CN107919687A - 一种数据通信电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据通信电池，涉及电子设备技术领域，为了解决既不能精确又不能方便地查看电池状态信息的问题而发明。本发明的数据通信电池主要包括壳体、固定在壳体内部的锂电池组和控制板，壳体内设置并固定显示屏，壳体上设置有按键开关；控制板包括：电池检测电路、控制电路、微控制器电路、通信电路和充放电电路；其中，电池检测电路与锂电池组连接；微控制器电路与电池检测电路连接，微控制器电路与显示屏连接；控制电路与微控制器电路连接，控制电路与锂电池组连接；通信电路与微控制器电路连接，通信电路与外部设备连接，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。本发明主要应用于使用数据通信电池的过程中。

Description

一种数据通信电池

技术领域

本发明涉及电子设备技术领域，特别涉及一种数据通信电池。

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相关操作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。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种数据通信电池，以解决既不能精确又不能方便地查看电池状态信息的问题。

根据本发明提供的一种数据通信电池，包括壳体、固定在所述壳体内部的锂电池组和控制板，所述壳体内设置并固定显示屏，所述壳体上设置有按键开关；

所述控制板包括：电池检测电路、控制电路、微控制器电路、通信电路和充放电电路；其中，

所述电池检测电路的输入端与所述锂电池组连接；

所述微控制器电路的输入端与所述电池检测电路的输出端连接，所述微控制器电路的输出端与所述显示屏连接；

所述控制电路的输入端与所述微控制器电路的输出端连接，所述控制电路的输出端与所述锂电池组连接；

所述通信电路的输入端与所述微控制器电路的输出端连接，所述通信电路的输出端与外部设备连接，所述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；

所述充放电电路的输入端与所述锂电池组连接，所述充放电电路的输出端与供电设备或耗电设备连接。

可选地，所述通信电路，还包括模拟信号输出电路。

可选地，所述模拟信号输出电路，包括：

数模转换电路，所述数模转换电路的输入端与所述微控制器电路的输出端连接；和/或，

PWM转换电路，所述PWM转换电路的输入端与所述微控制器电路的输出端连接。

可选地，所述有线通信电路，包括串行接口、USB接口、RS232接口和RS485接口。

可选地，所述通信接口电路，包括：接口识别电路、接口选择电路和信号转换电路；

所述接口识别电路的输入端与所述有线通信电路连接；

所述接口选择电路的输入端与所述接口识别电路的输出端连接；

所述信号转换电路的一个输入端与所述接口选择电路的输出端连接，所述信号转换电路的另一个输入端与所述微控制器电路连接。

可选地，所述无线通信电路，包括滤波子电路、信号放大子电路和无线收发模块；

所述滤波子电路的输入端与所述微控制器电路连接；

所述信号放大子电路的输入端与所述滤波子电路的输出端连接；

所述无线收发模块与所述信号放大子电路的输出端连接，所述无线收发模块至少包括蓝牙收发模块、红外收发模块、433MHZ收发模块、2.4GHZ收发模块或GPRS收发模块中的一种。

可选地，所述通信接口电路包括：信号识别电路，收发模块选择电路和频率转换电路；

所述信号识别电路的输入端与所述无线通信电路连接；

所述收发模块选择电路的输入端与所述信号识别电路的输出端连接；

所述频率转换电路的一个输入端与所述收发模块选择电路的输出端连接，所述频率转换电路的另一个输入端与所述微控制器电路连接。

可选地，所述电池检测电路，包括：

电压检测子电路，所述电压检测子电路用于检测所述锂电池组的电池电压；

电流检测子电路，所述电流检测子电路用于检测所述锂电池组在充电或放电过程中的电池电流；

温度检测子电路，所述温度检测子电路用于检测所述锂电池组外表面的电池温度。

可选地，所述控制板还包括保护电路，所述保护电路包括过充子电路、过放子电路、过流子电路和短路保护子电路。

可选地，所述锂电池组在体积为134mm×73mm×55.5mm时能量密度至少为300wh。

由以上技术方案可知，本发明提供的一种数据通信电池，通过设置显示屏和通信电路，使得经电池检测电路检测到的电池状态信息，能通过显示屏显示，或者通过通信电路将电池状态信息发送到外部设备上显示。与现有技术相比，使用电池的电子设备不能显示电池状态信息或者电池使用环境不方便观测电池屏幕时，都能限制电池的状态信息，以便于根据电池的状态信息采取相应的操作保护电池及电子设备。

