CN103901349A

CN103901349A - 一种动力电池组电量计量系统

Info

Publication number: CN103901349A
Application number: CN201410087638.3A
Authority: CN
Inventors: 陈坤华; 孙玉坤; 黄永红; 项倩雯
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2014-03-11
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2034-03-11
Also published as: CN103901349B

Abstract

本发明公开了一种动力电池组电量计量系统，属于测量技术领域。本发明包括动力电池组、电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块、电量计算模块、液晶显示模块和历史数据存储模块，电压检测模块检测动力电池组的端口电压；电流检测模块检测动力电池组的充电/放电电流；温度检测模块检测动力电池组的工作温度；电量计算模块根据上述检测的端口电压、充电/放电电流和工作温度计算动力电池组的实时电量；液晶显示模块显示动力电池组的实时电量；历史数据存储模块存储动力电池组的历史电量。本发明利用能量法计量动力电池组的电量，通用性强、量程宽、精度高、温度漂移小，适用于各种动力电池组的供能应用场合。

Description

一种动力电池组电量计量系统

技术领域

本发明涉及一种电量计量系统，更具体地说，涉及一种动力电池组电量计量系统。

背景技术

电动汽车、混合动力汽车等车型是减少能源使用、降低尾气排放的重要手段，该类车型全部或部分以动力电池组提供能量，但至今仍无对动力电池组准确电量计量方法。同样以动力电池组供电的设备也需要进行电量计量，以确定电池组实时电量。目前使用的基于动力电池组电压计量方法存在变电流情况下难以准确计量问题；基于电池组安时计量方法存在电池电压达到下限值时难以准确计量问题，且上述两种方法均不具备通用性和对动力电池组自放电计量。

中国专利申请号201110237088.5，申请公布日为2013年3月6日，发明创造名称为：动力电池的监控系统，该申请案涉及一种动力电池的监控系统，包括：获取模块，用于获取多个单体电池、多个电池模块和电池包的状态数据，其中状态数据包括电池电压、电池电流、电池温度和电池电量；解析模块，用于对状态数据进行解析，并生成波形图；以及显示模块，用于对解析出的状态数据和波形图进行显示，且包括电压波形控件、表盘控件和温度计控件，其中电压波形控件用于显示多个电池模块和电池包的电压波形，表盘控件用于显示电池包的实时电压值和实时电流值以及多个单体电池的实时电压值，温度计控件用于显示多个单体电池的实时温度值。该申请案通过采集CAN总线上的动力电池的状态数据，实现动力电池状态的实时监控、数据信息存储、提示报警，有效避免了安全隐患，但其不足之处在于：该申请案中没有公开电池电量的具体计量方法，仍然不能解决动力电池组电量难以准确计量、现有计量方法不具通用性和自放电计量的问题。

中国专利申请号201210146786.9，申请公布日为2012年12月5日，发明创造名称为：一种动力电池电量计量装置，该申请案涉及一种动力电池电量计量装置，包括用于给驱动电机提供电源并由直流充电机充电的动力电池，还包括用于采集动力电池充放电电流的电流采样模块、用于采集动力电池充放电电压的电压采样模块、用于对电压采样模块和电流采样模块的输出信号进行转换并输出到处理器模块的电能计量模块、用于读取电量计量单元测量的数据并对动力电池的充放电状态数据信息进行处理的处理器模块和用于数据传送的外部接口。该申请案在一定程度上解决了一般计量装置的量程范围小、精度低的问题，提高了费用结算的准确性，但其不足之处在于：该申请案的电能计量采用积分法，通过对某一时间段内电池总电压和工作电流之积分别进行累计，该方法由于未考虑充放电效率和电池工作温度的影响，缺少对温度的矫正，因此，获得的电能计量值仍然存在较大的误差。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有动力电池组电量计量误差大、不具通用性和自放电计量的不足，提供一种动力电池组电量计量系统，采用本发明的技术方案，利用能量法计量动力电池组的电量，通用性强、量程宽、精度高、温度漂移小，适用于各种动力电池组的供能应用场合。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种动力电池组电量计量系统，包括动力电池组，还包括电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块、电量计算模块、液晶显示模块和历史数据存储模块，所述的电压检测模块检测动力电池组的端口电压，并送入电量计算模块；所述的电流检测模块检测动力电池组的充电/放电电流，并送入电量计算模块；所述的温度检测模块检测动力电池组的工作温度，并送入电量计算模块；所述的电量计算模块根据上述检测的端口电压、充电/放电电流和工作温度计算动力电池组的实时电量；所述的液晶显示模块显示动力电池组的实时电量；所述的历史数据存储模块存储动力电池组的历史电量。

