CN110832332B - 测量电压的装置和方法以及包括该装置的电池组 - Google Patents

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Abstract

提供了电压测量装置和方法。根据本发明的电压测量装置用于测量包括在电池模块中的多个二次电池中的每一个的两端的电压。电池模块还包括汇流条。汇流条电连接在多个二次电池中的一个的负极端子和电池模块的负极端子之间。该电压测量装置包括多个电压输入端子，所述多个电压输入端子电连接到多个二次电池中的每一个的两端，并且用于接收多个二次电池中的每一个的两端的电压。多个电压输入端子中的一个是与第一参考接地电分离的参考电压输入端子。参考电压输入端子电连接到第二参考接地，第二参考接地连接到汇流条的一端并且接收施加到第二参考接地的电压。

Description

测量电压的装置和方法以及包括该装置的电池组
技术领域
本公开涉及测量电压的装置和方法，更具体地，涉及测量包括在电池模块中的二次电池的电压的装置和方法。
本申请要求2017年12月14日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2017-0172491的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
背景技术
近来，对便携式电子产品如膝上型计算机、摄像机和移动电话的需求急剧增长，并且随着用于能量存储、机器人和卫星的蓄电池的广泛发展，正在对可重复再充电的高性能二次电池进行许多研究。
目前，市场上可买到的二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂二次电池等，在这些电池中，锂二次电池具有很少记忆效应或没有记忆效应，因此由于其自由充电和放电、非常低的自放电速率和高能量密度的优点，锂二次电池比镍基二次电池受到更多的关注。
电池组用于各种领域，并且在许多情况下，它们用于需要大容量的应用中，例如电力驱动车辆或智能电网系统。为了增加电池组的容量，可以存在增加二次电池或电池单元本身的容量的方法，但是在这种情况下，容量增加效果不是那么大，并且在二次电池的尺寸扩展上存在物理限制。因此，通常广泛使用包括串联和并联连接的多个电池模块的电池组。
在许多情况下，电池组包括电池管理系统(BMS)以管理电池模块。此外，BMS监测电池模块的温度、电压和电流，并且基于监测到的电池模块的状态控制电池组的平衡操作、冷却操作、充电操作或放电操作。例如，当电池模块包括多个二次电池时，BMS测量多个二次电池的电压，并且基于所测量的二次电池的电压来估计每个二次电池的直流内阻(DCIR)、充电状态(SOC)和健康状态(SOH)。
在传统的电压测量技术中，由于测量的方便性，使用BMS内的部件的操作电位来测量每个二次电池的电压，该操作电位等于电压测量的参考电位。
然而，在传统电压测量装置的情况下，在电池组中提供的充电/放电路径中流动的充电/放电电流在BMS的内部部件中流动，而不是在充电/放电路径中流动，这导致二次电池的测量电压误差和估计的DCIR、SOC和SOH中的误差。
发明内容
技术问题
本公开旨在解决上述问题，因此本公开旨在提供用于电压测量的装置和方法，其通过在测量设置在电池模块中的每个二次电池的电压的过程中减少电压测量的误差而具有提高的可靠性。
本公开的这些和其它目的以及优点将通过以下描述来理解，并且从本公开的实施方式将是显而易见的。此外，将容易理解的是，本公开的目的和优点可以通过所附权利要求及其组合中阐述的手段来实现。
技术方案
为了实现上述目的，根据本公开的一个实施方式的装置连接到电池模块，该电池模块包括正极端子、负极端子、在正极端子和负极端子之间以顺序次序串联连接的多个二次电池以及汇流条，该装置用于测量多个二次电池中的每一个的电压。该装置包括测量单元，该测量单元包括多个电压输入端子，所述多个电压输入端子电连接到多个二次电池中的每一个的两端以接收多个二次电池中的每一个的两端的电压；第一接地端子，该第一接地端子电连接到第一参考接地，该第一参考接地电连接到电池模块的负极端子；以及控制单元，控制单元被配置成从测量单元接收多个二次电池中的每一个的两端的电压，并且包括电连接到第一参考接地的第二接地端子。多个电压输入端子中的一个是电连接到第二参考接地的参考电压输入端子，第二参考接地连接到汇流条的一端以接收施加到第二参考接地的电压。参考电压输入端子与第一参考接地电分离，使得参考电压输入端子和第一参考接地具有不同的参考电位。
控制单元还可以被配置成使用多个二次电池中的至少一个的两端的电压来计算多个二次电池中的至少一个的直流内阻。
