CN208000981U - 一种可充电电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种可充电电池，所述电池包括：电芯、电量计量芯片、充放电电流采样电阻、充放电控制模块和充放电接口；所述充放电电流采样电阻连接在所述电芯和所述充放电接口之间，所述电量计量芯片与所述充放电电流采样电阻并联连接，用于采集流经充放电电流采样电阻的电流，并计算所述电芯的电量信息；所述充放电控制模块一端连接所述电量计量芯片，另两端分别与所述电芯和所述充放电接口连接，以基于所述电量计量芯片输出的数据控制电芯的充放电。本实用新型提供的可充电电池将电量监控和电池集成为一体，电量监控的参数和数据完全对应所用的电池，从而达到更好的电池使用管理和监控效果。

Description

一种可充电电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别涉及一种可充电电池。

背景技术

目前如移动终端等大多数电子设备大都使用可充电电池进行供电。电池电量的精确检测和电池的优化管理对于电子设备的安全使用来说是至关重要的，因为精确地了解电池的电量和电池的使用状况不仅能够很好地保护电池，防止其过充电过放电过热及是否达到使用寿命等，同时也能够让用户精确地知道剩余电量来确定电子设备能正常使用的时间，以便及时保存重要数据。

现有技术对电池电量的检测基于电压监测和基于库仑计数的电量监测法等。无论基于何种方法，电量监测通常是基于电池参数来进行的，这些参数例如包括电池开路电压曲线、阻抗、温度、充放电电流等等。基于电压监测的传统电池电量监控手段主要是通过获取电池电芯的当前电压，从而估计出电池的当前电量；这种方法得到的电池电量精度较低，随着电池负载及充放电状态的变化，会出现电量数据的波动变化；而且对于电池的充放电管理等不够充分，难以达到更高效的使用效果和更高的安全性。

改进后的电池电量监控手段主要是在电子设备中设有电量监测电路来监测可充电电池的电量，通常的可充放电池和电量监控电路是分开的，电量监控电路设置在电子设备的电路板上，电池和保护电路级联或成一体。增设电量监测电路可以增加电量检测的精度，但无法与传统采用电压监测的传统方法的设备兼容，只能用在新开发的产品中；同时由于电量监控电路的配置、管理及接口要求等较为复杂，技术要求提高，系统复杂度增加，开发难度增加；而且对于可以更换的电池，电子设备中的电量监控电路基于预设置的电池参数进行电池管理和电量检测，存在如下缺陷：电量监控电路和参数本身和可充放电池不能完全关联起来，在电池可更换的情况下，由于新电池特性与旧电池相比会发生变化，原有电量监控的参数和数据对新电池来说可能有较大差异，因而导致无法精确地监测和管理新电池，从而不能提供真实的电量数据和监控效果，这对于电池电量的精确监测和安全管理是一个很大的阻碍。

对于本安型防爆电池和电子设备来说，对电池的安全性有着更高的要求，对电池电量的监测精度、电池的精准优化及安全管理也同样有着更高的要求。

实用新型内容

有鉴于现有技术中的问题，本实用新型的目的在于提供一种带电量监测功能的可充电电池，可以方便简单地监测电量数据，提高电量检测的精度，又可以与传统采用电压监测的传统方法的设备兼容，同时能够更好地优化电池管理，从而提高电池使用中的安全性，达到更好的电池使用管理和监控效果。

本实用新型提供一种可充电电池，所述可充电电池包括：

电芯、电量计量芯片、充放电电流采样电阻、充放电控制模块和充放电接口；

所述充放电电流采样电阻连接在所述电芯和所述充放电接口之间，所述电量计量芯片与所述充放电电流采样电阻并联连接，用于采集流经充放电电流采样电阻的电流，并计算所述电芯的电量信息；

所述充放电控制模块一端连接所述电量计量芯片，另两端分别与所述电芯和所述充放电接口连接，以基于所述电量计量芯片输出的数据控制电芯的充放电。

优选地，所述可充电电池还包括：微控制器MCU，其一端连接所述电量计量芯片，用于配置、管理电量计量芯片，并读取电量计量芯片的计量结果；MCU另一端连接到充放电接口，对外输出与电量计量芯片的计量结果相对应的输出电压信号。

