连接电池单元电压传感器的方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]电池组可能在电压感应和电流感应方面被监测或未监测。在未监测的电池组中，可能不注意连接电阻的变化直到电池组突然完全失效。电池单元(cell)电压感应的典型实施方式只使用每区块的一个电压测量。另外，为了封装方便而对电压感应的位置进行选择，因此连接电阻难以估算。在被监测的电池组中，传感器和线路会失效，导致区块未被监测。
[0002]正是在这种背景下，提出了本申请的实施例。
【发明内容】
[0003]在一个实施例中，提供一种电池组(battery pack)监测设备。该设备包括电压测量系统，该电压测量系统被配置为耦接到电池组的多个区块中的每个区块的相对端并测量其电压，所述区块通过互连件串联耦接，每个互连件具有互连电阻。该电压测量系统还被配置为基于多个区块中的每个区块的相对端的电压并基于电池组的电流测量值推导出多个区块中的每个区块的内阻。该电压测量系统还被配置为基于多个区块中的每个区块的相对端的电压并基于电流测量值推导出每个互连件的互连电阻。
[0004]在另一实施例中，提供一种电池组监测设备。该设备包括第一电压测量单元，该第一电压测量单元被配置为耦接到电池组的负极端子、耦接到电池组的正极端子并耦接到电池组的多个区块互连件中的每个区块互连件的第一端。该设备包括第二电压测量单元，该第二电压测量单元被配置为耦接到电池组的负极端子、耦接到电池组的正极端子并耦接到多个区块互连件中的每个区块互连件的第二端。第一电压测量单元和第二电压测量单元被配置为基于多个区块互连件中的每个区块互连件的第一端和第二端的电压并基于电池组的电流测量值推导出每个互连件的互连电阻。第一电压测量单元和第二电压测量单元被配置为基于多个区块互连件中的每个区块互连件的第一端和第二端的电压并基于电流测量值推导出电池组的多个区块中的每个区块的内阻。该电池组包括多个区块，所述多个区块中的每个区块通过区块互连件串联连接。
[0005]在又一实施例中，提供一种监测电池组的方法。该方法包括测量串联耦接电池组的区块的多个互连件的第一端的电压，其中对于多个互连件中的每个互连件，第一端更接近电池组的负极端子，并且相对的第二端更接近电池组的正极端子。该方法包括测量多个互连件的相对第二端的电压并测量电池组的电流。该方法包括基于所述电流、互连件的第一端的电压和互连件的相对第二端的电压，计算多个互连件中的每个互连件的互连电阻。该方法包括基于所述电流、互连件的第一端电压和互连件的相对第二端的电压，计算每个区块的内阻。
[0006]所述实施例的其他方面和优点将通过结合附图的以下【具体实施方式】变得显而易见，其中附图以示例的方式示出所描述的实施例的原理。
【附图说明】
[0007]所描述的实施例及其优点可以通过参考以下描述并结合附图来更好地理解。这些附图不以任何方式限制本领域技术人员在不偏离所述实施例的实质和范围的情况下对所述实施例进行的形式和细节的改变。
[0008]图1是具有串联耦合电池单元的区块的互连件的电池组的侧视图。
[0009]图2是图1的电池组的示意图。
[0010]图3是根据某些实施例的电压测量单元的示意图。
[0011]图4是根据某些实施例的电压测量系统的示意图。
[0012]图5是根据某些实施例的另一电压测量系统的示意图。
[0013]图6是根据某些实施例的监测电池组的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0014]本申请提供一种电池组监测设备和相关方法。各种类型的互连件被用于在电池组中串联耦接电池单元的区块。电池组的互连件和区块通过本文所述的电压测量单元和电压测量系统来监测。电压测量系统和监测电池组的方法的各个实施例提供电压传感器在电池组中的分布以允许电池组中的电池单元的冗余电压感应。另外，电池组的电池单元之间的连接电阻的确定和施加于电池组的电流的估算允许通过下面描述的实施例来实现。本文所描述的实施例提供冗余电池单元电压感应(增加的电池单元电压感应的可靠性)、电流传感器失效时的备份电流估算(增加的电流感应的可靠性)、电池单元内阻的估算(用于监测电池单元的健康状况)以及连接电阻的估算(监测连接健康状况)。
[0015]在本文中公开了详细的说明性实施例。但是，本文公开的特定功能细节仅仅代表描述实施例的目的。不过，实施例可以以许多替代形式实施，并且不应解读为仅限于本文阐述的实施例。
