CN112874377A - 一种带监测功能的模式电池地址装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带监测功能的模式电池地址装置，包括地址装置本体，该地址装置本体中装载有待测电池，装置还包括电量监测模块和监测控制模块，监测控制模块设于地址装置本体并与地址装置本体连接，监测控制模块与电量监测模块连接，电量监测模块包括MCU控制器、用于采集待测电池两端电压的电压传感器、用于为电量监测模块供电的电源和用于产生测量脉冲的开关管，开关管的输入端连接电源，输出端通过地址装置本体连接待测电池，控制端连接MCU控制器，MCU控制器连接监测控制模块。与现有技术相比，本发明增加电量监测模块和监测控制模块，可以实现对于待测电池的在线监测。

Description

一种带监测功能的模式电池地址装置
技术领域
本发明涉及一种模式电池地址装置，尤其是涉及一种带监测功能的模式电池地址装置。
背景技术
既有CTCS-C300T型ATP设备所用模式电池地址装置(以下简称MOBAD)用于存储车载计算机单元(以下简称VCU单元)地址和配置参数。该装置在ATP设备投入运营后，往往使用不到两年时间就会出现电池亏电的现象，进而导致ATP系统无法正常运行。该电池采用塔迪兰1/2AA size 1.2Ah容量的锂亚硫酰氯电池。目前对该类故障的解决方法为更换新电池，但MOBAD随ATP设备一起投入使用以来，已有部分批次MOBAD更换电池的次数已达两次(根据IPC焊点更换器件次数不允许超过两次的标准，这些MOBAD已临近整板报废期)；对锂亚硫酰氯电池剩余容量的监测手段也有限，或通过测量电池两端的电压，或通过在线测试(以下简称ICT)，但这种测量方法都不能真实反映该类电池的剩余容量，也无法解决或预防现场ATP设备因MOBAD内电池亏电造成的ATP系统无法正常启机的故障。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种带监测功能的模式电池地址装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种带监测功能的模式电池地址装置，包括地址装置本体，该地址装置本体中装载有待测电池，所述装置还包括电量监测模块和监测控制模块，所述监测控制模块设于地址装置本体并与地址装置本体连接，所述监测控制模块与电量监测模块连接，所述电量监测模块包括MCU控制器、用于采集待测电池两端电压的电压传感器、用于为电量监测模块供电的电源和用于产生测量脉冲的开关管，所述开关管的输入端连接电源，输出端通过地址装置本体连接待测电池，控制端连接MCU控制器，所述MCU控制器连接监测控制模块；
所述MCU控制器收到由监测控制模块发出的监测指令后，控制开关管的导通和断开以产生测量脉冲，通过电压传感器持续采集待测电池两端的电压变化，获得待测电池的内阻。
所述电量监测模块还包括蓝牙模块，该蓝牙模块与MCU控制器连接。
所述显示地址装置本体上还设有显示指示灯，该显示指示灯与监测控制模块连接。
所述装置还包括手持终端，该手持终端通过蓝牙方式与电量监测模块连接。
所述开关管为CMOS开关管。
所述电源为纽扣电池。
所述显示指示灯为LED指示灯。
所述待测电池和地址装置本体通过端子连接。
所述MCU控制器监测时具体实现以下步骤：
通过电压传感器持续采集待测电池两端的电压变化，获得待测电池的内阻；
基于获得的电压和内阻，结合待测电池的特性信息得到待测电池的剩余电量。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)增加电量监测模块和监测控制模块，可以实现对于待测电池的在线监测，从而不需要将待测电池进行拆卸。
2)通过测量脉冲的方式，可以在测量的时候不影响地址装置本体的正常工作，当监测模块工作时，会以外部负载变化的方式造成电池输出电压的微小波动，该电压波动受脉冲电流和电池内阻的影响，但不会影响MOBAD单元的主体功能。
3)通过显示屏和手持终端可以实现测量数据的显示，方便信息的阅读。
4)由纽扣电池独立供电，不消耗被监测电池的电量。
5)待测电池和地址装置本体通过端子连接，便于后续电池的更换维修。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为电量监测模块部分的示意图；
其中：1、地址装置本体，2、电量监测模块，3、监测控制模块，4、显示指示灯，5、接口单元，11、待测电池，21、MCU控制器，22、电源，23、晶振，24、测试口，25、蓝牙模块，26、信号输出。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一种带监测功能的模式电池地址装置(以下简称为CS-MOBAD)，如图1所示，包括地址装置本体1，该地址装置本体1中装载有待测电池11，装置还包括电量监测模块2和监测控制模块3，监测控制模块3设于地址装置本体1并与地址装置本体1连接，监测控制模块3与电量监测模块2连接，电量监测模块2包括MCU控制器21、用于采集待测电池11两端电压的电压传感器、用于为电量监测模块2供电的电源22和用于产生测量脉冲的开关管，开关管的输入端连接电源22，输出端通过地址装置本体1连接待测电池11，控制端连接MCU控制器21，MCU控制器21连接监测控制模块3，电量监测模块2与地址装置本体1通过接口单元5实现电气连接；
MCU控制器21收到由监测控制模块3发出的监测指令后，控制开关管的导通和断开以产生测量脉冲，通过电压传感器持续采集待测电池11两端的电压变化，获得待测电池11的内阻。
地址装置本体1包含一个SPI接口的EEPROM、模式选择开关和保持VCU中SRAM数据与实时时钟的电池。EEPROM用来存储设备地址和电池首次连接到VCU上的日期。模式选择开关用来转换VCU的四种模式，即RTS运行、独立下载、简易监控、RTS局部。监测控制模块3用以提供一个低电平来激活MCU控制器21。
如图2所示，电量监测模块2还包括蓝牙模块25，该蓝牙模块25与MCU控制器21连接采用蓝牙广播方式进行数据传输。
显示地址装置本体1上还设有显示指示灯4，该显示指示灯4与监测控制模块3连接；此外，装置还包括手持终端，该手持终端通过蓝牙方式与电量监测模块2连接。
开关管为CMOS开关管，电源22为纽扣电池，显示指示灯4为LED指示灯。
一般情况下电量监测模块2处于睡眠状态，电量监测模块2预留测试口24进行程序烧写和功能测试，电量监测模块2在一个低电平激活后进行监测和数据传输，包括电池状态信息、开路电压、负载电压、内阻和脉冲电压差值，监测和数据传输完成后自动进入睡眠状态。
待测电池11和地址装置本体1通过端子连接。
接口单元5用以实现CS-MOBAD模块与VCU模块、电量监测模块2与地址装置本体1的电气连接。
工作原理如下：
1)对于地址装置本体1，VCU模块参数烧写时，VCU的MCU通过SPI接口将MVB地址和CS-MOBAD模块挂载到机柜的实际日期(即电池首次连接到VCU上的日期)写入CS-MOBAD的EEPROM中。VCU启机时又将该MVB地址读入MCU，用以MVB通信时各模块的识别。模式选择开关是两个单刀双掷开关，用以将MCU的两个端口设置为0或1，通过4种不同组合，将VCU模块设置为4种模式。VCU模块外部无电源22时，由CS-MOBAD中的锂亚硫酰氯电池为VCU的SRAM、实时时钟芯片提供电源22；有外部电源22时，由外部电源22为VCU的SRAM、实时时钟芯片提供电源22。监测控制模块3通过一个微型弯脚密封自复位开关控制MCU的输入端口实现，显示模块由MCU输出口控制红绿双色LED实现。
2)对于电量监测模块2
锂亚硫酰氯电池在电池电量放出90％前，电池输出电压基本保持不变。电池在初始放电时，由于钝化膜破碎，内阻呈现下降的规律，稳定之后基本维持在较低的水平；放电深度70％(即剩余电量30％)开始内阻逐渐上升，放电80％以后的内阻明显上升，近似线性。电量监测模块2基于锂亚硫酰氯电池的以上放电特性，采用带蓝牙功能的MCU控制CMOS开关管的导通和断开来产生测量脉冲，并控制采样电阻作为电池的外部负载接入，分别采集脉冲前后电池的电压计算电池内阻，并结合使用电压测量和特殊脉冲阶跃响应等多种机制的算法，对电池剩余电量进行监测，并在电池电量放电85％开始给出告警，并将测试计算出的电池状态信息STA、电池开路电压Uc、电池负载电压Up、电池内阻Rs、脉冲电压差值ΔVp显示在手持终端上。

