CN103792492A - 一种蓄电池参数监测仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种蓄电池参数监测仪，包括液晶显示模块、主处理器电路、第二通讯接口电路、第一通讯接口电路、底层处理器电路、电压监测电路、电流监测电路和电池组，所述电池组包括若干节电池，电压监测电路的数量与电池的数量相同，每节电池的正负极上跨接一组电压监测电路，电流监测电路串联到电池组中，电压监测电路和电流监测电路的输出端分别与底层处理器电路的相应输入端相连，底层处理器电路的相应输出端还与第一通讯接口电路相连接，第二通讯接口电路和液晶显示模块均与主处理器电路相连接。本发明降低整个电池组性能下降的风险，提高整个电池组的工作寿命,减小系统维护成本，提高了整车的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于蓄电池状态监测技术领域，尤其涉及一种小型电动车辆用蓄电池参数监测仪。
背景技术
目前在小型电动车辆中，广泛采用铅酸电池组供电，在实际工作中，经常由于制造、老化等因素，在一组电池组中，常常会有个别电池出现电压不足、过低的情况，会导致总电池电压下降，从而电池组的电流加大，长期使用会导致整个电池组的寿命下降。目前在小型电动车辆中，对于电池组各电池电压并没有采取任何措施进行检测，常常会导致整个电池组寿命降低，增加了整车的维护成本。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种蓄电池参数监测仪，该监测仪能提前给出报警信息，从而能够及时更换有故障的电池，提高整个电池组的工作寿命。
为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种蓄电池参数监测仪，包括液晶显示模块、主处理器电路、第二通讯接口电路、第一通讯接口电路、底层处理器电路、电压监测电路、电流监测电路和电池组，所述电池组包括16节电池，所述的电压监测电路的数量与电池的数量相同，每节电池的正负极上跨接一组电压监测电路，所述电流监测电路串联到电池组中，所述电压监测电路和电流监测电路的输出端分别与底层处理器电路的相应输入端相连，所述底层处理器电路的相应输出端还与第一通讯接口电路相连接，所述第二通讯接口电路和液晶显示模块均与主处理器电路相连接，所述第一通讯接口和第二通讯接口通过CAN总线连接，并实现底层处理器电路与主处理器电路的数据传输；所述底层处理器电路，包括多路选择开关电路和底层处理器，所述多路选择开关电路采用CD74HC4067芯片，CD74HC4067芯片的16个输入引脚与16组电压监测电路的输出端分别连接，CD74HC4067芯片的1个输出引脚与底层处理器电路的相应引脚相连，所述底层处理器采用STM32F103RBT6芯片，STM32F103RBT6芯片的14、15号引脚分别与CD74HC4067芯片的输出引脚和电流监测电路的输出端相连，STM32F103RBT6芯片的8号、9号、10号和11号引脚分别与CD74HC4067芯片的10号、11号、14号和13号引脚相连接，实现多路模拟量选一的功能。
本发明通过在电池组中添加一套监测电路，实时检测各节电池组的电压和电流，并与给定的阈值比较，当电压长期比给定的阈值电压低时，系统在显示屏中给出相应的那一节的报警信息，提示需要更换该节电池。当电池的电流长期高于设定的阈值电流时，提示需要检测整车控制和驱动系统。通过对电池组的电压和电流的监控，从而实现了对电池组的状态诊断，及时给出相应的报警信息，提示对电池系统或其他系统进行维护，从而降低整个电池组性能下降的风险，提高整个电池组的工作寿命,减小系统维护成本，提高了整车的可靠性。
本发明采用两层结构，通讯接口传送的信号为数字量，能用较为简单的方法进行隔离，因而可以很好的实现动力电与弱电信号的隔离。若底层电池部分与人机接口部分都位于同一安装机构中，需要接较多的引线到电池组，一般电池组离驾驶仓仪表部分较远，需要较多的联接线，采用本发明的两层结构，中间使用通讯总线联接，需要的联接线较少，因而能够减少联接引线，并实现强弱电隔离，减少了系统成本，增加了系统可靠性。
附图说明
图1为本发明的系统框图。
图2为本发明的电压监测电路的电路图。
图3为本发明的电流监测电路的电路图。
图4为本发明的多路选择开关电路的电路图。
图5为本发明的底层处理器电路的电路图。
图6为本发明的主处理器电路的电路图。
图7为本发明的第一、第二通讯接口电路的电路图。
图8为本发明的液晶显示模块的驱动芯片的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。
如图1所示的一种蓄电池参数监测仪，包括人机接口部分1和底层电池监控部分2，人机接口部分1位于驾驶室仪表部分，人机接口部分1负责实现与底层电池监控部分2的数据通信，得到电池的状态信息，并实时计算和显示各节电池电压以及电池组25的电流，所述人机接口部分1包括液晶显示模块11、主处理器电路12和第二通讯接口电路13；底层电池监控部分2位于电池组25安装箱部分，其主要负责实现电池电压、电流的采样，并进行数字化，并通过底层处理器电路22对数据进行处理，接着通过通讯接口与上位机进行通讯；所述底层电池监控部分2包括第一通讯接口电路21、底层处理器电路22、电压监测电路23、电流监测电路24和电池组25，所述电池组25包括16节电池，所述的电压监测电路23的数量与电池的数量相同，每节电池的正负极上跨接一组电压监测电路23，所述电流监测电路24串联到电池组25中，所述电压监测电路23和电流监测电路24的输出端分别与底层处理器电路22的相应输入端相连，所述底层处理器电路22的相应输出端还与第一通讯接口电路21相连接，所述第二通讯接口电路13和液晶显示模块11均与主处理器电路12相连接，所述第一通讯接口21和第二通讯接口13通过CAN总线连接，并实现底层处理器电路22与主处理器电路12的数据传输。
