专利名称：用于管理电池组的设备和方法
技术领域：
本申请要求于2009年12月30日在韩国提交的韩国专利申请No. 10-2009-0134432的优先权，通过引用，其全部内容被合并与此。本发明涉及一种用于管理电池组的方法和设备，且更具体地，涉及如下的方法和设备，其用于检测会对电池组的寿命或性能产生影响的极端严峻的温度或高电流的情况，并提供关于用于车辆的电池组的正确状态信息。
背景技术：
随着近日来对诸如笔记本电脑、摄像机和蜂窝电话这样的便携式电子产品的需求快速增长，并且电动车辆、储能电池、机器人、卫星等的开发处于积极进展之下，对能够重复充放电的高性能二次电池正在进行大量研究。目前，镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂二次电池等在商业上可利用为二次电池。在它们当中，锂二次电池由于其与镍基二次电池相比，基本不具有记忆作用且能够自由地充电或放电，从而成为关注焦点。有利地，锂二次电池也表现出非常低的自放电和高能量密度。具体地，近日来，随着碳能量逐渐耗竭，且对环境的关注增加，不仅在美国、欧洲、日本和韩国，而且甚至在全世界所有国家，混合动力车辆和电动车辆都成为公众注意的焦点。在这样的混合或电动车辆中，最根本的部分是对车辆马达提供驱动力的电池。由于混合或电动车辆可以借助于电池的充电/放电而获得驱动力，所以混合或电动车辆可在确保极佳的燃料效率的同时消除或减少所耗竭的污染物质，因而越来越多地使用混合或电动车辆。
然而，与供一般的便携式电子产品使用的电池不同，供这样的混合或电动车辆使用的车辆电池在考虑将其安装于车辆时会可能会经常遇到严峻的环境。例如，在其中车辆在极地地区中或在非常冷的寒冬行驶的情况下，尽管温度非常低，但是电池也应当工作。另夕卜，在其中车辆在赤道处或在非常热的酷夏行驶的情况下，尽管温度非常高，但是电池也应当工作。如果在极端严峻的温度环境中，高电流在电池中流动以将高驱动力传递至车辆，则高电流将会对电池的寿命和性能产生不好的影响。换言之，与通常的工作条件相比，电池的极端严峻的工作条件会缩短电池的寿命且削弱性能。然而，在传统技术中，尽管电池暴露于严峻的工作条件，但相关数据不会提供给驾驶员或修理工。为此，车辆驾驶员等不能适当地检查到由于电池在极端严峻的操作环境中使用而使得电池的寿命和性能劣化。因而，不容易检查出用于修理或更换的合适的时间，这甚至会导致电池崩溃或失效或者电池故障。如果电池停止其功能，则用户由于车辆不能行驶，因而会体验到不方便。另外，如果电池在车辆行驶时停止其功能，则可能会发生车祸，这会严重地损害生命和财产。而且，由于即使在车辆或电池组在修理时也不能适当地检查出电池组的工作历史，所以不容易确切地诊断出电池组的状态。
发明内容
技术问题本发明经设计以解决现有技术的问题，因此，本发明的目的是要提供一种用于管理电池组的设备和方法，其可以提供用于车辆的电池组的状态信息，使得可以通知关于用于车辆的电池组的用于修理或更换的合适的时间。这些和其他目的从本发明实施例将变得显而易见。并且，本发明的目的和优点可以借助于在随附的权利要求书中特别指出的方式和组合而实现。技术方案为了实现上述目的，本发明提供一种用于管理用于车辆的电池组的设备，其包括温度测量模块，用于测量电池组的温度；电流测量模块，用于当所测量的温度不在预定温度范围内时，测量电池组的充电/放电电流；时间测量模块，用于测量当所测量的充电/放电电流在预定电流值之上时的时间；存储模块，用于累积并存储所测量的时间；和控制模块，用于根据所累积并存储的时间来确定电池组的状态并将状态信息提供给用户。另外，为了实现上述目的，本发明提供一种包含上述电池组管理设备的电池组。此外，为了实现上述目的，本发明提供一种包含上述电池组管理设备的车辆。另外，为了实现上述目的，本发明提供一种用于管理电池组的方法，其包括(SI)测量电池组的温度；(S2)当所测量的温度不在预定温度范围内时，测量电池组的充电/放电电流；(S3)测量当所测量的充电/放电电流在预定电流值之上时的时间；(S4)累积并存储所测量的时间；以及(S5)根据所累积并存储的时间来确定电池组的状态并将状态信息提供给用户。有益效果根据本发明，可以清楚地检查在极端严峻的工作条件下使用的用于车辆的电池组的历史，并存储相关信息。该信息可以用作如下的数据，其用于清楚地检查使得用于车辆的电池组的寿命和性能劣化的因素。例如，当检查电池组的状态,例如SOH (健康状况)时，可以查阅该数据。
