用于確定電池保險(xiǎn)絲健康狀態(tài)的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池領(lǐng)域，并且更具體地，本發(fā)明涉及一種用于確定電池保險(xiǎn)絲健康狀態(tài)的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]為了提供電能，在諸如交通工具的各種電動設(shè)備中都裝備有電池。取決于其自身特性，電池會遭受老化的影響。老化是指電池中的各個(gè)部件在功能和性能等相關(guān)方面上的劣化。
[0003]為了避免隨著劣化程度的不斷增加，電池的某些部件出現(xiàn)突然失效，從而導(dǎo)致電池出現(xiàn)整體故障，可以通過指標(biāo)“健康狀態(tài)(SOH) ”來表達(dá)電池部件的劣化程度(或相反地，表達(dá)該電池部件的功能性能)。例如，已經(jīng)存在許多公知的方法用于確定作為電池關(guān)鍵部件之一的電池單元(cell)的健康狀態(tài)。
[0004]然而，盡管保險(xiǎn)絲同樣是電池中的關(guān)鍵部件之一，但是目前仍然沒有一種方法可以用于確定電池保險(xiǎn)絲的健康狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于確定電池保險(xiǎn)絲健康狀態(tài)的方法，所述方法包括:檢測流經(jīng)所述保險(xiǎn)絲的電流值；根據(jù)所述電流值來計(jì)算所述保險(xiǎn)絲的實(shí)際耐載強(qiáng)度，所述實(shí)際耐載強(qiáng)度用于表示所述保險(xiǎn)絲的實(shí)際電熱老化程度；以及通過比較所述實(shí)際耐載強(qiáng)度與一預(yù)設(shè)耐載強(qiáng)度來確定所述保險(xiǎn)絲的健康狀態(tài)。
[0006]此外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于確定電池的保險(xiǎn)絲的健康狀態(tài)的裝置，所述裝置包括:電流值檢測單元，用于檢測流經(jīng)所述保險(xiǎn)絲的電流值；耐載強(qiáng)度計(jì)算單元，用于根據(jù)所述電流值來計(jì)算所述保險(xiǎn)絲的實(shí)際耐載強(qiáng)度，所述實(shí)際耐載強(qiáng)度用于表示所述保險(xiǎn)絲的實(shí)際電熱老化程度；以及健康狀態(tài)確定單元，用于通過比較所述實(shí)際耐載強(qiáng)度與一預(yù)設(shè)耐載強(qiáng)度來確定所述保險(xiǎn)絲的健康狀態(tài)。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于確定電池保險(xiǎn)絲健康狀態(tài)的方法和裝置，可以根據(jù)流經(jīng)電池保險(xiǎn)絲的電流值來計(jì)算所述保險(xiǎn)絲的實(shí)際耐載強(qiáng)度，并且通過比較所述實(shí)際耐載強(qiáng)度與一預(yù)設(shè)耐載強(qiáng)度來確定所述保險(xiǎn)絲的健康狀態(tài)。因此，本發(fā)明提出了一種方法和裝置可以用于確定電池保險(xiǎn)絲的健康狀態(tài)，以便及時(shí)更換并能夠避免保險(xiǎn)絲由于超載工作而出現(xiàn)突然失效。
[0008]進(jìn)而，采用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于確定電池保險(xiǎn)絲的健康狀態(tài)方法和裝置，還可以根據(jù)基于所確定的所述保險(xiǎn)絲的健康狀態(tài)來合理地確定所述電池的實(shí)際性能參數(shù)。因此，本發(fā)明提出了一種方法和裝置可以合理地利用電池，以保證既能夠使得該電池以最大化的性能進(jìn)行工作，又不會造成保險(xiǎn)絲超載工作的情況，從而獲得了一種更加合理的功能實(shí)現(xiàn)方式。
[0009]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0010]附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0011]圖1圖示了電池性能隨壽命時(shí)間的劣化。
