DE102015114455A1

DE102015114455A1 - Systeme und verfahren zum testen der qualität einer elektrischen verbindung von batterieanschlussfahnen

Info

Publication number: DE102015114455A1
Application number: DE102015114455.7A
Authority: DE
Inventors: Leonid C. Lev; Robert W. Chalfant; Garry L. Voytovich; Nikolay Kondratyev; Jason A. Lupienski
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-09-04
Filing date: 2015-08-31
Publication date: 2016-03-10
Also published as: CN105403803A; US20160069965A1

Abstract

Es werden Systeme und Verfahren zum Ermitteln der Qualität von elektrischen Verbindungen von Batteriezellenanschlussfahnen präsentiert. Bei bestimmten Ausführungsformen kann ein erster elektrischer Strom zwischen eine erste Anschlussfahnengruppe und eine zweite Anschlussfahnengruppe einer Batteriezellengruppe geliefert werden. Ein erster Spannungsabfall kann zwischen der ersten Anschlussfahnengruppe und der zweiten Anschlussfahnengruppe gemessen werden und ein gemessener Zellengruppenwiderstand kann auf der Grundlage des gemessenen ersten Spannungsabfalls ermittelt werden. Der gemessene Zellengruppenwiderstand kann mit einem Referenz-Zellengruppenwiderstand verglichen werden, um eine Qualität einer zugehörigen elektrischen Verbindung von Batteriezellenanschlussfahnen zu ermitteln.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft Systeme und Verfahren zum Testen der Qualität einer Verbindung von Batterieanschlussfahnen. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, betreffen die hier offenbarten Systeme und Verfahren das Ermitteln einer Qualität einer geschweißten Verbindung von Batterieanschlussfahnen, die einer Vielzahl von Batteriezellen zugeordnet ist.
HINTERGRUND
Personenfahrzeuge enthalten oft elektrische Batterien, um Merkmale von elektrischen Systemen und Antriebsstrangsystemen eines Fahrzeugs zu betreiben. Zum Beispiel enthalten Fahrzeuge üblicherweise eine Bleisäure-Kraftfahrzeugbatterie mit 12 V, die ausgestaltet ist, um elektrische Energie an Fahrzeugstartersysteme (z. B. einen Startermotor), Beleuchtungssysteme und/oder Zündsysteme zu liefern. In Elektrofahrzeugen, Brennstoffzellenfahrzeugen (”FC”-Fahrzeugen) und/oder Hybridfahrzeugen kann ein Hochspannungs-Batteriesystem (”HV”-Batteriesystem) (beispielsweise ein Batteriesystem mit 360 V) verwendet werden, um elektrische Antriebsstrangkomponenten des Fahrzeugs (beispielsweise elektrische Antriebsmotoren und dergleichen) mit Leistung zu versorgen. Zum Beispiel kann ein wiederaufladbares HV-Energiespeichersystem (”ESS”), das in einem Fahrzeug enthalten ist, verwendet werden, um elektrische Antriebsstrangkomponenten des Fahrzeugs mit Leistung zu versorgen.
Ein in einem Fahrzeug enthaltenes Batteriesystem kann eine Vielzahl einzelner beteiligter Batteriezellen umfassen, welche in einer Vielfalt geeigneter Konfigurationen angeordnet sind (beispielsweise Batteriezellen, die in einem Stapel angeordnet sind). Bei bestimmten Konfigurationen kann eine Vielzahl einzelner Batteriezellen in einem Batteriesystem über eine oder mehrere geschweißte Anschlussfahnen elektrisch verbunden sein. Bei der Fertigung und/oder beim Zusammenbau eines Batteriesystems kann es jedoch sein, dass bestimmte elektrische Verbindungen mit geschweißten Anschlussfahnen nicht korrekt ausgebildet werden, wodurch die Batterieleistung nachteilig beeinflusst wird. Ein herkömmliches Testen der Verbindung von Batteriezellenanschlussfahnen kann ein visuelles, physikalisches und/oder anderweitiges mechanisches Testen und/oder eine entsprechende Untersuchung verwenden, um die Qualität einer Anschlussfahnenverbindung zu ermitteln. Derartige herkömmliche Testverfahren können relativ zeitaufwendig und/oder kostspielig sein.
ZUSAMMENFASSUNG
Hier offenbarte Systeme und Verfahren können in Verbindung mit dem Ermitteln der Qualität von elektrischen Verbindungen von Batteriezellenanschlussfahnen verwendet werden. Speziell können hier offenbarte Systeme und Verfahren in Verbindung mit dem Ermitteln der Qualität von geschweißten elektrischen Verbindungen von Batteriezellenanschlussfahnen verwendet werden, obwohl auch andere Arten von elektrischen Verbindungen unter Verwendung der offenbarten Ausführungsformen getestet werden können.
Bei einigen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Testen einer geschweißten Verbindung von Batterieanschlussfahnen umfassen, dass ein erster elektrischer Strom zwischen einer ersten Anschlussfahnengruppe und einer zweiten Anschlussfahnengruppe, die einer Vielzahl von Batteriezellen einer Batteriezellengruppe zugeordnet sind, geliefert wird. Ein erster Spannungsabfall kann zwischen der ersten Anschlussfahnengruppe und der zweiten Anschlussfahnengruppe gemessen werden und auf der Grundlage des gemessenen ersten Spannungsabfalls kann ein gemessener Zellengruppenwiderstand ermittelt werden. Bei einigen Ausführungsformen kann der gemessene Zellengruppenwiderstand ferner auf der Grundlage einer Leerlaufspannung der Zellengruppe und des ersten elektrischen Stroms ermittelt werden.
Der gemessene Zellengruppenwiderstand kann mit einem Referenz-Zellengruppenwiderstand verglichen werden, um eine Qualität einer zugehörigen elektrischen Verbindung der Batteriezellenanschlussfahnen zu ermitteln, und ein Resultat der Ermittlung kann an ein zugehöriges System oder an eine Schnittstelle ausgegeben werden (beispielsweise in Verbindung mit dem Einstellen eines Systemparameters eines Fertigungssystems, das mit dem Ausbilden der Anschlussfahnenverbindung verbunden ist, auf der Grundlage des Ergebnisses des Vergleichs). In einigen Ausführungsformen kann der Referenz-Zellengruppenwiderstand auf der Grundlage eines Innenwiderstands der Vielzahl der Batteriezellen der Zellengruppe und einer Anzahl der Zellen der Vielzahl der Batteriezellen ermittelt werden.
Bei bestimmten Ausführungsformen kann das Resultat der Qualitätsermittlung eine Anzeige einer ersten akzeptablen Verbindung, wenn der gemessene Zellengruppenwiderstand von dem Referenz-Zellengruppenwiderstand um nicht mehr als einen Schwellenwertbetrag abweicht, und eine Anzeige einer ersten nicht akzeptablen Verbindung umfassen, wenn der gemessene Zellengruppenwiderstand von dem Referenz-Zellengruppenwiderstand um mehr als den Schwellenwertbetrag abweicht. In einigen Ausführungsformen kann der Schwellenwertbetrag einem gemessenen Zellengruppenwiderstand zugeordnet sein, der einem Zustand zugeordnet ist, bei dem mindestens eine Anschlussfahne der Vielzahl der ersten Anschlussfahnen oder der Vielzahl der zweiten Anschlussfahnen nicht korrekt verbunden ist.
Bei weiteren Ausführungsformen kann das Verfahren ferner umfassen, dass ein zweiter elektrischer Strom zwischen der ersten Anschlussfahnengruppe und einem zugehörigen gemeinsamen Bus geliefert wird und ein zweiter Spannungsabfall zwischen der ersten Anschlussfahnengruppe und dem zugehörigen gemeinsamen Bus gemessen wird. Auf der Grundlage des zweiten Spannungsabfalls und des zweiten elektrischen Stroms kann ein Verbindungswiderstand ermittelt werden, und eine Qualität der elektrischen Verbindung zwischen der ersten Anschlussfahnengruppe und dem gemeinsamen Bus kann auf der Grundlage des Verbindungswiderstands ermittelt werden.
