專利名稱：檢測集成電路和多單元電池組之間的開路連接的系統(tǒng)和方法
檢測集成電路和多單元電池組之間的開路連接的系統(tǒng)和方
關聯(lián)申請的交叉引用
本申請要求2011年6月30日提交的題為“SYSTEM FOR DETECTION OF OPEN CONNECTIONS BETWEEN AN INTEGRATED CIRCUIT AND MULT I-CELL BATTERY PACK (檢測集成電路和多單元電池組之間的開路連接的系統(tǒng))”的美國專利申請No. 13/174，040的權益，前述美國專利要求2010年10月4日提交的題為“SYSTEM FOR DETECTION OF OPEN CONNECTIONS BETWEEN AN INTEGRATED CIRCUIT AND A MULTI-CELL BATTERY PACK (檢測集成電路和多單元電池組之間的開路連接的系統(tǒng))”的美國臨時申請No. 61/389，571的優(yōu)先權，這兩件專利申請和臨時申請全篇地通過援引納入于此。技術領域
在集成電路和多單元電池中的內(nèi)連接中，在多單元電池和集成電路之間存在多個線路連接。多單元電池和集成電路之間的連接有時具有在設備之間的連接線路中的壞劣或開路的電路連接。要求能檢測多單元電池和集成電路之間的任意這些連接上的開路狀態(tài)。 目前尚無法獲得檢測多單元電池和集成電路之間的開路連接的能力，并且這種故障檢測能力可為例如全電力汽車的混合之類的應用提供許多益處。
背景技術：
本發(fā)明涉及一種開路連接檢測電路，更具體地涉及集成電路和多單元電池組之間的開路連接檢測。發(fā)明內(nèi)容
一種集成電路，包括與具有多單元電池組的多個輸出連接的多個輸入。集成電路中的開路連接檢測電路檢測來自多單元電池組的多個輸入中的至少一個上的開路連接，并響應于此產(chǎn)生故障狀態(tài)。


為了更全面地理解，現(xiàn)參照下面結合附圖進行的描述，在附圖中
圖I是包括開路檢測電路的集成電路設備的方框圖2是用于多單元電池組的斷線檢測系統(tǒng)的示意圖；以及
圖3是描述具有多單元電池組的斷線檢測系統(tǒng)的操作的流程圖。
具體實施方式
現(xiàn)在參考附圖，其中在全部附圖中相同的附圖標記用來指代相同的元件，說明和描述了集成電路和多單元電池組之間的開路連接檢測的系統(tǒng)和方法的多個視圖和實施例， 還描述了其它可能的實施例。這些附圖不一定是按比例繪制的，而且僅為說明目的起見，在某些實例中有幾處已將附圖放大和/或簡化。本領域普通技術人員將理解基于以下可行實施例的示例的許多可能的應用和變型。
當集成電路管理多單元電池時，在多單元電池和集成電路之間存在多個線路連接。多單元電池和集成電路之間的連接可能在一時間在任何特殊位置的連接線上具有壞劣或開路的連接。需要能確定開路狀態(tài)是否存在于多單元電池和集成電路之間的這些連接的任何一個上。目前不具備檢測多單元電池和集成電路設備之間的開路狀態(tài)的能力，并且這種類型的故障檢測能力會對例如混合型或全電力汽車之類的許多應用場合具有很大的益處。
現(xiàn)在參見附圖，更具體地參見圖1，圖I示出所連接的多單元電池組102和集成電路設備104的功能框圖。多單元電池組102包括多個串聯(lián)的單元電池，這些單元電池從單元電池的每個連接節(jié)點提供多單元電池組102和IC設備104之間的多個線路連接106。
為了提供開路狀態(tài)的故障檢測能力，開路檢測電路108被包含在IC設備104內(nèi)以監(jiān)視電池組102和IC設備104之間的每個線路連接106。開路檢測電路108監(jiān)視來自多單元電池組102的每條線路106，并且一旦檢測到開路狀態(tài)就在IC設備104中產(chǎn)生故障指示。如此，IC設備104具有以快速和高效方式監(jiān)視與多單元電池組102的壞劣連接。
