一种电动车动力电池剩余电量检测系统

1.本实用新型属于动力电池检测技术领域，具体涉及一种电动车动力电池剩余电量检测系统。


背景技术：

2.电动单车（二轮、三轮，不包括电动汽车）动力电源的剩余电量，是骑行者需要随时掌握的动态参数。目前仍然以电池的工作电压来作为其剩余电量的检测指标。对于现在仍然普遍使用的铅酸电池，这种检测方法在电池的放电初期和末期还算有效（其实在初期和末期用其它方法也能够测知），但是对于占总电量约90％的放电中期，即平台期，这种检测方法就很不靠谱。因为在此期间，电池的工作温度和负载状态（工作电流，具有随机性）对电池电压的决定作用已经超过剩余电量的影响，而且负载状态还影响温度（自热效应）。由于这种检测方法简单，而且对于充电过程的状态反应基本准确，也就一直采用。如果温度稳定和负载状态稳定，经过修正或者结合经验也还可以。事实上在放电中期，骑行者往往都要凭经验结合行驶里程（里程不反映负载状态）来估计剩余电量的。这就远不如燃油车的剩余油量指示那么让人心里踏实。如果能够准确掌握电动车动力电池的剩余电量，骑行者便会心里有底。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是为了提供一种能准确的显示动力电池实时剩余电量的电动车动力电池剩余电量检测系统。
4.一种电动车动力电池剩余电量检测系统，它包括霍尔传感器模块，霍尔传感器模块的输出端与缓冲放大模块的输入端连接，缓冲放大模块的输出端与积分模块的输入端连接，积分模块的输出端与比例调节模块的输入端连接，比例调节模块的输出端与算术运算模块的输入端连接，算术运算模块的输出端与显示模块的输入端连接；
5.它还包括辅助控制模块，辅助控制模块的控制端与积分模块的受控端连接。
6.霍尔传感器模块包括霍尔传感器，霍尔传感器用于将动力电池的工作电流线性的转换为电压；
7.缓冲放大模块包括由运放u1a、电阻r1、电阻r2、电阻r3构成的同相放大器；
8.积分模块包括由运放u1b、电阻r4、电容c4构成的反相积分电路；
9.比例调节模块包括由运放u2a、电阻r7、电阻r8、电阻r9构成的缓冲线性放大电路；
10.算术运算模块包括由运放u2b、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r15构成的同相加法器。
11.霍尔传感器的输出端依次与电阻r1、运放u1a的同相输入端in 连接，运放u1a的反相输入端in-与接地电阻r2连接，在运放u1a的输出端、运放u1a的反相输入端in-之间连接有电阻r3；
12.运放u1a的输出端依次与电阻r4、运放u1b的反相输入端in-连接，运放u1b的同相
输入端与接地电阻r6连接；
13.运放u1b的输出端依次与电阻r7、运放u2a的同相输入端连接，运放u2a的反相输入端与接地电阻r8连接，在运放u2a的反相输入端与u2a的输出端之间连接有电阻r9；
14.运放u2a的输出端依次与电阻r10、运放u2b的同相输入端连接，运放u2b的反相输入端与接地电阻r12连接，运放u2b的反相输入端与运放u2b的输出端之间连接有电阻r13，运放u2b的输出端与电压表u4连接。
15.电压表u4为直流数字电压表，运放u2b的输出端接电压表u4的输入端。
16.辅助控制模块包括辅控电路，辅控电路包括运放u3a，运放u3a的反相输入端与电阻r20的一端连接，电阻r20的另一端与分压电路的输出端连接，分压电路的输入端用于对动力电池的电压进行取样；运放u3a的同相输入端与运放u3a的输出端之间连接有电阻r21；
17.运放u3a的输出端通过发光二极管led1与电阻r22、三极管q1的基极连接，其间经分流电阻r23接电压源vdd，三极管q1的集电极与继电器j1的一端连接，继电器j1的另一端接地，三极管q1的发射极与电压源vdd连接；开关s1的一端与电压源vdd连接，另一端与二极管d1的阴极连接，二极管d1的阳极接地；三极管q1的集电极与二极管d1的阴极连接。
18.电容c8一端接地，另一端经电阻r24接电压源vdd，电容c8与电阻r24的连接点经电阻r30与运放u3b的反相输入端连接，运放u3b的同相输入端与运放u3b的输出端之间连接有电阻r27,运放u3b的同相输入端与电阻r26的一端连接，电阻r26的另一端与稳压二极管dz2的阴极、电阻r25的一端连接，稳压二极管dz2的阳极接地，电阻r25的另一端与电压源vdd连接；
