CN110869782B - 诊断电池组的负电极接触器的装置和方法 - Google Patents

诊断电池组的负电极接触器的装置和方法 Download PDF

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Abstract

公开了一种用于诊断在电池组的负电极接触器中发生的短路的设备和方法。根据本发明的用于诊断电池组的负电极接触器的装置包括：设置在连接至正电极端子的充电‑放电路径上的正电极接触器；以及，设置在连接至负电极的充电‑放电路径上的负电极接触器。

Description

诊断电池组的负电极接触器的装置和方法
技术领域
本申请要求优先权于2017年12月12日在大韩民国提交的韩国专利申请No.10-2017-0170232，其公开内容通过引用合并于此。
本公开涉及用于诊断电池组的负电极接触器的装置和方法，更具体地，涉及用于诊断在电池组的负电极接触器处发生的短路的装置和方法。
背景技术
近来，对诸如笔记本计算机、摄像机和便携式电话的便携式电子产品的需求急剧增加，并且蓄能电池、机器人和卫星等已得到认真开发。因此，正在积极研究允许重复地充电和放电的高性能二次电池。
因此，随着移动设备、电动车辆、混合动力电动车辆、电力存储系统和不间断电源的技术的发展以及对其的需求的增加，对作为能源的二次电池的需求迅速增加。特别地，用于电动车辆或混合动力电动车辆的二次电池是高功率大容量二次电池，并且正在被深入研究。
此外，随着对二次电池的大量需求，与二次电池有关的外围部件和设备也被一起研究。即，正在研究各种部件和设备，诸如通过连接多个二次电池而制备的电池模块、用于控制电池模块的充电和放电并监测每个二次电池的状态的BMS、通过封装电池模块和BMS而制备的电池组、以及用于将电池模块连接到诸如电动机的负载的接触器。
特别地，接触器是连接电池模块和负载并控制电力供应的开关。例如，本领域中广泛使用的锂离子二次电池的工作电压为约3.7V至4.2V。为了提供高电压，多个二次电池被串联连接以形成电池模块。在用于电动车辆或混合动力电动车辆的电池模块的情况下，用于驱动车辆的电动机需要约240V至280V的电池电压。在此，高电压大功率电能总是通过连接电池模块和电动机的接触器，因此监测接触器是否具有故障非常重要。
同时，诸如电动车辆的需要电能的各种设备基本上包括电力系统。电力系统选择性地断开和闭合至少一个接触器，以稳定地在电池和负载之间供应电力。
关于电力系统的安全，有必要诊断两种类型的事故。一种是电池的漏电事故，另一种是接触器的短路事故。如果发生漏电，用户可能会触电。如果发生短路，则存在突然的意外加速的风险。
虽然在现有技术中分别公开了用于诊断漏电事故的技术和用于诊断短路事故的技术，但是没有同时地诊断两种类型的事故的现有技术。
如果不同时地诊断漏电事故和短路事故，则可能引起严重的安全问题。例如，如果仅在漏电事故被完全诊断之后才开始短路事故的诊断，则不可能将短路事故的发生迅速地通知给用户。
此外，即使在诊断出接触器的短路事故的情况下，也需要准确地诊断多个接触器当中的、其中发生了短路事故的特定接触器。例如，如果电池组具有正电极接触器和负电极接触器，并且在负电极接触器中发生短路事故，则需要准确地诊断在负电极接触器处发生短路事故，并准确地向用户通知诊断结果。
发明内容
技术问题
本公开被设计来解决相关技术的问题，因此，本公开旨在提供一种用于诊断电池组的负电极接触器的装置和方法，该装置和方法可以在执行确定在电池模块处是否发生漏电的功能的同时确定是否在负电极接触器处发生短路。
可以从下面的详细描述中理解本公开的这些和其他目的以及优点，并且根据本公开的示例性实施例，本公开的这些和其他目的以及优点将变得更加显而易见。而且，将容易理解，本公开的目的和优点可以通过所附权利要求中示出的装置及其组合来实现。
技术解决方案
在本公开的一个方面中，提供了一种用于诊断电池组的负电极接触器的装置，其中，所述电池组包括：正电极接触器，所述正电极接触器设置在连接到所述电池组的正电极端子的充电-放电路径上；以及，所述负电极接触器，所述负电极接触器设置在连接到所述电池组的负电极端子的充电-放电路径上，所述装置包括：第一电压测量单元，所述第一电压测量单元连接在接地和第一节点之间，所述电池组中包括的电池模块的正电极端子和所述正电极接触器的一端共同地连接到所述第一节点，其中，所述第一电压测量单元被配置为测量施加在所述第一节点和所述接地之间的第一测量电压；第二电压测量单元，所述第二电压测量单元连接在接地和第二节点之间，所述电池模块的负电极端子和所述负电极接触器的一端共同连接到所述第二节点，其中，所述第二电压测量单元被配置为测量施加在所述第二节点与所述接地之间的第二测量电压；正电极保护电容器，所述正电极保护电容器位于所述接地和所述电池组的所述正电极端子之间；负电极保护电容器，所述负电极保护电容器位于所述接地和所述电池组的所述负电极端子之间；以及，诊断单元，所述诊断单元具有多个诊断电路，所述多个诊断电路被配置为选择性地连接所述第一节点、所述第二节点、第三节点、第四节点、以及所述接地中的两个点，所述正电极接触器的另一端和所述正电极保护电容器的一端共同连接到所述第三节点，所述负电极接触器的另一端与所述负电极保护电容器的一端共同连接到所述第四节点。所述诊断单元被配置为：测量施加在所述第三节点和所述第二节点之间的第一诊断电压、施加到所述正电极保护电容器的第二诊断电压和施加到所述负电极保护电容器的第三诊断电压。所述诊断单元被配置为：通过使用所述第一测量电压和所述第二测量电压来诊断所述电池模块是否漏电。所述诊断单元被配置为：通过使用所述第一诊断电压、所述第二诊断电压和所述第三诊断电压中的至少一个来诊断所述负电极接触器是否短路。
此外，所述诊断单元可以包括：第一诊断电路，所述第一诊断电路连接在所述第三节点和所述第二节点之间，以测量所述第三节点和所述第二节点之间的所述第一诊断电压；第二诊断电路，所述第二诊断电路连接在所述第三节点与所述接地之间，以测量所述第三节点与所述接地之间的所述第二诊断电压；以及第三诊断电路，所述第三诊断电路连接在所述第四节点和所述接地之间，以测量所述第四节点和所述接地之间的所述第三诊断电压。
此外，所述第一诊断电路可以包括第三分压电路以及第三开关，所述第三分压电路具有第三保护电阻器和第三检测电阻器，用于对所述第一诊断电压进行分压；所述第三开关用于响应于从所述诊断电路输出的控制信号向所述第三分压电路施加电压，所述第二诊断电路可以包括第四分压电路以及第四开关，所述第四分压电路具有第四保护电阻器和第四检测电阻器，用于对所述第二诊断电压进行分压；所述第四开关用于响应于从所述诊断电路输出的控制信号向所述第四分压电路施加电压，并且所述第三诊断电路可以包括第五分压电路以及第五开关，所述第五分压电路具有第五保护电阻器和第五检测电阻器，用于对所述第三诊断电压进行分压；所述第五开关用于响应于从所述诊断电路输出的控制信号向所述第五分压电路施加电压。
此外，所述第一电压测量单元可以包括第一分压电路以及第一开关，所述第一分压电路具有第一保护电阻器和第一检测电阻器，用于对所述第一测量电压进行分压；所述第一开关用于响应于从所述诊断电路输出的控制信号向所述第一分压电路施加电压。所述第二电压测量单元可以包括第二分压电路以及第二开关，所述第二分压电路具有第二保护电阻器和第二检测电阻器，用于对所述第二测量电压进行分压；所述第二开关用于响应于从所述诊断电路输出的控制信号向所述第二分压电路施加电压。
此外，所述诊断单元可以被配置为：在第一切换循环期间将所述第一开关和所述第三开关控制为闭合状态。所述诊断单元可以被配置为：在所述第一切换循环期间将所述第二开关控制为断开状态。所述诊断单元可以被配置为：在第二切换循环期间将所述第一开关控制为断开状态。所述诊断单元可以被配置为：在所述第二切换循环期间将所述第二开关和所述第三开关控制为闭合状态。所述诊断单元可以被配置为：在所述第一切换循环和所述第二切换循环期间测量所述第一诊断电压、所述第二诊断电压和所述第三诊断电压。
