CN204441870U - 汽车蓄电池检测保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种汽车蓄电池检测保护系统，包括用于检测蓄电池状态的检测单元、与所述检测单元输出端连接的处理单元、与所述处理单元输出端连接的执行保护单元以及设置于驾驶室内并与处理单元输出端连接的显示单元；能够对蓄电池的电量状态和自身的健康状态进行准确的检测，从而能够有效避免蓄电池发生严重的亏电导致电池内部发生不可逆的损伤，进而有效延长蓄电池的使用寿命，避免频繁更换而引起的成本增加。

Description

汽车蓄电池检测保护系统

技术领域

本实用新型涉及汽车领域，尤其涉及一种汽车蓄电池检测保护系统。

背景技术

汽车的车载蓄电池是汽车上极为重要的能源部件，在汽车上设置有由发动机驱动的发电机向蓄电池提供电能，同时发电机也可以直接向车载的用电设备提供电能，但是现有的汽车蓄电池管理系统，不能够根据蓄电池的荷电状态以及健康状态很好的控制蓄电池输出电路的通断，尤其是不能智能控制外接设备的用电情况，比如：当车主停车之后忘记关闭车灯等用电设备或者行驶中所使用的附加用电设备功率太大，那么电器将一直消耗蓄电池存储的电能并且直至蓄电池的电量完全耗完，那么将会造成汽车不能二次打火，影响使用，而且这种状态下，蓄电池处于严重的亏电状态，甚至造成不可逆的损坏，严重影响蓄电池的寿命；

因此，需要提出一种新型的汽车蓄电池检测保护系统，能够根据蓄电池的电荷状态和健康状态智能控制各种用电设备尤其是外接附加用电设备的通断，从而能够有效避免蓄电池发生严重的亏电或者过损耗的不可逆现象，从而有效保证蓄电池的使用寿命，避免频繁更换而引起的成本增加。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种汽车蓄电池检测保护系统，能够对蓄电池的电量状态和自身的健康状态进行准确的检测进而控制用电设备尤其是外接附加用电设备的通断，从而能够有效避免蓄电池发生严重的亏电或者过损耗的不可逆现象，从而有效保证蓄电池的使用寿命，避免频繁更换而引起的成本增加。

本实用新型提供的一种汽车蓄电池检测保护系统，包括用于检测蓄电池状态的检测单元、与所述检测单元输出端连接的处理单元、与所述处理单元输出端连接的执行保护单元以及设置于驾驶室内并与处理单元输出端连接的显示单元；

所述检测单元包括用于检测蓄电池的电压传感器、电流传感器以及温度传感器；

所述处理单元包括第一前置处理电路、第二前置处理电路、电池管理芯片、中央处理电路以及计时电路，所述第一前置处理电路的输入端与所述电压传感器和电流传感器的输出端连接，所述第一前置处理电路的输出端与电池管理芯片连接，所述第二前置处理电路的输入端与所述电压传感器、温度传感器的输出端连接，所述第二前置处理电路的输出端与所述中央处理电路连接，所述电池管理芯片通过逻辑隔离电路与中央处理电路连接，所述电池管理芯片还通过总线与中央处理电路连接，所述计时电路分别与中央处理电路和电池管理芯片连接，所述中央处理电路和电池管理芯片均与显示单元连接；

所述执行保护单元包括切换开关和多个通断开关，所述切换开关的电源输入端分别与蓄电池和发电机的输出端连接，切换开关的输出端与汽车的各用电设备的电源输入端连接，所述通断开关分别设置于各车载用电设备的电源输入端和发电机向蓄电池的供电通路中，所述切换开关和通断开关的命令输入端与中央处理电路连接。

进一步，所述第一前置处理电路包括第一放大电路、与第一放大电路的输出端连接的第一滤波电路以及与第一滤波电路的输出端连接的第一模数转换电路，所述第一放大电路的输入端与所述电压传感器和电流传感器的输出端连接，所述第一模数转换电路的输出端与电池管理芯片的输入端连接。

进一步，所述第二前置处理电路包括第二放大电路、与第二放大电路的输出端连接的第二滤波电路以及与第二滤波电路的输出端连接的第二模数转换电路，所述第二放大电路的输入端与所述电压传感器和温度传感器的输出端连接，所述第二模数转换电路的输出端与中央处理电路的输入端连接。

