CN114325418A - 电池控制装置及其短路检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例涉及一种电池控制装置及其短路检测方法。电池控制装置可以包括：第一电池控制单元，连接在外部负载与第一电池模块之间，并且被构造为控制外部负载与第一电池模块之间的电连接。第一电池控制单元可以包括：第一开关，电连接在第一电池模块的正极端子与外部负载之间；第二开关，电连接在第一电池模块的负极端子与外部负载之间；以及第一控制器，被构造为控制第一开关和第二开关的断开/闭合。第一控制器可以根据在第二开关处于闭合状态且第一开关处于断开状态时检测的第一开关的两端之间的电压来检测外部负载与第一电池控制单元之间的短路事故。

Description

电池控制装置及其短路检测方法
本申请要求于2020年9月29日在韩国知识产权局提交的第10-2020-0127323号韩国专利申请的优先权和权益，该韩国专利申请的全部内容通过引用包含于此。
技术领域
本发明的实施例涉及一种电池控制装置及其短路检测方法，更具体地，涉及可以检测由误接等引起的短路事故的电池控制装置及其短路检测方法。
背景技术
安装在集装箱或建筑物内的储能系统(ESS)是立即地充入/释放大量电力的设施。由于这样的ESS是处理大容量电力的设施，因此当应用它时，有必要确保从安装到操作的安全性。具体地，即使当电力调节系统的电缆在ESS安装期间由于人为错误而误接时，也应该实现各种保护功能以防止诸如电击、短路和火灾的事故。
典型的保护功能可以包括误接监测功能。通常，误接监测功能可以以以下两种方法执行。
第一种方法是其中在完成设施的安装之后，管理者用电阻测量仪器检查安装的电缆的电阻值以检查是否形成闭合电路，然后当确认闭合电路时，确定已经发生误接，从而重建设施的方法。在所述方法中，在管理者检查是否存在与电阻测量仪器的误接的工艺中存在可能会发生人为错误的可能性。
第二种方法是其中将熔断器安装在控制箱内以保护电池免受由电缆的误接引起的短路事故，并且当由于在系统操作期间的闭合电路形成引起短路事故发生时，熔断器阻断短路电流以保护系统的方法。在所述方法中，因为它是一种基于在其中实际地操作系统的状态下熔断器是否熔断来确定是否存在短路的方法，所以可能会发生各种问题。
例如，当熔断器熔断时，会消耗大量时间和金钱来找到熔断熔断器的熔断原因。熔断器可能会由于引起短路电流的各种事故而熔断。然而，熔断器本身仅具有阻断短路电流的功能，并且因此不提供用于检查短路电流的原因的任何功能。以其中操作者直接检查针对短路电流发生的所有可能的条件的方式来执行短路电流的原因的检查以消除故障。
作为另一示例，由于在系统操作的同时检测短路电流的发生，因此当在短路状况下使熔断器的熔断延迟时，系统暴露于高短路电流预定时间，因此可能会发生诸如组件损坏、爆炸和绝缘击穿的事故。
作为另一示例，为了识别熔断的熔断器的原因且重启动系统，需要诸如更换材料以更换熔断的熔断器的成本的恢复成本。
在该背景技术部分中公开的以上信息仅用于增强对发明的背景的理解，因此，它可能包含不构成对本领域普通技术人员来讲在该国已经公知的现有技术的信息。
发明内容
本发明已经在提供一种电池控制装置及其短路检测方法方面做出努力，电池控制装置及其短路检测方法可以在操作电池系统之前准确地检测是否由于误接等发生短路。
本发明的实施例提供了一种电池控制装置，所述电池控制装置包括：第一电池控制单元，连接在外部负载与第一电池模块之间，并且被构造为控制外部负载与第一电池模块之间的电连接。第一电池控制单元可以包括：第一开关，电连接在第一电池模块的正极端子与外部负载之间；第二开关，电连接在第一电池模块的负极端子与外部负载之间；以及第一控制器，被构造为控制第一开关和第二开关的断开/闭合。第一控制器可以根据在第二开关处于闭合状态且第一开关处于断开状态时检测的第一开关的两端之间的电压来检测外部负载与第一电池控制单元之间的短路事故。
电池控制装置还可以包括连接在第一电池控制单元与外部负载之间的连接器件。连接器件可以包括：第一主开关，电连接在第一开关与外部负载的第一端子之间；以及第二主开关，电连接在第二开关与外部负载的第二端子之间。
当第一主开关、第二主开关和第一开关处于断开状态且第二开关处于闭合状态时，第一控制器可以检测第一开关的两端之间的电压，并且可以根据第一开关的两端之间的电压来检测第一电池控制单元与连接器件之间的短路事故。
当第一主开关、第二主开关和第二开关处于闭合状态且第一开关处于断开状态时，第一控制器可以检测第一开关的两端之间的电压，并且可以根据第一开关的两端之间的电压来检测连接器件与外部负载之间的短路事故。
电池控制装置还可以包括连接在第二电池模块与连接器件之间以控制第二电池模块与第一主开关和第二主开关之间的电连接的第二电池控制单元。第二电池控制单元可以包括：第三开关，电连接在第二电池模块的正极端子与第一主开关之间；第四开关，电连接在第二电池模块的负极端子与第二主开关之间；以及第二控制器，被构造为控制第三开关和第四开关的断开/闭合。
当第一主开关、第二主开关和第三开关处于断开状态且第四开关处于闭合状态时，第二控制器可以检测第三开关的两端之间的电压，并且可以根据第三开关的两端之间的电压来检测第二电池控制单元与连接器件之间的短路事故。
