电池组泄漏检测总成和方法
【专利摘要】根据本发明的示例性方面的一种检测电池组内泄漏的方法除其他事项外包括计算在某一位置的热能的预期量、测量在这一位置的热能的实际量以及将预期量和实际量对比以确认电池组是否泄漏。
【专利说明】电池组泄漏检测总成和方法
【技术领域】
[0001] 本发明总体上涉及一种用于电动车辆的电池组，特别涉及检测在电池组内的不良 的热能泄漏W及不良的流体泄漏。
【背景技术】
[0002] 由于电动车辆选择性的利用一个或多个电池供电的电机进行驱动，因此电动车辆 总体上与传统机动车辆不同。相反的，传统机动车辆仅依赖内燃发动机驱动车辆。电动车 辆可W利用电机取代内燃发动机，或者电动车辆可W除了内燃发动机W外使用电机。
[000引示例电动车辆包括混合动力车辆她V)、插电式混合动力车辆（P肥V) W及纯电动 车辆炬EV)。电动车辆通常配备有包含电池单元的电池组，其中电池单元用于存储为电机提 供动力的电力。电池可W在使用前充电，并在行驶过程中通过再生制动器或发动机再次充 电。
[0004] 长期暴露于显著的热能水平会缩短电池组的使用寿命。因此，电池组通常与周围 环境热隔绝。而且，利用风扇使空气移动通过电池组。移动的空气调节热能水平。风扇通 常将来自车辆的舱室的气候控制的空气吸入电池组。该空气流经电池组并排到舱室中、车 辆的外部、或者后备箱等，或者排到该些位置中的多个位置中。
[0005] 电池组的泄漏允许流体、热量或者二者的不良的水平在电池组的内部和外部之间 扩散。在电池组安装、定制车辆工作等过程中的隔绝损坏会引起电池组的泄漏。泄漏导致 风扇运行时间增加、车辆舱室温度升高、电池温度升高、车辆性能降低等。技术人员不希望 花费大量的时间来诊断和定位泄漏。
【发明内容】
[0006] 根据本发明的示例性方面的用于检测电池组泄漏的方法除其他事项外包括计算 在某一位置时热能的预期量、测量在该一位置的热能的实际量W及将预期量和实际量对比 W确定电池组是否泄漏。
[0007] 在前述检测电池组泄漏的方法的进一步非限制性实施例中，此方法包括利用流体 移动装置使流体流经电池组。流体从入口进入电池组并且从出口排出。流体移动装置相对 于流经电池组的方向从入口顺流而下并且从出口逆流而上。
[0008] 在前述任一检测电池组泄漏的方法的进一步非限制性实施例中，泄漏包含通过除 了入口 W外的区域流入电池组的流体的移动和/或通过除了出口 W外的区域流出电池组 的流体的移动。在一些示例中，泄漏是通过隔绝层的热泄漏。流体可W通过泄漏移动或者 不移动。
[0009] 在前述任一检测电池组泄漏的方法的进一步非限制性实施例中，流体移动装置是 风扇。
[0010] 在前述任一检测电池组泄漏的方法的进一步非限制性实施例中，该方法包含测量 通过入口进入的流体的热能W提供入口流体的热能的量，W及将入口流体量与预期量对比 w确定泄漏的位置。
[0011] 在前述任一检测电池组泄漏的方法的进一步非限制性实施例中，该方法包括如果 入口流体的热能的量高于此位置的热能的实际量则计算在入口与流体移动设备之间的泄 漏。
[0012] 在前述任一检测电池组泄漏的方法的进一步非限制性实施例中，该位置在电池组 电池单元处。
[0013] 在前述任一检测电池组泄漏的方法的进一步非限制性实施例中，该位置在电池组 内。
[0014] 在前述任一检测电池组泄漏的方法的进一步非限制性实施例中，该方法包括当实 际量大于预期量超过至少一已建立的阔值一例如3摄氏度一时确认泄漏。
[0015] 在前述任一检测电池组泄漏的方法的进一步非限制性实施例中，该方法包括当预 期量大于实际量超过至少一已建立的阔值一例如3摄氏度一时确认泄漏。
