CN103558560B - 一种电动车的电池剩余电量的检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种电动车的电池剩余电量的检测方法及装置，该方法包括：当电机处于停机状态时，采集电池开路电压，根据所述电池开路电压计算电池剩余电量；当电机处于工作状态时，采集电机相电流和电机转速，根据所述电机相电流和所述电机转速计算电机的机械能量，并根据所述机械能量计算电池剩余电量。本发明利用电机控制时必须检测的参数来检测电机处于工作状态时电池剩余电量，不仅克服了电压测量法无法检测工作状态时电池剩余电量的缺陷，又克服了电量累积法、积分法等需要增加额外的电流检测元件及硬件电路的缺陷，另外，本发明还具备较高的精度。

Description

一种电动车的电池剩余电量的检测方法及装置

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其涉及一种电动车的电池剩余电量的检测方法及装置。

背景技术

在低速电动车行业中，其功率电池通常有两大种类：锂电池和铅酸电池。采用锂电池的方案一般都具有单独的电池管理系统(BatteryManageSystem，简称BMS)，而采用铅酸电池的系统则一般不配备BMS，电池剩余电量(StateofCharge，简称SOC)的检测工作由电机控制器承担。

对于有BMS的系统，其检测电池剩余电量的方法一般是采用电压测量法、电量累积法或伏安法。

电压测量法的原理是通过测量电池的开路电压，然后根据电池的开路电压与电池的放电深度之间的特定对应关系来检测SOC。

电量累积法的原理是通过累积电池在充、放电时的电量来检测电池的SOC，同时根据电池的温度、放电率对SOC进行补偿。

伏安法，是上述两种方法的结合，在对电池进行充、放电时通过电量累积法对电池的SOC进行检测，当电池停止输入或停止输出电流时，则采用电压测量法对SOC进行修正。

电压测量法虽然简单，仅需检测电池的开路电压便可估算电池的放电状态，但该方法要求所检测的电压必须是电池处于无载时的稳态电压，只能在电池静置时才可测量，即当电池处于充、放电状态时是不能用该方法进行SOC检测的。

电量累积法和伏安法均需要检测电池的输出电流。一方面需要增加相应的电流检测元件及硬件电路，提高了机器的成本及系统的复杂度；另一方面，如果电流检测存在一定的误差将会造成SOC计算误差，长期积累，误差会越来越大，如果使用高性能的电流传感器，虽然可以在一定程度上提高电流检测的精度，但成本也将随之进一步增加。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，针对现有技术中的电池剩余电量检测方法要么无法检测电机处于工作状态时的电池剩余电量、要么成本较高的缺陷，提供一种电动车的电池剩余电量检测方法及装置，可随时检测电池剩余电量，且成本不高。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种电动车的电池剩余电量的检测方法，包括：

当电机处于停机状态时，采集电池开路电压，根据所述电池开路电压计算电池剩余电量；

当电机处于工作状态时，采集电机相电流和电机转速，根据所述电机相电流和所述电机转速计算电机的机械能量，并根据所述机械能量计算电池剩余电量；

所述根据电机相电流与电机转速计算电机的机械能量的步骤包括：

实时地采集电机相电流I_motor和电机转速Spd_motor；

根据第一公式计算所述电机的机械能量A，其中，η为电机效率，n为自然数。

其中，所述根据所述机械能量计算电池剩余电量的步骤包括：

设置机械能量阈值V，所述机械能量阈值V是电池剩余电量下降第一预设差值时对应的机械能量值；

当计算得到的机械能量A的值不小于V时，将最近计算得到的电池剩余电量减去所述第一预设差值，得到当前的电池剩余电量；

当计算得到的机械能量A的值不大于-V时，将最近计算得到的电池剩余电量增加所述第一预设差值，得到当前的电池剩余电量。

其中，所述方法还包括：

根据预设的更新方法对机械能量阈值V进行更新。

其中，所述根据预设的更新方法对机械能量阈值V进行更新的步骤包括：

当电机处于工作状态时，根据第三公式计算阶段性总机械能量M，k为自然数，η为电机效率；

当电机处于停机状态且M＝0时，将此时测得的电池剩余电量记录为SOC1；

当电机处于停机状态且M≠0时，将此时测得的电池剩余电量记录为SOC2，并在|SOC1-SOC2|不小于第二预设差值时，根据第二公式对机械能量阈值V进行更新，更新后将M清零并将SOC2的值赋予SOC1。

