CN113661400A - 用于检测电池组缺陷的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开内容涉及用于检测电池组缺陷的设备和方法，更特别地，涉及用于检测设置在电池组中的电容器的缺陷的设备和方法。根据本公开内容，由于使用噪声信号检测电容器的缺陷，因此可容易地检测组装的电池组中的电容器的缺陷。此外，由于本公开内容包括用于噪声信号输出、噪声信号过滤及电压测量的紧凑电路结构，因此可降低用于检测电容器的缺陷的成本。

Description

用于检测电池组缺陷的设备和方法
技术领域
本申请要求享有于2019年5月30日在韩国提交的韩国专利申请第10-2019-0063998号的权益，通过引用将该韩国专利申请的公开内容并入本申请。
本公开内容涉及用于检测电池组缺陷的设备和方法，更特别地，涉及用于检测电池组中设置的电容器的缺陷的设备和方法。
背景技术
近来，对诸如笔记本电脑、摄影机和携带式电话之类的便携式电子产品的需求急剧增加，并且迫切开发电动车辆、能量储存电池、机器人、人造卫星等。因而，正积极地研究允许重复充放电的高性能电池。
目前的市售电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂电池及类似电池。在这些电池中，锂电池收到关注，因为锂电池与镍基电池相比几乎不具有记忆效应，并且锂电池还具有非常低的自放电速率和高能量密度。
包括电池的电池组通常具有过滤器以用于过滤纹波电流或高频电流，并且过滤器通常具有电容器。由于电容器通过高频电流，因此根据电容器在过滤器中的位置，过滤器的类型可分为低通过滤器或高通过滤器。也就是说，过滤器中包括的电容器用于过滤某一频带中的电流，使得可更准确地测量电池的电压。
若电容器出现缺陷，则处于要被过滤的频带中的电流不被过滤，导致可能错误地测量电池的电压。若电池电压未被准确测量，则电池的充电状态(SOC)被错误地计算，从而可导致各种问题。
专利文件1公开了一种构造，该构造根据电池的电压输出模拟信号，并将输出的模拟信号输入到多个过滤器以对输出的模拟信号进行过滤。然而，专利文件1仅公开多个过滤器用于过滤模拟信号中包括的高于截止频率的高频信号，而根本没有公开用于检测过滤器中包括的电容器的缺陷的构造。
(专利文件1)JP 2010-243157 A
发明内容
技术问题
本公开内容被设计用于解决现有技术的问题，因此本公开内容旨在提供一种用于检测电池组缺陷的设备和方法，所述设备和方法以无损方式计算过滤器中包括的电容器的电容并检测电容器的缺陷。
本公开内容的这些及其他目的和优点可从以下详细描述理解并且从本公开内容的示例性实施方式变得更完全显而易见。而且，容易理解的是，本公开内容的目的和优点可由权利要求示出的手段及其组合而实现。
技术方案
在本公开内容的一方面，提供一种用于检测电池组缺陷的设备，包括：电压测量单元，被配置为通过感测线测量电池单元的电压；过滤器单元，具有对应于所述电池单元设置的电容器，且被配置为针对相应的电池单元通过所述电容器过滤由所述电压测量单元测量的电压中包括的噪声；信号输出单元，通过具有噪声电阻器的线连接至所述过滤器单元，且被配置为当被输入具有频率信息的控制信号时将具有对应于所述频率信息的输出频率的噪声信号输出到所述过滤器单元；和控制单元，连接至所述电压测量单元和所述信号输出单元，且被配置为将具有所述频率信息的所述控制信号发送到所述信号输出单元，接收由所述电压测量单元测量的电池单元的电压值，及基于接收的电池单元的电压值和预设参考值检测所述过滤器单元中包括的所述电容器的缺陷。
当电池组内设置多个电池单元时，所述控制单元可被配置为接收由所述电压测量单元测量的所述多个电池单元的每一个电池单元的电压值，并基于接收的所述多个电池单元的每一个电池单元的电压值和所述预设参考值检测对应于所述多个电池单元的每一个电池单元的电容器的缺陷。
所述过滤器单元可包括与所述电池单元串联连接的过滤器电阻器，所述电容器连接至所述感测线上的位于所述过滤器电阻器与所述电压感测单元之间的节点以并联地连接至相应的电池单元。
所述信号输出单元可通过具有噪声电阻器的噪声线连接至所述节点。
在本公开内容的另一方面，当电池组内设置多个电池单元时，所述设备可进一步包括线路分支单元，所述线路分支单元被配置为将所述噪声线的至少一部分分成多条支线。
所述多条支线的每一条支线可连接至对应于所述多个电池单元的每一个电池单元的所述节点。
所述噪声电阻器可在所述噪声线上设置在所述线路分支单元与所述信号输出单元之间。
所述控制单元可被配置为基于接收的电池单元的电压值计算目标电压值，比较计算出的目标电压值与所述预设参考值，根据比较结果选择输出频率，并且基于所选择的输出频率确定所述电容器是否具有缺陷。
所述控制单元可被配置为从所述电压测量单元接收电池单元的最大电压值和最小电压值，并基于所述最大电压值与所述最小电压值之间的差计算所述目标电压值。
所述控制单元可被配置为通过使用所选择的输出频率和所述噪声电阻器的电阻值计算对应于所述电池单元的所述电容器的电容。
在本公开内容的又一方面中，所述设备可进一步包括储存单元，所述储存单元设有对应于所述电池单元的频率-电压表，使得输出的噪声信号的输出频率和由所述电压测量单元测量的电压值彼此映射地储存在所述储存单元中。
所述控制单元可被配置为改变所述频率信息并将包括改变的频率信息的控制信号发送到所述信号输出单元。
所述控制单元可被配置为在取决于所述电容器的初始电容和所述噪声电阻器的电阻值的预设频率范围内改变所述频率信息。
所述控制单元可被配置为在所述预设频率范围内以预设频率间隔改变所述频率信息。
所述预设频率间隔可以是基于可由所述电压测量单元测量的最小电压的大小提前设定的频率间隔。
在所述预设频率范围内改变所述频率信息之前，所述控制单元可被配置为：发送包括预定的保留频率的频率信息的控制信号到所述信号输出单元，所述保留频率选自小于所述预设频率范围的频率范围；当由所述信号输出单元输出具有对应于所述保留频率的输出频率的噪声信号时，接收由所述电压测量单元测量的电池单元的电压值；基于接收的电压值计算保留电压值；及基于计算出的电池单元的保留电压值和所述预设参考值检测所述过滤器单元中包括的所述电容器的缺陷。
在本公开内容的又一方面，还提供一种电池组，所述电池组包括根据本公开内容一方面的用于检测电池组缺陷的设备。
在本公开内容的再一方面，还提供一种用于检测电池组缺陷的方法，包括：噪声信号输出步骤，当输入包括频率信息的控制信号时，输出具有对应于所述频率信息的输出频率的噪声信号；电压测量步骤，在输出所述噪声信号之后，测量电池单元的部分频带被过滤的电压；和缺陷检测步骤，基于在所述电压测量步骤中测量的电压值和预设参考值检测对应于所述电池单元的电容器的缺陷。
有益效果
根据本公开内容，由于利用噪声信号检测电容器的缺陷，因此可容易地检测组装的电池组中的电容器的缺陷。
此外，由于本公开内容包括用于噪声信号输出、噪声信号过滤及电压测量的紧凑的电路结构，因此可降低用于检测电容器的缺陷的成本。
此外，根据本公开内容，由于诸如电池单元的测量电压和电容器的电容的信息被提供给用户，因此用户可掌握诸如电容器的劣化程度和/或劣化速度的趋势。
本公开内容的效果不限于以上提到的效果，未提到的其他效果将由本领域技术人员从权利要求书的描述清楚地了解。
附图说明
附图示出本公开内容的优选实施方式并与前述公开内容一起用于提供对本公开内容的技术特征的进一步理解，因此，本公开内容不被解释为限制于附图。
图1是示意地示出根据本公开内容实施方式的用于检测电池组缺陷的设备的图。
图2是示出根据本公开内容实施方式的用于检测电池组缺陷的设备的示例的图。
图3是示出根据本公开内容实施方式的用于检测电池组缺陷的设备的另一示例的图。
图4是示出根据本公开内容实施方式的用于检测电池组缺陷的设备中的线路分支单元的示例的图。
图5是示出根据本公开内容实施方式的用于检测电池组缺陷的设备中的线路分支单元的另一示例的图。
图6示出根据本公开内容实施方式的使用用于检测电池组缺陷的设备检测电容器的缺陷而获得的试验数据。
图7是示出根据本公开内容实施方式的储存在用于检测电池组缺陷的设备中的频率-电压表的示例的图。
图8是示出根据本公开内容实施方式的储存在用于检测电池组缺陷的设备中的频率-分贝表的示例的图。
图9是示意地示出根据本公开内容另一实施方式的用于检测电池组缺陷的方法的流程图。