[0012]圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池的主要結(jié)構(gòu)。
[0013]圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于確定電池的保險(xiǎn)絲的健康狀態(tài)的方法。
[0014]圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例具體示例的用于確定電池的保險(xiǎn)絲的健康狀態(tài)的方法。
[0015]圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于確定電池的保險(xiǎn)絲的健康狀態(tài)的裝置。
[0016]圖6圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]將參照附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例。這里，需要注意的是，在附圖中，將相同的附圖標(biāo)記賦予基本上具有相同或類似結(jié)構(gòu)和功能的組成部分，并且將省略關(guān)于它們的重復(fù)描述。
[0018]首先，將簡要地描述電池老化的基本概念和電池的基本結(jié)構(gòu)，以便于更好地理解本發(fā)明的實(shí)施例。
[0019]由于電池內(nèi)部的各個(gè)部件存在老化問題，所以電池往往被設(shè)計(jì)為具有有限的使用壽命。在該使用壽命期間，電池被期望在功率、能量和效率等方面實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)預(yù)期性能。如果電池的任何部件的劣化或降級達(dá)到了使得該電池?zé)o法再實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)預(yù)期性能的程度，則可以認(rèn)為該電池已經(jīng)超出了其使用壽命，或者根據(jù)定義，可以說該電池已經(jīng)達(dá)到了其“終止壽命(EOL) ”。終止壽命是相對于“起始壽命(BOL) ”的一個(gè)概念。在正常情況下，電池被設(shè)計(jì)為:該電池在起始壽命時(shí)(即，在一種“嶄新”狀況下)提供功率的能力和性能以及效率都優(yōu)于其在終止壽命時(shí)的水平。
[0020]圖1圖示了電池性能隨壽命時(shí)間的劣化。
[0021]如圖1所圖示的，電池在BOL狀況時(shí)，其各方面的實(shí)際性能可以達(dá)到100%的可用性能。隨著電池的不斷使用，電池內(nèi)部的各個(gè)部件受到老化問題的影響，從而導(dǎo)致其各方面的實(shí)際性能不斷下降，并且逐漸接近其中剛好達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期性能的程度的EOL狀況。接下來，在超過設(shè)計(jì)預(yù)期EOL狀況以后，電池通常也不會立刻失效。然而，該電池的功率和能量性能的可用等級和效率等方面將逐漸地連續(xù)降低到設(shè)計(jì)預(yù)期水平以下。這是一個(gè)非常重要的因素，因?yàn)樵诔^EOL狀況之后，電池在功率或能量吞吐的設(shè)計(jì)預(yù)期水平以下的使用將使得電池的老化部件超載工作，從而可能導(dǎo)致該部件的最終失效，并最終使得整個(gè)電池出現(xiàn)故障。
[0022]通常來說，在現(xiàn)有的系統(tǒng)中，電池在整個(gè)預(yù)期壽命時(shí)間內(nèi)的性能往往受限于其EOL規(guī)范。即，通過電池管理系統(tǒng)內(nèi)的軟件算法和校準(zhǔn)映射所得到的功能實(shí)現(xiàn)在整個(gè)電池壽命內(nèi)將可用的電池性能限制到EOL狀況時(shí)的水平。
