專利名稱：電池管理系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明實(shí)施例的各方面涉及電池管理系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)方法。
背景技術(shù)：
具有使用汽油或柴油作為主要燃料的內(nèi)燃機(jī)的車輛(例如汽車)產(chǎn)生諸如空氣污 染之類的嚴(yán)重的污染。因此，已開發(fā)了電動(dòng)車或混合動(dòng)力車來減少污染的產(chǎn)生。由從電池中輸出的電能驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)(或電動(dòng)機(jī))為電動(dòng)車提供了動(dòng)力。這 種電動(dòng)車包括電池作為主電源，在電池中，多個(gè)可放電/可充電(即可再充電的)單電池被 包括在一個(gè)組中。因此，電動(dòng)車不產(chǎn)生廢氣并且生成較低的噪音?；旌蟿?dòng)力車是介于僅使用內(nèi)燃機(jī)的汽車與電動(dòng)車之間的汽車，而且是使用兩種或 更多種類型的能源(例如內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī))的汽車。混合動(dòng)力車可以由內(nèi)燃機(jī)和燃料電池 提供動(dòng)力，也可以由電池和燃料電池提供動(dòng)力，其中燃料電池通過連續(xù)提供的氧與氫之間 的化學(xué)反應(yīng)直接獲得電能。這樣，由于單電池的性能直接影響由電能提供動(dòng)力的汽車，因此提供電池管理系 統(tǒng)(BMS)來測(cè)量各個(gè)單電池的電壓和電流以及所有單電池的總電壓和總電流以有效地管 理各個(gè)單電池的放電/充電，并且檢測(cè)單電池中性能下降的單電池以便各個(gè)單電池可以具 有最大的或者增加的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的各方面致力于電池管理系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)方法，其能夠檢測(cè)在車輛的 停車時(shí)期期間多個(gè)單電池中會(huì)發(fā)生短路的短路單電池。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種電池管理系統(tǒng)包括傳感單元，用于測(cè)量多個(gè)單電 池中的各個(gè)單電池的單電池電壓和單電池電流；以及主控制單元(MCU)，用于利用所述多 個(gè)單電池中的各個(gè)單電池的所述單電池電壓和所述單電池電流測(cè)量所述多個(gè)單電池中的 各個(gè)單電池的荷電狀態(tài)(SOC)以控制充電和放電，其中所述MCU包括SOC測(cè)量單元，用于 在切斷狀態(tài)測(cè)量所述多個(gè)單電池中的各個(gè)單電池的第一 S0C，并且在所述切斷狀態(tài)之后的 接通狀態(tài)測(cè)量所述多個(gè)單電池中的各個(gè)單電池的第二 SOC ；以及控制器，用于比較所述多 個(gè)單電池中的各個(gè)單電池的所述第一 SOC與所述第二 SOC之間的第一差值是否大于第一參 考值，或者比較所述多個(gè)單電池中的各個(gè)單電池的所述第二 SOC中的最大值與所述多個(gè)單 電池中的各個(gè)單電池的所述第二 SOC之間的第二差值是否大于第二參考值，以從所述多個(gè) 單電池之中確定所述第一差值大于所述第一參考值或所述第二差值大于所述第二參考值 的單電池為短路單電池。所述切斷狀態(tài)可以是所述電池管理系統(tǒng)的電源被關(guān)斷時(shí)的時(shí)間。所述接通狀態(tài)可以是所述電池管理系統(tǒng)的電源被接通時(shí)的時(shí)間。隨著所述切斷狀態(tài)與所述接通狀態(tài)之間的時(shí)段增加，所述第一參考值可以增加。
隨著所述切斷狀態(tài)與所述接通狀態(tài)之間的時(shí)段增加，所述第二參考值可以增加。
所述MCU可以進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)所述第一 S0C、所述第二 S0C、所述
第一參考值和所述第二參考值。所述MCU可以進(jìn)一步包括定時(shí)器，用于測(cè)量所述切斷狀態(tài)的時(shí)間和所述接通狀態(tài) 的時(shí)間。當(dāng)所述多個(gè)單電池中的各個(gè)單電池的所述第一差值小于所述第一參考值時(shí)，所述 控制器可以被配置為比較所述多個(gè)單電池中的至少一個(gè)單電池的所述第二差值是否大于 所述第二參考值。當(dāng)所有的所述多個(gè)單電池的所述第二差值都小于所述第二參考值時(shí)，所述控制器 可以被配置為比較所述多個(gè)單電池中的至少一個(gè)單電池的第一差值是否大于所述第一參考值。所述MCU可以被耦合至車輛(例如汽車)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器單元(ECU)和顯示設(shè)備， 以及所述切斷狀態(tài)與所述接通狀態(tài)之間的時(shí)段可以是所述車輛的停車時(shí)間。所述MCU可以被配置為向所述ECU傳輸所述短路單電池的信息以便所述ECU將所 述短路單電池的所述信息顯示在所述顯示設(shè)備上。