CN102053228A - 一种电池电量管理系统及监控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池电量管理系统及监控方法，包括监测系统、中央处理系统和显示装置，所述监测系统包括检测电池实时充放电电流的分流器；监测系统接收电池充放电的电流监测信号，并输出检测数据；中央处理系统接收检测数据并对其进行处理，并输出计算结果；显示装置接收计算结果，并显示出来。本发明通过分流器监测电流的实时信号来计算电池的剩余电量，计算结果更加精确，使用户能准确的了解到电池的使用情况。

Description

一种电池电量管理系统及监控方法
技术领域
本发明属于电源管理系统领域，具体涉及一种电动车的电池电量管理系统及监控方法。
背景技术
电动车作为一种环保的交通工具已经广泛应用于日常生活中，作为电源的电池组是电动车的主要动力，我们需要随时掌握电源的使用情况，准确知道剩余电量及续航里程。
现有的电池电量管理系统包括充放电监测系统和中央处理系统，充放电监测系统使用电压测量仪动态监测单节电池电压，中央处理系统按照监测系统测量的电压值来估算剩余电量。电池因温度、存放时间、充电次数的不同，当前电压所代表的电量不是一个唯一数，以此电压为依据估算出的剩余电量是很不准确的，使用者所了解到的续航里程也是不准确的，若用户没有及时充电就有可能在半路出现电量不足的情况，给使用者造成不便；若使用者不根据剩余电量的显示，经常给电池充电以防止电量不足，这样电池会因为充电次数过多而减少使用寿命。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种可实时累计电源充放电电流，并以此准确计算出当前剩余电量的管理系统及监控方法。
一种电池电量监控方法，应用于电池电量管理系统中，该电池电量监控方法包括以下步骤：
A．监测系统接收电池实时充放电的电流监测信号，并输出检测数据；
B．中央处理系统接收检测数据并对其进行处理，并输出计算结果；
C．显示装置接收计算结果，并显示出来。
其中，所述A步骤包括：
A1．监测系统的分流器接收电池充放电的电流监测信号；
A2．监测系统的信号放大器将电流监测信号进行光电隔离并放大，输出检测数据。
其中，所述B步骤包括：
B1．中央处理系统的模拟量采集单元接收检测数据，将其转换成数字信号并输出；
B2．中央处理器的计算单元接收数字信号，计算剩余电量值N和续航里程值，并输出计算结果。
B3．电池电压达到电池额定值时充电完毕，计算单元将此时的剩余电量值N作为电池的历史容量值存入存储单元； 
B4．计算单元计算最新的i个历史容量值的平均值，并将此平均值作为当前的电池容量值Q赋予计算单元的剩余电量值N；i=1，2，3，…，n。
其中，所述B2步骤的详细计算过程包括：
B21．中央处理系统的计算单元将接收到的数字信号乘以当前扫描周期，得到充放电电量值M；
B22．将充放电电量值M与充放电前的剩余电量值N相加，并将结果赋值于N；
B23．用剩余电量值乘以单位电量可行驶的里程数E，得到续航里程值。
其中，所述i的值为5。
其中，电池充电时，计算单元用当前的电池容量值Q减去剩余电量值N，得到已使用的电量值；用已使用的电量值除以已行驶里程数，得到最新的单位电量可行驶的里程数，并将该值赋予E。
一种电池电量管理系统，包括对电池充放电数据进行检测的监测系统，以及处理监测系统的检测数据的中央处理系统，所述监测系统包括检测电池实时充放电电流的分流器，以及对分流器输出的监测信号进行光电隔离并放大的信号放大器，所述信号放大器的输入端与分流器连接，输出端与中央处理系统连接。
其中，所述中央处理系统包括模拟量采集单元、存储单元和计算单元，所述信号放大器输出的检测数据由所述模拟量采集单元采集并处理；所述模拟量采集单元输出的数据由计算单元计算并输出；所述计算单元计算的结果由存储单元存储，所述存储单元存储的历史数据由计算单元调用。
其中，所述存储单元包括存储剩余电量值的第一存储器，存储单位电量可行驶的里程值的第二存储器，以及存储电池历史容量值的容量值存储器。
其中，所述电池电量管理系统还包括显示中央处理器处理结果的显示装置。
本发明的有益效果是：一种电池电量监控方法，应用于电池电量管理系统中，该电池电量监控方法包括以下步骤：
A．监测系统接收电池实时充放电的电流监测信号，并输出检测数据；
B．中央处理系统接收检测数据并对其进行处理，并输出计算结果；
C．显示装置接收计算结果，并显示出来。
一种电池电量管理系统，包括对电池充放电数据进行检测的监测系统，以及处理监测系统的检测数据的中央处理系统，所述监测系统包括检测电池实时充放电电流的分流器。
本发明通过分流器监测电流的实时信号来计算电池的剩余电量，计算结果更加精确，使用户能准确的了解到电池的使用情况。
附图说明
图1为本发明的电池电量管理系统的结构示意图。
附图标记说明如下：
