專利名稱：具有智能充電功能的車載電池監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種車載電池信息測(cè)量、充電裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的車載電池的信息測(cè)量多為單一的信息測(cè)量，如電池溫度檢測(cè)或電池電壓檢測(cè)或電流檢測(cè)或電池電量計(jì)算等；車載電池的充電裝置為單一功能。不足之處在于不能同時(shí)展示車載信息的各項(xiàng)參數(shù)(如電壓，溫度，電流，電量)，并對(duì)電池進(jìn)行充電。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有多種功能的車載電池監(jiān)控裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是具有智能充電功能的車載電池監(jiān)控裝置，其特征在于它包括主程序控制模塊(含液晶顯示及人機(jī)接口)、可控充電系統(tǒng)模塊、電流采集子模塊、電壓采集子模塊、溫度采集子模塊，主程序控制模塊的ATMEGA8單片機(jī)的PD0腳和PD1腳通過(guò)光耦隔離及MAX1487芯片后與LIN總線連接，主程序控制模塊的ATMEGA8單片機(jī)的14腳、15腳、16腳、17腳、18腳、19腳、9腳、10腳、6腳、11腳、12腳與液晶顯示模塊相連；可控充電系統(tǒng)模塊的輸入濾波器的輸入與交流供電系統(tǒng)相連接，可控充電系統(tǒng)模塊的輸出濾波器的輸出與車載電池相連接，可控充電系統(tǒng)模塊的程序控制電路的輸出接口與LIN總線相連；電流采集子模塊的電流傳感器位于車載電池的電流母線處，電流傳感器的輸出與電流采集子模塊的LM324N芯片的2信號(hào)腳、3信號(hào)腳、6信號(hào)腳、5信號(hào)腳相連，LM324N芯片的1腳、7腳與電流采集子模塊的ATMEGA8單片機(jī)的23腳、24腳相連，電流采集子模塊的ATMEGA8單片機(jī)的PD0腳和PD1腳通過(guò)光耦隔離及MAX1487芯片后與LIN總線連接；電壓采集子模塊的ATMEGA8單片機(jī)的23腳、24腳、25腳、26腳與車載電池的分壓電路相連，電壓采集子模塊的ATMEGA8單片機(jī)的PD0腳和PD1腳通過(guò)光耦隔離及MAX1487芯片后與LIN總線連接；溫度采集子模塊的18B20溫度檢測(cè)器位于車載電池的表面處，溫度采集子模塊的ATMEGA8單片機(jī)的14腳、15腳、16腳、17腳、18腳、19腳、9腳、10腳、6腳、11腳、12腳、13腳分別與18B20溫度檢測(cè)器相連，溫度采集子模塊的ATMEGA8單片機(jī)的PD0腳和PD1腳通過(guò)光耦隔離及MAX1487芯片后與LIN總線連接。
本實(shí)用新型采用主程序控制模塊(含液晶顯示及人機(jī)接口)、可控充電系統(tǒng)模塊、電流采集子模塊、電壓采集子模塊、溫度采集子模塊分別與LIN總線相連。每一個(gè)模塊都是一個(gè)獨(dú)立的智能采集處理系統(tǒng)，同時(shí)其信息又在總線上可以共享。電流采集子模塊、電壓采集子模塊、溫度采集子模塊分別通過(guò)傳感器來(lái)采集電池參數(shù)信息，先對(duì)其進(jìn)行初步的分析診斷，在危險(xiǎn)情況下做出緊急處理，同時(shí)將該模塊(電流采集子模塊、電壓采集子模塊、溫度采集子模塊)檢測(cè)到的電池信息發(fā)往主程序控制模塊，由主程序控制模塊對(duì)信息進(jìn)行匯總分析后再通過(guò)液晶屏顯示電池各種信息。能同時(shí)展示車載信息的各項(xiàng)參數(shù)(如電壓，溫度，電流，電量)，并對(duì)電池進(jìn)行充電，實(shí)現(xiàn)智能充電功能，節(jié)省人力提高資源利用率；具有多種功能。本實(shí)用新型確保電池不會(huì)因過(guò)度充電和過(guò)度放電而影響使用壽命。
