CN114336832B - 一种解决权限控制器受车辆电池老化影响的系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于电池老化技术领域，特别涉及一种解决权限控制器受车辆电池老化影响的系统。包括电池管理模块、降压电路、电压检测电路、充电电路、能量存储模块、输出电路、MCU控制模块和权限控制器功能模块；电池输入电压首先被将至nV，通过电压检测电路判断nV电压是否稳定，如果有向上波动，则打开充电电路，利用能量存储模块对输入电压进行降压，当外部输入电路电压过低时，则打开输出电路，对能量存储模块进行放电，通过储能模块的容量设计降低了电压波动带来的不利影响。

Description

一种解决权限控制器受车辆电池老化影响的系统

技术领域

本申请涉及电池老化技术领域，特别涉及一种解决权限控制器受车辆电池老化影响的系统。

背景技术

针对动力电池作为主要动力来源的工业车辆，随着电池使用时间的累积，电池出现老化并且老化程度逐渐加大，对于出现老化的电池，如果仍然采用和新电池一样的使用方式，会大大加速电池的老化，同时当工业车辆使用时间过长后，会导致车载电池容量衰减，导致点火时供电电压不稳定，当电池衰减十分严重时，则会导致点火不成功，权限控制器在点火的瞬间由于输入电压过低造成重启，影响正常的生产作业。而更换电瓶所产生的费用十分高昂。解决由于电瓶输入电压的波动造成权限控制器重启的问题能便于车辆整体的稳定运行，减少外部因素对权限控制器的干扰，是安全生产的重要保障。

现有的权限控制器在低于额定输入电压一定范围后，外部电瓶的波动将会导致权限控制器的继电器断开连接，从而使整车点火失败。现有的权限控制器仅能应对电压的缓慢变化，无法应对电压的瞬间变化，且目前使用的权限控制器无法应对大范围的点平变化。这对于车载电池出现较大波动时，无法正常工作，无法满足不同客户的需求。

申请号为202011567605.0的中国专利公开了一种电池管理方法、装置及车辆，首先获取电池状态参数；然后将电池状态参数分别与多个老化参数阈值进行对比，确定电池的目标老化等级；之后再根据预先存储的老化等级与充放电参数之间的对应关系，确定与目标老化等级对应的目标充放电参数，从而在一定程度上减缓了电池的老化速度。

申请号为201010123180.4的中国专利公开了一种电源管理的方法、装置及电子设备，其中包括检测电源的输出电压是否不大于预先设定的电压值，若检测到的电源输出电压不大于预先设定的电压值，则发送升压信号，根据升压信号将输出电压提升到工作电压后输出，可以充分利用电池中剩余的电量来继续驱动原电子产品中的电路正常工作，不仅延长了电池的使用寿命，减少了更换电池的次数和成本，而且也减少了对电能的浪费。

但现有技术中多采用管理电池电量的方式对电池剩余电量进行充分的利用，但对车辆启动瞬间电池电压不稳定并未采取相关措施，随着电池老化的加剧，启动瞬间电池电压的波动将会导致权限控制器的继电器断开连接，从而导致点火失败，影响生产进度。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供了一种解决权限控制器受车辆电池老化影响的系统，通过对电池老化程度进行判断，设置相应的充放电参数，合理利用电量，同时依据电池老化等级采用电压检测电路，对电路中电压的波动进行检测并采取相应的调节措施，有效的减小了电池电压波动带来的不利影响。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种解决权限控制器受车辆电池老化影响的系统，包括电池管理模块、降压电路、电压检测电路、充电电路、能量存储模块、输出电路、MCU控制模块和权限控制器功能模块；

