电池组的通信系统以及包括其的电池组

摘要

公开了一种电池组的通信系统以及一种包括其的电池组。根据本发明的实施例的电池组的通信系统是电池组的包括如下部件的通信系统包括：发送器，将通信信号从电池组发送到外部装置；以及接收器，接收来自外部装置的通信信号，其中，发送器包括第一晶体管、第二晶体管和第一二极管，第一晶体管响应于从电池组的BMS输出的第一通信信号来执行开关操作，第二晶体管响应于第一晶体管的开关操作来执行开关操作，第一二极管响应于第一晶体管和第二晶体管的开关操作而将第一通信信号传输到外部装置，其中，接收器包括第三晶体管、第四晶体管和第二二极管，第三晶体管响应于从外部装置接收的第二通信信号来执行开关操作，第四晶体管响应于第三晶体管的开关操作来执行开关操作，第二二极管响应于第三晶体管和第四晶体管的开关操作而将第二通信信号传输到BMS。

权利要求

1.一种电池组的通信系统，所述通信系统包括被构造成将第一通信信号从电池组发送到外部装置的发送器以及被构造成接收来自外部装置的第二通信信号的接收器，其中，所述发送器包括：

第一晶体管，被构造成响应于从电池组的电池管理系统(BMS)输出的第一通信信号来执行开关操作；

第二晶体管，被构造成响应于第一晶体管的开关操作来执行开关操作；以及第一二极管，被构造成当第一晶体管和第二晶体管截止时将第一通信信号传输到外部装置，

其中，所述接收器包括：

第三晶体管，被构造成响应于从外部装置接收的第二通信信号来执行开关操作；

第四晶体管，被构造成响应于第三晶体管的开关操作来执行开关操作；以及第二二极管，被构造成当第三晶体管和第四晶体管截止时将第二通信信号传输到BMS，其中，第一晶体管的发射极连接到第一二极管的阳极，并且第一二极管的阴极连接到第二晶体管的集电极，

其中，第三晶体管的发射极连接到第二二极管的阴极，并且第二二极管的阳极连接到第四晶体管的集电极。

2.根据权利要求1所述的通信系统，其中，第一晶体管和第三晶体管是P型晶体管，第二晶体管和第四晶体管是N型晶体管。

3.根据权利要求1所述的通信系统，其中，第一晶体管的集电极连接到第二晶体管的基极，

其中，当第一通信信号具有高电平时，第一晶体管因第一通信信号而截止，并且当第一晶体管截止时，第二晶体管截止，其中，第一二极管被构造成当第一通信信号具有高电平时将第一通信信号传输到外部装置。

4.根据权利要求1所述的通信系统，其中，当从BMS输出的第一通信信号具有低电平时，第一通信信号通过第一晶体管和第二晶体管被传输到外部装置。

5.根据权利要求1所述的通信系统，其中，电池组的接地和外部装置的接地彼此电分离。

6.根据权利要求1所述的通信系统，其中，第三晶体管的集电极连接到第四晶体管的基极，

其中，当第二通信信号具有高电平时，第三晶体管因第二通信信号而截止，并且当第三晶体管截止时，第四晶体管截止，其中，第二二极管构造成当第二通信信号具有高电平时将第二通信信号传输到BMS。

7.根据权利要求1所述的通信系统，其中，当第二通信信号具有低电平时，从外部装置输出的第二通信信号通过第三晶体管和第四晶体管被传输到BMS。

8.一种电池组，所述电池组包括：根据权利要求1至7中的任一项所述的通信系统；

多个电池单体，是可再充电的；

充电-放电控制开关，连接到所述多个电池单体的负端子；以及BMS，被构造成：监视所述多个电池单体的状态，控制充电-放电控制开关的开关操作，并且将通信信号输出到通信系统。

说明书

电池组的通信系统以及包括其的电池组

技术领域

[0001] 本公开涉及一种电池组的通信系统和一种包括该通信系统的电池组，更具体地，涉及一种如下通信系统以及一种包括该通信系统的电池组，该通信系统被构造为使得当包
括低侧(Low Side)FET的电池组与外部系统通信时，通信单元的电池接地和外部系统的接
地物理分离，以防止通信单元消耗过多的电流并防止通信单元因高电压而受损。

背景技术

[0002] 电池组可以包括电池管理系统(BMS)，BMS可以根据电池IC的类型应用保护FET作为高侧FET或低侧FET。

[0003] 高侧FET指这样一种结构，该结构通过使用设置在电池IC中的电荷泵电路来控制相对于电池功率的保护FET的栅极。另外，低侧FET指用于控制相对于电池接地电压的保护
FET的栅极的结构。

