DE112009001806T5

DE112009001806T5 - Verfahren und Vorrichtung für eine auf Telematik gestützte Prognose eines nicht möglichen Fahrzeugstarts

Info

Publication number: DE112009001806T5
Application number: DE112009001806T
Authority: DE
Inventors: Yilu Northville Zhang; Mutasim A. Rochester Salman; Ryan M. Macomb Edwards; John J. Livonia Correia; Mark J. Farmington Hills Rychlinski; Gary W. Sterling Heights Gantt Jr.; Halasya Siva Bangalore Subramania; Kyle L. Shelby Township Lobes
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-07-29
Filing date: 2009-07-01
Publication date: 2011-06-09
Anticipated expiration: 2029-07-02
Also published as: US8212527B2; WO2010014337A2; DE112009001806B4; CN102112890A; WO2010014337A3; US20100026306A1

Abstract

Verfahren zum Bestimmen eines Zustands einer Fahrzeugbatterie, in dem ein Start nicht möglich ist, wobei das Verfahren umfasst:
Sammeln von Daten, die mit der Fahrzeugbatterie in Beziehung stehen, im Fahrzeug;
Sammeln und Speichern von Daten, die mit der Fahrzeugbatterie in Beziehung stehen, in einer entfernten Abwicklungsstation;
Bestimmen des Batteriestatus, der den Batteriefunktionszustand und einen vorhergesagten Batterieladezustand angibt, unter Verwendung der gesammelten Daten in der entfernten Abwicklungsstation;
Bestimmen der Wahrscheinlichkeit eines Zustands, in dem ein Start des Fahrzeugs nicht möglich ist, als Folge des Batteriefunktionszustands und des vorhergesagten Batterieladezustands in der entfernten Abwicklungsstation; und
Senden einer Nachricht über im Voraus festgelegte Kommunikationskanäle von der entfernten Abwicklungsstation zu dem Fahrzeugbediener, die den Batteriezustand, in dem ein Start nicht möglich ist, identifiziert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein System und auf ein Verfahren zum Bestimmen, dass der Ladezustand (SOC von state of charge) einer Fahrzeugbatterie zu niedrig sein könnte, um das Fahrzeug beim nächsten Fahrzeugstart zu starten, und insbesondere auf ein System und ein Verfahren zum Bestimmen, dass der Ladezustand einer Fahrzeugbatterie zu niedrig sein könnte, um das Fahrzeug beim nächsten Start zu starten, wobei Informationen bezüglich der Fahrzeugbatterie bei einer entfernten Abwicklungsstation gespeichert und verarbeitet und zu dem Fahrzeug telematisch übertragen werden.
2. Diskussion des verwandten Gebiets
Fahrzeuge verwenden typischerweise eine Batterie, die im Allgemeinen Leistung für verschiedene Fahrzeugsysteme bereitstellt, wenn die Fahrzeugmaschine nicht läuft. Die Fahrzeugbatterie stellt außerdem die Leistung bereit, die notwendig ist, um das Fahrzeug in Ansprechen auf einen Startbefehl von einem Fahrzeugfahrer, etwa das Drehen des Zündschlüssels, zu starten. Wenn die Fahrzeugmaschine läuft, lädt ein Fahrzeuggenerator die Fahrzeugbatterie wieder auf. Falls der Ladezustand (SOC) der Batterie zu niedrig ist, könnte die Batterie nicht in der Lage sein, die erforderliche Leistung zum Starten des Fahrzeugs zu liefern. Ferner beeinträchtigt ein niedriger Batterie-SOC langfristig den Funktionszustand (SOH von state of health) der Batterie, was typischerweise vorzeitig defekte Batterien zur Folge hat.
Ein Batterieladezustand verschlechtert sich aus verschiedenen Gründen. Ohne jegliche Last weist eine Batterie eine konstante Selbstentladung auf, die zunimmt, wenn die Batterietemperatur ansteigt. Ferner ziehen parasitäre Lasten des Fahrzeugs als Folge des Betriebs elektrischer Vorrichtungen, wenn das Fahrzeug ausgeschaltet ist, etwa das periodische Aufwachen von schlüssellosen Fernzugangssystemen und von Sicherheitssystemmodulen, Leistung aus der Batterie und verringern ihren SOC. Außerdem können Fahrzeugsystemfehler wie etwa im geschlossenen Zustand hängende Relais unbeabsichtigte Lasten schaffen, die die Batterie entleeren. Elektronische Zubehör-Verbrauchergeräte, etwa CD-Spieler, Computer und Zellentelephon-Ladegeräte, die bei ausgeschaltetem Fahrzeug eingesteckt sind, können die Fahrzeugbatterie weiter entleeren.
Darüber hinaus könnte in Abhängigkeit von einem Fahrprofil wie etwa der Fahrhäufigkeit, der Dauer und der Durchschnittsgeschwindigkeit von Fahrten die Batterie durch den Fahrzeuggenerator nicht ausreichend geladen werden. Sofern die Batterie nicht an einer externen Batterieladeeinrichtung hängt, wird die Fahrzeugbatterie nur durch den Fahrzeuggenerator geladen, wenn das Fahrzeug gefahren wird, was durch die Fahrzeuggeschwindigkeit beschränkt ist. Lokale Fahrten bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit könnten nicht zulassen, dass der Generator die Batterie lädt, nachdem Leistung an alle bordinternen elektrischen Lasten geliefert worden ist. Seltene kurze Fahrten könnten die Batterie nicht lang genug laden, um den Ladungsverlust aus den oben diskutierten Gründen auszugleichen.
