電池測試系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電氣化車輛，且更具體地，但不排他地，涉及一種用于評估電池單元對意外刺穿或其他單元損壞的反應(yīng)的電池測試系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]混合動力電動車輛(HEV)、插電式混合動力電動車輛(PHEV)、純電動車輛(BEV)、燃料電池車輛和其它已知的電氣化車輛不同于傳統(tǒng)機(jī)動車輛，因?yàn)樗鼈兺ㄟ^一個(gè)或多個(gè)電機(jī)(即，電動馬達(dá)和/或發(fā)電機(jī))替代內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，或者除了內(nèi)燃發(fā)動機(jī)之外還使用一個(gè)或多個(gè)電機(jī)進(jìn)行供電。高電壓電流典型地通過一個(gè)或多個(gè)存儲電力的電池提供給電機(jī)。
[0003]電氣化車輛的電池可以采用一個(gè)或多個(gè)電池單元，比如鋰離子電池單元。用于評估這些電池單元的安全性的測試是已知的。一個(gè)通常的評估測試稱為穿釘測試。在這個(gè)測試期間，釘子被推動穿過電池單元來造成電池單元內(nèi)的短路。響應(yīng)于破壞性測試，電池溫度和電壓被測量。已知電池穿透測試的一個(gè)缺點(diǎn)是這些測試幾乎沒有揭露關(guān)于電池單元內(nèi)部響應(yīng)的細(xì)節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明的示例性方面，一種電池測試系統(tǒng)，除了其他方面以外包括，穿刺設(shè)備和電氣連接到穿刺設(shè)備的阻抗計(jì)。
[0005]在前述系統(tǒng)的又一非限制性實(shí)施例中，穿刺設(shè)備是釘子。
[0006]在任一前述系統(tǒng)的又一非限制性設(shè)備中，穿刺設(shè)備在第一位置和第二位置之間可移動來刺穿和短路電池單元。
[0007]在任意前述系統(tǒng)的又一非限制性設(shè)備中，阻抗計(jì)連接到電池單元的正極端子或負(fù)極端子，并且配置為測量在穿刺設(shè)備和電池單元端子之間的阻抗和電壓數(shù)據(jù)。
[0008]在任意前述系統(tǒng)的又一非限制性設(shè)備中，阻抗計(jì)連接到正極端子，和第二阻抗計(jì)連接到電池單元的負(fù)極端子。
[0009]在任意前述系統(tǒng)的又一非限制性設(shè)備中，電壓表配置為測量電池單元的正極端子和負(fù)極端子兩端的電壓。
[0010]在任意前述系統(tǒng)的又一非限制性設(shè)備中，溫度傳感器配置為測量電池單元的溫度。
[0011]在任意前述系統(tǒng)的又一非限制性設(shè)備中，工具在第一位置和第二位置之間移動穿刺設(shè)備來刺穿電池單元。
[0012]在任意前述系統(tǒng)的又一非限制性設(shè)備中，穿刺設(shè)備包括具有非導(dǎo)電涂層的第一部分和不含非導(dǎo)電涂層的第二部分。
[0013]在任意前述系統(tǒng)的又一非限制性設(shè)備中，穿刺設(shè)備的第二部分包括尖頭。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)示例性方面，一種電池測試系統(tǒng)，除了其他方面以外包括，電池單元、配置為短路電池單元的穿刺設(shè)備、以及電氣連接到電池單元和穿刺設(shè)備且配置為至少測量在電池單元和穿刺設(shè)備之間的阻抗數(shù)據(jù)的阻抗計(jì)。
[0015]在前述系統(tǒng)的又一非限制性實(shí)施例中，阻抗計(jì)電氣連接在電池單元的正極端子或負(fù)極端子和穿刺設(shè)備之間。
[0016]在任一前述系統(tǒng)的又一非限制性設(shè)備中，第二阻抗計(jì)電氣連接到穿刺設(shè)備和電池單元的端子。
[0017]在任意前述系統(tǒng)的又一非限制性設(shè)備中，阻抗計(jì)連接到電池單元的正極端子，和第二阻抗計(jì)連接到電池單元的負(fù)極端子。
