CN112789781B - 电池管理系统 - Google Patents

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Abstract

一种电池单体组件的电池管理系统，该电池单体组件包括多个单体，该电池管理系统包括：第一单体平衡电阻器和第一单体平衡开关，其被连接在单体当中的对应第一单体的正极和负极之间；以及，第二单体平衡电阻器和第二单体平衡开关，其被连接在第一单体的正极和负极之间，其中，在第一单体平衡开关的接通时段期间流动的第一单体平衡电流高于在第二单体平衡开关的接通时段期间流动的第二单体平衡电流。

Description

电池管理系统
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年5月14日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2019-0056452的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
本公开涉及一种电池管理系统，并且更具体地，涉及一种用于单体平衡控制的电池管理系统。
背景技术
监视电池的状态并控制电池的充电和放电的电池管理系统(以下称为“BMS”)控制单体平衡操作以便类似地维持构成电池的多个单体的电压。单体之间的电压差导致单体劣化，这影响其寿命，并且具有与单体当中的另一单体的单体电压明显不同的单体电压的单体的劣化增加，并且这种单体可能导致过充电。
在单体平衡方法当中，无源单体平衡方法是将电阻器连接到与其他单体具有很大单体电压差的单体以允许电流(以下称为“单体平衡电流”)从对应单体流到电阻器的方法。在这种情况下，随着单体平衡电流增加，单体平衡操作时间可能减少。
当在常规BMS的控制下使用单体监视IC执行单体平衡时，由于根据单体监视IC的功能限制单体平衡电流，因此在减少单体平衡所需的时间方面存在限制。
发明内容
【技术问题】
已经努力做出了本发明以提供一种能够调节单体平衡电流的电池管理系统和包括该电池管理系统的电池设备。
【技术方案】
本发明的示例性实施方式提供了一种电池单体组件的电池管理系统，该电池单体组件包括多个单体，该电池管理系统包括：第一单体平衡电阻器和第一单体平衡开关，其被连接在单体当中的对应第一单体的正极和负极之间；以及第二单体平衡电阻器和第二单体平衡开关，其被连接在第一单体的正极和负极之间。在第一单体平衡开关的接通时段期间流动的第一单体平衡电流可以高于在第二单体平衡开关的接通时段期间流动的第二单体平衡电流。
第一单体平衡电阻器可以包括：第一电阻器，其被连接在第一单体的正极和第一单体平衡开关的第一端之间；以及第二电阻器，其被连接在第一单体的负极和第一单体平衡开关的第二端之间。
第二单体平衡电阻器可以包括：第三电阻器，其被连接在第一单体的正极和第二单体平衡开关的第一端之间；以及第四电阻器，其被连接在第一单体的负极和第二单体平衡开关的第二端之间。
当单体之间的电压差高于或等于第一参考电压时，电池管理系统可以接通第一单体平衡开关和第二单体平衡开关两者，该单体之间的电压差是第一单体和与第一单体相邻的至少一个单体之间的电压差。
当单体之间的电压差高于或等于第二参考电压并且低于第一参考电压时，电池管理系统可以接通第一单体平衡开关。
当单体之间的电压差高于或等于单体平衡阈值电压并且低于第二参考电压时，电池管理系统可以接通第二单体平衡开关。
电池管理系统当第一单体平衡电阻器的温度高于或等于参考温度且第二单体平衡电阻器的温度低于参考温度时，可以通过使用第二单体平衡电阻器来控制第一单体的单体平衡。
电池管理系统当第二单体平衡电阻器的温度高于或等于参考温度且第一单体平衡电阻器的温度低于参考温度时，可以通过使用第一单体平衡电阻器来控制第一单体的单体平衡。
本发明的另一示例性实施例提供了一种包括多个单体的电池单体组件的电池管理系统，包括：单体监视IC，其被配置为包括与单体对应的多个第一单体平衡开关，其通过第一单体平衡电阻器被连接到单体；单体平衡IC，其被配置为包括与单体对应的多个第二单体平衡开关，其通过第二单体平衡电阻器被连接到单体；主控制电路，其被配置为基于所接收的单体的单体电压来针对单体中的每个单体计算单体之间的电压差，并取决于将单体之间的电压差与第一参考电压、第二参考电压和单体平衡阈值电压进行比较的结果来确定单体平衡目标单体，并取决于比较结果通过使用单体监视IC和单体平衡IC中的至少一个来控制单体平衡操作。单体之间的电压差可以是单体中的每个的单体电压和与单体中的每个相邻的至少一个单体之间的电压差。
流过第一单体平衡开关当中的接通的第一单体平衡开关的第一单体平衡电流可以大于流过第二单体平衡开关当中的接通的第二单体平衡开关的第二单体平衡电流。
主控制电路可以控制单体监视IC和单体平衡IC，以接通连接到具有单体之间的多个电压差当中的、高于或等于第一参考电压的单体之间的电压差的单体的第一单体平衡开关和第二单体平衡开关两者。
