DE102016221788B4

DE102016221788B4 - Verfahren und System zum Diagnostizieren von Problemen mit Batteriesystemen

Info

Publication number: DE102016221788B4
Application number: DE102016221788.7A
Authority: DE
Inventors: Jakob Yonan; Varsha Sadekar; Mark J. RYCHLINSKI
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2015-11-23
Filing date: 2016-11-07
Publication date: 2022-03-24
Anticipated expiration: 2036-11-08
Also published as: CN106785107B; DE102016221788A1; US10101407B2; US20170146611A1; CN106785107A

Abstract

Verfahren (100) zum Diagnostizieren eines Batteriesystems (12) in einem Fahrzeug (10), worin das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:das Einsammeln (102) eines oder mehrerer lastabhängiger und eines oder mehrerer nicht lastabhängiger Messwerte, worin lastabhängige Messwerte die Leistungsfähigkeit des Batteriesystems (12) während eines des Anlassereignisses widerspiegeln;das Verwenden mindestens eines lastabhängigen Messwerts, mindestens eines nicht lastabhängigen Messwerts oder eine Kombination eines oder mehrerer lastabhängiger Messwerte und nicht lastabhängiger Messwerte zum Erfassen (104), ob ein Batteriesystemproblem vorliegt;wenn erfasst wird (108), dass ein Batteriesystemproblem vorliegt, dann das Erfassen, ob ein batteriespezifisches Problem vorliegt; undwenn erfasst ist, dass ein Batteriesystemproblem vorliegt und kein batteriespezifisches Problem, dann das Diagnostizieren eines Batterieanschlussproblems, worin die lastabhängigen Messwerte repräsentativ für mindestens eine Anlassspannung einer Batterie (20) während des Anlassereignisses sind, worin die Anlassspannung eine Spannungsdifferenz zwischen einem Pluspol und einem negativen Anschluss der Batterie (20) während des Ereignisses darstellt, worin die Anlassspannung über einen Spannungsereigniszähler bereitgestellt wird, der einen Zählerstand erfolgreicher Anlassereignisse bereitstellt, worin die erfolgreichen Anlassereignisse durch eine Spannungsdifferenz zwischen einem Pluspol und einem negativen Anschluss der Batterie (20) während eines Anlassereignisses definiert werden, die über einer Spannungsschwelle liegen, worin der Spannungsereigniszähler auf null zurückgesetzt wird, wenn ein irrtümliches Anlassereignis erfasst worden ist, worin ein irrtümliches Anlassereignis durch eine Spannungsdifferenz zwischen einem Pluspol und einem negativen Anschluss der Batterie (20) während eines Anlassereignisses definiert wird, die unter der Spannungsschwelle liegt und worin das Zurücksetzen darauf hinweist, dass ein Batterieanschlussproblem vorliegt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Fahrzeugbatteriesysteme und insbesondere die Erfassung von und/oder die Unterscheidung zwischen verschiedenen Arten von Batteriesystemproblemen.
HINTERGRUND
Fahrzeug-Gesundheitszustand-Management-Systeme diagnostizieren typischerweise und warnen den Fahrer vor potentiellen Problemen mit verschiedenen Fahrzeugsystemen einschließlich des Fahrzeugbatteriesystems. Wenn ein Problem mit einer Komponente des Fahrzeugbatteriesystems wie ein spezielles Batterieproblem oder eines Problem mit einer oder mehreren Batterieverbindungen auftritt, wird typischerweise eine allgemeine Diagnose bezüglich des Gesundheitszustands des Fahrzeugbatteriesystems insgesamt durchgeführt. Durch Unterscheidung zwischen Problemen der verschiedenen Batteriesystemkomponenten kann es möglich sein, zusätzlichen Diagnoseaufwand zur Ermittlung des Problems zu vermeiden und die Kosten entsprechend zu verringern. Wenn zum Beispiel ein Batterieverbindungsproblem von einem Batteriesystemproblem als Ganzes unterschieden werden kann, kann ein Fahrer schnell und/oder leicht das Batterieverbindungsproblem ohne hohen Aufwand und hohe Kosten lösen.
Aus der Druckschrift DE 689 24 169 T2 ist ein Fahrzeugbatterie-Betriebszustandsmonitor bekannt. Die Druckschrift US 2009 / 0 265 125 A1 offenbart ein System und ein Verfahren zur Batteriegesundheitszustandsüberwachung. In der Druckschrift US 2005 / 0 134 282 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Testen und Messen einer Batterie beschrieben. In der Druckschrift US 2010 / 0 181 959 A1 ist ein Verfahren zur internen Starthilfe eines Motors offenbart. Die Druckschrift US 2010 / 0 175 656 A1 beschreibt ein Verfahren zum Überwachen eines Motorstartsystems. Die Druckschrift DE 199 50 424 A1 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung der Startfähigkeit einer Starterbatterie eines Kraftfahrzeugs.
Es ist eine Aufgabe der der vorliegenden Offenbarung, ein verbessertes Verfahren zum Diagnostizieren eines Batteriesystems, ein Verfahren zum Diagnostizieren einer Batteriesystemproblems und ein Batteriesystem bereitzustellen.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 und ein Batteriesystem gemäß dem unabhängigen Anspruch 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Figurenliste
Bevorzugte exemplarische Ausführungsformen werden im Folgenden in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin gleiche Kennzeichnungen gleiche Elemente bezeichnen und worin:

1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Batteriesystem in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform;
2 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens zum Diagnostizieren von Batteriesystemproblemen darstellt, das für ein Fahrzeugbatteriesystem verwendet werden kann wie das System in 1; und
3-6 zeigen ein Beispiel für lastabhängige Messwerte und/oder nicht lastabhängige Messwerte, die mit einem Verfahren oder System zur Diagnose von Batterieproblemen verwendet werden kann wie im Verfahren in 2.

BESCHREIBUNG
Das Verfahren und das hier beschriebene System können dazu verwendet werden, genauer oder präziser Batteriesystemprobleme zu diagnostizieren. Das Batteriesystem im Allgemeinen beinhaltet eine Batterie und einen oder mehrere Batterieanschlüsse, die die Übertragung von Strom zu verschiedenen elektrischen Komponenten in einem Fahrzeug erleichtern. Das Verfahren und das hier beschriebene System können dazu verwendet werden, einen Fahrer zu warnen oder anderweitig zu informieren, dass ein Problem mit einer oder mehreren Batterieverbindungen vorliegen kann, im Gegensatz zu lediglich einer Anzeige, dass ein Problem irgendwo im gesamten Batteriesystem vorliegt. Dies ermöglicht ein solideres Fahrzeugintaktheits-Managementsystem, da Probleme mit einer oder mehreren Batterieverbindungen von Problemen im Zusammenhang mit der Fahrzeugbatterie selbst genauer unterschieden werden können. In einer Ausführungsform verwendet das System und Verfahren einen oder mehrere lastabhängige Messwerte zur Diagnose eines generellen Problems mit dem Batteriesystem. Die Messwerte können die Leistungsfähigkeit des Batteriesystems während eines Anlassereignisses widerspiegeln. Wenn die lastabhängigen Messwerte und/oder einer oder mehrere nicht lastabhängige Messwerte nicht anzeigen, dass das Problem speziell die Batterie selbst betrifft, dann kann das System und Verfahren annehmen, dass das Problem von einer oder mehreren Batterieverbindungen herrührt.
