CN109001585A - 用于诊断电池连接状态的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于诊断电池连接状态的系统，包括：DC‑DC转换器，其转换并输出输入电压的电平；电池，其连接到DC‑DC转换器的输出端子；以及控制器，其生成用于补偿电池的电压命令或电流命令与电池的检测电压或检测电流之间的误差的控制值，通过应用控制值来控制DC‑DC转换器的输出，并且基于电池的检测电压或检测电流与电池的电压命令或电流命令之间的误差的变化来诊断DC‑DC转换器与电池之间的连接状态。

Description

用于诊断电池连接状态的系统和方法
技术领域
本公开涉及用于诊断电池连接状态的系统和方法，并且更具体地涉及用于基于电池的电压或电流与电池的电压命令或电流命令之间的误差的变化来准确诊断DC-DC转换器和电池之间的电池连接状态。
背景技术
在使用高电压电池的能量的环保型车辆中，通过将高电压转换为低电压的低电压DC-DC转换器(LDC)向电场负载和辅助(也称为“低电压”)电池供应功率。辅助电池通过当LDC未操作时或当车辆的电场负载暂时使用大量能量时向电场负载供应存储的能量而用作辅助电源。例如，LDC和辅助电池通过诸如电缆和汇流条等连接介质而相互连接。
在LDC和辅助电池之间电连接的连接介质具有其自身的电阻，并且通过螺栓等在相应单项之间的紧固而自身生成电阻。
传统上，为了诊断LDC与辅助电池之间的连接状态，LDC的输出电压波动，以比较辅助电池的端子之间的电压差来诊断连接状态。然而，在这种情况下，因为辅助电池的端子之间的电压差可以响应于LDC和辅助电池之间的电阻的变化而改变(例如，连接端子中的温度和劣化状态的变化)，因此难以准确地诊断连接状态。
因此，由于需要各种参数以通过电压波动方法来诊断电缆连接状态，所以诊断范围可以是有限的且不准确。
作为相关技术描述的内容仅被提供用于帮助理解本公开的背景，并且不应被认为是对应于本领域技术人员已知的相关技术。
发明内容
本公开的目的在于提供一种系统和方法，以用于基于电池的电压或电流与电池的电压命令或电流命令之间的误差的变化来准确地诊断DC-DC转换器和电池之间的电池连接状态。
根据本公开的示例性实施例，提供了一种用于诊断电池连接状态的系统，包括：DC-DC转换器，其被配置为转换并输出输入电压的电平；电池，其被配置为连接到DC-DC转换器的输出端子；以及控制器，其被配置为生成用于补偿电池的电压命令或电流命令与电池的检测电压或检测电流之间的误差的控制值，通过应用控制值来控制DC-DC转换器的输出，并且基于电池的检测电压或检测电流与电池的电压命令或电流命令之间的误差的变化来诊断DC-DC转换器和电池之间的连接状态。
控制器可包括：电池管理器，其被配置为监测电池的检测电压或检测电流；以及DC-DC转换控制器，其被配置为从电池管理器接收检测电压或检测电流，生成用于补偿电池的电压命令或电流命令与电池的检测电压或检测电流之间的误差的控制值，通过应用控制值来控制DC-DC转换器的输出，并且基于电池的检测电压或检测电流与电池的电压命令或电流命令之间的误差的变化来诊断DC-DC转换器和电池之间的连接状态。
DC-DC转换控制器可包括：第一误差补偿控制器，其被配置为生成用于补偿电池的电压命令或电流命令与电池的检测电压或检测电流之间的误差的控制值；以及第二误差补偿控制器，其被配置为控制DC-DC转换器的操作，以补偿通过对从第一误差补偿控制器生成的控制值与DC-DC转换器的电压命令求和获得的求和值与DC-DC转换器的输出电压检测值之间的误差。
第二误差补偿控制器可生成控制DC-DC转换器的操作的脉冲宽度调制信号，以补偿DC-DC转换器的电压命令补偿值与DC-DC转换器的输出电压检测值之间的误差。
