CN103635821A

CN103635821A - 诊断电池组故障的方法和设备及使用该方法的功率继电器组件

Info

Publication number: CN103635821A
Application number: CN201280032444.2A
Authority: CN
Inventors: 白胜文
Original assignee: LG Chemical Co Ltd
Current assignee: LG Chem Ltd; LG Corp
Priority date: 2012-02-02
Filing date: 2012-06-07
Publication date: 2014-03-12
Also published as: WO2013115437A1; KR20130089365A; EP2713174A4; EP2713174A1; KR101487577B1

Abstract

本发明公开了一种用于诊断电池组中故障的方法和设备以及相应的功率继电器组件。用于诊断包括多个电池胞的电池组的故障的设备包括：电池组电压测量单元，用于测量电池组的电压；电池胞电压测量单元，用于对多个电池胞中的每一个测量电压；以及控制器，用于基于电池组的电压和多个电池胞的每一个的电压来确定电池组的状态是否正常。因此，能够通过诊断电池组故障的发生来保护电池组和所连接的负载。

Description

诊断电池组故障的方法和设备及使用该方法的功率继电器组件

技术领域

本申请要求于2012年2月2日提交的韩国专利申请No.10-2012-0010668的优先权，其全部内容通过引用整体合并在此。

本发明涉及一种用于诊断电池组的故障的方法和设备，并且特别涉及一种用于通过诊断电池组中的故障来保护电池组的方法和设备以及使用该方法的功率继电器组件。

背景技术

随着诸如笔记本、视频相机、以及便携式电话的便携式电子产品的使用变得活跃，被主要地用作便携式电子产品的驱动电源的二次电池的重要性正在增加。

此外，随着对环境问题的关注度增长，对混合车辆和电动车辆进行了积极的研究。由于通过充电到电池组并且从电池组放电的能量驱动混合车辆或者电动车辆，混合车辆或者电动车辆具有优秀的燃料效率并且减少污染，消费者对混合车辆或者电动车辆的响应远远超过仅使用引擎的车辆。为此，大量的兴趣和研究集中于电池，即混合车辆或者电动车辆的核心部分。

随着如上所述的使用电池的产品增加，与电池的安全有关的问题变得重要。此外，在混合车辆或者电动车辆中，由于多个二次电池胞形成单个电池组并且多个电池组形成单个高容量电池，与普通的便携式电子产品相比安全维护电池是更加重要的。

特别地，因为形成电池的二次电池胞的老化或者用于二次电池胞之间的连接的汇流条的松弛现象产生电阻。如果这种电阻增加，则在电池中产生热，这可能成为损坏电池内的电路或者电池本身的因素。此外，电阻可能导致电池的爆炸，这可能成为火灾的因素。

因此，存在对于诊断和保护电池的内部状态的方法的需求。此外，存在对于当对电池诊断到任何故障时通过释放与外部系统的电连接来保护电池和被连接到电池的外部系统的方法的需求。

发明内容

技术问题

本发明提供一种用于通过测量电池胞（battery cell）的电压和电池组的电压来诊断在电池组中是否存在故障的方法和设备。

本发明提供一种用于根据在电池组中是否存在故障通过释放电池组和负载之间的电连接来保护电池组和负载的方法和设备。

技术解决方案

在本发明的实施例中，提供了一种用于诊断电池组中的故障的设备。电池组包括多个电池胞。设备包括：电池组电压测量单元，被配置成测量电池组的电压；电池胞电压测量单元，被配置成对多个电池胞测量多个电池胞电压；以及控制器，被配置成基于电池组的电压和多个电池胞电压来确定在电池组中是否存在故障。

控制器可以被配置用来确定电池组的电压与多个电池胞电压的总和之间的差。控制器可以被配置成，当差大于或者等于预定阈值时，确定在电池组中存在故障。

控制器可以被配置成当确定存在故障时释放电池组和负载之间的电连接。而且，控制器可以被配置成向用户告知电池组中是否存在故障。

在本发明的另一实施例中，提供了一种用于诊断电池组中的故障的方法。电池组包括多个电池胞。该方法包括：测量电池组的电压；对多个电池测量多个电池胞电压；以及基于电池组的电压和多个电池胞电压确定在电池组中是否存在故障。

