CN111537896A - 用于电池组的方法和诊断服务工具 - Google Patents

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Abstract

用于诊断电池组故障的方法包括：将诊断服务工具（DST）连接到电池组；以及使用一个或多个电传感器测量电池参数，包括每个电芯/电芯组的电压。该方法包括：使用所述电池参数经由DST来计算每个电池区段的区段平均电荷状态（SOC）；以及从每个相应区段的电芯/电芯组当中识别电芯或电芯组中具有最低电芯SOC的特定者。针对每个相应的电池区段，计算作为区段平均SOC与最低电芯SOC之间的差异的ΔSOC值，包括将每个区段的ΔSOC值与校准的阈值进行比较。响应于一个或多个区段的∆SOC值超过校准的阈值，经由DST关于电池组执行或起始修理动作。

Description

用于电池组的方法和诊断服务工具
背景技术
电化学电池组用作车辆和移动系统上、发电厂中的直流（DC）电源，以及用作其他电系统的核心部件。高能电池组由互连的电池电芯（battery cell）的多个区段构造而成。每个电池电芯具有内部电芯叠堆（stack-up），该内部电芯叠堆在一些构型中包括被定位于带相反电荷的电极箔之间的绝缘材料薄层。电芯叠堆被密封在包含电解质材料的外箔袋内，其中电极箔的延伸部从袋边缘突出以由此形成正极电芯接线片（tab）和负极电芯接线片。电芯接线片最终经由导电互连构件、汇流条或焊帽而被焊接或联结在一起以构造成给定的电池区段。
使用电池系统管理器来计算、跟踪并考虑各个电芯电压和电芯的电荷状态，该电池系统管理器例如为车上电池控制器，其监测电池组的健康状况、估计剩余容量或电动里程、并且通知自动电芯平衡算法有关电池组内可能存在的电荷不平衡。然而，潜在的构造缺陷、电故障或执行此类电芯平衡算法或相关联的电芯感测硬件的误差、和/或各种电池电芯的自平衡率的变化，可能会导致遍及电池组的电芯电压差异或电荷不平衡。
由上述状况造成的电故障可促使配备有电池组的车辆或其他电系统的用户拜访服务设施以修理或更换电池组。考虑到新兴的高能量、多电芯电池组的复杂性，可能需要系统服务技师从电池组提取电压数据作为二进制文件并将所提取的二进制文件中继到现场外电池分析设施。在那里，电池专家小组可转换和分析二进制数据，以确定在所服务的电池组内是否可能存在以及在哪里可能存在有缺陷的电池电芯。其后，由电池专家导出的修理动作被传输到现场服务技师，以修理或更换电池组。就时间、成本和潜在的诊断不准确度而言，整个诊断和修理周期可能是次优的。
发明内容
本公开涉及用于诊断多电芯电池组的方法和服务工具，所述多电芯电池组例如为用于为电池电动车辆或混合动力电动车辆提供动力的高电压电池组。本文中所构想的电池组包括多个串联连接的电池电芯或其组。每个相应的电芯或电芯组由具有上文大致描述的箔袋构造或类似构造的并联连接的电池电芯构造而成。此类电池组中的代表性故障通常包括低电芯电压水平和电池电芯感测故障，这两者都可使用本文中所公开的策略和服务工具加以诊断和处理。
服务工具可被实施为便携式计算机装置，该便携式计算机装置被配置成经由串行端口接口（SPI）连接或其他合适的协议与车上控制器（例如，示例机动车辆的电池管理系统（BMS））对接。如将了解的，BMS可用于监测电池组的电荷状态和健康状况并调节电池组的操作和热水平，且因此连续地填充有可作为本方法的一部分有利使用的电池电压和电流数据。
一旦连接到BMS和/或电池组，服务工具就被配置成经由计算电芯级别和电池区段级别的差分电荷状态（SOC）值（即，每个电池区段的平均SOC与最弱/最低能量的电池电芯/其电芯组的SOC之间的差异或“差值”（Δ））来改善电池组诊断准确度。其后，电芯和区段∆SOC值用于诊断特定的电池故障，包括上述低电芯故障和一些类型的极端电芯感测故障。例如，许多电芯感测故障是由于电阻器问题引起的，这些电阻器问题使自身呈现为高电芯与低电芯相邻。如果低电芯的SOC仍然适度地接近高电芯的SOC，则∆SOC值可能无法检测到电芯感测故障。在此类情况下，可比较相邻电芯的电芯电压。然后，响应于所诊断的故障来采取适当的修理动作。
