CN101752844A - 保护电池的设备、系统及方法 - Google Patents

保护电池的设备、系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101752844A
CN101752844A CN200910261624A CN200910261624A CN101752844A CN 101752844 A CN101752844 A CN 101752844A CN 200910261624 A CN200910261624 A CN 200910261624A CN 200910261624 A CN200910261624 A CN 200910261624A CN 101752844 A CN101752844 A CN 101752844A
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
battery module
module
battery pack
protection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN200910261624A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101752844B (zh
Inventor
比尔·丹森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
O2Micro China Co Ltd
Original Assignee
O2Micro China Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by O2Micro China Co Ltd filed Critical O2Micro China Co Ltd
Publication of CN101752844A publication Critical patent/CN101752844A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101752844B publication Critical patent/CN101752844B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/041—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage using a short-circuiting device
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

本发明公开了一种保护电池组的设备、系统及方法，其包括多个电池模块和分别连接至所述多个电池模块的多个保护电路，每一所述多个电池模块包括控制器和旁路电路，其中，所述控制器连接至所述多个电池模块其中之一，用以检测与所述电池模块相关的故障，所述旁路电路，连接至所述电池模块和所述控制器，用以在所述控制器检测到与所述电池模块相关的所述故障时，将电流由所述电池模块旁路开。在本发明中，故障电池模块被短路而其他正常电池模块可继续供电，并且，电池管理系统有足够的时间发送错误报警信号和/或执行消除故障的措施。

