一种锂电池负荷检测装置及负荷计算方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种锂电池负荷检测装置，电流传感器、电压传感器、温度传感器、循环次数计数器、显示模块为控制器的外围电路分别与控制器相连，所述电流传感器、电压传感器、温度传感器、循环次数计数器分别检测锂电池的电流、电压、温度和已经使用过的循环次数，并将检测信号送入控制器，控制器通过电流、电压、温度和循环次数计算出锂电池的当前负荷情况。本发明专利技术锂电池负荷检测装置可以实现锂电池负荷在线检测；锂电池负荷计算方法简单易行、实施可靠，可以有效地减小锂电池系统中控制器的负担。

A lithium battery load detection device and load calculation method

The invention discloses a lithium battery load detection device. The current sensor, the voltage sensor, the temperature sensor, the cycle number counter and the peripheral circuit of the display module are connected to the controller respectively. The current sensor, the voltage sensor, the temperature sensor, and the cycle number counter measure lithium electric power respectively. The current, voltage, temperature, and the number of cycles that have been used, and the detection signals are sent to the controller. The controller calculates the current load of the lithium battery by current, voltage, temperature and cycle times. The lithium battery load detection device can realize the on-line load detection of the lithium battery; the lithium battery load calculation method is simple and reliable, and can effectively reduce the burden of the controller in the lithium battery system.

