監(jiān)控車載電池充電器的方法和設(shè)備的制造方法
【專利摘要】一種監(jiān)控車載電池充電器的方法，其包括估算電池充電器的充電效率。在獲得與電池充電器的估算的充電效率相關(guān)的不確定結(jié)果時(shí)，確定傳輸至電池充電器的命令的輸入功率以及在電池充電器運(yùn)行期間的車載電池處的電功率。中斷穿過電池充電器的電流流動(dòng)，并且確定來自車載電池的電功率流。基于傳輸至電池充電器的命令的輸入功率、在電池充電器運(yùn)行期間的車載電池處的電功率、以及監(jiān)控到的當(dāng)穿過電池充電器的電流流動(dòng)被中斷時(shí)的來自車載電池的電功率流，而確定電池充電器的有源充電效率?；谟性闯潆娦试u(píng)估電池充電器的充電性能。
【專利說明】
監(jiān)控車載電池充電器的方法和設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明通常涉及插電式電動(dòng)車輛，并且，更為具體地，涉及一種用于監(jiān)控車載電池 充電器的方法，所述車載電池充電器被用來為插電式電動(dòng)車輛的電池充電。
【背景技術(shù)】
[0002] 電動(dòng)車輛(EVs)(例如電池電動(dòng)車輛(BEVs )、插電式混合電動(dòng)車輛(PHEVs)和其他 車輛)電連接至遠(yuǎn)程電源，該遠(yuǎn)程電源提供AC電功率以給車載電池充電。這些車輛使用車載 充電系統(tǒng)，用于將AC電功率轉(zhuǎn)換成存儲(chǔ)在車載電池中的DC電功率。所存儲(chǔ)的DC能量可以提 供用于推進(jìn)和用于車載電氣系統(tǒng)的電功率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種車載電池充電器(on-vehicle battery charger)，該車 載電池充電器將車外(off-vehicle)電源電聯(lián)接至車載電池。本發(fā)明的另一目的是提供一 種用于監(jiān)控車載電池充電器的方法，其包括執(zhí)行無源充電器監(jiān)控例程，以估算電池充電器 的充電效率。在獲得與電池充電器的估算的充電效率相關(guān)的不確定結(jié)果時(shí)，確定到電池充 電器的命令的輸入功率(commanded input power)以及電池充電器運(yùn)行期間車載電池處的 電功率。中斷穿過電池充電器的電流流動(dòng)，并且確定來自車載電池的電功率流?；趥鬏?shù)?電池充電器的命令的輸入功率、電池充電器運(yùn)行期間車載電池處的電功率，以及在穿過電 池充電器的電流流動(dòng)被中斷時(shí)監(jiān)控到的來自車載電池的電功率流，確定電池充電器的有源 充電效率?；谟性闯潆娦识u(píng)價(jià)電池充電器的充電性能。
[0004] 本發(fā)明還提供了另一種監(jiān)控車載電池充電器的方法，所述車載電池充電器將車外 電源電聯(lián)接至車載電池，所述方法包括:確定傳輸至電池充電器的命令的輸入功率，并且確 定在電池充電器運(yùn)行期間的車載電池處的電功率;并且隨后，中斷穿過電池充電器的電流 流動(dòng)；監(jiān)控當(dāng)穿過電池充電器的電流流動(dòng)被中斷時(shí)的來自車載電池的電功率流;基于傳輸 至電池充電器的命令的輸入功率、在電池充電器運(yùn)行期間的車載電池處的電功率、以及監(jiān) 控到的在穿過電池充電器的電流流動(dòng)被中斷時(shí)的來自車載電池的電功率流，而確定電池充 電器的有源充電效率;以及，基于有源充電效率評(píng)估電池充電器的充電性能。
[0005] 優(yōu)選地，監(jiān)控車載電池充電器的方法包括響應(yīng)于來自手持式掃描工具的執(zhí)行命令 而執(zhí)行用于監(jiān)控車載電池充電器的方法。
[0006] 優(yōu)選估算電池充電器的充電效率進(jìn)一步包括:估算從電池充電器的輸出功率，并 且估算傳輸至電池充電器的輸入功率，并且基于估算的從電池充電器的輸出功率和估算的 傳輸至電池充電器的輸入功率估算電池充電器的充電效率。
[0007] 所述估算傳輸至電池充電器的輸入功率可以包括確定穿過電池充電器的所命令 的電流的大小。所述估算從電池充電器的輸出功率可以包括確定電池處的凈DC功率，以及 確定至車載負(fù)載的最小電功率流。
[0008] 優(yōu)選估算電池充電期間的電池充電器的充電效率進(jìn)一步包括，無源地估算電池充 電期間的電池充電器的充電效率。
[0009] 優(yōu)選估算電池充電器的充電效率進(jìn)一步包括周期性地估算電池充電器的充電效 率。
[0010] 優(yōu)選監(jiān)控當(dāng)穿過電池充電器的電流流動(dòng)被中斷時(shí)的來自車載電池的電功率流進(jìn) 一步包括監(jiān)控當(dāng)穿過電池充電器的電流流動(dòng)被中斷時(shí)的從車載電池到車載負(fù)載的電功率 流。
