CN206074772U - 手持或车载全自动智能型的电池检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种手持或车载全自动智能型的电池检测系统，所述电池检测系统包括待检测的电池、控制器电源、控制器、恒流源、脉冲电路、第一滤波采样电路和第二滤波采样电路，所述电池检测系统包括等效内阻检测电路和虚压检测电路；所述等效内阻检测电路包括所述控制器、所述恒流源、所述脉冲电路、所述待检测的电池、所述控制器电源、所述第一滤波采样电路，所述虚压检测电路包括所述控制器、所述恒流源、所述脉冲电路、所述待检测的电池、所述控制器电源、所述第二滤波采样电路。本实用新型同时检测电池交流成分和直流成分电压，能更好的判别电池的好坏，检测过程中使用小电流检测，可以做到对电池无损检测。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池检测系统，具体地说，涉及一种手持或车载的全自动智能型的电池检测系统。
背景技术
现有的电池检测系统具有如下缺点：1)需要空载检测。电池不连接负载的情况下，电池检测系统才可以连接电池进行检测；2)操作复杂。电池检测系统连接电池后，需要进入操作界面进行相关参数的设定之后，才可以开始检测；3)检测时间长。电池检测系统从开始检测到检测完毕，一般需要超过30秒；4)使用者有局限性，需要具备一定专业知识，才能正确设置电池检测系统的相关参数；5)大电流检测，对电池有影响。使用超过0.1C以上的电流进行检测；6)不能用作车载电池检测。
实用新型内容
本实用新型为了克服现有工程工艺太复杂、难度较大、成品不良率高的问题，创造性地提供一种手持或车载全自动智能型的电池检测系统。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种手持或车载全自动智能型的电池检测系统，所述电池检测系统包括待检测的电池、用于向控制器提供电源的控制器电源、用于分析对比采样数据的控制器、用于向脉冲电路供电的恒流源、用于将恒流方波加载在所述待检测的电池上的脉冲电路、用于分离电流交流成分电压并采样的第一滤波采样电路、以及用于分离电流直流成分电压并采样的第二滤波采样电路，所述待检测的电池的输入端依次与所述控制器电源、所述控制器、所述恒流源、所述脉冲电路、所述待检测的电池的输出端串联连接；所述电池检测系统包括等效内阻检测电路和虚压检测电路；所述等效内阻检测电路包括所述控制器、所述恒流源、所述脉冲电路、所述待检测的电池、所述控制器电源、所述第一滤波采样电路；其中，所述控制器的输出端依次与所述恒流源、所述脉冲电路、所述待检测的电池、所述第一滤波采样电路、所述控制器的输入端串联连接；所述虚压检测电路包括所述控制器、所述恒流源、所述脉冲电路、所述待检测的电池、所述控制器电源、所述第二滤波采样电路；其中，所述控制器的输出端依次与所述恒流源、所述脉冲电路、所述待检测的电池、所述第二滤波采样电路、所述控制器的输入端串联连接。
作为对本实用新型所述的电池检测系统的进一步说明，优选地，所述控制器电源由电池接口、第一电容、第一电源芯片和第二电容组成；所述电池接口依次与所述第一电源芯片的输入端、所述第二电容串联连接；所述第一电容并联在所述第一电源芯片的输入端和所述第二电容的输出端上；所述电池接口的端1、所述第一电容的输出端、所述第二电容的输出端和所述第一电源芯片的接地端均接地，所述第一电源芯片的输出端作为所述控制器电源的输出端。
作为对本实用新型所述的电池检测系统的进一步说明，优选地，所述恒流源由第一电阻、第二电源芯片、第三电容和第二电阻组成；电池依次与所述第一电阻、所述第二电源芯片、所述第二电阻串联连接；所述第二电源芯片的调节端与所述第二电阻的输出端等电位，并所述第二电源芯片的调节端和所述第二电阻的输出端作为所述恒流源的输出端；在所述第二电源芯片的调节端上串联所述第三电容并在串联后直接接地。
