CN1654974A

CN1654974A - 能量存储系统充电状态诊断

Info

Publication number: CN1654974A
Application number: CNA2005100080721A
Authority: CN
Inventors: S·T·维斯格伯; W·R·考托恩
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2004-02-14
Filing date: 2005-02-08
Publication date: 2005-08-17
Anticipated expiration: 2025-02-08
Also published as: US7301304B2; DE102005006370B4; US20050189918A1; CN100416289C; DE102005006370A1

Abstract

在实施临界充电状态条件的诊断之前，被确定为处于表示对其条件的初期威胁的工作点的能量存储系统在作为充电状态的函数的持续时间中被允许继续功率流通。如果充电状态在持续时间结束之前返回到可接受区域，则不实施对临界充电状态条件的诊断。一般来说，持续时间随着充电状态趋向于可接受充电状态的区域而增加，以及随着充电状态趋于离开可接受充电状态的区域而减少。

Description

能量存储系统充电状态诊断

技术领域

本发明涉及监测及控制混合动力电动车辆(HEV)中的能量存储系统。更具体来说，本发明涉及能量存储系统充电状态的精确诊断。

背景技术

HEV是具有推进系统的车辆，它由至少一个电动机或电机与至少一个其它动力源构成。所述其它动力源通常是汽油或柴油发动机。根据电动机和其它动力源相互结合、以便为车辆提供推进力的方式，有各种类型的HEV，包括串联、并联和复合HEV。

对于管理混合动力车辆中的各种原动机、最常用的是内燃机和电机的输入和输出扭矩，各种混合传动系体系结构是已知的。串联HEV体系结构的特征一般在于，内燃机驱动发电机，发电机又把电力提供给电传动系以及能量存储系统，包括电池组。串联HEV中的内燃机在机械上不是直接耦合到传动系。发电机还可能以电动回转模式工作以向内燃机提供起动功能，以及电传动系可通过还以发电机模式工作以对电池组再充电，重获车辆制动能量。

并联HEV体系结构的特征一般在于，内燃机和电动机都具有与传动系的直接机械耦合。传动系在传统上包括变速传动，以便为大范围操作提供必要的传动比。

电变速传动(EVT)是已知的，它通过结合来自串联和并联HEV传动系体系结构的特征来提供连续变速比，EVT可与内燃机和最终驱动单元之间的直接机械通路配合工作，从而实现高传动效率以及更低成本和更少大块电动机硬件的应用。EVT还可与机械上独立于最终驱动或者在各种机械/电气分开作用(即输入分开、输出分开以及复合分开配置)中的发动机运转配合使用，从而实现高扭矩连续变速比、电力控制点火、再生制动、发动机关闭空转以及双模运转。

这类复杂的EVT HEV采用一个或多个电机，并且需要先进的能量存储系统(ESS)向这些电机提供电能以及接收和存储来自这些电机的电能。ESS通常结合了电池组以及相关的监测和控制电子器件和算法。给定与HEV的操作相关的动力学，特别是电力恒定地流入及流出ESS，ESS在这些车辆的工作中起关键作用。ESS在这些车辆中的关键作用对ESS性能强加了大量要求，包括操作与使用期限要求。

充电状态(SOC)一般被定义为电池或电池组中的剩余电荷相对全充电容量的比率。非常重视维持在HEV应用中用作ESS的电池的工作性能。特别注意不仅要维持电池组充电状态、而且还要防止会导致电池组损坏的电池组过充电及耗尽的各个方面。对于确定和维持电池组的SOC以及防止在极低和极高SOC条件下可能损坏工作，已经提出了各种硬件和软件控制策略。然而，有效地防止对电池组的损坏的已知系统通过停止与电池组的进一步能量传递来进行这种操作，从而在能够找到服务之前不合需要地禁止车辆工作或严重地限制车辆性能。

发明内容

虽然防止对电池组的损坏对于延长其使用期限是重要的，但禁止车辆工作是对极高和极低SOC条件的极不合需要的解决方案。因此，希望防止对受到极端SOC条件的电池组的损坏，同时还避免车辆禁用。

因此，本发明提供健壮的能量系统充电状态诊断，它有效地密切监测极端充电状态的区域中的当前能量存储系统充电状态，同时提供使充电状态恢复到可接受等级的可能性。

根据本发明，获得功率通量和充电状态。从其组合来确定是否存在对电池状况的初期威胁。如果确定存在这种状况，则充电状态受到密切监测，以及允许功率通量在取决于移向或离开可接受充电状态的区域的充电状态移动的持续时间正常进行。一般来说，向可接受充电状态的区域的移动延长连续功率通量的持续时间，因为假定功率通量处于改进充电状态的方向，而离开可接受充电状态的区域的移动缩短连续功率通量的持续时间，因为假定功率通量处于没有改进充电状态的方向。

