电池管理系统及其管理方法、能量存储系统和车辆的制作方法

电池管理系统及其管理方法、能量存储系统和车辆的制作方法
【专利摘要】本申请提供一种电池管理系统及其管理方法、能量存储系统和车辆。该电池管理系统包括：多个从控制器，所述多个从控制器中的每个从控制器联接至相应的电池模块，所述从控制器中的每个具有从控制器标识符，相应的从控制器标识符通过由所述多个从控制器执行的从控制器标识符分配操作被分配；以及主控制器，所述主控制器联接至所述从控制器中的每个，所述主控制器从所述从控制器接收所述从控制器标识符。
【专利说明】电池管理系统及其管理方法、能量存储系统和车辆
[0001]相关申请
[0002]本申请要求于2013年6月5日在美国专利商标局提交的美国临时申请N0.61/831，333的权益，该申请的公开内容通过引用整体合并于此。

【技术领域】
[0003]实施例涉及电池系统、包括电池系统的能量存储系统和车辆、以及管理电池系统的方法。

【背景技术】
[0004]随着环境破坏、资源损耗等被提出为严重问题，对能够存储能量并高效使用所存储能量的系统的关注已增加。对产生包括在开发过程中引起仅仅少量污染或根本没污染的能量的新方式的关注也已增加。


【发明内容】

[0005]实施例致力于一种电池管理系统，所述电池管理系统包括:多个从控制器，所述多个从控制器中的每个从控制器联接至相应的电池模块，所述多个从控制器中的每个从控制器具有从控制器标识符，相应的从控制器标识符通过由所述多个从控制器执行的从控制器标识符分配操作被分配；以及主控制器，所述主控制器联接至所述多个从控制器中的每个从控制器，所述主控制器从所述多个从控制器接收所述从控制器标识符。
[0006]所述多个从控制器可以根据所述多个从控制器的连接顺序分配所述从控制器标识符。
[0007]所述多个从控制器可以包括串行互连，使得所述多个从控制器中的每个从控制器通过所述串行互连依次布线在一起。
[0008]所述多个从控制器中的每个从控制器可以依次在所述串行互连上接收控制信号，并且在经过延迟之后将所述控制信号输出到随后的从控制器。
[0009]每个相应的从控制器可以根据由所述相应的从控制器接收的所述控制信号的延迟来确定沿所述串行互连的相对位置。
[0010]所述控制信号可以通过每个从控制器被逐步延迟，使得依次布线在一起的所述多个从控制器中的最后一个从控制器在所述多个从控制器当中接收最延迟的控制信号。
[0011]每个从控制器可以包括驱动时间计数器，所述驱动时间计数器在所述控制信号被所述从控制器接收时开始计数。
[0012]所述驱动时间计数器可以通过所述从控制器中的微处理器被控制，所述微处理器在所述从控制器接收所述控制信号时启动所述驱动时间计数器。
[0013]每个从控制器可以包括用于延迟所述控制信号的延迟电路，所述延迟电路包括从电阻器-电容器(RC)延迟电路、电阻器-电感(RL)延迟电路和缓冲器电路的组中选择的电路。
[0014]所述多个从控制器可以包括第一从控制器和至少一个随后的从控制器，所述随后的从控制器在经过延迟之后从紧邻在先的从控制器接收控制信号，每个从控制器可以包括根据所接收的控制信号被激活的驱动时间计数器，并且所述多个从控制器中的每个从控制器可以从所述多个从控制器中的至少一个其它从控制器接收驱动时间计数器值，并且将所接收的驱动时间计数器值与来自其驱动时间计数器的驱动时间计数器值相比较。
[0015]当所述比较指示所接收的驱动时间计数器值为较大值时，所述从控制器可以递增其从控制器标识符，使得所述第一从控制器具有最小的从控制器标识符，并且相继的从控制器具有相继较大的从控制器标识符。
[0016]所述多个从控制器中的每个从控制器可以设置其自身的从控制器标识符，并且将所设置的从控制器标识符供应至所述主控制器。
[0017]实施例还致力于一种联接在电力产生系统、负载和电网系统之间的能量存储系统，所述能量存储系统包括根据实施例的电池管理系统。
[0018]实施例还致力于一种包括根据实施例的电池管理系统的车辆。
[0019]实施例还致力于一种管理电池系统的方法，所述电池系统包括主控制器和依次连接的多个从控制器，所述方法包括:在所述主控制器中，将控制信号传输至所述多个从控制器中的第一从控制器；在所述多个从控制器的每个从控制器中，接收所述控制信号、响应于所述控制信号激活相应的驱动时间计数器、并且在经过延迟之后将所述控制信号输出至所述多个从控制器当中的随后的从控制器，所述控制信号依次到达所述多个从控制器中的每个从控制器处；在所述主控制器中，同时将从控制器标识符分配命令传输至所述多个从控制器中的每个从控制器；在所述多个从控制器的每个从控制器中，响应于所述从控制器标识符分配命令而存储相应的驱动时间计数器的驱动时间计数器值；在所述多个从控制器的每个从控制器中，将所存储的驱动时间计数器值与从所述多个从控制器当中的其它从控制器接收的至少一个其它驱动时间计数器值相比较；以及在所述多个从控制器的每个从控制器中，基于所比较的驱动时间计数器值设置从控制器标识符。
[0020]所述方法可以进一步包括:在所述主控制器中，在传输所述从控制器标识符分配命令之后，从所述多个从控制器中的每个从控制器接收所设置的从控制器标识符。
[0021]当所述比较指示所接收的驱动时间计数器值为较大值时，所述从控制器可以递增其从控制器标识符。
[0022]所述依次连接的从控制器当中的第一从控制器可以设置最小的从控制器标识符，并且相继的从控制器可以设置相继较大的从控制器标识符。
[0023]所述多个从控制器中的每个从控制器可以将其所存储的驱动时间计数器值传输至所述多个从控制器中的所有其它从控制器。
[0024]实施例还致力于一种管理电池系统的方法，所述电池系统包括主控制器和依次连接至所述主控制器的多个从控制器，所述方法包括:在所述主控制器中，将驱动电力依次提供至所述多个从控制器；在所述多个从控制器的每个从控制器中，通过接收所述驱动电力依次启动操作，并且依次激活相应的驱动时间计数器；在所述主控制器中，同时将从控制器标识符分配命令传输至所述多个从控制器中的每个从控制器；在所述多个从控制器的每个从控制器中，响应于通过所述从控制器接收的所述从控制器标识符分配命令来存储所述相应的驱动时间计数器的驱动时间计数器值；在所述多个从控制器的每个从控制器中，将所存储的驱动时间计数器值与从所述多个从控制器当中的其它从控制器接收的至少一个其它驱动时间计数器值相比较；以及在所述多个从控制器的每个从控制器中，基于所比较的驱动时间计数器值来设置从控制器标识符。

【专利附图】

【附图说明】
[0025]通过参照附图详细描述示例实施例，特征对于本领域技术人员来说将变得明显，附图中:
[0026]图1是图示根据示例实施例的能量存储系统的框图；
[0027]图2A是图示根据示例实施例的电池系统的框图；
[0028]图2B是图示根据示例实施例的电池机架的框图；
[0029]图3A是图示根据示例实施例的电动汽车的示意性框图；
[0030]图3B是图示根据示例实施例的电动汽车的电池系统的框图；
[0031]图4是图示根据示例实施例的具有主从结构的通信系统的框图；
[0032]图5是图示控制器区域网络(CAN)通信协议的帧结构的视图；
[0033]图6是图示根据示例实施例的通信系统的框图；
[0034]图7A是图示根据示例实施例的从控制器的框图；
[0035]图7B是图示根据另一示例实施例的从控制器的框图；
[0036]图7C是图示根据另一示例实施例的从控制器的框图；
[0037]图8A至图8G是图示根据各个示例实施例的包括在从控制器中的延迟电路的电路图；
[0038]图9是图示根据示例实施例的使用图8A的延迟电路的从控制器的框图；
[0039]图10是图示根据示例实施例的在主控制器与从控制器之间的电源线对的等效电路图；
[0040]图11是图示当驱动电压被施加至图9的等效电路时所产生的电压Vl至VN的图；
[0041]图12是图示根据示例实施例的将与物理连接顺序相对应的标识符(ID)分配给图6的通信系统中的从控制器的方法的时序图；
[0042]图13是图示根据示例实施例的、在图6的通信系统中执行的主控制器的操作的流程图；
[0043]图14是图示根据示例实施例的、在图6的通信系统中的从控制器的操作的流程图；以及
[0044]图15是图示根据示例实施例的、在图6的通信系统中的从控制器计算ID的过程的流程图。

【具体实施方式】
[0045]现在将参照附图在下文中更充分地描述示例实施例，然而，这些实施例可以以不同的形式具体实现，并且不应当被解释为限于本文中所提出的实施例。更确切地说，提供这些实施例是为了使本公开将彻底和完整，并且将向本领域技术人员充分地传达示例实施例的范围。在图中，尺寸可以为了图示的清楚起见被放大。相同的附图标记始终表示相同的元件。
[0046]本文中使用的术语是仅仅为了描述特定实施例的目的，而不旨在是示例实施例的限制。如本文中所使用的，单数形式旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指示。应当进一步理解，术语“包括”、“包含”及其变体在本文中使用时指定所宣称的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或增加。
[0047]应当理解，尽管术语“第一”、“第二”等可以在本文中用于描述各种元件，但这些元件不应当受这些术语所限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开。
[0048]图1是图示根据示例实施例的能量存储系统I的框图。
[0049]在图1所示的示例实施例中，能量存储系统I连接至电力产生系统2和电网3，以向负载4供应电力。
