CN106546929A - 一种电池剩余电量可输出时间评估装置及电动车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池剩余电量可输出时间评估装置及电动车，电池剩余电量可输出时间评估装置包括电量检测模块、控制组件、温度检测模块、放电速率检测模块、存储模块，用于计算不同剩余电量、不同温度以及不同放电速率下，电池能够持续有效输出的时间，电动车采用上述电池剩余电量可输出时间评估装置，通过GIS系统计算出电动车与目的地之间的距离以及电动车预期可行驶的距离，当电动车的电量无法满足上述距离时，则输出警示信号，避免电动车在行进过程中出现电量耗尽的情况发生。

Description

一种电池剩余电量可输出时间评估装置及电动车

技术领域

本发明涉及电动车及电池管理技术领域，更具体地说，它涉及一种电池剩余电量可输出时间评估装置及电动车。

背景技术

随着人们环保意识的增强，新能源汽车越来越受到人们的青睐。其中，电动车以其方便绿色的理念吸引了大批消费者的购买。

但是，电动车相较于化石能源汽车还有一些不足之处，例如电池的续航能力。驾驶员在驾驶上述电动车去到较远的目的地时，其并不能清楚地知晓凭借电池的电量能否到达目的地，致使驾驶员有可能在行进过程中出现电动车没电的情况发生，给驾驶员带来许多不便。

现有的电动车上为了方便驾驶员了解电池的剩余电量，往往设置有指示仪表用于显示电池的剩余电量。准确估测动力电池组的荷电状态(State of Charge，即SOC)，即电池剩余电量，从而随时预报混合动力汽车储能电池还剩余多少能量或者储能电池的荷电状态，对于准确计算电动车可行驶距离有着十分重要的意义。对于SOC的影响因素，包括电池放电电流的大小以及电池的温度，因此，对于同一块电池，其电池剩余容量的变化也不是线性的，这反应在指示仪表上则代表驾驶员读取的SOC值并不准确，容易使得驾驶员对电动车可行驶路程造成误判，影响驾驶人出行。

发明内容

针对实际运用中电动车行驶距离难以估算，不能准确显示剩余电量是否能够到达目的地这一问题，本发明目的一在于提供一种电池剩余电量可输出时间评估装置，目的二在于提供一种可显示到达目的地所需电量的电动车，具体方案如下：

一种电池剩余电量可输出时间评估装置，包括用于实时检测电池剩余电量的电量检测模块，还包括：

控制组件；

温度检测模块，用于检测电池的温度，输出一温度检测信号；

放电速率检测模块，用于检测电池的放电速率，输出一放电速率检测信号；

存储模块，包括一多维数据存储表及数据总线，用于存储不同剩余电量、不同温度以及不同放电速率下，电池能够持续有效输出的时间；

所述控制组件与温度检测模块、放电速率检测模块电连接，与所述存储模块数据连接，接收并响应于电量检测值模块的检测值以及所述温度检测信号及放电速率检测信号，访问存储模块并输出各个检测值条件下对应的有效输出时间。

通过将各个温度、各个放电速率条件下电池剩余电量可以有效输出的时间放置在一存储列表中，使得电动车可以方便快速地调取上述列表。由于前期计算电池的放电时间时有将电池的温度及实时放电速率等因素纳入参数范围，使得电池剩余电量的放电时间计算更为准确，误差更小，方便后期准确计算出电池可以驱动电动车行驶的距离。