第二控制器可以在第一控制器检测短路事故的同时控制第三开关和第四开关处于断开状态，并且第一控制器可以在第二控制器检测短路事故的同时控制第一开关和第二开关处于断开状态。
本发明的另一实施例提供了一种电池控制装置，所述电池控制装置包括：连接器件，连接在多个电池模块与外部负载之间，并且包括电连接在多个电池模块的正极端子与外部负载之间的第一主开关和电连接在多个电池模块的负极端子与外部负载之间的第二主开关；多个电池控制单元，分别连接到多个电池模块，并且被构造为控制多个电池模块与第一主开关和第二主开关之间的电连接；以及主控制器，被构造为控制第一主开关和第二主开关的断开/闭合。多个电池控制单元中的一个可以包括：第一开关，连接在对应的电池模块的正极端子与第一主开关之间；第二开关，连接在对应的电池模块的负极端子与第二主开关之间；以及控制器，被构造为控制第一开关和第二开关的断开/闭合。当第一主开关、第二主开关和第二开关处于闭合状态且第一开关处于断开状态时，控制器可以检测第一开关的两端之间的电压，并且可以根据检测到的电压来检测短路事故。
当检测到的电压大于0V时，控制器可以确定发生短路事故。
在其中指示切换为闭合状态的控制信号被输出到第一主开关和第二主开关的状态下，主控制器可以检测第一主开关和第二主开关的实际断开/闭合状态，并且当第一主开关或第二主开关的实际断开/闭合状态是断开状态时，主控制器可以确定第一主开关或第二主开关处于故障状态。
当第一主开关和第二主开关两者处于正常状态时，控制器可以根据第一开关的两端之间的电压来检测短路事故。
当第一主开关和第二主开关中的至少一个处于故障状态时，主控制器可以使第一主开关和第二主开关断开。
当检测到短路事故时，控制器可以将通知发生短路事故的状态信号传输到主控制器，并且当接收到通知发生短路的状态信号时，主控制器可以使第一主开关和第二主开关断开。
本发明的另一实施例提供了一种电池控制装置的短路检测方法，所述短路检测方法包括以下步骤：控制第一主开关和第二主开关处于闭合状态，第一主开关电连接在多个电池模块的正极端子与外部负载之间，第二主开关电连接在多个电池模块的负极端子与外部负载之间，；在控制多个电池模块之中的第一电池模块与第一主开关和第二主开关之间的电连接的第一电池控制单元中，控制连接在第一电池模块的负极端子与第二主开关之间的第二开关处于闭合状态；在连接在第一电池模块的正极端子与第一主开关之间的第一开关的断开状态下，检测第一开关的两端之间的电压；以及根据检测到的第一开关的两端之间的电压来检测第一电池控制单元与外部负载之间的第一短路事故。
短路检测方法还可以包括以下步骤：在控制第一主开关和第二主开关处于闭合状态之后，检测第一主开关和第二主开关的实际断开/闭合状态；当检测到的第一主开关或第二主开关的实际断开/闭合状态指示断开状态时，确定第一主开关或第二主开关处于故障状态；以及当第一主开关或第二主开关处于故障状态时，控制第一主开关和第二主开关处于断开状态。
当第一主开关和第二主开关处于正常状态时，可以执行检测第一开关的两端之间的电压的步骤和检测第一短路事故的步骤。
短路检测方法还可以包括以下步骤：当检测到第一短路事故时，控制第一主开关和第二主开关处于断开状态；以及控制第二开关处于断开状态。
短路检测方法还可以包括以下步骤：在控制第一主开关和第二主开关处于闭合状态的步骤之前，保持第一主开关和第二主开关处于断开状态；以及针对在分别控制多个电池模块与第一主开关和第二主开关之间的电连接的多个电池控制单元中的每个电池控制单元，检测多个电池控制单元中的对应的电池控制单元与第一主开关和第二主开关之间的第二短路事故。检测对应的电池控制单元与第一主开关和第二主开关之间的第二短路事故的步骤可以包括以下步骤：控制连接在多个电池模块中的对应的电池模块的负极端子与第二主开关之间的第四开关处于闭合状态；在连接在对应的电池模块的正极端子与第一主开关之间的第三开关的断开状态下，检测第三开关的两端之间的电压；以及根据检测到的第三开关的两端之间的电压来检测对应的电池控制单元与第一主开关和第二主开关之间的第二短路事故。
当针对多个电池控制单元中的所有未检测到第二短路事故时，可以执行检测第一开关的两端之间的电压的步骤和检测第一短路事故的步骤。
第一短路事故可以是第一主开关和第二主开关与外部负载之间的短路事故。
根据本发明的实施例，可以在操作电池系统之前准确地检测是否由于误接等发生短路。
附图说明
图1示意性地示出根据本发明的实施例的电池系统。
图2A和图2B将其中在图1的电池系统中发生短路事故的情况示出为示例。
图3示意性地示出根据本发明的实施例的电池系统的短路检测方法。
图4示意性地示出根据本发明的另一实施例的电池系统。
图5A和图5B将其中由于图4的电池系统中的误接而发生短路事故的情况示出为示例。
图6A和图6B示意性地示出根据本发明的另一实施例的电池系统的短路检测方法。
具体实施方式
