专利名称：基于远程通讯诊断车辆能否启动的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种用于确定车辆电池的充电状态(S0C)可能太低而不能在下 次车辆启动时启动车辆的系统和方法，更具体地涉及下述系统和方法该系统和方法用于 确定车辆电池的充电状态可能太低而不能在下次启动时启动车辆，其中有关车辆电池的 信息在远程后台被存储和处理并以远程通讯方式传送至车辆。
背景技术：
通常当车辆发动机不运转时，车辆往往采用电池为各种车辆系统提供能量。车辆 电池还响应于来自车辆驾驶员的启动命令一例如转动点火钥匙而提供启动车辆的必要动 力。当车辆发动机运转时，车辆发电机对车辆电池进行充电。如果电池的充电状态(SOC)太 低，电池将不能为车辆启动供应必要的动力。进一步，电池长期处于低充电状态会影响电池 的健康状况(SOH) —通常会导致电池过早地出现缺陷。各种原因会导致电池充电状态变劣。在没有任何负载的情况下，电池具有随着电 池温度的增加而增加的恒定的自放电量。进一步，在车辆熄火时由于电气设备的运行而导 致的车辆寄生负载一例如远程无钥匙进入系统和安全系统模块的周期性启用将从电池吸 取能量并降低电池充电状态。此外，车辆系统故障一例如闭合卡死的继电器可产生使电池 排空电量的意外负载。在售出之后，在车辆熄火时插在车上的消费电子设备一例如CD播放 器、电脑和手机充电器将进一步使车辆的电池排空电量。此外，根据驾驶习惯一例如驾驶频率、出行的持续时间和平均速度，电池可能未 被车辆发电机充以足量的电。除非将电池连接至外部充电器，否则在驾驶车辆时车辆电池 只能被车辆发电机充电，这种充电受到车辆速度的限制。在向所有车载电气负载供电之后， 车辆低速度的短途出行可能无法使发电机将电池充满。偶尔的短途出行可能不能为电池长 时间充电以恢复由上述原因导致的电量损失。另外，电池的缺陷可妨碍电池适当地接收或保持电量。进一步，当温度低时一例如 低于0摄氏度(o°c)时，电池提供使车辆启动的充足电量的能力降低。因此，需要一种系统和方法来确定电池的充电状态，并且警告车辆驾驶员车辆可 能处于不能启动的状况下。
发明内容
根据本发明的教导，公开一种用于确定车辆电池状态以确定该电池是否具有足够 电量来启动车辆的系统和方法。该方法包括在车辆上收集与电池相关的数据和在远程后台 处收集与电池相关的数据。车辆和后台都基于收集到的数据来确定电池特性和车辆不能启 动状况的可能性，其中后台使用的算法可以是更复杂的。在后台处收集到的数据可包括从 车辆无线传送来的车辆电池信息和其他信息一例如温度、电池可靠性、车辆每天的行驶里 程、环境温度、车辆的电气和电子容量的水平等。车辆和后台都可确定电池的开路电压。通过结合附图来参阅下面的描述和所附权利要求，本发明的附加特征将变得清林 疋。
图1是车辆的示意图，该车辆包括用于处理电池状态信息的车载模块和以远程通 讯方式接收车辆电池的信息以便进行电池状态处理的后台模块；
图2是示出了根据本发明的一个实施方式的、用于远程确定电池可能不具有足够启动 车辆的电量的程序的流程图3是示出了根据本发明的另一个实施方式的、用于远程确定电池可能不具有足够启 动车辆的电量的程序的流程图4是示出了用于在图2和图3的程序中确定电池是否具有足够启动车辆的电量的信 息的决策树形图5是示出了由车载模块进行的、用以确定电池状态的电池分析的程序的流程图；以
及
图6是示出了由后台模块进行的、用以确定电池状态的电池分析的程序的流程图。
