CN114600297B - 电池组壳体损坏检测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的实施方式的电池组包括：壳体，所述壳体中容纳多个电池单元；和BMS，所述BMS被配置为检测所述壳体的损坏，其中所述BMS包括被配置为输出预定电压的电压输出端子、接地端子和被配置为测量电压的电压测量端子，其中所述壳体包括导电构件和感测线，所述导电构件的一端连接至所述BMS的所述电压输出端子且另一端连接至所述BMS的所述接地端子，所述感测线的一端连接至所述导电构件且另一端连接至所述BMS的所述电压测量端子，其中所述导电构件设置在所述壳体的内部的一个表面和与所述一个表面相对的另一表面之间。

Description

电池组壳体损坏检测装置及方法
技术领域
本发明涉及一种用于检测由外部冲击导致的电池组壳体损坏的装置及方法。
更特定地，本发明涉及一种用于在电池组内设置导体并基于在导体处测量的电压来检测电池组壳体的损坏的装置和方法。
背景技术
诸如锂离子电池的扁平型电池因为被诸如层叠膜的外部材料覆盖且是易碎，因此通常被容置在由金属或塑料制成的壳体内来使用。近来，多个电池被串联或并联地电连接而用作诸如电动车和混合动力车等车辆的电源，并且使用具有高输出和高容量的电池组，该电池组也被容置在壳体中。
通常，只要BMS中的电连接是正常的，电池组不单独检测电池组壳体的损坏。
另一方面，若容置电池组的壳体发生损坏，则异物可能流入损坏的部分，可能因从外部引入的材料而导致电池组中发生诸如燃烧或爆炸之类的问题。
因此，本发明提出一种用于检测电池组壳体损坏的装置和方法。
现有技术文献
专利文献
(专利文件0001)日本专利申请公开JP 2007-059279 A。
发明内容
技术问题
本发明提供一种能够检测因外部冲击导致的电池组壳体的物理损坏的电池组和检测方法。
技术方案
根据本发明的实施方式的电池组包括：壳体，所述壳体中容纳多个电池单元；和BMS，所述BMS被配置为检测所述壳体的损坏，其中所述BMS包括被配置为输出预定电压的电压输出端子、接地端子和被配置为测量电压的电压测量端子。
所述壳体包括导电构件和感测线，所述导电构件的一端连接至所述BMS的所述电压输出端子且另一端连接至所述BMS的所述接地端子，所述感测线的一端连接至所述导电构件且另一端连接至所述BMS的所述电压测量端子，其中所述导电构件可设置在所述壳体的内部的一个表面和与所述一个表面相对的另一表面之间。
在所述导电构件中，彼此相同的第一导电构件和第二导电构件串联连接。
所述感测线的一端可位于所述导电构件的中心或位于所述第一导电构件与所述第二导电构件之间。
所述导电构件可由绝缘材料密封。
第一弹簧可设置在所述导电构件的一端与所述壳体的一个表面之间，第二弹簧可设置在所述导电构件的另一端与所述壳体的另一表面之间。
若从所述BMS的所述电压测量端子接收的电压Vc等于参考电压Vref，则所述BMS确定所述壳体没有损坏，若从所述BMS的所述电压测量端子接收的所述电压Vc不同于所述参考电压Vref，则所述BMS确定所述壳体有损坏，其中通过以下等式计算所述参考电压Vref。
(Vin＝从电压输出端子输出的电压，R1＝第一导电构件的电阻，R2＝第二导电构件的电阻)
同时，以上描述的根据本发明的实施方式的电池组可安装在各种设备上且可用作设备的电源。
所述设备是选自由以下组成的组的任何之一：移动电话、平板电脑、笔记本电脑、电力工具、可穿戴电子装置、电动车辆、混合动力车辆、插电式混合动力电动车辆和电力储存装置。
此外，检测根据本发明的上述实施方式的电池组中的壳体的损坏的方法包括：将BMS中的预定电压施加至导电构件的电压施加步骤；测量施加到感测线的电压的电压测量步骤，其中所述感测线的一端连接至被施加所述预定电压的导电构件的中心，并且所述感测线的另一端连接至BMS的电压测量端子；和基于所测量的电压确定所述壳体是否损坏的壳体损坏确定步骤。
若在所述电压测量步骤中测量的电压Vc与参考电压Vref相同，则所述壳体损坏确定步骤确定所述壳体没有损坏，若在所述电压测量步骤中测量的电压与参考电压Vref不同，则所述壳体损坏确定步骤确定所述壳体有损坏，其中通过以下等式计算所述参考电压Vref。
(Vin＝从电压输出端子输出的电压，R1＝第一导电构件的电阻，R2＝第二导电构件的电阻)
有益效果
