电池组、单体电池模块以及单体电池模块组件的制作方法

本发明涉及电池组、单体电池模块以及单体电池模块组件。

背景技术：

电子设备(诸如，膝上型电脑和移动电话以及车辆)通过电池接收必需的能量。这种电池可以由包括电池单元和各种电路的电池组制造。

在电池组中，多个电池电源以串联或者并联的方式相互连接，并且在这种情况下，电池组由电池管理系统(在下文中，被称为“BMS”)控制。BMS通过由印刷电路板(PCB)组成的硬件和BMS软件来配置，并且组合的硬件和软件被称为BMS。

在这种情况下，在相关技术中，电池组需要嵌入BMS硬件。

公开

技术问题

本发明致力于提供没有电池管理系统(BMS)硬件的电池组、单体电池模块和单体电池模块组件。

技术解决方案

本发明的示例性实施例提供了一种电池组，包括：至少一个单体电池模块；以及通信连接器，其与至少一个单体电池模块连接，以与外部设备进行有线通信，其中，至少一个单体电池模块与通信连接器有线地连接，以根据从外部设备接收到的控制命令来控制单体电池的充电和放电，并且外部设备安装有在其中传输控制命令的电池管理系统被实现的外部硬件设备或者实现电池管理系统的软件。

至少一个单体电池模块可以包括有线通信类型的单体电池模块，该有线通信类型的单体电池模块还包括有线通信端子和有线通信模块，有线通信端子和有线通信模块与通信连接器有线地连接以接收控制命令；以及根据通过有线通信端子和有线通信模块接收到的控制命令来控制充电和放电的CPU；并且在多个有线通信类型的单体电池模块中相互连接。

至少一个单体电池模块可以包括：无线通信类型的单体电池模块，其包括无线天线和无线通信模块；以及根据通过无线天线和无线通信模块接收到的控制命令来控制单体电池的充电和放电的CPU；以及组合通信类型的单体电池模块，其包括与通信连接器和有线通信类型的单体电池模块连接的有线通信端子和有线通信模块、与无线通信类型的单体电池模块进行无线通信的无线天线和与无线天线连接的无线通信模块，以及CPU，其从外部设备通过有线通信端子和有线通信模块接收控制命令，根据控制命令控制单体电池的充电和放电，并且将控制命令传递到通过无线天线连接的无线通信类型单体电池模块。

电池组还可以包括：电池正极端子和电池负极端子以及用于从外部设备供应电力的功率连接器；其中，有线通信类型的单体电池模块、无线通信类型的单体电池模块以及组合通信类型的单体电池模块还可以包括：单体电池，其包括与电池正极端子连接的单体电池模块正极端子以及与电池负极端子连接的单体电池模块负极端子；DC功率端子，其与电池正极端子和电池负极端子连接以接收电池电压；以及DC-DC转换器，其被定位在单体电池和DC功率端子之间并且将从DC功率端子接收到的DC功率充电到单体电池中。

有线通信类型的单体电池模块还可以包括：控制器功率端子，其与功率连接器连接，以将从外部设备接收到的电力供应给CPU和有线通信模块，并且有线通信端子、控制器功率端子和DC功率端子在多个第一单体电池模块中可以相互连接。

无线通信类型的单体电池模块还可以包括：控制器功率端子，其与功率连接器连接，以将从外部设备接收到的电力供应给CPU和无线通信模块；组合通信类型单体电池模块还可以包括：控制器功率端子，其与功率连接器连接，以将从外部设备接收到的电力供应给CPU、无线通信模块和有线通信模块；有线通信端子、控制器功率端子和DC功率端子可以相互连接在组合通信类型的单体电池模块和至少一个有线通信类型的单体电池模块之间，无线通信端子、控制器功率端子和DC功率端子可以相互连接在组合通信类型的单体电池模块和至少一个无线通信类型的单体电池模块之间，并且控制器功率端子和DC功率端子可以相互连接在至少一个有线通信类型的单体电池模块和至少一个无线通信类型的单体电池模块之间。

电池组还可以包括电池正极端子和电池负极端子；功率连接器，其用于从外部设备供应电力；以及外部功率端子。

在本文中，有线通信类型的单体电池模块、无线通信类型的单体电池模块以及组合通信类型的单体电池模块还可以包括：单体电池，其包括与电池正极端子连接的单体电池模块正极端子以及与电池负极端子连接的单体电池模块负极端子；AC功率端子，其与外部功率端子连接以接收外部AC电压；以及AC-DC转换器，其被定位在单体电池和AC功率端子之间，并且将从AC功率端子接收到的AC功率转换为DC功率，以使单体电池充电。

有线通信类型的单体电池模块还可以包括：控制器功率端子，其与功率连接器连接以将从外部设备接收到的电力供应给CPU和有线通信模块；无线通信类型的单体电池模块还可以包括：控制器功率端子，其与功率连接器连接以将从外部设备接收到的电力供应给CPU和无线通信模块；组合通信类型的单体电池模块还可以包括：控制器功率端子，其与功率连接器连接以将从外部设备接收到的电力供应给CPU、无线通信模块和有线通信模块；有线通信端子、控制器功率端子和AC功率端子可以相互连接在组合通信类型的单体电池模块和至少一个有线通信类型的单体电池模块之间，无线通信端子、控制器功率端子和AC功率端子可以相互连接在组合通信类型的单体电池模块和至少一个无线通信类型的单体电池模块之间，并且控制器功率端子和AC功率端子可以相互连接在至少一个有线通信类型的单体电池模块和至少一个无线通信类型的单体电池模块之间。

