一种库仑计及其工作方法技术

本发明专利技术涉及一种库仑计，包括：MCU、供电模块、通信模块和采样模块；供电模块电连接MCU、通信模块和采样模块；MCU连接通信模块和采样模块；供电模块，用于将电压降至设定值，然后向MCU通信模块和采样模块供电。本发明专利技术还涉及一种库仑计的工作方法。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术设计的库仑计，能解决电车用户的困扰，改善了用电压估算法估算电瓶容量不准的问题，能更加精准地计算出电车电瓶的电量，使电车显示的当前电量更加准确。库仑计还可对电瓶的当前电压、充电次数和循环次数进行统计，将数据上报给电动车的中控，方便更好地计算电动车可骑行的剩余路程和电瓶的状态等。库仑计成本低廉、使用方便，可以很容易的添加到电动车上。可以很容易的添加到电动车上。可以很容易的添加到电动车上。

【技术实现步骤摘要】
一种库仑计及其工作方法


[0001]本专利技术属于蓄电池
，尤其涉及一种用于测量电动车电量的库仑计及其工作方法。

技术介绍

[0002]传统的电动车电量估算方法，大多数都是根据电瓶电压估算其容量，特别是铅酸电池，单组铅酸电池电压和容量关系如图1所示；但是由于电瓶电压和电瓶容量并非是线性的关系，所以计算出来的电量就会有较大误差。而且温度变化或者电瓶老化都会增加估算出来的电量误差。
[0003]很常见的现象就是电车电量不足时，如果不启动电车，会显示满电状态，电车一旦启动，就会掉电；或者电车充满电后很长时间，电量都是满电状态，一旦出现掉电情况，后面掉电就会非常快。这会令使用者对电车电量的把控度不够精准，不知道还能骑行多远，容易出现骑行途中没电的情况。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种用于测量电动车电量的库仑计及其工作方法。
[0005]这种库仑计，包括：MCU、供电模块、通信模块和采样模块；供电模块电连接MCU、通信模块和采样模块；MCU连接通信模块和采样模块；供电模块，用于将电压降至设定值，然后向MCU通信模块和采样模块供电；采样模块，用于计算出采样电阻两端的差分电压，将差分电压发送给MCU；采样电阻位于采样模块内的采样电路中；MCU，用于根据差分电压计算出当前通过采样模块内的采样电阻电流值；用于对当前通过采样电阻的电流值进行积分运算得到放电电量或充电电量；还用于保存电动车电瓶当前的状态数据；通信模块，用于与MCU通信。
[0006]作为优选，供电模块用于将电压降至第一低压值，再由低压差线性稳压器LDO将第一低压值降至第二低压值，然后向MCU通信模块和采样模块供电；其中第二低压值小于第一低压值；电动车电瓶当前的状态数据包括电压、充电次数和循环次数。
[0007]作为优选，库仑计一端连接电动车电瓶负端，库仑计另一端分两路分别连接负载负端和通信模块电源线。
[0008]作为优选，MCU选用PT32L003/005；采样模块选用TM7707芯片；通信模块选用RS485芯片。
[0009]这种库仑计的工作方法，包括以下步骤：步骤1、库仑计初始化：供电模块通过DC/DC降压电路将电压降至第一低压值，再由低压差线性稳压器LDO将第一低压值降至第二低压值，然后向MCU通信模块和采样模块供
电；步骤2、实时采集电流；步骤3、电动车电瓶进行深度放电或深度充电，对步骤2实时采集的电流进行积分，计算电瓶的电池容量，将数据保存至MCU；同时判定MCU是否接收到通信模块的消息，进一步判定接收到的通信模块消息是否正确，通信模块根据自定义协议与MCU通信。
[0010]作为优选，步骤1中第一低压值为5V，第二低压值为3.3V。
[0011]作为优选，步骤2具体为：采样模块的采样电路使用差分采样计算出采样电阻两端的差分电压；采样模块将差分电压发送给MCU；MCU通过差分电压根据下式计算出电动车电瓶当前的放电电流或充电电流：I=U/R上式中，U为差分电压，R为采样电阻阻值。
[0012]作为优选，步骤3具体包括以下步骤：步骤3.1、若步骤2实时采集的电流为正，则进行深度放电并使用积分算法将电瓶当前的放电电流在设定时长内进行积分，更新积分数据；进行深度放电时，电瓶从满电状态开始，电池电量递减；通过积分算法求出累计放电量；当电瓶电量放尽时，完整测量到电瓶的实际总放电量，电瓶的实际总放电量为电瓶实际容量；积分算法为：上式中，为MCU计算得到的当前放电电流或充电电流；为进行积分的设定时长；为放电电量或充电电量；步骤3.2、若步骤2实时采集的电流为负，则进行深度充电，并使用积分算法将电瓶当前的充电电流在设定时长内进行积分，更新积分数据；进行深度充电时，将电瓶电量放尽，开始充电；充电量从0开始计算，当电瓶电量完全充满时，积分算法求得的电瓶实际充电量等于电瓶的容量；步骤3.3、判定用于计算积分时长的定时周期是否结束，若定时周期结束，则计算电池容量并更新数据；若定时周期未结束，则直接返回步骤2继续实时采集电流；电池容量的计算方式为：上式中，为当前电瓶电量值，为电量初始值，为电瓶的电瓶实际容量值；为MCU计算得到的当前放电电流或充电电流；步骤3.4、当收到通信模块发来的读取数据的指令时，通过通信模块内RS485芯片将电瓶的当前电压、充电次数和循环次数上报给MCU，计算电瓶的当前电压、充电次数和循环次数，并保存到MCU的缓存中，返回步骤2继续实时采集电流；步骤3.5、若MCU接收到通信模块的消息且收到的消息正确，则通信模块根据自定义协议与MCU通信；自定义协议包含读取指令和写入指令；读取指令包括读取电瓶当前电量、电瓶剩余容量、当前电压和当前电流等；写入指令具体为向MCU写入数据的指令，MCU收
