车用蓄电池智能监控装置的制作方法

本申请涉及车用蓄电池管理技术领域，尤其涉及一种车用蓄电池智能监控装置。

背景技术：

汽车启动时，需要车用蓄电池进行供电，车用蓄电池要能提供足够的启动电流以及提供足够的持续放电时间，从而完成汽车启动。如果车用蓄电池电量不足，就会出现车辆无法正常启动的情况。车用蓄电池自身内阻与电量是呈反比关系的，即内阻越大，电量越小，放电电流越小；反之内阻越小，电量就越大，放电电流就越大，而且蓄电池内阻在实际应用中，蓄电池内阻还受温度影响是一个动态的值，低温时蓄电池内部化学物质活性降低，蓄电池的内阻变大，温度较高时，内阻变小。现有技术中，为解决因蓄电池电量不足造成车辆无法启动的问题，采用对蓄电池的电压进行连续检测的方案，当车用蓄电池电压低于一个预先设定的电压值时，输出一个控制信号使断路机构断开车用蓄电池与车辆用电设备之间的线路，将车用蓄电池的电能消耗降到最低，从而保留适当的电量，供车辆下次启动时使用。

在实际生活中，现有技术提供的只对车用蓄电池的电压进行测量的方案因为蓄电池自身内阻的原因并不可靠。因为蓄电池在使用过程中随着老化程度的加深，内阻逐渐变大，放电电流会变小，当内阻大到一定程度时，轻负载或空负载下电压虽然在正常预设电压阈值点之上，但是实际蓄电池提供不了启动车辆所需的启动电流和维持时间；且因为受环境温度的影响，电池内阻会动态变化。所以现有技术方案中人为预设电压保护值的方式达不到此目的，所以需要一种技术方案，可以在车辆运行过程中准确检测蓄电池工作状态，保证在车辆启动时，电池中的电量是可以完成车辆启动的。

