CN111373275B - 用于指示电池的健康状态的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于确定车辆中的电池的健康状态的方法和装置，包括确定(201)电池的电荷状态；确定(202)电池温度和起动温度；当电池在车辆的内燃机的起动期间放电时，从电池获得(204)起动信号；基于所确定的电池温度和所确定的起动温度来确定(205)一个或多个起动类型类别；从起动信号确定(206)电池参数；从电池参数，车辆标识符和在当前状态之前的历史状态中确定的历史电池参数来确定(207)电池的健康状态；输出(206)健康状态；其中，从起动信号确定电池参数包括：基于起动信号和窗口函数获得中间起动信号；以及从滤波后的起动信号确定电池参数。以这种方式，可从车辆中的电池的健康状态获得可靠的指示。

Description

用于指示电池的健康状态的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于指示车辆中的电池的健康状态的方法和设备。通常，电池应用在车辆中以起动内燃机。
背景技术
电池技术包括化学、材料、机械和电学科学的组合。这些技术的聚集产生了被称为电池的小型电能产生设备。在汽车行业中，铅酸电池用于起动应用中。
铅酸电池的健康状态SOH随着年限的增长而降低，这表明电池性能下降。铅酸电池的性能以容量和峰值功率输送表示。
电池的有效性能以及因此电池的SOH逐渐降低，直到本身出现起动故障为止。电池可具有由潜在的故障机制的组合引起的不同的故障模式。电池是封闭的系统，并且在没有使用侵入式方法的情况下不能观察到正在进行的故障机制，即，为了真实地揭示电池的SOH，必须打开外壳，从而能够检查将破坏电池的内部构件。大多数故障是由不同故障机制的组合引起的。使用非侵入式SOH估计器将所有进行的故障机制集中在一起，但是能够在不破坏电池的情况下估计SOH。传统上，非侵入式SOH估计器基于电池的有效容量和内部电阻。
从US 20130046435已知用于指示电池的健康状态的方法和装置。用于内燃机的启动系统包括启动电机和电池。用于评估启动系统的方法包括：当起动事件期间的最小启动系统电压大于相对于发动机加速度参数确定的阈值最小启动系统电压时，检测与启动电机相关联的故障；以及当发动机加速度参数小于发动机加速度参数的最小阈值时，检测与电池相关联的故障。
已知设备和方法的缺点是电池状态的指示不可靠。
因此，需要提供一种更有效的方法和装置来估计电池的健康状态。
US 6118252A涉及一种用于确定机动车辆的启动器电池的启动容量的方法，对于该启动器电池，将内燃机启动期间电压浪涌的平均值确定为电池和发动机温度的平均值的函数，与将所确定的电压浪涌记录为相应的电池和发动机温度的函数的特征线场的电压浪涌值相比较，确定实际确定的电压浪涌与存储在特征线场中的电压浪涌的偏差，并将其与预先分配的值进行比较，并且一旦超过预先分配的值就触发指示器或警报。
US 2015/361941A1公开了一种采用启动系统的内燃机。用于评估启动系统的方法包括确定发动机起动期间启动系统的启动器与电池之间的起动阻力比。基于启动系统的工作温度对起动阻力比进行归一化，并且基于归一化的起动阻力比对启动系统进行评估。
WO 2009/158224A2公开了一种用于确定电池的健康状态的方法。测量发动机起动阶段的初始期间第一电压降处的初始电池电压。检测发动机起动阶段的剩余期间的电池电压。确定发动机起动阶段的剩余期间的最低电池电压。确定最低电池电压与发动机起动阶段初始时的初始电池电压之间的电压差是否小于电压阈值。响应于电压差小于电压阈值来识别低电池健康状态。
WO 2009/158225A2公开了一种用于确定发动机起动阶段期间车辆中的电池的健康状态的方法。启动发动机起动阶段。记录特征数据，包括发动机起动阶段期间的电池电压数据和发动机起动速度数据。将特征数据提供给预处理单元。预处理单元对特征数据进行归一化，以便在分类器内进行处理。将归一化的数据输入分类器，用于确定车辆电池的健康状态。分类器具有经训练的健康状态判定边界，其由多个试验产生，试验中利用已知类收集预定的表征数据。基于经训练的健康状态判定边界对电池健康状态进行分类。
