CN106602162A - 一种内置智能监测模块的电池 - Google Patents
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Abstract
一种内置智能监测模块的电池属于智能监测技术领域，尤其涉及一种内置智能监测模块的电池。本发明提供一种可对电池状态进行可靠检测和状态指示的内置智能监测模块的电池。本发明包括电池外壳，其结构要点电池外壳内安装有检测模块，电池外壳上设置有指示窗口；所述检测模块包括模块壳体，模块壳体内设置有电路板，模块壳体上设置有正极外引电源线、负极外引电源线、外引液位高检测线、外引液位低检测线、状态指示灯，状态指示灯通过所述指示窗口向外部发出指示光。
Description
技术领域
本发明属于智能监测技术领域，尤其涉及一种内置智能监测模块的电池。
背景技术
目前电池监测大多数采用外置监测装置来实现整组电池的监测，一般外接电池电压、温度、充放电电流等参数，对于动态应用的叉车电池、汽车电池等外接过多的线缆和传感器是具有隐患，长期使用非常危险，由于具有一定的潜在危险，导致这种应用中缺少自动对电池的监测和性能评估，因此导致一些电池的运行维护不及时，电池使用寿命大打折扣，造成巨大浪费。而且外接监控模块的成本非常高昂，市场推广起来非常困难。
另外，目前有一种在电池上盖上实现智能监测的方案，在实际生产电池过程中，存在着安装上盖和焊接传感器接线先后顺序的技术矛盾问题：传感器接线应该安装在蓄电池内部，但是智能检测模块安装在电池上盖内部，往往电池上盖是装配电池的后面工序，上盖安装好后不能再内部接线，如果先传感器接线，上盖智能检测模块与传感器接线如何连接是最大的问题，因此目前智能电池都是存在实际生产和应用的问题。
发明内容
本发明就是针对上述问题，提供一种可对电池状态进行可靠检测和状态指示的内置智能监测模块的电池。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括电池外壳，其结构要点电池外壳内安装有检测模块，电池外壳上设置有指示窗口。
所述检测模块包括模块壳体，模块壳体内设置有电路板，模块壳体上设置有正极外引电源线、负极外引电源线、外引液位高检测线、外引液位低检测线、状态指示灯，状态指示灯通过所述指示窗口向外部发出指示光。
电路板的正极电源端与正极外引电源线一端相连，正极外引电源线另一端与电池外壳内部电池正极相连；电路板的负极电源端与负极外引电源线一端相连，负极外引电源线另一端与电池外壳内部电池负极相连。
所述电路板通过外引液位高检测线、外引液位低检测线检测电池外壳内液位的高低，并通过状态指示灯对检测状态进行指示。
作为一种优选方案，本发明所述电池外壳包括上盖和电池壳体，电池壳体上端设置所述上盖，所述指示窗口设置在上盖上。
作为另一种优选方案，本发明还包括导光柱，导光柱上端置于指示窗口处，导光柱下端伸入电池壳体内相应于所述状态指示灯设置。
作为另一种优选方案，本发明所述模块壳体上设置有竖向通孔，电池外壳内的电池极柱的下端穿过竖向通孔；模块壳体两侧设置有与电池外壳内壁相抵的固定支架。
作为另一种优选方案，本发明所述正极外引电源线、负极外引电源线、外引液位高检测线和外引液位低检测线均采用铅制线；正极外引电源线和负极外引电源线外面套有绝缘热缩管；正极外引电源线两端分别与电路板、电池极柱正极铅制汇流排焊接；负极外引电源线两端分别与电路板、电池极柱负极铅制汇流排焊接。
所述外引液位高检测线和外引液位低检测线外面附着绝缘树脂漆。
作为另一种优选方案，本发明所述模块壳体上端开通，所述电路板采用塑料板，模块壳体内填充防酸填充物使电路板与外部隔离；所述模块壳体采用防酸外壳。