作为对本实用新型所述的电池检测系统的进一步说明，优选地，所述脉冲电路由第三电阻、第四电阻、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、以及定时器芯片组成；所述第四电容与所述第五电容并联并且两者的一端同时接地，并联后两者的另一端依次与所述第三电阻、所述第四电容、所述第六电容、所述第七电容串联连接；所述定时器芯片包括8个引脚，所述定时器芯片的引脚4和引脚8与所述恒流源的输出端连接，所述定时器芯片的引脚6和引脚2分别与所述第五电容的输出端和所述第三电阻的输入端连接，所述定时器芯片的引脚3与所述第四电阻的输入端连接，所述定时器芯片的引脚5与所述第四电容的一端连接，所述定时器芯片的引脚7悬空，所述定时器芯片的引脚1接地。
作为对本实用新型所述的电池检测系统的进一步说明，优选地，所述第一滤波采样电路由第五电阻、第六电阻、第八电容、第九电容组成；电池的一端依次与所述第八电容、所述第五电阻、所述第九电容串联连接；所述第六电阻并联在所述第五电阻的输入端和所述第九电容的输出端，所述第九电容的输出端接地，所述第五电阻的输出端连接有用于所述第一滤波采样电路采样的第一AD采样。
作为对本实用新型所述的电池检测系统的进一步说明，优选地，所述第八电容和所述第六电阻构成高通滤波器，所述第五电阻和所述第九电容构成低通滤波器。
作为对本实用新型所述的电池检测系统的进一步说明，优选地，所述第二滤波采样电路由第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电容组成；电池的一端依次与所述第九电阻、所述第七电阻、所述第十电容串联连接，所述第八电阻并联在所述第七电阻的输入端和所述第十电容的输出端，所述第十电容的输出端接地，所述第六电阻的输出端连接有用于所述第二滤波采样电路采样的第二AD采样。
作为对本实用新型所述的电池检测系统的进一步说明，优选地，所述第九电阻和所述第八电阻构成的分压电路分压比是47/147，所述第七电阻和所述第十电容构成低通滤波器。
作为对本实用新型所述的电池检测系统的进一步说明，优选地，所述电池检测系统还包括用于提醒使用者检测电池需更换的指示灯和蜂鸣器、以及用于显示相应检测数据的显示器；所述指示灯、所述蜂鸣器和所述显示器与所述电池检测系统的所述控制器电连接。
作为对本实用新型所述的电池检测系统的进一步说明，优选地，所述电池检测系统的电流小于100mA，所述电池检测系统的时间不大于2秒。
本实用新型的有益效果：1)无需空载，电池可以在连接负载的情况下检测；2)操作简单，不需要设置繁琐的专业参数，只要把系统连接上电池，系统就会全自动智能检测；3)检测快速，系统连接上电池后，2S内即可检测完毕；4)电池好坏判断明确，有问题，立马声光报警，提醒使用者需要更换电池；5)检测电流小于100mA，不影响电池性能；6)不仅可以当作手持型电池检测使用，还可以用于车载电池检测。
附图说明
图1是本实用新型的电池检测系统的原理示意图；
图2是本实用新型的控制器电源的电路图；
图3是本实用新型的控制器的引脚分布图；
图4是本实用新型的恒流源的电路图；
图5是本实用新型的脉冲电路的电路图；
图6是本实用新型的第一滤波采样电路的电路图；
图7是本实用新型的第二滤波采样电路的电路图。
附图标记说明如下：
待检测的电池1、控制器电源2、电池接口P2、第一电容C10、第一电容的输出端b1、第一电源芯片U3、第一电源芯片的输入端a1、第一电源芯片的接地端c1、第一电源芯片的输出端d1、第二电容C9、第二电容的输出端e1、控制器3、恒流源4、第一电阻R10、第二电源芯片U2、第二电源芯片的调节端a2、第三电容C11、第二电阻R11、第二电阻的输出端b2、脉冲电路5、第三电阻R16、第三电阻的输入端b3、第四电阻R12、第四电阻的输入端c3、第四电容C12、第五电容C13、第五电容的输出端a3、第六电容C7、第七电容C8、555定时器芯片U4、第一滤波采样电路6、第五电阻R2、第五电阻的输入端a4、第五电阻的输出端b4、第六电阻R6、第八电容C1、第九电容C3、第九电容的输出端c4、第二滤波采样电路7、第七电阻R4、第七电阻的输入端a5、第七电阻的输出端b5、第八电阻R7、第九电阻R3、第十电容C2、第十电容的输出端c5、指示灯8、蜂鸣器9、显示器10。