現(xiàn)在參見圖2，圖2示出包含開路檢測電路的集成電路的示意圖。多單元電池102 由多個單元電池206構成，這些單元電池206在節(jié)點208a和接地節(jié)點208f之間串聯(lián)地連接在一起。在圖2的示例中示出12個單元電池，然而應當理解具有任何數(shù)目單元電池的多單元電池也適用于下面的描述。多單元電池102還包括多個輸出節(jié)點208，用于從電池單元 206的串聯(lián)結構中的各個節(jié)點提供不同的輸出電壓。每個輸出節(jié)點208連接于集成電路104 的關聯(lián)引腳210?？蛇x用的RC電路連接在多單元電池102的各輸出節(jié)點208和集成電路 104的各輸入引腳210之間，該RC電路由一側連接于輸出節(jié)點208而另一側連接于輸入引腳210的電阻器212構成。電容器214連接于輸入引腳210和接地點之間。由電容器214 和電阻器212構成的RC電路不直接關聯(lián)于開路線檢測系統(tǒng)，并可被省去而不會影響電路的操作。
在圖2的示例中，在節(jié)點208a，存在兩個連接的RC電路。第一 RC電路由連接于干線電壓引腳(Vbat) 210a的電阻器212a和電容器214a構成。第二 RC電路也連接于多單元電池輸出節(jié)點208a，所述第二 RC電路由連接于輸入引腳210b的電阻器212b和電容器214b 構成。多單元電池102的其余輸出引腳具有與之連接的單個RC電路。另外，接地節(jié)點208f 也直接接地。盡管針對圖2描述的內(nèi)容包括布置在多單元電池102的輸出節(jié)點208和IC 電路104的輸入引腳210之間的各個RC電路，然而在替代性實施例中，該RC電路可布置在 IC104中或多單元電池102中，或也可被省略。
二極管216的陰極連接于干線電壓Vbat處的引腳210a。二極管216的陽極連接于引腳210b。第二二極管218的陰極連接于引腳210g，同時其陽極連接于引腳210h。這些二極管用來以下面描述的方式檢測干線電壓引腳和接地電壓引腳上的開路。
多個電流源220a_220f連接在集成電路104的關聯(lián)輸入引腳210中的一個和例如接地點的基準電壓之間。因此，電流源220b連接在輸入引腳210b和接地點之間，電流源 220c連接在輸入引腳210c和接地點之間，依此類推。開關221連接在輸入引腳節(jié)點和每個電流源220之間。它用來導通和截止電流源220以確定每個引腳210的輸入電壓，如本文下面更為具體描述的那樣。電流源222連接在內(nèi)部2. 5伏供電電壓和引腳210g之間。開關223用來導通和截止電流源222。
一串比較器224連接于集成電路104中的開路檢測電路的每個相鄰輸入引腳210。 比較器224a將單元電池12的正極端子和單元電池12的負極端子處的電壓進行比較。比較器224b將來自單元電池4的正極端子的電壓與電池單元4的負極端子的電壓進行比較。 比較器224c將來自單元電池3的正極端子的電壓與電池單元3的負極端子的電壓進行比較。比較器224b將來自單元電池2的正極端子的電壓與電池單元2的負極端子的電壓進行比較，而比較器224e將來自單元電池I的正極端子的電壓與電池單元I的負極端子的電壓進行比較。比較器224的輸出被提供給控制邏輯226，該控制邏輯226響應于比較器224 的輸出而確定多單元電池102和集成電路104之間是否存在開路狀態(tài)。
在圖2的電路中，集成電路設備104中的開路檢測電路108監(jiān)視來自多單元電池組102的各個輸出?？刂七壿?26利用來自比較器224的輸出信號來確定多電池組102和集成電路設備104之間是否存在開路連接。這是以以下方式實現(xiàn)的。如果電力連接在多單元電池102的輸出節(jié)點208a和集成電路設備104的輸入引腳210a之間斷開，則通過二極管216從引腳210b提供集成電路104的供電電流。控制邏輯226通過確定引腳210a、210b 之間的二極管216是正偏的從而檢測到故障狀態(tài)的發(fā)生。
