专利名称：智能电池传感器系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电池传感器技术领域，具体涉及一种基于DSP处理器的汽车智能电池传感器系统。
背景技术：
目前，汽车行业的新技术层出不穷，各大汽车厂商都先后投入巨资研发汽车的新型应用技术。同时，出于探索节省燃油和减少二氧化碳排放的解决办法，各大汽车公司都开始研发新的能源技术。起停系统(Start/Stop-Systems)是目前比较成熟的新能源技术之
O公开号为CN102279370A的中国发明专利申请公开了一种汽车用铅酸蓄电池状态监测装置，其包括传感器模块、微处理器模块和通讯模块，传感器模块的输出端与微处理器模块连接，微处理器模块与通讯模块连接，通讯模块通过LIN总线与电源管理系统或怠速起停系统的控制器连接通讯，传感器模块的输入端与蓄电池负极极柱连接，传感器模块由电压传感器、电流传感器和温度传感器组成，电流传感器串联在整车电流流回蓄电池正极的线束中。电压传感器用于检测蓄电池电压，电流传感器用于检测蓄电池电流，温度传感器用于检测蓄电池极柱温度，虽然该检测装置能够提供蓄电池的状态信息，可应用于电源管理系统或怠速起停系统中，但其在充电启动时间、启动功耗、蓄电池数据采集及充放电过程方面，精确度、连贯性不够好。DSP微处理器具有可编程型，可根据客户需求进行程序编制，其具有强大的数据处理能力和高 速的运行速度。可以将高速数字处理芯片TMS320F2812引入到其中，设计一种基于DSP的汽车智能电池传感器，实现汽车蓄电池荷电状态SOC (State of Charge)的精确计算和分析，以及对蓄电池充放电的有效管理和监控。
实用新型内容为了解决上述问题，本实用新型提供了一种基于DSP的汽车智能电池传感器，DSP处理器具有TMS320F2812处理芯片，可以实现蓄电池充放电参数的管理和监控，以及对蓄电池的SOC进行及时计算和分析、预测电池的电量、控制放电深度，还可以控制充电时和制动回收能量时的过充电。为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。智能电池传感器系统，包括蓄电池数据采集模块、充电机，还包括DSP处理器、快速充电驱动模块、显示器；蓄电池数据采集模块、DSP处理器、快速充电驱动模块、充电机、显示器与蓄电池和车辆负载连接，进行蓄电池充放电参数的管理和监控。优选的是，所述蓄电池与车辆负载连接并向其提供电能，车辆负载输出端连接于DSP处理器。在上述技术方案中优选的是，所述蓄电池数据采集模块连接DSP处理器，DSP处理器连接快速充电驱动模块，快速充电驱动模块连接充电机；蓄电池数据采集模块与DSP处理器、快速充电驱动模块、充电机串联连接于蓄电池的正负极两端并形成回路。在上述技术方案中优选的是，所述DSP处理器的输出端连接显示器。在上述技术方案中优选的是，所述DSP处理器具有TMS320F2812处理芯片。在上述技术方案中优选的是，所述TMS320F2812处理芯片接收DSP处理器命令，TMS320F2812处理芯片通过自带A/D转换器将接收到的信号转换成电压电流信号，驱动芯片信号板开关元件，并根据信号板反馈信号适时调整输出控制信号。在上述技术方案中优选的是，该系统采用起动停止协调模块，其逻辑结构为输入管理单元、起动停止协调模块、控制输出单元。在上述技术方案中优选的是，所述输入管理单元包括能量管理模块、热能管理模块和真空泵管理模块。在上述技术方案中优选的是，所述输入管理单元还包括人机界面输入执行器信号、车辆停止信号、发动机状态信号，以及电池记忆信号、电力负载需求信号、空调信号、发动机冷却信号、刹车系统信号的输入管理。在上述技术方案中优选的是，所述控制输出单元包括人机界面控制模块、起动机控制模块、传动模块和内燃机控制模块。在上述技术方案中优选的是，该系统采用LIN总线进行数据传输。在上述技术方案中优选的是，所述LIN总线进行系统通讯和数据交互，将蓄电池SOC的计算和分析数据发送给系统管理控制单元及仪表。蓄电池的荷电状态SOC反映电池的剩余容量，可以准确和可靠的获得蓄电池荷电状态。温度是影响蓄 电池工作的一个重要因素。一般情况下，实际温度系数不是一个常数，在不同的温度范围内，温度与容量呈现非线性，而且受到蓄电池的新旧程度的影响。