CN106842108A - 一种便携式车载直流电能表在线检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式车载直流电能表在线检测装置，包括外壳、PCB板、外接总线、电源模块、功率计算模块、数据处理模块和误差检测模块；外接总线分别与功率计算模块和误差检测模块数据连接；电源模块、功率计算模块、数据处理模块、误差检测模块设置在PCB板上；PCB板安装在外壳内；功率计算模块将采集到的动力电池的电流、电压和根据电流电压计算出的功率发送至数据处理模块，误差检测模块将检测本发明的电能误差脉冲输出和检测车载电能表的电能误差输入发送至数据处理模块；数据处理模块经过数据处理后得到电能表的误差值。本发明与现有检测手段相比可以实现在线检测车载电能表的误差，不需要将电能表拆卸后再检测，且整个检测时间短，操作简单。

Description

一种便携式车载直流电能表在线检测装置

技术领域

本发明涉及车载直流电能计量领域，特别是一种便携式车载直流电能表在线检测装置。

背景技术

电动汽车应用越来越广泛，充电和换电两种能源管理方式都有可能成为未来主流的方式，或者两种并存。车载直流电能表主要作为换电模式下对电池充放电进行计量的一种方式。而如果使用车载电能表来进行电费的结算工具，那么其计量的准确性与可靠性也就凸显出来了。

车载直流电能表是安装在电动汽车上，随着电动汽车的运行，车载直流电能表的误差精度也会偏移，为了保证车载电能表显示的电压、电流、功率、电能等测试量的准确性，一般会采用使用一段时间后将电能表从电动汽车上拆下来，然后在直流电能表检定装置上进行检测，来确定车载电能表的准确性和是否运行正常，此种方法操作复杂，电动汽车需要进维修店或原厂进行，且花费时间长。

发明内容

本发明的目的就是提供一种便携式车载直流电能表在线检测装置，可以实现在线检测车载电能表的误差。

本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，所述便携式车载直流电能表在线检测装置包括外壳、PCB板、外接总线、电源模块、功率计算模块、数据处理模块和误差检测模块；所述PCB板安装在外壳内，所述电源模块、功率计算模块、数据处理模块和误差检测模块设置在PCB板上；

所述电源模块，其与功率计算模块、数据处理模块和误差检测模块电连接；

所述功率计算模块，其分别与数据处理模块和外接总线数据连接，用于采集电流电压数据和功率计算；

误差检测模块，其分别与数据处理模块和外接总线数据连接，用于检测所述便携式车载直流电能表在线检测装置的电能误差脉冲输出和检测车载电能表的电能误差输入；

所述数据处理模块，其与电源模块、功率计算模块和误差检测模块数据连接，用于将从功率计算模块和误差检测模块接收到的数据进行处理，和控制误差检测模块的通讯。

进一步地，所述便携式车载直流电能表在线检测装置还包括：

交互模块，所述交互模块设在PCB板上；所述交互模块包括按键和显示屏；

所述按键设置在PCB板上且外壳上设有与按键对应的按钮，按键与数据处理模块数据连接，用于启动检测和翻屏功能；

所述显示屏安装在外壳上，其与数据处理模块数据连接，与电源模块电连接，用于显示检测结果、检测数据、时间、校表参数。

进一步地，所述电源模块包括电源管理单元、工作电池、时钟电池、备用电源；

所述电源管理单元，其分别与交互模块、功率计算模块、数据处理模块、误差检测模块电连接、工作电池、时钟电池和备用电源电连接，用于实现对工作电池、时钟电池和备用电源的管理及给交互模块、功率计算模块、数据处理模块、误差检测模块供电；