根據(jù)另一實(shí)施例，電池管理系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方法包括在切斷狀態(tài)測(cè)量多個(gè)單電池中 的各個(gè)單電池的第一 S0C，并且在所述切斷狀態(tài)之后的接通狀態(tài)測(cè)量所述多個(gè)單電池中的 各個(gè)單電池的第二 SOC ；比較所述多個(gè)單電池中的各個(gè)單電池的所述第一 SOC與所述第二 SOC之間的第一差值是否大于第一參考值，或者比較所述多個(gè)單電池中的各個(gè)單電池的所 述第二 SOC中的最大值與所述多個(gè)單電池中的各個(gè)單電池的所述第二 SOC之間的第二差值 是否大于第二參考值；以及從所述多個(gè)單電池之中確定所述第一差值大于所述第一參考值 或所述第二差值大于所述第二參考值的單電池為短路單電池。在比較所述第一差值是否大于所述第一參考值或所述第二差值是否大于所述第 二參考值時(shí)，可以在比較所述多個(gè)單電池中的各個(gè)單電池的所述第二 SOC中的所述最大值 與所述第二 SOC之間的所述第二差值是否大于所述第二參考值之前，執(zhí)行比較所述多個(gè)單 電池中的各個(gè)單電池的所述第一 SOC與所述第二 SOC之間的所述第一差值是否大于所述第
一參考值。比較所述第一差值是否大于所述第一參考值或所述第二差值是否大于所述第二 參考值可以包括在所有的所述多個(gè)單電池的所述第一差值都小于所述第一參考值時(shí)比較 所述第二差值是否大于所述第二參考值。在比較是否所述第一差值大于所述第一參考值或是否所述第二差值大于所述第 二參考值時(shí)，可以在比較所述各個(gè)單電池的所述第一 SOC與所述第二 SOC之間的所述第一 差值是否大于所述第一參考值之前，執(zhí)行比較所述多個(gè)單電池中的各個(gè)單電池的所述第二 SOC中的所述最大值與所述多個(gè)單電池中的各個(gè)單電池的所述第二 SOC之間的所述第二差 值是否大于所述第二參考值。比較所述第一差值是否大于所述第一參考值或所述第二差值是否大于所述第二 參考值可以包括在所有的所述多個(gè)單電池的所述第二差值都小于所述第二參考值時(shí)比較 所述第一差值是否大于所述第一參考值。所述驅(qū)動(dòng)方法可以進(jìn)一步包括顯示所述短路單電池的信息。


包括附圖以提供對(duì)本公開的進(jìn)一步理解。附示說明本公開的示例性實(shí)施例， 并與說明書一起用于解釋本公開的原理。附圖中圖1是示意性圖示說明根據(jù)實(shí)施例的電池、電池管理系統(tǒng)以及在電池管理系統(tǒng)外 圍的設(shè)備的圖；圖2是圖示說明圖1中示出的主控制單元(MCU)的配置的圖；圖3是圖示說明由圖2的MCU測(cè)量的多個(gè)單電池中的各個(gè)單電池的SOC的曲線 圖；圖4是圖示說明根據(jù)實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方法的流程圖；圖5A是描述圖4中用于比較單電池的SOC差值和參考值的操作的示例的流程圖； 以及圖5B是描述圖4中用于比較單電池的SOC差值和參考值的操作的另一示例的流 程圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)將參考附圖在下文中更充分地描述示例性實(shí)施例；然而，這些示例性實(shí)施例可 以用不同形式具體化，而不應(yīng)當(dāng)被解釋為限于此處提出的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例 以便本公開將是徹底和完全的，并且向本領(lǐng)域技術(shù)人員更充分地傳達(dá)本發(fā)明。在下面的這個(gè)公開中，當(dāng)提到一個(gè)部件(或元件、設(shè)備等)被“連接”或“耦合”至 另一部件(或元件、設(shè)備等)時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解的是，該部件可以被直接連接或耦合至后者，或者 通過一個(gè)或更多個(gè)中間部件(或元件、設(shè)備等)被電連接或耦合至后者。此外，當(dāng)描述一個(gè) 部件包括(或包含或具有)一些元件時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解的是，該部件可以僅僅包括(或包含或具 有)這些元件，或者如果沒有明確的限制，該部件除了包括這些元件之外還可以包括(或包 含或具有)其它元件。以下將參考附圖更詳細(xì)地描述實(shí)施例。圖1是示意性圖示說明根據(jù)實(shí)施例的電池、電池管理系統(tǒng)以及在電池管理系統(tǒng)外 圍的設(shè)備的圖。參考圖1，車輛包括電池管理系統(tǒng)(BMS) 1、電池2、電流傳感器3、冷卻風(fēng)扇4、 浪涌電流(inrush current)防止單元5、主開關(guān)6、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器單元(E⑶)7、變換器 (inverter) 8以及電動(dòng)發(fā)電機(jī)9。首先，下面將描述連接至BMS 1前面的外圍設(shè)備。電池2包括串聯(lián)連接的多個(gè)子組210、220、230、240、250以及260、輸出端271和 272以及在子組230與240之間連接的安全開關(guān)273。子組210、220、230、240、250以及260被示例性地圖示說明為六個(gè)子組，并且被稱 為第一子組210、第二子組220、第三子組230、第四子組240、第五子組250以及第六子組 260。圖1中，第一子組210至第六子組260中的各個(gè)子組皆包括八個(gè)串聯(lián)連接的可再充電 單電池，并且電池2包括總數(shù)為48個(gè)的單電池，但示例性實(shí)施例并不限于此。這里，將這些 子組中的各個(gè)子組圖示說明為包括多個(gè)單電池的一組，并且可以通過直接連接48個(gè)單電 池而不將它們分成第一子組210至第六子組260來配置電池2。
