电池设备、电池管理系统及用于校正测量电压的方法与流程

1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年7月20日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请no.10-2020-0089445的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文中。
3.所描述的技术涉及电池设备、电池管理系统及用于校正测量电压的方法。


背景技术：

4.电动车辆或混合动力车辆是通过主要使用电池作为电源驱动马达获得动力的车辆。正在积极研究电动车辆，因为电动车辆是可以解决内燃车辆污染和能源问题的替代品。可充电电池用于除电动车辆以外的各种外部设备。
5.除了电池用作驱动马达之外，电池还用作向各种处理器提供电压(如，12v)的电源。车辆的处理器与其他处理器通过使用这样的电源，通信以检查控制装置的状态并指示操作。此外，车辆的处理器发送电池中使用的诸如继电器之类的接触器的开/关命令，并且电池管理系统的处理器根据来自车辆处理器的命令控制继电器的开/关操作。
6.电流量可以根据继电器的开/关操作而增加。由于由电流引起的电压降，导致电池管理系统的处理器测量到的电源电压可能与车辆处理器测量到的电源电压不同。因此，即使对两个处理器应用相同的逻辑，也可能出现不能执行相同操作的情况。


技术实现要素：

7.技术问题
8.一些实施方式可以提供能够校正由电池管理系统的处理器测量到的电压的电池设备、电池管理系统及用于校正测量电压的方法。
9.技术方案
10.根据实施方式，提供了一种电池设备，其包括电池组和连接至电池组的电池管理系统。电池管理系统可以包括：电路，其被提供来自电源的电压并且被配置为用于管理电池组；以及处理器，其被配置为测量从电源提供的电压并基于电路中出现的电压降来校正测量到的电压。
11.在一些实施方式中，电压降可以包括连接电源和电路的导线两端的电压降。
12.在一些实施方式中，电路可以包括二极管，该二极管具有连接至将电源和电路的导线连接的阳极，并且被配置为通过阴极将来自电源的电压传送至电路。电压降可以包括二极管的正向电压降。
13.在一些实施方式中，电压降还可以包括导线两端的电压降。
14.在一些实施方式中，处理器可以基于校正后的电压确定对电路的控制。
15.在一些实施方式中，处理器可以与连接至电池设备的外部设备的处理器通信，并且可以从外部设备的处理器接收命令以控制电路。
16.在一些实施方式中，电路可以包括：加热电阻器，其被配置为对电池组进行加热；
第一继电器，其连接在加热电阻器的第一端子和电池组的正极端子之间，并被配置为基于来自电源的电压进行操作；以及第二继电器，其连接在加热电阻器的第二端子和电池组的负极端子之间，并被配置为基于来自电源的电压进行操作。处理器可以控制第一继电器和第二继电器的操作。用于基于电压降校正测量到的电压的校正值可以依据第一继电器和第二继电器的状态而变化。
17.在一些实施方式中，第一继电器和第二继电器闭合的状态的校正值可以大于第一继电器和第二继电器中的一个闭合且另一个打开的状态的校正值。第一继电器和第二继电器中的一个闭合且另一个打开的状态的校正值可以大于第一继电器和第二继电器打开的状态的校正值。
18.在一些实施方式中，处理器可以通过将校正值添加到测量到的电压，来校正测量到的电压。
19.在一些实施方式中，第一继电器可以包括连接在加热电阻器的第一端子和电池组的正极端子之间的第一开关和被配置为驱动第一开关的第一继电器线圈。第二继电器可以包括连接在加热电阻器的第二端子和电池组的负极端子之间的第二开关和被配置为驱动第二开关的第二继电器线圈。电路还可以包括连接至第一继电器线圈的第一驱动器和连接至第二继电器线圈的第二驱动器。处理器可以控制第一驱动器以将来自电源的电压提供给第一继电器线圈，以及控制第二驱动器以将来自电源的电压提供给第二继电器线圈。
20.根据另一实施方式，提供了一种由处理器测量并校正电路中使用的电源的电压的方法，该电路被配置为管理电池组。该方法包括：测量电源的电压；确定电路的状态；基于电路的状态确定校正值；以及基于校正值来校正测量到的电压。
21.在一些实施方式中，该方法还可以包括：基于校正后的电压，确定对电路的控制。