[0011]優(yōu)選地，在監(jiān)控車載電池充電器的方法中，基于有源充電效率評(píng)估電池充電器的 充電性能進(jìn)一步包括監(jiān)控當(dāng)有源充電效率低于低效率閾值時(shí)的電池充電器中的故障;或者 包括監(jiān)控當(dāng)有源充電效率高于高效率閾值時(shí)的電池充電器中的故障。
[0012] 此外，本發(fā)明還公開了一種用于車輛的高壓電路，包括:可聯(lián)接至車外電源的車載 電池充電器;電連接至車載電池的高壓總線；電連接至高壓總線的多個(gè)車載負(fù)載；以及包括 控制例程的控制器，所述控制例程可執(zhí)行為:無源地估算電池充電器的充電效率;在獲得與 電池充電器的估算的充電效率相關(guān)的不確定結(jié)果時(shí)，確定傳輸至電池充電器的命令的輸入 功率，并且確定電池充電器運(yùn)行期間的車載電池處的電功率;隨后，中斷穿過電池充電器的 電流流動(dòng)；監(jiān)控穿過電池充電器的電流流動(dòng)被中斷時(shí)的來自車載電池的電功率流;基于傳 輸至電池充電器的命令的輸入功率、在電池充電器運(yùn)行期間的車載電池處的電功率、及監(jiān) 控到的在穿過電池充電器的電流流動(dòng)被中斷時(shí)的來自車載電池的電功率流而確定電池充 電器的有源充電效率;基于有源充電效率評(píng)估電池充電器的充電性能。
[0013] 從以下用于實(shí)現(xiàn)如所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的其他實(shí)施例和一些最佳模式 的詳細(xì)描述中，在結(jié)合附圖時(shí)，本發(fā)明的上述的特征和優(yōu)勢(shì)以及其他特征和優(yōu)勢(shì)是顯而易 見的。
【附圖說明】
[0014] 參照附圖，通過舉例，現(xiàn)將描述一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，在附圖中：
[0015] 圖1示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的用于電動(dòng)車輛(EV)的電氣構(gòu)架，該電氣構(gòu)架包括 外部充電器，該外部充電器電連接到高壓電能存儲(chǔ)設(shè)備（電池），以給一個(gè)或多個(gè)高壓車載 負(fù)載供電；
[0016] 圖2示意性顯示了根據(jù)本發(fā)明的無源充電器監(jiān)控例程的一個(gè)實(shí)施例，用于監(jiān)控參 考圖1所描述的高壓電路的一個(gè)實(shí)施例中的電池充電器的一個(gè)實(shí)施例的性能;并且
[0017] 圖3示意性顯示了根據(jù)本發(fā)明的有源充電器監(jiān)控例程的一個(gè)實(shí)施例，用于監(jiān)控參 考圖1所描述的高壓電路的一個(gè)實(shí)施例中的電池充電器的一個(gè)實(shí)施例的性能。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 參照附圖，其中同樣的附圖標(biāo)記表示貫穿若干視圖的相同或相應(yīng)的部分。圖1示意 性示出了一種用于插電式電動(dòng)車輛(P-EV)IO的電氣構(gòu)架，該電氣構(gòu)架包括經(jīng)由高壓總線30 電連接至車載高壓電路20的車載電池充電器14。車載高壓電路20包括為一個(gè)或多個(gè)的高壓 車載負(fù)載50供電的高壓電能存儲(chǔ)設(shè)備（電池)40。充電器控制器15提供監(jiān)控和控制功能，以 控制電池充電器14的運(yùn)行。車載控制器90提供其他的監(jiān)控和控制功能，其中的一些在本文 中被描述。所述P-EV 10可以是任意合適的機(jī)動(dòng)車輛，所述機(jī)動(dòng)車輛從車外電源接收用于存 儲(chǔ)在電池40中的電功率，所述機(jī)動(dòng)車輛包括，例如，電池 EV、增程E V或者插電式混合EV。當(dāng)車 輛靜止、點(diǎn)火開關(guān)處于切斷狀態(tài)或處于其他的運(yùn)行條件之下時(shí)，電功率可以通過電池充電 器14提供至EV 10的車載高壓電路20。這可以包括當(dāng)車輛靜止以及被配置成為電池40充電 的車載內(nèi)燃機(jī)處于不工作(OFF)狀態(tài)時(shí)的任意運(yùn)行條件。
[0019 ]電池充電器14是借助穿過其中的流動(dòng)的電流而增加電化學(xué)電池(例如電池40)的 電勢(shì)能的設(shè)備，其中，所述電流來源于遠(yuǎn)程電源。電池充電器14的功能可以包括通過調(diào)整電 壓水平、對(duì)提供給電化學(xué)電池之前的輸入電功率進(jìn)行整流和其他的濾波，而改變來源于遠(yuǎn) 程電源的電功率。通過使用電氣元件，例如升壓/降壓變壓器、整流器、開關(guān)電源、濾波網(wǎng)絡(luò) 和/或其他合適的現(xiàn)有技術(shù)中已知的電氣充電器部件，可以完成對(duì)輸入電功率的改變。此 外，電池充電器14可以包括冷卻單元和與移除由電池充電器14的運(yùn)行而產(chǎn)生的熱量相關(guān)的 元件。
