一種智能型電動汽車電池檢測器的製作方法

2023-07-20 10:19:01

專利名稱：一種智能型電動汽車電池檢測器的製作方法
技術領域：
本發明涉及電池檢測技術領域，具體的說是一種智能型電動汽車電池檢測器。
背景技術：
在倡導「低碳綠色環保」經濟的大環境下，發展電動汽車是汽車工業的大趨勢，而要廣泛地推廣應用電動汽車，最主要的困難在於高性能動力源技術未能得到有效的解決， 現有電池產品難以滿足電動汽車對壽命、動力性能等的要求。現階段電動汽車的動力電源一般採用把多個單體鉛酸電池串聯起來組成電池組， 以達到給汽車電動機提供直流高壓電源的目的，然而，當多達幾十個單體鉛酸電池串聯起來進行充電和放電時，由於各個單體電池特性的差異性，尤其經過多次的充放電周期以後， 往往會出現個別電池發熱、鼓包，直至損壞，無法正常充放電的情況，為了解決這些問題，電動汽車的電池組通常要配置電池管理系統，對每塊單體電池進行監控，並通過通信線路，把各個單體電池的工作參數上傳到上位控制器，由上位計算機進行集中管理和處理，發出報警和控制信號。但當數十個單體鉛酸電池串聯起來時，要測量每個單體電池的電壓等工作參數， 測量電路也要串聯起來，這就給電動汽車的電池管理系統帶來了兩個重要問題第一，當數十個測量電路串聯起來以後，要和上位機實現通信，必須解決各個測量電路之間的隔離問題；第二，數十個測量模塊的在線長期工作，對電池電量的消耗很大。為了解決這兩個問題， 現在已經提出了許多解決方案。現有技術的電池檢測器中，採用繼電器隔離電路的，可靠性比較差，採用壓頻振蕩器、光電耦合器隔離電路的，成本一般比較高，採用運算放大器、線性光電耦合器隔離電路的，電路結構複雜且成本高，採用多路模擬開關電路的，較大的分壓電阻大大地降低了測量精度，這些方法都有功耗高，通信適應性差，電路複雜，不便於應用推廣等諸多缺點。
發明內容本發明針對現有技術中存在的不足，提出一種結構合理、使用方便，生產成本低， 功耗低，易於和上位機匹配的智能型電動汽車電池檢測器。本發明可以通過以下措施達到一種智能型電動汽車電池檢測器，其特徵在於其由兩個以上的單體檢測器組成， 單體檢測器內設有用於控制單體檢測器工作狀態的單片機，用於為單體檢測器提供電源的電源電路，用於採集待檢測電池的電壓、溫度信息的信號採集電路，用於實現單片機與外部上位機串行通信的通信電路，用於檢測外部電源開關狀態的上位機電源檢測電路，用於對每個單體檢測器賦予唯一確定的地址碼的地址編碼電路，[0015]其中通信電路由隔離電路及與其相連接的電平轉換電路構成，地址編碼電路由兩位以上二進位選擇開關構成，上位機電源檢測電路由隔離電路及與其相連接的電源檢測電路構成，隔離電路由光電耦合器及電阻構成，單片機分別與電源電路、信號採集電路、通信電路、上位機電源檢測電路相連接。本發明中所述單片機內帶有模數轉換電路，能夠實現對輸入信號的模數轉換。本發明中所述單體檢測器內的電源電路是由電容及穩壓器構成的，用於給單片機以及其外圍電路提供電源。本發明中所述單體檢測器內的信號採集電路由電壓檢測電路和溫度檢測電路構成，在使用時，用於採集與該單體檢測器相連接的電池的電壓、溫度等參數。本發明在使用時，兩個以上單體檢測器的檢測信號輸入端與待檢測電動汽車電源中的多組電池分別連接，同時，兩個以上單體檢測器分別經其內部的上位機電源檢測電路、 通信電路與上位機相連接，使電動汽車電源中的每組鉛酸電池對應一個單體檢測器，其中位於單體檢測器中的電源電路和位於信號採集電路中的電池電壓檢測電路直接與待檢測鉛酸蓄電池的正負極相連接，單體檢測器內的地址編碼電路為每組單體檢測器設定唯一確定的地址碼，檢測開始後，單體檢測器內的上位機電源檢測電路首先進行上位機電源開關狀態的檢測，當檢測到上位機電源為開通狀態，單體檢測器進入信息檢測狀態，當檢測到上位機電源為關閉狀態，單片機控制單體檢測器進入低功耗狀態，當單體檢測器處於信息檢測狀態時，單片機通過通信電路實時接收上位機發送的命令，該命令信息為與兩個以上單體檢測器唯一對應的地址碼，兩個以上單體檢測器分別接受到命令信息後，將其與各自存儲器內經地址編碼電路唯一設定的地址碼相比較，當比較信息不一致，單體檢測器不進行應答，當比較信息一致，該單體檢測器通過信號採集電路採集待檢測電池組的電壓、^a度信息，並將所採集信息進行初步處理後經過通信電路反饋給上位機，完成對電池的檢測，在此過程中，單體檢測器內的上位機電源檢測電路實時檢測上位機電源的開關狀態，一旦上位機電源處於關閉狀態，單體檢測器內的單片機即進入低功耗狀態，從而達到防止鉛酸電池內電能消耗過大，提高檢測裝置的可靠性等效果。