电池管理系统

摘要

本发明公开了一种可以使用小数目的光耦合器以降低生产成本的电池管理系统。根据本发明的电池管理系统通常地受到控制以保持在断开状态中。此外，当串联连接的开关之一接通时，在接通的开关之后连接的开关相继地接通。接通最后连接的开关接通了用于导通光耦合器的开关。结果，由于光耦合器的导通，电池管理装置可以向外部装置传递信息。

权利要求

1.一种电池管理系统，管理包括以顺序次序连接的至少两个电池组件的电池组，所述电池管理系统包括：至少两个电池管理装置，所述至少两个电池管理装置每一个具有输出可变电压的第一端子和输出恒定电压的第二端子，并且为每一个电池组件设置；

至少两个从开关单元，所述至少两个从开关单元以顺序次序相互连接，并且为每一个电池管理装置设置以及连接在所述第一端子和所述第二端子之间，所述从开关单元基于从所述第一端子输出的所述可变电压选择性地接通或者断开；以及信息传递单元，所述信息传递单元从所述电池管理装置向外部装置发送信息，其中在所述从开关单元中，当设置在旨在向所述外部装置发送信息的电池管理装置中的从开关单元接通时，所述从开关单元朝向在所述从开关单元中的设置于最后的最后从开关单元以顺序次序接通，以形成信息传递路径，以允许所述信息传递单元向所述外部装置发送所述信息。

2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其中所述从开关单元具有双极型晶体管。

3.根据权利要求2所述的电池管理系统，其中所述双极型晶体管是NPN型双极型晶体管，所述NPN型双极型晶体管的基极连接到所述电池管理装置的所述第二端子，所述NPN型双极型晶体管的发射极连接到所述电池管理装置的所述第一端子，以及所述NPN型双极型晶体管的集电极连接到在连接以顺序次序连接的相邻从开关单元具有的NPN型双极型晶体管的发射极和设置有所述相邻从开关单元的电池管理装置的第一端子的线上形成的连接器节点。

4.根据权利要求3所述的电池管理系统，进一步包括：

主开关单元，连接在所述信息传递单元和所述最后从开关单元之间，以及当所述最后从开关单元接通时，所述主开关单元接通。

5.根据权利要求4所述的电池管理系统，其中所述最后从开关单元具有的NPN型双极型晶体管的集电极连接到所述主开关单元，以及当所述最后从开关单元接通并且电流流向所述最后从开关单元具有的所述NPN型双极型晶体管的所述集电极时，所述主开关单元接通。

6.根据权利要求5所述的电池管理系统，其中所述主开关单元具有双极型晶体管。

7.根据权利要求6所述的电池管理系统，其中所述主开关单元具有PNP型双极型晶体管，以及所述PNP型双极型晶体管的基极连接到所述最后从开关单元具有的所述NPN型双极型晶体管的所述集电极。

8.根据权利要求7所述的电池管理系统，其中所述主开关单元具有的所述PNP型双极型晶体管的发射极连接到设置有所述最后从开关单元的所述电池管理装置的所述第二端子。

9.根据权利要求8所述的电池管理系统，其中所述主开关单元具有的所述PNP型双极型晶体管的所述集电极连接到所述信息传递单元的一端。

10.根据权利要求3所述的电池管理系统，其中电容器设置在连接所述NPN型双极型晶体管的所述基极和所述NPN型双极型晶体管的所述发射极的线上。

11.根据权利要求3所述的电池管理系统，其中二极管设置在连接所述连接器节点和所述第一端子的线上，以允许电流从所述连接器节点流向所述第一端子。

12.根据权利要求3所述的电池管理系统，其中所述最后从开关单元设置在管理在所述电池组件中具有最高电势的电池组件的电池管理装置中。

13.根据权利要求2所述的电池管理系统，其中所述双极型晶体管是PNP型双极型晶体管，所述PNP型双极型晶体管的基极连接到所述电池管理装置的所述第一端子，所述PNP型双极型晶体管的发射极连接到所述电池管理装置的所述第二端子，以及所述PNP型双极型晶体管的集电极连接到在连接以顺序次序连接的相邻从开关单元具有的PNP型双极型晶体管的发射极和设置有所述相邻从开关单元的电池管理装置的第二端子的线上形成的连接器节点。

14.根据权利要求13所述的电池管理系统，进一步包括：

主开关单元，连接在所述信息传递单元和所述最后从开关单元之间，以及当所述最后从开关单元接通时，所述主开关单元接通。

15.根据权利要求14所述的电池管理系统，其中所述最后从开关单元具有的PNP型双极型晶体管的集电极连接到所述主开关单元，以及当所述最后从开关单元接通并且电流在所述最后从开关单元具有的所述PNP型双极型晶体管的所述集电极中流动时，所述主开关单元接通。

