专利名称：控制信号生成电路和使用该电路的电池管理系统的制作方法
技术领域：
本发明的一个方面涉及电池管理系统。更具体地，本发明的一个方面涉及利用电能的车辆的电池管理系统。
背景技术：
使用汽油或重油内燃机的车辆导致严重的空气污染。因此，最近进行各种努力来开发电动或混合式车辆，以减少空气污染。
电动车辆使用由电池输出的电能驱动的电池引擎。由于电动车辆主要使用由包括多个可再充电/可放电的辅电池单元的一个电池组组成的电池，因此电动车辆没有尾气排放，并且产生较少的噪音。
混合式车辆通常是指汽油-电动混合式车辆，它使用汽油来为内燃机提供动力，而使用电池来为电动机提供动力。最近，已经开发了使用内燃机和燃料电池(fuel cell)的混合式车辆和使用电池与燃料电池的混合式车辆。燃料电池通过在连续提供氢和氧的同时产生化学反应来直接获得电能。
由于电池性能直接影响使用电能的车辆，因此要求每个电池单元具有良好的性能。此外，要求提供一种测量整个电池的电压和电流的电池管理系统，以便有效地管理每个电池单元的充电/放电操作。
上述信息仅仅是用于加深对本发明背景的理解，因此它可能包含有对于本领域普通技术人员来说不构成该国家中已知的现有技术的信息。
发明内容
做出本发明的一个方面以便提供一种电池管理系统，该系统具有使用少量元件更有效地测量电池单元电压的优点。
根据本发明一个实施例的一种控制信号生成电路可以包括第一信号线，用于传送具有接通电平或关断电平的第一控制信号；第二信号线，用于传送具有接通电平或关断电平的第二控制信号；第三信号线，用于传送具有接通电平或关断电平的第三控制信号；晶体管，包括连接到第一信号线的第一电极和施加有关断电平的第二电极，并且晶体管通过基于第二和第三控制信号被接通，将第一控制信号转换成第四控制信号；和电路单元，用于当输入具有关断电平的第二和第三控制信号时，生成具有接通电平的第五控制信号。
根据本发明另一实施例的另一种控制信号生成电路可以包括第一输入端，用于接收具有第一电平或作为第一电平的反相电平的第二电平的第一控制信号；第二输入端，用于接收具有第一电平或第二电平的第二控制信号；第三输入端，用于接收具有第一电平或第二电平的第三控制信号；晶体管，包括连接到第一输入端的第一电极和施加有第二电平的第二电极、以及电连接到第二和第三输入端的控制电极；反相器，用于通过分别转换分别经由晶体管的第一电极、第二输入端和第三输入端传送的第一、第二和第三控制信号，输出第四、第五和第六控制信号；和电路单元，用于当第五和第六控制信号具有第一电平时，生成具有第二电平的第七控制信号。
根据本发明另一实施例的另一种控制信号生成电路可以包括第一信号线，用于传送具有低电平或高电平的第一控制信号；第二信号线，用于传送具有低电平或高电平的第二控制信号；和晶体管，包括连接到第一信号线的第一电极和连接到地电极的第二电极，并且晶体管通过在第二控制信号为高电平时被接通，将第一控制信号变为低电平。
根据本发明另一实施例的另一种控制信号生成电路可以包括多条第一信号线，分别用于传送多个第一控制信号；具有第一端和第二端的多个第一电阻器，第一端分别连接到多个第一信号线；第二和第三信号线，分别用于传送第二和第三控制信号；和多个晶体管，电连接到第一电阻器的第二端，并且通过基于第二或第三控制信号被接通，改变多个第一电阻器的第二端的电势。
根据本发明另一实施例的一种与电池连接的电池管理系统，该电池由具有包括第一和第二电池单元在内的多个电池单元的组组成，该电池管理系统可以包括控制信号生成器，用于输出第一控制信号以及在不同于第一控制信号的时间输出具有第一电平的第二、第三和第四控制信号；第一和第二继电器，分别通过响应于第一和第二控制信号的第一电平被接通，传送第一和第二电池单元的电池单元电压；第三继电器，响应于具有第一电平的第三控制信号，传送通过第一和第二继电器之一传送的电池单元电压；充电单元，用于存储从第三继电器传送的单元电压；第四继电器，响应于第四控制信号的第一电平，传送充电单元存储的单元电压；和A/D转换器，用于将通过第四继电器传送的电池单元电压转换成数字数据，其中，当第四控制信号为第一电平时，控制信号生成器使第一和第二控制信号为第一电平之外的第二电平，并且使第三控制信号为第二电平。
根据本发明另一实施例，所述控制信号生成器可以包括具有第二电平的电势的公共电极；第一晶体管，包括施加有第一控制信号的第一电极、连接到公共电极的第二电极、和施加有第四控制信号的第一控制电极，并且通过当第四控制信号为第一电平时被接通，电连接第一和第二电极；和第二晶体管，包括施加有第二控制信号的第三电极、连接到公共电极的第四电极、和施加有第四控制信号的第二控制电极，并且通过当第四控制信号为第一电平时被接通，电连接第三和第四电极。根据本发明另一实施例的另一种与电池连接的电池管理系统，该电池由具有包括第一和第二电池单元在内的多个电池单元的组组成，该电池管理系统可以包括控制信号生成器，用于输出第一控制信号，以及在不同于第一控制信号的时间输出具有第一电平的第二、第三和第四控制信号，以及输出从第四控制信号偏移预定时间的第五信号；第一和第二继电器，分别通过响应于第一和第二控制信号的第一电平被接通，传送第一和第二电池单元的电池单元电压；第三继电器，响应于具有第一电平的第三控制信号，传送通过第一和第二继电器之一传送的电池单元电压；充电单元，用于存储从第三继电器传送的单元电压；第四继电器，响应于第四控制信号的第一电平，传送充电单元存储的单元电压；和A/D转换器，用于将通过第四继电器传送的电池单元电压转换成数字数据，其中，当第四或第五控制信号为第一电平时，控制信号生成器使第一和第二控制信号为与第一电平反相的第二电平，并且当第四和第五控制信号为第二电平时，使第三控制信号为第一电平。
