技术领域
[0001] 本
发明属于电源管理监测技术领域，特别是涉及一种房车电源监测管理系统。
背景技术
[0002] 随着科学技术的发展，
蓄电池作为备用电源，以其
电压稳定、价格便宜、可循环使用等诸多优点而被应用于交通、通信、电
力、医院、学校等重要场所。尤其是随着
汽车、电动
自行车、动力锂离子
蓄电池的发展，对蓄电池的需求量也不断增加。蓄电池作为储存
电能的装置，蓄电池的理论设计寿命为10-15年，实际应用寿命却只有3-5年，更有甚者，有的蓄电池使用不到一年，其充放电性能及容量就下降到底线了。这样的供电电源的可靠性直接影响了用电设备，甚至会造成重大的经济损失和人民财产安全。影响蓄电池寿命的因素有很多，如：长期浮充、深度放电、环境
温度等因素。因此为了延长电池的使用寿命，进行电池管理是很有必要的。而电池的剩余电量是电池在运行过程中最重要的性能参数之一，剩余电量的估算是一个不可忽视的环节。
[0003] 而且电池在使用过程中，大
电流的充放电可能造成电池的过充或过放，此时精确地SOC估算对合理利用电池有很好的指导作用，以便进行及时和准确的调整和维护，防止由于过充或过放所造成不可修复性的损坏，提高电池的循环使用寿命，降低成本。因此，可以产生很好的社会效益和经济效益。
[0004] 对于房车来说，通过准确地估算电池的SOC，可以合理利用电池提供的电能。实时监测房车电池工作状态，及时发现异常电池，提高电池的利用率，延长电池使用寿命。并且房车的电池
单体数量少，一般为主、副两个蓄电池，一般的电源管理系统都适用于多个单体的测量，体积相对较大，造成的浪费较大。
发明内容
[0005] 本发明目的是为了对蓄电池充电/放电状态进行监视及显示，提供了一种房车电源监测管理系统。所述系统设计一方面为动力调度提供重要的保障，对于提高蓄电池利用率，节约人力、物力和财力成本，延长蓄电池使用寿命都具有重要的意义。另一方面通过对电池容量的监测，维护人员可以通过监测电池健康状况，及时剔除落后电池，做到早更换早处理，达到节约
能源、提高系统实时稳定的目的。
[0006] 本发明的目的通过以下技术方案实现：一种房车电源监测管理系统，包括
电池组、电池管理芯片、
微处理器模
块、故障处理模块、无线通讯模块、存储模块和显示模块；
[0007] 所述电池组由多个单体蓄电池组成，相邻两个蓄电池之间通过隔离器连接；
[0008] 所述电池管理芯片用于接收微处理器模块发送的进行
数据采集的控制指令，接收控制指令后对每个蓄电池的运行状态参数进行数据采集，并通过单总线将采集的数据发送至微处理器模块；
[0009] 所述微处理器模块用于发送控制指令并接收采集的数据，同时对采集后的数据进行处理；
[0010] 所述故障处理模块与所述微处理器模块连接，用于当出现故障时报警警告并进行故障处理；
[0011] 所述存储模块与所述微处理器模块连接，用于对监测过程中的数据进行存储；
[0012] 所述显示模块与所述微处理器模块连接，用于显示蓄电池的运行状态信息、处理后的数据信息及报警警告信息；
[0013] 所述无线通讯模块与所述微处理器模块连接，用于将蓄电池的运行状态参数和处理后的数据发送给远程移动终端，从而实现远程移动终端对电源的状态实时监测。
[0014] 进一步地，所述采集每个蓄电池的运行状态参数包括对蓄电池的电压、电流和温度的采集。
[0015] 进一步地，所述对蓄电池的电压采集具体为：使用精密
电阻进行分压，使蓄电池电压降压被
采样后进入电池管理芯片内部，从而转化为
数字量被微处理器模块读取利用。
[0016] 进一步地，所述对蓄电池的电流采集具体为：利用TBC200AP霍尔
传感器将被测电流按比例缩小从而进行采集。
[0017] 进一步地，所述对蓄电池的温度采集具体为：将电池管理芯片无缝隙紧贴蓄电池，微处理器模块通过单总线向电池管理芯片发送温度数据采集指令，电池管理芯片内嵌的温度传感器即可实现对蓄电池
环境温度的监测。
[0018] 进一步地，所述对采集后的数据进行处理具体为：先采用开路电压法计算出SOC的初始值，然后在稳定工作时采用安时积分法计算出工作状态下的剩余电量；并且在当蓄电池静止状态下再次通过开路电压法对剩余电量进行修正。