同樣，如果接地連接在多單元電池102的節(jié)點208f和集成電路設備104的輸入引腳210h之間斷開，則集成電路設備104的接地電流通過二極管218返回到多單元電池組 102的負極端子并處于正偏狀態(tài)。集成電路設備的控制邏輯226通過測得引腳210h、210g 之間的二極管218是正偏的來檢測故障狀態(tài)。
為了從引腳210g至210b中的任何一個檢測壞劣連接，集成電路設備104的開路檢測電路使用電流源220b至220f向這些引腳中的每一個施加一電流。通過將關聯(lián)于電流源220的相關開關221閉合來導通這些電流源220?？蓡为毣蛲瑫r將這些電流源220導通。 如果個別地導通電流源220，則檢測范圍較高，因為這樣做使兩個相鄰的不連接的電池單元被正確地檢測到。集成電路設備的開路檢測電路檢測相鄰引腳上的電壓是否足夠顯著地改變，以確定多單元電池組102和集成電路設備104之間是否存在壞劣或斷路的連接。在圖 2的示圖中，使用電流源220將電流施加于每個引腳210。這些電流源中的每一個響應與電流源220串聯(lián)的開關221而導通和截止，以使電流源220可在不同時間導通和截止。比較器224監(jiān)視相鄰引腳之間的電壓并用來確定引腳之間的顯著電壓變化。本領域內(nèi)技術人員還應理解，比較器224的功能可由標準多單元電池監(jiān)視系統(tǒng)或集成電路中已存在的比較器來實現(xiàn)。
例如，如果將來自引腳210d和節(jié)點208e的連接拆除，當電流源220d導通時，引腳210d處的電壓將低于電流源220e處的電壓。這將通過比較器224c的輸出中的變化來指示。響應于比較器224c的輸出變化，控制邏輯226產(chǎn)生指示開路狀態(tài)的故障指示。以相同方式檢測在其余電流源220b-220g中的任何一個處的開路狀態(tài)，從而確定在多單元電池 102和集成電路設備104之間的任何點是否存在開路狀態(tài)。
現(xiàn)在參見圖3，圖3示出描述圖2的電路操作的流程圖。圖3的流程圖示出系統(tǒng)操作的許多可能順序中的一種，但其它順序也是可能的。該過程開始于步驟302，并在步驟 304檢查二極管216以確定二極管是否為正偏。如果詢問步驟306確定Vbat 二極管216是正偏的，則在步驟312通過控制邏輯226生成一般故障狀態(tài)，該狀態(tài)指示Vbat引腳210a的開路狀態(tài)。如果詢問步驟306未檢測到Vbat 二極管216的正偏狀態(tài)，則在步驟308檢查接地二極管以確定它是否處于正偏狀態(tài)。詢問步驟310確定接地二極管218中是否存在正偏狀態(tài)，如果是，則控制邏輯226在步驟312產(chǎn)生一般故障狀態(tài)。
如果接地二極管218不處于正偏狀態(tài)，則控制進至步驟314并且與電流源220關聯(lián)的開關閉合以將電流施加于集成電路104的引腳210。在步驟316通過比較器24比較相鄰引腳的電壓。在詢問步驟318對處于第一較高電壓引腳的電壓是否意外地低于與較低輸出電壓引腳連接的相鄰引腳處的電壓作出判斷。如果是，則控制邏輯在步驟312響應與改變邏輯電平的一對比較器引腳關聯(lián)的比較器信號產(chǎn)生一般故障狀態(tài)。如果詢問步驟318確定較高電壓引腳未意外地處于較低電壓，則控制進至步驟320以確定是否存在附加的相鄰引腳對用于比較。如果是，則控制回到步驟318以確定較高電壓引腳的電壓是否意外地低于較低電壓引腳的電壓。如果詢問步驟320確定不存在更多引腳用于比較，則過程在步驟 322結束。
