用于使用少量绝缘元件发送二次保护信号和诊断信号的电池管理系统技术方案

公开了一种使用少量绝缘元件发送二次保护信号和诊断信号的电池管理系统。包括在电池管理系统中的N个电池管理单元通过时间分割的手段经过一个通信线路发送至少两份数据。从N个电池管理单元发送的N个数据信号被相继发送到外部设备或合成为一个信号并发送到外部设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于使用少量绝缘元件发送二次保护信号和诊断信号的电池管理系统
本公开涉及用于发送二次保护信号和诊断信号的电池管理系统(BMS)，更具体而言，涉及用于使用少量绝缘元件发送二次保护信号和诊断信号的BMS。本申请要求于2013年10月25日在大韩民国提交的韩国专利申请第10-2013-0127905号的优先权，其公开内容通过引用包含于本文。本申请要求于2014年10月15日在大韩民国提交的韩国专利申请第10-2014-0139329号的优先权，其公开内容通过引用包含于本文。
技术介绍
由于其易于应用到各类产品的特性以及诸如高能量密度的电特性，二次电池不仅普遍应用于便携设备，而且广泛应用于由电机推动的电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)或能量存储系统。由于其显著减少化石燃料的使用以及不产生来自于能量的使用的副产物的主要优点，二次电池正获得关注，使其成为新的环境友好并且节能的能量源。二次电池可以通过元件之间的电化学反应来反复充电和放电，所述元件包括阴极集流体、阳极集流体、隔膜、活性材料、电解液等。举例而言，广泛使用的锂聚合物二次电池具有在大约3.7V到大约4.2V的范围内的操作电压。因此，为了得到用于电动车辆的高功率电池组，多个单元的二次电池单体被串联连接以构造电池组。除了基本结构，电池组进一步包括电池管理系统(BMS)，以通过将用于电源控制的算法应用到诸如电机的驱动负载、诸如电流或电压的电特性值的测量、充电/放电控制、电压均衡控制、电量状态(SOC)估计等，来监视和控制二次电池的状态。最近，随着对于高容量结构以及作为能量存储源的利用的需求上升，对于多模块结构的电池组的需求也在上升，在所述多模块结构的电池组中组装了包括多个二次电池单体的多个电池模块。因为多模块结构的电池组包括多个二次电池单体，使用单个BMS控制全部二次电池单体或多个电池模块的充电/放电状态存在着限制。因此，已经引入了新的技术，其中电池管理单元(BMU)被设置到电池组中包括的每个电池模块，这些BMU被指定为从单元，并且另外设置了主BMS以控制从属单元，使得每个电池模块的充电和放电以主-从模式得到控制。图1是示意地示出根据现有技术的BMS100与外部设备10的连接状态的框图。参考图1，设置了BMS100，其包括八个从单元210以及一个主单元211。而且，BMS100连接到了电池组110，电池组110包括多个串联连接的二次电池单体111。BMS100控制电池组110的充电和放电，并且进一步地，测量包括在电池组110中的二次电池单体111的电压。BMS100从外部设备10接收与充电和放电相关联的控制信号，并发送与二次电池单体111的状态相关联的数据。然而，如上所述，因为电池组110包括串联连接的多个单元的二次电池单体以获得用于电动车辆等的高功率电池组，外部设备10需要从BMS100电气隔开，以防止外部设备10由于高电压而受损。为此目的，连接并使用了光耦合器，其能够在电气隔开外部设备10与BMS100的同时发送并接收电信号。光耦合器也称为光电耦合器。光耦合器对应于包括光发射源(输入)和光检测器(输出)的开关元件。一般而言，红外发光二极管(LED)被用作光发射源，响应于光而接通的光电二极管或光电晶体管被用作光检测器。从而，当电流流向输入侧时，光发射源发射光，然后输出侧，即光电二极管或光电晶体管接通。这就是说，光耦合器是设计为通过光而非电耦合来接通或断开的开关元件。当光耦合器用于将外部设备10连接到BMS100时，优点是外部设备10可以与BMS100电气隔开。同样，在发送数据信号时可以防止导致高电压电流从电池组110输入到外部设备10侧的反向电流，并且可以减少在电池组110的充电和放电期间产生的电磁波的影响。当BMS以主-从模式运行时，为了提供对于可能出现在主单元211的故障的防护，从单元210可以配置为将与二次电池单体111相关联的信息直接递送到外部设备10。图1示出了每个从单元210发送到外部设备10以采取对于主单元211中的故障的防护的三种类型的数据。发送自从单元210的“2nd_PROT”信号指表示二次电池单体111被过冲超过预设电压的信号。发送自从单元210的“低于VPROT(UnderVPROT)”信号指表示二次电池单体111被过放低于预设电压的信号。发送自从单元210的“诊断(Diag)”信号指表示经过从单元210的自诊断是否已经出现异常的信号。如此，每个从单元210向外部设备10发送三种类型的数据，而当这样的从单元210的数量是八个时，为将外部设备10连接到从单元210所需要的光耦合器的总数量是二十四个。光耦合器相比于其他电子或电气元件是更加昂贵的元件，这是BMS制造成本上升的因素。因此，需要对于这样的BMS的研究，其在保持BMS100与外部设备10的绝缘的同时，将信号从包括在BMS100中的从单元210发送到外部设备10。
