特開 2024-59968 スイッチ回路、ＢＭＳ、スイッチ制御方法、電池システム及び電気設備

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024059968

(43)【公開日】2024-05-01

(54)【発明の名称】スイッチ回路、ＢＭＳ、スイッチ制御方法、電池システム及び電気設備

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20240423BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 302A

【審査請求】有

【請求項の数】29

【出願形態】ＯＬ

【公開請求】

(21)【出願番号】P 2024033085

(22)【出願日】2024-03-05

(31)【優先権主張番号】202310206298.0

(32)【優先日】2023-03-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(71)【出願人】

【識別番号】524084780

【氏名又は名称】厦門新能達科技有限公司

【氏名又は名称原語表記】Ｘｉａｍｅｎ Ａｍｐａｃｋ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ

【住所又は居所原語表記】４１３－２９， Ｎｏ． ９４２， Ｓｅｃｏｎｄ Ｔｏｎｇｌｏｎｇ Ｒｏａｄ， Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｚｏｎｅ， Ｔｏｒｃｈ Ｈｉ－Ｔｅｃｈ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｚｏｎｅ （Ｘｉａｎｇａｎ）， Ｘｉａｍｅｎ Ｃｉｔｙ， Ｆｕｊｉａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， ３６１０００ Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】李松林

(72)【発明者】

【氏名】柳奇凡

(72)【発明者】

【氏名】蘇志高

(72)【発明者】

【氏名】杜暁佳

(57)【要約】      （修正有）

【課題】電池管理システムのスイッチ回路を提供する。
【解決手段】スイッチ回路は、電源と、第１スイッチＫ１と、隔離駆動モジュールと、第２スイッチＫ２とを含み、第１スイッチＫ１の第１端が電源に接続され、第１スイッチＫ１の第２端が隔離駆動モジュールの入力端に接続され、電源が第１スイッチＫ１により隔離駆動モジュールに給電し、第２スイッチＫ２の制御端が隔離駆動モジュールの出力端に接続され、第２スイッチＫ２が隔離駆動モジュールの出力信号に応答してオン・オフする。第１スイッチＫ１が第１条件でトリガされることに応答して、第２スイッチＫ２はオンし、第１条件は電池システムに対して電源オンすることを指示するためのものであり、及び／又は、第１スイッチＫ１が第２条件でトリガされることに応答して、第２スイッチＫ２はオフし、第２条件は電池システムに対して電源オフすることを指示する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電源と、第１スイッチと、隔離駆動モジュールと、第２スイッチとを含むスイッチ回路であって、
前記第１スイッチの第１端が前記電源に電気的接続され、
前記第１スイッチの第２端が前記隔離駆動モジュールの入力端に電気的接続され、前記電源が前記第１スイッチにより前記隔離駆動モジュールに給電するように構成され、
前記第２スイッチの制御端が前記隔離駆動モジュールの出力端に電気的接続され、前記第２スイッチが前記隔離駆動モジュールの出力信号に応答してオン・オフするように構成され、
前記第１スイッチが第１条件でトリガされることに応答して、前記第２スイッチはオンし、前記第１条件は電池システムに対して電源オンすることを指示するためのものであり、及び／又は、
前記第１スイッチが第２条件でトリガされることに応答して、前記第２スイッチはオフし、前記第２条件は電池システムに対して電源オフすることを指示するためのものである、スイッチ回路。

【請求項2】

前記スイッチ回路は、第１一方向導通装置をさらに含み、
前記の第１一方向導通装置の第１端が前記第１スイッチの第２端に電気的接続され、前記第１一方向導通装置の第２端が前記隔離駆動モジュールの入力端に電気的接続される、
請求項１に記載のスイッチ回路。

【請求項3】

前記第２スイッチの第１端が電源モジュールの入力端に電気的接続するように構成され、前記第２スイッチの第２端は電池の正極に電気的接続するように構成される、
請求項１または２に記載のスイッチ回路。

【請求項4】

前記スイッチ回路は、第１電圧変換装置をさらに含み、
前記第１電圧変換装置の入力端が前記電源モジュールの出力端に電気的接続するように構成され、前記第１電圧変換装置の出力端が前記隔離駆動モジュールの入力端に電気的接続され、
前記第１電圧変換装置が前記電源モジュールの出力電圧を降圧するように構成される、
請求項３に記載のスイッチ回路。

【請求項5】

前記スイッチ回路は、電圧安定化デバイスをさらに含み、
前記電圧安定化デバイスが前記第１電圧変換装置の出力端と前記隔離駆動モジュールの入力端との間に電気的接続される、
請求項４に記載のスイッチ回路。

【請求項6】

前記スイッチ回路は、第１ラッチをさらに含み、
前記第１ラッチの入力端がマイクロ制御ユニットに電気的接続するように構成され、前記第１ラッチの出力端が前記電圧安定化デバイスのイネーブルピンに電気的接続される、
請求項５に記載のスイッチ回路。

【請求項7】

前記スイッチ回路は、第２一方向導通装置をさらに含み、
前記第２一方向導通装置の第１端が前記電圧安定化デバイスの出力端に電気的接続され、前記第２一方向導通装置の第２端が前記隔離駆動モジュールの入力端に電気的接続される、
請求項４に記載のスイッチ回路。

【請求項8】

前記スイッチ回路は、第２電圧変換装置をさらに含み、
前記第２電圧変換装置の入力端が前記電源モジュールの出力端に電気的接続するように構成され、前記第２電圧変換装置の出力端が前記隔離駆動モジュールの入力端に電気的接続され、
前記第２電圧変換装置が前記電源モジュールの出力電圧を降圧するように構成される、
請求項４に記載のスイッチ回路。

【請求項9】

前記スイッチ回路は、第３スイッチをさらに含み、
前記第３スイッチの第１端が前記電源モジュールの出力端に電気的接続するように構成され、前記第３スイッチの第２端が前記第２電圧変換装置の入力端に電気的接続される、
請求項８に記載のスイッチ回路。

【請求項10】

前記スイッチ回路は、第２ラッチをさらに含み、
前記第２ラッチの入力端がマイクロ制御ユニットに電気的接続するように構成され、前記第２ラッチの出力端が前記第３スイッチのイネーブルピンに電気的接続される、
請求項９に記載のスイッチ回路。

【請求項11】

前記スイッチ回路は、第３一方向導通装置をさらに含み、
前記第３一方向導通装置の第１端が前記第２電圧変換装置の出力端に電気的接続され、前記第３一方向導通装置の第２端が前記隔離駆動モジュールの入力端に電気的接続される、
請求項８に記載のスイッチ回路。

【請求項12】

前記スイッチ回路は、電源接続端子と、第３電圧変換装置と、第１隔離電源とをさらに含み、
前記電源接続端子が前記外部電源に電気的接続するように構成され、
前記第３電圧変換装置の入力端が前記電源接続端子に電気的接続され、
前記第１隔離電源の入力端が前記第３電圧変換装置の出力端に電気的接続され、前記第１隔離電源の出力端が前記隔離駆動モジュールの入力端に電気的接続される、
請求項３に記載のスイッチ回路。

【請求項13】

前記スイッチ回路は、第４一方向導通装置をさらに含み、
前記第４一方向導通装置の第１端が前記第１隔離電源の出力端に電気的接続され、前記第４一方向導通装置の第２端が前記隔離駆動モジュールの入力端に電気的接続される、
請求項１２に記載のスイッチ回路。

【請求項14】

前記スイッチ回路は、充電モジュールをさらに含み、
前記充電モジュールの入力端が前記電源モジュールの出力端に電気的接続され、前記充電モジュールの出力端が前記電源に電気的接続される、
請求項３に記載のスイッチ回路。

【請求項15】

前記スイッチ回路は、限流抵抗をさらに含み、
前記限流抵抗が前記電池と前記電源モジュールとの間に直列的接続されているように構成される、
請求項３に記載のスイッチ回路。

【請求項16】

前記スイッチ回路は、ヒューズをさらに含み、
前記ヒューズが前記電池システムの充電経路及び／又は放電経路に配置される、
請求項１または２に記載のスイッチ回路。

【請求項17】

前記電源は、スーパーキャパシタ及び／又はボタン電池を含む、
請求項１または２に記載のスイッチ回路。

【請求項18】

前記第１スイッチはタクトスイッチであり、前記第２スイッチは、電界効果トランジスター、絶縁ゲート型バイポーラトランジスター、リレー、フォトカプラ、トランジスターのいずれかである、
請求項１または２に記載のスイッチ回路。

【請求項19】

前記隔離駆動モジュールは、第２隔離電源及び隔離駆動チップを含み、
前記隔離駆動モジュールの入力端は、前記第２隔離電源の入力端及び前記隔離駆動チップの入力端を含み、前記隔離駆動モジュールの出力端は、前記隔離駆動チップの出力端を含み、
前記第２隔離電源の出力端が前記隔離駆動チップの給電端に電気的接続される、
請求項３に記載のスイッチ回路。