另外，所述诊断单元可以被配置为：当在所述第一切换循环期间所述第一诊断电压具有正值且所述第一诊断电压的绝对值逐渐减小时，并且当在所述第二切换循环期间所述第一诊断电压具有负值且所述第一诊断电压的绝对值逐渐减小时，诊断所述负电极接触器处于不具有短路的正常状态。
此外，所述诊断单元可以被配置为：当在所述第一切换循环和所述第二切换循环期间所述第一诊断电压具有正值并且逐渐减小时，确定所述负电极接触器处于具有短路的故障状态。
此外，所述诊断单元可以被配置为：当在所述第一切换循环和所述第二切换循环期间所述第三诊断电压具有0以下的值并且所述第二诊断电压的电压值与所述第三诊断电压的电压值之间的差逐渐减小时，确定所述负电极接触器处于具有短路的故障状态。
在本公开的另一方面，还提供一种电池组，其包括根据本公开的用于诊断电池组的负电极接触器的装置。
在本公开的另一方面，还提供了一种用于诊断电池组的负电极接触器的方法，其中，所述电池组包括：正电极接触器，所述正电极接触器设置在连接到所述电池组的正电极端子的充电-放电路径上；以及，所述负电极接触器，所述负电极接触器设置在连接到所述电池组的负电极端子的所述充电-放电路径上，所述方法包括：测量施加在接地和第一节点之间的第一测量电压以及施加在所述接地和第二节点之间的第二测量电压，所述电池组中包括的电池模块的正电极端子和所述正电极接触器的一端共同地连接到所述第一节点，所述电池模块的负电极端子和所述负电极接触器的一端共同连接到所述第二节点；测量第一诊断电压、第二诊断电压、和第三诊断电压，所述第一诊断电压施加在所述第二节点与第三节点之间，所述第二诊断电压施加到位于所述接地和所述电池组的所述正电极端子之间的正电极保护电容器，所述第三诊断电压施加至位于所述接地和所述电池组的所述负电极端子之间的负电极保护电容器，所述正电极接触器的另一端和所述正电极保护电容器的一端共同连接到所述第三节点；以及通过使用所述第一测量电压和所述第二测量电压来诊断所述电池模块是否漏电，并且通过使用所述第一诊断电压、所述第二诊断电压和所述第三诊断电压中的至少一个来诊断所述负电极接触器是否短路。
有利效果
根据本公开的实施例中的至少一个，可以在执行确定在电池模块处是否发生漏电的功能的同时执行确定在负电极接触器处是否发生短路的功能。因此，可以将与发生短路事故有关的信息更迅速地通知给用户。
本公开可以具有除上述之外的各种效果，并且可以从以下描述中理解本公开的其他效果，并且可以通过本公开的实施例更清楚地理解本公开的其他效果。
附图说明
附图示出了本公开的优选实施例，并且与前述公开一起用于提供对本公开的技术特征的进一步理解，因此，本公开不应解释为限于附图。
图1是示意性示出电力系统的功能配置的图，该电力系统包括根据本公开的实施例的用于诊断电池组的负电极接触器的装置。
图2是示意性示出根据本公开实施例的用于诊断电池组的负电极接触器的装置的配置的电路图。
图3是示意性示出诊断电路的图，该诊断电路可以被包括在根据本公开的实施例的诊断单元中。
图4是示意性地示出控制根据本公开的实施例的诊断单元的操作的控制单元的功能配置的图。
图5和图6是用于示出由根据本公开实施例的用于诊断电池组的负电极接触器的装置执行的确定在电池模块处是否发生漏电的操作的图。
图7是用于示出由根据本公开的实施例的用于诊断电池组的负电极接触器的装置执行的确定在负电极接触器处是否发生短路的操作的图。
图8和图9是示意性地示出一些电路的图，该电路可以由根据本公开的实施例的用于诊断电池组的负电极接触器的装置形成。
图10是示意性地示出由根据本公开的实施例的用于诊断电池组的负电极接触器的装置测量的第一诊断电压根据时间的变化的曲线图。
图11是示出由根据本公开的另一实施例的用于诊断电池组的负电极接触器的装置执行的确定在负电极接触器处是否发生短路的操作的图。
图12是示意性地示出由根据本公开的另一实施例的用于诊断电池组的负电极接触器的装置测量的第一诊断电压根据时间的变化的曲线图。
图13至图15是示意性地示出由根据本公开的另一实施例的用于诊断电池组的负电极接触器的装置测量的第二诊断电压和第三诊断电压根据时间的变化的曲线图。
图16是用于图示根据本公开的实施例的用于诊断电池组的负电极接触器的方法的流程图。
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例。在描述之前，应该理解的是，说明书和所附权利要求书中使用的术语不应被解释为限于一般含义和词典含义，而应在允许发明人为最佳解释适当定义术语的原则的基础上，基于与本发明的技术方面相对应的含义和概念来解释。
因此，本文提出的描述仅是出于说明的目的的优选示例，而无意于限制本公开的范围，因此应当理解，在不脱离本发明范围的情况下，可以对其做出其他等同物和修改。
图1是示意性示出电力系统的功能配置的图，该电力系统包括根据本公开的实施例的用于诊断电池组的负电极接触器的装置。
参考图1，可以在诸如电动车辆的能够存储和供应电能的设备处设置电力系统1000。在此，除了电动车辆之外，电力系统1000还可以设置在诸如智能电话的小型电力存储系统或诸如能量存储系统的大型战略存储系统处。
电力系统1000可以包括电池模块100、诊断单元200、噪声消除电路300和负载400。
电池模块100可以包括至少一个二次电池。如果电池模块100中包括多个二次电池，则多个二次电池中的任何一个可以串联或并联连接到另一个二次电池。电池模块100中包括的二次电池可以是锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池等。在此，二次电池的种类不限于上述种类，只要二次电池能够重复进行充电和放电即可，没有特别限定。
负载400可以将从电池模块100提供的电能转换成另一种类型的能量。例如，负载400可以包括电动机。在这种情况下，负载400可以将从电池模块100提供的电能转换成旋转能。因此，如果电池模块100设置在电动车辆中，则设置在电动车辆上的车轮和/或冷却风扇可以旋转。作为另一示例，负载400可以包括电阻器。在这种情况下，负载400可以将从电池模块100提供的电能转换成热能。
噪声消除电路300可以连接在电池模块100和负载400之间，以消除从电池模块100和负载400中的任何一个发送到另一个的噪声。
诊断单元200连接在电池模块100和负载400之间，以诊断是否发生预定类型的事故。例如，诊断单元200可以被配置为确定在电池模块100处是否发生漏电。此外，诊断单元200可以确定在电池模块100和负载400之间的电力供应路径上安装的接触器是否具有故障。另外，诊断单元200可以通过控制接触器的断开和闭合来控制电池模块100和负载400之间的电力供应。
图2是示意性示出根据本公开实施例的用于诊断电池组的负电极接触器的装置的配置的电路图。
参考图2，电力系统1000可包括电池组P和负载400。电池组P可包括多个接触器。多个接触器中的每一个连接到包括至少一个二次电池的电池模块100的一端或另一端。具体地，电池组P可以包括正电极接触器PC和负电极接触器NC。而且，电池组P可以具有用于将电池模块100的两端与多个接触器PC、NC连接的充放电路径。例如，如图2所示，正电极接触器PC可以设置在连接至电池组P的正电极端子的第一充电-放电路径L1上。此外，负电极接触器NC可以设置在与电池组P的负电极端子连接的第二充电-放电路径L2上。
电池模块100可以包括具有至少一个二次电池和绝缘电阻器的电池组件B。特别地，电池模块100可以包括第一绝缘电阻器Ra和第二绝缘电阻器Rb。这里，第一绝缘电阻器Ra和第二绝缘电阻器Rb可以指代指示电池组件B的正电极和负电极中的每个的绝缘状态的虚拟电阻器，而不是在制造电池模块100时有意安装的物理电阻器。
例如，如图2所示，第一绝缘电阻器Ra可以被设置为连接在接地G与形成有电池组件B的最高电位的电池模块100的正电极端子之间。另外，第二绝缘电阻器Rb可以设置为连接在接地G与形成有电池组件B的最低电位的电池模块100的负电极端子之间。例如，如果将电力系统1000提供给车辆，则接地G可以是车辆的底盘。