本實(shí)用新型通過(guò)LIN總線網(wǎng)絡(luò)接口連接，LIN總線的通訊簡(jiǎn)單，方便，使車載電池檢測(cè)充電裝置與汽車的各系統(tǒng)之間既相互聯(lián)系又相對(duì)獨(dú)立，從而克服了目前電池管理的漏洞，使汽車和汽車蓄電池的安全性和可控性得到大大的提高。


圖1是本實(shí)用新型的框圖圖2是可控充電系統(tǒng)模塊電路原理框圖圖3是主程序控制模塊電路原理圖圖4是電流采集子模塊電路原理圖圖5是電壓采集子模塊電路原理圖圖6是溫度采集子模塊電路原理圖具體實(shí)施方式
如圖1所示，具有智能充電功能的車載電池監(jiān)控裝置，它包括主程序控制模塊(含液晶顯示及人機(jī)接口)、可控充電系統(tǒng)模塊、電流采集子模塊、電壓采集子模塊、溫度采集子模塊，主程序控制模塊的ATMEGA8單片機(jī)的PD0腳和PD1腳通過(guò)光耦隔離及MAX1487芯片后與LIN總線連接，主程序控制模塊的ATMEGA8單片機(jī)的14腳、15腳、16腳、17腳、18腳、19腳、9腳、10腳、6腳、11腳、12腳與液晶顯示模塊相連；可控充電系統(tǒng)模塊的輸入濾波器的輸入與交流供電系統(tǒng)相連接，可控充電系統(tǒng)模塊的輸出濾波器的輸出與車載電池相連接，可控充電系統(tǒng)模塊的程序控制電路的輸出接口與LIN總線相連；電流采集子模塊的電流傳感器位于車載電池的電流母線處，電流傳感器的輸出與電流采集子模塊的LM324N芯片的2信號(hào)腳、3信號(hào)腳、6信號(hào)腳、5信號(hào)腳相連，LM324N芯片的1腳、7腳與電流采集子模塊的ATMEGA8單片機(jī)的23腳、24腳相連，電流采集子模塊的ATMEGA8單片機(jī)的PD0腳和PD1腳通過(guò)光耦隔離及MAX1487芯片后與LIN總線連接；電壓采集子模塊的ATMEGA8單片機(jī)的23腳、24腳、25腳、26腳與車載電池的分壓電路相連，電壓采集子模塊的ATMEGA8單片機(jī)的PD0腳和PD1腳通過(guò)光耦隔離及MAX1487芯片后與LIN總線連接；溫度采集子模塊的18B20溫度檢測(cè)器位于車載電池的表面處，溫度采集子模塊的ATMEGA8單片機(jī)的14腳、15腳、16腳、17腳、18腳、19腳、9腳、10腳、6腳、11腳、12腳、13腳分別與18B20溫度檢測(cè)器相連，溫度采集子模塊的ATMEGA8單片機(jī)的PD0腳和PD1腳通過(guò)光耦隔離及MAX1487芯片后與LIN總線連接。
如圖3所示，主程序控制模塊包括ATMEGA8單片機(jī)、光耦隔離PC817及MAX1487芯片和液晶顯示模塊。ATMEGA8單片機(jī)的PC3腳、PC5腳所連電阻可調(diào)端為人機(jī)接口(電壓、電流調(diào)試接口)。ATMEGA8單片機(jī)的PD2腳通過(guò)隔離后連接MAX1487芯片使能腳來(lái)控制單片機(jī)接受或發(fā)送狀態(tài)，ATMEGA8單片機(jī)的PD0腳和PD1腳經(jīng)隔離后通過(guò)MAX1487芯片與LIN總線(圖3中的A、B)相連實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。液晶顯示是該車載電池檢測(cè)充電裝置的數(shù)字化儀表用戶界面，將電池參數(shù)顯示在用戶面前。由主程序控制模塊的ATMEGA8單片機(jī)的DB0~DB7作為數(shù)據(jù)輸出口發(fā)送要顯示的信息，并由WR、RD及CD完成對(duì)液晶芯片的讀寫數(shù)據(jù)及指令操作。
