電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池組荷電狀態(tài)檢測(cè)裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供一種電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池組荷電狀態(tài)檢測(cè)裝置，電壓傳感器經(jīng)電壓檢測(cè)單元連接開(kāi)路電壓估算單元，電流傳感器經(jīng)電流檢測(cè)單元連接安時(shí)積分估算單元，溫度傳感器經(jīng)溫度檢測(cè)單元連接開(kāi)路電壓估算單元和安時(shí)積分估算單元。開(kāi)路電壓估算單元和安時(shí)積分估算單元的輸出端同時(shí)連接中央控制單元的輸入端。存儲(chǔ)單元與中央控制單元相連接。中央控制單元分別連接電壓檢測(cè)單元、溫度檢測(cè)單元、電流檢測(cè)單元、開(kāi)路電壓估算單元、安時(shí)積分估算單元、存儲(chǔ)單元、報(bào)警單元和顯示單元的控制端。中央控制單元經(jīng)通訊單元與電動(dòng)汽車(chē)的整車(chē)控制單元相連接。本實(shí)用新型估算精度高、易于實(shí)現(xiàn)，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池組SOC值的實(shí)時(shí)在線(xiàn)準(zhǔn)確檢測(cè)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池組荷電狀態(tài)檢測(cè)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及電動(dòng)汽車(chē)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池組荷電狀態(tài)檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車(chē)的重要組成部分，其荷電狀態(tài)(state of charge, S0C)是用來(lái)診斷電池健康狀態(tài)和判斷電池是否過(guò)充放電等的重要依據(jù)。由于電池在使用過(guò)程中表現(xiàn)出高度非線(xiàn)性，且其容量受充放電倍率、溫度、自放電、老化等多種因素影響，實(shí)時(shí)在線(xiàn)準(zhǔn)確估算動(dòng)力電池SOC難度很大，成為了近年來(lái)電池管理系統(tǒng)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一。目前，電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池SOC的估算方法主要有:放電實(shí)驗(yàn)法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、卡爾曼濾波法、安時(shí)積分法、開(kāi)路電壓法等多種方法。其中放電實(shí)驗(yàn)法是最可靠的SOC估計(jì)方法，容易實(shí)現(xiàn)，常在實(shí)驗(yàn)室中使用，但無(wú)法在實(shí)車(chē)上在線(xiàn)估計(jì)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法雖然能夠在線(xiàn)估計(jì)，但需要大量數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，估計(jì)誤差受訓(xùn)練數(shù)據(jù)和訓(xùn)練方法的影響很大?？柭鼮V波法則對(duì)電池模型精度和系統(tǒng)計(jì)算能力要求高，應(yīng)用成本較高，不具備優(yōu)勢(shì)。安時(shí)積分法是在工程實(shí)踐中最常用的SOC估計(jì)方法，直接明顯，簡(jiǎn)單易行，但缺點(diǎn)是不能確定SOC初值，且有累積誤差。開(kāi)路電壓法由于需要電池長(zhǎng)時(shí)間靜置，不適合電動(dòng)汽車(chē)電池SOC的實(shí)時(shí)在線(xiàn)估計(jì)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型提供一種電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池組荷電狀態(tài)檢測(cè)裝置，其具有估算精度高且易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池組SOC值的實(shí)時(shí)在線(xiàn)準(zhǔn)確檢測(cè)。
[0004]為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的一種電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池組荷電狀態(tài)檢測(cè)裝置，主要由電壓檢測(cè)單元、溫度檢測(cè)單元、電流檢測(cè)單元、開(kāi)路電壓估算單元、安時(shí)積分估算單元、存儲(chǔ)單元、中央控制單元、報(bào)警單元、通訊單元和顯示單元組成；其中電壓檢測(cè)單元的輸入端與安裝在電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力電池組上的電壓傳感器相連，溫度檢測(cè)單元的輸入端與安裝在電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力電池組上的溫度傳感器相連，電流檢測(cè)單元的輸入端與安裝在電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力電池組上的電流傳感器相連；溫度檢測(cè)單元的輸出端分為2路后分別連接開(kāi)路電壓估算單元和安時(shí)積分估算單元的一個(gè)輸入端，電壓檢測(cè)單元的輸出端連接開(kāi)路電壓估算單元的另一個(gè)輸入端，電流檢測(cè)單元的輸出端連接安時(shí)積分估算單元的另一個(gè)輸入端；開(kāi)路電壓估算單元的輸出端連接中央控制單元的輸入端；安時(shí)積分估算單元的輸出端連接中央控制單元的另一個(gè)輸入端；存儲(chǔ)單元與中央控制單元相連接；中央控制單元分別連接電壓檢測(cè)單元、溫度檢測(cè)單元、電流檢測(cè)單元、開(kāi)路電壓估算單元、安時(shí)積分估算單元、存儲(chǔ)單元、報(bào)警單元和顯示單元的控制端；中央控制單元經(jīng)通訊單元與電動(dòng)汽車(chē)的整車(chē)控制單元相連接。