主控制电路可以控制单体监视IC和单体平衡IC，以接通连接到具有单体之间的电压差当中的、高于或等于第二参考电压且低于第一参考电压的单体之间的电压差的单体的第一单体平衡开关。
主控制电路可以控制单体监视IC和单体平衡IC，以接通连接到具有单体之间的电压差当中的、高于或等于单体平衡阈值电压且低于第二参考电压的单体之间的电压差的单体的第二单体平衡开关。
对于连接到第一单体平衡电阻器当中的、具有等于或高于参考温度的温度的第一单体平衡电阻器的第一单体，主控制电路可以控制单体监视IC和单体平衡IC以通过使用连接到第一单体的第二单体平衡电阻器来执行第一单体的单体平衡。
对于连接到第二单体平衡电阻器当中的、具有等于或高于参考温度的温度的第二单体平衡电阻器的第一单体，主控制电路可以控制单体监视IC和单体平衡IC以通过使用连接到第一单体的第一单体平衡电阻器来执行第一单体的单体平衡。
【有益效果】
可以提供一种可以通过调节单体平衡电流来提高单体平衡的精度并且可以缩短单体平衡操作时间的电池管理系统和电池设备。
附图说明
图1说明了根据示例性实施例的电池设备。
图2说明了根据示例性实施例的单体监视IC与电池单体组件之间的第一连接电路。
图3说明了根据示例性实施例的单体平衡IC与电池单体组件之间的第二连接电路。
图4说明了根据示例性实施例的单体平衡IC的局部配置。
图5说明了根据示例性实施例的单体监视IC的局部配置。
图6说明了示出根据示例性实施例的单体监视IC与电池单体组件之间的连接关系的局部配置。
图7说明了示出根据示例性实施例的单体平衡IC与电池单体组件之间的连接关系的局部配置。
图8说明了根据示例性实施例的示出了取决于主控制电路的单体之间的电压差的单体平衡控制方法的流程图。
图9说明了根据示例性实施例的示出了取决于主控制电路的单体平衡电阻器的温度的单体平衡控制方法的流程图。
具体实施方式
根据本发明的示例性实施例，电池管理系统不仅包括单体监视IC，还包括单体平衡IC，并且该单体平衡IC提供与单体监视IC的单体平衡电流(以下称为“第一单体平衡电流”)不同的单体平衡电流(以下称为“第二单体平衡电流”)。当多个单体当中的一个单体和与该单体相邻的另一单体之间的电压差(以下称为“单体之间的电压差”)等于或高于预定单体平衡阈值电压时，可以通过使用第一单体平衡电流和第二单体平衡电流中的至少一个，取决于与至少两个参考电压——即，第一参考电压和第二参考电压——的比较结果来对对应单体(以下称为单体平衡目标单体)执行单体平衡操作。第一单体平衡电流可以大于第二单体平衡电流。
在这种情况下，可以取决于用于单体监视IC的单体平衡的电阻器(以下称为第一单体平衡电阻器)和用于单体平衡IC的单体平衡的电阻器(以下称为第二单体平衡电阻器)的温度以及单体电压差，通过仅使用第一单体平衡电流和第二单体平衡电流中的一个来执行单体平衡操作。
在下文中，将参照附图详细描述在本说明书中公开的示例性实施例。在本说明书中，相同或相似的组件将由相同或相似的附图标记表示，并且将省略其重复描述。在以下说明书中使用的用于组件的术语“模块”和/或“单体”仅是为了容易地描述本说明书。因此，这些术语不具有使它们从它们本身中和从它们本身的彼此区分的含义或作用。在描述本说明书的示例性实施例时，当确定与本发明相关联的众所周知的技术的详细描述可能使本发明的主旨不清楚时，将其省略。提供附图仅是为了允许容易理解本说明书中公开的示例性实施例，并且不应被解释为限制本说明书中公开的精神，并且应当理解，在不背离本发明的范围和精神的前提下，本发明包括所有修改、等同和替换。
包括诸如第一、第二等的序数的术语将仅用于描述各种组件，并且不应被解释为限制这些组件。这些术语仅用于区分一个组件与其他组件。
应当理解，当一个组件被称为“连接”或“耦合”到另一组件时，它可以直接连接或耦合到另一组件，或者可以通过介于它们之间的其他组件连接或耦合到另一组件。另一方面，要理解，当一个组件被称为“直接连接或耦合”到另一组件时，它可以在没有介于它们之间的其他组件的情况下连接或耦合到另一组件。
将进一步理解，在本说明书中使用的术语“包括”或“具有”指定存在所述特征、数字、步骤、操作、组件、部件或其组合，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、数字、步骤、操作、组件、部件或其组合。
图1说明了根据示例性实施例的电池设备。
如图1所示，电池设备1包括电池单体组件2、BMS 3、继电器11、分流电阻器12和温度传感器13。
在电池单体组件2中，多个电池单体串联或并联连接以供应必要的电力。在图1中，电池单体组件2包括串联连接的多个电池单体Cell1至Celln，并且被连接在电池设备1的两个输出端子OUT1和OUT2之间，继电器11被连接在电池设备1的正极和输出端子OUT1之间，并且分流电阻器12被连接在电池设备1的负极和输出端子OUT2之间。图1中所示的构成元件和构成元件之间的连接关系是示例，并且本发明不限于此。