本发明的另一个示例性实施例提供了一种电池组，其包括：至少一个单体电池模块，其中至少一个单体电池模块包括有线通信类型的单体电池模块，其包括根据通过有线通信接收到的控制命令来控制单体电池的充电和放电的CPU；无线通信类型的单体电池模块，其包括根据通过无线通信从外部设备接收到的控制命令来控制单体电池的充电和放电的CPU；以及组合通信类型的单体电池模块，其根据从外部设备通过无线通信接收到的控制命令来控制单体电池的充电和放电，并且将控制命令通过有线通信传递到有线通信类型的单体电池模块；并且外部设备安装有在其中实现传输控制命令的电池管理系统的外部硬件设备或者实现电池管理系统的软件。

电池组还可以包括：电池正极端子和电池负极端子以及用于从外部设备供应电力的功率连接器；其中有线通信类型的单体电池模块、无线通信类型的单体电池模块以及组合通信类型的单体电池模块可以通过从电池正极端子和电池负极端子接收到的电池电压使单体电池充电，并且将CPU的电力供应为从功率连接器接收的电力。

有线通信类型的单体电池模块、无线通信类型的单体电池模块以及组合通信类型的单体电池模块还可以包括：单体电池，其包括与电池正极端子连接的单体电池模块正极端子以及与电池负极端子连接的单体电池模块负极端子；DC功率端子，其与电池正极端子和电池负极端子连接以接收电池电压；以及DC-DC转换器，其被定位在单体电池和DC功率端子之间，并且将从DC功率端子接收到的DC功率充电到单体电池中。

有线通信类型的单体电池模块还可以包括控制器功率端子，其与功率连接器连接以将从外部设备接收到的电力供应给CPU和有线通信模块；无线通信类型的单体电池模块还可以包括控制器功率端子，其与功率连接器连接，以将从外部设备接收到的电力供应给CPU和无线通信模块；组合通信类型的单体电池模块还可以包括控制器功率端子，其与功率连接器连接以将从外部设备接收到的电力供应给CPU、无线通信模块和有线通信模块；有线通信端子、控制器功率端子和DC功率端子可以相互连接在组合通信类型的单体电池模块和至少一个有线通信类型的单体电池模块之间，无线通信端子、控制器功率端子和DC功率端子可以相互连接在组合通信类型的单体电池模块和至少一个无线通信类型的单体电池模块之间，并且控制器功率端子和DC功率端子可以相互连接在至少一个有线通信类型的单体电池模块和至少一个无线通信类型的单体电池模块之间。

电池组还可以包括：电池正极端子和电池负极端子、用于从外部设备供应电力的功率连接器、以及外部功率端子；其中，有线通信类型的单体电池模块、无线通信类型的单体电池模块以及组合通信类型的单体电池模块可以通过从外部功率端子接收到的电池电压使单体电池充电，并且将CPU的电力供应为功率连接器接收的电力。

有线通信类型的单体电池模块、无线通信类型的单体电池模块以及组合通信类型的单体电池模块还可以包括：单体电池，其包括与电池正极端子连接的单体电池模块正极端子以及与电池负极端子连接的单体电池模块负极端子；AC功率端子，其与外部功率端子连接以接收外部AC电压；以及AC-DC转换器，其被定位在单体电池和AC功率端子之间，并且将从AC功率端子接收到的AC功率转换为DC功率，以使单体电池充电。

有线通信类型的单体电池模块还可以包括控制器功率端子，其与功率连接器连接以将从外部设备接收到的电力供应给CPU和有线通信模块；无线通信类型的单体电池模块还可以包括控制器功率端子，其与功率连接器连接，以将从外部设备接收到的电力供应给CPU和无线通信模块；组合通信类型的单体电池模块还可以包括控制器功率端子，其与功率连接器连接，以将从外部设备接收到的电力供应给CPU、无线通信模块和有线通信模块；有线通信端子、控制器功率端子和AC功率端子可以相互连接在组合通信类型的单体电池模块和至少一个有线通信类型的单体电池模块之间，无线通信端子、控制器功率端子和AC功率端子可以相互连接在组合通信类型的单体电池模块和至少一个无线通信类型的单体电池模块之间，并且控制器功率端子和AC功率端子可以相互连接在至少一个有线通信类型的单体电池模块和至少一个无线通信类型的单体电池模块之间。

本发明的又一个示例性实施例提供了一种单体电池模块，其包括：单体电池，其包括单体电池模块正极端子和单体电池模块负极端子以待充电和放电；CPU，其执行控制单体电池的充电和放电的电池管理系统软件；以及通信模块和通信端子，其有线地或者无线地下载电池管理系统软件，以将电池管理系统软件传递到CPU。

通信模块和通信端子可以与其他单体电池模块进行有线地或者无线地通信，以收发控制命令。

单体电池模块还可以包括：功率端子，电力从外部被应用于功率端子；转换器，其转换电力以将电力充电到单体电池中；开关，其被定位在单体电池和转换器之间以根据CPU的控制而打开或者关断；电流传感器，其被定位在单体电池和转换器之间以将测量出的电流输出给CPU；以及温度传感器，其测量单体电池的温度以将测量出的温度输出给CPU。