本发明可检测由外部冲击对电池组壳体造成的物理损坏。
此外，根据本发明，通过检测由外部冲击对电池组壳体造成的物理损坏，可防止由电池组壳体的物理损坏造成的诸如电池组的燃烧和爆炸之类的问题。
附图说明
图1是根据本发明的实施方式的电池组的截面图。
图2是示出根据本发明的实施方式的电池组的等效电路图。
图3是示出根据本发明的实施方式的电池组的壳体损坏检测方法的流程图。
具体实施方式
下面，将参照附图详细描述本发明的实施方式，使得本领域的普通技术人员可容易地实施本发明。然而，本发明可以各种形式实施而不限制于本文描述的实施方式。在附图中，为了清楚地描述本发明，省略了与描述内容无关的部分，并且在整个说明书中相同附图标记表示相同元件。
1.根据本发明的实施方式的电池组
根据本发明的实施方式的电池组10包括容纳多个电池单元的壳体200和用于检测壳体损坏的BMS 100。
1-1)BMS 100
BMS 100包括用于输出预定电压的电压输出端子110、接地端子120和用于测量电压的电压测量端子130。
同时，根据本发明的实施方式的BMS 100包括由常规BMS执行的电池管理功能且可额外地检测壳体200的损坏。
1-2)壳体200
壳体200是其中装设多个电池单元的空间，且可由金属或塑料材料形成。
同时，壳体200可包括导电构件210和感测线220，导电构件210的一端连接至BMS100的电压输出端子110，另一端连接至BMS 100的接地端子120，感测线220的一端连接至导电构件210，另一端连接至BMS 100的电压测量端子130。
1-2-1)导电构件210
导电构件210可设置在壳体200内的一个表面和与该一个表面相对的另一表面之间。
由于导电构件210如上所述设置在壳体200的内表面和另一表面之间，因此可检测其中出现壳体200因外部冲击而向内弯曲的变形的壳体。
特定地，当壳体200向内弯曲时，导电构件210断开，结果，通过随后描述的感测线220测量的电压发生变化。
例如，导电构件210可具有其中第一导电构件211和第二导电构件212串联连接的形式。此外，第一导电构件211和第二导电构件212可具有相同的电阻。关于由第一导电构件211和第二导电构件212组成的导电构件210，若壳体向内弯曲，由于第一导电构件211与第二导电构件212连接的部分断开，因此导电构件210的总电阻是不同的，使得由感测线220测量的电压是不同的。
同时，导电构件210的外侧可由绝缘材料密封。
这是要防止当导电构件210接触壳体200内的其它金属材料时出现短路。
同时，第一弹簧230可设置在导电构件210的一端与壳体200的一个表面之间，第二弹簧232可设置在导电构件210的另一端与壳体200的另一表面之间。
如上所述，第一弹簧230和第二弹簧232旨在为检测壳体200的损坏提供裕度。特定地，即使壳体200因外部冲击而在一定程度上向内弯曲，但由于第一弹簧230和第二弹簧232收缩，因此可防止导电构件210因微小的弯曲而被破坏。
1-2-2)感测线220
感测线220的一端221电连接至导电构件210，另一端连接至BMS 100的电压测量端子130。
例如，感测线220的一端221可定位在导电构件210的中心处，或定位在第一导电构件211与第二导电构件212之间。
然而，本发明不限于此，感测线220的一端221可定位在任何位置，只要其电连接至导电构件210即可。
以下，将参照图2描述根据感测线220连接到导电构件210的位置施加到感测线220的电压。
例如，如图2(a)所示，第一导电构件211的电阻可为R1，第二导电构件212的电阻可为R2，从BMS 100的电压输出端子110输出的预定电压可为Vin。在这种情况下，当电池组壳体没有损坏时，由等式1计算施加至感测线220的参考电压Vref。
(Vin＝从电压输出端子输出的电压，R1＝第一导电构件的电阻，R2＝第二导电构件的电阻)
以此方式，当电池组壳体没有损坏时施加至感测线220的电压Vref成为用于确定电池组壳体是否损坏的参考值。
同时，当电池组壳体出现损坏且导电构件210的一个位置被破坏时，或者当电池组壳体没有损坏时，可施加不同的电压到感测线。
例如，当如图2(b)所示点‘A’被切断时，由等式2计算施加至感测线220的电压Vc。
(Vin＝从电压输出端子输出的电压，R1＝第一导电构件的电阻，R2a+R2b＝R2＝第二导电构件的电阻)