具体实施方式
应理解的是，在说明书和随附权利要求书中使用的术语不应被解释为限制于一般的词典含义，而应在允许发明人为了最佳说明而适当定义术语的原则的基础上，基于对应于本公开内容的技术方面的含义和概念来解释。
因此，本文进行的描述仅是为了说明目的的优选示例，而非意在限制本公开内容的范围，因此应理解，在不背离本公开内容的范围的情况下可对其做出其他等同替换和修改。
另外，在描述本公开内容时，当认为对相关已知元素或功能的详细描述会使本公开内容的关键主题不明确时，本文将省去该详细描述。
包括诸如“第一”、“第二”等序数的术语可用于将各种元件中的一个元件与另一元件区别开，但不意欲由这些术语限制元件。
在整个说明书中，当一部分被称为“包括”或“包含”任何元件时，其意指该部分可另外包括其他元件，而非排除其他元件，除非另有特别说明。此外，说明书中描述的术语“控制单元”是指处理至少一个功能或操作的单元，并且可由硬件、软件或硬件和软件的组合来实施。
此外，在整个说明书中，当一部分被称为与另一部分“连接”时，其不限于它们“直接连接”的情况，而是还包括在它们之间设有另一元件的“间接连接”的情况。
以下，将参照附图详细描述本公开内容的优选实施方式。
图1是示意地示出根据本公开内容实施方式的用于检测电池组缺陷的设备100的图。图2是示出根据本公开内容实施方式的用于检测电池组缺陷的设备100的示例的图。
参照图1，根据本公开内容实施方式的用于检测电池组1的缺陷的设备100可包括在电池组1中。也就是说，电池组1可包括电池模块10和用于检测电池组缺陷的设备100。这里，电池模块10可包括一个电池单元B或多个电池单元B。
在图1的实施方式中，根据本公开内容实施方式的用于检测电池组1的缺陷的设备100可包括电压测量单元110、过滤器单元120、信号输出单元130和控制单元140。
电压测量单元110可被配置为通过感测线L测量电池单元B的电压。例如，感测线L的一端可连接至电池模块10的电极引线，感测线L的另一端可连接至电压测量单元110的输入端子。因此，电压测量单元110可通过感测线L测量电池模块10中包括的电池单元B的电压。
例如，在图2的实施方式中，假设电池模块10包括一个电池单元B。电压测量单元110可被配置为通过连接至电池单元B的感测线L测量电池单元B的电压。特定地，电池单元B的正极与电压测量单元110的输入端子之间可经由感测线L进行连接。
过滤器单元120可包括对应于电池单元B形成的电容器C。此时，电容器C可串联或并联地连接至电池单元B。
例如，在图2的实施方式中，由于电池模块10中包括一个电池单元B，因此过滤器单元120可包括一个电容器C。
此外，过滤器单元120可被配置为通过电容器C来过滤由电压测量单元110针对相应的电池单元B测量的电压中包括的噪声。
例如，在图1和图2的实施方式中，过滤器单元120可设置在电池模块10与电压测量单元110之间以过滤电压测量单元110所测量的电压中包括的噪声。这里，可使用低通过滤器或高通过滤器来构造过滤器单元120。图2示出了使用低通过滤器构造过滤器单元120的实施方式。为便于说明，将过滤器单元120描述成使用低通过滤器来构造。
更特定地，在图2的实施方式中，过滤器单元120可包括电容器C和过滤器电阻器R。这里，过滤器单元120的电容器C可并联地连接至电池单元B。例如，电容器C的一端可连接至感测线L，电容器C的另一端可连接至电池模块10的负极端子(电池组端子P-)。
另外，过滤器单元120的过滤器电阻器R可设置在感测线L上。例如，如图2所示，过滤器电阻器R可设置在电池模块10的正极端子(电池组端子P+)与电容器C所连接的点之间。
通过过滤器单元120包括电容器C和过滤器电阻器R的构造，电压测量单元110可测量比过滤器单元120的截止频率高的高频衰减的电压。也就是说，根据可使高频通过的电容器C的特性，电压测量单元110可测量电池单元B的高频衰减的电压。
信号输出单元130可通过具有噪声电阻器Rn的线连接至过滤器单元120。
例如，在图2的实施方式中，信号输出单元130可通过具有噪声电阻器Rn的噪声线Ln连接至过滤器单元120。这里，噪声电阻器Rn是提前知道其电阻值的电阻器，并且可以是电阻值具有微小变化的电阻器。
此时，更优选使噪声电阻器Rn的尺寸较小。例如，若噪声电阻器Rn的尺寸太大，则从信号输出单元130输出的噪声信号的大小可被大大减小。在该情况中，即使从信号输出单元130输出具有不同输出频率的噪声信号，输入到过滤器单元120的信号的大小也可能因噪声电阻器Rn而较小，从而使输入到过滤器单元120的信号之间的差异不明显。而且，若噪声电阻器Rn的尺寸太大，则由外部因素造成的波动可为严重的。例如，若噪声电阻器Rn的尺寸太大，则根据诸如电池组1内的温度或湿度之类的外部因素，噪声电阻器Rn的尺寸相应地变化。因此，可将噪声电阻器Rn的尺寸设定为较小，使得检测电池组缺陷的可靠性和准确性受外部因素的影响较小。
此外，信号输出单元130可接收包括频率信息的控制信号。例如，信号输出单元130可接收来自控制单元140的控制信号。
若被输入控制信号，则信号输出单元130可被配置为向过滤器单元120输出噪声信号，所述噪声信号具有对应于控制信号中包括的频率信息的输出频率。这里，频率信息可包括关于从信号输出单元130输出的噪声信号中包括的输出频率的信息。也就是说，信号输出单元130可输出具有频率的信号，并且可输出具有对应于输入的控制信号中包括的频率信息的频率的噪声信号。
例如，在图2的实施方式中，若信号输出单元130从控制单元140接收包括x[Hz]频率信息的控制信号，则信号输出单元130可通过噪声线Ln输出具有x[Hz]频率的噪声信号。相应地，可通过噪声线Ln将具有x[Hz]频率的噪声信号输入到过滤器单元120。特定地，输出的噪声信号可被施加到感测线L，并且输出的噪声信号可与输入到电压测量单元110的电池单元B的电压测量信号结合。此外，在与噪声信号结合的电压测量信号中，高频分量可被过滤器单元120过滤。也就是说，在与噪声信号结合的电压测量信号中，高频分量可通过电容器C并行进到电池组1的负极端子(P-)。因而，电压测量单元110可接收电池单元B的高频分量被过滤的电压测量信号，并测量电池单元B的电压。这里，在图2的实施方式中，应注意到，为便于说明，通过电容器C的高频分量被图示为行进到电池组1的负极端子(P-)。也就是说，若电池组1具有连接至电容器C的单独接地端子，则通过电容器C的高频分量可行进到接地端子。
控制单元140可连接至电压测量单元110和信号输出单元130。例如，参照图1和图2，控制单元140可通过配线连接至电压测量单元110和信号输出单元130。因而，控制单元140可向/从电压测量单元110和信号输出单元130发送及接收信号。
此外，控制单元140可被配置为向信号输出单元130发送控制信号。如以上描述的，可在发送至信号输出单元的控制信号中包括频率信息。
例如，控制单元140可向信号输出单元130发送包括频率信息的控制信号。若信号输出单元130从控制单元140接收包括频率信息的控制信号，则信号输出单元130可通过噪声线Ln输出噪声信号，所述噪声信号具有对应于控制信号中包括的频率信息的输出频率。因而，具有输出频率的噪声信号可被输入到过滤器单元120。
特定地，在图2的实施方式中，控制单元140可向信号输出单元130发送包括x[Hz]频率信息的控制信号。信号输出单元130可通过噪声线Ln输出包括x[Hz]输出频率的噪声信号。通过噪声线Ln输出的噪声信号可被施加到感测线L。此外，噪声信号中包括的高频分量可被过滤器单元120过滤。
此外，控制单元140可被配置为接收由电压测量单元110测量的电池单元B的电压值。这里，由电压测量单元110测量的电池单元B的电压值可以是高频被过滤器单元120过滤的电压值。
例如，根据输出频率，从信号输出单元130输出的一些或全部噪声信号可被过滤器单元120过滤，并且电压测量单元110可测量包括过滤的噪声信号的电池单元B的电压。此外，控制单元140可从电压测量单元110接收电池单元B的电压值。
特定地，由信号输出单元130输出的噪声信号可被过滤器单元120过滤。在该情况中，在噪声信号中包括的高于截止频率的高频分量被过滤器单元120衰减，使得噪声信号中包括的高频分量可被过滤。这里，截止频率可以是基于电容器C的电容的频率值。也就是说，当电容器C的电容较小时，将被过滤的频带也会减小。因此，可根据电容器C的过滤结果检测电容器C中的缺陷。将在下面描述关于电容器C和截止频率的相关等式。