技术实现思路
技术问题设计本公开以解决现有技术的问题，并且因此本公开针对于提供一种用于使用少量绝缘元件的发送二次保护信号和诊断信号的电池管理系统(BMS)。技术方案为实现该目标，根据本公开的电池管理系统是管理电池组的系统，并且包括：N个电池管理单元，所述电池管理单元配置为管理包括在所述电池组内的二次电池，其中N是大于或等于2的自然数；N个通信线路，所述通信线路电气连接到各自电池管理单元以向控制所述电池管理系统的外部设备发送数据；绝缘元件，所述绝缘元件配置为在电气隔开所述外部设备和所述电池管理系统的同时发送信号；开关，所述开关配置为通过控制信号选择性地将所述N个通信线路中的任意一个连接到所述绝缘元件；以及开关控制器，所述开关控制器配置为向所述开关输出控制信号，其中，每个电池管理单元通过时间分割发送至少两份数据。根据本公开的绝缘元件可以是光耦合器。根据本公开的电池管理系统可以进一步包括电平位移器，该电平位移器连接在每个电池管理单元与所述通信线路之间。根据本公开的电池管理系统，在具有开关控制器的电池管理系统中，开关控制器可以通过绝缘元件连接到外部设备，并且可以受所述外部设备控制。根据本公开的示例性实施例，每个电池管理单元可以使用ADSYNC通过时间分割发送至少两份数据，其中ADSYNC在数据发送准备段以及数据发送段的起始点改变信号的逻辑电平。在该实例中，包括在所述ADSYNC的数据发送段中的所述至少两份数据可以具有相同的每项数据的宽度，以及远离所述数据发送段的起始点的数据的宽度可以宽于接近所述起始点的数据的宽度。在后一种情况下，远离数据发送段的起始点的数据的宽度可以比接近数据发送段的起始点的数据的宽度宽5％。而且，在ADSYNC的数据发送段中可以包括指示数据之间的边界的脉冲。根据本公开的示例性实施例，所述N个电池管理单元可以进一步包括同步线路，以建立用于与邻近的其他电池管理单元的同步的电气连接。在本实例中，N个电池管理单元可以通过ADSYNC执行同步。N个电池管理单元可以分别输出自激ADSYNC并且可以被同步到输出的自激ADSYNC中的任意一个，以及所述N个电池管理单元可以被同步到从所述N个电池管理单元输出的自激ADSYNC之中具有最窄的数据发送准备段宽度和最窄的ADSYNC周期宽度的自激ADSYNC。有益效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于管理电池组的电池管理系统，包括：N个电池管理单元，所述电池管理单元配置为管理包括在所述电池组内的二次电池，其中N是大于或等于2的自然数；N个通信线路，所述通信线路电气连接到各自电池管理单元以向控制所述电池管理系统的外部设备发送数据；绝缘元件，所述绝缘元件配置为在将所述外部设备从所述电池管理系统电气隔开的同时发送信号；以及选择性连接装置，所述选择性连接装置配置为通过控制信号选择性地将所述N个通信线路中的任意一个连接到所述绝缘元件，其中，每个电池管理单元通过时间分割发送至少两份数据。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.25 KR 10-2013-0127905;2014.10.15 KR 10-2011.一种用于管理电池组的电池管理系统，包括：N个电池管理单元，所述电池管理单元配置为管理包括在所述电池组内的二次电池，其中N是大于或等于2的自然数；N个通信线路，所述通信线路电气连接到各自电池管理单元以向控制所述电池管理系统的外部设备发送数据；绝缘元件，所述绝缘元件配置为在将所述外部设备从所述电池管理系统电气隔开的同时发送信号；以及选择性连接装置，所述选择性连接装置配置为通过控制信号选择性地将所述N个通信线路中的任意一个连接到所述绝缘元件，其中，每个电池管理单元使用ADSYNC通过时间分割发送至少两份数据，其中所述ADSYNC在数据发送准备段以及数据发送段的起始点改变信号的逻辑电平。2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其中所述选择性连接装置包括：开关；以及开关控制器，所述开关控制器配置为向所述开关输出控制信号。3.根据权利要求1所述的电池管理系统，其中所述选择性连接装置是计算机。4.根据权利要求1所述的电池管理系统，其中所述绝缘元件是光耦合器。5.根据权利要求1所述的电池管理系统，进一步包括：电平位移器，所述电平位移器连接在每个电池管理单元与所述通信线路之间。6.根据权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：康柱铉，江口安仁，谷名正次，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR