CN104184183B - 电池管理系统和驱动该电池管理系统的方法 - Google Patents

电池管理系统和驱动该电池管理系统的方法 Download PDF

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Abstract

提供一种电池架。该电池架包括：多个电池组；多个从电池管理系统，每个从电池管理系统被耦合到相对应的一个电池组，被提供工作电力，并且被配置为响应于接收多个工作电力改变信号中相对应的一个，使用相对应的一个电池组用于所述工作电力；和主电池管理系统，其耦合到从电池管理系统，并且被配置为将工作电力改变信号传送到从电池管理系统。

Description

电池管理系统和驱动该电池管理系统的方法
技术领域
本发明的实施例涉及电池管理系统和驱动该电池管理系统的方法。
背景技术
随着环境破坏和资源枯竭变得越来越严重，对用于存储电力以及高效率地使用所存储的电力的系统的兴趣已经增加。
电力存储系统可以将生成的新能源和可再生能源的电力存储在电池中，或者可以将商业系统的电力存储在与商业系统相关的电池中。电力存储系统可以将存储在电池中的电力供应到商业系统或供应到负载。
可再充电的二次电池可以用于电力存储系统，以便存储电力。然而，由于二次电池的容量的限制，许多二次电池可以并行耦合或者可以串行地耦合以形成电池组(batterypack)。由于制造过程中的各种原因，形成电池组的电池单元(batter cell)的容量不同。
因此，在电池组中，造成了电池单元在充电和放电周期中的充电和放电电压的不同。因此，在电池组中，特定电池单元可能在充电期间被过充电，而特定电池单元可能在放电期间被过放电。如上所述，当电池组中的特定电池单元被过充电或过放电时，电池组的容量降低，电池组劣化，并且电池组的寿命缩短。
因此，可以执行保持电池单元的电压的一致性的电池单元均衡操作。然而，电池单元均衡操作是基于具有最低电池单元电压的电池单元的电压来执行的，因而具有相对较高电压的电池单元的能量可能损失。
以下，建议了一种电池管理系统，用于减小由于电池单元均衡操作而损失的能量或者防止由于电池单元均衡操作而损失能量。
在本背景技术部分中公开的上述信息只是用来加强对本发明的实施例的背景的了解，因此其可能包含并不构成已经为本领域技术人员所知的现有技术的信息。
发明内容
本发明的实施例提供一种电池管理系统，其用于高效率地使用存储在电池组中的电力，以及提供一种驱动该电池管理系统的方法。
此外，本发明的实施例可以提供一种电池管理系统，其用于减少执行电池单元均衡操作的时间，以及提供一种驱动该电池管理系统的方法。
本发明的各方面并不限于以上所述内容，而是通过以下描述，本领域技术人员可以清楚地理解未描述的其它方面。
根据本发明的一个实施例，提供一种电池架，其包括：多个电池组；多个从电池管理系统，每个从电池管理系统被耦合到相对应的一个电池组，被提供工作电力，并且被配置为响应于接收多个工作电力改变信号中相对应的一个，使用相对应的一个电池组用于工作电力；和主电池管理系统，其耦合到从电池管理系统，并且被配置为将工作电力改变信号传送到从电池管理系统。
从电池管理系统可以被配置为测量与电池组的充电参数相关的信息，并将所测量的信息传送到主电池管理系统。
主电池管理系统可以被配置为根据电池组的充电状态或电压的比较结果选择性地传送工作电力改变信号。
主电池管理系统可以被配置为将相对应的一个工作电力改变信号传送到从电池管理系统中的从电池管理系统，该从电池管理系统耦合到通过比较结果确定的电池组中具有相对较高充电状态或相对较高电压的电池组。
具有相对较高充电状态或相对较高电压的电池组的充电状态或电压与多个电池组中的另一个电池组的充电状态或电压的差可以不小于阈值充电状态或阈值电压。
每个从电池管理系统可以被配置为响应于接收到工作电力改变信号中相对应的一个，在外部电源和相对应的一个电池组之间选择性地改变用于工作电力的电源。
每个从电池管理系统可以包括开关单元，其被配置为选择外部电源或相对应的一个电池组中的一个作为用于工作电力的电源。
开关单元可以包括第一继电器和第二继电器，并且开关单元可以被配置为分别使用第一继电器或第二继电器来选择相对应的一个电池组或外部电源中的一个。
多个从电池管理系统中的每一个可以包括：电压转换器，其耦合在相对应的一个电池组和第二继电器之间，并且电压转换器可以被配置为将从多个电池组中相对应的一个接收的电压转换为对应于从电池管理系统的工作电力。
相对应的一个电池组可以包括：多个电池单元；以及每个从电池管理系统可以被配置为从主电池管理系统接收多个电池单元均衡信号之一，并响应于电池单元均衡信号对电池单元执行电池单元均衡操作。
根据本发明的另一个实施例，提供一种操作电池架的方法。该方法包括：选择性地从主电池管理系统传送多个工作电力改变信号；在多个从电池管理系统中相对应的一个接收所传送的工作电力改变信号中的每一个，从电池管理系统中的每一个通过工作电源供电，并且被耦合到主电池管理系统；以及由接收所传送的工作电力改变信号的从电池管理系统中相对应的一个使用多个电池组中相对应的一个作为工作电源。
操作电池架的方法还可以包括：由多个从电池管理系统测量与电池组的充电参数相关的电池组信息；以及将所测量的电池组信息传送到主电池管理系统。
选择性地传送可以根据电池组的充电状态或电压的比较结果而发生。
选择性地传送可以包括：将工作电力改变信号传送到从电池管理系统，该从电池管理系统耦合到通过比较结果确定的具有相对较高充电状态或相对较高电压的电池组。
具有相对较高充电状态或相对较高电压的电池组的充电状态或电压与多个电池组中的另一个电池组的充电状态或电压的差可以不小于阈值充电状态或阈值电压。
使用相对应的一个电池组作为工作电源可以包括：响应于从电池管理系统中相对应的一个接收到所传送的工作电力改变信号，在外部电源和相对应的一个电池组之间选择性地改变工作电源。
选择性地改变工作电源可以包括操作相对应的开关单元，该开关单元被配置为选择外部电源或多个电池组中相对应的一个作为工作电源。
操作相对应的开关单元可以包括分别驱动第一继电器或第二继电器以选择相对应的一个电池组或外部电源。
操作电池组的方法还可以包括将从外部电源或相对应的一个电池组接收的电压转换为从电池管理系统的操作电压。
操作电池组的方法还可以包括：选择性地从主电池管理系统发送多个电池单元均衡信号；在多个从电池管理系统中的电池单元均衡从电池管理系统接收所发送的电池单元均衡信号中相对应的一个，该电池单元均衡从电池管理系统耦合到多个电池组中相对应的电池单元均衡电池组；以及响应于在电池单元均衡从电池管理系统接收到该电池单元均衡信号，对电池单元均衡电池组中的多个电池单元选择性地执行电池单元均衡操作。
根据本发明的实施例的电池管理系统的各方面将被如下描述。
根据本发明的至少一个示例实施例，可以更加高效率地使用存储在电池组中的电力。
此外，根据本发明的至少一个示例实施例，可以缩短执行电池单元均衡操作的时间。本发明的各方面并不限于以上所述，但是未描述的其它方面也可以被本领域技术人员清楚地理解。
附图说明
图1是示出根据本发明的示例实施例的电力存储系统的视图。
图2是示出根据本发明的示例实施例的电力存储装置的内部结构的视图。
图3是示出根据本发明的示例实施例的电池管理系统的视图。
图4是示出根据本发明的示例实施例的被施加了驱动电力的从电池管理系统(BMS)的视图。
图5是示出根据本发明的示例实施例的驱动电池管理系统的方法的流程图。
具体实施方式
以下参考附图更加全面地描述本发明的实施例，在附图中示出了本发明的示例实施例。然而，本发明可以以多种不同的形式来具体体现，而不应当被解释为限于这里所阐述的示例实施例。更确切地说，提供这些实施例以使本公开彻底并且将本发明的实施例的范围完全地传达给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，各元素的大小和相对大小可能被夸大。附图中相同的参考标号表示相同的元素。
以下，将详细地描述根据本发明的示例实施例的电力存储系统和驱动该电力存储系统的方法。
图1是示出根据本发明的示例实施例的电力存储系统的视图。
根据本发明的示例实施例的电力存储系统100被耦合在电力产生系统200和商业系统300之间。
电力产生系统200可以包括用于使用诸如阳光、风力、波力(wave power)、潮汐力、地热、和/或类似物的新能源和可再生能源产生电能的系统。电力产生系统200可以包括商业系统以及新能源和可再生能源。
商业系统300可以包括通过火力、水力、和/或核发电来产生电力的电站，并且可以包括用于改变电压或电流的性质以便通过输电线或配电线传输所产生的电力的变电站(substation)或输电站(transmission site)。
在图1中，电力存储系统100被耦合到商业系统300。然而，商业系统300可以由负载替代。负载是指各种使用电力的电气设备(例如，家用电器或工厂的生产设施)。
如图1中所示，根据本发明的示例实施例的电力存储系统100包括第一电力转换单元(或第一电力转换器)120、第二电力转换单元(或第二电力转换器)140、以及电力存储装置160。
第一电力转换单元120被耦合到电力产生系统200以便将由电力产生系统200产生的第一电力转换为第二电力，并将第二电力传送到节点N1。由电力产生系统200产生的第一电力可以是直流(DC)电力或交流(AC)电力，而节点N1的电力是DC电力。也就是说，第一电力转换单元120可以是DC-DC转换器，用于将第一DC电力转换为DC电力，或者可以是AC-DC转换器，用于将第一AC电力转换为DC电力。
第二电力转换单元140被耦合在节点N1和商业系统300之间。第二电力转换单元140将节点N1的DC电力转换为AC电力，以便将AC电力传送到商业系统300。也就是说，第二电力转换单元140可以是DC-AC转换器，用于将DC电力转换为AC电力。
电力存储装置160存储节点N1的DC电力。电力存储装置160可以在电力故障(powerfailure)期间将所存储的DC电力供应到节点N1。在电力故障期间，从电力存储装置160供应到节点N1的DC电力由第二电力转换单元140转换，以便被传送到商业系统300或传送到负载。因此，即使在电力故障期间，也可以将稳定的电力供应(例如，总是供应)给商业系统300或负载。
电力存储装置160不仅可以在电力故障期间将DC电力供应到节点N1，而且可以总是将存储的电力供应到节点N1。在这种情况下，从电力产生系统200供应的电力可以通过电力存储装置160传送(例如，总是传送)到商业系统300或负载。
参考图2，将详细描述根据本发明的示例实施例的电力存储装置160。
图2是示出根据本发明的示例实施例的电力存储装置160的内部结构的视图。
如图2中所示，根据本发明的示例实施例的电力存储装置160包括多个电池架(battery rack)160A和160B、AC-DC转换单元(或AC-DC转换器)164、多个总开关(mainswitch)S1A、S1B、S2A和S2B、多个充电开关S3A和S3B、以及二极管D1A和D1B。在图2中，电压和电流的流动路径由实线示出，而电池管理系统的测量信号和开关控制信号的流动由虚线示出。
第一电池架160A包括多个电池组161A、多个从(slave)电池管理系统162A(以下，称为“从BMS”)、以及主(master)电池管理系统163A(以下，称为“主BMS”)。
多个电池组161A被彼此串联耦合，以便耦合到电池架160A的正电位输出端(+)和负电位输出端(-)。电力线被分别耦合到电池架160A的正电位输出端(+)和负电位输出端(-)。也就是说，多个串联耦合的电池组161A通过电池架160A的正电位输出端(+)和负电位输出端(-)将电力输出到电力线。
电池组161A包括彼此串联耦合或彼此并联耦合的多个电池单元。这里，作为可再充电二次电池的电池单元可以包括镍镉电池、铅电池、镍金属氢化物电池、锂离子电池、和/或锂聚合物电池。
多个从BMS162A分别管理电池组161A的充电和放电，而主BMS163A管理电池架160A的充电和放电。在图2中，从BMS162A被分别提供在电池组161A中。然而，从BMS162A可以被提供以管理多个电池组161A的充电和放电。
从BMS162A可以测量多个电池组161A的状态。从BMS162A可以测量分别包括在电池组161A中的电池单元的电压、电流、或温度。从BMS162A可以将关于所测量的电池组161A的状态的信息(以下，称为电池状态信息)传送到主BMS163A。
主BMS163A可以通过从各个从BMS162A接收的电池状态信息估计各个电池单元或电池组的充电状态(states of charge，SOC)和健康状态(states of health，SOH)。因此，主BMS163A可以控制电池架160A的充电和放电。
此外，主BMS163A可以使用电池状态信息控制包括在电池组161A中的电池单元以执行电池单元均衡操作。
具体地说，主BMS163A可以将电池单元均衡信号输出到各个从BMS162A。然后，从BMS162A可以使用被动电池单元均衡方法执行电池单元均衡操作，该方法通过均衡电阻(即，电阻)放出具有相对较高充电状态(SOC)的电池单元的电力。从BMS还可以使用主动电池单元均衡方法执行电池单元均衡操作，该方法将具有相对较高SOC的电池单元的电力供应给处于相对较低SOC的电池单元。
而且，主BMS163A可以通过从各个从BMS162A传送的电池状态信息检测各个电池组161A或电池架160A的电压和电流是否存在问题。当确定各个电池组161A或电池架160A存在问题时，主BMS163A将开关控制信号传送到总开关S1A和S2A，从而阻断(block)(例如，断开)总开关S1A和S2A以保护电池。
然后，主BMS163A生成用于控制充电开关S3A的接通/断开的开关控制信号，以便将开关控制信号传送到充电开关S3A。根据本发明的示例实施例的主BMS163A在电池架160A将要被充电时接通该充电和放电开关S3A，并且在充电操作完成时断开该充电和放电开关S3A。
而且，当主BMS163A存在问题时，多个从BMS162A中的一个可以用作主BMS163A。用作主BMS163A的从BMS162A可以检测电池架160A的电压和电流是否存在问题，以便控制总开关S1A和S2A。
第二电池架160B像第一电池架160A一样包括多个电池组161B、多个从BMS162B、以及主BMS163B。由于第二电池架160B的内部结构和第二电池架160B的各个元件的功能与电池架160A的相同或基本相同，所以可以省略其详细描述。
AC-DC转换单元164从商业系统接收AC电压，并将所接收的AC电压转换为DC电压VSS，以便将DC电压VSS传送到主BMS163A和主BMS163B。从AC-DC转换单元164输出的DC电压VSS被用作用于操作主BMS163A和主BMS163B的工作电力。此外，DC电压VSS可以被传送到各个从BMS162A和162B，以用作用于操作各个从BMS162A和162B的工作电力。
而且，关于从BMS162A的工作电力，在执行上述电池单元均衡操作之前或者在执行上述电池单元均衡操作的同时，可以停止使用DC电压VSS作为从BMS162A的工作电力，并且可以使用存储在由从BMS162A管理的电池组161A中的电力。
具体地说，主BMS163A输出工作电力改变信号，从而存储在各个电池组161A中的电力被用作各个从BMS162A的工作电力。这时，具有相对较高电压的电池组161A的电力可以用作从BMS的工作电力，使得由主BMS163A管理的多个电池组的电压是一致的。这时，假设电池组的电压是包括在电池组161A中的电池单元的电压的总和。
主BMS163A可以使用电池状态信息，将多个电池组161A的电压或SOC彼此进行比较。主BMS163A可以使用比较结果生成工作电力改变信号。
主BMS163A可以将工作电力改变信号输出到具有相对较高电压或SOC的第一从BMS162A(例如，耦合到具有相对较高电压或SOC的电池组161A)，使得多个电池组161A的电压或SOC是一致或基本一致的。
然后，第一从BMS162A可以根据或响应于工作电力改变信号，停止使用从主BMS163A接收的具有DC电压VSS的工作电力，并且可以使用存储在第一电池组161A中的电力作为工作电力。以下，将通过电池组均衡描述上述从BMS的工作电力改变过程。
总开关S1A的一端被耦合到第一电池架160A的正电位输出端(+)。充电开关S3A的一端可以耦合到总开关S1A的另一端，而充电开关S3A的另一端可以耦合到节点N1。二极管D1A的阳极可以耦合到充电开关S3A的一端，而二极管D1A的阴极可以耦合到充电开关S3A的另一端。总开关S2A可以耦合在第一电池架160A的负电位输出端(-)和节点N1之间。
这里，总开关S1A和S2A中的每一个可以在充电/放电期间被维持在接通状态以形成充电通道和放电通道。当第一电池架160A存在问题时，总开关S1A和S2A可以被断开，以便阻断从第一电池架160A的正电位输出端(+)和负电位输出端(-)输出的电压和电流。
由于多个电池组161A被串联耦合到的第一电池架160A可以输出分别为大约1kV和300A的高电压和高电流，所以总开关S1A和S2A可以由能够阻断高电压和高电流的半导体器件来实现。而且，由于总开关S1A和S2A中的每一个形成充电通道和放电通道，所以总开关S1A和S2A可以由漏极彼此耦合的背对背(back-to-back)的开关来实现。
充电开关S3A在第一电池架160A的充电操作期间被接通以形成充电通道，并且可以在充电完成时被断开。二极管D1A可以在第一电池架160A的放电操作期间形成放电通道。
而且，总开关S1B的一端可以耦合到第二电池架160B的正电位输出端(+)。充电开关S3B的一端可以耦合到总开关S1B的另一端，而充电开关S3B的另一端可以耦合到节点N1。二极管D1B的阳极可以耦合到充电开关S3B的一端，而二极管D1B的阴极可以耦合到充电开关S3B的另一端。总开关S2B可以耦合在第二电池架160B的负电位输出端(-)和节点N1之间。
这里，总开关S1B和S2B中的每一个可以在充电/放电期间被维持在接通状态以形成充电通道和放电通道。当第二电池架160B存在问题时，总开关S1B和S2B可以被断开，以便阻断从第二电池架160B的正电位输出端(+)和负电位输出端(-)输出的电压和电流。
由于第二电池架160B可以输出高电压和高电流，所以总开关S1B和S2B可以由能够阻断高电压和高电流的半导体器件来实现。而且，由于总开关S1B和S2B中的每一个必须形成充电通道和放电通道，所以总开关S1B和S2B可以由漏极彼此耦合的背对背的开关来实现。
充电开关S3B在第二电池架160B的充电操作期间被接通以形成充电通道，并且可以在充电完成时被断开。二极管D1B可以在第二电池架160B的放电操作期间形成放电通道。
接下来，参考图3，将详细描述通过改变工作电力来执行电池组均衡的从BMS和主BMS的结构。
图3是示出根据本发明的示例实施例的电池管理系统的视图。如图3中所示，正电位输出端(+)和电池组161通过电力线彼此耦合，并且根据总开关S1的操作，可以阻断流过电力线以便对电池组161进行充电的电流Icharge或用于将充电在电池组161中的电力放电到外部的电流Idischarge。