輸出端271和272被連接至車輛的變換器8和電動(dòng)發(fā)電機(jī)9以向發(fā)動(dòng)機(jī)提供電能。安全開關(guān)273是連接在第三子組230與第四子組240之間的開關(guān)，而且是在更換 電池2或者對(duì)電池2執(zhí)行工作時(shí)為了工人的安全可以手動(dòng)接通/關(guān)斷的開關(guān)。在實(shí)施例中， 安全開關(guān)273連接在第三子組230與第四子組240之間，但并不限于此。盡管未示出，但保 險(xiǎn)絲可以串聯(lián)連接至安全開關(guān)273。該保險(xiǎn)絲防止(或者避免)因短路(即短路電路)而 產(chǎn)生的過電流被施加于電池2。也就是說，當(dāng)過電流產(chǎn)生時(shí)，保險(xiǎn)絲被斷開(例如熔斷)，因 此防止(或者避免)過電流被施加于電池2。電流傳感器3測(cè)量電池2的輸出電流量并向BMS 1的傳感單元10輸出所測(cè) 量的電流量。在一些實(shí)施例中，電流傳感器3可以是霍爾效應(yīng)變流器(hallcurrent transformer)，它利用霍爾器件測(cè)量電流以輸出與所測(cè)量的電流對(duì)應(yīng)的模擬電流信號(hào)。冷卻風(fēng)扇4根據(jù)BMS 1的控制信號(hào)消散可能由電池2的放電/充電產(chǎn)生的熱量， 從而防止電池2因溫度升高而惡化以及降低放電/充電效率。浪涌電流防止單元5位于電池2和變換器8之間。浪涌電流防止單元5防止(或 避免)浪涌電流從電池2被提供至變換器8，從而防止(或避免)浪涌電流對(duì)變換器8的損 害。在一個(gè)實(shí)施例中，浪涌電流防止單元5包括預(yù)充電電阻5a、預(yù)充電繼電器5b和主繼電 器5c。這里，預(yù)充電繼電器5b首先被接通，并且浪涌電流被預(yù)充電電阻5a抑制并被逐漸施 加于變換器8。隨后，預(yù)充電繼電器5b被關(guān)斷并且主繼電器5c被接通，因此，電流從電池2 被穩(wěn)定地提供至變換器8。當(dāng)諸如過電壓、過電流和/或高溫之類的異常狀況出現(xiàn)時(shí)，主開關(guān)6根據(jù)車輛的 E⑶7的控制信號(hào)或者BMS 1的控制信號(hào)接通/關(guān)斷電池2。在一個(gè)實(shí)施例中，BMS 1包括傳感單元10、主控制單元(MCU) 20、內(nèi)部供電單元30、 單電池平衡單元40、存儲(chǔ)器單元50、通信單元60、保護(hù)電路70、上電復(fù)位單元80以及外部 接口 90。傳感單元10測(cè)量電池2的總的組電流和組電壓以及多個(gè)單電池中各個(gè)單電池 的單電池電壓、單電池電流、單電池溫度和外圍溫度，并將所測(cè)量的電流和電壓傳送給MCU 20。MCU 20根據(jù)傳感單元10傳送的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)估計(jì)電池2的荷電狀態(tài)(SOC)和健康狀 態(tài)(SOH)以控制電池2的充電/放電。該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于電池2的總的組電流和組電壓以 及多個(gè)單電池中各個(gè)單電池的單電池電壓、單電池電流、單電池溫度和外圍溫度。另外，MCU 20利用多個(gè)單電池中各個(gè)單電池的單電池電壓和單電池電流計(jì)算多個(gè)單電池中各個(gè)單電 池的開路電壓(OCV)，或者利用校正值計(jì)算當(dāng)前值。MCU 20利用OCV或校正值測(cè)量多個(gè)單 電池中各個(gè)單電池的SOC。MCU 20利用單電池之間的SOC差值檢測(cè)在由電池2供電的車輛 處于停車狀態(tài)時(shí)(即在車輛的停車時(shí)期期間)多個(gè)單電池中會(huì)發(fā)生短路的短路單電池(即 被短路的電池)，并將短路單電池的信息傳送給ECU 7。這里，短路單電池是指正電極和負(fù) 電極在內(nèi)部電連接致其電壓降低的單電池。例如，當(dāng)正電極活性物質(zhì)或負(fù)電極活性物質(zhì)刺 穿并損壞插在正電極和負(fù)電極之間的絕緣隔板時(shí)，單電池立刻被短路，因此單電池的電壓 可能立刻被降低。內(nèi)部供電單元30是利用子電池(例如，二次電池)向BMS 1提供電源的設(shè)備。單電池平衡單元40平衡多個(gè)單電池中的各個(gè)單電池的充電狀態(tài)。也就是說，單電池平衡單元40可以對(duì)具有相對(duì)高的充電狀態(tài)的單電池放電，并且可以對(duì)具有相對(duì)低的充 電狀態(tài)的單電池充電。存儲(chǔ)器單元50在BMS 1的電源關(guān)斷時(shí)存儲(chǔ)諸如當(dāng)前SOC或SOH之類的數(shù)據(jù)。在 一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)器單元50是可以電讀寫數(shù)據(jù)的非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備，而且可以是電可 擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)。通信單元60與車輛的發(fā)電裝置的控制器通信。保護(hù)電路70是用于保護(hù)BMS 1免受外部脈沖、過電流和低電壓的電路，并且根據(jù) 固件運(yùn)行。上電復(fù)位單元80在BMS 1的電源接通時(shí)復(fù)位整個(gè)系統(tǒng)。外部接口 90是用于將在BMS 1外圍的諸如冷卻風(fēng)扇4和主開關(guān)6之類的設(shè)備連 接至MCU 20的設(shè)備。