用于診斷電池胞平衡電路的故障的設備和方法
【專利摘要】公開一種用于診斷與包括多個電池胞的電池組中的每個電池胞相對應的電池胞平衡電路的故障的設備和方法，電池胞平衡電路對應于包括多個電池胞的電池組中的各電池胞。本發明斷開相鄰于電池胞平衡電路中待診斷電池胞平衡電路相鄰的電池胞平衡電路包括的電池胞平衡開關。而且，接通待診斷電池胞平衡電路的電池胞平衡開關以存儲在電池胞的結點之間的電壓值(下文稱為“診斷電壓值”)。而且，計算在相鄰的電池胞電壓值(電池胞差值)之間的差值和在相鄰的診斷電壓值之間的差值(診斷差值)。通過分析在電池胞差值和診斷差值之間的差值(確定值)的變化模式確定在電池胞平衡電路中是否故障已經發生。
【專利說明】用于診斷電池胞平衡電路的故障的設備和方法
【技術領域】
[0001]本公開涉及一種用于診斷電池胞平衡電路中的異常的設備和方法，并且更加具體地，涉及一種用于診斷電池胞平衡電路中的異常的設備和方法，該電池胞平衡電路可以使用放電電阻器診斷電池胞平衡電路中的電池胞平衡開關是否出現異常或者布線短路，該放電電阻器切換將電流排放到放電電阻器的側面的流動。
[0002]本申請要求于2013年2月19日在韓國提交的韓國專利申請價).10-2013-0017669的優先權，其整個內容通過引用被合并在此。
【背景技術】
[0003]最近，隨著礦物燃料的竭盡和對環境污染的關注，對使用電能，而不是使用礦物能源的電動車輛或者混合電動車輛的興趣日益增長，并且在背景下，對其正在進行積極的研宄。為了將對于操作用于驅動車輛的驅動馬達并且開動各種電動車輛所要求的電力，包括多個二次電池胞的電池組被安裝在電動車輛或者混合電動車輛中。被包括在電池組中的多個二次電池胞均勻地保持每個二次電池胞的電壓以確保穩定性、長壽命、以及高輸出。
[0004]作為用于均勻地平衡被包括在電池組中的每個二次電池胞的充電電壓的方法，使用許多的方法，例如，通過將充電電流供應到相對應的二次電池胞增加具有相對低的電壓的二次電池胞的電壓的方法、通過對相對應的二次電池胞放電減少具有相對較高的電壓的二次電池胞的電壓的方法、從每個二次電池胞的電壓設置目標平衡電壓，對具有比目標電壓高的電壓的二次電池胞充電，并且對具有比目標電壓低的電壓的二次電池胞充電的方法等等。
[0005]通過被連接到每個二次電池胞的電池胞平衡電路實現這些電池胞平衡方法。電池胞平衡電路包括切換元件，該切換元件用于控制電池胞平衡操作的開始和結束；和放電電阻器，當放電二次電池胞電壓時該放電電阻器被使用。
[0006]然而，當異常情形出現同時使用電池胞平衡電路執行電池胞平衡操作時，例如，當過電流瞬間地流入電池胞平衡電路時，或者當高于操作電壓的過電壓被施加到切換元件時，或者當通過放電電阻器產生過熱時，被包括在電池胞平衡電路中的組件被短路或者被開路，并且因此，電路沒有正常地操作。
[0007]當電池胞平衡電路不能正常地操作時，與其它的二次電池相比較被連接到相對應的電路的二次電池胞的電壓過多地增加或者減少，并且結果，可能產生嚴重的結果，例如，被連接到電池組的負載的操作可能突然停止，或者在更加嚴重的情況下，電池組可能爆炸。
[0008]為了克服此缺陷，存在對于被連接到電池胞平衡電路以診斷電池胞平衡電路中的異常的診斷電路的需求。
[0009]例如，日本專利公開如.2007-085847公開一種用于檢測電池胞平衡電路中的異常的設備，其中平衡電路包括場效應晶體管(而”，并且放電電阻器和被插入在？￡1的源極和漏極之間的電阻器被安裝在每個電池胞單元處，使用施加不同水平的參考電壓源的兩個比較器通過電阻器測量在源極和漏極之間的電壓差，并且基于被測量的電壓電平(高、低)的組合確定是否在電池胞平衡電路中存在異常。
[0010]然而，現有技術需要單獨的電路構造，即，檢測電池胞平衡電路中的異常的診斷電路，并且使用用于每個診斷電路的附加的兩個比較器，并且從而，具有用于檢測電池胞平衡電路中的異常的設備的制造成本增加的缺點。而且，現有技術能夠確定是否在與每個電池胞相對應的電池胞平衡電路中存在異常，但是當由于短路或者斷開在整個電池胞平衡電路中包括的所有電池胞平衡電路中出現異常時，現有技術的電路配置不足以識別電池胞平衡電路中的異常的正確原因。
【發明內容】
[0011]技術問題
[0012]本公開被設計以解決現有技術的問題，并且因此，本公開針對提供一種用于更加正確地診斷電池胞平衡電路中的異常的設備和方法。
[0013]技術方案
[0014]為了實現目的，根據本發明的用于診斷電池胞平衡電路中的異常的設備診斷電池組中的電池胞平衡電路中的異常，該電池組包括與每個電池胞平衡電路相對應的多個電池胞，并且該設備包括:電池胞平衡電路，該電池胞平衡電路被并聯連接到被連接到每個電池胞的兩個端子的電壓感測線并且包括電池胞平衡開關和放電電阻器；診斷電阻器，相對于電池胞電壓感測線和電池胞平衡電路被連接的結點(高電勢結點和低電勢結點)在電池胞的側面處該診斷電阻器被安裝的電壓感測線上；電壓感測電路，該電壓感測電路輸出與高電勢結點和低電勢結點之間的電壓差相對應的電壓(在下文稱“結點間電壓值”)；以及控制單元，該控制單元存儲電池胞平衡開關的切斷狀態下的結點間電壓值(在下文稱“電池胞電壓值”)和在相鄰于待診斷電池胞平衡電路的電池胞平衡電路中包括的電池胞平衡開關的切斷狀態下通過接通電池胞平衡電路當中的待診斷電池胞平衡電路的電池胞平衡開關的結點間電壓值(在下文稱“診斷電壓值”)，以計算在相鄰的電池胞電壓值之間的差值(在下文稱“電池胞差值”)和在相鄰的診斷電壓值之間的差值(在下文稱“診斷差值”)，并且通過分析在電池胞差值和診斷差值之間的差值(在下文稱“確定值”)的變化模式確定在電池胞平衡電路中是否存在異常。