如图2所示的电压监测电路23，包括第一运算放大器LMV344、稳压二极管D12、电容C30、电阻R1和电阻R29，所述电阻R1的阻值为500KΩ，所述电阻R29的阻值为10KΩ,通过阻值一大一下的两个电阻对电池进行分压。所述电阻R1和电阻R29串联，并且一端连接到电池的正极，另一端接地；所述电容C30和稳压二极管D12分别并联在电阻R29上，所述第一运算放大器LMV344的同相输入端连接到电阻R29的高电平端，所述第一运算放大器LMV344的输出端连接到底层处理器电路22的相应输入端。电压检测采用低成本的检测电路，检测精度高，成本低，可靠性好。
如图3所示的电流监测电路24，包括电阻Ri,电容Ci和第二运算放大器LMV344，所述电阻Ri串联到电池组的主支路当中，所述电容Ci与电阻Ri并联，所述第二运算放大器LMV344的同相输入端连接到电阻Ri的高电平端，所述第二运算放大器LMV344的输出端连接到底层处理器电路22的相应输入端。
如图4、图5所示的底层处理器电路22，包括多路选择开关电路和底层处理器，所述多路选择开关电路采用CD74HC4067芯片，CD74HC4067芯片的16个输入引脚与16组电压监测电路23的第一运算放大器LMV344的输出端分别连接，CD74HC4067芯片的1个输出引脚与底层处理器电路22的相应引脚相连，所述底层处理器采用STM32F103RBT6芯片，STM32F103RBT6芯片的14、15号引脚分别与CD74HC4067芯片的输出引脚和第二运算放大器LMV344的输出端相连，STM32F103RBT6芯片的8号、9号、10号和11号引脚分别与CD74HC4067芯片的10号、11号、14号和13号引脚相连接，实现多路模拟量选一的功能。
如图6、图8所示的主处理器电路12采用STM32F103VBT6芯片，该芯片具有CAN通讯接口，并具有较多的IO接口，能够实现CAN通讯与液晶显示器的接口，液晶显示模块11的驱动芯片满足大多数常规液晶的使用，第二通讯接口电路13采用ISO1050芯片，所述STM32F103VBT6芯片的97、98号引脚，1-5号引脚，28-46号引脚，82-86号引脚均用来与液晶显示模块11的驱动芯片的相应引脚相连，实现液晶显示；所述STM32F103VBT6芯片的70号、71号引脚与ISO1050芯片的2号、3号引脚相连，实现主处理器电路12与第二通讯接口电路13的连接及其数据通信。
如图7所示的第一通讯接口电路21和第二通讯接口电路13均采用ISO1050芯片，该芯片具有电压隔离功能，2号、3号引脚与6号、7号引脚之间相互隔离，从而实现了CAN通讯接口的信息隔离传输，实现了下层电池的动力电电路与上层的弱电通讯。第一通讯接口电路21中的ISO1050芯片的2号、3号引脚分别与STM32F103RBT6芯片的45号、44号引脚相连，实现底层处理器电路22与第一通讯接口电路21的连接及其数据通信；第二通讯接口电路13中的ISO1050芯片的2号、3号引脚分别与STM32F103VBT6芯片的70号、71号引脚相连，实现主处理器电路12与第二通讯接口电路13的连接及其数据通信，第一通讯接口电路21中的ISO1050芯片的6号、7号引脚与第二通讯接口电路13中的ISO1050芯片的6号、7号引脚通过CAN总线相连，实现底层处理器电路22与主处理器电路12的数据传输。
Claims (1)
1.一种蓄电池参数监测仪，其特征在于：包括液晶显示模块（11）、主处理器电路（12）、第二通讯接口电路（13）、第一通讯接口电路（21）、底层处理器电路（22）、电压监测电路（23）、电流监测电路（24）和电池组（25），所述电池组（25）包括16节电池，所述的电压监测电路（23）的数量与电池的数量相同，每节电池的正负极上跨接一组电压监测电路（23），所述电流监测电路（24）串联到电池组（25）中，所述电压监测电路（23）和电流监测电路（24）的输出端分别与底层处理器电路（22）的相应输入端相连，所述底层处理器电路（22）的相应输出端还与第一通讯接口电路（21）相连接，所述第二通讯接口电路（13）和液晶显示模块（11）均与主处理器电路（12）相连接，所述第一通讯接口（21）和第二通讯接口（13）通过CAN总线连接，并实现底层处理器电路（22）与主处理器电路（12）的数据传输；所述底层处理器电路（22），包括多路选择开关电路和底层处理器，所述多路选择开关电路采用CD74HC4067芯片，CD74HC4067芯片的16个输入引脚与16组电压监测电路（23）的输出端分别连接，CD74HC4067芯片的1个输出引脚与底层处理器电路（22）的相应引脚相连，所述底层处理器采用STM32F103RBT6芯片，STM32F103RBT6芯片的14、15号引脚分别与CD74HC4067芯片的输出引脚和电流监测电路（24）的输出端相连，STM32F103RBT6芯片的8号、9号、10号和11号引脚分别与CD74HC4067芯片的10号、11号、14号和13号引脚相连接，实现多路模拟量选一的功能。
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