主(master)BMS163可以包括主开关单元(或主开关)1630、主通信单元(或主通信器)1632、主控制单元(或主控制器)1634、主电力单元1636、以及主传感单元(或主传感器)1638。
首先，主电力单元1636可以接收通过转换来自AC-DC转换单元164的AC电压而获得的DC电压VSS，从而DC电压VSS可以用作主BMS163的工作电力。
主电力单元1636可以将DC电压VSS输出到第一电压转换器165。然后，第一电压转换器165可以将DC电压VSS转换为与从BMS162的工作电力对应的电压，以便将所转换的电压供应到各个从BMS162。各个从BMS162可以使用从第一电压转换器165供应的电压作为工作电力。
主通信单元1632可以接收来自从BMS162的电池状态信息，以便将所接收的电池状态信息输出到主控制单元1634。
此外，主通信单元1632可以将由主控制单元1634生成的用于控制从BMS162的信号传送到从BMS162的通信单元1626。
主传感单元1638可以测量流过电力线的电流。例如，主传感单元1638可以使用形成在电力线中的电阻(resistance)来直接测量流过电力线的电流。
在另一个示例中，主传感单元1638可以使用霍耳(hall)传感器来测量流过电力线的电流。然后，主传感单元1638可以将测量的结果输出到主控制单元1634。主传感单元1638用来测量流过电力线的电流的单元并不限于上述那些示例。
接下来，主控制单元1634可以使用从主通信单元1632输出的电池状态信息来估计电池单元1610的SOC和SOH。例如，主控制单元1634可以包括表示开路电压(OCV)和SOC之间的关系的数据表，用来从检测到的表示各个电池单元1610的OCV和SOC之间的关系的数据中计算各个电池单元1610的SOC。
然而，计算电池单元1610的SOC的方法并不限于从OCV中计算电池单元1610的SOC的方法。例如，可以使用各种合适的或适当的计算SOC的方法，诸如电流积分法(currentintegrating method)。
主控制单元1634可以通过主通信单元1632接收由从BMS162计算的各个电池单元1610的SOC和SOH。
主控制单元1634可以使用电池状态信息生成用于改变其中电池组161的电压或SOC相对较高的从BMS162的工作电力的信号，以便将所生成的信号输出到对应的从BMS162。
也就是说，主控制单元1634可以生成用于执行电池组均衡操作的工作电力改变信号，以便将所生成的工作电力改变信号输出到从BMS162。
例如，主控制单元1634可以使用各个电池单元1610的电压值来计算包括各个电池单元1610的电池组161的电压或SOC。然后，主控制单元1634可以将各个电池组161的电压或SOC彼此进行比较。
主控制单元1634可以生成使得电压或SOC相对较高的电池组161中充电的电力被用作该电池组161的从BMS162的工作电力的工作电力改变信号，以便将所生成的工作电力改变信号输出到对应的从BMS162。
例如，第一从BMS162可以管理第一电池组161，第二从BMS162c可以管理第二电池组161c，第三从BMS162d可以管理第三电池组161d，而主BMS163可以管理第一从BMS162、第二从BMS162c、以及第三从BMS162d。
主控制单元1634可以确定第一电池组161具有比第二电池组161c和第三电池组161d更高的电压或SOC。
主控制单元1634可以将工作电力改变信号输出到第一从BMS162，使得第一电池组161、第二电池组161c、以及第三电池组161d的电压或SOC是一致的。
具体地说，主控制器1634可以计算电池组161和161c之间以及电池组161和161d之间的电压或充电状态的差别(difference)。当所计算的电压差不小于(例如，大于或等于)阈值电压值或者所计算的充电状态的差别不小于(例如，大于或等于)阈值充电状态时，主控制器1634可以将工作电力改变信号输出到管理具有更高电压或处于更高充电状态的电池组161的从BMS162。
例如，当第一电池组161和第二电池组161c之间的充电状态的差别不小于(例如，大于或等于)5％时，主控制器1634可以将工作电力改变信号输出到管理第一电池组161和第二电池组161c之间处于更高充电状态的电池组161的从BMS162c。
作为另一个示例，当在第一电池组161和第三电池组161d之间的电压差不小于(例如，大于或等于)2V时，主控制器1634可以将工作电力改变信号输出到管理在第一电池组161和第三电池组161d之间具有更高电压的电池组161的从BMS162。
可替换地，主控制器1634可以计算电池组161和161c之间以及电池组161和161d之间的电压或充电状态的偏差(deviation)。当所计算的电压偏差不小于(例如，大于或等于)参考值(例如，预定值)或者所计算的充电状态中的偏差不小于(例如，大于或等于)参考值(例如，预定值)时，主控制器1634可以将工作电力改变信号输出到管理具有更高电压或处于更高充电状态的电池组161的从BMS162。
