專利名稱：一種電動(dòng)自行車電子數(shù)顯充放電循環(huán)累計(jì)多功能記錄儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電動(dòng)自行車的技術(shù)領(lǐng)域，是電子技術(shù)在電動(dòng)自行車動(dòng) 力電池管理領(lǐng)域中的應(yīng)用，涉及一種電動(dòng)自行車電池電子數(shù)顯充放電循環(huán) 累計(jì)多功能記錄儀。
背景技術(shù)：
電動(dòng)自行車作為綠色交通工具，得到人們的廣泛使用。作為電動(dòng)自行 車的動(dòng)力，電池被大量使用，因此推動(dòng)了電池的銷售與使用。但是由于技
術(shù)的原因，對(duì)動(dòng)力電池的售后一般采用按時(shí)間(18個(gè)月)保修的政策，這
種方式存在著弊端。比如某些用戶只是將電動(dòng)助力車作為短途代步工具，
平時(shí)使用里程較少，質(zhì)保期內(nèi)，其電池?fù)p耗非常少；而有些用戶用電動(dòng)助 力車跑業(yè)務(wù)，如送快遞、送餐等，這些用戶的電動(dòng)助力車常年累月的處于 高負(fù)荷狀態(tài)，電池極易損壞，這些用戶往往能夠在質(zhì)保期內(nèi)更換數(shù)次電池。 這樣的質(zhì)保政策保證了一些不該享受超量質(zhì)保的用戶的不正常服務(wù)，消弱 了該享受正當(dāng)質(zhì)保的用戶的權(quán)益，也使得銷售廠商需要為一些不合理的售 后提供服務(wù)。因此，如何正確有效地估算電池使用程度，以此為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行 電池的售后服務(wù)，成為一個(gè)急需解決的問題。
國內(nèi)有關(guān)電動(dòng)自行車電池充放電記錄、循環(huán)壽命測(cè)試的報(bào)道較多，分 別具有不同的特點(diǎn)，鄭霖(佛山市順德區(qū)順達(dá)電腦廠有限公司).電池放 電時(shí)間記錄儀及方法.CN 101192689， 2008-06-04，文獻(xiàn)公開了佛山市 順德區(qū)順達(dá)電腦廠有限公司發(fā)明的一種電池放電時(shí)間記錄的方法，該方法 包括下述步驟預(yù)設(shè)電池放電結(jié)束電壓值；量測(cè)并開始記錄電池放電時(shí)間， 并予以顯示；采集電池放電時(shí)的電壓；傳送采集的電池放電時(shí)的電壓值及 電池放電時(shí)間至計(jì)算機(jī)；判斷預(yù)設(shè)的電池放電結(jié)束電壓值與自電池處讀取 的放電之電壓值是否相等，如果相等，則結(jié)束對(duì)電池放電時(shí)間的量測(cè)；如 果預(yù)設(shè)的電池放電結(jié)束電壓值與自電池處讀取的放電之電壓值不相等，則 繼續(xù)對(duì)電池放電進(jìn)行量測(cè)直至電池電壓放電完畢為止。通過該發(fā)明可很方 便的對(duì)電池的放電情況進(jìn)行量測(cè)，且可直觀的觀察到電池的放電時(shí)間，具 有很好的實(shí)用價(jià)值。于江仁，王檀桂(浙江億源光電科技有限公司). 一種電動(dòng)自行車蓄
電池電量顯示系統(tǒng).CN 200986955， 2007-12-05，公開了浙江億源光電 科技有限公司發(fā)明的一種電動(dòng)自行車蓄電池電量顯示系統(tǒng)，包括蓄電池， 蓄電池上連接有電流采樣模塊，電流采樣模塊上連接有電源管理芯片，電 源管理芯片連通顯示模塊；電源管理芯片上設(shè)有用電量寄存器和剩余電量 寄存器；剩余電量寄存器計(jì)數(shù)的剩余電量參數(shù)通過顯示模塊顯示。該系統(tǒng) 能準(zhǔn)確顯示電動(dòng)車蓄電池內(nèi)的剩余電量，可以廣泛適用于電動(dòng)自行車行業(yè)。 李小龍(華為技術(shù)有限公司).記錄電池工作信息的方法、電池及其 電子產(chǎn)品與充電器.CN 1858805， 2006-11-08，公開了華為技術(shù)有限公司 發(fā)明的一種記錄充電式電池工作信息的方法、電池及其應(yīng)用的電子產(chǎn)品及 充電器，主要是通過在電子產(chǎn)品內(nèi)設(shè)置至少一個(gè)用于記錄充電式電池工作 信息的記錄器，該記錄器記錄充電式電池的充電次數(shù)、充電時(shí)長等與充電 式電池相關(guān)的工作信息，通過查詢記錄器記錄的數(shù)值，可以確定充電式電 池的工作信息。通過該發(fā)明能較容易判斷電池是否到達(dá)使用壽命的期限或 真正存在問題以及是由用戶的使用習(xí)慣所導(dǎo)致電池出現(xiàn)問題。