根据本发明另一实施例，该控制信号生成器可以包括具有第一电平的电势的公共电极；第一晶体管，包括施加有反相第一控制信号的第一电极、连接到公共电极的第二电极、和施加有第四控制信号的第一控制电极，并且通过当反相第四控制信号或反相第五控制信号为第二电平时被接通，电连接第一和第二电极；第二晶体管，包括施加有反相第二控制信号的第三电极和连接到公共电极的第四电极，并且通过当反相第四控制信号或反相第五控制信号为第一电平时被接通，电连接第三和第四电极；和反相器，通过将分别通过晶体管的第一电极和第二晶体管的第三电极传送的反相第一、第二、第四和第五控制信号分别转换，来输出第一、第二、第四和第五控制信号。
根据本发明另一实施例的另一种电池管理系统可以包括第一输入端，用于接收第一控制信号；第二输入端，用于接收第二控制信号；晶体管，包括连接到第一输入端的第一电极、施加有第一电平的电压的第二电极、以及连接到第二输入端的控制电极，并且当第二控制信号为第一电平之外的第二电平时该晶体管被接通；第一开关，当通过晶体管的第一电极传送的第三控制信号为第二电平时被接通；和第二开关，当第二控制信号为第二电平时被接通。
根据本发明另一实施例的另一种电池管理系统可以包括第一输入端，用于接收第一控制信号；第二输入端，用于接收第二控制信号；第三输入端，用于接收从第二控制信号偏移预定时间的第三控制信号；晶体管，包括连接到第一输入端的第一电极、施加有第一电平的电压的第二电极、以及连接到第二输入端的控制电极，并且当第二控制信号为第一电平之外的第二电平时该晶体管被接通；第一开关，当通过晶体管的第一电极传送的第三控制信号为第二电平时被接通；第二开关，当第二控制信号为第二电平时被接通；电路单元，用于当第二控制信号和第三控制信号为第一电平时生成具有第二电平的第五控制信号；和第三开关，当第五控制信号为第二电平时被接通。
本发明的其他方面和/或优点将在下面的描述中部分地阐述，并且将通过描述部分地变得显然，或者可以通过本发明的实践习得。
通过下面结合附图对实施例的描述，本发明的这些和/或其他方面和优点将变得清楚且更易于理解，其中图1示意性示出电池、电池管理系统及其外围设备。
图2示意性示出根据本发明实施例的传感单元。
图3详细示出根据本发明第一实施例的电池单元电压测量器。
图4是根据本发明第一实施例的、从控制信号生成器输入到电池单元电压测量器的控制信号的波形的时序图。
图5详细示出根据本发明第一实施例的控制信号生成器。
图6是由图5的晶体管改变的控制信号的时序图。
图7是示出图5的NOR(或非)门的运算的时序图。
图8是根据本发明第二实施例的、从控制信号生成器输入到电池单元电压测量器的控制信号的波形的时序图。
图9详细示出根据本发明第二实施例的控制信号生成器。
图10是示出图9的NAND(与非)门的运算的时序图。
具体实施例方式
现在将详细参照本发明的当前实施例，在附图中示出其示例，其中相同的附图标记表示相同的元件。下面描述实施例以便通过参照
本发明。
在下面的详细描述中，仅仅通过示例的方式示出和描述本发明的特定实施例。
本领域技术人员应当认识到，在全部不背离本发明宗旨或范围的前提下，可以以各种不同的方式修改所述实施例。
因此，附图和描述应当被认为本质是说明性的，而非限制性的。
在该说明书和权利要求书中，当描述一元件连接到另一元件时，该元件可以是直接连接到该另一元件，或者是通过第三元件连接到该另一元件。在该说明书和权利要求书中，词“包括/包含”将被理解为暗指包括表明的元件、但不排除任何其他元件，除非明确地相反描述。
图1示意性示出电池、电池管理系统(BMS)及其外围设备。
如图1所示，包括BMS 1、电池2、电流传感器3、冷却风扇4、保险丝5和主开关6。电流传感器3测量电池2的输出电流量并将其输出到BMS 1。冷却风扇4响应于BMS 1的控制信号，冷却由电池2的充电/放电所产生的热量，从而防止电池2的充电/放电效率由于温度升高而恶化或降低。保险丝5防止由于电池2的断路或短路而产生的过电流传送到电力发生器(powergenerator)(未示出)。即，当出现过电流时，保险丝5断开以中断过电流的传送。当出现包括过电压、过电流和高温的异常现象时，主开关6响应于BMS1的控制信号，接通/关断电池2。
电池2包括8个彼此串联的子组210到280、输出端291和292、以及在子组240与250之间提供的安全开关293。子组210包括5个彼此串联的辅电池单元。类似地，各个子组220到280每个包括5个彼此串联的辅电池单元，因此，电池2包括总共40个电池单元。
这里，为了更好地理解和易于描述本实施例，子组被表示为具有5个辅电池的组。然而，电池可以包括彼此直接连接的40个辅电池单元，而没有子组210到280。
输出端291和292连接到车辆的电力发生器(未示出)，并且向其引擎提供电能。安全开关293是在子组240和250之间提供的开关，并且被手动地接通/关断以便在工人更换或处理电池时保护工人。在本实施例中，可以在子组240与250之间提供安全开关293，但并不限于此。