[0050]根据本示例实施例，电力产生系统2产生电力作为能源。电力产生系统2将所产生的电力供应至能量存储系统I。电力产生系统2可以包括例如一个或多个太阳能电力系统、风力电力产生系统和潮汐电力产生系统等。例如，通过使用诸如太阳热或地热之类的新产生能量生成电力的所有类型产生系统可以被包括在电力产生系统2中。例如，通过利用太阳光生成电力的太阳能电池可以容易地安装在家庭或工厂中，因此可以与安装在家庭或工厂中的能量存储系统I一起使用。电力产生系统2可以并联布置多个能够产生电力的电力产生模块，以构成高容量能量系统。
[0051]电网3可以包括发电厂、变电站、电力线等。当电网3处于正常状态下时，电网3向能量存储系统I供应电力，即向负载4和电池系统20中的至少一个供应电力，或者被供应有来自能量存储系统I，即来自电池系统20的电力。当电网3处于异常状态下时，电网3与能量存储系统I之间的电力供应被中断。
[0052]负载4消耗由电力产生系统2生成的电力、存储在电池系统20中的电力或从电网3供应的电力。安装在家庭或工厂中的电设备是负载4的示例。
[0053]根据本示例实施例，能量存储系统I将电力产生系统2所生成的电力存储在电池系统20中，或者向电网3供应电力，例如，能量存储系统I将存储在电池系统20中的电力供应至电网3，或者将从电网3供应的电力存储在电池系统20中。能量存储系统I将电力产生系统2所生成的电力或存储在电池系统20中的电力供应至负载4。当电网3处于异常状态下，例如发生电力故障时，能量存储系统I执行不间断电源(UPS)功能以将电力产生系统2所生成的电力或存储在电池系统20中的电力供应至负载。
[0054]根据本示例实施例，能量存储系统I包括变换电力的电力变换系统(PCS) 10，并且包括电池系统20、第一开关30和第二开关40。
[0055]根据本示例实施例，PCSlO将从电力产生系统2、电网3和电池系统20供应的电力变换成合适类型的电力，并且将该合适类型的电力供应至需要电力的地方。PCS1包括电力变换器11、直流(DC)链路12、逆变器13、变换器14和集成控制器15。
[0056]电力变换器11可以连接在电力产生系统2与DC链路12之间，并且可以将电力产生系统2生成的电力变换成DC链路电压并将该DC链路电压传输至DC链路12。
[0057]取决于电力产生系统2的类型，电力变换器11可以包括诸如变换器电路、整流器电路等的电力变换器电路。在电力产生系统2生成DC电力的情况下，电力变换器11可以包括将DC电力变换成其它电力水平的DC电力的DC-DC变换器电路。在电力产生系统2生成交流(AC)电力的情况下，电力变换器11可以包括将AC电力变换成DC电力的整流器电路。
[0058]在电力产生系统2是太阳光电力产生系统的情况下，电力变换器11可以包括根据日射、温度等的改变执行最大功率点跟踪(MPPT)控制以最大化由电力产生系统2生成的电力的MPPT。而且，当电力产生系统2不生成电力时，电力变换器11的操作停止以降低由诸如变换器或整流器电路之类的电力变换设备所消耗的电力。
[0059]尽管DC链路电压被期望是稳定的以用于变换器14和逆变器13的正常操作，但DC链路电压可能由于诸如电力产生系统2或电网3中的瞬时电压降或者负载4中的峰值负载出现之类的问题而变得不稳定。根据本示例实施例，DC链路12连接在电力变换器11与逆变器13之间以均匀维持DC链路电压。DC链路12的示例可以包括大电容器。
[0060]逆变器13可以是连接在DC链路12与第一开关30之间的电力变换设备。逆变器13可以包括将从电力产生系统2和电池系统20中至少之一输出的DC链路电压变换成电网3的AC电压并输出该AC电压的逆变器。逆变器13还可以包括将电网3的AC电压变换成DC电压并输出DC链路电压以将电网3的电力存储在处于充电模式下的电池系统20中的整流器电路。逆变器13可以是具有可被改变的输入和输出方向的的双向逆变器。
[0061]逆变器13可以包括从输出到电网3的AC电压中去除谐波的滤波器。逆变器13还可以包括使从逆变器13输出的AC电压的相位与电网3的AC电压的相位同步以抑制或限制无功功率的产生的锁相环(PPL)电路。逆变器13可以执行诸如电压改变范围限制器、功率因子改进、DC分量去除、瞬变现象保护或降低等的功能。
[0062]变换器14可以是连接在DC链路12与电池系统20之间的电力变换设备。变换器14可以包括将存储在电池系统20中的电力变换成具有合适电压电平的DC链路电压并在放电模式下将该DC链路电压输出到逆变器13的DC-DC变换器。变换器14还可以包括将从电力变换器11输出的电力的电压或从逆变器13输出的电力的电压变换成合适电压电平，即用于电池系统20的充电电压电平，并将该合适电压电平输出到处于充电模式下的电池系统20的DC-DC变换器。变换器14可以是具有可被改变的输入和输出方向的双向变换器。当电池系统20的充电或放电不被执行时，变换器14的操作可以被停止以降低功耗。
[0063]根据本示例实施例，集成控制器15监视电力产生系统2、电网3、电池系统20和负载4的状态。例如，集成控制器15可以监视电网3中是否已出现电力故障、电力是否已由电力产生系统2生成、由电力产生系统2生成的电力的量、电池系统20的充电状态、负载4所消耗的电力的量、在负载4中消耗电力的时间等。
[0064]根据本示例实施例，集成控制器15根据监视结果和预设算法控制电力变换器11、逆变器13、变换器14、电池系统20、第一开关30和第二开关40的操作。例如，在电网3中出现电力故障的情况下，集成控制器15可以将存储在电池系统20中的电力或电力产生系统2所生成的电力的供应引导向负载4。如果足够量的电力未被供应至负载4，则集成控制器15可以控制负载4以确定负载4的电设备的优先级并且将电力供应至具有高优先级的电设备。集成控制器15可以控制电池系统20的充电和放电。
[0065]根据本示例实施例，第一开关30和第二开关40彼此串联连接在逆变器13与电网3之间，并且在集成控制器15的控制下执行开/关操作以控制电力产生系统2与电网3之间的电流流动。第一开关30和第二开关40的开/关状态根据电力产生系统2、电网3和电池系统20的状态被确定。
[0066]例如，当从电力产生系统2和电池系统20中至少之一输出的电力被供应至负载4时，或者当从电网3输出的电力被供应至电池系统20时，第一开关30可以被接通。当从电力产生系统2和电池系统20中至少之一输出的电力被供应至电网3时，或者当从电网3输出电力被供应至负载4和电池系统20中至少之一时，第二开关40可以被接通。
[0067]在电网3中出现电力故障的情况下，第二开关40可以被关断，并且第一开关30可以被接通。因此，从电力产生系统2和电池系统20中至少之一输出的电力可以被供应至负载4，并且同时可以防止供应至负载4的电力流入电网3中。如上所述，能量存储系统I像独立系统一样操作以防止在电网3的电力线等上工作的工人由于从电力产生系统2或电池系统20输出的电力而受到电击。
[0068]第一开关30和第二开关40可以包括例如能够经受或处理大电流的继电器之类的开关设备。
[0069]根据本示例实施例，电池系统20被供应有来自电力产生系统2和电网3中至少之一的电力、存储该电力并且将所存储的电力供应至负载4和电网3中至少之一。电池系统20可以包括存储电力的部分和控制并保护电力的部分。电池系统20的充电和放电可以通过集成控制器15被控制。
[0070]现在将参照图2A更详细地描述电池系统20。
[0071]在图2A所示的示例实施例中，电池系统20包括电池管理系统(BMS) 200、多个电池机架210-1至210-1以及用于数据通信的第一总线线路250。
[0072]多个电池机架210-1至210-1存储从外部，即从电力产生系统2和/或电网3供应的电力，并且将所存储电力供应至电网3和/或负载4。多个电池机架210-1至210-1中的每个包括机架220、机架BMS230和机架保护电路240。
[0073]机架220存储电力并且包括可以彼此串联、并联或者串并联连接的一个或多个托盘222 (参见图2B)。机架220的充电和放电操作通过机架BMS230被控制。机架220可以根据所需的输出电压彼此串联或并联连接。电池机架210-1至210-1的机架220在图2A中彼此并联连接，但可以根据电池系统20的需要彼此串联或者串并联连接。
[0074]机架BMS230分别控制分别对应于机架BMS230的电池机架210-1至210-1的整体操作。机架BMS230控制机架保护电路240以控制机架220的充电和放电操作。例如，如果过电流流动或者过放电发生，则机架BMS230打开机架保护电路240的开关以中断机架220与电池系统20的输入/输出端之间的电力传输。而且，机架BMS230监视机架220的状态，例如机架220的温度、电压、电流等，并且将所测量的数据传输至系统BMS200。机架BMS230根据所测量的数据和预设的算法控制机架220的电池单元的单元平衡操作。
[0075]机架保护电路240可以在机架BMS230的控制下操作短路开关以供应电力或中断电力供应。机架保护电路240提供机架220的输出电压和输出电流、开关和保险丝的状态坐寸ο
[0076]从机架220输出的电力通过机架保护电路240被供应至图1的变换器14，并且从变换器14供应的电力通过机架保护电路240被传送至机架220用于存储。从机架保护电路240延伸的电力线可以根据从机架220输出的电力的量、机架220的输出电压的电平等被并联、串联或者串并联连接至变换器14。
[0077]机架BMS230从机架220和机架保护电路240采集数据。从机架保护电路240采集的数据可以包括输出电流值、输出电压值、开关状态、保险丝状态等，并且从机架220采集的数据可以包括电池单元电压、温度等。
[0078]机架BMS230计算机架220的剩余电量、寿命、充电状态(SOC)等，并且确定在机架220中是否已出现异常。例如，机架BMS230确定机架220中是否已出现异常，例如电池单元的过充电、过放电、过电流、过电压、过热、电池单元失衡、劣化等。在机架220中已出现异常的情况下，机架BMS230根据内部算法执行预设操作。例如，机架BMS230操作机架保护电路240。
