CN106443454A - 一种汽车电池寿命实时监控识别方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种汽车电池寿命实时监控识别方法和系统，所述方法包括：获取掉电保护电压V1的电压数据；获取上电电压V2的电压数据；通过电压比较器比较当前电压V与所述掉电保护电压V1和上电电压V2；输出一组数字序列，并提供给后端的微控制器进行中断处理。通过该方法，可以智能的识别汽车电池的寿命、汽车电池的老化情况等。

Description

一种汽车电池寿命实时监控识别方法和系统
-
技术领域
本发明涉及汽车电池领域，特别涉及一种汽车电池寿命实时监控识别方法和系统。
-
背景技术
汽车电池是汽车一个必不可少的核心部件，目前的汽车电池使用液态电解电池，这种电池有一个特点，就是电池寿命会出现一个突然终止的状况，而导致无法启动汽车。因此能够通过持续监测电池的使用状态，并根据其变化趋势及时提醒使用者电池即将出现故障，需要尽早更换。
点火是汽车电池最常使用的功能之一，对于汽车电池而言，一次点火动作意味着汽车电平电压经历一个快速跌落，又快速上升的过程。在这个过程中，由于点火系统需要很大的电流完成点火功能，而电池的输出功率是有限的，根据功率、电压、电流三者的关系：功率＝电压×电流，因此电压会迅速下降；而当点火功能完成后，不再需要很大的电流，此时电压就会恢复正常。
汽车电子设备必须识别一个点火过程，并且快速作出反应，主要是关闭耗电的部件，以便减少对电池的输出功率的占用，使点火期间更多的电池能量流向点火装置。
-
发明内容
基于此，本发明提供了一种汽车电池寿命实时监控识别方法和系统。
一种汽车电池寿命实时监控识别方法，所述方法包括：
获取掉电保护电压V1的电压数据；
获取上电电压V2的电压数据；
通过电压比较器比较当前电压V与所述掉电保护电压V1和上电电压V2；
输出一组数字序列，并提供给后端的微控制器进行中断处理。
在其中一个实施例中，所述电压比较器的基准电压为一个稳定的电压，所述基准电压的上拉电阻为经过稳压器处理过的5V稳定电压。
在其中一个实施例中，电阻的精度要求为1％。
在其中一个实施例中，所述后端的微控制器进行中断处理的步骤包括：
当电压从高于9.4V跌落到9.4V以下时，所述电压比较器将输出一个下降沿，进而引发微控制器的一个中断处理。
一种汽车电池寿命实时监控识别系统，所述系统包括：
第一电压比较器；
与所述第一电压比较器并联的第二电压比较器；
与所述第一电压比较器和第二电压比较器串联的MCU控制器。
在其中一个实施例中，所述第一电压比较器包括第一正输入端、
第一负输入端和第一UO输出端。
在其中一个实施例中，所述第二电压比较器包括第二正输入端、第二负输入端和第二UO输出端。
在其中一个实施例中，所述第一电压比较器的第一正输入端连接有上拉电阻R1和第一分压电阻R2。
在其中一个实施例中，所述第一电压比较器的第一负输入端连接有下拉电阻R3和第二分压电阻R4。
有益效果：
本发明提供了一种汽车电池寿命实时监控识别方法，所述方法包括：获取掉电保护电压V1的电压数据；获取上电电压V2的电压数据；通过电压比较器比较当前电压V与所述掉电保护电压V1和上电电压V2；输出一组数字序列，并提供给后端的微控制器进行中断处理。通过改方法，可以智能的识别汽车电池的寿命、汽车电池的老化情况等。
-
附图说明
为了更清楚地说明本发明运行原理和使用的技术方案，下面将对运行原理和使用的技术中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些运行例子，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明一种汽车电池寿命实时监控识别方法的方法流程图。
图2是本发明一种汽车电池寿命实时监控识别系统的系统电路图。
-
具体实施方式
下面将结合本发明运行原理中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1，一种汽车电池寿命实时监控识别方法，所述方法包括：
S101：获取掉电保护电压V1的电压数据；
S102:获取上电电压V2的电压数据；
S103:通过电压比较器比较当前电压V与所述掉电保护电压V1和上电电压V2；
S104:输出一组数字序列，并提供给后端的微控制器进行中断处理。
在其中一个实施例中，所述电压比较器的基准电压为一个稳定的电压，所述基准电压的上拉电阻为经过稳压器处理过的5V稳定电压。
在其中一个实施例中，电阻的精度要求为1％。
在其中一个实施例中，所述后端的微控制器进行中断处理的步骤包括：
当电压从高于9.4V跌落到9.4V以下时，所述电压比较器将输出一个下降沿，进而引发微控制器的一个中断处理。
请参照图2，一种汽车电池寿命实时监控识别系统，其特征在于，所述系统包括：
第一电压比较器100；
与所述第一电压比较器100并联的第二电压比较器200；
与所述第一电压比较器100和第二电压比较器200串联的MCU控制器300。
在其中一个实施例中，所述第一电压比较器包括第一正输入端、第一负输入端和第一UO输出端。
在其中一个实施例中，所述第二电压比较器包括第二正输入端、第二负输入端和第二UO输出端。
在其中一个实施例中，所述第一电压比较器的第一正输入端连接有上拉电阻R1和第一分压电阻R2。
在其中一个实施例中，所述第一电压比较器的第一负输入端连接有下拉电阻R3和第二分压电阻R4。
需要说明的是，点火过程的识别可分为两大类：硬件识别和软件识别。
