診斷電池組故障的方法和設備及使用該方法的功率繼電器組件的製作方法
2023-07-05 05:16:41
診斷電池組故障的方法和設備及使用該方法的功率繼電器組件的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於診斷電池組中故障的方法和設備以及相應的功率繼電器組件。用於診斷包括多個電池胞的電池組的故障的設備包括：電池組電壓測量單元，用於測量電池組的電壓；電池胞電壓測量單元，用於對多個電池胞中的每一個測量電壓；以及控制器，用於基於電池組的電壓和多個電池胞的每一個的電壓來確定電池組的狀態是否正常。因此，能夠通過診斷電池組故障的發生來保護電池組和所連接的負載。
【專利說明】診斷電池組故障的方法和設備及使用該方法的功率繼電器組件
【技術領域】
[0001]本申請要求於2012年2月2日提交的韓國專利申請N0.10-2012-0010668的優先權,其全部內容通過引用整體合併在此。
[0002]本發明涉及一種用於診斷電池組的故障的方法和設備，並且特別涉及一種用於通過診斷電池組中的故障來保護電池組的方法和設備以及使用該方法的功率繼電器組件。
【背景技術】
[0003]隨著諸如筆記本、視頻相機、以及可攜式電話的可攜式電子產品的使用變得活躍，被主要地用作可攜式電子產品的驅動電源的二次電池的重要性正在增加。
[0004]此外，隨著對環境問題的關注度增長，對混合車輛和電動車輛進行了積極的研究。由於通過充電到電池組並且從電池組放電的能量驅動混合車輛或者電動車輛，混合車輛或者電動車輛具有優秀的燃料效率並且減少汙染，消費者對混合車輛或者電動車輛的響應遠遠超過僅使用引擎的車輛。為此，大量的興趣和研究集中於電池，即混合車輛或者電動車輛的核心部分。
[0005]隨著如上所述的使用電池的產品增加，與電池的安全有關的問題變得重要。此外，在混合車輛或者電動車輛中，由於多個二次電池胞形成單個電池組並且多個電池組形成單個高容量電池，與普通的可攜式電子產品相比安全維護電池是更加重要的。
[0006]特別地，因為形成電池的二次電池胞的老化或者用於二次電池胞之間的連接的匯流條的鬆弛現象產生電阻。如果這種電阻增加，則在電池中產生熱，這可能成為損壞電池內的電路或者電池本身的因素。此外，電阻可能導致電池的爆炸，這可能成為火災的因素。
[0007]因此，存在對於診斷和保護電池的內部狀態的方法的需求。此外，存在對於當對電池診斷到任何故障時通過釋放與外部系統的電連接來保護電池和被連接到電池的外部系統的方法的需求。
【發明內容】
[0008]技術問題
[0009]本發明提供一種用於通過測量電池胞(battery cell)的電壓和電池組的電壓來診斷在電池組中是否存在故障的方法和設備。
[0010]本發明提供一種用於根據在電池組中是否存在故障通過釋放電池組和負載之間的電連接來保護電池組和負載的方法和設備。
[0011]技術解決方案
[0012]在本發明的實施例中，提供了一種用於診斷電池組中的故障的設備。電池組包括多個電池胞。設備包括:電池組電壓測量單元，被配置成測量電池組的電壓；電池胞電壓測量單元，被配置成對多個電池胞測量多個電池胞電壓；以及控制器，被配置成基於電池組的電壓和多個電池胞電壓來確定在電池組中是否存在故障。[0013]控制器可以被配置用來確定電池組的電壓與多個電池胞電壓的總和之間的差。控制器可以被配置成，當差大於或者等於預定閾值時，確定在電池組中存在故障。
[0014]控制器可以被配置成當確定存在故障時釋放電池組和負載之間的電連接。而且，控制器可以被配置成向用戶告知電池組中是否存在故障。
[0015]在本發明的另一實施例中，提供了一種用於診斷電池組中的故障的方法。電池組包括多個電池胞。該方法包括:測量電池組的電壓；對多個電池測量多個電池胞電壓；以及基於電池組的電壓和多個電池胞電壓確定在電池組中是否存在故障。
[0016]確定是否存在故障的步驟可以包括:確定電池組的電壓與多個電池胞電壓的總和之間的差；以及通過把該差與預定閾值進行比較來確定在電池組中是否存在故障。
[0017]當差大於或者等於預定閾值時能夠確定在電池組中存在故障。
[0018]該方法可以進一步包括，當確定存在故障時釋放電池組和負載之間的電連接。
[0019]電連接可以通過斷開包含在功率繼電器組件中的開關而被釋放。功率繼電器組件可以被連接到電池組並且可以被配置成將電力傳輸到負載。
[0020]該方法可以進一步包括向用戶告知在電池組處是否存在故障。