[0079]第一总线线路250是在系统BMS200与机架BMS230之间传输数据或命令的路径。系统BMS200与机架BMS230之间的通信协议可以是CAN通信协议、通过使用总线线路传输数据或命令的其它通信协议等。
[0080]机架BMS230通过第一总线线路250向系统BMS200提供从机架220和机架保护电路240采集的数据。机架BMS230向系统BMS200提供关于是否已出现异常的信息和关于异常类型的信息。在此情况下，系统BMS200控制机架BMS230。例如，系统BMS200向机架BMS230传输控制命令以操作电池机架210-1至210-1的机架保护电路240。
[0081]系统BMS200向图1的集成控制器15传输从机架BMS230采集的数据。系统BMS200向集成控制器15提供关于电池机架210-1至210-1中是否已出现异常的信息和关于电池机架210-1至210-1的异常类型的信息。集成控制器15向系统BMS200提供关于PCSlO的状态的信息，例如关于变换器14的状态的信息。例如，集成控制器15向系统BMS200提供关于变换器14的操作状态或变换器14的电流流动的信息。系统BMS200基于从集成控制器15提供的信息控制电池系统20的操作。例如，系统BMS200向机架BMS230传输控制命令以根据PCSlO的状态接通电池机架210-1至210-1。
[0082]现在将参照图2B描述作为电池机架210-1至210-1的示例的第一电池机架210-1。
[0083]图2B是图示根据示例实施例的电池机架的框图。
[0084]在图2B所示的示例实施例中，电池机架210-1包括多个电池托盘221_1至221_m、机架BMS230以及用于数据通信的第二总线线路224。电池机架210-1可以包括机架保护电路240 (参见图2A，图2B中未示出)。
[0085]多个电池托盘221-1至221-m是电池机架210_1的底层结构、存储从电网3和/或电力产生系统2供应的电力并且将所存储的电力供应至电网3和/或负载4。电池托盘221-1至221-m中的每个包括托盘222和托盘BMS223。
[0086]托盘222是存储电力的部分，并且包括可以彼此串联、并联或者串并联连接的一个或多个电池单元。托盘222中包括的电池单元的数目可以根据所需的输出电压而确定。电池单元可以包括可再充电(二次)电池。例如，电池单元可以包括镍-镉电池、镍金属氢化物电池、锂离子电池、锂聚合物电池等。
[0087]托盘222的充电和放电操作通过托盘BMS230被控制。托盘222彼此串联连接以产生机架220所需的输出电压。电力线从彼此串联连接的托盘222当中的位于两端处的托盘222延伸，因此电力通过机架保护电路240被供应至图1的变换器14。
[0088]托盘BMS223控制托盘222的充电和放电操作。托盘BMS223监视托盘222的状态，例如托盘222的温度或电压、托盘222中的电流流动等，以向机架BMS230传输所测量的数据。
[0089]第二总线线路224是在机架BMS230与托盘BMS223之间传输数据或命令的路径。机架BMS230与托盘BMS223之间的通信协议可以是CAN通信协议、通过使用总线线路传输数据或命令的其它通信协议等。
[0090]根据实施例，系统BMS200与机架BMS230之间的通信协议和机架BMS230与托盘BMS223之间的通信协议使用总线线路。在另一实施方式中，一种或多种情况可以利用使用总线线路的通信协议。
[0091]图3A是图示根据示例实施例的电动车,例如汽车50的示意性框图。
[0092]在图3A所示的示例实施例中，电动汽车50包括电子控制单元(ECU) 51、逆变器控制器52、逆变器53、电动机54和电池系统300。电池系统300包括BMS301和电池组302。
[0093]当驱动电动汽车50时，电池组302向电动机54供应电压以支持电动机54的输出功率的生成。当电动汽车50制动时，电动机54像发生器一样操作，同时电池组302采集并存储电动机54的再生制动能量。电池组302被充有从诸如发电站的电力变换系统或能量存储系统之类的DC充电器55供应的DC电力。
[0094]电池组302可以被充有从诸如商用电源之类的AC充电器57供应的AC电力。为了这个目的，电动汽车50包括电力变换器56，电池组302连接至电力变换器56，并且电力变换器56将从AC充电器57供应的AC电力变换成DC电力。
[0095]BMS301检测关于电池组302的电压、电流、温度等的信息，并且诊断和管理电池组302的SOC。BMS301通过电动汽车50的通信线路，例如CAN通信线路，向E⑶51提供关于电压、电流、温度、S0C、诊断信息等的信息。
[0096]E⑶51控制电动汽车50的状态、驱动模式等，并且参照从BMS301提供的电池组302的信息控制电动汽车50的移动。E⑶51通过逆变器控制器52控制逆变器53。逆变器53将从电池组302提供的DC电力变换成AC电力以供应AC电力用于驱动电动机54。当电动汽车50制动时，逆变器53将从电动机54提供的AC电力变换成DC电力并且将该DC电力提供至电池组302。
[0097]图3A所示的电动汽车50仅仅是示例，并且实施例可以应用于各种类型的运输模式，例如混合汽车、电动自行车、电动摩托车等，或者可以应用于包括电池系统的各种类型的设备和系统。
[0098]图3B是图示根据示例实施例的电动汽车的电池系统300的框图。
[0099]在图3B所示的示例实施例中，电池系统300包括BMS301和电池组302。
[0100]电池组302包括多个电池模块330-1至330_n。
[0101 ] 电池模块330-1至330-n是存储电力的部分，并且各自包括彼此串联、并联或者串并联连接的一个或多个电池单元。电池模块330-1至330-n的电池单元的数目可以根据所需的输出电压来确定。电池单元可以包括可再充电电池。例如，电池单元可以包括镍镉电池、铅蓄电池、镍金属氢化物电池、锂离子电池、锂聚合物电池等。
[0102]BMS301 包括主 BMS310 和多个从 BMS320-1 至 320-n。主 BMS310 和多个从 BMS320-1至320-n通过第三总线线路340彼此连接，从而彼此通信。
[0103]主BMS310基于由从BMS320-1至320_n采集的信息来管理并控制所有的电池组302、计算电池组302的信息、电池组302的电压、电流、温度、SOC等，并且将电池组302的该信息提供至E⑶51。
[0104]多个从BMS320-1至320_n分别管理并控制电池模块330-1至330_n。从BMS320-1至320-n采集分别对应于从BMS320-1至320_n的电池模块330-1至330_n的电池单元的单元电压、电池模块330-1至330-n的温度等，并且关于电池单元执行单元平衡操作。从BMS320-1至320-n通过第三总线线路340向主BMS310提供关于所采集的单元电压、温度等的信息。
[0105]电池模块330-1至330-n的充电和放电操作分别通过多个从BMS320-1至320_n来控制。电池模块330-1至330-n彼此串联连接以产生电池组302所需的输出电压。电力线从彼此串联连接的电池模块330-1至330-n当中的位于中央的两端处的电池模块330-1和330-n延伸，以向图3A的逆变器53供应电力。电池模块330-1至330_n在图3B中彼此串联连接，但这仅仅是示例，并且电池模块330-1至330-n可以彼此并联连接或者串并联连接。
[0106]第三总线线路340是在主BMS310与多个从BMS320-1至320_n之间传输数据或命令的路径。主BMS310与多个从BMS320-1至320_n之间的通信协议可以是CAN通信协议、通过使用总线线路传输数据或命令的其它通信协议等。
[0107]现在将描述参照图2A和图2B以及图3A和图3B所描述的主从结构。
[0108]图4是图示根据示例实施例的具有主从结构的通信系统400的框图。
[0109]在图4所示的示例实施例中，通信系统400包括主控制器410、多个从控制器420-1至420-n以及第四总线线路430。
[0110]主控制器410向第四总线线路430传输包括命令的帧信号Cs。第一至第η从控制器420-1至420-n接收帧信号Cs并执行与帧信号Cs的命令相对应的操作。帧信号Cs可以包括ID分配命令，并且可以通过使用广播方法被传输至所有的从控制器420-1至420-n。帧信号Cs可以包括用于控制从控制器420-1至420-n的命令，并且可以通过使用ID被传输至特定的从控制器420-1至420-n。
[0111]从控制器420-1至420-n向第四总线线路430传输包括数据的帧信号Dl至Dn。第一至第η从控制器420-1至420-n向主控制器410传输帧信号Dl至Dn，以防止数据的冲突。主控制器410接收帧信号Dl至Dn，并且关于帧信号Dl至Dn执行所需的处理。
[0112]帧信号Dl至Dn被传输至主控制器410和从控制器420-1至420-n。例如，从第一从控制器420-1传输的帧信号Dl可以通过使用广播方法被传输至其它的从控制器420-2至420-n。帧信号Dl至Dn可以包括指示驱动时间计数器值和ID分配完成信号的数据。
[0113]主控制器410可以对应于图2A的系统BMS200，并且第一至第η从控制器420-1至420-n可以分别对应于图2A的机架BMS230。主控制器410可以对应于图2B的机架BMS230，并且第一至第η从控制器420-1至420-n可以分别对应于图2B的托盘BMS223。主控制器410可以对应于图3B的主BMS310，并且第一至第n从控制器420-1至420_n可以分别对应于图 3B 的从 BMS320-1 至 320-n?
