CN110291679B - 电池组和电池组的数据传输方法 - Google Patents

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Abstract

各种实施例提供电池组。根据本公开的实施例，电池组可包括：电池，包括至少一个电池单元；控制器，被配置为检查电池的状态并生成与电池的状态对应的电池状态信号；电阻器单元，被配置为通过基于电池状态信号进行操作的开关单元电连接到参考节点；以及开关单元，被配置为基于电池状态信号在电阻器单元和参考节点之间接通或断开电连接。

Description

电池组和电池组的数据传输方法
技术领域
本公开的实施例涉及一种电池组和电池组的数据传输方法。
背景技术
近日来，与电池组相关的技术已经随着与电动汽车、储能装置等相关的技术的发展而发展。特别是，用于感测电池组的状态(诸如，温度)的技术已经被发展用于对电池组进行充电、放电和管理。
根据这样的技术，一般来说，电池组包括用于感测它的温度的温度传感器，并且将被结合到电池组的外部装置也包括用于感测电池组的温度的温度传感器。
然而，这种配置是不合理的，因为执行相同功能的温度传感器被冗余地使用，特别是，电池组的制造成本由于昂贵的传感器而增加，并且电池组的可组装性降低。
发明内容
技术问题
为解决上述问题，本公开的实施例提供一种即使使用单个传感器也能够保持与现有技术中的功能相同的功能的电池组、以及用于电池组的数据传输方法。
此外，本公开的实施例提供一种被配置为通过使用单个传感器降低制造成本并且提高可组装性的电池组、以及用于电池组的数据传输方法。
特别是，本公开的实施例提供一种被配置为通过使用廉价的电阻器和开关降低制造成本并且通过使用电阻器单元实现将温度返回为阻抗值的传感器来提高与外部装置的兼容性的电池组，并且还提供用于电池组的数据传输方法。
技术方案
根据本公开的实施例，电池组可包括：电池，包括至少一个电池单元；控制器，被配置为检查电池的状态并且生成与电池的状态对应的电池状态信号；电阻器单元，被配置为通过基于电池状态信号进行操作的开关单元电连接到参考节点；以及开关单元，被配置为基于电池状态信号在电阻器单元和参考节点之间接通或断开电连接。
电阻器单元可包括一个或多个电阻器，并且开关单元可包括：一个或多个开关，被配置为在参考节点和一个或多个电阻器之间分别接通或断开电连接。
电池状态信号可包括波，在所述波中，一个或多个电平以时间顺序的方式排列，并且开关单元可被配置为：基于电池状态信号，在参考节点和与所述一个或多个电平分别对应的电阻器之间接通或断开电连接。
电池组还可包括配置为感测电池状态的传感器。在这种情况下，控制器可被配置为基于由传感器感测到的电池状态生成电池状态信号。
传感器可包括被配置为感测电池的温度的温度传感器，并且电池组还可包括被配置为将电阻器单元连接到外部装置的连接器。
控制器可被配置为生成电池状态信号，以将连接器和参考节点之间的阻抗调整为与由传感器感测到的电池的温度对应的值。
电池组还可包括：电涌消除器，被配置为消除沿着连接器和电阻器单元之间的连接线产生的电涌。
电池的状态可包括从由电池的温度、电池的电压、电池的充电电流、电池的放电电流、电池的剩余电力、电池的充电周期数和电池的标识信息组成的组中选择的至少一个。
控制器可被配置为仅在所述电池组连接到充电装置时生成电池状态信号。
根据本公开的实施例，一种用于包括电池的电池组的数据传输方法可包括：检查电池的状态并生成与电池的状态对应的电池状态信号，检查电池的状态的步骤和生成电池状态信号的步骤由控制器执行；以及基于电池状态信号在电阻器单元和参考节点之间接通或断开电连接，接通电连接的步骤和断开电连接的步骤由开关单元执行。
在这种情况下，电阻器单元可包括一个或多个电阻器，并且开关单元可包括：一个或多个开关，被配置为在参考节点和所述一个或多个电阻器之间分别接通或断开电连接。
电池状态信号可包括波，在所述波中，一个或多个电平以时间顺序的方式排列，并且接通或断开电连接的步骤可包括：基于电池状态信号，在参考节点和与所述一个或多个电平分别对应的电阻器之间接通或断开电连接。
根据本公开的实施例，在生成电池状态信号的步骤之前，所述数据传输方法还可包括使用传感器感测电池的状态，其中，生成电池状态信号的步骤可包括基于由传感器感测到的电池的状态来生成电池状态信号。
传感器可包括被配置为感测电池的温度的温度传感器。
生成电池状态信号的步骤可包括生成电池状态信号，以将连接器和参考节点之间的阻抗调整为与由传感器感测到的电池的温度对应的值，以及连接器可将电阻器单元连接到外部装置。
只有当电池组连接到充电装置时，才可执行生成电池状态信号的步骤。
有益效果
根据本公开的各种实施例，即使使用单个传感器，也可提供能够维持与现有技术的功能中相同的功能的电池组，并且可提供用于电池组的数据传输方法。
此外，可提供配置为通过使用单个传感器降低制造成本并且提高可组装性的电池组和用于电池组的数据传输方法。
特别是，根据本公开的实施例，可提供一种被配置为通过使用廉价电阻器和开关来降低制造成本并且通过使用电阻器单元实现返回温度作为阻抗值的传感器来提高与外部装置的兼容性的电池组，以及可提供用于电池组的数据传输方法。
附图说明
图1a至图1d示出根据本公开的各种实施例的电池组的结构。
图2示出图1d中所示的电池组的结构的一部分被实现为电路的示例。
图3示出根据电池温度的开关的操作。
图4a和图4b示出根据本公开的另一个实施例的电池状态信号。
图5是示出根据本公开的实施例的由电池组执行的数据传输方法的流程图。
最佳实施方式
根据本公开的实施例，电池组可包括：电池，包括至少一个电池单元；控制器，被配置为检查电池的状态并且生成与电池的状态对应的电池状态信号；电阻器单元，被配置为通过基于电池状态信号进行操作的开关单元电连接到参考节点；以及开关单元，被配置为基于电池状态信号在电阻器单元和参考节点之间接通或断开电连接。
具体实施方式
本公开的优点和特征及其实施方法将通过参考附图给出的以下描述来阐明。然而，本公开的以下实施例是非限制性示例，并可具有不同的形式，并且应当理解，本公开的构思和技术范围涵盖所有修改、等同和替换。相反，提供这些实施例，以便本公开将是彻底和完整的，并且这些实施例将本公开的范围充分传达给本领域的技术人员。此外，将省略与公知的功能或配置相关的详细描述，以便不会不必要地模糊本公开的主题。
例如，在不脱离本公开的范围下，一个示例实施例中描述的特定形状、结构和特征可在另一个示例实施例中被修改。此外，在本公开的范围内，一个实施例中描述的元件的位置或布置可在另一个示例实施例中被改变。也就是说，以下描述仅出于说明目的被提供，而不旨在限制本公开的范围。本公开的范围由权利要求及其等同物限定。在附图中，在许多方面相似或相同的元件使用相同的参考标号表示。本公开中描述的细节是示例。也就是说，在本公开的精神和范围内，这样的细节可其他示例实施例中被改变。
应当理解，尽管术语“第一”、“第二”等可在此用于描述各种元件，但这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件与另一个元件。
此处使用的术语仅用于解释特定实施例，并不旨在限制本公开的范围。除非另有提及，否则单数形式的术语可包括复数形式。将理解，诸如“包含”、“包括”和“具有”的术语在此使用时，指定存在特征、整体、步骤、操作、元件、组件或其组合，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件或其组合。将理解，尽管术语“第一”、“第二”在此用于描述各种元件，但这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件或组件与其他元件或组件。
以下，将参考附图详细描述实施例。在附图中，相同或相应的元件使用相同的参考标号表示，并且其重复描述将被省略。
图1a至1d示出根据本公开的各种实施例的电池组100A、100B、100C和100D的结构。
首先，参考图1a，根据本公开的实施例的电池组100A可包括控制器110A、开关单元120A、电阻器单元130A、连接器140A和电池150A。
根据本公开的实施例，控制器110A可检查电池150A的状态，并生成与检查的状态对应的电池状态信号。为此，控制器110A可包括能够处理数据的任何类型的装置(诸如，处理器)。此处，“处理器”可表示包括在硬件中并且具有用于执行使用指令表示的功能或程序的代码的物理构造的电路的数据处理装置。包括在硬件中的数据处理装置的示例可包括微处理器、中央处理单元(CPU)、处理器核心、多处理器、专用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA)。然而，本公开的范围不限于此。
电池150A的“状态”可表示电池150A的温度、电压、充电电流、放电电流、剩余电力、充电周期数和标识信息中的任何一个。
此外，除了如上所述地检查电池150A的状态并且生成电池状态信号之外，控制器110A还可基于电池150A的状态执行各种操作。例如，控制器110A可对包括在电池150A中的至少一个电池单元执行诸如过充电保护、过放电保护、过电流保护、过电压保护、过热保护或单元平衡的功能。
因此，控制器110A可包括例如电池管理系统(BMS)或者可以是BMS。然而，这是一个示例，并且本公开的构思不限于此。
根据本公开的实施例，电阻器单元130A可包括一个或多个电阻器。在这种情况下，电阻器单元130A的一个或多个电阻器可经由稍后描述的开关单元120A电连接到参考节点。
在本公开中，参考节点可意味着具有特定恒定电压的节点。例如，如图2中所示，参考节点可表示地(GND)。然而，这是一个示例，并且本公开的思想不限于此。
如图2中所示，电阻器单元130A的一个或多个电阻器可并联连接在连接器140D和开关单元120D之间。在这种情况下，如图2中所示，电阻器的电阻可全部彼此不同，或者与图2中不同，电阻器的电阻中的部分或全部可相同。然而，这是一个示例，并且本公开的构思不限于此。
根据本公开的实施例的开关单元120A可基于由控制器110A生成的电池状态信号在电阻器单元130A和参考节点之间接通或断开电连接。
为此，开关单元120A可包括用于在参考节点和电阻器单元130A的一个或多个电阻器之间接通或断开电连接的一个或多个开关。
在这种情况下，开关可以分别是用于根据由控制器110A生成的电池状态信号在参考节点和电阻器之间接通或断开电连接的电子开关。例如，每个开关可以是场效应晶体管(FET)、双极结晶体管(BJT)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)和继电器中的一个。然而，这是一个示例，并且本公开的构思不限于此。
根据本公开的实施例的连接器140A可将电池组100A连接到外部装置(未示出)。更具体地，连接器140A可将电阻器单元130A电连接到外部装置(未示出)。
如上所述，电阻单元130A的一端可经由开关单元120A电连接到参考节点，并且电阻单元130A的另一端可经由连接器140A电连接到被连接到连接器140A的外部装置(未示出)。
此外，外部装置(未示出)可表示将连接到电池组100A的各种装置。例如，外部装置(未示出)可以是被配置为对电池组100A进行充电的充电装置。此外，外部装置(未示出)可以是通过从电池组100A接收电来操作的装置。然而，这是一个示例，并且本公开的构思不限于此。
根据本公开的实施例，电池150A可包括一个或多个电池单元。在这种情况下，每个电池单元可包括例如锂离子电池单元、锂聚合物电池单元等，但不限于此。
电池单元可彼此串联、并联或串并联连接。包括在电池150A中的电池单元的数量和连接电池150A的电池单元的方法可根据所需的输出电压和所需的储电容量来确定。
图1b示出根据本公开的另一实施例的电池组100B。
参考图1b，本公开的实施例的电池组100B可包括控制器110B、开关单元120B、电阻器单元130B、连接器140B和电池150B，并且还可包括传感器160B。
本公开的实施例的传感器160B可包括用于感测电池150B的状态的各种单元。例如，传感器160B可包括用于感测电池150B的温度的温度传感器。除了温度传感器，传感器160B还可包括诸如电压传感器、电流传感器或振动传感器的各种传感器。然而，这是一个示例，并且本公开的构思不限于此。
此外，控制器110B可基于由传感器160B感测到的电池150B的状态生成电池状态信号。例如，当传感器160B包括如上所述的温度传感器时，控制器110B可基于电池150B的温度生成电池状态信号。
在下文中，为了便于说明，假设传感器160B包括如上所述的温度传感器。然而，这是一个示例，并且本公开的构思不限于此。
本公开的本实施例的电池组100B的控制器110B、开关单元120B、电阻器单元130B、连接器140B和电池150B与先前实施例的电池组100A的那些相同，因此这里将不给出对其的详细描述。
图1c示出根据本公开的另一实施例的电池组100C。
参考图1c，本公开的实施例的电池组100C可包括控制器110C、开关单元120C、电阻器单元130C、连接器140C和电池150C，并且还可包括电涌消除器170C。
本公开的实施例的电涌消除器170C可消除沿着连接器140C和电阻器单元130C之间的连接线产生的电涌。如上所述，外部装置(未示出)可连接到连接器140C。电涌消除器170C可消除这样的外部装置(未示出)连接到连接器140C时产生的电涌。
本公开的本实施例的电池组100C的控制器110C、开关单元120C、电阻器单元130C、连接器140C和电池150C与先前实施例的电池组100A和100B的那些相同，因此这里将不给出对其的详细描述。
图1d示出根据本公开的另一实施例的电池组100D。
参考图1d，本公开的实施例的电池组100D可包括控制器110D、开关单元120D、电阻器单元130D、连接器140D和电池150D，并且还可包括传感器160D和电涌消除器170D。
本公开的本实施例的电池组100D的控制器110D、开关单元120D、电阻器单元130D、连接器140D和电池150D与先前实施例的电池组100A、100B和100C的那些相同，因此这里将不给出对其的详细描述。
图2示出图1d中所示的电池组100D的一部分被实现为电路的示例。
参考图2，如上所述，电池组100D可包括控制器110D、开关单元120D、电阻器单元130D、连接器140D和电涌消除器170D。电池组100D还可包括电池150D和传感器160D，但是电池150D和传感器160D在图2中未被示出。
当传感器160D如上假设地包括温度传感器时，控制器110D可生成电池状态信号，以将连接器140D和参考节点GND之间的阻抗调整为与由传感器160D感测到的电池150D的温度对应的值。
图3示出根据电池150D的温度的开关的操作。
首先，为了便于说明，假设用于对电池组100D进行充电的充电装置(未示出)连接到连接器140D。
如图3中所示，当电池150D的温度是-15度时，电池150D的状态不适合充电，因此电池组100D不应该被充电。
为此，当传感器160D感测到电池组100D的温度为-15度时，控制器110D可生成电池状态信号，以将连接器140D和参考节点GND之间的阻抗调整为与由传感器160D感测到的电池150D的温度对应的值。更具体地，由于与-15度对应的阻抗是62k，由控制器110D生成的电池状态信号可以是用于接通将电阻器R36连接到参考节点GND的开关Q16并且断开其它开关Q10、Q18和Q9的信号。
此外，与温度对应的阻抗值可对应于传感器160D在该温度的阻抗。也就是说，与-15度对应的62k的阻抗可以是传感器160D在-15度的阻抗。
