CN211318695U - 一种一次性锂电池电量检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种一次性锂电池电量检测装置，包括壳体，壳体的上侧板设置有正极连接端和负极连接端，正极连接端通过正极测量线路连接正极接线夹子，负极连接端通过负极测量线路连接负极接线夹子，壳体内设置有内阻测量电路，壳体的前侧板设置有触摸屏。在对一次性锂电池的内阻进行检测时，通过正极接线夹子与负极接线夹子与一次性锂电池进行连接，方便快捷。该一次性锂电池电量检测装置的结构简单，操作比较简便，能够很容易对一次性锂电池的电量进行检测，最后通过触摸屏显示检测结果。

Description

一种一次性锂电池电量检测装置

技术领域

本实用新型属于一次性锂电池电量检测技术领域，尤其涉及一种一次性锂电池电量检测装置。

背景技术

在一次性锂电池的使用过程中，需要检测一次性锂电池的剩余电量，主要用于评估锂电池的更换时机，若不能较为精确的检测出一次性锂电池的剩余电量，则可能出现以下两种情况：（1）在一次性锂电池的剩余电量还比较充分的时候就被更换，则会造成一定的浪费；（2）在一次性锂电池的电量即将耗尽的时候还未更换，则将会面临随时丧失供电的困境，若用电设备为重要设备或者此时用电设备正处于关键工作阶段，则会带来巨大的经济损失或者安全事故。

通常情况下，电池的电压与电量存在正相关关系，所以常用的检测电池剩余电量的方法是通过检测电池的电压来进行推算，这种方式比较容易实现。但是，一次性锂电池的放电电压与时间的曲线通常非常平坦，在常温下，一次性锂电池输出的电压在整个电池容量区间内几乎保持不变，仅在电量即将耗尽时才开始下跌。因此，对于一次性锂电池，通过测量电压的方法获得电量的方式，难以准确得到一次性锂电池的电量。

为了解决一次性锂电池电量检测的难题，经研究发现，一次性锂电池在电量下跌后，其内阻会呈一定规律的变化。故可以通过测量一次性锂电池内阻的方式来较为精确的推算一次性锂电池的电量。但是，目前的一次性锂电池的内阻检测装置的结构比较复杂，操作比较繁琐。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种一次性锂电池电量检测装置，用以解决现有的检测装置的结构比较复杂，操作比较繁琐的问题。

为了解决上述问题，本实用新型所涉及的一种一次性锂电池电量检测装置采用以下技术方案：

一种一次性锂电池电量检测装置，其特征在于，包括壳体，壳体为长方体结构，所述壳体的上侧板设置有正极连接端和负极连接端，壳体外部设置有正极测量线路和负极测量线路，所述正极连接端连接正极测量线路的一端，所述正极测量线路的另一端设置有正极接线夹子，所述负极连接端连接负极测量线路的一端，所述负极测量线路的另一端设置有负极接线夹子，所述正极接线夹子用于连接一次性锂电池的正极，所述负极接线夹子用于连接一次性锂电池的负极；

所述壳体内设置有第一电池内阻测量支路、第二电池内阻测量支路、用于检测一次性锂电池端电压的电压传感器、用于检测一次性锂电池放电电流的电流传感器和控制器，所述第一电池内阻测量支路串联设置有第一电阻和第一电子开关器件，所述第二电池内阻测量支路串联设置有第二电阻和第二电子开关器件，所述正极连接端通过正极连接线路连接所述第一电池内阻测量支路和第二电池内阻测量支路的一端，所述负极连接端通过负极连接线路连接所述第一电池内阻测量支路和第二电池内阻测量支路的另一端，所述电压传感器和电流传感器设置在所述正极连接线路上，所述电压传感器、电流传感器、第一电子开关器件和第二电子开关器件与所述控制器电连接；

所述壳体的前侧板设置有触摸屏，所述触摸屏与所述控制器电连接。

可选地，所述壳体内还设置有第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器设置在所述第一电阻上，用于检测所述第一电阻的温度，所述第二温度传感器设置在所述第二电阻上，用于检测所述第二电阻的温度，所述第一温度传感器和第二温度传感器与所述控制器电连接。

可选地，所述一次性锂电池电量检测装置还包括用于固定一次性锂电池的电池座，所述电池座的底端固定在所述壳体的上侧板；所述电池座包括电池仓，所述电池仓的一端设置有正极接触片，所述电池仓的另一端设置有负极接触片，使得所述一次性锂电池放置在所述电池仓内时，所述一次性锂电池的正极与正极接触片接触，所述一次性锂电池的负极与负极接触片接触，所述正极接线夹子用于夹住所述正极接触片，所述负极接线夹子用于夹住所述负极接触片。

