汽车动力电池荷电状态的测量系统技术方案

本实用新型专利技术公开了汽车动力电池荷电状态的测量系统。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。它由数据采集部分和数据中央处理与传输部分组成。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。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。数据处理单元采用嵌入模糊预测算法的数字信号处理器，ＣＡＮ传输单元包括ＣＡＮ总线收发器与ＣＡＮ总线。ＣＡＮ总线收发器的一端与数字信号处理器的ＣＡＮ控制器电线连接，ＣＡＮ总线收发器的另一端与ＣＡＮ总线电线连接，ＣＡＮ总线再与汽车的电子控制单元或主控计算机电线连接。本实用新型专利技术用于电动汽车、混合动力汽车和其它产品上的电池测试与管理领域。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术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。
技术介绍
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，为了緩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S0C )，及时的对其进行维护和充》文电，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;漠型中的一个状态， 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 为繁瑣。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,专利技术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^r索得知中国专利^^开号CN101098029, ^^开曰2008年1月2曰，申请 号200710105481. 2,专利技术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^t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，测量较为繁瑣，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。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是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，本技术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1/0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。数据处理单元采用的是嵌入模糊预测算法的型号为TMS320LF2407的数字 信号处理器，CAN传输单元包括有CAN总线收发器与CAN总线。CAN总线收发器 的型号为PCA82C250， CAN总线收发器的一端与数字信号处理器的CAN控制器电 线连接，CAN总线收发器的另一端与CAN总线电线连接，CAN总线再与汽车的电 子控制单元或主控计算机电线连接。技术方案中所述的每个电压传感器的输出端与数字信号处理器的ADC转换 接口电线连接是指每个型号为KV20A/P的电压传感器的M端与型号为CD4067的两个十六3各模拟开关中的一引脚X电线连接，两个十六路^^莫拟开关中的地址码 输入端与数字信号处理器中的1/0接口电线连接，两个十六路模拟开关中的OUT/IN引脚与数字信号处理器的ADC转换接口电线连接；所述的每个电压传感 器的M端与两个十六路模拟开关中的一引脚X电线连接是指16个电压传感器的 M端分别与第一个十六路模拟开关中的X0至X15引脚电线连接，另外9个电压 传感器的M端分别与第二个十六絲4莫拟开关中的X0至X8引扭p电线连4妄，所述 的两个十六路模拟开关中的地址码输入端与数字信号处理器中的I/O接口电线 连接是指第一个十六路模拟开关中的地址码引脚A、 B、 C、 D分别与数字信号处 理器中的P丽1/I0PA6、 P丽2/I0PA7、 P籠7/I0PE1和P丽8/I0PE2引脚电线相连， 第二个十六路模拟开关中的地址码引脚A、 B、 C、 D分别与数字信号处理器中的 P丽9/IOPE3、 PWM10/IOPE4、 P丽11/I0PE5和P丽12/IOPE6引脚电线相连，所述 的两个十六路模拟开关中的OUT/IN引脚与数字信号处理器的ADC转换接口电线 连接是指第一个十六路模拟开关中的OUT/IN引脚与数字信号处理器的ADCINOO 引脚电线相连，第二个十六路模拟开关中的OUT/IN引脚与数字信号处理器的 ADCIN01引脚电线相连；所述的电流传感器的输出端与数字信号处理器的ADC 转换接口电连接是指型号为KT75A/P的电流传感器的M端与数字信号处理器的 ADCIN02引脚电线相连；所述的每个温度传感器的输出端与数字信号处理器的 I/O接口电线连接是指16个型号为DS18B20的数字温度传感器分成4组，每4 个数字温度传感器的数字信号输入/输出端DQ连在一根总线上，4根总线分别 与数字信号处理器的PWM3/IOPB0、 P丽4/I0PB1、 P丽5/IOPB2、 P雇6/IOPB3引脚 电线连接；所述的CAN总线收发器的一端与数字信号处理器中的CAN控制器相 连接，CAN总线收发器的另一端与CAN总线电线连接是指CAN总线收发器的TXD 引脚通过二极管Dl与数字信号处理器的CANTX/I0PC6引脚电线连接，CAN总线 收发器的RXD引脚通过电阻R5与数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车动力电池荷电状态的测量系统，其特征在于，它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；　数据处理单元采用的是嵌入模糊预测算法的型号为ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７的数字信号处理器，ＣＡＮ传输单元包括有ＣＡＮ总线收发器与ＣＡＮ总线，ＣＡＮ总线收发器的型号为ＰＣＡ８２Ｃ２５０，ＣＡＮ总线收发器的一端与数字信号处理器的ＣＡＮ控制器电线连接，ＣＡＮ总线收发器的另一端与ＣＡＮ总线电线连接，ＣＡＮ总线再与汽车的电子控制单元或主控计算机电线连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈万忠，刘富，韩双双，冀群心，李娟，吴微，康文炜，孟琳，陈建，程禹，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：实用新型
国别省市：82[中国|长春]