相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2015年6月9日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請no.10-2015-0081392的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，該韓國專利申請的全部內(nèi)容通過參考并入本文。

本發(fā)明涉及一種保護(hù)電池組的系統(tǒng)和方法，并且更具體地，涉及一種保護(hù)電池組的系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法測量一個或多個電池組的傾斜度(gradient)，確定測量值是否超過預(yù)定閾值傾斜度值，并基于確定的結(jié)果來控制設(shè)置在一個或多個電池組與外部電源之間的連接路徑上的開關(guān)的操作，因此在電池組異常傾斜時，阻斷供應(yīng)到電池組的電源的路徑，并防止事故，例如電池單體的電解液的泄漏以及高電壓和高電流的電短路。

背景技術(shù)：

電池被稱為蓄電池或二次電池，并且意味著存儲或輸出通過存在于電池內(nèi)的電解液與電極之間的化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的電能的裝置。

電池具有根據(jù)產(chǎn)品群而容易應(yīng)用、優(yōu)良的保存性、高能量密度等的特性。此外，電池引起了注意，因為根據(jù)能量的使用不產(chǎn)生副產(chǎn)物而作為用于改進(jìn)環(huán)境友好特性和能量效率的新能源，并且主要優(yōu)點(diǎn)在于能夠減少化石燃料的使用。

因此，電池普遍應(yīng)用到由電驅(qū)動源(包含便攜式裝置)驅(qū)動的電動車輛(ev)或能量存儲系統(tǒng)(ess)。

特別地，電動車輛在污染問題日益變得嚴(yán)重并且油價高的時代作為替代而正在增加，并且在韓國，各種業(yè)務(wù)已被向前推動以直到2020年在電動車輛領(lǐng)域進(jìn)入四個世界強(qiáng)國。

不同于在燃燒化石燃料的同時獲得驅(qū)動能量的現(xiàn)有車輛，電動車輛在通過使用電池中所積聚的電能作為動力源來驅(qū)動電動機(jī)的同時被推進(jìn)。也就是說，電池可被認(rèn)為確定電動車輛的行駛以及電動車輛的速度和駕駛距離的核心因素。

因此，提出了用于穩(wěn)定地操作和保護(hù)電池的設(shè)備，并且例如，韓國專利特許公開no.2010-0115513涉及用于車輛的電池節(jié)約器(saver)系統(tǒng)，并且描述了這樣的配置，其中主電源是通過感測電池的電壓來被控制，因此保護(hù)用于車輛中的電池。

現(xiàn)有技術(shù)被配置成保護(hù)電池免受電氣問題，例如過充電和過放電，但忽視(passover)可因電池的物理改變而招致的事故。

例如，當(dāng)由電池驅(qū)動的車輛接收到大的沖擊或因事故而翻轉(zhuǎn)時，內(nèi)部電池可偏離現(xiàn)有固定位置并傾斜，并且在此狀況下，高電壓和高電流可從電池泄漏從而導(dǎo)致電池組的故障或?qū)е聦τ诔俗谲囕v內(nèi)的人體電擊。

也就是說，用于車輛的電池因為車輛的一次事故所導(dǎo)致的物理沖擊而傾斜，并且因此可招致二次事故，例如，電短路、電解液的泄漏和電擊。

此處，現(xiàn)有技術(shù)僅檢測電池的電氣問題，但是具有不能檢測電池的物理改變的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

本發(fā)明被設(shè)想解決上述問題，并且本發(fā)明的目的是提供保護(hù)電池組的系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法測量電池組的傾斜度，確定測量值是否超過預(yù)定閾值傾斜度值，并基于確定的結(jié)果來控制設(shè)置在電池組與外部電源之間的連接路徑上的開關(guān)的操作，因此在電池組異常傾斜時，阻斷供應(yīng)到電池組的電源的路徑并防止事故，例如電池單體的電解液的泄漏以及高電壓和高電流的電短路。

此外，本發(fā)明的目的是提供保護(hù)電池組的系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法當(dāng)電池組在超過閾值傾斜度值的同時傾斜時阻斷通往電池組的電源路徑并控制外圍裝置(例如風(fēng)扇、冷卻閥和馬達(dá))以操作成斷開，因此防止外圍裝置的不必要的驅(qū)動以及電力消耗。

技術(shù)解決方案

本發(fā)明的示范性實施例提供用于保護(hù)電池組的系統(tǒng)，包含：一個或多個電池組，所述一個或多個電池組包含多個單體；開關(guān)單元，開關(guān)單元被配置成打開和閉合一個或多個電池組與外部電源之間的連接路徑；檢測單元，檢測單元被配置成測量一個或多個電池組的物理傾斜度；以及控制單元，控制單元被配置成基于檢測單元的測量值來控制開關(guān)單元的操作。