[0016] 在前述任一检测电池组泄漏的方法的进一步非限制性实施例中，该方法包括利用 位于电池组的电池单元处或者电池单元相邻处的传感器测量热能的实际量。
[0017] 根据本发明的示例性方面的用于电池组的泄漏检测总成除其他事项外包括在某 一位置确定热能的实际量的传感器W及用于计算此位置的热能的预期量和用于基于预期 量和实际量的对比显示电池组包括泄漏的控制器。
[0018] 在前述的泄漏检测总成的进一步非限制性实施例中，该总成包括用于使流体从电 池组入口流到电池组出口的流体移动装置。
[0019] 在前述任一泄漏检测总成的进一步非限制性实施例中，该流体移动装置包含风 扇。
[0020] 在前述任一泄漏检测总成的进一步非限制性实施例中，该泄漏包含通过除了入口 W外的区域流入电池组的流体的移动和/或通过除了出口W外的区域流出电池组的流体 的移动。该泄漏还可W包含通过泄漏来自电池组的热泄漏或热能的移动（并且没有流体）。
[0021] 在前述任一泄漏检测总成的进一步非限制性实施例中，该总成包括测量通过入口 进入电池组内的流体的热能的量的入口传感器，其中控制器配置为对比入口流体量和预期 量W确认泄漏的位置。
[0022] 在前述任一泄漏检测总成的进一步非限制性实施例中，当预期量大于实际量超过 至少一已建立的阔值一例如3摄氏度一时控制器显示泄漏。
[0023] 在前述任一泄漏检测总成的进一步非限制性实施例中，当实际量大于预期量超过 至少一已建立的阔值一例如3摄氏度一时控制器显示泄漏。
[0024] 在前述任一泄漏检测总成的进一步非限制性实施例中，该位置在电池组内。
[00巧]在前述任一泄漏检测总成的进一步非限制性实施例中，该位置在电池组的电池单 元处或电池单元相邻处。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 所公开示例的各种特征及有利之处从【具体实施方式】中对本领域的技术人员而言 是显而易见的。伴随【具体实施方式】的附图可W简要描述如下：
[0027] 图1是说明示例电动车辆动力总成的示意图；
[0028] 图2是说明在图1所述的电动车辆动力总成中使用的示例电池组的示意图；
[0029] 图3是说明用于确认图2的电池组内泄漏的示例方法的流程图。
【具体实施方式】
[0030] 图1示意性地说明了用于电动车辆的动力总成10。尽管此处描述为肥V，但应理 解为此处所描述的概念不限于肥V，并且可W扩展到其他电动汽车，包括但并不限于插电式 混合动力车辆（P肥V)和纯电动车辆炬EV)。
[0031] 在一个实施例中，动力总成10是采用了第一传动系统和第二传动系统的功率分 流动力总成系统（powersplit powertrain system)。第一传动系统包括发动机14和发电 机18 (即第一电机）的组合。第二传动系统至少包括电动机22 (即第二电机）、发电机18 W及电池组24。在该个示例中，第二传动系统被认为是动力总成10的电力传动系统。第一 和第二传动系统产生扭矩用于驱动一个或者多个电动车辆的车辆传动轮32组。
[0032] 在本示例中是内燃发动机的发动机14 W及发电机18可W通过动力传输单元 36-例如行星齿轮组一连接。当然，也可W利用包括其它齿轮组和变速器的其它类型 的动力传输单元来连接发动机14和发电机18。在一个非限制性实施例中，动力传输单元 36是包括环形齿轮40、太阳齿轮44 W及支架总成48的行星齿轮组。
[0033] 发电机18可W通过动力传输单元36将动能转化为电能而由发动机14驱动。作 为选择，发电机18可W起到电动机的作用将电能转化成动能，从而向与动力传输单元36连 接的轴52输出扭矩。由于发电机18可操作地连接于发动机14,发动机14的速度可由发电 机18控制。
