電池管理系統(tǒng)及其切換方法
【專利摘要】本發(fā)明的實(shí)施例提供一種電池管理系統(tǒng)及其切換方法，該系統(tǒng)和方法能夠通過在繼電器被關(guān)斷（打開）時(shí)防止電弧和電壓尖峰而防止繼電器熔化。為此，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種電池管理系統(tǒng)，該電池管理系統(tǒng)包括：一個(gè)或多個(gè)電池組；檢測所述電池組的電壓和/或電流的主電池管理單元；連接在所述電池組與負(fù)載之間并且由所述主電池管理單元接通或關(guān)斷的主繼電器；以及并聯(lián)連接至所述主繼電器、由所述主電池管理單元接通或關(guān)斷、并且具有電阻器的輔繼電器，其中當(dāng)所述主繼電器被關(guān)斷的切換發(fā)生時(shí)，所述輔繼電器首先被接通，然后所述主繼電器被關(guān)斷。
【專利說明】電池管理系統(tǒng)及其切換方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年3月7日在美國專利商標(biāo)局遞交的美國臨時(shí)申請N0.61/774，374的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用合并于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]各實(shí)施例的方面涉及電池管理系統(tǒng)及其切換方法。
【背景技術(shù)】
[0004]使用用汽油或柴油作為車輛燃料的內(nèi)燃機(jī)的車輛釋放出被認(rèn)為是空氣污染主要原因之一的有害廢氣。因此，近年來，為了減輕環(huán)境污染，已積極從事開發(fā)電動車輛和混合動力車的努力。
[0005]電動車輛具有電動機(jī)，電動機(jī)由包括多個(gè)可再充電二次電池單元的電池組驅(qū)動。由于電動車輛使用電池組作為主動力源，因此不會產(chǎn)生廢氣，并且?guī)缀醪恢圃煸胍?。混合動力車合并了?nèi)燃機(jī)車輛的元件和電動車輛的元件，例如既使用內(nèi)燃機(jī)，又使用電池驅(qū)動的電動機(jī)。
[0006]在使用電能的車輛中，電池性能直接影響車輛的性能。因此，每個(gè)電池單元應(yīng)當(dāng)具有卓越的性能，并且需要能夠通過測量單個(gè)電池單元的電壓以及整個(gè)電池組的電壓、電流和溫度來有效管理每個(gè)電池單元的充電和放電的電池管理系統(tǒng)。
[0007]電池管理系統(tǒng)可以包括用于從電池向電動機(jī)供電、從發(fā)電機(jī)向電池供電，或者在緊急情況下中斷電力供應(yīng)的多個(gè)繼電器。如果在電流正流過繼電器時(shí)關(guān)斷(打開)繼電器，則繼電器可能會承受嚴(yán)重的應(yīng)力，具體地，由于繼電器中出現(xiàn)電弧和電壓尖峰，繼電器可能融化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明實(shí)施例的方面指向一種電池管理系統(tǒng)及其切換方法，能夠通過防止在繼電器被關(guān)斷時(shí)電弧和電壓尖峰的出現(xiàn)而防止繼電器熔化。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種電池管理系統(tǒng)包括:連接在電池組與負(fù)載之間的第一主繼電器；包括第一輔繼電器的第一輔繼電器元件，所述第一輔繼電器元件與所述第一主繼電器并聯(lián)連接在所述電池組與所述負(fù)載之間；以及被配置為控制所述第一主繼電器和所述第一輔繼電器的控制器；所述控制器被配置為控制所述第一主繼電器和所述第一輔繼電器元件，以在所述電池組要與所述負(fù)載斷開電連接時(shí)，僅在所述第一輔繼電器被接通時(shí)關(guān)斷所述第一主繼電器。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一輔繼電器元件進(jìn)一步包括電阻器，所述電阻器與所述第一輔繼電器串聯(lián)連接在所述電池組與所述負(fù)載之間。
[0011 ] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制器被配置為在關(guān)斷所述第一主繼電器之前接通所述第一輔繼電器。[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制器被配置為在關(guān)斷所述第一主繼電器之后關(guān)斷所述第一輔繼電器。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，所述電池組包括第一電極和第二電極，并且所述第一主繼電器連接在所述第一電極與所述負(fù)載之間，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括連接在所述第二電極與所述負(fù)載之間的第二主繼電器。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制器進(jìn)一步被配置為控制所述第二主繼電器，并且所述控制器被配置有所述第一主繼電器、所述第一輔繼電器元件和所述第二主繼電器，以僅在所述第一輔繼電器被接通并且所述第一主繼電器被關(guān)斷時(shí)關(guān)斷所述第二主繼電器。