进一步的，所述放电速率检测模块包括一设于电池电量输出端的电流检测装置，所述电流检测装置检测电池的放电电流并输出所述放电速率检测信号。

由于电池的放电速率会对电池电量的评估造成影响，因此，利用电流检测装置可以准确检测电池的放电速率。

进一步的，所述控制组件包括：

多路A/D转换芯片，接收所述温度检测信号、放电速率检测信号、电量检测值模块的检测值，并分别将其转化为第一数字信号、第二数字信号及第三数字信号；

信号处理模块，接收所述第一数字信号、第二数字信号、第三数字信号并将其转化为用于访问存储模块的地址信号；

数据读取模块，包括与存储模块数据输出使能端相连的驱动端口以及接收存储模块中存储数据的数据端口；

数据输出模块，包括一数据转换器，接收所述数据端口的数据，经转换后输出所述电池有效输出时间。

上述技术方案，信号经A/D转换成数字信号，生成的数字信号与数据存储模块中的数据进行对比检索，找出各个参数条件下对应的有效输出时间，准确快捷。

进一步的，所述电流检测装置包括一设于电池输出端的电流互感器。

一种可显示到达目的地所需电量的电动车，包括电动车本体、电量指示仪表以及如发明目的一中所述的电池剩余电量评估装置，还包括：

预期距离生成单元，包括目的地输入模块及驾驶员实时位置定位模块，用于根据驾驶员输入的目的地位置信息及定位信息输出所需行驶的预期距离信息；

预期可行驶距离生成单元，实时检测电动车的速度信息，接收所述电池剩余电量评估装置输出的有效输出时间，生成预期可行驶距离；

预警提示单元，当预期可行驶距离小于所述预期距离生成单元时，输出警示信号。

通过上述技术方案，驾驶员首先输入目的地，而后系统定位电动车的位置，生成一个预期的距离信息，电动车启动后，利用电动车当下的行驶速度与当下电池可有效输出的时间相乘，便可得到电动车预期可行驶的距离，由于电池在不同的放电条件下可有效输出的时间不同，因此电动车各种行驶模式下可行驶的距离也不相同，通过将上述预期可行驶的距离与预期到达目的地的距离相减，若计算值为正数，则可说明当下电池的剩余电量能够支持电动车到达目的地，否则则发出警示信号提醒驾驶员，避免电动车还未到达目的地便电量耗尽的情况发生。

进一步的，所述预期距离生成单元包括：

一GIS系统平台，用于接收并标注输入的目的地坐标，定位电动车位置坐标，计算并输出目的地坐标及电动车坐标之间的最短路程，输出所述预期距离信息。

通过上述技术方案，可以使得电动车快速准确地获得与目的地之间的距离信息。

进一步的，所述预期可行驶距离生成单元包括：

速度检测组件，包括测速仪，用于检测电动车的车速并实时输出速度检测信号；

乘法器，与速度检测组件及电池剩余电量评估装置连接，信号输入端接收所述速度检测信号及该速度状态下电池的有效输出时间，输出端输出运算结果，生成所述预期可行驶距离。

通过上述技术方案，计算出电动车预期可行驶的距离。

进一步的，所述预警提示单元包括：

数据比较器，与所述预期可行驶距离生成单元及预期距离生成单元连接，接收所述预期距离信息及预期可行驶距离，若预期距离信息大于预期可行驶距离，则输出一距离预警信号；

提示模块，包括多个不同颜色的LED灯及其驱动电路，所述驱动电路接收并响应于所述距离预警信号驱动不同颜色的LED灯亮灭，生成所述警示信号。

通过上述技术方案，可以得到电动车预期可行驶距离与预期距离之间的差值，若差值位负值，则可以说明凭借现有的电池电量剩余量电动车无法到达目的地，对驾驶员加以提醒。

进一步的，所述数据比较器包括减法器，所述减法器的数据输入端分别接收所述预期距离信息及预期可行驶距离，数据输出端输出差值信号，所述预警提示单元还包括一用于显示可行驶距离与预期距离至今差值的剩余距离显示模块，所述剩余距离显示模块包括一设于电动车显示面板上的显示屏。

通过上述技术方案，可以使得驾驶员清楚地知晓自己能够到达的地方距离目的地的距离，方便驾驶员做出决断。

进一步的，还包括一电池电量预警模块，包括一用于检测电池输出电压的电压检测器，当所述电压检测器的输出值小于预设值时，输出一电压预警信号至所述提示模块，所述驱动电路接收并响应于所述预警信号驱动不同颜色的LED灯亮灭，生成所述电压预警信号。

通过上述技术方案，当电池的输出电压下降到一定程度时，可以说明电池的电量已经不足，这时发出电量预警，有助于电动车驾驶员合理地安排自己的时间与调整电动车的速度。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

（1）在计算电池能够维持有效输出的时间时将电池的温度及放电速率等因素参考在内，有助于得到更为准确的电量剩余数据以及依靠该剩余量电池能够维持有效输出的时间；

（2）通过将各个温度条件以及各种放电速率条件下电池仍然能够维持有效输出的时间记录到存储列表中，调用时省去了计算环节，反应速度快且生成的数值准确；

（3）通过自动计算电动车距离目的地的距离，并且将上述距离与电动车可行驶的距离作对比，当电动车依靠剩余电量无法达到上述目的地时则发出警示信息，避免电动车在中途电量耗尽而给驾驶员带来不便。