Description

保护电池的设备、系统及方法
技术领域
本发明涉及一种电路保护技术，尤其涉及一种电池组的电路保护技术。
背景技术
例如电力工具以及电动车等电力设备，通常由电池组提供电力。包含多节电池的电池组可能遇到断路问题(例如，电池间或电池模块间的断路)。如果在发生断路后电池组继续工作，断路位置将承受电池组的全部电压。因此产生的高电压会导致测量设备故障或失效(例如，电池电压测量设备)。通常，由于该断路情况会导致电池组中的管理系统与整个电池组或至少电池组中的一部分电池的通信中断，进而关闭电池组，致使电池组无法为电动汽车系统等负载供电。这样电动汽车系统可能会在发动或运行时失效。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于电池组出现的故障现象，例如断路。如果在电力设备运行期间发生断路，或在发生断路后电池组继续工作，电池组的全部电压将加于断路部分之上。因此产生的高电压会导致电池组中的测量设备失效。
本发明提供一种保护电池组的设备，包括多个电池模块和分别连接至所述多个电池模块的多个保护电路。每一所述多个电池模块包括控制器和旁路电路。控制器连接至所述多个电池模块其中之一，用以检测与所述电池模块相关的故障。旁路电路连接至所述电池模块和所述控制器，用以在所述控制器检测到与所述电池模块相关的所述故障时，将电流由所述电池模块旁路开。
本发明还提供一种保护电池组的系统，包括负载和电池组。所述电池组连接至所述负载，用以为所述负载提供电量，所述电池组包括多个电池模块、多个电池管理单元和多个旁路电路。所述多个电池管理单元分别连接至所述多个电池模块，用以检测每一所述多个电池模块的状态，并根据所述状态从所述多个电池模块中标识故障电池模块。多个旁路电路分别连接至所述多个电池模块和所述多个电池管理单元，用以将电流从所述故障电池模块旁路开。
本发明还提供一种保护电池组的方法，该方法包括：分别监测所述电池组中多个电池模块的多个状态；根据所述多个状态将发生断路的电池模块标识为故障电池模块；将电流从所述故障电池模块旁路开。
与现有技术相比，本发明对故障电池模块进行了标识，并将电流从该故障检测模块旁路开。这样，故障电池模块被短路而其他正常电池模块可继续供电。因为电池组并没有彻底关断，电池管理系统可至少与电池组的一部分进行通信。另外，依靠减弱的电量维持，电池管理系统有足够的时间发送错误报警信号和/或执行消除故障的措施。
附图说明
以下通过对本发明的一些实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。
图1是根据本发明的一个实施例的保护电池组的系统的结构示意图；
图2是根据本发明的一个实施例的保护电路的结构示意图；
图3A是根据本发明的一个实施例的正常状态下的模块电压的波形图；
图3B是根据本发明的一个实施例的断路状态下的模块电压的波形图；
图4是根据本发明的另一实施例的保护电路的结构示意图；
图5是根据本发明的另一个实施例的保护电池组的结构示意图；
图6是根据本发明的一个实施例的保护电池组的方法流程图。
具体实施方式
本发明将在下文中配合附图进行全面描述。本发明可能以一些不同的方式实施，但不应理解为本发明被限制于说明书中介绍的某种具体的结构和功能。而应理解说明书提供的描述能够完全、充分的向本领域的技术人员传达本发明所涵盖的范围。基于说明书的描述，本领域的技术人员应当了解到本发明的范围旨在涵盖这里所揭示的本发明的所有实施方案、独立实施或者结合本发明的其他实施方案实施。比如，利用这里提出的任意数量的实施例来实现一个装置或者执行一种方法。另外，本发明的范围还包括这样一种装置或者方法。这种装置或方法可以用其他的结构、功能来实现，或者是利用本发明这里提出的实施方案和其他结构和功能一起实现，再或者是用不同于本发明这里提出的实施方案的结构和功能实现。应当理解的是这里揭示的本发明的所有实施方案都可以由权利要求中的一个或多个元件来实施。
根据本发明的一个实施例，一组保护电路可分别连接至一组电池模块，并用以在故障或意外状况时(例如，电池间或电池模块间的断路或松散连接时)保护该组电池模块。每个保护电路与一个相应的电池模块并联，其包括一个控制器和一个旁路电路。控制器监测相应的电池模块状态，并检测相应的电池模块是否发生了故障或意外状况。换言之，控制器可将与故障或意外状况相关的电池模块标识为故障电池模块。当控制器检测到故障或意外状况存在时，旁路电路将电流从故障电池模块旁路开。这样，故障电池模块被短路而其他正常电池模块可继续运行(例如供电或被充电)。因为电池组并没有彻底关断，电池管理系统至少可与电池组的一部分进行通信。另外，依靠减弱的电量维持，电池管理系统有时间发送错误报警信号和/或执行消除故障的措施。
图1描述了根据本发明一个实施例的包含保护电池组的系统100的结构示意图。保护电池组的系统100包括电池组120和负载130。电池组120包括多个电池，并向负载130供电。该多个电池可以串联、并联或串并组合的连接方式相连接，用来为负载130提供所需的电压、电量、或功率密度。在一个实施例中，这些电池被分成多个电池模块。在图1所示的实施例中，电池组120包括电池模块122、124和126。每个电池模块包括一个或多个电池。在一个实施例中，每个电池模块进一步包括正极和负极，将其与相邻的电池模块连接。图1中的电池模块数目为示意性的，而并非限制性的。在其他实施例中，电池组120可包含任意个数的电池模块。
在电池组120中，电池模块122、124和126分别通过正、负极与保护电路108、110和128连接。保护电路108、110和128用来在故障或意外状况(例如，电池间的断路)发生时保护电池组120。保护电路108、110和128类似。
图2描述了根据本发明一个实施例的保护电路108的结构示意图。如图所示，保护电路108包括旁路电路106和控制器118。
在一个实施例中，控制器118持续监控电池模块122的状态。控制器118可根据该状态检测出电池模块122中电池间的断路。在一个实施例中，控制器118包括检测模块142和控制模块146。检测模块142根据电池模块122的状态检测电池模块122中的断路。如果检测模块142检测出电池模块122中有断路，控制模块146使能旁路电路106，将电流从电池模块122旁路开。
图3A描述了根据本发明一个实施例的正常状态下某个电池模块(例如电池模块122)的电压波形图。在此，结合图1与图2对图3A进行描述。在图3A中，横坐标轴代表时间，纵坐标轴代表电池模块122的模块电压。在图3A中，由电池组102向负载130提供的电量可由脉宽调制(PWM，pulse width modulation)信号控制的开关(未图示)控制，因此，电池模块122的模块电压波形为一方波302。在一个实施例中，方波302的频率可根据PWM信号占空比的变化而改变。同时，方波302的幅值也可根据电池模块122中电池的荷电状态(SOC，state of charge)和使用状态(SOH，state of health)改变。
图3B描述了根据本发明一个实施例的断路状态下某个电池模块(例如电池模块122)的电压波形图。在此，结合图1对图3B进行描述。在图3B中，横坐标轴代表时间，纵坐标轴代表电池模块122的模块电压。如果在T1时刻电池模块122中的电池发生断路，则波形304的斜率(即模块电压的电压变化率)相应地发生变化。此外，由于断路位置的相对高压，模块电压会在T2时刻超过电压阈值V1。
