CN102680901A - 电子能源检测***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子能源检测技术领域，公开了一种电子能源检测***，包括依次连接的电池、电子电池传感器和电子控制单元，所述电子电池传感器用于采集所述电池的工作状态参数，并将所述工作状态参数进行处理之后发送给所述电子控制单元，所述电子控制单元用于对所接收到的数据进行分析，然后根据分析结果对电子能源检测***内的相关功能模块发出控制指令。本发明还提供了一种利用所述***进行电子能源检测的方法。本发明能够实现对电池电压、电流和温度的精确测量，从而准确监测电池的状态；电子电池传感器与电子控制单元之间通过LIN总线接口连接可以简化传感器内部电路，从而节省成本。

Description

电子能源检测***及方法

技术领域

本发明涉及电子能源检测技术领域，具体涉及一种电子能源检测***及方法。 

背景技术

目前，为了节能减排，出现了汽车新能源的概念，并由此产生了燃料电池汽车、混合动力/弱混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等概念。其中弱混合动力汽车是以支持低速滑行、停车熄火、轻踩刹车时利用滑行能量蓄能，大脚油门时辅助发动机一起做功的，其核心技术为“强制启动/停止”技术。 

现有技术中的电子能源检测***不能实现对电池电压、电流和温度的精确测量，从而不能准确监测电池的各种状态，如充电状态(SoC)、健康状态(SoH)和功能状态(SoF)。 

发明内容

(一)要解决的技术问题 

本发明要解决的技术问题是：如何实现对电池电压、电流和温度的精确测量，从而准确监测电池的状态。 

(二)技术方案 

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电子能源检测***，包括依次连接的电池、电子电池传感器和电子控制单元， 

所述电子电池传感器用于采集所述电池的工作状态参数，并将所述工作状态参数进行处理之后发送给所述电子控制单元， 

所述电子控制单元用于对所接收到的数据进行分析，然后根据分析结果对相关功能模块发出控制指令。 

优选地，所述电子电池传感器与电子控制单元之间通过LIN总 线接口连接。 

优选地，所述电子电池传感器包括依次连接的数据采集模块、数据处理模块和数据计算模块； 

所述数据采集模块包括用于采集电池的电压数据的阻性衰减器、用于采集电池的电流数据的采样电阻和用于采集电池的温度数据的温度传感器； 

所述数据处理模块用于将所述电压数据、电流数据和放大一定倍数后的温度数据进行模数转换，然后进行滤波后得到电压数据、电流数据和温度数据的有效数据结果，并将电压数据和电流数据的有效数据结果进行修正得到修正值，最后将处理结果发送给数据计算模块； 

所述数据计算模块用于对预设时间段内收到的电流数据的修正值进行积分，并将积分得到的净电荷数作为电池的剩余容量，对所述预设时间段内收到的电压数据以预设的速率进行累加，并将所述剩余容量、累加电压数据的结果以及温度数据的有效数据结果发送给电子控制单元。 

优选地，所述电池为蓄电池。 

本发明还提供了一种利用所述的***进行电子能源检测的方法，包括以下步骤： 

S1、所述数据采集模块采集电池的电压数据、电流数据和温度数据； 

S2、所述数据处理模块将所述电压数据、电流数据和放大一定倍数后的温度数据进行模数转换，然后进行滤波后得到电压数据、电流数据和温度数据的有效数据结果，并将电压数据和电流数据的有效数据结果进行修正得到修正值，最后将处理结果发送给数据计算模块； 

S3、所述数据计算模块对预设时间段内收到的电流数据的修正值进行积分，并将积分得到的净电荷数作为电池的剩余容量，对所述预设时间段内收到的电压数据以预设的速率进行累加，并将所述剩余容 量、累加电压数据的结果以及温度数据的有效数据结果发送给电子控制单元； 

