專利名稱：測試和監(jiān)控接頭健康狀態(tài)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開大致涉及接頭和接頭質(zhì)量的測試和監(jiān)控。
背景技術(shù)：
許多裝置通過將兩個或更多部件接頭鏈接的接頭而組裝或制造。車輛，特別是混合式和混合電動式車輛，包括用于儲存電能的電池。一個或多個可充電 電池可以提供用于車輛牽引的動力。此外，電池可以用于提供動力，用于附件的運轉(zhuǎn)和車輛的起動、照明和點火功能?，F(xiàn)代車輛包含大量部件。許多這些部件包含多個子-部件構(gòu)件，連結(jié)或結(jié)合在一起。通常將包含連結(jié)的構(gòu)件的部件稱為結(jié)合部件。

發(fā)明內(nèi)容
提供了一種用于被連結(jié)部件的非破壞性健康狀態(tài)監(jiān)控的方法。方法包括在被連結(jié)部件的第一構(gòu)件的第一端部和被連結(jié)部件的第二構(gòu)件的第一端部之間供應(yīng)第一電流。該方法測量第一構(gòu)件的第二端部和第二構(gòu)件的第二端部之間的第一電壓。第一構(gòu)件的第一端部和第二構(gòu)件的第一端部被取向或定位為和第一構(gòu)件和第二構(gòu)件的第二端部關(guān)于至少一個接頭相對。該方法從供應(yīng)的第一電流和測得的第一電壓計算至少一個接頭的第一接頭電阻或有效電阻，并將經(jīng)計算的第一接頭電阻與預定最小接頭電阻進行比較。該方法還將經(jīng)計算的第一接頭電阻與預定最大接頭電阻進行比較，所述預定最大接頭電阻大于預定最小接頭電阻。該方法進一步包括輸出比較的結(jié)果。該結(jié)果可以是以下之一測量誤差，如果經(jīng)計算的第一接頭電阻在預定最小接頭電阻之下；失效的接頭，如果經(jīng)計算的第一接頭電阻在預定最大接頭電阻之上；和可接受的接頭，如果經(jīng)計算的第一接頭電阻在預定最小接頭電阻之上以及在預定最大接頭電阻之下。本發(fā)明的上述特征和優(yōu)勢及其他特征和優(yōu)勢將從用于實施本發(fā)明的最佳模式和其它實施例的以下詳細描述連同附圖時顯而易見。


圖I是多電芯電池的一部分的示意性等距視圖，示出了焊接到總線構(gòu)件的三個電池電芯；圖2A是類似于圖I中所示的電池電芯的一部分的示意側(cè)視圖，但具有單突片構(gòu)造;圖2B是類似于圖I中所示的電池電芯的一部分的示意側(cè)視圖，且具有三突片構(gòu)造;圖3示出用于測試多電芯電池中的焊點的電阻的算法或方法的示意流程圖，所述多電芯電池如圖I中示出的；
圖4示出用于監(jiān)控多電芯電池中的焊點的健康狀態(tài)的算法或方法的示意流程圖，所述多電芯電池如圖I中示出的；圖5A是機械接頭的一部分的示意側(cè)視圖，所示接頭由螺栓或鉚釘形成；和圖5B是機械接頭的一部分的示意側(cè)視圖，所示接頭由夾鉗形成。
具體實施例方式參考附圖，其中在幾幅圖中相同的附圖標記對應(yīng)于相同或相似的構(gòu)件，圖I中示出車輛(未示出)的多電芯電池10的一部分。電池10包括位于部件之間的多個接頭。每一個接頭包括多個第一構(gòu)件或第一側(cè)，諸如總線構(gòu)件12 (圖I中僅示出其中一個)，和多個第二構(gòu)件或第二側(cè)，諸如電池電芯14。第一和第二構(gòu)件位于接頭的相反側(cè)上，且作為第一或第二的指定不受:限制。電池電芯14可分別表不為第一電芯15、第二電芯16和第三電芯17。其他圖中所示的特征和部件可以被并入，以及與圖I中所示的那些一起使用。
所示總線構(gòu)件12可以成為公共總線或U-通道。整個電池10，或其的一些部分，可以替換地稱為電池組。此外,第一至第三電芯15、16、17中的每一個配置為作為單獨的電池操作，這些電芯隨后被組合并布置為電池10提供具體特性，如可以將電池10并入到其中的具體混合動力式或混合動力電動式車輛所需要的。如在此處描述的，總線構(gòu)件12的僅一側(cè)的附連被完全示出，且總線構(gòu)件12的每一側(cè)可以與比所示更少或更多的電池電芯14相通。圖中所示的電池10的部分的精確配置僅是說明性的且不限制本發(fā)明的范圍。電池電芯14通過多個突片20附連至總線構(gòu)件12，所示突片20位于接頭的第二構(gòu)件上。第一、第二和第三電芯15、16和17分別包括第一突片21、第二突片22和第三突片23。每一個電池電芯14和突片20可以基本上相同，使得任何單獨的電池電芯14可以被指定為第一、第二或第三。總線構(gòu)件12和突片20之間的電連接通過多個焊接接頭24發(fā)生。焊接接頭24是復合接頭，由單獨的焊接熔核接頭形成。具體的焊接接頭24可以稱為第一焊縫堆(weldstack)25、第二焊縫堆26和第三焊縫堆27。更多或更少的焊接接頭24可以用于將突片20電連接到總線構(gòu)件12。在圖I中，探測器28示出為與第一突片21的一部分接觸，并可以為焊接接頭24提供感測。