车辆电池监测总成和监测方法与流程

本公开涉及监测车辆的电池。
背景技术：
：电动化车辆不同于传统的机动车辆，因为电动化车辆使用由牵引电池供电的一个或多个电机来选择性地驱动。示例性电动化车辆包括混合动力电动车辆(hev)、插电式混合动力电动车辆(phev)和电池电动车辆(bev)。电机可以代替内燃发动机或附加于内燃发动机来驱动电动化车辆。电动化车辆可以另外包括为各种电气负载供电的附件电池。技术实现要素：一种根据本公开的示例性方面的监测方法尤其包括在电动化车辆内提供被配置来为电气总线供电的附件电池，以及被配置来为电气总线供电的牵引电池。所述方法还包括当由牵引电池提供给电气总线的电力量减少时，用电动化车辆的电气负载对电气总线进行加载。在加载之后，所述方法将附件电池的电气参数与阈值进行比较，以评估附件电池的状况。在前述方法的另一示例中，电气参数是来自附件电池的放电电流。任何前述方法的另一示例包括使用电流分流电阻器检测来自附件电池的放电电流。在任何前述方法的另一示例中，对电气总线进行加载包括接通车辆的隐藏电气负载。在任何前述方法的另一示例中，当车辆处于驻车挡时，在车辆驾驶循环的开始时进行电气总线的加载。在任何前述方法的另一示例中，在接通车辆之后且在将车辆置于驱动挡之前进行电气总线的加载。任何前述方法的另一示例包括响应于附件电池的状况而向车辆的用户传送消息。任何前述方法的另一示例包括利用dc/dc转换器调整从牵引电池发送到电气总线的电力，并且使用dc/dc转换器减少由牵引电池提供给电气总线的电力量。在任何前述方法的另一示例中，电气总线是12伏总线。在任何前述方法的另一示例中，输出电压从驾驶循环过程中车辆的普通操作期间提供给电气总线的输出电压的电平降低至少两伏。在任何前述方法的另一示例中，阈值是附件电池的额定最大电力值的百分比。此外，将附件电池的电气参数与阈值进行比较以评估附件电池的状况包括评估附件电池的测得的电力值是否低于阈值。一种根据本公开的另一示例性方面的监测总成包括车辆的附件电池。附件电池被配置来为电气总线供电。至少一个传感器可操作以检测与附件电池相关的电气参数。转换器在输入电压下从牵引电池接收电力，并且在输出电压下向电气总线提供电力。输出电压不同于输入电压。所述总成还包括控制器，所述控制器命令转换器提供降低的输出电压。控制器发起电气总线的电气加载，并将附件电池的电气参数与阈值进行比较以评估附件电池的状况。在前述总成的另一示例中，电气参数是来自附件电池的放电电流。前述总成的另一示例包括检测来自附件电池的放电电流的电流分流电阻器。在前述总成的另一示例中，通过接通车辆的隐藏电气负载对电气总线进行电气加载。在前述总成的另一示例中，转换器是dc/dc转换器。在前述总成的另一示例中，控制器命令转换器提供降低的输出电压，并且在车辆处于驻车挡且静止时在车辆驾驶循环开始时将电气参数与阈值进行比较。在前述总成的另一示例中，控制器命令转换器提供降低的输出电压，并且在接通车辆之后且在将车辆置于驱动挡之前将电气参数与阈值进行比较。前述段落、权利要求或以下描述和附图的实施例、示例和替代方案(包括它们的各种方面或相应各个特征中的任何一个)可独立地或以任何组合形式采用。结合一个实施例描述的特征适用于所有实施例，除非此类特征是不相容的。附图说明根据具体实施方式，所公开的示例的各种特征和优点对于本领域技术人员而言将变得显而易见。随附于具体实施方式的附图可以简要地描述如下：图1示意性地示出了电动化车辆的动力传动系统的部分。图2示意性地示出了来自图1的电动化车辆的电气系统。图3示出了监测图1和图2的电动化车辆的电池的方法的流程。具体实施方式本公开详述了用于监测车辆的电池的示例性方法和总成。本文描述的实施例特别适用于监测电动化车辆的附件电池。图1示意性地示出了电动化车辆的动力传动系统10的选定部分，所述电动化车辆将附件电池的电气参数与阈值进行比较以评估附件电池的状况。尽管被描绘为混合动力电动化车辆(hev)，但是应理解，本文描述的概念不限于hev并且可以延伸到包括但不限于插电式混合动力电动化车辆(phev)、燃料电池车辆(fcv)和电池电动化车辆(bev)的其他电动化车辆。