19.运放u3b的输出端通过发光二极管led2经电阻r28与二极管q2的基极连接，其间经分流电阻r29接电压源vdd，三极管q2的集电极经继电器j2接地，三极管q2的发射极接电压源vdd；开关s2的一端接电压源vdd、另一端接二极管d2的阴极，二极管d2的阳极接地，二极管d2的阴极与三极管q2的集电极连接；
20.运放u1b的反相输入端经过电容c4、继电器j2的常闭触点与运放u1b的输出端连接，继电器j1的常开触点与电阻r5串联形成串联支路，该串联支路与电容c4并联。
21.三极管q1与三极管q2均为pnp三极管。
22.与现有技术相比，本实用新型具有如下技术效果：
23.本实用新型用霍尔直流电流传感器将动力电池的工作电流线性地转换为电压；经过缓冲放大的比例调整，进入模拟反相积分电路，输出积分电压，再经过比例调整和算术运算，最后用一定量程的电压表以百分比的形式显示出来，这就是该车动力电池的剩余电量的实时反映，让骑行者随时查看。用霍尔传感器测电流，就不会像电阻对电流采样那样在被测回路中产生压降。
附图说明
24.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
25.图1为本实用新型的整体结构框图；
26.图2为本实用新型中感测部分的电路图；
27.图3为本实用新型中辅控部分的电路图。
具体实施方式
28.如图1所示，一种电动车动力电池剩余电量检测系统，它包括霍尔传感器模块1，霍尔传感器模块1的输出端与缓冲放大模块2的输入端连接，缓冲放大模块2的输出端与积分模块3的输入端连接，积分模块3的输出端与比例调节模块4的输入端连接，比例调节模块4的输出端与算术运算模块5的输入端连接，算术运算模块5的输出端与显示模块6的输入端连接；
29.它还包括辅助控制模块7，辅助控制模块7的控制端与积分模块3的受控端连接。
30.霍尔传感器模块1包括霍尔传感器，霍尔传感器用于将动力电池的工作电流线性的转换为电压；其特点是不会在被测回路中产生压降。
31.缓冲放大模块2包括由运放u1a、电阻r1、电阻r2、电阻r3构成的同相放大器；
32.积分模块3包括由运放u1b、电阻r4、电容c4构成的反相积分电路；
33.比例调节模块4包括由运放u2a、电阻r7、电阻r8、电阻r9构成的缓冲线性放大电路；
34.算术运算模块5包括由运放u2b、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r15构成的同相加法器。
35.霍尔传感器的输出端依次与电阻r1、运放u1a的同相输入端in ，运放u1a的反相输入端in-与接地电阻r2连接，在运放u1a的输出端、运放u1a的反相输入端in-之间连接有电阻r3；
36.运放u1a的输出端依次与电阻r4、运放u1b的反相输入端in-连接，运放u1b的同相输入端与接地电阻r6连接；
37.运放u1b的输出端依次与电阻r7、运放u2a的同相输入端连接，运放u2a的反相输入端与接地电阻r8连接，在运放u2a的反相输入端与u2a的输出端之间连接有电阻r9；
38.运放u2a的输出端依次与电阻r10、运放u2b的同相输入端连接，运放u2b的反相输入端与接地电阻r12连接，运放u2b的反相输入端与运放u2b的输出端之间连接有电阻r13，运放u2b的输出端与电压表u4连接。
39.电压表u4为直流数字电压表，运放u2b的输出端接电压表u4的输入端。
40.辅助控制模块7包括辅控电路，辅控电路包括运放u3a，运放u3a的反相输入端与电阻r20的一端连接，电阻r20的另一端与分压电路的输出端连接，分压电路的输入端用于对动力电池的电压进行取样；运放u3a的同相输入端与运放u3a的输出端之间连接有电阻r21；
41.运放u3a的输出端通过发光二极管led1与电阻r22、三极管q1的基极连接，其间经分流电阻r23接电压源vdd，三极管q1的集电极与继电器j1的一端连接，继电器j1的另一端接地，三极管q1的发射极与电压源vdd连接；开关s1的一端与电压源vdd连接，另一端与二极管d1的阴极连接，二极管d1的阳极接地；三极管q1的集电极与二极管d1的阴极连接。