Zur Darstellung und Klarheit ist die folgende Beschreibung allgemein für eine Ausführungsform eines Batteriesystems gedacht, worin die Batterie eine 12-48-V-Standardbatterie oder eine SLI-Batterie ist (starting-lights-ignition). Die Batterie kann von beliebigem Typ sein wie Blei-Säure, Lithiumionen, Ultrakondensator usw. Es sollte jedoch beachtet werden, dass das vorliegende System und Verfahren nicht derart begrenzt sind, da sie auch dazu verwendet werden können, Probleme in Batteriesystemen mit unterschiedlichen Arten von Batterien, unterschiedlichen Spannungsniveaus oder unterschiedlichen Batteriesystemkomponenten zu diagnostizieren. Dementsprechend verbleiben diejenigen Ausführungsformen zur Diagnose von Batteriesystemproblemen anders als diejenigen betreffend eine typische SLI-Batterie im Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung.
In einer Ausführungsform können gewisse Batteriesystemprobleme auftauchen, wenn die Batterie eine 12-48-V-Blei-Säurebatterie des SLI-Typs ist. So können beispielsweise Probleme eines Batteriesystems insgesamt lange Anlasszeiten oder Nichtstartereignisse, geringer Ladezustand (SOC), verminderte Leistungsfähigkeit von elektrischen Geräten (z. B. Takt-Rücksetzen, Leuchtendimmung usw.) beinhalten, um einige Möglichkeiten zu nennen. Das Verfahren und das hier beschriebene System können dabei helfen, spezielle Batterieverbindungsprobleme von Batteriesystemproblemen insgesamt zu unterscheiden. Eine Art der Lösung kann Auswerten eines oder mehrerer lastabhängiger Messwerte und/oder eines oder mehrerer nicht lastabhängiger Messwerte sein zum Erfassen, ob das Batteriesystemproblem ein batteriespezifisches Problem ist. Ist das Batteriesystemproblem nicht batteriespezifisch, werden das Verfahren und das System das Batteriesystemproblem als Batterieverbindungsproblem diagnostizieren. Gelöste Batterieverbindungen können durch Ablagerungen, Schmutz, oder Korrosion an dem Batteriekabel/Anschlussübergang entweder durch Korrosion des Kabels oder Korrosion des Anschlusses beispielsweise entstehen. In einem anderen Beispiel kann ein loser Batterieanschluss vorhanden sein, wobei das Massekabel mit dem Motor und/oder der Karosserie verbunden ist. Batterieverbindungsprobleme können auch aufgrund von Durchrieb oder physikalischen Schäden wie Anschlussbruch herrühren. Andere Typen von Verbindungsproblemen sind sicherlich möglich.
Typischerweise zeigen lastabhängige Messwerte wie Kurbelwiderstand bei einem Batterieverbindungsproblem ein Batterieverbindungsproblem an. Weiterhin können erhöhter Kurbelwiderstand sowie erhöhter Batteriewiderstand eine lockere oder anderweitig fehlerhafte Batterieverbindung anzeigen. Sind andere lastabhängige Messwerte oder nicht lastabhängige Messwerte wie Kurbelzeit, Leerlaufspannung oder Ladezustand usw. normal, kann ein Batterieverbindungsproblem diagnostiziert werden, was es von einem Batteriesystemproblem im Allgemeinen unterscheidet. Durch die Diagnose des spezifischeren Batterieverbindungsproblems kann ein Fahrer oder Benutzer des Fahrzeugs in der Lage sein, unnötige Instandhaltungskosten, Batterieersatzes, Garantiekosten, usw. zu vermeiden. Dementsprechend kann die vorausschauende Funktionalität eines Fahrzeug-Gesundheitszustand-Energiemanagementsystems verbessert werden.
Unter Bezugnahme auf 1 sind einige der Komponenten eines exemplarischen Fahrzeugs 10 dargestellt, für das das vorliegende Verfahren und System verwendet werden kann. Fahrzeug 10 beinhaltet einen typischen Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) und obwohl die folgende Beschreibung im Rahmen des speziellen in 1 dargestellten Fahrzeuges 10 bereitgestellt wird, ist es offensichtlich, dass dieses Fahrzeug lediglich exemplarisch ist und dass andere Fahrzeuge sicherlich verwendet werden können. So können beispielsweise das hier beschriebene Verfahren und System mit jeder Art von Fahrzeug mit einer Batterie einschließlich eines Hybridelektrofahrzeugs (HEV) oder eines elektrischen Fahrzeugs (EV) verwendet werden kann, um einige Möglichkeiten zu nennen. In einer Ausführungsform beinhaltet Fahrzeug 10 im Allgemeinen ein Fahrzeugbatteriesystem 12. Das Fahrzeugbatteriesystem 12 kann eine Batterie 20, Batterieverbindungen und -anschlüsse 22, elektrische Bauteile 24, eine Masse 26, einen oder mehrere Batteriesensoren 28 und ein Steuermodul 30 beinhalten. In einer anderen Ausführungsform beinhaltet das Batteriesystem 12 mehr als eine Batterie oder ein duales Batteriesystem.
Batterie 20 kann eine Quelle für elektrische Energie zur Erfüllung bestimmter elektrischer Bedürfnisse des Fahrzeugs sein. Wie oben beschrieben ist in dieser Ausführungsform Batterie 20 eine Blei-Säure-Batterie, die eine LN2-Typ-Batterie sein kann, eine LN5-Typ-Batterie, eine AGM-Batterie, eine „flooded type“-Batterie usw. Jedoch kann Batterie 20 jede geeignete Batteriechemie wie Lithiumionen, Ultrakondensator oder einige andere Batterietechniken beispielsweise verwenden. Wie bereits erwähnt, kann mehr als eine Batterie vorhanden sein oder in einer Ausführungsform kann ein doppeltes Batteriesystem vorhanden sein. In diesem speziellen Beispiel kann die Batterie 20 kann dabei helfen, ein oder mehrere Zündsystemkomponenten wie einen Startermotor, elektrische Geräte wie Lampen oder Steuermodule, Infotainment-Vorrichtungen usw. zu unterstützen. Die Batterie kann aus einer Anzahl einzelner Batteriezellen bestehen oder das Batteriesystem kann eine Vielzahl von Batterien beinhalten anstatt lediglich einer einzelnen Batterie 20 wie in 1 gezeigt. In der Technik Erfahrenen wird bekannt sein, dass Fahrzeugbatterien in einer beliebigen Anzahl von verschiedenen Ausführungsformen geliefert werden können, in beliebig vielen unterschiedlichen Konfigurationen angeschlossen werden können und eine beliebige Anzahl von verschiedenen Komponenten wie Sensoren, Steuereinheiten und andere geeignete, in der Technik bekannte Komponenten enthalten können.
