CN105599631A - 电池管理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池管理系统，根据本发明实施例的电池管理系统，包括：MCU(Module？Control？Unit，模块控制单元)，包括通信模块、电容器及充电模块，其中所述电容器与所述通信模块连接，所述充电模块与所述电容器连接给所述电容器充电；BCU(Battery？Control？Unit，电池控制单元)，传送用于启用所述MCU的通信模块的方波时钟信号并控制所述MCU，其中，若所述电容器被充电已设定的基准电压以上的电压，则所述MCU使所述通信模块开启。

Description

电池管理系统及方法
技术领域
本发明涉及能够使用于利用电能的装置的电池管理系统(BatteryManagementSystem)。更具体地说，本发明涉及的电池管理系统为，在混合动力汽车、插入式混合动力汽车及电动汽车中使用的高电压电池管理系统中MCU(ModuleControlUnit，控制模块)不常时从BCU(BatteryControlUnit，电池控制单元)接收电源来进行驱动。
背景技术
最近，使用高电压电池商用机器、家庭机器及汽车等各种装置正在面市。尤其是，在汽车技术领域对高电压电池的使用更加活跃起来了。
以汽油或燃料油等石化燃料为主燃料使用的内燃引擎的汽车正在严重影响大气污染等的污染。因此，在最近为了减少污染，正在付出更多的努力去开发电动汽车或混合动力汽车(Hybrid)。
电动汽车(EV；electricVehicle)是指，不使用石油燃料与引擎而是使用电池与电机的汽车。即，以在电池储存的电力旋转电机来驱动汽车。电动汽车的开发先于汽油汽车，但是因为电池的重量重以及充电所需时间等问题而未被实用化。之后随着能源及环境问题日渐严重，从1990年起开始了用于实用化的研究。
另一方面，在最近电池技术有飞跃性地发展的同时电动汽车及适用性地使用化石燃料与电能的混合动力汽车(HEV)正在被商用化。
HEV同时使用汽油与电力作为动力源，因此在改善燃费及降低排气方面受到了积极的评价。这种HEV的关键也在于如何克服与汽油汽车的差价。但是HEV可将次级电池搭载量降低至电动汽车的1/3水准。由于相比于电动汽车HEV能够降低价格，因此期望HEV起到在进化到完全的电动汽车的中间作用。
利用这种电能的HEV及EV汽车利用由能够充放电的多个次级电池(cell)形成的一个电池组(pack)的电池为主动力源。因此，具有完全没有排气并且噪音非常小的优点。
如上所述，利用电能的汽车为，电池性能直接影响汽车的性能，因此现在实情是切实需要电池管理系统(BatteryManagementSystem,BMS)，所述电池管理系统测量各个电池单元的电压、整个电池的电压及电流等，不仅能够有效地管理各个电池单元的充放电，还能监控感应各个电池单元的电池单元感应IC的状态，进而能够稳定地控制该电池单元。
图1是示出根据现有技术的电池管理系统的构成图。
参照图1，车辆用电池管理系统100包括电池组10、车辆电子装置20及电池监控装置30，其中电池组10包括多个电池模块。
电池组10包括多个电池模块11、12。电池模块11、12包括多个电池单元13。电池组10将已充电的高电压直流电力供给于车辆充电装置20。
电池监控装置30包括多个MCU31、32，与控制所述MCU的BCU33。电池监控装置30与电池组连接并监控电池组10的充放电状态，并控制电池组10的充放电动作。
多个MCU31、32与各个多个电池模块11、12连接并监控电池模块11、12或电池单元13的运作特性。例如，MCU31监控电池模块11或电池单元13的诸如电压、电流、充电状态、温度等运作特性。
并且，多个MCU31、32分别与多个电池模块11、12连接并控制电池模块11、12或电池单元13的运作。例如，通过电池模块11或电池单元13的监控结果，MCU31可控制充电或放电电池模块11或电池单元13。
BCU33与多个MCU31、32连接并接收从多个MCU31、32传达的对电池模块11、12或电池单元13的运作特性的信息。并且，BCU33以从多个MCU31、32接收的信息为基础可将用于控制电池模块11、12或电池单元13的信息传达给多个MCU31、32。
多个MCU31、32为了控制电池模块11、12并与MCU33执行通信，应当从外部接收驱动电力。通常，多个MCU31、32通过连接单独的电源或BCU33来接收低电力。
但是，在车辆引擎熄火的情况下，多个MCU31、32无法从BCU33接收电力。因此存在无法执行电池模块11、12适当的电池平衡的问题。
