用于诊断电池故障的装置和方法与流程

1.本发明涉及用于诊断电池故障的装置和方法。


背景技术：

2.本部分中的陈述仅提供与本发明相关的背景信息并且可以不构成现有技术。
3.汽车电池是用于向起动电机供电以起动车辆的组件。当汽车电池放电时，驾驶员可能无法起动车辆。
4.车辆电池放电的原因包括汽车组件的失灵、用户滥用汽车组件(例如打开应急车灯时停车)、在未授权的汽车组件(例如假黑匣子和/或有故障的电池)中生成异常电流等。
5.当汽车电池放电时，驾驶员不能确切地知道如何修复电池放电，因为不能容易地在上述原因中找出电池放电的原因。
6.当汽车电池由于汽车组件的电力消耗和/或低温而不是故障电池本身而放电时，可以通过仅仅驱动车辆来对汽车电池重新充电。然而，当电池由于电池故障本身而放电时，暂时给电池重新充电似乎可修复电池放电，但很快电池又会再次放电。
7.在传统的电池故障诊断技术中，当电池的电量状态(state of charge，soc)大于或等于50％时，通常可以诊断电池故障。然而，我们发现，当电池完全放电时，可能无法诊断电池的故障。在这种情况下，在对电池充电后可以诊断电池的故障。对电池充电需要2或3个小时，其耗时长，也耗费资源。
8.此外，在传统的电池故障诊断技术中，主要测量电池的内阻来确定电池是否有故障。然而，我们发现，由于电池的内阻依据电池的温度和电量状态(soc)而变化，并且针对每种类型的电池也不同，因此除了某些故障模式之外，电池故障诊断可能不容易进行。具体地，如上所述，当电池完全放电时，可能无法通过测量电池的内阻来确定电池是否有故障。


技术实现要素：

9.本发明的一方面提供了一种用于诊断电池故障的装置和方法，其可以基于由电池传感器获取的信息来精确地诊断车辆的电池放电的原因。
10.例如，用于诊断电池故障的装置和方法可以诊断出车辆的电池由于电池故障(例如，电池中的枝晶引起的短路和/或制造时电池的板的折叠)而放电。
11.本发明的其他方面部分地在下面的描述中进行阐述，并且部分地从描述中将是显而易见的，或者可以通过实践本发明来习得。
12.根据本发明的一方面，一种用于诊断电池故障的装置包括：通信器；以及控制器，其电连接至所述通信器，其中，所述控制器配置为通过所述通信器从车辆接收与车辆的电池相关的历史数据，基于所述历史数据识别与电池的电量状态的降低和电池的电流消耗相关的历史，基于识别历史来识别电池是否有故障。
13.所述控制器配置为基于所述历史数据来识别在电池的电流消耗的历史不存在的时间期间是否存在电池的电量状态降低的历史，基于识别出电池的充电状态降低的历史来
识别出电池有故障。
14.所述控制器配置为识别在预定的时间段内电池的电量状态降低到小于或等于预定的第一参考值的历史，识别在预定的时间段内电池的电量状态降低到小于或等于预定的第一参考值的第一时间点之前，在不存在电池的电流消耗历史的时间期间，是否存在电池的电量状态降低的历史。
15.所述控制器配置为在预定的时间段内的第一时间点之前，识别基于电池的充电的电池的电量状态的第一变化量以及基于电池的放电的电池的电量状态的第二变化量，基于所述第一变化量和所述第二变化量，识别在不存在电池的电流消耗历史的时间期间，是否存在电池的电量状态降低的历史。
16.所述控制器配置为基于第一变化量大于预定的第二参考值和第二变化量大于预定的第三参考值识别出在不存在电池的电流消耗历史的时间期间，存在电池的电量状态降低的历史。
17.所述第一变化量包括通过从在预定的时间段内的第一时间点之前、针对每个预定的时间周期的电池的电量状态的最大值与最小值之间的差值减去基于充电的充电量的比率而获得的值，所述第二变化量包括通过从在预定的时间段内的第一时间点之前、针对每个预定的时间周期的电池的电量状态的最大值与最小值之间的差值减去基于放电的放电量的比率而获得的值。
18.电池的故障包括基于电池的板的内部短路的故障。
19.根据本发明的一方面，一种用于诊断电池故障的方法，包括：从车辆接收与车辆的电池相关的历史数据，基于所述历史数据识别与电池的电量状态(soc)的降低和电池的电流消耗相关的历史，基于识别历史来识别电池是否有故障。