[0019] 进一步地，所述电池管理芯片为DS2438。
[0020] 进一步地，所述电池管理芯片与所述微处理器模块之间利用光耦隔离器将单总线分成发送和接收两路。
[0021] 本发明的优点在于：
[0022] 1.该系统针对房车领域，能对房车电量的使用进行优化，合理分配电量的使用，将用电器分为几个断电等级，在电量过低时，自动切断大功率、断电等级低的用电器设备，确保了尽可能长时间维持房车的正常工作运行，并提醒用户，为用户使用房车时，提供一个安全的环境，同时延长蓄电池的使用寿命，节约成本。
[0023] 2.采用Raspberry Pi 3B作为主控芯片，LCD电容性
触摸屏作为人机操作界面，具有无线通信和
大容量存储功能，增加了无线收发模块，利用APP实现手机控制监测蓄电池状态，让用户能实时了解电池状态，为房车运行提供了安全、可靠、稳定的保障。
[0024] 3.双电池隔离器采用继电器式，其接线简单，不用更改原车线路，无压降，在降低电量损耗的同时使结果更加可靠，延长电池的工作时间。
[0025] 4.由于房车电池组单体少，对于蓄电池状态参数的采集选择专用的智能监测芯片DS2438，芯片体积小，并且可同时测量多个参数，在保证
精度的同时节约车内空间；在采集数据时，增加一个低通滤波
电路，用于消除尖峰电压的干扰，并用光耦隔离器将单总线分成发送和接收两路，抗干扰，避免单总线发送
信号0、1时产生错误，能够为剩余电量的计算提供了更准确的数据信息。
[0026] 5.对于蓄电池剩余容量估算，采用安时积分与开路电压法相结合的方法，避免了误差累积，减小了计算误差，提高了结果的准确性，根据SOC及用电器使用情况估算电池剩余使用时间，使用户能够更好地了解到房车电量的使用情况，同时作出更好地选择。
附图说明
[0027] 图1是本发明所述一种房车电源监测管理系统的系统
框图；
[0028] 图2是数据采集框图。
具体实施方式
[0029] 下面将结合本发明
实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0030] 结合图1和图2，本发明提出一种房车电源监测管理系统，包括电池组、电池管理芯片、微处理器模块、故障处理模块、无线通讯模块、存储模块和显示模块；
[0031] 所述电池组由多个单体蓄电池组成，相邻两个蓄电池之间通过隔离器连接；
[0032] 所述电池管理芯片用于接收微处理器模块发送的进行数据采集的控制指令，接收控制指令后对每个蓄电池的运行状态参数进行数据采集，并通过单总线将采集的数据发送至微处理器模块；
[0033] 所述微处理器模块用于发送控制指令并接收采集的数据，同时对采集后的数据进行处理；本系统设计以Raspberry Pi 3B板为核心，利用其完成各功能模块的控制和处理。
[0034] 所述故障处理模块与所述微处理器模块连接，用于当出现故障时报警警告并进行故障处理；
[0035] 所述存储模块与所述微处理器模块连接，用于对监测过程中的数据进行存储；所述存储模块为SD卡。
[0036] 所述显示模块与所述微处理器模块连接，用于显示蓄电池的运行状态信息、处理后的数据信息及报警警告信息；当蓄电池过充时，即当电压超过最高单体电压一段时间，达到充电截止电压时，显示警告，并自动停止充电；当蓄电池过放时，即当电压低于放电截止电压一段时间，显示警告，并自动断开大功率电器。通过采用7英寸、
分辨率为800*480的LCD电容性触摸屏操作界面，界面内容和触摸设置被
固化在触摸屏的Flash Rom中，实现监测。
[0037] 所述无线通讯模块与所述微处理器模块连接，用于将蓄电池的运行状态参数和处理后的数据发送给远程移动终端，移动终端上安装监测APP，从而实现远程移动终端对电源的状态实时监测。
[0038] 本发明所述系统跟其他设备利用CAN总线进行通讯，共3路。第一路用于内部CAN通讯，接收从
控制器数据，并对从控制器作出控制；第二路用于外部CAN通讯，与整车控制器通讯，给予整车控制器需要的信息；第三路用于调试。