Bei noch weiteren Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Ermitteln einer Qualität einer Verbindung von Batteriezellenanschlussfahnen umfassen, dass ein erster gemeinsamer Bus mit einer ersten Anschlussfahnengruppe verbunden wird, die eine erste Vielzahl von Anschlussfahnen einer Vielzahl von Batteriezellen einer Batteriegruppe umfasst, und dass ein zweiter gemeinsamer Bus mit einer zweiten Anschlussfahnengruppe verbunden wird, die eine zweite Vielzahl von Anschlussfahnen der Vielzahl von Batteriezellen der Batteriegruppe umfasst. Ein elektrischer Strom kann zwischen dem ersten gemeinsamen Bus und dem zweiten gemeinsamen Bus geliefert werden und ein elektrischer Strom kann zwischen dem ersten gemeinsamen Bus und dem zweiten gemeinsamen Bus gemessen werden. Ein erster Spannungsabfall kann über die Zellengruppe hinweg (beispielsweise zwischen der ersten Anschlussfahnengruppe und der zweiten Anschlussfahnengruppe und/oder zwischen dem ersten gemeinsamen Bus und dem zweiten gemeinsamen Bus) gemessen werden, ein zweiter Spannungsabfall kann zwischen der ersten Anschlussfahnengruppe und dem ersten gemeinsamen Bus gemessen werden, und ein dritter Spannungsabfall kann zwischen der zweiten Anschlussfahnengruppe und dem zweiten gemeinsamen Bus gemessen werden. In einigen Ausführungsformen können der erste Spannungsabfall, der zweite Spannungsabfall und der dritte Spannungsabfall im Wesentlichen gleichzeitig gemessen werden.
Ein erster Verbindungswiderstand einer ersten Verbindung zwischen der ersten Anschlussfahnengruppe und dem ersten gemeinsamen Bus kann zumindest teilweise auf der Grundlage des zweiten Spannungsabfalls und des elektrischen Stroms ermittelt werden. Ein zweiter Verbindungswiderstand einer zweiten Verbindung zwischen der zweiten Anschlussfahnengruppe und dem zweiten gemeinsamen Bus kann zumindest teilweise auf der Grundlage des dritten Spannungsabfalls und des elektrischen Stroms ermittelt werden. Ein dritter gemessener Zellengruppenwiderstand kann zumindest teilweise auf einem ersten Spannungsabfall und dem elektrischen Strom beruhen.
Bei bestimmten Ausführungsformen können Ausführungsformen der vorstehend erwähnten Verfahren durch ein Steuerungssystem zum Testen von Verbindungen von Batterieanschlussfahnen ausgeführt und/oder unter Verwendung eines nicht vorübergehenden computerlesbaren Mediums implementiert werden, das zugehörige ausführbare Anweisungen speichert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es werden nicht einschränkende und nicht erschöpfende Ausführungsformen der Offenbarung beschrieben, welche verschiedene Ausführungsformen der Offenbarung mit Bezug auf die Figuren umfassen, in denen:
1 eine isometrische Ansicht eines Abschnitts einer Batterieanordnung mit mehreren Zellen in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen veranschaulicht.
2 eine Querschnittsansicht eines Abschnitts einer Batterieanordnung mit mehreren Zellen in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen veranschaulicht.
3 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Ermitteln der Qualität einer elektrischen Verbindung von Zellenanschlussfahnen einer Batterieanordnung in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen veranschaulicht.
4 eine Ansicht eines Abschnitts eines mechanischen Testkopfs in einer offenen Konfiguration zur Verwendung in Verbindung mit den offenbarten Systemen und Verfahren in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen veranschaulicht.
5 eine Ansicht eines Abschnitts eines mechanischen Testkopfs in einer geschlossenen Konfiguration zur Verwendung in Verbindung mit den offenbarten Systemen und Verfahren in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen veranschaulicht.
6 ein beispielhaftes System zum Implementieren bestimmter Ausführungsformen der hier offenbarten Systeme und Verfahren veranschaulicht.
GENAUE BESCHREIBUNG
Nachstehend wird eine genaue Beschreibung von Systemen und Verfahren bereitgestellt, die mit Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung übereinstimmen. Es werden zwar mehrere Ausführungsformen beschrieben, jedoch versteht es sich, dass die Offenbarung nicht auf eine beliebige Ausführungsform beschränkt ist, sondern stattdessen zahlreiche Alternativen, Modifikationen und Äquivalente umfasst. Obwohl zahlreiche spezielle Details in der folgenden Beschreibung offengelegt sind, um ein gründliches Verständnis der hier offenbarten Ausführungsformen bereitzustellen, können darüber hinaus einige Ausführungsformen ohne einige oder alle diese Details in die Praxis umgesetzt werden. Außerdem wurde der Klarheit halber bestimmtes technisches Material, das auf dem zugehörigen Gebiet bekannt ist, nicht im Detail beschrieben, um ein unnötiges Verschleiern der Offenbarung zu vermeiden.
Die Ausführungsformen der Offenbarung werden durch Bezugnahme auf die Zeichnungen am besten verstanden werden, bei denen gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sein können. Die Komponenten der offenbarten Ausführungsformen, die hier in den Figuren allgemein beschrieben und dargestellt sind, können in einer großen Vielfalt anderer Konfigurationen angeordnet und konstruiert sein. Daher ist die folgende genaue Beschreibung der Ausführungsformen der Systeme und Verfahren der Offenbarung nicht dazu gedacht, den beanspruchten Umfang der Offenbarung einzuschränken, sondern sie stellt nur mögliche Ausführungsformen der Offenbarung dar. Zudem müssen die Schritte eines Verfahrens nicht unbedingt in einer beliebigen speziellen Reihenfolge oder auch nur sequenziell ausgeführt werden, noch müssen die Schritte nur einmal ausgeführt werden, sofern es nicht anders angegeben ist.
In Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen kann ein Batteriesystem, etwa ein Batteriesystem, das in einem Fahrzeug enthalten ist, eine Vielzahl einzelner beteiligter Batteriezellen umfassen (z. B. 3 Batteriezellen oder dergleichen). Das Batteriesystem und/oder die beteiligten Zellen kann bzw. können ausgestaltet sein, um einen Betrag an elektrischer Leistung bereitzustellen, der ausreicht, um eine Vielzahl von Systemen zu betreiben, die mit einem Fahrzeug verbunden sind, welche beispielsweise Antriebsstrangsysteme des Fahrzeugs umfassen. Die Batteriezellen können eine beliebige geeignete Batterietechnologie oder eine Kombination daraus verwenden. Geeignete Batterietechnologien können beispielsweise Bleisäure, Nickel-Metallhydrid (”NiMH”), Lithium-Ionen (”Li-Ion”), Lithium-Ionen-Polymer, Lithium-Luft, Nickel-Cadmium (”NiCad”), ventilgeregelte Bleisäure (”VRLA”) mit absorbierendem Glasvlies (”AGM”), Nickel-Zink (”NiZn”), Salzschmelze (z. B. eine ZEBRA-Batterie), Nickel-Mangan-Kobalt (”NMC”), Lithium-Eisenphosphat (”LFP”), Lithium-Manganoxid (”LMO”) und/oder andere geeignete Batterietechnologien und/oder Kombinationen daraus umfassen.
Einzelne Batteriezellen können elektrisch verbunden sein, um eine Batteriezellengruppe zu bilden. Bei bestimmten Ausführungsformen kann eine Vielzahl von Batteriezellengruppen in einem Batteriemodul enthalten sein. Analog kann eine Vielzahl von Batteriemodulen in einem oder mehreren Batteriepacks eines Batteriesystems enthalten sein.
Bei bestimmten Ausführungsformen können einzelne Batteriezellen, die in einem Batteriesystem enthalten sind, Batteriezellen mit einer prismatischen Tasche umfassen. Einzelne Batteriezellen können in einer Stapelkonfiguration angeordnet sein und sie können Anschlussfahnen umfassen, die Batteriezellenanschlüsse ausbilden, welche zur Lieferung von elektrischer Leistung an Lasten und/oder zum Aufladen und/oder zum Entladen der Batteriezellen auf geeignete Weise elektrisch verbunden sein können. In einigen Ausführungsformen kann eine Vielzahl einzelner Batteriezellen (z. B. drei Zellen) über zugehörige Anschlussfahnen elektrisch parallel verbunden sein, um eine Batteriezellengruppe zu bilden. Eine Vielzahl von Batteriezellengruppen kann über einen oder mehrere gemeinsame Busse (z. B. U-Kanäle) elektrisch in Reihe verbunden sein, um ein Batteriemodul zu bilden, das in einem Batteriepack enthalten ist.
