CN108275094B - 用于隔离dc电源的低充电状态的根本原因的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

描述了一种包括内燃机、DC电源和控制器的车辆。内燃机包括发动机起动系统和充电系统。一种用于监视DC电源的方法包括确定DC电源的充电状态(SOC)。在检测到SOC小于阈值SOC时,在控制器中执行例程以评估与低SOC相关联的多个潜在根本原因。与低SOC相关联的潜在根本原因中的至少一个可被识别为候选根本原因,并且确定候选根本原因中的每一个的故障概率。基于与候选根本原因相关联的故障概率来确定候选根本原因中的一个为最终根本原因。

Description

用于隔离DC电源的低充电状态的根本原因的方法和设备
引言
车辆采用包括DC电源的电力系统,DC电源向车辆上的部件和系统供应电力以实现发动机起动并为其他需求供应电力。DC电源的低充电状态(SOC)可能导致发动机不起动事件。
发明内容
描述了一种包括内燃机、DC电源和控制器的车辆。内燃机包括发动机起动系统和充电系统。一种用于监视DC电源的方法包括确定DC电源的充电状态(SOC)。在检测到SOC小于阈值SOC时,在控制器中执行例程以评估与低SOC相关联的多个潜在根本原因。与低SOC相关联的潜在根本原因中的至少一个可被识别为候选根本原因,并且确定候选根本原因中的每一个的故障概率。基于与候选根本原因相关联的故障概率来确定候选根本原因中的一个为最终根本原因。
本公开的一方面包括确定候选根本原因中的每一个的故障概率、每个候选根本原因的发生概率以及每个候选根本原因的故障概率。
本公开的另一方面包括选择具有最大故障概率的候选根本原因中的一个作为最终根本原因。
本公开的另一方面包括评估DC电源的健康状态。
本公开的另一方面包括评估设置为向DC电源供应电力的充电系统的性能。
本公开的另一方面包括评估与DC电源相关联的唤醒电流。
本公开的另一方面包括评估与DC电源的充电有关的发动机操作和车辆使用。
本公开的另一方面包括评估发动机起动事件。
从以下结合附图对实施本发明的最佳方式进行的详细描述中能够很容易了解到本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点。
附图说明
现在将参考附图以举例的方式描述一个或多个实施例,其中:
图1示意性地示出了根据本公开的内燃机以及包括DC电源的电力系统的一个实施例,该内燃机可以设置成提供车辆中的牵引力;
图2-1示意性地示出了根据本公开的用于隔离可能导致参考图1的车辆的实施例描述的DC电源的低SOC状况的根本原因的例程相关联的例程流程图。
图2-2示意性地示出了根据本公开的用于将充电系统评估为可能导致参考图1的车辆描述的DC电源的低SOC状况的潜在根本原因的例程流程图;
图2-3示意性地示出了用于将操作者使用和车辆驾驶模式评估为可能导致参考图1的车辆描述的DC电源的低SOC状况的潜在根本原因的例程流程图;以及
图2-4示意性地示出了根据本公开的用于将多个紧接的先前行程和相关联的发动机关闭时间的发动机起动事件评估为可能导致参考图1的车辆描述的DC电源的低SOC状态的潜在根本原因的例程流程图。
具体实施方式
如本文所描述和图示的,可以以各种不同的配置来布置和设计所公开的实施例的部件。因此,下面的详细描述并非旨在限制所要求保护的本公开的范围,而仅仅是其可能的实施例的代表。此外,虽然在以下描述中为了提供对本文公开的实施例的透彻理解而阐述了多个特定细节,但是在不具有某些或全部这些细节的情况下,能够实践某些实施例。此外,如本文所图示和描述的,本公开可以在不存在本文未具体公开的元件的情况下实施。而且,为了清楚起见,没有详细描述相关技术中理解的某些技术材料,以避免不必要地模糊本公开。此外,附图是简化的形式,而不是精确的比例。
参考附图,其中相同的附图标记在所有附图中相应于相同或相似的部件。图1示意性地示出了可以设置为在车辆100中提供牵引力的内燃机(发动机)10以及包括DC电源40的电力系统的实施例。在整个说明书中,术语“电池”可与术语“DC电源”互换使用。优选地由发动机控制器15响应于操作者命令和其他因素来控制发动机10的操作。车辆100可以包括但不限于商用车辆、工业车辆、农用车辆、客运车辆、飞机、船只、火车、全地形车辆、个人移动装置、机器人等形式的移动平台以实现本公开的目的。