Weiterhin könnte ein Batteriefehler verhindern, dass die Batterie die Ladung geeignet annimmt oder hält. Ferner ist die Fähigkeit der Batterie, einen ausreichenden Fahrzeugstart bereitzustellen, verringert, wenn ihre Temperatur niedrig ist, etwa unter null Grad Celsius.
Daher besteht ein Bedarf an einem System und einem Verfahren, um den Batterieladezustand zu bestimmen und um einen Fahrzeugfahrer vor einem Zustand, in dem das Fahrzeug möglicherweise nicht gestartet werden kann, zu warnen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung werden ein System und ein Verfahren zum Bestimmen des Status einer Fahrzeugbatterie offenbart, um zu bestimmen, ob die Batterie eventuell nicht ausreichend Ladung haben könnte, um das Fahrzeug zu starten. Das Verfahren umfasst das Sammeln von Daten bezüglich der Batterie im Fahrzeug und das Sammeln von Daten bezüglich der Batterie bei einer entfernten Abwicklungsstation. Sowohl das Fahrzeug als auch die Abwicklungsstation bestimmen Batteriecharakteristiken anhand der gesammelten Daten und der Wahrscheinlichkeit eines Zustands, in dem ein Fahrzeugstart nicht möglich ist, wobei der Algorithmus, der bei der Abwicklungsstation verwendet wird, höher entwickelt sein könnte. Die bei der Abwicklungsstation gesammelten Daten könnten Fahrzeugbatterieinformationen, die vom Fahrzeug drahtlos übertragen werden, und andere Informationen wie etwa Temperatur, Batteriezuverlässigkeit, Meilen, die das Fahrzeug pro Tag gefahren ist, Umgebungstemperatur, Umfang der elektrischen und elektronischen Ausstattung im Fahrzeug und dergleichen umfassen. Sowohl das Fahrzeug als auch die Abwicklungsstation können die Batterieleerlaufspannung bestimmen.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zur Kenntnis genommen werden, ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Darstellung eines Fahrzeugs, das ein bordinternes Modul zum Verarbeiten von Batteriestatusinformationen enthält, und eines Abwicklungsmoduls, das Informationen über die Batterie im Fahrzeug telematisch empfängt, um ebenfalls eine Batteriestatusverarbeitung bereitzustellen;
2 ist ein Ablaufplan, der einen Prozess gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum entfernten Bestimmen, dass eine Batterie nicht ausreichend Ladung für den Start eines Fahrzeugs haben könnte, zeigt;
3 ist ein Ablaufplan, der einen Prozess gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum entfernten Bestimmen, dass eine Batterie nicht ausreichend Ladung für einen Fahrzeugstart haben könnte, zeigt;
4 ist ein Entscheidungsbaumdiagramm, das Informationen zeigt, die für die beiden in den 2 und 3 gezeigten Prozesse bei der Bestimmung, ob eine Batterie ausreichend Ladung für einen Fahrzeugstart hat, verwendet werden;
5 ist ein Ablaufplan, der einen Prozess für eine Batterieanalyse durch ein bordinternes Modul, um den Batteriestatus zu bestimmen, zeigt; und
6 ist ein Ablaufplan, der einen Prozess für die Batterieanalyse durch ein Abwicklungsmodul, um den Batteriestatus zu bestimmen, zeigt.
GENAUE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Diskussion der Ausführungsformen der Erfindung, die auf ein System und ein Verfahren zum Bestimmen des Batterieladezustands gerichtet sind, ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft und soll die Erfindung oder ihre Anwendungen oder Verwendungen in keiner Weise beschränken.
Wie später im Einzelnen diskutiert wird, schlägt die vorliegende Erfindung ein System und ein Verfahren vor, das verschiedene Daten und Informationen über eine Fahrzeugbatterie sammelt, den Funktionszustand der Batterie anhand der gesammelten Informationen bestimmt und einem Fahrzeugfahrer meldet, dass die Fahrzeugbatterie nicht ausreichend Ladung haben könnte, um das Fahrzeug zu starten. Das Fahrzeug könnte ein bordinternes Verarbeitungsmodul enthalten, das eine begrenzte Verarbeitungsfähigkeit besitzt, um Signale von verschiedenen Fahrzeugsystemen und -sensoren zu analysieren, um die Angabe eines Zustands, in dem ein Fahrzeugstart nicht möglich ist, bereitzustellen. Außerdem könnte das System ein Abwicklungsmodul mit einer größeren Verarbeitungs- und Speicherfähigkeit umfassen, um Informationen über eine Fahrzeugbatterie zu analysieren und zu dem Fahrzeugbediener telematisch zu übermitteln, um einen Zustand, in dem ein Fahrzeugstart nicht möglich ist, zu identifizieren.
1 ist eine Darstellung eines Systems 10, das Fahrzeugbatterieinformationen bezüglich des Ladezustands, des Funktionszustands und des Status einer Batterie 14 in einem Fahrzeug 12 verarbeitet und sendet. Das Fahrzeug 12 umfasst einen Generator 16, der die Batterie 14 wieder auflädt, wenn das Fahrzeug 12 in Betrieb ist. Ferner umfasst das Fahrzeug 12 ein bordinternes Modul 18, das verschiedene Fahrzeuginformationen bezüglich der Batterie verarbeitet, um ihren Ladezustand zu bestimmen. Das bordinterne Modul 18 empfangt verschiedene Informationen von Fahrzeugsensoren 20 oder von anderen Fahrzeuguntersystemen und ECUs. Das System 10 umfasst außerdem eine entfernte Abwicklungsstation 22, die vom Fahrzeug 12 entfernt ist und ein Abwicklungsmodul 24 enthält, das ebenfalls Fahrzeugbatterieinformationen, die vom Fahrzeug 12 telematisch empfangen werden, und andere relevante Informationen analysiert und verarbeitet. Der Betrieb des bordinternen Moduls 18 und des Abwicklungsmoduls 24 werden später im Einzelnen erläutert.