因而，可以确切且适当地向驾驶员或车辆修理工提供用于车辆的电池组的状态信息。由于驾驶员可以预先估计用于修理或更换用于车辆的电池组的合适的时间，所以能够防止电池组的任何不必要的更换或修理，或者由于电池组的故障而导致的车辆的任何事故或意外的停止。另外，由于驾驶员可以知晓电池组在极端严峻的工作条件下使用，所以驾驶员如果可能的话可以不尝试在对电池组的寿命和性能有害的条件下行驶车辆。另外，由于车辆修理工可以清楚地检查出通知电池组在不良条件下工作的情形，所以当车辆处于维修服务下时，电池组可以得到确切地诊断以及修理。
图I是示意性示出根据本发明一个实施例的用于管理电池组的设备的功能性配置的框图。图2示出了根据本发明一个实施例的用于管理电池组的设备的连接配置，其在电池组的充电/放电路径上。
图3示出了例示电池组的状态信息的表格的一个示例，其按照依据累积时间而赋予(endow)的每个警告点，通过控制模块提供给用户。图4是示意性示出根据本发明一个实施例的用于管理电池组的方法的流程图。
具体实施例方式下文中，将参照附图详细地描述本发明的优选实施例。在描述之前，应予以理解的是，说明书和随附的权利要求书中所使用的术语不应解释为限于通常含义和字典含义，而应以允许发明人为最佳解释而适当地定义术语的原则为基础，基于与本发明的技术方面相应的含义和概念加以解释。因此，本文所提出的描述将仅仅是出于例示目的的优选示例，其不旨在限定发明范围，所以应予以理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对其做出其他等同和修改。图I是示意性示出了根据本发明一个实施例的用于管理电池组的设备100的功能性配置的框图，且图2示出了用于管理电池组的设备100的连接配置，其在电池组的充电/ 放电路径上。参照图I和图2，根据本发明的电池组管理设备100包括温度测量模块110、电流测量模块120、时间测量模块130、存储模块140、和控制模块150。温度测量模块110测量电池组的温度。优选地，温度测量模块110可以用热偶(thermo coupler)实现。然而，本发明不限于特定形式的温度测量模块110，可以选择本领域已知的各种各样的温度测量模块110。优选地，温度测量模块110包括内部温度测量模块和外部温度测量模块，使得电池组的内部和外部温度都可以测量。在此情况下，电池组的外部温度和内部温度可以一起考虑，使得可以将周围的温度作为电池组工作所处的条件来详细地检查。当所测温度不在预定温度范围内时，电流测量模块120测量电池组的充电/放电电流。换言之，如果由温度测量模块110测量的电池组的温度高于或低于标准温度范围，贝U电流测量模块120开始测量电池组的充电/放电电流。此时，用作用于确定电流测量模块120是否开始测量电池组的充电/放电的基础的温度范围可以预先存储在诸如存储模块140的存储装置中。电流测量模块120可以以各种类型实现。例如，电流测量模块120可以通过检测施加于装设在充电/放电路径上的感测电阻器(sense resistor)的电压来测量电流。在其他情况下，可以使用本领域已知的各种各样的电流测量模块120，并且本发明不限于电流测量模块120的任何特定示例。此外，在其中温度测量模块110对内部和外部温度都测量的情况下，电流测量模块120对所测量的内部和外部温度都考虑，以便确定是否要测量电流。例如，当由温度测量模块110测量的电池组的内部温度为60°C或以上，且外部温度高于内部温度时，电流测量模块120可以开始测量电流。当由电流测量模块120测量的电池组的充电/放电电流在预定电流值之上时，时间测量模块130测量其间充电/放电电流在预定电流值之上的时间。换言之，在温度非常高或非常低的状态下，时间测量模块130测量其间高电流在电池组中流动的时间。