具体实施例方式下面对涉及用于确定电池充电状态的系统和方法的、本发明的实施方式的论述本 质上仅是示例性的，决非用于限制本发明、其应用或用途。如下面将要详细论述的，本发明建议一种系统和方法，该系统和方法收集有关车 辆电池的各种数据和信息、基于收集到的信息确定电池的健康状况和通知车辆驾驶员车辆 电池可能不具有足够启动车辆的电量。车辆可包括车载处理模块，该车载处理模块包括用 于分析来自各种车辆系统和传感器的信号从而提供车辆不能启动的状况的指示的有限处 理能力。此外，该系统可包括后台模块，该后台模块具有更强的处理能力和存储能力以分析 有关车辆电池的信息并且以远程通讯方式传送至车辆操作者以识别车辆不能启动的状况。图1是系统10的示意图，系统10处理和传送与车辆12上的电池14的充电状态、 健康状况和情况相关的车辆电池信息。车辆12包括在车辆12运行时为电池14充电的发 电机16。进一步，车辆12包括处理各种有关电池的车辆信息以确定电池充电状态的车载模 块18。车载模块18从车辆传感器20或其他车辆子系统和ECU接收各种信息。系统10还 包括远离车辆12的远程后台22，该远程后台22包括也分析和处理以远程通讯方式接收到 的来自车辆12的车辆电池信息以及其他相关信息的后台模块24。下面将详细论述车载模 块18和后台模块24的操作。在点火期间，车载模块18持续监测所有或一组通常由车辆传感器20提供的车辆 电池信息，所述车辆电池信息包括但不限于电池电流、电池电压、电池温度、车辆速度、发电 机电流、发电机电压、发动机转速(RPM)、车辆里程数等。这些信息也可来自其他车载系统或 电子控制单元(ECU)。数据可以是未处理的原始测量值一例如电压，也可以是车载预处理的 信息一例如故障代码。在熄火期间，可降低对电池信息的监测频率以防止电池排空电量。车载模块18按预定程序运行算法以检测不足的电池充电状态。车载模块18基于 检测结果或实时地以远程通讯方式上传所有或一组车辆技术数据至远程后台22。根据可用 的车载计算能力，该算法可以相对比较简单。在一个实施方式中，该算法确定电池开路电压(OVC) V。。是否低于预定阈值电压。如果该阈值电压是车载估计的，则该阈值电压可以是电 池健康状况(SOH)的函数。总体上，当电池健康状况比较高时，电压阈值设定得比较高。在另一个用于车载模块18的实施方式中，该算法可确定熄火期间的电池放电电 流是否大于预定的阈值一例如10安培。如果信息是车载估计信息，则该阈值也可以是电池 健康状况的函数。总体而言，当电池健康状况(SOH)比较低时，该阈值设定得也比较低。后台模块24针对每个车辆将上传的车辆技术数据存档在数据库中。后台模块24 按照预定步骤运行算法从而为每个车辆预测车辆不能启动的状况，并且确定将发送给车辆 驾驶员的通知的内容和紧急程度。在一个实施方式中，后台模块24在接收到上传的车辆数 据时运行用于具体车辆的算法。在另一个实施方式中，后台模块24周期性地运行算法，例 如每月一次。作为输入，后台模块算法不仅接收从具体车辆上传的车辆技术数据，而且还接收 其他信息，所述其他信息包括但不限于天气/温度预报、车辆使用历史、电池新旧程度、电 池可靠性、车辆电气系统可靠性和车辆操作者的个人信息一例如长途驾驶和预计长期机场 停放的未来计划。车辆驾驶员有提供或不提供他/她的个人信息的选择权。后台模块算法可以比车载模块算法复杂很多。在一个实施方式中，后台模块算法 可具有多个“如果一那么”规则。图2是流程图30，其示出了由后台模块24采用的算法的一个非限制性示例。在该 实施方式中，车辆启动能力几乎完全基于车辆历史信息来确定。该程序在菱形决策图框32 处开始，在该处算法确定车辆是否为高容量车辆。在本申请中，高容量车辆是指包括许多不 同的电气子系统的车辆，所述电气子系统可在车辆熄火时比较快地使电池排空能量。能够 以各种不同的方式来判定车辆是否是高容量车辆。如果该车辆是高容量车辆，那么该算法 在菱形决策图框34处确定车辆是否已在温暖环境中运行了一段预定时间。