20.识别历史包括基于所述历史数据来识别在电池的电流消耗的历史不存在的时间期间是否存在电池的电量状态降低的历史，识别电池是否有故障包括基于识别电池的电量状态降低的历史来识别出电池有故障。
21.识别历史包括识别在预定的时间段内电池的电量状态降低到小于或等于预定的第一参考值的历史，识别电池是否有故障识别在预定的时间段内电池的电量状态降低到小于或等于预定的第一参考值的第一时间点之前，在不存在电池的电流消耗历史的时间期间，是否存在电池的电量状态降低的历史。
22.识别历史在预定的时间段内的第一时间点之前，识别基于电池的充电的电池的电量状态的第一变化量以及基于电池的放电的电池的电量状态的第二变化量，基于所述第一变化量和所述第二变化量，识别在不存在电池的电流消耗历史的时间期间，是否存在电池的电量状态降低的历史。
23.识别电池是否有故障基于第一变化量大于预定的第二参考值和第二变化量大于预定的第三参考值而识别出在不存在电池的电流消耗历史的时间期间，存在电池的电量状态降低的历史。
24.所述第一变化量包括通过从在预定的时间段内的第一时间点之前、针对每个预定的时间周期的电池的电量状态的最大值与最小值之间的差值减去基于充电的充电量的比率而获得的值，所述第二变化量包括通过从在预定的时间段内的第一时间点之前、针对每个预定的时间周期的电池的电量状态的最大值与最小值之间的差值减去基于放电的放电
量的比率而获得的值，
25.电池的故障包括基于电池的板的内部短路的故障。
26.通过本文提供的说明，进一步的应用领域将变得明显。应当理解，本说明书和具体实施方案仅是旨在用于说明的目的，而并不旨在限制本发明的保护范围。
附图说明
27.为了可以更好地理解本发明，将参照附图、通过给出示例的方式来描述本发明的各种实施方案，在附图中：
28.图1是示出根据实施方案的包括车辆和用于诊断电池故障的装置的系统的示意图；
29.图2是示出根据实施方案的用于诊断电池故障的装置的操作的流程图；
30.图3是根据实施方案的用于诊断电池故障的装置的操作的流程图；
31.图4是示出根据实施方案的用于诊断电池故障的装置的操作原理的示意图。
32.本文所描述的附图只是用于说明目的，并且不旨在以任何方式来限制本发明的范围。
具体实施方式
33.下面的说明在本质上仅仅是示例性的，并非旨在限制本发明、应用或用途。应当理解的是，在所有附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。
34.在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元素。此外，本说明书没有描述根据本发明的实施方案的所有元件，并且省略本发明所涉及的本领域公知的描述或重叠部分。诸如“～部分”、“～设备”、“～模块”等术语可以指用于处理至少一个功能或动作的单元。例如，术语可以指由至少一个硬件或软件处理的至少过程。根据实施方案，多个“～部件”、“～设备”或“～模块”可以实现为单个元件，或者“～部件”、“～设备”或“～模块”中的一个可以包括多个元件。
35.应当理解的是，当一个元件指与另一个元件“连接”时，该元件能够与该另一个元件直接或间接连接，其中，间接连接包括通过无线通信网络“连接”。
36.应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”时，指明存在所述特征、数值、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或加入一种或更多种其它的特征、数值、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。
37.应当理解的是，虽然本文会使用术语第一、第二等以描述各个元件，但是这些元件不应该由这些术语进行限制。
38.当本发明的组件、设备、元件等被描述为具有目的或执行操作、功能等时，在此应将组件、设备或元件视为“配置为”满足该目的或执行该操作或功能。
39.应当理解的是，单数形式也意在包括复数形式，除非上下文另有明确规定。
40.用于方法步骤的附图标记仅仅是为了便于说明，而并不限制步骤的顺序。因此，除非上下文另有明确说明，否则可以以其它方式执行已写的顺序。