并且，多个MCU31、32不是常时运作的。通常多个MCU31、32为空闲模式(Idlemode)状态，即处于非激活状态中，只在判断需要控制该电池模块的情况下，从BCU33接收wake-up(唤醒)信号来执行控制动作。在与此相同的情况下，根据现有技术多个MCU31、32常时从BCU33接收电源，因此存在消耗不必要的电力及降低BMS系统的效率的问题。
并且，在时常向多个MCU31、32供给电源的情况下，存在提高电池管理系统(BMS)的漏电或待机电流的问题。
发明内容
(要解决的问题)
本发明的目的在于提供电池管理系统及其控制方法，其为不常时向MCU供给电源也能够执行BCU与MCU之间的通信。
并且，本发明的目的在于提供电池管理系统及其控制方法，只在MCU需要通信的情况下供给电力，进而能够抑制产生漏电及待机电流。
(解决问题的手段)
根据本发明一实施例，电池管理系统，包括：MCU(ModuleControlUnit)，包括通信模块、电容器及充电模块，其中所述电容器与所述通信模块连接，所述充电模块与所述电容器连接给所述电容器充电；BCU(BatteryControlUnit)，传送用于启用所述MCU的通信模块的方波时钟信号并控制所述MCU，其中，若所述电容器被充电已设定的基准电压以上的电压，则所述MCU使所述通信模块开启。
所述MCU可从所述BCU接收具有相互不同相位的多个方波时钟信号。
所述MCU可从所述BCU接收具有相互不同的相位并且传送已设定时间以上的多个方波时钟信号。
若充电于所述电容器的电压为已设定的基准电压以上，则所述MCU将充电于所述电容器的电压增幅并传达到所述通信模块，进而可使所述通信模块开启。
若所述通信模块被开启，则所述MCU可向所述BCU传送告知能够进行通信的信号。
所述MCU不常时从所述BCU接收电源。
根据本发明一实施例，电池管理方法，包括：接收信号的步骤，MCU(ModuleControlUnit)从BCU(BatteryControlUnit)接收用于启用所述MCU的通信模块的方波时钟信号；充电的步骤，所述MCU的充电模块利用所述接收到的信号来充电于与所述通信模块连接的电容器；判断的步骤，所述MCU判断充电于所述电容器的电压是否为已设定的基准电压以上；及准备通信的步骤，在充电于所述电容器充电的电压为已设定的基准电压以上的情况下，所述MCU使所述通信模块开启。
所述接收信号的步骤为，所述充电模块可从所述BCU接收具有相互不同相位的多个方波时钟信号。
所述接收信号的步骤为，所述充电模块可从所述BCU接收具有相互不同的相位并传送已设定的时间以上的多个方波时钟(clock)信号。
所述准备通信的步骤为，若充电于所述电容器的电压为已设定的基准电压以上，则将充电于所述电容器的电压增幅并传达到所述通信模块，进而可使所述通信模块开启。
还可包括传送信号的步骤，若通过所述准备通信的步骤所述通信模块被开启，则所述通信模块向所述BCM传送告知能够进行通信的信号。
(发明的效果)
本发明具有无需常时向MCU供给电源也能够进行BCU与MCU之间的通信的效果。
并且，本发明只在MCU需要通信的情况下供给电力，进而具有能够抑制漏电及产生待机电流的效果。
附图说明
图1是示出根据现有技术的电池管理系统的构成图。
图2是根据本发明一实施例的电池管理系统的框图。
图3是示出根据本发明一实施例的电池管理系统的MCU变更为准备与BCU通信的状态的过程的流程图。
(附图标记说明)
100、200：电池管理系统10：电池组
11、12：电池模块13：电池单元
20：车辆电子装置(VEHICLEELECTRICALSYSTEM)
30：电池监控装置
31、32、120：MCU33、110：BCU
121：通信模块123：充电模块
125：电容器127：施密特触发器电路
具体实施方法
以下，参照附图详细说明本发明的实施例。
在说明实施例时，对于在本发明所属技术领域公知的且与本发明没有直接关连的技术内容，将省略其说明。其省略了不必要的说明，是为了更加明确并清楚地传达本发明的要点。
以与上述相同的理由，在附图中夸张、省略或概略性地图示了一部分构成要素。并且，各个构成要素的大小并未完全反映实际大小。在各个图面中对于相同或对应的构成的要素赋予了相同的参照符号。
以下，参照图2说明根据本发明一实施例的电池管理系统。
图2是根据本发明一实施例的电池管理系统的框图。
参照图2，根据本发明一实施例的电池管理系统包括电池模块(未图示)、BCU110及MCU120。
所述电池模块可包括多个电池单元，并且所述电池模块也可由多个构成。多个电池模块将已充电的高电压直流电力供给于配置在车辆的发动机等，并通过充电装置接收充电电压。并且，图2是为了便于说明示出了一个MCU，但是在本发明的一实施例中MCU的个数也可以是多个，并且多个电池模块分别连接于多个MCU。
多个MCU监控连接于各个MCU的电池模块的多个电池单元的诸如电压、电流、充电状态、温度等运作特性。
