DE112011101892T5

DE112011101892T5 - Akku-Satz-Wartung für elektrische Fahrzeuge

Info

Publication number: DE112011101892T5
Application number: DE112011101892T
Authority: DE
Inventors: Kevin I. Bertness
Original assignee: Midtronics Inc
Current assignee: Midtronics Inc
Priority date: 2010-06-03
Filing date: 2011-06-03
Publication date: 2013-03-21
Also published as: WO2011153419A2; WO2011153419A3; KR20130030766A; US20180306867A1; JP5829681B2; US20140117997A1; JP2013535073A; JP6049834B2; JP2016029664A; US11650259B2; US20110300416A1

Abstract

Ein Verfahren und Gerät (200) für das Reparieren oder Testen eines Batterie- bzw. Akku-Satzes (102) aus einem elektrischen Fahrzeug (100) beinhaltet das Entfernen des Akku-Satzes (102) aus dem Fahrzeug (100). Akku-Tests werden an wenigstens einigen aus der Vielzahl der Akkus (140) durchgeführt, und Akku-Testergebnisse für jeden der Akkus (140), welcher getestet ist, werden erhalten. Eine Ladestation (350) ist konfiguriert, um wenigstens zwei unterschiedliche Arten von Akkus (140) aufzunehmen. Die Ladestation (350) beinhaltet Anschlussglieder (360), um elektrisch die Schaltung (352) einer Akku-Wartungseinrichtung (200) an den Akku (140) zu koppeln.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Fahrzeuge derjenigen Typen, bei welchen Batterie- bzw. Akku-Sätze für das Speichern von Elektrizität benutzt werden. Spezieller ausgedrückt, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Wartung derartiger Akku-Sätze.
Herkömmlicherweise haben Automobilfahrzeuge interne Verbrennungsmaschinen als ihre Leistungsquelle benutzt. Mineralöl bzw. Rohbenzin als eine Quelle der Leistung. Jedoch finden Fahrzeuge, welche auch Energie in Akkus speichern, eine weite Verbreitung. Ein derartiges Fahrzeug kann einen erhöhten Brennstoffwirkungsgrad liefern und kann betrieben werden, indem alternative Energiequellen benutzt werden.
Einige Arten von elektrischen Fahrzeugen werden vollständig unter Benutzung von elektrischen Motoren und von Elektrizität angetrieben. Andere Arten von elektrischen Fahrzeugen beinhalten eine interne Verbrennungsmaschine. Die interne Verbrennungsmaschine kann benutzt werden, um Elektrizität zu erzeugen und die Leistung zu ergänzen, welche durch den elektrischen Motor geliefert wird. Diese Arten von Fahrzeugen werden als ”hybrid”-elektrische Fahrzeuge bezeichnet.
Der Betrieb eines elektrischen Fahrzeugs erfordert eine Quelle für die Elektrizität. Typischerweise speichern elektrische Fahrzeug die Elektrizität in großen Akku-Sätzen, welche aus einer Vielzahl von Akkus bestehen. Diese Akkus können durch eine Anzahl von einzelnen Zellen gebildet sein oder können selbst einzelne Zellen sein, abhängig von der Konfiguration des Akkus und des Akku-Satzes. Die Sätze sind groß, und ein Austausch kann teuer sein.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Verfahren und ein Gerät für das Reparieren oder Testen eines benutzten Akku-Satzes aus einem elektrischen Fahrzeug beinhaltet das Entfernen des Akkusatzes von dem Fahrzeug. Die Akku-Tests werden an wenigstens einem aus der Vielzahl der Akkus durchgeführt, und die Akku-Testergebnisse für jeden der Akkus, welcher getestet wird, werden erhalten. Eine Ladestation ist konfiguriert, um wenigstens zwei unterschiedliche Arten von Akkus aufzunehmen. Die Ladestation beinhaltet Anschlussglieder, um die Schaltung eines Akkus-Testgliedes mit dem Akku elektrisch zu koppeln.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild eines elektrischen Fahrzeugs.
2 ist eine vereinfachte schematische Zeichnung eines Akku-Satzes für den Gebrauch in dem elektrischen Fahrzeug der 1.
3 ist ein Blockschaltbild einer Einrichtung entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Einrichtung für den Gebrauch beim Auswählen von Akkus für den Gebrauch für das Sanieren eines Akku-Satzes.
5 stellt eine Datenbank dar, welche in 3 und 4 gezeigt wird.
6 ist ein Ablaufdiagramm, welches die Schritte für den Gebrauch beim Generalüberholen eines Akku-Satzes zeigt.
7 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild, welches eine Diagnoseeinrichtung zeigt, wobei eine Ladestation beinhaltet ist, welche konfiguriert ist, um den Akku aufzunehmen.
8 zeigt Graphen der Spannung und des Stromes in Abhängigkeit vom Laden eines Akkus.
9 zeigt Graphen der Spannung und des Stromes in Abhängigkeit von dem Entladen eines Akkus.
10 ist eine perspektivische Ansicht von vorne einer Konfiguration eines elektrischen Fahrzeug-Akkus.
11 ist eine perspektivische Ansicht von vorne einer anderen Konfiguration eines elektrischen Fahrzeug-Akkus.
12A ist eine perspektivische Ansicht von vorne, und 12B ist eine perspektivische Ansicht von hinten einer Konfiguration eines hybridelektrischen Fahrzeug-Akkus.
13A ist eine perspektivische Ansicht von vorne, und 13B eine perspektivische Ansicht von hinten einer anderen Konfiguration eines hybridelektrischen Fahrzeug-Akkus.
14 ist eine schematische Zeichnung, welche die Schaltung der Polaritätsumkehr für den Gebrauch beim Anschließen an einen Akku zeigt.
15 ist eine perspektivische Ansicht, welche den elektrischen Fahrzeug-Akku umschlossen in einer Ladestation zeigt.
16 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Akku der 15 zeigt, platziert in der Ladestation.
17 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Akku der 16 zeigt, platziert in der Ladestation.
18 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine Ladestation mit einer Abdeckung in der geschlossenen Position zeigt.
19 ist eine Ansicht mit weggeschnittener Oberseite der Ladestation der 15.
20 ist eine perspektivische Ansicht eines hybridelektrischen Fahrzeug-Akkus, welcher einer Ladestation gegenüberliegt.
21 ist eine perspektivische Ansicht eines Akkus, welcher in der Ladestation der 20 positioniert ist.
22 ist eine perspektivische Ansicht eines Akkus, welcher in der Ladestation der 20 gesichert ist.
23 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Ladestation der 20 zeigt, welche eine Abdeckung in der geschlossenen Position besitzt.
24 ist eine Seitenquerschnittsansicht der Ladestation der 20.
25 ist eine perspektivische Ansicht, welche elektrische Anschlüsse der 20 zeigt.
26 ist eine Ansicht von oben des Akkus, welcher in einer Ladestation der 20 platziert ist.
27 ist eine Ansicht von oben, welche den Akku zeigt, welcher in der Ladestation der 20 gesichert ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERLÄUTERNDEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Wie in dem Hintergrundabschnitt diskutiert, sind Akku-Sätze, welche bei elektrischen Fahrzeugen benutzt werden, in der Lage, große Beträge an Energie zu speichern. Die Akku-Sätze sind groß und schwierig zu handhaben und zu testen, aufgrund der vorliegenden hohen Spannungen. Außerdem sind die Akku-Sätze teuer. In einem Gesichtspunkt erkennt die vorliegende Anmeldung, dass ein einzelner schlechter Akku innerhalb des Akku-Satzes die Fähigkeiten des gesamten Akku-Satzes reduzieren kann. Ein schlechter Akku oder (Akkus) können den Betrag an Energie reduzieren, welche der Akku-Satz speichern kann, die Rate reduzieren, mit welcher der Akku-Satz wiederaufgeladen werden kann, und andere Akkus dazu bringen, dass sie sich innerhalb des Akku-Satzes frühzeitig entleeren.
In einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Akku-Satz von dem elektrischen Fahrzeug entfernt, wodurch eine Wartung an ihm durchgeführt werden kann. Spezieller ausgedrückt, einzelne Akkus des Satzes werden getestet. Ein überholter Akku-Satz wird hergestellt, indem ein neuer Satz von Akkus präpariert wird, um ihn für das Erzeugen eines überholten Akku-Satzes zu gebrauchen. Der neue Satz von Akkus wird aus benutzten Akkus von zuvor benutztem(n) Akku-Satz(Sätzen) gebildet, zusammen mit einer oder mehreren zusätzlichen Akkus. Der Satz von Akkus, welche benutzt werden, um den überholten Akku-Satz zu bilden, wird ausgewählt, so dass er wenigstens ein Testergebnis besitzt, welches ähnlich zu den anderen ist. Der überholte Akku-Satz kann dann in einem elektrischen Fahrzeug platziert werden und kann als eine Energiequelle für das Fahrzeug benutzt werden.
1 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild eines elektrischen Fahrzeuges 100. Das elektrische Fahrzeug 100 kann konfiguriert sein, um alleine basierend auf elektrischer Leistung bzw. Energie betrieben zu werden, oder kann eine interne Verbrennungsmaschine beinhalten. Das Fahrzeug 100 beinhaltet einen Akku-Satz 102 und wenigstens einen elektrischen Motor 104. Die Fahrzeugelektronik und das Steuersystem 106 sind an den Akku-Satz und den elektrischen Motor gekoppelt und sind konfiguriert, um deren Betrieb zu steuern. Die Räder 110 des Fahrzeugs 100 sind konfiguriert, um das Fahrzeug in Antwort auf die mechanische Eingabe von einem elektrischen Motor 104 anzutreiben. Der elektrische Motor 104 arbeitet, indem er Energie nutzt, welche von dem Akku 102 gezogen wird. In einigen Konfigurationen kann ein regeneratives Bremssystem benutzt werden, in welchem eine Bremsenergie von den Rädern 110 durch den elektrischen Motor 104 oder eine andere Einrichtung rückgewonnen wird. Die rückgewonnene Energie kann genutzt werden, um den Akku-Satz 102 wiederaufzuladen.
1 zeigt auch optionale Komponenten des Fahrzeugs 100. Diese optionalen Komponenten gestatten, dass das Fahrzeug 100 als ein ”hybrides” Fahrzeug betrieben wird. Bei einer derartigen Konfiguration wird eine interne Verbrennungsmaschine 102 bereitgestellt, welche arbeitet, indem beispielsweise ein auf Rohöl basierender Kraftstoff 122 benutzt wird. Die Maschine 120 kann konfiguriert sein, um direkt mechanisch die Räder 110 und/oder einen elektrischen Generator 122 anzutreiben. Der elektrische Generator 122 kann konfiguriert sein, um den Akku-Satz 102 aufzuladen und/oder um elektrische Energie direkt an den elektrischen Motor 104 zu liefern.
Der Akku-Satz 102 ist eine kritische Komponente bzw. Bauteil des elektrischen Fahrzeugs 100. Der Betrieb des Akku-Satzes 102 wird den Wirkungsgrad des elektrischen Fahrzeugs, die gesamte Reichweite des Fahrzeugs, die Rate, wie häufig der Akku-Satz 102 geladen werden kann, und die Rate, wie häufig der Akku-Satz 102 entladen werden kann, bestimmen.
2 ist eine vereinfachte Zeichnung einer beispielhaften Konfiguration des Akku-Satzes 102. In 2 wird eine Vielzahl von einzelnen Akkus 140 gezeigt, welche in Reihe und parallel angeschlossen sind. Jeder der einzelnen Akkus 140 kann eine einzelne Zelle aufweisen oder kann viele Zellen aufweisen, welche in Reihe und/oder parallel verbunden sind. Diese können entfernbare Akku-Module sein, welche durch eine einzelne Zelle oder eine Gruppe von Zellen gebildet sind. Wenn die Elemente 140 eine Gruppe von Zellen sind, können in einigen Konfigurationen individuelle Anschlüsse innerhalb des Akkus verfügbar sein und entsprechend der Erfindung benutzt werden.
Während der Lebensdauer des Fahrzeugs 100 wird der Akku-Satz 102 sich mit der Zeit und durch den Gebrauch verschlechtern. Diese Verschlechterung kann allmählich sein oder sie kann schnell auftreten, basierend auf einem Fehler bzw. einem Ausfall eines Bauteils innerhalb des Satzes 102. Wenn ein derartiger Fehler auftritt oder wenn sich der Satz ausreichend verschlechtert hat, wird der gesamte Akku-Satz 102 typischerweise ersetzt bzw. erneuert. Der Akku-Satz 102 ist eine der primären Bauteile des elektrischen Fahrzeugs 100, und dessen Ersatz kann sehr teuer sein. In einem Gesichtspunkt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf das Durchführen der Wartung an dem Akku-Satz 102. Die Wartung kann durchgeführt werden, nachdem der Akku-Satz eine Störung aufweist, oder vor der Störung des Akku-Satzes.
In einem Gesichtspunkt beinhaltet die Erfindung das Erkennen, dass der Fehler, die Verschlechterung oder ein bevorstehender Fehler des Akku-Satzes 102 aufgrund des Fehlerauftretens oder des Verschlechterns einer oder mehrerer der einzelnen Akkus 140 innerhalb des Satzes 102 sein kann. In einem derartigen Fall kann der Akku-Satz 102 überholt werden oder auf andere Weise repariert werden, indem die fehlerbehafteten, die gestörten oder die verschlechterten Akkus 140 repariert werden und indem sie mit arbeitsbereiten Akkus 140 ersetzt werden. In einem anderen Gesichtspunkt beinhaltet die vorliegende Erfindung das Erkennen, dass das einfache Ersetzen eines fehlerhaften Akkus 140 in einem Akku-Satz 102 nicht die optimale Konfiguration für den reparierten oder überholten Akku-Satz 102 bereitstellt. Spezieller ausgedrückt, ein ”neuer” Akku 140, welcher benutzt wird, um einen ”schlechten” Akku 140 innerhalb des Akku-Satzes 102 zu ersetzen, wird einen Akku einführen, welcher nicht in Bezug auf die Akkus 140 in dem Satz 102 ausgeglichen ist. Dieser nicht ebenbürtige Akku 140 kann eine weitere Zerstörung in dem Akku-Satz 102 auslösen. Damit beinhaltet in einem Gesichtspunkt die vorliegende Erfindung das Auswählen von Akkus 140, welche eine ähnliche Charakteristik oder einen gemessenen Parameter für das Ersetzen schlechter Akkus 140 innerhalb eines Akku-Satzes 102 besitzen.
In einem Gesichtspunkt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren und ein Gerät bereit, in welchem die Akkus 140 für den Gebrauch in Akku-Sätzen 102 für das Ersetzen basierend auf gemessenen Parametern sortiert und ausgewählt werden. Die gemessenen Parameter können so ausgewählt werden, dass sie gegenseitig innerhalb eines gewünschten Bereiches in Übereinstimmung sind. Beispielhafte Parameter beinhalten statische bzw. feststehende Parameter, wobei eine statische Eigenschaft einer Akku gemessen wird, indem eine statische Funktion benutzt wird, ebenso wie dynamische Parameter, wobei eine Eigenschaft einer Akku gemessen wird, indem eine dynamische Funktion benutzt wird. Beispielhafte Parameter beinhalten dynamische Parameter, wie beispielsweise Leitfähigkeitswiderstand, Scheinleitwert, Impedanz etc. ebenso wie statische Äquivalente. Parameter, welche auf dem Lasttesten basieren, können auch angewendet werden. Andere beispielhafte Parameter beinhalten die Akku-Kapazität, den Akku-Ladezustand, die Akku-Spannung und andere.