16.根据权利要求15所述的电池管理系统，其中所述主开关单元具有双极型晶体管。

17.根据权利要求16所述的电池管理系统，其中所述主开关单元具有NPN型双极型晶体管，以及所述NPN型双极型晶体管的基极连接到所述最后从开关单元具有的所述PNP型双极型晶体管的所述集电极。

18.根据权利要求17所述的电池管理系统，其中所述主开关单元具有的所述NPN型双极型晶体管的发射极连接到设置有所述最后从开关单元的所述电池管理装置的所述第一端子。

19.根据权利要求18所述的电池管理系统，其中所述主开关单元具有的所述NPN型双极型晶体管的所述集电极连接到所述信息传递单元的一端。

20.根据权利要求14所述的电池管理系统，其中电容器设置在连接所述PNP型双极型晶体管的所述基极和所述PNP型双极型晶体管的所述发射极的线上。

21.根据权利要求14所述的电池管理系统，其中二极管设置在连接所述连接器节点和所述第二端子的线上，以允许电流从所述第二端子流向所述连接器节点。

22.根据权利要求14所述的电池管理系统，其中所述最后从开关单元设置在管理在所述电池组件中具有最低电势的电池组件的电池管理装置中。

23.根据权利要求1所述的电池管理系统，其中当从所述第一端子输出的所述可变电压低于从所述第二端子输出的所述恒定电压时，所述从开关单元接通。

24.根据权利要求1所述的电池管理系统，其中所述信息传递单元是在向所述外部装置发送信息的同时从所述外部装置断开所述信息传递单元的光耦合器。

25.一种电池组，包括：

根据权利要求1至24中的任何一项所述的电池管理系统。

26.一种电池操作系统，包括：

根据权利要求25所述的电池组；以及

从所述电池组向其供应电力的负载。

说明书

电池管理系统

技术领域

[0001] 本公开涉及一种电池管理系统，并且更加具体地，涉及一种使用小数目的光耦合器以降低生产成本的电池管理系统。

[0002] 本申请要求其公开在此通过引用而被并入的、在2013年9月24日在大韩民国提交的韩国专利申请No.10-2013-0113325和在2014年9月17日在大韩民国提交的韩国专利申请No.10-2014-0123697的优先权。

背景技术

[0003] 由于其能够容易地应用于各种产品的特性和电学特性诸如高能量密度，二次电池不仅通常地应用于便携式装置，而且普遍地应用于利用电动机驱策的电动车辆(EV)、混合动力车辆(HV)或者能量存储系统。由于其显著地减少化石燃料的使用并且不从能量的使用产生副产品从而使其成为新的环境友好并且有能量效率的能源的基本优点，这个二次电池正在受到关注。

[0004] 用于在电动车辆中使用的电池组具有由串联连接的多个电池组件组成的结构，每一个电池组件包括多个单元电池以获得高电压。而且，单元电池包括阴极集流器和阳极集流器、间隔件、活性材料，和电解质溶液，并且允许通过在部件之间的电化学反应而重复地充电和放电。

[0005] 除了这个基本结构，该电池组进一步包括电池管理单元(BMU)以通过应用用于对驱动负载诸如电机的供电的控制的算法、诸如电流或者电压的电气特性值的测量、充电/放电控制、电压均衡控制、充电状态(SOC)估计等而监视和控制二次电池的状态。

[0006] 近来，随着对于高容量结构以及作为能量存储源的利用的日益增长的需要，对于其中组装了包括串联和/或并联连接的多个电池的多个电池模块的多模块结构的电池组的需求也在增加。

[0007] 因为多模块结构的电池组包括多个电池，所以在使用单一BMU控制所有电池的充电/放电状态方面存在限制。近来，正在使用在包括于电池组中的每一个电池模块中安装BMU以构建电池管理系统(BMS)的技术。

[0008] 因为多模块结构的电池组通常具有高的操作电压，所以连接到BMS的外部装置需要是电隔离的。

[0009] 与此有关地，韩国专利公开公报No.10-2011-0027189公开了一种用于电隔离连接到BMS的外部装置的方法。

[0010] 图1是示意根据现有技术用于从BMS断开外部装置的方法的电路图。

[0011] 参考图1，通过将多个光耦合器1-#1～1-#N连接到电池组P的信号输出端子，在分别地向外部装置Ex发送信息的同时，电池组P可以从外部装置Ex电隔离。根据现有技术，为了在电池组的BMS和外部装置之间传递信息，需要大量的光耦合器。换言之，所要求的光耦合器的数目与BMS的输出端子的数目成正比地增加。然而，因为光耦合器是比普通电气元件更加昂贵的电气元件，所以向每一个输出端子提供一个光耦合器在经济方面不是有效率的。