根据本公开的另一个示例性实施例，提供了一种用于诊断电池连接状态的方法，用于诊断转换和输出输入电压的电平的DC-DC转换器和DC-DC转换器的输出端子之间的连接状态，所述方法包括：由控制器生成用于补偿电池的电压命令或电流命令与电池的检测电压或检测电流之间的误差的控制值；由控制器通过应用控制值来控制DC-DC转换器的输出；以及通过控制器基于电池的检测电压或检测电流与电池的电压命令或电流命令之间的误差的变化来诊断DC-DC转换器与电池之间的连接状态。
控制器可包括：电池管理器，其被配置为监测电池的检测电压或检测电流；以及DC-DC转换控制器，其被配置为从电池管理器接收检测电压或检测电流，生成用于补偿电池的电压命令或电流命令与电池的检测电压或检测电流之间的误差的控制值，通过应用控制值来控制DC-DC转换器的输出，并且基于电池的检测电压或检测电流与电池的电压命令或电流命令之间的误差的变化来诊断DC-DC转换器和电池之间的连接状态。
在控制输出时，可控制DC-DC转换器的操作以补偿通过对DC-DC转换器的控制值和电压命令求和而获得的求和值和DC-DC转换器的输出电压检测值之间的误差。
在控制输出时，可生成控制DC-DC转换器的操作的脉冲宽度调制信号，以补偿DC-DC转换器的电压命令补偿值与DC-DC转换器的输出电压检测值之间的误差。
一种包含由处理器执行的程序指令的非暂时性计算机可读介质可包括：程序指令，其生成用于补偿电池的电压命令或电流命令与电池的检测电压或检测电流之间的误差的控制值；程序指令，其通过应用控制值来控制DC-DC转换器的输出；以及程序指令，其基于电池的检测电压或检测电流与电池的电压命令或电流命令之间的误差的变化来诊断DC-DC转换器与电池之间的连接状态。
附图说明
图1是示出根据本公开的实施例用于诊断电池连接状态的系统的方框图。
图2是示出根据本公开的实施例的用于诊断电池连接状态的系统的控制器中包括的DC-DC转换控制器的示例的方框图。
图3是用于说明根据本公开的实施例使用诊断电池连接状态的系统来诊断DC-DC转换器与电池之间的电池连接状态的技术的图示。
图4是示出根据本公开的实施例的用于诊断电池连接状态的方法的流程图。
具体实施方式
应当理解的是，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它相似术语一般包括机动车辆，诸如包括运动型多用途车辆(SUV)的乘用车、公共汽车、卡车、各种商业车辆、包括各种船只和船舶的水上车辆、飞行器，等等，并包括混合动力车辆、电动车辆、插入式混合动力电动车辆、氢动力车辆，以及其它代用燃料车辆(例如得自除石油之外的资源的燃料)。如本文所参考，混合动力车辆为具有两种或更多种能源的车辆，例如兼具汽油动力和电动力的车辆。
本文所用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并非旨在限制本发明。如本文所使用，除非上下文另有明确说明，单数形式“一只”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式。应当进一步理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包含”时，其指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元素和/或部件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、部件和/或其集合的存在或附加。如本文所用，术语“和/或”包括关联的列出项目中的一个或多个中的任何一个和全部组合。在整个说明书中，除非明确地进行相反的描述，否则词语“包括”以及诸如“包括有”或“包含”的变型将被理解为暗示包含陈述的元素，但不排除任何其他元素。另外，在说明书中描述的术语“单元”、“-器”、“-或”和“模块”意味着用于处理至少一个功能和操作的单元，并且可以由硬件组件或软件组件及其组合来实现。
