专利名称：一种电动汽车磷酸铁锂动力电池检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电动汽车磷酸铁锂动力电池检测技术领域，具体地说是一种采用无线 信号传播方式的电动汽车磷酸铁锂动力电池检测装置。
背景技术：
RF无线射频技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线通信 技术。这种技术的优点是部分产品无需重新布线，利用点对点的射频技术，实现对系统数 据的传输与控制。RF无线通信技术应用的领域宽广，除了一般的RF无线射频识别技术， 如汽车、火车等交通监控；高速公路自动收费系统；停车场管理系统；物品管理；流水线 生产自动化；安全出入检査；仓储管理；动物管理；车辆防盗等，还广泛的应用于小范 围的局部通信。
电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各 项要求的车辆。伴随电动汽车的不断发展，磷酸铁锂动力电池作为电动汽车的能量供应部 分而得到普及。传统的电动汽车动力电池检测装置一般都是采用基于CAN总线的分布式 电源管理系统，采用RS232接口方式进行通信，这类通信方式采用双绞线作为传输介质。 由于人们对电动汽车功能的要求不断增多，从而导致电动汽车线束的复杂度剧增和信息量 增大，加之电动汽车运行状态经常颠簸，外界环境温度变化较大，故而对通信的质量有很 大影响，严重时甚至会造成检测电路短路、开路等恶性故障，加剧了电动汽车电池管理装 置的故障率的加大，且降低了安全性能指标，同时也影响了整车的外观。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，而提供一种既减少电 动汽车动力电池检测装置的线束，又能提高通信的可靠性，且安装方式简便的电动汽车磷 酸铁锂动力电池检测装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用了以下技术方案
一种电动汽车磷酸铁锂动力电池检测装置，包括设置于电池端的温度检测模块和电压检测模块，用于获取电池的温度和电压的采样信 号数据；
与温度检测模块和电压检测模块连接的电池端控制模块，用于接收并量化上述采样信 号数据，计算出电池的剩余电量，再将结果发至无线射频发射器；
与电池端控制模块相连的无线射频发射器，用于接收电池端控制模块指令并发送电池 剩余电量的数据信号；
设置于电动汽车操作端的无线射频接收器，用于接收并检验无线射频发射器发至的数 据信号；
与无线射频接收器相连的接收端控制模块，用于从无线射频接收器获得数据信号并将 其发至信号显示器；
与接收端控制模块相连的信号显示器，用于显示信号。
本装置中，所述温度检测模块和电压检测模块、电池端控制模块、无线射频发射器均 设置于电池壳体内部。这样可利用电池壳体对其起到保护作用，同时充分利用了电池壳体 内部的空间，不增加电池体系体积且更加美观。其中电池端控制模块采用低电压低功耗的 单片机MCU (微控制单元)，并采用磷酸铁锂动力电池的电压直接供电，电池端控制模块 中还可设置报警模块，当检测到的电压不足时，控制无线射频发射器发送出报警信号；电 压检测模块直接与磷酸铁锂动力电池正负极相连，进行电压信号采样；温度检测模块采用 固定设置于电池常规发热处的热敏电阻进行温度信号采样；无线射频发射器采用RF射频 芯片构成，RF射频信号可以穿透磷酸铁锂电池的外包装材料。MCU和RF射频芯片釆选 用宽电压范围供电的芯片，可以直接由所检测的电池供电，而不再需外加稳压电源。该装 置可预估电池剩余电量。无线射频接收器可同样采用RF射频芯片构成，用于接收电池剩 余电量信号或报警信号，并在接收端控制模块MCU的控制下，将信号送至信号显示器进 行显示，其中信号显示器可采用液晶显示器，使得显示方便。
更加具体地说，本实用新型为一个基于RF无线通信的电动汽车磷酸铁锂动力电池检 测装置，主要包括电池端部分(包括温度、电压检测模块，电池端MCU， RF无线射频发 送器)，接收端部分(包括RF无线射频接收器，接收端MCU，液晶显示器)；所述的电 池端MCU将温度、电压检测装置检测到的模拟量用A/D采样的方式量化，将结果通过电 池端MCU接口传送至RF无线射频发射器。接收端RF无线射频接收器完成对数据的接收 功能，同时对数据的准确性、完整性进行检验。所使用到的接收端MCU从RF无线射频
4接收器中获得数据，与后续的液晶显示器进行连接。液晶显示器完成人机交互用户界面的 设计，为相关操作员提供可视化的信息。
电压、温度检测模块采用了基于电池端MCU自带的A/D转换功能和基准电压的大小。 通过A/D采样，将MCU温度、电压检测到的模拟量通过电池端MCU的A/D转换成数字 量。每一个模拟量对应一个数字量。电池端MCU采用的是8位单片机，内在的数字精度
为28 = 256 。取单片机片内模拟量基准电压0 2.048V对应其OxOO Oxff的数字量，建立
电池的端电压、温度模拟量与数字量之间的函数关系，由编程读取单片机片内数字量即可 得到相对应的电池的端电压、温度模拟量。
所述电池端的温度检测装置采用的是NTC (负温度系数)热敏电阻。该电阻被固定在 电池的典型常规发热处。RF无线射频发送器和接收器均采用的是美国INTEGRATION公 司的无线收发单芯片IA4421。 IA4421是发送器和接收器组合在一起的双向模块，该芯片 将所需的RF功能高度集成，是一个低成本、高弹性、在生产中无需通调的产品。RF无线 射频发送器与电池端MCU通过SPI接口进行通信。该芯片完全满足本装置的工作要求。
