CN207424215U - 一种汽车蓄电池cca监测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽车蓄电池CCA监测电路，其包括有单片机U1、通讯芯片U2、电源端RO、电源端RI、稳压器U3和运算放大器U17，电源端RO连接于PNP管T19的发射极，PNP管T19的基极连接于NPN管T7的集电极，PNP管T15的基极连接于NPN管T5的集电极，通讯芯片U2控制NPN管T7和NPN管T5的通断状态，单片机U1向MOS管Q3的栅极加载预设频率的方波信号，电阻R5和电阻R6连接点的电信号传输至单片机U1，电阻R9和电阻R10连接点的电信号传输至单片机U1，电阻RD7与电阻RD8连接点的电信号传输至电阻R99与电阻RH2的连接点，运算放大器U17对其输入的电信号进行放大后传输至单片机U1。本实用新型可实时监测汽车蓄电池状态、使用过程中简单方便、监测数据的准确性好且性能稳定可靠。

Description

一种汽车蓄电池CCA监测电路

技术领域

本实用新型涉及蓄电池监测电路，尤其涉及一种汽车蓄电池CCA监测电路。

背景技术

目前，全世界几乎所有的汽车使用的电池都是铅酸电池，而铅酸电池往往最大的特点就是随着电池使用时间的推移电池会逐渐老化，当电池容量降低到他原本额定容量的80％的时候，电池的容量可能呈“跳水式”下降，这时尽管该电池可能仍然能够提供一定的能量，但随时可能报废。在国际国内的电池行业，都把80％的电池容量作为铅酸蓄电池的一个临界点，当电池容量降低到其原额定容量的80％的时候，这个电池就需要更换了。而对于普通的消费者来说，新电池容量什么时候到临界点不从得知，往往都是汽车点不起火才意识到电池坏了，或者有些消费者认为电池用上一两年就该直接换新的，甚至有时修理厂师傅为了能多卖电池故意告诉消费者电池坏了，这样一来消费者对电池的空白直接造成电池的浪费及生活上的麻烦。

现有技术中，需要通过手持设备对电池的放电检测来确定实际容量，从而判断电池健康状况。放电的原理在常温下以1/2的额定冷起动电流值进行放电10秒左右，通过获取放电最大冷起动电流来判断电池好坏。由此可带来如下技术缺陷：首先，现有产品需要消费者每次拿手持设备自己测试才会获取电池的状态，如果不经常检测就无法知道电池什么时候会坏掉，其次，现有产品检测操作时必需打开引擎盖(如蓄电池安装在引擎旁边的)或电池盖(汽车安装蓄电池的其它地方)才能夹设备进行测试；再次，现有产品需要消费者自己先确定被测试的电池必须满充，由于测试原理是放电，如果测试对象已经部分放电，必然导致测量的结果电压值偏低，从而造成误判；此外，现有产品放电产生大量热量，往往设备外壳需要很大来散热，且设备只带了一个简单的LCD屏显示数据，对消费者可读性差且不易懂，而且现有检测产品因带有屏、按键包括设备外壳大导致成本高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种可实时监测汽车蓄电池状态、使用过程中简单方便、监测数据的准确性好、性能稳定可靠的汽车蓄电池CCA监测电路。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案。

一种汽车蓄电池CCA监测电路，其包括有单片机U1、通讯芯片U2、电源端RO、电源端RI、稳压器U3和运算放大器U17，所述电源端RO和电源端RI用于接入供电电压，所述电源端RO连接于PNP管T19的发射极，所述PNP管T19的基极连接于NPN管T7的集电极，所述NPN管T7的发射极接地，所述电源端RI连接于PNP管T15的发射极，所述PNP管T15的基极连接于NPN管T5的集电极，所述NPN管T5的发射极接地，所述NPN管T7的基极和NPN管T5的基极均连接于通讯芯片U2，且由所述通讯芯片U2控制NPN管T7和NPN管T5的通断状态，所述PNP管T19的集电极连接于二极管D1的阳极，所述二极管D1的阴极连接于稳压器U3的输入端，所述稳压器U3的输出端和地之间通过依次串联的电阻RD7和电阻RD8连接，所述PNP管T19的集电极还连接于二极管D2的阳极，所述二极管D2的阴极通过电阻R11连接于MOS管Q3的漏极，所述MOS管Q3的源极接地，所述MOS管Q3的栅极连接于单片机U1，且由所述单片机U1向MOS管Q3的栅极加载预设频率的方波信号，所述二极管D2的阴极还通过依次串联的电阻R7和电阻R8接地，所述电阻R7和电阻R8连接点的电信号传输至单片机U1，所述PNP管T15的集电极通过依次串联的电阻R5和电阻R6接地，所述电阻R5和电阻R6连接点的电信号传输至单片机U1，所述PNP管T15的集电极还通过依次串联的电阻R9和电阻R10连接于汽车蓄电池，所述电阻R9和电阻R10连接点的电信号传输至单片机U1，所述PNP管T15的集电极还通过依次串联的电容C15、电阻R99、电阻RH2和电容C16连接于汽车蓄电池，所述电阻RD7与电阻RD8连接点的电信号传输至电阻R99与电阻RH2的连接点，所述电阻R99和电阻RH2还连接于运算放大器U17的两个输入端之间，所述运算放大器U17用于对其输入的电信号进行放大后传输至单片机U1。

