一种智能锂电池控制防盗***
技术领域
本发明涉及电池技术领域,具体的说是涉及一种智能锂电池控制防盗***。
背景技术
而目前车用启动电池,大多都是采用铅酸电池,主要的原因是技术成熟与成本考虑,但是铅酸电池(Lead Acid Batteries)是世界上各类电池中,产量最大的蓄电池种类,但其生产过程存在高水耗和高污染两大问题。而且在报废后,若未妥善作好回收处理,则可能会造成严重的酸液与重金属污染,因为传统铅酸电池的内容物,有铅及硫酸,铅对环境的污染严重,它可以影人体的神经、造血、消化、泌尿、生殖等各器官,硫酸所形成的二氧化硫,更会导致酸雨的产生,危害了地球所有动植物生存的环境,在国际“巴塞尔公约”中,铅酸蓄电池已被列为世界公认的主要污染物之一,故其终需被取代。另一方面,如果引擎内的燃料燃烧越完全,产生的动力就会越大,汽车当然就会越省油,但是要燃料燃烧越完全,必须要火星塞能够以较长的时间点火才行,而火星塞点火时间要长一点,代表电池输出的电流必须要增加。然而,任何电池只要输出电流增加,伴随的现象就是电池必然会产生电压下降,而电压下降过大,则会对电池造成不可逆的损害。
随着人类生活进步,传统铅酸电池的效用,已经无法符合消费者的需求,加上节能减碳的风潮,因此开始有人以寻找替代用的电池,好用来替代传统铅酸电池,作为燃料车辆的电源,作为车用启动电池来使用。大多数的电池,并不适用于电瓶,主因是电压过低、体积庞大、容易受环境影响而发生过热***等问题,再加上成本因素,所以大多不适用。其中,只有锂电池最被看好,因为其取代传统铅酸电池,作为车用启动电池后,具节能省油、提升性能、提高效率、长寿耐用、安全环保等优点。而且,一般来说,电池对发电机而言,是具有一稳定电压的作用,电池可以减少发电机的涟波,一个好的电池可以稳定发电机的涟波,使其电器在工作时,不会因为发电机的涟波产生不稳定性,过高的涟波,对电器会产生一缓慢的破坏性,尤其当电器老旧时,更为明显。
传统车用锂启动电池,存在着下列问题点:传统车用锂启动电池,虽然在各方面,除了成本之外,都优于传统铅酸电池,但是免不了的,还是有与传统铅酸电池一样的“防盗问题”,虽然因为车辆防盗技术的进步、民众知识水平的提升,让车辆偷窃变得更不容易,并导致车辆不容易销赃的状况发生。因此有越来越多的窃贼,将眼光放到容易得手、容易脱手的车用配件上,如:车用启动电池、车用电子装置等物品,而其中又以车用启动电池被盗的最多,情况最为严重,因为车用启动电池其偷窃容易、销赃快等特性,让车用启动电池近来的被窃盗率,节节升高,造成消费者的困扰。
如果使用的是车用锂启动电池,那损失就算是非常惨重的了,因为车用锂启动电池的单价高,被窃盗率就更高,阻碍到车用锂启动电池的推广与应用。有鉴于此,如何提供让车用锂启动电池,具备有低成本、且不容易破解,有非常高的保全、防盗效果,能提高消费者购置应用的意愿,便成为本发明欲改进的目的。
发明内容
针对现有技术中的不足,本发明要解决的技术问题在于提供了一种智能锂电池控制防盗***,该防盗***采用蓝牙将锂电池与手机连接,通过手机APP报警功能自动进行防盗。
为解决上述技术问题,本发明通过以下方案来实现:一种智能锂电池控制防盗***,包括锂电池,所述锂电池包括电芯单元、PCB板,在PCB板上,设置有控制单元、与控制单元连接的蓝牙模块、保护单元,所述控制单元还连接电芯单元;所述保护单元包括充放电高低温保护电路、单节过充过放电压保护电路、充放电过流保护电路;
所述PCB上还设置有微控制器MC96F8208S,所述蓝牙模块通过串口与微控制器MC96F8208S信号连接,蓝牙模块将接收到的数据通过串口发送至微控制器,同时微控制器将信息通过串口发送到蓝牙模块,锂电池通过蓝牙模块与具有蓝牙功能的手机用户端连接,蓝牙模块将信号发送给手机用户端;
