專利名稱：電池控制裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)要求于2010年I月6日在韓國提交的韓國專利申請(qǐng)No. 10-2010-0000928,和2011年I月6日在韓國提交的韓國專利申請(qǐng)No. 10-2011-0001467的優(yōu)先權(quán)，其整個(gè)內(nèi)容通過引用合并于此。本公開涉及用于控制電池組的技術(shù)，并且更具體地，涉及當(dāng)電池組被完全放電時(shí)，用于在應(yīng)急情況下控制連接到外部電源單元的車輛電池組的方法和裝置。
背景技術(shù)：
近來，由于對(duì)便攜式電子產(chǎn)品，諸如筆記本、攝像機(jī)、移動(dòng)電話等等的需要迅速地 增長，因此，開發(fā)了儲(chǔ)能電池、機(jī)器人、衛(wèi)星等等，這導(dǎo)致對(duì)能夠重復(fù)充電和放電的高性能二次電池的廣泛研究。目前市場上可獲得的二次電池包括鎳鎘電池、鎳氫電池、鎳鋅電池、鋰離子電池等等。在它們之中，鋰離子電池與基于鎳的二次電池相比幾乎不受到記憶效應(yīng)的影響，因此，可以自由地充電和放電。另外，鋰離子電池由于其非常低的自放電速率和高能量密度而引起許多關(guān)注。尤其是，隨著近來在對(duì)環(huán)境關(guān)注的增加，碳能量正在枯竭，環(huán)境上友好的車輛，諸如混合動(dòng)力車輛、電動(dòng)車輛等等已經(jīng)在全世界引起許多關(guān)注，包括美國、歐洲、日本和韓國。在上述的混合動(dòng)力車輛或者電動(dòng)車輛中，最關(guān)鍵部件是電池，因?yàn)槠鋵?duì)車輛電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)力?；旌蟿?dòng)力車輛或者電動(dòng)車輛通過電池的充電和放電來提供動(dòng)力，因此，具有高的燃料效率，并且與由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的常規(guī)車輛相比不排放污染物。因此，這樣的車輛用戶的數(shù)目顯著增長。在這樣的混合動(dòng)力車輛或者電動(dòng)車輛中使用電池的情況下，通過電池的自然消耗，或者在車輛停止期間通過來自車輛的漏電，電池的荷電狀態(tài)(S0C)可能在車輛工作期間降低到下限。電池的荷電狀態(tài)降低到下限指的是完全放電狀態(tài)。此時(shí)，不從電池提供電力，并且因此，由電池供電的電動(dòng)車輛或者設(shè)備的操作嚴(yán)重受限。在正常情形之下，當(dāng)電池被完全放電或者接近完全放電狀態(tài)時(shí)，電池在電池充電站中或者通過使用電池充電器來充電。但是，當(dāng)車輛電池在車輛沒有位于電池充電站的情形下處于完全放電狀態(tài)時(shí)，車輛將不工作，使得有必要對(duì)電池提供應(yīng)急充電。在這樣的情形，應(yīng)急充電可以由應(yīng)急車輛或者別的車輛提供，另外，可以使用應(yīng)急電池代替完全放電的電池來移動(dòng)到充電站。因而，已經(jīng)開發(fā)了提供有具有應(yīng)急充電功能的輔助充電端子的車輛電池，提供有用于安裝輔助電池的空間的車輛電池等，以為應(yīng)急作準(zhǔn)備。此外，具有應(yīng)急充電功能和輔助電池安裝功能的電池可以是對(duì)應(yīng)急作出反應(yīng)非常有用的單元。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題
但是，在具有應(yīng)急充電功能和輔助電池安裝功能的電池的情況下，缺乏對(duì)于每個(gè)情形下如何控制電池的研究。另外，近年來的車輛電池被提供有綜合控制系統(tǒng)和各種安全單元。因此，當(dāng)應(yīng)急充電功能和輔助電池安裝功能被簡單地增加到電池時(shí)，電池控制裝置無法有效地控制該電池，并且因此，電池本身可以具有嚴(yán)重的安全問題。本公開被設(shè)計(jì)以解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，并且因此，本公開的目的是提供電池控制裝置，在應(yīng)急情況下，該電池控制裝置能夠自動(dòng)檢測在電池組中提供的應(yīng)急充電功能和輔助電池安裝功能的使用，從而基于對(duì)應(yīng)的功能來控制電池組。本公開的其他的目的和優(yōu)點(diǎn)將通過以下的描述理解，并且從在此處闡述的本公開的實(shí)施例而變得更加明顯。應(yīng)當(dāng)理解，本公開的目的和優(yōu)點(diǎn)可以容易地由在權(quán)利要求及其組合中定義的部分來實(shí)施。技術(shù)解決方案
