专利名称：一种纯电动车电池寿命计算及报警装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种纯电动车电池寿命计算及报警装置及其控制方法，实现嵌入式系统对纯电动汽车电池状态监控、控制，同时考虑电池温度、荷电状态及测量误差等因素对预测电池寿命的影响。背賊术
我国对进口石油的需求在国际油价大幅上升的状况下快速增加,2003年中国2400万辆汽车烧掉了 7000万吨汽油，占全国汽油消耗总量的85%,目前汽车耗油己占到中国整个石油消费的1/3;估计到2020年，中国汽车产量将达到2000万辆左右,保有量超过1. 3亿辆，将烧掉石油总量的60%。
新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、釆用新型车载动力装置)，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括有混合动力汽车(HEV)、纯电动汽车(EV)、燃料电池汽车(FCEV)、氢发动机汽车以及燃气汽车、醇醚汽车等等。
在能源和环保的压力下，新能源汽车无疑将成为未来汽车的发展方向。如果新能源汽车得到快速发展，以2020年中国汽车保有量1.4亿计算，可以节约石油3229万吨，替代石油3110万吨，节约和替代石油共6339万吨，相当于将汽车用油需求削减22.7%。 2020年以前节约和替代石油主要依靠发展先进柴油车、混合动力汽车等实现。到2030年，新能源汽车的发展将节约石油7306万吨、替代石油9100万吨，节约和替代石油共16406万吨，相当于将汽车石油需求削减41%。届时，生物燃料、燃料电池在汽车石油替代中将发挥重要的作用。
当前普遍使用的燃油发动机汽车动力利用率低，排放污染严重。在日益强调环境保护的今天，新能源汽车成了一个不可替代的发展方向，特别是纯电动汽车以零排放的优点逐步被大众所接受，技术相对简单成熟，只要有电力供应的地方都能够充电但是现在汽车电池的寿命似乎成了制约纯电动汽车发展的瓶颈，那么对于汽车电池寿命老化程度的检测和报告的方法就显得尤为重要，这也是我们应当跨越的技术障碍。
而按照现在锂电池深度充放电2000次，续航里程80公里， 一天跑40公里计算，两天充一次电，电池寿命在8年左右，但是这只是最理想的状态。每个电池单体都处于最佳状态。
就目前而言，每个电池单体的健康度都不一样，有很多因素同时影响电池的健康度，诸如温度，湿度，灰尘，锂电池一般由多个单体电池串联组成，由于单体电池制造的差异性、使用环境的不同、放置时间等因素，电池在使用一段时间后，电池单体性能的差异性会增加,
3而且电池整体的性能是由性能最差的单体决定的，因此，整个电池包的寿命比电池单体的寿 命要短。
现在在市场上的电动车(包括电动自行车)只有电量的显示而没有电池健康状态的显示， 也就是说消费者不知道什么时候应该更换电池，完全是凭借经验感觉需要更换电池了，这是 极其不科学的，也是不安全的。车载大功率电池的寿命能够严重影响电动汽车的使用状态， 对于车载锂电池的不当使用甚至还能引发危险，对人身造成不必要的伤害。
综上所述，现有技术中存在如下技术问题没有相应的装置，尤其是方法，对汽车电池 寿命老化程度进行检测和报告，并及时做出提醒。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纯电动车电池寿命计算及报警装置及其控制方法，通过预测 电池性能的方法来估算电池的寿命，预测电池性能的原理是通过累加电池深度充放电循环次 数，当电池深度充放电循环次数达到一定阈值的时候汽车应当提醒驾驶员更换车载大功率电 池。
本发明针对的是现在在市场上的电动车(包括电动自行车)只有电量的显示而没有电池 健康状态的显示的问题，现有技术中消费者完全是凭借经验感觉需要更换电池了，这是极其 不科学的，也是不安全的。车载大功率电池的寿命能够严重影响电动汽车的使用状态，对于 车载锂电池的不当使用甚至还能引发危险，对人身造成不必要的伤害。