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数据通信电池的外部结构示意图；

图2为根据一优选实施例示出的一种数据通信电池的控制结构示意图；

图3为根据一优选实施例示出的无线通信电路的结构示意图；

图4为根据一优选实施例示出的电池检测电路的结构示意图；

图5为根据一优选实施例示出的保护电路的结构示意图。

其中，1-壳体，11-显示屏，12-按键开关，2-锂电池组，3-控制板，31-电池检测电路，311-电压检测子电路，312-电流检测子电路，313-温度检测子电路，32-控制电路，33-微控制器电路，34-通信电路，341-有线通信电路，342-无线通信电路，3421-滤波子电路，3422-信号放大子电路，3423-无线收发模块，343-通信接口电路，3431-接口识别电路、3432-接口选择电路，3433-信号转换电路，3434-信号识别电路，3435-收发模块选择电路，3436频率转换电路，344-模拟信号输出电路，3441-数模转换电路，3442-PWM转换电路，35-充放电电路，36-保护电路，361-过充子电路，362-过放子电路，363-过流子电路，364-短路保护子电路。

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。

如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种数据通信电池，包括壳体1、固定在所述壳体1内部的锂电池组2和控制板3，所述壳体1内设置并固定显示屏11，所述壳体1上设置有按键开关12；

所述控制板3包括：电池检测电路31、控制电路32、微控制器电路33、通信电路34和充放电电路35；其中，

所述电池检测电路31的输入端与所述锂电池组2连接；

所述微控制器电路33的输入端与所述电池检测电路31的输出端连接，所述微控制器电路33的输出端与所述显示屏11连接；

所述控制电路32的输入端与所述微控制器电路33的输出端连接，所述控制电路32的输出端与所述锂电池组2连接；

所述通信电路34的输入端与所述微控制器电路33的输出端连接，所述通信电路34的输出端与外部设备连接，所述通信电路34包括有线通信电路341、无线通信电路342和通信接口电路343，所述通信接口电路343分别与所述有线通信电路341和所述无线通信电路342连接；

所述充放电电路35的输入端与所述锂电池组2连接，所述充放电电路35的输出端与供电设备或耗电设备连接。

本发明实施例提供的数据通信电池将锂电池组2和控制板3封装在壳体1内，并设置显示屏11和按键开关12，使得数据通信电池既能作为电子设备配件使用，又能作为独立的设备使用。按键开关12既可以控制显示屏11的开启，还可以控制数据通信电池的工作状态，采用不同的按键状态对数据通信电池进行不同的控制，实现一键多功能的按键控制方法。例如接入USB线，按下按键开关12，USB开始对外输出5V直流电压；开机后显示屏11正常显示，几秒后显示屏11背光自动关闭或短按按键开关12快速关闭显示屏11背光；如电池没有对外的负载输出，则短按按键开关12停止对外输出电压；如电池有对外的负载输出，则长按按键开关12，停止对外输出电压。

微控制器电路33是整个控制板3上的核心电路，微控制器电路33用于数据的整理、计算、输出、以及控制指令的发送。控制板3上设置有电池检测电路31，包括检测电池的充放电状态。只要电池发生变化，电池检测电路31就处于检测状态。电池检测电路31将检测结果，传输至微控制器电路33，以便微控制器电路33进行控制处理。微控制器电路33，将计算检测结果对应的电池状态，将电池状态，转换成显示屏11显示信号和控制信号，使得显示屏11显示电池状态信息，控制电路32根据电池状态信息控制充放电电路35。充放电电路35中至少包括一个充放电接口，充放电接口的接口类型可以选择常用的类型，也可以根据实际需要制定，在本实施例中对充放电接口的接口类型不做限定。

