本發(fā)明涉及一種電動(dòng)汽車車載動(dòng)力電池大功率直流電能計(jì)量方法。

背景技術(shù)：

隨著電動(dòng)汽車的普及，對(duì)于電動(dòng)汽車電池電量的監(jiān)測(cè)成為電動(dòng)汽車使用者關(guān)注的一個(gè)問題。目前使用的電動(dòng)汽車，還未有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的車載動(dòng)力電池大功率直流電量的計(jì)量裝置，而目前使用的大多數(shù)直流電能計(jì)量裝置主要采用簡(jiǎn)單地機(jī)械式監(jiān)測(cè)計(jì)量，存在著功耗大，計(jì)量精度較低，需要進(jìn)行定期校準(zhǔn)，行駛過程中的劇烈震動(dòng)會(huì)影響計(jì)量裝置的計(jì)量準(zhǔn)確性，無法滿足電動(dòng)汽車的電能計(jì)量需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種電動(dòng)汽車車載動(dòng)力電池大功率直流電能計(jì)量方法，該方法對(duì)于電池的電量計(jì)量精度高，實(shí)用性強(qiáng)，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的雙向電能的全面準(zhǔn)確計(jì)算。

本發(fā)明的一種電動(dòng)汽車車載動(dòng)力電池大功率直流電能計(jì)量方法，包括如下步驟：

步驟1)通過電流采樣模塊對(duì)動(dòng)力電池的充放電電流進(jìn)行采樣；

步驟2)通過電壓采樣模塊對(duì)動(dòng)力電池的充放電電壓進(jìn)行采樣；

步驟3)通過電能計(jì)量模塊將采樣的所述充放電電流和充放電電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換并輸入到處理器模塊；

步驟4)所述處理器模塊將輸入的采樣電流和電壓進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取并轉(zhuǎn)換成電量信號(hào)，以曲線圖像顯示在主控裝置的界面上。

進(jìn)一步地，步驟2)中，所述電壓采樣模塊包括用于對(duì)被測(cè)電壓進(jìn)行分壓轉(zhuǎn)換的精密電阻和用于調(diào)制所述精密電阻分壓后的電壓的放大倍數(shù)的電壓儀表放大器模塊；

所述精密電阻的線性度為0.2％，溫漂系數(shù)為55ppm/K。

進(jìn)一步地，所述電壓儀表放大器模塊包括至少兩個(gè)電壓儀表放大器，兩個(gè)所述電壓儀表放大器的輸入端相互連接，兩個(gè)所述電壓儀表放大器的輸出端分別與所述電能計(jì)量模塊連接，所述精密電阻將被測(cè)電壓分壓后傳送到所述電能計(jì)量模塊；

所述電能計(jì)量模塊的采樣速率為150-450k，精度為±0.05％，線性度為±0.06％，溫漂系數(shù)為185ppm/K。

進(jìn)一步地，步驟3)中，所述電能計(jì)量模塊將采樣的所述充放電電流和電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，具體包括：

通過電流傳感器將采集的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，再通過電流儀表放大器模塊將從所述電流傳感器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行倍數(shù)放大；

所述電流傳感器為錳銅分流器，所述錳銅分流器的線性度為0.15％，溫漂系數(shù)為200ppm/k，阻值為1豪歐。

進(jìn)一步地，所述電流儀表放大器模塊包括至少兩個(gè)電流儀表放大器，兩個(gè)所述電流儀表放大器的輸入端相互連通，其輸出端分別與所述電能計(jì)量模塊連接。

進(jìn)一步地，所述主控裝置內(nèi)設(shè)有數(shù)據(jù)處理模塊，根據(jù)動(dòng)力電池的放電速率和當(dāng)前剩余電量，估算出動(dòng)力電池還能運(yùn)行的最遠(yuǎn)距離，同時(shí)檢測(cè)當(dāng)前電動(dòng)汽車所在位置距離最近電動(dòng)汽車充電點(diǎn)的距離，在顯示屏上顯示處理結(jié)果，提醒駕駛?cè)藛T，當(dāng)前電動(dòng)汽車?yán)^續(xù)前行或者需要前往充電點(diǎn)進(jìn)行充電。

進(jìn)一步地，對(duì)進(jìn)行快速充電的所述車載蓄電池配設(shè)溫控裝置；

所述溫控裝置包括對(duì)車載蓄電池配設(shè)溫度傳感器和電量監(jiān)測(cè)裝置，在所述電量檢測(cè)裝置內(nèi)設(shè)置溫控元件；

所述主控裝置控制溫度傳感器檢測(cè)所述蓄電池的當(dāng)前溫度；通過電量檢測(cè)裝置中的溫控元件調(diào)控所述蓄電池的當(dāng)前溫度至預(yù)設(shè)范圍值內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述曲線圖像的橫坐標(biāo)為所述動(dòng)力電池的使用時(shí)間軸，其縱坐標(biāo)為所述動(dòng)力電池的當(dāng)前電量值。