[0018]在任意前述系統(tǒng)的又一非限制性設(shè)備中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)配置為收集和分析來自于阻抗計(jì)的阻抗數(shù)據(jù)。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)示例性方面，一種方法，除了其他方面以外包括，在電池單元內(nèi)造成短路和響應(yīng)于造成短路的步驟而測量與電池單元相關(guān)聯(lián)的阻抗數(shù)據(jù)。
[0020]在前述方法的又一非限制性實(shí)施例中，造成短路的步驟包括采用穿刺設(shè)備穿透電池單元。
[0021]在任一前述方法的又一非限制性實(shí)施例中，方法包括測量與電池單元相關(guān)聯(lián)的電壓數(shù)據(jù)。
[0022]在任意前述方法的又一非限制性實(shí)施例中，方法包括使用阻抗數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)計(jì)算通過短路的瞬時(shí)電流。
[0023]在任意前述方法的又一非限制性實(shí)施例中，方法包括電氣連接阻抗計(jì)到穿刺設(shè)備和電池單元。
[0024]前述段落、權(quán)利要求書、或下面的描述和附圖中的實(shí)施例、實(shí)例和替代物，包括任何它們的各種方面或各自單獨(dú)的特征，可以獨(dú)立地或以任何組合使用。與一個(gè)實(shí)施例結(jié)合描述的特征適用于所有實(shí)施例，除非這些特征是不相容的。
[0025]從下面的詳細(xì)描述中，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本發(fā)明的各種特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。伴隨詳細(xì)描述的附圖可以簡要描述如下。
【附圖說明】
[0026]圖1示例性地說明了電氣化車輛的動力傳動系統(tǒng)。
[0027]圖2說明了電池測試系統(tǒng)的第一個(gè)實(shí)施例。
[0028]圖3說明了電池測試系統(tǒng)的第二個(gè)實(shí)施例。
[0029]圖4說明了電池測試系統(tǒng)的第三個(gè)實(shí)施例。
[0030]圖5說明了電池測試系統(tǒng)的第四個(gè)實(shí)施例。
[0031]圖6說明了可以通過電池測試系統(tǒng)采用的示例性穿刺設(shè)備。
【具體實(shí)施方式】
[0032]本發(fā)明涉及一種用于評估電池單元的安全性和設(shè)計(jì)的電池測試系統(tǒng)及方法。本發(fā)明的電池測試系統(tǒng)收集在導(dǎo)電穿刺設(shè)備(比如釘子)和電池單元之間的交流阻抗數(shù)據(jù)。阻抗數(shù)據(jù)可以使用一個(gè)或多個(gè)阻抗計(jì)收集。阻抗數(shù)據(jù)被收集和分析來計(jì)算通過由穿刺設(shè)備在電池單元內(nèi)造成的短路的瞬時(shí)電流。瞬時(shí)電流的計(jì)算可以因此用來提高電池單元的設(shè)計(jì)和安全性。
[0033]圖1示例性地說明了用于電氣化車輛12(比如HEV)的動力傳動系統(tǒng)10。盡管描述為HEV，但應(yīng)當(dāng)理解的是，這里描述的概念不局限于混合動力車輛，且可以擴(kuò)展到其它的電氣化車輛，包括但不限制于，PHEV, BEV，和燃料電池車輛。
[0034]在一個(gè)實(shí)施例中，動力傳動系統(tǒng)10是功率分流系統(tǒng)，其采用包括發(fā)動機(jī)14和發(fā)電機(jī)16 ( S卩，第一電機(jī))組合的第一驅(qū)動系統(tǒng)和包括至少一個(gè)馬達(dá)36 ( S卩，第二電機(jī))、發(fā)電機(jī)16和電池50的第二驅(qū)動系統(tǒng)。例如，馬達(dá)36、發(fā)電機(jī)16和電池50可以構(gòu)成動力傳動系統(tǒng)10的電驅(qū)動系統(tǒng)25。第一和第二驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)生扭矩來驅(qū)動一組或多組電氣化車輛12的車輛驅(qū)動輪30。