In bestimmten Ausführungsformen können Batteriezellenanschlussfahnen und/oder zugehörige gemeinsame Busse über eine oder mehrere Schweißverbindungen, Lötmittelverbindungen, mechanische Verbinder und/oder elektrisch leitfähige Klebstoffe elektrisch verbunden sein. Zum Beispiel können Batteriezellenanschlussfahnen und/oder zugehörige gemeinsame Busse über eine oder mehrere Ultraschall-Schweißverbindungen, Laserschweißverbindungen, Ionenstrahl-Schweißverbindungen, Widerstandsschweißverbindungen, Reibschweißverbindungen und/oder dergleichen elektrisch verbunden sein. In anderen Ausführungsformen können Batteriezellenanschlussfahnen und/oder zugehörige gemeinsame Busse über leitfähige Nieten, Klammern, Klemmen und/oder dergleichen elektrisch verbunden sein.
Bei bestimmten Umständen kann es sein, dass während der Herstellung und/oder das Zusammensetzen eines Batteriesystems bestimmte elektrische Verbindungen zwischen Batteriezellenanschlussfahnen einer Batteriezellengruppe und einem zugehörigen gemeinsamen Bus nicht korrekt ausgebildet werden. Zum Beispiel kann es sein, dass in einer Batterieanordnung mit mehreren Zellen, die eine Zellengruppe enthält, welche drei einzelne Batteriezellen umfasst, nur Anschlussfahnen, die zwei Zellen zugeordnet sind, mit einem zugehörigen gemeinsamen Bus korrekt elektrisch gekoppelt sind, wodurch die Gesamtstromausgabe der Batterieanordnung mit mehreren Zellen reduziert wird. Auf diese Weise können nicht korrekt ausgebildete elektrische Verbindungen zwischen Batteriezellenanschlussfahnen und/oder zugehörigen gemeinsamen Bussen die Batterieleistung nachteilig beeinflussen.
Systeme und Verfahren in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen können in Verbindung mit dem Ermitteln einer Qualität von elektrischen Verbindungen zwischen Batteriezellenanschlussfahnen und/oder zugehörigen gemeinsamen Bussen verwendet werden. In einigen Ausführungsformen können die offenbarten Systeme und Verfahren ferner in Verbindung mit dem Identifizieren nicht korrekt ausgebildeter, akzeptabler und/oder nicht akzeptabler elektrischer Verbindungen zwischen Batteriezellenanschlussfahnen und/oder zugehörigen gemeinsamen Bussen verwendet werden. In bestimmten Ausführungsformen kann eine Qualität einer geschweißten elektrischen Verbindung von Batteriezellenanschlussfahnen auf der Grundlage eines gelieferten Stroms und eines über die elektrische Verbindung hinweg gemessenen Widerstands ermittelt werden. Bei weiteren Ausführungsformen kann eine Qualität einer geschweißten elektrischen Verbindung von Batteriezellenanschlussfahnen auf der Grundlage des Messens eines Spannungsabfalls über eine Zellengruppe einer Batterieanordnung mit mehreren Zellen hinweg ermittelt werden, wodurch eine Anzeige dafür bereitgestellt wird, ob eine gewünschte Anzahl von Batteriezellen in der Zellengruppe über die geschweißte elektrische Verbindung der Batteriezellenanschlussfahnen elektrisch verbunden ist.
1 veranschaulicht eine isometrische Ansicht eines Abschnitts einer Batterieanordnung 100 mit mehreren Zellen in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen. Bei bestimmten Ausführungsformen kann die Batterieanordnung 100 mit mehreren Zellen in einem Batteriesystem enthalten sein, das ausgestaltet ist, um Systeme mit Leistung zu versorgen, die mit einem (nicht gezeigten) Fahrzeug verbunden sind. Die Batterieanordnung 100 mit mehreren Zellen kann eine Zellengruppe 102 umfassen, die eine Vielzahl von Zellen 104–108 enthält. Die Batteriezellen 104–108 können eine beliebige geeignete Batterietechnologie oder eine Kombination daraus verwenden, welche beliebige der hier offenbarten Batterietechnologien und/oder Chemien umfassen. Bei bestimmten Ausführungsformen können die Batteriezellen 104–108 Batteriezellen mit einer prismatischen Tasche umfassen. Obwohl sie so veranschaulicht ist, dass sie drei Batteriezellen 104–108 umfasst, ist festzustellen, dass in einer Zellengruppe 102 einer Batterieanordnung 100 mit mehreren Zellen in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen eine beliebige geeignete Anzahl von Batteriezellen enthalten sein kann.
In bestimmten Ausführungsformen können die Zellen 104–108 der Zellengruppe 102 mit gemeinsamen Bussen 110, 112 über Anschlussfahnengruppen 114 bzw. 116 elektrisch gekoppelt sein. In einigen Ausführungsformen können die gemeinsamen Busse 110, 112 als U-Kanäle bezeichnet sein. Die gemeinsamen Busse 110, 112 können ein beliebiges geeignetes elektrisch leitfähiges Material umfassen, welches ohne Einschränkung Kupfer, Aluminium und/oder dergleichen umfasst. Die gemeinsamen Busse 110, 112 können ausgestaltet sein, um die Zellengruppe 102 in Reihe mit benachbarten (nicht gezeigten) Zellengruppen, die in dem Batteriesystem enthalten sind, elektrisch in Reihe zu verbinden.
Jede Anschlussfahnengruppe 114, 116 kann eine Vielzahl einzelner Zellenanschlussfahnen umfassen, wobei jede einzelne Zellenanschlussfahne der Vielzahl der Zellenanschlussfahnen einer einzelnen Zelle der Vielzahl von Zellen 104–108 zugeordnet ist. Zum Beispiel kann die Anschlussfahnengruppe 114 eine erste Anschlussfahne, die der Zelle 104 zugeordnet ist, eine zweite Anschlussfahne, die der Zelle 106 zugeordnet ist, und eine dritte Anschlussfahne, die der Zelle 108 zugeordnet ist, umfassen. Bei bestimmten Ausführungsformen können einzelne Zellenanschlussfahnen, die in den Anschlussfahnengruppen 114, 116 enthalten sind, Anschlüsse der Zellen 104–108 umfassen, die jeweils damit verbunden sind. Zum Beispiel können einzelne Zellenanschlussfahnen, die in der Anschlussfahnengruppe 114 enthalten sind, erste Anschlüsse der Zellen 104–108 umfassen, und einzelne Anschlussfahnen, die in der Anschlussfahnengruppe 116 enthalten sind, können zweite Anschlüsse der Zellen 104–108 umfassen.
Die Anschlussfahnengruppen 114, 116 können unter Verwendung einer beliebigen geeigneten elektrischen Verbindung jeweils mit den gemeinsamen Bussen 110, 112 elektrisch verbunden sein. Zum Beispiel können die Anschlussfahnengruppen 114, 116 jeweils mit den gemeinsamen Bussen 110, 112 über eine oder mehrere Schweißverbindungen 118a–118c und 120a–120c, Lötverbindungen, mechanische Verbindungen und/oder elektrisch leitfähige Klebstoffverbindungen und/oder eine beliebige andere Art von elektrischen Verbindungen, die hier offenbart ist, elektrisch verbunden sein. Zu Darstellungszwecken werden Ausführungsformen der offenbarten Systeme und Verfahren hier in Verbindung mit geschweißten elektrischen Verbindungen erörtert, obwohl festzustellen ist, dass die offenbarten Ausführungsformen ferner in Verbindung mit einer beliebigen anderen Art von elektrischer Verbindung verwendet werden können.
Bei bestimmten Ausführungsformen können Zellenanschlussfahnen, die den Anschlussfahnengruppen 114, 116 zugeordnet sind, zuerst unter Verwendung einer ersten geeigneten elektrischen Verbindungsoperation miteinander verbunden werden und anschließend mit den gemeinsamen Bussen 110, 112 jeweils unter Verwendung einer zweiten geeigneten elektrischen Verbindungsoperation verbunden werden. Bei anderen Ausführungsformen können Zellenanschlussfahnen, die den Anschlussfahnengruppen 114, 116 zugeordnet sind, mit den gemeinsamen Bussen 110, 112 jeweils in einer einzigen geeigneten elektrischen Verbindungsoperation elektrisch verbunden werden (z. B. über eine einzige Ultraschallschweißoperation oder dergleichen).
Bei bestimmten Ausführungsformen können die Schweißverbindungen 118a–118c und 120a–120c eine oder mehrere Schweißlinsen umfassen. Obwohl die Schweißlinsen hier in bestimmten Fällen als getrennt identifizierbare Komponenten beschrieben werden, können sie allgemein als Vereinigungszonenzonen zwischen benachbarten Zellenanschlussfahnen betrachtet werden, die den Anschlussfahnengruppen 114, 116 zugeordnet sind.