在一个实施例中，动力传动系统10是采用第一驱动系统和第二驱动系统的功率分流动力传动系统。第一驱动系统包括发动机12和发电机14(即，第一电机)的组合。第二驱动系统包括至少一个马达16(即，第二电机)、发电机14和至少一个牵引电池18。在该示例中，第二驱动系统被认为是动力传动系统10的电驱动系统。第一驱动系统和第二驱动系统产生扭矩来驱动电动化车辆的一组或多组车辆驱动轮20。发动机12(在此示例中是内燃发动机)和发电机14可以通过动力传输单元22连接。在一个非限制性实施例中，动力传输单元22是行星齿轮组，其包括环形齿轮24、中心齿轮26和齿轮架总成28。当然，包括其他齿轮组和变速器的其他类型的动力传输单元可以用于将发动机12连接到发电机14。发电机14可以由发动机12通过动力传输单元22驱动，以将动能转换成电能。发电机14可以替代地用作马达以将电能转换成动能，从而向连接到动力传输单元22的轴30输出扭矩。由于发电机14可操作地连接到发动机12，因此发动机12的转速可以由发电机14控制。动力传输单元22的环形齿轮24可以连接到轴32，所述轴通过第二动力传输单元34连接到车辆驱动轮20。第二动力传输单元34可以包括具有多个齿轮36的齿轮组。其他动力传输单元也可以是合适的。齿轮36将扭矩从发动机12传输到差速器38，以最终向车辆驱动轮20提供牵引力。差速器38可以包括能够将扭矩传输到车辆驱动轮20的多个齿轮。在此示例中，第二动力传输单元34通过差速器38机械地联接到车桥40，以将扭矩分配给车辆驱动轮20。马达16(即，第二电机)也可以用于通过向也连接到第二动力传输单元34的轴42输出扭矩来驱动车辆驱动轮20。在一个实施例中，马达16和发电机14作为再生制动系统的一部分协作，其中马达16和发电机14两者都可以用作马达以输出扭矩。例如，马达16和发电机14可以各自向牵引电池18输出电力。牵引电池18是电动化车辆电池总成的示例类型。牵引电池18具有能够输出电力以操作马达16和发电机14的高压电池的形式。牵引电池18是牵引电池，因为牵引电池18可以提供电力来驱动车辆驱动轮20。在示例性实施例中，牵引电池18包括多个电池阵列44。电池阵列44中的每个包括多个单独的电池单元。dc/dc转换器46可以将来自牵引电池18的电力的输入电压调整为不同的输出电压。输出电压可以为12伏总线50供电。例如，dc/dc转换器46的输入电压可以是400伏。例如，dc/dc转换器46的输出电压可以是13伏。参考图2且继续参考图1，车辆还包括附件电池54(或辅助电池)。附件电池54可以是低压电池，诸如12伏电池。附件电池54可以是铅酸电池。附件电池54可以用于为车辆的各种电气负载供电。例如，附件电池54可以为钥匙关断负载供电。此外，虽然牵引电池18通常在车辆的驾驶循环期间为12伏总线50供电，但是当12伏总线50上的总电气负载高于dc/dc转换器46的最大容量时，附件电池54可以提供补充电力。例如，可以依赖附件电池54为来自诸如电动助力转向等装置的高瞬态负载供电。在车辆的正常操作期间，来自dc/dc转换器46的输出电压可以设置为高于附件电池54在完全充电时可以提供的最大电压的值。例如，使用12伏铅酸电池的车辆的典型最大值为约13伏。当使用这种电池时，车辆中的dc/dc输出电压可以设置在13.2伏至15.8伏之间。精确设置可以部分地取决于电池的温度。利用此dc/dc输出电压，该附件电池将在车辆的正常操作期间处于充电不足状态，并且该附件电池的荷电状态(soc)将接近完全充电。在典型操作期间，12伏总线50和附件电池54由电压大于或等于13伏的dc/dc转换器46支持。如果dc/dc转换器46不能向12伏总线50提供电力，则附件电池54可以向12伏总线50提供基本上所有电力。示例性车辆包括监测总成，所述监测总成可以执行用于周期性地评估附件电池54的状况的监测方法。监测总成可以例如通过指示附件电池54的健康状态(soh)来评估附件电池54的状况。评估附件电池54的状况尤其可以帮助用户理解何时需要更换附件电池54。