本发明专利技术属于控制技术，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。采用集成AD接口、IO接口、SPI接口，TwinCAN接口和串口SCI接口于一体的数字式单片CPU，易于外部设备扩展；数据通信单元中双CAN总线互为备份，其中一条总线出现错误后，另一条总线工作，提高了装置与上位机的通信可靠性。该装置充分考虑特种车本身特有的特性，采用模块化设计理念，易维护，低成本，可靠性较高，易操作；通过计算此次与上次加电时间差确定利用插值查表计算蓄电池电量初值，然后快速离线建立状态方程和观测方程；通过插值查表求出的Peukert方程系数n及充放电效率η计算出的电池有效容量更接近与实际能够使用的电池容量，从而预估的蓄电池电量更精确。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于控制技术，具体涉及ー种用于特种车辆上装的电池电量的预估装置及方法。
技术介绍
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況，以进一歩发挥电池的性能，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，増加了后期维护成本，难以在机动性较强的特种车中得到应用，如专利“200820111393.3” 一种用于混合动カ汽车电池性能检测装置，开发了ー种混合动カ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，检测蓄电池參数单一，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”电流积分的測量电路，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。此电路设计简単，且由于电流采集本身容易引入误差，単独使用积分法容易造成累积误差，最終得出的蓄电池电量误差较大，从而难以满足需求。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术的技术方案如下: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接ロ、IO接口和SPI接ロ，还设有双CAN接口和串ロ SCI接ロ ；所述的AD接ロ、IO接口上连接数据采集单元；所述的SPI接ロ连接数据存储单元；所述的双CAN接口和串ロSCI接ロ连接数据通信单元；所述的CPU中央处理器上IO ロ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:所述的数据采集単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，该数据采集単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:所述的数据通信単元包括双CAN总线和串ロ 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:I)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Stcci ；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n ；5)利用下式得 出k+1时刻的蓄电池电量Soc(k+1) = Soc(k) + ( Hi At/Q有效)ik式中Jjk+l)为k+1时刻电池的电量，Soc(k)为k时刻电池的电量；ik为充放电电流，充电时ik为正，放电时ik为负；Hi为电流i时的充放电效率；At为采样周期；QW5&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(StJk))OCV (Soc (k)) = b ⑷ S。。4 (k) +b ⑶ S。。3 (k) +b ⑵ S。。2 (k) +b ⑴ S。。1 (k) +b (0)其中b (0) b⑷为拟合系数；7)利用下式求出k时刻电池的端电压Vbat (k)Vbat (k) = OCV (Soc (k)) -E0-Rn*ik其中Vbat(k)为k时刻电池的端电压，即步骤2)中采集到的电压值，Etl为电池极化电动势，Rn为蓄电池充放电内阻，，ik为电池充放电电流；8)根据Kalman滤波算法出任意时刻的蓄电池电量S。。(k)。在上述的一种铅酸蓄电池电量预估方法中:所述的步骤5)中的电池的有效容量Q1 米用下式得出 Q有效=(I标准/1实际)nXQ标准Ah其中Iem为蓄电池标称容量值对应的电流值，为步骤2)中采集到的电流值。本专利技术的显著效果在于:采用集成AD接ロ、IO接ロ、SPI接ロ，TwinCAN接口和串ロ SCI接ロ于一体的数字式单片CPU，易于外部设备扩展；数据通信単元中双CAN总线互为备份，其中一条总线出现错误后，另一条总线工作，提高了装置与上位机的通信可靠性。该装置充分考虑特种车本身特有的特性，采用模块化设计理念，易维护，易移植，低成本，易实现，可靠性较高，易操作；通过计算此次与上次加电时间差确定利用插值查表计算蓄电池电量初值，然后快速离线建立状态方程和观测方程；通过插值查表求出的Peukert方程系数n及充放电效率n计算出的电池有效容量更接近与实际能够使用的电池容量，从而预估的蓄电池电量更精确。附图说明图1为铅酸蓄电池电量预估装置示意图；图2为蓄电池数学模型示意图；图3为铅酸蓄电池电量预估方法流程图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进ー步详细说明。如图1所示的铅酸蓄电池电量预估装置，包括供CPU中央控制器，在其上设有AD接ロ、IO接口和SPI接ロ，还设有双CAN接口和串ロ SCI接ロ。CPU通过AD接口和IO接ロ与数据采集单元进行数据交互传输，该数据采集単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，分别与CPU交互电压信号、电流信号和温度信号。如图1所示，将该数据采集単元 与待测蓄电池连接，即可得到待测蓄电池的电压信号、电流信号和温度信号，并将其传输给CPU中央处理器。再利用CPU中央处理器上的SPI接ロ连接数据存储単元，将接收到的数据实时读取和存储。所述数据存储单元用来实现重要数据的存储，以便对预估装置的诊断和数据的提取。利用CPU中央处理器上的双CAN接口和串ロ SCI接ロ连接数据通信単元，所述的数据通信単元包括双CAN总线和串ロ SCI总线，其主要与控制计算机通信，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。双CAN总线使用了双CAN总线冗余设计，提高了通信可靠性，其主要与控制计算机通信，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，串ロ SCI总线主要与个人计算机通信，实现蓄电池电量预估装置的诊断和数据上传。所述的CPU中央处理器上IO ロ与驱动控制单元连接，驱动控制单元控制继电器的通断，以实现对蓄电池的CPU中央处理器的充电或者放电，将车底的底盘蓄电池与供电电路单元连接，通过供电电路单元给所述的CPU中央处理器供电。蓄电池电量预估装置每次加电后，根据上次加电时间和此次加电时间的差值，来判断是读取上次预估装置存储在铁电中的电量值，还是根据此时采集到的电压值和温度值，通过CPU中央处理器计算并修正出蓄电池在此条件下的静态蓄电池电量，最后通过数据通信単元的双CAN总线将蓄电池电量上传给计算机显示。如图2和图3所示的ー种铅酸蓄电池电量的预估方法，其步骤如下:I)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。。。；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本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铅酸蓄电池电量预估装置，它包括CPU中央控制器，其特征在于：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。
【技术特征摘要】
1.一种铅酸蓄电池电量预估装置，它包括CPU中央控制器，其特征在于:所述的CPU中央控制器上设有AD接ロ、IO接口和SPI接ロ，还设有双CAN接口和串ロ SCI接ロ ；所述的AD接ロ、IO接口上连接数据采集单元；所述的SPI接ロ连接数据存储单元；所述的双CAN接口和串ロ SCI接ロ连接数据通信单元；所述的CPU中央处理器上IO ロ与驱动控制单元连接。2.按权利要求1所述的ー种铅酸蓄电池电量预估装置，其特征在于:所述的数据采集単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，该数据采集単元与待测蓄电池连接。3.按权利要求1所述的ー种铅酸蓄电池电量预估装置，其特征在于:所述的数据通信単元包括双CAN总线和串ロ 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。4.按权利要求1或2或3所述的ー种铅酸蓄电池电量预估装置，其特征在于: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。5.一种铅酸蓄电池电量预估方法，其特征在于，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。。。； 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n； ...
【专利技术属性】
技术研发人员：王凤国，杨琰，武青芬，
申请(专利权)人：北京航天发射技术研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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