3 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Akku-Satz-Wartungseinrichtung 200 für das Durchführen der Wartung an einem Akku-Satz 102. 3 zeigt ein Beispiel einer Akku-Testschaltung, in 3 wird eine Wartungseinrichtung 200 gezeigt, welche an einem Akku 140 angeschlossen ist, welcher einen positiven Anschluss 202 und einen negativen Anschluss 204 besitzt. Ein Anschluss 206 wird an dem Anschluss 202 bereitgestellt, und ein ähnliches Anschlussglied 208 wird an einem Anschluss 204 bereitgestellt. Die Anschlüsse 204 und 206 werden als Kelvin-Anschlüsse dargestellt, jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Über die Anschlüsse 106 und 108 hinweg ist eine treibende Funktion an den Akku 140 gekoppelt. Die treibende Funktion wendet ein Treiberfunktionssignal an dem Akku 140 an. Das Treiberfunktionssignal kann eine zeitabhängige Komponente besitzen und kann ein aktives Signal sein, wobei ein elektrisches Signal in den Akku eingefügt wird, oder kann ein passives Signal sein, wobei ein Strom aus dem Akku gezogen wird. Die Messschaltung 212 ist konfiguriert, um die Antwort des Akkus 140 auf das angewendete Treiberfunktionssignal aus der treibenden Funktion 210 zu messen. Die Messschaltung 212 stellt ein Messsignal für den Mikroprozessor 214 bereit. Der Mikroprozessor 214 arbeitet entsprechend zu Instruktionen, welche in dem Speicher 220 gespeichert sind. Der Speicher 220 kann auch konfiguriert sein, dass er Parameter beinhaltet, welche von dem Akku 140 gemessen sind. Eine Benutzer-Eingangs-/Ausgangsschaltung 220 wird für den Gebrauch durch einen Bediener bereitgestellt. Außerdem ist die Einrichtung 200 konfiguriert, um Daten in der Datenbank 220 zu speichern. Das Akkutesten kann optional entsprechend zu jeder gewünschten Technik durchgeführt werden.
Während des Betriebes ist die Einrichtung 200 in der Lage, einen Parameter des Akkus 140 über die Kelvin-Anschlüsse 206 und 208 zu messen. Beispielsweise kann eine treibende Funktion durch die Treiberfunktion 210 angewendet werden. Die Messschaltung 212 kann die Wirkung des angewendeten Treiberfunktionssignals an dem Akku 140 überwachen und in Antwort auf ein Ausgangssignal an den Mikroprozessor 124 liefern. Dieses kann benutzt werden, um einen dynamischen Parameter des Akkus, wie z. B. eine dynamische Leitfähigkeit etc., zu messen. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf dieses spezielle Testverfahren beschränkt, und andere Techniken können auch angewendet werden. Außerdem kann das Testen des Akkus 140 oder der Gruppe von Akkus 140 durchgeführt werden, indem Sensoren innerhalb des Akku-Satzes 102 angewendet werden. Bei einer derartigen Konfiguration kann das Testen durchgeführt werden, ohne den Akku-Satz 102 auseinanderzunehmen. Der Mikroprozessor 214 kann entsprechend zu Programmierinstruktionen betrieben werden, welche im Speicher 220 gespeichert sind. Der Speicher 220 kann auch Informationen durch den Mikroprozessor 214 speichern. Der Betrieb der Einrichtung 200 kann über eine Benutzer-I/O- bzw. -E/A-Schnittstelle 220 gesteuert werden, welche beispielsweise einen manuellen Eingang, wie z. B. ein Keyboard, und/oder einen Ausgang, wie z. B. ein Display, aufweisen kann. Wie nachfolgend in größerem Detail diskutiert wird, können die gemessenen Parameter des Akkus in einer Datenbank 222 für ein nachfolgendes Wiederaufrufen gespeichert werden.
4 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Akku-Auswahlsystems 250 entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Das Akku-Auswahlsystem 250 kann in der Einrichtung 200 eingebettet sein, welche in 3 gezeigt wird, oder kann ein getrenntes System sein. Das System 250 kann typischerweise in einem Computer oder einem Mikroprozessorsystem implementiert sein und ist konfiguriert, um auf Informationen von der Datenbank 222 zuzugreifen. Das System 250 beinhaltet ein Steuerglied 252, welches an die Datenbank 222 gekoppelt ist, und Akku-Auswahlkriterien 254. Das Steuerglied 252 untersucht die Akku-Parameter, welche in der Datenbank 222 gespeichert sind, basierend auf den Auswahlkriterien 254. Basierend auf dieser Untersuchung stellt das Steuerglied 252 ein Auswahlinformations-Ausgangssignal 255 bereit. Das Auswahlinformations-Ausgangssignal 255 stellt Informationen bereit, welche darauf bezogen sind, welche der Akkus, welche in der Datenbank 222 identifiziert sind, benutzt werden sollten, um einen überholten Akku-Satz 102 zu bilden. Das Auswahlinformations-Ausgangssignal 255 kann auch Informationen beinhalten, welche speziell darauf bezogen sind, wo in der physikalischen oder elektrischen Konfiguration des Akkus-Satzes 102 ein spezieller Akku 140 positioniert werden sollte. Eine Benutzer-E/A-Schnittstelle 256 wird auch bereitgestellt, welche einen physikalischen Eingang, wie z. B. ein Keypad, und/oder einen Ausgang, wie z. B. ein Display, beinhalten kann. Die Benutzer-E/A-Schnittstelle kann benutzt werden, um Instruktionen an das Steuerglied 252 zu liefern und einen Mechanismus für das Steuerglied 252 bereitzustellen, um ein Ausgangssignal für einen Betreiber zu liefern. Die Auswahlinformation 255, welche ausgegeben ist, kann über die Benutzer E/A-Schnittstelle 256 oder über eine andere Einrichtung geliefert werden. Außerdem können die Auswahlkriterien 254 aktualisiert werden, wie gewünscht. In einigen Konfigurationen kann das Steuerglied 252 auch konfiguriert sein, um die Daten innerhalb der Datenbank 222 zu modifizieren. Die Auswahlkriterien 254 und die Datenbank 222 können in einem Speicher implementiert sein, wie z. B. im Speicher 220, welcher in 3 gezeigt wird.
5 zeigt eine beispielhafte Konfiguration einer Datenbank 222. Die Datenbank 222 beinhaltet eine Anzahl von unterschiedlichen Feldern. Ein Akku-Identifizierfeld 224 wird benutzt, um Informationen zu speichern, welche einen Akku 140 identifiziert. Der Akku 140 kann ein Akku aus einem vorhandenen Akkusatz 102 sein, oder kann ein neuer Akku 140 sein. Wenigstens ein Akku-Parameter 226 gehört zu einem identifizierten Akku. Bei einigen Konfigurationen gehört mehr als ein Akku-Parameter 226 zu einem speziellen Akku 140.