参考电压输入端子通过第一布线电连接到第二参考接地。第一参考接地可以通过与第一布线电分离的第二布线电连接到电池模块的负极端子。
参考电压输入端子可以将施加到与汇流条一端连接的第二参考接地的电压作为参考电压输入端子的参考电位。第一参考接地可以将施加到电池模块的与汇流条的另一端连接的负极端子的电压作为第一参考接地的参考电位。
第一布线和第二布线可以在印刷电路板上彼此电分离。
第一布线和第二布线可以被配置成防止充电/放电电流流动。
根据本公开的另一方面的装置连接到电池模块，该电池模块包括正极端子、负极端子、在正极端子和负极端子之间以顺序次序串联连接的多个二次电池以及汇流条，该装置用于测量多个二次电池中的每一个的电压。该装置包括测量单元，其包括多个电压输入端子，所述多个电压输入端子电连接到该多个二次电池中的每一个的两端以接收该多个二次电池中的每一个的两端的电压；和多个电流测量端子，其连接到与电池模块连接的电流传感器的两端以接收电流传感器的两端的电压；以及控制单元，其被配置成接收多个二次电池中的每一个的两端的电压和从测量单元同时测量的电流传感器的两端的电压，基于多个二次电池中的每一个的两端的电压来计算多个二次电池中的每一个的电压值，并且使用电流传感器两端的电压计算电流值。多个电压输入端子中的一个是与第一参考接地电分离的参考电压输入端子，使得参考电压输入端子和第一参考接地具有不同的参考电位。参考电压输入端子电连接到与汇流条的一端连接的第二参考接地以接收施加到第二参考接地的电压。
根据本公开的又一方面的电池组包括测量电压的装置。
根据本公开的又一方面的方法使用连接到电池模块的装置来测量多个二次电池中的每一个的电压，该电池模块包括正极端子、负极端子、以顺序次序串联连接在正极端子和负极端子之间的多个二次电池以及汇流条。该方法包括使用施加到电连接到与第一参考接地电分离的第二参考接地的参考电压输入端子的电压作为第二参考电位，接收多个二次电池中的每一个的两端上的电压。第一参考接地具有第一参考电位，并且电连接到电池模块的负极端子。该方法还包括使用多个二次电池的两端上的电压中的至少一个来计算多个二次电池中的至少一个的直流内阻。
有益效果
根据本公开，用于电压测量的参考电位和用于电压测量装置的操作的参考电位彼此电分离，并且它们具有不同的电位。另外，在电压测量过程中，流经充电/放电路径的充电/放电电流不在电压测量装置中流动。因此，能够提高电压测量过程中的电压测量的可靠性。
本公开可以具有多种其他效果，并且这些和其他效果可以通过以下描述来理解，并且根据本公开的实施方式将是显而易见的。
附图说明
附图例示了本公开的优选实施方式，并且与本公开的以下详细描述一起用于提供对本公开的技术方面的进一步理解，因此本公开不应当被解释为限于附图。
图1是示出根据本公开的一个实施方式的测量电压的装置的部件与电池组之间的连接的示意图。
图2是示出根据本公开的一个实施方式的包括测量电压的装置的BMS印刷电路板与电池组的充电/放电路径之间的连接的示意图。
图3是描述根据本公开的一个实施方式的测量电压的装置计算二次电池的内阻的操作时供参考的表。
图4是示出根据本公开的比较例的测量电压的装置的部件与电池组之间的连接的示意图。
图5是描述由根据本公开的比较例的测量电压的装置形成的电流路径时供参考的图。
图6是描述根据本公开的比较例的测量电压的装置计算二次电池的内阻的操作时供参考的表。
图7是示出根据本公开的一个实施方式的测量电压的方法的示意性流程图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施方式。在描述之前，应当理解，在说明书和所附权利要求中使用的术语或词语不应当被解释为限于一般和字典含义，而是基于允许发明人为了最佳解释而适当地定义术语的原理，基于与本公开的技术方面相对应的含义和概念来解释。
因此，在本文中描述的实施方式和在附图中示出的图示仅仅是本公开的最优选实施方式，而不旨在完全描述本公开的技术方面，因此应当理解，在提交本申请时可以对其做出各种其他等同和变化。
另外，在描述本公开时，当认为相关已知元件或功能的详细描述使得本公开的关键主题不清楚时，在本文中省略该详细描述。
除非上下文另外清楚地指示，否则将理解当在本说明书中使用术语“包含”或“包括”时，指定所述的元件的存在，但不排除一个或更多个其它元件的存在或添加。另外，在本文中使用的术语“控制单元”指的是具有至少一个功能或操作的处理单元，并且它可以单独地或组合地以硬件或软件来实施。
此外，在整个说明书中，还应当理解，当一个元件被称为“连接到”另一元件时，它可以直接连接到另一元件或者可以存在中间元件。
