用于监测电池的荷电状态的系统和方法与流程

本技术领域通常涉及电池监测系统，并且更具体地涉及用于监测车辆的电池的荷电状态的系统和方法。

背景技术：

诸如汽车等现代车辆通常配备有从电池接收电能的各种电子车辆系统。一些示例性电子车辆系统包括媒体与娱乐系统、车辆控制系统、HVAC系统以及车辆运行系统。由于电池负责向全部这些系统提供电能，因此监测电池的充电的健康和状态以确保电子车辆系统的最佳运行对于车辆来说非常重要。然而，诸如电力转向(EPS)系统等某些高负荷系统可能需要从电池获取大量电能并且导致车辆的电子系统中出现压降。

因此，令人期望的是当电池处于来自EPS事件的负荷下时，提供一种用于监测车辆的电池的荷电状态的系统和方法。此外，令人期望的是当电池处于低的荷电状态时指示EPS在受限状态下运行。根据与附图以及前述技术领域和背景结合而作出的以下详细说明和所附权利要求，本发明的其他理想的特征和特性将变得明晰。

技术实现要素：

在一个实施例中，提供了用于监测车辆的电池的荷电状态的方法。当电池处于来自电力转向系统运行的负荷下时，该方法使用电池监测器对电池的运行电压进行监测并且使用电池监测器计算运行电压与负荷电压之间的压降。该方法将压降与预定压降进行比较并且当压降大于或等于预定压降时判断电池处于低荷电状态。当电池处于低荷电状态时，该方法在受限状态下运行电力转向系统。

在一个实施例中，提供用于判断车辆的电池的荷电状态的监测系统。监测系统包括具有处理器和存储器的电池监测器，电池监测器配置成监测电池的运行电压和负荷电压。监测系统还包括配置成从电池供应电能的电力转向系统。电池监测器配置成当电池处于来自电力转向系统的负荷时计算运行电压与负荷电压之间的压降并且将该压降与预定压降进行比较。当压降大于或等于预定压降时电池监测器判断电池处于低荷电状态，并且当电池处于低荷电状态时电池监测器指示电力转向系统在受限状态下运行。

在一个实施例中，提供有具有电池、电力转向系统以及用于判断电池的荷电状态的监测系统的车辆。电力转向系统配置成从电池供应电能。监测系统包括具有处理器和存储器的电池监测器，电池监测器配置成监测电池的运行电压和负荷电压。监测系统还包括配置成从电池供应电能的电力转向系统。电池监测器配置成当电池处于来自电力转向系统的负荷时计算运行电压与负荷电压之间的压降并且将该压降与预定压降进行比较。当该压降大与或等于预定压降时电池监测器判断电池处于低荷电状态，并且当电池处于低荷电状态时电池监测器指示电力转向系统在受限状态下运行。

附图说明

将在下文中结合以下附图对示例性实施例进行说明，其中相同的附图标记表示相同的部件，并且其中：

图1示出了根据示例性实施例用于监测电池的荷电状态的系统；

图2示出了根据示例性实施例用于监测电池的荷电状态的系统；并且

图3示出了根据示例性实施例用于监测电池的荷电状态的方法。

具体实施方式

下面的详细描述本质上仅仅是示例性的，并非意图限制应用和使用。此外，不存在被前述的技术领域、背景、摘要或者下面的详细描述中提出的任何表述的或暗示的理论约束的意图。应该认识到，在整个附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。如这里所使用的术语模块指任何硬件、软件、固件、电子控制元件、处理逻辑和/或处理装置的单个或组合，包括但不限于：执行一个或多个软件或固件程序的专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享、专用或群组的)和存储器，组合逻辑电路和/或其他提供有所描述功能的适当的元件。

参考附图，在各图中，相同的附图标记代表相同的部分，文中示出了具有用于判断电池20的荷电状态的监测系统100的车辆10。在示例性实施例中，车辆10为汽车。然而，可以在其他类型的车辆或非车辆应用中实施和/或利用用于判断电池20的荷电状态的监测系统100。例如，其他车辆包括但不限于飞机、航天器、公交车、火车等。如图1中所示，车辆10包括监测系统100、电池20、电力转向系统(EPS)30、方向盘40和车轮50-56。当参考附图阅读以下的说明时，将会更清楚地理解监测系统100的功能。

参考图1，在框图中提供了具有监测系统100的车辆10的实施例。车辆10包括电池20和EPS 30。如本领域的技术人员所公知的EPS 30配置成从电池20供应电力。在图1的实施例中，EPS 30包括用于判断电池20的荷电状态的监测系统100。监测系统100包括具有处理器120和存储器130的电池监测器110。车辆10还包括例如方向盘的转向输入40以及车轮50-56。车辆10还包括车辆控制系统60。