请再参阅图2，在一个实施例中，检测模块142进一步包括电压检测器130和/或电压变化率(dv/dt)检测器132。图2中示例了电压检测器130和/或dv/dt检测器132。电压检测器130检测电压模块122的模块电压，并将检测到的模块电压与一电压阈值(例如图3B中的电压阈值V1)相比较。在一个实施例中，如果检测到的模块电压超出电压阈值，检测模块142指示控制模块146输出控制信号来使能旁路电路106。旁路电路106将电流从电池模块122旁路开。换言之，电池模块122被旁路电路106短路。dv/dt检测器132监测电池模块122的模块电压的电压变化率，用来检测电池模块122的断路状态。例如，dv/dt检测器132可将检测到的模块电压的电压变化率与一阈值相比较。在一个实施例中，如果电压变化率超出前述阈值，dv/dt检测器132指示控制模块146输出控制信号来使能旁路电路106。
在一个实施例中，连接至电池模块122的旁路电路106包括晶体管102和104。晶体管102和104分别连接至体二极管112和114。在一个实施例中，晶体管102和104串联，提供双向的电流通道。具体地说，如果电池模块122在放电过程中遇到断路(例如，电池120为负载130供电时)，晶体管104关断，晶体管102导通，这样，电流沿由体二极管114至晶体管102的方向流经旁路电路106。如果电池模块122在充电过程中遇到断路(例如，在为电池120充电时)，晶体管104导通，晶体管102关断，这样，电流沿由体二极管112至晶体管104的方向流经旁路电路106。
在一个实施例中，旁路电路106被使能后，控制器118持续监测电池模块122的状态，当电池模块122回到正常状态时(例如，当模块电压降至电压阈值以下时)关断旁路电路106。
在一个实施例中，检测模块142包括电压检测器130和dv/dt检测器132中的一个。在另一个实施例中，检测模块142同时包括电压检测器130和dv/dt检测器132，以冗余性加强安全性和可靠性。具体地说，当电压检测器130或dv/dt检测器132检测到断路时，控制模块146可输出控制信号来使能旁路电路106。
在图2所示的实施例中，保护电路108为一独立设备。在另一个实施例中，保护电路108中的控制器118被集成于电池管理单元(battery management unit，BMU)中，BMU将在图4中详细描述。BMU包括若干监测器，每个监测器用来检测电池模块122中的对应电池的状态，例如：电压。
如图1所示，保护电路110和128具有与保护电路108相似的结构，分别用来在故障或意外状况发生时(例如，电池间断路时)，保护电池模块124和126。
因此，通过检测电池组120中电池模块的状态(例如，电压或电压变化率)，保护电路可检测对应该电池模块是否发生故障或意外状况(例如，电池间的断路)。保护电路进一步通过旁路电路将该故障电池模块短路避免断路位置的相对高电压。因此，测量电路(例如，电池组120中的测量电路；图1中未显示)可保持正常工作。另外，电池组120中其余正常电池模块可继续工作。这样，电池组120仍可为负载130提供减弱的电能，而不是彻底关断。因此，负载130(例如，电动车)可避免发生电源故障。此外，通过维持减弱的电能，电池管理电路(图1中未显示)有足够的时间发送错误报警信号和/或采取消除故障需要的措施。这样的构造提供了电动车行业中需要的“自我保护”(“Limp home”)的能力。
图4描述了根据本发明一个实施例的保护电路208的结构示意图。保护电路208包括旁路电路206和BMU248。旁路电路206可为可控硅(silicon controlled rectifier，SCR)、三端交流半导体开关(triode AC semiconductor switch，TRIAC)或类似装置。旁路电路206与电池模块122并联。
本实施例与图2所示的独立设备的保护方案不同，控制器118集成于BMU 248中以实现BMU集成方案。相应地，BMU 248可检测并回应电池组120中的断路。在一个实施例中，BMU 248检测电池模块122中的模块电压或模块电压的电压变化速率，并据此使能/关断旁路电路206。如果电池模块122发生了断路，旁路电路206将电流从电池模块122旁路开。在此情形下，电池模块122被旁路电路206短路。其余正常的电池模块(例如，电池模块124和126)可继续提供电量以维持系统100的工作。
图5描述了根据本发明的另一个实施例的提高性能的电池组500的结构示意图。除电池模块122、124和126，以及保护电路108、110和128之外，电池组500进一步包括冗余端子502、504和506。冗余端子502连接至电池模块122的负极512。冗余端子504连接至电池模块124的负极514。冗余端子506连接至电池模块126的负极516。除顶端电池模块122的正极510直接连接至保护电路108以外，保护电路并非直接连接至电池模块的正、负极，而是经由冗余端子连接至电池模块。基于此种结构，每个保护电路将对应的电池模块、对应的冗余端子以及冗余端子间的连线视为一个整体部件(例如，一个“黑匣子”)，相互协作。
有利地是，如果断路发生在电池模块之间，保护电路仍然可标识出发生断路的故障电池模块，并将电流从故障电池模块旁路开。例如，电池模块122与124间发生断路，检测电路110通过利用冗余端子122和124测量电压而检测到该断路。据此，电池模块124可被短路。另外，如相关于图2的前文所述，每个电池模块中电池间的断路都可由对应的保护电路检测出。这样，电池模块内部的断路和电池模块之间的断路都可被保护电路检测到，保护电路的可靠性得到进一步的加强。
在一个实施例中，冗余端子502、504和506分别与负极512、514和516完全相同。例如，冗余端子可具有与负极基本相当的电流承载能力。另外，图5中所示的电池模块数目为示例性的，并非限制性的。在其他实施例中，电池组500可包含任意数目个电池模块。
在另一个实施例中，冗余端子可分别连接至电池模块的正极。除底端电池模块的负极直接连接至对应的保护电路以外，保护电路并非直接连接至电池模块的正、负极，而是经由冗余端子连接至电池模块。此种结构的电池组工作方式与图5中电池组500相类似。
根据本发明的实施例的保护电路也可适用于检测与电池组120相关的松散连接或其他类似故障或意外状况。
图6为根据本发明一个实施例的保护电池组的方法流程图600。尽管在图6中揭示了具体的步骤，这些步骤仅为示例性的。也即，本发明可执行其他步骤或图6中步骤的变形。以下，结合图1和图2对图6进行说明。
在步骤610中，分别监测电池组中的电池模块状态。例如，连接至一个电池模块的保护电路108包括用来监测电池模块的模块电压的电压检测器130，以及一个用来监测电池模块电池电压的电压变化率的dv/dt检测器132，进而检测电池模块的断路状态。
在步骤620中，基于上述检测到的状态，将发生故障的电池模块标识为故障电池模块。当相关电池模块122发生故障后(例如，断路)，控制器118可检测到该故障，并将电池模块122标识为故障电池模块。在一个实施例中，如果检测到电池模块122的电池电压超出电压阈值V1，控制器118将电池模块122标识为故障电池模块。
在步骤630中，将电流从故障电池模块旁路开。例如，当电池模块122被标识为故障电池模块时，控制器118使能旁路电路106，从而将电流从电池模块122旁路开。在一个实施例中，如果电池模块122在放电过程中遇到断路，旁路电路106中电流以第一方向流通。如果电池模块122在充电过程中遇到断路，旁路电路106中电流以第二方向流通。有利地是，电池组120中的其余正常电池模块不会被彻底关断，而是向负载130提供一个减弱的电量。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明而并非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (20)