硬件识别是通过两个电压比较器分别比较当前电压与掉电保护电压V1/上电电压V2，并输出一组数字序列，直接提供给后级的微控制器(MCU)进行中断处理，v_
B+为汽车电池的供电输出，其电压范围从6.8V～18V，而汽车电子设备所有电源均来源于此。
(1)、作为比较器的基准电压V1’必须是一个稳定的电压，基准电压的上拉电阻是经过稳压器处理过的5V稳定电压，分压电阻R2取值270K，上拉电阻R1取值82K，根据分压原理V1’的比较输入电压为5×(270/(270+82))＝3.84V；
(2)、通过(1)确定了比较电压为3.84V，V1的识别电压为9.4V，B+的输入经过分压电阻R4的分压后，Vi限制其输入到比较器的电压，要求输入电压为9.4V时，经过R4分压后的电压Vi和V1’相当，即3.84V，据此设计分压电阻R4取值56K，上拉电阻R3取值82K；
(3)、所有电阻的精度要求为1％，因此电阻选用比较大的阻值，以便于精度的控制
(4)、一旦电压从高于9.4V跌落到9.4V以下时，比较器将输出一个下降沿，进而引发MCU的一个中断处理
对于电压恢复点B，除了比较电压值不同外，微控制器(MCU)的处理方式也不同，要求用上升沿，而不是下降沿的方式识别：
输入电压Vi的分压电阻改为R5，并取值47K，其他几个电阻取值不变，V2的识别电压为10.5V，根据分压原理10.5×(47/(47+82))＝3.83V，当电压上升到10.5V时，比较器将输出一个上升沿，进而引发MCU的一个中断处理。
一、电池随着使用时间增加，其点火曲线也会发生变化，最主要的变化是电压下降变得更快，而电压恢复变得更慢：
随着电池寿命变短，其点火曲线有如下几个重要变化：
1、非充电模式下电池电压值越来越低，从12.8V降至12.0V以下
2、电压下降曲线段变得越来越陡
3、电压上升曲线段变更越来越缓慢
在工程实践中，一方面直接比较电压下降曲线及电压上升曲线的斜率误差会比较大；另一方面电压的曲线实际上是由一组近似的分段曲线组成，也不太适合用单一的斜率测量。
因此可通过测量点火曲线下降到某个特定电压以及上升到某个特定电压的时间来衡量电池的点火特征。这种测量方法要求曲线具有上升/下降的单调性质，而汽车的点火曲线下降及上升过程都符合单调性的要求。
三、电池老化测量
一个点火过程根据电池的使用情况，其持续时间通常是在1秒以下，最常见的是0.5～1.5秒左右。对某些比较好的电池甚至是0，主要是一些特别好的电池在使用时间不久，因为其点火电压不会降低到极限工作电压点以下。
电池老化情况需要一个点火曲线趋势的曲线族来描述，这意味着在某一个连续的时间段内，如十天，甚至一个月，电池的点火曲线机乎是没有变化的。这些曲线的变化趋势具有很强的时间相关性，随着使用时间的转移，回差时间段的差值就越大。一旦负责检测的微控制器(MCU)采样一段相当长的时间并确认到这些趋势后，在接近2秒的临界回差电压时候，就要向用户发出警告，提醒电池老化已经变更相当严重。
应当理解，本发明的实施方式的各部分可以用硬件、软件、固件或他们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一个实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现；具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)。
以上对本发明运行原理进行了详细介绍，上述运行原理的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种汽车电池寿命实时监控识别方法，其特征在于，所述方法包括：
获取掉电保护电压V1的电压数据；
获取上电电压V2的电压数据；
通过电压比较器比较当前电压V与所述掉电保护电压V1和上电电压V2；
输出一组数字序列，并提供给后端的微控制器进行中断处理。
2.根据权利要求1所述的一种汽车电池寿命实时监控识别方法，其特征在于，所述电压比较器的基准电压为一个稳定的电压，所述基准电压的上拉电阻为经过稳压器处理过的5V稳定电压。
3.根据权利要求1所述的一种汽车电池寿命实时监控识别方法，其特征在于，电阻的精度要求为1%。
4.根据权利要求1所述的一种汽车电池寿命实时监控识别方法，其特征在于，所述后端的微控制器进行中断处理的步骤包括：
当电压从高于9.4V跌落到9.4V以下时，所述电压比较器将输出一个下降沿，进而引发微控制器的一个中断处理。
5.一种汽车电池寿命实时监控识别系统，其特征在于，所述系统包括：
第一电压比较器；
与所述第一电压比较器并联的第二电压比较器；
与所述第一电压比较器和第二电压比较器串联的MCU控制器。
6.根据权利要求5所述的一种汽车电池寿命实时监控识别系统，其特征在于，所述第一电压比较器包括第一正输入端、第一负输入端和第一UO输出端。
7.根据权利要求5所述的一种汽车电池寿命实时监控识别系统，其特征在于，所述第二电压比较器包括第二正输入端、第二负输入端和第二UO输出端。
8.根据权利要求5所述的一种汽车电池寿命实时监控识别系统，其特征在于，所述第一电压比较器的第一正输入端连接有上拉电阻R1和第一分压电阻R2。
9.根据权利要求5所述的一种汽车电池寿命实时监控识别系统，其特征在于，所述第一电压比较器的第一负输入端连接有下拉电阻R3和第二分压电阻R4。
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