41.以下，将参考附图详细描述操作原理和实施方案。
42.图1是示出根据本发明的实施方案的包括车辆100和用于诊断电池故障的装置10
的系统1的示意图。
43.参考图1，车辆100可以包括电池102、电池传感器104、存储设备106、通信设备108和/或控制设备110。
44.电池102可以存储从发动机的动力产生的能量，并向包括在车辆100中的设备(也称为构成组件)中的至少一个供电。例如，在驾驶车辆100时发电机可以将发动机的旋转能转换为电能，并且电池102可以存储从发电机供应的电能。此外，电池102可以将用于驱动发动机的电力供应至起动电机(未示出)，并且还将电力供应至车辆100的设备中的至少一个。
45.当发动机停止时，电池102可以向起动电机供应电力以起动发动机，并且还向车辆100的设备中的至少一个供电。例如，电池102可以在车辆停放及发动机停止时供电。
46.电池传感器104可以测量(也称为“获取”)例如电池102的电压、电流、内阻、电量状态(soc)等数据。
47.电池传感器104可以安装于电池102。
48.存储设备106可以存储由电池传感器104测量的数据。例如，存储设备106可以存储与电池102相关的历史数据(也称为电池102的状态历史数据)。
49.与电池102相关的历史数据可以包括关于以下的信息：电池102的soc、电池102的内阻的最小值、在预定的时间段(也称为第一时间段)内的电池102的总充电值和/或电池102的总放电值。
50.例如，关于电池102的soc的信息可以包括关于针对预定的时间段的每个预定的时间周期(也可以是时间间隔)的电池102的soc的信息。作为另一示例，关于电池102的soc的信息可以包括关于针对预定的时间段的电池102的每个预定的soc间隔对应的时间间隔的信息。
51.例如，关于电池102的soc的信息可以包括关于基于针对预定的时间段的电池102的充电和/或放电的电池102的soc的信息。
52.电池102的内阻的最小值可以是用于分析电池102的内阻的模式的数据。
53.电池102的总充电值可以是用于分析电池102的累积充电量的模式的数据。
54.电池102的总放电值可以是用于分析车辆100的累积放电量的模式的数据。
55.存储设备106可以存储由车辆100的至少一个设备(例如，电池102、电池传感器104、通信设备108和/或控制设备110)利用的各种数据。例如，所述各种数据可以是用于软件程序和与其相关的指令的输入数据或输出数据。存储设备106可以包括存储器(例如，易失性存储器和/或非易失性存储器)。
56.通信设备108可以在车辆100与外部设备(例如，用于诊断电池故障的装置10)之间建立无线和/或有线通信信道，并支持通过所建立的通信信道进行通信。此外，通信设备108可以包括通信电路。例如，通信设备108可以包括有线通信模块(例如，电力线通信模块)和/或无线通信模块(例如，蜂窝通信模块、wi-fi通信模块、本地无线通信模块和/或蓝牙通信模块)，并且可以利用上述通信模块中的对应通信模块与外部设备通信。
57.通信设备108可以包括用于控制通信电路的操作的控制电路，以及能够通过用于车辆100的通信网络执行车辆100的设备之间的通信(例如，控制器局域网(can)通信和/或本地互连网络(lin)通信)的通信电路(也称为收发器)。
58.控制设备110(集成中央控制单元(integrated central control unit，icu)或能
量管理系统(energy management system，ems))可以控制至少一个其他构成组件(例如，电池102、电池传感器104、存储设备106和/或通信设备108)和/或软件(软件程序)。此外，控制设备110可以执行各种数据处理和数据操作。
59.控制设备110可以包括控制车辆100的动力系统的电子控制单元(electronic control unit，ecu)。
60.控制设备110可以包括处理器和存储器。
61.控制设备110可以基于由电池传感器104测量的数据来识别与电池102相关的历史数据。