[0020] 電池充電器14經(jīng)由外部可接取的電功率聯(lián)接器12電連接至遠(yuǎn)程電源，該遠(yuǎn)程電源 在一個(gè)實(shí)施例中是車外的AC電源。示例性電功率聯(lián)接器12的細(xì)節(jié)(包括與可接取性、連接性 和相關(guān)問題有關(guān)的技術(shù)條件)是已知的，并且不在本文中詳細(xì)描述。電壓傳感器13監(jiān)控來自 車外AC電源的AC電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，電池充電器14可以不包括任意形式的電流傳感器， 并且因此，不能監(jiān)控提供至高壓總線30的電功率。充電器控制器15實(shí)現(xiàn)對(duì)電池充電器14的 充電控制，包括利用合適的控制信號(hào)(例如脈寬調(diào)制控制信號(hào))命令穿過電池充電器14的電 流的大小。充電器控制器15具有命令零點(diǎn)電流的能力，即從車外AC電源上斷開車載高壓電 路20的電連接，即使在它們通過電功率聯(lián)接器12機(jī)械連接時(shí)。在一個(gè)實(shí)施例中，充電器控制 器15與車載控制器90通信。
[0021] 通過電功率聯(lián)接器12供電的車外AC電源可以是現(xiàn)有技術(shù)中已知的多種不同的供 電類型中的一種。例如，車外AC電源可以是公共電功率設(shè)施，該公共電功率設(shè)施經(jīng)由標(biāo)準(zhǔn)電 功率輸出（例如，IlOV AC或220V AC輸出）供電，或者可以是便攜式發(fā)電機(jī)，例如使用天然 氣、丙烷、汽油、柴油等運(yùn)轉(zhuǎn)的類型。在一個(gè)實(shí)施例中，車外AC電源是可再生電源，例如由太 陽能板、風(fēng)力渦輪機(jī)、水力器件、生物質(zhì)等供電的遠(yuǎn)程充電站。車外AC電源不局限于任意特 定的類型或?qū)嵤├?，只要它可以通過電功率聯(lián)接器12為P-EV 10供電。在一個(gè)實(shí)施例中，AC 電源可以在85Vac至265Vac的范圍內(nèi)的電壓下供電。
[0022]高壓總線30包括電連接至電池40和高壓車載負(fù)載50的正極總線32和負(fù)極總線34。 電池充電器14將來自外部電源的AC電功率轉(zhuǎn)換為DC電功率，用于為高壓電池40充電，并且 響應(yīng)于來自充電器控制器15的充電控制信號(hào)而為高壓車載負(fù)載50供電。高壓總線30包括充 電接觸器、加熱器、熔斷器、電容器、電阻器以及其他相關(guān)元件。
[0023]高壓電池40提供用于高壓DC電功率的車載存儲(chǔ)，所述高壓DC電功率可用來推動(dòng)P-EV 10以及為高壓車載負(fù)載50供電。根據(jù)具體的車輛構(gòu)造，引用兩個(gè)舉例，高壓電池40可以 是用于推動(dòng)的主車輛電源，或者可以與另一電源協(xié)作用于電功率補(bǔ)充（supplementation) 的目的?？梢允褂弥T多不同的電池類型和布置，包括本文中一個(gè)示意性顯示的示例，該示例 包括電池40、一個(gè)或多個(gè)電池傳感器42以及電池控制器44。電池40可以包括串聯(lián)、并聯(lián)或結(jié) 合二者的等同的或?qū)Ｓ秒姵氐募?，用于傳遞所期望的電壓、安培數(shù)、容量、功率密度和/或 其他性能特征。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，電池40包括多個(gè)鋰離子電池，所述多個(gè)鋰離子電池的每一 個(gè)在與以串聯(lián)和/或并聯(lián)構(gòu)造連接的電池一起被充電時(shí)，呈現(xiàn)2V DC到4V DC。本領(lǐng)域技術(shù)人 員將意識(shí)到，本文所述的方法不限于任一特定類型的電池或電池布置，因?yàn)榭梢允褂貌煌?的電池類型。
[0024] 電池傳感器42可以包括硬件和/或軟件部件的任意組合，所述硬件和/或軟件能夠 監(jiān)控電池相關(guān)的狀態(tài)，包括電池溫度、電池電壓和電池電流，利用這些狀態(tài)確定諸如電池荷 電狀態(tài)（SOC)和電池健康狀況（SOH)的電池參數(shù)。電池傳感器42可以整合在一個(gè)電池單元 (例如智慧或智能電池）中，可以是位于電池單元以外的外部傳感器，或者可以根據(jù)其他已 知的布置設(shè)置。電池傳感器42可以基于逐個(gè)單體(cel 1-by-cell)地，根據(jù)單體模塊或電池 40的一區(qū)域的平均值或總和、根據(jù)整個(gè)電池40的平均值或總和、或者根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中已知 的其他一些方法而監(jiān)控電池電壓、電流、溫度等。電池傳感器42的輸出可以提供至控制器 44,該電池控制器與控制器90通信或直接與充電器控制器15通信。