【請求項20】

前記第２隔離電源のアース端、前記隔離駆動チップのアース端はともに前記第２スイッチの第１端に電気的接続される、
請求項１９に記載のスイッチ回路。

【請求項21】

請求項１～２０のいずれかに記載のスイッチ回路を含む、
電池管理システム。

【請求項22】

前記電池管理システムはマイクロ制御ユニットをさらに含み、前記スイッチ回路は請求項６または１０に記載のスイッチ回路であり、
前記マイクロ制御ユニットの電源ピンが前記第１電圧変換装置の出力端に電気的接続され、
前記マイクロ制御ユニットがさらに前記第１ラッチの入力端に電気的接続され、及び／又は
前記マイクロ制御ユニットがさらに前記第２ラッチの入力端に電気的接続される、
請求項２１に記載の電池管理システム。

【請求項23】

請求項２１または２２に記載の電池管理システムに適用されるスイッチ制御方法であって、
前記第１スイッチが第１条件でトリガされることに応答して、前記電源は前記隔離駆動モジュールに給電することを含み、
前記第２スイッチは前記隔離駆動モジュールの出力信号に応答してオンする、
スイッチ制御方法。

【請求項24】

前記電池管理システムは請求項２２に記載の電池管理システムであり、前記方法は、
前記第２スイッチがオンになることに応答して、前記マイクロ制御ユニットは、前記第１ラッチに第１制御信号を出力することをさらに含み、
前記第１制御信号は、前記第１電圧変換装置が前記電圧安定化デバイスを介して前記隔離駆動モジュールに給電するように、前記第１ラッチに前記電圧安定化デバイスへのイネーブル信号の出力を指示するためのものである、
請求項２３に記載のスイッチ制御方法。

【請求項25】

前記方法は、
前記第２スイッチがオンになることに応答して、前記マイクロ制御ユニットは、前記第２ラッチに第２制御信号を出力することをさらに含み、
前記第２制御信号は、前記第３スイッチがオンになって前記第２電圧変換装置が前記隔離駆動モジュールに給電するように、前記第２ラッチに前記第３スイッチへのイネーブル信号の出力を指示するためのものである、
請求項２４に記載のスイッチ制御方法。

【請求項26】

前記方法は、
前記第１スイッチが第２条件でトリガされことに応答して、前記マイクロ制御ユニットは、前記第１ラッチに第３制御信号を出力することをさらに含み、
前記第３制御信号は、前記第１ラッチに前記電圧安定化デバイスへのイネーブル信号の出力を停止することを指示するためのものである、
請求項２４または２５に記載のスイッチ制御方法。

【請求項27】

前記方法は、
前記第１スイッチが第２条件でトリガされることに応答して、前記マイクロ制御ユニットは、前記第２ラッチに第４制御信号を出力することをさらに含み、
前記第４制御信号は、前記第２ラッチにイネーブル信号の出力を停止して前記第３スイッチをオフにすることを指示するためのものである、
請求項２４または２５に記載のスイッチ制御方法。

【請求項28】

電池と、電源モジュールと、請求項２１または２２に記載の電池管理システムとを含み、
前記電池と前記電源モジュールとは前記第２スイッチによって電気的接続され、
前記第２スイッチがオンになることに応答して、前記電池は、前記電源モジュールを介して前記電池管理システムに給電する、
電池システム。

【請求項29】

負荷と、請求項２８に記載の電池システムとを含み、
前記電池システムは前記負荷に給電する、
電気設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は電池技術分野に関し、具体的には、スイッチ回路、電池管理システム、スイッチ制御方法、電池システム及び電気設備に関する。

【背景技術】

【0002】

電池システムによって給電可能な電気設備において、例えば高圧エネルギー貯蔵システムにおいて、通常、システム管理を行うための電池管理システムがある。関連技術において、制御の便宜上、高圧エネルギー貯蔵システムにおいては、通常、遮断器またはブレーカー等のコントロールによって電池システムの電源オン・オフを実現する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

安全性を配慮して、遮断器またはブレーカーに対して、通常、専門なメンテナンス担当者のみによる手動操作が許容され、一般のユーザによる操作が許容されない。これによって、そのメンテナンスコストが高くなり、制御に不便である。これに対して、本願実施例はスイッチ回路、電池管理システム、スイッチ制御方法、電池システム及び電気設備を提供し、当該スイッチ回路を電池管理システムに配置することによって、上記課題を改善する。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本願実施例は、電源と、第１スイッチと、隔離駆動モジュールと、第２スイッチとを含むスイッチ回路であって、前記第１スイッチの第１端が前記電源に電気的接続され、前記第１スイッチの第２端が前記隔離駆動モジュールの入力端に電気的接続され、前記電源が前記第１スイッチにより前記隔離駆動モジュールに給電するように構成され、前記第２スイッチの制御端が前記隔離駆動モジュールの出力端に電気的接続され、前記第２スイッチが前記隔離駆動モジュールの出力信号に応答してオン・オフするように構成され、前記第１スイッチが第１条件でトリガされることに応答して、前記第２スイッチはオンし、前記第１条件は電池システムに対して電源オンすることを指示するためのものであり、及び／又は、前記第１スイッチが第２条件でトリガされることに応答して、前記第２スイッチはオフし、前記第２条件は電池システムに対して電源オフすることを指示するためのものである、スイッチ回路である。

【0005】

上記スイッチ回路に基づいて、第１スイッチＫ１に対する制御により第２スイッチに対するオン・オフ制御を実現し、電池システムの電源オン及び電源オフを実現できる。第１スイッチと第２スイッチとの間は隔離駆動モジュールによって隔離されるため、上記スイッチ回路が高圧電気設備に適用される際に、第２スイッチのみを高電圧の電池に接続すればよく、電池の高圧が第１スイッチに与える影響を低減することができる。これによって、第１スイッチとして、一般のスイッチデバイス（例えばタクトスイッチ）を採用できる。遮断器またはブレーカーに比べ、一般のユーザも操作可能であり、メンテナンスコストを削減し、制御の利便性を向上することができる。

【0006】

さらに、前記スイッチ回路は、第１一方向導通装置をさらに含み、前記の第１一方向導通装置の第１端が前記第１スイッチの第２端に電気的接続され、前記第１一方向導通装置の第２端が前記隔離駆動モジュールの入力端に電気的接続される。

【0007】

第１一方向導通装置を設置することにより、電流が第１スイッチと隔離駆動モジュールとの間に逆流することを効果的に防止し、スイッチ回路の安全性が向上できる。

【0008】

さらに、前記第２スイッチの第１端が電源モジュールの入力端に電気的接続するように構成され、前記第２スイッチの第２端は電池の正極に電気的接続するように構成される。

【0009】

第２スイッチの第１端が電源モジュールの入力端に電気的接続するように構成され、第２スイッチの第２端は電池の正極に電気的接続するように構成され、第２スイッチがオンする際に、電源モジュールは電池が出力した電圧をスイッチ回路の給電電圧に変換することができ、第２スイッチのオンが継続できるよう電気エネルギーを提供できる。

【0010】

さらに、前記スイッチ回路は、第１電圧変換装置をさらに含み、前記第１電圧変換装置の入力端が前記電源モジュールの出力端に電気的接続するように構成され、前記第１電圧変換装置の出力端が前記隔離駆動モジュールの入力端に電気的接続され、前記第１電圧変換装置が前記電源モジュールの出力電圧を降圧するように構成される。

【0011】

第１電圧変換装置により、電源モジュールを介して出力した電圧を隔離駆動モジュールに入力可能な電圧に変換できることで、第１スイッチをオフした後、第２スイッチを駆動してオンさせて、電池システムを電源オン状態に維持させる。

【0012】

さらに、前記スイッチ回路は、電圧安定化デバイスをさらに含み、前記電圧安定化デバイスが前記第１電圧変換装置の出力端と前記隔離駆動モジュールの入力端との間に電気的接続される。

【0013】

電圧安定化デバイスを設置することにより、隔離駆動モジュールに入力された電圧を安定させることにより、電圧ジッタによる第２スイッチのオフミスのリスクを低減できる。

【0014】

さらに、前記スイッチ回路は、第１ラッチをさらに含み、前記第１ラッチの入力端がマイクロ制御ユニットに電気的接続するように構成され、前記第１ラッチの出力端が前記電圧安定化デバイスのイネーブルピンに電気的接続される。

【0015】

第１ラッチを設置することで電圧安定化デバイスを動作させ続け、これにより、電池システムを電源オン状態に維持できる。第１スイッチが第２条件でトリガされた後、マイクロ制御ユニットは、イネーブル信号を出力しなくなるように第１ラッチを制御して、電圧安定化デバイスが動作を停止し、第１電圧変換装置が隔離駆動モジュールに給電しなくなり、第２スイッチに対するオフ制御を実現できる。

【0016】

また、遮断器またはブレーカーによる電力遮断は強制的な電力遮断に該当する。電力遮断の際に、電池管理システムが強制的に電力遮断されることに起因して、電池管理システムにおける実行中のデータの記録に間に合わないことで、実行データが失われる。しかし、本願実施例において、第２スイッチはマイクロ制御ユニットの制御に基づいてオフするため、マイクロ制御ユニットは、オフする前にデータの保存を行い、データが失われるリスクを低減できる。