Wie vorstehend erörtert wurde, können bestimmte elektrische Verbindungen zwischen den Anschlussfahnengruppen 114, 116 und den gemeinsamen Bussen 110, 112 während der Herstellung und/oder des Zusammenbaus des Batteriesystems nicht korrekt ausgebildet werden. Zum Beispiel kann eine nicht korrekt ausgebildete Schweißverbindung nur die Zellenanschlussfahnen, die den Zeilen 106 und 108 zugeordnet sind, mit dem gemeinsamen Bus 110 elektrisch korrekt verbinden, wohingegen eine Zellenanschlussfahne, die der Zelle 104 zugeordnet ist, möglicherweise mit dem gemeinsamen Bus 110 elektrisch nicht und/oder nicht gut verbunden ist. Solche nicht korrekt ausgebildete elektrische Verbindungen zwischen den Anschlussfahnengruppen 114, 116 und den gemeinsamen Bussen 110, 112 können die Batterieleistung nachteilig beeinflussen.
In Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen kann eine Qualität einer elektrischen Verbindung zwischen Anschlussfahnengruppen 114, 116 und den zugehörigen gemeinsamen Bussen 110, 112 zumindest teilweise durch Messen eines Spannungsabfalls über eine Zellengruppe 102 hinweg, ermittelt werden, welcher mit einem Strom verbunden ist, der durch die beteiligten Zellen 104–108 der Zellengruppe 102 hindurch geliefert wird. Bei bestimmten Ausführungsformen kann der Strom von einer Stromquelle 122 geliefert werden. Bei bestimmten Ausführungsformen kann die Stromquelle 122 eine Spannungsquelle und einen Präzisionswiderstand umfassen, wodurch ermöglicht wird, dass ein genauer Strom durch die Zellen 104–108 der Zellengruppe 102 hindurch geliefert wird. Der Spannungsabfall über die Zellengruppe 102 hinweg kann von einem Spannungsmessgerät 124 gemessen werden, das ausgestaltet ist, um eine Spannung über der Zellengruppe 102 hinweg zu messen (z. B. eine Spannung, die über die Anschlussfahnengruppen 114, 116 hinweg gemessen wird).
Der Spannungsabfall über die Zellengruppe 102 hinweg kann gemäß dem Folgenden ausgedrückt werden: V_drop = E – I_suppR_group Gl. 1 wobei V_drop den Spannungsabfall über die Zellengruppe hinweg umfasst, I_supp einen durch die Zellengruppe hindurch gelieferten Strom umfasst, E die elektromotorische Kraft und/oder die Leerlaufspannung der Zellen 104–108 der Zellengruppe 102 umfasst und R_group einen Innenwiderstand der Zellengruppe 102 umfasst. Unter Verwendung von Gleichung 1 und eines gemessenen Spannungsabfalls V_{drop_meas} über die Zellengruppe 102 hinweg kann ein gemessener Innenwiderstand R_{group_meas} der Zellengruppe 102 in Übereinstimmung mit dem Folgenden ermittelt werden:
Ein Referenz-Innenwiderstand R_ref der Zellengruppe 102, der einem Zustand zugeordnet ist, bei dem die elektrische Verbindung zwischen den Anschlussfahnengruppen 114, 116 korrekt ausgebildet ist und/oder von akzeptabler Qualität ist, kann in Übereinstimmung mit dem Folgenden ausgedrückt werden:
wobei R_cell einen bekannten Innenwiderstand der einzelnen Zellen 104–108 umfasst (z. B. einen bekannten gemessenen und/oder approximierten Innenwand der Zellen) und n eine Anzahl der Zellen umfasst, die in der Zellengruppe 102 enthalten sind.
Um eine Qualität einer elektrischen Verbindung zu ermitteln und/oder zu ermitteln, ob eine elektrische Verbindung zwischen einzelnen Anschlussfahnen, die den Anschlussfahnengruppen 114, 116 zugeordnet sind und/oder den gemeinsamen Bussen 110, 112 korrekt ausgebildet worden ist, kann ein gemessener Innenwiderstand R_{group_meas} der Zellengruppe 102, der unter Verwendung von Gleichung 2 ermittelt wurde, mit dem Referenz-Innenwiderstand R_ref der Zellengruppe 102 verglichen werden, der unter Verwendung von Gleichung 3 ermittelt wurde. Wenn der gemessene Innenwiderstand von dem Referenz-Innenwiderstand um einen bestimmten Toleranzschwellenwert abweicht, kann festgestellt werden, dass eine elektrische Verbindung, die den Anschlussfahnengruppen 114, 116 und/oder den gemeinsamen Bussen 110, 112 zugeordnet ist, keine akzeptable Qualität aufweist und/oder nicht korrekt ausgebildet worden ist. Bei bestimmten Ausführungsformen kann der Schwellenwert auf der Grundlage von beschriebenen und/oder anderweitig gemessenen Informationen mit Bezug auf Scher- und/oder Zugfestigkeit einer elektrischen Verbindung mit dem elektrischen Widerstand der elektronischen Verbindung ermittelt werden (z. B. die Scher- und/oder Zugfestigkeit der Schweißverbindung über dem elektrischen Widerstand der Schweißverbindung oder dergleichen).
Wenn als Beispiel in einer Zellengruppe 102, welche drei Zellen 104–108 umfasst, ein gemessener Innenwiderstand ungefähr 50% größer als ein Referenz-Innenwiderstand für die Zellengruppe 102 ist, kann festgestellt werden, dass die elektrischen Verbindungen, die der Zellengruppe 102 zugeordnet sind, nicht von akzeptabler Qualität sind und/oder nicht korrekt ausgebildet worden sind. In derartigen Umständen kann beispielsweise festgestellt werden, dass nur zwei der Zellen der Zellengruppe 102 korrekt ausgebildeten elektrischen Verbindungen zugeordnet sind (z. B. Verbindungen mit gemeinsamen Bussen 110, 112). Auf der Grundlage einer derartigen Feststellung können Abweichungen von Fertigungstoleranzen, die der Batterieanordnung mit mehreren Zellen zugeordnet sind, identifiziert und abgestellt werden.
Es ist festzustellen, dass eine Anzahl von Variationen an den Ausführungsformen der offenbarten Batterieanordnung 100 mit mehreren Zellen, die in Verbindung mit 1 präsentiert ist, im Umfang der erfinderischen Arbeit durchgeführt werden kann. Zum Beispiel kann eine beliebige geeignete Anzahl von beteiligten Zellen in einer Batterieanordnung 100 mit mehreren Zellen in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen enthalten sein. Darüber hinaus kann eine Batterieanordnung 100 mit mehreren Zellen und/oder können ihre beteiligten Komponenten in einer Vielfalt anderer Geometrien ausgestaltet sein. Es ist daher festzustellen, dass 1 zu Darstellungs- und Erläuterungszwecken und nicht zur Einschränkung bereitgestellt ist.
2 veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines Abschnitts einer Batterieanordnung 200 mit mehreren Zellen in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen. Speziell veranschaulicht 2 eine Querschnittsansicht der Anschlussfahnengruppe 114 und des zugehörigen gemeinsamen Busses 110, die vorstehend in Verbindung mit 1 dargestellt und beschrieben sind. Wie in 2 veranschaulicht ist, kann eine Schweißverbindung 118a, die eine Vielzahl von Anschlussfahnen 202–206, welche der Anschlussfahnengruppe 114 zugeordnet sind, und/oder den gemeinsamen Bus 110 elektrisch verbindet, eine Vielzahl von Schweißlinsen 208–212 umfassen. Zum Beispiel kann eine erste Schweißlinse 208 wie dargestellt eine erste Anschlussfahne 202 mit einer zweiten Anschlussfahne 204 elektrisch verbinden, eine zweite Schweißlinse 210 kann die zweite Anschlussfahne 204 mit einer dritten Anschlussfahne 206 elektrisch verbinden, und eine dritte Schweißlinse 212 kann die dritte Anschlussfahne 206 mit dem gemeinsamen Bus 110 elektrisch verbinden.
Bei bestimmten Ausführungsformen kann eine Qualität einer geschweißten elektrischen Verbindung von Batteriezellenanschlussfahnen auf der Grundlage eines gelieferten Stroms und eines über die elektrische Verbindung hinweg gemessenen Widerstands bestimmt werden. Bei einigen Ausführungsformen kann diese Ermittlung zumindest teilweise auf der Grundlage der Verwendung eines oder mehrerer Spannungsmessgeräte 214–218 und einer oder mehrerer Stromquellen 220 durchgeführt werden, die einem (nicht gezeigten) Teststeuerungssystem zugeordnet und/oder darin enthalten sind.
