CN115441133B - 一种加液车用蓄电池自动加液*** - Google Patents
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Abstract
本发明属于自动加液***领域，具体涉及一种加液车用蓄电池自动加液***，包括加液回液模块、单片机外设模块、电源模块、单片机***控制模块；加液回液模块，包括加液组件和回液组件，所述加液组件和回液组件均与单片机***控制模块连接且受单片机***控制模块控制进行自动加液或自动回液；单片机外设模块，包括液晶显示模块、按键人机操作模块、语音存储播报模块、记录存储查询模块；电源模块，包括用于实现后备电池不同充电状态下进行恒流充电的电池后备供电单元和市电充电管理单元；单片机***控制模块包括单片机，本发明可以提高加液车后备电池的使用寿命和提升加液车的功能性。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动加液***，具体涉及一种加液车用蓄电池自动加液***。
背景技术
众所周知，蓄电池在使用过程中会发生化学反应，其自身发生的化学反应会消耗蓄电池内部的电解液溶剂，使用一段时间后需要补充蒸馏水或去离子水，使电解液保持合理的密度，因此，代替人工进行蓄电池加液维护的自动加液车应运而生。
然而，加液车对蓄电池进行加液维护是需要本身的后备电池配合进行供电支持的，现有的加液车缺少对本身的后备电池的维护，加液车在工作过程中给后备电池带来的损耗会减少后备电池的使用寿命；且现有的加液车仅对蓄电池进行加液维护，功能较为单一。
发明内容
本发明的目的是提供一种加液车用蓄电池自动加液***，在加液车工作过程中，减少对本身后备电池的损耗，提高其使用寿命；也通过增加外设设备提高加液车的功能性。
本发明提供了如下的技术方案：
一种加液车用蓄电池自动加液***，包括加液回液模块、单片机外设模块、电源模块、单片机***控制模块，其特征在于：
加液回液模块，包括加液组件和回液组件，所述加液组件和回液组件均与单片机***控制模块连接且受单片机***控制模块控制进行自动加液或自动回液；
单片机外设模块，包括液晶显示模块、按键人机操作模块、语音存储播报模块、记录存储查询模块，所述液晶显示模块、按键人机操作模块、语音存储播报模块和记录存储查询模块均与单片机***控制模块电性连接；液晶显示模块使用汉显液晶模块，实时显示加液数值，按键人机操作模块可手动设定加液数值以及一键开关机器，语音存储播报模块在机器运行状态切换时进行语音提示，记录存储查询模块对机器运行记录自动记忆，可对机器的使用维护情况进行追踪；
电源模块，包括电池后备供电单元和市电充电管理单元，其中：用于给加液车的运行供电的电池后备供电单元与单片机***控制模块电性连接；用于给电池后备供电单元提供数控恒流充电管理的市电充电管理单元与电池后备供电单元电性连接；后备电池可以是铅酸密封、三元聚合物锂、磷酸铁锂等蓄电池；
单片机***控制模块包括单片机，单片机使用Cortex-M3内核的ARM芯片。
优选的，所述加液组件包括储液箱、过滤器A、加液泵和流量计；
所述加液泵由单片机进行PID闭环控制，形成稳定的转速，从而在管道内形成恒定的水流；
所述流量计通过单片机的GPIO口与其信号连接，流量计使用通用涡轮流量计，在液体不同的流速下，输出不同频率的脉冲波形，单片机通过GPIO口采集脉冲数量，从而计算单位时间内管道内液体的体积；
储液箱中的待加液体通过连接水管依次经过过滤器A、加液泵和流量计进入电车蓄电池中，可选择4米、6米、10米等不同的水管长度，***有不同的压强补偿，待加液体可选择冷却液、润滑油、稀释油等非粘稠液体。
优选的，所述回液组件包括回液阀、过滤器B、回液箱；
