一种电动汽车车载动力电池大功率直流电能计量方法与流程

本发明涉及一种电动汽车车载动力电池大功率直流电能计量方法。

背景技术：

随着电动汽车的普及，对于电动汽车电池电量的监测成为电动汽车使用者关注的一个问题。目前使用的电动汽车，还未有统一标准的车载动力电池大功率直流电量的计量装置，而目前使用的大多数直流电能计量装置主要采用简单地机械式监测计量，存在着功耗大，计量精度较低，需要进行定期校准，行驶过程中的剧烈震动会影响计量装置的计量准确性，无法满足电动汽车的电能计量需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种电动汽车车载动力电池大功率直流电能计量方法，该方法对于电池的电量计量精度高，实用性强，同时还能实现电动汽车的双向电能的全面准确计算。

本发明的一种电动汽车车载动力电池大功率直流电能计量方法，包括如下步骤：

步骤1)通过电流采样模块对动力电池的充放电电流进行采样；

步骤2)通过电压采样模块对动力电池的充放电电压进行采样；

步骤3)通过电能计量模块将采样的所述充放电电流和充放电电压进行转换并输入到处理器模块；

步骤4)所述处理器模块将输入的采样电流和电压进行数据读取并转换成电量信号，以曲线图像显示在主控装置的界面上。

进一步地，步骤2)中，所述电压采样模块包括用于对被测电压进行分压转换的精密电阻和用于调制所述精密电阻分压后的电压的放大倍数的电压仪表放大器模块；

所述精密电阻的线性度为0.2％，温漂系数为55ppm/K。

进一步地，所述电压仪表放大器模块包括至少两个电压仪表放大器，两个所述电压仪表放大器的输入端相互连接，两个所述电压仪表放大器的输出端分别与所述电能计量模块连接，所述精密电阻将被测电压分压后传送到所述电能计量模块；

所述电能计量模块的采样速率为150-450k，精度为±0.05％，线性度为±0.06％，温漂系数为185ppm/K。

进一步地，步骤3)中，所述电能计量模块将采样的所述充放电电流和电压进行转换，具体包括：

通过电流传感器将采集的电流信号转换为电压信号，再通过电流仪表放大器模块将从所述电流传感器输出的电压信号进行倍数放大；

所述电流传感器为锰铜分流器，所述锰铜分流器的线性度为0.15％，温漂系数为200ppm/k，阻值为1豪欧。

进一步地，所述电流仪表放大器模块包括至少两个电流仪表放大器，两个所述电流仪表放大器的输入端相互连通，其输出端分别与所述电能计量模块连接。

进一步地，所述主控装置内设有数据处理模块，根据动力电池的放电速率和当前剩余电量，估算出动力电池还能运行的最远距离，同时检测当前电动汽车所在位置距离最近电动汽车充电点的距离，在显示屏上显示处理结果，提醒驾驶人员，当前电动汽车继续前行或者需要前往充电点进行充电。

进一步地，对进行快速充电的所述车载蓄电池配设温控装置；

所述温控装置包括对车载蓄电池配设温度传感器和电量监测装置，在所述电量检测装置内设置温控元件；

所述主控装置控制温度传感器检测所述蓄电池的当前温度；通过电量检测装置中的温控元件调控所述蓄电池的当前温度至预设范围值内。

进一步地，所述曲线图像的横坐标为所述动力电池的使用时间轴，其纵坐标为所述动力电池的当前电量值。

进一步地，通过在所述车载蓄电池上配设的计数器计量所述车载蓄电池的充电次数；所述计数器与所述主控装置连接，计量的充电次数在所述显示屏上显示；

通过在所述计数器上配设警报装置，当所述计数器统计到所述车载蓄电池的充/放电次数达到最大值时，所述警报装置发出声音，提醒驾驶人员及时更换蓄电池。

本发明提供的车载动力电池大功率直流电能计量方法，计量芯片精度高，电压测量范围广，实用性强，能够对电动汽车双向电能进行全面准确计量，同时驾驶人员能够直观地第一时间了解到车载电池的电量状况。

附图说明

图1为本发明提供的车载动力电池大功率直流电能计量方法流程示意图；

图2为本发明提供的车载动力电池大功率直流电能计量方法中的车载蓄电池的降温装置的结构示意图。

1.蓄电池，2.蓄电池盒，3.相变降温材料，4.干冰存储盒。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式进行说明。