Claims (9)

1.一种带监测功能的模式电池地址装置，包括地址装置本体，该地址装置本体中装载有待测电池，其特征在于，所述装置还包括电量监测模块和监测控制模块，所述监测控制模块设于地址装置本体并与地址装置本体连接，所述监测控制模块与电量监测模块连接，所述电量监测模块包括MCU控制器、用于采集待测电池两端电压的电压传感器、用于为电量监测模块供电的电源和用于产生测量脉冲的开关管，所述开关管的输入端连接电源，输出端通过地址装置本体连接待测电池，控制端连接MCU控制器，所述MCU控制器连接监测控制模块；
所述MCU控制器收到由监测控制模块发出的监测指令后，控制开关管的导通和断开以产生测量脉冲，通过电压传感器持续采集待测电池两端的电压变化，获得待测电池的内阻。
2.根据权利要求1所述的一种带监测功能的模式电池地址装置，其特征在于，所述电量监测模块还包括蓝牙模块，该蓝牙模块与MCU控制器连接。
3.根据权利要求1所述的一种带监测功能的模式电池地址装置，其特征在于，所述显示地址装置本体上还设有显示指示灯，该显示指示灯与监测控制模块连接。
4.根据权利要求2所述的一种带监测功能的模式电池地址装置，其特征在于，所述装置还包括手持终端，该手持终端通过蓝牙方式与电量监测模块连接。
5.根据权利要求1所述的一种带监测功能的模式电池地址装置，其特征在于，所述开关管为CMOS开关管。
6.根据权利要求1所述的一种带监测功能的模式电池地址装置，其特征在于，所述电源为纽扣电池。
7.根据权利要求3所述的一种带监测功能的模式电池地址装置，其特征在于，所述显示指示灯为LED指示灯。
8.根据权利要求1所述的一种带监测功能的模式电池地址装置，其特征在于，所述待测电池和地址装置本体通过端子连接。
9.根据权利要求1所述的一种带监测功能的模式电池地址装置，其特征在于，所述MCU控制器监测时具体实现以下步骤：
通过电压传感器持续采集待测电池两端的电压变化，获得待测电池的电压和内阻；
基于获得的内阻，结合待测电池的特性信息得到待测电池的剩余电量。
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