Die Akku-Identifikation 224 kann entsprechend zu jeder Technik sein, welche Information liefern wird, welche benutzt werden kann, um einen Akku zu identifizieren. Dies kann beispielsweise eine Seriennummer oder Ähnliches beinhalten. Die Identifizierinformation kann während des Überholprozesses oder zu irgendeiner anderen Zeit geschaffen werden, z. B. während der Herstellung eines Akkus 140 oder eines Satzes 102. Diese Information kann manuell in die Datenbank 222 eingegeben werden, indem beispielsweise die Benutzer-E/A-Schnittstelle 220, welche in 3 gezeigt wird, oder die Benutzer-E/A-Schnittstelle 256 benutzt wird, welche in 4 gezeigt wird, oder kann in die Datenbank 222 eingegeben werden, indem stärker automatisierte Techniken, wie z. B. ein Barcode-Scanner, eine RFID-Kennzeichnung, etc. benutzt werden. Die Benutzer-E/A-Schnittstellen 220 und 256 können auch Eingänge aufweisen. Der Akku-Parameter 226 kann jede Information aufweisen, welche auf einen identifizierten Akku 140 bezogen ist. Die Information kann Information sein, welche über einen Akku–Test erhalten wird, oder kann Information sein, welche durch eine andere Einrichtung erhalten wird. Beispielsweise kann Information, welche sich auf das Alter des Akkus bezieht, Information, welche sich darauf bezieht, ob der Akku 140 von einem Akku-Satz 102 gekommen ist, in welchem ein Bediener irgendwelche Probleme identifiziert hat oder nicht, Herstellinformation, geographische Lageinformation, Information, welche sich auf einen Ort eines Akkus innerhalb des Akku-Satzes 102 bezieht, etc. benutzt werden. Beispiele anderer Parameter beinhalten Parameter, welche durch das Testen des Akkus gesammelt sind, welche z. B. die Temperatur etc. beinhalten. Diese Parameter können die Ergebnisse jeder Art von Akku-Test oder von Daten beinhalten, welche vor, während oder nach einem Test gemessen oder gesammelt werden, und sind nicht auf jene begrenzt, welche hier diskutiert wurden.
6 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild 30, welches in Schritten entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt wird. Die Schritte beginnen beim Startblock 302. Beim Block 304 werden die Akku-Parameter gesammelt, wie oben diskutiert wurde. Diese Akku-Parameter werden in der Datenbank 222 gespeichert und mit der Information verknüpft, welche einen jeweiligen Akku 140 identifiziert. Beim Block 306 werden die Auswahlkriterien 254 an den Daten angewendet, welche in der Datenbank 222 enthalten sind. Basierend auf den Auswahlkriterien beim Block 308 liefert das Steuerglied 352, welches in 4 gezeigt wird, das Auswahlinformations-Ausgangssignal 255, welches die überholte Akku-Satz-Information identifiziert, wie oben diskutiert.
Während des Betriebs des oben diskutierten Systems werden alle schlechten Akkus 140 innerhalb des Akku-Satzes 102 durch Testen identifiziert und von dem Akku-Satz entfernt. Dies kann erfordern, dass der Akku-Satz 102 geladen und entladen wird. Außerdem können verbleibende Akkus 140 in dem Akku-Satz 102 ebenso wie alle ersetzten Akkus 140 geladen oder entladen werden, so dass sie alle bei dem nahezu gleichen Ladezustand sind.
Die Akkus können über Anschlüsse an individuellen Punkten zwischen vielen Akkus getestet werden, während sie in dem Satz verbleiben. In einem anderen Beispiel werden die Akkus durch das Sammeln von Daten über einen internen Datenbaus des Fahrzeugs 100 getestet. Bei einem anderen Beispiel kann der gesamte Akku-Satz 102 getestet werden, indem ein bekannter Strom zu dem gesamten Satz 102 geliefert wird, oder zu einem Teilbereich des Satzes 102. Dieser Strom kann ein DC-Strom bzw. ein Gleichstrom sein, ein mit der Zeit variierender Gleichstrom, ein bipolarer Strom, ein unipolarer AC-Strom bzw. Wechselstrom, etc. Während der Strom angewendet wird, kann ein Akku 140 oder können Gruppen von Akkus 140 innerhalb des Akku-Satzes 102 überwacht werden. Dieses Überwachen kann durch Sensoren geschehen, welche innen in dem Akku-Satz 102 sind, oder über Sensoren, welche getrennt an dem Akku 102 angewendet werden. In einem anderen Beispiel werden individuelle Akkus von dem Satz entfernt und getestet.
Die vorliegende Erfindung beinhaltet das Erkennen, dass in einem Hochspannungsstrang der Akkus das einfache Ersetzen eines fehlerhaften Akkus 140 durch einen neuen Akku 140 keine optimale Lösung für das Überholen des Akku-Satzes 102 liefern kann. Dies ist deshalb so, da der Ersatz-Akku 140 außerhalb des Gleichgewichts gegenüber den anderen Akkus 140 in dem Akku-Satz 12 sein kann. Demnach ist es wünschenswert, dass die Akkus 140 in dem Akku-Satz 102 in einer derartigen Weise ausgeglichen sind, dass sie eine ähnliche Kapazität, einen ähnlichen Ladezustand, eine ähnliche Spannung, Impedanz, Leitfähigkeit oder einen anderen Parameter besitzen, abhängig von der Auswahl der Kriterien 254.
Die speziellen Auswahlkriterien 254 können wie gewünscht ausgewählt werden. Beispielsweise können die Auswahlkriterien 254 durch Testen vieler Akkus 140 über viele unterschiedliche Akku-Sätze 102 und durch Identifizieren bestimmt werden, welcher Parameter 226 oder welche Parameter 226 einen merklichen Einfluss besitzen, wenn sie ”außerhalb des Gleichgewichts” gegenüber anderen Akkus 140 innerhalb eines Akku-Satzes 102 sind, durch Identifizieren eines Bereiches von akzeptablen Werten eines speziellen Parameters 226, durch Identifizieren einer Zwischenbeziehung zwischen vielen Parametern 226 und/oder durch Identifizieren einer speziellen physikalischen oder elektrischen Konfiguration derartiger Akkus 140 innerhalb eines Akku-Satzes 102. Durch das Benutzen eines Belastungstests, als ein Beispiel, kann eine Gruppe von Akkus 140 völlig geladen werden und dann für eine Zeitperiode bei einer gewünschten Entladerate entladen werden. Die Spannung der Akkus 140 während oder folgend der Entladung kann gemessen werden. Die Akkus 140, welche eine Spannung besitzen, welche innerhalb eines ausgewählten Prozentsatzes der Spannung der anderen Akkus 140 ist, kann für den Gebrauch in einem überholten Akku-Satz 102 identifiziert werden. Dieser Auswahlprozess kann nur an Akkus 140 angewendet werden, welche benutzt werden, um fehlerhafte Akkus 140 innerhalb eines Akku-Satzes 102 zu ersetzen, oder kann an zusätzlichen Akkus 140 innerhalb des Akku-Satzes 102 angewendet werden, wobei alle Akkus 140 innerhalb eines speziellen Akku-Satzes 102 beinhaltet sind. Außerdem können die Akkus 140, welche benutzt werden, um fehlerhafte Akkus 140 zu ersetzen, selbst von anderen Akku-Sätzen 102 abgerufen werden, welche in dem Prozess der Überholung sind oder auf andere Weise auseinandergebaut werden. Die Ersatz-Akkus 140 können also neue oder anderenfalls unbenutzte Akkus 140 aufweisen. Der Akku 140, welche hier diskutiert wird, kann eine individuelle Zelle aufweisen oder kann viele Zellen oder Akkus aufweisen. Der Akku 140 und/oder die Zellen können entsprechend zu jeder geeigneten Akku-Technologie arbeiten. Die Datenbank 222, welche oben diskutiert wurde, kann in jedem geeigneten Datenbankformat implementiert werden. In einer Konfiguration kann die Datenbank 222 manuell implementiert werden. In einer anderen Konfiguration wird die Datenbank in einem Speicher gespeichert, z. B. einem Computerspeicher.
7 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild, welches ein Akku-Testglied 200 zeigt, welches eine Akku-Ladestation 350 beinhaltet. Das Testglied 200 beinhaltet eine Testschaltung 352, welche an eine Benutzer-E/A-Schnittstelle 220 gekoppelt ist. 7 stellt auch eine Fern-E/A-Verbindung 354 dar, für das Kommunizieren mit einem entfernten Ort, wie z. B. über ein Netz, zu einem zentralen Datensystem, zu anderen elektrischen Einrichtungen, zu einem entfernten Benutzer, etc. Ein optionaler Drucker 356 wird auch in 7 dargestellt und kann benutzt werden, um eine physikalische Hartkopie der Testergebnisse oder anderer Information bereitzustellen.
