CN107872074A - 一种低功耗电池监测管理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池监测管理装置，涉及电子设备技术领域，为解决电池的检测管理与控制的问题而发明。本发明的装置包括壳体、固定在壳体内部的显示屏和控制板，壳体上设置有按键，壳体上设置有电池接口；控制板包括：均衡电路、低功耗电路、微控制器电路、电池监测电路、控制电路、显示电路和操作控制电路；其中，均衡电路与电池接口连接；低功耗电路的输出端与微控制器电路的第一输入端连接；电池监测电路的输入端与电池接口连接，电池监测电路的输出端与微控制器电路的第二输入端连接；控制电路的输入端与微控制器电路的第一输出端连接，控制电路的输出端与电池接口连接。本发明主要应用于监测电池的过程中。

Description

一种低功耗电池监测管理装置

技术领域

本发明涉及电子设备技术领域，特别涉及一种低功耗电池监测管理装置。

背景技术

随着科技的发展与技术的进步，电子设备的普及率也越来越高，电子设备必须依靠供电电源才能使用，电池是一种最常见的供电电源。电子设备应用场合极为复杂，对电池信息要求更加精确，对于信息的实时性要求更高，以保证设备的运行安全以及操作相关人员的生命财产安全。

现有技术中，电池信息可以通过使用该电池的电子设备的电池电量指示灯查看，电池电量指示灯等级显示不能全面、精确的反映剩余电量等电池信息。电池信息也可以通过使用该电池的电子设备的人机交互界面查看，由于电子设备的使用环境可能是地下、高空、或者水下等，不便于从电子设备的人机交互界面查看电池电量信息。

通过电池电量指示灯查看电池电量信息的方法，不能查看精确的电池电量信息，进而不便于电子设备的使用与管理，以使得电子设备的使用不能满足使用环境日益复杂的需求。通过电子设备的人机交互界面查看电池电量信息的方法，给电子设备添加额外的负担，也增加了电子设备与电池之间的匹配难度。无论是电池电量指示灯，还是电子设备的人机交互界面，都只是用来查看电池的信息，不能对电池的使用过程进行管理。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种低功耗电池监测管理装置，以解决电池的监测管理与控制的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种低功耗电池监测管理装置，包括壳体、固定在壳体内部的显示屏和控制板，所述壳体上设置有按键，所述壳体上设置有电池接口；

