CN118091441A - 异常单体检测方法、异常单体检测装置和电池组 - Google Patents

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Abstract

公开了异常单体检测方法、异常单体检测装置和电池组。根据本公开的包括多个单体的电池组的异常单体检测方法包括以下步骤：在允许单体平衡的状态下获得针对每个单体在第一休止时段期间的第一放电倍率；当检测到具有大于或等于第一阈值的第一放电倍率的单体时禁止多个单体的单体平衡；在禁止单体平衡的状态下获得针对每个单体在第二休止时段期间的第二放电倍率；以及将多个单体之中的具有大于或等于第二阈值的第二放电倍率的单体检测为异常单体。

Description

异常单体检测方法、异常单体检测装置和电池组
技术领域
本公开涉及一种用于检测异常单体的方法和一种用于检测异常单体的装置以及一种执行该方法的电池组。
背景技术
可以重复地充电和放电的二次电池与仅提供化学能到电能的不可逆转换的一次电池不同。低容量二次电池用作用于诸如移动电话、膝上型计算机或摄像机的小型电子装置的电源，高容量二次电池用作用于混合动力车辆等的电源。
通常，二次电池单体包括包含正电极、负电极和置于正电极与负电极之间的隔膜的电极组件、容纳电极组件的壳体以及电连接到电极组件的电极端子。电解质溶液注入到壳体中，以能够进行电池单体通过正电极、负电极和电解质溶液之间的电化学反应的充电和放电。壳体的形状(诸如圆柱形形状或矩形形状)根据电池单体的用途而变化。
电池单体的内部异物、内部短路等使电池单体过热，从而造成电池组的安全问题(诸如热失控、着火等)。因此，为了确保电池组的安全性，早期检测到异常单体以对异常单体采取措施是非常重要的。
发明内容
本公开要解决的问题是提供能够在早期阶段检测到异常单体的异常单体检测方法、异常单体检测装置和电池组。
根据实施例的用于解决以上问题的包括多个单体的电池组的异常单体检测方法可以包括以下步骤：在允许单体平衡的状态下获得针对每个单体在第一休止时段期间的第一放电倍率；当检测到具有大于或等于第一阈值的第一放电倍率的单体时禁止多个单体的单体平衡；在禁止单体平衡的状态下获得针对每个单体在第二休止时段期间的第二放电倍率；以及将多个单体之中的具有大于或等于第二阈值的第二放电倍率的单体检测为异常单体。
第二阈值可以大于第一阈值。
获得第二放电倍率的步骤可以包括仅获得多个单体之中的具有大于或等于第一阈值的第一放电倍率的单体的第二放电倍率。
异常单体检测方法还可以包括当检测到异常单体时阻断电池组的充电和放电。
根据实施例的异常单体检测装置可以包括：检测装置，被配置为检测构成电池模组的多个单体中的每个的电压；以及电池管理系统，被配置为在允许单体平衡的状态下获得针对每个单体在第一休止时段期间的第一放电倍率，当检测到具有大于或等于第一阈值的第一放电倍率的单体时禁止多个单体的单体平衡，在禁止单体平衡的状态下获得针对每个单体在第二休止时段期间的第二放电倍率，并且将多个单体中之的具有大于或等于第二阈值的第二放电倍率的单体检测为异常单体。
第二阈值可以大于第一阈值。
电池管理系统还可以被配置为仅获得多个单体之中的具有大于或等于第一阈值的第一放电倍率的单体的第二放电倍率。
电池管理系统还可以被配置为当检测到异常单体时阻断电池模组的充电和放电。
根据实施例的电池组可以包括包含上述特征中的至少一个的异常单体检测装置。
根据本公开，可以通过早期检测到异常单体来改善电池组的安全性。
附图说明
图1示意性地示出了根据实施例的电池组。
图2示出了根据实施例的异常单体检测方法。
具体实施方式
现在将参照附图详细描述本公开的实施例。现在将参照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，在全部不脱离本公开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。实施例被提供为示例，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公开的方面和特性。
因此，出于完全理解本公开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”包括相关的和布置的多个项目的全部或随机组合。当描述本公开的实施例时，“可以”或“可”的使用指示本公开的至少一个实施例。关于对本公开的实施例的描述，除非以另一方式陈述，否则单数术语可以包括复数形式。
在本说明书中，包括诸如第一和第二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。术语仅用于区分一个组件与其它组件。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一构成元件可以被命名为第二构成元件，类似地，第二构成元件可以被命名为第一构成元件。
将理解的是，当构成元件或层被称为“在”另一构成元件或层“上”、“连接到”或“结合到”另一构成元件或层时，它可以直接在所述另一构成元件或层上、直接连接到或直接结合到所述另一构成元件或层，或者可以存在一个或更多个居间构成元件或层。另外，还将理解的是，当构成元件或层被称为“在”两个构成元件或层“之间”时，它可以是所述两个构成元件或层之间的唯一构成元件或层，或者也可以存在一个或更多个居间构成元件或层。
使两个构成元件电连接包括使两个构成元件直接连接以及利用位于其间的另一构成元件使两个构成元件连接。所述另一构成元件可以包括开关、电阻器、电容器等。当描述实施例时，在没有提供直接连接的表述时，连接的表述指示电连接。
在下文中，将参照必要的附图详细描述根据实施例的用于检测异常单体的方法和用于检测异常单体的装置以及执行该方法的电池组。
图1示意性地示出了根据实施例的电池组。
参照图1，根据实施例的电池组10可以包括电池模组11、检测装置12和电池管理系统(BMS)13。
电池模组11可以包括彼此串联或并联连接的多个单体111。
检测装置12可以检测构成电池模组11的单体111的状态。检测装置12可以包括检测每个单体的单体电压、电池模组11的模组电压等的电压检测器121。检测装置12还可以包括检测流过电池模组11的电流的电流检测器122。检测装置12还可以包括检测电池模组11的至少一个点的温度的温度检测器123。
电池管理系统13可以从检测装置12接收电池模组11的状态信息(电压、电流和温度)。电池管理系统13可以基于从检测装置12接收的状态信息来监视电池模组11的状态(电压、电流、温度、荷电状态(SOC)、寿命(健康状态(SOH))等)。另外，电池管理系统13可以基于状态监视结果来执行控制功能(例如，温度控制、单体平衡控制、充电/放电控制等)、保护功能(例如，异常单体检测、过放电防止、过充电防止、过电流防止等)等。