[0025] 充電器控制器15可以執(zhí)行與P-EV 10有關(guān)的不同功能，包括，例如，監(jiān)控電池充電 器14、電池保護(hù)、充電控制、電功率需求管理、SOC和SOH確定、電池平衡、歷史記錄和通信等。 電池控制器44可以監(jiān)控一個(gè)或多個(gè)與電池40相關(guān)的條件，其中的一些可以用來監(jiān)控電池充 電器14,并且同樣可以用來監(jiān)控和控制充電過程的各方面。
[0026] 高壓車載負(fù)載50可以包括一個(gè)或多個(gè)高壓電功率載荷。這樣的載荷可以包括輔助 電源模塊(auxiliary power module)58,其將高壓電功率轉(zhuǎn)換為低壓電功率，用于為低壓 車載設(shè)備(例如電動(dòng)窗和控制器等)供電。高壓車載負(fù)載50可以包括功率逆變器模塊56,該 功率逆變器模塊使用大功率晶體管或相似的設(shè)備將高壓DC電功率轉(zhuǎn)換為AC電功率，以給一 個(gè)或多個(gè)電機(jī)(例如電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī))供電。高壓車載負(fù)載50可以包括用于為車輛的客艙提 供熱能的電動(dòng)客艙加熱器52。高壓車載負(fù)載50可以包括用于從客艙移除熱量的電動(dòng)空調(diào)栗 機(jī)54。其他設(shè)備和系統(tǒng)可以在高壓總線30上引入其他的和額外的電載荷。
[0027] 術(shù)語控制器、控制模塊、模塊、控制、控制單元、處理器和類似的術(shù)語指的是以下部 件中的任意一個(gè)或各種組合:特定用途集成電路(ASIC)、電子電路(一個(gè)或多個(gè)）、中央處理 單元(一個(gè)或多個(gè)）（例如微處理器(一個(gè)或多個(gè)）），以及相關(guān)聯(lián)的以內(nèi)存和存儲(chǔ)設(shè)備（只讀、 可編程只讀、隨機(jī)訪問、硬盤驅(qū)動(dòng)等)為形式的非易失性內(nèi)存部件。非易失性內(nèi)存部件能夠 以下述形式存儲(chǔ)機(jī)器可讀的指令:一個(gè)或多個(gè)軟件或固件的程序或例程、組合邏輯電路(一 個(gè)或多個(gè)）、輸入/輸出電路(一個(gè)或多個(gè))和設(shè)備、信號(hào)調(diào)理和緩沖電路，以及能夠由一個(gè)或 多個(gè)處理器訪問以提供描述功能的其他部件。輸入/輸出電路(一個(gè)或多個(gè))和設(shè)備包括模 擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，以及監(jiān)測(cè)來自傳感器的輸入的相關(guān)設(shè)備，這些輸入在預(yù)設(shè)的采樣頻率處或 響應(yīng)于觸發(fā)事件而被監(jiān)控。軟件、固件、程序、指令、控制例程、代碼、算法以及類似的術(shù)語指 的是控制器可執(zhí)行的包括校準(zhǔn)和查找表的任意指令組。每一個(gè)控制器執(zhí)行控制例程(一個(gè) 或多個(gè)）以提供所期望的功能，包括監(jiān)測(cè)來自傳感設(shè)備和其他網(wǎng)絡(luò)控制器的輸入，以及執(zhí)行 控制和診斷例程以控制致動(dòng)器的運(yùn)行。例程可以在正在運(yùn)行期間以周期性的間隔執(zhí)行，例 如每100微秒或3.125、6.25、12.5、25和100毫秒。替代地，例程可以響應(yīng)于觸發(fā)事件的發(fā)生 而執(zhí)行。控制器之間的通信以及控制器、致動(dòng)器與/或傳感器之間的通信可以通過直接的有 線連接、網(wǎng)絡(luò)通信總線連接、無線連接或合適的任意其他通信連接而實(shí)現(xiàn)。通信包括以任意 合適的形式(包括，例如，經(jīng)由導(dǎo)電介質(zhì)的電信號(hào)，經(jīng)由空氣的電磁信號(hào)，經(jīng)由光波導(dǎo)的光信 號(hào)等）交換數(shù)據(jù)信號(hào)。數(shù)據(jù)信號(hào)可以包括代表從傳感器輸入的信號(hào)，代表致動(dòng)器命令的信 號(hào)，以及控制器之間的通信信號(hào)。
[0028]本文描述了一種的用于監(jiān)控車載電池充電器性能的方法，所述電池充電器將車外 電源電聯(lián)接至車載電池，例如，聯(lián)接至圖1所示的電池40的電池充電器14。所述方法包括周 期性地執(zhí)行第一、無源的充電器監(jiān)控例程200,以估算性能(例如，滿足各種測(cè)試啟用條件后 的電池充電器14的充電效率）。在未能從無源充電器監(jiān)控例程200獲得通過結(jié)果時(shí)，第二、有 源的充電器監(jiān)控例程300可以被執(zhí)行。有源充電器監(jiān)控例程300的執(zhí)行包括中斷穿過電池充 電器14的充電電流的流動(dòng)，以及使用監(jiān)控電池40的電壓和電流傳感器而監(jiān)控來自電池40的 電功率流。電池充電器14的有源充電效率可以根據(jù)所監(jiān)控到的來自車載電池的電功率流而 確定，所述電功率流可以用來基于有源充電效率而評(píng)估充電性能以及檢測(cè)電池充電器14的 故障。
