专利名称：用于测量hv电池的装置和方法
技术领域：
本发明涉及用于测量电动车辆中的高电压电池的电压和电流的装置和方法。
背景技术：
包括锂离子(L1-1on)或镍-金属氢化物(N1-MH)类型等电池芯(battery cell)的可充电电池已经被越来越多的被用作用于为电动车辆和其它设备(诸如船的引擎和清洗装置)提供动力能量源，以及用于为例如在偏远地区的蜂窝网络基站提供动力的能量源。在这样的应用中，在电池模块中串联地和/或并联地连接几个电池芯以能够输送需要的电力。为了能够输送所需要的电力并且为了限制能量损耗，通常串联地连接电池芯以获得高电压电池。高电压电池通过正的和负的输出端子连接到车辆的电气系统。存在监控高电压(HV)电池的不同属性(诸如输出端子上的电压、通过电池输送的总电流、电池的温度等)的需求。这些属性中的一些可以通过电池自身和车辆的其它车载系统测量和估计。对于一些测量，不能使用车载测量。反而，需要实际的“现场”测量。—个这样的场景是测量用于电动车辆的驾驶循环(driving cycle)时。当车辆执行根据新欧洲驾驶循环(NEDC)的驾驶循环时，重要的是使用独立的测量设备在车辆外部测量通过电池输送的电压和电流，其中NEDC被认为代表了在欧洲汽车的典型使用方法。外部测量设备具有优势的其它情况是例如，当车辆处于用于维护的车间时。在这样的测试过程中，单独的电流钳被用于每个正或负输出端子，并且还使用单独的钳测量电池的电压。因此存在改进电池测量装置的空间。
发明内容
因此本发明的目的是提供用于测量用于电动车辆的高电压电池的电流的装置。本发明的另一目的是提供用于测量用于电动车辆的高电压电池的电压的装置。通过由独立权利要求1所包含的技术特征限定的装置实现此目的。从属权利要求包含了本发明的有利的实施例、进一步的改良以及变型。在用于测量用于电动车辆的高电压电池的电流的装置中，其中电池包括适于断开正电池端子与正电池输出端子之间的连接的服务断开开关，通过下面的特征实现本发明的目的在正电池端子与正电池输出端子之间的连接包括延伸出服务断开开关的外部电路线，以创建回路，该回路适于容纳用于测量通过电路线的电流的电流钳。以这样的方式，提供了用于测量用于电动车辆的高电压电池的电流的装置，该装置允许以容易的方式通过外部测量设备执行电流测量。由于外部电路线组成了延伸出服务断开开关的回路的事实，所以可以容易地将电流钳钳制在电路线上。因为服务断开开关适于断开从电池芯到电池输出端子的全部电流，所以由车辆使用的全部电流将会通过服务断开开关并且因此通过电路线。以这样的方式，可以仅用一个电流钳以容易并且节省成本的方式测量由车辆使用的全部电流。另外，通过在服务断开开关上布置延伸的电路线，可以获得对于电流钳的容易的接触。以这样的方式，足够以容易的方式应用一个电流钳，而不是必须在不同的载流电缆上应用几个电流钳(每个电池输出端子应用一个电流钳)。另外，因为一个测量设备是足够的，所以容易得到实际的电流值读数。还能够在服务断开开关上布置电压测量端子。以这样的方式，因为可以以容易的方式接触测量端子，所以便于电池的电压测量。因为当电池位于车辆中并且车辆例如正行驶在滚动试验台上时将要对电池执行测量，所以使测量端子容易接触是有利的。电路线可以是刚性的电缆或是柔性的电缆。优选地，电路线是相对短的以使功率损耗最小化并且使电路线受到的干扰最小化。该长度适合电池上的服务断开开关的实际位置，从而使车辆上的电路线容易接触。
在以下给出的本发明的说明中参考以下附图，其中图1示出了具有现有技术的服务断开开关的示意性电池；以及图2示出了具有根据本发明的服务断开开关的示意性电池。
具体实施例方式以下描述的进一步展开的本发明的实施例，将仅被认为是示例而不应被认为限制通过专利的权利要求提供的保护的范围。图1不出了公知的用于电动车辆的电池。电池2包括多个电池芯、壳体、内部连接、输出端子以及服务断开开关(service disconnect switch) 3。串联地和/或并联地连接电池芯以提供需要的电压和功率容量。电池芯具有正电池端子4和负电池端子7。电池装备有多个正电池输出端子5和负电池输出端子8，这使得能够以容易并且可靠的方式将几个不同的系统连接到电池。电池还包括开关元件6，其由控制系统的电信号操作并且可以由备用电源供电。开关元件可以是继电器或半导体开关。开关元件适于在突发事件或意外事件的情况下断开电源线，以防止短路从电池中提取过多的电流。服务断开开关3适于完全地从电池断开电力，以将电池芯从车辆的电气系统断开。通过用户(诸如机械师等)手动操作服务断开开关以在维护期间断开电池。简单地从电池移除服务断开开关，以使电源线(在示出的示例中为正电源线)断开。服务断开开关在一定程度上类似于可移除的插头。服务断开开关还可以包括熔断器9。当将要在包括这样的标准电池的车辆上执行外部电流和电压测量时，电流钳必须要被应用到连接到不同的正电池输出端子5或不同的负电池输出端子8的所有载流电缆上。这需要多个电流钳和多个电流测量装置。而且，因为可能难以触及电缆，所以可能妨碍接触不同的电缆。因为可能难以找到没有被遮蔽的或绝缘的电缆连接，因此对于电压测量是相同的情况。对于其中出于安全原因必须将每个端子绝缘的高电压电池尤其如此。通过用于测量用于电动车辆的高电压电池的电流的本发明的装置，对服务断开开关设置电流测量辅助工具。