具体实施方式
为了使审查员能够进一步了解本实用新型的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，不限定任何形式、尺寸或者比例。
请参考图1，图1是本实用新型的电池检测系统的原理示意图。如图1所示，本实用新型提供的一种手持或车载全自动智能型的电池检测系统，所述电池检测系统包括待检测的电池1、用于向控制器3提供电源的控制器电源2、用于分析对比采样数据的控制器3、用于向脉冲电路5供电的恒流源4、用于将恒流方波加载在待检测的电池1上的脉冲电路5、用于分离电流交流成分电压并采样的第一滤波采样电路6、以及用于分离电流直流成分电压并采样的第二滤波采样电路7，待检测的电池1的输入端依次与控制器电源2、控制器3、恒流源4、脉冲电路5、待检测的电池1的输出端串联连接。
所述电池检测系统包括等效内阻检测电路和虚压检测电路，其中，所述等效内阻检测电路包括控制器3、恒流源4、脉冲电路5、待检测的电池1、控制器电源2、第一滤波采样电路6；其中，控制器3的输出端依次与恒流源4、脉冲电路5、待检测的电池1、第一滤波采样电路6、控制器3的输入端串联连接。
该等效内阻检测具体实施方式如下：
首先控制器3控制恒流源4产生50mA的恒流电源。然后把50mA恒流电源供电给脉冲电路5，这时，把输出频率为2KHZ的恒流方波加载在电池1上，那么电池1的等效内阻将会产生一个2KHZ幅度的电压信号。通过第一滤波采样电路6，可以把2KHZ幅度的电压信号分离出来，并且送给控制器3采样。软件分析处理后的数据相当于50mA恒流源4作用下的电压值，根据欧姆定律可得，电池的等效内阻等于电压值除以50mA。由于电池1内部时刻都在发生化学变化，那么电池1的等效内阻也是时刻在发生变化的。此发明中，设定在2S内采样20次电压数据，这20个电压数据经过比对之后，如果最大值和最小值的差值不大于最小值，那么说明等效内阻的波动范围小，电池是好的。如果最大值和最小值的差值大于最小值，那么说明等效内阻的波动范围大，电池是坏的。
此外，所述虚压检测电路包括控制器3、恒流源4、脉冲电路5、待检测的电池1、控制器电源2、第二滤波采样电路7；其中，控制器3的输出端依次与恒流源4、脉冲电路5、待检测的电池1、第二滤波采样电路7、控制器3的输入端串联连接。
该虚压检测的具体实施方式如下：
电池1通过50mA恒流源4放电前，控制器3通过第二滤波采样电路7，采样此时的电压值V1。电池1通过50mA恒流源4放电后，再次通过第二滤波采样电路7，采样此时的电压值V2。因为放电的电流很小，那么电池1电压波动的范围也很小。如果V1和V2的差值不大于0.1V，那么电池1电压的波动范围小，电池1是好的。如果V1和V2的差值大于0.1V，那么电池1电压的波动范围大，电池1是坏的。
请参考图2，图2是本实用新型的控制器电源的电路图。如图2所示，控制器电源2由电池接口P2、100uF/25V的第一电容C10、78M05第一电源芯片U3和4.7uF/16V的第二电容C9组成，电池接口P2依次与78M05第一电源芯片U3的输入端a1、4.7uF/16V的第二电容C9串联连接，100uF/25V的第一电容C10并联在78M05第一电源芯片U3的输入端a1和4.7uF/16V的第二电容C9的输出端e1上，电池接口P2的端1、100uF/25V的第一电容C10的输出端b1、4.7uF/16V的第二电容C9的输出端e1和78M05第一电源芯片U3的接地端c1均接地，78M05第一电源芯片U3的输出端d1作为控制器电源2的输出端。其中，所述电池通过连接电池接口P2，经过100uF/25V的第一电容滤波，再由78M05第一电源芯片U3稳压到5V，最后经过4.7uF/16V的第二电容C9滤波给控制器供电。
