用于诊断电池胞平衡电路中的异常的设备和方法
【专利说明】用于诊断电池胞平衡电路中的异常的设备和方法
[0001]本申请是分案申请，其原案申请是国际申请日2010年8月23日、国际申请号PCT/KR2010/005583的PCT申请，2012年10月31日进入中国国家阶段，国家申请号201080066551.8。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求2010年3月5日提交于韩国的韩国专利申请N0.10-2010-0019924的优先权，该申请的全部内容以引用方式并入本文中。
技术领域
[0004]本发明涉及用于诊断电池胞平衡电路中的异常的设备和方法，并且特别涉及用于通过确定包括在电池胞平衡电路中的电池胞平衡开关是否存在异常来诊断电池胞平衡电路中的异常的设备和方法。
【背景技术】
[0005]近来，伴随着化石燃料的枯竭和对环境污染的关注，对于使用电能而不使用化石能源的电动车辆或混合动力车辆兴趣不断增长。
[0006]为了运行电动车辆或混合动力车辆，应操作需要高输出的驱动马达。为此目的，用于电动车辆或混合动力车辆的电池使用从包括多个串联连接的电池胞的电池组输出的电力作为功率源。
[0007]包括在电池组中的多个电池胞需要个别地维持均匀的电压以确保稳定性、长使用寿命和高输出。
[0008]一种用于均匀地平衡电池胞的充电电压的方法包括:通过供应充电电流而增加具有相对低的电压的电池胞的电压；通过对相应的电池胞放电而降低具有相对高的电压的电池胞的电压；对具有高于根据每个电池胞的电压而设定的目标平衡电压的电压的电池胞放电；以及对具有低于目标平衡电压的电压的电池胞充电；等等。
[0009]这些电池胞平衡方法由连接到每个电池胞的电池胞平衡电路实现。电池胞平衡电路包括用于控制电池胞平衡操作的开始和结束的开关电路，以及用于对电池胞放电的放电电阻器。
[0010]然而，当在使用电池胞平衡电路的电池胞平衡操作期间发生异常时，例如，当电池胞平衡电路中瞬间流过过电流时，或者当高于操作电压的过电压施加到开关电路时，或者当通过放电电阻器产生过热时，包括在电池胞平衡电路中的组件被短路或开路，并且因此电池胞平衡电路不正常工作。
[0011 ] 当电池胞平衡电路由于该问题而异常操作时，连接到对应的电池胞平衡电路的电池胞的电压过度增加或减小，并且因此而可能产生严重的后果，例如，电池组可能爆炸或者连接到电池组的负载的操作可能突然停止。
[0012]为了克服该缺陷，需要连接到电池胞平衡电路的单独的诊断电路以用于诊断电池胞平衡电路中的异常。
[0013]例如，日本专利公布N0.2007-085847(现有技术)公开了一种用于检测电池胞平衡电路中的异常的设备，其中，包括场效应晶体管(FET)和放电电阻器的电池胞平衡电路以及夹在FET的源极和漏极之间的电阻器安装在每个电池胞处，使用两个施加有不同水平的基准电源的比较器通过电阻器而测量源极和漏极之间的电压差，并且基于测量的电压水平(高、低)来确定电池胞平衡电路的异常。
[0014]然而，现有技术需要单独的电路配置，也就是说，用于检测电池胞平衡电路中的异常的诊断电路以及用于每个诊断电路的额外的两个比较器，并且因此，其具有设备制造成本增加的缺点。另外，有可能确定对应于每个电池胞的电池胞平衡电路中是否存在异常，但当整个电池胞平衡电路中发生异常时难以正确地识别异常的原因。
【发明内容】
[0015]技术问题
[0016]本发明设计用于解决现有技术的问题，并且因此，本发明的目的是提供用于诊断电池胞平衡电路中的异常的设备和方法，该设备和方法可以确定电池胞平衡电路中是否存在异常，并且如果存在异常，则使用简单的电路配置正确地确定该异常的原因。
[0017]技术解决方案
[0018]为了实现该目的，根据本发明的一个方面的一种用于诊断电池胞平衡电路中的异常的设备可以包括:多个电池胞平衡电路，分别连接到包括在电池组中的多个电池胞以用于平衡电池胞的电压；诊断电阻器，分别安装在电池胞平衡电路与对应电池胞的阴极端子以及阳极端子之间；电压测量单元，用于测量对应于电池胞中的每一个的平衡电路的电压差；和控制单元，用于接通或断开待诊断的电池胞平衡电路，以及用于基于由电压测量单元测量的与待诊断的电池胞平衡电路相邻的电池胞平衡电路的电压差的变化模式来确定在待诊断的电池胞平衡电路中是否存在异常。
[0019]优选地，相邻的电池胞平衡电路的电压差可以是低电势节点和高电势节点之间的电压差，在低电势节点处，相邻电池胞平衡电路的一端连接到对应电池胞的阳极端子，在高电势节点处，相邻电池胞平衡电路的另一端连接到对应电池胞的阴极端子。
