CN109860734B - 主从控制器之间的通信方法、从控制器及电池管理系统 - Google Patents

主从控制器之间的通信方法、从控制器及电池管理系统 Download PDF

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Abstract

主从控制器之间的通信方法、从控制器及电池管理系统。公开了一种主控制器与从控制器之间的通信方法、用于该通信方法的从控制器、以及电池管理系统，其中即使当多个从控制器中的每一个包括仅一个微控制器单元，主控制器也通过多个信道接收关于电池单元的安全性信息，从而使成本的增加最小化并提高电池管理系统的安全性。该通信方法包括：通过第一通信信道在主控制器与第一至第N从控制器(其中N是等于或大于2的整数)之间执行双向通信；以及主控制器通过第二通信信道经由第一至第N从控制器接收指示信号。主控制器通过第一通信信道并行连接到第一至第N从控制器，并且以菊花链方式通过第二通信信道串行连接到第一至第N从控制器。

Description

主从控制器之间的通信方法、从控制器及电池管理系统
技术领域
本公开涉及主控制器与从控制器之间的通信方法、用于该通信方法的从控制器以及使用该通信方法和从控制器的电池管理系统。
背景技术
近来，随着通信和计算机工业的快速发展，使用二次电池的产品正在增加。详细地说，二次电池正广泛应用于便携式电子设备、混合动力电动车辆(HEV)、电动车辆(EV)、能量存储系统等。
当像HEV或EV那样需要高功率时，使用各包括彼此串联连接的多个电池单元的二次电池。在这种情况下，可以另外提供电池管理系统(BMS)，并且可以包括用于监视和控制多个电池单元的多个单元模块控制器和用于控制多个单元模块控制器的主控制器。单元模块控制器可以由主控制器控制，因此可以称为从控制器。各个从控制器可以使用微控制器单元(MCU)作为处理器。
为了将MCU应用于HEV或EV，应按照作为汽车功能安全国际标准的ISO 26262的汽车安全完整性等级(ASIL)授予一定的安全等级。为此，使用MCU的各从控制器使用通常包括多个MCU的双核锁步技术。双核锁步技术表示添加与主处理器相同的子处理器以监视和检查主处理器的操作的技术。在各个从控制器使用双核锁步技术的情况下，MCU的数量增加，并且MCU的复杂性增加，导致制造成本的增加。
发明内容
因此，本公开涉及提供一种主控制器与从控制器之间的通信方法、用于该通信方法的从控制器，以及使用该通信方法和从控制器的电池管理系统，其基本上消除了由于相关技术的限制和缺点而导致的一个或更多个问题。
本公开的一个方面涉及提供主控制器与从控制器之间的通信方法、用于该通信方法的从控制器、以及使用该通信方法和从控制器的电池管理系统，其中即使当多个从控制器中的每一个仅包括一个微控制器单元，主控制器也能够通过多个信道接收关于电池单元的安全性信息，从而使成本的增加最小化并提高电池管理系统的安全性。
本公开的附加优点和特征将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地对于本领域普通技术人员在研究以下内容之后将变得显而易见，或者可以从本公开的实践中获知。本公开的目的和其他优点可以通过书面描述及其权利要求以及附图中特别指出的结构来实现和获得。
为了实现这些和其他优点并且根据本公开的目的，如本文所具体体现和广泛描述的，提供了一种通信方法，该通信方法包括以下步骤：通过第一通信信道在主控制器与第一从控制器至第N从控制器(其中N是等于或大于2的整数)之间执行双向通信，主控制器通过第一通信信道并行连接到第一从控制器至第N从控制器；以及主控制器通过第二通信信道经由第一从控制器至第N从控制器接收指示信号，主控制器以菊花链方式通过第二通信信道串行连接到第一从控制器至第N从控制器。
在本公开的另一方面，提供了一种从控制器，该从控制器包括：第一电压感测单元和第二电压感测单元，其连接到电池单元的两端以感测该电池单元的电压；以及微控制器单元(MCU)，其将来自第一电压感测单元的第一感测电压转换为作为数字数据的电压信息数据，向第一通信信道输出该电压信息数据，基于来自第二电压感测单元的第二感测电压确定该电池单元是否过充电或过放电，并向第二通信信道输出指示信号。
在本公开的另一方面，提供了一种电池管理系统，该电池管理系统包括：第一至第N电池单元(其中N是等于或大于2的整数)；第一从控制器至第N从控制器，其分别连接至第一至第N电池单元；以及主控制器，其通过第一通信信道并行连接到第一从控制器至第N从控制器，并以菊花链方式通过第二通信信道串行连接到第一从控制器至第N从控制器。
应该理解，本公开的前述概括描述和以下详细描述都是示例性和解释性的，并且旨在提供对要求保护的本公开的进一步说明。
附图说明
附图被包括进来以提供对本公开的进一步理解，并且被并入并构成本申请的一部分，附图示出了本公开的实施方式，并且与说明书一起用于解释本公开的原理。在附图中：
图1是示出根据本公开实施方式的电池管理系统的立体图；
图2是详细示出图1的主控制器的框图；
图3是详细示出图1的电池单元和从控制器的框图；
图4是示出当电池单元的感测电压等于或大于第一电压阈值或者等于或小于第二电压阈值或当电池单元的温度等于或大于第一温度阈值或者等于或小于第二温度阈值时，输入到从控制器的第一指示信号和从控制器输出的第二指示信号的波形图；
