電池測試系統及方法
【技術領域】
[0001] 本公開涉及一種用于測試電動車輛的電池單元的電池測試系統及方法。電池測試 系統包括用于在測試循環過程中通過動態地控制環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】
[0002] 減少汽車燃油消耗和排放的需求是眾所周知的。因此，正在開發減少或完全消除 對內燃發動機的依賴的車輛。電動車輛是以此為目的開發的一種類型的車輛。通常，電動 車輛與傳統機動車輛不同是由于它們選擇性地由一個或多個電池供電的電機來驅動。與之 相比，傳統機動車輛僅僅依靠內燃發動機來驅動車輛。
[0003] 電動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。
【發明內容】
[0004] 根據本發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 過程中控制容納至少一個電池單元的環境室的溫度，以在整個測試循環中保持至少一個電 池單元的相對恒定的溫度。
[0005] 在上述方法的進一步非限制性實施例中，方法包括當至少一個電池單元開始通過 電流時，啟動控制步驟。
[0006] 在上述任一方法的進一步非限制性實施例中，方法包括測量至少一個電池單元的 電流，并將電流的大小傳輸至計算裝置。
[0007] 在上述任何方法的進一步非限制性實施例中，方法包括根據與至少一個電池單元 相關的電流和電阻值來概略估算由至少一個電池單元產生的熱量。
[0008] 在上述任何方法的進一步非限制性實施例中，方法包括測量至少一個電池單元的 溫度，并將至少一個電池單元的溫度的測量值傳輸至計算裝置。
[0009] 在上述任何方法的進一步非限制性實施例中，方法包括將至少一個電池單元的溫 度的測量值和至少一個電池單元的所需溫度設定點進行比較，以估算誤差信號，并隨后計 算環境室的內部的所需溫度。
[0010] 在上述任何方法的進一步非限制性實施例中，計算步驟使用以下方程：
[0012] 其中、。是環境室的內部的所需溫度，T。是所需電池溫度設定點，K是增益因子， e是誤差信號以及Qb是由至少一個電池單元產生的熱量。
[0013] 在上述任何方法的進一步非限制性實施例中，方法包括將指令信號從計算裝置傳 輸至環境室的控制器，指令信號代表環境室的內部的所需溫度。
[0014] 在上述任何方法的進一步非限制性實施例中，方法包括將所需溫度和內部的實際 溫度進行比較。
[0015] 在上述任何方法的進一步非限制性實施例中，方法包括將環境室的溫度調節至所 需溫度。
[0016] 在上述任何方法的進一步非限制性實施例中，方法包括如果實際溫度低于所需溫 度則命令環境室的氣候控制單元處于加熱模式以加熱環境室，或者如果實際溫度高于所需 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一步非限制性實施例中，方法包括識別至少一個電池單元的 內電阻值的增加，并根據增加的內電阻值來更新由至少一個電池單元產生的熱量的計算。
[0018] 在上述任何方法的進一步非限制性實施例中，方法包括測量至少一個電池單元的 初始電壓，經過一段時間后，測量至少一個電池單元的電流和第二電壓，并根據初始電壓、 第二電壓和電流來計算與至少一個電池單元相關的更新的內電阻值。
[0019] 在上述任何方法的進一步非限制性實施例中，控制步驟包括在測試循環過程中選 擇性地冷卻或加熱環境室的內部。
[0020] 在上述任何方法的進一步非限制性實施例中，控制步驟包括根據測試循環過程中 由至少一個電池單元產生的熱量來連續調節環境室的溫度。
[0021] 根據本發明的另一個示例性方面，一種電池測試系統除了其它方面以外包括，容 納電池單元的環境室外殼以及控制器，該控制器配置用于根據測試循環過程中由電池單元 產生的熱量來動態地控制環境室的溫度。