Bei bestimmten Ausführungsformen kann der gemeinsame Bus 110 ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweisen, die zu einer Schweißpunktverbindung 118a an einander entgegengesetzten Seiten angeordnet sind. Analog können die Zellenanschlussfahnen 202–206 erste Enden und zweite Enden aufweisen, die zu der Schweißverbindung 118a an entgegengesetzten Seiten angeordnet sind. Das erste Ende des gemeinsamen Busses 110 und die ersten Enden der Zellenanschlussfahnen 202–206 können an zu der Schweißverbindung 118a entgegengesetzten Seiten angeordnet sein.
Die Zellenanschlussfahnen 202–206 können mit einer oder mehreren Stromquellen 220 elektrisch verbunden sein, welche ausgestaltet sein können, um einen Strom zwischen dem ersten Ende des gemeinsamen Busses 110 und den ersten Enden der Zellenanschlussfahnen 202–206 zu liefern (z. B. über Drähte, elektrische Leiter und/oder eine geeignete Testkopfvorrichtung). Bei bestimmten Ausführungsformen kann die Stromquelle 220 eine Spannungsquelle und einen Präzisionswiderstand umfassen.
Als Beispiel kann die Stromquelle 220 ausgestaltet sein, um einen Strom zwischen einem ersten Ende des gemeinsamen Busses 110 und dem ersten Ende der Zellenanschlussfahne 206 zu liefern. Damit sich ein Strom, der von der Stromquelle 220 geliefert wird, zwischen dem ersten Ende des gemeinsamen Busses und dem ersten Ende der Zellenanschlussfahne 202 bewegt, bewegt sich der Strom durch die Schweißlinse 212. Ein Spannungsmessgerät 218 kann eine Spannungsdifferenz zwischen einem zweiten Ende des gemeinsamen Busses 110 und einem zweiten Ende der Zellenanschlussfahne 206 messen.
Aus dem gelieferten Strom und der gemessenen Spannung kann der Widerstand der Schweißlinse 212 berechnet werden. Der berechnete Widerstand kann die Qualität der Schweißlinse 212 anzeigen. Wenn die Schweißlinse 212 beispielsweise keine kontinuierliche Vereinigung zwischen der Zellenanschlussfahne 206 und dem gemeinsamen Bus 110 enthält, kann das Fließen des Stroms von der Zellenanschlussfahne 206 zu dem gemeinsamen Bus 110 behindert werden, wodurch veranlasst wird, dass der berechnete Widerstand ansteigt. Wenn die Schweißlinse 212 analog unterbrochen ist und/oder signifikante Risse aufweist, kann der berechnete Widerstand ebenfalls ansteigen. Bei einem weiteren Beispiel kann die Stromquelle 220 mit den ersten Enden der Zellenanschlussfahnen 202–206 verbunden sein. Ein erster Strom I₁ kann von der Stromquelle 220 zwischen dem ersten Ende des gemeinsamen Busses 110 und dem ersten Ende der Zellenanschlussfahne 202 geliefert werden, ein zweiter Strom I₂ kann von der Stromquelle 220 zwischen dem ersten Ende des gemeinsamen Busses 110 und dem ersten Ende der Zellenanschlussfahne 204 geliefert werden, und ein dritter Strom I₃ kann von der Stromquelle 220 zwischen dem ersten Ende des gemeinsamen Busses 110 und dem ersten Ende der Zellenanschlussfahne 206 geliefert werden. Bei bestimmten Ausführungsformen können der erste Strom, der zweite Strom und der dritte Strom im Wesentlichen gleich sein, so dass jeder in etwa ein Drittel des Gesamtstapelstroms I beträgt. Ein erstes Spannungsmessgerät 214 kann eine erste Spannung V₁ zwischen einem zweiten Ende des gemeinsamen Busses 110 und einem zweiten Ende der Zellenanschlussfahne 202 messen, ein zweites Spannungsmessgerät 216 kann eine zweite Spannung V₂ zwischen einem zweiten Ende des gemeinsamen Busses 110 und einem zweiten Ende der Zellenanschlussfahne 204 messen, und ein drittes Spannungsmessgerät 218 kann eine dritte Spannung V₃ zwischen einem zweiten Ende des gemeinsamen Busses 110 und einem zweiten Ende der Zellenanschlussfahne 206 messen. Auf der Grundlage des Gesamtstapelstroms I und der gemessenen Spannungen V_1-3 kann ein Widerstand jeder Schweißlinse 208–212 ermittelt werden. Ein erster Linsenwiderstand R₁₂ zwischen der Zellenanschlussfahne 202 und der Zellenanschlussfahne 204 kann der Schweißlinse 208 zugeordnet werden. Ein zweiter Linsenwiderstand R₂₃ zwischen der Zellenanschlussfahne 204 und der Zellenanschlussfahne 206 kann der Schweißlinse 210 zugeordnet werden. Ein dritter Linsenwiderstand R_3b zwischen der Zellenanschlussfahne 206 und dem gemeinsamen Bus 110 kann der Schweißlinse 212 zugeordnet werden. Der erste, zweite und dritte Linsenwiderstand können als drei Unbekannte in den folgenden Gleichungen ermittelt oder berechnet werden:
Bei bestimmten Ausführungsformen können die einzelnen Widerstände von jeder der Schweißlinsen 208–212 mit einem Qualitätsbereich für Schweißverbindungen verglichen werden, der einen vorbestimmten minimalen Linsenwiderstand und einen vorbestimmten maximalen Linsenwiderstand aufweist. Das Ergebnis des Vergleichs kann dann beispielsweise an einen Computer ausgegeben werden, der Daten protokolliert, an einen Bediener, der die Batterie und/oder Abschnitte derselben testet, an einen automatisierten Test- und/oder Sortierungsprozess und/oder dergleichen. Bei bestimmten Ausführungsformen können die speziellen Widerstandswerte, die dem Qualitätsbereich für Schweißverbindungen zugeordnet sind, unter anderem von dem Typ des Schweißprozesses abhängen, der zum Erzeugen der Schweißlinsen 208–212 und/oder der Schweißverbindung 118a verwendet wurde. Ergebnisse der Vergleiche können ohne Einschränkung einen Messfehler, eine Anzeige der Qualität der elektrischen Verbindung, eine Anzeige einer akzeptablen elektrischen Verbindung und/oder eine Anzeige einer nicht akzeptablen elektrischen Verbindung umfassen. Bei bestimmten Ausführungsformen kann ein Messfehler ausgegeben werden, wenn ein ermittelter Widerstand unter einem vorbestimmten minimalen Linsenwiderstand liegt (z. B. einem Widerstand, der einem massiven und/oder nicht geschweißtem leitfähigem Material zugeordnet ist). Bei weiteren Ausführungsformen kann eine nicht akzeptable Verbindung angezeigt werden, wenn ein ermittelter Widerstand über dem vorbestimmten maximalen Linsenwiderstand liegt, wodurch angezeigt wird, dass die Qualität einer zugehörigen elektrischen Verbindung niedrig ist, da ein Strom beim Fließen durch die Verbindung hindurch einen Widerstand erfährt. Eine akzeptable Verbindung kann angezeigt werden, wenn ein ermittelter Widerstand zwischen dem vorbestimmten minimalen und maximalen Linsenwiderstand liegt. Die in Klammern stehenden Größen der Gleichungen 4–6 können Widerstandskonstanten von Abschnitten der Schweißverbindung 118a zugeordnet sein und sie können verwendet werden, um einen Schweißverbindungsgesamtwiderstand R_total der Schweißverbindung 118a zu ermitteln. Der Schweißverbindungsgesamtwiderstand kann die Gesamtqualität der Schweißverbindung 118a als Ganzes anzeigen. Bei bestimmten Ausführungsformen kann der Schweißverbindungsgesamtwiderstand als der effektive Gesamtwiderstand zwischen der Zellenanschlussfahne 202 und dem gemeinsamen Bus 110 in Übereinstimmung mit dem Folgenden ausgedrückt werden:
In einigen Ausführungsformen kann ein Qualitätsbereich für Schweißverbindungen mit einem ermittelten Schweißverbindungsgesamtwiderstand verglichen werden, um die Qualität der Gesamtschweißverbindung zu bestimmen. Um beispielsweise zu ermitteln, ob eine Schweißverbindung akzeptabel, ist, kann festgestellt werden, ob der ermittelte Schweißverbindungsgesamtwiderstand zwischen einem vorbestimmten minimalen Schweißverbindungsgesamtwiderstand und einem vorbestimmten maximalen Schweißverbindungsgesamtwiderstand liegt. Wenn der ermittelte Schweißverbindungsgesamtwiderstand zwischen dem vorbestimmten Minimum und Maximum liegt, kann festgestellt werden, dass die Schweißverbindung akzeptabel ist. Wenn der ermittelte Schweißverbindungsgesamtwiderstand das vorbestimmte Maximum überschreitet, kann festgestellt werden, dass die Schweißverbindung nicht akzeptabel ist. Wenn der ermittelte Schweißverbindungsgesamtwiderstand unter dem vorbestimmten Minimum liegt, kann ein Messfehler identifiziert werden.