此外，控制单元140可被配置为基于接收的电池单元B的电压值和预设参考值来检测过滤器单元120中包括的电容器C的缺陷。例如，在图2的实施方式中，控制单元140可比较接收的电池单元B的电压值与预设参考值并基于比较结果检测过滤器单元120中包括的电容器C的缺陷。
例如，若在电池组的过滤器单元120所包括的电容器C中出现缺陷，则该缺陷影响过滤器单元120的过滤，因此无法准确地测量电池单元B的电压。此外，若未准确地测量电池单元B的电压，则电池单元B的充电状态(SOC)可被错误地估计，从而导致电池单元B过充电或过放电的问题。另外，由于未准确地测量电池单元B的电压，因此可能发生诸如电池单元B的诸如膨胀、燃烧或爆炸之类的各种预料不到的问题。
也就是说，可基于噪声信号的过滤结果确认电容器C的过滤性能，并且可基于检查的过滤性能检测电容器C的缺陷。因此，根据本公开内容实施方式的用于检测电池组缺陷的设备100具有以无损方式容易地检测组装的电池组1内设置的电容器C的缺陷的优点。
若在电池组1中设置多个电池单元B，则控制单元140可被配置为接收由电压测量单元110测量的多个电池组B的每一个电池组的电压值。将参照图3描述在电池模块10中包括多个电池单元B的示例。
图3是示出根据本公开内容实施方式的用于检测电池组缺陷的设备100的另一示例的图。
在图3的实施方式中，电池模块10可包括多个电池单元B。例如，电池模块10可包括第一电池单元B1、第二电池单元B2、第三电池单元B3和第四电池单元B4。
第一感测线L1可连接至第一电池单元B1的正极端子和电压测量单元110，第二感测线L2可连接至第二电池单元B2的正极端子和电压测量单元110。第三感测线L3可连接至第三电池单元B3的正极端子和电压测量单元110，第四感测线L4可连接至第四电池单元B4的正极端子和电压测量单元110。
电压测量单元110可通过第一感测线L1测量第一电池单元B1的电压，通过第二感测线L2测量第二电池单元B2的电压。此外，电压测量单元110可通过第三感测线L3测量第三电池单元B3的电压，通过第四感测线L4测量第四电池单元B4的电压。
由信号输出单元130输出的噪声信号可通过噪声线Ln输入到每一条感测线L1、L2、L3和L4。例如，若设置多条噪声线Ln，则各噪声线可连接至每一条感测线L1、L2、L3和L4。作为另一示例，若设置一条噪声线Ln，则该噪声线Ln可分为多条支线，并且多条支线的每一条可连接至每一条感测线L1、L2、L3和L4。
在图3的实施方式中，设置了一条噪声线Ln。参照图3的实施方式，噪声线Ln可分别连接至第一感测线L1、第二感测线L2、第三感测线L3和第四感测线L4。更特定的，噪声线Ln可连接至第一感测线L1上的位于第一电阻器R1与电压测量单元110之间的第一节点N1。此外，噪声线Ln可连接至第二感测线L2上的位于第二电阻器R2与电压测量单元110之间的第二节点N2。另外，噪声线Ln可连接至第三感测线L3上的位于第三电阻器R3与电压测量单元110之间的第三节点N3。此外，噪声线Ln可连接至第四感测线L4上的位于第四电阻器R4与电压测量单元110之间的第四节点N4。
在该构造中，由信号输出单元130输出的噪声信号可分别输入到第一节点N1、第二节点N2、第三节点N3和第四节点N4。此外，噪声信号可被过滤器单元120中包括的每一个第一电容器C1、第二电容器C2、第三电容器C3和第四电容器C4过滤。电压测量单元110可将第一电池单元B1、第二电池单元B2、第三电池单元B3和第四电池单元B4的每一个的测量电压值发送到控制单元140。
此外，控制单元140可被配置为基于所接收的多个电池单元B的每一个电池单元的电压值和预设参考值检测对应于多个电池单元B的每一个电池单元的电容器C的缺陷。
在图3的实施方式中，第一电容器C1是对应于第一电池单元B1的电容器，可并联连接至第一电池单元B1，使得第一电容器C1的一端连接至第一节点N1，第一电容器C1的另一端连接至电池模块10的负极端子(电池组端子P-)。
第二电容器C2是对应于第二电池单元B2的电容器，可并联连接至第二电池单元B2，使得第二电容器C2的一端连接至第二节点N2，第二电容器C2的另一端连接至电池模块10的负极端子(电池组端子P-)。
第三电容器C3是对应于第三电池单元B3的电容器，可并联连接至第三电池单元B3，使得第三电容器C3的一端连接至第三节点N3，第三电容器C3的另一端连接至电池模块10的负极端子(电池组端子P-)。
第四电容器C4是对应于第四电池单元B4的电容器，可并联连接至第四电池单元B4，使得第四电容器C4的一端连接至第四节点N4，第四电容器C4的另一端连接至电池模块10的负极端子(电池组端子P-)。
控制单元140可基于第一电池单元B1的电压值和预设参考值检测第一电容器C1的缺陷，基于第二电池单元B2的电压值和预设参考值检测第二电容器C2的缺陷。此外，控制单元140可基于第三电池单元B3的电压值和预设参考值检测第三电容器C3的缺陷，基于第四电池单元B4的电压值和预设参考值检测第四电容器C4的缺陷。这里，预设参考值可指某一值或某一值范围。
也就是说，根据本公开内容实施方式的用于检测电池组缺陷的设备100可通过独立地确定对应于各电池单元B的各电容器C是否具有缺陷来确定对应任何电池单元B的电容器C是否具有缺陷。因此，根据本公开内容实施方式的用于检测电池组缺陷的设备100可向用户提供检测到缺陷的电容器C的信息。此外，通过断开检测到缺陷的电容器C与对应于该电容器C的电池单元B之间的连接，可提前防止可能由于错误地测量相应电池单元B的电压造成的任何问题。
这里，控制单元140可选择性地包括本领域已知的处理器、专用集成电路(ASIC)、其他芯片集、逻辑电路、寄存器、通信调制解调器、数据处理装置及类似装置，以执行根据本公开内容实施方式的用于检测电池组缺陷的设备100中进行的各种控制逻辑。而且，当在软件中实施控制逻辑时，控制单元140可实施为一组程序模块。此时，程序模块可储存在存储器中且由处理器执行。存储器可位于处理器内或外且可通过各种熟知手段连接至处理器。
此外，参照图2，根据本公开内容实施方式的用于检测电池组缺陷的设备100可进一步包括储存单元150。这里，储存单元150可储存噪声电阻器Rn的电阻值、处于BOL(寿命开始)状态的电池单元B的输出电压值及类似数据。也就是说，储存单元150可储存根据本公开内容实施方式的用于检测电池组缺陷的设备100的每个部件执行操作和功能所必需的数据、在执行操作或功能的过程中产生的数据或类似数据。储存单元150在种类上不受特别限制，只要它是能够记录、擦除、更新及读取数据的已知信息储存装置即可。作为示例，信息储存装置可包括RAM(随机存取存储器)、闪存、ROM(只读存储器)、EEPROM(电可擦可编程只读存储器)、寄存器及类似装置。储存单元150可储存其中限定可由控制单元140执行的处理的程序或程序代码。
过滤器单元120可包括过滤器电阻器R和电容器C，过滤器电阻器R位于感测线上并与电池单元B串联连接，电容器C连接至感测线L上的位于过滤器电阻器R与电压测量单元110之间的节点N以并联地连接至相应的电池单元B。
例如，在图2的实施方式中，过滤器单元120可包括低通过滤器，该低通过滤器具有包括电阻器R和电容器C的结构。也就是说，过滤器单元120可包括设置在感测线L上且串联连接至电池单元B的过滤器电阻器R。下面，为便于说明，感测线L上的位于过滤器电阻器R与电压测量单元110之间的线将被称为节点N。电容器C的一端可连接至节点N。
若过滤器单元120被设置为高通过滤器，则图2的实施方式中的过滤器电阻器R和电容器C的位置可彼此互换。
此外，在图3的实施方式中，过滤器电阻器R1、R2、R3和R4和相应的电容器C1、C2、C3和C4的位置可彼此互换。
信号输出单元130可被配置为通过具有噪声电阻器Rn的噪声线Ln连接至节点N。也就是说，信号输出单元130可通过噪声线Ln连接至过滤器单元120。
例如，在图2的实施方式中，噪声线Ln可连接至节点N，并且噪声电阻器Rn可设置于噪声线Ln上。优选地，在节点N上，噪声线Ln可连接在电容器C的一端所连接的点与过滤器电阻器R之间。因此，可通过电容器C过滤从信号输出单元130输出的噪声信号的高频。
