CN109997289A - 无线电池管理系统和包括其的电池组 - Google Patents

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Abstract

公开了一种无线电池管理系统和包括其的电池组。无线电池管理系统包括：多个从BMS，其以一对一的对应关系耦合到多个电池模块，每个从BMS配置成，使用从BMS被耦合到的电池模块供应的电力，在活动模式和睡眠模式中操作，并且在活动模式中无线地发送指示从BMS被耦合到的电池模块的状态的检测信号；以及主BMS，被配置成从多个从BMS中的每一个无线地接收检测信号。主BMS基于检测信号为多个从BMS中的每一个设置扫描周期和扫描持续时间，并且向多个从BMS无线地发送控制信号，该控制信号包括指示针对多个从BMS中的每一个设置的扫描周期和扫描持续时间的无线平衡命令。

Description

无线电池管理系统和包括其的电池组
技术领域
本公开涉及一种无线电池管理系统，并且更具体地，涉及一种用于减小电池模块之间的剩余容量偏差的无线电池管理系统，以及包括该电池管理系统的电池组。
本申请要求于2017年7月19日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2017-0091674的优先权，其公开内容通过引用被合并在此。
背景技术
最近，对诸如膝上型计算机、摄像机和移动电话的便携式电子产品的需求急剧增长，并且随着电动车辆、用于储能的蓄电池、机器人和卫星的广泛开发，正在对能够被重复地充电的高性能二次电池进行许多研究。
目前，市售的二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂二次电池等，并且其中，锂二次电池具有很少或没有记忆效应，并且因此它们由于其自由充电和放电、非常低的自放电率和高能量密度的优点，比镍基二次电池更受关注。
应用于电动车辆的电池组通常包括串联连接的多个电池模块和多个电池管理系统(BMS)。每个BMS监视和控制BMS管理的电池模块的状态。近来，为了满足对高容量高输出电池组的需求，电池组中包括的电池模块的数量也增加。为了有效地管理包括在电池组中的每个电池模块的状态，公开了单主-多从结构。单主-多从结构包括安装在每个电池模块中的多个从BMS和控制多个从BMS的整体操作的主BMS。在这种情况下，可以通过无线方法来执行多个从BMS和主BMS之间的通信。
多个从BMS中的每一个使用其中安装从BMS的电池模块的电能来操作。因此，当电池组未使用或电池组的电能小于阈值水平时，在活动模式中操作的多个从BMS根据主BMS的命令进入睡眠模式。在睡眠模式中，消耗的电能量少于在活动模式中，并且因此电池模块的放电率减小。
仅当从主BMS接收到唤醒命令时，每个从BMS才从睡眠模式切换回活动模式。因此，即使在睡眠模式中，每个从BMS需要检查主BMS是否周期性地或非周期性地发送唤醒命令。
同时，由于电池组运行的环境或各个电池模块的电气和化学特性，在多个电池模块之间经常发生剩余容量偏差。为了减小多个电池模块之间的剩余容量偏差，平衡控制是必需的。与此相关的现有技术之一是专利文献1。专利文献1公开了当电池组的BMS进入睡眠模式时通过控制电连接在每个电池的两端之间的平衡装置来减小电池组中包括的电池之间的充电容量偏差。
然而，包括专利文献1的现有技术在电池的电能使用方面具有限制，因为电能没有被有效利用并且仅通过平衡消耗。
(专利文献1)韩国专利公开No.10-2014-0060169(2014年5月19日公开)
发明内容
技术问题
本公开针对于提供一种无线电池管理系统，其中处于睡眠模式的每个从BMS能够使用每个从BMS耦合到的每个电池模块的电能执行扫描来自主BMS的唤醒命令的操作以及同时平衡电池模块的操作，以及包括该电池模块的电池组。
本公开的这些和其他目的和优点将通过以下描述而被理解，并且将从本公开的实施例而显而易见。此外，将容易理解的是，本公开的目的和优点能够通过所附权利要求及其组合中阐述的手段来实现。
技术解决方案
用于实现上述目的的本公开的各种实施例如下。
根据本公开的一个方面的无线电池管理系统包括多个从BMS，所述多个从BMS以一对一的对应关系被耦合到多个电池模块。每个从BMS被配置成使用从从BMS被耦合到的电池模块供应的电力在活动模式和睡眠模式中操作。在活动模式中，每个从BMS还被配置成无线地发送检测信号，该检测信号指示从BMS被耦合到的电池模块的状态。无线电池管理系统还包括主BMS，该主BMS被配置成从多个从BMS中的每一个无线地接收检测信号。主BMS还被配置成基于检测信号为多个从BMS中的每一个设置扫描周期和扫描持续时间，并且将控制信号无线地发送到多个从BMS中的每一个。控制信号包括指示针对多个从BMS中的每一个设置的扫描周期和扫描持续时间的无线平衡命令。
另外，主BMS可以被配置成基于检测信号计算多个电池模块中的每一个的充电状态(SOC)，并且基于多个电池模块中的每一个的SOC，为多个从BMS中的每一个设置扫描周期和扫描持续时间。
另外，当主BMS从上级控制器接收到操作停止命令时，主BMS可以被配置成向多个从BMS无线地发送用于引起从活动模式切换到睡眠模式的第一切换信号。
另外，当主BMS从上级控制器接收到操作开始命令时，主BMS可以被配置成在每个预设周期中向多个从BMS无线地发送用于引起从睡眠模式切换到活动模式的第二切换信号。
另外，多个从BMS中的每一个可以被配置成，基于控制信号中包括的无线平衡命令，在被设置给从BMS的每个扫描周期中，在被设置给从BMS的扫描持续时间内，使用从从BMS被耦合到的电池模块供应的电力，在睡眠模式中无线地扫描第二切换信号。
另外，多个从BMS中的每一个可以被配置成，当从BMS在睡眠模式中成功扫描第二切换信号时从睡眠模式切换到活动模式。
另外，多个从BMS中的每一个可以被配置成，当从BMS在睡眠模式中成功扫描第二切换信号时将响应信号无线地发送到主BMS，该响应信号通知从BMS已经成功扫描第二切换信号。
另外，多个从BMS中的每一个可以被配置成，在从当第二切换信号的扫描已经成功时的时间点开始与分配给从BMS的ID相对应的延迟时间已经流逝的时间点处，将响应信号无线地发送到主BMS。
每当主BMS从多个从BMS中的每一个接收到响应信号时，主BMS可以被配置成将预设周期缩短预定值或预定百分比。
主BMS可以被配置成将耦合到多个电池模块中具有最高SOC的电池模块的从BMS设置为代表性从BMS。在这种情况下，控制信号还可以包括用于指配代表性从BMS的设置命令。
另外，在睡眠模式中，代表性从BMS可以被配置成基于设置命令生成同步信号，并且将同步信号无线地发送到其他从BMS。
有益效果
根据本公开的至少一个实施例，处于睡眠模式的每个从BMS能够使用每个从BMS耦合到的每个电池模块的电能来扫描来自主BMS的唤醒命令。因此，在没有添加用于减小电池模块之间的剩余容量偏差的单独电路的情况下，能够平衡电池模块。
另外，根据本公开的至少一个实施例，每个从BMS根据从BMS耦合到的电池模块的剩余容量来调整与唤醒命令扫描相关的每个参数的值，从而有助于快速平衡以及防止电池模块过度放电。
另外，根据本公开的至少一个实施例，每当每个从BMS成功扫描唤醒命令时，主BMS减小唤醒命令传输周期，以引起尚未成功扫描唤醒命令的任何BMS快速进入活动模式。
本公开的效果不限于上述效果，并且本领域的技术人员将从所附权利要求中清楚地理解本文未提及的其他效果。
附图说明
附图图示本公开的优选实施例，并且与下面描述的本公开的详细描述一起，用作提供对本公开的技术方面的进一步理解，并且因此，本公开不应解释为限于附图。
图1是示出根据本公开的实施例的无线电池管理系统的配置和包括其的电池组的示意图。
图2是示出图1中所示的从BMS的配置的示意图。
图3是示出图1中所示的主BMS的配置的示意图。
图4是在描述通过根据本公开的实施例的无线电池管理系统减小多个电池模块之间的剩余容量偏差的操作中的用于参考的时序图。
图5是在描述通过根据本公开的另一实施例的无线电池管理系统减小多个电池模块之间的剩余容量偏差的操作中的用于参考的时序图。
图6是在描述通过根据本公开的又一实施例的无线电池管理系统减小多个电池模块之间的剩余容量偏差的操作中的用于参考的时序图。
图7是示出通过根据本公开的实施例的无线电池管理系统减小多个电池模块之间的剩余容量偏差的过程的图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。在描述之前，应理解，说明书和所附权利要求中使用的术语或词语不应被解释为限于一般和词典含义，而是基于允许发明人适当地定义术语以获得最佳解释的原则基于对应于本公开的技术方面的含义和概念来解释。
因此，这里描述的实施例和附图中示出的图示仅仅是本公开的最优选实施例，但是并不旨在完全描述本公开的技术方面，因此应理解的是，在提交申请时可以对其进行各种其他的等同和修改。
另外，在描述本公开时，当认为相关已知元件或功能的某些详细描述使本公开的关键主题不明确时，在此省略详细描述。
包括诸如“第一”、“第二”等的序数的术语可用于在各种元素中区分一个元素与另一元素，但不旨在通过术语限制元素。
除非上下文另有明确说明，否则将理解，当在本说明书中使用时，术语“包括(comprise)”或“包括(include)”指定所陈述的元素的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他元素。另外，如这里使用的术语<控制单元>指的是至少一个功能或操作的处理单元，并且这可以通过硬件或软件单独或组合实现。
另外，在整个说明书中，将进一步理解，当一个元素被称为“连接到”另一个元素时，其能够被直接连接到另一个元素，或者可以存在中间元素。
应当注意，这里使用的“BMS”是电池管理系统的简称形式。
图1是示出根据本公开的实施例的无线电池管理系统30和包括其的电池组10的配置的示意图。
参考图1，电池组10包括多个电池模块20和无线电池管理系统30。每个电池模块20可以包括至少一个电池单元(参见图2中的21)。无线电池管理系统30包括多个从BMS 100和至少一个主BMS 200。电池组10可以安装在电动车辆中以供应操作电动车辆的电动机所需的电力。
在下文中，为了便于描述，假定电池组10包括三个电池模块20-1～20-3，并且无线电池管理系统30包括三个从BMS 100-1～100-3和单个主电池BMS 200。然而，本公开的范围不限于此。例如，电池组10可以仅包括两个电池模块20或四个或更多个电池模块20。当然，无线电池管理系统30可以包括两个从BMS 100或四个或更多个从BMS 100，并且可以包括两个或更多主BMS 200。
多个从BMS 100-1～100-3与包括在电池组10中的多个电池模块20-1～20-3一一对应地耦合。
多个从BMS 100-1～100-3中的每一个电连接到对应的从BMS 100耦合到的多个电池模块20中的一个。多个从BMS 100-1～100-3中的每一个检测电连接到对应的从BMS 100的电池模块20的整体状态(例如，电压、电流、温度)，并执行各种控制功能(例如，充电、放电、平衡)以调节电池模块20的状态。每个控制功能可以由从BMS 100基于电池模块20的状态直接执行，或者可以根据来自主BMS 200的命令执行。
图2是示出图1中所示的从BMS 100的配置的示意图。
参考图2，每个从BMS 100可以包括从存储器110、从通信单元120、从电源单元130和从控制单元140。
从存储器110存储分配给从BMS的ID。可以在包括从存储器110的从BMS 100的制造中分配临时ID。该ID可以用于多个从BMS 100中的每一个以与主BMS 200执行无线通信。在这种情况下，分配给多个从BMS 100中的一个的ID可能与分配给其他从BMS 100的ID不同。
每个ID可以用于主BMS 200以将每个从BMS 100(例如，100-1)与另一个从BMS 100(例如，100-2)区分开。另外，每个ID可以表示安装了具有分配的ID的从BMS 100的多个电池模块20中的哪一个。
从存储器110不限于特定类型，并且包括能够记录、删除、更新和读取数据的任何已知信息存储装置。例如，从存储器110可以是DRAM、SDRAM、闪存120、ROM、EEPROM和寄存器。从存储器110可以存储定义能够由从控制单元140执行的处理的程序代码。
从存储器110可以与从控制单元140物理分离，或者可以与从控制单元140一起集成到芯片中。
从通信单元120包括从天线121和从通信电路122。从天线121和从通信电路122可操作地彼此连接。从通信电路122解调由从天线121接收到的无线信号。另外，从通信电路122可以调制从从控制单元140提供的信号并将其提供给从天线121。从天线121可以向另一个从BMS或主BMS 200同时或选择性地发送对应于由从通信电路122调制的信号的无线信号。
从电源单元130使用从电池模块20供应的电力产生至少一个预设电平的电源电压。由从电源单元130产生的电源电压可以单独地供应给从存储器110和从通信单元120。另外，由从电源单元130产生的电源电压可以被供应给从控制单元140中包括的每个处理器。例如，由从电源单元130产生的第一电源电压可以用作从控制单元140中包括的每个处理器的操作电力，并且由从电源单元130产生的第二电源电压可以用作从存储器110和从通信单元120中的每一个的操作电力。
从控制单元140包括至少一个处理器，并且可操作地连接到从存储器110、从通信单元120和从电源单元130。从控制单元140被配置成管理包括从控制单元160的从BMS 100的整体操作。
从控制单元140可以包括被配置成检测电池模块20的状态的感测单元。例如，感测单元可以包括检测电池模块20的电压的电压测量电路、检测电池模块20的电流的电流测量电路、或检测电池模块20的温度的温度检测电路。从控制单元140将指示检测到的电池模块20的状态的感测信息提供给从通信单元120。然后，从通信单元120通过从天线121将与感测信息对应的无线信号发送到主BMS 200。
从控制单元140中包括的每个处理器可以选择性地包括处理器、专用集成电路(ASIC)、芯片组、逻辑电路、寄存器、通信调制解调器和本领域已知的数据处理设备以执行各种控制逻辑。可以组合从控制单元140的各种控制逻辑中的至少一个，并且可以将组合控制逻辑写入计算机可读代码系统中并记录在计算机可读记录介质中。记录介质不限于特定类型，并且包括能够由包括在计算机中的处理器访问的任何类型。例如，记录介质包括从由ROM、RAM、寄存器、CD-ROM、磁带、硬盘、软盘和光学数据记录设备组成的组中选择的至少一个。另外，代码系统可以被调制成载波信号并且在特定时间点包括在通信载波中，并且可以以分布式方式在经由网络连接的计算机中存储和执行。另外，用于实现组合控制逻辑的功能程序、代码和代码段可以由本公开所属的技术领域中的程序员容易地推断。
图3是示出图1中所示的主BMS 200的配置的示意图。
参考图3，主BMS 200可以包括主存储器210、主通信单元220、主电源单元230和主控制单元240。
主存储器210可以存储ID表。ID表包括分配给多个从BMS100-1～100-3的每个ID。
主存储器210不限于特定类型，并且包括能够记录、删除、更新和读取数据的任何已知信息存储装置。例如，主存储器210可以是DRAM、SDRAM、闪存120、ROM、EEPROM和寄存器。主存储器210可以存储定义能够由从控制单元140执行的处理的程序代码。
主存储器210可以与主控制单元240物理分离，并且可以与主控制单元240一起集成到芯片中。
主通信单元220包括主天线221和主通信电路222。主天线221和主通信电路222可操作地彼此连接。主通信电路222可以解调通过主天线221接收到的无线信号。另外，主通信电路222可以调制信号以发送到每个从BMS 100，并且通过主天线222无线地发送调制信号。天线222可以将与由主通信单元220调制的信号对应的无线信号选择性地发送到多个从BMS100-1～100-3中的至少一个。
主电源单元230使用从至少一个电池模块20、外部电源或其自身的电源(BAT)供应的电能产生至少一个电源电压。由主电源单元230产生的电源电压可以被供应给主存储器210和主通信单元220。另外，由主电源单元230产生的电源电压可以被供应给包括在主控制单元240中的每个处理器。
主控制单元240包括至少一个处理器，并且可操作地连接到主存储器210和主通信单元220。主控制单元240被配置成管理主BMS 200的整体操作。另外，主控制单元240可以基于通过主天线221接收到的无线信号当中的与多个从BMS 100-1～100-3中的每一个的感测信息相对应的无线信号计算电池模块20-1～20-3中的每一个的充电状态(SOC)和/或健康状态(SOH)。另外，主控制单元240可以基于计算出的SOC和/或SOH生成用于控制多个从BMS100-1～100-3中的每一个的充电、放电和/或平衡的信息，并通过主天线221和主通信单元220将其选择性地发送到多个从BMS 100-1～100-3中的至少一个。
主控制单元240中包括的每个处理器可以选择性地包括处理器、专用集成电路(ASIC)、芯片组、逻辑电路、寄存器、通信调制解调器和本领域已知的数据处理设备以执行各种控制逻辑。可以组合主控制单元240的各种控制逻辑中的至少一个，并且可以将组合控制逻辑写入计算机可读代码系统中并记录在计算机可读记录介质中。记录介质不限于特定类型，并且包括能够由包括在计算机中的处理器访问的任何类型。例如，记录介质包括从由ROM、RAM、寄存器、CD-ROM、磁带、硬盘、软盘和光学数据记录设备组成的组中选择的至少一个。另外，代码系统可以被调制成载波信号并且在特定时间点包括在通信载波中，并且可以以分布式方式在经由网络连接的计算机中存储和执行。另外，用于实现组合控制逻辑的功能程序、代码和代码段可以由本公开所属的技术领域中的程序员容易地推断。
每个从BMS 100可以在活动模式、睡眠模式和关闭模式中选择性地操作。在本公开中，活动模式指的是在电池模块20正在充电/放电的情况下(例如，电动车辆的点火接通状态)被激活的模式。在活动模式中，每个从BMS 100可以通过连续使用从电池模块20供应的电力在没有限制的情况下执行用于管理电池模块20的状态的所有功能。
在本公开中，睡眠模式指的是在电池模块20未处于故障状态(例如，过放电)但未被充电/放电的情况下(例如，电动车辆的点火关闭状态)被激活的模式。在睡眠模式中，每个从BMS 100可以仅在满足预设条件的时间段内使用从电池模块20供应的电力仅执行有限功能。
在本公开中，关闭模式指的是其中当电池模块20被放置在故障状态时停止执行需要从电池模块20供应的电力的所有功能的模式。
当主BMS 200从其中安装有电池组10的设备(例如，电动车辆)的上级控制器1接收到操作停止命令时，主BMS 200向多个从BMS无线地发送第一切换信号。例如，当电动车辆的点火状态从接通状态变成关闭状态时，上级控制器1可以将操作停止命令输出到主BMS200。第一切换信号可以是用于引起每个从BMS从活动模式切换到睡眠模式的信号。
当主BMS 200从上级控制器1接收到操作开始命令时，主BMS200将第二切换信号无线地发送到多个从BMS。第二切换信号是一种唤醒命令。例如，当电动车辆的点火状态从关闭状态变成接通状态时，上级控制器1可以将操作开始命令输出到主BMS。第二切换信号可以是用于引起每个从BMS从睡眠模式切换到活动模式的信号。
在活动模式中，每个从BMS 100被配置成检测其中从BMS 100耦合的电池模块20的状态，并且在每个预定周期中或者响应来自主BMS 200的每个请求将指示检测到的状态的检测信号无线地发送到主BMS 200。主BMS 200从多个从BMS 100-1～100-3中的每一个无线地接收检测信号，并且基于每个接收到的检测信号计算多个电池模块20-1～20-3中的每一个的充电状态(SOC)。SOC指示相应电池模块20的剩余容量。
随后，主BMS 200基于多个电池模块20-1～20中的每一个的SOC为多个从BMS 100-1～100-3中的每一个设置扫描周期和扫描持续时间。在这种情况下，存在关系“扫描周期≥扫描持续时间”。
主BMS 200可以将针对多个从BMS 100-1～100-3中的每一个设置的扫描周期和扫描持续时间存储在主存储器210中。
根据一个实施例，设置给多个从BMS 100-1～100-3的扫描持续时间可以相等，并且与对应的从BMS 100被耦合到的电池模块20的SOC成反比例的扫描周期可以被设置给从BMS 100。例如，被设置给一个从BMS 100的扫描周期可以是被设置给其他从BMS 100中的至少一个的扫描周期的整数倍。
根据另一实施示例，设置给多个从BMS 100-1～100-3的扫描周期可以相等，并且与对应的从BMS 100被耦合的电池模块20的SOC成比例的扫描持续时间可以被设置给相应的从BMS 100。例如，3秒的扫描持续时间可以被设置给耦合到具有SOC＝70％的电池模块20的从BMS 100，并且2秒的扫描持续时间可以设置给耦合到具有SOC＝50％的电池模块20的从BMS 100。
根据又一实施示例，设置给一个从BMS 100的扫描周期和扫描持续时间可以各自不同于设置给另一个从BMS 100的扫描周期和扫描持续时间。
当然，当电池模块20-1～20-3之间的SOC偏差处于预设误差范围内时，相同扫描周期和相同扫描持续时间可以设置给多个从BMS 100-1～100-3。
主BMS 200基于从多个从BMS 100-1～100-3无线接收到的检测信号，生成指示针对多个从BMS 100-1～100-3中的每一个设置的扫描周期和扫描持续时间的无线平衡命令。另外，主BMS 200将包括所生成的无线平衡命令的控制信号无线地发送到多个从BMS 100-1～100-3。控制信号可以与第一切换信号同时或者在第一切换信号的传输之前无线地发送到多个从BMS 100-1～100-3。
多个从BMS 100-1～100-3中的每一个从主BMS 200无线地接收控制信号。另外，多个从BMS 100-1～100-3中的每一个可以根据接收到的控制信号中包括的无线平衡命令在其从存储器110中存储为自身设置的扫描周期和扫描持续时间。
当多个从BMS 100-1～100-3响应于第一切换信号进入睡眠模式时，多个从BMS100-1～100-3中的每一个的从控制单元140将对应于由在进入睡眠模式之前最后接收到的控制信号设置的扫描周期和扫描持续时间的扫描脉冲信号输出到从通信单元130。例如，扫描脉冲信号是具有重复上升沿和下降沿的信号，其中从一个上升沿到下一个上升沿的时间可以等于扫描周期，并且从一个上升沿到下一个下降沿的时间可以等于扫描持续时间。
响应于来自从控制单元140的扫描脉冲信号，从通信电路122可以通过从天线121扫描来自主BMS 200的第二切换信号。更具体地，从通信电路122可以在从输出到从通信电路122的扫描脉冲信号中的从上升沿到下一个下降沿的时间期间使用来自从电源单元130的操作电力通过从天线121无线扫描第二切换信号的存在或者不存在。相反，从通信电路122可以在输出到从通信电路122的扫描脉冲信号中的从下降沿到下一个上升沿的时间期间停止扫描第二切换信号。
以下是每个实施例的详细描述，其中主BMS 200通过控制多个从BMS 100-1～100-3来减小多个电池模块20-1～20-3之间的剩余容量偏差。
为了便于描述，假定第一从BMS 100-1被耦合到的电池模块20-1的SOC最高，第二从BMS 100-2被耦合到的电池模块20-2的SOC是第二高，并且第三从BMS 100-3被耦合到的电池模块20-3的SOC是最低。
图4是用于描述通过根据本公开的实施例的无线电池管理系统减小多个电池模块20-1～20-3之间的剩余容量偏差的操作的用于参考的时序图。
参考图4，在时间点t1处，上级控制器1向主BMS 200输出操作停止命令。在时间点t2处，主BMS 200响应于操作停止命令将第一切换信号无线地发送到在活动模式中的多个从BMS 100-1～100-3。因为所有第一至第三从BMS 100-1～100-3都在活动模式中操作，所以尽管主BMS 200仅发送第一切换信号一次，它们也可以正常接收第一切换信号。从时间点t3开始，第一至第三从BMS 100-1～100-3响应于第一切换信号在睡眠模式中操作。
在时间点t3之前(例如，t2)，主BMS 200可以通过无线地发送控制信号来设置第一至第三从BMS 100-1～100-3中的每一个的扫描周期和扫描持续时间。控制信号可以基于主BMS 200在时间点t1之前从多个从BMS 100-1～100-3最后接收的检测信号。
在时间点t3之后，第一从BMS 100-1的从控制单元140将第一扫描脉冲信号401输出到第一从BMS 100-1的从通信电路122。第一扫描脉冲信号401由第一扫描周期T1和第一扫描持续时间D1限定。
在时间点t3之后，第二从BMS 100-2的从控制单元140将第二扫描脉冲信号402输出到第二从BMS 100-2的从通信电路122。第二扫描脉冲信号402由第二扫描周期T2和第二扫描持续时间D2限定。
在时间点t3之后，第三从BMS 100-3的从控制单元140将第三扫描脉冲信号403输出到第三从BMS 100-3的从通信电路122。第三扫描脉冲信号403由第三扫描周期T3和第三扫描持续时间D3限定。
假定主BMS 200将不同的扫描周期和相同的扫描持续时间设置给第一至第三从BMS 100-1～100-3。在这种情况下，D1＝D2＝D3,T3>T2>T1。因此，第一从BMS 100-1在扫描第二切换信号时比第二和第三从BMS 100-2、100-3使用更多的能量。结果，第一从BMS 100-1耦合到的第一电池模块20-1的SOC比第二和第三电池模块20-2、20-3的SOC减少得更快。同样地，第二从BMS 100-2被耦合到的第二电池模块20-2的SOC比第三电池模块20-3的SOC减少得更快。
在第一至第三从BMS 100-1～100-3正在使用第一至第三扫描脉冲信号401、402、403扫描第二切换信号的存在的时间点t4处，上级控制器1将操作开始命令输出到主BMS200。
响应于操作开始命令，从时间点t5开始，主BMS 200在每个预设周期P1中无线地发送第二切换信号。在时间点t5处，所有第一至第三扫描脉冲信号401、402、403都具有预设的低电平，并且因此，所有第一至第三从BMS 100-1～100-3都未能扫描在时间点t5处发送的第二切换信号。因此，第一至第三从BMS 100-1～100-3中的任何一个不向主BMS 200发送响应信号。
在自从时间点t5起已经流逝P1的时间点t6处，主BMS 200再次无线地发送第二切换信号。在时间点t6处，第一扫描脉冲信号401具有与第二和第三扫描脉冲信号402、403不同的预设高电平，并且因此第一从BMS 100-1比第二和第三从BMS 100-2、100-3更早地成功扫描第二切换信号。
因此，从时间点t6开始，第一从BMS 100-1从睡眠模式切换到活动模式并且在活动模式中操作。另外，在时间点t7处，第一从BMS 100-1向主BMS 200无线地发送响应信号，该响应信号通知第二切换信号的扫描已经成功。在这种情况下，时间点t7可以是自从时间点t6起已经流逝与第一从BMS 100-1的ID相对应的延迟时间R1的时间点。
主BMS 200可以基于来自第一从BMS 100-1的响应信号缩短预设周期P1。优选地，每当主BMS 200从每个从BMS 100接收到响应信号时，主BMS 200可以将最新的预设周期P1缩短预定值或预定百分比。例如，如图4中所示，在时间点t7之后，主BMS 200可以在每个新的预设周期P2而不是预设周期P1中无线地发送第二切换信号。
在自从主BMS 200最后发送第二切换信号的时间点t7起已经流逝预设周期P2的时间点t8处，主BMS 200无线地发送第二切换信号。在时间点t8处，第二扫描脉冲信号402具有与第三扫描脉冲信号403不同的预设高电平，并且因此第二从BMS 100-2比第三从BMS 100-3更早地成功扫描第二切换信号。
因此，从时间点t8开始，第二从BMS 100-2从睡眠模式切换到活动模式并且在活动模式中操作。另外，在时间点t9处，第二从BMS 100-2向主BMS 200无线地发送响应信号，该响应信号通知第二切换信号的扫描已经成功。在这种情况下，时间点t9可以是其中自从时间点t8起与第二从BMS 100-2的ID相对应的延迟时间R2已经流逝的时间点。因为第一和第二从BMS 100-1、100-2的ID不同，所以延迟时间R1和延迟时间R2也可以不同。
主BMS 200可以基于来自第二从BMS 100-2的响应信号缩短预设周期P2。例如，如图4中所示，在时间点t9之后，主BMS 200可以在每个新的预设周期P3中无线地发送第二切换信号。预设周期P3可以比设置给仍然在睡眠模式中操作的第三从BMS 100-3的第三扫描持续时间D3短。
尽管未示出，但是主BMS 200在比第三扫描周期T3短的每个预设周期P3中无线地发送第二切换信号，并且因此，第三从BMS 100-3将成功扫描第二切换信号并在时间点t10之后的任意时间点切换到活动模式。另外，第三从BMS 100-3将在自从当第二切换信号的扫描成功时的时间点起已经流逝与其ID相对应的延迟时间已经流逝的时间点处向主BMS 200无线地发送响应信号，该响应信号通知第二切换信号的扫描已经成功。
当主BMS 200从无线电池管理系统30中包括的所有从BMS 100-1～100-3无线地接收到响应信号时，主BMS 200可以停止第二切换信号的无线传输。
图5是用于描述通过根据本公开的另一实施例的无线电池管理系统减小多个电池模块20-1～20-3之间的剩余容量偏差的操作的用于参考的时序图。
参考图5，在时间点t11处，上级控制器1向主BMS 200输出操作停止命令。在时间点t12处，主BMS 200响应于操作停止命令将第一切换信号无线地发送到在活动模式中的多个从BMS 100-1～100-3。因为所有第一至第三从BMS 100-1～100-3都在活动模式中操作，所以尽管主BMS 200仅发送第一切换信号一次，它们也可以正常接收第一切换信号。从时间点t13开始，第一至第三从BMS 100-1～100-3响应于第一切换信号在睡眠模式中操作。
在时间点t13之前(例如，t12)，主BMS 200可以通过无线地发送控制信号来设置第一至第三从BMS 100-1～100-3中的每一个的扫描周期和扫描持续时间。控制信号可以基于主BMS 200在时间点t11之前从多个从BMS 100-1～100-3最后接收的检测信号。
在时间点t13之后，第一从BMS 100-1的从控制单元140将第一扫描脉冲信号501输出到第一从BMS 100-1的从通信电路122。第一扫描脉冲信号501由第一扫描周期T11和第一扫描持续时间D11限定。在时间点t13之后，第二从BMS 100-2的从控制单元140将第二扫描脉冲信号502输出到第二从BMS 100-2的从通信电路122。第二扫描脉冲信号502由第二扫描周期T12和第二扫描持续时间D12限定。在时间点t13之后，第三从BMS 100-3的从控制单元140将第三扫描脉冲信号503输出到第三从BMS 100-3的从通信电路122。第三扫描脉冲信号503由第三扫描周期T13和第三扫描持续时间D13限定。
与上面参考图4描述的实施例不同，假定主BMS 200将相同的扫描周期和不同的扫描持续时间设置给第一至第三从BMS 100-1～100-3。在这种情况下，D11>D12>D13,T11＝T12＝T13。因此，第一从BMS 100-1在扫描第二切换信号时比第二和第三从BMS 100-2、100-3使用更多的能量。结果，类似于上面参考图4描述的情况，第一从BMS 100-1被耦合到的第一电池模块20-1的SOC比第二和第三电池模块20-2、20-3的SOC减少得更快。同样地，第二从BMS100-2被耦合到的第二电池模块20-2的SOC比第三电池模块20-3的SOC减少得更快。
在第一至第三从BMS 100-1～100-3正在使用第一至第三扫描脉冲信号501、502、503扫描第二切换信号的存在的时间点t14处，上级控制器1将操作开始命令输出到主BMS200。
响应于操作开始命令，从时间点t15开始，主BMS 200在每个预设周期P11中无线地发送第二切换信号。在时间点t15处，所有第一至第三扫描脉冲信号501、502、503都具有预设的低电平，并且因此所有第一至第三从BMS 100-1～100-3都未能扫描在时间点t15处发送的第二切换信号。因此，第一至第三从BMS中的任何一个都不向主BMS 200发送响应信号。
在自从时间点t15起已经流逝预设周期P11的时间点t16处，主BMS 200再次无线地发送第二切换信号。然而，同样地，在时间点t16处，所有第一至第三扫描脉冲信号501、502、503具有预设的低电平，并且因此所有第一至第三从BMS 100-1至100-3都未能扫描在时间点t16处发送的第二切换信号。因此，第一至第三从BMS 100-1～100-3都不将响应信号发送到主BMS 200。
在自从时间点t16起已经流逝预设周期P11的时间点t17处，主BMS 200再次无线地发送第二切换信号。在时间点t17处，第一至第三扫描脉冲信号501、502、503都具有高电平，并且因此第一至第三从BMS 100-1～100-3都成功扫描第二切换信号。
因此，从时间点t17开始，第一至第三从BMS 100-1～100-3中的每一个从睡眠模式切换到活动模式并且在活动模式中操作。
同时，在自从时间点t17起已经流逝与第一从BMS 100-1的ID相对应的延迟时间R11的时间点t18处，第一从BMS 100-1向主BMS 200无线地发送通知第二切换信号的扫描已经成功的响应信号。
另外，在自从时间点t17起已经流逝与第二从BMS 100-2的ID相对应的延迟时间R12的时间点t19处，第二从BMS 100-2向主BMS 200无线地发送通知第二切换信号的扫描已经成功的响应信号。因为第一和第二从BMS 100-1、100-2的ID不同，延迟时间R11和延迟时间R12也可以不同。
另外，在自从时间点t17起已经流逝与第三从BMS 100-3的ID相对应的延迟时间R13的时间点t20处，第三从BMS 100-3向主BMS 200无线发送通知第二切换信号的扫描已经成功的响应信号。因为第一到第三从BMS 100-1～100-3的ID不同，所以延迟时间R13可以与延迟时间R11和延迟时间R12不同。
当主BMS 200从无线电池管理系统30中包括的所有从BMS 100-1～100-3无线地接收到响应信号时，主BMS 200可以停止第二切换信号的无线传输。
同时，如上所述，尽管两个或更多个从BMS 100在同一时间点成功扫描第二切换信号，但是每个从BMS 100在与其它从BMS 100不同的时间点处无线地发送响应信号，从而减小当数个响应信号同时无线地发送到主BMS 200时发生的信号干扰现象。
图6是描述通过根据本公开的又一实施例的无线电池管理系统减小多个电池模块之间的剩余容量偏差的操作的用于参考的时序图。
参考图6，在时间点t21处，上级控制器1向主BMS 200输出操作停止命令。在时间点t22处，主BMS 200响应于操作停止命令将第一切换信号无线地发送到在活动模式中的多个从BMS 100-1～100-3。因为所有第一至第三从BMS 100-1～100-3都在活动模式中操作，所以尽管主BMS 200仅发送第一切换信号一次，它们也可以正常接收第一切换信号。从时间点t23开始，第一至第三从BMS 100-1～100-3可以响应于第一切换信号在睡眠模式中操作。
同时，响应于操作停止命令，主BMS 200可以将耦合到多个电池模块20-1～20-3中具有最高SOC的电池模块20-1的从BMS 100-1设置为作为代表性从BMS，并生成用于指配代表性从BMS的设置命令。
在时间点t23之前(例如，t22)，主BMS 200可以通过无线地发送包括设置命令的控制信号来设置第一至第三从BMS 100-1～100-3中的每一个的扫描周期和扫描持续时间。
第一从BMS 100-1可以基于控制信号中包括的设置命令检查第一从BMS 100-1被设置为了第一至第三从BMS 100-1～100-3中的代表从BMS。
在时间点t22和时间点t23之间，被设置为代表性从BMS的第一从BMS 100-1可以向其他从BMS 100-2、100-3输出同步信号。时间点t24可以是当将要由代表性从BMS输出的扫描脉冲信号601的第一上升沿将出现时的时间点。同步信号可以是用于在与当第一从BMS100-1的扫描脉冲信号601的第一上升沿将会出现时的时间点t24相同的时间点处引起其他从BMS 100-2、100-3的扫描脉冲信号602、603的上升沿的信号。
可选地，即使在时间点t24之后，被设置为代表性从BMS的第一从BMS 100-1可以向其他从BMS 100-2、100-3无线地发送辅助同步信号，该辅助同步信号指示其上升沿将周期性地出现的时间点。
从时间点t24开始，第一从BMS 100-1的从控制单元140将第一扫描脉冲信号601输出到从通信电路122。第一扫描脉冲信号601由第一扫描周期T21和第一扫描持续时间D21定义。从时间点t24起，第二从BMS 100-2的从控制单元140根据同步信号将第二扫描脉冲信号602输出到从通信电路122。第二扫描脉冲信号602由第二扫描周期T22和第二扫描持续时间D22限定。从时间点t24开始，第三从BMS 100-3的从控制单元140根据同步信号将第三扫描脉冲信号603输出到从通信电路122。第三扫描脉冲信号603由第三扫描周期T23和第三扫描持续时间D23限定。从图6中能够看出，第一至第三扫描脉冲信号601、602、603的上升沿在同一时间点t24处被同步。
假定通过主BMS 200分别设置给第一至第三从BMS 100-1～100-3的第一至第三扫描周期T21、T22、T23和第一至第三扫描持续时间D21、D22、D23是D21＝D22＝D23,T22＝2×T21,T23＝3×T21。
在这种情况下，第一从BMS 100-1在扫描第二切换信号时使用比第二和第三从BMS100-2、100-3更多的能量。结果，类似于上面参考图4描述的实施例，其中安装有第一从BMS100-1的第一电池模块20-1的SOC比第二和第三电池模块20-2、20-3的SOC降低得更快。另外，安装有第二从BMS 100-2的第二电池模块20-2的SOC比第三电池模块20-3的SOC降低得更快。
在当第一至第三从BMS 100-1～100-3正在使用第一至第三扫描脉冲信号601、602、603扫描第二切换信号的存在时的时间点t25处，上级控制器1向主BMS 200输出操作开始命令。
响应于操作开始命令，从时间点t26开始，主BMS 200可以在每个预设周期P21中无线地发送第二切换信号。
在当第一次无线地传输第二切换信号的时间点t26处，第一和第二扫描脉冲信号601、602具有高电平，并且因此第一和第二从BMS 100-1、100-2比第三从BMS 100-3更早地成功地扫描第二切换信号。
因此，从时间点t26开始，第一和第二从BMS 100-1、100-2中的每一个从睡眠模式切换到活动模式并且在活动模式中操作。
同时，在自从时间点t26起已经流逝与第一从BMS 100-1的ID相对应的延迟时间R21的时间点t27处，第一从BMS 100-1向主BMS 200无线地发送通知第二切换信号的扫描已经成功的响应信号。另外，在自从时间点t26起已经流逝与第二从BMS 100-2的ID相对应的延迟时间R22的时间点t28处，第二从BMS 100-2向主BMS 200无线发送通知第二切换信号的扫描已经成功的响应信号。
现在，仅第三从BMS 100-3保持在睡眠模式。然而，与上面参考图4和图5描述的实施例不同，尽管主BMS 200从第一和第二从BMS 100-1、100-2接收到响应信号，但是主BMS200可以不缩短预设周期P21。这是因为第一至第三扫描脉冲信号601、602、603的上升沿是同步的，并且主BMS 200已经获知关于第一从BMS 100-1的扫描脉冲信号的信息。
因此，在自从当主BMS 200最后发送第二切换信号时的时间点t26起已经流逝预设周期P21的时间点t29处，主BMS 200无线地发送第二切换信号。在时间点t29处，第三扫描脉冲信号603具有高电平，并且因此第三从BMS 100-3可以成功扫描第二切换信号。因此，在自从时间点t29起已经流逝与第三从BMS 100-3的ID相对应的延迟时间R23的时间点t30处，第三从BMS 100-3向主BMS 200无线发送通知第二切换信号的扫描已经成功的响应信号。
当主BMS 200从无线电池管理系统30中包括的所有从BMS 100-1～100-3中无线地接收到响应信号时，主BMS 200可以停止第二切换信号的无线传输。
图7是示出通过根据本公开的实施例的无线电池管理系统减小多个电池模块20-1～20-3之间的剩余容量偏差的过程的曲线图。
参考图7，看到第一时间段TP1、第二时间段TP2和第三时间段TP3、以及第一曲线C1、第二曲线C2和第三曲线C3。第一时间段TP1是从初始时间点tINT到第一切换时间点tS1的时段，第二时间段TP2是从第一切换时间点tS1到第二切换时间点tS2的时段，并且第三时间段TP3是从第二切换时间点tS2到第三切换时间点tS3的时段。另外，第一曲线C1指示第一电池模块20-1的SOC，第二曲线C2指示第二电池模块20-2的SOC，并且第三曲线C3指示第一电池模块20-3的SOC。
在第一时间段TP1期间，所有多个从BMS 100-1～100-3在活动模式中操作。初始时间点tINT指的是在完成第一至第三电池模块20-1～20-3之间的平衡之后第一至第三电池模块20-1～20-3具有相同SOC的时间点。随着从初始时间点tINT到第一切换时间点tS1，第一至第三电池模块20-1～20-3之间的SOC偏差可以逐渐增加。
