电池组保护系统和方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年6月9日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请no.10-2015-0081392的优先权和权益，该韩国专利申请的全部内容通过参考并入本文。

本发明涉及一种保护电池组的系统和方法，并且更具体地，涉及一种保护电池组的系统和方法，该系统和方法测量一个或多个电池组的倾斜度(gradient)，确定测量值是否超过预定阈值倾斜度值，并基于确定的结果来控制设置在一个或多个电池组与外部电源之间的连接路径上的开关的操作，因此在电池组异常倾斜时，阻断供应到电池组的电源的路径，并防止事故，例如电池单体的电解液的泄漏以及高电压和高电流的电短路。

背景技术：

电池被称为蓄电池或二次电池，并且意味着存储或输出通过存在于电池内的电解液与电极之间的化学反应而产生的电能的装置。

电池具有根据产品群而容易应用、优良的保存性、高能量密度等的特性。此外，电池引起了注意，因为根据能量的使用不产生副产物而作为用于改进环境友好特性和能量效率的新能源，并且主要优点在于能够减少化石燃料的使用。

因此，电池普遍应用到由电驱动源(包含便携式装置)驱动的电动车辆(ev)或能量存储系统(ess)。

特别地，电动车辆在污染问题日益变得严重并且油价高的时代作为替代而正在增加，并且在韩国，各种业务已被向前推动以直到2020年在电动车辆领域进入四个世界强国。

不同于在燃烧化石燃料的同时获得驱动能量的现有车辆，电动车辆在通过使用电池中所积聚的电能作为动力源来驱动电动机的同时被推进。也就是说，电池可被认为确定电动车辆的行驶以及电动车辆的速度和驾驶距离的核心因素。

因此，提出了用于稳定地操作和保护电池的设备，并且例如，韩国专利特许公开no.2010-0115513涉及用于车辆的电池节约器(saver)系统，并且描述了这样的配置，其中主电源是通过感测电池的电压来被控制，因此保护用于车辆中的电池。

现有技术被配置成保护电池免受电气问题，例如过充电和过放电，但忽视(passover)可因电池的物理改变而招致的事故。

例如，当由电池驱动的车辆接收到大的冲击或因事故而翻转时，内部电池可偏离现有固定位置并倾斜，并且在此状况下，高电压和高电流可从电池泄漏从而导致电池组的故障或导致对于乘坐在车辆内的人体电击。

也就是说，用于车辆的电池因为车辆的一次事故所导致的物理冲击而倾斜，并且因此可招致二次事故，例如，电短路、电解液的泄漏和电击。

此处，现有技术仅检测电池的电气问题，但是具有不能检测电池的物理改变的问题。

技术实现要素：

技术问题

本发明被设想解决上述问题，并且本发明的目的是提供保护电池组的系统和方法，该系统和方法测量电池组的倾斜度，确定测量值是否超过预定阈值倾斜度值，并基于确定的结果来控制设置在电池组与外部电源之间的连接路径上的开关的操作，因此在电池组异常倾斜时，阻断供应到电池组的电源的路径并防止事故，例如电池单体的电解液的泄漏以及高电压和高电流的电短路。

此外，本发明的目的是提供保护电池组的系统和方法，该系统和方法当电池组在超过阈值倾斜度值的同时倾斜时阻断通往电池组的电源路径并控制外围装置(例如风扇、冷却阀和马达)以操作成断开，因此防止外围装置的不必要的驱动以及电力消耗。

技术解决方案

本发明的示范性实施例提供用于保护电池组的系统，包含：一个或多个电池组，所述一个或多个电池组包含多个单体；开关单元，开关单元被配置成打开和闭合一个或多个电池组与外部电源之间的连接路径；检测单元，检测单元被配置成测量一个或多个电池组的物理倾斜度；以及控制单元，控制单元被配置成基于检测单元的测量值来控制开关单元的操作。

开关单元可由场效应晶体管fet和继电器中的一个或多个形成。

检测单元可通过使用倾斜度测量传感器来以预定时间间隔测量一个或多个电池组的倾斜度，并将测量值传送到控制单元。

控制单元可包含：算法，从检测单元接收的测量值被输入到算法中，并且结果值从算法输出；以及推动驱动器(drivingdriver)，推动驱动器被配置成基于算法的结果值来控制开关单元的操作。

算法可包含确定测量值是否超过预定阈值倾斜度值的指令。

当测量值超过阈值倾斜度值时，算法可输出第一结果值，并且当测量值不超过阈值倾斜度值时，算法可输出第二结果值。

当第一结果值从算法输出时，推动驱动器可将打开操作信号传送到开关单元，并且当第二结果值从算法输出时，推动驱动器可将闭合操作信号传送到开关单元。

推动驱动器可控制独立外围装置的断开操作，并且独立外围装置可以是空冷型风扇和水冷型冷却阀中的一个。

本发明的另一示范性实施例提供保护电池组的方法，包含：测量由多个单体形成的一个或多个电池组的物理倾斜度；以及基于倾斜度的测量的测量值来控制设置在一个或多个电池组与外部电源之间的连接路径上的开关的操作。