[0005]上述方案中，所述通訊單元為CAN總線(xiàn)收發(fā)器，該CAN總線(xiàn)收發(fā)器的一端經(jīng)電導(dǎo)線(xiàn)與中央控制單元的CAN控制器相連，另一端經(jīng)CAN總線(xiàn)與整車(chē)控制單元相連。
[0006]上述方案中，所述顯示單元為液晶顯示屏。[0007]上述方案中，所述報(bào)警單元為語(yǔ)音報(bào)警器。
[0008]上述方案中，所述電壓檢測(cè)單元由電壓信號(hào)調(diào)理電路和電壓A/D轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成，其中電壓信號(hào)調(diào)理電路與電壓傳感器相連，電壓信號(hào)調(diào)理電路的輸出端與電壓A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連，電壓A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端與開(kāi)路電壓估算單元相連，電壓A/D轉(zhuǎn)換電路的控制端與中央控制單元相連。
[0009]上述方案中，所述溫度檢測(cè)單元由溫度信號(hào)調(diào)理電路和溫度A/D轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成，其中溫度信號(hào)調(diào)理電路與溫度傳感器相連，溫度信號(hào)調(diào)理電路的輸出端與溫度A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連，溫度A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端與開(kāi)路電壓估算單元和安時(shí)積分估算單元相連，溫度A/D轉(zhuǎn)換電路的控制端與中央控制單元相連。
[0010]上述方案中，所述電流檢測(cè)單元由電流信號(hào)調(diào)理電路和電流A/D轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成，其中電流信號(hào)調(diào)理電路與電流傳感器相連，電流信號(hào)調(diào)理電路的輸出端與電流A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連，電流A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端與安時(shí)積分估算單元相連，電流A/D轉(zhuǎn)換電路的控制端與中央控制單元相連。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用安時(shí)積分估算單元與開(kāi)路電壓估算單元相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，而非現(xiàn)有單一的安時(shí)積分估算單元來(lái)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地估算動(dòng)力電池組的SOC值，即利用開(kāi)路電壓估算單元在充放電初期對(duì)SOC的較好的估算效果，對(duì)動(dòng)力電池組SOC初始值進(jìn)行估算，有效解決了安時(shí)積分法不能確定初值的問(wèn)題，提高了 SOC值估算的精度，為駕駛?cè)藛T提供準(zhǔn)確的電池剩余電量信息；其次，本實(shí)用新型能對(duì)動(dòng)力電池組SOC值超過(guò)預(yù)設(shè)閾值的情況進(jìn)行報(bào)警，防止電池過(guò)充、過(guò)放，可有效保護(hù)電池，避免電池受損；再者，本實(shí)用新型采用CAN通信方式，抗干擾能力強(qiáng)，傳輸距離遠(yuǎn)，傳輸速度快，在汽車(chē)控制中應(yīng)用極其廣泛。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型一種電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池組荷電狀態(tài)檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)原理框圖。
[0013]圖2為電壓檢測(cè)單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3為溫度檢測(cè)單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖4為電流檢測(cè)單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]一種電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池組荷電狀態(tài)檢測(cè)裝置，如圖1所示，其主要由電壓檢測(cè)單元、溫度檢測(cè)單元、電流檢測(cè)單元、開(kāi)路電壓估算單元、安時(shí)積分估算單元、存儲(chǔ)單元、中央控制單元、報(bào)警單元、通訊單元和顯示單元組成。
