專(zhuān)利名稱：一種電動(dòng)汽車(chē)磷酸鐵鋰動(dòng)力電池檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電動(dòng)汽車(chē)磷酸鐵鋰動(dòng)力電池檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種采用無(wú)線 信號(hào)傳播方式的電動(dòng)汽車(chē)磷酸鐵鋰動(dòng)力電池檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
RF無(wú)線射頻技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無(wú)線通信 技術(shù)。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是部分產(chǎn)品無(wú)需重新布線，利用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的射頻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)數(shù) 據(jù)的傳輸與控制。RF無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域?qū)拸V，除了一般的RF無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)， 如汽車(chē)、火車(chē)等交通監(jiān)控；高速公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)；停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)；物品管理；流水線 生產(chǎn)自動(dòng)化；安全出入檢査；倉(cāng)儲(chǔ)管理；動(dòng)物管理；車(chē)輛防盜等，還廣泛的應(yīng)用于小范 圍的局部通信。
電動(dòng)汽車(chē)是指以車(chē)載電源為動(dòng)力，用電機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各 項(xiàng)要求的車(chē)輛。伴隨電動(dòng)汽車(chē)的不斷發(fā)展，磷酸鐵鋰動(dòng)力電池作為電動(dòng)汽車(chē)的能量供應(yīng)部 分而得到普及。傳統(tǒng)的電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池檢測(cè)裝置一般都是采用基于CAN總線的分布式 電源管理系統(tǒng)，采用RS232接口方式進(jìn)行通信，這類(lèi)通信方式采用雙絞線作為傳輸介質(zhì)。 由于人們對(duì)電動(dòng)汽車(chē)功能的要求不斷增多，從而導(dǎo)致電動(dòng)汽車(chē)線束的復(fù)雜度劇增和信息量 增大，加之電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行狀態(tài)經(jīng)常顛簸，外界環(huán)境溫度變化較大，故而對(duì)通信的質(zhì)量有很 大影響，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐蓹z測(cè)電路短路、開(kāi)路等惡性故障，加劇了電動(dòng)汽車(chē)電池管理裝 置的故障率的加大，且降低了安全性能指標(biāo)，同時(shí)也影響了整車(chē)的外觀。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種既減少電 動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池檢測(cè)裝置的線束，又能提高通信的可靠性，且安裝方式簡(jiǎn)便的電動(dòng)汽車(chē)磷 酸鐵鋰動(dòng)力電池檢測(cè)裝置。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案
一種電動(dòng)汽車(chē)磷酸鐵鋰動(dòng)力電池檢測(cè)裝置，包括設(shè)置于電池端的溫度檢測(cè)模塊和電壓檢測(cè)模塊，用于獲取電池的溫度和電壓的采樣信 號(hào)數(shù)據(jù)；
與溫度檢測(cè)模塊和電壓檢測(cè)模塊連接的電池端控制模塊，用于接收并量化上述采樣信 號(hào)數(shù)據(jù)，計(jì)算出電池的剩余電量，再將結(jié)果發(fā)至無(wú)線射頻發(fā)射器；