第一切换时间点tS1可以分别对应于图4至图6的时间点t3、t13和t23中的每一个。也就是说，从第一切换时间点tS1开始，所有第一至第三从BMS 100-1～100-3在睡眠模式中操作。因为第一电池模块20-1的SOC最高并且第三电池模块20-3的SOC最低，所以第一从BMS100-1在第二时间段TP2期间使用比第二和第三从BMS 100-2、100-3更多的能量来扫描第二切换信号的存在。另外，第二从BMS 100-2在第二时间段TP2期间使用比第三从BMS 100-3更多的能量来扫描第二切换信号的存在。结果，从第一切换时间点tS1到第二切换时间点tS2，第一电池模块20-1的SOC降低率>第二电池模块20-2的SOC降低率>第三电池模块20-3的SOC降低率。
第二切换时间点tS2是第一至第三电池模块20-1～20-3之间的SOC偏差落入预设误差范围内的时间点。因此，第三切换时间点tS3可以是第一至第三从BMS 100-1～100-3从睡眠模式切换到活动模式的时间点。
在第三时间段TP3期间，可以将相同的扫描周期和相同的扫描持续时间设置给第一至第三从BMS 100-1～100-3。因此，从第二切换时间点tS2到第三切换时间点tS3，第一至第三电池模块20-1～20-3的SOC降低率可以相等。例如，主BMS 200可以将设置给第一和第二从BMS 100-1、100-2中的每一个的扫描周期和扫描持续时间变成设置给第三从BMS 100-3的扫描周期和扫描持续时间。
上文描述的本公开的实施例不是仅通过装置和方法实现，并且可以通过实现与本公开的实施例的配置相对应的功能的程序或者具有记录在其上的程序的记录介质来实现，并且本领域的技术人员可以从前面描述的实施例的公开内容中容易地实现此实现。
虽然已经关于有限数量的实施例和附图在上文中描述本公开，但是本公开不限于此，并且对于本领域的技术人员来说显而易见的是，可以在本公开的技术方面和所附权利要求的等同范围内对其进行各种修改和变化。
另外，在不脱离本公开的技术方面的情况下，本领域的技术人员可以对本文所述的本公开进行许多替换、修改和变化，并且本公开不限于上述实施例和附图，并且每个实施例可以被部分地或全部地选择性地组合以允许各种修改。
<参考编号的列表>
10：电池组
20：电池模块
30：无线电池管理系统
100：从BMS
110：从存储器
120：从通信单元
140：从控制单元
200：主BMS
210：主存储器
220：主通信单元
230：主电源单元
240：主控制单元

Claims (11)

1.一种无线电池管理系统，包括：
多个从BMS，所述多个从BMS以一对一的对应关系被耦合到多个电池模块，每个从BMS使用从所述从BMS被耦合到的电池模块供应的电力，在活动模式和睡眠模式中操作，并且，在所述活动模式中，被配置成无线地发送检测信号，所述检测信号指示所述从BMS被耦合到的所述电池模块的状态；和
主BMS，所述主BMS被配置成从所述多个从BMS中的每一个无线地接收所述检测信号，
其中，所述主BMS被配置成基于所述检测信号为所述多个从BMS中的每一个设置扫描周期和扫描持续时间，并且将控制信号无线地发送到所述多个从BMS中的每一个，所述控制信号包括指示针对所述多个从BMS中的每一个设置的所述扫描周期和所述扫描持续时间的无线平衡命令。
2.根据权利要求1所述的无线电池管理系统，其中，所述主BMS被配置成基于所述检测信号计算所述多个电池模块中的每一个的SOC，并且基于所述多个电池模块中的每一个的所述SOC，为所述多个从BMS中的每一个设置所述扫描周期和所述扫描持续时间。
3.根据权利要求1所述的无线电池管理系统，其中，当所述主BMS从上级控制器接收到操作停止命令时，所述主BMS被配置成向所述多个从BMS无线地发送用于引起从所述活动模式切换到所述睡眠模式的第一切换信号。
4.根据权利要求1所述的无线电池管理系统，其中，当所述主BMS从上级控制器接收到操作开始命令时，所述主BMS被配置成在每个预设周期中向所述多个从BMS无线地发送用于引起从所述睡眠模式切换到所述活动模式的第二切换信号。
5.根据权利要求4所述的无线电池管理系统，其中，所述多个从BMS中的每一个被配置成，基于所述控制信号中包括的所述无线平衡命令，在被设置给所述从BMS的每个扫描周期中，在被设置给所述从BMS的所述扫描持续时间内，使用从所述从BMS被耦合到的所述电池模块供应的电力，在所述睡眠模式中无线地扫描所述第二切换信号。
6.根据权利要求4所述的无线电池管理系统，其中，所述多个从BMS中的每一个被配置成，当所述从BMS在所述睡眠模式中成功扫描所述第二切换信号时从所述睡眠模式切换到所述活动模式。
7.根据权利要求4所述的无线电池管理系统，其中，所述多个从BMS中的每一个被配置成，当所述从BMS在所述睡眠模式中成功扫描所述第二切换信号时将响应信号无线地发送到所述主BMS，所述响应信号通知所述从BMS已经成功扫描所述第二切换信号。
8.根据权利要求7所述的无线电池管理系统，其中，所述多个从BMS中的每一个被配置成，在所述第二切换信号的扫描已经成功之后与分配给所述从BMS的ID相对应的延迟时间已经流逝的时间点处，将所述响应信号无线地发送到所述主BMS。
9.根据权利要求7所述的无线电池管理系统，其中，每当所述主BMS从所述多个从BMS中的每一个接收到所述响应信号时，所述主BMS被配置成将所述预设周期缩短预定值或预定百分比。
10.根据权利要求5所述的无线电池管理系统，其中，所述主BMS被配置成，将耦合到所述多个电池模块中具有最高SOC的电池模块的从BMS设置为代表性从BMS，并且
其中，所述控制信号还包括用于指配所述代表性从BMS的设置命令。
11.根据权利要求10所述的无线电池管理系统，其中，在所述睡眠模式中，所述代表性从BMS被配置成，基于所述设置命令生成同步信号，并且将所述同步信号无线地发送到其他从BMS。
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