專利名稱：一種鋰電池智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及鋰電池的檢測(cè)保護(hù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一直對(duì)鋰電池進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、保護(hù)的智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著可移動(dòng)設(shè)備的廣泛應(yīng)用，對(duì)電池的應(yīng)用越來(lái)越多，要求也越來(lái)越高，尤其是鋰電池，鑒于其工作電壓高、能量密度大、放電能力強(qiáng)等特點(diǎn)，已經(jīng)有不可取代的地位，但是鋰電池也有其薄弱的一面，如對(duì)充放電程度敏感、不可過(guò)度充電、更不能過(guò)度放電、使用不慎還會(huì)對(duì)使用者構(gòu)成潛在的危險(xiǎn)等。過(guò)度放電和充電是影響鋰電池壽命的最主要原因。如果放電超過(guò)其基本的電壓限制界線，將極大縮短鋰電池的使用壽命；如果對(duì)電池充電時(shí)，沒(méi)有正確選擇電池模式或者所選擇的電壓、電流導(dǎo)致電池過(guò)度充電，這對(duì)電池同樣造成不可恢復(fù)性傷害。目前，鋰電池的應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛，部分鋰電池的保護(hù)板都只對(duì)電池過(guò)放、過(guò)充起到保護(hù)作用，大多數(shù)還是僅通過(guò)電路組合方式實(shí)現(xiàn)，尚沒(méi)有通過(guò)軟、硬件結(jié)合的鋰電池智能保護(hù)系統(tǒng)；部分電池充電器是通過(guò)手動(dòng)的方式設(shè)置模式和充電電壓、電流的上下限，尚無(wú)智能識(shí)別、自動(dòng)設(shè)置的充電器；在鋰電池的保護(hù)與報(bào)警領(lǐng)域，尚沒(méi)有利用無(wú)線通訊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)警和電池信息顯示。在鋰電池的智能化使用領(lǐng)域和遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)領(lǐng)域尚屬空白。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種電路復(fù)雜度低、實(shí)時(shí)性好、穩(wěn)定性高， 能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池工作狀態(tài)的鋰電池智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種鋰電池智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括充電模塊、電池監(jiān)測(cè)模塊和顯示報(bào)警模塊，電池監(jiān)測(cè)模塊設(shè)有充電接口和用于連接電池的電池接口，充電模塊設(shè)有用于連接電池監(jiān)測(cè)模塊充電接口的檢測(cè)接口，顯示報(bào)警模塊通過(guò)其中設(shè)置的無(wú)線接收單元與電池監(jiān)測(cè)模塊內(nèi)的無(wú)線發(fā)射單元無(wú)線連接；所述的電池監(jiān)測(cè)模塊還設(shè)有主控制器、電池模式識(shí)別單元、電極切換單元、采樣單元、保護(hù)電路和輸出接口，電池的輸出依次經(jīng)過(guò)電池接口、電池模式識(shí)別單元、電極切換單元、采樣單元和保護(hù)電路連接至輸出接口 ；電池模式識(shí)別單元與主控制器連接，以傳遞電池信息和接收控制信號(hào)；采樣單元將采集的電壓和電流信息傳遞至主控制器，并接收主控制器的控制信號(hào)；主控制器的控制端與電極切換單元和保護(hù)電路連接；所述的充電模塊還設(shè)有用于連接電網(wǎng)的電網(wǎng)接口、用于控制充電電壓及電流的電壓電流限制單元和飽和檢測(cè)單元，電壓電流限制單元將電網(wǎng)接口輸入的電量通過(guò)檢測(cè)接口和充電接口傳輸至電池接口，電壓電流限制單元和飽和檢測(cè)單元通過(guò)檢測(cè)接口和充電接口與主控制器進(jìn)行通訊。所述的顯示報(bào)警模塊還設(shè)有從控制器、顯示單元和報(bào)警單元，從控制器通過(guò)無(wú)線接收單元和無(wú)線發(fā)射單元與主控制器無(wú)線連接；從控制器分別向顯示單元和報(bào)警單元輸出數(shù)據(jù)和控制信號(hào)。本實(shí)用新型的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中包括多個(gè)接口設(shè)備，接口設(shè)備提供了系統(tǒng)與電池、 系統(tǒng)與電網(wǎng)、模塊與模塊之間的聯(lián)接；電池監(jiān)測(cè)模塊分別與電池、充電模塊直接相連，并與顯示報(bào)警模塊間接相連；充電模塊與電池監(jiān)測(cè)模塊直接相連；顯示報(bào)警模塊與電池監(jiān)測(cè)模塊間接相連。