一种蓄电池在线检测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种蓄电池在线检测系统，属于蓄电池性能检测【技术领域】。本实用新型包括蓄电池组、数据采集单元、单片机、单片机控制执行单元、恒定交流源产生模块和GPS定位模块，恒定交流源产生模块与蓄电池组相连，该恒定交流源产生模块同时与单片机的信号输入端相连；数据采集单元的蓄电池端电压检测模块、温度检测模块和漏电保护模块与单片机的信号输入端相连；单片机控制执行单元包括数据显示模块、通信模块和报警模块，数据显示模块、通信模块、报警模块和GPS定位模块均与单片机的信号输出端相连。本实用新型可以实现对不同种类蓄电池性能的实时检测，并把检测数据反馈给用户与厂家，对蓄电池性能的判断准确性高。
【专利说明】一种蓄电池在线检测系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及蓄电池性能检测【技术领域】，更具体地说，涉及一种蓄电池在线检测系统。
【背景技术】
[0002]随着国家大力扶持电动车的发展，电动车开始进入大量使用阶段，如纯电动汽车(全部由电池作为动力源)、混合动力汽车(由电池和其他能源一起给汽车提供动力)，特别是目前非常流行的电动自行车。但其都存在一个问题，即电动车故障率较高。这时实时采集与监控电动车的工作状况，无线远程收集电动车核心零部件的运行数据，尤其是三大核心零部件:电池、电机、电控系统，对考核电动车的性能就变得尤为重要。
[0003]目前，在国内外市场上对于蓄电池的性能检测没有统一的标准和要求，判定蓄电池健康状况的传统办法就是放电，通过放电来测试蓄电池目前的实际容量，从而判定蓄电池的健康状况。此外，市场上还有一些简单的电池检测装置，但对于处于不同季节、不同使用程度、不同类型的蓄电池来说，检测准确性和可靠性不高，不足以作为车辆电池可靠性的判断依据。蓄电池生产企业通常配备有专用的蓄电池出厂检测设备。使用专用检测设备由于检测对象为新生产出厂的蓄电池，性能相对稳定，检测结果较准确，但操作复杂，检测成本较高，专用检测设备不适合配置于每一台车上，普遍适用性不强，且不能够实现对蓄电池的在线检测。
[0004]经检索，关于蓄电池的性能检测已有技术方案公开。如中国专利号ZL201020253692.8，授权公告日为2011年I月26日，发明创造名称为:一种新型蓄电池在线检测装置，该申请案包含有电压数据采集模块、温度数据采集模块、人机接口模块、中心控制单元模块、电源模块、数据存储模块、GSM通信模块和电池防盗模块。该申请案所有设备和线路固定安装于蓄电池所在现场，无需耗费人力物力资源搬运设备；内部设有SD卡存储器，实时存储采集电压数据，并给出电压变化的曲线信息，实现对蓄电池状态的实时在线监测；使用GSM通信模块，通过短信的模式实现人机时时交互，同时告警时给出报警信息，方便快捷。
[0005]又如中国专利号ZL201020630867.2，授权公告日为2011年9月14日，发明创造名称为:一种蓄电池电导测试仪，该申请案包括单片机，单片机上连有放电控制电路和信号调理电路，放电控制电路依次与正弦波发生器和逻辑控制电路连接，信号调理电路依次与A/D采样控制电路、ARM处理单元和显示单元连接。上述申请案均对蓄电池的性能检测提出了改进，但存在结构设计复杂、检测精确度不高的问题，仍需进一步改进。
【发明内容】
[0006]1.实用新型要解决的技术问题
[0007]本实用新型的目的主要是对车辆上蓄电池的实时性能检测进行研究，提供了一种蓄电池在线检测系统，以对蓄电池能否可靠保障车辆的正常启动、运行进行预判和分析。本实用新型提供的技术方案可以实现对不同种类蓄电池性能的实时检测，并把检测数据反馈给用户与厂家，对蓄电池性能的判断准确性高。
[0008]2.技术方案
[0009]为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为:
[0010]本实用新型的一种蓄电池在线检测系统，包括蓄电池组、数据采集单元、单片机、单片机控制执行单元和电源模块，还包括恒定交流源产生模块和GPS定位模块，所述的恒定交流源产生模块给蓄电池组输送恒定交流激励，该恒定交流源产生模块同时与单片机的信号输入端相连；所述的数据采集单元包括蓄电池端电压检测模块、温度检测模块和漏电保护模块，该蓄电池端电压检测模块、温度检测模块和漏电保护模块也与单片机的信号输入端相连；所述的单片机控制执行单元包括数据显示模块、通信模块和报警模块，数据显示模块、通信模块、报警模块和上述的GPS定位模块均与单片机的信号输出端相连；所述的电源模块用于给整个检测系统供电。