在现有技术中，除了控制器110D测量电池150D的温度所使用的传感器160D之外，另外提供了外部装置(例如，充电器(未示出))测量电池150D的温度所使用的传感器(未示出)。
也就是说，由于电池150D的温度是电池组100D的操作中的重要因素，所以控制器110D和充电器(未示出)使用传感器单独地检测电池150D的温度。
然而，这种配置不合理，因为执行相同功能的传感器被冗余地布置。特别是，由于传感器昂贵，所以电池组100D的制造成本可增加，并且电池组100D的可组装性可降低。
然而，根据本公开的实施例的电池组100D，尽管仅使用传感器160D，但是可保持与现有技术中的功能相同的功能，从而降低电池组100D的制造成本并且提高电池组100D的可组装性。
特别是，根据本公开的实施例的电池组100D，制造成本可通过使用低成本电阻器和开关来显著降低，并且另外，传感器160D的将温度返回为阻抗值的特征可使用电阻器单元130D实现，以提高与现有技术的外部装置(未示出)的兼容性。
在另一示例中，当电池150D的温度是5度时，电池150D可使用2A的电流充电。
在这种情况下，控制器110D可生成电池状态信号，以将连接器140D和参考节点GND之间的阻抗调整为与由传感器160D感测到的电池150D的温度对应的值。也就是说，当电池150D的温度为5度时，由控制器110D生成的电池状态信号可以是用于接通将电阻器R34连接到参考节点GND的开关Q10并且断开其它开关Q16、Q18和Q9的信号。以这种方式，连接器140D和参考节点GND之间的阻抗可被调节为处于传感器160D在该温度的阻抗范围内的14k。
同时，仅当电池组100D连接到外部装置(例如，充电装置)时，控制器110D可生成电池状态信号。
图4a和4b示出根据本公开的另一实施例的电池状态信号。
在参考图1a至图3描述的实施例中，每个电池状态信号是具有与特定状态(例如，特定温度)对应的一个电平(例如，阻抗)的静态信号。
在本公开的本实施例中，电池状态信号可以是其中一个或多个电平以时间顺序的方式排列的波。在这种情况下，每个电平可意味着阻抗值。换句话说，根据本公开的本实施例，电池状态信号可具有如图4b中所示的与特定状态(例如，特定温度)对应的波形。
如图4a所示，可根据预定时间周期T连续地排列这样的波形，以将关于电池组100D的信息发送到连接到连接器140D的外部装置。
此外，尽管在图4a至图4b中温度被例示为电池组的状态，但是本公开的构思不限于此。
图5是示出根据本公开的实施例的由电池组100D执行的数据传输方法的流程图。
根据本公开的实施例，传感器160D可感测电池150D的状态(S51)。例如，传感器160D可包括被配置为感测电池150D的温度的温度传感器。除温度传感器之外，传感器160D还可包括诸如电压传感器、电流传感器或振动传感器的各种传感器。然而，这是示例，并且本公开的构思不限于此。
根据本公开的实施例，控制器110D可检查电池150D的状态并生成与电池150D的状态对应的电池状态信号(S52)。例如，控制器110D可基于由传感器160D感测到的电池150D的状态生成电池状态信号。
例如，当传感器160D包括被配置为感测电池150D的温度的温度传感器时，控制器110D可生成电池状态信号，以将连接器140D和参考节点之间的阻抗调整为与由传感器160D感测到的电池150D的温度对应的值。
根据本公开的实施例，开关单元120D可基于由控制器110D生成的电池状态信号在电阻器单元130D与参考节点之间接通或断开电连接(S53)。
主要描述了本公开的优选实施例。然而，对于本领域技术人员来说，显而易见的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可进行各种改变和修改。因此，这里描述的实施例应当仅在描述性意义上考虑，而不是出于限制的目的。本公开的范围不是由上面的描述而是由下面的权利要求限定的，并且本公开的范围的等效范围内的所有差异应当被认为包括在本公开的范围内。