发动机10可以是合适的内燃机,其包括容纳联接到曲轴14的活塞的多个汽缸12,其中内燃事件使得活塞在汽缸12中往复运动以将机械动力传递到曲轴14。曲轴14联接到与曲轴14一起旋转的曲轴皮带轮16和飞轮18。在一个实施例中,如图所示,曲轴皮带轮16设置在发动机10的第一端上,而飞轮18设置在发动机10的第二相对端上。曲轴14机械地连接到齿轮系90,该齿轮系90通过轴或半轴92联接到车辆驱动轮94以用于牵引。齿轮系90可以是合适的扭矩传输装置,优选地能够以合适的传动比操作以将扭矩传递到驱动轮94。在一个实施例中,齿轮系90是步进齿轮传动装置。可选地,齿轮系90可以是无级变速器装置、可电动变化的变速器装置或另一合适的变速器装置。由齿轮系控制器95控制和监视齿轮系90的操作。
发动机10包括充电系统20和发动机起动系统30。在一个实施例中,充电系统20包括具有联接到第一皮带轮24的转子轴23的发电机22,其中第一皮带轮24经由皮带驱动机构25可旋转地联接到曲轴皮带轮16,使得转子发电机22的轴23与曲轴14一起旋转并且被曲轴14驱动。发电机22可以是合适的发电装置,并且优选地包括安装在转子轴23上的转子和通过电磁场将旋转的机械动力转换为电力的同轴定子,其中电力通过整流器和调压器对电源电缆26进行供电。电源电缆26连接到DC电源40以传递由发电机22产生的电力用于存储在DC电源40上。发电机22可以被配置为由发动机控制器15控制,发动机控制器15可以在某些发动机运行条件下(例如,当车辆速度大于最小阈值时)或者其他合适的条件下命令发电机22的起动。在一个实施例中,发动机起动系统30包括具有联接到起动马达32的转子的可收缩带齿齿轮33的电动起动马达32和相关联的起动器螺线管,其中可收缩齿轮33设置成可旋转地联接到飞轮18以旋转曲轴14作为发动机起动例程的一部分。由起动器开关36实现对起动器马达32的控制,起动器开关36通过合适的电缆电连接到DC电源40。充电系统20和发动机起动系统30的描述是说明性的。如此,可以使用那些系统的其他合适的实施例,只要它们在本公开的范围内操作即可。
DC电源40可以是合适的DC电力存储设备。在一个实施例中,虽然DC电源40是以标称12V电平操作的低电压电化学电池,但是本文所述的概念不限于此。DC电源40包括正极端子41和负极端子42,二者均直接或通过正极DC电源总线43和负极DC电源总线44电连接到充电系统20和发动机起动系统30。在一个实施例中,负极DC电源总线44连接到地面49。电流传感器46和电压传感器47可以设置为监视通过正极DC电源总线43的电力,并且与电池控制器45通信。温度传感器48可以设置为监视DC电源40的温度。DC电源40设置为向由共同元件50描绘的多个DC负载供电。DC负载50是在车辆运行期间消耗电力的那些负载。作为非限制性实例,DC负载50可包括内部和外部照明装置、包括风扇的HVAC装置,诸如燃料泵、燃料喷射器、点火装置等的发动机控制装置、电力转向执行器(如此配备的车辆)、电动窗和座椅、控制器电源和/或其他DC负载设备。
DC电源40经受由公共元件52描绘的寄生电力负载。寄生负载52是在车辆不工作时消耗电力的那些负载。寄生负载52的示例包括车辆外通信,与控制器中的一个相关联的保活存储器元件以及电压泄漏。
电池控制器45设置成监视来自电流传感器46、电压传感器47和温度传感器48的信号输入,以确定与DC电源40相关联的各种参数的状态,包括例如DC电源40的充电状态(SOC)。可以通过使用合适的算法和校准来监视与DC电源40的充电、放电和停滞条件相关联的电流流动和经过的时间来确定SOC。
人机界面(HMI)控制器65设置为监视操作员输入,包括例如用于加速、制动、巡航控制等的操作员命令。
诊断/服务控制器75经由通信总线60与其他车载控制器通信。诊断/服务控制器75与被配置为与非车载维修工具通信的服务连接器72通信。服务连接器72可以是具有与诸如扫描工具之类的非车载设备的通信能力的机械连杆的形式。或者或另外地,服务连接器72可以包括具有与诸如扫描工具之类的非机载设备的通信能力的无线通信链路。或者或另外,服务连接器72包括远程信息处理模块,其能够经由电信中心85与位于远程维修中心80处的非车载分析设备82通信。