进一步地，本公开的控制逻辑可被具体化为计算机可读介质上的非暂时性计算机可读媒介，其中计算机可读介质包含通过处理器、控制器等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的示例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROMs、磁带、软盘、闪盘驱动器、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读介质还可分布在网络耦合的计算机系统中，以便以分布式方式存储并执行计算机可读介质，例如，通过远程信息处理服务器或控制器局域网(CAN)。
在下文中，将参考附图详细描述根据本公开的各种实施例的用于诊断电池连接状态的系统和方法。具体地，在下面的描述中，将作为本公开的示例描述用于诊断车辆中的DC-DC转换器和电池之间的电池连接状态的系统和方法。
图1是示出根据本公开的实施例的用于诊断电池连接状态的系统的方框图。
参考图1，用于诊断电池连接状态的系统10包括DC-DC转换器12、辅助电池15和控制器16。
DC-DC转换器12转换并输出输入电压。
例如，DC-DC转换器12可以被提供在主电池11(也被称为“高电压电池”)和接线盒13之间，以转换从主电池11输入的DC电压的电平，并通过接线盒13将转换的DC电压提供到电场负载14和辅助电池15。
特别地，接线盒13形成DC-DC转换器12与被供应有DC-DC转换器12的输出功率的各种元件之间的电连接。DC-DC转换器12的输出端子可以通过接线盒13电连接到电场负载14、辅助电池15等。
例如，电场负载14可以是热线、无线电广播设备、黑盒和/或外部安装的部件。可以通过从DC-DC转换器12或辅助电池15被供应电源电压来操作电场负载14。例如，如果DC-DC转换器12未被操作，则可以通过从辅助电池15被供应电源电压来操作电场负载14。
辅助电池15被布置为提供用于操作在低电压下操作的电场负载14的功率。辅助电池15连接到接线盒并且可以利用从DC-DC转换器12供应的DC功率来充电。
如图1所示，DC-DC转换器12和辅助电池15可以通过接线盒13通过诸如电缆的连接介质连接到彼此。然而，如果电缆的紧固状态不良，即断开，则可不对辅助电池15充电。
在这种状态下，如果DC-DC转换器12发生故障，则电场负载14仅利用存储在辅助电池15中的能量来操作，使得辅助电池15可过度放电。作为结果，可发生严重的安全问题，诸如车辆的电源的关闭。
另外，在DC-DC转换器12与辅助电池15之间连接的电缆具有其自身的电阻。由于电缆自身的电阻，从DC-DC转换器12输出的电压在部分损失的同时被传输到辅助电池15，使得辅助电池的电压或电流可不会达到预定的电压命令或电流命令。
考虑到这些问题，本公开提供一种通过使用控制器16来更高效地诊断DC-DC转换器12和辅助电池15之间的电池连接状态的技术。
控制器16控制DC-DC转换器12，以跟随任意设置的辅助电池15的电压命令VB*或电流命令IB*。控制器16基于控制结果，即，基于用于控制的辅助电池15的检测电压VB或检测电流IB以及电池15的电压命令VB*或电流命令IB*来确定电池连接状态。
具体地，控制器16可以生成用于补偿辅助电池15的电压命令VB*或电流命令IB*与辅助电池15的检测电压VB或检测电流IB之间的误差的控制值。控制值是稍后应用到DC-DC转换器12的电压命令的值。
接下来，控制器16可以通过应用生成的控制值来生成DC-DC转换器12的电压命令，并且控制DC-DC转换器12以输出与反映所应用的控制值的电压命令对应的电压。
接下来，控制器16可基于辅助电池15的电压命令VB*或电流命令IB*与辅助电池15的检测电压VB或检测电流IB之间的误差的变化来诊断DC-DC转换器12与辅助电池15之间的连接状态。
例如，如图1，控制器16可以包括电池管理器161和DC-DC转换控制器162。
