CN104978217A - 具有电池soc估计器的智能车辆重新刷新 - Google Patents

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Abstract

机动车辆中的电子模块被重新刷新而不会遇到归因于在重新刷新过程中没有足够的电力可用造成的错误。服务器系统存储更新文件的数据库和当各自的更新文件应用在各车辆中时与各自的更新文件相关联的各自的电流消耗和重新刷新时间的相应数据。车辆发送系统信息到服务器系统，该系统然后识别用于特定的车辆的相关的更新文件和相应的电流消耗和重新刷新时间数据。相关的更新文件和相应的数据被发送到特定的车辆。在车辆中的电池的荷电状态被确定。估计在应用相关的更新文件之后剩余的耗余荷电状态。如果估计的耗余荷电状态比预定的荷电状态小，则更新文件不被应用。

Description

具有电池SOC估计器的智能车辆重新刷新
背景技术
本发明总体上涉及用于机动车辆的电子系统和模块，并且，更具体地，涉及远程重新刷新或更新模块中的软件或固件。
现代车辆具有极多的控制车辆子系统的软件组件和计算机化的硬件组件。这些组件可以对车辆状态作出反应来提供用于车辆控制的先进的功能。此外，许多这些组件可以彼此相互作用，在一个或多个数据网络上，比如，但不限制于，车辆CAN(控制器局域网)总线，连接车辆的各种模块。
这些模块典型地包括使用可定制指令集的、以软件和/或固件形式的可编程的处理器/控制器电路。特定的模块设计可以在不同的车辆型号中或在具有不同的操作级别的相同车辆型号中采用独特地可编程的版本使用。所需要的仅是为制造商按需来“闪存”或编程每个单独的模块。此外，模块可以在出售和投入使用之后能够动态地更新。因此，如果需要改进或修正模块的编程，则可以对模块进行改变而无需更换硬件。因此，制造商有能力将改进推送至其车队中单独的车辆或整组车辆(例如，型号)。
典型地，当模块的改变被期望时，车辆已被带到诊断点(例如，经销商)，在那儿存在技术人员，或具有诊断和更新工具的技术人员已被分派到车辆。技术人员访问期望的软件模块，进行任何所需的改变，验证改变已被正确地实施，且然后转移到下一个车辆。当要在车队中对大群车辆进行改变时，更新可能需要很长的时间并且存在一些车辆可能错过的风险。
除了具有软件控制模块外，许多车辆装备有一个或多个无线收发器，其能够与远程网络直接通信或通过车辆使用者携带的便携式无线设备(例如，蜂窝电话)通信。例如，远程信息处理模块通常用来与远程网络和提供导航，道路救援，远程车辆访问，以及其它设备的远程信息处理服务提供商连接。
使用这种无线数据通信能力，远程地重新刷新电子模块的可编程存储器是可能的。例如，公开号为2013/0031540、申请日为2011年7月26日的美国申请，其在此通过引用全部地并入于此，总体上涉及包括建立与更新服务器的无线连接的计算机实施的方法。方法进一步包括发送至少一个VIN(车辆识别码)号到更新服务器并下载与发送的VIN号一致的一个或多个模块的更新。在重新刷新一个或多个更新所对应的一个或多个模块后，每个已刷新的模块的功能可以验证。未决的申请序列号为13/803,850、申请日为2013年3月14日的美国申请，其通过引用全部地并入于此，公开了允许针对每个车队车辆上的多个模块重新刷新的多个车队的车辆的方法及系统。用于车辆整个刷新事件的自动文件编制和到车辆配置数据库的即时上传被提供。它公开了车辆硬件配置的自动检测，该配置向安全服务器的通信，软件包的汇集和向车辆的安全传递，确保根据其特定配置刷新各车辆的协助。