[0029]圖2示意性顯示了無源充電器監(jiān)控例程200的一個(gè)實(shí)施例，用于監(jiān)控參考圖1所描 述的高壓電路20的一個(gè)實(shí)施例中的充電器14的一個(gè)實(shí)施例的性能。表1作為關(guān)鍵被提供，其 中數(shù)字標(biāo)記的方框和相應(yīng)的功能按照以下給出，相應(yīng)于無源充電器監(jiān)控例程200。 「00301 妄 1
[0032] 無源充電器監(jiān)控例程200在一個(gè)電池充電事件中優(yōu)選地周期性地執(zhí)行，例如每100 毫秒一次，而電池充電器14在充電器控制器15請(qǐng)求AC電功率期間經(jīng)由外部可接取的電功率 聯(lián)接器12電連接至遠(yuǎn)程電源。無源充電器監(jiān)控例程200是無源的，其中所述無源充電器監(jiān)控 例程收集與電池充電器14的運(yùn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)，而不執(zhí)行任意形式的對(duì)相關(guān)系統(tǒng)的控制。
[0033] 當(dāng)電池充電器14不具有內(nèi)部監(jiān)控能力（即不具有監(jiān)控和/或確定充電轉(zhuǎn)換效率的 內(nèi)部能力）時(shí)，或處于其他與電池充電器14相關(guān)的條件下，無源充電器監(jiān)控例程200充當(dāng)對(duì) 電池充電器14的一個(gè)實(shí)施例的功率轉(zhuǎn)換效率的初步篩選檢查（initial screening check)。無源充電器監(jiān)控例程的目的是識(shí)別電池充電器14的明顯優(yōu)于最低可接受的充電效 率水平的運(yùn)行。因此，當(dāng)電池充電器14在說明書范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)，電池充電器14可以被識(shí)別為 在那一運(yùn)行點(diǎn)和時(shí)間處是可接受的，而無需進(jìn)一步的監(jiān)控，即，無需在充電過程中執(zhí)行侵入 性測(cè)試以評(píng)估電池充電器14。無源充電器監(jiān)控例程200提供表明以下情況的結(jié)果：電池充電 器14已經(jīng)通過無源充電器檢查，或者無源充電器檢查的結(jié)果是不確定的。如本文所描述，無 源充電器監(jiān)控例程200不產(chǎn)生表明電池充電器14發(fā)生故障的結(jié)果。
[0034]在一個(gè)實(shí)施例中，無源充電器監(jiān)控例程200按照以下情況執(zhí)行。在啟用條件滿足之 后(方框210)，按照以下公式計(jì)算所述估算的充電效率eH胃(方框212):
[0035] _ DC輸出功率估算植_停牟對(duì)凈DC功率+最小HV負(fù)載 emm AC輸入功率估算值 命令的AC輸入功率
[1]
[0036] 確定估算的充電效率eHVBC的感興趣的參數(shù)優(yōu)選地包括電池充電器14的輸出功率 (例如DC輸出功率估算值)和電池充電器14的輸入功率(例如AC輸入功率估算值）。在一個(gè)實(shí) 施例中，DC輸出功率估算值基于電池40處的凈DC功率的確定而確定，所述電池處的凈DC功 率可以使用電池傳感器42監(jiān)控(停車時(shí)凈DC功率(net DC power at park))。假定由高壓車 載負(fù)載50施加數(shù)值非零的最小電功率負(fù)載。所命令的AC輸入功率(命令的AC輸入功率)可以 基于由充電器控制器15命令的穿過電池充電器14的電流的大小乘以AC電壓而確定，所述AC 電壓可以是rms電壓值或另一種合適的測(cè)量。
[0037] 利用EQ. 1計(jì)算的估算的充電效率eHVBC與高效率閾值(方框214)和低效率閾值(方 框216)比較。當(dāng)估算的充電效率e_ c小于高效率閾值(方框214)(0)且大于低效率閾值(方 框216)(0)時(shí)，無源充電器監(jiān)控例程200指示電池充電器14通過這一迭代，并且無源檢查計(jì) 數(shù)增加(方框224)。因此，當(dāng)高壓車載負(fù)載50的實(shí)際大小大于假定的電功率負(fù)載的最小非零 數(shù)值，用EQ. 1計(jì)算的估算的充電效率eH胃將低于實(shí)際的充電效率。然而，如果實(shí)際的高壓車 載負(fù)載50相對(duì)較大，或者如果實(shí)際的充電器性能惡化，則用EQ. 1計(jì)算的充電效率結(jié)果 將會(huì)減小。