[0012] 因此，需要一种具有BMS的降低的生产成本的用于从外部装置断开BMS的方法。

发明内容

[0013] 技术问题

[0014] 本公开设计用于解决现有技术的问题，并且因此本公开涉及提供一种使用小数目的光耦合器以降低生产成本的电池管理系统，该电池管理系统可以在维持与外部装置的绝缘的同时良好地向外部装置发送信息或者信号。

[0015] 技术方案

[0016] 为了实现该目的，根据本公开一个方面的一种电池管理系统是如下电池管理系统，该电池管理系统管理包括以顺序次序连接的至少两个电池组件的电池组，并且包括：至少两个电池管理装置，该电池管理装置每一个具有输出可变电压的第一端子和输出恒定电压的第二端子，并且为每一个电池组件设置；至少两个从开关单元，该至少两个从开关单元以顺序次序相互连接，并且为每一个电池管理装置设置以及连接在第一端子和第二端子之间，从开关单元基于从第一端子输出的可变电压选择性地接通或者断开；以及用于从电池管理装置向外部装置发送信息的信息传递单元，其中在从开关单元中，当设置在旨在向外部装置发送信息的电池管理装置中的从开关单元接通时，从开关单元朝向在从开关单元中的设置在最后的最后从开关单元以顺序次序接通，以形成信息传递路径，以允许信息传递单元向外部装置发送信息。

[0017] 从开关单元可以具有双极型晶体管。

[0018] 双极型晶体管可以是NPN型双极型晶体管，以及该NPN型双极型晶体管的基极可以连接到电池管理装置的第二端子，NPN型双极型晶体管的发射极可以连接到电池管理装置的第一端子，以及NPN型双极型晶体管的集电极可以连接到在连接以顺序次序连接的相邻从开关单元具有的NPN型双极型晶体管的发射极和设置有该相邻从开关单元的电池管理装置的第一端子的线上形成的连接器节点。

[0019] 该电池管理系统可以进一步包括连接在信息传递单元和最后从开关单元之间的主开关单元，以及当最后从开关单元接通时，主开关单元接通。

[0020] 最后从开关单元具有的NPN型双极型晶体管的集电极可以连接到主开关单元，以及当最后从开关单元接通并且电流流向最后从开关单元具有的NPN型双极型晶体管的集电极时，主开关单元可以接通。

[0021] 主开关单元可以具有双极型晶体管。

[0022] 主开关单元可以具有PNP型双极型晶体管，以及该PNP型双极型晶体管的基极可以连接到最后从开关单元具有的NPN型双极型晶体管的集电极。

[0023] 主开关单元具有的PNP型双极型晶体管的发射极可以连接到设置有最后从开关单元的电池管理装置的第二端子。

[0024] 主开关单元具有的PNP型双极型晶体管的集电极可以连接到信息传递单元的一端。

[0025] 电容器可以设置在连接NPN型双极型晶体管的基极和NPN型双极型晶体管的发射极的线上。

[0026] 二极管可以设置在连接连接器节点和第一端子的线上，以允许电流从连接器节点流向第一端子。

[0027] 最后从开关单元可以设置在管理在电池组件中具有最高电势的电池组件的电池管理装置中。

[0028] 双极型晶体管可以是PNP型双极型晶体管，以及该PNP型双极型晶体管的基极可以连接到电池管理装置的第一端子，PNP型双极型晶体管的发射极可以连接到电池管理装置的第二端子，以及PNP型双极型晶体管的集电极可以连接到在连接以顺序次序连接的相邻从开关单元具有的PNP型双极型晶体管的发射极和设置有相邻从开关单元的电池管理装置的第二端子的线上形成的连接器节点。

[0029] 该电池管理系统可以进一步包括连接在信息传递单元和最后从开关单元之间的主开关单元，以及当最后从开关单元接通时，主开关单元可以接通。

[0030] 最后从开关单元具有的PNP型双极型晶体管的集电极可以连接到主开关单元，以及当最后从开关单元接通并且电流在最后从开关单元具有的PNP型双极型晶体管的集电极中流动时，主开关单元可以接通。

[0031] 主开关单元可以具有双极型晶体管。

[0032] 主开关单元可以具有NPN型双极型晶体管，以及NPN型双极型晶体管的基极可以连接到最后从开关单元具有的PNP型双极型晶体管的集电极。

[0033] 主开关单元具有的NPN型双极型晶体管的发射极可以连接到设置有最后从开关单元的电池管理装置的第二端子。

[0034] 主开关单元具有的NPN型双极型晶体管的集电极可以连接到信息传递单元的一端。

[0035] 电容器可以设置在连接PNP型双极型晶体管的基极和PNP型双极型晶体管的发射极的线上。

[0036] 二极管可以设置在连接连接器节点和第二端子的线上，以允许电流从第二端子流向连接器节点。

[0037] 最后从开关单元可以设置在管理在电池组件中具有最低电势的电池组件的电池管理装置中。

[0038] 当从第一端子输出的可变电压低于从第二端子输出的恒定电压时，从开关单元可以接通。

[0039] 信息传递单元可以是在向外部装置发送信息的同时从外部装置断开信息传递单元的光耦合器。

[0040] 为了实现该目的，根据本公开另一个方面的一种电池组包括在前面描述的电池管理系统。

[0041] 为了实现该目的，根据本公开再一个方面的电池操作系统包括电池组和从电池组向其供应电力的负载。

[0042] 有利的效果

[0043] 根据本公开，可以使用光耦合器维持在外部装置和电池管理系统之间的隔离。特别地，根据本公开，可以使用小数目的光耦合器有效地从电池管理装置向外部装置发送信息。

