CN103963658B - 用于监测机动车辆的至少一个牵引电池的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一种用于监测机动车辆(1)的至少一个牵引电池(2)的方法，包含以下步骤：通过与机动车辆(1)关联的电池监测***(3)确定用于至少一个牵引电池(2)的深度放电状态的预测的基础数据、通过第一通信链接将基础数据传输至外部计算机、通过外部计算机确定预期的深度放电时间点以及如果达到距确定的深度放电时间点一段预警时间，则将第一警告信号传输至可以指定机动车辆(1)的第一监测例示。

Description

用于监测机动车辆的至少一个牵引电池的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于监测机动车辆的至少一个牵引电池的方法和装置。
背景技术
具有电池电驱动或混合动力驱动的机动车辆正在越来越多的得到普及。这样的车辆，用于电驱动的驱动能量至少部分地由一个或多个牵引电池提供。这样的牵引电池可以具体是锂离子电池。如果锂离子电池放电至低于放电终止电压或者放电远超过对应于临界充电状态，则存在电池将被不可逆地毁坏的风险，例如包含在电池单元中的化学物质破坏电池本身。该过程是不可逆的，并且不能通过对电池再次充电实现逆转。因此这样的深度放电总体上迫使更换电池，这与相当大的成本关联。此外，牵引电池已经深度放电的电池电动或混合动力车辆不能再容易地投入使用。具有深度放电的牵引电池的电池电动车辆必须总体上得到牵引。因此，公知的是，为了能够防止深度放电，要监测机动车辆的牵引电池的充电状态。
根据WO2012/085615A1，机动车辆的能源供应***包含电池和监测电池的充电状态的电池控制单元。当机动车辆没有运行时，电池的充电状态由电池控制单元监测，并且如果达到充电状态的低阈值，则由于临界充电状态，为了向位于机动车辆的外部的接收装置发送警报，激活机动车辆的通信装置。例如，由于接收装置接收到的警报信号，可以开始对电池再充电。
根据EP2068161A2，公知的是，将数据连同关于机动车辆的其它诊断信息从安装在机动车辆中的电池监测***传输至外部显示装置。
在GB2455160A中，公开了一种电动车辆的电池模块的监测***，其中记录电池模块的物理和电变量并通过通信单元将它们传递至外部***。如果接收到的数据包含电池模块的异常状态，则外部***通过无线通讯装置向用户发送错误信息以提醒用户应予维修或通知用户有关机动车辆的状态。
用于监测机动车辆的牵引电池的公知方法和***并非在所有运行条件下都足够地可靠。具体说，警报信号的输出同时依赖于与机动车辆关联的监测***的功能以及无线通信链接的功能。然而，在恰好会发生牵引电池的临界充电状态这样的情况下，与机动车辆关联的监测***的功能以及无线通信链接的功能不能总是同时可靠地得到保证。
发明内容
本发明的目的是提供一种监测机动车辆的至少一个牵引电池的方法和装置，其中上述缺点得以尽可能地避免。
该目的通过以下公开的方法和装置实现。
本发明的方法涉及机动车辆的至少一个牵引电池的监测，尤其涉及至少一个牵引电池的充电状态的监测。机动车辆尤其可以是具有电池电驱动或混合动力驱动的车辆，其中用于电驱动的驱动能量至少部分地由至少一个牵引电池供应。利用本发明的方法，在第一步骤中通过与机动车辆关联的电池监测***（Battery Monitoring system，BMS）确定至少一个牵引电池的当前基础数据。基础数据尤其是预测牵引电池的深度放电状态所需要的数据。深度放电状态是指，由于放电低于预先确定的最小充电状态而可能对牵引电池产生不可逆的损坏以及/或者不再容易使机动车辆投入运行的牵引电池的充电状态。深度放电状态例如通过牵引电池的电压降至低于放电终止电压的数值而显现。
确定的牵引电池的基础数据尤其是牵引电池的目前状态数据，例如各个当前电池电流、当前电池电压和当前电池温度。牵引电池的基础数据还可以包含确定的牵引电池的充电状态（State of Charge，SOC）和/或充电容量（健康状况（State of Health），SOH）。电池的充电状态（SOC）给出当前存储的当前最大可存储电荷的分数，并且可以例如特指当前可存储电荷的百分比。充电容量（SOH）特指当前可以使用的电池的目标容量的分数，即，当前依然可用于存储电能的电池的初始可用容量的百分比。可用的充电容量随牵引电池的使用年限降低。通过与机动车辆关联的电池监测***确定基础数据。基础数据还可以包含牵引电池的充电或放电历史数据，以及例如电池类型和电池的制造数据或表征牵引电池的特性的可能的其它数据。如果机动车辆包含多个牵引电池，则确定的基础数据最好涉及机动车辆的所有牵引电池。
