一种新能源汽车电池监控评估系统及均衡评估方法与流程

本发明属于电动汽车蓄电池技术领域，尤其是涉及一种新能源汽车电池监控评估系统及均衡评估方法。

背景技术：

soc：stateofcharge的缩写，指荷电状态。当蓄电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值，常用百分数表示。

由于蓄电池在生产加工过程中，加工工艺的差异以及使用过程中(充电与放电)的差异，都使得单体蓄电池之间存在差异。单体蓄电池之间的不均衡性(即不一致性)，使得串联电池组的寿命与单体动力蓄电池相比明显要短很多，这使得纯电动汽车的安全性下降。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种新能源汽车电池监控评估系统，以解决现有的电动汽车电池监控系统功能简单，蓄电池组使用寿命短的情况。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种新能源汽车电池监控评估系统，包括控制处理模块、数据采集模块、soc评估模块，所述控制处理模块分别连接数据采集模块、soc评估模块；

所述数据采集模块包括电压采集单元和温度采集单元，通过电压采集单元采集蓄电池的电压数据，通过温度采集单元采集电池的温度数据；

所述控制处理模块还连接充放电控制模块和充放电电流采集模块；通过充放电电流采集模块采集电池充电或者放电时的电流。

进一步的，所述控制处理模块为ecu控制单元；所述控制处理模块还连接显示模块；所述控制处理模块还连接风扇和蜂鸣器；当蓄电池温度过高时，通过风扇给蓄电池降温；当蓄电池欠压或者过压时，通过蜂鸣器提示报警。

进一步的，所述电压采集单元包括蓄电池组单体电压采集单元和蓄电池组总电压采集单元；通过蓄电池单体电压采集单元采集单体蓄电池的电压；通过蓄电池组总电压采集单元采集所有单体蓄电池组合后的总电压。

进一步的，所述温度采集单元包括蓄电池环境温度采集单元和蓄电池温度采集单元；通过蓄电池环境温度采集单元采集蓄电池所在空间环境的温度；通过蓄电池温度采集单元采集蓄电池的温度。

进一步的，还包括均衡控制模块，所述均衡控制模块连接控制处理模块；通过所述均衡控制模块使整个系统电压均衡。

进一步的，所述均衡控制模块采用buck/boost均衡控制结构。

进一步的，蓄电池采用镍氢动力电容电池，所述蓄电池包括6个单体蓄电池组，每个单体蓄电池组包括36块蓄电池。

一种新能源汽车电池均衡评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

s1、数据采集模块将采集到的数据信息发送至控制处理模块；

s2、控制处理模块将采集到的数据进行处理，并向均衡控制模块发送控制信号，均衡控制模块采用buck/boost均衡控制结构，控制整个系统电压均衡；

s3、控制处理模块将采集到的电池电压、电池环境温度信息，以及电池的内阻信息传送至soc评估模块，soc评估模块进行蓄电池soc评估。

进一步的，所述步骤s1中，均衡控制的方法，具体如下：

s101、当检测到某一单体蓄电池电压偏高时，均衡控制模块以额定的占空比输出pwm控制信号，控制其对应开关管的通断；

s102、当开关管导通时，电流流过其分流电感，能量储存在电感中；当开关管关断时，储存的能量转移到其相邻的单体电压较低的单体蓄电池和电容中；

s103、当电容的电压达到一定时，通过控制与电容连接的开关管的通断将电容上存储的能量输入电源总线上；

s104、最终使电压偏高的单体蓄电池的能量流向电压偏低的单体蓄电池，从而实现了整个系统的电压均衡。

进一步的，所述步骤s2中，soc评估方法，具体如下：

所述步骤s2中，soc评估方法，具体如下：

假设q为电池在充满状态下的总能量；soc0为蓄电池初始状态下的荷电状态，i为充放电时的电流，u0为电池的截止电压，u0＝ir；r为电池内阻,所述r包括欧姆内阻r1和极化内阻r2，r＝r1+r2；k为环境温度影响因子；

则放电过程中的soc评估方法为：

充电过程中的soc评估方法为：

相对于现有技术，本发明所述的新能源汽车电池监控评估系统及均衡评估方法具有以下优势：

(1)本发明所述的新能源汽车电池监控评估系统及均衡评估方法能够监测蓄电池组的多项数据指标，监控项目完善；并且采用buck/boost均衡控制结构巧妙的复用电路架构，成本低、可靠性高、均衡能力强；soc估算法采用积分法，并加入温度补偿系数和自放电损耗，提高估算精度。