智能电池传感器系统通过LIN总线通信把汽车蓄电池相关信息发送给其他各个系统及仪表，用于电源状态的显示。本实用新型的智能电池传感器系统，适用于目前汽车上广泛使用的起停系统，该系统采用DSP处理器，处理器芯片为TMS320F2812，能够提高系统的数据处理能力和运行速度，易于蓄电池充放电参数的管理和监控。采用该智能电池传感器系统对汽车蓄电池进行充电，首先，对DSP处理器的TMS320F2812芯片进行初始化，并设置DSP实时时钟、串口通讯波特率，以及定时中断；然后，A/D转换启动，在采集到蓄电池的各项参数后，用加修正项的安培时间积分法计算蓄电池的剩余电量；当蓄电池的荷电状态SOC低于0.5时，启动充电机，开始对蓄电池进行充电；在蓄电池充电过程中，调节输出的脉冲宽度调制PWM占空比来控制IGBT的通关，以实现脉冲分阶段恒流快速充电；当检测到蓄电池的荷电状态SOC大于0.8时，停止充电，关闭充电机，充电过程结束。本实用新型的智能电池传感器系统采用DSP处理器、LIN总线通信以及“输入管理单元、起动停止协调模块、控制输出单元”逻辑模块，可以对蓄电池的SOC进行及时计算和分析，较为精确的预测电池的电量、控制放电深度，避免充电时和制动回收能量时的过充电，及时地将相关数据信息显示在仪表上。
图1为本实用新型的智能电池传感器系统的系统原理框图；[0023]图2为本实用新型的智能电池传感器系统的系统逻辑结构示意图；图3为本实用新型的智能电池传感器系统的一优选实施例的蓄电池充电过程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作详细说明，以下描述仅作为示范和解释，并不对本实用新型作任何形式上的限制。如图1所示，一种智能电池传感器系统，采用模块化设计硬件系统，该系统包括蓄电池数据采集模块、充电机、DSP处理器、快速充电驱动模块、显示器。蓄电池数据采集模块、DSP处理器、快速充电驱动模块、充电机、显示器与蓄电池和车辆负载连接，进行蓄电池充放电参数的管理和监控。蓄电池与车辆负载连接并向其提供电能，车辆负载输出端连接于DSP处理器。蓄电池数据采集模块连接DSP处理器，DSP处理器连接快速充电驱动模块，快速充电驱动模块连接充电机；蓄电池数据采集模块与DSP处理器、快速充电驱动模块、充电机串联连接于蓄电池的正负极两端并形成回路。DSP处理器的输出端连接显示器。该系统采用LIN总线进行数据传输，LIN总线进行系统通讯和数据交互，将蓄电池SOC的计算和分析数据发送给系统管理控制单元及仪表。该智能电池传感器系统采用具有TMS320F2812处理芯片的DSP处理器，TMS320F2812芯片用途广泛、功能强大，接口多，具有两个串口，处理速度快。TMS320F2812处理芯片接收DSP处理器命令，通过自带A/D转换器将接收到的信号转换成电压电流信号，驱动芯片信号板开关元件，并根据信号板反馈信号适时调整输出控制信号。该智能电池传感器系统采用起动停止协调模块，如图2所示，其逻辑结构为“输入管理单元、起动停止协调模块、控制输出单元”;其输入管理单元包括能量管理模块、热能管理模块和真空泵管理模块，还 包括人机界面输入执行器信号、车辆停止信号、发动机状态信号，以及电池记忆信号、电力负载需求信号、空调信号、发动机冷却信号、刹车系统信号的输入管理；其控制输出单元包括人机界面控制模块、起动机控制模块、传动模块和内燃机控制模块。采用起动停止协调模块逻辑结构，起动、燃烧的优化结合使每次蓄电池充电起动更灵敏，时间减短。当上一个冲程结束后优化控制燃料的注入以缩短起动时间；起动时间取决于系统时间的同步性。对于汽车蓄电池，蓄电池的荷电状态SOC反映了蓄电池的剩余容量；温度是影响蓄电池工作的一个重要因素，一般情况下，实际温度系数不是一个常数，在不同的温度范围内，温度与容量呈现非线性，而且会受到蓄电池的新旧程度的影响。将高速数字处理芯片TMS320F2812引入到其中，设计一种基于DSP的汽车智能电池传感器，智能电池传感器系统通过LIN总线通信把电池相关信息发送给其他各个系统及仪表，用于电源状态的显示。提高蓄电池充放电参数的管理和监控，能够对蓄电池的SOC进行及时计算和分析，预测电池的电量，控制放电深度，避免充电时和制动回收能量时的过充电。蓄电池荷电状态SOC的算法:
I
SOC = SOC0 + —— , I Mt
