CN113532584B - 电动叉车电瓶液位温度检测装置 - Google Patents

电动叉车电瓶液位温度检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供电动叉车电瓶液位温度检测装置，检测步骤如下：原信号采集——信号转换——信号重构——发故障信号；A、原信号采集：使用者预先采集电池的温度和电池电解液液位，温度信号的获取：采用安装在智能车用电瓶状态识别的温度传感器获取装置获取，得到原始温度信号R(t)后送入信号转换器。本发明通过原信号采集——信号转换——信号重构——发故障信号的检测流程配合，可对电动叉车电瓶的液位和温度的信号进行精确采集，继而再对采集后的原信号进行转换重构处理，从而可有效避免车辆长时间工作导致电池高温或缺液导致工作车辆供电系统瘫痪，继而延长电动叉车电瓶的使用寿命。

Description

电动叉车电瓶液位温度检测装置
技术领域
本发明涉及电动叉车配件领域，尤其涉及电动叉车电瓶液位温度检测装置。
背景技术
加液蓄电池在充电未期和过充时，部分电能将水电解变成氧气和氢气挥发掉了，虽然贫液式蓄电池增加了氢氧复合还原成水的设计，但不可避免的存在气体排出，因此电解液的损耗是不可避免的，经常在复杂的工况工作时，经常要检查蓄电池的外壳是否有破裂漏液，充电电压过大，会使蓄电池长期处于过充电状态，容易引起电池温度升高，电解液大量提早蒸发，同时放电电流过大，也会引起蓄电池内温度升高加快电解液的消耗，需要使用者对电动叉车的电瓶液位进行经常检查，易使车辆长时间工作导致电池高温或缺液导致工作车辆供电系统瘫痪，继而缩短电动叉车电瓶的使用寿命。
因此，有必要提供电动叉车电瓶液位温度检测装置解决上述技术问题。
发明内容
本发明提供电动叉车电瓶液位温度检测装置，解决了现有电动叉车电瓶液位温度检测装置在检测过程中，易使车辆长时间工作导致电池高温或缺液导致工作车辆供电系统瘫痪，继而缩短电动叉车电瓶使用寿命的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的电动叉车电瓶液位温度检测装置，检测步骤如下：原信号采集——信号转换——信号重构——发故障信号；
A、原信号采集：使用者预先采集电池的温度和电池电解液液位，温度信号的获取：采用安装在智能车用电瓶状态识别的温度传感器获取装置获取，得到原始温度信号R(t)后送入信号转换器；液位信号的获取：采用安装在智能车用电瓶状态识别的液位传感器获取装置获取，得到原始液位信号V(g)后送入信号转换器，采集液位的装置浸泡在电解液中会产生电动势；
B、信号转换：采集的信号既有模拟量又有数字量，接着使用者再分别将采集的信号进行统一化处理；
C、信号重构：获取原始温度信号R(t)经过信号转换器与液位信号V(g)后进行信号重构；
D、发故障信号：将重构后的信号进行处理后，再发出故障信号；
所述电动叉车电瓶液位温度检测装置包括集成电路U1、数个电阻R、数个电容C、数个恒流二极管CRD和数个MOS场效应管，并通过电路连接形成检测电路，所述检测电路包括数个外部连接点。
优选的，在所述步骤A中，电瓶充电过程中充电电路中的电容两端电压不能突变，U1的pin2输出脚输出低电平导致U1的pin3输出脚输出高电平，当充电电路中的电容两端电压上升，且高于U1内部比较器的电压时，U1的pin3输出脚输出会翻转，变为输出低电平。
优选的，在所述步骤A中，电瓶放电过程中放电电路中的电容两端电压不能突变，U1的pin6输出脚输出高电平导致U1的pin3输出脚输出低电平，当放电电路中的电容两端电压下降，且低于U1内部比较器的电压时，U1的pin3输出脚输出会翻转，变为输出高电平，最终输出方波。
