CN102341715A - 用于检测电池组中的电流传感器的异常的方法和装置 - Google Patents

用于检测电池组中的电流传感器的异常的方法和装置 Download PDF

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Abstract

公开了一种用于诊断电流测量单元的异常的方法和装置，所述电流测量单元用于测量电池组的充电或放电电流。用于诊断根据本发明的电流测量单元的异常的方法包括以下步骤：测量所述电池组的电流和电压；以及将在预定时间段期间测量的电压变化和电流变化分别与电压基准值和电流基准值进行比较，以诊断该电流测量单元的异常。根据本发明，提高电池组的可靠性，并且即使在电流测量单元损坏的情况下也保护电池组免受诸如爆炸的危险情形的影响。

Description

用于检测电池组中的电流传感器的异常的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于检测电池组中的电流传感器的异常的方法，并且更具体而言，涉及一种用于通过测量电池组中的电压和流动的电流来检测电池组中的电流传感器的异常的方法和装置。
相关申请的交叉引用
此申请要求2009年3月3日提交的韩国专利申请No.10-2009-0017968的优先权，其全部内容通过引用结合于此。
背景技术
由于目前对诸如笔记本、摄像机和蜂窝电话的便携式电子产品的需求量急剧增大，且电动车辆、储能电池、机器人、卫星等的开发取得了积极的发展，当今对能够重复充电和放电的高性能二次电池做了大量的研究。
目前、镍-镉电池、镍-氢电池、镍-锌电池、锂二次电池等是市场上可买到的二次电池。其中，锂二次电池是最受欢迎的，因为与镍基二次电池相比，它们几乎不具备记忆效应，而且能够自由地被充电或放电。有利的是，锂二次电池还呈现出非常低的自身放电和高能密度。
在包括上述二次电池的电池组中，电源系统通常具有用于测量电流的电流传感器。该电流传感器通过测量在电池组中流动的电流来监控电池组的状态，并感测可以在电池组中流动的过电流。如果电流传感器由于故障等原因超出正常操作，则可以精确地测量电池组中流动的电流。这样，当发生诸如过电流等的异常时，如果不得到适当的处理，则会发生严重的问题，例如电池组爆炸等。
为避免这些问题，一些传统的电流传感器提供有用于检测电流传感器中是否存在异常的检测功能，然而此功能不确保完美的操作，而是具有故障的可能性。与电压传感器不同的是，通过各种测量和输出方法来应用电流传感器，并且为此，需要根据电流传感器的类型来开发相应的软件模块以便正确地实现检测电流传感器异常的功能。然而，这会不利地花费很多的开发费用和时间。
发明内容
本发明被设计成解决现有技术的问题，并因此，本发明的目的是提供一种用于检测电流传感器的异常的方法和装置，其中，能够通过测量电池组的电流和电压来间接地确定电流传感器的异常。
通过本发明的实施例，这些和其他目的和优点将显而易见。此外，可以通过尤其在所附权利要求中指出的手段和组合来实现本发明的目的和优点。
为了实现以上目的，本发明提供了一种检测用来测量电池组的充电或放电电流的电流传感器的异常的方法，该方法包括测量电池组的电流和电压；以及通过把预定时间段的电流变化和电压变化分别与电流基准值和电压基准值进行比较来检测电流传感器的异常。
优选地，在电压变化等于或小于电压基准值且电流变化大于电流基准值的情况下，确定电流传感器中存在异常。
优选地，在电流变化等于或小于电流基准值且电压变化大于电压基准值的情况下，确定电流传感器中存在异常。
优选地，电流基准值和电压基准值中的至少一个为0。
优选地，周期性和/或按照要求来执行电流和电压测量步骤。
另外，为了达到以上目的，本发明提供了一种检测用来测量电池组的充电或放电电流的电流传感器的异常的装置，该装置包括用于测量电池组两端电压的电压传感器；以及控制器，其用于分别接收从电流传感器和电压传感器测量到的电流和电压值，并把预定时间段的电流变化和电压变化分别与电流基准值和电压基准值进行比较，由此来检测电流传感器的异常。
优选地，在电压变化等于或小于电压基准值且电流变化大于电流基准值的情况下，控制器确定电流传感器中存在异常。
优选地，在电流变化等于或小于电流基准值且电压变化大于电压基准值的情况下，控制器确定电流传感器中存在异常。
优选地，电流基准值和电压基准值中的至少一个为0。
优选地，该装置还包括用于将电流基准值和电压基准值存储在其内的存储器。
优选地，该电流传感器和电压传感器分别周期性和/或按照要求来测量电流和电压。
此外，为了实现以上目的，本发明提供了一种包括用于检测电流传感器的异常的上述装置的电池控制系统。
此外，为了实现以上目的，本发明提供了一种包括用于检测电流传感器的异常的上述装置的电池组。