例如，时间测量模块130可以测量其间由电流测量模块120测量的充电/放电电流在IOC或以上的时间。这里，单位“C”意指一般的电池单元200的基本电流量，且IOC意指一般的电池单元200的基本电流量的10倍。时间测量模块130开始时间测量所基于的条件，换言之，作为用于确定高电流的基础的预定电流值，可以预先存储在诸如存储模块140的存储装置中。 时间测量模块130可以以预定时间单位，例如10ms，来测量其间在预定值之上的高电流在电池组中流动的时间。在此情况下，可以精确地测量其间有高电流流动的时间。然而，以上所提及的预定电流值和时间测量单位仅仅是示例，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明不限于这样的数值。存储模块140累积并存储有时间测量模块130测量的时间。换言之，存储模块140累积并存储在极为严峻的温度条件下高电流在电池组中流动了多久。例如，在其中电池组具有60°C的温度，且充电/放电电流为IOC或以上时，如果对满足该条件的电流进行测量，一开始为2秒，然后为5秒，再然后为4秒，则存储模块140可以存储总共11秒作为测量时间。此时，除所累积的测量时间以外，存储模块140也可以存储单独的测量时间。另外，存储模块140可以存储执行温度测量模块110、电流测量模块120、时间测量模块130、和控制模块150的功能所需要的数据或程序。例如，存储模块140可以存储作为用于确定电流测量模块120是否测量电流的条件的预定温度范围、以及作为用于确定时间测量模块130是否测量时间的基础的预定电流值。存储模块140可以包括诸如RAM的易失性存储器或诸如硬盘的非易失性存储器。具体地，由时间测量模块130测量的时间的累积值可以存储在非易失性存储器中。在此情况下，驾驶员或修理工可以容易地根据非易失性存储器中所存储的累积值来检查电池组的历史，并查阅该历史，作为用于修理工作的数据。控制模块150根据存储模块140中所累积并存储的时间来确定电池组的状态，并将所确定的状态信息提供给用户。例如，控制模块150可以当其间在极为严峻的温度条件下高电流在电池组中流动的、所累积并存储的时间达到预定时间时，将电池组的状态信息提供给用户。这里，状态信息意指为了通知用户电池组在会对电池组的性能或寿命产生不良影响的工作条件下使用而提供的信息。例如，控制模块150可以给用户发送通知行驶车辆时需要小心、或者由于电池组在对电池组有害的情形下使用了预定时间之上因而应当检测电池组的消息。另外，控制模块150可以发送通知应当更换电池组的消息。这里，可以各种方式执行用于将状态信息提供给用户的方法。例如，可以通过以打开绿色或红色的警告灯、或者通过发出警报来向用户发出警告。在其他情况下，可以通过诸如设置在驾驶员座位处的LCD的显示器用文本发送消息。出于该目的，控制模块150可以通过接口连接至警告灯、警报发生器、显示器等。为了确定控制模块150将电池组的状态信息提供给用户的时间，可以使用各种方法。优选地，控制模块150可以每预定累积时间赋予警告点。例如，当由于高电流流动而累积并存储在存储模块140中的时间达到每5秒时，控制模块150就可以赋予I个点作为警告点。之后，控制模块150可以依据所赋予的警告点，而分阶段地提供电池组的状态信息。然而，本文中使用的术语“警告点”仅仅是一个示例，其意指根据时间而赋予的点数(score)，可以代之以使用各种术语。图3示出了例示电池组的状态信息的表格的一个示例，其按照依据累积时间而赋予的每个警告点，通过控制模块150提供给用户。参照图3，当所赋予的警告点达到3个点时，控制模块150可以发出第一次警告并确定该情形为警告级别I。此时，控制模块150可以各种方式向用户发出警告。例如，控制模块150可以通过打开绿灯来向用户发出第一次警告。可以以在使用电池组时需要小心的方式来解释该第一次警告，且可以将如上所述第一次警告的含义借助于车辆手册等预先通知用户。在其他情况下，可以通过车辆显示器等借助于文本或图片来传达该含义。然后，如果警告点达到5个点，则控制模块150向用户发出第二次警告。即便在此时，控制模块150也可以通过打开灯来向用户发出第二次警告。然而，可以使用与第一次警告的灯不同的灯，例如红灯，使得用户可以确切地意识到第二次警告。第二次警告对应于通 知情形比第一次警告更严重的信息，例如需要检验电池组的信息。