相应地，本发明还提供了一种电动车的电池剩余电量的检测装置，包括停机状态电量检测模块和工作状态电量检测模块；

所述停机状态电量检测模块用于在电机处于停机状态时，采集电池开路电压，根据所述电池开路电压计算电池剩余电量；

所述工作状态电量检测模块用于在电机处于工作状态时计算电池剩余电量，所述工作状态电量检测模块包括：

机械能量计算模块，用于在电机处于工作状态时，采集电机相电流和电机转速，根据所述电机相电流和所述电机转速计算电机的机械能量；

剩余电量计算模块，用于根据所述机械能量计算电池剩余电量；

所述机械能量计算模块包括：

参数采集模块，用于实时地采集电机相电流I_motor和电机转速Spd_motor；

第一计算模块，用于根据第一公式计算所述电机的机械能量A，其中，η为电机效率，n为自然数。

其中，所述剩余电量计算模块包括：

机械能量阈值设置模块，用于设置机械能量阈值V，所述机械能量阈值V是电池剩余电量下降第一预设差值时对应的机械能量值；

第二计算模块，用于当计算得到的机械能量A的值不小于V时，将最近计算得到的电池剩余电量减去所述第一预设差值，得到当前的电池剩余电量；还用于当计算得到的机械能量A的值不大于-V时，将最近计算得到的电池剩余电量增加所述第一预设差值，得到当前的电池剩余电量。

其中，所述装置还包括：

机械能量阈值更新模块，用于根据预设的更新方法对机械能量阈值V进行更新。

其中，所述机械能量阈值更新模块包括：

阶段性总能量计算模块，用于当电机处于工作状态时，根据第三公式计算阶段性总机械能量M，k为自然数，η为电机效率；

初始电量记录模块，用于当电机处于停机状态且M＝0时，将此时测得的电池剩余电量记录为SOC1；

更新电量记录模块，用于当电机处于停机状态且M≠0时，将此时测得的电池剩余电量记录为SOC2，并在|SOC1-SOC2|不小于第二预设差值时，根据第二公式对机械能量阈值V进行更新；

阶段性总能量清零模块，用于在所述更新电量记录模块对机械能量阈值V进行更新后，将M清零，并促使所述更新电量记录模块将此时记录的SOC2的值发送给所述初始电量记录模块作为新的SOC1的值。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：通过利用电机控制时必须检测的参数，即电机相电流和电机转速，来检测电机处于工作状态时电池剩余电量，不仅克服了电压测量法无法检测工作状态时电池剩余电量的缺陷；又克服了电量累积法、伏安法等需要增加额外的电流检测元件及硬件电路的缺陷，降低了机器成本和系统复杂度；另外，还具有较高的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明第一实施例提供的电动车的电池剩余电量的检测方法的流程图；

图2是本发明第二实施例提供的电动车的电池剩余电量的检测方法的流程图；

图3是本发明提供的机械能量阈值更新方法的一个示例性流程图；

图4是本发明第一实施例提供的电动车的电池剩余电量的检测装置的结构示意图；

图5是本发明第二实施例提供的电动车的电池剩余电量的检测装置的结构示意图；

图6是本发明第三实施例提供的电动车的电池剩余电量的检测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图1，是本发明第一实施例提供的电动车的电池剩余电量的检测方法的流程图，该方法包括：

S101、当电机处于停机状态时，采集电池开路电压，根据所述电池开路电压计算电池剩余电量。具体地，通常通过检测直流母线电压来获取电池开路电压。当电机控制器不工作(不输出电流)时，可以认为检测到的直流母线电压接近于电池的开路电压。然后，根据电池的开路电压与荷电状态的对应关系，可以估算电池剩余电量。该步骤与现有技术中的电压测量法类似，在此不再赘述。

