CN109073702A - 具有用于电熔丝的诊断系统的车辆 - Google Patents
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Abstract
提供一种具有用于电熔丝的诊断系统的车辆。车辆具有第一电压传感器和第二电压传感器、电流传感器以及微控制器。第一电压传感器和第二电压传感器分别产生第一信号和第二信号，分别指示分别在熔丝的第一端和第二端处的第一电压水平和第二电压水平。电流传感器产生指示流过熔丝的电流水平的第三信号。微控制器分别基于第一信号和第二信号确定第一电压值和第二电压值，基于第三信号确定电流值，并且通过使用第一电压值和第二电压值和电流值确定第一电阻值。如果第一电阻值大于寿命终止电阻值，则微控制器产生指示电熔丝的降级操作的诊断信号。
Description
技术领域
本公开涉及一种具有用于电熔丝的诊断系统的车辆。
本申请要求2016年12月12日在美国提交的美国专利申请No.15/375,463的优先权，其公开内容通过引用被合并在此。
背景技术
电熔丝是一种自动断路器，被用于防止过电流在电线上持续流动。例如，电熔丝被操作以被由于在电线上流动的过电流所产生的热熔化而切断电线。
通常，电熔丝的电阻在寿命开始时最低，并且随着老化逐渐增加，而在寿命终止时变得最高。因此，电熔丝应操作为，基于寿命终止时的电阻，当过电流流动时，切断电线的连接。
然而，由于大电流的重复充电/放电或长期使用，当电熔丝老化时，电熔丝的电阻可能会增加超过寿命终止时的电阻，这被称为降级现象(degrading phenomenon)。如果电熔丝降级，熔丝本身可能会因瞬间温度升高而损坏，这有时会导致爆炸或起火。
电熔丝的降级现象主要以渐进的方式产生，并且因此不能够被容易地诊断。因此，在现有技术中，需要一种能够精确诊断电熔丝的降级现象的技术。这种需求增加了诊断电路的复杂性。
发明内容
技术问题
本发明人已经认识到，具有用于电熔丝的诊断系统的车辆以确定电熔丝何时具有降级操作并且接近其操作寿命终止将是有利的。
本公开的这些和其他目的和优点可以从下述详细描述中理解，并且从本公开的示例性实施例将变得更加明显。而且，将容易理解的是，本公开的目的和优点可以通过所附权利要求及其组合中示出的手段来实现。
技术解决方案
完成上述目的的本发明的各种实施例如下。
提供一种根据示例性实施例的具有用于电熔丝的诊断系统的车辆。电熔丝电耦合在电池和电负载之间。
车辆包括第一电压传感器，其产生指示电熔丝的第一端处的第一电压水平的第一信号。
车辆还包括第二电压传感器，其产生指示电熔丝的第二端处的第二电压水平的第二信号。
车辆还包括电流传感器，其产生指示流过电熔丝的电流的量的第三信号。
车辆还包括可操作地耦合到第一电压传感器、第二电压传感器和电流传感器的微控制器。
微控制器具有在其中存储第一表的存储器装置。第一表具有与电熔丝相关联的多个电流值和多个电阻值。
微控制器分别基于第一信号和第二信号确定第一电压值和第二电压值。
微控制器基于第三信号确定电流值。
微控制器利用第一电压值、第二电压值和电流值确定电熔丝的第一电阻值。
微控制器利用电流值作为对于第一表的索引，从第一表中的多个电阻值中检索第一存储电阻值。
微控制器将第一存储电阻值乘以第一值以获得寿命终止电阻值。如果第一电阻值大于或等于寿命终止电阻值，则微控制器产生第一诊断信号，该第一诊断信号指示电熔丝的降级操作。
此外，第一表中的多个电阻值可以对应于用于电熔丝的寿命开始电阻值。
此外，电熔丝可以是高电流缓熔电熔丝。
此外，根据示例性实施例的具有用于电熔丝的诊断系统的车辆还可以包括车辆控制器，该车辆控制器可操作地与微控制器通信，该车辆控制器接收第一诊断信号并且响应于第一诊断信号而产生熔丝维修消息，该熔丝维修消息显示在车辆显示设备上。