继电器11控制电池设备1与负载之间的电连接。当继电器11被接通时，电池设备1和负载电连接以执行充电或放电，并且当继电器11被关断时，电池设备1和负载电分离。
分流电阻器12被串联连接至电池单体组件2与负载(未示出)之间的电流路径。BMS3可以测量跨分流电阻器12的电压以计算流过电池单体组件2的电流——即，充电电流和放电电流。
温度传感器13可以被布置在电池设备1内的预定位置处，例如，在与电池单体组件2相邻的区域中，或者可以物理地耦合至电池单体组件2。温度传感器13可以检测其被布置的位置的温度，并将指示检测到的温度的信息发送到BMS 3。尽管图1中未示出，可以设置至少两个温度传感器13以测量第一单体平衡电阻器和第二单体平衡电阻器中的每个的温度，或者提供温度信息以估计第一单体平衡电阻器和第二单体平衡电阻器中的每个的温度。第一单体平衡电阻器被连接在单体监视IC 10和单体Cell1至Celln之间，并且因此，在执行单体平衡时，第一单体平衡电流流过第一单体平衡电阻器。第二单体平衡电阻器被连接在单体平衡IC 20和单体Cell1至Celln之间，并且因此，当执行单体平衡时，第二单体平衡电流流过第二单体平衡电阻器。
BMS 3包括第一连接电路21、第二连接电路22、单体监视IC 10、单体平衡IC 20、主控制电路30和继电器驱动器40。
单体监视IC 10和电池单体组件2可以通过第一连接电路21电连接，并且单体平衡IC 20和电池单体组件2可以通过第二连接电路22电连接。
单体监视IC 10可以通过第一连接电路21与单体中的每个电连接以测量单体电压，并且可以基于跨分流电阻器12的电压测量流过电池的电流(以下称为“电池电流”)。与由单体监视IC 10测量的电池电流和单体电压有关的信息通过接口23被发送到主控制电路30。单体监视IC 10可以取决于从主控制电路30通过接口23发送的单体平衡控制信号(以下称为“第一单体平衡控制信号”)，通过使用第一单体平衡电阻器来对单体Cell1至Celln当中的单体平衡单体进行放电。
单体平衡IC 20可以通过第二连接电路22与单体中的每个电连接以测量单体电压，并且可以基于跨分流电阻器12的电压测量电池电流。与由单体平衡IC 20测量的电池电流和单体电压有关的信息通过接口24被发送到主控制电路30。单体平衡IC 20可以取决于从主控制电路30通过接口24发送的单体平衡控制信号(以下称为“第二单体平衡控制信号”)，通过使用第二单体平衡电阻器来对单体Cell1至Celln当中的单体平衡单体进行放电。
另外，单体监视IC 10和单体平衡IC 20可以取决于从主控制电路30通过对应接口23或24发送的保护操作控制信号来控制保护操作所需的多个单体控制操作。例如，保护操作包括用于单体过电压的保护操作、用于单体低电压的保护操作、用于短路的保护操作、用于过电流的保护操作等。
主控制电路30可以从外部、例如从车辆的电子控制单体(ECU)5接收唤醒信号，以激活处于睡眠状态的单体平衡IC 20和单体监视IC 10。另外，当由单体平衡IC 20和单体监视IC 10中的至少一个检测到单体侧上的等于或高于特定电平的异常电压时，唤醒信号可以被发送到主控制电路30。
主控制电路30可以基于通过接口23和接口24分别从单体监视IC 10和单体平衡IC20接收的状态信息来控制继电器11的操作，并且可以通过控制单体监视IC 10和单体平衡IC 20中的至少一个来控制单体平衡。
具体地，主控制电路30基于接收到的单体Cell1至Celln的单体电压为单体中的每个单体计算单体之间的电压差，并取决于将单体之间的电压差与第一参考电压、第二参考电压和单体平衡阈值电压进行比较的结果来确定单体平衡目标单体，并取决于比较结果通过使用单体监视IC 10和单体平衡IC 20中的至少一个来控制单体平衡操作。
根据示例性实施例，单体之间的电压差可以是单体Cell1至Celln当中的每个单体的单体电压和与每个单体相邻的至少一个单体的单体电压之间的差。例如，布置在每个单体上方和下方的相邻单体中的至少一个可以是相邻单体。在单体平衡中，可以基于低电压单体来指定两个相邻单体之间的电压差。
当单体之间的电压差等于或高于第一参考电压时，主控制电路30可以控制单体监视IC 10和单体平衡IC 20以接通被连接到具有等于或高于第一参考电压的单体之间的电压差的单体的第一单体平衡开关和第二单体平衡开关两者。主控制电路30可以控制单体监视IC 10和单体平衡IC 20以接通被连接到具有等于或高于第二参考电压并且低于第一参考电压的单体之间的电压差的单体的第一单体平衡开关。主控制电路30可以控制单体监视IC 10和单体平衡IC 20以接通被连接到具有等于或高于单体平衡阈值电压并且低于第二参考电压的单体之间的电压差的单体的第二单体平衡开关。
另外，对于连接到多个第一单体平衡电阻器当中的、具有等于或高于参考温度的温度的第一单体平衡电阻器的第一单体，主控制电路30可以控制单体监视IC 10和单体平衡IC 20以通过使用连接到第一单体的第二单体平衡电阻器来执行第一单体的单体平衡。另外，对于连接到多个第二单体平衡电阻器当中的、具有等于或高于参考温度的温度的第二单体平衡电阻器的第一单体，主控制电路30可以控制单体监视IC 20和单体平衡IC 10以通过使用连接到第一单体的第一单体平衡电阻器来执行第一单体的单体平衡。
关于单体平衡，主控制电路30可以发送第一单体平衡控制信号和第二单体平衡控制信号以控制单体监视IC 20和单体平衡IC 10。
另外，当基于状态信息确定已经发生诸如单体过电压、单体欠电压，短路或过电流的异常状态时，主控制电路30可以生成用于驱动与已发生的异常状态对应的保护操作的保护操作控制信号，并将其发送到单体监视IC 10和单体平衡IC 20。主控制电路30可以通过与ECU 5的CAN通信来发送与电池设备1有关的信息，并且可以从ECU接收与电池设备1的操作有关的指令，以控制继电器11、单体监视IC 10和单体平衡IC 20。
已经参照图1描述了根据本示例性实施例的电池设备1的配置，并且每个构成元件将在后面参考图2至图7进行描述。
图2说明了根据示例性实施例的单体监视IC与电池单体组件之间的第一连接电路。
在图2中，电池单体组件2被示为包括串联连接的八个单体Cell1至Cell8，但本发明不限于此。在图2中，第一单体平衡电阻器包括两个单体平衡电阻器RB1和RB2。温度传感器13可以包括被布置为相邻于电阻器RB1和RB2的温度传感器。
第一连接电路21包括多个电阻器RC1和RC2、多个单体平衡电阻器RB1和RB2、以及多个电容器C11至C19和C21至C28。单体监视IC 10包括用于单体电压感测的多个端子VC0到VC8和用于单体平衡的多个端子CB1H至CB8H和CB1L到CB8L。
在图2中，两个电阻器RC1和RC2在单体Celli的正极和端子VCi之间被串联连接。可替代地，两个电阻器RC1和RC2在单体Celli的正极和端子VC(i-1)之间被串联连接(i是从1到8的自然数中的一个)。
具体地，端子VC8通过两个电阻器RC1和RC2被连接到单体Cell8的正极。端子VC7通过两个电阻器RC1和RC2被连接到单体Cell8的负极和单体Cell7的正极连接到的节点。端子VC6通过两个电阻器RC1和RC2被连接到单体Cell7的负极和单体Cell6的正极连接到的节点。端子VC5通过两个电阻器RC1和RC2被连接到单体Cell6的负极和单体Cell5的正极连接到的节点。端子VC4通过两个电阻器RC1和RC2被连接到单体Cell5的负极和单体Cell4的正极连接到的节点。端子VC3通过两个电阻器RC1和RC2被连接到单体Cell4的负极和单体Cell3的正极连接到的节点。端子VC2通过两个电阻器RC1和RC2被连接到单体Cell3的负极和单体Cell2的正极连接到的节点。端子VC1通过两个电阻器RC1和RC2被连接到单体Cell2的负极和单体Cell1的正极连接到的节点。端子VC0通过两个电阻器RC1和RC2被连接到单体Cell1的负极。
在图2中，单体平衡电阻器RB1被连接在单体Celli的正极和端子CBiH之间，并且单体平衡电阻器RB2被串联连接在单体Celli的负端子和端子CBiL之间(i是从1到8的自然数中的一个)。
具体地，端子CB8H通过单体平衡电阻器RB1被连接到单体Cell8的正极，并且端子CB8L通过单体平衡电阻器RB2被连接到单体Cell8的负极。端子CB7H通过单体平衡电阻器RB1被连接到单体Cell7的正极，并且端子CB7L通过单体平衡电阻器RB2被连接到单体Cell7的负极。端子CB6H通过单体平衡电阻器RB1被连接到单体Cell6的正极，并且端子CB6L通过单体平衡电阻器RB2被连接到单体Cell6的负极。端子CB5H通过单体平衡电阻器RB1被连接到单体Cell5的正极，并且端子CB5L通过单体平衡电阻器RB2被连接到单体Cell5的负极。端子CB4H通过单体平衡电阻器RB1被连接到单体Cell4的正极，并且端子CB4L通过单体平衡电阻器RB2被连接到单体Cell4的负极。端子CB3H通过单体平衡电阻器RB1被连接到单体Cell3的正极，并且端子CB3L通过单体平衡电阻器RB2被连接到单体Cell3的负极。端子CB2H通过单体平衡电阻器RB1被连接到单体Cell2的正极，并且端子CB2L通过单体平衡电阻器RB2被连接到单体Cell2的负极。端子CB1H通过单体平衡电阻器RB1被连接到单体Cell1的正极，并且端子CB1L通过单体平衡电阻器RB2被连接到单体Cell1的负极。
电容器C11至C19中的每个形成在两个对应电阻器RC1和RC2之间的连接节点与接地之间，并且电容器C21至C28形成在端子VC0至VC8当中的两个对应端子之间。
图3说明了根据示例性实施例的单体平衡IC与电池电体组件之间的第二连接电路。
在图3中，电池单体组件2被示出为包括串联连接的单体Cell1至Cell8，但是本发明不限于此。在图3中，第二单体平衡电阻器包括两个单体平衡电阻器RB3和RB4。温度传感器13可以被布置为相邻于电阻器RB3和RB4的温度传感器。