现在将结合附图详细描述本发明的实施例。现在将结合附图详细描述实施例的效果和特性及其实现方法。在附图中，相同的附图标记表示相同的构成元件，并且将不提供其重复描述。如本领域技术人员将认识到的，在所有不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以以各种不同的方式修改所描述的实施例。提供实施例作为示例，使得本公开可以是透彻的和完整的，并且将向本领域技术人员充分地提供本发明的方面和特性。
因此，为了完全理解本发明的方面和特性的目的，可以不描述本领域普通技术人员可能不需要的工艺、因素和技能。在附图中，为了清楚起见，可以夸大元件、层和区域的相对尺寸。
在本说明书中，术语“和/或”包括相关和布置的多个项目的全部组合或随机组合。当描述本发明的实施例时，“可以(可)”的使用表示“本发明的至少一个实施例”。关于对本发明的实施例的描述，除非以另一方式陈述，否则单数术语可以包括复数形式。
包括诸如第一、第二等的序数的术语将仅用于描述各种组件，并且将不被解释为限制这些组件。术语仅用于将一个组件与其它组件区分开。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，第一构成元件可以被命名为第二构成元件，并且类似地，第二构成元件可以被命名为第一构成元件。
电连接两个构成元件包括直接连接两个构成元件以及连接两个构成元件且另一构成元件在所述两个构成元件之间。另一构成元件可以包括开关、电阻器和电容器。当描述实施例时，在未提供直接连接的表达时，连接的表达表示电连接。
图1示意性地示出根据本发明的实施例的电池系统。
参照图1，根据本发明的实施例的电池系统10可以包括电池模块11和电池控制装置12。
电池模块11可以包括彼此串联或并联电连接的多个电池单元111。
电池控制装置12可以检测电池模块11的诸如电压、电流和温度的状态信息，并且可以基于状态信息来控制电池模块11与外部装置(负载20或充电装置(未示出))之间的连接。为此，电池控制装置12可以包括多个开关SW11和SW12以及控制器121。
开关SW11和SW12可以分别连接在电连接到负载20或充电装置的系统端子P+和P-与电池模块11的两个端子B+和B-之间，以将电池模块11与系统端子P+和P-电连接或阻断电池模块11与系统端子P+和P-之间的电连接。例如，开关SW11可以电连接在电池模块11的正极端子B+与系统端子P+之间，开关SW12可以连接在电池模块11的负极端子B-与系统端子P-之间。这些开关SW11和SW12可以是继电器、接触器等。另外，开关SW11和SW12也可以是场效应开关(FET)、固态开关(SSS)等。
为了监测电池模块11的状态，控制器121可以获取与电池模块11的状态相关的诸如电压、电流和温度的状态信息。另外，控制器121基于电池模块11的状态信息来检测电池模块11的过充电或过放电状态，并且控制器121可以基于检测到的过充电或过放电结果来控制开关SW11和SW12的断开/闭合(或导通)。
另外，可以执行检测控制器121与系统端子P+和P-之间的短路的功能。在该实施例中，要被控制器121检测的短路状况是由于可以与正常短路状况区分开的异常短路事故引起的。当开关SW12处于闭合状态(或导通状态)且开关SW11处于断开状态(或非导通状态)时，控制器121可以检测开关SW11的各端处的电压V11和V12。另外，当通过其计算的开关SW11的各端处的电压V11和V12大于0V时，控制器121可以确定在系统端子P+和P-之间已经发生短路。
图2A和图2B示出其中在电池系统10外部(即，在系统端子P+和P-之间)发生短路的情况。图2A将其中系统端子P+和P-由于系统端子P+和P-与负载20之间的误接而彼此短路的情况以及系统端子P+和P-之间存在短路的情况示出为示例。图2B示出其中系统端子P+和P-由于负载20内的短路而彼此短路的示例。参照图2A和图2B，当在系统端子P+和P-彼此短路的同时开关SW12闭合时，系统端子P+电连接到电池模块11的负极端子。因此，开关SW11的一端连接到电池模块11的正极端子，开关SW11的另一端连接到电池模块11的负极端子，使得开关SW11的两端之间的电压可以是电池模块11的输出电压，即，大于0V的电压。
另一方面，当开关SW12在其中系统端子P+和P-未彼此短路的状态下闭合时，系统端子P+处于浮置状态，由此开关SW11的一端连接到电池模块11的正极端子，开关SW11的另一端处于浮置状态。在这种状态下，控制器121内的电压测量电路(未示出)可以将开关SW11的两端之间的电压检测为0V，或者确定开关SW11的两端之间的电压处于不可测状态。因此，在其中开关SW12闭合以检测短路的状态下，当处于断开状态的开关SW11的两端之间的电压被检测为0V或被检测为不可测时，控制器121可以确定其中系统端子P+和P-之间未发生短路的正常状态。
控制器121在操作电池系统10之前执行上述短路状态检测功能，并且当通过此检测到短路时，控制器121可以控制开关SW11和SW12处于断开状态以输出故障警报，或者可以将警告此的状态信号传输到上部系统(未示出)。另一方面，当未检测到短路状态时，控制器121确定电池系统10的正常操作是可能的，并且允许开关SW11和SW12闭合。