本发明的再一个示例性实施例提供了一种单体电池模块组件，其包括：两个或者更多个单体电池模块，其包括电池单元，电池单元包括单体电池模块正极端子和单体电池模块负极端子并且具有预先确定的形状；以及印刷电路板，其在电池单元的一个侧面上与电池单元连接并且包括用于使电池单元充电和放电的电路单元，其中，单体电池模块被设置在两个或更多个单体电池盘中。

电池单元可以具有六面体形状，并且印刷电路板可以与电池单元的四个的左侧面和右侧面或者前侧面和后侧面耦合。

单体电池模块正极端子和单体电池模块负极端子可以被定位在与印刷电路板不同的表面上。

多个单体电池盘可以被堆叠。

多个单体电池盘可以以抽屉结构被堆叠。

有益效果

根据本发明的示例性实施例，BMS的硬件和软件相互分离，从而降低了硬件的成本并且将各种功能添加到BMS和电池系统。

进一步地，通过使用一个或多个单体电池模块，配置了嵌入中央处理单元(CPU)(可选地，微处理器)的单体电池模块，并且配置了电池。正因如此，BMS软件被下载到在一个或多个单体电池模块中的任意一个单体电池模块的CPU，以允许单体电池模块管理其余的单体电池模块。

进一步地，BMS软件被下载到与电池进行通信的外部设备，并且外部设备执行BMS功能，以与一个或多个单体电池模块进行通信，从而管理电池。

附图说明

图1示出根据本发明的示例性实施例的DC输入的有线通信类型的单体电池模块的配置。

图2示出根据本发明的另一个示例性实施例的DC输入的无线通信类型的单体电池模块的配置。

图3示出根据本发明的又一个示例性实施例的DC输入的组合通信类型的单体电池模块的配置。

图4示出根据本发明的再一个示例性实施例的AC输入的有线通信类型的单体电池模块的配置。

图5示出根据本发明的还另一个示例性实施例的AC输入的有线通信类型的单体电池模块的配置。

图6示出根据本发明的还另一个示例性实施例的AC输入的组合通信类型的单体电池模块的配置。

图7示出根据本发明的示例性实施例的在电池和电池控制系统之间的连接配置。

图8示出根据本发明的另一个示例性实施例的在电池和电池控制系统之间的连接配置。

图9示出根据本发明的又一个示例性实施例的在电池和电池控制系统之间的连接配置。

图10示出根据本发明的再一个示例性实施例的在电池和电池控制系统之间的连接配置。

图11示出根据本发明的还另一个示例性实施例的在电池和电池控制系统之间的连接配置。

图12示出根据本发明的示例性实施例的单体电池模块。

图13至图15示出根据本发明的另一个示例性实施例的单体电池模块。

图16示出根据本发明的示例性实施例的单体电池模块组件。

图17示出根据本发明的另一个示例性实施例的单体电池模块组件。

图18示出根据本发明的又一个示例性实施例的单体电池模块组件。

图19示出根据本发明的再一个示例性实施例的单体电池模块组件。

图20示出根据本发明的另一个示例性实施例的单体电池模块组件。

图21示出根据本发明的示例性实施例的堆叠的单体电池模块组件。

图22示出根据本发明的另一个示例性实施例的堆叠的单体电池模块组件。

图23示出根据本发明的又一个示例性实施例的堆叠的单体电池模块组件。

图24示出根据本发明的再一个示例性实施例的堆叠的单体电池模块组件。

对于发明的模式

在下列详细描述中，仅通过例证的方式只显示和描述了本发明的某些示例性实施例。如本领域的技术人员将认识到，在所描述的实施例全都没有脱离本发明的精神或范围的情况下，所描述的实施例可以以各种不同的方式被修改。相应地，附图和描述被认为实际上是说明性的而不是限制性的。在整个说明书中，相同的参考数字表示相同的元件。

在说明书中，除非明确相反地描述，否则词语“包括”和诸如“包括”或者“包括”的变型将被理解为暗示包括所陈述的元件，但不排除任何其他元件。

另外，在说明书中描述的术语“…者”、“…器”以及“模块”意思是用于处理至少一个功能和操作的单元并且可以由硬件部件或者软件部件及其组合来实现。

在本说明书中，单体电池模块可以是由一个单体电池或者在其中很多单体电池被组合并且以并联或者串联的方式相互连接的单体电池组来配置。进一步地，由各种电路配置的单体电池模块被包括，并且单体电池模块一般被称作单体电池模块。

进一步地，端子根据产品的应用可以是连接器或者终端，但是本发明的在示例性实施例中，端子和连接器是混合的。

在下文中，将会参考附图详细描述根据本发明的示例性实施例的电池组、单体电池模块以及单体电池模块组件。

图1示出根据本发明的示例性实施例的DC输入的有线通信类型的单体电池模块的配置；图2示出根据本发明的另一个示例性实施例的DC输入的无线通信类型的单体电池模块的配置；图3示出根据本发明的又一个示例性实施例的DC输入的组合通信类型的单体电池模块的配置；图4示出根据本发明的再一个示例性实施例的AC输入的有线通信类型的单体电池模块的配置；图5示出根据本发明的还另一个示例性实施例的AC输入的有线通信类型的单体电池模块的配置；并且图6示出根据本发明的还另一个示例性实施例的AC输入的组合通信类型的单体电池模块的配置。

根据本发明的示例性实施例，为了实现没有电池管理系统(在下文中，被称为“BMS”)的电池系统，单体电池模块嵌入中央处理单元(CPU)或者微处理器。

图1至图6示出对于每个示例性实施例的单体电池模块的配置。单体电池模块从外部接收直流(DC)功率或者模拟电流(AC)功率，以使单体电池充电。另外，通过使用DC/DC转换器或者AC/DC转换器，使单体电池充电或者放电。