术语控制器、控制模块、模块、控制、控制单元、处理器和类似术语是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、中央处理单元(多个),例如,存储器和存储设备(只读、可编程只读、随机访问、硬盘驱动器等)形式的微处理器和相关联的非暂时性存储器部件。非暂时性存储器部件能够存储以下形式的机器可读指令:一个或多个软件或固件程序或例程、组合逻辑电路、输入/输出电路和设备、信号调节和缓冲电路以及其他可以被一个或多个处理器访问以提供所描述的功能的部件。输入/输出电路和设备包括模拟/数字转换器和监视来自传感器的输入的相关设备,以预设的采样频率或者响应于触发事件监视这些输入。软件、固件、程序、指令、控制程序、代码、算法和类似的术语表示控制器可执行的指令集,包括校准和查找表。每个控制器执行一个或多个控制例程以提供期望的功能,包括来自感测设备和其他联网控制器的监视输入,以及执行控制和诊断指令以控制致动器的操作。可以定期执行例程,例如在正在进行的操作期间每100微秒执行一次。或者,可以响应于触发事件的发生而执行例程。可以使用直接有线点对点链路、联网的通信总线链路、无线链路或另一合适的通信链路来完成例如,发动机控制器15、电池控制器45、HMI控制器65、诊断/服务控制器75的控制器与齿轮系控制器95)以及控制器、致动器和/或传感器之间的通信,并且由通信线路60表示。通信包括以合适的形式交换数据信号,包括例如经由导电介质的电信号、经由空气的电磁信号、经由光学波导的光信号等。数据信号可以包括表示来自传感器、致动器命令以及控制器的输入以及控制器之间的通信的离散、模拟或数字化模拟信号。术语“信号”是指传达信息的物理上可辨别的指示符,并且可以是合适的波形(例如,电、光、磁、机械或电磁),诸如能够通过媒体传播的DC、AC、正弦波、三角波、方形波、振动等。术语“模型”是指基于处理器或处理器可执行的代码以及模拟设备或物理过程的物理存在的相关联的校准。如这里所使用的,术语“动态的”和“动态地”描述实时执行的步骤或过程,并且通过监视或以其他方式确定参数的状态,并且在执行例程期间或者例程执行的迭代之间定期或周期性地更新参数的状态来表征。
术语“校准”、“进行校准”和相关术语是指将与设备相关联的实际或标准测量与感知或观察测量或命令位置进行比较的结果或过程。如本文所述的校准可以被简化为可存储的参数表格、多个可执行的方程式或其他合适的形式。参数被定义为表示使用一个或多个传感器和/或物理模型可辨别的设备或其他元件的物理属性的可测量的数量。参数可以具有离散值,例如“1”或“0”,或者可以是无限可变的值。
现在参考图2-1,继续参考参照图1所示的车辆100,示出了描绘用于隔离与导致发动机10的非起动事件的DC电源40的低SOC状况相关联的根本原因的根本原因隔离例程200的实施例的例程流程图。例程流程图200可以被执行为一个或多个算法和校准,这些算法和校准被简化为编码并且在设置在车辆上的一个或多个控制器中周期性地执行。每次迭代(201),根本原因隔离例程200通过将SOC与第一阈值SOC Th1(202)进行比较来监视和评估DC电源40的SOC。第一阈值SOC Th1优选地被确定为用于起动发动机10的SOC的最小阈值。理解与确定DC电源40的SOC相关联的合适的例程,并且可以包括监视与充电/放电事件、库仑计数、在预定条件下的开路电池电压监视等相关联的参数。
当DC电源40小于第一阈值SOC Th1(202)(1)时,根本原因隔离例程200执行多个评估(210、220、230、240、250和260)以捕获和分析与DC电源40的低SOC的多个潜在根本原因相关联的参数。执行评估(210、220、230、240、250和260)以确定是否可以将一个或多个潜在根本原因识别为导致DC电源40的低SOC的候选根本原因。优选地,尽管不必要,但是这些评估是同时执行的。当DC电源40大于第一阈值SOCTh1(202)(0)时,根本原因隔离例程200的这个迭代结束而没有进一步的活动(203)。
评估候选根本原因(270、272和280)。当例程200指示存在单个候选根本原因时,其被识别为与用于DC电源40(280)(1)的低SOC条件相关联的最终根本原因。当例程200指示存在多个候选根本原因(280)(0)时,为每个候选根本原因确定故障概率(步骤251、252、253)。例程200将具有最大故障概率的一个或多个候选根本原因识别为与用于DC电源40(290)的低SOC条件相关联的最终根本原因。将与DC电源40的低SOC条件相关联的最终根本原因通信至服务控制器75,并且经由HMI控制器65供车辆操作员使用,和/或通过服务连接器72经由诊断扫描工具供维修技术人员使用和/或经由远程信息处理供远程维修设施使用。当没有确定候选根本原因时,根本原因隔离例程200指示同样多(274)。