開關(guān)單元可由場效應(yīng)晶體管fet和繼電器中的一個或多個形成。

檢測單元可通過使用傾斜度測量傳感器來以預(yù)定時間間隔測量一個或多個電池組的傾斜度，并將測量值傳送到控制單元。

控制單元可包含：算法，從檢測單元接收的測量值被輸入到算法中，并且結(jié)果值從算法輸出；以及推動驅(qū)動器(drivingdriver)，推動驅(qū)動器被配置成基于算法的結(jié)果值來控制開關(guān)單元的操作。

算法可包含確定測量值是否超過預(yù)定閾值傾斜度值的指令。

當(dāng)測量值超過閾值傾斜度值時，算法可輸出第一結(jié)果值，并且當(dāng)測量值不超過閾值傾斜度值時，算法可輸出第二結(jié)果值。

當(dāng)?shù)谝唤Y(jié)果值從算法輸出時，推動驅(qū)動器可將打開操作信號傳送到開關(guān)單元，并且當(dāng)?shù)诙Y(jié)果值從算法輸出時，推動驅(qū)動器可將閉合操作信號傳送到開關(guān)單元。

推動驅(qū)動器可控制獨(dú)立外圍裝置的斷開操作，并且獨(dú)立外圍裝置可以是空冷型風(fēng)扇和水冷型冷卻閥中的一個。

本發(fā)明的另一示范性實施例提供保護(hù)電池組的方法，包含：測量由多個單體形成的一個或多個電池組的物理傾斜度；以及基于傾斜度的測量的測量值來控制設(shè)置在一個或多個電池組與外部電源之間的連接路徑上的開關(guān)的操作。

傾斜度的測量可包含通過使用傾斜度測量傳感器來以預(yù)定時間間隔測量一個或多個電池組的傾斜度，并基于測量值來控制開關(guān)的操作。

開關(guān)的操作的控制可包含將從傾斜度的測量接收的測量值輸入到算法并輸出結(jié)果值。

算法可包含確定測量值是否超過預(yù)定閾值傾斜度值的指令。

當(dāng)測量值超過閾值傾斜度值時，算法可輸出第一結(jié)果值，并且當(dāng)測量值不超過閾值傾斜度值時，算法可輸出第二結(jié)果值。

開關(guān)的操作的控制可包含當(dāng)?shù)谝唤Y(jié)果值從算法輸出時控制開關(guān)執(zhí)行打開操作，并且當(dāng)?shù)诙Y(jié)果值從算法輸出時控制開關(guān)執(zhí)行閉合操作。

有利效果

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，能夠提供用于保護(hù)電池組的系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法測量電池組的傾斜度，確定測量值是否超過預(yù)定閾值傾斜度值，并在測量值超過閾值傾斜度值時，控制設(shè)置在電池組與外部電源之間的連接路徑上的開關(guān)以執(zhí)行打開操作。

因此，能夠阻斷電力到因沖擊、事故等而異常傾斜的電池組的供應(yīng)，并且防止事故，例如電池單體的電解液的泄漏以及高電壓和高電流的電短路。

此外，能夠阻斷電力到電池組的供應(yīng)，并控制電池組的外圍裝置操作成斷開，因此防止外圍裝置的不必要的驅(qū)動并減少電力消耗。

附圖說明

圖1是示意性地圖示電動車輛的圖，根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的保護(hù)電池組的系統(tǒng)和方法可適用于該電動車輛。

圖2是示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的用于保護(hù)電池組的系統(tǒng)的配置的圖。

圖3是示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的用于保護(hù)電池組的系統(tǒng)的電路圖的圖。

圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的保護(hù)電池組的方法的流程圖。

具體實施方式

下文將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。本文中，將省去重復(fù)描述和可能使本發(fā)明的要點(diǎn)不必要地模糊的公知的功能和配置的詳細(xì)描述。提供本發(fā)明的示范性實施例以便向本領(lǐng)域的技術(shù)人員更完全地解釋本發(fā)明。因此，可夸大圖中的元件的形狀、大小等，以更清楚地解釋。

在本說明書和權(quán)利要求書各處，除非明確地相反描述，否則單詞“包含/包括”以及變型諸如“包含/包括”或“包含/包括”意味著進(jìn)一步包含其它構(gòu)成元件，而不排除其它構(gòu)成元件。

此外，在本說明書中所述的術(shù)語“……單元”意味用于處理至少一個功能和操作的單元，并且可由硬件部件或軟件部件及其組合實施。

圖1是示意性地圖示電動車輛的圖，根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的保護(hù)電池組的系統(tǒng)和方法可適用于該電動車輛。

然而，應(yīng)注意，除電動車輛1之外，根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的保護(hù)電池組的系統(tǒng)和方法還可適用于使用電池的各種技術(shù)領(lǐng)域。

