一种车载电池监控系统，包括中央处理模块、电流检测模块、温度检测模块、电压检测模块、实时时间模块。电压采集模块和温度采集模块直接连到中央处理模块单片机的ＡＤ入口，温度采集模块输出的数字信号与中央处理模块单片机的ＩＯ口直接相连进行通讯，实时时间模块的输出用Ｉ↑［２］Ｃ总线与其他器件通信，实时时间模块的输出和单片机的Ｉ↑［２］Ｃ总线接口相连，ＣＡＮ通讯模块直接与单片机的ＣＡＮ接口相连。中央处理模块检测电池温度、电压、电流，对电池充放电电量进行积分，估算电池剩余容量，当电池剩余容量估算值低于门限值时，中央处理模块发出告警信息，提示车主关闭空调、ＤＶＤ、车载冰箱等大功率耗电设备，以保证蓄电池容量保持一定额度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种传统燃油汽车的电池监控系统。
技术介绍
随着人们生活水平的提高以及汽车技术的发展，对汽车的舒适性的要求越来越高，伴随而来的是汽车用电设备的增加，比如空调设备、车用电脑、车内娱乐设备以及其他大量汽车电子产品，这些都对汽车供电设备提出了更高的要求。车载电源主要是发电机和蓄电池，汽车在行进中，发电机工作，为车上用电设备供电以及给蓄电池充电，当发电机发的电量不足以满足车载设备的用电时，或汽车发动机停止转动，发电机停止发电时，蓄电池将放电，为车载设备供电。同时，蓄电池在汽车启动时，将为启动机供电，以使汽车启动，而启动汽车通常需要蓄电池提供大电流和瞬时大功率。这样就存在一个问题，如果蓄电池在汽车停放前放电量过多，将造成蓄电池容量过低，不能在下次用车时启动发动机。为了保证蓄电池电量能在汽车下次启动时启动汽车，对车载蓄电池的工作状况进行监控显得越来越有必要。目前，低档轿车中几乎没有对蓄电池进行监控的装置，高档车中，奔驰E级及奥迪A6L等车型设有电池控制单元，它们的作用主要是根据电池电压的高低来控制车上设备的用电，当电压较低时认为电池电量不足，通过硬件电路关闭一些大功率辅助用电设备(比如空调、车载DVD等)，但它们没有对电池的充放电电流、温度、电量等工况进行全面的检测，电池的剩余容量不只是和电池两端的电压有关系，还和充放电电流、温度有关系，这样单纯以电压为依据控制用电设备的使用与否是不全面的。现在有大量的对蓄电池进行监控的专利，但它们大多是针对电动汽车而言的，电动汽车上通常需要提供驱动汽车用的大功率蓄电池组，在电动汽车上电池管理系统是必不可少的，但在传统燃油汽车上，一般只需要一到两个蓄电池，不需要那么庞大的蓄电池组，而且在以前的燃油车中，用电设备少，汽车行驶时蓄电池几乎不放电，所以在传统燃油汽车上，对蓄电池很少进行监控，但正如前文所述，现在车载用电设备越来越多，总功率越来越大，对电能的需求越来越高，在这种情况下蓄电池在汽车行驶时或汽车怠速运行时放电的情况越来越多，为了保证蓄电池不会过度放电，在传统燃油汽车上对蓄电池进行监控越来越有必要。现有的专利技术中也有一些针对传统燃油汽车的电池监控装置，比如中国专利200410084434.0“车载DVD播放器内的汽车电池管理装置及其方法”，这个专利技术是关于防止汽车电池放电的装置，它通过检测蓄电池提供给DVD播放器的电压，然后将这个电压与预置于单片机内的极限电压相比较，当检测到的电压低于极限电压时，通过向车主提供放电警告，从而防止电池放电。这个装置安装在车载DVD内，可以通过DVD显示屏或者扬声器发出报警信息。这套系统对蓄电池的检测过于简单，单纯从电压来判断蓄电池的放电与否，这样会造成对蓄电池能否继续放电预测得不够准确。中国专利200520099276.6“具有智能充电功能的车载电池监控装置”，也设计了一套车载电池的信息显示及充电装置，它使用ATMEGA8单片机对系统进行控制，能对电池的电流、电压、温度进行检测，分为可控充电系统模块、电流采集子模块、电压采集子模块、温度采集子模块、主程序控制模块，每个模块都是一个独立的系统，分别都需要一块ATMEGA8单片机，各个模块间用LIN总线进行通信。电池管理装置在车上应该尽量满足功能多、规模小的特点，但这套系统独立模块分得太多，系统过于繁琐，不利于在车上的安装。这套系统能完成很多检测功能，但没有对电池的容量进行一个估计，这样对电池信息的整理是不全面的，而且这套系统没有预留与整车其他配件通讯的接口，在现代汽车上，整个车身是被CAN总线等通讯网络连成一体的，电池管理装置也应该是整个网络上的一个节点，应能将检测到的信息通过CAN总线发送给其他设备(如组合仪表、整车控制器等)。没有预留接口会有两方面的缺点，一是不能把显示功能和车上本身的组合仪表结合在一起，而只能自行设计一个液晶显示部分，浪费了资源，也不利于安装；二是现代汽车是被CAN网络连成一体的，网络中的节点整车控制器中存储有很多在汽车行驶时的控制策略，它根据其他节点提供的信息来实施这些控制策略，而蓄电池也是汽车上的一个很重要的部件，电池管理装置预留了CAN接口，就能将电池的信息也送到整车控制器中，能让整车控制器掌握的信息更全面，对汽车的控制更合理。
