电池接头监测方法和总成的制作方法

电池接头监测方法和总成的制作方法
【专利摘要】示例性方法包括根据阵列的分析提供警告，阵列至少包括第一记录值和第二记录值，第一记录值与电池接头在第一组操作条件下的电参数相对应，第二记录值与电池接头在第二组操作条件下的电参数相对应。
【专利说明】
电池接头监测方法和总成
技术领域
[0001] 本发明设及电动车辆内的电池接头，W及更具体地说设及使用电参数监测电池接 头。
【背景技术】
[0002] 通常，电动车辆不同于常规的机动车辆，因为电动车辆使用一个或多个靠电池供 电的电机选择性地驱动。与电动车辆相比，常规的机动车辆仅使用内燃发动机驱动。代替内 燃发动机或除了内燃发动机之外，电机可W驱动电动车辆。电动车辆的示例包括混合动力 电动车辆化EV)、插电式混合动力电动车辆(P皿V)、燃料电池车辆(FCV) W及电池电动车辆 (BEV)o
[0003] 电动车辆包括一个或多个储存用于驱动电机的能量的牵引电池。汇流条可W将能 量转移至牵引电池或从牵引电池转移出去。汇流条可W在电池接头处与牵引电池电连接。 溫度的变化、机械振动、腐蚀、机械紧固件变松等可能影响电池接头的完整性。

【发明内容】

[0004] 一种根据本发明的示例性方面的方法，除了其它方面W外包括根据阵列的分析提 供警告，该阵列至少包括第一记录值和第二记录值。第一记录值与电池接头在第一组操作 条件下的电参数相对应。第二记录值与电池接头在第二组操作条件下的电参数相对应。
[0005] 在前述方法的另一非限制性实施例中，电参数代表了电池接头的电阻。
[0006] 在任一前述方法的另一非限制性实施例中，电参数是电池接头的电阻。
[0007] 在任一前述方法的另一非限制性实施例中，电参数代表了电池接头的最大电阻。 [000引在任一前述方法的另一非限制性实施例中，警告表明了电池接头完整性的变化。
[0009] 在任一前述方法的另一非限制性实施例中，分析包括算出至少第一记录值和第二 记录值的平均数。
[0010] 在任一前述方法的另一非限制性实施例中，该方法包括根据超出阔值的平均数提 供警告。
[oow 在任一前述方法的另一非限制性实施例中，阵列是立维阵列。
[0012] 在任一前述方法的另一非限制性实施例中，阵列的第一维度代表了电池接头的位 置，阵列的第二维度代表了电池接头处的电流，W及阵列的第Ξ维度代表了电池接头的溫 度。
[0013] 在任一前述方法的另一非限制性实施例中，电动车辆的牵引电池提供电池接头的 至少一部分。
[0014] 在任一前述方法的另一非限制性实施例中，该方法进一步包括在电动车辆的操作 过程中提供警告。
[0015] 在任一前述方法的另一非限制性实施例中，该方法进一步包括在阵列制造过程中 W及在阵列被安装在电动车辆内之前提供警告。
[0016] -种根据本发明的示例性方面的组件，除了其它方面W外包括控制器，该控制器 配置为根据阵列的分析发起警告，该阵列至少包括第一记录值和第二记录值。第一记录值 与电池接头在第一组操作条件下的电参数相对应。第二记录值与电池接头在第二组操作条 件下的电参数相对应。
[0017] 在前述组件的另一非限制性实施例中，该组件包括提供电池接头的至少一部分的 牵引电池。
[0018] 在任一前述组件的另一非限制性实施例中，电池接头包含在汇流条和电池单元的 端子之间的焊接连接部。
[0019] 在任一前述组件的另一非限制性实施例中，电池接头包含在汇流条和电池单元的 端子之间的螺纹连接部。
[0020] 在任一前述组件的另一非限制性实施例中，电参数代表了电池接头的电阻。
[0021] 在任一前述组件的另一非限制性实施例中，警告表明电池接头完整性的变化。
[0022] 在任一前述组件的另一非限制性实施例中，阵列是Ξ维阵列。
[0023] 在任一前述组件的另一非限制性实施例中，阵列的第一维度代表了电池接头的位 置，阵列的第二维度代表了电池接头处的电流，W及阵列的第Ξ维度代表了电池接头的溫 度。
【附图说明】
[0024] 从【具体实施方式】中，本发明的示例的各种特征和优势对本领域技术人员将变得显 而易见。伴随【具体实施方式】的附图简要说明如下：
[0025] 图1说明了用于电动车辆的示例动力传动系统的示意视图；
[0026] 图2A说明了与示意性示出的控制器可操作地连接的图1的电池组的阵列的透视 图；
[0027] 图2B说明了图2A中的区域2B的近视图；
[00%]图3说明了来自图2的阵列的电池单元的透视图；
[0029] 图4说明了用于监测与阵列的其中一个电池单元相关的至少一个电池接头的电参 数的部分电路；
[0030] 图5说明了图4的电路的展开图。
【具体实施方式】
[0031] 本发明总体设及与电动车辆的牵引电池相关的电池接头。更具体地说，本发明设 及监测电池接头的电参数W确定电池接头的完整性是否已经被损坏。
[0032] 参照图1，混合动力电动车辆化EV)的动力传动系统10包括具有多个电池组件18的 电池组14、内燃发动机20、马达22和发电机24。马达22和发电机24是电机的类型。马达22和 发电机24可W是分开的或具有组合的马达-发电机的形式。