22.在一些实施方式中，确定校正值可以包括基于根据电路的状态的电压降来确定校正值。
23.在一些实施方式中，电路的状态可以包括电路中包括的多个继电器的状态。
24.根据又一实施方式，提供一种连接至电池组的电池管理系统。电池管理系统包括：电路，其被提供来自电源的电压并且被配置为用于管理电池组；以及处理器，其被配置为控制电路，测量从电源提供的电压，并基于电路中出现的电压降来校正测量到的电压。
25.技术效果
26.根据实施方式，即使根据继电器的状态在电池管理系统的电路中出现电压降，也可以基于电压降来校正由处理器测量到的电压。
附图说明
27.图1是示出了根据实施方式的电池设备的图。
28.图2是用于说明根据实施方式的电池管理系统的图。
29.图3是示出了根据继电器的状态的二极管的正向电压的图。
30.图4是示出根据继电器的状态的导线两端的电压降的图。
31.图5是示出了根据实施方式的用于校正测量电压的方法的流程图。
32.图6是示出了根据另一实施方式的校正测量电压的方法的流程图。
33.图7是示出了根据又一实施方式的校正测量电压的方法的流程图。
具体实施方式
34.在下面的详细描述中，已经通过示例的方式简单地示出和描述了仅一些实施方式。本领域技术人员将意识到，所描述的实施方式可以以各种不同方式进行修改，所有这些都不脱离本发明的精神或范围。因此，附图和描述在本质上被认为是示例性的而非限制性的。贯穿说明书，相似的附图标记指代相似的元件。
35.当描述了元件“连接”至另一元件时，应理解该元件可以直接连接至另一元件，或者可以通过第三元件连接至另一元件。另一方面，当描述了元件“直接连接”至另一元件时，应理解该元件不通过第三元件连接至另一元件。
36.如本文所用的，单数形式可以旨在也包括复数形式，除非使用了诸如“一个”或“单个”之类的明确表述。
37.在参照附图描述的流程图中，可以改变操作或步骤的次序，若干个操作或步骤可以合并，可以分割某个操作或步骤，以及可以不执行特定的操作或步骤。
38.图1是示出了根据实施方式的电池设备的图。
39.参照图1，电池设备100具有能够通过正极链接端子dc( )和负极链接端子dc(-)电连接至外部设备10的结构。当外部设备是负载时，电池设备100通过作为向负载供电的电源操作而放电。作为负载而操作的外部设备10可以是例如电子装置、移动设备或储能系统(ess)。移动设备例如可以是诸如电动车辆、混合动力车辆、智能移动体之类的车辆。
40.电池设备100包括电池组110、开关121和122以及电池管理系统(bms)130。
41.电池组110包括多个电池单元(未示出)，并具有正极端子pv( )和负极端子pv(-)。在一些实施方式中，电池单元可以是可充电单元。在实施方式中，在电池组110中，预定数量的电池单元串联连接以配置提供期望的电力的电池模块。在另一实施方式中，在电池组110中，预定数量的电池模块可以串联或并联连接以提供期望的电力。
42.开关121连接在电池组110的正极端子pv( )和电池设备100的正极链接端子dc( )之间。开关122连接在电池组110的负极端子pv(-)和电池设备100的负极链接端子dc(-)之间。开关121和122可以由电池管理系统130的处理器控制，以控制电池组110和外部设备10之间的电连接。在一些实施方式中，开关121和122中的每一个可以是由继电器形成的接触器。在一些实施方式中，电池设备100还可以包括分别用于控制开关121和122的驱动电路(未示出)。
43.电池管理系统130可以包括各种监测电路(未示出)和处理器(未示出)。各种感测电路可以监测电池组110的电压、温度、电流等。处理器可以基于由各种监测电路监测的信息来确定电池组110的状态。处理器可以是例如微控制器单元(mcu)。电池管理系统130还可以包括用于控制电池组110的温度的加热装置(未示出)，并且处理器可以控制加热装置的操作。
44.电池设备100或外部设备10还可以包括作为提供用于操作电池管理系统130的电压的电源的电池。电源也可以向外部设备10(例如，车辆中的处理器)提供电压。在这种情况下，电池管理系统130中由于加热装置的操作而出现电压降，使得电池管理系统130的处理器测量到的电源电压与车辆处理器测量到的电源电压之间可能出现误差。在下文中，描述用于校正这种误差的实施方式。
45.图2是用于说明根据实施方式的电池管理系统的图。
