CN204789949U - 电动汽车动力电池soc检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种电动汽车动力电池SOC检测装置，由数据采集模块、神经网络估算模块、中央处理器和通信模块组成，该装置通过数据采集模块采集动力电池的温度、电流和电压数据，并将这些数据送入神经网络估算模块中进行数据估算，神经网络估算模块内部所运行的是现有技术已知的神经网络算法，通过该算法可以估算出动力电池的荷电状态，中央处理器对采集到的温度、电压、电流进行数据管理，并在数据超出阈值时进行报警，还将所估算出的荷电状态及采集到的温度、电流和电压数据通过通信模块送入到电动汽车自带的整车控制单元中进行相关数据的显示，还可以直接送入参数显示模块进行显示，或者送入数据管理模块进行数据管理。
Description
技术领域
本实用新型涉及电动汽车技术领域，特别是涉及一种电动汽车动力电池SOC检测装置。
背景技术
电动汽车以车载电源为动力，由驱动电机，调速控制器、动力电池、车载充电器组成。其中，动力电池是电动汽车的储能单元，其性能决定了电动汽车的续行里程和成本。动力电池的荷电状态(SOC)为动力电池所剩电量与动力电池总容量之比，通常把一定温度下动力电池充电至不能再吸收能量的SOC值定义为100％，而把动力电池不能放出能量时的SOC值定义为0％，SOC的大小直接反映了动力电池所处的状态，由此可限定动力电池的最大放电电流，并预测电动车的续驶里程，因此，精确地估算SOC对于电动汽车的安全行驶具有重要的意义。动力电池的SOC不能直接测量，只能选择通过测量动力电池的外部特性的某些参数来推断其值，这些参数与SOC的关系会随着动力电池老化发生改变，含众多不确定因素，因而SOC的精确估算成为电动汽车领域的研究难点。
实用新型内容
本实用新型所要解决的是电动汽车动力电池的荷电状态难以精确估算的问题，提供一种电动汽车动力电池SOC检测装置。
为解决上述问题，本实用新型通过以下技术方案解决上述问题：
一种电动汽车动力电池SOC检测装置，主要由数据采集模块、神经网络估算模块、中央处理器和通信模块组成。其中数据采集模块包括电压传感器、电流传感器、温度传感器、电压信号调理电路、电流信号调理电路、温度信号调理电路、电压模数转换电路、电流模数转换电路和温度模数转换电路。所述电压传感器并接于外部动力电池的正负极母线之间，电压传感器的输出端与电压信号调理电路的输入端连接，所述电压信号调理电路的输出端与电压模数转换电路的输入端连接。电压模数转换电路的输出端分为两路，一路连接神经网络估算模块的输入端，另一路连接中央处理器的一个输入端。所述电流传感器串接于外部动力电池的正极母线上，电流传感器的输出端与电流信号调理电路的输入端连接，所述电流信号调理电路的输出端与电流模数转换电路的输入端连接。电流模数转换电路的输出端分为两路，一路连接神经网络估算模块的输入端，另一路连接中央处理器的另一个输入端。所述温度传感器贴于外部动力电池的表面，温度传感器的输出端与温度信号调理电路的输入端连接，所述温度信号调理电路的输出端与温度模数转换电路的输入端连接。温度模数转换电路的输出端分为两路，一路连接神经网络估算模块的输入端，另一路连接中央处理器的又一个输入端。所述神经网络估算模块的输出端与中央处理器的再一个输入端连接。中央处理器的输出端经通信模块与整车控制单元相连。
上述方案中，所述中央处理器为DSP处理器。
上述方案中，所述中央处理器的输出端上还进一步接有参数显示模块、故障报警模块和/或数据管理模块。
本实用新型构建了一个由数据采集模块、神经网络估算模块、中央处理器和通信模块所组成的电动汽车动力电池SOC检测装置，该装置通过数据采集模块采集动力电池的温度、电流和电压数据，并将这些数据送入神经网络估算模块中进行数据估算，神经网络估算模块内部所运行的是现有技术已知的神经网络算法，通过该算法可以估算出动力电池的荷电状态，中央处理器对采集到的温度、电压、电流进行数据管理，并在数据超出阈值时进行报警，还将所估算出的荷电状态及采集到的温度、电流和电压数据通过通信模块送入到电动汽车自带的整车控制单元中进行相关数据的显示，还可以直接送入参数显示模块进行显示，或者送入数据管理模块进行数据管理。
与现有技术相比，具有如下特点：。
1、采用神经网络算法估算动力电池的SOC值，具有适用任何种类的电池且不需要建立具体的电池模型就可精确地、实时地在线检测电池SOC值的特点，从而为电动汽车的续航里程以及避免动力电池过充和过放电提供了参考依据；
2、采用DSP作为中央处理器，具有运算速度快、精度高、以及存储空间大等优点；
3、增设的参数显示模块可通过LED显示动力电池的电压、电流、温度和动力电池的SOC值，为用户方便了解动力电池的使用情况，有效的检测动力电池是否处于健康状态；
4、通过声音、灯光闪烁等现象提示用户动力电池发生故障，通过消音和复位按钮可以使故障模块复位和消音；
5、增设的数据管理模块，可对动力电池的各种参数进行储存、数据分析和报表打印，供用户查阅和分析动力电池的历史使用状况。
附图说明
图1为一种电动汽车动力电池SOC检测装置的结构原理框图；
图2为参数显示模块示意框图；
图3为故障报警模块的示意框图；
图4为数据管理模块示意框图。
具体实施方式
