包括故障预防算法的电池管理的设备和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电池管理的设备及方法，且更具体涉及一种可防止保险丝熔断的电池管理的设备及方法，该保险丝用于防止故障造成的过充电。
[0002]本申请要求在2013年10月7日于韩国提交的韩国专利申请N0.10-2013-0119281以及在2014年10月6日于韩国提交的韩国专利申请N0.10-2014-0134309之优先权，这些专利申请通过引用并入此处。
【背景技术】
[0003]最近，对诸如膝上型计算机、视频摄像机、及移动电话等的便携式电子产品的需求正大幅提高，且电动车、混合电动车、储能电池、机器人、及卫星的开发正快速地进展，因而为了符合此一趋势，目前对可重复再充电及使用的高性能二次电池正积极地进行研宄。
[0004]目前，可用的二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、及二次锂电池等的二次电池，且在该等二次电池中，二次锂电池由于在没有记忆效应的情形下自由地充电及放电、极低的自放电率、以及比镍基二次电池高的能量密度之优点而在许多领域中受到关注。
[0005]这样的二次电池可作为单一电池胞(battery cell)来使用，但是为了用于高电压及/或高容量的电力储存装置，可通过串联及/或并联多个电池胞而使用此种二次电池。此夕卜，可以电池组的形式使用二次电池，该电池组包含多个电池胞以及用于控制等电池胞的整体充电及放电操作的各种电池管理设备。
[0006]在电池组的研宄及开发中，寻求实现电池组或电池胞的安全改善。如果由于内部短路、过量充电、过量放电、或其它原因产生的热而导致电解液分解反应或热失控(thermalrunaway)现象，则电池胞可能由于内部压力的迅速增加而爆炸。电池组中提供的电池管理设备尤其测量且监视每一电池胞的电压，而防止过量充电导致的爆炸意外。如果电池胞的电压超过临界电压，即，如果该电池胞被过量充电，则该电池管理设备断开该电池组的充电/放电线上安装的充电/放电开关，以中断大电流路径。此外，如果该保护措施失败了，则该电池组的充电/放电线上安装的保险丝将工作，从而保护该电池胞不会由于过量充电而随后可能受损。即，当该电池管理设备决定该电池胞中由于过量充电而有爆炸的危险时，该电池管理设备熔断该电池组的该充电/放电线上安装之该保险丝，以断开电路，而使该电池胞不再被充电。
[0007]这种电池管理设备经由通信线路把数据传输到外部装置，且从该外部装置接收数据，以执行各种控制算法。因此，通常以集成电路的形式制造这种管理系统。然而，由于无线互联网最近的发展以及高输出电池组的使用，各种频率的噪声或电磁波可能影响到1C。因此，当IC正在测量电池胞的电压时，可能发生错误。
[0008]如果这种电池管理设备根据错误测量的电压值而决定该电池胞被过量充电，且熔断该充电/放电线上安装的保险丝，则电池组将变得无法使用。在此种情形中，为了使该电池组能够被使用，制造商或操作人员应拾起该电池组，检查电池胞的状态，然后更换保险丝。
[0009]如前文所述，当根据错误测量的电压值熔断电池组中包含的保险丝而断开电路时，经济上的损失及时间上的损失是相当大的。因此，对于可减少电池胞电压测量操作以及甚至保险丝熔断操作期间将发生的故障的可能性的算法有不断上升的需求。
【发明内容】
[0010]技术问题
[0011]本公开被设计用于解决上述的问题，且本公开涉及提供一种电池管理设备及方法，具有可防止保险丝因错误测量的电压值而被不可逆地熔断的配置和算法。
[0012]技术方案
[0013]为了实现上述目的，根据本公开的一个方面的电池管理设备包含:保险丝，设置在电池组的充电/放电线上；辅助控制单元，所述辅助控制单元被配置成测量所述电池组中包含的电池胞的电压，且被配置成当所测量的电压值或第一电压值高于预设的第一参考电压值时输出熔断信号或用于熔断所述保险丝的信号；以及主控单元，所述主控单元被配置成测量所述电池组中包含的电池胞的电压，且被配置成在第一条件被满足且第二条件被满足时熔断所述保险丝，在所述第一条件下所测量的电压值或第二电压值高于预设的第二参考电压值，且在所述第二条件下从所述辅助控制单元接收所述熔断信号。