优选地，所述电源端RO还连接于二极管D7的阳极，所述二极管D7的阴极通过依次串联的电阻RT5和电容CT6接地，所述电阻RT5的两端分别连接于低压差LDO稳压器U6，所述低压差LDO稳压器U6输出的电信号为单片机U1供电。

优选地，所述PNP管T15的集电极还连接于二极管D3的阳极，所述二极管D3的阴极通过依次串联的电阻RY2和发光管LED1接地。

优选地，所述通讯芯片U2的芯片型号为CC2541。

优选地，所述单片机U1的芯片型号为AT89S52。

优选地，所述单片机U1连接有存储芯片U8。

本实用新型公开的汽车蓄电池CCA监测电路，其相比现有技术而言的有益效果在于，本实用新型可长期安装在汽车蓄电池上，无需用户操作即可实时预防汽车蓄电池亏电，并自动选择电池最佳状态检测判断电池好坏；同时，本实用新型在使用时无需打开引擎盖或者电池盖，操作过程简单方便；此外，本实用新型检测精度高、成本低廉、易于实现。

附图说明

图1为电源端输入部分的原理图。

图2为通讯芯片U2及其外围电路的原理图。

图3为方波信号传输线路的原理图。

图4为监测采样电路的原理图。

图5为单片机U1及其外围电路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作更加详细的描述。

本实用新型公开了一种汽车蓄电池CCA监测电路，结合图1至图5所示，其包括有单片机U1、通讯芯片U2、电源端RO、电源端RI、稳压器U3和运算放大器U17，所述电源端RO和电源端RI用于接入供电电压，所述电源端RO连接于PNP管T19的发射极，所述PNP管T19的基极连接于NPN管T7的集电极，所述NPN管T7的发射极接地，所述电源端RI连接于PNP管T15的发射极，所述PNP管T15的基极连接于NPN管T5的集电极，所述NPN管T5的发射极接地，所述NPN管T7的基极和NPN管T5的基极均连接于通讯芯片U2，且由所述通讯芯片U2控制NPN管T7和NPN管T5的通断状态，所述PNP管T19的集电极连接于二极管D1的阳极，所述二极管D1的阴极连接于稳压器U3的输入端，所述稳压器U3的输出端和地之间通过依次串联的电阻RD7和电阻RD8连接，所述PNP管T19的集电极还连接于二极管D2的阳极，所述二极管D2的阴极通过电阻R11连接于MOS管Q3的漏极，所述MOS管Q3的源极接地，所述MOS管Q3的栅极连接于单片机U1，且由所述单片机U1向MOS管Q3的栅极加载预设频率的方波信号，所述二极管D2的阴极还通过依次串联的电阻R7和电阻R8接地，所述电阻R7和电阻R8连接点的电信号传输至单片机U1，所述PNP管T15的集电极通过依次串联的电阻R5和电阻R6接地，所述电阻R5和电阻R6连接点的电信号传输至单片机U1，所述PNP管T15的集电极还通过依次串联的电阻R9和电阻R10连接于汽车蓄电池，所述电阻R9和电阻R10连接点的电信号传输至单片机U1，所述PNP管T15的集电极还通过依次串联的电容C15、电阻R99、电阻RH2和电容C16连接于汽车蓄电池，所述电阻RD7与电阻RD8连接点的电信号传输至电阻R99与电阻RH2的连接点，所述电阻R99和电阻RH2还连接于运算放大器U17的两个输入端之间，所述运算放大器U17用于对其输入的电信号进行放大后传输至单片机U1。