[0034] 动力传输单元36的环形齿轮40可W与轴56相连接，轴56通过第二动力传输单 元60与车辆传动轮32相连接。第二动力传输单元60可W包括具有多个齿轮64的齿轮组。 其他动力传输单元也适宜。齿轮64将扭矩从发动机14传输到差速器68 W最终为车辆传 动轮32提供牵引力。差速器68可W包括能够向车辆传动轮32传输扭矩的多个齿轮。第 二动力传输单元60通过差速器68与轮轴72机械地禪接W向车辆传动轮32分配扭矩。 [00巧]也可W采用电动机22 (即第二电机）通过向轴78输出扭矩而驱动车辆传动轮32， 轴78也与第二动力传输单元60相连接。在一个实施例中，电动机22 W及发电机18相配 合作为再生制动系统的一部分，在该系统中，电动机22 W及发电机18都可W作为电动机输 出扭矩。例如，每一个电动机22 W及发电机18都可W通过高压总线82向电池组24输出 电力。
[0036] 电池组24可W是能够输出电力W使电动机22 W及发电机18运行的高压电池。其 他类型的能量存储装置与/或输出装置也可与电动车辆一起使用。
[0037] 现在参照图2,示例电池组24包括多个单独的电池单元86 W及风扇90。电池组 外壳94容纳电池单元86 W及风扇90。电池组外壳94包括用于使电池组24热隔绝的隔绝 层96。电池组外壳94可W包括除了隔绝层96 W外的其他层。
[003引 电池组24包括从入口 98延伸至出口 102的流动路径F。电池单元86位于流动路 径F内。风扇90使流体沿流动路径F从入口 98移动到出口 102。在该个示例中，从车辆的 乘客舱室110吸取流体。流体从出口 102排回乘客舱室110。
[0039] 在另一个示例中，流体例如通过出口 102'从出口 102移动到乘客舱室110外部的 区域。流体可W通过出口 102'移动代替通过出口 102移动，或者流体可W除了通过出口 102移动W外可W通过出口 102'移动。
[0040] 风扇90是一种类型的流体移动装置。风扇电动机104驱动延伸通过电池组外壳 94的轴108 W驱动风扇90。风扇90相对于沿流动路径F的总体流动方向从入口 98顺流 而下并且从出口 102逆流而上。
[0041] 一些电池单元86U位于相对于流经电池组24的总体流动方向从风扇90逆流而上 的位置。其他电池单元86d位于相对于流经电池组24的总体流动方向从风扇90顺流而下 的位置。
[0042] 沿流动路径移动的流体移动穿过电池单元86,流体调节电池单元86内的热能的 量。在一个实施例中，流体移动穿过电池单元86 W从电池单元86将热能带走，因此降低了 电池单元86的温度。
[0043] 多个热能传感器118延伸至电池组24内。传感器118从电池组24收集热能测量 值。电池组24内的电池单元86的温度可W例如从-40摄氏度到65摄氏度的范围，因此示 例热能传感器118至少在该个范围内能够收集热能测量值。
[0044] 在该个示例中，一些传感器118b在电池单元86组内或附近的10个分开的位置测 量热能量。五个传感器118b在从风扇90逆流而上的电池单元86U内的位置测量热能。五 个传感器118b在从风扇90顺流而下的电池单元86d内的位置测量热能量。
[0045] 传感器118b的读数显示出在该位置的热能的实际量。当该位置位于一个或多个 电池单元86上（或足够接近）时，传感器118b的读数代表那些电池单元86中的热能的实 际量。
[0046] 另一个传感器118i测量通过入口 98移动的流动中的热能的量。
[0047] 传感器118与从传感器118收集热能读数的控制器122可操作地禪接。
[0048] 泄漏可W在电池组外壳94内产生。泄漏允许不良流体、热能或者二者在除了入口 98和出口 102 W外的位置移动到电池组外壳94,或从电池组外壳94流出。