[0035]發(fā)動機(jī)14(比如內(nèi)燃發(fā)動機(jī))和發(fā)電機(jī)16可以通過動力傳輸單元18連接。在一個(gè)非限制性的實(shí)施例中，動力傳輸單元18是行星齒輪組。當(dāng)然，動力傳輸單元的其他類型，包括其他齒輪組和變速器，也可以用來連接發(fā)動機(jī)14到發(fā)電機(jī)16。動力傳輸單元18可以包括環(huán)形齒輪20，太陽齒輪22和托架組件24。發(fā)電機(jī)16在充當(dāng)發(fā)電機(jī)時(shí)由動力傳輸單元18驅(qū)動，以將動能轉(zhuǎn)換成電能。發(fā)電機(jī)16可以選擇性地起到馬達(dá)的作用來將電能轉(zhuǎn)換成動能，由此輸出扭矩到連接到動力傳輸單元18的托架組件24的軸26上。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)16可以操作地連接到發(fā)動機(jī)14，所以發(fā)動機(jī)14的速度可以通過發(fā)電機(jī)16進(jìn)行控制。
[0036]動力傳輸單元18的環(huán)形齒輪20可以連接到軸28上，其中軸28通過第二動力傳輸單元32連接到車輛驅(qū)動輪30。第二動力傳輸單元32可以包括具有多個(gè)齒輪34A、34B、34C、34D、34E、和34F的齒輪組。其他動力傳輸單元也可以是合適的。齒輪34A-34F將扭矩從發(fā)動機(jī)14傳遞到差速器38來提供牽引力到車輛驅(qū)動輪30。差速器38可以包括多個(gè)齒輪，其使扭矩能夠傳遞到車輛驅(qū)動輪30。第二動力傳輸單元32通過差速器38機(jī)械地耦接到輪軸40來將扭矩分配到車輛驅(qū)動輪30。
[0037]也可以采用馬達(dá)36，通過輸出扭矩到也被連接到第二動力傳輸單元32的軸46來驅(qū)動車輛驅(qū)動輪30。在一個(gè)實(shí)施例中，馬達(dá)36和發(fā)電機(jī)16是再生制動系統(tǒng)的一部分，其中馬達(dá)36和發(fā)電機(jī)16都可以用作馬達(dá)來輸出扭矩。例如，馬達(dá)36和發(fā)電機(jī)16可以各自輸出電力到高電壓總線48和電池50。
[0038]電池50可以是由一個(gè)或多個(gè)能夠輸出電力來操作馬達(dá)36和發(fā)電機(jī)16的電池單元組成的高電壓電池。能量儲存設(shè)備和/或輸出設(shè)備的其他類型也可以與電氣化車輛12結(jié)合使用。
[0039]馬達(dá)36、發(fā)電機(jī)16、動力傳輸單元18和動力傳輸單元32 —般可以稱為電氣化車輛12的驅(qū)動橋42，或變速器。因此，當(dāng)駕駛員選擇特定換檔位置時(shí)，驅(qū)動橋42被適當(dāng)?shù)乜刂苼硗ㄟ^提供牽引力到車輛驅(qū)動輪30來提供相應(yīng)的用于推進(jìn)電氣化車輛12的檔位。
[0040]動力傳動系統(tǒng)10可以額外地包括用于監(jiān)測和/或控制電氣化車輛12的各種方面的控制系統(tǒng)44。例如，控制系統(tǒng)44可以與電驅(qū)動系統(tǒng)25、動力傳輸單元18、32或其他部件通信來監(jiān)測和/或控制電氣化車輛12?？刂葡到y(tǒng)44包括執(zhí)行用于操作電氣化車輛12的必要控制功能的電子器件和/或軟件。在一個(gè)實(shí)施例中，控制系統(tǒng)44是車輛系統(tǒng)控制器和動力傳動系統(tǒng)控制模塊的組合(VSC/PCM)。盡管它被顯示為單個(gè)硬件設(shè)備，但是控制系統(tǒng)44可以包括以多個(gè)硬件設(shè)備、或在一個(gè)或多個(gè)硬件設(shè)備內(nèi)的多個(gè)軟件控制器的形式的多個(gè)控制器。
[0041]控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(CAN) 52允許控制系統(tǒng)44與驅(qū)動橋42通信。例如，控制系統(tǒng)44可以接收來自于驅(qū)動橋42的信號來指示換檔位置之間的轉(zhuǎn)換是否正在發(fā)生?？刂葡到y(tǒng)44還可以與電池50的電池控制模塊或其他控制設(shè)備通信。
[0042]此外，電驅(qū)動系統(tǒng)25可以包括一個(gè)或多個(gè)控制器54，比如逆變器系統(tǒng)控制器(ISC)?？刂破?4配置為控制驅(qū)動橋42