CN206023249U - 一种用于电动汽车蓄电池的智能充放电控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于电动汽车蓄电池的智能充放电控制器，包括数据采集模块和单片机系统，所述数据采集模块将蓄电池的电压、电流及温度信息通过模拟光耦隔离电路传输给单片机系统，所述单片机系统通过串口通信显示模块将信息显示出来，所述模拟光耦隔离电路连接有充电控制模块，所述充电控制模块连接放电控制模块，所述数据采集模块由电流采集模块、电压采集模块和温度传感器组成，无须进行硬件修改，也无需通过软件设计，直接通过本实用新型电路的设计就可以轻松的改变充电模式和各项充电参数，实现对不同容量电池的快速充电。

Description

一种用于电动汽车蓄电池的智能充放电控制器

技术领域

本实用新型涉及电池检测技术领域，具体为一种用于电动汽车蓄电池的智能充放电控制器。

背景技术

电动车辆因清洁无污染、易于驾驶操作、无噪声而在城市交通、旅游观光、车站货场等领域广泛使用，由于电车装备的蓄电池组缺乏管理，司机和维护人员无法得知每一节蓄电池的状态，也就无法及时发现、维护及替换有问题的电池。另外蓄电池组过度充放电、过热得不到控制与抑制，整个蓄电池组工作在无监管状态下，亏电电池长期与较好的电池一起串联使用，不但其自己的状态会加剧恶化，而且还严重影响其它电池寿命。这样就造成蓄电池不必要的的浪费。为此将电车上的蓄电池组科学有效地管理起来，有问题的蓄电池得到及时发现和维护，整个蓄电池使用寿命势必延长。如此电车蓄电池易损的恶势得到抑制，电车使用成本也必然得到降低。

实用新型内容

针对以上问题，本实用新型提供了一种用于电动汽车蓄电池的智能充放电控制器，无须进行硬件修改，也无需通过软件设计，直接通过本实用新型电路的设计就可以轻松的改变充电模式和各项充电参数，实现对不同容量电池的快速充电，因此可以作为进一步研究最佳充电方式的工具，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于电动汽车蓄电池的智能充放电控制器，包括数据采集模块和单片机系统，所述数据采集模块将蓄电池的电压、电流及温度信息通过模拟光耦隔离电路传输给单片机系统，所述单片机系统通过串口通信显示模块将信息显示出来，所述模拟光耦隔离电路连接有充电控制模块，所述充电控制模块连接放电控制模块，所述数据采集模块由电流采集模块、电压采集模块和温度传感器组成。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述电压采集模块由光电耦合器HCNR201芯片、运放器LMV321芯片和7个电阻组成。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述电流采集模块由霍尔传感器ACS712和2个电容构成。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述串口通信显示模块由芯片MAX232、DB9和若干电容构成，其中芯片MAX232的P3.0、P3.1端口接单片机的收发数据端口，DB9是九针插口，接外界设备。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：无须进行硬件修改，也无需通过软件设计，直接通过本实用新型电路的设计就可以轻松的改变充电模式和各项充电参数，实现对不同容量电池的快速充电，因此可以作为进一步研究最佳充电方式的工具。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图

图2是本实用新型电压采集模块的电路图

图3是本实用新型电流采集模块的电路图

图4是本实用新型串口通信显示模块的电路图

图5是本实用新型充、放电控制模块的电路图

图6是本实用新型实施例中驱动开关电路图

图7是本实用新型系统工作流程图。

图中：1-数据采集模块；2-单片机系统；3-模拟光耦隔离电路；4-串口通信显示模块；5-充电控制模块；6-放电控制模块；7-电流采集模块；8-电压采集模块；9-温度传感器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例：

请参阅图1至图7，本实用新型提供一种技术方案：一种用于电动汽车蓄电池的智能充放电控制器，其特征在于，包括数据采集模块1和单片机系统2，所述数据采集模块1将蓄电池的电压、电流及温度信息通过模拟光耦隔离电路3传输给单片机系统2，所述单片机系统2通过串口通信显示模块4将信息显示出来，所述模拟光耦隔离电路3连接有充电控制模块5，所述充电控制模块5连接放电控制模块6，所述数据采集模块1由电流采集模块7、电压采集模块8和温度传感器9组成。

具体的：

如图1所示，可以看出系统中微控制器是整个硬件系统的控制核心，微控制器选择的处理芯片是8位的Atmega16单片机。电压、电流和温度经过数据采集单元模块采集后会经过一个模拟光耦隔离电路，模拟光耦隔离电路主要是可以防止送到微控制器上的电压可能过高而会导致烧坏微控制器的引脚，从而使整个电路系统不能正常工作，并且模拟光耦隔离电路具有隔离有电连接而引起的干扰的作用，这样能够使输入信号和输出信号间相互隔离，电信号传输具有单向性的特点，模拟光耦隔离器件的主要特点是在信号传输的时候是单向的，并且能够完全隔离输入端信号和输出端信号的电气，此时输出的信号对输入的信号没有影响，对干扰的抵抗能力强，稳定性能比较好，没有触点，在传输时效率比较高而且使用时间比较长。然后发送到微控制器的A/D输入端口，Atmega16单片机有8路的10位ADC端口，将模拟信号转换为数字信号，在AVR微控制器内进行蓄电池剩余容量估算和其它电压电流参数的运算，最后将运算后的数据进行分析，微控制器通过分析后的数据判断是否应该对充放电控制电路单元进行作用，如果需要，则进行相应的操作并发出警报信号，另外也可以通过通信单元将数据发送到显示模块，充放电控制电路是由两路MOS管电路作为开关，在此基础上设计两路驱动电路，由单片机送来的信号发给驱动电路，从而驱动MOS管进行工作。这样系统整个硬件的架构就实时的对蓄电池进行监测和充放电控制操作。

