CN207719826U - 高精度soc预测与显示报警集成装置 - Google Patents

Abstract

一种高精度SOC预测与显示报警集成装置，包括电池包、电压采集模块、电流采集模块、电流判断模块、控制模块、显示模块及报警模块；所述电压采集模块用于实现采集电压；所述电流采集模块用于采集电流；所述电流判断模块包括第一检测单元，所述第一检测单元用于检测所述电池包在充电或放电时是否过流；所述控制模块用于根据所述电压采集模块输出的电压信号预测所述电池包的静置SOC以及判断所述电池包是否过压，还用于根据所述电流采集模块输出的电压信号判断所述电池包的工作状态和电流大小，进而实现在充电状态及放电状态下的SOC预测，所述显示模块用于将预测的SOC显示出来；上述高精度SOC预测与显示报警集成装置预测精准，安全性能高。

Description

高精度SOC预测与显示报警集成装置

【技术领域】

本实用新型涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种应用于电动汽车的高精度SOC预测与显示报警集成装置。

【背景技术】

目前，电动汽车正在逐渐推广并在未来将具有广阔的前景。电池作为电动汽车的电力来源，当出现故障无法正常充放电时，将直接影响到电动汽车是否能正常行驶，甚至驾乘人员的安全。因此，对电池的SOC(State of Charge，电荷状态，也叫剩余电量)进行精准预测并显示以及警报功能尤为重要。然而，目前的技术在进行SOC预测的时候没有将电池的充电状态和放电状态区分开来，因此对SOC预测的准确度不高。另外，当出现过流的时候没有过流显示功能，安全性能低。

鉴于以上内容，实有必要提供一种新型的高精度SOC预测与显示报警集成装置以克服以上缺陷。

【发明内容】

本实用新型的目的是提供一种能对SOC实现精准预测与显示，以及具有过流、过压报警功能的高精度SOC预测与显示报警集成装置。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种高精度SOC预测与显示报警集成装置，所述高精度SOC预测与显示报警集成装置包括电池包、电压采集模块、电流采集模块、电流判断模块、控制模块、显示模块及报警模块；所述电池包的正极与第一充放电端口相连，所述电池包的负极与第二充放电端口相连；所述电压采集模块与所述电池包的正负极及所述控制模块的第一输入端口相连，所述电压采集模块包括第一采样电阻及第一采集单元，所述第一采集单元用于采集所述第一采样电阻的压降并将采集到的压降以一定倍数放大后输出至所述控制模块，以实现所述控制模块对所述电池包电压的采集；所述电流采集模块与所述电池包的负极、第二充放电端口以及所述控制模块的第二输入端口相连，所述电流采集模块包括第二采样电阻、第二采集单元，所述电流采集模块用于输出相应的电压信号至所述控制模块的第二输入端口以实现所述控制模块对所述电池包的工作状态的判断以及实现所述控制模块对所述电池包在充电状态及放电状态的电流的采集；所述电流判断模块包括第一检测单元，所述第一检测单元与所述电流采集模块以及所述控制模块的第三输入端口相连，所述第一检测单元用于检测所述电池包在充电或放电时是否过流；所述显示模块与所述控制模块的第一输出端口相连，所述报警模块与所述控制模块的第二输出端口相连，所述控制模块用于根据所述第一采集单元输出的电压信号预测所述电池包的静置SOC以及判断所述电池包是否过压，并根据判断结果控制所述报警模块是否发出相应的警报；所述控制模块还用于根据所述电流采集模块输出的电压信号判断所述电池包的工作状态以及电流大小实现对所述电池包在充电状态及放电状态下的SOC预测，所述控制模块还用于根据所述第一检测单元的检测结果控制所述报警模块是否发出相应的警报；所述显示模块用于将预测的SOC显示出来。

进一步地，所述电压采集模块还包括第一分压单元，所述第一采样电阻的一端与所述第一分压单元的一端及所述第一采集单元的第一输入端相连，所述第一分压单元的另一端、所述电池包的正极及第一充放电端口两两相连，所述第一采样电阻的另一端与所述电池包的负极相连，所述第一采集单元的输出端还与所述控制模块的第一输入端口相连。