Während des Einschaltens der Zündung überwacht das bordinterne Modul 18 ununterbrochen alle Fahrzeugbatterieinformationen oder eine Untermenge hiervon einschließlich des Batteriestroms, der Batteriespannung, der Batterietemperatur, der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Generatorstroms, der Generatorspannung, der Maschinendrehzahl, des Kilometerzählerstands und dergleichen, die typischerweise von den Fahrzeugsensoren 20 bereitgestellt werden, ohne jedoch darauf eingeschränkt zu sein. Diese Informationen können auch von anderen bordinternen Systemen oder elektronischen Steuereinheiten (ECUs) stammen. Die Daten können nicht verarbeitete grobe Messungen wie etwa die Spannung oder bordinterne vorverarbeitete Informationen wie etwa Problemcodes sein.
Während des Ausschaltens der Zündung kann die Überwachungshäufigkeit der Batterieinformationen verringert werden, um eine Batterieentleerung zu verhindern.
Das bordinterne Modul 18 arbeitet einen Algorithmus in einem Steuerprogramm ab, um einen unzulänglichen Batterieladezustand zu detektieren. Das bordinterne Modul 18 lädt die vollständigen Fahrzeugdokumentationsdaten oder eine Untermenge hiervon in die entfernte Abwicklungsstation 22 entweder auf der Grundlage der Detektionsergebnisse oder der Zeit telematisch hoch. In Abhängigkeit von der verfügbaren bordinternen Rechenleistung kann der Algorithmus verhältnismäßig einfach sein. In einer Ausführungsform bestimmt der Algorithmus, wenn die Batterieleerlaufspannung (Batterie-OVC von battery open circuit voltage) V_OC kleiner als eine vorgegebene Schwellenspannung ist. Die Schwellenspannung kann eine Funktion des Batteriefunktionszustands (SOH) sein, falls der Schwellenwert bordintern geschätzt wird. Wenn im Allgemeinen der Batteriefunktionszustand verhältnismäßig hoch ist, wird die Schwellenspannung verhältnismäßig hoch gesetzt.
In einer weiteren Ausführungsform für das bordinterne Modul 18 kann der Algorithmus bestimmen, ob der Batterieentladestrom während des Abschaltens der Zündung größer als ein vorgegebener Schwellenwert etwa von 10 Ampère ist. Der Schwellenwert kann auch eine Funktion des Batteriefunktionszustands sein, falls die Informationen bordintern geschätzt werden. Wenn im Allgemeinen der Batterie-SOH verhältnismäßig niedrig ist, wird der Schwellenwert verhältnismäßig niedrig gesetzt.
Das Abwicklungsmodul 24 archiviert die hochgeladenen Fahrzeugdokumentationsdaten in einer Datenbank für einzelne Fahrzeuge. Das Abwicklungsmodul 24 führt einen Algorithmus mit einem vorgegebenen Zeitplan aus, um Zustände, in denen ein Fahrzeugstart nicht möglich ist, für jedes einzelne Fahrzeug vorherzusagen, und bestimmt den Inhalt und die Dringlichkeit einer Meldung, die an den Fahrzeugfahrer gesendet werden soll. In einer Ausführungsform führt das Abwicklungsmodul 24 einen Algorithmus für ein spezifisches Fahrzeug aus, wenn es die hochgeladenen Fahrzeugdaten empfängt. In einer weiteren Ausführungsform führt das Abwicklungsmodul 24 den Algorithmus periodisch, beispielsweise einmal im Monat, aus.
Der Abwicklungsmodul-Algorithmus empfängt als Eingänge nicht nur die Fahrzeugdokumentationsdaten, die von dem spezifischen Fahrzeug hochgeladen werden, sondern auch andere Informationen einschließlich einer Wettervorhersage/Temperaturvorhersage, einer Fahrzeugnutzungshistorie, eines Batteriealters, einer Batteriezuverlässigkeit, einer Zuverlässigkeit des elektrischen Systems des Fahrzeugs und persönlicher Informationen des Fahrzeugbedieners wie künftige Pläne für Langstreckenfahrten und ein langes Parken an einem Flughafen, ohne jedoch darauf eingeschränkt zu sein. Der Fahrzeugfahrer hat die Option, seine persönlichen Informationen anzugeben oder nicht.
Der Abwicklungsmodul-Algorithmus kann viel höher entwickelt sein als der Algorithmus des bordinternen Moduls. In einer Ausführungsform kann der Abwicklungsmodul-Algorithmus mehrere Wenn-Dann-Regeln aufweisen.