WO 2014/098837A1公开了用于确定发电机电池组的健康状态及其向发电机启动器电机提供启动能量的能力的系统和方法，其方法是在从电池向启动器提供电能期间捕获电池的端子上的电压分布，并将捕获的电压分布与参考电压分布进行比较，以确定捕获的电压分布与参考电压分布之间的差值是否超过可接受的量。
US 6472875B1公开了一种用于检测汽车电池缺陷的方法，包括分析电池端子两端的放电电压的时间依赖性。该方法具有以下步骤：在起动汽车的发动机的阶段期间，针对至少两个连续的顶死中心点，测量电池的放电电压的至少两个连续值，取所测量的电压值的差，并由此推断电池是有电还是有缺陷。该方法内置到汽车上携带的电子计算机中。
US 6727708B1公开了一种电池监测系统。该系统包括用于获取表示第一时间段的值的装置，在该第一时间段期间电池将输送足够量的功率。该系统还包括用于测量第二时间段期间包括电池电压和电池温度的一组参数的装置。该系统还包括用于预测电池在比第一时间段短的第三时间段期间是否将输送足够量的功率的装置。如果用于预测的装置确定电池在第三时间段期间将输送足够量的功率，则提供输出信号。还公开了一种用于确定用于车辆的电池是否将在足够长的时间内输送足够量的功率的系统。
发明内容
根据第一方面，本发明提供了一种用于确定车辆中的电池的健康状态的方法，该方法包括以下步骤：
a)确定电池的电荷状态；
b)确定电池温度；
c)基于发动机冷却液温度、环境温度、设备温度和自上次断电以来经过的时间来确定起动温度；
d)当电池在车辆的内燃机的起动期间放电时，从电池获得包括多个样本的起动信号；
e)基于所确定的电池温度和所确定的起动温度来确定一个或多个起动类型类别；
f)从与所确定的一个或多个起动类别相对应的起动信号确定电池参数；
g)从当前状态下与起动类型类别相对应的电池参数、车辆标识符和与在当前状态之前的历史状态下确定的一个或多个起动类型类别相对应的历史电池参数，确定用于至少一个或多个起动类型类别的电池的健康状态；输出健康状态；
其中，从起动信号确定电池参数包括：基于起动信号和窗口函数获得中间起动信号；对中间信号进行滤波并从滤波后的起动信号确定电池参数。
根据本发明，提供了一种如上限定的用于确定健康状态的方法，其中，可应用该方法对起动信号进行非侵入式测量。例如，自2002年以来在所有欧洲车辆中实施的标准化连接可在多个时刻和在起动期间提供车辆电池的起动信号。起动信号可以是经由标准化连接获得的数字信号。例如，来自车载诊断设备OBD。
电池的电荷状态可用于根据所获得的电荷状态来决定是继续还是停止本发明的方法，因为确定放电或部分放电的电池的健康状态没有意义。电池温度可以是基于经由直接在起动事件之后的标准化连接由发动机管理系统所提供的温度。例如，发动机冷却液温度、环境温度、设备温度；内燃机的上次运行的持续时间和自上次运行起所经过的时间。
起动温度可基于发动机冷却液温度、环境温度、设备温度和自上次断电以来经过的时间。
发明人已认识到电池的电压值、车辆发动机的温度和电池之间的高度相关性。可基于所确定的电池温度和起动温度来区分不同的起动类型类别。通过区分不同的起动类型类别，可进一步改善对电池状态的估计。已证明从与起动类型类别相对应的起动信号和车辆标识符确定的电池参数是电池的可靠状态参数，并且能够可靠地确定电池的健康状态。根据本发明，通过起动信号上的窗口函数来获得中间起动信号。窗口函数可以是基于起动信号的最小值、最大值和确定的唯一端点。可基于起动信号的局部最大值来获得该唯一端点。发明人已认识到，该窗口函数的应用提供了与汽车的用户无关的一致的中间起动信号，从而可获得更精确的电池状态参数。可显示所确定的健康状态或者可生成警告信号。
根据实施方式，电池的历史状态是电池的初始状态。初始状态可以是直接安装在车辆中的新的或新鲜电池的状态。
根据实施方式，确定健康状态的步骤包括针对由车辆标识符识别的某一车辆的所确定的起动类型类别，对初始状态和当前状态下的电池参数执行归一化域方法。归一化域方法用于基于电池参数的组合来确定指示电池的健康状态的区域或者指示电池的不良状态的区域。发明人已认识到，该方法利用了电池参数之间的相互依赖性。
根据另一实施方式，确定初始状态下的起动类型类别的电池参数包括：
-测量在多个连续起动周期中的每个之后测量的电池参数；
-基于所测量的电池参数的平均值来确定电池参数。通过在初始状态下重复这些步骤，可获得与初始状态下的一组起动类型类别相对应的电池参数。