图1至图3示出接收DC功率并且包括用于每个通信模式的DC/DC转换器的单体电池模块。另外，图4至图6示出接收AC功率并且包括用于每个通信模式的AC/DC转换器的单体电池模块。

首先，参考图1，单体电池模块100包括单体电池101、绝缘的DC/DC转换器103、温度传感器105、单体电池模块正极端子107、单体电池模块负极端子109、开关111、电流传感器113、中央处理单元(CPU)115、有线通信模块117、DC功率端子119、有线通信端子121以及控制器功率端子123。

在这种情况下，图1中的单体电池模块100通过有线通信模块117和有线通信端子121与BMS或者其他单体电池模块进行有线通信。

接下来，参考图2，单体电池模块200包括单体电池201、绝缘的DC/DC转换器203、温度传感器205、单体电池模块正极端子207、单体电池模块负极端子209、开关211、电流传感器213、CPU 215、无线通信模块117、DC功率端子219、无线天线221以及控制器功率端子223。

在本文中，在图1的单体电池模块100和图2的单体电池模块200中，它们的配置或者操作彼此相同。然而，由于图1中的单体电池模块100包括有线通信模块117和有线通信端子121，而图2中的单体电池模块200包括无线通信模块217和无线天线221，因此单体电池模块彼此不同。

图1中的单体电池模块100通过有线通信模块117和有线通信端子121与BMS或者其他单体电池模块进行有线通信，然而图2中的单体电池模块200通过无线通信模块217和无线天线221与BMS或者其他单体电池模块进行无线通信。因此，在图2的单体电池模块200中，安装了无线天线221而不是通信端子。其他电路配置或者操作与图1的单体电池模块100中的电路配置或者操作相同。

接下来，参考图3，单体电池模块300包括单体电池301、绝缘的DC/DC转换器303、温度传感器305、单体电池模块正极端子307、单体电池模块负极端子309、开关311、电流传感器313、CPU 315、有线通信模块317、无线通信模块319、DC功率端子321、有线通信端子323、无线天线325以及控制器功率端子327。

在本文中，图3中的单体电池模块300的操作的配置与图1中的单体电池模块100的操作的配置以及图2中的单体电池模块200的操作的配置相同。然而，图1中的单体电池模块100和图2中的单体电池模块200仅仅分别执行有线通信模式或无线通信模式，然而图3中的单体电池模块300可以执行有线通信模式和无线通信模式二者。因此，单体电池模块300与单体电池模块100和200不同。也就是说，图3中的单体电池模块300包括有线通信模块317、无线通信模块319、无线天线325和有线通信端子327。

图3中的单体电池模块300可以通过有线通信模块317和有线通信端子327与BMS或者外部单体电池模块进行有线通信，或者通过无线通信模块319和无线天线325与BMS或者外部单体电池模块进行无线通信。

接下来，参考图4，单体电池模块400包括单体电池401、绝缘的AC/DC转换器403、温度传感器405、单体电池模块正极端子407、单体电池模块负极端子409、开关411、电流传感器413、CPU 415、有线通信模块417、AC功率端子419、有线通信端子421以及控制器功率端子423。

在本文中，图4中的单体电池模块400的操作或配置与图1中的单体电池模块100的操作或配置相同。然而，区别在于图1中的单体电池模块100包括绝缘的DC/DC转换器103，图4中的单体电池模块400在此使用绝缘的AC/DC转换器403。

图4中的单体电池模块400通过绝缘的AC/DC转换器403将从外部供应的AC功率转换成DC，以使单体电池401充电。可选地，图4中的单体电池模块400通过使用双向绝缘的AC/DC转换器403使单体电池401放电，以将单体电池401的电力供应到外部。另外，图4中的单体电池模块400通过有线通信模块417和有线通信端子421与BMS或者其他单体电池模块进行有线通信。

接下来，参考图5，单体电池模块500包括单体电池501、绝缘的AC/DC转换器503、温度传感器505、单体电池模块正极端子507、单体电池模块负极端子509、开关511、电流传感器513、CPU 515、无线通信模块517、AC功率端子519、无线天线521以及控制器功率端子523。

图5中的单体电池模块500的配置或者操作与图4中的单体电池模块400的配置或者操作相同，但是区别在于图4中的单体电池模块400执行有线通信模式，然而图5中的单体电池模块500执行无线通信模式。也就是说，图4中的单体电池模块400包括有线通信模块417和有线通信端子421，然而图5中的单体电池模块500包括无线通信模块517和无线天线521。另外，图5中的单体电池模块500通过这些配置517和521与BMS或者其他单体电池模块进行无线通信。

接下来，参考图6，单体电池模块600包括单体电池601、绝缘的AC/DC转换器603、温度传感器605、单体电池模块正极端子607、单体电池模块负极端子609、开关611、电流传感器613、CPU 615、有线通信模块617、无线通信模块619、AC功率端子621、有线通信端子623、无线天线625以及控制器功率端子627。

