电流传感器故障诊断的制作方法

引言本公开涉及针对（例如，电池电力系统的）电流传感器中的故障的替代性方法。移动和固定系统可包括一个或多个电动牵引马达，其相绕组通过推进装置电池组的受控放电来通电。由通电的（多个）牵引马达生成的输出扭矩可经由齿轮组或其他介入的动力传递机构被引导到被驱动的负载，例如机动车辆的被驱动的行走轮。

背景技术：

1、推进装置电池组包括特定于应用的数量和布置的电化学电池电芯（cell）。电子电芯感应板（csb）通常连接到电芯或电芯组的电极，其中这些csb共同地测量电芯和/或电池组级（pack-level）温度、电压和电流。然后，csb通过物理性传递导体抑或使用无线通信将测得的电池参数报告给常驻电池控制器。电池控制器进而调节电池组和相关联的电力电子设备的正在进行的操作和热管理工作。

2、某些测得的或导出的电池参数依赖于准确的电池组电流测量，其中这种参数包括充电状态（soc）、健康状态（soh）和内电阻。在代表性的推进装置电池组中，提供给所连接的负载的电池组电流由对应的电流传感器电路测量，其中电池电流常常基于固定分流电阻器两端的电压降来确定。当分流电阻器由于腐蚀、老化或损坏所致而降级时，测得的电流值往往具有人为地高的幅度。其他类型的电流传感器的降级或损坏也可能造成同样的不准确度。具有较高或较低幅度电流读数的电池组进而呈现为以特定的速率充电或放电，其中实际的速率是一个较高或较低的值。同时，电池电阻估计值将呈现为比它们实际的值更大或更小，这进而引起常驻电池控制器在运行某些电芯故障诊断算法时登记错误的负面结果。

技术实现思路

1、本文中所描述的硬件和软件解决方案使得能够检测电流传感器中的电流传感器故障。由于目前无法准确地检测在已组装的并且操作的电池组中的这种故障，因此目前工艺水平缺乏一种可靠的方式来缓解电流传感器故障。相比之下，下文详述的方法可在适当的时候经由逻辑调整来延长对有故障的电流传感器的使用。这使得车载控制器能够在不触发干预性维护动作的情况下或每当传感器误差超过阈值时通过提醒操作员需要这种维护动作来补偿测量误差。

2、本公开的一个方面包括一种电池电力系统，其具有电池、传感器套件和电子控制器。本文中所设想的传感器套件包括电流传感器、电压传感器和温度传感器，这些传感器分别可操作以用于输出指示电池的测得的电池组电流的电流信号、指示电池的测得的电压的电压信号、以及指示电池的测得的温度的温度信号。在一些实施例中，电流传感器可包括通常在上文所述的类型的固定分流电阻器，其中本教导也有益于对其他类型的电流传感器的诊断。

3、该示例性实施例中的控制器与传感器套件通信，并且被构造成确定电池在不同时间点的估计的开路电压。这是使用电流信号、电压信号和等效电路模型（ecm）来发生的。控制器被构造成：使用估计的ocv和测得的温度信号，经由校准的soc映射来确定电池在不同时间点的充电状态（socecm）。控制器还被构造成：使用电池在不同时间点的基于ecm的soc（socecm）来计算传感器增益值。当传感器增益值超过预定的故障阈值时，控制器最终执行控制动作，其中该控制动作可能包括生成指示电流传感器的故障的故障通知代码。电池的充电状态（socecm）可经由控制器确定为估计的ocv和测得的电池温度的函数（ f），使得：

4、

5、其中ocv是估计的ocv，并且t表示测得的电池温度。

6、在一些实施方式中，控制动作包括：基于传感器增益值来选择性地调整测得的电池电流。例如，控制器可被构造成：例如，当传感器增益值小于或大于服务阈值时，使用以下方程式基于传感器增益值来选择性地调整测得的电池电流，以生成校正电流值（icor）：

7、

8、其中 i m是测得的电池组电流，并且g是传感器增益值。为简单起见，不同时间点可至少包括第一时间点和第二时间点，其中控制器被构造成将传感器增益值计算为：

9、

10、其中是在第一时间点和第二时间点的相应的基于库仑计数的soc值之间的差异，并且是电池在第一时间点和第二时间点的相应的基于ecm的soc（socecm）之间的差异。

11、在一些实施例中，控制器可基于传感器增益值来请求维护动作。控制器还可被构造成：使用电池的基于ecm的充电状态（socecm）和基于库仑计数的soc值（soccc）来计算传感器增益值。

