CN216351120U - 电池电量计量系统及电动车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池电量计量系统及电动车。电池电量计量系统，包括：电量计算模块和控制模块；所述电量计算模块与待测电池连接，所述电量计算模块用于获取所述待测电池的电量参数，并根据所述电量参数进行老化补偿形成电量信息；所述控制模块与所述电量计算模块连接，所述控制模块用于根据所述电量信息形成显示数据。本实用新型提供的技术方案提高了电池容量的计算精度，避免了电量显示不准确问题。

Description

电池电量计量系统及电动车

技术领域

本实用新型实施例涉及电池计量技术，尤其涉及一种电池电量计量系统及电动车。

背景技术

铅酸电池由于可靠性高、价格便宜和维护简单目前在电动车行业使用非常广泛。

目前各整车厂家，针对铅酸电池通过控制器或仪表电压法来估算电池剩余容量，但是受电池种类、电池容量和温度影响，剩余电量显示非常不准确。比如无法对电动车待机期间的耗电进行统计，从而造成容量计量误差；骑行中在满电电压虚高情况下，瞬态加油门会导致仪表电量显示突变，给消费者带来很大使用不便。

实用新型内容

本实用新型提供一种电池电量计量系统及电动车，提高电池容量的计量精度，避免电量显示不准确问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种电池电量计量系统，包括：电量计算模块和控制模块；

所述电量计算模块与待测电池连接，所述电量计算模块用于获取所述待测电池的电量参数，并根据所述电量参数进行老化补偿形成电量信息；所述控制模块与所述电量计算模块连接，所述控制模块用于根据所述电量信息形成显示数据。

可选的，所述电量计算模块包括采集单元、电池老化补偿单元和计算单元；

所述采集单元与所述待测电池连接；所述采集单元用于采集所述待测电池的电量参数；其中，所述电量参数包括电压信息、放电电流信息和充电电流信息；

所述电池老化补偿单元与所述采集单元连接；所述电池老化补偿单元用于根据所述电量参数拟合所述待测电池当前电压电流曲线；所述计算单元与所述电池老化补偿单元和所述采集单元连接；所述计算单元用于根据所述待测电池当前电压电流曲线以及预先设置的不同老化程度对应的电压电流曲线获得所述电池的电量信息。

可选的，所述采集单元包括电压采集子单元和电流采集子单元；

所述电压采集子单元与所述待测电池连接，所述电压采集子单元用于实时采集所述电池的电压信息；所述电流采集子单元与所述待测电池连接，所述电流采集子单元用于采集所述待测电池的电流回路信息；其中，所述待测电池的电流回路信息包括放电电流信息和充电电流信息。

可选的，所述电量计算模块还包括温度采集单元；

所述温度采集单元与所述待测电池连接；所述温度采集单元与所述控制模块连接；所述温度采集单元用于采集所述电池温度信息；所述控制模块还用于所述电池温度信息超过设定值则断开电池回路；

所述电池老化补偿单元与所述温度采集单元连接；所述电池老化补偿单元还用于根据所述电池温度信息得到电池温度补偿。

可选的，电池电量计量系统还包括稳压模块，

所述稳压模块与所述待测电池连接；所述稳压模块与所述电量计算模块连接；所述稳压模块用于将所述待测电池电压线性降压至所述电量计算模块的工作电压。

可选的，电池电量计量系统还包括通信模块和显示模块；

所述控制模块与所述显示模块通过所述通信模块连接；所述通信模块用于将所述显示数据按照通信协议格式发送至总线；

所述显示模块与所述电量计算模块连接；所述电量计算模块还用于利用所述待测电池向所述显示模块供电；所述显示模块用于接收所述总线的数据，并根据所述总线的数据进行解析并显示电池电量。