可以将存储在电池组件B中的电能提供给连接到电池组P的正电极端子和电池组P的负电极端子的负载400。为此，电池组件B的正电极端子可以经由第一充电-放电路径L1电连接到电池组P的正电极端子。另外，电池组件B的负电极端子可以通过第二充电-放电路径L2电连接到电池组P的负电极端子。在这种情况下，可以通过正电极接触器PC选择性地断开和闭合通过第一充电-放电路径L1的电力供应路径，并且可以通过负电极接触器NC选择性地断开和闭合通过第二充电-放电路径L2的电力供应路径。
根据本公开的用于诊断电池组P的负电极接触器的装置可以包括第一电压测量单元210、第二电压测量单元220、正电极保护电容器C1、负电极保护电容器C2和诊断单元200。
第一电压测量单元210可以连接在第一节点N1与接地G之间。例如，如图2中所示，第一电压测量单元210可以连接在接地G与第一节点N1之间，电池组P中包括的电池模块100的正电极端子和正电极接触器PC的一端共同连接至该第一节点N1。特别地，可以设置第一电压测量单元210以测量施加在第一节点N1与接地G之间的第一测量电压。
具体地，第一电压测量单元210可以包括第一分压电路和第一开关SW1。特别地，第一分压电路和第一开关SW1可以彼此串联连接。详细地，第一分压电路可以包括第一保护电阻器R11和第一检测电阻器R12。这里，第一保护电阻器R11和第一检测电阻器R12可以对施加在第一节点N1和接地G之间的第一测量电压进行分压。例如，如果第一保护电阻器R11的电阻是第一检测电阻器R12的电阻的99倍，则第一测量电压可以以1:99的比例而被分压。
例如，如图2所示，第一保护电阻器R11的一端可以连接到第一节点N1，并且第一检测电阻器R12的一端可以连接到接地G。而且，第一保护电阻器R11的另一端和第一检测电阻器R12的另一端可以分别连接到第一开关SW1的一端和另一端。即使图2描绘了第一开关SW1连接在第一保护电阻器R11和第一检测电阻器R12之间，这些部件的连接不限于此。
此外，可以跨第一检测电阻器R12施加第一检测电压V1。此时，可以从第一检测电压V1计算第一测量电压。例如，如果第一保护电阻器R11的电阻是第一检测电阻器R12的电阻的99倍，则可以将第一测量电压计算为第一检测电压V1的100倍。
第一开关SW1可以将第一测量电压施加到第一分压电路。特别地，第一开关SW1可以响应于从诊断单元200输出的控制信号而将第一测量电压施加到第一分压电路。例如，当第一开关SW1处于闭合状态时，第一测量电压可以由第一分压电路分压。
第二电压测量单元220可以连接在第二节点N2和接地G之间。例如，如图2中所示，第二电压测量单元220可以连接在接地G和第二节点N2之间，电池组P中包括的电池模块100的负电极端子和负电极接触器NC的一端共同连接到该第二节点N2。特别地，可以提供第二电压测量单元220以测量施加在第二节点N2和接地G之间的第二测量电压。
具体地，第二电压测量单元220可以包括第二分压电路和第二开关SW2。特别地，第二分压电路和第二开关SW2可以彼此串联连接。具体地，第二分压电路可以包括第二保护电阻器R21和第二检测电阻器R22。这里，第二保护电阻器R21和第二检测电阻器R22可以对施加在第二节点N2和接地G之间的第二测量电压进行分压。例如，如果第二保护电阻器R21的电阻是第二检测电阻器R22的电阻的99倍，则第二测量电压可以以1:99的比例而被分压。
例如，如图2所示，第二保护电阻器R21的一端可以连接到第二节点N2，第二检测电阻器R22的一端可以连接到接地G。而且，第二保护电阻器R21的另一端和第二检测电阻器R22的另一端可以分别连接到第二开关SW2的一端和另一端。即使图2示出第二开关SW2连接在第二保护电阻器R21和第二检测电阻器R22之间，但是本公开不限于以上连接顺序。
此外，可以跨第二检测电阻器R22施加第二检测电压V2。此时，可以从第二检测电压V2计算第二测量电压。例如，如果第二保护电阻器R21的电阻是第二检测电阻器R22的电阻的99倍，则第二测量电压可以被计算为第二检测电压V2的100倍。
第二开关SW2可以将第二测量电压施加到第二分压电路。特别地，第二开关SW2可以响应于从诊断单元200输出的控制信号而将第二测量电压施加到第二分压电路。例如，当第二开关SW2处于闭合状态时，第二测量电压可以由第二分压电路分压。
优选地，第一保护电阻器R11的电阻与第一检测电阻器R12的电阻之间的比例可以被设计为等于第二保护电阻器R21的电阻与第二检测电阻器R22的电阻之间的比例。例如，第一保护电阻器R11的电阻和第二保护电阻器R21的电阻可以彼此相等，并且第一检测电阻器R12的电阻和第二检测电阻器R22的电阻可以彼此相等。此时，为了保护第一检测电阻器R12和第二检测电阻器R22不受高电压的影响，第一保护电阻器R11和第二保护电阻器R21的电阻可以被设计为分别充分大于第一检测电阻器R12和第二检测电阻器R22的电阻。例如，第一保护电阻器R11的电阻可以是第一检测电阻器R12的电阻的99倍。
噪声消除电路300可以包括正电极保护电容器C1和负电极保护电容器C2。正电极保护电容器C1可以位于电池组P的正电极端子与接地G之间。此外，负电极保护电容器C2可以位于电池组P的负电极端子与接地G之间。
特别地，正电极保护电容器C1和负电极保护电容器C2可以串联连接在电池组P的正电极端子和电池组P的负电极端子之间。另外，正电极保护电容器C1的一端和负电极保护电容器C2的一端可以共同连接到接地G。此时，正电极保护电容器C1和负电极保护电容器C2可以称为“Y-CAP”。
诊断单元200可以控制分别设置在第一电压测量单元210和第二电压测量单元220处的开关SW1、SW2。也就是说，诊断单元200可以将分别设置在第一电压测量单元210和第二电压测量单元220处的第一开关SW1和第二开关SW2控制为导通或关断。利用该配置，诊断单元200可以确定电池模块100是否漏电。即，诊断单元200可以通过选择性地导通和关断分别设置在第一电压测量单元210和第二电压测量单元220上的第一开关SW1和第二开关SW2来确定电池模块100是否漏电。稍后将参考图5和6更详细地描述确定电池模块100的漏电。
诊断单元200可以包括多个诊断电路。特别地，多个诊断电路可以被配置为选择性地连接第一节点N1、第二节点N2、第三节点N3、第四节点N4和接地G中的两个。这里，第一节点N1是电池模块100的正电极端子和正电极接触器PC的一端共同连接的节点。而且，第二节点N2是电池模块100的负电极端子与负电极接触器NC的一端共同连接的节点。而且，第三节点N3是正电极接触器PC的另一端和正电极保护电容器C1的一端共同连接的节点。而且，第四节点N4是负电极接触器NC的另一端与负电极保护电容器C2的一端共同连接的节点。
诊断单元200可以在第一节点N1、第二节点N2、第三节点N3、第四节点N4和接地G当中选择两个可组合点，并测量在所选择的两个点之间施加的电压。例如，诊断单元200可以测量第一节点N1和第二节点N2之间的电压。在此，施加在第一节点N1和第二节点N2之间的电压是跨电池模块100的电压。在另一示例中，诊断单元200可以测量第三节点N3和第二节点N2之间的电压。这里，施加在第三节点N3和第二节点N2之间的电压是第一诊断电压。在又一示例中，诊断单元200可以测量第三节点N3与接地G之间的电压。这里，施加在第三节点N3与接地G之间的电压是施加至正电极保护电容器C1的第二诊断电压。在又一示例中，诊断单元200可以测量第四节点N4与接地G之间的电压。这里，施加在第四节点N4与接地G之间的电压是施加至负电极保护电容器C2的第三诊断电压。
诊断单元200可以基于与第一节点N1、第二节点N2、第三节点N3和第四节点N4中的至少一个相关联的电压，确定电池模块100是否漏电并且顺序地或同时地确定负电极接触器NC是否短路。特别地，诊断单元200可以通过使用第一测量电压和第二测量电压来诊断电池模块100的漏电。此外，诊断单元200可以通过使用第一测量电压、第二测量电压、第一诊断电压、第二诊断电压和第三诊断电压来诊断负电极接触器NC的短路。稍后将参考图3至图13更详细地描述这一点。
图3是示意性示出诊断电路的图，该诊断电路可以被包括在根据本公开的实施例的诊断单元中。
参考图3，根据本公开的诊断单元200可以包括多个诊断电路。多个诊断电路可以被配置为选择性地连接第一节点N1、第二节点N2、第三节点N3、第四节点N4和接地G中的两个。特别地，诊断单元200可以包括第一诊断电路230、第二诊断电路240和第三诊断电路250。