Batterieanschlüsse 22 erleichtern die Übertragung von Strom an die verschiedenen Komponenten des Batteriesystems 12. Batterieanschlüsse 22 beinhalten Kabel, Drähte, Klemmen, Kupplungen usw. zur Erleichterung von Verbindungen zwischen den verschiedenen Schaltungskomponenten einschließlich Batterie 20, elektrischer Bauteile 24, eines oder mehrerer Batteriesensoren 28, Wechselrichtern/Konvertern, Generatoren, Motoren oder anderen Vorrichtungen zum Bereitstellen zusätzlicher Füllung für die Batterie 20 sowie jedes anderen betreibbaren Schaltungsteils. Die Batterieanschlusskupplungen können gequetschte und/oder Lötanschlüsse, Tabs usw. zum Anschluss an die entsprechenden Klemmen der Batterie 20 beinhalten. Batterieanschlüsse 22 können eine Masse 26 beinhalten, das an den Motor und/oder die Karosserie des Fahrzeugs 10 verbunden werden kann, um einige Beispiele zu nennen. Batteriesystemvorrichtungen, wie der Batterie 20 und elektrischen Komponenten 24 über einem oder mehreren Batterieanschlüssen 22 in Reihe, parallel, oder eine Kombination beider abhängig vom gewünschten Anordnung und Bedürfnissen des Batteriesystems 12.
Elektrische Bauelemente 24 können jedes beliebige Gerät oder System beinhalten, das Bedarf an elektrischer Energie hat. Wie oben erwähnt, ist in der Ausführungsform in 1 die Batterie 20 ist eine 12-48-V-Standard-Blei-Säurebatterie, die zum Bereitstellen von Strom an zahlreiche elektrischen Komponenten 24 des Fahrzeugs 10, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Zündsystemvorrichtungen, Leuchten, Ventilatoren usw. verwendet werden können. In einem anderen Beispiel kann die Batterie eine Hochspannungsbatterie sein, wobei deren Strom verwendet wird, dem Fahrzeug Bewegungskraft zur Verfügung zu stellen.
Batteriesensoren 28 können jede Vielzahl verschiedener Komponenten oder Elemente beinhalten, und können eine Vielzahl von batteriebezogenen Parametern oder Bedingungen, wie Spannung, Stromstärke, SOC, Intaktheit (SOH), Betriebszustand, Temperatur des Batteriepakets usw., überwachen, um lastabhängige Messwerte und/oder einen oder mehrere nicht lastabhängige Messwerte bereitzustellen, die vom Batteriesystem 12 verwendet werden können. Batteriesensoren 28 Sensoren können Sensoren umfassen, die innerhalb des Batteriesystems 12 oder Batterie 20 integriert sind (z. B. eine intelligente oder eine Smart-Batterie), die von außen außerhalb des Batteriesystems 12 oder Batterie 20 angeordnet sind oder entsprechend gemäß anderer bekannter Anordnungen bereitgestellt sind. In einem Ausführungsbeispiel beinhalten Batteriesensoren 28 einen oder mehrere Spannungssensoren zum Erfassen der Gesamtspannung über dem Batteriepaket 24, einen Stromsensor zum Erfassen des Ladungs- oder Entladungs-Stromflusses durch die Batterie 20, einen oder mehrere Temperatursensoren zum Erfassen oder Abtasten der Temperatur der Batterie 20 und jede beliebige Anzahl von anderen, in der Technik bekannten Sensoren. In einer bevorzugten Ausführungsform beinhalten die Batteriesensoren 28 einen Spannungsereigniszähler, der in Fällen zurückstellt, wo die Spannungsabfälle unter einen Grenzpegel abfallen. So kann beispielsweise der Spannungsereigniszähler einen „Zähler“ bei jedem erfolgreichen Anlassereignis hinzufügen und bei einem irrtümlichen Anlassfall auf null zurückgehen, wo die Spannung beispielsweise unter einen Grenzpegel abfällt. Erfolgreiche Anlassereignisse können durch die Klemme-zu-Klemme-Spannung während einer Rissbildung definiert werden, die über einem Spannungsschwellenwert liegt (z. B. 4,5 V für eine 12-V-Batterie). Der Spannungsereigniszähler kann integriert sein mit oder anderweitig ein Teil einer anderen Fahrzeugkomponente oder Vorrichtung sein wie Steuermodul 30. In einer Ausführungsform beinhaltet das Batteriesystem 12 zwei Batteriesensoren 28: Einen intelligenten Batteriesensor 44 gekoppelt mit dem Minuspol der Batterie 20 und einen Hall-Effekt-Stromsensor 46. Jedoch versteht es sich, dass Batteriesensoren 28 nur einen Sensor oder mehr als zwei Sensoren beinhalten können, je nach erwünschter Implementierung. Batteriesensoren 28 können elektrisch angeschlossen werden (z. B. durch eine verdrahtete Verbindung oder drahtlos) an das und für die Kommunikation mit dem Steuermodul 30, ein spezielleres Batteriesteuermodul oder ein anderes bestimmtes Steuermodul und/oder jede andere geeignete Vorrichtung.
Das Steuermodul 30 kann zur Steuerung, Regelung oder zur anderweitigen Verwaltung bestimmter Vorgänge oder Funktionen des Fahrzeugs 10 und/oder einer oder mehrerer Komponenten oder Module davon verwendet werden (z. B. Batteriesystem 12). In einem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist Steuermodul 30 ein Batteriesteuermodul und beinhaltet einen Prozessor 32 und einen Speicher 34. Prozessor 32 kann jeden beliebigen Mikroprozessor (z. B. einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) usw.) sein, die in einem Speicher abgelegte Anweisungen für Software, Firmware, Programme, Algorithmen, Skripte usw. ausführt. Dieser Prozessor ist nicht auf irgendeinen Typ von Komponente oder Gerät eingeschränkt. Der Speicher 34 kann alle geeigneten elektronischen Speichermittel beinhalten und kann eine Vielfalt von Daten und Informationen speichern. Dies beinhaltet zum Beispiel: Erfasste Werte oder Parameter für verschiedene lastabhängige Messwerte; erfasste Werte oder Parameter für verschiedene nicht lastabhängige Messwerte; Nachschlagetabellen und andere Datenstrukturen; Software, Firmware, Programme, Algorithmen, Skripte und andere elektronische Anweisungen; Bauteileigenschaften und Hintergrundinformationen usw. Das vorliegende Verfahren--sowie andere elektronischen Anweisungen bzw. Informationen, die für solche Aufgaben benötigt werden--können ebenfalls gespeichert werden oder anderweitig in Speicher 34 behalten werden, sodass Steuermodul 30 konfiguriert werden kann, um einen oder mehrere Schritte des näher beschriebenen Verfahrens durchzuführen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das vorliegende Verfahren--sowie andere elektronischen Anweisungen bzw. Informationen, die für solche Aufgaben benötigt werden--ferngespeichert werden wie etwa beim Call-Center 40, was gestattet, die Aktualisierung nur an einer zentralen Stelle anstatt Aktualisierung eines jeden Fahrzeugs durchzuführen. Dementsprechend kann das Call-Center sein eigenes Steuermodul 50 mit einem Prozessor 52 und Speicher 54 für das Ausführen eines oder mehrerer Aspekte der verschiedenen hierin beschriebenen Verfahren beinhalten. Das Steuergerät 30 kann elektronisch mit anderen Fahrzeuggeräten und Modulen über I/O-Komponenten und geeignete Verbindungen wie ein Kommunikationsbus verbunden sein, sodass diese wie erforderlich interagieren können. Weiterhin muss das Steuermodul 30 nicht innerhalb des Batteriesystems wie in 1 gezeigt mit dem Batteriesystem verbunden sein. Dies sind natürlich nur einige der möglichen Anordnungen, Funktionen und Fähigkeiten des Steuergerätes 30, andere sind ebenfalls durchaus möglich. Je nach der besonderen Ausführungsform kann das Steuergerät 30 ein eigenständiges Elektronikmodul sein (z. B. ein Batteriesteuermodul), es kann aufgenommen oder eingeschlossen sein innerhalb anderer Elektronikmodule im Fahrzeug (z. B. ein Motorsteuermodul, ein Hybrid Steuermodul, ein Karosseriesteuermodul usw.) oder es kann Teil eines größeren Netzwerks oder Systems sein (z. B. eines Batteriemanagementsystems (BMS), eines Fahrzeugenergiemanagementsystems usw.), um nur einige Möglichkeiten zu nennen.