【0017】

さらに、前記スイッチ回路は、第２一方向導通装置をさらに含み、前記第２一方向導通装置の第１端が前記電圧安定化デバイスの出力端に電気的接続され、前記第２一方向導通装置の第２端が前記隔離駆動モジュールの入力端に電気的接続される。

【0018】

第２一方向導通装置を設置することにより、電流が電圧安定化デバイスと隔離駆動モジュールとの間に逆流することを効果的に防止し、スイッチ回路の安全性が向上できる。

【0019】

さらに、前記スイッチ回路は、第２電圧変換装置をさらに含み、前記第２電圧変換装置の入力端が前記電源モジュールの出力端に電気的接続するように構成され、前記第２電圧変換装置の出力端が前記隔離駆動モジュールの入力端に電気的接続され、前記第２電圧変換装置が前記電源モジュールの出力電圧を降圧するように構成される。

【0020】

第２電圧変換装置を設置し、第２電圧変換装置の入力端が電源モジュールの出力端に電気的接続するように構成され、第２電圧変換装置の出力端が隔離駆動モジュールの入力端に電気的接続されて、隔離駆動モジュールに給電する冗長回路を形成することで、いずれかの隔離駆動モジュールに給電する給電回路が故障する際にも、他の給電回路が通常通りに動作でき、スイッチ回路の信頼性が向上した。

【0021】

さらに、前記スイッチ回路は、第３スイッチをさらに含み、前記第３スイッチの第１端が前記電源モジュールの出力端に電気的接続するように構成され、前記第３スイッチの第２端が前記第２電圧変換装置の入力端に電気的接続される。

【0022】

第３スイッチによって、冗長回路のオン・オフの制御を実現でき、スイッチ回路の制御性を高めることができる。

【0023】

さらに、前記スイッチ回路は、第２ラッチをさらに含み、前記第２ラッチの入力端がマイクロ制御ユニットに電気的接続するように構成され、前記第２ラッチの出力端が前記第３スイッチのイネーブルピンに電気的接続される。

【0024】

第２ラッチを設置することで第３スイッチをオンさせ続け、これにより、電池システムを電源オン状態に維持できる。第１スイッチが第２条件でトリガされた後、マイクロ制御ユニットは、第２ラッチを制御することでイネーブル信号の出力を停止し、第３スイッチをオフして、第２電圧変換装置は隔離駆動モジュールに給電しない。また、本願実施例において、第２スイッチはマイクロ制御ユニットの制御に基づいてオフするため、マイクロ制御ユニットは、オフする前にデータの保存を行い、データが失われるリスクを低減できる。

【0025】

さらに、前記スイッチ回路は、第３一方向導通装置をさらに含み、前記第３一方向導通装置の第１端が前記第２電圧変換装置の出力端に電気的接続され、前記第３一方向導通装置の第２端が前記隔離駆動モジュールの入力端に電気的接続される。

【0026】

上記実現構造に基づいて、第３一方向導通装置を設置することにより、電流が第２電圧変換装置と隔離駆動モジュールとの間に逆流することを効果的に防止し、スイッチ回路の安全性が向上できる。

【0027】

さらに、前記スイッチ回路は、電源接続端子と、第３電圧変換装置と、第１隔離電源とをさらに含み、前記電源接続端子が前記外部電源に電気的接続するように構成され、前記第３電圧変換装置の入力端が前記電源接続端子に電気的接続され、前記第１隔離電源の入力端が前記第３電圧変換装置の出力端に電気的接続され、前記第１隔離電源の出力端が前記隔離駆動モジュールの入力端に電気的接続される。

【0028】

電源接続端子と第３電圧変換装置が外部電源にアクセスできることによって、第２スイッチに対するオン制御を実現する。同時に、第１隔離電源により、外部電源とスイッチ回路における各電子デバイスとの間の隔離を実現し、適合しない外部電源にアクセスすることに起因してスイッチ回路が焼損されるリスクを回避する。

【0029】

さらに、前記スイッチ回路は、第４一方向導通装置をさらに含み、前記第４一方向導通装置の第１端が前記第１隔離電源の出力端に電気的接続され、前記第４一方向導通装置の第２端が前記隔離駆動モジュールの入力端に電気的接続される。

【0030】

第４一方向導通装置を設置することにより、電流が第１隔離電源及び隔離駆動モジュールとの間に逆流することを効果的に防止し、スイッチ回路の安全性が向上できる。

【0031】

さらに、前記スイッチ回路は、充電モジュールをさらに含み、前記充電モジュールの入力端が前記電源モジュールの出力端に電気的接続され、前記充電モジュールの出力端が前記電源に電気的接続される。

【0032】

充電モジュールを設置することにより、第２スイッチがオンした後、電源に充電可能であることで、第１スイッチにより第２スイッチをオンするように制御し続ける。

【0033】

さらに、前記スイッチ回路は、限流抵抗をさらに含み、前記限流抵抗が前記電池と前記電源モジュールとの間に直列的接続されているように構成される。

【0034】

限流抵抗を設置することにより、電池が電源モジュールに接続された後、過大電流を生じてデバイスを焼損する確率を低減でき、スイッチ回路の安全性が向上できる。

【0035】

さらに、前記スイッチ回路は、ヒューズをさらに含み、前記ヒューズが前記電池システムの充電経路及び／又は放電経路に配置される。

【0036】

電池システムの充電経路及び／又は放電経路にヒューズを構成することで、電池システムが焼損されるリスクを低減し、電池システムの安全性が向上できる。

【0037】

さらに、前記電源は、スーパーキャパシタ及び／又はボタン電池を含む。

【0038】

さらに、前記第１スイッチはタクトスイッチであり、前記第２スイッチはＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、電界効果トランジスター）、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、絶縁ゲート型バイポーラトランジスター）、リレー、フォトカプラ、トランジスターからのいずれかである。

【0039】

第１スイッチとしてタクトスイッチを使用することで、ユーザが便利に第１スイッチのオン・オフ操作を行うことができ、ユーザによる操作の利便性が向上できる。そして、第２スイッチとしてＦＥＴ、ＩＧＢＴ、リレー、フォトカプラ、トランジスターからのいずれかを採用することで、第２スイッチが隔離駆動モジュールの出力に基づいてオン・オフ操作を実現でき、簡単な構造、低いコストを実現でき、工業応用における普及に有利である。

【0040】

さらに、前記隔離駆動モジュールは、第２隔離電源及び隔離駆動チップを含み、前記隔離駆動モジュールの入力端は、前記第２隔離電源の入力端及び前記隔離駆動チップの入力端を含み、前記隔離駆動モジュールの出力端は、前記隔離駆動チップの出力端を含み、前記第２隔離電源の出力端が前記隔離駆動チップの給電端に電気的接続される。

【0041】

第２隔離電源及び隔離駆動チップはいずれも回路隔離の機能を有するため、スイッチ回路における隔離駆動モジュール入力端の側に位置する電子素子と電池とを隔離できる。これにより、本願実施例のスイッチ回路を高圧エネルギー貯蔵システム等の高電圧のシナリオに適用しても、隔離駆動モジュール入力端の側に位置する電子素子が破損されるリスクを低減し、スイッチ回路の安全性が向上できる。同時に、第２隔離電源を設置することにより、隔離駆動チップに対する給電を実現でき、隔離駆動チップが通常通りに動作することができる。

【0042】

さらに、前記第２隔離電源のアース端、前記隔離駆動チップのアース端はともに前記第２スイッチの第１端に電気的接続される。

【0043】

本願実施例は、前述したいずれかのスイッチ回路を含む、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、電池管理システム）を提供する。

【0044】

可能な一実施形態において、前記電池管理システムはマイクロ制御ユニットをさらに含み、前記スイッチ回路は請求項６または１０に記載のスイッチ回路であり、前記マイクロ制御ユニットの電源ピンが前記第１電圧変換装置の出力端に電気的接続され、前記マイクロ制御ユニットがさらに前記第１ラッチの入力端に電気的接続され、及び／又は前記マイクロ制御ユニットがさらに前記第２ラッチの入力端に電気的接続される。

【0045】

マイクロ制御ユニットにより第１ラッチ及び／又は第２ラッチを制御できることで、第２スイッチを継続的にオン・オフすることを制御する。また、本願実施例において、第２スイッチはマイクロ制御ユニットの制御に基づいてオフするため、マイクロ制御ユニットは、オフする前にデータの保存を行い、データが失われるリスクを低減できる。

【0046】

本願実施例は、前述したいずれかの電池管理システムに適用するスイッチ制御方法を提供する。前記方法は、前記第１スイッチが第１条件でトリガされることに応答して、前記電源は前記隔離駆動モジュールに給電することを含み、前記第２スイッチは前記隔離駆動モジュールの出力信号に応答してオンする。

【0047】

さらに、前記電池管理システムは上記可能な実施形態における電池管理システムであり、前記方法は、前記第２スイッチがオンになることに応答して、前記マイクロ制御ユニットは、前記第１ラッチに第１制御信号を出力することをさらに含み、前記第１制御信号は、前記第１電圧変換装置が前記電圧安定化デバイスを介して前記隔離駆動モジュールに給電するように、前記第１ラッチに前記電圧安定化デバイスへのイネーブル信号の出力を指示するためのものである。

