CN103336247A - 一种电动汽车动力电池组放电检测系统及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电动汽车动力电池组放电检测系统及其检测方法，该系统包括动力电池组、整车控制器、驱动电机控制器、驱动电机、信息采样模块、信息处理模块、信息转换器及计算机单元；本发明还提供一种电动汽车动力电池组放电检测系统的检测方法。本发明以整车的真实运行环境作为动力电池组的放电单元，通过实车放电，研究动力电池组的放电特性、放电倍率，形成最低电压对应的放电特性曲线，便于分析SOC状态，评估电池的衰竭状态，续驶里程等。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车动力电池组的放电分析技术领域，具体是一种电动汽车动力电池组放电检测系统及其检测方法。
背景技术
电动汽车动力电池组的放电分析是动力电池性能分析的重要手段之一，因此研究不同条件下动力电池的放电特性是改善动力电池性能的关键技术。通过研究动力电池的充放电特性、动力电池的充放电功率、充放电效率，建立动力电池组的充放电模型，总结出模型参数的最佳工作区，为电动汽车驱动系统的参数匹配及电池选择提供了依据。同时，在电动汽车的电池管理系统中也可以通过研究动力电池的放电曲线来分析动力电池组的SOC状态。
传统的放电分析方法是利用电池充放电柜来实现：将电池单体接入到电池充放电柜的放电回路，按照额定的放电倍率进行放电，并记录当前的放电电流及放电电压。该方法的优点是放电电压平稳，放电速度快；缺点是只能对一个电池单体或电池包进行放电，放电负载为阻性负载，耗散功率较大，而且放电特性曲线与整车实车放电的真实环境有较大差别，因为电动汽车上使用的高压是由多组电池单体通过串联加并联得到的，所用到的串联电池单体达100多个，多个电池单体之间通过并联可以增加输出电流。
在磷酸铁锂电池中，电池单体在不同的放电倍率下，其放电特性曲线亦不相同。对动力电池组来说，其放电能力是由其中电压最低的那个电池单体的放电特性来评估的。但是在动力电池组的实际放电过程中，电压最低的电池单体有可能是多个轮番出现，此时若仍以某个电池单体的放电特性曲线来分析整个动力电池组的放电特性显然是不合适的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电动汽车动力电池组放电检测系统及其检测方法，通过该检测系统及其检测方法能够实时记录电动汽车动力电池组在整车实车运行时的放电特性曲线。
本发明的技术方案为：
一种电动汽车动力电池组放电检测系统，包括动力电池组，还包括整车控制器、驱动电机控制器、驱动电机、信息采样模块、信息处理模块、信息转换器及计算机单元；
信息采样模块，用于实时采集动力电池组的信息，包括放电电流、充电电流以及所有电池单体的工作电压、温度；
信息处理模块，用于对接收到的信息进行处理，检出动力电池组中电池单体的最低工作电压，形成最低工作电压对应的放电特性曲线；
信息转换器，用于将接收到的信息进行CAN/USB转换；
计算机单元，用于显示放电特性曲线以及进行参数配置；
动力电池组分别与驱动电机控制器和信息采样模块并联，整车控制器的输出端与驱动电机控制器的输入端连接，驱动电机控制器与驱动电机连接，信息采样模块的输出端与信息处理模块的输入端连接，信息处理模块与计算机单元通过信息转换器交互式信号连接。
所述的电动汽车动力电池组放电检测系统，所述信息处理模块包括优化预处理子模块、最低电压检出子模块、放电特性曲线形成子模块；
优化预处理子模块，用于对局部时域的窗口电压进行积分，再对积分处理后的该时域的电压进行平滑滤波；
最低电压检出子模块，用于检出动力电池组中电池单体的最低工作电压；
放电特性曲线形成子模块，用于形成最低工作电压对应的放电特性曲线。
一种电动汽车动力电池组放电检测系统的检测方法，包括以下步骤：
1）整车控制器向驱动电机控制器发送指令，控制驱动电机的运行状态，包括启动、加速、制动及停止，在动力电池组、驱动电机控制器及驱动电机三者之间形成电池放电或充电回路；
2）信息采样模块实时采集动力电池组的信息，包括放电电流、充电电流以及所有电池单体的工作电压、温度，并发送给信息处理模块；
3）信息处理模块对接收到的信息进行处理，检出动力电池组中电池单体的最低工作电压，形成最低工作电压对应的放电特性曲线，并发送给信息转换器；
4）信息转换器将接收到的CAN信息转换成USB信息，并发送给计算机单元进行显示。
所述的电动汽车动力电池组放电检测系统的检测方法，步骤3）中，所述信息处理模块对采样电压进行优化预处理，即对局部时域的窗口电压进行积分，再对积分处理后的该时域的电压用Savitzky-Golay算法进行平滑滤波。
所述的电动汽车动力电池组放电检测系统的检测方法，所述计算机单元将参数配置信息通过信息转换器以发送给信息处理模块，所述参数配置信息包括采样间隔时间、采样分辨率、电流、电压及温度。