制電池組，該車輛電池組能夠在應(yīng)急情況下被充電并且配備有輔助電池，該電池控制裝置包括應(yīng)急充電單元、輔助電池連接單元和應(yīng)急控制單元，其中該應(yīng)急充電單元包括用于將電力施加于主電池組的外部充電端子，用于測量外部充電端子的電壓的第一電壓測量單元，和用于切換外部充電端子和主電池組之間的連接的應(yīng)急充電開關(guān)；該輔助電池連接單元包括用于經(jīng)由接觸器將電力施加于車輛的輔助電池連接端子，用于測量輔助電池連接端子的電壓的第二電壓測量單元，和用于切換輔助電池連接端子和接觸器之間的連接的輔助電池開關(guān)；該應(yīng)急控制單元用于在第一電壓測量單元的電壓測量期間通過接通應(yīng)急充電開關(guān)而切換到應(yīng)急充電模式，以及在第二電壓測量單元的電壓測量期間通過接通輔助電池開關(guān)而切換到輔助連接模式。此外，在另一個(gè)方面中，根據(jù)本公開的電池管理系統(tǒng)包括上述電池控制裝置。此外，在另一個(gè)方面中，根據(jù)本公開的車輛包括上述電池控制裝置。此外，在另一個(gè)方面中，還提供了一種帶有控制功能的車輛電池組，其能夠被在應(yīng)急情況下充電并且配備有輔助電池，該電池組包括包括至少一個(gè)電池單體的主電池組；用于測量主電池組的電池電壓并且控制主電池組的電池管理系統(tǒng)；用于在電池管理系統(tǒng)的控制下，切換主電池組的充電/放電電力的充電/放電控制開關(guān)；被提供有連接到主電池組的外部充電端子并且將充電電力直接施加于主電池組的應(yīng)急充電模塊；被提供有連接到主電力線的接觸器的輔助電池連接端子并且將電力直接施加于車輛的輔助電池連接模塊；以及用于當(dāng)從應(yīng)急充電模塊的外部充電端子檢測到電壓時(shí)切換到應(yīng)急充電模式，以及當(dāng)從輔助電池連接模塊的輔助電池連接端子檢測到電壓時(shí)切換到輔助連接模式的應(yīng)急控制模塊。此外，在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，還提供了一種電池控制方法，用于在應(yīng)急情況下控制電池并且在被提供在車輛電池組中的電池控制裝置中實(shí)現(xiàn)，車輛電池組可以在應(yīng)急情況下被充電并且配備有輔助電池，該電池控制方法包括(a)確定電壓是否被施加于連接到主電池組的外部充電端子，并且將充電電力施加于主電池組和連接到接觸器的輔助電池連接端子，并且將電力施加于車輛；(b)當(dāng)電壓被施加于外部充電端子時(shí)切換到應(yīng)急充電模式，并且利用經(jīng)由外部充電端子供應(yīng)的電力對(duì)主電池組充電；以及(C)當(dāng)電壓被施加于輔助電池連接端子時(shí)切換到輔助電池連接模式，并且經(jīng)由主電力線將電力從連接的輔助電池供應(yīng)給車輛。
有益效果根據(jù)本公開，在車輛電池組應(yīng)急充電期間，或者在輔助電池安裝期間，該電池組的應(yīng)急控制系統(tǒng)自動(dòng)地檢測情形，使得在應(yīng)急充電期間，電池的主電力被斷開，并且對(duì)電池充電，并且在輔助電池安裝期間，到電池的充電線路被斷開，并且該輔助電池的電力僅僅提供給車輛，從而在進(jìn)行各種嘗試去處理應(yīng)急情況時(shí)安全地控制電池組。因此，即使當(dāng)進(jìn)行各種嘗試去處理應(yīng)急情況時(shí)，也不使電池本身過度工作，這降低了事故的發(fā)生，從而防止電池中的故障。


從下面參考附圖描述的實(shí)施例，本公開的其他的目的和方面將變得顯而易見，在附圖中圖I是示出根據(jù)本公開的優(yōu)選實(shí)施例的具有控制功能的電池組的主要構(gòu)造的示 意圖；圖2是示出根據(jù)本公開的優(yōu)選實(shí)施例的具有控制功能的電池組的主要電路構(gòu)造的電路圖；圖3是示出根據(jù)本公開的優(yōu)選實(shí)施例的電池控制方法的處理的流程圖；圖4是示出根據(jù)本公開的優(yōu)選實(shí)施例的在電池控制方法的應(yīng)急充電模式下在電池組中執(zhí)行的控制處理的流程圖；以及圖5是示出根據(jù)本公開的優(yōu)選實(shí)施例的在電池控制方法的輔助電池連接模式下在電池組中執(zhí)行的控制處理的流程圖。
具體實(shí)施例方式在下文中將參考附圖詳細(xì)地描述本公開的優(yōu)選實(shí)施例。在描述之前，應(yīng)該明白，在說明書和所附的權(quán)利要求書中使用的術(shù)語不應(yīng)該認(rèn)為局限于通常和字典含義，而是以發(fā)明人允許為了更好地解釋適當(dāng)?shù)囟x術(shù)語的原則為基礎(chǔ)，基于對(duì)應(yīng)于本公開的技術(shù)方面的含義和概念解釋。因此，在此處提出的描述僅是為了說明的目的優(yōu)選的示例，意圖不在于限制本公開的范圍，因此，應(yīng)該明白，在不脫離本公開的精神和范圍的情況下，可以對(duì)其做出等效和改進(jìn)。圖I是示出根據(jù)本公開的優(yōu)選實(shí)施例的具有控制功能的電池組的主要電路構(gòu)造的電路圖。參考圖I，根據(jù)本公開優(yōu)選實(shí)施例具有控制功能的電池組包括主電池組210、充電/放電控制開關(guān)220、主充電端子230、電池管理系統(tǒng)(BMS) 250、封裝殼體(未示出)、應(yīng)急充電模塊110、輔助電池連接模塊120和應(yīng)急控制模塊150。主電池組210具有如下結(jié)構(gòu)，其中多個(gè)電池單體連接在一起，并且每個(gè)電池單體用來充電和放電電能。主電池組210的電池單體串聯(lián)連接在一起以滿足由電池組供電的電力設(shè)備所需的電壓容量。另外，主電池組210連接到車輛的車輛電力輸入端子310以對(duì)車輛提供充電電力。此外，主電池組210配備有用于測量電壓、溫度和其他的狀態(tài)信息的單元，并且該測量的信息被發(fā)送給電池管理系統(tǒng)250，將稍后描述。充電/放電控制開關(guān)220用來防止主電池組210的過充電和過放電。充電/放電控制開關(guān)220通過將稍后描述的電池管理系統(tǒng)250的控制被接通和斷開，并且包括用于防止過充電的C_FET晶體管和用于防止過放電的D_FET晶體管。