[发明专利]汽车动力电池荷电状态的测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于电动汽车和混合动力汽车上的电池测试与管理领域的测量系统，更具体地说，它涉及一种汽车动力电池荷电状态的测量系统。

背景技术

燃料汽车排放的尾气作为一种普遍的空气污染物已经逐渐地被人们所关注，为了缓解汽车尾气给空气污染造成的压力，动力电池作为一个重要的组成部分开始成为汽车动力的一个主要来源。对电动汽车和混合动力汽车而言，电池所处状况的判断对于整车的工作而言至关重要。

为了延长电池使用寿命，避免电池因过渡放电而造成不可修复性的损坏，达到使车辆能够安全稳定行驶的目的，我们需要实时的了解电池的荷电状态(State of Charge，简称SOC)，及时的对其进行维护和充放电，从充分发挥电池能力和提高安全性两个角度对电池进行高效管理，以进一步提高整车性能。

目前，传统上测量汽车动力电池荷电状态(SOC)的方法有多种，常用的有Ah(安时)计量法、神经网络法和卡尔曼滤波法等。

1.Ah计量法是最通用的荷电状态估计方法，其原理主要是通过电流积分来累计放电量，从而计算荷电状态，但应用中存在以下主要问题：

(1)电流测量不准确将增大计算误差，长时间的积累将导致计算误差会越来越大；

(2)在高温状态和电流波动很大的情况下计算误差较大，而且需建立充放电效率公式。

2.神经网络法是指利用神经网络的非线性和自学习特性，对外部激励给出相应的输出，能够模拟电池动态特性以预测电池的荷电状态，其缺点是需要大量的参考数据进行训练，估计误差受训练数据和训练方法的影响很大。

3.卡尔曼滤波法是将电池荷电状态作为电池状态空间模型中的一个状态，然后利用卡尔曼滤波方程进行状态估计，该方法适合于电流变化比较剧烈的电池荷电状态的估计，其缺点在于对电池模型准确性和计算能力要求高，测量较为繁琐。

对于动力电池荷电状态的预测方法及测量系统的研究，已经有很多人做了这方面的工作。

经检索得知中国专利公开号CN1945345，公开日2007年4月11日，申请号200510094755.3，发明创造的名称为一种混合动力汽车电池余量检测装置及检测方法。该申请案公开了在CPU中央控制器与电池组之间设有一负载模块，基于电池的电压与电流值可计算电阻值。利用充放电电流的积分得到初步的荷电状态，再根据此时电池组的电压、温度值、以及负载模块的电阻值，利用经验公式对所得的荷电状态值进行修正。这种系统得到的荷电状态值需经过电流积分，即使修正，累计误差也较大；另外，在系统中需接入负载模块并要考虑经验公式对结果的影响，增加了系统复杂度，不方便系统扩展。

经检索得知中国专利公开号CN101098029，公开日2008年1月2日，申请号200710105481.2，发明创造的名称为估计电池充电状态的方法、电池管理系统及其驱动方法。该申请案公开了利用测量模型对电池建立模型，包括传感器、预测器、数据剔除单元和测量单元，利用累计充放电电流来估计电池的荷电状态，测量单元根据测量模型和与误差相关的信息，利用自适应滤波器如卡尔曼滤波器来执行对估计的电池荷电状态的不断校正。这种系统对电池模型准确性和计算能力要求较高，测量较为繁琐，系统实用性不强，只具有局部代表性，另外，这种系统并没有考虑到信号在汽车中的传输问题，不适用于汽车控制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是旨在克服电池内部参数难以取得、测试建模困难与测量不够准确等问题，提供一种汽车动力电池荷电状态的测量系统。可以实时反映出动力电池的荷电状态，使汽车动力电池荷电状态的测量更加准确，方便电池的管理，提高电动汽车和混合动力汽车的性能。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：汽车动力电池荷电状态的测量系统由数据采集部分和数据中央处理与传输部分组成。

所述的数据采集部分包括有电压传感器、电流传感器与温度传感器。

每个电压传感器的输入端与单节汽车动力电池电线连接，每个电压传感器的输出端与数字信号处理器的ADC转换接口电线连接。

电流传感器的输入端与汽车动力电池耦合连接，电流传感器的输出端与数字信号处理器的ADC转换接口电线连接。

每个温度传感器与汽车动力电池接触连接，温度传感器的输出端与数字信号处理器的I/O接口电线连接。

所述的数据中央处理与传输部分包括有数据处理单元和CAN传输单元。