作为另一种优选方案，本发明所述检测模块从电池化成开始过程中开始记录电池参数，直到电池入库、出库、运输、使用过程直到报废时候一直记录电池的工作参数，通过无线方式将历史数据传送到手机APP或者到其它智能终端上，并且通过互联网传送到智能电池云平台中，为远程应用提供基础数据。
作为另一种优选方案，本发明所述电路板包括单片机电路、温度检测电路、液位高低检测电路、电压转换供电电路、电流检测电路、无线通信电路、存储数据电路、电压检测电路和工作状态显示电路，电压转换供电电路输入端与所述电路板的正极电源端、电路板的负极电源端相连，电压转换供电电路输出端分别与单片机电路电源端、温度检测电路电源端、液位高低检测电路电源端、电流检测电路电源端、电压转换供电电路电源端、无线通信电路电源端、存储数据电路电源端、工作状态显示电路电源端相连；单片机电路的信号输入端口分别与温度检测电路的信号输出端口、液位高低检测电路的信号输出端口、电流检测电路的信号输出端口相连，单片机电路的信号输出端口与工作状态显示电路的信号输入端口相连，单片机电路的信号传输端口分别与存储数据电路的信号传输端口、无线通信电路的信号传输端口相连；液位高低检测电路的信号输入端口分别与所述外引液位高检测线、外引液位低检测线相连；工作状态显示电路的信号输出端口与所述状态指示灯相连。
其次，本发明所述电池极柱外壁与上盖上的极柱穿孔侧壁之间设置有密封套，密封套下端与所述模块壳体上表面相抵，壳体下表面与电池极柱下端的汇流排上表面相抵。
另外，本发明所述单片机电路采用STM32F103C8T6芯片U1，温度检测电路采用LM75BD芯片U4，电压转换供电电路采用RH5RH333B 芯片U6，电流检测电路采用ADS1110芯片U8，无线通信电路采用RG-BT10-04芯片U2，存储数据电路采用W25X80芯片U3，电压检测电路采用ADS1110芯片U7。
U8的3脚与U1的15脚相连， U8的4脚与U1的16脚相连。
U7的1脚分别与电阻R15一端、电阻R16一端相连，R16另一端接地，R15另一端接电源V+；U7的3脚与U1的15脚相连， U8的4脚与U1的16脚相连。
U3的1、2脚与U1的18、17脚对应连接，U3的6、5脚与U1的38、39对应连接。
U6的4脚通过电感L1与电源V+相连，U6的2脚与VCC端相连。
DS1302芯片U5的7、6、5脚分别与U1的41、43、45脚对应相连。
所述状态指示灯为红绿蓝三色二极管，三色二极管蓝光引脚通过电阻R12与U2的24脚相连，三色二极管绿光引脚通过电阻R5接U1的14脚，三色二极管红光引脚通过电阻R1接U1的13脚。
所述U2的1、2脚与U2的31、30脚对应相连。
本发明有益效果。
本发明通过各部件的配合使用，可对电池状态进行可靠检测和状态指示，检测模块安装连接方便，并可利用被测电池本身对检测模块进行供电。
本发明在蓄电池生产过程中安装内部检测模块，有生产质量保证结合专业的电池管理经验，这样大批量生产保证成本降低到合理的范围内，保证蓄电池能够充分完成整个设计生命周期的使用，避免浪费。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明组装后结构示意图。
图3是本发明检测模块相关部件结构示意图。
图4是本发明检测模块原理框图。
图5是本发明信号传输示意图。
图6是本发明程序处理流程图。
图7是本发明电路原理图。
图中，1为电池壳体、2为上盖、3为电池极柱、4为导光柱、5为外引液位高检测线、6为外引液位低检测线、7为负极外引电源线、8为正极外引电源线、9为检测模块、10为电路板、11为固定支架、12为状态指示灯、13为汇流排、14为密封套。