[0004] 当电池IC能够执行通信并且因此与连接到电池组的外部装置或系统通信时，根据保护FET的位置(高侧或低侧)来确定保护FET截止时执行通信的可能性。

[0005] 图1是示出相关技术的电池组的通信系统的示意图。参照图1，电池IC通过组发送器端Pack TX和组接收器端Pack RX来与外部系统的接收器端SET RX和发送器端SET TX通
信。

[0006] 当低侧FET应用于图1中示出的电池组时，可能发生过电流。因此，当电池组被放置时，可能发生低电压故障，并且在一些情况下，可能导致BMS故障和系统硬件故障。

发明内容

[0007] 技术问题

[0008] 本公开的目的是提供一种包括低侧FET的电池组的通信系统和提供一种包括该通信系统的电池组，该通信系统被构造成当电池组和外部系统互相通信时，防止通信单元消
耗过多的电流并防止通信单元因高电压而受损。

[0009] 技术方案

[0010] 根据本公开的实施例，提供了一种电池组的通信系统，该通信系统包括：发送器，被构造成将通信信号从电池组发送到外部装置；以及接收器，被构造成接收来自外部装置
的通信信号，其中，发送器包括第一晶体管、第二晶体管和第一二极管，第一晶体管被构造
成响应于从电池组的电池管理系统(BMS)输出的第一通信信号执行开关操作，第二晶体管
被构造成响应于第一晶体管的开关操作执行开关操作，第一二极管被构造成响应于第一晶
体管和第二晶体管的开关操作将第一通信信号传输到外部装置，其中，接收器包括第三晶
体管、第四晶体管和第二二极管，第三晶体管被构造成响应于从外部装置接收的第二通信
信号执行开关操作，第四晶体管被构造成响应于第三晶体管的开关操作执行开关操作，以
及第二二极管被构造成响应于第三晶体管和第四晶体管的开关操作将第二通信信号传输
到BMS。

[0011] 另外，第一晶体管和第三晶体管可以是P型晶体管，第二晶体管和第四晶体管可以是N型晶体管。

[0012] 另外，第一晶体管的发射极可以连接到第一二极管的阳极，并且第一二极管的阴极可以连接到第二晶体管的集电极。

[0013] 另外，第一晶体管的集电极可以连接到第二晶体管的基极，其中，第一晶体管可以在第一通信信号具有高电平时被第一通信信号截止，并且第二晶体管可以在第一晶体管截
止时截止，其中，第一二极管可以被构造成当第一通信信号具有高电平时将第一通信信号
传输到外部装置。

[0014] 另外，当第一通信系统具有低电平时，从BMS输出的第一通信信号可以通过第一晶体管和第二晶体管被传输到外部装置。

[0015] 另外，电池组的接地和外部装置的接地可以彼此电分离。

[0016] 另外，第三晶体管的集电极可以连接到第四晶体管的基极，其中，第三晶体管可以在第二通信信号具有高电平时被第二通信信号截止，并且第四晶体管可以在第三晶体管截
止时截止，其中，第二二极管可以被构造成当第二通信信号具有高电平时将第二通信信号
传输到BMS。

[0017] 另外，当第二通信系统具有低电平时，从外部装置输出的第二通信信号可以通过第三晶体管和第四晶体管被传输到BMS。

[0018] 根据本公开的另一实施例，一种电池组包括：所述实施例的通信系统；可被再充电的多个电池单体；充电-放电控制开关，连接到所述多个电池单体的负(–)端子；以及BMS，被
构造成监视所述多个电池单体的状态，控制充电-放电控制开关的开关操作，并且将通信信
号输出到通信系统。

[0019] 技术效果

[0020] 本公开可以提供一种应用低侧FET的电池组的通信系统，该通信系统被构造成防止电池组和外部系统互相通信时通信单元消耗过多的电流和被高电压损坏。本公开还可以
提供一种包括该通信系统的电池组。

附图说明

[0021] 图1是示出相关技术的电池组的通信系统的示意图。

[0022] 图2是示出根据本公开的实施例的应用了通信系统的电池组的结构的示意图。

[0023] 图3是示出根据本公开的实施例的电池组的通信系统的构造的示意图。

具体实施方式

[0024] 在下文中，将参照附图详细描述示例实施例。然而，各种其他的实施例会是可以的，并且在此描述的实施例并不是出于限制的目的。这些实施例被提供为使得本公开将是
彻底的且完整的，并且将把本公开的范围充分地传达给本领域的技术人员。