优选的，所述检测电路包括电阻R9、R10、R11和玻璃封装热敏电阻Rt，在所述步骤A中，方波的频率会随热敏电阻阻值的变化而变化，方波的频率推导公式：高电平持续时间：TH＝((R9+R10)+(R11//Rt))*Cln2≈0.7((R9+R10)+(R11//Rt))*C，低电平持续时间：TL＝(R11//Rt)*Cln2≈0.7(R11//Rt)*C。
优选的，在所述步骤C中，热敏电阻B值公式：B＝(ln(R1)-ln(Rt))/((1/T1)-(1/TR)，
周期：T＝TH+TL＝(((R9+R10)+(R11//Rt))*Cln2)+((R11//Rt)*Cln2)
≈0.7((R9+R10)+2(R11//Rt))*C，
频率：f＝1/T≈1.43/((R9+R10)+2(R11//Rt))*C。
优选的，在所述步骤C中，获取的温度信号由模拟量转换成频率随温度变换的数字量信号，再由恒流二极管CRD产生恒定电流，液位采集VG加入电压会使数个MOS场效应管导通，导通后恒流二极管CRD会产生恒定电流。
优选的，在所述步骤C中，温度信号、液位信号均重构成电流信号，此时两个信号同时作用时信号为叠加关系，CPU检测电流的大小与电流的频率即可得到电瓶的工作状态。
与相关技术相比较，本发明提供的电动叉车电瓶液位温度检测装置具有如下有益效果：
本发明提供电动叉车电瓶液位温度检测装置，
1、本发明通过原信号采集——信号转换——信号重构——发故障信号的检测流程配合，可对电动叉车电瓶的液位和温度的信号进行精确采集，继而再对采集后的原信号进行转换重构处理，从而可有效避免车辆长时间工作导致电池高温或缺液导致工作车辆供电系统瘫痪，继而延长电动叉车电瓶的使用寿命；
2、本发明通过电瓶充电过程(电流的路径)，可对电动叉车电瓶的充电过程电流和电压进行精准检测，实现电动叉车电瓶的充电平衡，通过电瓶放电过程(电流的路径)，可对电动叉车电瓶的放电过程电流和电压进行精准检测，提高电动叉车电瓶放电的检测精确度，通过方波的频率会随热敏电阻阻值的变化而变化，便于检测人员对电瓶的充电和放电进行公式推算演示，进一步增强电瓶的检测效果，通过热敏电阻，进一步增强电瓶液位信号和温度信号之间的转换重构效果，提高电瓶热敏电阻的检测精度，通过获取的温度信号由模拟量转换成频率随温度变换的数字量信号，增强电瓶液位信号和温度信号的转换效果，通过温度信号、液位信号均重构成电流信号，增强电瓶液位信号和温度信号之间的重构效果。
附图说明
图1为本发明提供的电动叉车电瓶液位温度检测装置的较佳实施例的电瓶状态识别流程图；
图2为图1所示电瓶状态识别电路原理图；
图3为图1所示电瓶状态识别方法设备的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请结合参阅图1、图2和图3，其中图1为本发明提供的电动叉车电瓶液位温度检测装置的较佳实施例的电瓶状态识别流程图，图2为图1所示电瓶状态识别电路原理图，图3为图1所示电瓶状态识别方法设备的电路原理图。其中，图2中：D1、D2为二极管1N4148，R1为150R电阻，R2为470R电阻，R3为为2.2KR电阻，R4为10KR电阻，R5为27KR电阻，R6为12KR电阻，R7为3.9KR电阻，R8为10KR电阻，R9为24.4KR电阻，R10为470R电阻，Rt为玻璃封装热敏电阻，电阻值会随时间变化，温度变化规律由B值确定，C1为电容10uf，C2为电容0.1uf，C3为电容10uf，CRD1，CRD3为恒流二极管S452，CRD2为恒流二极管S202，ZD1为稳压二极管TLVH431，ZD2为稳压二极管SMA5937B，Q1为MOS场效应管CEA6861，Q2为MOS场效应管BSS87，U1为集成电路LMC555；
TEMP_VCC是由CRD2，R5，R6，ZD1组成的稳压电路产生，提供给U1和R9使用，其中Rt为玻璃封装热敏电阻，不同的温度会对电阻值产生变化，进而影响U1输出的频率，达到测量的目的。