[0015]根據本公開的用于診斷電池胞平衡電路中的異常的設備可以進一步包括二極管，在高電勢結點和低電勢結點之間該二極管被串聯連接到放電電阻器以限制在相反方向中的電壓的施加。
[0016]根據本公開的一個實施例，電池胞平衡開關是場效應晶體管(而丁)。
[0017]根據在電池組內每個電池胞被連接的位置根據本公開的控制單元將電池胞平衡電路分類成至少兩組。例如，控制單元可以根據從電池組的低電勢端子連接每個電池胞的位置劃分成奇數組和偶數組。
[0018]根據本公開的一個實施例，控制單元可以計算確定值的絕對值，并且通過與相鄰的確定值進行比較，確定對應于水平減少的確定值的電池胞平衡電路中存在異常。
[0019]根據本公開的另一實施例，控制單元可以計算確定值的絕對值，并且通過與相鄰的確定值進行比較，確定對應于大于預設參考變化值的變化量的電池胞平衡電路中存在異常。這樣做，根據本公開的用于診斷電池胞平衡電路中的異常的設備可以進一步包括存儲器單元，該存儲器存儲參考變化值。
[0020]根據本公開的用于診斷電池胞平衡電路中的異常的設備可以進一步包括異常報警器，當在電池胞平衡電路中發生異常時，該異常報警器向外部通知異常的發生。在本實例中，控制單元通過異常報警器可視地或者可聽地通知電池胞平衡電路中的異常的發生。
[0021]根據本公開的用于診斷電池胞平衡電路中的異常的設備可以是包括用于診斷電池胞平衡電路中的異常的設備和被串聯地連接的多個二次電池胞的電池組的一個組件。
[0022]根據本公開的電池組可以是包括電池組和從電池組被供應有電力的負載的電池操作系統的一個組件。在本實例中，負載可以是發電裝置或者便攜式裝置。
[0023]為了實現目的，根據本發明，提供一種用于診斷包括多個電池胞的電池組中的電池胞平衡電路中的異常方法，所述方法使用:電池胞平衡電路，所述電池胞平衡電路被并聯連接到與每個電池胞的兩個端子連接的電壓感測線，并且包括對應于每個電池胞的電池胞平衡開關和放電電阻器；診斷電阻器，相對于電池胞電壓感測線和電池胞平衡電路被連接的結點(高電勢結點和低電勢結點)，在所述電池胞的側面處，所述診斷電阻器被安裝在所述電壓感測線上；和電壓感測電路，所述電壓感測電路輸出對應于所述電池胞的結點之間的電壓差的電壓，并且包括仏)通過控制電池胞平衡開關，在電池胞平衡開關的切斷狀態下，經電壓感測電路感測在電池胞平衡電路的結點之間的電壓值；(幻在相鄰于待診斷電池胞平衡電路的電池胞平衡電路中包括的電池胞平衡開關的切斷狀態下，通過接通電池胞平衡電路當中的待診斷電池胞平衡電路的電池胞平衡開關來感測在電池胞的結點之間的電壓值(在下文稱“診斷電壓值”)；以及化)計算相鄰的電池胞電壓值(在下文稱“電池胞差值”)之間的差值和相鄰的診斷電壓值之間的差值(在下文稱“診斷差值”)，并且通過分析在電池胞差值與診斷差值之間的差值(在下文稱“確定值”)的變化模式確定是否在電池胞平衡電路中存在異常。
[0024]根據本公開的一個實施例，在步驟⑶中，根據在電池組內每個電池胞被連接的位置，待診斷電路被分類成至少兩組。例如，在步驟化)中，根據從電池組的低電勢端子連接每個電池胞的位置，待診斷電路可以被劃分成奇數組和偶數組。
[0025]根據本公開的一個實施例，步驟化)包括計算確定值的絕對值，并且通過與相鄰的確定值相比較，確定對應于水平減少的確定值的電池胞平衡電路中存在異常。
[0026]根據本公開的另一實施例，步驟化)可以包括計算確定值的絕對值，并且通過與相鄰的確定值相比較，確定對應于大于預設參考變化值的變化量的電池平衡電路中存在異常。這樣做，根據本公開的用于診斷電池胞平衡電路中的異常的方法可以進一步包括，在步驟仏)之前，存儲參考變化值。
[0027]根據本公開的用于診斷電池胞平衡電路中的異常的方法可以進一步包括在電池胞平衡電路中出現異常時，向外部可視地或者可聽地通知異常的發生。
[0028]有益效果
[0029]與傳統的異常診斷設備和方法相比較，根據本公開的用于診斷電池胞平衡電路中的異常的設備和方法可以更加正確地確定是否已經發生異常。特別地，當控制電池胞平衡開關時，可能出現很少的時間差。在這樣的情況下，在電池組中包括的電池胞中可能出現電壓變化，并且不管此變化，通過診斷值和確定值的差值可以正確地確定是否異常已經發生。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]附圖圖示本公開的優選實施例并且連同前述的公開一起，用作提供本公開的技術精神的進一步理解，并且因此，本公開沒有被解釋為受到附圖的限制。其中
[0031]圖1是示意性地示出根據本公開的示例性實施例的用于診斷電池胞平衡電路中的異常的設備的構造的框圖；
[0032]圖2和圖3是示出根據本公開的示例性實施例的用于診斷電池胞平衡電路中的異常的方法的流程圖；
[0033]圖4至圖9是示出電池胞電壓值和診斷電壓值的特定示例性值的表。
【具體實施方式】
[0034]在下文中，將會參考附圖來詳細描述本發明。在描述之前，應當理解的是，不應將說明書和所附權利要求中所使用的術語解釋為一般和字典含義，而應基于為了做最佳解釋而允許本發明人適當限定術語的原理，基于與本發明的技術方面相對應的含義和構思來解釋術語。因此，在此提出的描述只是僅為了舉例說明的優選示例，而非旨在限制本發明的范圍，所以應理解的是，在不背離本發明的精神和范圍的情況下，應對其作出其它等同物和修改。
[0035]圖1是示意性地圖示根據本公開的示例性實施例的用于診斷電池胞平衡電路中的異常的設備100的構造的框圖。