[0011]更进一步地，所述的恒定交流源产生模块和蓄电池组的信号输出端均与模拟乘法器相连，该模拟乘法器通过信号处理电路与单片机相连；所述的信号处理电路包括低通滤波电路、差分放大电路和单片机数模转换电路，低通滤波电路、差分放大电路和单片机数模转换电路依次串联。
[0012]更进一步地，所述的漏电保护模块包括漏电采集传感器，该漏电采集传感器并联于蓄电池组的两端，实时监测所述蓄电池组是否漏电。
[0013]3.有益效果
[0014]采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果:
[0015](I)本实用新型的一种蓄电池在线检测系统，在线监测蓄电池组的端电压，并通过计算获得蓄电池组的电导值，利用电导值与蓄电池容量存在的线性关系，作为判定蓄电池健康情况的基础，能够实时准确的对蓄电池容量进行预判断，保证了蓄电池的正常、安全使用；
[0016](2)本实用新型的一种蓄电池在线检测系统，设置了 GPS定位模块和漏电保护模块，GPS定位模块的设置确保了使用者能够及时准确的定位蓄电池所处位置，蓄电池被盗时能够及时追回，漏电保护模块的设置则能够实时监测蓄电池是否漏电，及时掌握蓄电池的使用状况。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的一种蓄电池在线检测系统的结构示意框图；
[0018]图2为本实用新型中蓄电池电导值测量原理示意图；
[0019]图3为本实用新型中蓄电池电导值测量电路的结构框图。
【具体实施方式】
[0020]为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。
[0021]实施例1
[0022]结合附图，本实施例的一种蓄电池在线检测系统(参看图1)，包括蓄电池组、数据采集单元、单片机、单片机控制执行单元和电源模块，还包括恒定交流源产生模块和GPS定位模块。所述的恒定交流源产生模块给蓄电池组输送恒定交流激励，该恒定交流源产生模块同时与单片机的信号输入端相连。所述的数据采集单元包括用于检测蓄电池受恒定交流源激励后端电压响应信号的蓄电池端电压检测模块，用于检测蓄电池表面温度的温度检测模块和漏电保护模块，蓄电池端电压检测模块、温度检测模块和漏电保护模块也与单片机的信号输入端相连。所述的单片机控制执行单元包括数据显示模块、通信模块和报警模块，数据显示模块、通信模块、报警模块和GPS定位模块均与单片机的信号输出端相连。所述的电源模块用于给整个检测系统供电，图1所示电源模块的连接关系仅是一种示意性描述。
[0023]由于蓄电池的电导值与蓄电池容量存在一定的线性关系，对于同一种蓄电池，随着使用时间的增长蓄电池容量的下降，该蓄电池的电导值也会下降，这样的一个线性关系正是通常电导仪能够正确判定蓄电池健康情况的基础。综合各种因素考虑，本实施例采用电导测试法对车辆蓄电池进行性能的实时性检测。同时，本实施例的单片机内部建立有蓄电池标准参数数据库，该数据库中存储有不同种类蓄电池的标准参数数据，主要包括蓄电池的额定电导值和额定表面温度值。本实施例获得蓄电池的电导值的原理如下:
[0024]结合图2，图2中方框部分Rl和R2代表蓄电池组内阻，给蓄电池组注入一交流恒流源信号i (t)，并使用交流电压表检测蓄电池组两端产生的电压信号。结合图3，所述的恒定交流源产生模块和蓄电池组的信号输出端均与模拟乘法器相连，该模拟乘法器通过信号处理电路与单片机相连；所述的信号处理电路包括低通滤波电路、差分放大电路和单片机数模转换电路，低通滤波电路、差分放大电路和单片机数模转换电路依次串联。将蓄电池组两端产生的响应电压信 号与恒定交流源产生模块产生的恒定正弦或余弦电压信号分别发送至模拟乘法器的两个输入端相乘，考虑到经模拟乘法器相乘后得到的输出电压信号既有交流信号成分，也有直流信号成分，所以必须将模拟乘法器的输出电压信号经过低通滤波电路进行适当的滤波处理，滤除掉信号中不必要的交流信号，保留直流信号并经差分放大电路放大后数模转换送入单片机进行处理。
[0025]设交流恒流源为余弦信号:
[0026]U1(Wt) =Acos(Cot) (I)
[0027]蓄电池两端响应电压信号:
[0028]u2(wt) = Bcos ( ω t+ Θ ) , (2)
[0029]其中，Θ为注入蓄电池组的电流和蓄电池组响应电压信号的相位角。经过模拟乘法器则有:
[0030]u(wt) = k.u! ( ω t).U2 ( ω t) = kABcos ( ω t).οο8(ω?+ θ )=0.5kAB[cosθ+cos(2 ω t+ θ )]
[0031]= 0.5kABcos θ X [1+cos (2 ω t+θ ) ] (3)
[0032]其中，k为模拟放大器的乘积系数。
[0033]对(3)进行低通滤波滤掉交流成分，可得
[0034]u(wt) = 0.5kABcos ( Θ ) (4)
[0035]根据交流阻抗法测内阻原理有:
[0036]R = Bcos Θ /I (5)
[0037]上式中，I是交流恒流源的幅值，则:
[0038]R = 2u/kAI (6)[0039]电导值:G= 1/R = kAI/2u (7)
[0040]式中，k、A、I为已知量，u可通过发送至单片机经模数转换处理后得到的采样值加以简单计算求得。
[0041]本实施例将上述计算获得的电导值以及温度检测模块测得的蓄电池温度与单片机数据库中存储的蓄电池组额定电导参数、额定温度值相比较，并将分析结果在数据显示模块(LED显示屏)中显示，当所计算的电导等参数不符合额定参考值范围时，通过单片机控制报警模块发出报警信号，实现对不同种类蓄电池性能的实时检测，且通信模块的设置能够把经单片机处理后的检测数据以短信的方式反馈给用户或售后进行专业分析。
[0042]同时，本实施例设置了 GPS定位模块，GPS定位模块的设置确保了使用者能够及时准确的定位蓄电池所处位置，蓄电池被盗时能够及时追回，以减少经济损失。此外，本实施例的蓄电池组与单片机之间设置有漏电保护模块，漏电保护模块包括漏电采集传感器，该漏电采集传感器并联于蓄电池组的两端，能够实时监测蓄电池组是否漏电，及时将漏电信息反馈给用户，方便用户及时掌握蓄电池的使用状况。本实施例将各模块均负载于一块电路板上，制备得到的蓄电池在线检测装置体积小巧，可以在不改变车辆本身构造的基础上直接安装在车辆上或制作成手持式移动装置，配备在车辆上以备需要时使用，通过按钮选择用户蓄电池种类，对蓄电池容量进行预判断。
[0043]实施例1所述的一种蓄电池在线检测系统，在线监测蓄电池组的端电压，并通过单片机高速运算获得蓄电池组的电导值，利用电导值与蓄电池容量存在的线性关系，作为判定蓄电池健康情况的基础，且其单片机内部建立了包含各种蓄电池性能参数的数据库，可以实现对不同种类蓄电池性能的实时检测，并把检测数据反馈给用户与厂家，对蓄电池性能的判断准确性高。
[0044]以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种蓄电池在线检测系统，包括蓄电池组、数据采集单元、单片机、单片机控制执行单元和电源模块，其特征在于:还包括恒定交流源产生模块和GPS定位模块，所述的恒定交流源产生模块给蓄电池组输送恒定交流激励，该恒定交流源产生模块同时与单片机的信号输入端相连；所述的数据采集单元包括蓄电池端电压检测模块、温度检测模块和漏电保护模块，该蓄电池端电压检测模块、温度检测模块和漏电保护模块也与单片机的信号输入端相连；所述的单片机控制执行单元包括数据显示模块、通信模块和报警模块，数据显示模块、通信模块、报警模块和上述的GPS定位模块均与单片机的信号输出端相连；所述的电源模块用于给整个检测系统供电。
2.根据权利要求1所述的一种蓄电池在线检测系统，其特征在于:所述的恒定交流源产生模块和蓄电池组的信号输出端均与模拟乘法器相连，该模拟乘法器通过信号处理电路与单片机相连；所述的信号处理电路包括低通滤波电路、差分放大电路和单片机数模转换电路，低通滤波电路、差分放大电路和单片机数模转换电路依次串联。
3.根据权利要求2所述的一种蓄电池在线检测系统，其特征在于:所述的漏电保护模块包括漏电采集传感器，该漏电采集传感器并联于蓄电池组的两端，实时监测所述蓄电池组是否漏电。
【文档编号】G01R31/36GK203811781SQ201420256924
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月19日 优先权日:2014年5月19日
【发明者】杨帆, 李绍铭, 徐龙松, 杨鹏 申请人:安徽工业大学