CN106338696A - 一种锂离子电池电量监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种锂离子电池电量监测系统，包括：控制器、锂离子电池、模拟量采集模块、电量检测模块、I2C总线、按键模块、显示模块、驱动电路、存储模块、实时时钟电路、报警模块，所述锂离子电池的输出端连接着模拟量采集模块的输入端；所述模拟量采集模块的输出端连接着电量检测模块的输入端；所述电量检测模块的输出端连接着I2C总线的输入端；所述I2C总线连接着控制器；所述按键模块的输出端连接着控制器的输入端；所述驱动电路的输入端连接着控制器的输出端；所述显示模块的输入端连接着驱动电路的输出端；所述存储模块连接着控制器；所述实时时钟电路的输入端连接着控制器的输出端；所述报警模块的输入端连接着控制器的输出端。
Description
技术领域
本发明涉及电池领域，尤其涉及一种锂离子电池电量监测系统。
背景技术
锂离子电池与其他种类的电池相比有着诸多优势，已经成为日常生活中必不可少的一部分。在使用锂离子电池的过程中，我们常会考虑还剩多少电量的问题，但是又找不到好的电量监测方法，因此，锂离子电池电量监测系统应运而生，该监测系统可以满足日常生活中对锂离子电池电量监测的需求，以全面掌握锂离子电池的电量状态。目前随着环保意识的增强，电动汽车越来越得到人们的重视。在电动汽车领域，锂离子电池得到广泛使用，因此，在电动汽车中研究锂离子电池更具有现实意义。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种锂离子电池电量监测系统，包括：控制器、锂离子电池、模拟量采集模块、电量检测模块、I2C总线、按键模块、显示模块、驱动电路、存储模块、实时时钟电路、报警模块，所述锂离子电池的输出端连接着模拟量采集模块的输入端；所述模拟量采集模块的输出端连接着电量检测模块的输入端；所述电量检测模块的输出端连接着I2C总线的输入端；所述I2C总线连接着控制器；所述按键模块的输出端连接着控制器的输入端；所述驱动电路的输入端连接着控制器的输出端；所述显示模块的输入端连接着驱动电路的输出端；所述存储模块连接着控制器；所述实时时钟电路的输入端连接着控制器的输出端；所述报警模块的输入端连接着控制器的输出端。
本发明所述的锂离子电池电量监测系统结构简单，检测精度高，整体性能良好稳定，增强用户交互界面，使操作简便。
具体实施方式
下面将对本发明的实施方案进行详细说明。
在本发明的一方面，本发明提供一种锂离子电池电量监测系统，包括：控制器、锂离子电池、模拟量采集模块、电量检测模块、I2C总线、按键模块、显示模块、驱动电路、存储模块、实时时钟电路、报警模块，所述锂离子电池的输出端连接着模拟量采集模块的输入端；所述模拟量采集模块的输出端连接着电量检测模块的输入端；所述电量检测模块的输出端连接着I2C总线的输入端；所述I2C总线连接着控制器；所述按键模块的输出端连接着控制器的输入端；所述驱动电路的输入端连接着控制器的输出端；所述显示模块的输入端连接着驱动电路的输出端；所述存储模块连接着控制器；所述实时时钟电路的输入端连接着控制器的输出端；所述报警模块的输入端连接着控制器的输出端。
然而，本发明人发现，目前电动汽车领域应用锂离子电池最为广泛，因此本发明设计将锂离子电池电量监测系统引入电动汽车，并且将电池电量情况显示以供用户来决定是否进行充电。而且，锂离子电池属于易燃易爆物品，因此需要加强车辆的安全防护设计。现有技术中，用于车辆状态异常检测的传感器设备精度不高，类型和数量较少，安全防护设备种类不多，无法满足在满员状态下用户对安全防护设备的需求，安全防护设备仍需要用户肉眼寻找其所在位置，安全防护设备的操作完全需要人工完成，其自动化水平低，工作效率低下。为了克服上述不足，本发明人设计在引入锂离子电池电量监测系统的电动车辆中设置一种控制设备紧急保护平台，能够增加用于车辆状态异常检测的传感器设备的类型和数量，同时增加车辆安全防护设备的类型和数量，还能够以自动操作模式替代现有的人工操作模式，加快车辆安全防护设备的反映速度，从而方便车内人员的快速逃生。
