车辆电池老化的估计方法与流程

1.本发明涉及用于汽车工业的电池、尤其是铅酸电池的领域，并且尤其涉及用于估计电池、尤其是铅酸电池的老化的方法以及被配置成实施该方法的计算机。本发明尤其使得能够向驾驶员指示何时需要更换车辆电池，以继续确保车辆发动机的起动。


背景技术：

2.众所周知，机动车辆包括电池，其尤其使得能够向车辆的辅助设备馈送电能，例如控制计算机、挡风玻璃刮水器电机、车窗升降电机、开启部件操控装置等。
3.电池还使得能够驱动电动起动装置（d
é
marreur
ꢀé
lectrique）来起动车辆的发动机。
4.当车辆电池使用太久（usag
é
）时，就无法对其进行充分再充电以便能够起动车辆的发动机。例如，据估计，当电池的再充电容量小于其初始再充电容量（即，当它是新电池时的容量）的60%时，该电池就使用得太久了。于是需要更换新电池。
5.如今，为了检测车辆电池的使用状态，已知使用本领域技术人员已知的电池管控系统，称为bms，针对英语的“battery management system（电池管理系统）”。这种系统尤其包括集成到电池的一组传感器和连接到该组传感器的计算机。该组传感器尤其使得能够确定与电池相关的信息，例如电压、温度、充电或放电状态、电流等。计算机使用这些信息来检查电池是否在其标准工作范围内工作，或者相反，来检测电池何时变得用得太久。
6.然而，这种类型的系统，尤其是包括一组传感器的电池，是复杂和昂贵的，这在必须严格控制成本的汽车领域中呈现出主要缺点。
7.因此，需要一种有效且成本低廉的解决方案来估计机动车辆中铅酸电池的老化。


技术实现要素：

8.本发明涉及一种用于估计具有纯的或混合的热力发动机的机动车辆的电池老化的方法，所述车辆包括：电动起动装置；温度传感器，其能够测量与冷却液体的温度相关的物理量的值；转速传感器，其能够测量与热力发动机的发动机转速相关的物理量的值；以及计算机，其用于管理车辆的动力系统，被适配成收集由温度传感器和转速传感器测量的值，并且被适配成实施第一计数器和第二计数器，所述方法的值得注意之处在于其在每次借助于所述电动起动装置起动热力发动机时并且当热力发动机由电动起动装置来驱动时包括以下步骤：a）计算机接收转速传感器测量的值和温度传感器测量的值，b）计算机基于转速传感器测量的值来确定热力发动机的发动机转速的值、并且基于温度传感器测量的值来确定温度的值，c）将所确定的发动机转速的值与作为所确定的冷却液体的温度的函数而预先确定的转速阈值进行比较，并且其中：i）如果所确定的发动机转速的值大于在所确定的温度下预先确定的转速阈值，则
递增第一计数器，ii）如果所确定的发动机转速的值小于在所确定的温度下预先确定的转速阈值，则递增第二计数器，d）当第二计数器的值大于作为第一计数器的值的函数而预先确定的警报阈值时，检测到电池老化。
9.这样，该方法有利地使得能够确定电池何时变得用得太久以及何时将建议更换电池。此外，该方法使得能够使用没有任何传感器的电池，因为必要的信息由温度传感器和转速传感器提供，它们是独立于电池的传感器。
10.优选地，电池是铅酸电池。
11.热力发动机的转速对应于所述热力发动机的曲轴的旋转速度。
12.有利地，预先确定的警报阈值等于第一计数器的当前值。
13.优选地，根据本发明的方法包括当电池是新电池时执行的预备的学习阶段，包括：a）当借助于电动起动装置来使热力发动机旋转时，在冷却液体的温度区间内执行的迭代步骤，包括以下步骤：i）转速传感器测量在温度区间中的给定温度下与起动时的热力发动机的发动机转速相关的物理量的值，ii）计算机接收转速传感器测量的值，iii）计算机基于转速传感器测量的值来确定在温度区间中的给定温度下起动时的热力发动机的发动机转速的值，b）基于所确定的转速值确定作为冷却液体的温度的函数的转速阈值曲线的步骤。
14.优选地，基于所确定的发动机转速的值和预先确定的极限容差值来执行确定作为冷却液体的温度的函数的转速阈值曲线的步骤。
15.优选地，学习阶段的迭代步骤执行n次，n是介于50至100之间的自然数，优选为80。
16.有利地，极限容差值在每分钟20到50转之间。