[0021]在本發明的又一實施例中，提供了一種功率繼電器組件，該功率繼電器組件用於控制負載和電池組之間的電連接。電池組包括多個電池胞。功率繼電器組件包括:開關，被配置成控制電池組和負載之間的電連接；電池組電壓測量單元，被配置成測量電池組的電壓；電池胞電壓測量單元，被配置成對多個電池胞測量多個電池胞電壓；以及控制器，該控制器被配置成基於電池組的電壓和多個電池胞電壓來確定在電池組中是否存在故障。控制器被配置成確定電池組的電壓與多個電池胞電壓的總和之間的差並且當該差大於或者等於預定閾值時確定在電池組中存在故障。
[0022]控制器可以被配置成當確定電池組存在故障時切斷開關。控制器可以被配置成向用戶告知電池組是否存在故障。
[0023]有益效果
[0024]能夠診斷電池組中的故障。電池組及其負載能夠被保護。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1是示意性示出根據本發明實施例的用於診斷電池組中的故障的設備的圖。
[0026]圖2是圖示根據本發明的實施例的診斷在電池組中是否存在故障的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0027]在下文中，為了讓本領域的技術人員能夠容易地實現本發明，將會參考附圖詳細地描述本發明的一些實施例。此外，本發明不限於下面的實施例並且可以在本發明的技術精神的範圍內以各種方式進行修改。
[0028]如有必要，本說明書中描述的元件可以包括除了後面所描述元件之外的附加元件，並且與本發明不直接相關的部件的詳細描述或者冗餘內容被省略。此外，如有必要，可改變本說明書中描述的元件的部署，一個元件可以包括在另一元件中，並且一個元件可以被再分成兩個或者多個元件。[0029]圖1是示意性示出根據本發明的實施例的用於診斷電池組中的故障的設備的圖。
[0030]參考圖1，根據本發明的實施例的用於診斷電池組中故障的設備200 (下文中被稱為「故障診斷設備200」)被連接到電池組100並且被配置成診斷電池組100中是否存在故障。此外，故障診斷設備200被配置用於控制，以使得根據電池組100中是否存在故障而使電力通過功率繼電器組件300被供應到負載400或者阻斷到負載400的電力供應。
[0031]電池組100包括可被串聯和/或並聯耦接的多個電池胞110_1至110_N。電池胞110_1至110_N之間的串聯連接和/或並聯連接通過焊接部件120_1至120_N或者匯流條130_1至130_N來連接。多個電池組100可以被包括以形成高輸出或者高容量電池。
[0032]用於診斷電池組100的狀態的故障診斷設備200包括電池胞電壓測量單元210_1至210_N、電池組電壓測量單元220、以及控制器230。下面詳細地描述故障診斷設備200的各個元件的構造。
[0033]電池胞電壓測量單元210_1至210_N測量電池胞110_1至110_N的電壓。例如，電池胞電壓測量單元1210_1可以具有被連接到電池胞110_1的兩個端子的感測線並且測量電池胞110_1的電壓。此外，電池胞電壓測量單元2210_1可以具有被連接到電池胞110_2的兩個端子的感測線並且測量電池胞110_2的電壓。
[0034]同樣地，電池胞電壓測量單元210_1至210_N測量被包括在電池組100中的電池胞110_1至110_N的各個的電壓。被測量的電池胞110_1至110_N的電壓被傳輸到控制器230。
[0035]電池組電壓測量單元220測量電池組100的電壓。S卩，電池組電壓測量單元220具有被連接到電池組100的兩個端子的感測線並且測量電池組100的電壓。被測量的電池組100的電壓被傳輸到控制器230。
[0036]在此，電池胞電壓測量單元210_1至210_N和電池組電壓測量單元220分別感測各個的電池胞的電壓和電池組的電壓，並且以電壓信號的形式輸出感測到的電壓。可以使用普通電路來實現電池胞電壓測量單元210_1至210_N和電池組電壓測量單元220。因此，優點在於不需要安裝用於測量電壓的附加電路。
[0037]控制器230基於通過各電池胞測量單元210_1至210_N測量的電池胞110_1至110_N的電壓和通過電池組電壓測量單元220測量的電池組100的電壓來確定在電池組100中是否存在故障。此外，控制器230取決於電池組400的狀態來執行控制以使電力通過功率繼電器組件300供應到負載400或者阻斷到負載400的電力供應。作為選擇，控制器230可以執行控制使得向用戶告知電池組400的狀態。
[0038]更加特別地，控制器230可以通過將電池組100的電壓與電池胞110_1至110_N的電壓的總和進行比較來確定在電池組100中是否存在故障。