[0033] 在该实施例中，动力传动系统10是使用第一驱动系统和第二驱动系统的功率分流 动力传动系统。第一和第二驱动系统产生扭矩W驱动一组或多组车辆驱动轮28。第一驱动 系统包括发动机18和发电机24的组合。第二驱动系统至少包括马达22、发电机24和电池组 14。马达22和发电机24是动力传动系统10的电驱动系统的一部分。
[0034] 发动机20和发电机24可W通过动力传输单元30(例如行星齿轮组)连接。当然，可 W使用包括其它齿轮组和变速器的其它类型的动力传输单元将发动机20与发电机24连接。 在一个非限制实施例中，动力传输单元30是包括环形齿轮32、中屯、齿轮34和行星齿轮架总 成36的行星齿轮组。
[0035] 发电机24可W通过动力传输单元30由发动机20驱动W将动能转化为电能。可供选 择地，发电机24可W起到马达的作用W将电能转化为动能，从而将扭矩输出至与动力传输 单元30连接的轴38。
[0036] 动力传输单元30的环形齿轮32与通过第二动力传输单元44和车辆驱动轮28连接 的轴40连接。第二动力传输单元44可W包括具有多个齿轮46的齿轮组。其它动力传输单元 也可W在其它示例中使用。
[0037] 齿轮46将来自发动机20的扭矩传递给差速器48 W最终给车辆驱动轮28提供牵引 力。差速器48可W包括使扭矩能够传递给车辆驱动轮28的多个齿轮。在该示例中，第二动力 传输单元44通过差速器48与车轴50机械连接W将扭矩分配给车辆驱动轮28。
[0038] 可W选择性地使用马达22W通过将扭矩输出至也与第二动力传输单元44连接的 轴54来驱动车辆驱动轮28。在该实施例中，马达22和发电机24配合作为再生制动系统的一 部分，在该再生制动系统中马达22和发电机24可W都被用作马达W输出扭矩。例如，马达22 和发电机24的每个可W输出电力从而给电池组14的电池单元再充电。
[0039] 现在在继续参照图1的情况下参照图2-4,示例电池组14包括一个或多个电池组件 18。电池组件18包括设置在热交换板64上的多个电池单元60。电池组件18的电池单元60沿 轴线A设置。
[0040] 示例电池组14包括Ξ个电池组件18。在其它示例中，电池组14可W包括不只Ξ个 电池组件18或少于Ξ个电池组件18。
[0041 ] 电池组件18包括14个电池单元60，但可W包括其它数量的电池60。例如，全混合动 力的电池组件可W包括60个电池单元，轻度混合动力电动车辆的电池组件可W包括12个电 池单元，W及电池电动车辆的电池组件可W包括96个电池单元。在该示例中电池单元60是 裡电池单元，但可W是其它化学成份。
[0042] 电池组件18的电池60横向设置在一对侧壁68之间。电池单元60在一对端壁72之间 轴向地设置并被夹紧。在该示例中电池单元60是棱柱形电池单元。在其它示例中可W使用 其它类型的电池单元包括但不限于圆柱形电池单元和袋状电池单元。
[0043] 电池组件18进一步包括热敏电阻74和汇流条组件76。控制器78与电池组件18的一 部分可操作地连接。
[0044] 电池组件18的热敏电阻74监测溫度。热敏电阻74的测量值可W被用于计算电池单 元60的溫度。每个电池单元60不需要相关的热敏电阻74。相反，电池组件18的一些电池单元 60可W包括热敏电阻74,并且可W根据那些热敏电阻74的测量值来估算剩余电池单元60的 溫度。热敏电阻74可W设置在电池组件18内的其它地方和电池组14内的其它地方。
[0045] 对于棱柱电池单元的示例，汇流条组件76设置在电池单元60的顶部，在该示例中， 电池单元60仍是棱柱电池单元。汇流条组件76至少包括外壳82和汇流条84。汇流条84可W 包含多个独立的汇流条。
[0046] 电池单元60包括端子86, W及更具体地说正极端子86p和负极端子86η。在该示例 中，每个电池单元60在电池单元60的垂直的顶部表面处包括一个正极端子86p和一个负极 端子86η。在其它示例中，端子86p和86η的一个或两个设置在电池单元60上的其它地方。热敏 电阻的位置也可W不同于图2所示的。
[0047] 汇流条84与电池单元60的端子86连接。该连接部可W被称为电池接头90。电能通 过电池接头90在电池单元60和汇流条84之间移动。
[0048] 在该示例中汇流条84被焊接到端子86。因此，电池接头90是焊接的电池接头。一个 焊接点将正极端子86ρ与汇流条84连接，W及另一个焊接点将负极端子86η与汇流条84连接。
[0049] 在其它示例中，汇流条84和端子86之间的连接不是焊接。例如该连接可W是不包 括焊接部的螺栓接合部。在运样的示例中，从电池单元60的正极端子86ρ延伸的螺纹式连接 器可W贯穿汇流条84中的孔W将端子86与汇流条84连接W及然后螺栓固定到汇流条84。 [0化0] 在电池组件的一些配置中，电池单元60可W并联放置并且连接在一起W使一组电 池单元60共用相同的电压和相同的与汇流条84的连接器。例如，3-5个电池单元60可W并联 放置。电池组14的该配置可W被称为并串联组合。