1.一种保护电池组的设备，其特征在于，所述保护电池组的设备至少包括：
多个电池模块；和
多个保护电路，分别连接至所述多个电池模块，且每一所述多个电池模块至少包括：
控制器，连接至所述多个电池模块其中之一，用以检测与所述电池模块相关的故障；和旁路电路，连接至所述电池模块和所述控制器，用以在所述控制器检测到与所述电池模块相关的所述故障时，将电流由所述电池模块旁路开。
2.根据权利要求1所述的保护电池的设备，其特征在于，所述控制器至少包括：
电压检测器，连接至所述电池模块，用以检测所述电池模块的模块电压，并将所述模块电压与电压阈值相比较，进而判断是否存在所述故障。
3.根据权利要求1所述的保护电池组的设备，其特征在于，所述控制器至少包括：
电压变化率检测器，连接至所述电池模块，用以检测所述电池模块的模块电压变化率，进而判断是否存在所述故障。
4.根据权利要求1所述的保护电池组的设备，其特征在于，所述旁路电路包括多个晶体管。
5.根据权利要求1所述的保护电池组的设备，其特征在于，所述旁路电路包括可控硅。
6.根据权利要求1所述的保护电池组的设备，其特征在于，所述控制器集成于电池管理单元中。
7.根据权利要求1所述的保护电池组的设备，其特征在于，所述多个保护电路中的每一个都为独立设备。
8.根据权利要求1所述的保护电池组的设备，其特征在于，所述电池模块至少包括正极、负极和冗余端子，所述电池模块通过所述冗余端子连接至所述多个保护电路其中之一。
9.根据权利要求1所述的保护电池组的设备，其特征在于，所述故障为断路。
10.根据权利要求1所述的保护电池组的设备，其特征在于，当所述故障发生于所述多个电池模块的放电过程中时，所述旁路电路中的电流以第一方向流过，当所述故障发生于所述多个电池模块的充电过程中时，所述旁路电路中的所述电流以第二方向流过。
11.一种保护电池组的系统，其特征在于，所述保护电池组的系统至少包括：
负载；和电池组，连接至所述负载，用以为所述负载提供电量，所述电池组至少包括：
多个电池模块；
多个电池管理单元，连接至所述多个电池模块，用以检测每一所述多个电池模块的状态，并根据所述状态从所述多个电池模块中标识故障电池模块；和
多个旁路电路，连接至所述多个电池模块和所述多个电池管理单元，用以将电流从所述故障电池模块旁路开。
12.根据权利要求11所述的保护电池的系统，其特征在于，每一所述多个电池管理单元至少包括：
电压检测器，用以检测所述多个电池模块其中之一的模块电压，并将所述模块电压与电压阈值相比较，进而标识所述故障电池模块。
13.根据权利要求11所述的保护电池组的系统，其特征在于，每一所述多个电池管理单元至少包括：
电压变化率检测器，用以检测所述多个电池模块其中之一的模块电压的电压变化率，进而标识所述故障电池模块。
14.根据权利要求11所述的保护电池组的系统，其特征在于，每一所述多个电池模块至少包括正极、负极和冗余端子，所述电池模块通过所述冗余端子连接至所述多个保护电路其中之一。
15.根据权利要求11所述的保护电池组的系统，其特征在于，当所述故障电池模块在放电过程中被标识时，所述旁路电路中的电流以第一方向流过，当所述故障电池模块在充电过程中被标识时，所述旁路电路中的所述电流以第二方向流过。
16.根据权利要求11所述的保护电池组的系统，其特征在于，当所述故障电池被标识后，向所述负载提供的所述电量减少，以避免发生对所述负载供电故障。
17.一种保护电池组的方法，其特征在于，所述保护电池组的方法至少包括：
分别监测所述电池组中多个电池模块的多个状态；
根据所述多个状态将发生故障的电池模块标识为故障电池模块；和
将电流从所述故障电池模块旁路开。
18.根据权利要求17所述的保护电池的方法，其特征在于，所述保护电池组的方法进一步包括：
检测所述电池模块的模块电压；和
将所述模块电压与电压阈值相比较，从而标识所述故障电池模块。
19.根据权利要求17所述的保护电池的方法，其特征在于，所述保护电池组的方法进一步包括：
检测所述电池模块的模块电压的电压变化率，从而标识所述故障电池模块。
20.根据权利要求17所述的保护电池的方法，其特征在于，所述保护电池组的方法进一步包括：
在所述电池组的放电过程中，使所述电流以第一方向流通；和
在所述电池组的充电过程中，使所述电流以第二方向流通。
CN2009102616248A 2008-12-18 2009-12-18 保护电池组的设备、系统及方法 Active CN101752844B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13861808P 2008-12-18 2008-12-18
US61/138,618 2008-12-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101752844A true CN101752844A (zh) 2010-06-23
CN101752844B CN101752844B (zh) 2013-01-16