在圖1的實(shí)施例中，盡管僅圖示說明了冷卻風(fēng)扇4和主開關(guān)6，但并不 限于此。E⑶7根據(jù)諸如車輛的加速器和車閘的位置以及車輛速度之類的信息確定要產(chǎn)生 的扭矩的程度，并控制電動(dòng)發(fā)電機(jī)9的輸出與扭矩信息一致。也就是說，ECU 7控制變換器 8的切換以便電動(dòng)發(fā)電機(jī)9的輸出與扭矩信息一致。這里，E⑶7接收從MCU 20通過BMS 1的通信單元60傳送的電池2的SOC并執(zhí)行控制以便電池2的SOC成為目標(biāo)值(例如，大 約55% )。例如，當(dāng)從MCU 20傳送的SOC等于或小于大約55%時(shí)，E⑶7控制變換器8的 切換以便電能朝著電池2的方向輸出，從而對(duì)電池2充電。在這點(diǎn)上，組電流“I”可以具有 正(+)值。當(dāng)SOC等于或大于大約55%時(shí)，E⑶7控制變換器8的切換以便電能朝著電動(dòng) 發(fā)電機(jī)9的方向輸出，從而對(duì)電池2放電。在這點(diǎn)上，組電流“I”可以具有負(fù)㈠值。此外， E⑶7接收從MCU 20通過BMS 1的通信單元60傳送的電池2的S0H，并允許在諸如車輛的 儀表板之類的顯示設(shè)備上顯示S0H，從而使用戶能夠檢查S0H。另外，E⑶7從MCU20接收 與在車輛處于停車狀態(tài)時(shí)多個(gè)單電池中會(huì)發(fā)生短路的短路單電池有關(guān)的信息，并允許所接 收的信息顯示在顯示設(shè)備上，從而使用戶能夠檢查關(guān)于短路單電池的信息。變換器8根據(jù)E⑶7的控制信號(hào)對(duì)電池2充電或放電。電動(dòng)發(fā)電機(jī)9根據(jù)從E⑶7傳送的扭矩信息，用電池2的電能驅(qū)動(dòng)車輛。以下將對(duì)MCU 20做出更詳細(xì)的描述，所述MCU 20檢測(cè)在車輛處于停車狀態(tài)時(shí)多 個(gè)單電池中會(huì)發(fā)生短路的短路單電池。圖2是圖示說明圖1中MCU 20的詳細(xì)配置的圖。參考圖2，MCU 20包括控制器21、SOC測(cè)量單元22、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器23和定時(shí)器24。控制器21向SOC測(cè)量單元22傳輸從傳感單元10輸入的多個(gè)單電池中各個(gè)單電 池的單電池電壓和單電池電流，SOC測(cè)量單元22在切斷狀態(tài)和接通狀態(tài)測(cè)量各個(gè)單電池的 SOC0具體地說，控制器21利用SOC測(cè)量單元22在切斷狀態(tài)測(cè)量各個(gè)單電池的第一 S0C，并 利用SOC測(cè)量單元22在切斷狀態(tài)之后的接通狀態(tài)測(cè)量各個(gè)單電池的第二 S0C。這里，切斷 狀態(tài)是BMS 1的電源被關(guān)斷時(shí)的時(shí)間，例如，車輛進(jìn)入停車模式時(shí)的時(shí)間。接通狀態(tài)是BMSl 的電源被接通時(shí)的時(shí)間，例如，車輛進(jìn)入行駛模式時(shí)的時(shí)間。因此，切斷狀態(tài)和接通狀態(tài)之 間的時(shí)間可以是車輛的停車時(shí)期。如上所述，由于各個(gè)單電池的第一 SOC和第二 SOC分別 在切斷狀態(tài)和接通狀態(tài)下被測(cè)量，因此第一 SOC和第二 SOC可以用作用于檢測(cè)在車輛的停 車時(shí)期多個(gè)單電池中會(huì)發(fā)生短路的短路單電池的參數(shù)。這里，因?yàn)樵谲囕v正行駛時(shí)發(fā)生微小的短路的單電池在車輛的停車時(shí)期期間由于自放電而具有更大的短路，所以在車輛的停 車時(shí)期期間檢測(cè)多個(gè)單電池中會(huì)發(fā)生短路的短路單電池。這是因?yàn)殡y以檢測(cè)在車輛的行駛 時(shí)期期間發(fā)生微小的短路的單電池為短路單電池。如下面的公式(1)所表示的，控制器21根據(jù)SOC測(cè)量單元22測(cè)量的第一 SOC和 第二 SOC比較各個(gè)單電池的第一 SOC “S0Cl_n”和第二 SOC “S0C2_n”(其中η是自然數(shù)) 之間的第一差值“ |S0Cl_n-S0C2_n| ”是否大于第一參考值“REF1”。例如，η為1時(shí)，S0C1_1 可以被定義為第一單電池的第一 S0C，并且η為1時(shí)，S0C2_1可以被定義為第一單電池的第 二 S0C。I S0Cl_n-S0C2_n I > REFl......(1)控制器21根據(jù)公式(1)確定多個(gè)單電池中第一差值“ |S0Cl_n-S0C2_n| ”大于第 一參考值“REF1”的單電池為在停車時(shí)期期間會(huì)發(fā)生短路的短路單電池。這里，因?yàn)殡S著時(shí) 間的過去SOC的變化值是小的，所以SOC被用于檢測(cè)短路單電池。當(dāng)因?yàn)樗卸鄠€(gè)單電池的第一差值“ I S0Cl_n-S0C2_n | ”都小于第一參考值 “REF1”而未檢測(cè)到短路單電池時(shí)(例如，當(dāng)所有單電池發(fā)生微小的短路時(shí))，如公式(2)所 表示的，控制器21根據(jù)SOC測(cè)量單元22測(cè)量的第一 SOC和第二 SOC比較各個(gè)單電池的第二 S0C“S0C2_n”(其中η是自然數(shù))中的最大值“S0C2_max”與各個(gè)單電池的第二 SOC “S0C2_ η”之間的第二差值“S0C2_maX-S0C2_n”是否大于第二參考值“REF2”。