进一步地，所述高精度SOC预测与显示报警集成装置还包括基准电路，所述基准电路包括第一基准电压输出端、第二基准电压输出端及第三基准电压输出端。

进一步地，所述高精度SOC预测与显示报警集成装置还包括第二检测单元，所述第二采样电阻的一端与所述电池包的负极相连，所述第二采样电阻的另一端与第二充放电端口及所述第二采集单元的第一输入端相连，所述第二采集单元的第二输入端与所述第一基准电压输出端相连，所述第二采集单元的输出端与所述第一检测单元的第一输入端、所述第二检测单元的第一输入端及所述控制模块的第二输入端口相连；所述第一检测单元的第二输入端与所述第二基准电压输出端相连，所述第一检测单元的输出端与所述控制模块的第三输入端口相连。

进一步地，若所述第二采集单元的输出电压低于或等于所述第二基准电压输出端的输出电压，则所述第一检测单元输出低电平至所述控制模块，所述控制模块判断所述电池包没有过流，所述报警模块不发出相应的警报；若所述第二采集单元；输出的电压高于所述第一基准电压输出端输出的电压，则输出高电平至所述控制模块的第四输入端口，所述控制模块判断所述电池包过流，所述控制模块控制所述报警模块发出相应的警报。

进一步地，所述高精度SOC预测与显示报警集成装置还包括第二检测单元，所述第二检测单元的第二输入端与所述第三基准电压输出端相连，所述第二检测单元的输出端与所述控制模块的第四输入端口相连；所述第二检测单元用于通过将所述第二采集单元的输出电压与所述第三基准电压输出端的输出电压进行比较进而实现所述电池包在充电或放电时的电流与设定的第二参考电流进行比较；若所述第二采集单元的输出电压高于所述第三基准电压输出端的输出电压，则所述第二检测单元输出高电平至所述控制模块的第四输入端口，所述控制模块对采集到的电流进行积分运算，所述控制模块对SOC的预测也对应变化；若所述第二采集单元的输出电压低于或等于所述第三基准电压输出端的输出电压，则所述第二检测单元输出低电平至所述控制模块的第四输入端口，所述控制模块对采集到的电流不进行积分运算，所述控制模块对SOC的预测不变化。

进一步地，所述高精度SOC预测与显示报警集成装置还包括通讯模块，所述通讯模块与所述控制模块的第三输出端口相连，用于实现所述控制模块与对应的设备进行通信。

进一步地，所述控制模块为单片机。

进一步地，所述第一采集单元及所述第二采集单元包括放大器；所述第一检测单元及所述第二检测单元为比较器。

相比于现有技术，本实用新型不仅能够实现对所述电池包SOC的精确预测与显示，还能实现对所述电池包过流及过压的检测，并在过流和过压的情况下通过所述报警模块给予警告显示，还能实现与其他设备进行通信，因此极大程度的保证了电动汽车的安全运行和用户的正常使用。

【附图说明】

图1为本实用新型的实施例提供的高精度SOC预测与显示报警集成装置的原理图。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

当一个元件被认为与另一个元件“相连”时，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

请参阅图1，图1为本实用新型的实施例提供的高精度SOC预测与显示报警集成装置100的原理图。所述高精度SOC预测与显示报警集成装置100包括电池包1、电压采集模块2、电流采集模块3、电流判断模块4、控制模块5、显示模块6。所述电池包1包括多个并联/或串联的单体电池，所述电压采集模块2 包括第一采样电阻R1、第一分压单元21及第一采集单元22，所述第一采样电阻R1的一端与所述第一分压单元21的一端及所述第一采集单元22的第一输入端相连，所述第一分压单元21的另一端、所述电池包1的正极及第一充放电端口V1两两相连，所述第一采样电阻R1的另一端与所述电池包1的负极相连，所述第一采集单元22的输出端还与所述控制模块5的第一输入端口a1相连。

所述高精度SOC预测与显示报警集成装置100还包括基准电路7，所述基准电路7包括第一基准电压输出端Vref1、第二基准电压输出端Vref2及第三基准电压输出端Vref3。