电池控制装置12还可以包括至少一个熔断器，以保护电池模块11免受过电流的影响。参照作为示例的图1，电池控制装置12还可以包括连接在电池模块11的正极端子与系统端子P+之间的熔断器F11以及连接在电池模块11的负极端子与系统端子P-之间的熔断器F12。
图3示意性地示出根据本发明的实施例的电池系统的短路检测方法。图3的方法可以由参照图1描述的电池系统10的电池控制装置12来执行。
参照图3，在操作电池系统10之前，电池控制装置12通过控制器121控制开关SW12处于闭合状态，以检测系统端子P+和P-的短路状况，即，电池系统10外部的短路状况(S30)。由于开关SW11和SW12在启动电池系统10之前处于断开状态，因此当开关SW12闭合时，开关SW11保持断开状态。在这种状态下，电池控制装置12的控制器121检测处于断开状态的开关SW11的两端之间的电压(S31)。
当通过步骤S31检测到的开关SW11的两端之间的电压大于0V(S32)时，控制器121确定在电池系统10的外部发生短路(即，系统端子P+和P-彼此短路以形成闭合电路)(S33)。
当检测到短路状况时，控制器121控制开关SW11和SW12两者处于断开状态(S34)。另外，控制器121可以将故障警报输出到上部系统或将警告已经发生短路的状态信号传输到上部系统。
同时，当在步骤S32中开关SW11的两端之间的电压不大于0V时，即，当它是0V或不可测状态时，控制器121确定在电池系统10的系统端子P+和P-之间未发生短路(S35)。当确定已经未发生短路时，控制器121确定电池系统10的正常操作是可能的，并且允许电池系统10与负载20之间的连接(S36)。即，开关SW11和SW12被允许切换为处于闭合状态。
同时，在上述实施例中，包括一个电池模块11的电池系统10被示出为示例，但是本发明的实施例不限于此。即使当电池系统10包括多个电池模块时，本发明的主要技术特征也是可适用的。
图4示意性地示出根据本发明的另一实施例的电池系统，其中，电池系统包括彼此并联连接的多个电池模块。在图4中，电池系统40可以与储能系统(ESS)对应，连接到电池系统40的负载50可以与电力调节系统(PCS)对应。电力调节系统50是将从储能系统40供应的DC电力转换为AC电力以将其供应到电力消耗品的系统，并且电力调节系统50可以包括多个开关SW51和SW52、平滑电容器C和绝缘栅双极晶体管(IGBT)51。
参照图4，根据本发明的另一实施例的电池系统40可以包括多个电池模块41和用于控制多个电池模块41与负载50之间的连接的电池控制装置。电池控制装置可以包括多个电池控制单元42、主控制器43和连接器件44，多个电池控制单元42均连接到多个电池模块41以控制针对每个电池模块41的连接，连接器件44连接在多个电池控制单元42与负载50之间以控制电池系统40与负载50之间的连接。
电池模块41可以包括彼此串联或并联电连接的多个电池单元411。
电池控制单元42可以检测对应的电池模块41的诸如电压、电流和温度的状态信息，并且可以基于此来控制对应的电池模块41与连接器件44之间的连接。为此，电池控制单元42可以包括多个开关SW41和SW42以及控制器421。
开关SW41和SW42可以分别连接在系统端子P+和P-与电池模块41的两个端子B+和B-之间，以将电池模块41与系统端子P+和P-电连接或阻断电池模块41与系统端子P+和P-之间的电连接。例如，开关SW41可以电连接在电池模块41的正极端子B+与系统端子P+之间，开关SW42可以连接在电池模块41的负极端子B-与系统端子P-之间。这些开关SW41和SW42可以是继电器、接触器等。另外，开关SW41和SW42可以是FET、SSS等。
为了监测电池模块41的状态，控制器421可以获取与电池模块41的状态相关的诸如电压、电流和温度的状态信息。另外，控制器421基于电池模块41的状态信息来检测电池模块41的过充电或过放电状态，并且控制器421可以基于检测到的过充电或过放电结果来控制开关SW41和SW42的断开/闭合。
每个电池控制单元42还可以包括至少一个熔断器，以保护对应的电池模块41免受过电流的影响。参照作为示例的图4，每个电池控制单元42还可以包括连接在对应的电池模块41的正极端子与系统端子P+之间的熔断器F41和连接在对应的电池模块41的负极端子与系统端子P-之间的熔断器F42。
连接器件44可以设置在多个电池控制单元42与负载50之间，以阻断或允许多个电池控制单元42与负载50之间的连接。为此，连接器件44可以包括多个输入端子PI和NI、多个输出端子PO和NO以及均连接在多个输入端子PI和NI与多个输出端子PO和NO之间的多个主开关MSW41和MSW42。
电池控制单元42的系统端子P+可以电连接到正极输入端子PI，电池控制单元42的系统端子P-可以电连接到负极输入端子NI。正极输出端子PO可以电连接到负载50的正极接头(positive connector)T+，负极输出端子NO可以电连接到负载50的负极接头(negativeconnector)T-。连接器件44是具有单极多线的用于构造设备(电池控制单元42与负载50)之间的电连接的连接器件，连接到各个输入端子PI和NI以及各个输出端子PO和NO的布线通过对应的接头彼此电结合。因此，多个电池模块41可以通过连接器件44彼此并联连接。
