一種檢測(cè)動(dòng)力電池剩余容量的裝置的制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種檢測(cè)動(dòng)力電池剩余容量的裝置
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及一種檢測(cè)動(dòng)力電池剩余容量的裝置，屬于電學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
[0003] 【【背景技術(shù)】】
[0004] 隨著蓄電池的廣泛應(yīng)用，尤其在電動(dòng)車(chē)行業(yè)，這一行業(yè)的迅速發(fā)展帶給了人們對(duì) 蓄電池更深刻的認(rèn)識(shí)。人們不僅享受到擁有電動(dòng)車(chē)對(duì)于出行的便捷性，也常常被電動(dòng)車(chē)蓄 電池的充電速度、續(xù)航能力、使用壽命等問(wèn)題所困擾。尤其是人們常常需要了解電池的剩余 容量的實(shí)時(shí)狀況以更方便的出行。而且，對(duì)蓄電池剩余容量有較準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)對(duì)于防止蓄電 池的過(guò)充、過(guò)放有著至關(guān)重要的意義。由于電池參數(shù)與剩余容量之間的關(guān)系比較復(fù)雜，一些 傳統(tǒng)的例如密度法、開(kāi)路電壓法、內(nèi)阻法和電量積累法等測(cè)電池剩余容量的方法不能準(zhǔn)確、 快捷地檢測(cè)出電池剩余容量。
[0005] 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0006] 本發(fā)明的目的在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供了一種檢測(cè)動(dòng)力電池剩余 容量的裝置，用以解決傳統(tǒng)方法對(duì)電池剩余容量檢測(cè)的準(zhǔn)確性低及實(shí)時(shí)性差的問(wèn)題。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0008] 本發(fā)明所述的一種檢測(cè)動(dòng)力電池剩余容量的裝置，包括電池、單片機(jī)模塊、顯示模 塊、外電路信號(hào)檢測(cè)模塊和報(bào)警模塊，顯示模塊采用LED數(shù)碼顯示管，顯示模塊和外電路信 號(hào)檢測(cè)模塊通過(guò)單片機(jī)模塊兩端的接口與單片機(jī)模塊相連，外電路信號(hào)檢測(cè)模塊包括電流 檢測(cè)模塊、電壓檢測(cè)模塊和溫度檢測(cè)模塊，并通過(guò)ADC數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片將其傳送至單片機(jī)模 塊，所述的單片機(jī)模塊上設(shè)有電壓寄存器、電流寄存器和溫度寄存器。
[0009] 在本發(fā)明中：所述的電壓檢測(cè)模塊由運(yùn)放、電阻及提供基準(zhǔn)電壓的芯片組成，運(yùn)放 采用有四個(gè)運(yùn)放的LM324。
[0010] 在本發(fā)明中：所述的電流檢測(cè)模塊由運(yùn)放及電阻組成，運(yùn)放部分選用四個(gè)運(yùn)放的 LM324〇
[0011] 在本發(fā)明中：所述的溫度檢測(cè)模塊通過(guò)型號(hào)為DS18B20數(shù)字溫度傳感器進(jìn)行溫度 傳感采集，并將采集到的信號(hào)經(jīng)過(guò)處理反饋給單片機(jī)模塊。
[0012]在本發(fā)明中：所述的報(bào)警模塊由LED燈和PNP三極管組成，由于單片機(jī)模塊輸出的 電流不足以使LED燈工作在正常狀態(tài)，所以需要利用一個(gè)三極管使流經(jīng)LED燈的電流放大， 從而使LED燈能夠處于高亮狀態(tài)而起到提醒作用。