以下结合实施例对本实用新型作进一步说明，但本实用新型并不局限于这些实施例。
一种电动汽车动力电池SOC检测装置，如图1所示，主要由数据采集模块、神经网络估算模块、中央处理器、通信模块、参数显示模块、故障报警模块和数据管理模块组成。其中数据采集模块包括电压传感器、电流传感器、温度传感器、电压信号调理电路、电流信号调理电路、温度信号调理电路、电压模数转换电路、电流模数转换电路和温度模数转换电路。
所述电压传感器并接于外部动力电池的正负极母线之间，电压传感器的输出端与电压信号调理电路的输入端连接，所述电压信号调理电路的输出端与电压模数转换电路的输入端连接。电压模数转换电路的输出端分为两路，一路连接神经网络估算模块的输入端，另一路连接中央处理器的一个输入端。
所述电流传感器串接于外部动力电池的正极母线上，电流传感器的输出端与电流信号调理电路的输入端连接，所述电流信号调理电路的输出端与电流模数转换电路的输入端连接。电流模数转换电路的输出端分为两路，一路连接神经网络估算模块的输入端，另一路连接中央处理器的另一个输入端。
所述温度传感器贴于外部动力电池的表面，温度传感器的输出端与温度信号调理电路的输入端连接，所述温度信号调理电路的输出端与温度模数转换电路的输入端连接。温度模数转换电路的输出端分为两路，一路连接神经网络估算模块的输入端，另一路连接中央处理器的又一个输入端。
所述神经网络估算模块内部运行已有的神经网络算法，该算法将数据采集模块所采集到的电压、电流和温度数据进行融合，从而估算出动力电池的荷电状态。在本实用新型优选实施中，神经网络估算模块优先采用带有反馈功能的ELMAN神经网络算法估算动力电池的SOC值。神经网络估算动力电池SOC值，适宜任何种类的电池，不需要具体的电池模型，且考虑电池的自放电、老化等因素，具有估算精度高、可在线检测、响应速度快等特点。
神经网络估算模块的输出端与中央处理器的再一个输入端连接，并将所估算出的动力电池的荷电状态值送入中央处理器中。中央处理器的输出端经通信模块通过通信接口与整车控制单元相连。参数显示模块、故障报警模块和数据管理模块连接在中央处理器的输出端上。
在本实用新型优选实施例中，所述中央处理器为DSP处理器。中央处理器实现对整个装置的控制，并通过接收估算出的动力电池的荷电状态值及采集到的电压值、电流值和温度值，并经通信模块将相关数据送入到电动汽车上自带的整车控制单元中，还可以直接送入到参数显示模块、故障报警模块和数据管理模块中。
中央处理模块通过通信模块与整车控制单元进行通信，即可以把动力电池的SOC值、电压、电流温度等信息传送至整车控制单元。当动力电池发生故障时，可通过整车控制单元控制整车的行驶速度和提示用户停车检查。本实用新型为用户提供了准确、精度较高的动力电池SOC值，为电动汽车的续航里程和防止动力电池过充放电提供了参考依据。
中央处理器对电压传感器、电流传感器和温度传感器采集到的电压、电流、温度信号和神经网络估算的SOC值进行计算处理，并通过参数显示模块的LED进行显示，供用户了解电动汽车动力电池的使用状况以及动力电池的续航里程，参见图2。当动力电池发生过充、过放电、动力电池表面温度过高等故障时，可通过故障报警模块的声音报警和/或灯光报警以提醒用户停车检查或维修，参见图3。数据管理模块用于数据存储、数分析、数据清零以及报表打印，用户可通过数据管理模块进行查阅、分析、打印动力电池的使用数据，为分析动力电池的使用寿命和动力电池的续航里程提供了可靠的依据，参见图4。
Claims (3)
1.电动汽车动力电池SOC检测装置，其特征在于：
主要由数据采集模块、神经网络估算模块、中央处理器和通信模块组成；其中数据采集模块包括电压传感器、电流传感器、温度传感器、电压信号调理电路、电流信号调理电路、温度信号调理电路、电压模数转换电路、电流模数转换电路和温度模数转换电路；
所述电压传感器并接于外部动力电池的正负极母线之间，电压传感器的输出端与电压信号调理电路的输入端连接，所述电压信号调理电路的输出端与电压模数转换电路的输入端连接；电压模数转换电路的输出端分为两路，一路连接神经网络估算模块的输入端，另一路连接中央处理器的一个输入端；
所述电流传感器串接于外部动力电池的正极母线上，电流传感器的输出端与电流信号调理电路的输入端连接，所述电流信号调理电路的输出端与电流模数转换电路的输入端连接；电流模数转换电路的输出端分为两路，一路连接神经网络估算模块的输入端，另一路连接中央处理器的另一个输入端；
所述温度传感器贴于外部动力电池的表面，温度传感器的输出端与温度信号调理电路的输入端连接，所述温度信号调理电路的输出端与温度模数转换电路的输入端连接；温度模数转换电路的输出端分为两路，一路连接神经网络估算模块的输入端，另一路连接中央处理器的又一个输入端；
所述神经网络估算模块的输出端与中央处理器的再一个输入端连接；中央处理器的输出端经通信模块与整车控制单元相连。
2.根据权利要求1的电动汽车动力电池SOC检测装置，其特征在于：所述中央处理器为DSP处理器。
3.根据权利要求1的电动汽车动力电池SOC检测装置，其特征在于：所述中央处理器的输出端上还进一步接有参数显示模块、故障报警模块和/或数据管理模块。
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