[0038]再參考圖2,當(dāng)估算的充電效率eHVBC大于高效率閾值(方框214)(1)或小于低效率 閾值(方框216)(1)時(shí)，指示不確定的結(jié)果，并且不確定計(jì)數(shù)增加(方框218)且與極限不確定 計(jì)數(shù)(方框220)比較。當(dāng)不確定計(jì)數(shù)大于或等于極限不確定計(jì)數(shù)(方框220) (1)時(shí)，無源充電 器監(jiān)控例程200致使(render)為無源檢查是不確定的（方框222)，并且無源檢查計(jì)數(shù)增加 (方框224)。否則(方框220)(0)，無源檢查計(jì)數(shù)增加，而不致使無源檢查的結(jié)果(方框224)。 [0039]無源檢查計(jì)數(shù)與校準(zhǔn)極限計(jì)數(shù)（方框226)比較，并且，如果低于極限計(jì)數(shù)（方框 226) (0)，則結(jié)束這一迭代(方框232)。
[0040]當(dāng)無源檢查計(jì)數(shù)等于極限計(jì)數(shù)(方框226)(1)時(shí)，無源充電器監(jiān)控例程200確定無 源檢查是否已經(jīng)被反響為不確定(方框228)。當(dāng)無源檢查被致使為不確定(方框228)(1)時(shí)， 這一結(jié)果被捕獲，并且這一迭代結(jié)束(方框232)。當(dāng)無源檢查未被致使為不確定(方框228) (〇)時(shí)，所述例程指示無源檢查通過(方框230)。這一結(jié)果被捕獲，并且這一迭代結(jié)束(方框 232) 〇
[0041]無源充電器監(jiān)控例程200操作為確定參考圖1所描述的電池充電器14是否按預(yù)期 運(yùn)行，而不執(zhí)行侵入性的監(jiān)控例程(例如有源充電器監(jiān)控例程300)。優(yōu)選地，無源充電器監(jiān) 控例程200在有源充電器監(jiān)控例程300(如果存在的話)的周期性執(zhí)行之間執(zhí)行，并且在電池 充電器14的性能恢復(fù)的情況下禁止這一執(zhí)行。
[0042]在無源充電器例程200獲得與估算的充電效率eHVBC相關(guān)的不確定結(jié)果時(shí)，有源充 電器監(jiān)控例程300執(zhí)行。圖3示意性地顯示了有源充電器監(jiān)控例程300的一個(gè)實(shí)施例，用于監(jiān) 控參考圖1所描述的高壓電路20的一個(gè)實(shí)施例中的電池充電器14的一個(gè)實(shí)施例的性能。有 源充電器監(jiān)控例程300包括短暫地中止電池充電器14的循環(huán)，并且測(cè)量中斷期間的來自電 池40的電功率流。關(guān)斷電池充電器14之前所測(cè)量的流至電池40的電功率流和在電池充電器 14關(guān)斷期間所測(cè)量的來自電池40的電功率流的差值，提供了一種對(duì)從電池充電器14至高壓 電路20的DC功率的大小的測(cè)量。如本文所述，這一結(jié)果可以用來估算電池充電器14的充電 器效率。表3作為關(guān)鍵被提供，其中數(shù)字標(biāo)記的方框和相應(yīng)的功能按照以下給出，相應(yīng)于有 源充電器監(jiān)控例程300。
[0043]表 3
[0045]只有當(dāng)無源充電器監(jiān)控例程200指示無源檢查結(jié)果是不確定時(shí)，或者當(dāng)無源充電 器監(jiān)控例程200已在一段時(shí)間內(nèi)未被執(zhí)行時(shí)，有源充電器監(jiān)控例程300才執(zhí)行。在滿足啟用 條件(方框310)后，收集在電池充電器14為電池40進(jìn)行充電操作期間的與命令的AC輸入功 率和電池40處的DC功率相關(guān)的數(shù)據(jù)(方框312)。一個(gè)監(jiān)控參數(shù)包括基于電流和電壓水平(優(yōu) 選地以一時(shí)間段內(nèi)的平均值確定)確定電池40處的DC功率，參考EQ. 2中的P [關(guān)閉前的DC功 率]。另一個(gè)監(jiān)控參數(shù)包括傳輸至充電器14的基于電流和電壓水平的AC輸入功率，參考EQ. 2 中的P[命令的AC輸入功率]，其優(yōu)選地以一段時(shí)間內(nèi)的平均值確定。當(dāng)已經(jīng)收集到足夠的數(shù) 據(jù)量時(shí)(方框314)(1)，請(qǐng)求使電池充電器14去活化并且關(guān)閉電池充電器14(方框316)，并且 監(jiān)控電功率持續(xù)一段時(shí)間以驗(yàn)證這一關(guān)閉已經(jīng)完成(方框318)(0)、（方框318)(1)。
[0046]當(dāng)完成電池充電器14的關(guān)閉(方框318)(1)時(shí)，監(jiān)控電池傳感器42的信號(hào)輸出持續(xù) 一段時(shí)間，以確定充電器關(guān)閉后的電池40處的凈DC功率流動(dòng)，參考EQ. 2中的P[關(guān)閉后的DC 功率](方框320)。充電器關(guān)閉后的電池40處的凈DC功率流動(dòng)提供了對(duì)從電池40流出以給車 載高壓負(fù)載電功率50供電的電功率的測(cè)量，并且因此指示未被用于為電池40充電而是由車 載高壓負(fù)載50在充電期間消耗取代的電功率的大小。當(dāng)已經(jīng)收集到足夠的數(shù)據(jù)量時(shí)(方框 322) (1 )，按照以下公式計(jì)算有源充電效率(方框324):