所述电流采集模块3包括第二采样电阻R2、第二采集单元31，所述电流判断模块4包括第一检测单元41及第二检测单元42。所述第二采样电阻R2的一端与所述电池包1的负极相连，所述第二采样电阻R2的另一端与第二充放电端口V2及所述第二采集单元31的第一输入端相连，所述第二采集单元31的第二输入端与所述第一基准电压输出端Vref1相连，所述第二采集单元31的输出端与所述第一检测单元41的第一输入端、所述第二检测单元42的第一输入端及所述控制模块5的第二输入端口a2相连。所述第一检测单元41的第二输入端与所述第二基准电压输出端Vref2相连，所述第一检测单元41的输出端与所述控制模块5的第三输入端口a3相连，所述第一检测单元41用于比较所述第二采集单元31的输出电压和第二基准电压输出端Vref2的输出电压，并根据比较结果输出相应的电平信号至所述控制单元5，进而实现对所述电池包1在充电和放电时是否过流的检测。所述第二检测单元42的第二输入端与所述第三基准电压输出端Vref3相连，所述第二检测单元42的输出端与所述控制模块5的第四输入端口a4相连。

所述高精度SOC预测与显示报警集成装置100还包括报警模块8与通讯模块9，所述控制模块5的第一输出端口a5与所述显示模块6相连，所述控制模块5的第二输出端口a6与所述通讯模块7相连，所述控制模块5的第三输出端口a6与所述报警模块8相连，所述通讯模块9与控制模块的第三输出端口a7 用于实现所述控制模块5与对应的设备(电池管理系统、保护板等)进行通信。

下面将对所述高精度SOC预测与显示报警集成装置100的工作原理进行说明。

所述电压采集模块2用于实现所述控制模块5对所述电池包1电压的采集。具体的，所述第一采集单元22用于采集所述第一采样电阻R1的压降并将采集到的压降以一定倍数放大后输出至控制模块5的第一输入端口a1，所述控制模块5用于根据接收到所述第一采集单元22输出的电压信号计算出所述电池包1 的电压并根据电压判断所述电池包1是否过压，若所述电池包1过压，所述控制模块5发送控制指令至所述报警模块8，所述报警模块8发出相应的警报。另外，所述控制模块5还用于在所述电池包1为静置状态(不进行充放电)时通过所述电池包1的电压计算出所述电池包1的静置SOC(静置状态时的剩余电量)，需要说明的是，在本实施方式中，所述第一分压单元21为已知阻值的分压电阻，用于调节所述第一采样电阻R1两端的电压。

所述电流采集模块3用于实现所述控制模块5对所述电池包1的工作状态 (充电状态、放电状态及静置状态)的判断以及实现所述控制模块5对所述电池包1在充电状态及放电状态的电流的采集。具体的，所述第二采集单元31用于采集所述第二采样电阻R2的压降并将采集到的压降以一定的倍数放大后再与所述第一基准电压输出端Vref1输出的电压相加后输出至所述控制模块5的第二输入端口a2、所述第一检测单元41的第一输入端及所述第二检测单元42的第一输入端。更具体的，所述第一基准电压输出端Vref1用于输出设定的电压至所述第二采集单元31以保证所述第二采集单元31的输出的电压恒为正电压或恒为负电压，以方便所述控制模块5对所述第二采集单元31输出的电压信号的处理。在本实施方式中，所述第一基准电压输出端Vref1输出的电压及所述第二采集单元31的输出的电压恒为正电压。更具体的，Vm＝Vr2*P+Vre1，其中，Vm 为所述第二采集单元31的输出电压值，Vr2为所述第二采样电阻R2的压降值， P为所述第二采集单元31的放大倍数，Vre1为第一基准电压输出端Vref1输出的电压值。所述控制模块5还用于根据所述第二采集单元31输出的电压判断所述电池包1的工作状态以及在每个单位时间内计算电流的大小，并在一定的条件下根据所述电池包1的工作状态对每个单位时间内的电流做对应的积分运算，实现对所述电池包1的SOC预测并通过所述显示模块6将预测的SOC以数据形式动态的显示出来。可以理解，本实用新型通过对采集到的电流进行积分运算实现对所述电池包1在充电状态和放电状态下的SOC精准预测，有效克服了以往仅采用电压进行SOC预测而导致预测精准度不够的问题。