具体实施方式
如图所示，本发明包括电池外壳，电池外壳内安装有检测模块，电池外壳上设置有指示窗口。
所述检测模块包括模块壳体，模块壳体内设置有电路板，模块壳体上设置有正极外引电源线、负极外引电源线、外引液位高检测线、外引液位低检测线、状态指示灯，状态指示灯通过所述指示窗口向外部发出指示光。
电路板的正极电源端与正极外引电源线一端相连，正极外引电源线另一端与电池外壳内部电池正极相连；电路板的负极电源端与负极外引电源线一端相连，负极外引电源线另一端与电池外壳内部电池负极相连。
所述电路板通过外引液位高检测线、外引液位低检测线检测电池外壳内液位的高低，并通过状态指示灯对检测状态进行指示。
所述电池外壳包括上盖和电池壳体，电池壳体上端设置所述上盖，所述指示窗口设置在上盖上。
所述还包括导光柱，导光柱上端置于指示窗口处，导光柱下端伸入电池壳体内相应于所述状态指示灯设置。导光柱安装在电池上盖对应检测模块上状态指示灯垂直对应位置通孔内，采用ABS胶密封，上端与上电池盖上面一平，下表面紧贴状态指示灯上表面。
所述模块壳体采用防酸外壳。
所述模块壳体上设置有竖向通孔，电池外壳内的电池极柱的下端穿过竖向通孔；模块壳体两侧设置有与电池外壳内壁相抵的固定支架。根据电池腔体宽度剪去固定支架多余部分，保证检测模块固定不旋转。
所述正极外引电源线、负极外引电源线、外引液位高检测线和外引液位低检测线均采用铅制线；正极外引电源线和负极外引电源线外面套有绝缘热缩管；正极外引电源线两端分别与电路板、电池极柱正极铅制汇流排焊接；负极外引电源线两端分别与电路板、电池极柱负极铅制汇流排焊接。
所述外引液位高检测线和外引液位低检测线外面附着绝缘树脂漆。根据电池液位高度，剪去外引液位检测线的多余部分。
所述模块壳体上端开通，所述电路板采用塑料板，模块壳体内填充防酸填充物使电路板与外部隔离。铅酸蓄电池腔体内部有酸和酸液，检测模块电路板安装在由ABS材料制成的模块壳体中，引出导线后添加树脂密封胶进行防酸，保证在长期使用中不出现酸腐蚀电路的问题。整个检测模块外引线全部是纯铅导线，也是耐酸的，符合电池生产要求。
所述检测模块从电池化成开始过程中开始记录电池参数，直到电池入库、出库、运输、使用过程直到报废时候一直记录电池的工作参数，通过无线方式将历史数据传送到手机APP或者到其它智能终端上，并且通过互联网传送到智能电池云平台中，为远程应用提供基础数据。
所述电路板包括单片机电路、温度检测电路、液位高低检测电路、电压转换供电电路、电流检测电路、无线通信电路、存储数据电路、电压检测电路和工作状态显示电路，电压转换供电电路输入端与所述电路板的正极电源端、电路板的负极电源端相连，电压转换供电电路输出端分别与单片机电路电源端、温度检测电路电源端、液位高低检测电路电源端、电压转换供电电路电源端、电流检测电路电源端、无线通信电路电源端、存储数据电路电源端、工作状态显示电路电源端相连；单片机电路的信号输入端口分别与温度检测电路的信号输出端口、液位高低检测电路的信号输出端口、电流检测电路的信号输出端口相连，单片机电路的信号输出端口与工作状态显示电路的信号输入端口相连，单片机电路的信号传输端口分别与存储数据电路的信号传输端口、无线通信电路的信号传输端口相连；液位高低检测电路的信号输入端口分别与所述外引液位高检测线、外引液位低检测线相连；工作状态显示电路的信号输出端口与所述状态指示灯相连。电路板供电采用被监测电池供电，通过电压转换电路将被监测电池极柱端电压转换成电路板工作电压，单片机电路及其嵌入式程序开始工作，每到采样周期时，通过监测电压检测电路、电流检测电路、内部温度检测电路、液位高低检测电路采集对应值，同时读取实时时钟电路的时间值，将所有信息记录下来，存储在内部记忆体电路中，当外部手机APP通过蓝牙连接电路板无线通信电路及其天线时，通过比对协议验证通过后，将存储在内部记忆体电路中的电池数据记录传递给外部APP程序。
