用于確定電池保險絲健康狀態的方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電池領域，并且更具體地，本發明涉及一種用于確定電池保險絲健康狀態的方法和裝置。
【背景技術】
[0002]為了提供電能，在諸如交通工具的各種電動設備中都裝備有電池。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部件在功能和性能等相關方面上的劣化。
[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突然失效，從而導致電池出現整體故障，可以通過指標“健康狀態(SOH) ”來表達電池部件的劣化程度(或相反地，表達該電池部件的功能性能)。例如，已經存在許多公知的方法用于確定作為電池關鍵部件之一的電池單元(cell)的健康狀態。
[0004]然而，盡管保險絲同樣是電池中的關鍵部件之一，但是目前仍然沒有一種方法可以用于確定電池保險絲的健康狀態。
【發明內容】
[0005]為了解決上述技術問題，根據本發明的一個方面，提供了一種用于確定電池保險絲健康狀態的方法，所述方法包括:檢測流經所述保險絲的電流值；根據所述電流值來計算所述保險絲的實際耐載強度，所述實際耐載強度用于表示所述保險絲的實際電熱老化程度；以及通過比較所述實際耐載強度與一預設耐載強度來確定所述保險絲的健康狀態。
[0006]此外，根據本發明的另一方面，提供了一種用于確定電池的保險絲的健康狀態的裝置，所述裝置包括:電流值檢測單元，用于檢測流經所述保險絲的電流值；耐載強度計算單元，用于根據所述電流值來計算所述保險絲的實際耐載強度，所述實際耐載強度用于表示所述保險絲的實際電熱老化程度；以及健康狀態確定單元，用于通過比較所述實際耐載強度與一預設耐載強度來確定所述保險絲的健康狀態。
[0007]與現有技術相比，采用根據本發明實施例的用于確定電池保險絲健康狀態的方法和裝置，可以根據流經電池保險絲的電流值來計算所述保險絲的實際耐載強度，并且通過比較所述實際耐載強度與一預設耐載強度來確定所述保險絲的健康狀態。因此，本發明提出了一種方法和裝置可以用于確定電池保險絲的健康狀態，以便及時更換并能夠避免保險絲由于超載工作而出現突然失效。
[0008]進而，采用根據本發明實施例的用于確定電池保險絲的健康狀態方法和裝置，還可以根據基于所確定的所述保險絲的健康狀態來合理地確定所述電池的實際性能參數。因此，本發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行工作，又不會造成保險絲超載工作的情況，從而獲得了一種更加合理的功能實現方式。
[0009]本發明的其它特征和優點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，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
【附圖說明】
[0010]附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實施例一起用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中:
[0011]圖1圖示了電池性能隨壽命時間的劣化。
[0012]圖2圖示了根據本發明實施例的電池的主要結構。
[0013]圖3圖示了根據本發明實施例的用于確定電池的保險絲的健康狀態的方法。
[0014]圖4圖示了根據本發明實施例具體示例的用于確定電池的保險絲的健康狀態的方法。
[0015]圖5圖示了根據本發明實施例的用于確定電池的保險絲的健康狀態的裝置。
[0016]圖6圖示了根據本發明實施例的電池管理系統。
【具體實施方式】
[0017]將參照附圖詳細描述根據本發明的各個實施例。這里，需要注意的是，在附圖中，將相同的附圖標記賦予基本上具有相同或類似結構和功能的組成部分，并且將省略關于它們的重復描述。
[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構，以便于更好地理解本發明的實施例。
[0019]由于電池內部的各個部件存在老化問題，所以電池往往被設計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現設計預期性能。如果電池的任何部件的劣化或降級達到了使得該電池無法再實現該設計預期性能的程度，則可以認為該電池已經超出了其使用壽命，或者根據定義，可以說該電池已經達到了其“終止壽命(EOL) ”。終止壽命是相對于“起始壽命(BOL) ”的一個概念。在正常情況下，電池被設計為:該電池在起始壽命時(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于其在終止壽命時的水平。
[0020]圖1圖示了電池性能隨壽命時間的劣化。
[0021]如圖1所圖示的，電池在BOL狀況時，其各方面的實際性能可以達到100%的可用性能。隨著電池的不斷使用，電池內部的各個部件受到老化問題的影響，從而導致其各方面的實際性能不斷下降，并且逐漸接近其中剛好達到設計預期性能的程度的EOL狀況。接下來，在超過設計預期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降低到設計預期水平以下。這是一個非常重要的因素，因為在超過EOL狀況之后，電池在功率或能量吞吐的設計預期水平以下的使用將使得電池的老化部件超載工作，從而可能導致該部件的最終失效，并最終使得整個電池出現故障。
[0022]通常來說，在現有的系統中，電池在整個預期壽命時間內的性能往往受限于其EOL規范。即，通過電池管理系統內的軟件算法和校準映射所得到的功能實現在整個電池壽命內將可用的電池性能限制到EOL狀況時的水平。
[0023]實際上，這種標準的功能實現是一種折中，在BOL和EOL之間的整個操作壽命時間期間，其將電池實際上可使用的電力性能限制到潛在可用的電力性能以下，從而導致電池未能發揮最大效用；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際上可能安全的電力性能更多的電力性能，所以根據某些電池關鍵部件的漸增的老化狀況，其對電池進行了超載工作(overstress)，從而導致電池可能隨時面臨整體故障。換言之，現有技術中的做法是對電力系統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，設定了一個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現電力系統性能的最大化，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】中所描述，為了衡量電池的實際部件劣化程度(或各個部件的剩余功能性能)，提出了“健康狀態(S0H)”這一概念。根據一種典型的定義，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。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，在電池已經在健康狀態的80%處到達設計預期終止壽命之后，如果將性能、功率和能量吞吐調整為反映出減小的SOH的較低值，則該電池將以連續減小的性能(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)可以通過接線端子連接到高壓電路和高壓互鎖回路(HVIL)，以驅動電動設備進行工作。其中，電池可以是能夠產生電能的各種裝置，例如包括化學電池、光電池、燃料電池等；高壓電路可以是對電動設備(例如，車輛)的高壓系統的用電部件(諸如，逆變器或馬達等)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，當高壓互鎖回路檢測到高壓電路的某處出現連接故障時，高壓互鎖回路會傳遞故障信號以控制高壓電路斷開，從而保證電動設備操作人員的人身安全。
[0026]下面，將詳細地描述電池的主要結構，特別是描述可能促使電池老化并達到其EOL狀態的主要部件。
[0027]圖2圖示了根據本發明實施例的電池的主要結構。
[0028]如圖2所圖示的，電池系統10主要包括以下主要部件:電池單元(cell) 11、手動維護斷接裝置(MSD) 12、保險絲13和接觸器14等。此外，該電池系統10還包括控制單元(未示出)。
[0029]電池單元11是指單個的電池。為了用于大功率或大容量的應用，例如驅動車輛的馬達等，多個電池單元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、并聯或兩者結合)若干單個電池單元11形成。
[0030]手動維護斷接裝置12是保護電動設備(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。
[0031]保險絲13連接到所述高壓電路，以便在出現故障時，通過預先熔斷保險絲13來防止整個高壓電路損壞。典型地，該保險絲13可以包括在所述手動維護斷接裝置12中。然而，無須贅述，保險絲13在電池系統10中的具體位置并不構成對于本發明保護范圍的限制O
[0032]接觸器14用于將電池系統10連接到高壓電路。具體地，手動維護斷接裝置