CN106597302A - 一种电动汽车车载动力电池电量计量方法 - Google Patents

一种电动汽车车载动力电池电量计量方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电动汽车车载动力电池电量计量方法：1)通过电流采样模块将车载蓄电池的放电电流采样后转换成电压信号传送给主控装置；2)通过多个电流采样模块将车载空调、视频播放设备以及照明设备分别与主控装置连接；3)通过主控装置内设置的数据处理模块将实时接收的电压信号通过滤波算法处理得到电量信号，并通过图像成形模块转换成图像信号显示；车载空调、视频播放设备以及照明设备的消耗电量也一并显示；4)通过主控装置内设置的距离测量模块测量电动汽车当前位置至最近充电站的距离，数据处理模块根据电动汽车的当前能耗、蓄电池的当前电量，得到该电动汽车还能运行的最大距离，并提醒驾驶人员进行电量分布调节。

Description

一种电动汽车车载动力电池电量计量方法
技术领域
本发明涉及一种电动汽车车载动力电池电量计量方法。
背景技术
随着人们的环保意识的越来越强，电动汽车作为交通工具开始逐渐普及。
随着电动汽车的普及，对于电动汽车电池电量的监测成为电动汽车使用者关注的一个问题。目前使用的电动汽车，车主无法第一时间方便地了解到剩余电量的多少，并造成电动汽车在中途无法续航的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动汽车车载动力电池电能计量方法，基本能够准确估算出电动汽车的剩余电量，车主能够直观地第一时间获取到车载蓄电池当前的剩余电量，并及时充电，防止电动汽车由于未能及时充电而造成中途停运的隐患。
本发明的一种电动汽车车载动力电池电能计量方法，该方法包括：
步骤1)通过电流采样模块将车载蓄电池的放电电流采样后转换成电压信号传送给主控装置；
步骤2)通过多个电流采样模块将车载空调、视频播放设备以及照明设备分别与所述主控装置连接；
步骤3)通过所述主控装置内设置的数据处理模块将实时接收的所述电压信号通过滤波算法处理得到电量信号，并通过图像成形模块将所述电量信号转换成图像信号，显示在所述主控装置的显示屏上；同时，所述车载空调、视频播放设备以及照明设备的消耗电量也一并显示；
步骤4)通过所述主控装置内设置的距离测量模块测量电动汽车当前位置至最近充电站的距离，所述数据处理模块根据电动汽车的当前能耗、蓄电池的当前电量，得到该电动汽车还能运行的最大距离，并提醒驾驶人员运行至目的地或者最近充电站之前是否需要关闭或者调解部分负载以减少电动汽车的耗电量。
进一步地，步骤3中，所述滤波算法，具体为：排除采样的开始和结尾的两个值，其余中间电压数值相加后的平均值即为准确的电压值，通过采样电阻和所述电压值得到电流值，对所述电流值在预设时间段内进行积分得到最终电量值。
进一步地，所述车载蓄电池的充/放电或者空载的状态均显示在所述主控装置的显示屏上。
进一步地，步骤3中，所述图像信号为电量变化曲线图或电池电量模拟图；
所述电量变化曲线图的横坐标为所述车载蓄电池的使用时间轴，其纵坐标为所述车载蓄电池的当前电量值；
所述电池电量模拟图中包括多个分割面，相邻两个所述分割面之间的距离相等；车载蓄电池满电量时，放电之前，所述模拟图为亮色，随着所述车载蓄电池内电量的减少，所述模拟图中相邻两个所述分割面之间的空间从一端到另一端逐个变暗。
进一步地，所述模拟图案中的分割面包括10个，相邻两个所述分割面之间的空间代表所述车载蓄电池电量的十分之一。