在控制板3中微控制器电路33与通信电路34相结合，能够将电池检测电路31检测结果对应的电池状态和控制电路32的控制情况向外输出，实现数据通信电池与外部设备的通信。在使用数据通信电池时，用电设备无需对数据通信电池进行检测，只需要连接充放电接口和通信接口，即可实现对数据通信电池的使用与检测，增加数据通信电池与用电设备的相互独立性，增加数据通信电池用电的安全性。当数据通信电池的使用环境为高空、地下、水下等不易观察的环境时，通过设置通信电路34，将数据通信电池的检测结果输出并在外接设备上显示，满足对数据通信电池的检测需求。

由以上技术方案可知，本发明实施例提供的一种数据通信电池，通过设置显示屏11和通信电路34，使得经电池检测电路31检测到的电池状态信息，能通过显示屏11显示，或者通过通信电路34将电池状态信息发送到外部设备上显示。与现有技术相比，使用电池的电子设备不能显示电池状态信息或者电池使用环境不方便观测电池屏幕时，都能限制电池的状态信息，以便于根据电池的状态信息采取相应的操作保护电池及电子设备。

虽然越来越多的设备采用数字信号作为传输信号，但是模拟信号因为其抗干扰，不产生突变信号等优势也一直在使用。所以可选地，通信电路34，还包括模拟信号输出电路344。

可选地，模拟信号输出电路344，包括：

数模转换电路3441，所述数模转换电路3441的输入端与所述微控制器电路33的输出端连接；和/或，

PWM转换电路3442，所述PWM转换电路3442的输入端与所述微控制器电路33的输出端连接。

数模转换电路3441，将微控制器电路33输出的信号进行转换，将数字信号转换成对应的模拟信号。而PWM转换电路3442是数字信号进行脉冲宽度的调制，以实现对模拟电路的控制，同样达到将微控制器33输出的数字信号转换为模拟设备可接收的信号。

有线通信是通过实在的介质传输信号的，也就是通过数据线传输信号，由于数据线通常会有绝缘层和屏蔽层，使传输的信号不容易受到外界的干扰。为了连接控制板3与数据线以实现有效通信，需要在控制板3上设置通信接口，再通过数据线，连接锂电池和外接设备。所述有线通信电路341，包括串行接口、USB接口、RS232接口和RS485接口。其中，串行接口和USB接口是最常用的数据通信接口，在控制板3上同时设置多种数据通信接口，提高数据通信电池的与外设的兼容能力。

由于有线通信电路341上设置的接口较多，在使用过程中若将每个接口都作为输出端，那么电路将做大量无用功，所以可选地，所述通信接口电路343，包括：接口识别电路3431、接口选择电路3432和信号转换电路3433；

所述接口识别电路3431的输入端与所述有线通信电路341连接；

所述接口选择电路3432的输入端与所述接口识别电路3431的输出端连接；

所述信号转换电路3433的一个输入端与所述接口选择电路3432的输出端连接，所述信号转换电路3433的另一个输入端与所述微控制器电路33连接。

接口识别电路3431，用于检测有线通信电路341中的哪个接口连接外接设备。接口选择电路3432，用于选择接口识别电路3431识别的接口。信号转换电路3433，用于将微控制器电路33输出的信号转换成接口选择电路3432选择的接口可传输的信号。

但是若作业环境不适合布线，则需要通过无线通信方式传输信号。无线通信方式传输信号还可以满足远距离传输的需求。由于无线通信方式受外界环境的干扰较大，所以如图3所示，所述无线通信电路342，包括滤波子电路3421、信号放大子电路3422和无线收发模块3423；

所述滤波子电路3421的输入端与所述微控制器电路33连接；

所述信号放大子电路3422的输入端与所述滤波子电路3421的输出端连接；

所述无线收发模块3423与所述信号放大子电路3422的输出端连接，所述无线收发模块3423至少包括蓝牙收发模块、红外收发模块、433MHZ收发模块、2.4GHZ收发模块或GPRS收发模块中的一种。