本发明的一种电动汽车车载动力电池大功率直流电能计量方法，如图1所示，包括如下步骤：

101.通过电流采样模块对动力电池的充放电电流进行采样；

102.通过电压采样模块对动力电池的充放电电压进行采样；

电压采样模块包括用于对被测电压进行分压转换的精密电阻和用于调制精密电阻分压后的电压的放大倍数的电压仪表放大器模块；

精密电阻的线性度为0.2％，温漂系数为55ppm/K。

电压仪表放大器模块包括至少两个电压仪表放大器，两个电压仪表放大器的输入端相互连接，两个电压仪表放大器的输出端分别与电能计量模块连接，精密电阻将被测电压分压后传送到电能计量模块。

103.通过电能计量模块将采样的充放电电流和充放电电压进行转换并输入到处理器模块；

电能计量模块将采样的充放电电流和电压进行转换，具体包括：

通过电流传感器将采集的电流信号转换为电压信号，再通过电流仪表放大器模块将从电流传感器输出的电压信号进行倍数放大。

电流传感器为锰铜分流器，锰铜分流器的线性度为0.15％，温漂系数为200ppm/k，阻值为1豪欧。

电能计量模块的采样速率为150-450k，精度为±0.05％，线性度为±0.06％，温漂系数为185ppm/K。

104.处理器模块将输入的采样电流和电压进行数据读取并转换成电量信号，以曲线图像显示在主控装置的界面上。

电流仪表放大器模块包括至少两个电流仪表放大器，两个电流仪表放大器的输入端相互连通，其输出端分别与电能计量模块连接。

本实施例中，该计量方法通过用于采集动力电池充放电电流的电流采样模块、用于采集动力电池充放电电压的电压采样模块、用于对电压采样模块和电流采样模块的输出信号进行转换并输出到处理器模块的电能计量模块，用于读取电量计量单元测量的数据并对动力电池的充放电状态数据信息进行处理的处理器模块和用于数据传送的外部接口。

电流采集模块包括用于被测电流转换成电压信号的电流传感器和用于调制电流传感器输出电压信号的放大倍数的电流仪表放大器模块，电流传感器为锰铜分流器。

主控装置内设有数据处理模块，根据动力电池的放电速率和当前剩余电量，估算出动力电池还能运行的最远距离，同时检测当前电动汽车所在位置距离最近电动汽车充电点的距离，在显示屏上显示处理结果，提醒驾驶人员，当前电动汽车继续前行或者需要前往充电点进行充电。

对进行快速充电的所述车载蓄电池配设温控装置；

所述温控装置包括对车载蓄电池配设温度传感器和电量监测装置，在所述电量检测装置内设置温控元件；

所述主控装置控制温度传感器检测所述蓄电池的当前温度；通过电量检测装置中的温控元件调控所述蓄电池的当前温度至预设范围值内。

在需要进行快充时，优选可以给车载蓄电池配设温度传感器，在驾驶台前方设置主控装置，其上设有显示屏。主控装置控制温度传感器检测蓄电池的当前温度。当所述温度传感器检测到所述蓄电池的当前温度超出最高临界值时，发送反馈信息给所述主控装置，所述主控装置接收信息并启动降温设备对所述蓄电池进行紧急降温。

电量检测装置检测蓄电池当前剩余电量时，内设有温控元件，温控元件调控所述蓄电池的当前温度至预设范围值内。

电量检测装置可是由市售采购获得，可以使用常用的智能电量监测仪。优选电量检测装置为电量检测芯片，该电量检测芯片优选采用BQ27x00系统，提供了诸如电量剩余状态、剩余运行时间等信息。主机在任何时候都可以询问到这种信息，并由主机来决定是通过LED还是通过屏幕显示消息来通知最终用户有关电池的信息。

为了保护车载蓄电池，减小充电过程中对其造成的损害，优选可以给车载蓄电池配设温度传感器，同时在所述电量检测装置内配设温控元件用以调控车载蓄电池的当前温度。

温度传感器为非接触式温度传感器，测量上限不受感温元件耐温程度的限制，因而对最高可测温度原则上没有限制。优选采用美国omega的OS136-1-K型号。

温控元件为突跳式温控器，在主控装置上设置遥控突跳式温控器自动复位的复位开关，当降温装置对蓄电池降温至预设温度后，温控元件将降温完成信息反馈给主控装置，主控装置控制突跳式温控器的内部触点自动复位。