在本说明书中，二次电池可以包括并联连接的一个单元电池或多个单元电池。单元电池是指具有负极端子和正极端子的物理上可分离的独立电池。例如，袋型锂聚合物电池可以视为该单元。
图1是示出根据本公开的一个实施方式的用于测量电压的装置的部件与电池组1之间的连接的示意图。
参考图1，电池组1可以包括电池模块BM、第一电源端子Pack+、第二电源端子Pack-、装置2以及电流传感器70。具体地，电池模块BM和电流传感器70可以在将电池组1的第一电源端子Pack+电连接到电池组1的第二电源端子Pack-的充电/放电路径上串联连接。例如，如图1的配置所示，电池组1的第一电源端子Pack+可以连接到电池模块BM的正极端子，并且电池模块BM的负极端子MV-可以连接到电流传感器70的一端。另外，电流传感器70的另一端可以连接到电池组1的第二电源端子Pack-。电流传感器70可以是分流电阻器。在下文中，为了便于描述，假设电池模块BM包括六个二次电池10。当然，二次电池模块BM所包括的二次电池10的数量也可以大于或小于六。
电池模块BM可以包括多个二次电池11、12、13、14、15、16和汇流条B。多个二次电池11、12、13、14、15、16可以彼此串联和/或彼此并联电连接。例如，如图1的配置所示，多个二次电池11、12、13、14、15、16可以在电池模块BM的正极端子和电池模块BM的负极端子MV-之间彼此串联电连接。
如图1的配置所示，汇流条B可以将多个二次电池11、12、13、14、15、16中的至少一个的一端(例如，负极端子)连接到电池模块BM的负极端子MV-。具体地，汇流条B可以将二次电池11的一端与电池模块BM的负极端MV-串联电连接。这里，汇流条B可以具有电阻，即妨碍电流流动的电阻部件。例如，汇流条B可以设置在二次电池11的一端与电池模块BM的负极端子MV-之间。汇流条B可以是导电金属板。
如图1的配置所示，装置2可以包括测量单元100和控制单元200。测量单元100可以包括多个电压输入端子V0、V1、V2、V3、V4、V5、V6和第一接地端子G1。
多个电压输入端子V0、V1、V2、V3、V4、V5、V6可以分别电连接到多个二次电池11、12、13、14、15、16中的每一个的两端。具体地，多个布线电阻R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6可以设置在多个电压输入端子V0、V1、V2、V3、V4、V5、V6与多个二次电池11、12、13、14、15、16中的每一个的两端之间。布线电阻可以是将电池模块BM连接到装置2的布线的电阻。电压输入端子V0也可以称为参考电压输入端子，并且通过具有参考布线电阻R0的布线电连接到节点N0，节点N0是二次电池11的负极端子和汇流条B之间的连接点。电压输入端子V1通过具有第一布线电阻R1的布线电连接到节点N1，节点N1是二次电池11的正极端子和二次电池12的负极端子之间的连接点。电压输入端子V2通过具有第二布线电阻R2的布线电连接到节点N2，节点N2是二次电池12的正极端子和二次电池13的负极端子之间的连接点。电压输入端子V3通过具有第三布线电阻R3的布线电连接到节点N3，节点N3是二次电池13的正极端子和二次电池14的负极端子之间的连接点。电压输入端子V4通过具有第四布线电阻R4的布线电连接到节点N4，节点N4是二次电池14的正极端子和二次电池15的负极端子之间的连接点。电压输入端子V5通过具有第五布线电阻R5的布线电连接到节点N5，节点N5是二次电池15的正极端子和二次电池16的负极端子之间的连接点。电压输入端子V6通过具有第六布线电阻R6的布线电连接到节点N6，节点N6是二次电池16的正极端子和正端子(plus terminal)Pack+之间的连接点。节点N0也可以被称为第二参考接地。
因此，多个电压输入端子V0、V1、V2、V3、V4、V5、V6可以接收多个二次电池11、12、13、14、15、16的两端的电压。具体地，多个电压输入端子V0、V1、V2、V3、V4、V5、V6可以分别从多个二次电池11、12、13、14、15、16中的每一个的两端接收电压。详细地说，如图1的配置中所示，参考电压输入端子V0可以通过具有参考布线电阻R0的布线电连接到第二参考接地N0，以接收施加到第二参考接地N0的电压作为第二参考电位。类似地，第一电压输入端子V1可以从第一节点N1接收施加到第一节点N1的电压。类似地，第二电压输入端子V2可以从第二节点N2接收施加到第二节点N2的电压。类似地，第三电压输入端子V3可以从第三节点N3接收施加到第三节点N3的电压。类似地，第四电压输入端子V4可以从第四节点N4接收施加到第四节点N4的电压。类似地，第五电压输入端子V5可以从第五节点N5接收施加到第五节点N5的电压。类似地，第六电压输入端子V6可以从第六节点N6接收施加到第六节点N6的电压。