[0036]參考圖1，根據本公開的用于診斷電池胞平衡電路中的異常的設備100(在下文中被稱為“診斷設備”)被連接到包括多個二次電池胞11?16的電池組10。
[0037]電池組10包括至少一個二次電池胞11?16 (在下文被稱為“電池胞(0611) ”)，并且電池胞11?16不限于特定的類型。電池胞11?16中的每一個是可再充電的并且要求考慮充電或者放電電壓，并且例如，包括鋰離子電池、鋰聚合物電池、^1-0(1電池、附-冊I電池、附-2=電池等等。基于所要求的輸出電壓或者充電容量可以不同地設置被包括在電池組10中的電池胞11?16的數目。然而，本公開不限制電池胞11?16的類型、輸出電壓以及充電容量。
[0038]根據本公開的診斷設備100包括電池胞平衡電路20、診斷電阻器此、電壓感測電路30、以及控制單元40。
[0039]電池胞11?16在兩個端子處被連接到電壓感測線⑶?…。電壓感測線⑶?16的一端被連接到各電池胞11?16的端子，并且另一端被連接到電壓感測電路30。
[0040]電壓感測線10?16中的每一個包括各結點110?116。在本說明書中，在結點=0?他當中，基于電池胞的高電勢端子和低電勢端子，高電勢結點和低電勢結點將會被分類。例如，看一看連接到電池胞11的低電勢端子的電壓感測線⑶中包括的結點=0和連接到電池胞11的高電勢端子的電壓感測線[1中包括的結點4。在本實例中，結點=0成為低電勢結點，并且結點111成為高電勢結點。作為另一示例，讓我們看看連接到電池胞11的低電勢端子的電壓感測線11中包括的結點111和連接到電池胞12的高電勢端子的電壓感測線12中包括的結點112。在本實例中，結點111成為低電勢結點，并且結點112成為高電勢結點。從上面兩個示例中看出，取決于電池胞11和電池胞12結點111可以變成高電勢結點或者低電勢結點。因此，對于高電勢結點和低電勢結點，結點110?116沒有被固定，并且取決于電池胞11?16這被相對確定。
[0041]電池胞平衡電路20包括電池胞平衡開關21?26和放電電阻器此。電池胞平衡開關21?26和放電電阻器1?的數目可以基于電池組10中包括的二次電池胞11?16的數目變化。電池胞平衡開關21?26和放電電阻器1?被連接在結點!10?!16之間。因此，電池胞平衡電路20被并聯連接到電壓感測線⑶?16。
[0042]根據本公開的診斷設備100可以進一步包括二極管0，該二極管0被串聯連接到電池胞平衡電路20上的高電勢結點和低電勢結點之間的放電電阻器1?以限制在相反方向中的電壓的施加。
[0043]相對于電池胞平衡電路20和電池胞電壓感測線⑶?16被連接所在的結點(高電勢結點和低電勢結點)放電電阻器此在電池胞11?16 —側被安裝在電壓感測線10?16上。
[0044]電壓感測電路30輸出與高電勢結點和低電勢結點之間的電壓差相對應的電壓(在下文中，被稱為“結點間電壓值”)。同時，通過“VI ”指示與電池胞11相對應的結點間電壓值。同樣地，通過12”指示與電池胞12相對應的結點間電壓值，通過13”指示與電池胞13相對應的結點間電壓值，通過“74”指示與電池胞14相對應的結點間電壓值，通過15”指示與電池胞15相對應的結點間電壓值，并且通過“76”指示與電池胞16相對應的結點間電壓值。因為電壓感測電路30的具體構造和操作原理是在本公開屬于的【技術領域】中公知的通用術語，所以在此詳細的描述被省略。
[0045]根據本公開的診斷設備100可以進一步包括過電流保護電阻器％，該電流保護電阻器％被連接到節點110?116和電壓感測電路30之間以防止過電流被施加到電壓感測電路30。
[0046]通過從控制單元40輸出的控制信號，電池胞平衡開關21?26被接通和切斷。
[0047]根據本公開的示例性實施例，電池胞平衡開關21?26是場效應晶體管(而”。在本實例中，控制單元40通過施加或者阻斷到的柵極端子的電壓來控制的接通和切斷。因此，當21?26被接通時，？￡1的源極端子和漏極端子被電氣地連接以使電流流動。相反地，當？￡1 21?26被切斷時，的源極端子和漏極端子被電氣地斷開以引起電流的不流動。
[0048]當電池胞平衡開關21被接通時，建立閉路，包括電池胞11、被連接到結點=1的診斷電阻器此、被連接到結點111的二極管0、放電電阻器此、電池胞平衡開關21、以及被連接到結點⑷的診斷電阻器此。因此，在電壓感測電路30中感測到的結點間電壓值“VI”是從電池胞11輸出的電壓當中的被施加到被連接到結點111、放電電阻器此、以及電池胞平衡開關21的二極管0的電壓值。
[0049]相反地，當電池胞平衡開關21被切斷時，電池胞11構造開路。因此，電流沒有流過被連接到結點111的診斷電阻器此、被連接到結點111的過電流保護電阻器％、被連接到結點⑷的診斷電阻器此、以及被連接到結點110的過電流保護電阻器因此，在電壓感測電路30中感測到的結點間電壓值“VI”是電池胞11的電壓值。
[0050]當電池胞平衡開關22被接通時，建立閉路，包括電池胞12、被連接到結點=2的診斷電阻器此、被連接到結點112的二極管0、放電電阻器此、電池胞平衡開關22、以及被連接到結點111的診斷電阻器此。因此，從電壓感測電路30輸出的結點間電壓值‘12”是在電池胞12中感測到的電壓當中的被施加到被連接到結點112、放電電阻器此、以及電池胞平衡開關22的二極管0的電壓值。
[0051]相反地，當電池胞平衡開關22被切斷時，電池胞12構造開路。因此，電流沒有流過被連接到結點112的診斷電阻器此、被連接到結點112的過電流保護電阻器％、被連接到結點111的診斷電阻器此、以及被連接到結點111的過電流保護電阻器因此，在電壓感測電路30中感測到的結點間電壓值“VI”是電池胞12的電壓值。