为了重新刷新任何特定的模块，模块不能处于激活操作。为了确保目标模块不在使用，车辆必须在进行更新过程时停放和点火开关关闭。因为发动机是关闭的且不可以认定车辆连接到电池充电器，通过监督模块或主模块(例如，远程信息处理单元)以及正在更新的模块消耗的电力必须由蓄电池供电。在重新刷新过程中，如通过其荷电状态(SOC)测量的电池容量将被消耗。如果多个模块被重新刷新(无论是顺序地还是并行地)，存在某时刻的电池SOC可以减少到可以支持正在进行的重新刷新的水平以下的风险。在那种情况下，重新刷新过程可能无法完成，并且一个或多个模块可以处在无功能状态。如果模块是至关重要的(例如，动力传动系统控制器)，则车辆可以变得不能操作，其将需要用维修工具手动重新刷新，例如，在被拖曳到维修设施后。即使不能操作的模块对于驾驶车辆不是必需的，但是电池可能变得消耗过大以致于车辆不能启动。
发明内容
在本发明的一个方面中，提供了一种方法，其用于重新刷新电子模块而不会遇到归因于在重新刷新过程中没有足够的电力可用造成的错误。服务器系统保存更新文件的数据库，其用于在车队内的各自车辆中安装的各自的电子模块的重新刷新。服务器系统保存当各自的更新文件在每个各自车辆中应用时与各自的更新文件相关联的各自电流消耗和各自的重新刷新时间的相应数据。系统信息(Pedigree information)是从各车辆中的特定的一个发送到服务器系统。服务器系统响应于系统信息识别用于特定车辆的相关的更新文件和相应的电流消耗和重新刷新时间的数据。相关的更新文件和相应的数据被发送到特定的车辆。在特定车辆中电池的荷电状态被确定。在应用相关的更新文件之后将剩余的耗余荷电状态被估计。如果耗余荷电状态比预定的荷电状态大，则更新的文件被应用，并且如果耗余荷电状态比预定的荷电状态小，则更新的文件不被应用。
根据本发明的一个实施例，进一步包含以下步骤：
排列多个相关的更新文件的次序以形成重新刷新计划；
其中估计步骤确定在计划中的每个相关的更新文件后各自的耗余荷电状态。
根据本发明的一个实施例，进一步包含以下步骤：
在应用各自的更新文件之后，报告实际的重新刷新时间给服务器系统。
根据本发明的一个实施例，进一步包含以下步骤：
在应用各自的更新文件之后，报告实际的电流消耗给服务器系统。
根据本发明的一个实施例，其中估计步骤响应于相应的电流消耗和重新刷新时间数据来估计耗余荷电状态。
根据本发明的一个实施例，其中进一步响应于当相关的更新文件应用到各自模块时与特定车辆内操作的其他模块相应的电流消耗，估计步骤估计耗余荷电状态。
根据本发明的一个实施例，进一步包含以下步骤：
当相关的更新文件应用到各自模块中时，断开不必要的负载。
根据本发明，提供一种用于更新车队中各自车辆中安装的电子模块的服务器系统，包含：
更新文件的数据库，其用于各自的电子模块的重新刷新；
存储数据的数据库，该数据限定当各自的更新文件应用在每个各自车辆中时与各自的更新文件相关联的各自的电流消耗和各自的重新刷新时间；
控制器，其配置为A)从各车辆中的特定的一个接受系统信息到服务器系统，B)响应于系统信息而识别用于特定车辆的相关的更新文件和相应的电流消耗和重新刷新时间数据，以及C)发送相关的更新文件和相应的数据到特定的车辆。
根据本发明的一个实施例，其中控制器进一步配置为在应用各自的更新文件之后接收来自特定的车辆的实际电流消耗的报告。
根据本发明的一个实施例，其中控制器进一步配置为在应用各自的更新文件之后接收来自特定的车辆的实际重新刷新时间的报告。
根据本发明，提供一种车辆，包含：
多个电子模块，其通过可更新的指令集操作；
主电子模块，其配置用于与远程服务器系统进行无线通信，远程服务器系统存储用于多个电子模块中的各个模块的重新刷新的更新文件的数据库和存储当各自的更新文件应用在车辆中时与各自的更新文件相关联的各自的电流消耗和各自的重新刷新时间的相应数据；