可选的，所述通信模块采用CAN通信单元、485通信单元和/或一线通单元。

可选的，所述电量计算模块包括bq34z100-G1型芯片。

可选的，电池电量计量系统还包括负载，所述负载与所述电量计算模块连接；所述电量计算模块还用于利用所述电池向所述负载供电。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种电动车，包括本实用新型实施例任一所述的电池电量计量系统。

本实用新型提供的技术方案通过电量计算模块利用待测电池的电量参数，获得待测电池老化补偿信息，根据待测电池的老化补偿信息从而得到电池不同老化时间的电量信息，然后控制模块再根据电量信息形成显示数据。相比于仅通过电池的电压电流数据获得电量信息，提高了电池容量的计算精度，避免了电量显示不准确问题。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种电池电量计量系统结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的一种电量计算模块结构示意图。

图3为本实用新型实施例提供的又一种电量计算模块结构示意图。

图4为本实用新型实施例提供的另一种电量计算模块结构示意图。

图5为本实用新型实施例提供的又一种电池电量计量系统结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

图1为本实用新型实施例提供的一种电池电量计量系统结构示意图，参见图1，电池电量计量系统120包括：电量计算模块130和控制模块140。

电量计算模块130与待测电池110连接，电量计算模块130用于获取待测电池110的电量参数，并根据电量参数进行老化补偿形成电量信息。控制模块与电量计算模块130连接，控制模块用于根据电量信息形成显示数据。

具体的，电量计算模块130获取待测电池110充电或放电时的电量参数，其中，待测的电量参数可以包括电池的电压数据和电池的电流数据。由于电池经过一定时间的使用都会老化而产生特性偏移，通过实验室电池测试可以得到该电池的老化补偿的电压电流曲线数据，可以将该电池的老化补偿的电压电流曲线数据预先存储至电量计算模块130，电量计算模块130根据充电或放电时的电量参数拟合得到电压电流特性曲线数据。将拟合得到电压电流特性曲线数据匹配老化补偿的电压电流曲线形成电量信息，电压电流特性曲线数据可以根据电池的电压电流信息实时更新，从而可以避免电动车待机的损耗不能测量以及电压虚高的问题。控制模块根据获取的电量信息可以解析为显示数据。其中显示数据可以包括电池电流、电压、放电时间和电池剩余电量等信息。相比于仅通过电池的电压电流数据获得电量信息，提高了电池容量的计算精度，避免了电量显示不准确问题。

图2为本实用新型实施例提供的一种电量计算模块结构示意图，参见图2，电量计算模块130包括采集单元210、电池老化补偿单元220和计算单元230。

采集单元与待测电池连接。采集单元210用于采集待测电池的电量参数。其中，电量参数包括电压信息、放电电流信息和充电电流信息。

电池老化补偿单元与采集单元210连接。电池老化补偿单元220用于根据电量参数拟合待测电池当前电压电流曲线。计算单元与电池老化补偿单元220和采集单元210连接。计算单元230用于根据待测电池110当前电压电流曲线以及预先设置的不同老化程度对应的电压电流曲线获得电池的电量信息。

具体的，电池老化补偿单元220根据电量参数拟合计算可以获得电池正常放电曲线、电池小电流放电曲线或电池充电曲线。其中，电池正常放电是指电池带动电机等大电流输出时数据，电池小电流放电是指用电设备待机时，报警器、IOT等设备自耗电时数据。计算单元230将电池放电曲线或电池充电曲线中某段时间的连续测量值进行计算获得该段时间的斜率矢量来匹配一系列预先设置的不同老化程度曲线。从而获得对应的电压电流曲线获得电池的电量信息。提高了待测电池不同使用状态时电量信息的准确性。并且通过采集单元210采集的待测电池的电量参数，将计算的电池放电曲线或电池充电曲线在符合老化数据标准后，可以将预先设置的不同老化程度数据更新。从而可以实现电量计算模块130的数据自学习与更新。