[0048] 關(guān)閉前的電池40處的DC功率(P[關(guān)閉前的DC功率])代表電池40接收的來自電池充 電器14的凈電功率，即，計(jì)算了寄生負(fù)載(parasitic load)后的傳輸至電池40的功率。充電 器關(guān)閉后的電池40處的DC功率流動(dòng)(P[關(guān)閉后的DC功率])代表其中的未被用于給電池40充 電的部分。因此，來自電池充電器14的輸出高壓DC功率流動(dòng)可以基于其差值而確定，如參考 EQ. 2所表明的。有源充電效率E作為這一差值相對(duì)于到電池充電器14的命令的AC輸入功率 (P[命令的AC輸入功率])的分?jǐn)?shù)或百分比而確定。
[0049] 在確定有源充電效率E之后，電池充電器14重新啟動(dòng)以繼續(xù)為電池40充電（方框 326)。有源充電效率E與高效率閾值(方框328)和低效率閾值(方框330)相比較。當(dāng)有源充電 效率E大于高效率閾值(方框328) (1)或小于低效率閾值(方框330)(1)時(shí)，指示電池充電器 出現(xiàn)故障(方框332)。否則，當(dāng)有源充電效率E處于高效率閾值(方框328)(0)和低效率閾值 (方框330)(0)之間時(shí)，有源充電器監(jiān)控例程300的這一迭代結(jié)束，表明電池充電器14已經(jīng)通 過了這一迭代(方框334)。
[0050]由步驟310至1」326指示的元件340可以作為維修車間（service bay)的診斷例程的 一部分通過技術(shù)人員使用手持式掃描工具的動(dòng)作而被命令執(zhí)行。
[0051] 無源充電器監(jiān)控例程200和有源充電器監(jiān)控例程300使用的啟用條件可以包括復(fù) 合的啟用策略，其包括共同的啟用條件、特定于無源充電器監(jiān)控例程200的啟用條件，以及 特定于有源充電器監(jiān)控例程300的啟用條件。共同的啟用條件包括確定：系統(tǒng)電壓在范圍 中、已經(jīng)為電池充電器14提供12V功率以使其運(yùn)行、車輛處于關(guān)閉狀態(tài)、不存在與電池傳感 器42相關(guān)聯(lián)的故障、電池充電器14插到AC電壓源中、充電器控制器15被啟用，以及系統(tǒng)準(zhǔn)備 就緒以將AC電功率轉(zhuǎn)換為DC電功率。其他共同的啟用條件包括，確定冷卻系統(tǒng)和與溫度相 關(guān)聯(lián)的電功率電子設(shè)備(在系統(tǒng)如此配置的情況下）是可工作的并且處于允許的溫度范圍 內(nèi)。用于無源充電器監(jiān)控例程200的啟用條件包括:滿足共同的啟用條件、具有持續(xù)超過最 短時(shí)間的大于最小閾值功率的命令的AC輸入功率，以及確定不存在執(zhí)行關(guān)閉電池充電器的 主動(dòng)請(qǐng)求。用于有源充電器監(jiān)控例程300的啟用條件包括:滿足共同的啟用條件、具有持續(xù) 超過最短時(shí)間的大于最小閾值功率的命令的AC輸入功率，以及確定無源充電器監(jiān)控例程 200已經(jīng)產(chǎn)生不確定結(jié)果或在一段時(shí)間后未產(chǎn)生通過的結(jié)果。用于有源充電器監(jiān)控例程300 的啟用條件還可以包括來自手持式掃描工具的用于執(zhí)行有源充電器監(jiān)控例程300的命令。 [0052] 故障形成(fault maturation)可以包括使用Y策略的X以形成診斷，其中Y策略的X 包括在Y觀察或者執(zhí)行無源充電器監(jiān)控例程200或有源充電器監(jiān)控例程300期間識(shí)別一些X 故障，以及僅在X值大于閾值時(shí)做出相反的決策。例如，只有在Y = I 〇的觀測(cè)期間存在X=3的 故障時(shí)，故障可以形成。為X和Y賦值是特定于應(yīng)用的，此過程對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知 的。