探測器28可以永久地安裝并保持在電池10上，或可以在車輛維護或維修期間被附連。附加的探測器28可以被布置為與附加的焊接接頭24接觸。參考圖2A和2B，且繼續(xù)參考圖1，示出了與圖I中所示的電池10的所述部分類似的電池10的部分的兩個側(cè)視圖。圖2A示出單突片構(gòu)造的側(cè)視圖，在該構(gòu)造中，突片20被直接焊接到總線構(gòu)件12，使得焊接接頭24具有僅一個焊接熔核30。圖2B示出三突片構(gòu)造的側(cè)視圖，在該構(gòu)造中，三個突片20被全部焊接到總線構(gòu)件12，使得焊接接頭24具有三個焊接熔核30，第一焊接熔核31、第二焊接熔核32和第三焊接熔核33。其他圖中所示的特征和部件可以被并入，以及與圖2A和2B中所示的那些一起使用。盡管示出為可分立識別的部件，但焊接熔核30常常可被視為相鄰突片20之間的合并區(qū)域。此外，相鄰突片20可以在組裝期間被壓在一起，使得側(cè)視圖不需要示出突片20之間的單個焊接熔核20。焊接熔核30可以具有不同的厚度和面積，并通過電阻焊接、超聲波焊接或其它合適的焊接工藝形成。單獨地，焊接熔核30或焊接接頭24還可以被稱為接頭或焊接接頭。針對接頭完整性，焊接熔核30可以被單獨地測量或檢查，或針對總的接頭完整性，焊接接頭24可以被測量。如在圖2A中所示，總線構(gòu)件12具有第一端部36和第二端部37，所述第一端部36和第二端部37布置在焊接熔核30的相反側(cè)上。類似地，突片20具有第一端部38和第二端部39，所述第一端部38和第二端部39布置在焊接熔核30的相反側(cè)上?？偩€構(gòu)件12的第一端部36和突片20的第一端部38位于焊接熔核30的相同相關(guān)側(cè)上。電池電芯14 (圖2A中未示出)或突片20連接到電流源42，所述電流源42經(jīng)由電線或?qū)w(示出為虛線)在總線構(gòu)件12的第一端部36和突片20的第一端部38之間供應(yīng)電流。為了在總線構(gòu)件12的第一端部36和突片20的第一端部38之間運動，電流運動經(jīng)過焊接熔核30。電流源42可以包括電壓源和精密電阻器。因此，電流源42可以還在總線構(gòu)件12的第一端部36和突片20的第一端部38之間的受控電阻處提供電壓。第一伏特計44測量總線構(gòu)件12的第二端部37和突片20的第二端部39之間的電壓差。
控制系統(tǒng)50至少與電流源42和第一伏特計44通信?？刂葡到y(tǒng)50可以包括一個或多個具有存儲介質(zhì)和合適量的可編程存儲器的部件，所述部件能夠儲存和執(zhí)行一個或多個算法和方法，以實現(xiàn)在此描述的方法或過程?？刂葡到y(tǒng)50可以與車輛的額外的傳感器和通信系統(tǒng)通信?？刂葡到y(tǒng)的每個部件可以包括分布式控制器架構(gòu)，諸如基于微處理器的電子控制單元(EOT)。附加的模塊或處理器可以存在于控制系統(tǒng)50內(nèi)?？刂葡到y(tǒng)50可以包括分立的接收器或通信路徑或與分立的接收器或通信路徑通信。控制系統(tǒng)50可以配置有計數(shù)器、或包括計數(shù)器。因此，控制系統(tǒng)50配置為計算時間的流逝、電池10的工作周期、或?qū)㈦姵?0并入其中的車輛的事件的流逝。從電流和經(jīng)測量的電壓，可以計算焊接熔核30的電阻。經(jīng)計算的電阻可以表示焊接熔核30的質(zhì)量。例如，如果焊接熔核30不包括位于突片20和總線構(gòu)件12之間的連續(xù)合并，電流從突片20至總線構(gòu)件12的流動可以被阻礙，導致經(jīng)計算的電阻增加。此外，如果焊接熔核30被破壞或具有顯著的破裂，經(jīng)計算的電阻也可以大大地增加。圖2B中所示的三突片構(gòu)造可以與圖I中所示的電池10的構(gòu)造相同。圖2B中所示的焊接接頭24包括第一焊接熔核31、第二焊接熔核32和第三焊接熔核33。焊接接頭24可以是圖I中所示的第一焊縫堆25、第二焊縫堆26和第三焊縫堆27中的任一個。第一突片21具有第一端部38和第二端部39，所述第一端部38和第二端部39布置在第一焊接熔核31的相對側(cè)上?？偩€構(gòu)件12的第一端部36和第一突片21的第一端部38位于第一焊接熔核31的相同相關(guān)側(cè)上。類似地，第二突片22具有第一端部38和第二端部39，所述第一端部38和第二端部39布置在第二焊接熔核32的相對側(cè)上，第三突片23具有第一端部38和第二端部39，所述第一端部38和第二端部39布置在第三焊接熔核33的相對側(cè)上。電流源42連接到第一突片21、第二突片22和第三突片23的第一端部38。第一電流(I1)由總線構(gòu)件12的第一端部36和第一突片21的第一端部38之間的電流源42供應(yīng)。類似地，第二電流(I2)由總線構(gòu)件12的第一端部36和第二突片22的第一端部38之間的電流源42供應(yīng)，第三電流(I3)由總線構(gòu)件12的第一端部36和第三突片23的第一端部38之間的電流源42供應(yīng)。第一電流、第二電流和第三電流可以基本上相等，使得每一個均約為由電流源42供應(yīng)的總堆電流(I)的三分之一。
