專利名稱：智能車載蓄電池能量表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于以蓄電池為動力的電動車、電動自行車等能量管理電子領(lǐng)域，涉及一種可在行駛過程中能夠精確得知車載蓄電池當前剩余容量、續(xù)航里程、充放電流、單體電壓等重要參數(shù)的智能車載蓄電池能量表。
背景技術(shù)：
蓄電池性能優(yōu)劣及維護的好壞，直接決定著蓄電池驅(qū)動型電動車運行的穩(wěn)定性。 對于采用充放電制的蓄電池驅(qū)動型電動車而言，蓄電池失效的原因主要是由于蓄電池長期過放電或充電不足。蓄電池長時間過放電甚至能夠造成蓄電池的極性反轉(zhuǎn)；多次在未充分放電的情況下又繼續(xù)充電會使蓄電池形成“存儲效應(yīng)”等問題?，F(xiàn)有的車載監(jiān)控器只是通過電壓比較器等一些簡單電路檢測蓄電池組的端電壓， 并通過LED指示燈進行指示。該車載監(jiān)控器不能清楚顯示當前蓄電池組的剩余容量、續(xù)航里程、充放電流和單體蓄電池電壓等重要參數(shù)，使得蓄電池組不能在受控的狀態(tài)下運行，給車輛行駛帶來致命的隱患。

實用新型內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型的目的是提供一種智能車載蓄電池能量表，在車輛運行過程中能實時監(jiān)測并清楚顯示蓄電池組的重要參數(shù)，使蓄電池組在受控的狀態(tài)下運行。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是，一種智能車載蓄電池能量表，包括依次相連接的參數(shù)采集處理電路單元、中央控制單元和LCD顯示電路及LED指示電路單元；參數(shù)采集處理電路單元分別與電壓采集單元和電流傳感單元相連接；參數(shù)采集處理電路單元、中央控制單元、IXD顯示電路及LED指示電路單元、電壓采集單元和電流傳感單元分別與DC/DC電源變換單元相連接。本實用新型智能車載蓄電池能量表的技術(shù)優(yōu)勢在于1)主要應(yīng)用于監(jiān)測以蓄電池為動力的電動車的當前蓄電池的工作狀態(tài)及各項參數(shù)指標。2)可在線準確測量蓄電池剩余容量。3)可提前警示蓄電池過放情況，使得蓄電池驅(qū)動型電動車的駕駛者能夠隨時掌握電池性能，避免蓄電池出現(xiàn)過放情況。4)動態(tài)IXD顯示續(xù)航里程、剩余容量、充放電流、單體電壓等參數(shù)。5) LED閃爍告警當前運行蓄電池的充放電狀態(tài)、電池容量過低、充電完成等狀態(tài)。

圖1是本實用新型能量表的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型能量表中中央控制單元的結(jié)構(gòu)示意圖。[0014]圖3是本實用新型能量表中DC/DC電源變換單元的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實用新型能量表中電壓采集單元的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本實用新型能量表中電流傳感單元的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本實用新型能量表中參數(shù)采集處理電路單元的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本實用新型能量表中LCD顯示電路和LED指示電路單元的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是本實用新型能量表的接線示意圖。圖1中，1. DC/DC電源變換單元，2.中央控制單元，3. IXD顯示電路及LED指示電路單元，4.電壓采集單元，5.電流傳感單元，6.參數(shù)采集處理電路單元。圖8中，7.第一接線端子，8.第二接線端子，9.第三接線端子，10.第四接線端子， 11.第五接線端子，12.第六接線端子，13. IXD顯示屏，14.按鍵。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型進行詳細說明。如圖1所示，本實用新型能量顯示儀的結(jié)構(gòu)，包括依次相連接的參數(shù)采集處理電路單元6、中央控制單元(MCU) 2和IXD顯示電路及LED指示電路單元3 ；參數(shù)采集處理電路單元6分別與電壓采集單元4和電流傳感單元5相連接；參數(shù)采集處理電路單元6、中央控制單元2、IXD顯示電路及LED指示電路單元3、電壓采集單元4和電流傳感單元5分別與 DC/DC電源變換單元1相連接。DC/DC電源變換單元1，用于給參數(shù)采集處理電路單元6、中央控制單元2、IXD顯示電路及LED指示電路單元3、電壓采集單元4和電流傳感單元5提供電能；電壓采集單元4，用于動態(tài)采集蓄電池的實時單體電壓，將采集的實時單體電壓轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號，并將該模擬電壓信號傳輸給參數(shù)采集處理電路單元6 ；電流傳感單元5，用于動態(tài)采集蓄電池的實時充放電電流，將采集的實時充放電電流轉(zhuǎn)換為模擬電流信號，并將該模擬電流信號傳輸給參數(shù)采集處理電路單元6 ；參數(shù)采集處理電路單元6，用于接收電壓采集單元4傳輸?shù)哪M電壓信號，將接收到的模擬電壓信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字電壓信號；用于接收電流傳感單元5傳輸?shù)哪M電流信號，將接收到的模擬電流信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字電流信號，并將數(shù)字電壓信號和數(shù)字電流信號傳輸給中央控制單元2 ；中央控制單元2，用于接收參數(shù)采集處理電路單元6傳遞的數(shù)字電壓信號和數(shù)字電流信號，對接收到的信號進行運算處理，并將運算處理后的數(shù)據(jù)及蓄電池的動態(tài)信息傳輸給LCD顯示電路及LED指示電路單元3，并通過數(shù)據(jù)線和片選信號控制參數(shù)采集處理電路單元6 ；LCD顯示電路及LED指示電路單元3，用于接收中央控制單元2傳遞的數(shù)據(jù)及蓄電池的動態(tài)信息，并將接收到的數(shù)據(jù)及蓄電池的動態(tài)信息通過面板予以顯示。如圖2所示，本智能車載蓄電池能量表中中央控制單元2主要包括AT89S52型單片機ICCPU、時鐘信號發(fā)生器、X5045型系統(tǒng)看門狗ICxg。單片機ICCPU為本能量表的核心處理和控制部分，是計算續(xù)航里程、剩余容量的核心器件，完成對所有采集數(shù)據(jù)的計算處理以及對外圍顯示告警電路的控制工作。該單片機ICCPU的第39 32腳PO 口及21 28 腳P2 口為8X8數(shù)據(jù)I/O 口 ；第九腳為復位端子，連接系統(tǒng)看門狗ICxg的第7腳；單片機ICCPU的第18、19腳連接由電容CJT1、電容CJT2及晶體振蕩器JTl構(gòu)成的外部時鐘電路；單片機ICCPU的第2腳連接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ICAD的時鐘腳，用于時鐘同步；單片機ICCPU的第3 腳連接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ICAD的片選腳；單片機ICCPU的第4、5腳連接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ICAD的數(shù)字輸入/輸出端；變阻器REl為單片機ICCPU的PO 口的上拉電阻，變阻器RE2為單片機 ICCPU的Pl 口的上拉電阻，變阻器RE3為單片機ICCPU的P2 口的上拉電阻；單片機ICCPU 的第8腳、第2腳、第7腳、第5腳和第12腳分別連接看門狗ICxg的第5腳數(shù)據(jù)輸入端、看門狗ICxg的第6腳時鐘端、看門狗ICxg的第1腳片選端、看門狗ICxg的第2腳數(shù)據(jù)輸出端和告警指示燈Tl的使能Rtl電阻端；單片機ICCPU的第13腳、第8腳、第15腳、第14腳、 第17腳和第16腳分別連接告警指示燈T2的使能Rt3電阻端、告警指示燈T3的使能Rt5 電阻端、單體電壓切換繼電器Jl的使能Rjl電阻端、單體電壓切換繼電器J2的使能Rj3電阻端、單體電壓切換繼電器J3的使能Rj5電阻端和單體電壓切換繼電器J4的使能Rj7電阻端。 DC/DC電源變換單元1的結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要包括Pin外部供電接線端子，該Pin 外部供電接線端子將外部系統(tǒng)供電電源引入Z)(DG3S4805型P+12bDC/DC變換電路第1腳和第2腳，P+12b DC/DC變換電路的第3腳和第4腳分別接入三端穩(wěn)壓器件Ll的第1腳和第 2腳；P+12b DC/DC變換電路的第5腳接入HR器件的第4腳；三端穩(wěn)壓器件Ll的第2腳和第3腳為系統(tǒng)地(GND)和系統(tǒng)供電電壓(VCC)；外部電源經(jīng)過Pin外部供電接線端子進入 P+12b DC/DC變換電路的輸入端，P+12b DC/DC變換電路的輸出端接到三端穩(wěn)壓器件Ll和兩位外部供電端子(PC2)上；由電容Cll、電容Cell、電容Cel2、電容C12和三端穩(wěn)壓器件 Ll構(gòu)成+12V變+5V電源電路，給各個單元提供穩(wěn)定的工作電源；由電容Cp4、Ep4、電容Cp3、 Ep3和Pc2構(gòu)成的-12V變-5V的電源電路，給參數(shù)采集處理電路單元6提供穩(wěn)定的負工作電源。電壓采集單元4的結(jié)構(gòu)如圖4所示，由接線端子BTl BT5將外接蓄電池的正負極分別接入繼電器Jl 繼電器J4的常閉端；由電阻Rjl Rj8、三極管Tjpl Tjp8、二極管Djl Dj4組成繼電器Jl J4的雙刀雙切的低功耗繼電器驅(qū)動電路；由電阻Rvl Rv5、電容Cevl Cev4、電容Cvl Cv3組成分壓和兩級低通濾波電路；蓄電池的端電壓經(jīng)接線端子BTl BT5進入繼電器Jl J4的常閉端，通過順序切換，分時將每節(jié)蓄電池的單體電壓送入分壓和兩級低通濾波電路進行濾波后，送入?yún)?shù)采集處理電路單元6進行模數(shù)轉(zhuǎn)換。電流傳感單元5的結(jié)構(gòu)如圖5所示，由接線端子HR將外接霍爾傳感器接入電路中，接線端子HR的第1腳、第2腳、第3腳和第4腳分別接外接霍爾傳感器的第3腳信號端、 外接霍爾傳感器的第4腳公共地端、外接霍爾傳感器的第1腳正電源端和接外接霍爾傳感器的第2腳負電源端；由電阻Ril Ri5、電容Ceil Ceil、電容Cil Ci3、電位器Wi組成偏差微調(diào)和兩級低通濾波電路；蓄電池的當前充放電電流進入外接霍爾傳感器的信號接線端子，通過接線端子HR進入偏差微調(diào)和兩級低通濾波電路進行濾波后，送入?yún)?shù)采集處理電路單元6進行模數(shù)轉(zhuǎn)換。參數(shù)采集處理電路單元6的結(jié)構(gòu)如圖6所示，包括MAXIM公司的MAX186型12位串行A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ICAD，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ICAD的第12腳和第11腳分別接到基準調(diào)整電路電阻Ral的第1腳和芯片穩(wěn)壓電路電容fe的第1腳；電位器Wal、電阻Ral、電阻Ra2和電容Cal組成基準調(diào)整電路，為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ICAD提供精度在Imv以內(nèi)的精確基準；電容 Cea和電容Ca組成并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路為穩(wěn)壓電路，給模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ICAD提供穩(wěn)定的電壓。IXD顯示電路和LED指示電路單元3的結(jié)構(gòu)，如圖7所示，由8 X 8數(shù)據(jù)I/O 口進行驅(qū)動的TO12SB型液晶顯示器(IXD)和發(fā)光二極管Tl T3構(gòu)成，參數(shù)調(diào)整由按鈕Al和A2 掛接到單片機ICCPU的第10腳和第11腳上進行外部命令的輸入。IXD與單片機ICCPU的 PO 口和P2 口對應(yīng)連接，接受單片機ICCPU的顯示指令，將當前續(xù)航里程、剩余容量、充放電流和單體電壓等動態(tài)參數(shù)實時顯示出來；由電阻Rtl Rt6、三極管Ttl Tt3和發(fā)光二極管Tl T3組成的LED指示電路接受單片機ICCPU的指令，將當前充放電狀態(tài)、過放狀態(tài)和充電完成狀態(tài)等狀態(tài)動態(tài)實時顯示出來；由按鈕Al、按鈕A2、電容Cal、電容Ca2、電阻foil、 電阻組成的設(shè)置運行參數(shù)和防抖動電路，將需要設(shè)置的參數(shù)設(shè)置到單片機ICCPU里，作為運行的標準。如圖8所示，本實用新型智能車載蓄電池能量表的接線示意圖，第一接線端子7為蓄電池單體電壓采樣接線端對插頭；第二接線端子8為蓄電池溫度采樣接線端對插頭；第三接線端子9為能量表盤單體電壓采樣接線端；第四接線端子10為能量表盤電流霍爾傳感器和電源輸入接線端；第五接線端子11為電流霍爾傳感器接線端對插頭；第六接線端子12 為電源輸入接線端對插頭；按鍵14包括智能車載蓄電池能量表的設(shè)置鍵、切換鍵和LED指示燈。將1號單體蓄電池的正負極使用單體電壓采樣接線端對插頭接入第三接線端子 9 ；將第二接線端子8接入第三接線端子9 ；將第五接線端子11接入第四接線端子10，霍爾電流方向為充電為正放電為負；將第六接線端子12接入第四接線端子10。給本能量表加電后使用設(shè)置鍵和切換鍵將當前的蓄電池標稱容量、霍爾倍率、告警容量值設(shè)置到能量表中央控制單元2的存儲器中；電動車在行駛過程中，由電壓采集單元4和電流傳感單元5動態(tài)采集蓄電池當前的單體電壓和放電電流參數(shù)，通過數(shù)據(jù)線送入?yún)?shù)采集處理電路單元6 ；參數(shù)采集處理電路單元6將當前動態(tài)采集的模擬參數(shù)經(jīng)過轉(zhuǎn)換后，通過數(shù)據(jù)線送入中央控制單元2 ；中央控制單元2經(jīng)過對當前的參數(shù)的運算和數(shù)學模型的比對，將處理后的實際參數(shù)通過數(shù)據(jù)I/O 口，送入IXD顯示電路和LED指示電路3，并通過IXD顯示屏13顯示在行駛過程中當前還可行駛的續(xù)航里程、蓄電池組的剩余容量、蓄電池組的充放電電流、蓄電池組的單體電壓等實時數(shù)據(jù)和蓄電池組當前的充放電的狀態(tài)指示；電動車行駛過程中蓄電池組的剩余容量大于告警值時，LED顯示紅色常亮，蓄電池組的剩余容量低于告警值LED時，顯示紅色閃爍；蓄電池組充電過程中LED顯示綠色閃爍，充滿容量LED顯示綠色常亮。本智能車載蓄電池能量表能準確實時計量蓄電池放電容量。通過LCD顯示蓄電池當前的剩余容量、續(xù)航里程、充放電流、單體電壓等重要參數(shù)。剩余容量計算將影響蓄電池組容量的溫度、放電率、放電常數(shù)等因素參加數(shù)學模型計算，配合定期的蓄電池容量實驗結(jié)果及時校正充放電、自放電、蓄電池使用壽命等影響蓄電池容量的不定因素，使蓄電池的容量計量更科學、準確。續(xù)航里程以當前放電電流和剩余容量為基礎(chǔ)，動態(tài)計算給出目前車輛運行狀態(tài)下，還可行駛的里程，偏差小、準確率高。 充放電流的檢測采用高精度霍爾器件，配合高采集速率、12位A/D器件，確保當前的采集參數(shù)準確無誤，為其它計算和推導保證可靠度和真實性。單體電壓的檢測采用千分之一精度的變換電路，配合高采集速率、12位A/D器件，確保當前的采集的單體電壓在計算允差范圍內(nèi)，為其它計算和推導保證可靠度和真實性。本智能車載蓄電池能量表為蓄電池驅(qū)動型電動車的安全、可靠、穩(wěn)定運行提供了保障。
權(quán)利要求1.一種智能車載蓄電池能量表，其特征在于，該能量表包括依次相連接的參數(shù)采集處理電路單元(6)、中央控制單元( 和LCD顯示電路及LED指示電路單元(3)；參數(shù)采集處理電路單元(6)分別與電壓采集單元(4)和電流傳感單元( 相連接；參數(shù)采集處理電路單元(6)、中央控制單元O)、LCD顯示電路及LED指示電路單元(3)、電壓采集單元(4)和電流傳感單元(5)分別與DC/DC電源變換單元(1)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能車載蓄電池能量表，其特征在于，所述的電壓采集單元 (4)用于動態(tài)采集蓄電池的實時單體電壓，將采集的實時單體電壓轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號，并將該模擬電壓信號傳輸給參數(shù)采集處理電路單元(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能車載蓄電池能量表，其特征在于，所述的電流傳感單元(5)用于動態(tài)采集蓄電池的實時充放電電流，將采集的實時充放電電流轉(zhuǎn)換為模擬電流信號，并將該模擬電流信號傳輸給參數(shù)采集處理電路單元(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能車載蓄電池能量表，其特征在于，所述的參數(shù)采集處理電路單元(6)用于接收電壓采集單元(4)傳輸?shù)哪M電壓信號，將接收到的模擬電壓信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字電壓信號；用于接收電流傳感單元( 傳輸?shù)哪M電流信號，將接收到的模擬電流信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字電流信號，并將數(shù)字電壓信號和數(shù)字電流信號傳輸給中央控制單元O)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能車載蓄電池能量表，其特征在于，所述的中央控制單元 (2)用于接收參數(shù)采集處理電路單元(6)傳遞的數(shù)字電壓信號和數(shù)字電流信號，對接收到的信號進行運算處理，并將運算處理后的數(shù)據(jù)及蓄電池的動態(tài)信息傳輸給LCD顯示電路及 LED指示電路單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能車載蓄電池能量表，其特征在于，所述的LCD顯示電路及LED指示電路單元(3)用于接收中央控制單元(2)傳遞的數(shù)據(jù)及蓄電池的動態(tài)信息，并將接收到的數(shù)據(jù)及蓄電池的動態(tài)信息予以顯示。
專利摘要本實用新型公開了一種智能車載蓄電池能量表，包括依次相連接的參數(shù)采集處理電路單元、中央控制單元和LCD顯示電路及LED指示電路單元；參數(shù)采集處理電路單元分別與電壓采集單元和電流傳感單元相連接；參數(shù)采集處理電路單元、中央控制單元、LCD顯示電路及LED指示電路單元、電壓采集單元和電流傳感單元分別與DC/DC電源變換單元相連接。本能量表可在線準確測量蓄電池剩余容量，提前警示蓄電池過放情況，避免蓄電池出現(xiàn)過放情況；動態(tài)LCD顯示續(xù)航里程、剩余容量、充放電流、單體電壓等參數(shù)；LED閃爍告警當前運行蓄電池的充放電狀態(tài)、電池容量過低、充電完成等狀態(tài)；用于監(jiān)測電動車當前蓄電池的工作狀態(tài)及各項參數(shù)指標。
文檔編號G01R31/36GK202130320SQ201120232750
公開日2012年2月1日 申請日期2011年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月1日
發(fā)明者陳永強 申請人:陳永強