在归一化域方法中，可通过使用当前状态下的电池参数与参考状态下的电池参数的商，以及通过从电池参数集中选择两个电池参数并且在由所选择的电池参数限定的参数域中定义一条线来获得归一化值。电池参数可以是初始电压IV、最低电压值LVV和平均起动电压MCV。已证明这些参数对于估计电池的健康状态是最有希望的。
根据又一不同的实施方式，确定健康状态的步骤包括：
-确定起动类型类别中的多个历史状态的历史电池参数的移动窗口平均值；
-基于在当前状态下确定的电池参数和所确定的起动类型类别中的历史电池参数的移动窗口平均值来确定标定的电池参数；
-从标定的电池参数确定当前状态下的健康状态。
该方法提供了用于确定电池的健康状态的简单方法。移动平均值可从起动类型类别中的当前状态的某个时段内确定，例如在预定时段(例如，10个历史状态)之前的电池状态的20个历史状态。电池参数可以是最低电压值和平均起动电压。
根据另一实施方式，确定电池的电荷状态包括：
-在内燃机的静止周期之后，确定电池的静止电压；
-确定静止电压的参考值；
-在内燃机的运行周期之后，测量当前状态下的电池的静止电压；
-基于参考静止电压值、测量的静止值和运行周期来确定电池的电荷状态；
根据电池的电荷状态，决定继续或停止确定电池的健康状态。以这种方式，可在车辆的运行周期之后的电池的静止周期之后确定电荷状态。当电池的电荷状态不够时，例如当在车辆的短操作或短行程之后电池没有完全充电时，该步骤防止执行该方法的进一步步骤。
根据另一实施方式，电池温度是基于发动机冷却液温度、环境温度、设备温度；内燃机的上次运行的持续时间和自上次运行起经过的时间。以这种方式，可获得对电池温度的更可靠的估计。
根据不同的实施方式，基于起动信号和窗口函数获得中间起动信号包括：确定起动信号的最小值；确定在起动信号的第一样本与所确定的起动信号的最小值之间的起动信号的最大值；确定起动信号的端点，该端点对应于与等于预定系数乘以所确定的最大值的值相对应的样本数，并且该样本数大于与所确定的最小值相对应的样本数；其中，窗口函数设置为使样本在所确定的最大值和所确定的起动信号的端点之间通过，并获得中间起动信号。该系数可通过实验确定。实际值为0.9。应用所确定的起动信号的终点和应用该窗口函数的优点在于，获得了独立于汽车用户的一致的中间起动信号。
根据实施方式，中间信号的滤波包括：将中间起动信号分割成第一部分和第二部分，第一部分包括在最大值和最小值之间的范围内的样本，第二部分包括在最小值和端点之间的范围内的样本；分别通过第一数字滤波器和第二数字滤波器对第一部分和第二部分进行滤波；以及通过级联滤波后的第一部分和第二部分来获得滤波后的起动信号。通过分割中间起动信号，可在第一部分和第二部分上应用不同的数字滤波器，可根据第一部分和第二部分的特性以及滤波后的起动信号来单独优化不同的数字滤波器。
根据又一实施方式，第一数字滤波器和第二数字滤波器分别包括Saviki-Golay滤波器，其中，可根据相应的第一部分和第二部分的特性来不同地选择相应滤波器的帧长度和多项式阶数。Saviky-Golay滤波器是本领域技术人员公知的数字滤波器。可根据第一部分和第二部分中的值的变化来不同地选择帧长度和多项式阶数。
根据第二方面，本发明提供了一种用于确定车辆中的电池的健康状态的设备，该设备包括存储设备、输入设备、包括显示器的输出设备、布置成与车辆的控制系统通信的通信设备、以及控制器，控制器设置为：
a)确定电池的电荷状态；
b)确定电池温度；
c)确定起动温度；
d)当电池在车辆的内燃机的起动期间放电时，从电池获得起动信号；
e)基于所确定的电池温度和起动温度来确定一个或多个起动类型类别；
f)从与一个或多个起动类型类别相对应的起动信号确定电池参数；
g)从所确定的与当前状态下的起动类型类别相对应的电池参数、车辆标识符和在当前状态之前的历史状态中所确定的一个或多个起动类型类别所对应的历史电池参数，确定用于至少一个或多个起动类型类别的电池的健康状态；以及
h)通过输出设备输出健康状态；
其中，从起动信号确定电池参数包括
基于起动信号和窗口函数获得中间起动信号；
对中间信号进行滤波，并从滤波后的起动信号确定电池参数。
根据第三方面，本发明提供了一种包括计算机程序代码装置的计算机程序产品，当计算机程序在计算机1-13上运行时，计算机程序代码装置适于执行如权利要求1至13中任一项所述的方法的所有步骤。