电车蓄电池中的液体通过连接水管依次经过回液阀和过滤器B到达回液箱中，回液阀可以用来切断或打开加液的管道通路，并保持蓄电池等装置内部的压力不变；
所述回液箱上还设有液位传感器和电磁阀，所述液位传感器与单片机***控制模块信号连接，液位传感器使用45度锥形玻璃界面的红外传感器，所述电磁阀与单片机电性连接，在加液过程中，电磁阀是关闭状态，用于保持回液箱内的压力与蓄电池内部的压力相等，加液完成后，电磁阀自动打开，用于给排液泵提供一个进气通道，可以把回液箱内的液体抽走；
所述回液箱外还设有排液泵和废液收集瓶；
所述排液泵由单片机进行PID闭环控制；
回液箱内的废液通过排液泵抽至废液回收瓶中。
优选的，所述电池后备供电单元包括单电阻双向取样电路，在单片机检测到满足充电条件后，充电开关模块SW1闭合，构成充电回路，单片机会根据电池的种类、电池的端电压和充电电流，自动控制输出电流的大小，从而实现均充、浮充、涓流等不同状态的切换；
所述单电阻双向取样电路包括充电开关模块SW1、后备供电电池BAT1、电流取样电阻RS1、运算放大器U4A、电阻RF1、电阻R6，所述充电开关模块SW1的信号端与单片机的Charge引脚连接，所述充电开关模块SW1的一端连接后备供电电池BAT1的正极，所述后备供电电池BAT1的负极与运算放大器U4A的同相输入端连接，所述后备供电电池BAT1的负极上还连接有电流取样电阻RS1，所述运算放大器U4A的反向输入端与输出端之间串联电阻RF1，所述运算放大器U4A的反向输入端还连接有电阻R6，所述运算放大器U4A的输出端还与单片机的Current引脚连接，所述电阻RS1的另一端、电阻R6的另一端、运算放大器U4A的负电源端均接地。
优选的，所述电池后备供电单元还包括充电判断电路，单片机通过ADC单元采集蓄电池的充电电压和电流，再通过DAC单元闭环调整充电的输出电压和电流，从而实现数字控制；
所述充电判断电路包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、运算放大器U4B、隔离二极管D5，所述充电开关模块SW1与供电电池BAT1连接的一端还依次串联电阻R4和电阻R5后接地，所述充电开关模块SW1的另一端也依次串联电阻R2和电阻R3后接地，所述电阻R5的非接地端与单片机的ADC_BAT引脚连接，所述电阻R3的非接地端与单片机的ADC_DC引脚连接，单片机的DAC引脚与所述运算放大器U4B的反向输入端连接，单片机的Current引脚与所述运算放大器U4B的同相输入端连接，所述运算放大器U4B的输出端连接有隔离二极管D5，所述运算放大器U4B的正电源端连接有5V电源，运算放大器U4B的负电源端接地，运算放大器U4A和运算放大器U4B为一个sop-8封装的运放。
优选的，所述市电充电管理单元包括市电有无检测电路，当市电存在时，通过阻容降压和整流桥串联稳压后，光耦内部的二极管发光，其三号管脚和四号管脚的内部开关管在接收到光信号后导通，单片机AC_IN引脚的状态由高电平变为低电平，由于有整流滤波等电路的存在，因此单片机可以直接识别为市电存在，而不需要在判断状态时延时；
所述市电有无检测电路包括市电输入接口AC_CZ1、控制开关SW、电容C10、电阻R7、整流桥BG2、电容C9、电阻R8、稳压管D7、光耦OP2、电阻R9，所述市电输入接口AC_CZ1的火线端连接有控制开关SW，所述控制开关SW的另一端与整流桥BG2的其中一个交流输入端中串联有电阻R7，所述电阻R7的两端并联电容C10，所述整流桥BG2的另一个交流输入端与市电输入接口AC_CZ1的零线端连接，所述整流桥BG2的直流输出正极端上连接有电容C9和电阻R8，所述电阻R8的另一端连接有稳压管D7的负极和光耦OP2的一号管脚，所述整流桥BG2的直流输出负极端连接有电容C9的另一端、稳压管D7的正极和光耦OP2的二号管脚，所述光耦OP2的三号管脚接地，光耦OP2的四号管脚与单片机的AC_IN引脚连接，所述光耦OP2的四号管脚上还连接有电阻R9，所述电阻R9的另一端接入3.3V电压。