所述電池監(jiān)測(cè)模塊，包括主控制器，用于接收電池監(jiān)測(cè)模塊、充電模塊各個(gè)單元返回的數(shù)據(jù)，通過(guò)特定的算法處理這些數(shù)據(jù)，并控制以上各單元。接口設(shè)備中的電池接口，用于連接鋰電池與電池監(jiān)測(cè)模塊；輸出接口，用于連接電池監(jiān)測(cè)模塊與負(fù)載；充電接口，用于連接充電模塊；電池模式識(shí)別單元，通過(guò)連接在電池接口上的鋰電池平衡頭，主控制器能對(duì)各電池芯的電壓進(jìn)行采樣，根據(jù)采樣數(shù)據(jù)確定電池芯的個(gè)數(shù)，結(jié)合電池放電接口處的電壓從而判斷出電池的模式、極性，主控制器根據(jù)電池的模式，自動(dòng)設(shè)置其正常工作和充電時(shí)電壓與電流的上、下限，若電池的極性不符合要求，主控制器控制電極切換單元進(jìn)行電極的自動(dòng)切換；電極切換單元，此單元只有電池的正負(fù)極接反時(shí)才使用；電壓、電流采樣單元，用于實(shí)時(shí)對(duì)電池的電壓和電流進(jìn)行采樣，并將結(jié)果送給主控制器；保護(hù)電路，主控制器對(duì)電壓、電流采樣單元返回的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，當(dāng)電壓、電流異常時(shí)，此電路才工作；無(wú)線發(fā)射單元，主控制器首先將從相應(yīng)的單元上獲得的有用的電池信息進(jìn)行加密，并通過(guò)接收單元發(fā)送給從控制器。所述充電模塊，包括監(jiān)測(cè)接口，用于連接充電模塊和電池監(jiān)測(cè)模塊；電網(wǎng)接口，用于連接充電模塊與電網(wǎng)；電壓電流限制單元，用于檢測(cè)給電池充電時(shí)的電壓和電流，主控制器根據(jù)電池模式識(shí)別單元測(cè)出的模式，自動(dòng)設(shè)置電池充電的電壓、電流的上、下限，也可以在一定范圍內(nèi)人為更改，但不會(huì)超過(guò)電池本身能承受的電壓、電流；飽和檢測(cè)單元，此單元工作在電池充電的整個(gè)過(guò)程中，能有效的預(yù)防電池過(guò)充。所述顯示報(bào)警模塊包括無(wú)線接收單元，接收無(wú)線發(fā)射單元發(fā)送的數(shù)據(jù)，并送給從控制器；從控制器，將無(wú)線接收單元接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，校驗(yàn)，并通過(guò)無(wú)線接收單元返回給主控制器相應(yīng)的應(yīng)答；從控制器從解密的信息中提取出有用信息送到顯示單元顯示，如果數(shù)據(jù)中包含電池的出錯(cuò)狀態(tài)，從控制器對(duì)狀態(tài)進(jìn)行分析，并控制報(bào)警單元發(fā)出相應(yīng)聲音； 顯示單元受從控制器的控制，顯示電池工作狀態(tài)、電壓、放電電流等信息；報(bào)警單元受從控制器控制，并在電池工作異常時(shí)發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警聲音。本實(shí)用新型的有益效果是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，體積小、功耗低，實(shí)現(xiàn)了充電、保護(hù)一體化，免去了電池過(guò)放、過(guò)充的擔(dān)心及定時(shí)測(cè)電壓的繁瑣；顯示、報(bào)警與電池分開，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的直觀性、可遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)性和便于集中管理性；采用獨(dú)特的數(shù)據(jù)處理算法，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性；具有多個(gè)供選擇的多功能模塊，更具有實(shí)用價(jià)值。

圖1是本實(shí)用新型充電模塊與電池監(jiān)測(cè)模塊的連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是顯示報(bào)警模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)記1、電網(wǎng)接口，2、電壓電流限制單元，3、飽和檢測(cè)單元，4、檢測(cè)接口，5、充電接口，6、電池接口，7、主控制器，8、無(wú)線發(fā)射單元，9、電池模式識(shí)別單元，10、電極切換單元，11、采樣單元，12、保護(hù)電路，13、輸出接口，14、無(wú)線接收單元，15、從控制器，16、顯示單元，17、報(bào)警單元，18、充電模塊，19、電池監(jiān)測(cè)模塊，20、顯示報(bào)警模塊。