与DC电源40的低SOC相关联的潜在根本原因的示例优选地包括与DC电源40相关联的根本原因、与充电系统20相关联的根本原因、与车载寄生负载52相关联的根本原因、与车辆100的操作者使用和驾驶模式相关联的根本原因以及与确定DC电源40的SOC相关联的根本原因。根据发动机10、充电系统20、发动机起动系统30和DC电源40的具体实施例,可能存在其他潜在的根本原因。本文描述的概念适用于可以针对发动机10、充电系统20、发动机起动系统30和DC电源40的特定实施例识别的其他潜在根本原因。
根本原因隔离例程200的评估中的一个包括将DC电源40(210)评估为可能导致DC电源40的低SOC的潜在根本原因。在一个实施例中,评估DC电源40包括确定与DC电源40(211)的健康状态(SOH)相关联的参数,并且将SOH与阈值SOH Th2(212)进行比较。SOH可以被定义为充满电的电池的可用电力容量,并且可以表示为其原始电力容量的比率。SOH可以通过在操作期间周期性地监视DC电源40的电压、电流和温度状态并且让这些测量值经受预定义的经验或物理模型来确定,所述经验或物理模型可以包括微分方程和/或微分方程和/或减少到驻留在电池控制器45中的可执行算法和校准的等效电路。在一个实施例中,可以采用电压、电流和温度状态以及预定义的经验或物理模型来确定DC电源40的开路电压和/或内部充电电阻,可以对其进行分析以确定SOH的状态。
当DC电源40的SOH小于阈值SOH Th2(212)(1)时,其将DC电源40识别为低SOC的候选根本原因,并且确定第一概率P1(213),其被传送给候选根本原因编译步骤(270)以供进一步评估。当DC电源40的SOH大于阈值SOH Th2(212)(0)时,将该结果通信至候选根本原因编译步骤(270)。
与DC电源40相关联的第一概率P1是基于车队的历史数据确定的。
根本原因隔离例程200的评估包括将充电系统20评估为可能导致DC电源40(220)的低SOC的潜在根本原因。评估的目的还包括将控制器电路和充电系统20分开作为潜在根本原因。图2-2示意性地示出了相关元件图1所示的充电系统包括发电机22和皮带驱动机构25,其中发电机22包括整流器和电连接到电源电缆26的调压器。与充电系统20相关的潜在故障包括发电机22的部件故障、皮带打滑、电连接器故障等。发动机控制器15可以包括多个例程,其监视与发电机22和皮带驱动机构25的操作相关联的各种参数,包括例程,其产生诊断故障代码作为车载诊断监视方案的一部分。如此,将充电系统20评估为可能导致DC电源40的低SOC的潜在根本原因包括监视与发电机22和/或皮带驱动机构25的操作有关的一个或多个诊断故障代码的发生和相关的电连接(222)。当检测到与发生器22和/或皮带驱动机构25的操作相关的一个或多个诊断故障代码(222)(1)时,捕获所识别的诊断故障代码(223)并通信至候选根本原因编译步骤(270)以供进一步评估。当没有检测到与发电机22和/或皮带驱动机构25的操作相关的诊断故障代码(222)(0)时,可以基于与故障概率有关的信息来确定(224)充电系统20(221)中的充电系统故障概率。可以车载确定或者可以从诸如远程车辆维修中心(未示出)的远程源通信这样的信息。用于确定充电系统故障概率(ChFP)的一个示例性关系可以如下:
ChFP=P(皮带打滑故障)*
(1-GeneratorSOH)*(1-BatGenConnectionSOH)
其中,
P(皮带打滑故障)表示皮带打滑故障的概率,
GeneratorSOH表示发生器的健康状态(%),以及
BatGenConnectionSOH表示DC电源40与发电机22之间的电连接的健康状态(%)。
充电系统故障概率(ChFP)可以与阈值(225)进行比较。当充电系统故障概率(ChFP)小于阈值(225)(0)时,将该结果通信至候选根本原因编译步骤(270)。当充电系统故障概率(ChFP)大于阈值(225)(1)时,其将充电系统20识别为低SOC的候选根本原因(226),并将充电系统故障概率(ChFP)通信至候选根本原因编译步骤(270)以供进一步评估。