進(jìn)一步地，通過在所述車載蓄電池上配設(shè)的計(jì)數(shù)器計(jì)量所述車載蓄電池的充電次數(shù)；所述計(jì)數(shù)器與所述主控裝置連接，計(jì)量的充電次數(shù)在所述顯示屏上顯示；

通過在所述計(jì)數(shù)器上配設(shè)警報(bào)裝置，當(dāng)所述計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)到所述車載蓄電池的充/放電次數(shù)達(dá)到最大值時(shí)，所述警報(bào)裝置發(fā)出聲音，提醒駕駛?cè)藛T及時(shí)更換蓄電池。

本發(fā)明提供的車載動(dòng)力電池大功率直流電能計(jì)量方法，計(jì)量芯片精度高，電壓測(cè)量范圍廣，實(shí)用性強(qiáng)，能夠?qū)﹄妱?dòng)汽車雙向電能進(jìn)行全面準(zhǔn)確計(jì)量，同時(shí)駕駛?cè)藛T能夠直觀地第一時(shí)間了解到車載電池的電量狀況。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的車載動(dòng)力電池大功率直流電能計(jì)量方法流程示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的車載動(dòng)力電池大功率直流電能計(jì)量方法中的車載蓄電池的降溫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

1.蓄電池，2.蓄電池盒，3.相變降溫材料，4.干冰存儲(chǔ)盒。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。

本發(fā)明的一種電動(dòng)汽車車載動(dòng)力電池大功率直流電能計(jì)量方法，如圖1所示，包括如下步驟：

101.通過電流采樣模塊對(duì)動(dòng)力電池的充放電電流進(jìn)行采樣；

102.通過電壓采樣模塊對(duì)動(dòng)力電池的充放電電壓進(jìn)行采樣；

電壓采樣模塊包括用于對(duì)被測(cè)電壓進(jìn)行分壓轉(zhuǎn)換的精密電阻和用于調(diào)制精密電阻分壓后的電壓的放大倍數(shù)的電壓儀表放大器模塊；

精密電阻的線性度為0.2％，溫漂系數(shù)為55ppm/K。

電壓儀表放大器模塊包括至少兩個(gè)電壓儀表放大器，兩個(gè)電壓儀表放大器的輸入端相互連接，兩個(gè)電壓儀表放大器的輸出端分別與電能計(jì)量模塊連接，精密電阻將被測(cè)電壓分壓后傳送到電能計(jì)量模塊。

103.通過電能計(jì)量模塊將采樣的充放電電流和充放電電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換并輸入到處理器模塊；

電能計(jì)量模塊將采樣的充放電電流和電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，具體包括：

通過電流傳感器將采集的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，再通過電流儀表放大器模塊將從電流傳感器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行倍數(shù)放大。

電流傳感器為錳銅分流器，錳銅分流器的線性度為0.15％，溫漂系數(shù)為200ppm/k，阻值為1豪歐。

電能計(jì)量模塊的采樣速率為150-450k，精度為±0.05％，線性度為±0.06％，溫漂系數(shù)為185ppm/K。

104.處理器模塊將輸入的采樣電流和電壓進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取并轉(zhuǎn)換成電量信號(hào)，以曲線圖像顯示在主控裝置的界面上。

電流儀表放大器模塊包括至少兩個(gè)電流儀表放大器，兩個(gè)電流儀表放大器的輸入端相互連通，其輸出端分別與電能計(jì)量模塊連接。

本實(shí)施例中，該計(jì)量方法通過用于采集動(dòng)力電池充放電電流的電流采樣模塊、用于采集動(dòng)力電池充放電電壓的電壓采樣模塊、用于對(duì)電壓采樣模塊和電流采樣模塊的輸出信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換并輸出到處理器模塊的電能計(jì)量模塊，用于讀取電量計(jì)量單元測(cè)量的數(shù)據(jù)并對(duì)動(dòng)力電池的充放電狀態(tài)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理的處理器模塊和用于數(shù)據(jù)傳送的外部接口。

電流采集模塊包括用于被測(cè)電流轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)的電流傳感器和用于調(diào)制電流傳感器輸出電壓信號(hào)的放大倍數(shù)的電流儀表放大器模塊，電流傳感器為錳銅分流器。