3 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 300 zum Ermitteln der Qualität einer elektrischen Verbindung von Batteriezellenanschlussfahnen einer Batterieanordnung in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen. Bei bestimmten Ausführungsformen kann das beispielhafte Verfahren 300 von einem Teststeuerungssystem ausgeführt werden, das unter anderem ausgestaltet ist, um einen oder mehrere elektrische Ströme zu steuern und/oder zu liefern, um eine oder mehrere Messungen (beispielsweise Spannungsmessungen) durchzuführen, um bestimmte Berechnungen auf der Grundlage der Messungen durchzuführen, um die Qualität einer elektrischen Verbindung auf der Grundlage derselben zu ermitteln, und/oder um andere Aspekte der hier offenbarten Systeme und Verfahren auszuführen.
Bei 302 kann das Verfahren 300 beginnen. Bei 304 kann ein Strom über eine Zellengruppe einer Batterieanordnung mit mehreren Zellen hinweg geliefert werden. Bei bestimmten Ausführungsformen kann der Strom über eine oder mehrere Anschlussfahnengruppen geliefert werden, die der Zellengruppe zugeordnet sind. Bei 306 kann ein Spannungsabfall über die Zellengruppe hinweg in Ansprechen auf den gelieferten Strom gemessen werden.
Bei 308 kann festgestellt werden, ob ein gemessener Innenwiderstand der Zellengruppe, der auf der Grundlage des gemessenen Spannungsabfalls berechnet wurde, von einem Referenz-Innenwiderstand um einen bestimmten Toleranzschwellenwertbetrag abweicht. Bei bestimmten Ausführungsform kann festgestellt werden, wenn der gemessene Innenwiderstand von dem Referenz-Innenwiderstand um mehr als den Schwellenwertbetrag abweicht, dass eine elektrische Verbindung, die der Zellengruppe zugeordnet ist, eine nicht akzeptable Qualität aufweist und/oder nicht korrekt ausgebildet worden ist. In einem derartigen Fall kann das Verfahren 300 zu 318 weitergehen, bei dem eine Anzeige an einen Benutzer und/oder an ein anderes System über eine nicht akzeptable elektrische Verbindung bereitgestellt werden kann. In anderen Ausführungsformen kann ein Fertigungsprozess auf der Grundlage der Feststellung justiert werden (z. B. ein Prozess, der der Schaffung und/oder Ausbildung der elektrischen Verbindung zugeordnet ist). Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen ein Prozesswerkzeug, das verwendet wird, um die elektrische Verbindung als Teil des Fertigungsprozesses auszubilden, neu ausgerichtet werden, bestimmte seiner Verarbeitungsparameter können justiert werden und/oder es kann verhindert werden, dass es zusätzliche elektrische Verbindungen ausbildet, bis es gewartet worden ist.
Wenn der gemessene Innenwiderstand von dem Referenz-Innenwiderstand nicht um mehr als den Schwellenwertbetrag abweicht, kann das Verfahren 300 zu 310 weitergehen. Bei bestimmten Ausführungsformen kann eine derartige Feststellung anzeigen, dass eine korrekte Anzahl einzelner Zellen in einer Zellengruppe elektrisch verbunden worden ist. Bei 310 kann ein Strom über eine Anschlussfahnengruppe der Zellengruppe und/oder einen zugehörigen gemeinsamen Bus hinweg geliefert werden. Bei 312 kann eine Spannung über die Anschlussfahnengruppe und/oder den zugehörigen gemeinsamen Bus hinweg gemessen werden.
Bei 314 kann festgestellt werden, ob ein über die Anschlussfahnengruppe und/oder den zugehörigen gemeinsamen Bus hinweg gemessener Widerstand, der auf der Grundlage der gemessenen Spannung ermittelt wurde, innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt. In einigen Ausführungsformen kann der Bereich durch einen bestimmten minimalen Widerstand und einen vorbestimmten maximalen Widerstand definiert sein. Wenn der über die Anschlussfahnengruppe und/oder den zugehörigen gemeinsamen Bus hinweg gemessene Widerstand innerhalb des Bereichs liegt, kann das Verfahren 300 zu 316 weitergehen, bei dem eine Anzeige an einen Benutzer und/oder an ein anderes System über eine akzeptable elektrische Verbindung bereitgestellt werden kann. Wenn der über die Anschlussfahnengruppe und/oder den zugehörigen gemeinsamen Bus hinweg gemessene Widerstand den Bereich überschreitet, kann das Verfahren 300 zu 318 weitergehen, bei dem eine Anzeige an einen Benutzer und/oder an ein anderes System über eine nicht akzeptable elektrische Verbindung bereitgestellt werden kann. Bei weiteren Ausführungsformen kann ein Fertigungsprozess auf der Grundlage einer derartigen Feststellung justiert werden. Beispielsweise kann bei einigen Ausführungsformen ein Prozesswerkzeug, das zum Ausbilden der elektrischen Verbindung als Teil des Fertigungsprozesses verwendet wird, neu ausgerichtet werden, bestimmte seiner Verarbeitungsparameter können justiert werden und/oder es kann daran gehindert werden, zusätzliche elektrische Verbindungen auszubilden, bis es gewartet worden ist.
In anderen Ausführungsformen kann das Verfahren 300 ferner, wenn der über die Anschlussfahnengruppe und/oder den zugehörigen gemeinsamen Bus hinweg gemessene Widerstand kleiner als der vorbestimmte minimale Widerstand ist, umfassen, dass eine Anzeige an einen Benutzer und/oder an ein anderes System über einen Test- und/oder einen Messfehler bereitgestellt wird. Das Verfahren 300 kann weitergehen, um bei 320 zu enden.
4 veranschaulicht eine Ansicht eines Teils eines mechanischen Testkopfs 400 in einer geöffneten Konfiguration zur Verwendung in Verbindung mit den offenbarten Systemen und Verfahren in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen. 5 veranschaulicht eine Ansicht eines Teils des mechanischen Testkopfs 400 in einer geschlossenen Konfiguration zur Verwendung in Verbindung mit den offenbarten Systemen und Verfahren in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen.
Der mechanische Testkopf 400 kann mit einem Teststeuerungssystem 404 in Verbindung stehen, das ausgestaltet ist, um die Arbeitsweise des mechanischen Testkopfs 400 zumindest teilweise zu steuern und/oder um eine oder mehrere Ermittlungen der Qualität einer elektrischen Verbindung in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen auszuführen. Das Teststeuerungssystem 404 kann unter anderem ein oder mehrere Spannungsmessgeräte und/oder Stromquellen umfassen, die zur Verwendung in Verbindung mit dem Ermitteln der Qualität einer elektrischen Verbindung in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen ausgestaltet sind.
In einigen Ausführungsformen kann der Testkopf 400 einen oder mehrere Kämme 402a, 402b umfassen, die ausgestaltet sind, um entgegengesetzte Seiten einer Anschlussfahnengruppe 114 während Test- und/oder Messoperationen elektrisch zu kontaktieren, wenn sich der Testkopf in einer geschlossenen Konfiguration befindet (wie beispielsweise in Verbindung mit 5 veranschaulicht ist). In bestimmten Ausführungsformen beispielsweise kann der eine oder können die mehreren Kämme 402a, 402b ausgestaltet sein, um Kontaktpunkte zum Liefern eines elektrischen Stroms über die Anschlussfahnengruppe 114 hinweg und/oder über eine Zellengruppe hinweg, die der Anschlussfahnengruppe 114 zugeordnet ist, bereitzustellen. In weiteren Ausführungsformen kann der eine oder können die mehreren Kämme 402a, 402b ausgestaltet sein, um Kontaktpunkte zum Messen einer oder mehrerer Spannungen über die Anschlussfahnengruppe hinweg und/oder über eine Zellengruppe hinweg, die der Anschlussfahnengruppe 114 zugeordnet ist, bereitzustellen.