第二连接电路22包括多个电阻器RC3和RC4、多个单体平衡电阻器RB3和RB4、以及多个电容器C31至C39和C41至C48。单体平衡IC 20包括多个端子vc0至vc8以用于单体电压感测和多个端子cb1h至cb8h和cb1l到cb8l以用于单体平衡。在图3中，两个电阻器RC3和RC4在单体Celli的正极和端子vci之间被串联连接。可替代地，两个电阻器RC3和RC4在单体Celli的负极和端子vc(i-1)之间被串联连接(i是从1到8的自然数中的一个)。
具体地，端子vc8通过两个电阻器RC3和RC4被连接到单体Cell8的正极。端子vc7通过两个电阻器RC3和RC4被连接到单体Cell8的负极和单体Cell7的正极连接到的节点。端子vc6通过两个电阻器RC3和RC4被连接到单体Cell7的负极和单体Cell6的正极连接到的节点。端子vc5通过两个电阻器RC3和RC4被连接到单体Cell6的负极和单体Cell5的正极连接到的节点。端子vc4通过两个电阻器RC3和RC4被连接到单体Cell5的负极和单体Cell4的正极连接到的节点。端子vc3通过两个电阻器RC3和RC4被连接到单体Cell4的负极和单体Cell3的正极连接到的节点。端子vc2通过两个电阻器RC3和RC4被连接到单体Cell3的负极和单体Cell2的正极连接到的节点。端子vc1通过两个电阻器RC3和RC4被连接到单体Cell2的负极和单体Cell1的正极连接到的节点。端子vc0通过两个电阻器RC3和RC4被连接到单体Cell1的负极。
在图3中，单体平衡电阻器RB3被连接在单体Celli的正极和端子chih之间，并且单体平衡电阻器RB 4被串联连接在单体Celli的负极和端子cbil之间(i是从1到8的自然数中的一个)。
具体地，端子cb8h通过单体平衡电阻器RB3被连接到单体Cell8的正极，并且端子cb8l通过单体平衡电阻器RB4被连接到单体Cell8的负极。端子cb7h通过单体平衡电阻器RB3被连接到单体Cell7的正极，并且端子cb7l通过单体平衡电阻器RB4被连接到单体Cell7的负极。端子cb6h通过单体平衡电阻器RB3被连接到单体Cell6的正极，并且端子cb6l通过单体平衡电阻器RB4被连接到单体Cell6的负极。端子cb5h通过单体平衡电阻器RB3被连接到单体Cell5的正极，并且端子cb5l通过单体平衡电阻器RB4被连接到单体Cell5的负极。端子cb4h通过单体平衡电阻器RB3被连接到单体Cell4的正极，并且端子cb4l通过单体平衡电阻器RB4被连接到单体Cell4的负极。端子cb3h通过单体平衡电阻器RB3被连接到单体Cell3的正极，并且端子cb3l通过单体平衡电阻器RB4被连接到单体Cell3的负极。端子cb2h通过单体平衡电阻器RB3被连接到单体Cell2的正极，并且端子cb2l通过单体平衡电阻器RB4被连接到单体Cell2的负极。端子cb1h通过单体平衡电阻器RB3被连接到单体Cell1的正极，并且端子cb1l通过单体平衡电阻器RB4被连接到单体Cell1的负极。
电容器C31至C39中的每个形成在两个对应电阻器RC3和RC4之间的连接节点与接地之间，并且电容器C41至C48形成在端子vc0至vc8当中的两个对应端子之间。
图4说明了根据示例性实施例的单体平衡IC的局部配置。
单体平衡IC 20可以包括多个单体平衡开关101至108和单体平衡控制器100。单体平衡开关101至108中的每个可以被连接在两个对应端子之间，并且可以取决于对应门信号执行开关操作。
单体平衡控制器100取决于从主控制电路30接收的单体平衡控制信号，接通连接到单体平衡单体的单体平衡开关。单体平衡开关的接通时段也可以取决于单体平衡控制信号。
单体平衡开关101到108的每个10i可以具有连接到端子cbih的第一端和连接到端子cbil的第二端，并且可以取决于对应的门信号VGi执行开关操作。当单体平衡开关10i被接通时，单体Celli以及单体平衡电阻器RB3和RB4形成放电路径以使单体Celli放电(i是从1到8的自然数中的一个)。
图4中所示的单体平衡开关101至108和单体平衡控制器100也可以被应用于单体监视IC 10。在这种情况下，单体平衡开关101至108和单体平衡控制器100也可以被应用于端子CB1H至CB8H和CB1L至CB8L，而不是图4所示的端子cb1h至cb8h以及cb1l至cb8l。
图5示出了根据示例性实施例的单体监视IC的局部配置。
单体监视IC 10可以包括单体电压测量电路200。单体电压测量电路200可以测量端子VC8至VC0当中的两个相邻端子之间的电压，以通过接口23将指示所测量的单体电压的信息发送到主控制电路30。端子VCi和端子VC(i-1)之间的电压是单体Celli的单体电压(i是从1到8的自然数中的一个)。
图5所示的单体电压测量电路200也可以被应用于单体平衡IC 20。在这种情况下，单体电压测量电路200可以被应用于端子cb1h至cb8h以及cb1l至cb8l，而不是图5所示的端子CB1H至CB8H和CB1L至CB8L。
将参考图6和图7详细描述单体、单体平衡电阻器和单体平衡开关之间的连接关系。
图6说明了示出根据示例性实施例的单体监视IC与电池单体组件之间的连接关系的局部配置。
在图6中，说明了连接到单体Cell5的多个电阻器RC1和RC2、单体平衡电阻器RB1和RB2、单体平衡开关305、单体平衡控制器300以及单体电压测量电路200。
电阻器RC1和RC2被串联连接在单体Cell5的正极和端子VC5之间，并且单体Cell5的正电压(或Cell6的负电压)通过端子VC5被传送到单体电压测量电路200。电阻器RB1被连接在单体Cell5的正极和端子CB5H之间，单体平衡开关305的第一端被连接到端子CB5H，电阻器RB2被连接在单体Cell5的负极和端子CB5L之间，并且单体平衡开关305的第二端被连接到端子CB5L。单体平衡开关305取决于从单体平衡控制器300供应的门信号VG5执行开关操作。
电阻器RC1和RC2被串联连接在单体Cell5的负极和端子VC4之间，并且单体Cell5的负电压(或Cell4的正电压)通过端子VC4被传送到单体电压测量电路200。
当单体放电开关305被接通时，单体Cell5沿着由单体Cell5、单体平衡电阻器RB1、单体放电开关305和单体平衡电阻器RB2形成的放电路径BP1放电。
图7说明了示出根据示例性实施例的单体平衡IC与电池单体组件之间的连接关系的局部配置。
在图7中，说明了连接到单体Cell5的多个电阻器RC3和RC4、单体平衡电阻器RB3和RB4、单体平衡开关105、单体平衡控制器100以及单体电压测量电路400。
电阻器RC3和RC4被串联连接在单体Cell5的正极和端子vc5之间，并且单体Cell5的正电压(或Cell6的负电压)通过端子vc5被传送到单体电压测量电路400。电阻器RB3被连接在单体Cell5的正极和端子cb5h之间，单体平衡开关105的第一端被连接到端子cb5h，电阻器RB4被连接在单体Cell5的负极和端子cb5l之间，并且单体平衡开关105的第二端被连接到端子cb5l。单体平衡开关105取决于从单体平衡控制器100供应的门信号VG5执行开关操作。
电阻器RC3和RC4被串联连接在单体Cell5的负极和端子vc4之间，并且单体Cell5的负电压(或Cell4的正电压)通过端子vc4被传送到单体电压测量电路400。
当单体放电开关105被接通时，单体Cell5沿着由单体Cell5、单体平衡电阻器RB3、单体放电开关105和单体平衡电阻器RB4形成的放电路径BP2放电。
图8说明了示出根据示例性实施例的取决于主控制电路的单体之间的电压差的单体平衡控制方法的流程图。
首先，主控制电路30针对单体中的每个计算单体之间的电压差。单体之间的电压差可以指示与单体中的每个相邻的两个单体中的至少一个的单体电压和对应单体的单体电压之间的差(S1)。
主控制电路30将单体之间的电压差和第一参考电压(例如1V)进行比较(S2)，作为比较的结果，选择单体之间的电压差等于或高于第一参考电压的单体作为单体平衡目标单体，并且控制单体监视IC 10和单体平衡IC 20两者以执行单体平衡操作(S3)。即，在单体监视IC 10和单体平衡IC 20中，第一单体平衡电流(例如，100mA)和第二单体平衡电流(例如，60mA)可以流过连接到对应单体的第一单体平衡电阻器RB1和RB2以及第二单体平衡电阻器RB3和RB4。
当在步骤S2中单体之间的电压差低于第一参考电压时，主控制电路30将单体之间的电压差与第二参考电压(例如0.5V)进行比较(S4)，作为比较的结果，选择单体之间的电压差低于第一参考电压并且高于或等于第二参考电压的单体作为单体平衡目标单体，并且控制单体监视IC 20以执行单体平衡操作(S5)。即，在单体监视IC 20中，第一单体平衡电流可以流过连接到对应单体的第一单体平衡电阻器RB1和RB2。
当在步骤S4中单体之间的电压差低于第二参考电压时，主控制电路30将单体之间的电压差与单体平衡阈值电压进行比较(S6)，作为比较的结果，选择单体之间的电压差高于或等于单体平衡阈值电压的单体作为单体平衡目标单体，并且控制单体平衡IC 20以执行单体平衡操作(S7)。即，在单体平衡IC 20中，第二单体平衡电流可以流过连接到对应单体的第二单体平衡电阻器RB3和RB4。
作为步骤S6中的比较的结果，当单体之间的电压差小于单体平衡阈值电压时，不执行单体平衡(S8)。
另外，主控制电路30可以取决于与单体中的每个对应的第一单体平衡电阻器和第二单体平衡电阻器中的每个的温度来不同地控制单体平衡方法。
图9说明了示出根据示例性实施例的取决于主控制电路的单体平衡电阻器的温度的单体平衡控制方法的流程图。
主控制电路30取决于从温度传感器13接收的测量值来计算第一单体平衡电阻器和第二单体平衡电阻器中的每个的温度(S9)。
当温度传感器13包括被布置为相邻于连接到单体中的每个的第一单体平衡电阻器和第二单体平衡电阻器的多个温度传感器时，主控制电路30可以从温度传感器中的每个接收测量值以计算第一单体平衡电阻器和第二单体平衡电阻器中的每个的温度。
然而，本发明不限于此，并且温度传感器13可以包括被布置为相邻于连接到在单体当中的特定位置处的单体或彼此间隔开的至少两个单体等的第一单体平衡电阻器和第二单体平衡电阻器中的每个的多个温度传感器。
主控制电路30将第一单体平衡电阻器和第二单体平衡电阻器中的每个的温度与参考温度(例如100度)进行比较(S10)。以下，将第一单体平衡电阻器的温度称为第一电阻温度，将第二单体平衡电阻器的温度称为第二电阻温度。
当作为步骤S10中的比较结果第二电阻温度高于或等于参考温度(例如100度)并且第一电阻温度低于参考温度时，单体平衡目标单体通过使用通过第一单体平衡电阻器的第一单体平衡电流进行放电(S11)。
当作为步骤S10中的比较结果第一电阻温度高于或等于参考温度并且第二电阻温度低于参考温度时，单体平衡目标单体通过使用通过第二单体平衡电阻器的第二单体平衡电流进行放电(S12)。
选择单体平衡目标单体的方法可以取决于图8所示的流程图。
例如，当单体之间的电压差高于或等于第一参考电压时，主控制电路30控制单体监视IC 10和单体平衡IC 20以通过第一单体平衡电阻器RB1和RB2以及第二单体平衡电阻器RB3和RB4通过使用第一单体平衡电流和第二单体平衡电流来对对应单体进行放电。然而，在这种情况下，当第一单体平衡电阻器RB1和RB2的温度高于或等于参考温度时，主控制电路30可以控制单体监视IC 10和单体平衡IC 20使用第二单体平衡电阻器RB3和RB4，并且当第二单体平衡电阻器RB3和RB4的温度高于或等于参考温度时，主控制电路30可以控制单体监视IC 10和单体平衡IC 20使用第一单体平衡电阻器RB1和RB2。当第一单体平衡电阻器RB1和RB2的温度从等于或高于参考温度的温度降低到低于参考温度时，第一单体平衡电阻器RB1和RB2也可以用于单体平衡。类似地，当第二单体平衡电阻器RB3和RB4的温度从等于或高于参考温度的温度降低到低于参考温度时，第二单体平衡电阻器RB3和RB4也可以用于单体平衡。
另外，当单体之间的电压差高于或等于第二参考电压且小于第一参考电压时，主控制电路30控制单体监视IC 10和单体平衡IC 20以通过第一单体平衡电阻器RB1和RB2通过使用第一单体平衡电流来对对应单体进行放电。然而，在这种情况下，当第一单体平衡电阻器RB1和RB2的温度等于或高于参考温度时，主控制电路30可以控制单体监视IC 10和单体平衡IC 20以使用第二单体平衡电阻器RB3和RB4代替第一单体平衡电阻器RB1和RB2。当第一单体平衡电阻器RB1和RB2的温度从等于或高于参考温度的温度降低到低于参考温度时，代替第二单体平衡电阻器RB3和RB4，第一单体平衡电阻器RB1和RB2也可以用于单体平衡。
另外，当单体之间的电压差高于或等于单体平衡阈值电压且小于第二参考电压时，主控制电路30控制单体监视IC 10和单体平衡IC 20以通过第二单体平衡电阻器RB3和RB4通过使用第二单体平衡电流来对对应单体进行放电。然而，在这种情况下，当第二单体平衡电阻器RB3和RB4的温度等于或高于参考温度时，主控制电路30可以控制单体监视IC10和单体平衡IC 20以使用第一单体平衡电阻器RB1和RB2代替第二单体平衡电阻器RB3和RB4。当第二单体平衡电阻器RB3和RB4的温度从等于或高于参考温度的温度降低到低于参考温度时，代替第一单体平衡电阻器RB1和RB2，第二单体平衡电阻器RB3和RB4也可以用于单体平衡。
这样，根据本示例性实施例，与仅使用现有的单体监视IC不同，电池管理系统可以通过添加单体平衡IC来通过使用至少两个单体平衡电流执行单体平衡。然后，可以通过使用比现有技术更大的单体平衡电流来降低单体平衡所需的时间，并且提供执行更复杂的单体平衡的效果。
虽然已经结合当前被认为是实际的示例性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，相反，其旨在涵盖包括在所附权利要求书的精神和范围之内的各种修改和等同布置。

Claims (15)

1.一种电池单体组件的电池管理系统，所述电池单体组件包括多个单体，所述电池管理系统包括：
第一单体平衡电阻器和第一单体平衡开关，所述第一单体平衡电阻器和所述第一单体平衡开关被连接在所述单体当中的对应第一单体的正极和负极之间；以及
第二单体平衡电阻器和第二单体平衡开关，所述第二单体平衡电阻器和所述第二单体平衡开关被连接在所述第一单体的正极和负极之间，
其中，在所述第一单体平衡开关的接通时段期间流动的第一单体平衡电流高于在所述第二单体平衡开关的接通时段期间流动的第二单体平衡电流，