[0013] 采用上述方法后，本發(fā)明有益效果為:通過(guò)對(duì)電池在供電主回路產(chǎn)生的電流進(jìn)行 采集，當(dāng)檢測(cè)到電路中的電流為零時(shí)，對(duì)電壓以及溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將 其送至單片機(jī)，再通過(guò)一定的算法算得剩余容量，最后將所得的結(jié)果送至顯示器顯示;若所 測(cè)得的電流在單片機(jī)定時(shí)器設(shè)定的時(shí)間內(nèi)一直不為零則短暫切斷主回路，人為地讓電路電 流為零，此時(shí)再測(cè)出電路中電流、電壓以及溫度數(shù)據(jù)。在對(duì)電路中的電壓與電流進(jìn)行采集 時(shí)，運(yùn)用設(shè)計(jì)的運(yùn)放電路。
[0014] 【【附圖說(shuō)明】】
[0015] 此處所說(shuō)明的附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，但 并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定，在附圖中：
[0016] 圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖2是本發(fā)明中的電路原理圖；
[0018] 圖3是本發(fā)明中的電壓檢測(cè)模塊電路原理圖；
[0019] 圖4是本發(fā)明中的電流檢測(cè)模塊電路原理圖；
[0020] 圖5是本發(fā)明中的溫度檢測(cè)模塊電路原理圖；
[0021] 圖6是本發(fā)明中的報(bào)警模塊電路原理圖；
[0022] 圖7是本發(fā)明的系統(tǒng)工作流程圖；
[0023] 圖8是本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理流程示意圖。
[0024] 【【具體實(shí)施方式】】
[0025] 下面將結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，其中的示意性實(shí)施例以及說(shuō) 明僅用來(lái)解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0026 ]如圖1 -8所示，一種檢測(cè)動(dòng)力電池剩余容量的裝置，包括電池、單片機(jī)模塊、顯示模 塊、外電路信號(hào)檢測(cè)模塊和報(bào)警模塊，顯示模塊采用LED數(shù)碼顯示管，顯示模塊和外電路信 號(hào)檢測(cè)模塊通過(guò)單片機(jī)模塊兩端的接口與單片機(jī)模塊相連，外電路信號(hào)檢測(cè)模塊包括電流 檢測(cè)模塊、電壓檢測(cè)模塊和溫度檢測(cè)模塊，并通過(guò)ADC數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片將其傳送至單片機(jī)模 塊，所述的單片機(jī)模塊上設(shè)有電壓寄存器、電流寄存器和溫度寄存器。
[0027] 所述的電壓檢測(cè)模塊由運(yùn)放、電阻及提供基準(zhǔn)電壓的芯片組成，運(yùn)放采用有四個(gè) 運(yùn)放的LM324,由于蓄電池的回跳電壓范圍為10.5V~13V之間，而A/D芯片的輸入范圍為0~ 5V，由運(yùn)放實(shí)現(xiàn)回跳電壓和參考電壓的比較輸出適合A/D的電壓水平，參考電壓Vref可用 AD584產(chǎn)生10V的基準(zhǔn)電壓，則輸出端的電壓范圍為0.5V~3V提供給A/D的通道;在電阻的選 擇方面，由于選用的是差分放大電路，則有如下計(jì)算：
[0028] 為了便于放大后輸出電壓的計(jì)算，可以使參數(shù)對(duì)稱(chēng)，取巧，巧=?.根據(jù)運(yùn)放 "虛短"、"虛斷"原理有：
[0031 ]由（1-1)式化簡(jiǎn)得到（1-2)式。式中，％為采集的電壓，$為AD584提供的10V基準(zhǔn)電 壓，④為輸出至模數(shù)轉(zhuǎn)換器的電壓；由上面的推導(dǎo)可知，輸出的電壓應(yīng)等于(g-R)，在模 數(shù)轉(zhuǎn)換器量程范圍之內(nèi)，阻值取常用的10K,即巧=Λ = 其中，％=Vref