所述工作电池，其与电源管理单元电连接，用于在无外部供电的情况下给便携式车载直流电能表在线检测装置供电；

所述备用电源为与车载点烟器连接的外置电源线，其于电源管理单元电连接，用于在工作电源无法供电的情况下给便携式车载直流电能表在线检测装置供电和为工作电源进行充电；

所述时钟电池，其与电源管理单元电连接，用于在无工作电源和备用电源的情况下，保存检测的数据和误差值以及为***时钟提供电源。

进一步地，所述功率计算模块包括电流电压采集单元、计量单元、温度补偿单元；

所述电流电压采集单元，其分别与计量单元和外接总线数据连接，与电源模块电连接，用于采集动力电池总线的电流值和电压值；

所述计量单元，其分别与电流电压采集单元、数据处理模块、温度补偿单元数据连接，与电源模块电连接；用于将电流电压采集单元采集到的电压值和电流值转换为数字信号，实时计算动力电池的实时功率和功率积分得到积累电量；

所述温度补偿单元，其与计量单元数据连接，与电源模块电连接，用于对环境温度进行实时采样，完成对计量单元的温度补偿。

进一步地，所述电流电压采集单元包括外置电流采集器、电压分压网络、调理电路；

所述电流采集器，其通过外接总线和调理电路数据连接，与电源模块电连接，用于将采集到的电流值通过外接总线传送至调理电路；

所述电压分压网络，其分别与外接总线和调理电路数据连接，用于将外接总线采集到的动力电池的电压值降压后再传送至调理电路；

所述调理电路，其分别与外接总线和计量单元数据连接，通过低通滤波电路调理电压信号，通过差分抗混叠电路调理电流信号。

进一步地，所述误差检测模块包括CAN通讯单元、脉冲检测单元；

所述CAN通讯单元，其与数据处理模块和车载电能表数据连接，与电源模块电连接，用于实时读取车辆运行信息、车载电能表运行数据及参数；

所述脉冲检测单元，其与数据处理模块和车载电能表数据连接，用于检测所述便携式车载直流电能表在线检测装置的电能误差脉冲输出和检测车载电能表的电能误差输入。

进一步地，所述外接总线包括电压采样线、CAN通讯线、脉冲输入线、电流采样线；

所述电压采样线，其分别与动力电池正负极和功率计算模块数据连接；

所述CAN通讯线，其分别与汽车CAN总线和误差检测模块数据连接，用于将车载电能表实时测量的电流值、电压值、功率值传送至误差检测模块；

所述脉冲输入线，其分别与车载电能表脉冲接口和误差检测模块电连接，用于误差检测模块对车载电能表的脉冲信号进行检测；

所述电流采样线，其与功率计算模块数据连接，用于将采集到的动力电池电流总线上的电流值传送到功率计算模块。

进一步地，所述PCB板上还设有远红外通讯收发器和外置电源插口；

所述红外通讯收发器，其与数据处理模块数据连接，与电源模块电连接，用于将数据处理模块得到的数据和处理结果发送到可接受远红外信号的设备上；

所述外置电源插口，其与电源模块电连接，用于在便携式车载直流电能表在线检测装置内没有电的情况下供电。

进一步地，所述PCB板上还设有脉冲指示灯，其与误差检测模块数据连接，用于便携式车载直流电能表在线检测装置被检测时发出低频脉冲和在工作时发出与被检电能表的电能脉冲频率一直的脉冲信号。

进一步地，所述PCB板上还设有功能指示灯，其与数据处理模块数据连接，通过指示灯颜色显示便携式车载直流电能表在线检测装置的不同工作状态。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：相比常规的电能表检测方式，使用本发明电动车不需要进入维修店或者原厂后将电能表拆卸后再进行检测；本发明可安装在电动车内，可以实现在任意地点且不用拆卸电能表就对电能表的实时检测，极大地减少了检测时间和检测时的操作步骤。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