1—监测系统；          2—中央处理系统；
3—显示装置；          4—电池；
11—分流器；           12—信号放大器；
21—模拟量采集单元；   22—计算单元；
23—存储单元。
具体实施方式
为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
具体实施例：
参见图1，一种电池电量管理系统，包括对电池4充放电数据进行检测的监测系统1，以及处理监测系统1的检测数据的中央处理系统2，所述监测系统1包括检测电池4实时充放电电流的分流器11。
电池放电时，分流器11上产生一个正75毫伏的信号，充电时（包括充电机充电、主动力电机在电动车下坡及刹车时的能量反馈、太阳能电池板充电等），分流器上产生一个负75毫伏的信号；只要有电流流过分流器11，都能被实时准确的监测到。
利用分流器11实时监测充放电电流情况，并以此计算当前电量改变值，这种方法比以往的动态监测单节电池电压更加准确，有效避免了电池因温度、存放时间等原因造成的误差。
所述监测系统1还包括对分流器11输出的监测信号进行光电隔离并放大的信号放大器12，所述信号放大器12的输入端与分流器11连接，输出端与中央处理系统2连接。分流器上产生的正负75毫伏的信号经过信号放大器12进行光电隔离、放大，转换成正负5伏的信号。
所述中央处理系统2包括模拟量采集单元21、存储单元23和计算单元22，所述信号放大器12输出的检测数据由所述模拟量采集单元21采集并处理；所述模拟量采集单元21输出的数据由计算单元22计算并输出；所述计算单元22计算的结果由存储单元23存储，所述存储单元23存储的历史数据由计算单元22调用。
模拟量采集单元21将接收到的信号进行A/D转换（A/D转换分辨率12位，精度为满量程的1/4096，用数字-32000—+32000表示正负5伏的信号），最终得到－200—+200A的电流值；将该电流值乘以当前扫描时间得到当前改变电量值，将其累加到剩余电量值里就得到最新的剩余电量值。
所述存储单元23包括存储剩余电量值的第一存储器，以及存储单位电量可行驶的里程值的第二存储器。
所述存储单元23还包括存储电池历史容量值的容量值存储器。
所述电池电量管理系统还包括显示中央处理器2处理结果的显示装置3。
一种电池电量监控方法，应用于电池电量管理系统中，该电池电量监控方法包括以下步骤：
A．监测系统1接收电池4实时充放电的电流监测信号，并输出检测数据；
B．中央处理系统2接收检测数据并对其进行处理，并输出计算结果；
C．显示装置3接收计算结果，并显示出来。
所述A步骤包括：
A1．监测系统的分流器11接收电池4充放电的电流监测信号；
A2．监测系统的信号放大器12将电流监测信号进行光电隔离并放大，输出检测数据。
所述B步骤包括：
B1．中央处理系统的模拟量采集单元21接收检测信号，将其转换成数字信号并输出；
B2．中央处理系统的计算单元22接收数字信号，计算剩余电量值N和续航里程值，并输出计算结果。
B3. 电池电压达到电池额定值时充电完毕，计算单元22将此时的剩余电量值N作为电池的历史容量值存入存储单元23；该历史容量值存储于容量值存储器中； 
B4. 计算单元22计算最新的i个历史容量值的平均值，并将此平均值作为当前的电池容量值Q赋予计算单元23的剩余电量值N；i=1，2，3，…，n。
所述B2步骤的详细计算过程包括：
B21．中央处理系统的计算单元22将接收到的数字信号乘以当前扫描周期，得到充放电电量值M；
B22．将充放电电量值M与充放电前的剩余电量值N相加，并将结果赋值于N；N存储于第一存储器中；
B23.用剩余电量值乘以单位电量可行驶的里程数E，得到续航里程值，E存储于第二存储器中。
众所周知，随着使用的时间和次数的增加，电池容量会逐渐减小，如果不经常调整电池的状态参数，就算电流实时信号测量较准确计算时也会造成很大的误差，这种取最近几次平均值的方式作为电池容量的方法减少了计算中的误差。
所述i的值为5。考虑到电池容量平均值的准确性和调用计算的效率，i的值最好选择5，不过也可以根据硬件性能或其他的参数考虑选择2-10中的任意数。
电池充电时，计算单元22用当前的电池容量值Q减去剩余电量值N，得到已使用的电量值；用已使用的电量值除以已行驶里程数，得到最新的单位电量可行驶的里程数，并将该值赋予E。单位电量可行驶的里程数E可能会因为电池使用情况逐渐变小，及时更新E的值能有效减少续航里程值计算的误差。
另外，可以设定一个较小的额定续航里程值，当续航里程值小于该额定值时，报警系统发出警报，提醒使用者及时充电。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种电池电量监控方法，应用于电池电量管理系统中，其特征在于：该电池电量监控方法包括以下步骤：
A．监测系统接收电池实时充放电的电流监测信号，并输出检测数据；