附图说明
下面将参照附图更详细地讨论本发明，在附图中：
图1示出了用于确定电池的健康状态的装置的实施方式；
图2示出了该方法的实施方式的流程图；
图3示出了用于确定起动信号的方法的实施方式的流程图；
图4示出了根据滤波后的起动信号确定电池参数的方法的实施方式的流程图；
图5示出了根据电池参数确定健康状态的方法的第一实施方式的流程图；
图6示出了二维归一化参数域的图形表示；
图7示出了用于根据电池参数确定健康状态的方法的第二实施方式的流程图；
图8示出了二维非标定的参数域的图形表示；以及
图9示出了起动信号的图形表示。
具体实施方式
图1是根据本发明的示例性实施方式的用于确定车辆1中的电池2的健康状态的、包括用户计算机的设备10或系统的内部结构的框图。车辆设置有包括起动单元的发动机3、电池2、发动机管理系统4和车辆通信设备5。车辆通信设备5可包括车载诊断设备OBD。OBD可经由蓝牙或Wi-Fi设备连接至设备10。设备10可以是个人计算机、智能电话，膝上型计算机或任何其它类型的基于微处理器的设备。
设备10可包括处理器11、输入设备12、存储设备13和用于连接至OBD 5的第一通信设备15，存储设备13可以是暂时性存储设备或永久性存储设备。第一通信设备15可包括调制解调器、网络接口卡、或能够向车辆通信设备5发送和接收信号的任何其它设备，例如蓝牙或Wi-Fi。输入设备12可以是键盘、鼠标，笔操作设备和提供来自用户的输入的任何其它输入设备。该设备还可包括第二通信设备16和输出设备14。第二通信设备16可包括调制解调器、网络接口卡或能够经由因特网17与服务器18通信的任何其它设备。输出设备14可以是监视器、扬声器，打印机或向用户提供有形输出的任何其它设备。暂时性存储设备可包括RAM、高速缓存和在处理数据时暂时保存数据的任何其它易失性存储介质。永久性存储设备可包括固态驱动器、硬盘驱动器、CD-ROM驱动器、磁带驱动器、可移动存储盘或任何其它非易失性数据存储介质。暂时性和永久性存储设备可存储在方法操作期间获得的所确定的参数和值中的一个或多个，这将在下文中描述。
图2示出了根据用于确定电池的健康状态的方法的实施方式的流程图。在步骤201中，确定电池的电荷状态。根据实施方式，电荷状态可通过获得在预定静止期之后的电池的开路电压OCV来确定，其中车辆是关闭且停泊的。静止期可以是例如30分钟。由此获得的值被证明是对OCV的更精确的估计。所获得的开路电压值在下文中称为静止值RV。RV对于电池-车辆组合是唯一的。从RV值可获得参考值。与参考值的偏差可指示电池的电荷状态不足。
可替代地，根据确定电池的电荷状态的实施方式可包括以下子步骤：
-测量电池在初始状态和当前状态下的固定时间间隔内的多个时刻的静止电压值；
-从初始状态和当前状态下的多个测量值中确定导数；
-基于初始状态下的测量值的导数和当前状态下的测量值的导数来确定静止电压导数偏差；
-其中，确定电荷状态是基于静止电压导数偏差。
根据实施方式，当所确定的电池的电荷状态很差并且不能获得电池的可靠的健康状态时，可中断确定健康状态的方法并且可在显示器14上输出消息。
在步骤202中，可获得电池温度。根据实施方式，电池温度是基于发动机冷却液温度、环境温度、设备温度，内燃机的最后运行的持续时间以及从上次断电以来经过的时间的组合。这些值可经由通信接口和/或OBD 5从发动机管理单元获得。
在步骤203中，可基于发动机冷却液温度、环境温度、设备温度和自上次断电以来经过的时间来确定起动温度。这些值也可经由通信接口和/或OBD 5从发动机管理单元获得。
在步骤204中，当电池在起动周期期间在内燃机中的起动单元的一个或多个旋转期间通过起动单元放电时，可获得起动信号并且起动信号可以是在起动周期期间通过对电池的电压采样获得的数字信号。起动周期例如是1秒。采样频率可以是例如200Hz。因此，根据该实施方式，起动信号包括200个样本。也可从通信设备和/或OBD获得起动信号。
在步骤205中，基于所确定的电池温度和所确定的起动温度来确定电池的一个或多个起动类型类别。使用起动类型类别的优点在于，发明人认识到，起动类型类别可限定特定于每个车辆、电池温度和起动温度的参考电池参数集。起动温度信号也可从通信设备或OBD获得。可基于所确定的电池温度和所确定的起动温度来选择起动类型类别。起动类型类别的数目可以是例如17。