In bestimmten Ausführungsformen können sich die Kämme 402a, 402b, wenn der mechanische Testkopf 400 relativ zu einer oder mehreren Anschlussfahnengruppen 114 und/oder zugehörigen (nicht gezeigten) gemeinsamen Bussen positioniert ist, in eine horizontale Richtung schließen, um entgegengesetzte Seiten der Anschlussfahnengruppe 114 und/oder einer zugehörigen gemeinsamen Busanordnung elektrisch zu kontaktieren, wie in 5 veranschaulicht ist. In einigen Ausführungsformen kann diese Operation durch ein zweistufiges bidirektionales Gestängesystem erreicht werden, das ausgestaltet ist, um eine vertikale Bewegung in eine vertikale und horizontale Aktion umzusetzen. Wenn der Testkopf 400 beispielsweise relativ zu der Anschlussfahnengruppe 114 abgesenkt wird, können sich die Kämme 402a, 402b in horizontale Richtung schließen, um einen elektrischen Kontakt mit entgegengesetzten Seiten der Anschlussfahnengruppe 114 und/oder einer zugehörigen gemeinsamen Busanordnung herzustellen. In bestimmten Ausführungsformen kann eine derartige Operation die Ausrichtung des Testkopfs 400 relativ zu der Anschlussfahnengruppe 114 verbessern und/oder einen bestimmten Grad an Fehlausrichtung ermöglichen, ohne die Leistung des Testkopfs 400 signifikant zu beeinträchtigen.
6 veranschaulicht ein beispielhaftes System 600 zum Implementieren bestimmter Ausführungsformen der hier offenbarten Systeme und Verfahren. Bei bestimmten Ausführungsformen kann das Computersystem 600 ein Personalcomputersystem, ein Servercomputersystem, ein Teststeuerungssystem und/oder eine beliebige andere Art von System sein, das zum Implementierten der offenbarten Systeme und Verfahren geeignet ist. Bei weiteren Ausführungsformen kann das Computersystem 600 ein beliebiges tragbares elektronisches Computersystem oder eine beliebige elektronische Vorrichtung sein, die beispielsweise einen Notebookcomputer, ein Smartphone und/oder einen Tablet-Computer umfasst.
Wie dargestellt kann das Computersystem 600 unter anderem einen oder mehrere Prozessoren 602, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (”RAM”) 604, eine Kommunikationsschnittstelle 606, eine Benutzerschnittstelle 608, eine Mess- und/oder Testschnittstelle 616, die ausgestaltet ist, um einen oder mehrere elektrische Ströme zu liefern und/oder um eine oder mehrere Spannungen zu messen, und ein nicht vorübergehendes computerlesbares Speichermedium 610 enthalten. Der Prozessor 602, das RAM 604, die Kommunikationsschnittstelle 606, die Benutzerschnittstelle 608, die Mess- und/oder Testschnittstelle 616 und das computerlesbare Speichermedium 610 können über einen gemeinsamen Datenbus 612 miteinander kommunikationstechnisch gekoppelt sein. In einigen Ausführungsformen können die verschiedenen Komponenten des Computersystems 600 unter Verwendung von Hardware, Software, Firmware und/oder einer beliebigen Kombination daraus implementiert sein.
Die Benutzerschnittstelle 608 kann eine beliebige Anzahl von Vorrichtungen enthalten, die es einem Benutzer ermöglichen, mit dem Computersystem 600 zu interagieren. Beispielsweise kann die Benutzerschnittstelle 608 verwendet werden, um eine interaktive Schnittstelle für einen Benutzer anzuzeigen. Die Benutzerschnittstelle 608 kann ein separates Schnittstellensystem sein, das mit dem Computersystem 600 kommunikationstechnisch gekoppelt ist, oder sie kann alternativ ein integriertes System sein, etwa eine Anzeigeschnittstelle für einen Laptop oder eine andere ähnliche Vorrichtung. Bei bestimmten Ausführungsformen kann die Benutzerschnittstelle 608 auf einer Anzeige mit einem berührungsempfindlichen Bildschirm erzeugt werden. Die Benutzerschnittstelle 608 kann außerdem eine beliebige Anzahl anderer Eingabevorrichtungen enthalten, die beispielsweise eine Tastatur, einen Trackball und/oder Zeigervorrichtungen umfassen.
Die Kommunikationsschnittstelle 606 kann eine beliebige Schnittstelle sein, die in der Lage ist, mit anderen Computersystemen, peripheren Vorrichtungen und/oder anderen Geräten zu kommunizieren, die mit dem Computersystem 600 kommunikationstechnisch gekoppelt sind. Zum Beispiel kann die Kommunikationsschnittstelle 606 ermöglichen, dass das Computersystem 600 mit anderen Computersystemen kommuniziert (z. B. mit Computersystemen, die mit externen Datenbanken und/oder dem Internet verbunden sind), wodurch das Senden an sowie das Empfangen von Daten von derartigen Systemen ermöglicht wird. Die Kommunikationsschnittstelle 606 kann unter anderem ein Modem, ein Satelliten-Datenübertragungssystem, eine Ethernet-Karte und/oder eine beliebige andere geeignete Vorrichtung umfassen, die ermöglicht, dass das Computersystem 600 sich mit Datenbanken und Netzwerken wie etwa LANs, MANs, WANs und dem Internet verbindet.
Der Prozessor 602 kann einen oder mehrere universelle Prozessoren, anwendungsspezifische Prozessoren, programmierbare Mikroprozessoren, Mikrocontroller, digitale Signalprozessoren, FPGAs, andere kundenspezifische oder programmierbare Verarbeitungsvorrichtungen und/oder beliebige andere Vorrichtungen oder eine Anordnung von Vorrichtungen umfassen, die zum Implementieren der hier offenbarten Systeme und Verfahren in der Lage sind.
Der Prozessor 602 kann ausgestaltet sein, um computerlesbare Anweisungen auszuführen, die in dem nicht vorübergehenden computerlesbaren Speichermedium 610 gespeichert sind. Das computerlesbare Speichermedium 610 kann nach Wunsch andere Daten oder Informationen speichern. In einigen Ausführungsformen können die computerlesbaren Anweisungen von einem Computer ausführbare funktionale Module 614 enthalten. Zum Beispiel können die computerlesbaren Anweisungen ein oder mehrere funktionale Module enthalten, die ausgestaltet sind, um die gesamte oder einen Teil der Funktionalität der vorstehend beschriebenen Systeme und Verfahren zu implementieren. Spezielle funktionale Modelle, die in dem computerlesbaren Speichermedium 610 gespeichert sein können, können ein Modul enthalten, das ausgestaltet ist, um eine Stromquelle zu steuern, ein Modul, das ausgestaltet ist, um eine oder mehrere Spannungen zu messen, ein Modul, das ausgestaltet ist, um einen oder mehrere gemessene Widerstände zu bestimmen, ein Modul, das ausgestaltet ist, um Ermittlungen der Qualität einer elektrischen Verbindung in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen auszuführen, und/oder ein oder mehrere beliebige andere Module, die ausgestaltet sind, um die hier offenbarten Systeme und Verfahren zu implementieren.
Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können unabhängig von der Programmiersprache implementiert werden, die verwendet wurde, um die computerlesbaren Anweisungen zu erzeugen, und/oder unabhängig von einem beliebigen Betriebssystem, das auf dem Computersystem 600 läuft. Zum Beispiel können die computerlesbaren Anweisungen in einer beliebigen geeigneten Programmiersprache geschrieben sein, wobei Beispiele dafür C, C++, Visual C++ und/oder Visual Basic, Java, Perl oder eine beliebige andere geeignete Programmiersprache umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind. Ferner können die computerlesbaren Anweisungen und/oder die funktionalen Module in der Form einer Sammlung von separaten Programmen oder Modulen und/oder eines Programmmoduls innerhalb eines größeren Programms oder eines Abschnitts eines Programmmoduls vorliegen. Das Verarbeiten von Daten durch das Computersystem 600 kann in Ansprechen auf Benutzerbefehle, auf Ergebnisse einer vorherigen Verarbeitung oder auf eine Anforderung, die von einer anderen Verarbeitungsmaschine gestellt wurde, erfolgen. Es ist festzustellen, dass das Computersystem 600 ein beliebiges geeignetes Betriebssystem verwenden kann, welches beispielsweise Unix, DOS, Android, Symbian, Windows, iOS, OSX, Linux und/oder dergleichen umfasst.