46.参照图2，电源21通过导线22向外部设备20(例如，车辆)的处理器24提供电压vs，并通过导线23向电池管理系统200提供电压vs。在一些实施方式中，电源21可以包括电池。电池21可以提供例如12v的电压。在一些实施方式中，电池21可以是铅酸电池或锂离子电池。
47.车辆的处理器24与车辆的其他处理器通信并发出用于开启/关闭各种装置的命令。此外，处理器24测量从电池21提供的电压vs。为此，车辆还可以包括电压感测电路。在一些实施方式中，电压感测电路可以包括串联连接在导线22和接地端子之间的两个电阻器r11和r12。电压vs可以被两个电阻r11和r12分压，分压后的电压可以传送到处理器24。在一个实施方式中，电压感测电路还可以包括用于将分压后的电压转换为数字信号的模数转换器。处理器24可以检查电压检测电路检测到的电池21的电压vs。
48.电池管理系统200连接至电池组25，并包括处理器210和用于管理电池组25的管理电路。处理器210测量从电池21提供的电压vs。为此，管理电路还可以包括电压感测电路。在一些实施方式中，电压感测电路可以包括串联连接在导线23和接地端子之间的两个电阻器r21和r22。电压vs可以被两个电阻r21和r22分压，分压后的电压可以传送到处理器210。在一个实施方式中，电压感测电路还可以包括用于将分压后的电压转换为数字信号的模数转换器。处理器210可以检查电压检测电路检测到的电池21的电压vs。
49.在一些实施方式中，处理器210可以与车辆的处理器24通信以传送电池组25的信息。电池组25的信息可以包括电池组25的电池电压和电池组的温度25。车辆的处理器24可以基于电池组25的信息向处理器210发送命令。在一个实施方式中，控制器局域网(can)通信可以用于处理器210和处理器24之间的通信。
50.在一些实施方式中，管理电路可以包括加热装置。加热装置是用于加热电池组25的装置，并且包括加热电阻器rh、继电器220和230、以及驱动器240和250。加热电阻器rh在电流流动时产生热量以加热电池组25，从而提高温度。继电器220包括继电器开关221和用于驱动继电器开关221的继电器线圈222，继电器230包括继电器开关231和用于驱动继电器开关231的继电器线圈232。继电器开关221连接在电池组25的正极端子pv( )与加热电阻器rh的第一端子之间，而继电器开关231连接在电池组25的负极端子与加热电阻器rh的第二端子之间。当继电器开关221和231接通(turned on)时，电流从电池组25流向加热电阻器rh，从而可以加热电池组25。驱动器240的第一端子接收来自导线23的电压vs，驱动器240的第二端连接至继电器线圈222的第一端子，而继电器线圈222的第二端子连接到接地端。驱动器250的第一端子接收来自导线23的电压vs，驱动器250的第二端子连接至继电器线圈232的第一端子，继电器线圈232的第二端子连接到接地端。
51.驱动器240和250分别响应于来自处理器210的使能信号将电压vs从导线23传送到继电器线圈222和232。因此，电流在继电器线圈222和232中流动，使得继电器开关221和231可以分别被继电器线圈222和232接通。驱动器240和250中的每一个可以包括响应于来自处理器210的使能信号而接通的开关。在一些实施方式中，车辆的处理器24可以从处理器210接收电池组25的温度并且在电池组25的温度低于参考温度时向处理器210传送闭合继电器220和230的命令。处理器210可以响应于来自处理器24的命令将使能信号传送至驱动器240和250。闭合继电器可以是指继电器的on(开启)，而打开继电器可以是指继电器的off(关断)。
52.在一些实施方式中，可以去除继电器220和230中的一个。例如，当去除继电器230时，加热电阻器rh的第二端子连接至接地端子，并且流经加热电阻器rh的电流可以由继电器220控制。
53.在一些实施方式中，电池管理系统200还可以包括二极管d1，以保护电池21免受继电器线圈222和232产生的反向电压的影响。在这种情况下，二极管d1的阳极可以是连接至导线23，并且电压vs可以通过二极管d1的阴极传送到继电器220和230。
54.在一些实施方式中，还可以包括dc/dc转换器260，以向继电器线圈222和232提供固定电压vs。dc/dc转换器260的输入端子可以连接至二极管d1的阴极，并且固定电压vs可以通过dc/dc转换器260的输出端子传送至继电器220和230。