附图说明

[0044] 附图示意本公开的优选实施例并且与前面的公开一起地，用于提供本公开的技术精神的进一步的理解，并且因此本公开不被视为限制于附图。

[0045] 图1是示意根据现有技术的用于从电池管理系统(BMS)断开外部装置的方法的电路图。

[0046] 图2是概略地示意根据本公开的的示例性实施例的BMS的体系结构的电路图。

[0047] 图3是概略地示意根据本公开的另一个示例性实施例的BMS的体系结构的电路图。

具体实施方式

[0048] 在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。在描述之前，应该理解在说明书和所附权利要求中使用的术语不应该视为限制于通常的和词典的含义，而是基于允许本发明人为了最好的解释适当地定义术语的原则，基于对应于本公开的技术方面的含义和概念予以解释。因此，在这里提出的说明只是仅仅为了示意的优选实例，而非旨在限制本公开的范围，从而应该理解能够在不偏离本公开的精神和范围的情况下对此做出其它等价和修改。

[0049] 图2是概略地示意根据本公开的的示例性实施例的电池管理系统(BMS)的体系结构的电路图。

[0050] 参考图2，根据本公开的示例性实施例的BMS包括至少两个电池管理装置20-#1～20-#N、至少两个从开关单元30-#1～30-#N、信息传递单元50，和主开关单元40。

[0051] 而且，根据本公开的示例性实施例的BMS管理包括相互电连接的至少两个电池组件10-#1～10-#N的电池组P。这里，该至少两个电池组件10-#1～10-#N可以以顺序次序连接。即，该至少两个电池组件10-#1～10-#N可以相互串联连接。换言之，如在图2中所示，该至少两个电池组件10-#1～10-#N可以从具有最低电势的电池组件10-#1到具有最高电势的电池组件10-#N以顺序次序连接。这里，该顺序次序并不是必要地代表从低电势到高电势的方向，并且包括沿着从高电势到低电势的方向的连接。

[0052] 每一个电池组件10-#1～10-#N包括单一二次电池单元11或者二次电池单元11的组件，并且二次电池单元11的组件可以由或者串联或者并联或者串并联连接的二次电池单元11组成。

[0053] 这里，二次电池单元11不限于具体的类型。每一个二次电池单元11可以包括可再充电并且要求对于充电或者放电电压加以考虑的锂离子电池、锂聚合物电池、Ni-Cd电池、Ni-MH电池和Ni-Zn电池。而且，可以基于要求的输出电压或者充电容量不同地设定二次电池单元11的数目。然而，本公开不受二次电池单元11的类型、输出电压和充电容量限制。虽然图2示出其中二次电池单元11全部串联连接的示例性实施例，但是本公开不受二次电池单元11的连接方法限制。

[0054] 可以为每一个电池组件10-#1～10-#N设置电池管理装置20-#1～20-#N以管理电池组件10-#1～10-#N。即，类似于电池组件10-#1～10-#N，可以设置至少两个电池管理装置20-#1～20-#N。可以为每一个电池组件设置至少一个电池管理装置以管理对应的电池组件。例如，如在图2中所示，可以设置对应于电池组件10-#1～10-#N的数目的电池管理装置
20-#1～20-#N的数目。因此，第一电池管理装置20-#1可以管理第一电池组件10-#1，第二电池管理装置20-#2可以管理第二电池组件10-#2，并且第N电池管理装置20-#N可以管理第N电池组件10-#N。

[0055] 具体地，电池管理装置20可以执行各种控制功能，包括包括电压或者电流的电气特性值的测量、充电/放电控制、电压均衡控制、对于在电池管理装置20管理的电池组件11中包括的每一个二次电池单元11的充电状态(SOC)估计。

[0056] 而且，电池管理装置20可以从外部装置60接收与电池管理装置20管理的电池组件11的充电和放电有关的控制信号，并且向外部装置60发送与电池管理装置20管理的电池组件11的状态相关联的信息。在根据本公开的示例性实施例的BMS中，该至少两个电池管理装置20-#1～20-#N可以通过一个信息传递单元50向外部装置60发送与电池管理装置20-#1～
20-#N管理的电池组件10-#1～10-#N的状态相关联的信息。

