一种车载电瓶智能能量管理系统

技术领域

本发明涉及汽车电瓶管理技术领域，具体涉及一种车载电瓶智能能量管理系统。

背景技术

随着时代的进步和科技的不断发展，汽车已经成为当下人们不可缺少的交通工具。目前市面上汽柴油、混动和纯电动车型形成百花齐放的局面。上述几种车型其供电系统均由蓄电池供应(电动车电池结构复杂除外)。正常使用的蓄电池在有效使用寿命内，当汽车行驶过程中车载发电机会对电瓶电池进行充电并保持电压正常，从而保证汽车启动时有充足的电量及其他用电需求。但是，由于忘记关闭音响、车灯及震动和报警提示(预警启动报警装置)以及车灯车门未关闭导致车内灯常亮，或者由于长期停放导致的汽车电瓶亏电，上述这些情况导致汽车无法正常启动。尤其是在天气比较寒冷的地区例如我国北方等地，汽车电瓶的有效功率会随着温度进行衰减，当汽车停放时间较长或者存在轻微漏电的情况时汽车无法正常启动，给人们的生活带来不便。

汽车智能时代已经来临，但对车载电瓶的智能管理尚属空白，因此，如何解决汽车电瓶亏电所带来的技术问题，研发一种车载电瓶智能能量管理系统已经成为当下亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种车载电瓶智能能量管理系统，填补了车载电瓶智能能量管理的空白。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的一种车载电瓶智能能量管理系统，包括：交流电源模块、智能输出模块、3.3V模拟供电隔离电路和AD采样电路；交流电源模块和智能输出模块均与电瓶电池相连，交流电源模块与除电瓶电池外的其他车载用电设备相连，智能输出模块与除电瓶电池外的其他车载用电设备相连，智能输出模块分别与车载遥控电路、车载启动电路、3.3V模拟供电隔离电路和AD采样电路相连。

进一步的，所述智能输出模块包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一滤波电容、第二滤波电容、第三滤波电容、第四滤波电容、第五滤波电容、二极管、MCU芯片、基准电压芯片、接口芯片和电量显示屏；第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻串联，第四电阻一端与第五电阻一端相连，第四电阻另一端接地，第五电阻另一端、第一滤波电容一端、二极管一端、MCU芯片的AD采样口相连，第一滤波电容的另一端与MCU芯片的1脚VDD和17脚VDD相连且此连接端接地；二极管另一端、第二滤波电容一端、第三滤波电容一端、第四滤波电容一端相连且此连接端接3.3V模拟供电隔离电路，第二滤波电容另一端、第三滤波电容另一端、第四滤波电容另一端相连且此连接端接地；基准电压芯片与MCU芯片的5脚VDDA相连，MCU芯片的19脚RX和20脚TX与接口芯片的1脚RX和4脚TX相连，接口芯片的8脚VCC接3.3V模拟供电隔离电路，接口芯片的6脚A、第六电阻一端、第七电阻一端、第五滤波电容一端、第九电阻一端、电量显示屏相连，第六电阻另一端接3.3V模拟供电隔离电路，接口芯片的7脚B、第七电阻另一端、第五滤波电容另一端、第九电阻另一端、电量显示屏相连。

进一步的，所述3.3V模拟供电隔离电路包括：第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、三端稳压集成电路和线性降压芯片；第十电阻、第十一电阻、第十二电阻串联，串联后的一端连接，另一端与三端稳压集成电路一端相连，三端稳压集成电路另一端与线性降压芯片一端相连，线性降压芯片另一端接3.3V模拟供电隔离电路。

进一步的，所述AD采样电路主要包括：光耦隔离芯片、第六电容、第十三电阻、第一跟随器和第二跟随器；光耦隔离芯片的控制端与MCU驱动部分相连，输出端与继电器线圈相连，光耦隔离芯片与第一跟随器的正极相连且此连接端与第六电容一端、第十三电阻一端相连，光耦隔离芯片与第一跟随器的负极相连且此连接端接地，第一跟随器的输出端与第二跟随器的正极相连，第二跟随器的负极接地，第六电容另一端、第十三电阻、第二跟随器正极相连，第二跟随器正极与第二跟随器输出端相连，第二跟随器的输出端接继电器线圈。