图3为本实用新型实施例提供的又一种电量计算模块结构示意图，参见图3，采集单元210包括电压采集子单元212和电流采集子单元211。

电压采集子单元与待测电池110连接，电压采集子单元212用于实时采集电池的电压信息。电流采集子单元211与待测电池连接，电流采集子单元211用于采集待测电池的电流回路信息。其中，待测电池的电流回路信息包括放电电流信息和充电电流信息。

具体的，电压采集子单元212实时采集电压信息，示例性的，电压采集子单元212可以包括电压传感器，将电压传感器置于电池与负载回路或置于电池正负极。电流采集子单元211可以通过精密电阻采集整车回路电流，通过自带精密运放处理和滤波处理后，可以区分放电电流和充电电流。可以通过放电电流和充电电流分别获得放电过程电池的电量信息和充电过程的电量信息。

图4为本实用新型实施例提供的另一种电量计算模块结构示意图，参见图4，电量计算模块130还包括温度采集单元410。

温度采集单元410与待测电池连接；温度采集单元410与控制模块连接；温度采集单元410用于采集电池温度信息；控制模块还用于电池温度信息超过设定值则断开电池回路；

电池老化补偿单元220与温度采集单元410连接；电池老化补偿单元220还用于根据电池温度信息得到电池温度补偿。

具体的，温度采集单元410采集电池工作时的温度，并将采集的温度发送至控制模块，控制模块将采集的温度与设置的电池工作安全温度对比。若采集的电池温度超过电池工作安全温度则控制模块140关断电池放电或充电，提高电池使用安全性。同时，电池老化补偿单元220可以结合温度信息得到带有温度信息电池当前电压电流曲线，配合不同温度下电池充电放电容量曲线进一步提高电池容量数据准确性，避免环境温度对电池容量的影响。

图5为本实用新型实施例提供的又一种电池电量计量系统结构示意图，参见图5，电池电量计量系统120还包括稳压模块510，稳压模块510与待测电池110连接；稳压模块510与电量计算模块130连接；稳压模块510用于将待测电池110电压线性降压至电量计算模块130的工作电压。

示例性的，稳压模块510可以为低压差线性稳压器。稳压模块510将待测电池110电压线性降压至电量计算模块130和控制模块140的工作电压。仅使用待测电池110就可以完成供电，无需再提供外部电源。

可选的，电池电量计量系统还包括通信模块520和显示模块530；控制模块140与显示模块530通过通信模块520连接；通信模块520用于将显示数据按照通信协议格式发送至总线；

显示模块530与电量计算模块130连接；电量计算模块130还用于利用待测电池110向显示模块530供电；显示模块530用于接收总线的数据，并根据总线的数据进行解析并显示电池电量。可选的，通信模块520采用CAN通信单元、485通信单元和/或一线通单元。

具体的，控制模块140将生成的显示数据发送给通信模块520，其中，通信模块520可以包括CAN通信单元、485通信单元和/或一线通单元。通信模块520将显示数据按照通信单元对应的通信协议发送至总线中，显示模块530根据总线的数据进行解析在仪表或者显示器上显示电池电量，从而提示用户当前电量。

可选的，电量计算模块130包括bq34z100-G1型芯片。具体的，电量计算模块130可以采用TI公司bq34z100-G1型芯片，该芯片通过温度传感器可以实时采集电池温度，该芯片还可以实时采集待测电池电压，通过精密电阻采集整车回路电流，通过自带精密运放处理，并进行滤波处理后，可以区分放电电流和充电电流。通过该芯片功能可以得到电池电压电流数据，根据老化补偿数据获得电池容量，并且利用采集的电池温度信息做电池温度补偿，从而得到电池不同温度下的充电放电性能，避免温度对电池容量的影响。该芯片还包括根据电压电流及温度数据不断对老化补偿数据进行更新优化功能，提高电量数据计算的准确性。其中，待测电池可以包括石墨烯铅酸电池，由于石墨烯铅酸电池充放电性能优势，结合该芯片测量石墨烯铅酸电池会获得更准确的计算数据。