更进一步地，所述的电量计算模块包括内阻计算单元、温度补偿单元、开路电压计算单元、功率计算单元、积分计算单元和电量计量单元；根据电压检测模块检测得到的端口电压，通过内阻计算单元查表获得动力电池组的内阻；根据温度检测模块检测得到的工作温度和上述的内阻，通过温度补偿单元查表对动力电池组的内阻进行温度补偿，得到温度补偿内阻；根据电流检测模块检测得到的充电/放电电流和上述的温度补偿内阻，通过开路电压计算单元得出动力电池组的开路电压；根据电流检测模块检测得到的充电/放电电流和上述的开路电压，通过功率计算单元计算得出动力电池组的输入/输出功率；该输入/输出功率通过积分计算单元对时间积分，得出动力电池组的输入/输出电量，并通过电量计量单元计算得到动力电池组的实时电量。

更进一步地，所述的动力电池组的实时电量为动力电池组的初始电量与积分计算单元得出的输入/输出电量的差值，其中，输出电量为正，输入电量为负。

更进一步地，所述的开路电压等于电压检测模块检测得到的端口电压减去电流检测模块检测得到的充电/放电电流乘以温度补偿模块查表获得的动力电池组温度补偿内阻；其中，放电时电流值为正，充电时电流值为负。

更进一步地，所述的电流检测模块检测得到动力电池组的充电/放电电流为零，根据电压检测模块检测得到的端口电压，通过内阻计算单元查表获得动力电池组的自放电内阻；根据温度检测模块检测得到的自放电工作温度，通过温度补偿单元对自放电内阻进行温度补偿，得到温度补偿自放电内阻；通过开路电压计算单元得出动力电池组的开路电压；通过功率计算单元计算得出动力电池组的自放电功率；通过积分计算单元计算得出动力电池组的自放电电量；通过电量计量单元计算得到动力电池组的实时电量。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

（1）本发明的一种动力电池组电量计量系统，电压检测模块检测动力电池组的端口电压，并送入电量计算模块；电流检测模块检测动力电池组的充电/放电电流，并送入电量计算模块；温度检测模块检测动力电池组的工作温度，并送入电量计算模块；电量计算模块根据上述检测的端口电压、充电/放电电流和工作温度计算动力电池组的实时电量；液晶显示模块显示动力电池组的实时电量；历史数据存储模块存储动力电池组的历史电量；通过动力电池组输入/输出能量的计算，能够计算动力电池组的实时电量，与现有技术相比，具有系统可靠，通用性强，量程宽，精度高，温度漂移小等特点，在电动汽车、混合动力汽车等动力电池组供能领域具有良好的应用前景；

（2）本发明的一种动力电池组电量计量系统，其电量计算模块包括内阻计算单元、温度补偿单元、开路电压计算单元、功率计算单元、积分计算单元和电量计量单元，通过简单的计算计量单元，实现电量计算模块获得动力电池组实时电量的功能，运算简单、准确度高；并实现了对动力电池组工作温度的内阻补偿，使计量的实时电量更加真实、准确，减小了温度漂移；

（3）本发明的一种动力电池组电量计量系统，当电流检测模块检测得到动力电池组的充电/放电电流为零，根据电压检测模块检测得到的端口电压，通过内阻计算单元查表获得动力电池组的自放电内阻；根据温度检测模块检测得到的自放电工作温度，通过温度补偿单元对自放电内阻进行温度补偿，得到温度补偿自放电内阻；通过开路电压计算单元得出动力电池组的开路电压；通过功率计算单元计算得出动力电池组的自放电功率；通过积分计算单元计算得出动力电池组的自放电电量；通过电量计量单元计算得到动力电池组的实时电量；实现了动力电池组的自放电电量计量，解决了现有动力电池组电量计量系统不能进行自放电电量计量的问题，提高了系统的通用性和可靠性。