所述控制板包括：均衡电路、低功耗电路、微控制器电路、电池监测电路、控制电路、显示电路和操作控制电路；其中，

所述均衡电路与所述电池接口连接；

所述低功耗电路的输出端与所述微控制器电路的第一输入端连接；

所述电池监测电路的输入端与所述电池接口连接，所述电池监测电路的输出端与所述微控制器电路的第二输入端连接，所述电池监测电路的输出端与所述低功耗电路的输入端连接；

所述控制电路的输入端与所述微控制器电路的第一输出端连接，所述控制电路的输出端与所述电池接口连接；

所述显示电路与所述微控制器电路的第二输出端连接；

所述操作控制电路的输入端与所述按键连接，所述操作控制电路的输出端与所述微控制器电路的第三输入端连接。

可选地，所述均衡电路为电容均衡电路，所述均衡电路至少包括两个子均衡电路。

可选地，所述电池接口至少连接两个子电池接口，其中一个所述子电池接口对应一个子均衡电路。

可选地，所述控制板，还包括报警电路，所述报警电路与所述微控制器电路连接；

所述报警电路包括蜂鸣子电路，LED闪烁子电路和报警显示子电路；

所述蜂鸣子电路的输入端与所述微控制器电路的第一输出端连接，所述蜂鸣子电路的输出端与蜂鸣连接；

所述LED闪烁子电路的输入端与所述微控制器电路的第一输出端连接，所述LED闪烁子电路的输出端与LED灯连接；

所述报警显示子电路的输入端与所述微控制器电路的第一输出端连接，所述报警显示子电路与所述显示电路连接。

可选地，所述控制板，还包括稳压电路，所述稳压电路，所述稳压电路的输入端与所述电池接口连接，所述稳压电路的输出端与所述微控制器电路连接。

可选地，所述控制板，还包括通信电路，所述通信电路的输入端与所述微控制器电路连接，所述通信电路的输出端与外部设备连接。

可选地，所述操作控制电路，包括至少一个子操作控制电路；

所述子操作控制电路，包括按键、电阻和电容；

所述按键的一端接地，所述按键的另一端与所述电阻的一端连接；

所述电阻的另一端与供电电压连接；

所述电容与所述按键并联；

所述按键的另一端为所述子操作控制电路的输出端。

可选地，所述低功耗电路，包括：信号接收电路、低功耗判断电路、低功耗信号生成电路；

所述信号接收电路与所述低功耗判断电路连接；

所述低功耗信号生成电路与所述低功耗判断电路连接。

可选地，所述信号接收电路，包括：手动触发电路和电流检测电路。

由以上技术方案可知，本发明提供的一种电池监测管理装置，包括壳体、显示屏和控制板，在壳体上设置有按键和电池接口，控制板包括均衡电路、低功耗电路、微控制器电路、电池监测电路、控制电路、显示电路和操作控制电路。通过电池接口可以连接多个锂电池组，通过与电池接口连接的均衡电路控制多个锂电池组的充放电情况，延迟锂电池的使用寿命。通过操作控制电路，实现控制器与操作人员之间的信息交互，并且交互的动态过程可以通过显示屏显示，显示屏的显示由微控制器电路控制输出信号，由显示电路显示最终的交互信息。通过电池监测电路与控制电路，在电池使用过程中监测锂电池的电流和电压，并根据监测结果的进一步控制锂电池充放电过程。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据一优选实施例示出的一种电池监测管理装置的控制板组成示意图；

图2为根据一优选实施例示出的报警电路的示意图；

图3为根据一优选实施例示出的子操作控制电路的电路图；

图4为根据一优选实施例示出的低功耗电路的组成示意图。

其中，11-均衡电路，12-低功耗电路，13-微控制器电路，14-电池监测电路，15-控制电路，16-显示电路，17-操作控制电路，21-蜂鸣子电路，22-LED闪烁子电路，23-报警显示子电路，41-信号接收电路，42-低功耗判断电路，43-低功耗信号生成电路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种低功耗电池监测管理装置，包括壳体、固定在壳体内部的显示屏和控制板，所述壳体上设置有按键，所述壳体上设置有电池接口；

如图1所示，所述控制板包括：均衡电路11、低功耗电路12、微控制器电路13、电池监测电路14、控制电路15、显示电路16和操作控制电路17；其中，

所述均衡电路11与所述电池接口连接；

所述低功耗电路12的输出端与所述微控制器电路13的第一输入端连接；

所述电池监测电路14的输入端与所述电池接口连接，所述电池监测电路14的输出端与所述微控制器电路13的第二输入端连接，所述电池监测电路14的输出端与所述低功耗电路12的输入端连接；

所述控制电路15的输入端与所述微控制器电路13的第一输出端连接，所述控制电路15的输出端与所述电池接口连接；

所述显示电路16与所述微控制器电路13的第二输出端连接；

所述操作控制电路17的输入端与所述按键连接，所述操作控制电路17的输出端与所述微控制器电路13的第三输入端连接。

本发明实施例提供的低功耗电池监测管理装置，是一个独立的监测装置，不包括用于充放电的锂电池组。将锂电池组通过电池接口与本发明实施例提供的装置连接，以检测锂电池组的充放电情况。锂电池组与本发明实施例提供的装置通过电池接口连接，所以对兼容不同型号的锂电池。

在壳体内部设置有显示屏，通过显示屏可以显示监测电池的监测信息，通过显示电路16控制显示屏的显示。显示屏可以是液晶屏，也可以是LCD屏，可以根据工作环境温度湿度等环境参数和不同屏幕的使用参数选择适当的显示屏。在本发明实施例中对显示屏的类型不做限定。显示电路16，与选择的显示屏幕相适应。显示电路16可以集成在控制板上，也可以集成在单独的显示电路16板上，在本发明实施例中不做限定。优选，集成在单独的显示电路16板上，显示电路16板通过接插件与控制板连接。这样的选择方式既能实现显示电路16的功能，又能方便更换。若显示电路16出现故障，那么直接更换显示电路16板即可。使用可更换的显示电路16板，可提高故障检测与维修的效率。

均衡电路11，调节连接在电池接口上的各个锂电池组直接的电压关系，避免其中的一个锂电组池产生过充或者过放的现象，以提高整个锂电池的使用寿命。在均衡电路11中可以采用电阻均衡电路、电感均衡电路或电容均衡电路的电路形式。

本发明实施例提供的低功耗电池监测管理装置，可以通过与电池接口连接的锂电池供电，可以通过内置在所述装置的电池供电，在本发明实施例中对所述装置的供电来源不做限定。低功耗电路12，是一种省电节能的电路。在所述装置连接的锂电池停止充电或放电时，所述装置的电池监测电路14、控制电路15、显示电路16和控制操作电路，不需要处于工作状态。采用低功耗电路12，在所述装置不需要处于工作状态时，向微控制器电路13发送信号，以使得微控制器电路13停止不需要处于工作状态的电路，以及微控制器电路13中微控制器的运算处理工作，降低整个电路的耗电，以达到节能的目的。