Batteriesystem 12 kann weniger Komponenten, mehr Komponenten, oder andere Komponenten als in 1 veranschaulicht beinhalten. Zum Beispiel kann, wie oben angesprochen, das Batteriesystem eine oder mehrere Komponenten zum Laden der Batterie beinhalten, wie etwa einen Motor, einen Generator usw. oder jedes andere betätigbare Schaltungsteil. In der Technik Erfahrenen wird bekannt sein, dass das Fahrzeugbatterien in einer beliebigen Anzahl von verschiedenen Ausführungsformen geliefert werden können, in beliebig vielen unterschiedlichen Konfigurationen angeschlossen werden können und eine beliebige Anzahl von verschiedenen Subkomponenten wie Sensoren, Steuergeräte und/oder beliebige andere geeignete, in der Technik bekannte Komponenten beinhalten kann. Nochmals, die vorhergehende Beschreibung des Fahrzeugs 10 und die Zeichnung in 1 dienen lediglich der allgemeinen Erläuterung einer möglichen Fahrzeuganordnung. Jede beliebige Anzahl anderer Fahrzeuganordnungen und Architekturen, einschließlich derer, die wesentlich von der in 1 gezeigten abweichen, können stattdessen verwendet werden.
In 2 wird ein Verfahren 100 zur Diagnose von Batteriesystemproblemen dargestellt wie, zum Beispiel und ohne Einschränkung, ein Problem mit einer Batterie oder Batterieverbindungen eines Batteriesystems (z. B. Batterie 20 und/oder Batterieverbindungen 22 des vorstehend beschriebenen Batteriesystems 12). Es versteht sich, dass während die folgende Beschreibung hauptsächlich auf die Verwendung des vorliegenden Verfahrens zur Diagnose von Problemen in einem Batteriesystem ausgerichtet ist, das eine 12-V-Standard-Blei-Säure-Batterie aufweist, die vorliegende Offenbarung nicht derart begrenzt sein soll. Vielmehr werden die Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass das vorliegende Verfahren zur Diagnose von Batteriesystemproblemen verwendet werden kann, wo eine unterschiedliche Batterieart oder mehr als eine Batterie verwendet wird. Dementsprechend ist die vorliegende Offenbarung nicht auf eine bestimmte Art von Batterie beschränkt.
In einem speziellen Beispiel kann das Verfahren 100 ausgeführt und/oder nach einem Starten, Zünden oder Anlassereignis gestartet werden. Und in einer Ausführungsform kann das Verfahren etwa fünf Minuten nach einem Anlassereignis durchgeführt werden während des Fahrzyklus, sodass das Verfahren ausreichend lastabhängige Messwerte und/oder nicht lastabhängige Messwerte als Eingabe zur Verfügung hat. In einer anderen Ausführungsform ist das Verfahren 100 fortlaufend betreibbar. Jedoch versteht es sich, dass das Verfahren ausgeführt und/oder eingeleitet werden kann zu jedem beliebigen geeigneten Zeitpunkt abhängig von der gewünschten Implementierung. Weiterhin, wie einem Fachmann auf dem Gebiet bekannt, können Begriffe, wie „Kurbel“, „kurbeln, „beginnend“ und „Zündung“ hierin synonym verwendet werden.
Schritt 102 des Verfahrens 100 sammelt einen oder mehrere lastabhängige Messwerte und/oder einen oder mehrere nicht lastabhängigen Messwerte. In einer Ausführungsform werden ein oder mehrere lastabhängige Messwerte und/oder ein oder mehrere nicht lastabhängigen Messwerte abgetastet. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben, betreffen lastabhängige Messwerte im Allgemeinen Batteriesystemeigenschaften, wenn eine Anlasslast aufgewendet wird. Die lastabhängigen Messwerte und/oder nicht lastabhängigen Messwerte können vom Ausgang der Batteriesensoren 28 in einer Ausführungsform erhalten oder anderweitig abgeleitet werden. So kann beispielsweise ein intelligenter Batteriesensor Messwerte und/oder Informationen über den Lade- oder Entladestrom durch die Batterie, die Spannung über den Batterieklemmen und/oder die Batterietemperatur bereitstellen, die verwendet werden, um Eingang für Ladezustand (SOC) oder Gesundheitszustands-(SOH)-Berechnungen bereitzustellen. Die lastabhängigen Messwerte und/oder nicht lastabhängigen Messwerte können auch von einem Steuermodul wie ein Motorsteuergerät, ein Bordnetzsteuergerät, ein Batteriesteuermodul wie Steuermodul 30 oder einer anderen Vorrichtung oder Modul erhalten werden. Die lastabhängigen Messwerte und/oder nicht lastabhängigen Messwerte können sich auch auf normierte Batterieeigenschaften, die beim Einbau bekannt sind wie der Innenwiderstand der Batterie beziehen. Andere Quellen und rechnerische Ableitungen, die verwendet werden können, um lastabhängige Messwerte und/oder nicht lastabhängige Messwerte bereitzustellen, erklären sich einem Fachmann in der Technik.