本发明所涉及的BMS (电池管理系统)系统，是纯电动汽车(Electrical Vehicle)的一 部分，它可以实现报警灯管理，系统功能限制或禁止等功能。本发明用较为简单的方法实现 了BMS系统的电池寿命报警功能。通过CAN传递信号给VMS (中央控制器)，并且在仪表盘上 通过显示灯显示出来，让驾驶员一目了然的知道电池的健康程度，以便在电池寿命到达期限 前更换电池。
具体技术方案如下
一种纯电动车电池寿命计算及报警装置，包括，电池管理系统BMS和中央控制器VMS， 其中，电池管理系统BMS用于实时监测S0H的数值，VMS接受BMS传输的SOH的信号，并进 行处理，得到电池状态。
所述电池管理系统BMS和中央控制器VMS之间通过CAN进行通信连接。 还包括仪表，所述VMS将处理后的信号发送至仪表，从而显示并提醒驾驶者。 所述VMS与仪表之间通过CAN通讯连接，仪表内部接收信号后可进行A/D转换。 仪表的仪表板显示电池状态，其在S0H良好的情况下进度条显示绿灯，在S0H达到80% 时进度条显示红色。一种上述纯电动车电池寿命计算及报警装置的控制方法，通过累加电池深度充放电循环次数预测电池性能，再由预测到的电池性能估算电池的寿命。
为电池深度充放电循环次数设置一阀值，达到该阀值，则电池应当更换。
在确定电池的寿命之前首先确定电池工作的温度范围。
所述充放电循环次数的确定方法具体釆用如下步骤
(1) 实时检测电池在单次放电过程中电池净放电深度DOD的变化；
(2) 当净D0D的变化值超过一标定值，则表明电池经历一次放电循环，电池循环次数N累
加1.0;
(3) 当DOD的变化值小于标定值，则循环次数N保持原值不变；
(4) 得到电池的循环次数N后，根据电池实际容量和循环次数N之间的关系曲线，査表得出电池实时的实际容量Ca;
(5) 实际容量Ca与额定容量相除，得到电池的SOH值。所述S0H数值范围在1109K^内变化，当SOH值为8096时，表明电池寿命已到，需更换电池。
设模型运行周期为T, T=20ms;设置标定值为10%，设置现阶段锂电池的Ca额定容量值
为德o
图1为纯电动车电池寿命计算及报警装置系统实现的框图
图2为纯电动车电池寿命计算及报警装置控制方法中电池循环次数实现的流程图
图中
1: batteiy (电池)
2: BMS/SOH
3, 5: CAN
4: VMS
6: ISU
7: panel (仪表板)
8: driver (驾驶者)
具体实施例方式
下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。如图1所示，通过电池的BMS系统控制SOH的算法后通过CAN线将信号送至VMS (中央
控制器)进行信号处理后再通过内部CAN送到仪表板显示出来。
如图2所示，电池循环次数的累加方法的框图，soc表示电池荷电量，Ca表示电池实时
的实际容量。本实施例中的方法主要也是通过预测电池性能的方法来估算电池的寿命，预测电池性能 的原理是通过累加电池深度充放电循环次数，但是循环次数的确定受到温度的影响，因此需 要先确定电池工作的温度范围再确定电池的寿命。
因为在混合动力车上，电池的电量由于工况的变化会不断进行的充放电，因此用充放电 循环次数来估算S0H不是一种很好的方法，而在纯电动汽车上每次电池的电量都是充电一放 电一充电一放电的过程，每次电量的变化都在100% (理想化)-20% (可标定)之间变化，使 用深度充放电循环次数来估算S0H值的一种良好的方法。
通过BMS实时监测S0H的数值，把数值通过CAN发送到VMS,最终VMS通过内部CAN将 数据转换成十六进制数，再通过A/D转换发送给仪表，形象化的显示在驾驶员的眼前。
模型运行周期为T (T=20mS)，充放电循环次数按如下方式确定时刻检测电池在单次放 电过程中电池净DOD (放电深度)的变化，若净DOD的变化值超过10% (可标定)，则表明电 池经历一次放电循环，电池循环次数N累加1. 0:如果DOD的变化值小于10% (可标定)，则 循环次数N保持原值不变。得出电池的循环次数N后，根据电池实际容量和循环次数N之间 的关系曲线，査表得出电池实时的实际容量Ca，再与额定容量(现阶段锂电池的Ca额定值 为40Ah)相除，计算出电池的SOH值，SOH数值范围在110%-0%内变化，当SOH值为80%时， 表明电池寿命己到，需更换电池。
