原位电池监视系统.pdf

1、(10)申请公布号 CN 104101841 A (43)申请公布日 2014.10.15 CN 104101841 A (21)申请号 201410131061.1 (22)申请日 2014.04.02 13/856,989 2013.04.04 US G01R 31/36(2006.01) (71)申请人 波音公司 地址 美国伊利诺斯州 (72)发明人 TL托马斯 LW沙夫纳 MM博曼德 (74)专利代理机构 北京三友知识产权代理有限 公司 11127 代理人 吕俊刚 刘久亮 (54) 发明名称 原位电池监视系统 (57) 摘要 本发明提供了一种原位电池监视系统。在一 个或多个实施方式中，

2、 所公开的方法包括将至少 一个测试信号注入到电池中， 并且从电池中接收 至少一个响应信号。 在一个或多个实施方式中， 响 应信号包括至少一个反射信号。该方法进一步包 括利用至少一个处理器比较响应信号与至少一个 基线信号以产生至少一个比较信号。 而且， 该方法 包括利用至少一个处理器通过使用比较信号检测 电池内的至少一个异常。 此外， 该方法包括利用至 少一个处理器通过使用比较信号确定电池内的至 少一个异常的位置。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 11 页 附图 8 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书11

3、页 附图8页 (10)申请公布号 CN 104101841 A CN 104101841 A 1/2 页 2 1. 一种用于电池监视的方法， 所述方法包括 ： 将至少一个测试信号注入到电池中 ； 从所述电池接收至少一个响应信号 ； 其中， 所述至少一个响应信号包括至少一个反射信号 ； 利用至少一个处理器， 将所述至少一个响应信号与至少一个基线信号进行比较以产生 至少一个比较信号 ； 利用所述至少一个处理器， 通过使用所述至少一个比较信号检测所述电池内的至少一 个异常 ； 以及 利用所述至少一个处理器， 通过使用所述至少一个比较信号来确定所述电池内的所述 至少一个异常的位置。 2. 根据权利要求

4、 1 所述的方法， 其中， 所述电池包括至少一个电池芯和至少一个电池 壳体中的至少一个。 3. 根据权利要求 2 所述的方法， 其中， 所述至少一个测试信号被注入到所述至少一个 电池芯的至少一个阳极、 所述至少一个电池芯的至少一个阴极以及所述至少一个电池壳体 中的至少一个中。 4. 根据权利要求 1 所述的方法， 其中， 所述至少一个测试信号是射频 RF 信号和高频信 号中的至少一个。 5. 根据权利要求 1 所述的方法， 其中， 所述方法进一步包括利用至少一个信号生成器 生成所述至少一个测试信号。 6. 根据权利要求 1 所述的方法， 其中， 所述至少一个测试信号被利用码进行编码。 7. 根

5、据权利要求 6 所述的方法， 其中， 所述码是伪随机数字码和金码中的一种。 8. 根据权利要求 6 所述的方法， 其中， 所述至少一个测试信号是扩频调制信号。 9. 根据权利要求 8 所述的方法， 其中， 所述扩频调制信号是啁啾信号。 10. 根据权利要求 6 所述的方法， 其中， 所述方法进一步包括利用至少一个解码器对所 述至少一个响应信号进行解码。 11. 根据权利要求 1 所述的方法， 其中， 将所述至少一个测试信号注入到所述电池中的 步骤由至少一个发送器来执行。 12. 根据权利要求 1 所述的方法， 其中， 从所述电池接收所述至少一个响应信号的步骤 由至少一个接收器执行。 13. 根

6、据权利要求 1 所述的方法， 其中， 所述至少一个基线信号是针对所述电池的预计 电压、 针对所述电池的预计温度和针对所述电池的预计阻抗分布中的至少一个的函数。 14. 一种用于电池监视的系统， 所述系统包括 ： 至少一个发送器， 所述至少一个发送器用于将至少一个测试信号注入到电池中 ； 至少一个接收器， 所述至少一个接收器用于从所述电池接收至少一个响应信号 ； 其中， 所述至少一个响应信号包括至少一个反射信号 ； 以及 至少一个处理器， 所述至少一个处理器用于将所述至少一个响应信号与至少一个基线 信号进行比较以产生至少一个比较信号， 并且通过使用所述至少一个比较信号来检测所述 电池内的至少一个