此外，只有电流值大于阈值电流值，微控制器才可以确定电熔丝的第一电阻值，并且产生如上所述的第一诊断信号。
提供一种根据另一示例性实施例的具有用于电熔丝的诊断系统的车辆。电熔丝电耦合在电池和电负载之间。
车辆包括第一电压传感器，其产生指示电熔丝的第一端处的第一电压水平的第一信号。
车辆还包括第二电压传感器，其产生指示电熔丝的第二端处的第二电压水平的第二信号。
车辆还包括电流传感器，其产生指示流过电熔丝的电流的量的第三信号。
车辆还包括微控制器，其可操作地耦合到第一电压传感器、第二电压传感器和电流传感器。
微控制器具有在其中存储第一表的存储器装置。第一表具有与电熔丝相关联的多个电流值和多个电阻值。
微控制器分别基于第一信号和第二信号确定第一电压值和第二电压值。
微控制器基于第三信号确定电流值。
微控制器利用第一电压值、第二电压值和电流值确定电熔丝的第一电阻值。
微控制器利用电流值作为对于第一表的索引，从第一表中的多个电阻值中检索第一存储电阻值。
如果第一电阻值大于或等于第一存储电阻值，则微控制器产生指示电熔丝的降级操作的第一诊断信号。
此外，第一表中的多个电阻值可以对应于用于电熔丝的寿命终止电阻值。
此外，电熔丝可以是高电流缓熔电熔丝。
此外，根据示例性实施例的具有用于电熔丝的诊断系统的车辆还可以包括车辆控制器，该车辆控制器可操作地与微控制器通信，该车辆控制器接收第一诊断信号并且响应于第一诊断信号而产生熔丝维修消息，该熔丝维修消息显示在车辆显示装置上。
此外，只有电流值大于阈值电流值，微控制器才可以确定电熔丝的第一电阻值。
有益效果
根据本发明的至少一个示例性实施例，能够通过使用所存储的电熔丝的寿命开始电阻和利用乘数值计算的电阻来诊断电熔丝的降级操作。
此外，根据本发明的至少一个示例性实施例，能够通过使用所存储的电熔丝的寿命终止电阻和利用乘数值计算的电阻来诊断电熔丝的降级操作。
本发明的效果不限于上述内容，并且本领域的普通技术人员可以从所附权利要求中清楚地理解本文未提及的其他效果。
附图说明
附图图示了本公开的优选实施例，并且与前述公开一起用作提供对本公开的技术特征的进一步理解，并且因此，本公开不应被解释为限于附图。
图1是根据示例性实施例的具有用于电熔丝的诊断系统的车辆的示意图；
图2是存储在图1的诊断系统中利用的微控制器的存储器装置中的第一表的示意图；
图3-4是根据示例性实施例的用于确定电熔丝的降级操作的方法的流程图；
图5是存储在图1的诊断系统中利用的微控制器的存储器装置中的第二表的示意图；以及
图6-7是根据另一示例性实施例的用于确定电熔丝的降级操作的方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细地描述本公开的优选实施例。在描述之前，应该理解的是，说明书和所附权利要求中使用的术语不应被解释为限于一般和字典含义，而是基于允许发明人恰当地定义术语以最佳解释的原则基于与本公开的技术方面相对应的含义和概念来解释。
因此，这里提出的描述仅是用于说明目的的优选示例，并不旨在限制本公开的范围，因此应该理解的是，可以在不脱离本公开的范围的情况下对其进行其他等同和修改。
此外，在本公开中，如果判断对已知技术或配置的详细解释可能不必要地使本公开的实质含糊不清，则将省略详细解释。
在整个说明书中，当一部分被称为“包括(comprising)”或“包括(including)”任何元素时，这意指该部分可以进一步包括其他元素，除非另外特别说明，否则不排除其他元素。此外，说明书中描述的术语“控制单元”指的是处理至少一个功能或操作的单元，并且可以通过硬件、软件或硬件和软件的组合来实现。
此外，在整个说明书中，当一部分被称为“连接”到另一部分时，其不限于它们“直接连接”的情况，而是还包括它们是通过在它们之间插入的另一元素“间接地连接”的情况。