BMS 1包括传感单元10、主控单元(MCU)20、内部电源30、电池单元平衡单元40、存储单元50、通信单元60、保护电路单元70、加电重置单元80和外部接口90。
传感单元10测量总电池组电流、总电池组电压、每个电池单元电压、每个电池单元温度和外围温度，将测量值转换成数字数据，并且将测量值传送到MCU 20。
MCU 20生成5个控制信号BANK1_SENSE到BANK5_SENSE(未示出)和两个控制信号MODULE+_V和MODULE-_V(未示出)，并且将所生成的信号输出到传感单元10，基于从传感单元10传送的测量值确定电池2的充电状态(SOC)和健康状态(SOH)，并且控制电池2的充电/放电。
内部电源30使用后备电池向BMS 1提供电力。
电池单元平衡单元40检查每个电池单元的充电状态的平衡。即，可以对相对高充电状态的电池单元放电，并且可以对相对低充电状态的电池单元充电。
存储单元50在BMS 1的电源关断时存储当前的SOC、SOH等的数据。这里，存储单元50可以是作为电可擦除和可写非易失性存储器的EEPROM。
通信单元60与车辆的电力发生器的控制器(未示出)通信。
保护电路70通过使用固件，保护电池2不受外部撞击、过电流、或低电压损坏。
加电重置单元80在BMS 1的电源接通时重置整个系统。
外部接口90将包括冷却风扇4和主开关6的BMS辅助设备连接到MCU20。在本实施例中，冷却风扇4和主开关6显示为BMS 1的辅助设备，但这不是限制性的。
图2示意性示出根据本发明实施例的传感单元。
如图2所示，传感单元10包括控制信号生成器110、电池单元电压测量器120、组电压测量器130、组电流测量器140、温度测量器150和A/D转换器160。
控制信号生成器110从MCU 20接收控制信号BANK1_SENSE到BANK5_SENSE以及MODULE+_V和MODULE-_V，并且将控制信号BANK1_SENSE到BANK5_SENSE、MODULE+_V和MODULE-_V、以及MODULE_SW_1到MODULE_SW_4(见图3)传送到电池单元电压测量器120。
电池单元电压测量器120基于从控制信号生成器110传送的控制信号BANK1_SENSE到BANK5_SENSE、MODULE+_V和MODULE-_V、以及MODULE_SW_1到MODULE_SW_4，测量电池2的40个电池单元211到285的模拟电压，并且将测量的模拟电压输出到A/D转换器160。
组电压测量器130测量电池2的输出端291与292之间的模拟电压值(见图1)，并且将测量的模拟电压输出到A/D转换器160。
组电流测量器140接收从电流传感器3测量的电流值(见图1)，将接收的电流值转换成模拟电压信号，并且将转换的值输出到A/D转换器160。
温度测量器150以数字值测量电池2及其周围环境的温度，并且将测量的数字值输出到MCU 20。
A/D转换器160将从电池单元电压测量器120、组电压测量器130和组电流测量器140接收的模拟值转换成数字数据，并且将转换的数字数据输出到MCU 20(见图1)。特别地，A/D转换器160包括10个输入端，并且将从输入端输入的每个模拟数据依次转换成每个数字数据。这里，在10个输入端中，8个输入端(称为第一到第八输入端)连接到电池单元电压测量器120的输出端，另一输入端(称为第九输入端)连接到组电压测量器130，而剩余一个输入端(称为第十输入端)连接到组电流测量器140。
图3详细示出电池单元电压测量器。
在图3中，为了附图简单和清楚起见，没有示出在子组220与280之间提供的子组230到270。同样地，为了使附图简洁，没有示出充电继电器121c到121g、防漏继电器122c到122g、充电单元123c到123g、传送单元124c到124g和缓冲器125c到125g。
如图3所示，控制信号生成器110从MCU 20接收5个控制信号BANK1_SENSE到BANK5_SENSE和两个控制信号MODULE+_V和MODULE-_V，即，总共7个控制信号，并且将控制信号BANK1_SENSE到BANK5_SENSE、控制信号MODULE+_V和MODULE-_V、以及MODULE_SW_1到MODULE_SW_4输出到电池单元电压测量器120。
电池单元电压测量器120包括分别连接到各个子组210到280的充电继电器121a到121h、防漏继电器122a到122h、充电单元123a到123h、传送单元124a到124h和缓冲器125a到125h。
充电继电器121a包括5个电池单元继电器121a_1到121a_5，它们分别基于从控制信号生成器110输出的5个控制信号BANK1_SENSE到BANK5_SENSE而接通/关断。
特别地，电池单元继电器121a_1连接到电池单元211的负端121-和正端121+，并基于输入控制信号BANK1_SENSE而接通，并且传送电池单元211的电压。
电池单元继电器121a_2连接到电池单元212的负端122-和正端122+，并基于输入控制信号BANK2_SENSE而接通，并且传送电池单元212的电压。同样地，电池单元继电器121a_3到121a_5基于输入控制信号BANK3_SENSE到BANK5_SENSE而接通，并且传送电池单元213到215的电压。