[0051] 如果许多电池单元60并联连接并且然后W串联的并联单元串堆放，则电池组电流 将在彼此并联的电池单元60两端分配。
[0052] 根据选作电池单元60和汇流条84的材料，电池接头90可W是连接到侣材料的铜材 料、连接到侣材料的侣材料、连接到铜材料的铜材料、或材料的一些其它组合。
[0053] 为了本发明的目的，电池接头90指的是焊接连接、螺栓连接、W及将电池单元60固 定到汇流条84的其它技术。
[0054] 如上所述，电池接头90是端子86和汇流条84之间的连接。然而，电池接头90可W包 括其它连接。
[0055] 电池接头90的其它示例可W包括汇流条84和电池组14中的其它电池组件18的汇 流条之间的连接。电池接头90的其它示例可W包括来自电池组件18的汇流条84和总线电气 中屯、(BEC)之间的连接。因此，电池接头90可W包括除端子86和汇流条84之间的连接W外的 连接。
[0056] 电池接头90具有电参数。示例电参数包括电阻、电压和电流。可W监测电参数。
[0057] 在该示例中，监测电池接头90的电阻W识别电池接头90的故障。例如，有缺陷的焊 接可能引起电池接头90的故障。除了别的W外，识别有缺陷的焊接对于提示修理或检查是 有利的。
[005引电池接头90的电阻和电池接头90的其它电参数可W取决于电池单元端子86的材 料和汇流条84的材料。如果电池接头90是焊接的电池接头，电参数可W根据用于将电池端 子连接到汇流条84的焊接的类型而变化。例如，激光焊接、振动焊接、超声波焊接、软束焊接 (soft beam welding)等可W导致电池接头90在相似的操作条件下具有不同的电阻Rw。
[0059] 现在，在继续参照图2-3的情况下参照图4,电路部100a包括电池组件18的电池单 元60和至少一个电池接头90。在该示例中，电池单元60包括一个与正极端子86p相关的电池 接头90和一个与负极端子86η相关的电池接头90。
[0060] 控制器78配置为监测通过电池单元60的电池接头90的电阻Rw。在该示例中，监测 每个电池单元60的两个电池接头90的电阻并且将该电阻归并在一起作为单一的集总电阻 Rw。如果与正极端子86p相关的电阻增加、与负极端子86η相关的电阻增加、或如果与正极端 子86p和负极端子86η相关的电阻都增加，则电阻Rw将增加。
[0061] 在并串联的配置中，电池单元60的并联组可W具有单个的测量点。在电池单元的 串联组中，每个电池单元60可W具有单个的相关的测量点。
[0062] 控制器78还监测电池单元60的溫度Rt。其中一个热敏电阻74可W与电池单元60直 接连接W提供溫度Rt。溫度Rt还可W是根据来自电池组件18的其它区域的溫度测量值的电 池单元60溫度估计值。在一些完全混合动力车辆中，电池组件仅包括6个热敏电阻。
[0063] 导线80在热敏电阻74和控制器78之间延伸。热敏电阻接收电路(未示出)一一其可 W像至5伏电源的上拉电阻(pullup resistor) -样简单一一可W作为参考地线与其中一 个导线80连接。
[0064] 在该示例中，热敏电阻74和上拉电阻形成电阻分压器。控制器78能够通过控制器 78的模拟数字转换器部读取该分压器的电压。
[0065] 控制器78可W使用查找表或公式将来自热敏电阻74的该电压转换为工程单位中 的溫度，例如摄氏度。
[0066] 已经使用来自热敏电阻的溫度信息检测电池组件18中的与电池接头90中的高电 阻相关的异常溫度升高。W该方式识别高电阻对于精确定位损坏的电池接头的位置可能不 是最优的，并且可能缺少提早检测损坏的电池接头所需的敏感性。
[0067] 电路部100a还监测与电池单元60相关的电压。在该示例中，电池监测集成电路 (BMIC)92可W测量第一导线Vi和第二导线V2之间的电压。将测量的来自导线Vi和V2的电压 提供给控制器78。
[0068] 在该示例中控制器78是主微控制器。控制器78包括用于存储控制软件和数据的存 储器部。
[0069] 在继续参照图2-4的情况下参照图5,用于电池组件18的电路100包括电路部100曰。 单一电池组电流从V_TB_WG(端子-汇流条负极接线）流向V_TB_P0S(端子-汇流条正极接 线）。常开接触器l〇4p和104η连接到控制器78并且被用于选择性地阻止电流通过电路100流 动。
[0070] 在电路100中，电池组件18的单独的电池单元60被表示为电池单元6〇1、6〇2、6〇3··. 60"。电池单元60i-60mm串联连接。由控制器78监测电池组件18中的ΜΜ个电池单元60的每个 的电阻和溫度。可变的MM是电池组件中的电池单元60的数量。