主开关MSW41可以连接在正极输入端子PI与正极输出端子PO之间，以将正极输入端子PI与正极输出端子PO电连接或阻断正极输入端子PI与正极输出端子PO之间的连接。主开关MSW42可以连接在负极输入端子NI与负极输出端子NO之间，以将负极输入端子NI与负极输出端子NO电连接或阻断负极输入端子NI与负极输出端子NO之间的连接。可以通过从主控制器43输入的控制信号来控制这些主开关MSW41和MSW42的断开/闭合(或导通)。
主控制器43可以控制包括在连接器件44中的主开关MSW41和MSW42的断开/闭合，以控制电池控制单元42与负载50之间的连接。即，主控制器43可以通过控制主开关MSW41和MSW42的断开/闭合而控制电池系统40与负载50之间的连接，来控制从电池系统40到负载50的电力的供应。
主控制器43可以检测主开关MSW41和MSW42的实际断开/闭合状态。主控制器43可以将由主控制器43输出到主开关MSW41和MSW42的控制信号与对应的主开关MSW41和MSW42的实际断开/闭合状态进行比较，以检测主开关MSW41和MSW42是否处于故障状态。即，当由输出到主开关MSW41和MSW42的控制信号指示的断开/闭合状态与主开关MSW41和MSW42的实际断开/闭合状态不同时，主控制器43可以确定主开关MSW41和MSW42处于故障状态。
主控制器43可以与每个电池控制单元42的控制器421通信。主控制器43可以通过通信从每个电池控制单元42的控制器421接收对应的电池模块41的状态信息或者对应的开关SW41和SW42的断开/闭合状态信息。另外，主控制器43可以将主开关MSW41和MSW42的断开/闭合状态信息传输到每个电池控制单元42的控制器421。
同时，电池控制单元42可以以与图1的电池控制装置12的方式类似的方式来执行检测由于误接等引起的系统端子P+和P-之间的短路状态的功能。即使在该实施例中，由电池控制单元42检测的短路状态也是由于异常短路事故引起的，并且可以与正常短路状态区分开。当开关SW42处于闭合状态(或导通状态)且开关SW41处于断开状态(或非导通状态)时，检测开关SW41的两端处的电压V41和V42，并且当检测到的开关SW41的两端处的电压V41和V42大于0V时，控制器421可以确定在系统端子P+和P-之间已经发生短路。
图5A和图5B示出其中由于图4的电池系统40中的误接而在系统端子P+和P-之间发生短路的情况。图5A示出其中系统端子P+和P-由于电池控制单元42级处的误接(即，电池控制单元42与连接器件44之间的误接)而彼此短路的情况。图5B示出其中系统端子P+和P-由于电池系统40级处的误接(即，连接器件44与负载50之间的误接)而彼此短路的情况。
参照图5A，电池控制单元42-1的系统端子P-与连接器件44之间的布线NL41被误接，从而电池控制单元42-1的系统端子P+和P-全部连接到连接器件44的正极输入端子PI。因此，当电池控制单元42-1的系统端子P+和P-彼此短路且电池控制单元42-1的开关SW41和SW42闭合时，出现短路电流Ishort。
参照图5B，连接到连接器件44的正极输出端子PO的布线中的一条布线PL42误接到负载50的负极接头T-而不是正极接头T+，连接到负极输出端子NO的布线中的一条布线NL42误接到负载50的正极接头T+。因此，当连接器件44的输出端子PO和NO彼此短路使得电池控制单元42的开关SW41和SW42以及主开关MSW41和MSW42闭合时，出现短路电流Ishort。
如图5A中所示，当由于误接等在电池控制单元42-1与连接器件44之间发生短路时，对应的电池控制单元42-1可以通过执行上述短路检测功能来检测短路的发生，而与主开关MSW41和MSW42的断开/闭合状态无关。即，对应的电池控制单元42-1的控制器421可以根据开关SW42的闭合状态测量处于断开状态的开关SW41的两端处的电压V41和V42，从而检测系统端子P+和P-之间的短路的发生。
如图5B中所示，当由于误接在连接器件44与负载50之间发生短路时，电池控制单元42可以仅在连接器件44的主开关MSW41和MSW42中的所有闭合时通过执行上述短路检测功能来检测短路的发生。即，在主开关MSW41和MSW42全部闭合的同时，电池控制单元42的控制器421控制开关SW42处于闭合状态，并且在这种状态下，电池控制单元42的控制器421可以通过测量断开状态的开关SW41的两端处的电压V41和V42来检测系统端子P+和P-之间的短路。
因此，在该实施例中，为了区分在电池控制单元42与连接器件44之间还是在连接器件44与负载50之间发生短路，通过在所有主开关MSW41和MSW42的断开状态下针对每个电池控制单元42顺序地执行短路状态检测功能，首先检查电池控制单元42与连接器件44之间的连接状态，即，电池控制单元42与连接器件44之间的短路发生。另外，在确认电池控制单元42与连接器件44之间的所有连接状态正常之后，主开关MSW41和MSW42两者闭合，并且在这种状态下，可以通过在电池控制单元42中的一个中执行上述短路检测功能来检查连接器件44与负载50之间的连接状态。
