智能启动和充电系统及方法与流程

1.本公开涉及一种电子系统，并且更具体地，涉及一种用于车辆的启动和充电系统。


背景技术：

2.越来越多的技术特征被加入到车辆中，并且无论车辆是否运行，每个特征可能有功率要求，例如中央锁定系统、防盗装置以及各种车辆传感器。由于这些功率要求特征数量的增加，即使在关闭时车辆可能也具有实质的电力消耗。这增加了车辆在长时间的关闭后可能不能启动的风险。因此，期望有一系统预测车辆的启动能力。
3.车辆的启动能力通常与车辆的电池相关，该电池能够提供必要启动功率而不低于某些开路电压。可以控制车辆交流发电机对电池充电，所以电池能够提供必要的启动功率。对系统而言，智能控制交流发电机用于充电也是期望的。让交流发电机将电池维持在高充电状态可帮助防止放气及使电池极板脱硫，以延长电池寿命。


技术实现要素：

4.公开了一种用于多个车辆的电池启动和充电方法，其中所述多个车辆中的每一个车辆均包括电池和交流发电机。针对每一个车辆，电池启动和充电方法包括下列步骤：监控来自电池传感器的电池传感器读数，其包括电池温度；监控其他车辆传感器的车辆传感器读数；跟踪车辆状态；基于电池温度和车辆状态确定用于车辆的交流发电机的电池充电电压；设置车辆的交流发电机以由所确定的电池充电电压对电池充电；基于用于车辆的电池传感器和车辆传感器读数确定用于车辆的当前收集的参数；基于当前收集的参数对车辆进行车辆启动预测；以及将车辆启动预测传送给用户。
5.对每一单个车辆而言，在单个车辆的尝试启动期间，电池启动和充电方法也可包括下列步骤：确定单个车辆是否真正启动；如果单个车辆启动，则将当前收集的参数添加到用于所有车辆的一组启动事件；以及如果单个车辆未启动，则将当前收集的参数添加到用于所有车辆的一组未启动事件；并且其中，还基于用于所有车辆的所述一组启动事件和所述一组未启动事件为单个车辆进行车辆启动预测。电池启动和充电方法还可包括监控天气数据；并且也可基于与该车辆相关的天气数据确定用于每个车辆的当前收集的参数。进行车辆启动预测可包括将用于单个车辆的当前收集的参数与用于所有车辆的所述一组启动事件进行比较；将当前收集的用于单个车辆的参数与用于所有车辆的所述一组未启动事件进行比较；如果用于单个车辆的当前收集的数据与用于所有车辆的所述一组启动事件的匹配优于与用于所有车辆的所述一组未启动事件的匹配，则预测该单个车辆将启动；以及如果用于单个车辆的当前收集的数据与用于所有车辆的所述一组未启动事件的匹配优于与用于所有车辆的所述一组启动事件的匹配，则预测该单个车辆将不启动。将车辆启动预测传送给用户包括将车辆启动预测发送给用户设备。
6.公开了一种用于具有电池和交流发电机的车辆的电池启动和充电方法。电池启动和充电方法包括：监控来自电池传感器的电池传感器读数，该电池传感器监控电池的参数，
该参数包括电池温度；监控其他车辆传感器的车辆传感器读数；跟踪车辆的车辆状态；基于电池温度和车辆状态确定交流发电机的电池充电电压；设置交流发电机以由所确定的电池充电电压对电池充电；基于电池传感器读数和车辆传感器读数确定当前收集的参数；以及基于当前收集的参数进行车辆启动预测。电池启动和充电方法还可包括通过将车辆启动预测发送给用户设备来将车辆启动预测传送给用户。
7.电池启动和充电方法还可包括确定车辆是否真正启动；如果车辆启动，则将当前收集的参数添加到一组启动事件；以及如果车辆未启动，则将当前收集的参数添加到一组未启动事件。还可以基于所述一组启动事件和所述一组未启动事件进行车辆启动预测。
8.电池启动和充电方法还可包括监控天气数据。还可以基于天气数据确定当前收集的参数，并且还可以基于天气数据进行车辆启动预测。
9.交流发电机可以是本地互连网络交流发电机，可以通过lin网络来监控电池传感器读数，并且设置交流发电机可包括通过lin网络向交流发电机发送命令，以由所确定的电池充电电压对电池充电。
10.电池传感器读数可包括电池的充电状态、电池的健康状态和电池的开路电压。车辆传感器读数可包括发动机类型、发动机马力和发动机冷却剂温度。
11.进行车辆启动预测可包括：将当前收集的参数与所述一组启动事件进行比较；将当前收集的参数与所述一组未启动事件进行比较；如果当前收集的参数与所述一组启动事件的匹配优于与所述一组未启动事件的匹配，则预测车辆将启动；以及如果当前收集的参数与所述一组未启动事件的匹配优于与所述一组启动事件的匹配，则预测车辆将不启动。