优选地，所述微控制器MCU经由数字模拟转换器与所述充放电接口连接，或者经由串行总线与所述充放电接口连接。

优选地，所述数字模拟转换器为所述MCU中内置的数字模拟转换器或者为外置的数字模拟转换器。

优选地，所述可充电电池还包括：测温传感器，其与所述电芯接触，并连接所述电量计量芯片和所述充放电控制模块。

优选地，所述可充电电池还包括：壳体，所述可充电电池的元件被封装在所述壳体内。

优选地，所述壳体为钢壳或铝壳。

优选地，所述电芯为多个串联或并联连接的电芯。

优选地，所述电芯侧面还可设置有加热元件。

优选地，所述可充电电池为本安防爆电池。

本实用新型实施例提供的实时检测剩余电量的电池将电量监控和电池集成为一体，电量监控的参数和数据完全对应所用的电池，始终保证电池的监控数据是真实有效的，可以方便简单地监测电量数据，提高电量检测的精度，进一步地又可以与传统采用电压监测的传统方法的设备兼容，同时能够更好地优化电池管理，提高电池使用中的安全性，从而达到更好的电池使用管理和监控效果。

本领域技术人员应理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本实用新型所要求保护内容的限制。

附图说明

参考随附的附图，本实用新型更多的目的、功能和优点将通过本实用新型实施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1为本实用新型一实施例中实时检测剩余电量的电池的示意性框图。

图2为本实用新型另一实施例中实时检测剩余电量的电池的示意性框图。

附图标号：

1：电芯； 2：电量计量芯片； 3：充放电电流采样电阻；

4：充放电控制模块； 5：充放电接口； 6：微控制器(MCU)；

7：测温传感器； 8，8’：外壳。

具体实施方式

通过参考示范性实施例，本实用新型的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本实用新型并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本实用新型的具体细节。

在下文中，将参考附图描述本实用新型的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

此外，还需要说明的是，当一个部件被称为“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者也可以存在居中的部件。当一个部件被称为是“连接”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在居中部件。

本实用新型提供了一种带电量监测电路的可充电电池(或称可冲放电池)，其将电量监控电路和电池集成为一体，使得电量监控的参数和数据完全对应所用的电池，始终保证电池的监控数据是真实有效的，可以方便简单地监测电量数据，提高电量检测的精度，又可以与传统采用电压监测的传统方法的设备兼容，同时能够更好地优化电池管理，提高电池使用中的安全性，从而达到更好的电池使用管理和监控效果。

实施例1

如图1为本实用新型实施例1中可充电电池的示意性框图。该可充电电池8包括：电芯1、电量计量芯片2、充放电电流采样电阻3、充放电控制模块4和充放电接口5，其中电芯1可以包括串联或并联连接的几个电芯。

充放电电流采样电阻3连接在电芯1和充放电接口5之间，使得从电芯1输出或流入到电芯1的电流经过充放电采样电阻3。电量计量芯片2连接电芯1，并与充放电电流采样电阻3并联连接，通过这种方式，电量计量芯片2可以得到任一时刻加载在充放电电流采样电阻3两端的瞬时电流值，并基于该瞬时电流值通过内部库伦计数器来累计充电量或减去放电量，以基于计算出的数据得到充放电状态(SOC)、剩余容量等数据，这些数据都可以通过充放电接口5对外输出。在本实用新型实施例中，电量计量芯片2例如为BQ27441、LTC4150，或者RT9428等，可以根据不同的需求选择合适的芯片，同时按照所选芯片的要求进行电路连接，采样电阻的位置可以串联在电芯正端或负端回路中。

充放电控制模块4可以选用功率合适的MOSFET，控制端连接电量计量芯片2，另外两端分别连接电芯1和充放电接口5。充放电控制模块4基于电量计量芯片2输出的控制信号来控制电芯1的充放电，从而防止电芯过度充放电、过流等情况，起到保护电芯和电路的作用。

电量计量芯片2还与充放电接口5连接，这样可将电量计量芯片2通过充放电接口5直接连接到负载设备(电子设备)，从而可使得负载设备能够获取电池充放电状态、剩余容量等各种有用信息。

作为本实用新型的优选实施例，本实施例提供的带电量检测的可充电电池还可包括测温传感器7，测温传感器7可贴付在电芯上并与电量计量芯片2连接，用来实时检测电芯温度，并将检测的温度输出至电量计量芯片2。电量计量芯片2可基于电芯温度进行更精确的电量计算、充放电控制。可选地，测温传感器7还可与充放电控制模块4连接，将检测的温度输出至充放电控制模块4，充放电控制模块4可基于电芯温度来限制电池充放电，以防止电池过热。