[0114]现在将描述在具有上述主从结构的通信系统400中传输数据的方法。
[0115]图5是图示CAN通信协议的帧结构的视图。CAN通信协议是指在IS011898规范中的速度处定义的多主消息类型串行网络通信方法，已被BOSCH发展成应用于汽车工业领域，并且也已应用于各种工业领域。
[0116]参见图5，起始帧(SOF)指消息帧的开始。SOF处于消息帧的第一位置，并且具有作为默认显性位的值O。
[0117]仲裁字段具有ID和远程传输请求(RTR)位。RTR位指示消息帧是数据帧或远程帧。在消息帧是传输数据的数据帧的情况下，RTR位具有值O (即显性位)。在消息帧是传输数据的远程帧的情况下，RTR位具有值I (即隐性位)。
[0118]控制字段包括6位。6位中的2位构成保留区域，并且其它四位构成指示数据字段的字节数目的数据长度码区域。
[0119]数据字段包括数据帧待被传输的数据。数据字段的大小在约O字节与8字节之间，并且每个字节包括8位。这里，数据的最重要位(MSB)O首先在每个字节中被传输。
[0120]循环冗余码(CRC)字段指示周期性冗余校验码。CRC字段包括CRC序列和具有值I的CRC定界符。
[0121]ACK字段由2位形成，并且包括ACK空位和ACK定界符。作为第一位的ACK空位具有值0，并且作为第二位的ACK定界符具有值I。然而，ACK空位可以被记录为从已成功接收消息的其它节点传输的值I。
[0122]结束帧(EOF)包括7位，其所有的位具有值1，以指示消息帧结束。
[0123]中间帧空间包括间断和总线空闲，并且将当前的消息帧与前一消息帧或下一消息帧区分开。
[0124]现在将描述根据示例实施例的在包括主控制器和多个从控制器的通信系统中分配与多个从控制器的物理顺序相对应的ID的方法。
[0125]图6是图示根据示例实施例的通信系统600的框图。
[0126]在图6所示的示例实施例中，通信系统600包括主控制器610和多个从控制器620-1至620-n。为易于理解，在图6的实施例中，主控制器610和多个从控制器620-1至620-n通过使用CAN通信方法彼此通信，但可以根据相同的原理使用其它类型的通信方法。
[0127]主控制器610和从控制器620-1至620_n通过第一线路对651-1至651_n以及第二线路对653彼此连接以便彼此通信。从主控制器610输出的控制信号通过第一线路对651-1至651-n依次被传输至从控制器620-1至620_n。
[0128]从主控制器610输出的通信信号通过第二线路对653被同时传输至多个从控制器620-1至620-n。从多个从控制器620-1至620_n输出的通信信号通过第二线路对653被传输至主控制器610和/或其它的从控制器620-1至620-n。
[0129]CAN通信被使用在图6所示的示例实施例中。因此，控制信号通过第一线路对651-1至651-n被传输，并且通信信号通过第二线路对653被传输。控制信号可以通过单条线路或通过使用光学通信方法或无线通信方法被传输。通信信号还可以通过使用经由第二线路对653的串行通信方法、使用多条线路的并行通信方法、光学通信方法或无线通信方法被传输。
[0130]控制信号可以是用于向从控制器620-1至620-n供应电力的电力信号。主控制器610产生从控制器620-1至620-n的驱动电力，并且通过第一线路对651-1至651_n将该驱动电力供应至从控制器620-1至620-n。第一线路对651-1至651_n之一可以传输电源电压VCC，并且第一线路对651-1至651-n之一可以传输地电压GND。[0131 ] 控制信号可以是用于激活从控制器620-1至620-n的数字控制信号。例如，从控制器620-1至620-n响应于激活的数字控制信号被激活。在数字控制信号被去激活的情况下，从控制器620-1至620-n可以被去激活。例如,数字控制信号可以是单端(single-ended)信号，第一线路对651-1至651-n之一可以是加载信号的信号线路,并且第一线路对651-1至651-n中另外之一可以是操作为接地的地线。根据另一示例，数字控制信号可以是差分信号。在此情况下，信号可以被加载在第一线路对651-1至651-n之一上,并且反向信号被加载在第一线路对651-1至651-n中的另外一个上。为了易于理解，数字控制信号将被描述为单端信号，但数字控制信号可以作为差分信号被传输。
[0132]第一线路对651-1至651-n可以通过使用菊花链方法连接在主控制器610与从控制器620-1至620-n之间。因此，第一线路对651-1可以连接在主控制器610与第一从控制器620-1之间，第二线路对651-2可以连接在第一从控制器620-1与第二从控制器620-2之间，并且第三线路对651-3可以连接在第二从控制器620-2与第三从控制器之间。根据此方法，第η线路对651-n可以连接在第n_l从控制器与第η从控制器620_η之间。
[0133]第二线路对653可以连接在主控制器610与从控制器620-1至620-n之间。然而，这仅仅是示例实施例，并且第二线路对653可以通过使用诸如菊花链方法之类的其它类型通信方法连接在主控制器610与从控制器620-1至620-n之间。
[0134]从控制器620-1至620-n中的每个包括延迟电路630和微处理器单元(MPU) 640。延迟电路630接收控制信号、延迟所接收的控制信号达预设时间，并且输出被延迟的控制信号。第一线路对651-1至651-n可以通过从控制器620-1至620_n的延迟电路630彼此连接。
[0135]延迟电路630可以根据通信方法以各种方式被设计。例如，在控制信号是模拟信号的情况下，延迟电路630可以包括电阻器、电容器或线圈。在控制信号是数字信号的情况下，延迟电路630可以是彼此串联连接的缓冲器。
[0136]MPU640控制从控制器620-1至620_n的整体操作。在从控制器620-1至620_n分别对应于图2A的机架BMS230或图2B的托盘BMS223的情况下，MPU640控制机架BMS230或托盘BMS223的电池管理操作。MPU640可以响应于控制信号被激活，并且控制通过第二线路对653传输和接收通信信号。MPU640可以响应于包括在通过第二线路对653接收的并且从主控制器610传输的通信信号中的控制命令执行对应于该控制命令的操作，并且通过第二线路对653传输包括执行结果的通信信号。
[0137]例如，当MPU640响应于所接收的控制信号而被激活时，内部驱动时间计数器(未示出)可以操作。MPU640从主控制器610接收ID分配命令，并且响应于ID分配命令存储驱动时间计数器的驱动时间计数器值。MPU640可以将所存储的驱动时间计数器值传输至其它的从控制器620-1至620-n。MPU640将存储在其中的驱动时间计数器值与由从控制器620-1至620-n接收的驱动时间计数器值相比较以计算它们的ID，并且将计算出的ID包括在中贞信号中以将ID传输至主控制器610。
[0138]现在将详细描述多个从控制器。为了易于理解，主控制器和多个从控制器将被描述为根据CAN通信方法彼此通信。
[0139]图7A是图示根据示例实施例的从控制器620a的框图。
[0140]在图7A所示的示例实施例中，从控制器620a包括MPU640、延迟电路630以及端子661、662和663。MPU640包括驱动时间计数器645。
[0141]从控制器620a的MPU640可以通过使用从主控制器610供应的驱动电力被驱动。从控制器620a包括电力输入端子661、电力输出端子662以及通信信号端子663,驱动电力从前一从控制器或主控制器610被输入到电力输入端子661中，电力输出端子662将驱动电力传输至下一从控制器，通信信号端子663接收和传输通信信号。
[0142]电力输入端子661连接至第一电力线路对671，并且电力输出端子662连接至第二电力线路对672。通过第一电力线路对671被输入到电力输入端子661中的驱动电力被输入到延迟电路630中。延迟电路630延迟所输入的驱动电力，并且通过电力输出端子662将被延迟的驱动电力传输至第二电力线路对672。第一电力线路对671包括线路Vin+和线路Vin-，电源电压VCC被供应至线路Vin+，地电压GND被供应至线路Vin-。第二电力线路对672包括线路Vout+和线路Vout-，电源电压VCC被传输至线路Vout+，地电压GND被传输至线路Vout-。
[0143]通信信号端子663连接至通信线路对673，并且通信线路对673包括第一线路CAN_H和第二线路CAN_L。
[0144]通过电力输入端子661供应的驱动电力被提供至MPU640，并且MPU640通过使用所供应的驱动电力开始驱动。在图7A中，从延迟电路630输出的被延迟驱动电力被供应至MPU640。然而，这仅仅是示例，并且不被延迟且被输入到延迟电路630中的驱动电力可以被施加至MPU640。因此，MPU640连接至电力输出端子662，不过可以连接至电力输入端子661。