17.优选地，在检测到电池老化后，该方法包括警告驾驶员和/或车辆所述电池的即将用得太久的状态的阶段。
18.实际上，例如，声音信号或指示灯向驾驶员指示电池的用得太久的状态。这样，驾驶员将可以采取必要的措施更换电池，以避免潜在的故障。实际上，当电池用得太久了时，其再充电容量不再充足，并且所述电池不再能够向车辆的电动起动装置提供足够的电能。
19.本发明还涉及一种用于管理具有纯的或混合的热力发动机的机动车辆的动力系统的计算机，所述车辆包括：电动起动装置；温度传感器，其能够测量与冷却液体的温度相关的物理量的值；转速传感器，其能够测量与热力发动机的转速相关的物理量的值，该计算机被适配成收集由温度传感器和转速传感器测量的值，并且被适配成实施第一计数器和第二计数器，所述计算机被配置成在每次借助于所述电动起动装置起动热力发动机时并且当热力发动机由电动起动装置来驱动时：a）接收转速传感器测量的值和温度传感器测量的值，b）基于转速传感器测量的值来确定热力发动机的发动机转速的值、并且基于温度传感器测量的值来确定温度的值，c）将所确定的发动机转速的值与作为所测量的冷却液体的温度的函数而预先确
定的转速阈值进行比较，并且其中：i）如果所确定的发动机转速的值大于在所测量的温度下预先确定的转速阈值，则计算机被配置成递增第一计数器，ii）如果所确定的发动机转速的值小于在所测量的温度下预先确定的转速阈值，则计算机被配置成递增第二计数器，d）当第二计数器的值大于作为第一计数器的值的函数而预先确定的警报阈值时，检测到电池老化。
20.优选地，计算机用于检测到电池老化的预先确定的警报阈值等于第一计数器的当前值。
21.优选地，当电池是新电池时，计算机被配置用于预备的学习阶段，包括：a）当借助于电动起动装置来使热力发动机旋转时，在冷却液体的温度区间内执行的迭代步骤，包括以下步骤：i）转速传感器测量在温度区间中的给定温度下与起动时的热力发动机的发动机转速相关的物理量的值，ii）计算机接收转速传感器测量的值，iii）计算机基于转速传感器测量的值来确定在温度区间中的给定温度下起动时的热力发动机的发动机转速的值，b）基于所确定的转速值确定作为冷却液体的温度的函数的转速阈值曲线的步骤。
22.优选地，计算机基于所确定的转速值和预先确定的极限容差值来确定作为冷却液体的温度的函数的转速阈值曲线。
23.优选地，计算机被配置成接收转速传感器测量的值，并n次基于转速传感器测量的值来确定热力发动机的发动机转速的值，n是介于50至100之间的自然数，优选为80。
24.有利地，极限容差值在每分钟20到50转之间。
25.优选地，在检测到电池老化后，计算机被配置成警告驾驶员和/或车辆所述电池的即将用得太久的状态。
26.最后，本发明涉及一种具有纯的或混合的热力发动机的车辆，包括：电动起动装置；温度传感器，其能够测量与冷却液体的温度相关的物理量的值；转速传感器，其能够测量与热力发动机的发动机转速相关的物理量的值；以及如上所述的计算机，其用于管理车辆的动力系统，被适配成收集由温度传感器和转速传感器测量的值，并且被适配成实施第一计数器和第二计数器。
附图说明
27.通过阅读以下描述，本发明的进一步特征和优点将变得更加明显。该描述纯粹是例证性的，应参考附图来阅读，其中：图1示出了根据本发明的车辆的一个实施例，图2示出了根据本发明的方法的一个实施例。
具体实施方式
28.车辆
参考图1，将介绍根据本发明的车辆的一个实施例。所述车辆，尤其是机动车辆，包括热力发动机10（纯的或混合的）、电池20（尤其是铅酸电池）和用于管理车辆动力系统的计算机30。
29.车辆还包括转速传感器40和温度传感器50。
30.热力发动机10热力发动机10使得能够将源自供给所述热力发动机10的燃料燃烧的热能转换成使车辆车轮能够转动的机械能，以便使所述车辆运动。
31.热力发动机10还包括冷却系统11和电动起动装置（未示出），使得能够防止热力发动机10过热的冷却液体在冷却系统11中流动，电动起动装置使得热力发动机10能够在其被致动时起动。
32.电池20车辆电池20是电能存储系统，用作车辆辅助电气设备的电源，例如计算机、挡风玻璃刮水器电机、车窗升降电机等。特别地，电池20连接到热力发动机10的电动起动装置，并且向所述起动器提供电能，以便起动热力发动机10。