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括第二輔繼電器元件，所述第二輔繼電器元件包括第二輔繼電器，所述第二輔繼電器元件與所述第二主繼電器并聯(lián)連接在所述電池組與所述負(fù)載之間。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，所述第二輔繼電器元件進(jìn)一步包括電阻器，所述電阻器與所述第二輔繼電器串聯(lián)連接在所述電池組與所述負(fù)載之間。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制器進(jìn)一步被配置為控制所述第二主繼電器和所述第二輔繼電器；所述控制器被配置為控制所述第二主繼電器和所述第二輔繼電器元件，以僅在所述第二輔繼電器被接通時(shí)關(guān)斷所述第二主繼電器。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，所述負(fù)載包括逆變器。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，所述負(fù)載包括聯(lián)接至所述逆變器的電動發(fā)電機(jī)。
[0020]在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制器包括被配置為控制所述逆變器的逆變器控制器、被配置為監(jiān)測所述電池組的操作狀況的主電池管理系統(tǒng)和/或氣囊控制器。
[0021]在一個(gè)實(shí)施例中，所述電池組包括正電極和負(fù)電極，并且所述第一主繼電器連接在所述正電極與所述負(fù)載之間，并且所述第一輔繼電器連接在所述正電極與所述負(fù)載之間。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中，所述電池組包括正電極和負(fù)電極，并且所述第一主繼電器連接在所述負(fù)電極與所述負(fù)載之間，并且所述第一輔繼電器連接在所述負(fù)電極與所述負(fù)載之間。
[0023]在一個(gè)實(shí)施例中，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括連接在所述負(fù)電極與所述負(fù)載之間的第二主繼電器。
[0024]在一個(gè)實(shí)施例中，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括連接在所述正電極與所述負(fù)載之間的第二主繼電器。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種用于在電池管理系統(tǒng)中進(jìn)行切換的方法，所述方法包括:接通連接在電池組與負(fù)載之間的第一主繼電器；接通第一輔繼電器元件中的第一輔繼電器，所述第一輔繼電器元件與所述第一主繼電器并聯(lián)連接在所述電池組與所述負(fù)載之間；以及在關(guān)斷所述第一輔繼電器之前關(guān)斷所述第一主繼電器。
[0026]在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括:接通連接在所述電池組與所述負(fù)載之間的第二主繼電器；以及在關(guān)斷所述第一主繼電器之后并且關(guān)斷所述第一輔繼電器之前，關(guān)斷所述第二主繼電器。
[0027]在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括:接通連接在所述電池組與所述負(fù)載之間的第二主繼電器；以及接通第二輔繼電器元件中的第二輔繼電器，所述第二輔繼電器元件與所述第二主繼電器并聯(lián)連接在所述電池組與所述負(fù)載之間；以及在關(guān)斷所述第二輔繼電器之前關(guān)斷所述第二主繼電器。
[0028]在一個(gè)實(shí)施例中，所述負(fù)載包括逆變器，并且在關(guān)斷所述第一輔繼電器之前關(guān)斷所述第一主繼電器包括:在根據(jù)來自逆變器控制器或來自氣囊控制器的信號關(guān)斷所述第一輔繼電器之前，根據(jù)來自所述逆變器控制器或來自所述氣囊控制器的信號關(guān)斷所述第一主繼電器，其中所述逆變器控制器被配置為控制所述逆變器，并且所述氣囊控制器被配置為控制氣囊。
[0029]本發(fā)明的實(shí)施例提供一種電池管理系統(tǒng)及其切換方法，該系統(tǒng)和方法能夠通過在繼電器被關(guān)斷時(shí)防止電弧和尖峰而防止繼電器熔化。
[0030]另外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在主繼電器被關(guān)斷之前，具有電阻器的輔繼電器首先被接通(閉合)，然后主繼電器被關(guān)斷，并且輔繼電器最后被關(guān)斷，使得主繼電器的電流逐步降低，從而防止主繼電器發(fā)生電弧和尖峰。因此，可以防止主繼電器被熔化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)的配置的框圖；
[0032]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)的配置的框圖；