[0145]MPU640开始驱动并且同时操作驱动时间计数器645。当ID分配命令通过通信信号端子663被接收时，MPU640存储驱动时间计数器645的值，并且通过通信信号端子663输出所存储的驱动时间计数器值。MPU640由从控制器接收驱动时间计数器值，并且将所存储的驱动时间计数器值与所接收的驱动时间计数器值相比较，以计算其ID。MPU640将ID包括在帧信号中，并且将包括ID的帧信号提供至主控制器610。
[0146]图7B是图示根据另一示例实施例的从控制器620b的框图。
[0147]在图7B所示的示例实施例中，从控制器620b包括MPU640、延迟电路630、电源单元680以及端子661、662、663和664。MPU640包括驱动时间计数器645。
[0148]在本示例实施例中，从控制器620b的MPU640不通过使用从主控制器610提供的驱动电力被驱动，而可以通过使用从额外的电源提供的电力被驱动。额外的电源可以是安装在从控制器620b外部的电池或电源。根据另一实施例，从控制器620b可以包括电源。在图7B的实施例中，从控制器620b的MPU640被供应有来自外部电源(未示出)的驱动电力，并且通过该驱动电力被驱动。然而，这仅仅是示例，并且从控制器620b的MPU640可以被修改成各种形式。
[0149]电力线路对674将电力输入端子664连接至外部电源。电源单元680连接至电力输入端子664、控制信号输入端子661和MPU640。电源单兀680接收通过电力输入端子664供应的驱动电力，并且响应于去激活的控制信号将所接收的驱动电力供应至MPU640。电源单元680可以包括响应于控制信号开始其操作的电力电路。电力电路可以包括诸如低压降(LDO)电压调节器之类的调节器电路或变换器。电源单元680可以包括响应于控制信号连接电力输入端子664和MPU640的开关。
[0150]从控制器620b包括控制信号输入端子661、控制信号输出端子662和通信信号端子663，控制信号从前一从控制器或主控制器610被传输至控制信号输入端子661，控制信号输出端子662将控制信号传输至下一从控制器，通信信号端子663接收和传输通信信号。[0151 ] 控制信号输入端子661连接至第一控制线路对671，并且第一控制线路对671包括第一线路Sin+和第二线路Sin-。控制信号输出端子662连接至第二控制线路对672，并且第二控制线路对672包括第一线路Sout+和第二线路Sout-。通信信号端子663连接至通信线路对673，并且通信线路对673包括第一线路CAN_H和第二线路CAN_L。
[0152]通过第一控制线路对671输入到控制信号输入端子661中的控制信号被输入到延迟电路630中。延迟电路630延迟所输入的控制信号，并且通过控制信号输出端子662将被延迟的控制信号传输到第二控制线路对672。
[0153]从控制信号输入端子661供应的控制信号被提供给电源单元680，并且电源单元680响应于被激活的控制信号而向MPU640供应驱动电力。MPU640通过使用从电源电压680供应的驱动电力而开始操作。在图7B的实施例中，电源单元680响应于被输入到控制信号输入端子661中的控制信号。然而，这仅仅是示例，并且电源电压680可以响应于从延迟电路630输出的被延迟的控制信号而操作。
[0154]MPU640开始驱动并且同时操作驱动时间计数器645。当ID分配命令通过通信信号端子663被接收时，MPU640存储驱动时间计数器645的值，并且通过通信信号端子663输出所存储的驱动时间计数器值。MPU640通过通信信号端子663从其它从控制器接收驱动时间计数器值，并且将所存储的驱动时间计数器与所接收的驱动时间计数器值相比较，以计算它们的ID。MPU640将计算出的ID包括在帧信号中，并且通过通信信号端子663将包括ID的帧信号提供至主控制器610。
[0155]图7C是图示根据另一示例实施例的从控制器620c的框图。
[0156]在图7C所示的示例实施例中，从控制器620c包括MPU640、延迟电路630、电源单元680以及端子661、662和663。MPU640包括驱动时间计数器645。
[0157]从控制器620c的MPU640可以通过使用从主控制器610供应的驱动电力被驱动。从控制器620c包括电力输入端子661、电力输出端子662和通信信号端子663,从前一从控制器或主控制器610传输的驱动电力被输入到电力输入端子661中，电力输出端子662将驱动电力传输至下一从控制器，通信信号端子663接收和传输通信信号。
[0158]电力输入端子661连接至第一电力线路对671，并且第一电力线路对671包括线路Vin+和线路Vin-，电源电压VCC被供应至线路Vin+，地电压GND被供应至线路Vin-。电力输出端子662连接至第二电力线路对672，并且第二电力线路对672包括线路Vout+和线路Vout-,电源电压VCC被传输至线路Vout+，地电压GND被传输至线路Vout-。通过第一电力线路对671被输入到电力输入端子661中的驱动电力被输入到延迟电路630中。延迟电路630延迟所输入的驱动电力，并且通过电力输出端子662将被延迟的驱动电力传输至第二电力线路对672。
[0159]通信信号端子663连接至通信线路对673，并且通信线路对673包括第一线路CAN_H和第二线路CAN_L。
[0160]电源单元680连接至电力输入端子661、电力输出端662子和MPU640。电源单元680接收通过电力输入端子661供应的驱动电力。从延迟电路630输出的延迟驱动电力可以作为激活控制信号被提供至电源单元680。电源单元680响应于从延迟电路630输出的激活控制信号向MPU640供应通过电力输入端子661供应的驱动电力。
[0161]电源单元680响应于激活控制信号开始操作，并且可以包括诸如LDO电压调节器之类的调节器电路或变换器。电源单元680可以包括响应于激活控制信号连接电力输入端子661和MPU640的开关。
[0162]通过电力输入端子661供应的驱动电力通过电源单元680被提供至MPU640，并且MPU640通过使用所供应的驱动电力而开始驱动。
[0163]MPU640开始驱动并且同时操作驱动时间计数器645。当ID分配命令通过通信信号端子663被接收时，MPU640存储驱动时间计数器645的值，并且通过通信信号端子663输出所存储的驱动时间计数器值。MPU640通过通信信号端子663从其它从控制器接收驱动时间计数器值，并且将所存储的驱动时间计数器值与所接收的驱动时间计数器值相比较，以计算它们的ID。MPU640将计算出的ID包括在帧信号中，并且通过通信信号端子663将包括ID的帧信号提供至主控制器610。
[0164]现在将更详细地描述延迟电路。
[0165]图8A至图8G是图示根据各个示例实施例的包括在从控制器中的延迟电路的电路图。
[0166]参见图8A,延迟电路630a包括连接在第一输入端子in+与第一输出端子out+之间的电阻器R、以及连接在第一输出端子OUt+与第二输出端子OUt-之间的电容器C。第二输入端子in-和第二输出端子out-彼此连接。
[0167]第一输入端子in+和第二输入端子in-可以对应于图7A至图7C所示的输入端子661，并且第一输出端子out+和第二输出端子out-可以对应于图7A至图7C所示的输出端子 662。
[0168]在驱动电力从主控制器610被传输至从控制器620-1至620_n的情况下，电源电压VSS可以被施加至第一输入端子in+，并且地电压可以被施加至第二输入端子in-。延迟的电源电压VSS可以被输出到第一输出端子out+，并且地电压GND可以被输出到第二输出端子out-。在电源电压VSS以单元脉冲形式被施加至第一输入端子in+的情况下，逐渐增加的电源电压波形出现在第一输出端子out+处。在电源电压VSS被施加至第一输入端子in+之后，第一输出端子out+的电压被延迟预设时间，然后到达驱动MPU640的驱动电压Vth0预设时间由电阻器R和电容器C的值确定。预设时间由通过将电阻器R的值与电容器C的值一起相乘所获得的时间常量RC来确定。
[0169]在数字控制信号从主控制器610被传输至从控制器620-1至620_n的情况下，力口载数字控制信号的信号线路可以连接至第一输入端子in+，并且地线可以连接至第二输入端子in-。
[0170]参见图8B,延迟电路630b包括连接在第一输入端子in+与第一输出端子out+之间的电阻器R、以及连接在第一输入端子in+与第二输入端子in-之间的电容器C。第二输入端子in-和第二输出端子out-彼此连接。