然后，接收工作电力改变信号的从BMS162可以使用在电池组161中充电的电力作为从BMS162的工作电力。因为在电池组161中充电的电力被用作从BMS162的工作电力，所以可以降低电池组161的电压或在电池组161中充电的电力。因此，整个电池组161的电压或SOC可以通过电池组均衡操作而变得一致。
然后，可以减小包括在整个电池组中的整个电池单元的电压的变化或者整个电池单元的SOC的变化。具体地说，由于在由接收工作电力改变信号的从BMS162管理的电池组161中充电的电力被用作从BMS162的工作电力，所以可以减小在包括在对应的电池组161中的电池单元1610中充电的电力。
因此，可以减小包括在对应的电池组161中的、具有相对较高电压的电池单元1610的电压或SOC，从而可以减小整个电池单元1610的电压或SOC的偏差。
当整个电池单元1610的电压或SOC的偏差被减小到不大于参考电平(例如，预定电平)时，主控制单元1634可以输出工作电力改变停止信号并且可以生成电池单元均衡信号。
主控制单元1634可以将电池单元均衡信号输出到从BMS162，从而对各个电池单元1610执行电池单元均衡操作。然后，接收电池单元均衡信号的从BMS162可以对包括在电池组161中的电池单元1610的电压执行均衡操作。
此外，在执行均衡之后，主控制单元1634可以确定均衡终止条件，并且可以将电池单元均衡终止信号输出到从BMS162。主控制单元1634可以确定均衡后的电池单元电压是否达到特定电压值或者均衡后的电池单元电压和最小电池单元电压之间的差别是否不大于特定电压值。此外，主控制单元1634可以确定电池单元温度是否偏离参考范围(例如，预定范围)。
例如，在完全充电期间进行均衡的情况下，当电池单元电压不大于3.8V或者均衡后的电池单元电压和最小电池单元电压之间的差别不大于5mV时，主控制单元1634可以终止电池单元均衡。在过充电期间进行均衡的情况下，当最小电池单元电压不大于2.2V或者均衡后的电池单元电压和最小电池单元电压之间的差别不大于5mV时，主控制单元1634可以终止电池单元均衡。此外，当电池单元温度不大于0℃或不小于50℃时，主控制单元1634可以终止电池单元均衡。
主控制单元1634可以根据从所述从BMS162传送的电池状态信息和主传感单元1638的电流测量结果生成用于控制总开关S1的信号，以便将所生成的信号输出到主开关单元1630。
从BMS162中的每一个可以包括传感单元(或传感器)1620、电力单元1622、控制单元(或控制器)1624、通信单元1626、开关单元1628、以及第二电压转换器1629。第二电压转换器1629可以提供在从BMS162外部。
首先，传感单元1620可以测量电池组161和包括在电池组161中的各个电池单元1610的状态。例如，传感单元1620可以测量电池组161的整个电压或中间电压(即，整个电池单元1610的总电压或各个电池单元1610的电压)、电池组161或各个电池单元1610的温度、和/或流过电池组161或各个电池单元1610的电流。
由传感单元1620测量的电压值可以包括各个电池单元1610的OCV或在充电和放电期间测量的电压。
传感单元1620可以耦合到各个电池单元1610当中的节点，以便测量电池组161的整个电压或中间电压。也就是说，用于测量电池组161的中间电压的至少一条布线线路(wiring line)可以形成在传感单元1620和电池单元1610之间。所测量的各个电池单元1610的电压值、电流值、以及温度值可以被输出到控制单元1624。
通信单元1626和电力单元1622可以通过控制单元1624的控制(或者根据从控制单元1624接收的控制信号)将电池状态信息传送到主BMS163。电池状态信息可以包括由传感单元1620测量的值。
此外，通信单元1626和电力单元1622可以接收从主BMS163输出的工作电力改变信号和电池单元均衡信号，以便将所接收的工作电力改变信号和电池单元均衡信号传送到控制单元1624。
电力单元1622可以接收用于操作从BMS162的电力，以便将所接收的电力供应到从BMS162的各个元件。
开关单元1628可以将从第一电压转换器165供应的电力或从电池组161供应的电力施加到电力单元1622。开关单元1628可以根据控制单元1624的控制(或根据从控制单元1624接收的控制信号)，选择性地将从第一电压转换器165供应的电力或从电池组161供应的电力施加到电力单元1622。