参考图1，提供根据本公开的实施例的车辆10。车辆10包括电池20、电熔丝22、电负载24和用于电熔丝22的诊断系统26。
诊断系统26的优点在于，诊断系统26利用存储的寿命开始电阻值和乘数值、或者存储的电熔丝22的寿命终止电阻值以及计算的电阻值，以确定电熔丝是否具有降级操作。
提供电池20以向电负载24供应操作电压。电池20包括负极端子42和正极端子40。正极端子40被电耦合到电流传感器70。负极端子42被电耦合到电负载24的第二端。在示例性实施例中，电池20是锂离子袋装电池。
电熔丝22串联电耦合在电流传感器70和电负载24的第一端之间。电熔丝22包括第一端50和第二端52。在示例性实施例中，电熔丝22是高电流缓熔电熔丝。当然，可以使用其他类型的电熔丝。
当电熔丝22未被熔断(例如，通过其传导电流)时，电负载24经由电熔丝22从电池20接收电流。
参考图1，提供诊断系统26以确定电熔丝22何时具有降级操作。诊断系统26包括电流传感器70、电压传感器72、电压传感器74、微控制器76、车辆控制器78和显示装置80。
电流传感器70与电池20和电熔丝22串联电耦合。具体地，电流传感器70串联电耦合在电池20的正极端子40和电熔丝22的第一端50之间。电流传感器70产生指示流过电熔丝22的电流的量的信号，该信号由微控制器76接收。
电压传感器72电耦合到电熔丝22的第一端50。电压传感器72产生指示电熔丝22的第一端50处的第一电压水平的信号，其由微控制器76接收。
电压传感器74电耦合到电熔丝22的第二端52。电压传感器74产生指示电熔丝22的第二端52处的第二电压水平的信号，其由微控制器76接收。
微控制器76包括微处理器90和存储器装置92。微控制器76被编程以执行本文所述步骤的至少一部分，并且执行存储在存储器装置92中的软件指令以执行相关步骤。微控制器76可操作地与电流传感器70、电压传感器72、电压传感器74、存储器装置92和车辆控制器78通信。
参考图1和2，存储器装置92具有存储在其中的示例性表100，其具有与电熔丝22相关联的寿命开始电阻值——其用于确定电熔丝22的降级。表100在其中包括记录102、104、106、108、110、112、114。每个记录具有：(i)电流值，和(ii)与电流值相关联的电熔丝22的寿命开始电阻值。特别地，除了小于50安培的电流值，多个记录102、104、106、108、110、112、114可以设置成使得寿命开始电阻也随着电流值增加而增加。换句话说，随着流过电熔丝22的电流的量增加，寿命开始电阻可以增加。
例如，参考记录104，该记录具有50安培的电流值和0.22毫欧的寿命开始电阻值。因此，在操作期间，当电熔丝22具有流过其的50安培的电流时，如果熔丝22没有降级，则电熔丝22应具有小于阈值电阻值(例如，第一值*0.22毫欧)的电阻。然而，当电熔丝22具有流过其的50安培的电流并且电熔丝22的测量电阻大于或等于阈值电阻值(例如，第一值*0.22毫欧)时，电熔丝22具有降级操作。这里，阈值电阻值可以是寿命终止电阻。换句话说，可以通过将寿命开始电阻乘以第一值来获得寿命终止电阻。
第一值对应于乘数值，并且第一值可以被设置成随着表100的电流值越大而逐渐减小。换句话说，随着流过电熔丝22的电流的量增加，第一值可以减小。在这种情况下，随着流过电熔丝22的电流的量增加，用于诊断电熔丝22的降级的灵敏度增加。这里，可以为每个电流值设置第一值并且预先将其记录在存储器装置92中。
例如，查看多个记录106、112，记录106具有100安培的电流值和0.25毫欧的寿命开始电阻值。此外，记录112具有250安培的电流值和0.4毫欧的寿命开始电阻值。这里，在记录106具有100安培的电流值的情况下，第一值可以设置为1.40。此外，在记录112具有250安培的电流值的情况下，第一值可以设置成1.25。换句话说，如果流过电熔丝22的电流的量从100安培增加到250安培，则第一值可以被设置成从1.40减小到1.25。