根据本发明，确定的基础数据传递至外部计算机，例如传递至静止的服务器、计算机***的计算机或者甚至例如传递至智能手机。基础数据的传输通过第一通信链接发生，第一通信链接尤其包含与机动车辆关联的发射装置和静止的接收装置之间的无线通信链接。第一通信链接可以包含其它无线或有线传输路径并且尤其可以通过网络传递数据。第一通信链接最好设计为具有GPRS协议的通信链接。为了将基础数据传递至外部计算机，如果基础数据通过第一通信链接向外部计算机的一次性传输发生在起动和停放（即，向“睡眠模式”过渡）之间的机动车辆的运行循环过程中，则其原则上是足够的。
根据本发明，通过外部计算机确定预期的深度放电时间点，即预期牵引电池将要达到深度放电状态的时间点，或者如果机动车辆包含多个牵引电池，预期至少一个牵引电池将要达到深度放电状态的时间点。深度放电的时间点例如在假定牵引电池的不间断的负荷对应于当前负荷时可以预计算。深度放电状态尤其还可以在停放、即在机动车辆的切断电源状态下或“睡眠模式”下一段时间之后通过永久运行负荷和/或通过牵引电池的自放电达到。
通过外部计算机监测达到第一警告时间点，并且如果达到，将第一警告信号传输至可以预先确定的第一监测例示。警告时间点是指在预期的深度放电时间点前一段可以指定的预警时间的时间点。可以例如通过确定的深度放电时间点与考虑预警时间的外部计算机的时间的比较，监测达到第一警告时间点。可以由机动车辆的驾驶员定义机动车辆的第一监测例示，并且机动车辆的第一监测例示可以例如是驾驶员的移动通信装置，例如移动电话、智能手机或笔记本电脑。第一监测例示还可以是固定电话或其他静止通信装置。第一警告信号的传输通过适合的无线或有线通信链接完成。具体说，在第一监测例示是智能手机或笔记本电脑的情况下，外部计算机可以与第一监测例示相同。第一监测例示还可以是机动车辆的通信装置；如果驾驶员在车辆中或者接近车辆，则第一警告信号向与机动车辆关联的通信装置的传输是有利的。
可以通过由连接至机动车辆的电池监测***确定的牵引电池的基础数据通知驾驶员机动车辆的至少一个牵引电池达到临界放电状态，其中基础数据传递至机动车辆外部的计算机，根据基础数据确定预期的深度放电时间点并且在指定的时间点将警告信号传输至第一监测例示，其中该第一监测例示尤其是驾驶员的移动通信装置。通过考虑预警时间传输第一警告信号，可以给予驾驶员及时采用对策的选项，从而尤其返回机动车辆并使其起动或者致使对至少一个牵引电池充电。通过凭借外部计算机确定预期的深度放电时间点，可以取得特殊的优点：预期的深度放电时间点的确定以及第一警告信号的传输可以独立于机动车辆的车载***并且独立于现存的第一通信链接发生。因此如果在不存在无线通信链接的点已经停放机动车辆，则警告信号尤其可以传输至第一监测例示或传输至驾驶员，在例如封闭的建筑物中或在地下停车场中这是常有的事情。
当机动车辆静止时并且如果驾驶员已经离开机动车辆，则预期的深度放电时间点的预计算以及对将第一警告信号传输至第一监测例示的第一警告时间点的监测尤其有利。可以例如通过门接触或座位占用传感器确定离开机动车辆。因此以有利的方式提供：至少当停放或离开机动车辆时，通过第一通信链接将已经在该时间点或之前确定的基础数据传输至外部计算机；所述基础数据然后可用于预期的深度放电时间点的确定。至少当停放和/或离开机动车辆时或在与之有关的时间点时，通过传输基础数据，可以实现，在静止时期的开始时确定的数据以及当前数据可用于确定深度放电状态以及可用于在机动车辆的静止时期中必要的警告措施。这能提供深度放电的时间点的尤其准确的确定。
根据本发明的优选实施例，连续地监测第一通信链接的传输品质，并且如果发生传输品质降低，则传输当前基础数据。这些可作为用于确定预期的深度放电时间点的临时基础数据使用。如果检测到第一通信链接的品质降低之后，第一通信链接中断，所述基础数据用于确定深度放电的时间点。另一方面，如果甚至在检测到品质降级之后或如果传输的品质再次提高，第一通信链接仍保持可用，则另外的当前基础数据可以进行传递并且用于确定深度放电的时间点，尤其在停放或离开机动车辆的情况下。通过这些措施，可以确保甚至在其中第一通信链接中断的情况下，外部计算机具有用于确定深度放电的时间点的当前基础数据的最大可能的量。
具体说，可以以有利的方式提供，仅当停放和/或离开机动车辆时或者如果发生第一通信链接的传输品质确定降低时，可以传输在该时间点或之前确定的基础数据。这使与数据的传输关联的第一通信链接的加载或利用得到降低。
