CN111016660B

CN111016660B - 一种蓄电池亏电判定方法及装置

Info

Publication number: CN111016660B
Application number: CN201911345788.9A
Authority: CN
Inventors: 高鑫; 宋兴鑫; 王秀鑫; 王涛
Original assignee: Weichai Power Co Ltd
Current assignee: Weichai Power Co Ltd
Priority date: 2019-12-24
Filing date: 2019-12-24
Publication date: 2021-05-18
Anticipated expiration: 2039-12-24
Also published as: CN111016660A

Abstract

本发明提供的蓄电池亏电判定方法及装置，应用于汽车技术领域，该方法在获取蓄电池基准电压后，在预设时段内，重复的获取蓄电池的输出参量，并依据基准电压，分别计算每一输出参量对应的蓄电池的内阻值，由于蓄电池电量越低，蓄电池内阻值越大，因此，如果各内阻值中存在至少一个大于预设阈值的内阻值，则可以判定蓄电池亏电，与现有技术中以采集电压为依据进行亏电判定的方法相比，本方法基于能够直接反应蓄电池自身电量的内阻值进行判断，且判定过程不受发电机输出电压的影响，判断结果更加准确。

Description

一种蓄电池亏电判定方法及装置

技术领域

本发明属于汽车技术领域，尤其涉及一种蓄电池亏电判定方法及装置。

背景技术

汽车起动机一般都是由蓄电池供电的直流电动机，其作用是将蓄电池的电能转变为机械能，在发动机启动时带动发动机曲轴转动，以克服发动机的压缩阻力和内摩擦阻力，直至发动机达到启动转速并成功点火后，与发动机分离，完成发动机整个启动过程。

现有的设计中，起动机与车载控制器均直接与蓄电池相连，当车载控制器采集到的电池电压降低至预设阈值时，会判定蓄电池亏电，并报出蓄电池亏电故障。但当发动机启动成功后，发电机开始为蓄电池充电，车载控制器采集到的电池电压实际是发电机的输出电压，此种情况下，车载控制器将判定蓄电池电压正常，并解除蓄电池亏电故障。

由于发电机的输出电压并不能准确反映蓄电池本身的电量情况，因此，现有的蓄电池亏电判定方法，不能准确判断蓄电池是否亏电。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种蓄电池亏电判定方法及装置，以蓄电池内阻为依据对蓄电池是否亏电进行判断，提高蓄电池亏电判定的准确性，具体方案如下：

第一方面，本发明提供一种蓄电池亏电判定方法，包括：

获取蓄电池的基准电压，其中，所述基准电压为起动机工作前，所述蓄电池的输出电压；

在预设时段内，重复的获取所述蓄电池的输出参量，得到多组所述输出参量，其中，所述输出参量包括所述蓄电池的实时电流，以及，和所述实时电流同时刻的实时电压；

依据所述基准电压，分别计算每一所述输出参量对应的蓄电池的内阻值；

若各所述内阻值中存在至少一个大于预设阈值的内阻值，判定所述蓄电池亏电。

可选的，获取任一所述输出参量中的实时电流的过程包括：

获取冷却液温度和发动机转速；

根据第一预设映射关系，确定与所述冷却液温度和所述发动机转速相对应的起动机工作电流，其中，所述第一预设映射关系中记录有发动机转速、冷却液温度与起动机工作电流的对应关系；

确定所述起动机工作电流为所述蓄电池的实时电流。

可选的，所述预设时段的起始时刻为发动机曲轴开始转动时对应的时刻；

所述预设时段的终止时刻为发动机启动请求信号消失，或者，所述起动机与所述发动机脱离时所对应的时刻。

可选的，所述依据所述基准电压，分别计算每一所述输出参量对应的蓄电池的内阻值，包括：

将所述基准电压和每一所述输出参量中的实时电流和实时电压代入如下公式，计算得到所述蓄电池的内阻值：

其中，R表示所述蓄电池的内阻值；

U₀表示所述基准电压；

I表示所述输出参量中的实时电流；

U₁表示所述输出参量中与所述实时电流同时刻的实时电压。

可选的，本发明第一方面提供的蓄电池亏电判定方法，还包括：在判定所述蓄电池亏电的情况下，发送蓄电池亏电故障信息。

可选的，本发明第一方面提供的蓄电池亏电判定方法，还包括：

计算所述蓄电池的基本充电时长；

若发电机为所述蓄电池持续充电的充电时长达到所述基本充电时长，停止发送所述蓄电池亏电故障信息。

可选的，所述计算所述蓄电池的基本充电时长，包括：

根据各所述内阻值中的最大值，确定所述蓄电池的起始充电电流；

确定第二预设映射关系中，与所述起始充电电流对应的时刻，得到第一时刻，其中，所述第二预设映射关系中记录有充电电流与充电时间的对应关系；

确定所述第二预设映射关系中，与预设终止充电电流对应的时刻，得到第二时刻；

计算所述第二时刻与所述第一时刻之差，得到所述蓄电池的基本充电时长。

第二方面，本发明提供一种蓄电池亏电判定装置，包括：

第一获取单元，用于获取蓄电池的基准电压，其中，所述基准电压为起动机工作前，所述蓄电池的输出电压；

第二获取单元，用于在预设时段内，重复的获取所述蓄电池的输出参量，得到多组所述输出参量，其中，所述输出参量包括所述蓄电池的实时电流，以及，和所述实时电流同时刻的实时电压；