请参考图3，图3是本实用新型的控制器的引脚分布图。如图3所示，控制器3是意法半导体公司的STM8S003F3T6，控制器3的性能包括内核、存储器、时钟、复位和电源管理、中断管理、定时器、通信接口、模数转换器、I/O端口、开发支持。
请参考图4，图4是本实用新型的恒流源的电路图。如图4所示，恒流源4由10Ω的第一电阻R10、LM317第二电源芯片U2、100uF/25V的第三电容C11和24.9Ω的第二电阻R11组成，电池依次与10Ω的第一电阻R10、LM317第二电源芯片U2、24.9Ω的第二电阻R11串联连接，LM317第二电源芯片U2的调节端a2与24.9Ω的第二电阻R11的输出端b2等电位，并LM317第二电源芯片U2的调节端a2和24.9Ω的第二电阻R11的输出端b2作为恒流源4的输出端；在LM317第二电源芯片U2的调节端a2上串联100uF/25V的第三电容C11并在串联后直接接地。其中，10Ω的第一电阻R10的作用是限流，防止过高的电流冲击LM317第二电源芯片U2，造成损坏。LM317第二电源芯片U2和24.9Ω的第二电阻R11的共同作用下，输出50mA的恒流源4。100uF/25V的第三电容C11的作用是滤波，使恒流源输出更平稳。
请参考图5，图5是本实用新型的脉冲电路的电路图。如图5所示，脉冲电路5由10KΩ的第三电阻R16、10Ω的第四电阻R12、0.1uF的第四电容C12、0.01uF的第五电容C13、100uF/25V的第六电容C7、100uF/25V的第七电容C8、以及555定时器芯片U4组成；0.1uF的第四电容C12与0.01uF的第五电容C13并联并且两者的一端同时接地，并联后两者的另一端依次与10KΩ的第三电阻R16、0.1uF的第四电容C12、100uF/25V的第六电容C7、100uF/25V的第七电容C8串联连接；555定时器芯片U4包括8个引脚，555定时器芯片U4的引脚4和引脚8与恒流源4的输出端连接，555定时器芯片U4的引脚6和引脚2分别与0.01uF的第五电容C13的输出端a3和10KΩ的第三电阻R16的输入端b3连接，555定时器芯片U4的引脚3与10Ω的第四电阻R12的输入端c3连接，555定时器芯片U4的引脚5与0.1uF的第四电容C12的一端连接，555定时器芯片U4的引脚7悬空不接，555定时器芯片U4的引脚1接地。
请参考图6，图6是本实用新型的第一滤波采样电路的电路图。如图6所示，第一滤波采样电路6由10KΩ的第五电阻R2、10KΩ的第六电阻R6、0.1uF的第八电容C1、0.1uF的第九电容C3组成，电池的一端依次与0.1uF的第八电容C1、10KΩ的第五电阻R2、0.1uF的第九电容C3串联连接，10KΩ的第六电阻R6并联在10KΩ的第五电阻R2的输入端a4和0.1uF的第九电容C3的输出端c4，0.1uF的第九电容C3的输出端c4接地，10KΩ的第五电阻R2的输出端b4连接有用于第一滤波采样电路6采样的第一AD采样。其中，0.1uF的第八电容C1和10KΩ的第六电阻R6构成高通滤波器，10KΩ的第五电阻R2和0.1uF的第九电容C3构成低通滤波器。
请参考图7，图7是本实用新型的第二滤波采样电路的电路图。如图7所示，第二滤波采样电路7由10KΩ的第七电阻R4、47KΩ的第八电阻R7、100KΩ的第九电阻R3、0.1uF的第十电容C2组成，电池的一端依次与100KΩ的第九电阻R3、10KΩ的第七电阻R4、0.1uF的第十电容C2串联连接，47KΩ的第八电阻R7并联在10KΩ的第七电阻R4的输入端a5和0.1uF的第十电容C2的输出端c5，0.1uF的第十电容C2的输出端c5接地，10KΩ的第七电阻R4的输出端连接有用于第二滤波采样电路7采样的第二AD采样。其中，100KΩ的第九电阻R3和47KΩ的第八电阻R7构成的分压电路分压比是47/147，10KΩ的第七电阻R4和0.1uF的第十电容C2构成低通滤波器。