7、异常， 以及通过使用所述至少一个比较信号确定所述电池内的所述至少 一个异常的位置。 权 利 要 求 书 CN 104101841 A 2 2/2 页 3 15. 根据权利要求 14 所述的系统， 其中， 所述电池包括至少一个电池芯和至少一个电 池壳体中的至少一个。 权 利 要 求 书 CN 104101841 A 3 1/11 页 4 原位电池监视系统 技术领域 0001 本发明涉及一种监视系统。具体地， 本发明涉及一种原位电池监视系统。 背景技术 0002 飞行器电池通常被设计为利用基于锂离子的高级化学过程而具有大容量， 与现有 的诸如镍金属氢化物或镍镉的电池类型相比， 这样的电池在更高的充

8、放电特性的情况下允 许更高的能量密度。该更有吸引力的化学过程能够导致电解质不稳定性 （尤其是在升高的 温度下） 。电池充电状态 （SOC） 通常由电池芯电压 （CV） 和电池芯温度来确定， 并且可能没有 完全地揭示当前的电池健康状态和电池芯的相对稳定性。 本发明的目的在于使用反射计来 测量电池芯内的阴极 - 阳极组件的相对原位射频 （RF） 阻抗行为， 从而与温度、 CV 和 SOC 评 估结合以获得电池健康状态的更完全的随时间完整的评估。 目的在于识别电池芯出现故障 或短路的风险。 发明内容 0003 本发明涉及一种用于原位电池监视的方法、 系统和设备。所公开的用于电池监视 的方法包括将至少

9、一个测试信号注入到电池中。 该方法进一步包括从电池接收至少一个响 应信号。在一个或更多实施方式中， 至少一个响应信号包括至少一个反射信号。而且， 该方 法包括利用至少一个处理器将至少一个响应信号与至少一个基线信号进行比较以产生至 少一个比较信号。另外， 该方法包括利用至少一个处理器通过使用至少一个比较信号来检 测电池内的至少一个异常。此外， 该方法包括利用至少一个处理器通过使用至少一个比较 信号确定电池内的至少一个异常的位置。 0004 在一个或更多实施方式中， 电池包括至少一个电池芯和 / 或至少一个电池壳体。 在至少一个实施方式中， 至少一个测试信号被注入到至少一个电池芯的至少一个阳极、

10、至 少一个电池芯的至少一个阴极和 / 或至少一个电池壳体中。 0005 在至少一个实施方式中， 至少一个测试信号是射频 （RF） 信号和 / 或高频信号。在 一些实施方式中， 该方法进一步包括利用至少一个信号生成器生成至少一个测试信号。 0006 在一个或更多实施方式中， 至少一个测试信号被利用码来编码。在至少一个实施 方式中， 该码是伪随机数字码或金码。 在一些实施方式中， 至少一个测试信号是扩频调制信 号。在一个或更多实施方式中， 扩频信号是啁啾信号。在一个或更多实施方式中， 该方法进 一步包括利用至少一个解码器来解码至少一个响应信号。 0007 在至少一个实施方式中， 利用至少一个发送器

11、来执行将至少一个测试信号注入到 电池中。在一个或更多实施方式中， 利用至少一个接收器来执行从电池接收至少一个响应 信号。 在一些实施方式中， 至少一个基线信号是针对电池的预计电压、 针对电池的预计温度 和 / 或针对电池的预计阻抗分布 （profile） 的函数。 0008 在一个或更多实施方式中， 一种用于电池监视的系统包括至少一个发送器， 用于 将至少一个测试信号注入到电池中。该系统进一步包括至少一个接收器， 用于从电池接收 说 明 书 CN 104101841 A 4 2/11 页 5 至少一个响应信号。 在至少一个实施方式中， 至少一个响应信号包括至少一个反射信号。 此 外， 系统包括

12、至少一个处理器， 用于将至少一个响应信号与至少一个基线信号进行比较以 产生至少一个比较信号， 通过使用至少一个比较信号来检测电池内的至少一个异常， 以及 通过使用至少一个比较信号确定电池内的至少一个异常的位置。 0009 在至少一个实施方式中， 至少一个发送器用于将至少一个测试信号注入到至少一 个电池芯的至少一个阳极、 至少一个电池芯的至少一个阴极和 / 或至少一个电池壳体中。 在一些实施方式中， 该系统进一步包括至少一个信号生成器， 用于生成至少一个测试信号。 在一个或更多实施方式中， 该系统进一步包括至少一个解码器， 用于解码至少一个响应信 号。 0010 本发明的另一实施方式如下示出 ：

