一种电池组保护方法及装置与流程

1.本发明涉及一种电池组保护方法及装置，以电压波形的倾斜度变化为基础，精密追踪电池组中串并联连接的各单位二次电池的电压变化趋势，当观测到单位二次电池发生异常时，实施保护动作，同时向用户发出警告，保护动作即使该电池组的整体电压在正常范围内也会实施。


背景技术：

2.二次电池因具有广泛的产品应用性以及具有高能量密度等电气特性，不仅广泛应用于便携式机器，还普遍应用于由电力驱动源驱动的电动汽车(ev,electric vehicle)或混合动力汽车(hev,hybrid electric vehicle)等。
3.这种二次电池不仅可以大幅减少化石燃料的使用，而且完全不会因使用能源产生副产品，因此作为环保和提高能源效率的新能源而备受关注。
4.二次电池的结构主要包括正极及负极、隔膜、活性物质、电解液等，根据其构成要素之间的电化学反应，可反复充电放电。例如，聚合物锂离子电池的工作电压约为3.0v～4.2v。
5.因此，为了获得能够应用于电动汽车等的大功率电池组，将多个单位二次电池(cell)串并联连接，构成电池组。
6.同时，这种电池组应用了能够控制发动机等驱动负荷的电力供应、测量电流或电压等的电气特性值、控制充电放电、控制电压均衡(equalization)、推测soc(state of charge)等的算法，还应用了监控和控制二次电池状态的bms(battery management system)。
7.以锂离子系列电池组为例说明，在使用锂离子系列电池组时，为了消除锂本身的不稳定性，会安装使用电池保护模块(pcm)或bms。
8.但是，多个单位二次电池串并联连接形成的电池组，其结构特性是当电池组处于正常运转的情况时，不会实施特别的保护动作，只有当超过非正常动作出现的临界值时才会实施保护动作，因此对电池组的保护方式过于被动。
9.换句话说，目前对电池组的保护方式是以电池组的整体动作为标准，只有当满足保护条件时，以事后处理的方式进行，因此在其效率方面存在局限性。