在步骤206中，从对应于一个或多个起动类型类别的起动信号获得电池参数，例如最低电压值LVV和平均起动电压MCV。
根据实施方式，确定初始状态下的一个或多个起动类型类别的电池参数的步骤包括在多个连续的起动周期中的每个之后从起动信号确定电池参数；以及基于所测量的电池参数的平均值来确定所述电池参数。这些步骤可对所有的起动类型类别重复。
根据实施方式，从所获得的起动信号确定电池参数的步骤包括以下子步骤：从起动信号确定中间起动信号，从中间起动信号确定滤波后的起动信号，以及从滤波后的起动信号确定电池参数。
图3示出了从起动信号确定滤波后的起动信号的实施方式方法的流程图。在本说明书中，起动信号包括N个样本1…N。
用于从所述起动信号获得滤波后的起动信号的子步骤包括：
-确定(301)起动信号中的局部最小值(X，a)；其中，X表示起动信号中的样本数，以及a表示样本值；
-确定(302)起动信号中的局部最大值(Y，b)，其中，Y表示样本数并满足1≤Y≤X，以及b表示样本的值b；
-确定(303)唯一端点(Z，c)，其中，Z表示起动信号中的在X与N之间的样本数，该样本数对应于值c等于预定系数α乘以所确定的局部最大值的值b的样本数。在实施方式中，系数α是0.9，以及值c是0.9b。将该起动信号的唯一端点(Z，c)应用于窗口函数中，以获得中间起动信号。这个唯一端点(Z，c)的优点是它独立于汽车或发动机的用户；
-确定(304)到起动信号的端点Z的样本Y的中间起动信号。所得到的中间起动信号是应用在起动信号上的窗口函数的结果，其中，窗口函数将样本Y传送至Z。
然后通过以下步骤对中间起动信号进行滤波：
-将中间起动信号的Z-Y样本拆分(305)为样本Y至X的第一部分和样本X至Z的第二部分；
-通过第一数字滤波器对第一部分进行滤波(306)，以及通过第二数字滤波器对第二部分进行滤波(306)。在实施方式中，数字滤波器可以是Saviki-Golay滤波器，如本领域技术人员所熟知的，在相应的Saviki-Golay滤波器中，可根据中间起动信号的第一部分和第二部分中的值的变化来不同地选择帧长度和多项式阶数；
-通过级联滤波后的第一部分之后的滤波后的第二部分来确定(307)滤波后的起动信号。
图9示出了起动信号的图形表示。在图中，(X，a)表示起动信号90的局部最小值，(Y，b)表示起动信号的局部最大值，以及(Z，c)表示样本Z的值c，该样本数确定在起动信号中的X和N之间，使得值c等于0.9b。
图4示出了从滤波后的起动信号确定电池参数的方法的实施方式的流程图。确定电池参数的子步骤包括：
首先通过子步骤确定参数crankEnd：
-确定(401)滤波后的起动信号中的局部最小值和局部最大值。
-从局部最大值确定(402)具有最高样本数K的局部最大值(K，Max局部)。
-将crankEnd确定(403)为对应于滤波后的起动信号中的样本(S，d)的样本数S，其中，S在K和Z之间，并且d等于Max局部。
-确定所确定的局部最大值(i，maxi)中的至少一个或多个，其中，样本数i小于X。该数可以是例如3。
-从确定的一个或多个局部最大值maxi值的平均值确定(404)初始值IV。
-从滤波后的起动信号确定(405)最低谷电压LVV，作为最低局部最小值(L，Min局部)。
-以及通过对样本L至S的值sm求平均来确定(406)平均起动电压MCV，从而最低谷电压之间的样本数与样本数S之间的滤波后的信号的样本的值对应于crankEnd或
Figure BDA0002472575460000121
其中，M表示由S-L确定的样本数。
通过这种方式，可确定具有用户独立的起动端的滤波后的起动信号。
根据实施方式，电池的健康状态可基于历史或初始状态下的电池参数IV、LVV、MCV与所确定的滤波后的起动信号中的不同起动类型类别的当前状态下的参数IV、LVV和MCV的比较。所确定的这些电池参数值可存储在设备10的本地存储器13中的表或数据库中，或者存储在可由设备10通过因特网17访问的数据库服务器18中。
针对17个起动类型类别，电池参数IV、LVV和MCV的示例在表1中列出。
表1起动类型类别和电池参数的表
Figure BDA0002472575460000122
Figure BDA0002472575460000131