[0052]當電池胞平衡開關23被接通時，建立閉路，包括電池胞13、被連接到結點=3的診斷電阻器此、被連接到結點113的二極管0、放電電阻器此、電池胞平衡開關23、以及被連接到結點=2的診斷電阻器此。因此，在電壓感測電路30中感測到的結點間電壓值“V〗”是從電池胞13輸出的電壓當中的被施加到被連接到結點113、放電電阻器1?、以及電池胞平衡開關23的二極管0的電壓值。
[0053]相反地，當電池胞平衡開關23被切斷時，電池胞13構造開路。因此，電流沒有流過被連接到結點113的診斷電阻器此、被連接到結點113的過電流保護電阻器％、被連接到結點舊的診斷電阻器此、以及被連接到結點112的過電流保護電阻器因此，在電壓感測電路30中感測到的結點間電壓值“V〗”是電池胞13的電壓值。
[0054]當電池胞平衡開關24被接通時，建立閉路，包括電池胞14、被連接到結點=4的診斷電阻器此、被連接到結點=4的二極管0、放電電阻器此、電池胞平衡開關24、以及被連接到結點=3的診斷電阻器此。因此，在電壓感測電路30中感測到的結點間電壓值“乂4”是從電池胞14輸出的電壓當中的被施加到被連接到結點114、放電電阻器此、以及電池胞平衡開關24的二極管0的電壓值。
[0055]相反地，當電池胞平衡開關24被切斷時，電池胞14構造開路。因此，電流沒有流過被連接到結點114的診斷電阻器此、被連接到結點114的過電流保護電阻器％、被連接到結點=3的診斷電阻器此、以及被連接到結點113的過電流保護電阻器因此，在電壓感測電路30中感測到的結點間電壓值“74”是電池胞14的電壓值。
[0056]當電池胞平衡開關25被接通時，建立閉路，包括電池胞15、被連接到結點=5的診斷電阻器此、被連接到結點115的二極管0、放電電阻器此、電池胞平衡開關25、以及被連接到結點=4的診斷電阻器此。因此，在電壓感測電路30中感測到的結點間電壓值“乂5”是從電池胞15輸出的電壓當中的被施加到被連接到結點!15、放電電阻器1?、以及電池胞平衡開關25的二極管0的電壓值。
[0057]相反地，當電池胞平衡開關25被切斷時，電池胞15構造開路。因此，電流沒有流過被連接到結點沾的診斷電阻器此、被連接到結點115的過電流保護電阻器％、被連接到結點=4的診斷電阻器此、以及被連接到結點114的過電流保護電阻器因此，在電壓感測電路30中感測到的結點間電壓值“75”是電池胞15的電壓值。
[0058]當電池胞平衡開關26被接通時，建立閉路，包括電池胞16、被連接到結點116的診斷電阻器此、被連接到結點116的二極管0、放電電阻器此、電池胞平衡開關26、以及被連接到結點沾的診斷電阻器此。因此，在電壓感測電路30中感測到的結點間電壓值“乂6”是從電池胞16輸出的電壓當中的被施加到被連接到結點116、放電電阻器1?、以及電池胞平衡開關26的二極管0的電壓值。
[0059]相反地，當電池胞平衡開關26被切斷時，電池胞16構造開路。因此，電流沒有流過被連接到結點116的診斷電阻器此、被連接到結點116的過電流保護電阻器％、被連接到結點沾的診斷電阻器此、以及被連接到結點115的過電流保護電阻器因此，在電壓感測電路30中感測到的結點間電壓值“76”是電池胞16的電壓值。
[0060]在本說明書中，當電池胞平衡開關21?26被切斷時在電壓感測電路30中感測到的結點間電壓值“VI?76”被稱為“電池胞電壓值”。
[0061]根據在電池組內每個電池胞被連接的順序，控制單元40將電池胞平衡電路20當中的待診斷電路分類成至少兩組。分類準則可以被不同地預設。
[0062]根據本公開的示例性實施例，控制單元40根據從電池組10的低電勢端子連接電池胞11?16中的每一個的位置劃分出奇數組和偶數組。因此，包括被連接到電池胞11、13和15的電池胞平衡開關21、23和25的電池胞平衡電路是奇數組，并且包括被連接到電池胞12、14和16的電池胞平衡開關22、24和26的電池胞平衡電路是偶數組。
[0063]控制單元40輸出用于控制電池胞平衡開關21?26的接通和切斷的信號。在本實例中，控制單元40對在電池胞平衡電路中包括的電路當中的要被診斷的目標電池胞平衡電路和非目標電池胞平衡電路進行分類，并且輸出用于控制電池胞平衡開關21?26的接通和切斷的信號。
[0064]例如，控制單元40輸出控制信號以接通被連接到奇數組，即，電池胞11、13和15的電池胞平衡開關21、23和25，并且輸出控制信號以切斷被連接到偶數組，即，電池胞12、14以及16的電池胞平衡開關22、24以及26，以便于檢查電池胞平衡電路20當中的包括電池胞平衡開關21、23以及25的電池胞平衡電路的一部分。
[0065]相反地，控制單元40輸出控制信號以切斷被連接到奇數組，即，電池胞11、13以及15的電池胞平衡開關21、23以及25，并且輸出控制信號以接通被連接到偶數組，即，電池胞12、14以及16的電池胞平衡開關22、24以及26，以便于檢查電池胞平衡電路20當中的包括電池胞平衡開關22、24以及26的電池胞平衡電路的一部分。
[0066]在本說明書中，當電池胞平衡電路20當中的被包括在與被包括在要被診斷的電池胞平衡電路中的電池胞平衡開關21、23以及25(另一方面，22、24以及26)相鄰的電池胞平衡電路中的電池胞平衡開關22、24以及26(^+^^,2123以及25)的切斷狀態下要被診斷的電池胞平衡電路的電池胞平衡開關21、23以及25(另一方面，22、24以及26)被接通時，從電壓感測電路30輸出的結點間電壓值“VI?76”被稱為“診斷電壓值”。