[0020]优选地，电池胞平衡电路可以包括:放电电阻器，其用于将对应电池胞放电；和电池胞平衡开关，其用于在放电电阻器与对应电池胞之间建立连接或用于解除连接，并且控制单元可以控制电池胞平衡开关的接通或断开以平衡电池胞的电压。
[0021]根据本发明，电池胞平衡电路还可以包括二极管，其用于限制通过放电电阻器的放电电流和返回电流的流动。
[0022]根据本发明，电池胞平衡开关可以是场效应晶体管(FET)。
[0023]优选地，控制单元可以断开相邻的电池胞平衡电路并接通或断开待诊断的电池胞平衡电路，并且当待诊断的电池胞平衡电路接通或断开时，控制单元可以控制通过电压测量单元对相邻的电池胞平衡电路的电压差的测量。
[0024]根据本发明的一个方面，当在待诊断的电池胞平衡电路接通的同时测量的相邻电池胞平衡电路的电压差具有比对应电池胞电压更高的电压水平时，并且当在待诊断的电池胞平衡电路断开的同时测量的相邻电池胞平衡电路的电压差具有与对应电池胞电压相同的电压水平时，控制单元可以确定待诊断的电池胞平衡电路是正常的。
[0025]根据本发明的另一方面，当在待诊断的电池胞平衡电路接通和断开的同时测量的相邻电池胞平衡电路的电压差具有与对应电池胞电压相同的电压水平时，控制单元可以确定在待诊断的电池胞平衡电路中出现开路。
[0026]根据本发明的又一方面，当在待诊断的电池胞平衡电路接通和断开的同时测量的相邻电池胞平衡电路的电压差具有比对应电池胞电压更高的电压水平时，控制单元可以确定在待诊断的电池胞平衡电路中出现短路。
[0027]为了实现该目的，根据本发明的另一方面的一种用于诊断电池胞平衡电路中的异常的设备可以包括:多个电池胞平衡电路，其分别连接到包括在电池组中的多个电池胞以用于平衡电池胞的电压；电压测量单元，其用于测量对应于电池胞中的每一个的电池胞平衡电路的电压差；放电电阻器和诊断开关，其安装在最高电势侧或最低电势侧处的电池胞与对应的电池胞平衡电路之间；和控制单元，其用于接通或断开整个电池胞平衡电路并接通或断开诊断开关，并且用于基于当诊断开关接通和断开时由电压测量单元测量的整个电池胞平衡电路的电压差的变化模式来确定在整个电池胞平衡电路中是否存在异常。
[0028]根据本发明的一个方面，当在整个电池胞平衡电路接通且诊断开关接通和断开的同时测量的整个电池胞平衡电路的电压差具有与整个电池胞电压相同的电压水平时，控制单元可以确定在整个电池胞平衡电路中出现开路。
[0029]根据本发明的另一方面，当在整个电池胞平衡电路断开且诊断开关接通的同时测量的整个电池胞平衡电路的电压差具有比在整个电池胞平衡电路断开且诊断开关断开的同时测量的整个电池胞平衡电路的电压差更小的电压水平时，控制单元可以确定在整个电池胞平衡电路中出现短路。
[0030]根据本发明，控制单元可以包括:开关控制模块，其用于控制包括在电池胞平衡电路中的电池胞平衡开关的操作；模拟/数字(Α/D)转换模块，其用于将从电压测量单元中输出的模拟电压信号转换为数字电压信号；和中央处理模块，其用于接收来自Α/D转换模块的数字电压信号并确定电池胞平衡电路中是否存在异常。
[0031]可选地，该设备还可以包括异常报警器，其用于可视或可听地输出电池胞平衡电路中的异常，并且当在电池胞平衡电路中出现异常时，控制单元可以控制异常报警器以便可视或可听地通知电池胞平衡电路中的异常。
[0032]本发明的目的可以由包括上述用于诊断电池胞平衡电路中的异常的设备的电池管理系统、电池操作系统、电池组来实现。
[0033]为了实现该目的，根据本发明的一个方面的一种用于诊断电池胞平衡电路中的异常的方法可以诊断在多个电池胞平衡电路中的异常，该多个电池胞平衡电路分别连接到包括在电池组中的多个电池胞以用于平衡电池胞的电压，并且该方法可以包括:当待诊断的电池胞平衡电路接通且与待诊断的电池胞平衡电路相邻的电池胞平衡电路断开时，测量相邻电池胞平衡电路的电压差；当待诊断的电池胞平衡电路断开且相邻电池胞平衡电路断开时，测量相邻电池胞平衡电路的电压差；以及基于当待诊断的电池胞平衡电路接通或断开时测量的相邻电池胞平衡电路的电压差的变化模式来确定在待诊断的电池胞平衡电路中是否存在异常。
[0034]为了实现该目的，根据本发明的另一方面的一种用于诊断整个电池胞平衡电路中的异常的方法可以使用多个电池胞平衡电路以及放电电阻器和诊断开关来诊断在整个电池胞平衡电路中的异常，多个电池胞平衡电路分别连接到包括