用于診斷電池胞平衡電路中的異常的設(shè)備和方法
【專利說明】用于診斷電池胞平衡電路中的異常的設(shè)備和方法
[0001]本申請是分案申請，其原案申請是國際申請日2010年8月23日、國際申請?zhí)朠CT/KR2010/005583的PCT申請，2012年10月31日進(jìn)入中國國家階段，國家申請?zhí)?01080066551.8。
[0002]相關(guān)申請的交叉引用
[0003]本申請要求2010年3月5日提交于韓國的韓國專利申請N0.10-2010-0019924的優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容以引用方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0004]本發(fā)明涉及用于診斷電池胞平衡電路中的異常的設(shè)備和方法，并且特別涉及用于通過確定包括在電池胞平衡電路中的電池胞平衡開關(guān)是否存在異常來診斷電池胞平衡電路中的異常的設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0005]近來，伴隨著化石燃料的枯竭和對環(huán)境污染的關(guān)注，對于使用電能而不使用化石能源的電動車輛或混合動力車輛興趣不斷增長。
[0006]為了運(yùn)行電動車輛或混合動力車輛，應(yīng)操作需要高輸出的驅(qū)動馬達(dá)。為此目的，用于電動車輛或混合動力車輛的電池使用從包括多個(gè)串聯(lián)連接的電池胞的電池組輸出的電力作為功率源。
[0007]包括在電池組中的多個(gè)電池胞需要個(gè)別地維持均勻的電壓以確保穩(wěn)定性、長使用壽命和高輸出。
[0008]一種用于均勻地平衡電池胞的充電電壓的方法包括:通過供應(yīng)充電電流而增加具有相對低的電壓的電池胞的電壓；通過對相應(yīng)的電池胞放電而降低具有相對高的電壓的電池胞的電壓；對具有高于根據(jù)每個(gè)電池胞的電壓而設(shè)定的目標(biāo)平衡電壓的電壓的電池胞放電；以及對具有低于目標(biāo)平衡電壓的電壓的電池胞充電；等等。
[0009]這些電池胞平衡方法由連接到每個(gè)電池胞的電池胞平衡電路實(shí)現(xiàn)。電池胞平衡電路包括用于控制電池胞平衡操作的開始和結(jié)束的開關(guān)電路，以及用于對電池胞放電的放電電阻器。
[0010]然而，當(dāng)在使用電池胞平衡電路的電池胞平衡操作期間發(fā)生異常時(shí)，例如，當(dāng)電池胞平衡電路中瞬間流過過電流時(shí)，或者當(dāng)高于操作電壓的過電壓施加到開關(guān)電路時(shí)，或者當(dāng)通過放電電阻器產(chǎn)生過熱時(shí)，包括在電池胞平衡電路中的組件被短路或開路，并且因此電池胞平衡電路不正常工作。
[0011 ] 當(dāng)電池胞平衡電路由于該問題而異常操作時(shí)，連接到對應(yīng)的電池胞平衡電路的電池胞的電壓過度增加或減小，并且因此而可能產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，例如，電池組可能爆炸或者連接到電池組的負(fù)載的操作可能突然停止。
[0012]為了克服該缺陷，需要連接到電池胞平衡電路的單獨(dú)的診斷電路以用于診斷電池胞平衡電路中的異常。
[0013]例如，日本專利公布N0.2007-085847(現(xiàn)有技術(shù))公開了一種用于檢測電池胞平衡電路中的異常的設(shè)備，其中，包括場效應(yīng)晶體管(FET)和放電電阻器的電池胞平衡電路以及夾在FET的源極和漏極之間的電阻器安裝在每個(gè)電池胞處，使用兩個(gè)施加有不同水平的基準(zhǔn)電源的比較器通過電阻器而測量源極和漏極之間的電壓差，并且基于測量的電壓水平(高、低)來確定電池胞平衡電路的異常。