另外，为了实现以上目的，本发明提供了一种包括用于检测电流传感器的异常的上述装置的车辆。
本发明的效果
根据本发明，能够通过测量电池组的电压和电流来容易地检测到电流传感器的异常。另外，对于执行检测算法而言，测量电池组的电压和电流消除了对电流传感器类型的依赖。此外，即便电流传感器的检测功能操作异常，也可以检测电流传感器的异常。因此，能够提高电池组的可靠性，而且在电流传感器失灵的情况下，也能够让电池组免受诸如爆炸的危险事故。
附图说明
附图示出了本发明的优选实施例，并被包括以与本发明的详细描述一起提供对本发明精神的进一步理解，并相应地，不应将本发明限制地解释于附图所示的内容。其中图1是示出了根据本发明的优选实施例用于检测电流传感器的异常的装置的功能构造的示意性框图。图2是示出了具有根据本发明实施例的装置的、用于电力驱动车辆的电源系统的示意性框图。图3是示出了根据本发明实施例的、用于检测电流传感器的异常的方法的流程图。图4是示出了根据本发明的优选实施例的、周期性电压和电流测量以及预定时间段的电压和电流变化的图。图5是示出了在电压基准值为0的情况下用于检测电流传感器的异常的方法的图。图6是示出了在电流基准值为0的情况下用于检测电流传感器的异常的方法的图。
具体实施方式
下面将参照附图来详细描述本发明的优选实施例。在说明之前，应理解的是，不应将说明书和权利要求中所使用的术语看作是限于一般和字典含义，而应该基于为了做最佳说明而允许本发明人适当限定术语的原则，基于与本发明的技术方面相对应的含义和构思来解释术语。
因此，本文所作的说明只是为了举例说明的优选示例，而非旨在限制本发明的范围，所以应理解的是，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可对本发明作出其他等同和修改。
图1是示出了根据本发明优选实施例的、用于检测电流传感器的异常的装置100的功能构造的示意性框图。
参照图1，用于检测根据本发明的电流传感器的异常的装置100包括电压传感器110和控制器120。
电压传感器110周期性地测量电池组两端的电压，并将测量的电压输出至控制器120。优选地，电压传感器110周期性地测量电池两端上的电压。可替选地，电压传感器110可按照用户的要求来测量电池两端的电压。另外，稍后将描述的电流传感器140可以周期性或按照要求来测量电池组中流动的电流。
控制器120在预定时间期间分别从稍后将描述的电压传感器110和电流传感器140接收电压和电流值，并把所述预定时间段的电压变化和电流变化分别与电压基准值和电流基准值进行比较，以确定电流传感器140中是否存在异常。
优选地，在电压变化等于或小于电压基准值且电流变化大于电流基准值的情况下，控制器120确定电流传感器140中存在异常。另外，在电流变化等于或小于电流基准值且电压变化大于电压基准值的情况下，控制器120确定电流传感器140中存在异常。
优选地，根据本发明的装置100还包括存储器130，该存储器用于预先存储电压基准值和电流基准值，并用于存储用来确定电流传感器140是否存在异常的算法。在装置100启动时，由控制器120来执行该算法。除此以外，存储器130可以存储用于执行电压传感器110和控制器120的功能的各种信息。
图2是示出了具有根据本发明实施例的装置100的、用于电力驱动车辆的电源系统的示意性框图。
参照图2，根据本发明的装置100连接至电池组150、电力驱动单元160和电流传感器140，并包括电压传感器110、控制器120和存储器130。
电池组150是用于电力驱动车辆的高压电池组，并与将电力提供至电力驱动单元160的电源相对应。电力驱动单元160可以是通过从电池组150供应的电力行进的车辆中的各种电气负载，或者是对电池组150进行充电的发电机。例如，电力驱动单元160是驱动马达或交流发电机。
控制器120通过将电流传感器140和电压传感器110周期性测量的在预定时间段的电流变化和电压变化分别与电流基准值和电压基准值相比较，来确定电流传感器140中是否存在异常。
在电压变化等于或小于电压基准值且电流变化大于电流基准值的情况下，控制器120确定电流传感器140中存在异常。另外，在电流变化等于或小于电流基准值且电压变化大于电压基准值的情况下，控制器120确定电流传感器140中存在异常。
同时，根据本发明的电池控制系统可以包括上述装置100。这里，电池控制系统通常控制电池组150的充电/放电操作，而且可以是电池管理系统(BMS)。因此，电压传感器110、控制器120、存储器130和电流传感器140可以被包括在电池控制系统中。但是，本发明不限于此，且装置100可以与电池控制系统分开。此外，可以将装置100单独地提供在电池组150的外部。