本发明的附图说明如下。

图1为本发明提供的便携式车载直流电能表在线检测装置的结构示意图；

图2为本发明提供的便携式车载直流电能表在线检测装置的PCB板上的模块的连接框图；

图3为本发明提供的便携式车载直流电能表在线检测装置的电源管理单元电路图；

图4为本发明提供的便携式车载直流电能表在线检测装置的电压分压网络电路图；

图5为本发明提供的便携式车载直流电能表在线检测装置的调理电路的低通滤波电路图；

图6为本发明提供的便携式车载直流电能表在线检测装置的调理电路的差分抗混叠电路图；

图7为本发明提供的便携式车载直流电能表在线检测装置的计量模块的电路图；

图8为本发明提供的便携式车载直流电能表在线检测装置的温度补偿单元电路图；

图9为本发明提供的便携式车载直流电能表在线检测装置的CAN通讯单元电路图；

图10为本发明提供的便携式车载直流电能表在线检测装置的脉冲检测模块电路图；

图11为本发明提供的便携式车载直流电能表在线检测装置的显示屏电路图；

图12为本发明提供的便携式车载直流电能表在线检测装置的时钟电池电路图；

图13为本发明提供的便携式车载直流电能表在线检测装置的数据处理模块电路图；

图14为本发明提供的便携式车载直流电能表在线检测装置的工作电池充电保护电路图。

图1中：1、上盖；2、按钮；3、PCB板；4、显示屏；5、脉冲指示灯；6、功能指示灯；7、远红外通讯收发器；8、按键；9、工作电池；10、外置电源插口；11、底壳；12、外置电源线；13、电压采样线正极；14、电压采样线负极；15、电流采样线；16、脉冲输入线正极；17、脉冲输入线负极；18、电流采集器；19、动力电池电流总线；20、电流采集器DB9连接头；21、CAN通讯线正极；22、CAN通讯线负极；23、外接总线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2所示，便携式车载直流电能表在线检测装置，包括外壳、PCB板3、电源模块、交互模块、功率计算模块、数据处理模块、误差检测模块、外接总线23；外壳包括上盖1和底壳11，电源模块、交互模块、功率计算模块、数据处理模块、误差检测模块设置在PCB板上；PCB板安装在上盖1和底壳11内，上盖1和底壳11通过螺钉闭合；

所述电源模块包括电源管理单元、工作电池9、时钟电池、备用电源；

所述交互模块包括按键8和显示屏4；

所述功率计算模块包括电流电压采集单元、计量单元、温度补偿单元；

所述电流电压采集单元包括外置电流采集器18、电压分压网络、调理电路；

所述误差检测模块包括CAN通讯单元、脉冲检测单元；

所述外接总线包括电压采样线、CAN通讯线、脉冲输入线、电流采样线15；

所述电压采样线包括电压采样线正极13和电压采样线负极14；所述CAN通讯线包括CAN通讯线正极21和CAN通讯线负极22；所述脉冲输入线包括脉冲输入线正极16和脉冲输入线负极17；

电源管理单元分别与工作电池9、时钟电池、备用电源、电流采样器、温度补偿单元、显示屏4、数据处理模块、CAN通讯单元和脉冲检测单元电连接；用于实现对工作电池9、时钟电池和备用电源的管理及给电流采样器、温度补偿单元、显示屏4、数据处理模块、CAN通讯单元和脉冲检测单元供电；

所述工作电池9，其与电源管理单元电连接，用于在无外部供电的情况下给便携式车载直流电能表在线检测装置供电；

所述备用电源为与车载点烟器连接的外置电源线12，其于电源管理单元电连接，用于在工作电源无法供电的情况下给便携式车载直流电能表在线检测装置供电和为工作电池9进行充电；

所述时钟电池，其与电源管理单元电连接，用于在无工作电源和备用电源的情况下，保存检测的数据和误差值以及为***时钟提供电源。

所述按键8设置在PCB板3上且外壳上设有与按键8对应的按钮2，按键8与数据处理模块数据连接，用于启动检测和翻屏功能；

所述显示屏4安装在外壳上，其与数据处理模块数据连接，与电源管理单元电连接，用于显示检测结果、检测数据、时间、校表参数。

所述计量单元，其分别与调理电路、数据处理模块、温度补偿单元数据连接，与电源管理单元电连接；用于将采集到的电压值和电流值转换为数字信号，实时计算动力电池的实时功率和功率积分得到积累电量；

