开关劣化检测设备和方法与制造工艺

文档序号:11142025
开关劣化检测设备和方法与制造工艺
本申请要求于2014年10月6日向韩国知识产权局和韩国专利局提交的韩国专利申请10-2014-0134373的优先权,其全部内容通过引用并入本文。本发明涉及开关劣化检测设备和方法,并且更具体地涉及开关劣化检测设备和方法,包括:串联连接到其充电和放电被开关控制的电池的电阻器、以及通过比较器比较放大在开关的两端之间的电压差的输出电压与放大在电阻器的两端之间的电压差的输出电压以检测开关的劣化。进一步,本发明涉及开关劣化检测设备和方法,其中控制电阻器的电阻值、放大在开关的两端之间的电压差的差分放大器的放大率、和放大在电阻器的两端之间的电压差的差分放大器的放大率中的至少一个,使得差分放大器的输出电压彼此相同,并且在输出电压彼此相同时,通过使用电阻器的电阻值和差分放大器的放大率,计算开关的接通电阻值。

背景技术:
最近,由于化石能源的消耗和由使用化石能源导致的环境污染,对能够通过使用二次电池被驱动的电气产品的兴趣增加。结果,由于技术发展和针对移动设备、电动车辆(EV)、混合动力车辆(HV)、能量存储系统(ESS)、不间断电源(UPS)等的需求,对作为能源的二次电池的需求快速增加。作为环境友好和能量效率的改善的新能源,二次电池收到了关注,因为除了显著减少化石能源的使用的主要优点之外,没有副产物依赖于使用能量而被生成。具体地,用于EV、HV、ESS或UPS的二次电池使用电池组,在电池组中多个电池模块作为电力源彼此连接以充电或放电高输出和大容量的电力。如此,在其中高输出和大容量的电力被频繁充电或放电的电池组中,安装各种开关元件以控制和保护电池组,诸如用于控制电池组的充电和放电的接通/断开开关和用于保护电池组以防过充电、过放电和浪涌电流的继电器开关。在安装在电池组中的开关元件中,由于其中物理性能通过操作电池组而劣化的劣化,开关元件的接通电阻值增加,并且因此,通过加速开关元件的劣化,失去开关元件的电池组的控制功能和保护功能。因此,当电池组操作时,检测安装在电池组中的开关元件的劣化是重要的,并且精确计算开关元件的接通电阻以更精确地检测开关元件的劣化很重要。在现有技术中,检测安装在电池组中的开关元件的劣化的技术通过温度传感器随时监测开关元件的温度,以通过比较装置比较所测量的温度和参考温度,并且当开关元件的所测量的温度大于参考温度时,确定开关劣化。然而,作为被外壳的内部温度影响的温度,在外壳中接收多个开关、保护电路、控制模块等,开关元件的温度是根据开关表面的温度而改变的温度,也即是开关的周边环境的温度,而不是开关自身的温度。因此,由于通过测量开关元件的温度而检测开关元件的劣化的技术使用被开关的周围环境影响的温度,所检测的结果的可靠性和精度劣化。结果,为了解决在现有技术中的前述问题,本发明的发明人发明了开关劣化检测设备和方法,该开关劣化检测设备和方法包括:串联连接到其充电和放电被开关控制的电池的电阻器,通过比较器比较放大在开关的两端之间的电压差的输出电压和放大在电阻器的两端之间的电压差的输出电压以检测开关的劣化,并且控制电阻器的电阻值、放大在开关的两端之间的电压差的差分放大器的放大率、和放大在电阻器的两端之间的电压差的差分放大器的放大率中的至少一个,使得差分放大器的输出电压彼此相同,并且在输出电压彼此相同时通过使用电阻器的电阻值和差分放大器的放大率,计算开关的接通电阻值。

