CN105425157A - 一种电池的电量计量模组及其电量计量方法、电动车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池领域，公开了一种电池的电量计量模组及其电量计量方法、电动车。本发明中的电池的电量计量方法包含以下步骤：采集电池的瞬时电压值和电流值；利用所采集到的电压值和电流值计算电池的瞬时充电电能和瞬时放电电能；累计瞬时充电电能和瞬时放电电能，得到电池的剩余电量。采用实时监测电池的瞬时电流和电压的方法计算电池的剩余电量，从而使得电池的剩余使用时间可以被准确预估。

Description

一种电池的电量计量模组及其电量计量方法、电动车

技术领域

本发明涉及电池领域，特别涉及电池的电量计量模组及其电量计量方法、电动车。

背景技术

现有的电动车的储电能量统计，都是通过电池电压，及电池充放电曲线来模拟的。在实际使用中，由于电压会随负载的变化(即电动车的加速、减速、上坡、下坡的变化)而变化，从而导致车辆在行驶中和静止状态下电压差异很大，电量统计精度不高。电动车普遍采用的铅酸电池或锂电池，随着电池充放电循环的增加，内阻会逐步加大，性能逐渐降低，充放电曲线发生明显变化，导致电量统计不准。在以上两个因素的作用下，目前电动车上的电量剩余统计或续航里程基本上没有太大参考价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电池的电量计量模组及其电量计量方法、电动车，使得获得精准的电池电量值。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种电池的电量计量方法，包含以下步骤：

采集电池的瞬时电压值和电流值；利用所采集到的电压值和电流值计算所述电池的瞬时充电电能和瞬时放电电能；累计所述瞬时充电电能和瞬时放电电能，得到所述电池的剩余电量。

本发明的实施方式还提供了一种电池的电量计量模组，包含：

第一采集单元，用于采集电池的瞬时电压值；第二采集单元，用于采集电池的瞬时电流值；运算单元，用于利用所述第一采集单元所采集到的电压值和所述第二采集单元电流值计算所述电池的瞬时充电电能和瞬时放电电能；还用于累计所述瞬时充电电能和瞬时放电电能，得到所述电池的剩余电量。

本发明的实施方式还提供了一种电动车，包含如上述的电池的电量计量模组。

本发明实施方式相对于现有技术而言，采用实时监测电池的瞬时电流和电压的方法计算电池的剩余电量，由于实时监测的数据更为准确，对其直接进行相关计算，避免人为的预估，所得的电量值也更为准确。从而使得电池的剩余使用时间可以被准确预估。

作为进一步改进，所述瞬时充电电能根据所采集到的瞬时电压值、瞬时电流值和充电转换效率计算得到。运算过程中，增加充电转换效率参与运算，使得计算结果更为准确。

作为进一步改进，所述充电转换效率通过以下方法计算：在预定时长内，分别累计瞬时充电电能和瞬时放电电能；将累计所得的充电电能和放电电能的比值作为所述充电转换效率。充电转换效率可以在使用时长不断累积后，自我修正，增加充电转换效率的可信度，便于用户了解电池目前的充电转换效率。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式中的电池的电量计量方法流程图；

图2是根据本发明第三实施方式中的电池的电量计量模组结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种电池的电量计量方法。其流程如图1所示，具体如下：

步骤101，预设电池的初始电量值。

具体的说，一般在电瓶初始状态时，本就会有一定电量，可以根据经验或惯例设置一个初始电量值，使得后续的计算方法更为准确。

步骤102，采集电池的瞬时电压值。

具体的说，可以利用精密电阻分压，再使用ADC器件或处理器的ADC单元采集分压后得到的电压，最后通过分压比例，计算出电池的瞬时电压值。

步骤103，采集电池的瞬时电流值。

具体的说，可以利用传感器进行采集，比如锰铜电阻，利用电流经过锰铜电阻时，电阻两端的压差可以获得瞬时电流值。

值得一提的是，由于电流有方向，所以电阻两端的压差可能出现正负不同，当然，利用正负不同的状态，即可获知当时电瓶处于充电状态或者放电状态。

另外，需说明的是，在实际应用中，步骤102和步骤103并无先后顺序。

步骤104，计算电池的瞬时充电电能和瞬时放电电能。

根据步骤102中采集到的电压值和步骤103中采集到的电流值，可以计算出瞬时的电能，也就是利用电压和电流的值乘积作为瞬时电能。又由于根据电流的正负向可以直接判断电池的充放电状态，所以计算方便，识别简单。

步骤105，累计瞬时充电电能和瞬时放电电能。

具体的说，在一定时长内累积该电能，由于充放电电能的累加可以用“+”“-”直接计算，充电为“+”，放电为“-”，所以根据电流的正负项即可分别累积得到总能量，再和步骤101中的初始电量值累加，就是电池的剩余电量。

在此还需说明的是，由于电池在充电过程中可能由于发热能因素消耗能量，所以电池存在一定的充电转换效率，将累计的充电电能与充电转换效率做乘法，得到的乘积就是实际的充电电能。