在示例实施例中，公开了用于诊断电池组中的故障的方法，该电池组具有多个串联连接的电池电芯或电芯组。电池电芯或电芯组布置成电池组的多个电池区段。该方法包括将诊断服务工具（DST）连接到电池组，然后使用一个或多个电传感器测量一组电池参数，包括测量电池电芯或电芯组中的每者的对应电压、以及可能地温度。该方法还包括：使用所述一组电池参数经由DST来计算电池区段中的每个的区段平均电荷状态（SOC）；以及从电池区段中的每个相应电池区段的电池电芯或电芯组当中识别电池电芯或电芯组中具有最低电芯SOC的特定者。
附加地，在该实施例中，该方法包括：针对电池区段中的每个相应者经由DST计算作为区段平均SOC和最低电芯SOC之间的差异的ΔSOC值；以及还有，将电池区段中的每个的ΔSOC值与校准的阈值进行比较。其后，该方法包括：响应于电池区段中的至少一个的∆SOC值超过校准的阈值，经由DST关于电池组执行修理动作。此类修理动作可包括：经由DST起始修理动作，接着是进行手动或自动修理以实现由DST起始的修理动作。
电池组可与电池管理系统（BMS）通信，使得将DST连接到电池组包括经由通信链路将DST连接到BMS。
电池组和BMS可以是机动车辆的一部分，其中电池组经由功率逆变器模块连接到电机动作件。
DST可包括显示装置或者可与显示装置通信，其中修理动作包括经由显示装置显示所需的修理动作。
修理动作可包括：响应于电池区段中的两个的∆SOC值超过校准的阈值，进行更换电池组的行为。
执行修理动作可包括：响应于电池区段中的单个电池区段的ΔSOC值超过校准的阈值，进行更换或修理电池区段中的该单个电池区段的行为。
该方法的一些实施例包括：从BMS接收指示电池组的构建日期的数据信号；以及然后，使用该数据信号和电池组的群体的所记录的维护历史和/或构建参数历史，经由DST来确定构建日期是否落在这样的时间段内：在该时间段期间，在所述历史中的任一者或两者中记录预定数量的故障。当构建日期在该时间段内时，修理动作可能需要更换电池组以作为修理动作。
执行修理动作可包括经由DST自动完成修理命令和材料清单。
还公开了用于诊断上述电池组中的故障的诊断服务工具。该工具包括处理器和存储器，在该存储器上或该存储器内记录有可由处理器执行的指令，其中所述指令的执行引起诊断服务工具在连接到电池组时：从一个或多个电传感器接收一组电池参数，包括电池电芯或电芯组中的每者的对应电压。该工具还：使用所述一组电池参数来计算电池区段中的每个的区段平均SOC；以及从电池区段中的每个相应电池区段的电池电芯或电芯组当中识别电池电芯或电芯组中具有最低电芯SOC的特定者。
该工具还被配置成：针对电池区段中的每个相应电池区段计算作为区段平均SOC和最低电芯SOC之间的差异的ΔSOC值；将电池区段中的每个的ΔSOC值与校准的阈值进行比较；以及响应于电池区段中的至少一个的∆SOC值超过校准的阈值，关于电池组执行修理动作。
方案1：一种用于诊断电池组中的故障的方法，所述电池组具有多个串联连接的电池电芯或电芯组，其中，所述电池电芯或电芯组布置成所述电池组的多个电池区段，所述方法包括：
将诊断服务工具（DST）连接到所述电池组；
使用一个或多个电传感器测量一组电池参数，包括测量所述电池电芯或电芯组中的每者的对应电压；
使用所述一组电池参数经由所述DST来计算所述电池区段中的每个的区段平均电荷状态（SOC）；
从所述电池区段中的每个相应电池区段的所述电池电芯或电芯组当中识别所述电池电芯或电芯组中具有最低电芯SOC的特定者；
针对所述电池区段中的每个相应电池区段经由所述DST计算作为所述区段平均SOC与所述最低电芯SOC之间的差异的ΔSOC值；
将所述电池区段中的每个的所述ΔSOC值与校准的阈值进行比较；以及
响应于所述电池区段中的至少一个的所述ΔSOC值超过所述校准的阈值，经由所述DST关于所述电池组执行修理动作。
方案2：根据方案1所述的方法，其中，所述电池组与电池管理系统（BMS）通信，并且其中，将所述DST连接到所述电池组包括经由通信链路将所述DST连接到所述BMS。
方案3：根据方案2所述的方法，其中，所述电池组和所述BMS是机动车辆的一部分，其中所述电池组经由功率逆变器模块连接到电机动作件。