S0C2_max-S0C2_n > REF2......(2)控制器21根據(jù)公式(2)確定多個(gè)單電池中第二差值“S0C2_maX-S0C2_n”大于第 二參考值“REF2”的單電池為在停車時(shí)期期間會(huì)發(fā)生短路的短路單電池。如上所述，控制器21通過公式(1)檢測(cè)多個(gè)單電池中在停車時(shí)期期間會(huì)發(fā)生短路 的短路單電池，而當(dāng)通過公式(1)未檢測(cè)到短路單電池時(shí)，控制器21可以通過公式(2)檢 測(cè)短路單電池。在一些實(shí)施例中，控制器21首先通過公式(2)檢測(cè)多個(gè)單電池中在停車時(shí) 期期間會(huì)發(fā)生短路的短路單電池，并且當(dāng)因?yàn)樵诠?2)中第二差值“S0C2_max-S0C2_n” 小于第二參考值“REF2”而未檢測(cè)到短路單電池(例如，所有的多個(gè)單電池發(fā)生類似程度的 短路)時(shí)，控制器21可以通過公式(1)檢測(cè)短路單電池。SOC測(cè)量單元22可以利用從傳感單元10通過控制器21輸入的各個(gè)單電池的單 電池電壓和單電池電流計(jì)算各個(gè)單電池的0CV，并且可以利用OCV測(cè)量各個(gè)單電池的S0C。 這里，當(dāng)SOC測(cè)量單元22在切斷狀態(tài)測(cè)量單電池的第一 SOC并向控制器21傳輸所測(cè)量的 SOC時(shí)，控制器21將單電池的第一 SOC存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器23中。此外，當(dāng)SOC測(cè)量單元22 在切斷狀態(tài)之后的接通狀態(tài)測(cè)量單電池的第二 SOC并向控制器21傳輸所測(cè)量的SOC時(shí)，控 制器21將單電池的第二 SOC存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器23中。作為測(cè)量單電池的SOC的方法，除 了以上所述的方法外，還有其它合適的方法。在其它示例性實(shí)施例中，測(cè)量單電池的SOC的 方法并不限于以上所述的方法。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器23存儲(chǔ)SOC測(cè)量單元22所測(cè)量的單電池的第一 SOC和第二 S0C，并 存儲(chǔ)第一參考值REFl和第二參考值REF2，控制器21在檢測(cè)多個(gè)單電池中在停車時(shí)期期間 會(huì)發(fā)生短路的短路單電池時(shí)使用第一參考值REFl和第二參考值REF2。這里，隨著切斷狀 態(tài)與接通狀態(tài)之間的時(shí)段增大，第一參考值REFl和第二參考值REF2被增大并被存儲(chǔ)。也 就是說，隨著車輛的停車時(shí)期變得越來越長，第一參考值REFl和第二參考值REF2被增大并被存儲(chǔ)。這是因?yàn)殡S著車輛的停車時(shí)期變得越來越長，單電池的自放電量增加，因此第一差 值“ I S0Cl_n-S0C2_n |，，和第二差值“S0C2_maX-S0C2_n”變得越來越大。這里，單電池的自 放電量可以與第一差值“ I S0Cl_n-S0C2_n I ”相同。定時(shí)器24被控制器21控制，并且測(cè)量切斷時(shí)間和接通時(shí)間并將所測(cè)量的時(shí)間傳 送至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器23。因此，當(dāng)檢測(cè)在停車時(shí)期期間多個(gè)單電池中會(huì)發(fā)生短路的短路單電池 時(shí)，定時(shí)器24允許控制器21利用切斷時(shí)間和接通時(shí)間檢查車輛的停車時(shí)期，并且根據(jù)車輛 的停車時(shí)期使用第一參考值REFl和第二參考值REF2。接下來，以下仿真示出MCU 20通過公式(1)或(2)檢測(cè)多個(gè)單電池中在停車時(shí)期 期間會(huì)發(fā)生短路的短路單電池。圖3是圖示說明由圖2的MCU測(cè)量的多個(gè)單電池中的各個(gè)單電池的SOC的曲線圖。在圖3中，該曲線圖示出一時(shí)段內(nèi)單電池的S0C，并且Bi、B2和B3代表多個(gè)單電 池。這里，Bl可以代表第一單電池，B2可以代表第二單電池，并且B3可以代表第三單電池。在圖3中，通過公式(1)，部分“a”示出第三單電池B3的第一差值 “ I S0C1_3-S0C2_3 I ”大于第一參考值“REFl ”，因此它示出第三單電池B3是在停車時(shí)期期間 會(huì)發(fā)生短路的短路單電池。這里，通過公式(2)，部分“a”示出第三單電池B3的第二差值 “ I S0C2_max-S0C2_3 | ”大于第二參考值“REF2”，因此它示出第三單電池B3是在停車時(shí)期期 間會(huì)發(fā)生短路的短路單電池。結(jié)果，可以看出的是，MCU 20通過公式(1)或公式(2)能夠 檢測(cè)在車輛的停車時(shí)期期間多個(gè)單電池中會(huì)發(fā)生短路的短路單電池。以下將對(duì)根據(jù)實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方法做出描述。圖4是示出根據(jù)實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方法的流程圖。圖5A是描述圖4 中用于比較單電池的SOC差值和參考值的操作的示例的流程圖。5B是描述圖4中用于比較 單電池的SOC差值和參考值的操作的另一示例的流程圖。