[0067]根據本公開的診斷設備100可以包括存儲器單元41。存儲器單元41可以被布置在控制單元40的內部或者外部，并且可以通過各種已知的裝置被連接到控制單元40。存儲器單元對應于高容量存儲介質，諸如被稱為能夠記錄和擦寫數據的硬盤或者半導體器件，例如，隨機存取存儲器(狀的、只讀存儲器￠01)、電可擦寫可編程只讀存儲器等等，并且包含不論裝置類型如何能夠存儲信息的任何裝置并且不限于特定的存儲器裝置。
[0068]為了執行如下面指定的計算和各種控制邏輯，控制單元40可以包括在本公開屬于的【技術領域】中公知的處理器、專用集成電路0310、芯片組、邏輯電路、寄存器、通信調制解調器、以及數據處理裝置。而且，當在軟件中實現如下面描述的控制邏輯時，控制單元40可以被實現為程序模塊的組件。在本實例中，程序模塊可以被存儲在存儲器單元41中并且通過處理器執行。
[0069]在下文中，將會描述根據本公開的示例性實施例的用于診斷電池胞平衡電路中的異常的方法。然而，在此省略在上面指定的診斷設備100的每個組件和重復的描述。而且，為了便于理解，將會基于其中被包括在電池組10中的電池胞11?16被分類成奇數組電池胞11、13以及15和偶數組電池胞12、14以及16的實施例描述被包括在電池組10中的電池胞11?16。
[0070]圖2和圖3是圖示根據本公開的示例性實施例的用于診斷電池胞平衡電路中的異常的方法的流程圖。
[0071]首先，在步驟201中，控制單元40控制電池胞平衡開關21?26成切斷狀態。而且，控制單元40通過電壓感測電路30感測電池胞平衡電路的結點間電壓值VI?奶。控制單元40完成步驟201的過程并且進入步驟202。
[0072]在步驟202中，控制單元40將結點間電壓值VI?乂6作為“電池胞電壓值”存儲在存儲器單元41中。控制單元40完成步驟202的過程并且進入步驟203。
[0073]在步驟203中，控制單元40輸出控制信號以接通被包括在被連接到奇數組電池胞11,13以及15的電池胞平衡電路中的電池胞平衡開關21、23以及25。同時，控制單元40輸出控制信號以切斷被包括在被連接到偶數組電池胞12、14以及16的電池胞平衡電路中的電池胞平衡開關22、24以及26。控制單元40完成步驟203的過程并且進入步驟204。
[0074]在步驟204中，控制單元40將結點間電壓值VI?奶作為“診斷電壓值(奇數)”存儲在存儲器單元41中。控制單元40完成步驟204的過程并且進入步驟205。
[0075]在步驟205中，控制單元40輸出控制信號以接通被連接到偶數組電池胞12、14以及16的被包括在電池胞平衡電路中的電池胞平衡開關22、24以及26。同時，控制單元40輸出控制信號以切斷被連接到奇數組電池胞11、13以及15的被包括在電池胞平衡電路中的電池胞平衡開關21、23以及25。控制單元40完成步驟205的過程并且進入步驟206。
[0076]在步驟206中，控制單元40將結點間電壓值VI?奶作為“診斷電壓值(偶數)”存儲在存儲器單元41中。控制單元40完成步驟206的過程并且進入步驟207。
[0077]在步驟207中，控制單元40計算在相鄰的電池胞電壓值之間的差值，并且將此作為“電池胞差值”存儲在存儲器單元41中。控制單元40完成步驟207的過程并且進入步驟 208。
[0078]在步驟208中，控制單元40計算在相鄰的“診斷電壓值(奇數廣’之間的差值，并且將此作為“診斷差值(奇數)”存儲在存儲器單元41中。控制單元40完成步驟208的過程并且進入步驟209。
[0079]在步驟209中，控制單元40計算在相鄰的“診斷電壓值(偶數廣’之間的差值，并且將此作為“診斷差值(偶數)”存儲在存儲器單元41中。控制單元40完成步驟209的過程并且進入步驟210。
[0080]在步驟210中，控制單元40計算在電池胞差值與診斷差值(奇數)之間的差值，并且將此作為“確定值(奇數)”存儲在存儲器單元41中。控制單元40完成步驟210的過程并且進入步驟211。
[0081]在步驟211中，控制單元40計算在電池胞差值與診斷差值(偶數)之間的差值，并且將此作為“確定值(偶數)”存儲在存儲器單元41中。控制單元40完成步驟211的過程并且進入步驟212。
[0082]在步驟212中，控制單元30通過分析確定值(奇數)和確定值(偶數)的變化模式確定在電池胞平衡電路中是否存在異常。
[0083]根據示例性實施例，控制單元40可以確定，當與相鄰的確定值相比較時，發現水平減少的確定值所對應的電池胞平衡電路20中存在異常。
[0084]具體地，在確定值(奇數)當中，與奇數組電池胞11、13和15相對應的確定值被相互比較。在本實例中，在與其它確定值的比較中，當任何一個確定值在水平上減少時，確定與該相應確定值相對應的電池胞平衡電路20的電池胞平衡開關21、23以及25(中的任意一個)中出現異常或者布線錯誤。類似地，在確定值(偶數)當中，與偶數組電池胞12、14、以及16相對應的確定值被相互比較。在本實例中，在與其它確定值的比較中，當任何一個確定值在水平上減少時，確定在與該相應確定值相對應的電池胞平衡電路20的電池胞平衡開關22、24以及26(中的任意一個)中出現異常或者布線錯誤。
[0085]根據另一實施例，當通過比較相鄰的確定值，變化量大于預設的參考變化值時，確定在相對應的電池胞平衡電路中存在異常。
[0086]考慮到二次電池胞11?16的特性可以不同地設置參考變化值。而且，在步驟201之前預設的參考變化值可以被存儲在存儲器單元41中。