第一接地端子G1可以电连接到参考接地BG，参考接地BG电连接到电池模块BM的负极端子MV-。参考接地BG可以通过具有电阻RG的布线电连接到电池模块BM的负极端子MV-。具体地，第一接地端子G1可以直接连接到参考接地BG。通过这种配置，测量单元100以参考接地BG的电位作为操作参考电位(也称为“第一参考电位”)来操作。
优选地，测量单元100还可以包括多个电流测量端子K1、K2。多个电流测量端子K1、K2可以连接到与电池模块BM连接的电流传感器70的两端，以接收电流传感器70的两端的电压。即，多个电流测量端子K1、K2可以连接到电流传感器70的两端，以从电流传感器70的两端接收电流传感器70的两端的电压。在一个实施方式中，测量单元100可以使用电流传感器70两端的电压来测量在电流传感器70中流动的电流的方向、大小或量。例如，测量单元100可以通过将电流传感器70的预存电阻和电流传感器70两端的电压代入欧姆定律来测量在电流传感器70中流动的电流。
控制单元200从测量单元100接收指示多个二次电池11、12、13、14、15、16中的每一个的两端的电压的电压信号。也就是说，控制单元200可以可操作地联接到测量单元100以从测量单元100接收指示多个二次电池11、12、13、14、15、16的两端的电压的电压信号。具体地，控制单元200可以在预设周期内从测量单元100接收指示多个二次电池11、12、13、14、15、16中的每一个的两端的电压的电压信号。
优选地，控制单元200可以从测量单元100接收多个二次电池11、12、13、14、15、16中的每一个的两端上的电压和电流传感器70的两端的电压。具体地，控制单元200可以从测量单元100接收多个二次电池11、12、13、14、15、16中的每一个的两端上的电压以及在同一测量时间或同一测量周期中测量的电流传感器70的两端的电压。具体地，控制单元200从测量单元100接收电压信号，该电压信号指示由于同步的测量时间或测量周期而同时测量的电流传感器70的两端上的电压以及多个二次电池11、12、13、14、15、16中的每一个的两端上的电压。
另外，控制单元200可以基于多个二次电池11、12、13、14、15、16中的每一个的两端上的电压来计算多个二次电池11、12、13、14、15、16中的每一个的电压值。例如，控制单元200可以基于两个电压输入端子(例如，V2、V1)之间的电压差来计算二次电池12的电压值。
另外，控制单元200可以使用电流传感器70两端的电压来计算电流值。例如，控制单元200可以通过将电流传感器70的预存电阻和电流传感器70两端的电压代入欧姆定律来计算电流值。
另外，控制单元200可以使用多个二次电池11、12、13、14、15、16中的每一个的两端上的电压来计算多个二次电池11、12、13、14、15、16中的至少一个的直流内阻(DCIR)。具体地，控制单元200可以使用在充电和放电之前和之后二次电池10的两端的电压以及在电流传感器70中流动的电流量来计算二次电池10的DCIR。例如，控制单元200可以使用以下等式1计算DCIR。
<等式1>
Figure GDA0002354922170000081
这里，DCIRi表示二次电池1i的DCIR，I表示流经电流传感器70的电流的大小，CViA表示在电流不流经电流传感器70时测量的二次电池1i两端的电压，CViB表示在电流流经电流传感器70时测量的二次电池1i两端的电压。
另外，控制单元200可以包括第二接地端子G2。第二接地端子G2可以电连接到参考接地BG，参考接地BG电连接到电池模块BM的负极端子MV-。具体地，第二接地端子G2可以直接连接到参考接地BG。通过这种配置，控制单元200可以以参考接地BG的电位作为参考操作电位来操作。
另外，参考电压输入端子V0可以电连接到第二参考接地N0，第二参考接地N0连接到汇流条B的一端。具体地，参考电压输入端子V0可以连接到与汇流条B的一端直接连接的第二参考接地N0，以接收施加到第二参考接地N0的电压。
测量单元100可以使用施加到第二参考接地N0的电压作为参考电位(也称为“第二参考电位”)来测量多个二次电池11、12、13、14、15、16中的每一个的两端上的电压。详细地，测量单元100可以使用施加到第二参考接地N0的电压作为参考电位，以及施加到剩余电压输入端子V1、V2、V3、V4、V5、V6中的每一个的电压与施加到参考电压输入端子V0的电压之间的电位差，来测量每个二次电池11、12、13、14、15、16的电压。在这种情况下，因为电流不在将电池模块BM连接到多个电压输入端子V1、V2、V3、V4、V5、V6的布线中流动，所以不会发生由于多个布线电阻RG、R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6引起的电压下降。