13、 0011 条款 1 ： 一种用于电池监视的方法， 所述方法包括 ： 0012 将至少一个测试信号注入到电池中 ； 0013 从所述电池接收至少一个响应信号 ； 0014 其中， 所述至少一个响应信号包括至少一个反射信号 ； 0015 利用至少一个处理器， 将所述至少一个响应信号与至少一个基线信号进行比较以 产生至少一个比较信号 ； 0016 利用所述至少一个处理器， 通过使用所述至少一个比较信号检测所述电池内的至 少一个异常 ； 以及 0017 利用所述至少一个处理器， 通过使用所述至少一个比较信号来确定所述电池内的 所述至少一个异常的位置。 0018 条款 2 ： 条款 1 的方法， 其中

14、， 所述电池包括至少一个电池芯和至少一个电池壳体 中的至少一个。 0019 条款 3 ： 条款 2 的方法， 其中， 所述至少一个测试信号被注入到所述至少一个电池 芯的至少一个阳极、 所述至少一个电池芯的至少一个阴极以及所述至少一个电池壳体中的 至少一个中。 0020 条款 4 ： 条款 1 的方法， 其中， 所述至少一个测试信号是射频 （RF） 信号和高频信号 中的至少一个。 0021 条款 5 ： 条款 1 的方法， 其中， 所述方法进一步包括利用至少一个信号生成器生成 所述至少一个测试信号。 0022 条款 6 ： 条款 1 的方法， 其中， 所述至少一个测试信号被利用码进行编码。 00

15、23 条款 7 ： 条款 6 的方法， 其中， 所述码是伪随机数字码和金码中的一种。 0024 条款 8 ： 条款 6 的方法， 其中， 所述至少一个测试信号是扩频调制信号。 0025 条款 9 ： 条款 8 的方法， 其中， 所述扩频调制信号是啁啾信号。 0026 条款 10 ： 条款 6 的方法， 其中， 所述方法进一步包括利用至少一个解码器对所述至 少一个响应信号进行解码。 0027 条款 11 ： 条款 1 的方法， 其中， 将所述至少一个测试信号注入到所述电池中的步骤 由至少一个发送器来执行。 0028 条款 12 ： 条款 1 的方法， 其中， 从所述电池接收所述至少一个响应信号的

16、步骤由至 少一个接收器执行。 说 明 书 CN 104101841 A 5 3/11 页 6 0029 条款 13 ： 条款 1 的方法， 其中， 所述至少一个基线信号是针对所述电池的预计电 压、 针对所述电池的预计温度和针对所述电池的预计阻抗分布中的至少一个的函数。 0030 条款 14 ： 一种用于电池监视的系统， 所述系统包括 ： 0031 至少一个发送器， 用于将至少一个测试信号注入到电池中 ； 0032 至少一个接收器， 用于从所述电池接收至少一个响应信号 ； 0033 其中， 所述至少一个响应信号包括至少一个反射信号 ； 0034 至少一个处理器， 用于将所述至少一个响应信号与至少

17、一个基线信号进行比较以 产生至少一个比较信号， 并且通过使用所述至少一个比较信号来检测所述电池内的至少一 个异常， 以及通过使用所述至少一个比较信号确定所述电池内的至少一个异常的位置。 0035 条款 15 ： 条款 14 的系统， 其中， 所述电池包括至少一个电池芯和至少一个电池壳 体中的至少一个。 0036 条款 16 ： 条款 15 的系统， 其中， 所述至少一个发送器用于将所述至少一个测试信 号注入到所述至少一个电池芯的至少一个阳极、 所述至少一个电池芯的至少一个阴极以及 所述至少一个电池壳体中的至少一个中。 0037 条款 17 ： 条款 14 的系统， 其中， 所述至少一个测试信号

18、是射频 （RF） 信号和高频信 号中的至少一个。 0038 条款 18 ： 条款 14 的系统， 其中， 所述系统进一步包括至少一个信号生成器， 用于生 成所述至少一个测试信号。 0039 条款 19 ： 条款 14 的系统， 其中， 所述至少一个测试信号被利用码进行编码。 0040 条款 20 ： 条款 19 的系统， 其中， 所述码是伪随机数字码和金码中的一种。 0041 条款 21 ： 条款 19 的系统， 其中， 所述至少一个测试信号是扩频调制信号。 0042 条款 22 ： 条款 21 的系统， 其中， 所述扩频调制信号是啁啾信号。 0043 条款 23 ： 条款 19 的系统， 其