图5是示出当电池单元的感测电压在第一电压阈值与第二电压阈值之间或者电池单元的温度在第一温度阈值与第二温度阈值之间时输入到从控制器的第一指示信号和从控制器输出的第二指示信号的波形图；
图6是示出根据本公开实施方式的主控制器与从控制器之间的通信方法的流程图；
图7是详细示出根据本公开实施方式的通过使用第一通信信道在主控制器与从控制器之间执行的通信方法的流程图；以及
图8是详细示出根据本公开实施方式的通过使用第二通信信道在主控制器与从控制器之间执行的通信方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细说明本公开的示例性实施方式，其示例在附图中示出。尽可能在整个附图中使用相同的附图标记来表示相同或相似的部分。
在说明书中，应该注意，在其他附图中已经用于表示相似部件的相似附图标记尽可能用于这些元件。在以下描述中，当本领域技术人员已知的功能和配置与本公开的基本配置无关时，将省略它们的详细描述。说明书中描述的术语应理解如下。
通过以下参考附图描述的实施方式，将阐述本公开的优点和特征及其实现方法。然而，本公开可以以不同的形式实施，并且不应该被解释为限于这里阐述的实施方式。而是，提供这些实施方式是为了使本公开全面和完整，以向本领域技术人员充分传达将本公开的范围。此外，本公开仅由权利要求书的范围限定。
用于描述本公开实施方式的附图中公开的形状、尺寸、比率、角度和数量仅仅是示例，因此本公开不限于所例示的细节。相似的附图标记始终表示相似的元件。在以下描述中，当确定相关已知功能或构造的详细描述将不可避免地掩盖本公开的重点时，将省略详细描述。
在使用本说明书中描述的术语“包括”、“具有”和“包含”的情况下，可以添加另一部分，除非使用“仅～”。除非另有相反的说明，否则单数形式的术语可以包括复数形式。
在解释部件时，该部件被解释为包括误差范围，尽管没有明确描述。
在描述位置关系时，例如，当两个部分之间的位置关系被描述为，诸如“在～上”、“在～上方”、“在～下”或“在～下一个”时，除非使用“仅”或“直接”，否则一个或更多个其他部分可以设置在这两个部分之间。
在描述时间关系时，例如，当时间顺序被描述为“在～之后”、“跟随～之后”、“在～下一个”、或“在～之前”时，可以包括不连续的情况，除非使用了“刚刚”或“直接”。
应该理解，虽然本文可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种部件，但是这些部件不应该受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个部件与另一部件区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一部件能够被称为第二部件，类似地，第二部件能够被称为第一部件。
X轴方向、Y轴方向和Z轴方向不应该被解释为其间的关系是垂直的几何关系，而是可以表示在本公开的部件在功能上操作的范围内具有更宽的方向性。
术语“至少一个”应该被理解为包括相应列出项目中一个或更多个的任意所有组合。例如，“第一项目、第二项目和第三项目中至少一个”的含义表示从第一项目、第二项目和第三项目中的两个或更多个提出的所有项目的组合，以及第一项目、第二项目或第三项目。
如同本领域技术人员能够充分理解的，本公开的各实施方式的特征可以部分或全部彼此联合或组合，并且可以彼此以各种方式互相操作和技术地驱动。本公开的实施方式可以彼此独立地执行，或者可以以相互依从关系一起执行。
在下文中，将参照附图详细描述本公开的示例性实施方式。
图1是示出根据本公开实施方式的电池管理系统(BMS)的立体图。
参照图1，BMS可以包括主控制器1000、从控制器组2000、总线3000和电池单元组4000。从控制器组2000可以包括第一至第N(其中N是等于或大于2的整数)。从控制器2100、2200和2300，电池单元组4000可以包括第一至第N电池单元4100、4200和4300。
主控制器1000可以通过第一通信信道并行连接到第一从控制器至第N从控制器2100、2200和2300。第一通信信道可以包括布置在主控制器1000和从控制器组2000之间的总线3000。也就是说，主控制器1000和第一从控制器至第N从控制器2100、2200和2300可以共享总线3000。在这种情况下，主控制器1000可以基于控制器区域网络(CAN)通信通过总线3000与第一从控制器至第N从控制器2100、2200和2300通信。然而，本公开的实施方式不限于此，并且主控制器1000可以基于通用异步接收器/发送器(UART)通信与第一从控制器至第N从控制器2100、2200和2300通信。
主控制器1000可以通过第一通信信道与第一从控制器至第N从控制器2100、2200和2300执行双向通信。例如，主控制器1000可以与第一从控制器至第N从控制器2100、2200和2300执行双向通信，从而控制电池单元平衡。详细地说，第一从控制器至第N从控制器2100、2200和2300中的每一个可以向主控制器1000发送相应电池单元的电压信息数据和温度信息数据。在这种情况下，主控制器1000可以分析第一至第N电池单元4100、4200和4300中的每一个的电压信息数据和温度信息数据，以计算用于平衡第一至第N电池单元4100、4200和4300的单元平衡信息数据。随后，主控制器1000可以向第一从控制器至第N从控制器2100、2200和2300中的每一个发送单元平衡信息数据。第一从控制器至第N从控制器2100、2200和2300中的每一个可以基于单元平衡信息数据执行电池单元平衡。