进一步地，通过在所述车载蓄电池上配设的计数器计量所述车载蓄电池的充电次数；所述计数器与所述主控装置连接，计量的充电次数在所述显示屏上显示。
进一步地，通过在所述计数器上配设警报装置，当所述计数器统计到所述车载蓄电池的充/放电次数达到最大值时，所述警报装置发出声音，提醒驾驶人员及时更换蓄电池。
进一步地，所述数据处理模块根据蓄电池的放电速率和当前剩余电量，估算出蓄电池还能运行的最远距离，同时检测当前电动汽车所在位置距离最近电动汽车充电点的距离，在所述显示屏上显示处理结果，提醒驾驶人员，当前电动汽车继续前行或者需要前往充电点进行充电。
进一步地，在电动汽车上设置移动终端，在充电站设置后台控制系统，所述移动终端与所述后台控制系统通信连接。
进一步地，与所述主控装置连接设有温控装置，所述温控装置包括对车载蓄电池配设温度传感器和电量监测装置，在所述电量检测装置内设置温控元件；
所述主控装置控制温度传感器检测所述蓄电池的当前温度；通过电量检测装置中的温控元件调控所述蓄电池的当前温度至预设范围值内。
本发明提供的一种电动汽车车载动力电池电量计量方法，通过电流采样模块将蓄电池内的电流信号转换成电压信号并放大后传送给主控装置，并以图像形式在显示屏上显示出来，驾驶人员能够第一时间了解到车载蓄电池的使用情况。同时，将车载空调/视频播放设备以及照明设备均与主控装置连接，这样，驾驶人员还能够掌握到电动汽车负载的耗电量情况，同时，能够根据目前电动汽车至最近充电站或者目的地的距离结合目前电动汽车的能耗以及剩余电量，提醒驾驶人员是否需要关闭或者调控部分负载以减少电动汽车的耗电量，进而满足电动汽车行驶距离的用电量需求。
附图说明
图1为本发明提供的一种电动汽车车载动力电池电量计量方法的流程示意图；
图2为本发明中电流采样模块中放大电路的结构示意图；
图3为本发明提供的一种电动汽车车载动力电池电量计量方法中车载蓄电池的降温装置的结构示意图。
1.蓄电池，2.蓄电池盒，3.相变降温材料，4.干冰存储盒。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式进行说明。
本发明的一种电动汽车车载动力电池电量计量方法，如图1和图2所示，该方法包括：
101.通过电流采样模块将车载蓄电池的放电电流采样后转换成电压信号传送给主控装置；
102.通过多个电流采样模块将车载空调、视频播放设备以及照明设备分别与所述主控装置连接；
103.通过所述主控装置内设置的数据处理模块将实时接收的所述电压信号通过滤波算法处理得到电量信号，并通过图像成形模块将所述电量信号转换成图像信号，显示在所述主控装置的显示屏上；同时，所述车载空调、视频播放设备以及照明设备的消耗电量也一并显示。
其中的滤波算法，具体为：排除采样的开始和结尾的两个值，其余中间电压数值相加后的平均值即为准确的电压值，通过采样电阻和所述电压值得到电流值，对所述电流值在预设时间段内进行积分得到最终电量值。
车载蓄电池的充/放电或者空载的状态均显示在所述主控装置的显示屏上。
所述图像信号为电量变化曲线图或电池电量模拟图；
所述电量变化曲线图的横坐标为所述车载蓄电池的使用时间轴，其纵坐标为所述车载蓄电池的当前电量值。
所述电池电量模拟图中包括多个分割面，相邻两个所述分割面之间的距离相等；车载蓄电池满电量时，放电之前，所述模拟图为亮色，随着所述车载蓄电池内电量的减少，所述模拟图中相邻两个所述分割面之间的空间从一端到另一端逐个变暗。
优选可以将模拟图案中的分割面设为10个，相邻两个分割面之间的空间代表车载蓄电池电量的十分之一，每变暗一个，代表车载蓄电池的电量消耗了十分之一。