也就是说，根据本公开内容实施方式的用于检测电池组缺陷的设备100具有通过使用针对每个电池单元B设置的过滤器过滤测量的电压中包括的某一频带的频率的优点。例如，设备100可过滤纹波信号和噪声高频信号。此外，用于检测电池组缺陷的设备100具有对应于每个电池单元B的电容器C，并且具有独立地检测每个电容器C的缺陷的优点。
当在电池组1中设置多个电池单元B时，根据本公开内容实施方式的用于检测电池组1的缺陷的设备100可进一步包括线路分支单元160，线路分支单元160被配置为将噪声线Ln的至少一部分分成多条支线。另外，线路分支单元160可电连接至控制单元140。
例如，在图3的实施方式中，线路分支单元160可将噪声线Ln分成第一支线Ln1、第二支线Ln2、第三支线Ln3和第四支线Ln4。此外，线路分支单元160可通过噪声线Ln连接至信号输出单元130。线路分支单元160还可通过第一支线Ln1、第二支线Ln2、第三支线Ln3和第四支线Ln4连接至过滤器单元120。
连接线路分支单元160和过滤器单元120的支线的数量可对应于电池模块10中包括的电池单元B1至B4的数量。也就是说，在图3的实施方式中，由于电池模块10中包括的电池单元的数量是4，因此支线的数量也可以是4。
多条支线可分别与对应于多个电池单元的节点连接。
也就是说，线路分支单元160可通过多条支线Ln1至Ln4连接至分别对应于多条感测线L1至L4的节点N1至N4。
例如，在图3的实施方式中，线路分支单元160可将噪声线Ln分为第一支线Ln1、第二支线Ln2、第三支线Ln3和第四支线Ln4。第一支线Ln1、第二支线Ln2、第三支线Ln3和第四支线Ln4可分别连接至第一节点N1、第二节点N2、第三节点N3和第四节点N4。
特定地，在图3的实施方式中，在第一节点N1上，第一支线Ln1可连接在第一电容器C1的一端所连接的点与第一过滤器电阻器R1之间，并且可通过第一支线Ln1将噪声信号施加至第一节点N1。
类似地，在第二节点N2上，第二支线Ln2可连接在第二电容器C2的一端所连接的点与第二过滤器电阻器R2之间，并且可通过第二支线Ln2将噪声信号施加至第二节点N2。
此外，在第三节点N3上，第三支线Ln3可连接在第三电容器C3的一端所连接的点与第三过滤器电阻器R3之间，并且可通过第三支线Ln3将噪声信号施加至第三节点N3。
在第四节点N4上，第四支线Ln4可连接在第四电容器C4的一端所连接的点与第四过滤器电阻器R4之间，并且可通过第四支线Ln4将噪声信号施加至第四节点N4。
这里，线路分支单元160可设置为包括多路分配器(DEMUX)或多个开关的结构。
图4是示出根据本公开内容实施方式的用于检测电池组缺陷的设备中的线路分支单元的示例的图。
参照图4，线路分支单元160可设置为多路分配器。线路分支单元160可以是连接n条输入线和m条输出线的多路分配器。这里，m和n均是正整数，且根据多路分配器的定义，m大于n。
此外，设置为多路分配器的线路分支单元160可包括输入端子IT、串行端子ST和输出端子OT。例如，在图4的实施方式中，由于电池模块10中包括的电池单元的数量是4，因此线路分支单元160可包括一个输入端子IT、两个串行端子ST和四个输出端子OT。也就是说，线路分支单元160可包括输入端子IT、第一串行端子ST1、第二串行端子ST2、第一输出端子OT1、第二输出端子OT2、第三输出端子OT3和第四输出端子OT4。
噪声线Ln可连接至输入端子IT，并且从信号输出单元130输出的噪声信号可被输入到输入端子IT。
分支控制线Ls可连接至串行端子ST，且线路分支单元160可通过分支控制线Ls连接至控制单元140。控制单元140可通过分支控制线Ls发送分支指令，线路分支单元160可根据接收到的分支指令在输出端子OT中选择用于将输入到输入端子IT的噪声信号输出的端子。例如，若线路分支单元160中分支的最大线数是N，则串行端子ST的数量可以是大于‘Log2N’的整数。优选地，串行端子ST的数量可以是大于‘Log2N’的整数当中最小的整数。例如，若N是4，则串行端子ST的数量可以是2或更多。作为另一示例，若N是7，由于‘Log27’大于2且小于3，故大于‘Log27’的整数是大于等于3的整数。然而，优选地，串行端子ST的数量可为3。
在以下示例中，如图4所示，假设分支控制线Ls被设置为第一线Ls1和第二线Ls2。而且，为便于说明，从控制单元140输出到第一线Ls1和第二线Ls2的一对信号被表示为(x,x)的形式。例如，若控制单元140向第一线Ls1输出a信号且向第二线Ls2输出b信号，则可表示为控制单元140输出(b,a)信号。
例如，在通过输入端子IT输入噪声信号的状态下，若控制单元140输出(0,0)信号，则线路分支单元160可通过第一输出端子OT1输出输入的噪声信号。
作为另一示例，在通过输入端子IT输入噪声信号的状态下，若控制单元140输出(0,1)信号，则线路分支单元160可通过第二输出端子OT2输出输入的噪声信号。
作为另一示例，在通过输入端子IT输入噪声信号的状态下，若控制单元140输出(1,0)信号，则线路分支单元160可通过第三输出端子OT3输出输入的噪声信号。
作为另一示例，在通过输入端子IT输入噪声信号的状态下，若控制单元140输出(1,1)信号，则线路分支单元160可通过第四输出端子OT4输出输入的噪声信号。
也就是说，线路分支单元160可基于通过串行端子ST输入的信号的组合选择输出端子来输出噪声信号。
作为另一示例，在通过输入端子IT输入噪声信号的状态下，若控制单元140输出(0,0)、(0,1)、(1,0)和(1,1)信号，则线路分支单元160可通过第一输出端子OT1、第二输出电子OT2、第三输出端子OT3和第四输出端子OT4输出输入的噪声信号。
支线可连接至输出端子OT，并且线路分支单元160可通过支线连接至过滤器单元120。优选地，线路分支单元160可通过支线连接至过滤器单元120中包括的每个节点。
第一支线Ln1可连接至第一输出端子OT1，第二支线Ln2可连接至第二输出端子OT2。第三支线Ln3可连接至第三输出端子OT3，第四支线Ln4可连接至第四输出端子OT4。
例如，在通过输入端子IT输入噪声信号的状态下，若控制单元140输出(0,0)和(1,1)信号，则线路分支单元160可通过第一输出端子OT1和第四输出端子OT4输出输入的噪声信号。在该情况中，从信号输出单元130输出的噪声信号可被输入到第一节点N1和第四节点N4。
图5是示出根据本公开内容实施方式的用于检测电池组缺陷的设备中的线路分支单元160的另一示例的图。
参照图5，线路分支单元160可包括多条支线Ln1至Ln4和多个开关S1至S4。这里，多个开关S1至S4的类型可在机械开关、电子开关和电动开关中选择，但不限于此。然而，为了最小化多个开关S1至S4的影响，多个开关S1至S4全部可设置为具有相同类型和规格的开关。也就是说，若第一开关S1是FET，则第二开关S2、第三开关S3和第四开关S4可亦为FET。
例如，连接至线路分支单元160的噪声线Ln可基于分支点(BP)而分成第一支线Ln1、第二支线Ln2、第三支线Ln3和第四支线Ln4。此外，第一开关S1可设置于第一支线Ln1，第二开关S2可设置于第二支线Ln2。而且，第三开关S3可设置于第三支线Ln3，第四开关S4可设置于第四支线Ln4。
如图5示意地所示，多个开关S1至S4的每一个可通过分支控制线Ls连接至控制单元140。因而，控制单元140可独立地控制第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3和第四开关S4的操作状态。
例如，控制单元140可将第一开关S1和第二开关S2的操作状态控制为导通状态，并将第三开关S3和第四开关S4的操作状态控制为关断状态。在该情况中，可通过第一输出端子OT1和第二输出端子OT2输出经由输入端子IT输入的噪声信号。也就是说，可通过第一支线Ln1和第二支线Ln2将噪声信号施加至第一节点N1和第二节点N2。
由于根据本公开内容示例性实施方式的用于检测电池组缺陷的设备100包括线路分支单元160以将噪声线Ln分成多条支线，因此电路构造相对简单，由此具有提高生产率并降低生产成本的优点。
噪声电阻器Rn可在噪声线Ln上设置在线路分支单元160与信号输出单元130之间。