例如，第一二次电池11的电压是第二参考接地N0与第一节点N1之间的电位差，并且可以使用参考电压输入端子V0与第一电压输入端子V1之间的电位差来测量。类似地，第二二次电池12的电压是第一节点N1与第二节点N2之间的电位差，并且可以使用第一电压输入端子V1与第二电压输入端子V2之间的电位差来测量。类似地，第三二次电池13的电压是第二节点N2与第三节点N3之间的电位差，并且可以使用第二电压输入端子V2与第三电压输入端子V3之间的电位差来测量。类似地，第四二次电池14的电压是第三节点N3与第四节点N4之间的电位差，并且可以使用第三电压输入端子V3与第四电压输入端子V4之间的电位差来测量。类似地，第五二次电池15的电压是第四节点N4与第五节点N5之间的电位差，并且可以使用第四电压输入端子V4与第五电压输入端子V5之间的电位差来测量。类似地，第六二次电池16的电压是第五节点N5与第六节点N6之间的电位差，并且可以使用第五电压输入端子V5与第六电压输入端子V6之间的电位差来测量。
具体地，参考电压输入端子V0可以与在装置2内的参考接地BG电分离。另外，参考电压输入端子V0和参考接地BG可以具有彼此不同的参考电位。这将在图2的描述中详细描述。
此外，控制单元200可以实施为选择性地包括处理器、专用集成电路、芯片组、逻辑电路、寄存器、通信调制解调器和/或本领域已知的数据处理设备，以执行如上所述的操作。
优选地，控制单元200可以包括存储设备。存储设备不限于特定类型，并且包括能够记录和清除信息的任何存储介质。例如，存储设备可以是RAM、ROM、寄存器、硬盘、光学记录介质或磁性记录介质。存储设备可以通过例如数据总线电连接到控制单元200，以允许控制单元200访问它。存储设备可以存储和/或更新和/或清除和/或传输包括通过控制单元200执行的各种类型的控制逻辑和/或在执行控制逻辑时创建的数据的程序。存储设备可以在逻辑上分成两个或更多个。
图2是示出根据本公开的一个实施方式的用于电压测量的装置2与电池组1的充电/放电路径之间的连接的示意图。这里，将主要描述该实施方式与先前实施方式之间的差异，并且在本文中省略先前实施方式的描述可以等同地或类似地应用于其的描述。
参考图1和2，根据本公开的装置2可以包括印刷电路板P。具体地，印刷电路板P可以电连接到电池组1的充电/放电路径L。例如，如图2所示，第二参考接地N0可以是设置在充电/放电路径L上的汇流条B的一端与第一布线L1共同连接的接触点。另外，电池模块BM的负极端子MV-可以是充电/放电路径L上的汇流条B的另一端与第二电布线L2共同连接的接触点。这里，第一布线L1可以是将印刷电路板P上的参考电压输入端子V0电连接到第二参考接地N0的布线。另外，第二布线L2可以是将印刷电路板P上的参考接地BG电连接到电池模块的负极端子MV-的布线。第一布线L1可以具有电阻R0。第二布线L2可以具有电阻RG。
优选地，用于感测多个二次电池11、12、13、14、15、16中的每一个的两端上的电压的参考电位可以被施加到参考电压输入端子V0。另外，用于包括在装置2中的部件100、200的操作的参考电位可以施加到参考接地BG。此外，装置2可以被包括在电池管理系统(BMS)中。BMS的其它部件(例如微控制器单元(MCU))也可以在从参考接地BG施加的参考电位下操作。具体地，参考电压输入端子V0可以将施加到与汇流条B的一端连接的第二参考接地N0的电压作为参考电位，并且参考接地BG可以将施加到电池模块的与汇流条B的另一端连接的负极端子MV-的电压作为参考电位。
这里，BMS的部件可以以芯片或电路的形式安装在印刷电路板P中。例如，参考接地BG可以通过焊接到电路上来安装在印刷电路板P中。另选地，参考电压输入端子V0可以与印刷电路板P接触。例如，印刷电路板P可以是印刷电路板(PCB)。
具体地，第一布线L1和第二布线L2可以在印刷电路板P上彼此电分离。即，第一布线L1和第二布线L2可以被配置成使得它们在印刷电路板P上彼此电分离。
优选地，第一布线L1和第二布线L2可以被配置成防止充电/放电电流流动。详细地，第一布线L1和第二布线L2可以在印刷电路板P上彼此电隔离，使得第一布线L1和第二布线L2可以彼此分离以防止电流在其间流动。即，参考电压输入端子V0可以通过第一布线L1电连接到第二参考接地N0，并且参考接地BG可以通过与BMS中的第一布线L1电分离的第二布线L2电连接到电池模块的负极端子MV-。通过这种配置，与传统技术相反，装置2在充电和放电期间没有通过充电/放电路径流入BMS的电流路径，并且可以在充电/放电路径和BMS之间提供电隔离。