S4、当电子控制单元判断所述剩余容量低于一定的阈值、累加电压数据的结果超过一定的阈值，或者放大后的温度数据超过一定的阈值时，则控制汽车的一部分用电器件关闭。 

(三)有益效果 

本发明能够实现对电池电压、电流和温度的精确测量，从而准确监测电池的状态；电子电池传感器与电子控制单元之间通过LIN总线接口连接可以简化传感器内部电路，从而节省成本。 

附图说明

图1是本发明实施例的***结构示意图； 

图2是本发明实施例的方法流程图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。 

电子能源检测***是电池与用户之间的纽带，其能够提高电池的利用率，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态，最大限度地降低因为电池意外失效而导致的汽车故障次数。 

如图1所示，本发明实施例提供了一种电子能源检测***，包括依次连接的蓄电池1、电子电池传感器(EBS)2和电子控制单元(ECU)3， 

所述电子电池传感器2用于采集所述蓄电池的工作状态参数，并将所述工作状态参数进行处理之后发送给所述电子控制单元， 

所述电子控制单元3用于对所接收到的数据进行分析，然后根据分析结果对相关功能模块发出控制指令。 

所述电子电池传感器2与电子控制单元3之间通过LIN总线接 口连接。 

所述电子电池传感器2包括依次连接的数据采集模块201、数据处理模块202和数据计算模块203； 

所述数据采集模块201包括用于采集蓄电池的电压数据的阻性衰减器、用于采集蓄电池的电流数据的采样电阻(例如100μΩ的采样电阻，又称为电流检测电阻)和用于采集蓄电池的温度数据的温度传感器； 

所述数据处理模块202用于将所述电压数据、电流数据和放大一定倍数(例如用可编程增益放大器PGA实现，本实施例中为5倍)之后的温度数据进行模数转换(用模数转换器ADC实现，例如AduC703X系列芯片)，然后进行滤波(例如用16bit的数字滤波器实现对噪声信号的滤除，得到有效数据)后得到电压数据、电流数据和温度数据的有效数据结果，并将电压数据和电流数据的有效数据结果进行修正得到修正值，最后将处理结果发送给数据计算模块203。需要说明的是，由于阻性衰减器和采样电阻所采集到的信号都有一定的误差，所以需要进行偏移量(ADCOF)或者增益量(ADCGN)的修正，实现***自动调节使数据更加精准。由于温度传感器采集的信号一般都比较微弱，因此需要进行放大。其中，将放大一定倍数的温度数据放入模数转换器进行转换能够使模数转换器的满量程信号达到均一化，因而大大提高测量精度。 

所述数据计算模块203用于对预设时间段内收到的电流数据的修正值进行积分，并将积分得到的净电荷数作为蓄电池1的剩余容量，对所述预设时间段内收到的电压数据以预设的速率进行累加，并将所述剩余容量、累加电压数据的结果以及放大后的温度数据发送给电子控制单元3。 

如图2所示，本发明还提供了一种利用上述***进行电子能源检 测的方法，包括以下步骤： 

S1、所述数据采集模块采集蓄电池的电压数据、电流数据和温度数据； 

S2、所述数据处理模块将所述电压数据、电流数据和放大一定倍数后的温度数据进行模数转换，然后进行滤波后得到电压数据、电流数据和温度数据的有效数据结果，并将电压数据和电流数据的有效数据结果进行修正得到修正值，最后将处理结果发送给数据计算模块； 

S3、所述数据计算模块对预设时间段内收到的电流数据的修正值进行积分，并将积分得到的净电荷数作为蓄电池的剩余容量，对所述预设时间段内收到的电压数据V_D以预设的速率进行累加，并将所述剩余容量、累加电压数据的结果以及温度数据的有效数据结果发送给电子控制单元；计算公式如下： 

设定R_TEST为100μΩ的采样电阻，RL为电池的负载电阻。电池通过R_TEST对RL放电时的电流I_O在R_TEST两端产生的压降为 

V_D(t)＝I_O(t)×R_TEST

数据处理模块持续检测R_TEST两端的压差V_D，并将其模数转换为数字量CR，单位为V(伏)，之后以设定速率进行累加，累加结果为ACR，单位为Vh(付时)。对量化后的V_D进行累加相当于对其进行积分，结果为：                                                   