表1中的IV、MCV和LVV的值可在相应的起动类型类别中的起动事件之后存储和更新在数据库中。
图5示出了从电池参数确定健康状态的方法的第一实施方式的流程图。根据该实施方式，确定电池的健康状态的步骤包括以下子步骤：
-根据步骤200至204，针对至少一个或多个起动类型类别，确定(501)用于至少一个或多个起动类型类别的电池在初始状态下的电池参数。
-根据步骤200至204，针对至少一个或多个起动类型类别，确定(502)用于至少一个或多个起动类型类别的电池在当前状态下的电池参数。
-通过对所确定的起动类型类别中的归一化的电池参数应用归一化域方法，从所确定的初始状态下的电池参数IV、MCV、LVV与当前状态下的参数IV、MCV、LVV的比较来确定(503)电池的健康状态，其中，归一化的电池参数基于当前状态下的电池参数MCV、LVV和初始状态下的电池参数MCV、LVV。
Figure BDA0002472575460000132
-根据不等式确定(504)电池的健康状态
归一化和LVV x归一化的MCV＜C1 (2)
其中，C1是可通过实验确定的常数，并且其值可以是例如0.8。
当不等式为真时，电池的健康状态设置为不良。在本申请中，健康状态指示为不良指示电池故障的高变化。当不等式为假时，电池的健康状态设置为健康。在本申请中，健康状态指示为健康指示新的或新安装的电池。初始状态的电池参数可从本地存储器13或数据库服务器18获得。
在该方法的下一步骤(208)中，设备可输出所确定的健康状态。
图6示出了归一化的LVV和归一化的MCV的2D参数域的图形表示。图6示出了指示电池的健康状态与不良状态之间的分隔的分隔线601。包括在分隔线上方和右侧的点602的区域指示健康状态。包括在分隔线下方和左边的点603的区域指示不良状态。
图7示出了用于从电池参数确定健康状态的方法的第二实施方式的流程图。根据本实施方式，确定起动类型类别中的电池的健康状态的步骤包括以下子步骤：
-基于可经由因特网17从数据库服务器18检索的或与存储在本地存储器13中的历史状态或先前起动相对应的历史电池参数LVV和MCV，确定(701)当前状态的历史电池参数LVV和MCV的移动窗口平均值。在实施方式中，移动窗口平均值可基于30个存储的历史状态，根据公式在起动类型类别中的当前状态之前的从第一历史状态N＝-30到第二历史状态N＝-10的起动类型类别中，通过宽度跨越20个状态的移动窗口：
Figure BDA0002472575460000141
其中，t表示样本数t，T表示当前状态，以及W表示窗口的宽度。
-基于在当前状态下确定的电池参数和所确定的起动类型类别中的历史电池参数的移动窗口平均值来确定(702)标定的电池参数。
Figure BDA0002472575460000142
根据不等式从标定的LVV和标定的MCV确定(703)电池的健康状态：
标定的LVV＜C2和标定的MCV＜C3
其中，C2和C3分别表示可通过实验确定的常数，并且常数C2和C3两者可以是例如0.75。
当两个不等式为真时，电池的健康状态为不良。
图8示出了用于未标定的MCV和未标定的LVV的2D参数域的图形表示。图8示出了指示电池的健康状态区域的椭圆体801。在域的左下角中的MCV和LVV的组合值(例如点803)对应于电池的不良健康状态。图8中的点802对应于仍然健康的状态。
在步骤(208)中，设备可将所确定的电池的健康状态输出为不良，指示电池故障的高变化。
本发明可描述为用于确定车辆中电池的健康状态的方法和装置，包括确定(201)电池的电荷状态；确定(202)电池温度，基于发动机冷却液温度、环境温度、设备温度和自上次断电以来经过的时间确定起动温度；当电池在车辆的内燃机的起动期间放电时，从电池获得(204)起动信号；基于所确定的电池温度和所确定的起动温度来确定(205)一个或多个起动类型类别；从起动信号确定(206)电池参数；从电池参数、车辆标识符和在当前状态之前的历史状态中确定的历史电池参数来确定(207)电池的健康状态；以及输出(206)健康状态，其中，从起动信号确定所述电池参数包括对起动信号应用窗口函数以获得中间起动信号，对中间起动信号进行滤波并从滤波后的起动信号确定电池参数
以这种方式，可从车辆中的电池的健康状态获得可靠的指示。