S102、当电机处于工作状态时，采集电机相电流和电机转速，根据所述电机相电流和所述电机转速计算电机的机械能量，并根据所述机械能量计算电池剩余电量。当电机由停机状态进入工作状态(输出电流不为零)时，由于此时检测到的直流母线电压不再为电池开路电压，因此停止使用电压测量法来估算电池剩余电量，而是通过采集电机相电流和电机转速来估算电池剩余电量。

在现有的电机系统中，电机控制器必须检测电机相电流(交流)和电机转速等参数，并根据这些参数对电机进行控制，因此可以直接利用电机控制器现有的电机运行参数进行相关的计算，而无需额外增加电路去获取其他的参数。

其中，电机相电流也可以称为电机控制器的输出电流。在本申请中，认为当电机处于电动状态时，电机相电流为正值；当电机处于发电状态时，电机相电流为负值。由于电机相电流对应于电机的输出转矩，因此可以将电机相电流I_motor与当前电机转速Spd_motor的乘积I_motor×Spd_motor作为电机当前的机械功率。具体地，步骤S102中计算电机的机械能量的步骤可以包括：实时地采集电机相电流I_motor和电机转速Spd_motor；根据计算所述电机的机械能量A，其中，n代表采集电机相电流和电机转速的次数(即公式一中参与计算的电机相电流值或电极转速值的数量)。

优选地，还可以将电机相电流I_motor与当前电机转速Spd_motor的乘积I_motor×Spd_motor再乘以一个系数η，作为电机当前的机械功率。具体地，步骤S102中计算电机的机械能量的步骤可以包括：实时地采集电机相电流I_motor和电机转速Spd_motor；根据第一公式计算所述电机的机械能量A，其中，η为电机效率，n代表采集电机相电流和电机转速的次数(即公式一中参与计算的电机相电流值或电极转速值的数量)。η为一个经验值，可以通过多次试验、根据电机系统的性能来确定，一般约为75％。通过引入电机效率η，可以提高计算精度，增强可靠性。

上述两个实施例中通过累加的方式计算得到机械能量A，本领域技术人员应当理解，在本发明的其它实施例中，还可以通过其它熟知的方式来计算机械能量A的值，例如较为常见的是利用积分法或平均功率法。另外，还可以利用其他方式来根据机械能量A计算电池剩余电量。例如，在计算得到机械能量A以后，可以用T1时间的电池剩余电量减去T1至T2时间段内的机械能量，得到T2时间的电池剩余电量，当然，这只是一个简单的例子，在利用机械能量计算电池剩余电量时，还可以考虑其它因子，比如系统效率等。但是采用这种方法还必须增加计时器，而且计算得到的能量值可能误差较大。

优选地，还可以预先通过试验得到电机机械能量A与电池荷电状态变化之间的关系，然后根据计算得到的电机机械能量A获取电池荷电状态变化值。例如，根据电机机械能量与电池荷电状态变化之间的关系来计算电池剩余电量时，可以将不同的电池荷电状态变化分别与不同的电机机械能量值相对应，例如，可以将电池剩余电量下降0.2％对应于电机机械能量值A1，将电池剩余电量下降0.4％对应于电机机械能量值A2……。当然，也可以电池荷电状态的变化值划分得更细，或者用电池剩余电量的上升值与电机机械能量值相对应。但是，这种列表法会导致数据量庞大的缺陷。由于相同的电池荷电状态变化往往对应于同样的电机机械能量，因此，可以仅仅设置一个机械能量阈值V，只要在电机工作状态下计算得到的电机机械能量A超过该机械能量阈值V，就表示电池剩余电量发生了对应电量的变化。

本发明实施例提供的电动车的电池剩余电量的检测方法，通过利用电机控制时必须检测的参数，即电机相电流和电机转速，来检测电机处于工作状态时电池剩余电量。相对于电压测量法，克服了无法检测工作状态时电池剩余电量的缺陷；相对于电量累积法和伏安法，无需增加额外的电流检测元件及硬件电路，降低了机器成本和系统复杂度；另外，还具有较高的精度。