根据本实施例，电池管理系统13可以与检测装置12一起作为电池模组11的异常单体检测装置来操作。电池管理系统13可以基于从检测装置12接收的状态信息来检测由于内部异物、内部短路等而发生异常并且包括在构成电池模组11的单体中的单体。为此，电池管理系统13可以包括放电倍率检测器131、初级异常检测器132和次级异常检测器133。
放电倍率检测器131可以检测每个单体111在电池组10的休止时段内的放电倍率。放电倍率检测器131可以通过电压检测器121连续地获得每个单体111在休止时段期间的单体电压，并且可以计算出单体电压随时间的变化以计算出每个单体111的放电倍率。这里，休止时段可以意指电池组10的充电和放电停止的状态。
当计算出每个单体111在休止时段期间的放电倍率时，初级异常检测器132可以将所计算的放电倍率与第一阈值进行比较。当存在具有在休止时段内大于或等于第一阈值的放电倍率的单体时，初级异常检测器132可以确定在电池模组11中存在异常单体的可能性。
当由初级异常检测器132确定在电池模组11中存在异常单体的可能性时，电池管理系统13可以进入警告步骤以限制电池模组11的单体平衡。即，当电池管理系统13进入警告步骤时，即使构成电池模组11的单体111之间的电压差或SOC差超过单体平衡的初始标准，也可以不执行单体平衡。
通常，可以执行单体平衡以使构成电池模组11的单体的状态均衡，并且可以根据每个单体的电压或SOC来确定是否开始单体平衡。另一方面，当在电池模组11包括异常单体的状态下执行单体平衡时，由于单体平衡而会减轻异常单体的状态不平衡，使得早期未检测到异常单体并且发生导致着火的情况。
因此，当由初级异常检测器132确定在允许单体平衡的状态下在电池模组11中存在异常单体的可能性时，电池管理系统13可以停止单体平衡以防止由于单体平衡而覆盖异常单体的状态异常。然后，电池管理系统13可以使次级异常检测器133执行以最终在停止单体平衡的状态下检测到异常单体。
当电池管理系统13进入警告步骤使得单体平衡停止时，次级异常检测器133可以在停止单体平衡的状态下将每个单体111在休止时段期间的放电倍率与第二阈值进行比较。另外，当检测到在休止时段内具有等于或高于第二阈值的放电倍率的单体时，次级异常检测器133可以最终将该单体确定为异常单体。为了增大异常单体的检测准确度，第二阈值可以大于第一阈值。为了减少计算量，次级异常检测器133可以将仅由初级异常检测器132确定为具有在休止时段内大于或等于第一阈值的放电倍率的单体的放电倍率与第二阈值进行比较。次级异常检测器133可以将构成电池模组11的所有单体111在休止时段内的放电倍率与第二阈值进行比较。
当最终检测到异常单体时，次级异常检测器133可以阻断电池模组11的充电和放电，以保护电池模组11免受着火的风险。另外，当检测到异常单体时，次级异常检测器133可以将指示检测到异常单体的通知信息与关于异常单体的信息一起传输给用户。
图2示出了根据实施例的用于检测电池组中的异常单体的方法。图2的方法可以由上面参照图1描述的电池管理系统执行。
参照图2，根据实施例的电池管理系统13可以在允许单体平衡的状态下获得构成电池模组11的每个单体111在休止时段期间的放电倍率(S11)。电池管理系统13可以通过检测装置12连续地检测每个单体111在休止时段期间的单体电压，并且可以计算出所检测的单体电压随时间的变化以获得每个单体111的放电倍率。
当获得每个单体111在休止时段中的放电倍率时，电池管理系统13可以检查单体111之中是否存在具有大于或等于第一阈值的放电倍率的单体(S12)。
当在步骤S12中检查到存在具有大于或等于第一阈值的放电倍率的单体时，电池管理系统13可以进入警告步骤以禁止单体平衡(S13)。即，当电池管理系统13进入警告步骤时，电池管理系统13可以停用单体平衡功能，使得即使构成电池模组11的单体111之间的电压差或SOC差超过单体平衡的初始标准，也不执行单体平衡。
此后，当电池组10进入休止时段时，电池管理系统13可以获得每个单体111在休止时段期间的放电倍率(S14)。当获得每个单体111在休止时段中的放电倍率时，电池管理系统13可以检查单体111之中是否存在具有等于或高于第二阈值的放电倍率的单体(S15)。
当在步骤S15中检查到具有等于或高于第二阈值的放电倍率的单体时，电池管理系统13可以将该单体检测为异常单体(S16)，并且可以执行保护操作(S17)。即，电池管理系统13可以阻断电池模组11的充电和放电，并且可以通知用户检测到异常单体。
根据上述实施例，异常单体检测装置可以在允许单体平衡的状态下将每个单体111在休止时段中的放电倍率与第一阈值进行比较，以确定存在异常单体的可能性。如果确定有异常单体存在的可能性，则异常单体检测装置可以通过在停止单体平衡的状态下将每个单体111在休止时段期间的放电倍率与第二阈值进行比较来最终检测到异常单体。该方法具有能够早期检测到异常单体并且改善检测精度的效果。
根据本公开的实施例的电子或电气装置以及/或者其它相关装置或构成元件可以通过使用适当的硬件、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，上述装置的各种配置可以定位于一个集成电路(IC)芯片或单独的IC芯片上。另外，上述装置的各种配置可以在柔性印刷电路膜、载带封装件(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、或者导电元件来实现。导电元件可以例如包括金属化(诸如表面金属化)和/或引脚，并且可以包括导电聚合物或陶瓷。
另外，装置的各种配置可以由至少一个处理器执行，以便执行上述各种功能，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且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使用诸如随机存取存储器(RAM)的标准存储器装置的计算装置中实现的存储器中。计算机程序指令也可以存储在诸如CD-ROM或闪存驱动器的非暂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个计算装置，或者特定计算装置的功能可以分散于至少另一计算装置，而不脱离本公开的实施例的范围。
<符号描述>
10：电池组
11：电池模组
111：单体
12：检测装置
121：电压检测器
122：电流检测器
123：温度检测器
13：电池管理系统
131：放电倍率检测器
132：初级异常检测器
133：次级异常检测器