[0039] 所述采集每个蓄电池的运行状态参数包括对蓄电池的电压、电流和温度的采集。
[0040] 所述对蓄电池的电压采集具体为：使用精密电阻进行分压，使蓄电池电压降压被采样后进入电池管理芯片内部，从而转化为数字量被微处理器模块读取利用。房车电源系统所使用的每节蓄电池的电压约为12V，DS2438所能测量的电压范围为0-10V，那么要想获得对蓄电池电压的测量就要使用电阻进行分压，为了得到较为精确的电压，使用的电阻应该是大阻值的精密电阻。使蓄电池电压降压被采样后进入DS2438内部，从而转化为数字量被微处理器读取利用。
[0041] 所述对蓄电池的电流采集具体为：利用TBC200AP霍尔传感器将被测电流按比例缩小从而进行采集。蓄电池电流一般很大，本系统设计采用霍尔传感器对充放电电流进行测量，TBC200AP霍尔传感器可测量0-200A电流，可对电流按照2000:1进行缩小，将大电流转换为小电流，达到符合DS2438的测量范围需求。
[0042] 由于单体电池以
串联方式成组，所以只需测量一个单体电池的电流就可以了。通常，使用DS2438测量电流时，实际测量的是电压，即在DS2438的电流采集
接口两端连接一个电阻，这样就可以用测量电压的形式得到电流，为了保证测量数据的准确性，采样电阻必须采用精密电阻，该电压的测量范围在几十毫伏之间。由于DS2438能够测量的电流的范围很小，而蓄电池在实际应用中，电流往往会很大，那么就需要将被测电流按比例缩小。在本系统中使用TBC200AP霍尔传感器，将大电流变换为小电流。在电流采集接口两端接入低通滤波电路，消除电流中的谐波部分。
[0043] 所述对蓄电池的温度采集具体为：将电池管理芯片无缝隙紧贴蓄电池，微处理器通过单总线向电池管理芯片发送温度数据采集指令，电池管理芯片内嵌的温度传感器即可实现对蓄电池环境温度的监测。蓄电池温度采集模块通过DS2438内部的温度传感器，可采集到其附近温度。为了准确地测量蓄电池的温度，必须将
智能芯片DS2438紧贴在蓄电池上。微处理器通过单总线向智能芯片DS2438发送温度数据采集指令时，芯片内的温度传感器即可实现对蓄电池环境温度的监测。
[0044] 所述对采集后的数据进行处理具体为：为了保证电池剩余电量估算精确度，以及为了降低实现复杂度，此系统选择使用开路电压法以及安时积分法相结合的电池剩余容量估算方法。先采用开路电压法计算出SOC的初始值，然后在稳定工作时采用安时积分法计算出工作状态下的剩余电量；并且在当蓄电池静止状态下再次通过开路电压法对剩余电量进行修正。这样在动态和静态下分别使用两种方法进行测量，并相互补偿，加强了电池剩余容量的准确性。
[0045] 系统采集电池开路电压，可以根据电池开路电压与SOC的关系，估算当前电池组的剩余电量。当系统第一次上电，并且持续一定时间时，系统使用开路电压法预估出SOC。
电池管理系统在实际工况下，电流情况实时变化，这时如果估算出的SOC并不准确的，通过设定电流采集定时中断时间，实时监测电流状态，并计算出电量的变化。通过使用这种开路电压法估算加上安时积分法估算的剩余电量
算法，可以降低电量估算算法实现上的复杂度，利用较精确的估算SOC。
[0046] 根据安时积分法，由电流对时间的积分可以估算出电池的充放电电量，其等效放电电量公式是：
[0047]
[0048] 其中ω为充放电效率，i为充放电电流，τ表示时间。
[0049] 对于开路电压法，首先找到电池开路电压与电池容量的对应曲线，记录下来，在估算电量的时候，将电池再次开路，测量开路电压值，对照曲线找到容量值。
[0050] 所述电池管理芯片为DS2438。
[0051] 所述电池管理芯片与所述微处理器模块之间利用光耦隔离器将单总线分成发送和接收两路。所述光耦隔离器抗干扰，避免单总线发送信号0、1时产生错误，能够为剩余电量的计算提供了更准确的数据信息。
[0052] 以上对本发明所提供的一种房车电源监测管理系统，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本
说明书内容不应理解为对本发明的限制。