图6中的单体电池模块600的操作或者配置与图4中的单体电池模块400的操作或者配置以及图5中的单体电池模块500的操作或者配置相同。然而，区别在于图4中的单体电池模块400和图5中的单体电池模块500仅仅分别执行有线通信模式或无线通信模式，然而图6中的单体电池模块600可以执行有线通信模式和无线通信模式二者。也就是说，图6中的单体电池模块600包括在有线通信模块617、无线通信模块619、有线通信端子623和无线天线625中的全部。另外，图6中的单体电池模块600可以通过有线通信模块617和有线通信端子623与BMS或者外部单体电池模块进行有线通信，或者通过无线通信模块619和无线天线625与BMS或者外部单体电池模块进行无线通信。

然后，以下将会描述图1、图2、图3、图4、图5和图6中各自的组成元件。

在单体电池模块100、200、300、400、500和600中分别包括单体电池101、201、301、401、501和601。单体电池101、201、301、401、501和601是在其中单体电池电流被充电和再充电的设备，并且该设备在放电时被使用。

单体电池101、201、301、401、501和601可以通过接收来自(未示出的)外部充电器的DC电流直接充电，并且通过接收来自(未示出的)内部充电器的适合用于单体电池101、201、301、401、501和601的状态的电流而单独充电。

单体电池101、201、301、401、501和601分别与单体电池模块正极端子107、207、307、407、507和607以及单体电池模块负极端子109、209、309、409、509和609连接。单体电池模块正极端子107、207、307、407、507和607以及单体电池模块负极端子109、209、309、409、509和609可以用于将功率撤回到外部或者使单体电池101、201、301、401、501和601充电。

绝缘的DC/DC转换器103、203和303或者绝缘的AC/DC转换器403、503和603与DC功率端子119、219和321连接，并且通过从外部通过DC功率端子119、219和321供应的DC功率使单体电池101、201、301、401、501和601充电。

绝缘的DC/DC转换器103、203和303或者绝缘的AC/DC转换器403、503和603可以单向地操作或者双向地操作。

温度传感器105、205、305、405、505和605将单体电池101、201、301、401、501和601的温度操作在参考范围中。温度传感器105、205、305、405、505和605与CPU 115、215、315、415、515和615连接。温度传感器105、205、305、405、505和605测量单体电池101、201、301、401、501和601的温度，以将温度传递到CPU 115、215、315、415、515和615。温度传感器105、205、305、405、505和605可以是负温度系数(NTC)温度传感器，如其中电阻抗与温度相关的设备。

开关111、211、311、411、511和611被放置在单体电池101、201、301、401、501和601以及绝缘的DC/DC转换器103、203和303或者绝缘的AC/DC转换器403、503和603之间，以使单体电池101、201、301、401、501和601和绝缘的DC/DC转换器103、203和303或者绝缘的AC/DC转换器403、503和603连接或者中断。

开关111、211、311、411、511和611与CPU 115、215、315、415、515和615连接。根据安装在CPU 115、215、315、415、515和615中的BMS的或者安装在通过有线通信或者无线通信连接的外部设备上的BMS的控制，将开关111、211、311、411、511和611断开或者闭合。

开关111、211、311、411、511和611可以是场效应晶体管、元件、继电器、磁开关等等。

电流传感器113、213、313、413、513和613与绝缘的DC/DC转换器103、203和303或者绝缘的AC/DC转换器403、503和603、开关111、211、311、411、511和611以及CPU 115、215、315、415、515和615连接。

电流传感器113、213、313、413、513和613检测从绝缘的DC/DC转换器103、203和303或者绝缘的AC/DC转换器403、503和603供应给单体电池101、201、301、401、501和601的电流、或者从单体电池101、201、301、401、501和601供应给绝缘的DC/DC转换器103、203和303或者绝缘的AC/DC转换器403、503和603的电流。另外，检测到的电流被输出至CPU 115、215、315、415、515和615。

单体电池模块100、200、300、400、500和600通过电流传感器113、213、313、413、513和613检测过放电、过充电或者偏离单体电池101、201、301、401、501和601的安全温度的情况。也就是说，当从(未显示的)外部电源流动到单体电池101、201、301、401、501和601的电流、或者从单体电池101、201、301、401、501和601流动到(未显示的)外部电源的电流偏离安全温度的时候，BMS可以控制开关111、211、311、411、511和611以保护单体电池模块100、200、300、400、500和600。

可以通过霍尔传感器、分流电阻等来实现电流传感器113、213、313、413、513和613。

CPU 115、215、315、415、515和615与绝缘的DC/DC转换器103、203和303或者绝缘的AC/DC转换器403、503和603、温度传感器105、205、305、405、505和605、开关111、211、311、411、511和611以及电流传感器113、213、313、413、513和613连接。

CPU 115、215、315、415、515和615控制绝缘的DC/DC转换器103、203和303或者绝缘的AC/DC转换器403、503和603以使单体电池101、201、301、401、501和601充电或者放电。

参考图1和图4，CPU 115和415连接有与有线通信端子121和421连接的有线通信模块117和417。CPU 115和415通过有线通信模块117和417以及有线通信端子121和421接收BMS的命令，以管理单体电池模块100和400。CPU 115和415根据BMS的控制使单体电池101和401充电。

CPU 115和415可以通过有线通信模块117和417以及有线通信端子121和421而将在单体电池模块100和400中收集的关于单体电池的电压、电流、温度等的信息输出至BMS或者安装有BMS的单体电池模块。

参考图2和图5，CPU 215和515连接有与无线天线221和521连接的无线通信模块217和517。CPU 215和515通过无线通信模块217和517以及无线天线221和521接收BMS的命令，以管理单体电池模块200和500。CPU 215和515根据BMS的控制使单体电池201和501充电。

