[发明专利]一种新能源车蓄电池用状态监测仪

说明书

技术领域

本发明涉及蓄电池测试技术领域，具体涉及一种新能源车蓄电池用状态监测仪。

背景技术

目前，电动自行车多采用3-6节阀控铅酸蓄电池以串联方式连接的电池组作为动力电池。当电池组中有一块单体电池落后，将使整组电池容量明显衰减，这种因电池不一致造成的容量衰减现象，使电动自行车很快出现续驶里程不足问题，过早的使整组电池报废更换。

为了避免电池组过早出现容量衰减现象，提高电池寿命，电动自行车电池通常配组供应。电池配组是将容量、开路电压等性能接近的电池组成多块(3-6块)一组, 以使电池组有良好的一致性。经过全面配组的电池在开路电压、内阻、充电电压、初始放电结束电压有良好的一致性，并且在几十次循环后各电池放电结束电压会有良好的一致性。全面配组是解决电池间不一致造成容衰减的有效措施。然而电池配组并不能解决电池间因板栅、极板等质量不一致性以及不一致造成的容量衰减现象的所有问题。

目前，电动自行车的控制器和电量表都是通过检测电池组整组电压来定性地评估电池组的剩余容量，并以此电压作为定量控制和调节电动自行车运行状态的参数，限制蓄电池组的放电电流和电机工作状态。在电池组电压较高时，允许最大电流工作以保证电机输出足够动力；在电池组电压接近放电终止保护电压时，减小工作电流，电机输出动力减小，防止电池过放电；在电池组电压达到放电终止保护电压时，切断电池组电池输出，电机没有动力输出。由于电池组采用串联方式供电，电池间的不一致性导致在电池组总电压接近但没有达到放电终止保护电压时， 电池组中已有电池超过放电保护电压，这只电池已过早达到使用寿命。这一状态通常在用户发现电动自行车出现续行里程不足时，此时，整组电池容量已明显衰减，其中一只电池严重落后，甚至已经达到使用寿命必须更换整组电池。

只有对电池组的每只电池进行检测，才能准确判别电池组的实际状态。对于电池组中单体电池的检测，主要有电压检测、电流检测和内阻(电导)检测等方法。检测仪表主要有蓄电池测试表、蓄电池容量测试仪和蓄电池电导(内阻)检测仪。蓄电池测试表一般是根据蓄电池的内阻值随蓄电池容量的降低而升高原理，由电压表、分流电阻组成。测量时将放电叉两端接在电瓶正负极上，分流电阻未接入时仪表显示电压U0为蓄电池的开路电压，短时间接入分流电阻，仪表显示电压为分流电阻上电压U，此时，U=(R/(R+r))U0，R为分流电阻，r为蓄电池内阻，U0为分流电阻未接入时蓄电池的开路电压。r=(U0/U-1)R，即通过仪表刻度指示的内阻值表示蓄电池容量情况。

蓄电池容量测试仪通过对蓄电池进行恒流充放电，在全面监测蓄电池电压、温度等状态情况下根据检测的充放电电流、充放电终止保护电压和充放电时间计算获得蓄电池完全充放电状态下的容量。

蓄电池电导(内阻)仪采用开尔文四线检测方式，通过对蓄电池两端注入恒定交流激励电流信号，在蓄电池两端检测响应的交流电压信号，可以精确计算得到蓄电池电导(内阻)，可以在线测试，同时显示电压、电导值及蓄电池相对百分比容量。

目前电动自行车广泛采用电量表对动力电池组的状态进行测量，测量的是串联电池组的总电压，在稳定放电条件下，对于配组供应的一致性好的新电池组而言，较为有效。而对于使用一段时间后的旧电池组，由于电池组内各单只电池充放电的不一致性日趋严重，当电池组中有一只电池落后时，虽然这时电量表指示电池组电量正常，但是这只落后电池已经到了过放电或过充电状态，当电量表显示电量不足或充满时，这只电池已严重过放电或过充电。因此，这种采用测量总电压方式的电量表不能正确显示电池组中单个电池的实际状态，不能及时发现早期出现不一致现象和落后的电池，也就无法及时采取维护措施以减轻或消除不一致状况，最终将严重影响电池寿命，使整组电池过早报废而需要更换。