【0048】

マイクロ制御ユニットは第１ラッチを制御することにより、電圧安定化デバイスを動作させ続け、これにより、電池システムを電源オン状態に維持させ、制御方式が簡単で確実であり、工業応用における普及と使用に有利である。

【0049】

さらに、前記スイッチ制御方法は、前記第２スイッチがオンになることに応答して、前記マイクロ制御ユニットは、前記第２ラッチに第２制御信号を出力することをさらに含み、前記第２制御信号は、前記第３スイッチがオンになって前記第２電圧変換装置が前記隔離駆動モジュールに給電するように、前記第２ラッチに前記第３スイッチへのイネーブル信号の出力を指示するためのものである。

【0050】

第３スイッチをオンさせ続け、これにより、電池システムを電源オン状態に維持でき、制御方式が簡単で確実であり、工業応用における普及と使用に有利である。また、第２スイッチはマイクロ制御ユニットの制御に基づいてオフするため、マイクロ制御ユニットは、オフする前にデータの保存を行い、データが失われるリスクを低減できる。

【0051】

さらに、前記スイッチ制御方法は、前記第１スイッチが第２条件でトリガされことに応答して、前記マイクロ制御ユニットは、前記第１ラッチに第３制御信号を出力することをさらに含み、前記第３制御信号は、前記第１ラッチに前記電圧安定化デバイスへのイネーブル信号の出力を停止することを指示するためのものである。

【0052】

マイクロ制御ユニットが第１ラッチに第３制御信号を出力することで、第１ラッチを制御して電圧安定化デバイスを動作させなくなり、第１電圧変換装置が隔離駆動モジュールに給電しなくなり、制御方式が簡単で確実であり、工業応用における普及と使用に有利である。

【0053】

さらに、前記スイッチ制御方法は、前記第１スイッチが第２条件でトリガされることに応答して、前記マイクロ制御ユニットは、前記第２ラッチに第４制御信号を出力することをさらに含み、前記第４制御信号は、前記第２ラッチにイネーブル信号の出力を停止して前記第３スイッチをオフにすることを指示するためのものである。

【0054】

マイクロ制御ユニットが第２ラッチに第４制御信号を送信することで、第２ラッチを制御して第３スイッチをオンにさせなくなり、第２電圧変換装置が隔離駆動モジュールに給電しなくなり、制御方式が簡単で確実であり、工業応用における普及と使用に有利である。また、第２スイッチはマイクロ制御ユニットの制御に基づいてオフするため、マイクロ制御ユニットは、オフする前にデータの保存を行い、データが失われるリスクを低減できる。

【0055】

本願実施例は、電池と、電源モジュールと、請求項２１または２２に記載の電池管理システムとを含み、前記電池と前記電源モジュールとは前記第２スイッチによって電気的接続され、前記第２スイッチがオンになることに応答して、前記電池は、前記電源モジュールを介して前記電池管理システムに給電する、電池システムを提供する。

【0056】

本願実施例は、負荷と、上記した電池システムとを含み、前記電池システムは前記負荷に給電する、電気設備をさらに提供する。

【図面の簡単な説明】

【0057】

より分かりやすく本出願実施例の形態を説明するため、以下は本出願実施例に必要となる図面について簡単に説明する、以下の図面は本願のいくつかの実施例を示すことに過ぎず、範囲に対する限定とみなすべきではないことを理解されたい。

【図1】図１は本願実施例に提供されるスイッチ回路の基本的構成模式図である。

【図2】図２は本願実施例に提供されるより具体的なスイッチ回路の構成模式図である。

【図3】図３は本願実施例に提供される他のより具体的なスイッチ回路の構成模式図である。

【図4】図４は本願実施例に提供されるスイッチ回路と電池及び電源モジュールとの接続構成模式図である。

【図5】図５は本願実施例が図４の上で提供する電圧安定化デバイスを具備するスイッチ回路の構成模式図である。

【図6】図６は本願実施例が図５の上で提供する第１ラッチを具備するスイッチ回路の構成模式図である。

【図7】図７は本願実施例に提供される冗長回路を具備するスイッチ回路の構成模式図である。

【図8】図８は本願実施例が図７の上で提供する第３スイッチを具備するスイッチ回路の構成模式図である。

【図9】図９は本願実施例が図８の上で提供する第２ラッチを具備するスイッチ回路の構成模式図である。

【図10】図１０は本願実施例に提供される外部電源により電源オン可能なスイッチ回路の構成模式図である。

【図11】図１１は本願実施例に提供される充電モジュールを具備するスイッチ回路の構成模式図である。

【図12】図１２は本願実施例に提供される限流抵抗を具備するスイッチ回路の構成模式図である。

【図13】図１３は本願実施例に提供されるヒューズを具備するスイッチ回路の構成模式図である。

【図14】図１４は本願実施例に提供されるスイッチ制御方法のフロー模式図である。

【図15】図１５は本願実施例に提供される具体的電池システムの構成模式図。

【発明を実施するための形態】

【0058】

以下は図面を参照しながら本願の技術案の実施例について詳しく説明する。無論、説明される実施例は単に本願の実施例の一部であり、全ての実施例ではない。以下の実施例は例示として、より明らかに本願の技術案を説明するためのものであって、これにより本願の保護範囲を制限できない。当業者には、矛盾しない限り、以下の実施例及び実施例における特徴は互いに組み合わせてよいと理解される。

【0059】

本願実施例の説明において、用語「及び／又は」は関連対象を表す関連関係に過ぎず、３つの関係があると表してよく、例えば、Ａ及び／又はＢは、Ａが単独に存在する、ＡとＢが同時に存在する、Ｂが単独に存在する、という３つの状況を表してよい。なお、本明細書において、符号「／」は、通常、前後の関連対象が「または」の関係であることを表す。特別に明確な具体的限定されていない限り、「複数」の意味は２つ以上である。

【0060】

本願実施例の説明において、特別に明確な規定及び限定がない限り、技術的用語「電気的接続」とは直接的な電気的接続であってよく、中間媒体を介する間接的な電気的接続であってもよい。当業者にとって、具体的な状況に応じて、本願実施例における上記用語の具体的な意味を理解してよい。

【0061】

現在の電池システムは、通常、遮断器またはブレーカー等のコントロールによって電源オン・オフの管理を実現する。しかし、事故を回避するため、遮断器またはブレーカーに対して、専門なメンテナンス担当者による手動操作が必要であり、一般のユーザによる操作が許容されない。これによって、メンテナンスコストが高くなり、制御に不便である。また、遮断器またはブレーカーによる電力遮断は強制的な電力遮断に該当する。電力遮断の際に、電池システムにおける電池管理システムが強制的に電力遮断されることに起因して、電池管理システムにおける実行中のデータの記録に間に合わないことで、実行データが失われる。

【0062】

このため、本願実施例はスイッチ回路、電池管理システム、スイッチ制御方法、電池システム及び電気設備を提供し、上記課題の少なくとも一部を改善する。具体的には、本願実施例に提出されるスイッチ回路において、第１スイッチにより電源と隔離駆動モジュールとを導通にする。電源は、隔離駆動モジュールが動作状態にするように、隔離駆動モジュールに給電する。第２スイッチのオンを制御する電圧が隔離駆動モジュールによって出力され、第２スイッチに対するオン制御を実現する。これによって、第１スイッチを制御することにより電池システムの電源オン・オフを実現できる。第１スイッチと第２スイッチとの間はモジュールによって隔離されるため、第２スイッチが電池に接続される場合、電池の電圧が第１スイッチに与える影響を低減できる。そのため、第１スイッチとして、一般のスイッチデバイス（例えばタクトスイッチ）を採用できる。遮断器またはブレーカーに比べ、一般のユーザも操作可能であり、メンテナンスコストを削減し、制御の利便性を向上することができる。本願のいくつかの実施例において、さらに、マイクロ制御ユニットにより第２スイッチに対するオフ制御を実現するため、電力遮断の際に電池管理システムにおける実行中のデータが記録に間に合わないことで、実行データが失われる課題を改善できる。

【0063】

図１は、本願実施例に提供されるスイッチ回路の基本的構成模式図であり、電源、第１スイッチＫ１、隔離駆動モジュール及び第２スイッチＫ２を含む。

【0064】

本願のいくつかの実施例において、電源は、スイッチ回路の内部に設置され、電気エネルギーを提供可能なデバイスであって、スーパーキャパシタ、ボタン電池等デバイスからの１つまたは複数を含んでよいが、これらに制限されない。本願実施例において、電源の数は１つであってよく、複数であってもよい。複数の電源がある場合、電源の種類は同じでもよく、異なってもよい。且つ各電源の間は第１スイッチＫ１の第１端とアースとの間に並列的接続されることができる。例えば図２に示すように、電源は、並列的接続されるスーパーキャパシタとボタン電池を含む。

【0065】

続いて、図１に示すように、第１スイッチＫ１の第１端が電源に電気的接続され、第１スイッチＫ１の第２端が隔離駆動モジュールの入力端に電気的接続される。第１スイッチＫ１がオンする際に、電源は隔離駆動モジュールに給電できる。