确定是否存在故障的步骤可以包括：确定电池组的电压与多个电池胞电压的总和之间的差；以及通过把该差与预定阈值进行比较来确定在电池组中是否存在故障。

当差大于或者等于预定阈值时能够确定在电池组中存在故障。

该方法可以进一步包括，当确定存在故障时释放电池组和负载之间的电连接。

电连接可以通过断开包含在功率继电器组件中的开关而被释放。功率继电器组件可以被连接到电池组并且可以被配置成将电力传输到负载。

该方法可以进一步包括向用户告知在电池组处是否存在故障。

在本发明的又一实施例中，提供了一种功率继电器组件，该功率继电器组件用于控制负载和电池组之间的电连接。电池组包括多个电池胞。功率继电器组件包括：开关，被配置成控制电池组和负载之间的电连接；电池组电压测量单元，被配置成测量电池组的电压；电池胞电压测量单元，被配置成对多个电池胞测量多个电池胞电压；以及控制器，该控制器被配置成基于电池组的电压和多个电池胞电压来确定在电池组中是否存在故障。控制器被配置成确定电池组的电压与多个电池胞电压的总和之间的差并且当该差大于或者等于预定阈值时确定在电池组中存在故障。

控制器可以被配置成当确定电池组存在故障时切断开关。控制器可以被配置成向用户告知电池组是否存在故障。

有益效果

能够诊断电池组中的故障。电池组及其负载能够被保护。

附图说明

图1是示意性示出根据本发明实施例的用于诊断电池组中的故障的设备的图。

图2是图示根据本发明的实施例的诊断在电池组中是否存在故障的方法的流程图。

具体实施方式

在下文中，为了让本领域的技术人员能够容易地实现本发明，将会参考附图详细地描述本发明的一些实施例。此外，本发明不限于下面的实施例并且可以在本发明的技术精神的范围内以各种方式进行修改。

如有必要，本说明书中描述的元件可以包括除了后面所描述元件之外的附加元件，并且与本发明不直接相关的部件的详细描述或者冗余内容被省略。此外，如有必要，可改变本说明书中描述的元件的部署，一个元件可以包括在另一元件中，并且一个元件可以被再分成两个或者多个元件。

图1是示意性示出根据本发明的实施例的用于诊断电池组中的故障的设备的图。

参考图1，根据本发明的实施例的用于诊断电池组中故障的设备200（下文中被称为“故障诊断设备200”）被连接到电池组100并且被配置成诊断电池组100中是否存在故障。此外，故障诊断设备200被配置用于控制，以使得根据电池组100中是否存在故障而使电力通过功率继电器组件300被供应到负载400或者阻断到负载400的电力供应。

电池组100包括可被串联和/或并联耦接的多个电池胞110_1至110_N。电池胞110_1至110_N之间的串联连接和/或并联连接通过焊接部件120_1至120_N或者汇流条130_1至130_N来连接。多个电池组100可以被包括以形成高输出或者高容量电池。

用于诊断电池组100的状态的故障诊断设备200包括电池胞电压测量单元210_1至210_N、电池组电压测量单元220、以及控制器230。下面详细地描述故障诊断设备200的各个元件的构造。

电池胞电压测量单元210_1至210_N测量电池胞110_1至110_N的电压。例如，电池胞电压测量单元1210_1可以具有被连接到电池胞110_1的两个端子的感测线并且测量电池胞110_1的电压。此外，电池胞电压测量单元2210_1可以具有被连接到电池胞110_2的两个端子的感测线并且测量电池胞110_2的电压。

同样地，电池胞电压测量单元210_1至210_N测量被包括在电池组100中的电池胞110_1至110_N的各个的电压。被测量的电池胞110_1至110_N的电压被传输到控制器230。

电池组电压测量单元220测量电池组100的电压。即，电池组电压测量单元220具有被连接到电池组100的两个端子的感测线并且测量电池组100的电压。被测量的电池组100的电压被传输到控制器230。

在此，电池胞电压测量单元210_1至210_N和电池组电压测量单元220分别感测各个的电池胞的电压和电池组的电压，并且以电压信号的形式输出感测到的电压。可以使用普通电路来实现电池胞电压测量单元210_1至210_N和电池组电压测量单元220。因此，优点在于不需要安装用于测量电压的附加电路。

控制器230基于通过各电池胞测量单元210_1至210_N测量的电池胞110_1至110_N的电压和通过电池组电压测量单元220测量的电池组100的电压来确定在电池组100中是否存在故障。此外，控制器230取决于电池组400的状态来执行控制以使电力通过功率继电器组件300供应到负载400或者阻断到负载400的电力供应。作为选择，控制器230可以执行控制使得向用户告知电池组400的状态。