第一诊断电路230可以连接在第三节点N3和第二节点N2之间。例如，如图2和图3所示，第一诊断电路230可以连接在第三节点N3和第二节点N2之间，正电极接触器PC的另一端和正电极保护电容器C1的一端共同连接至该第三节点N3，电池模块100的负电极端子与负电极接触器NC的一端共同连接至该第二节点N2。特别地，第一诊断电路230可以被配置为测量施加在第三节点N3和第二节点N2之间的第一诊断电压。
具体地，第一诊断电路230可以包括第三分压电路和第三开关SW3。特别地，第三分压电路和第三开关SW3可以被配置为可彼此串联连接。具体地，第三分压电路可以包括第三保护电阻器R31和第三检测电阻器R32。这里，第三保护电阻器R31和第三检测电阻器R32可以对施加在第三节点N3和第二节点N2之间的第一诊断电压进行分压。例如，如果第三保护电阻器R31的电阻是第三检测电阻器R32的电阻的99倍，则第一诊断电压可以以1:99的比例而被分压。
例如，如图3所示，第三保护电阻器R31的一端可以连接到第三节点N3，并且第三检测电阻器R32的一端可以连接到第二节点N2。另外，第三保护电阻器R31的另一端和第三检测电阻器R32的另一端可以分别连接至第三开关SW3的一端和另一端。即使图3描绘了第三开关SW3连接在第三保护电阻器R31和第三检测电阻器R32之间，但是本公开不限于该连接顺序。
此外，可以跨第三检测电阻器R32施加第三检测电压V3。此时，可以从第三检测电压V3计算第一诊断电压。例如，如果第三保护电阻器R31的电阻是第三检测电阻器R32的电阻的99倍，则第一诊断电压可以被计算为第三检测电压V3的100倍。
第三开关SW3可以将第一诊断电压施加到第三分压电路。特别地，第三开关SW3可以响应于从诊断单元200输出的控制信号而将第一诊断电压施加到第三分压电路。例如，当第三开关SW3处于闭合状态时，第一诊断电压可以由第三分压电路分压。
第二诊断电路240可以连接在第三节点N3和接地G之间。例如，如图2和图3中所示，第二诊断电路240可以连接在接地G与第三节点N3之间，正电极接触器PC的另一端和正电极保护电容器C1的一端共同连接至该第三节点N3。特别地，第二诊断电路240可以被配置为测量施加在第三节点N3和接地G之间的第二诊断电压。
具体地，第二诊断电路240可以包括第四分压电路和第四开关SW4。特别地，第四分压电路和第四开关SW4可以被配置为可彼此串联连接。具体地，第四分压电路可以包括第四保护电阻器R41和第四检测电阻器R42。这里，第四保护电阻器R41和第四检测电阻器R42可以对施加在第三节点N3和接地G之间的第二诊断电压进行分压。例如，如果第四保护电阻器R41的电阻是第四检测电阻器R42的电阻的99倍，第二诊断电压可以以1:99的比例而被分压。
例如，如图3所示，第四保护电阻器R41的一端可以连接到第三节点N3，第四检测电阻器R42的一端可以连接到接地G。而且，第四保护电阻器R41的另一端和第四检测电阻器R42的另一端可以分别连接到第四开关SW4的一端和另一端。即使图3描绘了第四开关SW4连接在第四保护电阻器R41和第四检测电阻器R42之间，但是本公开不限于该连接顺序。
另外，可以跨第四检测电阻器R42施加第四检测电压V4。此时，可以从第四检测电压V4计算第二诊断电压。例如，如果第四保护电阻器R41的电阻是第四检测电阻器R42的电阻的99倍，则第二诊断电压可以被计算为第四检测电压V4的100倍。
第四开关SW4可以将第二诊断电压施加到第四分压电路。特别地，第四开关SW4可以响应于从诊断单元200输出的控制信号而将第二诊断电压施加到第四分压电路。例如，当第四开关SW4处于闭合状态时，第二诊断电压可以由第四分压电路分压。
第三诊断电路250可以连接在第四节点N4和接地G之间。例如，如图2和图3中所示，第三诊断电路250可以连接在接地G与第四节点N4之间，负电极接触器NC的另一端和负电极保护电容器C2的一端共同连接到该第四节点N4。特别地，第三诊断电路250可以被配置为测量施加在第四节点N4和接地G之间的第三诊断电压。
具体地，第二诊断电路250可以包括第五分压电路和第五开关SW5。特别地，第五分压电路和第五开关SW5可以被配置为可彼此串联连接。具体地，第五分压电路可以包括第五保护电阻器R51和第五检测电阻器R52。这里，第五保护电阻器R51和第五检测电阻器R52可以对施加在第四节点N4和接地G之间的第三诊断电压进行分压。例如，如果第五保护电阻器R51的电阻是第五检测电阻器R52的电阻的99倍，第三诊断电压可以以1:99的比例而被分压。
例如，如图3所示，第五保护电阻器R51的一端可以连接到第四节点N4，第五检测电阻器R52的一端可以连接到接地G。另外，第五保护电阻器R51的另一端和第五检测电阻器R52的另一端可以分别连接至第五开关SW5的一端和另一端。即使图3示出了第五开关SW5连接在第五保护电阻器R51和第五检测电阻器R52之间，本公开不限于该连接顺序。
此外，可以跨第五检测电阻器R52施加第五检测电压V5。此时，可以从第五检测电压V5计算第三诊断电压。例如，如果第五保护电阻器R51的电阻是第五检测电阻器R52的电阻的99倍，则第三诊断电压可以被计算为第五检测电压V5的100倍。
第五开关SW5可以将第三诊断电压施加到第五分压电路。特别地，第五开关SW5可以响应于从诊断单元200输出的控制信号而将第三诊断电压施加到第五分压电路。例如，当第五开关SW5处于闭合状态时，第三诊断电压可以由第五分压电路分压。
优选地，诊断单元200可以进一步包括如图3所示的电池组电压测量电路260。
电池组电压测量电路260可以连接在第一节点N1和第二节点N2之间。例如，如图2和图3中所示，电池组电压测量电路260可以连接在第一节点N1和第二节点N2之间，电池模块100的正电极端子和正电极接触器PC的一端共同连接至该第一节点N1，电池模块100的负电极端子与负电极接触器NC的一端共同连接至该第二节点N2。特别地，电池组电压测量电路260可以被配置为测量施加在第一节点N1和第二节点N2之间的跨电池模块100的电压——即，跨电池组件B的电压。
具体地，电池组电压测量电路260可以包括第六分压电路和第六开关SW6。特别地，第六分压电路和第六开关SW6可以被配置为可彼此串联连接。具体地，第六分压电路可以包括第六保护电阻器R61和第六检测电阻器R62。这里，第六保护电阻器R61和第六检测电阻器R62可以对施加在第一节点N1和第二节点N2之间的跨电池模块100的电压——即，电池模块的两端电压——进行分压。例如，如果第六保护电阻器R61的电阻是第六检测电阻器R62的电阻的99倍，则电池模块100的两端电压可以以1:99的比例而被分压。
例如，如图3所示，第六保护电阻器R61的一端可以连接到第一节点N1，第六检测电阻器R62的一端可以耦合到第二节点N2。而且，第六保护电阻器R61的另一端和第六检测电阻器R62的另一端可以分别连接至第六开关SW6的一端和另一端。即使图3示出了第六开关SW6连接在第六保护电阻器R61和第六检测电阻器R62之间，本公开不限于该连接顺序。
此外，可以跨第六检测电阻器R62施加第六检测电压V6。此时，可以从第六检测电压V6计算电池模块100的两端电压。例如，如果第六保护电阻器R61的电阻是第六检测电阻器R62的电阻的99倍，则电池模块的两端电压可以被计算为第六检测电压V6的100倍。
第六开关SW6可以将电池模块100的两端电压施加到第六分压电路。特别地，第六开关SW6可以响应于从诊断单元200输出的控制信号而将电池模块100的两端电压施加到第六分压电路。例如，当第六开关SW6处于闭合状态时，电池模块100的两端电压可以由第六分压电路分压。