根据一个优选实现，在充电状态的极端区域提供多个充电状态门限。对应于这些门限提供增量值。增量值一般在越极端的充电状态越大。只要充电状态违反任何门限，则计数器根据与所违反的门限对应的增量来增加。提供预定的计数器极限，如果超过它，将产生存在临界充电状态条件的指示。

附图说明

通过以下提供的详细描述、所附权利要求书以及附图，将会更全面地理解本发明，附图中：

图1是特别适合本发明的实现的双模式复合分离电变速传动的一种优选形式的机械硬件示意表示；

图2是本文所公开的混合传动系的优选系统体系结构的机电示意图；

图3是关于本文所公开的示范电变速传动的输入和输出速度的各种工作区域的图形表示；

图4是对于极高充电状态条件、作为充电状态的函数的电池功率门限的图形表示；

图5是对于极低充电状态条件、作为充电状态的函数的电池功率门限的图形表示；

图6是流程图，表示根据本发明执行的各种示范充电状态监测步骤；

图7是流程图，表示根据本发明执行的各种示范SOC诊断步骤；

图8是根据本发明的诊断所采用的对于高SOC条件的SOC门限的图形表示；以及

图9是根据本发明的诊断所采用的对于低SOC条件的SOC门限的图形表示。

具体实施方式

首先参照图1和图2，车辆传动系总体表示为11。包含在传动系11中的是极适合实现本发明的控制、且在图1和图2中由标号10总体表示的多模式复合分离电变速传动(EVT)的一种典型形式。具体参照那些附图，EVT 10具有输入构件12，它可具有可由发动机14直接驱动的轴的性质，或者如图2所示，瞬时扭矩减震器16可结合在发动机14的输出构件与EVT 10的输入构件之间。瞬时扭矩减震器16可加入或者结合扭矩传递装置(未示出)使用，从而允许发动机14与EVT 10的选择性啮合，但必须理解，这种扭矩传递装置不用来改变或控制EVT 10工作的模式。

在所述实施例中，发动机14可以是化石燃料发动机、如柴油发动机，它易于修改为提供它的以恒定的每分钟转数(RPM)传递的可用功率输出。在图1和图2所针对的示范实施例中，发动机14在启动之后以及在其输入的大部分时间能够以恒定速度或者各种恒定速度按照可由操作员输入及驱动条件确定的预期工作点进行工作。

EVT 10采用三个行星齿轮子组24、26和28。第一行星齿轮子组24具有可一般表示为环形齿轮的外齿轮构件30，它围绕一般表示为恒星齿轮的内齿轮构件32。多个行星齿轮构件34以可旋转方式安装在支座36上，使得各行星齿轮构件34以啮合方式接合外齿轮构件30以及内齿轮构件32。

第二行星齿轮子组26也具有一般表示为环形齿轮的外齿轮构件38，它围绕一般表示为恒星齿轮的内齿轮构件40。多个行星齿轮构件42以可旋转方式安装在支座44上，使得各行星齿轮42以啮合方式接合外齿轮构件38以及内齿轮构件40。

第三行星齿轮子组28也具有一般表示为环形齿轮的外齿轮构件46，它围绕一般表示为恒星齿轮的内齿轮构件48。多个行星齿轮构件50以可旋转方式安装在支座52上，使得各行星齿轮50以啮合方式接合外齿轮构件46以及内齿轮构件48。

虽然所有三个行星齿轮子组24、26和28凭其本身的资格为“简单”行星齿轮子组，但第一和第二行星齿轮子组24、26被组合成这样：第一行星齿轮子组24的内齿轮构件32例如通过毂衬齿轮54连结到第二行星齿轮子组26的外齿轮构件38。已连结的第一行星齿轮子组24的内齿轮构件32以及第二行星齿轮子组26的外齿轮构件38例如通过套轴58继续连接到第一电动机/发电机56。第一电动机/发电机56在本文中也可以不同方式称作电动机A或M_A。

行星齿轮子组24、26还被组合成这样：第一行星齿轮子组24的支座36例如通过轴60连结到第二行星齿轮子组26的支座44。这样，第一和第二行星齿轮子组24、26的支座36和44分别被连结。轴60也例如通过扭矩传递装置62选择性地连接到第三行星齿轮子组28的支座52，扭矩传递装置62被用来帮助选择EVT 10的工作模式，下面将更完整地说明。扭矩传递装置62在本文中也可以不同方式称作第二离合器、离合器二或C2。

第三行星齿轮子组28的支座32直接连接到传动输出构件64。当EVT 10用于陆地车辆时，输出构件64可连接到车轴(未示出)，车轴可又端接于驱动构件(同样未示出)。驱动构件可以是采用这些构件的车辆的前轮或后轮，或者它们可以是履带式车辆的驱动齿轮。

