本技術(shù)涉及電力系統(tǒng)，特別是指一種基于嵌入式系統(tǒng)的鉛酸電池剩余容量預(yù)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、鉛酸電池剩余容量預(yù)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)是基于對(duì)電池性能深入研究的成果。鉛酸蓄電池是目前電力系統(tǒng)中最常用的一種電池，但是其使用過(guò)程中，受到溫度的影響會(huì)對(duì)其造成不同程度的熱失控，減少電池使用壽命；除此之外，由于無(wú)法直接看到鉛酸蓄電池內(nèi)部狀況，因此其在放電充電過(guò)程中，要隨時(shí)關(guān)注浮充電壓和內(nèi)阻的變化，否則均會(huì)影響電池使用壽命。

2、對(duì)電池可用容量的預(yù)測(cè)方法主要分為直接實(shí)驗(yàn)法、等效電路法與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)法三大類(lèi)。直接實(shí)驗(yàn)法通過(guò)全充全放直接檢測(cè)電池的可用容量。這種方法雖然可以提供非常準(zhǔn)確的結(jié)果，但其荷電狀態(tài)需要明顯變化，需要花費(fèi)大量的時(shí)間和資源來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。等效電路法的等效電路模型中，電池被視為一個(gè)由電壓源、歐姆內(nèi)阻、極化電阻和極化電容所有構(gòu)成的電路。一般情況下，通過(guò)充放電實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)量電池在不同狀態(tài)下的電壓和電流，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)來(lái)辨識(shí)出內(nèi)部電阻和電容的值。基于等效電源模型，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池的電壓和電流值，便可得到當(dāng)前電池容量值。電池性能會(huì)隨著使用時(shí)間和環(huán)境條件的變化而發(fā)生變化，因此在進(jìn)行容量預(yù)測(cè)時(shí)需要進(jìn)行定期的校準(zhǔn)和更新。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法已被廣泛應(yīng)用于電池狀態(tài)估計(jì)中，該方法無(wú)須考慮鋰離子電池的物理、化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，直接通過(guò)構(gòu)建健康因子與電池容量的相關(guān)性以實(shí)現(xiàn)在線容量估計(jì)。因此，本實(shí)用新型采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法進(jìn)行鉛酸電池剩余容量的預(yù)測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述背景技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型提出了一種嵌入式系統(tǒng)的鉛酸電池剩余容量預(yù)測(cè)系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法觀測(cè)鉛酸蓄電池內(nèi)部狀況，以及無(wú)法隨時(shí)監(jiān)控浮充電壓和內(nèi)阻的變化的技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了鉛酸電池剩余容量預(yù)測(cè)。

2、本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、一種基于嵌入式系統(tǒng)的鉛酸電池剩余容量預(yù)測(cè)系統(tǒng)，包括蓄電池巡檢儀、數(shù)據(jù)讀取模塊、單片機(jī)、電源模塊、聲光報(bào)警模塊、顯示模塊、藍(lán)牙模塊、上位機(jī)、wifi模塊、移動(dòng)終端；所述蓄電池巡檢儀與數(shù)據(jù)讀取模塊相連接，數(shù)據(jù)讀取模塊與單片機(jī)相連接，單片機(jī)分別與電源模塊、聲光報(bào)警模塊、顯示模塊相連接；單片機(jī)通過(guò)藍(lán)牙模塊與上位機(jī)相連接，單片機(jī)通過(guò)wifi模塊與移動(dòng)終端相連接；單片機(jī)將接收的信號(hào)進(jìn)行處理后直接將處理結(jié)果顯示在顯示模塊上，同時(shí)，通過(guò)將處理結(jié)果分別顯示在上位機(jī)上和移動(dòng)終端上。

4、所述聲光報(bào)警模塊包括指示燈和蜂鳴器，指示燈和蜂鳴器均與單片機(jī)相連接。

5、所述數(shù)據(jù)讀取模塊使用sp3485en-l/tr芯片，sp3485en-l/tr芯片的接收器輸出端、接收器輸出啟用端、驅(qū)動(dòng)器輸出啟用端、驅(qū)動(dòng)器輸入端均與單片機(jī)直接連接；sp3485en-l/tr芯片的電源端分別與電源模塊和電容c18的一端相連接，電容c18的另一端接數(shù)字地；sp3485en-l/tr芯片的接收器輸入非反轉(zhuǎn)和接收器輸入反轉(zhuǎn)端通過(guò)接線端子與蓄電池巡檢儀直接連接，sp3485en-l/tr芯片的接收器輸入非反轉(zhuǎn)和接收器輸入反轉(zhuǎn)端之間連接有電阻r14；且sp3485en-l/tr芯片的接收器輸入非反轉(zhuǎn)端通過(guò)電阻r16與電源模塊相連接，sp3485en-l/tr芯片的接收器輸入反轉(zhuǎn)端通過(guò)電阻r12后接數(shù)字地。

