CN107192955A - 电动汽车用锂电池soc统计系统 - Google Patents

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钟东龙
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Sichuan shengnengtai Technology Co., Ltd.
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    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3842—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements

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Abstract

本发明公开了电动汽车用锂电池SOC统计系统，包括：用于检测锂电池的两个及以上剩余电量值的检测终端；用于根据锂电池种类和工作环境获取每个剩余电量值对应权重值的权重值选取模块；用于根据权重值得出两个及以上剩余电量值平均值的第一微处理器，公式为式中Qv为综合剩余电量值；Qj为剩余电量值；vj为Qj所对应的权重值。本发明电动汽车用锂电池SOC统计系统，通过针对不同类型的锂电池和不同的环境设置不同的权重值，实现了本发明适用于各种类型的锂电池和各种环境。

Description

电动汽车用锂电池SOC统计系统
技术领域
本发明涉及电动汽车锂电池，具体涉及电动汽车用锂电池SOC统计系统。
背景技术
随着工业发展和社会需求的增加，汽车在社会进步和经济发展中扮演着重要的角色。汽车工业的迅速发展，推动了机械、能源、橡胶、钢铁等重要行业的发展，但同时也日益面临着环境保护、能源短缺的严重问题。为了解决这些问题，电动汽车获得了长足的发展和很大的技术进步，同时电动汽车在电池系统、电驱动系统和整车控制等方面都取得了很大进步。
在电动汽车上，电池系统是一项关键核心的部件，蓄电池作为动力源，需要能量密度高、输出功率密度高、工作温度范围宽广、循环寿命长、无记忆效应、自放电率小。目前锂电池因其优越的性能，在电动汽车领域被大规模使用。锂电池拥有诸多优点，但是也有致命性的缺点，就是电池稳定性较差，在极端环境下极易发生自燃和爆炸，所以需要对锂电池进行合理的管理。锂电池剩余电量是对锂电池进行合理管理所需要的重要参数，目前对锂电池剩余电量的检测方法单一，无法适用于各种类型的锂电池和各种工作环境，适用性差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是目前对锂电池剩余电量的检测方法单一，无法适用于各种类型的锂电池和各种工作环境，适用性差，目的在于提供电动汽车用锂电池SOC统计系统，解决上述问题。
本发明通过下述技术方案实现：
电动汽车用锂电池SOC统计系统，包括：用于检测锂电池的两个及以上剩余电量值的检测终端；用于根据锂电池种类和工作环境获取每个剩余电量值对应权重值的权重值选取模块；用于根据权重值得出两个及以上剩余电量值平均值的第一微处理器，公式为式中Qv为综合剩余电量值；Qj为剩余电量值；vj为Qj所对应的权重值；j为自然数，n为自然数。
目前对锂电池剩余电量的检测方法单一，无法适用于各种类型的锂电池和各种工作环境，适用性差。不同类型的锂电池，其特性不同，比如锰酸锂电池循环性能差，内阻变化较大，检测其开路电压就会不准确，不适合用开路电压法检测剩余电量。而温度变化较大的地区，通过卡尔曼滤波法检测剩余电量，结果不易收敛，迭代次数过多后会出现迭代结果畸变。
本发明应用时，检测终端检测锂电池的两个及以上剩余电量值，权重值选取模块根据锂电池种类和工作环境获取每个剩余电量值对应权重值，第一微处理器据权重值得出两个及以上剩余电量值平均值，公式为式中Qv为综合剩余电量值；Qj为剩余电量值；vj为Qj所对应的权重值；j为自然数，n为自然数。