附图说明

图1为本发明的整体框架原理示意图；

图2为本发明的电池剩余电量可输出时间评估装置框架原理示意图。

附图标志：1、控制组件；2、温度检测模块；3、存储模块；4、电量检测模块；5、多路A/D转换芯片；6、信号处理模块；7、数据读取模块；8、数据输出模块；9、乘法器；10、GIS系统平台；11、速度检测组件；12、数据比较器；13、提示模块；14、放电速率检测模块；15、预期距离生成单元；16、预期可行驶距离生成单元；17、预警提示单元。

具体实施方式

现有技术中检测电动车电池的电量往往是利用电池的充放电曲线来实现的，通过测试电池输出端的电压及电流，便可在理论上得到电池的剩余电量以及在该放电条件下电池能够持续输出的时间。但是，由于电池中化学反应离子的运动与温度密切相关，当温度过高时，电池的放电速率会明显增加，因而在平时某一个温度条件下测得的电池电压并不能反映出电池真实的剩余电量，由此常常使得电动车驾驶员误判电动车电池电量，给电动车驾驶员带来不便。

下面结合实施例及图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

如图2所示，本发明目的一提出了一种电池剩余电量可输出时间评估装置，包括用于实时检测电池剩余电量的电量检测模块4、控制组件1、温度检测模块2、放电速率检测模块14、存储模块3。

其中，温度检测模块2用于检测电池的温度，输出温度检测信号，温度检测模块2包括多个设置于电池内部及外部的温度传感器，用于对电池的内外温度进行实时多方位的检测，输出上述温度检测信号。

对于放电速率检测模块14，主要用于检测电池的放电速率，输出放电速率检测信号。在本发明中，放电速率检测模块14包括设于电池电量输出端的电流检测装置，电流检测装置检测电池的放电电流并输出放电速率检测信号，上述电流检测装置包括一设于电池输出端的电流互感器。由于电池的放电速率会对电池电量的评估造成影响，因此，利用电流检测装置可以准确检测电池的放电速率。

对于存储模块3，包括多维数据存储表及数据总线，用于存储不同剩余电量、不同温度以及不同放电速率下，电池能够持续有效输出的时间。上述电池的有效输出时间是指在当下温度及放电速率的条件下电池能够维持输出的时间。上述时间数据均可在实验环境中测得，具体为一电池放电曲线，取各个不同温度下的电压值及放电速率，测得最终电池能够维持电量输出的时间，上述数据被存储到一个多维数据列表中，调用时通过数据总线调取。数据的存储方式为树状拓补结构。上述温度数据及电流放电数据的采样值采用大区段采样，即减少采样点，以防止数据过大。在本发明中，温度的划分间隔为0.5℃。通过将上述数据存储在数据列表中而不是现场计算，可以大大减少运算的时间，增加获取可持续输出时间的可靠性。

控制组件1与温度检测模块2、放电速率检测模块14电连接，与存储模块3数据连接，上述各个模块搭建完成后，控制组件1接收并响应于电量检测值模块的检测值以及温度检测信号及放电速率检测信号，访问存储模块3并输出各个检测值条件下对应的有效输出时间。在本发明中，控制组件1可采用单片机或者FPGA。

具体而言，控制组件1包括：多路A/D转换芯片5，接收温度检测信号、放电速率检测信号、电量检测值模块的检测值，并分别将其转化为第一数字信号、第二数字信号及第三数字信号；信号处理模块6，接收第一数字信号、第二数字信号、第三数字信号并将其转化为用于访问存储模块3的地址信号；数据读取模块7，包括与存储模块3数据输出使能端相连的驱动端口以及接收存储模块3中存储数据的数据端口；数据输出模块8，包括数据转换器，接收数据端口的数据，经转换后输出电池有效输出时间。信号经A/D转换成数字信号，生成的数字信号与数据存储模块3中的数据进行对比检索，找出各个参数条件下对应的有效输出时间，准确快捷。

整体而言，本发明目的一的一种电池剩余电量可输出时间评估装置，其有益效果如下：

通过将各个温度、各个放电速率条件下电池剩余电量可以有效输出的时间放置在一存储列表中，使得显示端可以方便快速地调取上述列表。由于前期计算电池的放电时间时有将电池的温度及实时放电速率等因素纳入参数范围，使得电池剩余电量的放电时间计算更为准确，误差更小，方便后期准确计算出电池可以驱动电动车行驶的距离。