计算单元，用于依据所述基准电压，分别计算每一所述输出参量对应的蓄电池的内阻值；

判定单元，若各所述内阻值中存在至少一个大于预设阈值的内阻值，判定所述蓄电池亏电。

可选的，所述第二获取单元，用于获取任一所述输出参量中的实时电流时，具体包括：

获取冷却液温度和发动机转速；

确定所述起动机工作电流为所述蓄电池的实时电流。

可选的，所述计算单元，用于依据所述基准电压，分别计算每一所述输出参量对应的蓄电池的内阻值时，具体包括：

其中，R表示所述蓄电池的内阻值；

U₀表示所述基准电压；

I表示所述输出参量中的实时电流；

U1表示所述输出参量中与所述实时电流同时刻的实时电压。

基于上述技术方案，本发明提供的蓄电池亏电判定方法，在获取蓄电池基准电压后，在预设时段内，重复的获取蓄电池的输出参量，并依据基准电压，分别计算每一输出参量对应的蓄电池的内阻值，由于蓄电池电量越低，蓄电池内阻值越大，因此，如果各内阻值中存在至少一个大于预设阈值的内阻值，则可以判定蓄电池亏电，与现有技术中以采集电压为依据进行亏电判定的方法相比，本方法基于能够直接反应蓄电池自身电量的内阻值进行判断，且判定过程不受发电机输出电压的影响，判断结果更加准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是发动机起动过程中蓄电池输出电压变化过程示意图；

图2是本发明实施例提供的蓄电池亏电判定方法的流程图；

图3是起动机工作时的典型特性曲线；

图4是本发明实施例提供的一种蓄电池亏电判定装置的结构框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如前所述，在车辆启动过程中，由蓄电池为起动机供电，起动机将电能转换为机械能带动发动机启动，直至发动机达到启动转速并启动成功。同时，蓄电池由于储能原理以及储能材质的原因，其在向外输出电能时会存在一定的内阻，进一步的，由于蓄电池内阻的存在，在蓄电池输出不同的电流时，蓄电池的输出电压会出现一定变化，并且，当蓄电池电量降低，导致蓄电池内阻增大时，这种输出电压随着电流变化而变化的特性将变得更为明显。

参见图1，图1是发动机起动过程中蓄电池输出电压变化过程示意图，如图1所示，t_r和t₆段为起动机初始拖动时，需求扭矩大，蓄电池输出电流高，导致蓄电池的输出电压U_N低，t₈段为发动机达到需求的拖动转速，但还未喷射点火时刻的电压，t_f段表示发动机启动完成，起动机与发动机脱离，蓄电池电池输出电压恢复的过程，当然，在t_f段所对应的时段内，蓄电池便不再为起动机提供输出电流。

基于上述前提，本发明实施例提供一种蓄电池亏电判定方法，参见图2，图2是本发明实施例提供的蓄电池亏电判定方法的流程图，该方法可应用于整车电池管理***的控制器，也可应用于整车上其他可进行数据处理的控制器，当然，在某些情况下也可应用于网络侧的服务器；参照图2，本发明实施例提供的蓄电池亏电判定方法的流程，可以包括：

S100、获取蓄电池的基准电压。

在本发明实施例所提供的蓄电池亏电判定方法中，蓄电池的基准电压为起动机工作前蓄电池的输出电压。可以想到的是，由于此时起动机尚未工作，且应用本发明所提供判定方法的控制器所需工作电流非常小，可以近似的将此种情况下测量得到的蓄电池输出电压，作为蓄电池的空载电压，进而得到基准电压。

S110、在预设时段内，重复的获取所述蓄电池的输出参量，得到多组输出参量。

在本发明实施例所提供的蓄电池亏电判定方法中，蓄电池的输出参量包括蓄电池的实时电流，以及，和与实时电流同时刻的实时电压，即对于每一个输出参量而言，均包括有同一时刻下，蓄电池的实时电流和实时电压，通过在不同时刻采集蓄电池的实时电流和实时电压，即可得到多种不同的输出参量。

