蓄电池容量车载检测方法的设计

王宜海

（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）

蓄电池容量车载检测方法的设计

王宜海

（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）

为了解决蓄电池电量传感器价格高的问题，采用车身控制器BCM通过一定的算法采集蓄电池电压，将该电压与控制器中预先存储的蓄电池容量与电压对应关系表比对，从而确定蓄电池剩余容量，并发送给仪表进行显示，提醒司机及时保养或更换蓄电池，避免汽车因蓄电池抛锚。该监测方法成本低，有效的解决了用蓄电池电量传感器监测蓄电池剩余容量成本高的问题。

蓄电池容量；电量传感器；成本

CLC NO.:U462 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)08-63-03

引言

随着人们对汽车舒适性、安全性、可靠性要求的提高，汽车电气负载也会越来越多，对汽车上蓄电池工作状态的要求会越来越高。汽车上蓄电池的主要功能是为汽车起动机提供电能，当蓄电池亏电或损坏时会导致汽车无法起动，严重影响汽车的正常使用。根据欧洲ADAC汽车协会数据统计，每五次汽车故障就有一次是蓄电池造成的，蓄电池问题在欧洲是造成汽车抛锚的最主要原因。为此，迫切需要一种方法能随时监控蓄电池状态。

1、现状描述

现在的汽车上开始装配蓄电池电量传感器，用于监测蓄电池电量，该传感器能精确的测量蓄电池的电压、电流和温度，通过传感器中预先设定的算法对结果进行预处理，计算充电状态和运行状态，并且可以计算蓄电池SOC、SOH和SOF。当蓄电池电量低时或蓄电池损坏时可及时提醒司机给蓄电池充电、保养蓄电池，或更换蓄电池，避免使用过程中因蓄电池问题而造成车辆抛锚。该蓄电池电量传感器缺点是价格较高，在欧洲汽车市场上普遍使用，而在国内汽车市场，因成本问题，只在装配有启停系统的乘用车上使用，商用车目前因该蓄电池传感器价格高的原因均未使用。

2、解决方案

2.1 方案概述

为了解决蓄电池电量传感器价格高的问题，改变现有蓄电池监测方法，不采用蓄电池电量传感器，用车身控制器BCM在满足一定条件下检测蓄电池静态电压并控制继电器使蓄电池通过测试电阻短时放电，控制器检测此时蓄电池的放电电压，将该放电电压与控制器中预先存储的判断蓄电池好坏的电压阀值做比较，若高于该阀值则表示蓄电池没有损坏，若低于该阀值则表示该蓄电池已经损坏。当放电电压高于阀值，将蓄电池静态电压与蓄电池容量与电压对应关系数据库比对，从而确定蓄电池剩余容量，将该蓄电池剩余容量发送到仪表上进行显示。若监测到蓄电池即将损坏，也将该信息发送给仪表进行显示。该监测方法成本低，有效的解决了用蓄电池电量传感器监测蓄电池剩余容量成本高的问题。

2.2 具体实施例

蓄电池剩余容量监测方法电路原理如图1所示，包括蓄电池1、组合仪表2、钥匙插入开关3、控制器4、继电器5和测试电阻6。

图1 蓄电池剩余容量监测方法电路原理图

其工作过程如下： 当司机使用完车辆拔出钥匙后，钥匙插入开关3断开，控制器4检测到钥匙插入开关3断开后，控制器4计时（在控制器4计时过程中若钥匙插入开关3重新接通，则停止计时），在一定时间后控制器4检测蓄电池1的静态电压，然后控制器4驱动继电器5吸合，此时蓄电池1通过测试电阻6放电，放电一定时间后控制器4检测测试电阻6的端电压，并将该端电压与控制器4内预先存储的电压阀值比较。当端电压小于预先存储的电压阀值时表示蓄电池即将损坏、需要更换，并将该信息通过导线发给仪表进行显示提示司机；当端电压大于或等于预先存储的电压阀值时表示蓄电池未损坏，此时将控制器4检测到得蓄电池1的静态电压与控制器4中预先存储的蓄电池容量与电压对应关系数据库比对，根据静态电压值确定蓄电池剩余容量，将该蓄电池剩余容量发送到仪表上进行显示，司机可知道蓄电池电量从而决定是否需要充电、保养等。蓄电池剩余容量检测流程示意如图2。

具体设置如下：控制器4检测到钥匙插入开关3断开后，控制器4计时2小时，在2小时内控制器4未检测到钥匙插入开关3接通后，控制器4检测蓄电池1的静态电压，然后控制器4驱动3735910E800型继电器5吸合，此时蓄电池1通过测试电阻6放电，测试电阻6阻值为120毫欧，放电电流约100安培，放电3秒后控制器4检测测试电阻6的端电压，随后控制器4控制3735910E800型继电器5断开停止放电，并将测得的测试电阻6端电压与控制器4内预先存储的电压阀值比较，电压阀值设定为10.5V。当测试电阻6的端电压小于预先存储的电压阀值10.5V时表示蓄电池即将损坏、需要更换，在钥匙转到ON档时控制器4将蓄电池即将损坏、需要更换的信息发给仪表,仪表显示5秒提示司机，显示5秒后停止显示；当测试电阻6的端电压大于或等于预先存储的电压阀值时表示蓄电池正常，此时将控制器4之前检测到得蓄电池1的静态电压与控制器4中预先存储的蓄电池容量与电压对应关系表比对，根据静态电压值确定蓄电池剩余容量，例如静态电压是12.4V，在蓄电池容量与电压对应关系表中查的蓄电池剩余容量是70%，控制器4在司机将钥匙转到ON档时将该蓄电池剩余容量70%发送到仪表上显示5秒，5秒后停止显示，司机可知道蓄电池电量从而决定是否需要充电、保养等。

图2 蓄电池剩余容量检测流程示意图

控制器4计时2小时过程中若控制器4检测到钥匙插入开关3接通后，控制器4停止计时，直到钥匙插入开关3断开后控制器4重新计时。

表1 蓄电池容量与电压对应关系表

车辆停止运行一段时间后再检测蓄电池电压的原因：因车辆运行过程中，发电机会向蓄电池充电，在车辆运行过程中若检测蓄电池电压，则实际上得到是发电机电压；若车辆停止运行后立即检测蓄电池电压，此时因发电机刚给蓄电池充过电，蓄电池处于浮电状态，此时的蓄电池电压是虚电压，会高于蓄电池正常电压，用虚电压会导致容量估算不准，所以车辆停止运行后要静置一段时间，让蓄电池回归正常，此时的蓄电池电压才是蓄电池真正的电压。蓄电池短时放电后再测电压的原因：若蓄电池出现故障，当蓄电池不放电时蓄电池电压可能显示在正常水平，但是当大电流短时放电时有故障的蓄电池的电压会急剧下降，低于10.5V，所以用短时放电结合蓄电池电压来判断蓄电池容量。

3、结束语

本文提出一种汽车蓄电池剩余容量简易在线测试方法，可解决汽车蓄电池剩余容量在线检测成本高的问题，简单实用适合推广。

[1] 刘溪.阀控式铅酸蓄电池容量测试技术研究，电源世界， 2015 (5):35-37.

[2] 邓辛路.阀控式密封铅酸蓄电池在线监测技术应用与研究. 华南理工大学.2010.

[3] 李含霜.通讯电源中的蓄电池在线监测技术及系统维护的研究与设计.电子测试.2014（z2）.

[4] 李晶.变电站阀控式铅酸蓄电池50%放电测试的研究.蓄电池. 2010 47（2）):82-84.

Design of battery capacity detection method

Wang Yihai
( Technique center, Anhui Jianghuai Automobile CO., LTD, Anhui Hefei 230601 )

In order to solve the problem of the high price of the battery power sensor, the body controller BCM through the acquisition algorithm of battery voltage of the voltage controller and pre stored in the battery capacity and voltage corresponding relation table for comparison, to determine the remaining capacity of the battery, and sent to the display instrument, to remind the driver timely maintenance or replacement of battery, to avoid the car for the battery broke down. The method has the advantages of low cost, and effectively solves the problem of high cost of monitoring the residual capacity of the battery with a battery electric quantity sensor.

battery capacity; electricity sensor; cost

U462

A

1671-7988 (2017)08-63-03

王宜海，男，高级工程师，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.08.021