第二行星齿轮子组26的内齿轮构件40例如通过围绕轴60的套轴66连接到第三行星齿轮子组28的内齿轮构件48。第三行星齿轮子组28的外齿轮构件46通过扭矩传递装置70选择性地连接到变速箱壳68表示的地。扭矩传递装置70也用来帮助选择EVT 10的工作模式，同样在下面进行说明。扭矩传递装置70在本文中也可以不同方式称作第一离合器、离合器一或C1。

套轴66也连续地连接到第二电动机/发电机72。第二电动机/发电机72在本文中也可以不同方式称作电动机B或M_B。所有行星齿轮子组24、26和28以及电动机A和电动机B(56，72)以同轴方式定位，例如围绕轴向设置轴60。应当指出，电动机A和B属于环形配置，允许它们围绕三个行星齿轮子组24、26、28，使得行星齿轮子组24、26、28沿电动机A和B径向向内设置。这种配置确保EVT 10的整体包络、即圆周尺寸为最小。

驱动齿轮80可从输入构件12中提供。如图所示，驱动齿轮80固定地把输入构件12与第一行星齿轮子组24的外齿轮构件30连接，因此，驱动齿轮80从发动机14和/或电动机/发电机56和/或72接收功率。驱动齿轮80以啮合方式接合空转齿轮82，后者又以啮合方式接合固定到轴86的一端的传递齿轮84。轴86的另一端可固定到传动液压泵88，从油箱37向其提供传动流体，从而向调节器39提供高压流体，调节器39向油箱37返回一部分流体，以及在管线41中提供已调节管线压力。

在所述示范机械配置中，输出构件64通过EVT 10中的两个不同齿轮系接收功率。当使第一离合器C1动作以便使第三行星齿轮子组28的外齿轮构件46“接地”时，选择第一模式或齿轮系。当第一离合器C1被释放以及同时使第二离合器C2动作而把轴60连接到第三行星齿轮子组28的支座52时，选择第二模式或齿轮系。

本领域的技术人员会知道，EVT 10能够在每个工作模式中提供从较慢到较快的输出速度范围。具有各模式中由慢到快的输出速度范围的两种模式的这种组合使EVT 10可以将车辆从静止状况推进到公路速度。另外，其中两个离合器C1和C2被同时应用的固定比率状态可用于通过固定传动比把输入构件有效地机械耦合到输出构件。此外，其中两个离合器C1和C2同时被释放的中性状态可用于使输出构件与传动机械去耦。最后，EVT 10能够提供模式之间的同步换档，其中两个离合器C1和C2上的转差速度基本上为零。关于示范EVT的操作的其它详细情况可见于共同转让的美国专利第5931757号，其内容通过引用结合于此。

发动机14最好是柴油发动机并且由发动机控制模块23以电子方式控制，如图2所示。ECM 23是基于传统微处理器的柴油发动机控制器，它包括这样一些常用元件，诸如微处理器、只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、电可编程只读存储器EPROM、高速时钟、模数转换(A/D)和数模转换(D/A)电路、以及输入/输出电路及装置(I/O)和适当的信号调节及缓冲电路。ECM 23用于从各种传感器获得数据，以及通过多个分立线路分别控制发动机14的各种致动器。为了简洁起见，ECM 23一般表示为经由集合线35与发动机14双向接口。在可由ECM 23检测的各种参数中包括油盘和发动机冷却剂温度、发动机速度(Ne)、涡轮压力以及环境气温和气压。可由ECM 23控制的各种致动器包括燃料喷射器、风扇控制器、含电热塞和栅格式进气加热器的发动机预热器。ECM 23最好是响应EVT控制系统提供的扭矩命令Te cmd为发动机14提供众所周知的基于扭矩的控制。这些发动机电子器件、控制和量一般是本领域的技术人员熟知的，因此本文不需要对它进行进一步的详细说明。

从以上描述中应当清楚地看到，EVT 10有选择地接收来自发动机14的功率。下面继续参照图2来进行说明，EVT还接收来自电能存储装置或系统(ESS)、如电池组模块(BPM)21中的一个或多个电池的功率。本文使用的术语“电池”不仅包括单个电池，而且还包括单个或多个电池或其单元到电池组或阵列或者到多个电池组或阵列中的任何组合。BPM 21最好是电池组的并联阵列，其中的每个包括多个电池。本文所用的术语“电池”一般表示任何二次电池或可充电电池，但最好是包括铅/酸、镍/金属氢化物(Ni/MH)或锂/离子或聚合物电池单元的那些电池。具有通过充电存储电力以及通过放电分配电力的能力的其它电能存储装置、如超级电容器可用来取代电池或者与其结合，而没有改变本发明的概念。BPM 21是高电压DC(例如在示范实施例中约为650V)，经由DC线路27耦合到双功率变换器模块(DPIM)19。根据BPM 21正被充电还是正被放电，电流可传递到BPM21或者从其中传出。BPM 21还包括基于传统微处理器的控制器，它包括这样一些常用元件，例如微处理器、只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、电可编程只读存储器EPROM、高速时钟、模数转换(A/D)和数模转换(D/A)电路、以及输入/输出电路及装置(I/O)、监测电池状态以及把这种信息传送到控制系统的其它部分、如系统控制器43供整体控制车辆使用所需的温度传感器和适当信号调节及缓冲电路。这包括检测、处理、计算以及监测在充电和放电时与电池状态或条件有关的各种参数信息，诸如温度、电流和电压等，以及充电状态(SOC)，它包括存储在电池中、表示为它的总能量存储容量的百分数的瞬时能量的量。涉及这些参数的信息被提供给车辆控制系统的其它部分，与利用诸如用于建立SOC相关充电和放电极限、安-小时/小时或能量吞吐量极限、温度极限或其它电池相关控制函数等的电池参数信息的控制算法结合使用。关于ESS监测和功能性的其它详细资料可见于共同转让、共同未决的美国专利申请第10/686180号(代理人档案号GP-304119)以及美国专利申请第10/686174号(代理人档案号GP-304120)，通过引用将其结合于此。

