蓄電池容量車載檢測方法的設計

王宜海

（安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230601）

蓄電池容量車載檢測方法的設計

王宜海

（安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230601）

為了解決蓄電池電量傳感器價格高的問題，采用車身控制器BCM通過一定的算法采集蓄電池電壓，將該電壓與控制器中預先存儲的蓄電池容量與電壓對應關系表比對，從而確定蓄電池剩余容量，并發送給儀表進行顯示，提醒司機及時保養或更換蓄電池，避免汽車因蓄電池拋錨。該監測方法成本低，有效的解決了用蓄電池電量傳感器監測蓄電池剩余容量成本高的問題。

蓄電池容量；電量傳感器；成本

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

引言

隨著人們對汽車舒適性、安全性、可靠性要求的提高，汽車電氣負載也會越來越多，對汽車上蓄電池工作狀態的要求會越來越高。汽車上蓄電池的主要功能是為汽車起動機提供電能，當蓄電池虧電或損壞時會導致汽車無法起動，嚴重影響汽車的正常使用。根據歐洲ADAC汽車協會數據統計，每五次汽車故障就有一次是蓄電池造成的，蓄電池問題在歐洲是造成汽車拋錨的最主要原因。為此，迫切需要一種方法能隨時監控蓄電池狀態。

1、現狀描述

現在的汽車上開始裝配蓄電池電量傳感器，用于監測蓄電池電量，該傳感器能精確的測量蓄電池的電壓、電流和溫度，通過傳感器中預先設定的算法對結果進行預處理，計算充電狀態和運行狀態，并且可以計算蓄電池SOC、SOH和SOF。當蓄電池電量低時或蓄電池損壞時可及時提醒司機給蓄電池充電、保養蓄電池，或更換蓄電池，避免使用過程中因蓄電池問題而造成車輛拋錨。該蓄電池電量傳感器缺點是價格較高，在歐洲汽車市場上普遍使用，而在國內汽車市場，因成本問題，只在裝配有啟停系統的乘用車上使用，商用車目前因該蓄電池傳感器價格高的原因均未使用。

2、解決方案

2.1 方案概述

為了解決蓄電池電量傳感器價格高的問題，改變現有蓄電池監測方法，不采用蓄電池電量傳感器，用車身控制器BCM在滿足一定條件下檢測蓄電池靜態電壓并控制繼電器使蓄電池通過測試電阻短時放電，控制器檢測此時蓄電池的放電電壓，將該放電電壓與控制器中預先存儲的判斷蓄電池好壞的電壓閥值做比較，若高于該閥值則表示蓄電池沒有損壞，若低于該閥值則表示該蓄電池已經損壞。當放電電壓高于閥值，將蓄電池靜態電壓與蓄電池容量與電壓對應關系數據庫比對，從而確定蓄電池剩余容量，將該蓄電池剩余容量發送到儀表上進行顯示。若監測到蓄電池即將損壞，也將該信息發送給儀表進行顯示。該監測方法成本低，有效的解決了用蓄電池電量傳感器監測蓄電池剩余容量成本高的問題。

2.2 具體實施例

蓄電池剩余容量監測方法電路原理如圖1所示，包括蓄電池1、組合儀表2、鑰匙插入開關3、控制器4、繼電器5和測試電阻6。

圖1 蓄電池剩余容量監測方法電路原理圖

其工作過程如下： 當司機使用完車輛拔出鑰匙后，鑰匙插入開關3斷開，控制器4檢測到鑰匙插入開關3斷開后，控制器4計時（在控制器4計時過程中若鑰匙插入開關3重新接通，則停止計時），在一定時間后控制器4檢測蓄電池1的靜態電壓，然后控制器4驅動繼電器5吸合，此時蓄電池1通過測試電阻6放電，放電一定時間后控制器4檢測測試電阻6的端電壓，并將該端電壓與控制器4內預先存儲的電壓閥值比較。當端電壓小于預先存儲的電壓閥值時表示蓄電池即將損壞、需要更換，并將該信息通過導線發給儀表進行顯示提示司機；當端電壓大于或等于預先存儲的電壓閥值時表示蓄電池未損壞，此時將控制器4檢測到得蓄電池1的靜態電壓與控制器4中預先存儲的蓄電池容量與電壓對應關系數據庫比對，根據靜態電壓值確定蓄電池剩余容量，將該蓄電池剩余容量發送到儀表上進行顯示，司機可知道蓄電池電量從而決定是否需要充電、保養等。蓄電池剩余容量檢測流程示意如圖2。

具體設置如下：控制器4檢測到鑰匙插入開關3斷開后，控制器4計時2小時，在2小時內控制器4未檢測到鑰匙插入開關3接通后，控制器4檢測蓄電池1的靜態電壓，然后控制器4驅動3735910E800型繼電器5吸合，此時蓄電池1通過測試電阻6放電，測試電阻6阻值為120毫歐，放電電流約100安培，放電3秒后控制器4檢測測試電阻6的端電壓，隨后控制器4控制3735910E800型繼電器5斷開停止放電，并將測得的測試電阻6端電壓與控制器4內預先存儲的電壓閥值比較，電壓閥值設定為10.5V。當測試電阻6的端電壓小于預先存儲的電壓閥值10.5V時表示蓄電池即將損壞、需要更換，在鑰匙轉到ON檔時控制器4將蓄電池即將損壞、需要更換的信息發給儀表,儀表顯示5秒提示司機，顯示5秒后停止顯示；當測試電阻6的端電壓大于或等于預先存儲的電壓閥值時表示蓄電池正常，此時將控制器4之前檢測到得蓄電池1的靜態電壓與控制器4中預先存儲的蓄電池容量與電壓對應關系表比對，根據靜態電壓值確定蓄電池剩余容量，例如靜態電壓是12.4V，在蓄電池容量與電壓對應關系表中查的蓄電池剩余容量是70%，控制器4在司機將鑰匙轉到ON檔時將該蓄電池剩余容量70%發送到儀表上顯示5秒，5秒后停止顯示，司機可知道蓄電池電量從而決定是否需要充電、保養等。

圖2 蓄電池剩余容量檢測流程示意圖

控制器4計時2小時過程中若控制器4檢測到鑰匙插入開關3接通后，控制器4停止計時，直到鑰匙插入開關3斷開后控制器4重新計時。

表1 蓄電池容量與電壓對應關系表

車輛停止運行一段時間后再檢測蓄電池電壓的原因：因車輛運行過程中，發電機會向蓄電池充電，在車輛運行過程中若檢測蓄電池電壓，則實際上得到是發電機電壓；若車輛停止運行后立即檢測蓄電池電壓，此時因發電機剛給蓄電池充過電，蓄電池處于浮電狀態，此時的蓄電池電壓是虛電壓，會高于蓄電池正常電壓，用虛電壓會導致容量估算不準，所以車輛停止運行后要靜置一段時間，讓蓄電池回歸正常，此時的蓄電池電壓才是蓄電池真正的電壓。蓄電池短時放電后再測電壓的原因：若蓄電池出現故障，當蓄電池不放電時蓄電池電壓可能顯示在正常水平，但是當大電流短時放電時有故障的蓄電池的電壓會急劇下降，低于10.5V，所以用短時放電結合蓄電池電壓來判斷蓄電池容量。

3、結束語

本文提出一種汽車蓄電池剩余容量簡易在線測試方法，可解決汽車蓄電池剩余容量在線檢測成本高的問題，簡單實用適合推廣。

[1] 劉溪.閥控式鉛酸蓄電池容量測試技術研究，電源世界， 2015 (5):35-37.

[2] 鄧辛路.閥控式密封鉛酸蓄電池在線監測技術應用與研究. 華南理工大學.2010.

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[4] 李晶.變電站閥控式鉛酸蓄電池50%放電測試的研究.蓄電池. 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，高級工程師，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.08.021