卫星通信中基于硬件保护的车辆锂电池剩余电量检测系统的制作方法

1.本实用新型涉及通信和电池电量的保护及计算监测，具体涉及一种卫星通信中基于硬件保护的车辆锂电池剩余电量检测系统。


背景技术：

2.随着科学技术的不断推进，互联网的发展极大的便利了万物之间的通信。基于互联网通信技术的发展，人们的信息沟通得到了更好的技术支持。其中，卫星通信技术的发展更是展现出了极大的发展空间，实现了通讯技术的再发展。更加广阔的信号覆盖范围和更加稳定的信号传输让卫星通信在众多的应用中占据不可或缺的地位。
3.现有技术中，随着信息化电气化装备种类和数量的日益增多、车载电子环境的日益复杂，对电池本身的可靠性提出了更高的要求。电池作为车辆的能量供给，对系统的安全可靠运行有非常重要的作用。当前条件下对电池的使用管理，依旧是采用人工作业的方式，这种管理方式存在很大的弊端。经常出现电池在电量不足、电压虚高的情况下，直接导致电池过放电，负极板严重硫酸盐化，造成电池寿命大大下降的现象。


技术实现要素：

4.实用新型目的：针对车辆电池应多种实际工况中出现的寿命低下等情况，提出一种卫星通信中基于硬件保护的车辆锂电池剩余电量检测系统实时监控电池使用过程中各状态量，以保证电池使用过程中的安全，延长电池使用寿命。
5.技术方案：一种卫星通信中基于硬件保护的车辆锂电池剩余电量检测系统，用于实时监控电池使用过程中各状态量，所述系统包括：
6.电源模块，包括电路转换模块和电路保护模块，所述电路转换模块用于通过接口向电性连接的器件模块进行供电；
7.车辆通信模块，与卫星通过天线进行远程连接，用于传输车辆电源模块中的电池电量信息；
8.信关站，与卫星通过信道指令建立数据连接，用于接收车辆通信模块输出的电池电量信息；
9.用户端，与信关站通过交换机建立连接，用于接收电池电量信息，实时监测车辆状态。
10.在进一步的实施例中，检测系统中还包括：电量监控模块、微处理器mcu和can收发器。
11.其中，所述电路转换模块分别与车辆通信模块、电量监控模块、微处理器mcu和can收发器电性连接，用于根据所述电源模块电性连接的对象，将电路电压进行转换，进行供电。
12.所述电量监控模块包括电量计算电路，用于计算对车辆的电池容量进行计算，进一步与所述微处理器mcu连接，用于传输采集到的电流信息。所述微处理器mcu与车辆通信
模块连接，用于将经过处理后的电流信息转换为对应的电量数据，并传输至车辆通信模块中。车辆通信模块与天线连接，用于将电量数据发送给卫星。can收发器模块，与微处理器mcu连接，用于接收对应的电量数据并传输给车辆的仪表来显示电量。
13.所述电量计算电路包括：运算放大芯片、与所述运算放大芯片电性连接的放大检流电阻。所述运算放大芯片为轨到轨的运算放大芯片，通过协同放大检流电阻的电流进行电池的容量计算。
14.所述电量计算电路进一步具体包括：电阻r61、电阻r62、电阻r63、电阻r64、电阻r65、电阻r66、电阻r67、电阻r68、电阻r69、电阻r70、电容c23、电容c24、电容c25、运算放大芯片u3。
15.电阻r66一端与输入端和电容c23连接后接地，另一端与电阻r65和运算放大芯片u3的引脚1连接；电阻r65的另一端与电阻r67和运算放大芯片u3的引脚2连接；运算放大芯片u3的引脚3与电阻r62的一端和电阻r61的一端连接；运算放大芯片u3的引脚4与电容c23和电阻r67的一端连接后接地；运算放大芯片u3的引脚5与电阻r63和电阻r64连接；运算放大芯片u3的引脚6与电阻r68和电阻r70连接；运算放大芯片u3的引脚7与电阻r68和电阻r69连接；运算放大芯片u3的引脚8与电阻r64的另一端以及电容c24连接；电容c24的另一端接地；电容c25的一端与电阻r69和输出端连接，另一端接地。