所述电池极柱外壁与上盖上的极柱穿孔侧壁之间设置有密封套，密封套下端与所述模块壳体上表面相抵，壳体下表面与电池极柱下端的汇流排上表面相抵；这样使得检测模块不能上下攒动。
所述单片机电路采用STM32F103C8T6芯片U1，温度检测电路采用LM75BD芯片U4，电压转换供电电路采用RH5RH333B 芯片U6，电流检测电路采用ADS1110芯片U8，无线通信电路采用RG-BT10-04芯片U2，存储数据电路采用W25X80芯片U3，电压检测电路采用ADS1110芯片U7。
U8的3脚与U1的15脚相连， U8的4脚与U1的16脚相连。
U7的1脚分别与电阻R15一端、电阻R16一端相连，R16另一端接地，R15另一端接电源V+；U7的3脚与U1的15脚相连， U8的4脚与U1的16脚相连；
U3的1、2脚与U1的18、17脚对应连接，U3的6、5脚与U1的38、39对应连接。
U6的4脚通过电感L1与电源V+相连，U6的2脚与VCC端相连。
DS1302芯片U5的7、6、5脚分别与U1的41、43、45脚对应相连。
所述状态指示灯为红绿蓝三色二极管，三色二极管蓝光引脚通过电阻R12与U2的24脚相连，三色二极管绿光引脚通过电阻R5接U1的14脚，三色二极管红光引脚通过电阻R1接U1的13脚；绿灯亮指示运行状态，绿灯闪烁指示液位高；蓝灯亮指示蓝牙正在连接状态；红灯闪烁指示电池缺液，灭指示电池液位正常，亮指示液位传感器故障。
所述U2的1、2脚与U2的31、30脚对应相连。
本发明在电池上盖安装前，增加一道工序，安装检测模块，完成焊接传感器接线工作，固定检测模块即可。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种内置智能监测模块的电池，包括电池外壳，其特征在于电池外壳内安装有检测模块，电池外壳上设置有指示窗口；
所述检测模块包括模块壳体，模块壳体内设置有电路板，模块壳体上设置有正极外引电源线、负极外引电源线、外引液位高检测线、外引液位低检测线、状态指示灯，状态指示灯通过所述指示窗口向外部发出指示光；
电路板的正极电源端与正极外引电源线一端相连，正极外引电源线另一端与电池外壳内部电池正极相连；电路板的负极电源端与负极外引电源线一端相连，负极外引电源线另一端与电池外壳内部电池负极相连；
所述电路板通过外引液位高检测线、外引液位低检测线检测电池外壳内液位的高低，并通过状态指示灯对检测状态进行指示。
2.根据权利要求1所述一种内置智能监测模块的电池，其特征在于所述电池外壳包括上盖和电池壳体，电池壳体上端设置所述上盖，所述指示窗口设置在上盖上。
3.根据权利要求1所述一种内置智能监测模块的电池，其特征在于还包括导光柱，导光柱上端置于指示窗口处，导光柱下端伸入电池壳体内相应于所述状态指示灯设置。
4.根据权利要求1所述一种内置智能监测模块的电池，其特征在于所述模块壳体上设置有竖向通孔，电池外壳内的电池极柱的下端穿过竖向通孔；模块壳体两侧设置有与电池外壳内壁相抵的固定支架。
5.根据权利要求1所述一种内置智能监测模块的电池，其特征在于所述正极外引电源线、负极外引电源线、外引液位高检测线和外引液位低检测线均采用铅制线；正极外引电源线和负极外引电源线外面套有绝缘热缩管；正极外引电源线两端分别与电路板、电池极柱正极铅制汇流排焊接；负极外引电源线两端分别与电路板、电池极柱负极铅制汇流排焊接；