C腫[0032]为充电系数，充电时4 > 0，放电时％ < O。充放电起始状态为SOCtl，式中Cn为蓄电池的初始容量，单位为Ah ；1为放电电流，单位为A ;t为以电流i放电的时间，单位为h。采用该智能电池传感器系统对汽车蓄电池进行充电，其具体流程如图3所示。首先，对DSP处理器的TMS320F2812芯片进行初始化，并设置DSP实时时钟、串口通讯波特率，以及定时中断；然后，A/D转换启动，在采集到蓄电池的各项参数后，用加修正项的安培时间积分法计算蓄电池的剩余电量；当蓄电池的荷电状态SOC低于0.5时，启动充电机，开始对蓄电池进行充电；在蓄电池充电过程中，调节输出的脉冲宽度调制PWM占空比来控制IGBT的通关，以实现脉冲分阶段恒流快速充电；当检测到蓄电池的荷电状态SOC大于0.8时，停止充电，关闭充电机，充电过程结束。以上所述仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非是对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。·
权利要求1.智能电池传感器系统，包括蓄电池数据采集模块、充电机，其特征在于:该系统还包括DSP处理器、快速充电驱动模块、显示器；蓄电池数据采集模块、DSP处理器、快速充电驱动模块、充电机、显示器与蓄电池和车辆负载连接，进行蓄电池充放电参数的管理和监控。
2.如权利要求1所述的智能电池传 感器系统，其特征在于:所述蓄电池与车辆负载连接并向其提供电能，车辆负载输出端连接于DSP处理器。
3.如权利要求1所述的智能电池传感器系统，其特征在于:所述蓄电池数据采集模块连接DSP处理器，DSP处理器连接快速充电驱动模块，快速充电驱动模块连接充电机；蓄电池数据采集模块与DSP处理器、快速充电驱动模块、充电机串联连接于蓄电池的正负极两端并形成回路。
4.如权利要求1、2或3中任一项所述的智能电池传感器系统，其特征在于:所述DSP处理器的输出端连接显示器。
5.如权利要求1所述的智能电池传感器系统，其特征在于:所述DSP处理器具有TMS320F2812处理芯片。
6.如权利要求5所述的智能电池传感器系统，其特征在于:所述TMS320F2812处理芯片接收DSP处理器命令，TMS320F2812处理芯片通过自带A/D转换器将接收到的信号转换成电压电流信号，驱动芯片信号板开关元件，并根据信号板反馈信号适时调整输出控制信号。
7.如权利要求1所述的智能电池传感器系统，其特征在于:该系统采用起动停止协调模块，其逻辑结构为输入管理单元、起动停止协调模块、控制输出单元。
8.如权利要求7所述的智能电池传感器系统，其特征在于:所述输入管理单元包括能量管理模块、热能管理模块和真空泵管理模块。
9.如权利要求7所述的智能电池传感器系统，其特征在于:所述输入管理单元还包括人机界面输入执行器信号、车辆停止信号、发动机状态信号，以及电池记忆信号、电力负载需求信号、空调信号、发动机冷却信号、刹车系统信号的输入管理。
10.如权利要求7所述的智能电池传感器系统，其特征在于:所述控制输出单元包括人机界面控制模块、起动机控制模块、传动模块和内燃机控制模块。
11.如权利要求1所述的智能电池传感器系统，其特征在于:该系统采用LIN总线进行数据传输。
12.如权利要求11所述的智能电池传感器系统，其特征在于:所述LIN总线进行系统通讯和数据交互，将蓄电池SOC的计算和分析数据发送给系统管理控制单元及仪表。
专利摘要本实用新型提供了一种智能电池传感器系统，包括蓄电池数据采集模块、充电机，还包括DSP处理器、快速充电驱动模块、显示器；蓄电池与车辆负载连接并向其提供电能，车辆负载输出端连接于DSP处理器，蓄电池数据采集模块与DSP处理器、快速充电驱动模块、充电机串联连接于蓄电池的正负极两端并形成回路。本实用新型提供了一种基于DSP的汽车智能电池传感器，将高速数字处理芯片TMS320F2812引入到其中，设计一种基于DSP的汽车智能电池传感器，实现汽车蓄电池荷电状态SOC的精确计算和分析，以及对蓄电池充放电的有效管理和监控。
文档编号G01R31/36GK203135530SQ20132016792
公开日2013年8月14日 申请日期2013年4月7日 优先权日2013年4月7日
发明者白云飞, 王帅, 陈苗 申请人:北京兴科迪科技有限公司