104.通过所述数据处理模块根据电动汽车的当前能耗、蓄电池的当前电量，得到该电动汽车还能运行的最大距离，并提醒驾驶人员运行至目的地或者最近充电站之前是否需要关闭或者调解部分负载以减少电动汽车的耗电量。
为了便于监测车载蓄电池的使用寿命，优选可以在车载蓄电池上配设计数器用于计量车载蓄电池的充电次数；计数器与主控装置连接，计数器计量的次数在显示屏上显示，驾驶人员看到屏幕上显示的记录次数即可了解该蓄电池已经充电次数，进而了解蓄电池还能充电的次数。
通过在计数器上配设警报装置，当计数器统计到车载蓄电池的充/放电次数达到最大值时，警报装置发出声音，提醒驾驶人员及时更换蓄电池，可以通过文字提示显示在显示屏上，也可以通过声音提示。
所述数据处理模块根据蓄电池的放电速率和当前剩余电量，估算出蓄电池还能运行的最远距离，同时检测当前电动汽车所在位置距离最近电动汽车充电点的距离，在所述显示屏上显示处理结果，提醒驾驶人员，当前电动汽车继续前行或者需要前往充电点进行充电。
在电动汽车上设置移动终端，在充电站设置后台控制系统，所述移动终端与所述后台控制系统通信连接。
数据处理模块根据蓄电池的放电速率估算出当前剩余电量下，蓄电池还能够运行的最远距离，并显示在显示屏上。
数据处理模块根据蓄电池的放电速率和当前剩余电量，估算出蓄电池还能运行的最远距离，同时检测当前电动汽车所在位置距离最近电动汽车充电点的距离，在显示屏上显示处理结果，提醒驾驶人员，当前电动汽车继续前行或者需要前往充电点进行充电。
所述后台控制系统中登陆有每辆电动汽车的车辆信息以及该充电站的充电信息，当电动汽车需要充电时，通过所述移动终端发送请求信息至所述后台控制系统，所述后台控制系统根据当前充电站的充电信息反馈给移动终端，当前是否能够前往该充电站进行充电，充电桩的数量以及充电电动汽车的数量，驾驶人员根据反馈信息决定是否前往该充电站进行充电。
对车载蓄电池进行快充保护时，具体可以包括：
与所述主控装置连接设有温控装置，所述温控装置包括对车载蓄电池配设温度传感器和电量监测装置，在所述电量检测装置内设置温控元件；
所述主控装置控制温度传感器检测所述蓄电池的当前温度；通过电量检测装置中的温控元件调控所述蓄电池的当前温度至预设范围值内。
驾驶人员进行充电时，可以根据自身需求进行快充或者慢充。
在需要进行快充时，优选可以给车载蓄电池配设温度传感器，在驾驶台前方设置主控装置，其上设有显示屏。主控装置控制温度传感器检测蓄电池的当前温度。当所述温度传感器检测到所述蓄电池的当前温度超出最高临界值时，发送反馈信息给所述主控装置，所述主控装置接收信息并启动降温设备对所述蓄电池进行紧急降温。
电量检测装置检测蓄电池当前剩余电量时，内设有温控元件，温控元件调控所述蓄电池的当前温度至预设范围值内。
电量检测装置可是由市售采购获得，可以使用常用的智能电量监测仪。优选电量检测装置为电量检测芯片，该电量检测芯片优选采用BQ27x00系统，提供了诸如电量剩余状态、剩余运行时间等信息。主机在任何时候都可以询问到这种信息，并由主机来决定是通过LED还是通过屏幕显示消息来通知最终用户有关电池的信息。
为了保护车载蓄电池，减小充电过程中对其造成的损害，优选可以给车载蓄电池配设温度传感器，同时在所述电量检测装置内配设温控元件用以调控车载蓄电池的当前温度。
温度传感器为非接触式温度传感器，测量上限不受感温元件耐温程度的限制，因而对最高可测温度原则上没有限制。优选采用美国omega的OS136-1-K型号。