Die Testschaltung 352 ist an den Akku 350 über ein entfernbares Kabel 360 angeschlossen. Das Kabel 360 besitzt die Enden 362 und 364, welche jeweils in die Akku-Ladestation 350 und die Testschaltung 352 gesteckt sind. Der Akku 140 kann in der Ladestation 350 platziert werden, wobei Tests durch den Akku 140 durchgeführt werden können. Der Akku 140 wird dargestellt, dass er Akku-Anschlüsse 202 und 204 beinhaltet, welche an die Kelvin-Anschlüsse 106 und 208 in der Ladestation 350 angekoppelt sind. Diese können Kelvin-Anschlüsse oder einzelne Anschlüsse sein. Ein Mittelpunkt-Anschlussglied 370 wird auch dargestellt, welches es gestattet, dass ein Mittelpunkttest-Anschlussglied 372 an einem oder an mehreren Anschlüssen zwischen den Zellen oder Gruppen von Zellen innerhalb des Akkus angeschlossen wird bzw. werden.
Die Konfiguration, welche in 7 gezeigt wird, vereinfacht die technischen Erfordernisse des Anschließens eines Akkus an der Akku-Testschaltung. Das Benutzen einer individuellen Ladestation gestattet, dass der Akku einfach am Platz für das Testen ”eingerastet” werden kann. Die Ladestation kann eine schützende Gehäuseabdeckung und ein integriertes Sicherheitsschloss beinhalten, um den Bediener und die Schaltung während des Testens zu schützen. Die mechanische und/oder elektrische Polarität-Detektierung kann benutzt werden, wie dies nachfolgend in größerem Detail diskutiert wird. Das Kabel 360 kann auswechselbar sein, wenn es durch ausgedehnten Gebrauch abgenutzt ist. Zusätzlich können unterschiedliche Arten von Ladestationen unterschiedliche Arten von Akkus 140 benutzt werden und einfach an das Kabel 360 angeschlossen werden. Einige spezielle Arten von Ladestationen 350 können unterschiedliche Arten von Kabelverbindungen 360 benutzen. Dies gestattet, dass das spezielle Kabel leicht ausgetauscht und/oder in einen unterschiedlichen Typ von Ladestation 350 gesteckt werden kann. In einer Konfiguration repräsentiert das Kabel 370 eine Funkkommunikationsverbindung, wie z. B. eine RF-Verbindung, wobei BlueTooth, WIFI etc. benutzt werden können. In einer derartigen Konfiguration kann ein Teil der Testschaltung innerhalb der Ladestation 350 platziert sein, um gerichtete Spannungen abzutasten und/oder treibende Funktionen anzuwenden. Die entfernte E/A-Schnittstelle 350 kann dann in geeigneter Weise kommunizieren, wobei drahtlose oder verdrahtete Verbindungen, wie z. B. Ethernet, WIFI, etc. beinhaltet sind. Die Akku-Testschaltung 352 kann für das Testen, Entladen und Laden des Akkus 140 konfiguriert sein. Einige Tests oder die Akku-Wartung kann das Entladen oder Wiederaufladen ebenso wie das Testen des Akkus 140 erfordern.
In einer Konfiguration empfängt die Schaltung 352 Information bezüglich des Zustand des Ladens und/oder der Spannung der Akkus innerhalb eines Akku-Satzes. Ein Ersatz-Akku 140 wird dann an der Einrichtung 200 angeschlossen, und die Schaltung 352 justiert den Ladezustand und/oder die Spannung des Ersatz-Akkus 140, um näher mit dem Ladezustand und/oder der Spannung der anderen Akkus innerhalb des Satzes übereinzustimmen. Wie oben spezifiziert, können ähnliche Techniken benutzt werden, um den Ladezustand für alle Akkus innerhalb eines Akku-Satzes auszugleichen. Die Information bezüglich des Ladezustands und/oder der Spannung kann durch die Testschaltung durch eine Benutzer-E/A-Schnittstelle 220 oder durch eine Fern-E/A-Schnittstelle 354 empfangen werden. Beispielsweise kann die Information von dem Datenbus an Bord des Fahrzeugs, wie z. B. einem OBDII-Datenbus, oder über eine Funkverbindung, welche durch das Service-Personal eingegeben ist, empfangen werden. Der Ladezustand des Akkus kann bestimmt werden, indem eine ungefähre Beziehung zwischen der Spannung des Akkus und/oder dem Strom in/aus den/dem Akku und dem Ladezustand bestimmt wird. Andere Techniken können benutzt werden, wobei das Messen eines dynamischen Parameters, wie oben diskutiert, beinhaltet ist. Wenn ein Akku geladen wird, kann die Schaltung geladen werden, indem ein konstanter Strom benutzt wird, oder sie kann in einem konstanten Strom- oder in einem konstanten Spannungsmodus geladen werden, wie es gewünscht wird. In derartigen Ausführungsformen ist die treibende Funktion 210 als eine Konstantstromquelle, eine Konstantspannungsquelle ebenso wie eine Last, welche eine konstante Stromlast beinhaltet, konfiguriert.
Vorzugsweise beinhaltet die Testschaltung eine fehlersichere Konfiguration, wodurch, wenn eine Spannung eines Akkus außerhalb eines vorher festgelegten Bereiches ist, wie z. B. 2,5 Volt bis 4,25 Volt, der Strom oder die Spannung, welche an dem Akku 140 angelegt ist, terminiert werden kann. Wie nachfolgend detaillierter beschrieben wird, kann die Testschaltung selektiv an einzelne Zellen innerhalb des Akkus 140 angeschlossen werden, wenn geeignete Mittelpunktanschlüsse bereitgestellt werden. Ein Leistungsselbsttest (POST) und/oder eine Laufzeitüberwachung kann innerhalb der Testschaltung 252 selektiv bereitgestellt werden, um die Zuverlässigkeit der Einrichtung zu verbessern. In einer Konfiguration wird ein ”Start”-Knopf bzw. -Taste an der Benutzer-E/A-Schnittstelle 220 bereitgestellt, welche benutzt werden kann, um den Lade-/Entlade-Zyklus zu initiieren. Ein Überspannungs-, Strom- und Temperaturschutz wird vorzugsweise bereitgestellt, um die Akku und die Testschaltung zu schützen.
8 zeigt Graphen der Akkuspannung und des Akkustromes während eines Konstantspannungs-Lademodus. Wie in 8 dargestellt wird, wird während einer ersten Phase des Betriebes ein konstanter Strom an dem Akku angelegt. In einer zweiten Periode wird eine konstante Spannung an dem Akku angelegt, gefolgt von einer Wartezeit. Diese Perioden können zyklisch durchlaufen werden, um die Akku-Ladung zu maximieren. In ähnlicher Weise zeigt 9 einen Konstantstrom-Entlademodus. Bei einer derartigen Konfiguration wird eine Konstante an dem Akku für eine erste Zeitperiode angelegt. Der Entladestrom wird dann auf null Ampere gebracht.
10 ist eine perspektivische Ansicht von vorne des Akkus 140, wenn er als ein Akku für ein elektrisches Fahrzeug (EV) konfiguriert ist. Bei einer derartigen Konfiguration besteht der Akku aus vier Zellen, in welchen zwei Parallelpaare von Zellen in Reihe angeschlossen sind, wobei insgesamt vier Zellen bereitgestellt werden. Der Akku beinhaltet ein positives Anschlussglied 400 und ein negatives Anschlussglied 402, wobei ein Mittelpunkt-Anschlussglied 404 beinhaltet ist. Es gibt zwei unterschiedliche Versionen dieses Typs von Akku. 11 stellt eine zweite Konfiguration dar, bei welcher die positiven und negativen Anschlüsse 400, 402 umgekehrt sind. In einem Gesichtspunkt beinhaltet die vorliegende Erfindung eine Ladestation 350, welche konfiguriert ist, an elektrische (EV-)Fahrzeug-Akkus angekoppelt zu werden, welche entweder in der Konfiguration wie in 10 gezeigt oder in der Konfiguration wie in 11 gezeigt konfiguriert sind.