所述温度补偿单元，其与计量单元数据连接，与电源管理单元电连接，用于对环境温度进行实时采样，完成对计量单元的温度补偿。

所述电流电压采集单元包括外置电流采集器18、电压分压网络、调理电路；

所述电流采集器18，其通过电流采样线15与调理电路数据连接，与电源管理单元电连接，用于将采集到的电流值通过电流采集线传送至调理电路；

所述电压分压网络，其与调理电路数据连接，用于将电压采集线正极和电压采集线负极采集到的动力电池的电压值降压后再传送至调理电路；

所述调理电路，其分别与电流采集线、电压分压网络和计量单元数据连接，通过低通滤波电路调理电压信号，通过差分抗混叠电路调理电流信号。

所述CAN通讯单元，其与数据处理模块和车载电能表数据连接，与电源管理单元电连接，用于将车载电能表实时的电流值、电压值、功率值和电能表参数信息发送到数据处理模块；

所述脉冲检测单元，其与数据处理模块和车载电能表数据连接，与电源管理电连接，用于检测所述便携式车载直流电能表在线检测装置的电能误差脉冲输出和检测车载电能表的电能误差输入。

所述电压采样线正极13、电压采样线负极14，其分别与动力电池正负极和功率计算模块数据连接；

所述CAN通讯线正极21、CAN通讯线负极22，其分别与汽车CAN总线和CAN通讯单元数据连接，用于将车载电能表实时测量的电流值、电压值、功率值传送至误差检测模块；

所述脉冲输入线正极16和脉冲输入线负极17，其分别与车载电能表脉冲接口和脉冲检测单元电连接，用于误差检测模块对车载电能表的脉冲信号进行检测；

所述电流采样线15，其与功率计算模块数据连接，用于将采集到的动力电池电流总线19上的电流值传送到功率计算模块。

所述PCB板3上还设有远红外通讯收发器7和外置电源插口10；

所述红外通讯收发器，其与数据处理模块数据连接，与电源管理单元电连接，用于将数据处理模块得到的数据和处理结果发送到可接受远红外信号的设备上；

所述外置电源插口10，其与电源管理单元电连接，用于在便携式车载直流电能表在线检测装置内没有电的情况下供电。

所述PCB板3上还设有脉冲指示灯5，其与数据处理模块数据连接，用于便携式车载直流电能表在线检测装置被检测时发出低频脉冲和在工作时发出与被检电能表的电能脉冲频率一直的脉冲信号。

所述PCB板3上还设有功能指示灯6，其与数据处理模块数据连接，通过指示灯颜色显示便携式车载直流电能表在线检测装置的不同工作状态。

当本装置安装在汽车上并将所述线连接好后，按下外壳上的按钮2，启动本装置对车载电能表检测；图3所示为电源管理单元电路图，所采用的芯片型号为MP3910，电源管理单元控制工作电池9给装置的各个零部件供电；

电流传感器采集动力电池总线的电流值并发送到图5所示的调理电路的低通滤波电路；电压采样正负极将电压值通过图4所示的电压分压网络处理后发送到图6所示的调理电路的差分抗混叠电路；电压信号和电流信号分别通过调理电路低通滤波电路和差分抗混叠电路后发送到计量模块；

图7所示为计量模块的电路图，采用的芯片型号为STPM32，计量模块将电压信号和电流信号进行AD转换，图8所示为温度补偿单元电路图，采用的芯片型号为U-LM75，温度补偿单元对计量模块的ADC基准源电压进行补偿，降低AD转换的温度影响使得转换后的ADC采样值更为精确；计量模块还通过乘法运算得到实时功率，通过功率积分得到累积电量，并将这些数据发送到图13所示的数据处理模块，采用的芯片型号为STM32F103；