技术实现要素：

为解决相关技术中存在的问题和向用户提供蓄电池健康状态信息，本申请提供一种车用蓄电池智能监控装置。

本申请提供的一种车用蓄电池智能监控装置包括：

控制芯片、电池内阻测量模块、温度传感器和开关模块；

所述电池内阻测量模块连接外部蓄电池两端，用于测量蓄电池内阻；

所述温度传感器用于检测蓄电池的温度；

所述控制芯片分别连接所述电池内阻测量模块和所述温度传感器；

所述控制芯片接收所述蓄电池内阻值和温度值，得到蓄电池的修正内阻值；其中，所述修正内阻值为修改温度对内阻影响后的蓄电池内阻值。。

可选的，所述电池内阻测量模块包括电流取样电阻和电压电流检测器；

所述电流取样电阻一端连接蓄电池第一端，所述电流取样电阻另一端通过连接车辆用电发电设备连接蓄电池第二端；

所述电压电流检测器连接所述电流取样电阻两端；

所述电压电流检测器还连接蓄电池第二端和所述控制芯片。

可选的，所述电流取样电阻两端设置有铜排；

所述电流取样电阻靠近蓄电池端的铜排上设置有夹头结构；所述夹头结构用于连接蓄电池；

所述电流取样电阻通过设置有夹头结构的铜排连接蓄电池一端。

可选的，所述电流取样电阻通过引线连接蓄电池一端；

所述电流取样电阻通过引线与所述温度传感器连接。

可选的，所述温度传感器设置在所述电流取样电阻上。

可选的，还包括开关模块；

所述开关模块设置在所述电流取样电阻与车辆用电发电设备之间；

所述开关模块还连接所述控制芯片。

可选的，所述开关模块包括继电器和继电器驱动器；

所述继电器设置在所述电流取样电阻与所述车辆用电发电设备之间；

所述继电器驱动器连接所述控制芯片；

所述继电器与所述继电器驱动器连接，通过所述继电器驱动器与所述控制芯片连接；

所述继电器和继电器驱动器可拆卸的连接在所述电流取样电阻和车辆用电发电设备之间。

可选的，所述继电器为磁保持继电器；

所述磁保持继电器设置在所述电流取样电阻与所述车辆用电发电设备之间；

所述磁保持继电器还与所述继电器驱动器连接，通过所述继电器驱动器与所述控制芯片连接；

所述磁保持继电器和所述继电器驱动器可拆卸的连接在所述电流取样电阻和所述车辆用电发电设备之间。

可选的，所述控制芯片为蓝牙芯片；

所述蓝牙芯片内置微控制单元。

可选的，还包括蓝牙天线；

所述蓝牙天线与所述控制芯片连接，用于与外部设备通信。

可选的，所述电流取样电阻为锰铜电阻。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：电池内阻测量模块连接车用蓄电池两端，对车用蓄电池的内阻进行测量；温度传感器对车用蓄电池的温度进行测量；控制芯片分别与电池内阻测量模块和温度传感器连接，接收测量内阻和温度数据，得到电池的修正内阻值；其中，所述修正内阻值为修改温度对内阻影响后的蓄电池内阻值；如此，通过本申请提供的车用蓄电池智能监控装置，可以检测蓄电池的电流、电压、温度数据，通过控制芯片确定蓄电池内阻，从而得到蓄电池的当前剩余电量，从而在蓄电池达到正常启动所需电量的临界值之前断开蓄电池与车辆用电设备的连接，精确保证蓄电池可以完成下一次的车辆启动。克服了现有技术中无法检测蓄电池因为内阻变化，造成单一检测蓄电池电压并人为预设断电保护阈值，以此来保留蓄电池电量的方法，并不能够保障车辆下一次正常启动的问题，避免了车辆无法启动的情况。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是本申请的实施例一提供的一种车用蓄电池智能监控装置的电路结构示意图。

图2是本申请的实施例二提供的一种车用蓄电池智能监控装置的结构示意图。

控制芯片-1，电压电流检测器-2，电流取样电阻-3，温度传感器-4，磁保持继电器-5，继电器驱动器-6，蓝牙天线-7。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。

在实际生活中，车用蓄电池的内阻会随着老化或包含环境温度等其他原因而变化，所以在实际使用中测量的电压显示足以完成下一次启动时，在实际启动时并不一定能完成启动，从而可能会造成车辆无法启动的情况。

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种车用蓄电池智能监控装置，下面以实施例的方式进行说明。

实施例一

请参阅图1，图1是本申请的实施例一提供的一种车用蓄电池智能监控装置的结构示意图。

如图1所示，本实施例提供的车用蓄电池智能监控装置包括：控制芯片1、电池内阻测量模块和温度传感器4；

所述电池内阻测量模块连接外部蓄电池两端，用于测量蓄电池内阻；

具体的，电池内阻测量模块包括电流取样电阻3和电压电流检测器2，将电流取样电阻3的一端与车用蓄电池的一端连接，例如通过金属排或引线连接蓄电池的负极，电流取样电阻3的另一端通过车辆用电发电设备连接车用蓄电池的正极，形成闭合回路；电压电流检测器2分别连接电流取样电阻3的两端，并且还与车用蓄池的正极连接，用于检测流经电流取样电阻3的电流和蓄电池的电压。

需要说明的是，当电流取样电阻3连接蓄电池负极，并通过连接车载用电发电设备连接蓄电池正极时：蓄电池在放电状态时，电流方向为蓄电池正极->车辆用电设备->开关装置->电流取样电阻3->蓄电池负极。在此过程中，电流经过电流取样电阻，在此电阻的a、b两端形成极性为a+，b-的电压+vi；蓄电池充电状态时，电流的方向：车辆发电机正极->蓄电池的正极->蓄电池的负极->电流取样电阻3->开关装置->车辆发电机正极。在此过程中，电流经过电流取样电阻3，在此电阻的a、b两端形成极性为a-，b+的电压-vi。当然，电流取样电阻也可以是通过金属排或引线连接蓄电池正极，并通过车载用电发电设备连接蓄电池负极，其原理相同，在此不再进行赘述。

电压电流检测器2在控制芯片1的控制下，对蓄电池正极的电压、电流以及电流取样电阻3的a，b两端的电压进行采集；数据由电压电流检测器2返回到控制芯片中进行计算；其中电流取样电阻a，b两端的电压代表的是流经此的电流在电阻上的压降u，以知电压u和阻值r，求流经电阻的电流，则为i＝u/r。至此得到了蓄电池的电压v,和蓄电池充放电电流i。

