CN110416642A - 一次性可更换电池的品牌保护系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池供电技术领域，其公开了一种一次性可更换电池的品牌保护系统，实现对电池品牌的有效保护。该系统包括：电路主板以及可更换电池包；所述可更换电池包中内置有单节或多节电池以及EEPROM；EERROM中固化存储经过加密的所述电池的品牌相关信息；电池所述电路主板包括主控MCU和插座；电池包通过可插拔插头与所述插座连接，为电路主板供电以及与主控MCU通信；所述主控MCU的存储器中存储有电池品牌认证算法，用于在从可更换电池包的EEPROM中读取电池品牌相关信息后，进行解密并判定是否为对应品牌的电池包，若为对应品牌的电池包，则电路主板得电正常工作，否则，主控MCU控制插座断开电源输出，主板无法正常工作。
Description
技术领域
本发明涉及电池供电技术领域，具体涉及一次性可更换电池的品牌保护系统，适用于对一次性供电电池的品牌保护。
背景技术
采用一次性锂亞、锂锰等电池供电的产品，一般供电电池可更换。由于不同厂家生产电池电芯所使用的原材料、技术、制作工艺差异，导致电芯性能(比如电池容量，脉冲电流等)也有差异。因而，对电池供电系统要求非常严格的产品，一般会做电池品牌保护，防止用户更换不满足使用要求的电池品牌，导致无法预知的系统故障。
目前电池品牌保护主要基于电阻分压与电压采样的原理进行电池品牌识别，即根据采样的分压值来区分不同的电池电芯，然而由于该分压值很容易被测量并复制，此时电池品牌保护就失去作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提出一种一次性可更换电池的品牌保护系统，实现对电池品牌的有效保护。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：
一次性可更换电池的品牌保护系统，包括电路主板以及可更换电池包；所述可更换电池包中内置有单节或多节电池以及EEPROM；所述EERROM中固化存储经过加密的所述电池的品牌相关信息；电池所述电路主板包括主控MCU和插座；所述电池包通过可插拔插头与所述插座连接，为电路主板供电以及与主控MCU通信；所述主控MCU的存储器中存储有电池品牌认证算法，用于在从可更换电池包的EEPROM中读取电池品牌相关信息后，进行解密并判定是否为对应品牌的电池包，若为对应品牌的电池包，则电路主板得电正常工作，否则，主控MCU控制插座断开电源输出，主板无法正常工作。
作为进一步优化，所述电路主板上还包括与所述主控MCU相连的电池电量检测电路及报警电路，所述电池电量检测电路用于对电池包的电量进行检测，将检测信号反馈给主控MCU，所述MCU根据检测信号判定电池包电量不足时，通过报警电路进行报警提示。
本方案中，通过电池电量检测电量可以实时检测电池包的电量情况，在电量不足时通过报警电路报警，从而提示用户及时更换电池包。
作为进一步优化，所述EEPROM采用单线EEPROM，所述可更换电池包具有正极、负极和信号引出线，分别对应连接可插拔插头的三个端子，所述电路主板上的插座为与所述可插拔插头的三个端子对应三芯插座。
本方案中，采用单线EEPROM则只需要一根数据线就可以实现与主控MCU的通信，从而减小设计的复杂性。
作为进一步优化，所述电池电量检测电路包括：第一MOS管、第二MOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻以及电容；所述第一MOS管的栅极连接第二MOS管的漏极，第一MOS管的源极连接电池正极，第一MOS管的漏极通过第一电阻和第二电阻的分压输出采样电压信号；所述第二MOS管的栅极连接电池电压采样使能控制信号，源极接地；所述第三电阻连接在第一MOS管的栅极和源极之间；所述电容连接在分压点与地之间。
本方案中，通过上述电池电量检测电路的设计，电路中选用的第一MOS管和第二MOS管具有非常低的导通电阻，最大限度减少了导通电阻对电池电量消耗。采用MOS管控制电池电压采样输入，只有当需要对电池电压进行采样时，第一MOS管才导通，避免了分压电阻上长期通过电池电压供电导致不必要的电池电量消耗，最大限度延长电池工作寿命。