I1=I2=I3=I/^第一伏特計44測量總線構(gòu)件12的第二端部37和第一突片21的第二端部39之間的第一電壓(V1X第二伏特計46附連至總線構(gòu)件12的第二端部37和第二突片22的第二端部39，并測量其之間的第二電壓(V2)。第三伏特計48附連至總線構(gòu)件12的第二端部37和第三突片23的第二端部39，并測量其之間的第三電壓(V3)。金屬導體中的電流可以通過電子的流動而實現(xiàn)。如歐姆定律所述，通過兩點之間的導體的電流正比于跨過兩點的電勢差。比例系數(shù)是兩點之間的電阻的倒數(shù)。金屬導體中的電流通常服從歐姆定律。因此，施加到一個金屬導體或一組導體的電壓對由該電壓導致的電流的比值，是恒定的并可以被稱為對于所施加電壓或電流的導體組的有效電阻。從總堆電流和從經(jīng)測量的第一、第二和第三電壓，可以計算第一、第二和第三焊接 熔核31、32、33中的每一個的電阻。第一熔核電阻(R12)是僅第一突片21和第二突片22之間的第一焊接熔核31的電阻。第二熔核電阻(R23)是僅第二突片22和第三突片23之間的第二焊接熔核32的電阻。第三熔核電阻(R3b)是僅第三突片23和總線構(gòu)件12之間的第三焊接熔核33的電阻。第一、第二和第三熔核電阻能夠作為三個未知數(shù)在三個方程中被確定或計算。V1=I* (l/3*R12+2/3*R23+R3b)V2=I*(2/3*R23+R3b)V3=I* (R3b)因此，由第一焊接熔核31、第二焊接熔核32和第三焊接熔核33形成的三個接頭中的每一個的電阻可以被確定。第一焊接熔核31、第二焊接熔核32和第三焊接熔核33中的每一個的單獨電阻可以與質(zhì)量范圍相比較。焊縫質(zhì)量范圍可以具有預定最小熔核電阻或預定最小接頭電阻，并可以具有預定最大熔核電阻或預定最大接頭電阻。比較的結(jié)果可以隨后輸出到接收器，所述接收器可以是，例如但不限于計算機存入數(shù)據(jù)、測試電池10或其一些部分的操作器、或自動測試和排序過程。焊縫質(zhì)量范圍的具體值可以基于電池10的類型、用于突片20的材料和用于建立焊接熔核30和焊接接頭24的焊接工藝的類型而大大地變化。比較的結(jié)果可以包括，例如但不限于測量誤差、失效的接頭和可接受的接頭。當被測量的接頭是焊接接頭時，比較的結(jié)果可以包括，例如但不限于測量誤差、失效的焊縫和可接受的焊縫。如果經(jīng)計算的第一電阻處于預定最小焊接熔核電阻之下，測量誤差結(jié)果可以被輸出。盡管低電阻常常指示更好質(zhì)量的焊縫，但可以假設(shè)，在預定最小電阻之下有測試誤差，這是因為即使最好結(jié)果的焊縫也不能使電阻減少到，例如，所使用的固體材料的電阻之下。如果經(jīng)計算的第一電阻處于預定最大熔核電阻之上，失效的接頭或失效焊縫結(jié)果可以被輸出，指示焊縫質(zhì)量低以及電流有困難流動經(jīng)過焊接接頭24。如果經(jīng)計算的第一電阻處于預定最小熔核電阻之上并處于預定最大熔核電阻之下，從而電阻落入焊縫質(zhì)量范圍內(nèi)，則可接受的焊縫結(jié)果可以被輸出。單獨電阻的比較可以反映電池10的制造或組裝中的問題。例如，但不限于，在幾輪測試和比較之后，可以確定第三焊接熔核33常常被不恰當?shù)匦纬?，因此焊接工藝可以被相?yīng)地調(diào)整。除了求解每一個單獨熔核的電阻的三個方程之外，括號中的值可以作為用于焊接接頭24的一些部分的電阻常數(shù)而被確定。第一焊縫堆電阻(R1)是焊接接頭24的總電阻，并可以整體標示焊接接頭24的總質(zhì)量。焊接接頭24的電阻常數(shù)不是任何具體元件的電阻，而是第一突片21與總線構(gòu)件12之 間的總有效電阻。V1=I=K(R1)如果僅測量單個焊接熔核(即，單個焊接接頭)，接頭電阻可以簡單地為以歐姆表示的經(jīng)測量電阻。然而，當多個部件在整個接頭內(nèi)(諸如接頭24內(nèi))具有多個單獨焊縫時，電壓對電流的比值提供整個接頭的電阻常數(shù)。電阻常數(shù)還可以稱為有效電阻，其是第一電壓對總堆電流的比值。如在此使用的，“接頭電阻”可以是指兩個部件之間的單個接頭的實際電阻，或可以是指多個部件之間的多個接頭的有效電阻，如通過電壓對電流的比值測得的。焊縫質(zhì)量范圍還可以應(yīng)用到整個焊接接頭24的電阻常數(shù)，使得第一焊縫堆電阻與預定最小堆電阻和預定最大堆電阻相比較。第一、第二和第三焊接熔核31、32、33的單獨電阻可以幫助識別具體制造缺陷。但是，整個焊接接頭24的電阻常數(shù)可以幫助識別電池10的該部分的成功組裝，用于質(zhì)量控制。為了使得電池10通過檢查，可能每一個焊接接頭24都需要工作。