19、中， 所述系统进一步包括至少一个解码器， 用于对所述 至少一个响应信号进行解码。 0044 条款 24 ： 条款 14 的系统， 其中， 所述至少一个基线信号是针对所述电池的预计电 压、 针对所述电池的预计温度和针对所述电池的预计阻抗分布中的至少一个的函数。 0045 特征、 功能和优点能够在本发明的各种实施方式中独立地实现或者可以在其它实 施方式进行组合。 附图说明 0046 根据下面的描述、 所附权利要求和附图， 将会更好地理解本发明的这些和其它特 征、 方面和优点， 在附图中 ： 0047 图 1 是根据本发明的至少一个实施方式的公开的用于电池监视的系统的示意图。 0048 图 2 是根

20、据本发明的至少一个实施方式的公开的用于电池监视的方法的流程图。 0049 图 3A 是示出根据本发明的至少一个实施方式的公开的电池监视系统的主 （阴极 到阳极引入 （referenced） ） 构造的示意图。 0050 图 3B 是示出根据本发明的至少一个实施方式的公开的电池监视系统的阴极到壳 体引入构造的示意图。 0051 图 3C 是示出根据本发明的至少一个实施方式的公开的电池监视系统的阳极到壳 说 明 书 CN 104101841 A 6 4/11 页 7 体引入构造的示意图。 0052 图 4A 是示出根据本发明的至少一个实施方式的用于其中电池芯串行连接的公开 的电池监视系统的多个电池

21、芯的监视构造的示意图。 0053 图 4B 是示出根据本发明的至少一个实施方式的用于其中电池芯并行连接的公开 的电池监视系统的多个电池芯的监视构造的示意图。 0054 图 5 是示出根据本发明的至少一个实施方式的示例性基线信号的图。 0055 图 6 是示出根据本发明的至少一个实施方式的示例性比较信号的图。 0056 图 7 是根据本发明的至少一个实施方式的公开的电池监视系统可以采用的数据 处理系统的网络的示意图。 0057 图 8 是根据本发明的至少一个实施方式的公开的电池监视系统可以采用的数据 处理系统的示意图。 0058 本公开中示出的每个附图示出了所示实施方式的一方面的变化， 并且将仅

22、详细讨 论其区别。 具体实施方式 0059 这里公开的方法和设备提供了一种可操作的原位电池监视系统。具体地， 系统将 高频测试信号注入到电池并且接收基于反射计的响应信号。响应信号包括反射信号， 其具 有与电池芯内的导电面的特性阻抗的变化成比例的电压电平。 如果响应信号的电压电平中 的任一个超过了响应信号的预计电压电平， 则这是反射事件的位置可以示出异常的指示。 0060 如前所述， 飞行器电池通常被设计为利用基于锂离子的高级化学过程而具有大容 量， 与现有的诸如镍金属氢化物或镍镉的电池类型相比， 这样的电池在更高的充放电特性 的情况下允许更高的能量密度。该更有吸引力的化学过程能够导致电解质不稳

23、定性 （尤其 是在升高的温度下） 。电池充电状态 （SOC） 通常由电池芯电压 （CV） 来确定， 并且可能没有完 全地揭示当前的电池健康状态和电池芯的相对稳定性。 本发明的目的在于使用反射计来测 量电池芯内的阴极 - 阳极组件的相对原位射频 （RF） 阻抗行为， 从而与温度、 CV 和 SOC 评估 结合以获得电池健康状态的更完全的随时间完整的评估。 目的在于识别电池芯出现故障或 短路的风险。 0061 施加于电池的电气和环境的综合影响能够使得经由 CV 测量的简单的 SOC 评估变 得复杂。在一些情况下， 制造和环境的组合影响能够损害电池芯的稳定性， 从而使得该电 池芯 （也可能还使得其它

24、的电池芯） 存在泄气和 / 或起火的风险。通过监视电池芯内的阴 极 - 阳极组件的 RF 阻抗， 能够例如通过感测枝晶生长和 / 或通过检测外物碎片 （FOD） （其 能够触发所监视的电池芯内的短路状况） 来评估物理组件位置和完整性。 0062 基于反射计的测量是当前用于确定电线上的故障距离 （DFT） 的优选方法。反射计 方法将射频或高频测试信号注入在待测试布线 （WUT） 上。来自测试信号的信号电压与来自 WUT的特性阻抗的变化成比例地反射。 如果测量的反射超过了预计的反射， 则在反射事件的 区域中要求额外的仔细检查。 导电布线将其自己表示为关于射频或高频电磁波发射行为的 “单维度” ，