此外，主控制器1000可以分析第一至第N电池单元4100、4200和4300中的每一个的电压信息数据和温度信息数据，以计算第一至第N电池单元4100、4200和4300中的每一个的充电状态(SOC)、健康状态(SOH)和安全性信息。主控制器1000可以基于SOC、SOH和安全性信息控制将第一至第N电池单元4100、4200和4300连接至电源或负载的切换单元，以控制第一至第N电池单元4100、4200和4300的充电或放电。
主控制器1000可以基于菊花链方式通过第二通信信道串行连接到第一从控制器至第N从控制器2100、2200和2300。也就是说，如图1中那样，主控制器1000可以以环形结构连接到第一从控制器至第N从控制器2100、2200和2300。
主控制器1000可以通过第二通信信道接收经由第一从控制器至第N从控制器2100、2200和2300发送的指示信号。指示信号可以是指示关于第一至第N电池单元4100、4200和4300的安全性信息的信号。当输入第一指示信号时，主控制器1000可以将第一至第N电池单元4100、4200和4300中的每一个的电压和温度确定为正常，当输入第二指示信号时，主控制器1000可以将第一至第N电池单元4100、4200和4300中至少一个的电压和温度确定为异常。
指示信号可以是如图4和5中的脉冲型电压信号。例如，第一指示信号可以是如图4的(a)和图4的(b)以及图5的(a)中具有第一逻辑电平电压V1的脉冲的电压信号，而第二指示信号可以是如图5的(b)中的具有第二逻辑电平电压V2的电压信号。另选地，指示信号可以是数字数据。例如，第一指示信号可以是8位数据“11111111”，第二指示信号可以是8位数据“00000000”。然而，指示信号不限于此。
主控制器1000可以整体控制BMS，因此可以称为电池主控制器。第一从控制器至第N从控制器2100、2200和2300可以分别控制第一至第N电池单元4100、4200和4300，因此可以称为单元模块控制器。
电池单元组4000可以包括第一至第N电池单元4100、4200和4300。在图1中，为了便于描述，仅示出了第一、第二和第N电池单元4100、4200和4300。
第一至第N电池单元4100、4200和4300中的每一个可以包括可充电或可放电的二次电池。例如，第一至第N电池单元4100、4200和4300中的每一个的二次电池可以实现为镍镉(Ni-Cd)电池、镍-氢(Ni-H)电池和锂(Li)电池中的一个，但不限于此。第一至第N电池单元4100、4200和4300中的一个可以包括多个二次电池，并且在这种情况下，二次电池可以彼此串联连接。
如上所述，在本公开的实施方式中，主控制器1000可以通过使用多个通信信道(例如，第一通信信道和第二通信信道)与多个从控制器(例如，第一从控制器至第N从控制器2100、2200和2300)通信。结果，根据本公开的实施方式，尽管在与主通信信道对应的第一通信信道中发生问题，但是主控制器1000可以通过与次通信信道对应的第二通信信道接收指示信号，该指示信号指示第一至第N电池单元4100、4200和4300中至少一个的电压和温度正常或异常。因此，根据本公开的实施方式，增强了BMS的安全性。
在下文中，将参照图2详细描述主控制器1000，并且将参照图3详细描述第一从控制器至第N从控制器2100、2200和2300。
图2是详细示出图1的主控制器的框图。
参照图2，主控制器1000可以包括控制单元1100、第一收发器1200、第二发送器1300和第二接收器1400。
控制单元1100可以接收从第一从控制器至第N从控制器2100、2200和2300发送的第一至第N电池单元4100、4200和4300中的每一个的电压信息数据和温度信息数据。
控制单元1100可以分析第一至第N电池单元4100、4200和4300中的每一个的电压信息数据和温度信息数据，以计算用于控制第一至第N电池单元4100、4200和4300的控制信息数据。例如，控制信息数据可以是用于平衡第一至第N电池单元4100、4200和4300的单元平衡信息数据。电池单元平衡可以表示统一调整第一至第N电池单元4100、4200和4300中的每一个中所包括的多个二次电池的已充电电压的操作。当不执行电池单元平衡时，第一至第N电池单元4100、4200和4300中的每一个中所包括的多个二次电池的劣化程度可能不同，由此，劣化更重的二次电池的劣化程度进一步恶化，二次电池可能会起火或爆炸。控制单元1100可以将控制信息数据输出到第一收发器1200。
控制单元1100可以分析第一至第N电池单元4100、4200和4300中的每一个的电压信息数据和温度信息数据，以计算第一至第N电池单元4100、4200和4300中的每一个的SOC、SOH和安全性信息。基于SOC、SOH和安全性信息，控制单元1100可以控制将第一至第N电池单元4100、4200和4300连接至电源或负载的切换单元，以控制第一至第N电池单元4100、4200和4300的充电或放电。为此，控制单元1100可以基于SOC、SOH和安全性信息生成切换控制信号，并且可以将切换控制信号输出到切换单元。
