技术领域
[0001] 本实用新型涉及锂电池领域，具体涉及基于Ah积分法和开路电压法检测锂电池SOC的硬件评估系统。
相关背景技术
[0002] 化石能源匮乏和环境污染问题已经成为世界各国发展面临的难题，新能源电动汽车以其环保特性被世界各国推广和发展。随着电动汽车行业蓬勃发展，动力电池市场需求也日益增大。据中国市场情报中心报道，近几年在全球范围内，新能源电动汽车将会带动的2000多亿的车用动力电池市场需求，市场发展潜力十分可观。荷电状态(State ofCharge，SOC)的数值能够直观地描述出电池可用电量状态，通过SOC数值可以了解电池的工作状态，避免对电池过充或者过放，进而延长电池的循环寿命，成本得以降低。同时，SOC值也是预测电动汽车续驶里程的依据。
[0003] 随着科学技术的发展，绿色能源的扩展利用成为世界各国发展政策的核心之一。我国汽车产量以及使用量均位居全球前列，能源和环境问题促使节能减排成为汽车行业战略发展目标。电动汽车 (Electric Vehicles，EVs)具有低排放、噪声小、节能等优点。世界上主流汽车企业对新能源电动汽车的研制都已加大了投资力度。20世纪60年代，中国对纯电动汽车的研究开始起步，到90年代掀起电动汽车热潮。中国在“十五”期间确定了电动汽车战略发展的“三纵三横”研发布局。近年来，中国新能源汽车经过“十二五”规划的推广和基础设施建设发展，新能源汽车产业基本完成了起步阶段的任务；节能和新能源汽车也是《中国制造2025》的十个重点领域之一。
[0004] 由于电动汽车行业蓬勃发展，动力电池市场需求也日益增大。据中国市场情报中心报道，到2020年，在全球范围内，新能源电动汽车将会带动的2000多亿的车用动力电池市场需求，市场发展潜力十分可观。动力电池作为EVs中的核心组成部分，为了确保车辆行驶的安全性，对电池的状态监测至关重要。荷电状态(State ofCharge， SOC)的数值能够直观地描述出电池可用电量状态，通过SOC数值可以了解电池的工作状态，避免对电池过充或者过放，进而延长电池的循环寿命，成本得以降低。同时，SOC值也是预测电动汽车续驶里程的依据。SOC估计值的精度是衡量电池管理系统的最主要指标，对整车性能分析具有十分重要的意义。SOC估计值的精度是衡量电池管理系统的最主要指标，对整车性能分析具有十分重要的意义。动力电池作为纯电动汽车(EVs)的唯一动力源，是电动汽车产业发展的关键，其中锂离子动力电池性能优越，被电动汽车行业所青睐。电池 SOC不能直接测量，只能通过电池端电压、充放电电流及内阻等参数来估算其大小。而这些参数还会受到电池老化、环境温度变化及汽车行驶状态等多种不确定因素的影响，因此准确的SOC估计已成为电动汽车发展中亟待解决的问题。实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的在于通过基于Ah积分法和开路电压法检测锂电池SOC的硬件评估系统，精确锂电池的SOC值，避免对电池过充或者过放，进而延长电池的循环寿命，成本得以降低。同时，SOC 值也是预测电动汽车续驶里程的依据。SOC估计值的精度是衡量电池管理系统的最主要指标，对整车性能分析具有十分重要的意义。
[0006] 为了实现以上目的，本实用新型使用以下技术方案：
[0007] 一种基于Ah积分法和开路电压检测锂电池SOC的评估系统，包括电压采集系统、温度采集系统、电流采集系统、卡尔曼滤波及 Ah积分计算系统、SOC比较和显示系统、报警系统、休眠系统；所述卡尔曼滤波及Ah积分计算系统与电流采集系统、温度采集系统、 SOC比较和显示系统相连，所述电压采集系统与SOC比较和显示系统、报警系统相连，所述报警系统与休眠系统相连。
[0008] 进一步地，所述电压采集系统包括电压传感器、第一信号调理电路、第一A/D转换电路。
[0009] 进一步地，所述第一A/D转换电路的输入范围是‑5V～+5V。
[0010] 进一步地，所述温度采集系统包括数字温度传感器、温度传感电路。
[0011] 进一步地，所述电流采集系统包括电流传感器、第二信号调理电路、第二A/D转换电路。
[0012] 进一步地，所述电流传感器的输出值均为4‑20mA。
[0013] 进一步地，所述卡尔曼滤波及Ah积分计算系统包括信号处理模块、第一主控制器、第三A/D转换电路。
[0014] 进一步地，所述SOC比较和显示系统包括第二主控制器、液晶显示模块、第四A/D转换电路。
[0015] 进一步地，所述报警系统包括蜂鸣器报警电路模块、第三主控制器、第五A/D转换电路。