所述手机用户端的手机上设置有APP电池控制***,所述控制单元实时监测电池运行状态,通过实时监测电池对外供电电流输送状态,来判断锂电池是否被卸载,电池在没有经过手机APP授权的情况下,脱离电动车,控制单元检测不到负载存在,即认为脱离了电动车将会关闭电池***本身的充放电功能,直到手机APP进行解锁。
进一步的,所述充放电高低温保护电路采用锂电保护第一芯片SH79F329A,在第一芯片内部有16位ADC模块,对NTC进行实时读取,得到电芯以及PCB板上的温度,与设定值进行比较,从而进行高低温保护。
进一步的,所述第一芯片SH79F329A内部包含AFE前端模拟电路,控制第9节电芯-第13节电芯,分别对其中每颗电芯进行充电平衡管理,单颗电芯欠压和过压保护。
进一步的,所述单节过充过放电压保护电路包括第二芯片SH79F329A,在第二芯片内部含有一个前端模拟电路,对电芯单元进行电压转换,然后ADC模块进行读取和采集电芯单元的电压,从而判断电芯单元是否过压或者欠压。
进一步的,所述第二芯片SH79F329A内部包含AFE前端模拟电路,控制第5节电芯-第8节电芯,分别对其中每颗电芯进行充电平衡管理,单颗电芯欠压和过压保护;在第二芯片内部有16位ADC模块,对NTC进行实时读取,得到电芯以及PCB板上的温度,与设定值进行比较,从而进行高低温保护。
进一步的,所述充放电过流保护电路包括第三芯片SH79F329A,所述第三芯片SH79F329A内部包含AFE前端模拟电路,控制第1节电芯-第4节电芯,分别对其中每颗电芯进行充电平衡管理,单颗电芯欠压和过压保护;第三芯片对于过流保护有2个独立的方式,一种是纯硬件比较器,用于进行短路保护,时间非常短,一种是ADC模块采集方式,采集时间至少在32ms,将采集到的电流值与设定值比较,判断是否已经过流。
进一步的,所述PCB板上设置有狗叫或其它语音提示报警器。
相对于现有技术,本发明的有益效果是:针对目前市场上电动车锂电池无法做到真正智能防盗管控,用户常常被盗电动自行车锂电池问题。本方案在原有的锂电池管理功能下,例如过充过放,过流短路保护等,增加了智能供电和智能断电技术,能够通过蓝牙控制断开主回路电源使得电机无法工作,但是仍能够给电动车原有的报警器提供供电达到双重保护目的。在锂电池非法卸载时报警及不能充放电,同时可以通过蓝牙对电芯的各项参数信息进行读取,便于用户使用及工厂生产质检和售后服务。锂电池组装时,通过手机APP可以进行质量监测或抽检;用户使用该锂电池时,通过手机APP可以进行有效的维护管理,安全防盗保护;在售后服务该锂电池时,通过手机APP运用本发明技术可以清楚了解锂电池内部的故障原因,以便于维修服务。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明锂电池控制防盗***原理框图。
图2为本实用新型锂电池控制模块三芯片电路连接示意图。
图3为图2最上部分的芯片电路放大图。
图4为与图3最左侧部分的电路连接的电路图。
图5为图2中部的芯片电路放大图。
图6为与图5最左侧部分的电路连接的电路图。
图7为图2最下部分的芯片电路放大图。
图8为与图7最左侧部分的电路连接的电路图。
图9为本实用新型微控制器电路图。
图10为蓝牙通讯模块电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述,以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参照附图1,本发明的一种智能锂电池控制防盗***,包括锂电池1,所述锂电池1包括电芯单元14、PCB板,在PCB板上,设置有控制单元12、与控制单元12连接的蓝牙模块11、保护单元13,所述控制单元12还连接电芯单元14;所述保护单元13包括充放电高低温保护电路、单节过充过放电压保护电路、充放电过流保护电路;所述PCB上还设置有微控制器MC96F8208S,所述蓝牙模块11通过串口与微控制器MC96F8208S信号连接,蓝牙模块11将接收到的数据通过串口发送至微控制器,同时微控制器将信息通过串口发送到蓝牙模块11,锂电池通过蓝牙模块11与具有蓝牙功能的手机用户端连接,蓝牙模块11将信号发送给手机用户端;所述手机用户端的手机上设置有APP电池控制***,所述控制单元12实时监测电池运行状态,通过实时监测电池对外供电电流输送状态,来判断锂电池是否被卸载,电池在没有经过手机APP授权的情况下,脱离电动车,控制单元12检测不到负载存在,即认为脱离了电动车将会关闭电池***本身的充放电功能,直到手机APP进行解锁。