專利名稱：一種鋰電池智能在線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰電池的檢測保護領(lǐng)域，具體的說是一直對鋰電池進行遠程監(jiān)測、保護的智能在線監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著可移動設(shè)備的廣泛應(yīng)用，對電池的應(yīng)用越來越多，要求也越來越高，尤其是鋰電池，鑒于其工作電壓高、能量密度大、放電能力強等特點，已經(jīng)有不可取代的地位，但是鋰電池也有其薄弱的一面，如對充放電程度敏感、不可過度充電、更不能過度放電、使用不慎還會對使用者構(gòu)成潛在的危險等。過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；如果對電池充電時，沒有正確選擇電池模式或者所選擇的電壓、電流導致電池過度充電，這對電池同樣造成不可恢復性傷害。目前，鋰電池的應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛，部分鋰電池的保護板都只對電池過放、過充起到保護作用，大多數(shù)還是僅通過電路組合方式實現(xiàn)，尚沒有通過軟、硬件結(jié)合的鋰電池智能保護系統(tǒng)；部分電池充電器是通過手動的方式設(shè)置模式和充電電壓、電流的上下限，尚無智能識別、自動設(shè)置的充電器；在鋰電池的保護與報警領(lǐng)域，尚沒有利用無線通訊實現(xiàn)遠程報警和電池信息顯示。在鋰電池的智能化使用領(lǐng)域和遠程在線監(jiān)測領(lǐng)域尚屬空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種電路復雜度低、實時性好、穩(wěn)定性高，能實時監(jiān)測電池工作狀態(tài)的鋰電池智能在線監(jiān)測系統(tǒng)。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種鋰電池智能在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括充電模塊、電池監(jiān)測模塊和顯示報警模塊，電池監(jiān)測模塊設(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)測模塊充電接口的檢測接口，顯示報警模塊通過其中設(shè)置的無線接收單元與電池監(jiān)測模塊內(nèi)的無線發(fā)射單元無線連接；
所述的電池監(jiān)測模塊還設(shè)有主控制器、電池模式識別單元、電極切換單元、采樣單元、 保護電路和輸出接口，電池的輸出依次經(jīng)過電池接口、電池模式識別單元、電極切換單元、 采樣單元和保護電路連接至輸出接口 ；電池模式識別單元與主控制器連接，以傳遞電池信息和接收控制信號；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；主控制器的控制端與電極切換單元和保護電路連接；
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單元，電壓電流限制單元將電網(wǎng)接口輸入的電量通過檢測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單元通過檢測接口和充電接口與主控制器進行通訊。所述的顯示報警模塊還設(shè)有從控制器、顯示單元和報警單元，從控制器通過無線接收單元和無線發(fā)射單元與主控制器無線連接；從控制器分別向顯示單元和報警單元輸出數(shù)據(jù)和控制信號。本發(fā)明的在線監(jiān)測系統(tǒng)中包括多個接口設(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)測模塊分別與電池、充電模塊直接相連，并與顯示報警模塊間接相連；充電模塊與電池監(jiān)測模塊直接相連；顯示報警模塊與電池監(jiān)測模塊間接相連。所述電池監(jiān)測模塊，包括主控制器，用于接收電池監(jiān)測模塊、充電模塊各個單元返回的數(shù)據(jù)，通過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)測模塊；輸出接口，用于連接電池監(jiān)測模塊與負載；充電接口，用于連接充電模塊；電池模式識別單元，通過連接在電池接口上的鋰電池平衡頭，主控制器能對各電池芯的電壓進行采樣，根據(jù)采樣數(shù)據(jù)確定電池芯的個數(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，自動設(shè)置其正常工作和充電時電壓與電流的上、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行電極的自動切換；電極切換單元，此單元只有電池的正負極接反時才使用；電壓、電流采樣單元，用于實時對電池的電壓和電流進行采樣，并將結(jié)果送給主控制器；保護電路，主控制器對電壓、電流采樣單元返回的數(shù)據(jù)進行處理，當電壓、電流異常時，此電路才工作；無線發(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行加密，并通過接收單元發(fā)送給從控制器。