主控裝置內(nèi)設(shè)有數(shù)據(jù)處理模塊，根據(jù)動(dòng)力電池的放電速率和當(dāng)前剩余電量，估算出動(dòng)力電池還能運(yùn)行的最遠(yuǎn)距離，同時(shí)檢測(cè)當(dāng)前電動(dòng)汽車所在位置距離最近電動(dòng)汽車充電點(diǎn)的距離，在顯示屏上顯示處理結(jié)果，提醒駕駛?cè)藛T，當(dāng)前電動(dòng)汽車?yán)^續(xù)前行或者需要前往充電點(diǎn)進(jìn)行充電。

對(duì)進(jìn)行快速充電的所述車載蓄電池配設(shè)溫控裝置；

所述溫控裝置包括對(duì)車載蓄電池配設(shè)溫度傳感器和電量監(jiān)測(cè)裝置，在所述電量檢測(cè)裝置內(nèi)設(shè)置溫控元件；

所述主控裝置控制溫度傳感器檢測(cè)所述蓄電池的當(dāng)前溫度；通過電量檢測(cè)裝置中的溫控元件調(diào)控所述蓄電池的當(dāng)前溫度至預(yù)設(shè)范圍值內(nèi)。

在需要進(jìn)行快充時(shí)，優(yōu)選可以給車載蓄電池配設(shè)溫度傳感器，在駕駛臺(tái)前方設(shè)置主控裝置，其上設(shè)有顯示屏。主控裝置控制溫度傳感器檢測(cè)蓄電池的當(dāng)前溫度。當(dāng)所述溫度傳感器檢測(cè)到所述蓄電池的當(dāng)前溫度超出最高臨界值時(shí)，發(fā)送反饋信息給所述主控裝置，所述主控裝置接收信息并啟動(dòng)降溫設(shè)備對(duì)所述蓄電池進(jìn)行緊急降溫。

電量檢測(cè)裝置檢測(cè)蓄電池當(dāng)前剩余電量時(shí)，內(nèi)設(shè)有溫控元件，溫控元件調(diào)控所述蓄電池的當(dāng)前溫度至預(yù)設(shè)范圍值內(nèi)。

電量檢測(cè)裝置可是由市售采購(gòu)獲得，可以使用常用的智能電量監(jiān)測(cè)儀。優(yōu)選電量檢測(cè)裝置為電量檢測(cè)芯片，該電量檢測(cè)芯片優(yōu)選采用BQ27x00系統(tǒng)，提供了諸如電量剩余狀態(tài)、剩余運(yùn)行時(shí)間等信息。主機(jī)在任何時(shí)候都可以詢問到這種信息，并由主機(jī)來決定是通過LED還是通過屏幕顯示消息來通知最終用戶有關(guān)電池的信息。

為了保護(hù)車載蓄電池，減小充電過程中對(duì)其造成的損害，優(yōu)選可以給車載蓄電池配設(shè)溫度傳感器，同時(shí)在所述電量檢測(cè)裝置內(nèi)配設(shè)溫控元件用以調(diào)控車載蓄電池的當(dāng)前溫度。

溫度傳感器為非接觸式溫度傳感器，測(cè)量上限不受感溫元件耐溫程度的限制，因而對(duì)最高可測(cè)溫度原則上沒有限制。優(yōu)選采用美國(guó)omega的OS136-1-K型號(hào)。

溫控元件為突跳式溫控器，在主控裝置上設(shè)置遙控突跳式溫控器自動(dòng)復(fù)位的復(fù)位開關(guān)，當(dāng)降溫裝置對(duì)蓄電池降溫至預(yù)設(shè)溫度后，溫控元件將降溫完成信息反饋給主控裝置，主控裝置控制突跳式溫控器的內(nèi)部觸點(diǎn)自動(dòng)復(fù)位。

具體地，溫控元件調(diào)節(jié)蓄電池的當(dāng)前溫度時(shí)，根據(jù)溫控元件中存儲(chǔ)的充電電流與蓄電池溫度對(duì)照信息進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，具體為：

溫控元件識(shí)別當(dāng)前蓄電池能夠達(dá)到的最大安全溫度以及在該溫度下可達(dá)到的最大充電電流，并將蓄電池的當(dāng)前充電電流調(diào)節(jié)至最大充電電流。

當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到蓄電池的當(dāng)前溫度超出最高臨界值時(shí)，發(fā)送反饋信息給主控裝置，主控裝置接收信息并啟動(dòng)降溫設(shè)備對(duì)蓄電池進(jìn)行緊急降溫。

如圖2所示，降溫設(shè)備包括相變降溫材料3層以及干冰降溫層；

將蓄電池1放置在側(cè)壁內(nèi)填充有相變降溫材料3的蓄電池盒2內(nèi)，在蓄電池盒2的外部套設(shè)干冰存儲(chǔ)盒4，干冰存儲(chǔ)盒4上同時(shí)配設(shè)有干冰制造機(jī)；使用相變降溫材料3對(duì)蓄電池1進(jìn)行降溫，同時(shí)，外部的干冰層吸收相變材料吸收的蓄電池1釋放的熱量對(duì)相變降溫材料3進(jìn)行降溫。