[0014]所述主控单元被配置成在所述第二条件被满足之后确定所述第一条件是否被满足。
[0015]所述主控单元被配置成在所述第二条件被满足且所述第一条件并未被满足时输出用于指示所述辅助控制单元已故障的故障信号。
[0016]该电池管理设备可进一步包含:第一线，把所述辅助控制单元电连接到所述保险丝；第二线，从所述第一线分支出来，该第二线把第一节点电连接到所述主控单元，所述第一节点是所述第一线和所述第二线的分支点；以及保险丝开关，设置在把所述第一节点连接到所述保险丝的所述第一线上，通过所述主控单元的控制而导通所述保险丝开关，其中，所述主控单元被配置成在所述第一条件及所述第二条件被满足时接通该保险丝开关而让从所述辅助控制单元输出的熔断信号流进所述保险丝以熔断该保险丝。
[0017]该辅助控制单元可包含:电压测量模块，被配置成测量所述电池胞的电压；模/数转换器，被配置成把所测量的电压值转换为数字电压值；以及存储器单元，被配置成储存所测量的电压值和预设的参考电压值之。
[0018]该主控单元可包含:电压测量模块，被配置成测量所述电池胞的电压；模/数转换器，被配置成把所测量的电压值转换为数字电压值；以及存储器单元，被配置成储存所测量的电压值及预设的参考电压值。
[0019]为了实现上述目的，根据本公开的另一方面的电池组包含上述该电池管理设备以及被串联或并联连接的多个电池胞。
[0020]为了实现上述目的，根据本公开的另一方面的储能系统(energy storagesystem)包含上述电池组。
[0021]为了实现上述目的，根据本公开的另一方面的电池充电系统包含上述电池组以及用于供电给该电池组的充电器。
[0022]为了实现上述目的，根据本公开的另一方面的电池操作系统包含上述电池组以及利用该电池组的电能供电的负载。
[0023]为了实现上述目的，根据本公开的另一方面的电池管理方法可包含下列步骤:由辅助控制单元测量电池组中包含的电池胞的电压；当所测量的电压值或第一电压值高于预设的第一参考电压值时，由该辅助控制单元输出熔断信号或用于熔断保险丝的信号；由主控单元测量该电池组中包含的电池胞的电压；由该主控单元确定第一条件是否被满足且第二条件是否被满足，在所述第一条件下所测量的电压值或第二电压值高于预设的第二参考电压值，且在所述第二条件下从所述辅助控制单元接收到所述熔断信号；以及当所述第一条件及所述第二条件被满足时，由该主控单元熔断该保险丝。
[0024]由所述主控单元执行的确定可包括:在所述第二条件被满足之后，确定所述第一条件是否被满足。
[0025]该方法可进一步包含:当所述主控单元确定所述第二条件被满足且所述第一条件并未被满足时，由该主控单元输出用于指示所述辅助控制单元已故障的故障信号。
[0026]输出该熔断信号可包含:由所述辅助控制单元经由第一线和第二线输出该熔断信号，所述第一线把该辅助控制单元电连接到该保险丝，自该第一线分支出来所述第二线，且所述第二线把第一节点电连接到该主控单元，该第一节点是该第一线及该第二线的分支点，且此时把该第一节点连接到该保险丝的该第一线上设置的保险丝开关保持在断开状态；以及熔断该保险丝包括:由所述主控单元导通所述保险丝开关，而让自该辅助控制单元输出的熔断信号流进该保险丝。
[0027]由所述辅助控制单元测量电池组中包含的电池胞的电压可包括:由该辅助控制单元测量该电池胞的电压；由该辅助控制单元把所测量的电压值转换为数字电压值；以及由该辅助控制单元储存所转换的电压值作为第一电压值。
[0028]由该主控单元测量该电池组中包含的电池胞的电压可包括:由该主控单元测量该电池胞的电压；由该主控单元把所测量的电压值转换为数字电压值；以及由该主控单元储存所转换的电压值作为第二电压值。
[0029]有益效果
[0030]根据本公开的一个方面，在从该辅助控制单元输出熔断信号之后，不立即执行保险丝的熔断，而是在该主控单元确定该电池胞被过量充电之后才执行保险丝的熔断。因此，本公开可显著地减少根据因该辅助控制单元的错误而导致的该电池胞的错误测量的电压值而将该电池组的保险丝熔断的可能性。因此，本公开可将保险丝被错误地熔断且该电池组变得无法使用