55.在这种情况下，车辆的处理器24测量到的电池21的电压与电池管理系统200的处理器210测量到的电池21的电压之间可能出现误差。例如，当作为车辆的处理器24测量电池21的电压vs的结果，电池21的电压vs被测量为12v的正常电压时，处理器24可以向电池管理系统200的处理器210传送闭合继电器220和230的命令。因此，处理器210可以测量电池21的电压，然后如果测量结果为12v则输出闭合继电器220的信号。在输出闭合继电器220的信号之后和输出闭合继电器230的信号之前，处理器210可以再次测量电池21的电压。在这种情况下，驱动器240被开启以闭合继电器220，使得在继电器线圈222中流动的电流可以增加。由于导线23两端的电压降以及在继电器线圈222中流动的电流导致二极管d1的正向电压增加，因此处理器210测量到的电池21的电压vs可以是比12v低的10v。然后，处理器210可以确定用10v难以提供足以闭合继电器230的电力，然后不闭合继电器230。
56.这样，虽然因为导线22几乎不会发生电压降所以车辆的处理器24可以准确地测量电池21的电压，但是电池管理系统200的处理器210测量到的电池21的电压可以由于导线23两端的电压降和二极管d1的正向电压而可以低于实际电压。结果，两个处理器24和210对电池21的电压测量结果之间可能出现误差。在这种情况下，由于两个处理器24和210使用相同的控制逻辑，因此它们可以根据不同的电压测量结果执行不同的操作。在下文中，描述用于校正电压测量误差的实施方式。
57.图3是示出了根据继电器的状态的二极管的正向电压的图，而图4是示出了根据继电器的状态的导线两端的电压降的图。
58.参照图3，当继电器(图2中的220和230)二者都打开时，最小电流id流经二极管(图2中的d1)，而当继电器220和230二者都闭合时，最大电流id流经二极管d1。当两个继电器220和230中的一个打开而另一个闭合时流过(flowing)的电流id大于当继电器220和230二者都打开时流过的电流id，并且小于当继电器220和230二者都闭合时流过的电流id。随着电流id增加，二极管d1的正向电压降vf也增加。因此，正向电压降vf在继电器220和230二者都打开时也最小，并且在继电器220和230二者都闭合时最大。
59.参照图4，当继电器(图2中的220和230)二者都打开时，最小电流id流过导线(图2中的23)，而当继电器220和230二者都闭合时，最大电流id流过导线23。当两个继电器220和230中的一个打开而另一个闭合时流过的电流id大于当继电器220和230二者都打开时流过的电流id，并且小于当继电器220和230二者都闭合时流过的电流id。随着电流id增加，由于导线23的电阻引起的导线23两端的电压降vr也增加。结果，当继电器220和230二者都打开时，电压降vr也是最小的，而当继电器220和230二者都闭合时，电压降vr是最大的。依据电
池管理系统中使用的电路，当继电器220和230二者都打开时，电流id可以为零。在这种情况下，正向电压降vr也可以为零。
60.接下来，参照图5至图7描述根据各种实施方式的用于校正测量电压的方法。
61.图5是示出了根据实施方式的用于校正测量电压的方法的流程图。
62.参照图5，在s510，电池管理系统的处理器(图2中的210)测量电池(图2中的21)的电压。此外，在s520，处理器210检查继电器(图2中的220或230)的当前状态。步骤s510和s520可以同时进行，也可以先执行两个步骤中的任意一个。
63.当继电器220和230二者都打开时，处理器210在s530基于在继电器220和230二者都打开的状态下二极管(图2中的d1)的正向电压降，校正测量到的电池电压v
bms
，并输出校正后的电池电压vs。在一些实施方式中，在s530，处理器210可以通过向测量到的电池电压v
bms
添加根据在继电器220和230两者都打开的状态下的二极管d1的正向电压降的校正值vf
off
，来校正测量到的电池电压v
bms
。
64.当继电器220和230之一打开而另一个闭合时，处理器210在s540基于在继电器220和230之一打开的状态下二极管d1的正向电压降，来校正测量到的电池电压v