與電池端控制模塊相連的無(wú)線射頻發(fā)射器，用于接收電池端控制模塊指令并發(fā)送電池 剩余電量的數(shù)據(jù)信號(hào)；
設(shè)置于電動(dòng)汽車(chē)操作端的無(wú)線射頻接收器，用于接收并檢驗(yàn)無(wú)線射頻發(fā)射器發(fā)至的數(shù) 據(jù)信號(hào)；
與無(wú)線射頻接收器相連的接收端控制模塊，用于從無(wú)線射頻接收器獲得數(shù)據(jù)信號(hào)并將 其發(fā)至信號(hào)顯示器；
與接收端控制模塊相連的信號(hào)顯示器，用于顯示信號(hào)。
本裝置中，所述溫度檢測(cè)模塊和電壓檢測(cè)模塊、電池端控制模塊、無(wú)線射頻發(fā)射器均 設(shè)置于電池殼體內(nèi)部。這樣可利用電池殼體對(duì)其起到保護(hù)作用，同時(shí)充分利用了電池殼體 內(nèi)部的空間，不增加電池體系體積且更加美觀。其中電池端控制模塊采用低電壓低功耗的 單片機(jī)MCU (微控制單元)，并采用磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的電壓直接供電，電池端控制模塊 中還可設(shè)置報(bào)警模塊，當(dāng)檢測(cè)到的電壓不足時(shí)，控制無(wú)線射頻發(fā)射器發(fā)送出報(bào)警信號(hào)；電 壓檢測(cè)模塊直接與磷酸鐵鋰動(dòng)力電池正負(fù)極相連，進(jìn)行電壓信號(hào)采樣；溫度檢測(cè)模塊采用 固定設(shè)置于電池常規(guī)發(fā)熱處的熱敏電阻進(jìn)行溫度信號(hào)采樣；無(wú)線射頻發(fā)射器采用RF射頻 芯片構(gòu)成，RF射頻信號(hào)可以穿透磷酸鐵鋰電池的外包裝材料。MCU和RF射頻芯片釆選 用寬電壓范圍供電的芯片，可以直接由所檢測(cè)的電池供電，而不再需外加穩(wěn)壓電源。該裝 置可預(yù)估電池剩余電量。無(wú)線射頻接收器可同樣采用RF射頻芯片構(gòu)成，用于接收電池剩 余電量信號(hào)或報(bào)警信號(hào)，并在接收端控制模塊MCU的控制下，將信號(hào)送至信號(hào)顯示器進(jìn) 行顯示，其中信號(hào)顯示器可采用液晶顯示器，使得顯示方便。
更加具體地說(shuō)，本實(shí)用新型為一個(gè)基于RF無(wú)線通信的電動(dòng)汽車(chē)磷酸鐵鋰動(dòng)力電池檢 測(cè)裝置，主要包括電池端部分(包括溫度、電壓檢測(cè)模塊，電池端MCU， RF無(wú)線射頻發(fā) 送器)，接收端部分(包括RF無(wú)線射頻接收器，接收端MCU，液晶顯示器)；所述的電 池端MCU將溫度、電壓檢測(cè)裝置檢測(cè)到的模擬量用A/D采樣的方式量化，將結(jié)果通過(guò)電 池端MCU接口傳送至RF無(wú)線射頻發(fā)射器。接收端RF無(wú)線射頻接收器完成對(duì)數(shù)據(jù)的接收 功能，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性進(jìn)行檢驗(yàn)。所使用到的接收端MCU從RF無(wú)線射頻
4接收器中獲得數(shù)據(jù)，與后續(xù)的液晶顯示器進(jìn)行連接。液晶顯示器完成人機(jī)交互用戶界面的 設(shè)計(jì)，為相關(guān)操作員提供可視化的信息。
電壓、溫度檢測(cè)模塊采用了基于電池端MCU自帶的A/D轉(zhuǎn)換功能和基準(zhǔn)電壓的大小。 通過(guò)A/D采樣，將MCU溫度、電壓檢測(cè)到的模擬量通過(guò)電池端MCU的A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字 量。每一個(gè)模擬量對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)字量。電池端MCU采用的是8位單片機(jī)，內(nèi)在的數(shù)字精度
為28 = 256 。取單片機(jī)片內(nèi)模擬量基準(zhǔn)電壓0 2.048V對(duì)應(yīng)其OxOO Oxff的數(shù)字量，建立
電池的端電壓、溫度模擬量與數(shù)字量之間的函數(shù)關(guān)系，由編程讀取單片機(jī)片內(nèi)數(shù)字量即可 得到相對(duì)應(yīng)的電池的端電壓、溫度模擬量。