具體實(shí)施方式
如圖所示，一種鋰電池智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)包括充電模塊18、電池監(jiān)測(cè)模塊19和顯示報(bào)警模塊20。電池監(jiān)測(cè)模塊19設(shè)有充電接口 5和用于連接電池的電池接口 6，充電模塊18設(shè)有用于連接電池監(jiān)測(cè)模塊19充電接口 5的檢測(cè)接口 4，顯示報(bào)警模塊20 通過(guò)其中設(shè)置的無(wú)線接收單元14與電池監(jiān)測(cè)模塊19內(nèi)的無(wú)線發(fā)射單元8無(wú)線連接。其中電池監(jiān)測(cè)模塊19與電池直接相連，并一直處于工作狀態(tài)；充電模塊18只在電池充電時(shí)，才與電池監(jiān)測(cè)模塊19相連，并通過(guò)電池監(jiān)測(cè)模塊19給電池充電；顯示報(bào)警模塊20能實(shí)時(shí)顯示電池的工作狀態(tài)、電壓等信息，并能在條件滿足時(shí)發(fā)出報(bào)警聲音。圖1中的電池監(jiān)測(cè)模塊19固定在電池上，電池的輸出線接到電池接口 6上，此模塊就可以工作。所述的電池監(jiān)測(cè)模塊19還設(shè)有主控制器7、電池模式識(shí)別單元9、電極切換單元10、采樣單元11、保護(hù)電路12和輸出接口 13，電池的輸出依次經(jīng)過(guò)電池接口 6、電池模式識(shí)別單元9、電極切換單元10、采樣單元11和保護(hù)電路12連接至輸出接口 13。電池模式識(shí)別單元9與主控制器7連接，以傳遞電池信息和接收控制信號(hào)。主控制器7的控制端與電極切換單元10和保護(hù)電路12連接。電池模塊識(shí)別單元9通過(guò)主控制器7判斷接在電池接口 6上的電壓關(guān)系，決定電極切換單元10是否進(jìn)行電極切換，電極切換完成標(biāo)志著電池監(jiān)測(cè)模塊開始進(jìn)入工作狀態(tài)。采樣單元11定時(shí)對(duì)流過(guò)此單元的電流、電壓進(jìn)行采樣，并將數(shù)據(jù)送給主控制器7，主控制器7根據(jù)采樣單元11返回的數(shù)據(jù)，控制采樣頻率和保護(hù)電路是否執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作，并將有用數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線發(fā)射單元8發(fā)送給顯示報(bào)警模塊20 ；電池經(jīng)過(guò)一系列的控制單元、保護(hù)單元，從輸出端口輸出的就是安全、穩(wěn)定的電壓、電流。所述的充電模塊18設(shè)有用于連接電網(wǎng)的電網(wǎng)接口 1、用于控制充電電壓及電流的電壓電流限制單元2和飽和檢測(cè)單元3。圖1中的充電模塊18沒(méi)有單獨(dú)的控制器，電壓電流限制單元2和飽和檢測(cè)單元3通過(guò)監(jiān)測(cè)接口 4、充電接口 5受主控制器7控制，同時(shí)電池通過(guò)充電接口 5、監(jiān)測(cè)接口 4、電壓電流限制單元2從電網(wǎng)接口 1獲得電能。電壓電流限制單元2和飽和檢測(cè)單元3通過(guò)檢測(cè)接口 4和充電接口 5與主控制器7進(jìn)行通訊。充電模塊 18的電網(wǎng)接口 1可直接接電網(wǎng)，電壓電流限制單元2將輸入的電壓轉(zhuǎn)換成被充電電池所需的電壓，然后通過(guò)充電接口 5給電池充電，在充電的整個(gè)過(guò)程中飽和檢測(cè)單元3 —直檢測(cè)電池是否充滿，當(dāng)電池電量達(dá)到飽和時(shí)，主控制器7將控制充電模塊18中斷對(duì)電池的充電，并控制顯示報(bào)警模塊20顯示“電量充滿”及發(fā)出報(bào)警聲音。所述的顯示報(bào)警模塊20還設(shè)有從控制器15、顯示單元16和報(bào)警單元17。從控制器15通過(guò)無(wú)線接收單元14和無(wú)線發(fā)射單元8與主控制器7無(wú)線連接，進(jìn)行通訊。無(wú)線接收單元14接收無(wú)線發(fā)射單元8發(fā)送的數(shù)據(jù)，從控制器15通過(guò)對(duì)無(wú)線發(fā)射單元8發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后向顯示單元16輸出數(shù)據(jù)，將有用的電池信息顯示出來(lái)，或者向報(bào)警單元 17輸出控制信號(hào)，通過(guò)報(bào)警單元17發(fā)出報(bào)警聲音。一個(gè)顯示報(bào)警模塊20可以通過(guò)不同的信道接收多個(gè)無(wú)線發(fā)射單元8的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)了電池的集中管理。本實(shí)用新型一種鋰電池智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在使用時(shí)很簡(jiǎn)單，使用時(shí)將電池與電池監(jiān)測(cè)模塊直接相連，電池監(jiān)測(cè)模塊就能自動(dòng)工作，并源源不斷地將數(shù)據(jù)發(fā)送給顯示報(bào)警模塊。 對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí)，只須將充電模塊與電池監(jiān)測(cè)模塊相連，無(wú)需進(jìn)行上限電壓等參數(shù)的設(shè)置。
