CN201514469U - 基于ZigBee无线通信的电动汽车磷酸铁锂动力电池检测装置 - Google Patents

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马君伟
朱灿
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邓力
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Abstract

本实用新型涉及基于ZigBee无线通信的电动汽车磷酸铁锂动力电池检测装置，包括电池端装置和接受端装置。电池端装置包括电压检测模块、温度检测模块、单片机和ZigBee无线发送模块；接受端装置包括ZigBee无线接收模块、单片机模块和显示模块。单片机(MCU)选用PIC16F726，ZigBee无线发送接收模块选用MC13192、16.000MHz晶振、RF发送和接收电路、2.4G的PCB单极天线以及匹配的Balun电路。本实用新型具有结构简单、操作方便、工作可靠等特点，能有效地实现对磷酸铁锂动力电池温度、电压的检测和无线传送，对提高磷酸铁锂动力电池的使用寿命有利，降低了电池的使用和维护成本。

Description

基于ZigBee无线通信的电动汽车磷酸铁锂动力电池检测装置
技术领域
本实用新型涉及电动汽车磷酸铁锂动力电池检测技术领域，具体地说是采用一种无线信号传播技术的电动汽车磷酸铁锂动力电池检测装置。
技术背景
随着人们环保意识的提高，新型动力电池的电动汽车将会日益被人们接受，电动汽车将会迎来一个前所未有的发展，而电动汽车的一个核心部分----动力电池，也将成为21世纪最有发展前途和应用前景的新型绿色能源体系。由于动力电池的品质直接影响电动汽车的性能，研发对电池的检测显得非常必要，而国内目前的检测装置大都选用有线方式传输数据，其线路复杂、布线成本高且线路连接可靠性较差。
ZigBee是一种短距离、低功耗、低数据速率、低成本、低复杂度的无线通信技术，但至今尚未用于磷酸铁锂动力电池检测技术中。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决以往有线传输数据技术的不足，提供一种无线的低成本、可靠性高的基于ZigBee无线通信的电动汽车磷酸铁锂动力电池检测装置。
本实用新型的目的，通过下述的技术方案来实现：
基于ZigBee无线通信的电动汽车磷酸铁锂动力电池检测装置，包括：
电池端装置的电压检测模块和温度检测模块：实现磷酸铁锂动力电池端电压及温度的检测，并通过MCU的A/D通道把该信号数字化。
电池端装置的单片机模块：实现整个装置的智能操作，它包括数据的采集、温度及电压信号的A/D转换以及与ZigBee发射模块之间的数据通信。
电池端装置的ZigBee无线发送模块：实现同MCU的数据通信以及负责数据的发送工作，达到和其他节点的通信。
接收端装置的ZigBee无线接收模块：实现数据的接收工作以及同MCU的数据通信。
接收端装置的单片机模块：实现整个装置的智能操作，它包括与ZigBee接收模块之间的数据通信、数据的处理以及与显示模块的通信。
接收端装置的显示模块：实现信号的显示。
本实用新型装置是用来完成对磷酸铁锂动力电池温度电压的检测，并把其信号传送出来以供参考应用的装置，其核心技术是-ZigBee无线通信协议，它具有以下优点：
(1)无线性：解决了以往装置的许多交叉布线问题，使得装置更加美观、轻便、可靠、安全。
(2)低功耗：使用的芯片均为低功耗芯片，对电池影响较小，并且可以封装到电池的内部，可以对电池进行实时监控。
(3)低成本：现有的装置需要复杂的布线，故成本比较高；而本实用新型的装置不仅省去了布线的费用，并且所选的芯片都较为便宜；另外，由于可靠性高，且维修方便，所以本实用新型的装置成本比较低。
(4)宽供电电压：所选芯片均为宽供电电压，可由电池直接供电，省去了电源管理模块。
附图说明
图1是本实用新型检测系统逻辑框图；
