电池管理系统的制作方法

电池管理系统
1.对相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2021年2月23日在韩国知识产权局提交的第10-2021-0023915号韩国专利申请的优先权和权益，其全部内容通过引用被合并于此。
技术领域
3.实施例涉及电池管理系统。


背景技术：

4.与不可充电的一次电池不同，二次电池能够被充电和放电。低容量二次电池可以用于例如便携式小型电子设备，例如智能电话、功能电话、笔记本电脑、摄像机等，并且高容量二次电池可以用于例如驱动混合动力车、电动车的电机、蓄电池等。
5.在该背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对所描述的技术的背景的理解，因此其可以包含不构成该国本领域普通技术人员已知的现有技术的信息


技术实现要素：

6.实施例针对一种电池管理系统，包括：电池，包括串联连接的多个电池单元；多个二极管，与多个电池单元并联连接；开关单元，包括分别连接到多个电池单元的多个开关；控制单元，检测多个电池单元的电压并执行电池平衡；以及多条感测线，连接多个电池单元和控制单元，其中，控制单元在开关关断的状态下测量每个电池单元和相邻上电池单元之间的第一上电压差，在开关接通预定时间之后测量每个电池单元和相邻上电池单元之间的第二上电压差，并且当第二上电压差大于第一上电压差时，确定对应的电池单元的感测线断开。
7.控制单元可以在开关关断的状态下测量每个电池单元和相邻下电池单元之间的第一下电压差，可以在开关接通预定时间之后测量每个电池单元和相邻下电池单元之间的第二下电压差，并且当第二下电压差大于第一下电压差时，可以确定对应的电池单元的感测线断开。
8.断开的感测线可以通过对连接到对应的电池单元的二极管和连接到上电池单元的二极管之间的电压进行分压来测量对应的电池单元的电压。
9.当开关接通时，断开的感测线的相邻上电池单元的电压可以增加。
10.当开关接通时，断开的感测线的电池单元的电压可以降低。
11.在开关接通的状态下，断开的感测线的电池单元的电压可以与相邻下电池单元的电压相对应。
12.在开关单元中，偶数编号组的开关和奇数编号组的开关可以交替接通。
13.控制单元可以接通偶数编号组的开关以测量偶数编号的电池单元的电压，然后关断偶数编号组的开关，并且可以接通奇数编号组的开关以测量奇数编号的电池单元的电压，然后关断奇数编号组的开关。
附图说明
14.通过参考附图详细描述示例实施例，特征对于本领域技术人员将变得显而易见，其中：
15.图1是图示根据示例实施例的电池管理系统的示意图。
16.图2a至图2c是用于解释在电池管理系统中检测感测线的断开的方法的示意图。
具体实施方式
17.现在将参考附图在下文中更全面地描述示例实施例；然而，它们可以以不同的形式实施，并且不应该被解释为限制于本文阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开彻底和完整，并将示例实现完全传达给本领域技术人员
18.在附图中，为了图示清楚，层和区域的尺寸可能被放大。还应当理解，当层或元件被称为在另一层或基板“上”时，它能够直接在另一层或基板上，或者也可以存在中间层。此外，应当理解，当层被称为在另一层“之下”时，它能够直接在另一层之下，并且还可以存在一个或多个中间层。此外，还应当理解，当层被称为在两层“之间”时，它能够是两层之间的唯一层，或者也可以存在一个或多个中间层。相同的附图标记始终指代相同的元件。
19.如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何和所有组合。此外，应当理解，当元件a被称为“连接到”元件b时，元件a能够直接连接到元件b，或者中间元件c可以存在于它们之间，使得元件a和元件b彼此间接连接。
20.本文使用的术语仅仅是为了描述特定的实施例，而不是旨在限制本公开。如本文所使用的，单数形式也旨在包括复数形式，除非上下文清楚地另外指出。还应当理解，术语“包括”和/或“包含”在本说明书中使用时，指定特征、数量、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。
21.应当理解，尽管术语第一、第二等可以在本文用来描述各种构件、元件、区域、层和/或部分，但是这些构件、元件、区域、层和/或部分不应该受到这些术语的限制。这些术语仅用于将一个构件、元件、区域、层和/或部分与另一个区分开来。因此，例如，下面讨论的第一构件、第一元件、第一区域、第一层和/或第一部分可以被称为第二构件、第二元件、第二区域、第二层和/或第二部分，而不脱离本公开的教导。
22.此外，根据本公开的控制单元(控制器)和/或其他相关设备或组件可以使用任何合适的硬件、固件(例如，特定应用半导体)、软件或软件、固件和硬件的合适组合来实现。例如，根据本公开的控制单元和/或其他相关设备或部件的各种组件可以形成在一个集成电路芯片上或分离的集成电路芯片上。此外，控制单元的各种组件可以在柔性印刷电路膜上实现，并且可以在载带封装、印刷电路板或与控制单元相同的基板上形成。
23.图1是图示根据示例实施例的电池管理系统的示意图。
24.参照图1，根据示例实施例的电池管理系统100包括二极管单元120、开关单元130、感测单元140和控制单元150。电池管理系统100可以连接到电池110，以管理电池110。
25.电池110可以包括多个电池单元111、112、113、114和115，并且可以以恒定电压被充电或放电。在示例实施例中，电池110可以包括串联连接的多个电池单元111、112、113、114和115。