优选的，所述市电充电管理单元还包括后备电池恒流充电电路，该恒流充电电路在中国专利“CN216357401U”—一种基于单片机的高精度智能数控市电LED恒流源中已公开，在此不作赘述；
所述后备电池恒流充电电路包括高频变压器BT1，所述高频变压器BT1包括初级绕组N1，所述初级绕组N1的两端设有钳位电路吸收网络RCD1，单电阻双向取样电路中充电开关模块SW1与电阻R2连接的一端与整流二极管D3的负极连接，充电判断电路中隔离二极管D5的负极与输出稳压网络U5的输入端连接。
优选的，所述单片机***控制模块还包括一键下载电路，所述一键下载电路与单片机电性连接，所述一键下载电路在中国专利“CN214623355U”—一种一键下载电路中已公开，在此不作赘述。
本发明的有益效果是：
1)通过电池后备供电单元和市电充电管理单元，对后备电池进行恒流充电，实时采集后备电池状态，根据后备电池状态的不同切换不同的充电状态，减少后备电池工作损耗，提高电池寿命。
2)通过液晶显示模块、按键人机操作模块、语音存储播报模块、记录存储查询模块可实现多种功能，操作更方便。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的结构框图；
图2是本发明电源模块的电路原理图；
图3是本发明的电路原理图；
图4为加液车控制流程图；
图中的标记：1为加液回液模块，2为单片机外设模块，3为电源模块，4为单片机***控制模块。
具体实施方式
实施例1
如图1至4所示的一种加液车用蓄电池自动加液***，在本实施例1中，包括加液回液模块1、单片机外设模块2、电源模块3、单片机***控制模块4。
加液回液模块1，包括加液组件和回液组件，加液组件和回液组件均与单片机***控制模块4连接且受单片机***控制模块4控制进行自动加液或自动回液。
单片机外设模块2，包括液晶显示模块、按键人机操作模块、语音存储播报模块、记录存储查询模块，液晶显示模块、按键人机操作模块、语音存储播报模块和记录存储查询模块均与单片机***控制模块4电性连接；液晶显示模块使用汉显液晶模块，实时显示加液数值，按键人机操作模块可手动设定加液数值以及一键开关机器，语音存储播报模块在机器运行状态切换时进行语音提示，记录存储查询模块对机器运行记录自动记忆，可对机器的使用维护情况进行追踪。
电源模块3，包括电池后备供电单元和市电充电管理单元，其中：用于给加液车的运行供电的电池后备供电单元与单片机***控制模块4电性连接；用于给电池后备供电单元提供数控恒流充电管理的市电充电管理单元与电池后备供电单元电性连接；后备电池可以是铅酸密封、三元聚合物锂、磷酸铁锂等蓄电池。单片机***控制模块4包括单片机，单片机使用Cortex-M3内核的ARM芯片。
实施例2
在实施例1的基础上，如图1所示，加液组件包括储液箱、过滤器A、加液泵和流量计。
加液泵由单片机进行PID闭环控制，形成稳定的转速，从而在管道内形成恒定的水流。
流量计通过单片机的GPIO口与其信号连接，流量计使用通用涡轮流量计，在液体不同的流速下，输出不同频率的脉冲波形，单片机通过GPIO口采集脉冲数量，从而计算单位时间内管道内液体的体积。
储液箱中的待加液体通过连接水管依次经过过滤器A、加液泵和流量计进入电车蓄电池中，可选择4米、6米、10米等不同的水管长度，***有不同的压强补偿，待加液体可选择冷却液、润滑油、稀释油等非粘稠液体。