另外，充電/放電控制開關(guān)220被提供在主電池組210和車輛電力輸入端子310之間的主電源線L上。主充電端子230是在電池管理系統(tǒng)250的控制下，用于將充電電力施加于主電池組210的電力輸入端子，將稍后描述。電池管理系統(tǒng)250用來測量在主電池組210中電池單體的狀態(tài)，諸如電壓、溫度等等，并且基于測量的信息控制和管理主電池組210和整個(gè)電池。具體地，電池管理系統(tǒng)250用來基于主電池組210的狀態(tài)控制充電/放電控制開關(guān)220，以便防止過充電和過放電并防止過電流流動(dòng)。另外，電池管理系統(tǒng)250用來將主電池組210的狀態(tài)信息和整個(gè)電池的各種信息發(fā)送給安裝在車輛中的車輛計(jì)算系統(tǒng)350。應(yīng)急充電模塊110提供有連接到主電池組210的外部充電端子，在應(yīng)急狀況下接 收直接來自外部的充電電力，從而對(duì)主電池組210充電。應(yīng)急充電模塊110提供有與主充電端子230分離的可以在應(yīng)急狀況下使用的外部充電端子。也就是說，雖然主充電端子230連接到電池充電站中提供的預(yù)先確定的標(biāo)準(zhǔn)的端子以執(zhí)行充電，但是在應(yīng)急充電模塊110中提供的外部充電端子被設(shè)計(jì)成在應(yīng)急情況下臨時(shí)對(duì)電池充電。更詳細(xì)地，應(yīng)急充電模塊110包括連接到主電池組的外部充電端子，用于測量外部充電端子電壓的第一電壓測量單元，和用于切換外部充電端子和主電池組之間的連接的應(yīng)急充電開關(guān)。第一電壓測量單元用來測量外部充電端子的電壓，并且將測量的電壓值發(fā)送給將稍后描述的應(yīng)急控制模塊150，從而確定是否經(jīng)由外部充電端子執(zhí)行應(yīng)急充電。另外，應(yīng)急充電開關(guān)用來切換外部充電端子和主電池組210之間的電連接。應(yīng)急充電開關(guān)通過將稍后描述的應(yīng)急控制模塊150的控制接通和斷開。也就是說，在正常狀態(tài)下，應(yīng)急充電開關(guān)切斷應(yīng)急充電模塊110的外部充電端子和主電池組210之間的電連接，并且當(dāng)經(jīng)由外部充電端子執(zhí)行應(yīng)急充電時(shí)，在將稍后描述的應(yīng)急控制模塊150的控制下，電連接到主電池組210的線路。輔助電池連接模塊120提供有輔助電池連接端子，輔助電池連接端子連接到從主電池組210連接到車輛電力輸入端子的主電力線L的接觸器，以在應(yīng)急情況下連接到輔助電池，從而對(duì)車輛直接供電。輔助電池連接模塊120包括輔助電池連接端子、第二電壓測量單元和輔助電池開關(guān)。輔助電池連接端子連接到主電力線L的接觸器，并且包括電連接到外部安裝的輔助電池的電力輸出端子的連接器。類似于第一電壓測量單元，第二電壓測量單元用來測量輔助電池連接端子的電壓，并且將測量的電壓值發(fā)送給將稍后描述的應(yīng)急控制模塊150，從而確定是否經(jīng)由輔助電池連接端子提供來自輔助電池的電力。另外，輔助電池開關(guān)用來切換輔助電池連接端子和主電力線L之間的電連接。輔助電池開關(guān)通過將稍后描述的應(yīng)急控制模塊150的控制接通和斷開。也就是說，在正常狀態(tài)下，輔助電池開關(guān)切斷在輔助電池連接模塊120的輔助電池連接端子和接觸器之間的電連接，并且當(dāng)經(jīng)由輔助電池連接模塊120提供來自輔助電池的電力時(shí)，在將稍后描述的應(yīng)急控制模塊150的控制下，將線路電連接到接觸器。應(yīng)急控制模塊150可以包括在電池管理系統(tǒng)250中，并且用來控制應(yīng)急充電模塊110和輔助電池連接模塊120，從而在應(yīng)急情況下控制電池。應(yīng)急控制模塊150確定是否從應(yīng)急充電模塊110和輔助電池連接模塊120檢測到電壓，從而自動(dòng)地檢測是否通過應(yīng)急充電模塊110執(zhí)行應(yīng)急充電，或者是否安裝輔助電池來供應(yīng)電力。當(dāng)以上述方式檢測到來自外部的應(yīng)急單元時(shí)，電池組切換到應(yīng)急模式。首先，當(dāng)由應(yīng)急充電模塊110的第一電壓測量單兀檢測到電壓時(shí)，應(yīng)急控制模塊150確定經(jīng)由外部充電端子施加應(yīng)急充電電力，然后切換到應(yīng)急充電模式，并且接通應(yīng)急充電模塊110的應(yīng)急充電開關(guān)以將電力供應(yīng)給主電池組210，從而執(zhí)行充電操作。另外，應(yīng)急控制模塊150斷開充電/放電控制開關(guān)220，使得在充電操作期間電力并不供應(yīng)給車輛。此外，當(dāng)主電池組正在以應(yīng)急充電模式充電時(shí),應(yīng)急控制模塊150測量主電池組的電壓，并且保持充電操作，直到充電電壓達(dá)到預(yù)先確定的參考值為止。如果充電電壓達(dá)到預(yù)先確定的參考值，則應(yīng)急控制模塊150斷開應(yīng)急充電模塊1 10的應(yīng)急充電開關(guān)，以切斷外部充電端子的電力，從而停止應(yīng)急充電操作。當(dāng)輔助電池連接模塊120的第二電壓測量單元檢測到電壓時(shí)，應(yīng)急控制模塊150確定經(jīng)由輔助電池連接端子從輔助電池向車輛供應(yīng)輔助電力，然后切換到輔助電池連接模式，并且接通輔助電池連接模塊120的輔助電池開關(guān)，從而經(jīng)由主電力線L將電力供應(yīng)給車輛。