所述第一检测单元41用于检测所述电池包1在充电状态或放电状态时是否过流，具体是通过比较所述第二采集单元31的输出电压与所述第二基准电压输出端Vref2输出的电压进而实现所述电池包1在充电或放电时的电流与设定的第一参考电流之间的比较，并将比较结果发送至所述控制模块5的第三输入端口 a3，所述控制模块5用于根据所述比较结果判断所述电池包1在充电状态或放电状态时是否过流。更具体的，若所述第二采集单元31的输出电压低于或等于所述第二基准电压输出端Vref2的输出电压，则所述第一检测单元41输出低电平至所述控制模块5，所述控制模块5判断所述电池包1没有过流。若所述第二采集单元31输出的电压高于所述第一基准电压输出端Vref1输出的电压，则第一检测单元输出高电平至所述控制模块5的第三输入端口a3，所述控制模块5 判断所述电池包1过流，所述控制模块5控制所述报警模块8发出相应的警报，以保护整个电路以及驾乘人员的安全。需要说明的是，所述第二基准电压输出端Vref2输出的电压根据所述第一参考电流设定，所述第一参考电流可根据实际情况进行相应的调整。

所述第二检测单元42用于在每个单位时间内判断所述控制模块5是否需要对所述电池包1的电流进行积分以及所述控制模块5对SOC的预测是否对应变化，进而避免所述电池包1没有充放电的情况下，因干扰产生的微小电流导致积分误差从而导致所述控制模块5对SOC的预测误差，进一步保证SOC预测的精准以及系统的可靠性。具体的，所述第二检测单元42用于通过将所述第二采集单元31的输出电压与所述第三基准电压输出端Vref3的输出电压进行比较进而实现所述电池包1在充电或放电时的电流与设定的第二参考电流进行比较，若所述第二采集单元31的输出电压高于所述第三基准电压输出端Vref3的输出电压，则所述第二检测单元42输出高电平至所述控制模块5的第四输入端口a4，所述控制模块5对该单位时间内的电流进行积分运算，所述控制模块5预测的 SOC也对应变化。若所述第二采集单元31的输出电压低于或等于所述第三基准电压输出端Vref3的输出电压，则所述第二检测单元42输出低电平至所述控制模块5的第四输入端口a4，所述控制模块5对该单位时间内的电流不进行积分运算，所述控制模块5预测的SOC不发生变化。需要说明的是，所述第三基准电压输出端Vref3输出的电压根据所述第二参考电流设定，所述第二参考电流可根据实际情况进行相应的调整。

在本实施方式中，所述控制模块5为响应速度非常快的单片机，其响应速度大约只有几纳秒，因此可以提高电路的响应速度。

在本实施方式中，所述第一采集单元22及所述第二采集单元31包括放大器，所述第一检测单元41及所述第二检测单元42为比较器。

本实用新型不仅能够实现对所述电池包1SOC的精确预测与显示，还能实现对所述电池包1过流及过压的检测，并在过流和过压的情况下通过所述报警模块给予警告显示，还能实现与其他设备进行通信，因此极大程度的保证了电动汽车的安全运行和用户的正常使用。

本实用新型并不仅仅限于说明书和实施例中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本实用新型并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (9)

1.一种高精度SOC预测与显示报警集成装置，其特征在于：包括电池包、电压采集模块、电流采集模块、电流判断模块、控制模块、显示模块及报警模块；所述电池包的正极与第一充放电端口相连，所述电池包的负极与第二充放电端口相连；所述电压采集模块与所述电池包的正负极及所述控制模块的第一输入端口相连，所述电压采集模块包括第一采样电阻及第一采集单元，所述第一采集单元用于采集所述第一采样电阻的压降并将采集到的压降以一定倍数放大后输出至所述控制模块，以实现所述控制模块对所述电池包电压的采集；所述电流采集模块与所述电池包的负极、第二充放电端口以及所述控制模块的第二输入端口相连，所述电流采集模块包括第二采样电阻、第二采集单元，所述电流采集模块用于输出相应的电压信号至所述控制模块的第二输入端口以实现所述控制模块对所述电池包的工作状态的判断以及实现所述控制模块对所述电池包在充电状态及放电状态的电流的采集；所述电流判断模块包括第一检测单元，所述第一检测单元与所述电流采集模块以及所述控制模块的第三输入端口相连，所述第一检测单元用于检测所述电池包在充电或放电时是否过流；所述显示模块与所述控制模块的第一输出端口相连，所述报警模块与所述控制模块的第二输出端口相连，所述控制模块用于根据所述第一采集单元输出的电压信号预测所述电池包的静置SOC以及判断所述电池包是否过压，并根据判断结果控制所述报警模块是否发出相应的警报；所述控制模块还用于根据所述电流采集模块输出的电压信号判断所述电池包的工作状态以及电流大小实现对所述电池包在充电状态及放电状态下的SOC预测，所述控制模块还用于根据所述第一检测单元的检测结果控制所述报警模块是否发出相应的警报；所述显示模块用于将预测的SOC显示出来。