方案4：根据方案1所述的方法，其中，所述DST包括显示装置或者与显示装置通信，并且其中，所述修理动作包括经由所述显示装置显示所需的修理动作。
方案5：根据方案1所述的方法，其中，执行修理动作包括：响应于所述电池区段中的两个的所述ΔSOC值超过所述校准的阈值，更换所述电池组。
方案6：根据方案1所述的方法，其中，执行修理动作包括：响应于所述电池区段中的单个电池区段的所述ΔSOC值超过所述校准的阈值，更换或修理所述电池区段中的所述单个电池区段。
方案7：根据方案1所述的方法，所述方法还包括：
从所述BMS接收指示所述电池组的构建日期的数据信号；
使用所述数据信号和电池组的群体的维护历史和/或构建参数历史，经由所述DST来确定所述构建日期是否在这样的时间段内：在所述时间段期间，在所述维护历史和/或所述构建参数历史中记录了预定数量的故障；以及
当所述构建日期在所述时间段内时，更换所述电池组作为所述修理动作。
方案8：根据方案1所述的方法，其中，执行修理动作包括经由所述DST自动完成修理命令和材料清单。
方案9：一种用于诊断电池组中的故障的诊断服务工具，所述电池组具有多个串联连接的电池电芯或电芯组，其中，所述电池电芯或电芯组布置成所述电池组的多个电池区段，其中，所述工具包括处理器和存储器，在所述存储器上或所述存储器内记录有能够由所述处理器执行的指令，并且其中，由所述处理器对所述指令的执行引起所述诊断服务工具在连接到所述电池组时：
从一个或多个电传感器接收一组电池参数，包括所述电池电芯或电芯组中的每个的对应电压；
使用所述一组电池参数来计算所述电池区段中的每个的区段平均电荷状态（SOC）；
从所述电池区段中的每个相应电池区段的所述电池电芯或电芯组当中识别所述电池电芯或电芯组中具有最低电芯SOC的特定者；
针对所述电池区段中的每个相应电池区段经由所述DST计算作为所述区段平均SOC和所述最低电芯SOC之间的差异的ΔSOC值，；
将所述电池区段中的每个电池区段的所述ΔSOC值与校准的阈值进行比较；以及
响应于所述电池区段中的至少一个的所述ΔSOC值超过所述校准的阈值，关于所述电池组执行修理动作。
方案10：根据方案9所述的诊断服务工具，其中，所述电池组连接到电池管理系统（BMS），并且其中，所述诊断服务工具被配置成经由通信链路连接到所述BMS。
方案11：根据方案10所述的诊断服务工具，其中，所述电池组和所述BMS是机动车辆的一部分，其中所述电池组经由功率逆变器模块连接到电机动作件，并且其中，所述诊断服务工具经由所述机动车辆的通信端口连接到所述BMS。
方案12：根据方案9所述的诊断服务工具，其中，所述诊断服务工包括显示装置或者与显示装置通信，并且被配置成经由所述显示装置显示所述所需的修理动作。
方案13：根据方案9所述的诊断服务工具，其中，所述修理动作包括：响应于所述电池区段中的两个的所述ΔSOC值超过所述校准的阈值，来起始对所述电池组的更换。
方案14：根据方案10所述的诊断服务工具，其中，所述修理动作包括：响应于所述电芯组、所述电池电芯或所述电池区段中的单个者的所述ΔSOC值超过所述校准的阈值，来起始对所述电芯组、所述电池电芯或所述电池区段中的所述单个者的更换或修理。
方案15：根据方案10所述的诊断服务工具，其中，所述诊断服务工具被配置成：
从所述BMS接收指示所述电池组的构建日期的数据信号；
使用所述数据信号和电池组的群体的维护历史和/或构建参数历史来确定所述构建日期是否在这样的时间段内：在所述时间段期间，在所述维护历史和/或所述构建参数历史中记录了预定数量的故障；以及
当所述构建日期在所述时间段内时，起始对所述电池组的更换作为所述修理动作。
方案16：根据方案10所述的诊断服务工具，其中，所述修理动作包括自动完成修理命令和材料清单。
以上概述并不旨在代表本公开的每个可能的实施例或每个方面。相反，前述概述旨在举例说明本文中所公开的新颖方面和特征中的一些。当结合附图和所附权利要求时，从用于实施本公开的代表性实施例和模式的以下详细描述中，本公开的以上特征和优点以及其他特征和优点将容易地显而易见。
附图说明
图1是示例机动车辆的示意性说明，该机动车辆具有电动动力总成、多电芯推进电池组和便携式服务工具，该便携式服务工具呈被配置成根据本方法诊断电池组的预定故障的诊断服务工具（DST）的形式。