请参见图2，是本发明第二实施例提供的电动车的电池剩余电量的检测方法的流程图，该方法包括：

S201、设置机械能量阈值V，所述机械能量阈值是电池剩余电量下降第一预设差值时对应的机械能量值，即-V表示电池剩余电量增加第一预设差值时对应的机械能量值。机械能量阈值V可以是电机控制器初始化时预先设定的。第一预设差值可以由设计人员或用户自行设定，为了使电池剩余电量的估算结果更精确，第一预设差值一般取一个较小值，但为了减轻计算负担，其取值不宜过小。例如，可以将第一预设差值设置为0.1％。

S202、判断电机是否处于工作状态。

若步骤S202的判断结果为否，则执行步骤S203。S203、采集电池开路电压，根据所述电池开路电压计算电池剩余电量，并删除所缓存的相电流I_motor和电机转速Spd_motor。接下来返回执行步骤S202。

若步骤S202的判断结果为是，则执行步骤S204。S204、实时地采集电机相电流I_motor和电机转速Spd_motor，并缓存所采集的相电流I_motor和电机转速Spd_motor。通常，采集电机相电流和电机转速的速度是一定的。接下来执行步骤S205。

S205、根据第一公式计算所述电机的机械能量A，其中，η为电机效率，n为自然数。

S206、判断步骤S205中计算得到的机械能量A的绝对值是否小于V。

若步骤S206的判断结果为是，则返回执行步骤S202。

若步骤S206的判断结果为否，则执行步骤S207。S207、判断A的值是否为正数。当A的值为负数时，表示电机处于发电状态，正将电机系统的机械能转化为电能，A≤-V表示机械能的变化量超过了机械能量阈值V。当A的值为正数时，表示电机处于电动状态，正将电机系统的电能转化为机械能，A≥V表示机械能的变化量超过了机械能量阈值V。

若步骤S207的判断结果为否，则执行步骤S208。S208、将最近计算得到的电池剩余电量的值增加所述第一预设差值，得到当前的电池剩余电量。接下来执行步骤S210。

若步骤S207的判断结果为是，则执行步骤S209。S209、将最近计算得到的电池剩余电量的值减去所述第一预设差值，得到当前的电池剩余电量。接下来执行步骤S210。

S210、删除所缓存的相电流I_motor和电机转速Spd_motor。然后返回执行步骤S202。

由于当电池荷电状态处于不同阶段或电机工作于不同工况时，相同的电池荷电状态变化量可能对应于不同的电机机械能量值，因此在电机系统运行过程中，最好能根据实际情况实时地对机械能量阈值进行调整，这样有利于提高电池剩余电量的估算精度，提高可靠性。

例如，机械能量阈值更新方法可以包括：预先将电池电量值划分为多个区间，并将每个区间对应于一个机械能量阈值；确定最近计算得到的电池剩余电量的值所属的电池电量区间，选择该区间对应的机械能量阈值。但是，在这个例子中，仅仅考虑了电池电量这一个因素。在实际应用中，电池的型号、电池的使用年限、电池的其它性能及其电机参数、运行工况的变化等都会对机械能量阈值产生影响。

又例如，机械能量阈值更新方法可以包括：当电机处于工作状态时，根据第三公式计算阶段性总机械能量M，其中k为自然数，η为电机效率；当电机处于停机状态且M＝0时，将此时测得的电池剩余电量记录为SOC1；当电机处于停机状态且M≠0时，将此时测得的电池剩余电量记录为SOC2，并在|SOC1-SOC2|不小于第二预设差值时，根据第二公式对机械能量阈值V进行更新，更新后将M清零并将SOC2的值赋予SOC1。

