專利名稱：車用蓄電池檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于蓄電池管理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及車用蓄電池檢測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前動(dòng)力型蓄電池在鐵路機(jī)車、電動(dòng)汽車，特別是目前非常流行的電動(dòng)自行車上， 應(yīng)用十分廣泛。它們的共同特點(diǎn)是多節(jié)相同電池串聯(lián)，成組對(duì)負(fù)載供電。但是，現(xiàn)在大多車輛控制系統(tǒng)對(duì)電池狀態(tài)信息反映過(guò)于單一。以目前被廣泛使用的電動(dòng)自行車為例，顯示屏上只反映了整組電池的電壓大小，用以衡量當(dāng)前蓄電池的剩余電量。一方面，電池組的總電壓與蓄電池剩余容量沒(méi)有很好線性關(guān)系，對(duì)剩余容量的指示可靠度不高，在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電池組電量實(shí)際并不多時(shí)，電量表還是滿指示，行駛過(guò)程中才發(fā)現(xiàn)電量表指示下降很快，可這時(shí)已經(jīng)行駛在路上，由于事先無(wú)法對(duì)電池剩余電量有正確的估計(jì)，造成了不必要的麻煩。另一方面，信息指示過(guò)于單一，對(duì)蓄電池的有效維護(hù)不利。由于不清楚在實(shí)際駕駛過(guò)程中，自己的動(dòng)作究竟對(duì)蓄電池產(chǎn)生了怎樣的影響，用戶對(duì)電動(dòng)車的使用常具有盲目性，所以大多蓄電池都在不知不覺(jué)中損壞、報(bào)廢。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種車用蓄電池檢測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)π铍姵亟M的底層重要信息進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測(cè)、顯示以及報(bào)警。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種車用蓄電池檢測(cè)系統(tǒng)，由CPU和與其連接的信號(hào)采集及轉(zhuǎn)換模塊、顯示器接口、鍵盤接口、報(bào)警電路，以及電源電路組成；信號(hào)采集及轉(zhuǎn)換模塊，由電壓采集電路、電流采集電路、溫度采集電路以及A/D轉(zhuǎn)換電路組成；其中電壓采集電路由電壓接入電路和光電耦合電路組成，系統(tǒng)對(duì)電池組每節(jié)電池電壓都進(jìn)行采集，電壓經(jīng)光耦電路轉(zhuǎn)換成(T5V信號(hào)輸入所述A/D轉(zhuǎn)換電路；電流采集電路采用TBC06DS霍爾型電流傳感器，電流經(jīng)霍爾傳感器轉(zhuǎn)換成(T5V信號(hào)輸入所述A/D轉(zhuǎn)換電路；A/D轉(zhuǎn)換電路采用TLC2M3CN模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，將電壓電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送至所述CPU處理；溫度采集電路采用DS18B20數(shù)字式溫度芯片直接由所述CPU讀?。籆PU，采用8051內(nèi)核的STC11F60XE型單片機(jī)，為系統(tǒng)核心部分，負(fù)責(zé)各種數(shù)據(jù)處理與邏輯判斷任務(wù)；顯示器接口，采用TFT型IXD，240 X 320真彩色點(diǎn)陣液晶，與所述CPU數(shù)據(jù)線直接相連；鍵盤接口，采用5按鍵結(jié)構(gòu)，構(gòu)成上下左右導(dǎo)航鍵以及確認(rèn)鍵，用于對(duì)系統(tǒng)界面進(jìn)行操作，按鍵與所述CPU采用中斷方式連接，5個(gè)按鍵的低電平有效信號(hào)經(jīng)與門產(chǎn)生中斷信號(hào)；報(bào)警電路，包括蜂鳴器以及三級(jí)管，所述CPU驅(qū)動(dòng)三極管，三極管基極低電平控制通斷，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲。
3[0011 ] 電源電路，采用LM2576芯片以及ILl 117芯片，電源供電電壓取自串聯(lián)電池組中最后一節(jié)電池的12V電壓，經(jīng)LM2576產(chǎn)生5V電壓給系統(tǒng)供電，再經(jīng)ILl 117產(chǎn)生3. 3V低壓給液晶顯示屏供電。本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果是本實(shí)用新型能對(duì)蓄電池組的底層重要信息進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，主要檢測(cè)了構(gòu)成電池組各單節(jié)電池的端電壓及電池組的放電電流、充電電流，電池的溫度等重要信息，并同時(shí)采集了環(huán)境溫度，用以參照。系統(tǒng)可以對(duì)這些信息進(jìn)行直接顯示。在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)采集信息的多種分析功能，主要有電池不平衡判斷、溫度異常指示、過(guò)充電、過(guò)放電、深放電指示。并可實(shí)現(xiàn)剩余容量的指示以及電池健康狀況的判斷，給電池用戶更好地使用與維護(hù)電池提供有效地幫助。

為了更清楚的說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將實(shí)施例中所使用的附圖作簡(jiǎn)單介紹。這些附圖構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限定。圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)整體框圖。圖2是電壓接入電路的原理圖。圖3是光耦隔離電路的原理圖。圖4是電流采集電路的原理圖。圖5是輸出電壓隨輸入電流的變化關(guān)系圖。圖6a、6b是溫度采集電路的原理圖。圖7是多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)的示意圖。圖8是單片機(jī)最小系統(tǒng)的示意圖。圖9是AD轉(zhuǎn)換電路的原理框圖。圖10是AD轉(zhuǎn)換電路與單片機(jī)接口示意圖。圖11是鍵盤的5按鍵示意圖。圖12是按鍵及中斷與單片機(jī)接口示意圖。圖13是顯示器與單片機(jī)接口示意圖。圖14是報(bào)警電路的原理圖。圖15是電源電路的原理圖。圖16是本實(shí)用新型系統(tǒng)功能示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行全面的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型的部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例。 基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步說(shuō)明。系統(tǒng)整體說(shuō)明為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，本實(shí)用新型由CPU、與CPU連接的信號(hào)采集及轉(zhuǎn)換模塊、顯示器接口、鍵盤接口、報(bào)警電路，以及為系統(tǒng)及顯示器供電的電源電路(圖1中未示出)組成。硬件系統(tǒng)的整體框圖如圖1所示。信號(hào)采集及轉(zhuǎn)換模塊，由電壓采集電路、電流采集電路、溫度采集電路以及A/D轉(zhuǎn)換電路組成；其中電壓采集電路由電壓接入電路和光電耦合電路組成，系統(tǒng)對(duì)電池組每節(jié)電池電壓都進(jìn)行采集，電壓經(jīng)光耦電路轉(zhuǎn)換成(T5V信號(hào)輸入A/D轉(zhuǎn)換電路；電流采集電路采用TBC06DS霍爾型電流傳感器，電流經(jīng)霍爾傳感器轉(zhuǎn)換成(T5V信號(hào)輸入A/D轉(zhuǎn)換電路； A/D轉(zhuǎn)換電路采用TLC2543CN模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，將電壓電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送至CPU處理； 溫度采集電路采用DS18B20數(shù)字式溫度芯片直接由CPU讀取。CPU，采用高速8051內(nèi)核的 STC11F60XE型單片機(jī)，為系統(tǒng)核心部分，負(fù)責(zé)各種數(shù)據(jù)處理與邏輯判斷任務(wù)。顯示器接口， 采用TFT型IXD，240 X 320真彩色點(diǎn)陣液晶，與CPU數(shù)據(jù)線直接相連。鍵盤接口，采用5按鍵結(jié)構(gòu)，構(gòu)成上下左右導(dǎo)航鍵以及確認(rèn)鍵，用于對(duì)系統(tǒng)界面進(jìn)行操作，按鍵與CPU采用中斷方式連接，5個(gè)按鍵的低電平有效信號(hào)經(jīng)與門產(chǎn)生中斷信號(hào)。報(bào)警電路，其功能由顯示屏閃爍報(bào)警和蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警兩部分組成，顯示屏閃爍報(bào)警部分由顯示屏完成；蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警部分包括蜂鳴器以及三級(jí)管，CPU驅(qū)動(dòng)三極管，三極管基極低電平控制通斷，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲。電源模塊，采用LM2576 s-5.0芯片以及ILl 117-3. 3芯片，電源供電電壓取自串聯(lián)電池組中最后一節(jié)電池的12V電壓，經(jīng)LM2576產(chǎn)生5V電壓給5V系統(tǒng)供電，再經(jīng)ILl 117產(chǎn)生 3. 3V低壓給液晶顯示屏供電。以下將對(duì)本實(shí)用新型中的各電路模塊逐一進(jìn)行說(shuō)明電壓采集電路電池組由若干節(jié)電池組成，而單節(jié)電池內(nèi)部又由多個(gè)單體電池組成。單體電池是電池組的基本組成單位，一般一個(gè)單體電池電壓為2V，6個(gè)單體電池串聯(lián)構(gòu)成一節(jié)12V電池。由于生產(chǎn)工藝和成產(chǎn)過(guò)程的不一致，導(dǎo)致電池內(nèi)部單體電池彼此之間的容量有偏差，從而直接導(dǎo)致電池間容量的偏差。由于電池是以串聯(lián)方式使用，因此，如果各節(jié)電池之間存在容量不平衡，就不可避免的在整組電池中發(fā)生部分電池過(guò)充、過(guò)放或虧充的現(xiàn)象。這又將加大電池性能的進(jìn)一步惡化，導(dǎo)致電池間的不平衡程度進(jìn)一步拉大，進(jìn)入惡性循環(huán)。因此，及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)電池組的不平衡現(xiàn)象，找出落后電池(即電壓比較低的電池)，對(duì)維護(hù)電池性能具有非常重要的意義。判斷電池不平衡的一般方法是對(duì)單體電池電壓進(jìn)行跟蹤檢測(cè)比較。但是一般單節(jié)電池都將內(nèi)部6節(jié)單體電池封裝起來(lái)，對(duì)外部提供接線端，因此不易測(cè)取單體電池的端電壓。因此，一般的做法是檢測(cè)電池組中單節(jié)電池的端電壓。這樣做的依據(jù)是，如果一節(jié)電池內(nèi)的某一單體電池發(fā)生故障，則很難被平均效應(yīng)所掩蓋，也就是說(shuō)，內(nèi)部單體電池的故障狀況可以通過(guò)單節(jié)電池反映出來(lái)，并且電池組故障處理的最小單位是單節(jié)電池。通常的做法是更換掉電池組中落后的單節(jié)電池，因此，在進(jìn)行不平衡檢測(cè)時(shí)，我們采取比較單節(jié)電池端電壓一致性的方法。系統(tǒng)對(duì)電池組每節(jié)電池電壓都進(jìn)行采集，采集分為電壓接入部分和光電耦合部分兩部分組成。電壓接入部分把蓄電池各單節(jié)接線端接入系統(tǒng)，并在系統(tǒng)前端通過(guò)保險(xiǎn)絲保護(hù)，之后對(duì)接入的電壓用二極管指示電壓接入有效。電壓接入電路如圖2所示，保險(xiǎn)絲采用4A熔斷絲，若系統(tǒng)發(fā)生短路，熔斷絲可迅速切斷電池，從而起到保護(hù)作用。在電池接入后發(fā)光二極管發(fā)光，指示電池接入有效，若熔斷絲燒斷或電池端電壓過(guò)低，則二極管不亮，指示電池接入無(wú)效，應(yīng)檢測(cè)保險(xiǎn)絲或更換電池。經(jīng)上述處理之后，12V電池電壓經(jīng)如圖3所示的光電耦合電路進(jìn)行隔離。因?yàn)槟?shù)轉(zhuǎn)換器要求測(cè)量信號(hào)共地，又電池串聯(lián)連接，必然產(chǎn)生高共模電壓，因此需采用光電隔離傳輸電壓信號(hào)。另外光耦隔離還能防止主回路的強(qiáng)電信號(hào)竄入弱電系統(tǒng)，提高系統(tǒng)安全性。如圖3所示，光耦器件采用HCNR201，它是一個(gè)高精度線性光耦，非線性度達(dá)到 0. 05%，確保了電壓采集的準(zhǔn)確性。光耦的工作原理是將被檢測(cè)回路的電壓信號(hào)施加給LED，LED發(fā)出紅外光照射光電二極管產(chǎn)生電流，施加電壓信號(hào)的變化引起LED發(fā)光光強(qiáng)的變化，從而導(dǎo)致流經(jīng)光電二極管的電流發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的電-光-電轉(zhuǎn)化，由于采用光信號(hào)耦合，徹底斷絕電路間的直接電氣連接，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的隔離。一般光耦施加的前級(jí)電壓信號(hào)或者LED的電流與光電二極管產(chǎn)生的電流是非線性的。線性光耦在普通光耦的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)與原來(lái)參數(shù)相同的光電二極管PDl用于對(duì)前級(jí)信號(hào)反饋調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)光耦的線性傳輸。其主要原理是負(fù)反饋原理。如圖3所示，前級(jí)輸入部分，運(yùn)放Al構(gòu)成負(fù)反饋。其負(fù)反饋過(guò)程是當(dāng)Al輸出增大(減小)時(shí)，LED電流增大(減小)，LED發(fā)光變強(qiáng)(弱)，PDl電流增大(減小)，Rl壓降增大(減小)，運(yùn)放輸入減小(增大)，運(yùn)放輸出減小(增大)。在負(fù)反饋調(diào)節(jié)下，前級(jí)輸入達(dá)到平衡，根據(jù)運(yùn)放負(fù)反饋后虛短虛斷特點(diǎn)，正向輸入端電壓為地電位G1， 即單節(jié)蓄電池負(fù)端電位，則PDl電流為
/ -巧又PDl和PD2參數(shù)相同，受光照又幾乎相同，則Im2近似等于Ifm ,有關(guān)系其中的典型值為1，絕對(duì)誤差在0.05之內(nèi)。可認(rèn)為二者相等。輸出端，A2將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，同樣根據(jù)虛短虛斷特性，A2反向輸入端電位為地電位G2，為5V系統(tǒng)的地，該地與前級(jí)輸入的地電位完全隔離。則輸出電壓為
K = /朋及2綜上，前級(jí)電壓信號(hào)與輸出電壓的關(guān)系為本系統(tǒng)’貝丨J Ffl = 。
丨習(xí) Al = 300ΚΩ R2 = 100ΚΩ J 0 3將0-15V的單體電壓線性轉(zhuǎn)化為0-5V電壓。上述完成了一路電壓的采集，其余采集通道與此完全相同。由于前級(jí)運(yùn)發(fā)采用單運(yùn)放LM321，由單體電池直接供電，解決了共模高壓的問(wèn)題，后級(jí)運(yùn)發(fā)采用LMV324，用5V電壓統(tǒng)一供電，各路輸出信號(hào)共地，解決了串聯(lián)電池組單體差模電壓共地問(wèn)題。電流采集電路如圖4所示，電流采集采用TBC06DS霍爾型電流傳感器，該傳感器測(cè)量范圍廣，可測(cè)量正負(fù)電流，單向電流測(cè)量范圍0-19. 2A，完全滿足電動(dòng)車工作電流的測(cè)量需要。其次級(jí)供電只需5V電源，無(wú)需負(fù)電源，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)。輸出線性度高，可精確測(cè)量，輸出電壓范圍0-5V，無(wú)需調(diào)理可直接經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換。該傳感器輸出電壓隨輸入電流的變化關(guān)系如圖5所示。溫度采集電路如圖6a、6b所示，系統(tǒng)采用單總線器件DS18B20作為溫度傳感器。DS18B20為單總線數(shù)字式溫度傳感器。與CPU傳輸只需一根數(shù)據(jù)線，并且一根數(shù)據(jù)線上可同時(shí)掛載多個(gè)芯片，每個(gè)芯片有唯一的64位ROM號(hào)，可以通過(guò)比較該號(hào)來(lái)識(shí)別芯片。該芯片具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、易配處理器等優(yōu)點(diǎn)。能直接與單片機(jī)通過(guò)1位數(shù)據(jù)線串行通信，其內(nèi)部獨(dú)一無(wú)二的芯片號(hào)特別適合于組成多點(diǎn)測(cè)量系統(tǒng)，并且在芯片數(shù)量小于8時(shí)，可直接由數(shù)據(jù)線供電，只需在總線傳輸空閑期將數(shù)據(jù)線拉高即可。本系統(tǒng)采用T0-92型封裝的芯片，其體積小便于安裝，且芯片觸頭可充分與電池電極接觸，便于準(zhǔn)確測(cè)量蓄電池的溫度。在正常測(cè)溫情況下，芯片的溫度檢測(cè)范圍能達(dá)到-55°C至+125°C，固有分辨率能達(dá)到0.5°C。本系統(tǒng)測(cè)量4節(jié)電池的溫度，加上環(huán)境溫度共5路溫度，因此使用5個(gè)DS18B20， 并直接掛接在一根總線上，芯片使用數(shù)據(jù)線供電，減少了傳輸線的數(shù)目。芯片與單片機(jī)構(gòu)成的多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)如圖7所示。CPU (單片機(jī)最小系統(tǒng))CPU是系統(tǒng)核心部分，負(fù)責(zé)各種數(shù)據(jù)處理與邏輯判斷任務(wù)。本實(shí)用新型采用單片機(jī)作為中央控制器，單片機(jī)體積小、價(jià)格低、片內(nèi)集成了豐富的外設(shè)資源，可方便構(gòu)成最小系統(tǒng)。采用8051內(nèi)核的STC11F60XE型單片機(jī)。該單片機(jī)為高速型芯片，1機(jī)器周期/時(shí)鐘周期，指令執(zhí)行速度比普通8051單片機(jī)快8-12倍，最高能達(dá)到M倍，可方便驅(qū)動(dòng)液晶等高速外設(shè)。芯片片內(nèi)ROM即程序存儲(chǔ)器容量高達(dá)60KB，擴(kuò)展1280字節(jié)的RAM，因此無(wú)需進(jìn)行存儲(chǔ)器擴(kuò)展。芯片只需外接上電復(fù)位電路即晶體振蕩器即可組成單片機(jī)最小系統(tǒng)。由于PO 口為開(kāi)漏輸出，因此作端口使用時(shí)須外接IOK上拉電阻。單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖8所示。AD轉(zhuǎn)換電路電壓電流信號(hào)經(jīng)采集電路轉(zhuǎn)換成0-5V范圍電壓，這些信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后便可送單片機(jī)處理。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖9所示，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片采用TLC2M3CN。該型號(hào)為12位高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換器，通過(guò)SPI總線與處理機(jī)通信，只需兩根數(shù)據(jù)線和一根時(shí)鐘信號(hào)線便可完成數(shù)據(jù)收發(fā)。內(nèi)部有多路開(kāi)關(guān)可采集多達(dá)11路模擬信號(hào)。轉(zhuǎn)換周期短，完成一次轉(zhuǎn)換只需要 IOus的時(shí)間，可完成信號(hào)的高速采樣。參考電壓為5V，可直接接5V系統(tǒng)電源，無(wú)需設(shè)計(jì)專門的電壓參考電路。[0076]由于8051單片機(jī)沒(méi)有SPI總線硬件接口，我們利用單片機(jī)端口模擬SPI總線時(shí)序，完成單片機(jī)與AD間的通信，轉(zhuǎn)化結(jié)束信號(hào)接單片機(jī)0號(hào)中斷，單片機(jī)通過(guò)中斷方式控制 AD轉(zhuǎn)換。AD與單片機(jī)接口如圖10所示。鍵盤接口系統(tǒng)配備鍵盤用于對(duì)系統(tǒng)界面進(jìn)行操作。為簡(jiǎn)化輸入操作，鍵盤采用5按鍵結(jié)構(gòu)， 構(gòu)成上下左右導(dǎo)航鍵以及確認(rèn)鍵，如圖11所示。按鍵及中斷與單片機(jī)接口如圖12所示。按鍵采用獨(dú)立鍵盤方式與單片機(jī)相連接， 即每個(gè)按鍵分配一個(gè)P 口用于讀取按鍵狀態(tài)。鍵盤與單片機(jī)采用中斷方式連接，5個(gè)按鍵的低電平有效信號(hào)經(jīng)與門產(chǎn)生中斷信號(hào)。其中斷產(chǎn)生條件是，5個(gè)按鍵只要有一個(gè)低電平信號(hào)，則產(chǎn)生低電平中斷請(qǐng)求信號(hào)，與門可實(shí)現(xiàn)此功能。為實(shí)現(xiàn)5路信號(hào)的邏輯判斷，采用 74HC21D雙四輸入與門實(shí)現(xiàn)此功能，具體方法是4路信號(hào)接一個(gè)四輸入與門，其輸出信號(hào)再與第5路信號(hào)相與，便能實(shí)現(xiàn)5路信號(hào)的相與功能。顯示器接口界面顯示我們選取IXD點(diǎn)陣液晶作為顯示模塊。IXD選取2. 4寸TFT型240X320 分辨率彩色液晶。該液晶采用ILI9325作為控制器。液晶一個(gè)像素點(diǎn)色彩為16位565格式RGB真彩色，數(shù)據(jù)總線位寬設(shè)置為8位，與單片機(jī)8位數(shù)據(jù)線直接相連。液晶與單片機(jī)接口如圖13所示。報(bào)警電路對(duì)于異常狀況的報(bào)警，本實(shí)用新型利用蜂鳴器發(fā)出警報(bào)。蜂鳴器由單片機(jī)控制通斷，由于驅(qū)動(dòng)電流較大，產(chǎn)用三極管驅(qū)動(dòng)。報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路如圖14所示，其中8550為PNP三級(jí)管，基極低電平控制導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)聲。電源電路如圖15所示，系統(tǒng)主體芯片均需5V供電，液晶背光需3. 3V。電源供電電壓取自串聯(lián)電池組中最后一節(jié)電池的12V電壓，經(jīng)LM2576穩(wěn)壓后形成5V電壓，在經(jīng)IL1117穩(wěn)壓成 3. 3V。本實(shí)用新型系統(tǒng)功能說(shuō)明本實(shí)用新型主體流程是蓄電池的電壓、電流、溫度信號(hào)經(jīng)采集后送入系統(tǒng)，系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)處理后實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能并得出需要顯示的數(shù)據(jù)，送界面顯示。如圖16所示，系統(tǒng)功能被分為5個(gè)模塊，分別為運(yùn)行狀態(tài)顯示、蓄電池相關(guān)信息查看、警報(bào)觸發(fā)、放電試驗(yàn)環(huán)境、歷史檔案記錄。(1)運(yùn)行狀態(tài)顯示該功能對(duì)電動(dòng)車在行駛過(guò)程的重要數(shù)據(jù)進(jìn)行指示，它工作在蓄電池帶實(shí)際負(fù)載進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用時(shí)。主要顯示蓄電池當(dāng)前剩余電量和當(dāng)前放電電流的大小也即負(fù)荷強(qiáng)度。并根據(jù)當(dāng)前放電電流預(yù)測(cè)出蓄電池還可工作多長(zhǎng)時(shí)間。由于考慮到用戶在使用時(shí)不需要關(guān)心具體電流的數(shù)值和電池容量的安時(shí)數(shù)，因此這兩個(gè)信息均以圖形方式定性顯示，而對(duì)放電剩余時(shí)間則給出具體值。另外，便于參考，也將本次蓄電池已放電時(shí)長(zhǎng)一并顯示。在運(yùn)行過(guò)程中，還實(shí)時(shí)給出電池組各節(jié)電池的均衡情況。(2)蓄電池相關(guān)信息查看這一部分用于顯示一些在運(yùn)行過(guò)程中不需要用戶直接關(guān)注的原始信息以及一些無(wú)需實(shí)時(shí)顯示的信息。主要用于查看電池電壓、電流、溫度等具體的數(shù)值以及S0C、S0H的信肩、ο(3)警報(bào)觸發(fā)這一部分功能用于對(duì)各種異常情況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢查并產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。當(dāng)單節(jié)電池之間壓差超過(guò)設(shè)定值產(chǎn)生電池不平衡警報(bào)，通過(guò)比較電池端電壓與設(shè)定上、下限值的比較產(chǎn)生過(guò)充、過(guò)放警報(bào)，電流超過(guò)預(yù)定值產(chǎn)生深放電警報(bào)，溫度異常、電量不足、電池被判失效均產(chǎn)生相應(yīng)警報(bào)。(4)放電試驗(yàn)環(huán)境該模塊專門設(shè)置了一個(gè)用于對(duì)蓄電池做核對(duì)性放電試驗(yàn)的軟件環(huán)境，在此環(huán)境下，只需給蓄電池充滿電再外接恒流負(fù)載就可以進(jìn)行核對(duì)放電試驗(yàn)。該功能可以完成相應(yīng)放電曲線的繪制、得出電池組實(shí)際容量以及電池組SOH信息。(5)歷史檔案記錄該功能主要儲(chǔ)存一些在蓄電池使用過(guò)程中比較重要的信息。如總使用安時(shí)數(shù)、異常記錄等相關(guān)信息。 這些模塊通過(guò)導(dǎo)航塊連接，相互可以方便切換。綜上所述，本實(shí)用新型能對(duì)蓄電池組的底層重要信息進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，即主要檢測(cè)了構(gòu)成電池組各單節(jié)電池的端電壓及電池組的放電電流、充電電流，電池的溫度等重要信息，并同時(shí)采集了環(huán)境溫度，用以參照。系統(tǒng)可以對(duì)這些信息進(jìn)行直接顯示。在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)采集信息的多種分析功能，主要有電池不平衡判斷、溫度異常指示、過(guò)充電、過(guò)放電、深放電指示。對(duì)于剩余容量的指示，采取了安時(shí)積分法與開(kāi)路電壓法相結(jié)合的方法， 考慮了不同電流下的實(shí)際容量差異，引入了充放電效率和溫度修正，能夠較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)當(dāng)前容量。還設(shè)計(jì)了電池健康狀況(SOH)的判斷功能。這些功能都將給電池用戶更好地使用與維護(hù)電池提供有效地幫助。作為附加功能，還補(bǔ)充設(shè)計(jì)了電池充放電曲線的繪制、電池核對(duì)放電試驗(yàn)、歷史數(shù)據(jù)存檔與查看等相關(guān)功能。以上所述的僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例。可以理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的精神和構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進(jìn)和變化，均應(yīng)認(rèn)為包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
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權(quán)利要求1. 一種車用蓄電池檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于由CPU和與其連接的信號(hào)采集及轉(zhuǎn)換模塊、 顯示器接口、鍵盤接口、報(bào)警電路，以及電源電路組成；信號(hào)采集及轉(zhuǎn)換模塊，由電壓采集電路、電流采集電路、溫度采集電路以及A/D轉(zhuǎn)換電路組成；其中電壓采集電路由電壓接入電路和光電耦合電路組成，系統(tǒng)對(duì)電池組每節(jié)電池電壓都進(jìn)行采集，電壓經(jīng)光耦電路轉(zhuǎn)換成(T5V信號(hào)輸入所述A/D轉(zhuǎn)換電路；電流采集電路采用TBC06DS霍爾型電流傳感器，電流經(jīng)霍爾傳感器轉(zhuǎn)換成(T5V信號(hào)輸入所述A/D轉(zhuǎn)換電路；A/D轉(zhuǎn)換電路采用TLC2M3CN模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，將電壓電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送至所述 CPU處理；溫度采集電路采用DS18B20數(shù)字式溫度芯片直接由所述CPU讀??；CPU，采用8051內(nèi)核的STC11F60XE型單片機(jī)，為系統(tǒng)核心部分，負(fù)責(zé)各種數(shù)據(jù)處理與邏輯判斷任務(wù)；顯示器接口，采用TFT型IXD，240 X 320真彩色點(diǎn)陣液晶，與所述CPU數(shù)據(jù)線直接相連； 鍵盤接口，采用5按鍵結(jié)構(gòu)，構(gòu)成上下左右導(dǎo)航鍵以及確認(rèn)鍵，用于對(duì)系統(tǒng)界面進(jìn)行操作，按鍵與所述CPU采用中斷方式連接，5個(gè)按鍵的低電平有效信號(hào)經(jīng)與門產(chǎn)生中斷信號(hào)； 報(bào)警電路，包括蜂鳴器以及三級(jí)管，所述CPU驅(qū)動(dòng)三極管，三極管基極低電平控制通斷，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲；電源電路，采用LM2576芯片以及IL1117芯片，電源供電電壓取自串聯(lián)電池組中最后一節(jié)電池的12V電壓，經(jīng)LM2576產(chǎn)生5V電壓給系統(tǒng)供電，再經(jīng)ILl 117產(chǎn)生3. 3V低壓給液晶顯示屏供電。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種車用蓄電池檢測(cè)系統(tǒng)，由CPU和與其連接的信號(hào)采集及轉(zhuǎn)換模塊、顯示器接口、鍵盤接口、報(bào)警電路，以及電源電路組成。本實(shí)用新型能對(duì)蓄電池組的底層重要信息進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，主要檢測(cè)了構(gòu)成電池組各單節(jié)電池的端電壓及電池組的放電電流、充電電流，電池的溫度等重要信息，并同時(shí)采集了環(huán)境溫度，用以參照。系統(tǒng)可以對(duì)這些信息進(jìn)行直接顯示。在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)采集信息的多種分析功能，主要有電池不平衡判斷、溫度異常指示、過(guò)充電、過(guò)放電、深放電指示。并可實(shí)現(xiàn)剩余容量的指示以及電池健康狀況的判斷，給電池用戶更好地使用與維護(hù)電池提供有效地幫助。
文檔編號(hào)G01R31/36GK202119883SQ20112020833
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月20日
發(fā)明者劉子騰, 劉飛, 樊鵬鵬 申請(qǐng)人:江南大學(xué)