因此，在本发明的第二方面，本发明提供一种锂离子电池电量监测系统，所述系统设置在电动车辆中并且包括：控制器、锂离子电池、模拟量采集模块、电量检测模块、I2C总线、按键模块、显示模块、驱动电路、存储模块、实时时钟电路、报警模块，所述锂离子电池的输出端连接着模拟量采集模块的输入端；所述模拟量采集模块的输出端连接着电量检测模块的输入端；所述电量检测模块的输出端连接着I2C总线的输入端；所述I2C总线连接着控制器；所述按键模块的输出端连接着控制器的输入端；所述驱动电路的输入端连接着控制器的输出端；所述显示模块的输入端连接着驱动电路的输出端；所述存储模块连接着控制器；所述实时时钟电路的输入端连接着控制器的输出端；所述报警模块的输入端连接着控制器的输出端；所述显示模块的信息供用户来判断是否进行充电。
优选地，在本发明的锂离子电池电量监测系统中，所述电动车辆包括控制设备紧急保护平台，所述控制设备紧急保护平台包括：
刹车控制设备，设置在驱动车轮上方，与DSP处理芯片连接，用于接收车辆异常信号或车辆正常信号，并在接收到车辆异常信号时发出异常刹车控制信号；
刹车片，设置在驱动车轮上方，与刹车控制设备连接，用于在接收到异常刹车控制信号时对驱动车轮执行紧急刹车操作；安全锤提示设备，设置在安全锤的下方，与DSP处理芯片连接，用于在接收到车辆异常信号时，高亮显示文字提示信息；
车内开启设备，设置在车体内侧并位于安全门附近，距离地板的上表面为1.5米，到对应安全门的水平距离小于0.5米；车外开启设备，设置在车体外侧并位于安全门附近，距离地面为1.8米，到对应安全门的水平距离小于0.5米；
二氧化碳浓度检测设备，位于车顶位置，对车内的二氧化碳浓度进行检测，输出实时二氧化碳浓度；二氧化碳浓度报警设备，位于车顶位置，与二氧化碳浓度检测设备连接，用于接收实时二氧化碳浓度，并在实时二氧化碳浓度大于等于预设二氧化碳浓度阈值时，发出二氧化碳浓度报警信号，在实时二氧化碳浓度小于预设二氧化碳浓度阈值时，发出二氧化碳浓度正常信号；
一氧化氮浓度检测设备，位于车顶位置，对车内的一氧化氮浓度进行检测，输出实时一氧化氮浓度；一氧化氮浓度报警设备，位于车顶位置，与一氧化氮浓度检测设备连接，用于接收实时一氧化氮浓度，并在实时一氧化氮浓度大于等于预设一氧化氮浓度阈值时，发出一氧化氮浓度报警信号，在实时一氧化氮浓度小于预设一氧化氮浓度阈值时，发出一氧化氮浓度正常信号；
温度检测设备，设置在发动机位置附近，包括双金属片、曲率检测器和信号转换器，双金属由两片膨胀系数不同的金属贴在一起而组成，曲率检测器与双金属片连接，用于检测双金属片的弯曲程度以作为实时曲率输出，信号转换器与曲率检测器连接，用于基于实时曲率确定并输出实时温度；
温度报警设备，与温度检测设备连接，用于接收实时温度，并在实时温度大于等于预设温度阈值时，发出温度异常信号，在实时温度小于预设温度阈值时，发出温度正常信号；
CMOS图像检测设备，设置在安全门附近，包括CMOS传感器、支架、云台、防护罩、闪光灯、闪光灯控制器和环境亮度检测器，CMOS传感器设置在云台上以在云台上进行可移动式拍摄，获得高清视频，云台和防护罩固定在支架上，环境亮度检测器用于检测周围环境的亮度，环境亮度检测器对周围环境进行亮度检测以获得实时环境亮度，闪光灯控制器分别与环境亮度检测器和闪光灯连接，用于基于实时环境亮度控制闪光灯的开闭；
位移检测设备，设置在CMOS图像检测设备的云台上，用于当CMOS传感器在云台上进行可移动式拍摄时累计CMOS传感器的移动量，当CMOS传感器的移动量大于预设位移阈值时，发出扫描拍摄信号，当CMOS传感器的移动量小于等于预设位移阈值时，发出固定拍摄信号；
滤波参考帧提取设备，分别与CMOS图像检测设备和位移检测设备连接，用于当接收到固定拍摄信号时，从正常工作模式进入到节电模式，当接收到扫描拍摄信号时，从节电模式中恢复到正常工作模式，并将高清视频中当前图像之前的所有图像进行均值滤波处理，将均值滤波处理后得到的图像作为当前图像的参考图像；其中，将高清视频中当前图像之前的所有图像进行均值滤波处理具体包括：以像素点为单位，对当前图像之前的所有图像内的相同位置像素点的像素值进行相加后除以当前图像之前的所有图像的数量而获得对应像素点的像素平均值，基于所有位置的像素点的像素平均值组成均值滤波处理后得到的图像；