下面将参考图3描述机械能量阈值更新方法的一个具体实施方式中，可以根据实际采集的数据对机械能量阈值进行更新，精度更高。

请参见图3，是本发明提供的机械能量阈值更新方法的一个示例性流程图，该方法包括：

S301、电机控制器初始化，设置阶段性总机械能量M＝0，同时设置机械能量阈值V的初始值。其中，机械能量阈值的初始值是经验值，可以由设计员通过多次试验后依据经验确定。在本实施例中，机械能量阈值的初始值的精度要求不高，因为后续运行时会自动对机械能量阈值进行调整。

S302、判断电机是否处于工作状态。

若步骤S302的判断结果为否，则执行步骤S303。S303、判断M是否等于0。

若步骤S303的判断结果为是，则执行步骤S304。S304、将此时计算得到的电池剩余电量记录为SOC1。然后返回执行步骤S302。

若步骤S303的判断结果为否，则执行步骤S305。S305、将此时计算得到的电池剩余电量记录为SOC2。接下来执行步骤S306。

S306、判断|SOC1-SOC2|是否小于第二预设差值。其中第二预设差值是经验值，可以由设计人员或用户根据经验进行设置，通常，第二预设差值应该大于第一预设差值。第二预设差值越小，电池剩余电量的计算精度越高，但是，相应地计算负担和计算时间也会增加，因此需要选择适当的值。例如，第二预设差值可以为2％。

若步骤S306的判断结果为是，则返回执行步骤S302。

若步骤S306的判断结果为否，则执行步骤S307。

S307、根据第二公式更新机械能量阈值V，同时设置M＝0，设置SOC1＝SOC2。然后返回执行步骤S302。

若步骤S302的判断结果为是，则执行步骤S308。S308、实时地采集电机相电流I_motor和电机转速Spd_motor，且根据第三公式M＝M+(I_motor×Spd_motor)*η更新M的值(即将M的值增加(I_motor×Spd_motor)*η)，其中η为电机效率。接下来返回执行步骤S302。

请参见图4，是本发明第一实施例提供的电动车的电池剩余电量的检测装置400的结构示意图，该装置400包括：

停机状态电量检测模块410，用于当电机处于停机状态时，采集电池开路电压，根据所述电池开路电压计算电池剩余电量。具体地，停机状态电量检测模块410通常通过检测直流母线电压来获取电池开路电压。当电机控制器不工作(不输出电流)时，可以认为检测到的直流母线电压接近于电池的开路电压。然后，停机状态电量检测模块410可以根据电池的开路电压与荷电状态的对应关系估算电池剩余电量。该过程与现有技术中的电压测量法类似，在此不再赘述。

工作状态电量检测模块420，用于在电机处于工作状态时计算电池剩余电量。

工作状态电量检测模块420包括：

机械能量计算模块421，用于在电机处于工作状态时，采集电机相电流和电机转速，根据所述电机相电流和所述电机转速计算电机的机械能量。

剩余电量计算模块422，用于根据所述机械能量计算电池剩余电量。当电机由停机状态进入工作状态(输出电流不为零)时，由于此时检测到的直流母线电压不再为电池开路电压，因此停止使用电压测量法来估算电池剩余电量，而是通过采集电机相电流和电机转速来估算电池剩余电量。

在现有的电机系统中，电机控制器必须检测电机相电流(交流)和电机转速等参数，并根据这些参数对电机进行控制，因此可以直接接收来自电机控制器的电机相电流和电机转速，也可以直接与电机系统中原有的电机相电流采集电路和电机转速采集电路通信获取电机相电流和电机转速。

其中，电机相电流也可以称为电机控制器的输出电流。在本申请中，认为当电机处于电动状态时，电机相电流为正值；当电机处于发电状态时，电机相电流为负值。由于电机相电流对应于电机的输出转矩，因此机械能量计算模块421可以将电机相电流I_motor与当前电机转速Spd_motor的乘积I_motor×Spd_motor作为电机当前的机械能量。具体地，机械能量计算模块421可以包括：参数采集模块，用于实时地采集电机相电流I_motor和电机转速Spd_motor；第一计算模块，用于根据计算所述电机的机械能量A，其中，n代表采集电机相电流和电机转速的次数(即公式一中参与计算的电机相电流值或电极转速值的数量)。