DPIM 19包括一对功率变换器及相应的电动机控制器，它们配置成接收电动机控制命令以及由此控制变换器状态，以便提供电动机驱动或再生功能性。电动机控制器是基于微处理器的控制器，它包括这样一些常用元件，诸如微处理器、只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、电可编程只读存储器EPROM、高速时钟、模数转换(A/D)和数模转换(D/A)电路、以及输入/输出电路及装置(I/O)和适当的信号调节及缓冲电路。在电动回转控制中，相应的变换器接收来自DC线路的电流，以及通过高压相位线29和31把AC电流提供给相应的电动机。在再生控制中，相应的变换器通过高压相位线29和31从电动机接收AC电流，并把电流提供给DC线路27。提供给或来自变换器的净DC电流确定BPM 21的充电或放电工作模式。M_A和M_B最好是三相AC电机，以及变换器包括互补三相功率电子器件。M_A和M_B各自的电动机速度信号Na和Nb还分别由DPIM 19从电动机相位信息或传统旋转传感器导出。这些电动机、电子器件、控制和量一般是本领域的技术人员熟知的，因此本文不需要对它进行进一步的详细说明。

系统控制器43是基于微处理器的控制器，它包括这样一些常用元件，诸如微处理器、只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、电可编程只读存储器EPROM、高速时钟、模数转换(A/D)和数模转换(D/A)电路、数字信号处理器(DSP)以及输入/输出电路及装置(I/O)和适当的信号调节及缓冲电路。在一个示范实施例中，系统控制器43包括一对基于微处理器的控制器，命名为车辆控制模块(VCM)15和传动控制模块(TCM)17。VCM和TCM可提供例如与EVT和车辆底盘相关的各种控制和诊断功能，包括例如与再生制动、防锁制动和牵引控制配合的发动机扭矩命令、输入速度控制以及输出扭矩控制。尤其是对于EVT功能性，系统控制器43用于直接从各种传感器获得数据以及通过多个分立线路分别直接控制EVT的各种致动器。为了简洁起见，系统控制器43一般表示为经由集合线33与EVT双向接口。要特别注意的是，系统控制器43接收来自旋转传感器的频率信号，处理成输入构件12的速度Ni和输出构件64的速度No，用于控制EVT 10。系统控制器43还可接收和处理来自压力开关(没有单独示出)的压力信号，用于监测离合器C1和C2作用室压力。或者可采用大范围压力监测用的压力换能器。PWM和/或二进制控制信号由系统控制器提供给EVT 10，用于控制离合器C1和C2的填充和排放，用于其应用及释放。另外，系统控制器43可以例如从传统热电耦输入(没有单独示出)接收传动流体箱37的温度数据，从而得到油箱温度Ts，以及提供可从输入速度Ni和油箱温度Ts导出的PWM信号，用于经由调节器39控制管线压力。离合器C1和C2的填充和排放响应上述PWM和二进制控制信号、通过螺线管控制滑阀来实现。同样，管线压力调节器39可以是螺线控制种类，用于根据所述PWM信号来建立调节后的管线压力。这类管线压力控制一般是本领域的技术人员熟知的。离合器C1和C2上的离合器转差速度从输出速度No、M_A速度Na和M_B速度Nb导出；明确地说，C1转差是No和Nb的函数，而C2转差则是No、Na和Nb的函数。另外还说明的是用户接口(UI)块13，它包括对系统控制器43的这类输入，诸如车辆节流阀位置、可用驱动范围选择(例如行驶、倒车等)的按钮换档选择器(PBSS)、制动效果以及快速空转请求等等。例如，制动效果在气压和液压制动系统中可由传统压力换能器(未示出)提供。例如，节流阀位置可由转换踏板行程的传统位移传感器提供。系统控制器43确定扭矩命令Te_cmd，并将其提供给ECM 23。扭矩命令Te_cmd表示系统控制器确定的来自发动机的预期EVT扭矩作用。