62.例如，与电池102相关的历史数据可以包括关于针对预定的时间段的电池102的soc的信息。关于电池102的soc的信息可以包括关于针对预定的时间段的每个预定的时间周期的电池102的soc的信息。关于电池102的soc的信息可以包括关于基于针对预定的时间段的电池102的充电和/或放电的电池102的soc的信息。
63.控制设备110可以通过通信设备108将与电池102相关的历史数据发送至用于诊断电池故障的装置10。
64.用于诊断电池故障的装置10可以包括通信器12、输出部分14和/或控制器16。
65.通信器12可以在用于诊断电池故障的装置10与外部设备(例如，车辆100)之间建立无线和/或有线通信信道，并支持通过所建立的通信信道进行通信。此外，通信器12可以包括通信电路。例如，通信器12可以包括有线通信模块(例如，电力线通信模块)和/或无线通信模块(例如，蜂窝通信模块、wi-fi通信模块、本地无线通信模块和/或蓝牙通信模块)，并且可以利用上述通信模块中的对应通信模块与外部设备通信。
66.输出部分14可以包括能够在视觉上向装置10的用户提供信息的显示器、能够在听觉上提供信息的扬声器等。例如，显示器可以包括能够接收利用用户身体的一部分的触摸、手势、接近输入或悬停输入的触摸屏。
67.控制器16可以控制装置10的至少一个组件(例如，诸如通信器12和/或输出部分14的硬件组件)和/或软件(软件程序)。此外，控制器16可以执行各种数据处理和数据操作。
68.控制器16可以通过通信器12从车辆100接收与车辆100的电池102相关的历史数据。控制器16可以基于与车辆100的电池102相关的历史数据来分析车辆100的电池102的状态。
69.图2是示出根据实施方案的用于诊断电池故障的装置10(和/或用于诊断电池故障的装置10的控制器16)的操作的流程图。
70.用于诊断电池故障的装置10可以从车辆100接收与车辆100的电池102相关的历史数据(201)。
71.针对预定的时间段(也称为第一时间段)采集与车辆100的电池102相关的历史数据。例如，与电池102相关的历史数据可以包括针对预定的时间段(例如，30天)的电池102的soc的信息。
72.例如，电池102的soc的信息可以包括关于针对每个预定的时间间隔(也可以是每个预定的时间)的电池102的soc的信息，或者关于针对电池102的每个预定的soc间隔的对应时间间隔(也可以是时间)的信息。
73.装置10可以基于与车辆100的电池102相关的历史数据来识别与电池102的soc的
降低和由车辆100对电池102的电流消耗相关的历史(203)。
74.装置10可以基于与电池102的soc的降低和由车辆100对电池102的电流消耗相关的历史的识别来确定电池102是否有故障(205)。
75.装置10可以基于与车辆100的电池102相关的历史数据来确定在由车辆100对电池102的电流消耗的历史不存在的时间期间是否存在电池102的soc降低的历史。
76.一般来说，在发生内部短路的电池中，单元电压降低，因此电压不超过12.0v。例如，如下面的表1所示，在第三电池单元发生内部短路的电池中，第三电池单元的电压降低，因此总电压不超过12.0v。因此，可以测量出发生内部短路的电池的soc为10％或更小。
77.[表1]
[0078][0079]
基于以上，用于诊断电池故障的装置10可以在识别车辆100对电池102的电流消耗的历史和电池102的soc降低的历史之前，识别是否存在车辆100的电池102的soc降低到小于或等于预定的第一参考值(例如，满电量的10％)的历史。
[0080]
装置10可以基于识别出车辆100的电池102的soc降低到小于或等于预定的第一参考值的历史来识别电池102的soc降低到小于或等于预定的第一参考值的第一时间点。
[0081]
装置10可以识别在第一时间点之前不存在由车辆100对电池102的电流消耗的历史的状态下，是否存在车辆100的电池102的soc降低到大于或等于预定的第二参考值(例如，满电量的20％)的历史。
[0082]