25、这是因为关于布线和绝缘介质材料存在圆对称性。对于导电板， 如在电池芯 （称 为阴极-阳极结构） 中将发现的， 这样的高频波发送在波前反射离开该二维结构的边缘时变 得更加复杂。虽然反射计评估对于该结构来说更加复杂， 但是主要由物理间隔和周围的电 说 明 书 CN 104101841 A 7 5/11 页 8 解质化学作用来确定特性阻抗， 从而使得这样的电池结构的反射计评估是可行的。该目的 不是在于检测 DFT， 而是检测由于导致阴极与阳极之间的间隙闭合的奇异位置 （即， 枝晶） 或 其它结构问题导致的短路状况。在由于分离导致的阴极与阳极之间的间隙增加的事件中， 我们将预计检测到开路状况。通过连续

26、地评估阴极 - 阳极组件的射频或高频阻抗， 阻抗响 应的变化变为关键的度量。 0063 在下面的描述中， 阐述各种细节以便于提供系统的更完整的描述。 然而， 对于本领 域技术人员来说显而易见的是， 所公开的系统可以在没有这些具体细节的情况下实施。在 其它情况下， 没有描述公知的特征， 以便于没有不必要地使得系统混淆。 0064 图1是根据本发明的至少一个实施方式的公开的用于电池监视的系统100的示意 图。 在该附图中， 监视电子装置170被示出为将测试信号注入到电池140中。 在一个或更多 实施方式中， 该测试信号是射频或高频信号 （例如， 1 至 300 兆赫 （MHz） 或 300MHz

27、至 10 千兆 赫 （GHz） ） 。电池 140 包括至少一个电池芯 （未示出） 和 / 或至少一个电池壳体 （未示出） 。 0065 在系统 100 的操作过程中， 监视电子装置 170 中的处理器 110 首先确定将被注入 到电池 140 中的测试信号的类型。处理器 110 然后向信号生成器 120 发送指令以生成测试 信号。 在一个或更多实施方式中， 测试信号被利用诸如伪随机数字码或金码的码进行编码。 对于这些实施方式中， 信号生成器 120 将处理器 110 的关于码的指令实施为适合的频率的 测试信号。在一些实施方式中， 测试信号是扩频调制信号。在其它实施方式中， 测试信号是 啁啾信

28、号。 0066 在信号生成器 120 生成了测试信号之后， 测试信号由发送器 130 注入到电池 140 中。测试信号被注入到至少一个电池芯 （未示出） 的至少一个阳极、 至少一个电池芯 （未示 出） 的至少一个阴极和 / 或至少一个电池壳体 （未示出） 中。在图 3A、 图 3B 和图 3C 的描述 中讨论关于电池 140 的不同注入构造的详细讨论。 0067 一旦测试信号被注入到电池 140 中， 从接收器 150 接收响应信号。响应信号包括 至少一个反射信号。响应信号将有助于指示电池 140 中的特定可能的异常。电池 140 中 的一个可能的异常是开路。对于开路异常， 响应信号将包含由于

29、离开开路的较大的反射导 致具有较高的电压电平的反射信号。电池 140 中的另一可能异常是枝晶。对于没有桥接阴 极 - 阳极子组件的枝晶异常或导电异物， 响应信号将包含由于离开该异常的局部区域的较 小反射导致具有略低的电压的反射信号。并且， 电池中的另一可能异常是短路。对于短路 异常， 响应信号将包含由于该异常的局部区域中的发送信号的吸收导致具有基本上较低电 压的反射信号。在所有上述三种异常中， 反射计信号引起基于从发送器 130 到异常的时间 加上从反射信号返回接收器 150 的时间的时间延迟。 0068 在接收器 150 接收到响应信号之后， 解码器 160 对响应信号进行解码。然后， 处理

30、 器 110 将响应信号与基线信号进行比较以产生比较信号。对于该比较， 处理器 110 特别地 比较响应信号的码与基线信号的码以产生用于比较信号的码。在一个或更多实施方式中， 基线信号是电池 140 的预计电压、 电池 140 的预计温度和 / 或针对电池 140 的预计阻抗分 布的函数。 0069 然后， 处理器 110 使用比较信号来检测 （和识别） 电池 140 内的至少一个异常。另 外， 处理器 110 使用比较信号来确定电池 140 中的异常的位置。 0070 应注意的是， 在一个或更多实施方式中， 监视电子装置170的处理器110可以与显 说 明 书 CN 104101841 A