[0023]實(shí)際上，這種標(biāo)準(zhǔn)的功能實(shí)現(xiàn)是一種折中，在BOL和EOL之間的整個(gè)操作壽命時(shí)間期間，其將電池實(shí)際上可使用的電力性能限制到潛在可用的電力性能以下，從而導(dǎo)致電池未能發(fā)揮最大效用；相反地，在超過EOL狀況之后，由于其沒有阻止從電池中提取比實(shí)際上可能安全的電力性能更多的電力性能，所以根據(jù)某些電池關(guān)鍵部件的漸增的老化狀況，其對電池進(jìn)行了超載工作(overstress)，從而導(dǎo)致電池可能隨時(shí)面臨整體故障。換言之，現(xiàn)有技術(shù)中的做法是對電力系統(tǒng)性能和高壓電池及高壓部件安全性的無奈的折中方案(即，通過綜合考慮這兩方面的因素，設(shè)定了一個(gè)折中的固定的最大輸入/輸出功率)，因此，在BOL和EOL之間，上述折中方案未能使得電池實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)性能的最大化，而在超過EOL以后，這么做又可能使電池超載工作。
[0024]如【背景技術(shù)】中所描述，為了衡量電池的實(shí)際部件劣化程度(或各個(gè)部件的剩余功能性能)，提出了“健康狀態(tài)(S0H)”這一概念。根據(jù)一種典型的定義，SOH可以參考BOL或EOL狀況，并且可以按照可用性能的百分比來表達(dá)。例如，可以基于BOL狀況來定義S0H，其中BOL= 100% S0H。于是，EOL將是比BOL更小的值，例如，EOL = 80% S0H。接下來，在電池已經(jīng)在健康狀態(tài)的80%處到達(dá)設(shè)計(jì)預(yù)期終止壽命之后，如果將性能、功率和能量吞吐調(diào)整為反映出減小的SOH的較低值，則該電池將以連續(xù)減小的性能(例如，減小到SOH的非常低的值(例如，50% SOH))來保持工作。
[0025]在電動設(shè)備中，以諸如車輛之類的交通工具為例，電池(或稱之為電池管理系統(tǒng))可以通過接線端子連接到高壓電路和高壓互鎖回路(HVIL)，以驅(qū)動電動設(shè)備進(jìn)行工作。其中，電池可以是能夠產(chǎn)生電能的各種裝置，例如包括化學(xué)電池、光電池、燃料電池等；高壓電路可以是對電動設(shè)備(例如，車輛)的高壓系統(tǒng)的用電部件(諸如，逆變器或馬達(dá)等)供電的電路；而高壓互鎖回路是一種低電壓的互鎖電路，用于控制該高壓電路。例如，當(dāng)高壓互鎖回路檢測到高壓電路的某處出現(xiàn)連接故障時(shí)，高壓互鎖回路會傳遞故障信號以控制高壓電路斷開，從而保證電動設(shè)備操作人員的人身安全。
[0026]下面，將詳細(xì)地描述電池的主要結(jié)構(gòu)，特別是描述可能促使電池老化并達(dá)到其EOL狀態(tài)的主要部件。
[0027]圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池的主要結(jié)構(gòu)。
[0028]如圖2所圖示的，電池系統(tǒng)10主要包括以下主要部件:電池單元(cell) 11、手動維護(hù)斷接裝置(MSD) 12、保險(xiǎn)絲13和接觸器14等。此外，該電池系統(tǒng)10還包括控制單元(未示出)。
[0029]電池單元11是指單個(gè)的電池。為了用于大功率或大容量的應(yīng)用，例如驅(qū)動車輛的馬達(dá)等，多個(gè)電池單元11可以被集合為“電池組”的形式。一般地，電池組可通過連接(例如，串聯(lián)、并聯(lián)或兩者結(jié)合)若干單個(gè)電池單元11形成。
[0030]手動維護(hù)斷接裝置12是保護(hù)電動設(shè)備(例如，交通工具)高壓電路用電安全的重要部件。為了保障操作人員安全，MSD被連入高壓互鎖回路中，并可被手動移除。在移除MSD的過程中，高壓互鎖回路即可以檢測到該移除操作并先于高壓電路斷開，進(jìn)而通知控制單元斷開高壓電路，從而避免了操作人員的高壓觸電危險(xiǎn)。
[0031]保險(xiǎn)絲13連接到所述高壓電路，以便在出現(xiàn)故障時(shí)，通過預(yù)先熔斷保險(xiǎn)絲13來防止整個(gè)高壓電路損壞。典型地，該保險(xiǎn)絲13可以包括在所述手動維護(hù)斷接裝置12中。然而，無須贅述，保險(xiǎn)絲13在電池系統(tǒng)10中的具體位置并不構(gòu)成對于本發(fā)明保護(hù)范圍的限制O
[0032]接觸器14用于將電池系統(tǒng)10連接到高壓電路。具體地，手動維護(hù)斷接裝置