[0171]参见图SC，延迟电路630c包括彼此串联连接在第一输入端子in+与第一输出端子out+之间的两个电阻器R、以及连接在这两个电阻器R之间的节点N与第二输入端子in-之间的电容器C。第二输入端子in-和第二输出端子out-彼此连接。
[0172]参见图8D，延迟电路630d包括连接在第一输入端子in+与第一输出端子out+之间的电阻器R、连接在第二输入端子in-与第二输出端子out-之间的电阻器R、以及连接在第一输出端子out+与第二输出端子out-之间的电容器C。当从主控制器610传输至从控制器620-1至620-n的数字控制信号是差分信号时，延迟电路630d被有效地使用。电容器C可以不连接在第一输出端子out+与第二输出端子out-之间，但是可以连接在第一输入端子in+与第二输入端子in-之间。电阻器R可以进一步连接在第一输出端子out+与电容器C之间，并且电阻器R可以进一步连接在第二输出端子out-与电容器C之间。
[0173]参见图SE，延迟电路630e包括彼此串联连接在第一输入端子in+与第一输出端子out+之间的电阻器R和线圈L。第二输入端子in-和第二输出端子out-彼此连接。
[0174]参见图8F，延迟电路630f包括彼此串联连接在第一输入端子in+与第一输出端子out+之间的电阻器R和线圈L、以及彼此串联连接在第二输入端子in-与第二输出端子out-之间的电阻器R和线圈L。当从主控制器610传输到从控制器620-1至620_n的数字控制信号是差分信号时，延迟电路630f被有效地使用。
[0175]参见图8G,延迟电路630g包括连接在第一输入端子in+与第一输出端子out+之间的缓冲器。第二输入端子in-和第二输出端子out-彼此连接。缓冲器可以包括彼此串联连接的偶数个逆变器。当数字控制信号从主控制器610被传输至从控制器620-1至620-n时，延迟电路630g是有用的。在数字控制信号是差分信号的情况下，延迟电路630g可以进一步包括连接在第二输入端子in-与第二输出端子out-之间的缓冲器。
[0176]图9是图示根据示例实施例的使用图8A的延迟电路630a的从控制器的框图。
[0177]在图9所示的示例实施例中，示出第k从控制器620k和第k+Ι从控制器620k+l。
[0178]第k从控制器620k和第k+1从控制器620k+l中的每个包括图8A的延迟电路630a和MPU640。第k从控制器620k和第k+Ι从控制器620k+l中的每个包括输入端子665和输出端子666。
[0179]第k从控制器620k的输入端子665通过四条线路连接至第k_l从控制器(未示出)的输出端子。这四条线路包括驱动电力被传输至的第一电力线路Vin+和第二电力线路Vin-、以及通信信号利用CAN通信方法被传输至的第一通信线路CAN_H和第二通信线路CAN_L。
[0180]第k从控制器620k的输出端子666通过四条线路连接至第k+Ι从控制器620k+l的输入端子665。这四条线路也包括驱动电力被传输至的第一电力线路Vin+和第二电力线路Vin-、以及通信信号利用CAN通信方法被传输至的第一通信线路CAN_H和第二通信线路CAN_L。
[0181]第k+Ι从控制器620k+l的输出端子666连接至第k+2从控制器(未示出在图9中)的输入端子。在图9所示的示例实施例中，第k从控制器620k和第k+Ι从控制器620k+l通过使用从主控制器610提供的驱动电力而操作。然而，这仅仅是示例，并且第k从控制器620k和第k+Ι从控制器620k+l可以具有不同形式。
[0182]在第k从控制器620k中，连接至输入端子665的第一通信线路CAN_H和第二通信线路CAN_L分别通过内部线路直接连接至与输出端子666相连的第一通信线路CAN_H和第二通信线路CAN_L。连接至输入端子665的第一通信线路CAN_H和第二通信线路CAN_L分别通过内部线路连接至MPU640的通信端子。
[0183]在第k从控制器620k中，连接至输入端子665的第二电力线路Vin-被接地，并且通过内部线路直接连接至与输出端子666相连的第二电力线路Vin-。
[0184]连接至输入端子665的第一电力线路Vin+连接至延迟电路630a。连接至输出端子的第一电力线路Vin+连接至延迟电路630a的节点。延迟电路630a包括连接在与输入端子665相连的第一电力线路Vin+与节点N之间的电阻器R、以及连接在节点N与地面GND之间的电容器C。节点N连接至MPU640的电源端子VCC，并且MPU640的接地端子GND被接地。节点N的电压被施加至MPU640的电源端子VCC。
[0185]在电源电压通过连接至第k从控制器620k的输入端子665的第一电力线路Vin+被施加的情况下，节点N的电压由于电容器C而缓慢增加。因此，与电源电压首先被施加至连接于输入端子665的第一电力线路Vin+的时间相比，在预设时间过去之后，第k从控制器620k的MPU640开始被驱动。由于电容器C连接至第k+Ι从控制器620k+l的节点N，因此第k+Ι从控制器620k+l的节点N的电压比第k从控制器620k的节点N的电压更缓慢地增加。因此，从第k从控制器620k的MPU640开始被驱动的时间起，预设时间过去之后，第k+Ι从控制器620k+l的MPU640开始被驱动。
[0186]因此，第k从控制器620k的MPU640首先被激活，然后第k+Ι从控制器620k+l的MPU640被激活。
[0187]图10是图示根据示例实施例的图9的从控制器彼此连接的电力线路对的等效电路图。
[0188]参见图10，第一电力端子Vin+Ι和第二电力端子Vin-连接至主控制器610，并且主控制器610通过第一电力端子Vin+和第二电力端子Vin-将驱动电力供应至从控制器620-1 至 620-η ο
[0189]第一从控制器620-1使用第一节点NI的电压Vl作为驱动电力，并且第二从控制器620-2使用第二节点N2的电压V2作为驱动电力。第η从控制器620_η使用第η节点NN的电压VN作为驱动电力。地电压GND被施加至第二电力端子Vin-。
[0190]η个电阻器R彼此串联连接在第一电力线路Vin+与第η节点NN之间，电阻器R之间的节点可以分别等效地对应于第一节点NI至第η-l节点N(N-1)。电容器C分别连接在第一节点NI至第N节点NN中的每个与第二电力端子Vin-之间。
[0191]图11是图示当驱动电压被施加至图9的等效电路时电压Vl至VN的图。
[0192]在图11所示的示例实施例中，第二电力端子Vin-被接地，并且电源电压VSS在时间to时被施加至第一电力端子Vin+。驱动电压Vth是从控制器620-n的MPU640开始被驱动的电压。
[0193]第一节点NI的第一电压Vl在时间tl时到达驱动电压Vth，并且第一从控制器620-1的MPU640在时间tl时被激活。第二节点N2的第二电压V2在时间t2时到达驱动电压Vth，并且第二从控制器620-2的MPU640在时间t2时被激活。第三节点N3的第三电压V3在时间t3时到达驱动电压Vth，并且第三从控制器620-3的MPU640在时间t3时被激活。根据此方法，第η节点NN的第η电压VN在时间tn时到达驱动电压Vth，并且第η从控制器620-n的MPU640在时间tn时被激活。例如，在图10的等效电路中，电阻器R为10 Ω并且电容器C为I μ F的情况下，时间t0至时间tn之间的时间间隔各自为约20 μ S。在电阻器R为1k Ω并且电容器C为0.1 μ F的情况下，时间t0至时间tn的时间间隔各自为约2ms。电阻器R和电容器C的值可以被设置为使得MPU640的驱动时间计数器645检测到时间间隔。
[0194]图12是图示根据示例实施例的、分配与图6的通信系统600中的从控制器的物理连接顺序相对应的ID的方法的时序图。
[0195]在图12所示的示例实施例中，当主控制器610在时间t0时激活控制信号时，从控制器620-1至620-n响应于激活的控制信号而依次被激活。
[0196]如图12中所示，尽管主控制器610在时间t0时将控制信号传输至高电平，但第一从控制器620-1的电压Vl由于延迟电路630直到时间tl才到达驱动电压Vth。第二从控制器620-2的电压V2在时间t2时到达驱动电压Vth。根据此方法，第η从控制器620-n的电压VN在时间tN时到达驱动电压Vth。因此，从控制器620-1至620-n的MPU640根据从控制器620-1至620-n的物理连接顺序被依次激活。当从控制器620-1至620_n的MPU640被激活时，MPU640的驱动时间计数器645开始操作。驱动时间计数器645可以对MPU640激活之后已消逝的时间量进行计数。
[0197]主控制器610在预设时间s0时发布ID分配命令。预设时间s0可以被确定使得从控制器620-1至620-n的MPU640被激活。ID分配命令同时作为通信信号被提供给所有的从控制器620-1至620-n。ID分配命令可以根据广播方法被提供。