根据上述步骤，蓄电池的电压u和放电电流i，采集车辆启动前，启动瞬间的这两个数据的值，可以计算得到蓄电池的内阻(i的电流越大，检测的结果越接近实际的内阻值，故需要精确测量车辆启动瞬间的电流值)，r＝u/i＝(启动前的电压ut1-启动中的电压ut2)/(启动前的电流it1-启动时的电流it2)＝(ut1-ut2)/|(it1-it2)|；举例：ut1＝12v,ut2＝10.1v；it1＝0a,it2＝200a；代入公式(12-10.1)/|(0-200)|＝1.9/200＝结果为9.5毫欧。

需要说明的，通过测量电流取样电阻以及蓄电池的数据，进而计算出蓄电池的电流电压以及内阻，是本领域中的技术人员常用的技术手段，这些内容已经为常识被广泛的应用，本申请提供的车用蓄电池智能监控装置只是使用这些方法，并不涉及具体的计算方法上的改进。

在实际应用中，车用蓄电池智能监控装置在车辆停放时也会进入待机状态，在预设时间间隔对车辆进行监控，因此，通过本申请提供的一种车用蓄电池智能监控装置，可以在车辆运行和停放时完成对车辆蓄电池电路中的参数进行准确详细的监控，能够对运行车辆电流异常、运行车辆发电机系统异常、以及停放车辆电路异常、停放车辆电流异常、停放车辆用电设备异常等进行监控，在检测到异常时，发出预警，提示驾驶人员采取安全措施，或通过开关装置执行断开动作，断开蓄电池与车辆用电发电设备之间的连接，防止事态进一步恶化引起车辆自燃的风险，同时将这些信息进行记录，供技术人员排查车辆电器故障，分析异常原因以及进行后续的维护。另外当自动断开蓄电池与车辆用电发电设备之间的连接后，会记录危险信息，通过控制芯片和通讯器件与外部终端通信连接，将危险信息上传到终端，例如手机，告知危险发生的时间以及具体其他数据，并提请车主勿接通电源，以免发生自燃危险。另外，如果消耗过大，停驶时间过长，蓄电池的电量将被很快耗光。会给车主带来不必要的麻烦，因此检测器采用电流检测分辨率在毫安级别的，从而判断车辆是否静置耗电异常。

另外，通过对蓄电池以及相关电路的监控和记录，深入蓄电池的安全检测，全面监控蓄电池的充放电全过程，评估蓄电池的性能参数是否处于健康状态，同时向车主提供关于蓄电池使用过程中全周期的性能参数数据，从而方便车主掌握车辆蓄电池的使用情况，可以实现提供预警信息，告知车主何时该维护或更换老化的蓄电池，不用等到蓄电池到无法使用后采取应急救援措施，实用性更优秀。

所述温度传感器4用于检测蓄电池的温度；

具体的，温度传感器4采集－55℃～+125℃范围的温度，用于检测蓄电池的温度，电流取样电阻3可以通过导热材料连接蓄电池一端，例如铜排，或者通过引线与电流取样电阻3连接，温度传感器4可以安装在电流取样电阻3的中心位置或设置在与电流取样电阻3连接的引线处，因此温度传感器4检测的温度为测蓄电池负极柱、电流取样电阻的综合温度，并由控制芯片进行收集和处理。

需要说明的是，温度对蓄电池电阻的影响也是被该领域中技术人员所熟知的，以铅酸蓄电池为例：温度每下降1℃，蓄电池的内阻增大约1.5％，将此关系加入到汽车启动临界电量启控阀值计算中，可以排除温度的影响，判断蓄电池剩余电量是否满足车辆再启动，在蓄电池电量降到车辆启动临界值之前断开电池与用电设备的连接，从而保证车辆可以完成下一次的启动，保障汽车使用安全。

在实际应用中，温度传感器4对蓄电池温度进行监测，并且通过控制芯片1对温度数据进行记录和发送，从而实现车用蓄电池智能监控装置在蓄电池温度异常时发出警报，保证汽车使用安全。