可选地，所述壳体的前侧板还设置有用于指示所述第一电池内阻测量支路导通状态的第一指示灯和用于指示所述第二电池内阻测量支路导通状态的第二指示灯，所述第一指示灯和第二指示灯与所述控制器电连接。

可选地，所述第一电池内阻测量支路还串联设置有第一二极管，所述第二电池内阻测量支路还串联设置有第二二极管。

可选地，所述壳体内还设置有无线通信模块，所述无线通信模块与所述控制器电连接。

本实用新型的有益效果如下：在对一次性锂电池的电量进行检测时，可以直接将正极接线夹子夹住一次性锂电池的正极，将负极接线夹子夹住一次性锂电池的负极，由于设置有正极测量线路和负极测量线路，正极接线夹子和负极接线夹子是灵活的，因此，能够很方便与一次性锂电池的正极和负极进行接触连接，操作方便；通过第一电池内阻测量支路和第二电池内阻测量支路能够实现一次性锂电池内阻的测量，相较于其他测量方式，能够提升检测结果的精度；该一次性锂电池电量检测装置的结构简单，通过两条电池内阻测量支路以及电压传感器和电流传感器就能够实现内阻检测，最终得到一次性锂电池的电量，操作比较简便，能够很容易对一次性锂电池的电量进行检测，最后通过触摸屏直观显示检测结果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍：

图1是本实用新型的一次性锂电池电量检测装置的外观结构示意图；

图2是本实用新型的一次性锂电池电量检测装置的内阻检测原理电路图；

图3是本实用新型的一次性锂电池电量检测装置的控制原理图；

图4是本实用新型的一次性锂电池电量检测装置的电池座的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合附图1-4和具体实施例对本实用新型的技术方案做出进一步的说明。

一次性锂电池14的电池内阻与电池电量（即SOC）存在对应关系，当电池电量变化时，电池内阻会按照一定的规律变化。一般情况下，电池内阻与电池电量之间大致上为反相关关系，即电池内阻越大，电池电量越少（即SOC越小），反之，电池内阻越小，电池电量越高（即SOC越大）。因此，检测一次性锂电池14的电池内阻，根据得到的电池内阻查表就能够得到电池电量，该表为电池内阻和电池电量的对应关系表，该对应关系表的具体数值由实际情况，比如由实际试验结果决定，由于该对应关系为常规技术，不再赘述。

本实施例中，通过检测一次性锂电池14的电池内阻得到电池电量。而且，本实施例采用两级放电法测量一次性锂电池14的内阻。

本实施例提供一种一次性锂电池电量检测装置，如图1所示，包括壳体1，壳体1为长方体结构，壳体1的上侧板设置正极连接端2和负极连接端3，正极连接端2和负极连接端3在壳体1的上侧板上的位置不做限定，正极连接端2和负极连接端3均可以为常规的接线端口。壳体1外部设置有正极测量线路4和负极测量线路6，正极连接端2连接正极测量线路4的一端，正极测量线路4的另一端设置有正极接线夹子5，负极连接端3连接负极测量线路6的一端，负极测量线路6的另一端设置有负极接线夹子7。正极连接端2用于通过正极接线夹子5连接一次性锂电池14的正极，负极连接端3用于通过负极接线夹子7用于连接一次性锂电池14的负极。当需要对一次性锂电池14的内阻进行测量时，将正极接线夹子5夹住一次性锂电池14的正极相连接，将负极连接端3夹住一次性锂电池14的负极。正极测量线路4和负极测量线路6均可以为常规的连接线路，长度由实际需要进行确定。正极接线夹子5和负极接线夹子7均可以为常规的接线夹子。

壳体1的前侧板设置有触摸屏8、第一指示灯9和第二指示灯10，触摸屏8、第一指示灯9和第二指示灯10在壳体1的前侧板上的位置由实际需要进行设置。

壳体1内设置有第一电池内阻测量支路、第二电池内阻测量支路、电压传感器12和电流传感器13。第一电池内阻测量支路串联设置有第一电子开关器件15和第一电阻16，第二电池内阻测量支路串联设置有第二电子开关器件18和第二电阻19。其中，第一电子开关器件15和第二电子开关器件18均可以为常规的开关器件，比如MOS管。第一电阻16和第二电阻19为常规的电阻元件。本实施例中，可以设定一种第一电阻16和第二电阻19的阻值大小关系，即第一电阻16的阻值大于第二电阻19的阻值。另外，为了提高线路的单向导通性，第一电池内阻测量支路上还可以串联设置有第一二极管17，第二电池内阻测量支路上还可以串联设置有第二二极管20。图2给出了第一电子开关器件15、第一电阻16和第一二极管17在第一电池内阻测量支路上的位置关系，以及第二电子开关器件18、第二电阻19和第二二极管20在第二电池内阻测量支路上的位置关系。