[0017]電壓檢測(cè)單元的輸入端與安裝在電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力電池組上的電壓傳感器相連，溫度檢測(cè)單元的輸入端與安裝在電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力電池組上的溫度傳感器相連，電流檢測(cè)單元的輸入端與安裝在電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力電池組上的電流傳感器相連。溫度檢測(cè)單元的輸出端分為2路后分別連接開(kāi)路電壓估算單元和安時(shí)積分估算單元的一個(gè)輸入端，電壓檢測(cè)單元的輸出端連接開(kāi)路電壓估算單元的另一個(gè)輸入端，電流檢測(cè)單元的輸出端連接安時(shí)積分估算單元的另一個(gè)輸入端。在本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中，所述電壓檢測(cè)單元由電壓信號(hào)調(diào)理電路和電壓A/D轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成，其中電壓信號(hào)調(diào)理電路與電壓傳感器相連，電壓信號(hào)調(diào)理電路的輸出端與電壓A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連，電壓A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端與開(kāi)路電壓估算單元相連，電壓A/D轉(zhuǎn)換電路的控制端與中央控制單元相連，參見(jiàn)圖2。所述溫度檢測(cè)單元由溫度信號(hào)調(diào)理電路和溫度A/D轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成，其中溫度信號(hào)調(diào)理電路與溫度傳感器相連，溫度信號(hào)調(diào)理電路的輸出端與溫度A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連，溫度A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端與開(kāi)路電壓估算單元和安時(shí)積分估算單元相連，溫度A/D轉(zhuǎn)換電路的控制端與中央控制單元相連，參見(jiàn)圖3。所述電流檢測(cè)單元由電流信號(hào)調(diào)理電路和電流A/D轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成，其中電流信號(hào)調(diào)理電路與電流傳感器相連，電流信號(hào)調(diào)理電路的輸出端與電流A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連，電流A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端與安時(shí)積分估算單元相連，電流A/D轉(zhuǎn)換電路的控制端與中央控制單元相連，參見(jiàn)圖4。
[0018]開(kāi)路電壓估算單元的輸出端連接中央控制單元的輸入端。安時(shí)積分估算單元的輸出端連接中央控制單元的另一個(gè)輸入端。存儲(chǔ)單元與中央控制單元相連接。中央控制單元分別連接電壓檢測(cè)單元、溫度檢測(cè)單元、電流檢測(cè)單元、開(kāi)路電壓估算單元、安時(shí)積分估算單元、存儲(chǔ)單元、報(bào)警單元和顯示單元的控制端。中央控制單元經(jīng)通訊單元與電動(dòng)汽車(chē)的整車(chē)控制單元相連接。在本實(shí)施例中，所述通訊單元為CAN總線(xiàn)收發(fā)器，該CAN總線(xiàn)收發(fā)器的一端經(jīng)電導(dǎo)線(xiàn)與中央控制單元的CAN控制器相連，另一端經(jīng)CAN總線(xiàn)與整車(chē)控制單元相連。所述顯示單元為液晶顯示屏。所述報(bào)警單元為語(yǔ)音報(bào)警器。
[0019]本實(shí)用新型的工作過(guò)程如下:電壓檢測(cè)單元、溫度檢測(cè)單元、電流檢測(cè)單元分別通過(guò)電壓傳感器、溫度傳感器、電流傳感器采集得到動(dòng)力電池組的電壓、溫度、電流信號(hào)，上述信號(hào)分別經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換等電路后，輸入到相應(yīng)的估算單元中。開(kāi)路電壓估算單元接收到電壓檢測(cè)單元和溫度檢測(cè)單元所采集的充放電初始時(shí)刻的電壓、溫度信號(hào)后，根據(jù)電壓、溫度采用開(kāi)路電壓法實(shí)時(shí)估算動(dòng)力電池組的SOC初始值并傳送給中央控制單元。安時(shí)積分估算單元接收到電流檢測(cè)單元和溫度檢測(cè)單元所采集的電流、溫度信號(hào)后，根據(jù)電流、溫度以及開(kāi)路電壓估算單元所計(jì)算的SOC初始值采用安時(shí)積分法實(shí)時(shí)估算動(dòng)力電池組的SOC值并傳送給中央控制單元。中央控制單元將所接收到的電壓、溫度、電流、SOC值等數(shù)據(jù)送入存儲(chǔ)單元進(jìn)行存儲(chǔ)；并通過(guò)通訊單元將所接收的電壓、溫度、電流及所計(jì)算的SOC值等信息實(shí)時(shí)傳送給整車(chē)控制單元；同時(shí)將所接收的電壓、溫度、電流及所計(jì)算的SOC值等信息通過(guò)顯示單元進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，以供汽車(chē)駕駛?cè)藛T實(shí)時(shí)了解動(dòng)力電池組的剩余電量情況及其可行駛里程。當(dāng)動(dòng)力電池組的SOC值超過(guò)所設(shè)定的閾值時(shí)，則通過(guò)報(bào)警單元進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警，有效地避免動(dòng)力電池因深度放電而受到損害。
【權(quán)利要求】