微控制器电路13，以微控制器为核心，还包括能够使微控制器电路13正常工作的供电电压、上拉电阻、晶振等等。微控制器可以为单片机、ARM等控制芯片，在发明本实施中对为控制芯片的型号不做限定。

电池监测电路14，监测电池接口连接的锂电池组，监测锂电池组的电流、电压及其他使用情况。控制电路15，用于控制电池接口与锂电池组的是否连接，控制锂电池组的充放电情况。

可选地，所述均衡电路11为电容均衡电路，所述均衡电路11至少包括两个子均衡电路。

电容均衡电路，与其他均衡电路相比结构简单，不需要测量电路，仅仅控制均衡开关周期性地导通和截止就能达到各个电池组的均衡，并且因为电容隔绝电流，也不存在电池辐射，因而损耗能量极少。均衡电路11至少包括两个子均衡电路，每个子均衡电路对应一个锂电池组，每个子均衡电路只能控制一个锂电池组的均衡状态。

可选地，所述电池接口至少连接两个子电池接口，其中一个所述子电池接口对应一个子均衡电路。

电池接口至少包括两个子电池接口，每个子电池接口能连接一个锂电池组。在锂电池与电池接口连接时，子电池接口的数量不能少于锂电池中的锂电池组的数量。每个子电池接口对应一个子均衡电路，即子电池接口与子均衡电路为一一对应的关系。

可选地，如图2所示，所述控制板，还包括报警电路，所述报警电路与所述微控制器电路13连接；

所述报警电路包括蜂鸣子电路21，LED闪烁子电路22和报警显示子电路23；

所述蜂鸣子电路21的输入端与所述微控制器电路13的第一输出端连接，所述蜂鸣子电路21的输出端与蜂鸣连接；

所述LED闪烁子电路22的输入端与所述微控制器电路13的第一输出端连接，所述LED闪烁子电路22的输出端与LED灯连接；

所述报警显示子电路23的输入端与所述微控制器电路13的第一输出端连接，所述报警显示子电路23与所述显示电路16连接。

在电池充放电的监测过程中，可能监测到的数值超过一定的范围，而又没达到自动控制的异常状态，如充电电压、充电电流、锂电池剩余电压等等。这时监测到的数值没有达到锂电池所能承受的最大限度，但是对锂电池本身有一定的损伤，所以设置报警电路，以提示操作人员对应监测到的情况做进一步的处理。

报警电路包括蜂鸣子电路21，LED闪烁子电路22和报警显示子电路23，也就是说对于同一个监测到的异常数据，通过声、光和图像三种方式进行报警。在报警显示子电路23中，还包括将监测到的异常数据显示在屏幕中，可以设置在显示报警信息时采用闪烁、字体大小变化等方式以突出显示报警信息。

可选地，所述控制板，还包括稳压电路，所述稳压电路，所述稳压电路的输入端与所述电池接口连接，所述稳压电路的输出端与所述微控制器电路13连接。

可选地，所述控制板，还包括通信电路，所述通信电路的输入端与所述微控制器电路13连接，所述通信电路的输出端与外部设备连接。

通过通信电路可以外部设备连接，外部设备可以对所述装置进行开启等操作。通信电路包括有线通信电路、无线通信电路和通信接口电路，所述通信接口电路分别与所述有线通信电路和所述无线通信电路连接。有线通信电路可以包括多种不同的通信接口，例如串口，USB接口等。无线通信电路包括多种不同的收发模块，例如蓝牙收发模块、红外收发模块等。在本发明实施例中对具体采用通信方式不做限定。

可选地，如图3所示，所述操作控制电路17，包括至少一个子操作控制电路17；

所述子操作控制电路17，包括按键31、电阻32和电容33；

所述按键31的一端接地，所述按键31的另一端与所述电阻32的一端连接；

所述电阻32的另一端与供电电压连接；

所述电容33与所述按键31并联；

所述按键31的另一端为所述子操作控制电路17的输出端。

操作控制电路17，即按键输入电路。通过操作控制电路17，将操作人员在按键上输入的信息录入到微控制器中，显示在显示屏上，以实现人机交互。具体的输入信息的过程中还需要根据显示屏显示的信息最对应的信息输入。所述装置包括多个按键，多个按键直接并列设置。