附件电池54的状况可能随着时间推移由于例如硫化、活性物质损失、水损失或电池单元短路而恶化。本公开中描述的总成和方法可以检测附件电池54的这种恶化状况。通常，监测总成通过在来自dc/dc转换器46的输出电压被调整到较低电平(例如11伏)时对12伏总线50进行电气加载来检测附件电池54的劣化。出于本公开的目的，降低意味着来自dc/dc转换器46的输出电压从dc/dc转换器46通常在车辆的普通操作期间为12伏总线50供电时的电平(这里是13伏)降低。当对12伏总线50进行电气加载时，这导致来自附件电池54的相对大的放电电流。此时，可以将与放电电流相关联的电气参数与阈值进行比较，以评估附件电池54的soh。监测总成可以周期性地实施劣化检测程序，例如每十天实施一次。周期性实施而不是更频繁的实施可以节省能量。如果比较指示附件电池54的soh已经降低到不期望的水平，则监测总成可以向车辆的操作员广播消息，发出诊断故障代码或soh降低的某个其他指示。车辆可以包括附件电池54作为第一电气系统的一部分。车辆可以包括牵引电池18作为车辆的第二电气系统的一部分。第一电气系统和第二电气系统通过dc/dc转换器46电耦合。同样，在典型操作期间，dc/dc转换器46提供适于为12伏总线50充分供电的输出电压。监测总成包括控制器56和传感器总成58。控制器56可操作地耦合到dc/dc转换器46和传感器总成58。传感器总成58可以检测附件电池54的电气参数，诸如与来自附件电池54的放电电流相关联的电气参数。为了评估附件电池54的soh，监测总成的控制器56执行监测方法。在示例性实施例中，当车辆处于驻车挡时，控制器56在车辆在驾驶循环开始时被接通的情况下执行监测方法。监测方法包括降低来自dc/dc转换器46的输出电压。在车辆处于驻车挡时执行所述方法可以避免当车辆处于驱动挡并被驱动时减少通向12伏总线50的电力的问题。监测方法还包括增加12伏总线50上的电气加载。控制器56可操作地耦合到车辆的各种电气负载。控制器56可以激活选定的电气负载以增加对12伏总线50的加载。可以选择性地添加到12伏总线50的电气负载包括明显电气负载62和隐藏电气负载66。出于本公开的目的，明显电气负载62是在被供电时将容易被车辆的操作员注意到或感知到的电气负载。明显电气负载62可以是例如与为车辆的无线电、车辆的前灯或车辆内的仪表灯供电相关联的电气负载。示例性隐藏电气负载66是在被供电时不会容易被车辆的操作员注意到的电气负载。隐藏电气负载66可以是例如为后车窗除霜器、侧视镜加热器、清洗液加热器或发动机冷却剂风扇供电的电气负载。可以理解，与后车窗除霜器相比，操作员将更容易感知到仪表灯通电。因此，与为仪表灯供电相关联的电气负载是明显电气负载。在示例性实施例中，控制器56激活隐藏电气负载66以在短时间(例如少于两秒)内增加12伏总线50上的负载。仅激活隐藏电气负载66可以帮助对操作员隐藏监测方法。在其他示例中，可以激活隐藏电气负载66和明显电气负载62的其他组合以对12伏总线50进行加载。在来自dc/dc转换器46的输出电压降低并且12伏总线50加载的情况下，监测方法从传感器总成58收集测量值并评估附件电池54的电气参数。例如，传感器总成58可以是霍尔效应传感器或电流分流电阻器，并且电气参数可以包括来自附件电池54的放电电流。控制器56可以从传感器总成58接收指示电气参数的测量值的信号。所述方法然后将附件电池54的检测到的电气参数与一个或多个阈值进行比较，以评估附件电池54的状况。例如，电气参数可以是来自附件电池54的放电电流。在这种示例中，可以将由传感器总成58检测到的放电电流与阈值放电电流进行比较。如果检测到的阈值电流小于阈值放电电流，则附件电池54的状况可以被认为已经劣化，因此建议更换附件电池54。在另一示例中，部分地基于来自传感器58的信息，控制器56可以基于由传感器总成58进行的电压和电流测量来计算附件电池54的内阻。可以基于内阻来评估附件电池54的容量和其他soh参数。可以依赖控制器56来降低来自dc/dc转换器46的输出电压、激活期望的电气负载62、66以及将检测到的电气参数与阈值进行比较。