33.转速传感器40转速传感器40能够测量与热力发动机10的转速（称为“发动机”转速n
40
）相关的物理量的值，尤其是当车辆起动时，也就是说当热力发动机被电动起动装置驱动时。
34.转速传感器40还可以被配置成直接测量发动机转速n
40
的值。
35.转速传感器40还被配置成将测量值发送到计算机30。
36.温度传感器50温度传感器50则能够测量与冷却液体的温度t
50
相关的物理量的值，尤其是当车辆起动时，即当热力发动机被电动起动装置驱动时。
37.温度传感器50还可以被配置成直接测量温度t
50
的值。
38.温度传感器50还被配置成将测量值发送到计算机30。
39.计算机30计算机30包括能够实施一组指令的处理器，该组指令使得能够执行下面描述的动作。
40.首先，计算机30被配置成实施称为c
pt1
的第一计数器和称为c
pt2
的第二计数器。
41.计算机30尤其被配置成在每次借助于电动起动装置时热力发动机旋转时接收由转速传感器40测量的值和由温度传感器50测量的值。
42.计算机30还被配置成基于由转速传感器40测量的值来确定热力发动机10的发动机转速n
40
的值，并且基于由温度传感器50测量的值来确定温度t
50
的值。
43.所确定的发动机转速n
40
尤其对应于热力发动机10的曲轴的旋转转速，尤其被定义为曲轴在一分钟内的转数。
44.计算机30还被配置成将所确定的发动机转速n
40
的值与在所确定的温度t
50
下预先确定的转速阈值sr(t
50
)进行比较。转速阈值sr(t
50
)是基于作为冷却液体的温度的函数而预先确定的转速阈值曲线sr(t)确定的。具体地，转速阈值sr(t
50
)对应于转速阈值曲线sr(t)中的针对所确定的冷却液体的温度t
50
的值。
45.如果所确定的发动机转速n
40
的值大于预先确定的转速阈值sr(t
50
)，则计算机30被
配置成使第一计数器c
pt1
的值递增。相反，如果所确定的发动机转速n
40
的值小于预先确定的转速阈值sr(t
50
)，则计算机30被配置成使第二计数器c
pt2
的值递增。
46.最后，计算机30被配置成当第二计数器c
pt2
的值大于预先确定的警报阈值时检测到电池20老化，预先确定的警报阈值等于第一计数器c
pt1
的当前值。
47.当计算机30检测到了电池20老化时，计算机30被配置成警告驾驶员和/或车辆所述电池20即将用得太久的状态。
48.此外，当电池20是新电池时，计算机30被配置成确定作为热力发动机10的冷却液体的温度的函数的转速阈值曲线sr(t)。
49.为此，计算机30首先被配置成在所述车辆中安装新电池20之后、在每次借助于电动起动装置使热力发动机旋转时接收由转速传感器40测量的值。
50.此外，计算机30被配置成基于测量值、在温度区间中的给定温度下确定热力发动机10的发动机转速n
40
的值。例如，温度区间被定义为-40至150℃，其对应于汽车制造商通常考虑的发动机温度范围。
51.计算机30被配置成有限的数量n次在借助于电动起动装置使热力发动机旋转时确定发动机转速n
40
的值，例如在50次至100次之间，优选为80次。
52.然后，所述计算机30被配置成基于所确定的发动机转速n
40
的值来确定作为冷却液体的温度的函数的转速阈值曲线sr(t)。
53.为此，首先，计算机30被配置成基于先前确定的发动机转速n
40
的离散值来确定连续曲线n(t)，该连续曲线n(t)表示作为冷却液体的温度的函数的起动时发动机转速n
40
的值的变化。所述连续曲线n(t)表示所述车辆使用新电池时起动时的参考发动机转速值。
54.连续曲线n(t)的方程尤其可以通过将最小二乘法应用于先前确定的发动机转速n
40
的离散值来确定。
55.计算机30被配置成基于先前确定的连续曲线n(t)和极限容差值xs来确定转速阈值曲线sr(t)。
56.极限容差值xs是由制造商预先确定的值。该值尤其可以通过建模或通过一系列测量来预先确定。从连续曲线n(t)减去的所述极限容差值xs表示低于该极限时所述电池上出现老化迹象。因此，当车辆出厂时，已经确定了极限容差值xs，该值可以在每分钟20到40转之间变化。