根本原因隔离例程200的评估包括将车载寄生负载52评估为可能导致DC电源40(230)的低SOC的潜在根本原因。在一个实施例中,评估车载寄生负载52包括在另一条件(231)下监视电池唤醒电流(Ib)和/或监视电池电流。电池唤醒电流(Ib)表示与无电负载状况相关的电流的大小,例如可以在车辆不工作时起动发动机10之前测量,并且是DC电源上的寄生漏极的指示。电池唤醒电流(Ib)与阈值电流(232)进行比较。当电池唤醒电流(Ib)大于阈值电流时,或者当电池电压小于阈值电压电平(232)(1)时,其将电池唤醒电流(Ib)识别为候选根本原因,并确定与之相关联(233)的第三概率P3,其被通信至候选根本原因编译步骤(270)以供进一步评估。否则,当电池唤醒电流(Ib)小于相应阈值或者电池电压大于相应阈值(232)(0)时,将该结果通信至候选根本原因编译步骤(270)。
根本原因隔离例程200的评估包括将车辆100的操作者使用和驾驶模式评估为可能导致DC电源40(240)的低SOC的潜在根本原因。在一个实施例中,这包括监视各种车辆操作参数,例如当前行程的车辆行程距离或发动机操作的经过时间,和/或当前行程(241)之前的发动机关闭时间。可能导致DC电源40的SOC较低的车辆100的操作员使用和驾驶模式可包括多个较短的驾驶行程或较长的停车时间。当当前行程的车辆行程距离或发动机操作的经过时间分别(242)(1)小于阈值距离或时间时,将操作者使用和行驶模式识别为低SOC(243)的候选根本原因,并且分析进行到参考图2-3描述的步骤244、245、246、247和248。图2-3示意性地示出了用于评估车辆100的操作者使用和驾驶模式的一个过程,其包括监视和编译与各种车辆操作参数有关的数据,诸如车辆行程距离和多个紧接的先前行程的发动机操作的经过时间和相关联的发动机关闭时间(244)。例如,经由某种形式的统计分析的编译和分析车辆行程距离。当车辆行程距离小于相应的阈值距离(245)(1)时,将与短行程距离相关的驾驶员行为识别为低SOC的候选根本原因,并且确定与其相关联的第五概率P5(247),并通信至候选根本原因编译步骤(270)以供进一步评估。当车辆行程距离大于相应的阈值距离(245)(0)时,分析(246)发动机关闭时间和DC电源40的相关联的SOC。
再次参考图2-1,将发动机关闭时间和SOC与相应的阈值进行比较(246)。当结果表明DC电源40的SOC在之前的车辆关闭时结合其后的延长的发动机关闭时间大于阈值(246)(1)时,与延长的停车时段相关的驾驶员行为被识别为低SOC的候选根本原因,并且确定与其相关联的第六概率P6(248),并被通信至候选根本原因编译步骤(270)以供进一步评估。否则,当车辆行程距离大于阈值距离并且当前行程的发动机操作的经过时间小于相应的阈值距离(242)(0)时,将该结果通信至候选根本原因编译步骤而没有进一步的行动(270)。
根本原因隔离例程200的评估包括将发动机起动事件评估为可能导致DC电源40(250)的低SOC的潜在根本原因。图2-4示意性地示出了用于评估发动机起动事件的一个过程,其包括监视和编译与同针对多个紧接的先前行程和相关联的发动机关闭时间(251)的发动机起动事件相关的各种子系统有关的数据。举例来说,这样的子系统可以包括发动机起动系统30、DC电源40、发动机加油系统(未示出)等。监视可能包括在各种车载诊断评估和相关诊断故障代码中使用的监视参数。评估与被监视的子系统相关联的参数(252),并且被监视的子系统之一可以被识别为最不健康的起动子系统(253),与第七概率P7一起。该评估进一步考虑在随后的发动机运转时间小于阈值时间段时发生的先前发生的起动事件的数量。当已经发生的先前发生的起动事件的这个数量大于阈值(254)(1)时,起动事件的数量被识别为低SOC的候选根本原因,并且确定与其相关联的第六概率P6(255),并被通信至候选根本原因编译步骤以供进一步评估(270)。否则,当先前发生的起动事件的数量小于阈值(254)(0)时,将该结果通信至候选根本原因编译步骤(270)。