[0025] 在以下的描述中，技术术语仅用于解释具体的实施例而不限制本公开的范围和精神。除非另外提及，否则单数形式的术语可以包括复数形式。将理解的是，诸如“包含”、“包
括”以及“具有”的术语在此使用时说明存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件、组件或
它们的组合，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件或它
们的组合。将理解的是，尽管在此使用术语“第一”和“第二”来描述各种元件，但是这些元件
不应该受这些术语的限制。这些术语仅仅用于将一个元件或组件与其他元件或组件区分
开。

[0026] 在下文中，将参照附图详细描述示例实施例。在本公开中，同样的附图标记表示同样的元件。在附图中，相同或相应的元件用相同的附图标记表示，并且将不进行重复描述。

[0027] 图2是示出根据本公开的实施例的应用了通信系统的电池组的构造的示意图。

[0028] 参照图2，电池组包括：多个电池单体；电池管理系统(BMS)，被构造成监视电池单体的状态。另外，BMS通过控制充电控制FET(CFET)和放电控制FET(DFET)的开关操作来控制
电池组的充电操作和放电操作。

[0029] 电池组可以包括与电池单体对应的正(+)端子Pack+和负(–)端子Pack-并且可以通过正端子Pack+和负端子Pack-连接到外部装置。外部装置可以是从电池组接收电力的负载
或者是向电池组供应电力以对电池单体充电的充电装置。

[0030] BMS可以包括电池IC和微控制器单元(MCU)，MCU可以起到根据本公开的实施例的电池组的通信系统的功能。MCU可以连接到外部装置的发送器端TX和接收器端RX，以接收来
自外部装置的通信信号或将通信信号发送到外部装置。

[0031] 低侧FET应用于根据本公开的实施例的应用了通信系统的电池组，低侧FET指CFET和DFET如图2所示连接到电池单体的负(–)端子。

[0032] 当DFET截止以保护电池组时，电池组与电池接地GND通信，并且外部装置与组端子通信。在这种情况下，电池组与外部装置互不通信。

[0033] 另外，当负端子Pack-处于浮置电平并且外部装置的内部电容器被完全放电时，负端子Pack-、发送器端TX和接收器端RX的电压升高到正端子Pack+的电压电平，由于电池组的
发送器端TX和接收器端RX连接到一定的电压电平(例如，3.3V)，因此过电压被施加到发送
器端TX和接收器端RX。

[0034] 再次参照图1，电阻器和稳压二极管(齐纳二极管)可以布置在电池组与外部系统的接收器端SET RX和发送器端SET TX之间。图1中示出的电阻器和稳压二极管可以用于图2
中示出的电池组和外部装置之间的通信端。

[0035] 向电阻器和稳压二极管施加过电压，从而发生电流消耗。当电阻器和稳压二极管的特征值没有被适当地设定时，会发生过多的电流消耗，因此当电池组被放置时，可能发生
低电压故障。此外，在某些情况下，可能导致BMS故障和整个系统硬件故障。

[0036] 本公开的实施方式

[0037] 图3是示出根据本公开的实施例的电池组的通信系统的构造的示意图。

[0038] 参照图3，根据本公开的实施例，通信系统用于电池组和连接到电池组的外部装置，并且被构造成以使电池组的接地和外部装置的接地分开。

[0039] 根据本公开的实施例的电池组的通信系统包括：发送器110，被构造成将来自电池组的通信信号发送到外部装置；以及接收器120，被构造成接收来自外部装置的通信信号。
参照图3，通信系统可以包括发送器110、接收器120以及电池管理系统(BMS)的一部分。

[0040] 电池组可以包括多个电池单体，电池模块可以通过将电池单体彼此串联连接来构造，或者通过将电池单体串联连接然后将串联连接的电池单体的多个组并联连接来构造。

[0041] BMS监视电池单体的状态并且控制电池组的充电操作和放电操作。另外，应用了本公开的通信系统的电池组包括低侧FET。也就是说，如图3所示，放电控制FET(DFET)连接到
电池组的端子P–。

[0042] 电池组可以包括DFET和充电控制FET(CFET，未示出)，CFET可以与DFET串联或并联连接，可以通过BMS来控制开关操作。

[0043] 另外，发送器110包括第一晶体管TR1、第二晶体管TR2和第一二极管D1。第一晶体管TR1响应于从电池组的BMS输出的第一通信信号来执行开关操作。第二晶体管TR2响应于
第一晶体管TR1的开关操作来执行开关操作。