并且，多个MCU通过连接于各个MCU的电池模块的多个电池单元的监控结果来控制多个电池模块的多个电池单元进行充电或放电。例如，在电池单元的充电程度超出已设定的充电临界值的情况下，MCU放电电池单元。相反，在电池单元的充电程度不足已设定的放电临界值的情况下，MCU则充电电池单元。
BCU110与MCU120连接。因此，BCU110通过MCU120接收对所述电池模块的运作特性的信息。据此，BCU110通过MCU120控制所述电池模块的充放电状态。
并且，BCU110传送用于启用MCU120的通信模块121的方波时钟信号。
BCU110向MCU120传送方波时钟信号，进而可无需常时从BCU110接收电源而驱动MCU120。所述方波时钟形态的启用信号可包括：供给用于驱动MCU120的电力的信号；与能够使MCU120与BCU110通信的唤醒(wake-up)信号。因此，BCU110无需传送用于驱动MCU120的单独的电力信号。
这时，所述启用信号可意味着具有相互不同相位的多个方波时钟信号。具体地说，可意味着具有180度的相位差异的两个方波时钟信号。为了以已设定的电压值以上的值来充电电容器125，可根据实验设定充分大的值来传送所述方波时钟信号。据此，可使电压易于充电于电容器125。
MCU120通过充电模块123接收所述启用信号。充电模块123通过所述启用信号来给电容器125充电。
充电模块123通过所述启用信号的高(HIGH)值给电容器125充电。
电容器125通过所述启用信号被充电至已设定的电压值以上。例如，可假设被充电的电压值具有1.8V(VOLTAGE)值以上的情况。
电容器125与通信模块121连接。具体地说，与通信模块121的启用(EN)引脚连接。这时，若电容器125的电压值为已设定的基准电压以上，则MCU120可使通信模块121的状态为开启状态。
并且，若充电于电容器125的电压为已设定的基准电压以上，则MCU120将充电于电容器125的电压增幅并传达到通信模块121，进而可开启通信模块121。
例如，可假设将施密特触发器电路127连接于电容器125。施密特触发器电路127是指，若输入电压高到某一设定值则输出波形上升，若降低至某一设定值以下则输出波形下降的动作的回路。
因此，在充电于电容器125的电压为已设定的电压值以上的情况下，若经过施密特触发器电路127，则向通信模块121输出大于电容器125的充电电压的电压。据此，通信模块121为开启的状态。
相反，在充电于电容器125的电压不足已设定的电压值的情况下，若经过施密特触发器电路127，则向通信模块121输出小于电容器125的充电电压的电压。据此，通信模块121会保持关闭状态。
并且，在通信模块121被开启的情况下，MCU120可传送告知BCU110可能进行通信的信号。所述信号可意味着确认(Ack)信号。
以下，参照图3说明根据本发明一实施例的电池管理方法。
图3是示出根据本发明一实施例的电池管理系统的MCU变更为准备与BCU通信的状态的过程的流程图。
首先，MCU120从BCU110接收用于启用MCU120的通信模块121的信号(S101)。
BCU110向MCU120传送方波时钟信号，进而可无需常时从BCU110接收电源地驱动MCU120。所述方波时钟形态的启用信号可包括：供给用于驱动MCU120的电力的信号；与能够使MCU120与BCU110通信的唤醒(wake-up)信号。因此，BCU110无需传送用于驱动MCU120的单独的电力信号。
这时，所述启用信号可意味着具有相互不同相位的多个方波时钟信号。具体地说，可意味着具有180度的相位差异的两个方波时钟信号。为了以已设定的电压值以上来充电电容器125，可根据实验设定充分大的值来传送所述方便时钟信号。由此，电压可以更容易地充电于电容器125。
之后，充电模块123利用所述接收到的信号，充电与通信模块121连接的电容器125(S103)。
之后，判断给电容器125充电的电压否为已设定的基准电压以上(S105)。
例如，在充电的电压值具有1.8V(VOLTAGE)值的情况下，可假设给电容器125充电的电压为已设定的电压值以上。
在S105步骤中判断结果为，充电于电容器125的电压为已设定的电压值以上的情况下，MCU120可使通信模块开启(S107)。
并且，若充电于电容器125充电的电压为已设定的基准电压以上，则MCU120将充电于电容器125的电压增幅并传达到通信模块121，进而能够使通信模块121开启。
例如，可假设将施密特触发器电路127连接于电容器125。施密特触发器电路127是指，若输入电压高到某一设定值则输出波形上升，若降低至某一设定的值以下则输出波形下降的动作的回路。
因此，充电充电于电容器125的电压为已设定的电压值以上的情况下，若经过施密特触发器电路127，则向通信模块121输出大于电容器125的充电电压的电压。据此，通信模块121为开启的状态。