參考圖4，根據(jù)實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方法包括測(cè)量單電池的SOC的操作 Si、比較單電池的SOC差值和參考值的操作S2、確定短路單電池的操作S3以及通知短路單 電池的操作S4。在測(cè)量單電池的SOC的操作Sl中，MCU 20的SOC測(cè)量單元22利用從傳感單元10 通過控制器21輸入的各個(gè)單電池的單電池電壓和單電池電流計(jì)算各個(gè)單電池的0CV，并且 可以利用OCV測(cè)量各個(gè)單電池的S0C。這里，SOC測(cè)量單元22在切斷狀態(tài)測(cè)量各個(gè)單電池的 第一 S0C，其用于檢測(cè)在停車時(shí)期期間多個(gè)單電池中會(huì)發(fā)生短路的短路單電池，并且在切斷 狀態(tài)之后的接通狀態(tài)測(cè)量單電池的第二 S0C，并傳輸所測(cè)量的S0C。各個(gè)單電池的第一 SOC 和第二 SOC通過控制器21被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器23中。在測(cè)量單電池的SOC的操作Sl中，MCU 20的定時(shí)器24測(cè)量切斷時(shí)間和接通時(shí)間。 切斷時(shí)間和接通時(shí)間被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器23中。因此，控制器21可以利用切斷時(shí)間和接 通時(shí)間檢查車輛的停車時(shí)期。在比較單電池的SOC差值和參考值的操作S2中，如圖5A和5B中所示的，控制器21 執(zhí)行操作S21或者執(zhí)行操作S22，其中操作S21比較各個(gè)單電池的第一 SOC “S0Cl_n” (其 中η是自然數(shù))與第二 SOC “S0C2_n”之間的第一差值“|S0Cl_n-S0C2_n|”是否大于第一 參考值REF1，操作S22比較各個(gè)單電池的第二 SOC “S0C2_n”(其中η是自然數(shù))中的最大 值“S0C2_max”與各個(gè)單電池的第二 SOC “S0C2_n”之間的第二差值“S0C2_max_S0C2_n”是否大于第二參考值REF2。這里，根據(jù)車輛的停車時(shí)期不同地設(shè)置第一參考值REFl和第二參 考值REF2并將其存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器23中。因此，控制器21根據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器23中 的車輛的停車時(shí)期利用第一參考值REFl和第二參考值REF2執(zhí)行比較單電池的SOC差值和 參考值的操作S2。參考圖5A，在比較單電池的SOC差值和參考值的操作S2中，可以先執(zhí)行操作S21。 在此情形下，當(dāng)操作S21中第一差值“ I S0Cl_n-S0C2_n | ”大于第一參考值REFl時(shí)，立即執(zhí)行 確定短路單電池的操作S3，并且當(dāng)?shù)谝徊钪怠?I S0Cl_n-S0C2_n | ”小于第一參考值REFl時(shí)， 執(zhí)行操作S22。這里，執(zhí)行確定短路單電池的操作S3是指檢測(cè)到多個(gè)單電池中在停車時(shí)期 期間會(huì)發(fā)生的短路單電池，并且執(zhí)行操作S22是指因?yàn)橥ㄟ^操作S21未檢測(cè)到短路單電池 而以另一種方案檢測(cè)短路單電池。當(dāng)操作S22中第二差值“S0C2_maX-S0C2_n”大于第二參 考值REF2時(shí)，執(zhí)行確定短路單電池的操作S3，并且當(dāng)?shù)诙钪怠癝0C2_maX-S0C2_n”小于第 二參考值REF2時(shí)，從測(cè)量單電池的SOC的操作Sl開始再次執(zhí)行根據(jù)實(shí)施例的電池管理系 統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方法。這里，當(dāng)再次執(zhí)行測(cè)量單電池的SOC的操作Sl時(shí)，這是指多個(gè)單電池目前 未發(fā)生短路。參考圖5B，在比較單電池的SOC差值和參考值的操作S2中，可以先執(zhí)行操作S22。 在此情形下，當(dāng)操作S22中第二差值“S0C2_maX-S0C2_n”大于第二參考值REF2時(shí)，立即執(zhí)行 確定短路單電池的操作S3，并且當(dāng)?shù)诙钪怠癝0C2_maX-S0C2_n”小于第二參考值REF2時(shí)， 執(zhí)行操作S21。這里，執(zhí)行確定短路單電池的操作S3是指檢測(cè)到在停車時(shí)期期間多個(gè)單電 池中會(huì)發(fā)生短路的短路單電池，并且執(zhí)行操作S21是指因?yàn)橥ㄟ^操作S22未檢測(cè)到短路單 電池而以另一種方案檢測(cè)短路單電池。當(dāng)操作S21中第一差值“S0Cl_n-S0C2_n| ”大于第 一參考值REFl時(shí)，執(zhí)行確定短路單電池的操作S3，并且當(dāng)?shù)谝徊钪怠?|S0Cl_n-S0C2_n| ”小 于第一參考值REFl時(shí)，從測(cè)量單電池的SOC的操作Sl開始再次執(zhí)行根據(jù)實(shí)施例的電池管 理系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方法。這里，當(dāng)再次執(zhí)行測(cè)量單電池的SOC的操作Sl時(shí)，這是指多個(gè)單電池 目前未發(fā)生短路。如上所述，在比較單電池的SOC差值和參考值的操作S2中，可以先執(zhí)行操作S21， 也可以先執(zhí)行操作S22。這可以根據(jù)控制器21的設(shè)置確定。