作为进一步优化，所述主控MCU通过一个IO口和串联电阻为EEPROM供电，当该IO口为高电平时，主控MCU可读取EEPROM中存储的内容，当该IO口为低电平时，EEPROM供电关闭。
本方案中，通过该设计可以避免了无需读取EEPROM内容时的电流消耗。
作为进一步优化，所述主控MCU只有在判定实际采样的电池包电压范围在对应品牌新电池电压范围时才开启对EEPROM的供电，并读取EEPROM中存储的电池品牌相关信息进行认证。
本方案中，根据实际采样的电池包的电压范围来判定是否装入对应品牌的新电池，只有在满足条件时，MCU才开启EEPROM的供电，从而节约能耗。
本发明的有益效果是：
通过在电池包的EEPROM中固化存储电池品牌等相关信息并且对数据进行加密，只有与主板端解密算法配合才能完成电池品牌信息确认，主板才能正常工作。从而有效克服了传统基于电阻分压与电压采样的原理进行电池品牌识别，电压值容易被复制的弊端，在对电池品牌要求高的高端产品或品牌电池耗材管理具有非常高的应用价值。
附图说明
图1为实施例中的一次性可更换电池的品牌保护系统的原理图；
图2为电池电量检测电量的结构图。
具体实施方式
本发明旨在提出一种一次性可更换电池的品牌保护系统，实现对电池品牌的有效保护。其核心思想是：通过在电池包的EEPROM中固化存储电池品牌等相关信息并且对数据进行加密，只有与主板端解密算法配合才能完成电池品牌信息确认，主板才能正常工作。从而有效克服了传统基于电阻分压与电压采样的原理进行电池品牌识别，电压值容易被复制的弊端。
本发明中的一次性可更换电池的品牌保护系统包括电路主板以及可更换电池包；所述可更换电池包中内置有单节或多节电池以及EEPROM；所述EERROM中固化存储经过加密的所述电池的品牌相关信息；电池所述电路主板包括主控MCU和插座；所述电池包通过可插拔插头与所述插座连接，为电路主板供电以及与主控MCU通信；所述主控MCU的存储器中存储有电池品牌认证算法，用于在从可更换电池包的EEPROM中读取电池品牌相关信息后，进行解密并判定是否为对应品牌的电池包，若为对应品牌的电池包，则电路主板得电正常工作，否则，主控MCU控制插座断开电源输出，主板无法正常工作。
实施例：
如图1所示，本实施例中的一次性可更换电池的品牌保护系统包括：可更换一次性电池包11和电路主板12。可更换一次性电池包11内置多节电池电芯以及单线EEPROM；电路主板12主要包括主控MCU31、电池电量检测电路32、串联电阻33、三芯插座34。其中电池包11有电池正极、负极、ID信号三根信号线线输出，并通过可插拔插头连接主板三芯插座34；单线EEPROM在安装到电池包11内之前，预先进行特定信息烧写，比如厂商信息、电池ID、生产日期等信息，并且信息通过一定算法被加密；单线EEPROM工作电流小，通过主控MCU的一个IO2口和串联电阻为EEPOM供电，当设置MCU的IO2为高电平时，MCU可正常读取EEPROM内容，当设置MCU的IO2口为低电平时，EEPROM供电关闭，避免了无需读取EEPROM内容时的电流消耗。单线EEPROM通过ID信号线连接主板端MCU的IO1，MCU能通过ID信号线读取EEPROM的存储信息解密并判定是否是对应品牌电池包。电池电量检测电路主要用于对电池电量的实时监测，当电池电量低时，提醒用户更换电池，并能对电池初始电压采样，根据实际采样的电池包的电压范围来判定是否装入对应品牌的新电池，只有在满足条件时，MCU才开启EEPROM的供电，从而节约能耗。
本发明的电池电量检测电路的结构参见图2，其配合电池品牌保护系统工作。通过该电路可实现对电池电量的监控。当电池电量低时，可通过电路主板上的指示灯或报警电路或其他方式提醒用户更换电池，并且只有当用户更换正确品牌电池，电路主板才能正常。电池电量检测电路主要由PMOS管Q1,NMOS管Q2,分压电阻R1和R2，滤波电容C1,上拉电阻R3组成。其中VBAT是电池正极输入电压，BATT_SAMP_EN为电池电压采样使能控制信号，并通过NMOS管Q2控制PMOS管Q1的通断。