江顯燦. 一種電動(dòng)自行車的電池電量檢測(cè)裝置.CN 2906637， 2007-05-30，公開了一種電動(dòng)自行車的電池電量檢測(cè)裝置，包括電流檢 測(cè)電路，與電池一極相連，其輸出端連接乘法器；電壓檢測(cè)電路，接在乘 法器與電池正極之間；時(shí)鐘發(fā)生器，與乘法器和累加器相連接，為乘法器 和累加器提供時(shí)鐘信號(hào)；乘法器，將電壓檢測(cè)電路測(cè)出的電壓值、電流檢 測(cè)電路測(cè)出的電流值以及時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生的時(shí)間間隔值三者進(jìn)行相乘，乘 積的輸出端連接累加器；累加器，每隔一個(gè)時(shí)間間隔值將乘法器輸出的乘 積累加，其結(jié)果由輸出端發(fā)送到顯示單元；電流方向檢測(cè)器，與電池一極 相連，其輸出端連接累加器，用于控制累加器對(duì)當(dāng)前數(shù)據(jù)進(jìn)行加或減的運(yùn) 算。該電池電量檢測(cè)裝置能正確的顯示電池電量，讓使用者準(zhǔn)確的掌握電 動(dòng)自行車的可工作時(shí)間。
http:〃www. hzdk. com/" action-viewnews-itemid-34杭州得康蓄電 池修復(fù)儀有限公司"循環(huán)壽命測(cè)試儀DK36."報(bào)道了杭州得康蓄電池修復(fù) 儀有限公司的蓄電池循環(huán)壽命測(cè)試儀，適用于蓄電池組合性能測(cè)試，包括
容量、循環(huán)壽命、充放電特性等。產(chǎn)品特點(diǎn)運(yùn)用單片機(jī)智能控制及精密 測(cè)控技術(shù)；采用友好的中文液晶界面，便于人機(jī)對(duì)話；多種充、放電工作流程可供選擇；循環(huán)次數(shù)及釆樣間隔可靈活設(shè)置；具有打印功能和U盤數(shù) 據(jù)接口。
上海威銘電子機(jī)械設(shè)備有限公司.蓄電池電性能測(cè)試儀(循環(huán)壽命
試驗(yàn)機(jī))，http:〃www. cps800. com/products/3078. htm報(bào)道了上海威銘 電子機(jī)械設(shè)備有限公司的蓄電池電性能測(cè)試儀(循環(huán)壽命試驗(yàn)機(jī))，適用 于各種類型單個(gè)電池或蓄電池組的綜合性能測(cè)試及壽命測(cè)試。對(duì)各種蓄電 池和蓄電池(組)檢測(cè)電池容量、充電放電循環(huán)壽命、充電接受能力、恒 電壓限電流充電、恒電流充電，恒電流放電。
林志琦，張訕通(長春工業(yè)大學(xué)).二次電池循環(huán)壽命檢測(cè)儀.電 池，2008， 38(4): 244-246報(bào)道了長春工業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)了二次電池循環(huán)壽命 檢測(cè)儀。檢測(cè)儀以單片機(jī)C8051F320為核心，可對(duì)電池進(jìn)行恒流充放電， 通過測(cè)量端電壓，實(shí)現(xiàn)充放電的轉(zhuǎn)換，并實(shí)時(shí)記錄、分析電壓信息，畫出 放電曲線，對(duì)電池的循環(huán)壽命進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試。
綜上所述，國內(nèi)未見使用片上系統(tǒng)技術(shù)、軟件控制和管理技術(shù)、硬件 和軟件抗干擾技術(shù)以及數(shù)字顯示等技術(shù)研制開發(fā)的一種電動(dòng)自行車電池 電子數(shù)顯充放電循環(huán)累計(jì)多功能記錄儀的文獻(xiàn)報(bào)道。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種且造價(jià)低廉，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值的電 動(dòng)自行車電子數(shù)顯充放電循環(huán)累計(jì)多功能記錄儀，本實(shí)用新型的的核心內(nèi) 容是記錄電池的充放電循環(huán)次數(shù)、過放次數(shù)和累計(jì)放電總量。