回液组件包括回液阀、过滤器B、回液箱。
电车蓄电池中的液体通过连接水管依次经过回液阀和过滤器B到达回液箱中，回液阀可以用来切断或打开加液的管道通路，并保持蓄电池等装置内部的压力不变。
回液箱上还设有液位传感器和电磁阀，液位传感器与单片机***控制模块4信号连接，液位传感器使用45度锥形玻璃界面的红外传感器，电磁阀与单片机电性连接，在加液过程中，电磁阀是关闭状态，用于保持回液箱内的压力与蓄电池内部的压力相等，加液完成后，电磁阀自动打开，用于给排液泵提供一个进气通道，可以把回液箱内的液体抽走。
回液箱外还设有排液泵和废液收集瓶。
排液泵由单片机进行PID闭环控制。
回液箱内的废液通过排液泵抽至废液回收瓶中。
本实施例的其他结构与实施例1相同。
实施例3
在实施例2的基础上，如图2所示，电池后备供电单元包括单电阻双向取样电路，在单片机检测到满足充电条件后，充电开关模块SW1闭合，构成充电回路，单片机会根据电池的种类、电池的端电压和充电电流，自动控制输出电流的大小，从而实现均充、浮充、涓流等不同状态的切换。
单电阻双向取样电路包括充电开关模块SW1、后备供电电池BAT1、电流取样电阻RS1、运算放大器U4A、电阻RF1、电阻R6，充电开关模块SW1的信号端与单片机的Charge引脚连接，充电开关模块SW1的一端连接后备供电电池BAT1的正极，后备供电电池BAT1的负极与运算放大器U4A的同相输入端连接，后备供电电池BAT1的负极上还连接有电流取样电阻RS1，运算放大器U4A的反向输入端与输出端之间串联电阻RF1，运算放大器U4A的反向输入端还连接有电阻R6，运算放大器U4A的输出端还与单片机的Current引脚连接，电阻RS1的另一端、电阻R6的另一端、运算放大器U4A的负电源端均接地。
电池后备供电单元还包括充电判断电路，单片机通过ADC单元采集蓄电池的充电电压和电流，再通过DAC单元闭环调整充电的输出电压和电流，从而实现数字控制。
充电判断电路包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、运算放大器U4B、隔离二极管D5，充电开关模块SW1与供电电池BAT1连接的一端还依次串联电阻R4和电阻R5后接地，充电开关模块SW1的另一端也依次串联电阻R2和电阻R3后接地，电阻R5的非接地端与单片机的ADC_BAT引脚连接，电阻R3的非接地端与单片机的ADC_DC引脚连接，单片机的DAC引脚与所述运算放大器U4B的反向输入端连接，单片机的Current引脚与所述运算放大器U4B的同相输入端连接，运算放大器U4B的输出端连接有隔离二极管D5，运算放大器U4B的正电源端连接有5V电源，运算放大器U4B的负电源端接地。
市电充电管理单元包括市电有无检测电路，当市电存在时，通过阻容降压和整流桥串联稳压后，光耦内部的二极管发光，其三号管脚和四号管脚的内部开关管在接收到光信号后导通，单片机AC_IN引脚的状态由高电平变为低电平，由于有整流滤波等电路的存在，因此单片机可以直接识别为市电存在，而不需要在判断状态时延时。
市电有无检测电路包括市电输入接口AC_CZ1、控制开关SW、电容C10、电阻R7、整流桥BG2、电容C9、电阻R8、稳压管D7、光耦OP2、电阻R9，市电输入接口AC_CZ1的火线端连接有控制开关SW，控制开关SW的另一端与整流桥BG2的其中一个交流输入端中串联有电阻R7，电阻R7的两端并联电容C10，整流桥BG2的另一个交流输入端与市电输入接口AC_CZ1的零线端连接，整流桥BG2的直流输出正极端上连接有电容C9和电阻R8，电阻R8的另一端连接有稳压管D7的负极和光耦OP2的一号管脚，整流桥BG2的直流输出负极端连接有电容C9的另一端、稳压管D7的正极和光耦OP2的二号管脚，光耦OP2的三号管脚接地，光耦OP2的四号管脚与单片机的AC_IN引脚连接，光耦OP2的四号管脚上还连接有电阻R9，电阻R9的另一端接入3.3V电压。