12.确定电池充电电压可包括确定用于电池的电压与温度补偿关系；以及根据电压与温度补偿关系将电池充电电压确定为与电池温度相关联的电池充电电压。
13.公开了一种用于车辆的电池启动和充电系统，其包括电池传感器、交流发电机、其他车辆传感器、充电系统和启动系统。电池传感器监控的电池参数并提供电池传感器读数，该电池传感器参数包括电池温度。交流发电机向电池供给充电电压。其他车辆传感器提供车辆传感器读数。充电系统基于电池传感器读数和车辆传感器读数确定车辆的车辆状态、基于电池温度和车辆状态确定交流发电机的充电电压，以及控制交流发电机以由所确定的充电电压对电池充电。启动系统基于电池传感器读数和车辆传感器读数确定当前收集的参数，并且基于当前收集的参数进行车辆启动预测。电池启动和充电系统可包括控制器，其中控制器包括充电系统和启动系统。
14.电池启动和充电系统还可包括在车辆启动时的一组启动事件和在车辆未启动时的一组未启动事件，其中每一个启动事件和未启动事件包括与相应的启动事件和未启动事件相关联的收集的参数。启动系统可包括确定车辆是否真正启动，当车辆确实启动时将当前收集的参数添加到所述一组启动事件，以及当车辆未启动时将当前收集的参数添加到所述一组未启动事件。车辆启动预测还可以基于所述一组启动事件和所述一组未启动事件。
15.电池启动和充电系统还可以包括提供天气数据的网络连接；并且启动系统确定当前收集的数据，以及还基于天气数据进行车辆启动预测。交流发电机可以是本地互连网络(lin)交流发电机，以及lin网络可连接lin交流发电机、电池传感器和控制器。电池启动和充电系统也可以包括控制器局域网(can)，该控制器局域网连接控制器、电池传感器、交流发电机、其他车辆传感器和网络连接。
16.电池启动和充电系统可确定用于电池的电压与温度补偿关系，以及根据电压与温度补偿关系将交流发电机的充电电压确定为与电池温度相关联的电池充电电压。
附图说明
17.通过参考附图对本公开的实施例的下列描述，本公开的上述方面以及获得上述方面的方式将变得更加清楚，并能更好地理解本公开本身，其中：
18.图1示出车辆系统的示例性实施例，该车辆系统包括具有车辆控制器、交流发电机、电池、电池传感器和其他车辆传感器的智能启动和充电系统。
19.图2示出车辆系统的可替代实施例，该车辆系统包括具有车辆控制器、交流发电机、电池、电池传感器和其他车辆传感器的智能启动和充电系统。
20.图3示出用于控制交流发电机充电和电池启动的启动和充电系统的示例性流程图。
21.图4示出在多个先前车辆启动尝试期间收集的数据，并将它们分组为未启动事件(当车辆没有启动时)，以及成功启动尝试(当车辆确实启动时)。
22.图5示出将用于电池的放气区和非放气区分开的示例性电压与温度补偿曲线。
23.对应的附图标记在相应附图中指示相应的部件。虽然相应的部件不一定是可互换的，但是仅实现出于本文所述目的的相似功能。
具体实施方式
24.下面描述的本公开的实施例并不是旨在穷举或将本公开限制到下列详细描述中的精确形式。而是，选择和描述实施例以使得本领域的其他技术人员可以理解和明白本公开的原理和实践。
25.智能启动和充电系统可使用用于交流发电机充电和电池启动的方法。启动和充电系统可使用基于本地互连网络(lin)的交流发电机控制和与交流发电机持续通信的智能电池传感器。电池传感器可以确定电池在给定时间段内的充电状态和健康状态。对于给定的电池温度和机器状态，电池可以由交流发电机以期望的电势来充电。必要的数据可以被实时收集并提供给启动和充电系统。启动和充电系统可以基于各种参数预测车辆是否将启动，所述参数可以包括电池温度、发动机类型、开路电压、冷却剂温度等。
26.图1示出了车辆系统10的示例性实施例，其包括连接到车辆控制器20的智能启动和充电系统12、交流发电机30、电池40、电池传感器42、其他车辆传感器50和网络接口70。车辆控制器20、交流发电机30和电池40可以连接到本地互连网络(lin)总线(由虚线示出)上，该本地互连网络(lin)总线使用用于电池充电电压和通信诊断的交流发电机控制。控制器20可通过控制器局域网(can)总线(由实线示出)连接到启动和充电系统12、电池传感器42和其他车辆传感器50。控制器20还可以连接到显示器60，用于与车辆驾驶员或用户通信，并且控制器20还可以连接到网络接口70，以接收用于系统处理的其他数据并发送信息。网络接口70可以通过一种或多种网络类型进行通信，包括例如无线局域网(例如wifi、蓝牙等)和无线广域网(例如蜂窝、卫星等)。启动和充电系统12可以通过网络接口70向用户设备80发送消息和通知。用户设备80例如可以包括计算机、平板电脑、智能电话等。在示例性车辆系统10中，智能启动和充电系统12可在车辆本地或者驻留在车辆上。