其中主电子模块配置为确定车辆中的电池的荷电状态，估计在应用相关更新文件后剩余的耗余荷电状态，如果耗余荷电状态比预定的荷电状态大，则应用更新文件，和如果耗余荷电状态比预定的荷电状态小，则不应用更新文件。
根据本发明的一个实施例，其中主电子模块进一步配置为排列多个相关的更新文件的次序以形成重新刷新计划，并且其中在计划中每个相关的更新文件之后估计各自的耗余荷电状态。
根据本发明的一个实施例，其中主电子模块进一步配置为在应用各自的更新文件之后报告实际的重新刷新时间给服务器系统。
根据本发明的一个实施例，其中主电子模块进一步配置为在应用各自的更新文件之后报告实际的电流消耗给服务器系统。
根据本发明的一个实施例，其中主电子模块响应于对应的电流消耗和重新刷新时间数据而估计耗余荷电状态。
根据本发明的一个实施例，其中进一步响应于当相关的更新文件应用到各自模块时与车辆内操作的其他模块相应的电流消耗，主电子模块估计耗余荷电状态。
根据本发明的一个实施例，其中主电子模块进一步配置为当相关的更新文件应用到各自的模块中时断开不必要的负载。
附图说明
图1是显示了机动车辆和用于提供软件/固件更新到车辆的可更新的电子模块的基础设施的框图。
图2是在车辆中的电子系统的框图。
图3是显示了在车辆中的几个电子模块中的存储器的一系列重新刷新的过程中电池荷电状态的耗余的图。
图4和5是显示了本发明的一个优选方法的流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种操作如下的智能远程遥控重新刷新过程。只有那些需要被更新的模块(即，其电子控制单元或称ECU)被重新刷新，如通过车辆的ECU(电子控制单元)的系统扫描和现有软件水平与来自远程服务器系统中的最新软件水平的比较来确定。服务器系统保存用于每个ECU硬件水平的电流消耗和估计的软件重新刷新时间的数据库。数据库可以包含用于每个特定的ECU的几个相应的重新刷新时间，取决于特定的软件(例如，策略文件，校准文件，配置文件，或可以简单的是部分补丁重写而不是完整的替换的文件)和环境或在那儿出现的车辆。如适用，重新刷新时间估计可以包括在待重新刷新的ECU重新刷新之前擦除的时间。
基于产生的待重新刷新的ECU的列表，它们各自的重新刷新时间，和通过系统扫描(包括监督该过程的远程信息处理模块，但不含如果没有被重新刷新，则可以命令至关闭状态的那些)识别所有的模块的总电流消耗，增加的电池SOC的消耗被针对每个ECU的更新计算，其按照调整后的电流消耗乘以用来重新刷新的时间被估计。重新刷新的计划可以定义，其跟踪在每个ECU重新刷新之后的剩余的估计的SOC。当电池SOC为最高时，计划应该优先考虑使那些对车辆操作(比如动力传动系统控制模块PCM和变速器控制模块TCM)至关重要的ECU首先被重新刷新。如果剩余的估计的SOC下降到阈值(例如，50％SOC)以下，则在计划中的ECU列表可以缩短，是为了避免ECU重新刷新发生故障或无法重新启动车辆。一些ECU当SOC(或电池电压)下降到某个其他值以下时可能不是重新刷新的，并且最坏的情况可以用来确定阈值或不同的阈值可以在整个过程在不同时期处被应用。如果没有应用单独模块的SOC约束，则允许车辆启动的最低的SOC可以用作阈值。
在每个计划的ECU重新刷新后，跟随下一个ECU更新的剩余的SOC可以重新估计。因此，卡尔曼滤波器可以采用先前估计的SOC，测量的SOC，和卡尔曼增益进行更新来提供在列表中的跟随下一个ECU重新刷新的剩余的SOC的改进的估计。可选择地，模糊逻辑或神经网络的算法可以用来估计重新刷新后的SOC。这种改进的电池的SOC预测可以帮助最小化由于不准确的SOC估计导致的闪存失败的风险。