电池电量：    $Q={\∫}_0^t\mathrm{Io}\left(t\right)\mathrm{dt}={\∫}_0^t\frac{V_D\left(t\right)}{R_{\mathrm{TEST}}}\mathrm{dt}=\frac{1}{R_{\mathrm{TEST}}}{\∫}_0^t{V}_D\left(t\right)\mathrm{dt}.$

电池容量为C，单位Ah(安时)：    

充电时CR为正值，ACR递增；放电时CR为负值，ACR递减。 

S4、当电子控制单元判断所述剩余容量低于一定的阈值、累加电压数据的结果超过一定的阈值，或者放大后的温度数据超过一定的阈 值时，则控制汽车的一部分用电器件关闭。例如当判断蓄电池电量很低、电池温度过高和过低时(蓄电池温度过低，放电电流会降低，有可能影响启动)，ECU会控制发动机在很短暂的停车时也会继续工作(启停***关闭)；在发动机关闭时(比如等红绿灯时，这个由ECU自动检测)，一旦出现蓄电池电量低于限定值，发动机会马上重新启动。 

由以上实施例可以看出，本发明能够实现对电池电压、电流和温度的精确测量，从而准确监测电池的状态；电子电池传感器与电子控制单元之间通过LIN总线接口连接可以简化传感器内部电路，从而节省成本。 

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。 

Claims (5)

1.一种电子能源检测***，其特征在于，包括依次连接的电池、电子电池传感器和电子控制单元，

所述电子电池传感器用于采集所述电池的工作状态参数，并将所述工作状态参数进行处理之后发送给所述电子控制单元，

所述电子控制单元用于对所接收到的数据进行分析，然后根据分析结果对相关功能模块发出控制指令。

2.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述电子电池传感器与电子控制单元之间通过LIN总线接口连接。

3.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述电子电池传感器包括依次连接的数据采集模块、数据处理模块和数据计算模块；

所述数据采集模块包括用于采集电池的电压数据的阻性衰减器、用于采集电池的电流数据的采样电阻和用于采集电池的温度数据的温度传感器；

所述数据处理模块用于将所述电压数据、电流数据和放大一定倍数后的温度数据进行模数转换，然后进行滤波后得到电压数据、电流数据和温度数据的有效数据结果，并将电压数据和电流数据的有效数据结果进行修正得到修正值，最后将处理结果发送给数据计算模块；

所述数据计算模块用于对预设时间段内收到的电流数据的修正值进行积分，并将积分得到的净电荷数作为电池的剩余容量，对所述预设时间段内收到的电压数据以预设的速率进行累加，并将所述剩余容量、累加电压数据的结果以及温度数据的有效数据结果发送给电子控制单元。

4.如权利要求1或2或3所述的***，其特征在于，所述电池为蓄电池。

5.一种利用权利要求3或4所述的***进行电子能源检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、所述数据采集模块采集电池的电压数据、电流数据和温度数据；

S2、所述数据处理模块将所述电压数据、电流数据和放大一定倍数后的温度数据进行模数转换，然后进行滤波后得到电压数据、电流数据和温度数据的有效数据结果，并将电压数据和电流数据的有效数据结果进行修正得到修正值，最后将处理结果发送给数据计算模块；

S3、所述数据计算模块对预设时间段内收到的电流数据的修正值进行积分，并将积分得到的净电荷数作为电池的剩余容量，对所述预设时间段内收到的电压数据以预设的速率进行累加，并将所述剩余容量、累加电压数据的结果以及温度数据的有效数据结果发送给电子控制单元；

S4、当电子控制单元判断所述剩余容量低于一定的阈值、累加电压数据的结果超过一定的阈值，或者放大后的温度数据超过一定的阈值时，则控制汽车的一部分用电器件关闭。

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