參照圖1，電動車輛1可包含電池10、電池管理系統(tǒng)(bms)20、電子控制單元(ecu)30、逆變器40和馬達(dá)50。

電池10是將驅(qū)動力提供到馬達(dá)50并驅(qū)動電動車輛1的電能源，并且可根據(jù)馬達(dá)50的和/或內(nèi)燃機(jī)(未圖示)的驅(qū)動來由逆變器40充電或放電。

此處，電池10的種類不被特定限制，并且電池10的實例可包含鋰離子電池、鋰聚合物電池、鎳鎘電池、鎳氫電池和鎳鋅電池。

bms20可估計電池10的狀態(tài)，并通過使用關(guān)于狀態(tài)的信息來控制電池10的充電/放電電流，并且進(jìn)一步控制接觸器的打開/閉合操作。

ecu30是用于控制電動車輛1的狀態(tài)的電子控制裝置。例如，ecu30基于關(guān)于加速器、制動器、速度等的信息來確定轉(zhuǎn)矩水平，并控制馬達(dá)50的輸出以對應(yīng)于轉(zhuǎn)矩信息。

逆變器40基于ecu30的控制信號來使電池10被充電或放電。

馬達(dá)50基于電池10的電能以及從ecu30傳輸?shù)目刂菩畔⒍?qū)動電動車輛1。

如上所述，電動車輛1是在通過從電池10接收的電能來驅(qū)動馬達(dá)50的同時被推進(jìn)，以使得當(dāng)電池10的狀態(tài)異常時，可能招致電動車輛1的故障和事故。

因此，重要的是，檢測電池10的狀態(tài)，適當(dāng)?shù)乜刂坪捅Ｗo(hù)電池10，并穩(wěn)定地操作電池10，并且在下文，將參照圖2至圖4來描述根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的保護(hù)電池組的系統(tǒng)和方法。

圖2是示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的用于保護(hù)電池組的系統(tǒng)的配置的圖，并且圖3是示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的用于保護(hù)電池組的系統(tǒng)的電路圖的圖。

參照圖2和圖3，根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的用于保護(hù)電池組的系統(tǒng)100可包含電池組110、開關(guān)單元120、檢測單元130和控制單元140。

然而，在圖2和圖3中圖示的用于保護(hù)電池組的系統(tǒng)100是示范性實施例，并且其構(gòu)成元件不限于在圖2和圖3中圖示的示范性實施例，并且必要時，一些構(gòu)成元件可被添加、改變或移除。

此外，本發(fā)明是基于電池組110的保護(hù)來作為示范性實施例描述，但電池組110是包含電池單體和電池模塊兩者的概念，以使得應(yīng)注意，本發(fā)明能夠保護(hù)電池單體和電池模塊，以及電池組110。

電池組110包含多個串聯(lián)連接的電池單體和電池模塊，并且一個或多個電池組110被配置，并且電池組110可用于積聚電能并將電能供應(yīng)到電力系統(tǒng)。

如上文參照圖1所述，形成一個或多個電池組110的電池的種類不被限制。

在此狀況下，一個或多個電池組110與外部電源電連接，并且開關(guān)單元120可設(shè)置在連接路徑上。

具體地，開關(guān)單元120安裝在一個或多個電池組110與外部電源之間，并且根據(jù)下文將描述的控制單元140的控制信號而打開/閉合，并且一個或多個電池組110和外部電源可通過開關(guān)單元120的打開/閉合操作來連接或阻斷。

也就是說，當(dāng)開關(guān)單元120操作成打開時，從外部電源供應(yīng)的電力未傳輸?shù)揭粋€或多個電池組110，并且與這相反，當(dāng)開關(guān)單元120操作成閉合時，外部電源的電力可施加到一個或多個電池組110。

開關(guān)單元120由場效應(yīng)晶體管(fet)和繼電器中的一個或多個形成，并且可設(shè)置在一個或多個電池組110的上側(cè)與下側(cè)處。

然而，應(yīng)注意，只要開關(guān)單元120執(zhí)行前述功能，配置開關(guān)單元120的接觸器的種類便不被限制，并且可各種各樣地選擇。

檢測單元130可設(shè)置在一個或多個電池組110的內(nèi)側(cè)或外側(cè)的一側(cè)處，以用于測量電池組110的物理傾斜度。

參照圖3，圖示單個檢測單元130檢測一個或多個電池組110，但所設(shè)置的檢測單元130的數(shù)目可對應(yīng)于一個或多個電池組110的數(shù)目，并且檢測單元130也可測量一個或多個電池組110中的每一個的傾斜度。