Obwohl das Vorstehende der Klarheit halber in einigem Detail beschrieben worden ist, ist festzustellen, dass bestimmte Veränderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne von den Prinzipien desselben abzuweichen. Es wird erwähnt, dass es viele alternative Wege zum Implementieren sowohl der Prozesse als auch der Systeme gibt, die hier beschrieben sind. Folglich müssen die vorliegenden Ausführungsformen als Veranschaulichung und nicht als Einschränkung aufgefasst werden und die Erfindung darf nicht auf die hier angegebenen Details beschränkt werden, sondern sie kann innerhalb des Umfangs und der Äquivalente der beigefügten Ansprüche modifiziert werden.
Die vorstehende Beschreibung wurde mit Bezug auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben. Der Fachmann auf dem Gebiet wird jedoch feststellen, dass verschiedene Modifikationen und Veränderungen durchgeführt werden können, ohne den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu verlassen. Beispielsweise können verschiedene Arbeitsschritte sowie Komponenten zum Ausführen von Arbeitsschritten in Abhängigkeit von der speziellen Anwendung oder bei Berücksichtigung einer beliebigen Anzahl von Kostenfunktionen, die mit dem Betrieb des Systems verbunden sind, auf alternative Weisen implementiert werden. Folglich kann ein beliebiger oder können mehrere der Schritte gelöscht, modifiziert oder mit anderen Schritten kombiniert werden. Ferner soll diese Offenbarung in einem veranschaulichenden statt einem restriktiven Sinn betrachtet werden und alle derartigen Modifikationen sollen im Umfang derselben enthalten sein. Auf gleiche Weise wurden Nutzen, andere Vorteile und Lösungen für Probleme vorstehend im Hinblick auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben. Jedoch dürfen Nutzen, Vorteile, Lösungen für Probleme und beliebige Elemente, die bewirken können, dass ein beliebiger Nutzen, ein beliebiger Vorteil oder eine beliebige Lösung auftritt oder deutlicher hervorgehoben wird, nicht als kritisches, notwendiges oder wesentliches Merkmal oder Element aufgefasst werden.
Die Begriffe ”umfasst” und ”enthält” und beliebige andere Variationen derselben sollen, so wie sie hier verwendet werden, eine nicht ausschließende Inklusion abdecken, so dass ein Prozess, ein Verfahren, ein Artikel oder eine Vorrichtung, der/die/das eine Liste von Elementen umfasst, nicht nur diese Elemente enthält sondern auch andere Elemente enthalten kann, die nicht explizit aufgeführt sind oder für einen derartigen Prozess, ein derartiges Verfahren, ein derartiges System, einen derartigen Artikel oder eine derartige Vorrichtung inhärent sind. Außerdem sind die Begriffe ”gekoppelt”, ”koppeln” und beliebige andere Variationen desselben, so wie sie hier verwendet werden, zum Abdecken einer physikalischen Verbindung, einer elektrischen Verbindung, einer magnetischen Verbindung, einer optischen Verbindung, einer Kommunikationsverbindung, einer funktionalen Verbindung und/oder einer beliebigen anderen Verbindung gedacht.
Der Fachmann auf dem Gebiet wird feststellen, dass viele Veränderungen an den Details der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen durchgeführt werden können, ohne von den zugrundeliegenden Prinzipien der Erfindung abzuweichen. Der Umfang der vorliegenden Erfindung soll daher nur durch die folgenden Ansprüche bestimmt sein.

Claims

Verfahren zum Ermitteln einer Qualität einer Verbindung von Batteriezellenanschlussfahnen, das umfasst, dass: ein erster elektrischer Strom zwischen einer ersten Anschlussfahnengruppe und einer zweiten Anschlussfahnengruppe geliefert wird, wobei die erste Anschlussfahnengruppe eine Vielzahl erster Anschlussfahnen von einer Vielzahl von Batteriezellen einer Zellengruppe umfasst und die zweite Anschlussfahnengruppe eine Vielzahl zweiter Anschlussfahnen von der Vielzahl von Batteriezellen der Zellengruppe umfasst; ein erster Spannungsabfall zwischen der ersten Anschlussfahnengruppe und der zweiten Anschlussfahnengruppe gemessen wird; ein gemessener Zellengruppenwiderstand zumindest teilweise auf der Grundlage des gemessenen ersten Spannungsabfalls ermittelt wird; und der gemessene Zellengruppenwiderstand mit einem Referenz-Zellengruppenwiderstand verglichen wird; und ein Ergebnis des Vergleichs ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ergebnis umfasst: eine Anzeige einer ersten akzeptablen Verbindung, wenn der gemessene Zellengruppenwiderstand von dem Referenz-Zellengruppenwiderstand um nicht mehr als einen Schwellenwertbetrag abweicht; und eine Anzeige einer ersten nicht akzeptablen Verbindung, wenn der gemessene Zellengruppenwiderstand von dem Referenz-Zellengruppenwiderstand um mehr als den Schwellenwertbetrag abweicht.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schwellenwertbetrag einem gemessenen Zellengruppenwiderstand zugeordnet ist, der einer Bedingung zugeordnet ist, bei der mindestens eine Anschlussfahne der Vielzahl der ersten Anschlussfahnen oder der Vielzahl der zweiten Anschlussfahnen nicht korrekt verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln des gemessenen Zellengruppenwiderstands ferner auf einer Leerlaufspannung der Zellengruppe und auf dem ersten elektrischen Strom beruht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner umfasst, dass der Referenz-Zellengruppenwiderstand bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner umfasst, dass: ein zweiter elektrischer Strom zwischen der ersten Anschlussfahnengruppe und einem zugehörigen gemeinsamen Bus geliefert wird; ein zweiter Spannungsabfall zwischen der ersten Anschlussfahnengruppe und dem zugehörigen gemeinsamen Bus gemessen wird; ein Verbindungswiderstand auf der Grundlage des zweiten Spannungsabfalls und des zweiten elektrischen Stroms ermittelt wird; und eine Qualität einer elektrischen Verbindung zwischen der ersten Anschlussfahnengruppe und dem gemeinsamen Bus auf der Grundlage des Verbindungswiderstands ermittelt wird.
Verfahren zum Ermitteln einer Qualität einer Verbindung von Batteriezellenanschlussfahnen, das umfasst, dass: ein erster gemeinsamer Bus mit einer ersten Anschlussfahnengruppe verbunden wird, die eine erste Vielzahl von Anschlussfahnen einer Vielzahl von Batteriezellen einer Zellengruppe umfasst; ein zweiter gemeinsamer Bus mit einer zweiten Anschlussfahnengruppe verbunden wird, die eine zweite Vielzahl von Anschlussfahnen der Vielzahl von Batteriezellen der Zellengruppe umfasst; ein elektrischer Strom zwischen dem ersten gemeinsamen Bus und dem zweiten gemeinsamen Bus geliefert wird; der elektrische Strom zwischen dem ersten gemeinsamen Bus und dem zweiten gemeinsamen Bus gemessen wird; ein erster Spannungsabfall über die Zellengruppe hinweg gemessen wird; ein zweiter Spannungsabfall zwischen der ersten Anschlussfahnengruppe und dem ersten gemeinsamen Bus gemessen wird; ein dritter Spannungsabfall zwischen der zweiten Anschlussfahnengruppe und dem zweiten gemeinsamen Bus gemessen wird; ein erster Verbindungswiderstand einer ersten Verbindung zwischen der ersten Anschlussfahnengruppe und dem ersten gemeinsamen Bus zumindest teilweise auf der Grundlage des zweiten Spannungsabfalls und des elektrischen Stroms ermittelt wird; ein zweiter Verbindungswiderstand einer zweiten Verbindung zwischen der zweiten Anschlussfahnengruppe und dem zweiten gemeinsamen Bus zumindest teilweise auf der Grundlage des dritten Spannungsabfalls und des elektrischen Stroms ermittelt wird; und ein gemessener Zellengruppenwiderstand zumindest teilweise auf der Grundlage des ersten Spannungsabfalls und des elektrischen Stroms ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der elektrische Strom, der erste Spannungsabfall, der zweite Spannungsabfall und der dritte Spannungsabfall im Wesentlichen gleichzeitig gemessen werden.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der erste Spannungsabfall zwischen der ersten Anschlussfahnengruppe und der zweiten Anschlussfahnengruppe gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der erste Spannungsabfall zwischen dem ersten gemeinsamen Bus und dem zweiten gemeinsamen Bus gemessen wird.