系统控制器43确定预期输出扭矩To_des，用于控制传动系。To_des的确定根据诸如油门踏板位置和刹车踏板位置等操作者输入因数以及诸如车辆速度等车辆动态条件来进行。诸如换档选择器位置和功率减弱请求等其它操作者输入因数、诸如加速和减速速率等车辆动态条件、以及诸如温度、电压、电流和速度等EVT工作条件也可能影响输出扭矩的确定。系统控制器43还根据发动机和电机作用和分割来确定输出扭矩的组成。在共同未决美国申请第10/686511(代理人档案号GP-304140)中详细公开了与对于EVT的各种扭矩作用、包括输出扭矩、发动机扭矩和电动机MA和MB扭矩的确定有关的其它详细资料，通过引用将它结合于此。

所述各种模块(即系统控制器43、DPIM 19、BPM 21、ECM 23)经由控制器区域网(CAN)总线25进行通信。CAN总线25允许在各种模块之间传递控制参数和命令。所使用的具体通信协议是应用相关的。例如，重负荷应用的优选协议是汽车工程师协会标准J1939。CAN总线及适当的协议在系统控制器、ECM、DPIM、BPIM以及如防锁制动器和牵引控制器等其它控制器之间提供健壮的消息传递和多控制器接口。

参照图3，对于EVT 10，说明沿水平轴的输出速度No对垂直轴上的输入速度Ni的曲线。同步工作、即离合器C1和C2正以基本上零转差速度在其中同时工作的输入速度与输出速度的关系由线条91表示。这样，它实质上表示输入和输出速度关系，对此可出现模式之间的同步变速，或者通过离合器C1和C2的同时作用，可对此实现从输入到输出的直接机械耦合，又称作固定比。一种能够产生图3中的线条91所示的同步操作的具体齿轮组关系如下：具有91个轮齿的外齿轮构件30，具有49个轮齿的内齿轮构件32，具有21个轮齿的行星齿轮构件34；具有91个轮齿的外齿轮构件38，具有49个轮齿的内齿轮构件40，具有21个轮齿的行星齿轮构件42；具有89个轮齿的外齿轮构件46，具有31个轮齿的内齿轮构件48，具有29个轮齿的行星齿轮构件50。线条91在本文中可用不同方式称作同步线、换档比线或固定比线。

在换档比线91的左侧是对于其中C1被应用且C2被释放的第一模式的优选工作区域93。在换档比线91的右侧是对于其中C1被释放且C2被应用的第二模式的优选工作区域95。当本文中针对离合器C1和C2使用时，术语“被应用”表示相应离合器上实质的扭矩传递容量，而术语“释放”则表示相应离合器上非实质的扭矩传递容量。由于一般最好是使从一种模式到另一种模式的切换同步进行，因此使得从一种模式到另一种模式的扭矩传递通过两个离合器应用固定比进行，其中，对于当前被应用离合器释放之前的有限时段，应用当前被释放的离合器。另外，当通过与正进入的模式相关的离合器的连续应用以及与正退出的模式相关的离合器的释放退出固定比时，模式改变完成。虽然工作区域93一般最好用于EVT在模式1中的工作，但它并不意味着EVT的模式2工作无法或者没有在其中发生。但一般来说，最好是在区域93中以模式1工作，因为模式1最好采用在各个方面(例如质量、大小、成本、惯性能力等)特别适合区域93的高点火扭矩的齿轮组和电动机硬件。同样，虽然工作区域95一般最好用于EVT在模式2中的工作，但它并不意味着EVT的模式1工作无法或者没有在其中发生。但一般来说，最好是在区域95中以模式2工作，因为模式2最好采用在各个方面(例如质量、大小、成本、惯性能力等)特别适合区域93的高速的齿轮组和电动机硬件。到模式1的换档被视作换低速档，并与按照Ni/No关系的较高传动比相关。同样，到模式2的换档被视作换高速档，并与按照Ni/No关系的较低传动比相关。

在正常工作条件下，推进控制系统将使能量存储系统SOC保持在规定极限之内，大家完全理解，耗尽及过度充电的电池具有不可逆损坏的极大风险。本发明针对以下情况：车辆工作条件使得SOC所测量的充电或放电极限使附加充电或放电可能导致电池损坏，如可能的情况那样。

根据本发明，将允许与较高和较低SOC对应的预定SOC极限之外的操作正常地继续进行，只要功率通量实际上正改进SOC，或者功率通量大小没有被认为是对处于当前SOC的电池状况的初期威胁。例如，参照图4，对照电池充电功率范围绘制受关注的高SOC区域(例如SOC＞93.5％预定极限)。这里所用的惯例是，放电功率为正，充电功率为负。线条101描绘区域103和105。区域103中的功率通量和SOC组合所定义的工作点一般没有被视作定义对电池状况的初期威胁，例如点107A。但一般来说，这种连续充电功率通量使SOC趋于更高，因而工作点最终将处于区域105中，例如点107B。但是，区域105中的功率通量和SOC组合所定义的这些工作点一般被视作定义对电池状况的初期威胁。沿着线条101可以看到，当SOC趋于更高、例如超出预定SOC极限之外时，定义对电池状况的初期威胁所需的电池充电功率的大小减少。换言之，在高SOC的情况下，SOC越高，则容许更少的再充电。由此也可得出，部分由放电功率通量、即正功率值定义的工作点一般将使SOC趋于更低，因而使工作点进一步离开线条101和区域105。