作为一种优选方式，所述电源端RO还连接于二极管D7的阳极，所述二极管D7的阴极通过依次串联的电阻RT5和电容CT6接地，所述电阻RT5的两端分别连接于低压差LDO稳压器U6，所述低压差LDO稳压器U6输出的电信号为单片机U1供电。

本实施例中，为了指示系统上电状态，所述PNP管T15的集电极还连接于二极管D3的阳极，所述二极管D3的阴极通过依次串联的电阻RY2和发光管LED1接地。

本实施例中，所述通讯芯片U2的芯片型号为CC2541。所述单片机U1的芯片型号为AT89S52。所述单片机U1连接有存储芯片U8。

本实用新型公开的汽车蓄电池CCA监测电路，其工作原理为：系统上电后，低压差LDO稳压器U6将输入的12V转换成3.3V电压供给通讯芯片U2上电。通讯芯片U2对IO口进行初始化，其IO口P1.1输出低电平，NPN管T5、NPN管T7的基极PN结截止，此时PNP管T15、PNP管T19的基极悬空，PNP管T15、PNP管T19的发射极和集电极断开，电源端RO和电源端RI这2端的12V电压不能加到结点RO1、结点RI1二端。反之，如果通讯芯片U2的IO口P1.1输出高电平，结点RO1、结点RI1二端就会输出12V电压。另外，电阻R520、电阻R62、电阻R13、电阻R11都限制IO口的电流和电压，电容C34、电容C22保证IO口输出的高低电平不突变。

当单片机U1给通讯芯片U2打开电源后(即结点RO1、结点RI1二端输出12V电压)，结点RO1通过二极管D1给稳压器U3提供输入电压，稳压器U3输出5V电压给通讯芯片U2上电，给由电容C15、电阻R5、电容C12、电阻R6、电阻R9、电容C14、电阻R10、电容C16、电阻R99、电阻RH2、电阻R34、电阻R44、电阻R23、电阻R24、电阻R23、电阻R15、电容C17和运算放大器U17组成的交流放大电路提供5V电源和2.0V的交流基准直流分量；通过二极管D2给由电阻R7、电阻R8、电容C13、电阻R11和MOS管Q3组成的交流信号输入电路供电，由此处给蓄电池输入交流信号。通讯芯片U2上电后等待单片机U1串口的测试命令，收到后马上开始进行测试；通讯芯片U2先通过IO口P3.7输出1KHZ以内的可变方波交流型号叠加到蓄电池两端，通过IO口P0.2、IO口P0.3、IO口P0.5、IO口P0.7这几路采集到的信号进行交流运算后，同时从存储芯片U8中取得一个固有的数据表对运算的结果进行进一步的公式转换后，得到如下数据，电池健康值，电池的CCA值，电池内阻，电池电量，电池电压，计算完成后，通过串口将数据发给蓝牙芯片。蓝牙芯片传给手机进行显示。

相比现有技术而言，本实用新型可长期安装在汽车蓄电池上，无需用户操作即可实时预防汽车蓄电池亏电，并自动选择电池最佳状态检测判断电池好坏。同时，本实用新型采用不助燃材料，具有反接及过流保护，平时工作电流不到1毫安，放电测试只需不到5秒即可获取电池好坏结果。再次，本实用新型电池检测放电产生的热量低，采用全密封超小外壳，长55mm*宽35mm*高15.5mm，没有屏，没有按键，并具有防水功能。在此基础上，本实用新型可通过G-sensor计算出车碰撞、急刹车，急减速功能。此外，本实用新型通过BLE蓝牙实时将数据传输到手机APP，更方便用户理解及体验，而且本实用新型产品成本低廉、易于实现。

实际工作过程中，设备上的红黑夹子加到电池上，给整个系统上电，蓝牙芯片上电后，进入工作状态，不断采集电池段电压，如果电压变化大于0.8V，说明汽车点火，进入点火采样电压状态，通过蓝牙芯片将整个启动过程中电压的波动采样数据发给手机绘制点火曲线；如果电池端电压没有0.8V的变化就很快休眠，等待再唤醒，再判断。充电系统是在点火后，对空载和带载的电压进行采样看是否超出充电系统正常工作范围，来判断充电系统是否出现老化，需要维修。另外，GSENSOR芯片可以获取加速度值，通过加速度值计算出车碰撞、急刹车，急减速功能，也可准确判断到车熄火和汽车开始移动，来计算车的行驶里程。最后，对于汽车熄火后超过10分钟以上的时间才可以对电池进行分析，否则，结果是错误的，同时，对于电池的分析，不能像读电池电压一样连续不间断的进行，需要间隔10-20秒，另外，每次测试不要连续测试超过6次以上，多次测试对应分析结果没有任何意义，对于同一个电池。下面对应电池的分析过程进行描述。