电池控制单元42在操作电池系统40之前执行上述短路状态检测功能，并且当通过此检测到短路时，电池控制单元42可以控制开关SW41和SW42处于断开状态，以将警告此的状态信号传输到主控制器43。另一方面，当未检测到短路状态时，电池控制单元42确定电池系统40的正常操作是可能的，并且允许开关SW41和SW42闭合。另外，通知电池控制单元42与连接器件44之间的连接以及连接器件44与负载50之间的连接处于正常状态的状态信号可以被传输到主控制器43。
当主控制器43从至少一个电池控制单元42接收指示发生短路的状态信号时，主控制器43可以通过控制主开关MSW41和MSW42处于断开状态来将电池系统40与负载50分开。另外，主控制器43可以输出故障警报或将故障发生通知到较高级别的系统(未示出)或管理员终端(未示出)。另一方面，当接收到指示所有电池控制单元42与连接器件44之间的连接的状态以及连接器件44与负载50之间的连接的状态正常的状态信号时，主控制器43确定电池系统40的正常操作是可能的，并且允许闭合主开关MSW41和MSW42。
图6A和图6B示意性地示出根据本发明的另一实施例的电池系统的短路检测方法。图6A和图6B的方法可以由参照图4描述的电池系统40的电池控制装置来执行。
参照图6A，为了在操作电池系统40之前检测电池控制单元42级中的短路，电池控制装置保持主开关MSW41和MSW42处于断开状态(S60)，并且在这种状态下，电池控制装置针对每个电池控制单元42顺序地执行短路检测(S61)。
图6B具体地示出在步骤S61中在每个电池控制单元42中在电池控制单元42级处执行短路检测的方法。
参照图6B，每个电池控制单元42通过控制器421来控制开关SW42处于闭合状态，以检测电池控制单元42与连接器件44之间的短路的发生(S610)。在这种情况下，对应的电池控制单元42的开关SW41保持断开状态，并且控制器421检测断开状态的开关SW41的两端之间的电压(S611)。
当通过步骤S611检测到的开关SW41的两端之间的电压大于0V(S612)时，控制器421确定由于在对应的电池控制单元42与连接器件44之间发生短路而形成闭合电路，因此系统端子P+和P-彼此短路(S613)。当检测到短路时，控制器421可以将指示在对应的电池控制单元42与连接器件44之间已经发生短路的状态信号传输到主控制器43。
同时，当在步骤S612中开关SW41的两端之间的电压不大于0V时，即，当它是0V或不可测状态时，控制器421确定在对应的电池控制单元42与连接器件之间未发生短路(S614)。当确定未发生短路时，控制器421可以将指示对应的电池控制单元42与连接器件44之间的连接处于正常状态的状态信号传输到主控制器43。
每个电池控制单元42可以通过执行上述步骤S610至步骤S613来检测对应的电池控制单元42与连接器件44之间的短路的发生。另一方面，在一个电池控制单元42通过上述步骤S610至步骤S613检测到短路的同时，剩余的电池控制单元42保持与连接器件44断开，以不影响检测结果(即，开关SW41和SW42断开)。
返回参照图6A，当在上述步骤S61中未检测到每个电池控制单元42与连接器件44之间发生短路(S62)时，为了检测电池系统40中发生短路(即，连接器件44与负载50之间发生短路)，主控制器43控制主开关MSW41和MSW42处于闭合状态(S63)。即，指示切换为闭合状态的控制信号被输出到主开关MSW41和MSW42。
在这种状态下，主控制器43从连接器件44获得主开关MSW41和MSW42的实际断开/闭合状态(S64)，并且基于此，主控制器43首先确定主开关MSW41和MSW42是否处于故障状态。即，在其中指示切换闭合状态的控制信号被输出到主开关MSW41和MSW42的状态下，当检测到的主开关MSW41和MSW42的实际断开/闭合状态指示主开关MSW41或主开关MSW42处于断开状态(S65)时，主控制器43检测到主开关MSW41或主开关MSW42处于故障状态(S66)。另一方面，当主开关MSW41和MSW42两者处于闭合状态(S65)时，确定主开关MSW41和MSW42两者正常地操作，并且执行检测连接器件44与负载50之间的短路的工艺。
即，主控制器43指示电池控制单元42中的一个(例如，图5B的电池控制单元42-1)的控制器421来检测短路，并且接收此的控制器421控制对应的开关SW42处于闭合状态(S67)。在这种情况下，对应的电池控制单元42-1的开关SW41保持断开状态，并且控制器421检测断开状态的开关SW41的两端之间的电压(S68)。
当通过步骤S68检测到的开关SW41的两端之间的电压大于0V(S69)时，控制器421确定由于在对应的连接器件44与负载50之间发生短路而形成闭合电路，因此系统端子P+和P-彼此短路(S70)。同时，当在步骤S69中开关SW41的两端之间的电压不大于0V时，即，当它是0V或不可测状态时，控制器421确定在连接器件44与负载50之间未发生短路(S72)。