[0033]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的負(fù)載電流與繼電器壽命之間的關(guān)系的圖；
[0034]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于切換電池管理系統(tǒng)中的繼電器的方法的流程圖；
[0035]圖5a至圖5e示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在用于切換電池管理系統(tǒng)中的繼電器的方法中的相繼狀態(tài)；
[0036]圖6a是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在主繼電器被關(guān)斷時(shí)的時(shí)間與主繼電器的電流之間的關(guān)系的圖；
[0037]圖6b是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在輔繼電器被接通之后主繼電器被關(guān)斷時(shí)的時(shí)間與電流之間的關(guān)系的圖；
[0038]圖7是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的用于切換電池管理系統(tǒng)中的繼電器的方法的流程圖；以及
[0039]圖8a至圖Se示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在用于切換電池管理系統(tǒng)中的繼電器的方法中的相繼狀態(tài)。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下文中，將結(jié)合附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明實(shí)施例的示例，使其能夠被本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易地制造和使用。
[0041]以下結(jié)合附圖更充分地描述示例實(shí)施例，然而，這些實(shí)施例可以不同的形式體現(xiàn)，并且不應(yīng)當(dāng)被理解為僅限于這里給出的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例是為了使該公開應(yīng)當(dāng)全面，并且應(yīng)當(dāng)向本領(lǐng)域普通技術(shù)人員充分地傳達(dá)本公開的范圍。
[0042]另外，在附圖中，層和區(qū)域的尺寸可能為了圖示的清晰而被放大。在附圖中，同樣的附圖標(biāo)記始終指代同樣的元件。這里所使用的詞語“和/或”包括所列出的相關(guān)聯(lián)項(xiàng)目中的一個(gè)或多個(gè)的任意或所有組合。[0043]這里所使用的術(shù)語的目的僅在于描述特定的實(shí)施例，并不意在限制本發(fā)明。這里所使用的單數(shù)形式同樣意在包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚地給出其它指示。進(jìn)一步理解，詞語“包括”及其變形在本說明書中使用時(shí)指明存在所陳述的特征、整體、步驟、操作、元件、和/或部件，但不排除一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其組合的存在或附加。
[0044]還將理解，盡管這里可以使用詞語第一、第二等描述各種元件，但這些元件不應(yīng)當(dāng)受這些詞語的限制。這些詞語僅用于將一元件與另一元件區(qū)分開來。因此，例如，以下討論的第一元件、第一部件或第一部分可以命名為第二元件、第二部件或第二部分，而不脫離本發(fā)明的教導(dǎo)。
[0045]另外，這里所使用的詞語“繼電器”用于包括電磁繼電器，例如DC電磁繼電器、AC電磁繼電器、磁保持繼電器、極化繼電器或振簧繼電器等。進(jìn)一步地，這里所使用的詞語“繼電器”用于包括能夠使用相對較小的電信號來控制相對較大的電信號的器件，但是本發(fā)明不將繼電器的種類限制為這里所列出的那些種類。
[0046]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)的配置的框圖。
[0047]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的電池管理系統(tǒng)101包括多個(gè)電池組110、多個(gè)從電池管理單元120、主電池管理單元130、電流傳感器131、第一主繼電器141、包括第一輔繼電器142的第一輔繼電器元件，以及第二主繼電器151。另外，根據(jù)本發(fā)明的電池管理系統(tǒng)101可以進(jìn)一步包括安全開關(guān)161和安全保險(xiǎn)絲162。此外，根據(jù)本發(fā)明的電池管理系統(tǒng)101可以進(jìn)一步包括控制器(或逆變器控制器)170、逆變器180和電動發(fā)電機(jī)190。從電池管理單元也可稱為從電池管理系統(tǒng)(附圖中的從BMS)，并且主電池管理單元也可稱為主電池管理系統(tǒng)(附圖中的主BMS)。逆變器和電動發(fā)電機(jī)可以稱為負(fù)載。