到写入指令，向MCU写入数据，写入的数据包括电瓶当前容量、电瓶出厂容量和电瓶满电电压。
[0013]作为优选，步骤3.4中：电瓶的当前电压计算方式为：上式中，为当前电压值，为通过MCU读取到的采样电路基准电压，为AD采样精度，为采样电路的总阻值，R为采样电阻的阻值；电瓶充电次数的计算方式为：若电瓶进入充电状态，则电瓶的充电次数加1；电瓶循环次数的计算方式为：若电瓶电量低于设定百分比时再次充满，则电瓶的循环次数加1。
[0014]作为优选，步骤3.4中电瓶循环次数的计算方式为：若电瓶电量低于30%时再次充满，则电瓶的循环次数加1。
[0015]本专利技术的有益效果是：本专利技术设计的库仑计，能解决电车用户的困扰，改善了用电压估算法估算电瓶容量不准的问题，能更加精准地计算出电车电瓶的电量，使电车显示的当前电量更加准确。库仑计还可对电瓶的当前电压、充电次数和循环次数进行统计，将数据上报给电动车的中控，方便更好地计算电动车可骑行的剩余路程和电瓶的状态等。库仑计成本低廉、使用方便，可以很容易的添加到电动车上。
[0016]从成本和对芯片的使用要求和技术方面来说，高端检测要求芯片共模电压高，这种芯片很少，价格也贵；低端检测对芯片共模电压要求不高，芯片价格低，但低端检测对电流精度要求比较高；基于AD采样精度考虑，本专利技术的库仑计选用一款24bit的AD采样芯片TM7707用于电流采集低端检测采样；TM7707芯片自带差分输入通道、内部基准源和可编程的增益，可以很好的满足系统需求。
[0017]通信模块使用RS485芯片，使用MOS管，实现485收发模式的自动切换；其结构相对简单，使用方便，抗干扰性强，可很好的满足通信需求；与常用的DC/DC降压电路相比，供电模块的供电电路进一步的缩小了空间，节省了成本；MCU选用M0核的32位单片机PT32L003/005，外部电路简单，价格便宜，功能齐全。
附图说明
[0018]图1为传统的电动车单组铅酸电池电压和容量关系图；图2为库伦计的功能模块图；图3为供电电路原理图；图4为MCU电路原理图；图5为RS485通信电路原理图；图6为LED电路原理图；图7为AD采样电路原理图；图8为库仑计工作流程图；图9为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种库仑计，其特征在于，包括：MCU、供电模块、通信模块和采样模块；供电模块电连接MCU、通信模块和采样模块；MCU连接通信模块和采样模块；供电模块，用于将电压降至设定值，然后向MCU通信模块和采样模块供电；采样模块，用于计算出采样电阻两端的差分电压，将差分电压发送给MCU；采样电阻位于采样模块内的采样电路中；MCU，用于根据差分电压计算出当前通过采样模块内的采样电阻电流值；用于对当前通过采样电阻的电流值进行积分运算得到放电电量或充电电量；还用于保存电动车电瓶当前的状态数据；通信模块，用于与MCU通信。2.根据权利要求1所述库仑计，其特征在于：供电模块用于通过DC/DC降压电路将电压降至第一低压值，再由低压差线性稳压器LDO将第一低压值降至第二低压值，然后向MCU通信模块和采样模块供电；其中第二低压值小于第一低压值；电动车电瓶当前的状态数据包括电压、充电次数和循环次数。3.根据权利要求1所述库仑计，其特征在于：库仑计一端连接电动车电瓶负端，库仑计另一端分两路分别连接负载负端和通信模块电源线。4.根据权利要求1所述库仑计，其特征在于：MCU选用PT32L003/005；采样模块选用TM7707芯片；通信模块选用RS485芯片。5.一种如权利要求1所述库仑计的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、库仑计初始化：供电模块通过DC/DC降压电路将电压降至第一低压值，再由低压差线性稳压器LDO将第一低压值降至第二低压值，然后向MCU通信模块和采样模块供电；步骤2、实时采集电流；步骤3、电动车电瓶进行深度放电或深度充电，对步骤2实时采集的电流进行积分，计算电瓶的电池容量，将数据保存至MCU；同时判定MCU是否接收到通信模块的消息，进一步判定接收到的通信模块消息是否正确，通信模块根据自定义协议与MCU通信。6.根据权利要求5所述库仑计的工作方法，其特征在于：步骤1中第一低压值为5V，第二低压值为3.3V。7.根据权利要求5所述库仑计的工作方法，其特征在于，步骤2具体为：采样模块的采样电路使用差分采样计算出采样电阻两端的差分电压；采样模块将差分电压发送给MCU；MCU通过差分电压根据下式计算出电动车电瓶当前的放电电流或充电电流：I=U/R上式中，U为差分电压，R为采样电阻阻值。8.根据权利要求7所述库仑计的工作方法，其特征在于，步骤3具体包括以下步骤：步骤3....

【专利技术属性】
技术研发人员：孙木楚，陈骏，莫建林，李梦梦，马超，黄福领，肖晗，
申请(专利权)人：台铃科技江苏股份有限公司，
类型：发明
国别省市：