CPU 215和515可以通过无线通信模块217和517以及无线天线221和521而将在单体电池模块200和500中收集的关于单体电池的电压、电流、温度等的信息输出至BMS或者安装有BMS的单体电池模块。

参考图3和图6，CPU 315和615可以通过在如图1和图4中示出的有线通信模式将在单体电池模块300和600中收集的关于单体电池的电压、电流、温度等等的信息输出给BMS或者安装有BMS的单体电池模块，或者通过在如图2和图5中示出无线通信模式将在单体电池模块300和600中收集的关于单体电池的电压、电流、温度等等的信息输出给BMS或者安装有BMS的单体电池模块。

在这种情况下，CPU 115、215、315、415、515和615的、有线通信模块117和317的、以及无线通信模块217和319的电力是从外部通过控制器功率端子123、223、327、423、523和627供应的。

CPU 115、215、315、415、515和615仅在存在电力的时候操作，并且在没有从外部供应电力的时候停止所有操作。正因如此，当停止操作的时候，开关111、211、311、411、511和611被开路，以与单体电池101、201、301、401、501和601中断，并且因此单体电池101、201、301、401、501和601的电力不被消耗。

有线通信模块117、317、417和617与CPU 115、315、415和615、有线通信端子121、323、421和623以及控制器功率端子123、327、423和627连接。

有线通信模块117、317、417和617可以与通过有线通信端子121、323、421和623连接的外部设备或其他单体电池模块进行有线通信。在本文中，有线通信模式可以使用控制局域网络(CAN)、RS485、RS422、RS232、以太网等等，但不限于这些通信模式。

无线通信模块217、319、517和619与CPU 215、315、515和615、无线天线221、325、521和625以及控制器功率端子223、327、523和627连接。无线通信模块217、319、517和619可以与通过无线天线221、325、521和625连接的外部设备或其他单体电池模块进行无线通信。在本文中，无线通信模式可以使用蓝牙、ZigBee、Z-Wave等等。然而，单体电池模块200和300的操作与所使用的无线通信模块217、319、517和619的通信模式无关。

DC功率端子119、219和321是用于使单体电池101、201和301充电或者放电的端子。使单体电池101、201和301充电或放电的电力通过DC功率端子119、219和321与(未显示的)外部设备交换。

AC功率端子419、519和621是用于使单体电池401、501和601充电或者放电的端子。使单体电池401、501和601充电或放电的电力通过AC功率端子419、519和621与(未显示的)外部设备交换。

控制器功率端子123、223、327、423、523和627是用于从外部向CPU115、215、315、415、515和615供应电力的端子。

有线通信模块117、317、417和617、DC功率端子119、219和321、有线通信端子121、323、421和623、AC功率端子419、519和621、以及控制器功率端子123、223、327、423、523和627使用绝缘类型。正因如此，即使单体电池模块100、200、300、400、500和600在外部以串联的方式或者以并联的方式相互连接，绝缘问题也不会发生。

图7示出根据本发明的示例性实施例的在电池和电池控制系统之间的连接配置；图8示出根据本发明的另一个示例性实施例的在电池和电池控制系统之间的连接配置；图9示出根据本发明的又一个示例性实施例的在电池和电池控制系统之间的连接配置；图10示出根据本发明的再一个示例性实施例的在电池和电池控制系统之间的连接配置；以及图11示出根据本发明的还另一个示例性实施例的在电池和电池控制系统之间的连接配置。

图7至图11的电池700可以是电池组形式，其中多(N)个单体电池模块以串联、并联及其组合的形式中的任意一个形式相互连接以被堆叠。正因如此，被堆叠的单体电池模块中的每个单体电池模块与外部设备800连接。

首先，参考图7，示出了通过使用图1中的DC输入的有线通信类型的单体电池模块100配置电池系统的示例。也就是说，电池700包括多(N)个单体电池模块100、电池正极端子701、电池负极端子703、通信连接器705和功率连接器707。

在这种情况下，N个单体电池模块100以串联的方式相互连接以配置电池700，但是N个单体电池模块100可以以并联的方式相互连接，并且以串联和并联的组合的方式相互连接。

多(N)个单体电池模块100的DC功率端子119相互连接，并且每个DC功率端子119均与电池正极端子701和电池负极端子703连接。

在这种情况下，电池正极端子701与单体电池模块1的单体电池模块正极端子105连接，电池负极端子703与单体电池模块N的单体电池模块负极端子107连接，并且单体电池模块正极端子105和单体电池模块负极端子107在单体电池模块1、……、单体电池模块N之间相互连接。也就是说，单体电池模块1的单体电池模块负极端子107与单体电池模块2的单体电池模块正极端子105连接。因此，电池电压通过单体电池模块100的绝缘的DC/DC转换器103被供应给单体电池101。绝缘的DC/DC转换器103将电池电压转换成适合于使单体电池101充电的电压。

单体电池模块100的CPU 115通过接收BMS的命令控制绝缘的DC/DC转换器103以使电池700充电或者放电。

此外，多(N)个单体电池模块100的有线通信端子121相互连接并且同样与通信连接器707连接。

此外，多(N)个单体电池模块100的控制器功率端子123相互连接并且同样与功率连接器709连接。

正因如此，电池700中的所有单体电池模块100连接至有线通信端子121，并且有线通信端子121通过通信连接器705与外部设备800的通信模块801连接。

单体电池模块100的控制器功率端子123相互连接，以通过功率连接器709与外部设备800的电源单元803连接。因此，当BMS使单体电池模块100的单体电池101放电的时候，单体电池101的电力被供应给电池700。

