用于确定电池保险丝健康状态的方法和装置的制造方法

用于确定电池保险丝健康状态的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电池领域，并且更具体地，本发明涉及一种用于确定电池保险丝健康状态的方法和装置。
【背景技术】
[0002]为了提供电能，在诸如交通工具的各种电动设备中都装备有电池。取决于其自身特性，电池会遭受老化的影响。老化是指电池中的各个部件在功能和性能等相关方面上的劣化。
[0003]为了避免随着劣化程度的不断增加，电池的某些部件出现突然失效，从而导致电池出现整体故障，可以通过指标“健康状态(SOH) ”来表达电池部件的劣化程度(或相反地，表达该电池部件的功能性能)。例如，已经存在许多公知的方法用于确定作为电池关键部件之一的电池单元(cell)的健康状态。
[0004]然而，尽管保险丝同样是电池中的关键部件之一，但是目前仍然没有一种方法可以用于确定电池保险丝的健康状态。

【发明内容】

[0005]为了解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供了一种用于确定电池保险丝健康状态的方法，所述方法包括:检测流经所述保险丝的电流值；根据所述电流值来计算所述保险丝的实际耐载强度，所述实际耐载强度用于表示所述保险丝的实际电热老化程度；以及通过比较所述实际耐载强度与一预设耐载强度来确定所述保险丝的健康状态。
[0006]此外，根据本发明的另一方面，提供了一种用于确定电池的保险丝的健康状态的装置，所述装置包括:电流值检测单元，用于检测流经所述保险丝的电流值；耐载强度计算单元，用于根据所述电流值来计算所述保险丝的实际耐载强度，所述实际耐载强度用于表示所述保险丝的实际电热老化程度；以及健康状态确定单元，用于通过比较所述实际耐载强度与一预设耐载强度来确定所述保险丝的健康状态。
[0007]与现有技术相比，采用根据本发明实施例的用于确定电池保险丝健康状态的方法和装置，可以根据流经电池保险丝的电流值来计算所述保险丝的实际耐载强度，并且通过比较所述实际耐载强度与一预设耐载强度来确定所述保险丝的健康状态。因此，本发明提出了一种方法和装置可以用于确定电池保险丝的健康状态，以便及时更换并能够避免保险丝由于超载工作而出现突然失效。
[0008]进而，采用根据本发明实施例的用于确定电池保险丝的健康状态方法和装置，还可以根据基于所确定的所述保险丝的健康状态来合理地确定所述电池的实际性能参数。因此，本发明提出了一种方法和装置可以合理地利用电池，以保证既能够使得该电池以最大化的性能进行工作，又不会造成保险丝超载工作的情况，从而获得了一种更加合理的功能实现方式。
[0009]本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0010]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0011]图1图示了电池性能随寿命时间的劣化。
[0012]图2图示了根据本发明实施例的电池的主要结构。
[0013]图3图示了根据本发明实施例的用于确定电池的保险丝的健康状态的方法。
[0014]图4图示了根据本发明实施例具体示例的用于确定电池的保险丝的健康状态的方法。
[0015]图5图示了根据本发明实施例的用于确定电池的保险丝的健康状态的装置。
[0016]图6图示了根据本发明实施例的电池管理系统。
【具体实施方式】
[0017]将参照附图详细描述根据本发明的各个实施例。这里，需要注意的是，在附图中，将相同的附图标记赋予基本上具有相同或类似结构和功能的组成部分，并且将省略关于它们的重复描述。
[0018]首先，将简要地描述电池老化的基本概念和电池的基本结构，以便于更好地理解本发明的实施例。
[0019]由于电池内部的各个部件存在老化问题，所以电池往往被设计为具有有限的使用寿命。在该使用寿命期间，电池被期望在功率、能量和效率等方面实现设计预期性能。如果电池的任何部件的劣化或降级达到了使得该电池无法再实现该设计预期性能的程度，则可以认为该电池已经超出了其使用寿命，或者根据定义，可以说该电池已经达到了其“终止寿命(EOL) ”。终止寿命是相对于“起始寿命(BOL) ”的一个概念。在正常情况下，电池被设计为:该电池在起始寿命时(即，在一种“崭新”状况下)提供功率的能力和性能以及效率都优于其在终止寿命时的水平。
[0020]图1图示了电池性能随寿命时间的劣化。
