专利名称：基于fpga的在线汽车蓄电池状态监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及汽车电子领域，尤其涉及一种基于FPGA的在线汽车蓄电池监测
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背景技术：
众所周知，汽车中的蓄电池在汽车的使用过程中具有非常重要的作用。当汽车发动时，蓄电池向发电机提供电能，带动发动机转动，与此同时，蓄电池还向汽车仪表、发电机的磁场线圈以及汽油机的点火系统等供电。在汽车运行过程中，当发电机无法支持汽车供电的时候，蓄电池还提供短时辅助供电；或者在发电机有余力的时候，蓄电池存储发电机的电能。另外，蓄电池还有滤波作用，可以吸收用电负载突变时的过电压，防止损坏汽车上的电子设备。随着汽车工业在我国的高速发展，我国的汽车普及率越来越高，汽车市场的逐步扩大，也造成了智能汽车电子领域的高速发展。在汽车智能电子领域，汽车的智能检测系统由于其对汽车安全的重要意义而发展迅速，其中汽车在线监测技术是汽车的智能检测域的研究热点，其具备实用性强，成本低，效率高等优点，因此大部分研究成果也已经进入到了实际汽车产品的应用中。当汽车出现故障时，可以以指示灯或者显示屏的方式进行提示。但针对于汽车常见故障，包括电池失效，发电机故障，电池储电能力下降，静态漏电增加等故障，目前还没有成熟的在线监测系统。
实用新型内容为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种能够监测汽车蓄电池的电压、电量、漏电情况，并能对蓄电池性能及发电机故障状况做出判定，能有效地避免由发电机和电池故障造成的安全隐患，减少汽车使用过程中的风险和潜在损失可能性的基于FPGA的在线汽车蓄电池监测装置。本实用新型通过实施以下技术方案实现实用新型目的设计一种基于FPGA的在线汽车蓄电池监测装置，包括蓄电池电压检测模块、发电机测试逻辑模块、FPGA核心模块、24小时耗电测试模块、存储模块、比较模块；所述蓄电池电压检测模块、发电机测试逻辑模块、24小时耗电测试模块、存储模块、比较模块均与所述FPGA核心模块连接；其中，所述蓄电池电压检测模块用于实时检测汽车蓄电池两极的电压；所述发电机测试逻辑模块用于检测汽车发动/熄火的工作状态；所述24小时耗电测试模块用于检测汽车在熄火状态下24小时内所消耗的电量；所述存储模块用于存储参考电压、参考电量、参考电流、由检测电压计算得出的蓄电池剩余电量以及所述24小时耗电测试模块检测的耗电量；所述比较模块用于将检测的电压与参考电压比较，将检测的耗电量与参考电量比较；所述FPGA核心模块用于控制所述监测装置的输出。汽车在发动状态下，发电机为汽车上的电子设备供电、为蓄电池充电。以国内的小型汽车为例，通常采用12V的蓄电池，汽车在发动状态下，蓄电池两极的电压大于或等于12. 72V ;汽车在熄火状态下的正常电压处于10. 8V和12. 72V之间；当蓄电池电压低于10. 8V时，若在汽车发动状态下，说明发电机存在故障，若在汽车熄火状态下，说明电池缺电或存在故障。所述蓄电池电压检测模块通过检测蓄电池的电压，再结合发电机测试逻辑模块测得的汽车工作状态，借助比较模块将检测电压与存储模块中的参考电压进行比较若汽车在发动状态下，检测电压大于或等于参考电压12. 72V，则发电机正常，反之，若检测电压低于参考电压12.72V，则发电机故障；若汽车在熄火状态下，检测电压大于或等于参考电压10. 8V，则蓄电池正常，反之，若检测电压低于参考电压10. 8V，则蓄电池缺电或故障。蓄电池的剩余电量根据检测电压由下列公式组(I)计算获得，其中y为电量百分百，X为蓄电池电压