当在配置电池700的单体电池模块100中的一个或多个单体电池模块发生故障的时候，BMS控制正常的单体电池模块100的绝缘的DC/DC转换器103以使正常的单体电池模块的单体电池放电。然后，电池700可以从不同于具有故障的单体电池的其余单体电池中获得输出。

由于BMS软件被下载到外部设备800，因此与相关技术不同的是，电池700中没有单独的硬件BMS。正因如此，根据本发明的示例性实施例的电池系统仅由电池组成，而没有BMS硬件。

正因如此，当BMS软件被下载到外部设备800的CPU 805并且被执行的时候，电池700中的单体电池模块100通过接收外部设备800的CPU805的命令而操作。

在这种情况下，外部设备800可以是计算机、外部设备的可编程逻辑控制器(PLC)、外部BMS硬件、嵌入到设备中的嵌入式个人计算机、或者智能电话，但是不限于此，并且外部设备800对应于能够下载并执行BMS软件的任何一种设备。

此外，在没有外部设备800的情况下，BMS软件可以被下载到在多(N)个单体电池模块100中的一个单体电池模块100的CPU 115并且执行。在这种情况下，在其中BMS软件被执行的一个单体电池模块100控制其余的单体电池模块100。在这种情况下，在单体电池模块100之间的通信通过有线通信来执行。

正因如此，当供应电池700的时候，在BMS在没有安装单独的BMS硬件的情况下被实现在BMS软件形式中时，电池产品的价格竞争力更好，系统集成容易，并且BMS的功能可以被设计成适合用户的需求。

此外，图8通过如同图7中的电池700和外部设备800来实现，但是通过将从图1、图2和图3中的单体电池模块中采用的两个或更多个单体电池模块组合来使用配置电池700的单体电池模块。在这种情况下，有必要包括图1或者图3中的能够实现有线通信的一个单体电池模块。

例如，单体电池模块1可以是图1中的单体电池模块，单体电池模块2可以是图2中的单体电池模块，并且单体电池模块N可以是图3中的单体电池模块。可选地，单体电池模块1是图1中的单体电池模块，并且单体电池模块2、……、N可以通过各种方法被实现为图2或者图3中的单体电池模块。

在这种情况下，电池700中的单体电池模块相互进行有线地或者无线地通信，并且仅有单体电池模块中的一个单体电池模块与外部设备800进行有线通信。

此外，图9通过如同图8中的电池700和外部设备800来实现，但是可以通过将图1、图2、图3、图4、图5和图6中的一种方法或两种或更多种方法组合来使用配置电池700的单体电池模块。

在这种情况下，与图8不同的是，电池700还包括外部功率端子709。另外，与绝缘的DC/DC转换器103、203和303连接的DC功率端子119、219和321、或者与绝缘的AC/DC转换器403、503和603连接的AC功率端子419、519和621与不同于电池正极端子701和电池负极端子703的外部功率端子709连接。

因此，在图7和图8中，绝缘的DC/DC转换器103、203和303的输入电压范围由电池电压确定，然而在图9中，可以通过使用外部电源设备来自由选择绝缘的DC/DC转换器103、203和303或者绝缘的AC/DC转换器403、503和603的输入电压范围。

图10被实现为与图8相同，但是图8中的电池700与外部设备800进行有线通信，然而图10中的电池700与外部设备800进行无线通信。因此，图10中单体电池模块通过图1、图2、图3、图4、图5和图6中的单体电池模块中的一个或多个单体电池模块来实现，但是在它们之中，有必要包括图2、图3、图5和图6中的实现无线通信模式的一个单体电池模块。另外，各自的单体电池模块相互有线地或者无线地连接。

图11被实现为与图9相同，但是图9中的电池700与外部设备800进行有线通信，然而图11中的电池700与外部设备800进行无线通信。因此，图10中的单体电池模块通过图1、图2、图3、图4、图5和图6中的单体电池模块中的一个或多个单体电池模块来实现，但是在它们之中，有必要包括图2、图3、图5和图6中的实现无线通信模式的一个单体电池模块。另外，各自的单体电池模块相互有线地或者无线地连接。

如以上描述的，当将电池系统如图7、图8、图9、图10和图11进行配置的时候，BMS对于每个单体电池模块双向地控制绝缘的DC/DC转换器或者绝缘的AC/DC转换器以分别使单体电池模块中的单体电池充电或者放电。该方法可以被使用以用于单体电池平衡。

特别地，在图9和图11的电池系统中，BMS通过所需的数字来控制单体电池模块中的绝缘的DC/DC转换器或者绝缘的AC/DC转换器以使单体电池模块中的单体电池充电，并且可以通过电池的外部功率端子709来管理电池700以供应期望电压的DC输出或者AC输出。

单体电池模块形成了能够供应电力的基本单元。另外，单体电池模块1被堆叠并且组合成组装的状态以及拆卸的状态以及称为单体电池模块组件。单体电池模块中的单体电池可以具有如在图12中示出的板形或者如在图13中示出的多边形杆形，但不限于该示例，并且各种示例都是可能的。

图12示出根据本发明的示例性实施例的单体电池模块。在这种情况下，单体电池模块可以包括图1至图6中的至少一个配置。

参考图12，作为在其中单体电池模块被直接组装而没有单体电池盘的示例，在单体电池模块900中，温度传感器903被设置在具有板形的电池单元901的顶部上。在本文中，根据单体电池的类型以及单体电池的容量，单体电池的形状可以是各种形状。