在图3的实施方式中，尽管噪声线Ln被线路分支单元160分成第一支线Ln1、第二支线Ln2、第三支线Ln3和第四支线Ln4，但噪声电阻器Rn可设置在信号输出单元130与线路分支单元160之间。
由于根据本公开内容实施方式的用于检测电池组缺陷的设备100包括一个噪声电阻器Rn，因此当检测每个电容器C的缺陷时，可最小化噪声电阻器Rn的影响。因此，可更准确地检测电容器C的缺陷。
下面，详细描述将电池单元B的电压值与预设参考值进行比较来检测电容器C的缺陷的过程。
控制单元140可基于接收的电池单元B的电压值计算目标电压值。这里，目标电压值是指将要与预设参考值进行比较的值，并且控制单元140处理由电压测量单元110测量的电池单元B的电压值以获得目标电压值。
下面，为便于说明，假设电池单元B的输出电压是V[V]。
例如，在图2中，可通过感测线L从电池单元B输出DC电流。输出的DC电流可通过过滤器电阻器R并与从信号输出单元130输出的噪声信号结合。此时，由于噪声信号是具有频率的AC电流，因此电压测量单元110可测量到在基于V[V]的某一范围内的电压值以作为电池单元B的输出电压。电压测量单元110可测量电池单元B的最大电压值(Vmax)和最小电压值(Vmin)。此外，控制单元140可通过处理由电压测量单元110测量的最大电压值和最小电压值来计算目标电压值。例如，控制单元140可基于最大电压值和最小电压值之间的差来计算目标电压值。
例如，预设参考值是在电池单元B处于初始状态时测量的值，并且当信号输出单元130输出具有预设大小的频率的噪声信号时，由电压测量单元110测量该预设参考值。例如，当电池单元B处于初始状态时，信号输出单元130可输出具有约100[mV]的大小和10[Hz]的非常小的输出频率的噪声信号。在该情况下，由电压测量单元110测量的电池单元B的最大电压值和最小电压值之间的差可为预设参考值。
也就是说，预设参考值对每个电池单元可为不同的。例如，在图3的实施方式中，即使第一电池单元B1、第二电池单元B2、第三电池单元B3和第四电池单元B4是通过同一工艺线生产的，这些电池单元也可能因诸如内部电阻的微小差异之类的许多因素而不被认为是完全相同的。因此，由于针对每个电池单元测量的最大电压值和最小电压值可为不同的，因此第一电池单元B1、第二电池单元B2、第三电池单元B3和第四电池单元B4的预设参考值可彼此不同。
控制单元140可将计算出的目标电压值与预设参考值进行比较。例如，控制单元140可计算目标电压值与预设参考值之比。也就是说，若预设参考值是A[mV]并且目标电压值是B[mV]，则控制单元140可通过比较目标电压值和预设参考值来计算B÷A×100。
在图3的实施方式中，若噪声信号被施加至第一节点N1、第二节点N2、第三节点N3和第四节点N4的所有节点，则控制单元140可为第一电池单元B1、第二电池单元B2、第三电池单元B3和第四电池单元B4的每一个电池单元计算目标电压值，并将计算出的目标电压值与预设参考值进行比较。此外，控制单元140可为第一电池单元B1计算第一目标电压值并将第一目标电压值与第一电池单元B1的预设参考值进行比较。控制单元140可针对第二电池单元B2、第三电池单元B3和第四电池单元B4执行相应的操作。
控制单元140可根据计算出的目标电压值与预设参考值的比较结果选择输出频率。优选地，控制单元140可选择当计算出的目标电压值以大约预设比率不同于预设参考值时的输出频率。
针对特定示例，控制单元140可向信号输出单元130发送包括a[Hz]频率信息的控制信号。此外，当由信号输出单元130输出具有a[Hz]的输出频率的噪声信号时，控制单元140可接收由电压测量单元110测量的电池单元B的最大电压值Vmax[mV]和最小电压值Vmin[mV]。控制单元140可计算最大电压值Vmax[mV]和最小电压值Vmin[mV]之间的差Vs[mV]作为目标电压值。控制单元140可通过将计算出的目标电压值Vs[mV]与预设参考值Vo[mV]进行比较来计算衰减比率。这里，可根据公式Vs÷Vo×100来计算衰减比率。若计算出的衰减比率是预设比率，则控制单元140可选择a[Hz]作为输出频率。
优选地，预设比率可以是{1-(1÷√2)}×100，为约29.3％。这里，计算出的约29.3％的预设比率表示频率从预设参考值衰减约70.7％。该预设比率可以是基于配备有电容器C的过滤器单元120的截止频率的频率衰减比率。也就是说，预设参考值可以是通过输出具有非常小的频率大小的噪声信号而计算的值，并且衰减比率比预设参考值低约29.3％时的频率可为具有相应电容器C的过滤器单元120或过滤路径的截止频率。因此，若计算出的目标电压值Vs[mV]与预设参考值Vo[mV]的比率为约29.3％，则控制单元140可选择a[Hz]作为输出频率。
控制单元140可被配置为基于所选择的输出频率确定电容器是否具有缺陷。
例如，在图3的实施方式中，假设控制单元140针对第一电池单元B1选择a1[Hz]作为输出频率，针对第二电池单元B2选择a2[Hz]作为输出频率。控制单元140可基于a1[Hz]检测对应于第一电池单元B1的第一电容器C1的缺陷，并且基于a2[Hz]检测对应于第二电池单元B2的第二电容器C2的缺陷。
图6示出根据本公开内容实施方式的使用用于检测电池组缺陷的设备100检测电容器C的缺陷而获得的试验数据。
用于检测电容器C的缺陷的试验是在如图2所示的实施方式中制备了一个电池单元B和一个电容器C之后执行的。
参照图6，控制单元140可产生包括10[Hz]、100[Hz]、500[Hz]、1000[Hz]、1591[Hz]、1800[Hz]和5000[Hz]的频率信息的控制信号。
参照图6的表格中的第二列，当控制单元140向信号输出单元130输出包括10[Hz]的频率信息的控制信号时，电压测量单元110可测量到425.193[mV]至246.152[mV]的电压。控制单元140可从电压测量单元110接收测量的电压值，并将最大电压值(Vmax)和最小电压值(Vmin)之间的平均值设定为参考值。在该情况中，控制单元140可计算425.193[mV]的最大电压值(Vmax)和246.152[mV]的最小电压值(Vmin)之间的平均值，并将计算出的179.041[mV]的平均值(Vs)设定为参考值。
以上述相同的方式，控制单元140可产生包括100[Hz]、500[Hz]、1000[Hz]、1591[Hz]、1800[Hz]和5000[Hz]的频率信息的控制信号，并针对每种情况计算平均值(Vs)。这里，对应于100[Hz]、500[Hz]、1000[Hz]、1591[Hz]、1800[Hz]和5000[Hz]的频率信息的平均值(Vs)是指将要与预设参考值进行比较的目标电压值。
在图6的实施方式中，控制单元140可计算衰减比率，衰减比率是目标电压值与预设参考值的比率。在该情况中，对应于100[Hz]频率信息的衰减比率可计算为约0％，对应于500[Hz]频率信息的衰减比率可计算为约3.02％，对应于1000[Hz]频率信息的衰减比率可计算为约16.69％，对应于1591[Hz]频率信息的衰减比率可计算为约28.42％，对应于1800[Hz]频率信息的衰减比率可计算为约32.34％，对应于5000[Hz]频率信息的衰减比率可计算为约68.96％。
在此之后，控制单元140可根据计算出的目标电压值与预设参考值的比较结果选择输出频率。如在前述实施方式中，控制单元140可选择当计算出的目标电压值以大约预设比率不同于预设参考值时的输出频率。优选地，控制单元140可选择当计算出的衰减比率最接近29.3％时的1591[Hz]频率信息作为输出频率。
控制单元140可基于所选择的1591[Hz]频率的大小计算电容器C的电容。
根据本公开内容实施方式的用于检测电池组缺陷的设备100可基于所选择的输出频率检测对应于电池单元B的电容器C的缺陷。也就是说，通过检查针对输出的噪声信号的过滤性能，其优点在于简单地检测过滤器单元120中包括的电容器C的缺陷而无需拆解组装的电池组1。
作为另一实施方式，若计算出的目标电压值与预设参考值之间的分贝(dB)差接近预设分贝大小，则控制单元140可基于计算出的目标电压值选择输出频率。例如，控制单元140可使用以下等式1对计算出的目标电压值与预设参考值之间的分贝差进行计算。
[等式1]
dB＝20×log(Vt÷Vo)