可选地，如图4所示，所述低功耗电路12，包括：信号接收电路41、低功耗判断电路42、低功耗信号生成电路43；

所述信号接收电路41与所述低功耗判断电路42连接；

所述低功耗信号生成电路43与所述低功耗判断电路42连接。

低功耗电路12是通过信号接收电路41、低功耗判断电路42和低功耗信号生成电路43实现的。首先需要接收能够判断是否将电路转换为低功耗状态的信号，然后根据接收到的信号进行判断，判断是否达到低功耗的标准，最后根据判断结果输出低功耗生成信号，并传递给微控制器电路13。而后微控制器电路13关闭非必要电路以节省电量的消耗。

可选地，如图4所示，所述信号接收电路41，包括：手动触发电路411和电流检测电路412。

在信号接收电路中包括两个不同的接收电路，一个是由外部触发的手动触发电路411，强制使得所述装置进入低功耗状态，一个是电流检测电路412，当电流电路低于预定值时，则认为所述装置应该处于低功耗状态。只要两个电路中的一个电路达到低功耗的标准，即认为所述装置应该处于低功耗状态。

由以上技术方案可知，本发明提供的一种电池监测管理装置，包括壳体、显示屏和控制板，在壳体上设置有按键和电池接口，控制板包括均衡电路11、低功耗电路12、微控制器电路13、电池监测电路14、控制电路15、显示电路16和操作控制电路17。通过电池接口可以连接多个锂电池组，通过与电池接口连接的均衡电路11控制多个锂电池组的充放电情况，延迟锂电池的使用寿命。通过操作控制电路17，实现控制器与操作人员之间的信息交互，并且交互的动态过程可以通过显示屏显示，显示屏的显示由微控制器电路13控制输出信号，由显示电路16显示最终的交互信息。通过电池监测电路14与控制电路15，在电池使用过程中监测锂电池的电流和电压，并根据监测结果的进一步控制锂电池充放电过程。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种低功耗电池监测管理装置，包括壳体、固定在壳体内部的显示屏和控制板，其特征在于，所述壳体上设置有按键，所述壳体上设置有电池接口；

所述控制板包括：均衡电路、低功耗电路、微控制器电路、电池监测电路、控制电路、显示电路和操作控制电路；其中，

所述均衡电路与所述电池接口连接；

所述低功耗电路的输出端与所述微控制器电路的第一输入端连接；

所述电池监测电路的输入端与所述电池接口连接，所述电池监测电路的输出端与所述微控制器电路的第二输入端连接，所述电池监测电路的输出端与所述低功耗电路的输入端连接；

所述控制电路的输入端与所述微控制器电路的第一输出端连接，所述控制电路的输出端与所述电池接口连接；

所述显示电路与所述微控制器电路的第二输出端连接；

所述操作控制电路的输入端与所述按键连接，所述操作控制电路的输出端与所述微控制器电路的第三输入端连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述均衡电路为电容均衡电路，所述均衡电路至少包括两个子均衡电路。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电池接口至少连接两个子电池接口，其中一个所述子电池接口对应一个子均衡电路。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制板，还包括报警电路，所述报警电路与所述微控制器电路连接；

所述报警电路包括蜂鸣子电路，LED闪烁子电路和报警显示子电路；

所述蜂鸣子电路的输入端与所述微控制器电路的第一输出端连接，所述蜂鸣子电路的输出端与蜂鸣连接；

所述LED闪烁子电路的输入端与所述微控制器电路的第一输出端连接，所述LED闪烁子电路的输出端与LED灯连接；

所述报警显示子电路的输入端与所述微控制器电路的第一输出端连接，所述报警显示子电路与所述显示电路连接。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制板，还包括稳压电路，所述稳压电路，所述稳压电路的输入端与所述电池接口连接，所述稳压电路的输出端与所述微控制器电路连接。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制板，还包括通信电路，所述通信电路的输入端与所述微控制器电路连接，所述通信电路的输出端与外部设备连接。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述操作控制电路，包括至少一个子操作控制电路；

所述子操作控制电路，包括按键、电阻和电容；

所述按键的一端接地，所述按键的另一端与所述电阻的一端连接；

所述电阻的另一端与供电电压连接；

所述电容与所述按键并联；

所述按键的另一端为所述子操作控制电路的输出端。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述低功耗电路，包括：信号接收电路、低功耗判断电路、低功耗信号生成电路；

所述信号接收电路与所述低功耗判断电路连接；

所述低功耗信号生成电路与所述低功耗判断电路连接。

9.根权利要求8所述的装置，其特征在于，所述信号接收电路，包括：手动触发电路和电流检测电路。