6、所述電源模塊包括電池、第一穩(wěn)壓芯片和第二穩(wěn)壓芯片，電池與第一穩(wěn)壓芯片相連接，第一穩(wěn)壓芯片與第二穩(wěn)壓芯片相連接，第二穩(wěn)壓芯片與單片機(jī)相連接；其中，電池依次通過(guò)開(kāi)關(guān)與保險(xiǎn)絲給電源模塊供電，電源模塊中模擬地通過(guò)電阻r9后接數(shù)字地。

7、所述第一穩(wěn)壓芯片的型號(hào)是tps7350，第一穩(wěn)壓芯片包括輸入端、輸出端、使能端、接地端和復(fù)位端；第一穩(wěn)壓芯片的輸入端分別與電池和電容c5的一端相連接，電容c5的另一端與第一穩(wěn)壓芯片的模擬接地端相連；第一穩(wěn)壓芯片的使能端直接與模擬接地端相連接；第一穩(wěn)壓芯片的輸出端分別與第二穩(wěn)壓芯片、電容c12的一端相連，電容c12的另一端與模擬接地端相連；第一穩(wěn)壓芯片的復(fù)位端通過(guò)電阻r10與第二穩(wěn)壓芯片相連。

8、所述第二穩(wěn)壓芯片的型號(hào)為rt9193-33gb，第二穩(wěn)壓芯片的輸入端與第一穩(wěn)壓芯片的輸出端相連接，第二穩(wěn)壓芯片的輸入端與第二穩(wěn)壓芯片的接地端之間連接有電容c9；第二穩(wěn)壓芯片的輸出端與單片機(jī)相連接，第二穩(wěn)壓芯片的輸出端與第二穩(wěn)壓芯片的接地端之間連接有電容c10，第二穩(wěn)壓芯片的bp端與接地端之間連接有電容c11。

9、所述單片機(jī)的型號(hào)為stm32f103rct6。

10、所述顯示模塊采用型號(hào)為tft9341的液晶顯示屏；所述wifi模塊的型號(hào)為hi3861，所述藍(lán)牙模塊的型號(hào)為hc-05。

11、所述上位機(jī)為pc終端，所述移動(dòng)終端為手機(jī)終端。

12、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型產(chǎn)生的有益效果為：本實(shí)用新型通過(guò)數(shù)據(jù)讀取模塊將蓄電池巡檢儀的數(shù)據(jù)采集出來(lái)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，由單片機(jī)對(duì)傳輸進(jìn)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，生成蓄電池組浮充電壓、組內(nèi)單體電池內(nèi)阻，單體電池浮充電壓趨勢(shì)曲線，蓄電池的剩余容量、健康狀態(tài)預(yù)測(cè)結(jié)果，在檢測(cè)到結(jié)果異常時(shí)，本實(shí)用新型采用聲光兩種方式報(bào)警，并通過(guò)三種方式進(jìn)行顯示，多方式報(bào)警和顯示為電路檢修人員提供極大的便利，確保鉛蓄電池的使用壽命。

