[發明專利]用于使用少量絕緣元件發送二次保護信號和診斷信號的電池管理系統

有效

• 申請號: 201480003601.6
• 申請日: 2014-10-16
• 公開（公告）號: CN104871395A
• 公開（公告）日: 2015-08-26
• 發明（設計）人: 康柱鉉;江口安仁;谷名正次
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;G01R31/36;H01M10/48
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 趙曉祎;戚傳江

技術領域

本公開涉及用于發送二次保護信號和診斷信號的電池管理系統(BMS)，更具體而言，涉及用于使用少量絕緣元件發送二次保護信號和診斷信號的BMS。

本申請要求于2013年10月25日在大韓民國提交的韓國專利申請第10-2013-0127905號的優先權，其公開內容通過引用包含于本文。

本申請要求于2014年10月15日在大韓民國提交的韓國專利申請第10-2014-0139329號的優先權，其公開內容通過引用包含于本文。

背景技術

由于其易于應用到各類產品的特性以及諸如高能量密度的電特性，二次電池不僅普遍應用于便攜設備，而且廣泛應用于由電機推動的電動車輛(EV)、混合動力電動車輛(HEV)或能量存儲系統。由于其顯著減少化石燃料的使用以及不產生來自于能量的使用的副產物的主要優點，二次電池正獲得關注，使其成為新的環境友好并且節能的能量源。

二次電池可以通過元件之間的電化學反應來反復充電和放電，所述元件包括陰極集流體、陽極集流體、隔膜、活性材料、電解液等。舉例而言，廣泛使用的鋰聚合物二次電池具有在大約3.7V到大約4.2V的范圍內的操作電壓。因此，為了得到用于電動車輛的高功率電池組，多個單元的二次電池單體被串聯連接以構造電池組。

除了基本結構，電池組進一步包括電池管理系統(BMS)，以通過將用于電源控制的算法應用到諸如電機的驅動負載、諸如電流或電壓的電特性值的測量、充電/放電控制、電壓均衡控制、電量狀態(SOC)估計等，來監視和控制二次電池的狀態。

最近，隨著對于高容量結構以及作為能量存儲源的利用的需求上升，對于多模塊結構的電池組的需求也在上升，在所述多模塊結構的電池組中組裝了包括多個二次電池單體的多個電池模塊。

因為多模塊結構的電池組包括多個二次電池單體，使用單個BMS控制全部二次電池單體或多個電池模塊的充電/放電狀態存在著限制。因此，已經引入了新的技術，其中電池管理單元(BMU)被設置到電池組中包括的每個電池模塊，這些BMU被指定為從單元，并且另外設置了主BMS以控制從屬單元，使得每個電池模塊的充電和放電以主-從模式得到控制。

圖1是示意地示出根據現有技術的BMS?100與外部設備10的連接狀態的框圖。

參考圖1，設置了BMS?100，其包括八個從單元210以及一個主單元211。而且，BMS?100連接到了電池組110，電池組110包括多個串聯連接的二次電池單體111。BMS?100控制電池組110的充電和放電，并且進一步地，測量包括在電池組110中的二次電池單體111的電壓。BMS?100從外部設備10接收與充電和放電相關聯的控制信號，并發送與二次電池單體111的狀態相關聯的數據。然而，如上所述，因為電池組110包括串聯連接的多個單元的二次電池單體以獲得用于電動車輛等的高功率電池組，外部設備10需要從BMS?100電氣隔開，以防止外部設備10由于高電壓而受損。

為此目的，連接并使用了光耦合器，其能夠在電氣隔開外部設備10與BMS?100的同時發送并接收電信號。

光耦合器也稱為光電耦合器。光耦合器對應于包括光發射源(輸入)和光檢測器(輸出)的開關元件。一般而言，紅外發光二極管(LED)被用作光發射源，響應于光而接通的光電二極管或光電晶體管被用作光檢測器。從而，當電流流向輸入側時，光發射源發射光，然后輸出側，即光電二極管或光電晶體管接通。這就是說，光耦合器是設計為通過光而非電耦合來接通或斷開的開關元件。

當光耦合器用于將外部設備10連接到BMS?100時，優點是外部設備10可以與BMS?100電氣隔開。同樣，在發送數據信號時可以防止導致高電壓電流從電池組110輸入到外部設備10側的反向電流，并且可以減少在電池組110的充電和放電期間產生的電磁波的影響。

當BMS以主-從模式運行時，為了提供對于可能出現在主單元211的故障的防護，從單元210可以配置為將與二次電池單體111相關聯的信息直接遞送到外部設備10。圖1示出了每個從單元210發送到外部設備10以采取對于主單元211中的故障的防護的三種類型的數據。

發送自從單元210的“2nd_PROT”信號指表示二次電池單體111被過沖超過預設電壓的信號。發送自從單元210的“低于V?PROT(Under?V?PROT)”信號指表示二次電池單體111被過放低于預設電壓的信號。發送自從單元210的“診斷(Diag)”信號指表示經過從單元210的自診斷是否已經出現異常的信號。