1.一種電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池組荷電狀態(tài)檢測(cè)裝置，其特征在于:主要由電壓檢測(cè)單元、溫度檢測(cè)單元、電流檢測(cè)單元、開(kāi)路電壓估算單元、安時(shí)積分估算單元、存儲(chǔ)單元、中央控制單元、報(bào)警單元、通訊單元和顯示單元組成；其中電壓檢測(cè)單元的輸入端與安裝在電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力電池組上的電壓傳感器相連，溫度檢測(cè)單元的輸入端與安裝在電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力電池組上的溫度傳感器相連，電流檢測(cè)單元的輸入端與安裝在電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力電池組上的電流傳感器相連；溫度檢測(cè)單元的輸出端分為2路后分別連接開(kāi)路電壓估算單元和安時(shí)積分估算單元的一個(gè)輸入端，電壓檢測(cè)單元的輸出端連接開(kāi)路電壓估算單元的另一個(gè)輸入端，電流檢測(cè)單元的輸出端連接安時(shí)積分估算單元的另一個(gè)輸入端；開(kāi)路電壓估算單元的輸出端連接中央控制單元的輸入端；安時(shí)積分估算單元的輸出端連接中央控制單元的另一個(gè)輸入端；存儲(chǔ)單元與中央控制單元相連接；中央控制單元分別連接電壓檢測(cè)單元、溫度檢測(cè)單元、電流檢測(cè)單元、開(kāi)路電壓估算單元、安時(shí)積分估算單元、存儲(chǔ)單元、報(bào)警單元和顯示單元的控制端；中央控制單元經(jīng)通訊單元與電動(dòng)汽車(chē)的整車(chē)控制單元相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池組荷電狀態(tài)檢測(cè)裝置，其特征在于:所述通訊單元為CAN總線(xiàn)收發(fā)器，該CAN總線(xiàn)收發(fā)器的一端經(jīng)電導(dǎo)線(xiàn)與中央控制單元的CAN控制器相連，另一端經(jīng)CAN總線(xiàn)與整車(chē)控制單元相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池組荷電狀態(tài)檢測(cè)裝置，其特征在于:所述顯示單元為液晶顯示屏。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池組荷電狀態(tài)檢測(cè)裝置，其特征在于:所述報(bào)警單元為語(yǔ)音報(bào)警器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任意一項(xiàng)所述的一種電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池組荷電狀態(tài)檢測(cè)裝置，其特征在于:所述電壓檢測(cè)單元由電壓信號(hào)調(diào)理電路和電壓A/D轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成，其中電壓信號(hào)調(diào)理電路的輸入端與電壓傳感器相連，電壓信號(hào)調(diào)理電路的輸出端與電壓A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連，電壓A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端與開(kāi)路電壓估算單元相連，電壓A/D轉(zhuǎn)換電路的控制端與中央控制單元相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任意一項(xiàng)所述的一種電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池組荷電狀態(tài)檢測(cè)裝置，其特征在于:所述溫度檢測(cè)單元由溫度信號(hào)調(diào)理電路和溫度A/D轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成，其中溫度信號(hào)調(diào)理電路的輸入端與溫度傳感器相連，溫度信號(hào)調(diào)理電路的輸出端與溫度A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連，溫度A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端與開(kāi)路電壓估算單元和安時(shí)積分估算單元相連，溫度A/D轉(zhuǎn)換電路的控制端與中央控制單元相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任意一項(xiàng)所述的一種電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池組荷電狀態(tài)檢測(cè)裝置，其特征在于:所述電流檢測(cè)單元由電流信號(hào)調(diào)理電路和電流A/D轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成，其中電流信號(hào)調(diào)理電路的輸入端與電流傳感器相連，電流信號(hào)調(diào)理電路的輸出端與電流A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連，電流A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端與安時(shí)積分估算單元相連，電流檢測(cè)單元的控制端與中央控制單元相連。
【文檔編號(hào)】G01R31/36GK203786271SQ201420197151
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】范興明, 曾求勇, 張?chǎng)? 孫洋, 劉東東, 李震 申請(qǐng)人:桂林電子科技大學(xué)