在確定短路單電池的操作S3中，控制器21可以根據(jù)比較單電池的SOC差值和參 考值的操作S2的比較結(jié)果確定第一差值“|S0Cl_n-S0C2_n|”大于第一參考值REFl的單電 池或者第二差值“S0C2_maX-S0C2_n”大于第二參考值REF2的單電池為在停車時(shí)期期間多 個(gè)單電池中會(huì)發(fā)生短路的短路單電池。在通知短路單電池的操作S4中，MCU 20向E⑶7傳輸在停車時(shí)期期間會(huì)發(fā)生短 路的短路單電池的信息，從而允許該信息被顯示在顯示設(shè)備上。然后，用戶能夠檢查短路單 電池是否被檢測(cè)到。如上所述，根據(jù)示例性實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)方法利用停車前后的單電 池的SOC檢測(cè)在停車時(shí)期期間多個(gè)單電池中會(huì)發(fā)生短路的短路單電池，并通知用戶該短路 單電池，從而使用戶能夠檢查短路單電池。因此，根據(jù)示例性實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)方法使得能夠更換短路單電 池，因而能夠防止車輛由于短路單電池引起的短路而爆炸。此處已公開了示例性實(shí)施例，并且盡管使用了特定的術(shù)語，但僅從一般和描述的意義上使用和解釋這些術(shù)語并且不是為了限制的目的。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是， 只要不偏離在以下權(quán)利要求及其等同物中提出的本發(fā)明的精神和原理，可以在形式和細(xì)節(jié) 方面對(duì)實(shí)施例做出各種改變。
權(quán)利要求
1.一種電池管理系統(tǒng)，包括傳感單元，用于測(cè)量多個(gè)單電池中的各個(gè)單電池的單電池電壓和單電池電流；以及主控制單元，用于利用所述多個(gè)單電池中的各個(gè)單電池的所述單電池電壓和所述單電 池電流測(cè)量所述多個(gè)單電池中的各個(gè)單電池的荷電狀態(tài)以控制充電和放電，其中所述主控制單元包括荷電狀態(tài)測(cè)量單元，用于在切斷狀態(tài)測(cè)量所述多個(gè)單電池中的各個(gè)單電池的第一荷電 狀態(tài)，并且在所述切斷狀態(tài)之后的接通狀態(tài)測(cè)量所述多個(gè)單電池中的各個(gè)單電池的第二荷 電狀態(tài)；以及控制器，用于比較所述多個(gè)單電池中的各個(gè)單電池的所述第一荷電狀態(tài)與所述第二荷 電狀態(tài)之間的第一差值是否大于第一參考值，或者比較所述多個(gè)單電池中的各個(gè)單電池的 所述第二荷電狀態(tài)中的最大值與所述多個(gè)單電池中的各個(gè)單電池的所述第二荷電狀態(tài)之 間的第二差值是否大于第二參考值，以從所述多個(gè)單電池之中確定所述第一差值大于所述 第一參考值或所述第二差值大于所述第二參考值的單電池為短路單電池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)，其中所述切斷狀態(tài)是所述電池管理系統(tǒng)的電 源被關(guān)斷時(shí)的時(shí)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)，其中所述接通狀態(tài)是所述電池管理系統(tǒng)的電 源被接通時(shí)的時(shí)間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)，其中隨著所述切斷狀態(tài)與所述接通狀態(tài)之間 的時(shí)段增加，所述第一參考值增加。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)，其中隨著所述切斷狀態(tài)與所述接通狀態(tài)之間 的時(shí)段增加，所述第二參考值增加。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)，其中所述主控制單元進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 器，用于存儲(chǔ)所述第一荷電狀態(tài)、所述第二荷電狀態(tài)、所述第一參考值和所述第二參考值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)，其中所述主控制單元進(jìn)一步包括定時(shí)器，用 于測(cè)量所述切斷狀態(tài)的時(shí)間和所述接通狀態(tài)的時(shí)間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)，其中當(dāng)所有的所述多個(gè)單電池的所述第一差 值都小于所述第一參考值時(shí)，所述控制器被配置為比較所述多個(gè)單電池中的至少一個(gè)單電 池的所述第二差值是否大于所述第二參考值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)，其中當(dāng)所有的所述多個(gè)單電池的所述第二差 值都小于所述第二參考值時(shí)，所述控制器被配置為比較所述多個(gè)單電池中的至少一個(gè)單電 池的所述第一差值是否大于所述第一參考值。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)，其中所述主控制單元被耦合至車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器單元和顯示設(shè)備，以及所述切斷狀態(tài)與所述接通狀態(tài)之間的時(shí)段是所述車輛的停車時(shí)間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電池管理系統(tǒng)，其中所述主控制單元被配置為向所述發(fā)動(dòng) 機(jī)控制器單元傳輸所述短路單電池的信息，以便所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器單元將所述短路單電池 的所述信息顯示在所述顯示設(shè)備上。