优选地，第一值可以被计算为寿命开始电阻值和寿命终止电阻值的比。换句话说，第一值可以被设置成寿命终止电阻值与寿命开始电阻值的比。例如，参考图2和5，在记录在多个表100、140中的多个记录104，144中，如果电流值是50安培，则第一值可以是0.32与0.22的比，即0.32/0.22。这里，第一值可以设置为满足下述等式。
等式：寿命开始电阻值/寿命终止电阻值＝第一值
根据本公开的另一实施例，分配给每个电流值的第一值可以随着对充电/放电电流值的总积分电流值的量的增加而减小。在这种情况下，微处理器90可以积分由电流传感器70测量的电流值以计算总积分电流值，并且在存储器装置92中存储和管理总积分电流值。总积分电流值不被重置为0(零)并且从电池20的寿命开始到其寿命终止来被计算。如果总积分电流值很大，则这意指大量电流已流过电熔丝22。因此，如果随着总积分电流值增加，分配给每个电流值的第一值减小，则可以增强电熔丝22的诊断灵敏度。如果增强电灵敏度，则在电熔丝22达到寿命终止状态之前预先诊断降级状态，从而有助于电熔丝22的维护。
参考图1和图5，在可替选的实施例中，存储器装置92具有存储在其中的示例性表140，其具有与电熔丝22相关联的寿命终止电阻值——其能够被用于确定电熔丝22的降级。表140在其中包括记录142、144、146、148、150、152、154。每个记录具有：(i)电流值，和(ii)与电熔丝22相关联的寿命终止电阻值。具体地，除了小于50安培的电流值之外，多个记录142、144、146、148、150、152、154可以被设置成使得寿命终止电阻也随着电流值增加而增加。换句话说，随着流过电熔丝22的电流的量增加，寿命终止电阻可能增加。
例如，参考记录144，该记录具有50安培的电流值和0.32毫欧的寿命终止电阻值。因此，在操作期间，当电熔丝22具有流过其的50安培的电流时，如果熔丝22没有降级，则电熔丝22应具有小于0.32毫欧的电阻。然而，当电熔丝22具有流过其的50安培的电流并且电熔丝22的测量电阻大于或等于0.32毫欧时，电熔丝22具有降级操作。
参考图1-4，提供根据示例性实施例的用于利用存储的寿命开始电阻值来确定电熔丝22的降级的方法的流程图。
在步骤200处，电压传感器72产生指示电熔丝22的第一端50处的第一电压水平的第一信号。在步骤200之后，该方法前进到步骤202。
在步骤202处，电压传感器74产生指示电熔丝22的第二端52处的第二电压水平的第二信号。在步骤202之后，该方法前进到步骤204。
在步骤204处，电流传感器70产生指示流过电熔丝22的电流的量的第三信号。在步骤204之后，该方法前进到步骤206。
在步骤206处，微控制器76分别基于第一信号和第二信号确定第一电压值和第二电压值。在步骤206之后，该方法前进到步骤208。
在步骤208，微控制器76基于第三信号确定电流值。在步骤208之后，该方法前进到步骤210。
在步骤210处，微控制器76做出电流值是否大于阈值电流值的确定。如果步骤210的值等于“是”，则方法前进到步骤212。否则，方法返回到步骤200。
在步骤212处，微控制器76利用下述等式确定电熔丝22的第一电阻值。
等式：Abs(第一电压值-第二电压值)/电流值
这里，Abs对应于绝对值函数。在步骤212之后，该方法前进到步骤214。
在步骤214处，微控制器76利用电流值作为对于存储器装置92中的表100的索引，从表100中的多个寿命开始电阻值中检索第一存储电阻值。表100具有与电熔丝22相关联的多个电流值和多个寿命开始电阻值。在步骤214之后，该方法前进到步骤216。