防漏继电器122a基于从控制信号生成器110传送的控制信号MODULE_SW，将从充电继电器121a输出的电压传送到充电单元123a。在图3中，由于从控制信号生成器110输出的4个控制信号MODULE_SW_1到MODULE_SW_4是相同的，因此可以基于4个控制信号MODULE_SW_1到MODULE_SW_4之一来操作防漏继电器122a到122h。然而，根据第一实施例，基于控制信号MODULE_SW_1操作防漏继电器122a和122e，基于控制信号MODULE_SW_2操作防漏继电器122b和122f，基于控制信号MODULE_SW_3操作防漏继电器122c和122g，以及基于控制信号MODULE_SW_4操作防漏继电器122d和122h。当一个控制信号MODULE_SW_1控制两个继电器时，控制信号MODULE_SW_1的电流量可以减少。
充电单元123a包括至少一个电容器，并且用从防漏继电器122a传送的电池单元电压充电。
传送单元124a基于从控制信号生成器110传送的两个控制信号MODULE+_V和MODULE-_V而接通，并且将存储在充电单元123a中的电池单元电压输出到缓冲器125a。即，当控制信号MODULE+_V和MODULE-_V都为高电平时，传送单元124a被接通，并且将电池单元电压输出到缓冲器125a。
缓冲器125a将从传送单元124a输出的电池单元电压箝位在预定电压的范围中，并且将箝位电压输出到A/D转换器160的第一输入端。
同时，充电继电器121b到121h、防漏继电器122b到122h、充电单元123b到123h、传送单元124b到124h和缓冲器125b到125h的每一个的结构和操作分别与充电继电器121a、防漏继电器122a、充电单元123a、传送单元124a和缓冲器125a的相同。因此，将不描述其每个结构和操作。
将参照图4的时序图描述电池单元电压测量器120的操作。
图4是根据本发明第一实施例的、从控制信号生成器输入到电池单元电压测量器的控制信号的波形的时序图。
尽管时间T2必须显示得比时间T1长，但由于时间T2对应于时间T1的大约20倍，因此图4简要示出比实际长度要短的时间T2。
首先，在时间T1期间，控制信号BANK1_SENSE和MODULE_SW_1为高电平，并且控制信号BANK2_SENSE到BANK5_SENSE、MODULE+_V和MODULE-_V为低电平。因此，充电继电器121a的电池单元继电器121a_1被控制信号BANK1_SENSE的高电平接通，并且防漏继电器122a被控制信号MODULE_SW_1的高电平接通。电池单元继电器121a_2到121a_5被控制信号BANK2_SENSE到BANK5_SENSE的低电平关断。传送单元124a由于两个控制信号MODULE+_V和MODULE-_V都为低电平而被关断。因此，电池单元211的电压通过充电继电器121a和防漏继电器122a被存储在充电单元123a中。
同样地，电池单元继电器121b_1、121c_1、121d_1、121e_1、121f_1、121g_1和121h_1以及防漏继电器122b、122c、122d、122e、122f、122g和122h被接通，从而电池单元221、231、241、251、261、271和281的电压被分别存储在充电单元123b、123c、123d、123e、123f、123g和123h中。
接着，在时间T2期间，控制信号BANK1_SENSE到BANK5_SENSE和MODULE_SW_1为低电平。因此，电池单元继电器121a_1和防漏继电器122a被关断。在时间T2中的时间Ton期间，其中控制信号MODULE+_V和MODULE-_V都为高电平，传送单元124a被控制信号MODULE的高电平接通，从而存储在充电单元123a中的电池单元211的电压通过缓冲器125a传送到A/D转换器160的第一输入端。
同样地，在时间Ton期间，分别存储在充电单元123b、123c、123d、123e、123f、123g和123h中的电池单元221、231、241、251、261、271和281的电压，由传送单元124b、124c、124d、124e、124f、124g和124h，通过缓冲器125b、125c、125d、125e、125f、125g和125h传送到A/D转换器160的第二到第八输入端。此外，A/D转换器160的第九和第十输入端接收组电压测量器130和组电流测量器140的输出。
在时间Ton期间，A/D转换器160依次读取第一输入端、第二输入端、第九输入端、第十输入端、第三输入端、第四输入端、第九输入端、第十输入端、第五输入端、第六输入端、第九输入端、第十输入端、第七输入端、第八输入端、第九输入端和第十输入端(总共16次)，并且将读取数据改变成数字数据。结果，可以测量在时间T1和T2期间8个子组210到280中分别包含的第一电池单元的电池单元电压。
同时，以与时间T1和T2中相同的方式，可以在时间T3和T4、时间T5和T6、时间T7和T8以及时间T9和T10期间，测量在8个子组210到280中包含的第二电池单元212到282、第三电池单元213到283、第四电池单元214到284和第五电池单元215到285中每一个的每个电池单元电压。
A/D转换器160将以这种方式测量的40个电池单元的电池单元电压输出到MCU 20(见图1)。这样，可以准确和细微地测量电池2的电池单元电压。