在這樣的情況下，哪一個具有焊接接頭24的焊接熔核30未工作可以是無關(guān)的。第一焊縫堆25、第二焊縫堆26和第三焊縫堆27中的每一個可以具有供應(yīng)在第一突片21的第一端部38和總線構(gòu)件12的第一端部36之間的總電流。一個伏特計,類似于圖2B中所示的第一伏特計44，可以連接至第一突片21的第二端部39，在第一至第三焊縫堆25-27中的每一個之上，并還連接至總線構(gòu)件12的第二端部37。從供應(yīng)在第一至第三焊縫堆25-27中的每一個之下的總電流和從在第一至第三焊縫堆25-27中的每一個上測得的電壓，電阻常數(shù)可以針對第一至第三焊縫堆25-27中的每一個而確定。此外，第一至第三焊縫堆25-27中的每一個的電阻常數(shù)可以與焊縫質(zhì)量范圍進行比較，以確定總堆的焊縫質(zhì)量是否處于預定范圍內(nèi)。因為第一至第三焊縫堆25-27與直接位于突片20的未焊接部分之間相比呈現(xiàn)出電流流動的更容易路徑，因此當確定突片20的電阻時，其可以被處理為仿佛所述突片20在第一至第三焊縫堆25-27之間電隔離(或具有空氣間隙)。因此，第二焊縫堆26可以具有第二測量電壓(V2),第三焊縫堆27可以具有第三測量電壓(V3)。第二焊縫堆26的電阻可以被計算為第二堆電阻(R2)，第三焊縫堆27的電阻可以被計算為第三堆電阻(R3)。第二堆電阻和第三堆電阻是相應(yīng)堆的有效電阻。V2=I* (R2)V3=I* (R3)如圖I所示，整個焊接接頭24的電阻可以被確定。第一伏特計44與探測器28和總線構(gòu)件12的第二端部37相通。通過測量經(jīng)過電池電芯14的電流流動以及總線構(gòu)件12的第二端部37和探測器28之間的電壓差(Vi),焊接接頭24的電阻常數(shù)或有效電阻(Rj)可以被計算。Vj=I=K(Rj)
焊縫質(zhì)量范圍還可以應(yīng)用到焊接接頭24的電阻常數(shù)或有效電阻，使得接頭電阻與預定最小接頭電阻以及預定最大接頭電阻相比較。電池24的電阻常數(shù)或有效電阻可以幫助識別焊接接頭24的成功的組裝和幫助焊接接頭24繼續(xù)操作。上述計算基于供應(yīng)已知電流和從其計算期望部件的具體電阻常數(shù)或有效電阻。但是，可以使用其他技術(shù)來識別和比較電池10的一些部分的電阻特性。例如，電流可以從已知電壓(Vk)和已知電阻(Rk)提供，其可以還被表示為電流源42。焊接接頭24的測得電壓和已知電壓的電壓降比率可以被確定。隨后，從焊接接頭24的測得電壓和已知電壓的電壓降比率，焊接接頭24的電阻常數(shù)或有效電阻可以被計算出。Rj=Rk* (Vj/Vk)焊接接頭24的電阻常數(shù)或有效電阻可以隨后與預定范圍進行比較。此外，焊接接頭24的電阻常數(shù)可以作為初始或第一接頭電阻被存儲。在后來的時間，諸如在車輛在經(jīng)校準時間間隔(其可以是從幾個月至幾年之后的任何時間處)或經(jīng)校準周期間隔(諸如里程、 車輛運轉(zhuǎn)周期等)之后的維修或維護期間，焊接接頭24的電阻常數(shù)可以再次被計算，并可以作為第二接頭電阻被存儲。第二接頭電阻和第一接頭電阻可以隨后進行比較，以確定焊接接頭24的有效電阻隨時間間隔或周期間隔發(fā)生的變化。有效電阻的該變化可以用于確定或計算時間間隔或周期間隔期間焊接接頭24的疲勞間隔。疲勞間隔是在時間間隔或周期間隔發(fā)生的疲勞周期的數(shù)量的計算出的估計。疲勞可以發(fā)生在焊接接頭24中，這是由于加熱和冷卻一及從其導致的膨脹和收縮一或由于車輛和電池10的運動。從疲勞間隔和時間間隔或周期間隔，電池10的剩余壽命的估計值一或至少經(jīng)測試的焊接接頭24的剩余壽命一可以被計算。剩余壽命可以以剩余的疲勞周期、剩余時間、或從其計算的其他值來確定?，F(xiàn)在參考圖3，示出了用于多電芯電池10的非破壞性測試的算法或方法100的示意流程圖。電池10僅是具有可以使用此處所描述的方法測試和監(jiān)控的接頭的部件的說明性示例。圖3中示出的算法或方法100的步驟的確切順序不是必需的?？梢灾嘏判虿襟E，可以省略步驟，及可以包括附加的步驟。此外，方法100可以是另一算法或方法的一部分或子程序。圖3僅示出方法100的概要圖。為說明目的，方法100可以參考關(guān)于圖I所示和所述的元件和部件被描述。然而，其它部件可以用于實踐方法100和在所附的權(quán)利要求中限定的本發(fā)明。任何步驟都可以通過控制系統(tǒng)內(nèi)的多個部件執(zhí)行。步驟110:開始。方法100可以以起始或初始化步驟開始，在開始時間期間，方法100監(jiān)控被連結(jié)部件或測試裝備(被連結(jié)部件安裝在其上)的運行條件。初始化可以響應(yīng)來自操作者的信號而發(fā)生。步驟112 :供應(yīng)單獨電流。方法100包括在第一構(gòu)件(諸如總線構(gòu)件12)的第一端部和第二構(gòu)件(諸如第一突片20)的第一端部之間供應(yīng)電流。