[0071] 电路100包括多个BMIC 92a-9化W监测电池组件18内的不同位置处的电压。在该 示例中每个BMIC 92a-9化是6通道BMICdBMICs 92a-9化的输入引脚可W容纳六个输入电 压。在MM=60个电池单元的该示例中使用了总共10个BMIC。在其它示例中，BMIC可W包括其 它数量的输入引脚并且容纳其它数量的输入电压。
[0072] 电池单元60"连接到BMIC 92η的方式是例如通过将BMIC 92η上的监测引脚V6的一 个导线与电池单元60?上的正极(+ )引脚连接，W及然后将BMIC 92η上的下一个较低的输入 引脚(V5)与电池单元60?上的负极(-)端子连接。应当注意的是ΒΜΙC 92η上的引脚V6和V5是 BMIC 92η上的最高输入电压通道。运就是BMIC 92η如何测量例如电池组件18的电池单元60 上存在的电压运样的一组电压。
[0073] 为了监测额外的电池接头，例如汇流条扩展部等，待监测的焊接接头将被当作图1 中的电池单元60?。就是说，连接到BMIC 92η上的引脚V6和V5的两个导线将W与它们在电池 单元60mm上的相同的方式围绕待监测的电池接头设置。V6将与朝向车辆的侧面上的电池接 头的侧面连接，W及V5将与朝向电池组的焊接接头的侧面连接。将会发生的是当电流流过 电池接头两端时将会产生电压。该电池接头电压将应用到与V5和V6输入引脚相对应的BMIC 92η的顶部通道。
[0074] 电路100进一步包括测量穿过电路100的电流的电流传感器106。
[0075] 电路100用于监测电池接头90的电参数。在该示例中，电阻是被监测的电参数。如 果电池接头90具有相对高的质量，欧姆电阻例如可W是2微欧，具有从1微欧到3微欧的预期 的欧姆电阻变化。
[0076] 在运样的示例中，电池接头90的平均电阻将是2微欧，具有0.167微欧的标准偏差。 那么代表电池接头90的可接受的质量的可能的电阻的总数将是2微欧+/-60。
[0077] 超出电阻的该总数的电阻Rw可W表明特定的电池单元60内的其中一个电池接头 90已经损坏。例如，如果其中一个电池接头90的电阻Rw增加超出3微欧，则该情况可能表明 电池接头90的降低的质量或完整性。
[0078] 溫度变化、机械振动、腐蚀等可能导致电池接头90的降低的完整性。如果电池接头 90是机械固定的接头，接头变松可能导致降低的完整性。具有降低的完整性的电池接头90 可能导致具有动力传动系统10的车辆内的各种部件的损坏。
[0079] 本发明的组件和方法可W监测电池接头90的电参数W识别电池接头90的降低的 完整性。在一些示例中，例如给驾驶员或技术员提供表明电池接头90需要检查或修理的警 告。
[0080] 在该示例中，电池接头90的电参数储存在控制器78的存储器部内的阵列数据结构 内。在该示例中，阵列数据结构是多维的并且包括Ξ维的，W将监测的电参数分类。在该示 例中电池接头的电参数是电阻，W及阵列数据结构指的是RESISTANCE_ARRAY(电阻阵列）。 [0081 ] RESI STANCE_ARRAY的第一变量代表了电池组件18内的电池接头90的位置，例如电 池单元的编号。RESISTANCE_ARRAY的第二变量代表了电池接头90处的电流。RESISTANCE_ ARRAY的第Ξ变量代表了电池接头90处的溫度。
[0082] 在操作过程中，控制器78连续采集电池组件18的电池接头90的电阻测量值。然后 将电阻测量值与在RESISTANCE_ARRAY中储存的用于电池接头位置、电流和溫度的该特定组 合的电阻测量值进行比较。如果采集的电阻测量值超出了在RES I STANCE_ARRAY中储存的电 阻值，则W新采集的电阻测量值覆写在RE SI STANCE_ARRAY中储存的电阻值。因此， RESISTANCE_ARRAY被在电流和溫度的不同的组合下的电池接头最大观测电阻值填充。
[0083] RE SIS T ANCE_ARRA Y被电池组件18的电池单元6 01 -6 0mm的电阻测量值填充。示例 RESISTANCE_ARRAY包括随每个电池单元6〇1-60"的电流和溫度变化的焊接电阻的最大值的 记录。每个电池单元6〇1-60醒的焊接电阻代表了在每一个电池单元6〇1-60醒内的电池接头90 的电阻的总和。
[0084] 如果电参数超出用于电参数的可接受的值，可W提供警告。根据该警告，技术员可 W检查电池组件18。
[0085] 可W分析在RESI STANCE_ARRAY中储存的电阻值W确定是否应该提供警告。例如 RES I STANCE_ARRAY的分析可W包括根据电流产生电阻的最优拟合线。
[0086] 此处，如果电阻是填充RESISTANCE_ARRAY的电参数，电阻在低的电流值处是有噪 音的，因为BMIC 92a-92n的电池电压读取精度可W限制电阻的信噪比。
[0087] 当RESI STANCE_ARRAY被额外的电阻测量值填充时，可W降低电噪声。例如，如果一 个条目由于噪声而导致具有正误差，则处于不同电流水平的下一个条目可能具有与噪声相 关的负误差。当平均时，抵消了由于噪声而导致的误差。