优选地，第三保护电阻器R31的电阻与第三检测电阻器R32的电阻之间的比例可以被设计为与第四保护电阻器R41的电阻与第四检测电阻器R42的电阻之间的比例、第五保护电阻器R51的电阻与第五检测电阻器R52的电阻之间的比例、和第六保护电阻器R61的电阻与第六检测电阻器R62的电阻之间的比例相同。此时，为了保护第三检测电阻器R32、第四检测电阻器R42、第五检测电阻器R52和第六检测电阻器R62免受高电压的影响，第三保护电阻器R31、第四保护电阻器R41、第五保护电阻器R51和第六保护电阻器R61的电阻可以被设计为分别充分大于第三检测电阻器R32、第四检测电阻器R42、第五检测电阻器R52和第六检测电阻器R62的电阻。例如，第三保护电阻器R31、第四保护电阻器R41、第五保护电阻器R51和第六保护电阻器R61的电阻可以分别是第三检测电阻器R32、第四检测电阻器R42、第五检测电阻器R52和第六检测电阻器R62的电阻的99倍。
诊断单元200可以分别控制设置在第一诊断电路230、第二诊断电路240、第二诊断电路250和电池组电压测量电路260处的开关。特别地，诊断单元200可以控制分别设置在第一诊断电路230、第二诊断电路240、第三诊断电路250和电池组电压测量电路260处的第三开关SW3、第四开关SW4、第五开关SW5和第六开关SW6的导通和关断操作。利用该配置，诊断单元200可以确定负电极接触器NC是否短路。具体地，诊断单元200可以通过选择性地导通和关断第三开关SW3、第四开关SW4、第五开关SW5和第六开关SW6中的每一个来确定负电极接触器NC是否短路。特别地，通过选择性地导通和关断第一开关SW1、第二开关SW2、第三开关SW3、第四开关SW4、第五开关SW5和第六开关SW6中的每一个，诊断单元200可以顺序地或同时地确定电池模块100是否漏电以及负电极接触器NC是否短路。
利用这种配置，根据本公开的用于诊断电池组P的负电极接触器的装置可以同时地确定电池模块100是否漏电以及负电极接触器NC是否短路，从而使得能够迅速地确定负电极接触器NC是否短路。
图4是示意性地示出控制根据本公开的实施例的诊断单元的操作的控制单元的功能配置的图。
参考图4，根据本公开的诊断单元200可以包括控制单元270。优选地，控制单元270可以包括微处理器271、复用器272和模数转换器(ADC)273。
微处理器271可以管理诊断单元200的整体操作。微处理器271可以通信地连接到诊断单元200中包括的其他组件，以发送和接收与电力系统1000有关的信号。特别地，微处理器271可以输出指定多个接触器和多个开关的操作状态的信号。即，微处理器271可以分别控制多个接触器和多个开关，以使每个接触器和每个开关进入断开状态或闭合状态。而且，微处理器271可以输出选择命令信号S，用于命令根据预定规则选择第一至第六检测电压V1、V2、V3、V4、V5、V6中的至少一个。
优选地，微处理器271可以具有至少一个存储器。即，微处理器271可以包括至少一个存储器。与由用于诊断电池组P的负电极接触器NC的装置执行的各种操作相关联的程序和数据可以被预存储在存储器中。例如，分别包括在第一电压测量单元210、第二电压测量单元220、第一诊断电路230、第二诊断电路240、第三诊断电路250和电池组电压测量电路260中的电阻器的电阻可以被存储在存储器中。另外，用于基于第一至第六检测电压V1、V2、V3、V4、V5、V6确定电池模块100是否漏电以及负电极接触器NC是否短路的数据和软件可以存储在存储器中。
复用器272可以包括多个电压输入端口In1至In6、选择输入端口IS和输出端口OUT。多个电压输入端口In1至In6可以被配置为分别接收多个检测电压V1至V6。例如，如图4所示，由第一电压测量单元210、第二电压测量单元220、第一诊断电路230、第二诊断电路240、第三诊断电路250和电池组电压测量电路260产生的多个检测电压V1至V6分别可以被施加至多个电压输入端口In1至In6。
选择输入端口IS可以被配置为接收选择命令信号S，该选择命令信号S允许选择多个检测电压V1至V6当中的任何一个。例如，如图4所示，从微处理器271输出的选择命令信号S可以输入到选择输入端口IS。
输出端口OUT可以被配置为输出从多个检测电压V1至V6中选择的检测电压。例如，如图4所示，复用器272可以基于输入到选择输入端口IS的选择命令信号S来选择多个电压输入端口In1至In6当中的任何一个，并且将所选择的电压输入端口输出到输出端口OUT。此时，输出端口OUT可以输出多个检测电压V1至V6中的一个。
ADC 273可以被配置为将从复用器272提供的模拟信号A转换为数字信号D，然后将该数字信号D发送到微处理器271。模拟信号A可以是多个检测电压V1至V6中的任何一个。此时，微处理器271可以基于从ADC 273接收到的数字信号D来确定多个检测电压V1至V6。而且，微处理器271可以基于多个检测电压V1至V6测量第一测量电压、第二测量电压、第一诊断电压、第二诊断电压、第三诊断电压和电池模块的两端电压。
例如，如果在多个电压输入端口In1至In6当中通过选择命令信号S选择了第三电压输入端口In3，则复用器272可以将第三电压输入端口In3和输出端口OUT连接。随后，ADC273可以将从复用器272发送的第三检测电压V3的模拟信号A转换为第三检测电压V3的数字信号D，并且将第三检测电压V3的数字信号D发送至微处理器271。随后，微处理器271可以基于从ADC 273发送的数字信号D来确定第一诊断电压。
微处理器271可以基于第一测量电压、第二测量电压、第一诊断电压、第二诊断电压、第三诊断电压和电池模块100的两端电压的测量结果分别确定电池模块100是否漏电以及负电极接触器NC是否短路，然后输出警报信号W1、W2以通知确定的结果。例如，第一警报信号W1可以是通知电池模块100是否漏电的警报信号。另外，第二警报信号W2可以是用于通知负电极接触器NC是否短路的警报信号。
例如，从微处理器271输出的第一警报信号W1和第二警报信号W2可以通过设置在电力系统1000和/或电动汽车处的信息引导设备(未示出)被转换为用户可识别的形式。例如，信息引导设备可以将警报信号W1、W2转换为视觉和/或听觉信号并输出它们。
图5和图6是用于图示由根据本公开的实施例的用于诊断电池组的负电极接触器的装置执行的确定在电池模块处是否发生漏电的操作的图。
参考图2和图5，控制单元270可以将第一开关SW1控制为闭合状态，并且将第二开关SW2控制为断开状态，以形成第一电路CC1。
控制单元270可以测量第一测量电压。特别地，控制单元270可以在形成第一电路CC1时基于从第一电压测量单元210提供的第一检测电压V1来测量第一测量电压。
控制单元270可以确定电池模块100是否漏电，即，电池组件B是否漏电。特别地，控制单元270可以通过使用第一测量电压的大小来确定电池组件B的正电极是否漏电。例如，如果电池组件B的正电极漏电，则第一绝缘电阻器Ra的电阻变得比没有漏电的情况小得多。因此，当电池组件B的正电极漏电时，大部分电池组件电压VB被施加到第二绝缘电阻器Rb，因此在漏电期间测量的第一测量电压的大小小于在没有漏电时测量的值。此时，当第一测量电压的大小减小时，控制单元270可以确定电池组件B的正电极漏电。
参考图2和图6，控制单元270可以将第二开关SW2控制为闭合状态，并且将第一开关SW1控制为断开状态，以形成第二电路CC2。
控制单元270可以测量第二测量电压。特别地，控制单元270可以在形成第二电路CC2时基于从第二电压测量单元220提供的第二检测电压V2来测量第二测量电压。
控制单元270可以确定电池模块100是否漏电，即，电池组件B是否漏电。特别地，控制单元270可以通过使用第二测量电压的大小来确定电池组件B的负电极是否漏电。例如，如果电池组件B的负电极漏电，则第二绝缘电阻器Rb的电阻变得比没有漏电的情况小得多。因此，如果电池组件B的负电极漏电，则大部分电池组件电压VB被施加到第一绝缘电阻器Ra，因此在漏电期间测量的第二测量电压的大小小于在没有漏电时测量的值。此时，当第二测量电压的大小减小时，控制单元270可以确定电池组件B的负电极漏电。
图7是用于图示由根据本公开的实施例的用于诊断电池组的负电极接触器的装置执行的确定在负电极接触器处是否发生短路的操作的图。为了便于说明，在图7中未示出第一绝缘电阻器Ra和第二绝缘电阻器Rb，并且图7示出了负电极接触器NC未短路的正常状态下的电路。