所述電池端的溫度檢測(cè)裝置采用的是NTC (負(fù)溫度系數(shù))熱敏電阻。該電阻被固定在 電池的典型常規(guī)發(fā)熱處。RF無(wú)線射頻發(fā)送器和接收器均采用的是美國(guó)INTEGRATION公 司的無(wú)線收發(fā)單芯片IA4421。 IA4421是發(fā)送器和接收器組合在一起的雙向模塊，該芯片 將所需的RF功能高度集成，是一個(gè)低成本、高彈性、在生產(chǎn)中無(wú)需通調(diào)的產(chǎn)品。RF無(wú)線 射頻發(fā)送器與電池端MCU通過(guò)SPI接口進(jìn)行通信。該芯片完全滿足本裝置的工作要求。
所述接收端部分的接收端MCU采用的是微芯(Microchip)公司的低功耗8位單片機(jī) PIC16F726。接收端MCU與RF接收器通過(guò)SPI接口連接進(jìn)行通信，同時(shí)將檢測(cè)信號(hào)用 RS232串行通信方式與液晶顯示器通信，完成送顯功能。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下的優(yōu)點(diǎn)
1、 本實(shí)用新型基于RF無(wú)線通信的電動(dòng)汽車(chē)磷酸鐵鋰動(dòng)力電池檢測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng) 有線通信方式的突破，具有分布靈活、使用簡(jiǎn)單，幾乎不受空間條件限制等特點(diǎn)。不僅有 效的減少了整車(chē)線束，提高電池檢測(cè)整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，也使得電動(dòng)汽車(chē)更加的美觀大方， 提升了視覺(jué)美感。
2、 本實(shí)用新型檢測(cè)裝置利用了單片機(jī)自帶基準(zhǔn)電壓作為標(biāo)準(zhǔn)電壓，提高了檢測(cè)信號(hào) 的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。
3、 液晶顯示屏采用可視度高的藍(lán)屏背光LCD顯示，可靠的保護(hù)功能，可根據(jù)需要進(jìn) 行設(shè)置，故障記錄保存記憶，方便故障原因分析及維修。


圖1是本實(shí)用新型的模塊化框圖。 圖2是發(fā)送端部分的結(jié)構(gòu)示意圖，即為電池端。 圖3是接收端部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。
電池端MCU采用微芯(Microchip)公司的低功耗8位單片機(jī)PIC16F726，利用 PIC16F726的8位A/D變換器，其A/D的分辨率1/256 ，采用單片機(jī)片內(nèi)基準(zhǔn)電壓2.048V 為A/D參考，通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部A/D采樣，將送入端口的模擬量在單片機(jī)內(nèi)部量化為數(shù)字量 Num，由等比例關(guān)系便可編程算出磷酸鐵鋰電池的端電壓值。計(jì)算公式如下-
^/電池/2 = 2.048 (1) Num — 256
(1)式中由于采用了電阻分壓，分壓系數(shù)為1/2，故其中t^^/2為檢測(cè)點(diǎn)的實(shí)際電壓。 Num是電池的端電壓的A/D采樣后獲取的二進(jìn)制數(shù)字量。Num是單片機(jī)內(nèi)部工作時(shí)的信 息，經(jīng)編程可以提取該Num值。由公式(1)便可得到^j4的值。本裝置中將RAO作為
電池的端電壓輸入端口。調(diào)用程序便可顯示出電壓值。
溫度檢測(cè)部分采用負(fù)溫度系數(shù)(NTC)電阻對(duì)磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的溫度進(jìn)行檢測(cè)。溫 度檢測(cè)模塊的供電電壓通過(guò)PIC16F726單片機(jī)的I/0端口獲取，RA1作為電池溫度模擬量 輸入端口。熱敏電阻焊接在磷酸鐵鋰動(dòng)力電池典型常規(guī)發(fā)熱處。當(dāng)溫度變化時(shí)，將導(dǎo)致RT3 阻值變化，從而使得RA1讀入的電壓變化。根據(jù)熱敏電阻的溫度系數(shù)，在PIC16F726中事 先建立電壓-溫度變化對(duì)應(yīng)的表，同樣基于電壓電測(cè)的A/D轉(zhuǎn)換的方式，從RA1每讀入一 個(gè)電壓值，查表便可以得出相對(duì)應(yīng)的溫度變化值。
為了使單片機(jī)能夠正常的工作，單片機(jī)通過(guò)OSC1和OSC2兩個(gè)端口外接8MHzXT振 蕩器，Vpp/MCLR/RE3引腳選擇MCLR功能，VDD經(jīng)濾波電容連接到電池正極，VSS直 接連接到電源負(fù)極，Vpp/MCLR/RE3引腳選擇MCLR功能。
按照IA4421的數(shù)據(jù)手冊(cè)，通過(guò)SPI 口連接PIC6F726，組成RF無(wú)線通信部分。再通過(guò) 接收端MCU將信號(hào)送顯至液晶顯示器。