技术实现要素：

10.本发明的实施例提供了一种电池组保护方法，以电压波形的倾斜度变化为基础，精密追踪电池组中串并联连接的各单位二次电池的电压变化趋势，当观测到单位二次电池发生异常时，实施保护动作，同时向用户发出警告，保护动作即使该电池组的整体电压在正常范围内也会实施。
11.同时，本发明的实施例还提供了一种电池组保护装置，即使电池组的整体电压在正常范围内，当部分单位二次电池出现异常时，也可以事先发现并采取措施，从而事先防止
该电池组出现爆炸或起火等事故。
12.本发明是通过如下的技术方案来实现：
13.一种电池组保护方法包括：逐个观测电池组中串并联连接的各单位二次电池的电压变化的步骤和当观测到在所述单位二次电池中属于事先设定的异常状态的单位二次电池时，实施保护动作的步骤。
14.同时，电池组的保护方法还可以包括当观测到所述单位二次电池属于所述异常状态时，向用户发出警告的步骤。
15.另外，判断所述异常状态的标准可以是根据所述各单位二次电池的电压波形的倾斜度来判断。
16.另外，判断所述异常状态的方式可以是：判断电压波形的倾斜度变化与其他单位二次电池的倾斜度变化不同的特定的单位二次电池为异常状态，或者判断因电压下降或上升率引起的倾斜度变化大于事先设定的正常等级的单位二次电池为异常状态。
17.一种电池组保护装置包括：逐个观测电池组中串并联连接的单位二次电池的电压变化的电池监控部和为判断所述单位二次电池的异常，事先设定判别异常的条件，以所述电池监控部观测的信息以及已设定的所述异常判别条件为基础，逐个判别所述单位二次电池是否异常的处理器以及根据所述处理器判断异常后发出的控制信号执行保护处理动作的保护处理部。
18.另外，该电池组保护装置还包括通过所述处理器判断异常而发出的控制信号进行启动，并向用户告知所述电池组的异常状态的警告部。
19.另外，所述处理器判断所述异常的方式可以是：相互比较所述各单位二次电池的电压波形倾斜度变化的图表形状的方式，或者以事先设定的电压下降或上升率的正常等级为标准，判断电压下降或上升率大于所述正常等级的单位二次电池为异常状态的方式。
20.本发明的有益效果如下：
21.本发明实施例以电压波形的倾斜度变化为基础，精密追踪电池组中串并联连接的各单位二次电池的电压变化趋势，当观测到单位二次电池发生异常时，实施保护动作，同时向用户发出警告，保护动作即使该电池组的整体电压在正常范围内也会实施，以便提前防止该电池组发生问题。
22.另外，即使电池组的整体电压在正常范围内，如果部分单位二次电池出现异常，通过事先发现并采取措施，从而事先防止该电池组发生爆炸或起火等事故。
附图说明
23.图1是本发明实施例电池组保护方法的流程图；
24.图2是本发明实施例的电池组保护方法中关于观测到电池组中单位二次各电池的电压波形处于正常状态的示例图；
25.图3和图4是本发明实施例的电池组保护方法中关于观测到电池组中单位二次电池的电压波形处于异常状态的示例图；
26.图5是本发明实施例有关电池组保护装置的结构示意图。
27.其中，10、电池组，11、单位二次电池，100、电池监控部，200、处理器，300、保护处理部，400、警告部。
具体实施方式
28.以下有关本发明的详细说明可以参照实施本发明的实施例和展示该实施例的附图。为使本领域从业人员能够充分实施此发明，这些实施例进行了详细的说明。应该理解的是，本发明的不同实施例彼此虽各不相同，但彼此之间无需相互排斥。例如，在此记载的特定形状、结构及特性可以在不脱离一个实施例、不脱离本发明的思想及范围的情况下，由其他实施例实现。另外，还应当理解，在不脱离本发明的思想和范围的情况下，每个记载的实施例内的个别构成要素的位置或配置是可以发生变化的。
29.因此，后述的详细说明并非出于限定意义，只要适当地说明本发明的范围，则只限于那些与要求项主张的事项均等的所有范围以及附加的要求项。附图中类似的参照符号是指各个方面相同或相似的功能。
30.本发明中使用的术语在考虑本发明功能的同时，尽可能选择了目前广泛使用的通用术语，但也可能会因从事本领域的技术人员的意图或判例、新技术的出现等而有所不同。另外，在某些情况下，也有由申请人任意选定的术语，在这种情况下，将在相应发明的说明部分详细说明其含义。因此，在本发明中使用的术语并不是单纯的术语名称，而是基于该术语所具有的意义和本发明的整体内容来定义的。
31.本发明中，当整体中的某些部分"包含"某些构成要素时，这意味着只要没有特别相反的记载，就可以包括其他构成要素，而不是排除其他构成要素。另外，在说明书上记载的"
…
部"、"
……
模块"等术语至少是指处理一个功能或处理一个动作的单位，这可以通过硬件或软件来实现，也可通过硬件和软件的结合来实现。