16.在进一步的实施例中，所述电路保护模块包括：低压差线性稳压器、与电路转换模块中的电压转换电路连接，用于为微处理器mcu和电量监控模块提供稳定电源。电池组保护器、与电池组的两端连接，用于对电池进行保护。所述电池组的负端进一步与运算放大芯片连接，用于将采样放大后的信号传输至mcu微处理器。
17.在进一步的实施例中，所述电路保护模块还包括一种电池保护硬件电路；其中，所述电池保护硬件电路包括：由预设数量电池组成的电池包、电池组保护器、chg驱动器和dsg驱动器；所述电池组保护器采用堆叠式的连接方式，用于电池包的每节电池进行监控；所述dsg是放电驱动，与下个芯片的堆栈接口ctrd连接，用于将当前芯片的驱动信号传递到下个芯片；所述chg是充电驱动，与下个芯片的堆栈接口ctrc连接，用于将当前芯片的驱动信号传递到下个芯片。
18.有益效果：本实用新型基于卫星通信的远程通信模块，针对车辆电池应多种实际工况中出现的寿命低下等情况，提出一种卫星通信中基于硬件保护的车辆锂电池剩余电量检测系统实时监控电池使用过程中各状态量，以保证电池使用过程中的安全，延长电池使用寿命。另一方面，通过对电池电量进行实时在线监测并通过卫星通信进行上传，可以进一步以此来知道车辆电池的实时信息，便于指挥中心更好的进行车辆的调配和增援。
附图说明
19.图1是本实用新型其中一实施例的远程检测系统组成框图。
20.图2是本实用新型其中一实施例的车辆电量远程检测架构示意图。
21.图3是本实用新型其中一实施例的车辆电量计算电路图。
22.图4是本实用新型其中一实施例的电池硬件保护的电路架构图。
23.图5是本实用新型其中一实施例的电池保护的硬件电路图。
具体实施方式
24.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
25.针对车辆电池的硬件保护和电池剩余电量的远程上报，本实施例基于卫星通信的远程通信模块，提出一种卫星通信中基于硬件保护的车辆锂电池剩余电量检测系统实时监控电池使用过程中各状态量，以保证电池使用过程中的安全，延长电池使用寿命。
26.具体的，如图1所示，本实施例提出的监测系统包括：电源模块，车辆通信模块、信关站、交换机和用户端。其中，电源模块包括电路转换模块和电路保护模块，所述电路转换模块用于通过接口向电性连接的器件模块进行供电；车辆通信模块，与卫星通过天线进行远程连接，用于传输车辆电源模块中的电池电量信息；信关站，与卫星通过信道指令建立数据连接，用于接收车辆通信模块输出的电池电量信息；用户端，与信关站通过交换机建立连接，用于接收电池电量信息，实时监测车辆状态。车辆通信模块通过天线将电池电量信息传输给卫星，卫星将信息传输给信关站，信关站通过交换机将信息传输给指挥中心用户端，让指挥中心用户端可以实时查看各个车辆的电量情况，便于后续对车辆情况的监测及调用。
27.在进一步的实施例中，如图2所示，检测系统中还包括：电量监控模块、微处理器mcu和can收发器。其中，所述电路转换模块分别与车辆通信模块、电量监控模块、微处理器mcu和can收发器电性连接，用于根据所述电源模块电性连接的对象，将电路电压进行转换，进行供电。优选实施例中，通过一块12v的蓄电池供电，通过dc-dc电路转成4.4v以及3.3v。4.4v用于卫星通信模组和can收发器模块供电，3.3v用于微处理器mcu和电量监控模块供电。
28.所述电量监控模块包括电量计算电路，用于计算对车辆的电池容量进行计算，进一步与所述微处理器mcu连接，用于传输采集到的电流信息。所述微处理器mcu与车辆通信模块连接，用于将经过处理后的电流信息转换为对应的电量数据，并传输至车辆通信模块中。车辆通信模块与天线连接，用于将电量数据发送给卫星。can收发器模块，与微处理器mcu连接，用于接收对应的电量数据并传输给车辆的仪表来显示电量。