其中，取决于将所述单体之间的电压差与第一参考电压、第二参考电压和单体平衡阈值电压进行比较的结果来确定单体平衡目标单体，并取决于比较结果通过使用(i)第一单体平衡电阻器和所述第一单体平衡开关和(ii)所述第二单体平衡电阻器和所述第二单体平衡开关中的至少一个来控制单体平衡操作；以及
所述单体之间的电压差是所述单体中的每个的单体电压和与所述单体中的每个相邻的至少一个单体之间的电压差。
2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其中，所述第一单体平衡电阻器包括：
第一电阻器，所述第一电阻器被连接在所述第一单体的正极和所述第一单体平衡开关的第一端之间；以及
第二电阻器，所述第二电阻器被连接在所述第一单体的负极和所述第一单体平衡开关的第二端之间。
3.根据权利要求1所述的电池管理系统，其中，所述第二单体平衡电阻器包括：
第三电阻器，所述第三电阻器被连接在所述第一单体的正极和所述第二单体平衡开关的第一端之间；以及
第四电阻器，所述第四电阻器被连接在所述第一单体的负极和所述第二单体平衡开关的第二端之间。
4.根据权利要求1所述的电池管理系统，其中，
当单体之间的电压差高于或等于第一参考电压时，所述第一单体平衡开关和所述第二单体平衡开关两者被接通，所述单体之间的电压差是所述第一单体和与所述第一单体相邻的至少一个单体之间的电压差。
5.根据权利要求4所述的电池管理系统，其中，
当所述单体之间的电压差高于或等于第二参考电压并且低于所述第一参考电压时，所述第一单体平衡开关被接通。
6.根据权利要求5所述的电池管理系统，其中，
当所述单体之间的电压差高于或等于单体平衡阈值电压并且低于所述第二参考电压时，所述第二单体平衡开关被接通。
7.根据权利要求1所述的电池管理系统，其中，
当所述第一单体平衡电阻器的温度高于或等于参考温度且所述第二单体平衡电阻器的温度低于所述参考温度时，
通过使用第二单体平衡电阻器来控制所述第一单体的单体平衡。
8.根据权利要求1所述的电池管理系统，其中，
当所述第二单体平衡电阻器的温度高于或等于参考温度且所述第一单体平衡电阻器的温度低于所述参考温度时，
通过使用第一单体平衡电阻器来控制所述第一单体的单体平衡。
9.一种电池单体组件的电池管理系统，所述电池单体组件包括多个单体，所述电池管理系统包括：
单体监视IC，所述单体监视IC被配置为包括与所述单体对应的多个第一单体平衡开关，所述第一单体平衡开关通过第一单体平衡电阻器被连接到所述单体；
单体平衡IC，所述单体平衡IC被配置为包括与所述单体对应的多个第二单体平衡开关，所述第二单体平衡开关通过第二单体平衡电阻器被连接到所述单体；
主控制电路，所述主控制电路被配置为基于所接收的所述单体的单体电压来针对所述单体中的每个单体计算单体之间的电压差，取决于将所述单体之间的电压差与第一参考电压、第二参考电压和单体平衡阈值电压进行比较的结果来确定单体平衡目标单体，并取决于比较结果通过使用所述单体监视IC和所述单体平衡IC中的至少一个来控制单体平衡操作；以及
所述单体之间的电压差是所述单体中的每个的单体电压和与所述单体中的每个相邻的至少一个单体之间的电压差。
10.根据权利要求9所述的电池管理系统，其中，
流过所述第一单体平衡开关当中的接通的第一单体平衡开关的第一单体平衡电流大于流过所述第二单体平衡开关当中的接通的第二单体平衡开关的第二单体平衡电流。
11.根据权利要求10所述的电池管理系统，其中，
所述主控制电路控制所述单体监视IC和所述单体平衡IC，以接通连接到具有所述单体之间的多个电压差当中的、高于或等于第一参考电压的单体之间的电压差的单体的第一单体平衡开关和第二单体平衡开关两者。
12.根据权利要求11所述的电池管理系统，其中，
所述主控制电路控制所述单体监视IC和所述单体平衡IC，以接通连接到具有所述单体之间的电压差当中的、高于或等于第二参考电压且低于所述第一参考电压的单体之间的电压差的单体的第一单体平衡开关。
13.根据权利要求12所述的电池管理系统，其中，
所述主控制电路控制所述单体监视IC和所述单体平衡IC，以接通连接到具有所述单体之间的所述电压差当中的、高于或等于单体平衡阈值电压且低于所述第二参考电压的单体之间的电压差的单体的第二单体平衡开关。
14.根据权利要求9所述的电池管理系统，其中，
对于连接到所述第一单体平衡电阻器当中的、具有等于或高于参考温度的温度的第一单体平衡电阻器的第一单体，所述主控制电路控制所述单体监视IC和所述单体平衡IC以通过使用连接到所述第一单体的第二单体平衡电阻器来执行所述第一单体的单体平衡。
15.根据权利要求9所述的电池管理系统，其中，
对于连接到所述第二单体平衡电阻器当中的、具有等于或高于参考温度的温度的第二单体平衡电阻器的第一单体，所述主控制电路控制所述单体监视IC和所述单体平衡IC以通过使用连接到所述第一单体的第一单体平衡电阻器来执行所述第一单体的单体平衡。
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