使用前述電路的話，集成電路設備能包括檢測集成電路設備和多單元電池組的多個輸出之間的開路狀態(tài)。這是現(xiàn)有設備中當前不具備的特征，并提供例如在汽車應用中尤為重要的重大故障檢測特征。
本領域內(nèi)技術人員通過細閱本公開應當理解，這種用于檢測集成電路和多單元電池組之間的開路連接的系統(tǒng)和方法提供了 IC和多單元電池之間的連接的一種當前無法獲得的能力。應當理解的是，本文中的附圖和詳細描述應被認為是解說性而不是限制性的，而且不旨在限制于所公開的特定形式和示例。反之，如所附權利要求所限定地，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，包括的是對本領域的普通技術人員而言顯而易見的任何進一步修改、變化、重新排列、替換、替代物、設計選擇以及實施例。因此，旨在使所附權利要求被解釋為涵蓋所有這些進一步修改、變化、重新排列、替換、替代物、設計選擇以及實施例。
權利要求
1.一種裝置，包括集成電路，所述集成電路包括與多單元電池組的多個輸出連接的多個輸入；以及集成電路中的開路連接檢測電路，用來檢測來自多單元電池組的多個輸入中的至少一個上的開路連接，并響應于此產(chǎn)生故障狀態(tài)。
2.如權利要求I所述的裝置，其特征在于，所述開路連接檢測電路還包括多個電流源，所述多個電流源中的每一個連接在來自多單元電池的多個輸入中的一個和基準電壓之間；多個開關，所述多個開關中的每一個關聯(lián)于多個電流源中的一個，用來導通和截止多個電流源；多個比較器，用來比較所述多個輸入的相鄰輸入處的電壓，并響應于此產(chǎn)生控制信號;控制邏輯，用來響應于指示所述多個輸入中的至少一個上的開路連接的控制信號來產(chǎn)生故障檢測指示。
3.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，比較器的輸出產(chǎn)生控制信號，所述控制信號響應于較高電壓節(jié)點處的電壓低于較低電壓節(jié)點處的第二電壓或響應于反常的電壓變化而改變。
4.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述開路連接檢測電路還包括第一二極管，所述第一二極管連接于所述集成電路的電力連接引腳；以及當所述第一二極管處于正偏狀態(tài)時，這指示所述電力連接引腳上的開路，所述控制邏輯產(chǎn)生故障檢測指示。
5.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述開路連接檢測電路還包括第二二極管，所述第二二極管連接于所述集成電路的接地連接引腳；以及當所述第二二極管處于正偏狀態(tài)時，這指示所述接地引腳上的開路，所述控制邏輯產(chǎn)生故障檢測指示。
6.如權利要求I所述的裝置，其特征在于，還包括多個RC電路，每個RC電路連接于所述多單元電池組的多個引腳中的一個。
7.如權利要求6所述的裝置，其特征在于，還包括具有來自多個串聯(lián)電池單元的多個輸出的多單元電池組，所述多單元電池組提供輸出至所述集成電路的多個輸入中的每一個。
8.一種用于檢測來自多單元電池組的多個輸入中的至少一個上的開路連接的開路連接檢測電路，包括多個電流源，所述多個電流源中的每一個連接在來自多單元電池的多個輸入中的一個和基準電壓之間；多個開關，所述多個開關中的每一個關聯(lián)于多個電流源中的一個，用來導通和截止多個電流源；多個比較器，用來比較所述多個輸入的相鄰輸入處的電壓，并響應于此產(chǎn)生控制信號;控制邏輯，用來響應于指示所述多個輸入中的至少一個上的開路連接的控制信號來產(chǎn)生故障檢測指示。
