CN211943025U - 一种汽车电池监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种汽车电池监控装置。该汽车电池监控装置包括：电池盒、电流传感器、计时器、乘法器、荷电状态SOC计算模块以及SOC修正模块；电池盒的输出端与电流传感器的输入端相连接，电流传感器的输出端以及计时器分别与乘法器的一端相连接，乘法器的另一端与SOC计算模块的一端相连接，SOC计算模块的另一端与SOC修正模块相连接；当电流传感器输出的电流不为0时，计时器开始计时，乘法器根据电流不为0的工作时长以及电流传感器检测的电流确定电池容量；SOC计算模块根据电池容量确定汽车当前SOC；SOC修正模块对汽车当前SOC进行修正。采用该汽车电池监控装置能够对监测得到的SOC进行修正，输出更精确的电池荷电状态。

Description

一种汽车电池监控装置

技术领域

本实用新型涉及汽车电池监控领域，特别是涉及一种汽车电池监控装置。

背景技术

荷电状态(StateofCharge，SOC)是指蓄电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值，常用百分数表示，其取值范围为0～1，当SOC＝0时表示电池放电完全，当SOC＝1时表示电池完全充满。

在混合动力汽车使用中，时刻监测掌握电池的电池SOC，因此，现有技术中通常采用开路的电流-时间积分法对混合动力汽车的电池SOC进行估算，通过对电池工作电流的积分计算，获得电池的SOC值。但由于测量精度和采样频率的影响，会导致开路的电流-时间积分法的计算结果具有一定的误差，随着工作时间的增加，该误差会不断累积，无法满足电池长期工作的需要。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种汽车电池监控装置，以解决现有的电池SOC监测装置误差大的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种汽车电池监控装置，包括：电池盒、电流传感器、计时器、乘法器、荷电状态SOC计算模块以及SOC修正模块；

电池盒的输出端与所述电流传感器的输入端相连接，所述电流传感器的输出端以及所述计时器分别与所述乘法器的一端相连接，所述乘法器的另一端与所述SOC计算模块的一端相连接，所述SOC计算模块的另一端与所述SOC修正模块相连接；当所述电流传感器输出的电流不为0时，计时器开始计时，所述乘法器根据电流不为0的工作时长以及所述电流传感器检测的电流确定电池容量；所述SOC计算模块根据所述电池容量确定汽车当前SOC；所述SOC修正模块对所述汽车当前SOC进行修正。

可选的，所述SOC修正模块具体包括：电压传感器、比较器、查找单元以及修正单元；

所述电压传感器与所述电池盒相连接；所述比较器与所述电流传感器的输出端相连接；所述查找单元与所述电压传感器相连接；当所述比较器确定出所述电流传感器测出的电流未超出电流阈值时，所述电压传感器检测所述电压盒的电压，所述查找单元用于根据所述电压传感器测出的电压值，从电压-SOC对应表中得到期望SOC值；所述修正单元与所述查找单元相连接；所述修正单元用于根据所述期望SOC值对所述SOC计算模块计算的SOC进行修正。

可选的，所述电池盒内的电池为锂电池。

可选的，还包括：电容循环次数确定模块；

所述电容循环次数确定模块分别与所述电流传感器以及所述计时器相连接；所述电容循环次数确定模块用于根据所述电流传感器获取的电流值以及所述计时器的工作时长确定电容循环次数。