[0048]多個(gè)電池組110中的每一個(gè)可以包括多個(gè)電池單元111。電池單元111可以彼此串聯(lián)和/或并聯(lián)連接。另外，多個(gè)電池組110也可以彼此串聯(lián)和/或并聯(lián)連接。電池單元111中的每一個(gè)可以是鋰離子電池、鋰聚合物電池或其等同物，但是本發(fā)明不限于此。除了電池組110之外，或替代電池組110，在本發(fā)明中也可以使用燃料電池、太陽能電池或風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
[0049]多個(gè)從電池管理單元120電連接至對應(yīng)的電池組110，并檢測電池組110的電壓和/或溫度，并且對電池組110的充電、放電和/或單電池平衡進(jìn)行管理。每個(gè)從電池管理單元120可以對電池組110之一進(jìn)行管理。另外，從電池管理單元120可以通過控制器局域網(wǎng)(CAN)總線彼此電連接，但是本發(fā)明的方面不限于此。例如，從電池管理單元120可以通過諸如RS232、RS422或IEEE1394之類的串行通信鏈路彼此電連接。
[0050]主電池管理單元130電連接至從電池管理單元120，并且基于各個(gè)從電池管理單元120傳輸至主電池管理單元130的電池組110的電壓和/或溫度，對所有電池組110的總體充電、放電和/或電池組平衡進(jìn)行管理。另外，主電池管理單元130使用來自電流傳感器131的信號對電池組110進(jìn)行管理，以防止過電流被驅(qū)動通過電池組110或從電池組110獲取過電流。進(jìn)一步地，主電池管理單元130直接控制第一主繼電器141、第一輔繼電器142、第二主繼電器151 (以及圖2所示第二輔繼電器152)的狀態(tài)。
[0051]電連接在電池組110與負(fù)載(例如，逆變器180)之間的電流傳感器131檢測供應(yīng)至電池組110的充電電流和/或從電池組110獲取的放電電流，并且將指示所檢測的電流的信號傳輸至主電池管理單元130。電流傳感器131可以是霍爾傳感器、分流電阻器或其等同物，但是本發(fā)明的方面不限于此。
[0052]第一主繼電器141電連接在多個(gè)電池組110的正電極與負(fù)載(例如逆變器180)之間。在電池組110處于正常狀態(tài)時(shí)，第一主繼電器141被保持在接通狀態(tài)。然而，當(dāng)電池組110中的一個(gè)或多個(gè)處于異常狀態(tài)時(shí)，例如處于過充電、過放電和/或過電流狀態(tài)時(shí)，第一主繼電器141被關(guān)斷，例如被切斷。為此，第一主繼電器141由來自電池管理單元130的控制信號接通和/或關(guān)斷。在其它實(shí)施例中，第一主繼電器141由來自對逆變器180進(jìn)行控制的逆變器控制器170的控制信號或來自對氣囊進(jìn)行控制的氣囊控制器的控制信號接通和/或關(guān)斷。在實(shí)踐中，第一主繼電器141首先由逆變器控制器170接通和/或關(guān)斷，并且其次在逆變器控制器170故障時(shí)由主電池管理單元130接通和/或關(guān)斷。第一主繼電器141在任意時(shí)刻都可以由來自氣囊控制器的控制信號接通和/或關(guān)斷。換句話說，用于控制第一主繼電器的控制器可以包括主電池管理單元130、逆變器控制器170和氣囊控制器。
[0053]第一輔繼電器元件還包括電阻器R，并且與第一主繼電器141并聯(lián)連接。電阻器R與第一輔繼電器142串聯(lián)連接。在電池組110處于正常狀態(tài)時(shí),第一輔繼電器142被保持在關(guān)斷狀態(tài)，并且在第一主繼電器141被關(guān)斷之前，第一輔繼電器142被接通，例如被置于接通狀態(tài)一設(shè)定時(shí)間。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)電池組110已被過放電時(shí)，第一輔繼電器142可以首先被接通以向電池組110提供初始預(yù)充電。當(dāng)電池組110的預(yù)充電結(jié)束時(shí)，第一輔繼電器142被關(guān)斷，并且第一主繼電器141被接通。與以上所述的第一主繼電器141相同，第一輔繼電器142由來自電池管理單元130的控制信號接通和/或關(guān)斷。
[0054]與以上所述的第一主繼電器141相同，第一輔繼電器142也可以由來自對逆變器180進(jìn)行控制的逆變器控制器170的控制信號或來自對氣囊進(jìn)行控制的氣囊控制器的控制信號接通和/或關(guān)斷。第一輔繼電器142可以首先由逆變器控制器170接通和/或關(guān)斷，并且可以其次在逆變器控制器170故障時(shí)由主電池管理單元130接通和/或關(guān)斷。第一輔繼電器142在任意適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻都可以由來自氣囊控制器的控制信號接通和/或關(guān)斷。換句話說，用于控制第一輔繼電器的控制器可以包括主電池管理單元130、逆變器控制器170和氣囊控制器。