另外，應(yīng)急控制模塊150斷開充電/放電控制開關(guān)220，使得在該輔助電力正在供應(yīng)給車輛的同時(shí)輔助電力不供應(yīng)給主電池組210。當(dāng)在輔助電池連接模式下電力正從輔助電池供應(yīng)給車輛時(shí)，應(yīng)急控制模塊150測量由輔助電池連接模塊120連接的輔助電池的電壓，基于測量的電壓值計(jì)算輔助電池的荷電狀態(tài)(S0C)，并且將計(jì)算的SOC發(fā)送給車輛計(jì)算系統(tǒng)350。另外，當(dāng)切換到應(yīng)急充電模式或者輔助電池連接模式時(shí)，應(yīng)急控制模塊150將模式切換信息發(fā)送給車輛計(jì)算系統(tǒng)350，使得車輛的用戶可以識(shí)別車輛的電池組正在工作的模式。雖然在圖中未示出，但是封裝殼體是用于容納主電池組210、充電/放電控制開關(guān)220、主充電端子230、電池管理系統(tǒng)250、應(yīng)急充電模塊110、輔助電池連接模塊120和應(yīng)急控制模塊150的組件的外殼。圖2是示出根據(jù)本公開的優(yōu)選實(shí)施例的具有控制功能的電池組的主要電路構(gòu)造的電路圖。將參考圖2詳細(xì)描述根據(jù)本公開的優(yōu)選實(shí)施例的具有控制功能的電池組的電路操作和電池控制裝置的電路操作。參考圖2，在根據(jù)本公開的電池組的內(nèi)部電路中，高電位線路接頭+和低電位線路接頭-分別布置在主電池組210的兩端。高電位線路和低電位線路連接到分別布置的車輛電力輸入端子。另外，包括C_FET晶體管和D_FET晶體管的充電/放電控制開關(guān)220被布置在高電位線路或者低電位線路上，并且連接到包括應(yīng)急控制模塊150的電池管理系統(tǒng)250 (以下簡稱控制器)以接通和斷開。此外，應(yīng)急充電模塊110連接到圍繞主電池組210的高電位線路和低電位線路的兩端。應(yīng)急充電模塊110提供有外部充電端子115，并且應(yīng)急充電開關(guān)ES分別提供在高電位線路的連接部分和低電位線路的連接部分上。輔助電池連接模塊120電連接到在高電位線路和低電位線路上布置在充電/放電控制開關(guān)220和車輛電源輸入端子310之間的接觸器。輔助電池連接模塊120提供有輔助電池連接端子125，并且輔助電池開關(guān)SS分別提供在高電位線路的連接部分和低電位線路的連接部分上。主電池組210、應(yīng)急充電模塊110和輔助電池連接模塊120分別包括主電池組電壓測量單元S、第一電壓測量單元SI、第二電壓測量單元S2，它們連接到控制器250以測量主電池組的電壓Vc、外部充電端子的電壓VI，和輔助電池連接端子的電壓V2?？刂破?50連接到車輛計(jì)算系統(tǒng)的通信端口(COM端口)以將各種信號(hào)和信息數(shù)據(jù)發(fā)送給車輛。在下面將描述期間由控制器250在配置的電路中執(zhí)行應(yīng)急控制的電路操作。首先，將在下面描述由應(yīng)急充電模塊110執(zhí)行的應(yīng)急充電操作的情形。外部充電電力連接到外部充電端子115，并且第一電壓測量單元SI測量施加于外部充電端子115的電壓，并且將測量的電壓值發(fā)送給控制器250?？刂破?50基于測量的電壓值確定正在執(zhí)行應(yīng)急充電操作，切換到應(yīng)急充電模式，接通應(yīng)急充電開關(guān)ES，并且斷開充電/放電控制開關(guān)220。 然后，經(jīng)由外部充電端子115供應(yīng)的充電電力經(jīng)由應(yīng)急充電開關(guān)ES施加于主電池組210，從而對(duì)主電池組210充電。通過關(guān)閉充電/放電控制開關(guān)220切斷供應(yīng)給車輛電力輸入端子的電力。另外，控制器250經(jīng)由主電池組電力測量單元S測量主電池組210的電力。如果電力達(dá)到預(yù)先確定的參考值，則控制器250確定應(yīng)急充電操作完成，并且斷開應(yīng)急充電開關(guān)，從而停止應(yīng)急充電操作。一旦完成應(yīng)急充電操作，控制器250接通充電/放電控制開關(guān)220以將主電池組210的電力供應(yīng)給車輛電力輸入端子。接下來，將在下面描述經(jīng)由輔助電池連接模塊120供應(yīng)來自輔助電池的電力的情形。在這種情況下，外部輔助電池電連接到輔助電池連接端子125，并且第二電壓測量單元S2測量施加于輔助電池連接端子125的電壓，并且將測量的電壓值發(fā)送給控制器250?？刂破?50基于測量的電壓值確定正在從輔助電池供應(yīng)電力，切換到輔助電池連接模式，接通輔助電池開關(guān)SS，并且斷開充電/放電控制開關(guān)220。通過該控制過程，通過斷開充電/放電控制開關(guān)220切斷連接到主電池組210的高電位線路和低電位線路，并且通過閉合輔助電池開關(guān)SS將輔助電池連接端子125和高電位線路接頭+和低電位線路接頭-的接觸器連接在一起。因此，輔助電池連接端子125正電連接到車輛電力輸入端子310，并與主電池組210斷開連接。在這種情況下，從輔助電池連接端子125施加的輔助電池的電力僅僅供應(yīng)給車輛電力輸入端子310，而不供應(yīng)給主電池組210。同時(shí)，當(dāng)根據(jù)輔助電池連接模式將電力供應(yīng)給車輛時(shí)，控制器250經(jīng)由第二電壓測量單元S2測量輔助電池的電壓，并且計(jì)算輔助電池的荷電狀態(tài)。