所述外引液位高检测线和外引液位低检测线外面附着绝缘树脂漆。
6.根据权利要求1所述一种内置智能监测模块的电池，其特征在于所述模块壳体上端开通，所述电路板采用塑料板，模块壳体内填充防酸填充物使电路板与外部隔离；所述模块壳体采用防酸外壳。
7.根据权利要求1所述一种内置智能监测模块的电池，其特征在于所述检测模块从电池化成开始过程中开始记录电池参数，直到电池入库、出库、运输、使用过程直到报废时候一直记录电池的工作参数，通过无线方式将历史数据传送到手机APP或者到其它智能终端上，并且通过互联网传送到智能电池云平台中，为远程应用提供基础数据。
8.根据权利要求1所述一种内置智能监测模块的电池，其特征在于所述电路板包括单片机电路、温度检测电路、液位高低检测电路、电压转换供电电路、电流检测电路、无线通信电路、存储数据电路、电压检测电路和工作状态显示电路，电压转换供电电路输入端与所述电路板的正极电源端、电路板的负极电源端相连，电压转换供电电路输出端分别与单片机电路电源端、温度检测电路电源端、液位高低检测电路电源端、电流检测电路电源端、电压转换供电电路电源端、无线通信电路电源端、存储数据电路电源端、工作状态显示电路电源端相连；单片机电路的信号输入端口分别与温度检测电路的信号输出端口、液位高低检测电路的信号输出端口、电流检测电路的信号输出端口相连，单片机电路的信号输出端口与工作状态显示电路的信号输入端口相连，单片机电路的信号传输端口分别与存储数据电路的信号传输端口、无线通信电路的信号传输端口相连；液位高低检测电路的信号输入端口分别与所述外引液位高检测线、外引液位低检测线相连；工作状态显示电路的信号输出端口与所述状态指示灯相连。
9.根据权利要求2所述一种内置智能监测模块的电池，其特征在于所述电池极柱外壁与上盖上的极柱穿孔侧壁之间设置有密封套，密封套下端与所述模块壳体上表面相抵，壳体下表面与电池极柱下端的汇流排上表面相抵。
10.根据权利要求8所述一种内置智能监测模块的电池，其特征在于所述单片机电路采用STM32F103C8T6芯片U1，温度检测电路采用LM75BD芯片U4，电压转换供电电路采用RH5RH333B 芯片U6，电流检测电路采用ADS1110芯片U8，无线通信电路采用RG-BT10-04芯片U2，存储数据电路采用W25X80芯片U3，电压检测电路采用ADS1110芯片U7；
U8的3脚与U1的15脚相连， U8的4脚与U1的16脚相连；
U7的1脚分别与电阻R15一端、电阻R16一端相连，R16另一端接地，R15另一端接电源V+；U7的3脚与U1的15脚相连， U8的4脚与U1的16脚相连；
U3的1、2脚与U1的18、17脚对应连接，U3的6、5脚与U1的38、39对应连接；
U6的4脚通过电感L1与电源V+相连，U6的2脚与VCC端相连；
DS1302芯片U5的7、6、5脚分别与U1的41、43、45脚对应相连；
所述状态指示灯为红绿蓝三色二极管，三色二极管蓝光引脚通过电阻R12与U2的24脚相连，三色二极管绿光引脚通过电阻R5接U1的14脚，三色二极管红光引脚通过电阻R1接U1的13脚；
所述U2的1、2脚与U2的31、30脚对应相连。
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- 2016-12-06 CN CN201611110414.5A patent/CN106602162A/zh active Pending
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