图7中所示的电路是在电力系统1000中形成的第三电路CC3，用于确定是否由于负电极接触器NC的故障而发生短路。一起参考图2和图3，控制单元270可以将第三开关SW3、第四开关SW4、第五开关SW5和第六开关SW6控制为闭合状态，并且将第一开关SW1和第二开关SW2控制为断开状态，以形成第三电路CC3。
诊断单元200可以交替地重复第一切换循环和第二切换循环。例如，在执行第一切换循环之后，可以执行第二切换循环，然后可以再次执行第一切换循环。此时，可以将第一切换循环和第二切换循环设置为具有相同的长度。特别地，诊断单元200可以通过选择性地导通和关断第一开关SW1、第二开关SW2和第三开关SW3中的每一个来交替地重复第一切换循环和第二切换循环。更具体地，在第一切换循环中，诊断单元200可以将第一开关SW1和第三开关SW3控制为闭合状态，并且将第二开关SW2控制为断开状态。此外，在第二切换循环中，诊断单元200可以将第一开关SW1控制为断开状态，并且将第二开关SW2和第三开关SW3控制为闭合状态。
诊断单元200可以在第一切换循环和第二切换循环期间测量第一诊断电压、第二诊断电压和第三诊断电压。例如，如图7所示，诊断单元200可以在第一切换循环和第二切换循环期间测量施加在第三节点N3和第二节点N2之间的第一诊断电压。
此外，诊断单元200可以测量施加到正电极保护电容器C1的电压。特别地，诊断单元200可以在第一切换循环和第二切换循环期间测量第二诊断电压，并且基于所测量的第二诊断电压来测量施加到正电极保护电容器C1的电压。
此外，诊断单元200可以测量施加到负电极保护电容器C2的电压。特别地，诊断单元200可以在第一切换循环和第二切换循环期间测量第三诊断电压，并且基于所测量的第三诊断电压来测量施加到负电极保护电容器C2的电压。
优选地，诊断单元200可以通过使用第一诊断电压来诊断负电极接触器NC是否短路。特别地，诊断单元200可以通过使用在第一切换循环和第二切换循环期间测量的第一诊断电压来确定负电极接触器NC是否短路。
更优选地，诊断单元200可以通过使用第二诊断电压和第三诊断电压来诊断负电极接触器NC是否短路。特别地，诊断单元200可以通过使用在第一切换循环和第二切换循环期间测量的第二诊断电压和第三诊断电压来确定负电极接触器NC是否短路。稍后将参考图8至11更详细地描述这一点。
图8和图9是示意性地示出一些电路的图，该电路可以由根据本公开的实施例的用于诊断电池组的负电极接触器的装置形成。为了便于说明，在图8和图9中未示出第一绝缘电阻器Ra、第二绝缘电阻器Rb、电池组电压测量电路260、第二诊断电路240和第三诊断电路250，并且，假定电池组电压VB是预先测量的。
图8和图9中所示的电路是可以在第一切换循环和第二切换循环期间在图7的第三电路CC3中形成的闭合电路。即，图8所示的电路是可以在第一切换循环期间在第三电路CC3中形成的第四电路CC4，并且图9中所示的电路是可以在第二切换循环期间在第三电路CC3中形成的第五电路CC5。
首先，参考图7和图8，诊断单元200可以将第一开关SW1和第三开关SW3控制为闭合状态，并且将第二开关SW2控制为断开状态，以形成第四电路CC4。即，第四电路CC4是可以在第一开关SW1和第三开关SW3处于闭合状态并且第二开关SW2、正电极接触器PC和负电极接触器NC处于断开状态时形成的电路。例如，如图8所示，第四电路CC4是电气闭合电路，其包括电池组件B的正电极端子、第一节点N1、第一电压测量单元210、接地G、正电极保护电容器C1、第三节点N3、第一诊断电路230和第二节点N2。
参考图7和图9，诊断单元200可以将第二开关SW2和第三开关SW3控制为闭合状态，并且将第一开关SW1控制为断开状态，以形成第五电路CC5。即，第五电路CC5是可以在第二开关SW2和第三开关SW3处于闭合状态并且第一开关SW1、正电极接触器PC和负电极接触器NC处于断开状态时形成的电路。例如，如图9所示，第五电路CC5是电气闭合电路，其包括第二电压测量单元220、接地G、正电极保护电容器C1、第三节点N3、第一诊断电路230和第二节点N2。
诊断单元200可以确定负电极接触器NC是否短路。一起参考图2和图7，诊断单元200可以接通正电极接触器PC和负电极接触器NC，使得充电/放电电流在连接到电池模块100的充电-放电路径上流动，然后关断正电极接触器PC和负电极接触器NC。然后，诊断单元200可以通过检查负电极接触器NC是否正常关断来确定负电极接触器NC是否短路。
例如，如图2和7所示，诊断单元200可以接通正电极接触器PC和负电极接触器NC，使得充电/放电电流在连接到电池模块100的充电-放电路径上流动。这里，正电极保护电容器C1可以通过充电/放电电流被充电。更具体地，电池模块100的正电极端子的电压可以被施加到正电极保护电容器C1的连接到第三节点N3的一端。通过这样做，可以通过电池模块100的正电极端子的电压对正电极保护电容器C1进行充电。
随后，诊断单元200可以关断正电极接触器PC和负电极接触器NC，并且检查负电极接触器NC是否正常地关断。在此，参考图7至图9，第三电路CC3是负电极接触器NC被正常地关断的电路，第四电路CC4和第五电路CC5是可以在正电极接触器PC和负电极接触器NC被关断的状态中在第一切换循环和第二切换循环期间形成的电路。
诊断单元200可以测量施加在第三节点N3和第二节点N2之间的电压。特别地，诊断单元200可以在第一切换循环和第二切换循环期间测量施加在第三节点N3和第二节点N2之间的第一诊断电压。例如，如图8和图9中所示，诊断单元200可以基于在第一切换循环期间测量的第一检测电压V1和第三检测电压V3来测量第一诊断电压。此外，诊断单元200可以基于在第二切换循环期间测量的第二检测电压V2和第三检测电压V3来测量第一诊断电压。
例如，如图8所示，如果形成第四电路CC4，则第一组件电流I1通过电池组件电压VB从电池组件B的正电极端子流向电池组件B的负电极端子。此时，由于如上所述正电极保护电容器C1处于充电状态，所以施加到正电极保护电容器C1的电压可以等于电池组件B的电压值。随后，正电极保护电容器C1逐渐被放电。具体而言，通过沿第一电流I1流动的方向输出充电电力，正电极保护电容器C1逐渐被放电。
例如，如图9中所示，如果形成第五电路CC5，则当第二电流I2在与第一电流I1相反的方向上流动时，将反向电压施加到正电极保护电容器C1。即，由诊断单元200检测到的第三检测电压V3具有负值。此时，施加到正电极保护电容器C1的电压的绝对值可以等于电池组件B的电压值。随后，正电极保护电容器C1逐渐被放电。具体地，通过在第二电流I2沿其流动的方向上输出由反向电压施加的电力，正电极保护电容器C1逐渐被放电。
图10是示意性地示出由根据本公开的实施例的用于诊断电池组的负电极接触器的装置测量的第一诊断电压根据时间的变化的曲线图。
图10的曲线图示出了在正电极接触器PC和负电极接触器NC处未发生由故障引起的短路的正常状态下第一诊断电压根据时间的变化。在此，在T0之前和T2之后的区域中，正电极接触器PC和负电极接触器NC两者均被导通，在从T0至T2的区域中，正电极接触器PC和负电极接触器NC两者均被关断。
一起参考图7，在T0之前和T2之后的区域中，正电极接触器PC被导通，使得电池组件B的端子电压被施加在第三节点N3和第二节点N2之间，因此第一诊断电压可以保持在恒定的正值。例如，第一诊断电压可以等于电池组件电压VB。
在与其中形成图8的第四电路CC4的从T0到T1的区域相对应的第一切换循环期间，诊断单元200可以记录包括第一诊断电压的多个测量值根据时间的第一模式。
在与其中形成图9的第五电路CC5的从T1到T2的区域相对应的第二切换循环期间，诊断单元200可以记录包括第一诊断电压的多个测量值根据时间的第二模式。例如，如图10的曲线图所示，第一模式可以是具有其绝对值逐渐减小的正值(即，超过0V)的模式，并且第二模式可以是具有其绝对值逐渐减小的负值(即，小于0V)的模式。
如果在第一切换循环期间第一诊断电压具有正值并且第一诊断电压的绝对值逐渐减小，则诊断单元200可以确定负电极接触器NC处于正常状态而没有短路。另外，如果在第二切换循环期间第一诊断电压具有负值并且第一诊断电压的绝对值逐渐减小，则诊断单元200可以确定负电极接触器NC处于正常状态而没有短路。例如，如果在第一切换循环期间记录的第一模式和在第二切换循环期间记录的第二模式具有如图10所示的形式，则诊断单元200可以确定负电极接触器NC处于正常状态。