[0016] 进一步地，所述休眠系统包括第四主控制器。
[0017] 本实用新型的优点在于：通过测得电压和查表，粗略估计锂电池的SOC值，再通过采集温度和电流，进行卡尔曼滤波获取滤波后的电流值，再使用Ah积分法算出SOC，可有效减小电流测量误差对 SOC值的影响。
具体实施方式
[0020] 本附图是为了示例性说明，结合以下具体实例，并参考附图，对本实用新型进一步详细说明。
[0021] 如图1所示，为本实用新型的基于Ah积分法和开路电压法检测锂电池SOC的硬件评估系统结构示意图，所述的锂电池SOC的硬件评估系统，包括电压采集系统、温度采集系统、电流采集系统、卡尔曼滤波及Ah积分计算系统、SOC比较和显示系统、报警系统、休眠系统；所述卡尔曼滤波及Ah积分计算系统与电流采集系统、温度采集系统、SOC比较和显示系统相连，所述电压采集系统与SOC比较和显示系统、报警系统相连，所述报警系统与休眠系统相连。
[0022] 本实用新型通过电压采集系统获得粗略SOC；若SOC值达到报警值，通过报警系统进行报警；通过休眠系统进行休眠；再通过电流采集系统和温度采集系统基于Ah积分法和开路电压法算出精确SOC 值；将SOC值通过SOC显示和比较系统进行显示和比较。所述电压采集系统包括电压传感器、第一信号调理电路、第一A/D转换电路；所述温度采集系统包括数字温度传感器、温度传感电路；所述电流采集系统包括电流传感器、第二信号调理电路、第二A/D转换电路；所述卡尔曼滤波及Ah积分计算系统包括信号处理模块、第一主控制器、第三A/D转换电路；所述SOC比较和显示系统包括第二主控制器、液晶显示模块、第四A/D转换电路；所述报警系统包括蜂鸣器报警电路模块、第三主控制器、第五A/D转换电路；所述休眠系统包括第四主控制器。
[0023] 所述第一信号调理电路和第二信号调理电路，在锂电池SOC的硬件评估系统中，第一A/D转换电路和第二A/D转换电路的输入范围是‑5V～+5V，而电压传感器、电流传感器的输出值均为4‑20mA的小电流信号，因此在信号被输入给第二A/D转换电路前，需要对小电流信号进行调理，将其转化为第二A/D转换电路允许输入范围内的电压信号。
[0024] 所述第一A/D转换电路和第二A/D转换电路，电压传感器、电流传感器输出信号经过第一信号调理电路和第二信号调理电路处理以后为模拟电压信号，通过第一A/D转换电路和第二A/D转换电路对模拟信号进行处理。
[0025] 所述温度传感电路，动力电池的性能受温度影响极大，同时过高的温度环境会使电池产生爆炸等安全隐患。因此，对电池温度数据的检测是十分必要的。
[0026] 所述信号处理模块，将测得电压、电流数据进行卡尔曼滤波、 Ah计算，进而获得更精准锂电池的SOC值。
[0027] 所述液晶显示模块，在锂电池SOC的硬件评估系统中，为了更直观地掌握整个系统地运行状况，实时了解锂电池的各项技术指标参数，在系统中加入了液晶显示功能。系统需要显示的信息主要包括: 动力锂电池的电流、电压、温度和SOC估计值。
[0028] 所述蜂鸣器报警电路模块在锂电池SOC的硬件评估系统中加入报警提示电路，当系统检测到电池电压异常、温度异常或者电量过低时，第三主控制器将通过拉高电平使蜂鸣器进行声音报警。
[0029] 所述休眠系统，通过停车时长，判断是否休眠。
[0030] 如图2所示，为本实用新型的基于Ah积分法和开路电压法检测锂电池SOC的硬件评估系统工作流程图，包括：通过程序初始化，开始程序；通过判断唤醒按钮是否按下，进行采集电压或返回程序初始化；通过查表得初始SOC值；检测初始SOC值是否通过，若是执行蜂鸣器报警红灯闪烁，执行延迟1分钟，执行进入休眠模式，执行唤醒按钮是否按下；若否执行采集温度，执行采集电流；通过采集的温度和电流；执行进行卡尔曼滤波；执行获取滤波后的电流值；再通过使用Ah积分法算出SOC；判断SOC值是否低；若是执行蜂鸣器报警红灯闪烁，若否判断是否长时间停车；若是执行显示SOC，若否执行进入休眠模式；执行显示SOC后，执行采集温度。
[0031] 本实用新型提出的基于Ah积分法和开路电压法检测锂电池SOC 的硬件评估系统，测出锂电池的电压和电流，通过Ah积分法和开路电压法结合，有效减小电流测量误差对SOC估计的影响，降低Ah 积分法的校准频率。
[0032] 本实用新型的上述实施例仅说明本实用新型的技术方案而非对其限制。对于所属领域技术人员来说，在上述说明的基础上还可以作出其他不同形式的变化或变得。这里无需也无法对所有实验方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围。