附图说明

图1为本发明的一种动力电池组电量计量系统的系统框图；

图2为本发明中的电量计算模块的结构框图。

示意图中的标号说明：

1、动力电池组；2、电压检测模块；3、电流检测模块；4、温度检测模块；5、电量计算模块；6、液晶显示模块；7、历史数据存储模块；8、内阻计算单元；9、温度补偿单元；10、开路电压计算单元；11、功率计算单元；12、积分计算单元；13、电量计量单元。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

结合图1，本实施例的一种动力电池组电量计量系统，包括动力电池组1、电压检测模块2、电流检测模块3、温度检测模块4、电量计算模块5、液晶显示模块6和历史数据存储模块7，电压检测模块2检测动力电池组1的端口电压，并送入电量计算模块5；电流检测模块3检测动力电池组1的充电/放电电流，并送入电量计算模块5；温度检测模块4检测动力电池组1的工作温度，并送入电量计算模块5；电量计算模块5根据上述检测的端口电压、充电/放电电流和工作温度，利用温度补偿原理和积分法计算动力电池组1的实时电量；并利用液晶显示模块6显示动力电池组1的实时电量；利用历史数据存储模块7存储动力电池组1的历史电量。与现有技术相比，本实施例的一种动力电池组电量计量系统，具有系统可靠，通用性强，量程宽，精度高，温度漂移小等特点，在电动汽车、混合动力汽车等动力电池组供能领域具有良好的应用前景。

如图2所示，本实施例中的电量计算模块5包括内阻计算单元8、温度补偿单元9、开路电压计算单元10、功率计算单元11、积分计算单元12和电量计量单元13；根据电压检测模块2检测得到的端口电压，通过内阻计算单元8查表获得动力电池组1的内阻（动力电池组1的内阻表格可由电池生产厂家获得）；根据温度检测模块4检测得到的工作温度和上述查表获得的内阻，通过温度补偿单元9查表对动力电池组1的内阻进行温度补偿（温度补偿表格可由电池生产厂家获得），得到温度补偿内阻；根据电流检测模块3检测得到的充电/放电电流和上述的温度补偿内阻，通过开路电压计算单元10得出动力电池组1的开路电压，具体地，开路电压等于电压检测模块2检测得到的端口电压减去电流检测模块3检测得到的充电/放电电流乘以温度补偿模块9查表获得的动力电池组1温度补偿内阻，其中，放电时电流值为正，充电时电流值为负；根据电流检测模块3检测得到的充电/放电电流和上述的开路电压，通过功率计算单元11计算得出动力电池组1的输入/输出功率；该输入/输出功率通过积分计算单元12对时间积分，得出动力电池组1的输入/输出电量，并通过电量计量单元13计算得到动力电池组1的实时电量，具体地，动力电池组1的实时电量为动力电池组1的初始电量与积分计算单元12得出的输入/输出电量的差值，其中，输出电量为正，输入电量为负。上述的初始电量可以为上一时间段历史数据存储模块7存储的动力电池组1的历史电量。本实施例通过简单的计算计量单元，实现电量计算模块5获得动力电池组1实时电量的功能，运算简单、准确度高；并实现了对动力电池组1工作温度的内阻补偿，使计量的实时电量更加真实、准确，减小了温度漂移。