26.尽管电池110在图1中被图示为具有串联连接的五个电池单元111、112、113、114和115，但是电池单元的数量可以大于或小于五个。为了解释，电池110将被描述为包括第一电池单元111、第二电池单元112、第三电池单元113、第四电池单元114和第五电池单元115。
27.第一电池单元111可以是位于电池110的负端子侧的单元，且第五电池单元115可以是位于电池110的正端子侧的单元。第一电池单元111可以被称为最下面的电池单元，并且第五电池单元115可以被称为最上面的电池单元。
28.二极管单元120可以包括分别并联连接到多个电池单元111、112、113、114、115中的每一个的多个二极管121、122、123、124和125。二极管121、122、123、124和125的数量可以与电池单元111、112、113、114和115的数量相对应。例如，二极管单元120可以包括第一二极管121、第二二极管122、第三二极管123、第四二极管124和第五二极管125。
29.即使当至少一条感测线断开时，多个二极管121、122、123、124和125也可以允许测量电池单元111、112、113、114和115的电压。这将在下面更详细地描述。
30.开关单元130可以包括分别连接到多个电池单元111、112、113、114和115中的每一个的多个开关131、132、133、134和135。例如，开关单元130可以包括第一开关131、第二开关132、第三开关133、第四开关134和第五开关135。
31.相应开关131、132、133、134和135可以接通/关断对应的电池单元111、112、113、114和115的放电路径。
32.感测单元140可以包括用于感测多个电池单元111、112、113、114和115中的每一个的电压的多条感测线141、142、143、144和145。例如，感测单元140可以包括第一感测线141、第二感测线142、第三感测线143、第四感测线144和第五感测线145。
33.多条感测线141、142、143、144和145可以连接到每个电池单元111、112、113、114和115的正侧。
34.开关单元130可以包括连接到开关131、132、133、134和135中的每一个的两端的放电电阻器，以执行电池单元111、112、113、114和115的电池平衡(cell balancing)。例如，放电电阻器可以连接在开关131、132、133、134和135中的每一个的每一端和感测线141、142、143、144和145中对应的一条感测线之间。
35.控制单元150可以检测构成电池110的相应电池单元111、112、113、114和115的电压、电流、温度等，并且可以控制电池110的电池平衡。在示例实施例中，控制单元150可以包括微处理器、中央处理单元(cpu)和专用集成电路(asic)，诸如模拟前端(afe)。
36.控制单元150可以将开关单元130分成偶数编号组和奇数编号组。偶数编号组可以包括开关132和134。奇数编号组可以包括开关131、133和135。控制单元150可以交替地接通偶数编号组的开关132和134以及奇数编号组的开关131、133和135，以执行电池平衡。因此，与顺序平衡多个电池单元111、112、113、114和115的情况相比，控制单元150可以缩短电池平衡所需的时间。
37.此外，控制单元150可以测量每个电池单元111、112、113、114和115在电池平衡之前和之后的电压，以检测感测线141、142、143、144和145的断开。现在将对此进行更详细的描述。
38.在下文中，将更详细地描述其中控制单元150检测感测线141、142、143、144和145的断开的方法。作为示例，将描述其中第二感测线142(连接到第二电池单元112)断开(在图
2a-图2c中由第二感测线142上的
‘
x’表示)的情况。
39.图2a-图2c是用于解释在电池管理系统中检测感测线断开的方法的示意图。
40.首先，参照图2a，控制单元150可以在开关单元130关断的状态下，例如在开关131、132、133、134和135全部开路或不导电的状态下，测量相应电池单元111、112、113、114和115的电压。
41.控制单元150可以通过感测单元140来测量相应电池单元111、112、113、114和115的电压。在示例实施例中，控制单元150可以通过感测线141、142、143、144和145来测量相应电池单元111、112、113、114和115的感测电压v1、v2、v3、v4和v5。控制单元150可以获得相应电池单元111、112、113、114和115的感测电压v1、v2、v3、v4和v5中的每一个与相邻下电池单元的感测电压之间的差，以测量相应电池单元111、112、113、114和115的电压。
42.即使当感测单元140的任何一条感测线断开(或开路)时，也可以借助于二极管单元120从断开的感测线来测量感测电压。例如，参照图2a，当从第三感测线143测量的感测电压v3是9v，并且从第一感测线141测量的感测电压v1是3v时，可以通过使用第三二极管123和第二二极管122之间的分压从断开的第二感测线142测量6v的感测电压v2，该感测电压v2是第三二极管123和第二二极管122之间的中间电压。
43.控制单元150可以通过获得从相应感测线141、142、143、144和145测量的感测电压中的每一个与从相邻下感测线测量的感测电压之间的差来测量相应电池单元111、112、113、114和115的电压。