值得一提的是，充电转换效率本领域技术人员可以根据经验设定。

另外，本实施方式中的电池可以是蓄电池或电瓶，如电瓶车电瓶，电瓶车在使用时如果可以直接显示可靠的电池剩余电量，将对用户带来巨大便利。

本实施方式相对于现有技术而言，采用实时监测电池的瞬时电流和电压的方法计算电池的剩余电量，由于实时监测的数据更为准确，对其直接进行相关计算，避免人为的预估，所得的电量值也更为准确。从而使得电池的剩余使用时间可以被准确预估。

本发明的第二实施方式涉及一种电池的电量计量方法。第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第一实施方式中，充电转换效率根据经验设定。而在本发明第二实施方式中，充电转换效率可以通过计算获得，进一步提高了本发明实施方式中电池的电量计量方法的准确性。

具体的说，在预定时长内，分别累计瞬时充电电能和瞬时放电电能；将累计所得的充电电能和放电电能的比值作为充电转换效率。

在实际应用中，一般可以选择3-5天为预定时长，比如5天，累计5天内的充电总能量和放电总能量，它们的比值即为充电转换效率。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本发明的第三实施方式涉及一种电池的电量计量模组。如图2所示，具体包含：

第一采集单元，用于采集电池的瞬时电压值。

第二采集单元，用于采集电池的瞬时电流值。比如，可以为锰铜电阻。

运算单元，用于利用第一采集单元所采集到的电压值和第二采集单元电流值计算电池的瞬时充电电能和瞬时放电电能；还用于累计瞬时充电电能和瞬时放电电能，得到电池的剩余电量。

还可以进一步包含：预设单元，预设电池的初始电量值。同时，运算单元，将累计后的电能值和初始电量值累加，得到电池的剩余电量。

具体的说，瞬时充电电能根据所采集到的瞬时电压值、瞬时电流值和充电转换效率计算得到。

需要说明的是，在实际应用中，电池可以是蓄电池或电瓶。

不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的系统实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。

更值得一提的是，本实施方式中所采集到的瞬时电流和电压值，可以用来检测充电和放电的状态，一般正常的充放电都有额定的电压值和电流值范围，可以将这个范围设定为标准值进行参考，电池的充放电过程中如果超过设定的范围，尤其是突然出现快速增长，都可能表示充电器或某些硬件出现故障，那么设置其他外设提供报警或者切断充电电路，可以避免电池过冲、过放损坏，甚至起火燃烧，或者避免车辆线路短路导致漏电、自燃。本实施方式中精确计算出的充电电能，也可以用来监测电池性能的衰减，在低于预设的值时，提醒用户更换电池或电瓶。

本发明第四实施方式涉及一种电动车，包含如第三实施方式中所提的电池的电量计量模组。

值得一提的是，电动车仪表盘可以显示该电量计量模组所得到的剩余电量数值。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (11)

1.一种电池的电量计量方法，其特征在于，包含以下步骤：

采集电池的瞬时电压值和电流值；

利用所采集到的电压值和电流值计算所述电池的瞬时充电电能和瞬时放电电能；

累计所述瞬时充电电能和瞬时放电电能，得到所述电池的剩余电量。

2.根据权利要求1所述的电池的电量计量方法，其特征在于，所述瞬时充电电能根据所采集到的瞬时电压值、瞬时电流值和充电转换效率计算得到。

3.根据权利要求2所述的电池的电量计量方法，其特征在于，所述充电转换效率通过以下方法计算：

在预定时长内，分别累计瞬时充电电能和瞬时放电电能；将累计所得的充电电能和放电电能的比值作为所述充电转换效率。

4.根据权利要求1所述的电池的电量计量方法，其特征在于，利用传感器采集所述电池的瞬时电流值。

5.根据权利要求1所述的电池的电量计量方法，其特征在于，所述电池的电量计量方法还包含以下步骤：预设所述电池的初始电量值；

在所述累计瞬时充电电能和瞬时放电电能，得到所述电池的剩余电量的步骤中，将累计后的电能值和所述初始电量值累加，得到所述电池的剩余电量。

6.根据权利要求1所述的电池的电量计量方法，其特征在于，所述电池为蓄电池或电瓶。

7.一种电池的电量计量模组，其特征在于，包含：

第一采集单元，用于采集电池的瞬时电压值；

第二采集单元，用于采集电池的瞬时电流值；

运算单元，用于利用所述第一采集单元所采集到的电压值和所述第二采集单元电流值计算所述电池的瞬时充电电能和瞬时放电电能；还用于累计所述瞬时充电电能和瞬时放电电能，得到所述电池的剩余电量。

8.根据权利要求7所述的电池的电量计量模组，其特征在于，所述瞬时充电电能根据所采集到的瞬时电压值、瞬时电流值和充电转换效率计算得到。

9.根据权利要求7所述的电池的电量计量模组，其特征在于，所述第二采集单元为锰铜电阻。

10.根据权利要求7所述的电池的电量计量模组，其特征在于，所述电池为蓄电池或电瓶。

11.一种电动车，其特征在于，包含如权7至10中任意一项所述的电池的电量计量模组。