图9所示为CAN通讯单元的电路图，采用的芯片型号为ADM3054，CAN通讯单元通过CAN通讯线实时测量电能表的电压、电流、功率等并将这些数据发送至数据处理模块作为基本测量数据显示；

图10所示为脉冲检测单元的电路图，脉冲检测模块通过脉冲输入线检测电能表电能脉冲与本装置的高频脉冲进行对比得到电能表的误差；

图11所示电路为显示屏4电路图，采用的芯片型号为48U509792FUV0和YD0850652XXYYMM00，用来显示测量数据和误差值等；

当工作电池9没有电的时候，通过备用电源的外置电源线12连接到车载点烟器给本装置供电同时也给工作电池9充电，如图14所示。如果既没有车载点烟器和工作电池9的时候，通过其他电源与PCB主板上的外置电源插口10连接给本装置供电，在工作电池9没电、没有车载点烟器、和其他电源的情况下，图12所示的时钟电池给本装置提供***时钟和保存所有的测量数据和结果。

远红外通讯收发器7将本装置的检测数据和结果等发送到其他设备上，方便数据保存和分析；PCB板3上的脉冲指示灯5在本装置工作的时候通过显示电能表电能脉冲频率，在本装置被检测时显示低频脉冲；通过PCB板3上的工作指示灯的颜色显示便携式车载直流电能表在线检测装置的不同工作状态。

上述实施例中具体的芯片型号仅仅用于教导本领域技术人员具体如何实施本发明，但并不意味仅能使用上述实施例中芯片型号，实施过程中可以结合实践需要来确定相应的芯片或电路。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种便携式车载直流电能表在线检测装置，其特征在于：包括外壳、PCB板、外接总线、电源模块、功率计算模块、数据处理模块和误差检测模块；所述PCB板安装在外壳内，外接总线与PCB板电连接；电源模块、功率计算模块、数据处理模块、误差检测模块设置在PCB板上；

所述电源模块，其与功率计算模块、数据处理模块和误差检测模块电连接；

所述功率计算模块，其分别与数据处理模块和外接总线数据连接，用于采集动力电池的电流电压数据和功率计算；

误差检测模块，其分别与数据处理模块和外接总线数据连接，用于检测所述便携式车载直流电能表在线检测装置的电能误差脉冲输出和检测车载电能表的电能误差输入；

所述数据处理模块，其与电源模块、功率计算模块和误差检测模块数据连接，用于将从功率计算模块和误差检测模块接收到的数据进行处理，和控制误差检测模块的通讯。

2.如权利要求1所述的便携式车载直流电能表在线检测装置，其特征在于：所述便携式车载直流电能表在线检测装置还包括：

交互模块；所述交互模块设在PCB板上；所述交互模块包括按键和显示屏；

所述按键设置在PCB板上且外壳上设有与按键对应的按钮，按键与数据处理模块数据连接，用于启动检测和翻屏功能；

所述显示屏安装在外壳上，其与数据处理模块数据连接，与电源模块电连接，用于显示检测结果、检测数据、时间、校表参数。

3.如权利要求1所述的便携式车载直流电能表在线检测装置，其特征在于：所述电源模块包括电源管理单元、工作电池、时钟电池、备用电源；

所述电源管理单元，其分别与交互模块、功率计算模块、数据处理模块、误差检测模块电连接、工作电池、时钟电池和备用电源电连接，用于实现对工作电池、时钟电池和备用电源的管理及给交互模块、功率计算模块、数据处理模块、误差检测模块供电；