12、本文中还公开了一种用于诊断电池电力系统中的电流传感器故障的方法。该方法的示例性实施例包括：分别经由电流传感器、电压传感器和温度传感器来传达指示电池的测得的电流的电流信号、指示电池的测得的电压的电压信号、以及指示电池的测得的温度的温度信号。如上所述，可选地，电流传感器可包括分流电阻器。该方法包括：使用电流信号、电压信号和ecm来确定电池在不同时间点的估计的开路电压；以及使用估计的开路电压和测得的温度，经由校准的soc映射来确定电池在不同时间点的基于ecm的充电状态。

13、附加地，该实施例中的方法包括：使用电池在不同时间点的基于ecm的soc和基于库仑计数的soc（soccc）来计算传感器增益值。电池电力系统的处理器还基于传感器增益值来执行关于电池的控制动作，其中该控制动作包括生成指示电流传感器的故障的故障通知信号。

14、本文中还公开了一种机动车辆，该机动车辆具有：行走轮；以及电气化动力总成系统，其可操作以用于向机动车辆输出驱动扭矩，即，用于推进机动车辆。电气化动力总成系统包括推进装置电池组、连接到推进装置电池组的电动牵引马达、传感器套件和控制器。电气化动力总成系统可操作以用于在通过推进装置电池组的放电来通电时生成驱动扭矩，例如，当马达为多相装置时经由功率逆变器模块。传感器套件包括上述的电流传感器、电压传感器和温度传感器。车辆控制器与传感器套件通信，并且被构造成使用本公开的方法来诊断电流传感器的性能。

15、本发明还提供了以下技术方案：

16、1. 一种电池电力系统，其包括：

17、电池；

18、传感器套件，其包括：电流传感器，所述电流传感器是可操作的以用于输出指示所述电池的测得的电池组电流的电流信号；电压传感器，所述电压传感器是可操作的以用于输出指示所述电池的测得的电压的电压信号、以及温度传感器，所述温度传感器是可操作的以用于输出指示所述电池的测得的温度的温度信号；以及

19、控制器，其与所述传感器套件通信，并且被构造成：

20、使用所述电流信号、所述电压信号和等效电路模型（ecm）来确定所述电池在不同时间点的估计的开路电压；

21、使用所述估计的开路电压和所述测得的温度，经由校准的soc映射来确定所述电池在所述不同时间点的基于ecm的充电状态；

22、使用所述电池在所述不同时间点的所述基于ecm的充电状态（soc）以及在所述不同时间点的基于库仑计数的soc来计算传感器增益值；以及

23、当所述传感器增益值超过预定的增益故障阈值时，执行关于所述电池的控制动作，包括生成指示所述电流传感器的故障的故障通知信号。

24、2. 根据技术方案1所述的电池电力系统，其中，所述控制器被构造成：将所述电池的所述基于ecm的soc确定为所述电池的所述估计的开路电压和所述测得的温度的函数，使得：

25、

26、其中， ocv est是所述估计的开路电压，并且t是所述测得的温度。

27、3. 根据技术方案1所述的电池电力系统，其中，所述电池包括用于机动车辆的推进装置电池组。

28、4. 根据技术方案1所述的电池电力系统，其中，所述控制动作包括：基于所述传感器增益值来选择性地调整所述测得的电流。

29、5. 根据技术方案4所述的电池电力系统，其中，所述控制器被构造成：使用以下方程式基于所述传感器增益值来选择性地生成校正电流值：

30、

31、其中，icor是所述校正电流值，im是所述测得的电流，并且g是所述传感器增益值。

32、6. 根据技术方案5所述的电池电力系统，其中，所述控制器被构造成：基于所述传感器增益值来请求对所述电池的维护动作。

33、7. 根据技术方案1所述的电池电力系统，其中，所述控制器被构造成：将所述传感器增益值计算为：

34、

35、其中是在所述不同时间点的所述基于库仑计数的soc之间的差异，并且是在所述不同时间点的所述基于ecm的soc之间的差异。

36、8. 根据技术方案1所述的电池电力系统，其中，所述控制器被构造成：

37、执行成熟逻辑以确定所述增益值的时间序列进展或轨迹是否指示所述电流传感器的所述故障。

38、9. 一种用于诊断电池电力系统中的电流传感器故障的方法，所述方法包括：

39、经由所述电池电力系统内的电池的电流传感器、电压传感器和温度传感器，测量指示所述电池的测得的电流的电流信号、指示所述电池的测得的电压的电压信号、以及指示所述电池的测得的温度的温度信号；