这里，dB是分贝，Vo和Vt是电压值，Vo是预设参考值，Vt是目标电压值。
例如，在图6的实施方式中，当从信号输出单元130输出具有10[Hz]的频率的噪声信号时，由电压测量单元110测量的电池单元B的预设参考值是179.041[mV]。此外，当从信号输出单元130输出具有1591[Hz]的频率的噪声信号时，由电压测量单元110测量的电池单元B的最大电压值(Vmax)是400.439[mV]，最小电压值(Vmin)是272.287[mV]。控制单元140可基于所测量的最大电压值(Vmax)和所测量的最小电压值(Vmin)计算目标电压值为128.152[mV]。
此外，控制单元140可使用等式1计算预设参考值与计算出的目标电压值之间的分贝大小。基于20×log(128.152÷179.041)的计算结果，控制单元140可将预设参考值与计算出的目标电压值之间的分贝差计算为约-2.9[dB]。
此外，控制单元140可基于计算出的分贝差与预设分贝大小的比较结果选择输出频率。优选地，可将预设分贝大小提前预设为-3[dB]。这里，-3[dB]是对应于上述“-29.3％”的衰减比率的值，并且可以是根据截止频率的定义设定的值。
在图6的实施方式中，当从信号输出单元130输出具有1591[Hz]的频率的噪声信号时，由控制单元140计算出的分贝差是约-2.9[dB]，其最接近-3[dB]，因此控制单元140可选择1591[Hz]作为输出频率。
此外，控制单元140可被配置为基于所选择的输出频率确定电容器C是否具有缺陷。
此外，若电池单元B2的电压值是3.5[V]，则控制单元140可使用等式1将第一电池单元B1和第二电池单元B2的所测量的电压值转换成分贝。控制单元140可使用等式1的20×log(4.1)的计算结果将第一电池单元B1的电压值转换成12.26[dB]。控制单元140可使用等式1的20×log(3.5)的计算结果将第二电池单元B2的电压值转换成10.88[dB]。
在此之后，控制单元140可将转换的分贝大小与预设参考值比较。这里，预设参考值可以是储存在储存单元150中的特定分贝值或范围。以下，将预设参考值描述为储存在储存单元150中的分贝值。
预设参考值可以是将处于初始状态的电池单元B的输出电压值转换成分贝而获得的值。例如，若电池模块10中包括多个电池单元B并且多个电池单元B全部具有相同的初始规格，则对多个电池单元B的所有电池单元来说预设参考值可为相同的。相反地，若多个电池单元B的初始规格不同，使得初始状态的电池单元B具有不同的输出电压值，则储存单元150可针对多个电池单元B储存不同的参考值。在该实施方式中，为便于说明，假设初始状态的电池单元B的输出电压值均为4[V]。
例如，在图3的实施方式中，储存单元150可为第一电池单元B1、第二电池单元B2、第三电池单元B3和第四电池单元B4储存预设参考值。该预设参考值是使用等式1计算出的分贝，其可为20×log(4)的计算结果12.04[dB]。
控制单元140可选择当转换的分贝大小小于或等于预设参考值时的输出频率。优选地，控制单元140可选择当转换的分贝大小比预设参考值小预设大小时的输出频率。例如，预设大小可被预设为3[dB]。也就是说，控制单元140可在转换的分贝当中选择比预设参考值小3[dB]或更小的分贝，并选择与所选择的分贝匹配的输出频率。
也就是说，优选地，控制单元可在转换的分贝当中选择与预设参考值相差3[dB]的分贝。然而，若在转换的分贝当中没有与预设参考值准确地相差3[dB]的分贝，则控制单元140在转换的分贝当中选择比预设参考值小3[dB]或更小且具有最大的大小的分贝。
在特定示例中，控制单元140可向信号输出单元130发送包括a[Hz]频率信息的控制信号。此外，当由信号输出单元130输出具有a[Hz]的输出频率的噪声信号时，控制单元140可接收由电压测量单元110测量的电池单元B的电压值b[V]。控制单元140可将电压值b[V]转换成c[dB]并将转换的c[dB]与预设参考值进行比较。若c[dB]是比预设参考值小3[dB]的值，则控制单元140可将转换后的分贝大小比预设参考值小预设大小时的a[Hz]频率选择为输出频率。这里，所选择的输出频率可为截止频率。也就是说，所选择的输出频率可以是不经由过滤器单元120施加至电压测量单元110的频带的边界频率。
控制单元140可被配置为基于所选择的输出频率确定电容器C是否具有缺陷。
根据本公开内容另一实施方式的用于检测电池组缺陷的设备100可基于计算出的分贝差和输出频率检测对应于电池单元B的电容器C的缺陷。也就是说，通过检查对输出的噪声信号的过滤性能，本公开内容具有可容易地检测过滤器单元120中包括的电容器C的缺陷而无需拆解组装的电池组1的优点。
控制单元140可被配置为使用所选择的输出频率和噪声电阻器Rn的电阻值来计算对应于电池单元B的电容器C的电容。
例如，在图2和图3的实施方式中，可使用以下等式2来表示过滤器单元120中设置的低通过滤器的截止频率。
[等式2]
Fc＝1÷(2×π×Rn×C)
这里，Fc是截止频率，π是圆周率(pi)，Rn是噪声电阻器的电阻值，C是电容器C的电容。
将由控制单元140选择的输出频率代入等式2的截止频率(Fc)，并且噪声电阻器Rn的电阻值是提前储存在储存单元150中的值。因此，通过在等式2中代入π、所选择的输出频率的大小和噪声电阻器Rn的电阻值，控制单元140可计算出电容器C的电容。
优选地，参考电容，即初始状态的电容器C的电容可被提前储存在储存单元150中。控制单元140可将计算出的电容器C的电容与参考电容进行比较来检测电容器C是否具有缺陷。
通常，若电容器C具有缺陷，则电容器C的电容倾向于变小。因此，若计算出的电容器C的电容小于参考电容，则控制单元140可确定电容器C具有缺陷。
优选地，考虑到电容器C的初始电容的误差范围，控制单元140可在计算出的电容器C的电容比参考电容小10％时确定电容器C具有缺陷。
也就是说，根据本公开内容实施方式的用于检测电池组缺陷的设备100具有以无损方式计算电容器C的电容并检测电容器C的缺陷的优点。
此外，由于根据本公开内容实施方式的用于检测电池组缺陷的设备100包括用于噪声信号输出、噪声信号过滤和电压测量的紧凑电路结构，因此可减少用于检测电容器C的缺陷的成本。
可在储存单元150中提供对应于电池单元的频率-电压表，在该频率-电压表中储存彼此映射的输出噪声信号的输出频率和由电压测量单元110测量的电压值。
也就是说，储存单元150可具有频率-电压表，每当从信号输出单元130输出噪声信号时，就在该频率-电压表中映射及储存输出的噪声信号的输出频率和由电压测量单元110测量的电压值。
图7是示出根据本公开内容实施方式的储存在用于检测电池组缺陷的设备100中的频率-电压表的示例的图。
参照图7，可针对每个电池单元B将输出频率和测量的电压值储存在频率-电压表中。优选地，频率-电压表可储存每个电池单元B的测量出的最大电压值和测量出的最小电压值的平均值以及输出频率。
例如，参见图6的实施方式，B1可以是电池单元B。
此外，F0可以是10[Hz]，F1可以是100[Hz]，F2可以是500[Hz]，F3可以是1000[Hz]，F4可以是1591[Hz]，F5可以是1800[Hz]，F6可以是5000[Hz]。
此外，V10可以是179.041[mV]，V11可以是179.148[mV]，V12可以是173.631[mV]，V13可以是149.16[mV]，V14可以是128.152[mV]，V15可以是121.144[mV]，V16可以是55.572[mV]。
优选地，在F0列中包括的电压值可以是每个电池单元的预设参考值。此外，针对每个电池单元B计算出的最大电压值和最小电压值的平均值(Vs)可被储存在频率-电压表中。
控制单元140可通过储存在储存单元150中的频率-电压表计算每个电池单元B1至B4的衰减比率。此外，当计算出的衰减比率最接近约29.3％时，控制单元140可选择相应的频率作为输出频率。
在根据本公开内容实施方式的用于检测电池组缺陷的设备100中，由于将针对每个电池单元B测量的电压值和输出频率储存在表中，因此可为用户提供关于每个输出频率的电压值的变化趋势的信息。因此，用户可通过储存在储存单元150中的表掌握电容器C的劣化程度和/或劣化进展率的趋势。
在另一实施方式中，根据本公开内容另一实施方式的用于检测电池组缺陷的设备100可进一步包括频率-分贝表。