31、8 6/11 页 9 示器通信 （例如， 以有线或无线的方式） ， 该显示器用于显示信号 （例如， 响应信号、 基线信号 和 / 或比较信号） 。显示器可以是作为例如台式计算机 （与图 7 中的服务器 704 类似） 或者 膝上计算机 （与图 7 中的客户端 710 类似） 的一部分的计算机显示单元。 0071 图2是根据本发明的至少一个实施方式的公开的用于电池监视的方法200的流程 图。在方法 200 的开始 210， 至少一个测试信号被注入到电池中 220。然后， 接收来自电池 的至少一个响应信号 230。 0072 在接收到响应信号之后， 至少一个处理器将响应信号与至少一个基线信号进行比

32、 较以产生至少一个比较信号240。 然后， 至少一个处理器通过使用比较信号检测电池内的至 少一个异常250。 而且， 至少一个处理器通过使用比较信号确定电池内的至少一个异常的位 置 260。然后， 该方法 200 结束 270。 0073 图 3A 是示出根据本发明的至少一个实施方式的公开的电池监视系统的主 （阴极 到阳极引入） 构造的示意图 300。在该图中， 监视电子装置 330 被示出为将测试信号注入到 由电池壳体 350 覆盖的电池芯 340 中。 0074 在系统的操作过程中， 监视电子装置330中的处理器360确定将要注入到电池340 中的测试信号的类型。处理器 360 然后将指令

33、发送给专用集成电路 （ASIC） 370 以生成测试 信号。测试信号可以用诸如伪随机数字码或金码的码来编码。对于这些实施方式， ASIC370 将处理器 360 的关于码的指令实施为适合的频率的测试信号。在一些实施方式中， 测试信 号是扩频调制信号。在其它实施方式中， 测试信号啁啾信号。 0075 在 ASIC370 生成了测试信号之后， 测试信号由收发器电路 （T/R Ckt） 380 的发送器 注入到电池 340 中。对于该主配置， 测试信号被示出为注入到电池芯 340 的阴极 （由正符号 表示） ， 并且通过电池芯 340 的阳极 （由负符号表示） 引入。应注意的是， 在一个或更多实施

34、方式中， 收发器电路 380 包括电容器， 如附图中所示出的那样。 0076 一旦测试信号进入电池芯 340 中， 从电池芯 340 的阳极引入响应信号。收发器电 路 380 的接收器接收该响应信号。响应信号包括至少一个反射信号。 0077 在接收器接收到响应信号之后， ASIC370 对响应信号进行解码。然后， 处理器 360 将响应信号与基线信号进行比较以产生比较信号。处理器 360 然后使用该比较信号来检测 （和识别） 电池芯 340 内的至少一个异常。另外， 处理器 360 使用比较信号来确定电池芯 340 中的异常的位置。 0078 图 3B 是示出根据本发明的至少一个实施方式的公开

35、的电池监视系统的阴极到壳 体引入构造的示意图 310。除了下述不同之处之外， 该图与图 3A 相同， 所述不同之处为该 图示出了用于测试信号的注入的不同构造。对于该构造， 测试信号被示出为注入到电池芯 340 的阴极， 并且从电池壳体 350 引入。应注意的是， 该构造要求电池壳体 350 导电。 0079 图 3C 是示出根据本发明的至少一个实施方式的公开的电池监视系统的阳极到壳 体引入构造的示意图 320。除了下述不同之处之外， 该图与图 3A 和图 3B 相同， 所述不同之 处为该图示出了用于测试信号的注入的不同构造。对于该构造， 测试信号被示出为注入到 电池芯340的阳极， 并且从电池

36、壳体350引入。 应注意的是， 该构造要求电池壳体350导电。 0080 图 4A 是示出根据本发明的至少一个实施方式的用于其中电池芯串行连接的公开 的电池监视系统的多个电池芯 420 的监视构造的示意图 400。在该图中， 监视电子装置 410 将测试信号注入到与监视电子装置 410 一起容纳在电池壳体 430 中的多个电池芯 420 中。 说 明 书 CN 104101841 A 9 7/11 页 10 该图中的多个电池芯 420 串行连接在一起。监视电子装置 410 的操作与图 3A 中所示的相 同。 0081 图 4B 是示出根据本发明的至少一个实施方式的用于其中电池芯并行连接的公开

37、的电池监视系统的多个电池芯 420 的监视构造的示意图 440。除了下述不同之处之外， 图 4B中所示的监视构造与图4A中所示的监视构造相同， 所述不同之处在于电池芯420并行地 而不是串行地 （如图 4A 中所示） 连接。 0082 应注意的是， 在其它实施方式中， 除了图 4A 和图 4B 中所示的监视构造之外， 可以 使用各种不同的监视构造用于所公开的电池监视系统。例如， 在一些实施方式中， 电池芯 420可以利用串行连接和并行连接的组合而连接在一起。 而且， 应注意的是， 在测试期间， 不 是每次都需要测试所有电池芯420。 对于这些情况， 可以每次仅测试电池芯420中的一个或 一些。