Lastabhängige Messwerte beinhalten im Allgemeinen jeden beliebigen batteriesystembezogenen Parameter, der die Anlasshistorie der Batterie 20 betrifft. In einer Ausführungsform spiegeln lastabhängige Messwerte die Leistungsfähigkeit des Batteriesystems 12 während eines Anlassereignisses. In einer bevorzugten Ausführungsform betreffen die lastabhängigen Messwerte sowohl irrtümliche Anlassereignisse (z. B. lange Anlasszeiten, kein Anlassen usw.) als auch normale Anlassereignisse. Ein lastabhängiger Messwert, der in Schritt 102 gesammelt und in Verfahren 100 verwendet werden kann, ist der Anlasswiderstand. Anlasswiderstand betrifft im Allgemeinen den Widerstandswert bei Belastung der Batterie. Der Anlasswiderstand kann ein gemessener Widerstandswert sein (z. B. in Ohm oder mOhm), ein berechneter Widerstandswert anderer Messungen (z. B. ist der Anlasswiderstand proportional zum Strom und Spannung während eines Anlassereignisses) oder ein Widerstandsverhältnis, um einige Beispiele zu nennen. Für Fahrzeuge, die keinen intelligenten Batteriesensor beinhalten, kann ein Maximalstrommesswert oder eine Messung nicht zur Verfügung stehen, und als solches ist es möglich, den Widerstand der Batterie basierend auf anderen Parametern, beispielsweise durch den dynamischen Widerstand (dV/dI) während des Anlassens zu schätzen. Fachlich versierte Techniker werden begrüßen, dass der Widerstand abhängig ist von der Größe und Art der Batterie und der Widerstand kann ein eichfähiger Wert auf Grundlage des Tests sein. In einer besonderen Ausführungsform kann der Anlasswiderstand als Kurbelwiderstandswert (CRV) bereitgestellt werden, der das Verhältnis des Widerstands zwischen Batterie und Anlasser (Rb/Rs) schätzt und in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung bereitgestellt werden kann: $\begin{array}{l} CRV = (Leerlaufspannung/Minimalanlassspannung w \ddot{a} hren des \\ Anlassereignisses) - 1 \end{array}$
Lastabhängige Messwerte kann auch die Anlassspannung der Batterie beinhalten. Die Anlassspannung stellt im Allgemeinen die Spannungsdifferenz zwischen einem Pluspol und einen negativen Anschluss der Batterie während eines Anlassereignisses dar und sie bezieht sich auf die Anlasshistorie der Batterie dahingehend, dass bei Unterschreiten einer bestimmten Schwelle (z. B. weniger als 5,5 V, insbesondere, weniger als 4,5 V für eine 12 V-Batterie bei Belastung wie während eines Anlassereignisses), kann dies auf eine Historie eines oder mehrerer irrtümlicher Anlassereignisse hinweisen. In einer Ausführungsform kann die Anlassspannung über einen Zähler wie einen Spannungsereigniszähler bereitgestellt werden. Der Spannungsereigniszähler kann über eine proportional-integralderivative Steuerung (PID-Steuerung) bereitgestellt werden, die Teil eines Steuermoduls wie Steuermodul 30, ein Bordnetzsteuergerät (BSG) oder ein Motorsteuergerät (ECM) ist. Der Spannungsereigniszähler kann erhöhen, wenn eine Mindestspannung während des Anlassens größer ist als ein Schwellenspannungswert (z. B. 5,5 V oder 4,5 V für eine 12-V-Batterie). Wenn eine Mindestspannung während des Anlassens unterhalb eines Schwellenspannungswerts liegt, dann kann der Ereigniszähler zurückgesetzt werden. Mit anderen Worten, der Spannungsereigniszähler kann einen Zählerstand der erfolgreichen Anlassereignisse bereitstellen, wobei erfolgreiche Anlassereignisse definiert sind durch eine Spannungsdifferenz zwischen einem Pluspol und einen negativen Anschluss der Batterie während eines Anlassereignisses, das über einer Spannungsschwelle liegt. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben, können in einigen Ausführungsformen der Anlasswiderstand und/oder ein oder mehrere Zählerrücksetzungen zum Erfassen verwendet werden, ob ein Batteriesystemproblem oder ein spezifisches Batterieproblem vorliegt.
Die lastabhängigen Messwerte können weiterhin die Anlasszeit (z. B. in Sekunden) beinhalten. Wenn die Anlasszeit größer als ein bestimmter Schwellenwert war (zum Beispiel, größer als 0,8 Sekunden), kann ein Batteriesystemproblem oder ein batteriespezifisches Problem vorliegen. Längere Anlasszeiten sind im Allgemeinen ein Hinweis auf ein irrtümliches Anlassereignis.
Nicht lastabhängige Messwerte beinhalten im Allgemeinen jeden batteriesystembezogenen Parameter, der Eigenschaften betrifft, die gewöhnlich spezifisch für die Batterie selbst sind. Es sollte verstanden werden, dass nicht lastabhängige Messwerte nicht ganz gegenseitig exklusiv der betreffenden lastabhängigen Messwerte sind und umgekehrt. So können beispielsweise bestimmte nicht lastabhängige Messwerte einen indirekten Hinweis auf die Anlasshistorie der Batterie geben und sogar noch auf batteriespezifische Eigenschaften hinweisen. Diese hier bereitgestellten Beispiele für lastabhängige Messwerte und nicht lastabhängige Messwerte können als Rahmen zum Unterscheiden zwischen einigen nicht lastabhängigen Messwerten und lastabhängigen Messwerten dienen, aber es sollte klar sein, dass der bereitgestellten Beispiele als nicht einschränkend gedacht sind, da das System und das Verfahren verschiedene Kombinationen von lastabhängigen Messwerten und/oder nicht lastabhängigen Messwerten eingliedern können, was explizit beschrieben ist.
Nicht lastabhängige Messwerte können der Batteriewiderstand (z. B. der Innenwiderstand im Gegensatz zum Anlasswiderstand wie der Innenwiderstand der Batterie zur Ladungsaufnahme), der Batteriestrom, die Batteriespannung einschließlich der Leerlaufspannung (OCV) und/oder die Spannung über den Batterieklemmen sein, wenn die Batterie während der Verwendung des Fahrzeugs aufgeladen oder entladen wird (z. B. typische Batterieverwendung, während das Fahrzeug in Betrieb ist, gegenüber der spezifischeren Anlassspannung), der SOC sowie die Batterietemperatur. Bei einigen Ausführungsformen ist die OCV bevorzugt gegenüber über der Batteriespannung unter Last, da sie eine zuverlässigere Anzeige der Batteriespannung bereitstellen kann. Die OCV ist die Spannung über den Batterieklemmen, wenn keine externe Last angeschlossen ist oder wenn kein Strom zwischen den Klemmen fließt.