进一步，所述检测单元还包括用于检测发动机转速的转速传感器，所述转速传感器的输出端与所述第二放大电路的输入端连接。

进一步，所述逻辑隔离电路包括三极管Q1、光电耦合器Q2、比较器U1、电阻R1以及电阻R2；

所述三极管Q1的基极与电池管理芯片的命令端连接，三极管Q1的集电极通过电阻R1接电源，所述三极管Q1的发射极与光电耦合器Q2的发光二极管的正极连接，光电耦合器Q2的发光二极管的负极接地，所述光电耦合器Q2的光敏三极管的集电极通过电阻R2接电源，所述光电耦合器Q2的光敏三极管的发射极接地，所述放大器U1的同相端连接于光电耦合器Q2的光敏三极管的集电极和电阻R2的公共连接点，所述比较器U1的反相端接地，所述比较器U1的输出端与中央处理电路的命令输入端连接。

进一步，所述系统还包括与所述中央处理电路连接的报警器，所述报警器设置于车辆的轿厢内。

进一步，所述系统还包括与所述中央处理电路连接的无线接收模块，所述无线接收模块为蓝牙接收模块、红外接收模块、移动通信接收模块或者以太网模块中的一种。

本实用新型的有益效果：本实用新型的汽车蓄电池检测保护系统，能够对蓄电池的电量状态和自身的健康状态进行准确的检测，从而能够有效避免蓄电池发生严重的亏电或者过损耗的不可逆现象，从而有效保证蓄电池的使用寿命，避免频繁更换而引起的成本增加。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的原理图。

具体实施方式

图1为本实用新型的原理图，如图所示，本实用新型提供的一种汽车蓄电池检测保护系统，包括用于检测蓄电池状态的检测单元、与所述检测单元输出端连接的处理单元、与所述处理单元输出端连接的执行保护单元以及设置于驾驶室内并与处理单元输出端连接的显示单元；

所述检测单元包括用于检测蓄电池的电压传感器、电流传感器以及温度传感器；

所述处理单元包括第一前置处理电路、第二前置处理电路、电池管理芯片、中央处理电路以及计时电路，所述第一前置处理电路的输入端与所述电压传感器和电流传感器的输出端连接，所述第一前置处理电路的输出端与电池管理芯片连接，所述第二前置处理电路的输入端与所述电压传感器、温度传感器的输出端连接，所述第二前置处理电路的输出端与所述中央处理电路连接，所述电池管理芯片通过逻辑隔离电路与中央处理电路连接，所述电池管理芯片还通过总线与中央处理电路连接，所述计时电路分别与中央处理电路和电池管理芯片连接，所述中央处理电路和电池管理芯片均与显示单元连接；

所述执行保护单元包括切换开关和多个通断开关，所述切换开关的电源输入端分别与蓄电池和发电机的输出端连接，切换开关的输出端与汽车的各用电设备的电源输入端连接，所述通断开关分别设置于各车载用电设备的电源输入端和发电机向蓄电池的供电通路中，所述切换开关和通断开关的命令输入端与中央处理电路连接。

其中，中央处理电路采用现有的单片机，所述电池管理芯片采用现有的芯片并搭载现有的电池管理程序，本实用新型的汽车蓄电池检测保护系统，能够对蓄电池的电量状态和自身的健康状态进行准确的检测，从而能够有效避免蓄电池发生严重的亏电或者过损耗的不可逆现象，从而有效保证蓄电池的使用寿命，避免频繁更换而引起的成本增加。

本实施例中，所述第一前置处理电路包括第一放大电路、与第一放大电路的输出端连接的第一滤波电路以及与第一滤波电路的输出端连接的第一模数转换电路，所述第一放大电路的输入端与所述电压传感器和电流传感器的输出端连接，所述第一模数转换电路的输出端与电池管理芯片的输入端连接。

本实施例中，所述第二前置处理电路包括第二放大电路、与第二放大电路的输出端连接的第二滤波电路以及与第二滤波电路的输出端连接的第二模数转换电路，所述第二放大电路的输入端与所述电压传感器和温度传感器的输出端连接，所述第二模数转换电路的输出端与中央处理电路的输入端连接。

本实施例中，所述检测单元还包括用于检测发动机转速的转速传感器，所述转速传感器的输出端与所述第二放大电路的输入端连接，转速传感器检测到发动机转速过低时(包括发动机未启动以及刚启动瞬间)，发动机不能带动发电机动作，从而有中央处理电路控制由蓄电池向车辆的用电设备供电。

