CN114080724A - 包括多个电流路径的电池组 - Google Patents

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Abstract

本公开内容涉及提供一种电池组，该电池组由于包括多个电流路径，即使在宽电压范围内也可以输出满足负载的操作规范的电流。此外，根据本公开内容的一方面，因为自动选择与输入电压范围对应的电流路径，因此具有提供与宽电压范围的输入兼容的电池组的优点。

Description

包括多个电流路径的电池组
技术领域
本申请要求于2019年12月5日在韩国提交的韩国专利申请第10-2019-0160935号的优先权的权益，通过引用将所述韩国专利申请的公开内容并入本文。
本公开内容涉及一种电池组，更具体地，涉及一种包括多个电流路径的电池组。
背景技术
近来，诸如笔记本电脑、摄像机、手机之类的便携式电子产品的需求急剧增加，并且电动汽车、储能电池、机器人、卫星等得到了快速发展。因此，正在积极研究允许重复充电和放电的高性能电池。
目前市售的电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂电池等。其中，锂电池与镍基电池相比，因为几乎没有记忆效应所以备受关注，并且还具有非常低的自放电率和高能量密度。
同时，这种电池被包括在电池组中并且被提供给各种装置。在这种情况下，如果电池组一直运行，则可能会无用地消耗电流。因此，将电池组设计为仅当输入唤醒信号时才以唤醒模式操作电池组的趋势正在增加。
通常，如果输入的唤醒信号较小，则可以通过反转外部电源或电池电压来输入唤醒信号。在这种情况下，如果电池组中包括单个电流路径，则随着输入信号的电压范围变宽，可能难以满足提供给电池组的负载的操作规范。
发明内容
技术问题
本公开内容旨在解决现有技术的问题，因此本公开内容涉及提供一种电池组，该电池组由于包括多个电流路径，即使在宽电压范围内也可以输出满足负载的操作规范的电流。
本公开内容的这些和其他目的和优点可以从以下详细描述中理解并且将从本公开内容的示例性实施例中变得更加明显。此外，很容易理解，本公开内容的目的和优点可以通过所附权利要求中所示的手段及其组合来实现。
技术方案
在本公开内容的一个方面，提供了一种包括多个电流路径的电池组，所述电池组包括：电池模块，所述电池模块具有一个或多个电池单元；二极管，所述二极管设置为使得朝向所述电池模块的正极端子的方向为正方向，所述二极管与所述电池模块并联连接；具有栅极端子、漏极端子和源极端子的FET(场效应晶体管)，所述FET通过所述漏极端子和所述源极端子与所述二极管并联，并通过所述栅极端子连接到所述二极管的另一端，所述FET被配置为通过所述二极管从所述电池模块接收操作电压；具有第一基极端子、第一发射极端子和第一集电极端子的第一晶体管，所述第一晶体管被配置为使得所述第一基极端子连接到所述漏极端子并且所述第一发射极端子和所述第一集电极端子连接到所述电池模块的正极端子；和具有第二基极端子、第二发射极端子和第二集电极端子的第二晶体管，所述第二晶体管被设置在所述第一发射极端子与所述第一集电极端子之间，使得所述第二基极端子连接在所述漏极端子与所述第一基极端子之间，所述第二集电极端子连接到所述第一发射极端子，并且所述第二发射极端子连接到所述第一集电极端子。
所述第一晶体管可被配置为使得所述第一发射极端子连接在所述电池模块的所述正极端子与所述第二晶体管的所述第二集电极端子之间。
所述二极管可被配置为当从所述电池模块施加到所述二极管的电压等于或大于参考电压时，所述二极管电连接。
所述FET可被配置为仅当等于或大于所述参考电压的电压被施加到所述二极管时，所述FET的操作状态转变为导通状态。
所述第二晶体管可被配置为仅当所述电池模块的电压小于所述参考电压时，所述第二发射极端子和所述第二集电极端子电连接。
根据本公开内容的另一方面的电池组可进一步包括第一电阻器，所述第一电阻器设置在所述二极管与所述电池模块的负极端子之间。
所述FET可被配置为使得所述栅极端子连接在所述第一电阻器与所述二极管之间。
根据本公开内容的又一方面的电池组可进一步包括第二电阻器，所述第二电阻器设置在所述二极管与所述FET的所述漏极端子之间。
所述第二晶体管可被配置为使得所述第二集电极端子连接在所述二极管与所述第二电阻器之间。
根据本公开内容的又一方面的电池组可进一步包括第三电阻器，所述第三电阻器设置在所述第二电阻器与所述第一晶体管的所述第一基极端子之间。
所述FET可被配置为使得所述漏极端子连接在所述第二电阻器与所述第三电阻器之间。
所述第二晶体管可被配置为使得所述第二基极端子连接在所述漏极端子与所述第三电阻器之间。