任一电路在运行的过程中，均受到高斯白噪声的影响，通过设置滤波子电路3421，滤除电池状态信号中的干扰波，减少噪声对电池状态信号的影响。根据电池状态信号的频率范围，设置滤波子电路3421的滤波方式，滤波方式可以为低通滤波、高通滤波、或带通滤波，在本发明实施例中对滤波方式不做限定。然后经信号放大子电路3422，放大电池状态信号，以增强电池状态信号的抗干扰能力。无线收发模块3423，是无线信号发射和接收端，是集成的元器件，根据具体的数据通信电池工作环境的需求，至少包括蓝牙收发模块、红外收发模块、433MHZ收发模块、2.4GHZ收发模块或GPRS收发模块中的一种。

由于不同收发模块的工作频率不同，在发送微控制器电路33输出的信号之前，需要做不同的处理，所述通信接口电路343包括：信号识别电路3434，收发模块选择电路3435和频率转换电路3436；

所述信号识别电路3434的输入端与所述无线通信电路342连接；

所述收发模块选择电路3435的输入端与所述信号识别电路3434的输出端连接；

所述频率转换电路3436的一个输入端与所述收发模块选择电路3435的输出端连接，所述频率转换电路3436的另一个输入端与所述微控制器电路33连接。

在无线收发模块建立无线连接时，信号识别电路3434识别哪个无线收发模块已与其他设备建立连接，收发模块选择电路3435选择对应的无线收发模块作为信号输出电路，之后由频率转换电路3436将微控制器电路33输出的信号转换成无线收发模块对应的频率。

数据通信电池的电池状态信息，包括电池电压、充电电流、放电电流和锂电池组2外表面温度。在数据通信电池的使用过程中，实时检测电池状态信息。如图4所示，所述电池检测电路31，包括：

电压检测子电路311，所述电压检测子电路311用于检测所述锂电池组2的电池电压；

电流检测子电路312，所述电流检测子电路312用于检测所述锂电池组2在充电或放电过程中的电池电流；

温度检测子电路313，所述温度检测子电路313用于检测所述锂电池组2外表面的电池温度。

通过各个检测子电路，分别检测电池的各项状态信息。各个检测子电路，独立运行互不干扰，以便获得更准确的检测结果。如果数据通信电池内部温度过高，那么可能是电池内部有元器件损坏造成的不正常发热，也有可能是由于工作时间过长发热量较大并且散热不好造成的。若数据通信电池内部温度过高，容易造成数据通信电池使用寿命的降低、电路的烧毁，甚至数据通信电池的爆炸，则需要对数据通信电池内部的温度进行检测。其中温度检测子电路313，是通过温度传感器贴在锂电池组2的外侧，检测锂电池组2的温度。如果检测到的温度高于数据通信电池所能承受的最高温度，则切断数据通信电池对外放电电路，或数据通信电池对内充电电路，以防止锂电池继续发热。

为了延长数据通信电池的使用寿命，和应对在数据通信电池的使用过程中的突发状况，如突然放电被动接受较大电流的状况，如图5所示，在控制板3上设置保护电路36，保护锂电池组2，以提高数据通信电池产品的质量和降低数据通信电池产品的返修率。所述控制板3还包括保护电路36，所述保护电路36包括过充子电路361、过放子电路362、过流子电路363和短路保护子电路364。过充子电路361和过放子电路362，是在锂电池充电或放电时对锂电池组2的保护，防止过度的充放电对锂电池组2造成的损伤。而过流子电路363和短路保护子电路364，是防止突发情况对锂电池组2造成严重的损害。

本发明实施例提供的一种数据通信电池，所述锂电池组2在体积为134mm×73mm×55.5mm时能量密度至少为300wh，即在同等体积下数据通信电池存储的电能较多，可放电的时间较长，降低数据通信电池产品充电的频率，延长数据通信电池的使用寿命。

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 (10)

1.一种数据通信电池，包括壳体(1)、固定在所述壳体(1)内部的锂电池组(2)和控制板(3)，其特征在于，所述壳体(1)内设置并固定显示屏(11)，所述壳体(1)上设置有按键开关(12)；