固定参考帧提取设备，分别与CMOS图像检测设备和位移检测设备连接，用于当接收到固定拍摄信号时，从节电模式中恢复到正常工作模式，并从高清视频中选择固定一帧图像作为所有后续图像的参考图像，当接收到扫描拍摄信号时，从正常工作模式进入到节电模式；
运动分析设备，分别与固定参考帧提取设备和滤波参考帧提取设备连接以获取当前图像的参考图像，将参考图像和当前图像都分为32×32的子图像块，计算参考图像中每一个子图像块的像素值均方差，选取像素值均方差最小的五个子图像块作为参考子图像块，针对每一个参考子图像块，从当前图像中搜索到与该参考子图像块匹配的子图像块作为目标子图像块，基于该参考子图像块和对应的目标子图像块计算二者之间的运动矢量并作为该参考子图像块的运动矢量，基于五个参考子图像块的运动矢量确定整体运动矢量；
图像稳定设备，与运动分析设备连接，用于基于整体运动矢量对当前图像进行稳像处理以获得当前稳定图像；基于整体运动矢量对当前图像进行稳像处理以获得当前稳定图像包括：将当前图像沿整体运动矢量反向移动等量的像素以获得当前稳定图像；
失真纠正设备，分别与CMOS图像检测设备和图像稳定设备连接，用于检测CMOS传感器光轴与水平方向的夹角以作为纠正角度，基于纠正角度对当前稳定图像进行梯形失真纠正以获得当前纠正图像；
人数检测设备，与失真纠正设备连接，用于对当前纠正图像依次进行对比度增强处理、自适应递归滤波处理和灰度化处理以获得灰度化图像，将灰度化图像与预设人形基准图像进行匹配以确定灰度化图像中的人形数量并作为实时车门人数输出；
DSP处理芯片，分别与人数检测设备、二氧化碳浓度报警设备、一氧化氮浓度报警设备和温度报警设备连接，用于接收实时车门人数，并在实时车门人数大于等于预设人数阈值的同时还接收到二氧化碳浓度报警信号、一氧化氮浓度报警信号或温度异常信号时，发出车辆异常信号，否则，发出车辆正常信号；
紧急语音播放设备，设置在车顶，与DSP处理芯片连接，用于在接收到车辆异常信号时，播放紧急语音文件；门泵控制设备，位于安全门的门泵附近，与DSP处理芯片连接，用于在接收到车辆异常信号时，控制安全门的门泵以自动打开安全门；
电路隔离设备，包括降温设备、可伸缩式封闭外壳、备用电源和微控制器，位于DSP处理芯片附近，微控制器分别与DSP处理芯片、降温设备、备用电源开启设备和外壳驱动设备连接，用于在接收到车辆异常信号时，控制外壳驱动设备将可伸缩式封闭外壳缩起以将DSP处理芯片保护在可伸缩式封闭外壳内，控制降温设备进行可伸缩式封闭外壳内空间的降温，控制备用电源开启设备以开启备用电源为DSP处理芯片提供紧急供电；
其中，可伸缩式封闭外壳由防火材料制成。
更优选地，所述控制设备紧急保护平台进一步包括：显示设备，与DSP处理芯片连接，用于显示对车内环境进行图像采集以获得的车内图像，显示设备为液晶显示屏；触摸屏，用于根据用户的操作，接收用户的输入信息。
另外，DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (1)
1.一种锂离子电池电量监测系统，其特征在于，包括：控制器、锂离子电池、模拟量采集模块、电量检测模块、I2C总线、按键模块、显示模块、驱动电路、存储模块、实时时钟电路、报警模块，所述锂离子电池的输出端连接着模拟量采集模块的输入端；所述模拟量采集模块的输出端连接着电量检测模块的输入端；所述电量检测模块的输出端连接着I2C总线的输入端；所述I2C总线连接着控制器；所述按键模块的输出端连接着控制器的输入端；所述驱动电路的输入端连接着控制器的输出端；所述显示模块的输入端连接着驱动电路的输出端；所述存储模块连接着控制器；所述实时时钟电路的输入端连接着控制器的输出端；所述报警模块的输入端连接着控制器的输出端。
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