本發明與現有技術相比，具有以下優點(1)使用本發明的一種智能型電池檢測器，電池組不管處於充電狀態還是放電狀態，各個單體電池的檢測器都能互相隔離，安全工作，解決了單體電池電壓和溫度的實時精確採集問題，且與上位計算機通過標準串行接口交換信息，和上位機的匹配容易實現，(2)使用本發明的一種智能型電池檢測器，當上位機電源開關關閉時，各個單體電池的檢測器處於微功耗省電狀態，節省了電池電能的消耗， (3)本發明所述一種智能型電動汽車電池檢測器，電路簡單，成本低，體積小，可以方便地附加在電池的外殼上，電池編號容易，便於推廣應用和批量生產。


附圖1為本發明的一種實施狀態示意圖。附圖2為本發明中單體檢測器的結構示意圖。附圖3為本發明中一種單體檢測器的電路原理圖。附圖標記單體檢測器1、單片機2、電源電路3、信號採集電路4、通信電路5、上位機電源檢測電路6、地址編碼電路7、隔離電路8、電平轉換電路9、電源檢測電路10、上位機 11、電壓檢測電路12、溫度檢測電路13。[0026]具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本發明做進一步的說明。附圖1給出本發明的一種實施狀態示意圖，在圖中以觀個單體電池組成的電池組為例，加以說明，觀個單體檢測器1與上位機11之間的串行通信採用485總線，使上位機下掛觀個單體檢測器1，組成分布式電池管理系統，如圖所示上位機11隻有4根連線和下位檢測器也即單體檢測器1連接，分別是電源正(+5V)，電源地(GND)，A，B。工作時，這觀個單體檢測器1除了地址編碼不同且在電池組中地址不重複外，電路軟硬體完全相同，除了採用485總線的串行通信外，本發明的實施方案也可採用其它串行通信總線來實施，例如CAN總線或LIN總線等。如附圖2所示，單體檢測器1內設有單片機2、電源電路3、信號採集電路4、通信電路5、上位機電源檢測電路6以及地址編碼電路7，單片機2分別與電源電路3、信號採集電路4、通信電路5、上位機電源檢測電路6以及地址編碼電路7相連接，本發明中所述單片機 2內帶有模數轉換電路，能夠實現對信息的模數轉換。在具體實施過程中，單片機2可優先採用低功耗單片機，如附圖3所示，低功耗單片機Ul是檢測器的主要控制晶片，除具有內部的ROM，RAM,晶振等功能電路外，還具有AD 轉換輸入和UART串行通信接口，單片機Ul在AD轉換中斷服務程序中，完成對電池電壓和電池溫度的採樣處理，進行求平均值運算，在響應上位計算機發來的串行通信中斷的服務程序中，把收到的地址數據與自己的地址編碼進行比較，如果相等，則把通過AD轉換測量得來的電池電壓和電池溫度發回給上位單片機，反之如果不相等，則不理會上位計算機的請求，繼續進行檢測電池電壓和電池溫度的工作，當上位計算機的電源關斷以後，單片機Ul 記錄當前的參數，進入微功耗省電方式，直到上位計算機的電源重新打開，單片機Ul又重新進入正常的工作狀態。 如附圖3中所示，本發明中所述單體檢測器1內的電源電路3可以由電容El、電容 Cl、電容E2、電容C2及穩壓器VR構成的，用於給單片機Ul以及其外圍電路提供電源，其中穩壓器VR選用小型塑封穩壓器7805。本發明中所述單體檢測器1內的信號採集電路4由電壓檢測電路12和溫度檢測電路13構成，用於在工作時實現對待檢測的電池組的電壓信息和溫度信息進行採集，其中如附圖3所示，溫度檢測電路13可以由電阻R2、熱敏電阻RT、電容C5以及穩壓管ZDl組成， 其輸出的電壓信號送入單片機2的AD輸入端進行模數轉換，電壓檢測電路12可以由電阻 R3、R4，電容C6和穩壓管ZD2組成，其輸出的分壓信號送入單片機2的AD輸入端進行模數轉換，在對電池的電壓、溫度參數採集的過程中，電壓檢測電路12中的穩壓管ZD2和溫度檢測電路中的穩壓管ZDl均能起到穩壓保護作用。本發明中所述單體檢測器1內的通信電路5由隔離電路8與電平轉換電路9構成， 使單片機2與上位機11之間可以以串行通信方式實現數據交換，如附圖3所示，可以由電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R12、電阻R13、電阻R14，光電耦合器U2、光電耦合器U3，電平轉換電路U4，組成485串行通信電路。本發明中所述單體檢測器1內的上位機電源檢測電路6由隔離電路8和電源檢測電路10構成，在具體實施過程中，如附圖3所示，上位機電源檢測電路6可以由電阻R11，光電耦合器U3組成。[0035]本發明中的地址編碼電路7可以由二進位選擇開關ADDS組成，在觀組待檢測電池的情況下，如附圖3所示，地址編碼電路7採用五位二進位選擇開關ADDS組成，每個單體檢測器1內的地址編碼電路7為該單體檢測器1設定唯一確定的地址碼，該地址碼存入單片機內。本發明還設有上電復位電路，如附圖3所示，復位電路由電阻R1、電容E4、電容C4 組成，用於實現上電自動復位功能。本發明在使用時，地址編碼電路7對電動汽車電源中的多組電池採用二進位編碼方式一一進行編碼，並將編碼信息分別送入與各組電池相連接的單體檢測器1內的單片機 2內進行存儲，工作時，單片機2通過與其相連接的電壓檢測電路12和溫度檢測電路13採集與該單體檢測器1相連接的電池的電壓、溫度等信息，並將該信息經過初步處理後存儲起來，當單片機2通過與其相連接的通信電路5得到上位機11關於某組電池的編碼信息時，將該信息與地址編碼電路7中的設定數據進行比較，若二者相符，則將該組電池的電壓、溫度等信息通過通信電路發送給上位機11，若二者不相符，則該單體檢測器1不對上位機11的命令進行應答，繼續保持信息接收狀態，從而實現上位機11對電動汽車電源中各組電池的工作狀況準確、可靠的檢測，此外，在此過程中單片機2還通過上位機電源檢測電路 6實時檢測上位機的電源開、關情況，上位機電源為開通狀態時，單片機2進行上述檢測工作，當上位機11的電源為關閉狀態，單片機2切換進入低功耗工作狀態，有效節省能源，延長整個檢測裝置的使用壽命。本發明與現有技術相比，具有以下優點(1)使用本發明的一種智能型電池檢測器，電池組不管處於充電狀態還是放電狀態，各個單體電池的檢測器都能互相隔離，安全工作，解決了單體電池電壓和溫度的實時精確採集問題，且與上位計算機通過標準串行接口交換信息，和上位機的匹配容易實現，(2)使用本發明的一種智能型電池檢測器，當上位機電源開關關閉時，各個單體電池的檢測器處於微功耗省電狀態，節省了電池電能的消耗， (3)本發明所述一種智能型電動汽車電池檢測器，電路簡單，成本低，體積小，可以方便地附加在電池的外殼上，電池編號容易，便於推廣應用和批量生產。
權利要求1. 一種智能型電動汽車電池檢測器，其特徵在於其由兩個以上的單體檢測器組成，單體檢測器內設有用於控制單體檢測器工作狀態的單片機， 用於為單體檢測器提供電源的電源電路， 用於採集待檢測電池的電壓、溫度信息的信號採集電路， 用於實現單片機與外部上位機串行通信的通信電路， 用於檢測外部電源開關狀態的上位機電源檢測電路， 用於對每個單體檢測器賦予唯一確定的地址碼的地址編碼電路， 其中通信電路由隔離電路及與其相連接的電平轉換電路構成，地址編碼電路由兩位以上二進位選擇開關構成，上位機電源檢測電路由隔離電路及與其相連接的電源檢測電路構成，隔離電路由光電耦合器及電阻構成，單片機分別與電源電路、信號採集電路、通信電路、 上位機電源檢測電路相連接。
專利摘要本實用新型涉及電池檢測技術領域，具體的說是一種智能型電動汽車電池檢測器，其特徵在於其由兩個以上的單體檢測器組成，單體檢測器內設有單片機，電源電路，信號採集電路，通信電路，上位機電源檢測電路，地址編碼電路，其中通信電路由隔離電路及與其相連接的電平轉換電路構成，地址編碼電路由兩位以上二進位選擇開關構成，上位機電源檢測電路由隔離電路及與其相連接的電源檢測電路構成，隔離電路由光電耦合器及電阻構成，單片機分別與電源電路、信號採集電路、通信電路、上位機電源檢測電路相連接，本實用新型具有電路簡單，成本低，體積小等顯著的優點。
文檔編號G01R31/36GK202066950SQ201120133199
公開日2011年12月7日 申請日期2011年4月29日 優先權日2010年8月10日
發明者嶽一民, 王鎖紅, 路石超 申請人:威海鹿洲電動汽車研發有限公司