温控元件为突跳式温控器，在主控装置上设置遥控突跳式温控器自动复位的复位开关，当降温装置对蓄电池降温至预设温度后，温控元件将降温完成信息反馈给主控装置，主控装置控制突跳式温控器的内部触点自动复位。
具体地，温控元件调节蓄电池的当前温度时，根据温控元件中存储的充电电流与蓄电池温度对照信息进行自动调节，具体为：
温控元件识别当前蓄电池能够达到的最大安全温度以及在该温度下可达到的最大充电电流，并将蓄电池的当前充电电流调节至最大充电电流。
当温度传感器检测到蓄电池的当前温度超出最高临界值时，发送反馈信息给主控装置，主控装置接收信息并启动降温设备对蓄电池进行紧急降温。
如图3所示，降温设备包括相变降温材料3层以及干冰降温层；
将蓄电池1放置在侧壁内填充有相变降温材料3的蓄电池盒2内，在蓄电池盒2的外部套设干冰存储盒4，干冰存储盒4上同时配设有干冰制造机；使用相变降温材料3对蓄电池1进行降温，同时，外部的干冰层吸收相变材料吸收的蓄电池1释放的热量对相变降温材料3进行降温。
紧急降温需要在蓄电池1上设置降温设置，为了能够更高效地对蓄电池1进行降温，该降温设备降相变降温材料3和干冰制造机结合使用，具体为，将蓄电池1放置在侧壁内填充有相变降温材料3的蓄电池盒2内，在蓄电池盒2的外部套设干冰存储盒4，干冰存储盒4上同时配设有干冰制造机，该干冰制造机的动力来源于车载蓄电池1；使用相变降温材料3对蓄电池1进行降温，同时，外部的干冰层吸收相变降温材料3吸收的蓄电池1释放的热量对相变降温材料3进行降温。
该相变降温材料的主要原料的组份为：
17g六水氯化钙GaCl2·6H2O、0.75g成核剂六水氯化锶SrCl2·6H2O、0.5g熔点调节剂氯化钠NaCl、增稠剂羟甲基纤维素钠(carboxymethylcellulose sodium，NaCMC)0.25g以及水2.5g。
将上述原料混合并配制成溶液，然后置于80℃的恒温水浴中加热，并不断地搅拌直至原料全部熔融溶液变成透明液体。接着，将透明液体置于4℃的低温下结晶，完成初始能量的储存与释放，得到相变材料。制得的相变材料的相变温度为31℃，相变潜热为168J/g。
当降温设备对超出最高临界值的蓄电池降温1分钟之后还未降温至最高临界值或者最高临界值以下时，发出紧急断电信号，主控装置接收紧急断电信号并启动紧急断电装置，停止对蓄电池充电。
优选，该蓄电池可以为能够快速充电也能快速放电的双向蓄电池，包括第一非水电解质电池、第二非水电解质电池以及控制部；
第一非水电解质电池能够吸附释放锂离子，含有石墨粉末，平均粒子直径大于2微米；
第二非水电解质电池是能够吸附锂离子，电位为0.5-0.6Vvs.Li/Li+、一次粒子的平均粒子直径大于1微米、并含钛金属氧化物的负极活性物质；
控制部至少在未从外部向第二非水电解质电池供电的情况下，断续地使第一非水电解质电池与第二非水电解质电池连接，第二非水电解质电池的充放电深度为10-90％。
第二非水电解质电池的充电深度处于50-100％范围内时，以恒电流恒电压的控制方式从第二非水电解质电池向第一非水电解质电池充电；
第二非水电解质电池的充电深度降低至小于40％时，以恒电压控制方式从第一非水电解质电池向第二非水电解质电池充电。
以上，虽然说明了本发明的几个实施方式，但是这些实施方式只是作为例子提出的，并非用于限定本发明的范围。对于这些新的实施方式，能够以其他各种方式进行实施，在不脱离本发明的要旨的范围内，能够进行各种省略、置换、及变更。这些实施方式和其变形，包含于本发明的范围和要旨中的同时，也包含于权利要求书中记载的发明及其均等范围内。

Claims (10)

1.一种电动汽车车载动力电池电量计量方法，其特征在于，该方法包括：