[0055]第二主繼電器151電連接在多個(gè)電池組110的負(fù)電極與負(fù)載(例如逆變器180)之間。在電池組110處于正常狀態(tài)時(shí)，第二主繼電器151被保持在接通狀態(tài)。然而，當(dāng)電池組110中的一個(gè)或多個(gè)處于異常狀態(tài)時(shí)，例如處于過充電、過放電和/或過電流狀態(tài)時(shí)，第二主繼電器151被關(guān)斷。為此，第二主繼電器151由來自電池管理單元130的控制信號接通和/或關(guān)斷。在其它實(shí)施例中，第二主繼電器151由來自對逆變器180進(jìn)行控制的逆變器控制器170的控制信號或來自對氣囊進(jìn)行控制的氣囊控制器的控制信號接通和/或關(guān)斷。在實(shí)踐中，并且根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第二主繼電器151首先由逆變器控制器170接通和/或關(guān)斷，并且其次在逆變器控制器170故障時(shí)由主電池管理單元130接通和/或關(guān)斷。第二主繼電器151在任意時(shí)刻都可以由來自氣囊控制器的控制信號接通和/或關(guān)斷。換句話說，用于控制第二主繼電器的控制器可以包括主電池管理單元130、逆變器控制器170和氣囊控制器。
[0056]安全開關(guān)161電連接在電池組110之間，并且在電池管理系統(tǒng)101被修理或檢查時(shí)，由操作員關(guān)斷，這降低操作員觸電的風(fēng)險(xiǎn)。[0057]安全保險(xiǎn)絲162電連接在電池組110與負(fù)載(例如，逆變器180)之間，并且在超過最大可允許電流的電流流過保險(xiǎn)絲162時(shí)被熔化或融化，中斷電流的流動，從而保護(hù)電池管理系統(tǒng)101免于損毀。
[0058]控制器170電連接至主電池管理單元130，并且基于從主電池管理單元130獲得的信息對逆變器180進(jìn)行控制。這里，關(guān)于司機(jī)的加速器踏板角度和/或制動器踏板角度的信息可以輸入到控制器170，使得逆變器180由控制器170控制。控制器170可以被稱為電動機(jī)控制單元或混合控制單元。
[0059]逆變器180電連接至第一主繼電器141、第一輔繼電器142和第二主繼電器151。逆變器180在車輛加速時(shí)將從電池組110供應(yīng)的電力轉(zhuǎn)換為設(shè)定或預(yù)定電力水平，并且將轉(zhuǎn)換后的電力傳輸至電動發(fā)電機(jī)190，或者在車輛減速時(shí)將從電動發(fā)電機(jī)190獲得的電力傳輸至電池組110。也就是說，逆變器180以兩種方式操作。
[0060]電動發(fā)電機(jī)190電連接至逆變器180，以給車輛提供推力，或在車輛減速時(shí)給電池組110提供電力。
[0061]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)的配置的框圖。除了輔繼電器的安裝位置之外，圖2所示的電池管理系統(tǒng)102與圖1所示的電池管理系統(tǒng)101基本相同。也就是說，如圖2所示，在電池管理系統(tǒng)102中，第二主繼電器151電連接在電池組110的負(fù)電極與負(fù)載(例如，逆變器180)之間，并且第二輔繼電器152與第二主繼電器151并聯(lián)電連接。電阻器R與第二輔繼電器152串聯(lián)連接。第二輔繼電器152和電容器R形成第二輔繼電器元件。
[0062]圖3是示出負(fù)載電流與繼電器壽命之間的關(guān)系的圖。在圖3中，橫軸指負(fù)載電流(A)，并且縱軸指繼電器的估計(jì)壽命(工作循環(huán))。這里，工作循環(huán)的數(shù)目指繼電器被接通和關(guān)斷的次數(shù)。
[0063]如圖3所示，負(fù)載電流越高，估計(jì)壽命就越短，并且負(fù)載電流越低，估計(jì)壽命就越長。因此，為了增長繼電器的壽命，需要減小在繼電器被接通和/或關(guān)斷時(shí)的負(fù)載電流。具體來說，與繼電器被接通的情況相比，在繼電器被關(guān)斷的情況下，相對較嚴(yán)重的應(yīng)力被施加至繼電器。因此，需要減小在繼電器被關(guān)斷時(shí)的負(fù)載電流。
[0064]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于切換電池管理系統(tǒng)中的繼電器的方法的流程圖。
[0065]圖4示出圖1所示的電池管理系統(tǒng)101的切換方法。該方法是用于從電池組110與負(fù)載(例如，逆變器180)彼此電連接的狀態(tài)切換至電池組110與負(fù)載彼此斷開電連接的狀態(tài)的方法。
[0066]如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的切換方法包括接通第一主繼電器和第二主繼電器
(SI)、接通第一輔繼電器(S2)、關(guān)斷第一主繼電器(S3)、關(guān)斷第二主繼電器(S4)以及關(guān)斷第一輔繼電器(S5)。