控制单元1100可以通过第二接收器1400接收从第N从控制器2300发送的指示信号。当输入第一指示信号时，控制单元1100可以将第一至第N电池单元4100、4200和4300中的每一个的电压和温度确定为正常，而当输入第二指示信号时，控制单元1100可以将第一至第N电池单元4100、4200和4300中至少一个的电压和温度确定为异常。
当确定出第一至第N电池单元4100、4200和4300中至少一个的电压和温度异常时，控制单元1100可以通过第一收发器1200与第一从控制器至第N从控制器2100、2200和2300进行通信，并且可以接收来自第一从控制器至第N从控制器2100、2200和2300中的每一个的电压信息数据和温度信息数据。控制单元1100可以基于来自第一从控制器至第N从控制器2100、2200和2300中的每一个的电压信息数据和温度信息数据检测异常电池单元。
第一收发器1200可以是用于通过第一通信信道与第一从控制器至第N从控制器2100、2200和2300通信的通信模块。第一收发器1200可以将控制单元1100传送的控制信息数据转换为适合于第一通信信道的通信分组，并且可以通过第一传输端TX1向第一从控制器至第N从控制器2100、2200和2300发送通信分组。第一收发器1200可以将通过第一接收端RX1从第一从控制器至第N从控制器2100、2200和2300中的每一个接收的通信分组转换为电压信息数据和温度信息数据，并且可以把电压信息数据和温度信息数据输出至控制单元1100。
第二发送器1300可以是用于将向第一从控制器2100发送第一指示信号的通信模块。第一指示信号可以是如图4的(a)和图4的(b)以及图5的(a)中的具有第一逻辑电平电压V1的电压信号，或者可以是具有例如“11111111”的特定值的数字数据。
当第一指示信号是数字数据时，第二发送器1300可以将第一指示信号转换为通信分组，并且可以将通信分组输出到第二发送端TX2。在这种情况下，第二发送器1300可以基于串行外围接口(SPI)通信与第一从控制器2100通信。
当第一指示信号是脉冲型电压信号时，可以省略第二发送器1300。也就是说，当第一指示信号是脉冲型电压信号时，第一指示信号可以从控制单元1100直接输出。
第二接收器1400可以是用于将第N从控制器2300发送的指示信号输出到控制单元1100的通信模块。指示信号可以是第一指示信号或第二指示信号。
当第一指示信号是数字数据时，第二接收器1400可以将第N从控制器2300发送的通信分组转换为指示信号，并且可以将指示信号输出到控制单元1100。在这种情况下，第二接收器1400可以基于SPI通信与第N从控制器2300通信。
当从第N从控制器2300发送的指示信号是脉冲型电压信号时，可以省略第二接收器1400。也就是说，当指示信号是脉冲型电压信号时，指示信号可以直接输入到控制单元1100。
图3是详细示出图1的第一电池单元和第一从控制器的框图。
参照图3，第一从控制器2100可以包括微控制器单元(MCU)2110和电压感测单元2120。
MCU 2110可以从电压感测单元2120接收第一感测电压和第二感测电压，并且可以从温度接收端TT接收第一电池单元4100的感测温度。MCU 2110可以将第一感测电压转换为作为数字数据的电压信息数据，将感测温度转换为作为数字数据的温度信息数据，并且通过第一通信信道向主控制器1000发送电压信息数据和温度信息数据。MCU 2110可以基于第二感测电压和感测温度来确定第一电池单元4100的过充电、过放电或过热。
详细地说，如图3中，MCU 2110可以包括中央处理单元(CPU)2111、通信模块2112、模-数转换器(ADC)2113、比较器2114和指示信号输出单元2115。
CPU 2111可以从ADC 2113接收电压信息数据和温度信息数据。CPU 2111可以将电压信息数据和温度信息数据输出到通信模块2112，用于通过第一通信信道向主控制器1000发送电压信息数据和温度信息数据。
此外，CPU 2111可以从通信模块2112接收控制信息数据，并且可以基于控制信息数据控制第一电池单元4100。例如，CPU 2111可以接收作为控制信息数据的示例的单元平衡信息数据，并且可以基于单元平衡信息数据来控制第一电池单元4100的单元平衡。在这种情况下，第一从控制器2100还可以包括连接到第一电池单元4100的单元平衡单元。单元平衡单元可以包括用于在第一电池单元4100的各二次电池中形成放电路径的多个开关。CPU 2111可以基于单元平衡信息数据向单元平衡单元输出用于控制单元平衡单元的开关的开关信号。
通信模块2112可以是用于通过第一通信信道与主控制器1000通信的模块。通信模块2112可以将从CPU 2111接收的电压信息数据和温度信息数据中的每一个转换为适合于第一通信信道的通信分组，并且可以通过第三传输端TX3向主控制器1000发送通信分组。此外，通信模块2112可以将通过第三接收端RX3从主控制器1000接收的通信分组转换为控制信息数据，并且可以将控制信息数据输出到CPU 2111。