29.所述电量计算电路包括：运算放大芯片、与所述运算放大芯片电性连接的放大检流电阻。所述运算放大芯片为轨到轨的运算放大芯片，通过协同放大检流电阻的电流进行电池的容量计算。电量监控模块包括电量计算电路；所述电量计算电路用于计算对车辆的电池容量进行计算。所述电量计算电路包括：运算放大芯片、与所述运算放大芯片电性连接的放大检流电阻；所述运算放大芯片为轨到轨的运算放大芯片，通过协同放大检流电阻的电流进行电池的容量计算。
30.如图3所示，电量计算电路进一步具体包括：电阻r61、电阻r62、电阻r63、电阻r64、电阻r65、电阻r66、电阻r67、电阻r68、电阻r69、电阻r70、电容c23、电容c24、电容c25、运算放大芯片u3。
31.电阻r66一端与输入端和电容c23连接后接地，另一端与电阻r65和运算放大芯片u3的引脚1连接；电阻r65的另一端与电阻r67和运算放大芯片u3的引脚2连接；运算放大芯片u3的引脚3与电阻r62的一端和电阻r61的一端连接；运算放大芯片u3的引脚4与电容c23
和电阻r67的一端连接后接地；运算放大芯片u3的引脚5与电阻r63和电阻r64连接；运算放大芯片u3的引脚6与电阻r68和电阻r70连接；运算放大芯片u3的引脚7与电阻r68和电阻r69连接；运算放大芯片u3的引脚8与电阻r64的另一端以及电容c24连接；电容c24的另一端接地；电容c25的一端与电阻r69和输出端连接，另一端接地。
32.在进一步的实施例中，如图4所示，电路保护模块包括：低压差线性稳压器、与电路转换模块中的电压转换电路连接，用于为微处理器mcu和电量监控模块提供稳定电源；电池组保护器、与电池组的两端连接，用于对电池进行保护；所述电池组的负端进进一步与运算放大芯片连接，用于将采样放大后的信号传输至mcu微处理器。优选实施例中，系统的供电是锂电池通过dc-dc转换电路降压电源经过ldo产生3.3v给mcu和电流监控器。电池保护器接在电池包的两端，对电池进行保护。电池包负端接入运算放大器mcp6022采样放大以后发送给mcu，mcu可以计算出实时的电流。
33.在进一步的实施例中，电路保护模块还包括一种电池保护硬件电路，该硬件保护电路包括：由预设数量电池组成的电池包、电池组保护器、chg驱动器和dsg驱动器。其中，电池组保护器采用堆叠式的连接方式，用于电池包的每节电池进行监控；dsg是放电驱动，与下个芯片的堆栈接口ctrd连接，用于将当前芯片的驱动信号传递到下个芯片；chg是充电驱动，与下个芯片的堆栈接口ctrc连接，用于将当前芯片的驱动信号传递到下个芯片。优选实施例中，如图5所示，是本实施例中的电池保护的硬件电路。车辆电池由13节电池组成电池包，使用3个bq77915堆叠起来的电路对13节电池进行实时监测。bq77915器件具有超低电流的模式，用于运输和存储。本实施例硬件电路中还具有智能的电池平衡算法，可最大程度地减少电池到电池之间的不平衡。内置的chg和dsg驱动器，用于低端n沟道fet保护，当检测到故障时，在保护延迟时间后，它会自动打开chg或dsg场效应管。当在过压延迟时间内测量至少一个电池电压高于阈值4.2v时，检测为过压故障，此时chg fet关闭。当故障电池的电压在过压延迟时间内低于4.2v时，过压故障恢复。chg关闭时，状态比较器打开。如果检测到放电电流，则设备会立即重新打开chg。欠压故障检测是指在欠压延迟时间内，至少有一个电池电压被测得低于欠压阈值3v，此时dsg场效应管关闭。综上，本实施例提出的电路可以很好的对每节电池进行硬件保护。
34.如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。