虽然示意性地示出为单个控制器，但控制器56可以是较大控制系统的一部分，该控制器56可以由整个车辆中的各种其他控制器控制，所述其他控制器诸如车辆系统控制器(vsc)，所述车辆系统控制器包括动力传动系统控制单元、变速器控制单元和发动机控制单元等。因此应当理解，控制器56和一个或多个其他控制器可以统称为控制器，其诸如通过多种相关算法来控制来自dc/dc转换器46的输出电压、对12伏总线50的电气加载、对来自传感器总成58的电气参数的接收以及电气参数与阈值的比较。控制器56可以包括与各种类型的计算机可读存储装置或介质通信的微处理器或中央处理单元(cpu)。计算机可读存储装置或介质可以包括例如易失性和非易失性存储装置以及只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)和保活存储器(kam)。kam是可以用于在控制器56的cpu断电时存储各种操作变量的持久性或非易失性存储器。计算机可读存储装置或介质可以使用任何数量的已知存储器装置来实现，诸如prom(可编程只读存储器)、eprom(电prom)、eeprom(电可擦除prom)、快闪存储器，或能够存储数据的另一种电、磁性、光学或组合存储器装置，所述数据中的一些表示可执行指令，所述可执行指令由控制器56使用以控制来自dc/dc转换器46的输出电压、对12伏总线50的电气加载、对来自传感器总成58的信号的接收以及对测得的电气参数与阈值的比较。控制器56可以经由输入/输出接口与传感器总成58以及其他各种发动机/车辆传感器和致动器通信，所述输入/输出接口被实施为提供各种原始数据或信号调节、处理和/或转换、短路保护等的单个集成接口。可以在将特定信号供应给控制器56的cpu之前使用一个或多个专用硬件或固件芯片来调节和处理所述特定信号。虽然未明确示出，但是本领域普通技术人员可以认识到在车辆的各种子系统内可以由控制器56控制的各种功能或部件。取决于特定应用，控制器56的控制逻辑可以在控制器56的一个或多个特定控制器中以软件、硬件或软件与硬件的组合实现。当以软件实现时，控制逻辑可以提供于一个或多个计算机可读存储装置或介质中，所述计算机可读存储装置或介质存储有表示由计算机执行以控制车辆或车辆子系统的代码或指令的数据。计算机可读存储装置或介质可以包括使用电存储装置、磁性存储装置和/或光学存储装置来保存可执行指令和相关联的操作变量、阈值变量等的多种已知物理对象中的一者或多者。现在参考图3，由控制器56执行的示例性监测方法100可以在步骤104处开始，该步骤评估自附件电池54的上次评估以来的时间是否大于阈值时间。在该示例中，阈值时间是十天。如果附件电池54的上次评估发生在不到十天之前，则方法100返回到步骤104。如果附件电池54的上次评估是在多于十天之前，则方法100移动到步骤108，其中开始对附件电池54的评估。在一些示例中，可以基于对附件电池54的评估来调整阈值时间。例如，如果soh分析指示附件电池54趋向于恶化状况，则方法100可以调整阈值时间，使得执行方法100，并且附件电池54更频繁地(例如每三天)进行评估。接下来，在步骤112处，方法100评估车辆的变速器是否处于驻车挡。如果否，则方法100返回到步骤108。如果在步骤112处变速器处于驻车挡，则方法100移动到步骤116，在该步骤处，降低从dc/dc转换器46到12伏总线50的输出电压。然后，方法100转换到步骤120，在该步骤处，对12伏总线50进行电气加载。在该示例中，在驾驶循环过程中车辆的普通操作期间，来自dc/dc转换器的输出电压被设置为13伏。步骤112将输出电压从13伏降低到11伏。可以将输出电压降低到0伏。然而，将输出电压降低到11伏而不是0伏可以确保即使附件电池54不能向12伏总线50提供任何电力，12伏总线50也将有所供电。也就是说，以11伏为12伏总线50供电可能导致明显电气负载62仅被部分地供电，但是操作员仍然会注意到电气负载62被稍微供电。例如，当由11伏供电时，前灯可能是昏暗的。当然，前灯仍将被稍微照亮。