同样，对于较低SOC，参照图5，对照电池放电功率范围绘制受关注的低SOC区域(例如SOC＜6.5％预定极限)。这里所用的惯例同样是，放电功率为正，充电功率为负。线条111描绘区域113和115。区域115中的功率通量和SOC组合所定义的工作点一般没有被视作定义对电池状况的初期威胁，例如点117A。但一般来说，这种连续放电功率通量会使SOC趋于更低，因而工作点最终将处于区域113中，例如点117B。但是，区域113中的功率通量和SOC组合所定义的这些工作点一般被视作定义对电池状况的初期威胁。沿着线条111可以看到，当SOC趋于更低、例如超出预定SOC极限之外时，定义对电池状况的初期威胁所需的电池放电功率的大小减少。换言之，在低SOC的情况下，SOC越低，则容许更少的放电。由此也可得出，部分由充电功率通量、即负功率值定义的工作点一般将使SOC趋于更高，因而使工作点进一步离开线条111和区域113。

在确定操作处于对电池状况的初期威胁的点之后，只有当能量存储系统在SOC的预定高和低区域内继续工作，其它功率通量才将被终止，以及诊断代码被记录。允许能量存储系统在高或低SOC区域中工作的持续时间最好是根据SOC、以与描绘成SOC的函数的初始区域极为相类的方式来设置。这允许采取校正动作来矫正功率通量，以及使ESS恢复到可接受的SOC状况，根据通过高或低SOC区域中持续操作可能的电池损坏的相对迫切性进行权衡。这个控制将在这些条件下继续允许车辆操作，只要推进控制系统正尝试把SOC纠正到可接受的区域。

作为在确定是否应当记录高SOC或低SOC诊断时的标准的一部分，控制检验电池SOC在预定且可校准的持续时间违反某些SOC诊断门限。这个持续时间最好是根据SOC高或低的程度可变。根据针对高SOC的一个优选实现，有三个不同的SOC诊断门限等级以及与其对应的三个不同计数器增量等级。这些不同的门限是适当的，允许让推进控制系统在发起诊断的对电池条件的初期威胁仍然允许车辆继续工作的情况下采取校正动作的充分可能性。在高SOC的情况下，SOC提升得越高，诊断计数器增量也越大。例如，如果SOC已经违反第一SOC诊断门限，则诊断计数器增量将为每个软件循环的第一计数器增量X计数。然而，如果SOC已经违反第二较高SOC诊断门限，则诊断计数器增量将为每个软件循环的第二较大计数器增量Y计数。另外，如果SOC已经违反第三更高的SOC诊断门限，则诊断计数器增量将为每个软件循环的第三更大的计数器增量Z计数。只要SOC违反了最低的SOC诊断门限，诊断计数器将继续增加。

根据针对低SOC的一个优选实现，也有三个不同的SOC诊断门限等级以及三个不同计数器增量等级。为了与前面针对高SOC所述的同样原因，这些不同的门限是适当的。在低SOC的情况下，SOC下降得越低，诊断计数器增量越大。例如，如果SOC违反第一SOC诊断门限，则诊断计数器增量将为每个软件循环的第一计数器增量X计数。然而，如果SOC违反第二较低SOC诊断门限，则诊断计数器增量将为每个软件循环的第二较大计数器增量Y计数。另外，如果SOC违反第三更低的SOC诊断门限，则诊断计数器增量将为每个软件循环的第三更大的计数器增量Z计数。只要SOC违反最高的SOC诊断门限，诊断计数器将继续增加。

下面参照图6和图7，示出说明执行本发明的方法的典型步骤的流程图，其中包括作为可执行计算机代码的组成部分实现的指令以及系统控制器43的数据结构。由此表示的指令当然作为执行前面所述的传动系的各种控制和诊断功能的指令集和例程的更大组的一部分被执行。图6具体说明各种监测步骤，用来确定能量存储系统充电状态是否处于受关注的特别高或低SOC区域内，如果是的话，则进一步确定是否存在对电池状况的初期威胁，例如分别在图4和图5的区域105或113内的工作点。图7具体说明在根据图6的流程图确定的对电池状况的初期威胁的时期调用的诊断例程。