图11是示出由根据本公开的另一实施例的用于诊断电池组的负电极接触器的装置执行的确定在负电极接触器处是否发生短路的操作的图。这里，将主要描述与先前实施例不同的特征，并且将不详细描述与先前实施例相同或相似的特征。图11是示出处于短路状态的负电极接触器NC的电路图。
图11中所示的电路是在电力系统1000中形成的第六电路CC6，用于确定是否由于负电极接触器NC的故障而发生短路。
如果由于故障使负电极接触器NC短路，则即使诊断单元200关断负电极接触器NC，负电极接触器NC也会短路以保持接通状态。此时，第二节点N2和第四节点N4可以通过负电极接触器NC电连接。在这种情况下，第一诊断电路230可以通过第三节点N3和第四节点N4与串联连接的正电极保护电容器C1和负电极保护电容器C2并联连接。
例如，如图11所示，第一诊断电路230的一端和正电极保护电容器C1的一端可以共同地连接到第三节点N3。另外，第一诊断电路230的另一端和负电极保护电容器C2的一端可以共同地连接到第四节点N4。通过这样做，第一诊断电路230可以与串联连接的正电极保护电容器C1和负电极保护电容器C2并联连接。
在这种情况下，由于施加在正电极保护电容器C1的一端和负电极保护电容器C2的一端之间的电压——即，施加在第三节点N3和第四节点N4之间的电压——被施加到第一诊断电路230，第三检测电压V3不符合在第一切换循环和第二切换循环期间的在图10中所示的模式。
图12是示意性地示出由根据本公开的另一实施例的用于诊断电池组的负电极接触器的装置测量的第一诊断电压根据时间的变化的曲线图。这里，将主要描述与先前实施例不同的特征，并且将不详细描述与先前实施例相同或相似的特征。
图12所示的曲线图示出了当负电极接触器NC由于故障而短路时第一诊断电压根据时间的变化。在此，在T0之前和T2之后的区域中，正电极接触器PC和负电极接触器NC两者均被导通，并且在从T0至T2的区域中，负电极接触器NC短路。
如果在第一切换循环和第二切换循环期间第一诊断电压具有正值并且持续地保持，则诊断单元200可以确定正电极接触器PC由于短路处于故障状态。
一起参考图11，如果负电极接触器NC短路，则施加在正电极保护电容器C1的一端与负电极保护电容器C2的一端之间的电压——即，施加在第三节点N3与第四节点N3之间的电压——可以被施加到第一诊断电路230。在这种情况下，不像图7和图10的情况，在第一切换循环和第二切换循环期间第一诊断电压可以具有正值并且逐渐减小。具体地，如果在第一切换循环期间记录的第一模式和在第二切换循环期间记录的第二模式具有如图12所示的形式，则诊断单元200可以确定负电极接触器NC处于短路状态。
利用该配置，根据本公开的用于诊断电池组P的负电极接触器的装置可以通过第一诊断电压的测量模式来确定负电极接触器NC是否短路。因此，可以简单地确定负电极接触器NC是否短路。
图13至图15是示意性地示出由根据本公开的另一实施例的用于诊断电池组的负电极接触器的装置所测量的第二诊断电压和第三诊断电压根据时间的变化的曲线图。在图13至图15中所示的曲线图中，①表示第一切换循环，②表示第二切换循环。
图13的曲线图示出当负电极接触器NC由于故障而短路时第二诊断电压和第三诊断电压根据时间的变化。在此，从T0到T1以及从T2到T3的区域是第一切换循环，并且从T1到T2以及从T3到T4的区域是第二切换循环。而且，在从T0到T4的区域中，负电极接触器NC处于短路状态。
诊断单元200可以在重复的第一切换循环和第二切换循环期间记录第二诊断电压的多个测量值和第三诊断电压的多个测量值。例如，如图13所示，当第一切换循环和第二切换循环重复两次时，诊断单元200可以记录包括第二诊断电压的多个测量值根据时间的第三模式。另外，当第一切换循环和第二切换循环重复两次时，诊断单元200可以记录包括第三诊断电压的多个测量值根据时间的第四模式。
如果在第一切换循环和第二切换循环期间第三诊断电压具有0以下的值并且第二诊断电压和第三诊断电压之间的差逐渐减小，则诊断单元200可以确定负电极接触器NC由于短路而处于故障状态。
特别地，在第一切换循环和第二切换循环期间，如果第三诊断电压以上限0和其绝对值为电池组电压VB的下限值进行恒定振动，并且如果第二诊断电压逐渐减小并且以上限0和其绝对值为电池组电压VB的下限值进行规则振幅的振动，则诊断单元200可以确定负电极接触器NC处于具有短路的故障状态。
例如，如图13的曲线图所示，如果第四模式具有0以下的值并且还具有0以下的恒定上限和0以下的恒定下限，同时第二诊断电压逐渐减小，使得在第三模式和第四模式之间的电压值的差逐渐减小，则诊断单元200可以确定负电极接触器NC由于短路而处于故障状态。
例如，如果在重复的第一切换循环和第二切换循环期间记录的第三模式和第四模式具有如图13所示的形式，则诊断单元200可以确定负电极接触器NC由于短路而处于故障状态。
这里，参考图14和15，图14的曲线图示出当正电极接触器PC和负电极接触器NC两者都处于正常状态时的第三模式和第四模式。另外，图15的曲线图示出当正电极接触器PC和负电极接触器NC两者都由于短路而处于故障状态时的第三模式和第四模式。
如在图14的曲线图中所示，如果正电极接触器PC和负电极接触器NC两者都处于正常状态，则第三诊断电压不进行规则振动，而是以第三诊断电压的振幅逐渐减小的模式振动。结果，第二诊断电压和第三诊断电压中的每个振动以具有低于0的上限VH和低于电池组电压VB的下限VL，而不是分别为0和电池组电压VB。
如在图15的曲线图中所示，如果正电极接触器PC和负电极接触器NC两者都由于短路而处于故障状态，则第二诊断电压不会显示逐渐减小，并且第二诊断电压的电压值与第三诊断电压的电压值之间的差不会逐渐减小。
利用该配置，根据本公开的用于诊断电池组P的负电极接触器的装置可以确定是否仅负电极接触器NC短路。根据图13的曲线图中所示的形式，可以以与使正电极接触器PC和负电极接触器NC两者都短路的情况不同的方式来确定是否仅负电极接触器NC短路。
根据本公开的用于诊断电池组P的负电极接触器的装置可以设置在电池组P本身中。即，根据本公开的电池组P可以包括上述用于诊断本公开的电池组P的负电极接触器的装置。在此，电池组P可以包括至少一个二次电池、用于诊断电池组P的负电极接触器的装置、电气部件(BMS、继电器、保险丝等)和壳体等。在这种配置中，根据本公开的用于诊断电池组P的负电极接触器的装置的至少一些组件可以通过补充或添加常规电池组P中包括的组件的功能来实现。例如，根据本公开的用于诊断电池组P的负电极接触器的装置的诊断单元200可以由设置在电池组P处的电池管理系统(BMS)来实现。
图16是用于图示根据本公开的实施例的用于诊断电池组的负电极接触器的方法的流程图。在图16中，每个步骤的主体可以是如上所述的根据本公开的用于诊断电池组P的负电极接触器的装置的每个组件。
如图16所示，根据本公开的用于诊断电池组P的负电极接触器的方法包括绝缘电阻测量步骤(S100)、诊断电压测量步骤(S110)和短路诊断步骤(S120)。
首先，在绝缘电阻测量步骤S100中，可以测量施加在接地G与第一节点N1之间的第一测量电压，设置在电池组P处的电池模块100的正电极端子和正电极接触器PC的一端共同连接到该第一节点N1，并且可以测量施加在接地G与第二节点N2之间的第二测量电压，电池模块100的负电极端子和负电极接触器NC的一端共同连接到该第二节点N2。
在诊断电压测量步骤S110中，可以测量施加在第二节点N2和位于正电极接触器PC的另一端与电池组P的正电极端子之间的第三节点N3之间的第一诊断电压、施加至位于电池组P的正电极端子和接地G之间的正电极保护电容器C1的第二诊断电压、和施加至位于电池组P的负电极端子和接地G之间的负电极保护电容器C2的第三诊断电压。
在短路诊断步骤S120中，可以通过使用第一测量电压和第二测量电压来诊断电池模块是否漏电，并且可以通过使用第一诊断电压、第二诊断电压和第三诊断电压中的至少一个来诊断负电极接触器NC是否短路。