根本原因隔离例程200的评估包括将用来监视DC电源40(260)的设备和算法评估为可能导致DC电源40的低SOC的潜在根本原因。这包括监视在各种车载诊断评估中使用的参数以及与监视DC电源40相关联的相关诊断故障代码,包括例如设置为监视电力流动的电流传感器46和电压传感器47以及设置为监视DC电源40(261)的温度的温度传感器48。评估与监视DC电源40相关联的参数(262)。当评估指示由于传感器或其它错误(262)(1)而使DC电源40的测量的SOC可能不能准确地表示DC电源40的实际SOC时,用于监视的评估装置和算法将DC电源40识别为低SOC的候选根本原因,并且确定与其相关联的第四概率P4(263),并将其通信至候选根本原因编译步骤(270)以供进一步评估。否则(262)(0),不存在被通信至候选根本原因编译步骤(270)的这样的结果。
候选根本原因编译步骤(270)编译来自前述评估(210、220、230、240、250和260)的结果,其被评估(272)以确定是否存在一个或多个潜在根原因已被识别为候选根本原因(272)。当没有潜在根本原因被识别为候选根本原因(272)(1)时,例程200指示根本原因未被识别(274),以及维修或维修人员检查电池的命令以及充电系统,并且该迭代结束(295)。
当一个或多个潜在根本原因已被识别为候选根本原因(272)(0)时,例程200确定是否存在单个候选根本原因(280)(1)或多个根本原因(280)(0)。当存在单个候选根本原因(280)(1)时,考虑到故障概率(285),将其识别为最终根本原因。
当识别低SOC的多个候选根本原因(280)(0)时,基于它们的故障概率p和发生概率w来评估多个候选根本原因。这包括从每个候选根本原因计算最终根本原因RC,如下所示:
RCi=wi*pi
其中,
RCi是候选根本原因的根本原因参数,
wi是基于历史概率的候选根本原因的发生概率,
pi是与候选根本原因相关联的特定故障的故障概率,
以及i是指示单个候选根本原因的指标。
最终根本原因被选择为具有根本原因参数RCi的最大值的候选根本原因。可以使用合适的故障概率分析技术来确定候选根本原因pi的故障概率。为了评估pi,来自前面L行程的判决模块的输出被加权以产生声明根本原因的概率可信度。
作业图中的流程图和方框图示出根据本公开的各种实施例的系统、方法和计算机程序产品可能的实现的体系结构、功能性和操作。就这方面而言,流程图或方框图中的各框可表示模块、代码段或部分,它包括用于实现指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。还将注意到,方框图和/或流程图图示的每个框以及方框图和/或流程图图示中的框的组合可以由被配置为执行指定的功能或动作的ASIC或者ASIC和计算机指令的组合来实现。这些计算机程序指令还可以存储在可以引导计算机或其它可编程装置以特定方式运行的计算机可读存储器中,使得在计算机可读存储器中存储的指令产生一个制成品,该制成品包括实现流程图和/或方框图方框中指定功能/动作的指令部件。
详细描述和附图或图是对本教导的支持和描述,但是本教导的范围仅由权利要求限定。尽管已经详细描述了用于实施本教导的一些最佳模式和其他实施例,但是存在用于实践所附权利要求中限定的本教导的各种替代设计和实施例。

Claims (10)

1.一种用于监视DC电源的方法,所述DC电源电连接到设置在内燃机上的充电系统,所述内燃机设置在车辆上,所述方法包括:
确定所述DC电源的荷电状态(SOC);以及
在检测到所述荷电状态小于与起动所述内燃机相关联的阈值荷电状态时:
经由控制器评估与小于所述阈值荷电状态的荷电状态相关的多个潜在根本原因相关联的状态,
基于所述状态确定所述潜在根本原因中的至少一个是候选根本原因,
确定每个候选根本原因的故障概率,以及
基于与所述候选根本原因中的每一个相关联的所述故障概率来确定所述候选根本原因中的一个为最终根本原因。
2.根据权利要求1所述的方法,其中确定每个候选根本原因的故障概率包括确定每个候选根本原因的发生概率以及每个候选根本原因的故障概率。
3.根据权利要求1所述的方法,其中基于与所述候选根本原因相关联的所述故障概率确定所述候选根本原因中的一个为最终根本原因包括选择具有最大故障概率的所述候选根本原因中的一个作为所述最终根本原因。
4.根据权利要求1所述的方法,其中评估与低荷电状态相关联的多个潜在根本原因包括评估所述DC电源的健康状态。
5.根据权利要求1所述的方法,其中评估与低荷电状态相关联的多个潜在根本原因包括评估设置为提供电力以对所述DC电源充电的充电系统的性能。