[0088] 因为电阻是线性电阻，电池单元60l-60mm的电阻不应当随电流的变化而变化。因 而，可W通过算出阵列数据结构的全部电流仓中的电池接头90的所有电阻值的平均数来确 定在给定溫度下通过电池单元601-60?的电池接头90的实际电阻的估计。
[0089] 该估计提供了在整个操作电流的范围内平均电阻。因为针对若干操作电流取平均 电阻值，平均电阻值具有降低的信噪比。本质上，求平均值降低了电阻测量值内的噪声。
[0090] 在现有技术中，误差带与电阻测量值相关W将溫度变化纳入考虑。在公开的示例 中，当电阻值被填充在RESISTANCE_ARRAY内时获得溫度信息，运有效地排除了溫度作为噪 声因数。
[0091] 第一维度的大小是电池单元60(MM个）的总数，在该示例中，除了需要监测的任何 其它电池接头90之外，电池单元60的每个包括两个电池接头90。
[0092] 示例阵列的第二维度对应于电池组14的电流范围。在该示例中，第二维度的大小 是10。
[0093] 用于第二维度的第一索引位置包括电流传感器106的最低10%的操作范围中的电 流。下一个索引对应于电流传感器106的下一个10%的操作范围。剩余的仓(bin) W10%的 增量覆盖电流传感器106的操作范围的剩余部。
[0094] 如果示例电流传感器106是200安培电流传感器，则可W如W下表1所示表示第二 维度的10个仓。
[0095]
[0096] 根据需要可W使用更多个仓，或如果需要的话可W使用具有较宽范围的电流传感 器。
[0097] RESISTANCE_ARRAY的第Ξ维度对应于溫度。在示例阵列中，提供与在操作过程中 的电池单元60的典型的溫度范围相对应的10个仓。
[0098] W下表1I示出了在操作过程中的电池单元60的整个典型的溫度范围的溫度的示 例分仓策略。
[0099]
[0100] 如果需要的话，可W开发其它溫度范围或用于溫度分仓策略。
[0101] 可w使用热敏电阻74来实现监测电池单元60和电池组件18的其它区域的溫度。在 一些示例中，电池组件18的热模型被用于估计其中一个特定的电池单元60的溫度。热模型 可W使用来自热敏电阻74的实际测量值和在电池单元60中消耗的瓦特的测量值。
[0102] 然后利用来自热敏电阻74的溫度测量值和W瓦特为单位的功率测量值作为输入 W产生每个电池单元60的随时间变化的估计溫度。
[0103] 再次参照电池组件 18 的RESI STANCE_ARRAY，RESI STANCE_ARRAY 将包括 6，200 个独 立的阵列数据单元。该RESISTANCE_ARRAY代表了具有MM = 60个电池单元60和两个额外的电 池接头90的电池组件18。该示例RESISTANCE_ARRAY进一步包括10个电流仓和10个溫度仓。 如下所示，通过使MM=60个电池单元60加上两个额外的电池接头90,乘W10个电流仓，W及 然后乘W10个溫度仓来确定6，200个阵列数据单元：
[0104] 6,200个阵列数据单元= (60+2个电池接头)*10个电流仓*10个溫度仓。
[0105] 对于其中当电池组电流为+100安培时第十个电池单元的估计的溫度为5摄氏度的 示例性实施方式，那么储存第十个电池单元的电阻的估计值Rw的正确的位置为 RESISTANCE-ARRAY[10、8、5]。
[0106] 第十个电池单元60的索引是10。如果用于第十个电池单元60的估计的溫度变化， 则电阻Rw被储存在阵列中的不同点。如果电池组电流变化，则电阻Rw被储存在阵列中的不同 点。
[0107] 将测量的零电流电压用作输入W记录RESISTANCE_ARRAY中的电阻Rw。运是因为对 于给定的输入，电阻的估计是在其中电流不为零的时刻。使用W下等式I计算电阻估计值 Rw。
[0108] 等式I :Rw= (V_CS_Measurement-Ze;ro_Cu;rrent_Vol1:age/Pack_Cu;rrent)
[0109] 在等式I中，V_CS_Measurement为由BMIC 92a-9化测量的瞬时输入电压测量值。 Ze;ro_Current_Vo；Uage是在零电流下的输入电压的估计值，并且化ck_Current是当电池组 电流不为零时的瞬时电池组电流。
[0110] 如果电阻测量值是在当前操作点下观测到的该输入的电阻的最大值，则电阻估计 值Rw被记录在RESISTANCE_ARRAY中。就是说，对于给定的电池单元60，如果新测量的电阻估 计值Rw大于当前存储在电池单元内的电阻估计值Rw，则W电阻估计值Rw覆写存储在 RE SI STANCE_ARRA Y的电池单元内的已有电阻测量值Rw。
[0111] W该方式计算电阻估计值RwW便将即时输入电压的相对瞬时测量值与当电池组 电流接近零时测量的输入电压进行比较。在该示例中，零电流电压被限定为当电池组件18 的电流(或电池组电流)接近零安培时的由BMIC 92a-9化测量的输入电压。