bms
，并输出校正后的电池电压vs。在一些实施方式中，在s540，处理器210可以通过向测量到的电池电压v
bms
添加根据在继电器220和230之一打开的状态下二极管d1的正向电压降的校正值vf
off/on
，来校正测量到的电池电压v
bms
。
65.当继电器220和230二者都闭合时，处理器210在s550处基于在继电器220和230二者都闭合的状态下二极管d1的正向电压降，校正测量到的电池电压v
bms
，并输出校正后的电池电压vs。在一些实施方式中，在s550，处理器210可以通过向测量到的电池电压v
bms
添加根据在继电器220和230二者都闭合的状态下二极管d1的正向电压降的校正值vf
on
，来校正测量到的电池电压v
bms
。
66.在步骤s530、s540和s550计算的校正后的电池电压vs可以如下式1所示。
67.式1
[0068][0069]
在一些实施方式中，在s560，处理器210可以基于校正后的电池电压vs根据来自车辆的处理器的命令来应用逻辑。在一个实施方式中，在s560，处理器210可以基于校正后的电池电压vs确定是否控制继电器220和230。
[0070]
在一些实施方式中，当继电器220的产品与继电器230的产品不同时，根据在继电器220打开且继电器230闭合的状态下二极管d1的正向电压降的校正值可能与根据在继电器230闭合且继电器230打开的状态下二极管d1的正向电压降的校正值不同。
[0071]
在一些实施方式中，可以在如图3所示测量二极管d1的根据继电器的状态的正向电压降之后，计算根据二极管d1的基于继电器的状态的正向电压降的校正值。在一个实施方式中，根据二极管d1的正向电压降的校正值可以已经存储在处理器210或处理器210可访问的储存装置中。
[0072]
根据上述实施方式，即使根据继电器220和230的状态出现二极管d1的正向电压
降，也可以基于二极管d1的正向电压降来校正由处理器210测量到的电池21的电压，从而能够减小两个处理器24和210测量到的电压之间的误差。因此，可以防止应用相同逻辑的两个处理器24和210执行不同的操作。
[0073]
图6是示出了根据另一实施方式的校正测量电压的方法的流程图。
[0074]
参照图6，在s610，电池管理系统的处理器(图2中的210)测量电池(图2中的21)的电压。此外，在s620，处理器210检查继电器(图2中的220和230)的当前状态。步骤s610和s620可以同时执行，或者可以首先执行两个步骤中的任意一个。
[0075]
当继电器220和230二者都打开时，处理器210在s630基于在继电器220和230二者都打开的状态下导线(图2中的23)两端的电压降，来校正测量到的电池电压v
bms
，并输出校正后的电池电压vs。在一些实施方式中，在s630，处理器210可以通过向测量到的电池电压v
bms
添加根据在继电器220和230二者都打开的状态下导线23两端的电压降的校正值vr
off
，来校正测量到的电池电压v
bms
。
[0076]
当继电器220和230之一打开而另一个闭合时，处理器210在s640基于在继电器220和230之一打开的状态下导线23两端的电压降来校正测量到的电池电压v
bms
，并输出校正后的电池电压vs。在一些实施方式中，在s640，处理器210可以通过向测量到的电池电压v
bms
添加根据在继电器220和230之一打开的状态下导线23两端的电压降的校正值vr
off/on
，来校正测量到的电池电压v
bms
。
[0077]
当继电器220和230二者都闭合时，在s650处，处理器210基于在继电器220和230二者都闭合的状态下导线23两端的电压降来校正测量到的电池电压v
bms
，并输出校正后的电池电压vs。在一些实施方式中，在s650，处理器210可以通过向测量到的电池电压v
bms
添加根据在继电器220和230两者都闭合的状态下导线23两端的电压降的校正值vr
on
，来校正测量到的电池电压v
bms
。
[0078]
在步骤s630、s640和s650中计算出的校正后的电池电压vs可以如下式2所示。
[0079]
式2
[0080][0081]
在一些实施方式中，在s660，处理器210可以基于校正后的电池电压vs根据来自车辆的处理器的命令来应用逻辑。在一个实施方式中，处理器210可以在s660基于校正后的电池电压vs确定是否控制继电器220和230。