主程序控制模塊根據(jù)其需要向各模塊(可控充電系統(tǒng)模塊、電流采集子模塊、電壓采集子模塊、溫度采集子模塊)收集、分析、判斷數(shù)據(jù)，并把相關(guān)信息或指令通過(guò)LIN總線傳送給顯示及其它模塊。當(dāng)處于充電狀態(tài)時(shí)，根據(jù)電流采集子模塊計(jì)算的電量值，結(jié)合電壓變化率和溫度測(cè)量值，進(jìn)行充電控制，實(shí)現(xiàn)充電模式的判別和轉(zhuǎn)變，當(dāng)充電滿或電路發(fā)生異常時(shí)發(fā)送指令使可控充電系統(tǒng)模塊斷開繼電器，使充電電路與電池組斷開，實(shí)現(xiàn)智能充電。
如圖2所示，可控充電系統(tǒng)模塊為現(xiàn)有公知技術(shù)，可控充電系統(tǒng)模塊包括輸入EMI濾波器、繼電器、繼電器控制電路、橋式半控整流電路、橋式半控驅(qū)動(dòng)電路、預(yù)調(diào)制器、預(yù)調(diào)制器控制電路、初級(jí)采樣電路、全橋式變壓器、全橋式驅(qū)動(dòng)電路、輸出整流電路、輸出EMI濾波電路、次級(jí)采樣電路、程序控制電路。輸入濾波器的輸入端與交流供電系統(tǒng)相連接，輸入濾波器的輸入端與橋式半控整流電路的的輸入端之間連接繼電器，繼電器的可控觸點(diǎn)由繼電器控制電路與程序控制電路相連，橋式半控整流電路由橋式半控驅(qū)動(dòng)電路與程序控制電路相連，橋式半控整流電路的輸出端與全橋式變壓器的輸入端之間連接一預(yù)調(diào)制器，預(yù)調(diào)制器由預(yù)調(diào)制器控制電路與程序控制電路相連，全橋式變壓器由全橋式驅(qū)動(dòng)電路與程序控制電路相連，初級(jí)采樣電路的兩個(gè)輸入點(diǎn)分別與預(yù)調(diào)制器的輸入、輸出相連，初級(jí)采樣電路的輸出與程序控制電路相連，全橋式變壓器的輸出端與輸出濾波器的輸入端之間連接一輸出整流電路，輸出濾波器的輸出與車載電池相連接，次級(jí)采樣電路的輸入端與輸出濾波器的輸出端相連，次級(jí)采樣電路的輸出端與程序控制電路相連，程序控制電路與LIN總線連接。
單相交流電流經(jīng)過(guò)輸入EMI濾波器，輸入濾波后，完成可控充電系統(tǒng)模塊與交流供電系統(tǒng)的電磁接口(由繼電器實(shí)現(xiàn))過(guò)程，橋式半控整流電路在橋式半控驅(qū)動(dòng)電路控制下，將單相交流波整流為脈動(dòng)電流，為預(yù)調(diào)制器提供輸入信號(hào)，預(yù)調(diào)制器采用升壓式變換，采用MOSFET絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管作為功率管。預(yù)調(diào)制器電路，控制回路與初級(jí)采樣電路一起構(gòu)成模塊功率因數(shù)校正電路。全橋式變壓器為模塊功率變換通過(guò)高頻變壓器實(shí)現(xiàn)輸入，輸出隔離。輸出整流電路、輸出EMI濾波電路將高頻方波平滑為滿足特性要求的直流輸出。程序控制電路采集調(diào)節(jié)及采樣電壓電流值，根據(jù)人機(jī)接口調(diào)整和主程序模塊發(fā)送的指令，完成對(duì)充電電壓、電流的調(diào)節(jié)及充電模式選擇、切換和自動(dòng)斷電操作。
如圖4所示，電流采集子模塊包括運(yùn)行及充電電流傳感器(J402、J403)、LM324N芯片、ATMEGA8單片機(jī)，電流采集子模塊的電流傳感器(非接觸式，為公知技術(shù))位于車載電池的電流母線處，電流傳感器的輸出與LM324N芯片的2信號(hào)腳、3信號(hào)腳、6信號(hào)腳、5信號(hào)腳相連，LM324N芯片的1腳、7腳與ATMEGA8單片機(jī)的23腳、24腳相連，ATMEGA8單片機(jī)的PD2腳通過(guò)隔離后連接MAX1487芯片使能腳來(lái)控制單片機(jī)接受或發(fā)送狀態(tài)，ATMEGA8單片機(jī)的PD0腳和PD1腳經(jīng)隔離后通過(guò)MAX1487芯片與LIN總線相連實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。