所述第一芯片SH79F329A内部包含AFE前端模拟电路,控制第9节电芯-第13节电芯,分别对其中每颗电芯进行充电平衡管理,单颗电芯欠压和过压保护等。所述第二芯片SH79F329A内部包含AFE前端模拟电路,控制第5节电芯-第8节电芯,分别对其中每颗电芯进行充电平衡管理,单颗电芯欠压和过压保护等。在第二芯片内部有16位ADC模块,对NTC进行实时读取,得到电芯以及PCB板上的温度,与设定值进行比较,从而进行高低温保护。所述第三芯片SH79F329A内部包含AFE前端模拟电路,控制第1节电芯-第4节电芯,分别对其中每颗电芯进行充电平衡管理,单颗电芯欠压和过压保护等。第三芯片对于过流保护有2个独立的方式,一种是纯硬件比较器,用于进行短路保护,时间非常短,一种是ADC模块采集方式,采集时间至少在32ms,将采集到的电流值与设定值比较,判断是否已经过流。,所述PCB板上设置有狗叫或其它语音提示报警器。
本发明锂电池控制防盗***具有如下功能:
智能防盗供电:本发明能够通过手机APP对电池进行内部断电,如果***检测当前电流值到达断电阈值立即断电,检测到电机启动,电流大于1A,延迟10秒后进行开启,用于报警器和主控器供电。
电芯均衡功能:本发明检测到每串电芯的电压,当电芯电压之间压差大于设定值,以及满足均衡条件后,会自动开启电芯均衡。
实时电量统计:本发明采用库伦积分的方式,对电流进行积分,达到精确的电量计算功能。
非法卸载电源锁定:电池***能实时监测电池状态,一旦检测到电池非法卸载(电池***在没有经过手机APP授权的情况下,脱离电动车。检测原理实时监测电池***对外供电电流,如果装置在电动车上,检测不到负载存在即认为脱离了电动车),将会关闭电池***本身的充放电功能,直到手机APP进行解锁。
语音提示功能:电池***自身能发出狗叫或其它语音提示和报警功能,例如非法启动,或者非法卸载电池等。
请参照附图2~10,以下利用电路图来对本发明锂电池控制防盗***作具体的说明。
实施例1:
所述控制单元12设置有三个锂电保护IC芯片,分别是第一IC芯片10、第二IC芯片20、第三IC芯片30,每个锂电保护IC芯片分别连接5、4、4颗电芯,所述第三IC芯片30为最低控制端,该最低控制端接收每个电芯数据信号,所述第三IC芯片30通过***管理总线SMBUS与微控制器连接,所述微控制器与蓝牙模块11连接。
实施例2:
三个锂电保护IC芯片的型号为IC SH79F329AU,所述微控制器的型号为MC96F8208S。所述蓝牙模块11能够使用GPRS通讯模块替代。
所述第一IC芯片10的VC1~VC5端都连接有100欧的电阻,在每两个相邻的端线上连接有4.7uF的电容,在上述每个电阻的另一端,每两个相邻的电阻之间电连接有100nF的电容,其中四个电容每个电容的另一端连接100欧的电阻,另一端连接NPN型三极管的发射极,每个电阻连接NPN型三极管的集电极,第五个电容C16两端分别连接100欧的电阻R36、场效应管Q15,场效应管Q15的栅极电连接220千欧的电阻R34,电阻R34另一端电连接NPN型三极管Q14集电极,所述NPN型三极管Q14基极电连接100千欧电阻R13,发射极接地,1兆欧的电阻R33两端电连接NPN型三极管Q14的基极和发射极。
实施例3:
所述第二IC芯片20的VC1~VC5端都连接有100欧的电阻,在每两个相邻的端线上连接有4.7uF的电容,在每个电阻的另一端,每两个相邻的电阻之间电连接有100nF的电容,其中四个电容每个电容的另一端连接100欧的电阻,另一端连接NPN型三极管的发射极,每个电阻连接NPN型三极管的集电极,每个NPN型三极管的基极电连接100千欧的电阻。
实施例4:
所述第三IC芯片30的VC1~VC5端都连接有100欧的电阻,在每两个相邻的端线上连接有4.7uF的电容,在上述每个电阻的另一端,每两个相邻的电阻之间电连接有100nF的电容,其中四个电容每个电容的另一端连接100欧的电阻,另一端连接NPN型三极管的发射极,每个电阻连接NPN型三极管的集电极,每个NPN型三极管的基极电连接100千欧的电阻。
实施例5:
锂电池控制模块采用3个锂电保护IC SH79F329AU,3个芯片分别对每一颗电芯进行管理,然后将每一节电芯的数据传输到最低控制端的SH79F329AU,即第三芯片30,同时第三芯片30的所有信息可以通过本身SMBUS传输出来给微控制器MC96F8208S,微控制器将这些信息可以传输给蓝牙通讯模块,蓝牙通讯模块再将数据传输给手机。当用户需要修改参数时,蓝牙通讯模块收到需要修改的信息,传输给微控制器,微控制器会将信息通过SMBUS传递给第三芯片30,然后进行参数的修改。
微控制器MC96F8208S通过SMBUS通讯访问SH79F329A,获得电池的各项信息,例如当前电芯电压,放电电流,当前温度,电量百分比。微控制器可以通过SMBUS通讯,将数据写入到SH79F329A中,例如打开或者关闭输出。修改SH79F329A中的一些参数等等。
本发明蓝牙模块11是用户与电池***通讯的中转站,用户发送信息通过蓝牙模块最终发送到电池***上,电池***发送的信息也是通过蓝牙模块最终发送到用户上。蓝牙模块11通过串口与微控制器MC96F8208S进行通讯,蓝牙模块11将接收到数据通过串口发送微控制器。同时微控制器也可将信息通过串口发送到蓝牙模块11,蓝牙模块11再发送到用户端。
手机APP分为安卓和IOS,客户根据***下载对应APP,APP通过电池模块上的蓝牙模块进行连接。同时可以通过模块上的ID进行绑定。手机APP端提供一个人性化界面,为用户提供:
(1)锂电池电量显示,其电量显示的精确度能够达到到1%。
(2)续航时间:根据当前的电池容量以及当前的功耗计算能够续航的时间。
(3)续航里程:根据当前的电池容量以及当前的功耗计算能够续航的里程。
(4)电池卸载报警:当***检测到电池非法脱离电动车后,***主动关闭输出。
(5)智能防盗供电:手机APP发送软件断电保护,蓝牙模块11接收到后,发送给控制单元12,控制单元12实时监测电流当电流到达阈值(电机运转)后会自动断电。延迟一段时间后开启放电给报警器供电。
(6)温度显示:手机APP上能实时显示电池***的温度。
(7)低压提示:当电池***低压时,会提醒用户及时充电。
(8)满充提示:当电池***满充后,会提醒用户已经充满。
(9)单节电芯状态检测:能够查询到每一个电芯的状态。
(10)设置参数:通过手机APP直接对电池***的一些参数修改。
以上手机APP功能接收和发送数据必须是手机蓝牙和***蓝牙已经正常连接状态下。所有控制信号如果发送成功后,电池***将会立即生效。例如在正常连接状态下,手机APP发送智能防盗供电的请求,电池***将会立即进入智能防盗供电状态。直到下一次正常连接后手机APP发送解锁指令才能解除,而在解除之前不管手机蓝牙与电池***蓝牙是否有连接都在智能防盗供电状态。
以上所述仅为本发明的优选实施方式,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其它相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。