在本发明另一实施例中，电芯侧面还可设置有加热元件(未示出)，以防止环境温度过低时影响电量输出和/或充放电性能。

本实用新型优选实施例中，可充电电池还包括封装壳体8，封装壳体8将上述所有元件封装在壳体内，从而组装为独立的电池模块，以作为一个整体连接到电子设备。封装壳体8可采用钢壳或铝壳，可以增大电芯的散热面积，防止电芯局部过热，并起到保护元件的作用。此外，可充电电池的外壳还可以是防爆外壳。

基于如上所述的可充电电池，将电量监控和电池集成为一体，电量监控的参数和数据完全对应于所用的电池，始终保证电池的监控数据是真实有效的，从而达到更好的电池使用管理和监控效果。这样电子设备就不需要关注电芯本身或电芯的设置参数等。

实施例2

图2所示为本实用新型实施例2中可充电电池8’的示意性框图。本实施例2与实施例1的主要差别在于在电池内部增加了一个微控制器(MCU)6。如图2所示，MCU 6连接电量计量芯片2和充放电接口5。由于电量计量芯片2的接口相对比较复杂，通过在电池内部增加了MCU 6，可以对电量计量芯片2进行配置和管理，同时使用数字模拟转换器DA对外按照电压输出，这样可以在原有采用电压检测技术的电子设备上，保持接口不变，但达到电量的精准监测。所用的数字模拟转换器DA可以是MCU内置的，也可以是外置的DA，设置在MCU和接口之间。

也就是说，本实用新型实施例中，电量计量芯片2可以通过MCU 6来操作，MCU 6通过读取电量计量芯片2的数据，MCU 6使用这些数据进行简单的电量状态输出，输出简单的与电量对应的模拟电压信号，或MCU 6可通过单总线协议利用单线半双工串行线(singlewire half duplex serial line)或其他串行总线与受电的电子设备进行通信，而不需要复杂的通讯接口协议，可以与传统采用电压监测的传统方法的设备兼容。

本实施例提供的带电量监控的可充电电池将电量监控和电池集成为一体，电量监控的参数和数据完全对应所用的电池，始终保证电池的监控数据是真实有效的，可以方便简单地监测电量数据，且提高了监测精度，又可以与传统采用电压监测的传统方法的设备兼容，同时能够更好地优化电池管理，提高电池使用中的安全性，从而达到更好的电池使用管理和监控效果。

如上实施例中描述的带电量监测功能的可充电电池优选地可用作本安防爆型电池，但同样也可以适用于非防爆电池。

结合这里披露的本实用新型的说明和实践，本实用新型的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本实用新型的真正范围和主旨均由权利要求所限定。

Claims (10)

1.一种可充电电池，其特征在于，所述可充电电池包括：电芯、电量计量芯片、充放电电流采样电阻、充放电控制模块和充放电接口；

所述充放电电流采样电阻连接在所述电芯和所述充放电接口之间，所述电量计量芯片与所述充放电电流采样电阻并联连接，用于采集流经充放电电流采样电阻的电流，并计算所述电芯的电量信息；

所述充放电控制模块一端连接所述电量计量芯片，另两端分别与所述电芯和所述充放电接口连接，以基于所述电量计量芯片输出的数据控制电芯的充放电。

2.根据权利要求1所述的可充电电池，其特征在于，所述可充电电池还包括：

微控制器MCU，其一端连接所述电量计量芯片，用于配置、管理电量计量芯片，并读取电量计量芯片的计量结果；MCU另一端连接到充放电接口，对外输出与电量计量芯片的计量结果相对应的输出电压信号。

3.根据权利要求2所述的可充电电池，其特征在于，

所述MCU经由数字模拟转换器与所述充放电接口连接，或者经由串行总线与所述充放电接口连接。

4.根据权利要求3所述的可充电电池，其特征在于，所述数字模拟转换器为所述MCU中内置的数字模拟转换器或者为外置的数字模拟转换器。

5.根据权利要求1所述的可充电电池，其特征在于，所述可充电电池还包括：

测温传感器，其与所述电芯接触，并连接所述电量计量芯片和所述充放电控制模块。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的可充电电池，其特征在于，所述可充电电池还包括：

壳体，所述可充电电池的元件被封装在所述壳体内。

7.根据权利要求6所述的可充电电池，其特征在于，所述壳体为钢壳或铝壳。

8.根据权利要求1所述的可充电电池，其特征在于：

所述电芯为多个串联或并联连接的电芯。

9.根据权利要求1所述的可充电电池，其特征在于：所述电芯侧面还可设置有加热元件。

10.根据权利要求1所述的可充电电池，其特征在于：

所述可充电电池为本安防爆电池。