对于不同类型的锂电池和不同的环境，修改权重值vj，就可以使得本发明适用于不同类型的锂电池和不同的环境。比如锰酸锂电池循环性能差，内阻变化较大，检测其电压就会不准确，不适合用开路电压法检测剩余电量，则降低通过开路电压法检测的剩余电量的权重值，而提高通过卡尔曼滤波法检测的剩余电量的权重值，有效的提高了本发明的适用性。本发明通过针对不同类型的锂电池和不同的环境设置不同的权重值，实现了本发明适用于各种类型的锂电池和各种环境。
进一步的，本发明还包括：用于将权重值选取模块连接于CAN总线的第一CAN总线模块；检测终端连接于CAN总线，并通过CAN总线与权重值选取模块进行数据通信。
本发明应用时，检测终端通过CAN总线和第一CAN总线模块与权重值选取模块进行数据通信，避免了网络冲突，实现了高效的数据传输。
再进一步的，所述检测终端包括：用于检测开路电压的开路电压检测模块；用于根据开路电压得出电压剩余电量值的第二微处理器；用于将电压剩余电量值通过CAN总线发送给第一CAN总线模块的第二CAN总线模块。
再进一步的，所述第二微处理器得出电压剩余电量值的公式为：式中Qj为电压剩余电量值，α为电压修正系数，Qmax为电池最大容量，Wk为当前电压，Wmax为电池最大电压。
本发明应用时，开路电压检测模块检测开路电压，第二微处理器根据开路电压并通过公式得出电压剩余电量值Qj，式中所述α为电压修正系数，Qmax为电池最大容量，Wk为当前电压，Wmax为电池最大电压，第二CAN总线模块将电压剩余电量值通过CAN总线发送给第一CAN总线模块。
进一步的，所述检测终端包括：用于检测电流的电流检测模块；用于根据电流得出库伦剩余电量值的第三微处理器；用于将库伦剩余电量值通过CAN总线发送给第一CAN总线模块的第三CAN总线模块。
再进一步的，所述第三微处理器得出库伦剩余电量值的公式为：式中Qj为库伦剩余电量值，η为效率修正值，f(t)为电流函数，k为充放电时间。
本发明应用时，电流检测模块检测电流，第三微处理器根据电流并通过公式 得出库伦剩余电量值Qj，式中η为效率修正值，f(t)为电流函数，k为充放电时间。
进一步的，所述检测终端包括：用于检测卡尔曼滤波法所需参数的卡尔曼检测模块；用于根据卡尔曼滤波法所需参数得出卡尔曼剩余电量值的第四微处理器；用于将卡尔曼剩余电量值通过CAN总线发送给第一CAN总线模块的第四CAN总线模块。
再进一步的，所述第四微处理器通过卡尔曼滤波法迭代过程中，其均方差通过迭代无法收敛时，其对应的权重值取0。
本发明应用时，卡尔曼检测模块检测卡尔曼滤波法所需参数，第四微处理器根据卡尔曼滤波法所需参数得出卡尔曼剩余电量值，第四CAN总线模块将卡尔曼剩余电量值通过CAN总线发送给第一CAN总线模块。第四微处理器在卡尔曼滤波法迭代过程中，均方差通过迭代无法收敛时，其对应的权重值取0，提高了剩余电量检测的准确性。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明电动汽车用锂电池SOC统计系统，通过针对不同类型的锂电池和不同的环境设置不同的权重值，实现了本发明适用于各种类型的锂电池和各种环境；
2、本发明电动汽车用锂电池SOC统计系统，第四微处理器在卡尔曼滤波法迭代过程中，均方差通过迭代无法收敛时，其对应的权重值取0，提高了剩余电量检测的准确性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明系统结构示意图。
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明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，电动汽车用锂电池SOC统计系统，其特征在于，包括：用于检测锂电池的两个及以上剩余电量值的检测终端；用于根据锂电池种类和工作环境获取每个剩余电量值对应权重值的权重值选取模块；用于根据权重值得出两个及以上剩余电量值平均值的第一微处理器，公式为式中Qv为综合剩余电量值；Qj为剩余电量值；vj为Qj所对应的权重值；j为自然数，n为自然数。