将参照图5到图7描述根据本发明第一实施例的控制信号生成器。
图5详细示出根据本发明第一实施例的控制信号生成器。图6是由图5的晶体管改变的控制信号的时序图，以及图7是示出图5的NOR门的运算的时序图。
如图5所示，控制信号生成器110包括5个电阻器111a到111e、5个电阻器112a到112e、两个电阻器113和114、5个晶体管115a到115e、缓冲器116和NOR门117。
5个电阻器111a到111e分别用于稳定从MCU 20输入的5个控制信号BANK1_SENSE到BANK5_SENSE的电压幅度。
5个电阻器112a到112e分别用于稳定从MCU 20输入的5个控制信号BANK1_SENSE到BANK5_SENSE的电流幅度。
两个电阻器113和114将从MCU 20输入的控制信号MODULE+_V和MODULE-_V的电压传送到5个晶体管115a到115e的基极B。
在其中控制信号MODULE+_V和MODULE-_V中的至少一个为高电平的时间T2、T4、T6、T8和T10期间，当通过电阻器113和114对晶体管115a的基极B施加预定电流时，晶体管115a被接通。因此，控制信号BANK1_SENSE被强制为低电平，因为电流从集电极C流到发射极E。例如，如图6所示，当在BMS 1的MCU 20(见图1)处产生信号传送的差错和延迟时，控制信号BANK1_SENSE改变为信号BANK1_SENSE_err，并且改变的信号被传送到控制信号生成器110，在时间T2的时间Terr1期间，信号BANK1_SENSE_err的高电平被强制纠正为信号BANK1_SENSE_col的低电平。结果，其中传送单元124a被控制信号MODULE+_V和MODULE-_V的高电平接通的时间Ton不与其中充电继电器121a_1被信号BANK1_SENSE_col的高电平接通的时间重合。
在其中控制信号MODULE+_V和MODULE-_V中的至少一个为高电平的时间T2、T4、T6、T8和T10期间，当通过电阻器113和114对晶体管115b的基极B施加预定电压时，晶体管115b被接通。因此，控制信号BANK2_SENSE被强制为低电平，因为电流从集电极C流到发射极E。例如，如图6所示，当在BMS 1的MCU 20(见图1)处产生信号传送的差错和延迟，控制信号BANK2_SENSE改变为信号BANK2_SENSE_err，并且改变的信号被传送到控制信号生成器110，在时间T2和T4的时间Terr2和Terr3期间，信号BANK2_SENSE_err的高电平被强制纠正为信号BANK2_SENSE_col的低电平。结果，其中传送单元124a被控制信号MODULE+_V和MODULE-_V的高电平接通的时间Ton不与其中充电继电器121a_2被信号BANK2_SENSE_col的高电平接通的时间重合。
同样地，晶体管115c到115e在时间T2、T4、T6、T8和T10期间被接通，并且相应地，各个控制信号BANK3_SENSE到BANK5_SENSE被强制为低电平。
缓冲器116接收分别由晶体管115a到115e改变的控制信号BANK1_SENSE到BANK5_SENSE，执行其缓冲，并且将缓冲的控制信号输出到充电继电器121a到121h，并且还接收控制信号MODULE+_V和MODULE-_V，执行其缓冲，并且将缓冲的控制信号输出到传送单元124a到124h。
NOR门117接收控制信号MODULE+_V和MODULE-_V，生成4个控制信号MODULE_SW_1到MUDULE_SW_4，并且将这4个控制信号MODULE_SW_1到MUDULE_SW_4输出到防漏继电器123a到123h。如图7所示，当控制信号MODULE+_V和MODULE-_V都为低电平时，NOR门117输出为高电平的4个控制信号MODULE_SW_1到MUDULE_SW_4。
这样，在MODULE+_V和MODULE-_V的至少一个为接通(高电平)时，根据本发明第一实施例的控制信号生成器通过将控制信号BANK1_SENSE到BANK5_SENSE强制改变为关断(低电平)来关断这五个晶体管，从而防止所有控制信号MODULE+_V和MODULE-_V以及BANK1_SENSE到BANK5_SENSE同时为高电平。由于充电继电器121a到121h和传送单元124a到124h不被同时接通，因此可以更准确和可靠地测量电池单元电压。
此外，在使用NOR门将控制信号MODULE+_V和MODULE-_V都关断时，根据本发明第一实施例的控制信号生成器通过生成四个被接通的控制信号MODULE_SW_1到MUDULE_SW_4，从而防止防漏继电器122a到122h和传送单元124a到124h被同时接通。因此，可以可靠地测量电池单元电压。
将参照图8到图10详细描述根据本发明第二实施例的BMS。
除了当充电继电器、防漏继电器和传送单元为低电平时电池单元电压测量器被接通这一点以外，根据本发明第二实施例的BMS具有与根据本发明第一实施例的电池单元电压测量器120相同的结构和操作。
图8是根据本发明第二实施例的、从控制信号生成器输入到电池单元电压测量器的控制信号的波形的时序图。
