電池測試系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及一種用于測試電動(dòng)車輛的電池單元的電池測試系統(tǒng)及方法。電池測試 系統(tǒng)包括用于在測試循環(huán)過程中通過動(dòng)態(tài)地控制環(huán)境測試室的溫度來保持幾乎恒定的電 池溫度的必要的硬件和軟件。
【背景技術(shù)】
[0002] 減少汽車燃油消耗和排放的需求是眾所周知的。因此，正在開發(fā)減少或完全消除 對內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的依賴的車輛。電動(dòng)車輛是以此為目的開發(fā)的一種類型的車輛。通常，電動(dòng) 車輛與傳統(tǒng)機(jī)動(dòng)車輛不同是由于它們選擇性地由一個(gè)或多個(gè)電池供電的電機(jī)來驅(qū)動(dòng)。與之 相比，傳統(tǒng)機(jī)動(dòng)車輛僅僅依靠內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)車輛。
[0003] 電動(dòng)車輛電池可以使用電池單元，例如鋰離子電池單元。這些電池單元典型地由 大量的測試來驗(yàn)證。在這樣的測試過程中，電池單元被充電和放電以測量用于確定電池性 能和使用壽命的特征。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 根據(jù)本發(fā)明的一示例性方面的電池測試方法除了其它方面以外包含：在測試循環(huán) 過程中控制容納至少一個(gè)電池單元的環(huán)境室的溫度，以在整個(gè)測試循環(huán)中保持至少一個(gè)電 池單元的相對恒定的溫度。
[0005] 在上述方法的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，方法包括當(dāng)至少一個(gè)電池單元開始通過 電流時(shí)，啟動(dòng)控制步驟。
[0006] 在上述任一方法的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，方法包括測量至少一個(gè)電池單元的 電流，并將電流的大小傳輸至計(jì)算裝置。
[0007] 在上述任何方法的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，方法包括根據(jù)與至少一個(gè)電池單元 相關(guān)的電流和電阻值來概略估算由至少一個(gè)電池單元產(chǎn)生的熱量。
[0008] 在上述任何方法的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，方法包括測量至少一個(gè)電池單元的 溫度，并將至少一個(gè)電池單元的溫度的測量值傳輸至計(jì)算裝置。
[0009] 在上述任何方法的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，方法包括將至少一個(gè)電池單元的溫 度的測量值和至少一個(gè)電池單元的所需溫度設(shè)定點(diǎn)進(jìn)行比較，以估算誤差信號(hào)，并隨后計(jì) 算環(huán)境室的內(nèi)部的所需溫度。
[0010] 在上述任何方法的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，計(jì)算步驟使用以下方程：
[0012] 其中、。是環(huán)境室的內(nèi)部的所需溫度，T。是所需電池溫度設(shè)定點(diǎn)，K是增益因子， e是誤差信號(hào)以及Qb是由至少一個(gè)電池單元產(chǎn)生的熱量。
[0013] 在上述任何方法的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，方法包括將指令信號(hào)從計(jì)算裝置傳 輸至環(huán)境室的控制器，指令信號(hào)代表環(huán)境室的內(nèi)部的所需溫度。
[0014] 在上述任何方法的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，方法包括將所需溫度和內(nèi)部的實(shí)際 溫度進(jìn)行比較。
[0015] 在上述任何方法的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，方法包括將環(huán)境室的溫度調(diào)節(jié)至所 需溫度。
[0016] 在上述任何方法的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，方法包括如果實(shí)際溫度低于所需溫 度則命令環(huán)境室的氣候控制單元處于加熱模式以加熱環(huán)境室，或者如果實(shí)際溫度高于所需 溫度則命令氣候控制單元處于冷卻模式。
[0017] 在上述任何方法的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，方法包括識(shí)別至少一個(gè)電池單元的 內(nèi)電阻值的增加，并根據(jù)增加的內(nèi)電阻值來更新由至少一個(gè)電池單元產(chǎn)生的熱量的計(jì)算。
[0018] 在上述任何方法的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，方法包括測量至少一個(gè)電池單元的 初始電壓，經(jīng)過一段時(shí)間后，測量至少一個(gè)電池單元的電流和第二電壓，并根據(jù)初始電壓、 第二電壓和電流來計(jì)算與至少一個(gè)電池單元相關(guān)的更新的內(nèi)電阻值。
[0019] 在上述任何方法的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，控制步驟包括在測試循環(huán)過程中選 擇性地冷卻或加熱環(huán)境室的內(nèi)部。
[0020] 在上述任何方法的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，控制步驟包括根據(jù)測試循環(huán)過程中 由至少一個(gè)電池單元產(chǎn)生的熱量來連續(xù)調(diào)節(jié)環(huán)境室的溫度。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性方面，一種電池測試系統(tǒng)除了其它方面以外包括，容 納電池單元的環(huán)境室外殼以及控制器，該控制器配置用于根據(jù)測試循環(huán)過程中由電池單元 產(chǎn)生的熱量來動(dòng)態(tài)地控制環(huán)境室的溫度。
[0022] 在上述系統(tǒng)的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，電流傳感器配置用于測量通過電池單元 的電流，以及溫度傳感器配置用于測量電池單元的溫度。
[0023] 在上述任一系統(tǒng)的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，計(jì)算裝置與控制器通信，并配置用 于將代表環(huán)境室所需溫度的指令信號(hào)傳輸至控制器。