為了達(dá)到本實(shí)用新型的目的提供一種電動(dòng)自行車電子數(shù)顯充放電循環(huán) 累計(jì)多功能記錄儀，其特征在于在記錄儀內(nèi)部設(shè)置信號(hào)預(yù)處理、穩(wěn)壓電路、 實(shí)時(shí)鐘電路、單片機(jī)處理器、LCD顯示電路、RS232電平轉(zhuǎn)換電路，其中 單片機(jī)內(nèi)部集成有AD轉(zhuǎn)換電路、存儲(chǔ)器、串行通訊口。記錄儀與外部的電 動(dòng)自行車動(dòng)力電池、控制器連接，也可以和PC機(jī)進(jìn)行通訊。
電動(dòng)自行車的電池一般電壓為36V或者48V，不能直接供給記錄儀使 用。穩(wěn)壓電路將電動(dòng)自行車的電池提供的36V或48V電壓降壓至5V，提供 給整個(gè)記錄儀使用。 一般的電動(dòng)車電路包括有電池和控制器，記錄儀在原 有的電路中取出電壓和電流信號(hào)。電壓電流信號(hào)進(jìn)入信號(hào)預(yù)處理部分，通 過3個(gè)電阻分壓輸入到運(yùn)算放大器的輸入端。運(yùn)算放大器將微弱的電壓信 號(hào)放大到0 5V之間。處理完的電壓進(jìn)入到單片機(jī)處理器所包含的AD轉(zhuǎn)換器中，AD轉(zhuǎn)換器在單片機(jī)處理器的控制下，每隔固定的時(shí)間間隔，將電
壓信號(hào)變換為相應(yīng)的數(shù)據(jù)。單片機(jī)處理器按照一定的格式將數(shù)據(jù)存入Flash
存儲(chǔ)器。實(shí)時(shí)鐘電路提供給單片機(jī)處理器時(shí)間信息，單片機(jī)處理器可以按
照設(shè)定的時(shí)間間隔進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。LCD顯示電路將實(shí)時(shí)的電壓電流信息及 經(jīng)過單片機(jī)處理器運(yùn)算得到的電池容量值等顯示出來。串口可以連接記錄 儀與PC機(jī)，可以實(shí)時(shí)的將記錄儀保存的記錄發(fā)送給PC機(jī)。由于PC機(jī)串 口電平與單片機(jī)處理器串口電平不一致，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候通過電平轉(zhuǎn)換 電路實(shí)現(xiàn)兩方的電平轉(zhuǎn)換。
所述的電動(dòng)自行車電池電子數(shù)顯充放電循環(huán)累計(jì)多功能記錄儀，其特 征在于所述的單片機(jī)的串口電平為TTL電平，PC機(jī)串口用的是RS232接 □。
所述的電動(dòng)自行車電子數(shù)顯充放電循環(huán)累計(jì)多功能記錄儀，其特征在 于所述的單片機(jī)處理器是基于片上系統(tǒng)的單片機(jī)。
所述的電動(dòng)自行車電池電子數(shù)顯充放電循環(huán)累計(jì)多功能記錄儀，其特 征在于信號(hào)預(yù)處理器由電阻分壓網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)算放大器組成。
所述的電動(dòng)自行車電子數(shù)顯充放電循環(huán)累計(jì)多功能記錄儀，其特征在 于實(shí)時(shí)鐘電路由外置晶振和實(shí)時(shí)鐘芯片組成。
所述的電動(dòng)自行車電池電子數(shù)顯充放電循環(huán)累計(jì)多功能記錄儀，其特 征在于LCD顯示電路由標(biāo)準(zhǔn)的HD44780兼容的液晶顯示模塊和背光驅(qū)動(dòng)電 路組成。
本實(shí)用新型的電動(dòng)自行車電池電子數(shù)顯充放電循環(huán)累計(jì)多功能記錄儀 的主要技術(shù)特點(diǎn)在于①通過電池放電電流的積分得到累計(jì)放電電量， 計(jì)算電池剩余容量，比對(duì)預(yù)存的電池容量值，計(jì)算電池充放電循環(huán)次數(shù)， 并計(jì)算電池過放電次數(shù)。②記錄儀的數(shù)據(jù)可通過RS232接口傳送給PC機(jī)。 ◎使用ST公司的uPSD32XX系列芯片，保存實(shí)時(shí)測(cè)量的電流值，用于電池 使用狀態(tài)分析。④LCD顯示電池剩余電量；充放電循環(huán)累計(jì)次數(shù)(可切 換)；過放電次數(shù)(可切換)；實(shí)時(shí)時(shí)鐘；日歷(可切換)；電量過低報(bào) 警(蜂鳴)；累計(jì)放電電量。本實(shí)用新型的的核心內(nèi)容是記錄電池的充放 電循環(huán)次數(shù)、過放次數(shù)和累計(jì)放電總量。