当BATT_SAMP_EN为高电平时，Q1导通，VBAT电压经过电阻R1和R2分压后输出采样电压BATT_SAMP,BATT_SAMP信号连接电路主板MCU的ADC采样输入。电路中选用的MOS管Q1和Q2具有非常低的导通电阻，最大限度减少了导通电阻对电池电量消耗。电路中采用MOS管控制电池电压采样输入，只有当需要对电池电压进行采样时，PMOS管才导通，避免了分压电阻上长期通过电池电压供电导致不必要的电池电量消耗，最大限度延长电池工作寿命。电路主板上电时，通过电量检测电路对电池初始电压进行采样，并判定是否装入新电池，只有当判定实际采样电池电压范围在对应品牌新电池电压范围才开启单线EEPROM的供电，并读取EEPROM存储电池品牌信息进行认证。
Claims (6)
1.一次性可更换电池的品牌保护系统，包括电路主板以及可更换电池包；其特征在于，
所述可更换电池包中内置有单节或多节电池以及EEPROM；所述EERROM中固化存储经过加密的所述电池的品牌相关信息；电池所述电路主板包括主控MCU和插座；所述电池包通过可插拔插头与所述插座连接，为电路主板供电以及与主控MCU通信；所述主控MCU的存储器中存储有电池品牌认证算法，用于在从可更换电池包的EEPROM中读取电池品牌相关信息后，进行解密并判定是否为对应品牌的电池包，若为对应品牌的电池包，则电路主板得电正常工作，否则，主控MCU控制插座断开电源输出，主板无法正常工作。
2.如权利要求1所述的一次性可更换电池的品牌保护系统，其特征在于，
所述EEPROM采用单线EEPROM，所述可更换电池包具有正极、负极和信号引出线，分别对应连接可插拔插头的三个端子，所述电路主板上的插座为与所述可插拔插头的三个端子对应三芯插座。
3.如权利要求1所述的一次性可更换电池的品牌保护系统，其特征在于，
所述电路主板上还包括与所述主控MCU相连的电池电量检测电路及报警电路，所述电池电量检测电路用于对电池包的电量进行检测，将检测信号反馈给主控MCU，所述MCU根据检测信号判定电池包电量不足时，通过报警电路进行报警提示。
4.如权利要求3所述的一次性可更换电池的品牌保护系统，其特征在于，
所述电池电量检测电路包括：第一MOS管、第二MOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻以及电容；所述第一MOS管的栅极连接第二MOS管的漏极，第一MOS管的源极连接电池正极，第一MOS管的漏极通过第一电阻和第二电阻的分压输出采样电压信号；所述第二MOS管的栅极连接电池电压采样使能控制信号，源极接地；所述第三电阻连接在第一MOS管的栅极和源极之间；所述电容连接在分压点与地之间。
5.如权利要求1所述的一次性可更换电池的品牌保护系统，其特征在于，
所述主控MCU通过一个IO口和串联电阻为EEPROM供电，当该IO口为高电平时，主控MCU可读取EEPROM中存储的内容，当该IO口为低电平时，EEPROM供电关闭。
6.如权利要求1-5任意一项所述的一次性可更换电池的品牌保护系统，其特征在于，
所述主控MCU只有在判定实际采样的电池包电压范围在对应品牌新电池电压范围时才开启对EEPROM的供电，并读取EEPROM中存储的电池品牌相关信息进行认证。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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Application publication date: 20191105 Assignee: Sichuan Changhong Xinwang Technology Co.,Ltd. Assignor: SICHUAN CHANGHONG ELECTRIC Co.,Ltd. Contract record no.: X2023980043949 Denomination of invention: Brand protection system with disposable replaceable batteries Granted publication date: 20220531 License type: Common License Record date: 20231030 |