32.实施例一：
33.参考图1至图5，其说明了本发明实施例的电池组保护方法及装置。
34.首先，参考图1至图4，其说明了本发明实施例的电池组保护方法。
35.图1是本发明实施例的有关电池组保护方法的流程示例图。
36.如图1所示，步骤s110为，逐个观测电池组中串并联连接的各单位二次电池的电压变化。
37.步骤s120为，当观测到在上述单位二次电池中当属于事先设定的异常状态的单位二次电池时，实施保护动作。
38.在此，判断上述异常状态的标准可能是根据上述各单位二次电池的电压波形的倾斜度。例如,判断电压波形的倾斜度变化与其他单位二次电池的倾斜度变化不同的特定的单位二次电池为异常状态，或者判断因电压下降或上升率引起的倾斜度变化大于事先设定的正常等级的单位二次电池为异常状态。
39.详细进行说明即，多个单位二次电池串并联连接形成的电池组根据其制作条件或使用条件，部分单位二次电池的焊接部位可能会脱落，因此，只对维持相互连接状态的单位二次电池进行充电和放电，那么连接中断的单位二次电池，其电压下降或上升率则会大于正常状态。
40.另外，另一例子是，由于振动等原因，在汇流排上发生接触不良的单位二次电池，根据充/放电温度，该单位二次电池的电极及汇流排会反复发生粘连和脱落，因此该单位二次电池的电压会产生波动。
41.参考图2至图4，图2是本发明实施例的电池组保护方法中关于观测到电池组各单
位二次电池的电压波形处于正常状态的示例图。
42.另外，图3和图4是本发明实施例的电池组保护方法中关于观测到电池组的单位二次电池的电压波形处于异常状态的示例图。
43.即，图3展示了观测到
①
号及
③
号单位二次电池的电压波形处于异常状态，图4展示了观测到
②
号、
③
号及
⑤
号单位二次电池的电压波形处于异常状态。
44.本实施例的电池组保护方法是精密追踪这些单位二次电池电压波形的倾斜度及其变化，由此当观测到与其他单位二次电池的电压波形倾斜度的不同的单位二次电池时，即使该电池组的整体电压在正常范围内，也会实施保护动作。
45.另外，如果是电动汽车或混合动力汽车等情况时，因为该车辆的实际环境并不具备持续充电、持续放电的条件，因此会根据电流值判断倾斜度形状。
46.如图1所示，步骤s130为，当观测到属于上述处于异常状态的单位二次电池时，将会向用户发出警告。
47.实施例二：
48.下面将参考图5说明本发明实施例的电池组保护装置。
49.图5是本发明实施例有关电池组保护装置的结构示例图。
50.先说明一下，本实施例的电池组保护装置相当于是一个执行上述图1至图4的电池组保护方法的装置，其构成是以功能为中心区分的，具体构成可以通过公开的技术以多种形态体现出来。
51.如图5所示，本实施例的电池组保护装置的构成包括电池监控部100、处理器200及保护处理部300。另外,本实施例的电池组保护装置的构成还可以包括警告部400。
52.电池监控部100具有逐个观测电池组10中串并联连接的单位二次电池11的电压变化的功能。
53.处理器200为判断单位二次电池11的异常，事先设定判别异常的条件，以电池监控部100的观测信息以及已设定的上述异常判别条件为基础，逐个判断单位二次电池11是否处于异常状态。在此，处理器200的上述判别异常的方式是：根据各单位二次电池11的电压波形的倾斜度变化，相互比较图表形状的方式，或者以事先设定的电压下降或上升率的正常等级为标准，判断电压下降或上升率大于上述正常等级的单位二次电池11为异常状态的方式。
54.保护处理部300根据处理器判断异常而发出的控制信号执行保护处理动作。
55.警告部400具有通过处理器的判断异常而发出的控制信号进行启动，并向用户告知电池组10异常状态的功能。
56.通过参考上述图1至图5的说明可知，本发明的电池组保护方法及装置是：以电压波形的倾斜度变化为基础，精密追踪电池组中串并联连接的各单位二次电池的电压变化趋势，当观测到单位二次电池发生异常时，实施保护动作，同时向用户发出警告，此时即使该电池组的整体电压在正常范围内，保护动作也会实施，以便提前防止该电池组发生问题。
57.另外，即使该电池组的整体电压在正常范围内，如果部分单位二次电池出现异常，也可以事先发现并采取措施，从而事先防止该电池组发生爆炸或起火等事故。
58.以上说明对与具体的构成要素相同的等特定事项和有限的实施例及附图进行了说明，但这只是为了帮助更全面的理解，本发明并不限于上述的实施例，对于本领域的技术
人员来说，本记载可以有各种修改和变形。
59.因此，本发明的思想不能只局限于说明的实施例，后述的权利要求书以及与该权利要求书均等或等价变形的一切都属于本发明思想的范畴。