当通过上述步骤S62在至少一个电池控制单元42与连接器件44之间检测到短路时，当在上述步骤S65中检测到主开关MSW41和MSW42中的至少一个的故障时，或者当通过上述步骤S69检测到连接器件44与负载50之间的短路时，主控制器43确定电池系统40的正常操作是困难的。因此，主控制器43指示每个控制器421来解除每个电池控制单元42与连接器件44之间的连接(即，断开开关SW41和SW42)，并且主控制器43通过使主开关MSW41和MSW42断开来阻断电池系统40与负载50之间的连接(S71)。
另一方面，当未检测到主开关MSW41和MSW42的短路或故障时，主控制器43指示每个控制器421来允许开关SW41和SW42的闭合状态，并且通过允许主开关MSW41和MSW42的闭合状态来允许电池系统40与负载之间的连接(S73)。
根据上述实施例，在电池系统10和40作为负载20和50的电源操作之前，可以检测由电池系统10和40内或外部的误接引起的短路状态。因此，可以在电池系统10和40的组件由于短路电流引起损坏之前检测短路状态且采取适当的措施，从而防止组件的损坏和随之发生的更换成本，并且增大电池系统10和40的寿命。另外，这种短路检测工艺由电池系统10和40自动地执行，使得可以避免由于管理员的经验不足引起的人为错误，并且可以缩短检测时间，从而进一步改善系统的安全性和效率。
根据本发明的实施例的电子装置或电气装置和/或其它相关的装置或构成元件可以通过使用合适的硬件、固件(例如，专用集成电路)、软件或者软件、固件和硬件的组合来实现。例如，上述装置的各种构造可以定位在一个集成电路(IC)芯片或单独的IC芯片上。另外，上述装置的各种构造可以在柔性印刷电路膜、带载封装件(TCP)、印刷电路板(PCB)或一个基底上实现。本说明书中描述的电连接或相互连接可以例如通过PCB、不同类型的电路载体上的布线或导电元件来实现。导电元件可以例如包括诸如表面金属化的金属化和/或引脚，并且可以包括导电聚合物或陶瓷。另外，电能可以通过电磁辐射或使用光的无线电接入来传输。
另外，装置的各种构造可以由至少一个处理器来执行，以执行上述各种功能，它们可以在至少一个计算装置中执行，并且它们可以是用于执行计算机程序指令并与其它系统构成元件交互的进程或线程。计算机程序指令存储在可在计算装置中使用诸如随机存取存储器(RAM)的标准存储器装置来实现的存储器中。计算机程序指令还可以存储在诸如CD-ROM或闪存驱动器的非临时性计算机可读介质中。
此外，本领域普通技术人员必须理解的是，计算装置的各种功能可以组合或联合到单一计算装置，或者具体计算装置的功能可以分布到至少另一计算装置，而不脱离本发明的实施例的范围。
<符号说明>
10、40：电池系统
11、41：电池模块
111、411：电池单元
12：电池控制装置
121：控制器
20、50：负载
42、42-1：电池控制单元
421：控制器
43：主控制器
44：连接器件
F11、F12、F41、F42：熔断器
SW11、SW12、SW41、SW42：开关
MSW41、MSW42：主开关
P+、P-：系统端子
PI、NI：连接器件的输入端子
PO、NO：连接器件的输出端子

Claims (20)

1.一种电池控制装置，所述电池控制装置包括：
第一电池控制单元，连接在外部负载与第一电池模块之间，并且被构造为控制外部负载与第一电池模块之间的电连接，
其中，第一电池控制单元包括：第一开关，电连接在第一电池模块的正极端子与外部负载之间；第二开关，电连接在第一电池模块的负极端子与外部负载之间；以及第一控制器，被构造为控制第一开关和第二开关的断开/闭合，并且
其中，第一控制器被构造为根据在第二开关处于闭合状态且第一开关处于断开状态时检测的第一开关的两端之间的电压来检测外部负载与第一电池控制单元之间的短路事故。
2.根据权利要求1所述的电池控制装置，所述电池控制装置还包括：
连接器件，连接在第一电池控制单元与外部负载之间，
其中，连接器件包括：第一主开关，电连接在第一开关与外部负载的第一端子之间；以及第二主开关，电连接在第二开关与外部负载的第二端子之间。
3.根据权利要求2所述的电池控制装置，其中，
当第一主开关、第二主开关和第一开关处于断开状态且第二开关处于闭合状态时，第一控制器被构造为检测第一开关的两端之间的电压，并且根据第一开关的两端之间的电压来检测第一电池控制单元与连接器件之间的短路事故。
4.根据权利要求2所述的电池控制装置，其中，
当第一主开关、第二主开关和第二开关处于闭合状态且第一开关处于断开状态时，第一控制器被构造为检测第一开关的两端之间的电压，并且根据第一开关的两端之间的电压来检测连接器件与外部负载之间的短路事故。
5.根据权利要求2所述的电池控制装置，所述电池控制装置还包括：
第二电池控制单元，连接在第二电池模块与连接器件之间，并且被构造为控制第二电池模块与第一主开关和第二主开关之间的电连接，
其中，第二电池控制单元包括：第三开关，电连接在第二电池模块的正极端子与第一主开关之间；第四开关，电连接在第二电池模块的负极端子与第二主开关之间；以及第二控制器，被构造为控制第三开关和第四开关的断开/闭合。
6.根据权利要求5所述的电池控制装置，其中，
当第一主开关、第二主开关和第三开关处于断开状态且第四开关处于闭合状态时，第二控制器被构造为检测第三开关的两端之间的电压，并且根据第三开关的两端之间的电压来检测第二电池控制单元与连接器件之间的短路事故。