[0039]電池組100的電壓必須與電池胞110_1至110_N的電壓的總和相同，但是由於用於電池胞110_1至110_N2間的連接的焊接部件120_1至120_N或者匯流條130_1至130_N的電阻發生電壓降現象，例如，因為其中焊接部件120_1至120_N或者匯流條130_1至130_N變鬆弛的現象，電池組100兩端的電壓可能比電池胞110_1至110_N的電壓的總和低。
[0040]S卩，控制器230可以計算在電池組100的電壓和電池胞110_1至110_N的電壓的總和之間的差並且通過將該差與預定閾值進行比較來確定在電池組100中是否存在故障。
[0041]例如，如果計算出的差大於或者等於預定閾值，則控制器230可以確定在電池組100中存在故障。相反地，如果計算出的差小於預定閾值，則控制器230可以確定在電池組100中不存在故障。
[0042]在此，如果確定在電池組100中存在故障，則控制器230執行控制使得在電池組100和負載400之間的電連接被釋放。
[0043]更加特別地，負載400是消耗功率的元件並且被電連接到電池組100。根據本發明的實施例，負載400通過功率繼電器組件300被電連接到電池組100。
[0044]功率繼電器組件300是用於控制電池組100和負載400之間的電連接的裝置，並且其可以包括一個或者多個開關311、313、以及315。開關311、313、以及315可以被並聯地耦接。
[0045]S卩，如果確定在電池組100中存在故障，則控制器230可以通過執行控制使得功率繼電器組件300的開關311、313、以及315被切斷來阻斷供應到負載400的電力。
[0046]相反地，如果確定在電池組100中不存在故障，則控制器230執行控制使得電力被供應到負載400。S卩，控制器230執行控制使得功率繼電器組件300的開關311、313、以及315被接通。
[0047]作為選擇，控制器230可以向用戶提供關於在電池組100中是否存在故障的結果。例如，如果在電池組100中存在故障，則控制器230可以通過輸出屏幕(未示出)或者傳感器(未示出)向用戶給出警告。
[0048]根據圖1的實施例的故障診斷設備200已經被圖示為單獨的裝置，但是其可以被包括在功率繼電器組件300中並且被配置成診斷電池組100的故障。作為選擇，故障診斷設備200可以被包括在電動車輛或者混合電動車輛內的電池管理系統中並且被配置成執行診斷電池組中的故障的功能。
[0049]圖2是圖示根據本發明的實施例的用於診斷電池中是否存在故障的方法的流程圖。此方法可以通過圖1的故障診斷設備200來執行。
[0050]參考圖2，在步驟SlO測量電池組的電壓。例如，感測線可以被耦接到電池組100的兩個端子，並且可以通過感測電池組的電壓來測量電壓信號。
[0051]在此，電池組可以包括多個電池胞，如參考圖1所描述的，並且多個電池胞可以被串聯和/或並聯的耦接。在此，可以通過焊接部件或者匯流條連接電池胞之間的連接，即一個電池胞和另一電池胞之間的連接。
[0052]接下來，在步驟S20測量包括在電池組中的多個電池胞中的每一個的電壓。例如，感測線可以被連接到包括在電池組中的電池胞中的每一個的兩個端子，並且可以通過感測每一個電池胞的電壓來測量電壓信號。
[0053]接下來，在步驟S30通過將電池組的電壓與多個電池胞的電壓的總和進行比較來確定在電池組中是否存在故障。
[0054]如上所述，電池組的電壓必須與多個電池胞的電壓的總和相同，但是由於電阻的原因，諸如其中用於電池胞之間的連接的焊接部件或者匯流條變鬆弛的現象，電池組的電壓下降。如果電池組的電壓由於電池組內的電阻已經大大地下降，則可以確定在電池組中
存在故障。
[0055]即，通過將電池組的電壓和多個電池胞的電壓的總和之間的差與預定閾值進行比較可以確定在電池組中是否存在故障。[0056]如果作為比較的結果，差大於或等於預定閾值，則在步驟S40可確定電池組存在故障，並且在步驟S50釋放電池組和負載之間的電連接。
[0057]例如，如果在電池組中存在故障，則可以通過釋放被連接到電池組並且被配置成將電力傳輸到負載的功率繼電器組件來釋放電池組和負載之間的電連接。即可以通過切斷包含在用於控制電池組和負載之間電連接的功率繼電器組件中的開關來阻斷供應到負載的電力。
[0058]相反，如果作為比較的結果，差小於預定閾值，則在步驟S60確定電池組不存在故障，並且在步驟S70執行控制使得電耦接電池組和負載。例如，通過接通包含在功率繼電器組件中的開關可以供應電力到負載，該功率繼電器組件控制電池組和負載之間的電連接，使得開關被連接到電池組。