這樣，在輔助電池連接模式中，控制器250計(jì)算輔助電池的荷電狀態(tài)，并且經(jīng)由通信線路將測量的值發(fā)送給車輛計(jì)算系統(tǒng)。在這里，計(jì)算電池的荷電狀態(tài)的方法使用具有諸如電池的電壓、溫度和電阻的三個(gè)變量的函數(shù)。這種計(jì)算電池的荷電狀態(tài)的方法在本領(lǐng)域已知，并且因此，將省略其詳細(xì)說明。但是，在輔助電池連接的情形下，僅可以使用由輔助電池連接模塊120中提供的第二電壓測量單元S2測量的輔助電池的電壓，并且因此，通常已知的方法不能用于計(jì)算輔助電池的荷電狀態(tài)。因此，在本公開中，僅僅基于輔助電池的測量的電壓值計(jì)算輔助電池的荷電狀態(tài)。在這里，當(dāng)輔助電池充足電，并且因此可以用于車輛時(shí)，電壓被設(shè)置為100%，并且當(dāng)輔助電池完全放電，并且因此不能用于車輛時(shí)，電壓被設(shè)置為0%，使得輔助電池的測量的電壓值被轉(zhuǎn)換為基于該比值的百分?jǐn)?shù)，從而計(jì)算輔助電池的荷電狀態(tài)?；蛘?，在SOC計(jì)算模塊安裝在輔助電池本身中的情形下，控制器250可以從輔助電池接收計(jì)算的SOC信息，并且將SOC信息發(fā)送給車輛計(jì)算系統(tǒng)。另外，當(dāng)將各種信息發(fā)送給車輛計(jì)算系統(tǒng)時(shí)，控制器250可以使用車輛通信協(xié)議，諸如CAN通信。另外，從控制器250經(jīng)由車輛計(jì)算系統(tǒng)的通信端口發(fā)送的信息可以進(jìn)一步包括應(yīng)急模式轉(zhuǎn)換狀態(tài)信息。也就是說，指示當(dāng)前模式是應(yīng)急充電模式還是輔助電池連接模式的模式狀態(tài)信息可以被發(fā)送給車輛的用戶以識(shí)別對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。執(zhí)行上述操作的控制器250可以被配置為能夠執(zhí)行通過對(duì)根據(jù)本公開的電池控制方法編程獲得的代碼的微處理器，或者可以配置為通過將根據(jù)本公開的電池控制方法的控制流程實(shí)現(xiàn)為邏輯電路獲得的半導(dǎo)體芯片，但是，本公開不受限于此。
同時(shí)，根據(jù)本公開的上述電池控制方法可以與用于管理電池組的電池管理系統(tǒng)250組合使用。另外，本公開可以與各種動(dòng)力系統(tǒng)，諸如化石燃料車輛、電動(dòng)車輛、混合動(dòng)力車輛、電動(dòng)自行車等等組合使用。此外，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見，根據(jù)本公開的電池控制方法可以模塊化為PCB電路或者專用集成電路(ASIC)，并且安裝在電池組中。圖3是示出根據(jù)本公開的優(yōu)選實(shí)施例的電池控制方法處理的流程圖。參考圖3，根據(jù)本公開的電池控制方法，執(zhí)行檢查在各種應(yīng)急處理單元中提供的電壓測量單元的處理。也就是說，該處理是監(jiān)視從應(yīng)急充電單元、輔助電池連接單元等等中提供的電壓測量單元接收的測量值的監(jiān)視處理(S10)。接下來，在監(jiān)視電壓測量單元期間，執(zhí)行確定由應(yīng)急充電單元中提供的第一電壓測量單元SI測量的電壓Vl的值是否超過OV的處理。也就是說，當(dāng)超過OV的電壓被施加于應(yīng)急充電單兀的外部充電端子時(shí)，應(yīng)急充電單兀正在從外部電連接到外部充電端子。相反地，當(dāng)OV的電壓被施加于應(yīng)急充電單元的外部充電端子時(shí)，沒有從外部進(jìn)行的電連接(S20)。因此，當(dāng)由第一電壓測量單元測量到超過OV的電壓時(shí)，確定正在從外部提供應(yīng)急充電，并且控制器切換到用于對(duì)電池組執(zhí)行應(yīng)急充電操作的應(yīng)急充電模式。當(dāng)切換到應(yīng)急充電模式時(shí)，控制器將來自應(yīng)急充電單兀的電力施加于主電池組以執(zhí)行充電操作，并且切斷經(jīng)由其將電力從主電池組供應(yīng)到車輛的主電力線(S40 )。相反地，當(dāng)由第一電壓測量單元測量到OV的電壓時(shí)，確定沒有從外部提供應(yīng)急充電，并且執(zhí)行確定由輔助電池連接單元中提供的第二電壓測量單元S2測量的電壓V2的值是否超過OV的處理。也就是說，當(dāng)超過OV的電壓被施加于輔助電池連接單元的輔助電池連接端子時(shí)，輔助電池正安裝在外部以將電力施加于輔助電池連接端子。但是，當(dāng)OV的電壓被施加于輔助電池連接單元的輔助電池連接端子時(shí)，沒有外部連接輔助電池(S30)。在上述步驟中，當(dāng)由第二電壓測量單元S2測量到超過OV的電壓時(shí)，確定輔助電池正安裝在外部，并且控制器切換到輔助電池連接模式，其中輔助電池的電力被供應(yīng)給車輛以在應(yīng)急情況下工作。當(dāng)切換到輔助電池連接模式時(shí)，控制器將來自輔助電池的電力施加于連接到車輛的主電力線以對(duì)車輛供應(yīng)應(yīng)急電力，并且切斷主電池線以防止電力施加于主電池組(S60)。另外，當(dāng)在上述步驟S20和S30中測量的電壓全部是OV時(shí)，確定沒有對(duì)應(yīng)急充電單元和輔助電池連接單元進(jìn)行連接，并且控制器保持正常模式。也就是說，電力從主電池組供應(yīng)到車輛(S50)。圖4是示出根據(jù)本公開的優(yōu)選實(shí)施例的在電池控制方法的應(yīng)急充電模式下在電池組中執(zhí)行的控制處理的流程圖。參考圖4，當(dāng)由應(yīng)急充電模塊測量到超過OV的電壓時(shí)，控制器切換到應(yīng)急充電模式(S41)。