【0066】

本願実施例において、第１スイッチＫ１はボタン式のものであってもよく、第１スイッチＫ１が押されると、第１スイッチＫ１をオンすることができる。第１スイッチＫ１は、押すための外力が解除された後、第１スイッチＫ１が跳ね返り、オフ状態に復帰する特性をさらに有することができる。例示的に、ユーザによる操作を容易にするため、第１スイッチＫ１として、タクトスイッチ（ボタンスイッチとも称される）を採用できるが、これに制限されない。

【0067】

本願実施例において、第２スイッチＫ２の制御端が隔離駆動モジュールの出力端に電気的接続され、第２スイッチＫ２が隔離駆動モジュールの出力信号に応答して、オン・オフを実行するように構成される。

【0068】

本願実施例において、第２スイッチＫ２はＦＥＴ、ＩＧＢＴ、リレー、フォトカプラ、トランジスターのいずれかにより実現されてよいが、これに制限されない。ここで、ＦＥＴは、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ-Ｏｘｉｄｅ-Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ-Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、金属-酸化物半導体電界効果トランジスター）、光ＭＯＳ、窒化ガリウムＦＥＴ等であってよいが、これらに限定されない。

【0069】

本願実施例において、図３に示すように、隔離駆動モジュールは第２隔離電源及び隔離駆動チップを含んでよい。第２隔離電源の入力端及び隔離駆動チップの入力端はともに隔離駆動モジュールの入力端を構成し、それぞれ第１スイッチＫ１の第２端に電気的接続される。第２隔離電源の出力端が隔離駆動チップの給電端ＶＤＤに電気的接続され、隔離駆動チップにその動作を駆動できる電圧を提供する。隔離駆動チップの出力端Ｖｏｕｔは、隔離駆動モジュール全体の出力端として第２スイッチＫ２の制御端に電気的接続され、第２スイッチＫ２に対するオン・オフ制御を実現する。

【0070】

本願実施例において、第２隔離電源のアース端、隔離駆動チップのアース端ＶＳＳはいずれも第２スイッチＫ２の第１端に電気的接続される。

【0071】

本願実施例において、第２隔離電源は第２駆動ＩＣ（駆動を提供するための回路またはチップ）及び第２変圧器Ｂ２を含んでよい。第２変圧器Ｂ２に電圧閾値より大きい駆動電圧を提供するように、第２駆動ＩＣが第２変圧器Ｂ２の一次側に電気的接続される。電圧閾値は回路のニーズによって設置されてよく、例えば３．３ボルトまたは５ボルトであってよい。隔離駆動チップにその動作を駆動できる電圧を提供するように、第２変圧器Ｂ２の二次側の出力端が隔離駆動チップの給電端ＶＤＤに電気的接続される。第２変圧器Ｂ２の二次側のアース端が第２スイッチＫ２の第１端に電気的接続される。

【0072】

本願実施例において、隔離駆動チップ（隔離チップ、隔離駆動とも称される）とは、隔離能力及び駆動能力を具備するチップであって、デジタルアイソレータと駆動チップとの組み合わせにより得られる。

【0073】

本願実施例において、第１スイッチＫ１が第１条件でトリガされてオンすることに応答して、第２スイッチＫ２がオンし、第１条件は電源オンにするように電池システムを指示する、及び／又は、第１スイッチＫ１が第２条件でトリガされることに応答して、第２スイッチＫ２がオフし、第２条件は電源オフにするように電池システムを指示する。

【0074】

本願実施例において、第１条件は、電池システムを電源オンするように、前記第１スイッチＫ１に対してオンすることを指示するためのものである。第１条件は、第１スイッチＫ１のオンをトリガするように、第１スイッチＫ１を押すことであり、または、第１スイッチＫ１のオンをトリガするように、第１スイッチＫ１を押して第１期間で継続することであるが、これらに制限されない。第１期間は、第２スイッチＫ２をオンする時間以上であり、例えば３から５秒に設定されてよい。

【0075】

本願実施例において、第２条件は、電池システムを電源オフするように、前記第１スイッチＫ１に対してオフすることを指示するためのものである。第２条件は、第１スイッチのオフをトリガするように、まず、第１スイッチＫ１を押し、そして外力を解除し、第１スイッチＫ１がバウンドしてオフ状態になり、第１スイッチＫ１を再度押して第２期間で継続し、そして外力を解除し、第１スイッチＫ１が再度にバウンドしてオフ状態になることであるが、これに限らない。第２期間はニーズによって設定されてよく、例えば２秒に設定される。本願の他のいくつかの実施例において、第２条件は、第１スイッチＫ１を押して第２期間で継続することであってもよく、第１期間と第２期間とは異なる時間に設定される。

【0076】

このように、第１スイッチＫ１に対する制御により第２スイッチＫ２に対するオン・オフ制御を実現し、電池システムの電源オン及び電源オフを実現する。且つ、第１スイッチＫ１と第２スイッチＫ２との間は隔離駆動モジュールによって隔離されるため、上記スイッチ回路が高圧エネルギー貯蔵システムに適用される際に、第２スイッチのみを高電圧の電池に接続すればよく、電池の電圧が第１スイッチＫ１に与える影響を低減することができる。これによって、第１スイッチとして、一般のスイッチデバイス（例えばタクトスイッチ）を採用できる。遮断器またはブレーカーに比べ、一般のユーザも操作可能であり、メンテナンスコストを削減し、制御の利便性を向上することができる。

【0077】

好ましくは、図３に示すように、スイッチ回路は第１一方向導通装置ＤＺ１をさらに含んでよい。第１一方向導通装置ＤＺ１の第１端が第１スイッチＫ１の第２端に電気的接続され、第１一方向導通装置ＤＺ１の第２端が隔離駆動モジュールの入力端に電気的接続される。これによって、第１スイッチＫ１と隔離駆動モジュールとの間に電流逆流が発生するリスクを低減する。好ましくは、第１一方向導通装置ＤＺ１としてダイオードを採用できるが、これに限らない。

【0078】

本願実施例において、図４に示すように、第２スイッチＫ２の第１端が電源モジュールの入力端に電気的接続するように構成されてよく、第２スイッチＫ２の第２端が電池の正極に電気的接続するように構成されてよい。このように、第２スイッチＫ２がオンする際に、電源モジュールは電池が出力した電圧をスイッチ回路の給電電圧に変換可能であることで、第２スイッチＫ２のオンが継続できるよう電気エネルギーを提供できる。

【0079】

電源モジュールとは、交流または直流電力を必要の交流または直流電力に変換する設備である。本願のいくつかの具体的実施形態において、電源モジュールは独立したデバイスであってよく、スイッチ回路は電源モジュールと独立したプリント基板に構成され、電源モジュールが電気的接続装置（ハーネス、コネクタ、バスバー等）によりプリント基板に電気的接続されてよい。

【0080】

好ましくは、本願実施例のいくつかの実施形態において、第２スイッチＫ２は複数（未図示）であってよく、複数の第２スイッチＫ２は電池の正極Ｂ＋と電源モジュールとの間にアクセスするように並列的に構成される。例示的に、各第２スイッチＫ２の第１端はいずれも電源モジュールの入力端に電気的接続するように構成され、各第２スイッチＫ２の第２端はいずれも電池の正極Ｂ＋に電気的接続するように構成され、各第２スイッチＫ２の制御端はいずれも隔離駆動モジュールの出力端に電気的接続される。このように、複数の第２スイッチＫ２が並列的接続されることにより、電池システムの主回路における電流を分担することで、第２スイッチＫ２が破損されるリスクを低減できる。

【0081】

本願実施例において、図４に示すように、スイッチ回路は第１電圧変換装置Ｈ１をさらに含んでよい。第１電圧変換装置Ｈ１の入力端が電源モジュールの出力端に電気的接続するように構成され、第１電圧変換装置Ｈ１の出力端が隔離駆動モジュールの入力端に電気的接続される。第１電圧変換装置Ｈ１は電源モジュールの出力電圧を降圧するように構成される。第１電圧変換装置Ｈ１は降圧回路により実現されてよいが、これに制限されない。

【0082】

第１電圧変換装置Ｈ１により、電源モジュールを介して出力した電圧を隔離駆動モジュールに入力可能な電圧に変換できることで、第１スイッチＫ１をオフした後、第２スイッチＫ２を駆動してオンさせる。これによって、電池システムを電源オン状態に維持させる。

【0083】

本願のいくつかの可能な実施例において、図５に示すように、スイッチ回路は電圧安定化デバイスＨ４をさらに含んでよい。電圧安定化デバイスＨ４は第１電圧変換装置Ｈ１の出力端と隔離駆動モジュールの入力端との間に電気的接続される。好ましくは、電圧安定化デバイスＨ４としてリニアレギュレータを採用できるが、これらに限定されず、例えばＬＤＯ（Ｌｏｗ Ｄｒｏｐｏｕｔ Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ、低ドロップアウトリニアレギュレータ）であることで、隔離駆動モジュールに入力された電圧を安定させて、電圧ジッタによる第２スイッチのオフミスのリスクを低減できる。電圧安定化デバイスＨ４は、第１電圧変換装置Ｈ１が出力した電圧に対して更なる変換を行うデバイスまたは回路として構成されて、隔離駆動モジュールのニーズを満たす安定した（電圧変動が小さい）電圧を出力してよい。