所述控制芯片1分别连接所述电池内阻测量模块和所述温度传感器4；

具体的，将电池内阻测量模块中的电压电流检测器2与控制芯片1连接，将检测到的电流电压值传输到控制芯片1中；温度传感器4也与控制芯片1连接，将检测到的温度数据传输到控制芯片1中；

所述控制芯片1接收所述电池内阻值和温度数据，得到电池修正内阻值；其中，所述修正内阻值为修改温度对内阻影响后的蓄电池内阻值。

具体的，控制芯片1通过电压电流检测器2检测到的电压电流数据得到初步蓄电池内阻，再通过温度传感器4采集的温度数据，将温度对内阻值影响的部分进行修正，从而判断冷却后的蓄电池剩余电量是否能使车辆再次启动。需要说明的是，这些内容为常用手段，这里只是解释性的说明，温度补偿的相关技术在各种传感器的数据采集以及测试设备中已经被广泛应用，可以参考各种传感器以及测试设备进行理解，在此不再进行更加详细的描述。

本申请提供的一种车用蓄电池智能监控装置，通过电池内阻测量模块测量车辆不同状态下的电流、电压和内阻，通过温度传感器4测量蓄电池温度，通过控制芯片1得到排除温度对蓄电池内阻的影响，从而确定保留足够再次启动车辆的蓄电池电量；如此，在电池剩余电量达到临界值之前，断开蓄电池与车辆用电设备的连接，从而更加精确的保证蓄电池足够完成下一次启动。

进一步的，本申请提供的车用蓄电池智能监控装置中的电流取样电阻3采用锰铜电阻。

在实际应用中，蓄电池在不同状态下的电流是不同的，例如：在车辆停驶关门锁车一段时间后，ecu控制车辆设备处于待机状态减少蓄电池消耗，大部分车辆的静置电流在100毫安以下；车辆启动瞬间，电流可能高达数百安培；因此，电流检测必须涵盖毫安级别的分辨率和正负数百安培的范围；本申请提供的车用蓄电池智能监控装置中的电流取样电阻3采用锰铜电流取样电阻，串联在蓄电池负极桩头位置采集电流，此方式具有成本低，体积小，精度高，温度稳定性好的优点。配合电压、电流检测器获得0～±320a的量程范围。

图2是本申请的实施例二提供的一种车用蓄电池智能监控装置的电路示意图，如图2所示：

本申请提供的车用蓄电池智能监控装置，所述电流取样电阻3两端设置有铜排；

所述锰铜电流取样电阻3靠近蓄电池一端的铜排上设置有夹头结构；所述夹头结构用于连接蓄电池一端；为方便叙述，在下文中采用夹头连接蓄电池负极的方式进行阐述，但在实际应用中，夹头结构可以用于连接蓄电池两端电极的任一端。

所述锰铜电流取样电阻通过设置有夹头结构一端的铜排连接蓄电池负极。

具体的，锰铜电流取样电阻的一侧延伸方向的有用于固定蓄电池负极柱的夹头，该夹头能快速将蓄电池负极柱的热量迅速通过铜排传递到锰铜电流取样电阻上面。

另外，温度传感器4可以设置在锰铜电流取样电阻上的中心位置，兼顾检测蓄电池负极柱、锰铜电流取样电阻的综合温度。并将采集到的温度通过数据连接线传递到控制芯片1中，供控制芯片1进行处理。

进一步的，本申请提供的车用蓄电池智能监控装置还包括开关装置，开关装置可拆卸的设置在电流取样电阻和车辆用电发电设备之间，开关装置还连接控制芯片。控制芯片1控制开关装置的状态，从而控制蓄电池与车辆用电发电设备的连接状态，在蓄电池剩余电量达到常温车辆启动的临界值时，控制芯片1控制开关装置的状态，断开蓄电池与车辆用电发电设备的连接，从而使电池中的电量能够长时间维持在能够完成车辆启动所需的电量之上。