实验证明，所述电池检测系统的电流小于100mA，这样，避免了影响待检测的电池1的性能。而且，所述电池检测系统的时间不大于2秒，由此使得电路在检测完毕后进入休眠状态，不影响待检测的电池1正常使用。还有，待检测的电池1可连接有负载，以避免待检测的电池1空载检测的麻烦。
此外，电池等效内阻的波动或者电池电压的波动都可以粗略的判断电池的好坏，但是单一的判断并不准确。所以，此发明中，把电池等效内阻波动和电池电压波动相结合，只有这两个波动都超出设定值范围，才可以判定电池是坏的。
再有，所述电池检测系统还包括指示灯8、蜂鸣器9、以及显示器10；指示灯8、蜂鸣器9和显示器10与所述电池检测系统的控制器3电连接。这样，控制器3通过对检测到的等效内阻和虚压进行分析处理，如果两者的数值都超过设定值，那么，指示灯8闪烁，蜂鸣器9鸣叫，提醒使用者待检测的电池1有问题，需要及时更换；同时，控制器3外接有显示器10，连接显示器10可以看到检测的相应数据。
指示灯8的规格是：直径5mm，红色LED，圆帽雾状，正向电流20mA，工作电压1.8V-2.2V。
蜂鸣器9的规格是：5V有源蜂鸣器、直径12mm，高度9.5mm、工作电压3.5V-5.5V、电流<25mA、发声频率2300±500HZ。
显示器10的规格是：深圳市晶联讯电子有限公司的JLX12864C-1，驱动芯片使用的是矽创公司的ST7920，显示屏包括中文字库，支持串口和并口通信，可以显示128*64点阵单色图片或者显示128个字符，5V供电。
由此可见，本实用新型利用恒流源脉冲信号，加载在电池上，再把电池交流成分电压分离出来做分析处理，同时检测电池交流成分电压和电池直流成分电压，所述电池检测系统的电流小于100mA，以避免影响待检测的电池的性能；所述电池检测系统的时间不大于2秒，以使电路在检测完毕后进入休眠状态，不影响待检测的电池正常使用；待检测的电池可连接有负载，以避免待检测的电池空载检测的麻烦。这样能够更好的判别电池的好坏，检测过程中使用小电流检测，可以做到对电池无损检测。
需要声明的是，上述实用新型内容及具体实施方式意在证明本实用新型所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本实用新型保护范围的限定。本领域技术人员在本实用新型的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本实用新型的保护范围以所附权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种手持或车载全自动智能型的电池检测系统，其特征在于，所述电池检测系统包括待检测的电池(1)、用于向控制器(3)提供电源的控制器电源(2)、用于分析对比采样数据的控制器(3)、用于向脉冲电路(5)供电的恒流源(4)、用于将恒流方波加载在待检测的电池(1)上的脉冲电路(5)、用于分离电流交流成分电压并采样的第一滤波采样电路(6)、以及用于分离电流直流成分电压并采样的第二滤波采样电路(7)，待检测的电池(1)的输入端依次与控制器电源(2)、控制器(3)、恒流源(4)、脉冲电路(5)、待检测的电池(1)的输出端串联连接；
所述电池检测系统包括等效内阻检测电路和虚压检测电路；
所述等效内阻检测电路包括控制器(3)、恒流源(4)、脉冲电路(5)、待检测的电池(1)、控制器电源(2)、第一滤波采样电路(6)；其中，控制器(3)的输出端依次与恒流源(4)、脉冲电路(5)、待检测的电池(1)、第一滤波采样电路(6)、控制器(3)的输入端串联连接；
所述虚压检测电路包括控制器(3)、恒流源(4)、脉冲电路(5)、待检测的电池(1)、控制器电源(2)、第二滤波采样电路(7)；其中，控制器(3)的输出端依次与恒流源(4)、脉冲电路(5)、待检测的电池(1)、第二滤波采样电路(7)、控制器(3)的输入端串联连接。