对电压的采集如图2所示，主要包括三个部分。前面那部分是由LMV321运送和一些精密的分压电阻组成，中间那部分电路是有第二级LMV321运放组成的一个负反馈网络，后面的那部分电路主要的工作是将电流信号转换为电压信号送到Atmega16单片机的A/D端口。V1，V2接的是蓄电池组的正负极，HCNR201芯片是一种高线性度模拟光电耦合器，HCNR201采用的是电源供电，R1，R2，R3组成精密电阻分压网络，将蓄电池组的电压转换为较低的电压。为了降低阻抗的作用，把第一级运放LMV321在电路中作为电压跟随器使用，这样U2输出的电压与R3电阻上的电压值是相等的，这样避免了后级对R3的影响，电阻R6起限流的作用。电路中运用的运放选择的是LMV321运放。采集到的电压直接通过分压电路，然后中间采用滤波和光耦器件HCNR201直接送到单片机PA2引脚上，也是A/D端口上。R5和R7起分压作用。

对电流的采集如图3所示，该采集电流电路由霍尔传感器ACS712、和2个电容构成(如图3)，ACS712芯片将输入电流转换为电压信号输出到单片机AD端口。该电路中电流可以从1、2端口输入(或输出)，也可以从3、4端口输入(或输出)，7端口直接送到单片机A/D端口上。

通信显示电路如图4所示，P3.0、P3.1端口接单片机的收发数据端口，DB9是九针插口，接外界设备。采用RS-232异步串口通讯接口标准，数据的传输速率在0～20kbit/s范围内，传输距离在15m以内。DB9有9个引脚，引脚2是用来接收数据，引脚3是用来发送数据，5脚是信号地。

如果对蓄电池过充或过放的状态下会对蓄电池的使用寿命和其它性能产生很大的影响，为了当充电器对蓄电池充电时达到饱和状态时或当蓄电池在放电达到蓄电池所设置的剩余容量参数时，能够中断蓄电池充放电，这就是设置充放电保护控制模块的作用。充放电的保护控制主要是能够及时的切断对蓄电池的充电和放电。

如图5所示，J1为充电器接口端子，当接上充电器为蓄电池充电时，电路中接有一个MOS管IRF650A，通过Q1来控制蓄电池的充电开断，K1、K2为驱动信号的输入，通过驱动电路发来的信号控制Q1、Q2场效应管的 开断，在蓄电池的端电压达到截止电压或者蓄电池容量达到饱满状态后，AVR单片机才通过驱动电路发送控制信号给K1驱动MOS管电路工作。RL接负载，Q2控制蓄电池的输出情况，当蓄电池端电压达到最小极限电压或电池剩余容量达到设置参数时，AVR单片机就发送信号给驱动电路来驱动MOS管Q2工作，切断蓄电池的放电。从而有效的控制蓄电池的充放电。

如6图所示，充、放电控制模块的驱动开关的设计，电路中通过单片机端口发送一个高或低电平电压信号来控制三极管Q3、Q4的关断。如果单片机端口发送一个1(高电平)信号给chong或fang引脚，这时三极管Q3、Q4将处于导通状态，送到K1、K2端口的电压太低而不能驱动场效应管IRF650A工作，于是场效应管将一直处于导通状态，说明整个充放电电路正在正常工作。但是，当单片机端口发来的信号为0(低电平)给chong或fang引脚时，三极管Q3、Q4将处于截止状态，当三极管处于截止状态时，送到K1、K2引脚上的电压会达到+15V，这时完全有能力去驱动场效应管工作，场效应管将截止，此时整个电路将断开，相当于蓄电池将处于静置状态，停止充放电的工作，也就是当蓄电池两端充电电压或放电电压达到规定参数时，通过单片机信号控制驱动电路来驱动场效应管进行蓄电池充放电的有效控制。

如图7所示，把采集电压电路(图2)、采集电流电路(图3)到的数据送到主控制器(单片机)进行存储并分析，通过分析采集数据再来检测整个系统是否有问题，如果没有，则直接送到通信模块通过通信电路(图4)发送显示整个系统中的重要数据，当蓄电池充放电的整个过程完成后，再返回中断处，继续循环自检，实时监测蓄电池的工作状态。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于电动汽车蓄电池的智能充放电控制器，其特征在于，包括数据采集模块（1）和单片机系统（2），所述数据采集模块（1）将蓄电池的电压、电流及温度信息通过模拟光耦隔离电路（3）传输给单片机系统（2），所述单片机系统（2）通过串口通信显示模块（4）将信息显示出来，所述模拟光耦隔离电路（3）连接有充电控制模块（5），所述充电控制模块（5）连接放电控制模块（6），所述数据采集模块（1）由电流采集模块（7）、电压采集模块（8）和温度传感器（9）组成。

2.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车蓄电池的智能充放电控制器，其特征在于：所述电压采集模块（8）由光电耦合器HCNR201芯片、运放器LMV321芯片和7个电阻组成。

3.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车蓄电池的智能充放电控制器，其特征在于：所述电流采集模块（7）由霍尔传感器ACS712和2个电容构成。

4.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车蓄电池的智能充放电控制器，其特征在于：所述串口通信显示模块（4）由芯片MAX232、DB9和若干电容构成，其中芯片MAX232的P3.0、P3.1端口接单片机的收发数据端口，DB9 是九针插口，接外界设备。