[0087]具體地，在確定值(奇數)當中，與奇數組電池胞11、13以及15相對應的確定值被相互比較。在本實例中，進行關于在與其它確定值的比較中是否任意一個確定值在水平上減少的程度大于或者等于參考變化值的確定。當確定值的水平減少程度大于或者等于參考變化值時，確定在與該相應確定值相對應的電池胞平衡電路20的電池胞平衡開關21、23以及25(中的任意一個)中出現異常或者布線錯誤。類似地，在確定值(偶數)當中，與奇數組電池胞12、14以及16相對應的確定值被相互比較。在本實例中，進行關于在與其它確定值的比較中是否任意一個確定值在水平上減少的程度大于或者等于參考變化值的確定。當確定值的水平減少程度大于或者等于參考變化值時，確定在與該相應確定值相對應的電池胞平衡電路20的電池胞平衡開關22、24以及26(中的任意一個)中出現異常或者布線錯誤。在上述實施例的情況中，可以通過異常的錯誤確定來解決問題，基于與位于電池組10的最低的電勢端子處的二次電池胞11或者位于最高的電勢端子處的二次電池胞16相對應的“診斷電壓值”小于位于電池組10中的其它的二次電池胞12、13、14以及15的測量結果確定已經出現該異常。
[0088]與傳統的異常診斷設備和方法相比較，根據本公開的用于診斷電池胞平衡電路中的異常的設備和方法可以更加正確地確定是否已經發生異常。特別地，當控制電池胞平衡開關時，很小的時間差可能出現。在這樣的情況下，在被包括在電池組中的電池胞中可能出現電壓變化，并且不論此變化如何，通過診斷值和確定值的差值可以正確地確定是否已經發生異常。
[0089]在下文中，將會通過具體示例描述本公開的作用。
[0090]圖4至圖9是示出電池胞電壓值和診斷電壓值的具體示例性值的表。在本實施例中，假定由于圖1中示出的電路的電壓感測線12中的短路導致異常發生。
[0091]圖4和圖5圖示下述情況，其中在沒有遵循本公開的情況下，進行關于使用在電池胞電壓值和診斷電壓值之間的差值是否已經簡單地發生異常的確定。
[0092]首先，圖4圖示其中異常沒有發生的情況。在本實例中，被測量的電池胞電壓值是3.5乂，診斷電壓值(奇數)是3.37，并且診斷電壓值(偶數)是3.37。因此，在電池胞電壓值和診斷電壓值(偶數)之間的差值都是0.27，并且在電池胞電壓值和診斷電壓值(偶數)之間的差值都是0.21因此，因為所有的差值是相等的，所以確定沒有發生異常。
[0093]接下來，圖5圖示其中異常發生的情況。在本實例中，能夠看到，在診斷電壓值(奇數)當中，僅乂3已經變成0^5乂，并且在診斷電壓值(偶數)當中，僅乂2已經變成0^5乂。因此，在電池胞電壓值和與711415以及76相對應的診斷電壓值之間的所有的差值(奇數、偶數)是0.27，但是在電池胞電壓值和與72和73相對應的診斷電壓值之間的差值是3.0乂。因此，可以確定在與V〗和V〗相對應的電壓感測線12中發生異常。
[0094]然而，圖4和圖5中示出的方法(不同于本公開的方法)是以下述為前提，即，被包括在電池組10中的所有電池胞11?16的電壓是相等的，并且同時，當與奇數組相對應的電池胞平衡開關21、23以及25被接通時并且當與偶數組相對應的電池胞平衡開關22、24以及26被接通時電池胞電壓值都是相等的。因此，如果上述條件稍微沒有被滿足，則異常確定的精確度被降低。下面圖6是其中當上述條件沒有被滿足時錯誤地確定異常情形的示例。
[0095]圖6圖示下述情況，其中，異常發生但是當與奇數組相對應的電池胞平衡開關21、23以及25被接通時并且當與偶數組相對應的電池胞平衡開關22、24以及26被接通時電池胞電壓值已經改變。具體地，當與奇數組相對應的電池胞平衡開關21、23以及25被接通時，電池胞電壓已經變成低了 0.2\的3.1而且，當與偶數組相對應的電池胞平衡開關22、24以及26被接通時，電池胞電壓已經變成高了 0.的3.71
[0096]結果，在診斷電壓值(奇數)當中，與V〗相對應的診斷電壓值被測量為3.舊。因此，在電池胞電壓值和診斷電壓值(與V〗相對應)之間的差值是0.2^0該值是與在圖4的情況下，即，在異常沒有發生的情況下，計算的電池胞電壓值與診斷電壓值(奇數)之間的差值相同的差值。因此，盡管異常發生，但是可以確定為正常情況。
[0097]此外，能夠看到所有的診斷電壓值(偶數)被測量為3.497。因此，在電池胞電壓值和診斷電壓值(偶數)之間的差是0.017。此值是比在圖4的情況下，即，在異常沒有發生的情況下，計算的電池胞電壓值和診斷電壓(偶數)之間的差值的水平低的值。因此，盡管僅在電壓感測線[2中發生異常，但是可以錯誤地確定在與V〗、\4:以及訓相對應的所有電池胞平衡電路中已經發生異常。
[0098]相反地，當當與奇數組相對應的電池胞平衡開關21、23以及25被接通時電池胞電壓值已經改變時并且當當與偶數組相對應的電池胞平衡開關22、24以及26被接通時電池胞電壓值已經改變時，根據本公開的用于診斷電池胞平衡電路中的異常的設備100和方法可以正確地確定是否異常發生，盡管電池胞電壓值是不同的。
[0099]在下文中，圖7和圖9圖示根據本公開的進行關于是否異常發生的確定。
[0100]圖7示出下述情況，其中，異常沒有發生，但是當與奇數組相對應的電池胞平衡開關21、23以及25被接通時并且當與偶數組相對應的電池胞平衡開關22、24以及26被接通時電池胞電壓值已經改變。具體地，當與奇數組相對應的電池胞平衡開關21、23以及25被接通時，電池胞電壓值已經減少了 0.到3.1而且，當與偶數組相對應的電池胞平衡開關22、24以及26被接通時，電池胞電壓值已經增加了 0.到3.7乂。