在非限定性实例中，车辆10的驾驶员(未示出)使用转向输入40使车辆10转向。EPS 30在转向输入40的指示下使车辆10的前轮50、52转动。EPS 30配置成从电池20供应电力。尽管本文中没有提到，但EPS 30可以使用本领域的技术人员所公知的诸如齿条和齿轮、循环球、滚珠和螺杆、线控转向等转向系统转动前轮50、52。

用于判断电池20的荷电状态的监测系统100包括具有处理器120和存储器130的电池监测器110。电池监测器110配置成监测电池20的运行电压和负荷电压。运行电压是车辆10运行时电池20的电压。本领域的技术人员应当理解的是：电池20可以向各种控制系统60供电并且，同样地，运行电压会受除EPS 30以外的其他电子系统(未示出)的影响。在非限定性实例中，运行电压是可以伴随车辆10的单个运行特性而变化的车辆10的标准运行电压。

在非限制性实施例中，电池的负荷电压是当电池处于来自EPS 30的负荷下时的电池20的电压。当EPS 30在转向输入40的指示下转动车辆10时，EPS 30从电池20汲取电力以转动前轮50、52。然而，本领域的技术人员应当理解的是EPS 30转动车辆10所需的电量取决于与转向要求有关的因素。例如，与车辆10移动时的动态转向事件相比，当车辆10不移动时，EPS 30在静态转向事件期间需要更多的电力来转动前轮50、52。此外，如本领域的技术人员所公知的，由EPS 30从电池20汲取的电量可取决于EPS 30所提供的转向推力或辅助力。

电池监测器110配置成当电池20处于来自EPS 30的负荷时计算运行电压与负荷电压之间的压降。电池监测器110将压降与预定压降进行比较并且当压降大于或等于预定压降时判断电池20处于低荷电状态。当电池20处于低荷电状态时，电池监测器110指示在受限状态下运行EPS 30。

在非限制性实施例中，电池监测器110还配置成监测电池20的电流负荷并且当电池20的电流负荷大于预定电流时计算压降。例如，预定电流可以是60安培或90安培。然而，本领域的技术人员应当理解的是：可以基于用于车辆10的具体EPS 30的特性以及其他车辆系统的特性来选择预定电流。

在非限制性实施例中，电池监测器110还配置成当压降大于或等于预定压降时对电池20处于低荷电状态的车辆控制系统60进行告警，车辆控制系统60的实例包括车辆安全系统、车辆诊断系统、发动机控制系统等。本领域的技术人员应当理解的是当电池20处于低荷电状态时，所有由电池20供电的车辆控制系统60都可能受到影响。

在非限制性实施例中，电池监测器110还配置成当压降小于预定压降时判断电池20的荷电状态为正常。可以向其他车辆控制系统60提供该信息以验证电池20的荷电状态。

在非限制性实施例中，EPS 30配置成当电池20处于低荷电状态时在降低的电流模式下运行。如上文所述，根据转向状况由EPS 30从电池20汲取的电流可能发生变化。这样，当电池20处于低荷电状态时，EPS 30可以在降低的电流模式下运行以确保EPS 30要求的电流不超过电池20的容量。

在非限制性实施例中，电池监测器110配置成计算电池20的荷电状态。EPS 30配置成基于由电池监测器110所计算的电池20的荷电状态而在受限状态下运行。这样，当电池20处于低荷电状态时，EPS 30可以基于所计算的荷电状态来运行以确保EPS 30要求的电流不超过电池20的容量。

在非限制性实施例中，电池监测器110配置为将压降历史存储在存储器模块130中并且基于该压降历史来预测电池20的荷电状态。例如，存储在存储器模块130中的压降历史可以表明压降正在增大并且电池20可能很快会出现低荷电状态。

现参照图2，在框图中提供了具有用于确定电池20的荷电状态的监测系统200的车辆11的实施例。与图1的实施例一样，车辆11包括电池20、转向输入40、车辆50-56以及车轮控制系统60。在图2的实施例中，用于监测电池20的荷电状态的监测系统200独立于EPS 32，但却可运行地耦接至EPS 32。监测系统200与EPS 32、电池20和车辆控制系统60进行通信。监测系统200包括具有处理器220和存储器230的电池监测器210。车辆11还可以包括高电流系统70。

由于图2的实施例具有与图1的实施例共同的元件，因此，这些共同的元件将不再进行描述。相反，实施例中的差异将相对于图2进行描述。如图2所示，监测系统200没有并入EPS 32中，相反却是与EPS 32、电池20和车辆控制系统60进行通信。

如上详细所述，电池监测器210配置为在电池20处于来自EPS 32的负荷下时计算运行电压与负荷电压之间的压降。电池监测器210将该压降与预定压降进行比较，并确定在该压降大于或等于该预定压降时电池20处于低荷电状态。当电池20处于低荷电状态时，电池监测器210指示EPS 32在受限状态下运行。

