一种电动车锂电池剩余寿命预测装置

1.本实用新型属于锂电池剩余使用寿命检测领域，涉及一种电动车锂电池剩余寿命预测装置。


背景技术：

2.锂电池是一种由锂金属或锂合金为正/负极材料，使用非水电解质溶液的电池。由于锂电池具有能量密度高、使用寿命长、自放电率低、重量轻等优点，所以随着科学技术的持续发展，锂电池被广泛地运用于我们的日常生活中的各种领域。如手机、笔记本电脑以及电动车都在使用锂电池作为能源设备，航天探测器也在使用锂离子电池作为储能部件。近年来，电动车的数量越来越多，已经成人们生活中重要的交通工具。电动车由很多的系统组成，大部分系统都需要进行供电，因此在电动车中电池是十分重要的组成部分。现如今，锂电池的安全性和可靠性也受到越来越多的关注，一旦锂电池超过使用寿命阈值，对电动车驾驶者会有很大的风险。从实际应用来看，对锂电池的剩余使用寿命进行有效的预测，能够更加有利于电池维护及运行，对防止灾难性事故的发生具有重要意义。
3.现有技术中一般会集中于如何延长锂电池使用寿命或在锂电池寿命到达寿命时长限值后进行报警提醒，但因为实际生活中经常会出现当锂电池临近寿命末期时，车辆行驶中是正常的，一旦停车则无法启动车辆，导致车辆抛锚的问题。驾驶员依旧无法知道锂电池的剩余使用寿命还能支持电动车在当前导航规划的路径中还能行驶多久，在哪里暂时停下更换电池是最佳选择。且锂电池寿命预测对数据采集与处理的要求较高，现有的许多装置还达不到这些要求，且装置本身的使用便利程度、使用寿命也需尽可能提高。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种电动车锂电池剩余寿命预测装置，该装置能够预测车载锂电池的寿命。
5.为达到上述目的，本实用新型所述的电动车锂电池剩余寿命预测装置包括锂电池智能充电机、车辆负载、预测主体、pc主机及gprs模块，所述预测主体包括传感器、模拟量输入模块、plc模块、模拟量输出模块及执行元件；传感器包括用于检测锂电池充放电电流的电流传感器、用于检测锂电池充放电电压的电压传感器、用于检测锂电池所在环境温度的温度传感器、用于检测锂电池所在环境湿度的湿度传感器以及用于检测锂电池充放电时间的计时器；
6.锂电池智能充电机与锂电池的充电接口相连接，锂电池的输出端与车辆负载相连接，传感器的输出端经模拟量输入模块与plc模块的输入端相连接，plc模块的输出端经模拟量输出模块与执行元件相连接，plc模块与pc主机相连接，pc主机与gprs模块相连接。
7.所述电流传感器为acs712霍尔电流传感器；
8.电压传感器为vsm025a霍尔电压传感器；
9.温度传感器为ds18b20温度传感器；
10.湿度传感器为hih3605湿度传感器。
11.所述执行元件包括显示屏、指示灯及播音器，其中，plc模块经模拟量输出模块与显示屏、指示灯及播音器相连接。
12.plc模块通过太网opc协议与pc主机相连接。
13.还包括与pc主机相连接的加速度传感器。
14.所述预测主体还包括壳体、手柄、悬挂环、开启按钮、关闭按钮、usb接口、散热片、太阳能充电板、线仓、挡板以及用于提供电能的装置电池，其中，开启按钮及关闭按钮设置在壳体的前表面；散热片设置在壳体的后表面；usb接口及手柄设置在壳体的下表面；悬挂环设置在壳体的上表面；线仓及太阳能充电板设置在壳体的右侧表面，其中，线仓内收纳有正极测试线、负极测试线、正极测试头及负极测试头，正极测试头与正极测试线相连接，负极测试头与负极测试线相连接；线仓的外部设置有挡板，当装置电池处于工作状态时，挡板位于太阳能充电板上方，当装置电池处于充电状态时，挡板位于线仓的上方，装置电池通过三极管与太阳能充电板及usb接口相连接。
15.plc模块与三极管相连接。
16.本实用新型具有以下有益效果：
17.本实用新型所述的电动车锂电池剩余寿命预测装置在具体操作时，传感器采集到锂电池的充放电电流、充放电电压、所处的环境温度、环境湿度以及充放电时间信息，再由模拟量输入模块进行a/d信号转换，将传感器检测到的模拟量信号转换成数字量信号后传输给plc模块，plc模块接收所述数字量信号后对其进行存储及转换，再通过以太网opc协议传至pc主机，通过pc主机内置的matlab软件进行锂电池剩余寿命的预测，操作简单、方便，实用性极强。
附图说明
18.图1为本实用新型的结构示意图；
19.图2为预测主体9的示意图；
20.图3为线仓25、太阳能充电板20及挡板26结构示意图；
21.图4为本实用新型的信号传输图；
22.图5为预测主体9充电时的工作原理图。
23.其中，1为锂电池智能充电机、2为三极管、3为锂电池、4为传感器、401为电流传感器、402为电压传感器、403为温度传感器、404为湿度传感器、405为计时器、5为模拟量输入模块、6为模拟量输出模块、7为plc模块、8为执行元件、801为显示屏、802为指示灯、803为播音器、9为预测主体、10为pc主机、11为加速度传感器、12为gprs模块、13为车辆负载、14为手柄、15为悬挂环、16为开启按钮、17为关闭按钮、18为usb接口、19为散热片、20为太阳能充电板、21为正极测试线、22为负极测试线、23为正极测试头、24为负极测试头、25为线仓、26为挡板、27为装置电池。
具体实施方式
24.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的
实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本实用新型公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本实用新型公开的概念。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
25.在附图中示出了根据本实用新型公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
26.参考图1，本实用新型所述的电动车锂电池剩余寿命预测装置包括锂电池智能充电机1、车辆负载13、传感器4、模拟量输入模块5、plc模块7、模拟量输出模块6、执行元件8、预测主体9、pc主机10及gprs模块12，传感器4包括用于检测锂电池3充放电电流的电流传感器401、用于检测锂电池3充放电电压的电压传感器402、用于检测锂电池3所在环境温度的温度传感器403、用于检测锂电池3所在环境湿度的湿度传感器404以及用于检测锂电池3充放电时间的计时器405。
27.锂电池智能充电机1与锂电池3的充电接口相连接，锂电池3的输出端与车辆负载13相连接，通过电流传感器401检测锂电池3的充放电电流，所述电流传感器401为acs712霍尔电流传感器，所述acs712霍尔电流传感器具有安装体积小、节省空间及低功耗的特点。通过电压传感器402检测锂电池3在充放电期间的电压，电压传感器402选用vsm025a霍尔电压传感器，具有精确度高、响应时间短、抗扰度高的特点。通过温度传感器403检测锂电池3所在环境的温度信息，温度传感器403选型为ds18b20温度传感器。通过湿度传感器404检测锂电池3所在环境的湿度信息，湿度传感器404选型为hih3605湿度传感器404，传感器4经模拟量输入模块5与plc模块7相连接，plc模块7与pc主机10及gprs模块12相连接，pc主机10与加速度传感器11及gprs模块12相连接，plc模块7经模拟量输出模块6与显示屏801、指示灯802及播音器803相连接，其中，模拟量输入模块5将传感器4检测到的模拟量信号转换成plc能够接收的数字量信号，plc模块7接收所述数字量信号后，并对其进行存储及处理，然后将处理结果通过太网opc协议传至pc主机10，通过pc主机10内置的matlab软件进行锂电池3剩余寿命的预测，pc主机10与加速度传感器11及gprs模块12相连接。
28.参考图2及图3，所述预测主体9包括壳体、手柄14、悬挂环15、开启按钮16、关闭按钮17、usb接口18、散热片19、太阳能充电板20、线仓25及挡板26。其中，开启按钮16、关闭按钮17、显示屏801、指示灯802、播音器803设置在壳体的前表面；散热片19设置在壳体的后表面；usb接口18及手柄14设置在壳体的下表面；悬挂环15设置在壳体的上表面；线仓25及太阳能充电板20设置在壳体的右侧表面，其中，线仓25内收纳有正极测试线21、负极测试线22、正极测试头23及负极测试头24，正极测试头23与正极测试线21相连接，负极测试头24与负极测试线22相连接；线仓25的外部设置有挡板26，当预测主体9处于工作状态时，挡板26下推至太阳能充电板20上方，当预测主体9处于充电状态时，挡板26上拉至线仓25的上方，防止灰尘与其他污染物进入线仓25。
29.在实际使用时，操作人员可以选择通过手柄14手持预测主体9预测锂电池3寿命，也可通过悬挂环15将预测主体9悬挂至车辆上进行预测。当预测主体9处于工作状态时，按
下开启按钮16启动预测主体9，将挡板26下推至太阳能充电板20上方，从线仓25内部伸出正极测试线21及负极测试线22，正极测试线21通过正极测试头23连接到锂电池3的正极，负极测试线22通过负极测试头24连接到锂电池3的负极，当完成锂电池3剩余寿命预测后，pc主机10根据预测结果给出行为建议，再将预测结果以及行为建议传回plc模块7，再由模拟量输出模块6控制执行元件8工作，其中，通过显示屏801进行显示，驾驶员即可根据显示屏801呈现的内容自主选择是否接受行为建议。指示灯802拥有三种不同的指示类别，分别为绿灯(低于寿命阈值，可用)、黄灯(接近寿命阈值，可更换)、红灯(超过寿命阈值，立即更换)，指示灯802会根据预测结果亮起相应的指示灯802，当指示灯802亮为红灯时，播音器803会同时发出警报，提示人员应立即更换电池，散热片19能够对预测主体9在工作状态下产生的热量进行消散，延长预测主体9的使用寿命。
30.当预测主体9处于非工作状态，给预测主体9充电时，可采取两种充电方式。第一种是上拉挡板26至线仓25的上方，露出太阳能充电板20，在有光照条件下给预测主体9进行充电。第二种是通过usb接口18给预测主体9进行充电。
31.参考图4，本实用新型所述的电动车锂电池3剩余寿命预测装置的信号传输图，传感器4采集到锂电池3的充放电电流、充放电电压、所处的环境温度、环境湿度以及充放电时间信息，由模拟量输入模块5进行a/d信号转换，将传感器4检测到的模拟量信号转换成数字量信号传输给plc模块7，plc模块7接收所述数字量信号后对其进行存储及转换，再通过以太网opc协议传至pc主机10，通过pc主机10内置的matlab软件进行锂电池3剩余寿命的预测，同时加速度传感器11将采集到的加速度信号传至pc主机10，由pc主机10进行分析得出当前车辆所处环境路面情况，gprs模块12对车辆进行实时定位，根据pc主机10根据当前车辆的位置、目的地以及预存的可更换电池点，确定最佳的可更换电池点，再将所述最佳的可更换电池点、剩余寿命打包后发送给plc模块7，再经plc模块7根据打包的信息通过显示屏801、指示灯802及播音器803告知驾驶员，另外当电池的剩余电能不足时，则给出行为建议，并通过显示屏801进行显示，当驾驶员选择接受行为建议时，则车辆负载13做出相应动作，对车辆相应部分车辆负载13进行关闭，具体可以为车内空调、dvd及车内灯光等负载降低能耗，尽可能延长锂电池3寿命。
32.参考图5，通过预测主体9内置检测装置，通过检测装置采集装置电池27的充电电压、放电电压、充电电流、放电电流数据、采集环境温度及装置电池27的温度。当装置电池27充满电时，则plc模块7内的pwm控制器控制三极管2关断，避免对装置电池27继续充电。plc模块7的cpu内设置有pwm控制器，当环境温度和装置电池27温度较高时，则pwm控制器通过调制降低对装置电池27的输出电压，暂停对装置电池27进行充电，当温度恢复正常时，恢复装置电池27的充电状态，以延长预测主体9的使用寿命。