權(quán)利要求1.一種鋰電池智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于包括充電模塊(18)、電池監(jiān)測(cè)模塊 (19)和顯示報(bào)警模塊(20)，電池監(jiān)測(cè)模塊(19)設(shè)有充電接口(5)和用于連接電池的電池接口( 6 )，充電模塊(18 )設(shè)有用于連接電池監(jiān)測(cè)模塊(19 )充電接口( 5 )的檢測(cè)接口( 4 )，顯示報(bào)警模塊(20)通過(guò)其中設(shè)置的無(wú)線接收單元(14)與電池監(jiān)測(cè)模塊(19)內(nèi)的無(wú)線發(fā)射單元 (8)無(wú)線連接;所述的電池監(jiān)測(cè)模塊(19)還設(shè)有主控制器(7)、電池模式識(shí)別單元(9)、電極切換單元 (10)、采樣單元(11)、保護(hù)電路(12)和輸出接口(13)，電池的輸出依次經(jīng)過(guò)電池接口(6)、 電池模式識(shí)別單元(9)、電極切換單元(10)、采樣單元(11)和保護(hù)電路(12)連接至輸出接口(13);電池模式識(shí)別單元(9)與主控制器(7)連接；主控制器(7)的控制端與電極切換單元(10)和保護(hù)電路(12)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰電池智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的充電模塊(18)還設(shè)有用于連接電網(wǎng)的電網(wǎng)接口(1)、用于控制充電電壓及電流的電壓電流限制單元(2)和飽和檢測(cè)單元(3)，電壓電流限制單元(2)將電網(wǎng)接口(1)輸入的電量通過(guò)檢測(cè)接口(4)和充電接口(5)傳輸至電池接口(6)，電壓電流限制單元(2)和飽和檢測(cè)單元(3)通過(guò)檢測(cè)接口(4)和充電接口(5)與主控制器(7)進(jìn)行通訊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰電池智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的顯示報(bào)警模塊(20)還設(shè)有從控制器(15)、顯示單元(16)和報(bào)警單元(17)，從控制器(15)通過(guò)無(wú)線接收單元(14)和無(wú)線發(fā)射單元(8)與主控制器(7)無(wú)線連接；從控制器(15)分別向顯示單元(16)和報(bào)警單元(17)輸出數(shù)據(jù)和控制信號(hào)。
專利摘要一種鋰電池智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括充電模塊、電池監(jiān)測(cè)模塊和顯示報(bào)警模塊，電池監(jiān)測(cè)模塊設(shè)有充電接口和電池接口，充電模塊設(shè)有用于連接充電接口的檢測(cè)接口，顯示報(bào)警模塊通過(guò)無(wú)線接收單元與電池監(jiān)測(cè)模塊內(nèi)的無(wú)線發(fā)射單元無(wú)線連接；電池監(jiān)測(cè)模塊還設(shè)有主控制器、電池模式識(shí)別單元、電極切換單元、采樣單元、保護(hù)電路和輸出接口，電池的輸出依次經(jīng)過(guò)電池接口、電池模式識(shí)別單元、電極切換單元、采樣單元和保護(hù)電路連接至輸出接口；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)體積小、功耗低，實(shí)現(xiàn)了充電、保護(hù)一體化，免去了定時(shí)測(cè)電壓的繁瑣；顯示、報(bào)警與電池分開，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的直觀性、可遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)性和便于集中管理性。
文檔編號(hào)G01R31/36GK202330669SQ20112049632
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月4日
發(fā)明者付主木, 劉磊坡, 呂蒙, 肖雋亞, 袁瀾, 趙中民, 高愛(ài)云 申請(qǐng)人:河南科技大學(xué)