[0021]如图1所图示的，电池在BOL状况时，其各方面的实际性能可以达到100%的可用性能。随着电池的不断使用，电池内部的各个部件受到老化问题的影响，从而导致其各方面的实际性能不断下降，并且逐渐接近其中刚好达到设计预期性能的程度的EOL状况。接下来，在超过设计预期EOL状况以后，电池通常也不会立刻失效。然而，该电池的功率和能量性能的可用等级和效率等方面将逐渐地连续降低到设计预期水平以下。这是一个非常重要的因素，因为在超过EOL状况之后，电池在功率或能量吞吐的设计预期水平以下的使用将使得电池的老化部件超载工作，从而可能导致该部件的最终失效，并最终使得整个电池出现故障。
[0022]通常来说，在现有的系统中，电池在整个预期寿命时间内的性能往往受限于其EOL规范。即，通过电池管理系统内的软件算法和校准映射所得到的功能实现在整个电池寿命内将可用的电池性能限制到EOL状况时的水平。
[0023]实际上，这种标准的功能实现是一种折中，在BOL和EOL之间的整个操作寿命时间期间，其将电池实际上可使用的电力性能限制到潜在可用的电力性能以下，从而导致电池未能发挥最大效用；相反地，在超过EOL状况之后，由于其没有阻止从电池中提取比实际上可能安全的电力性能更多的电力性能，所以根据某些电池关键部件的渐增的老化状况，其对电池进行了超载工作(overstress)，从而导致电池可能随时面临整体故障。换言之，现有技术中的做法是对电力系统性能和高压电池及高压部件安全性的无奈的折中方案(即，通过综合考虑这两方面的因素，设定了一个折中的固定的最大输入/输出功率)，因此，在BOL和EOL之间，上述折中方案未能使得电池实现电力系统性能的最大化，而在超过EOL以后，这么做又可能使电池超载工作。
[0024]如【背景技术】中所描述，为了衡量电池的实际部件劣化程度(或各个部件的剩余功能性能)，提出了“健康状态(S0H)”这一概念。根据一种典型的定义，SOH可以参考BOL或EOL状况，并且可以按照可用性能的百分比来表达。例如，可以基于BOL状况来定义S0H，其中BOL= 100% S0H。于是，EOL将是比BOL更小的值，例如，EOL = 80% S0H。接下来，在电池已经在健康状态的80%处到达设计预期终止寿命之后，如果将性能、功率和能量吞吐调整为反映出减小的SOH的较低值，则该电池将以连续减小的性能(例如，减小到SOH的非常低的值(例如，50% SOH))来保持工作。
[0025]在电动设备中，以诸如车辆之类的交通工具为例，电池(或称之为电池管理系统)可以通过接线端子连接到高压电路和高压互锁回路(HVIL)，以驱动电动设备进行工作。其中，电池可以是能够产生电能的各种装置，例如包括化学电池、光电池、燃料电池等；高压电路可以是对电动设备(例如，车辆)的高压系统的用电部件(诸如，逆变器或马达等)供电的电路；而高压互锁回路是一种低电压的互锁电路，用于控制该高压电路。例如，当高压互锁回路检测到高压电路的某处出现连接故障时，高压互锁回路会传递故障信号以控制高压电路断开，从而保证电动设备操作人员的人身安全。
[0026]下面，将详细地描述电池的主要结构，特别是描述可能促使电池老化并达到其EOL状态的主要部件。
[0027]图2图示了根据本发明实施例的电池的主要结构。
[0028]如图2所图示的，电池系统10主要包括以下主要部件:电池单元(cell) 11、手动维护断接装置(MSD) 12、保险丝13和接触器14等。此外，该电池系统10还包括控制单元(未示出)。
[0029]电池单元11是指单个的电池。为了用于大功率或大容量的应用，例如驱动车辆的马达等，多个电池单元11可以被集合为“电池组”的形式。一般地，电池组可通过连接(例如，串联、并联或两者结合)若干单个电池单元11形成。
[0030]手动维护断接装置12是保护电动设备(例如，交通工具)高压电路用电安全的重要部件。为了保障操作人员安全，MSD被连入高压互锁回路中，并可被手动移除。在移除MSD的过程中，高压互锁回路即可以检测到该移除操作并先于高压电路断开，进而通知控制单元断开高压电路，从而避免了操作人员的高压触电危险。
[0031]保险丝13连接到所述高压电路，以便在出现故障时，通过预先熔断保险丝13来防止整个高压电路损坏。典型地，该保险丝13可以包括在所述手动维护断接装置12中。然而，无须赘述，保险丝13在电池系统10中的具体位置并不构成对于本发明保护范围的限制O
[0032]接触器14用于将电池系统10连接到高压电路。具体地，手动维护断接装置