例如，如图2的配置所示，装置2e可以具有在印刷电路板P上彼此电分离的第一布线L1和第二布线L2，用于充电/放电路径L和BMS之间的电隔离，以防止电流从充电/放电路径L流入BMS。例如，经过充电/放电路径L上的第二参考接地N0的充电/放电电流在汇流条B中流动，而不是在第一布线L1中流动。另外，经过汇流条B的充电/放电电流不流入第二布线L2，而是流经电池模块的负极端子MV-。
图3是描述根据本公开的一个实施方式的测量电压的装置2计算二次电池的内阻的操作时供参考的表。
参考图1和图3，装置2可以计算二次电池的内阻。优选地，存储设备可以包括用来计算二次电池的内阻的表300。表300包括多个记录302、304、306、308、310、312。每个记录可以包括(i)充电和放电之前和之后的二次电池的电压，以及(ii)与二次电池的电压相关联的二次电池的DCIR。在图3的表中，①是在放电电流不流动时测量的二次电池的电压，②是在放电电流流动时测量的二次电池的电压，以及③是与放电之前和之后的二次电池的电压相关联的二次电池的DCIR。例如，第一记录302是第一二次电池11的DCIR的记录。另外，第二记录304是第二二次电池12的DCIR的记录。同样地，第三至第六记录306、308、310、312是按照该顺序的第三至第六二次电池13、14、15、16的DCIR的记录。
具体地，多个记录302、304、306、308、310、312在①放电之前测量的二次电池的电压、②放电之后测量的二次电池的电压以及③与放电之前和之后的二次电池的电压相关联的二次电池的DCIR当中没有大的偏差。
例如，参考第一记录302，在放电之前测量的二次电池的电压是2.330V，并且第一记录302与第二至第六记录304、306、308、310、312之间的偏差不太大。另外，在放电之后测量的二次电池的电压是2.171V，并且第一记录302与第二至第六记录304、306、308、310、312之间的偏差不太大。另外，与放电之前和之后的二次电池的电压相关联的二次电池的DCIR为0.795Ω，并且第一记录302与第二至第六记录304、306、308、310、312之间的偏差不太大。
装置2可以在每个二次电池的内阻没有大的偏差的情况下精确地测量二次电池的内阻。详细地，装置2可以实现在二次电池的充电和放电期间二次电池的精确电压测量。因此，可以提高通过在BMS中包括的MCU执行的二次电池的健康状态(SOH)和充电状态(SOC)的估计的可靠性。
装置2可以被包括在BMS中。在该配置中，根据本公开的测量电压的装置2的至少一些部件可以通过补充或添加包括在传统BMS中的部件的功能来实施。例如，装置2的测量单元和控制单元可以实施为BMS的部件。
图4是示出根据本公开的比较例的测量电压的装置2的部件与电池组1之间的连接的示意图。图5是描述由根据本公开的比较例的测量电压的装置2形成的电流路径时供参考的图。在本文中省略了测量电压的装置2的部件与如图1中描述的电池组1之间的连接的描述可以等同地或类似地应用于其的详细描述，并且将主要描述该实施方式与先前实施方式之间的差异。
参考图4和图5，根据本公开的比较例的测量电压的装置2可以被配置成允许电流在电池组1的充电/放电路径L与BMS之间流动。详细地，根据本公开的比较例的测量电压的装置2可以在印刷电路板P上具有电流路径，从充电/放电路径L传输的电流通过该电流路径流动。例如，如图4和图5的配置所示，根据本公开的比较例的测量电压的装置2可以具有彼此电连接的参考电压输入端子V0和参考接地BG。详细地，参考电压输入端子V0和参考接地BG可以在印刷电路板P上彼此电连接。这里，在参考电压输入端子V0和参考接地BG之间可以存在图案电阻RP。即，图案电阻RP可以是在印刷电路板P上将参考电压输入端子V0连接到参考接地BG的图案或电路的电阻。
另外，根据本公开的比较例的测量电压的装置2可以具有第一布线L1和第二布线L2，电流在充电和放电期间流经第一布线L1和第二布线L2。例如，如图5的配置所示，可以形成两个电流路径I1、I2，电流可以通过这两个电流路径从第二参考接地N0流动到电池模块的负极端子MV-。详细地，可以形成流经第一布线L1和第二布线L2的第一路径I1以及流经汇流条B的第二路径I2。
这里，参考图1和图4，在如图1所示的装置2的情况下，可以使用以下等式2来计算通过参考电压输入端子V0和第一电压输入端子V1之间的电位差测量的第一二次电池11的电压。
<等式2>
V1＝CV1+V0