在另一示例中，当感测线220位于导电构件210的中心处或位于彼此相同的第一导电构件211和第二导电构件212之间时，并且当导电构件210没有被破坏时，Vin/2被施加至感测线220，Vin/2是对应于施加至导电构件210的一端的预定电压Vin的一半的电压。
另一方面，当第一导电构件211和第二导电构件212连接的部分断开并且感测线220仅连接至第一导电构件211时，可将施加至导电构件210的整个预定电压Vin施加到感测线220。另一方面，当第一导电构件211和第二导电构件212之间的连接断开并且感测线220仅连接至第二导电构件212时，可将0V施加到感测线220。
同时，在上述示例中，描述了当感测线220位于导电构件210的中心或位于彼此相同的第一导电构件211与第二导电构件212之间时施加至感测线220的电压的情况，但本发明不限于此。可根据感测线220连接到导电构件210的位置而改变施加至感测线220的电压的大小。
同时，可在BMS的电压测量端子130处测量施加至感测线220的电压。
例如，BMS 100从BMS的电压测量端子130测量施加至上述感测线220的电压，并基于此确定壳体是否损坏。
2)BMS中的壳体损坏确定
关于BMS，当从上述BMS的电压测量端子130接收的电压满足以下等式1时，确定电池组壳体200没有损坏，并且当从BMS的电压测量端子130接收的电压不满足低于从BMS的电压输出端子110输出的预定电压的等式1时，确定电池组壳体有损坏。
(Vin＝从电压输出端子输出的电压，R1＝第一导电构件的电阻，R2＝第二导电构件的电阻)
这样确定的原因是如在感测线220的构造中描述的，由于感测线220电连接至导电构件210，因此当电池组壳体200没有损坏时，施加到感测线的电压满足等式1，并且当电池组壳体200出现损坏时，施加到感测线220的电压根据损坏发生的位置而变化。
特定地，参照图2(b)，可根据以下等式2计算根据损坏发生的位置施加到感测线220的电压Vc。
(Vin＝从电压输出端子输出的电压，R1＝第一导电构件的电阻，R2a+R2b＝R2＝第二导电构件的电阻)
也就是说，施加到感测线220的电压根据导电构件210被破坏的位置而变化。
同时，根据本发明的实施方式的电池组可装设在设备上且用作为设备的电源。
例如，所述设备可以是选自由以下组成的群组的任何之一：移动电话、平板电脑、笔记本电脑、计算机、电力工具、可穿戴电子装置、电动车辆、混合动力车辆、插电式混合动力电动车辆和电力储存装置。
2.根据本发明的实施方式的壳体损坏检测方法
在根据本发明的实施方式的电池组中执行根据本发明的实施方式的用于检测壳体损坏的方法。
图3是示出根据本发明的实施方式的用于检测壳体损坏的方法的流程图。以下，将参照图3描述根据本发明的实施方式的壳体损坏检测方法。
根据本发明的实施方式的壳体损坏检测方法包括：将BMS中的预定电压施加至导电构件的电压施加步骤S100；测量施加到感测线的电压的电压测量步骤S200，其中感测线的一端连接至被施加预定电压的导电构件的中心，感测线的另一端连接至BMS的电压测量端子；和基于所测量的电压确定壳体是否损坏的壳体损坏确定步骤S300。
2-1)电压施加步骤S100
电压施加步骤S100是从BMS的电压输出端子向导电构件施加预定电压以在随后描述的电压测量步骤中测量电压的过程。
2-2)电压测量步骤S200
电压测量步骤S200是测量施加到导电构件的中心处设置的感测线的电压的过程，并且所测量的电压成为用于在随后描述的壳体损坏确定步骤中确定壳体是否损坏的标准。
2-3)壳体损坏确定步骤S300
关于壳体损坏确定步骤S300，通过比较在电压测量步骤S200中测量的电压S310，当在电压测量步骤S200中测量的电压与通过以下等式1计算的参考电压Vref相同时，可确定壳体没有损坏S320，并且当在电压测量步骤S200中测量的电压与通过以下等式1计算的参考电压Vref不同时，可确定壳体有损坏S330。
(Vin＝从电压输出端子输出的电压，R1＝第一导电构件的电阻，R2＝第二导电构件的电阻)
例如，当感测线位于导电构件的中心或者位于相同的第一导电构件和第二导电构件之间时，若导电构件未被破坏，则根据等式1，对应于施加至导电构件的一端的预定电压的一半的电压被施加到感测线。
然而，当导电构件因壳体向内弯曲而切断时，施加至感测线的电压发生变化。