确定车辆是否 已在温暧环境中行驶与电池14是否比正常电池老化得更快直接相关。如下面将要论述的， 用于确定电池状态的各种阈值将取决于车辆是否是高容量车辆、车辆是否在温暖环境中行 驶以及其他可能的因素。在菱形决策图框34处，如果车辆12已在温暖环境中行驶，那么该算法在方框36 处通过一个程序来确定是否由于电池充电状态太低而存在不能启动情况的风险。在该非限 制性的实施方式中，该算法确定电池14的开路电压(OVC)是否低于第一预定电压阈值Cal —11，例如12. 3伏。该算法还确定过去三个月车辆使用的平均开路电压是否低于第二预 定电压阈值Cal —12，例如12. 4伏。该算法还确定车辆每天的行驶里程是否低于预定的 里程阈值Cal — 13，例如每天20英里。该算法还确定环境温度是否低于预定温度阈值Cal —14，例如0摄氏度(0°C)。如果满足所有这四个条件，那么该算法确定车辆不能启动情况 的风险为高，否则该算法确定不能启动的风险为低。这四种影响电池充电状态和电池充电能力的确定仅代表确定是否有不能启动状 况的风险的一种方式。每个阈值的数值可以被加权，并且其他算法无需满足所有这些条件 来确定车辆具有不能启动情况的高风险。此外，可考虑其他电池状况。进一步，各种阈值可 以是用于特定电池或车辆的任何适当的阈值。在菱形决策图框34处，如果车辆12并未在温暖环境中行驶，那么该算法在方框38 处执行相同的不能启动的确定，但可使用不同的阈值。例如，第一电压阈值Cal — 11可以是电压阈值Cal — 21，其可以是12. 2伏，第二电压阈值Cal _ 12可以是电压阈值Cal _ 22，其可以是12. 3伏；里程阈值Cal —13可以是里程阈值Cal —23，其可以是每天10英 里；并且温度阈值Cal — 14可以是温度阈值Cal — 24，其可以是-5摄氏度(_5°C )。在菱形决策图框32处，如果车辆12不是高容量车辆，则该算法在菱形决策图框40 处再次确定车辆是否在温暖环境中行驶的时间超过一段预定时间。如上所述，根据下面两 种情况其阈值可以改变在方框42处，如果车辆12不是高容量车辆，并且已在温暖环境中 行驶；以及在方框44处，如果车辆12不是高容量车辆并且未在温暖环境中行驶。例如，在 方框42处，第一电压阈值Cal —11可以是电压阈值Cal —31，其可以是12. 2伏，第二电压 阈值Cal _ 12可以是电压阈值Cal _ 32，其可以是12. 3伏，里程阈值Cal _ 13可以是里 程阈值Cal — 33，其可以是每天20英里，并且温度阈值Cal — 14可以是温度阈值Cal — 34，其可以是0摄氏度(0°C)。同样，对于方框44，第一电压阈值Cal — 11可以是电压阈值Cal _ 41，其可以是 12. 1伏，第二电压阈值Cal — 12可以是电压阈值Cal — 42，其可以是12. 2伏，里程阈值 Cal — 13可以是里程阈值Cal — 43，其可以是每天10英里，并且温度阈值Cal — 14可以 是温度阈值Cal — 44，其可以是-5摄氏度(-5 °C )。根据本发明的另一个实施方式，后台模块24使用开路电压预测模型来预测电池 14的开路电压，并且如果该开路电压低于某一预定开路电压(OCV)阈值，那么该算法确定 车辆有在下次启动时不能再次启动的风险状况。在该实施方式中，未来开动车辆12时的车 辆电池参数根据历史确定，并且车辆的启动能力基于预测出的车辆电池参数确定。图3是类似于流程图30的流程图50，图3中使用开路电压预测模型。如上所述， 在菱形决策图框52处，该算法确定车辆是否是高容量车辆，并且在菱形决策图框54和56 处确定车辆是否已处在温暖环境中一段预定时间。