可选的，还包括：电池容量修正模块；

所述电池容量修正模块包括温度传感器以及温度-容量表生成模块；

所述温度传感器分别与所述电池盒以及所述温度-容量表生成模块相连接；所述电池容量查表生成模块用于生成温度与电池容量对应关系的电池容量查表。

可选的，所述乘法器具体包括：芯片IC、二极管D1、稳压二极管D2、电阻R1至电阻R11、电容C1至电容C6以及三极管Q1；

所述芯片IC的第一引脚连接所述二极管D1的负极，所述二极管D1的正极分别连接所述电阻R1的一端、电阻R2的一端、电容C3的一端和所述电阻R11的一端，所述电阻R1的另一端和所述电容C3的另一端均接地，所述电阻R2的另一端分别连接所述电容C1的一端和所述芯片IC的第二引脚，所述电容C1的另一端分别连接电源输入端VCC和电容C2的一端，所述电容C2的另一端分别连接所述芯片IC的第三引脚和电阻R3的一端，所述电阻R3的另一端分别连接电阻R4的一端、电阻R5的一端、所述稳压二极管D2的负极、电容C4的一端、电容C5的一端并接地；电阻R4的另一端连接所述芯片IC的第四引脚，所述电阻R5的另一端连接芯片IC的第五引脚，所述稳压二极管D2的正极分别连接所述芯片IC的第六引脚、所述电容C4的另一端和所述电阻R9的一端，所述电阻R9的另一端分别连接所述电容C5的另一端和所述三极管Q1的发射极，所述三极管Q1的基极分别连接所述芯片IC的第八引脚和电阻R7的一端，所述三极管Q1的集电极分别连接电阻R10的一端和电容C6的一端，所述电阻R10的另一端连接电源输出端VDD，所述电容C6的另一端分别连接直流电源DC、电阻R8的一端、电阻R7的另一端和电阻R11的另一端；所述电阻R8的另一端连接所述芯片IC的第七引脚，在所述芯片IC的第九引脚和所述芯片IC的第十引脚之间连接有电阻R6。

可选的，所述芯片IC的型号为MC1496；所述二极管D1的型号为1N5408；所述稳压二极管D2的型号为1N4738；所述三极管Q1的型号为2N1893。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：本实用新型提供了一种汽车电池监控装置，通过加入修正模块，对汽车当前SOC进行修正，从而大大降低监测得到的电池SOC的误差。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的汽车电池监控装置结构图；

图2为本实用新型所提供的SOC修正模块示意图；

图3为本实用新型所提供的乘法器电路图。

具体实施方式

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。

本实用新型的目的是提供一种汽车电池监控装置，能够对监测得到的SOC进行修正，输出更精确的电池荷电状态。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型所提供的汽车电池监控装置结构图，如图1所示，一种汽车电池监控装置，包括：电池盒1、电流传感器2、计时器3、乘法器4、荷电状态SOC计算模块5以及SOC修正模块6。

所述电池盒1的输出端与所述电流传感器2的输入端相连接，所述电流传感器2的输出端以及所述计时器3分别与所述乘法器4的一端相连接，所述乘法器4的另一端与所述SOC计算模块5的一端相连接，所述SOC计算模块5的另一端与所述SOC修正模块6相连接；当所述电流传感器2输出的电流不为0时，计时器3开始计时，所述乘法器4根据电流不为0的工作时长以及所述电流传感器2检测的电流确定电池容量；所述SOC计算模块5根据所述电池容量确定汽车当前SOC；所述SOC修正模块6对所述汽车当前SOC进行修正。

图2为本实用新型所提供的SOC修正模块示意图，如图2所示，所述SOC修正模块6具体包括：电压传感器6-1、比较器6-2、查找单元6-3以及修正单元6-4；所述电压传感器6-1与所述电池盒1相连接；所述比较器6-2与所述电流传感器2的输出端相连接；所述查找单元6-3与所述电压传感器6-1相连接；在实际应用中，当超出电流阈值时，比较器6-2输出高电平；当未超出电流阈值时，比较器6-2输出低电平；因此，当所述比较器6-2确定出所述电流传感器2测出的电流未超出电流阈值时，比较器6-2输出低电平，所述电压传感器6-1检测所述电压盒的电压，所述查找单元6-3用于根据所述电压传感器6-1测出的电压值，从电压-SOC对应表中得到期望SOC值；所述修正单元6-4与所述查找单元6-3相连接；所述修正单元6-4用于根据所述期望SOC值对所述SOC计算模块5计算的SOC进行修正。

所述电池盒1内的电池为锂电池。

还包括：电容循环次数确定模块；所述电容循环次数确定模块分别与所述电流传感器2以及所述计时器3相连接；所述电容循环次数确定模块用于根据所述电流传感器2获取的电流值以及所述计时器3的工作时长确定电容循环次数。