在壳体1内，正极连接端2通过正极连接线路连接第一电池内阻测量支路和第二电池内阻测量支路的一端，负极连接端3通过负极连接线路连接第一电池内阻测量支路和第二电池内阻测量支路的另一端。电压传感器12和电流传感器13设置在正极连接线路上，电压传感器12用于检测一次性锂电池14的端电压，电流传感器13用于检测一次性锂电池14的放电电流。电压传感器12和电流传感器13均可以为常规的电气量检测器件。

第一指示灯9用于指示第一电池内阻测量支路的导通状态，比如：若第一电池内阻测量支路导通，则控制第一指示灯9点亮，若第一电池内阻测量支路断开，则控制第一指示灯9熄灭；第二指示灯10用于指示第二电池内阻测量支路的导通状态，比如：若第二电池内阻测量支路导通，则控制第二指示灯10点亮，若第二电池内阻测量支路断开，则控制第二指示灯10熄灭。作为其他的实施方式，若不需要指示第一电池内阻测量支路和第二电池内阻测量支路的导通状态，则第一指示灯9和第二指示灯10可以不设置。

壳体1内还设置有控制器21，用于实现内阻测量的控制，控制器21可以为常规的控制芯片，比如单片机或者DSP。如图3所示，触摸屏8、第一指示灯9、第二指示灯10、电压传感器12、电流传感器13、第一电子开关器件15和第二电子开关器件18与控制器21电连接。控制器21能够接收电压传感器12和电流传感器13的电气量，能够向第一指示灯9、第二指示灯10、第一电子开关器件15和第二电子开关器件18输出控制指令，能够与触摸屏8进行信息交互。

为了实时监控第一电阻16和第二电阻19的温度，防止温度过高导致测量不准，以及避免器件损坏，壳体1内还设置有第一温度传感器22和第二温度传感器23，第一温度传感器22设置在第一电阻16上，可以通过固定带或者胶水与第一电阻16固定连接，用于检测第一电阻16的温度。第二温度传感器23设置在第二电阻19上，可以通过固定带或者胶水与第二电阻19固定连接，用于检测第二电阻19的温度。如图3所示，第一温度传感器22和第二温度传感器23与控制器21电连接，控制器21能够接收第一温度传感器22和第二温度传感器23检测到的温度数据。

为了实现与外部设备的无线通信，壳体1内还设置有无线通信模块24，无线通信模块24与控制器21电连接。无线通信模块24可以为常规的无线通信芯片，比如4G芯片。因此，该一次性锂电池电量检测装置可独立运行，也可与外部设备配合使用。

进一步地，为了便于对一次性锂电池14进行检测，该一次性锂电池电量检测装置还包括电池座11，电池座11的底端固定在壳体1的上侧板，具体地，电池座11的底端可以直接焊接在壳体1的上侧板上，也可以通过螺栓固定在壳体1的上侧板上。如图4所示，电池座11包括电池仓25，电池仓25的空间结构可以与一次性锂电池14相适配，电池仓25的一端设置有正极接触片26，电池仓25的另一端设置有负极接触片27，一次性锂电池14放置在电池仓25内时，一次性锂电池14的正极与正极接触片26接触，一次性锂电池14的负极与负极接触片27接触。正极接线夹子5夹住正极接触片26，正极接线夹子5与正极接触片26接触，就能够实现正极接线夹子5和正极接触片26的电气连接；负极接线夹子7夹住负极接触片27，负极接线夹子7与负极接触片27接触，就能够实现负极接线夹子7和负极接触片27的电气连接。

将一次性锂电池14放置在电池仓25内，正极接线夹子5夹住正极接触片26，负极接线夹子7夹住负极接触片27。控制器21发出控制信号或者外部设备发出远程控制信号，以控制闭合第一电子开关器件15和第二电子开关器件18，对一次性锂电池14进行放电，当一次性锂电池14的虚电压去除、端电压平稳后，记下当前一次性锂电池14的电压U1和电流I1，然后，断开第一电子开关器件15，记下当前一次性锂电池14的电压U2和电流I2，最后断开第二电子开关器件18。根据欧姆定律计算一次性锂电池14的内阻R，公式如下：

R = (U1-U2)/(I1-I2)

上述测量过程中，可以手动控制第一电子开关器件15和第二电子开关器件18的导通状态，比如通过操作触摸屏8手动控制；也可以在控制器21中内置有测量控制程序以及上述计算公式，自动控制第一电子开关器件15和第二电子开关器件18的导通状态，实现自动测量。当然，除了上述测量过程之外，还可以采用其他的内阻测量过程。