倾斜度的测量可包含通过使用倾斜度测量传感器来以预定时间间隔测量一个或多个电池组的倾斜度，并基于测量值来控制开关的操作。

开关的操作的控制可包含将从倾斜度的测量接收的测量值输入到算法并输出结果值。

算法可包含确定测量值是否超过预定阈值倾斜度值的指令。

当测量值超过阈值倾斜度值时，算法可输出第一结果值，并且当测量值不超过阈值倾斜度值时，算法可输出第二结果值。

开关的操作的控制可包含当第一结果值从算法输出时控制开关执行打开操作，并且当第二结果值从算法输出时控制开关执行闭合操作。

有利效果

根据本发明的一个方面，能够提供用于保护电池组的系统和方法，该系统和方法测量电池组的倾斜度，确定测量值是否超过预定阈值倾斜度值，并在测量值超过阈值倾斜度值时，控制设置在电池组与外部电源之间的连接路径上的开关以执行打开操作。

因此，能够阻断电力到因冲击、事故等而异常倾斜的电池组的供应，并且防止事故，例如电池单体的电解液的泄漏以及高电压和高电流的电短路。

此外，能够阻断电力到电池组的供应，并控制电池组的外围装置操作成断开，因此防止外围装置的不必要的驱动并减少电力消耗。

附图说明

图1是示意性地图示电动车辆的图，根据本发明的示范性实施例的保护电池组的系统和方法可适用于该电动车辆。

图2是示意性地图示根据本发明的示范性实施例的用于保护电池组的系统的配置的图。

图3是示意性地图示根据本发明的示范性实施例的用于保护电池组的系统的电路图的图。

图4是图示根据本发明的示范性实施例的保护电池组的方法的流程图。

具体实施方式

下文将参照附图详细描述本发明。本文中，将省去重复描述和可能使本发明的要点不必要地模糊的公知的功能和配置的详细描述。提供本发明的示范性实施例以便向本领域的技术人员更完全地解释本发明。因此，可夸大图中的元件的形状、大小等，以更清楚地解释。

在本说明书和权利要求书各处，除非明确地相反描述，否则单词“包含/包括”以及变型诸如“包含/包括”或“包含/包括”意味着进一步包含其它构成元件，而不排除其它构成元件。

此外，在本说明书中所述的术语“……单元”意味用于处理至少一个功能和操作的单元，并且可由硬件部件或软件部件及其组合实施。

图1是示意性地图示电动车辆的图，根据本发明的示范性实施例的保护电池组的系统和方法可适用于该电动车辆。

然而，应注意，除电动车辆1之外，根据本发明的示范性实施例的保护电池组的系统和方法还可适用于使用电池的各种技术领域。

参照图1，电动车辆1可包含电池10、电池管理系统(bms)20、电子控制单元(ecu)30、逆变器40和马达50。

电池10是将驱动力提供到马达50并驱动电动车辆1的电能源，并且可根据马达50的和/或内燃机(未图示)的驱动来由逆变器40充电或放电。

此处，电池10的种类不被特定限制，并且电池10的实例可包含锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池和镍锌电池。

bms20可估计电池10的状态，并通过使用关于状态的信息来控制电池10的充电/放电电流，并且进一步控制接触器的打开/闭合操作。

ecu30是用于控制电动车辆1的状态的电子控制装置。例如，ecu30基于关于加速器、制动器、速度等的信息来确定转矩水平，并控制马达50的输出以对应于转矩信息。

逆变器40基于ecu30的控制信号来使电池10被充电或放电。

马达50基于电池10的电能以及从ecu30传输的控制信息而驱动电动车辆1。

如上所述，电动车辆1是在通过从电池10接收的电能来驱动马达50的同时被推进，以使得当电池10的状态异常时，可能招致电动车辆1的故障和事故。

因此，重要的是，检测电池10的状态，适当地控制和保护电池10，并稳定地操作电池10，并且在下文，将参照图2至图4来描述根据本发明的示范性实施例的保护电池组的系统和方法。

图2是示意性地图示根据本发明的示范性实施例的用于保护电池组的系统的配置的图，并且图3是示意性地图示根据本发明的示范性实施例的用于保护电池组的系统的电路图的图。

参照图2和图3，根据本发明的示范性实施例的用于保护电池组的系统100可包含电池组110、开关单元120、检测单元130和控制单元140。

然而，在图2和图3中图示的用于保护电池组的系统100是示范性实施例，并且其构成元件不限于在图2和图3中图示的示范性实施例，并且必要时，一些构成元件可被添加、改变或移除。

此外，本发明是基于电池组110的保护来作为示范性实施例描述，但电池组110是包含电池单体和电池模块两者的概念，以使得应注意，本发明能够保护电池单体和电池模块，以及电池组110。

电池组110包含多个串联连接的电池单体和电池模块，并且一个或多个电池组110被配置，并且电池组110可用于积聚电能并将电能供应到电力系统。

如上文参照图1所述，形成一个或多个电池组110的电池的种类不被限制。

在此状况下，一个或多个电池组110与外部电源电连接，并且开关单元120可设置在连接路径上。

具体地，开关单元120安装在一个或多个电池组110与外部电源之间，并且根据下文将描述的控制单元140的控制信号而打开/闭合，并且一个或多个电池组110和外部电源可通过开关单元120的打开/闭合操作来连接或阻断。