上层软件累计电池的工作时间t，每经过一段时间(暂定为2h,此值可标定)，循环次数 n加l,然后工作时间复位，重新开始累计，再经过2h，再加l，这是考虑到当D0D变化值小 于5%情况的发生对计数不准的考虑所进行的一个偏差修正。
当计算出N的数值后通过査表的方式可以得到Ca的数值，然后通过公式S0H《a/额定容 量计算出S0H的数值。
当VMS接受BMS通过CAN传来的SOH信号后在控制器主芯片内部进行处理，再通过CAN 发送给仪表，仪表内部会进行A/D转换，把电池状态显示在仪表板上面，在SOH良好的情况 下进度条显示绿灯，当SOH达到80^时进度条变为红色，提醒驾驶员此时应该更换电池。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制， 只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合 的，均在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种纯电动车电池寿命计算及报警装置，其特征在于，包括，电池管理系统BMS和中央控制器VMS，其中，电池管理系统BMS用于实时监测SOH的数值，VMS接受BMS传输的SOH的信号，并进行处理，得到电池状态。
2、 如权利要求1所述的纯电动车电池寿命计算及报警装置，其特征在于，所述电池管理 系统BMS和中央控制器VMS之间通过CAN进行通信连接。
3、 如权利要求1或2所述的纯电动车电池寿命计算及报警装置，其特征在于，还包括仪 表，所述VMS将处理后的信号发送至仪表，从而显示并提醒驾驶者。
4、 如权利要求3所述的纯电动车电池寿命计算及报警装置，其特征在于，所述VMS与仪 表之间通过CAN通讯连接，仪表内部接收信号后可进行A/D转换。
5、 如权利要求3所述的纯电动车电池寿命计算及报警装置，其特征在于，仪表的仪表板 显示电池状态，其在S0H良好的情况下进度条显示绿灯，在S0H达到8(^时进度条显示红色。
6、 一种如权利要求1-5所述纯电动车电池寿命计算及报警装置的控制方法,其特征在于， 通过累加电池深度充放电循环次数预测电池性能，再由预测到的电池性能估算电池的寿命。
7、 如权利要求6所述纯电动车电池寿命计算及报警装置的控制方法，其特征在于，为电 池深度充放电循环次数设置一阀值，达到该阀值，则电池应当更换。
8、 如权利要求7所述纯电动车电池寿命计算及报警装置的控制方法，其特征在于，在确 定电池的寿命之前首先确定电池工作的温度范围。
9、 如权利要求6-8中任一项所述纯电动车电池寿命计算及报警装置的控制方法，其特征 在于，所述充放电循环次数的确定方法具体采用如下步骤(1) 实时检测电池在单次放电过程中电池净放电深度DOD的变化；(2) 当净DOD的变化值超过一标定值，则表明电池经历一次放电循环，电池循环次数N累 加1. 0;(3) 当DOD的变化值小于标定值，则循环次数N保持原值不变；(4) 得到电池的循环次数N后，根据电池实际容量和循环次数N之间的关系曲线，査表得 出电池实时的实际容量Ca;(5) 实际容量Ca与额定容量相除，得到电池的SOH值。
10、 如权利要求9所述纯电动车电池寿命计算及报警装置的控制方法，其特征在于，所 述SOH数值范围在11096-0%内变化，当SOH值为8(E时，表明电池寿命已到，需更换电池。
11、 如权利要求9或10所述纯电动车电池寿命计算及报警装置的控制方法,其特征在于， 设模型运行周期为T, T=20ms;设置标定值为10%,设置现阶段锂电池的Ca额定容量值为 嫩h。
全文摘要
本发明涉及一种纯电动车电池寿命计算及报警装置及其控制方法，通过预测电池性能的方法来估算电池的寿命，预测电池性能的原理是通过累加电池深度充放电循环次数，当电池深度充放电循环次数达到一定阈值的时候，汽车应当提醒驾驶员更换车载大功率电池。
文档编号G01R31/36GK101625398SQ20091014436
公开日2010年1月13日 申请日期2009年8月3日 优先权日2009年8月3日
发明者陈信强 申请人:奇瑞汽车股份有限公司