特定地，参照图2(b)，可根据以下等式2计算根据损坏发生的位置施加到感测线220的电压Vc。
(Vin＝从电压输出端子输出的电压，R1＝第一导电构件的电阻，R2a+R2b＝R2＝第二导电构件的电阻)
也就是说，施加到感测线220的电压根据导电构件210被破坏的位置而变化。
另一方面，当第一导电构件和第二导电构件连接的部分断开并且感测线仅连接至第一导电构件时，可将施加到导电构件的整个预定电压施加到感测线。另一方面，当串联连接的第一导电构件和第二导电构件断开并且感测线仅连接至第二导电构件时，可施加0V到感测线。
同时，在上述示例中，描述了当感测线位于导电构件的中心或位于相同的第一导电构件与第二导电构件之间时施加到感测线的电压，但本发明不限于此。
关于通过感测线测量的电压，施加到感测线的电压的大小可根据感测线连接到导电构件的位置而变化。
另一方面，尽管已根据上述实施方式具体地描述了本发明的技术构思，但应注意到，上述实施方式具有说明性而非限制性的目的。此外，本发明技术领域的技术人员将能够了解，在本发明的精神的范围内可有各种实施方式。
[符号说明]
10：电池组
100：BMS
110：电压输出端子
120：接地端子
130：电压测量端子
200：壳体
210：导电构件
211：第一导电构件
212：第二导电构件
220：感测线

Claims (9)

1.一种电池组，包括：
壳体，所述壳体中容纳多个电池单元；和
BMS，所述BMS被配置为检测所述壳体的损坏，
其中所述BMS包括：
被配置为输出预定电压的电压输出端子；
接地端子；和
被配置为测量电压的电压测量端子，
其中所述壳体包括：
导电构件，所述导电构件的一端连接至所述BMS的所述电压输出端子且另一端连接至所述BMS的所述接地端子；和
感测线，所述感测线的一端连接至所述导电构件且另一端连接至所述BMS的所述电压测量端子，
其中所述导电构件设置在所述壳体的内部的一个表面和与所述一个表面相对的另一表面之间，
其中，当所述壳体向内弯曲时，所述导电构件断开，并且通过所述感测线测量的电压发生变化，
其中第一弹簧设置在所述导电构件的所述一端与所述壳体的所述一个表面之间，
其中第二弹簧设置在所述导电构件的所述另一端与所述壳体的所述另一表面之间。
2.如权利要求1所述的电池组，其中在所述导电构件中，彼此相同的第一导电构件和第二导电构件串联连接。
3.如权利要求2所述的电池组，其中所述感测线的一端位于所述第一导电构件与所述第二导电构件之间。
4.如权利要求1所述的电池组，其中所述导电构件由绝缘材料密封。
5.如权利要求3所述的电池组，其中若从所述BMS的所述电压测量端子接收的电压Vc等于参考电压Vref，则所述BMS确定所述壳体没有损坏，
若从所述BMS的所述电压测量端子接收的所述电压Vc不同于所述参考电压Vref，则所述BMS确定所述壳体有损坏，
其中通过以下等式计算所述参考电压Vref
Vin＝从所述电压输出端子输出的电压，R1＝所述第一导电构件的电阻，R2＝所述第二导电构件的电阻。
6.一种检测根据权利要求1所述的电池组的壳体的损坏的方法，所述方法包括：
将BMS中的预定电压施加至导电构件的电压施加步骤；
测量施加到感测线的电压的电压测量步骤，其中所述感测线的一端连接至被施加所述预定电压的导电构件的中心，并且所述感测线的另一端连接至BMS的电压测量端子；和
基于所测量的电压确定所述壳体是否损坏的壳体损坏确定步骤。
7.如权利要求6所述的方法，其中在所述导电构件中，第一导电构件和第二导电构件串联连接，
其中所述感测线的一端位于所述第一导电构件与所述第二导电构件之间，
其中所述壳体损坏确定步骤：
若在所述电压测量步骤中测量的电压Vc与参考电压Vref相同，则确定所述壳体没有损坏，
若在所述电压测量步骤中测量的电压Vc与所述参考电压Vref不同，则确定所述壳体有损坏，
其中通过以下等式计算所述参考电压Vref
Vin＝从所述电压输出端子输出的电压，R1＝所述第一导电构件的电阻，R2＝所述第二导电构件的电阻。
8.一种包括如权利要求1至5中任一项所述的电池组的设备。
9.如权利要求8所述的设备，其中所述设备是选自由以下组成的组的任何之一：移动电话、平板电脑、笔记本电脑、电力工具、可穿戴电子装置、电动车辆和电力储存装置。
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