記錄儀的電源部分由電動(dòng)電池供電。同時(shí)動(dòng)力電池部分的電流電壓信 號(hào)接入系統(tǒng)，電流電壓信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)預(yù)處理及變換電路變換為適當(dāng)?shù)妮斎胄盘?hào)，再經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換電路變換為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。記錄儀的CPU按照一
定的時(shí)間間隔(如l秒)從AD轉(zhuǎn)換器中讀取數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)經(jīng)CPU轉(zhuǎn)換為實(shí) 際的電流電壓值后，按照固定格式存入存儲(chǔ)器。記錄滿60條后，CPU將數(shù) 據(jù)進(jìn)行匯總，計(jì)算前段時(shí)間電動(dòng)車放電的電量和充入的電量，然后記錄儀 取出存儲(chǔ)器中的剩余電量值和累計(jì)放電電量值，原有的剩余電量值減去放 電電量加上充入的電量，計(jì)算得出新的剩余電量，原有的累計(jì)放電電量加 上放電電量得到新的累計(jì)放電電量。當(dāng)累計(jì)放電電量的計(jì)算值大于預(yù)先設(shè) 定的一次充放電循環(huán)電量值時(shí)，充放電循環(huán)次數(shù)加l，累計(jì)放電電量歸零。 如果在使用過程中出現(xiàn)剩余電量小于0時(shí)，記錄儀將會(huì)記錄一次異常信息， 表明電池經(jīng)過過放的不當(dāng)操作。充放電循環(huán)次數(shù)乘以預(yù)先設(shè)定的一次充放 電循環(huán)電量值即可得出累計(jì)放電總量，本實(shí)用新型的電動(dòng)自行車電池電子 數(shù)顯充放電循環(huán)累計(jì)多功能記錄儀解決了正確有效地估算電池使用程度， 以此為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行電池的售后服務(wù)的問題。

圖l是本實(shí)用新型的電動(dòng)自行車電池電子數(shù)顯充放電循環(huán)累計(jì)多功能 記錄儀組成框圖。
圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的系統(tǒng)的信號(hào)預(yù)處理及變換結(jié)構(gòu)圖。
圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的系統(tǒng)的電平轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)圖。
圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的系統(tǒng)的軟件功能框圖。
圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例的系統(tǒng)的實(shí)時(shí)鐘電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
圖l是本實(shí)用新型的電動(dòng)自行車電池電子數(shù)顯充放電循環(huán)累計(jì)多功能 記錄儀組成框圖。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的系統(tǒng)的信號(hào)預(yù)處理及變換結(jié)構(gòu) 圖。
圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的系統(tǒng)的電平轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)圖。圖4是本實(shí)用新 型實(shí)施例的系統(tǒng)的軟件功能框圖。圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例的系統(tǒng)的實(shí)時(shí) 鐘電路結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，本實(shí)用新型的電動(dòng)自行車電池電子數(shù)顯充放電 循環(huán)累計(jì)多功能記錄儀在記錄儀內(nèi)部設(shè)置信號(hào)預(yù)處理、穩(wěn)壓電路、實(shí)時(shí)鐘 電路、單片機(jī)、LCD顯示電路、RS232電平轉(zhuǎn)換電路，其中單片機(jī)內(nèi)部集 成有AD轉(zhuǎn)換電路、存儲(chǔ)器、串行通訊口。記錄儀與外部的電動(dòng)自行車動(dòng)力 電池、控制器連接，也可以和PC機(jī)進(jìn)行通訊。電動(dòng)自行車的電池一般電壓為36V或者48V，不能直接供給記錄儀使 用。穩(wěn)壓電路將電動(dòng)自行車的電池提供的36V或48V電壓降壓至5V，提供 給整個(gè)記錄儀使用。 一般的電動(dòng)車電路包括有電池和控制器，記錄儀在原 有的電路中取出電壓和電流信號(hào)。電壓電流信號(hào)進(jìn)入信號(hào)預(yù)處理部分，通 過3個(gè)電阻分壓輸入到運(yùn)算放大器的輸入端。運(yùn)算放大器將微弱的電壓信 號(hào)放大到0 5V之間。處理完的電壓進(jìn)入到單片機(jī)處理器所包含的AD轉(zhuǎn) 換器中，AD轉(zhuǎn)換器在單片機(jī)處理器的控制下，每隔固定的時(shí)間間隔，將電 壓信號(hào)變換為相應(yīng)的數(shù)據(jù)。單片機(jī)處理器按照一定的格式將數(shù)據(jù)存入Flash 存儲(chǔ)器。實(shí)時(shí)鐘電路提供給單片機(jī)處理器時(shí)間信息，單片機(jī)處理器可以按 照設(shè)定的時(shí)間間隔進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。LCD顯示電路將實(shí)時(shí)的電壓電流信息及 經(jīng)過單片機(jī)處理器運(yùn)算得到的電池容量值等顯示出來。串口可以連接記錄 儀與PC機(jī)，可以實(shí)時(shí)的將記錄儀保存的記錄發(fā)送給PC機(jī)。由于PC機(jī)串 口電平與單片機(jī)處理器串口電平不一致，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候通過電平轉(zhuǎn)換 電路實(shí)現(xiàn)兩方的電平轉(zhuǎn)換。
其單片機(jī)的串口電平為TTL電平，PC機(jī)串口用的是RS232接口 。
其單片機(jī)處理器是基于片上系統(tǒng)的單片機(jī)。
其信號(hào)預(yù)處理器由電阻分壓網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)算放大器組成。
其實(shí)時(shí)鐘電路由外置晶振和實(shí)時(shí)鐘芯片組成。
其LCD顯示電路由標(biāo)準(zhǔn)的HD44780兼容的液晶顯示模塊和背光驅(qū)動(dòng)電 路組成。
本設(shè)計(jì)的整體結(jié)構(gòu)組成見圖1，其中電池、原控制器、PC機(jī)屬于設(shè)計(jì) 外的部分。電池是記錄儀的被檢測(cè)對(duì)象，同時(shí)也為記錄儀提供電源，電池 經(jīng)過穩(wěn)壓電路給記錄儀供電，同時(shí)電池的電壓信號(hào)、電流信號(hào)被取出，送 入記錄儀的信號(hào)預(yù)處理部分。記錄儀記錄的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息可以通過通訊端 口傳給PC機(jī)。在記錄儀內(nèi)部，電池的電壓、電流信號(hào)通過信號(hào)預(yù)處理及變 換電路處理后，進(jìn)入單片機(jī)內(nèi)部集成的AD轉(zhuǎn)換電路。實(shí)時(shí)鐘電路可以給系 統(tǒng)提供詳細(xì)的時(shí)間信息，單片機(jī)控制AD轉(zhuǎn)換器在特定的時(shí)間間隔(如l秒 鐘)進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣。單片機(jī)根據(jù)采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到實(shí)際的電壓、 電流值，將數(shù)據(jù)保存到存儲(chǔ)器中。記錄儀每隔一定的時(shí)間(如l分鐘)， 會(huì)對(duì)采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得出前一分鐘放電電量和充電電量，原有的剩 余電量值減去放電電量加上充入的電量計(jì)算得出新的剩余電量，原有的累計(jì)放電電量加上放電電量得到新的累計(jì)放電電量，各項(xiàng)信息可送往LCD顯