上面已经参照附图中所示的多个示例性实施方式描述了本发明。一些部件或元件的修改和替换实现是可能的，并且包括在所附权利要求所限定的保护范围内。
在前面对附图的描述中，已参考本发明的具体实施方式描述了本发明。然而，显然，在不脱离如所附权利要求中概括的本发明的范围的情况下，可对其进行各种修改和改变。
此外，在不脱离本发明的基本范围的情况下，可进行许多修改以使特定的情况或材料适应本发明的教导。因此，本发明不限于所公开的具体实施方式，而是本发明将包括落入所附权利要求的范围内的所有实施方式。
具体地，可进行本发明的各个方面的特定特征的组合。本发明的一方面可通过增加与本发明的另一方面相关描述的特征来进一步有利地增强。
应当理解，本发明仅由所附权利要求及其技术等同物限定。在本说明书及其权利要求书中，动词“包括”及其动词的变化形式以其非限制性的含义使用，意味着包括单词之后的项，不排除没有具体提及的项。此外，不定冠词“一”对元件的引用不排除存在多于一个元件的可能性，除非上下文清楚地要求存在一个且仅一个元件。因此，不定冠词“一”通常意味着“至少一个”。
本发明的一些或所有方面可适于以软件，具体为计算机程序产品的形式来实现。计算机程序产品可包括存储在非暂时性计算机可读介质上的计算机程序。此外，计算机程序可由诸如光学信号或电磁信号的信号来表示，该信号由诸如光缆或空气的传输介质承载。计算机程序可部分或全部具有适于由计算机系统执行的源代码、目标代码或伪代码的形式。例如，该代码可由一个或多个处理器执行。

Claims (15)

1.一种用于确定车辆中的电池的健康状态的方法，所述方法包括以下步骤：
a)确定(201)所述电池的电荷状态；
b)确定(202)电池温度；
c)基于发动机冷却液温度、环境温度、设备温度和自上次断电以来经过的时间，确定(203)起动温度；
d)当所述电池在所述车辆的内燃机的起动期间放电时，从所述电池获得(204)包括多个样本的起动信号；
e)基于所确定的电池温度和所确定的起动温度，确定(205)一个或多个起动类型类别；
f)从与所确定的一个或多个起动类型类别相对应的所述起动信号确定(206)电池参数；
g)从所确定的对应于当前状态下的所述起动类型类别的电池参数、车辆标识符和历史电池参数，确定(207)用于至少一个或多个起动类型类别的所述电池的健康状态，所述历史电池参数对应于在所述当前状态之前的历史状态下所确定的一个或多个起动类型类别；以及
h)输出(208)所述健康状态；
其中，从所述起动信号确定所述电池参数包括：
基于所述起动信号和窗口函数，获得中间起动信号；
对所述中间起动信号进行滤波，并从滤波后的起动信号确定所述电池参数，
其中，获得所述中间起动信号还包括：
确定所述起动信号的最小值；
确定在所述起动信号的第一样本与所确定的所述起动信号的最小值之间的所述起动信号的最大值；
确定所述起动信号的端点，所述端点对应于与等于预定系数乘以所确定的最大值的值相对应的样本数，并且所述样本数大于与所确定的最小值相对应的样本数；
其中，所述窗口函数设置为使所述样本在所确定的最大值与所确定的所述起动信号的端点之间通过，并获得所述中间起动信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述历史状态对应于所述电池的初始状态。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，确定所述健康状态包括：对所述起动类型类别中的所述初始状态和所述当前状态下的电池参数执行归一化域方法，其中，所述电池的不良状态的区域基于两个归一化电池参数。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，确定在所述初始状态下所述一个或多个起动类型类别的电池参数包括：
4a)确定在多个连续的起动周期中的每个之后的电池参数；
4b)基于所测量的电池参数的平均值，确定初始电池参数；以及
4c)对所述一个或多个起动类型类别中的每个重复步骤4a和4b。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述电池参数包括初始电压IV、最低电压值LVV和平均起动电压MCV。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述健康状态包括：