[0082]
在一些实施方式中，当继电器220的产品与继电器230的产品不同时，根据在继电器220打开且继电器230闭合的状态下导线23两端的正向电压降的校正值可能与根据在继电器230闭合且继电器230打开的状态下导线23两端的正向电压降的校正值不同。
[0083]
在一些实施方式中，可以在如图4所示测量根据继电器的状态的导线23两端的正向电压降之后，计算根据基于继电器的状态的导线23两端的正向电压降的校正值。在一个实施方式中，根据导线23两端的正向电压降的校正值可以已经存储在处理器210或处理器210可访问的储存装置中。
[0084]
根据上述实施方式，即使根据继电器220和230的状态出现导线23两端的电压降，也能够基于导线23两端的电压降来校正由处理器210测量到的电池21的电压，从而能够减
小两个处理器24和210测量到的电压之间的误差。因此，可以防止应用相同逻辑的两个处理器24和210执行不同的操作。
[0085]
图7是示出了根据又一实施方式的校正测量电压的方法的流程图。
[0086]
参照图6，在s710，电池管理系统的处理器(图2中的210)测量电池(图2中的21)的电压。此外，在s720，处理器210检查继电器(图2中的220和230)的当前状态。步骤s710和s720可以同时执行，或者可以首先执行两个步骤中的任意一个。
[0087]
当继电器220和230二者都打开时，在s730，处理器210基于在继电器220和230二者都打开的状态下二极管(图2中的d1)的正向电压降和导线(图2中的23)两端的电压降，来校正测量到的电池电压v
bms
，并输出校正后的电池电压vs。在一些实施方式中，在s730，处理器210可以通过向测量的电池电压v
bms
添加在继电器220和230二者都打开的状态下根据二极管d1的正向电压降的校正值vf
off
和根据导线23两端的电压降的校正值vr
off
，来校正测量到的电池电压v
bms
。
[0088]
当继电器220和230之一打开而另一个闭合时，在s740，处理器210基于在继电器220和230之一打开的状态下二极管d1的正向电压降和导线23两端的电压降，来校正测量到的电池电压v
bms
，并输出校正后的电池电压vs。在一些实施方式中，在s740，处理器210可以通过向测量到的电池电压v
bms
添加在继电器220和230之一打开的状态下根据二极管d1的正向电压降的校正值vf
off/on
和根据导线23两端的电压降的校正值vr
off/on
，来校正测量到的电池电压v
bms
。
[0089]
当继电器220和230二者都闭合时，在s750，处理器210基于在继电器220和230二者都闭合的状态下二极管d1的正向电压降和导线23两端的电压降，来校正测量到的电池电压v
bms
，并输出校正后的电池电压vs。在一些实施方式中，在s750，处理器210可以通过向测量的电池电压v
bms
添加在继电器220和230二者都闭合的状态根据二极管d1的正向电压降的校正值vf
on
和根据导线23两端的电压降的校正值vr
on
，校正测量到的电池电压v
bms
。
[0090]
在步骤s730、s740和s750中计算的校正后的电池电压vs可以如下式3所示。
[0091]
式3
[0092][0093]
在一些实施方式中，在s760，处理器210可以基于校正后的电池电压vs根据来自车辆的处理器的命令来应用逻辑。在一个实施方式中，在s760，处理器210可以基于校正后的电池电压vs确定是否控制继电器220和230。
[0094]
根据上述实施方式，即使根据继电器220和230的状态出现二极管d1的正向电压降和导线23两端的电压降，也可以基于二极管d1的正向电压降和导线23两端的电压降来校正由处理器210测量到的电池21的电压，从而能够减小两个处理器24和210测量到的电压之间的误差。因此，可以防止应用相同逻辑的两个处理器24和210执行不同的操作。
[0095]
虽然已经结合目前被认为是实际实施方式的内容描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施方式。相反，本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。