技术实现要素:
技术问题为了解决现有技术中的前述问题,本发明的目的是提供开关劣化检测设备和方法,该开关劣化检测设备和方法能够通过将放大在电阻器的两端之间的电压差的输出电压和放大在开关的两端之间的电压差的输出电压比较,针对开关的劣化检测结果提供具有改善的可靠性和精度的精确的所检测的结果,所述开关通过比较器通过基于比较器的比较结果而检测开关的劣化来控制电池的充电和放电,所述电阻器串联连接到电池。进一步,本发明的另一目的是提供开关劣化检测设备和方法,该开关劣化检测设备和方法能够控制电阻器的电阻值、放大在开关的两端之间的电压差的差分放大器的放大率、和放大在电阻器的两端之间的电压差的差分放大器的放大率中的至少一个,使得差分放大器的输出电压彼此相同,并且在输出电压彼此相同时通过使用电阻器的电阻值和差分放大器的放大率,计算开关的接通电阻值。技术解决方案本发明的示例性实施例提供开关劣化检测设备,包括:电阻器,该电阻器与充电和放电被开关控制的电池串联连接;第一差分放大器,该第一差分放大器被配置为放大在开关的两端之间的电压差以将所放大的电压差作为第一输出电压输出;第二差分放大器,该第二差分放大器被配置为放大在电阻器的两端之间的电压差以将所放大的电压差作为第二输出电压输出;比较器,该比较器被配置为比较在第二输出电压和第二输出电压之间的电平;以及控制器,该控制器被配置为基于比较器的比较结果,确定开关是否劣化。作为比较在第一输出电压和第二输出电压之间的电平的结果,当所述第一输出电压大于所述第二输出电压时,比较器可以输出开关劣化信号。当接收到开关劣化信号时,控制器可以确定开关劣化。作为比较在第一输出电压和第二输出电压之间的电平的结果,当第一输出电压与第二输出电压相同时,比较器可以输出输出电压相同信号。控制器可以控制电阻器的电阻值以及第一差分放大器和第二差分放大器的放大率中的至少一个,使得输出电压相同信号从比较器输出。开关劣化检测设备可以进一步包括运算器,该运算器被配置为当输出电压相同信号从比较器输出时,通过使用电阻器的电阻值以及第一差分放大器和第二差分放大器的放大率,计算开关的接通电阻值。运算器可以通过使用以下方程,计算开关的接通电阻值。[方程]这里,Rs=开关的接通电阻值,Rr=电阻器的电阻值,G1=当比较器输出输出电压相同信号时,第一差分放大器的放大率,并且G2=当比较器输出输出电压相同信号时,第二差分放大器的放大率。本发明的另一示例性实施例提供开关劣化检测方法,包括:提供与充电和放电被开关控制的电池串联连接的电阻器;通过第一差分放大器,放大在开关的两端之间的电压差,以将所放大的电压差作为第一输出电压输出;通过第二差分放大器,放大在电阻器的两端之间的电压差,以将所放大的电压差作为第二输出电压输出;通过比较器,比较在第一输出电压和第二输出电压之间的电平;以及通过控制器,基于比较器的比较结果,确定开关是否劣化。开关劣化检测方法可以进一步包括:作为比较在第一输出电压和第二输出电压之间的电平的结果,当第一输出电压大于第二输出电压时,通过比较器输出开关劣化信号。开关劣化检测方法可以进一步包括当控制器接收到开关劣化信号时,确定开关劣化。开关劣化检测方法可以进一步包括:作为比较在第一输出电压和第二输出电压之间的电平的结果,当第一输出电压与第二输出电压相同时,通过比较器输出输出电压相同信号。开关劣化检测方法可以进一步包括:通过控制器,控制电阻器的电阻值以及第一差分放大器和第二差分放大器的放大率中的至少一个,使得输出电压相同信号从比较器输出。开关劣化检测方法可以进一步包括:当运算器接收到来自比较器的输出电压相同信号时,通过使用电阻器的电阻值以及第一差分放大器和第二差分放大器的放大率,计算开关的接通电阻值。运算器可以通过使用以下方程,计算开关的接通电阻值。[方程]这里,Rs=开关的接通电阻值,Rr=电阻器的电阻值,G1=当比较器输出输出电压相同信号时,第一差分放大器的放大率,并且G2=当比较器输出输出电压相同信号时,第二差分放大器的放大率。有益效果根据本发明的示例性实施例的开关劣化检测设备和方法具有以下优点:在不通过使用被开关的周围环境影响的开关的温度来检测开关的劣化的情况下,通过放大和比较在开关的两端之间的电压差和在串联连接到电池的电阻器的两端之间的电压差以检测开关的劣化,针对开关的劣化检测结果提供具有改善的可靠性和精度的精确的所检测的结果。进一步,本发明具有以下优点:控制电阻器的电阻值和差分...
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