[0059]此外，關於在電池組中是否存在故障的結果可以被提供給用戶。例如，電池組的狀態可以通過輸出屏幕或者傳感器被提供給用戶。
[0060]在根據本發明的如上所述的故障診斷設備和方法中，可以通過測量被包括在電池組中的電池胞的電壓和電池組的電壓來檢測電池組內的電阻增加的程度(例如，用於電池胞的連接的匯流條或者焊接部件的鬆弛)。因此，能解決諸如因電池組中產生的熱而減少電池組的壽命和在電池組中發生失火的問題。此外，當檢測到電池組內的異常電阻時，電池組和負載之間的電連接被釋放。因此，能夠保護負載和電池系統。
[0061]此外，能夠診斷在電池組中是否存在故障，並且因此能夠保護電池系統和被連接到電池系統的負載。
[0062]可以以不同於上述的順序執行或者可以同時執行根據本發明的流程圖的步驟。此夕卜，本領域的技術人員將會理解在流程圖中示出的步驟不是排他的並且它們可以包括其他的步驟或者可以刪除流程圖的一個或者多個步驟，而不影響本發明的範圍。
[0063]雖然參考附圖已經描述了本發明的一些示例性實施例，但是本領域的技術人員可以在不脫離本發明的重要特性的情況下以各種方式改變和修改本發明。因此，被公開的實施例不應被解釋為限制本發明的技術精神，但是應被解釋為用於闡明本發明的技術精神。本發明的技術精神的範圍不被實施例所限制，並且應基於權利要求解釋本發明的範圍。因此，本發明應被解釋為覆蓋由權利要求和它們的等效物的範圍和意義推導的所有修改或者變化。
【權利要求】
1.一種用於診斷電池組中的故障的設備，所述電池組包括多個電池胞，所述設備包括: 電池組電壓測量單元，被配置用於測量所述電池組的電壓； 電池胞電壓測量單元，被配置用於對所述多個電池胞測量多個電池胞電壓；以及 控制器，被配置成基於所述電池組的電壓和所述多個電池胞電壓來確定所述電池組是否有故障。
2.根據權利要求1所述的設備，其中所述控制器被配置成確定所述電池組的電壓與所述多個電池胞電壓的總和之間的差。
3.根據權利要求2所述的設備，其中所述控制器被配置以使得，當所述差大於或者等於預定閾值時，則確定所述電池組中有故障。
4.根據權利要求1所述的設備，其中所述控制器被配置以使得，當確定有故障時，釋放所述電池組和負載之間的電連接。
5.根據權利要求1所述的設備，其中所述控制器被配置成向用戶告知所述電池組是否有故障。
6.一種用於診斷電池組中的故障的方法，所述電池組包括多個電池胞，所述方法包括: 測量所述電池組的電壓； 對所述多個電池胞測量多個電池電壓；以及 基於所述電池組的電壓和所述多個電池胞電壓來確定所述電池組是否有故障。
7.根據權利要求6所述的方法，其中確定是否有故障的步驟包括: 確定所述電池組的電壓與所述多個電池胞電壓的總和之間的差；以及 通過把所述差與預定閾值做比較來確定所述電池組是否有故障。
8.根據權利要求7所述的方法，其中，當所述差大於或者等於所述預定閾值時，則確定所述電池組有故障。
9.根據權利要求6所述的方法，進一步包括: 當確定有故障時，釋放所述電池組和負載之間的電連接。
10.根據權利要求9所述的方法，其中，通過斷開包含在功率繼電器組件中的開關來釋放所述電連接，並且 其中，所述功率繼電器組件被連接到所述電池組並且被配置成把電力傳輸到所述負載。
11.根據權利要求6所述的方法，進一步包括: 向用戶告知所述電池組是否有故障。
12.—種功率繼電器組件，所述功率繼電器組件用於控制負載和電池組之間的電連接，所述電池組包括多個電池胞，所述功率繼電器組件包括: 開關，被配置成控制所述電池組和所述負載之間的所述電連接； 電池組電壓測量單元，被配置成測量所述電池組的電壓； 電池胞電壓測量單元，被配置成對所述多個電池胞測量多個電池胞電壓；以及控制器，被配置成基於所述電池組的電壓和所述多個電池胞電壓來確定所述電池組是否有故障，其中所述控制器被配置成，確定所述電池組的電壓與所述多個電池胞電壓的總和之間的差，並且當所述差大於或者等於預定閾值時，確定所述電池組有故障。
13.根據權利要求12所述的功率繼電器組件，其中所述控制器被配置成，當確定所述電池組有故障時，斷開所述開關。
14.根據權利要求12所述的功率繼電器組件，其中所述控制器被配置成向用戶告知所述電池組是否有故障。`
【文檔編號】G01R31/36GK103635821SQ201280032444
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年6月7日 優先權日:2012年2月2日
【發明者】白勝文 申請人:株式會社Lg 化學