在步骤216处，微控制器76利用下述等式将第一存储电阻值乘以第一值，以获得寿命终止电阻值。
等式：第一存储电阻值*第一值＝寿命终止电阻值。
在步骤216之后，该方法前进到步骤218。
在步骤218，微控制器76做出第一电阻值是否大于或等于寿命终止电阻值的确定。如果步骤218的值等于“是”，则方法前进到步骤220。否则，退出该方法。
在步骤220处，微控制器76产生指示电熔丝22的降级操作的第一诊断信号。在步骤220之后，该方法前进到步骤222。
在步骤222处，车辆控制器78接收第一诊断信号并且响应于第一诊断信号产生显示在车辆显示装置80上的熔丝维修消息。在步骤222之后，退出该方法。
参考图1和5-7，提供根据另一示例性实施例的用于利用存储的寿命终止电阻值来确定电熔丝22的降级的方法的流程图。
在步骤300处，电压传感器72产生指示电熔丝22的第一端50处的第一电压水平的第一信号。在步骤300之后，该方法前进到步骤302。
在步骤302处，电压传感器74产生指示电熔丝22的第二端52处的第二电压水平的第二信号。在步骤302之后，该方法前进到步骤304。
在步骤304处，电流传感器70产生指示流过电熔丝22的电流的量的第三信号。在步骤304之后，该方法前进到步骤306。
在步骤306处，微控制器76分别基于第一信号和第二信号确定第一电压值和第二电压值。在步骤306之后，该方法前进到步骤308。
在步骤308处，微控制器76基于第三信号确定电流值。在步骤308之后，该方法前进到步骤310。
在步骤310处，微控制器76做出电流值是否大于阈值电流值的确定。如果步骤310的值等于“是”，则该方法前进到步骤312。否则，该方法返回到步骤300。
在步骤312，微控制器76利用下述等式确定电熔丝22的第一电阻值。
等式：Abs(第一电压值-第二电压值)/电流值
这里，Abs对应于绝对值函数。在步骤312之后，该方法前进到步骤314。
在步骤314处，微控制器76利用电流值作为对于存储器装置92中的表140的索引，从表140中的多个寿命终止电阻值中检索第一存储电阻值。表140具有与电熔丝22相关联的多个电流值和多个寿命终止电阻值。在步骤314之后，该方法前进到步骤316。
在步骤316处，微控制器76做出第一电阻值是否大于或等于第一存储电阻值的确定。如果步骤316的值等于“是”，则方法前进到步骤318。否则，该方法退出。
在步骤318处，微控制器76产生指示电熔丝22的降级操作的第一诊断信号。在步骤318之后，该方法前进到步骤320。
在步骤320处，车辆控制器78接收第一诊断信号并且响应于第一诊断信号产生显示在车辆显示装置80上的熔丝维修消息。在步骤320之后，退出该方法。
本文描述的车辆提供超过其他车辆的实质优势。特别地，车辆利用用于确定电熔丝的降级操作的诊断系统。此外，诊断系统的优点在于诊断系统利用存储的寿命开始电阻值和乘数值、或存储的电熔丝的寿命终止电阻值、以及计算的电阻值，以确定是否电熔丝具有降级操作。
尽管仅结合有限数量的实施例已经详细地描述要求保护的本发明，但应容易理解，本发明不限于这些公开的实施例。相反，能够修改要求保护的发明以结合此前未描述但与本发明的精神和范围相当的任何数量的变化、变更、替换或等同布置。此外，虽然已经描述要求保护的本发明的各种实施例，但是要理解的是，本发明的各方面可以仅包括所描述的实施例中的一些。因此，要求保护的本发明不应被视为受前述描述的限制。
本公开的上述实施例不一定仅由装置和方法实现，而是可以通过实现与本公开的实施例的配置相对应的功能的程序或者在其上记录程序的记录介质来实现。从实施例的上述描述中本领域的技术人员能够容易地实现程序或记录介质。
Claims (10)