In ähnlicher Weise beinhalten die hybrid-elektrischen Fahrzeuge (HEV) zwei Arten von Akku-Sätzen. 12A ist eine perspektivische Ansicht von vorne, und 12B ist eine perspektivische Ansicht von hinten eines ersten Typs von hybrid-elektrischem Akku-Satz 140. In den 12A beinhaltet der Akku 140 Endanschlüsse 420 und 422. Typischerweise besteht das hybrid-elektrische Fahrzeug(HEV-)Akku aus acht individuellen Zellen, welche in Reihe angeschlossen sind. Die inneren Zell-Anschlussglieder stellen innere Zellanschlüsse zwischen jeder der acht Akkus für eine Gesamtsumme von sieben inneren Zellverbindungen her, zusätzlich zu den zwei Endanschlüssen. Ein inneres Zell-Anschlussglied 424 wird bereitgestellt, welches einen ”Schlüssel” auf der linken Seite besitzt. In 12B wird ein zweites inneres Zellen-Anschlussglied 426 gezeigt, in welchem der ”Schlüssel” dem Schlüssel gegenüberliegt, welcher für das Anschlussglied 424 gezeigt wird und auf der rechten Seite positioniert ist. Die 13A und 13B sind jeweils eine perspektivische Ansicht von vorne und von hinten eines zweiten hybridelektrischen Akkus 140. In 13A werden End-Anschlussglieder 430 und 432 zusammen mit einem inneren Zell-Anschlussglied 434 dargestellt, welches einen ”Schlüssel” auf der rechten Seite der Darstellung besitzt. In 13B wird ein zweites inneres Zellen-Anschlussglied 436 dargestellt, bei welchem der ”Schlüssel” auf der linken Seite der Figur positioniert ist. In einem Gesichtspunkt stellt die vorliegende Erfindung eine Ladestation 350 für das Koppeln der Akku-Satz-Konfiguration bereit, welche in den 12A, 12B gezeigt wird, oder der Konfiguration, welche in den 12a, 12B oder 13A, 13B gezeigt wird.
14 ist eine elektrische schematische Zeichnung des Schaltkreises 450, welcher benutzt wird, um selektiv die Testschaltung 352 an die Zellen innerhalb des Akkus 140 über das innere Zellen-Anschlussglied 372 zu koppeln. In 14 werden zwei innere Zell-Anschlussglieder 372A und 372B für den Gebrauch zum Koppeln an gegenüberliegenden Enden des Akkus 140 dargestellt, wenn dieser für ein hybridelektrisches Fahrzeug konfiguriert ist, wie dies in den 13A und 13B dargestellt wird. Der Schaltkreis 450 beinhaltet vier Schalter vom Relais-Typ 452A, 452B, 452C und 452D. Jedes der Relais 452 beinhaltet zwei Schalter, welche einen elektrischen Anschluss zu einem oder zu zwei Verbindungen in dem Anschlussglied 372A, 372B besitzen, welche an einem inneren Zellen-Akku angeschlossen sind. Ein Schaltsteuerglied 454 ist optisch von einer anderen Schaltung isoliert und beinhaltet einen Transistor, welcher Spulen innerhalb jeden der Relais-Schalter 452A, B, C und D treibt. Durch selektives In-Gang-Setzen der Relais 452A, B, C und D kann die Polarität der elektrischen Anschlüsse zu den inneren Zellen-Akkus umgedreht werden. Demnach erfasst in einer Ausführungsform die Schaltung innerhalb der Testschaltung, z. B. die Messschaltung 272, welche in 3 gezeigt wird, eine Spannung der inneren Zellenverbindung und setzt selektiv die Relais 452A, B, C und D über das Steuerglied 454 in Gang, um die gewünschte Polarität an dem elektrischen Anschluss zu erhalten. In ähnlicher Weise kann die Schaltung benutzt werden, um eine gewünschte Polarität der elektrischen Anschlüsse an die Endpunkte 400, 402, welche in den 10 und 11 gezeigt werden, auszuwählen, ebenso wie an den Endpunktanschlüssen 420, 422 und 430, 432, welche jeweils in den 12A und 13A gezeigt werden. Die Schaltung 450 kann in der Testschaltung 352 platziert sein oder kann innerhalb der Ladestation 350 platziert sein, wie dies gewünscht wird.
In einem Gesichtspunkt stellt die vorliegende Erfindung eine oder mehrere Ladestation-Konfigurationen für das Empfangen eines Akkus 140 und das Koppeln des Akkus 140 an die Schaltung der Einrichtung 200 bereit. Die Ladestation-Konfiguration gestattet, dass der Koppelprozess wenigstens teilweise automatisiert ist, wodurch die Zeit, welche von einem Betreiber erforderlich ist, ebenso wie die Wahrscheinlichkeit eines Fehlers des Bedieners beim Bereitstellen des Koppelns reduziert wird. Die Ladestation und die zugehörige Schaltung können konfiguriert sein, um eine gewünschte Polarität der Anschlüsse des Akkus auszuwählen und physikalisch den Akku für das Testen, Laden, Entladen, etc. zu sichern. Dies gestattet auch, dass eine einzelne Ladestation bei mehr als einer Akku-Konfiguration benutzt werden kann.
15 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Akkus 140 benachbart zu der Ladestation 350. In der Konfiguration der 15 ist der Akku 140 als ein elektrischer Fahrzeug-(EV-)Akku konfiguriert. In 15 wird die Ladestation 350 dargestellt, dass sie eine Basis 500, eine Abdeckung 502 und Schnappverschlüsse 504 beinhaltet, um die Abdeckung 502 an der Basis 500 zu sichern. Verschlussklappen 508 werden in einer offenen Position dargestellt. Ein Sicherheitsschalter 510 wird auch gezeigt und ist konfiguriert, in Gang gesetzt zu werden, wenn der Deckel 502 geschlossen wird. 16 ist eine perspektivische Ansicht, welche den Akku 140 und eingefügt in die Basis 500 zeigt. Anschlussglieder 206 und 208 und Mittelpunkt-Testanschlussglieder 372 werden gezeigt. Diese sind konfiguriert, um einen Kontakt mit den Akku-Anschlüssen 202 und 204 und 370 herzustellen. In 17 werden die Verschlussklappen 508 in eine Position gedreht, um dadurch den Akku 140 gegen die Kelvin-Anschlüsse 206, 208 und das Mittelpunkt-Anschlussglied 372 zu sichern. Dies sichert auch den Akku 140 innerhalb der Basis 350, wodurch die Abdeckung 502 geschlossen werden kann und mit den Schnappverschlüssen 504 verriegelt und gesichert werden kann, wie dies in 18 dargestellt wird. 19 ist ein Grundriss mit einer teilweise abgeschnittenen Ansicht der Basis 500. In 19 ist außerdem das Betreiben der Verschlussklappen 408 gezeigt. Die Anschlussglieder 206, 208 und das Mittelpunkt-Anschlussglied 372 werden gezeigt, dass sie federvorgespannt und gegen die Anschlussglieder 208, 202 und 370 des Akkus 140 jeweils gepresst werden. Man beachte, dass, wenn die Abdeckung 502 geschlossen wird, der Schalter 510 nach unten gedrückt wird und dadurch benutzt werden kann, einen fehlersicheren Betrieb der Einrichtung bereitzustellen, ohne dass eine Abdeckung 502 in der geschlossenen Position ist. Ein Temperatursensor 509, wie z. B. ein Thermometer, ist benachbart zum Akku 140 positioniert, um dessen Temperatur während des Ladens und Entladens zu messen.