圖l是本實(shí)用新型專(zhuān)利的模塊化框圖。如圖所示本實(shí)用新型專(zhuān)利所述系統(tǒng)分為兩大 模塊，分別是電池端部分和接收端部分。電池端部分包括電壓、溫度檢測(cè)裝置和電池端MCU 以及RF發(fā)射器，主要負(fù)責(zé)對(duì)磷酸鐵鋰動(dòng)力電池電壓、溫度信號(hào)的采集以及對(duì)信號(hào)的發(fā)送； 接收端部分包括RF接收器和接收端MCU，主要完成對(duì)信號(hào)的接收和將接收到的信息送顯功 能。圖2是發(fā)送端部分的結(jié)構(gòu)示意圖，即為電池端。如圖所示，采集到的磷酸鐵鋰動(dòng)力電 池電壓、溫度信息經(jīng)PIC16F726芯片(即電池端MCU) RA0和RA3口進(jìn)入，通過(guò)SPI口與 IA4421芯片(即RF發(fā)射器)通訊，并經(jīng)天線發(fā)射。
圖3是接收端部分的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，天線接收RF發(fā)射器發(fā)射的信息，經(jīng)IA4421 的SPI 口通訊將信息送至PIC16F726 (即接收端MCU)，再由接收端MCU通過(guò)RS232 口將 信息送至液晶顯示器顯示。
權(quán)利要求1、一種電動(dòng)汽車(chē)磷酸鐵鋰動(dòng)力電池檢測(cè)裝置，其特征在于，包括設(shè)置于電池端的溫度檢測(cè)模塊和電壓檢測(cè)模塊，用于獲取電池的溫度和電壓的采樣信號(hào)數(shù)據(jù)；與溫度檢測(cè)模塊和電壓檢測(cè)模塊連接的電池端控制模塊，用于接收并量化上述采樣信號(hào)數(shù)據(jù)，計(jì)算出電池的剩余電量，再將結(jié)果發(fā)至無(wú)線射頻發(fā)射器；與電池端控制模塊相連的無(wú)線射頻發(fā)射器，用于接收電池端控制模塊指令并發(fā)送電池剩余電量的數(shù)據(jù)信號(hào)；設(shè)置于電動(dòng)汽車(chē)操作端的無(wú)線射頻接收器，用于接收并檢驗(yàn)無(wú)線射頻發(fā)射器發(fā)至的數(shù)據(jù)信號(hào)；與無(wú)線射頻接收器相連的接收端控制模塊，用于從無(wú)線射頻接收器獲得數(shù)據(jù)信號(hào)并將其發(fā)至信號(hào)顯示器；與接收端控制模塊相連的信號(hào)顯示器，用于顯示信號(hào)。
2、 如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車(chē)磷酸鐵鋰動(dòng)力電池檢測(cè)裝置，其特征在于，所述溫 度檢測(cè)模塊和電壓檢測(cè)模塊、電池端控制模塊、無(wú)線射頻發(fā)射器均設(shè)置于電池殼體內(nèi)部。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種電動(dòng)汽車(chē)磷酸鐵鋰動(dòng)力電池檢測(cè)裝置，包括設(shè)置于電池端的溫度檢測(cè)模塊和電壓檢測(cè)模塊；與溫度檢測(cè)模塊和電壓檢測(cè)模塊連接的電池端控制模塊，用于接收并量化上述采樣信號(hào)數(shù)據(jù)，計(jì)算出電池的剩余電量，再將結(jié)果發(fā)至無(wú)線射頻發(fā)射器；與電池端控制模塊相連的無(wú)線射頻發(fā)射器；設(shè)置于電動(dòng)汽車(chē)操作端的無(wú)線射頻接收器；與無(wú)線射頻接收器相連的接收端控制模塊，用于從無(wú)線射頻接收器獲得數(shù)據(jù)信號(hào)并將其發(fā)至信號(hào)顯示器；與接收端控制模塊相連的信號(hào)顯示器，用于顯示信號(hào)。本實(shí)用新型既減掉了電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池檢測(cè)裝置的線束，又提高了通信的可靠性，且具有安裝方式簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G08C17/02GK201413387SQ20092012740
公開(kāi)日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2009年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者劉和平, 徐聘曦, 可 朱, 燦 朱, 沙彥超, 彪 蔣, 力 鄧, 鄭群英 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)