[实用新型]车用蓄电池充放电参数实时检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种蓄电池检测装置，特别涉及一种车用蓄电池充放电参数实时检测装置。

背景技术

蓄电池作为电动汽车的动力来源，其性能除与本身的制造工艺有关外，还受到蓄电池配组和充放电过程的影响。为延长蓄电池使用寿命，保证使用安全，必须实时测量其剩余容量、充放电电流、端电压和温度等参数，对蓄电池充放电过程进行监测控制。

电动汽车是通过估算电池组的荷电状态(SOC)来表征汽车的可续驶里程，它反映了蓄电池的剩余容量状态。蓄电池的充放电过程是一个复杂的电化学反应过程，SOC难以直接获得，剩余电量并非一个可以直接测量的值，而是需要通过电压、电流等状态测量值来间接估算，由于电池状态检测存在误差以及电池电量变化的非线性，目前应用的各种SOC估算方法都存在缺陷。常见SOC估算方法有放电实试验法、内阻法、开路电压法、安时计量法、神经网络和卡尔曼滤波法等，开路电压法需要电池静置足够长时间，不能实时估计；卡尔曼滤波法和神经网络法都要建立准确实用的电池动态模型和大量的测量数据；安时计量法不能估计电池的初始值，同时电池剩余容量受到充放电电流波动的影响较大，导致了估计不精确，实时性较差。

蓄电池的端电压是蓄电池当前状态最直接的表征，最能反映蓄电池当前的运行情况，电压对蓄电池电压的监测，既可以防止因过放电造成永久性的损坏，又可以防止因浮充电压过高或过低而严重影响蓄电池的使用寿命。并且端电压与蓄电池的剩余容量有关。目前的共模测量法采用精密电阻等比例衰减测量各点电压，然后依次相减得到各节电池电压，因电阻上的漏电流使电压的测量精度降低。差模测量法通过电子元件选通单节电池进行测量，其中的继电器法存在电路体积大、功耗、成本和故障率高等缺点；V／F转换法存在电压测量速度低、精度差等缺点。电动汽车上的串并联电池数较多，电压测量所采用的电阻、运放等器件，易受温度、电阻精度等影响产生偏差。

充放电电流取决于充放电过程，影响蓄电池的性能。蓄电池的放电电流与充电电流不但方向相反，而且平均比充电电流大很多倍。对于电动汽车用动力型铅酸蓄电池而言, 通常最大放电电流在数百安左右，而正常充电电流最大取到几十安(快速充电可得到上百安)。如果充电电流超出蓄电池接受能力时，会有大量气体析出，造成活性物质的脱落，蓄电池内部压力增大。同时，放电电流增大，蓄电池的寿命将降低，可放出电量减小。目前广泛应用的电流检测方法是间接检测法，包括以分流器为代表的采样电阻法和以霍尔传感器为代表的间接测量法。采样电阻必须将分流器串接于主功率回路中，不但增加了主功率回路的布线工作量，而且会增加共模电压对电流检测精度的影响，存在无法实现主功率回路与控制回路的电气隔离，不适用于动力蓄电池管理系统。霍尔电流传感器虽能有效克服分流器的不足，但仍存在如下问题：零电流输入时，相同型号的不同器件输出电压值存在着一定的离散性，导致测量精度的降低；实际需要的量程往往小于传感器的实际量程，过大的传感器量程导致模数转换的有效分辨度和精度明显降低；通常使用的霍尔传感器的输出电压范围很难与模数转换器的参考电压相同，导致精度降低。

温度对蓄电池的性能有很大的影响。除电化学反应的吸热和放热外，由于电池其内阻的存在，在充放电过程中当有电流经过时，电池内部会产生热，引起电池的温度发生变化。在同样电流的条件下，电池内阻不同，电池内部产生的热量不同，电池的温度就不同。当温度升高时，电解液的运动速度增大，蓄电池输出容量增大，加速蓄电池电极的腐蚀。蓄电池的电压与温度也有关。充电器的环境温度低于最佳工作状态温度时可能就会充电不足，而高于最佳工作状态温度时就可能因严重过充缩短蓄电池使用寿命。在实际中，由于蓄电池内部的温度用通常的温度传感器很难测量，目前采用监测蓄电池运行场所的环境温度来代替。

实用新型内容

为了克服蓄电池充放电参数难测量和测量不准确的不足，本实用新型提供一种车用蓄电池充放电参数实时检测装置。

本实用新型所采用的技术方案是：一种车用蓄电池充放电参数实时检测装置，其包括蓄电池电解液和电池接线柱，还包括提供光信号的宽带光源，传递光信号的第一传感光纤，用于采集光信息的传感器，将光信号分离并分别转换成电信号的信号解调装置，将电信号转换成数字信号的信号处理单元，所述宽带光源、第一传感光纤、信号解调装置和信号处理单元依次连接，所述传感器设置在第一传感光纤上。

所述传感器包括剩余容量传感器、温度传感器、电压传感器、电流传感器。

所述剩余容量传感器为第一长周期光子晶体光纤光栅，放置在蓄电池电解液内部。