根据本公开内容的又一方面的电池组可进一步包括第四电阻器，所述第四电阻器设置在所述第一晶体管的所述第一集电极端子与所述电池组的正极端子之间；和第五电阻器，所述第五电阻器具有比所述第四电阻器小的电阻并且设置在所述第二晶体管的所述第二发射极端子与所述电池组的所述正极端子之间。
根据本公开内容的又一方面的电池组可进一步包括：主继电器，所述主继电器串联连接到所述电池模块的一端；测量单元，所述测量单元被配置为测量所述电池模块的电压，测量所述二极管与所述FET之间流动的电流，并输出测量的电压和电流值；和控制单元，所述控制单元被配置为从所述测量单元接收测量的电压和电流值并且基于接收的电压和电流值控制所述主继电器的操作状态。
所述控制单元可被配置为基于接收的电压和电流值计算所述二极管的功耗，并在计算的功耗等于或大于所述二极管的最大允许功率时控制所述主继电器的操作状态为截止状态。
所述控制单元可被配置为通过将所述主继电器的操作状态控制为截止状态来阻断所述电池组与所述电池模块之间的电连接。
有益效果
根据本公开内容的一方面，因为电池组包括多个电流路径，所以具有电流可以流经与电池模块的电压对应的路径的优点。因此，即使当电池模块的电压范围改变时，电池组也具有最小化对电池组内部元件的损坏的优点。
此外，因为电池组可通过多个电流路径向负载施加恒定电压和电流，所以具有防止负载由于施加过电压和过电流而损坏的优点。
此外，根据本公开内容的一方面，因为自动选择与输入电压范围对应的电流路径，所以具有提供与宽电压范围的输入兼容的电池组的优点。
本公开内容的效果不限于上述，本领域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
附图说明了本公开内容的优选实施例，并且与前述公开内容一起用于提供对本公开内容的技术特征的进一步理解，因此，本公开内容不解释为限于附图。
图1是示意性地示出根据本公开内容的实施例的电池组的图。
图2是示意性地示出根据本公开内容的实施例的电池组的示例性构造的图。
图3是示意性地示出根据本公开内容的另一实施例的电池组的示例性构造的图。
图4是示意性地示出根据本公开内容的又一实施例的电池组的示例性构造的图。
具体实施方式
应当理解，说明书和所附权利要求中使用的术语不应被解释为限于一般含义和字典含义，而是在允许发明人适当地定义术语以获得最佳解释的原则的基础上，基于与本公开内容的技术方面对应的含义和概念来进行解释。
因此，此处所提出的描述仅为用于说明的优选示例，并非用以限制本发明的范围，应当理解，在不脱离本公开内容的范围的情况下，还可以进行其他的等同替换和修改。
此外，在描述本公开内容时，当认为对相关已知元件或功能的详细描述使得本公开内容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”等序数的术语可用于在各种元件中区分一个元件与另一个元件，但不旨在通过术语来限制元件。
在整个说明书中，当一部分被称为“包括”或“包含”任何元件时，除非另外特别说明，否则意味着该部分可以进一步包括其他元件，而不排除其他元件。
此外，说明书中所描述的术语“控制单元”是指处理至少一种功能或操作的单元，并且可通过硬件、软件或者硬件和软件的组合来实现。
另外，在整个说明书中，当一部分被称为“连接”到另一部分时，不限于它们“直接连接”的情况，还包括它们“间接连接”并且在它们之间插入另一个元件的情况。
在下文中，将参考附图详细描述本公开内容的优选实施例。
图1是示意性地示出根据本公开内容的实施例的电池组的图。图2是示意性地示出根据本公开内容的实施例的电池组的示例性构造的图。
参考图1和图2，根据本公开内容实施例的电池组100包括电池模块110、二极管120、FET(场效应晶体管)130、第一晶体管140和第二晶体管150。
这里，电池模块110可包括串联和/或并联连接的一个或多个电池单元。另外，电池单元是指具有负极端子和正极端子并且物理上可分离的一个独立的电池。例如，一个袋型锂聚合物电池可被视为电池单元。
电池模块110可根据包括在其中的多个电池单元之间的连接关系输出宽范围的电压。例如，根据包括在电池模块110中的多个电池单元的串联和/或并联关系，电池模块110的输出电压的大小可以变化。
二极管120可以被配置为使得朝向电池模块110的正极端子的方向是正方向。以下，为方便说明，二极管120的一端为电池模块110的正极端子，二极管120的另一端为电池模块的负极端子。
这里，二极管120的正方向是从二极管120的另一端朝向一端的方向，并且可以是朝向电池模块110的正极端子的方向。也就是说，二极管120可以被配置为阻断从电池模块110的正极端子输出的电流。
二极管120可被配置为与电池模块110并联连接。
具体地，二极管120的一端可连接到电池模块110的正极端子，二极管120的另一端可连接到电池模块110的负极端子。另外，二极管120的正方向可以是从二极管120的另一端朝向一端的方向。