本实施例实施时，权重值选取模块优选为数据库服务器，第一微处理器优选为Cortex-A15，检测终端检测锂电池的两个及以上剩余电量值，权重值选取模块根据锂电池种类和工作环境获取每个剩余电量值对应权重值，第一微处理器据权重值得出两个及以上剩余电量值平均值，公式为式中Qv为综合剩余电量值；Qj为剩余电量值；vj为Qj所对应的权重值；j为自然数，n为自然数。
实施例2
如图1所示，本实例在实施例1的基础上，包括：用于将权重值选取模块连接于CAN总线的第一CAN总线模块；检测终端连接于CAN总线，并通过CAN总线与权重值选取模块进行数据通信。
本实施例实施时，第一CAN总线模块优选为EtherCAN，检测终端通过CAN总线和第一CAN总线模块与权重值选取模块进行数据通信，避免了网络冲突，实现了高效的数据传输。
实施例3
如图1所示，本实例在实施例2的基础上，所述检测终端包括：用于检测开路电压的开路电压检测模块；用于根据开路电压得出电压剩余电量值的第二微处理器；用于将电压剩余电量值通过CAN总线发送给第一CAN总线模块的第二CAN总线模块。所述第二微处理器得出电压剩余电量值的公式为：式中Qj为电压剩余电量值，α为电压修正系数，Qmax为电池最大容量，Wk为当前电压，Wmax为电池最大电压。
本实施例实施时，开路电压检测模块优选为ICL7109，第二微处理器优选为ARM740T，第二CAN总线模块优选为EtherCAN，开路电压检测模块检测开路电压，第二微处理器根据开路电压并通过公式得出电压剩余电量值Qj，式中所述α为电压修正系数，Qmax为电池最大容量，Wk为当前电压，Wmax为电池最大电压，第二CAN总线模块将电压剩余电量值通过CAN总线发送给第一CAN总线模块。
实施例4
如图1所示，本实例在实施例2的基础上，所述检测终端包括：用于检测电流的电流检测模块；用于根据电流得出库伦剩余电量值的第三微处理器；用于将库伦剩余电量值通过CAN总线发送给第一CAN总线模块的第三CAN总线模块。所述第三微处理器得出库伦剩余电量值的公式为：式中Qj为库伦剩余电量值，η为效率修正值，f(t)为电流函数，k为充放电时间。
本实施例实施时，电流检测模块优选为CAKJ，第三微处理器优选为ARM740T，第三CAN总线模块优选为EtherCAN，电流检测模块检测电流，第三微处理器根据电流并通过公式得出库伦剩余电量值Qj，式中η为效率修正值，f(t)为电流函数，k为充放电时间。
实施例5
如图1所示，本实例在实施例2的基础上，所述检测终端包括：用于检测卡尔曼滤波法所需参数的卡尔曼检测模块；用于根据卡尔曼滤波法所需参数得出卡尔曼剩余电量值的第四微处理器；用于将卡尔曼剩余电量值通过CAN总线发送给第一CAN总线模块的第四CAN总线模块。所述第四微处理器通过卡尔曼滤波法迭代过程中，其均方差通过迭代无法收敛时，其对应的权重值取0。
本实施例实施时，卡尔曼检测模块优选为SY-DP4-DV1000，第四微处理器优选为ARM740T，第四CAN总线模块优选为EtherCAN，卡尔曼检测模块检测卡尔曼滤波法所需参数，第四微处理器根据卡尔曼滤波法所需参数得出卡尔曼剩余电量值，第四CAN总线模块将卡尔曼剩余电量值通过CAN总线发送给第一CAN总线模块。所述第四微处理器通过卡尔曼滤波法迭代过程中，其均方差通过迭代无法收敛时，其对应的权重值取0。
实施例6
本实施例在实施例1至5的基础上，电池采用锰酸锂电池。
本实施例实施时，通过电流积分法得到的库伦剩余电量值为Q1＝40Ah，通过开路电压法得到的电压剩余电量值为Q2＝36Ah，通过卡尔曼滤波法得到的卡尔曼剩余电量值为Q3＝43Ah，由于锰酸锂电池循环性能差，内阻变化较大，检测其电压就会不准确，不适合用开路电压法检测剩余电量，所以降低电压剩余电量值对应的权重值，选取权重值如下：v1＝0.5，v2＝0.1，v3＝0.4；
实施例7
本实施例在实施例5的基础上，温度为38℃。