相反，在给电容器125充电的电压不足已设定的电压值的情况下，若经过施密特触发器电路127，则向通信模块121输出小于电容器125的充电电压的电压。据此，通信模块121会保持关闭状态。
因此，在充电于电容器125的电压为已设定的电压值以上的情况下，若经过施密特触发器电路127，则向通信模块121输出大于电容器125的充电电压的电压。据此，通信模块121为开启的状态。
相反，在充电于电容器125充电的电压不足已设定的电压值的情况下，若经过施密特触发器电路127，则向通信模块121输出小于电容器125的充电电压的电压。据此，通信模块121会保持关闭状态。
之后，MCU120可将告知能够进行通信的信号传送于BCU110。所述信号可意味着确认(Ack)信号。
若MCU120与BCU110为可能通信的状态，则BCU110通过MCU120控制电池模块的电池单元。
在本发明所属技术领域具有通常知识的技术人员应当理解为在未改变其技术思想或必要特征的情况下，能够以其他的实施形态来实现本发明。因此，应当理解为上述的实施例在所有方面都是示例性的而非限定性的。本发明的范围相比于上述详细说明应当由权利要求范围体现，并且权利要求的范围的意义、范围及从与其同等概念导出的所有变更或变形的形态应当解释为包括于本发明的范围。
另外，在本说明书与图面公开了本发明的优选实施例，虽然使用了特定用语，但是这不过是为了易于说明本发明的技术内容且有助于理解而以通常的意思使用的，并非要限定本发明的范围。除了在这里公开的实施例以外，也可进行以本发明的技术思想为基础的变形实施例，并且这对本发明所属技术领域具有通常知识的技术人员是显而易见的。

Claims (11)

1.一种电池管理系统，根据车辆用电池管理系统，其特征在于，包括：
MCU(ModuleControlUnit)，包括通信模块、电容器及充电模块，其中所述电容器与所述通信模块连接，所述充电模块与所述电容器连接给所述电容器充电；
BCU(BatteryControlUnit)，传送用于启用所述MCU的通信模块的方波时钟信号并控制所述MCU，
其中，若所述电容器被充电已设定的基准电压以上的电压，则所述MCU使所述通信模块开启。
2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，
所述MCU从所述BCU接收具有相互不同相位的多个方波时钟信号。
3.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，
所述MCU从所述BCU接收具有相互不同的相位并且传送已设定时间以上的多个方波时钟信号。
4.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，
若充电于所述电容器的电压为已设定的基准电压以上，则所述MCU将充电于所述电容器的电压增幅并传达到所述通信模块，进而使所述通信模块开启。
5.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，
若所述通信模块被开启，则所述MCU向所述BCU传送告知能够进行通信的信号。
6.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，
所述MCU不常时从所述BCU接收电源。
7.一种电池管理方法，其特征在于，包括：
接收信号的步骤，MCU(ModuleControlUnit)从BCU(BatteryControlUnit)接收用于启用所述MCU的通信模块的方波时钟信号；
充电的步骤，所述MCU的充电模块利用所述接收到的信号来充电于与所述通信模块连接的电容器；
判断的步骤，所述MCU判断充电于所述电容器的电压是否为已设定的基准电压以上；及
准备通信的步骤，在充电于所述电容器充电的电压为已设定的基准电压以上的情况下，所述MCU使所述通信模块开启。
8.根据权利要求7所述的电池管理方法，其特征在于，
所述接收信号的步骤为，所述充电模块从所述BCU接收具有相互不同相位的多个方波时钟信号。
9.根据权利要求7所述的电池管理方法，其特征在于，
所述接收信号的步骤为，所述充电模块从所述BCU接收具有相互不同的相位并传送已设定的时间以上的多个方波时钟信号。
10.根据权利要求7所述的电池管理方法，其特征在于，
所述准备通信的步骤为，若充电于所述电容器的电压为已设定的基准电压以上，则将充电于所述电容器的电压增幅并传达到所述通信模块，进而使所述通信模块开启。
11.根据权利要求7所述的电池管理方法，其特征在于，还包括：
传送信号的步骤，若通过所述准备通信的步骤所述通信模块被开启，则所述通信模块向所述BCM传送告知能够进行通信的信号。
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