[0067]圖5a至圖5e示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在用于切換電池管理系統(tǒng)中的繼電器的方法中的相繼狀態(tài)。結(jié)合圖5a至圖5e與圖4 一起描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)101的切換方法。這里，控制是由控制器170、主電池管理單元130或氣囊控制器進(jìn)行的。實(shí)踐中，且根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，控制器170具有主控制能力，并且在控制器170不能正確執(zhí)行控制操作時(shí)，主電池管理單元130具有主控制能力。另外，只要?dú)饽冶患せ?，氣囊就具有主控制能力?br> [0068]在步驟SI中，如圖5a所示，接通第一主繼電器141和第二主繼電器151，從而將電池組110和負(fù)載(例如，逆變器180)電連接。這里，在電池組110正常充電和/或放電時(shí)，第一輔繼電器142被保持在關(guān)斷狀態(tài)。
[0069]在步驟S2，如圖5b所示，接通第一輔繼電器142，從而減小流過第一主繼電器141的電流。也就是說，在接通第一輔繼電器142之前，電流僅流過第一主繼電器141。然而，由于第一輔繼電器142被接通，因此流過第一主繼電器141的電流減小。該狀態(tài)在電池組110異常充電和/或放電時(shí)、在電流超出閾值電流時(shí)、或在氣囊被激活時(shí)啟動。
[0070]在步驟S3，如圖5c所示，關(guān)斷與第一輔繼電器142并聯(lián)連接的第一主繼電器141。這里，由于第一輔繼電器142被接通，因此即使第一主繼電器141被關(guān)斷，電池組110的正電極與負(fù)載(例如，逆變器180)之間的電流也不會急劇減小。也就是說，即使第一主繼電器141被關(guān)斷，由于具有電阻器R的第一輔繼電器142被接通，設(shè)定或特定水平的電流也會流過第一輔繼電器142。
[0071]在步驟S4中，如圖5d所示，關(guān)斷第二主繼電器151，從而阻斷電池組110的負(fù)電極與負(fù)載(例如，逆變器180)之間的電通路。
[0072]在步驟S5中，如圖5e所示，關(guān)斷第一輔繼電器142，從而阻斷電池組110的正電極與負(fù)載(即逆變器180)之間的電通路。以這種方式，電池組110與負(fù)載(即逆變器180)之間的電通路被完全阻斷。
[0073]因此，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)101及其切換方法中，當(dāng)連接在電池組110的正電極與負(fù)載之間的第一主繼電器141被關(guān)斷(打開)時(shí)，電流緩慢減小，從而防止電弧和電壓尖峰出現(xiàn)，并且最終有效地防止第一主繼電器141的熔化。也就是說，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在第一主繼電器141被關(guān)斷(打開)之前，具有電阻器R的第一輔繼電器142首先被接通(閉合)，然后第一主繼電器141被關(guān)斷，并且第一輔繼電器142最后被關(guān)斷，以逐步減小電流，從而防止在第一主繼電器141中出現(xiàn)電弧和電壓尖峰，并最終防止第一主繼電器141熔化。
[0074]圖6a是示出在主繼電器被關(guān)斷時(shí)，時(shí)間與主繼電器的電流之間的關(guān)系的圖，并且圖6b是示出在輔繼電器被接通之后主繼電器被關(guān)斷時(shí)，時(shí)間與電流之間的關(guān)系的圖。
[0075]如圖6a所示，在沒有輔繼電器的狀態(tài)下主繼電器被直接關(guān)斷時(shí)，電流在設(shè)定或預(yù)定時(shí)間內(nèi)快速減小，從而增加了在主繼電器中出現(xiàn)電弧和電壓尖峰的風(fēng)險(xiǎn)。因此，主繼電器可能被熔化。
[0076]然而，如圖6b所示，在從輔繼電器被接通的狀態(tài)下主繼電器被關(guān)斷并且輔繼電器被最后關(guān)斷的情況下，電流在設(shè)定或特定時(shí)間內(nèi)逐步減小，從而可以降低在主繼電器中出現(xiàn)電弧和電壓尖峰的風(fēng)險(xiǎn)，從而降低主繼電器被熔化的可能性。
[0077]圖7是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的用于切換電池管理系統(tǒng)中的繼電器的方法的流程圖。也就是說，圖7示出圖2所示的電池管理系統(tǒng)102的切換方法。
[0078]如圖7所示，根據(jù)本發(fā)明的切換方法包括接通第一主繼電器和第二主繼電器(S11)、接通第二輔繼電器(S12)、關(guān)斷第二主繼電器(S13)、關(guān)斷第一主繼電器(S14)以及關(guān)斷第二輔繼電器(S15)。
[0079]圖8a至圖Se示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的關(guān)斷電池管理系統(tǒng)中的繼電器的順序。結(jié)合圖8a至圖Se與圖7 —起描述根據(jù)本發(fā)明的電池管理系統(tǒng)102的切換方法。
[0080]在步驟Sll中，如圖8a所示，接通第一主繼電器141和第二主繼電器151，從而將電池組I1和負(fù)載(例如，逆變器180)電連接。這里，第二輔繼電器152被維持在關(guān)斷狀態(tài)。
[0081]在步驟S12中，如圖Sb所示，接通第二輔繼電器152，從而減小流過第二主繼電器151的電流。也就是說，在接通第二輔繼電器152之前，電流僅流過第二主繼電器151。然而，由于第二輔繼電器152被接通，因此流過第二主繼電器151的電流減小。