控制信号生成器110从MCU 20接收5个控制信号BANK1_SENSE到BANK5_SENSE和两个控制信号MODULE+_V和MODULE-_V，即，总共7个控制信号，并且将控制信号/BANK1_SENSE到/BANK5_SENSE、/MODULE+_V和/MODULE-_V、以及/MODULE_SW_1到/MODULE_SW_4输出到电池单元电压测量器120。
控制信号/BANK1_SENSE到/BANK5_SENSE、/MODULE+_V和/MODULE-_V、以及/MODULE_SW_1到/MODULE_SW_4分别具有与图4所示的控制信号BANK1_SENSE到BANK5_SENSE、MODULE+_V和MODULE-_V、以及MODULE_SW_1到MODULE_SW_4相反的相位。
图9详细示出根据本发明第二实施例的控制信号生成器，并且图10是示出图9的NAND门的运算的时序图。
根据第二实施例的控制信号生成器210与根据第一实施例的控制信号生成器110的不同之处在于，控制信号生成器210包括反相器216和NAND门217。
图9所示的5个电阻器211a到211e、5个电阻器212a到212e、两个电阻器213和214以及5个晶体管215a到215e具有与图5所示的5个电阻器111a到111e、5个电阻器112a到112e、两个电阻器113和114以及5个晶体管115a到115e相同的结构和功能，因此不再进一步详细描述。
反相器216接收分别由晶体管215a到215e纠正的控制信号BANK1_SENSE到BANK5_SENSE，并且将反相控制信号/BANK1_SENSE到/BANK5_SENSE输出到充电继电器121a到121h，并且还接收控制信号MODULE+_V和MODULE-_V，并将反相控制信号/MODULE+_V和/MODULE-_V输出到传送单元124a到124h。
NAND门217接收控制信号/MODULE+_V和/MODULE-_V，生成4个控制信号/MODULE_SW_1到/MODULE_SW_4，并且将所生成的控制信号/MODULE_SW_1到/MODULE_SW_4输出到防漏继电器122a到122h。如图10所示，当控制信号/MODULE+_V和/MODULE-_V为高电平时，NAND门217输出4个为低电平的控制信号/MODULE_SW_1到/MODULE_SW_4。
根据本发明第二实施例，控制信号/BANK1_SENSE到/BANK5_SENSE以及控制信号/MODULE+_V和/MODULE-_V不能同时为低电平，并且控制信号/MODULE+_V和/MODULE-_V以及控制信号/MODULE_SW_1到/MODULE_SW_4不能同时为低电平。充电继电器121a到121h和传送单元124a到124h不能同时被接通，并且防漏继电器122a到122h和传送单元124a到124h不能同时被接通。因此，可以可靠地测量电池单元电压。
尽管结合目前认为是实用实施例的实施例描述了本发明，但应当理解，本发明不限于所公开的实施例，相反，本发明意图涵盖包含在权利要求书宗旨和范围内的各种修改和等效配置。
根据本发明的实施例，可以有效地防止将充电单元存储的电池单元电压传送到A/D转换器的传送单元和充电继电器同时接通。因此，可以更可靠地测量电池单元电压，并且可以有效地防止由于充电继电器和传送单元同时接通而产生的BMS的差错。
此外，根据本发明的实施例，可以有效地防止通过充电继电器将电池单元电压传送到充电单元的防漏继电器、以及将充电单元存储的电池单元电压传送到A/D转换器的传送单元同时接通。因此，可以更可靠地测量电池单元电压，并且可以有效地防止由于防漏继电器和传送单元同时接通而产生的BMS的差错。
尽管示出和描述了本发明的几个实施例，但本领域技术人员应当理解，在不背离本发明原理和宗旨的前提下，可以对该实施例进行改变，本发明的范围在权利要求书及其等效物中限定。
权利要求
1.一种控制信号生成电路，包括第一信号线，用于传送具有接通电平或关断电平的第一控制信号；第二信号线，用于传送具有接通电平或关断电平的第二控制信号；第三信号线，用于传送具有接通电平或关断电平的第三控制信号；晶体管，包括连接到第一信号线的第一电极和施加有关断电平的第二电极，并且晶体管通过基于第二和第三控制信号被接通，将第一控制信号转换成第四控制信号；和电路单元，用于当输入具有关断电平的第二和第三控制信号时，生成具有接通电平的第五控制信号。
2.如权利要求1所述的控制信号生成电路，还包括连接在第一信号线与第一电极之间的第一电阻器；连接在第一信号线与地电极之间的第二电阻器；连接在第二信号线与晶体管的控制电极之间的第三电阻器；和连接在第三信号线与晶体管的控制电极之间的第四电阻器。
3.如权利要求2所述的控制信号生成电路，其中，当第二和第三控制信号具有接通电平时，晶体管被接通。
4.如权利要求1所述的控制信号生成电路，还包括缓冲器，用于从第一信号线、第二信号线和第三信号线分别接收第四控制信号、第二控制信号和第三控制信号，其中，电路单元接收从缓冲器输出的第二和第三控制信号。
5.如权利要求1所述的控制信号生成电路，其中，电路单元是NOR门，用于接收第二和第三控制信号并生成第五控制信号。