當(dāng)切換到應(yīng)急充電模式時(shí)，控制器將指示模式切換的信息發(fā)送給車輛計(jì)算系統(tǒng)。此時(shí)，控制器基于車輛通信協(xié)議經(jīng)由車輛的通信端口將應(yīng)急充電模式切換信息發(fā)送給車輛計(jì)算系統(tǒng)。因此，車輛的用戶可以接收在車輛計(jì)算系統(tǒng)上顯示的指示應(yīng)急充電模式的通知，并且因此可以識(shí)別到在執(zhí)行應(yīng)急充電操作(S42 )。接下來，控制器斷開在主電池組和車輛電力輸入端子之間提供的充電/放電控制開關(guān)。因此，應(yīng)急充電電力在應(yīng)急充電操作期間不施加于車輛電力輸入端子(S43)。另外，控制器接通在主電池組和應(yīng)急充電模塊的外部充電端子之間提供的應(yīng)急充電開關(guān)。因此，從外部充電單元供應(yīng)的充電電力可以傳送給主電池組(S44)。這樣，當(dāng)充電電力從外部充電單元施加于主電池組時(shí),主電池組被充電(S45 )。在主電池組的充電操作期間，控制器經(jīng)由在主電池組中提供的電壓測量單元S測量充電電壓Vc (S46)。此時(shí)，控制器確定充電電壓Vc是否達(dá)到或者超出預(yù)先確定的參考值。在這里，如果充電電壓Vc沒有達(dá)到預(yù)先確定的參考值，則控制器保持步驟S45的充電操作(S47)。相反地，如果充電電壓Vc達(dá)到或者超出預(yù)先確定的參考值，則控制器確定主電池組被完全充電，并且斷開在應(yīng)急充電模塊中提供的應(yīng)急充電開關(guān)，使得從外部充電單元供應(yīng)的充電電力被切斷(S48)。另外，控制器將應(yīng)急充電完成信息發(fā)送給車輛計(jì)算系統(tǒng)。因此，應(yīng)急充電完成信息被顯示在車輛上，并且因此，用戶可以識(shí)別應(yīng)急充電完成。在這里，車輛計(jì)算系統(tǒng)可以通過語音或者消息將應(yīng)急充電完成顯示給用戶(S49)。圖5是示出根據(jù)本公開的優(yōu)選實(shí)施例的在電池控制方法的輔助電池連接模式下在電池組中執(zhí)行的控制處理的流程圖。將參考圖5描述在輔助電池連接模式下由電池管理系統(tǒng)執(zhí)行的控制處理。首先，當(dāng)在輔助電池連接單元中提供的第二電壓測量單元測量到超過OV的電壓被施加于輔助電池連接端子時(shí)，控制器確定輔助電池正連接在外部，并且切換到輔助電池連接模式(S61)。當(dāng)切換到輔助電池連接模式時(shí)，控制器將指示模式切換的信息發(fā)送給車輛計(jì)算系統(tǒng)。此時(shí)，控制器基于車輛通信協(xié)議經(jīng)由車輛的通信端口將輔助電池連接模式切換信息發(fā)送給車輛計(jì)算系統(tǒng)。因此，車輛的用戶可以接收在車輛計(jì)算系統(tǒng)上顯示的指示輔助電池連接模式的通知，并且因此可以識(shí)別到輔助電池的電力被供應(yīng)給車輛(S62)。接下來，控制器斷開在主電池線路和主電池組之間提供的充電/放電控制開關(guān)。因此，在從輔助電池供電期間，輔助電池的電力并不施加于主電池組(S63 )。另外，控制器接通在連接到車輛電力輸入端子的主電池線路和輔助電池模塊的輔助電池連接端子之間提供的輔助電池開關(guān)。這樣，當(dāng)輔助開關(guān)接通時(shí)，從輔助電池供應(yīng)的輔助電力經(jīng)由接觸器施加于主電力線，然后施加于連接到主電力線的車輛電力輸入端子。此時(shí)，因?yàn)閺闹麟娏€到主電池組的連接線路在上述步驟S63中被切斷，所以從輔助電池供應(yīng)的電力僅僅施加于車輛，而并不施加于主電池組(S64)。這樣，當(dāng)輔助電力從輔助電池施加于車輛電力輸入端子時(shí)，輔助電力被供應(yīng)給車輛驅(qū)動(dòng)設(shè)備和需要電力的設(shè)備，不提供給主電池組，從而驅(qū)動(dòng)車輛并操作設(shè)備(S65 )。此后，當(dāng)正在給車輛供應(yīng)輔助電力時(shí)，控制器經(jīng)由在輔助電池連接單元中提供的第二電壓測量單元S2測量輔助電池的電壓V2 (S66)。 當(dāng)測量輔助電池的電壓時(shí)，控制器基于測量的電壓計(jì)算輔助電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)(S67)。已經(jīng)在上面描述了基于測量的電壓計(jì)算輔助電池的荷電狀態(tài)的構(gòu)造，并且因此，其重復(fù)的描述將被省略。當(dāng)計(jì)算輔助電池的荷電狀態(tài)時(shí)，控制器將計(jì)算的SOC信息發(fā)送給車輛計(jì)算系統(tǒng)。因此，車輛的用戶可以接收輔助電池的SOC信息，并且確定車輛將能夠利用從輔助電池供應(yīng)的輔助電力行駛多久(S68)。已經(jīng)詳細(xì)描述了本公開。但是，應(yīng)該明白，雖然表示了本公開的優(yōu)選實(shí)施例，但是詳細(xì)的說明和特定的示例僅僅是通過說明的方式給出的，因?yàn)閺倪@個(gè)詳細(xì)說明中，對(duì)于那些本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在本公開的精神和范圍之內(nèi)各種改變和改進(jìn)將變得顯而易見。