可选的，作为一种可选的重复获取的执行方式，可以预设一采样周期，在预设时段内，按照该预设的采样周期采集蓄电池的输出参量，直至该预设时段结束。对于采样周期的设置，主要需要考虑控制器的数据处理能力，以及对于输出参量密度的要求，如果控制器数据处理能力较好，且对输出参量的采样密度要求较高，则可以将采样周期设置的短一些，相反的，则可以将采样周期设置的相对长一些。本发明实施例对于采样周期的具体设置，或者说，对于蓄电池输出参量重复获取的次数不做限定。

然而，在现有的整车结构下，虽然蓄电池的实时电压可以较为方便的获取得到，但难以通过现有的电流采集装置，比如电流传感器等，直接采集得到蓄电池的实时电流。

参见图3，图3是起动机工作时的典型特性曲线，根据图3所示内容可知，起动机的工作电流主要取决于发动机转速和冷却液温度，由冷却液温度和控制器采集到的发动机转速，根据图3所示的起动机特性曲线即可得到当前的起动机工作电流。

可选的，本发明实施例提供一种获取蓄电池实时电流的方法，在图3所示曲线的基础上，设置第一预设映射关系，该第一预设映射关系中记录有发动机转速、冷却液温度与起动机工作电流的对应关系。在每一采集周期中，首先获取冷却液温度和发动机转速，然后根据第一预设映射关系，即可确定与当前采样周期的冷却液温度和当前采样周期的发动机转速相对应的起动机工作电流。

进一步的，在起动机工作的情况下，控制器端所需电流非常小，因此，可以直接将确定得到的起动机工作电流，确定为当前采样周期的蓄电池的实时电流。

进一步的，虽然起动机和控制器都是与蓄电池直连的，控制器端采集的电压与蓄电池两端的电压相差的就是在控制器供电线上的压降，而控制器在启动状态所需的电流大概仅为1A左右，且控制器供电线的电阻是毫欧级的，所以控制器端采集的电压与蓄电池两端的电压大概差几毫伏左右，可以忽略不计，直接将控制器采集的电压作为蓄电池的实时电压。

可选的，在基于起动机的运行工况确定蓄电池实时电流和实时电压的前提下，本发明实施例中所述及的预设时段的起始时刻为发动机曲轴开始转动时对应的时刻，即起动机开始拖动发动机转动的起始时刻；预设时段的终止时刻为发动机启动请求信号消失，或者，起动机与发动机脱离时所对应的时刻。

S120、依据基准电压，分别计算每一输出参量对应的蓄电池的内阻值。

在得到蓄电池的基准电压，以及在预设时段内蓄电池的多组输出参量后，即可根据所得基准电压，计算每一组输出参量对应的蓄电池的内阻值。

具体的，针对每一组输出参量，将基准电压和该输出参量代入如下公式，即可计算得到各输出参量对应的蓄电池内阻值：

其中，R表示蓄电池的内阻值；

U0表示基准电压；

I表示输出参量中的实时电流；

U1表示输出参量中与实时电流同时刻的实时电压。

遍历预设时段内获取得到的多组输出参量，并分别采用上式就行计算，即可得到多个内阻值。

S130、判断各内阻值中是否存在至少一个大于预设阈值的内阻值，若是，执行S140。

由蓄电池特性可知，蓄电池内阻值与蓄电池剩余电量有直接对应关系，即蓄电池剩余电量越低，蓄电池内阻越大。因此，对于某一确定的蓄电池，当其剩余电量低于某一电量阈值时，判定蓄电池亏电，相应的，根据蓄电池的电量同样可以得到蓄电池亏电时对应的内阻值，在应用本发明提供的方法前，预先根据蓄电池的特性，确定蓄电池亏电时对应的内阻值，并将此内阻值作为预设阈值。

在所得多个内阻值中，判断是否至少存在一个内阻值大于预设阈值，如果是，则执行S140。可以想到的是，如果在预设时段内，蓄电池在较长时间内都在亏电的状态下输出起动机的工作电流，那么在所得多个内阻值中，必然存在多个大于预设阈值的内阻值。

S140、判定蓄电池亏电。

在所得多个内阻值中存在至少一个大于预设阈值的内阻值的情况下，即可判定蓄电池亏单。

综上所述，本发明提供的蓄电池亏电判定方法，在获取蓄电池基准电压后，在预设时段内，重复的获取蓄电池的输出参量，并依据基准电压，分别计算每一输出参量对应的蓄电池的内阻值，由于蓄电池电量越低，蓄电池内阻值越大，因此，如果各内阻值中存在至少一个大于预设阈值的内阻值，则可以判定蓄电池亏电，与现有技术中以采集电压为依据进行亏电判定的方法相比，本方法基于能够直接反应蓄电池自身电量的内阻值进行判断，且判定过程不受发电机输出电压的影响，判断结果更加准确。