[0057] 而且，电池管理装置20可以具有第一端子21和第二端子22。这里，第一端子21可以输出可变电压。例如，第一端子21可以在当信息未被发送到外部装置60时输出高电压，并且在当尝试向外部装置60发送信息时输出低电压。这里，术语高和低可以是在绝对的意义上使用的，但是可以基于从将在以后描述的第二端子22输出的恒定电压的幅值在相对的意义上使用。即，作为从第一端子21输出的可变电压与从第二端子22输出的恒定电压的比较的结果，当可变电压高于恒定电压时，可变电压可以表达为高电压，并且相反，作为从第一端子21输出的可变电压与从第二端子22输出的恒定电压的比较的结果，当可变电压低于恒定电压时，可变电压可以表达为低电压。

[0058] 第二端子22可以输出恒定电压。如在前面描述地，“恒定电压”可以是当从第一端子21输出的电压低于恒定电压时使得从开关单元30能够接通的电压值。例如，从第二端子22输出的恒定电压值可以是5V。然而，应该理解，可以与从第一端子21输出的高电压值相关联地设定从第二端子22输出的电压值以控制从开关单元30的接通和断开。

[0059] 例如，电池管理装置20可以实现为集成电路(IC)，并且第一端子21可以是信号引脚并且第二端子22可以是电力引脚。

[0060] 而且，电池管理装置20可以包括稳压器以允许第二端子22输出恒定电压。稳压器指的是设计成向电路提供恒定电压的装置，并且因为稳压器是本领域技术人员熟知的，所以在这里省略其的详细说明。

[0061] 信息传递单元50可以向外部装置60发送信息。具体地，信息传递单元50可以从在该至少两个电池管理装置20-#1～20-#N中旨在向外部装置60发送信息的电池管理装置向外部装置60发送信息。在此情形中，信息传递单元50可以经由通过以顺序次序接通从开关单元30-#1～30-#N而建立的信息传递路径从电池管理装置向外部装置发送信息。

[0062] 优选地，信息传递单元50可以是光耦合器(OC)。

[0063] 光耦合器是由光源(输入)和光检测器(输出)组成的开关装置。通常，红外发光二极管(LED)被用作光源，并且响应于光导通的光电二极管或者光电晶体管被用作光检测器。因此，当电流流向输入侧(in)时，光源发射光并且在输出侧(out)上的光电二极管或者光电晶体管导通。即，光耦合器是通过光而非电耦合而接通或者断开的开关元件。因此，光耦合器OC可以在向外部装置60发送信息或者信号的同时从外部装置60断开BMS。

[0064] 从开关单元30-#1～30-#N可以为每一个电池管理装置20-#1～20-#N而设置。即，可以设置至少两个从开关单元30-#1～30-#N，并且可以为每一个电池管理装置20-#1～20-#N设置至少一个从开关单元30-#1～30-#N。

[0065] 在此情形中，从开关单元30-#1～30-#N可以为每一个电池管理装置20-#1～20-#N而设置，并且可以连接在第一端子21和第二端子22之间。从开关单元30-#1～30-#N可以基于从第一端子21输出的可变电压选择性地接通或者断开。

[0066] 而且，从开关单元30-#1～30-#N可以以顺序次序相互连接。即，如在图2中所示，第一从开关单元30-#1可以连接到第二从开关单元30-#2，第二从开关单元30-#2可以连接到第三从开关单元30-#3，并且第N-1从开关单元30-#N-1可以连接到第N从开关单元30-#N。

[0067] 而且，当从开关单元30-#1～30-#N中的任何一个接通时，从开关单元30-#1～30-#N可以以顺序次序接通。更加具体地，当从开关单元30-#1～30-#N中的任何一个接通时，从开关单元30-#1～30-#N可以朝向最后从开关单元30-#N以顺序或者系列次序接通。

[0068] 这里，最后从开关单元对应于在从开关单元中位于最后的从开关单元30-#N。即，最后从开关单元对应于邻近于信息传递单元50的从开关单元30-#N。在图2的实施例中，最后从开关单元30-#N对应于设置在管理具有最高电势的电池组件10-#N的电池管理装置20-#N中的从开关单元30-#N。

[0069] 类似于此地，当设置在旨在向外部装置60发送信息的电池管理装置中的从开关单元接通时，从开关单元30-#1～30-#N朝向最后从开关单元30-#N以顺序次序接通以建立可以沿其从电池管理装置向信息传递单元50发送信息的信息传递路径。

[0070] 优选地，BMS可以进一步包括连接在信息传递单元50和最后从开关单元30-#N之间的主开关单元40。

[0071] 主开关单元40可以设置在信息传递单元50和从开关单元30-#1～30-#N之间。更加具体地，主开关单元40可以设置在在从开关单元30-#1～30-#N中位于最后的最后从开关单元30-#N和信息传递单元50之间以将最后从开关单元30-#N直接地连接到信息传递单元50。