[0032]所述的電流檢測(cè)模塊由運(yùn)放及電阻組成，運(yùn)放部分選用四個(gè)運(yùn)放的LM324,輸入的 電流經(jīng)電阻各、私，取A上電壓，將電流采集轉(zhuǎn)換成電壓采集并通過(guò)電壓跟隨器取出電壓，為 達(dá)到A/D轉(zhuǎn)換器所能輸入的量程，再將所得電壓輸入到反饋放大電路中，經(jīng)過(guò)放大得到適合 模數(shù)轉(zhuǎn)換器量程的信號(hào);運(yùn)放部分，仍然選用四運(yùn)放的LM324;對(duì)電阻進(jìn)行取值時(shí)，首先，對(duì) 于采集信號(hào)的電阻，由于其串接到電池供電主回路去的，流過(guò)的電池工作電流一般比較大， 為了避免更大的能耗，此阻值應(yīng)當(dāng)選用得偏小，功率適當(dāng)大些，在此，我選定制的ΙπιΩ電阻， 將兩個(gè)電阻串聯(lián)使用;這樣將取得的電壓就為幾毫伏，顯然達(dá)不到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的量程范圍， 所以，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)的電壓跟隨器將電壓取出，再經(jīng)過(guò)運(yùn)放放大輸出；對(duì)放大部分的電阻進(jìn)行選 取時(shí)，應(yīng)考慮放大倍數(shù)，將幾毫伏放大至幾伏，倍數(shù)大概有300-500倍，以300倍計(jì)算，則在比 例運(yùn)算電路中有如下計(jì)算：
[0033] 根據(jù)"虛短"、"虛斷"原理，有
[0036] 由（1-3)式化簡(jiǎn)得到（1-4)式。式中，^^為電壓跟隨器輸出的前級(jí)電壓，為經(jīng)過(guò) 放大輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端的電壓，所以，可以選擇巧/及為300,即可得輸出電壓是一 個(gè)符合模數(shù)轉(zhuǎn)換器的量程的值，考慮到電阻的實(shí)際情況，選&=300K，A=1K。
[0037] 所述的溫度檢測(cè)模塊通過(guò)型號(hào)為DS18B20數(shù)字溫度傳感器進(jìn)行溫度傳感采集，并 將采集到的信號(hào)經(jīng)過(guò)處理反饋給單片機(jī)模塊。所述的報(bào)警模塊由LED燈和PNP三極管組成， 由于單片機(jī)模塊輸出的電流不足以使LED燈工作在正常狀態(tài)，所以需要利用一個(gè)三極管使 流經(jīng)LED燈的電流放大，從而使LED燈能夠處于高亮狀態(tài)而起到提醒作用。
[0038] 在本發(fā)明中：一種檢測(cè)動(dòng)力電池剩余容量的方法，包括如下步驟：
[0039] (1)、通過(guò)對(duì)電池在供電主回路產(chǎn)生的電流進(jìn)行采集，當(dāng)檢測(cè)到電路中的電流為零 時(shí)，對(duì)電壓以及溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集經(jīng)過(guò)ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將其送至單片機(jī)；
[0040] (2 )、計(jì)算電池的剩余容量:電池的剩余容量與電池回跳電壓和溫度的關(guān)系是決定 輸出顯示量的關(guān)鍵，因而，三者間的函數(shù)關(guān)系如下：
[0041 ] A、當(dāng)電池的回跳電壓值(％) 2 11.8V時(shí)，剩余容量(S0C)與回跳電壓之間的函數(shù) 關(guān)系是：
[0043] 此時(shí)，環(huán)境溫度對(duì)剩余容量的影響是以25°C的溫度作為基準(zhǔn)，當(dāng)環(huán)境溫度升高1 °c，剩余容量就約下降1%，把此種影響考慮到計(jì)算結(jié)果中，命名為第一種溫度修正方式； [0044] B、當(dāng)回跳電壓值(?)在o-ll.8V之間時(shí)，剩余容量(S0C)與回跳電壓之間的函數(shù)關(guān) 系是：
[0046] 此時(shí)，由于環(huán)境溫度對(duì)結(jié)果的影響不是很大，大約為溫度升高2°C，剩余容量下降 約1%，把此種影響考慮到計(jì)算結(jié)果中，命名為第二種溫度修正方式；
[0047] (3)、單片機(jī)采集上述回跳電壓信號(hào)和溫度信號(hào)并按上述的函數(shù)算法得出剩余容 量，然后送顯示器；
[0048] (4)、電池剩余的容量不足總?cè)萘康?0%時(shí)，會(huì)啟動(dòng)報(bào)警模塊。