[0101]在圖7的實施例中，能夠看到根據本公開的實施例計算電池胞差值、診斷差值(奇數〉、診斷差值(偶數〉、確定值(奇數〉、以及確定值(偶數特別地，看到確定值(奇數)和確定值(偶數)，能夠看到在值中不存在差。然而，由于與位于電池組10的最上面部分處的電池胞11和16的電壓值相關聯的特性，導致在確定值(奇數)當中的與I相對應的確定值和確定值(偶數)當中的與％相對應的確定值是有點小的值。此不同是自然結果，并且因此，根據本公開的控制單元40確定異常沒有發生。
[0102]圖8示出其中電池胞電壓值是各種不同的情況，進一步示出圖7的情況。即，異常沒有發生并且被包括在電池組10中的電池胞11?16具有不同的電壓值。同樣地，當與奇數組相對應的電池胞平衡開關21、23以及25被接通時，電池胞電壓值已經減少了 0.2\到3.3乂。而且，當與偶數組相對應的電池胞平衡開關22、24以及26被接通時，電池胞電壓值已經增加了 0.2\到3.7^0
[0103]在圖8的實施例中，也能夠看到根據本公開的實施例計算電池胞差值、診斷差值(奇數〉、診斷差值(偶數〉、確定值(奇數)以及確定值(偶數特別地，看到確定值(奇數)和確定值(偶數)，能夠看到在確定值(奇數)和確定值(偶數)中差沒有發生，盡管電池胞電壓值是不同的。然而，由于與位于電池組10的最外面的部分處的電池胞11和16的電壓值相關聯的特性，導致在確定值(奇數)當中的與％相對應的確定值和確定值(偶數)當中的與％相對應的確定值是有點小的值。此不同是自然結果，并且因此，根據本公開的控制單元40確定異常沒有發生。
[0104]最后，讓我們看看圖9的實施例。圖9示出其中由于在圖8中的電壓感測線12中的短路導致異常發生的情形。
[0105]在圖9的實施例中，也能夠看到，根據本公開的實施例計算電池胞差值、診斷差值(奇數)、診斷差值(偶數)、確定值(奇數)、以及確定值(偶數)。特別地，看到確定值(奇數)當中的V〗，能夠看到與V〗相對應的確定值遠遠小于比其它的確定值。因此，根據本公開的控制單元40確定在電池胞平衡電路20中已經發生異常。
[0106]根據本公開的診斷電池胞平衡電路中的異常的上述過程可以被定期地執行，或者當從外部請求異常診斷時可以被執行。
[0107]同時，根據本發明的用于診斷電池胞診斷電路中的異常的設備可以進一步包括:異常報警器(未示出)，當在電池胞平衡電路中出現異常時，該異常報警器向外部通知異常的發生和異常的原因。控制單元40確定在電池胞平衡開關中存在異常時，控制單元40可以將異常發生信號發送到異常報警器，通過該異常報警器，向外部可視地或者可聽地通知異常的發生和異常的原因。
[0108]異常報警器包括發光二極管([￡0)、液晶顯示器仏⑶)、報警器、或者其組合。在這樣的情況下，當異常發生信號被輸入時，異常報警器可以通過閃爍120或者在1X0上輸出報警消息或者通過產生報警嗡嗡聲，向用戶通知電池胞平衡電路中的異常和異常的原因。120、1X0以及報警器僅是異常報警器的示例，并且對于本領域的普通技術人員來說顯然的是，以修改的各種形式的可視的或者音頻報警器可以作為異常報警器被采用。
[0109]根據本公開的用于診斷電池胞平衡電路中的異常的設備100可以是包括被串聯地連接的多個二次電池單元的電池組的一個組件。在這樣的情況下，控制單元40可以被包括在電池管理系統(813)中，該電池管理系統(813)控制電池組的充電和放電。813可以執行以本領域的普通技術人員的水平能夠應用的各種控制功能，包括，包括每個二次電池單元的電壓或者電流的電氣特性的測量、充電/放電控制、電壓均衡控制、充電狀態(300估計等等。
[0110]根據本公開的電池組可以是包括電池組和被供應有來自于電池組的電力的負載的電池操作系統的一個組件。
[0111]電池操作系統可以是，例如，電動車輛(―)、混合電動車輛(冊V〉、電動自行車、電動工具、蓄能系統、不間斷電源⑴?3)、便攜式計算機、移動電話、便攜式音頻播放器、或者便攜式視頻播放器，并且負載可以是，例如，通過來自于電池組的電力提供旋轉力的馬達、或者將從電池組供應的電力轉換成對于各種電路組件所要求的電力的能量轉換電路。
[0112]同時，在本公開的描述中，應理解的是，在邏輯上而不是在物理上區分如在圖1中所示的根據本公開的用于診斷電池胞平衡電路中的異常的設備的每個元件。
[0113]即，每個元件對應于實現本公開的技術精神的邏輯元件，并且因此，盡管每個元件被集成或者被分離，但是如果能夠實現通過本公開的邏輯元件執行的功能應被解釋為落入本公開的范圍內，并且應被理解的是，如果其是執行相同或者相似功能的元件，則其落入本公開的范圍內，不論是否名稱是相同的。
[0114]在上文中，通過具體實施例和附圖已經描述了本公開，但是本公開不限于此并且應被理解，在本公開和隨附的權利要求和它們的等同物的精神和范圍內通過本領域的普通技術人員可以進行各種變化和修改。
[0115]〈附圖參考標號描述〉
[0116]10:電池組11-16: 二次電池胞
[0117]20:電池胞平衡電路 21-26:電池胞平衡開關
[0118]30:電壓感測電路 40:控制單元
[0119]41:存儲器單元100:診斷電池胞平衡電路中異常的設備
【權利要求】
