CN107340480B - 一种智能汽车蓄电池传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能汽车蓄电池传感器，包括：蓄电池剩余荷电量监测单元，其用于在汽车在驻车状态时读取蓄电池的电压，根据开路电压法计算蓄电池的初始剩余荷电量，并且在汽车正常运行后每隔一定时间读取蓄电池的电流和电流方向，利用安时积分算法计算在运行状态下蓄电池的多个剩余荷电量；运算控制单元，其对多个剩余荷电量进行分析，当多个剩余荷电量随着时间的变化趋势为逐渐下降，并且多个剩余荷电量小于初始剩余荷电量，则判断蓄电池存在裂化倾向。本发明可随时掌握蓄电池的劣化倾向，优化和改善蓄电池的运行环境，使蓄电池始终保持在最佳运行状态，延长蓄电池的使用寿命，实现了蓄电池的智能管理。

Description

一种智能汽车蓄电池传感器
技术领域
本发明涉及智能汽车，尤其涉及一种智能汽车蓄电池传感器。
背景技术
蓄电池作为启动电源被广泛应用在交通运输领域，因其工作环境特殊，大多情况下疏于管理，尤其是免维护蓄电池的大量使用，免维护的优点却成了日常运行管理的难点。目前，在实际使用中对蓄电池缺少必要的检测手段，对于蓄电池的性能状况不能准确及时的掌握，经常出现过冲、过度放电等现象，加速了蓄电池性能的劣化，除了正常的使用寿命周期外，由于电池本身质量、材料、等缺陷及使用不当等问题，导致一些蓄电池早期失效的现象时有发生，增加了用户的使用费用。提高蓄电池运行中的安全和可靠性，降低蓄电池在使用中的故障率，杜绝不当使用，延长蓄电池的使用寿命，是目前用户所困扰的难题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明设计开发了一种智能汽车蓄电池传感器，其可以优化和改善蓄电池的运行环境，使蓄电池始终保持在最佳运行状态，延长蓄电池的使用寿命，实现了蓄电池的智能管理。
本发明提供的技术方案为：
一种智能汽车蓄电池传感器，包括：
蓄电池剩余荷电量监测单元，其用于在所述汽车在驻车状态时读取所述蓄电池的电压，根据开路电压法计算所述蓄电池的初始剩余荷电量，并且在所述汽车正常运行后每隔一定时间读取所述蓄电池的电流和电流方向，利用安时积分算法计算在运行状态下所述蓄电池的多个剩余荷电量；
运算控制单元，其对多个剩余荷电量进行分析，当多个剩余荷电量随着时间的变化趋势为逐渐下降，并且多个剩余荷电量小于初始剩余荷电量，则判断所述蓄电池存在裂化倾向。
优选的是，所述的智能汽车蓄电池传感器，还包括：
电压电流监测单元，其用于在所述汽车正常运行时监测所述蓄电池的电压、充放电电流，以及用于监测负载用电情况；
其中，所述运算控制单元用于对所述蓄电池的电压、充放电电流进行分析，并将所述蓄电池的电压、充放电电流以及负载用电情况发送给发电机；当存在过度充电的状态时，所述发电机降低输出电压；当存在过度放电的状态时，所述发电机提高输出电压并关闭负载；当发现所述蓄电池的电压或充放电电流处于异常状态，所述运算控制单元向所述汽车的ECU报警。
优选的是，所述的智能汽车蓄电池传感器，还包括：
温度监测单元，其用于监测所述蓄电池的温度和环境温度；
其中，所述运算控制单元用于对所述蓄电池的温度和环境温度进行分析，并将所述蓄电池的温度和环境温度发送至所述发电机；当所述环境温度或所述蓄电池的温度高于温度上限值，则所述发电机降低输出电压；当所述蓄电池的温度或者所述环境温度处于异常状态，所述运算控制单元向所述汽车的ECU报警。
优选的是，所述的智能汽车蓄电池传感器中，所述运算控制单元通过CAN总线与所述汽车的ECU和所述发电机连接。
优选的是，所述的智能汽车蓄电池传感器中，所述运算控制单元由微控制器实现。
优选的是，所述的智能汽车蓄电池传感器中，在所述汽车正常运行后每隔3分钟读取所述蓄电池的电流和电流方向。
本发明所述的智能汽车蓄电池传感器具有以下有益效果：
