CN101181874A - 一种电动汽车用电池的管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车用电池的管理方法和系统，系统包括整车控制器、电池、以及用于检测电池温度的温度传感器，实时采集电池电压和电池工作过程中的温度，将这些参数传送给整车控制器；在驾驶员请求怠速停机时，首先判断整车其他状态是否满足怠速停机要求，然后确定电池端电压V工作与电机输出电压的差值Verror是否大于允许怠速停机时的最大差值VerrorMAX，如果两个条件都满足，则允许怠速停机。在发动机处于怠速停机状态的整个过程中，实时检测电池状态，通过控制器对每次停机时间进行记录，在不同的停机时间条件下，检测电池端电压是否小于该时间条件下满足怠速停机启动时电池最低电压，确定是否强制起动发动机对电池充电。

Description

一种电动汽车用电池的管理系统
技术领域
本发明涉及一种用于混合动力或电动汽车的电池管理系统。
背景技术
面对环境污染、全球变暖、能源短缺的现实压力，各国政府、企业都投入了大量人力和物力对电动车进行研究和开发。当前研发的三种电动车有纯电动车、混合动力电动车、燃料电池电动车。蓄电池不可避免地成为电动车主能源或辅助能源。常用的动力蓄电池有铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池，他们具有容量大、体积小、动力性较好的特点、因而成为电动车发展的首选电池。在电动车研究开发与产业化过程中，动力电池及管理系统是最为重要的一环。电池管理系统的优劣直接决定了动力电池组的使用寿命，所以一个算法及控制方式很好的电池管理系统不仅能够充分发挥动力电池的优越性能，而且给予电池最佳的保护。
在现有的技术中，电池管理系统的设计过于复杂和繁琐，从表面上看，具备了较多的功能，但所需传感器很多，从而使电池管理系统成本剧增，且体积很大，在整车布置上也带来了很大的难度，对于较低电压系统的整车及市场定位较低的汽车厂商来说，这是很难接受的。尽管如此，由于世界范围内汽油价格的直线上升，一些市场定位较低的汽车厂商也希望通过某些简单的方法，用最少的钱，尽可能的来降低整车的油耗。这就要求整车的电压系统不能很高，且整车布置尽可能不改动，对电池进行较简单的管理，而且整车的成本增加很少。所以那些设计过于复杂，功能很多，成本很高的管理系统是完全不适合此使用场合的。为此有必要对现有的系统进行调整改进。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是：提供一种电动汽车或混合动力汽车用电池管理系统，以提高整个电池系统工作的安全性和稳定性。
本发明实现上述目的所采用的技术方案是：
一种电动汽车用电池的管理方法，实时采集电池电压和电池工作过程中的温度，将这些参数传送给整车控制器；在驾驶员请求怠速停机时，首先判断整车其他状态是否满足怠速停机要求，然后确定电池端电压V工作与电机输出电压的差值Verror是否大于允许怠速停机时的最大差值VerrorMAX，如果两个条件都满足，则允许怠速停机；在发动机处于怠速停机状态的整个过程中，实时检测电池状态，整车控制器对每次停机时间进行记录，在停机时间小于等于25分钟内，当检测到电池端电压V工作小于该时间条件下满足怠速停机启动时电池最低电压V工作min时，强制起动发动机对电池充电；或者当停机时间大于25分钟后，当开路电压Vb小于该时间条件下满足怠速停机启动时电池最低电压Vbmin时，同样强制起动发动机对电池充电。
在对电池进行充电的同时，累加对电池充电的时间，当大于一设定值后，才能允许进入下一次怠速停机。
通过本发明的方法，可以解决管理系统多功能需求和低成本、小体积的产业化要求的矛盾：对电池进行控制和管理，整车成本增加很少，但会收到事半功倍的效果。
附图说明
图1为本发明中安装温度传感器的蓄电池总图。
图2为电池电压、电机电压计算流程图。
图3为电池电压随温度变化的关系图。
图4为本发明中估算电池SOF系统结构框图。
图5为本发明中估算电池SOF软件工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步描述：
本发明的电池管理系统用于低压系统结构的整车，电池1采用普通12V免维护电池或42V阀控铅酸电池或其他等级电压的铅酸电池。此方案中，整车具有怠速停机及怠速停机启动功能。在怠速停机启动时，发电/启动电机可以快速启动发动机。整车以汽油机为主动力源。判断整车能否进入怠速停机和怠速停机启动功能的其中之一条件是需对铅酸电池的状态进行判断，根据电池状态，决定整车下一步的动作。
对铅酸电池的状态进行判断的过程就是电池管理的过程。电池管理系统软硬件部分集成在整车控制器中，在整车控制器中实现对电池SOF(state of function功能状态)的估算。由于需要了解电池状态，需对电池电压和电池工作过程中温度进行实时监控，所以在电池1上安装了一个检测电池温度的传感器2。如图1所示，温度传感器2的下端，即其感温部分埋于电池内部，用于检测电池的温度。所述的电池温度传感器2为NTC热敏电阻传感器。此传感器可根据其用途封装成各种形状，为电池控制器提供准确完整的电池温度状态信息，以满足整车控制需要并为系统控制策略提供支持。
在发动机怠速停机过程中，电池电压分为两类：一种是电池的工作电压V工作，另一种是电池的开路电压Vb。电池V工作定义为发动机运转到停机25分钟过程中测得的电压值；而Vb定义为发动机停机25分钟后测得的电压值，此时测得的值较真实接近开路时的电压。电压信号直接通过电池两端采集。
如图2所示，根据当前电池温度及停机时间T1，求得系统判断电池状态所需的电压值极限值。图3所示的就是电池电压随温度和停机时间T1变化的关系。
如图4所示，在估算电池功能状态时，考虑了温度和停机时间T1对启动电压的影响。实时采集电池的温度和电压，这些参数被整车控制器接收。在整车控制器中已标定了电池电压、温度和停机时间关系曲线、电机启动电压和温度关系曲线。
图5示出了电池管理的工作流程。在整车和电池状态良好的情况下，常规钥匙启动整车，整车正常运转。在驾驶员请求怠速停机时，首先判断整车其他状态满足怠速停机，然后确定电池端电压与电机输出电压的差值Verror是否大于VerrorMAX值，如果满足，则允许怠速停机，否则一旦两个条件中任一不满足要求，则发动机继续运转，也即整车正常运转；在发动机处于怠速停机状态的整个过程中，实时检测电池状态，并由控制器记录每次停机时间T1，在停机时间小于等于25分钟内，当V工作小于该条件下满足怠速停机启动的电池最低电压V工作min；或在停机时间大于25分钟后，当Vb小于满足怠速停机启动的电池最低电压Vbmin时，为了保证电池有足够的能量，则需对电池充电，此时需要强制起动发动机。并累加对电池补充电的时间T2，为了保证电池不会因频繁启动而亏电，则T2必须大于一设定值后，才能允许进入下一次怠速停机。