本发明以整车的真实运行环境作为动力电池组的放电单元，通过实车放电，研究动力电池组的放电特性、放电倍率，形成最低电压对应的放电特性曲线，便于分析SOC状态，评估电池的衰竭状态，续驶里程等。优选地，信息处理模块对采样电压进行优化预处理，即对局部时域的窗口电压进行积分，再对积分处理后的该时域的电压利用Savitzky-Golay算法进行平滑滤波，以滤除电压波形中变化较大的毛刺信号，还原真实的放电特性曲线。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的动力电池组最低电压放电特性曲线图；
图3是经过优化的最低电压放电特性曲线图。
具体实施方式
如图1所示，一种电动汽车动力电池组放电检测系统，包括动力电池组1、整车控制器2、驱动电机控制器3、驱动电机4、信息采样模块5、信息处理模块6、信息转换器7及计算机单元8；整车控制器2的输出端与驱动电机控制器3的输入端连接，驱动电机控制器3并联在动力电池组1两端，驱动电机控制器3与驱动电机4连接，信息采样模块5并联在动力电池组1两端，信息采样模块5的输出端与信息处理模块6的输入端连接，信息处理模块6与计算机单元8通过信息转换器7交互式信号连接，信息处理模块6包括优化预处理子模块、最低电压检出子模块、放电特性曲线形成子模块 。
本发明的工作原理：
整车控制器2向驱动电机控制器3发送指令，控制驱动电机4的运行状态，包括启动、加速、制动及停止，在动力电池组1、驱动电机控制器3及驱动电机4三者之间形成电池放电或充电回路；信息采样模块5实时采集动力电池组1的信息，包括放电电流、充电电流以及所有电池单体的工作电压、温度，并发送给信息处理模块6；信息处理模块6对接收到的信息进行处理，检出动力电池组1中电池单体的最低工作电压，形成最低工作电压对应的放电特性曲线，如图2所示，并发送给信息转换器7，在记录数据的过程中，由于是实车运行，有急加速及制动的状态存在，负载的无序变化导致采样电压波形波动较大，对记录放电特性曲线会造成影响，为了防止出现这种现象，信息处理模块6对采样电压进行优化预处理，即对局部时域的窗口电压进行积分，再对积分处理后的该时域的电压用Savitzky-Golay算法进行平滑滤波，从而可以得到优化的放电特性曲线，如图3所示；信息转换器7将接收到的CAN信息转换成USB信息，并发送给计算机单元1进行显示。此外，计算机单元1可以将采样间隔时间、采样分辨率、电流、电压及温度等参数配置信息通过信息转换器7以发送给信息处理模块6。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种电动汽车动力电池组放电检测系统，包括动力电池组，其特征在于：还包括整车控制器、驱动电机控制器、驱动电机、信息采样模块、信息处理模块、信息转换器及计算机单元；
信息采样模块，用于实时采集动力电池组的信息，包括放电电流、充电电流以及所有电池单体的工作电压、温度；
信息处理模块，用于对接收到的信息进行处理，检出动力电池组中电池单体的最低工作电压，形成最低工作电压对应的放电特性曲线；
信息转换器，用于将接收到的信息进行CAN/USB转换；
计算机单元，用于显示放电特性曲线以及进行参数配置；
动力电池组分别与驱动电机控制器和信息采样模块并联，整车控制器的输出端与驱动电机控制器的输入端连接，驱动电机控制器与驱动电机连接，信息采样模块的输出端与信息处理模块的输入端连接，信息处理模块与计算机单元通过信息转换器交互式信号连接。
2.根据权利要求1所述的电动汽车动力电池组放电检测系统，其特征在于：所述信息处理模块包括优化预处理子模块、最低电压检出子模块、放电特性曲线形成子模块；
优化预处理子模块，用于对局部时域的窗口电压进行积分，再对积分处理后的该时域的电压进行平滑滤波；
最低电压检出子模块，用于检出动力电池组中电池单体的最低工作电压；
放电特性曲线形成子模块，用于形成最低工作电压对应的放电特性曲线。
3.一种电动汽车动力电池组放电检测系统的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）整车控制器向驱动电机控制器发送指令，控制驱动电机的运行状态，包括启动、加速、制动及停止，在动力电池组、驱动电机控制器及驱动电机三者之间形成电池放电或充电回路；
2）信息采样模块实时采集动力电池组的信息，包括放电电流、充电电流以及所有电池单体的工作电压、温度，并发送给信息处理模块；
3）信息处理模块对接收到的信息进行处理，检出动力电池组中电池单体的最低工作电压，形成最低工作电压对应的放电特性曲线，并发送给信息转换器；
4）信息转换器将接收到的CAN信息转换成USB信息，并发送给计算机单元进行显示。
4.根据权利要求3所述的电动汽车动力电池组放电检测系统的检测方法，其特征在于：步骤3）中，所述信息处理模块对采样电压进行优化预处理，即对局部时域的窗口电压进行积分，再对积分处理后的该时域的电压用Savitzky-Golay算法进行平滑滤波。
5.根据权利要求3所述的电动汽车动力电池组放电检测系统的检测方法，其特征在于：所述计算机单元将参数配置信息通过信息转换器以发送给信息处理模块，所述参数配置信息包括采样间隔时间、采样分辨率、电流、电压及温度。
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