權(quán)利要求
1.ー種電池控制裝置，所述電池控制裝置被提供在車輛電池組中，用于控制電池組，所述車輛電池組能夠在應(yīng)急情況下被充電并且配備有輔助電池，所述電池控制裝置包括 應(yīng)急充電單元，所述應(yīng)急充電單元包括用于將電力施加于主電池組的外部充電端子，用于測量所述外部充電端子的電壓的第一電壓測量単元，和用于切換所述外部充電端子和所述主電池組之間的連接的應(yīng)急充電開關(guān)； 輔助電池連接單元，所述輔助電池連接単元包括用于經(jīng)由接觸器將電カ施加于車輛的輔助電池連接端子，用于測量所述輔助電池連接端子的電壓的第二電壓測量単元，和用于切換所述輔助電池連接端子和所述接觸器之間的連接的輔助電池開關(guān)；以及 應(yīng)急控制単元，所述應(yīng)急控制單元用于在所述第一電壓測量単元的電壓測量期間通過接通所述應(yīng)急充電開關(guān)來切換到應(yīng)急充電模式，以及在所述第二電壓測量単元的電壓測量期間通過接通所述輔助電池開關(guān)來切換到輔助連接模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池控制裝置，其中，當(dāng)切換到所述應(yīng)急充電模式或者所述輔助電池連接模式時(shí)，所述應(yīng)急控制單元斷開連接到所述主電池組的充電/放電控制開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池控制裝置，其中，當(dāng)切換到所述應(yīng)急充電模式并且斷開所述應(yīng)急充電開關(guān)時(shí)，所述應(yīng)急控制單元檢測所述主電池組的電壓是否充電電壓達(dá)到預(yù)先確定的參考值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池控制裝置，其中，當(dāng)所述應(yīng)急充電開關(guān)在應(yīng)急充電完成后斷開時(shí)，所述應(yīng)急控制單元將指示所述應(yīng)急充電完成的通知信號(hào)發(fā)送給車輛計(jì)算系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池控制裝置，其中，當(dāng)切換到所述輔助電池連接模式時(shí)，所述應(yīng)急控制單元經(jīng)由所述第二電壓測量単元測量連接的輔助電池的電壓，計(jì)算所述輔助電池的荷電狀態(tài)信息，并且將所述信息發(fā)送給車輛計(jì)算系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池控制裝置，其中，當(dāng)切換到所述輔助電池連接模式時(shí)，所述輔助控制單元從連接的輔助電池接收荷電狀態(tài)信息，并且將所述信息發(fā)送給車輛計(jì)算系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池控制裝置，其中，當(dāng)切換到所述應(yīng)急充電模式或者所述輔助電池連接模式時(shí)，所述應(yīng)急控制單元將模式切換信息發(fā)送給車輛計(jì)算系統(tǒng)。
8.一種電池管理系統(tǒng)，所述電池管理系統(tǒng)包括權(quán)利要求I至7的任何一項(xiàng)所述的電池控制裝置。
9.一種車輛，所述車輛包括權(quán)利要求I至7的任何一項(xiàng)所述的電池控制裝置。
10.一種帶有控制功能的車輛電池組，所述車輛電池組能夠被在應(yīng)急情況下充電并且配備有輔助電池，所述電池組包括 主電池組，所述主電池組包括至少ー個(gè)電池單體； 電池管理系統(tǒng)，所述電池管理系統(tǒng)用于測量所述主電池組的電池電壓并且控制所述主電池組； 充電/放電控制開關(guān)，所述充電/放電控制開關(guān)用于在所述電池管理系統(tǒng)的控制下切換所述主電池組的充電/放電電力； 應(yīng)急充電模塊，所述應(yīng)急充電模塊被提供有連接到所述主電池組的外部充電端子，并且將充電電カ直接施加于所述主電池組；輔助電池連接模塊，所述輔助電池連接模塊被提供有連接到主電カ線的接觸器的輔助電池連接端子,并且將電カ直接施加于車輛；以及 應(yīng)急控制模塊，所述應(yīng)急控制模塊用于當(dāng)從所述應(yīng)急充電模塊的所述外部充電端子檢測到電壓時(shí)切換到應(yīng)急充電模式，以及當(dāng)從所述輔助電池連接模塊的所述輔助電池連接端子檢測到電壓時(shí)切換到輔助連接模式。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電池組，其中，當(dāng)切換到所述應(yīng)急充電模式或者所述輔助電池連接模式時(shí)，所述應(yīng)急控制模塊斷開所述充電/放電控制開關(guān)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電池組，其中，所述充電/放電控制開關(guān)位于連接在所述主電池組和車輛電カ輸入端子之間的所述主電カ線上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電池組，其中，所述輔助電池連接模塊的所述輔助電池連接端子連接到位于在所述充電/放電控制開關(guān)和所述車輛電カ輸入端子之間的所述主電カ線上的所述接觸器。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電池組，進(jìn)一歩包括 主充電端子，所述主充電端子用于在所述電池管理系統(tǒng)的控制下將充電電カ施加于所述主電池組；以及 封裝殼體，所述封裝殼體用于容納所述主電池組、所述電池管理系統(tǒng)、所述充電/放電控制開關(guān)、所述應(yīng)急充電模塊、所述輔助電池連接模塊、所述應(yīng)急控制模塊和所述主充電端子的組件。