Claims (10)

1.一种电动汽车用电池的管理方法，其特征在于：
实时采集电池电压和电池工作过程中的温度，将这些参数传送给整车控制器；
在驾驶员请求怠速停机时，首先判断整车其他状态是否满足怠速停机要求，然后确定电池端电压V工作与电机输出电压的差值Verror是否大于允许怠速停机时的最大差值VerrorMAX，如果两个条件都满足，则允许怠速停机；
在发动机处于怠速停机状态的整个过程中，实时检测电池状态，控制器对每次停机时间进行记录，在停机时间小于等于25分钟内，当检测到电池端电压V工作小于该时间条件下满足怠速停机启动时电池最低电压V工作min时，强制起动发动机对电池充电；或者当停机时间大于25分钟后，当开路电压Vb小于该时间条件下满足怠速停机启动时电池最低电压Vbmin时，同样强制起动发动机对电池充电。
2.根据权利要求1所述的管理方法，其特征在于：在对电池进行充电的同时，累加对电池充电的时间，当该时间值大于一设定值后，才能允许进入下一次怠速停机。
3.根据权利要求2所述的管理方法，其特征在于：在整车控制器中已经标定了电池电压、温度和停机时间的关系曲线，以及电机启动电压和温度的关系曲线。
4.根据权利要求1-3任一项所述的管理方法，其特征在于：采用温度传感器检测电池的温度，所述温度传感器的下端埋设于电池内部。
5.根据权利要求4所述的管理方法，其特征在于：所述温度传感器是NTC热敏电阻传感器。
6.一种电动汽车用电池管理系统，包括整车控制器、电池、以及用于检测电池温度的温度传感器，其特征在于：
温度传感器实时采集电池电压和电池工作过程中的温度，将这些参数传送给整车控制器；
在驾驶员请求怠速停机时，整车控制器首先判断整车其他状态是否满足怠速停机要求，然后确定电池端电压与电机输出电压的差值Verror是否大于允许怠速停机时的最大差值VerrorMAX，如果两个条件都满足，则允许怠速停机；
在发动机处于怠速停机状态的整个过程中，实时检测电池状态，整车控制器对每次停机时间进行记录，在停机时间小于等于25分钟内，当检测到电池端电压V工作小于该时间条件下满足怠速停机启动时电池最低电压V工作min时，强制起动发动机对电池充电；或者当停机时间大于25分钟后，当开路电压Vb小于该时间条件下满足怠速停机启动时电池最低电压Vbmin时，同样强制起动发动机对电池充电。
7.根据权利要求6所述的管理系统，其特征在于：在对电池进行充电的同时，累加对电池充电的时间，当该时间值大于一设定值后，才能允许进入下一次怠速停机。
8.根据权利要求7所述的管理系统，其特征在于：在整车控制器中标定了电池电压、温度和停机时间的关系曲线，以及电机启动电压和温度的关系曲线。
9.根据权利要求6-8任一项所述的管理系统，其特征在于：所述温度传感器的下端埋设于电池内部。
10.根据权利要求9所述的管理系统，其特征在于：所述温度传感器是NTC热敏电阻传感器。
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