【0084】

好ましくは、図５に示すように、スイッチ回路は第２一方向導通装置ＤＺ２をさらに含んでよい。第２一方向導通装置ＤＺ２の第１端が電圧安定化デバイスＨ４の出力端に電気的接続され、第２一方向導通装置ＤＺ２の第２端が隔離駆動モジュールの入力端に電気的接続されることで、電圧安定化デバイスＨ４と隔離駆動モジュールとの間に電流逆流が発生するリスクを低減する。好ましくは、第２一方向導通装置ＤＺ２としてダイオードを採用できるが、これに限らない。

【0085】

本願のいくつかの可能な実施例において、図６に示すように、スイッチ回路は第１ラッチをさらに含んでよい。第１ラッチの入力端がマイクロ制御ユニットに電気的接続するように構成され、第１ラッチの出力端が電圧安定化デバイスＨ４のイネーブルピンに電気的接続される。

【0086】

本願のいくつかの実施例において、マイクロ制御ユニットはＢＭＳの一部であってよく、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）、ワンチップマイコン、マイクロプロセッサー等を採用できるが、これらに限定されない。

【0087】

本願実施例において、第１ラッチを設置することで電圧安定化デバイスＨ４を動作させ続け、これにより、電池システムを電源オン状態に維持できる。第１スイッチＫ１が第２条件でトリガされた後、マイクロ制御ユニットは、イネーブル信号を出力しなくなるように第１ラッチを制御して、電圧安定化デバイスＨ４が動作を停止し、第１電圧変換装置Ｈ１が隔離駆動モジュールに給電しなくなり、第２スイッチＫ２に対するオフ制御を実現できる。第２スイッチＫ２はマイクロ制御ユニットの制御に基づいてオフするため、マイクロ制御ユニットは、オフする前にデータの保存を行い、データが失われるリスクを低減する。

【0088】

本願のいくつかの他の実施例において、第１スイッチＫ１の出力端はさらにマイクロ制御ユニットに電気的接続するように構成されてよい。マイクロ制御ユニットは電源オン状態にあり、第１スイッチＫ１が第２条件でトリガされオフした信号を受信すると、マイコンはイネーブル信号を出力しなくなるように第１ラッチを制御してよい。

【0089】

本願のいくつかの可能な実施例において、図７に示すように、スイッチ回路は第１電圧変換装置Ｈ１を含む上で、第２電圧変換装置Ｈ２をさらに含んでよい。第２電圧変換装置Ｈ２の入力端が電源モジュールの出力端に電気的接続するように構成され、第２電圧変換装置Ｈ２の出力端が隔離駆動モジュールの入力端に電気的接続される。第２電圧変換装置Ｈ２は電源モジュールの出力電圧を降圧するように構成される。第２電圧変換装置Ｈ２は降圧回路により実現されてよいが、これに制限されない。

【0090】

第２電圧変換装置Ｈ２を設置し、第２電圧変換装置Ｈ２の入力端が電源モジュールの出力端に電気的接続するように構成され、第２電圧変換装置Ｈ２の出力端が隔離駆動モジュールの入力端に電気的接続されることで、他の隔離駆動モジュールに給電する冗長回路を形成する。これにより、いずれかの隔離駆動モジュールに給電する給電回路が故障される際に、他の給電回路が通常通りに動作でき、さらにスイッチ回路の信頼性が向上した。

【0091】

好ましくは、図７に示すように、スイッチ回路は第３一方向導通装置ＤＺ３をさらに含んでよい。第３一方向導通装置ＤＺ３の第１端が第２電圧変換装置Ｈ２の出力端に電気的接続され、第３一方向導通装置ＤＺ３の第２端が隔離駆動モジュールの入力端に電気的接続されることで、第２電圧変換装置Ｈ２と隔離駆動モジュールとの間に電流逆流が発生するリスクを低減する。好ましくは、第３一方向導通装置ＤＺ３としてダイオードを採用できるが、これに限らない。

【0092】

本願のいくつかの可能な実施例において、図８に示すように、スイッチ回路は第３スイッチＫ３をさらに含んでよい。第３スイッチＫ３の第１端が電源モジュールの出力端に電気的接続するように構成され、第３スイッチＫ３の第２端が第２電圧変換装置Ｈ２の入力端に電気的接続される。第３スイッチＫ３によって、冗長性給電回路をオンするかの制御を実現でき、スイッチ回路に制御性をより持たせる。

【0093】

好ましくは、本願実施例において、第３スイッチＫ３はｅＦｕｓｅ（ワンタイムプログラマブルメモリ）により実現されてよいが、これに制限されない。例えば、第３スイッチＫ３として、例えばＦＥＴ、ＩＧＢＴ、フォトカプラ等を採用できる。

【0094】

本願のいくつかの可能な実施例において、図９に示すように、スイッチ回路は第２ラッチをさらに含んでよい。第２ラッチの入力端がマイクロ制御ユニットに電気的接続するように構成され、第２ラッチの出力端が第３スイッチＫ３のイネーブルピンに電気的接続される。第２ラッチを設置することで第３スイッチＫ３をオンさせ続け、これにより、電池システムを電源オン状態に維持できる。第１スイッチＫ１が第２条件でトリガされた後、マイクロ制御ユニットは、イネーブル信号を出力しなくなるように第２ラッチを制御することで、第３スイッチＫ３をオフする。これにより、第２電圧変換装置Ｈ２は隔離駆動モジュールに給電しなくなる。本願実施例において、第２スイッチＫ２はマイクロ制御ユニットの制御に基づいてオフするため、マイクロ制御ユニットは、オフする前にデータの保存を行い、データが失われるリスクを低減できる。

【0095】

本願のいくつかの他の実施例において、第１スイッチＫ１の出力端はさらにマイクロ制御ユニットに電気的接続するように構成されてよい。マイクロ制御ユニットは電源オン状態にあり、第１スイッチＫ１が第２条件でトリガされてオフした信号を受信すると、マイコンはイネーブル信号を出力しなくなるように第２ラッチを制御してよい。

【0096】

本願のいくつかの可能な実施例において、図１０に示すように、スイッチ回路は電源接続端子Ｓ、第３電圧変換装置Ｈ３及び第１隔離電源をさらに含んでよい。電源接続端子Ｓが外部電源に電気的接続するように構成される。第３電圧変換装置Ｈ３の入力端が電源接続端子Ｓに電気的接続される。第１隔離電源の入力端が第３電圧変換装置Ｈ３の出力端に電気的接続され、第１隔離電源の出力端が隔離駆動モジュールの入力端に電気的接続される。

【0097】

上記回路によって、外部電源にアクセスする手段により第２スイッチＫ２をオンしてよい。同時に、第１隔離電源により、外部電源とスイッチ回路における各電子デバイスとの間の隔離を実現し、適合しない外部電源にアクセスすることに起因してスイッチ回路が焼損されるリスクを回避できる。

【0098】

第１隔離電源の実現構造は第２隔離電源の実現構造に類似する。第１隔離電源は第１駆動ＩＣ（駆動を提供するための回路またはチップ）及び第１変圧器Ｂ１を含んでよい。第１変圧器Ｂ１に電圧閾値より大きい駆動電圧を提供するように、第１駆動ＩＣは第１変圧器Ｂ１の一次側に電気的接続される。電圧閾値は３．３ボルトまたは５ボルトであってよいが、これに制限されない。隔離駆動モジュールに隔離駆動モジュールのニーズを満たす電圧を出力するように、第１変圧器Ｂ１の二次側の出力端が隔離駆動モジュールの入力端に電気的接続される。

【0099】

いわゆる外部電源とは、スイッチ回路に対して、スイッチ回路の外に位置する電源である、とさらに理解される。

【0100】

好ましくは、図１０に示すように、スイッチ回路は第４一方向導通装置ＤＺ４をさらに含んでよい。第４一方向導通装置ＤＺ４の第１端が第１隔離電源の出力端に電気的接続され、第４一方向導通装置ＤＺ４の第２端が隔離駆動モジュールの入力端に電気的接続されることで、第１隔離電源と隔離駆動モジュールとの間に電流逆流が発生するリスクを低減する。好ましくは、第４一方向導通装置ＤＺ４としてダイオードを採用できるが、これに限らない。

【0101】

本願のいくつかの可能な実施例において、図１１に示すように、スイッチ回路は充電モジュールｃｈａｒｇｅｒをさらに含んでよい。充電モジュールｃｈａｒｇｅｒの入力端が電源モジュールの出力端に電気的接続するように構成され、充電モジュールｃｈａｒｇｅｒの出力端が電源に電気的接続される。充電モジュールｃｈａｒｇｅｒを設置することにより、第２スイッチＫ２をオンした後、電源に充電可能であることで、第１スイッチＫ１により第２スイッチＫ２をオンするように制御し続ける。