进一步的，所述第一电阻的阻值为5.1K，第二电阻的阻值为10K，第三电阻的阻值为10K，第四电阻的阻值为10K，第五电阻的阻值为限流电阻，第六电阻的阻值为10K，第七电阻的阻值为10K，第八电阻的阻值为10K，第九电阻的阻值为终端电阻，第十电阻的阻值为10K，第十一电阻的阻值为10K，第十二电阻的阻值为5.1K，第十三电阻的阻值为10K。

进一步的，所述第一滤波电容的电容值为0.1uf，第二滤波电容的电容值为0.1uf，第三滤波电容的电容值为0.1uf，第四滤波电容的电容值为0.1uf，第五滤波电容的电容值为0.1uf，第六电容的电容值为0.1uf。

进一步的，所述二极管采用1N4148；MCU芯片采用低功耗STM32L103C6T6；基准电压芯片采用REF3220；接口芯片采用RS485接口芯片；电量显示屏采用LCD1602液晶；三端稳压集成电路采用LM7805；线性降压芯片采用TLV1117；光耦隔离芯片采用IS3H7C；第一跟随器采用三极管MMBT4403；第二跟随器采用三极管MMBT4403。

本发明的有益效果是：

本发明的一种车载电瓶智能能量管理系统，能够保证汽车电瓶供应汽车发动机最小启动电流的同时不对其他用电设备供应电流，有效防止因忘记关闭音响、车灯及震动和报警提示(预警启动报警装置)以及车灯车门未关闭导致车内灯常亮，或者由于长期停放(停放超过三个月及以上的汽车除外)导致的汽车电瓶亏电，从而避免了因汽车电瓶亏电导致的无法正常启动的问题。

本发明的一种车载电瓶智能能量管理系统，其主要功能是将电瓶电池能量合理分配使其最大限度保证汽车发动机启动电能，特别是天气比较寒冷的地区，避免因汽车电瓶的有效功率受温度的影响或因汽车存在轻微漏电时无法正常启动的情况发生。

本发明能够及时保证汽车正常启动，方便了人们的生活，提高了有车一族的用车品质。

附图说明

图1为本发明的一种车载电瓶智能能量管理系统的电路图。

图2为智能输出模块的电路图。

图3为3.3V模拟供电隔离电路的电路图。

图4为AD采样电路的电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明的一种车载电瓶智能能量管理系统，主要包括：交流电源模块、智能输出模块、3.3V模拟供电隔离电路和AD采样电路。交流电源模块和智能输出模块均与电瓶电池相连，交流电源模块的A端以及智能输出模块的B端与除电瓶电池外的其他车载用电设备(车灯、收音机、防盗装置、外接充电及连接其车辆附属连接端口输出等)相连，智能输出模块的C端与车载遥控电路(汽车本身自带的电路)相连，智能输出模块的D端与车载启动电路(汽车本身自带的电路)相连。智能输出模块分别与3.3V模拟供电隔离电路和AD采样电路相连。

如图2所示，智能输出模块主要包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第三滤波电容C3、第四滤波电容C4、第五滤波电容C5、二极管D1、MCU芯片、基准电压芯片T2、接口芯片和电量显示屏。

第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4串联，第四电阻R4一端与第五电阻R5一端相连，第四电阻R4另一端接地，第五电阻R5另一端、第一滤波电容C1一端、二极管D1一端、MCU芯片的AD采样口相连，第一滤波电容C1的另一端与MCU芯片的1脚VDD和17脚VDD相连且此连接端接地。二极管D1另一端、第二滤波电容C2一端、第三滤波电容C3一端、第四滤波电容C4一端相连且此连接端接3.3V模拟供电隔离电路(数字供电与模拟供电经LC滤波处理，提高采样精度)，第二滤波电容C2另一端、第三滤波电容C3另一端、第四滤波电容C4另一端相连且此连接端接地。