在该实施方式中，在方框58处该算法根 据电池14过去的开路电压、每天行驶里程和环境温度来确定电池14的开路电压。所属领 域技术人员能够理解的是，任何适当的开路电压模型均可用于该确定。然后该算法确定该 预测开路电压是否低于预定开路电压阈值，例如电压阈值Cal —11，并且确定近期的预测 环境温度是否低于预定温度阈值，例如温度阈值Cal — 14。如果这两个条件都满足，那么该 算法确定不能启动状况的风险为高，否则确定不能启动状况的风险为低。如上所述，所述状 况可以被权衡并且可被独立地分析。在方框60处，对于车辆12是高容量车辆并且未在温暖环境中使用的状况，电压阈 值Cal — 11可以是电压阈值Cal _ 21，并且温度阈值可以是温度阈值Cal — 24。同样，在 方框62处，对于车辆12不是高容量车辆并且已在温暖环境中行驶一预定时间段的状况，电 压阈值Cal _ 11可以是电压阈值Cal _ 31并且温度阈值Cal _ 14可以是温度阈值Cal —34。此外，在方框64处，如果车辆12不是高容量车辆并且未在温暖环境中行驶，则电压 阈值Cal _ 11可以是电压阈值电压阈值Cal _ 41并且温度阈值Cal _ 14可以是温度阈 值 Cal _ 44。如上所述，图2的实施方式通过基于某些模型从历史参数直接推断出的信息来确 定车辆的启动能力，而图3的实施方式确定使用某些模型预测出的未来开动车辆时的车辆 和电池参数。然后基于预测出的车辆和电池参数在未来开动车辆时确定车辆的启动能力。 这两个实施方式都可采用各种模型一例如决策树、贝叶斯网络、神经网络、回归函数、支持向量机以及它们的组合等来执行所述分析。那些可在上述模型中用来预测车辆启动能力的参数以影响图的形式在图4中示 出。在开动车辆12的瞬间，在方框104处确定电池健康状况，在方框106处确定电池充电 状态或开路电压，在方框108处确定环境温度并且在方框110处确定车辆发动机和启动器 的参数；电池健康状况、电池充电状态或开路电压、环境温度以及发动机和启动器的参数被 用于确定方框102的启动能力。各种参数基于车辆历史被纳入这些确定中。例如，方框104 处的健康状况可基于方框112处的电池缺陷和方框114处的电池新旧程度确定。电池缺陷 可通过方框116处的分层程度和方框118处的硫化程度来确定。电池新旧程度可基于方框 120处的行车里程、方框122处的电池温度和方框124处的使用天数来确定。方框106处的 电池充电状态和开路电压可基于方框126处的电池特性、方框128处的以前的充电状态和 开路电压、方框130处的车辆充电系统、方框132处的驾驶员驾驶习惯、方框134处的经销 商维护状况、方框136处的意外寄生状况和方框138处的关闭分布图来确定。方框126处的 电池特性可通过方框112处的电池缺陷、方框114处的电池新旧程度、方框140处的电池充 电历史和方框142处的电池类型来确定。方框130处的车辆充电系统可通过方框144处的 充电电流和方框146处的充电时间来确定。方框144处的充电电流可通过方框148处的发 电机尺寸、方框150处的负载、方框152处的RVC校准和方框154处的发动机转速(RMP)来 确定。方框146处的充电时间可通过方框156处的发动机运转时间来确定。方框132处的 驾驶习惯可通过方框158处的车辆出行次数、方框160处的延迟的OVD呼叫和方框162处 的每天行驶里程来确定。方框134处的经销商维护状况可基于方框162处的在经销商处的 天数、方框164处的去经销商处的出行次数和方框166处的去经销商处的里程来确定。方 框136处的意外寄生状况可通过方框168处的车辆规格和方框170处的发动/熄火小时数 来确定。