诊断多电池组中包括的开关单元的故障的设备及方法技术

公开了一种用于诊断多电池组中包括的开关单元的故障的设备。根据本发明专利技术，测量从并联连接的每个电池组流向负载的电池组电流的大小，识别电池组电流的大小比平均值小阈值以上的电池组，确定在所识别的电池组中包括的开关单元中已经发生开路故障，并且输出与包括已经发生开路故障的开关单元的电池组有关的信息。优选地，为了进一步准确地诊断开关单元的故障，可以统计地分析每个电池组的内部电路。根据本公开，就统计而言，可以容易并且可靠地执行在并联连接的电池组中包括的开关单元的开路故障诊断。路故障诊断。路故障诊断。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】诊断多电池组中包括的开关单元的故障的设备及方法


[0001]本公开涉及一种用于诊断开关单元的故障的设备及方法，并且更具体地，涉及一种用于诊断多个电池组并联连接的多电池组的每个电池组中包括的开关单元的开路故障的设备及方法。
[0002]本申请要求在韩国于2019年11月13日提交的韩国专利申请No.10
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2019
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0145238和2020年11月12日提交的韩国专利申请No.10
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2020
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0151350的优先权，其公开内容通过引用并入本文中。

技术介绍

[0003]电池的应用领域正在逐渐不仅扩大至诸如蜂窝电话、膝上型计算、智能电话和智能平板之类的移动装置，而且扩大至电动车辆(EV、HEV、PHEV)、大容量蓄能系统(ESS)等。
[0004]安装至电动车辆的电池系统包括并联连接以确保高能量容量的多个电池组，每个电池组包括串联连接的多个电池单元。在下文中，并联连接的多个电池组将被称为多电池组。
[0005]在本说明书中，电池单元可以包括一个单元电芯或并联连接的多个单元电芯。单元电芯是指具有负极端子和正极端子并且物理上可分离的一个独立电芯。例如，一个袋型锂聚合物电芯可以被认为是单元电芯(unit cell)。
[0006]当多电池组充电或放电时，所有电池组可以放电或充电，或者只有一些电池组可以充电或放电。当特定电池组发生故障时，或者为了电池组平稳仅对一些电池组进行充电或放电时，或当由于所需的放电或充电功率很小而不需要操作所有电池组时，可能发生仅一些电池组充电或放电的情况。
[0007]为了控制这种选择性放电或充电，在多电池组的每个电池组中包括开关单元。开关单元起到独立地将电池组连接到负载或充电器或从负载或充电器断开的作用。
[0008]如果在开关单元发生开路故障，则即使向开关单元施加接通信号，也保持断开状态。因此，不可能独立地对包括其中已经发生开路故障的开关单元的电池组进行放电或充电。
[0009]可以通过在向开关单元施加接通信号的状态下监测在电池组的正极和负极之间施加的电压，来诊断单个电池组中包括的开关单元的开路故障。
[0010]图1是示意性地示出了用于诊断单个电池组中包括的开关单元的开路故障的常规方法的图。
[0011]参照图1，电池组中包括的开关单元包括高电位开关S
+
和低电位开关S
‑
。高电位开关S
+
安装在将外部正极端子C连接至内部串联连接的电芯当中具有最高电位的电芯的正极的线上。此外，低电位开关S
‑
安装在将外部负极端子A连接至串联连接的电芯当中具有最低电位的电芯的负极的线上。
[0012]如果开关单元的高电位开关或低电位开关发生开路故障，则即使向开关单元施加接通信号，开关单元也保持断开状态，因此在电池组的外部正极端子C和外部负极端子A之
间未施加电压。同时，如果在开关单元处没有开路故障，则当向开关单元施加接通信号时开关单元正常工作，因此电池组的输出电压施加于电池组的外部正极端子C和外部负极端子A之间。
[0013]因此，如果在向开关单元施加接通信号的状态下监测施加至电池组的外接正极端子C和外部负极端子A之间的电压，则可以诊断在开关单元是否发生开路故障。也就是说，当向开关单元施加接通信号时，如果在电池组的外部正极端子C和外部负极端子A之间没有测量到电池组的输出电压，则可以诊断在开关单元处发生开路故障。
[0014]同时，难以将上述常规诊断方法应用于两个或更多个电池组并联的多电池组。
[0015]图2是用于例示对于两个电池组并联连接的多电池组难以诊断开关单元的故障的原因的图。
[0016]参照图2，接通信号被施加到其中两个电池组并联连接的多电池组以诊断开关单元的开路故障。在左电池组中所包括的开关单元中，发生开路故障，使得高电位开关和低电位开关保持在断开状态。同时，右侧电池组中所包括的开关单元正常接通。由于左电池组和右电池组并联，因此右电池组的输出电压施加在左电池的外部正极端子C和外部负极端子A之间。由于即使在左电池组的开关单元处如上所述地发生开路故障，在左电池组的外部正极端子C和外部负极端子A之间也施加有电压，因此使用常规诊断方法无法诊断左电池中所包括的开关单元的开路故障。