所述充電模塊，包括監(jiān)測接口，用于連接充電模塊和電池監(jiān)測模塊；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，用于檢測給電池充電時的電壓和電流，主控制器根據(jù)電池模式識別單元測出的模式，自動設(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，但不會超過電池本身能承受的電壓、電流；飽和檢測單元，此單元工作在電池充電的整個過程中，能有效的預(yù)防電池過充。所述顯示報警模塊包括無線接收單元，接收無線發(fā)射單元發(fā)送的數(shù)據(jù)，并送給從控制器；從控制器，將無線接收單元接收的數(shù)據(jù)進行解密，校驗，并通過無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)中包含電池的出錯狀態(tài)，從控制器對狀態(tài)進行分析，并控制報警單元發(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；報警單元受從控制器控制，并在電池工作異常時發(fā)出相應(yīng)的報警聲音。本發(fā)明的有益效果是監(jiān)測系統(tǒng)，體積小、功耗低，實現(xiàn)了充電、保護一體化，免去了電池過放、過充的擔心及定時測電壓的繁瑣；顯示、報警與電池分開，實現(xiàn)了系統(tǒng)的直觀性、可遠程監(jiān)測性和便于集中管理性；采用獨特的數(shù)據(jù)處理算法，增強了系統(tǒng)的可靠性；具有多個供選擇的多功能模塊，更具有實用價值。


圖1是本發(fā)明充電模塊與電池監(jiān)測模塊的連接結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是顯示報警模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標記1、電網(wǎng)接口，2、電壓電流限制單元，3、飽和檢測單元，4、檢測接口，5、充電接口，6、電池接口，7、主控制器，8、無線發(fā)射單元，9、電池模式識別單元，10、電極切換單元，11、采樣單元，12、保護電路，13、輸出接口，14、無線接收單元，15、從控制器，16、顯示單元，17、報警單元，18、充電模塊，19、電池監(jiān)測模塊，20、顯示報警模塊。
具體實施例方式如圖所示，一種鋰電池智能在線監(jiān)測系統(tǒng)，整個系統(tǒng)包括充電模塊18、電池監(jiān)測模塊19和顯示報警模塊20。電池監(jiān)測模塊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)測模塊19充電接口 5的檢測接口 4，顯示報警模塊20 通過其中設(shè)置的無線接收單元14與電池監(jiān)測模塊19內(nèi)的無線發(fā)射單元8無線連接。其中電池監(jiān)測模塊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，才與電池監(jiān)測模塊19相連，并通過電池監(jiān)測模塊19給電池充電；顯示報警模塊20能實時顯示電池的工作狀態(tài)、電壓等信息，并能在條件滿足時發(fā)出報警聲音。圖1中的電池監(jiān)測模塊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)測模塊19還設(shè)有主控制器7、電池模式識別單元9、電極切換單元10、采樣單元11、保護電路12和輸出接口 13，電池的輸出依次經(jīng)過電池接口 6、電池模式識別單元9、電極切換單元10、采樣單元11和保護電路12連接至輸出接口 13。電池模式識別單元9與主控制器7連接，以傳遞電池信息和接收控制信號。主控制器7的控制端與電極切換單元10和保護電路12連接。電池模塊識別單元9通過主控制器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是否進行電極切換，電極切換完成標志著電池監(jiān)測模塊開始進入工作狀態(tài)。采樣單元11定時對流過此單元的電流、電壓進行采樣，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電路是否執(zhí)行保護動作，并將有用數(shù)據(jù)通過無線發(fā)射單元8發(fā)送給顯示報警模塊20 ；電池經(jīng)過一系列的控制單元、保護單元，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和飽和檢測單元3。圖1中的充電模塊18沒有單獨的控制器，電壓電流限制單元2和飽和檢測單元3通過監(jiān)測接口 4、充電接口 5受主控制器7控制，同時電池通過充電接口 5、監(jiān)測接口 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和飽和檢測單元3通過檢測接口 4和充電接口 5與主控制器7進行通訊。