[发明专利]一种铅酸蓄电池电量预估装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于控制技术，具体涉及一种用于特种车辆上装的电池电量的预估装置及方法。 

背景技术

随着信息化，智能化程度的提高，蓄电池以具有发热小，无噪声，无污染，易伪装等优点，作为取代直流稳压电源的替代品在各特种车中得到很好应用。为了判断蓄电池在使用过程中电量是否充足，状态是否良好；并避免电池在使用过程中出现过充或过放的情况，以进一步发挥电池的性能，提高电池的使用寿命，可靠地完成各项任务，有必要对蓄电池的可用电量进行预估。 

目前，用于蓄电池电量预估的方法和装置或者过于复杂，提高了设计难度，降低了产品可靠性，增加了后期维护成本，难以在机动性较强的特种车中得到应用，如专利“200820111393.3”一种用于混合动力汽车电池性能检测装置，开发了一种混合动力汽车电池性能检测装置，通过信号采集单元采集发动机启动过程及启动后电池的电压、电流变化，电池温度，电池余量，间接实现对电池性能的预测；或者过于简单，检测蓄电池参数单一，预估精度误差较大，难以满足性能要求，起不到保护蓄电池，延长蓄电池寿命的作用，如专利“200810114924.9”电流积分的测量电路，设计了一种电流积分测量电路，主要由电流信号处理模块、能量计算芯片模块和基准电压源模块组成，其中电流信号处理模块由采样电阻采样后，经调理电路，送入能量计算芯片模块，最后通过能量计算芯片模块实现电流积分功能，最终计算蓄电池的电量。此电路设计简单，且由于电流采集本身容易引入误差，单独使用积分法容易造成累积误差， 最终得出的蓄电池电量误差较大，从而难以满足需求。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种预估精度较高的铅酸蓄电池电量预估装置及方法。 

本发明的技术方案如下： 

一种铅酸蓄电池电量预估装置，它包括CPU中央控制器，所述的CPU中央控制器上设有AD接口、IO接口和SPI接口，还设有双CAN接口和串口SCI接口；所述的AD接口、IO接口上连接数据采集单元；所述的SPI接口连接数据存储单元；所述的双CAN接口和串口SCI接口连接数据通信单元；所述的CPU中央处理器上IO口与驱动控制单元连接。 

在上述的一种铅酸蓄电池电量预估装置中：所述的数据采集单元包括电压检测调理电路、电流检测调理电路和温度检测调理电路，该数据采集单元与待测蓄电池连接。 

在上述的一种铅酸蓄电池电量预估装置中：所述的数据通信单元包括双CAN总线和串口SCI总线，用于实现命令的接收和蓄电池电量、电压、电流及温度等数据的上传。 

在上述的一种铅酸蓄电池电量预估装置中：所述的CPU中央处理器还与供电电路单元连接，该供电电路单元连接底盘蓄电池。 

一种铅酸蓄电池电量预估方法，它包括如下步骤： 

1)根据预估装置此次与上次加电时间差确定蓄电池初始电量S_oc0； 

2)采集蓄电池组电流、电压和温度； 

3)检测判断步骤2)中温度和电流； 

4)根据步骤3)中判断结果，利用差值方法Peukert方程系数n及充放电效 率η； 

5)利用下式得出k+1时刻的蓄电池电量 

S_oc(k+1)＝S_oc(k)+(η_iΔt/Q_有效)i_k

式中：S_oc(k+1)为k+1时刻电池的电量，S_oc(k)为k时刻电池的电量；i_k为充放电电流，充电时i_k为正，放电时i_k为负；η_i为电流i时的充放电效率；Δt为采样周期；Q_有效为电池的有效容量，即为电池能放出的容量； 

6)利用下式求出k时刻的蓄电池的开路电压OCV(S_oc(k)) 

OCV(S_oc(k))＝b(4)S_oc⁴(k)+b(3)S_oc³(k)+b(2)S_oc²(k)+b(1)S_oc¹(k)+b(0) 

其中b(0)～b(4)为拟合系数； 

7)利用下式求出k时刻电池的端电压V_bat(k)