所述控制板(3)包括：电池检测电路(31)、控制电路(32)、微控制器电路(33)、通信电路(34)和充放电电路(35)；其中，

所述电池检测电路(31)的输入端与所述锂电池组(2)连接；

所述微控制器电路(33)的输入端与所述电池检测电路(31)的输出端连接，所述微控制器电路(33)的输出端与所述显示屏(11)连接；

所述控制电路(32)的输入端与所述微控制器电路(33)的输出端连接，所述控制电路(32)的输出端与所述锂电池组(2)连接；

所述通信电路(34)的输入端与所述微控制器电路(33)的输出端连接，所述通信电路(34)的输出端与外部设备连接，所述通信电路(34)包括有线通信电路(341)、无线通信电路(342)和通信接口电路(343)，所述通信接口电路(343)分别与所述有线通信电路(341)和所述无线通信电路(342)连接；

所述充放电电路(35)的输入端与所述锂电池组(2)连接，所述充放电电路(35)的输出端与供电设备或耗电设备连接。

2.根据权利要求1所述的数据通信电池，其特征在于，所述通信电路(34)，还包括模拟信号输出电路(344)。

3.根据权利要求2所述的数据通信电池，其特征在于，所述模拟信号输出电路(344)，包括：

数模转换电路(3441)，所述数模转换电路(3441)的输入端与所述微控制器电路(33)的输出端连接；和/或，

PWM转换电路(3442)，所述PWM转换电路(3442)的输入端与所述微控制器电路(33)的输出端连接。

4.根据权利要求1所述的数据通信电池，其特征在于，所述有线通信电路(341)，包括串行接口、USB接口、RS232接口和RS485接口。

5.根据权利要求4所述的数据通信电池，其特征在于，所述通信接口电路(343)，包括：接口识别电路(3431)、接口选择电路(3432)和信号转换电路(3433)；

所述接口识别电路(3431)的输入端与所述有线通信电路(341)连接；

所述接口选择电路(3432)的输入端与所述接口识别电路(3431)的输出端连接；

所述信号转换电路(3433)的一个输入端与所述接口选择电路(3432)的输出端连接，所述信号转换电路(3433)的另一个输入端与所述微控制器电路(33)连接。

6.根据权利要求1所述的数据通信电池，其特征在于，所述无线通信电路(342)，包括滤波子电路(3421)、信号放大子电路(3422)和无线收发模块(3423)；

所述滤波子电路(3421)的输入端与所述微控制器电路(33)连接；

所述信号放大子电路(3422)的输入端与所述滤波子电路(3421)的输出端连接；

所述无线收发模块(3423)与所述信号放大子电路(3422)的输出端连接，所述无线收发模块(3423)至少包括蓝牙收发模块、红外收发模块、433MHZ收发模块、2.4GHZ收发模块或GPRS收发模块中的一种。

7.根据权利要求6所述的数据通信电池，其特征在于，所述通信接口电路(343)包括：信号识别电路(3434)，收发模块选择电路(3435)和频率转换电路(3436)；

所述信号识别电路(3434)的输入端与所述无线通信电路(342)连接；

所述收发模块选择电路(3435)的输入端与所述信号识别电路(3434)的输出端连接；

所述频率转换电路(3436)的一个输入端与所述收发模块选择电路(3435)的输出端连接，所述频率转换电路(3436)的另一个输入端与所述微控制器电路(33)连接。

8.根据权利要求1所述的数据通信电池，其特证在于，所述电池检测电路(31)，包括：

电压检测子电路(311)，所述电压检测子电路(311)用于检测所述锂电池组(2)的电池电压；

电流检测子电路(312)，所述电流检测子电路(312)用于检测所述锂电池组(2)在充电或放电过程中的电池电流；

温度检测子电路(313)，所述温度检测子电路(313)用于检测所述锂电池组(2)外表面的电池温度。

9.根据权利要求1所述的数据通信电池，其特征在于，所述控制板(3)还包括保护电路(36)，所述保护电路(36)包括过充子电路(361)、过放子电路(362)、过流子电路(363)和短路保护子电路(364)。

10.根据权利要求1所述的数据通信电池，其特征在于，所述锂电池组(2)在体积为134mm×73mm×55.5mm时能量密度至少为300wh。