电池11还包括也与电池20进行通信的高电流系统70。在图2的实施例中，监测系统200监测电池20上的电流负荷。作为示例，高电流系统70包括起动电动机、音频系统或其他能够从电池20得到大量电流的车辆系统。因此，电池监测器210配置为在电池20处于来自高电流系统70的负荷下时计算运行电压与负荷电压之间的压降。监测系统200还进一步监测在车辆控制系统中常用的附加输入，例如车辆速度、发动机温度、空气温度和制动状态等，以便优化监测系统200。

现参照图3并且继续参照图1至图2，提供了一种用于监测车辆10，11的电池20的荷电状态的方法300。方法300开始于步骤310，电池监测器110，210监测电池20的运行电压。在步骤320中，当电池20处于来自EPS 30，32的负荷下时，通过电池监测器110，210计算运行电压与负荷电压之间的压降。

在步骤330中，将该压降与预定压降进行比较。如果该压降小于预定压降，则方法300返回至步骤310并且继续监测电池20的运行电压。如果该压降大于或等于预定压降，则电池处于低荷电状态，并且，方法300进行至步骤340且EPS 30，32在受限状态下进行运行。在步骤340之后，方法300返回到步骤310并且继续监测电池20的运行电压。

在非限制性实施例中，方法300进一步包括步骤350。在步骤350中，方法300向车辆控制系统60警示当步骤320中计算的压降大于或等于预定压降时，电池20处于低荷电状态。

在非限制性实施例中，方法300执行步骤320并且在电池20上的电流负荷大于针对不同电流负荷的预定电流时计算压降。在非限制性实施例中，在整个运行范围内计算压降并且随后将其与“正常”压降进行比较。

在非限制性实施例中，在步骤340中，当电池20处于低荷电状态时，EPS 30，32在降低电流模式下运行。在非限制性实施例中，降低电流模式可以包括在低速条件下限值峰值电流和在所有车辆速度条件下限值峰值电流。EPS 30，32还可以在受限能量拉动模式下运行，从而在电池处于非常低的荷电状态时限制对电池20的影响，进而防止出现严重的压降。降低电流模式在时间上可以是暂时的并且仅在电池20处于荷电状态时生效。

在非限制性实施例中，降低电流模式包括限制EPS 30，32所提供的转向增强或辅助，或者通过转向输入40来输送如小振动等备选反馈以告知运行者电池20处于低荷电状态，或者通过仪表板上的降低性能消息、驾驶员信息中心和/或周期性鸣响来通知驾驶员。

在非限制性实施例中，方法300计算电池20的荷电状态并且基于所计算的电池的荷电状态来在受限状态下运行EPS 30，32。方法300通过将所观察到的针对某些高电流事件的压降与针对正常电池20的正常压降的历史平均值进行比较来计算电池20的荷电状态。所计算的荷电状态可以进一步用于按比例调节系统在降低电流模式下运行时所提供的限流量。

在非限制性实施例中，方法300进一步包括步骤360。在步骤360中，方法300将压降历史存储在存储器130，230中并且基于该压降历史预测电池20的荷电状态。可以基于在车辆10，11和整个电气系统中过去的使用来预编程或得知压降历史。该历史还可以将附加因素考虑在内，例如产品的温度和年限，从而提供整个车辆系统的更好的性能。压降水平还可以包括其他车辆电平电气负荷的作用，以便更好地呈现出由于EPS 30，32的缘故而由所测量的电流和压降所导致的真实的压降。

在非限制性实施例中，EPS 30，32仅在电池20处于低荷电状态时动态地在受限状态下运行。在非限制性实施例中，EPS 30，32在预定时期内在受限状态下运行。例如，一旦检测到了低荷电状态条件，EPS 30，32便可以将受限状态维持预定的秒数、分钟数或小时数等。在非限制性实施例中，EPS 30，32可以以若干方式退出受限状态运行。例如，在预定时期已经到期之后或者通过逐渐增大受限状态的电流限制。

在非限制性实施例中，监测系统100，200可以在车辆通信系统中设定代码，告知驾驶员存在有低荷电状态。示例性车轮通信系统包括但不限于驾驶员信息中心、信息娱乐系统、车辆通信总线或者其他车辆通信系统。监测系统100，200可以进一步与能够与远程服务(例如)通信的车辆通信系统进行通信。监测系统100，200还可以将备选通信(例如，呼叫、电子邮件、文本信息等)发送至车辆10，11的所有者，告知电池20处于低荷电状态。

尽管已经在前述详细描述中呈现出了各种示例性实施例，但应认识的是，存在有大量的变型。还应认识到的是，示例性实施例仅是示例，并不旨在以任何方式限制本发明的范围、适用性或配置。相反，前述详细描述将向本领域技术人员提供实施示例性实施例的方便的指引。应理解，在不脱离所附权利要求书及其合法等同物中所提出的本发明的范围的前提下，可以在元件的功能和设置上作出各种改变。