20 ist eine perspektivische Ansicht der Ladestation 350, welches konfiguriert ist, einen Akku 140 von einem hybridelektrischen Fahrzeug-(HEV-)Stil zu empfangen. In der Konfiguration der 20 enthält die Ladestation 350 eine Basis 550, eine Abdeckung 552 und Schnappverschlüsse 554. Um es an einen hybrid-elektrischen Fahrzeug-Akku anzukoppeln, beinhaltet die Basis 550 innere Zellen-elektrische (oder Mittelpunkt-)Anschlussglieder 372a, 372B, welche konfiguriert sind, um an die Zwischenzellen-Anschlussglieder 424 und 436 (oder 434 und 436) des Akkus 140 jeweils angeschlossen zu werden. Ein Sicherheitsschalter 560 wird auch dargestellt. Wenn der Akku 140 in die Basis 550 eingefügt wird, kann ein gleitbarer Teilbereich 555 in Richtung des Akkus gedrückt werden, wodurch der Akku gesichert wird und ein elektrischer Kontakt hergestellt wird. Ein drehbarer Aktuator 564 wird gedreht, um dadurch den beweglichen Teilbereich 565 am Ort zu sichern. Sobald der Akku gesichert ist, kann die Abdeckung 552 geschlossen werden und verklinkt werden, wie dies in 23 dargestellt wird. In dieser Position wird der Schalter 560 in Gang gesetzt, um dadurch sicherzustellen, dass die Abdeckung 552 vor dem Betrieb der Einrichtung geschlossen wurde.
24 ist eine Querschnittsseitenansicht der Basis 550, welche den Aktuator 54 in größerem Detail zeigt. Wie in 24 dargestellt wird, kann der Aktuator 564 gedreht werden. Vor der Drehung des Aktuators 564 wird der bewegliche Teilbereich 565 in Richtung des Akkus 140 geschoben, um dadurch den Akku in der Basis 550 zu sichern. Eine Verschlussscheibe 590 wird gleitbar in einer Spur 592 aufgenommen. Die Drehung des Aktuators 564 veranlasst die Verschlussscheibe 590, gegen die Spuroberfläche 594 gedrückt werden, um dadurch den beweglichen Teilbereich 565 in der Position zu sichern.
25 ist eine perspektivische Ansicht von Kelvin-Anschlüssen 206 und 208 und eines Mittelpunkt-Anschlussgliedes 372A in einem größeren Detail. Wie in 25 dargestellt wird, beinhaltet das Mittelpunkt-Anschlussglied 372A vier elektrische Anschlussglieder 580, welche konfiguriert sind, um die Mittelpunktanschlüsse zwischen vier der Akkus oder Zellen innerhalb des hybridelektrischen Fahrzeug-Akkus 140 anzuschließen. Justierlaschen 582 sind angeordnet, um den Akku 140 innerhalb der Basis 580 zu positionieren, und justieren die elektrischen Anschlussglieder 580 zu den Mittelpunkt-Anschlussgliedern der einzelnen Zellen. Die Anschlussglieder 580 sind angeordnet, um an die elektrischen Anschlüsse die inneren Zellen-Anschlussglieder 424 und 434 zu koppeln. Ein ähnliches Anschlussglied 372B wird gegenüber dem Anschlussglied 372A bereitgestellt und ist angeordnet, um an die inneren Zellen-Anschlussglieder 426 und 436 zu koppeln.
26 ist eine perspektivische Ansicht von oben der Basis 550, welche den Akku 140 besitzt, welcher darin vor der Drehung des Aktuators 564 eingefügt ist. 27 ist eine Ansicht von oben, welche den Akku 140 zeigt, welcher in einer Basis 550 positioniert ist, vor der Bewegung des beweglichen Teilbereichs in die Position gegen den Akku 140. In 27 wurde der bewegliche Teilbereich 565 in die Position bewegt und in der Position durch Drehen des beweglichen Aktuators 564 gesichert.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, werden Fachleute erkennen, dass Veränderungen in der Form und im Detail durchgeführt werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Wie oben diskutiert wurde, kann der Schritt des Identifizierens basierend auf verschiedenen Parametern durchgeführt werden. Einige dieser Parameter können unabhängig durch die Testeinrichtung oder auf andere Weise eingestellt werden, z. B. die Spannung oder der Ladezustand für einen speziellen Akku oder eine Zelle. Andere Parameter können nicht verändert werden, z. B. die Leitfähigkeit, die Impedanz etc. Beim Vorbereiten eines Ersatz-Akku-Satzes können die Parameter, welche unabhängig eingestellt werden, wie gewünscht verändert werden, z. B. durch Laden oder Entladen eines Akkus, um ein besseres Anpassen an andere Akkus in dem Austauschsatz bereitzustellen. Der Schritt des Identifizierens kann konfiguriert sein, so dass ein größeres Gewicht jenen Parametern gegeben wird, welche nicht justiert werden können. In einer derartigen Konfiguration, vor dem Anordnen des Ersatz-Akku-Satzes, können die Parameter, welche justiert werden können, um besser zueinander zu passen, entsprechend verändert werden. Außerdem kann eine Information in einer Datenbank entwickelt werden, welche sich auf eine Spannung oder einen Ladezustand für die Leitfähigkeit oder Impedanz einer speziellen Art von Akku bezieht. In einer derartigen Situation, wenn die Datenbankinformation anzeigt, dass eine Übereinstimmung schwer zu erhalten sein wird, welche auf den Ausgleich der justierbaren Parameter folgt, kann die Messeinrichtung und/oder das Verfahren konfiguriert sein, so dass der spezielle Akku nicht benutzt wird und dadurch während des Überholvorganges Zeit gespart wird. Typischerweise kann ein Akku einen Lithiumionen-Akku aufweisen; eine andere beispielhafte Technologie ist ein Nickel-Metallhydrat-Akku. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Akku-Konfigurationen begrenzt und kann mit anderen Akku-Technologien implementiert werden. Typischerweise werden elektrische Fahrzeug-Akkus vier Zellen als Akku-Modul beinhalten, während hybridelektrische Fahrzeug-Akkus acht Zellen pro Akku-Modul beinhalten. Die Anschlüsse für eine Zelle oder einen Akku können einzelne Anschlüsse oder Kelvin-Anschlüsse sein.

Claims

Verfahren für das Reparieren eines benutzten Batterie- bzw. Akku-Satzes aus einem elektrischen Fahrzeug, welches aufweist: Entfernen des Akku-Satzes aus dem Fahrzeug, wobei der Akku-Satz eine Vielzahl von Akkus aufweist; Durchführen von Akku-Tests an wenigstens einigen aus der Vielzahl der Akkus, wobei ein Akku-Testergebnis für die getesteten Akkus erhalten wird, und Speichern der Akku-Testergebnisse in einer Datenbank; Erhalten einer Vielzahl von Austausch-Akkus; Durchführen von Akku-Tests an der Vielzahl der Austausch-Akkus, wobei ein Testergebnis erhalten wird, Ersetzen der Akkus und Speichern der Akku-Testergebnisse in der Datenbank; Wiederaufrufen der Akku-Testergebnisse aus der Datenbank; und Identifizieren der Akkus basierend auf den wiederaufgerufenen Akku-Testergebnissen für den Gebrauch beim Bilden eines überholten Akku-Satzes.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Identifizierens von Akkus das Anwenden von Auswahlkriterien an den Akku-Testergebnissen aufweist, welche in der Datenbank gespeichert sind.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Auswahlkriterien auf einem justierbaren bzw. einstellbaren Parameter der Akkus basiert, wobei das Verfahren ferner das Einstellen des justierbaren Parameters wenigstens eines Akkus beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Auswahlkriterien auf einem justierbaren Parameter der Akkus basieren, wobei die Auswahlkriterien auf eine niedrigere Gewichtsfunktion für den justierbaren Parameter relativ zu einem nicht justierbaren Parameter angewendet werden.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Auswahlkriterien das Vergleichen der Parameter der Akkus miteinander und das Identifizieren der Parameter, welche innerhalb eines ausgewählten Bereiches sind, beinhalten.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Auswahlkriterien auf vielen Parametern der Akkus beruhen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Speichern der Akku-Identifikationsinformation in der Datenbank beinhaltet ist, welche zu einem Testergebnis für einen speziellen Akku gehört.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Implementieren der Datenbank in einem Computerspeicher beinhaltet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Akku-Test das Anwenden einer treibenden Funktion an einem Akku und das Beobachten eines Ergebnisses aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Akkus einzelne Zellen aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Akkus Gruppen von Zellen aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Durchführen von Akku-Tests an den Akkus in dem Akku-Satz vor dem Entfernen des Akku-Satzes aus dem Fahrzeug durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Durchführen der Akku-Tests an den Akkus in dem Akku-Satz nachfolgend auf das Entfernen des Akku-Satzes aus dem Fahrzeug durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Austausch-Akkus aus einem anderen Akku-Satz erhalten werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Austausch-Akkus neue Akkus aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, welches das Identifizieren einer Konfiguration von Akkus für das Platzieren in dem überholten Akku-Satz beinhaltet, basierend auf den Akku-Test-Ergebnissen.