作为选择，可以提供，重复或连续完成确定基础数据的步骤、将基础数据传输至外部计算机的步骤和确定预期的深度放电时间点的步骤，即，利用可以提前指定的一段时间或例如通过电池监测***或通过第一通信链接指定的一段时间。这使得深度放电的时间点的预计算的连续更新的基础数据可用，由此可以在准确性增加的情况下确定所述数据。如果在机动车辆的运行过程中第一通信链接中断，则各自的最后传输的基础数据用于确定深度放电的时间点。即使机动车辆停放在第一通信链接不可用的点，深度放电的时间点的准确预测因此是可以的。
当起动机动车辆时和/或当驾驶员返回机动车辆时，最好通过第一通信链接将起动信号传输至外部计算机。驾驶员返回机动车辆可以例如通过门接触或座位占用传感器进行检测。起动信号可以包含当前基础数据或表示形成外部计算机确定机动车辆已经起动所基于的基础的至少一个信号，并且相应地调整预期的深度放电时间点的确定；尤其可以基于起动信号选择第一监测例示作为机动车辆本身的通信装置。如果在起动机动车辆的时间点第一通信链接不可用，则在中断之后首次提供第一通信链接时传输起动信号。这使得确定深度放电的时间点的准确性得到进一步提高。
在一优选的方式中，机动车辆的信息***记录与确定预期的深度放电时间点有关的机动车辆的运行数据，并且通过第一通信链接将该数据连同牵引电池的基础数据一起传输至外部计算机。机动车辆的运行数据尤其包含外部温度、至少一个牵引电池先前充电之后所走的距离和/或机动车辆的当前地理位置，其可以例如通过基于GPS的导航***确定。机动车辆的运行数据的确定和机动车辆的运行数据向外部计算机的传输不仅能够进一步提高确定深度放电的时间点的准确性，而且还潜在地能够有目的的引入对策。
至少一个牵引电池达到深度放电状态的预期时间点的计算最好基于至少一个牵引电池的计算机模型发生，其存储在可以被外部计算机访问的存储器中，例如，在计算机本身的存储器中。模型所基于的数据可以由用户输入或者可以通过输入电池类型和至少一个牵引电池的其它数据从数据库中检索或者可以通过第一通信链接从电池监测***传输至第一计算机。电池模型可以包含公知的深度放电时间点的预计算的运算法则。
最好还根据机动车辆的当前位置确定预警时间。尤其可以在传输的机动车辆的地理位置的基础上确定当前位置。还可以确定第一监测例示的当前位置，其可以例如指定为固定值，尤其如果第一监测例示设计为静止的时，或者其可以由移动电话网络的数据或GPS接收器的数据确定。通过比较机动车辆的当前位置与第一监测例示的当前位置，可以计算预警时间，使得驾驶员具有足够的时间返回机动车辆并在接收到第一警告信号之后提出对策。
根据本发明的一个优选实施例，通过外部计算机监测确认信号的接收，并且在第一警告信号传输之后可以指定的反应时间内没有收到确认信号的情况下，将第二警告信号传输至第二监测例示。可以通过无线或有线通信链接传递第二警告信号。传递第一警告信号的通信链接最好是双向设计的通信链接，并且设计为将确认信号从第一监测例示传输至外部计算机。第二监测例示可以例如与可以预先确定的另一个人关联。在驾驶员在反应时间内不会引起确认信号的情况下，所述第二监测例示自身会参与用于防止深度放电的措施，例如，对至少一个牵引电池充电。反应时间可以例如是8h。
最好在传输第二警告信号之后，监测第二确认信号的接收，并且在第二警告信号传输之后的另一反应时间内没有收到第二确认信号的情况下，通过外部计算机将第三警告信号传输至第三监测例示。第三监测例示可以例如是机动车辆车间或修理站，其可以安排机动车辆的牵引和牵引电池的充电。该另一反应时间也可以例如是8h。
根据本发明用于监测机动车辆、尤其是电池电动车辆或混合动力车辆的至少一个牵引电池的装置包含机动车辆的电池监测***和机动车辆外部的计算机，其中电池监测***配置为确定用于车辆的至少一个牵引电池的深度放电状态的预测的基础数据，并配置为通过第一通信链接向外部计算机传输基础数据，并且外部计算机配置为确定预期的深度放电时间点、监测预期的深度放电时间点前一段预警时间的警告时间点的达到，以及如果达到警告时间点时将第一警告信号传输至可以指定的第一监测例示。根据本发明的装置尤其设计用于完成上述用于监测机动车辆的至少一个牵引电池的方法。
附图说明
以下通过示例、利用附图对本发明进行详细说明。附图中：
图1表示包含根据本发明的装置的示例性实施例的监测***；
图2表示根据本发明的方法的示例性实施例的简化流程图。
附图标记列表
1 机动车辆
2 牵引电池
3 电池监测***
4 智能手机
5 通信网络
6 服务器
7 智能手机