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，然后通過充電接口 5給電池充電，在充電的整個過程中飽和檢測單元3 —直檢測電池是否充滿，當電池電量達到飽和時，主控制器7將控制充電模塊18中斷對電池的充電，并控制顯示報警模塊20顯示“電量充滿”及發(fā)出報警聲音。所述的顯示報警模塊20還設(shè)有從控制器15、顯示單元16和報警單元17。從控制器15通過無線接收單元14和無線發(fā)射單元8與主控制器7無線連接，進行通訊。無線接收單元14接收無線發(fā)射單元8發(fā)送的數(shù)據(jù)，從控制器15通過對無線發(fā)射單元8發(fā)送的數(shù)據(jù)進行處理，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，或者向報警單元 17輸出控制信號，通過報警單元17發(fā)出報警聲音。一個顯示報警模塊20可以通過不同的信道接收多個無線發(fā)射單元8的數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)了電池的集中管理。本發(fā)明一種鋰電池智能在線監(jiān)測系統(tǒng)在使用時很簡單，使用時將電池與電池監(jiān)測模塊直接相連，電池監(jiān)測模塊就能自動工作，并源源不斷地將數(shù)據(jù)發(fā)送給顯示報警模塊。對電池進行充電時，只須將充電模塊與電池監(jiān)測模塊相連，無需進行上限電壓等參數(shù)的設(shè)置。
權(quán)利要求
1.一種鋰電池智能在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于包括充電模塊(18)、電池監(jiān)測模塊 (19)和顯示報警模塊(20)，電池監(jiān)測模塊(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)測模塊(19 )充電接口( 5 )的檢測接口( 4 )，顯示報警模塊(20)通過其中設(shè)置的無線接收單元(14)與電池監(jiān)測模塊(19)內(nèi)的無線發(fā)射單元 (8)無線連接;所述的電池監(jiān)測模塊(19)還設(shè)有主控制器(7)、電池模式識別單元(9)、電極切換單元 (10)、采樣單元(11)、保護電路(12)和輸出接口(13)，電池的輸出依次經(jīng)過電池接口(6)、 電池模式識別單元(9)、電極切換單元(10)、采樣單元(11)和保護電路(12)連接至輸出接口(13)；電池模式識別單元(9)與主控制器(7)連接，以傳遞電池信息和接收控制信號；采樣單元(11)將采集的電壓和電流信息傳遞至主控制器⑴，并接收主控制器(7)的控制信號；主控制器(7)的控制端與電極切換單元(10)和保護電路(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)輸入的電量通過檢測接口(4)和充電接口(5)傳輸至電池接口(6)，電壓電流限制單元(2)和飽和檢測單元(3)通過檢測接口(4)和充電接口(5)與主控制器(7)進行通訊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰電池智能在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的顯示報警模塊(20)還設(shè)有從控制器(15)、顯示單元(16)和報警單元(17)，從控制器(15)通過無線接收單元(14)和無線發(fā)射單元(8)與主控制器(7)無線連接；從控制器(15)分別向顯示單元(16)和報警單元(17)輸出數(shù)據(jù)和控制信號。
全文摘要
一種鋰電池智能在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括充電模塊、電池監(jiān)測模塊和顯示報警模塊，電池監(jiān)測模塊設(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接口，顯示報警模塊通過無線接收單元與電池監(jiān)測模塊內(nèi)的無線發(fā)射單元無線連接；電池監(jiān)測模塊還設(shè)有主控制器、電池模式識別單元、電極切換單元、采樣單元、保護電路和輸出接口，電池的輸出依次經(jīng)過電池接口、電池模式識別單元、電極切換單元、采樣單元和保護電路連接至輸出接口；監(jiān)測系統(tǒng)體積小、功耗低，實現(xiàn)了充電、保護一體化，免去了定時測電壓的繁瑣；顯示、報警與電池分開，實現(xiàn)了系統(tǒng)的直觀性、可遠程監(jiān)測性和便于集中管理性。
文檔編號G01R31/36GK102435952SQ201110395748
公開日2012年5月2日 申請日期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, 高愛云 申請人:河南科技大學