本实用新型优选采用电池分析模块，再收到蓝牙芯片下发的测试命令后，会输出1KHZ以内的交流信号加载到电池2端，CPU通过电导的计算公式对于采样的多个电压信号进行交流运算，将得到的值，与CPU里面的一个数据表进行数值换算后，得到如下数据，电池健康值，电池的CCA值，电池内阻，电池电量，电池电压。计算完成后，通过串口将数据发给蓝牙芯片。蓝牙芯片传给手机进行显示。

本产品采用手机作为上位机显示平台，通过蓝牙通讯从下位机获取电池检测的相关数据；考虑到汽车的安全性，我们采用了双8051单片机的硬件架构平台，CPU1选用了CC2541完成下位机数据的获取，对于下位机电源的管理，同时将获取的数据通过蓝牙传到手机端供APP程序使用，CPU2选用了AT89S52来完成对电池启动能力和健康状况的诊断，以及历史数据的分析功能；2个CPU直接通过串口通信实现数据的传递。

以上所述只是本实用新型较佳的实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本实用新型所保护的范围内。

Claims (6)

1.一种汽车蓄电池CCA监测电路，其特征在于，包括有单片机U1、通讯芯片U2、电源端RO、电源端RI、稳压器U3和运算放大器U17，所述电源端RO和电源端RI用于接入供电电压，所述电源端RO连接于PNP管T19的发射极，所述PNP管T19的基极连接于NPN管T7的集电极，所述NPN管T7的发射极接地，所述电源端RI连接于PNP管T15的发射极，所述PNP管T15的基极连接于NPN管T5的集电极，所述NPN管T5的发射极接地，所述NPN管T7的基极和NPN管T5的基极均连接于通讯芯片U2，且由所述通讯芯片U2控制NPN管T7和NPN管T5的通断状态，所述PNP管T19的集电极连接于二极管D1的阳极，所述二极管D1的阴极连接于稳压器U3的输入端，所述稳压器U3的输出端和地之间通过依次串联的电阻RD7和电阻RD8连接，所述PNP管T19的集电极还连接于二极管D2的阳极，所述二极管D2的阴极通过电阻R11连接于MOS管Q3的漏极，所述MOS管Q3的源极接地，所述MOS管Q3的栅极连接于单片机U1，且由所述单片机U1向MOS管Q3的栅极加载预设频率的方波信号，所述二极管D2的阴极还通过依次串联的电阻R7和电阻R8接地，所述电阻R7和电阻R8连接点的电信号传输至单片机U1，所述PNP管T15的集电极通过依次串联的电阻R5和电阻R6接地，所述电阻R5和电阻R6连接点的电信号传输至单片机U1，所述PNP管T15的集电极还通过依次串联的电阻R9和电阻R10连接于汽车蓄电池，所述电阻R9和电阻R10连接点的电信号传输至单片机U1，所述PNP管T15的集电极还通过依次串联的电容C15、电阻R99、电阻RH2和电容C16连接于汽车蓄电池，所述电阻RD7与电阻RD8连接点的电信号传输至电阻R99与电阻RH2的连接点，所述电阻R99和电阻RH2还连接于运算放大器U17的两个输入端之间，所述运算放大器U17用于对其输入的电信号进行放大后传输至单片机U1。

2.如权利要求1所述的汽车蓄电池CCA监测电路，其特征在于，所述电源端RO还连接于二极管D7的阳极，所述二极管D7的阴极通过依次串联的电阻RT5和电容CT6接地，所述电阻RT5的两端分别连接于低压差LDO稳压器U6，所述低压差LDO稳压器U6输出的电信号为单片机U1供电。

3.如权利要求1所述的汽车蓄电池CCA监测电路，其特征在于，所述PNP管T15的集电极还连接于二极管D3的阳极，所述二极管D3的阴极通过依次串联的电阻RY2和发光管LED1接地。

4.如权利要求1所述的汽车蓄电池CCA监测电路，其特征在于，所述通讯芯片U2的芯片型号为CC2541。

5.如权利要求1所述的汽车蓄电池CCA监测电路，其特征在于，所述单片机U1的芯片型号为AT89S52。

6.如权利要求1所述的汽车蓄电池CCA监测电路，其特征在于，所述单片机U1连接有存储芯片U8。