示。根據(jù)需要，記錄儀的數(shù)據(jù)可傳送給PC機(jī)，單片機(jī)的串口電平為TTL電 平，PC機(jī)串口用的是RS232接口，電路中設(shè)計(jì)有一個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路。
硬件組成部分如下信號(hào)預(yù)處理電路的原理圖見附圖2。該電路按照附 圖2接入到電動(dòng)車系統(tǒng)中。R13是一段康銅絲，電阻較小，對(duì)原來的電路影 響很小，電池的電流流經(jīng)R13，根據(jù)IK^R， R13上的壓降隨著電流的變化 而變化，電壓通過運(yùn)算放大器進(jìn)行放大。圖中Rll、 R12、 R13串接在電源 正極與地之間，R13較小，Rll、 R12較大，同時(shí)R11二R12，所以運(yùn)算放大 器的反相輸入端(U1A的2腳)電壓比=0. 5VCC+Ulil:,，圖中R14、 R15也是 串接在電源與地之間，同時(shí)R14二R15，所以11:; = 0. 5VCC，由此可得運(yùn)算放 大器的第2腳與第3腳之間的電壓差等于U^ 。 R7是運(yùn)算放大器的反饋電 阻，調(diào)整R7的阻值可以調(diào)整運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)。運(yùn)算放大器的輸出信 號(hào)ADCO送入單片機(jī)內(nèi)部集成的AD轉(zhuǎn)換器端口。圖中C4、 C5提高系統(tǒng)的抗 干擾性能。由于在動(dòng)力系統(tǒng)中電池的電壓、電流信號(hào)變化較快，R8與C3起 到積分的作用，減少系統(tǒng)誤差。
電平轉(zhuǎn)換電路如附圖3所示，采用的是通用的芯片max232，它將單片 機(jī)輸出的TTL電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS232電平信號(hào)，使PC機(jī)能夠正常接收信息。
LCD顯示電池剩余電量；充放電循環(huán)累計(jì)次數(shù)(可切換)；過放電次 數(shù)(可切換)；實(shí)時(shí)鐘；日歷(可切換)；電量過低報(bào)警(蜂鳴)；累計(jì) 放電電量。
軟件包括以下部分系統(tǒng)初始化模塊、數(shù)據(jù)采樣解析模塊、數(shù)據(jù)匯總 模塊、提示與報(bào)警模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、通訊模塊。
初始化模塊用于設(shè)定系統(tǒng)所需的各類原始信息，如電池容量、充電限 制電壓、終止電壓、額定電流、系統(tǒng)工作模式、初始電池剩余容量、累計(jì) 放電電量、最大循環(huán)次數(shù)、過充過放次數(shù)等。
數(shù)據(jù)采樣解析模塊用于控制AD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，計(jì)算得到實(shí)際數(shù) 值，并將該數(shù)值保存到存儲(chǔ)器中。
數(shù)據(jù)匯總模塊將保存的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，得到相應(yīng)時(shí)間段的放電電量和 充電電量，然后記錄儀取出存儲(chǔ)器中的剩余電量值和累計(jì)放電電量值，原 有的剩余電量值減去放電電量加上充入的電量計(jì)算得出新的剩余電量，原 有的累計(jì)放電電量加上放電電量得到新的累計(jì)放電電量。當(dāng)累計(jì)放電電量的計(jì)算值大于預(yù)先設(shè)定的一次充放電循環(huán)電量值時(shí)，充放電循環(huán)次數(shù)加1， 累計(jì)放電電量歸零。如果在使用過程中出現(xiàn)剩余容量小于O時(shí)，記錄儀將 會(huì)記錄一次異常信息，表明電池經(jīng)過過放的不當(dāng)操作。本模塊也負(fù)責(zé)將相 應(yīng)的信息提供給提示與報(bào)警模塊。