【0102】

例示的な実施形態において、充電モジュールｃｈａｒｇｅｒの入力端が電源モジュールの出力端に電気的接続するように構成される具体的形態は、充電モジュールｃｈａｒｇｅｒの入力端が第１電圧変換装置Ｈ１、第２電圧変換装置Ｈ２、第３電圧変換装置Ｈ３からの少なくとも１つの出力端に電気的接続されることである。これによって、充電モジュールｃｈａｒｇｅｒが第１電圧変換装置Ｈ１、第２電圧変換装置Ｈ２、第３電圧変換装置Ｈ３からの少なくとも１つにより電源モジュールの出力端に電気的接続されて、電源の充電ニーズを満たす電圧を取得できる。

【0103】

他の例示的な実施形態において、充電モジュールｃｈａｒｇｅｒの入力端が電源モジュールの出力端に電気的接続するように構成される具体的形態は、充電モジュールｃｈａｒｇｅｒの入力端が第４電圧変換装置の出力端に電気的接続されることである。これによって、充電モジュールｃｈａｒｇｅｒが第４電圧変換装置により電源モジュールの出力端に電気的接続されて、電源の充電ニーズを満たす電圧を取得できる。第４電圧変換装置は第１電圧変換装置Ｈ１、第２電圧変換装置Ｈ２、第３電圧変換装置Ｈ３から独立した電圧変換装置である。

【0104】

本願のいくつかの可能な実施例において、図１２に示すように、スイッチ回路は限流抵抗Ｒをさらに含んでよい。限流抵抗Ｒは電池と電源モジュールとの間に直列的接続されているように構成される。限流抵抗Ｒの設置により、電池が電源モジュールに接続された後、過大な電流を生じて電子デバイス（例えば第２スイッチＫ２を焼損する）を焼損する場合の確率を低減でき、スイッチ回路の安全性を向上する。

【0105】

本願のいくつかの可能な実施例において、スイッチ回路はヒューズＤをさらに含んでよい。ヒューズＤが電池システムの充電経路及び／又は放電経路に配置されることによって、電池システムが焼損されるリスクを低減し、電池システムの安全性を向上する。例示的に、図１３に示すように、ヒューズＤは電池正極と第２スイッチＫ２との間に配置されてよい。

【0106】

好ましくは、図１３に示すように、スイッチ回路は第５一方向導通装置ＤＺ５をさらに含んでよい。第５一方向導通装置ＤＺ５の第１端が第２スイッチＫ２の第１端に電気的接続され、第５一方向導通装置ＤＺ５の第２端が電源モジュールの入力端に電気的接続されることで、第２スイッチＫ２と電源モジュールとの間に電流逆流が発生するリスクを低減する。好ましくは、第５一方向導通装置ＤＺ５としてダイオードを採用できるが、これに限らない。

【0107】

同じ発明思想に基づき、本願実施例は、本願実施例に提供されるスイッチ回路を含む、ＢＭＳをさらに提供する。

【0108】

ＢＭＳにはマイクロ制御ユニットをさらに具備してよい。スイッチ回路は第１電圧変換装置、第１ラッチ及び／又は第２ラッチを含む場合、マイクロ制御ユニットの電源ピンは第１電圧変換装置Ｈ１の出力端に電気的接続されてよい。マイクロ制御ユニットはさらに第１ラッチの入力端に電気的接続されてよい、及び／又はマイクロ制御ユニットはさらに第２ラッチの入力端に電気的接続されてよい。

【0109】

同じ発明思想に基づき、本願実施例は、前述したＢＭＳに適用されるスイッチ制御方法をさらに提供する。図１４に示すように、方法は以下のステップを含む。

【0110】

Ｓ１４０１：第１スイッチＫ１が第１条件でトリガされることに応答して、電源は隔離駆動モジュールに給電をする。ここで、第２スイッチＫ２は隔離駆動モジュールの出力信号に応答してオンする。

【0111】

本願実施例において、マイクロ制御ユニットの電源ピンが第１電圧変換装置Ｈ１の出力端に電気的接続され、マイクロ制御ユニットが第１ラッチの入力端に電気的接続される場合、スイッチ制御方法は、第２スイッチＫ２のオンに応答して、マイクロ制御ユニットが第１ラッチに第１制御信号を出力することをさらに含み、第１制御信号は、第１電圧変換装置Ｈ１が電圧安定化デバイスＨ４を介して隔離駆動モジュールに給電するように、第１ラッチに電圧安定化デバイスＨ４へのイネーブル信号の出力を指示するためのものである。

【0112】

マイクロ制御ユニットは通常その自体に電源を具備しないため、第２スイッチＫ２がオンしないと、マイクロ制御ユニットが電源オフ状態にある。第２スイッチＫ２がオンした後、電池は電源モジュールによりマイクロ制御ユニットに給電して、マイクロ制御ユニットを電源オンさせ、さらにマイクロ制御ユニットに第１制御信号を第１ラッチに出力させる。

【0113】

ラッチにおけるデータは変化しないように維持できるため、マイクロ制御ユニットが第１ラッチに第１制御信号を出力した後、第１ラッチは、第１電圧変換装置Ｈ１が電圧安定化デバイスＨ４により隔離駆動モジュールに給電し続けるように、電圧安定化デバイスＨ４にイネーブル信号を出力し続けて、第１スイッチＫ１がオフした後にも、第２スイッチＫ２のオンが継続できる。

【0114】

本願実施例において、マイクロ制御ユニットはさらに第１スイッチＫ１の出力端に電気的接続される。マイクロ制御ユニットが電源オン状態にある場合、第１スイッチＫ１が第２条件でトリガされオフする信号がモニタされると、マイクロ制御ユニットは第１ラッチに第３制御信号を出力し、第３制御信号は、第１ラッチに電圧安定化デバイスＨ４へのイネーブル信号の出力を停止することを指示するためのものである。

【0115】

スイッチ回路に第２ラッチがないと、マイクロ制御ユニットが第１ラッチに第３制御信号を出力した後、電圧安定化デバイスＨ４が動作を停止することで、隔離駆動モジュールは入力電圧がなく、第２スイッチＫ２の制御端にオンするように制御する信号を出力しなくなり、第２スイッチＫ２がオフする。

【0116】

マイクロ制御ユニットが第２ラッチの入力端に電気的接続される場合、スイッチ制御方法は、第２スイッチＫ２のオンに応答して、マイクロ制御ユニットが第２ラッチに第２制御信号を出力することをさらに含み、第２制御信号は、第３スイッチＫ３がオンになって第２電圧変換装置Ｈ２が隔離駆動モジュールに給電するように、第２ラッチに第３スイッチＫ３へのイネーブル信号の出力を指示するためのものである。

【0117】

ラッチにおけるデータは変化しないように維持できるため、マイクロ制御ユニットが第２ラッチに第２制御信号を出力した後、第２ラッチは、第２電圧変換装置Ｈ２が隔離駆動モジュールに給電し続けるように、第３スイッチＫ３にイネーブル信号を出力し続けて、第１スイッチＫ１がオフした後、第２スイッチＫ２のオンが継続できる。

【0118】

また、マイクロ制御ユニットがさらに第２ラッチの入力端に電気的接続される場合、スイッチ制御方法は、第１スイッチＫ１が第２条件でトリガされてオンすることに応答して、マイクロ制御ユニットが第２ラッチに第４制御信号を出力することをさらに含む。ここで、第４制御信号は、第２ラッチにイネーブル信号の出力を停止して第３スイッチＫ３をオフにすることを指示するためのものである。

【0119】

マイクロ制御ユニットは電圧安定化デバイスＨ４が動作を停止するように制御し、第３スイッチＫ３がオフした後、隔離駆動モジュールは入力電圧を受けなくなり、第２スイッチＫ２の制御端にオンするように制御する信号を出力しなくなり、第２スイッチＫ２をオフする。

【0120】

ＢＭＳにはより多くの部品を具備してよく、例えばＢＭＳには、電池の情報（電圧、温度等）採取するために、データ採取チップ（例えばＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ、アナログフロントエンド）チップ等）を含んでよい。

【0121】

同じ発明思想に基づき、本願実施例は、電池、電源モジュール及び前述したＢＭＳを含む、電池システムを提供する。ここで、電池と電源モジュールとの間は第２スイッチＫ２によって電気的接続され、第２スイッチＫ２がオンすることに応答して、電池が電源モジュールにより電池管理システムに給電してよい。

【0122】

本願実施例に記載の電池は、複数の電池セルにより構成され、複数の電池セル間は直接的接続、並列的接続或いは直並列的接続されてよく、直並列的接続とは、複数の電池セルに直接的接続及び並列的接続を有する。電池については、複数の電池セルが直接的接続、並列的接続或いは直並列的接続されて電池セットを構成した後、複数の電池セットが直接的接続、並列的接続或いは直並列的接続されて一体化されて、電池を形成してよいと、理解される。電池には例えば複数の電池セル間の電気的接続等を実現するバス部品等の、他の構造を含んでよい。本願実施例において、電池セルは、リチウムイ導通電池、ナトリウムイ導通電池、マグネシウムイ導通電池、或いは固体電池等を含む二次電池であってよいが、これらに限らない。本願実施例において、電池セルはセルであってよく、セルを含む電池実体であってもよいが、これに制限されない。

【0123】

本願実施例において、電池システムは、高圧エネルギー貯蔵システム、車両給電システム、電池パック等であってよいが、これらに限定されない。いわゆる高圧エネルギー貯蔵システムとは、電池の出力電圧が６０Ｖより大きいシステムである。