图2是可用作图1中所示的电池组的一部分的示例电芯组构型的示意性说明。
图3是一组示例电池电芯组的可能的电荷分布状态的图。
图4是描述用于诊断图1中所示的电池组中的故障的方法的示例实施例的流程图。
本公开易于进行修改和呈现替代性形式，其中代表性实施例通过示例在附图中示出并且在下文中详细描述。本公开的发明性方面并不限制于所公开的特定形式。相反，本公开旨在涵盖落入如由所附权利要求限定的本公开的范围内的修改、等同物、组合和替代物。
具体实施方式
参考附图，其中，在各个视图中相似的附图标记用于识别相似或相同的部件，图1中描绘了示例动力总成系统10。动力总成系统10包括多电芯、可再充电电池组（BHV）12，其中如本文中所使用的下标“HV”代表高电压。继而，在一些实施例中，术语“高电压”指代约60至300 V或更高的电压水平，其中取决于动力总成系统10和电池组12的期望的用途，低至18至60 V的电压水平相对于12至15 V的辅助电压水平是“高电压”。动力总成系统10包括电池管理系统（BMS）50或其他车上电池控制器50。如下文所解释的，被配置为便携式服务扫描工具/计算机的诊断服务工具（DST）55（例如，J2534兼容的服务工具）被编程有实施方法100的计算机可执行算法，下文参考图4来描述该方法的示例。
实时地，BMS 50可用于估计电池组12或电池组12的各个电池区段12S中的可用能量/电力的剩余量、以及监测与电池组12的总体控制和健康状况相关的电参数。例如，BMS50可监测电池组12（以及在可能的情况下，其构成物电池区段12S或电池电芯14（见图2））的电压、电流、电荷状态和温度。当如图1中所示在示例车辆30（例如，电池电动车辆或混合动力机动车辆）中使用BMS 50时，BMS 50可估计车辆30的剩余电动行驶里程和/或执行其他控制功能以确保电池组12的适当操作。
关于示例性车辆30，可选地，动力传动系统10可被实施为具有一组行走轮20的机动车辆或用于其中。行走轮20中的至少一些是从动轮，其中此类行走轮20的被提供动力的旋转推进车辆30。替代性地，图1的动力总成系统10可用于为其他类型的车辆提供动力，诸如但不限制于轨道车辆/火车、飞机和海上船舶。同样地，动力总成统10可用于非车辆应用中，包括发电厂、机器人、移动平台、提升机、钻机或其他此类动力设备。出于说明的简单性和一致性，在下文中车辆30将被呈现为动力总成系统10的示例应用，而不将动力总成系统10限制于此类实施例。
简要地参考图2，图1的电池组12由一个或多个电池电芯14的串联连接件构造而成，所述电池电芯可以是单一电池电芯14的串联串或电池电芯组13的连接串联件。每个电池电芯组13可包括各个电池电芯14，例如被示为电池电芯14A、14B和14C的三元组。如上所述，电池电芯14包括安置在正极（+）金属电极箔和负极（-）金属电极箔之间的绝缘材料薄层（未示出）。尽管为了清楚起见省略了电极箔，但是它们被封闭在包含电解质材料的密封的外袋内，其中电极箔的延伸部从袋中突出而分别作为正极电芯接线片15+和负极电芯接线片15-。电芯接线片最终经由互连构件或焊帽（未示出）焊接在一起以构造成电池组12。
在图2的示例电芯三元组实施例中，三个电池电芯14A、14B和14C（为了清楚起见，也被标记为C1、C2和C3）可在电芯组13内电并联连接。应用特定的数量的电池电芯组13电串联连接在一起，以构造出电池组并提供适合任务的电压容量。例如，在电池组12的所图示的示例构型中，可使用九十六（96）个或更多的所图示的电芯组13，如由电芯组1、2、…、48、49、…95和96所代表。在其他实施例中，可使用更多或更少的电池电芯14或电芯组13。
图3图示了处于不同电荷状态的图1的给定电池区段12S的五个示例电池电芯组13，其中在纵轴上描绘电荷状态（SOC）并且在横轴上描绘电芯索引（INDX）（即，被编号为1、2、3、4和5的标称电芯组）。电池组12或每个电池区段12S可具有分别被标记为SOCH和SOCL的SOC上限和SOC下限，高于或低于所述SOC上限和SOC下限，BMS 50可停止电池组12的操作，其中电池区段12S还具有区段平均SOC（SOCAVG）。具有最低电芯SOC的电芯组13被标记为13L。