Wie beim Anlasswiderstand kann der Batteriewiderstand ein gemessener Widerstandswert sein (z. B. in Ohm oder mOhm), ein berechneter Widerstandswert, abgeleitet von anderen Messungen oder ein Widerstandsverhältnis, um einige Beispiele zu nennen. Bei Fahrzeugen, die keinen intelligenten Batteriesensor beinhalten, könnte eine Maximalstromablesung oder Messung nicht zur Verfügung stehen, und als solches ist es möglich, den Widerstand der Batterie basierend auf anderen Parametern, beispielsweise durch den dynamischen Widerstand (dV/dI) zu schätzen. Fachlich versierte Techniker werden begrüßen, dass der Widerstand abhängig von der Größe und Art der Batterie ist und der Widerstand kann ein eichfähiger Wert auf der Grundlage von Testen sein. In einer besonderen Ausführungsform kann der Batteriewiderstand über die folgende Gleichung, wo ein Ladungswiderstandswert (ChRV) repräsentativ für den Batteriewiderstand ist, Batteriespannung und Batteriestrom lastabhängig-basierte Messungen oder Werte sind, OCV eine nicht-lastabhängig-basierte Messung oder Wert ist und k ein Koeffizienzfaktor ist, der die maximale Batteriekapazität und Ladungsrate beinhaltet: $ChRV = (((Batteriespannung - COV) / Batteriestrom) * k)$
Sobald eine oder mehrere lastabhängige Messwerte und/oder ein oder mehrere nicht lastabhängige Messwerte in Schritt 102 gesammelt sind, erfasst Schritt 104, ob ein Batteriesystemproblem vorliegt. In einer Ausführungsform kann ein irrtümliches Anlassereignis maßgeblich für ein Batteriesystemproblem sein. In einer besonderen Ausführungsform können ein oder mehrere lastabhängige Messwerte zum Erfassen verwendet werden, ob ein Problem mit der Batteriehistorie vorliegt. Hoher Anlasswiderstand beispielsweise kann ein Batteriesystemproblem anzeigen. In einer Ausführungsform kann, wenn der Anlasswiderstand größer als 10 mOhm ist oder ein Anlasswiderstandsverhältnis wie das mittels Gleichung 1 errechnete größer als 0,6 ist, kann dies maßgeblich sein für ein Batteriesystemproblem. Der typische Widerstand in einer normalen 12-V-Blei-Säure-Batterie ist etwa 5 mOhm. Jeder beliebige lastabhängige Messwert oder ein nicht lastabhängiger Messwert oder eine Kombination von lastabhängigen Messwerten und/oder nicht lastabhängigen Messwerten kann verwendet werden zum Erfassen, ob es sich um ein Batteriesystemproblem handelt. In einer bevorzugten Ausführungsform werden Anlassspannung, Anlasswiderstand und Batteriewiderstand verwendet, um zu erfassen, ob ein Batteriesystemproblem vorliegt. Wenn beispielsweise ein Spannungszähler zurückgesetzt wird, liegt der Anlasswiderstand oberhalb eines Schwellenwiderstandswerts und der Batteriewiderstand oberhalb eines Schwellenwiderstandswerts (z. B. ähnlich oder gleich den vorstehend bereitgestellten Anlasswiderstand-Schwellenwerten) und es kann erfasst werden, dass ein Batteriesystemproblem vorliegt. In einer anderen Ausführungsform kann, wenn ein Spannungszähler zurückgesetzt wird, kann erfasst werden, dass ein Batteriesystemproblem vorliegt. In noch einer anderen Ausführungsform können andere Faktoren als lastabhängige Messwerte oder nicht lastabhängige Messwerte zum Erfassen, ob es sich um ein Batteriesystemproblem handelt, verwendet werden. Andere Ausführungsformen sind sicher möglich. Liegt kein Batteriesystemproblem vor, läuft das Verfahren zu Schritt 106, wo kein Batteriesystemproblem diagnostiziert wird und das Verfahren läuft zurück an den Anfang. Bei einem Batteriesystemproblem läuft das Verfahren zu Schritt 108.
Schritt 108 prüft, ob der eine oder die mehreren lastabhängigen Messwerte und/oder ein oder mehrere nicht lastabhängige Messwerte ein batteriespezifisches Problem anzeigen. Ist das Batteriesystemproblem spezifisch für die Batterie selbst, dann ist das Problem wahrscheinlich kein Batterieanschlussproblem. Alternativ ist, wenn das Batteriesystemproblem nicht spezifisch für die Batterie selbst ist, dann ist das Problem wahrscheinlich ein Batterieanschlussproblem. Durch eine Art Wurzel-Ursache-Analyse kann das Verfahren 100 ein spezifischeres Batterieanschlussproblem anzeigen im Gegensatz zu lediglich einer Diagnose eines Batteriesystemproblems als Ganzes. Dies kann zu geringerem Kostenaufwand für Reparatur und/oder Diagnose des Batteriesystems führen und kann eine genauere Erfassung des Fahrzeug-Gesundheitszustands bereitstellen.
Dieses Verfahren kann die Tatsache nutzen, dass Anlass- und Batteriewiderstand sich aufgrund eines Batterieanschlussproblems erhöhen wie eine oder mehrere lose Batterieanschlüsse. Durch Inaugenscheinnahme eines oder mehrerer lastabhängiger Messwerte und/oder nicht lastabhängiger Messwerte kann das Verfahren in der Lage sein zu erfassen, dass das Problem wahrscheinlich ein Batterieanschlussproblem ist. Wenn ein Fahrzeug beispielsweise einen hohen Anlass- und Batteriewiderstand aufweist (z. B. größer als 10 mOhm bei Normalbedingungen) mit einer relativ normalen Anlasszeit (z. B. weniger als 0,8 Sekunden für eine 12-V-Batterie), relativ normaler OCV (z. B. oberhalb von 12,4 V für eine 12-V-Batterie) und relativ normaler SOC (z. B. größer 60 %), dann kann Schritt 108 erfassen, dass das Batteriesystemproblem nicht kein batteriespezifisches Problem ist und damit ein Batterieanschlussproblem diagnostiziert (Schritt 112). Historische Daten oder Informationen wie Anlasszeit und OCV können bereitgestellt oder durch einen Pufferspeicher ergänzt werden, beispielsweise durch einen Puffer von etwa 40 Zyklen in einer Ausführungsform. In einer anderen Ausführungsform kann, wenn das Fahrzeug keinen akzeptablen Schwellenwert für mehr als zwei nicht lastabhängige Messwerte erfüllt (z. B. niedrige SOC, niedrige OCV usw.), dann Schritt 108 erfassen, dass es sich wahrscheinlich um ein batteriespezifisches Problem handelt und diagnostiziert ein Batteriesystemproblem. In noch einer anderen Ausführungsform kann bei hohem Anlass- und Batteriewiderstand, wenn die Batterietemperatur höher als ein Schwellenwert ist (z. B. -15 °C), wenn die OCV höher als ein Schwellenwert ist (z. B. 12,4 V), wenn der Ladezustand größer als ein Schwellenwert ist (z. B. 60 %) und wenn die Anlasszeit länger als ein Schwellenwert ist (z. B. 0,8 Sekunden), ein Batterieanschlussproblem diagnostiziert werden. Es sollte verstanden werden, dass, wenn ein Batterieanschlussproblem und ein batteriespezifisches Problem auftreten, das Verfahren wahrscheinlich ein Batteriesystemproblem diagnostizieren. Jede gewichtende und/oder betriebsfähige Kombination von Teilen der lastabhängigen Messwerte und/oder nicht lastabhängigen Messwerte können zum Anzeigen eines möglichen batteriespezifischen Problems in Schritt 108 verwendet werden. Außerdem können die Schwellenwerte je nach Größe und Art der im Batteriesystem verwendeten Batterie angepasst werden.