[0082]在步驟S13，如圖Sc所示，關(guān)斷與第二輔繼電器152并聯(lián)連接的第二主繼電器151。這里，由于第二輔繼電器152被接通，因此即使第二主繼電器151被關(guān)斷，電池組110與負(fù)載(例如，逆變器180)之間的電流也不會急劇減小。也就是說，即使第二主繼電器151被關(guān)斷，電流也仍然流過第二輔繼電器152。
[0083]在步驟S14中，如圖8d所示，關(guān)斷第一主繼電器141，從而阻斷電池組110的正電極與負(fù)載(例如，逆變器180)之間的電通路。
[0084]在步驟S15中，如圖Se所示，關(guān)斷第二輔繼電器152，從而阻斷電池組110的負(fù)電極與負(fù)載(例如，逆變器180)之間的電通路。以這種方式，電池組110與負(fù)載(即逆變器180)之間的電通路被完全阻斷。
[0085]因此，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)102及其切換方法中，當(dāng)連接至電池組I1的負(fù)電極和負(fù)載的第二主繼電器151被關(guān)斷(打開)時(shí)，電流緩慢減小，從而防止電弧和電壓尖峰出現(xiàn)，并且最終有效地防止第二主繼電器151的熔化。也就是說，根據(jù)本發(fā)明，在第二主繼電器151被關(guān)斷(打開)之前，具有電阻器R的第二輔繼電器152首先被接通(閉合)，然后第二主繼電器151被關(guān)斷，并且第二輔繼電器152最后被關(guān)斷，以逐步減小電流，從而防止在第二主繼電器151中出現(xiàn)電弧和電壓尖峰，并最終防止第二主繼電器151熔化。
[0086]盡管已分別關(guān)于具有電阻器的第一輔繼電器并聯(lián)連接至第一主繼電器的情況以及具有電阻器的第二輔繼電器并聯(lián)連接至第二主繼電器的情況描述了所示的實(shí)施例，但是這些情況也可以使用單一電路由本發(fā)明同時(shí)實(shí)現(xiàn)。
[0087]也就是說，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)具有電阻器的第二輔繼電器與第二主繼電器并聯(lián)連接，同時(shí)具有電阻器的第一輔繼電器與第一主繼電器并聯(lián)連接的電路。在此情形下，接通第一輔繼電器之后，可以關(guān)斷第一主繼電器，并且接通第二輔繼電器之后，可以關(guān)斷第二主繼電器。另外，在接通第二輔繼電器之后，可以關(guān)斷第二主繼電器，或者在接通第一輔繼電器之后，可以關(guān)斷第一主繼電器。另外，在以上所述的操作之后，關(guān)斷第一輔繼電器和第二輔繼電器，從而防止在第一輔繼電器和第二輔繼電器中出現(xiàn)電弧和電壓尖峰，并且防止第一輔繼電器和第二輔繼電器被熔化。
[0088]盡管已結(jié)合特定示例性實(shí)施例描述了根據(jù)本發(fā)明的電池管理系統(tǒng)及其切換方法，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員會理解，本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例，而是旨在覆蓋包括在所附權(quán)利要求及其等同物的精神和范圍之內(nèi)的各種修改。
[0089]附圖標(biāo)記的解釋
[0090]101, 102:根據(jù)本發(fā)明的電池管理系統(tǒng)
[0091]110:電池組
[0092]111:電池單元
[0093]120:從電池管理單元[0094]130:主電池管理單元
[0095]131:電流傳感器
[0096]141:第一主繼電器
[0097]142:第一輔繼電器
[0098]151:第二主繼電器
[0099]152:第二輔繼電器
[0100]161..安全開關(guān)
[0101]162:安全保險(xiǎn)絲
[0102]170:控制器
[0103]180:逆變器
[0104]190:電動發(fā)電機(jī)
【權(quán)利要求】
1.一種電池管理系統(tǒng),包括: 連接在電池組與負(fù)載之間的第一主繼電器； 包括第一輔繼電器的第一輔繼電器元件，所述第一輔繼電器元件與所述第一主繼電器并聯(lián)連接在所述電池組與所述負(fù)載之間；以及 被配置為控制所述第一主繼電器和所述第一輔繼電器的控制器； 所述控制器被配置為控制所述第一主繼電器和所述第一輔繼電器元件，以在所述電池組要與所述負(fù)載斷開電連接時(shí)，僅在所述第一輔繼電器被接通時(shí)關(guān)斷所述第一主繼電器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一輔繼電器元件進(jìn)一步包括電阻器，所述電阻器與所述第一輔繼電器串聯(lián)連接在所述電池組與所述負(fù)載之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述控制器被配置為在關(guān)斷所述第一主繼電器之前接通所述第一輔繼電器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述控制器被配置為在關(guān)斷所述第一主繼電器之后關(guān)斷所述第一輔繼電器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述電池組包括第一電極和第二電極，并且所述第一主繼電器連接在所述第一電極與所述負(fù)載之間，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括連接在所述第二電極與所述負(fù)載之間的第二主繼電器。