用于诊断电池故障的装置10可以在不存在由车辆100对电池102的电流消耗的历史的时间期间电池102的soc降低到大于或等于预定的参考值的历史存在时确定出电池102故障。
[0083]
由车辆100对电池102的电流消耗可以由暗电流的量和/或车辆100起动和/或关闭(也称为ign on/off)时的放电量引起。
[0084]
考虑到由于车辆100的暗电流和电池102的自然放电而导致的1％的放电比率和电池传感器104的10％的误差，与前一天相比电池102的soc下降20％或更多超出正常范围，并且可能是由电池102的板中的内部短路或电池102的性能变差引起的。可以通过电池102的soc的最小值来区分电池102的板中的内部短路的发生和电池102的性能变差。
[0085]
装置10可以基于在第一时间点之前电池102的soc的第一变化量和电池102的soc的第二变化量来确定在由车辆100对电池102的电流消耗的历史不存在的状态下电池102的soc是否降低。此处，电池102的soc的第一变化量基于电池102的充电，并且电池102的soc的第二变化量基于电池102的放电。
[0086]
例如，在第一时间点之前，当第一变化量大于预定的第二参考值且第二变化量大于预定的第三参考值时，装置10可以确定在不存在由车辆100对电池102的电流消耗的历史
的状态下存在电池102的soc减小到小于或等于预定的参考值的历史。此处，电池102的soc的第一变化量基于电池102的充电，并且电池102的soc的第二变化量基于电池102的放电。
[0087]
图3是根据实施方案的诊断电池故障的装置10(和/或诊断电池故障的装置10的控制器16)的操作的流程图。
[0088]
用于诊断电池故障的装置10可以从车辆100接收针对预定的时间段(例如，30天)采集的与电池102相关的历史数据(301)。
[0089]
用于诊断电池故障的装置10可以基于历史数据来识别是否存在针对预定的时间段的每个预定的时间周期(例如，每天)的电池102的最低soc小于第一参考值(例如，10％)的历史(303)。
[0090]
当存在针对每个预定的时间周期的电池102的最低soc小于第一参考值的历史时，用于诊断电池故障的装置10执行操作305。否则，用于诊断电池故障的装置10可以根据实施方案结束操作。
[0091]
用于诊断电池故障的装置10可以基于历史数据识别是否存在基于电池102的充电的电池102的soc的变化量大于第二参考值(例如，20％)的历史(305)。
[0092]
用于诊断电池故障的装置10可以识别在电池102的最低soc小于第一参考值的时间点(也称为第一时间点)之前是否存在基于电池102的充电的电池102的soc的变化量大于第二参考值的历史。
[0093]
例如，用于诊断电池故障的装置10可以基于下面的方程式1来识别是否存在基于电池102的充电的电池102的soc的变化量(也称为第一变化量)大于第二参考值的历史：
[0094]
[方程式1]
[0095]
第一变化量＝(最大soc-最小soc)-(基于充电的充电量的比率)。
[0096]
当存在基于电池102的充电的电池102的soc的变化量大于第二参考值的历史时，用于诊断电池故障的装置10执行操作307。否则，用于诊断电池故障的装置10可以执行操作311。
[0097]
用于诊断电池故障的装置10可以基于历史数据识别是否存在基于电池102的放电的电池102的soc的变化量大于第三参考值(例如，20％)的历史(307)。
[0098]
用于诊断电池故障的装置10可以识别在电池102的最低soc小于第一参考值的时间点之前是否存在基于电池102的放电的电池102的soc的变化量大于第三参考值的历史。
[0099]
例如，用于诊断电池故障的装置10可以基于下面的方程式2来识别是否存在基于电池102的放电的电池102的soc的变化量(也称为第二变化量)大于第三参考值的历史：
[0100]
[方程式2]
[0101]
第二变化量＝(最大soc-最小soc)-(基于放电的放电量的比率)。
[0102]
当存在基于电池102的放电的电池102的soc的变化量大于第三参考值的历史时，用于诊断电池故障的装置10执行操作309。否则，用于诊断电池故障的装置10可以执行操作311。