在等式2中，V1是施加到第一电压输入端子V1的电压，V0是施加到参考电压输入端子V0的电压，并且CV1是第一二次电池11两端的电压。即，如图1所示的根据本公开的一个实施方式的测量电压的装置2在电压测量时没有误差。
在如图4所示的根据本公开的比较例的测量电压的装置2的情况下，可以使用以下等式3来计算通过参考电压输入端子V0和第一电压输入端子V1之间的电位差测量的第一二次电池11的电压。
<等式3>
Figure GDA0002354922170000131
这里，V1是施加到第一电压输入端子V1的电压，V0是施加到参考电压输入端子V0的电压，CV1是第一二次电池11两端的电压，以及VB是施加到汇流条B两端的电压。一起参考图5，由于在第一布线L1和第二布线L2中流动的电流路径I1的形成，施加到参考电压输入端子V0的电压受到电阻R0的电压下降的影响，因此，如图4所示的根据本公开的比较例的测量电压的装置2在电压测量时有误差。
图6是描述根据本公开的比较例的测量电压的装置2计算二次电池的内阻的操作时供参考的表。
图6示出了用于根据本公开的比较例的测量电压的装置2计算二次电池的内阻的示例性表400。表400包括多个记录402、404、406、408、410、412。每个记录可以包括(i)在充电和放电之前和之后的二次电池的电压，以及(ii)与二次电池的电压相关联的二次电池的DCIR。参考图4和6，①是在放电之前测量的二次电池的电压，②是在放电之后测量的二次电池的电压，以及③是与放电之前和之后的二次电池10的电压相关联的二次电池的DCIR。例如，第一记录402是第一二次电池11的DCIR的记录。另外，第二记录404是第二二次电池12的DCIR的记录。同样地，第三至第六记录406、408、410、412分别是第三至第六二次电池13、14、15、16的DCIR的记录。
具体地，当将多个记录402、404、406、408、410、412中的第一记录402与第二至第六记录404、406、408、410、412进行比较时，①放电前测量的二次电池的电压中的偏差不是太大，而②放电后测量的二次电池的电压和③与放电前后的二次电池的电压相关的二次电池的DCIR可能会发生大的偏差。
例如，参考第一记录402，在放电之后测量的二次电池的电压是2.002V，并且当与示出2.038V到2.043V的分布的第二至第六记录404、406、408、410、412比较时，可能发生平均0.0385V的偏差。另外，在第一记录402的情况下，DCIR是0.94Ω，并且当与示出0.74Ω到0.765Ω的分布的第二至第六记录404、406、408、410、412比较时，可能发生平均0.1875Ω的偏差。
因此，在根据本公开的比较例的测量电压的装置2的情况下，二次电池的电压测量发生误差，并且基于二次电池的电压计算的内阻的测量可能发生误差。另外，当电压测量发生误差时，二次电池的健康状态(SOH)和充电状态(SOC)的估计可能发生误差。
图7是示出根据本公开的一个实施方式的测量电压的方法的示意性流程图。在图7中，执行每个步骤的对象可以是如前所述的根据本公开的测量电压的装置2的每个部件。
如图7所示，在步骤S100中，测量单元100使用施加到参考电压输入端子V0的电压作为参考电位来接收多个二次电池11、12、13、14、15、16中的每一个的两端上的电压。在装置2中，参考电压输入端子V0与电连接到电池模块BM的负极端子MV-的参考接地BG电分离。从参考接地BG提供的参考电位不同于从参考电压输入端子V0提供的参考电位。
在步骤S110中，控制单元200使用在步骤S100中接收的多个二次电池11、12、13、14、15、16中的至少一个的两端的电压来计算多个二次电池11、12、13、14、15、16中的至少一个的DCIR。
另外，当以软件实施控制逻辑时，控制单元200可以实施为一组程序模块。在这种情况下，程序模块可以存储在存储设备中并由处理器执行。
另外，如果可以组合控制逻辑中的至少一个，并且可以在计算机可读编码系统中写入组合的控制逻辑以允许计算机访问和读取，则对控制单元的控制逻辑的类型没有特别限制。例如，记录介质包括从由ROM、RAM、寄存器、CD-ROM、磁带、硬盘、软盘和光学数据记录设备组成的组中选择的至少一个。另外，编码系统可以在经由网络以分布式方式连接的计算机中存储和执行。另外，本公开所属技术领域中的程序员可以容易地推断出用于实施组合控制逻辑的功能程序、代码和代码段。
虽然本公开已经在上文中关于有限数量的实施方式和附图进行了描述，但是本公开不限于此，并且本领域技术人员可以在本公开的技术方面和所附权利要求的等同范围内进行各种修改和改变。
虽然本文中使用了诸如“测量单元”和“控制单元”的术语“单元”，但是它指的是逻辑部件单元，并且对于本领域技术人员显而易见的是，该术语不一定指示可以物理分离或者应该物理分离的部件。