技术实现思路
本专利技术的目的在于对传统燃油汽车的蓄电池进行全面监控，防止蓄电池过度放电，以保证蓄电池容量能在汽车下次使用时启动汽车。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是全面检测电池温度、电压、电流，对电池充放电电量进行积分，对电池剩余容量做出估算，当估算值低于门限值时，本专利技术电池监控系统发出告警信息，提示车主关闭空调、DVD、车载冰箱等大功率耗电设备，防止蓄电池继续大功率放电，保证蓄电池容量保持在一定额度以上，能在汽车下次使用时启动汽车。本专利技术包括中央处理模块、电流检测模块、温度检测模块、电压检测模块、实时时间模块，CAN通讯模块。上述模块统一集成在一块电路板上，各个模块并非独立的。检测电压和电流时，相应传感器的模拟电压信号被直接送到中央处理模块单片机的AD口进行AD转换。温度传感器采用集成芯片，它直接将得到的温度值通过单总线(此单总线通信协议已由传感器的制造商设定好，在单片机内需要软件控制单片机IO口与之通信)传给中央处理模块单片机。本专利技术选用的单片机自身带有CAN接口，只需外接CAN收发器即可实现与车身CAN网络的连接。本专利技术具有记录历史数据的功能，历史数据记录在单片机自带的FLASH中，实时时间模块是一个独立的时间芯片，它与单片机之间用I2C总线连接。本专利技术中央处理模块选用MICROCHIP的单片机PIC18F258作为主控制器，它是一款16位处理器，自带的32KB Flash可用于本专利技术对历史数据的存储；内置10位AD转换器可方便本专利技术对电压、电流的采集并进行AD转换；它的CAN通讯接口，较易将系统挂接于车身CAN网络上。本专利技术的电压检测模块采取电阻分压与运放隔离相结合的方式进行蓄电池电压的采集，最后将信号送入主控制器的AD入口进行AD转换。本专利技术电流检测模块采用高精度分流器与电压变送器相结合的办法来对蓄电池的充放电电流进行精确检测，解决电流回路中干扰问题，最后分压信号送入主控制器的AD入口进行AD转换。本专利技术温度采集模块选用单总线数字温度传感器DS18B20，它内置AD转换器，能将温度值采集后进行AD转换，转换结果置于片内寄存器中，采用单总线与单片机进行通讯。本专利技术选用3个DS18B20，分别紧贴于电池的三个表面上，最终电池的温度将会取三个值的最大值；本专利技术还设置了时间供给模块实时时间芯片PCF8583，它使用I2C接口与单片机进行通讯，它将从系统实际安装运行开始，提供长达4年的实时时间信号。本专利技术结合实时时间，将电池运行出现的工况选择性的记录在主控制器的Flash中，方便日后故障检测。本专利技术具备CAN通讯能力，能将检测的电压、电流、温度以及估算的电池容量值通过CAN总线发送给组合仪表显示。在采集以上电池信号的基础上，本专利技术对电池的充放电电量进行积分，积分公式为Q＝Q0+∫(-1)nIηdt(1)其中，n代表充放电方向，充电时为0，放电时为1；Q为电池电量，单位为库仑(C)；Q0为电池初始电量，单位为库仑(C)本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种车载电池监控系统，包括中央处理模块、电流检测模块、温度检测模块、电压检测模块、实时时间模块，其特征在于：中央处理模块为单片机ＰＩＣ１８Ｆ２５８；电压采集模块和温度采集模块直接连到单片机的ＡＤ入口，温度采集模块输出的数字信号与单片机的ＩＯ口直接相连进行通讯，实时时间模块的输出用Ｉ↑［２］Ｃ总线与其他器件通信，实时时间模块的输出和单片机的Ｉ↑［２］Ｃ总线接口相连，ＣＡＮ通讯模块直接与单片机的ＣＡＮ接口相连；中央处理模块检测电池温度、电压、电流，对电池充放电电量进行积分，估算电池剩余容量，当电池剩余容量估算值低于门限值时，中央处理模块发出告警信息，提示车主关闭空调、ＤＶＤ、车载冰箱等大功率耗电设备，以保证蓄电池容量保持一定额度。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王丽芳，胡运飞，廖承林，王欢，徐冬平，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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