图2示出了包括根据本发明的装置的用于电动车辆的电池。电池12包括多个电池芯、壳体、内部连接、输出端子以及服务断开开关13。串联地和/或并连地连接电池芯以提供需要的电压和功率容量。电池芯具有正电池端子14和负电池端子17。电池装备有多个正电池输出端子15和负电池输出端子18，这使得能够以简单并且可靠的方式将几个不同的系统连接到电池。电池还包括开关元件16，其由控制系统的电信号操作并且可以由备用的电源供电。开关元件可以是继电器或半导体开关。开关元件适于在突发事件或意外事件的情况下断开电源线，以防止短路从电池中提取过多的电流。开关元件也可以被连接到车辆的联锁功能，该功能检测是否断开了高电压连接，并且自动地将电池从车辆的电气系统断开。还可以为每个电池输出端子15和/或18提供独立的开关元件。服务断开开关13适于完全地从电池断开电力，以将电池芯从车辆的电气系统断开。通过用户(诸如机械师等)手动操作服务断开开关13以在维护期间断开电池。简单地从电池移除服务断开开关，以使电源线(在示出的示例中为正电源线)断开。通过插头或插座端子将服务断开开关这样连接到电池。服务断开开关也可以包括熔断器24以进行额外保护。为了便于电池12的电流的外部测量，服务断开开关13装备有连接正电池端子14和正电池输出端子15的外部电路线21，外部电路线21与正电池端子14和正电池输出端子15串联地连接。外部电路线21延伸出服务断开开关13以创建回路(loop)。该电路线可以是形成矩形或半圆形回路的刚性线。该电路线还可以是柔性线。该电路线可以相对较远的延伸出服务断开开关以提供对回路的容易接触。该回路适合容纳用于测量通过电路线的电流的电流钳。优选地使用绝缘材料22 (诸如塑料或橡胶)使电路线绝缘。如果电路线是刚性的，则可以将绝缘集成在服务断开开关的壳体上。如果电路线是柔性的，则绝缘可以是电缆自身的绝缘或是额外的柔性绝缘。服务断开开关还可以装备有连接到电路线21的正电压测量端子19和连接到电池17的负端子的负电压测量端子20。测量端子19、20可以是标准的连接器，其诸如是用于测量设备的高压香蕉插座或其它合适的熔断器保护连接器等。通过将电压输出端子放置在服务断开开关上，还可以提供用于电压测量的容易的接触。一个或两个测量端子还可以装备有将会短路保护端子的小的熔断器。在示出的示例中，端子20装备有熔断器25。服务断开开关优选地放置在电池上，以允许到测量端子的容易的接触。为了容易的接触，服务断开开关优选地被设置于车辆的乘客门等的下面。还可以使用测量端子19、20来测量在电池输出端子与车辆底盘之间的实际漏电流。电池装备有内置漏电流检测系统，其将在特定的、预定的漏电流发生时输出错误信息。为了测试此功能，在正电压测量端子19或负电压测量端子20与车辆的底盘之间连接可变电阻器。改变电阻值直到输出错误信息。现在可以根据电阻值确定实际漏电流值。以这样的方式，能够测试电池的漏电流系统以检验漏电流系统的功能和跳闸值(trip value)。当将要在包括本发明的测量装置的车辆上执行外部电流和电压测量时，将标准的电流钳应用到由电路线形成的回路上。因为电池供给的所有电流通过电路线，所以一个电流钳是足够的。对于电压测量，电压测量装置被连接到具有合适的连接器的电压测量端子。以这样的方式，可以执行简单并且可靠的电池的电流和电压的外部测量。本发明不应当被认为限于以上描述的实施例，在随后所附的专利权利要求范围内可以进行若干额外的变型和修改。
权利要求
1.一种用于测量用于电动车辆的高电压电池(12)的电流的装置(1)，其中所述电池包括服务断开开关(13)，所述服务断开开关(13)适于断开正电池端子(14)与正电池输出端子(15)之间的连接，其特征在于所述正电池端子(14)与所述正电池输出端子(15)之间的连接包括延伸出所述服务断开开关(13)的外部电路线(21)，以创建回路，所述回路适于容纳用于测量通过所述电路线(21)的电流的电流钳。
2.根据权利要求1所述的装置(1)，其中所述服务断开开关(13)还包括连接到所述电路线(21)的正电压测量端子(19)和连接到所述电池(17)的所述负端子的负电压测量端子(20)。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的装置(1)，其中通过绝缘材料(22)使所述电路线(21)绝缘。
4.根据权利要求3所述的装置(1)，其中所述电路线(21)是刚性的。
5.根据权利要求3所述的装置(I)，其中所述电路线(21)是柔性的。
6.一种车辆，所述车辆包括根据前述权利要求中的任意一项所述的装置。
全文摘要
本发明提供了一种用于测量用于电动车辆的高电压电池的电流的装置(1)，其中电池包括适于断开正电池端子(14)与正电池输出端子(15)之间的连接的服务断开开关(13)。在正电池端子(14)与正电池输出端子(15)之间的连接包括延伸出服务断开开关(13)的外部电路线(21)以创建回路，该回路适于容纳用于测量通过电路线(21)的电流的电流钳。
文档编号G01R19/00GK102998508SQ20121033713
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月12日 优先权日2011年9月14日
发明者莱夫·卡尔松, 马茨·约瑟夫松 申请人:V2插电式混合动力汽车合作伙伴