可选的，在判定蓄电池亏电的情况下，还可以发送蓄电池亏电故障信息，即报出蓄电池充电故障，提醒驾驶员及时对蓄电池进行充电。

进一步的，本发明实施例还提供一种蓄电池充电控制方法，在发动机启动成功后，发电机开始工作，并给蓄电池充电，由于发电机输出的是恒定电压，因此，发电机对蓄电池的充电过程属于恒压充电。基于恒压充电的基本原理，可以根据蓄电池的内阻值计算出蓄电池的起始充电电流，在本发明实施例中，选取计算所得的多个内阻值中的最大值，根据该最大的内阻值确定蓄电池的起始充电电流。需要说明的是，对于起始充电电流的计算，可以参照现有技术中的计算方式实现，本发明对此不做限定。

在确定蓄电池的起始充电电流之后，可以根据第二预设映射关系，确定与起始充电电流对应的时刻，得到第一时刻，其中，第二预设映射关系中记录有充电电流与充电时间的对应关系，作为一种可选的记录形式，第二预设映射关系可以采用蓄电池的恒压充电特性曲线表示。

可以想到的是，随着不断对蓄电池进行充电，充电电流将逐渐减小，当蓄电池不再处于亏电状态时，必然也对应着一个充电电流值，对于确定的蓄电池而言，该电流值是可以预先确定的，即可以预设一终止充电电流值。在本发明实施例中，在得到第一时刻的基础上，可以进一步根据前述第二预设映射关系，确定预设终止充电电流对应的时刻，得到第二时刻。

第一时刻与第二时刻之间的差值，即为蓄电池的基本充电时长，在开始对蓄电池进行充电后，统计蓄电池持续充电的充电时长，当蓄电池的充电时长达到该基本充电时长时，即可停止发送蓄电池亏电故障信息，不再提醒驾驶员对蓄电池进行充电。

综上所述，通过本发明实施例提供的蓄电池亏电判定方法，在上述实施例的基础上，还可以进一步对蓄电池的充电过程进行控制，只有在蓄电池的持续充电时长达到计算得到的基本充电时长后，才会解除蓄电池亏电故障信息，提醒驾驶员对蓄电池进行可靠充电，有效避免由于驾驶循环时间过短，蓄电池充电不够，导致车辆下次启动失败的情况出现，改善驾驶员的驾乘感受。

下面对本发明实施例提供的蓄电池亏电判定装置进行介绍，下文描述的蓄电池亏电判定装置可以认为是为实现本发明实施例提供的蓄电池亏电判定方法，在中央设备中需设置的功能模块架构；下文描述内容可与上文相互参照。

可选的，图4为本发明实施例提供的一种蓄电池亏电判定装置的结构框图，参照图4，该装置可以包括：

第一获取单元10，用于获取蓄电池的基准电压，其中，所述基准电压为起动机工作前，所述蓄电池的输出电压；

第二获取单元20，用于在预设时段内，重复的获取所述蓄电池的输出参量，得到多组所述输出参量，其中，所述输出参量包括所述蓄电池的实时电流，以及，和所述实时电流同时刻的实时电压；

计算单元30，用于依据所述基准电压，分别计算每一所述输出参量对应的蓄电池的内阻值；

判定单元40，若各所述内阻值中存在至少一个大于预设阈值的内阻值，判定所述蓄电池亏电。

可选的，所述第二获取单元20，用于获取任一所述输出参量中的实时电流时，具体包括：

获取冷却液温度和发动机转速；

确定所述起动机工作电流为所述蓄电池的实时电流。

可选的，所述计算单元30，用于依据所述基准电压，分别计算每一所述输出参量对应的蓄电池的内阻值时，具体包括：

其中，R表示所述蓄电池的内阻值；

U₀表示所述基准电压；

I表示所述输出参量中的实时电流；

U₁表示所述输出参量中与所述实时电流同时刻的实时电压。

需要说明的是，专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的核心思想或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种蓄电池亏电判定方法，其特征在于，包括：

若各所述内阻值中存在至少一个大于预设阈值的内阻值，判定所述蓄电池亏电；

计算所述蓄电池的基本充电时长，包括：

计算所述第二时刻与所述第一时刻之差，得到所述蓄电池的基本充电时长；

2.根据权利要求1所述的蓄电池亏电判定方法，其特征在于，所述预设时段的起始时刻为发动机曲轴开始转动时对应的时刻；

3.根据权利要求1所述的蓄电池亏电判定方法，其特征在于，所述依据所述基准电压，分别计算每一所述输出参量对应的蓄电池的内阻值，包括：

其中，R表示所述蓄电池的内阻值；

U₀表示所述基准电压；

I表示所述输出参量中的实时电流；

U₁表示所述输出参量中与所述实时电流同时刻的实时电压。

4.根据权利要求1所述的蓄电池亏电判定方法，其特征在于，还包括：在判定所述蓄电池亏电的情况下，发送蓄电池亏电故障信息。