Claims (15)

1.一种电池组，包括：
电池，包括至少一个电池单元；
控制器，被配置为检查电池的状态并生成与电池的状态对应的电池状态信号；
电阻器单元，被配置为通过基于电池状态信号进行操作的开关单元电连接到参考节点；以及
开关单元，被配置为基于电池状态信号在电阻器单元和参考节点之间接通或断开电连接，
其中，电阻器单元包括一个或多个电阻器，
其中，电池状态信号包括波，在所述波中，一个或多个电平以时间顺序的方式排列，并且
其中，所述一个或多个电平包括由通过将所述一个或多个电阻器电连接到参考节点而产生的组合阻抗产生的电平。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中，
开关单元包括：
一个或多个开关，被配置为在参考节点和所述一个或多个电阻器之间分别接通或断开电连接。
3.根据权利要求2所述的电池组，其中，
开关单元被配置为：
基于电池状态信号，在参考节点和与所述一个或多个电平分别对应的电阻器之间接通或断开电连接。
4.根据权利要求1所述的电池组，还包括：
传感器，被配置为感测电池的状态，
其中，控制器被配置为：
基于由传感器感测到的电池的状态生成电池状态信号。
5.根据权利要求4所述的电池组，其中，
传感器包括：
温度传感器，被配置为感测电池的温度，以及
电池组还包括：
连接器，被配置为将电阻器单元连接到外部装置。
6.根据权利要求5所述的电池组，其中，
控制器被配置为：
产生电池状态信号，以将连接器和参考节点之间的组合阻抗调整为与由传感器感测到的电池的温度对应的值。
7.根据权利要求5所述的电池组，还包括：
电涌消除器，被配置为消除沿着连接器和电阻器单元之间的连接线产生的电涌。
8.根据权利要求1所述的电池组，其中，
电池的状态包括：
从由电池的温度、电池的电压、电池的充电电流、电池的放电电流、电池的剩余电力、电池的充电周期数和电池的标识信息组成的组中选择的至少一个。
9.根据权利要求1所述的电池组，其中，
控制器被配置为：
仅当所述电池组连接到充电装置时，生成电池状态信号。
10.一种用于包括电池的电池组的数据传输方法，所述数据传输方法包括：
检查电池的状态并生成与电池的状态对应的电池状态信号，检查电池的状态的步骤和生成电池状态信号的步骤由控制器执行；以及
基于电池状态信号在电阻器单元和参考节点之间接通或断开电连接，接通电连接的步骤和断开电连接的步骤由开关单元执行，
其中，电阻器单元包括：
一个或多个电阻器，以及
开关单元包括：
一个或多个开关，被配置为在参考节点和所述一个或多个电阻器之间分别接通或断开电连接，并且
其中，电池状态信号包括波，在所述波中，一个或多个电平以时间顺序的方式排列，并且
其中，所述一个或多个电平包括由通过将所述一个或多个电阻器电连接到参考节点而产生的组合阻抗产生的电平。
11.根据权利要求10所述的数据传输方法，其中，
接通或断开电连接的步骤包括：
基于电池状态信号，在参考节点和与所述一个或多个电平分别对应的电阻器之间接通或断开电连接。
12.根据权利要求10所述的数据传输方法，其中，
在生成电池状态信号的步骤之前，
所述数据传输方法还包括使用传感器感测电池的状态，
其中，生成电池状态信号的步骤包括：
基于由传感器感测到的电池的状态生成电池状态信号。
13.根据权利要求12所述的数据传输方法，其中，
传感器包括：
温度传感器，被配置为感测电池的温度。
14.根据权利要求13所述的数据传输方法，其中，
生成电池状态信号的步骤包括：
生成电池状态信号，以将连接器和参考节点之间的组合阻抗调整为与由传感器感测到的电池的温度对应的值，以及
连接器将电阻器单元连接到外部装置。
15.根据权利要求10所述的数据传输方法，其中，
仅当电池组连接到充电装置时，
执行生成电池状态信号的步骤。
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