緊急降溫需要在蓄電池1上設(shè)置降溫設(shè)置，為了能夠更高效地對(duì)蓄電池1進(jìn)行降溫，該降溫設(shè)備降相變降溫材料3和干冰制造機(jī)結(jié)合使用，具體為，將蓄電池1放置在側(cè)壁內(nèi)填充有相變降溫材料3的蓄電池盒2內(nèi)，在蓄電池盒2的外部套設(shè)干冰存儲(chǔ)盒4，干冰存儲(chǔ)盒4上同時(shí)配設(shè)有干冰制造機(jī)，該干冰制造機(jī)的動(dòng)力來源于車載蓄電池1；使用相變降溫材料3對(duì)蓄電池1進(jìn)行降溫，同時(shí)，外部的干冰層吸收相變降溫材料3吸收的蓄電池1釋放的熱量對(duì)相變降溫材料3進(jìn)行降溫。

該相變降溫材料的主要原料的組份為：

17g六水氯化鈣GaCl2·6H2O、0.75g成核劑六水氯化鍶SrCl2·6H2O、0.5g熔點(diǎn)調(diào)節(jié)劑氯化鈉NaCl、增稠劑羥甲基纖維素鈉(carboxymethylcellulose sodium，NaCMC)0.25g以及水2.5g。

將上述原料混合并配制成溶液，然后置于80℃的恒溫水浴中加熱，并不斷地?cái)嚢柚敝猎先咳廴谌芤鹤兂赏该饕后w。接著，將透明液體置于4℃的低溫下結(jié)晶，完成初始能量的儲(chǔ)存與釋放，得到相變材料。制得的相變材料的相變溫度為31℃，相變潛熱為168J/g。

當(dāng)降溫設(shè)備對(duì)超出最高臨界值的蓄電池降溫1分鐘之后還未降溫至最高臨界值或者最高臨界值以下時(shí)，發(fā)出緊急斷電信號(hào)，主控裝置接收緊急斷電信號(hào)并啟動(dòng)緊急斷電裝置，停止對(duì)蓄電池充電。

優(yōu)選，該蓄電池可以為能夠快速充電也能快速放電的雙向蓄電池，包括第一非水電解質(zhì)電池、第二非水電解質(zhì)電池以及控制部；

第一非水電解質(zhì)電池能夠吸附釋放鋰離子，含有石墨粉末，平均粒子直徑大于2微米；

第二非水電解質(zhì)電池是能夠吸附鋰離子，電位為0.5-0.6Vvs.Li/Li⁺、一次粒子的平均粒子直徑大于1微米、并含鈦金屬氧化物的負(fù)極活性物質(zhì)；

控制部至少在未從外部向第二非水電解質(zhì)電池供電的情況下，斷續(xù)地使第一非水電解質(zhì)電池與第二非水電解質(zhì)電池連接，第二非水電解質(zhì)電池的充放電深度為10-90％。

第二非水電解質(zhì)電池的充電深度處于50-100％范圍內(nèi)時(shí)，以恒電流恒電壓的控制方式從第二非水電解質(zhì)電池向第一非水電解質(zhì)電池充電；

第二非水電解質(zhì)電池的充電深度降低至小于40％時(shí)，以恒電壓控制方式從第一非水電解質(zhì)電池向第二非水電解質(zhì)電池充電。

曲線圖像的橫坐標(biāo)為動(dòng)力電池的使用時(shí)間軸，其縱坐標(biāo)為動(dòng)力電池的當(dāng)前電量值。

通過在車載蓄電池上配設(shè)的計(jì)數(shù)器計(jì)量車載蓄電池的充電次數(shù)；計(jì)數(shù)器與主控裝置連接，計(jì)量的充電次數(shù)在顯示屏上顯示；

通過在計(jì)數(shù)器上配設(shè)警報(bào)裝置，當(dāng)計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)到車載蓄電池的充/放電次數(shù)達(dá)到最大值時(shí)，警報(bào)裝置發(fā)出聲音，提醒駕駛?cè)藛T及時(shí)更換蓄電池。

以上，雖然說明了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方式，但是這些實(shí)施方式只是作為例子提出的，并非用于限定本發(fā)明的范圍。對(duì)于這些新的實(shí)施方式，能夠以其他各種方式進(jìn)行實(shí)施，在不脫離本發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)，能夠進(jìn)行各種省略、置換、及變更。這些實(shí)施方式和其變形，包含于本發(fā)明的范圍和要旨中的同時(shí)，也包含于權(quán)利要求書中記載的發(fā)明及其均等范圍內(nèi)。