本实施例实施时，通过电流积分法得到的库伦剩余电量值为Q1＝40Ah，通过开路电压法得到的电压剩余电量值为Q2＝36Ah，通过卡尔曼滤波法得到的卡尔曼剩余电量值为Q3＝43Ah，但是卡尔曼滤波法最终均方差不收敛。
所以选取权重值如下：v1＝0.8，v2＝0.2，v3＝0；
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.电动汽车用锂电池SOC统计系统，其特征在于，包括：
用于检测锂电池的两个及以上剩余电量值的检测终端；
用于根据锂电池种类和工作环境获取每个剩余电量值对应权重值的权重值选取模块；
用于根据权重值得出两个及以上剩余电量值平均值的第一微处理器，公式为
式中Qv为综合剩余电量值；Qj为剩余电量值；vj为Qj所对应的权重值；j为自然数，n为自然数。
2.根据权利要求1所述的电动汽车用锂电池SOC统计系统，其特征在于，还包括：
用于将权重值选取模块连接于CAN总线的第一CAN总线模块；
检测终端连接于CAN总线，并通过CAN总线与权重值选取模块进行数据通信。
3.根据权利要求2所述的电动汽车用锂电池SOC统计系统，其特征在于，所述检测终端包括：
用于检测开路电压的开路电压检测模块；
用于根据开路电压得出电压剩余电量值的第二微处理器；
用于将电压剩余电量值通过CAN总线发送给第一CAN总线模块的第二CAN总线模块。
4.根据权利要求3所述的电动汽车用锂电池SOC统计系统，其特征在于，所述第二微处理器得出电压剩余电量值的公式为：
<mrow> <msub> <mi>Q</mi> <mi>j</mi> </msub> <mo>=</mo> <mi>&amp;alpha;</mi> <mo>*</mo> <msub> <mi>Q</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> </msub> <mo>*</mo> <mfrac> <msub> <mi>W</mi> <mi>k</mi> </msub> <msub> <mi>W</mi> <mi>max</mi> </msub> </mfrac> <mo>;</mo> </mrow>
式中Qj为电压剩余电量值，α为电压修正系数，Qmax为电池最大容量，Wk为当前电压，Wmax为电池最大电压。
5.根据权利要求2所述的电动汽车用锂电池SOC统计系统，其特征在于，所述检测终端包括：
用于检测电流的电流检测模块；
用于根据电流得出库伦剩余电量值的第三微处理器；
用于将库伦剩余电量值通过CAN总线发送给第一CAN总线模块的第三CAN总线模块。
6.根据权利要求5所述的电动汽车用锂电池SOC统计系统，其特征在于，所述第三微处理器得出库伦剩余电量值的公式为：
<mrow> <msub> <mi>Q</mi> <mi>j</mi> </msub> <mo>=</mo> <msubsup> <mo>&amp;Integral;</mo> <mn>0</mn> <mi>k</mi> </msubsup> <mi>&amp;eta;</mi> <mo>*</mo> <mi>f</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mi>d</mi> <mi>t</mi> <mo>;</mo> </mrow>
式中Qj为库伦剩余电量值，η为效率修正值，f(t)为电流函数，k为充放电时间。
7.根据权利要求2所述的电动汽车用锂电池SOC统计系统，其特征在于，所述检测终端包括：
用于检测卡尔曼滤波法所需参数的卡尔曼检测模块；
用于根据卡尔曼滤波法所需参数得出卡尔曼剩余电量值的第四微处理器；
用于将卡尔曼剩余电量值通过CAN总线发送给第一CAN总线模块的第四CAN总线模块。
8.根据权利要求7所述的电动汽车用锂电池SOC统计系统，其特征在于，所述第四微处理器通过卡尔曼滤波法迭代过程中，其均方差通过迭代无法收敛时，其对应的权重值取0。
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