[0112] 通过当电池组件18的电流较大时的时候进行测量，可W将新测量的输入电压与初 始零电流电压读数进行比较。电阻中的电压降将导致该差值。然后，通过已知电压和电池组 电流的该变化，可W使用欧姆定律获得估计的电阻。
[0113] 在一些示例中，在输入RESISTANCE_ARRAY之前过滤电阻估计值Rw。例如，通过给电 阻估计值Rw应用数字平均技术，可W确定Rw_ESTIMTE_Fi 1 tered。
[0114] 通常，对于若干样本，具有电池组件18的车辆将保持在电池组电流的特定的操作 点下，运允许数字过滤采集的电阻估计值Rw。然后使用采集的电阻估计值Rw确定Rw_ ESTIMATE_Filtered，Rw_ESTIMATE_Filtered代表了在接近相同的电池组电流下取得的若 干电阻估计值Rw的平均数。
[0115] 如果操作是运样:在电池组电流的特定的操作点仅获得了少量的样本并且没有足 够的数据形成该平均数，贝阿W将变量Rw_ESTIMATE_Filtered标记为无效W便将不用对该 数据进行进一步的操作。
[0116] 在操作过程中特定的电池单元60的Ze;roJ：urrent_Vo；Uage可W变化。为了计算等 式I，使用被限定为ZEROCURRENT_VOLTAGE_ARRAY[InputNum]的单一维度的阵列确定实际的 Zero_Current_Vo11曰ge 〇
[0117] ZEROCURRENT_VOLTAGE_ARRAY[I 叩 utNum]是具有由 MM+x 确定的其大小的一维阵 列，其中MM是电池单元60的数量，W及X是Ze;ro_Volt_Average(零伏特平均数)输入的数量。 InputNum是索引数，它的值是1至MM+X。该单一维度的阵列容纳在电池单元索引数为1至MM+ X处于零电流下的输入电压。
[011引在控制器78的启动时间期间，当接触器104η和104p打开并且电池组电流为零时，可 W初始化Z邸0CURRENT_V0LTAGE_ARRAY。此时，无论在BMIC 92a-92n上的索引数1至MM+X的输 入电压为多少，其通过BMIC 92a-92n读取并且传输至控制器78。现在运些电压存储在 Z 邸 0CURRENT_V0LTAGE_ARRAY 中。
[0119] 周期性地更新 ZER0CURRENT_V0LTAGE_ARRAYW 便 ZEROCURRENT_VOLTAGE_ARRAY 不 包括例如久于一分钟的时间的信息。对ZEROCURRENT_WLTAGE_ARRAY的该周期性的更新将 弓旭零电流电压的变化的许多条目纳入考虑，例如电池组件18的老化、随荷电状态(S0C)变 化的电池单元60的开路电压的变化、溫度效应等。
[0120] 在该示例中，如果ZEROCURRENT_W)LTAGE_ARRAY中的值久于一分钟，则控制器78使 用电流传感器106监测电池组电流。然后，如果电池组电流在大小上例如小于1安培，则控制 器7則尋读取BMIC 92a-92nW获得ZEROCURRENT_VOLTAGE_ARRAY中所有录入项目的更新的值。
[0121] 在一些情况下，例如在插电式车辆的插电充电期间可W修改W上技术。在该充电 期间可W有相对长的持续时间，其中电池组电流通常不会下降至零。因此，为了使W上技术 为插电式充电使用的情况下工作，该充电可W被编程为每隔若干分钟(例如一小时一次)停 止并引起充电电流下降至零安培。
[0122] 当电流为零的该时刻，将根据来自BMIC 92a-92n的输入更新ZER0CURRENT_ W)LTAGE_ARRAY。当执行更新时，控制器78的控制软件可W在现存的存储的数据和新的输入 信息之间应用平均技术W帮助清除电噪声的影响和限制快速变化。通过使用W上技术， ZEROCURRENT_VOLTAGE_ARRAY可W被认为包含电压读数，该电压读数可W确信地用于如等 式I所示的确定Rw中的比较。
[0123] 再次参照RESISTANCE_ARRAY，存储在RESISTANCE_ARRAY内的历史最大Rw测量值可 W帮助诊断损坏的电池接头。
[0124] 为了使用RESISTANCE_ARRAY诊断电池接头90,在特定时刻，电路100被用于通过电 池单元60的BMIC 92a-92n测量所有输入电压和测量Ze;ro_Volt_Average输入。运些测量值可 W与来自电流传感器106的电池组电流的读数结合。
[01巧]初始化和周期性地更新存储器阵列ZEROCURRENT_VOLTAGE_ARRAY[ I吨utNum] W包 含在零电流下输入的电压的有效估计值。
[0126] 在BMIC 92a-92n收集电池单元60的信息的速度下，例如100ms，控制器78迭代通过 BMIC 92a-92n的所有输入。控制器78从1至(MM+x)迭代。该变量可W被称为InputNum。
[0127] 对于BMIC 92a-92n的每个输入，控制器7則尋通过表1识别RESISTANCE_ARRAY中的电 池组电流的正确的仓，在该示例中正确的仓是从1-10的整数并且被称为化rren巧in。