Family

ID=42265709

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009102616248A Active CN101752844B (zh) 2008-12-18 2009-12-18 保护电池组的设备、系统及方法

Country Status (3)

Country Link
US (2) US8502503B2 (zh)
CN (1) CN101752844B (zh)
TW (1) TWI399899B (zh)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102025179A (zh) * 2010-12-24 2011-04-20 浙江科技学院 一种蓄电池管理控制系统
CN102255570A (zh) * 2011-07-19 2011-11-23 苏州清莲纳米环保科技有限公司 太阳能电池组件用的接线盒
CN102569430A (zh) * 2012-01-12 2012-07-11 苏州清莲纳米环保科技有限公司 太阳能电池组
CN102570908A (zh) * 2010-12-07 2012-07-11 创惟科技股份有限公司 接线盒、电力系统及其控制方法
CN103293479A (zh) * 2012-03-05 2013-09-11 新普科技股份有限公司 电池安全保护装置及其测试方法
CN103427411A (zh) * 2013-09-09 2013-12-04 杭州协能科技有限公司 一种基于二极管的串联能量组件连接件断裂保护电路
CN103703604A (zh) * 2011-06-14 2014-04-02 原子能和替代能源委员会 具有简化的监管的蓄电池的电池组的系统
CN104240462A (zh) * 2014-09-01 2014-12-24 佛山市新东方电子技术工程有限公司 报警系统的防区旁路系统
CN105048607A (zh) * 2015-09-18 2015-11-11 优科能源(漳州)有限公司 一种新型多输出锂电池电源装置及其控制方法
CN105244852A (zh) * 2015-11-19 2016-01-13 陈元芳 一种电池保护装置及新型蓄电池
CN106463787A (zh) * 2014-04-04 2017-02-22 罗伯特·博世有限公司 用于提高在使用电池系统时的安全性的方法和装置
CN108701875A (zh) * 2017-04-27 2018-10-23 深圳市大疆创新科技有限公司 移动平台、计算机可读存储介质、电池及其控制方法和系统
WO2019037114A1 (zh) * 2017-08-25 2019-02-28 深圳市云中飞网络科技有限公司 终端设备及其电池安全监控方法和监控系统
WO2019037115A1 (zh) * 2017-08-25 2019-02-28 深圳市云中飞网络科技有限公司 终端设备及其电池安全监控方法和监控系统
CN111033798A (zh) * 2017-08-29 2020-04-17 株式会社村田制作所 蓄电系统及集装箱式蓄电系统
CN111699603A (zh) * 2018-02-05 2020-09-22 三星Sdi株式会社 电池保护电路和包括该电池保护电路的电池组