38、 0083 图5是示出根据本发明的至少一个实施方式的示例性基线信号508的曲线图500。 曲线图 500 具有水平轴和垂直轴。在该示例中， 水平轴是距离轴 502。距离轴 502 表示离 开电池芯 （或电池壳体） 的注入测试信号的位置的距离。曲线图 500 上的点离距离轴 502 与 垂直轴之间的交叉点越近表示距离注入测试信号的物理位置的距离越短。类似地， 曲线图 500 上的点离距离轴 502 与垂直轴之间的交叉点越远表示距离注入测试信号的物理位置的 距离越长。 0084 垂直轴是信号电压轴 504。信号电压轴 504 表示基线信号 508 的强度。基线信号 508 的强度可以对应于测试信号

39、在电池芯或电池壳体中的给定位置处遇到的阻抗变化。曲 线图 500 上的点离信号电压轴 504 与距离轴 502 之间的交叉越近表示电压越低， 而曲线图 500 上的点离信号电压轴 504 与距离轴 502 之间的交叉越远表示电压越高。 0085 应注意的是， 基线信号 508 的部分 510（即， 高压峰） 示出了测试信号注入点处的 典型的阻抗不匹配。测试信号注入点表示测试信号进入 （或注入） 到电池芯或电池壳体中的 位置。基线信号 508 的部分 512 示出了反射信号的示出电池的阴极 - 阳极结构的 RF 阻抗 行为的区域。而且， 基线信号 508 的部分 514 示出了电池的阴极的末端处

40、的阻抗不匹配。 0086 图 6 是示出根据本发明的至少一个实施方式的示例性比较信号 608 的曲线图。曲 线图 600 具有水平轴和垂直轴。在该示例中， 水平轴是距离轴 602。距离轴 602 表示离开 电池芯 （或电池壳体） 的注入测试信号的位置的距离。曲线图 600 上的点离距离轴 602 与 垂直轴之间的交叉点越近表示距离注入测试信号的物理位置的距离越短。类似地， 曲线图 600 上的点离距离轴 602 与垂直轴之间的交叉点越远表示距离注入测试信号的物理位置的 距离越长。 0087 垂直轴是信号电压轴 604。信号电压轴 604 表示比较信号 608 的幅值。比较信号 608 的幅值对

41、应于测试信号在电池芯或电池壳体中的给定位置处遇到的阻抗变化的差的幅 值。 曲线图600上的点离信号电压轴604与距离轴602之间的交叉越近表示幅值 （即， 电压） 越低， 而曲线图 600 上的点离信号电压轴 604 与距离轴 602 之间的交叉越远表示幅值 （即， 电压） 越高。 0088 曲线图 600 上的比较信号 608 是获取的第一采样信号测量 （未示出） 与基线信号 508 之间的差的示例。比较信号 608 将用于检测与图 5 的曲线图 500 的基线信号 508 的差 的变化。在公开的系统的操作过程中， 随着时间获取多个响应信号 （即， 多个采样信号测量） 说 明 书 CN 10

42、4101841 A 10 8/11 页 11 以与基线信号508比较。 通过随着时间将多个响应信号与基线信号508比较， 信号的差 （即， 基线信号 508 与响应信号之间的差） 的逐渐变化能够指示电池中的至少一个异常。 0089 在图 6 中， 比较信号 608 的部分 610 （即， 小电压差） 示出了测试信号注入点处的阻 抗不匹配的通常可允许差。测试信号注入点表示测试信号进入 （或注入） 到电池芯或电池壳 体中的位置。比较信号 608 的部分 612 示出了针对 RF 阻抗随时间变化的趋势而监视的关 注区域。距离轴 （x 轴） 602 下面的信号的例如趋势暗示电池中的短路趋势。并且， 信

43、号电压 轴 （y 轴） 604 上的信号的例如趋势暗示电池中的开路趋势。另外， 比较信号 608 的部分 614 示出了电池的阴极的末端处的阻抗不匹配的通常可允许差。 0090 现在参考图 7 和图 8， 提供其中可以实施本发明的实施方式的数据处理环境的示 例性图。应理解的是， 图 7 和图 8 仅是示例性的并且不意在对于其中可以实施不同实施方 式的环境施加任何限制。可以做出对于所描述的环境的很多修改。 0091 图 7 是根据本发明的至少一个实施方式的公开的电池监视系统可以采用的数据 处理系统的网络的示意图。网络数据处理系统 700 是其中可以实施所公开的电池监视系统 的实施方式的计算机的网