基准电压芯片T2(参考电压供电)与MCU芯片的5脚VDDA相连，MCU芯片的19脚RX和20脚TX与接口芯片的1脚RX和4脚TX相连，接口芯片的8脚VCC接3.3V模拟供电隔离电路(G端)，接口芯片的6脚A、第六电阻R6一端、第七电阻R7一端、第五滤波电容C5一端、第九电阻R9一端、电量显示屏相连，第六电阻R6另一端接3.3V模拟供电隔离电路(G端)，接口芯片的7脚B、第七电阻R7另一端、第五滤波电容C5另一端、第九电阻R9另一端、电量显示屏相连。

利用大功率电阻即第一电阻R1-第二电阻R4进行电流分压检测，在低功耗情况下对电瓶电流进行采样，并经过第五电阻R5限流、第一滤波电容C1滤波、电压转换送入MCU芯片的模数转换接口进行电瓶电量判断，当电瓶电量低于设定值时，通过MCU芯片控制继电器(继电器线圈由MCU芯片控制，继电器线圈触点连电瓶电池的供电主回路)断开对车内照明的供电，附带转换电路(第六电阻R6-第八电阻R8为取样电阻，第九电阻R9为终端电阻，第五滤波电容C5为滤波电容)，可将电量信号通过电量显示屏直接显示，保证最低的发动机启动电量，保证汽车闲置时电瓶电量的合理控制，避免不必要的电量浪费，科学管理电瓶电量尽最大限度保证汽车发动机对汽车的启动用电，不影响遥控控制启动功率，对遥控启动不受影响。

如图3所示，3.3V模拟供电隔离电路主要包括：第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、三端稳压集成电路L和线性降压芯片T。

第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12串联，串联后的一端连接12V，另一端与三端稳压集成电路L一端相连，三端稳压集成电路另一端与线性降压芯片T一端相连，线性降压芯片T另一端接3.3V模拟供电隔离电路(G端)。

如图4所示，AD采样电路主要包括：光耦隔离芯片、第六电容C6、第十三电阻R13、第一跟随器X1和第二跟随器X2。光耦隔离芯片的控制端(I端)与MCU驱动部分相连，输出端(J端)与继电器线圈(继电器线圈由MCU芯片控制，继电器线圈触点连电瓶电池的供电主回路)相连，光耦隔离芯片与第一跟随器X1的正极相连且此连接端与第六电容C6一端、第十三电阻R13一端相连，光耦隔离芯片与第一跟随器X1的负极相连且此连接端接地，第一跟随器X1的输出端与第二跟随器X2的正极相连，第二跟随器X2的负极接地，第六电容C6另一端、第十三电阻R13、第二跟随器X2正极相连，第二跟随器X2正极与第二跟随器X2输出端(H端)相连，第二跟随器X2的输出端(H端)接继电器线圈(继电器线圈由MCU芯片控制，继电器线圈触点连电瓶电池的供电主回路)。

本发明中，R1-R4为大功率电阻，电流分压检测，第一电阻R1的阻值为5.1K，第二电阻R2的阻值为10K，第三电阻R3的阻值为10K，第四电阻R4的阻值为10K，第五电阻R5的阻值为限流电阻，第六电阻R6的阻值为10K，第七电阻R7的阻值为10K，第八电阻R8的阻值为10K，第九电阻R9的阻值为终端电阻，第十电阻R10的阻值为10K，第十一电阻R11的阻值为10K，第十二电阻R12的阻值为5.1K，第十三电阻R13的阻值为10K。

本发明中，第一滤波电容C1的电容值为0.1uf，第二滤波电容C2的电容值为0.1uf，第三滤波电容C3的电容值为0.1uf，第四滤波电容C4的电容值为0.1uf，第五滤波电容C5的电容值为0.1uf，第六电容C6的电容值为0.1uf。

本发明中，二极管D1的型号为：1N4148。

本发明中，MCU芯片采用低功耗STM32L103C6T6。

本发明中，基准电压芯片T2的型号为：REF3220。

本发明中，接口芯片采用RS485接口芯片(TTL电平)。

本发明中，电量显示屏的型号为：LCD1602液晶。

本发明中，三端稳压集成电路L的型号为：LM7805。

本发明中，线性降压芯片T的型号为：TLV1117。

本发明中，光耦隔离芯片型号为：IS3H7C。

本发明中，第一跟随器X1采用三极管，型号为：MMBT4403。

本发明中，第二跟随器X2采用三极管，型号为：MMBT4403。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。