[0072] 而且，主开关单元40可以配置为当最后从开关单元30-#N接通时接通。

[0073] 因此，当从开关单元30-#1～30-#N中的任何一个接通时，从开关单元30-#1～30-#N从已接通的从开关单元到最后从开关单元30-#N以顺序次序接通。结果，当最后从开关单元30-#N接通时，主开关单元40接通并且信息传递单元50可以向外部装置60发送信息。

[0074] 在下文中，将描述用于实现操作的具体实施例。

[0075] 从开关单元可以具有双极型晶体管(BJT)。即，从开关单元可以使用双极型晶体管作为开关装置。

[0076] 例如，从开关单元可以具有NPN型双极型晶体管。即，如在图2中所示，从开关单元30-#1～30-#N可以作为NPN型双极型晶体管30-#1～30-#N得以实现。

[0077] NPN型双极型晶体管30-#1～30-#N每一个可以具有三个端子。即，NPN型双极型晶体管可以具有包括基极B、发射极E和集电极C的三个端子。当电流在基极B中输入时，NPN型双极型晶体管导通以使得电流在发射极E和集电极C之间流动。

[0078] NPN型双极型晶体管可以为每一个电池管理装置20-#1～20-#N而设置。在此情形中，基极B可以连接到电池管理装置的第二端子22，并且发射极E可以连接到电池管理装置的第一端子21。而且，集电极C可以连接到相邻从开关单元具有的NPN型双极型晶体管。更加具体地，集电极C可以连接到在连接相邻从开关单元具有的NPN型双极型晶体管的发射极E和设置有从开关单元的电池管理装置的第一端子21的线上形成的连接器节点(ns)。结果，NPN型双极型晶体管的集电极C、相邻NPN型双极型晶体管的发射极E，和设置有相邻从开关单元的电池管理装置的第一端子21可以通过连接器节点(ns)相互连接。

[0079] 回过来参考图2，以下给出其详细说明。

[0080] 首先，观察图2的第二从开关单元30-#2，第二从开关单元30-#2具有第二NPN型双极型晶体管30N-#2，并且第二NPN型双极型晶体管30N-#2具有基极B、发射极E和集电极C。基极B连接到第二电池管理装置20-#2的第二端子22。而且，发射极E连接到第二电池管理装置20-#2的第一端子21。而且，集电极C连接到在第二从开关单元30-#2和第三从开关单元30-#
3之间的连接器节点(ns)。连接器节点(ns)连接到集电极C、与此相邻的第三NPN型双极型晶体管30N-#3的发射极E，和设置有与此相邻的第三从开关单元30-#3的第三电池管理装置
20-#3的第一端子21。

[0081] 以此方式，当相互连接的从开关单元30-#1～30-#N中的任何一个接通时，其余的从开关单元以顺序次序接通。例如，给出了这样一种情形，其中从第二电池管理装置20-#2的第一端子21输出的可变电压低于从第二端子22输出的恒定电压。因为来自第二端子22的电压高于来自第一端子21的电压，所以电流向第二NPN型双极型晶体管30N-#2的基极B，并且因此在第二NPN型双极型晶体管30N-#2的发射极E和集电极C之间流动。因此，第二从开关单元30-#2接通。

[0082] 因为电流在第二从开关单元30-#2的发射极E和集电极C之间流动，所以电流流向第三NPN型双极型晶体管30N-#3的基极B。相应地，电流在第三NPN型双极型晶体管30N-#3的发射极E和集电极C之间流动。因此，第三从开关单元30-#3接通。

[0083] 利用这种方法，第四从开关单元30-#4到第N-1从开关单元30-#N-1和最后从开关单元，即，第N从开关单元30-#N可以以系列次序接通。然后，可以形成信息传递路径以允许第二电池管理装置20-#2向外部装置60发送信息。

[0084] 如在前面描述地，主开关单元40可以连接在信息传递单元50和最后从开关单元30-#N之间。在此情形中，主开关单元40可以实现为当电流流向最后从开关单元30-#N具有的NPN型双极型晶体管30N-#N的集电极C时导通。

[0085] 而且，主开关单元40可以实现为类似于从开关单元30的双极型晶体管。例如，主开关单元40可以具有PNP型双极型晶体管。

[0086] PNP型双极型晶体管可以如此实现，使得基极连接到最后从开关单元具有的NPN型双极型晶体管的集电极，并且当最后从开关单元接通时，电流向PNP型双极型晶体管的基极并且因此在PNP型双极型晶体管的发射极和集电极之间流动。

[0087] 更加具体地，如在图2中所示，主开关单元40具有的PNP型双极型晶体管40P的发射极E可以连接到设置有最后从开关单元30-#N的第N电池管理装置20-#N的第二端子22，并且主开关单元40具有的PNP型双极型晶体管40P的集电极C可以连接到信息传递单元50的一端。更加具体地，集电极C可以电连接到信息传递单元50的输入侧(in)上的高电势端子。