Claims (9)

1.一种连接到电池模块的装置，所述电池模块包括正极端子、负极端子、汇流条以及在所述正极端子和所述负极端子之间以顺序次序串联连接的多个二次电池，所述装置用于测量所述多个二次电池中的每一个二次电池的电压，所述装置包含：
测量单元，所述测量单元包括多个电压输入端子，所述多个电压输入端子电连接到所述多个二次电池中的每一个二次电池的一端以测量所述多个二次电池中的每一个二次电池的两端的电压；以及第一接地端子，所述第一接地端子电连接到第一参考接地，所述第一参考接地电连接到所述电池模块的所述负极端子；以及
控制单元，所述控制单元被配置成从所述测量单元接收所述多个二次电池中的每一个二次电池的两端的电压；
其中，所述多个电压输入端子中的一个电压输入端子是电连接到与所述汇流条的一端连接的第二参考接地的参考电压输入端子，以接收施加到所述第二参考接地的电压，并且
所述参考电压输入端子与所述第一参考接地电分离，使得所述参考电压输入端子和所述第一参考接地具有不同的参考电位，
其中，所述参考电压输入端子通过第一布线电连接到所述第二参考接地，并且
所述第一参考接地通过与所述第一布线电分离的第二布线电连接到所述电池模块的所述负极端子。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制单元还包括第二接地端子，所述第二接地端子电连接到所述第一参考接地。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制单元还被配置成使用所述多个二次电池中的至少一个二次电池的两端的电压来计算所述多个二次电池中的至少一个二次电池的直流内阻。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述参考电压输入端子将施加到与所述汇流条的一端连接的所述第二参考接地的电压作为所述参考电压输入端子的参考电位，并且
所述第一参考接地将施加到所述电池模块的与所述汇流条的另一端连接的所述负极端子的电压作为所述第一参考接地的参考电位。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一布线和所述第二布线在印刷电路板上彼此电分离。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一布线和所述第二布线被配置成防止充电/放电电流流动。
7.一种连接到电池模块的装置，所述电池模块包括正极端子、负极端子、汇流条以及在所述正极端子和所述负极端子之间以顺序次序串联连接的多个二次电池，所述装置用于测量所述多个二次电池中的每一个二次电池的电压，所述装置包含：
测量单元，所述测量单元包括：多个电压输入端子，所述多个电压输入端子电连接到所述多个二次电池中的每一个二次电池的一端以测量所述多个二次电池中的每一个二次电池的两端的电压；以及多个电流测量端子，所述多个电流测量端子连接到与所述电池模块连接的电流传感器的两端以接收所述电流传感器的两端的电压；以及
控制单元，所述控制单元被配置成接收所述多个二次电池中的每一个二次电池的两端的电压和在同一测量时间从所述测量单元测量的所述电流传感器的两端的电压，基于所述多个二次电池中的每一个二次电池的两端的电压来计算所述多个二次电池中的每一个二次电池的电压值，并且使用所述电流传感器的两端的电压来计算电流值，
其中，所述多个电压输入端子中的一个电压输入端子是与第一参考接地电分离的参考电压输入端子，使得所述参考电压输入端子和第一参考接地具有不同的参考电位，并且
所述参考电压输入端子电连接到与所述汇流条的一端连接的第二参考接地以接收施加到所述第二参考接地的电压，
其中，所述参考电压输入端子通过第一布线电连接到所述第二参考接地，并且
所述第一参考接地通过与所述第一布线电分离的第二布线电连接到所述电池模块的所述负极端子。
8.一种电池组，所述电池组包含根据权利要求1-7中任一项所述的装置。
9.一种使用根据权利要求1-7中任一项所述的装置测量多个二次电池中的每一个二次电池的电压的方法，所述方法包括以下步骤：
使用施加到电连接到与第一参考接地电分离的第二参考接地的参考电压输入端子的电压作为第二参考电位，测量所述多个二次电池中的每一个二次电池的两端的电压，其中，所述第一参考接地具有第一参考电位并且电连接到所述电池模块的所述负极端子；以及
使用所述多个二次电池的两端的电压中的至少一个来计算所述多个二次电池中的至少一个二次电池的直流内阻。
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