图6中的第一步骤标记为121，并且包括可作为其它调度例程的一部分通过定时器中断来定期地或基于事件中断地调用的例程的发起，作为非限定示例。进入后，可能需要初始化各种标志、计数器、定时器、变量、寄存器等，这时将执行这些公共预备功能。例如，电池功率和电池充电状态这些量可在存储单元中提供，供后续步骤引用。接下来，步骤123和125共同表示实质上如前面分别参照图4和图5所述的、对于SOC是否处于可接受区域或者处于高或低充电状态区域之一内的确定。在SOC可接受的情况下，不需要执行其它步骤，例程在步骤129终止。但是，在SOC被认为过高的情况下，步骤126确定电池功率Pbatt是否低于预定充电功率门限。这个充电功率门限在本例中是实质上如前面所述的图4中表示的SOC的函数。同样，在SOC被认为过低的情况下，步骤127确定电池功率是否低于预定充电功率门限。这个充电功率门限在本例中是实质上如前面所述的图5中表示的SOC的函数。充电功率门限最好根据非易失性存储器阵列中存储的数据表来确定。或者，如果希望根据公式实时计算这些门限，则可采用各种公式。步骤126和127的测试的肯定结果表明，电池功率和最新SOC工作点分别指明在高和低SOC处对电池的初期威胁。因此，步骤128说明发起诊断，以便更仔细和具体地监测电池功率和SOC，下面将会具体参照图7进行更详细论述。

图7从步骤130开始，并且包括可作为其它调度例程的一部分通过定时器中断来定期地或基于事件中断地调用的例程的发起，作为非限定实例。进入后，可能需要初始化各种标志、计数器、定时器、变量、寄存器等，这时将执行这些公共预备功能。例如，电池充电状态量可在存储单元中提供，供后续步骤引用。随后，步骤131表示相似的初始化；但是，这种初始化只是特别针对在第一次通过诊断例程时要求初始化的项目，例如以上所述并在相继的循环中增加的诊断计数器，下面会进一步描述。随后，步骤132表示对SOC是否继续指示诊断应当继续进行还是恢复到诊断可终止的区域的确定。如果SOC超过第一高SOC诊断门限，或者如果SOC低于第一低SOC诊断门限，则分别遵循到步骤133或134的路线。如果SOC处于高和低SOC门限之间，则SOC诊断例程在框135终止。如果诊断例程在步骤135终止之后重新开始，例如通过图6的例程步骤，则图7的诊断例程再次经过第一次初始化。例如，第一高和第一低SOC诊断门限实质上可对应于关于以上结合图4和图5所述确定对电池的初期威胁所述的受关注的高和低SOC区域的预定极限。这些门限也可被选择成扩大区域，以便提供固有滞后效果。

首先以SOC高于第一高SOC诊断门限作为实例，框133表示确定诊断计数器增量High_SOC_Counter_Inc，用于递增诊断计数器。另外参照图8，处于第一高SOC诊断门限与第二高SOC诊断门限之间的SOC已经违反第一门限、但没有违反第二门限，以及为High_SOC_Counter_Inc返回最小增量值。同样，高于第三高SOC诊断门限的SOC已经违反第三门限，以及将为High_SOC_Counter_Inc返回最大增量值。最后，处于第二与第三高SOC诊断门限之间的SOC已经违反第二门限、但未违反第三门限，以及将为High_SOC_Counter_Inc返回介于最高与最低值之间的增量值。

接下来在步骤137，诊断计数器High_SOC_Counter增加前一步骤133中返回的增量值。随后在步骤139，确定是否已经超过预定计数门限High_Max_Count，从而表明该SOC在某个持续时间中已经保持至少高于第一高SOC诊断门限，超出该持续时间，连续操作因可能电池损坏而不是谨慎的。在SOC主要处于第一和第二高SOC诊断门限之间的情况中，持续时间的实际时间可能比较长。同样，在SOC主要高于第三高SOC诊断门限的情况中，持续时间的实际时间可能比较短。因此，在步骤139对超过计数门限的肯定导致在步骤141设定High_SOC标志，指明临界高的SOC以及图7的例程的终止。在从图7返回时，诊断代码由其它例程解释及动作，包括例如有效地防止其它电池功率通量的例程。车辆操作者则有可能寻找能量存储系统的适当服务，包括使电池返回到再次允许正常工作的SOC。

在如步骤139所确定的未超过计数门限的情况下，诊断例程对此软件循环终止，并在后续循环时重复，直到由如图7的当前例程的步骤132和135所表明的SOC恢复、或者由上文刚才所述的High_SOC标志的设定以及备选损坏防止例程的执行来终止为止。

接下来，以SOC低于第一低SOC诊断门限作为示例，框134表示确定诊断计数器增量Low_SOC_Counter_Inc，用于递增诊断计数器。另外参照图9，处于第一低SOC诊断门限与第二低SOC诊断门限之间的SOC已经违反第一门限，但未违反第二门限，以及为Low_SOC_Counter_Inc返回最小增量值。同样，低于第三高SOC诊断门限的SOC已经违反第三门限，以及将为Low_SOC_Counter_Inc返回最大增量值。最后，处于第二与第三低SOC诊断门限之间的SOC已经违反第二门限，但未违反第三门限，以及将为Low_SOC_Counter_Inc返回介于最高与最低值之间的增量值。