8 存储区
9 存储区
10 存储区
11 存储区
12 存储区
13 存储区
14 存储区
15 存储区
16 程序
17 程序
18 程序
19 程序
20 程序
21 程序
22 程序
23 智能手机
24 笔记本电脑
25 计算机
26 程序
27 程序
28 程序
29 程序
具体实施方式
图1中，示出了用于监测电池电驱动的机动车辆的牵引电池的放电状态的装置的符号化元件。机动车辆1包含由电池监测***（BMS）3监测的牵引电池2。由电池监测***3确定的牵引电池2的当前状态数据，尤其是由所述数据确定的电池电流、电池电压、电池温度和充电状态（SOC）和放电状态（State of Discharge，SOD），通过第一通信链接由与机动车辆关联的发射器传输至例如服务器6这样的与机动车辆没有关联的外部计算机，其中第一通信链接在示例性实施例中是基于GPRS协议的无线通信网络5。发射器还可以例如是移动电话或智能手机4的形式。在通信网络5不可用的情况下，数据传输甚至可以例如通过智能手机4向连接至服务器6的智能手机7进行。电池监测***3和/或智能手机4配置为执行用于检测无线通信网络5的品质降低的程序26、用于传输各自的最终确定的状态数据的程序27、用于将数据传输至智能手机4的程序28以及用于检测停放或离开机动车辆1的程序29。
机动车辆1或电池监测***3或智能手机4，包含用于存储各自的最终确定的电池状态数据、并且可能地包含机动车辆的运行数据或无线通信链接的数据的存储器。电池监测***3或智能手机4还设计成，监测无线通信链接5的传输品质，并且在检测到传输品质降低时，传输牵引电池2的当前数据。至少当机动车辆1停放时还传输当前数据。在所示示例性实施例中，外部计算机设计为服务器6，其包含电池模型存储在其存储器区10中的存储器。存储器进一步包含其它存储器区8、9、13，在存储器区8、9、13中，存储机动车辆1的牵引电池2的最终传输数据或从中获得的数据，尤其是充电状态（SOC）、充电容量（SOH）和放电状态（SOD）以及关于牵引电池2的之前运行的数据。与通信链接有关的数据、关于可能的警告过程和用于传输警告信号的通信地址的数据以及用于确定预警时间的数据存储在其它存储器区11、12、14、15中。
服务器6配置为运行包括程序16的程序，用于在甚至不存在通信链接5时充电状态SOC的离线计算以及用于确定预期的达到深度放电状态的时间点。服务器还配置为运行程序17，用于警告信号向驾驶员的传输，以及配置为运行程序18，用于警告信号向例如车间这样的较高级别的监测例示的传输，配置为运行程序19，用于确定无线通信链接5是否可用，配置为运行程序20，用于接收来自智能手机4的基础数据，配置为运行程序21，用于接收来自智能手机4的临时基础数据，以及运行程序22，用于确定预警时间。
配置服务器6使得当达到确定的预期深度放电时间点之前一段预警时间的警告时间点时，向驾驶员传输第一警告信号，并且使得在发送警告信号之后没有收到由驾驶员给出的确认信号的情况下，将另一警告信号发送至较高级别的监测例示。可以通过无线或有线传输路径将警告信号传输至驾驶员的智能手机4或传输至控制装置，控制装置可以例如包含智能手机23、笔记本电脑24或静止的计算机25，这取决于通过无线通信链接5的特定确定。警告信号可以是简单的，例如声音、警告信号，但也可以呈现为例如可以通过电子邮件、SMS或语音信箱传输的消息；这使接收者能够获得关于消息的理由的通知。这样的消息还可以包含另外的信息，例如机动车辆的位置或机动车辆的安全码，其对监测例示完成维护措施是必要的。
图2中，表示根据依据本发明的方法的示例性实施例的简化流程图。在已经首先加载设置数据之后，服务器通过无线通信链接加载当前电池数据。从中确定预期达到临界充电状态的时间点，假设放电电流从机动车辆已经停放的时间点开始。这尤其与在该过程的起始时间时确定的充电状态、充电容量和电池的放电状态相关。如果机动车辆的电池监测***已经传输了当前数据，则重复计算。如果不是该情况，则计算警告时间点。这与之前计算的深度放电时间点以及可以提前指定或甚至可以例如考虑机动车辆的地理位置确定的预警时间相关。如果达到警告时间点，则通知驾驶员、车主或另一预先确定的监测例示即将达到深度放电的时间点。这样的警告可以例如发生在达到所述时间点之前的两天。如果在发送所述第一警告信号之后，在尚未收到确认信号的情况下第一反应时间已经期满，则将另一警告信号发送至预先确定的下一较高级别的监测例示。在这里还监测对应的反应时间。在所述反应时间期满之后，将另一警告信号发送至较高级别的监测例示，例如，发送至修理站。如果已经接收到确认信号，则结束该过程。