优选地，机械能量计算模块421还可以将电机相电流I_motor与当前电机转速Spd_motor的乘积I_motor×Spd_motor再乘以一个系数η，作为电机当前的机械功率。具体地，机械能量计算模块421可以包括：参数采集模块，用于实时地采集电机相电流I_motor和电机转速Spd_motor；第一计算模块，用于根据第一公式计算所述电机的机械能量A，其中，η为电机效率，n代表采集电机相电流和电机转速的次数(即公式一中参与计算的电机相电流值或电极转速值的数量)。η为一个经验值，可以通过多次试验、根据电机系统的性能来确定，一般约为75％。通过引入电机效率η，可以提高计算精度，增强可靠性。

上述两个实施例中通过累加的方式计算得到机械能量A，本领域技术人员应当理解，在本发明的其它实施例中，还可以通过其它熟知的方式来计算机械能量A的值，例如较为常见的是利用积分法或平均功率法。另外，剩余电量计算模块422还可以利用其他方式来根据机械能量A计算电池剩余电量。例如，在机械能量计算模块421计算得到机械能量A以后，剩余电量计算模块422可以用T1时间的电池剩余电量减去T1至T2时间段内的机械能量，得到T2时间的电池剩余电量，当然，这只是一个简单的例子，在利用机械能量计算电池剩余电量时，还可以考虑其它因子，比如系统效率等。但是采用这种方法还必须增加计时器，而且计算得到的机械能量值可能误差较大。

优选地，还可以预先通过试验得到电机机械能量A与电池荷电状态变化之间的关系，然后剩余电量计算模块422可以根据计算得到的电机机械能量A获取电池荷电状态变化值。例如，根据电机机械能量与电池荷电状态变化之间的关系来计算电池剩余电量时，可以将不同的电池荷电状态变化分别与不同的电机机械能量值相对应，例如，可以将电池剩余电量下降0.2％对应于电机机械能量值A1，将电池剩余电量下降0.4％对应于电机机械能量值A2……。当然，也可以电池荷电状态的变化值划分得更细，或者用电池剩余电量的上升值与电机机械能量值相对应。但是，这种列表法会导致数据量庞大的缺陷。由于相同的电池荷电状态变化往往对应于同样的电机机械能量，因此，可以仅仅设置一个机械能量阈值V，只要在电机工作状态下计算得到的电机机械能量A超过该机械能量阈值V，就表示电池剩余电量发生了对应电量的变化。

本发明实施例提供的电动车的电池剩余电量的检测装置，通过利用电机控制时必须检测的参数，即电机相电流和电机转速，来检测电机处于工作状态时电池剩余电量。相对于电压测量法，克服了无法检测工作状态时电池剩余电量的缺陷；相对于电量累积法和伏安法，无需增加额外的电流检测元件及硬件电路，降低了机器成本和系统复杂度；另外，还具有较高的精度。

请参见图5，是本发明第二实施例提供的电动车的电池剩余电量的检测装置500的结构示意图，检测装置500包括停机状态电量检测模块410和工作状态电量检测模块420，其中工作状态电量检测模块420包括机械能量计算模块421和剩余电量计算模块422。

其中，剩余电量计算模块422包括：

机械能量阈值设置模块4221，用于设置机械能量阈值V，所述机械能量阈值V是电池剩余电量下降第一预设差值时对应的机械能量值，即-V表示电池剩余电量增加第一预设差值时对应的机械能量值。机械能量阈值V可以是电机控制器初始化时预先设定的。第一预设差值可以由设计人员或用户自行设定，为了使电池剩余电量的估算结果更精确，第一预设差值一般取一个较小值，但为了减轻计算负担，其取值不宜过小。例如，可以将第一预设差值设置为0.1％。

第二计算模块4222，用于当计算得到的机械能量A的值不小于V时，将最近计算得到的电池剩余电量减去所述第一预设差值，得到当前的电池剩余电量；还用于当计算得到的机械能量A的值不大于-V时，将最近计算得到的电池剩余电量增加所述第一预设差值，得到当前的电池剩余电量。