图2中G、R、Y、B、W是电路的外部连接点，其中，G是外部液位状态的接入点，R是电瓶的供电接入点，B和W是玻璃封装热敏电阻的接入点，热敏电阻需要外接并且泡再溶液中，用虚拟电阻Rt表示，Y是接地和电流信号输出点。
接口G接入D1.A，D1.C接入R1.1，R1.2连接R2.1，R1.2连接Q1.S，R2.2连接Q1.G，R2.2连接Q2.D，Q1.D连接R3.1，R3.2连接Q2.G，R3.2连接R4.1，R4.2连接Q2.S，R4.2连接CRD1.A，CRD1.C连接到接口Y。
R2.2连接到CRD2.A，CRD2.C连接到R5.1，CRD2.C连接到ZD1.C，R5.2连接到R6.1，R5.2连接到ZD1.A，R6.2连接到接口Y，ZD1.A连接到接口Y。
接口R连接到D2.A，D2.C连接到R2.2，D2.C连接到ZD2.C，D2.C连接到CRD3.A，ZD2.A连接到接口Y，CRD3.C连接到Q3.C，Q3.B连接到R7.1，Q3.B连接到R8.1，Q3.E连接到接口Y，R8.2连接到接口Y。
CRD2.C连接到R9.1，CRD2.C连接到U1.4，CRD2.C连接到U1.8，CRD2.C连接到C1.1，C1.2连接到接口Y，R9.2连接到R10.1，R10.2连接到接口B，R10.2连接到R11.1，R10.2连接到U1.7，接口W连接到R11.2，接口W连接到C3.1，接口W连接到U1.2，接口W连接到U1.6，C3.2连接到接口Y，U1.5连接到C2.1，C2.2连接到接口Y，U1.1连接到接口Y，U1.3连接到R7.2。
电动叉车电瓶液位温度检测装置，检测步骤如下：原信号采集——信号转换——信号重构——发故障信号；
A、原信号采集：使用者预先采集电池的温度和电池电解液液位，温度信号的获取：采用安装在智能车用电瓶状态识别的温度传感器获取装置获取，得到原始温度信号R(t)后送入信号转换器；液位信号的获取：采用安装在智能车用电瓶状态识别的液位传感器获取装置获取，得到原始液位信号V(g)后送入信号转换器，采集液位的装置浸泡在电解液中会产生电动势；
B、信号转换：采集的信号既有模拟量又有数字量，接着使用者再分别将采集的信号进行统一化处理；
C、信号重构：获取原始温度信号R(t)经过信号转换器与液位信号V(g)后进行信号重构；
D、发故障信号：将重构后的信号进行处理后，再发出故障信号。
在所述步骤A中，电瓶充电过程(电流的路径)：TEMP_VCC→R9→R10→(R11//RT)→C3→Y(GND)，此过程中充电电路中的电容C3两端电压不能突变，U1的pin2输出脚输出低电平导致U1的pin3输出脚输出高电平，当充电电路中的电容C3两端电压上升，且高于U1内部比较器的电压时，U1的pin3输出脚输出会翻转，变为输出低电平，可对电动叉车电瓶的充电过程电流和电压进行精准检测，实现电动叉车电瓶的充电平衡。
在所述步骤A中，电瓶放电过程(电流的路径)：C3→(R11//Rt)→pin7→Y(GND)，此过程中放电电路中的电容C3两端电压不能突变，U1的pin6输出脚输出高电平导致U1的pin3输出脚输出低电平，当放电电路中的电容C3两端电压下降，且低于U1内部比较器的电压时，U1的pin3输出脚输出会翻转，变为输出高电平，最终输出方波，可对电动叉车电瓶的放电过程电流和电压进行精准检测，提高电动叉车电瓶放电的检测精确度。
在所述步骤A中，方波的频率会随热敏电阻阻值的变化而变化，方波的频率推导公式：高电平持续时间：TH＝((R9+R10)+(R11//Rt))*Cln2≈0.7((R9+R10)+(R11//Rt))*C，低电平持续时间：TL＝(R11//Rt)*Cln2≈0.7(R11//Rt)*C，便于检测人员对电瓶的充电和放电进行公式推算演示，进一步增强电瓶的检测效果。
在所述步骤C中，热敏电阻B值公式：B＝(ln(R1)-ln(Rt))/((1/T1)-(1/TR)，
周期：T＝TH+TL＝(((R9+R10)+(R11//Rt))*Cln2)+((R11//Rt)*Cln2)