步骤1)通过电流采样模块将车载蓄电池的放电电流采样后转换成电压信号传送给主控装置；
步骤2)通过多个电流采样模块将车载空调、视频播放设备以及照明设备分别与所述主控装置连接；
步骤3)通过所述主控装置内设置的数据处理模块将实时接收的所述电压信号通过滤波算法处理得到电量信号，并通过图像成形模块将所述电量信号转换成图像信号，显示在所述主控装置的显示屏上；同时，所述车载空调、视频播放设备以及照明设备的消耗电量也一并显示；
步骤4)通过所述主控装置内设置的距离测量模块测量电动汽车当前位置至最近充电站的距离，所述数据处理模块根据电动汽车的当前能耗、蓄电池的当前电量，得到该电动汽车还能运行的最大距离，并提醒驾驶人员运行至目的地或者最近充电站之前是否需要关闭或者调控部分负载以减少电动汽车的耗电量。
2.如权利要求1所述的一种电动汽车车载动力电池电量计量方法，其特征在于，步骤3中，
所述滤波算法，具体为：排除采样的开始和结尾的两个值，其余中间电压数值相加后的平均值即为准确的电压值，通过采样电阻和所述电压值得到电流值，对所述电流值在预设时间段内进行积分得到最终电量值。
3.如权利要求1所述的一种电动汽车车载动力电池电量计量方法，其特征在于，所述车载蓄电池的充/放电或者空载的状态均显示在所述主控装置的显示屏上。
4.如权利要求1所述的一种电动汽车车载动力电池电量计量方法，其特征在于，步骤3中，所述图像信号为电量变化曲线图或电池电量模拟图；
所述电量变化曲线图的横坐标为所述车载蓄电池的使用时间轴，其纵坐标为所述车载蓄电池的当前电量值；
所述电池电量模拟图中包括多个分割面，相邻两个所述分割面之间的距离相等；车载蓄电池满电量时，放电之前，所述模拟图为亮色，随着所述车载蓄电池内电量的减少，所述模拟图中相邻两个所述分割面之间的空间从一端到另一端逐个变暗。
5.如权利要求1所述的一种电动汽车车载动力电池电量计量方法，其特征在于，所述模拟图案中的分割面包括10个，相邻两个所述分割面之间的空间代表所述车载蓄电池电量的十分之一。
6.如权利要求1所述的一种电动汽车车载动力电池电量计量方法，其特征在于，
通过在所述车载蓄电池上配设的计数器计量所述车载蓄电池的充电次数；所述计数器与所述主控装置连接，计量的充电次数在所述显示屏上显示。
7.如权利要求6所述的一种电动汽车车载动力电池电量计量方法，其特征在于，通过在所述计数器上配设警报装置，当所述计数器统计到所述车载蓄电池的充/放电次数达到最大值时，所述警报装置发出声音，提醒驾驶人员及时更换蓄电池。
8.如权利要求1所述的一种电动汽车车载动力电池电量计量方法，其特征在于，所述数据处理模块根据蓄电池的放电速率和当前剩余电量，估算出蓄电池还能运行的最远距离，同时检测当前电动汽车所在位置距离最近电动汽车充电点的距离，在所述显示屏上显示处理结果，提醒驾驶人员，当前电动汽车继续前行或者需要前往充电点进行充电。
9.如权利要求1所述的一种电动汽车车载动力电池电量计量方法，其特征在于，在电动汽车上设置移动终端，在充电站设置后台控制系统，所述移动终端与所述后台控制系统通信连接。
10.如权利要求1所述的一种电动汽车车载动力电池电量计量方法，其特征在于，与所述主控装置连接设有温控装置，所述温控装置包括对车载蓄电池配设温度传感器和电量监测装置，在所述电量检测装置内设置温控元件；
所述主控装置控制温度传感器检测所述蓄电池的当前温度；通过电量检测装置中的温控元件调控所述蓄电池的当前温度至预设范围值内。
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