此外，在短路诊断步骤S120中，可以在第一切换循环和第二切换循环期间测量第一诊断电压、第二诊断电压和第三诊断电压。
此外，在短路诊断步骤S120中，如果在第一切换循环期间第一诊断电压具有正值并且第一诊断电压的绝对值逐渐减小，以及如果在第二切换循环期间第一诊断电压具有负值并且第一诊断电压的绝对值逐渐减小，则可以确定负电极接触器NC处于正常状态而没有短路。
此外，在短路诊断步骤S120中，如果在第一切换循环和第二切换循环期间第一诊断电压具有正值并且逐渐减小，则可以确定负电极接触器NC由于短路处于故障状态中。
此外，在短路诊断步骤S120中，如果在第一切换循环和第二切换循环期间第三诊断电压具有0以下的值，并且第二诊断电压的电压值与第三诊断电压的电压值之间的差逐渐减小，则可以确定负电极接触器NC由于短路而处于故障状态。
已经详细描述了本公开。然而，应当理解，详细说明和特定示例虽然指示了本公开的优选实施例，但是仅以说明的方式给出，因为在本公开的范围内的各种改变和修改对于本领域技术人员根据这个详细的描述而言将变得显而易见。
同时，在本说明书中，使用了术语“单元”和“部分”，诸如“诊断单元”和“控制单元”。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，这些术语仅表示逻辑配置单元，并且不旨在表示物理上可分离或必须物理上分离的组件。

Claims (10)

1.一种用于诊断电池组的负电极接触器的装置，其中，所述电池组包括：正电极接触器，所述正电极接触器设置在连接到所述电池组的正电极端子的充电-放电路径上；以及，所述负电极接触器，所述负电极接触器设置在连接到所述电池组的负电极端子的充电-放电路径上，所述装置包括：
第一电压测量单元，所述第一电压测量单元连接在接地和第一节点之间，所述电池组中包括的电池模块的正电极端子和所述正电极接触器的一端共同地连接到所述第一节点，其中，所述第一电压测量单元被配置为测量施加在所述第一节点和所述接地之间的第一测量电压；
第二电压测量单元，所述第二电压测量单元连接在所述接地和第二节点之间，所述电池模块的负电极端子和所述负电极接触器的一端共同连接到所述第二节点，其中，所述第二电压测量单元被配置为测量施加在所述第二节点与所述接地之间的第二测量电压；
正电极保护电容器，所述正电极保护电容器位于所述接地和所述电池组的所述正电极端子之间；
负电极保护电容器，所述负电极保护电容器位于所述接地和所述电池组的所述负电极端子之间；以及
诊断单元，所述诊断单元具有多个诊断电路，所述多个诊断电路被配置为选择性地连接所述第一节点、所述第二节点、第三节点、第四节点、以及所述接地中的两个，所述正电极接触器的另一端和所述正电极保护电容器的一端共同连接到所述第三节点，所述负电极接触器的另一端与所述负电极保护电容器的一端共同连接到所述第四节点，
其中，所述诊断单元被配置为：
测量施加在所述第三节点和所述第二节点之间的第一诊断电压、施加到所述正电极保护电容器的第二诊断电压和施加到所述负电极保护电容器的第三诊断电压；
通过使用所述第一测量电压和所述第二测量电压来诊断所述电池模块是否漏电，以及
通过使用所述第一诊断电压、所述第二诊断电压和所述第三诊断电压中的至少一个来诊断所述负电极接触器是否短路。
2.根据权利要求1所述的用于诊断电池组的负电极接触器的装置，
其中，所述诊断单元包括：
第一诊断电路，所述第一诊断电路连接在所述第三节点和所述第二节点之间，以测量所述第三节点和所述第二节点之间的所述第一诊断电压；
第二诊断电路，所述第二诊断电路连接在所述第三节点与所述接地之间，以测量所述第三节点与所述接地之间的所述第二诊断电压；以及
第三诊断电路，所述第三诊断电路连接在所述第四节点和所述接地之间，以测量所述第四节点和所述接地之间的所述第三诊断电压。
3.根据权利要求2所述的用于诊断电池组的负电极接触器的装置，
其中，所述第一诊断电路包括第三分压电路以及第三开关，所述第三分压电路具有第三保护电阻器和第三检测电阻器，用于对所述第一诊断电压进行分压；所述第三开关用于响应于从所述诊断电路输出的控制信号向所述第三分压电路施加电压，
其中，所述第二诊断电路包括第四分压电路以及第四开关，所述第四分压电路具有第四保护电阻器和第四检测电阻器，用于对所述第二诊断电压进行分压；所述第四开关用于响应于从所述诊断电路输出的控制信号向所述第四分压电路施加电压，并且
其中，所述第三诊断电路包括第五分压电路以及第五开关，所述第五分压电路具有第五保护电阻器和第五检测电阻器，用于对所述第三诊断电压进行分压；所述第五开关用于响应于从所述诊断电路输出的控制信号向所述第五分压电路施加电压。
4.根据权利要求3所述的用于诊断电池组的负电极接触器的装置，
其中，所述第一电压测量单元包括第一分压电路以及第一开关，所述第一分压电路具有第一保护电阻器和第一检测电阻器，用于对所述第一测量电压进行分压；所述第一开关用于响应于从所述诊断电路输出的控制信号向所述第一分压电路施加电压，
其中，所述第二电压测量单元包括第二分压电路以及第二开关，所述第二分压电路具有第二保护电阻器和第二检测电阻器，用于对所述第二测量电压进行分压；所述第二开关用于响应于从所述诊断电路输出的控制信号向所述第二分压电路施加电压。
5.根据权利要求4所述的用于诊断电池组的负电极接触器的装置，
其中，所述诊断单元被配置为：
在第一切换循环期间将所述第一开关和所述第三开关控制为闭合状态；
在所述第一切换循环期间将所述第二开关控制为断开状态，
在第二切换循环期间将所述第一开关控制为断开状态，
在所述第二切换循环期间将所述第二开关和所述第三开关控制为闭合状态，并且
在所述第一切换循环和所述第二切换循环期间测量所述第一诊断电压、所述第二诊断电压和所述第三诊断电压。
6.根据权利要求5所述的用于诊断电池组的负电极接触器的装置，
其中，所述诊断单元被配置为：当在所述第一切换循环期间所述第一诊断电压具有正值且所述第一诊断电压的绝对值逐渐减小时，并且当在所述第二切换循环期间所述第一诊断电压具有负值且所述第一诊断电压的绝对值逐渐减小时，诊断所述负电极接触器处于不具有短路的正常状态。
7.根据权利要求5所述的用于诊断电池组的负电极接触器的装置，
其中，所述诊断单元被配置为：当在所述第一切换循环和所述第二切换循环期间所述第一诊断电压具有正值并且逐渐减小时，确定所述负电极接触器处于具有短路的故障状态。
8.根据权利要求7所述的用于诊断电池组的负电极接触器的装置，
其中，所述诊断单元被配置为：当在所述第一切换循环和所述第二切换循环期间所述第三诊断电压具有0以下的值并且所述第二诊断电压的电压值与所述第三诊断电压的电压值之间的差逐渐减小时，确定所述负电极接触器处于具有短路的故障状态。
9.一种包括根据权利要求1至8中任一项所述的用于诊断电池组的负电极接触器的装置的电池组。
10.一种用于诊断电池组的负电极接触器的方法，其中，所述电池组包括：正电极接触器，所述正电极接触器设置在连接到所述电池组的正电极端子的充电-放电路径上；以及，所述负电极接触器，所述负电极接触器设置在连接到所述电池组的负电极端子的所述充电-放电路径上，所述方法包括：
测量施加在接地和第一节点之间的第一测量电压以及施加在所述接地和第二节点之间的第二测量电压，所述电池组中包括的电池模块的正电极端子和所述正电极接触器的一端共同地连接到所述第一节点，所述电池模块的负电极端子和所述负电极接触器的一端共同连接到所述第二节点；
测量第一诊断电压、第二诊断电压、和第三诊断电压，所述第一诊断电压施加在所述第二节点与第三节点之间，所述第二诊断电压施加到位于所述接地和所述电池组的所述正电极端子之间的正电极保护电容器，所述第三诊断电压施加至位于所述接地和所述电池组的所述负电极端子之间的负电极保护电容器，所述正电极接触器的另一端和所述正电极保护电容器的一端共同连接到所述第三节点；以及
通过使用所述第一测量电压和所述第二测量电压来诊断所述电池模块是否漏电，并且通过使用所述第一诊断电压、所述第二诊断电压和所述第三诊断电压中的至少一个来诊断所述负电极接触器是否短路。
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