[0198]从控制器620-1至620-n在时间si时接收ID分配命令，并且存储驱动时间计数器645的驱动时间计数器值。由于从控制器620-1至620-n按照第一从控制器620-1至第η从控制器620-n的顺序被依次激活，因此第一从控制器620-1的驱动时间计数器值可以是最大，并且第η从控制器620-n的驱动时间计数器值可以在给定的时间为最小。
[0199]例如，在从控制器620-1至620-n接收ID分配命令的时间si时，第一从控制器620-1的驱动时间计数器值可以是1300，第二从控制器620-2的驱动时间计数器值可以是1200，第三从控制器630-3的驱动时间计数器值可以为1100，并且第η从控制器620-n的驱动时间计数器值可以是600。
[0200]在时间s2时，从控制器620-1至620_n将在时间si时存储的驱动时间计数器值传输至其它的从控制器620-1至620-n。从控制器620-1至620_n同时在时间s2时传输驱动时间计数器值，但是传输驱动时间计数器值的顺序可以根据MPU640的通信控制器的优先级被确定。优先级可以由ID确定。为了这个目的，从控制器620-1至620-n可以使用所存储的驱动时间计数器值作为任意的ID来输出包括驱动时间计数器值的通信信号。
[0201]在时间S3时，从控制器620-1至620_n接收其他从控制器620-1至620_n的驱动时间计数器值，并且将它们的驱动时间计数器值与所接收的驱动时间计数器值相比较来确定它们的ID。下面将参照图15更详细描述将从控制器620-1至620-n的驱动时间计数器值与所接收的驱动时间计数器值相比较来确定从控制器620-1至620-n的ID的方法。
[0202]在时间s4时，从控制器620-1至620_n传输指示它们的ID被分配的ID分配完成消息。主控制器610接收ID分配完成消息，并且基于分配的ID执行通信。
[0203]图13是图示根据示例实施例的、在图6的通信系统600中的主控制器610的操作的流程图。
[0204]在图13所示的示例实施例中，在操作S131中，主控制器610输出控制信号。如图12中所示，主控制器610可以输出在时间t0时被激活的控制信号。激活的控制信号由于延迟电路630依次到达从控制器620-1至620-n。从控制器620-1至620_n根据激活的控制信号的到达顺序被激活。
[0205]在操作S132中，主控制器610等待预设时间，直到其向所有的从控制器620_1至620-n传输ID分配命令。
[0206]在操作S133中，主控制器610将ID分配命令传输至所有的从控制器620_1至620-n。ID分配命令可以包括关于从控制器620-1至620-n的总数的信息。除了 ID分配命令之外，主控制器610可以传输包括关于从控制器620-1至620-n的总数的信息的消息。
[0207]从控制器620-1至620-n接收ID分配命令并通过使用内部驱动时间计数器的驱动时间计数器值来分配ID。一旦所有的ID已完成分配，则从控制器620-1至620-n传输ID分配完成消息。
[0208]在操作S134中，主控制器610确定主控制器610是否已从所有的从控制器620_1至620-n接收到ID分配完成消息，并且当主控制器610已从所有的从控制器620-1至620_n接收到ID分配完成消息时，主控制器610通过使用新分配的ID与从控制器620-1至620_n通信。
[0209]图14是图示根据示例实施例的、在图6的通信系统600中的从控制器620_1至620-n的操作的流程图。
[0210]在图14所示的示例实施例中，在操作S141中，从控制器620-1至620-n接收从主控制器610输出的控制信号。如上所述，从控制器620-1至620-n由于从控制器620-1至620-n的延迟电路而依次接收控制信号。
[0211]在操作S142中，从控制器620-1至620_n响应于所接收的控制信号来操作它们各自的驱动时间计数器。驱动时间计数器对紧接着控制信号被接收而消逝的时间量进行计数。
[0212]在操作S143中，从控制器620-1至620_n增加它们各自的驱动时间计数器的驱动时间计数器值，直到从控制器620-1至620-n接收ID分配命令。
[0213]一旦从控制器620-1至620-n接收ID分配命令，从控制器620-1至620_n就在操作S144中存储它们各自的驱动时间计数器的驱动时间计数器值。在ID分配命令包括关于从控制器620-1至620-n的总数的信息的情况下，或者在包括关于从控制器620-1至620-n的总数的信息的消息被接收的情况下，从控制器620-1至620-n可以获得关于从控制器620-1至620-n的总数的信息。
[0214]在操作S145中，从控制器620-1至620_n将所存储的驱动时间计数器值传输至其它的从控制器620-1至620-n。
[0215]在操作S146中，从控制器620-1至620_n从其它的从控制器620-1至620_n接收从控制器620-1至620-n的驱动时间计数器值。
[0216]在操作S147中，从控制器620-1至620_n将所存储的驱动时间计数器值与从其它从控制器620-1至620-n接收的驱动时间计数器值相比较，来计算它们的ID。
[0217]在操作S148中，从控制器620-1至620-n中的每个向其自身分配其计算出的ID，并且将ID分配完成消息传输至主控制器610。
[0218]图15是图示根据示例实施例的、图6的通信系统600中的从控制器620-1至620-n计算ID的过程的流程图。
[0219]在图15所示的示例实施例中，在操作S151中，从控制器620_1至620_n将任意ID初始化为1，并且将消息计数器初始化为I。如上所述，从控制器620-1至620-n可以从主控制器610获得关于从控制器620-1至620-n的总数的信息。从控制器620-1至620_n在图14的操作S144中存储它们的驱动时间计数器值。
[0220]在操作S152中，从控制器620-1至620_n从其它从控制器620-1至620_n接收驱动时间计数器值。
[0221]当从控制器620-1至620-n在操作S152中从其它从控制器620-1至620_n接收驱动时间计数器值时，从控制器620-1至620-n在操作S153中将它们各自的消息计数器增加I。
[0222]在操作S154中，从控制器620-1至620_n将在操作S152中接收的驱动时间计数器值与在操作S144中存储的它们各自的驱动时间计数器值相比较。
[0223]当在操作S152中由从控制器620-1至620_n接收的驱动时间计数器值大于在操作S144中存储的驱动时间计数器值时，从控制器620-1至620-n将它们各自的任意ID增加I。当在操作S152中接收的驱动时间计数器值不大于在操作S144中存储的驱动时间计数器值时，从控制器620-1至620-n不增加任意的ID而是转到操作S156。
[0224]在操作S156中，从控制器620-1至620_n确定消息计数器是否对应于从控制器620-1至620-n的总数。当消息计数器对应于从控制器620-1至620_n的总数时，从控制器620-1至620-n行进到操作S157。当消息计数器不对应于从控制器620-1至620_n的总数时，从控制器620-1至620-n行进到操作S152。
[0225]由于消息计数器对应于从控制器620-1至620-n的总数，并且没有接收到其它从控制器620-1至620-n的其它驱动时间计数器值，因此从控制器620-1至620_n将任意ID设置为它们的ID。因此，ID完成分配，并且从控制器620-1至620-n在操作S148中将ID分配完成消息传输至主控制器610。
[0226]从控制器620-1至620-n的总数可以为8，并且第一至第八从控制器620_1至620-8的驱动时间计数器值可以分别为800、700、600、500、400、300、200和100。
[0227]第五从控制器620-5的所存储的驱动时间计数器值为400。当接收到第一、第二、第三和第四从控制器620-1、620-2、620-3和620-4的驱动时间计数器值800、700、600和500时，第五从控制器620-5增加任意ID。由于其它从控制器620-1至620-4以及620-6至620-8的任意ID被初始化为1，因此它们的任意ID被四次增加I。当从其它从控制器620-1至620-4以及620-6至620-8接收到所有的驱动时间计数器值时，任意ID为5。因此，第五从控制器620-5具有与其物理连接顺序相同的ID。