ADC 2113可以从电压感测单元2120通过第一端子T1和第二端子T2接收第一感测电压，并且可以通过温度接收端TT接收第一电池单元4100的感测温度。ADC 2113可以将第一感测电压转换为作为数字数据的电压信息数据，并且可以将感测温度转换为作为数字数据的温度信息数据。ADC 2113可以将电压信息数据和温度信息数据输出到CPU 2111。
比较器2114可以通过第三端子T3从电压感测单元2120接收第二感测电压，并且可以通过温度接收端TT接收第一电池单元4100的感测温度。比较器2114可以将第二感测电压与第一电压阈值和第二电压阈值进行比较，将感测温度与第一温度阈值和第二温度阈值进行比较，并基于比较结果输出比较信号。
详细地说，当第二感测电压在第一电压阈值和第二电压阈值之间并且感测温度在第一温度阈值和第二温度阈值之间时，比较器2114可以输出第一比较信号。当第二感测电压等于或大于第一电压阈值或者等于或小于第二电压阈值以及感测温度等于或大于第一温度阈值或者等于或小于第二温度阈值时，比较器2114可以输出第二比较信号。
第一电压阈值可以是作为第一电池单元4100过充电的标准的电压阈值，而第二电压阈值可以是作为第一电池单元4100过放电的标准的电压阈值。第一电压阈值可以是高于第二电压阈值的值。此外，第一温度阈值可以是作为第一电池单元4100过热的标准的温度阈值，而第二温度阈值可以是作为第一电池单元4100的低温标准的温度阈值。第一温度阈值可以是高于第二温度阈值的值。
基于通过第四接收端RX4发送的指示信号和来自比较器2114的比较信号，指示信号输出单元2115可以向第四发送端TX4输出指示信号。详细地说，当通过第四接收端RX4输入第一指示信号和从比较器2114输入第一比较信号时(如图4的(a))，指示信号输出单元2115可以将第一指示信号输出到第四发送端TX4(如图4的(b))。在图4中，示出了第一指示信号是具有第一逻辑电平电压V1的脉冲的电压信号的示例。
此外，当通过第四接收端RX4输入第一指示信号并且从比较器2114输入第二比较信号时(如图5(的a))，指示信号输出单元2115可以将第二指示信号输出到第四发送端TX4(如图5的(b))。在图5中，示出了第一指示信号是具有第一逻辑电平电压V1的脉冲的电压信号，而第二指示信号是具有第二逻辑电平电压V2的电压信号的示例。
此外，当通过第四接收端RX4输入第二指示信号时，指示信号输出单元2115可以将第二指示信号输出到第四发送端TX4。
电压感测单元2120可以包括第一电压感测单元2121和第二电压感测单元2122。第一电压感测单元2121和第二电压感测单元2122可以分别连接到第一电池单元4100的两端以感测第一电池单元4100的电压。例如，第一电压感测单元2121和第二电压感测单元2122可以分别通过第四端子T4连接到第一电池单元4100的二次电池4110和4120中的每一个的两端，从而感测二次电池4110和4120中的每一个的电压。
第一电压感测单元2121可以通过第一端子T1和第二端子T2将从第一电池单元4100感测到的至少一个感测电压作为第一感测电压输出到ADC 2113。第一电压感测单元2121可以通过使用两条信号线以差分信号形式向ADC 2113发送第一感测电压。
第二电压感测单元2122可以通过第三端子T3将从第一电池单元4100感测到的至少一个感测电压作为第二感测电压输出到比较器2114。第二电压感测单元2122可以通过使用一条信号线向比较器2114发送第二感测电压。
可以通过ADC 2113将第一感测电压转换为电压信息数据，并且可以通过第一通信通道向主控制器1000发送电压信息数据，从而比较器2114可以将第二感测电压与第一和第二电压阈值进行比较。也就是说，第一感测电压可以是用于主控制器1000以分析单元平衡、SOC、SOH和安全性信息的值，而第二感测值可以是与对应于上限阈值的第一电压阈值和对应于下限阈值的第二电压阈值进行比较的值。因此，重要的是与第二感测电压相比精确地传输第一感测电压。因此，在本公开的实施方式中，可以通过使用两条信号线以差分信号形式向ADC 2113发送第一感测电压，因此，可以将第一感测电压作为比通过使用一条信号线传输第一传感电压的情况更准确的值来发送。而且，在本公开的实施方式中，可以通过使用一条信号线来发送第二感测电压，从而降低电路复杂性和成本。
如上所述，在本公开的实施方式中，主控制器1000可以通过使用多个通信信道(例如，第一通信信道和第二通信信道)与多个从控制器2100、2200和2300通信。具体地说，根据本公开的实施方式，第一通信信道可以用作用于发送或接收诸如电压信息数据、温度信息数据和控制信息数据的数字数据的主通信信道，而第二通信信道可以用作用于接收指示关于电池单元的安全性信息的指示信号的次通信信道。结果，根据本公开的实施方式，为了使多个从控制器2100、2200和2300中的每一个通过第二通信信道发送指示信号，比较器2114、指示信号输出单元2115和第二电压感测单元2122可以添加到MCU 2110，但是不需要单独的MCU。也就是说，根据本公开的实施方式，即使当多个从控制器2100、2200和2300中的每一个包括仅一个MCU 2110时，主控制器1000也可以通过多个通信信道接收关于电池单元的安全性信息。因此，根据本公开的实施方式，成本的增加被最小化，此外，增强了BMS的安全性。