通訊模塊是本系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊的橋梁，可以將數(shù)據(jù)傳給PC機(jī)。 初始化模塊的工作流程如下讀取存儲(chǔ)器中的模式寄存器，如果顯示 當(dāng)前狀態(tài)為初始化模式，進(jìn)入設(shè)定，否則退出。設(shè)定狀態(tài)需要分別設(shè)定電 池額定容量、充電限制電壓、終止電壓、額定電流、系統(tǒng)工作模式、初始 電池剩余電量、電池累計(jì)放電電量、最大循環(huán)次數(shù)、過充過放次數(shù)等信息， 設(shè)定完畢后，程序?qū)⒋鎯?chǔ)器中的模式寄存器修改為工作狀態(tài)，然后退出本 模塊。
數(shù)據(jù)采樣解析模塊工作流程如下判斷是否滿足時(shí)間間隔要求(間隔l 秒l次)，不滿足就退出，滿足的話就發(fā)出指令，讓AD電路讀取運(yùn)算放大 器的輸出電壓，電流值，然后根據(jù)放大倍率，偏移參數(shù)等計(jì)算實(shí)際電池電 壓、電流值，最后將得到的數(shù)據(jù)保存到存儲(chǔ)器中，退出本模塊。
數(shù)據(jù)匯總模塊工作流程如下判斷是否滿足時(shí)間間隔要求(間隔l分 鐘l次)，不滿足就退出，滿足的話就讀取前一分鐘所有數(shù)據(jù)采樣解析模 塊保存的電流值，將其中的負(fù)值相加，得到的數(shù)值就是前一分鐘放電電量 值，讀取存儲(chǔ)器中累計(jì)放電電量，將上述兩個(gè)電量值相加，得到累計(jì)放電 電量值。當(dāng)累計(jì)放電電量的計(jì)算值大于預(yù)先設(shè)定的一次充放電循環(huán)電量值 時(shí)，充放電循環(huán)次數(shù)加1，累計(jì)放電電量歸零。將前一分鐘的所有采樣值(包 括正值和負(fù)值)與剩余電量值相加，得到新的剩余電量，如果剩余電量小 于0，記錄儀將會(huì)記錄一次異常信息，表明電池經(jīng)過過放的不當(dāng)操作。充放 電循環(huán)次數(shù)充放電循環(huán)次數(shù)乘以預(yù)先設(shè)定的一次充放電循環(huán)電量值即可得 出累計(jì)放電總量。
通訊模塊采用中斷的方式工作。系統(tǒng)得到PC機(jī)傳來的指令后，模塊將 讀取存儲(chǔ)中的數(shù)據(jù)，將其發(fā)送到PC機(jī)。
該記錄儀的電源部分由電動(dòng)電池供電。同時(shí)動(dòng)力電池部分的電流電壓 信號(hào)接入系統(tǒng)，電流電壓信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)預(yù)處理及變換電路變換為適當(dāng)?shù)?br> 輸入信號(hào)，再經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換電路變換為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。記錄儀的CPU按照 一定的時(shí)間間隔(如l秒)從AD轉(zhuǎn)換器中讀取數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)經(jīng)CPU轉(zhuǎn)換為實(shí)際的電流電壓值后，按照固定格式存入存儲(chǔ)器。記錄滿60條后，CPU將 數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，計(jì)算前段時(shí)間電動(dòng)車放電的電量和充入的電量，然后記錄 儀取出存儲(chǔ)器中的剩余電量值和累計(jì)放電電量值，原有的剩余電量值減去 放電電量加上充入的電量，計(jì)算得出新的剩余電量，原有的累計(jì)放電電量 加上放電電量得到新的累計(jì)放電電量。當(dāng)累計(jì)放電電量的計(jì)算值大于預(yù)先 設(shè)定的一次充放電循環(huán)電量值時(shí)，充放電循環(huán)次數(shù)加1，累計(jì)放電電量歸零。 如果在使用過程中出現(xiàn)剩余電量小于O時(shí)，記錄儀將會(huì)記錄一次異常信息， 表明電池經(jīng)過過放的不當(dāng)操作。充放循環(huán)次數(shù)乘以預(yù)先設(shè)定的一次充放電 循環(huán)電量值即可得出累計(jì)放電總量。設(shè)計(jì)參數(shù)指標(biāo)用電壓范圍36 V 48 V;容量估算誤差<5%;使用范圍 _20 °C~50 °C 。