可以以各种方式确定区段平均SOC，例如使用在Frost等人的美国专利号9,575,128中所公开的方法，该专利通过引用以其整体并入本文。其他方法包括参考以平均区段电压（即，跨越给定电池区段12S的第一个和最后一个电池电芯14/电芯组13的电压）为索引的查找表。可通过将给定电池区段12S的所测量的、建模的、计算的或以其他方式确定的区段电压除以电池区段12S中使用的电池电芯14/电芯组13的数量来计算平均区段电压，即，
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中VAVG是电池区段12S的平均电芯电压，VS是区段电压，且#Cells是电池区段12S中的电池电芯14或电芯组13的数量。可由图1的DST 55使用此类信息来执行方法100。
再次参考图1，在所描绘的示例性动力总成系统10中，电池组12经由牵引功率逆变器模块（TPIM）16电连接到电机（ME）18，所述电机诸如为牵引马达或马达-发电机单元。电池组12操作为直流能量存储装置，且因此电池组12经由DC电压总线（VDC）连接到TPIM 16。交流电电压总线（VAC）用于将TPIM 16连接到电机18。马达输出扭矩（箭头TM）经由电机18的转子19被递送到所联接的负载。在图1的示例车辆30中，例如，所联接的负载可以是相对于车辆主体17定位的一组驱动轮20，其中马达输出扭矩（箭头TM）被单独地使用或与可选的内燃发动机（未示出）结合使用以推进车辆30。
进一步关于BMS 50，该装置与电池组12通信并且被配置成实时（即，在动力总成系统10的正在进行的操作期间）接收所测量的电池信号（箭头BX）。BMS 50可包括处理器（P）和存储器（M）。电池信号（箭头BX）包括但不必限制于电池组12以及其构成物电池区段12S和电池电芯14/电芯组13中的每者的电压、组电流（流入电池组12中的总电流）以及组和/或电芯/电芯组级别的温度，以上各者可分别经由相对于电池组12定位的一组传感器21来测量和报告。存储器（M）包括有形的非暂时性存储器，例如只读存储器（例如，光学、磁性、快闪等）。BMS 50还包括足够量的随机存取存储器、电可擦除可编程只读存储器等等，以及高速时钟和计数器、模数和数模电路、和输入/输出电路和装置，以及适当的信号调节和缓冲电路。
与车辆30及其常驻BMS 50分离的是，DST 55是具有显示屏（DISP）25的便携式电子计算机装置，其被配置成在车辆30的服务期间与BMS 50和/或电池组12直接对接。DST 55被编程有实施图4的本方法100的指令。由DST 55对方法100的执行使得DST 55能够在服务设施内自动识别和诊断电池组12的预定故障，而无需以上文所概述的方式进行现场外分析。在执行方法100时，DST 55自动生成并传输诊断信号（箭头CCD），以在上述服务背景中起始修理或更换动作。在某些实施例中，诊断信号（箭头CCD）可包括传输到显示装置25的一组数据信号，该显示装置诸如为附接到DST 55或位于服务设施中的显示屏。
类似于BMS 50，图1的DST 55包括处理器（P）和存储器（M），其中存储器（M）包括有形的非暂时性存储器，例如只读存储器（例如，光学、磁性、快闪等）。同样地，DST 55包括足够量的随机存取存储器、电可擦除可编程只读存储器等，以及高速时钟和计数器、模数和数模电路、和输入/输出电路和装置，以及适当的信号调节和缓冲电路。当进行方法100时，电池信号（箭头BX）对于DST 55是可得的，例如直接从电池组12和/或通过与BMS 50的对接式连接而提供。
图4描绘了本方法100的示例性实施例。以步骤S102开始，DST 55确定电池电芯14或电芯组13中的每者的电芯电压，并且然后将电芯电压中的每者与电池区段12S中的对应者相关联。即，每个电池电芯14/电芯组13常驻在电池组12内的对应的电池区段12S内。当测量电芯电压（以及可能地诸如温度之类的其他值）并将其例如直接地或经由与BSM 50的通信而报告给DST 55时，唯一地识别提供所报告的电压数据的每个电池电芯14/电芯组13的对应位置。当DST 55完成收集和组织电芯电压数据时，方法100进行到步骤S104。