27.图2示出了车辆系统100的可替代实施例，其包括连接到车辆控制器20、交流发电机30、电池40、电池传感器42、其他车辆传感器50和网络接口70的智能启动和充电系统120。车辆系统实施例10和100的相应部件可以不同，但是在每个实施例中执行类似的功能。车辆系统100的车辆控制器20、交流发电机30和电池40可连接到本地互连网络(lin)总线(由虚线示出)上，该本地互连网络总线使用用于电池充电电压和通信诊断的交流发电机控制。控制器20可以通过控制器局域网(can)总线(由实线示出)连接到电池传感器42、其他车辆传感器50、显示器60和网络接口70。网络接口70可以通过一种或多种网络类型进行通信。启动和充电系统120可以通过网络接口70与车辆控制器20和车辆系统100的其他部件通信。启动和充电系统120还可以向用户设备80发送消息和通知。在示例性车辆系统100中，智能启动和充电系统120可以远离车辆，例如包括在远程计算机或服务器上，或者可替代地在用户设备80上。启动和充电系统120可以与多个车辆通信以收集数据，然后使用在整个车辆群体上收集的情报用于每个车辆的充电和启动预测。与启动和充电系统120通信的车辆群体可以是本地的或广泛分散的，例如国际的。
28.智能启动和充电系统的可替代实施例可以是启动和充电系统12和120的混合或变型，其中一部分在车辆本地，一部分远离车辆。例如，充电部分可以是本地的，并且启动通知部分可以是远程的。下列描述将针对具有智能启动和充电系统120的示例性车辆系统100，但是也适用于具有智能启动和充电系统120的示例性车辆系统100，以及具有智能启动和充电系统的车辆系统的其他实施例。
29.图3示出了用于启动和充电系统12、120的示例性流程图200。在控制器20中的启动和充电系统120或启动和充电系统120通过控制器20可以控制交流发电机充电和电池启动。在框202处，系统监控电池传感器42和其他车辆传感器50的读数，来自电池传感器42和其他车辆传感器50的读数可被收集到数据包中，并通过机器远程信息处理系统发送到启动和充电系统120。电池传感器42可以监控电池40的充电状态、健康状态、温度和其他参数。控制器20可以跟踪机器状态，例如可能的状态可以包括但不限于发动机停机条件、发动机运行条件、运输负载、运输卸载、静止半载、停机并装载、静止倾卸、静止并装载、静止并卸载、停机并进行放气后处理清洁等。
30.在框204处，对于电池40的给定温度和机器状态，启动和充电系统120确定交流发电机30用于对电池40充电的充电电压，在框206处，启动和充电系统120将确定的充电电压传送到交流发电机30，并且交流发电机30利用在框204处确定的充电电压对电池40充电。
31.在框210处，启动和充电系统120收集传感器数据并确定用于发动机启动预测的参数。这可以是在框202处完成的传感器监控的一部分或对其的补充，并且可以包括通过网络接口70或通过连接到启动和充电系统120的其他网络提供的其他数据。来自电池传感器42和其他车辆传感器50的传感器数据可以被实时收集并提供给启动和充电系统12，通过网络接口70和/或其他网络收集的数据可以包括环境温度和湿度，给出未来温度、湿度的天气预报信息，以及其他天气和大气条件。所收集的参数可以包括用于电池40的电荷、开路电压和电流，以及燃料水平、发动机冷却剂温度、发动机类型、发动机马力等。在框212处，启动和充电系统120可以基于从车辆系统100和其他源监控或收集的各种参数来预测车辆是否将启动，该其他源可以包括相同和其他类型的车辆的群体。在框214处，启动和充电系统120可以通过用户设备80向用户提供启动预测。例如，启动和充电系统120可以向用户设备80发送电
子邮件、文本消息或其他通知。启动和充电系统120还可以在显示器60上显示启动预测。可以在机器需要在工作现场运行之前的几个小时(例如8小时)使用天气预测和车辆数据的趋势发送启动预测的通知。这使得用户能够在机器需要运行之前采取补救措施，或者带着启动机器的设备到达机器处，例如备用电池或跨接电缆。