电池管理单元161可以从辅助电池15接收并监测辅助电池15的检测电压VB或检测电流IB。具体地，电池管理单元161可以接收并存储包括辅助电池15的检测电压VB或检测电流IB的各种电池状态信息。例如，电池状态信息是指包括电池的充电量、温度等的各种状态信息。
如上所述，DC-DC转换控制器162可以执行基于辅助电池15的检测电压VB或检测电流IB以及辅助电池15的电压命令VB*或电流命令IB*生成控制值的处理；通过应用控制值来生成DC-DC转换控制器162的电压命令的过程；控制DC-DC转换控制器162跟随反映控制值的电压命令的过程；以及基于辅助电池15的检测电压VB或检测电流IB与辅助电池15的电压命令VB*或电流命令IB*之间的误差诊断电池连接状态的过程。
图2是示出根据本公开的实施例的用于诊断电池连接状态的系统的控制器中包括的DC-DC转换控制器的示例的方框图。
参考图2，DC-DC转换控制器162可以包括第一误差补偿控制器1621、确定器1622、限制器1623和第二误差补偿控制器1624。
具体地，第一误差补偿控制器1621可以生成用于补偿辅助电池15的电压命令VB*或电流命令IB*与辅助电池15的检测电压VB或检测电流IB之间的误差的控制值15。
例如，第一误差补偿控制器1621可以被实现为比例积分(PI)控制器。第一误差补偿控制器1621可以接收辅助电池15的电压命令VB*或电流命令IB*与辅助电池15的检测电压VB或检测电流IB之间的误差，并且输出控制值，所述控制值能够通过将PI控制应用于误差来减小所述误差。
确定器1622可以基于用于补偿被输入到第一误差补偿控制器1621的辅助电池15的电压命令VB*或电流命令IB*与辅助电池15的检测电压VB或检测电流IB之间的误差的控制值来诊断DC-DC转换器12与辅助电池15之间的连接状态。
具体地，确定器1622可以选择性地被提供在第一误差补偿控制器1621的前侧或后侧，以执行应用辅助电池15的电压命令VB*或电流命令IB*的控制，并且然后可以基于辅助电池15的电压命令VB*或电流命令IB*与辅助电池15的检测电压VB或检测电流IB之间的误差的变化来确定辅助电池15的连接状态。例如，如果被输入到第一误差补偿控制器1621的辅助电池15的电压命令VB*或电流命令IB*与辅助电池15的检测电压VB或检测电流IB之间的误差值基本为0，或者从第一误差补偿控制器1621输出的控制值基本为0，则可以诊断DC-DC转换器12与辅助电池15之间的连接状态良好。另一方面，如果被输入到第一误差补偿控制器1621的辅助电池15的电压命令VB*或电流命令IB*与辅助电池15的检测电压VB或检测电流IB之间的误差值未被改变或者从第一误差补偿控制器1621输出的控制值大于先前的控制值，则可以诊断DC-DC转换器12与辅助电池15之间的连接状态不良。
可选择性地提供限制器1623以将从第一误差补偿控制器1621生成的辅助电池15的控制值限制为上升到无穷大。
DC-DC转换控制器162可以生成通过对从第一误差补偿控制器1621生成的控制值和DC-DC转换器12的电压命令VL*(即，DC-DC转换器12的电压命令补偿值)求和获得的求和值。
第二误差补偿控制器1624可以控制DC-DC转换器12的操作，以补偿通过对从第一误差补偿控制器1621生成的控制值和DC-DC转换器12的电压命令VL*求和而获得的求和值与DC-DC转换器12的输出电压检测值VL之间的误差。
第二误差补偿控制器1624可以生成用于操作DC-DC转换器12的脉冲宽度调制(PWM)信号，使得DC-DC转换器12的输出电压检测值VL跟随电压命令补偿值。
图3是用于说明根据本公开的实施例使用诊断电池连接状态的系统来诊断DC-DC转换器与电池之间的电池连接状态的技术的图示。
如图3所示，根据本公开的实施例的用于诊断电池连接状态的系统10可以设置辅助电池15的检测电压VB或检测电流IB以及辅助电池15的电压命令VB*或电流命令IB*，并且如果在执行控制的过程中误差未被校正而被保持，则确定辅助电池15的连接状态不良。