第二电压转换器1629可以转换电池组161的电压，以便通过开关单元1628将所转换的电压供应到电力单元1622。例如，电池组161可以耦合到第二电压转换器1629的一端，而开关单元1628可以电耦合到第二电压转换器1629的另一端。当开关单元1628执行用于使用存储在电池组161中的电力作为从BMS162的工作电力的操作时，第二电压转换器1629可以电耦合到电力单元1622以便转换电池组161的电压并供应所转换的电压作为从BMS162的工作电力。
控制单元1624可以从传感单元1620输出的各个电池单元1610的电压值、电流值、以及温度值中估计电池组161或包括在电池组161中的各个电池单元1610的SOC或SOH。
此外，控制单元1624可以根据从通信单元1626接收的工作电力改变信号生成用于控制开关单元1628的操作的信号，以便将所生成的信号输出到开关单元1628。
例如，当接收到工作电力改变信号时，控制单元1624可以将用于操作开关单元1628的信号提供给开关单元1628，从而开关单元1628和第二电压转换器1629彼此耦合。然后，电池组161的电压可以由第二电压转换器1629转换以便供应给电力单元1622。
此外，当接收到电池单元均衡信号时，控制单元1624可以执行电池单元均衡操作。例如，控制单元1624可以接通或断开电池单元1610当中将被均衡的电池单元的均衡开关，以便通过均衡电阻执行放电和执行电池单元均衡操作。
以下，参考图4，将描述通过驱动开关单元1628转换其工作电力的从BMS162。
图4是示出根据本发明的示例实施例的施加了工作电力的从BMS162的视图。如图4中所示，开关单元1628可以包括继电器2A和2B，并且可以根据控制单元1624的信号驱动继电器2A和2B。例如，各个继电器可以由从控制单元1624施加的电流来驱动。
首先，控制单元1624可以驱动继电器2B，以便将由第一电压转换器165转换其电压的电力供应给电力单元1622。
当从主BMS接收到工作电力改变信号时，控制单元1624可以将用于停止继电器2B的驱动并且驱动继电器2A的信号输出到开关单元1628。然后，开关单元1628的继电器2A被驱动，而继电器2B的驱动可以被停止。
开关单元1628还可以包括电容器，用于在全部继电器2A和2B都被驱动或全部继电器2A和2B的驱动都被停止时防止要被施加的电压耦合到电力单元1622。
当继电器2A操作时，在电池组161中充电的电力可以通过第二电压转换器1629被施加到电力单元1622。第二电压转换器1629可以将电池组161的电压转换为适合从BMS162的驱动电压的电压。
当从主BMS接收到工作电力改变停止信号时，控制单元1624可以将用于停止继电器2A的驱动并且驱动继电器2B的信号输出到开关单元1628。然后，开关单元1628的继电器2B可以被驱动，而继电器2A的驱动可以被停止。当继电器2B操作时，由第一电压转换器165转换其电压的电力可以被供应给电力单元1622。
以下，参考图5，将描述改变从BMS162的工作电力的方法。
图5是示出根据本发明的示例实施例的驱动电池管理系统的方法的流程图。如图5中所示，从BMS162测量与电池组161的状态相关的值(S100)。例如，从BMS162的传感单元1620可以测量各个电池单元1610和电池组161的电压、电流、或温度。
然后，从BMS162将关于电池组161的状态信息传送给主BMS163(S110)。例如，从BMS162的通信单元1626可以根据控制单元1624的控制(或根据从控制单元1624接收的控制信号)，将电池状态信息转换为CAN(Controller Area Network，控制器区域网)通信类型的信号，以便将该CAN通信类型的信号输出到主BMS163。
在从BMS162操作的同时，从BMS162测量电池状态信息(S100)和从BMS162将所测量的电池状态信息传送给主BMS(S110)可以被周期性地执行。
接下来，主BMS163的控制单元1624使用从从BMS162输出的电池状态信息计算电池组161的电压或SOC(S120)。
主BMS163将各个电池组161的电压或SOC彼此进行比较(S130)。然后，生成用于改变具有相对较高SOC或电压的电池组161的从BMS162的工作电力的信号(S140)。
然后，主BMS163将工作电力改变信号传送给从BMS162(S150)。
接收工作电力改变信号的从BMS控制开关单元的操作，从而从电池组161供应工作电力(S160)。然后，从BMS162可以将存储在电池组161中的电力转换为工作电力以使用该工作电力。
虽然已经结合目前被认为是实际的示例实施例描述了本发明，但是应当理解本发明不限于所公开的实施例，而是相反，意图涵盖在所附权利要求及其等效物的精神和范围内包括的各种修改和等效的布置。因此，本领域普通技术人员可以容易地进行选择和替换。此外，本领域普通技术人员可以省略在本说明书中描述的构成元素的部分而不会使性能恶化，或者可以添加构成元素以便改进性能。此外，本领域普通技术人员可以根据处理环境或装备改变在本说明书中描述的方法的过程的次序。因此，本发明的范围一定不能由所描述的示例实施例来确定，而应当由所附权利要求及其等效物来确定。