该装置安装简便；适用于各种车用蓄电池的在线性能监测，可检测电压，充放电电流，蓄电池的工作温度，当前荷电容量等参数，将数据通过CAN总线传送给车身ECU和具有智能调节功能的发电机，从而随时掌握蓄电池的劣化倾向，优化和改善蓄电池的运行环境，使蓄电池始终保持在最佳运行状态，延长蓄电池的使用寿命，实现了蓄电池的智能管理。
附图说明
图1为本发明所述的智能汽车蓄电池传感器的原理框图；
图2为本发明所述的智能汽车蓄电池传感器的工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1和图2所示，本发明提供一种智能汽车蓄电池传感器，包括：蓄电池剩余荷电量监测单元，其用于在所述汽车在驻车状态时读取所述蓄电池3的电压，根据开路电压法计算所述蓄电池的初始剩余荷电量，并且在所述汽车正常运行后每隔一定时间读取所述蓄电池的电流和电流方向，利用安时积分算法计算在运行状态下所述蓄电池的多个剩余荷电量；运算控制单元，其对多个剩余荷电量进行分析，当多个剩余荷电量随着时间的变化趋势为逐渐下降，并且多个剩余荷电量小于初始剩余荷电量，则判断所述蓄电池存在裂化倾向。
该装置由微控制器、SOC监测、电压电流监测、温度检测4个部分组成，体积小巧，方便安装，完成对蓄电池的智能管理和监控。
蓄电池剩余荷电量监测单元(SOC监测)使用开路电压和安时积分相互结合的方法来测试电池的SOC。设备上电时刻(驻车状态)，读取电池电压。根据开路电压法计算出当前电池的初始SOC0。车辆正常运行后，根据实际测得的电流及方向，带入到安时积分算法中进行运行状态中的SOC估算。车辆运行过程中，对SOC值进行定期检测(即每隔几分钟采样一次，并将采样数据)存储到FLASH中，以便于下次设备再上电时，矫正开路电压法估算电池的初始SOC0偏高的问题，将数据传送到运算控制单元，由运算控制单元进行分析，判断蓄电池的劣化倾向。
在具体判断过程中，运算控制单元对多个时间点所采集的剩余荷电量进行分析，当多个剩余荷电量随着时间的变化趋势为逐渐下降，并且多个剩余荷电量小于初始剩余荷电量，则判断所述蓄电池存在劣化倾向。
在一个优选的实施例中，所述的智能汽车蓄电池传感器，还包括：电压电流监测单元，其用于在所述汽车正常运行时监测所述蓄电池的电压、充放电电流，以及用于监测负载用电情况；其中，所述运算控制单元用于对所述蓄电池的电压、充放电电流进行分析，并将所述蓄电池的电压、充放电电流以及负载用电情况发送给发电机；当存在过度充电的状态时，所述发电机4降低输出电压；当存在过度放电的状态时，所述发电机提高输出电压并关闭负载1；当发现所述蓄电池的电压或充放电电流处于异常状态，所述运算控制单元向所述汽车的ECU 5报警。
请查阅图2，智能汽车蓄电池传感器2连接于蓄电池3的两端，同时可以对蓄电池3和负载1进行监测；智能汽车蓄电池传感器2还连接至发电机4，以便向发电机发送各项数据；同时智能汽车蓄电池传感器2还与车身ECU5连接，以便在发生异常情况下进行报警。
电压电流监测单元在运行状态中监测蓄电池的电压、充放电电流，并能监控负载用电情况，运算控制单元根据上述数据判断蓄电池是否处在过度冲电、过度放电或是充电电压过低，把检测到的数据传送给发电机，发电机通过这些数据来调整输出电压使蓄电池在最佳工作条件下运行。具体调整方法为：当存在过度充电的状态时，发电机降低输出电压；当存在过度放电的状态时，发电机提高输出电压并关闭负载。
当运算控制单元发现异常状态时能及时向车身ECU报警。具体的异常状态可以根据实际情况进行设定。
在一个优选的实施例中，所述的智能汽车蓄电池传感器，还包括：温度监测单元，其用于监测所述蓄电池的温度和环境温度；其中，所述运算控制单元用于对所述蓄电池的温度和环境温度进行分析，并将所述蓄电池的温度和环境温度发送至所述发电机；当所述环境温度或所述蓄电池的温度高于温度上限值，则所述发电机降低输出电压；当所述蓄电池的温度或者所述环境温度处于异常状态，所述运算控制单元向所述汽车的ECU报警。