步骤S104包括再次使用DST 55来确定电池组12的每个电池区段12S的平均SOC和最小电芯SOC。上文参考图3阐述了用于导出区段平均SOC的一些示例方法，例如通过将每个构成物电池电芯14/电芯组13的各个SOC相加并除以电池区段12S中的电池电芯14/电芯组13的总数、使用电压至SOC查找表等。针对最小电芯SOC，DST 55可将电池电芯14/电芯组13中的每者的各个SOC彼此进行比较，并且选择最低值。一旦DST 55已导出电池区段12S中的每个的区段平均SOC和最小电芯SOC，方法100就进行到步骤S106。
在步骤S106处，针对电池组12的每个电池区段12S，DST 55再次比较来自步骤S104的数据（即，最小电芯SOC和区段平均SOC），以计算其之间的差异或差值电荷状态（ΔSOC），其中对于电池区段12S中的每个来说，ΔSOC = SOCAVG – SOCMIN。步骤S106的输出是一组ΔSOC值，其中每个电池区段12S具有一个ΔSOC值。接下来，DST 55将各个ΔSOC值与校准的ΔSOC阈值进行比较。可将此类阈值确定为百分比差异，例如，最小电芯SOC比对应的区段平均SOC低至少5％至10％。方法100在未达到校准的ΔSOC阈值时进行到步骤S107，并且替代性地在达到校准的ΔSOC阈值时进行到步骤S108。
在步骤S107处，图1的DST 55从步骤S106的结果来确定当前不需要修理电池组12，并且其后在DST 55的存储器（M）中设置指示此类诊断结果的对应的诊断代码。其后，方法100进行到步骤S120。
步骤S108需要经由DST 55确定步骤S106的结果是否指示多于一个的电池区段12S具有阈值高ΔSOC值。当给定电池区段12S的最小电芯SOC比该特定电池区段12S的平均SOC低至少5％至10％时，可出现此类结果。方法100在仅一个电池区段12S具有阈值高ΔSOC值时进行到步骤S110，并且替代性地在多个电池区段12S具有根据步骤S106所计算的阈值高ΔSOC时进行到步骤S112。
当DST 55在步骤S108处确定仅一个电池区段12S具有阈值高ΔSOC值时，到达步骤S110。步骤S110包括确定对象电池组12所具有的构建日期或制造日期是否落在这样的时间段中，即在该时间段中，电池组12的群体的维护历史和/或构建参数历史表明在维护历史和/或构建参数历史中已记录预定数量的故障，或者以其他方式指示在对应于给定批次或构建的群体期间可能已使用高数量的有缺陷的电池电芯14/电芯组13。即，考虑到常常使用来自同一供应商批次的电池电芯14/电芯组13来组装电池组12，可将历史质量信息用作步骤S110的一部分以识别电池组12的修理是否可能不是具成本效益的选项。
为了获得此知识，DST 55可从BMS 50接收指示电池组12的构建日期的数据信号，例如作为电池信号（箭头BX）的一部分，并且然后使用该数据信号和维护历史和/或构建参数历史来确定构建日期是否在这样的时间段内，即在该时间段期间，在相应的维护和/或构建参数历史期间记录了预定数量的故障。构建日期信息可以是所诊断的特定电池组12的日期/时间戳或代码的一部分，在此类实施例中为通过DST 55与BMS 50和/或电池组12的通信接口或通过车辆30的对应通信端口而可对于DST 55可得的信息。DST 55可在其存储器（M）中记录电池组12是在或并非在上述可疑质量时段期间构建的，或者是用或并非用来自可疑批次的可预测电池组12的长期健康状况的部件构建的。方法100在对象电池组12是在此类时段期间构建时进行到步骤S112，并且在电池组12并非用历史维护记录可指示为潜在可疑的电池电芯14/电芯组13的部件制造时替代性地进行到步骤S114。
当DST 55在步骤S108处确定多个不同的电池区段12S具有阈值高ΔSOC值时，或者当在上述时间窗（其中电池电芯14的质量或寿命可能是可疑的）期间构建了具有带有阈值高ΔSOC值的至少一个电池区段12S的电池组12时，到达方法100的步骤S112。步骤S112包括记录指示第一所需的修理动作的对应的诊断代码。例如，诊断代码可要求更换整个电池组12。