15.ー種電池控制方法，所述電池控制方法在應(yīng)急情況下控制電池并且在被提供在車輛電池組中的電池控制裝置中實(shí)現(xiàn)，所述車輛電池組能夠被在應(yīng)急情況下充電并且配備有輔助電池，所述電池控制方法包括以下步驟 (a)確定電壓是否被施加于連接到主電池組的外部充電端子，并且將充電電力施加于所述主電池組和連接到接觸器的輔助電池連接端子，并且將電カ施加于車輛； (b)當(dāng)電壓被施加于所述外部充電端子時(shí)切換到應(yīng)急充電模式，并且利用經(jīng)由所述外部充電端子供應(yīng)的電力對(duì)所述主電池組充電；以及 (c)當(dāng)電壓被施加于所述輔助電池連接端子時(shí)，切換到輔助電池連接模式，并且經(jīng)由主電カ線將電カ從連接的輔助電池供應(yīng)給所述車輛。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電池控制方法，其中，在步驟(b)或者步驟(c)中，當(dāng)切換到所述應(yīng)急充電模式或者所述輔助電池連接模式時(shí)，模式切換信息被發(fā)送給車輛計(jì)算系統(tǒng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電池控制方法，其中，步驟(b)包括以下步驟 (1)當(dāng)電壓被施加于所述外部充電端子時(shí)切換到所述應(yīng)急充電模式，并且斷開所述主電池組的充電/放電控制開關(guān)； (2)接通連接到所述外部充電端子的應(yīng)急充電開關(guān)，并且將充電電カ供應(yīng)給所述主電池組； (3)測量所述主電池組的充電電壓，并且保持充電操作直到充電電壓達(dá)到預(yù)先確定的參考值；以及 (4)如果所述主電池組的充電電壓達(dá)到所述預(yù)先確定的參考值，則斷開所述應(yīng)急充電開關(guān),并且完成應(yīng)急充電。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電池控制方法，其中，在步驟(4)之后，應(yīng)急充電完成信息被發(fā)送給車輛計(jì)算系統(tǒng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電池控制方法，其中，步驟(c)包括以下步驟 (5)當(dāng)電壓被施加于所述輔助電池連接端子時(shí)切換到所述輔助電池連接模式，并且斷開所述主電池組的所述充電/放電控制開關(guān)；以及 (6)接通連接到所述輔助電池連接端子的輔助電池開關(guān)，并且經(jīng)由所述主電力線將電力從連接的輔助電池供應(yīng)給所述車輛。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電池控制方法，在步驟(6)之后，進(jìn)ー步包括以下步驟 (7 )測量所述輔助電池的電壓，并且計(jì)算所述輔助電池的荷電狀態(tài)；以及 (8 )將計(jì)算的所述輔助電池荷電狀態(tài)發(fā)送給車輛計(jì)算系統(tǒng)。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電池控制方法，在步驟(6)之后，進(jìn)ー步包括以下步驟 (9)從所述輔助電池接收荷電狀態(tài)信息；以及 (10)將接收的所述輔助電池的荷電狀態(tài)信息發(fā)送給車輛計(jì)算系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及電池控制裝置和方法。公開的是電池控制裝置，其包括應(yīng)急充電單元、輔助電池連接單元和應(yīng)急控制單元，應(yīng)急充電單元具有將電力施加于主電池組的外部充電端子，用于測量外部充電端子的電壓的第一電壓測量單元，和用于切換外部充電端子和主電池組之間的連接的應(yīng)急充電開關(guān)；輔助電池連接單元具有經(jīng)由接觸器將電力施加于車輛的輔助電池連接端子，用于測量輔助電池連接端子的電壓的第二電壓測量單元，和用于切換輔助電池連接端子和接觸器之間的連接的輔助電池開關(guān)；應(yīng)急充電單元用于當(dāng)測量第一電壓測量單元的電壓時(shí)接通應(yīng)急充電開關(guān)，以及在測量第二電壓測量單元的電壓時(shí)接通輔助電池開關(guān)。
文檔編號(hào)H01M10/48GK102782930SQ201180012129
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2011年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月6日
發(fā)明者安炯柱, 鄭彰棋 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Lg化學(xué)