9.如權利要求8所述的開路連接檢測電路，其特征在于，比較器的輸出產(chǎn)生控制信號， 所述控制信號響應于較高電壓節(jié)點處的電壓低于較低電壓節(jié)點處的第二電壓或響應于反常的電壓變化而改變。
10.如權利要求8所述的開路連接檢測電路，其特征在于，所述開路連接檢測電路還包括第一二極管，所述第一二極管連接于所述集成電路的電力連接引腳；以及其中當所述第一二極管處于正偏狀態(tài)時，這指示所述電力連接引腳上的開路，所述控制邏輯產(chǎn)生故障檢測指示。
11.如權利要求8所述的開路連接檢測電路，其特征在于，所述開路連接檢測電路還包括第二二極管，所述第二二極管連接于所述集成電路的接地連接引腳；以及當所述第二二極管處于正偏狀態(tài)時，這指示所述接地引腳上的開路，所述控制邏輯產(chǎn)生故障檢測指示。
12.如權利要求8所述的開路連接檢測電路，其特征在于，還包括多個RC電路，每個RC 電路連接于所述多單元電池組的多個引腳中的一個。
13.如權利要求8所述的開路連接檢測電路，其特征在于，所述開路連接檢測電路布置在所述集成電路設備中。
14.一種檢測集成電路設備和多單元電池之間的開路連接的方法，所述方法包括步驟監(jiān)視來自所述多單元電池組的集成電路上的每個輸入連接；檢測來自所述多單元電池組的多個輸入中的至少一個上的開路連接；以及響應于所述集成電路設備中檢測到的開路連接來產(chǎn)生故障狀態(tài)。
15.如權利要求14所述的方法，其特征在于，所述檢測步驟還包括步驟有選擇地激活與多個電流源關聯(lián)的開關，所述多個電流源中的每一個連接于來自所述多單元電池的多個輸入中的一個；通過來自所述多個電流源的多個輸入中的每個輸入施加一電流；比較所述多個輸入中的相鄰輸入處的電壓；以及響應于所述比較產(chǎn)生控制信號。
16.如權利要求15所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)生故障狀態(tài)的步驟還包括步驟響應于指示所述多個輸入中的至少一個上的開路連接的控制信號來產(chǎn)生故障檢測指示。
17.如權利要求15所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生控制信號的步驟還包括步驟產(chǎn)生控制信號，所述控制信號響應于較高電壓節(jié)點處的電壓低于較低電壓節(jié)點處的第二電壓或響應于反常的電壓變化而改變。
18.如權利要求14所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)生步驟還包括步驟判斷連接于所述集成電路設備的電力連接引腳的第一二極管是否工作在指示電力連接引腳上處于開路的正偏狀態(tài)；以及響應于所述第一二極管工作在正偏狀態(tài)的判斷而產(chǎn)生故障檢測指示。
19.如權利要求14所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)生步驟還包括步驟判斷連接于所述集成電路設備的接地連接引腳的第二二極管是否工作在指示接地連接引腳上處于開路的正偏狀態(tài)；以及響應于所述第二二極管工作在正偏狀態(tài)的判斷而產(chǎn)生故障檢測指示。
全文摘要
一種裝置包括集成電路和集成電路內(nèi)的開路連接檢測電路。該集成電路包括與多單元電池組的多個輸出連接的多個輸入。集成電路中的該開路連接檢測電路檢測來自多單元電池組的多個輸入中的至少一個上的開路連接，并響應于此產(chǎn)生故障狀態(tài)。
文檔編號G01R31/02GK102539993SQ20111030900
公開日2012年7月4日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權日2010年10月4日
發(fā)明者A·艾倫, C·馬丁內(nèi)斯, E·拉貝 申請人:英特賽爾美國股份有限公司