此外，第二控制器2200至第N从控制器2300中的每一个可以被配置为具有与第一从控制器2100的配置基本相同的配置，因此，省略其详细描述。
图6是示出根据本公开实施方式的主控制器与从控制器之间的通信方法的流程图。
在下文中，将参照图6结合图1详细描述根据本公开实施方式的主控制器与从控制器之间的通信方法。
参照图6，首先，主控制器1000可以通过第一通信信道与第一从控制器至第N从控制器2100、2200和2300执行双向通信。(图6的S101)
下面将参照图7详细描述主控制器1000的双向通信。
首先，主控制器1000可以通过第一通信信道从第一从控制器至第N从控制器2100、2200和2300各个接收电压信息数据和温度信息数据。详细地说，第一从控制器至第N从控制器2100、2200和2300中的每个可以将相应电池单元的第一感测电压转换为作为数字数据的电压信息数据，将相应电池单元的感测温度转换为作为数字数据的温度信息数据，并且通过第一通信信道向主控制器1000发送电压信息数据和温度信息数据。(图7的S201)
随后，主控制器1000可以分析第一至第N电池单元4100、4200和4300中的每一个的电压信息数据和温度信息数据，以计算用于控制第一至第N电池单元4100、4200和4300的控制信息数据。(图7的S202)
主控制器1000可以通过第一通信信道向第一从控制器至第N从控制器2100、2200和2300中的每一个发送控制信息数据。第一从控制器至第N从控制器2100、2200和2300中的每一个可以基于控制信息数据控制相应的电池单元。(图7的S203)
其次，主控制器1000可以通过第二通信信道接收经由第一从控制器至第N从控制器2100、2200和2300发送的指示信号。(图6的S102)
下面将参照图8描述主控制器1000和第一从控制器至第N从控制器2100、2200和2300的指示信号的传输。
首先，主控制器1000可以通过第二通信信道向第一从控制器2100发送第一指示信号。(图8的S301)
第一从控制器2100可以基于第一电池单元4100的第一感测电压或感测温度来确定第一电池单元4100是否异常，并且可以基于确定的结果通过第二通信信道向第二从控制器2200发送第一指示信号或第二指示信号。例如，当确定出第一电池单元4100正常时，第一从控制器2100可以通过第二通信信道向第二从控制器2200发送第一指示信号。当确定出第一电池单元4100异常时，第一从控制器2100可以通过第二通信信道向第二从控制器2200发送第二指示信号。
确定第一电池单元4100是否异常可以表示确定第一电池单元4100的过充电、过放电或过热的操作。如上参照图3所述，比较器2114可以将第二感测电压与第一电压阈值和第二电压阈值进行比较，并且可以将感测温度与第一温度阈值和第二温度阈值进行比较，从而确定第一电池单元4100是否正常。(图8的S302)
当通过第二通信信道从第一从控制器2100发送第一指示信号时，第二从控制器2200可以确定第二电池单元4200是否异常，并且可以基于确定的结果通过第二通信信道向第三从控制器2300发送第一指示信号或第二指示信号。例如，当确定出第二电池单元4200正常时，第二从控制器2200可以通过第二通信信道向第三从控制器2300发送第一指示信号。当确定出第二电池单元4200异常时，第二从控制器2200可以通过第二通信信道向第三从控制器2300发送第二指示信号。(图8的S303和S304)
此外，当通过第二通信信道从第一从控制器2100发送第二指示信号时，第二从控制器2200可以通过第二通信信道向第三从控制器2300发送第二指示信号。(图8的S305)
第三从控制器至第N从控制器2300可以与第二从控制器2200相同地操作。(图8的S306)
第N从控制器2300可以通过第二通信信道向主控制器1000发送第一指示信号或第二指示信号。(图8的S307)
第三，当通过第二通信信道从第N从控制器2300接收到第二指示信号时，主控制器1000可以将第一至第N电池单元4100、4200和4300中至少一个的电压和温度确定为异常。(图6的S103)
第四，当确定出第一至第N电池单元4100、4200和4300中至少一个的电压和温度异常时，主控制器1000可以通过第一通信信道搜索与第一从控制器至第N从控制器2100、2200和2300通信的异常电池单元。主控制器1000可以通过第一通信信道从第一从控制器至第N从控制器2100、2200和2300接收电压信息数据和温度信息数据，并且可以分析电压信息数据和温度信息数据以检测异常电池单元。(图6的S104)
如上所述，在本公开的实施方式中，主控制器1000可以通过使用多个通信信道(例如，第一通信信道和第二通信信道)与多个从控制器2100、2200和2300通信。具体地说，根据本公开的实施方式，第一通信信道可以用作用于发送或接收诸如电压信息数据、温度信息数据和控制信息数据的数字数据的主通信信道，而第二通信信道可以用作用于接收指示关于电池单元的安全性信息的指示信号的次通信信道。结果，根据本公开的实施方式，为了使多个从控制器2100、2200和2300中的每一个通过第二通信信道发送指示信号，比较器2114、指示信号输出单元2115和第二电压感测单元2122可以添加到MCU 2110，但是不需要单独的MCU。也就是说，根据本公开的实施方式，即使当多个从控制器2100、2200和2300中的每一个仅包括一个MCU 2110时，主控制器1000也可以通过多个通信信道接收关于电池单元的安全性信息。因此，根据本公开的实施方式，成本的增加被最小化，此外，增强了BMS的安全性。