[0044] 例如，当从BMS输出具有高电平的第一通信信号时，第一晶体管TR1可以通过具有高电平的第一通信信号而截止，相应地第二晶体管TR2也可以截止。

[0045] 第一二极管D1可以响应于第一晶体管TR1和第二晶体管TR2的开关操作而将第一通信信号传输到外部装置。

[0046] 在实施例中，当第一晶体管TR1和第二晶体管TR2截止时，第一二极管D1可以将第一通信信号传输到外部装置。在这时，第一通信信号可以经由第一二极管D1从BMS传输到外
部装置的接收器端SET RX。

[0047] 另外，第一晶体管TR1可以是被构造为通过具有高电平的第一通信信号而截止的P型晶体管。第二晶体管TR2可以是被构造为当第一晶体管TR1截止时而截止的N型晶体管。

[0048] 在第一晶体管TR1和第二晶体管TR2分别为P型晶体管和N型晶体管的条件下，当从BMS输出具有低电平的第一通信信号时，第一晶体管TR1导通，相应地第二晶体管TR2也导
通。因此，具有低电平的第一通信信号可以通过第一晶体管TR1和第二晶体管TR2传输到外
部装置的接收器端SET RX。

[0049] 另外，第一晶体管TR1的发射极可以连接到第一二极管D1的阳极，并且第一二极管D1的阴极可以连接到第二晶体管TR2的集电极。另外，第一晶体管TR1的基极可以连接到BMS
以接收从BMS输出的第一通信信号。另外，第一晶体管TR1的集电极可以连接到第二晶体管
TR2的基极。

[0050] 另外，接收器120包括第三晶体管TR3、第四晶体管TR4和第二二极管D2。第三晶体管TR3响应于从外部装置接收的第二通信信号来执行开关操作，并且第四晶体管TR4响应于
第三晶体管TR3的开关操作来执行开关操作。

[0051] 例如，当从外部装置输出具有高电平的第二通信信号时，第三晶体管TR3可以通过具有高电平的第二通信信号而截止，相应地第四晶体管TR4也可以截止。

[0052] 第二二极管D2可以响应于第三晶体管TR3和第四晶体管TR4的开关操作而将第二通信信号传输到BMS。

[0053] 在实施例中，当第三晶体管TR3和第四晶体管TR4截止时，第二二极管D2可以将第二通信信号传输到BMS。在这时，第二通信信号通过第二二极管D2从外部装置的发送器端
SET RX传输到BMS。

[0054] 另外，第三晶体管TR3可以是被构造成通过具有高电平的第二通信信号而截止的P型晶体管。第四晶体管TR4可以是被构造成当第三晶体管TR3截止时而截止的N型晶体管。

[0055] 在第三晶体管TR3和第四晶体管TR4分别是P型晶体管和N型晶体管的条件下，当从外部装置的发送器端SET TX输出具有低电平的第二通信信号时，第三晶体管TR3导通，相应
地第四晶体管TR4也导通。因此，具有低电平的第二通信信号可以通过第三晶体管TR3和第
四晶体管TR4传输到BMS。

[0056] 另外，第三晶体管TR3的发射极可以连接到第二二极管D2的阴极，并且第二二极管D2的阳极可以连接到第四晶体管TR4的集电极。另外，第三晶体管TR3的基极可以连接到外
部装置的发送器端SET TX，以接收从外部装置的发送器端SET XT输出的第二通信信号。另
外，第三晶体管TR3的集电极可以连接到第四晶体管TR4的基极。

[0057] 如以上参照图3所述，具有低电平的通信信号可以通过发送器110或接收器120的晶体管在电池组和外部装置的通信端(发送器端SET TX或接收器端SET RX)之间传输。同样
地，具有高电平的通信信号可以通过发送器110或接收器120的二极管在电池组和外部装置
的通信端(发送器端SET TX或接收器端SET RX)之间传输。

[0058] 根据本公开的电池组的通信系统，由于电池组的接地与连接到电池组的外部装置的通信端的接地物理分离，所以可以减少电池组的通信单元的电流消耗并且可以减少由高
电压造成的硬件损坏。

[0059] 尽管已经描述了一些实施例，但是将理解的是，可以在本公开的范围内做出各种实施例。另外，上述元件的未被描述的等同物也可以在本公开的范围内。因此，本公开的范
围和精神应由权利要求书限定。

[0060] 工业实用性

[0061] 本公开涉及一种用于电池组的通信系统和一种包括该通信系统的电池组。更具体地，本公开可以提供一种这样的通信系统，该通信系统被构造成使得当包括低侧FET的电池
组与外部系统通信时，通信单元的电池接地和外部系统的接地物理分离，以防止通信单元
消耗过多的电流并防止通信单元因高电压而受损，本公开还可以提供一种包括该通信系统
的电池组。