[0049] 示例电池组24包括相对于风扇90逆流而上的上游泄漏Lu。上游泄漏Lu允许乘 客舱室110外面的流体或热能而不是来自乘客舱室110的流体被吸取至电池组24内。
[0050] 示例电池组24包括相对于风扇90顺流而下的下游泄漏Ld。下游泄漏Ld允许电 池组24内的流体或热能从除了出口 102 W外的位置流出电池组24。
[0051] 上游泄漏Lu与来自乘客舱室110的限制流动相比，提供对流到电池组24中的流 体几乎没有的阻力。上游泄漏Lu可W导致电池单元86中的热能根据电池组24的环境温 度W及通过上游泄漏Lu进入电池组24的环境中的流体的温度而增加或降低。通过上游泄 漏Lu进入电池组24的流体不局限于在乘客舱室110内。
[0052] 当天气热的时候，例如，经上游泄漏Lu进入电池组24的流体会非常热，使得上游 泄漏Lu附近的电池组24的一些区域将其他区域不均匀的加热。当天气冷时，经上游泄漏 Lu进入电池组24的流体会非常冷，使得下游泄漏Ld附近的电池组24的一些区域将其他区 域不均匀的冷却。
[0053] 在本发明的一示例实施例中，控制器122部分地利用来自传感器118b、传感器 118i或者二者的读数确认电池组24泄漏。如果控制器122计算出电池组24包括泄漏，贝U 技术员可W检查并修复电池组24。如果发现泄漏，则可W修复泄漏W确保穿过电池单元86 的流动不受泄漏的影响。
[0054] 现在在继续参照图2的情况下参照图3,为了检测泄漏，示例方法200在步骤210 中计算在电池组24内某一位置的热能的预期量。方法200在步骤220中也测量在上述位 置的热能的实际量。方法200可W利用例如来自传感器118b的热能的读数来测量在上述 位置的热能的实际量。
[00巧]在步骤230中，方法200对比热能的预期量和热能的实际量。基于该对比，方法 200检测电池组24的泄漏。
[0056] 方法200可W部分地依靠电池组温度估算等式，该等式再现为下面的等式（1):
[0057] 等式（1)
【权利要求】
1. 一种用于电池组的泄漏检测总成，其特征在于，包含：用于确定某一位置的热能的 实际量的传感器；以及用于计算这一位置的热能的预期量以及基于预期量与实际量的对比 显示出电池组包括泄漏的控制器。
2. 如权利要求1所述的泄漏检测总成，其特征在于，包含用于使流体从电池组的入口 移动到电池组的出口的流体移动装置。
3. 如权利要求2所述的泄漏检测总成，其特征在于，流体移动装置包含风扇。
4. 如权利要求2所述的泄漏检测总成，其特征在于，所述泄漏包含通过除了入口以外 的区域流入电池组的流体的移动和/或通过除了出口以外的区域流出电池组的流体的移 动。
5. 如权利要求2所述的泄漏检测总成，其特征在于，包括用于测量通过入口进入电池 组的流体中的热能的量的入口传感器，其中控制器配置为对比入口流体量与预期量以确认 泄漏的位置。
6. 如权利要求1所述的泄漏检测总成，其特征在于，当预期量大于实际量至少一已建 立的阈值时，控制器显示泄漏。
7. 如权利要求1所述的泄漏检测总成，其特征在于，当实际量大于预期量至少一已建 立的阈值时，控制器显示泄漏。
8. 如权利要求1所述的泄漏检测总成，其特征在于，这一位置位于电池组内。
9. 如权利要求1所述的泄漏检测总成，其特征在于，这一位置位于电池组的电池单元 处或与电池单元相邻处。
【文档编号】G01M3/02GK104422565SQ201410427561
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2013年8月27日
【发明者】常晓光, 王旭, 约瑟芬·S·李, 何川 申请人:福特全球技术公司