Claims (9)

1.一种包括多个单体的电池组的异常单体检测方法，所述异常单体检测方法包括以下步骤：
在允许单体平衡的状态下获得针对每个单体在第一休止时段期间的第一放电倍率；
当检测到具有大于或等于第一阈值的第一放电倍率的单体时禁止所述多个单体的单体平衡；
在禁止所述单体平衡的状态下获得针对每个单体在第二休止时段期间的第二放电倍率；以及
将所述多个单体之中的具有大于或等于第二阈值的第二放电倍率的单体检测为异常单体。
2.根据权利要求1所述的异常单体检测方法，其中，所述第二阈值大于所述第一阈值。
3.根据权利要求1所述的异常单体检测方法，其中，获得第二放电倍率的步骤包括仅获得所述多个单体之中的具有大于或等于所述第一阈值的第一放电倍率的所述单体的第二放电倍率。
4.根据权利要求1所述的异常单体检测方法，所述异常电池检测方法还包括当检测到所述异常单体时阻断所述电池组的充电和放电。
5.一种异常单体检测装置，所述异常单体检测装置包括：
检测装置，被配置为检测构成电池模组的多个单体中的每个的电压；以及
电池管理系统，被配置为：在允许单体平衡的状态下获得针对每个单体在第一休止时段期间的第一放电倍率；当检测到具有大于或等于第一阈值的第一放电倍率的单体时禁止所述多个单体的单体平衡；在禁止所述单体平衡的状态下获得针对每个单体在第二休止时段期间的第二放电倍率；以及将所述多个单体之中的具有大于或等于第二阈值的第二放电倍率的单体检测为异常单体。
6.根据权利要求5所述的异常单体检测装置，其中，所述第二阈值大于所述第一阈值。
7.根据权利要求5所述的异常单体检测装置，其中，所述电池管理系统还被配置为仅获得所述多个单体之中的具有大于或等于所述第一阈值的第一放电倍率的所述单体的第二放电倍率。
8.根据权利要求5所述的异常单体检测装置，其中，所述电池管理系统还被配置为当检测到所述异常单体时阻断所述电池模组的充电和放电。
9.一种电池组，所述电池组包括根据权利要求5至8中任一项所述的异常单体检测装置。
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