2 ist ein Ablaufplan 30, der ein nicht beschränkendes Beispiel eines Algorithmus zeigt, das von dem Abwicklungsmodul 24 verwendet wird. In dieser Ausführungsform basiert die Bestimmung der Fahrzeugstartfähigkeit nahezu ausschließlich auf Fahrzeughistonieninformationen. Der Prozess beginnt bei einer Entscheidungsraute 32, wo der Algorithmus bestimmt, ob das Fahrzeug ein Fahrzeug mit Vollausstattung ist. In diesem Zusammenhang wird angemerkt, dass ein Fahrzeug mit Vollausstattung ein Fahrzeug ist, das viele verschiedene elektrische Untersysteme aufweist, die verhältnismäßig schnell Batterieleistung abziehen können, wenn das Fahrzeug ausgeschaltet ist. Eine Bestimmung, ob ein Fahrzeug ein Fahrzeug mit Vollausstattung ist oder nicht, kann auf verschiedene und unterschiedliche Weisen bestimmt werden. Falls das Fahrzeug ein Fahrzeug mit Vollausstattung ist, bestimmt der Algorithmus bei der Entscheidungsraute 34, ob das Fahrzeug in einer warmen Umgebung für eine vorgegebene Zeitdauer betrieben worden ist. Die Bestimmung, ob das Fahrzeug in einer warmen Umgebung gefahren worden ist, geht direkt dazu über, ob die Batterie 14 schneller als normal gealtert ist. Wie später diskutiert wird, hängen die verschiedenen Schwellenwerte, die verwendet werden, um den Batteriestatus zu bestimmen, davon ab, ob das Fahrzeug ein Fahrzeug mit Vollausstattung ist, ob das Fahrzeug in einer warmen Umgebung gefahren worden ist oder nicht, und möglicherweise von anderen Faktoren.
Falls bei der Entscheidungsraute 34 das Fahrzeug 12 in einer warmen Umgebung gefahren worden ist, durchläuft der Algorithmus einen Prozess im Kasten 36, um zu bestimmen, ob als Folge eines zu niedrigen Batterieladezustands die Gefahr eines Zustands, in dem ein Start nicht möglich ist, besteht. In dieser nicht beschränkenden Ausführungsform bestimmt der Algorithmus, ob die Leerlaufspannung (OVC) der Batterie 14 niedriger als eine erste Spannungsschwelle Cal_11 ist, etwa 12,3 Volt. Der Algorithmus bestimmt dann, ob die durchschnittliche Leerlaufspannung während der letzten drei Monate durch Nutzung kleiner als eine zweite vorgegebene Spannungsschwelle Cal_12 gewesen ist, etwa 12,4 Volt. Der Algorithmus bestimmt auch, ob die pro Tag gefahrenen Meilen des Fahrzeugs weniger als eine vorgegebene Meilenschwelle Cal_13 sind, etwa 20 Meilen pro Tag. Der Algorithmus bestimmt außerdem, ob die Umgebungstemperatur unter einer vorgegebenen Temperaturschwelle Cal_14 liegt, etwa 0°C. Falls alle diese vier Bedingungen erfüllt sind, bestimmt der Algorithmus, dass die Gefahr eines Zustands, in dem ein Fahrzeug nicht gestartet werden kann, hoch ist, anderenfalls bestimmt er, dass die Gefahr eines Zustands, in dem ein Start nicht möglich ist, niedrig ist.
Diese vier Bestimmungen, die den Batterieladezustand und die Batterieladefähigkeit nachteilig beeinflussen, stellen lediglich eine Weise der Bestimmung, ob die Gefahr eines Zustands, in dem ein Start nicht möglich ist, vorhanden ist, dar. Jeder der Schwellenwerte kann gewichtet werden, ferner erfordern andere Algorithmen nicht, dass alle Bedingungen erfüllt sind, um zu bestimmen, dass eine hohe Gefahr für einen Zustand, in dem ein Fahrzeugstart nicht möglich ist, besteht. Außerdem können andere Batteriezustände betrachtet werden. Ferner können die verschiedenen Schwellenwerte irgendwelche geeigneten Schwellen für eine besondere Batterie oder ein besonderes Fahrzeug sein.
Falls das Fahrzeug 12 nicht in einer warmen Umgebung gefahren worden ist, geht der Algorithmus nach der Entscheidungsraute 34 durch dieselbe Nichtstart-Bedingung, er könnte jedoch andere Schwellenwerte wie im Kasten 38 verwenden. Beispielsweise könnte die erste Spannungsschwelle Cal_11 die Spannungsschwelle die Cal_21 sein, die 12,2 Volt betragen könnte, könnte die zweite Spannungsschwelle Cal_12 die Spannungsschwelle Cal_22 sein, die 12,3 Volt betragen könnte, könnte die Meilenschwelle Cal_13 die Meilenschwelle Cal_23 sein, die 10 Meilen pro Tag betragen könnte, und könnte die Temperaturschwelle Cal_14 die Temperaturschwelle Cal_24 sein, die –5°C betragen könnte.
Falls das Fahrzeug 12 in der Entscheidungsraute 32 kein Fahrzeug mit Vollausstattung ist, bestimmt der Algorithmus in der Entscheidungsraute 40 erneut, ob das Fahrzeug länger als für eine vorgegebene Zeitdauer in einer warmen Umgebung gefahren worden ist. Wie oben können die Schwellenwerte im Kasten 42 geändert werden, falls das Fahrzeug 12 kein Fahrzeug mit Vollausstattung ist und in einer warmen Umgebung gefahren worden ist, und im Kasten 44, wenn das Fahrzeug 12 kein Fahrzeug mit Vollausstattung ist und nicht in einer warmen Umgebung gefahren worden ist. Beispielsweise könnte im Kasten 42 die erste Spannungsschwelle Cal_11 die Spannungsschwelle Cal_31 sein, die 12,2 Volt betragen könnte, könnte die zweite Spannungsschwelle Cal_12 die Spannungsschwelle Cal_32 sein, die 12,3 Volt betragen könnte, könnte die Meilenschwelle Cal_13 die Meilenschwelle Cal_33 sein, die 20 Meilen pro Tag betragen könnte, und könnte die Temperaturschwelle Cal_14 die Temperaturschwelle Cal_34 sein, die 0°C betragen könnte.