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位单片机 PIC16F726。接收端MCU与RF接收器通过SPI接口连接进行通信，同时将检测信号用 RS232串行通信方式与液晶显示器通信，完成送显功能。
与现有技术相比，本实用新型具有如下的优点
1、 本实用新型基于RF无线通信的电动汽车磷酸铁锂动力电池检测装置实现了对传统 有线通信方式的突破，具有分布灵活、使用简单，几乎不受空间条件限制等特点。不仅有 效的减少了整车线束，提高电池检测整个系统的可靠性，也使得电动汽车更加的美观大方， 提升了视觉美感。
2、 本实用新型检测装置利用了单片机自带基准电压作为标准电压，提高了检测信号 的稳定性和准确性。
3、 液晶显示屏采用可视度高的蓝屏背光LCD显示，可靠的保护功能，可根据需要进 行设置，故障记录保存记忆，方便故障原因分析及维修。
图1是本实用新型的模块化框图。 图2是发送端部分的结构示意图，即为电池端。 图3是接收端部分的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型做进一步说明。
电池端MCU采用微芯(Microchip)公司的低功耗8位单片机PIC16F726，利用 PIC16F726的8位A/D变换器，其A/D的分辨率1/256 ，采用单片机片内基准电压2.048V 为A/D参考，通过单片机内部A/D采样，将送入端口的模拟量在单片机内部量化为数字量 Num，由等比例关系便可编程算出磷酸铁锂电池的端电压值。计算公式如下-
^/电池/2 = 2.048 (1) Num — 256
(1)式中由于采用了电阻分压，分压系数为1/2，故其中t^^/2为检测点的实际电压。 Num是电池的端电压的A/D采样后获取的二进制数字量。Num是单片机内部工作时的信 息，经编程可以提取该Num值。由公式(1)便可得到^j4的值。本装置中将RAO作为
电池的端电压输入端口。调用程序便可显示出电压值。
温度检测部分采用负温度系数(NTC)电阻对磷酸铁锂动力电池的温度进行检测。温 度检测模块的供电电压通过PIC16F726单片机的I/0端口获取，RA1作为电池温度模拟量 输入端口。热敏电阻焊接在磷酸铁锂动力电池典型常规发热处。当温度变化时，将导致RT3 阻值变化，从而使得RA1读入的电压变化。根据热敏电阻的温度系数，在PIC16F726中事 先建立电压-温度变化对应的表，同样基于电压电测的A/D转换的方式，从RA1每读入一 个电压值，查表便可以得出相对应的温度变化值。
为了使单片机能够正常的工作，单片机通过OSC1和OSC2两个端口外接8MHzXT振 荡器，Vpp/MCLR/RE3引脚选择MCLR功能，VDD经滤波电容连接到电池正极，VSS直 接连接到电源负极，Vpp/MCLR/RE3引脚选择MCLR功能。
按照IA4421的数据手册，通过SPI 口连接PIC6F726，组成RF无线通信部分。再通过 接收端MCU将信号送显至液晶显示器。
图l是本实用新型专利的模块化框图。如图所示本实用新型专利所述系统分为两大 模块，分别是电池端部分和接收端部分。电池端部分包括电压、温度检测装置和电池端MCU 以及RF发射器，主要负责对磷酸铁锂动力电池电压、温度信号的采集以及对信号的发送； 接收端部分包括RF接收器和接收端MCU，主要完成对信号的接收和将接收到的信息送显功 能。图2是发送端部分的结构示意图，即为电池端。如图所示，采集到的磷酸铁锂动力电 池电压、温度信息经PIC16F726芯片(即电池端MCU) RA0和RA3口进入，通过SPI口与 IA4421芯片(即RF发射器)通讯，并经天线发射。
图3是接收端部分的结构示意图。如图所示，天线接收RF发射器发射的信息，经IA4421 的SPI 口通讯将信息送至PIC16F726 (即接收端MCU)，再由接收端MCU通过RS232 口将 信息送至液晶显示器显示。
权利要求1、一种电动汽车磷酸铁锂动力电池检测装置，其特征在于，包括设置于电池端的温度检测模块和电压检测模块，用于获取电池的温度和电压的采样信号数据；与温度检测模块和电压检测模块连接的电池端控制模块，用于接收并量化上述采样信号数据，计算出电池的剩余电量，再将结果发至无线射频发射器；与电池端控制模块相连的无线射频发射器，用于接收电池端控制模块指令并发送电池剩余电量的数据信号；设置于电动汽车操作端的无线射频接收器，用于接收并检验无线射频发射器发至的数据信号；与无线射频接收器相连的接收端控制模块，用于从无线射频接收器获得数据信号并将其发至信号显示器；与接收端控制模块相连的信号显示器，用于显示信号。
2、 如权利要求1所述的电动汽车磷酸铁锂动力电池检测装置，其特征在于，所述温 度检测模块和电压检测模块、电池端控制模块、无线射频发射器均设置于电池壳体内部。
专利摘要本实用新型公开了一种电动汽车磷酸铁锂动力电池检测装置，包括设置于电池端的温度检测模块和电压检测模块；与温度检测模块和电压检测模块连接的电池端控制模块，用于接收并量化上述采样信号数据，计算出电池的剩余电量，再将结果发至无线射频发射器；与电池端控制模块相连的无线射频发射器；设置于电动汽车操作端的无线射频接收器；与无线射频接收器相连的接收端控制模块，用于从无线射频接收器获得数据信号并将其发至信号显示器；与接收端控制模块相连的信号显示器，用于显示信号。本实用新型既减掉了电动汽车动力电池检测装置的线束，又提高了通信的可靠性，且具有安装方式简便的优点。
文档编号G08C17/02GK201413387SQ20092012740
公开日2010年2月24日 申请日期2009年5月22日 优先权日2009年5月22日
发明者刘和平, 徐聘曦, 可 朱, 灿 朱, 沙彦超, 彪 蒋, 力 邓, 郑群英 申请人:重庆大学