如果被連結(jié)部件具有單突片構(gòu)造，第一電流可以僅是被供應(yīng)的電流。但是，對于多部件或多突片構(gòu)造，方法100還包括在第一構(gòu)件的第一端部和第二突片的第一端部之間供應(yīng)第二電流，和在第一構(gòu)件的第一端部和第三突片的第一端部之間供應(yīng)第三電流。第一電流、第二電流和第三電流可以基本上相等，使得每一個均為總堆電流(I)的三分之一。步驟114 :測量單獨電壓。方法100包括測量第一構(gòu)件的第二端部和第二構(gòu)件的第二端部之間的第一電壓。第一構(gòu)件和第二構(gòu)件的第一端部取向為關(guān)于第一接頭與第一構(gòu)件和第二構(gòu)件的第二端部相對，第二突片和第三突片的第一端部類似地取向。方法100還可包括測量在第一構(gòu)件的第二端部和第二突片的第二端部之間的第二電壓，和測量在第一構(gòu)件的第二端部和第三突片的第二端部之間的第三電壓。步驟116 :計算單獨接頭電阻。方法100包括從供應(yīng)的第一電流和測得的第一電壓計算第一接頭的第一接頭電阻。取決于被連結(jié)部件的構(gòu)造，這可以被直接確定，或可需要連同從供應(yīng)的第二電流和測得的第二電壓計算第二接頭的第二接頭電阻和連同從供應(yīng)的第三電流和測得的第三電壓計 算第三接頭的第三接頭電阻而一起確定。如果接頭在其中包括多于一個被連結(jié)部件，方法100將計算第一、第二和第三接頭的有效電阻。第一、第二和第三接頭的三個單獨電阻可以通過求解三個未知數(shù)的三個方程而被確定。步驟118 :對單獨范圍進行比較。方法100包括將計算的第一電阻與預定最小接頭電阻和與預定最大接頭電阻進行比較。預定最大接頭電阻大于預定最小接頭電阻。第二電阻和第三電阻還可以與預定最小接頭電阻和與預定最大接頭電阻進行比較。步驟120 :輸出接頭結(jié)果；結(jié)束。方法100包括將比較的結(jié)果輸出到接收器。如上所述，該結(jié)果可以包括測量誤差，如果計算的第一電阻在預定最小接頭電阻之下；失效的接頭，如果計算的第一電阻在預定最大接頭電阻之上；和可接受的接頭，如果計算的第一電阻在預定最小接頭電阻之上以及在預定最大接頭電阻之下。在輸出與接頭質(zhì)量范圍比較的結(jié)果之后，方法100可以結(jié)束。結(jié)束步驟可以實際上是返回至開始，或方法100可以等待，直到被再次調(diào)用。步驟122 :計算堆電阻。當應(yīng)用到具有多突片構(gòu)造的電池10時，方法100可以包括從供應(yīng)的總堆電流和測得的第一電壓計算焊縫堆電阻。焊縫堆電阻是整個測得的焊縫堆的有效電阻。焊縫堆電阻可以為第一焊縫堆25、第二焊縫堆26和第三焊縫堆27計算。取決于焊接接頭24的構(gòu)造，焊接接頭24的第一接頭電阻也可以在該步驟中進行計算。步驟124 :對堆范圍進行比較。該方法可以包括將計算的第一焊縫堆電阻與預定最小焊縫堆電阻和與預定最大焊縫堆電阻進行比較。預定最大焊縫堆電阻大于預定最小焊縫堆電阻。步驟126 :輸出堆結(jié)果；結(jié)束。方法100包括將焊縫堆電阻和焊縫質(zhì)量范圍的比較結(jié)果輸出到接收器。該結(jié)果可以包括測量誤差，失效的焊縫和可接受的焊縫。如果計算的第一焊縫堆電阻在預定最小堆電阻之下，得出測量誤差。如果計算的第一焊縫堆電阻在預定最大堆電阻之上，得出失效的焊縫。如果計算的第一焊縫堆電阻在預定最小堆電阻之上以及在預定最大堆電阻之下，得出可接受的焊縫。現(xiàn)在參考圖4，并繼續(xù)參考圖1-3，示出用于接頭的健康狀態(tài)監(jiān)控的算法和方法200的示意流程圖。例如，方法200可以用于監(jiān)控圖I所示的多電芯電池10的焊接接頭。替換地，方法200可以用于監(jiān)控其他類型的接頭，諸如機械接頭。圖4中示出的算法或方法200的步驟的確切順序不是必需的?？梢灾嘏判虿襟E，可以省略步驟，及可以包括附加的步驟。此外，方法200可以是另一算法或方法的一部分或子程序，諸如圖3的方法100。圖4僅示出方法200的概要圖。為說明目的，方法200的一些部分可以參考關(guān)于圖I所示和所述的元件和部件被 描述。然而，其它部件可以用于實踐方法200和在所附的權(quán)利要求中限定的本發(fā)明。任何步驟都可以通過控制系統(tǒng)內(nèi)的多個部件執(zhí)行。步驟210:開始。方法200可以以起始或初始化步驟開始，在開始時間期間，方法200監(jiān)控電池10或測試裝備(電池10安裝在其上)的運行條件。初始化可以響應(yīng)來自操作者的信號而發(fā)生，或作為圖3所示的方法100的其中一個步驟的結(jié)果而發(fā)生。步驟212 :計算接頭電阻。方法200包括從供應(yīng)的第一電流和測得的第一電壓計算焊接接頭24的接頭電阻。替換地，焊接接頭24的接頭電阻可以從電壓降比率(總線構(gòu)件12的第二端部37和探測器28之間的測得電壓除以已知電壓)和已知電阻來計算。