实施例2

结合图1和图2，本实施例的一种动力电池组电量计量系统，还可以实现对动力电池组1的自放电计量。本实施例的一种动力电池组电量计量系统与实施例1相同，当电流检测模块3检测得到动力电池组1的充电/放电电流为零时，即动力电池组1没有输入/输出功率的情况。此时，根据电压检测模块2检测得到的端口电压，通过内阻计算单元8查表获得动力电池组1的自放电内阻；根据温度检测模块4检测得到的自放电工作温度，通过温度补偿单元9对自放电内阻进行温度补偿，得到温度补偿自放电内阻；根据温度补偿自放电内阻，通过开路电压计算单元10得出动力电池组1的开路电压；通过功率计算单元11计算得出动力电池组1的自放电功率；通过积分计算单元12计算得出动力电池组1的自放电电量；通过电量计量单元13计算得到动力电池组1的实时电量。本实施例的一种动力电池组电量计量系统，实现了动力电池组1的自放电电量计量，解决了现有动力电池组电量计量系统不能进行自放电电量计量的问题，提高了系统的通用性和可靠性。

本发明的一种动力电池组电量计量系统，利用能量法计量动力电池组1的电量，通用性强、量程宽、精度高、温度漂移小，适用于各种动力电池组1的供能应用场合。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种动力电池组电量计量系统，包括动力电池组（1），其特征在于：还包括电压检测模块（2）、电流检测模块（3）、温度检测模块（4）、电量计算模块（5）、液晶显示模块（6）和历史数据存储模块（7），所述的电压检测模块（2）检测动力电池组（1）的端口电压，并送入电量计算模块（5）；所述的电流检测模块（3）检测动力电池组（1）的充电/放电电流，并送入电量计算模块（5）；所述的温度检测模块（4）检测动力电池组（1）的工作温度，并送入电量计算模块（5）；所述的电量计算模块（5）根据上述检测的端口电压、充电/放电电流和工作温度计算动力电池组（1）的实时电量；所述的液晶显示模块（6）显示动力电池组（1）的实时电量；所述的历史数据存储模块（7）存储动力电池组（1）的历史电量。

2.根据权利要求1所述的一种动力电池组电量计量系统，其特征在于：所述的电量计算模块（5）包括内阻计算单元（8）、温度补偿单元（9）、开路电压计算单元（10）、功率计算单元（11）、积分计算单元（12）和电量计量单元（13）；根据电压检测模块（2）检测得到的端口电压，通过内阻计算单元（8）查表获得动力电池组（1）的内阻；根据温度检测模块（4）检测得到的工作温度和上述的内阻，通过温度补偿单元（9）查表对动力电池组（1）的内阻进行温度补偿，得到温度补偿内阻；根据电流检测模块（3）检测得到的充电/放电电流和上述的温度补偿内阻，通过开路电压计算单元（10）得出动力电池组（1）的开路电压；根据电流检测模块（3）检测得到的充电/放电电流和上述的开路电压，通过功率计算单元（11）计算得出动力电池组（1）的输入/输出功率；该输入/输出功率通过积分计算单元（12）对时间积分，得出动力电池组（1）的输入/输出电量，并通过电量计量单元（13）计算得到动力电池组（1）的实时电量。

3.根据权利要求2所述的一种动力电池组电量计量系统，其特征在于：所述的动力电池组（1）的实时电量为动力电池组（1）的初始电量与积分计算单元（12）得出的输入/输出电量的差值，其中，输出电量为正，输入电量为负。

4.根据权利要求2或3所述的一种动力电池组电量计量系统，其特征在于：所述的开路电压等于电压检测模块（2）检测得到的端口电压减去电流检测模块（3）检测得到的充电/放电电流乘以温度补偿模块（9）查表获得的动力电池组（1）温度补偿内阻；其中，放电时电流值为正，充电时电流值为负。

5.根据权利要求4所述的一种动力电池组电量计量系统，其特征在于：所述的电流检测模块（3）检测得到动力电池组（1）的充电/放电电流为零，根据电压检测模块（2）检测得到的端口电压，通过内阻计算单元（8）查表获得动力电池组（1）的自放电内阻；根据温度检测模块（4）检测得到的自放电工作温度，通过温度补偿单元（9）对自放电内阻进行温度补偿，得到温度补偿自放电内阻；通过开路电压计算单元（10）得出动力电池组（1）的开路电压；通过功率计算单元（11）计算得出动力电池组（1）的自放电功率；通过积分计算单元（12）计算得出动力电池组（1）的自放电电量；通过电量计量单元（13）计算得到动力电池组（1）的实时电量。