更加特别地，控制器230可以通过将电池组100的电压与电池胞110_1至110_N的电压的总和进行比较来确定在电池组100中是否存在故障。

电池组100的电压必须与电池胞110_1至110_N的电压的总和相同，但是由于用于电池胞110_1至110_N之间的连接的焊接部件120_1至120_N或者汇流条130_1至130_N的电阻发生电压降现象，例如，因为其中焊接部件120_1至120_N或者汇流条130_1至130_N变松弛的现象，电池组100两端的电压可能比电池胞110_1至110_N的电压的总和低。

即，控制器230可以计算在电池组100的电压和电池胞110_1至110_N的电压的总和之间的差并且通过将该差与预定阈值进行比较来确定在电池组100中是否存在故障。

例如，如果计算出的差大于或者等于预定阈值，则控制器230可以确定在电池组100中存在故障。相反地，如果计算出的差小于预定阈值，则控制器230可以确定在电池组100中不存在故障。

在此，如果确定在电池组100中存在故障，则控制器230执行控制使得在电池组100和负载400之间的电连接被释放。

更加特别地，负载400是消耗功率的元件并且被电连接到电池组100。根据本发明的实施例，负载400通过功率继电器组件300被电连接到电池组100。

功率继电器组件300是用于控制电池组100和负载400之间的电连接的装置，并且其可以包括一个或者多个开关311、313、以及315。开关311、313、以及315可以被并联地耦接。

即，如果确定在电池组100中存在故障，则控制器230可以通过执行控制使得功率继电器组件300的开关311、313、以及315被切断来阻断供应到负载400的电力。

相反地，如果确定在电池组100中不存在故障，则控制器230执行控制使得电力被供应到负载400。即，控制器230执行控制使得功率继电器组件300的开关311、313、以及315被接通。

作为选择，控制器230可以向用户提供关于在电池组100中是否存在故障的结果。例如，如果在电池组100中存在故障，则控制器230可以通过输出屏幕（未示出）或者传感器（未示出）向用户给出警告。

根据图1的实施例的故障诊断设备200已经被图示为单独的装置，但是其可以被包括在功率继电器组件300中并且被配置成诊断电池组100的故障。作为选择，故障诊断设备200可以被包括在电动车辆或者混合电动车辆内的电池管理系统中并且被配置成执行诊断电池组中的故障的功能。

图2是图示根据本发明的实施例的用于诊断电池中是否存在故障的方法的流程图。此方法可以通过图1的故障诊断设备200来执行。

参考图2，在步骤S10测量电池组的电压。例如，感测线可以被耦接到电池组100的两个端子，并且可以通过感测电池组的电压来测量电压信号。

在此，电池组可以包括多个电池胞，如参考图1所描述的，并且多个电池胞可以被串联和/或并联的耦接。在此，可以通过焊接部件或者汇流条连接电池胞之间的连接，即一个电池胞和另一电池胞之间的连接。

接下来，在步骤S20测量包括在电池组中的多个电池胞中的每一个的电压。例如，感测线可以被连接到包括在电池组中的电池胞中的每一个的两个端子，并且可以通过感测每一个电池胞的电压来测量电压信号。

接下来，在步骤S30通过将电池组的电压与多个电池胞的电压的总和进行比较来确定在电池组中是否存在故障。

如上所述，电池组的电压必须与多个电池胞的电压的总和相同，但是由于电阻的原因，诸如其中用于电池胞之间的连接的焊接部件或者汇流条变松弛的现象，电池组的电压下降。如果电池组的电压由于电池组内的电阻已经大大地下降，则可以确定在电池组中存在故障。

即，通过将电池组的电压和多个电池胞的电压的总和之间的差与预定阈值进行比较可以确定在电池组中是否存在故障。

如果作为比较的结果，差大于或等于预定阈值，则在步骤S40可确定电池组存在故障，并且在步骤S50释放电池组和负载之间的电连接。

例如，如果在电池组中存在故障，则可以通过释放被连接到电池组并且被配置成将电力传输到负载的功率继电器组件来释放电池组和负载之间的电连接。即可以通过切断包含在用于控制电池组和负载之间电连接的功率继电器组件中的开关来阻断供应到负载的电力。