44.例如，控制单元150可以获得9v(从第三感测线143测量的感测电压v3)和6v(从第二感测线142测量的感测电压v2)之间的差(v3-v2)，从而确定第三电池单元113的电压是3v
45.类似地，控制单元150可以测量6v(从第二感测线142测量的感测电压v2)和3v(从第一感测线141测量的感测电压v1)之间的差(v2-v1)，从而确定第二电池单元112的电压是3v
46.以与上述相同的方式，控制单元150可以获得相应电池单元111、112、113、114和115的电压。
47.此外，当开关单元130关断时，控制单元150可以将电池单元111、112、113、114和115中的每一个与相邻上电池单元之间的电压差定义为第一上电压差，并将电池单元111、112、113、114和115中的每一个与相邻下电池单元之间的电压差定义为第一下电压差，然后将其存储在存储单元(未示出)中。这里，第一下电压差意味着每个电池单元111、112、113、114和115的电压。
48.接下来，参照图2b，控制单元150可以接通开关单元130的偶数编号组的开关132和134，以执行电池平衡达预定时间段，然后可以测量偶数编号的电池单元112和114的感测电压，以关断偶数编号组的开关132和134。
49.然后，参照图2c，控制单元150可以接通奇数编号组的开关131、133和135以执行电池平衡达预定时间段，然后可以测量奇数编号的电池单元111、113和115的感测电压，以关断奇数编号组的开关131、133和135。
50.在示例实施例中，电池平衡时间可以被设置在几秒钟内。
51.当感测线在电池平衡期间断开时，类似于在连接到下电池单元的感测线处测量的感测电压来测量对应的电池单元的感测电压。因此，在电池平衡之后，每个电池单元的感测
电压和相邻下电池单元的感测电压之间的电压差变得比电池平衡之前的电压差相对更低。换句话说，在连接到断开的感测线的电池单元中，电池平衡之后的电压变得低于电池平衡之前的电压。此外，由于连接到断开的感测线的电池单元的电压降低，所以相邻上电池单元的电压相对增加。此外，当开关单元130接通时，控制单元150可以将每个电池单元111、112、113、114和115与相邻上电池单元之间的电压差定义为第二上电压差，并将每个电池单元111、112、113、114和115与相邻下电池单元之间的电压差定义为第二下电压差，然后将其存储在存储单元中。这里，第二下电压差意味着电池单元111、112、113、114和115中的每一个在电池平衡之后的电压。
52.这样，当每个电池单元111、112、113、114和115与相邻下电池单元之间的第二下电压差小于第一下电压差时，控制单元150可以确定对应的电池单元的感测线断开。此外，当每个电池单元111、112、113、114和115与相邻上电池单元之间的第一上电压差小于第二上电压差时，控制单元150可以确定对应的电池单元的感测线断开。
53.例如，再次参照图2b，当第二开关132接通时，第二电池单元112没有连接到第二感测线142，并且因此电压v2被测量为大约3v，这类似于从第一感测线141测量的电压v1。因此，控制单元150可以获得3v(从第二感测线142测量的电压v2)和3v(从第一感测线141测量的电压v1)之间的差(v2-v1)，从而确定第二电池单元112的电压为0v。此外，控制单元150可以获得9v(从第三感测线143测量的电压v3)和3v(从第二感测线142测量的电压v2)之间的差(v3-v2),从而确定第三电池单元113的电压是6v
54.因此，控制单元150可以将电池平衡之前的电池单元111、112、113、114和115中的每一个与其上电池单元之间的第一上电压差与电池平衡之后的电池单元111、112、113、114和115中的每一个与其上电池单元之间的第二上电压差进行比较，并且当第二上电压差大于第一上电压差时，可以确定对应的电池单元的感测线断开。此外，控制单元150可以将电池平衡之前的电池单元111、112、113、114和115中的每一个与其下电池单元之间的第一下电压差与电池平衡之后的电池单元111、112、113、114和115中的每一个与其下电池单元之间的第二下电压差进行比较，并且当第二下电压差小于第一下电压差时，可以确定对应的电池单元的感测线断开。
55.通过总结和回顾的方式，在使用二次电池的车辆中，每个电池的性能会直接影响车辆的性能。因此，可以通过测量每个电池的电压和电流来管理每个电池的充电/放电。为此，可以使用电池管理系统(bms)，其能够通过监视感测每个电池的感测单元的状态来稳定地控制对应的电池。
56.如上所述，实施例可以提供一种能够检测电池单元的感测线的断开的电池管理系统。如上所述，在根据示例性实施例的电池管理系统中，可以通过将在开关关断的状态下每个电池单元和相邻电池单元之间的电压差与接通开关之后每个电池单元和相邻电池单元之间的电压差进行比较来检测感测线的断开，从而提高安全性。
57.本文已经公开了示例实施例，尽管采用了特定的术语，但是它们仅在一般的和描述性的意义上使用和解释，而不是为了限制的目的。在一些情况下，对于本技术提交时的本领域普通技术人员来说显而易见的是，结合特定实施例描述的特征、特性和/或元素可以单独使用，或者与结合其他实施例描述的特征、特性和/或元素结合使用，除非另外特别指出。因此，本领域技术人员将会理解，在不脱离所附权利要求中阐述的本发明的精神和范围的
情况下，可以进行形式和细节上的各种改变。