44、络。网络数据处理系统 700 可以用于监视例如飞行器的电池 （例 如， 包括至少一个电池芯和 / 或至少一个电池壳体的电池） 中的异常。可以在任何适合的飞 行器制造和服务方法中执行监视。例如， 可以在组件和子组件制造、 服务和 / 或维护和服务 期间执行飞行器的电池中的异常的监视。 网络数据处理系统700包含网络702， 其是用于提 供网络数据处理系统内连接在一起的各种装置与计算机之间的通信链路。网络 702 可以包 括诸如有线、 无线通信链路或光纤线缆的连接。 0092 在所描述的示例中， 服务器 704 和服务器 706 与存储单元 708 一起连接到网络 702。另外， 客户端 710、

45、 712 和 714 连接到网络 702。这些客户端 710、 712 和 714 可以是例 如个人计算机或网络计算机。在所描述的示例中， 服务器 704 向客户端 710、 712 和 714 提 供诸如启动文件、 操作系统图像和应用的数据。客户端 710、 712 和 714 在该示例中是服务 器 704 的客户端。飞行器 716 还是可以与客户端 710、 712 和 714 交换信息的客户端。飞行 器 716 还可以与服务器 704 和 706 交换信息。飞行器 716 可以在飞行中通过无线通信链路 与不同的计算机交换数据或者在地面上通过任何其它类型的通信链路交换数据。 在这些示 例中

46、， 服务器 704、 服务器 706、 客户端 710、 客户端 712 和客户端 714 可以是计算机。网络数 据处理系统 700 可以包括未示出的额外的服务器、 客户端和其它装置。应注意的是， 在其它 实施方式中， 飞行器 716 可以是采用任何类型的复杂电池 （即， 具有高等级的 amp 小时和高 能量密度化学过程的电池） 的可能要求针对劣化的维护和监视的其它类型的车辆或平台。 0093 在一个有利实施方式中， 客户端 710 用作用于注入测试信号的监视单元并且通过 飞行器 716 中的电池接收响应信号。服务器 706 可以然后用于将响应信号与基线信号进行 比较以产生比较信号， 该比较信

47、号用于确定在电池中是否存在任何异常。当然， 将理解的 是， 飞行器 716、 客户端 710 和 / 或服务器 706 可以包含监视单元的一部分或整体。 0094 飞行器 716 还可以具有位于飞行器 716 上的机载监视单元。飞行器 716 可以例如 向客户端 710 和 / 或服务器 706 发送响应信号、 基线信号和 / 或比较信号。客户端 710 和 / 或服务器 706 可以位于飞行器 716 的制造商的设施、 航空公司或任何其它适合的位置处。 另外， 客户端 710 和 / 或服务器 706 可以使用网络 702 发送和接收针对飞行器 716 的一个 或多个请求和响应。请求可以是监

48、视飞行器 716 机载电池的请求。响应可以是来自电池的 说 明 书 CN 104101841 A 11 9/11 页 12 一个或更多个响应信号和 / 或关于电池健康状态的警告。 0095 在所描述的示例中， 网络数据处理系统 700 是具有网络 702 的互联网， 该网络 702 表示使用彼此通信的协议的传输控制协议 / 互联网协议 （TCP/IP） 组的网关和网络的世界 范围的集合。当然， 网络数据处理系统 700 还可以实施为多个不同种类的网络， 例如内联网 （intranet） 、 局域网 （LAN） 或广域网 （WAN） 。图 7 意在作为示例， 并且不是对于不同实施方 式的架构上的

49、限制。 0096 图 8 是根据本发明的至少一个实施方式的公开的电池监视系统可以采用的数据 处理系统 800 的示意图。数据处理系统 800 是可以用于实施诸如服务器 704 和客户端 710 的服务器和客户端的数据处理系统的示例。此外， 数据处理系统 800 是在图 7 中的飞行器 716 中的数据处理系统的示例。 0097 在所示示例中， 数据处理系统800包括通信介质802， 其提供处理器单元804、 存储 器 806、 永久存储装置 808、 通信单元 810、 输入 / 输出 （I/O） 单元 812 和显示器 814 之间的 通信。 0098 处理器单元 804 用于执行可以加载到存储器 806 中的软件的指令。处理器单元 804可以根据特定实施而是多种一个或多个处理器或者可以是多处理器核心。 此外， 处理器 单元 804 可以使用一个或更多个异构处理器系统来实施， 在异构