单体电池模块正极端子905和模块负极端子907被设置在电池单元901的一个侧面上，并且在每个端子905或者907中形成单体电池模块输出端子孔909。另外，通信端子和通信连接器911与功率端子和功率连接器913相互耦合，并且具有用于充电和放电控制的电路单元的印刷电路板(PCB)915耦合至电池单元901的一个侧面。

在本文中，电路单元包括控制板，其实现了CPU、绝缘的DC/DC转换器或者绝缘的AC/DC转换器、以及有线通信模块或者无线通信模块。

图13至图15示出根据本发明的另一个示例性实施例的单体电池模块，并且在这种情况下，单体电池模块可以包括图1至图6中的至少一种配置。

参考图13至图15，作为在其中单体电池模块被直接组装而没有单体电池盘的示例，单体电池模块1000包括具有六面体形状的电池单元1001。在本文中，根据单体电池的类型以及单体电池的容量，单体电池的形状可以是各种形状。

在单体电池1001的一个侧面上，设置了单体电池模块正极端子1003和单体电池模块负极端子1005。

在单体电池1001的一个侧面上，通信端子和通信连接器1007与功率端子和功率连接器1009相互耦合，并且具有用于充电和放电控制的电路单元的印刷电路板(PCB)1011耦合至单体电池1001的一个侧面。在本文中，电路单元包括控制板，其实现了CPU、绝缘的DC/DC转换器或者绝缘的AC/DC转换器、以及有线通信模块或者无线通信模块。

在这种情况下，参考图14，印刷电路板1011可以被设置在没有单体电池模块正极端子1003和单体电池模块负极端子1005的另一侧面上，例如，右侧面。

此外，参考图15，印刷电路板1011可以被设置在没有单体电池模块正极端子1003和单体电池模块负极端子1005的另一侧面上，例如，后侧面。

图13至图15与图12结构相同，但是与图12的区别在于图12使用袋型单体电池901，然而图13至图15使用方形单体电池1001。

此外，在图12中，温度传感器903被显示在外部，但是在图13至图15中，温度传感器存在于电池单元1001和PCB 1011之间，并且没有显示在外部。另外，图12中的单体电池模块正极端子905和单体电池模块负极端子907具有板形，或者图13至图15中的单体电池模块正极端子1003和单体电池模块负极端子1005具有棒形或者圆柱形形状。单体电池模块正极端子和单体电池模块负极端子由于单体电池结构而相互不同。

图16示出根据本发明的示例性实施例的单体电池模块组件；图17示出根据本发明的另一个示例性实施例的单体电池模块组件；图18示出根据本发明的又一个示例性实施例的单体电池模块组件；图19示出根据本发明的再一个示例性实施例的单体电池模块组件；图20示出根据本发明的另一个实施例的单体电池模块组件；图21示出根据本发明的示例性实施例的堆叠的单体电池模块组件；图22示出根据本发明的另一个示例性实施例的堆叠的单体电池模块组件；图23示出根据本发明的又一个示例性实施例的堆叠的单体电池模块组件；并且图24示出根据本发明的再一个示例性实施例的堆叠的单体电池模块组件。

参考图16，示出了设置在平盘1101中的单体电池模块组件1100，其可以以抽屉的形式将图12中的单体电池模块900插入。

参考图17，示出了设置在平盘1201中的单体电池模块组件1200，其可以以抽屉的形式将图13中的单体电池模块1000插入。

参考图18至图20，可以将多个单体电池模块设置在一个盘中。例如，两个单体电池模块被设置在一个盘中以实现单体电池模块组件。也就是说，参考图18，示出了设置在平盘1301中的单体电池模块组件1300，其可以以两个抽屉的形式将图13中的单体电池模块1000插入。

此外，参考图19，示出了设置在平盘1401的单体电池模块组件1400，其可以以两个抽屉的形式将图14中的单体电池模块1000插入。

此外，参考图20，示出了设置成平盘1501中的单体电池模块组件1500，其可以以两个抽屉的形式将图15中的单体电池模块1000插入。

参考图21，示出了堆叠图16中的单体电池模块组件1100的单体电池模块组件1600。

参考图22，示出了堆叠图17中的单体电池模块组件1200的单体电池模块组件1700。

参考图23，示出了堆叠图20中的单体电池模块组件1500的单体电池模块组件1800。

参考图24，示出了以抽屉的形式堆叠图21的单体电池模块组件1600的单体电池模块组件1900。

此外，虽然没有示出，但是图22中的单体电池模块组件1700和图23中的单体电池模块组件1800可以是以抽屉的形式堆叠的单体电池模块组件1900。

此外，图21中示出的单体电池模块组件1600、图22示出的单体电池模块组件1700、和图23中示出的单体电池模块组件1800可以一两个或更多个抽屉的形式被堆叠。

在这种情况下，两个或更多个不同的单体电池模块可以以抽屉的形式被堆叠不需要盘。当使用本方法的时候，单体电池模块维护方便。

以上描述的本发明的示例性实施例并不仅是通过设备和方法实现，但同样可以通过实现与本发明的示例性实施例的配置对应的功能的程序实现，或者通过在其上记录了程序的记录介质实现。

虽然已经结合目前被认为是实际的示例性实施例描述了本发明，但应理解的是，本发明不限于公开的实施例，而是相反地，其旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。