技术实现思路

[0017]技术问题
[0018]本公开被设计为解决相关技术的问题，因此本公开旨在提供一种能够统计地诊断多电池组中每个开关单元的开路故障的设备及方法，在该多电池组中分别装配有开关单元的多个电池组并联连接。
[0019]本公开还旨在提供能够在诊断电池组中包括的开关单元的故障的同时诊断电池组的劣化的设备及方法。
[0020]技术方案
[0021]在本公开的一个方面，提供了一种用于诊断多电池组中包括的开关单元的故障的设备，在该多电池组中第一电池组至第n电池组通过并联链路节点并联连接，该设备包括：第一开关单元至第n开关单元，其分别包括在第一电池组至第n电池组中；第一电流传感器至第n电流传感器，其分别安装在连接至第一电池组至第n电池组的电源线上，以测量流经每个电池组的电流；第一电压传感器至第n电压传感器，其分别安装在第一电池组至第n电池组，以测量每个电池组的电压；以及控制单元，其与第一开关单元至第n开关单元、第一电流传感器至第n电流传感器以及第一电压传感器至第n电压传感器可操作地联接。
[0022]优选地，控制单元可以被配置为执行：第一控制逻辑，其用于在接通第一开关单元至第n开关单元之后经过了预设时间的时间点处，使用第一电流传感器至第n电流传感器来测量流经每个电池组的电池组电流，并计算电池组电流的平均值；以及第二控制逻辑，其用于识别其电池组电流的大小比平均值小阈值以上的电池组，确定在所识别的电池组中包括的开关单元处发生开路故障，并且输出与包括发生开路故障的开关单元的电池组有关的信息。
[0023]在实施方式中，控制单元可以被配置为还执行第三控制逻辑，其用于在多电池组正在充电或放电的同时，使用第一电压传感器至第n电压传感器和第一电流传感器至第n电流传感器，周期性地测量每个电池组的电压和电流，根据针对每个电池组所测量的多个电压数据和多个电流数据确定第一电池组至第n电池组的内阻，并计算内阻的平均值。
[0024]在这种情况下，在第二控制逻辑中，控制单元可以被配置为执行以下控制逻辑，其用于识别其内阻与平均值之差小于阈值并且其电池组电流的大小比平均值小阈值以上的电池组，确定在所识别的电池组中包括的开关单元处发生开路故障，并且输出与包括发生开路故障的开关单元的电池组有关的信息。
[0025]优选地，在第二控制逻辑中，控制单元可以被配置为识别其电池组电流的大小比平均值小1.0σ
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至2.0σ
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以上的电池组，确定在所识别的电池组中包括的开关单元处发生开路故障，输出与包括发生开本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于诊断多电池组中包括的开关单元的故障的设备，在该多电池组中第一电池组至第n电池组通过并联链路节点并联连接，该设备包括：第一开关单元至第n开关单元，该第一开关单元至该第n开关单元分别包括在所述第一电池组至所述第n电池组中；第一电流传感器至第n电流传感器，该第一电流传感器至该第n电流传感器分别安装在连接至所述第一电池组至所述第n电池组的电源线上，以测量流经每个电池组的电流；第一电压传感器至第n电压传感器，该第一电压传感器至该第n电压传感器分别安装在所述第一电池组至所述第n电池组处，以测量每个电池组的电压；以及控制单元，该控制单元与所述第一开关单元至所述第n开关单元、所述第一电流传感器至所述第n电流传感器以及所述第一电压传感器至所述第n电压传感器可操作地联接，其中，所述控制单元被配置为执行：第一控制逻辑，该第一控制逻辑用于在接通所述第一开关单元至所述第n开关单元之后经过了预设时间的时间点处，使用所述第一电流传感器至所述第n电流传感器来测量流经每个电池组的电池组电流，并且计算所述电池组电流的平均值；以及第二控制逻辑，该第二控制逻辑用于识别其电池组电流的大小比所述平均值小阈值以上的电池组，确定在所识别的电池组中包括的开关单元处发生开路故障，并输出与包括发生开路故障的所述开关单元的所述电池组有关的信息。2.根据权利要求1所述的用于诊断多电池组中包括的开关单元的故障的设备，其中，所述控制单元被配置为还执行：第三控制逻辑，该第三控制逻辑用于在所述多电池组正在充电或放电的同时，使用所述第一电压传感器至所述第n电压传感器和所述第一电流传感器至所述第n电流传感器来周期性地测量每个电池组的电压和电流，根据针对每个电池组所测量的多个电压数据和多个电流数据确定所述第一电池组至所述第n电池组的内阻，并且计算所述内阻的平均值，其中，在所述第二控制逻辑中，所述控制单元被配置为执行以下控制逻辑，该控制逻辑用于识别其内阻与所述平均值之差小于阈值并且其电池组电流的大小比所述平均值小所述阈值以上的电池组，确定在所识别的电池组中包括的开关单元处发生开路故障，并且输出与包括发生开路故障的所述开关单元的所述电池组有关的信息。3.根据权利要求1所述的用于诊断多电池组中包括的开关单元的故障的设备，其中，在所述第二控制逻辑中，所述控制单元被配置为识别其电池组电流的大小比所述平均值小1.0σ
current
至2.0σ
current
以上的电池组，确定在所识别的电池组中包括的开关单元处发生开路故障，输出与包括发生开路故障的所述开关单元的所述电池组有关的信息，σ
current
是所述电池组电流的标准偏差。4.根据权利要求2所述的用于诊断多电池组中包括的开关单元的故障的设备，其中，在所述第二控制逻辑中，所述控制单元被配置为识别其内阻与所述平均值之差小于1.0σ
R
至2.0σ
R
并且其电池组电流的大小比所述平均值小1.0σ
current
至2.0σ
current
以上的电池组，确定在所识别的电池组中包括的开关单元处发生开路故障，并且输出与包括发生开路故障的所述开关单元的所述电池组有关的信息，σ
R
为所述内阻的标准偏差并且σ
current
为所述电池组电流的标准偏差。5.根据权利要求1或2所述的用于诊断多电池组中包括的开关单元的故障的设备，<...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜洙元，金韩率，李凡熙，李庠基，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：