本实施例中，所述逻辑隔离电路包括三极管Q1、光电耦合器Q2、比较器U1、电阻R1以及电阻R2；

所述三极管Q1的基极与电池管理芯片的命令端连接，三极管Q1的集电极通过电阻R1接电源，所述三极管Q1的发射极与光电耦合器Q2的发光二极管的正极连接，光电耦合器Q2的发光二极管的负极接地，所述光电耦合器Q2的光敏三极管的集电极通过电阻R2接电源，所述光电耦合器Q2的光敏三极管的发射极接地，所述放大器U1的同相端连接于光电耦合器Q2的光敏三极管的集电极和电阻R2的公共连接点，所述比较器U1的反相端接地，所述比较器U1的输出端与中央处理电路的命令输入端连接，通过这种结构，能够使电池管理芯片和中央处理电路达到良好的电气隔离，进而保证工作的准确性和稳定性；在常态下，电池管理芯片的命令端输出低电平，此时，比较器U1的同相端为高电平，比较器U1输出低电平，当电池管理芯片检测蓄电池的状态达到报警线后，电池管理芯片的命令端输出高电平，三极管Q1导通，光电耦合器Q2进入到工作状态，比较器U1的同相端电位被拉低，变为低电平，此时，比较器U1输出高电平，中央处理电路根据电平的变化输出相应的控制命令，比如开关的动作、报警指令。

本实施例中，所述系统还包括与所述中央处理电路连接的报警器，所述报警器设置于车辆的轿厢内。

本实施例中，所述系统还包括与所述中央处理电路连接的无线接收模块，所述无线接收模块为蓝牙接收模块、红外接收模块、移动通信接收模块或者以太网模块中的一种，其中，移动通信接收模块可以采用3G模块或者4G模块等，通过无线接收模块，可以向中央处理电路以及电源管理芯片输入相应的参数信息，便于参数的设置，方便使用。

对于充放电的状态检测：

当放电过程中，电压传感器和电流传感器检测蓄电池的放电电流以及蓄电池的电压变化状况，并且蓄电池一旦开始放电，由计时电路对放电时间进行计时，电池管理芯片根据接收到的电压信息、电流信息以及放电时间信息进行处理计算当前的剩余电量，，通过电压传感器和电流传感器测得的数据经处理单元处理后得出电池当前状况下的荷电状态和健康状态，并且电池管理芯片将荷电状态和健康状态以及预测的剩余电量变化曲线发送到显示单元进行显示，便于驾驶员了解蓄电池的荷电状态变化情况，并且在电池管理芯片中设置有剩余电量下限，如果蓄电池的剩余电量达到剩余电量下限，电池管理芯片将此时的状态告警信息通过逻辑隔离电路传输到中央处理电路，如果此时发动机没有工作，那么中央处理电路发送控制命令，控制切换开关切换至悬空状态，直至蓄电池的剩余电量大于剩余电量阈值；当充电过程中，当蓄电池的充电电压达到额定的电压状态，电池管理芯片计算当前蓄电池的电量是否为满电量，如果充满电量，那么电池管理芯片同样通过逻辑隔离电路输出控制发电机向蓄电池的充电通路断开，防止蓄电池过充；

如果此时发动机处于工作状态，而且发电机产生的电能无法供应全车的用电设备使用，那么此时由蓄电池和发电机同时进行供电，只保证紧急必要电路的供电，例如刹车电路、转向电路等原车载用电设备的用电，切断置于蓄电池和点烟器接口之间的通断开关，暂时断开外加非紧急用电设备；此时发电机向蓄电池的充电通路断开，其中，与切换开关并联的两个通断开关在常态下处于断开状态；

对于蓄电池自身健康状态检测：

在充电过程中，蓄电池的温度升高，温度传感器检测蓄电池的温度变化，并且电压传感器检测蓄电池的电压变化状况，，由电池管理系统根据这些信号变化得出电池的健康状态，如果电池健康状况不良，则中央处理电路发出报警信息，通过显示单元显示以及通过报警器报警；