[0016]应当理解，虽然术语“第一”、“第二”等可以在本文中用于描述各种步骤或计算，但是这些步骤或计算不应被这些术语限制。这些术语仅用于将一个步骤或计算与另一个步骤或计算区分开。例如，在没有偏离本公开的范围的情况下，第一计算可以被称为第二计算，并且同样地，第二步骤可以被称为第一步骤。如本文所用，术语“和/或”和“/”符号包括一个或多个相关的列出项目的任意和全部组合。
[0017]如本文所用，单数形式“一”、“一个”、“该”旨在也包括复数形式，除非上下文明确指出其他情况。还应当理解，当用于本文时，术语“包括”、“含有”和/或“包含”指明存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在和添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。因此，本文所使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本发明。
[0018]还需要指出，在某些替代实施中，所指出的功能/动作不一定以图中指出的顺序出现。例如，根据所涉及的功能/动作，连续示出的两个图实际上可以并行执行，或者有时候可以以相反顺序执行。
[0019]电池组往往由串联连接的电池单元的许多区块构成，其中电池单元的每个区块由许多并联连接的个体电池单元构成。除了每个区块的电池单元的内阻之外，两个区块之间的串联连接也引入电阻。通常，根据电池组的设计，区块之间可以有若干不同种类的连接件。图1示出区块1、区块2和区块3之间分别具有不同种类的连接件或互连件诸如互连件1、互连件2和互连件3的电池组。图1的系统在图2中简要示出，其示出区块I通过互连件I串联耦接到区块2。区块2、区块3和区块4通过互连件2和互连件3串联耦接。互连件4将区块4耦接到另外的区块，这包括区块(N-1)通过互连件(N-1)耦接到另一区块N。应当明白，区块可以具有少到一个的电池单元或者可以具有并联的两个或更多个电池单元，并且区块之间的互连件可以对于所有互连件具有统一类型或混合类型。互连件可以是总线条、连接板、电缆或其他类型的导线以及其他可商购获得的互连结构的形式。
[0020]通常的情况是必须测量电池组的每个区块的电压。在许多应用中，电压测量是期望的，因此电压感应的可靠性也是重要的。另外，可靠地测量施加于电池的电流是期望的。电流的测量通常用专用电流传感器实现。对于串联连接在一起的任何两个区块，存在由于该连接所产生的电阻。随着电池组老化，连接的质量往往退化并变成一种失效风险。连接的状况可以通过估算连接的电阻来确定。随着电池老化，估算每个区块中的电池单元的内阻也是期望的。
[0021]图3是根据某些实施例的电压测量单元的简化示意图，该电压测量单元使得能够相对于单个基准测量m个电压。电池组的区块1、区块2、区块3、区块4、区块(N-1)和区块N的电压通过多个电压测量单元302来测量。每个电压测量单元302测量以下数值(V1 -O、(V2 - Vref)、(V3 - Vref)、…、(Vn - Vref)。
[0022]为了测量所有N个区块，电压测量单元如图4所示被链接在一起。如图4所示，在互连件的相同侧测量每个电压，并且每个电压测量单元的Vraf连接到在前的电压测量单元的V?。例外情况出现在电池组的最后区块和第一区块，在此处可以不存在另外的互连件。具体地，图4示出第一电压测量单元302a，其耦接到作为基准电压Vref的电池的负极端子，耦接到作为第一电压输入1的第一互连件的较高侧，耦接到作为第二电压输入￥2的第二互连件的较高侧，等等。第二电压测量单元302b耦接到作为基准电压Vraf的第一电压测量单元302a的Vni，耦接到作为第一电压输入1的第一互连件的较高侧，耦接到作为第二电压输入^的下一互连件的较高侧，等等，直到电池的正极端子，该正极端子连接到第二电压测量单元302b的V?。应当明白，互连件的较高侧也是区块的较低侧，并且反之亦然。同样，互连件的较低侧也是区块的较高侧，并且反之亦然。在这里，就电性来说，较低和较高是相对于电池的负极端子和正极端子而言的。换句话说，互连件或区块的较低侧或较低端比该互连件或区块的较高侧或较高端在电气上更接近电池的负极端子，该互连件或区块的较高侧或较高端在电气上更接近电池的正极端子。应当明白，较低端可以被称为互连件或区块的第一端，而较高端可以被称为互连件或区块的第二端，其中第一端和第二端是互连件或区块的相对端。图4的电压测量系统包括一个或多个电压测量单元302a-b和配置，该配置可以包括耦接头(coupling)和软件、固件或硬件的各种组合以执行操作。
[0023]通过使用