檢測單元130在其中包含傾斜度測量傳感器作為測量手段，并且以預(yù)定時間間隔測量一個或多個電池組110的傾斜度。例如，當(dāng)測量時間間隔被以兩秒設(shè)定時，檢測單元130可按兩秒的周期測量一個或多個電池組110的傾斜度，并且將測量值傳送到下文將描述的控制單元140。

如上所述，以預(yù)定間隔測量一個或多個電池組110的傾斜度的配置是為了迅速地響應(yīng)于預(yù)先可施加到電池組110的物理沖擊的目的，并且進(jìn)一步是為了通過測量之后的再測量來確保測量值的可靠性的目的。

控制單元140可用于基于由檢測單元130所測量的一個或多個電池組110的傾斜度的測量值來控制開關(guān)單元120的操作，并且可由bms自身形成，或可包含在bms中。

具體地說，控制單元140可包含：算法141，從檢測單元130接收的測量值被輸入到算法141中，并且結(jié)果值從算法141輸出；以及推動驅(qū)動器142，推動驅(qū)動器142控制開關(guān)單元120的操作。

在此狀況下，確定開關(guān)單元120的操作的控制的指令可包含在算法141中，并且可例如是確定由檢測單元130所測量的一個或多個電池組110的傾斜度的測量值是否超過預(yù)定閾值傾斜度值的指令。

此處，算法141可輸出第一結(jié)果值或第二結(jié)果值作為指令的執(zhí)行的結(jié)果。也就是說，當(dāng)檢測單元130的測量值超過閾值傾斜度值時，算法141可輸出第一結(jié)果值，并且當(dāng)檢測單元130的測量值不超過閾值傾斜度值時，算法141可輸出第二結(jié)果值。

推動驅(qū)動器142可基于算法141的結(jié)果值而產(chǎn)生開關(guān)單元120的打開或閉合操作信號。

例如，推動驅(qū)動器142可針對算法141的第一結(jié)果值而產(chǎn)生開關(guān)單元120的打開操作信號，并且針對第二結(jié)果值而產(chǎn)生開關(guān)單元120的閉合操作信號，并且所產(chǎn)生的信號可被傳送到開關(guān)單元120。

開關(guān)單元120根據(jù)從推動驅(qū)動器142接收的操作信號而執(zhí)行打開或閉合操作，并且在打開操作期間阻斷電力到一個或多個電池組110的供應(yīng)，因此防止可由電池組110的傾斜而招致的各種事故。與這相反，在閉合操作期間，可維持電力到一個或多個電池組110的供應(yīng)。

同時，推動驅(qū)動器142可控制開關(guān)單元120的操作，并且控制一個或多個電池組110的外圍外部裝置(例如空冷型風(fēng)扇和水冷型冷卻閥)以及電路部件。

具體地，當(dāng)從算法141輸出第一結(jié)果值時，推動驅(qū)動器142可產(chǎn)生斷開信號，并且將所產(chǎn)生的斷開信號傳送到外圍外部裝置和電路部件，并且因此，當(dāng)不驅(qū)動一個或多個電池組110時，推動驅(qū)動器142切斷不需要驅(qū)動的外圍外部裝置和電路部件，因此防止電力消耗。

圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的保護(hù)電池組的方法的流程圖。

當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的保護(hù)電池組的方法開始時，首先，檢測單元通過使用傾斜度測量傳感器來以預(yù)定時間間隔測量一個或多個電池組的傾斜度(s410)。

將傾斜度的所測量的測量值傳送到控制單元(s420)，并且控制單元通過算法來確定測量值是否超過電池組的預(yù)定閾值傾斜度值(s430)。

在此狀況下，當(dāng)測量值超過閾值傾斜度值時，算法輸出第一結(jié)果值(s440-1)，并且與這相反，當(dāng)測量值不超過閾值傾斜度值時，算法輸出第二結(jié)果值(s440-2)。

控制單元的推動驅(qū)動器將與第一結(jié)果值對應(yīng)的打開操作信號傳送到開關(guān)單元(s450-1)，并將與第二結(jié)果值對應(yīng)的閉合操作信號傳送到開關(guān)單元(s450-2)。

當(dāng)開關(guān)單元從推動驅(qū)動器接收到打開操作信號時，開關(guān)單元執(zhí)行打開操作，并且阻斷一個或多個電池組與外部電源之間的連接路徑(s460-1)，并且當(dāng)開關(guān)單元從推動驅(qū)動器接收到閉合操作信號時，開關(guān)單元維持閉合操作并將電力供應(yīng)到一個或多個電池組(s460-2)。

在前述中，已圖示并描述本發(fā)明的特定示范性實施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，本發(fā)明的技術(shù)精神不被附圖和所描述的內(nèi)容限制，并且在不偏離本發(fā)明的精神的情況下可按各種形式修改，并且修改被認(rèn)為在不偏離本發(fā)明的精神的情況下屬于本發(fā)明的權(quán)利要求書。