在充电过程中，蓄电池的电压达到一定值后便不再变化，并且中央处理电路获取当前的充电时间值，如果当前的电压比正常时的额定电压低且充电时间短于正常充电时间，则可判断当前的蓄电池的活性物质脱落严重，需要对蓄电池进行维护，中央处理电路根据蓄电池的温度和电压状况发出报警信息，通过显示单元显示以及通过报警器报警；

在充电过程中，充电的时间较长，而且充电时间高于正常充电时间且此时电压变化缓慢，则可判断蓄电池的自行放电线性严重，需要对蓄电池进行维护，中央处理电路根据蓄电池的温度和电压状况发出报警信息，通过显示单元显示以及通过报警器报警；其中，正常充电时间是指蓄电池在正常状态下电量达到额定容量所消耗的时间。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种汽车蓄电池检测保护系统，其特征在于：包括用于检测蓄电池状态的检测单元、与所述检测单元输出端连接的处理单元、与所述处理单元输出端连接的执行保护单元以及设置于驾驶室内并与处理单元输出端连接的显示单元；

所述检测单元包括用于检测蓄电池的电压传感器、电流传感器以及温度传感器；

所述处理单元包括第一前置处理电路、第二前置处理电路、电池管理芯片、中央处理电路以及计时电路，所述第一前置处理电路的输入端与所述电压传感器和电流传感器的输出端连接，所述第一前置处理电路的输出端与电池管理芯片连接，所述第二前置处理电路的输入端与所述电压传感器、温度传感器的输出端连接，所述第二前置处理电路的输出端与所述中央处理电路连接，所述电池管理芯片通过逻辑隔离电路与中央处理电路连接，所述电池管理芯片还通过总线与中央处理电路连接，所述计时电路分别与中央处理电路和电池管理芯片连接，所述中央处理电路和电池管理芯片均与显示单元连接；

所述执行保护单元包括切换开关和多个通断开关，所述切换开关的电源输入端分别与蓄电池和发电机的输出端连接，切换开关的输出端与汽车的各用电设备的电源输入端连接，所述通断开关分别设置于各车载用电设备的电源输入端和发电机向蓄电池的供电通路中，所述切换开关和通断开关的命令输入端与中央处理电路连接。

2.根据权利要求1所述汽车蓄电池检测保护系统，其特征在于：所述第一前置处理电路包括第一放大电路、与第一放大电路的输出端连接的第一滤波电路以及与第一滤波电路的输出端连接的第一模数转换电路，所述第一放大电路的输入端与所述电压传感器和电流传感器的输出端连接，所述第一模数转换电路的输出端与电池管理芯片的输入端连接。

3.根据权利要求2所述汽车蓄电池检测保护系统，其特征在于：所述第二 前置处理电路包括第二放大电路、与第二放大电路的输出端连接的第二滤波电路以及与第二滤波电路的输出端连接的第二模数转换电路，所述第二放大电路的输入端与所述电压传感器和温度传感器的输出端连接，所述第二模数转换电路的输出端与中央处理电路的输入端连接。

4.根据权利要求3所述汽车蓄电池检测保护系统，其特征在于：所述检测单元还包括用于检测发动机转速的转速传感器，所述转速传感器的输出端与所述第二放大电路的输入端连接。

5.根据权利要求1所述汽车蓄电池检测保护系统，其特征在于：所述逻辑隔离电路包括三极管Q1、光电耦合器Q2、比较器U1、电阻R1以及电阻R2；

所述三极管Q1的基极与电池管理芯片的命令端连接，三极管Q1的集电极通过电阻R1接电源，所述三极管Q1的发射极与光电耦合器Q2的发光二极管的正极连接，光电耦合器Q2的发光二极管的负极接地，所述光电耦合器Q2的光敏三极管的集电极通过电阻R2接电源，所述光电耦合器Q2的光敏三极管的发射极接地，所述比较器U1的同相端连接于光电耦合器Q2的光敏三极管的集电极和电阻R2的公共连接点，所述比较器U1的反相端接地，所述比较器U1的输出端与中央处理电路的命令输入端连接。

6.根据权利要求4或5所述汽车蓄电池检测保护系统，其特征在于：所述系统还包括与所述中央处理电路连接的报警器，所述报警器设置于车辆的轿厢内。

7.根据权利要求6所述汽车蓄电池检测保护系统，其特征在于：所述系统还包括与所述中央处理电路连接的无线接收模块，所述无线接收模块为蓝牙接收模块、红外接收模块、移动通信接收模块或者以太网模块中的一种。