2.如权利要求1所述的高精度SOC预测与显示报警集成装置，其特征在于：所述电压采集模块还包括第一分压单元，所述第一采样电阻的一端与所述第一分压单元的一端及所述第一采集单元的第一输入端相连，所述第一分压单元的另一端、所述电池包的正极及第一充放电端口两两相连，所述第一采样电阻的另一端与所述电池包的负极相连，所述第一采集单元的输出端还与所述控制模块的第一输入端口相连。

3.如权利要求2所述的高精度SOC预测与显示报警集成装置，其特征在于：还包括基准电路，所述基准电路包括第一基准电压输出端、第二基准电压输出端及第三基准电压输出端。

4.如权利要求3所述的高精度SOC预测与显示报警集成装置，其特征在于：还包括第二检测单元，所述第二采样电阻的一端与所述电池包的负极相连，所述第二采样电阻的另一端与第二充放电端口及所述第二采集单元的第一输入端相连，所述第二采集单元的第二输入端与所述第一基准电压输出端相连，所述第二采集单元的输出端与所述第一检测单元的第一输入端、所述第二检测单元的第一输入端及所述控制模块的第二输入端口相连；所述第一检测单元的第二输入端与所述第二基准电压输出端相连，所述第一检测单元的输出端与所述控制模块的第三输入端口相连。

5.如权利要求4所述的高精度SOC预测与显示报警集成装置，其特征在于：若所述第二采集单元的输出电压低于或等于所述第二基准电压输出端的输出电压，则所述第一检测单元输出低电平至所述控制模块，所述控制模块判断所述电池包没有过流，所述报警模块不发出相应的警报；若所述第二采集单元；输出的电压高于所述第一基准电压输出端输出的电压，则输出高电平至所述控制模块的第四输入端口，所述控制模块判断所述电池包过流，所述控制模块控制所述报警模块发出相应的警报。

6.如权利要求3所述的高精度SOC预测与显示报警集成装置，其特征在于：所述高精度SOC预测与显示报警集成装置还包括第二检测单元，所述第二检测单元的第二输入端与所述第三基准电压输出端相连，所述第二检测单元的输出端与所述控制模块的第四输入端口相连；所述第二检测单元用于通过将所述第二采集单元的输出电压与所述第三基准电压输出端的输出电压进行比较进而实现所述电池包在充电或放电时的电流与设定的第二参考电流进行比较；若所述第二采集单元的输出电压高于所述第三基准电压输出端的输出电压，则所述第二检测单元输出高电平至所述控制模块的第四输入端口，所述控制模块对采集到的电流进行积分运算，所述控制模块对SOC的预测也对应变化；若所述第二采集单元的输出电压低于或等于所述第三基准电压输出端的输出电压，则所述第二检测单元输出低电平至所述控制模块的第四输入端口，所述控制模块对采集到的电流不进行积分运算，所述控制模块对SOC的预测不变化。

7.如权利要求1所述的高精度SOC预测与显示报警集成装置，其特征在于：所述高精度SOC预测与显示报警集成装置还包括通讯模块，所述通讯模块与所述控制模块的第三输出端口相连，用于实现所述控制模块与对应的设备进行通信。

8.如权利要求1所述的高精度SOC预测与显示报警集成装置，其特征在于：所述控制模块为单片机。

9.如权利要求4所述的高精度SOC预测与显示报警集成装置，其特征在于：所述第一采集单元及所述第二采集单元包括放大器；所述第一检测单元及所述第二检测单元为比较器。