6.一种控制信号生成电路，包括第一输入端，用于接收具有第一电平或作为第一电平的反相电平的第二电平的第一控制信号；第二输入端，用于接收具有第一电平或第二电平的第二控制信号；第三输入端，用于接收具有第一电平或第二电平的第三控制信号；晶体管，包括连接到第一输入端的第一电极和施加有第二电平的第二电极、以及电连接到第二和第三输入端的控制电极；反相器，用于通过分别转换分别经由晶体管的第一电极、第二输入端和第三输入端传送的第一、第二和第三控制信号，输出第四、第五和第六控制信号；和电路单元，用于当第五和第六控制信号具有第一电平时，生成具有第二电平的第七控制信号。
7.如权利要求6所述的控制信号生成电路，还包括连接在第一输入端与第一电极之间的第一电阻器；连接在第一输入端与地电极之间的第二电阻器；连接在第二输入端与晶体管的控制电极之间的第三电阻器；和连接在第三输入端与晶体管的控制电极之间的第四电阻器。
8.如权利要求6所述的控制信号生成电路，当第二和第三控制信号具有第一电平时，晶体管被接通从而第一控制信号变为第二电平。
9.如权利要求6所述的控制信号生成电路，其中，电路单元是NAND门，用于接收第五和第六控制信号并生成第七控制信号。
10.如权利要求6所述的控制信号生成电路，其中，第二电平是地电势。
11.一种控制信号生成电路，包括第一信号线，用于传送具有低电平或高电平的第一控制信号；第二信号线，用于传送具有低电平或高电平的第二控制信号；和晶体管，包括连接到第一信号线的第一电极和连接到地电极的第二电极，并且晶体管通过在第二控制信号为高电平时被接通，将第一控制信号变为低电平。
12.如权利要求11所述的控制信号生成电路，还包括连接在第一信号线与第一电极之间的第一电阻器；和连接在第一信号线与地电极之间的第二电阻器。
13.如权利要求12所述的控制信号生成电路，还包括连接在第二信号线与控制电极之间的第三电阻器。
14.一种控制信号生成电路，包括多条第一信号线，分别用于传送多个第一控制信号；具有第一端和第二端的多个第一电阻器，第一端分别连接到多个第一信号线；第二和第三信号线，分别用于传送第二和第三控制信号；和多个晶体管，电连接到第一电阻器的第二端，并且通过基于第二或第三控制信号被接通，改变多个第一电阻器的第二端的电势。
15.如权利要求14所述的控制信号生成电路，其中，当第二或第三控制信号为第一电平以外的第二电平时，各个晶体管被接通。
16.如权利要求14所述的控制信号生成电路，还包括电路单元，用于当输入第二和第三控制信号且第二和第三控制信号具有第一电平时，生成具有第二电平的第四控制信号。
17.如权利要求16所述的控制信号生成电路，其中，电路单元输出多个第四控制信号。
18.一种与电池连接的电池管理系统，该电池由具有包括第一和第二电池单元在内的多个电池单元的组组成，该电池管理系统包括控制信号生成器，用于输出第一控制信号以及在不同于第一控制信号的时间输出具有第一电平的第二、第三和第四控制信号；第一和第二继电器，分别通过响应于第一和第二控制信号的第一电平被接通，传送第一和第二电池单元的电池单元电压；第三继电器，响应于具有第一电平的第三控制信号，传送通过第一和第二继电器之一传送的电池单元电压；充电单元，用于存储从第三继电器传送的电池单元电压；第四继电器，响应于第四控制信号的第一电平，传送充电单元存储的单元电压；和A/D转换器，用于将通过第四继电器传送的电池单元电压转换成数字数据，其中，当第四控制信号为第一电平时，控制信号生成器使第一和第二控制信号为第一电平之外的第二电平，并且使第三控制信号为第二电平。
19.如权利要求18所述的电池管理系统，其中控制信号生成器包括具有第二电平的电势的公共电极；第一晶体管，包括施加有第一控制信号的第一电极、连接到公共电极的第二电极、和施加有第四控制信号的第一控制电极，并且通过当第四控制信号为第一电平时被接通，电连接第一和第二电极；和第二晶体管，包括施加有第二控制信号的第三电极、连接到公共电极的第四电极、和施加有第四控制信号的第二控制电极，并且通过当第四控制信号为第一电平时被接通，电连接第三和第四电极。
20.如权利要求19所述的电池管理系统，其中，第一控制信号通过一预定电阻器被输入到第一电极，并且第二控制信号通过一预定电阻器被输入到第二电极。
21.如权利要求19所述的电池管理系统，其中，第四控制信号通过一预定电阻器被输入到第一电极，并且第四控制信号通过一预定电阻器被输入到第二电极。
22.一种与电池连接的电池管理系统，该电池由具有包括第一和第二电池单元在内的多个电池单元的一个组组成，该电池管理系统包括控制信号生成器，用于输出第一控制信号，在不同于第一控制信号的时间输出具有第一电平的第二、第三和第四控制信号，以及输出从第四控制信号偏移预定时间的第五控制信号；第一和第二继电器，分别通过响应于第一和第二控制信号的第一电平被接通，传送第一和第二电池单元的电池单元电压；第三继电器，响应于具有第一电平的第三控制信号，传送通过第一和第二继电器之一传送的电池单元电压；充电单元，用于存储从第三继电器传送的单元电压；第四继电器，响应于第四控制信号的第一电平，传送充电单元存储的单元电压；和A/D转换器，用于将通过第四继电器传送的电池单元电压转换成数字数据，其中，当第四或第五控制信号为第一电平时，控制信号生成器使第一和第二控制信号为与第一电平反相的第二电平，并且当第四和第五控制信号为第二电平时，使第三控制信号为第一电平。