所述工作电池，其与电源管理单元电连接，用于在无外部供电的情况下给便携式车载直流电能表在线检测装置供电；

所述备用电源为与车载点烟器连接的外置电源线，其于电源管理单元电连接，用于在工作电源无法供电的情况下给便携式车载直流电能表在线检测装置供电和为工作电源进行充电；

所述时钟电池，其与电源管理单元电连接，用于在无工作电源和备用电源的情况下，保存检测的数据和误差值以及为***时钟提供电源。

4.如权利要求1所述的便携式车载直流电能表在线检测装置，其特征在于：所述功率计算模块包括电流电压采集单元、计量单元、温度补偿单元；

所述电流电压采集单元，其分别与计量单元和外接总线数据连接，与电源模块电连接，用于采集动力电池总线的电流值和电压值；

所述计量单元，其分别与电流电压采集单元、数据处理模块、温度补偿单元数据连接，与电源模块电连接；用于将电流电压采集单元采集到的电压值和电流值转换为数字信号，实时计算动力电池的实时功率和功率积分得到积累电量；

所述温度补偿单元，其与计量单元数据连接，与电源模块电连接，用于对环境温度进行实时采样，完成对计量单元的温度补偿。

5.如权利要求4所述的便携式车载直流电能表在线检测装置，其特征在于：所述电流电压采集单元包括外置电流采集器、电压分压网络、调理电路；

所述电流采集器，其通过外接总线和调理电路数据连接，与电源模块电连接，用于将采集到的电流值通过外接总线传送至调理电路；

所述电压分压网络，其分别与外接总线和调理电路数据连接，用于将外接总线采集到的动力电池的电压值降压后再传送至调理电路；

所述调理电路，其分别与外接总线和计量单元数据连接，通过低通滤波电路调理电压信号，通过差分抗混叠电路调理电流信号。

6.如权利要求1所述的便携式车载直流电能表在线检测装置，其特征在于：所述误差检测模块包括CAN通讯单元、脉冲检测单元；

所述CAN通讯单元，其与数据处理模块和车载电能表数据连接，与电源模块电连接，用于实时读取车辆运行信息、车载电能表运行数据及参数；

所述脉冲检测单元，其与数据处理模块和车载电能表数据连接，用于检测所述便携式车载直流电能表在线检测装置的电能误差脉冲输出和检测车载电能表的电能误差输入。

7.如权利要求1所述的便携式车载直流电能表在线检测装置，其特征在于：所述外接总线包括电压采样线、CAN通讯线、脉冲输入线、电流采样线；

所述电压采样线，其分别与动力电池正负极和功率计算模块数据连接；

所述CAN通讯线，其分别与汽车CAN总线和误差检测模块数据连接，用于将车载电能表实时测量的电流值、电压值、功率值传送至误差检测模块；

所述脉冲输入线，其分别与车载电能表脉冲接口和误差检测模块电连接，用于误差检测模块对车载电能表的脉冲信号进行检测；

所述电流采样线，其与功率计算模块数据连接，用于将采集到的动力电池电流总线上的电流值传送到功率计算模块。

8.如权利要求1-7所述的任一便携式车载直流电能表在线检测装置，其特征在于：所述PCB板上还设有远红外通讯收发器和外置电源插口；

所述红外通讯收发器，其与数据处理模块数据连接，与电源模块电连接，用于将数据处理模块得到的数据和处理结果发送到可接受远红外信号的设备上；

所述外置电源插口，其与电源模块电连接，用于在便携式车载直流电能表在线检测装置内没有电的情况下供电。

9.如权利要求8所述的便携式车载直流电能表在线检测装置，其特征在于：所述PCB板上还设有脉冲指示灯，其与误差检测模块数据连接，用于便携式车载直流电能表在线检测装置被检测时发出低频脉冲和在工作时发出与被检电能表的电能脉冲频率一直的脉冲信号。

10.如权利要求9所述的便携式车载直流电能表在线检测装置，其特征在于：所述PCB板上还设有功能指示灯，其与数据处理模块数据连接，通过指示灯颜色显示便携式车载直流电能表在线检测装置的不同工作状态。