基于本发明目的一中的电池剩余电量可输出时间评估装置，本发明目的二在于提出一种可显示到达目的地所需电量的电动车，包括电动车本体、电量指示仪表以及如发明目的一中的电池剩余电量评估装置，如图1所示，还包括：预期距离生成单元15，包括目的地输入模块及驾驶员实时位置定位模块，用于根据驾驶员输入的目的地位置信息及定位信息输出所需行驶的预期距离信息；预期可行驶距离生成单元16，实时检测电动车的速度信息，接收电池剩余电量评估装置输出的有效输出时间，生成预期可行驶距离；预警提示单元17，当预期可行驶距离小于预期距离生成单元15时，输出警示信号。

详述的，预期距离生成单元15包括：

GIS系统平台10，用于接收并标注输入的目的地坐标，定位电动车位置坐标，计算并输出目的地坐标及电动车坐标之间的最短路程，输出预期距离信息。在现有技术中，最为常见的便是百度地图等应用软件，上述应用软件都留有供开发者调用的接口，开发者只需要对其进行调用即可。在本发明中，可以直接利用百度地图等现有技术计算出电动车与目的地间的距离。上述技术方案，可以使得电动车快速准确地获得与目的地之间的距离信息。

对于预期可行驶距离生成单元16，包括速度检测组件11与乘法器9。

速度检测组件11，包括测速仪，用于检测电动车的车速并实时输出速度检测信号。速度检测组件11采用激光测速仪或者红外测速仪，测得的速度经A/D芯片成数字信号输出至一乘法器9。

乘法器9，与速度检测组件11及电池剩余电量评估装置连接，信号输入端接收速度检测信号及该速度状态下电池的有效输出时间，输出端输出运算结果，生成预期可行驶距离。

对于预警提示单元17，包括：数据比较器12，与预期可行驶距离生成单元16及预期距离生成单元15连接，接收预期距离信息及预期可行驶距离，若预期距离信息大于预期可行驶距离，则输出距离预警信号；提示模块13，包括多个不同颜色的LED灯及其驱动电路，驱动电路接收并响应于距离预警信号驱动不同颜色的LED灯亮灭，生成警示信号。上述技术方案，可以得到电动车预期可行驶距离与预期距离之间的差值，若差值位负值，则可以说明凭借现有的电池电量剩余量电动车无法到达目的地，对驾驶员加以提醒。

进一步详述的，数据比较器12包括减法器，减法器的数据输入端分别接收预期距离信息及预期可行驶距离，数据输出端输出差值信号，预警提示单元17还包括用于显示可行驶距离与预期距离至今差值的剩余距离显示模块，剩余距离显示模块包括一设于电动车显示面板上的显示屏。上述技术方案，可以使得驾驶员清楚地知晓自己能够到达的地方距离目的地的距离，方便驾驶员做出决断。

为了有助于电动车驾驶员合理地安排自己的时间与调整电动车的速度，还包括一电池电量预警模块，包括一用于检测电池输出电压的电压检测器，当电压检测器的输出值小于预设值时，输出一电压预警信号至提示模块13，驱动电路接收并响应于预警信号驱动不同颜色的LED灯亮灭，生成电压预警信号。当电池的输出电压下降到一定程度时，可以说明电池的电量已经不足，这时发出电量预警。

本发明目的二的工作过程及有益效果如下：驾驶员首先输入目的地，而后系统定位电动车的位置，生成一个预期的距离信息，电动车启动后，利用电动车当下的行驶速度与当下电池可有效输出的时间相乘，便可得到电动车预期可行驶的距离，由于电池在不同的放电条件下可有效输出的时间不同，因此电动车各种行驶模式下可行驶的距离也不相同，通过将上述预期可行驶的距离与预期到达目的地的距离相减，若计算值为正数，则可说明当下电池的剩余电量能够支持电动车到达目的地，否则发出警示信号提醒驾驶员，避免电动车还未到达目的地便电量耗尽的情况发生。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电池剩余电量可输出时间评估装置，包括用于实时检测电池剩余电量的电量检测模块(4)，其特征在于，还包括：