根据锂电池的特性，锂电池的一个充电周期意味着用完电池的所有电量，但并不等于充一次电。每当累计充放电的电量达到电池容量的二倍时，记为电池的一个充放电周期，即，记为电池的一个已循环次数。因此，在锂电池进行充电的过程中，记录充电时的电流值和充电的持续时间，并根据电流值和充电的持续时间计算出此次充电的电量，即电量＝电流值*充电的持续时间，因此，记录电池充电时的电流值和持续时间，根据电流值和持续时间计算电池的已循环次数。

本实用新型还包括：电池容量修正模块；所述电池容量修正模块包括温度传感器以及温度-容量表生成模块；所述温度传感器分别与所述电池盒以及所述温度-容量表生成模块相连接；所述电池容量查表生成模块用于生成温度与电池容量对应关系的电池容量查表。

通过温度传感器实时检测电池的当前温度，在不同的温度下对电池进行循环充放电测试，并在循环充放电测试过程中记录电池在不同温度下对应的已循环次数和当前电池容量，建立不同的温度和在不同温度下对应的已循环次数关联，生成温度-容量表。

在实际应用中，在电池能够正常工作的温度范围内，分别在不同的温度下对电池进行循环充放电测试。例如，根据锂电池的充特性，首先选定一个温度，并在该温度下将电池充满电，然后记录电池的当前电量，在对电池完全放电，再次重复上述步骤，以获取更多的已循环次数和电池当前容量的数据，并将这些数据保存在温度-容量表中，在计算电池SOC之前，就已经利用电池容量修正模块对电池容量进行修正，再利用修正后的电池容量计算的电池SOC会更精确，本实用新型通过两次修订，使得最终输出的电池SOC的误差更低，从而提高电池SOC的监测精度。

图3为本实用新型所提供的乘法器电路图，如图3所示，乘法器4具体包括：芯片IC、二极管D1、稳压二极管D2、电阻R1至电阻R11、电容C1至电容C6以及三极管Q1；所述芯片IC的第一引脚连接所述二极管D1的负极，所述二极管D1的正极分别连接所述电阻R1的一端、电阻R2的一端、电容C3的一端和所述电阻R11的一端，所述电阻R1的另一端和所述电容C3的另一端均接地，所述电阻R2的另一端分别连接所述电容C1的一端和所述芯片IC的第二引脚，所述电容C1的另一端分别连接电源输入端VCC和电容C2的一端，所述电容C2的另一端分别连接所述芯片IC的第三引脚和电阻R3的一端，所述电阻R3的另一端分别连接电阻R4的一端、电阻R5的一端、所述稳压二极管D2的负极、电容C4的一端、电容C5的一端并接地；电阻R4的另一端连接所述芯片IC的第四引脚，所述电阻R5的另一端连接芯片IC的第五引脚，所述稳压二极管D2的正极分别连接所述芯片IC的第六引脚、所述电容C4的另一端和所述电阻R9的一端，所述电阻R9的另一端分别连接所述电容C5的另一端和所述三极管Q1的发射极，所述三极管Q1的基极分别连接所述芯片IC的第八引脚和电阻R7的一端，所述三极管Q1的集电极分别连接电阻R10的一端和电容C6的一端，所述电阻R10的另一端连接电源输出端VDD，所述电容C6的另一端分别连接直流电源DC、电阻R8的一端、电阻R7的另一端和电阻R11的另一端；所述电阻R8的另一端连接所述芯片IC的第七引脚，在所述芯片IC的第九引脚和所述芯片IC的第十引脚之间连接有电阻R6；其中，所述芯片IC的型号为MC1496；所述二极管D1的型号为1N5408；所述稳压二极管D2的型号为1N4738；所述三极管Q1的型号为2N1893。

相对于常规的乘法器来说，本实用新型采用单片机控制整个电路，使得电路自身的功耗降低，避免了短路等情况的发生，降低了电路的故障率，提高了乘法器的精确度，从而使得侧得的电池SOC更精确。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (7)