[0228]因此，从控制器620-1至620-n可以进一步包括用于检测物理连接顺序的附加电路，或者可以管理ID以分配与物理连接顺序相对应的ID。从控制器620-1至620-n可以根据本发明的方法通过自身检查它们的物理连接顺序，并且分配与物理连接顺序相对应的ID。相应地，从控制器620-1至620-n可以兼容地使用而避免限制，并且制造成本可以不通过附加电路而增加，并且附加管理可以被省略。
[0229]通过总结和回顾，能量存储系统可以被实施为将产生新产生的能量的产生系统、存储电力的电池系统以及现有电网系统彼此连接的系统。
[0230]在能量存储系统中，电池系统可以根据由电池系统供应电力的负载的数量来以不同方式设计。电池系统被供应有来自外部源的电力，并且将该电力供应至外部。因此，电池系统执行充电和放电操作。
[0231]电池系统可以监视内部状态以执行稳定操作，并且可以采集通过监视所测量的数据。电池系统可以包括具有主从结构的各种类型的电池管理器。与从相对应的电池管理器(或从控制器)将所测量的数据传输至电池管理器(或主控制器)，并且主控制器接收和采集该数据。
[0232]从控制器可以分别具有标识符(ID)，使得主控制器能够识别从控制器。为了简单起见，ID可以被确定为对应于从控制器的连接顺序。然而，如果能够检测从控制器的连接顺序或位置的附加电路或设备被增加，使得从控制器分别具有与连接顺序相对应的ID，则产品的价格可以增加。另外，从控制器的硬件可以不同，或者软件可以用于将对应于连接顺序的ID分配至从控制器，这可减轻对附加电路或设备的需要，但对于每个从控制器来说，这种方式可能涉及关于硬件或软件的软件开发和管理。
[0233]如这里所使用的，术语“所述”和与该术语“所述”类似的指示术语在说明书或权利要求中的使用可以对应于单数和复数。如果范围被描述，则属于该范围的单个值被暗含，除非另外指出，即构成该范围的单个值在这里被描述。如果构成方法的操作顺序没有明确描述，或者不存在与该顺序相反的描述，则操作可以以任何合适的顺序执行。实施例不必限于描述的操作顺序。所有的示例或示例术语(例如，“等”)的使用仅仅用于描述示例实施例。
[0234]示例实施例在这里已被描述，并且尽管特定术语被采用，但它们用于仅仅以一般和描述性意义被解释，并且不是为了限制的目的。在一些情况下，截至本申请的递交为止对于本领域普通技术人员来说将明显的是，关于特定实施例描述的特征、特性和/或元件可以单独使用，或者可以结合关于其它实施例描述的特征、特性和/或元件来使用，除非另外具体指出。相应地，本领域技术人员应当理解，在不背离所附权利要求所提出的本发明的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节方面的各种改变。
【权利要求】
1.一种电池管理系统,包括: 多个从控制器，所述多个从控制器中的每个从控制器联接至相应的电池模块，所述多个从控制器中的每个从控制器具有从控制器标识符，相应的从控制器标识符通过由所述多个从控制器执行的从控制器标识符分配操作被分配；以及 主控制器，所述主控制器联接至所述多个从控制器中的每个从控制器，所述主控制器从所述多个从控制器接收所述从控制器标识符。
2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其中所述多个从控制器根据所述多个从控制器的连接顺序分配所述从控制器标识符。
3.根据权利要求1所述的电池管理系统，其中所述多个从控制器包括串行互连，使得所述多个从控制器中的每个从控制器通过所述串行互连依次布线在一起。
4.根据权利要求3所述的电池管理系统，其中所述多个从控制器中的每个从控制器依次在所述串行互连上接收控制信号，并且在经过延迟之后将所述控制信号输出到随后的从控制器。
5.根据权利要求4所述的电池管理系统，其中每个相应的从控制器根据由所述相应的从控制器接收的所述控制信号的延迟来确定沿所述串行互连的相对位置。
6.根据权利要求4所述的电池管理系统，其中所述控制信号通过每个从控制器被逐步延迟，使得依次布线在一起的所述多个从控制器中的最后一个从控制器在所述多个从控制器当中接收最延迟的控制信号。
7.根据权利要求4所述的电池管理系统，其中每个从控制器包括驱动时间计数器，所述驱动时间计数器在所述控制信号被所述从控制器接收时开始计数。
8.根据权利要求7所述的电池管理系统，其中所述驱动时间计数器通过所述从控制器中的微处理器被控制，所述微处理器在所述从控制器接收所述控制信号时启动所述驱动时间计数器。
9.根据权利要求4所述的电池管理系统，其中每个从控制器包括用于延迟所述控制信号的延迟电路，所述延迟电路包括从电阻器-电容器延迟电路、电阻器-电感延迟电路和缓冲器电路的组中选择的电路。
10.根据权利要求1所述的电池管理系统，其中: 所述多个从控制器包括第一从控制器和至少一个随后的从控制器，所述随后的从控制器在经过延迟之后从紧邻在先的从控制器接收控制信号， 每个从控制器包括根据所接收的控制信号被激活的驱动时间计数器，并且 所述多个从控制器中的每个从控制器从所述多个从控制器中的至少一个其它从控制器接收驱动时间计数器值，并且将所接收的驱动时间计数器值与来自其驱动时间计数器的驱动时间计数器值相比较。
11.根据权利要求10所述的电池管理系统，其中，当所述比较指示所接收的驱动时间计数器值为较大值时，所述从控制器递增其从控制器标识符，使得所述第一从控制器具有最小的从控制器标识符，并且相继的从控制器具有相继较大的从控制器标识符。
12.根据权利要求1所述的电池管理系统，其中所述多个从控制器中的每个从控制器设置其自身的从控制器标识符，并且将所设置的从控制器标识符供应至所述主控制器。
13.一种能量存储系统，联接在电力产生系统、负载和电网系统之间，所述能量存储系统包括根据权利要求1-12中任一项所述的电池管理系统。
14.一种车辆，包括根据权利要求1-12中任一项所述的电池管理系统。
15.一种管理电池系统的方法，所述电池系统包括主控制器和依次连接的多个从控制器，所述方法包括: 在所述主控制器中，将控制信号传输至所述多个从控制器中的第一从控制器；在所述多个从控制器的每个从控制器中，接收所述控制信号、响应于所述控制信号激活相应的驱动时间计数器、并且在经过延迟之后将所述控制信号输出至所述多个从控制器当中的随后的从控制器，所述控制信号依次到达所述多个从控制器中的每个从控制器处；在所述主控制器中，同时将从控制器标识符分配命令传输至所述多个从控制器中的每个从控制器； 在所述多个从控制器的每个从控制器中，响应于所述从控制器标识符分配命令而存储相应的驱动时间计数器的驱动时间计数器值； 在所述多个从控制器的每个从控制器中，将所存储的驱动时间计数器值与从所述多个从控制器当中的其它从控制器接收的至少一个其它驱动时间计数器值相比较；以及 在所述多个从控制器的每个从控制器中，基于所比较的驱动时间计数器值设置从控制器标识符。
16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括:在所述主控制器中，在传输所述从控制器标识符分配命令之后，从所述多个从控制器中的每个从控制器接收所设置的从控制器标识符。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，当所述比较指示所接收的驱动时间计数器值为较大值时，所述从控制器递增其从控制器标识符。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述依次连接的从控制器当中的第一从控制器设置最小的从控制器标识符，并且相继的从控制器设置相继较大的从控制器标识符。
19.根据权利要求15所述的方法，其中所述多个从控制器中的每个从控制器将其所存储的驱动时间计数器值传输至所述多个从控制器中的所有其它从控制器。
20.一种管理电池系统的方法，所述电池系统包括主控制器和依次连接至所述主控制器的多个从控制器，所述方法包括: 在所述主控制器中，将驱动电力依次提供至所述多个从控制器； 在所述多个从控制器的每个从控制器中，通过接收所述驱动电力依次启动操作，并且依次激活相应的驱动时间计数器； 在所述主控制器中，同时将从控制器标识符分配命令传输至所述多个从控制器中的每个从控制器； 在所述多个从控制器的每个从控制器中，响应于通过所述从控制器接收的所述从控制器标识符分配命令来存储所述相应的驱动时间计数器的驱动时间计数器值； 在所述多个从控制器的每个从控制器中，将所存储的驱动时间计数器值与从所述多个从控制器当中的其它从控制器接收的至少一个其它驱动时间计数器值相比较；以及 在所述多个从控制器的每个从控制器中，基于所比较的驱动时间计数器值来设置从控制器标识符。
【文档编号】H02J7/00GK104242375SQ201410246041
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年6月5日 优先权日:2013年6月5日
【发明者】尹太成 申请人:三星Sdi株式会社