例如，在图2的实施例中，二极管120可与电池模块110并联连接。二极管120的一端可以连接在电池模块110的正极端子与电池组100的正极端子P+之间。另外，二极管120的另一端可连接在电池模块110的负极端子与电池组100的负极端子P-之间。因此，二极管120可以与电池模块110并联。
FET 130可包括栅极端子G、漏极端子D和源极端子S。
优选地，FET 130可以是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。更优选地，FET130可以是N沟道MOSFET。在N沟道MOSFET中，当施加到栅极端子G的电压大于施加到源极端子S的电压时，漏极端子D和源极端子S可以电连接。此时，电流可以从漏极端子D流向源极端子S。例如，在图2的实施例中，FET 130是N沟道MOSFET。
FET 130可通过漏极端子D和源极端子S与二极管120并联连接。
FET 130的漏极端子D和源极端子S中的任何一个可分别连接到二极管120的一端和另一端中的任何一个。也就是说，FET 130的漏极端子D和源极端子S可与二极管120并联连接。
例如，在图2的实施例中，FET 130的漏极端子D可连接到二极管120的一端。具体地，FET 130的漏极端子D可连接在二极管120的一端与电池模块110的正极端子之间。另外，FET 130的源极端子S可连接到二极管120的另一端。具体地，FET 130的源极端子S可连接在二极管120的另一端与电池模块110的负极端子之间。
换句话说，二极管120的一端可被认为连接在电池模块110的正极端子与FET 130的漏极端子D之间。另外，二极管120的另一端可被认为连接在电池模块110的负极端子与FET 130的源极端子S之间。
此外，FET 130可通过栅极端子G连接到二极管120的另一端。
例如，在图2的实施例中，FET 130的栅极端子G可连接在二极管120的另一端与电池模块110的负极端子之间。也就是说，FET 130的栅极端子G可连接到二极管120的反面。
FET 130可被配置为通过二极管120从电池模块110接收操作电压。
具体地，当从电池模块110施加等于或大于参考电压的电压时，二极管120可电连接。
优选地，二极管120可以是齐纳二极管。这里，齐纳二极管是一种电流可沿正方向通过，而仅当施加等于或大于参考电压的电压时，电流可沿反方向通过的二极管120。在这种情况下，参考电压可以是齐纳二极管的击穿电压。即，如果沿齐纳二极管的反方向施加等于或大于参考电压的电压，则电流可沿齐纳二极管的反方向流动。
第一晶体管140可包括第一基极端子B1、第一发射极端子E1和第一集电极端子C1。另外，第一基极端子B1可以是连接到第一晶体管140的基极的端子，第一发射极端子E1可以是连接到第一晶体管140的发射极的端子，第一集电极端子C1可以是连接到第一晶体管140的集电极的端子。
优选地，第一晶体管140可以是双极结型晶体管(BJT)。更优选地，第一晶体管140可以是PNP BJT。这里，PNP BJT可以是发射极和集电极组成为P型而基极组成为N型的晶体管。因此，如果向第一基极端子B1和第一发射极端子E1施加电流，则电流可以从第一发射极端子E1流向第一集电极端子C1。
第一晶体管140可被配置为使得第一基极端子B1连接到漏极端子D。
例如，在图2的实施例中，第一晶体管140的第一基极端子B1可电连接到FET 130的漏极端子D。也就是说，第一基极端子B1可连接在FET 130的漏极端子D与二极管120的一端之间。
此外，第一晶体管140可被配置为使得第一发射极端子E1和第一集电极端子C1连接到电池模块110的正极端子。
例如，在图2的实施例中，第一发射极端E1和第一集电极端子C1可连接在电池模块110的正极端子与电池组100的正极端子P+之间。优选地，第一集电极端子C1可连接在第一发射极端E1与电池组110的正极端子P+之间，并且第一发射极端子E1可连接在电池模块110的正极端子与第一集电极端子C1之间。
第二晶体管150可包括第二基极端子B2、第二发射极端子E2和第二集电极端子C2。这里，第二基极端子B2可以是连接到第二晶体管150的基极的端子，第二发射极端子E2可以是连接到第二晶体管150的发射极的端子，第二集电极端子C2可以是连接到第二晶体管150的集电极的端子。
优选地，第二晶体管150可以是双极结型晶体管(BJT)。更优选地，第二晶体管150可以是NPN BJT。这里，NPN BJT可以是发射极和集电极组成为N型而基极组成为P型的晶体管。也就是说，第一晶体管140和第二晶体管150可以是具有不同极性的晶体管。因此，如果向第二基极端子B2和第二集电极端子C2施加电流，则电流可以从第一发射极端子E1流向第一集电极端子C1。