也可以借助车辆显示器、车辆手册等预先通知用户如上所述的第二次警告的含义。在此之后，如果警告点累积到10个点，则控制模块150可以向用户发出第三次警告，并确定情形处于警告级别2中。该第三次警告可以传递至用户，作为通知电池用尽或劣化且因而不应再使用的含义。此外，如果情形到达警告级别2，则将该状态信息存储在诸如非易失性存储器的存储模块140中，使得车辆修理工将可以查阅该信息。此外，图3所示的基于每个警告点的点分类和状态信息仅仅是一个实施例，对于本领域技术人员而言显而易见的是其可以各种方式来实现。在其中如在上述实施例中那样赋予警告点的情况下，如果所赋予的警告点达到预定点，则控制模块150可以中断电池的充电/放电路径。例如，如果在图3所示的上述实施例中，警告点达到10个点，且因而经确定该情形到达警告级别2，则控制模块150中断电池组的充电/放电路径，使得电池组不能再使用。在此情况下，由于电池组在极端严峻的条件下长时间使用，所以如果电池组再继续使用，则电池组会整个都坏掉或停止其功能，从而导致车辆事故。因此，限制电池组的使用以预防任何车辆事故。然而，此时，可以预先通知用户将中断充电/放电路径这一事实，使得用户可以应对电池组的中断。更优选地，在其中控制模块150中断电池组的充电/放电路径的情况下，可以将中断的次数累积并存储在存储模块140中。例如，只要如图3的实施例中当警告点达到10个点时中断电池组的充电/放电路径，则中断的次数可以存储在存储模块140中。因而，从存储在存储模块140中的中断的次数，驾驶员或修理工可以查阅与电池组在极端严峻的条件下使用的情况相关的历史，使得驾驶员或修理工可以容易地检查电池的性能或寿命。优选地，中断的次数可以用于借助预定转换公式来计算SOH (健康状况)。此外，优选的是，中断的次数不能被歪曲(distort)，而是存储在非易失性存储器中。另外，在图3的实施例中，警告点可以赋予到高达10个点，并且如果警告点为10个点，且因而电池组的充电/放电被中断，则可以将警告点初始化为0个点。这是因为通过电池组的充电/放电路径的中断的次数，能够充分考虑初始化之前累积的警告点。然而，也能够继续将警告点赋予给11、12等，而不初始化警告点。
另一方面，控制模块150可以通过熔化并切断如图2所示装设在电池组的充电/放电路径上的熔断器(fuse) 300，来中断充电/放电路径，但本发明并非仅限于该中断方式。根据本发明的电池组可以包含如上所述的电池组管理设备。此外，根据本发明的车辆尤其是电动车辆可以包含如上所述的电池组管理装置。图4是示意性示出根据本发明一个实施例的用于管理电池组的方法的流程图。参照图4，首先，温度测量模块110测量电池组的温度并输出所测量的温度数据到控制模块150 (SllO)0这里，所期望的是，电池组的内部和外部温度都测量。然后，如果所测温度不在预定温度范围内，则控制模块150控制电流测量模块120以测量电池组的充电/放电电流(S120)。此时，在其中如上所提及地一起测量电池组的内部和外部温度的情况下，当所测内部温度为60°C或以上且外部温度高于内部温度时，可以测量充电/放电电流。
然后，如果所测充电/放电电流为预定电流值之上的高电流，则控制模块150控制时间测量模块130以测量其间有高电流流动的时间(S130)。此时，预定电流值可以为10C，换言之，基于其来确定高电流的标准值可以为10C。之后，控制模块150累积并存储在步骤S130 (S140)所测量的时间，然后依据所累积并存储的时间来确定电池组的状态，并提供状态信息(S150)。这里，在步骤S150中，可以每预定累积时间赋予警告点，并且可以依据所赋予的警告点分阶段地提供电池组的状态信息。更优选地，当在步骤S150中所赋予的警告点达到预定值时，可以设有进一步的中断电池组的充电/放电路径的步骤。此时，可以累积并存储充电/放电路径的中断的次数。另一方面，在步骤S150中，可以借助警告灯、警报发生器、显示器等向用户提供电池组的状态信息。已经详细描述了本发明。然而，应予以理解的是，虽然详细的描述和特定示例指示了发明的优选实施例，但仅以示例的方式来将其给出，这是因为从该详细描述中，在本发明的精神和范围内的各种改变和修改对于本领域技术人员而言将变得清楚明显。另一方面，在本说明书中，使用了术语“模块”，而对于本领域中的普通技术人员而言显而易见的是，术语“模块”仅仅表示逻辑单元，其不会是能够在物理上分离的部件。