在智能汽车上，蓄电池的使用环境比较复杂，温度对蓄电池的影响较大，而且用户也不能对蓄电池进行温度补偿，这也是许多蓄电池不能达到设计使用寿命的主要原因。温度检测单元可以检测到环境温度和蓄电池本身的温度，再通过运算控制单元将监测到的温度数据传送给发电机，发电机会根据温度的变化来进行补偿。具体的补偿方法为：当所述环境温度或所述蓄电池的温度高于温度上限值，则所述发电机降低输出电压；当所述环境温度或所述蓄电池低于温度下限值，所述发电机提高输出电压。
当运算控制单元发现温度异常，将立即向车身ECU报警。具体的异常状态可以根据实际情况进行设定。
在一个优选的实施例中，所述的智能汽车蓄电池传感器中，所述运算控制单元通过CAN总线与所述汽车的ECU和所述发电机连接。
在一个优选的实施例中，所述的智能汽车蓄电池传感器中，所述运算控制单元由微控制器实现。
微控制器是该装置的核心部件，它主要将各单元采集上来的数据进行保存、运算、分析，并将结果传送给车身ECU和发电机，来完成对蓄电池的智能化管理。
在一个优选的实施例中，所述的智能汽车蓄电池传感器中，在所述汽车正常运行后每隔3分钟读取所述蓄电池的电流和电流方向。
该装置安装简便；适用于各种车用蓄电池的在线性能监测，可检测电压，充放电电流，蓄电池的工作温度，当前荷电容量等参数，将数据通过CAN总线传送给车身ECU和具有智能调节功能的发电机，从而随时掌握蓄电池的劣化倾向，优化和改善蓄电池的运行环境，使蓄电池始终保持在最佳运行状态，延长蓄电池的使用寿命，实现了蓄电池的智能管理。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (5)

1.一种智能汽车蓄电池传感器，其特征在于，包括：
蓄电池剩余荷电量监测单元，其用于在所述汽车在驻车状态时读取所述蓄电池的电压，根据开路电压法计算所述蓄电池的初始剩余荷电量，并且在所述汽车正常运行后每隔一定时间读取所述蓄电池的电流和电流方向，利用安时积分算法计算在运行状态下所述蓄电池的多个剩余荷电量；
运算控制单元，其对多个剩余荷电量进行分析，当多个剩余荷电量随着时间的变化趋势为逐渐下降，并且多个剩余荷电量小于初始剩余荷电量，则判断所述蓄电池存在裂化倾向；
电压电流监测单元，其用于在所述汽车正常运行时监测所述蓄电池的电压、充放电电流，以及用于监测负载用电情况；
其中，所述运算控制单元用于对所述蓄电池的电压、充放电电流进行分析，并将所述蓄电池的电压、充放电电流以及负载用电情况发送给发电机；当存在过度充电的状态时，所述发电机降低输出电压；当存在过度放电的状态时，所述发电机提高输出电压并关闭负载；当发现所述蓄电池的电压或充放电电流处于异常状态，所述运算控制单元向所述汽车的ECU报警。
2.如权利要求1所述的智能汽车蓄电池传感器，其特征在于，还包括：
温度监测单元，其用于监测所述蓄电池的温度和环境温度；
其中，所述运算控制单元用于对所述蓄电池的温度和环境温度进行分析，并将所述蓄电池的温度和环境温度发送至所述发电机；当所述环境温度或所述蓄电池的温度高于温度上限值，则所述发电机降低输出电压；当所述蓄电池的温度或者所述环境温度处于异常状态，所述运算控制单元向所述汽车的ECU报警。
3.如权利要求2所述的智能汽车蓄电池传感器，其特征在于，所述运算控制单元通过CAN总线与所述汽车的ECU和所述发电机连接。
4.如权利要求2所述的智能汽车蓄电池传感器，其特征在于，所述运算控制单元由微控制器实现。
5.如权利要求1所述的智能汽车蓄电池传感器，其特征在于，在所述汽车正常运行后每隔3分钟读取所述蓄电池的电流和电流方向。
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