Ebenso könnte im Kasten 44 die erste Spannungsschwelle Cal_11 die Spannungsschwelle Cal_41 sein, die 12,1 Volt betragen könnte, könnte die zweite Spannungsschwelle Cal_12 die Spannungsschwelle Cal_42 sein, die 12,2 Volt betragen könnte, könnte die Meilenschwelle Cal_13 die Meilenschwelle Cal_43 sein, die 10 Meilen pro Tag betragen könnte, und könnte die Temperaturschwelle Cal_14 die Temperaturschwelle Cal_44 sein, die –5°C betragen könnte.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet das Abwicklungsmodul 24 ein Modul für die Vorhersage der Leerlaufspannung, um die Leerlaufspannung der Batterie 14 vorherzusagen, wobei dann, wenn die Leerlaufspannung niedriger als irgendein vorgegebener OCV-Schwellenwert ist, der Algorithmus bestimmt, dass die Gefahr eines Zustands, in dem ein Start nicht möglich ist, beim nächsten Fahrzeugstart besteht. In dieser Ausführungsform werden die Fahrzeugbatterieparameter für ein künftiges Anlassen des Fahrzeugs 12 als eine Funktion der Historie bestimmt, wobei die Fahrzeugstartfähigkeit anhand der vorhergesagten Fahrzeugbatterieparameter bestimmt wird.
3 ist ein Ablaufplan 50 ähnlich dem Ablaufplan 30, der das Modell für die Vorhersage der Leerlaufspannung verwendet. Wie oben bestimmt der Algorithmus in der Entscheidungsraute 52, ob das Fahrzeug ein Fahrzeug mit Vollausstattung ist, und bestimmt in den Entscheidungsrauten 54 und 56, ob das Fahrzeug für eine vorgegebene Zeitdauer in einer warmen Umgebung gefahren worden ist. In dieser Ausführungsform bestimmt der Algorithmus im Kasten 58 die Leerlaufspannung der Batterie 14 als Funktion früherer Leerlaufspannungen der Batterie 14, der pro Tag gefahrenen Meilen und der Umgebungstemperatur. Es kann irgendein geeignetes Modell für die Leerlaufspannung für diese Bestimmung verwendet werden, wie der Fachmann auf dem Gebiet erkennt. Der Algorithmus bestimmt dann, ob die vorgegebene Leerlaufspannung niedriger ist als ein vorgegebener Schwellenwert der Leerlaufspannung, etwa die Spannungsschwelle Cal_11, und bestimmt, ob eine vorhergesagte Umgebungstemperatur für die nahe Zukunft niedriger ist als ein vorgegebener Temperaturschwellenwert, etwa die Temperaturschwelle Cal_14. Wenn diese beiden Bedingungen erfüllt sind, bestimmt der Algorithmus, dass die Gefahr eines Zustands, in dem ein Start nicht möglich ist, hoch ist, anderenfalls wird festgestellt, dass die Gefahr eines Zustands, in dem ein Start nicht möglich ist, niedrig ist. Wie oben können die Bedingungen gewichtet und unabhängig voneinander analysiert werden.
Für den Fall, dass das Fahrzeug 12 ein Fahrzeug mit Vollausstattung ist und nicht in einer warmen Umgebung verwendet worden ist, könnte im Kasten 60 die Spannungsschwelle Cal_11 die Spannungsschwelle Cal_21 sein und könnte die Temperaturschwelle die Temperaturschwelle Cal_24 sein. Ebenfalls könnte in der Situation, in der das Fahrzeug 12 kein Fahrzeug mit Vollausstattung ist und in einer warmen Umgebung für eine vorgegebene Zeitdauer gefahren worden ist, im Kasten 62 die Spannungsschwelle Cal_11 die Spannungsschwelle Cal_31 sein und könnte die Temperaturschwelle Cal_14 die Temperaturschwelle Cal_34 sein. Falls außerdem das Fahrzeug 12 kein Fahrzeug mit Vollausstattung ist und nicht in einer warmen Umgebung gefahren worden ist, könnte im Kasten 64 die Spannungsschwelle Cal_11 die Spannungsschwelle Cal_41 sein und könnte die Temperaturschwelle Cal_14 die Temperaturschwelle Cal_44 sein.
Wie oben diskutiert worden ist, bestimmt die Ausführungsform von 2 die Fahrzeugstartfähigkeit durch Informationen, auf die direkt aus historischen Parametern auf der Grundlage bestimmter Modelle geschlossen wird, während die Ausführungsform von 3 Fahrzeug- und Batterieparameter für ein künftiges Anlassen bestimmt, die unter Verwendung bestimmter Modelle vorhergesagt werden. Die Fahrzeugstartfähigkeit bei einem künftigen Anlassen wird dann anhand der vorhergesagten Fahrzeug- und Batterieparameter bestimmt. Diese beiden Ausführungsformen können verschiedene Modelle wie etwa Entscheidungsbäume, Bayesche Netze, neuronale Netze, eine Regression, Unterstützungsvektormaschinen und ihre Kombinationen und dergleichen verwenden, um die Analyse auszuführen.