也就是说，当开关单元120操作成打开时，从外部电源供应的电力未传输到一个或多个电池组110，并且与这相反，当开关单元120操作成闭合时，外部电源的电力可施加到一个或多个电池组110。

开关单元120由场效应晶体管(fet)和继电器中的一个或多个形成，并且可设置在一个或多个电池组110的上侧与下侧处。

然而，应注意，只要开关单元120执行前述功能，配置开关单元120的接触器的种类便不被限制，并且可各种各样地选择。

检测单元130可设置在一个或多个电池组110的内侧或外侧的一侧处，以用于测量电池组110的物理倾斜度。

参照图3，图示单个检测单元130检测一个或多个电池组110，但所设置的检测单元130的数目可对应于一个或多个电池组110的数目，并且检测单元130也可测量一个或多个电池组110中的每一个的倾斜度。

检测单元130在其中包含倾斜度测量传感器作为测量手段，并且以预定时间间隔测量一个或多个电池组110的倾斜度。例如，当测量时间间隔被以两秒设定时，检测单元130可按两秒的周期测量一个或多个电池组110的倾斜度，并且将测量值传送到下文将描述的控制单元140。

如上所述，以预定间隔测量一个或多个电池组110的倾斜度的配置是为了迅速地响应于预先可施加到电池组110的物理冲击的目的，并且进一步是为了通过测量之后的再测量来确保测量值的可靠性的目的。

控制单元140可用于基于由检测单元130所测量的一个或多个电池组110的倾斜度的测量值来控制开关单元120的操作，并且可由bms自身形成，或可包含在bms中。

具体地说，控制单元140可包含：算法141，从检测单元130接收的测量值被输入到算法141中，并且结果值从算法141输出；以及推动驱动器142，推动驱动器142控制开关单元120的操作。

在此状况下，确定开关单元120的操作的控制的指令可包含在算法141中，并且可例如是确定由检测单元130所测量的一个或多个电池组110的倾斜度的测量值是否超过预定阈值倾斜度值的指令。

此处，算法141可输出第一结果值或第二结果值作为指令的执行的结果。也就是说，当检测单元130的测量值超过阈值倾斜度值时，算法141可输出第一结果值，并且当检测单元130的测量值不超过阈值倾斜度值时，算法141可输出第二结果值。

推动驱动器142可基于算法141的结果值而产生开关单元120的打开或闭合操作信号。

例如，推动驱动器142可针对算法141的第一结果值而产生开关单元120的打开操作信号，并且针对第二结果值而产生开关单元120的闭合操作信号，并且所产生的信号可被传送到开关单元120。

开关单元120根据从推动驱动器142接收的操作信号而执行打开或闭合操作，并且在打开操作期间阻断电力到一个或多个电池组110的供应，因此防止可由电池组110的倾斜而招致的各种事故。与这相反，在闭合操作期间，可维持电力到一个或多个电池组110的供应。

同时，推动驱动器142可控制开关单元120的操作，并且控制一个或多个电池组110的外围外部装置(例如空冷型风扇和水冷型冷却阀)以及电路部件。

具体地，当从算法141输出第一结果值时，推动驱动器142可产生断开信号，并且将所产生的断开信号传送到外围外部装置和电路部件，并且因此，当不驱动一个或多个电池组110时，推动驱动器142切断不需要驱动的外围外部装置和电路部件，因此防止电力消耗。

图4是图示根据本发明的示范性实施例的保护电池组的方法的流程图。

当根据本发明的示范性实施例的保护电池组的方法开始时，首先，检测单元通过使用倾斜度测量传感器来以预定时间间隔测量一个或多个电池组的倾斜度(s410)。

将倾斜度的所测量的测量值传送到控制单元(s420)，并且控制单元通过算法来确定测量值是否超过电池组的预定阈值倾斜度值(s430)。

在此状况下，当测量值超过阈值倾斜度值时，算法输出第一结果值(s440-1)，并且与这相反，当测量值不超过阈值倾斜度值时，算法输出第二结果值(s440-2)。

控制单元的推动驱动器将与第一结果值对应的打开操作信号传送到开关单元(s450-1)，并将与第二结果值对应的闭合操作信号传送到开关单元(s450-2)。

当开关单元从推动驱动器接收到打开操作信号时，开关单元执行打开操作，并且阻断一个或多个电池组与外部电源之间的连接路径(s460-1)，并且当开关单元从推动驱动器接收到闭合操作信号时，开关单元维持闭合操作并将电力供应到一个或多个电池组(s460-2)。

在前述中，已图示并描述本发明的特定示范性实施例，但本领域的技术人员显而易见的是，本发明的技术精神不被附图和所描述的内容限制，并且在不偏离本发明的精神的情况下可按各种形式修改，并且修改被认为在不偏离本发明的精神的情况下属于本发明的权利要求书。