[0088] 在下文中，参考图2描述在其中主开关单元40实现为PNP型双极型晶体管40P的示例性实施例中的操作。

[0089] 例如，给出了其中第二电池管理装置20-#2意图发送信息的情形。在此情形中，第二电池管理装置20-#2的第一端子21输出比从第二端子22输出的恒定电压更低的电压。因为来自第二端子22的电压高于来自第一端子21的电压，所以电流向第二NPN型双极型晶体管30N-#2的基极B并且因此在第二NPN型双极型晶体管30N-#2的发射极E和集电极C之间流动。因此，第二从开关单元30-#2接通。

[0090] 因为电流在第二NPN型双极型晶体管30N-#2的发射极E和集电极C之间流动，所以电流流向第三NPN型双极型晶体管30N-#3的基极B。然后，电流在第三NPN型双极型晶体管30N-#3的发射极E和集电极C之间流动。因此，第三从开关单元30-#3接通。

[0091] 利用这种方法，第四从开关单元30-#4到第N-1从开关单元30-#N-1和最后从开关单元，即，第N从开关单元30-#N可以以系列次序接通。当最后从开关单元，即，第N从开关单元30-#N接通时，电流在第NNPN型双极型晶体管30N-#N的发射极E和集电极C之间流动。然后，电流流向连接到第NNPN型双极型晶体管30N-#N的集电极C的主开关单元40的PNP型双极型晶体管40P的基极B。结果，电流在PNP型双极型晶体管40P的发射极E和集电极C之间流动，并且因此流向连接到PNP型双极型晶体管40P的集电极C的光耦合器OC。

[0092] 虽然图2示出光耦合器的另一端连接到第N-1电池组件10-#N-1的底部，但是本公开的光耦合器OC的连接配置不限于此。这是考虑到包括主开关单元和光耦合器OC的PNP型双极型晶体管40P的内部压力地设定的，并且显然光耦合器OC的另一端可以以不同的方式连接。

[0093] 如在前面描述地，当从开关单元30和主开关单元40接通时，电池管理装置20可以使用光耦合器OC向外部装置60发送与电池管理装置20管理的电池组件10相关联的信息。例如，电池管理装置20可以当由过度充电引起的危险情况诸如爆炸在电池管理装置20管理的电池组件10中发生时向外部装置60发送信息。

[0094] 虽然在这里使用的术语“主”和“从”用于将从开关单元30区别于主开关单元40，但是这并非意味着其中主开关单元40向从开关单元30发送控制(命令)信号的关系。

[0095] 优选地，电容器(cap)可以设置在在从开关单元30中设置的NPN型双极型晶体管30N的基极B和发射极E之间。即，电容器(cap)可以设置在连接基极B和发射极E的线上。电容器(cap)用于减少在设置在从开关单元30中的NPN型双极型晶体管30N的操作期间由噪声引起的故障。即，电容器(cap)用作电压缓冲器以稳定该多个从开关单元30-#1～30-#N和主开关单元40的接通和断开操作。

[0096] 而且，优选地，二极管D可以设置在连接连接器节点(ns)和第一端子21的线上。在此情形中，如在图2中所示，二极管D可以设置成导引电流从连接器节点(ns)流向第一端子21。二极管D阻止电流流向第一端子21以防止电池管理装置20受到损坏。例如，当电流从具有高电势的第一端子流向具有低电势的第一端子时，电池管理装置20可以受到损坏，并且二极管D可以防止电流的这种流动。

[0097] 而且，主开关单元40可以配备有用于稳定操作的电容器(cap)，和用于防止元件受到损坏的二极管D(见图2)。

[0098] 另外，根据本公开的示例性实施例的BMS可以进一步包括保护电阻器R以防止过度充电。

[0099] 在上文中，已经描述了包括NPN型双极型晶体管的从开关单元，并且现在将描述根据本公开另一个示例性实施例的BMS。如上根据本公开的示例性实施例的BMS的说明将同等地应用于根据本公开另一个示例性实施例的BMS，并且在这里省略了重复的说明。

[0100] 根据本公开另一个示例性实施例的BMS可以包括包含PNP型双极型晶体管的从开关单元。

[0101] 图3是概略地示意根据本公开另一个示例性实施例的BMS的体系结构的电路图。

[0102] 参考图3，根据本公开另一个示例性实施例的BMS的从开关单元30的接通次序与在前面描述的、根据本公开的示例性实施例的BMS的相反。即，根据本公开另一个示例性实施例，具有高电势的从开关单元30-#1首先接通，并且然后从开关单元朝向低电势以顺序次序接通。