对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以在本公开中进行各种修改和变型。因此，本公开旨在涵盖本公开的落入所附权利要求及其等同物的范围内的修改和变化。
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年10月31日提交的韩国专利申请No.10-2017-0143817的优先权，通过将该韩国专利申请引用合并于此，如同在此完全阐述一样。

Claims (20)

1.一种通信方法，所述通信方法包括以下步骤：
通过第一通信信道在主控制器与第一从控制器至第N从控制器之间执行双向通信，所述主控制器通过所述第一通信信道并行连接到所述第一从控制器至所述第N从控制器，其中N是等于或大于2的整数；以及
所述主控制器通过第二通信信道经由所述第一从控制器至所述第N从控制器接收指示信号，所述主控制器以菊花链方式通过所述第二通信信道串行连接到所述第一从控制器至所述第N从控制器，
所述指示信号指示第一电池单元至第N电池单元中的至少一个在电压或温度上是正常还是异常，所述指示信号是当所述第一电池单元至所述第N电池单元正常时的第一指示信号，或者是当所述第一电池单元至所述第N电池单元中的至少一个异常时的第二指示信号，
其中：
如果所述第一从控制器至所述第N从控制器通过所述第二通信信道输入所述第一指示信号并且确定所述第一电池单元至所述第N电池单元正常，则所述第一从控制器至所述第N从控制器向所述第二通信信道输出所述第一指示信号；
如果所述第一从控制器至所述第N从控制器通过所述第二通信信道输入所述第一指示信号并且确定所述第一电池单元至所述第N电池单元异常，则所述第一从控制器至所述第N从控制器向所述第二通信信道输出所述第二指示信号；
如果所述第一从控制器至所述第N从控制器通过所述第二通信信道输入所述第二指示信号，则所述第一从控制器至所述第N从控制器向所述第二通信信道输出所述第二指示信号。
2.根据权利要求1所述的通信方法，其中，接收所述指示信号的步骤包括以下步骤：
所述主控制器通过所述第二通信信道向所述第一从控制器发送第一指示信号；
所述第一从控制器基于第一电池单元的感测电压或感测温度确定所述第一电池单元是否异常；
当确定所述第一电池单元异常时，所述第一从控制器通过所述第二通信信道向第二从控制器发送第二指示信号，所述第二指示信号与所述第一指示信号不同；以及
当确定所述第一电池单元正常时，所述第一从控制器向所述第二从控制器发送所述第一指示信号。
3.根据权利要求2所述的通信方法，其中，接收所述指示信号的步骤还包括以下步骤：
当通过所述第二通信通道从所述第一从控制器输入所述第一指示信号时，所述第二从控制器基于第二电池单元的感测电压或感测温度，确定所述第二电池单元是否异常；
当确定所述第二电池单元异常时，所述第二从控制器通过所述第二通信信道向第三从控制器发送所述第二指示信号；以及
当确定所述第二电池单元正常时，所述第二从控制器向所述第三从控制器发送所述第一指示信号。
4.根据权利要求3所述的通信方法，其中，接收所述指示信号的步骤还包括以下步骤：当通过所述第二通信信道从所述第一从控制器输入所述第二指示信号时，所述第二从控制器通过所述第二通信信道向第三从控制器发送所述第二指示信号。
5.根据权利要求4所述的通信方法，其中，接收所述指示信号的步骤还包括以下步骤：所述第N从控制器通过所述第二通信信道向所述主控制器发送所述第一指示信号或所述第二指示信号。
6.根据权利要求5所述的通信方法，所述通信方法还包括以下步骤：
当输入所述第二指示信号时，所述主控制器将所述第一电池单元至第N电池单元中的一个确定为异常；以及
所述主控制器通过所述第一通信信道搜索与所述第一从控制器至所述第N从控制器通信的异常电池单元。
7.一种从控制器，所述从控制器包括：
第一电压感测单元和第二电压感测单元，所述第一电压感测单元和所述第二电压感测单元连接到电池单元的两端以感测所述电池单元的电压；以及
微控制器单元MCU，所述MCU将来自所述第一电压感测单元的第一感测电压转换为作为数字数据的电压信息数据，向第一通信信道输出所述电压信息数据，基于来自所述第二电压感测单元的第二感测电压确定所述电池单元是否过充电或过放电，并且向第二通信信道输出指示信号，
所述指示信号指示所述电池单元在电压上是正常还是异常，所述指示信号是当所述电池单元正常时的第一指示信号或当所述电池单元异常时的第二指示信号，
其中：
所述微控制器单元被配置成当由所述微控制器单元通过所述第二通信信道输入所述第一指示信号并且由所述微控制器单元确定所述电池单元正常时，向所述第二通信信道输出所述第一指示信号；
所述微控制器单元被配置成当由所述微控制器单元通过所述第二通信信道输入所述第一指示信号并且由所述微控制器单元确定所述电池单元异常时，向所述第二通信信道输出所述第二指示信号；
所述微控制器单元被配置成当由所述微控制器单元通过所述第二通信信道输入所述第二指示信号时，向所述第二通信信道输出所述第二指示信号。