1.一種用于診斷電池組中的電池胞平衡電路中的異常的設備，所述電池組包括與各電池胞平衡電路相對應的多個電池胞，所述設備包括: 電池胞平衡電路，所述電池胞平衡電路被并聯連接到與各電池胞的兩個端子連接的電壓感測線，并且包括電池胞平衡開關和放電電阻器； 診斷電阻器，相對于電池胞電壓感測線和電池胞平衡電路被連接的結點(高電勢結點和低電勢結點)，所述診斷電阻器在所述電池胞一側被安裝在該電壓感測線上； 電壓感測電路，所述電壓感測電路輸出對應于所述高電勢結點和所述低電勢結點之間的電壓差的電壓(在下文稱“結點間電壓值”)；以及 控制單元，所述控制單元存儲所述電池胞平衡開關的切斷狀態下的結點間電壓值(在下文稱“電池胞電壓值”)以及在相鄰于待診斷電池胞平衡電路的電池胞平衡電路所包括的電池胞平衡開關的切斷狀態下通過接通電池胞平衡電路中所述待診斷電池胞平衡電路的電池胞平衡開關的結點間電壓值(在下文稱“診斷電壓值”)，以計算在相鄰的電池胞電壓值之間的差值(在下文稱“電池胞差值”)和在相鄰的診斷電壓值之間的差值(在下文稱“診斷差值”)，并且通過分析所述電池胞差值和所述診斷差值之間的差值(在下文稱“確定值”)的變化模式確定在所述電池胞平衡電路中是否存在異常。
2.根據權利要求1所述的用于診斷電池胞平衡電路中的異常的設備，進一步包括: 二極管，所述二極管在所述電池胞平衡電路上的所述高電勢結點和所述低電勢結點之間被串聯連接到所述放電電阻器以限制在相反方向的電壓的施加。
3.根據權利要求1所述的用于診斷電池胞平衡電路中的異常的設備，其中，所述電池胞平衡開關是場效應晶體管(FET)。
4.根據權利要求1所述的用于診斷電池胞平衡電路中的異常的設備，其中，根據在所述電池組內各電池胞被連接的位置，所述控制單元把所述電池胞平衡電路分類成至少兩組。
5.根據權利要求4所述的用于診斷電池胞平衡電路中的異常的設備，其中，根據從所述電池組的低電勢端子連接的各電池胞的位置，所述控制單元劃分出奇數組和偶數組。
6.根據權利要求1所述的用于診斷電池胞平衡電路中的異常的設備，其中，所述控制單元計算所述確定值的絕對值，并且通過與相鄰的確定值比較，確定對應于水平減少的確定值的電池胞平衡電路中存在異常。
7.根據權利要求1所述的用于診斷電池胞平衡電路中的異常的設備，其中，所述控制單元計算所述確定值的絕對值，并且通過與相鄰的確定值比較，確定對應于大于預設參考變化值的變化量的電池胞平衡電路中存在異常。
8.根據權利要求7所述的用于診斷電池胞平衡電路中的異常的設備，進一步包括: 存儲器單元，所述存儲器存儲所述參考變化值。
9.根據權利要求1所述的用于診斷電池胞平衡電路中的異常的設備，進一步包括: 異常報警器，當在所述電池胞平衡電路中發生異常時，所述異常報警器向外部通知所述異常的發生， 其中，所述控制單元通過所述異常報警器可視地或者可聽地通知在所述電池胞平衡電路中的異常的發生。
10.一種電池組，包括: 根據權利要求1至9中的任意一項所述的用于診斷電池胞平衡電路中的異常的設備；和 多個二次電池胞，所述多個二次電池胞被串聯連接。
11.一種電池操作系統，包括: 根據權利要求10所述的電池組；和 負載，所述負載被供應來自于所述電池組的電力。
12.根據權利要求11所述的電池操作系統，其中，所述負載是發電裝置或者便攜式裝置。
13.一種用于診斷包括多個電池胞的電池組中的電池胞平衡電路中的異常方法，所述方法使用:電池胞平衡電路，所述電池胞平衡電路被并聯連接到與各電池胞的兩個端子連接的電壓感測線，并且包括對應于各電池胞的電池胞平衡開關和放電電阻器；診斷電阻器，相對于電池胞電壓感測線和電池胞平衡電路被連接的結點，所述診斷電阻器在所述電池胞一側被安裝在所述電壓感測線上；和電壓感測電路，所述電壓感測電路輸出對應于所述電池胞的結點之間的電壓差的電壓，所述方法包括: (a)通過控制所述電池胞平衡開關，在所述電池胞平衡開關的切斷狀態下，經所述電壓感測電路感測在所述電池胞平衡電路的結點之間的電壓值； (b)在相鄰于待診斷電池胞平衡電路的電池胞平衡電路中的電池胞平衡開關的切斷狀態下，通過接通電池胞平衡電路當中所述待診斷電池胞平衡電路的電池胞平衡開關，感測在所述電池胞的結點之間的電壓值(在下文稱“診斷電壓值”)；以及 (c)計算相鄰的電池胞電壓值之間的差值(在下文稱“電池胞差值”)和相鄰的診斷電壓值之間的差值(在下文稱“診斷差值”)，并且通過分析所述電池胞差值與所述診斷差值之間的差值(在下文稱“確定值”)的變化模式確定是否在所述電池胞平衡電路中存在異常。
14.根據權利要求13所述的用于診斷電池胞平衡電路中的異常的方法，其中，在所述步驟(b)中，根據所述電池組內各電池胞被連接的位置，所述待診斷電路被分類成至少兩組。
15.根據權利要求14所述的用于診斷電池胞平衡電路中的異常的方法，其中，在所述步驟(b)中，根據從所述電池組的低電勢端子連接各電池胞的位置，所述待診斷電路被劃分成奇數組和偶數組。
16.根據權利要求13所述的用于診斷電池胞平衡電路中的異常的方法，其中，所述步驟(C)包括計算所述確定值的絕對值，并且通過與相鄰的確定值相比較來確定對應于水平減少的確定值的電池胞平衡電路中存在異常。
17.根據權利要求13所述的用于診斷電池胞平衡電路中的異常的方法，其中，所述步驟(C)包括計算所述確定值的絕對值，并且通過與相鄰的確定值相比較來確定對應于大于預設參考變化值的變化量的電池胞平衡電路中存在異常。
18.根據權利要求17所述的用于診斷電池胞平衡電路中的異常的方法，進一步包括: 在所述步驟(a)之前，存儲所述參考變化值。
19.根據權利要求13所述的用于診斷電池胞平衡電路中的異常的方法，進一步包括: (d)當在所述電池胞平衡電路中出現異常時，向外部可視地或者可聽地通知所述異常 的發生。
【文檔編號】G01R19/165GK104471417SQ201480001690
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年1月24日 優先權日:2013年2月19日
【發明者】江口安仁, 谷名正次, 康柱鉉 申請人:株式會社Lg化學