≈0.7((R9+R10)+2(R11//Rt))*C，
频率：f＝1/T≈1.43/((R9+R10)+2(R11//Rt))*C，进一步增强电瓶液位信号和温度信号之间的转换重构效果，提高电瓶热敏电阻的检测精度。
在所述步骤C中，获取的温度信号由模拟量转换成频率随温度变换的数字量信号，再由CRD产生恒定电流，液位采集VG加入电压会使Q1和Q2(其中，R2的电压大于2V，即VR2>2V)导通，导通后CRD会产生恒定电流，增强电瓶液位信号和温度信号的转换效果。
在所述步骤C中，温度信号、液位信号均重构成电流信号，此时两个信号同时作用时信号为叠加关系，CPU检测电流的大小与电流的频率即可得到电平的工作状态，增强电瓶液位信号和温度信号之间的重构效果。
与相关技术相比较，本发明提供的电动叉车电瓶液位温度检测装置具有如下有益效果：
本发明通过原信号采集——信号转换——信号重构——发故障信号的检测流程配合，可对电动叉车电瓶的液位和温度的信号进行精确采集，继而再对采集后的原信号进行转换重构处理，从而可有效避免车辆长时间工作导致电池高温或缺液导致工作车辆供电系统瘫痪，继而延长电动叉车电瓶的使用寿命。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.电动叉车电瓶液位温度检测装置，其特征在于，检测步骤如下：原信号采集——信号转换——信号重构——发故障信号；
A、原信号采集：使用者预先采集电池的温度和电池电解液液位，温度信号的获取：采用安装在智能车用电瓶状态识别的温度传感器获取装置获取，得到原始温度信号R(t)后送入信号转换器；液位信号的获取：采用安装在智能车用电瓶状态识别的液位传感器获取装置获取，得到原始液位信号V(g)后送入信号转换器，采集液位的装置浸泡在电解液中会产生电动势；
B、信号转换：采集的信号既有模拟量又有数字量，接着使用者再分别将采集的信号进行统一化处理；
C、信号重构：获取原始温度信号R(t)经过信号转换器与液位信号V(g)后进行信号重构；
D、发故障信号：将重构后的信号进行处理后，再发出故障信号；
所述电动叉车电瓶液位温度检测装置包括集成电路U1、数个电阻R、数个电容C、数个恒流二极管CRD和数个MOS场效应管，并通过电路连接形成检测电路，所述检测电路包括数个外部连接点；
接口G接入二极管D1的阳极D1.A，二极管D1的阴极D1.C接入电阻R1的一端R1.1，电阻R1的另一端R1.2连接电阻R2的一端R2.1，电阻R1的另一端R1.2连接MOS场效应管Q1的源极Q1.S，电阻R2的另一端R2.2连接MOS场效应管Q1的栅极Q1.G，R2.2连接MOS场效应管Q2的漏极Q2.D，MOS场效应管Q1的漏极Q1.D连接电阻R3的一端R3.1，电阻R3的另一端R3.2连接MOS场效应管Q2的栅极Q2.G，电阻R3的另一端R3.2连接电阻R4的一端R4.1，电阻R4的另一端R4.2连接MOS场效应管Q2的源极Q2.S，电阻R4的另一端R4.2连接恒流二极管CRD1的阳极CRD1.A，恒流二极管CRD1的阴极CRD1.C连接到接口Y；
电阻R2的另一端R2.2连接到恒流二极管CRD2的阳极CRD2.A，恒流二极管CRD2的阴极CRD2.C连接到电阻R5的一端R5.1，恒流二极管CRD2的CRD2.C连接到稳压二极管ZD1的阴极ZD1.C，电阻R5的另一端R5.2连接到电阻R6的一端R6.1，电阻R5的另一端R5.2连接到稳压二极管ZD1的阳极ZD1.A，电阻R6的另一端R6.2连接到接口Y，稳压二极管ZD1的阳极ZD1.A连接到接口Y；