3-6 stellen einige Beispiele lastabhängiger Messwerte und nicht lastabhängiger Messwerte bereit, die mit einem Verfahren oder System zum Diagnostizieren von Batterieproblemen wie das Verfahren 100 verwendet werden können. 3 veranschaulicht einen Ausgang eines intelligenten Batteriesensors, der in dieser Ausführungsform Messwerte registriert oder Messungen 100-mal pro Sekunde durchführt. 3 zeigt einen oszillierende Strom 302 in Gegenwart einer relativ konsistenten Spannung 304, die verwendet werden kann zum Erfassen, dass ein Batterieanschlussproblem vorliegt oder dass dort kein batteriespezifisches Problem vorliegt. In einer Ausführungsform kann das in 3 dargestellte Muster als eine Möglichkeit zum Reduzieren von falschen Positiven verwendet werden (z. B. Verifizierung, dass die die lastabhängigen Messwerte ein Batterieanschlussproblem anzeigen). In diesem speziellen Beispiel, worin das Batteriesystem eine 12-V-Batterie beinhaltet, liegt die Spannung zwischen etwa 14 V und 15 V, was normale Leistungsfähigkeit anzeigt. Der Strom pendelt jedoch zwischen einer niedrigen und einer hohen Stromhöhe größer als etwa 20 Ampere. Dieses Pendeln des Stroms kann bei verhältnismäßig normalen Spannungspegeln zum Überprüfen verwendet werden, dass es ein Batterieanschlussproblem gibt.
4 veranschaulicht Beispielparameter, die auf eine gute Batterie hinweisen. Die x-Achse in diesem Beispiel stellt einen Zeitraum von etwa 100 Tagen dar. Nicht lastabhängige Messwerte beinhalten OCV 410; die Spannung über den Batterieklemmen oder die Hochpräzisions-Batteriespannung (HiPreBatV) 412; den Ladezustand 414; den Batteriewiderstand oder in diesem Beispiel den Ladungswiderstandswert (ChRV) 416 wie in Gleichung 2 weiter oben bereitgestellt; und die Temperatur der Batterie 418. Die Last zugehöriger Messwerte beinhalten das Anlassspannung, im Beispiel, eine Spannung Ereigniszähler (VGdEvCnt) 420; Anlasszeit 422; und Widerstand, im Beispiel dieAnlassWiderstandswert (CRV) in Gleichung 1 oberhalb, 424. Beispiel für Schwellenwerte sind mit dicken gestrichelte waagerechte Linien bezeichnet. Die Batterietemperatur kann in einigen Ausführungsformen zum Erfassen oder anderweitigen Überprüfen verwendet werden, ob sonstige Daten genau sind. Fachleute begrüßen beispielsweise, dass der Widerstand der Batterie mit zunehmender Temperatur abnimmt. Dementsprechend kann es wünschenswert sein, in einigen Fällen zu warten, bis die Temperatur einen vorbestimmten Schwellenwert vor der Diagnose eines Batteriesystemproblems erreicht hat. Im Beispiel in 4 versagen die lastabhängigen Messwerte 420, 422, 424, ein mögliches Batteriesystemproblem anzuzeigen. Außerdem versagen auch die nicht lastabhängigen Messwerte 410, 412, 414, 416 und 418, ein mögliches Batteriesystemproblem anzuzeigen, da ihre jeweiligen Werte innerhalb der exemplarischen Schwellenwerte liegen. Dementsprechend würde in diesem Beispiel kein Batteriesystemproblem diagnostiziert werden.
5 veranschaulicht Beispielparameter, die auf ein mögliches batteriespezifisches Problem hinweisen. Die x-Achse in diesem Beispiel stellt einen Zeitraum von etwa 120 Tagen dar. Wie in 4 beinhalten nicht lastabhängige Messwerte OCV 510; die Spannung über den Batterieklemmen oder die Hochpräzisions-Batteriespannung (HiPreBatV) 512; den Ladezustand 514; den Batteriewiderstand, hier im Beispiel den Aufladungswiderstandswert (ChRV) nach Gleichung 2 weiter oben dargestellt, 516; und die Temperatur der Batterie 518. Lastabhängige Messwerte beinhalten Anlassspannung oder im Beispiel hier einen Spannungsereigniszähler (VGdEvCnt) 520; Anlasszeit 522; und Anlasswiderstand, hier im Beispiel den Anlasswiderstandswert (CRV) nach Gleichung 1 wie oberhalb dargestellt, 524. Es sollte erwähnt werden, dass die y-Achsen-Skalen geringfügig von denen in 4 abweichen können, aber zur Visualisierung der Varianz der Parameter sind Beispielschwellen mit dicken gestrichelten waagerechten Linien bezeichnet. Nach dem Punkt auf jedem Diagramm, durch zwei dicke gestrichelte senkrechte Linien bezeichnet, ist die Fahrzeugbatterie ersetzt worden. Vor dem Punkt auf jedem Diagramm, durch zwei dicke gestrichelte senkrechte Linien bezeichnet, zeigen die lastabhängigen und die nicht lastabhängigen Messwerte ein Batteriesystemproblem als Ganzes und insbesondere ein batteriespezifisches Problem. Die Anlasszeit 522 und der Anlasswiderstand 524 waren höher als die bezeichneten Schwellen in diesem Beispiel. Die Batterietemperatur 518 lag in einem akzeptablen Bereich, wenn diese höhere Anlasszeiten und höhere Widerstandswerte zeigten. Die Anlassspannung 520 zeigte ein irrtümliches Anlassereignis an, da die Spannung während des Anlassens unter einen Schwellwert fiel. Weiterhin weisen mindestens einige der nicht lastabhängigen Messwerte auf ein batteriespezifisches Problem hin. Der OCV 510 lag unter Schwellenwerten und der Batteriewiderstand 516 war stets höher als der zulässige Schwellenwert. Dementsprechend würde in diesem Fall ein Batteriesystemproblem diagnostiziert werden.