确定所述起动类型类别中的多个历史状态下的历史电池参数的移动窗口平均值；
基于在当前状态下确定的所述电池参数以及所确定的起动类型类别中的历史电池参数的移动窗口平均值，确定标定的电池参数；以及
从所述标定的电池参数确定所述当前状态下的健康状态。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，从所述起动类型类别中的当前状态N之前的第一历史状态N-30到第二历史状态N-10，确定所述历史电池参数的移动窗口平均值。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述电池参数包括最低电压值LVV和平均起动电压MCV。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述电池的电荷状态包括：
在所述内燃机的静止周期之后，确定所述电池的静止电压；
确定所述静止电压的参考值；
在所述内燃机的运行周期之后，测量当前状态下所述电池的静止电压；
基于所述参考静止电压值、所测量的静止值和所述运行周期，确定所述电池的电荷状态；
根据所述电池的电荷状态，决定继续或停止确定所述电池的健康状态。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述电池温度是基于发动机冷却液温度、环境温度、设备温度；所述内燃机上次运行的持续时间以及自上次运行起所经过的时间。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述中间起动信号的滤波包括：
将所述中间起动信号分成第一部分和第二部分，所述第一部分包括在最大值与最小值之间的范围内的样本，所述第二部分包括在所述最小值与所述中间起动信号的端点之间的范围内的样本；
分别通过第一数字滤波器和第二数字滤波器对所述第一部分和所述第二部分进行滤波；以及
通过级联滤波后的第一部分和滤波后的第二部分获得所述滤波后的起动信号。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一数字滤波器和所述第二数字滤波器分别包括Saviki-Golay滤波器，其中，各个滤波器的帧长度和多项式阶数基于各自第一部分和第二部分的特性而不同。
13.一种用于确定车辆(1)中的电池(2)的健康状态的设备，包括：
存储设备(13)；
输入设备(12)；
输出设备(14)，包括显示器；
通信设备(15)，设置为与所述车辆的控制系统通信；以及
控制器(11)，设置成：
a)确定所述电池的电荷状态；
b)确定电池温度；
c)确定起动温度；
d)当所述电池在所述车辆的内燃机的起动期间放电时，从所述电池获得起动信号；
e)基于所确定的电池温度和所确定的起动温度，确定一个或多个起动类型类别；
f)从与所确定的一个或多个起动类型类别相对应的所述起动信号，确定电池参数；
g)从所确定的对应于当前状态下的所述起动类型类别的电池参数、车辆标识符和历史电池参数，确定用于至少一个或多个起动类型类别的所述电池的健康状态，所述历史电池参数对应于在所述当前状态之前的历史状态下所确定的一个或多个起动类型类别；以及
h)通过所述输出设备输出所述健康状态；
其中，从所述起动信号确定所述电池参数包括：
基于所述起动信号和窗口函数获得中间起动信号；
对所述中间起动信号进行滤波，并从滤波后的起动信号确定所述电池参数
其中，获得所述中间起动信号还包括：
确定所述起动信号的最小值；
确定在所述起动信号的第一样本与所确定的所述起动信号的最小值之间的所述起动信号的最大值；
确定所述起动信号的端点，所述端点对应于与等于预定系数乘以所确定的最大值的值相对应的样本数，并且所述样本数大于与所确定的最小值相对应的样本数；
其中，所述窗口函数设置为使所述样本在所确定的最大值与所确定的所述起动信号的端点之间通过，并获得所述中间起动信号。
14.一种计算机程序产品，包括计算机程序代码装置，当所述计算机程序在计算机上运行时，所述计算机程序代码装置适于执行如权利要求1至12中任一项所述的方法的所有步骤。
15.一种计算机可读存储介质，使计算机执行如权利要求1至12中任一项所述的方法的步骤。
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