所述电池管理模块用以获取工业车辆电池的状态参数；

所述降压电路对外部输入电压降至可供各模块使用的nV电路；

所述电压检测电路采用高精度电压比较方式进行电压采集；

所述充电电路采用可控开断式充电芯片；

所述能量存储模块用来存储能量，用来抵消nV电路上的电压波动；

所述输出电路采用可控开断式电源输出芯片；

所述MCU控制模块用来通过对nV电路上电压的检测，判断电压的波动，并控制充电电路/放电电路的开启和关闭。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1.根据整车行驶里程、电池使用时长以及电池累计放电容量这些电池状态参数，从多个维度综合评估电池的老化程度，能够获得更加准确的电池老化等级，避免过度放电，延缓电池老化速度，提高安全性。

2.通过对电池输入的电压进行降压处理为权限控制器各模块电路能使用的nV电压。在nV电压电路中通过串联储能模块，对外部电源的干扰进行削减，降低对整体电路的影响。

3.该电路的设计能准确的检测nV电压的波动，对电压的波动通过控制储能模块的充放电进行削减；同时，在上电的瞬间将权限控制器不影响正常工作的功能模块供电进行延时，错开上电瞬间的电压波动。

附图说明

图1为本发明设计的电路连接图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

一种解决权限控制器受车辆电池老化影响的系统，包括电池管理模块。

电池管理模块用以获取工业车辆电池的状态参数；将获取的电池的状态参数分别与设定的老化参数阈值进行对比，确定电池的老化等级，各老化参数阈值对应于电池的不同老化等级。

电池的状态参数包括工业车辆的行驶总里程、电池的使用时长和累计放电容量。

通过电池管理系统获取电池状态参数，其中，累计放电容量可以通过计算放电电流对试件的积分获得，电池的使用时长可以通过计算当前时刻与电池出厂时刻的时间差获得。

将获取的电池状态参数分别与设定的第一老化参数阈值、第二老化参数阈值和第三老化参数阈值进行对比，根据预先存储的老化等级与充放电参数之间的对应关系，确定与目标老化等级对应的目标充放电参数。确定了目标充放电参数之后，车辆可以按照目标充放电参数进行充电和放电，由于老化等级与充放电参数之间的对用关系是预先存储好的，因此可以提高确定目标充放电参数的效率。由于在电池的整个使用周期的各个老化阶段分别采用不同的充放电参数，减少了电池过度充放电现象的发生，在一定程度上减缓了电池的老化速度，降低老化带来的安全风险，同时，将电池状态参数分别与多个老化参数阈值进行对比，可以更加精确的确定电池老化等级，合理规划用电。

老化参数阈值包括行驶总里程阈值、电池的使用时长阈值和累计放电容量阈值，电池的老化等级包括里程老化等级、使用时长老化等级和容量老化等级。

具体步骤如下：

S1、获取工业车辆的电池状态参数，包括工业车辆的行驶总里程、电池的使用时长和累计放电容量；

S2、将行驶总里程依次与行驶总里程阈值进行对比，确定里程老化等级；根据预先存储的里程老化等级与放电下限参数之间的对应关系，确定与里程老化等级对应的第一放电下限参数；根据预先存储的里程老化等级与充电上限参数之间的对应关系，确定与里程老化等级对应的第一充电上限参数；

S3、将使用时长与电池的使用时长阈值进行对比，确定时长老化等级；根据预先存储的时长老化等级与放电下限参数之间的对应关系，确定与时长老化等级对应的第二放电下限参数；根据预先存储的时长老化等级与充电上限参数之间的对应关系，确定与时长老化等级对应的第二充电上限参数；

S4、将累计放电容量与累计放电容量阈值进行对比，确定累计放电容量等级；根据预先存储的容量老化等级与放电下限参数之间的对应关系，确定与容量老化等级对应的第三放电下限参数；根据预先存储的容量老化等级与充电上限参数之间的对应关系，确定与容量老化等级对应的第三充电上限参数；

S5、将第一放电下限参数、第二放电下限参数和第三方电下限参数中的最大值确定为目标放电下限参数；将第一充电上限参数、第二充电上限参数和第三充电上限参数中的最小值，确定为目标充电上限参数。