1.一种汽车电池监控装置，其特征在于，包括：电池盒、电流传感器、计时器、乘法器、荷电状态SOC计算模块以及SOC修正模块；

所述电池盒的输出端与所述电流传感器的输入端相连接，所述电流传感器的输出端以及所述计时器分别与所述乘法器的一端相连接，所述乘法器的另一端与所述SOC计算模块的一端相连接，所述SOC计算模块的另一端与所述SOC修正模块相连接；当所述电流传感器输出的电流不为0时，所述计时器开始计时，所述乘法器根据所述电流不为0的工作时长以及所述电流传感器检测的电流确定电池容量；所述SOC计算模块根据所述电池容量确定汽车当前SOC；所述SOC修正模块对所述汽车当前SOC进行修正。

2.根据权利要求1所述的汽车电池监控装置，其特征在于，所述SOC修正模块具体包括：电压传感器、比较器、查找单元以及修正单元；

所述电压传感器与所述电池盒相连接；所述比较器与所述电流传感器的输出端相连接；所述查找单元与所述电压传感器相连接；当所述比较器确定出所述电流传感器测出的电流未超出电流阈值时，所述电压传感器检测所述电池盒的电压，所述查找单元用于根据所述电压传感器测出的电压值，从电压-SOC对应表中得到期望SOC值；所述修正单元与所述查找单元相连接；所述修正单元用于根据所述期望SOC值对所述SOC计算模块计算的SOC进行修正。

3.根据权利要求1所述的汽车电池监控装置，其特征在于，所述电池盒内的电池为锂电池。

4.根据权利要求3所述的汽车电池监控装置，其特征在于，还包括：电容循环次数确定模块；

所述电容循环次数确定模块分别与所述电流传感器以及所述计时器相连接；所述电容循环次数确定模块用于根据所述电流传感器获取的电流值以及所述计时器的工作时长确定电容循环次数。

5.根据权利要求4所述的汽车电池监控装置，其特征在于，还包括：电池容量修正模块；

所述电池容量修正模块包括温度传感器以及温度-容量表生成模块；

所述温度传感器分别与所述电池盒以及所述温度-容量表生成模块相连接；所述温度-容量表生成模块用于生成温度与电池容量对应关系的电池容量查表。

6.根据权利要求1所述的汽车电池监控装置，其特征在于，所述乘法器具体包括：芯片IC、二极管D1、稳压二极管D2、电阻R1至电阻R11、电容C1至电容C6以及三极管Q1；

所述芯片IC的第一引脚连接所述二极管D1的负极，所述二极管D1的正极分别连接所述电阻R1的一端、电阻R2的一端、电容C3的一端和所述电阻R11的一端，所述电阻R1的另一端和所述电容C3的另一端均接地；所述电阻R2的另一端分别连接所述电容C1的一端和所述芯片IC的第二引脚，所述电容C1的另一端分别连接电源输入端VCC和电容C2的一端，所述电容C2的另一端分别连接所述芯片IC的第三引脚和电阻R3的一端，所述电阻R3的另一端分别连接电阻R4的一端、电阻R5的一端、所述稳压二极管D2的负极、电容C4的一端、电容C5的一端并接地；电阻R4的另一端连接所述芯片IC的第四引脚，所述电阻R5的另一端连接芯片IC的第五引脚，所述稳压二极管D2的正极分别连接所述芯片IC的第六引脚、所述电容C4的另一端和所述电阻R9的一端，所述电阻R9的另一端分别连接所述电容C5的另一端和所述三极管Q1的发射极，所述三极管Q1的基极分别连接所述芯片IC的第八引脚和电阻R7的一端，所述三极管Q1的集电极分别连接电阻R10的一端和电容C6的一端，所述电阻R10的另一端连接电源输出端VDD，所述电容C6的另一端分别连接直流电源DC、电阻R8的一端、电阻R7的另一端和电阻R11的另一端；所述电阻R8的另一端连接所述芯片IC的第七引脚，在所述芯片IC的第九引脚和所述芯片IC的第十引脚之间连接有电阻R6。

7.根据权利要求6所述的汽车电池监控装置，其特征在于，所述芯片IC的型号为MC1496；所述二极管D1的型号为1N5408；所述稳压二极管D2的型号为1N4738；所述三极管Q1的型号为2N1893。

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