Die Parameter, die in den obigen Modellen verwendet werden können, sagen die Fahrzeugstartfähigkeit wie in 4 veranschaulicht in einem Einflussdiagrammformat voraus. Zum Zeitpunkt des Anlassens des Fahrzeugs 12 wird im Kasten 104 der Batteriefunktionszustand bestimmt, während der Batterieladezustand oder die Leerlaufspannung im Kasten 106 bestimmt wird, die Umgebungstemperatur im Kasten 108 bestimmt wird und die Fahrzeugmaschinen- und Fahrzeugstarter-Parameter im Kasten 110 bestimmt werden, und verwendet werden, um die Startfähigkeit im Kasten 102 zu bestimmen. In diese Bestimmungen gehen auf der Grundlage der Fahrzeughistorie verschiedene Parameter ein. Beispielsweise kann der Funktionszustand im Kasten 104 anhand von Batteriedefekten im Kasten 112 und des Batteriealters im Kasten 114 bestimmt werden. Batteriedefekte können aus der Schichtenbildung im Kasten 116 und der Sulfatierung im Kasten 118 bestimmt werden. Das Batteriealter kann anhand der Laufleistung im Kasten 120, der Batterietemperatur im Kasten 122 und der Anzahl der Betriebstage im Kasten 124 bestimmt werden. Der Batterieladezustand und die Leerlaufspannung im Kasten 106 können anhand von Batteriecharakteristiken im Kasten 126, des früheren Ladezustands und früherer Leerlaufspannungen im Kasten 128, des Fahrzeugladesystems im Kasten 130, des Fahrer-Fahrverhaltens im Kasten 132, der Wartung im Kasten 134, unabsichtlicher parasitärer Lasten im Kasten 136 und des Abschaltprofils im Kasten 138 bestimmt werden. Die Batteriecharakteristiken im Kasten 126 können durch Batteriedefekte im Kasten 112, das Batteriealter im Kasten 114, die Batterieladehistorie im Kasten 140 und den Batterietyp im Kasten 142 bestimmt werden. Das Fahrzeugladesystem im Kasten 130 kann durch den Ladestrom im Kasten 144 und die Ladezeit im Kasten 146 bestimmt werden. Der Ladestrom im Kasten 144 kann durch die Generatorgröße im Kasten 148, die Last im Kasten 150, die RVC-Kalibrierung im Kasten 152 und die Maschinendrehzahl im Kasten 154 bestimmt werden. Die Ladezeit im Kasten 146 kann durch die Maschinenlaufzeit im Kasten 156 bestimmt werden. Das Fahrverhalten im Kasten 132 kann durch die Anzahl von Fahrzeugfahrten im Kasten 158, verzögerte OVD-Aufrufe im Kasten 160 und pro Tag gefahrene Meilen im Kasten 162 bestimmt werden. Die Wartung im Kasten 134 kann anhand der Tage beim Händler im Kasten 162, der Anzahl von Fahrten beim Händler im Kasten 164 und die Laufleistung beim Händler im Kasten 166 bestimmt werden. Die unabsichtlichen parasitären Lasten im Kasten 136 können durch Fahrzeugspezifikationen im Kasten 168 und die Amperestunden von ein nach wach/aus nach Ruhe im Kasten 170 bestimmt werden. Das Fahrzeugabschaltprofil im Kasten 138 kann durch Fahrzeugspezifikationen im Kasten 172 bestimmt werden.
Der Algorithmus des Abwicklungsmoduls könnte Folgedaten anfordern, die vom Fahrzeug 12 hochgeladen werden, um den Zustand weiter zu klären und um den Meldungsinhalt und die Meldungsdringlichkeit zu bestimmen. In einer nicht beschränkenden Ausführungsform bestimmt der Algorithmus des Abwicklungsmoduls, ob der Entladestrom beim Einschalten der Zündung für die Batterie 14 größer ist als ein vorgegebener Wert, etwa 30 Ampère, und ob die Maschine läuft. Falls diese Bedingungen erfüllt sind, wartet der Algorithmus während fünf Minuten und fordert dann ein Hochladen der Ampèrezahl beim Einschalten der Zündung, der Batterieentladung und des Maschinenstatus an. Falls die Ampèrezahl beim Einschalten der Zündung der Batterie 14 über dem Schwellenwert liegt und falls die Batterieentladung größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert, etwa 2,5 Ampèrestunden, und wenn die Maschine läuft, stellt der Algorithmus sofort einen Kontakt mit dem Fahrer her und schlägt eine Prüfung des Generators vor. Diese Operation detektiert die Situation, dass der Generator eine Fehlfunktion aufweist und dass ein Batteriefehler vorliegt, weil alle bordinternen elektrischen Lasten an der Batterie 14 anliegen, was nicht länger als eine Stunde dauern darf. Wie oben dienen die in den Algorithmen verwendeten Werte lediglich Veranschaulichungszwecken und können für verschiedene Fahrzeugtypen und Herstellungen unterschiedlich sein.
In Abhängigkeit von den verfügbaren Informationen und der verfügbaren Rechenleistung an Bord des Fahrzeugs 12 kann das bordinterne Modul 18 einen Teil oder alle Algorithmen des entfernten Moduls ausführen. In einer Ausführungsform könnte das bordinterne Modul 18 einen hochentwickelten Algorithmus besitzen, der die Datenmenge, die hochzuladen ist, und daher die Funkzeit reduzieren kann. In einer weiteren Ausführungsform könnte das Abwicklungsmodul 24 verbessert werden, wenn ein neuer Algorithmus verfügbar ist. Es sind technische und wirtschaftliche Einschätzungen erforderlich, um die genaue Aufteilung des Algorithmus auf das bordinterne Modul 18 und das Abwicklungsmodul 24 zu bestimmen.