6.根据权利要求1所述的方法,其中评估与低荷电状态相关联的多个潜在根本原因包括评估与所述DC电源相关联的唤醒电流。
7.根据权利要求1所述的方法,其中评估与低荷电状态相关联的多个潜在根本原因包括评估与所述DC电源的充电相关的发动机操作和车辆使用。
8.根据权利要求1所述的方法,其中评估与低荷电状态相关联的多个潜在根本原因包括评估发动机起动事件。
9.根据权利要求1所述的方法,其中评估与低荷电状态相关联的多个潜在根本原因包括评估设置为监视所述DC电源的机载设备。
10.一种用于车辆的服务控制器,所述车辆包括内燃机、起动系统、DC电源、充电系统,所述服务控制器包括:
所述服务控制器与服务连接器通信,并且与所述内燃机、所述起动系统、所述充电系统和所述DC电源通信,所述控制器包括指令集,可执行所述指令集以:
确定所述DC电源的荷电状态(SOC),并确定所述荷电状态小于阈值荷电状态,
评估与小于所述阈值荷电状态的荷电状态相关联的多个潜在根本原因相关联的状态,
基于所述评估的状态确定所述潜在根本原因中的至少一个为候选根本原因,
确定所述候选根本原因中的每一个的故障概率,以及
基于与所述候选根本原因相关联的所述故障概率来确定所述候选根本原因中的一个为最终根本原因。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102650965B1 (ko) * 2018-04-23 2024-03-25 삼성에스디아이 주식회사 배터리 상태 추정 방법
US11151808B2 (en) * 2018-12-06 2021-10-19 GM Global Technology Operations LLC Vehicle fault root cause diagnosis
US11645880B2 (en) 2021-01-14 2023-05-09 GM Global Technology Operations LLC Vehicle fault diagnostics and prognostics using automatic data segmentation and trending
US20230391225A1 (en) * 2022-06-01 2023-12-07 Caterpillar Inc. Power systems and controls for electric machines

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10317524A1 (de) 2003-04-16 2004-11-04 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Vorhersage der Startfähigkeit eines Fahrzeugs
US20050038573A1 (en) * 2003-08-11 2005-02-17 Goudy Roy Wesley Vehicle information/task manager
DE102005005799A1 (de) * 2005-02-09 2006-08-10 Volkswagen Ag Verfahren zum Aufzeichnen eines Messwerts und Aufzeichnungsvorrichtung für ein Fahrzeug
US8234036B2 (en) 2008-06-16 2012-07-31 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for starter motor diagnosis and prognosis using parameter estimation algorithm
WO2010109956A1 (ja) * 2009-03-27 2010-09-30 株式会社日立製作所 蓄電装置
US8207840B2 (en) 2009-07-06 2012-06-26 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus to estimate automotive alternator belt slip as a function of battery voltage