[0053]詳細(xì)描述和附圖或示圖對(duì)于本發(fā)明是支持性和描述性的，但本發(fā)明的范圍僅由權(quán) 利要求限定。雖然已詳細(xì)描述了用于實(shí)現(xiàn)要求保護(hù)的發(fā)明的一些最佳模式和其他實(shí)施例， 但是存在用于實(shí)施如所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的各種替代設(shè)計(jì)和實(shí)施例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種監(jiān)控車載電池充電器的方法，所述車載電池充電器將車外電源電聯(lián)接至車載電 池，所述方法包括： 估算電池充電期間的電池充電器的充電效率； 在獲得與電池充電器的估算的充電效率相關(guān)的不確定結(jié)果時(shí)： 確定傳輸至電池充電器的命令的輸入功率，并且確定電池充電器運(yùn)行期間的車載電池 處的電功率，并且隨后， 中斷穿過電池充電器的電流流動(dòng)， 監(jiān)控穿過電池充電器的電流流動(dòng)被中斷時(shí)的來自車載電池的電功率流， 基于傳輸至電池充電器的命令的輸入功率、在電池充電器運(yùn)行期間的車載電池處的電 功率、以及監(jiān)控到的在穿過電池充電器的電流流動(dòng)被中斷時(shí)的來自車載電池的電功率流而 確定電池充電器的有源充電效率； 基于有源充電效率評(píng)估電池充電器的充電性能。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中估算電池充電器的充電效率進(jìn)一步包括： 估算從電池充電器的輸出功率，并且估算傳輸至電池充電器的輸入功率，并且 基于估算的從電池充電器的輸出功率和估算的傳輸至電池充電器的輸入功率估算電 池充電器的充電效率。3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中估算傳輸至電池充電器的輸入功率包括確定穿過電 池充電器的所命令的電流的大小。4. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中估算從電池充電器的輸出功率包括確定電池處的凈 DC功率，以及確定至車載負(fù)載的最小電功率流。5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中估算電池充電期間的電池充電器的充電效率進(jìn)一步 包括，無源地估算電池充電期間的電池充電器的充電效率。6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中估算電池充電器的充電效率進(jìn)一步包括周期性地估 算電池充電器的充電效率。7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中基于有源充電效率評(píng)估電池充電器的充電性能進(jìn)一 步包括，檢測(cè)當(dāng)有源充電效率低于低效率閾值時(shí)的電池充電器中的故障。8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中基于有源充電效率評(píng)估電池充電器的充電性能進(jìn)一 步包括，檢測(cè)當(dāng)有源充電效率高于高效率閾值時(shí)的電池充電器中的故障。9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中監(jiān)控當(dāng)穿過電池充電器的電流流動(dòng)被中斷時(shí)的來自 車載電池的電功率流進(jìn)一步包括監(jiān)控當(dāng)穿過電池充電器的電流流動(dòng)被中斷時(shí)的從車載電 池到車載負(fù)載的電功率流。10. -種用于車輛的高壓電路，包括： 可聯(lián)接至車外電源的車載電池充電器； 電連接至車載電池的高壓總線； 電連接至高壓總線的多個(gè)車載負(fù)載；以及 包括控制例程的控制器，所述控制例程可執(zhí)行為： 無源地估算電池充電器的充電效率，并且 在獲得與電池充電器的估算的充電效率相關(guān)的不確定結(jié)果時(shí)： 確定傳輸至電池充電器的命令的輸入功率，并且確定電池充電器運(yùn)行期間的車載電池 處的電功率，并且隨后， 中斷穿過電池充電器的電流流動(dòng)， 監(jiān)控穿過電池充電器的電流流動(dòng)被中斷時(shí)的來自車載電池的電功率流， 基于傳輸至電池充電器的命令的輸入功率、在電池充電器運(yùn)行期間的車載電池處的電 功率、以及監(jiān)控到的在穿過電池充電器的電流流動(dòng)被中斷時(shí)的來自車載電池的電功率流而 確定電池充電器的有源充電效率； 基于有源充電效率評(píng)估電池充電器的充電性能。
【文檔編號(hào)】H02J7/04GK106058345SQ201610230482
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年4月14日 公開號(hào)201610230482.9, CN 106058345 A, CN 106058345A, CN 201610230482, CN-A-106058345, CN106058345 A, CN106058345A, CN201610230482, CN201610230482.9
【發(fā)明人】R.M.羅泰, R.B.庫利, K.A.庫馬, W.M.黑爾, M.W.阿德里安
【申請(qǐng)人】通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司