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8502503B2 (en) 2008-12-18 2013-08-06 O2Micro Inc. Circuits and methods for protection of battery modules
DE102009000674A1 (de) * 2009-02-06 2010-08-12 Robert Bosch Gmbh Traktionsbatterie mit erhöhter Verfügbarkeit
US8629679B2 (en) * 2009-12-29 2014-01-14 O2Micro, Inc. Circuits and methods for measuring cell voltages in battery packs
US9291680B2 (en) 2009-12-29 2016-03-22 O2Micro Inc. Circuits and methods for measuring a cell voltage in a battery
US20130041606A1 (en) * 2011-08-10 2013-02-14 XiaoHu Tang Detecting an open wire between a battery cell and an external circuit
JP5508180B2 (ja) * 2010-08-02 2014-05-28 日立ビークルエナジー株式会社 蓄電装置、蓄電装置の充放電方法、蓄電装置の運転方法および車両
JP5728877B2 (ja) * 2010-10-13 2015-06-03 トヨタ自動車株式会社 電池の故障判定装置
JP5796289B2 (ja) * 2010-11-26 2015-10-21 ソニー株式会社 二次電池セル、電池パック及び電力消費機器
CN102610845B (zh) * 2011-01-20 2015-06-17 凹凸电子（武汉）有限公司 电池、电池制造方法及电池系统
WO2013001680A1 (ja) 2011-06-28 2013-01-03 パナソニック株式会社 電圧計測装置
JP6202632B2 (ja) * 2012-09-18 2017-09-27 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 蓄電システムおよび電池保護方法
WO2014075630A1 (en) * 2012-11-19 2014-05-22 Shenzhen Byd Auto R & D Company Limited Protective device and protective system for battery assembly
DE102013204539A1 (de) * 2013-03-15 2014-09-18 Robert Bosch Gmbh Batteriezelleinrichtung mit Feinschlusssicherheitsfunktion und Verfahren zum Überwachen einer Batteriezelle
DE102013204534A1 (de) * 2013-03-15 2014-09-18 Robert Bosch Gmbh Batteriezelleinrichtung mit Kurzschlusssicherheitsfunktion und Verfahren zum Überwachen einer Batteriezelle
DE102014201365A1 (de) 2014-01-27 2015-07-30 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Schaltungsanordnung zur Bestimmung des Coulomb-Wirkungsgrades von Batteriemodulen
US9568511B2 (en) * 2014-03-13 2017-02-14 Applied Micro Circuits Corporation High frequency voltage supply monitor
US10033213B2 (en) * 2014-09-30 2018-07-24 Johnson Controls Technology Company Short circuit wake-up system and method for automotive battery while in key-off position
US9640982B2 (en) * 2014-11-05 2017-05-02 General Electric Company Over-voltage protection system and method
JP6481625B2 (ja) * 2016-01-14 2019-03-13 トヨタ自動車株式会社 電池監視装置
DE102016208420A1 (de) * 2016-05-17 2017-11-23 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Anordnung mit multifunktionalem Anschluss für Energiespeicherzellen oder Energieverbraucher
US11201378B2 (en) * 2016-05-17 2021-12-14 Faraday & Future Inc. Battery monitor protection
US10641835B2 (en) * 2018-03-15 2020-05-05 Ascending Energy Inc. Health monitoring and safety protection for lithium ion battery modules and applications
US11081899B2 (en) * 2018-07-19 2021-08-03 Yazaki Corporation Battery system
CN116529978A (zh) 2020-06-02 2023-08-01 茵范帝能源公司 大型电池管理系统
US11489343B2 (en) 2020-06-02 2022-11-01 Inventus Power, Inc. Hardware short circuit protection in a large battery pack
US11476677B2 (en) 2020-06-02 2022-10-18 Inventus Power, Inc. Battery pack charge cell balancing
US11588334B2 (en) 2020-06-02 2023-02-21 Inventus Power, Inc. Broadcast of discharge current based on state-of-health imbalance between battery packs
US11552479B2 (en) 2020-06-02 2023-01-10 Inventus Power, Inc. Battery charge balancing circuit for series connections
US11509144B2 (en) 2020-06-02 2022-11-22 Inventus Power, Inc. Large-format battery management system with in-rush current protection for master-slave battery packs
US11594892B2 (en) 2020-06-02 2023-02-28 Inventus Power, Inc. Battery pack with series or parallel identification signal
US11245268B1 (en) 2020-07-24 2022-02-08 Inventus Power, Inc. Mode-based disabling of communiction bus of a battery management system
US10992149B1 (en) * 2020-10-08 2021-04-27 Element Energy, Inc. Safe battery energy management systems, battery management system nodes, and methods
US11404885B1 (en) 2021-02-24 2022-08-02 Inventus Power, Inc. Large-format battery management systems with gateway PCBA
US11411407B1 (en) 2021-02-24 2022-08-09 Inventus Power, Inc. Large-format battery management systems with gateway PCBA