权利要求1.一种基于FPGA的在线汽车蓄电池监测装置，其特征在于包括蓄电池电压检测模块(I)、发电机测试逻辑模块(2 )、FPGA核心模块(3 )、24小时耗电测试模块(10 )、存储模块(4 )、比较模块(5 );所述蓄电池电压检测模块(I)、发电机测试逻辑模块(2 )、24小时耗电测试模块(10 )、存储模块(4 )、比较模块(5 )均与所述FPGA核心模块(3 )连接；其中，所述蓄电池电压检测模块(I)用于实时检测汽车蓄电池两极的电压；所述发电机测试逻辑模块(2)用于检测汽车发动/熄火的工作状态；所述24小时耗电测试模块(10)用于检测汽车在熄火状态下24小时内所消耗的电量；所述存储模块(4)用于存储参考电压、参考电量、参考电流、由检测电压计算得出的蓄电池剩余电量以及所述24小时耗电测试模块(10)检测的耗电量；所述比较模块(5)用于将检测的电压与参考电压比较，将检测的耗电量与参考电量比较；所述FPGA核心模块(3)用于控制所述监测装置的输出。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于还包括漏电检测模块(6)，所述漏电检测模块(6)与FPGA核心模块(3)连接、用于检测汽车熄火状态下蓄电池的漏电电流。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于还包括与所述FPGA核心模块(3)输出端连接、用于输出蓄电池检测电压或剩余电量或24小时耗电量或静态漏电电流的数码管(7)。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于还包括与所述FPGA核心模块(3)输出端连接的报警扬声器(8);当所述检测电压小于所述存储模块(4)中的参考电压、或所述24小时内的消耗电量大于所述存储模块(4)中的参考电量、或所述检测漏电电流大于参考电流时，所述报警扬声器(8)报警。
5.根据权利要求2至4中任一权利要求所述的装置，其特征在于还包括与所述FPGA核心模块(3)连接的定时器(9);所述24小时耗电测试模块(10)获取汽车熄火瞬间及经所述定时器(9)设定的时间后蓄电池的电压值，根据两个电压值及电压与电量的关系，计算获得蓄电池在24小时内消耗的电量并存储于所述存储模块(4)中；若汽车在设定的时间内发动，则取消24小时耗电量测试。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于还包括分别与所述FPGA核心模块(3)连接的第一按键(101)、第二按键(102)、第三按键(103)及第四按键(104);所述第一按键(101)用于对发电机工作状态进行检测；所述第二按键(102)用于获取汽车在熄火状态下前一个24小时内消耗的电量；所述第三按键(103)用于获取蓄电池当前电压或剩余电量；所述第四按键(104 )用于获取汽车熄火状态下的漏电电流。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述FPGA核心模块(3)在没有按键输入时默认处于低功耗模式；当按下第一至第四按键中的任一按键时，系统自动切换到相应的状态下；系统在“当前电压”状态下，在预定时间内按下第三按键可以切换到“当前剩余电量”状态。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于在所述预定时间内连续按下第三按键(103)，可于所述“当前电压”及“当前剩余电量”之间自动切换。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于所述预定时间为5秒。
10.根据权利要求5所述的装置，其特征在于所述设定时间为3-5小时。
专利摘要本实用新型提供一种基于FPGA的在线汽车蓄电池监测装置，包括蓄电池电压检测模块、发电机测试逻辑模块、FPGA核心模块、24小时耗电测试模块、存储模块、比较模块；蓄电池电压检测模块、发电机测试逻辑模块、24小时耗电测试模块、存储模块、比较模块均与FPGA核心模块连接；蓄电池电压检测模块用于检测蓄电池电压；发电机测试逻辑模块用于检测汽车工作状态；24小时耗电测试模块用于检测汽车在熄火状态下24小时的耗电量；存储模块用于存储参考电压、参考电量、参考电流、蓄电池剩余电量及24小时内的耗电量；比较模块用于将检测电压与参考电压比较，将检测的耗电量与参考电量比较；FPGA核心模块用于控制所述监测装置的输出。
文档编号G01R31/36GK202886569SQ20122048467
公开日2013年4月17日 申请日期2012年9月21日 优先权日2012年9月21日
发明者赵杰, 余菲, 王静霞, 刘俐 申请人:深圳职业技术学院