57.这样，转速阈值曲线sr(t)定义如下：sr(t) = n(t)
ꢀ‑ꢀ
xs。
58.方法参考图2，现在将介绍由如上所述的车辆的计算机30实施的方法的一个实施例。
59.该方法有利地包括预备的学习阶段ph1、使用阶段ph2和警告阶段ph3。
60.预备的学习阶段ph1预备的学习阶段ph1在车辆中安装了新电池20时执行，并且包括迭代步骤e01和确定作为冷却液体的温度的函数的转速阈值曲线sr(t)的步骤e02。
61.迭代步骤e01包括起动车辆的热力发动机10的步骤i1，随后是转速传感器40在温度区间中的给定温度下测量与发动机转速相关的物理量的值的步骤i2，温度区间介于-40至150℃，对应于汽车制造商通常考虑的热力发动机的温度范围。
62.迭代步骤e01然后包括计算机30接收转速传感器40在起动时测量的值的步骤。最
后，迭代步骤e01包括计算机30基于接收的测量值确定当车辆在温度区间中的给定温度下起动时的热力发动机10的发动机转速n
40
的值的步骤i3。
63.学习阶段ph1的迭代步骤e01被执行n次，n是介于50至100之间的自然数，优选为80。
64.当已经执行了迭代步骤e01的所有迭代时，执行确定转速阈值曲线sr(t)的步骤e02。
65.在确定步骤e02中，基于所确定的发动机转速n
40
的离散值来确定表示作为冷却液体的温度的函数的发动机转速n
40
的变化的连续曲线n(t)。
66.接下来，基于先前确定的连续曲线n(t)和限制容许值xs来确定转速阈值曲线sr(t)。
67.这样，转速阈值曲线sr(t)定义如下：sr(t) = n(t)
ꢀ‑ꢀ
xs。
68.当确定了转速阈值曲线sr(t)时，执行使用阶段ph2。
69.使用阶段ph2使用阶段ph2首先包括：在每次借助于电动起动装置使热力发动机旋转时、并且当热力发动机由电动起动装置驱动时，转速传感器40测量与热力发动机10的发动机转速n
40
相关的物理量的值、并且温度传感器50测量与冷却液体的温度t
50
相关的物理量的值的步骤e1。
70.测量步骤e1还可以包括转速传感器40直接测量热力发动机10的发动机转速n
40
并且温度传感器50直接测量冷却液体的温度t
50
。
71.分别由转速传感器40和温度传感器50测量的值被发送到计算机30。
72.然后，使用阶段ph2包括基于由转速传感器40测量的值确定热力发动机10的发动机转速n
40
的值并且基于由温度传感器50测量的值确定温度t
50
的值的步骤e1'。
73.对于所确定的发动机转速n
40
的每个值，使用阶段ph2然后包括将所确定的发动机转速n
40
的值与在先前确定的温度t
50
下预先确定的转速阈值sr(t
50
)进行比较的步骤e2。
74.如果所确定的发动机转速n
40
的值大于在所确定的温度t
50
下的转速阈值sr(t
50
)，则第一计数器c
pt1
递增。
75.相反，如果所确定的发动机转速n
40
的值小于在所确定的温度t
50
下的转速阈值sr(t
50
)，则第二计数器c
pt2
递增。
76.在每个比较步骤e2之后，使用阶段ph2包括当第二计数器c
pt2
的值大于预先确定的警报阈值时检测到电池20老化的步骤e3，该警报阈值等于第一计数器c
pt1
的当前值。
77.换言之，当所确定的发动机转速n
40
的值小于转速阈值sr(t)的次数高于所确定的发动机转速n
40
的值大于转速阈值sr(t)的次数时，检测到电池20老化。
78.警告阶段（ph3）在使用阶段ph2之后并且当检测到电池20老化时，该方法包括警告阶段ph3，以通知车辆的驾驶员电池20已变得用得太久并且应该对其进行更换。实际上，当电池20用得太久了时，其再充电容量不再充足，并且所述电池20不再能够向车辆的起动装置提供足够的电能。
79.例如，将触发声音信号或者车辆仪表板上的灯将点亮，以警告驾驶员电池20即将用得太久的状态。
80.如果在检测到先前安装在车辆中的电池20老化之后更换电池20，则重置第一计数器c
pt1
和第二计数器c
pt2
的值。