接下来，方法100移动到步骤130，在该步骤处，开始估计附件电池54的容量或soh。所述估计是基于由传感器总成58检测到的电气参数与阈值的比较。本质上，在步骤130处，方法100将附件电池54的电气参数与阈值进行比较，以评估附件电池54的状况。在示例性实施例中，控制器56从传感器总成58接收指示附件电池54的最小测得电压的输入，以及指示由传感器总成58测得的最高放电电流的另一输入。传感器总成58还测量温度。放电电流可以根据附件电池54的电压降而变化。与由传感器总成58测得的放电电流进行比较的阈值可以尤其基于附件电池54的检测到的最小电压和温度而变化。表i(下面)指示根据电池电压的放电电流与温度之间的示例性关系。-10℃0℃25℃40℃12.0伏23安培25安培32安培36安培11.5伏34安培37安培48安培54安培11.0伏46安培50安培63安培72安培10.5伏57安培62安培79安培89安培表i参考表i，例如，如果控制器56评估出附件电池54的电压为11伏，并且附件电池54的温度为0摄氏度，则控制器56可以利用50安培的50％(即25安培)作为第一阈值。然后，控制器56将由传感器总成58测得的实际放电电流与25安培进行比较。如果实际放电电流小于25安培，则控制器56将识别出附件电池54的状况可能劣化。方法100在步骤130处进行该比较，然后移动到步骤134，在该步骤处，基于来自步骤130的比较来评估附件电池54是否已经劣化。在示例性实施例中，如果由传感器总成58测得的实际放电电流小于阈值，则步骤134认为附件电池54已经劣化。作为另一示例，参考表i，测得的电流为48安培，并且附件电池54的温度为25度。然后，控制器56在步骤130处可以评估测得的电池电压是否小于11.5伏。如果测得的电池电压小于11.5伏，则认为附件电池54劣化，其对应的健康状态(soh)低于预期值。如果在步骤134处认为附件电池54劣化，则方法100移动到步骤138。值得注意的是，如果步骤134评估出附件电池54已经劣化，但是在驾驶循环期间电动助力转向(epas)实时电力高于特定阈值，则dc/dc转换器46而非附件电池54可能劣化。在这种情况下，可以减少12伏总线上的至少一些负载(诸如隐藏电气负载66)以确保epas被充分供电。通过减少隐藏电气负载66来削减负载可以使减载对操作员来说不太明显。然后可以生成另一个警报以向操作员通知潜在劣化的dc/dc转换器46。在步骤138处，控制器56可以命令发出指示附件电池54的状况的诊断故障代码。方法100可以在步骤138处进一步在例如车辆的仪表板内设置警报消息。警报消息可以指示用户应尽快维修附件电池54。在步骤138之后，方法100返回到步骤108。可以将警报另外发送到诸如蜂窝电话的个人装置、发送到云等。如果附件电池54的容量和最大电流/功率小于附件电池54的额定值的例如50％，则警报可以说“充电系统-尽快维修”。如果附件电池54的容量和最大电流/功率小于附件电池54的额定值的例如10％，则消息可能不同。例如，警报可以说“充电系统-立即维修”。因此，警报可以基于检测到的劣化量而变化。如果在步骤134处，由传感器总成94检测到的实际阈值电流不小于阈值，则方法100可以根据需要清除任何诊断故障代码和与附件电池54的劣化相关联的任何警报消息。然后方法100返回到步骤104。应理解，图中所示高度示意性的描绘在本公开中仅仅是示例性的，而不意图是限制性的。附加地或替代地设想其他配置。尽管在本公开的附图中示出了特定的部件关系，但是图示并不意图限制本公开。换句话说，所示的各种部件的放置和取向可以在本公开的范围内变化。此外，随附于本公开的各种附图不一定按比例绘制，并且一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的某些细节。前面的描述在本质上是示例性的而非限制性的。对所公开的示例作出的变化和修改对于本领域技术人员而言可能变得显而易见，所述变化和修改不一定脱离本公开的本质。因此，只能通过研究所附权利要求来确定给予本公开的法律保护的范围。当前第1页12