Nachdem das Abwicklungsmodul 24 den Meldungsinhalt und die Meldungsdringlichkeit bestimmt hat, kann der Informationsvorgang des Fahrers durch verschiedene Vorrichtungen wie etwa ein Fahrzeugcomputersystem, durch persönliche Bediener oder durch eine Kombination von beidem begonnen werden. Eine Fahrerinformation kann durch verschiedene im Voraus festgelegte Kommunikationskanäle erfolgen, die ein in das Fahrzeug eingebettetes Telephon, ein Zellentelephon, ein stationäres Telephon und dergleichen, E-Mail und Kurztextnachrichten umfassen, ohne jedoch darauf eingeschränkt zu sein. Das Ziel des Kontakts kann der Fahrer oder eine bezeichnete Person, etwa ein Flottenmanager, sein.
5 ist ein Ablaufplan 70, der einen Prozess zum Bestimmen des Batteriestatus und des Zustands, in dem ein Start nicht möglich ist, durch das bordinterne Modul 18 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Im Kasten 72 sammelt der Algorithmus Fahrzeugdaten von Sensoren und anderen ECUs im Fahrzeug 12, die mit dem Betrieb der Batterie 14 in Beziehung stehen. Dieser besondere bordinterne Algorithmus, der verwendet wird, um den Batteriestatus zu bewerten, wird dann im Kasten 74 ausgeführt. Der Algorithmus bestimmt in der Entscheidungsraute 76, ob der Batteriestatus unzulänglich ist, und kehrt, falls dies nicht der Fall ist, zurück, um im Kasten 72 die Daten zu sammeln. Falls der Algorithmus bestimmt, dass der Batteriestatus unzulänglich ist, wie oben diskutiert worden ist, lädt der Algorithmus im Kasten 68 die Fahrzeugdaten zu der entfernten Datenzentrale 22 hoch, die dann den Fahrer über den Batteriestatus informiert.
6 ist ein Ablaufplan 80, der den Betrieb in der entfernten Abwicklungsstation 22 zeigt, um den Batteriestatus und den Zustand, in dem der Start nicht möglich ist, zu bestimmen. Das Abwicklungsmodul 24 in der Abwicklungsstation 22 archiviert im Kasten 82 hochgeladene Fahrzeugdaten in einer Datenbank. Das Abwicklungsmodul 24 sammelt im Kasten 84 andere auf die Batterie bezogenen Informationen vom Fahrzeug 12, etwa eine Vorhersage der Temperatur, eine Fahrzeugnutzungshistorie, ein Batteriealter, eine Batteriezuverlässigkeit, eine Zuverlässigkeit des elektrischen Systems des Fahrzeugs und persönliche Fahrzeugbediener-Informationen. Das Abwicklungsmodul 24 führt dann einen Abwicklungsstationsalgorithmus aus, um Situationen, in denen ein Start nicht möglich ist, im Kasten 86 auf der Grundlage der verschiedenen archivierten gesammelten Daten vorherzusagen. Der Algorithmus kann irgendeinen der oben diskutierten Prozesse oder andere geeignete Prozesse wie etwa jene, die mit Bezug auf die 2 und 3 diskutiert worden sind, verwenden. Der Algorithmus bestimmt dann in der Entscheidungsraute 88, ob eine bevorstehende Startunfähigkeit vorliegt, wobei er, wenn dies nicht der Fall ist, zum Kasten 82 zurückkehrt, um hochgeladene Fahrzeugdaten zu archivieren. Falls eine bevorstehende Startunfähigkeit in der Entscheidungsraute 88 detektiert wird, meldet das Abwicklungsmodul 24 im Kasten 90 dem Fahrzeugbediener/Fahrzeugeigentümer anhand der Dringlichkeit die Situation, dass ein Start nicht möglich ist.
Die obige Diskussion offenbart und beschreibt lediglich beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Ein Fachmann auf dem Gebiet erkennt ohne Weiteres anhand dieser Diskussion und der begleitenden Zeichnungen und Ansprüche, dass verschiedene Änderungen, Abwandlungen und Veränderungen vorgenommen werden können, ohne vom Erfindungsgedanken und vom Schutzbereich der Erfindung, wie er durch die folgenden Ansprüche definiert ist, abzuweichen.
Zusammenfassung
Ein System und ein Verfahren zum Bestimmen des Status einer Fahrzeugbatterie, um zu bestimmen, ob die Batterie ausreichend Ladung besitzt, um das Fahrzeug zu starten. Das Verfahren umfasst das Sammeln von Daten, die mit der Batterie in Beziehung stehen, im Fahrzeug sowie das Sammeln von Daten, die mit der Batterie in Beziehung stehen, bei einer entfernten Abwicklungsstation. Sowohl das Fahrzeug als auch die entfernte Datenzentrale bestimmen Batteriecharakteristiken auf der Grundlage der gesammelten Daten und der Wahrscheinlichkeit eines Zustands, in dem ein Fahrzeug nicht gestartet werden kann, wobei der Algorithmus, der bei der entfernten Abwicklungsstation verwendet wird, höher entwickelt sein kann. Die bei der entfernten Abwicklungsstation gesammelten Daten können Fahrzeugbatterieinformationen, die vom Fahrzeug drahtlos übermittelt werden, und andere Informationen wie etwa die Temperatur, die Batteriezuverlässigkeit, Meilen, die das Fahrzeug pro Tag gefahren worden ist, eine Umgebungstemperatur, ein Fahrzeug mit Vollausstattung usw. umfassen. Sowohl das Fahrzeug als auch die entfernte Abwicklungsstation können die Batterieleerlaufspannung bestimmen.