2.如权利要求1所述的电池检测系统，其特征在于，控制器电源(2)由电池接口(P2)、第一电容(C10)、第一电源芯片(U3)和第二电容(C9)组成；电池接口(P2)依次与第一电源芯片(U3)的输入端(a1)、第二电容(C9)串联连接；第一电容(C10)并联在第一电源芯片(U3)的输入端(a1)和第二电容(C9)的输出端(e1)上；电池接口(P2)的端1、第一电容(C10)的输出端(b1)、第二电容(C9)的输出端(e1)和第一电源芯片(U3)的接地端(c1)均接地，第一电源芯片(U3)的输出端(d1)作为控制器电源(2)的输出端。
3.如权利要求1所述的电池检测系统，其特征在于，恒流源(4)由第一电阻(R10)、第二电源芯片(U2)、第三电容(C11)和第二电阻(R11)组成；电池依次与第一电阻(R10)、第二电源芯片(U2)、第二电阻(R11)串联连接；第二电源芯片(U2)的调节端(a2)与第二电阻(R11)的输出端(b2)等电位，并第二电源芯片(U2)的调节端(a2)和第二电阻(R11)的输出端(b2)作为恒流源(4)的输出端；在第二电源芯片(U2)的调节端(a2)上串联第三电容(C11)并在串联后直接接地。
4.如权利要求1所述的电池检测系统，其特征在于，脉冲电路(5)由第三电阻(R16)、第四电阻(R12)、第四电容(C12)、第五电容(C13)、第六电容(C7)、第七电容(C8)、以及定时器芯片(U4)组成；第四电容(C12)与第五电容(C13)并联并且两者的一端同时接地，并联后两者的另一端依次与第三电阻(R16)、第四电容(C12)、第六电容(C7)、第七电容(C8)串联连接；定时器芯片(U4)包括8个引脚，定时器芯片(U4)的引脚4和引脚8与恒流源(4)的输出端连接，定时器芯片(U4)的引脚6和引脚2分别与第五电容(C13)的输出端(a3)和第三电阻(R16)的输入端(b3)连接，定时器芯片(U4)的引脚3与第四电阻(R12)的输入端(c3)连接，定时器芯片(U4)的引脚5与第四电容(C12)的一端连接，定时器芯片(U4)的引脚7悬空，定时器芯片(U4)的引脚1接地。
5.如权利要求1所述的电池检测系统，其特征在于，第一滤波采样电路(6)由第五电阻(R2)、第六电阻(R6)、第八电容(C1)、第九电容(C3)组成；电池的一端依次与第八电容(C1)、第五电阻(R2)、第九电容(C3)串联连接；第六电阻(R6)并联在第五电阻(R2)的输入端(a4)和第九电容(C3)的输出端(c4)，第九电容(C3)的输出端(c4)接地，第五电阻(R2)的输出端(b4)连接有用于第一滤波采样电路(6)采样的第一AD采样。
6.如权利要求5所述的电池检测系统，其特征在于，第八电容(C1)和第六电阻(R6)构成高通滤波器，第五电阻(R2)和第九电容(C3)构成低通滤波器。
7.如权利要求1所述的电池检测系统，其特征在于，第二滤波采样电路(7)由第七电阻(R4)、第八电阻(R7)、第九电阻(R3)、第十电容(C2)组成；电池的一端依次与第九电阻(R3)、第七电阻(R4)、第十电容(C2)串联连接，第八电阻(R7)并联在第七电阻(R4)的输入端(a5)和第十电容(C2)的输出端(c5)，第十电容(C2)的输出端(c5)接地，第七电阻(R4)的输出端(b5)连接有用于第二滤波采样电路(7)采样的第二AD采样。
8.如权利要求7所述的电池检测系统，其特征在于，第九电阻(R3)和第八电阻(R7)构成的分压电路分压比是47/147，第七电阻(R4)和第十电容(C2)构成低通滤波器。
9.如权利要求1～8任一所述的电池检测系统，其特征在于，所述电池检测系统还包括用于提醒使用者检测电池需更换的指示灯(8)和蜂鸣器(9)、以及用于显示相应检测数据的显示器(10)；指示灯(8)、蜂鸣器(9)和显示器(10)与所述电池检测系统的控制器(3)电连接。
10.如权利要求1所述的电池检测系统，其特征在于，所述电池检测系统的电流小于100mA；所述电池检测系统的时间不大于2秒。
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