图8是示出根据本公开内容实施方式的储存在用于检测电池组缺陷的设备100中的频率-分贝表的示例的图。
参照图6、图7和图8，B1可以是电池单元B。此外，F1可以是100[Hz]，F2可以是500[Hz]，F3可以是1000[Hz]，F4可以是1591[Hz]，F5可以是1800[Hz]，F6可以是5000[Hz]。
此外，dB11可以是通过将V10和V11代入等式1获得的值，dB12可以是通过将V10和V12代入等式1获得的值，dB13可以是通过将V10和V13代入等式1获得的值，dB14可以是通过将V10和V14代入等式1获得的值，dB15可以是通过将V10和V15代入等式1获得的值，dB16可以是通过将V10和V16代入等式1获得的值。
控制单元140可通过储存在储存单元150中的频率-分贝表为每个电池单元B1至B4选择最接近-3[dB]的值，并选择对应于所选择的值的频率作为输出频率。
在根据本公开内容实施方式的用于检测电池组缺陷的设备100中，由于不仅将针对每个电池单元B测量的电压值连同输出频率储存在表中，而且将转换的分贝差储存在表中，因此具有提供关于每个输出频率的分贝大小的变化趋势的信息的优点。因此，用户可通过储存在储存单元150中的表掌握电容器C的劣化程度和/或劣化进展率的趋势。
控制单元140可被配置为改变频率信息并将包括改变的频率信息的控制信号发送到信号输出单元130。也就是说，控制单元140可改变控制信号中包括的频率信息，信号输出单元130可在输出频率的大小改变的同时输出噪声信号。在该情况中，信号输出单元130输出具有不同频率的噪声信号，并且噪声信号可包括模拟信号或脉冲宽度调制信号。
例如，参照图6，控制单元140可将频率信息改变为10[Hz]、100[Hz]、500[Hz]、1000[Hz]、1591[Hz]、1800[Hz]和5000[Hz]。在该情况中，控制单元可根据频率大小顺序地改变频率信息，或者可无关于频率大小而以随机顺序改变频率信息。
根据本公开内容实施方式的用于检测电池组缺陷的设备100具有通过使用具有各种大小的频率的噪声信号更准确和精确地检测电容器C的缺陷的优点。
控制单元140可被配置为在取决于电容器C的初始电容和噪声电阻器Rn的电阻值的预设频率范围内改变频率信息。
储存单元150可储存关于电容器C的初始电容的信息。例如，假设在储存单元150中储存的关于电容器C的初始电容的信息是“C[F]±10％”，并且噪声电阻器Rn的电阻值是R[Ω]。在该情况中，截止频率可被计算为“1÷(2×π×R×C)”。
此外，预设频率范围可在大于“1÷{2×π×R×(C×1.1)}”且小于“1÷{2×π×R×(C×0.9)}”的范围内。
通过在预设频率范围内改变频率信息以大幅减少不必要的计算所需的时间，根据本公开内容实施方式的用于检测电池组缺陷的设备100具有缩短检测电池组缺陷所需的时间的优点。
控制单元140可被配置为在预设频率范围内以预设频率间隔改变频率信息。这里，预设频率间隔可以是基于可由电压测量单元110测量的最小电压的大小提前设定的频率间隔。
也就是说，在根据本公开内容实施方式的用于检测电池组缺陷的设备100中，由于以基于可由电压测量单元110测量的最小电压的大小设定的频率间隔改变噪声信号中包括的输出频率，因此具有缩短检测电池组缺陷所需的时间的优点。
控制单元140可被配置为在预设频率范围内改变频率信息之前，向信号输出单元130发送包括预定的保留频率的频率信息的控制信号，所述保留频率选自小于预设频率范围的频率范围。
例如，控制单元140可选择0[Hz]或在大于0[Hz]且小于预设频率范围的最小频率的范围中包括的频率作为保留频率。此外，控制单元140可将包括所选择的保留频率信息的控制信号发送至信号输出单元130。信号输出单元130可将具有对应于保留频率信息的输出频率的噪声信号输出到噪声线Ln。此外，控制单元140可被配置为基于由电压测量单元110测量的电池单元B的电压值计算保留电压值。这里，保留电压值可为电池单元B的最大电压值与最小电压值之间的目标电压值。
例如，假设保留频率被选择为z[Hz]，并且信号输出单元130通过噪声线Ln将输出频率为z[Hz]的噪声信号输出到过滤器单元120。电压测量单元110可测量电池单元B的包括过滤的噪声信号的电压。此外，控制单元140可基于从电压测量单元110接收的电池单元B的电压值计算保留电压值。例如，在图6的实施方式中，控制单元140可将具有约10[Hz]的频率信息(其作为计算参考值的基础)的控制信号发送至信号输出单元130。
此外，控制单元140可被配置为基于电池单元B的保留电压值和预设参考值检测过滤器单元120中包括的电容器C的缺陷。由于已经说明了控制单元140基于计算出的电压值和预设参考值检测电容器C的缺陷的配置，因此将省略关于控制单元140基于保留电压值和预设参考值检测电容器C的缺陷的配置的说明。此时，若计算出的电压值不接近0，而是具有异常大的值，则控制单元140可立即确定电容器C具有缺陷，而无需如图6的实施方式中那样在改变频率信息的同时计算衰减比率。
也就是说，根据本公开内容实施方式的用于检测电池组缺陷的设备100可使用不属于频率范围的保留频率提前确定电容器C是否具有严重缺陷。因此，具有更快速地检测电容器C的严重缺陷的优点。
根据本公开内容另一实施方式的电池组1可包括以上描述的根据本公开内容实施方式的用于检测电池组缺陷的设备100。
例如，除了用于检测电池组缺陷的设备100以外，根据本公开内容另一实施方式的电池组1可进一步包括电池单元B、电池管理系统(BMS)、各种电气设备(继电器、保险丝等)和组件壳体。
作为另一示例，根据本公开内容的用于检测电池组缺陷的设备100可被应用于电池管理系统(BMS)。也就是说，根据本公开内容的BMS可包括以上描述的用于检测电池组缺陷的设备100。在该构造中，可通过增补或增加常规BMS中包括的部件功能来实施用于检测电池组缺陷的设备100的至少一些部件。例如，电压测量单元110、过滤器单元120、信号输出单元130、控制单元140和储存单元150可实施为BMS的部件。
此外，作为本公开内容的另一实施方式，用于检测电池组缺陷的设备100可被安装到使用电能的各种装置，诸如电动车辆、能量储存系统(ESS)及类似装置。特别地，根据本公开内容的用于检测电池组缺陷的设备100可被包括在电动车辆中。也就是说，根据本公开内容的电动车辆可包括根据本公开内容的用于检测电池组缺陷的设备100。这里，用于检测电池组缺陷的设备100可被包括在电池组1中或可实施为与电池组1分离的装置。例如，用于检测电池组缺陷的设备100的至少一部分可由车辆的电子控制单元(ECU)实施。此外，除了用于检测电池组缺陷的设备100之外，根据本公开内容的车辆可包括车辆主体或通常设置在车辆内的电子设备。例如，除了根据本公开内容的用于检测电池组缺陷的设备100之外，根据本公开内容的车辆可包括接触器、逆变器、马达、至少一个ECU及类似装置。然而，在车辆的除用于检测电池组缺陷的设备100之外的其它部件方面，本公开内容不被特别地限制。
图9是示意地示出根据本公开内容另一实施方式的用于检测电池组缺陷的方法的流程图。
参照图9，根据本公开内容另一实施方式的用于检测电池组缺陷的方法由根据本公开内容实施方式的用于检测电池组缺陷的设备100操作，并且可包括噪声信号输出步骤、电压测量步骤和缺陷检测步骤。
噪声信号输出步骤S100是当输入包括频率信息的控制信号时，输出具有对应于频率信息的输出频率的噪声信号的步骤，并且可由信号输出单元130执行。
首先，控制单元140可将包括频率信息的控制信号发送到信号输出单元130。若被输入控制信号，则信号输出单元130可通过噪声线Ln输出具有对应于控制信号中包括的频率信息的输出频率的噪声信号。
例如，若信号输出单元130从控制单元140接收包括约a[Hz]的频率信息的控制信号，则信号输出单元130可输出具有a[Hz]输出频率的噪声信号。
电压测量步骤S200是在输出噪声信号之后，测量电池单元B的部分频带被过滤的电压的步骤，并且可由电压测量单元110执行。
例如，如在前述实施方式中，过滤器单元120可包括低通过滤器。在该情况下，过滤器单元120可过滤噪声信号中包括的高频分量。也就是说，过滤器单元120可过滤高于截止频率的高频分量。此时，可根据设置于噪声线Ln的噪声电阻器Rn的电阻值和电容器C的电容确定截止频率。