放电下限参数为电池放电参数的下限值，即电池在放电过程中各种参数的最低值，放电下限电压为电池在放电过程中电压的下限值或放电截止电压。

充电上限参数为电池充电参数的上限值，即电池在充电过程中各种参数的最高值，充电上限电压为电压在充电过程中的上限值或充电截止电压。随着电池的老化，放电下限参数设置得越来越高，充电上限参数设置得越来越低，从而延缓电池的老化速度，提高安全系数。

根据整车行驶里程、电池使用时长以及电池累计放电容量这些电池状态参数，从多个维度综合评估电池的老化程度，能够获得更加准确的电池老化等级。进一步地，根据电池老化等级确定充放电参数，可以在电池的各个老化阶段避免过度放电及过度充电，延缓电池老化速度，提高安全性，同时避免剩余续航里程跳变，改善用户使用体验。

实施例2

实施例1针对电池的充放电进行管理能够在一定程度上减缓电池的老化，延长电池的使用寿命，但是当工业车辆使用时间过长后，电池的老化程度将会加深，车载电池容量将会发生衰减，当检测到电池的老化达到一定程度时，电池容量衰减十分严重时，仅靠电池管理模块改变电池充放电参数时，无法保证输出电压的稳定，此时将会导致点火瞬间供电电压不稳定，导致点火失败，权限控制器在点火的瞬间由于输入电压过低造成重启，影响正常的生产作业，为了避免该现象的发生，将上述实施例中所描述的方案进行进一步改进。

一种解决权限控制器受车辆电池老化影响的系统，包括电池管理模块、降压电路、电压检测电路、充电电路、能量存储模块、输出电路、MCU控制模块和权限控制器功能模块；

其中，当电池管理模块检测到电池老化达到一定程度时，接通降压电路，该电路中，降压电路采用电压宽量程输入设计，对外部输入电压降至可供各模块使用的nV电路；电压检测电路采用高精度电压比较方式进行电压采集，电压采集速度为nS级；充电电路采用可控开断式充电芯片，采用的可控开断式充电芯片的开断速度为mS级；能量存储模块用来存储能量，用来抵消nV电路上的电压波动，包含大容量电容，锂电池等；输出电路采用可控开断式电源输出芯片，采用的可控开断式电源输出芯片的开断控制速度为mS级；MCU控制模块用来通过对nV电路上电压的检测，判断电压的波动，并控制充电电路/放电电路的开启和关闭。

一方面该电路从硬件方面对电池老化输出电压不稳的问题进行解决，通过对电池输入的电压进行降压处理为权限控制器各模块电路能使用的nV电压。在nV电压电路中通过串联储能模块，对外部电源的干扰进行削减，降低对整体电路的影响。另一方面，该电路从软件部分对电池老化输出电压不稳的问题进行解决，通过软件部分的处理，能准确的检测nV电压的波动，对电压的波动通过控制储能模块的充放电进行削减；同时，在上电的瞬间将权限控制器不影响正常工作的功能模块供电进行延时，错开上电瞬间的电压波动。

如图1所示，具体包括如下步骤：

T1、电池输入电压首先被降至nV，降压电路采用电压宽量程输入设计，对外部输入电压降至可供各模块使用的nV电流，若各功能控制电路需要不同的电压值，则在功能电路内进行处理；

T2、通过电压检测电路对电压进行采集，电压检测电路采用高精度电压比较方式进行电压采集，采集速度可达到nS；

T3、通过电压检测电路判断nV电压是否稳定，MCU用来通过对nV电路上电压的检测，判断电压的波动，并控制充电电路/放电电路的开启和关闭，如果有向上波动，则打开充电电路，利用能量存储模块对输入电压进行降压，当外部输入电路电压过低时，则打开输出电路，对能量存储模块进行放电。

在本方案中，通过对nV电路的电压采集，并判断是否出现电压波动，通过储能模块的充放电实现对电压不利影响的削减；通过对nV电压电路的精准高速采集，在nS的时间量级中进行采集；通过储能模块的容量设计降低了电压波动带来的不利影响；通过该电路的设计，适用各种车辆的控制器中减小电池电压波动所带来的不利影响。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本申请的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种解决权限控制器受车辆电池老化影响的系统，其特征在于，包括电池管理模块、降压电路、电压检测电路、充电电路、能量存储模块、输出电路、MCU控制模块和权限控制器功能模块；