【0124】

以下、本願実施例の技術案を分かり易くために、図１５に示す回路を例として、本願実施例の技術案を例示的に説明する。ここで、電源としては並列的接続されるスーパーキャパシタ及びボタン電池を採用でき、電源モジュールとしては２４Ｖ／１２ＶのＤＣ／ＤＣ（直流から直流に変換する）電源モジュールを採用でき、第１スイッチＫ１としてはタクトスイッチを採用でき、第２スイッチＫ２としてはＮＭＯＳ管を採用でき、第１電圧変換装置Ｈ１としては２４Ｖ／１２Ｖから５．５Ｖに変換する電圧変換回路を採用でき、第２電圧変換装置Ｈ２としては２４Ｖ／１２Ｖから５Ｖに変換する電圧変換回路を採用でき、電圧安定化デバイスＨ４としてはＬＤＯを採用でき、第３スイッチＫ３としてはｅＦｕｓｅを採用でき、第３電圧変換装置Ｈ３としては１２Ｖから５Ｖに変換する電圧変換回路を採用でき、第１一方向導通装置ＤＺ１から第５一方向導通装置ＤＺ５はいずれもダイオードを採用できる。回路構造は図１５に示される。第１スイッチＫ１は、押すための外力が解除された後、第１スイッチＫ１が跳ね返り、オフ状態に復帰する特性を有する。ユーザによる操作を容易にするように、第１スイッチＫ１が電池システムの外部パネルに設置される。

【0125】

電池システムを電源オンにする際に、ユーザが第１スイッチＫ１を押して一定時間（例えば３から５秒）で継続する。この場合、スーパーキャパシタ及びボタン電池は隔離駆動モジュールに電圧を出力し、隔離駆動モジュールの出力端が第２スイッチＫ２のゲートに電圧を出力して、第２スイッチＫ２をオンする。電池はヒューズＤ、第２スイッチＫ２、限流抵抗Ｒによって電源モジュールに給電する。電源モジュールは電池電圧を２４Ｖまたは１２Ｖの低電圧に変換した後、第１変換装置により電圧を５．５Ｖにさらに低下し、ＭＣＵをウェイクアップするようにＭＣＵに出力し、または、５．５Ｖ電圧を電圧変換回路または装置により５Ｖまたは３．３Ｖに降圧し、ＭＣＵ（未図示）をウェイクアップするようにＭＣＵに出力し、第１変換装置は５．５Ｖ電圧をＬＤＯに出力する。第１ラッチがＬＤＯにイネーブル信号を出力し続けるように、ＭＣＵが第１ラッチに第１制御信号を出力し、ＬＤＯを動作させる。これによって、隔離駆動モジュールに給電し続け、外力を解除して第１スイッチＫ１がオフした後にも、隔離駆動モジュールが第２スイッチＫ２のゲートに対する給電が継続でき、第２スイッチＫ２のオンが継続できる。一方、ｅＦｕｓｅが電源モジュールから出力された電圧を第２変換装置に転送し続けるように、ＭＣＵが第２ラッチに第２制御信号を出力する。第２変換装置により電圧を５Ｖに低下して隔離駆動モジュールに出力する。これによって、外力を解除して第１スイッチＫ１がオフした後にも、隔離駆動モジュールが第２スイッチＫ２のゲートに対する給電が継続でき、第２スイッチＫ２のオンが継続できる。同時に、電源モジュールから出力された電圧は、さらに、充電モジュールｃｈａｒｇｅｒによりスーパーキャパシタ及びボタン電池に充電する。

【0126】

また、ユーザは電源接続端子Ｓにより外部電源にアクセスすることで、外部電源により電池システムを電源オンにしてよい。電源接続端子Ｓが外部電源にアクセスした後、第３電圧変換装置Ｈ３は外部電源の電圧を５Ｖ電圧に変換し、第１隔離電源により隔離駆動モジュールに出力してよい。この場合、隔離駆動モジュールの出力端が第２スイッチＫ２のゲートに電圧を出力して、第２スイッチＫ２をオンする。電池はヒューズＤ、第２スイッチＫ２、限流抵抗Ｒによって電源モジュールに給電する。電源モジュールは電池電圧を２４Ｖまたは１２Ｖの低電圧に変換した後、第１変換装置により電圧を５．５Ｖにさらに低下し、ＭＣＵをウェイクアップするようにＭＣＵに出力し、または、５．５Ｖ電圧を電圧変換回路または装置により５Ｖまたは３．３Ｖに降圧し、ＭＣＵ（未図示）をウェイクアップするようにＭＣＵに出力し、第１変換装置は５．５Ｖ電圧をＬＤＯに出力する。第１ラッチがＬＤＯにイネーブル信号を出力し続けるように、ＭＣＵが第１ラッチに第１制御信号を出力し、ＬＤＯを動作させる。これによって、隔離駆動モジュールに給電し続け、外力を解除して第１スイッチＫ１がオフした後にも、隔離駆動モジュールが第２スイッチＫ２のゲートに対する給電が継続でき、第２スイッチＫ２のオンが継続できる。一方、ｅＦｕｓｅが電源モジュールから出力された電圧を第２変換装置に転送し続けるように、ＭＣＵが第２ラッチに第２制御信号を出力する。第２変換装置により電圧を５Ｖに低下して隔離駆動モジュールに出力する。これによって、外力を解除して第１スイッチＫ１がオフした後にも、隔離駆動モジュールが第２スイッチＫ２のゲートに対する給電が継続でき、第２スイッチＫ２のオンが継続できる。同時に、電源モジュールから出力された電圧は、さらに、充電モジュールｃｈａｒｇｅｒによりスーパーキャパシタ及びボタン電池に充電する。

【0127】

電池システムを電源オフにする際に、ユーザが第１スイッチＫ１を押して一定時間（例えば３秒）で継続する。この場合、ＭＣＵは第１スイッチＫ１の出力端から出力した一定時間で続く電圧信号を検出した後、第１ラッチがＬＤＯへのイネーブル信号の出力を停止するように、ＭＣＵが第１ラッチに第３制御信号を出力する。この後、ＬＤＯが動作を停止し、第１電圧変換装置Ｈ１は隔離駆動モジュールに給電できなくなる。一方、第２ラッチがｅＦｕｓｅへのイネーブル信号の出力を停止するように、ＭＣＵは第２ラッチに第４制御信号を出力する。この後、ｅＦｕｓｅは電源モジュールから出力された電圧を第２変換装置Ｈ２に転送しなくなり、隔離駆動モジュールは電気エネルギーを取得できなくなる。また、外力を解除して、第１スイッチＫ１がオフする。第１電圧変換装置Ｈ１が隔離駆動モジュールに給電できなく、第２変換装置Ｈ２が隔離駆動モジュールに給電できなくなり、且つ、第１スイッチＫ１がオフする場合、隔離駆動モジュールは電気エネルギー源がなく、第２スイッチＫ２のゲートへの給電を停止し、第２スイッチＫ２がオフして、電池システムの電源オフを完成する。

【0128】

以上、第１スイッチＫ１は、押すための外力が解除された後、自動的に跳ね返ることで、第１スイッチＫ１のオフを実現する技術案は、本願実施例の一例に過ぎず、この他は具体的なニーズに応じて、異なる第１スイッチＫ１をオフする操作を設定してよい。

【0129】

本願実施例に提供される技術案により、ユーザは第１スイッチＫ１を操作することにより、電池システムの電源オン・オフの制御を実現し、操作の要求が低く、メンテナンスコストを低下し、制御の利便性を向上してよい。同時に、マイクロ制御ユニットによって電池システムの電源オフを実現するため、電池システムの電源オフを行う前に、マイクロ制御ユニットは実行データを保存することができ、これにより、データが失われるリスクを低減できる。

【0130】

本願実施例において、スイッチ回路が隔離駆動モジュールの入力端に電気的接続される各電子デバイス、例えば第１スイッチ、第１電圧変換装置、第２電圧変換装置、第３電圧変換装置、電圧安定化デバイス、第１ラッチ、第２ラッチ、電源、充電モジュール、第３スイッチ等は、一枚又は複数枚の回路基板に構成されてよく、隔離駆動モジュール、第２スイッチ、ヒューズＤ及び限流抵抗Ｒは、他の一枚又は複数枚の回路基板に構成されてよく、回路基板上にも隔離を実現し、さらに電池システムの安全性を向上する。

【0131】

同じ発明思想に基づき、本願実施例は、負荷及び本願実施例に提供される電池システムを含み、電池システムは負荷に給電する、電気設備をさらに提供する。

【0132】

本願実施例に提供させる電気設備は、電気列車、電気自動車、汽船、電気二輪車（例えば電気スクータ、電気自転車等）、電気バイク、電気三輪車等を含むが、これらに限定されない。

【0133】

以上説明した実施例は模式的なものであって、本願の実施例に過ぎず、本願の保護範囲を制限するものではなく、当業者にとって、本願は各種の変更と変化を有することができる。本出願の主旨と原則の範囲内で行われた変更、同等の交換、改良などは、本願の保護範囲に含まれる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】