一般来说，如上所述，电池组12中使用的电池电芯14/电芯组13倾向于大约在相同时间左右构建。如果电池组12具有多个有缺陷的电池电芯14，则当在电池组12中两个电池区段12S被认为有缺陷时，DST 55可确定特定故障模式自身重复出现的可能性增加。因此，方法100可用于通过决定不是更换两个电池区段12S而是更换作为整体的电池组12，来避免针对同一电池组12重复拜访服务部门。在步骤S112完成时，方法100进行到步骤S120。
在步骤S114处，图1的DST 55识别具有有缺陷的电池电芯14/电芯组13的电池区段12S，并且进行到步骤S116。即，DST 55从其对前述步骤的执行中获知存在带有阈值高ΔSOC值的单个电池区段12S，并且该特定电池区段12S不是用可疑电池电芯14/电芯组13构建的电池组12的一部分。因此，DST 55在其存储器（M）中临时记录有缺陷的电池电芯14/电芯组13的身份，并且进行到步骤S116。
在步骤S116处，DST 55记录指示第二所需的修理动作的诊断代码。诊断代码可要求更换有故障的电池区段12S作为第二所需的修理动作。其后，方法100进行到步骤S120。
步骤S120包括响应于所记录的诊断代码来执行诊断控制和/或修理动作。步骤S120可包括经由图1的显示装置25分别显示来自步骤S112或S116的第一或第二所需的修理动作。作为步骤S120的一部分，可将修理命令和材料清单自动传输到操作DST 55的修理设施，使得所显示的修理动作在修理设施处自动排队并起始。
取决于所诊断的故障的严重性，例如所确定的ΔSOC值的大小或ΔSOC值超过校准的阈值（无论是由于低电芯还是有缺陷的电芯感测操作）的量，DST 55可将控制信号传输到BSM 50，所述控制信号引起BMS 50以某种方式限制电池组12的操作，例如通过设置电池组12的较低的电压和/或电流极限。此类动作可帮助保护电池组12以免在弱化状态下受损，并且将减小来自示例车辆30中的图1的电机18的输出扭矩的容许水平。此类控制动作将继而允许车辆30的有限操作，直到可安排修理。
替代性地或同时地，步骤S120可就诊断结果来通知采用有故障的电池组12的系统的用户（例如，图1的车辆30的操作者），使得用户可安排或批准所建议的修理动作。步骤S120可同样地包括：当在步骤S106处在电池组12中未检测到阈值高ΔSOC值时，显示指示来自步骤S107的无故障诊断代码的“未找到故障”消息。
因此，如上文所公开的上文描述的方法100和DST 55旨在提高经销商服务部门在诊断低电芯电压或电芯感测问题方面的效率。这通过将逻辑集成在DST 55中来实现，该逻辑使得服务技师能够从DST 55的使用中直接接收处置和修理策略。作为此处置的一部分，服务技师可能够识别需要修理或更换的特定电池电芯14/电芯组13、电池区段12S、电池组12和/或感测设备。
此外，使用ΔSOC信息以代替电压或电压差分信息可帮助减少导致修理或更换实际上为具有适当地起作用的电池电芯14/电芯组13或电池区段12S的电池组12的误差。此类误差在具有展现非线性SOC-开路电压（OCV）曲线的电池化学成分的电池组12（例如，锂离子电池）中可能更为普遍。
虽然可在如上文所描述的维护情况中使用DST 55，但是本领域普通技术人员将了解，本教导可主动地在车辆30上使用，其中动力总成系统10的诊断结果和控制动作被报告给经销商、修理设施或其他远程位置（例如，经由远程信息处理单元）。因此，可根据需要在车上或车外执行方法100或其指定的过程，以实现本文中所阐述的各种益处。
同样地，将DST 55与图1的显示装置25集成和一起使用向服务技师提供故障位置的实时视觉反馈，由此避免了在诊断和修理上文描述的电池组12的整个过程中与遥远的电池修理设施进行远程通信的需要。考虑到本公开，这些和其他附带的益处将由本领域普通技术人员容易地了解。
虽然已详细描述了一些最佳模式和其他实施例，但是存在用于实践所附权利要求中限定的本教导的各种替代性设计和实施例。本领域技术人员将认识到，可在不脱离本公开的范围的情况下对所公开的实施例进行修改。此外，本构思明确地包括所描述的元件和特征的组合和子组合。详细描述和附图支持和描述本教导，其中本教导的范围仅由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种用于诊断电池组中的故障的方法，所述电池组具有多个串联连接的电池电芯或电芯组，其中，所述电池电芯或电芯组布置成所述电池组的多个电池区段，所述方法包括：