42.电容c8一端接地，另一端经电阻r24接电压源vdd，电容c8与电阻r24的连接点经电阻r30与运放u3b的反相输入端连接，运放u3b的同相输入端与运放u3b的输出端之间连接有电阻r27,运放u3b的同相输入端与电阻r26的一端连接，电阻r26的另一端与稳压二极管dz2的阴极、电阻r25的一端连接，稳压二极管dz2的阳极接地，电阻r25的另一端与电压源vdd连接；
43.运放u3b的输出端通过发光二极管led2经电阻r28与二极管q2的基极连接，其间经
分流电阻r29接电压源vdd，三极管q2的集电极经继电器j2接地，三极管q2的发射极接电压源vdd；开关s2的一端接电压源vdd、另一端接二极管d2的阴极，二极管d2的阳极接地，二极管d2的阴极与三极管q2的集电极连接；
44.运放u1b的反相输入端经过电容c4、继电器j2的常闭触点与运放u1b的输出端连接，继电器j1的常开触点与电阻r5串联形成串联支路，该串联支路与电容c4并联。
45.三极管q1与三极管q2均为pnp三极管。
46.如图2所示，霍尔传感器为双向霍尔直流电流传感器，双向霍尔直流电流传感器由对称双电源
±
15v供电，动力电池的输出干线穿过其测量采样孔，以放电方向为正，它将动力电池的工作电流线性地转换为电压输出。经过电阻r1送入运放u1a的同相输入端；电容c3接地，运放u1a的输出端经电容c5接地，以滤除可能的高频干扰。
47.运放u2b的反相输入端经电阻r12接地，经电阻r13接到其输出端，其接地电容c6的作用与c3相同；
48.运放u2b的同相输入端经电阻r15接地，经电阻r10接运放u2a的输出端，经电阻r11接由tl431等形成的精密10v直流电压端，微调电位器rp的固定端接在tl431两端，其滑动端接tl431的电压调整采样端，电源 15v经限流电阻r31接到tl431，其并联电容c10滤除有可能串入的高频或脉冲干扰；
49.可选的，运放u2b的输出端接量程为10v的3位半led双向直流数字电压表u4，其供电端必须独立于测量端，由锂离子电池18650直接供电，为了省电，可以串联按键开关，仅在车主需要查看时通电。
50.运放u1a和u1b是双运放u1的两个对称单元；u2a和u2b是双运放u2的两个对称单元；它们由对称双电源
±
15v统一供电。
51.如图3所示，动力电池bat的电压取样经电阻r16和电阻r17串联分压取其约十分之一（由电阻r17精确调定）经电阻r20送到运放u3a的反相输入端，其同相输入端经电阻r21接其输出端，经电阻r19接由稳压二极管dz1提供的基准电压，电阻r18接于直流电源12v与稳压二极管dz1之间，作为限流电阻。
52.运放u3a的输出端接蓝色发光二极管led1的阴极，其阳极经电阻r22接12v电源，经电阻r23接pnp三极管q1的基极，电容c7跨接在三极管q1的b-e之间，以滤除一些可能的高频干扰；三极管q1的集电极经继电器j1接地，两端还并联续流二极管d1和滤波消扰电容c15。
53.电容c8一端接地，另一端经电阻r24接电源12v，其连接点经电阻r30接运放u3b的反相输入端，运放u3b的同相输入端经电阻r27接其输出端，经电阻r26接由稳压二极管dz2提供的基准电压，电阻r25接于直流电源12v与稳压二极管dz2之间，作为限流电阻。
54.运放u3b的输出接白色发光二极管led1的阴极，其阳极经电阻r29接12v电源，经电阻r28接pnp三极管q2的基极，电容c9跨接q2的b-e之间，以滤除一些可能的高频干扰；三极管q2的集电极经继电器j2接地，两端还并联续流二极管d2和滤波消扰电容c16。
55.运放u3a和运放u3b是双运放u3的两个对称单元，由原车的dc12v单电源供电。
56.本实用新型在使用时，首先由霍尔直流电流传感器将动力电池的工作电流线性的转换为电压，然后转换后的电压经主要由运放u1a与电阻r2、电阻r3构成的缓冲放大器进行的比例调整，其输出的电压再进入由运放u1b与电阻r4、电容c4构成的模拟反相积分电路以进行模拟积分运算，输出负积分电压，输出的负积分电压送入由运放u2a与电阻r8、电阻r9
构成的同相放大器进行比例调整，通过以上步骤获得自积分电容清空以来动力电池的实际耗电量的比例电压值。再通过加法器与代表动力电池容量的10v电压相加，输出动力电池的剩余电量的实时比例值。