请参见图6，是本发明第三实施例提供的电动车的电池剩余电量的检测装置600的结构示意图，该装置600包括停机状态电量检测模块410、工作状态电量检测模块420和机械能量阈值更新模块430，其中工作状态电量检测模块420包括机械能量计算模块421和剩余电量计算模块422。机械能量阈值更新模块430可以用于根据预设的更新方法对机械能量阈值V进行更新。由于当电池荷电状态处于不同阶段或电机工作于不同工况时，相同的电池荷电状态变化量可能对应于不同的电机机械能量值，因此在电机系统运行过程中，最好能根据实际情况实时地对机械能量阈值进行调整，这样有利于提高电池剩余电量的估算精度，提高可靠性。

例如，机械能量阈值更新模块430可以包括：区间阈值设置模块，用于预先将电池电量值划分为多个区间，并将每个区间对应于一个机械能量阈值；区间阈值选择模块，用于确定最近计算得到的电池剩余电量的值所属的电池电量区间，选择该区间对应的机械能量阈值。但是，在这个例子中，仅仅考虑了电池电量这一个因素。在实际应用中，电池的型号、电池的使用年限、电池的其它性能及其电机参数、运行工况的变化等都会对机械能量阈值产生影响。

图6示出的机械能量阈值更新模块430的一个实施例，可以根据实际采集的数据对机械能量阈值进行更新，精度更高。

如图6所示，机械能量阈值更新模块430包括：

阶段性总能量计算模块431，用于当电机处于工作状态时，根据第三公式计算阶段性总机械能量M，其中k为自然数，M的计算方法与A的计算方法类似。

初始电量记录模块432，用于当电机处于停机状态且M＝0时，将此时测得的电池剩余电量记录为SOC1。

更新电量记录模块433，用于当电机处于停机状态且M≠0时，将此时测得的电池剩余电量记录为SOC2，并在|SOC1-SOC2|不小于第二预设差值时，根据第二公式对机械能量阈值V进行更新。其中第二预设差值是经验值，可以由设计人员或用户根据经验进行设置，通常，第二预设差值应该大于第一预设差值。第二预设差值越小，电池剩余电量的计算精度越高，但是，相应地计算负担和计算时间也会增加，因此需要选择适当的值。例如，第二预设差值可以为2％。

阶段性总能量清零模块434，用于在所述更新电量记录模块对机械能量阈值V进行更新后，将M清零，并促使所述更新电量记录模块433将此时记录的SOC2的值发送给所述初始电量记录模块432作为新的SOC1的值。

以上实施例中所描述的电池剩余电量检测方法及装置可以应用在新能源电动汽车中。在新能源电动汽车上，动力电池的电力主要供给电机控制器并最终将电能输送到电机中，当电机控制器工作时电池将处于充、放电状态，而当电机处于停机状态时电池相应地处于无载状态。电机控制器的直流母线输入端通过电缆与电池相连接，当电机处于停机状态时，由于直流母线电流为零，从而电池与电机控制器之间线缆的压降为零，此时电机控制器所检测到的电池开路电压即为电池的开路电压。新能源电动汽车的电机控制器除了检测电池开路电压外通常还需要检测电机相电流(交流)、电机转速等信号以便进行电机控制。本发明将利用电机控制器现有所检测到的信号进行电池剩余电量的检测，既可以实现电池剩余电量的实时检测而不受电池充、放电状态影响，同时不必加装直流电流检测电路，降低了并提高可靠性。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种电动车的电池剩余电量的检测方法，其特征在于，包括：