控制组件(1)；

温度检测模块(2)，用于检测电池的温度，输出一温度检测信号；

放电速率检测模块(14)，用于检测电池的放电速率，输出一放电速率检测信号；

存储模块(3)，包括一多维数据存储表及数据总线，用于存储不同剩余电量、不同温度以及不同放电速率条件下，电池能够持续有效输出的时间；

所述控制组件(1)与温度检测模块(2)、放电速率检测模块(14)电连接，与所述存储模块(3)数据连接，接收并响应于电量检测值模块的检测值以及所述温度检测信号及放电速率检测信号，访问存储模块(3)并输出各个检测值条件下对应的有效输出时间。

2.根据权利要求1所述的电池剩余电量可输出时间评估装置，其特征在于，所述放电速率检测模块(14)包括一设于电池电量输出端的电流检测装置，所述电流检测装置检测电池的放电电流并输出所述放电速率检测信号。

3.根据权利要求1所述的电池剩余电量可输出时间评估装置，其特征在于，所述控制组件(1)包括：

多路A/D转换芯片(5)，接收所述温度检测信号、放电速率检测信号、电量检测值模块的检测值，并分别将其转化为第一数字信号、第二数字信号及第三数字信号；

信号处理模块(6)，接收所述第一数字信号、第二数字信号、第三数字信号并将其转化为用于访问存储模块(3)的地址信号；

数据读取模块(7)，包括与存储模块(3)数据输出使能端相连的驱动端口以及接收存储模块(3)中存储数据的数据端口；

数据输出模块(8)，包括一数据转换器，接收所述数据端口的数据，经转换后输出所述电池有效输出时间。

4.根据权利要求2所述的电池剩余电量可输出时间评估装置，其特征在于，所述电流检测装置包括一设于电池输出端的电流互感器。

5.一种可显示到达目的地所需电量的电动车，其特征在于，包括电动车本体、电量指示仪表以及如权利要求1～4中任意一项所述的电池剩余电量评估装置，还包括：

预期距离生成单元(15)，包括目的地输入模块及驾驶员实时位置定位模块，用于根据驾驶员输入的目的地位置信息及定位信息输出所需行驶的预期距离信息；

预期可行驶距离生成单元(16)，实时检测电动车的速度信息，接收所述电池剩余电量评估装置输出的有效输出时间，生成预期可行驶距离；

预警提示单元(17)，当预期可行驶距离小于所述预期距离生成单元(15)时，输出警示信号。

6.根据权利要求5所述的可显示到达目的地所需电量的电动车，其特征在于，所述预期距离生成单元(15)包括：

一GIS系统平台(10)，用于接收并标注输入的目的地坐标，定位电动车位置坐标，计算并输出目的地坐标及电动车坐标之间的最短路程，输出所述预期距离信息。

7.根据权利要求5所述的可显示到达目的地所需电量的电动车，其特征在于，所述预期可行驶距离生成单元(16)包括：

速度检测组件(11)，包括测速仪，用于检测电动车的车速并实时输出速度检测信号；

乘法器(9)，与速度检测组件(11)及电池剩余电量评估装置连接，信号输入端接收所述速度检测信号及该速度状态下电池的有效输出时间，输出端输出运算结果，生成所述预期可行驶距离。

8.根据权利要求5所述的可显示到达目的地所需电量的电动车，其特征在于，所述预警提示单元(17)包括：

数据比较器(12)，与所述预期可行驶距离生成单元(16)及预期距离生成单元(15)连接，接收所述预期距离信息及预期可行驶距离，若预期距离信息大于预期可行驶距离，则输出一距离预警信号；

提示模块(13)，包括多个不同颜色的LED灯及其驱动电路，所述驱动电路接收并响应于所述距离预警信号驱动不同颜色的LED灯亮灭，生成所述警示信号。

9.根据权利要求8所述的可显示到达目的地所需电量的电动车，其特征在于，所述数据比较器(12)包括减法器，所述减法器的数据输入端分别接收所述预期距离信息及预期可行驶距离，数据输出端输出差值信号，所述预警提示单元(17)还包括一用于显示可行驶距离与预期距离至今差值的剩余距离显示模块，所述剩余距离显示模块包括一设于电动车显示面板上的显示屏。

10.根据权利要求8所述的可显示到达目的地所需电量的电动车，其特征在于，还包括一电池电量预警模块，包括一用于检测电池输出电压的电压检测器，当所述电压检测器的输出值小于预设值时，输出一电压预警信号至所述提示模块(13)，所述驱动电路接收并响应于所述预警信号驱动不同颜色的LED灯亮灭，生成所述电压预警信号。