6 veranschaulicht Beispielparameter, die ein Batterieanschlussproblem anzeigen. Die x-Achse in diesem Beispiel stellt einen Zeitraum von etwa 400 Tagen dar. Wie in 4 und 5 beinhalten nicht lastabhängige Messwerte OCV 610; die Spannung über den Batterieklemmen oder die Hochpräzisions-Batteriespannung (HiPreBatV) 612; den Ladezustand 614; den Batteriewiderstand, hier im Beispiel der Aufladungswiderstandswert (ChRV) nach Gleichung 2 wie vorstehend dargestellt, 616; und die Temperatur der Batterie 618. Die lastabhängigen Messwerte beinhalten die Anlassspannung oder hier im Beispiel einen Spannungsereigniszähler (VGdEvCnt) 620; Anlasszeit 622; und Anlasswiderstand oder im vorliegenden Beispiel den Anlasswiderstandswert (CRV) nach Gleichung 1 wie vorstehend aufgeführt, 624. Es sollte erwähnt werden, dass die y-Achse-Skalen geringfügig von den in den 4 und 5 dargestellten abweichen können, jedoch sind zur Visualisierung der Varianz in den Messwerten oder Parametern Beispielschwellen mit dicken gestrichelten waagerechten Linien bezeichnet. Nach dem Punkt auf jedem Diagramm durch eine einzelne dicke gestrichelte senkrechte Linie bezeichnet ist das Batterieanschlussproblem behoben. Vor dem Punkt auf jedem Diagramm durch die dicke gestrichelte senkrechte Linie bezeichnet zeigen die lastabhängigen Messwerte und nicht lastabhängigen Messwerte ein Batteriesystemproblem als Ganzes an und insbesondere zeigen sie kein batteriespezifisches Problem an (z. B. weisen die Messwerte auf ein Batterieanschlussproblem hin). Lastabhängige Messwerte wie die Anlassspannung 620 weisen auf ein Batteriesystemproblem hin. Weiterhin kann ein Batterieanschlussproblem mit einem Spannungsereigniszähler, wie in diesen Beispielen bereitgestellt, die Anlassspannung wahrscheinlicher beeinflussen, verglichen mit einem batteriespezifischen Problem. Die nicht lastabhängigen Messwerte in diesem Beispiel zeigen nicht an, dass ein batteriespezifisches Problem vorliegt. Der OCV 610, die Spannung über den Batterieklemmen 612, die SOC 614 und der Batteriewiderstand 615 liegen im Allgemeinen alle innerhalb der zulässigen Grenzwerte. Somit zeigen die nicht lastabhängigen Messwerte kein batteriespezifisches Problem, während die lastabhängigen Messwerte anzeigen, dass ein Batteriesystemproblem oder spezieller ein oder mehrere irrtümliche Anlassereignisse. Dementsprechend würde in diesem Beispiel ein Batterieanschlussproblem diagnostiziert.
Stellt sich in Schritt 108 ein batteriespezifisches Problem dar, so wird in Schritt 110 ein Batteriesystemproblem diagnostiziert. Liegt kein batteriespezifisches Problem vor, wird in Schritt 112 ein Batterieanschlussproblem diagnostiziert. In einer Ausführungsform der Schritte 110 und 112 kann dem Fahrer oder Fahrzeugnutzer über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) einer elektronischen Vorrichtung wie ein Mobiltelefon, Computer, Tablet usw. oder in beliebiger anderer Weise eine Warnung angezeigt werden. Wird beispielsweise ein Batterieanschlussproblem in Schritt 112 diagnostiziert, kann der Fahrer in der Lage sein, korrodierte Batterieklemmen zu prüfen und zu reinigen und möglicherweise jede weitere Wartung des Batteriesystems oder Fahrzeugs zu vermeiden.

Claims

Verfahren (100) zum Diagnostizieren eines Batteriesystems (12) in einem Fahrzeug (10), worin das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: das Einsammeln (102) eines oder mehrerer lastabhängiger und eines oder mehrerer nicht lastabhängiger Messwerte, worin lastabhängige Messwerte die Leistungsfähigkeit des Batteriesystems (12) während eines des Anlassereignisses widerspiegeln; das Verwenden mindestens eines lastabhängigen Messwerts, mindestens eines nicht lastabhängigen Messwerts oder eine Kombination eines oder mehrerer lastabhängiger Messwerte und nicht lastabhängiger Messwerte zum Erfassen (104), ob ein Batteriesystemproblem vorliegt; wenn erfasst wird (108), dass ein Batteriesystemproblem vorliegt, dann das Erfassen, ob ein batteriespezifisches Problem vorliegt; und wenn erfasst ist, dass ein Batteriesystemproblem vorliegt und kein batteriespezifisches Problem, dann das Diagnostizieren eines Batterieanschlussproblems, worin die lastabhängigen Messwerte repräsentativ für mindestens eine Anlassspannung einer Batterie (20) während des Anlassereignisses sind, worin die Anlassspannung eine Spannungsdifferenz zwischen einem Pluspol und einem negativen Anschluss der Batterie (20) während des Ereignisses darstellt, worin die Anlassspannung über einen Spannungsereigniszähler bereitgestellt wird, der einen Zählerstand erfolgreicher Anlassereignisse bereitstellt, worin die erfolgreichen Anlassereignisse durch eine Spannungsdifferenz zwischen einem Pluspol und einem negativen Anschluss der Batterie (20) während eines Anlassereignisses definiert werden, die über einer Spannungsschwelle liegen, worin der Spannungsereigniszähler auf null zurückgesetzt wird, wenn ein irrtümliches Anlassereignis erfasst worden ist, worin ein irrtümliches Anlassereignis durch eine Spannungsdifferenz zwischen einem Pluspol und einem negativen Anschluss der Batterie (20) während eines Anlassereignisses definiert wird, die unter der Spannungsschwelle liegt und worin das Zurücksetzen darauf hinweist, dass ein Batterieanschlussproblem vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die nicht lastabhängigen Messwerte für mindestens eins von einer Leerlaufspannung der Batterie (20), einem Ladezustand der Batterie (20) und einem internen Batteriewiderstand repräsentativ sind.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schritt des Erfassens (104), ob ein Batteriesystemproblem vorliegt, mindestens einen lastabhängigen Messwert zum Erfassen verwendet, ob ein Batteriesystemproblem vorliegt und Verwenden mindestens eines nicht lastabhängigen Messwerts zum Erfassen, ob ein batteriespezifisches Problem vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 3, worin mindestens ein nicht lastabhängiger Messwert mit einem entsprechenden nicht lastabhängigen Schwellenwert verglichen wird, ob ein batteriespezifisches Problem vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 3, worin der mindestens eine lastabhängige Messwert Anlasswiderstand beinhaltet und mindestens ein nicht lastabhängiger Messwert mindestens einen internen Batteriewiderstand der Batterie (20), eine Leerlaufspannung der Batterie (20) und ein Ladezustand der Batterie (20) beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend den Schritt des Überprüfens, dass ein Batterieanschlussproblem vorliegt, vor der Diagnose eines Batterieanschlussproblems.
Verfahren nach Anspruch 6, worin der Schritt des Überprüfens, dass ein Batterieanschlussproblem vorliegt, das Verwenden eines stabilen Spannungsmesswerts und einen oszillierenden Strommesswert zum Überprüfen des Batterieanschlussproblems einbezieht.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Verfahren nach dem Anlassereignis gestartet wird.
Batteriesystem (12) für ein Fahrzeug (10), umfassend: eine Batterie (20), einen oder mehrere Batterieanschlüsse (22); einen oder mehrere Batteriesensoren (28), die elektrisch mit der Batterie (20) über mindestens einen der Batterieanschlüsse (22) verbunden sind; und ein Steuermodul (30), konfiguriert zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.