接下来在步骤136，诊断计数器Low_SOC_Counter增加前一步骤134中返回的增量值。随后在步骤138，确定是否已经超过预定计数门限Low_Max_Count，从而表明该SOC在某个持续时间中已经保持至少低于第一低SOC诊断门限，超出该持续时间，连续操作因可能电池损坏而不是谨慎的。在SOC主要处于第一和第二低SOC诊断门限之间的情况中，持续时间的实际时间可能比较长。同样，在SOC主要低于第三低SOC诊断门限的情况中，持续时间的实际时间可能比较短。因此，在步骤138对超过计数门限的肯定导致在步骤140设定Low_SOC标志，指明临界低的SOC以及图7的例程的终止。在从图7返回时，诊断代码由其它例程解释和动作，包括例如有效地防止其它电池功率通量的例程。车辆操作者则有可能寻找能量存储系统的适当服务，包括使电池返回到再次允许正常工作的SOC。

在如步骤138所确定的没有超过计数门限的情况下，诊断例程对此软件循环终止，并在后续循环时重复，直到由如图7的当前例程的步骤132和135所表明的SOC恢复、或者由上文刚才所述的Low_SOC标志的设定以及备选损坏防止例程的执行来终止为止。

要注意，各种门限、增量以及与本文针对低和高SOC条件所述的例程有关的其它这类操作参数可能或者可能不是操作上等效或对称的。实际上，很有可能因电池特性的差异而使门限、持续时间、甚至低和高SOC条件所需的分辨率可能极为不同。另外，如本文所用地递增计数器相当于为相同目的递减计数器。

虽然已经参照某些优选实施例描述了本发明，但应当理解，可以在所述发明概念的精神和范围内进行许多变更。因此，不是要把本发明限于所公开的实施例，而是具有以下权利要求的语言许可的全部范围。

Claims

1.用于诊断能量存储系统的临界充电状态条件的方法，包括：

获取所述能量存储系统的功率通量和充电状态；

确定功率通量和充电状态的组合是否满足预定标准；

如果满足所述预定标准，则在充电状态在预定持续时间处于充电状态的预定区域之外时指明临界充电状态条件。

2.如权利要求1所述的用于诊断能量存储系统的临界充电状态条件的方法，其中所述预定标准的特征在于在越来越高的充电状态下对充电功率通量的越来越小的容限。

3.如权利要求1所述的用于诊断能量存储系统的临界充电状态条件的方法，其中所述预定标准的特征在于在越来越低的充电状态下对放电功率通量的越来越小的容限。

4.如权利要求1所述的用于监测能量存储系统充电状态的方法，其中所述预定持续时间是所述充电状态的函数，它一般随着所述充电状态趋于离开充电状态的所述预定区域而减小，以及一般随着所述充电状态趋向于充电状态的所述预定区域而增大。

5.用于诊断能量存储系统的临界充电状态条件的方法，包括：

分别作为极高和极低充电状态的预定区域内的充电状态的函数来建立能量存储系统的充电和放电门限；

获取能量存储系统功率和充电状态；

在所述充电状态从充电状态的中间区域进入高和低充电状态的所述预定区域之一之后，将所述能量存储系统功率与所述充电和放电门限中适当的一个进行比较；

如果所述能量存储系统功率违反所述充电和放电门限中适当的一个，同时所述充电状态处于高和低充电状态的所述预定区域之一，则监测所述充电状态保持在高和低充电状态的所述预定区域之一内的持续时间；以及

如果所述持续时间超过预定持续时间，则提供临界充电状态条件的指示。

6.如权利要求5所述的用于监测能量存储系统充电状态的方法，其中所述预定持续时间是所述充电状态的函数，它一般随着所述充电状态离开充电状态的所述中间区域而减小，以及一般随着所述充电状态移向充电状态的所述中间区域而增大。

7.用于诊断能量存储系统的临界充电状态条件的方法，包括：

在充电状态的预定极限范围内，提供多个充电状态门限以及相应的多个特有增量值，所述相应的充电状态门限离开预定非极限充电状态范围越远，所述增量值越大；

定期获取充电状态；

只要充电状态处于所述预定非极限充电状态范围之外，则

把所述充电状态与所述充电状态门限进行比较，并根据所述比较选取所述增量之一；

使计数器增加所述选取的增量；

把所述计数器与计数器极限进行比较；以及

如果所述计数器超过所述计数器极限，则提供临界充电状态条件的指示。

8.如权利要求7所述的用于诊断能量存储系统的临界充电状态条件的方法，其中充电状态的所述预定极限范围对应于高充电状态。

9.如权利要求7所述的用于诊断能量存储系统的临界充电状态条件的方法，其中充电状态的所述预定极限范围对应于低充电状态。