[0014]然而，現(xiàn)有技術(shù)需要單獨(dú)的電路配置，也就是說，用于檢測電池胞平衡電路中的異常的診斷電路以及用于每個(gè)診斷電路的額外的兩個(gè)比較器，并且因此，其具有設(shè)備制造成本增加的缺點(diǎn)。另外，有可能確定對應(yīng)于每個(gè)電池胞的電池胞平衡電路中是否存在異常，但當(dāng)整個(gè)電池胞平衡電路中發(fā)生異常時(shí)難以正確地識別異常的原因。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]技術(shù)問題
[0016]本發(fā)明設(shè)計(jì)用于解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，并且因此，本發(fā)明的目的是提供用于診斷電池胞平衡電路中的異常的設(shè)備和方法，該設(shè)備和方法可以確定電池胞平衡電路中是否存在異常，并且如果存在異常，則使用簡單的電路配置正確地確定該異常的原因。
[0017]技術(shù)解決方案
[0018]為了實(shí)現(xiàn)該目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的一種用于診斷電池胞平衡電路中的異常的設(shè)備可以包括:多個(gè)電池胞平衡電路，分別連接到包括在電池組中的多個(gè)電池胞以用于平衡電池胞的電壓；診斷電阻器，分別安裝在電池胞平衡電路與對應(yīng)電池胞的陰極端子以及陽極端子之間；電壓測量單元，用于測量對應(yīng)于電池胞中的每一個(gè)的平衡電路的電壓差；和控制單元，用于接通或斷開待診斷的電池胞平衡電路，以及用于基于由電壓測量單元測量的與待診斷的電池胞平衡電路相鄰的電池胞平衡電路的電壓差的變化模式來確定在待診斷的電池胞平衡電路中是否存在異常。
[0019]優(yōu)選地，相鄰的電池胞平衡電路的電壓差可以是低電勢節(jié)點(diǎn)和高電勢節(jié)點(diǎn)之間的電壓差，在低電勢節(jié)點(diǎn)處，相鄰電池胞平衡電路的一端連接到對應(yīng)電池胞的陽極端子，在高電勢節(jié)點(diǎn)處，相鄰電池胞平衡電路的另一端連接到對應(yīng)電池胞的陰極端子。
[0020]優(yōu)選地，電池胞平衡電路可以包括:放電電阻器，其用于將對應(yīng)電池胞放電；和電池胞平衡開關(guān)，其用于在放電電阻器與對應(yīng)電池胞之間建立連接或用于解除連接，并且控制單元可以控制電池胞平衡開關(guān)的接通或斷開以平衡電池胞的電壓。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，電池胞平衡電路還可以包括二極管，其用于限制通過放電電阻器的放電電流和返回電流的流動。
[0022]根據(jù)本發(fā)明，電池胞平衡開關(guān)可以是場效應(yīng)晶體管(FET)。
[0023]優(yōu)選地，控制單元可以斷開相鄰的電池胞平衡電路并接通或斷開待診斷的電池胞平衡電路，并且當(dāng)待診斷的電池胞平衡電路接通或斷開時(shí)，控制單元可以控制通過電壓測量單元對相鄰的電池胞平衡電路的電壓差的測量。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，當(dāng)在待診斷的電池胞平衡電路接通的同時(shí)測量的相鄰電池胞平衡電路的電壓差具有比對應(yīng)電池胞電壓更高的電壓水平時(shí)，并且當(dāng)在待診斷的電池胞平衡電路斷開的同時(shí)測量的相鄰電池胞平衡電路的電壓差具有與對應(yīng)電池胞電壓相同的電壓水平時(shí)，控制單元可以確定待診斷的電池胞平衡電路是正常的。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，當(dāng)在待診斷的電池胞平衡電路接通和斷開的同時(shí)測量的相鄰電池胞平衡電路的電壓差具有與對應(yīng)電池胞電壓相同的電壓水平時(shí)，控制單元可以確定在待診斷的電池胞平衡電路中出現(xiàn)開路。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，當(dāng)在待診斷的電池胞平衡電路接通和斷開的同時(shí)測量的相鄰電池胞平衡電路的電壓差具有比對應(yīng)電池胞電壓更高的電壓水平時(shí)，控制單元可以確定在待診斷的電池胞平衡電路中出現(xiàn)短路。