将诊断服务工具（DST）连接到所述电池组；
使用一个或多个电传感器测量一组电池参数，包括测量所述电池电芯或电芯组中的每者的对应电压；
使用所述一组电池参数经由所述DST来计算所述电池区段中的每个的区段平均电荷状态（SOC）；
从所述电池区段中的每个相应电池区段的所述电池电芯或电芯组当中识别所述电池电芯或电芯组中具有最低电芯SOC的特定者；
针对所述电池区段中的每个相应电池区段经由所述DST计算作为所述区段平均SOC与所述最低电芯SOC之间的差异的ΔSOC值；
将所述电池区段中的每个的所述ΔSOC值与校准的阈值进行比较；以及
响应于所述电池区段中的至少一个的所述ΔSOC值超过所述校准的阈值，经由所述DST关于所述电池组执行修理动作。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电池组与电池管理系统（BMS）通信，并且其中，将所述DST连接到所述电池组包括经由通信链路将所述DST连接到所述BMS。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述电池组和所述BMS是机动车辆的一部分，其中所述电池组经由功率逆变器模块连接到电机动作件。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述DST包括显示装置或者与显示装置通信，并且其中，所述修理动作包括经由所述显示装置显示所需的修理动作。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，执行修理动作包括：响应于所述电池区段中的两个的所述ΔSOC值超过所述校准的阈值，更换所述电池组。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，执行修理动作包括：响应于所述电池区段中的单个电池区段的所述ΔSOC值超过所述校准的阈值，更换或修理所述电池区段中的所述单个电池区段。
7.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
从所述BMS接收指示所述电池组的构建日期的数据信号；
使用所述数据信号和电池组的群体的维护历史和/或构建参数历史，经由所述DST来确定所述构建日期是否在这样的时间段内：在所述时间段期间，在所述维护历史和/或所述构建参数历史中记录了预定数量的故障；以及
当所述构建日期在所述时间段内时，更换所述电池组作为所述修理动作。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，执行修理动作包括经由所述DST自动完成修理命令和材料清单。
9.一种用于诊断电池组中的故障的诊断服务工具，所述电池组具有多个串联连接的电池电芯或电芯组，其中，所述电池电芯或电芯组布置成所述电池组的多个电池区段，其中，所述工具包括处理器和存储器，在所述存储器上或所述存储器内记录有能够由所述处理器执行的指令，并且其中，由所述处理器对所述指令的执行引起所述诊断服务工具在连接到所述电池组时：
从一个或多个电传感器接收一组电池参数，包括所述电池电芯或电芯组中的每个的对应电压；
使用所述一组电池参数来计算所述电池区段中的每个的区段平均电荷状态（SOC）；
从所述电池区段中的每个相应电池区段的所述电池电芯或电芯组当中识别所述电池电芯或电芯组中具有最低电芯SOC的特定者；
针对所述电池区段中的每个相应电池区段经由所述DST计算作为所述区段平均SOC和所述最低电芯SOC之间的差异的ΔSOC值，；
将所述电池区段中的每个电池区段的所述ΔSOC值与校准的阈值进行比较；以及
响应于所述电池区段中的至少一个的所述ΔSOC值超过所述校准的阈值，关于所述电池组执行修理动作。
10.根据权利要求9所述的诊断服务工具，其中，所述电池组连接到电池管理系统（BMS），并且其中，所述诊断服务工具被配置成经由通信链路连接到所述BMS。
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