7.根据权利要求6所述的电池控制装置，其中，
第二控制器被构造为在第一控制器检测短路事故的同时控制第三开关和第四开关处于断开状态，并且
第一控制器被构造为在第二控制器检测短路事故的同时控制第一开关和第二开关处于断开状态。
8.一种电池控制装置，所述电池控制装置包括：
连接器件，连接在多个电池模块与外部负载之间，并且包括电连接在所述多个电池模块的正极端子与外部负载之间的第一主开关和电连接在所述多个电池模块的负极端子与外部负载之间的第二主开关；
多个电池控制单元，分别连接到所述多个电池模块，并且被构造为控制所述多个电池模块与第一主开关和第二主开关之间的电连接；以及
主控制器，被构造为控制第一主开关和第二主开关的断开/闭合，
其中，所述多个电池控制单元中的一个包括：第一开关，连接在对应的电池模块的正极端子与第一主开关之间；第二开关，连接在所述对应的电池模块的负极端子与第二主开关之间；以及控制器，被构造为控制第一开关和第二开关的断开/闭合，并且
控制器被构造为在第一主开关、第二主开关和第二开关处于闭合状态且第一开关处于断开状态时检测第一开关的两端之间的电压，并且根据检测到的电压来检测短路事故。
9.根据权利要求8所述的电池控制装置，其中，
控制器被构造为在检测到的电压大于0V时确定发生短路事故。
10.根据权利要求8所述的电池控制装置，其中，
主控制器被构造为在其中指示切换为闭合状态的控制信号被输出到第一主开关和第二主开关的状态下检测第一主开关和第二主开关的实际断开/闭合状态，并且主控制器被构造为在第一主开关或第二主开关的实际断开/闭合状态是断开状态时确定第一主开关或第二主开关处于故障状态。
11.根据权利要求10所述的电池控制装置，其中，
控制器被构造为在第一主开关和第二主开关两者处于正常状态时根据第一开关的两端之间的电压来检测短路事故。
12.根据权利要求10所述的电池控制装置，其中，
主控制器被构造为在第一主开关和第二主开关中的至少一个处于故障状态时使第一主开关和第二主开关断开。
13.根据权利要求10所述的电池控制装置，其中，
控制器被构造为在检测到短路事故时将通知发生短路事故的状态信号传输到主控制器，并且
主控制器被构造为在接收到通知发生短路的状态信号时使第一主开关和第二主开关断开。
14.一种电池控制装置的短路检测方法，所述短路检测方法包括以下步骤：
控制第一主开关和第二主开关处于闭合状态，第一主开关电连接在多个电池模块的正极端子与外部负载之间，第二主开关电连接在所述多个电池模块的负极端子与外部负载之间；
在控制所述多个电池模块之中的第一电池模块与第一主开关和第二主开关之间的电连接的第一电池控制单元中，控制连接在第一电池模块的负极端子与第二主开关之间的第二开关处于闭合状态；
在连接在第一电池模块的正极端子与第一主开关之间的第一开关的断开状态下，检测第一开关的两端之间的电压；以及
根据检测到的第一开关的两端之间的电压来检测第一电池控制单元与外部负载之间的第一短路事故。
15.根据权利要求14所述的短路检测方法，所述短路检测方法还包括以下步骤：
在控制第一主开关和第二主开关处于闭合状态之后，检测第一主开关和第二主开关的实际断开/闭合状态；
当检测到的第一主开关或第二主开关的实际断开/闭合状态指示断开状态时，确定第一主开关或第二主开关处于故障状态；以及
当第一主开关或第二主开关处于故障状态时，控制第一主开关和第二主开关处于断开状态。
16.根据权利要求15所述的短路检测方法，其中，
当第一主开关和第二主开关处于正常状态时，执行检测第一开关的两端之间的电压的步骤和检测第一短路事故的步骤。
17.根据权利要求14所述的短路检测方法，所述短路检测方法还包括以下步骤：
当检测到第一短路事故时，控制第一主开关和第二主开关处于断开状态；以及
控制第二开关处于断开状态。
18.根据权利要求14所述的短路检测方法，所述短路检测方法还包括以下步骤：
在控制第一主开关和第二主开关处于闭合状态的步骤之前，保持第一主开关和第二主开关处于断开状态；以及
针对分别控制所述多个电池模块与第一主开关和第二主开关之间的电连接的多个电池控制单元中的每个电池控制单元，检测所述多个电池控制单元中的对应的电池控制单元与第一主开关和第二主开关之间的第二短路事故，
其中，检测所述对应的电池控制单元与第一主开关和第二主开关之间的第二短路事故的步骤包括以下步骤：控制连接在所述多个电池模块中的对应的电池模块的负极端子与第二主开关之间的第四开关处于闭合状态；在连接在所述对应的电池模块的正极端子与第一主开关之间的第三开关的断开状态下，检测第三开关的两端之间的电压；以及根据检测到的第三开关的两端之间的电压来检测所述对应的电池控制单元与第一主开关和第二主开关之间的第二短路事故。
19.根据权利要求18所述的短路检测方法，其中，
当针对所述多个电池控制单元中的所有未检测到第二短路事故时，执行检测第一开关的两端之间的电压的步骤和检测第一短路事故的步骤。
20.根据权利要求18所述的短路检测方法，其中，
第一短路事故是第一主开关和第二主开关与外部负载之间的短路事故。
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