[01%]控制器78将进一步识别给定的InputNum的溫度的正确的仓。溫度可W是根据若干 加权的热敏电阻的输入值并且将估计值应用到表1I的计算值。溫度仓数被称为TempBin。
[01巧]使用运些^个索引值1吨111化1111、加1'的]1巧;[]1^及了6111口13;[]1，电阻测量值1?~可^被索 引为 RESISTANCE_ARRAY[I 吨 utNum、CurrentBin、TempBin]中的特定值。
[0130] 当制造模块时，值被初始化到阵列，根据对给定的溫度和电流的指定的最大值Rw 作最坏的情况分析来计算该阵列。现在在每个时间步骤处，我们根据等式I计算Rw_ ESTMATE(Rw估计值）。注意的是根据瞬时输入电压、瞬时电池组电流W及ZER0CURRENT_ V0LTAGE_ARRAY[ InputNum]的当前值来运样做。
[0131] 对于1和MM+X之间的InputNum,用于执行上述步骤的示例性程序至少可W包括W 下步骤{
[0132] Obtain Rw_Estimate from Equation 1
[0133] Obtain TempBin via calculation from Thermistor inputs
[0134] If
[0135] (Rw_ESTIMATE_Filtered is VALID
[0136] AND
[0137] Rw_ESTIMATE_Filtered>RESISTANCE_ARRAY[I 吨 utNum，
[0138] 化；rren1:Bin，TempBin] )Then
[0139] {storeRw_ESTIMATE into RESISTANCE_ARRAY[I吨utNum，
[0140] 化 rren1:Bin，TempBin}
[0141] Else
[0142] {do not store}
[0143] }
[0144] 可W对该RESISTANCE_ARRAY执行若干统计学技术W识别一个或多个电池接头90 是否被损坏，或者一个或多个电池单元60是否包括被损坏的电池接头90。
[0145] 一个运样的技术可W被称为：总体平均技术。此外，RESISTANCE_ARRAY用每个操作 点的最高电阻填充。因此，只有测量值规定RESI STANCE_ARRAY内的电阻增加，RESI STANCE_ ARRAY内的电阻才可能增加。可W如W下所示算出RESI STANCE_ARRAY的平均数W提供 RwOverallAverage(Rw整体平均数）。
[0146]
[0147] 可W将RwOverallAverage的目标或阔值设置为初始值，在制造过程中将其预加载 到RESISTANCE_ARRAY。
[0148] 当电池接头90被损环时，将趋于增加 RwOverallAverage。使用的电流操作范围越 宽并且使用的溫度范围越宽，则RwOverallAverage将影响越大。
[0149] 可W持续监测RwOveral lAverage并且如果RwOveral lAverage超出阔值则可W提供 警告。例如，可W选择AVERAGE_TRIPP01NT_MILD (低平均数跳变点）阔值W便如果 RwOverallAverage超出AVERAGE_TRIPPOINT_MILD值，可W采取轻度故障动作。示例的轻度 故障动作包括设置诊断故障代码(DTC)和点亮车辆仪表板中的灯。
[0150] 可W选择AVERAGE_TRIPP01NT_MEDIUM(中等平均数跳变点）阔值W便如果 RwOveral lAverage超出AVERAGE_TRIPPOINT_MEDIUM值，可W采取中度故障动作。示例的中 度故障动作包括降低电池组14或电池组件18的功率极限。
[0151] 可W选择AVERAGE_TRIPPOINT_SEVERE(高平均数跳变点）阔值W便如果 RwOverallAverage超出AVERAGE_TRIPPOINT_WVERE值，可W采取重度故障动作。示例重度 故障动作包括关闭电池电源(BP0)。
[0152] 还可W根据电池组件18的寿命调整运些AVERAGE_TRIPPOINT(平均数跳变点）值， W便对于较新的电池组件18,电阻估计值不同于较旧的电池组件的电阻估计值。
[0153] 调整可W包括应用到AVERAGE_TRIPPOINT的乘数系数，根据电池组件18的使用时 间控制乘数系数。调整可W允许电池组件18的整个寿命的更窄的预测带。否则，在使用寿命 开始时，为将老化纳入考虑，该带将较宽，对早期的预测不太有效。
[0154] 显而易见地，因为电池接头开始很好并且然后随时间退化是通常的情况，调整是 渐进的。因此，故障管理动作也是渐进的。
[0155] 可W应用其它统计学技术，其根据RESISTANCE_ARRAY的某些子集形成统计度量， 例如在整个电池组件18和整个电流操作点的Rw的平均值和标准偏差。给定的操作点可W与 平均值+60进行比较。如果给定的输入在当前情况的平均值+60点之上，则采取故障动作。