方框138处的车辆关闭分布图可通过方框172处的车辆规格来确定。后台模块算法可要求从车辆12上传后续数据以进一步弄清状况并确定通知的内 容和紧急程度。在一个非限制性实施方式中，后台模块算法确定电池14的点火放电电流是 否大于预定值一例如30安培，并且确定发动机是否运转。如果满足这些条件，那么该算法 等待5分钟并请求用于点火电流、电池放电量和发动机状况的上传信息。如果电池14的点 火电流超过阈值，并且电池放电量大于预定阈值一例如2. 5安培每小时，并且发动机正在 运转，那么该算法立即联系驾驶员并建议检查发电机。该操作检测发电机故障且电池将要 失灵的情况，因为所有车载电气负载都由电池14负担，电池14持续时间可能不会超过一小 时。如上所述，所述算法中使用的数值仅用于举例说明的目的，对于不同类型和构造的车辆 可能有所不同。根据车辆12的可用车载信息和可用车载计算能力，车载模块18可执行部分或全 部远程模块算法。在一个实施方式中，车载模块18可具有复杂的算法，这些算法可降低数 据的上传量并因此降低发射时间。在另一个实施方式中，当新算法可用时，后台模块24可 以被升级。需要通过工程技术和商业评价因素来确定车载模块18和后台模块24上的算法 的精确区分。在后台模块24确定了通知的内容和紧急程度后，驾驶员通知操作可通过各种设 备一例如车辆计算机系统、通过操作人员或通过两者的组合被实施。驾驶员通知操作可通 过各种预定的通信渠道被执行，包括但不限于车载电话、手机、站台电话等，电子邮件和短信息。联系的目标可以是驾驶员或指定的人一例如车队经理。图5是示出了根据本发明的一个实施方式的、用于由车载模块18确定电池状态和 不能启动状况的程序的流程图70。在方框72处，该算法从车辆12上的、与电池14运行有 关的传感器和其他电子控制单元收集车辆数据。然后在方框74处运行用于评估电池状态 的特定车载算法。在菱形决策图框76处，该算法确定电池状态是否不足，如果没有不足则 回到方框72处收集数据。如果如上所述该算法确定电池状态不足，那么该算法在方框78 处将车辆数据上传至远程数据中心22，然后该远程数据中心22会将电池状态通知驾驶员。图6是示出了在远程后台22处用以确定电池状态和不能启动状况的操作的流程 图80。在方框82处，后台22处的后台模块24将车辆数据存档于数据库内。后台模块24 在方框84处从车辆12收集其他与电池相关的信息一例如温度预报、车辆使用历史、电池新 旧程度、电池可靠性、车辆电气系统可靠性以及车辆操作者个人信息。然后在方框86处，后 台模块24运行后台算法以便基于各种存档和收集的数据来预测不能启动的情况。该算法 可使用任何以上论述的程序或其他适当程序，例如参照图2和3论述的那些程序。然后在菱 形决策图框88处，该算法确定是否将要出现的不能启动的情况，并且如果未出现则回到方 框82处以将上传的车辆数据存档。如果在菱形决策图框88处检测到将要出现不能启动的 情况，那么后台模块24将在方框90处基于不能启动情况的紧急程度而通知车辆操作者/ 车主。前面的论述仅仅是对本发明的示例性实施方式的公开和描述。通过这些论述以及 附图和权利要求，本领域技术人员将会容易地认识到，在不偏离由所附权利要求限定的本 发明的精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种改变、改型和变型。
权利要求
1.一种用于确定车辆电池的不能启动状况的方法，所述方法包括 在车辆上收集与车辆电池相关的数据；在远程后台处收集和存储与车辆电池相关的数据；在远程后台处使用收集到的数据确定电池状态，所述电池状态包括电池健康状况和预 测电池充电状态；在远程后台处确定由于所述电池健康状况和预测电池充电状态而导致的车辆不能启 动状况的可能性；以及通过预定的通信通道将指示电池不能启动状况的信息从远程后台传送至车辆操作者。