[0103]
用于诊断电池故障的装置10可以识别出电池102有故障(309)。
[0104]
用于诊断电池故障的装置10可以识别出电池102的故障是由电池102的板的内部短路引起的。
[0105]
用于诊断电池故障的装置10可以识别出电池102单纯地放电(311)。
[0106]
用于诊断电池故障的装置10可以识别出电池102没有故障。
[0107]
同时，尽管上面已经描述了在操作305之后执行操作307，但是根据另一实施方案，可以在操作307之后执行操作305，或者操作305与操作307可以并行执行。
[0108]
例如，当通过执行操作307存在基于电池102的放电的电池102的soc的变化量大于第三参考值的历史时，用于诊断电池故障的装置10可以执行操作305。否则，用于诊断电池故障的装置10可以执行操作311。此外，当通过执行操作305存在基于电池102的充电的电池102的soc的变化量大于第二参考值的历史时，用于诊断电池故障的装置10可以执行操作309。否则，用于诊断电池故障的装置10可以执行操作311。
[0109]
作为另一示例，用于诊断电池故障的装置10可以并行地执行操作305和操作307。即，当通过执行操作305存在基于电池102的充电的电池102的soc的变化量大于第二参考值的历史以及通过执行操作307存在基于电池102的放电的电池102的soc的变化量大于第三参考值的历史时，用于诊断电池故障的装置10可以执行操作309。否则，用于诊断电池故障的装置10可以执行操作311。
[0110]
图4是示出根据实施方案的用于诊断电池故障的装置10的操作原理的示意图。
[0111]
参考图4，可以根据在前两天内电池102的充电量(也称为充电量的比率)和放电量(也称为放电量的比率)确认电池102的soc的变化。然而，在第三天，即使当电池102的放电很小时，也可以确认电池102的soc倾向于减少大约20％或更多，并且在第四天soc的最小值减少到0％。
[0112]
可以确认的是，第一天soc减少了6％，产生了大约4％的放电量，第二天soc减少了9％，产生了大约5％的放电量。因此，可以确认soc的最大值与最小值之间的最大误差可以为大约10％。
[0113]
参考图4，在第三天与第四天之间soc由于电池102的内部短路而减小。根据实施方案，可以基于四天的历史数据来识别电池102的最终内部短路。
[0114]
当车辆100的电池102放电或用户由于电池102的soc而访问汽车修理厂时，上述实施方案可以应用于电池102的诊断。
[0115]
从上面显而易见，根据本发明的实施方案，用于诊断电池故障的装置和方法可以精确地诊断车辆的电池放电的原因。
[0116]
尽管在传统技术中已经提出了用于诊断电池故障的各种装置，但在许多情况下，电池放电的原因被错误地诊断，导致浪费汽车维护。为了克服该缺点，根据本发明的实施方案的用于诊断电池故障的装置和方法能够基于由电池传感器测量的数据精确地诊断电池放电是由电池内部短路还是外部故障引起的。因此，用于诊断电池故障的装置和方法可以快速诊断放电电池是否有故障，从而减少了诊断时间并提高了诊断的准确性。此外，由于不需要单独的电池诊断装置，因此根据本发明的实施方案的用于诊断电池故障的装置和方法可以降低购买电池诊断装置的成本。
[0117]
因此，实施方案可以通过介质(例如，计算机可读介质)中/上的计算机可读代码/指令来实现，以控制至少一个处理元件来实现上述任何示例性实施方案。该介质可以对应于允许存储和/或传输计算机可读代码的任何介质。
[0118]
计算机可读代码可以记录在介质上或通过因特网传输。介质可以包括只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、磁带、磁盘、闪存和光记录介质。
[0119]
尽管为了说明性目的已经描述了实施方案，但本领域一般技术人员将理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，各种修改、添加和替换是可能的。因此，对实施方案的描述并不是出于限制目的。