所述电池管理模块用以获取工业车辆电池的状态参数；

所述降压电路对外部输入电压降至可供各模块使用的nV电路；

所述电压检测电路采用高精度电压比较方式进行电压采集；

所述充电电路采用可控开断式充电芯片；

所述能量存储模块用来存储能量，用来抵消nV电路上的电压波动；

所述输出电路采用可控开断式电源输出芯片；

所述MCU控制模块用来通过对nV电路上电压的检测，判断电压的波动，并控制充电电路/输出电路的开启和关闭；

其中，所述降压电路的输出端与电压检测电路的输入端相连接，所述电压检测电路与MCU控制模块的输入端相连接；

所述降压电路通过充电电路与能量存储模块相连接，所述能量存储模块通过输出电路与电压检测电路的输入端相连接；

将获取的所述电池的状态参数分别与设定的老化参数阈值进行对比，确定电池的老化等级，各所述老化参数阈值对应于电池的不同老化等级；

所述电池的状态参数包括工业车辆的行驶总里程、所述电池的使用时长和累计放电容量；

具体步骤如下：

S1、获取工业车辆的电池状态参数，包括工业车辆的行驶总里程、电池的使用时长和累计放电容量；

S2、将行驶总里程依次与行驶总里程阈值进行对比，确定里程老化等级；根据预先存储的里程老化等级与放电下限参数之间的对应关系，确定与里程老化等级对应的第一放电下限参数；根据预先存储的里程老化等级与充电上限参数之间的对应关系，确定与里程老化等级对应的第一充电上限参数；

S3、将使用时长与电池的使用时长阈值进行对比，确定时长老化等级；根据预先存储的时长老化等级与放电下限参数之间的对应关系，确定与时长老化等级对应的第二放电下限参数；根据预先存储的时长老化等级与充电上限参数之间的对应关系，确定与时长老化等级对应的第二充电上限参数；

S4、将累计放电容量与累计放电容量阈值进行对比，确定累计放电容量等级；根据预先存储的容量老化等级与放电下限参数之间的对应关系，确定与容量老化等级对应的第三放电下限参数；根据预先存储的容量老化等级与充电上限参数之间的对应关系，确定与容量老化等级对应的第三充电上限参数；

S5、将第一放电下限参数、第二放电下限参数和第三方电下限参数中的最大值确定为目标放电下限参数；将第一充电上限参数、第二充电上限参数和第三充电上限参数中的最小值，确定为目标充电上限参数；

当电池管理模块检测到电池老化达到一定程度时，接通降压电路，具体包括如下步骤：

T1、电池输入电压首先被降至nV，降压电路采用电压宽量程输入设计，对外部输入电压降至可供各模块使用的nV电压，若各功能控制电路需要不同的电压值，则在功能电路内进行处理；

T2、通过电压检测电路对电压进行采集，电压检测电路采用高精度电压比较方式进行电压采集，采集速度可达到nS；

T3、通过电压检测电路判断nV电压是否稳定，MCU用来通过对nV电路上电压的检测，判断电压的波动，并控制充电电路/输出电路的开启和关闭，如果有向上波动，则打开充电电路，利用能量存储模块对输入电压进行降压，当外部输入电路电压过低时，则打开输出电路，对能量存储模块进行放电。

2.根据权利要求1所述的一种解决权限控制器受车辆电池老化影响的系统，其特征在于，所述降压电路采用电压宽量程输入设计。

3.根据权利要求2所述的一种解决权限控制器受车辆电池老化影响的系统，其特征在于，所述充电电路中采用的可控开断式充电芯片的开断速度为mS级。

4.根据权利要求3所述的一种解决权限控制器受车辆电池老化影响的系统，其特征在于，所述输出电路采用的可控开断式电源输出芯片的开断控制速度为mS级。