接口R连接到二极管D2的阳极D2.A，二极管D2的阴极D2.C连接到电阻R2的另一端R2.2，二极管D2的阴极D2.C连接到稳压二极管ZD2的阴极ZD2.C，二极管D2的阴极D2.C连接到恒流二极管CRD3的阳极CRD3.A，稳压二极管ZD2的阳极ZD2.A连接到接口Y，恒流二极管CRD3的阴极CRD3.C连接到三极管Q3的集电极Q3.C，三极管Q3的基极Q3.B连接到电阻R7的一端R7.1，三极管Q3的基极Q3.B连接到电阻R8的一端R8.1，三极管Q3的发射极Q3.E连接到接口Y，电阻R8的另一端R8.2连接到接口Y；
恒流二极管CRD2的阴极CRD2.C连接到电阻R9的一端R9.1，恒流二极管CRD2的阴极CRD2.C连接到集成电路U1的一个接口U1.4，恒流二极管CRD2的阴极CRD2.C连接到集成电路U1的一个接口U1.8，恒流二极管CRD2的阴极CRD2.C连接到电容C1的一端C1.1，电容C1的另一端C1.2连接到接口Y，电阻R9的另一端R9.2连接到电阻R10的一端R10.1，电阻R10的另一端R10.2连接到接口B，电阻R10的另一端R10.2连接到电阻R11的一端R11.1，电阻R10的另一端R10.2连接到集成电路U1的一个接口U1.7，接口W连接到电阻R11的另一端R11.2，接口W连接到电容C3的一端C3.1，接口W连接到集成电路U1的一个接口U1.2，接口W连接到集成电路U1的一个接口U1.6，电容C3的另一端C3.2连接到接口Y，集成电路U1的一个接口U1.5连接到电容C2的一端C2.1，电容C2的另一端C2.2连接到接口Y，集成电路U1的一个接口U1.1连接到接口Y，集成电路U1的一个接口U1.3连接到电阻R7的另一端R7.2。
2.根据权利要求1所述的电动叉车电瓶液位温度检测装置，其特征在于，在所述步骤A中，电瓶充电过程中充电电路中的电容两端电压不能突变，U1的pin2输出脚输出低电平导致U1的pin3输出脚输出高电平，当充电电路中的电容两端电压上升，且高于U1内部比较器的电压时，U1的pin3输出脚输出会翻转，变为输出低电平。
3.根据权利要求1所述的电动叉车电瓶液位温度检测装置，其特征在于，在所述步骤A中，电瓶放电过程中放电电路中的电容两端电压不能突变，U1的pin6输出脚输出高电平导致U1的pin3输出脚输出低电平，当放电电路中的电容两端电压下降，且低于U1内部比较器的电压时，U1的pin3输出脚输出会翻转，变为输出高电平，最终输出方波。
4.根据权利要求1所述的电动叉车电瓶液位温度检测装置，其特征在于，所述检测电路包括电阻R9、R10、R11和玻璃封装热敏电阻Rt，在所述步骤A中，方波的频率会随热敏电阻阻值的变化而变化，方波的频率推导公式：高电平持续时间：TH＝((R9+R10)+(R11//Rt))*Cln2≈0.7((R9+R10)+(R11//Rt))*C，低电平持续时间：TL＝(R11//Rt)*Cln2≈0.7(R11//Rt)*C。
5.根据权利要求4所述的电动叉车电瓶液位温度检测装置，其特征在于，在所述步骤C中，热敏电阻B值公式：B＝(ln(R1)-ln(Rt))/((1/T1)-(1/TR)，
周期：T＝TH+TL＝(((R9+R10)+(R11//Rt))*Cln2)+((R11//Rt)*Cln2)≈0.7((R9+R10)+2(R11//Rt))*C，
频率：f＝1/T≈1.43/((R9+R10)+2(R11//Rt))*C。
6.根据权利要求1所述的电动叉车电瓶液位温度检测装置，其特征在于，在所述步骤C中，获取的温度信号由模拟量转换成频率随温度变换的数字量信号，再由恒流二极管CRD产生恒定电流，液位采集VG加入电压会使数个MOS场效应管导通，导通后恒流二极管CRD会产生恒定电流。
7.根据权利要求1所述的电动叉车电瓶液位温度检测装置，其特征在于，在所述步骤C中，温度信号、液位信号均重构成电流信号，此时两个信号同时作用时信号为叠加关系，CPU检测电流的大小与电流的频率即可得到电平的工作状态。
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