当机会可用时，车载远程信息处理单元可以同时在独立的总线(例如，高速CAN总线和低速CAN总线)上重新刷新两个或两个以上的ECU，从而通过缩短用于远程信息处理模块的工作时间来节省电池SOC。
本发明应用于在汽油车辆及混合动力和电动车辆中的ECU。在传统汽油车辆中用于远程信息处理模块和ECU的电力的来源可以是铅酸电池。在电气化车辆中，电力可以来自铅酸电池或混合动力电池，比如锂离子电池或镍金属氢化物电池。用于电池的SOC的值通常可经车辆多路传输总线得自监测电池的模块。否则，SOC可以使用通过基于比如电池类型，输出电压和温度之类的参数计算SOC的已知的方法来确定。
当剩余SOC不足以应用一个或多个EDU更新文件时，则相应的更新被推迟。如果车辆体系结构和传感器组支持它，且如果不位于封闭空间则车辆可以被远程地启动以致于使电池充电系统可以恢复SOC。下面恢复电池SOC到一些可接受的值，缩短的重新刷新计划可以因此完成。
现在参照图1，车辆10和11通过数据通信系统(例如，移动蜂窝通信系统)与服务器系统121无线地进行通信。车辆10通过蜂窝塔14与蜂窝服务提供商网络13通信，并且车辆11通过蜂窝塔16与蜂窝服务提供商网络15通信。服务器系统12通过网关17耦接到蜂窝网络。蜂窝通信鉴于汽车中基于蜂窝的远程信息处理系统的可用性是数据交换的便捷的手段。当然，其他的无线技术可以用来远程地连接车辆与服务器系统，比如全球微波互联接入(WIMAX)或卫星。
服务器系统12可以优选地包括用于在网络上与车辆中的主控制器交互的主服务器20。服务器20耦接到和/或包含车辆数据库21，其保存有车辆识别号码(VIN号码)和用于识别车辆的相应的硬件配置(例如，电子模块)。耦接到服务器20的更新数据库22包含用于将各模块从特定先前版本重新刷新到更新版本的更新文件。服务器20进一步耦接到数据库23，其包含定义与包含在数据库22中的各自的更新文件相关联的各自电流消耗和各自重新刷新时间的数据。服务器系统12可以通过或代表车辆的制造商来维持和操作，以适当地与例如，特定车队配合。
图2说明了包括具有连接到蜂窝天线26上的蜂窝调制解调器(未示出)的远程信息处理单元25的车辆系统24。车辆电池27供应电压VB的输出电流IB，其在如下描述的重新刷新过程中提供电力到车辆的各种电气部件。耦接到电池27的荷电状态(SOC)确定电路28提供测量的SOC的值到远程信息处理单元25。
车辆包括用于提供在车辆内的电子模块之间的多路传输通信的一对CAN总线30和31。例如，CAN总线30可以是高速总线和CAN总线31可以是低速总线。多个电子模块32-35耦接到总线30和31，以致于每个可以与远程信息处理单元25通信。如用于模块32所示，每个模块包括闪速存储器36和系统数据37，其识别当前存储在闪速存储器36中的可更新的项目内容的版本或服务水平。
远程信息处理单元25设置有编程和通信能力，其允许它从模块32-35中获得系统数据和监督用于重新刷新在模块32-35中存储器的新的更新的应用。特别地，远程信息处理单元25被预编程有远程访问服务器系统的能力，是为了与服务器系统共享系统数据和从服务器系统中接收应用到在车辆中识别的模块的各自更新的文件。
图3说明了当重新刷新某些模块同时车辆点火开关关闭时与不足的电池SOC相关联的潜在问题。曲线40代表在一系列连续重新刷新操作过程中耗余电池荷电状态。在重新刷新过程的开始，相对高的SOC的值在41处被显示。而第一模块被重新刷新，电池荷电状态消耗了一定量以致于一个减少的剩余SOC的值在42处获得。在随后的附加模块的重新刷新过程中，SOC值可以最终下降到最低阈值43。当这种情况发生时，部分重新刷新存储器可以导致相应的模块的操作或错误状态。为了避免这样的发生，本发明的一个实施例采用图4和5所示的方法来确保更新模块的每个应用只有当足够的电池SOC可用于支持重新刷新的完成时引导。