权利要求
1.一种用于管理用于车辆的电池组的设备，包括 温度测量模块，所述温度测量模块用于测量所述电池组的温度； 电流测量模块，所述电流测量模块用于当所测量的温度不在预定温度范围内时，测量所述电池组的充电/放电电流； 时间测量模块，所述时间测量模块用于测量当所测量的充电/放电电流在预定电流值之上时的时间； 存储模块，所述存储模块用于累积和存储所测量的时间；以及控制模块，所述控制模块用于根据所累积和存储的时间来确定所述电池组的状态，并将状态信息提供给用户。
2.根据权利要求I所述的用于管理电池组的设备， 其中，所述温度测量模块对所述电池组的内部温度和外部温度都进行测量。
3.根据权利要求2所述的用于管理电池组的设备， 其中，当所述电池组的所测量的内部温度在预定标准温度之上且所测量的外部温度高于所测量的内部温度时，所述电流测量模块测量所述电池组的充电/放电电流。
4.根据权利要求I所述的用于管理电池组的设备， 其中，所述控制模块每预定累积时间赋予警告点，并依据所赋予的警告点而分阶段地提供所述电池组的状态信息。
5.根据权利要求4所述的用于管理电池组的设备， 其中，当所赋予的警告点达到预定级别时，所述控制模块中断所述电池组的充电/放电路径。
6.根据权利要求5所述的用于管理电池组的设备， 其中，所述控制模块当中断所述充电/放电路径时累积中断的次数，并将所述中断的次数存储在所述存储模块中。
7.根据权利要求I所述的用于管理电池组的设备， 其中，所述控制模块借助警告灯、警报发生器、或显示器向用户提供所述电池组的状态信息。
8.一种电池组，所述电池组包括根据权利要求I所述的用于管理电池组的设备。
9.一种车辆，所述车辆包括根据权利要求I所述的用于管理电池组的设备。
10.一种用于管理用于车辆的电池组的方法，包括 (51)测量所述电池组的温度； (52)当所测量的温度不在预定温度范围内时，测量所述电池组的充电/放电电流； (53)测量当所测量的充电/放电电流在预定电流值之上时的时间； (54)累积和存储所测量的时间；以及 (55)根据所累积和存储的时间来确定所述电池组的状态，并将状态信息提供给用户。
11.根据权利要求10所述的用于管理电池组的方法， 其中，在步骤SI中，所述电池组的内部温度和外部温度都被测量。
12.根据权利要求11所述的用于管理电池组的方法， 其中，在步骤S2中，当所述电池组的所测量的内部温度在预定标准温度之上，且所测量的外部温度高于所测量的内部温度时，测量所述电池组的充电/放电电流。
13.根据权利要求10所述的用于管理电池组的方法， 其中，在步骤S5中，每预定累积时间赋予警告点，并依据所赋予的警告点而分阶段地提供所述电池组的状态信息。
14.根据权利要求13所述的用于管理电池组的方法， 其中，当在所述步骤S5中所赋予的警告点达到预定级别时，中断所述电池组的充电/放电路径。
15.根据权利要求14所述的用于管理电池组的方法，进一步包括 当中断所述充电/放电路径时累积中断的次数，并存储所述中断的次数。
16.根据权利要求10所述的用于管理电池组的方法， 其中，在步骤S5中，借助警告灯、警报发生器、或显示器向用户提供所述电池组的状态信息。
全文摘要
本发明提供一种用于管理电池组的设备和方法。根据本发明的用于管理电池组的设备包括温度测量模块，测量电池组的温度；电流测量模块，当所测量的温度不在预定温度范围内，则测量电池组的充电/放电电流；时间测量模块，如果所测量的充电/放电电流的值高于预定电流值，则测量其间所测量的充电/放电电流的值保持高于预定电流值之上的时间；存储模块，用于存储所累积的时间段；和控制模块，其依据所累积时间段来确定电池组的状态，并向用户提供关于状态的信息。
文档编号H01M10/48GK102754272SQ201080064019
公开日2012年10月24日 申请日期2010年12月2日 优先权日2009年12月30日
发明者金珠英 申请人:株式会社Lg化学