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池负荷检测装置及负荷计算方法
本专利技术涉及锂电池检测
，特别是涉及一种锂电池负荷检测装置及负荷计算方法。
技术介绍
随着锂电池的应用越来越广泛，人们对于锂电池系统的性能、安全等要求也越来越高。锂电池系统功率密度较低，其功率负荷不适合有较为剧烈的变化，所以实时检测锂电池的负荷状态对于负载变化较大的电动系统，具有重要的意义。检测锂电池的负荷主要是通过检测锂电池的电压、电流、温度等参数，然后计算出锂电池当前输出功率与最大输出功率之比值。锂电池当前功率可以使用当前的电参数计算，但是锂电池最大功率的计算则比较困难。近年来，锂电池最大放电功率在线计算的也出现很多方法，专利“一种动力电池组极限功率的模型反推动态算法”(CN104298793A)，“锂离子电池峰值功率在线评估方法”(CN103675707A)，“一种动力电池的峰值功率预测方法”(CN103675707A)。上述专利都是对锂电池最大放电功率的评估计算提出的各种方法，而且这些方法模型复杂、参数调整困难，对于主要由微控制器控制的锂电池系统来说负担过重，实施上存在很大障碍。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种锂电池负荷检测装置及负荷计算方法，通过使用简单易行的方法，检测锂电池的电压、电流、温度，计算出锂电池功率负荷，实现锂电池负荷在线检测。本专利技术所要求解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：一种锂电池负荷检测装置，包括电流传感器、电压传感器、温度传感器、循环次数计数器、控制器、显示模块，所述电流传感器、电压传感器、温度传感器、循环次数计数器、显示模块为控制器的外围电路分别与控制器相连，所述电流传感器、电压传感器、温度传感器、循环次数计数器分别检测锂电池的电流、电压、温度和已经使用过的循环次数，并将检测信号送入控制器，控制器通过电流、电压、温度和循环次数计算出锂电池的当前负荷情况。进一步地，所述控制器为单片机或ARM或DSP。进一步地，所述电流传感器为霍尔传感器。进一步地，所述电压传感器为A/D电压检测电路。进一步地，所述温度传感器为贴片式铂电阻。进一步地，所述显示模块为LCD模块。进一步地，所述循环次数计数器为计数电路。一种锂电池负荷计算方法，包括以下步骤：S1、计算电量补偿系数αSOC，其中：SOC为当前电量，取值在0～100之间；SOC0为电量阀值；K1低电量加权系数；S2、计算电池循环容量补偿系数αH，其中：j为电池当前循环次数；j0为循环次数阈值；K2为寿命加权系数；S3、计算电池温度补偿系数αW，其中：T为电池当前温度；T0为温度阈值；K3为温度加权系数；S4、计算锂电池内阻R1；R1＝R0×αSOC×αH×αW其中：R0为初始电池内阻；S5、计算锂电池最大放电电流IMAX，其中：IMAX为电池最大放电电流；I1为电池当前电流；U1为电池当前电压；Umin为电池最小电压；S6、计算锂电池负荷，锂电池出现最大放电电流时，产生最大输出功率；本专利技术的有益效果：一种锂电池负荷检测装置，通过电流传感器、电压传感器、温度传感器、循环次数计数器检测锂电池的电流、电压、温度和已经使用过的循环次数，采用控制器计算出锂电池功率负荷，实现锂电池负荷在线检测；锂电池负荷计算方法简单易行、实施可靠，可以有效地减小锂电池系统中控制器的负担。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步说明：图1是锂电池负荷检测装置原理框图；图2是锂电池负荷检测装置实施例示意图；图3是锂电池负荷计算方法流程图。具体实施方式为了使本专利技术技术方案的内容和优势更加清楚明了，下面结合附图对本专利技术进一步描述。结合图1，一种锂电池负荷检测装置，包括电流传感器、电压传感器、温度传感器、循环次数计数器、控制器、显示模块。电流传感器、电压传感器、温度传感器、循环次数计数器、显示模块为控制器的外围电路分别与控制器相连。电流传感器、电压传感器、温度传感器、循环次数计数器分别检测锂电池的电流、电压、温度和已经使用过的循环次数，并将检测信号送入控制器，控制器通过电流、电压、温度和循环次数计算出锂电池的当前负荷情况。结合图2，锂电池负荷检测装置实施例示意图，控制器是整个锂电池负荷检测装置的计算控制中心模块，控制器可以是ARM、DSP、单片机等各种微控制器，在性能符合要求的情况下，通常选用成本较低的单片机。电压传感器的作用是把锂电池的端电压模拟信号转换为数字信号传送给控制器，通常使用A/D转换器采集电压值，如果锂电池端电压与A/D转换器测量范围差距较大，可以在前端加上分压、放大电路，组合成A/D电压检测电路。电流传感器负责检测锂电池电流信号，如果电流较小，可以直接在电池回路中串入精密电阻测量；如果电流较大，则可以使用霍尔传感器或者使用分流器测量。温度传感器的作用是实施检测锂电池表面的温度，可以是接触式或者非接触式传感器，通常可以使用贴片式铂电阻。显示模块为LCD模块。循环次数计数器用来计算锂电池已经使用过的循环次数，可以使用一个充放电截止电压触发的计数电路，或者用充放电曲线数据在控制器中直接计算。控制器是选用成本低廉，可靠性好的的单片机，电压传感器使用A/D转换器采集电压值；电流传感器采用可靠的非接触式霍尔传感器；温度传感器使用贴片式铂电阻；循环次数计数器为由充电饱和电压和放电截止电压触发的计数电路。锂电池，经过测量初始内阻5.56mΩ当前电量20％，电量阈值30％，低电量加权系数为2.5，当前温度20℃，温度阈值0℃，温度加权系数为3.2当前循环次数800次，循环次数阈值为667次，寿命加权系数为2.6，电池当前电压3.5V，当前电流10A，最小输出电压3.0V。结合图3，锂电池负荷计算方法流程图，锂电池负荷计算方法，包括以下步骤：S1、计算电量补偿系数αSOC，锂电池内阻在电量充足时比较稳定，电量低时会明显增大，锂电池电量阈值通常在30％左右。αSOC＝K1＝2.5，其中：SOC为当前电量，取值在0～100之间；SOC0为电量阀值；K1低电量加权系数，可以根据实测的低电量内阻值来调整；S2、计算电池循环容量补偿系数αH，在循环次数较低时电池内阻变化不明显，而在寿命末期，内阻会加速增大，循环次数阈值j0随电池差异而不相同，通常j0应该大于电池总循环次数的2/3；αH＝K2＝2.6其中：j为电池当前循环次数；j0为循环次数阈值；K2为寿命加权系数，可以根据实测的循环寿命末期电池内阻值来调整；S3、计算电池温度补偿系数αW，对于锂电池来说αW是温度t的函数，在常温下内阻比较稳定，但是温度过低会影响锂电池的放电能力，一般在0度附近锂电池内阻会显著增大；αW＝1其中：T为电池当前温度；T0为温度阈值；K3为温度加权系数，可以根据实测的低温状态下电池内阻值来调整；S4、计算锂电池内阻R1；R1＝R0×αSOC×αH×αWR1＝R0×αSOC×αH×αW＝36.14mΩ其中：R0为初始电池内阻，可以实测，也可以采用厂商的标称内阻；S5、计算锂电池最大放电电流IMAX，锂电池在放电电压达到最小值时会出现最大放电电流，其中：IMAX为电池最大放电电流；I1为电池当前电流；U1为电池当前电压；Umin为电池最小电压；S6、计算锂电池负荷，锂电池出现最大放电电流时，产生最大输出功率；本专利技术通过电流传感器、电压传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂电池负荷检测装置，其特征在于：包括电流传感器、电压传感器、温度传感器、循环次数计数器、控制器、显示模块，所述电流传感器、电压传感器、温度传感器、循环次数计数器、显示模块为控制器的外围电路分别与控制器相连，所述电流传感器、电压传感器、温度传感器、循环次数计数器分别检测锂电池的电流、电压、温度和已经使用过的循环次数，并将检测信号送入控制器，控制器通过电流、电压、温度和循环次数计算出锂电池的当前负荷情况。

【技术特征摘要】
1.一种锂电池负荷检测装置，其特征在于：包括电流传感器、电压传感器、温度传感器、循环次数计数器、控制器、显示模块，所述电流传感器、电压传感器、温度传感器、循环次数计数器、显示模块为控制器的外围电路分别与控制器相连，所述电流传感器、电压传感器、温度传感器、循环次数计数器分别检测锂电池的电流、电压、温度和已经使用过的循环次数，并将检测信号送入控制器，控制器通过电流、电压、温度和循环次数计算出锂电池的当前负荷情况。2.按照权利要求1所述的一种锂电池负荷检测装置，其特征在于：所述控制器为单片机或ARM或DSP。3.按照权利要求1所述的一种锂电池负荷检测装置，其特征在于：所述电流传感器为霍尔传感器。4.按照权利要求1所述的一种锂电池负荷检测装置，其特征在于：所述电压传感器为A/D电压检测电路。5.按照权利要求1所述的一种锂电池负荷检测装置，其特征在于：所述温度传感器为贴片式铂电阻。6.按照权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡继康，申屠理锋，徐丽敏，刘金龙，吕忱，奚嘉奇，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31