市电充电管理单元还包括后备电池恒流充电电路，后备电池恒流充电电路包括高频变压器BT1，高频变压器BT1包括初级绕组N1，所述初级绕组N1的两端设有钳位电路吸收网络RCD1，钳位电路吸收网络RCD1用于保证开关管Q2在开关工作期间，其漏极和源极之间的耐压在可承受的范围之内，防止管子击穿损坏，单电阻双向取样电路中充电开关模块SW1与电阻R2连接的一端与整流二极管D3的负极连接，充电判断电路中隔离二极管D5的负极与输出稳压网络U5的输入端连接。
单片机***控制模块还包括一键下载电路，一键下载电路与单片机电性连接。
本发明的工作原理是：通过按键人机操作模块打开电源开关，配合液晶显示模块和语音存储播报模块对后备电池种类参数和加液种类参数进行设置，单片机通过对加液泵和排液泵进行PID闭环控制实现自动加液和排液。
当加液车接入市电时，市电有无检测电路通过阻容降压和整流桥串联稳压后，光耦内部的二极管发光，其三号管脚和四号管脚的内部开关管在接收到光信号后导通，单片机AC_IN引脚的状态由高电平变为低电平，由于有整流滤波等电路的存在，因此单片机可以直接识别为市电存在。检测到市电存在满足充电条件后，单电阻双向取样电路中充电开关模块SW1闭合，构成充电回路，单片机会根据电池的种类、电池的端电压和充电电流，自动控制输出电流的大小，从而实现均充、浮充、涓流等不同状态的切换。在充电过程中，充电判断电路通过ADC单元采集蓄电池的充电电压和电流，再通过DAC单元闭环调整充电的输出电压和电流给后备电池恒流充电电路，由后备电池恒流充电电路对充电电流进行快速调整，从而保证在蓄电池内部流过的电流保持恒定，实现恒流充电。
基于上述过程，加液车在工作状态下对后备电池充电可减少对后备电池的损耗，提高后备电池的使用寿命。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种加液车用蓄电池自动加液***，包括加液回液模块(1)、单片机外设模块(2)、电源模块(3)、单片机***控制模块(4)，其特征在于：
加液回液模块(1)，包括加液组件和回液组件，所述加液组件和回液组件均与单片机***控制模块(4)连接且受单片机***控制模块(4)控制进行自动加液或自动回液；
单片机外设模块(2)，包括液晶显示模块、按键人机操作模块、语音存储播报模块、记录存储查询模块，所述液晶显示模块、按键人机操作模块、语音存储播报模块和记录存储查询模块均与单片机***控制模块(4)电性连接；
电源模块(3)，包括电池后备供电单元和市电充电管理单元，其中：用于给加液车的运行供电的电池后备供电单元与单片机***控制模块(4)电性连接；用于给电池后备供电单元提供数控恒流充电管理的市电充电管理单元与电池后备供电单元电性连接，所述电池后备供电单元包括单电阻双向取样电路和充电判断电路，用于控制市电充电管理单元输出电流的大小，实现不同充电状态的切换；单片机***控制模块(4)包括单片机。
2.根据权利要求1所述的一种加液车用蓄电池自动加液***，其特征在于：所述加液组件包括储液箱、过滤器A、加液泵和流量计；
所述加液泵由单片机进行PID闭环控制；
所述流量计通过单片机的GPIO口与其信号连接；
储液箱中的待加液体通过连接水管依次经过过滤器A、加液泵和流量计进入电车蓄电池中。
3.根据权利要求1所述的一种加液车用蓄电池自动加液***，其特征在于：所述回液组件包括回液阀、过滤器B、回液箱；
电车蓄电池中的液体通过连接水管依次经过回液阀和过滤器B到达回液箱中；所述回液箱上还设有液位传感器和电磁阀，所述液位传感器与单片机***控制模块(4)信号连接，所述电磁阀与单片机电性连接；