40、使用所述电流信号、所述电压信号和等效电路模型（ecm）来确定所述电池在不同时间点的估计的开路电压；

41、使用所述估计的开路电压和所述测得的温度，经由校准的soc映射来确定所述电池在所述不同时间点的基于ecm的充电状态（soc）；

42、使用所述电池在所述不同时间点的所述基于ecm的soc以及所述电池在所述不同时间点的基于库仑计数的soc来计算传感器增益值；以及

43、当所述传感器增益值超过预定的增益故障阈值时，经由所述电池电力系统的处理器来执行关于所述电池的控制动作，包括生成指示所述电流传感器的故障的故障通知信号。

44、10. 根据技术方案9所述的方法，其进一步包括：将所述电池的所述基于ecm的充电状态确定为所述电池的所述估计的开路电压和所述测得的温度的函数，使得：

45、

46、其中， ocv est是所述估计的开路电压，并且t是所述测得的温度。

47、11. 根据技术方案9所述的方法，其中，执行所述控制动作包括：基于所述传感器增益值来选择性地调整所述测得的电流。

48、12. 根据技术方案11所述的方法，其进一步包括：当所述传感器增益值小于预定的服务阈值时，使用以下方程式基于所述传感器增益值来生成校正电流值（icor）：

49、

50、其中，im是所述测得的电流，并且g是所述传感器增益值。

51、13. 根据技术方案12所述的方法，其进一步包括：经由所述控制器基于所述传感器增益值来请求所述电池的维护动作。

52、14. 根据技术方案9所述的方法，其进一步包括：将所述传感器增益值计算为以下比率：

53、

54、其中是在所述不同时间点的所述基于库仑计数的soc之间的差异，并且是在所述不同时间点的所述基于ecm的soc之间的差异。

55、15. 根据技术方案9所述的方法，其进一步包括：执行成熟逻辑以确定所述增益值的时间序列进展或轨迹是否指示所述电流传感器的所述故障。

56、16. 一种机动车辆，其包括：

57、一组行走轮；以及

58、电气化动力总成系统，其是可操作的以用于向所述行走轮输出驱动扭矩以推进所述机动车辆，所述电气化动力总成系统包括：

59、推进装置电池组；

60、电动牵引马达，其连接到所述推进装置电池组，并且是可操作的以用于在通过所述推进装置电池组的放电来通电时生成所述驱动扭矩；

61、传感器套件，其包括：电流传感器，所述电流传感器是可操作的以用于输出指示所述推进装置电池组的测得的电池组电流的电流信号；电压传感器，所述电压传感器是可操作的以用于输出指示所述推进装置电池组的测得的电压的电压信号；以及温度传感器，所述温度传感器是可操作的以用于输出指示所述推进装置电池组的测得的温度的温度信号；以及

62、车辆控制器，其与所述传感器套件通信，并且被构造成：

63、使用所述电流信号、所述电压信号和等效电路模型（ecm）来确定所述推进装置电池组在不同时间点的估计的开路电压；

64、使用所述估计的开路电压和所述测得的温度，经由校准的soc映射来确定所述推进装置电池组在所述不同时间点的基于ecm的充电状态（soc）；

65、使用所述推进装置电池组在所述不同时间点的所述基于ecm的充电状态以及所述推进装置电池组在所述不同时间点的基于库仑计数的soc来计算传感器增益值；以及

66、当所述传感器增益值超过预定的增益故障阈值时，执行关于所述推进装置电池组的控制动作，包括生成指示所述电流传感器的故障的故障通知信号。

67、17. 根据技术方案16所述的机动车辆，其中，所述车辆控制器被构造成：将所述推进装置电池组的所述基于ecm的充电状态确定为所述估计的开路电压和所述测得的温度的函数，使得：

68、

69、其中， ocv est是所述估计的开路电压，并且t是所述测得的温度。

70、18. 根据技术方案16所述的机动车辆，其中，所述控制动作包括：通过使用以下方程式基于所述传感器增益值生成校正电流值（icor），来基于所述传感器增益值选择性地调整所述测得的电流：

71、

72、其中，im是所述测得的电流，并且g是所述传感器增益值。

73、19. 根据技术方案18所述的机动车辆，其中，所述车辆控制器被构造成：

74、执行成熟逻辑以确定所述增益值的时间序列进展或轨迹是否指示所述电流传感器的所述故障。

75、20. 根据技术方案16所述的机动车辆，其中，所述车辆控制器被构造成：使用所述推进装置电池组的所述基于ecm的soc和基于库仑计数的充电状态来将所述传感器增益值计算为以下比率：

76、

77、其中是在所述不同时间点的所述基于库仑计数的soc之间的差异，并且是在所述不同时间点的所述基于ecm的soc之间的差异。