如图4所示，主ECU(例如，远程信息处理单元)引导在步骤50中车辆内的所有的可更新模块的系统扫描。系统扫描的结果可以包括当前驻留在每个各自模块中的软件或固件版本的指示和关于车辆的各自模块和/或VIN号的硬件版本的信息。系统扫描的结果在步骤51中被发送到服务器系统，以致于服务器系统可以识别可用的更新文件，其将适当地更新在车辆中每个各自的电子模块到当前版本。由于模块相互依赖，一些模块必定被成对更新。在步骤52中，服务器系统识别电流消耗(即，通过电池递送到远程信息处理单元和在重新刷新过程中被更新的模块的平均电流)和与每个更新的文件对应的预期的重新刷新时间。这个数据可以通过制造商提前确定，用于使用已知的在车队中的所有潜在组合的硬件的组合从已知现有的版本重新刷新到已知更新的版本。应该注意的是，被更新的模块可以是远程信息处理模块本身，并且该电流消耗将被相应地确定。
在步骤53中，识别的更新的文件和有关用于每个各自更新文件的电流消耗和重新刷新时间的数据被发送到主ECU。当主ECU接收更新和相应的数据时，就可以在步骤54中计算出SOC耗余的结果，其期望用于正在重新刷新的每个模块(除非这个计算已经通过服务器系统做完或配置到数据库中)发生。计算可以优选地在车辆处完成以致于电流消耗估计可以包括当更新被应用时通过在车辆内操作的任何其他模块的消耗。在步骤55中，识别的模块的更新被排列次序以形成重新刷新计划。基于电池的SOC的当前测量、计算的SOC消耗和计划，可以生成SOC消耗图，其反映随着连续模块重新刷新事件的发生的预期电池SOC的连续的变化。如前面提到的，排列次序可以给予至关重要的模块优先考虑，比如动力传动系统控制器，或者必须被成对更新的模块，但也可以采用最大化在达到最小SOC阈值之前重新刷新的模块数量的模块的排序来重新刷新。
在步骤57中，计划可以在任何模块处缩短，在该处在重新刷新后剩余的电池SOC将下降到阈值以下。如前所述，阈值可以相当于预定的SOC的值，比如约50％。可选择地，预定值可以与基于车辆的硬件配置支持重新刷新操作的已知的最小值一致。最小值优选设定为不低于SOC值，其是为了起动车辆的发动机(如果存在的话)所需的最小值。
方法通过点A在图4和5的流程图之间进行。为了开始应用更新文件到在重新刷新时间表中识别的各自模块，断开负载可以首先在步骤58中执行。断开负载涉及当前使用电力的电子模块的主ECU的检查和在当前模块中的重新刷新过程中不需要的任何负载的停用。在步骤59中做出检查，以确定电池的当前测量的SOC的值是否足以支持当前的更新文件的重新刷新到各个模块，同时在应用过程后留下预期大于最小值的剩余SOC的值。如果SOC值是足够的，则模块在步骤60中被重新刷新。优选地，在那时电池的SOC测量被获得，是为了报告结果给服务器系统的目的，并验证SOC的预测的准确性。
检查在步骤61中执行来确定在计划表中是否有任何更多的电子模块需要被重新刷新。如果是这样，则下一个模块在步骤62中被选择。基于新测量的SOC值，估计的SOC的值在消耗图中被更新，在对应于在更新应用到选择的模块之后的时间。对应于由下一个模块更新引起的额外的消耗的修正的SOC估计可以使用例如，卡尔曼滤波器来获得。当检查足够的电池的SOC是否剩余以便维持额外的消耗而不降到最低的SOC阈值以下时，改进的估计然后在步骤59中检查使用。