接頭電阻可以是有效電阻或電阻常數(shù)。焊接接頭24的接頭電阻還可以作為圖2所示的方法100的一部分而被已經(jīng)計算。供應(yīng)電流用于接頭電阻的計算可以發(fā)生在車輛的運轉(zhuǎn)期間。例如，且不限于，在車輛的運轉(zhuǎn)期間，電池10可以放電以輔助牽引和操作附件，或可以在再生制動期間充電。步驟214 :對接頭范圍進行比較。方法200還可以包括將計算的接頭電阻與預定最小接頭電阻和預定最大接頭電阻進行比較。取決于方法200的配置，可以將比較的結(jié)果輸出到接收器。該結(jié)果可以再次是以下之一測量誤差，失效的焊縫和可接受的焊縫。方法200可以包括測試電池10內(nèi)的焊接接頭24中的幾個、電池10內(nèi)的全部焊接接頭24、或僅其中一個焊接接頭24。從焊接接頭24的一個或幾個的電阻的測試和計算，方法200可能能夠估計、插值、或推斷整個多電芯電池10的健康狀態(tài)。步驟216:初始測試？如果經(jīng)計算的接頭電阻來自初始測試，其可以是初始或第一接頭電阻。但是，經(jīng)計算的接頭電阻可以是后續(xù)的或第二接頭電阻。步驟218 :存儲第一接頭電阻。如果經(jīng)計算的接頭電阻來自初始測試，其隨后被設(shè)定為第一接頭電阻并作為第一接頭電阻被存儲。經(jīng)計算的第一接頭電阻還可以與用于焊接接頭24或電池10的標識器相關(guān)聯(lián)。標識器可以是車輛識別編碼、多電芯電池上的條形碼、和操作地附連到多電芯電池的射頻識別單元。通過將經(jīng)計算的第一接頭電阻與識別器相關(guān)聯(lián)，后續(xù)的計算可以與第一接頭電阻進行比較。步驟220 :輸出或存儲初始接頭電阻。
電池10可以被并入到車輛中，所述車輛配置用于與通信路徑選擇性地通信。方法200可以包括經(jīng)由通信路徑發(fā)送診斷消息。診斷消息可以包括經(jīng)計算的第一接頭電阻和與識別器的關(guān)聯(lián)關(guān)系。方法200還可以包括將警告消息經(jīng)由通信路徑發(fā)送至接收點，所述接收點對車輛的操作者可用。接收點可以是，但不限于，電話號碼、蜂窩式電話號碼、電子郵件地址和即時通訊帳戶中的一種。通信路徑可以包括，但不限于，無線局域網(wǎng)絡(luò)、細胞式網(wǎng)絡(luò)、藍牙協(xié)議和衛(wèi)星通信中的一種。因此，方法200可以警告車輛的操作者經(jīng)計算的第一接頭電阻的狀態(tài)。步驟222 :存儲第二接頭電阻。如果經(jīng)計算的接頭電阻不來自初始測試，則其可以被設(shè)定為第二接頭電阻。第二接頭電阻還可以被存儲并與識別器相關(guān)聯(lián)。此外，方法200可以包括在方法200完成之后將第一接頭電阻重新設(shè)定至第二接頭電阻，使得方法200的將來的迭代(如果有的話)會將第二接頭電阻用作計算疲勞的基礎(chǔ)。 步驟224 :確定周期間隔。方法200確定計算第一接頭電阻至計算第二接頭電阻之間的周期間隔。周期間隔可以相當于經(jīng)校準的周期，并可以是時間間隔。確定周期間隔會幫助將焊接接頭24或電池10的剩余疲勞壽命或剩余電池壽命作為一個整體計算或估計。步驟226 :確定疲勞間隔。方法200包括從診斷消息確定疲勞時段，所述診斷消息可以從車輛發(fā)出或可以簡單地是計算疲勞間隔所需的數(shù)據(jù)的通信。疲勞間隔是在經(jīng)校準周期的間隔上發(fā)生的疲勞周期數(shù)量。這些計算可以借助車載ECU、借助控制系統(tǒng)50、借助通過通信路徑可到達的外部系統(tǒng)、或借助附連到車輛的測試站或測試裝置進行。步驟228 :確定剩余疲勞壽命。方法200包括基于預定疲勞壽命、經(jīng)確定的疲勞間隔和周期間隔來估計剩余疲勞壽命。疲勞壽命可以基于關(guān)于電池10發(fā)生的時間或事件而被確定或計算。替換地，在剩余壽命脫離車輛而被計算的情況下，方法200可以包括經(jīng)由通信路徑發(fā)送診斷消息。診斷消息可以隨后用于計算剩余的疲勞壽命。在這樣的配置中，診斷消息可以包括經(jīng)計算的第一接頭電阻、經(jīng)計算的第二接頭電阻和周期間隔。步驟230 :輸出經(jīng)計算的電池壽命。一旦電池10或焊接接頭24的剩余的疲勞壽命已經(jīng)被計算出，則方法200可以經(jīng)過通信路徑發(fā)送具有剩余疲勞壽命的診斷消息。剩余疲勞壽命可以用于警告車輛的操作者電池10需要更換?，F(xiàn)在參考圖5A和5B，且繼續(xù)參考圖1-4，示出通過接頭聯(lián)接的部件的兩個視圖。圖5A示出通過緊固件形成的被連結(jié)部件310的側(cè)視圖。圖5B示出通過變形形成的被連結(jié)部件360的橫截面視圖。圖5A和5B示出了另外的接頭類型，其可以與在此描述的方法或過程一起使用。其他圖中所示的特征和部件可以被并入，以及與圖5A和5B中所示的那些一起使用。