12.—種電池管理系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方法，所述驅(qū)動(dòng)方法包括在切斷狀態(tài)測(cè)量多個(gè)單電池中的各個(gè)單電池的第一荷電狀態(tài)，并且在所述切斷狀態(tài)之后的接通狀態(tài)測(cè)量所述多個(gè)單電池中的各個(gè)單電池的第二荷電狀態(tài)；比較所述多個(gè)單電池中的各個(gè)單電池的所述第一荷電狀態(tài)與所述第二荷電狀態(tài)之間 的第一差值是否大于第一參考值，或者比較所述多個(gè)單電池中的各個(gè)單電池的所述第二荷 電狀態(tài)中的最大值與所述多個(gè)單電池中的各個(gè)單電池的所述第二荷電狀態(tài)之間的第二差 值是否大于第二參考值；以及從所述多個(gè)單電池之中確定所述第一差值大于所述第一參考值或所述第二差值大于 所述第二參考值的單電池為短路單電池。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電池管理系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方法，其中在比較所述第一差值是否 大于所述第一參考值或所述第二差值是否大于所述第二參考值時(shí)，在比較所述多個(gè)單電池 中的各個(gè)單電池的所述第二荷電狀態(tài)中的所述最大值與所述第二荷電狀態(tài)之間的所述第 二差值是否大于所述第二參考值之前，執(zhí)行比較所述多個(gè)單電池中的各個(gè)單電池的所述第 一荷電狀態(tài)與所述第二荷電狀態(tài)之間的所述第一差值是否大于所述第一參考值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電池管理系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方法，其中比較所述第一差值是否大 于所述第一參考值或所述第二差值是否大于所述第二參考值包括在所有的所述多個(gè)單電 池的所述第一差值都小于所述第一參考值時(shí)比較所述第二差值是否大于所述第二參考值。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電池管理系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方法，其中在比較所述第一差值是否 大于所述第一參考值或所述第二差值是否大于所述第二參考值時(shí)，在比較所述多個(gè)單電池 中的各個(gè)單電池的所述第一荷電狀態(tài)與所述第二荷電狀態(tài)之間的所述第一差值是否大于 所述第一參考值之前，執(zhí)行比較所述多個(gè)單電池中的各個(gè)單電池的所述第二荷電狀態(tài)中的 所述最大值與所述多個(gè)單電池中的各個(gè)單電池的所述第二荷電狀態(tài)之間的所述第二差值 是否大于所述第二參考值。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電池管理系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方法，其中比較所述第一差值是否大 于所述第一參考值或所述第二差值是否大于所述第二參考值包括在所有的所述多個(gè)單電 池的所述第二差值都小于所述第二參考值時(shí)比較所述第一差值是否大于所述第一參考值。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電池管理系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方法，進(jìn)一步包括顯示所述短路單電 池的信息。
全文摘要
公開了一種電池管理系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)方法，其可以檢測(cè)在車輛的停車時(shí)期期間多個(gè)單電池中會(huì)發(fā)生短路的短路單電池。所述電池管理系統(tǒng)包括傳感單元，用于測(cè)量多個(gè)單電池中的各個(gè)單電池的單電池電壓和單電池電流；以及MCU，用于利用所述單電池中的各個(gè)單電池的所述單電池電壓和所述單電池電流測(cè)量所述單電池中的各個(gè)單電池的SOC以控制充電和放電。所述MCU在切斷狀態(tài)測(cè)量所述單電池的中的各個(gè)單電池的第一SOC并在所述切斷狀態(tài)之后的接通狀態(tài)測(cè)量所述單電池中的各個(gè)單電池的第二SOC。所述MCU利用所述第一SOC、所述第二SOC以及所述第一SOC與所述第二SOC之間的時(shí)段確定所述多個(gè)單電池中的短路單電池。
文檔編號(hào)H02J7/00GK102136744SQ20111000980
公開日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2011年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月26日
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