在实际应用中，开关装置可以通过手动拆卸结构整体拆除，实现电流取样电阻3直接通过金属排或引线与车辆用电供电连接，然后通过其他方式，例如利用车载设备实现改变车辆蓄电池与车辆用电供电设备的连接状态的功能，增加车用蓄电智能监控装置的灵活性。

需要说明的是，开关装置也可以是设置在电池与车辆用电设备之间，控制芯片通过断开开关装置可以实现断开电池与车辆用电设备的连接，只是通过改变开关装置的安装位置以及增加开关装置的数量，其实现的功能是类似的，也是属于本申请的保护范围之内的。

进一步的，开关装置可以采用磁保持继电器5和继电器驱动器6，将磁保持继电器5设置在锰铜电流取样电阻和车辆用电发电设备之间，并且与继电器驱动器6连接，继电器驱动器6与控制芯片1连接。控制芯片1通过继电器驱动器6与磁保持继电器5连接，控制磁保持继电器5的状态，在蓄电池电量到达预设值时，控制磁保持继电器5断开，停止车辆用电设备消耗蓄电池中的电量，从而保障蓄电池中能完成下一次的车辆启动。

磁保持继电器5的触点设置在与电流取样电阻3连接的铜排上，通过控制其与铜排的连接状态，控制蓄电池与车辆用电发电设备的连接或断开，在实际应用中，也可以将磁保持继电器5装置手动拆除，将车载蓄电池与车辆用电发电设备之间直接连接，再通过车辆上的其他结构完成改变蓄电池与车辆用电发电设备之间的回路闭合和连接状态的功能，增加车用蓄电智能监控装置的灵活性。

进一步的，本申请提供的车用蓄电池智能监控装置，控制芯片1可以采用内置微控制单元的蓝牙芯片；

具体的，控制芯片1采用内置微控制单元(microcontrollerunit；mcu)的蓝牙芯片，通过蓝牙芯片对蓄电池内阻测量模块和温度传感器4的采集行为进行控制，在合适的时间对蓄电池的电压、电流和蓄电池温度数据进行精确采集；内置的mcu对采集到的数据进行计算，起到量化蓄电池内阻、蓄电池真实剩余电量，温度修正数据的作用，从而准确真实的反映蓄电池工作状态；内置mcu根据蓄电池工作状态，执行对应信息的输出和参数的设置，使得监控装置具有自动预警及保护功能。

在实际应用中，控制芯片1也可以采用独立的mcu，对采集的电流电压以及温度数据进行处理。

另外，采集到的电流值由蓝牙芯片内置mcu做出相应的策略判断，例如：车辆多次启动后得到的启动电流数据作为比对数值，如果本次采样到的电流>(比对数值+(比对数值*25％))，蓝牙芯片内置mcu判断异常，并将此信息发送给与之连接的终端设备，如手机。

进一步的，本申请提供的车用蓄电池智能监控装置，还包括蓝牙天线7；

所述蓝牙天线7与所述控制芯片连接，用于与外部设备通信。在实际应用中，车用蓄电池智能监控装置可以通过蓝牙天线7与外部的终端进行无线蓝牙连接，方便数据在移动终端等处进行查看，以及可以通过移动终端发送控制指令，控制芯片接收控制指令，进行相关操作，例如：可以通过移动终端发送继电器断开指令，蓝牙天线7接收指令，通过控制芯片断开继电器，从而断开车用电池与车辆用电设备的连接。

在实际应用中，可以改变锰铜电流取样电阻接入电路的位置，在上述实施例中，是将锰铜电流取样电阻与电池负极连接，也可以改变接入位置，将锰铜电流取样电阻连接在电池的正极，其他内容做相应的修改即可，就可以实现上述功能，也属于本申请的保护范围之内。

本申请提供的一种车用蓄电池智能监控装置，通过锰铜电流取样电阻以及高精度电压电流测量器2的选用，精确检测监控大范围条件下蓄电池的充放电电流，通过温度传感器4检测蓄电池温度，准确测量蓄电池存留电量，排除温度内阻的影响，保证车辆正常启动；检测汽车用电异常，并做出预警和保护措施，保证车辆用车安全；将检测数据记录和发送，供车辆驾驶者和维修人员查看，在汽车用电方面大大提高了安全性。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。