8.根据权利要求7所述的从控制器，其中，所述MCU包括比较器，当所述第二感测电压在第一电压阈值与第二电压阈值之间时，所述比较器输出第一比较信号，当所述第二感测电压等于或者大于所述第一电压阈值或者当所述第二感测电压等于或小于所述第二电压阈值时，所述比较器输出第二比较信号。
9.根据权利要求8所述的从控制器，其中，所述MCU将所述电池单元的感测温度转换为作为数字数据的温度信息数据，向所述第一通信信道输出所述温度信息数据，基于所述感测温度确定所述电池单元是否过热，并且向所述第二通信信道输出所述指示信号。
10.根据权利要求9所述的从控制器，其中，
当所述感测温度在第一温度阈值与第二温度阈值之间时，所述比较器输出所述第一比较信号，并且
当所述感测温度等于或大于所述第一温度阈值或者当所述感测温度等于或小于所述第二温度阈值时，所述比较器输出所述第二比较信号。
11.根据权利要求10所述的从控制器，其中，
当通过所述第二通信信道输入第一指示信号并且从所述比较器输入所述第一比较信号时，所述MCU向所述第二通信信道输出所述第一指示信号，
当通过所述第二通信信道输入所述第一指示信号并且从所述比较器输入所述第二比较信号时，所述MCU向所述第二通信信道输出第二指示信号，并且
当通过所述第二通信信道输入所述第二指示信号时，所述MCU向所述第二通信信道输出所述第二指示信号。
12.根据权利要求9所述的从控制器，其中，所述MCU包括：
模数转换器ADC，所述ADC将所述第一感测电压转换为作为数字数据的电压信息数据，并且将所述感测温度转换为作为数字数据的温度信息数据；
通信模块，所述通信模块将所述电压信息数据和所述温度信息数据中的每一个转换为适合于所述第一通信信道的通信分组，以向所述第一通信信道发送所述通信分组；以及
中央处理单元CPU，所述CPU向所述通信模块输出从所述ADC接收到的所述电压信息数据和所述温度信息数据。
13.根据权利要求12所述的从控制器，其中，
所述第一电压感测单元通过使用多条信号线以差分信号形式向所述ADC发送所述第一感测电压，以及
所述第二电压感测单元通过使用一条信号线向所述比较器发送所述第二感测电压。
14.一种电池管理系统，所述电池管理系统包括：
第一电池单元至第N电池单元，其中N是等于或大于2的整数；
第一从控制器至第N从控制器，所述第一从控制器至所述第N从控制器分别连接至所述第一电池单元至所述第N电池单元；以及
主控制器，所述主控制器通过第一通信信道并行连接到所述第一从控制器至所述第N从控制器，并且以菊花链方式通过第二通信信道串行连接到所述第一从控制器至所述第N从控制器，
所述第一从控制器至所述第N从控制器中的每一个被配置成通过所述第一通信信道向所述主控制器发送相应从控制器连接到的电池单元的电压信息数据或温度数据；
所述主控制器被配置成通过所述第二通信信道经由所述第一从控制器至所述第N从控制器接收指示信号，所述指示信号指示所述第一电池单元至所述第N电池单元中的至少一个在电压或温度方面是正常还是异常，所述指示信号是当所述第一电池单元至所述第N电池单元正常时的第一指示信号，或者是当所述第一电池单元至所述第N电池单元中的至少一个异常时的第二指示信号。
15.根据权利要求14所述的电池管理系统，其中，
所述主控制器通过所述第一通信信道与所述第一从控制器至所述第N从控制器中的每一个执行双向通信，并且
所述主控制器通过所述第二通信信道接收经由所述第一从控制器至所述第N从控制器发送的指示信号。
16.根据权利要求14所述的电池管理系统，其中，
所述第一从控制器至所述第N从控制器被定义为从控制器组，
所述第一通信信道包括设置在所述主控制器与所述从控制器组之间的总线，并且
所述主控制器通过所述总线与所述第一从控制器至所述第N从控制器中的每一个进行通信。
17.根据权利要求14所述的电池管理系统，其中，
所述主控制器通过所述第二通信信道向所述第一从控制器发送第一指示信号，
所述第一从控制器基于所述第一电池单元的感测电压或感测温度确定所述第一电池单元是否异常，
当确定所述第一电池单元异常时，所述第一从控制器通过所述第二通信信道向第二从控制器发送与所述第一指示信号不同的第二指示信号，并且
当确定所述第一电池单元正常时，所述第一从控制器向所述第二从控制器发送所述第一指示信号。
18.根据权利要求17所述的电池管理系统，其中，
当通过所述第二通信通道从所述第一从控制器输入所述第一指示信号时，所述第二从控制器基于第二电池单元的感测电压或感测温度确定所述第二电池单元是否异常，
当确定所述第二电池单元异常时，所述第二从控制器通过所述第二通信信道向第三从控制器发送所述第二指示信号，并且
当确定所述第二电池单元正常时，所述第二从控制器向所述第三从控制器发送所述第一指示信号。
19.根据权利要求18所述的电池管理系统，其中，当通过所述第二通信信道从所述第一从控制器输入所述第二指示信号时，所述第二从控制器通过所述第二通信信道向所述第三从控制器发送所述第二指示信号。
20.根据权利要求19所述的电池管理系统，其中，所述第N从控制器通过所述第二通信信道向所述主控制器发送所述第一指示信号或所述第二指示信号。
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