[0103] 从开关单元30具有PNP型双极型晶体管30P。PNP型双极型晶体管30P的基极B连接到电池管理装置20的第一端子21。而且，PNP型双极型晶体管30P的发射极E连接到电池管理装置20的第二端子22。而且，PNP型双极型晶体管30P的集电极C连接到在连接以顺序次序连接的相邻从开关单元30具有的PNP型双极型晶体管30P的发射极E和设置有相邻从开关单元30的电池管理装置20的第二端子22的线上形成的连接器节点(ns)。

[0104] 而且，二极管D连接在连接连接器节点(ns)和第二端子22的线上。这里，二极管D设计成允许电流从第二端子22流向连接器节点(ns)。

[0105] 虽然未在图3中示出，但是电容器可以设置在连接PNP型双极型晶体管30P的基极B和发射极E的线上。

[0106] 在从开关单元30-#1～30-#N中，最后从开关单元30-#N设置在管理在电池组件10-#1～10-#N中具有最低电势的电池组件10-#N的电池管理装置20-#N中。而且，最后从开关单元30-#N连接到主开关单元40，并且主开关单元40配置为当最后从开关单元30-#N接通时接通。

[0107] 更加具体地，在根据本公开另一个示例性实施例的BMS的情形中，主开关单元40具有NPN型双极型晶体管40N。NPN型双极型晶体管40N的基极B连接到最后从开关单元30-#N具有的PNP型双极型晶体管30P-#N的集电极C。而且，NPN型双极型晶体管40N的发射极E连接到设置有最后从开关单元30-#N的电池管理装置20-#N的第一端子21。而且，NPN型双极型晶体管40N的集电极C连接到实现为光耦合器OC的信息传递单元50的一端和第一电池管理装置的底部(低电势)。

[0108] 在此情形中，光耦合器OC和NPN型双极型晶体管40N的集电极C借助于PNP型双极型晶体管40P连接。即，根据本公开另一个示例性实施例的BMS的主开关单元40是通过组合PNP型双极型晶体管40P和NPN型双极型晶体管40N构造的。包括主开关单元40的PNP型双极型晶体管40P的基极B连接到NPN型双极型晶体管40N的集电极C。因此，当NPN型双极型晶体管40N导通并且电流在NPN型双极型晶体管40N的发射极E和集电极C之间流动时，电流流向包括主开关单元40的PNP型双极型晶体管40P的基极B并且PNP型双极型晶体管40P导通。当PNP型双极型晶体管40P导通时，电流流向光耦合器OC的输入端(in)。在图3中，光耦合器的一端连接到第一电池管理装置的第二端子，并且另一端连接到包括主开关单元40的PNP型双极型晶体管40P的发射极E。

[0109] 根据这个实施例，当旨在发送信息的电池管理装置向第一端子21输出低电压时，连接到旨在发送信息的电池管理装置20的从开关单元30接通，并且从开关单元30-#1～30-#N朝向连接到具有低电压的电池管理装置的从开关单元以顺序次序接通。结果，设置在管理在电池组件10-#1～10-#N中具有最低电势的电池组件10-#N的电池管理装置20-#N中的最后从开关单元30-#N接通，并且主开关单元40接通。具体地，当NPN型双极型晶体管40N导通并且然后PNP型双极型晶体管40P导通时，电流通过光耦合器OC流动。

[0110] 根据本公开的BMS可以是包括BMS和相互电连接的至少两个电池组件的电池组的一个部件。

[0111] 而且，根据本公开的电池组可以是包括电池组和从电池组向其供应电力的负载的电池操作系统的一个部件。

[0112] 电池操作系统可以包括例如电动车辆(EV)、混合电动车辆(HEV)、电动自行车(E-Bike)、电动工具、能量存储系统、不间断电源(UPS)、便携式计算机、移动电话、便携式音频装置、便携式视频装置等，并且负载可以包括例如利用从电池组供应的电力产生旋转作用力的电机，或者将从电池组供应的电力逆变成各种电路部件所需的电力的电力逆变电路。

[0113] 根据本公开，BMS可以使用小数目的光耦合器从外部装置电隔离。因此，BMS的制造成本可以降低。

[0114] 在本公开的说明中，应该理解，本公开的每一个元件是在逻辑上而非在物理上加以区别的。

[0115] 即，每一个元件对应于逻辑元件以实现本公开的技术精神，并且相应地，即使每一个元件被集成或者分离，如果由本公开的逻辑元件执行的功能能够得以实现，其仍然应该被理解为落入本公开的范围内，并且应该理解，如果其是执行相同或者类似功能的元件，与名称是否相同无关地，其落入本公开的范围内。

[0116] 虽然在上文中已经结合仅仅有限数目的实施例和附图描述了本公开，但是本公开不限于此，并且应该理解，在本公开和所附权利要求的精神和范围以及它们的等价形式内，本领域普通技术人员可以做出各种改变和修改。