2.如权利要求1所述的方法，其中在远程后台处确定电池状态包括确定电池的开路电压。
3.如权利要求2所述的方法，其中确定车辆的开路电压包括使用开路电压模型来预测 电池的开路电压。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述开路电压模型基于电池过去的开路电压、车辆 每天行驶的里程和车辆所在位置的环境温度来确定电池的开路电压。
5.如权利要求1所述的方法，其中在远程模块处确定电池状态包括确定车辆每天行驶 多少里程。
6.如权利要求1所述的方法，其中在远程后台处确定电池状态包括确定车辆所在位置 的环境温度。
7.如权利要求1所述的方法，其中在远程后台处确定电池状态包括确定车辆是否为高容量车辆。
8.如权利要求1所述的方法，其中在远程后台处确定电池状态包括确定车辆是否已在 温暖环境中行驶了预定时间段。
9.如权利要求1所述的方法，其中在远程后台处收集数据包括收集预报温度、车辆使 用历史、电池新旧程度、电池可靠性、车辆电气系统可靠性以及车辆操作者个人信息的数 据。
10.如权利要求1所述的方法，进一步包括基于在车辆上收集到的数据确定车辆电池 的电池状态。
11.一种用于确定车辆电池的不能启动状况的方法，所述方法包括 在车辆上收集与车辆电池相关的信息；基于收集到的数据确定包括电池健康状况在内的电池状态；以及 确定由于电池状态而导致的车辆不能启动的可能性。
12.如权利要求11所述的方法，其中确定电池状态包括确定电池的开路电压。
13.如权利要求11所述的方法，其中确定电池状态包括确定车辆熄火期间的电池放电 电流是否大于预定阈值。
14.一种用于确定车辆电池的不能启动状况的方法，所述方法包括 在远程后台处收集与车辆电池相关的数据；基于收集到的数据确定电池状态，包括预测电池充电状态；在远程后台处确定由于预测到的电池充电状态而导致的车辆不能启动状况的可能性；以及通过预定的通信通道将指示电池不能启动状况的信息从远程后台传送至车辆操作者。
15.如权利要求14所述的方法，其中在远程后台处确定电池状态包括确定电池的开路 电压。
16.如权利要求15所述的方法，其中确定车辆的开路电压包括使用开路电压模型来预 测电池的开路电压。
17.如权利要求14所述的方法，其中在远程后台处确定电池状态包括确定车辆每天行 驶多少里程。
18.如权利要求14所述的方法，其中在远程后台处确定电池状态包括确定车辆所在位 置的环境温度。
19.如权利要求14所述的方法，其中在远程后台处收集数据包括收集预报温度、车辆 使用历史、电池新旧程度、电池可靠性、车辆电气系统可靠性和车辆操作者个人信息的数 据。
全文摘要
一种用于确定车辆电池状态从而确定电池是否具有足够启动车辆的电量的系统和方法。该方法包括在车辆上收集与电池相关的数据和在远程后台处收集与电池相关的数据。车辆和远程数据中心都基于收集到的数据来确定电池特性和车辆不能启动状况的可能性，其中远程后台使用的算法可以是更复杂的。在远程后台处收集的数据可包括从车辆无线传送来的车辆电池信息和其他信息－例如温度、电池可靠性、车辆每天行驶的里程、环境温度、高容量车辆等。车辆和远程后台都可确定电池的开路电压。
文档编号G01R31/36GK102112890SQ200980129713
公开日2011年6月29日 申请日期2009年7月1日 优先权日2008年7月29日
发明者G·W·小根特, H·S·苏布拉马尼亚, J·J·科雷拉, K·L·罗布斯, M·A·萨尔曼, M·J·赖奇林斯基, R·M·爱德华兹, Y·张 申请人:通用汽车环球科技运作公司