Claims (16)

1.一种电池架，包括：
多个电池组；
多个从电池管理系统，所述从电池管理系统中的每一个包括各自的开关单元，所述开关单元配置为响应于接收到多个工作电力改变信号中相应的一个工作电力改变信号，选择外部电源或所述多个电池组中相应的一个电池组中的一个作为用于相应的一个从电池管理系统的工作电力的电源；和
主电池管理系统，其耦合到所述从电池管理系统，并且被配置为将所述工作电力改变信号传送到所述从电池管理系统。
2.如权利要求1所述的电池架，其中，所述从电池管理系统被配置为测量与所述电池组的充电参数相关的信息，并将所测量的信息传送到所述主电池管理系统。
3.如权利要求1所述的电池架，其中，所述主电池管理系统被配置为根据所述电池组的充电状态的比较结果或电压的比较结果选择性地传送所述工作电力改变信号。
4.如权利要求3所述的电池架，其中，所述主电池管理系统被配置为将所述工作电力改变信号中相应的一个工作电力改变信号传送到所述多个从电池管理系统中耦合到通过所述比较结果确定的所述多个电池组中具有相对较高充电状态或相对较高电压的电池组的从电池管理系统。
5.如权利要求4所述的电池架，其中，所述具有相对较高充电状态或相对较高电压的电池组的充电状态或电压与所述多个电池组中另一个电池组的充电状态或电压的差不小于阈值充电状态或阈值电压。
6.如权利要求1所述的电池架，
其中，所述开关单元包括第一继电器和第二继电器，并且
其中，所述开关单元被配置为分别使用第一继电器或第二继电器选择所述多个电池组中相应的一个电池组或所述外部电源中的一个。
7.如权利要求6所述的电池架，
其中，所述多个从电池管理系统中的每一个包括耦合在所述多个电池组中相应的一个电池组和第二继电器之间的电压转换器，并且
其中，所述电压转换器被配置为将从所述多个电池组中相应的一个电池组接收的电压转换为与所述从电池管理系统的工作电力相对应。
8.如权利要求1所述的电池架，
其中，所述多个电池组中相应的一个电池组包括多个电池单元，并且
其中，从电池管理系统中的每一个被配置为从所述主电池管理系统接收多个电池单元均衡信号中的一个电池单元均衡信号，并响应于该电池单元均衡信号对所述电池单元执行电池单元均衡操作。
9.一种操作电池架的方法，该方法包括：
选择性地从主电池管理系统传送多个工作电力改变信号；
在多个从电池管理系统中相应的一个从电池管理系统接收所传送的工作电力改变信号中的一个，所述从电池管理系统中的每一个通过工作电源供电，并且被耦合到所述主电池管理系统；以及
由接收到所传送的工作电力改变信号的所述多个从电池管理系统中相应的一个从电池管理系统，响应于所述从电池管理系统中相应的一个从电池管理系统接收到所传送的工作电力改变信号，操作所述相应的一个从电池管理系统中包括的相应的开关单元，该开关单元被配置为选择外部电源或所述多个电池组中相应的一个电池组作为相应的一个从电池管理系统的工作电源。
10.如权利要求9所述的操作电池架的方法，还包括：
由所述多个从电池管理系统测量与所述电池组的充电参数相关的电池组信息；以及
将所测量的电池组信息传送到所述主电池管理系统。
11.如权利要求9所述的操作电池架的方法，其中，所述选择性地传送根据所述电池组的充电状态的比较结果或电压的比较结果而发生。
12.如权利要求11所述的操作电池架的方法，其中，所述选择性地传送包括：将所述工作电力改变信号传送到耦合到通过所述比较结果确定的具有相对较高充电状态或相对较高电压的电池组的从电池管理系统。
13.如权利要求12所述的操作电池架的方法，其中，所述具有相对较高充电状态或相对较高电压的电池组的充电状态或电压与所述多个电池组中另一个电池组的充电状态或电压的差不小于阈值充电状态或阈值电压。
14.如权利要求9所述的操作电池架的方法，其中，操作相应的开关单元包括：分别驱动第一继电器或第二继电器以选择所述多个电池组中相应的一个电池组或所述外部电源。
15.如权利要求14所述的操作电池架的方法，还包括将从所述外部电源或所述多个电池组中相应的一个电池组接收的电压转换为所述从电池管理系统的工作电压。
16.如权利要求9所述的操作电池架的方法，还包括：
选择性地从所述主电池管理系统发送多个电池单元均衡信号；
在所述多个从电池管理系统中耦合到所述多个电池组中相应的电池单元均衡电池组的电池单元均衡从电池管理系统接收所发送的电池单元均衡信号中相应的一个电池单元均衡信号；以及
响应于在所述电池单元均衡从电池管理系统接收到所述电池单元均衡信号，对所述电池单元均衡电池组中的多个电池单元选择性地执行电池单元均衡操作。
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