在第二晶体管150中，第二基极端子B2可以连接在漏极端子D与第一基极端子B1之间。
例如，在图2的实施例中，第二晶体管150的第二基极端子B2可电连接在FET 130的漏极端子D与第一晶体管140的第一基极端子B1之间。
此外，第二晶体管150可设置在第一发射极端子E1与第一集电极端子C1之间。
优选地，因为第二晶体管150的第二基极端子B2连接在FET 130的漏极端子D与第一晶体管140的第一基极端子B1之间，所以第二发射极端子E2和第二集电极端子C2可连接在第一发射极端子E1与第一集电极端子C1之间。
更优选地，第二集电极端子C2可连接到第一发射极端子E1，并且第二发射极端子E2可连接到第一集电极端子C1。
例如，在图2的实施例中，第一发射极端子E1和第二集电极端子C2可彼此电连接，并且第一集电极端子C1和第二发射极端子E2可彼此电连接。也就是说，第一晶体管140的发射极和第二晶体管150的集电极可连接，并且第一晶体管140的集电极和第二晶体管150的发射极可连接。
此外，第一晶体管140可被配置为使得第一发射极端子E1连接在电池模块110的正极端子与第二晶体管150的第二集电极端子C2之间。
例如，参考图2的实施例，第一发射极端子E1可连接在电池模块110的正极端子与第二晶体管150的第二集电极端子C2之间，并且第一集电极端子C1可连接在电池组100的正极端子P+与第二晶体管150的第二发射极端子E2之间。
在图2实施例中，第一晶体管140的第一集电极端子C1与电池组100的正极端子P+之间的线为第一电流路径P1，并且第二晶体管150的第二发射极端子E2与电池组100的正极端子P+之间的线为第二电流路径P2。
根据本公开内容的实施例的电池组100包括多个电流路径，并且多个电流路径可包括第一电流路径P1和第二电流路径P2。如果负载连接到电池组100，则从电池模块110输出的电流可根据电池模块110的电压而流过第一电流路径P1和第二电流路径P2中的至少一个。更具体地，根据施加到二极管120的电压的大小，从电池模块110输出的电流可以流经第一电流路径P1和第二电流路径P2中的至少一个。
也就是说，因为根据本公开内容的实施例的电池组100包括多个电流路径，所以优点在于电流可以流经与电池模块110的电压对应的路径。因此，电池组100的优点是即使电池模块110的电压范围改变，对电池组100的内部元件的损坏也最小化。此外，因为电池组100可通过多个电流路径向负载施加恒定电压和电流，因此具有防止负载由于施加过电压和过电流而损坏的优点。
首先，将描述施加到二极管120的电压和FET 130的操作状态。具体地，从电池模块110输出的电流可以流过的电流路径可以根据FET 130的操作状态而变化。因此，将首先描述施加到二极管120的电压和FET 130的操作状态，然后将在后面描述电流路径。另外，在下文中，假设负载连接到电池组100的正极端子P+和电池组100的负极端子P-，并且负载由电池模块110充电。
FET 130可被配置为仅当等于或大于参考电压的电压施加到二极管120时，FET130的操作状态才转变为导通状态。
如上所述，FET 130可以是N沟道MOSFET。因此，仅当施加到栅极端子G的电压比施加到源极端子S的电压大预定电压幅度或更高时，FET 130的操作状态才可以转变为导通状态。
更具体地，仅当栅极电压(施加到栅极端子G的电压与施加到源极端子S的电压之间的差)大于或等于预定的电压幅度时，FET 130的操作状态才可以转变为导通状态。例如，假设FET 130的源极端子S在电池模块110的负极端子处接地，如果等于或大于预定电压幅度的电压被施加到FET 130的栅极端子G，则FET 130的操作状态可以转变为导通状态。
参考图2，因为FET 130的栅极端子G连接到二极管120的另一端，所以仅当电流沿二极管120的反方向流动时才可将电压施加到栅极端子G。也就是说，仅当电池模块110的电压等于或大于参考电压时，从电池模块110输出的电流可沿二极管120的反方向流动。因此，因为仅当电池模块110的电压等于或大于参考电压(二极管120的击穿电压)时FET 130的栅极端子G可以接收电压，所以FET 130的操作状态仅在这种情况下可以转变为导通状态。
例如，在图2的实施例中，如果FET 130的操作状态转变为导通状态，则FET 130的漏极端子D和源极端子S可电连接。此外，电流可从FET 130的漏极端子D流到源极端子S。
综上所述，如果施加到二极管120的电压(电池模块110的电压)小于参考电压，则FET 130的操作状态是截止状态，如果施加到二极管120的电压等于或大于参考电压，则FET130的操作状态是导通状态。