B．中央处理系统接收检测数据并对其进行处理，并输出计算结果；
C．显示装置接收计算结果，并显示出来。
2.如权利要求1所述的一种电池电量监控方法，其特征在于：所述A步骤包括：
A1．监测系统的分流器接收电池充放电的电流监测信号；
A2．监测系统的信号放大器将电流监测信号进行光电隔离并放大，输出检测数据。
3.如权利要求1所述的一种电池电量监控方法，其特征在于：所述B步骤包括：
B1．中央处理系统的模拟量采集单元接收检测数据，将其转换成数字信号并输出；
B2．中央处理器的计算单元接收数字信号，计算剩余电量值N和续航里程值，并输出计算结果。
B3．电池电压达到电池额定值时充电完毕，计算单元将此时的剩余电量值N作为电池的历史容量值存入存储单元； 
B4．计算单元计算最新的i个历史容量值的平均值，并将此平均值作为当前的电池容量值Q赋予计算单元的剩余电量值N；i=1，2，3，…，n。
4.如权利要求3所述的一种电池电量监控方法，其特征在于：所述B2步骤的详细计算过程包括：
B21．中央处理系统的计算单元将接收到的数字信号乘以当前扫描周期，得到充放电电量值M；
B22．将充放电电量值M与充放电前的剩余电量值N相加，并将结果赋值于N；
B23．用剩余电量值乘以单位电量可行驶的里程数E，得到续航里程值。
5.如权利要求4所述的一种电池电量监控方法，其特征在于：所述i的值为5。
6.如权利要求4所述的一种电池电量监控方法，其特征在于：电池充电时，计算单元用当前的电池容量值Q减去剩余电量值N，得到已使用的电量值；用已使用的电量值除以已行驶里程数，得到最新的单位电量可行驶的里程数，并将该值赋予E。
7.一种电池电量管理系统，包括对电池充放电数据进行检测的监测系统，以及处理监测系统的检测数据的中央处理系统，其特征在于：所述监测系统包括检测电池实时充放电电流的分流器，以及对分流器输出的监测信号进行光电隔离并放大的信号放大器，所述信号放大器的输入端与分流器连接，输出端与中央处理系统连接。
8.如权利要求7所述的一种电池电量管理系统，其特征在于：所述中央处理系统包括模拟量采集单元、存储单元和计算单元，所述信号放大器输出的检测数据由所述模拟量采集单元采集并处理；所述模拟量采集单元输出的数据由计算单元计算并输出；所述计算单元计算的结果由存储单元存储，所述存储单元存储的历史数据由计算单元调用。
9.如权利要求8所述的一种电池电量管理系统，其特征在于：所述存储单元包括存储剩余电量值的第一存储器，存储单位电量可行驶的里程值的第二存储器，以及存储电池历史容量值的容量值存储器。
10.如权利要求7至9任一项所述的一种电池电量管理系统，其特征在于：所述电池电量管理系统还包括显示中央处理器处理结果的显示装置。
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Address after: The 112616 Liaoning Economic Development Zone in Tieling Province, Liaoning special vehicle production base of harmonious Street No. 13

Patentee after: Liaoning surmounts automobile making Co., Ltd

Address before: 523180 Guangdong city in Dongguan Province town of Kau Jiuqu Industrial Management District Dongguan Zhouliang Communication Technology Co Ltd

Patentee before: Chauleong Enterprise (Group) Ltd.

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Address after: 523000 Kau village, Dongguan, Guangdong Province, nine Qu Village

Patentee after: Chauleong Enterprise (Group) Ltd.

Address before: 112616 Liaoning Tieling Economic Development Zone Liaoning special vehicle production base, No. 13 harmony street.

Patentee before: Liaoning surmounts automobile making Co., Ltd

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