可选的，电池电量计量系统还包括负载540，

负载540与电量计算模块130连接；电量计算模块130还用于利用电池向负载540供电。

具体的，负载540可以包括电机、直流-直流转换器和控制器等设备，这些负载设备可以通过电量计算模块130直接接入电池供电，因此在电连接方案上具有较好的适用性，避免了原有连接方案的复杂改动。

本实用新型实施例提供了一种电动车，包括本实用新型实施例任一的电池电量计量系统。具体的，电动车包括以待测电池为主要动力或次要动力的电动马达车辆，例如电动摩托车、电动自行车或助力电动车等。因其包括本实用新型实施例任一实施例提供的电池电量计量系统，因而也具有相同的有益效果，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种电池电量计量系统，其特征在于，包括：电量计算模块和控制模块；

所述电量计算模块与待测电池连接，所述电量计算模块用于获取所述待测电池的电量参数，并根据所述电量参数进行老化补偿形成电量信息；所述控制模块与所述电量计算模块连接，所述控制模块用于根据所述电量信息形成显示数据；其中，所述电量计算模块包括bq34z100-G1型芯片；

所述电池电量计量系统，还包括稳压模块，所述稳压模块与所述待测电池连接；所述稳压模块与所述电量计算模块连接；所述稳压模块用于将所述待测电池电压线性降压至所述电量计算模块的工作电压。

2.根据权利要求1所述的电池电量计量系统，其特征在于，

所述电量计算模块包括采集单元、电池老化补偿单元和计算单元；

所述采集单元与所述待测电池连接；所述采集单元用于采集所述待测电池的电量参数；其中，所述电量参数包括电压信息、放电电流信息和充电电流信息；

所述电池老化补偿单元与所述采集单元连接；所述电池老化补偿单元用于根据所述电量参数拟合所述待测电池当前电压电流曲线；所述计算单元与所述电池老化补偿单元和所述采集单元连接；所述计算单元用于根据所述待测电池当前电压电流曲线以及预先设置的不同老化程度对应的电压电流曲线获得所述电池的电量信息。

3.根据权利要求2所述的电池电量计量系统，其特征在于，所述采集单元包括电压采集子单元和电流采集子单元；

所述电压采集子单元与所述待测电池连接，所述电压采集子单元用于实时采集所述电池的电压信息；所述电流采集子单元与所述待测电池连接，所述电流采集子单元用于采集所述待测电池的电流回路信息；其中，所述待测电池的电流回路信息包括放电电流信息和充电电流信息。

4.根据权利要求1所述的电池电量计量系统，其特征在于，所述电量计算模块还包括温度采集单元；

所述温度采集单元与所述待测电池连接；所述温度采集单元与所述控制模块连接；所述温度采集单元用于采集所述电池温度信息；所述控制模块还用于所述电池温度信息超过设定值则断开电池回路；

所述电池老化补偿单元与所述温度采集单元连接；所述电池老化补偿单元还用于根据所述电池温度信息得到电池温度补偿。

5.根据权利要求1所述的电池电量计量系统，其特征在于，还包括通信模块和显示模块；

所述控制模块与所述显示模块通过所述通信模块连接；所述通信模块用于将所述显示数据按照通信协议格式发送至总线；

所述显示模块与所述电量计算模块连接；所述电量计算模块还用于利用所述待测电池向所述显示模块供电；所述显示模块用于接收所述总线的数据，并根据所述总线的数据进行解析并显示电池电量。

6.根据权利要求5所述的电池电量计量系统，其特征在于，所述通信模块采用CAN通信单元、485通信单元和/或一线通单元。

7.根据权利要求6所述的电池电量计量系统，其特征在于，还包括负载，

所述负载与所述电量计算模块连接；所述电量计算模块还用于利用所述电池向所述负载供电。

8.一种电动车，其特征在于，包括权利要求1-7任一所述的电池电量计量系统。

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