另外，根据本发明的电池组150包括上述装置100。尽管图2示出了装置100的每个部件与电池组150分开地提供，但装置100的部件也可以被包括在电池组150中。在这种情况下，电池组150还可以包括电池胞组件，所述电池胞组件包括至少一个电池胞；以及壳体，用于在其内容纳电池胞组件和装置100。
此外，根据本发明的车辆可以包括上述装置100。
接下来，参照图3至图6来详细描述用于利用根据本发明的电池组的电压和电流变化来检测电流传感器的异常的方法。
图3是示出了根据本发明实施例的用于检测电流传感器的异常的方法的流程图。
参照图2和图3，控制器120控制电压传感器110和电流传感器140以测量电池组150的电压和电流(S310)，并基于测量结果来计算在预定时间段的电压变化和电流变化。此时，可以周期性和/或按照要求来执行步骤S310。然后，控制器120将计算的电压和电流分别与在存储器130中存储的电压基准值和电流基准值进行比较，并基于比较结果来确定电流传感器140中是否存在异常。这里，可以由电池组中的电池控制系统来执行步骤S310至S340。
图4是示出了根据本发明优选实施例的、周期性电压和电流测量以及在预定时间段内的电压变化和电流变化的图。图4中，箭头表示周期性测量电压和电流的时刻，和测量的时间间隔，即单位时间被表示为Δt0，并且单位时间(Δt0)期间的电压变化和电流变化分别被表示为ΔV0和ΔI0。I1和V1、以及I2和V2分别为在t1和t2时刻处测量的电流和电压值，以及t1与t2之间的时间间隔(Δt)是在其间技术电压变化和电流变化的预定时间段。
参照图4，在预定时间段(Δt)的电压变化(ΔV)等于或小于电压基准值且在预定时间段(Δt)的电流变化(ΔI)大于电流基准值的情况下，确定电流传感器中存在异常。另外，在预定时间段(Δt)的电流变化(ΔI)等于或小于电流基准值且在预定时间段(Δt)的电压变化(ΔV)大于电压基准值的情况下，确定电流传感器中存在异常。这里，电压变化(ΔV)和电流变化(ΔI)是根据电压和电流值变化的绝对值，而且它们等于或大于0。
我们用公式来表示，其中，电压基准值为′a′，电流基准值为′b′，如果公式满足ΔV＝|V2-V1|≤a且ΔI＝|I2-I1|＞b，或满足ΔI＝|I2-I1|≤b且ΔV＝|V2-V1|＞a，则可以确定电流传感器中存在异常。
另外，单位时间段(Δt0)上的变化还可以用于确定电流传感器中是否存在异常。也就是说，在单位时间段(Δt0)上的电压变化(ΔV0)以及在预定时间段(Δt)的电压变化(ΔV)等于或小于电压基准值并且在预定时间段(Δt)的电流变化(ΔI)大于电流基准值的情况下，确定电流传感器中存在异常。类似地，在单位时间段(Δt0)的电流变化(ΔI0)以及在预定时间段(Δt)的电流变化(ΔI)等于或小于电流基准值并且在预定时间段(Δt)的电压变化(ΔV)大于电压基准值的情况下，确定电流传感器中存在异常。
我们用公式来表示，其中，电压基准值为′a′并且电流基准值为′b′，如果公式满足ΔV0≤a，ΔV＝|V2-V1|≤a且ΔI＝|I2-I1|＞b，或满足ΔI0≤b，ΔI＝|I2-I1|≤b且ΔV＝|V2-V1|＞a，则可以确定电流传感器中存在异常。
对于本领域的技术人员来说明显的是，单位时间段(Δt0)或预定时间段(Δt)、电压基准值(a)或电流基准值(b)的长度可以根据本发明的用途种类而改变。
优选地，电压基准值(a)和电流基准值(b)中的至少一个为0。换言之，如果存在预定时间上的电流变化，但没有在预定时间上的电压变化，反之亦然，则可以确定电流传感器中存在异常。
图5是示出了在电压基准值为0的情况下用于检测电流传感器的异常的方法的图，并且图6是示出了在电流基准值为0的情况下用于检测电流传感器的异常的方法的图。
参照图5，电流和电压在时刻t0与时刻t1之间的区段的电流和电压变化全部大于电流基准值和电压基准值，也就是0。换言之，由于在此区段的电流和电压这两者改变，所以确定电流传感器正常操作。但是，在时刻t1与时刻t2之间的区段，电流不变，但电压改变。也就是说，电流变化等于或小于电流基准值0，而电压变化大于电压基准值0。在这种情况下，因此可以确定电流传感器中存在异常。
参照图6，在时刻t0与时刻t1的区段，可以确定电流传感器正常操作，如图5所示。但是，在时刻t1与时刻t2之间的区段，电压不变，但电流改变。也就是说，电压变化等于或小于电压基准值0，而电流变化大于电流基准值0。在这种情况下，因此可以确定电流传感器中存在异常。
其间，对本领域的技术人员来说显而易见的是，说明书中描述的每个组成元件表示逻辑组成单元，但不一定是指物理上可分离的组成元件。
已经详细描述了本发明。然而，应该理解的是，由于通过详细说明，本发明精神和范围中的各种改变和修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，因此，尽管详细描述和具体示例表示本发明优选实施例，但仅出于举例说明目的。