首先，将描述其中基于从电池管理单元161输入的辅助电池15的检测电压VB和电压命令VL*执行诊断的情况。当设置具有大于辅助电池15的检测电压VB的值的辅助电池15的电压命令VB*时，如果辅助电池15与DC-DC转换器12之间的电连接状态良好，则辅助电池15的电压命令VB*和辅助电池15的检测电压VB之间的误差可以逐渐减小到几乎为零。相反，如果辅助电池15与DC-DC转换器12之间的电连接状态不良，则初始误差可保持不变或者误差的减少可不明显。特别是，由于继续维持误差，DC-DC转换器12的输出电压继续升高以用于误差补偿，但是辅助电池15的检测电流不变。
接下来，将通过示例的方式描述其中基于从电池管理单元161输入的辅助电池15的检测电流IB执行诊断的情况。当设置具有大于辅助电池15的检测电流的辅助电池15的电流命令VB*时，如果辅助电池15和DC-DC转换器12之间的电连接状态良好，则辅助电池15的电流命令IB*与辅助电池15的检测电流IB之间的误差可逐渐减小到几乎为零。相反，如果辅助电池15与DC-DC转换器12之间的电连接状态不良，则初始误差可保持不变或者误差的减少可不明显。特别地，由于继续维持误差，DC-DC转换器12的输出电压继续升高以用于误差补偿，但是辅助电池15的检测电压不变。
图4是示出根据本公开的实施例的用于诊断电池连接状态的方法的流程图。
根据本公开的实施例的用于诊断电池连接状态的方法由根据本公开的实施例的用于诊断电池连接状态的系统10的控制器16执行，这参考图1到图3进行了详细的描述。因此，将根据其流程参考图4简要描述诊断电池连接状态的方法，并且具体操作及其示例将由以上描述取代。
参考图4，首先，控制器16可以生成用于补偿辅助电池15的电压命令VB*或电流命令IB*与辅助电池15的检测电压VB或检测电流IB之间的误差的控制值(S10)。
其后，控制器16控制DC-DC转换器12的操作，以补偿求和值与DC-DC转换器12的输出电压检测值VL之间的误差，所述求和值通过对用于补偿辅助设备15的电压命令VB*或电流命令IB*与辅助电池15的检测电压VB或检测电流IB之间的误差的控制值以及DC-DC转换器12的电压命令VL*求和而获得。
接下来，控制器16可基于用于补偿辅助电池15的电压命令VB*或电流命令IB*与辅助电池15的检测电压VB或检测电流IB之间的误差的控制值来生成DC-DC转换器12与辅助电池15之间的连接状态。
如上所述，根据本公开的实施例，在不增加用于诊断连接状态的单独电路的情况下，通过基于电池的电压或电流与电池的电压命令或电池命令之间的误差的变化来诊断DC-DC转换器和电池之间的连接状态，能够进一步提高诊断的准确性。
特别地，当用于诊断电池连接状态的系统和方法应用于车辆时，通过准确地诊断DC-DC转换器和电池之间的连接状态，能够提高车辆的行驶安全性。
虽然已经关于具体示例性实施例示出和描述了本公开，但是对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离如随附权利要求定义的本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行各种修改和改变。

Claims (9)

1.一种用于诊断电池连接状态的系统，包括：
DC-DC转换器，其被配置为转换并输出输入电压的电平；
电池，其被配置为连接到所述DC-DC转换器的输出端子；以及
控制器，其被配置为生成用于补偿所述电池的电压命令或电流命令与所述电池的检测电压或检测电流之间的误差的控制值，通过应用所述控制值来控制所述DC-DC转换器的输出，并且基于所述电池的所述检测电压或所述检测电流与所述电池的所述电压命令或所述电流命令之间的误差的变化来诊断所述DC-DC转换器和所述电池之间的连接状态。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器包括：