[0024] 在上述任何系統(tǒng)的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，控制器配置用于調(diào)整環(huán)境室的氣候 控制單元以在測試循環(huán)過程中改變環(huán)境室的溫度。
[0025] 在上述任何系統(tǒng)的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，控制器配置用于連續(xù)調(diào)節(jié)環(huán)境室的 溫度以使電池單元在整個(gè)測試循環(huán)中保持相對恒定的溫度。
[0026] 可以單獨(dú)或以任意組合得到前述段落、權(quán)利要求書或【具體實(shí)施方式】及附圖的實(shí)施 例、示例和替代物，包括任何它們的各個(gè)方面或各自的特征。結(jié)合一個(gè)實(shí)施例描述的特征可 以適用于所有實(shí)施例，除非這樣的特征是不兼容的。
[0027] 通過下面的【具體實(shí)施方式】，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明的各種特征和優(yōu)點(diǎn) 將變得顯而易見。伴隨【具體實(shí)施方式】的附圖可以簡單描述如下。
【附圖說明】
[0028] 圖1示意性地說明了電動(dòng)車輛的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)；
[0029] 圖2示意性地說明了電池測試系統(tǒng)；
[0030] 圖3示意性地說明了用于動(dòng)態(tài)地控制電池測試系統(tǒng)的環(huán)境室的溫度的電池測試 方法；
[0031] 圖4示意性地說明了用于識(shí)別電池單元內(nèi)電阻的增加的方法；
[0032] 圖5是電池測試系統(tǒng)的測試循環(huán)過程中的電池單元和環(huán)境室溫度響應(yīng)的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 本公開涉及用于測量電池單元的性能和使用壽命的電池測試系統(tǒng)及方法。該電池 測試系統(tǒng)除了其它特征以外還包括：環(huán)境室和控制器。電池單元放置在環(huán)境室內(nèi)，并隨后在 測試循環(huán)過程中充電和放電?？刂破髋渲糜糜趧?dòng)態(tài)地控制環(huán)境室的溫度以使電池單元溫度 在測試循環(huán)過程中保持幾乎恒定?？梢栽谡麄€(gè)測試循環(huán)中根據(jù)由被測電池單元產(chǎn)生的熱量 來連續(xù)調(diào)節(jié)環(huán)境室的溫度。在以后的段落中將對這些和其它特征進(jìn)行更詳細(xì)的討論。
[0034] 圖1示意性地說明了用于電動(dòng)車輛12的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)10。雖然描繪成混合動(dòng)力 電動(dòng)車輛（HEV)，但應(yīng)該了解的是，這里所述的構(gòu)思不限于HEV，并且可以擴(kuò)展至其它電動(dòng) 車輛，包含但不限于插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛（PHEV)和純電動(dòng)車輛（BEV)。
[0035] 在一個(gè)實(shí)施例中，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)10為動(dòng)力分配動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)米用第一驅(qū) 動(dòng)系統(tǒng)和第二驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。第一驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包含發(fā)動(dòng)機(jī)14和發(fā)電機(jī)18 ( 即，第一電機(jī)）的組合。 第二驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)至少包含馬達(dá)22 ( 即，第二電機(jī)）、發(fā)電機(jī)18以及電池總成24。在本示例中， 第二驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)被認(rèn)為是動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)10的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。第一和第二驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生扭矩，以 驅(qū)動(dòng)一組或多組電動(dòng)車輛12的車輛驅(qū)動(dòng)輪28。
[0036] 例如內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)14可以通過動(dòng)力傳輸單元30--如行星齒輪 組一一與發(fā)電機(jī)18連接。當(dāng)然，包含其它齒輪組和傳動(dòng)裝置在內(nèi)的其它類型的動(dòng)力傳輸單 元也可被用于連接發(fā)動(dòng)機(jī)14和發(fā)電機(jī)18。在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，動(dòng)力傳輸單元30為 包含環(huán)形齒輪32、中心齒輪34以及托架總成36在內(nèi)的行星齒輪組。
[0037] 發(fā)電機(jī)18可以通過動(dòng)力傳輸單元30由發(fā)動(dòng)機(jī)14驅(qū)動(dòng)以將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能。作 為選擇地，發(fā)電機(jī)18可以起到馬達(dá)的作用以將電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，從而向與動(dòng)力傳輸單元3 連接的軸38輸出扭矩。由于發(fā)電機(jī)18與發(fā)動(dòng)機(jī)14可操作地連接，因此發(fā)動(dòng)機(jī)14的轉(zhuǎn)速 可以由發(fā)電機(jī)18控制。
[0038] 動(dòng)力傳輸單元30的環(huán)形齒輪32可以與軸40連接，該軸40通過第二動(dòng)力傳輸單 元44與車輛驅(qū)動(dòng)輪28連接。第二動(dòng)力傳輸單元44可以包含擁有多個(gè)齒輪46的齒輪組。 其它動(dòng)力傳輸單元也可以同樣適合。齒輪46將扭矩從發(fā)動(dòng)機(jī)14傳遞給差速器48,用于最 終為車輛驅(qū)動(dòng)輪28提供牽引力。差速器48可包括多個(gè)使扭矩能夠傳遞到車輛驅(qū)動(dòng)輪28 的齒輪。在一個(gè)實(shí)施例中，第二動(dòng)力傳輸單元44通