[0022] 在上述系統的進一步非限制性實施例中，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] 在上述任一系統的進一步非限制性實施例中，計算裝置與控制器通信，并配置用 于將代表環境室所需溫度的指令信號傳輸至控制器。
[0024] 在上述任何系統的進一步非限制性實施例中，控制器配置用于調整環境室的氣候 控制單元以在測試循環過程中改變環境室的溫度。
[0025] 在上述任何系統的進一步非限制性實施例中，控制器配置用于連續調節環境室的 溫度以使電池單元在整個測試循環中保持相對恒定的溫度。
[0026] 可以單獨或以任意組合得到前述段落、權利要求書或【具體實施方式】及附圖的實施 例、示例和替代物，包括任何它們的各個方面或各自的特征。結合一個實施例描述的特征可 以適用于所有實施例，除非這樣的特征是不兼容的。
[0027] 通過下面的【具體實施方式】，對本領域的技術人員來說，本發明的各種特征和優點 將變得顯而易見。伴隨【具體實施方式】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車輛的動力傳動系統；
[0029] 圖2示意性地說明了電池測試系統；
[0030] 圖3示意性地說明了用于動態地控制電池測試系統的環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別電池單元內電阻的增加的方法；
[0032] 圖5是電池測試系統的測試循環過程中的電池單元和環境室溫度響應的曲線圖。
【具體實施方式】
[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及方法。該電池 測試系統除了其它特征以外還包括：環境室和控制器。電池單元放置在環境室內，并隨后在 測試循環過程中充電和放電。控制器配置用于動態地控制環境室的溫度以使電池單元溫度 在測試循環過程中保持幾乎恒定。可以在整個測試循環中根據由被測電池單元產生的熱量 來連續調節環境室的溫度。在以后的段落中將對這些和其它特征進行更詳細的討論。
[0034] 圖1示意性地說明了用于電動車輛12的動力傳動系統10。雖然描繪成混合動力 電動車輛（HEV)，但應該了解的是，這里所述的構思不限于HEV，并且可以擴展至其它電動 車輛，包含但不限于插電式混合動力電動車輛（PHEV)和純電動車輛（BEV)。
[0035] 在一個實施例中，動力傳動系統10為動力分配動力傳動系統，該系統米用第一驅 動系統和第二驅動系統。第一驅動系統包含發動機14和發電機18 ( 即，第一電機）的組合。 第二驅動系統至少包含馬達22 ( 即，第二電機）、發電機18以及電池總成24。在本示例中， 第二驅動系統被認為是動力傳動系統10的電驅動系統。第一和第二驅動系統產生扭矩，以 驅動一組或多組電動車輛12的車輛驅動輪28。
[0036] 例如內燃發動機這樣的發動機14可以通過動力傳輸單元30--如行星齒輪 組一一與發電機18連接。當然，包含其它齒輪組和傳動裝置在內的其它類型的動力傳輸單 元也可被用于連接發動機14和發電機18。在一個非限制性實施例中，動力傳輸單元30為 包含環形齒輪32、中心齒輪34以及托架總成36在內的行星齒輪組。
[0037] 發電機18可以通過動力傳輸單元30由發動機14驅動以將動能轉化為電能。作 為選擇地，發電機18可以起到馬達的作用以將電能轉化為動能，從而向與動力傳輸單元3 連接的軸38輸出扭矩。由于發電機18與發動機14可操作地連接，因此發動機14的轉速 可以由發電機18控制。
[0038] 動力傳輸單元30的環形齒輪32可以與軸40連接，該軸40通過第二動力傳輸單 元44與車輛驅動輪28連接。第二動力傳輸單元44可以包含擁有多個齒輪46的齒輪組。 其它動力傳輸單元也可以同樣適合。齒輪46將扭矩從發動機14傳遞給差速器48,用于最 終為車輛驅動輪28提供牽引力。差速器48可包括多個使扭矩能夠傳遞到車輛驅動輪28 的齒輪。在一個實施例中，第二動力傳輸單元44通