当电机处于停机状态时，采集电池开路电压，根据所述电池开路电压计算电池剩余电量；

当电机处于工作状态时，采集电机相电流和电机转速，根据所述电机相电流和所述电机转速计算电机的机械能量，并根据所述机械能量计算电池剩余电量；

所述根据电机相电流与电机转速计算电机的机械能量的步骤包括：

实时地采集电机相电流I_motor和电机转速Spd_motor；

根据第一公式计算所述电机的机械能量A，其中，η为电机效率，n为自然数。

2.如权利要求1所述的电动车的电池剩余电量的检测方法，其特征在于，所述根据所述机械能量计算电池剩余电量的步骤包括：

设置机械能量阈值V，所述机械能量阈值V是电池剩余电量下降第一预设差值时对应的机械能量值；

当计算得到的机械能量A的值不小于V时，将最近计算得到的电池剩余电量减去所述第一预设差值，得到当前的电池剩余电量；

当计算得到的机械能量A的值不大于-V时，将最近计算得到的电池剩余电量增加所述第一预设差值，得到当前的电池剩余电量。

3.如权利要求2所述的电动车的电池剩余电量的检测方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据预设的更新方法对机械能量阈值V进行更新。

4.如权利要求3所述的电动车的电池剩余电量的检测方法，其特征在于，所述根据预设的更新方法对机械能量阈值V进行更新的步骤包括：

当电机处于工作状态时，根据第三公式计算阶段性总机械能量M，其中k为自然数，η为电机效率；

当电机处于停机状态且M＝0时，将此时测得的电池剩余电量记录为SOC1；

当电机处于停机状态且M≠0时，将此时测得的电池剩余电量记录为SOC2，并在|SOC1-SOC2|不小于第二预设差值时，根据第二公式对机械能量阈值V进行更新，更新后将M清零并将SOC2的值赋予SOC1。

5.一种电动车的电池剩余电量的检测装置，其特征在于，包括停机状态电量检测模块和工作状态电量检测模块；

所述停机状态电量检测模块用于在电机处于停机状态时，采集电池开路电压，根据所述电池开路电压计算电池剩余电量；

所述工作状态电量检测模块用于在电机处于工作状态时计算电池剩余电量，所述工作状态电量检测模块包括：

机械能量计算模块，用于在电机处于工作状态时，采集电机相电流和电机转速，根据所述电机相电流和所述电机转速计算电机的机械能量；

剩余电量计算模块，用于根据所述机械能量计算电池剩余电量；

所述机械能量计算模块包括：

参数采集模块，用于实时地采集电机相电流I_motor和电机转速Spd_motor；

第一计算模块，用于根据第一公式计算所述电机的机械能量A，其中，η为电机效率，n为自然数。

6.如权利要求5所述的电动车的电池剩余电量的检测装置，其特征在于，所述剩余电量计算模块包括：

机械能量阈值设置模块，用于设置机械能量阈值V，所述机械能量阈值V是电池剩余电量下降第一预设差值时对应的机械能量值；

第二计算模块，用于当计算得到的机械能量A的值不小于V时，将最近计算得到的电池剩余电量减去所述第一预设差值，得到当前的电池剩余电量；还用于当计算得到的机械能量A的值不大于-V时，将最近计算得到的电池剩余电量增加所述第一预设差值，得到当前的电池剩余电量。

7.如权利要求6所述的电动车的电池剩余电量的检测装置，其特征在于，所述装置还包括：

机械能量阈值更新模块，用于根据预设的更新方法对机械能量阈值V进行更新。

8.如权利要求7所述的电动车的电池剩余电量的检测装置，其特征在于，所述机械能量阈值更新模块包括：

阶段性总能量计算模块，用于当电机处于工作状态时，根据第三公式计算阶段性总机械能量M，k为自然数，η为电机效率；

初始电量记录模块，用于当电机处于停机状态且M＝0时，将此时测得的电池剩余电量记录为SOC1；

更新电量记录模块，用于当电机处于停机状态且M≠0时，将此时测得的电池剩余电量记录为SOC2，并在|SOC1-SOC2|不小于第二预设差值时，根据第二公式对机械能量阈值V进行更新；

阶段性总能量清零模块，用于在所述更新电量记录模块对机械能量阈值V进行更新后，将M清零，并促使所述更新电量记录模块将此时记录的SOC2的值发送给所述初始电量记录模块作为新的SOC1的值。