根据图2所示方法的示例性实施例，因此离线，即通过位于车辆外部的服务器并且在不存在与机动车辆连续接触的情况下，计算牵引电池的充电状态（SOC）和充电容量（SOH），其中用于供应所需要的原始数据的与车辆的最初接触是足够的。电池模型表示牵引电池的放电行为，因此在没有与车辆连接的情况下，当停放时可以计算放电。利用当使车辆断电或离开车辆时传输的牵引电池的基础数据以及利用电池模型，在车辆静止时预计算牵引电池的电池放电。因为电池放电的预计算以及尤其是达到深度放电状态的时间点预期将要在离线状态下确定，如果车辆保持在没有网络访问很长一段时间的区域中，这也是可能的。在下一开始过程的过程中，并且在通信链接可用的情况下，服务器自动接收更新的数据集。如果达到或在短时间内即将发生会导致电池持久毁坏的临界电池状态，则根据分阶段的过程将警告信号发送至预先确定的监测例示。

Claims (12)

1.一种用于监测机动车辆(1)的至少一个牵引电池(2)的方法，其特征在于，包含以下步骤：通过与机动车辆(1)关联的电池监测***(3)确定用于至少一个牵引电池(2)的深度放电状态的预测的基础数据、通过第一通信链接将基础数据传输至外部计算机、通过外部计算机确定预期的深度放电时间点以及如果达到距确定的深度放电时间点一段预警时间，则将第一警告信号传输至可以指定的机动车辆(1)的第一监测例示。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于
至少当停放或离开机动车辆(1)时，通过第一通信链接将确定的基础数据传输至外部计算机，用于确定预期的深度放电时间点。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于
监测第一通信链接的传输品质，并且如果存在传输品质的降低，则将用于确定预期的深度放电时间点的基础数据传输至外部计算机。
4.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于
仅当停放和/或离开机动车辆时，或者如果发生第一通信链接的传输品质降低，将基础数据传输至外部计算机。
5.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于
重复执行确定基础数据以及将基础数据传输至外部计算机，并且在每一种情况下，最后传输的基础数据用于确定深度放电的时间点。
6.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于
在机动车辆(1)的初次起动过程中，以及/或者当驾驶员返回机动车辆(1)时，通过第一通信链接将起动信号传输至外部计算机。
7.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于
基础数据包含机动车辆(1)的运行数据。
8.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于
基于存储在可以被外部计算机访问的存储器中的电池模型确定预期的深度放电时间点。
9.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于
根据机动车辆(1)的当前位置确定预警时间。
10.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于
第一警告信号传输之后，监测第一确认信号的接收，并且在反应时间内没有接收到第一确认信号的情况下，将第二警告信号传输至第二监测例示。
11.根据前述任一项权利要求所述的方法，
其特征在于
第二警告信号传输之后，监测第二确认信号的接收，并且在另一反应时间内没有出现第二确认信号的接收的情况下，将第三警告信号传输至第三监测例示。
12.一种用于监测机动车辆(1)的至少一个牵引电池(2)的装置，其特征在于，包含机动车辆(1)的电池监测***(3)以及外部计算机，其中电池监测***(3)配置为，确定用于预测机动车辆(1)的至少一个牵引电池(2)的深度放电状态的基础数据，并配置为通过第一通信链接将基础数据向外部计算机传输，并且外部计算机配置为确定预期的深度放电时间点、监测何时达到预期的深度放电时间点之前一段预警时间的警告时间点以及如果警告时间点达到时将第一警告信号传输至可以提前指定的第一监测例示。
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