相反，如果作为比较的结果，差小于预定阈值，则在步骤S60确定电池组不存在故障，并且在步骤S70执行控制使得电耦接电池组和负载。例如，通过接通包含在功率继电器组件中的开关可以供应电力到负载，该功率继电器组件控制电池组和负载之间的电连接，使得开关被连接到电池组。

此外，关于在电池组中是否存在故障的结果可以被提供给用户。例如，电池组的状态可以通过输出屏幕或者传感器被提供给用户。

在根据本发明的如上所述的故障诊断设备和方法中，可以通过测量被包括在电池组中的电池胞的电压和电池组的电压来检测电池组内的电阻增加的程度（例如，用于电池胞的连接的汇流条或者焊接部件的松弛）。因此，能解决诸如因电池组中产生的热而减少电池组的寿命和在电池组中发生失火的问题。此外，当检测到电池组内的异常电阻时，电池组和负载之间的电连接被释放。因此，能够保护负载和电池系统。

此外，能够诊断在电池组中是否存在故障，并且因此能够保护电池系统和被连接到电池系统的负载。

可以以不同于上述的顺序执行或者可以同时执行根据本发明的流程图的步骤。此外，本领域的技术人员将会理解在流程图中示出的步骤不是排他的并且它们可以包括其他的步骤或者可以删除流程图的一个或者多个步骤，而不影响本发明的范围。

虽然参考附图已经描述了本发明的一些示例性实施例，但是本领域的技术人员可以在不脱离本发明的重要特性的情况下以各种方式改变和修改本发明。因此，被公开的实施例不应被解释为限制本发明的技术精神，但是应被解释为用于阐明本发明的技术精神。本发明的技术精神的范围不被实施例所限制，并且应基于权利要求解释本发明的范围。因此，本发明应被解释为覆盖由权利要求和它们的等效物的范围和意义推导的所有修改或者变化。

Claims

1.一种用于诊断电池组中的故障的设备，所述电池组包括多个电池胞，所述设备包括：

电池组电压测量单元，被配置用于测量所述电池组的电压；

电池胞电压测量单元，被配置用于对所述多个电池胞测量多个电池胞电压；以及

控制器，被配置成基于所述电池组的电压和所述多个电池胞电压来确定所述电池组是否有故障。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器被配置成确定所述电池组的电压与所述多个电池胞电压的总和之间的差。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述控制器被配置以使得，当所述差大于或者等于预定阈值时，则确定所述电池组中有故障。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器被配置以使得，当确定有故障时，释放所述电池组和负载之间的电连接。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器被配置成向用户告知所述电池组是否有故障。

6.一种用于诊断电池组中的故障的方法，所述电池组包括多个电池胞，所述方法包括：

测量所述电池组的电压；

对所述多个电池胞测量多个电池电压；以及

基于所述电池组的电压和所述多个电池胞电压来确定所述电池组是否有故障。

7.根据权利要求6所述的方法，其中确定是否有故障的步骤包括：

确定所述电池组的电压与所述多个电池胞电压的总和之间的差；以及

通过把所述差与预定阈值做比较来确定所述电池组是否有故障。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，当所述差大于或者等于所述预定阈值时，则确定所述电池组有故障。

9.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：

当确定有故障时，释放所述电池组和负载之间的电连接。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，通过断开包含在功率继电器组件中的开关来释放所述电连接，并且

其中，所述功率继电器组件被连接到所述电池组并且被配置成把电力传输到所述负载。

11.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：

向用户告知所述电池组是否有故障。

12.一种功率继电器组件，所述功率继电器组件用于控制负载和电池组之间的电连接，所述电池组包括多个电池胞，所述功率继电器组件包括：

开关，被配置成控制所述电池组和所述负载之间的所述电连接；

电池组电压测量单元，被配置成测量所述电池组的电压；

电池胞电压测量单元，被配置成对所述多个电池胞测量多个电池胞电压；以及

控制器，被配置成基于所述电池组的电压和所述多个电池胞电压来确定所述电池组是否有故障，

其中所述控制器被配置成，确定所述电池组的电压与所述多个电池胞电压的总和之间的差，并且当所述差大于或者等于预定阈值时，确定所述电池组有故障。

13.根据权利要求12所述的功率继电器组件，其中所述控制器被配置成，当确定所述电池组有故障时，断开所述开关。

14.根据权利要求12所述的功率继电器组件，其中所述控制器被配置成向用户告知所述电池组是否有故障。