在下文中，将描述根据施加到二极管120的电压来选择从电池模块110输出的电流流过的电流路径的实施例。
首先，将描述施加到二极管120的电压小于参考电压的情况。
如果施加到二极管120的电压、即电池模块110的电压小于参考电压，则电流不会沿二极管120的反方向流动。在这种情况下，FET 130的操作状态可以是截止状态。
此外，从电池模块110输出的电流可施加到第一基极端子B1、第一发射极端子E1、第二集电极端子C2和第二基极端子B2。也就是说，第一晶体管140和第二晶体管150的发射极和集电极可电连接。
例如，在图2的实施例中，在第一晶体管140中，电流可从第一发射极端子E1流向第一集电极端子C1，而在第二晶体管150中，电流可从第二集电极端子C2流向第二发射极端子E2。
也就是说，如果施加到二极管120的电压小于参考电压，则从电池模块110输出的电流可流经第一电流路径P1和第二电流路径P2。
接下来，将描述施加到二极管120的电压等于或大于参考电压的情况。
如上所述，如果施加到二极管120的电压大于或等于参考电压，则FET 130的操作状态可以是导通状态。也就是说，从电池模块110输出的电流可从FET130的漏极端子D流向源极端子S。
在这种情况下，从电池模块110输出的电流可施加到第一晶体管140的第一基极端子B1和第一发射极端子E1。
此外，从电池模块110输出的电流可以不施加到第二基极端子B2。也就是说，即使第一晶体管140的发射极和集电极电连接，第二晶体管150的发射极和集电极也可以不电连接。
例如，在图2的实施例中，如果电池模块110的电压大于或等于参考电压，则电流沿二极管120的反方向流动，因此FET 130的操作状态可以转变为导通状态。
也就是说，第二晶体管150可被配置为仅当电池模块110的电压小于参考电压时，使得第二发射极端子E2和第二集电极端子C2电连接。
因此，如果电池模块110的电压等于或大于参考电压，则从电池模块110输出的电流可以仅流经连接到第一晶体管140的第一电流路径P1。
如此，因为根据本公开内容的实施例的电池组100可包括多个电流路径，所以电池模块110的电流可流过与电池模块110的电压对应的电流路径。因此，根据电池组100，因为自动选择与输入电压范围对应的电流路径，所以具有提供与宽电压范围的输入兼容的电池组100的优点。
根据本公开内容实施例的电池组100可进一步包括设置在二极管120与电池模块110的负极端子之间的第一电阻器R1。
在这种情况下，FET 130可被配置为使得栅极端子G连接在第一电阻器R1与二极管120之间。
例如，在图2的实施例中，第一电阻器R1的一端可连接到二极管120的另一端，第一电阻器R1的另一端可连接在电池模块110的负极端子与电池组100的负极端子P-之间。此外，FET 130的栅极端子G可连接在二极管120的另一端与第一电阻器R1的一端之间。
也就是说，如果电池模块110的电压等于或大于参考电压，则第一电阻器R1可设置在电池组100中以防止沿二极管120的反方向流动的电流流向电池模块110的负极端子。因此，如果电池模块110的电压等于或大于参考电压，则电池模块110的电压可施加到FET 130的栅极端子G，使得FET 130的操作状态转变为导通状态。
根据本公开内容的实施例的电池组100可进一步包括设置在二极管120与FET 130的漏极端子D之间的第二电阻器R2。
在这种情况下，第二晶体管150可被配置为使得第二集电极端子C2连接在二极管120与第二电阻器R2之间。
例如，在图2的实施例中，第二电阻器R2的一端可连接到二极管120的一端。具体地，第二电阻器R2的一端可连接在二极管120的一端与第二集电极端子C2之间。此外，第二电阻器R2的另一端可连接到FET 130的漏极端子D。另外，第一晶体管140的第一基极端子B1可连接在第二电阻器R2的另一端与FET 130的漏极端子D之间。
根据本公开内容的实施例的电池组100可进一步包括设置在第二电阻器R2与第一晶体管140的第一基极端子B1之间的第三电阻器R3。
在这种情况下，FET 130可被配置为使得漏极端子D连接在第二电阻器R2与第三电阻器R3之间。此外，第二晶体管150可被配置为使得第二基极端子B2连接在漏极端子D与第三电阻器R3之间。
例如，在图2的实施例中，第三电阻器R3的一端可连接到第二电阻器R2的另一端，第三电阻器R3的另一端可连接到第一晶体管140的第一基极端子B1。另外，FET 130的漏极端子D可连接在第二电阻器R2的另一端与第三电阻器R3的一端之间。此外，第二晶体管150的第二基极端子B2可连接在FET130的漏极端子D和第三电阻器R3的一端之间。此外，第二基极端子B2可连接在第二电阻器R2的另一端与第三电阻器R3的一端之间。