圖5A示出被連結(jié)部件，其具有第一構(gòu)件312和第二構(gòu)件320。第一和第二構(gòu)件312和320被限定在機械接頭324的相對側(cè)上。不同于圖1、2A和2B中所示的接頭，機械接頭324將第一構(gòu)件312和第二構(gòu)件320與機械緊固件330結(jié)合在一起，所述機械緊固件330可以是，例如且不限于，螺栓或鉚釘。第一構(gòu)件312具有第一端部336和第二端部337，所述第一端部336和第二端部337布置為在第一構(gòu)件312的關(guān)于機械接頭324的相對側(cè)。第一端部338和第二端部339布置為在第二構(gòu)件320的關(guān)于機械接頭324的相對側(cè)。機械接頭324的質(zhì)量或強度可以與其電阻或有效電阻關(guān)聯(lián)。為了確定機械接頭324的有效電阻，電流源342與第一構(gòu)件312的第一端部336和第二構(gòu)件320的第一端部338電連通。電流源342使已知(或可測量)電流穿過機械接頭324。電流源342可以包括電壓源和精密電阻器。伏特計344測量第一構(gòu)件312的第二端部337和第二構(gòu)件320的第二端部339之間的電壓差。從被供應(yīng)的電流和測得的電壓一和電壓對電流的比率一可以計算機械接頭324的有效電阻。經(jīng)計算的電阻可以代表由機械緊固件330形成的機械接頭324的質(zhì)量。例如，如果機械接頭324沒有提供第二構(gòu)件320和第一構(gòu)件312之間的足夠接觸， 電流從第二構(gòu)件320至第一構(gòu)件312的流動可以被阻礙，導致經(jīng)計算的電阻增加。此外，如果機械緊固件330被破壞或具有顯著的破裂，經(jīng)計算的電阻也可以大大地增加。圖5B示出被連結(jié)部件，其具有第一構(gòu)件362和第二構(gòu)件370。第一和第二構(gòu)件362和370被限定在機械接頭374的相對側(cè)上。不同于圖1、2A和2B中所示接頭，機械接頭374將第一構(gòu)件362和第二構(gòu)件370與夾緊區(qū)域380連結(jié)在一起。替換地，夾緊區(qū)域380可以用，例如且不限于，卷邊區(qū)域或其他機械接頭代替。第一構(gòu)件362具有第一端部386和第二端部387,所述第一端部386和第二端部387布置在第一構(gòu)件362的關(guān)于機械接頭374的相對側(cè)。第二構(gòu)件370的第一端部388和第二構(gòu)件370的第二端部389布置在機械接頭374的相對側(cè)。機械接頭374的質(zhì)量或強度可以與其電阻或有效電阻關(guān)聯(lián)。為了確定機械接頭374的有效電阻，電流源392與第一構(gòu)件362的第一端部386和第二構(gòu)件370的第一端部388電連通。電流源392使已知(或可測量)電流穿過機械接頭374。電流源392可以包括電壓源和精密電阻器。伏特計394測量第一構(gòu)件362的第二端部387和第二構(gòu)件370的第二端部389之間的電壓差。從供應(yīng)的電流和測得的電壓，可以計算機械接頭374和夾緊區(qū)域380的電阻。經(jīng)計算的電阻可以代表由夾緊區(qū)域380形成的機械接頭374的質(zhì)量。例如，如果夾緊區(qū)域380沒有提供第二構(gòu)件370和第一構(gòu)件362之間的足夠接觸，電流從第二構(gòu)件370至第一構(gòu)件362的流動可以被阻礙，導致經(jīng)計算的有效電阻增加。此夕卜，如果夾緊區(qū)域380被破壞、具有顯著的破裂或顯著的間隔或間隙，經(jīng)計算的電阻也可以大大地增加。盡管關(guān)于汽車應(yīng)用詳細描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到本發(fā)明的更寬的適用性。具有本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)的人將認識到，諸如“之上”、“之下”、“向上”、“向下”等的術(shù)語用來描述附圖，且不表示對本發(fā)明的范圍的限制，所述范圍如由所附的權(quán)力要求所限定的。盡管已經(jīng)對執(zhí)行要求保護的發(fā)明的較佳模式和其它模式進行了詳盡的描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可得知在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的用來實施本發(fā)明的許多替換設(shè)計和實施例。
權(quán)利要求