Claims (18)

1.一种用于检测电流传感器的异常的装置，所述电流传感器用于测量电池组的充电或放电电流，所述装置包括：
电压传感器，所述电压传感器用于测量所述电池组的两端的电压；以及
控制器，所述控制器接收分别从所述电流传感器和所述电压传感器测量到的电流和电压值，并把预定时间段的电流变化和电压变化分别与电流基准值和电压基准值进行比较，由此来检测所述电流传感器的异常。
2.根据权利要求1所述的用于检测电流传感器的异常的装置，其中所述电流基准值和所述电压基准值中的至少一个为0。
3.根据权利要求1所述的用于检测电流传感器的异常的装置，其中，在所述电压变化等于或小于所述电压基准值且所述电流变化大于所述电流基准值的情况下，所述控制器确定所述电流传感器中存在异常。
4.根据权利要求3所述的用于检测电流传感器的异常的装置，其中所述电流基准值和所述电压基准值中的至少一个为0。
5.根据权利要求1所述的用于检测电流传感器的异常的装置，其中，在所述电流变化等于或小于所述电流基准值且所述电压变化大于所述电压基准值的情况下，所述控制器确定所述电流传感器中存在异常。
6.根据权利要求5所述的用于检测电流传感器的异常的装置，其中所述电流基准值和所述电压基准值中的至少一个为0。
7.根据权利要求1所述的用于检测电流传感器的异常的装置，还包括：
存储器，所述存储器用于在其中存储所述电流基准值和所述电压基准值。
8.根据权利要求1所述的用于检测电流传感器的异常的装置，其中所述电流传感器和所述电压传感器分别周期性和/或按照要求来测量电流和电压。
9.一种电池控制系统，其包括权利要求1限定的用于检测电流传感器的异常的装置。
10.一种电池组，其包括权利要求1限定的用于检测电流传感器的异常的装置。
11.一种车辆，其包括权利要求1限定的用于检测电流传感器的异常的装置。
12.一种用于检测电流传感器的异常的方法，所述电流传感器用于测量电池组的充电或放电电流，所述方法包括：
测量所述电池组的电流和电压；以及
通过把预定时间段的电流变化和电压变化分别与电流基准值和电压基准值做比较来检测所述电流传感器的异常。
13.根据权利要求12所述的用于检测电流传感器的异常的方法，其中所述电流基准值和所述电压基准值中的至少一个为0。
14.根据权利要求12所述的用于检测电流传感器的异常的方法，其中，在所述电压变化等于或小于所述电压基准值且所述电流变化大于所述电流基准值的情况下，确定所述电流传感器中存在异常。
15.根据权利要求14所述的用于检测电流传感器的异常的方法，其中所述电流基准值和所述电压基准值中的至少一个为0。
16.根据权利要求12所述的用于检测电流传感器的异常的方法，其中，在所述电流变化等于或小于所述电流基准值且所述电压变化大于所述电压基准值的情况下，确定所述电流传感器中存在异常。
17.根据权利要求16所述的用于检测电流传感器的异常的方法，其中所述电流基准值和所述电压基准值中的至少一个为0。
18.根据权利要求12所述的用于检测电流传感器的异常的方法，其中，周期性和/或按照要求来执行所述电流和电压测量步骤。
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