技術(shù)特征：

1.一種基于嵌入式系統(tǒng)的鉛酸電池剩余容量預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括蓄電池巡檢儀、數(shù)據(jù)讀取模塊、單片機(jī)、電源模塊、聲光報(bào)警模塊、顯示模塊、藍(lán)牙模塊、上位機(jī)、wifi模塊、移動(dòng)終端；所述蓄電池巡檢儀與數(shù)據(jù)讀取模塊相連接，數(shù)據(jù)讀取模塊與單片機(jī)相連接，單片機(jī)分別與電源模塊、聲光報(bào)警模塊、顯示模塊相連接；單片機(jī)通過(guò)藍(lán)牙模塊與上位機(jī)相連接，單片機(jī)通過(guò)wifi模塊與移動(dòng)終端相連接；單片機(jī)將接收的信號(hào)進(jìn)行處理后直接將處理結(jié)果顯示在顯示模塊上，同時(shí)，通過(guò)將處理結(jié)果分別顯示在上位機(jī)上和移動(dòng)終端上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式系統(tǒng)的鉛酸電池剩余容量預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述聲光報(bào)警模塊包括指示燈和蜂鳴器，指示燈和蜂鳴器均與單片機(jī)相連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式系統(tǒng)的鉛酸電池剩余容量預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)讀取模塊使用sp3485en-l/tr芯片，sp3485en-l/tr芯片的接收器輸出端、接收器輸出啟用端、驅(qū)動(dòng)器輸出啟用端、驅(qū)動(dòng)器輸入端均與單片機(jī)直接連接；sp3485en-l/tr芯片的電源端分別與電源模塊和電容c18的一端相連接，電容c18的另一端接數(shù)字地；sp3485en-l/tr芯片的接收器輸入非反轉(zhuǎn)和接收器輸入反轉(zhuǎn)端通過(guò)接線端子與蓄電池巡檢儀直接連接，sp3485en-l/tr芯片的接收器輸入非反轉(zhuǎn)和接收器輸入反轉(zhuǎn)端之間連接有電阻r14；且sp3485en-l/tr芯片的接收器輸入非反轉(zhuǎn)端通過(guò)電阻r16與電源模塊相連接，sp3485en-l/tr芯片的接收器輸入反轉(zhuǎn)端通過(guò)電阻r12后接數(shù)字地。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式系統(tǒng)的鉛酸電池剩余容量預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述電源模塊包括電池、第一穩(wěn)壓芯片和第二穩(wěn)壓芯片，電池與第一穩(wěn)壓芯片相連接，第一穩(wěn)壓芯片與第二穩(wěn)壓芯片相連接，第二穩(wěn)壓芯片與單片機(jī)相連接；其中，電池依次通過(guò)開(kāi)關(guān)與保險(xiǎn)絲給電源模塊供電，電源模塊中模擬地通過(guò)電阻r9后接數(shù)字地。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于嵌入式系統(tǒng)的鉛酸電池剩余容量預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一穩(wěn)壓芯片的型號(hào)是tps7350，第一穩(wěn)壓芯片包括輸入端、輸出端、使能端、接地端和復(fù)位端；第一穩(wěn)壓芯片的輸入端分別與電池和電容c5的一端相連接，電容c5的另一端與第一穩(wěn)壓芯片的模擬接地端相連；第一穩(wěn)壓芯片的使能端直接與模擬接地端相連接；第一穩(wěn)壓芯片的輸出端分別與第二穩(wěn)壓芯片、電容c12的一端相連，電容c12的另一端與模擬接地端相連；第一穩(wěn)壓芯片的復(fù)位端通過(guò)電阻r10與第二穩(wěn)壓芯片相連。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于嵌入式系統(tǒng)的鉛酸電池剩余容量預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述第二穩(wěn)壓芯片的型號(hào)為rt9193-33gb，第二穩(wěn)壓芯片的輸入端與第一穩(wěn)壓芯片的輸出端相連接，第二穩(wěn)壓芯片的輸入端與第二穩(wěn)壓芯片的接地端之間連接有電容c9；第二穩(wěn)壓芯片的輸出端與單片機(jī)相連接，第二穩(wěn)壓芯片的輸出端與第二穩(wěn)壓芯片的接地端之間連接有電容c10，第二穩(wěn)壓芯片的bp端與接地端之間連接有電容c11。

7.根據(jù)權(quán)利要求1、3、4或6所述的基于嵌入式系統(tǒng)的鉛酸電池剩余容量預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述單片機(jī)的型號(hào)為stm32f103rct6。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉛酸電池剩余容量預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示模塊采用型號(hào)為tft9341的液晶顯示屏；所述wifi模塊的型號(hào)為hi3861，所述藍(lán)牙模塊的型號(hào)為hc-05。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉛酸電池剩余容量預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機(jī)為pc終端，所述移動(dòng)終端為手機(jī)終端。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)提出了一種基于嵌入式系統(tǒng)的鉛酸電池剩余容量預(yù)測(cè)系統(tǒng)，包括蓄電池巡檢儀、數(shù)據(jù)讀取模塊、單片機(jī)、電源模塊、聲光報(bào)警模塊、顯示模塊、藍(lán)牙模塊、上位機(jī)、WiFi模塊、移動(dòng)終端；所述蓄電池巡檢儀與數(shù)據(jù)讀取模塊相連接，數(shù)據(jù)讀取模塊與單片機(jī)相連接，單片機(jī)分別與電源模塊、聲光報(bào)警模塊、顯示模塊相連接；單片機(jī)通過(guò)藍(lán)牙模塊與上位機(jī)相連接，單片機(jī)通過(guò)WiFi模塊與移動(dòng)終端相連接。本技術(shù)通過(guò)單片機(jī)處理數(shù)據(jù)讀取模塊所接收的信息后進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)，可以將診斷結(jié)果通過(guò)藍(lán)牙模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C終端，通過(guò)WiFi模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞謾C(jī)端，多方式報(bào)警和顯示為電池容量預(yù)測(cè)和檢修提供極大的便利。

技術(shù)研發(fā)人員：王麗玲,宋樹(shù)平,孫曉波,張敬,馬明葉,楊釗,唐雄
受保護(hù)的技術(shù)使用者：三峽金沙江云川水電開(kāi)發(fā)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240425
技術(shù)公布日：2025/1/6