1.一種用于被連結(jié)部件的非破壞性健康狀態(tài)監(jiān)控的方法，包括 在被連結(jié)部件的第一構(gòu)件的第一端部和被連結(jié)部件的第二構(gòu)件的第一端部之間供應(yīng)第一電流； 測量第一構(gòu)件的第二端部和第二構(gòu)件的第二端部之間的第一電壓，其中，第一構(gòu)件的第一端部和第二構(gòu)件的第一端部定位為和第一構(gòu)件的第二端部以及第二構(gòu)件的第二端部關(guān)于至少一個接頭相對； 從供應(yīng)的第一電流和測得的第一電壓計算該至少一個接頭的第一接頭電阻； 將經(jīng)計算的第一接頭電阻與預定最小接頭電阻進行比較； 將經(jīng)計算的第一接頭電阻與預定最大接頭電阻進行比較，其中，預定最大接頭電阻大于預定最小接頭電阻；和 輸出比較結(jié)果，其中，所述結(jié)果是以下之一 測量誤差，如果經(jīng)計算的第一接頭電阻在預定最小接頭電阻之下， 失效的接頭，如果經(jīng)計算的第一接頭電阻在預定最大接頭電阻之上，和可接受的接頭，如果經(jīng)計算的第一接頭電阻在預定最小接頭電阻之上以及在預定最大接頭電阻之下。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，還包括 在計算第一接頭電阻之后起動計數(shù)器； 在經(jīng)校準周期過去之后結(jié)束計數(shù)器； 在第一構(gòu)件的第一端部和第二構(gòu)件的第一端部之間供應(yīng)第二電流； 測量第一構(gòu)件的第二端部和第二構(gòu)件的第二端部之間的第二電壓， 從供應(yīng)的第二電流和測得的第二電壓計算所述至少一個接頭的第二接頭電阻，其中，所述第二接頭電阻在經(jīng)校準周期過去之后被計算； 將第二接頭電阻與第一接頭電阻進行比較；和 確定在第一接頭電阻和第二接頭電阻之間的經(jīng)校準周期上發(fā)生的疲勞間隔。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，還包括 基于預定疲勞壽命、經(jīng)確定的疲勞間隔和經(jīng)校準周期來估計剩余接頭壽命。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述至少一個接頭是多電芯電池的焊接接頭，并進一步包括 將經(jīng)計算的第一接頭電阻與用于焊接接頭的標識器相關(guān)聯(lián)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，標識器是車輛識別編碼、多電芯電池上的條形碼、和操作地附連到多電芯電池的射頻識別單元中的一種。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，多電芯電池被并入到車輛中，且車輛配置為用于與通信路徑選擇性通信，以及進一步包括 經(jīng)由通信路徑發(fā)送診斷消息，其中，所述診斷消息包括經(jīng)確定的剩余疲勞壽命和經(jīng)確定的疲勞間隔中的一個。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括 將警告消息經(jīng)由通信路徑發(fā)送至接收點，其中，所述接收點對車輛的操作者可用。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，接收點是電話號碼、蜂窩式電話號碼、電子郵件地址和即時通訊帳戶中的一種。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，通信路徑包括無線局域網(wǎng)絡(luò)、蜂窩式網(wǎng)絡(luò)、藍牙協(xié)議和衛(wèi)星通信中的一種。
10.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，多電芯電池被并入到車輛中，且其中，供應(yīng)第一電流在車輛的操作期間發(fā)生。
全文摘要
一種用于被連結(jié)部件的非破壞性健康狀態(tài)監(jiān)控的方法，包括在被連結(jié)部件的第一構(gòu)件的第一端部和第二構(gòu)件的第一端部之間供應(yīng)電流；測量第一構(gòu)件的第二端部和第二構(gòu)件的第二端部之間的第一電壓，其中，第一構(gòu)件和第二構(gòu)件的第一端部被取向或定位為和第一構(gòu)件和第二構(gòu)件的第二端部關(guān)于在至少一個接頭相對；從供應(yīng)的第一電流和測得的第一電壓計算至少一個接頭的第一接頭電阻；將經(jīng)計算的第一接頭電阻與預定最小接頭電阻進行比較；和將經(jīng)計算的第一接頭電阻與預定最大接頭電阻進行比較，其中，預定最大接頭電阻大于預定最小接頭電阻。
文檔編號G01R31/00GK102778616SQ201210144000
公開日2012年11月14日 申請日期2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月10日
發(fā)明者L.C.列夫, N.康德拉蒂夫 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司