电池管理器，其被配置为监测所述电池的所述检测电压或所述检测电流；以及
DC-DC转换控制器，其被配置为从所述电池管理器接收所述检测电压或所述检测电流，生成用于补偿所述电池的所述电压命令或所述电流命令与所述电池的所述检测电压或所述检测电流之间的误差的控制值，通过应用所述控制值来控制所述DC-DC转换器的输出，并且基于所述电池的所述检测电压或所述检测电流与所述电池的所述电压命令或所述电流命令之间的误差的变化来诊断所述DC-DC转换器和所述电池之间的连接状态。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述DC-DC转换控制器包括：
第一误差补偿控制器，其被配置为生成用于补偿所述电池的所述电压命令或所述电流命令与所述电池的所述检测电压或所述检测电流之间的误差的控制值；以及
第二误差补偿控制器，其被配置为控制所述DC-DC转换器的操作，以补偿通过对从所述第一误差补偿控制器生成的所述控制值与所述DC-DC转换器的所述电压命令求和获得的求和值与所述DC-DC转换器的输出电压检测值之间的误差。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述第二误差补偿控制器生成控制所述DC-DC转换器的所述操作的脉冲宽度调制信号，以补偿所述DC-DC转换器的电压命令补偿值与所述DC-DC转换器的所述输出电压检测值之间的误差。
5.一种用于诊断电池连接状态的方法，用于诊断转换和输出输入电压的电平的DC-DC转换器和所述DC-DC转换器的输出端子之间的连接状态，所述方法包括：
由控制器生成用于补偿电池的电压命令或电流命令与所述电池的检测电压或检测电流之间的误差的控制值；
由所述控制器通过应用所述控制值来控制所述DC-DC转换器的输出；以及
由所述控制器基于所述电池的所述检测电压或所述检测电流与所述电池的所述电压命令或所述电流命令之间的误差的变化来诊断所述DC-DC转换器与所述电池之间的连接状态。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述控制器包括：
电池管理器，其被配置为监测所述电池的所述检测电压或所述检测电流；以及
DC-DC转换控制器，其被配置为从所述电池管理器接收所述检测电压或所述检测电流，生成用于补偿所述电池的所述电压命令或所述电流命令与所述电池的所述检测电压或所述检测电流之间的误差的控制值，通过应用所述控制值来控制所述DC-DC转换器的输出，并且基于所述电池的所述检测电压或所述检测电流与所述电池的所述电压命令或所述电流命令之间的误差的变化来诊断所述DC-DC转换器和所述电池之间的连接状态。
7.根据权利要求5所述的方法，其中在所述控制所述输出时，控制所述DC-DC转换器的操作以补偿通过对所述DC-DC转换器的所述控制值和所述电压命令求和而获得的求和值和所述DC-DC转换器的输出电压检测值之间的误差。
8.根据权利要求7所述的方法，其中在所述控制所述输出时，生成控制所述DC-DC转换器的所述操作的脉冲宽度调制信号，以补偿所述DC-DC转换器的电压命令补偿值与所述DC-DC转换器的所述输出电压检测值之间的误差。
9.一种包含由处理器执行的程序指令的非暂时性计算机可读介质，所述计算机可读介质包括：
生成用于补偿电池的电压命令或电流命令与所述电池的检测电压或检测电流之间的误差的控制值的程序指令；
通过应用所述控制值来控制DC-DC转换器的输出的程序指令；以及
基于所述电池的所述检测电压或所述检测电流与所述电池的所述电压命令或所述电流命令之间的误差的变化来诊断所述DC-DC转换器与所述电池之间的连接状态的程序指令。
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