(2)本发明所述的新能源汽车电池监控评估系统及均衡评估方法，安装有风扇和蜂鸣器，可以有效的降低蓄电池的温度，并且主动提示用户蓄电池的过压或欠压状态，有效的延长了蓄电池的使用寿命。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的新能源汽车电池监控评估系统原理框图；

图2为本发明实施例所述的新能源汽车电池监控评估系统及均衡评估方法流程图；

图3为本发明实施例所述的新能源汽车电池监控评估系统及均衡评估方法buck/boost均衡控制结构原理图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1，图2所示，一种新能源汽车电池监控评估系统，包括控制处理模块、数据采集模块、soc评估模块，所述控制处理模块分别连接数据采集模块、soc评估模块；

所述数据采集模块包括电压采集单元和温度采集单元，通过电压采集单元采集蓄电池的电压数据，通过温度采集单元采集电池的温度数据；

所述控制处理模块还连接充放电控制模块和充放电电流采集模块；通过充放电电流采集模块采集电池充电或者放电时的电流。

其中，所述控制处理模块为ecu控制单元；所述控制处理模块还连接显示模块；所述控制处理模块还连接风扇和蜂鸣器；当蓄电池温度过高时，通过风扇给蓄电池降温；当蓄电池欠压或者过压时，通过蜂鸣器提示报警。

其中，所述电压采集单元包括蓄电池组单体电压采集单元和蓄电池组总电压采集单元；通过蓄电池单体电压采集单元采集单体蓄电池的电压；通过蓄电池组总电压采集单元采集所有单体蓄电池组合后的总电压。所述蓄电池组单体电压采集单元和蓄电池组总电压采集单元都是采用现有传感器，属于现有技术，蓄电池组单体电压采集单元采用ltc6803芯片。

其中，所述温度采集单元包括蓄电池环境温度采集单元和蓄电池温度采集单元；通过蓄电池环境温度采集单元采集蓄电池所在空间环境的温度；通过蓄电池温度采集单元采集蓄电池的温度。

其中，还包括均衡控制模块，所述均衡控制模块连接控制处理模块；通过所述均衡控制模块使整个系统电压均衡。所述均衡控制模块采用buck/boost均衡控制结构。

其中，蓄电池采用镍氢动力电容电池，所述蓄电池包括6个单体蓄电池组，每个单体蓄电池组包括36块蓄电池。

一种新能源汽车电池均衡评估方法，包括以下步骤：

s1、数据采集模块将采集到的数据信息发送至控制处理模块；

s2、控制处理模块将采集到的数据进行处理，并向均衡控制模块发送控制信号，均衡控制模块采用buck/boost均衡控制结构，控制整个系统电压均衡；

s3、控制处理模块将采集到的电池电压、电池环境温度信息，以及电池的内阻信息传送至soc评估模块，soc评估模块进行蓄电池soc评估。

如图3所示，所述步骤s1中，均衡控制的方法，具体如下：

s101、当控制处理模块检测到某一单体蓄电池电压偏高时，均衡控制模块以额定的占空比输出pwm控制信号，控制其对应开关管的通断；

s102、当开关管导通时，电流流过其分流电感，能量储存在电感中；当开关管关断时，储存的能量转移到其相邻的单体电压较低的单体蓄电池和电容中；

s103、当电容的电压达到一定时，通过控制与电容连接的开关管的通断将电容上存储的能量输入电源总线上；

s104、最终使电压偏高的单体蓄电池的能量流向电压偏低的单体蓄电池，从而实现了整个系统的电压均衡。

其中，所述步骤s2中，soc评估方法，具体如下：

假设q为电池在充满状态下的总能量；soc0为蓄电池初始状态下的荷电状态，i为充放电时的电流，u0为电池的截止电压，u0＝ir；r为电池内阻,所述r包括欧姆内阻r1和极化内阻r2，r＝r1+r2；k为环境温度影响因子；

则放电过程中的soc评估方法为：

充电过程中的soc评估方法为：

由于soc的计算会受到外界环境温度的影响，需要对公式进行修正，修正系数如下表：

镍氢动力电池充放电时soc的温度修正系数

由于内阻r与环境温度t、电压u、电流i之间存在一定联系，通过实验确定它们之间的关系。

其中：k1为总体的影响系数。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。