所述回液箱外还设有排液泵和废液收集瓶；
所述排液泵由单片机进行PID闭环控制；
回液箱内的废液通过排液泵抽至废液回收瓶中。
4.根据权利要求1所述的一种加液车用蓄电池自动加液***，其特征在于：所述单电阻双向取样电路包括充电开关模块SW1、后备供电电池BAT1、电流取样电阻RS1、运算放大器U4A、电阻RF1、电阻R6，所述充电开关模块SW1的信号端与单片机的Charge引脚连接，所述充电开关模块SW1的一端连接后备供电电池BAT1的正极，所述后备供电电池BAT1的负极与运算放大器U4A的同相输入端连接，所述后备供电电池BAT1的负极上还连接有电流取样电阻RS1，所述运算放大器U4A的反向输入端与输出端之间串联电阻RF1，所述运算放大器U4A的反向输入端还连接有电阻R6，所述运算放大器U4A的输出端还与单片机的Current引脚连接，所述电阻RS1的另一端、电阻R6的另一端、运算放大器U4A的负电源端均接地。
5.根据权利要求4所述的一种加液车用蓄电池自动加液***，其特征在于：所述充电判断电路包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、运算放大器U4B、隔离二极管D5，所述充电开关模块SW1与供电电池BAT1连接的一端还依次串联电阻R4和电阻R5后接地，所述充电开关模块SW1的另一端也依次串联电阻R2和电阻R3后接地，所述电阻R5的非接地端与单片机的ADC_BAT引脚连接，所述电阻R3的非接地端与单片机的ADC_DC引脚连接，单片机的DAC引脚与所述运算放大器U4B的反向输入端连接，单片机的Current引脚与所述运算放大器U4B的同相输入端连接，所述运算放大器U4B的输出端连接有隔离二极管D5，所述运算放大器U4B的正电源端连接有5V电源，运算放大器U4B的负电源端接地。
6.根据权利要求1所述的一种加液车用蓄电池自动加液***，其特征在于：所述市电充电管理单元包括市电有无检测电路；
所述市电有无检测电路包括市电输入接口AC_CZ1、控制开关SW、电容C10、电阻R7、整流桥BG2、电容C9、电阻R8、稳压管D7、光耦OP2、电阻R9，所述市电输入接口AC_CZ1的火线端连接有控制开关SW，所述控制开关SW的另一端与整流桥BG2的其中一个交流输入端中串联有电阻R7，所述电阻R7的两端并联电容C10，所述整流桥BG2的另一个交流输入端与市电输入接口AC_CZ1的零线端连接，所述整流桥BG2的直流输出正极端上连接有电容C9和电阻R8，所述电阻R8的另一端连接有稳压管D7的负极和光耦OP2的一号管脚，所述整流桥BG2的直流输出负极端连接有电容C9的另一端、稳压管D7的正极和光耦OP2的二号管脚，所述光耦OP2的三号管脚接地，光耦OP2的四号管脚与单片机的AC_IN引脚连接，所述光耦OP2的四号管脚上还连接有电阻R9，所述电阻R9的另一端接入3.3V电压。
7.根据权利要求6所述的一种加液车用蓄电池自动加液***，其特征在于：所述市电充电管理单元还包括后备电池恒流充电电路；
所述后备电池恒流充电电路包括高频变压器BT1，所述高频变压器BT1包括初级绕组N1，所述初级绕组N1的两端设有钳位电路吸收网络RCD1，单电阻双向取样电路中充电开关模块SW1与电阻R2连接的一端与整流二极管D3的负极连接，充电判断电路中隔离二极管D5的负极与输出稳压网络U5的输入端连接。
8.根据权利要求1所述的一种加液车用蓄电池自动加液***，其特征在于：所述单片机***控制模块还包括一键下载电路，所述一键下载电路与单片机电性连接。
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