23.如权利要求22所述的电池管理系统，其中控制信号生成器包括具有第一电平的电势的公共电极；第一晶体管，包括施加有反相第一控制信号的第一电极、连接到公共电极的第二电极、和施加有第四控制信号的第一控制电极，并且通过当反相第四控制信号或反相第五控制信号为第二电平时被接通，电连接第一和第二电极；第二晶体管，包括施加有反相第二控制信号的第三电极和连接到公共电极的第四电极，并且通过当反相第四控制信号或反相第五控制信号为第一电平时被接通，电连接第三和第四电极；和反相器，通过将分别通过第一晶体管的第一电极和第二晶体管的第三电极传送的反相第一、第二、第四和第五控制信号分别转换，来输出第一、第二、第四和第五控制信号。
24.如权利要求23所述的电池管理系统，其中，第一和第二晶体管分别包括第一和第二控制电极，反相第四控制信号通过第一电阻器被分别输入到第一和第二控制电极，并且反相第五控制信号通过第二电阻器被分别输入到第一和第二控制电极。
25.如权利要求23所述的电池管理系统，其中，控制信号生成器还包括电路单元，用于接收从反相器输出的第四和第五控制信号，并且输出第三控制信号。
26.如权利要求25所述的电池管理系统，其中，电路单元是NAND门，用于当从反相器输出的第四和第五控制信号为第二电平时，输出第一电平的第三控制信号。
27.如权利要求22所述的电池管理系统，其中控制信号生成器包括具有第一电平的电势的公共电极；第一晶体管，包括施加有第一控制信号的第一电极和连接到公共电极的第二电极，并且通过当第四控制信号或第五控制信号为第二电平时被接通，电连接第一和第二电极；第二晶体管，包括施加有第二控制信号的第三电极和连接到公共电极的第四电极，并且通过当第四控制信号或第五控制信号为第一电平时被接通，电连接第三和第四电极；和缓冲器，用于通过分别接收通过第一晶体管的第一电极和第二晶体管的第三电极分别传送的第一、第二、第四和第五控制信号，来输出第一、第二、第四和第五控制信号。
28.如权利要求27所述的电池管理系统，其中，控制信号生成器还包括电路单元，用于接收从缓冲器输出的第四和第五控制信号，并且输出第三控制信号。
29.如权利要求28所述的电池管理系统，其中，电路单元是NOR门，用于当从缓冲器输出的第四和第五控制信号为第二电平时，输出第一电平的第三控制信号。
30.一种电池管理系统，包括第一输入端，用于接收第一控制信号；第二输入端，用于接收第二控制信号；晶体管，包括连接到第一输入端的第一电极、施加有第一电平的电压的第二电极、以及连接到第二输入端的控制电极，并且当第二控制信号为第一电平之外的第二电平时该晶体管被接通；第一开关，当通过晶体管的第一电极传送的第三控制信号为第二电平时被接通；和第二开关，当第二控制信号为第二电平时被接通。
31.一种电池管理系统，包括第一输入端，用于接收第一控制信号；第二输入端，用于接收第二控制信号；第三输入端，用于接收从第二控制信号偏移预定时间的第三控制信号；晶体管，包括连接到第一输入端的第一电极、施加有第一电平的电压的第二电极、以及连接到第二输入端的控制电极，并且当第二控制信号为第一电平之外的第二电平时该晶体管被接通；第一开关，当通过晶体管的第一电极传送的第三控制信号为第二电平时被接通；第二开关，当第二控制信号为第二电平时被接通；电路单元，用于当第二控制信号和第三控制信号为第一电平时生成具有第二电平的第五控制信号；和第三开关，当第五控制信号为第二电平时被接通。
32.如权利要求2所述的控制信号生成电路，其中，第二电阻器稳定第一控制信号的电压幅度。
33.如权利要求2所述的控制信号生成电路，其中，第一电阻器稳定第一控制信号的电流幅度。
34.如权利要求1所述的控制信号生成电路，其中，当第二和第三控制信号中的至少一个处在接通电平时，通过将第一控制信号强制改变为关断电平来关断晶体管，从而防止第一、第二和第三控制信号同时处在接通电平。
35.如权利要求29所述的控制信号生成电路，其中，当第二和第三控制信号被关断时，NOR门通过控制第一控制信号为接通，来防止第一、第二和第四继电器同时被接通。
36.一种包括多个电池单元的电池管理系统，该系统包括主控单元，用于控制电池单元的操作；连接到主控单元的控制信号生成器，用于传送多个控制信号；电池单元电压测量器，用于基于从控制信号生成器传送的控制信号测量电池单元的模拟电压，并且输出电池单元的模拟电压值；和模拟/数字转换器，将从电池单元电压测量器接收的模拟电压值转换成数字数据，并且将数字数据输出到主控单元，其中，主控单元基于从模拟/数字转换器接收的数字数据，防止存储的电池单元的电池单元电压同时传送到模拟/数字转换器。
全文摘要
一种用于电池管理系统中的控制信号生成电路可以稳定地生成控制信号。控制信号生成电路包括第一信号线，用于传送具有接通电平或关断电平的第一控制信号；第二信号线，用于传送具有接通电平或关断电平的第二控制信号；和第三信号线，用于传送具有接通电平或关断电平的第三控制信号。此外，控制信号生成电路包括晶体管，包括连接到第一信号线的第一电极和施加有关断电平的第二电极。晶体管电通过基于第二和第三控制信号被接通，将第一控制信号转换成第四控制信号。最后，控制信号生成电路包括电路单元，用于当输入具有关断电平的第二和第三控制信号时，生成具有接通电平的第五控制信号。
文档编号B60L11/18GK1929237SQ20061015174
公开日2007年3月14日 申请日期2006年9月8日 优先权日2005年9月8日
发明者尹韩硕, 徐世旭, 林启钟 申请人:三星Sdi株式会社