当步骤61确定在计划中没有更多的更新时，则主ECU在步骤63中报告重新刷新过程的结果给服务器系统。报告可以包括实际的电流消耗和实际重新刷新的时间，其可以通过服务器系统使用来改进保存在它的数据库中的值。在报告结果之后，过程在步骤64处结束。
在步骤59确定存在不足的电池SOC来执行期望的更新的情况下，则更新不被应用。可选择地，检查可以在步骤65中执行来确定车辆是否能够自动地再充电电池。例如，再充电在车辆装配有可以通过主ECU(其也可以取决于在露天被停放)自动地接合的远程启动系统的情况下是可用的。如果再充电不可用，则结果将在步骤63报告给服务器系统，并且方法在步骤64中结束。如果再充电是可用的，则再充电可以在步骤66中执行(例如，通过启动车辆发动机和运行充电系统直到高于期望值的SOC值获得)，并且然后发动机可以关闭。然后可以返回到步骤59用于在重新刷新计划模块处的第二次尝试。

Claims (10)

1.一种方法，包含以下步骤：
在服务器系统中保存用于在车队中的各车辆中安装的各电子模块的重新刷新的更新文件的数据库；
在服务器系统中保存当各自的更新文件应用在各车辆中时与各自的更新文件相关联的各自电流消耗和各自的重新刷新时间的相应数据；
将系统信息从各自的车辆中的特定的一个发送到服务器系统；
响应于系统信息，在服务器系统中识别用于特定车辆的相关的更新文件和相应的电流消耗和重新刷新时间数据；
发送相关的更新文件和相应的数据到特定的车辆；
确定在特定的车辆中的电池荷电状态；
估计在应用相关更新文件后将剩余的耗余荷电状态；以及
如果耗余荷电状态比预定的荷电状态大，则应用更新文件，如果耗余荷电状态比预定的荷电状态小，则不应用更新文件。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包含以下步骤：
排列多个相关的更新文件的次序以形成重新刷新计划；
其中估计步骤确定在计划中的每个相关的更新文件后各自的耗余荷电状态。
3.根据权利要求1所述方法，进一步包含以下步骤：
在应用各自的更新文件之后，报告实际的重新刷新时间给服务器系统。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包含以下步骤：
在应用各自的更新文件之后，报告实际的电流消耗给服务器系统。
5.根据权利要求1所述的方法，其中估计步骤响应于相应的电流消耗和重新刷新时间数据来估计耗余荷电状态。
6.一种车辆，包含：
多个电子模块，其通过可更新的指令集操作；
主电子模块，其配置用于与远程服务器系统进行无线通信，远程服务器系统存储用于多个电子模块中的各个模块的重新刷新的更新文件的数据库和存储当各自的更新文件应用在车辆中时与各自的更新文件相关联的各自的电流消耗和各自的重新刷新时间的相应数据；
其中主电子模块配置为确定车辆中的电池的荷电状态，估计在应用相关更新文件后剩余的耗余荷电状态，如果耗余荷电状态比预定的荷电状态大，则应用更新文件，和如果耗余荷电状态比预定的荷电状态小，则不应用更新文件。
7.根据权利要求6所述的车辆，其中主电子模块进一步配置为排列多个相关的更新文件的次序以形成重新刷新计划，并且其中在计划中每个相关的更新文件之后估计各自的耗余荷电状态。
8.根据权利要求6所述的车辆，其中主电子模块进一步配置为在应用各自的更新文件之后报告实际的重新刷新时间给服务器系统。
9.根据权利要求6所述的车辆，其中主电子模块进一步配置为在应用各自的更新文件之后报告实际的电流消耗给服务器系统。
10.根据权利要求6所述的车辆，其中主电子模块响应于对应的电流消耗和重新刷新时间数据而估计耗余荷电状态。
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