32.在框220处，启动和充电系统120可接收实际车辆启动信息。如果机器启动，则控制进行到框222，在框222处可以将用于启动的机器的当前收集的参数添加为启动事件。如果机器并未启动，则控制进行到框224，在框224处可以将用于未启动的机器的当前收集的参数添加为未启动事件。不用于发动机启动的副电池可用于向启动和充电系统120发送未启动事件的动力。
33.启动和充电系统120可基于当前和先前从一个或多个机器收集的数据来生成发动机启动/未启动预测。系统120可以从电池传感器42和基于lin的交流发电机30来收集当前机器信息，连同收集来自其他车辆传感器50的其他机器数据以及天气和用于机器的其他数据一起。然后，可以分析和处理当前信息以提取参数。收集的数据和提取的参数(统称为收集的参数)可以与该机器和其他机器的先前收集的参数进行比较，以生成可以传送给用户的启动预测。例如，图4示出了一个或多个车辆的在先前多次车辆启动尝试期间收集的数据。每条竖直线表示一次启动尝试。当车辆未启动时的未启动事件310由左侧的线集来指示。当车辆确实启动时的成功启动尝试320由右侧的线集来指示。启动和充电系统120确定收集的用于未启动事件310的参数的共性和相关性、收集的用于成功启动尝试320的参数的共性和相关性，以及收集的参数在未启动事件310和成功启动尝试320之间的区分组合和相关性。启动和充电系统120可以针对单个车辆使用用于该车辆的信息来进行这个操作，或者可以针对车辆的群体使用用于群体中的所有车辆或类似车辆的信息来进行这个操作。当在框212处要针对具体车辆进行新的预测时，启动和充电系统120可以将当前收集的参数与收集的用于未启动事件310的参数的共性、收集的用于成功启动尝试320的参数的共性、以及收集的参数在未启动事件310和成功启动尝试320之间的区分组合进行比较，以确定当前收集的参数最佳匹配先前的未启动事件310还是先前的成功启动事件320。如果当前收集的参数最佳匹配先前的未启动事件310，则可以进行不启动预测。如果当前收集的参数最佳匹配先前的成功启动事件320，则可以进行成功启动预测。
34.启动和充电系统120还可通过使车辆能够基于车辆运行条件控制来自交流发电机30的输出电压来实现智能电池充电，以减小电负载，进而减小交流发电机30对发动机的机械负载。lin交流发电机30可以将电池40保持在较高的充电状态，并基于电池温度保持电压以防止放气，可以使电池40的极板脱硫以获得更长的寿命，并且可以在任何故障或失效的情况下进行通信诊断。图5示出了用于电池的示例性电压与温度补偿曲线410。补偿曲线410的上方和右侧表示期望电池排气的放气区420。补偿曲线410的下方和左侧表示不期望电池排气的非放气区430。电池高充电状态可减少硫酸盐在电池极板上的积聚，但可能引起排气。电池低充电状态可增加硫酸盐在电池板上的积聚，但避免排气。启动和充电系统120可以试图将电池电压保持在补偿曲线410上或接近该补偿曲线，以减少在电池板上积聚的硫酸盐，同时避免排气。
35.智能启动和充电系统120可以通过提供更长的车辆正常运行时间来提高生产率，并且可以提供临时的发动机功率提升(例如，大约～2kw)。lin交流发电机30可以通过lin网
络获得车辆负载信息，以使得交流发电机可以自动地与发动机断开。当lin交流发电机30与发动机断开时，发动机上的机械负载减小，这给予了发动机功率提升。智能启动和充电系统120可以通过维持较高的电池充电状态来增加启动功率，并且可以在启动期间使得交流发电机能够关掉。存在一些在交流发电机中发生故障的情形(例如，电池短路、坏的电压调节器、热耗散等)，并且在这样的情形中，交流发电机可以与电池切断。智能启动和充电系统120还可以通过减少在电池极板上积聚的硫酸盐以及避免排气来增加电池寿命、可以改进诊断、可以降低日常运行成本和/或提供更节能的充电。基于lin的电池传感器42与基于lin的智能交流发电机30之间的系统通信可以改善诊断。通过电池40、电池传感器42和交流发电机30的诊断能力，在系统中发生主要故障之前，可以解决许多启动和充电系统问题，这可以帮助减少问题解决周期时间。
36.尽管在附图和前述描述已经详细示出和描述了本公开，但是这种图示和描述是作为示例性和非限制性的性质来考虑的。应理解的是，已经示出和描述的示例性实施例以及在本公开的精神下得出的改变和修改都期望被保护。应注意，本公开的替换实施例可以部包括所有描述的特征，而仍具有来自这些特征的至少一些特征的益处。本领域的技术人员可容易地设计出他们自己的实施方式，这些实施方法结合本公开的一个或多个特征并落入本公开的由所附权利要求限定的精神和范围内。