[0027]為了實(shí)現(xiàn)該目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面的一種用于診斷電池胞平衡電路中的異常的設(shè)備可以包括:多個(gè)電池胞平衡電路，其分別連接到包括在電池組中的多個(gè)電池胞以用于平衡電池胞的電壓；電壓測量單元，其用于測量對應(yīng)于電池胞中的每一個(gè)的電池胞平衡電路的電壓差；放電電阻器和診斷開關(guān)，其安裝在最高電勢側(cè)或最低電勢側(cè)處的電池胞與對應(yīng)的電池胞平衡電路之間；和控制單元，其用于接通或斷開整個(gè)電池胞平衡電路并接通或斷開診斷開關(guān)，并且用于基于當(dāng)診斷開關(guān)接通和斷開時(shí)由電壓測量單元測量的整個(gè)電池胞平衡電路的電壓差的變化模式來確定在整個(gè)電池胞平衡電路中是否存在異常。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，當(dāng)在整個(gè)電池胞平衡電路接通且診斷開關(guān)接通和斷開的同時(shí)測量的整個(gè)電池胞平衡電路的電壓差具有與整個(gè)電池胞電壓相同的電壓水平時(shí)，控制單元可以確定在整個(gè)電池胞平衡電路中出現(xiàn)開路。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，當(dāng)在整個(gè)電池胞平衡電路斷開且診斷開關(guān)接通的同時(shí)測量的整個(gè)電池胞平衡電路的電壓差具有比在整個(gè)電池胞平衡電路斷開且診斷開關(guān)斷開的同時(shí)測量的整個(gè)電池胞平衡電路的電壓差更小的電壓水平時(shí)，控制單元可以確定在整個(gè)電池胞平衡電路中出現(xiàn)短路。
[0030]根據(jù)本發(fā)明，控制單元可以包括:開關(guān)控制模塊，其用于控制包括在電池胞平衡電路中的電池胞平衡開關(guān)的操作；模擬/數(shù)字(Α/D)轉(zhuǎn)換模塊，其用于將從電壓測量單元中輸出的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號；和中央處理模塊，其用于接收來自Α/D轉(zhuǎn)換模塊的數(shù)字電壓信號并確定電池胞平衡電路中是否存在異常。
[0031]可選地，該設(shè)備還可以包括異常報(bào)警器，其用于可視或可聽地輸出電池胞平衡電路中的異常，并且當(dāng)在電池胞平衡電路中出現(xiàn)異常時(shí)，控制單元可以控制異常報(bào)警器以便可視或可聽地通知電池胞平衡電路中的異常。
[0032]本發(fā)明的目的可以由包括上述用于診斷電池胞平衡電路中的異常的設(shè)備的電池管理系統(tǒng)、電池操作系統(tǒng)、電池組來實(shí)現(xiàn)。
[0033]為了實(shí)現(xiàn)該目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的一種用于診斷電池胞平衡電路中的異常的方法可以診斷在多個(gè)電池胞平衡電路中的異常，該多個(gè)電池胞平衡電路分別連接到包括在電池組中的多個(gè)電池胞以用于平衡電池胞的電壓，并且該方法可以包括:當(dāng)待診斷的電池胞平衡電路接通且與待診斷的電池胞平衡電路相鄰的電池胞平衡電路斷開時(shí)，測量相鄰電池胞平衡電路的電壓差；當(dāng)待診斷的電池胞平衡電路斷開且相鄰電池胞平衡電路斷開時(shí)，測量相鄰電池胞平衡電路的電壓差；以及基于當(dāng)待診斷的電池胞平衡電路接通或斷開時(shí)測量的相鄰電池胞平衡電路的電壓差的變化模式來確定在待診斷的電池胞平衡電路中是否存在異常。
[0034]為了實(shí)現(xiàn)該目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面的一種用于診斷整個(gè)電池胞平衡電路中的異常的方法可以使用多個(gè)電池胞平衡電路以及放電電阻器和診斷開關(guān)來診斷在整個(gè)電池胞平衡電路中的異常，多個(gè)電池胞平衡電路分別連接到包括