Claims

Verfahren zum Bestimmen eines Zustands einer Fahrzeugbatterie, in dem ein Start nicht möglich ist, wobei das Verfahren umfasst: Sammeln von Daten, die mit der Fahrzeugbatterie in Beziehung stehen, im Fahrzeug; Sammeln und Speichern von Daten, die mit der Fahrzeugbatterie in Beziehung stehen, in einer entfernten Abwicklungsstation; Bestimmen des Batteriestatus, der den Batteriefunktionszustand und einen vorhergesagten Batterieladezustand angibt, unter Verwendung der gesammelten Daten in der entfernten Abwicklungsstation; Bestimmen der Wahrscheinlichkeit eines Zustands, in dem ein Start des Fahrzeugs nicht möglich ist, als Folge des Batteriefunktionszustands und des vorhergesagten Batterieladezustands in der entfernten Abwicklungsstation; und Senden einer Nachricht über im Voraus festgelegte Kommunikationskanäle von der entfernten Abwicklungsstation zu dem Fahrzeugbediener, die den Batteriezustand, in dem ein Start nicht möglich ist, identifiziert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen des Batteriestatus in der entfernten Abwicklungsstation das Bestimmen der Leerlaufspannung der Batterie umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Bestimmen der Leerlaufspannung des Fahrzeugs das Verwenden eines Modells für die Leerlaufspannung für die Vorhersage der Leerlaufspannung der Batterie umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Modell für die Leerlaufspannung die Leerlaufspannung der Batterie anhand früherer Leerlaufspannungen der Batterie, der Meilen, die das Fahrzeug pro Tag gefahren ist, und der Umgebungstemperatur am Fahrzeugort bestimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen des Batteriestatus bei der entfernten Abwicklungsstation das Bestimmen, wie viele Meilen pro Tag das Fahrzeug gefahren worden ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen des Batteriestatus bei der entfernten Abwicklungsstation das Bestimmen einer Umgebungstemperatur am Fahrzeugort umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen des Batteriestatus bei der entfernten Abwicklungsstation das Bestimmen, ob das Fahrzeug ein Fahrzeug mit Vollausstattung ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen des Batteriestatus bei der entfernten Abwicklungsstation das Bestimmen, ob das Fahrzeug in einer warmen Umgebung für eine vorgegebene Zeitdauer gefahren worden ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Daten in der entfernten Abwicklungsstation das Sammeln einer vorhergesagten Temperatur, einer Fahrzeugnutzungshistorie, eines Batteriealters, einer Batteriezuverlässigkeit, einer Zuverlässigkeit des elektrischen Systems des Fahrzeugs und persönlicher Fahrzeugbediener-Informationsdaten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Bestimmen des Batteriestatus der Fahrzeugbatterie anhand der im Fahrzeug gesammelten Daten umfasst.
Verfahren zum Bestimmen eines Zustands einer Fahrzeugbatterie, in dem ein Start nicht möglich ist, wobei das Verfahren umfasst: Sammeln von Daten, die mit der Fahrzeugbatterie in Beziehung stehen, im Fahrzeug; Bestimmen des Batteriestatus einschließlich des Batteriefunktionszustands anhand der gesammelten Daten; und Bestimmen der Wahrscheinlichkeit, dass das Fahrzeug nicht starten wird, als Folge des Batteriestatus.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Bestimmen des Batteriestatus das Bestimmen der Leerlaufspannung der Batterie umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Bestimmen des Batteriestatus das Bestimmen, ob ein Batterieentladestrom während eines Ausschaltens der Zündung des Fahrzeugs größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert, umfasst.
Verfahren zum Bestimmen eines Zustands einer Fahrzeugbatterie, in dem ein Start nicht möglich ist, wobei das Verfahren umfasst: Sammeln von Daten, die mit der Fahrzeugbatterie in Beziehung stehen, bei einer entfernten Abwicklungsstation; Bestimmen des Batteriestatus anhand der gesammelten Daten einschließlich des Vorhersagens des Batterieladezustands; Bestimmen der Wahrscheinlichkeit eines Zustands, in dem das Fahrzeug nicht starten kann, als Folge des vorhergesagten Batterieladezustands in der entfernten Abwicklungsstation; und Senden einer Nachricht über im Voraus festgelegte Kommunikationskanäle von der entfernten Abwicklungsstation zu dem Fahrzeugbediener, die den Batteriezustand, in dem ein Start nicht möglich ist, identifiziert.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Bestimmen des Batteriestatus bei der entfernten Abwicklungsstation das Bestimmen der Leerlaufspannung der Batterie umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Bestimmen der Leerlaufspannung des Fahrzeugs das Verwenden eines Modells der Leerlaufspannung umfasst, um die Leerlaufspannung der Batterie vorherzusagen.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Bestimmen des Batteriestatus bei der entfernten Abwicklungsstation das Bestimmen, wie viele Meilen pro Tag das Fahrzeug gefahren worden ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Bestimmen des Batteriestatus bei der entfernten Abwicklungsstation das Bestimmen einer Umgebungstemperatur am Fahrzeugort umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Sammeln von Daten bei der entfernten Abwicklungsstation das Sammeln einer vorhergesagten Temperatur, einer Fahrzeugnutzungshistorie, eines Batteriealters, einer Batteriezuverlässigkeit, der Zuverlässigkeit des elektrischen Systems des Fahrzeugs und persönlicher Fahrzeugbediener-Informationsdaten umfasst.