具体地，温控元件调节蓄电池的当前温度时，根据温控元件中存储的充电电流与蓄电池温度对照信息进行自动调节，具体为：

温控元件识别当前蓄电池能够达到的最大安全温度以及在该温度下可达到的最大充电电流，并将蓄电池的当前充电电流调节至最大充电电流。

当温度传感器检测到蓄电池的当前温度超出最高临界值时，发送反馈信息给主控装置，主控装置接收信息并启动降温设备对蓄电池进行紧急降温。

如图2所示，降温设备包括相变降温材料3层以及干冰降温层；

将蓄电池1放置在侧壁内填充有相变降温材料3的蓄电池盒2内，在蓄电池盒2的外部套设干冰存储盒4，干冰存储盒4上同时配设有干冰制造机；使用相变降温材料3对蓄电池1进行降温，同时，外部的干冰层吸收相变材料吸收的蓄电池1释放的热量对相变降温材料3进行降温。

紧急降温需要在蓄电池1上设置降温设置，为了能够更高效地对蓄电池1进行降温，该降温设备降相变降温材料3和干冰制造机结合使用，具体为，将蓄电池1放置在侧壁内填充有相变降温材料3的蓄电池盒2内，在蓄电池盒2的外部套设干冰存储盒4，干冰存储盒4上同时配设有干冰制造机，该干冰制造机的动力来源于车载蓄电池1；使用相变降温材料3对蓄电池1进行降温，同时，外部的干冰层吸收相变降温材料3吸收的蓄电池1释放的热量对相变降温材料3进行降温。

该相变降温材料的主要原料的组份为：

17g六水氯化钙GaCl2·6H2O、0.75g成核剂六水氯化锶SrCl2·6H2O、0.5g熔点调节剂氯化钠NaCl、增稠剂羟甲基纤维素钠(carboxymethylcellulose sodium，NaCMC)0.25g以及水2.5g。

将上述原料混合并配制成溶液，然后置于80℃的恒温水浴中加热，并不断地搅拌直至原料全部熔融溶液变成透明液体。接着，将透明液体置于4℃的低温下结晶，完成初始能量的储存与释放，得到相变材料。制得的相变材料的相变温度为31℃，相变潜热为168J/g。

当降温设备对超出最高临界值的蓄电池降温1分钟之后还未降温至最高临界值或者最高临界值以下时，发出紧急断电信号，主控装置接收紧急断电信号并启动紧急断电装置，停止对蓄电池充电。

优选，该蓄电池可以为能够快速充电也能快速放电的双向蓄电池，包括第一非水电解质电池、第二非水电解质电池以及控制部；

第一非水电解质电池能够吸附释放锂离子，含有石墨粉末，平均粒子直径大于2微米；

第二非水电解质电池是能够吸附锂离子，电位为0.5-0.6Vvs.Li/Li⁺、一次粒子的平均粒子直径大于1微米、并含钛金属氧化物的负极活性物质；

控制部至少在未从外部向第二非水电解质电池供电的情况下，断续地使第一非水电解质电池与第二非水电解质电池连接，第二非水电解质电池的充放电深度为10-90％。

第二非水电解质电池的充电深度处于50-100％范围内时，以恒电流恒电压的控制方式从第二非水电解质电池向第一非水电解质电池充电；

第二非水电解质电池的充电深度降低至小于40％时，以恒电压控制方式从第一非水电解质电池向第二非水电解质电池充电。

曲线图像的横坐标为动力电池的使用时间轴，其纵坐标为动力电池的当前电量值。

通过在车载蓄电池上配设的计数器计量车载蓄电池的充电次数；计数器与主控装置连接，计量的充电次数在显示屏上显示；

通过在计数器上配设警报装置，当计数器统计到车载蓄电池的充/放电次数达到最大值时，警报装置发出声音，提醒驾驶人员及时更换蓄电池。

以上，虽然说明了本发明的几个实施方式，但是这些实施方式只是作为例子提出的，并非用于限定本发明的范围。对于这些新的实施方式，能够以其他各种方式进行实施，在不脱离本发明的要旨的范围内，能够进行各种省略、置换、及变更。这些实施方式和其变形，包含于本发明的范围和要旨中的同时，也包含于权利要求书中记载的发明及其均等范围内。