該裝置具有以下功能(1)直接通過電動(dòng)自行車電池進(jìn)行供電。(2) 內(nèi)部包含實(shí)時(shí)鐘電路，能夠給系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的時(shí)間信息。(3)電壓、電流、
容量信息實(shí)時(shí)通過LCD顯示出來。(4)數(shù)據(jù)可以通過串口連接PC機(jī)，可 提供詳細(xì)的電池應(yīng)用信息。
權(quán)利要求1、一種電動(dòng)自行車電子數(shù)顯充放電循環(huán)累計(jì)多功能記錄儀，其特征在于在記錄儀內(nèi)部設(shè)置信號(hào)預(yù)處理、穩(wěn)壓電路、實(shí)時(shí)鐘電路、單片機(jī)處理器、LCD顯示電路、RS232電平轉(zhuǎn)換電路，其中單片機(jī)內(nèi)部集成有AD轉(zhuǎn)換電路、存儲(chǔ)器、串行通訊口；記錄儀與外部的電動(dòng)自行車動(dòng)力電池、控制器連接，也可以和PC機(jī)進(jìn)行通訊。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)自行車電池電子數(shù)顯充放電循環(huán)累計(jì)多 功能記錄儀，其特征在于所述的單片機(jī)的串口電平為TTL電平，PC機(jī)串口 用的是RS232接口。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)自行車電子數(shù)顯充放電循環(huán)累計(jì)多功能 記錄儀，其特征在于所述的單片機(jī)處理器是基于片上系統(tǒng)的單片機(jī)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)自行車電池電子數(shù)顯充放電循環(huán)累計(jì)多 功能記錄儀，其特征在于信號(hào)預(yù)處理器由電阻分壓網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)算放大器組成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)自行車電子數(shù)顯充放電循環(huán)累計(jì)多功能 記錄儀，其特征在于實(shí)時(shí)鐘電路由外置晶振和實(shí)時(shí)鐘芯片組成。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)自行車電池電子數(shù)顯充放電循環(huán)累計(jì)多 功能記錄儀，其特征在于LCD顯示電路由標(biāo)準(zhǔn)的HD44780兼容的液晶顯示 模塊和背光驅(qū)動(dòng)電路組成。
專利摘要本實(shí)用新型屬于電動(dòng)自行車的技術(shù)領(lǐng)域，是電子技術(shù)在電動(dòng)自行車動(dòng)力電池管理領(lǐng)域中的應(yīng)用，涉及一種電動(dòng)自行車電池電子數(shù)顯充放電循環(huán)累計(jì)多功能記錄儀。在記錄儀內(nèi)部設(shè)置信號(hào)預(yù)處理、穩(wěn)壓電路、實(shí)時(shí)鐘電路、單片機(jī)、LCD顯示電路、RS232電平轉(zhuǎn)換電路，其中單片機(jī)內(nèi)部集成有AD轉(zhuǎn)換電路、存儲(chǔ)器、串行通訊口。記錄儀與外部的電動(dòng)自行車動(dòng)力電池、控制器連接，也可以和PC機(jī)進(jìn)行通訊。解決了正確有效地估算電池使用程度，以此為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行電池的售后服務(wù)的問題，且造價(jià)低廉，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G07C5/08GK201378333SQ200920095719
公開日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月3日
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