图2是本实用新型检测系统电池端结构示意图；
图3是本实用新型检测系统接收端结构示意图；
图4是MC13192与MCU的SPI连接图；
图5是MC13192与MCU的连接示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。
如图1所示，本实用新型主要由两大部分组成，分别是电池端装置和接收端装置；电池端装置主要由温度检测和电压检测模块、MCU单片机和ZigBee无线发射模块构成，接收端装置由ZigBee无线接收模块、MCU单片机和显示模块组成。它能够兼容ZigBee集成开发环境，并下载、调试程序，最终完成温度、电压的检测及传送功能。
如图2所示，温度及电压采集电路实现对温度及电压的采集，并通过A/D通道传送到MCU中，MCU再通过自带的A/D转换功能和基准电压的大小对信号进行处理。通过A/D采样，将MCU温度、电压检测到的模拟量通过电池端MCU的A/D转换成数字量。每一个模拟量对应一个数字量。电池端MCU采用的是8位单片机，内在的数字精度为28＝256。取单片机片内模拟量基准电压0～2.048V对应其0x00～0xff的数字量，建立电池的端电压、温度模拟量与数字量之间的函数关系，由编程读取MCU片内数字量即可得到相对应的电池的端电压、温度模拟量。MCU处理好数据后就把信号传输到ZigBee发射模块中，ZigBee发射模块再通过天线把信号发射出去。
如图3所示，ZigBee接收模块接收到发射模块所发射出来的信号后，再通过SPI读写方式把数据传输到MCU中，MCU处理信号后再把信号传输给显示模块完成信号的显示。
如图4所示，MCU与MC13192之间的通信采用SPI方式，主要的通信线为MISO、MOSI、SPICLK、SS等。CEB(SS)用于实现对MC13192的片选。
如图5所示，MC13192与MCU的连接示意图，IRQB用于接收MC13192的中断；RXTXEN用于实现对MC13192收发模式的切换；RSTB用于重启MC13192；GPIO1为MC13192发出的空闲状态线，表示MC13192正处于空闲状态；GPIO2是CRC校验状态信号，若其为高电平则代表接收数据校验通过，反之丢弃数据。
本实用新型充分利用ZigBee的特点，实现以下功能：
1)实时监测磷酸铁锂动力电池的温度，通过温度及其它参数来计算磷酸铁锂动力电池的充放电状态，避免因使用不当或磷酸铁锂动力电池温度过高等因素缩短磷酸铁锂动力电池的使用寿命；
2)实时监测磷酸铁锂动力电池的端电压，若发现电池容量小于警戒阈值，即提醒充电和进行维护；
3)通过对电压温度参数的分析，计算磷酸铁锂动力电池的剩余电量，并通过无线方式发送出去；
4)自动修正磷酸铁锂动力电池的内部参数来适应因使用给磷酸铁锂动力电池造成的一些变化，通过无线方式发送出去的信息，使充电器控制充电参数以获得更好的充电效果。

Claims (1)

1.基于ZigBee无线通信的电动汽车磷酸铁锂动力电池检测装置，其特征在于，它包括电池端装置和接收端装置；电池端装置包括：电压检测模块和温度检测模块、单片机模块和ZigBee无线发送模块；接收端装置包括：ZigBee无线接收模块、单片机和显示模块；
电池端装置的电压检测模块和温度检测模块：实现磷酸铁锂动力电池端电压及温度的检测，并通过MCU的A/D通道把该信号数字化；
电池端装置的单片机模块：实现整个装置的智能操作，它包括数据的采集、温度及电压信号的A/D转换以及与ZigBee发射模块之间的数据通信；
电池端装置的ZigBee无线发送模块：实现同MCU的数据通信以及负责数据的发送工作，达到和其他节点的通信；
接收端装置的ZigBee无线接收模块：实现数据的接收工作以及同MCU的数据通信；
接收端装置的单片机模块：实现整个装置的智能操作，它包括与ZigBee接收模块之间的数据通信、数据的处理以及与显示模块的通信；
接收端装置的显示模块：实现信号的显示。
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