1.一种具有用于电熔丝的诊断系统的车辆，所述电熔丝被电耦合在电池和电负载之间，所述车辆包括：
第一电压传感器，所述第一电压传感器产生指示所述电熔丝的第一端处的第一电压水平的第一信号；
第二电压传感器，所述第二电压传感器产生指示所述电熔丝的第二端处的第二电压水平的第二信号；
电流传感器，所述电流传感器产生指示流过所述电熔丝的电流的量的第三信号；
微控制器，所述微控制器可操作地耦合到所述第一电压传感器、所述第二电压传感器和所述电流传感器；
所述微控制器具有存储器装置，在所述存储器装置中存储第一表，所述第一表具有与所述电熔丝相关联的多个电流值和多个电阻值；
所述微控制器分别基于所述第一信号和所述第二信号确定第一电压值和第二电压值；
所述微控制器基于所述第三信号确定电流值；
所述微控制器利用所述第一电压值、所述第二电压值和所述电流值确定所述电熔丝的第一电阻值；
所述微控制器利用所述电流值作为对于所述第一表的索引，从所述第一表中的所述多个电阻值中检索第一存储电阻值；
所述微控制器将所述第一存储电阻值乘以第一值以获得寿命终止电阻值；并且
如果所述第一电阻值大于或等于所述寿命终止电阻值，则所述微控制器产生第一诊断信号，所述第一诊断信号指示所述电熔丝的降级操作。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述第一表中的所述多个电阻值对应于用于所述电熔丝的寿命开始电阻值。
3.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述电熔丝是高电流缓熔电熔丝。
4.根据权利要求1所述的车辆，还包括车辆控制器，所述车辆控制器可操作地与所述微控制器通信，所述车辆控制器接收所述第一诊断信号并且响应于所述第一诊断信号而产生熔丝维修消息，所述熔丝维修消息显示在车辆显示设备上。
5.根据权利要求1所述的车辆，其中，只有所述电流值大于阈值电流值，所述微控制器才确定所述电熔丝的第一电阻值。
6.一种具有用于电熔丝的诊断系统的车辆，所述电熔丝被电耦合在电池和电负载之间，所述车辆包括：
第一电压传感器，所述第一电压传感器产生指示所述电熔丝的第一端处的第一电压水平的第一信号；
第二电压传感器，所述第二电压传感器产生指示所述电熔丝的第二端处的第二电压水平的第二信号；
电流传感器，所述电流传感器产生指示流过所述电熔丝的电流的量的第三信号；
微控制器，所述微控制器可操作地耦合到所述第一电压传感器、所述第二电压传感器和所述电流传感器；
所述微控制器具有存储器装置，在所述存储器装置中存储第一表，所述第一表具有与所述电熔丝相关联的多个电流值和多个电阻值；
所述微控制器分别基于所述第一信号和所述第二信号确定第一电压值和第二电压值；
所述微控制器基于所述第三信号确定电流值；
所述微控制器利用所述第一电压值、所述第二电压值和所述电流值确定所述电熔丝的第一电阻值；
所述微控制器利用所述电流值作为对于所述第一表的索引，从所述第一表中的所述多个电阻值中检索第一存储电阻值；并且
如果所述第一电阻值大于或等于所述第一存储电阻值，则所述微控制器产生指示所述电熔丝的降级操作的第一诊断信号。
7.根据权利要求6所述的车辆，其中，所述第一表中的所述多个电阻值对应于用于所述电熔丝的寿命终止电阻值。
8.根据权利要求6所述的车辆，其中，所述电熔丝是高电流缓熔电熔丝。
9.根据权利要求6所述的车辆，还包括车辆控制器，所述车辆控制器可操作地与所述微控制器通信，所述车辆控制器接收所述第一诊断信号并且响应于所述第一诊断信号而产生熔丝维修消息，所述熔丝维修消息显示在车辆显示装置上。
10.根据权利要求6所述的车辆，其中，只有所述电流值大于阈值电流值，所述微控制器才确定所述电熔丝的第一电阻值。
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