优选地，第一电阻器R1、第二电阻器R2和第三电阻器R3可具有相同的电阻。
图3是示意性地示出根据本公开内容的另一实施例的电池组的示例性构造的图。在下文中，将不再描述上述电池组100的构造，并且将描述添加到根据本公开内容的另一实施例的电池组100的构造。
根据本公开内容的另一实施例的电池组100可进一步包括设置在第一晶体管140的第一集电极端子C1与电池组100的正极端子P+之间的第四电阻器R4。
具体地，第四电阻器R4可以是用于降低通过第一晶体管140施加到与电池组100连接的负载的电压的电阻器。
也就是说，第一电流路径P1是不仅当电池模块110的电压小于参考电压时而且当电池模块110的电压等于或大于参考电压时电流可以流过的路径。因此，包括设置在第一晶体管140的第一集电极端子C1处的第四电阻器R4的电池组100可防止过电压被施加到负载。
此外，电池组100可进一步包括第五电阻器R5，第五电阻器R5的电阻小于第四电阻器R4并且设置在第二晶体管150的第二发射极端子E2与电池组100的正极端子P+之间。
具体地，第五电阻器R5可以是用于降低通过第二晶体管150施加到与电池组100连接的负载的电压的电阻器。
然而，第二电流路径P2是仅当电池模块110的电压小于参考电压时电流可以流过的路径。因此，第五电阻器R5的电阻可小于第四电阻器R4的电阻。
也就是说，因为电池组100包括多个电流路径，从电池模块110输出的电流可流过多个电流路径，并且电池组100还包括与施加到每个电流路径的电压对应的电阻器，因此具有向负载施加一定的大小范围的电压的优点。因此，可以防止向负载施加超过所需的过高或过低电压。
例如，如果光耦合器连接到电池组100，则当施加对应于预定电流范围的电流时，可以操作光耦合器。也就是说，因为电池组100包括多个电流路径，因此具有提供与连接的负载所需的电流范围对应的电流的优点。
图4是示意性地示出根据本公开内容的又一实施例的电池组的示例性构造的图。
参考图1和图4，根据本公开内容的又一实施例的电池组100可进一步包括测量单元160、控制单元170和主继电器180。
主继电器180可串联连接到电池模块110的一端。
具体地，主继电器180可设置在电池组100的主充放电路径上。这里，主充放电路径可以是大电流路径，从电池模块110输出的电流或施加到电池模块110的电流流过该大电流路径。
例如，在图4的实施例中，主继电器180可设置在电池模块110的负极端子与电池组100的负极端子P-之间。
测量单元160可被配置为测量电池模块110的电压。
具体地，测量单元160可通过测量电池模块110两端的电压并计算测量的两端电压之间的差来测量电池模块110的电压。
例如，在图4的实施例中，测量单元160可通过第一感测线SL1连接到电池模块110的正极端子。此外，测量单元160可通过第二感测线SL2连接到电池模块110的负极端子。测量单元160可通过计算通过第一感测线SL1测量的电池模块110的正极电压与通过第二感测线SL2测量的电池模块110的负极电压之间的差来测量电池模块110的电压。
此外，测量单元160可被配置为测量在二极管120与FET 130之间流动的电流。
为此，可进一步在二极管120的另一端设置电流表。测量单元160可通过电流表测量流过二极管120的另一端的电流。
例如，在图4的实施例中，在二极管120的另一端与第一电阻器R1的一端之间还可设置电流表。在这种情况下，FET 130的栅极端子G可连接在电流表和第一电阻器R1之间。
测量单元160可以通过第三感测线SL3连接到电流表并且通过第三感测线SL3测量在二极管120的另一端处流动的电流。
此外，测量单元160可被配置为输出测量的电压和电流值。
例如，参考图4，测量单元160可电连接到控制单元170。另外，测量的电压和电流值可以转换成数字信号，并且转换后的数字信号可以输出到控制单元170。
控制单元170可连接到电池模块110。另外，控制单元170可通过控制包括在电池模块110中的多个电池单元之间的连接关系来控制电池模块110的输出电压。也就是说，控制单元170可通过串联和/或并联连接包括在电池模块110中的多个电池单元来调整电池模块110的输出电压。
例如，假设电池模块110中包括十四个4.5[V]电池单元。控制单元170可通过并联连接包括在电池模块110中的所有多个电池单元来将电池模块110的输出电压调整为4.5[V]。作为另一示例，控制单元170可通过串联连接包括在电池模块110中的所有多个电池单元来将电池模块110的输出电压调整为63[V]。此外，控制单元170可通过串联和/或并联连接包括在电池模块110中的多个电池单元来调整电池模块110的输出电压的幅度。
控制单元170可被配置为接收由测量单元160测量的电压和电流值。