US8078415B2 (en) 2009-11-25 2011-12-13 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus to monitor state of health of electrical connections between battery and generator
US20120200298A1 (en) 2011-02-09 2012-08-09 GM Global Technology Operations LLC Automotive Battery SOC Estimation Based on Voltage Decay
US9784229B2 (en) * 2011-03-09 2017-10-10 Ford Global Technologies, Llc Vehicle initiated remote engine start for battery charge maintenance and driver initiated remote engine start for vehicle preconditioning having battery charge maintenance priority
DE102011079159A1 (de) 2011-05-18 2012-11-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und verfahren zum bestimmen eines zustandsparameters einer batterie
US9032935B2 (en) 2011-11-03 2015-05-19 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus to monitor an electric motor in a returnless fuel systems
US8732112B2 (en) * 2011-12-19 2014-05-20 GM Global Technology Operations LLC Method and system for root cause analysis and quality monitoring of system-level faults
DE102012015525A1 (de) * 2012-08-04 2014-02-06 Audi Ag Kraftwagen mit robuster Niedervolt-Spannungsversorgung
US8972099B2 (en) 2013-02-05 2015-03-03 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for on-board/off-board fault detection
US9108524B2 (en) 2013-10-22 2015-08-18 GM Global Technology Operations LLC Battery SOC estimation with automatic correction
US9506445B2 (en) 2014-01-30 2016-11-29 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus to evaluate a starter motor for an internal combustion engine
US9229704B2 (en) * 2014-04-01 2016-01-05 Ford Global Technologies, Llc Smart vehicle reflash with battery state of charge (SOC) estimator
US9816474B2 (en) * 2015-10-20 2017-11-14 Ford Global Technologies, Llc State of charge based engine start-stop control

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