[0049] 以上所述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，故凡依本發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)范圍所述的構(gòu)造、 特征及原理所做的等效變化或修飾，均包括于本發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種檢測(cè)動(dòng)力電池剩余容量的裝置，其特征在于:包括電池、單片機(jī)模塊、顯示模塊、 外電路信號(hào)檢測(cè)模塊和報(bào)警模塊，顯示模塊采用LED數(shù)碼顯示管，顯示模塊和外電路信號(hào)檢 測(cè)模塊通過(guò)單片機(jī)模塊兩端的接口與單片機(jī)模塊相連，外電路信號(hào)檢測(cè)模塊包括電流檢測(cè) 模塊、電壓檢測(cè)模塊和溫度檢測(cè)模塊，并通過(guò)ADC數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片將其傳送至單片機(jī)模塊，所 述的單片機(jī)模塊上設(shè)有電壓寄存器、電流寄存器和溫度寄存器。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測(cè)動(dòng)力電池剩余容量的裝置，其特征在于:所述的電壓 檢測(cè)模塊由運(yùn)放、電阻及提供基準(zhǔn)電壓的芯片組成，運(yùn)放采用有四個(gè)運(yùn)放的LM324。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測(cè)動(dòng)力電池剩余容量的裝置，其特征在于:所述的電流 檢測(cè)模塊由運(yùn)放及電阻組成，運(yùn)放部分選用四個(gè)運(yùn)放的LM324。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測(cè)動(dòng)力電池剩余容量的裝置，其特征在于:所述的溫度 檢測(cè)模塊通過(guò)型號(hào)為DS18B20數(shù)字溫度傳感器進(jìn)行溫度傳感采集，并將采集到的信號(hào)經(jīng)過(guò) 處理反饋給單片機(jī)模塊。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測(cè)動(dòng)力電池剩余容量的裝置，其特征在于:所述的報(bào)警 模塊由LED燈和PNP三極管組成，由于單片機(jī)模塊輸出的電流不足以使LED燈工作在正常狀 態(tài)，所以需要利用一個(gè)三極管使流經(jīng)LED燈的電流放大，從而使LED燈能夠處于高亮狀態(tài)而 起到提醒作用。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種檢測(cè)動(dòng)力電池剩余容量的裝置，包括電池、單片機(jī)模塊、顯示模塊、外電路信號(hào)檢測(cè)模塊和報(bào)警模塊，顯示模塊采用LED數(shù)碼顯示管，顯示模塊和外電路信號(hào)檢測(cè)模塊通過(guò)單片機(jī)模塊兩端的接口與單片機(jī)模塊相連，外電路信號(hào)檢測(cè)模塊包括電流檢測(cè)模塊、電壓檢測(cè)模塊和溫度檢測(cè)模塊，并通過(guò)ADC數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片將其傳送至單片機(jī)模塊，所述的單片機(jī)模塊上設(shè)有電壓寄存器、電流寄存器和溫度寄存器。通過(guò)對(duì)電池在供電主回路產(chǎn)生的電流進(jìn)行采集，當(dāng)檢測(cè)到電路中的電流為零時(shí)，對(duì)電壓以及溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將其送至單片機(jī)，最后將所得的結(jié)果送至顯示器顯示。
【IPC分類(lèi)】G01R31/36
【公開(kāi)號(hào)】CN205229426
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521079570
【發(fā)明人】鄧大為, 盧雙
【申請(qǐng)人】南京工程學(xué)院
【公開(kāi)日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2015年12月23日