控制单元170可通过读取从测量单元160接收的数字信号来获得由测量单元160测量的电池模块110的电压值和流经二极管120的另一端的电流值。
此外，控制单元170可被配置为基于接收到的电压和电流值来控制主继电器180的操作状态。
具体地，控制单元170可连接到主继电器180并输出能够将主继电器180的操作状态转换为导通状态或截止状态的操作状态控制命令。
例如，如果控制单元170输出导通状态控制命令，则主继电器180的操作状态可以转变为导通状态或保持在导通状态。相反，如果控制单元170输出截止状态控制命令，则主继电器180的操作状态可以转变为截止状态或保持在截止状态。
在图4的实施例中，控制单元170可通过控制线CL连接到主继电器180。此外，控制单元170可通过控制线CL输出导通状态控制命令来控制主继电器180的操作状态。
在这种情况下，控制单元170可基于由测量单元160测量的电池模块110的电压值和流过二极管120的另一端的电流值来控制主继电器180的操作状态。
具体地，控制单元170可以被配置为基于接收到的电压和电流值来计算二极管120的功耗。
这里，二极管120的功耗可以指当等于或大于参考电压的电压被施加到二极管120使得电流沿二极管120的反方向流动时由二极管120消耗的功率。
例如，可以根据以下等式计算功耗。
[等式]
Pz＝Vz×Iz
这里，Pz是二极管120的功耗[W]，Vz是施加到二极管120的电压[V]，Iz是沿二极管120的反方向流动的电流[A]。
例如，如果电池模块110的电压小于参考电压，则电流可能不会沿二极管120的反方向流动。因此，在这种情况下，二极管120的功耗为0[W].
作为另一个例子，如果电池模块110的电压大于或等于参考电压，则电流可沿二极管120的反方向流动。这里，假设二极管120的内阻小到可以忽略不计，电池模块110的电压可以与二极管120两端的电压相同。因此，控制单元170可基于从测量单元160接收的电压值(Vz)和电流值(Iz)计算二极管120的功耗(Pz)。
此外，如果计算出的功耗大于或等于二极管120的最大允许功率，则控制器可以被配置为控制主继电器180的操作状态为截止状态。
这里，二极管120的最大允许功率是指二极管120可能被损坏的阈值功率。
如果二极管120的功耗小于最大允许功率，则当电压施加终止时，二极管120可返回其原始状态。同时，如果二极管120的功耗等于或大于最大允许功率，则即使终止电压施加，二极管120也不能返回其原始状态。也就是说，在这种情况下，二极管120可能被损坏。
在图4的实施例中，假设二极管120被损坏，使得电流始终可沿二极管120的反方向流动。在这种情况下，如果负载连接到电池组100，则FET 130的操作状态可以一直是导通状态。也就是说，从电池模块110输出的电流可流经第一晶体管140而不流经第二晶体管150。因此，如果二极管120损坏，则存在的问题是，不能根据对应的电压使用包括在电池组100中的多个电流路径。
为了防止这个问题，控制单元170可通过将二极管120的功耗与最大允许功率进行比较来确定二极管120是否损坏。
如果确定二极管120损坏(功耗等于或大于最大允许功率)，则控制单元170可被配置为通过控制主继电器180的操作状态变为截止状态来阻止电池组100与电池模块110之间的电连接。
也就是说，即使二极管120损坏，从电池模块110输出的电流也可以通过第一电流路径P1流向负载。然而，从电池模块110输出的电流不能通过第二电流路径P2流向负载。
因此，因为不能仅通过电流是否施加到负载来确定电池组100的故障状态，所以根据本公开内容的又一实施例的电池组100具有基于二极管120的功耗来确定电池组100是否发生缺陷的优点。
同时，根据本公开内容的又一实施例的电池组100中包括的控制单元170可以可选地包括本领域已知的用于执行以下公开的各种控制逻辑的处理器、专用集成电路(ASIC)、其他芯片组、逻辑电路、寄存器、通信调制解调器和数据处理装置等。此外，当控制逻辑以软件实现时，控制单元170可以实现为一组程序模块。此时，程序模块可存储在存储器中并由控制单元170执行。存储器可设置在控制单元170之内或之外，并且可以通过各种众所周知的方式连接到控制单元170。
此外，根据本公开内容的又一实施例的电池组100可进一步包括能够向外部提供二极管120是否损坏的通信单元和/或显示单元。
通信单元可由控制单元170控制。另外，如果控制单元170确定二极管120损坏，则通信单元可被配置为向外部输出关于二极管120损坏的信息。因此，使用者可从通信单元接收关于二极管120损坏的信息并检查电池组100。
显示单元可被配置为通过声音、图像、文本、图形等方式向使用者提供关于二极管120损坏的信息。使用者可通过显示单元在视觉上和/或听觉上获得关于二极管120损坏的信息。