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3069498B2 (ja) * 1994-09-01 2000-07-24 富士通株式会社 充放電装置および電子機器
JP3951068B2 (ja) 1996-07-30 2007-08-01 ミツミ電機株式会社 セルバランス回路
JP3330517B2 (ja) 1997-05-19 2002-09-30 富士通株式会社 保護回路及び電池ユニット
JP2001112182A (ja) 1999-10-01 2001-04-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 二次電池の保護回路
KR100386564B1 (ko) 1999-11-18 2003-06-02 엘지전자 주식회사 휴대용 단말기의 배터리 제어방법
JP3883183B2 (ja) * 2001-01-24 2007-02-21 三洋ジ−エスソフトエナジー株式会社 二次電池装置
JP2007520180A (ja) * 2003-10-14 2007-07-19 ブラック　アンド　デッカー　インク 電池パックの障害状態からの保護を提供するべく適合された二次電池、電動工具、充電器、及び電池パック用の保護方法、保護回路、及び保護装置
JP2005160169A (ja) * 2003-11-21 2005-06-16 Texas Instr Japan Ltd バッテリ保護回路
US6879133B1 (en) * 2004-03-26 2005-04-12 Motorola, Inc. Battery protection circuit
JP4101816B2 (ja) * 2005-05-16 2008-06-18 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 バッテリ保護回路
US7498868B2 (en) * 2005-08-05 2009-03-03 Denso Corporation Current mirror circuit and constant current circuit having the same
EP1780867B1 (en) * 2005-10-28 2016-11-30 Black & Decker Inc. Battery pack for cordless power tools
JP4732182B2 (ja) * 2006-02-15 2011-07-27 ルネサスエレクトロニクス株式会社 電池電圧監視装置
US20080084182A1 (en) * 2006-10-06 2008-04-10 Aai Corporation Lithium battery system
JP4810459B2 (ja) 2007-02-19 2011-11-09 三菱電機株式会社 バッテリ装置の過電圧保護回路
US20080218127A1 (en) * 2007-03-07 2008-09-11 O2Micro Inc. Battery management systems with controllable adapter output
US7990108B2 (en) * 2007-05-14 2011-08-02 Atmel Corporation Charge detector
US8502503B2 (en) 2008-12-18 2013-08-06 O2Micro Inc. Circuits and methods for protection of battery modules