Verfahren nach Anspruch 1, welches das Implementieren des Schrittes des Identifizierens in einem Computer beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, welches das Platzieren des Akku-Satzes in einer Ladestation beinhaltet, welche an die Akku-Testschaltung gekoppelt ist.
Gerät für den Gebrauch beim Überholen eines benutzten Akku-Satzes aus dem elektrischen Fahrzeug, welches aufweist: eine Akku-Testschaltung, welche konfiguriert ist, um Akku-Tests an Akkus in dem benutzten Akku-Satz durchzuführen; eine Datenbank, welche konfiguriert ist, um Akku-Identifikationsinformation und wenigstens einen dazugehörigen Akku-Parameter zu enthalten, welcher aus der Akku-Testschaltung erhalten wird; ein Auswahlkriterium, welches Akkus für den Gebrauch beim Schaffen eines überholten Akku-Satzes identifiziert; und ein Steuerglied, welches konfiguriert ist, Information aus der Datenbank wiederaufzurufen, das Auswahlkriterium wieder anzuwenden und in Antwort darauf das Auswahlinformations-Ausgangssignal bereitzustellen, welches anzeigt, welche der Akkus, welche in der Datenbank identifiziert sind, für den Gebrauch beim Schaffen eines generalüberholten Akku-Satzes geeignet sind.
Gerät nach Anspruch 19, wobei das Auswahlkriterium das Vergleichen von Parametern der Akkus miteinander und das Identifizieren der Parameter, welche innerhalb eines ausgewählten Bereiches sind, beinhaltet.
Gerät nach Anspruch 18, wobei das Auswahlkriterium auf einem justierbaren Parameter der Akkus basiert, wobei das Steuerglied außerdem konfiguriert ist, den justierbaren Parameter des wenigstens einen Akkus einzustellen.
Gerät nach Anspruch 20, wobei das Auswahlkriterium auf einem justierbaren Parameter der Akkus basiert, wobei das Auswahlkriterium eine niedrigere Gewichtungsfunktion an einem justierbaren Parameter relativ zu einem nicht justierbaren Parameter anwendet.
Gerät nach Anspruch 19, wobei das Auswahlkriterium auf vielen Parametern der Akkus basiert.
Gerät nach Anspruch 19, wobei die Datenbank Akku-Identifikationsinformation beinhaltet, welche zu einem Testergebnis für einen speziellen Akku gehört.
Gerät nach Anspruch 19, wobei der Akku-Test das Anwenden einer treibenden Funktion an einem Akku und das Beobachten eines Ergebnisses aufweist.
Gerät nach Anspruch 19, wobei die Akkus individuelle Zellen aufweisen.
Gerät nach Anspruch 19, wobei die Akkus Gruppen von Zellen aufweisen.
Gerät nach Anspruch 19, wobei das Auswahlinformations-Ausgangssignal Informationen beinhaltet, welche eine Konfiguration der Akkus für den Austausch in dem überholten Akku-Satz identifiziert, basierend auf den Akku-Testergebnissen.
Gerät nach Anspruch 19, welches eine Ladestation beinhaltet, welche an die Akku-Testschaltung gekoppelt ist, welche konfiguriert ist, einen Akku zu empfangen und den Akku an die Akku-Testschaltung zu koppeln.
Gerät nach Anspruch 29, welches eine Schaltung beinhaltet, welche an die Ladestation gekoppelt ist, welche konfiguriert ist, eine Polarität eines elektrischen Anschlusses an dem Akku auszuwählen.
Gerät für das Testen eines Akkus eines Akku-Satzes aus einem elektrischen Fahrzeug, welches aufweist: eine Testschaltung, welche konfiguriert ist, einen Akku-Test an dem Akku durchzuführen; eine Ladestation, welche konfiguriert ist, den Akku aufzunehmen, wobei die Ladestation aufweist: erste und zweite Anschlussglieder, welche konfiguriert sind, um die Testschaltung elektrisch an End-Anschlussglieder des Akkus anzuschließen; und ein Mittelpunkt-Anschlussglied, welches konfiguriert ist, elektrisch die Testschaltung an einen elektrischen Mittelpunkt zwischen den End-Anschlussgliedern anzuschließen.
Gerät nach Anspruch 31, wobei die Ladestation einen Schließmechanismus beinhaltet, um den Akku in der Ladestation zu sichern.
Gerät nach Anspruch 31, wobei die Ladestation einen Temperatursensor beinhaltet.
Gerät nach Anspruch 31, wobei das Mittelpunkt-Anschlussglied eine Vielzahl von elektrischen Anschlussgliedern beinhaltet, welche konfiguriert sind, eine Vielzahl von elektrischen Mittelpunkten zwischen den End-Anschlussgliedern des Akkus zu koppeln.
Gerät nach Anspruch 31, welches ein zweites Mittelpunkt-Anschlussglied beinhaltet, welches konfiguriert ist, um an zusätzliche Mittelpunktanschlüsse zwischen den End-Anschlussgliedern des Akkus zu koppeln.
Gerät nach Anspruch 35, wobei die Mittelpunkt-Anschlussglieder gegenüber zueinander positioniert sind.
Gerät nach Anspruch 35, wobei das zweite Mittelpunkt-Anschlussglied auf einem gleitbaren Teilbereich getragen wird.
Gerät nach Anspruch 38, welches einen Schließmechanismus beinhaltet, um den gleitbaren Teilbereich an einer Basis der Ladestation zu sichern.
Gerät nach Anspruch 37, wobei die Ladestation eine Abdeckung beinhaltet, welche konfiguriert ist, den Akku abzudecken.
Gerät nach Anspruch 39, wobei die Ladestation einen Schalter beinhaltet, welcher durch die Abdeckung in Gang gebracht wird, wenn die Abdeckung in einer geschlossenen Position ist.
Gerät nach Anspruch 31, wobei die Testschaltung konfiguriert ist, einen dynamischen Parameter des Akkus zu messen.
Gerät nach Anspruch 31, welches eine Polaritäts-Umschaltschaltung beinhaltet, welche konfiguriert ist, um selektiv die Polarität der ersten und zweiten Anschlussglieder, welche an die Testschaltung gekoppelt sind, zu schalten.
Gerät nach Anspruch 34, welches eine Polaritäts-Umschaltschaltung beinhaltet, welche konfiguriert ist, die Polarität der elektrischen Anschlussglieder, welche an die elektrischen Mittelpunkte gekoppelt sind, zu schalten.
Gerät nach Anspruch 31, wobei die ersten und zweiten Anschlussglieder Kelvin-Anschlüsse aufweisen.