已经详细描述了本公开内容。然而，应当理解，详细描述和具体示例虽然指示了本公开内容的优选实施例，但仅作为说明给出，因为在本公开内容的范围内的各种变化和修改对于本领域技术人员来说从详细描述将是显而易见的。
此外，本领域技术人员在不脱离本公开内容的技术方面的情况下，可以对以上描述的本公开内容进行许多替换、修改和变化，并且本公开内容不限于上述实施例和所附的附图，并且每个实施例可选择性地部分或全部组合以允许各种修改。
(附图标记)
100：电池组
110：电池模块
120：二极管
130：FET
140：第一晶体管
150：第二晶体管
160：测量单元
170：控制单元
180：主继电器

Claims (11)

1.一种包括多个电流路径的电池组，所述电池组包括：
电池模块，所述电池模块具有一个或多个电池单元；
二极管，所述二极管设置为使得朝向所述电池模块的正极端子的方向为正方向，所述二极管与所述电池模块并联连接；
具有栅极端子、漏极端子和源极端子的FET(场效应晶体管)，所述FET通过所述漏极端子和所述源极端子与所述二极管并联，并通过所述栅极端子连接到所述二极管的另一端，所述FET被配置为通过所述二极管从所述电池模块接收操作电压；
具有第一基极端子、第一发射极端子和第一集电极端子的第一晶体管，所述第一晶体管被配置为使得所述第一基极端子连接到所述漏极端子并且所述第一发射极端子和所述第一集电极端子连接到所述电池模块的正极端子；和
具有第二基极端子、第二发射极端子和第二集电极端子的第二晶体管，所述第二晶体管被设置在所述第一发射极端子与所述第一集电极端子之间，使得所述第二基极端子连接在所述漏极端子与所述第一基极端子之间，所述第二集电极端子连接到所述第一发射极端子，并且所述第二发射极端子连接到所述第一集电极端子，
其中所述第一晶体管被配置为使得所述第一发射极端子连接在所述电池模块的所述正极端子与所述第二晶体管的所述第二集电极端子之间。
2.根据权利要求1所述的包括多个电流路径的电池组，
其中所述二极管被配置为当从所述电池模块施加到所述二极管的电压等于或大于参考电压时，所述二极管电连接。
3.根据权利要求2所述的包括多个电流路径的电池组，
其中所述FET被配置为仅当等于或大于所述参考电压的电压被施加到所述二极管时，所述FET的操作状态转变为导通状态。
4.根据权利要求2所述的包括多个电流路径的电池组，
其中所述第二晶体管被配置为仅当所述电池模块的电压小于所述参考电压时，所述第二发射极端子和所述第二集电极端子电连接。
5.根据权利要求1所述的包括多个电流路径的电池组，进一步包括：
第一电阻器，所述第一电阻器设置在所述二极管与所述电池模块的负极端子之间，
其中所述FET被配置为使得所述栅极端子连接在所述第一电阻器与所述二极管之间。
6.根据权利要求5所述的包括多个电流路径的电池组，进一步包括：
第二电阻器，所述第二电阻器设置在所述二极管与所述FET的所述漏极端子之间，
其中所述第二晶体管被配置为使得所述第二集电极端子连接在所述二极管与所述第二电阻器之间。
7.根据权利要求6所述的包括多个电流路径的电池组，进一步包括：
第三电阻器，所述第三电阻器设置在所述第二电阻器与所述第一晶体管的所述第一基极端子之间，
其中所述FET被配置为使得所述漏极端子连接在所述第二电阻器与所述第三电阻器之间，并且
其中所述第二晶体管被配置为使得所述第二基极端子连接在所述漏极端子与所述第三电阻器之间。
8.根据权利要求1所述的包括多个电流路径的电池组，进一步包括：
第四电阻器，所述第四电阻器设置在所述第一晶体管的所述第一集电极端子与所述电池组的所述正极端子之间；和
第五电阻器，所述第五电阻器具有比所述第四电阻器小的电阻并且设置在所述第二晶体管的所述第二发射极端子与所述电池组的所述正极端子之间。
9.根据权利要求2所述的包括多个电流路径的电池组，进一步包括：
主继电器，所述主继电器串联连接到所述电池模块的一端；
测量单元，所述测量单元被配置为测量所述电池模块的电压，测量所述二极管与所述FET之间流动的电流，并输出测量的电压和电流值；和
控制单元，所述控制单元被配置为从所述测量单元接收测量的电压和电流值并且基于接收的电压和电流值控制所述主继电器的操作状态。
10.根据权利要求9所述的包括多个电流路径的电池组，
其中所述控制单元被配置为基于接收的电压和电流值计算所述二极管的功耗，并在计算的功耗等于或大于所述二极管的最大允许功率时控制所述主继电器的操作状态为截止状态。
11.根据权利要求10所述的包括多个电流路径的电池组，
其中所述控制单元被配置为通过将所述主继电器的操作状态控制为截止状态来阻断所述电池组与所述电池模块之间的电连接。
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