Cited By (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102570908A (zh) * 2010-12-07 2012-07-11 创惟科技股份有限公司 接线盒、电力系统及其控制方法
CN102570908B (zh) * 2010-12-07 2014-12-10 创惟科技股份有限公司 接线盒、电力系统及其控制方法
US8928175B2 (en) 2010-12-07 2015-01-06 Genesys Logic, Inc. Junction box, energy system and method for controlling the same
CN102025179B (zh) * 2010-12-24 2013-04-24 浙江科技学院 一种蓄电池管理控制系统
CN102025179A (zh) * 2010-12-24 2011-04-20 浙江科技学院 一种蓄电池管理控制系统
CN103703604B (zh) * 2011-06-14 2016-10-05 雷诺有限合伙公司 具有简化的监管的蓄电池的电池组的系统
CN103703604A (zh) * 2011-06-14 2014-04-02 原子能和替代能源委员会 具有简化的监管的蓄电池的电池组的系统
CN102255570A (zh) * 2011-07-19 2011-11-23 苏州清莲纳米环保科技有限公司 太阳能电池组件用的接线盒
CN102569430A (zh) * 2012-01-12 2012-07-11 苏州清莲纳米环保科技有限公司 太阳能电池组
CN103293479A (zh) * 2012-03-05 2013-09-11 新普科技股份有限公司 电池安全保护装置及其测试方法
CN103427411A (zh) * 2013-09-09 2013-12-04 杭州协能科技有限公司 一种基于二极管的串联能量组件连接件断裂保护电路
CN103427411B (zh) * 2013-09-09 2018-03-30 杭州协能科技股份有限公司 一种基于二极管的串联能量组件连接件断裂保护电路
CN106463787A (zh) * 2014-04-04 2017-02-22 罗伯特·博世有限公司 用于提高在使用电池系统时的安全性的方法和装置
US10522878B2 (en) 2014-04-04 2019-12-31 Robert Bosch Gmbh Method and device for increasing the safety during the use of battery systems
CN106463787B (zh) * 2014-04-04 2021-10-19 罗伯特·博世有限公司 用于提高在使用电池系统时的安全性的方法和装置
CN104240462A (zh) * 2014-09-01 2014-12-24 佛山市新东方电子技术工程有限公司 报警系统的防区旁路系统
CN105048607A (zh) * 2015-09-18 2015-11-11 优科能源(漳州)有限公司 一种新型多输出锂电池电源装置及其控制方法
CN105048607B (zh) * 2015-09-18 2017-11-07 优科能源(漳州)有限公司 一种新型多输出锂电池电源装置及其控制方法
CN105244852B (zh) * 2015-11-19 2018-06-26 陈元芳 一种电池保护装置及蓄电池
CN105244852A (zh) * 2015-11-19 2016-01-13 陈元芳 一种电池保护装置及新型蓄电池
CN108701875A (zh) * 2017-04-27 2018-10-23 深圳市大疆创新科技有限公司 移动平台、计算机可读存储介质、电池及其控制方法和系统
WO2018195849A1 (zh) * 2017-04-27 2018-11-01 深圳市大疆创新科技有限公司 移动平台、计算机可读存储介质、电池及其控制方法和系统
WO2019037115A1 (zh) * 2017-08-25 2019-02-28 深圳市云中飞网络科技有限公司 终端设备及其电池安全监控方法和监控系统
US10830828B2 (en) 2017-08-25 2020-11-10 Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. Electronic device and battery safety monitoring method and monitoring system thereof
WO2019037114A1 (zh) * 2017-08-25 2019-02-28 深圳市云中飞网络科技有限公司 终端设备及其电池安全监控方法和监控系统
US11163008B2 (en) 2017-08-25 2021-11-02 Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. Terminal device and method and system for monitoring battery safety of terminal device
CN111033798A (zh) * 2017-08-29 2020-04-17 株式会社村田制作所 蓄电系统及集装箱式蓄电系统
CN111699603A (zh) * 2018-02-05 2020-09-22 三星Sdi株式会社 电池保护电路和包括该电池保护电路的电池组
CN111699603B (zh) * 2018-02-05 2023-08-04 三星Sdi株式会社 电池保护电路和包括该电池保护电路的电池组

Also Published As

Publication number Publication date
TW201034330A (en) 2010-09-16
US9071049B2 (en) 2015-06-30
US20100157495A1 (en) 2010-06-24
TWI399899B (zh) 2013-06-21
US20130301173A1 (en) 2013-11-14
US8502503B2 (en) 2013-08-06
CN101752844B (zh) 2013-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101752844B (zh) 保护电池组的设备、系统及方法
US9837811B2 (en) Power source apparatus formed by combining a plurality of modules
US10256513B2 (en) Battery system
CN102769313B (zh) 电池系统
US8471529B2 (en) Battery fault tolerant architecture for cell failure modes parallel bypass circuit
US9024586B2 (en) Battery fault tolerant architecture for cell failure modes series bypass circuit
EP2369713B1 (en) Battery control device and battery system
JP5775935B2 (ja) 電池システムの監視装置およびこれを備えた蓄電装置
US7075306B2 (en) Power control unit
US9853463B2 (en) Battery monitoring and control integrated circuit and battery system
US10491013B2 (en) Battery system having battery manager
US20120249075A1 (en) Secondary battery voltage detecting system
US10700536B2 (en) Control device, balance correcting system, electric storage system and device
CN110178281B (zh) 管理装置和蓄电系统
JP2022123836A (ja) バッテリ管理システムから独立したフェールセーフバッテリ保護のためのシステム及び方法
JP5361594B2 (ja) リチウムイオン二次電池システムおよび管理装置への電力供給方法
US8737031B2 (en) Voltage monitoring circuit, and vehicle equipped with same
JP4633615B2 (ja) 組電池および組電池の充電方法
US10886578B2 (en) Battery management device
KR101584229B1 (ko) 교류 방식으로 연결된 통신 장치 및 그 통신 방법
RU2510658C1 (ru) Иерархическая трехуровневая система управления высоковольтной батареей электрических накопителей энергии
KR20180112484A (ko) 리던던트 배터리가 포함된 배터리 관리 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant