CN102768297A - 电动汽车电池电量显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车电池电量显示系统，该系统包括：电源驱动模块（1）、单元电池测量控制电路模块（2）、光电耦合模块（3），以及主机控制显示模块（4）；其中：所述单元电池测量控制电路模块（2）包括N个电池测量控制电路，所述N个电池测量控制电路分别与电动汽车电池组中N个单元电池对应连接，N为自然数；所述主机控制显示模块（4）包括一个主控单片机和一个LCD显示屏。本发明结构简单、性能稳定可靠、安装方便，能够随时检测电动汽车动力电池组中全部单元电池的电量，并通过LCD显示屏显示出各单元电池的电量，使用户对电动汽车动力电池电量一目了然。

Description

电动汽车电池电量显示系统

技术领域

本发明涉及一种电动汽车电池状态显示系统，属于电动汽车电池状态显示技术领域。

背景技术

随着国际石化能源日益减少，价格不断上涨，作为新能源的电动汽车，由于其具有零排放，低能耗倍受各方的关注。而电动汽车的核心部件动力电池组是由若干个单元电池串联而成的，在实际应用中，如果有一个单元电池损坏，若不能将它及时更换，则整个动力电池组将很快损坏。对于电动汽车用户来说，若仪表盘上没有电池电量显示系统，用户不可能立刻知道电池组中有某只单元电池损坏。因此，该电动汽车的动力电池组将很快全部损坏，造成较大的损失。

为了解决这一问题，科研单位和企业科技人员在不断地研究、探索，虽然提出了多种技术方案，但在实际运用中仍然存在着结构复杂、制造成本高等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电动汽车电池状态显示系统，能够随时检测电动汽车动力电池组中各单元电池的状态，并通过该车的仪表盘显示出各单元电池的状态，使用户对电动汽车动力电池状态一目了然。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种电动汽车电池电量显示系统，包括：电源驱动模块、单元电池测量控制电路模块、光电耦合模块，以及主机控制显示模块；所述单元电池测量控制电路模块包括N个电池测量控制电路，所述N个电池测量控制电路分别与电动汽车电池组中N个单元电池对应连接，N为自然数；其中：所述主机控制显示模块的第一控制信号输出端与电源驱动模块的输入端连接，所述主机控制显示模块的第二控制信号输出端与光电耦合模块的第一输入端连接，所述电源驱动模块的输出端分别与N个电池测量控制电路的第一输入端连接；所述光电耦合模块的第一输出端分别与N个电池测量控制电路的第二输入端连接；所述N个电池测量控制电路的输出端与光电耦合模块的第二输入端连接，所述光电耦合模块的第二输出端与主机控制显示模块的数据输入端连接；

所述主机控制显示模块包括一个主控单片机和一个LCD显示屏；所述电动汽车电池电量显示系统的工作过程如下：

所述主控单片机发送控制命令至电源驱动模块，驱动电动汽车电池组中的N个单元电池为相应的N个电池测量控制电路提供电源；

N个电池测量控制电路有电后，实时检测与其相对应的单元电池的电压、温度信息；

所述主控单片机通过光电耦合模块向各电池测量控制电路发送巡查信息，所述巡查信息包括一个地址码；

各电池测量控制电路收到巡查信息后，将收到的地址码与本身地址码比较，当结果一致时，再通过光电耦合模块将检测到的本单元电池的电压、温度信息传送到主控单片机；

主控单片机将收到的单元电池的电压、温度信息进行处理后生成电池电量信息发送至LCD显示屏进行显示。

作为本发明的一种电动汽车电池电量显示系统的进一步优化方案，所述电源驱动模块包括N个光电耦合器以及第一电阻R1，其中主机控制显示模块的第一控制信号输出端依次串接所述N个光电耦合器的输入端后与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端与电动汽车电池组的第一单元电池的正极连接；所述N个光电耦合器的输出端分别对应连接N个电池测量控制电路的第一输入端。

作为本发明的一种电动汽车电池电量显示系统的进一步优化方案，所述单元电池测量控制电路模块中的每个电池测量控制电路均由单片机及其外围电路组成，具体包括：单片机、第ⅰ电阻R101、第ⅱ电阻R102、第ⅲ电阻R013、热敏电阻R104、第ⅴ电阻R105、第ⅵ电阻R106、第ⅶ电阻R107，三极管Q101，稳压管Z101，电容C101；其中：

所述第ⅰ电阻R101的一端分别接单元电池的电源正极、三极管Q101的集电极、第ⅲ电阻R103的一端，第ⅰ电阻R101的另一端接电源驱动模块中对应的光电耦合器的输出端后，分别与三极管Q101的基极、稳压管Z101的一端连接；三极管Q101的发射极分别与电容C101的一端、第ⅱ电阻R102的一端、单片机的电源正极、第ⅵ电阻R106的一端、第ⅶ电阻R107的一端连接；所述第ⅲ电阻R103的另一端分别与第ⅴ电阻R105的一端、单片机的第一模数转换端口连接，所述第ⅱ电阻R102的另一端分别与热敏电阻R104的一端、单片机的第二模数转换端口连接；所述第ⅶ电阻R107的另一端分别与光电耦合模块中的第一输出端、单片机的数据接收端口连接；第ⅵ电阻R106的另一端分别与光电耦合模块中的第二输入端、单片机的数据发送端口连接；所述稳压管Z101的另一端、电容C101的另一端、热敏电阻R104的另一端、第ⅴ电阻R105的另一端、单片机的电源负极分别与电源电池的负极连接。

作为本发明的一种电动汽车电池电量显示系统的进一步优化方案，光电耦合模块包括N组光电耦合器、第二电阻R2、第三电阻R3、第一稳压管Z1；其中，每组光电耦合器包括第一光电耦合器和第二光电耦合器；所述主机控制显示模块的第二控制信号输出端依次串接N组光电耦合器中的第一光电耦合器的输入端后，通过电阻R2与第一单元电池的正极连接；所述N组光电耦合器中的第一光电耦合器的输出端分别对应连接N个电池测量控制电路的第二输入端；N个电池测量控制电路的输出端分别与N组光电耦合器中第二光电耦合器的输入端串联；所述第三电阻R3的一端与第一单元电池的正极连接，所述第三电阻R3的另一端依次串联第一稳压管Z1、N组光电耦合器中第二光电耦合器的输出端后，与主机控制显示模块的数据输入端连接。

作为本发明的一种电动汽车电池电量显示系统的进一步优化方案，在主机控制显示模块中还包括第四三极管Q4、第五三极管Q5、第四电阻R4、第五电阻R5、第二稳压管Z2；其中：所述主控单片机的第一输出端口与第四三极管Q4的基极、第四电阻R4的一端相连，第四三极管Q4的发射极接地，第四三极管Q4的集电极作为主机控制显示模块的第一控制信号输出端；所述主控单片机的第二输出端口与第五三极管Q5的基极、第五电阻R5的一端相连，第五三极管Q5的发射极接地，第五三极管Q5的集电极作为主机控制显示模块的第二控制信号输出端；所述第四电阻R4的另一端和第五电阻R5的另一端、以及主控单片机的电源输入端相连；所述主控单片机的输入端口与第二稳压管Z2的一端相连作为主机控制显示模块的数据输入端，所述第二稳压管Z2的另一端接地。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、单元电池测量控制电路模块2的电源由该单元电池供电，较好地解决了单元电池测量控制电路模块2的各单元测量控制电路供电问题，使系统的供电电源变得十分简单。

2、单元电池测量控制电路模块2的测量控制电路电源由该单元电池供电，并且受控于仪表盘上的主机控制显示模块4。这样的好处：减少电动汽车电池能量的损耗，只有在主机控制显示模块4工作时（即车载仪表盘显示电池组电量），单元电池测量控制电路模块2的各单元测量控制电路才得电工作。

 3、利用光电耦合模块3实现单元电池测量控制电路模块2的各单元测量控制电路与主机控制显示模块4之间通过二总线传送信息，使原本复杂的电路连线变得非常简单。

附图说明

图1为本发明电路结构图。

图2为本发明整体电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1为系统电路结构图，本发明电动汽车电池电量显示系统包括：电源驱动模块1、若干个单元电池测量控制电路模块2，光电耦合模块3，仪表盘上的主机控制显示模块4。电动汽车电池组的各单元电池在主机控制显示模块4控制下，通过电源驱动模块1为单元电池测量控制电路模块2相应的测量控制电路提供电源，单元电池测量控制电路模块2相应的测量控制电路有电后，检测该单元电池的电压、温度等信息。

主机控制显示模块4通过光电耦合模块3向单元电池测量控制电路模块2某测量控制电路发送巡查该单元电池电压、温度等信息，单元电池测量控制电路模块2某测量控制电路收到信息后，再通过光电耦合模块3将本单元电池的电压、温度等信息传送到主机控制显示模块4。

主机控制显示模块4收到单元电池测量控制电路模块2发来的信息后，将该信息处理后显示在仪表盘上。由于主机控制显示模块4对单元电池测量控制电路模块2中的所有电池采用巡查的方式，且巡查的速度很快，因此，电动汽车动力电池组所有的单元电池电压、温度等信息都会实时地显示在该车的仪表盘上，用户对电动汽车动力电池组所有的单元电池电量一目了然。 

如图2所示，电源驱动模块1中N个光电耦合器的输入端都依次串联后，一端通过电阻R1接到总电源上，另一端接到主机控制显示模块4里的三极管Q4的集电极，当三极管Q4导通时，电源驱动模块1中N个光电耦合器输出端都导通，分别为单元电池测量控制电路模块2中对应的N个电池测量控制电路提供电源。

单元电池测量控制电路模块2中某一个电池测量控制电路，以电池测量控制电路1中的电路结构举例如下：包括单片机、电阻R101、电阻R102、电阻R013、电阻R104、电阻R105、电阻R106、电阻R107，三极管Q101，稳压管Z101，电容C101；其中：

电阻R101的一端分别接单元电池的电源正极、三极管Q101的集电极，电阻R101的另一端接电源驱动模块1中对应的光电耦合器的输出端，光电耦合器的输出端为三极管Q101的基极提供直流偏置电流，三极管Q101接成发射极输出电路，当电源驱动模块1的光电耦合器输出端导通时，三极管Q101为单片机1电路提供经稳压管Z101稳压后的电源，使单片机1及外围电路工作。电容C101的一端与三极管Q101的发射极连接，另一端接电源电池的负极。

电阻R103的一端接单元电池的正极，电阻R103的另一端与电阻R105的一端连接，电阻R105的另一端接单元电池的负极，电阻R103与R105的串联点接单片机1的第一模数转换端口，单片机1根据该模数转换端口的电压，就可算出本单元电池的电压，并将该数值保存在单片机1的存储器里。

电阻R102的一端接单元电池稳压后的正极电源（三极管Q101的发射极），电阻R102的另一端与热敏电阻R104的一端连接，热敏电阻R104的另一端接单元电池的负极，电阻R102与热敏电阻R104的串联点接单片机1的第二模数转换端口，由于热敏电阻R104与本单元电池封装在一起，本单元电池上的温度和热敏电阻R104上的温度是一致的，因此单片机1根据该模数转换端口的电压，就可算出本单元电池的温度值，并将该数值保存在单片机1的存储器里。

电阻R107的一端接单元电池稳压后的正极电源（三极管Q101的发射极），电阻R107的另一端与光电耦合模块3中的光电耦合器Q104的输出端串联后，接单元电池的负极，电阻R107与光电耦合器Q104的连接点连接单片机1的数据接收端口，可将主机控制显示模块4发出的指令发送给单片机1。

电阻R106的一端接单元电池稳压后的正极电源（三极管Q101的发射极），电阻R106的另一端与光电耦合模块3中的光电耦合器Q103的输入端串联后，接单片机1的数据发送端口，可将单片机1里存储器的数据发送给主机控制显示模块4。

光电耦合模块3中光电耦合器按功能分成两组，一组中所有光电耦合器的输入端串联后，一端通过电阻R2接到总电源上，另一端接到主机控制显示模块4里的三极管Q5的集电极。另一组中所有光电耦合器的输出端串联，一端通过电阻R3及稳压管Z1接到总电源上，另一端接到主机控制显示模块4里主控单片机的数据输入端，并由稳压管Z2稳压。

主机控制显示模块4中主控单片机的第一输出端口与三极管Q4的基极及电阻R4相连，主控单片机的第二输出端口与三极管Q5的基极及电阻R5相连，电阻R4和R5相串联。主控单片机的输入端口与稳压管Z2相连。主控单片机与LCD显示屏相连，显示电池电量信息。

当系统工作时，主机控制显示模块4的主控单片机发送信号使三极管Q4导通，电源驱动模块1中的光电耦合器从Q102到QN02都导通，单元电池测量控制电路模块2中的三极管从Q101到QN01也都导通，单元电池测量控制电路模块2中各单元电池向相应单片机及其外围电路提供工作电源，单元电池测量控制电路模块2中各单片机开始测量本单元电池的电压、温度等信息。

主机控制显示模块4的主控单片机通过三极管Q5发送要巡查某单元电池信息的地址码，由光电耦合模块3中的光电耦合器Q104到QN04耦合到单元电池测量控制电路模块2中所有的单片机，每个单片机将所收到的地址码与本地址码相比较，如果所收到的地址码与本地址码一致，则该单片机通过光电耦合模块3中对应的光电耦合器将本单元电池的电压、温度等信息传送给主机控制显示模块4的主控单片机，主机控制显示模块4的主控单片机将该信息处理后驱动LCD显示屏将单元电池的电压、温度等信息显示出来。

由于主机控制显示模块4对单元电池测量控制电路模块2中的所有电池采用巡查的方式，且巡查的速度很快，因此，电动汽车动力电池组所有的单元电池电压、温度等信息都会实时地显示在该车的仪表盘上，用户对电动汽车动力电池组所有的单元电池电量一目了然。

Claims (5)

1. 一种电动汽车电池电量显示系统，其特征在于包括：电源驱动模块（1）、单元电池测量控制电路模块（2）、光电耦合模块（3），以及主机控制显示模块（4）；所述单元电池测量控制电路模块（2）包括N个电池测量控制电路，所述N个电池测量控制电路分别与电动汽车电池组中N个单元电池对应连接，N为自然数；其中：所述主机控制显示模块（4）的第一控制信号输出端与电源驱动模块（1）的输入端连接，所述主机控制显示模块（4）的第二控制信号输出端与光电耦合模块（3）的第一输入端连接，所述电源驱动模块（1）的输出端分别与N个电池测量控制电路的第一输入端连接；所述光电耦合模块（3）的第一输出端分别与N个电池测量控制电路的第二输入端连接；所述N个电池测量控制电路的输出端与光电耦合模块（3）的第二输入端连接，所述光电耦合模块（3）的第二输出端与主机控制显示模块（4）的数据输入端连接；

所述主机控制显示模块（4）包括一个主控单片机和一个LCD显示屏；所述电动汽车电池电量显示系统的工作过程如下：

所述主控单片机发送控制命令至电源驱动模块（1），驱动电动汽车电池组中的N个单元电池为相应的N个电池测量控制电路提供电源；

N个电池测量控制电路有电后，实时检测与其相对应的单元电池的电压、温度信息；

所述主控单片机通过光电耦合模块（3）向各电池测量控制电路发送巡查信息，所述巡查信息包括一个地址码；

各电池测量控制电路收到巡查信息后，将收到的地址码与本身地址码比较，当结果一致时，再通过光电耦合模块（3）将检测到的本单元电池的电压、温度信息传送到主控单片机；

主控单片机将收到的单元电池的电压、温度信息进行处理后生成电池电量信息发送至LCD显示屏进行显示。

2. 根据权利要求1所述的一种电动汽车电池电量显示系统，其特征在于：所述电源驱动模块（1）包括N个光电耦合器以及第一电阻R1，其中主机控制显示模块（4）的第一控制信号输出端依次串接所述N个光电耦合器的输入端后与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端与电动汽车电池组的第一单元电池的正极连接；所述N个光电耦合器的输出端分别对应连接N个电池测量控制电路的第一输入端。

3. 根据权利要求1所述的一种电动汽车电池电量显示系统，其特征在于：所述单元电池测量控制电路模块（2）中的每个电池测量控制电路均由单片机及其外围电路组成，具体包括单片机、第ⅰ电阻R101、第ⅱ电阻R102、第ⅲ电阻R013、热敏电阻R104、第ⅴ电阻R105、第ⅵ电阻R106、第ⅶ电阻R107，三极管Q101，稳压管Z101，电容C101；其中：

所述第ⅰ电阻R101的一端分别接单元电池的电源正极、三极管Q101的集电极、第ⅲ电阻R103的一端，第ⅰ电阻R101的另一端接电源驱动模块（1）中对应的光电耦合器的输出端后，分别与三极管Q101的基极、稳压管Z101的一端连接；三极管Q101的发射极分别与电容C101的一端、第ⅱ电阻R102的一端、单片机的电源正极、第ⅵ电阻R106的一端、第ⅶ电阻R107的一端连接；

所述第ⅲ电阻R103的另一端分别与第ⅴ电阻R105的一端、单片机的第一模数转换端口连接，所述第ⅱ电阻R102的另一端分别与热敏电阻R104的一端、单片机的第二模数转换端口连接；

所述第ⅶ电阻R107的另一端分别与光电耦合模块（3）中的第一输出端、单片机的数据接收端口连接；第ⅵ电阻R106的另一端分别与光电耦合模块（3）中的第二输入端、单片机的数据发送端口连接；

所述稳压管Z101的另一端、电容C101的另一端、热敏电阻R104的另一端、第ⅴ电阻R105的另一端、单片机的电源负极分别与电源电池的负极连接。

4. 根据权利要求1所述的一种电动汽车电池电量显示系统，其特征在于：光电耦合模块（3）包括N组光电耦合器、第二电阻R2、第三电阻R3、第一稳压管Z1；其中，每组光电耦合器包括第一光电耦合器和第二光电耦合器；所述主机控制显示模块（4）的第二控制信号输出端依次串接N组光电耦合器中的第一光电耦合器的输入端后，通过电阻R2与第一单元电池的正极连接；所述N组光电耦合器中的第一光电耦合器的输出端分别对应连接N个电池测量控制电路的第二输入端；N个电池测量控制电路的输出端分别与N组光电耦合器中第二光电耦合器的输入端串联；所述第三电阻R3的一端与第一单元电池的正极连接，所述第三电阻R3的另一端依次串联第一稳压管Z1、N组光电耦合器中第二光电耦合器的输出端后，与主机控制显示模块（4）的数据输入端连接。

5. 根据权利要求1所述的一种电动汽车电池电量显示系统，其特征在于：在主机控制显示模块（4）中还包括第四三极管Q4、第五三极管Q5、第四电阻R4、第五电阻R5、第二稳压管Z2；其中：所述主控单片机的第一输出端口与第四三极管Q4的基极、第四电阻R4的一端相连，第四三极管Q4的发射极接地，第四三极管Q4的集电极作为主机控制显示模块（4）的第一控制信号输出端；所述主控单片机的第二输出端口与第五三极管Q5的基极、第五电阻R5的一端相连，第五三极管Q5的发射极接地，第五三极管Q5的集电极作为主机控制显示模块（4）的第二控制信号输出端；所述第四电阻R4的另一端和第五电阻R5的另一端、以及主控单片机的电源输入端相连；所述主控单片机的输入端口与第二稳压管Z2的一端相连作为主机控制显示模块（4）的数据输入端，所述第二稳压管Z2的另一端接地。

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