[0156] 统计学技术可W被应用于生产线终端电池组测试器，生产线终端电池组测试器是 用于核查电池组14在它的制造的时候的操作的功能性测试器。
[0157] 在制造过程中，端子86可W被焊接到汇流条84,然后连接与控制器78相关的线束。 然后固定汇流条外壳82并且将电池组件18设置在电池组14内。此时，电池组14可W被认为 是准备发送到车辆装配厂的单独的部件。在运输电池组14之前，生产线终端测试器可W被 用于功能性地核查电池组14。
[0158] 在生产线终端测试过程中，生产线终端测试器具有在全电流强度下给电池组14充 电的能力，例如，全电流强度是电池组14在使用中预期的电流的最大量。生产线终端测试器 还可W在最大放电电流下给电池组14放电。
[0159] 被编程到生产线终端测试器的测试配置文件将在最大电流下相继地使电池组充 电和放电，但是具有平衡配置文件W便使电池组14的最终荷电状态处于用于运输的所需 值，W及避免给电池组14过充电或过放电。
[0160] 因此，电池组14在充电和放电时在非常高的电流水平下运行。运将使电流的最大 水平流过所有的电池接头90。该测试配置文件将具有足W使电池接头90达到它们的最大预 期接头溫度的持续时间。在测试在没有主动冷却系统连接到电池组时发生的情况下，在生 产线终端测试中将需要实施某些注意事项。运是因为它可W更方便制造商在测试过程中不 连接冷却系统。因此，在该情况下，对于测试来说最大电流容量低得多。然而，仍然W使接头 达到它们的最大预期溫度运样的方式来选择为电池组生产线终端测试而选择的电流强度 和施加的持续时间。
[0161] 此时，可W使用本发明的方法W便计算电池组14和生产线终端测试器的 RwOverallAverage。将该数量与跳变点AVERAGE_TRIPPOINT_MILD--它是故障的最低水 平--进行比较。如果RwOverallAverage小于AVERAGE_TRIPPOINT_MILD，则电池组14被认 为是可接受的并且适于运输。在测试之后如果RwOverallAverage超过AVERAGE_TRIPPOINT_ MILD，则运表明被测试的电池组14的电池接头90可能是损坏的。
[0162] 该生产线终端测试的方法可W用于电池组件18或电池组14。可W研发特别版本的 肥CM(车身电子控制模块)编码W对电池组件18内的电池单元60的子集起作用。随后，当将 电池组件18装配到电池组14时，该方法可W更好地集中于其它电池接头90,例如阵列-至- 阵列或阵列-端子-至-汇流条焊接部，或除阵列焊接部之外的任何其它接头。
[0163] 本发明的另一方面是用于对来自电池供应商的预装配的电池组件的筛选工具，其 中可W使用本发明的方法核查供应商制造的焊接，W作为电池组预装配质量核查一一还通 过该特别版本的BECM支持适当数量的电池单元输入。
[0164] 前述说明本质上是示例性的而不是限制性的。不必脱离本发明的实质的对本发明 的示例的变化和修改对本领域技术人员将是显而易见的。因此，赋予本发明的法律保护范 围仅通过研究W下权利要求确定。
【主权项】
1. 一种组件，包含： 控制器，所述控制器配置为根据阵列的分析发起警告，所述阵列至少包括第一记录值 和第二记录值，所述第一记录值与电池接头在第一组操作条件下的电参数相对应，所述第 二记录值与所述电池接头在第二组操作条件下的电参数相对应。2. 根据权利要求1所述的组件，进一步包含提供所述电池接头的至少一部分的牵引电 池。3. 根据权利要求1所述的组件，其中所述电池接头包含在汇流条和电池单元的端子之 间的焊接连接部。4. 根据权利要求1所述的组件，其中所述电池接头包含在汇流条和电池单元的端子之 间的螺纹连接部。5. 根据权利要求1所述的组件，其中所述电参数代表了所述电池接头的电阻。6. 根据权利要求1所述的组件，其中所述警告表明所述电池接头完整性的变化。7. 根据权利要求1所述的组件，其中所述阵列是三维阵列。8. 根据权利要求7所述的组件，其中所述阵列的第一维度代表了所述电池接头的位置， 所述阵列的第二维度代表了所述电池接头处的电流，以及所述阵列的第三维度代表了所述 电池接头的温度。
【文档编号】G01R31/04GK106066448SQ201610238031
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年4月18日 公开号201610238031.X, CN 106066448 A, CN 106066448A, CN 201610238031, CN-A-106066448, CN106066448 A, CN106066448A, CN201610238031, CN201610238031.X
【发明人】本·A·塔巴托斯基·布什, 乔治·艾伯特·加芬克尔
【申请人】福特全球技术公司