6.根據(jù)權(quán)利要 求5所述的系統(tǒng)，其中所述控制器進(jìn)一步被配置為控制所述第二主繼電器，并且所述控制器被配置為控制所述第一主繼電器、所述第一輔繼電器元件和所述第二主繼電器，以僅在所述第一輔繼電器被接通并且所述第一主繼電器被關(guān)斷時(shí)關(guān)斷所述第二主繼電器。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第二輔繼電器元件，所述第二輔繼電器元件包括第二輔繼電器，所述第二輔繼電器元件與所述第二主繼電器并聯(lián)連接在所述電池組與所述負(fù)載之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述第二輔繼電器元件進(jìn)一步包括電阻器，所述電阻器與所述第二輔繼電器串聯(lián)連接在所述電池組與所述負(fù)載之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述控制器進(jìn)一步被配置為控制所述第二主繼電器和所述第二輔繼電器； 所述控制器被配置為控制所述第二主繼電器和所述第二輔繼電器元件，以僅在所述第二輔繼電器被接通時(shí)關(guān)斷所述第二主繼電器。
10.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述負(fù)載包括逆變器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述負(fù)載包括聯(lián)接至所述逆變器的電動發(fā)電機(jī)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述控制器包括被配置為控制所述逆變器的逆變器控制器、被配置為監(jiān)測所述電池組的操作狀況的主電池管理系統(tǒng)和/或氣囊控制器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述電池組包括正電極和負(fù)電極，并且所述第一主繼電器連接在所述正電極與所述負(fù)載之間，并且所述第一輔繼電器連接在所述正電極與所述負(fù)載之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述電池組包括正電極和負(fù)電極，并且所述第一主繼電器連接在所述負(fù)電極與所述負(fù)載之間，并且所述第一輔繼電器連接在所述負(fù)電極與所述負(fù)載之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括連接在所述負(fù)電極與所述負(fù)載之間的第二主繼電器。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括連接在所述正電極與所述負(fù)載之間的第二主繼電器。
17.一種用于在電池管理系統(tǒng)中進(jìn)行切換的方法，所述方法包括: 接通連接在電池組與負(fù)載之間的第一主繼電器； 接通第一輔繼電器元件中的第一輔繼電器，所述第一輔繼電器元件與所述第一主繼電器并聯(lián)連接在所述電池組與所述負(fù)載之間；以及 在關(guān)斷所述第一輔繼電器之前關(guān)斷所述第一主繼電器。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括: 接通連接在所述電池組與所述負(fù)載之間的第二主繼電器；以及 在關(guān)斷所述第一主繼電器之后并且關(guān)斷所述第一輔繼電器之前，關(guān)斷所述第二主繼電器。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括: 接通連接在所述電池組與所述負(fù)載之間的第二主繼電器；以及接通第二輔繼電器元件中的第二輔繼電器，所述第二輔繼電器元件與所述第二主繼電器并聯(lián)連接在所述電池組與所述負(fù)載之間；以及 在關(guān)斷所述第二輔繼電器之前關(guān)斷所述第二主繼電器。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述負(fù)載包括逆變器，并且其中在關(guān)斷所述第一輔繼電器之前關(guān)斷所述第一主繼電器包括:在根據(jù)來自逆變器控制器或來自氣囊控制器的信號關(guān)斷所述第一輔繼電器之前，根據(jù)來自所述逆變器控制器或來自所述氣囊控制器的信號關(guān)斷所述第一主繼電器，其中所述逆變器控制器被配置為控制所述逆變器，并且所述氣囊控制器被配置為控制氣囊。
【文檔編號】H01M10/42GK104037460SQ201310356574
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月7日
【發(fā)明者】梁鶴哲, 李恩羅 申請人:三星Sdi株式會社