电压测量单元110可通过连接至电池单元B的感测线测量被施加由过滤器单元120过滤的噪声信号的电压。例如，在图2的实施方式中，通过电容器C过滤施加到节点N的噪声信号的高频分量，并且电压测量单元110可通过感测线L测量电池单元B的电压。此时，电池单元B的电压可包括未过滤的噪声信号。
例如，在图6的实施方式中，假设电池单元B的参考电压是3.7[V]，即3700[mV]。当从信号输出单元130输出具有10[Hz]的输出频率的噪声信号时，由于从信号输出单元130输出的噪声信号，电压测量单元110可测量到电池单元B的最大电压值为425.193[mV]，且最小电压值为246.152[mV]。
控制单元140可将由电压测量单元110测量的电池单元B的最大电压值和最小电压值的平均值连同控制信号中包括的频率信息(噪声信号中包括的输出频率)储存在储存单元150中。参照图6和图7，控制单元140可将针对每个电池单元B测量的平均值(Vs)和频率信息储存在储存单元150中提供的频率-电压表中。
缺陷检测步骤S300是基于在电压测量步骤S200中测量的电压值和预设参考值检测对应于电池单元B的电容器C的缺陷的步骤，并且可由控制单元140执行。
例如，在图2的实施方式中，控制单元140可基于在电压测量步骤中测量的电池单元B的电压值和预设参考值检测电容器C的缺陷。
首先，控制单元140可对计算出的目标电压值与预设参考值的比率进行计算。也就是说，控制单元140可计算电池单元B的基于噪声信号的施加的衰减比率。这里，衰减比率是指计算出的目标电压值的电压衰减与预设参考值的比率。
此外，控制单元140可选择当计算出的目标电压值以大约预设比率不同于预设参考值时的输出频率。
控制单元140可通过将所选择的输出频率、储存在储存单元150中的噪声电阻器Rn的电阻值和π值代入上述等式2中来计算电容器的电容。
控制单元140可通过将电容器的计算出的电容与电容器的已知初始电容进行比较来计算电容器的电容是增大还是减小。此外，若电容器的电容从初始电容的减小超过某一水平，则控制单元140可确定电容器C具有缺陷。
在该情况中，控制单元140可通过设置于其中的报警单元、设置于其中的消息传输单元或外部报警单元通知用户电容器C具有缺陷。
通常，由于当出现缺陷时电容器C具有较小的电容，因此可使用根据本公开内容另一实施方式的用于检测电池组缺陷的方法计算电容器C的电容来检测电容器C的缺陷。
此外，由于根据本公开内容另一实施方式的用于检测电池组缺陷的方法使用无损方法，因此可在不拆解电池组1的情况下计算电容器C的电容并检测电容器C的缺陷。
以上描述的本公开内容的实施方式可不只实施为设备和方法，而且可实施为用于实现对应于本公开内容实施方式的构造的功能的程序或其上记录程序的记录介质。所述程序或记录介质可由本领域技术人员从实施方式的以上描述容易地实施。
已详细描述了本公开内容。然而，应了解的是，虽然该详细描述和特定示例指示本公开内容的优选实施方式，但它们仅被提供为说明性的，因为在本公开内容的范围内的各种改变和修改对本领域技术人员来说将由该详细描述而变得显而易见。
此外，在不背离本公开内容的技术方面的情况下，可由本领域技术人员对以上描述的本公开内容做出许多替代、修改及改变，并且本公开内容不限于以上描述的实施方式和附图，每个实施方式可被有选择地部分地或整体地结合以允许各种修改。
(参考符号)
1：电池组
10：电池模块
100：用于检测电池组缺陷的设备
110：电压测量单元
120：过滤器单元
130：信号输出单元
140：控制单元
150：储存单元
160：线路分支单元

Claims (15)

1.一种用于检测电池组缺陷的设备，包括：
电压测量单元，被配置为通过感测线测量电池单元的电压；
过滤器单元，具有对应于所述电池单元设置的电容器，且被配置为针对相应的电池单元通过所述电容器过滤由所述电压测量单元测量的电压中包括的噪声；
信号输出单元，通过具有噪声电阻器的线连接至所述过滤器单元，且被配置为当被输入具有频率信息的控制信号时将具有对应于所述频率信息的输出频率的噪声信号输出到所述过滤器单元；和
控制单元，连接至所述电压测量单元和所述信号输出单元，且被配置为将具有所述频率信息的所述控制信号发送到所述信号输出单元，接收由所述电压测量单元测量的电池单元的电压值，及基于接收的电池单元的电压值和预设参考值检测所述过滤器单元中包括的所述电容器的缺陷。
2.根据权利要求1所述的用于检测电池组缺陷的设备，
其中当电池组内设置多个电池单元时，所述控制单元被配置为接收由所述电压测量单元测量的所述多个电池单元的每一个电池单元的电压值，并基于接收的所述多个电池单元的每一个电池单元的电压值和所述预设参考值检测对应于所述多个电池单元的每一个电池单元的所述电容器的缺陷。
3.根据权利要求1所述的用于检测电池组缺陷的设备，
其中所述过滤器单元包括与所述电池单元串联连接的过滤器电阻器，所述电容器连接至所述感测线上的位于所述过滤器电阻器与所述电压感测单元之间的节点以并联地连接至相应的电池单元，
所述信号输出单元通过具有所述噪声电阻器的所述噪声线连接至所述节点。
4.根据权利要求3所述的用于检测电池组缺陷的设备，
其中当电池组内设置多个电池单元时，所述设备进一步包括线路分支单元，所述线路分支单元被配置为将所述噪声线的至少一部分分成多条支线，
所述多条支线的每一条支线连接至对应于所述多个电池单元的每一个电池单元的所述节点。
5.根据权利要求4所述的用于检测电池组缺陷的设备，
其中所述噪声电阻器在所述噪声线上设置在所述线路分支单元与所述信号输出单元之间。
6.根据权利要求1所述的用于检测电池组缺陷的设备，
其中所述控制单元被配置为基于接收的电池单元的电压值计算目标电压值，比较计算出的目标电压值与所述预设参考值，根据比较结果选择输出频率，并且基于所选择的输出频率确定所述电容器是否具有缺陷。
7.根据权利要求6所述的用于检测电池组缺陷的设备，
其中所述控制单元被配置为从所述电压测量单元接收电池单元的最大电压值和最小电压值，并基于所述最大电压值与所述最小电压值之间的差计算所述目标电压值。
8.根据权利要求6所述的用于检测电池组缺陷的设备，
其中所述控制单元被配置为通过使用所选择的输出频率和所述噪声电阻器的电阻值计算对应于所述电池单元的所述电容器的电容。
9.根据权利要求6所述的用于检测电池组缺陷的设备，进一步包括：
储存单元，所述储存单元设有对应于所述电池单元的频率-电压表，使得输出的噪声信号的输出频率和由所述电压测量单元测量的电压值彼此映射地储存在所述储存单元中。
10.根据权利要求6所述的用于检测电池组缺陷的设备，
其中所述控制单元被配置为改变所述频率信息并将包括改变的频率信息的控制信号发送到所述信号输出单元。
11.根据权利要求10所述的用于检测电池组缺陷的设备，
其中所述控制单元被配置为在取决于所述电容器的初始电容和所述噪声电阻器的电阻值的预设频率范围内改变所述频率信息。
12.根据权利要求11所述的用于检测电池组缺陷的设备，
其中所述控制单元被配置为在所述预设频率范围内以预设频率间隔改变所述频率信息，
所述预设频率间隔是基于可由所述电压测量单元测量的最小电压的大小提前设定的频率间隔。
13.根据权利要求11所述的用于检测电池组缺陷的设备，
其中在所述预设频率范围内改变所述频率信息之前，所述控制单元被配置为：
发送包括预定的保留频率的频率信息的控制信号到所述信号输出单元，所述保留频率选自小于所述预设频率范围的频率范围；
当由所述信号输出单元输出具有对应于所述保留频率的输出频率的噪声信号时，接收由所述电压测量单元测量的电池单元的电压值；
基于接收的电压值计算保留电压值；及
基于计算出的电池单元的保留电压值和预设参考电压值检测所述过滤器单元中包括的所述电容器的缺陷。
14.一种电池组，所述电池组包括根据权利要求1至13的任一项所述的用于检测电池组缺陷的设备。
15.一种用于检测电池组缺陷的方法，包括：
噪声信号输出步骤，当输入包括频率信息的控制信号时，输出具有对应于所述频率信息的输出频率的噪声信号；
电压测量步骤，在输出所述噪声信号之后，测量电池单元的部分频带被过滤的电压；和
缺陷检测步骤，基于在所述电压测量步骤中测量的电压值和预设参考值检测对应于所述电池单元的电容器的缺陷。
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