Vin1、Vin2為電流傳感器發(fā)出的信號(hào)，輸入LM324N芯片，在外電路作用下，實(shí)現(xiàn)電平偏置，輸出Vo1和Vo2為0到5v的電壓信號(hào)，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換，測(cè)得運(yùn)行和充電的電流值，同時(shí)運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)電流數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，精確度高。當(dāng)接收到指令后，將所測(cè)電流值及計(jì)算電量值通過(guò)ATMEGA8單片機(jī)的PD0、PD1與外電路所連的LIN總線發(fā)給主程序控制模塊。
如圖5所示，電壓采集子模塊包括ATMEGA8單片機(jī)、DS2Y-S-DC5V繼電器、PC817光耦、MAX1487芯片，電壓采集子模塊的ATMEGA8單片機(jī)的23腳、24腳、25腳、26腳與車載電池的分壓電路相連，ATMEGA8單片機(jī)的PD2腳通過(guò)隔離后連接MAX1487芯片使能腳來(lái)控制單片機(jī)接受或發(fā)送狀態(tài)，ATMEGA8單片機(jī)的PD0腳和PD1腳經(jīng)隔離后通過(guò)MAX1487芯片與LIN總線相連實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。
每個(gè)電壓采集子模塊主要是采集四組電池的電壓(V1.1~V1.4)，ATMEGA8單片機(jī)的PB6連接J502和J503的繼電器線圈，實(shí)現(xiàn)電壓采集子模塊印制電路板與外測(cè)電路的連接與斷開，AD-PC0~AD-PC3為電池電壓的分壓，利用單片機(jī)自帶10位A/D轉(zhuǎn)換功能，對(duì)電池電壓進(jìn)行檢測(cè)，判斷電池組充電狀態(tài)，電池組中是否有壞的電池，并對(duì)壞的電池組設(shè)定標(biāo)志。在每輪總線發(fā)出要求時(shí)把相關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)PD0和PD1發(fā)送到LIN總線上。
如圖6所示，溫度采集子模塊包括ATMEGA8單片機(jī)、18B20溫度傳感器、PC817光耦、MAX1487芯片，18B20溫度傳感器貼于車載電池的表面位置，溫度采集子模塊的ATMEGA8單片機(jī)的14腳、15腳、16腳、17腳、18腳、19腳、9腳、10腳、6腳、11腳、12腳、13腳分別與18B20溫度檢測(cè)器相連，ATMEGA8單片機(jī)的PD2腳通過(guò)隔離后連接MAX1487芯片使能腳來(lái)控制單片機(jī)接受或發(fā)送狀態(tài)，ATMEGA8單片機(jī)的PD0腳和PD1腳經(jīng)隔離后通過(guò)MAX1487芯片與LIN總線相連實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。
每個(gè)溫度采集子模塊可以采集電池組中12個(gè)點(diǎn)的溫度值及其變化率。18B20為溫度檢測(cè)器件，VCC和GND為供電電源和地，每個(gè)點(diǎn)的溫度輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)PB0~PB7及PD4~PD7輸入到單片機(jī)，通過(guò)對(duì)輸入的脈沖信號(hào)的計(jì)算得出實(shí)際溫度值。當(dāng)溫度高于45攝氏度時(shí)，單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)和高溫電池組設(shè)置報(bào)警標(biāo)志，并可根據(jù)電池溫度判斷充電模式，在主程序控制模塊發(fā)出要求指令時(shí)將相關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)PD0和PD1發(fā)送到LIN總線上。
權(quán)利要求1.具有智能充電功能的車載電池監(jiān)控裝置，其特征在于它包括主程序控制模塊、可控充電系統(tǒng)模塊、電流采集子模塊、電壓采集子模塊、溫度采集子模塊，主程序控制模塊的ATMEGA8單片機(jī)的PD0腳和PD1腳通過(guò)光耦隔離及MAX1487芯片后與LIN總線連接，主程序控制模塊的ATMEGA8單片機(jī)的14腳、15腳、16腳、17腳、18腳、19腳、9腳、10腳、6腳、11腳、12腳與液晶顯示模塊相連；可控充電系統(tǒng)模塊的輸入濾波器的輸入與交流供電系統(tǒng)相連接，可控充電系統(tǒng)模塊的輸出濾波器的輸出與車載電池相連接，可控充電系統(tǒng)模塊的程序控制電路的輸出接口與LIN總線相連；電流采集子模塊的電流傳感器位于車載電池的電流母線處，電流傳感器的輸出與電流采集子模塊的LM324N芯片的2信號(hào)腳、3信號(hào)腳、6信號(hào)腳、5信號(hào)腳相連，LM324N芯片的1腳、7腳與電流采集子模塊的ATMEGA8單片機(jī)的23腳、24腳相連，電流采集子模塊的ATMEGA8單片機(jī)的PD0腳和PD1腳通過(guò)光耦隔離及MAX1487芯片后與LIN總線連接；電壓采集子模塊的ATMEGA8單片機(jī)的23腳、24腳、25腳、26腳與車載電池的分壓電路相連，電壓采集子模塊的ATMEGA8單片機(jī)的PD0腳和PD1腳通過(guò)光耦隔離及MAX1487芯片后與LIN總線連接；溫度采集子模塊的18B20溫度檢測(cè)器位于車載電池的表面處，溫度采集子模塊的ATMEGA8單片機(jī)的14腳、15腳、16腳、17腳、18腳、19腳、9腳、10腳、6腳、11腳、12腳、13腳分別與18B20溫度檢測(cè)器相連，溫度采集子模塊的ATMEGA8單片機(jī)的PD0腳和PD1腳通過(guò)光耦隔離及MAX1487芯片后與LIN總線連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種車載電池信息測(cè)量、充電裝置。具有智能充電功能的車載電池監(jiān)控裝置，其特征在于它包括主程序控制模塊、可控充電系統(tǒng)模塊、電流采集子模塊、電壓采集子模塊、溫度采集子模塊，主程序控制模塊的ATMEGA8單片機(jī)的PD0腳和PD1腳與LIN總線連接；可控充電系統(tǒng)模塊的程序控制電路的輸出接口與LIN總線相連；電流采集子模塊的ATMEGA8單片機(jī)的PD0腳和PD1腳與LIN總線連接；電壓采集子模塊的ATMEGA8單片機(jī)的PD0腳和PD1腳與LIN總線連接；溫度采集子模塊的ATMEGA8單片機(jī)的PD0腳和PD1腳與LIN總線連接。本實(shí)用新型能同時(shí)展示車載信息的各項(xiàng)參數(shù)(如電壓，溫度，電流，電量)，并對(duì)電池進(jìn)行充電。
文檔編號(hào)H02J7/10GK2862471SQ20052009927
公開日2007年1月24日 申請(qǐng)日期2005年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月9日
發(fā)明者李波, 黃妙華, 田哲文, 喻厚宇, 高懷, 張永良, 楊太安, 武秀文, 李偉 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)