在得到电池内阻之后，可以直接通过触摸屏8显示出来，由人工比对，人工按照内阻与电量的对应关系得到内阻对应的电量。或者，控制器21内置有内阻与电量的对应关系，在得到电池内阻之后，控制器21进行自动比对，得到内阻对应的电量，并由触摸屏8显示出来。

另外，第一温度传感器22能够检测得到第一电阻16的温度，实现对第一电阻16的实时监控，当第一电阻16的温度处于一个异常的范围时，表示第一电阻16异常，控制器21可以将异常信息通过触摸屏8显示出来；第二温度传感器23能够检测得到第二电阻19的温度，实现对第二电阻19的实时监控，当第二电阻19的温度处于一个异常的范围时，表示第二电阻19异常，控制器21可以将异常信息通过触摸屏8显示出来。当第一电阻16或者第二电阻19异常时，检测得到的电池内阻数据也是一个异常数据，因此，通过检测第一电阻16和第二电阻19的温度能够确定电池内阻数据是否准确。在电池内阻测量过程中，第一电阻16和第二电阻19的温度会逐渐上升，为了防止温度过高影响测量结果，壳体1内还可以设置散热机构，比如：水冷散热管道或者散热风扇，用于为第一电阻16和第二电阻19降温。

需要说明的是，本申请保护的是一次性锂电池电量检测装置的硬件结构，并不在于内阻测量（或者说是电量测量）的测量原理和过程，该测量原理和测量过程属于现有技术，本申请保护的一次性锂电池电量检测装置只是应用了现有中已存在的测量原理和过程。

最后所应说明的是：上述实施例仅用于说明而非限制本实用新型的技术方案，任何对本实用新型进行的等同替换及不脱离本实用新型精神和范围的修改或局部替换，其均应涵盖在本实用新型权利要求保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种一次性锂电池电量检测装置，其特征在于，包括壳体，壳体为长方体结构，所述壳体的上侧板设置有正极连接端和负极连接端，壳体外部设置有正极测量线路和负极测量线路，所述正极连接端连接正极测量线路的一端，所述正极测量线路的另一端设置有正极接线夹子，所述负极连接端连接负极测量线路的一端，所述负极测量线路的另一端设置有负极接线夹子，所述正极接线夹子用于连接一次性锂电池的正极，所述负极接线夹子用于连接一次性锂电池的负极；

所述壳体内设置有第一电池内阻测量支路、第二电池内阻测量支路、用于检测一次性锂电池端电压的电压传感器、用于检测一次性锂电池放电电流的电流传感器和控制器，所述第一电池内阻测量支路串联设置有第一电阻和第一电子开关器件，所述第二电池内阻测量支路串联设置有第二电阻和第二电子开关器件，所述正极连接端通过正极连接线路连接所述第一电池内阻测量支路和第二电池内阻测量支路的一端，所述负极连接端通过负极连接线路连接所述第一电池内阻测量支路和第二电池内阻测量支路的另一端，所述电压传感器和电流传感器设置在所述正极连接线路上，所述电压传感器、电流传感器、第一电子开关器件和第二电子开关器件与所述控制器电连接；

所述壳体的前侧板设置有触摸屏，所述触摸屏与所述控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的一次性锂电池电量检测装置，其特征在于，所述壳体内还设置有第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器设置在所述第一电阻上，用于检测所述第一电阻的温度，所述第二温度传感器设置在所述第二电阻上，用于检测所述第二电阻的温度，所述第一温度传感器和第二温度传感器与所述控制器电连接。

3.根据权利要求1所述的一次性锂电池电量检测装置，其特征在于，所述一次性锂电池电量检测装置还包括用于固定一次性锂电池的电池座，所述电池座的底端固定在所述壳体的上侧板；所述电池座包括电池仓，所述电池仓的一端设置有正极接触片，所述电池仓的另一端设置有负极接触片，使得所述一次性锂电池放置在所述电池仓内时，所述一次性锂电池的正极与正极接触片接触，所述一次性锂电池的负极与负极接触片接触，所述正极接线夹子用于夹住所述正极接触片，所述负极接线夹子用于夹住所述负极接触片。

4.根据权利要求1所述的一次性锂电池电量检测装置，其特征在于，所述壳体的前侧板还设置有用于指示所述第一电池内阻测量支路导通状态的第一指示灯和用于指示所述第二电池内阻测量支路导通状态的第二指示灯，所述第一指示灯和第二指示灯与所述控制器电连接。

5.根据权利要求1所述的一次性锂电池电量检测装置，其特征在于，所述第一电池内阻测量支路还串联设置有第一二极管，所述第二电池内阻测量支路还串联设置有第二二极管。

6.根据权利要求1所述的一次性锂电池电量检测装置，其特征在于，所述壳体内还设置有无线通信模块，所述无线通信模块与所述控制器电连接。

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