CN213689874U - 一种带有功耗监测功能的电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电子监测技术领域，尤其涉及一种带有功耗监测功能的电池。包括PCBA电路板组件，具体包括充电接口单元、供电单元、降压单元、电流采样单元和控制单元；充电接口单元与供电单元连接，用于向供电单元提供接口；供电单元与控制单元连接，用于向控制单元提供电源；供电单元还与降压单元连接，用于向降压单元提供电源，并作为电池电压输出；降压单元与电流采样单元连接，用于将电压降低到预设标准电压；电流采样单元与控制单元连接，用于获取实时电流及实时电压，并将获取的实时电流及实时电压传输至控制单元；控制单元，用于基于实时电流及实时电压得到实时功率。解决了设备在流转过程中停留等待较长测试时间的技术问题。

Description

一种带有功耗监测功能的电池

技术领域

本实用新型涉及电子监测技术领域，尤其涉及一种带有功耗监测功能的电池。

背景技术

物联网设备普遍要求低功耗，在工厂生产中，由于物联网设备内部含有电容，超级电容等储能器件，需要将储能电池充满电，因此导致测试低功耗过程时间较长，降低生产效率。

例如：水气表测试中，由于水气表中含有储能器件超级电容，而超级电容充满电需要一个小时以上，自动化产线中，为提高生产效率，不能停留等待较长时间测试。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本实用新型提供一种带有功耗监测功能的电池，其解决了设备在流转过程中停留等待较长测试时间、无法实时获取功率的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：

本实用新型实施例提供一种带有功耗监测功能的电池，包括带有功率监测功能的PCBA电路板组件；

PCBA电路板组件包括充电接口单元、供电单元、降压单元、电流采样单元和控制单元；

充电接口单元与供电单元连接，用于向供电单元提供接口；

供电单元与控制单元连接，用于向控制单元提供电源；

供电单元还与降压单元连接，用于向降压单元提供电源，并作为电池电压输出；

降压单元与电流采样单元连接，用于将电压降低到预设标准电压；

电流采样单元与控制单元连接，用于获取实时电流及实时电压，并将获取的实时电流及实时电压传输至控制单元；

控制单元，用于对基于实时电流及实时电压得到实时功率。

本实用新型实施例提出的带有功耗监测功能的电池，通过各单元的配合连接，不仅能给设备提供电源，还能监测设备的实时功率/耗电量。

可选地，PCBA电路板组件还包括通讯单元、指示单元和存储单元，通讯单元、指示单元和存储单元均与控制单元连接；

通讯单元用于与上位机连接，将实时功率传输至上位机，上位机对电池放电过程进行数据分析；

指示单元用于指示电池的工作状态；

存储单元用于存储实时功率数据。

可选地，降压单元采用DCDC电路。

可选地，控制单元采用RN8211微控制器。

可选地，电池还包括：壳体、设置在壳体两端的正极端盖、负极端盖以及设置在正极端盖和负极端盖两侧的电池电极；

壳体与正极端盖和负极端盖可拆卸地固定连接；

正极端盖朝向壳体外部侧设置有电池正极，负极端盖朝向壳体外部侧设置有电池负极；

带有功率监测功能的PCBA电路板组件设置在壳体内部；

PCBA电路板组件通过导电组件和固定组件与电池正极、电池负极连接。

可选地，导电组件包括焊片和PCB焊接导线，PCBA电路板组件依次通过PCB焊接导线、焊片与电池正极、电池负极连接；

固定组件包括电极螺钉和螺母，电极螺钉和螺母配合连接实现电池电极与焊片的固定。

可选地，正极端盖和负极端盖上均设置有限位槽；

PCBA电路板组件通过限位槽与正极端盖和负极端盖可拆卸地固定连接。

可选地，正极端盖上设置有USB接口。

可选地，壳体上设置有用于放置LED指示灯的灯孔。

可选地，正极端盖和负极端盖上均设置有用于与电极螺钉相匹配的电极螺钉孔、用于放置焊片的焊片槽和用于与螺母相匹配的螺母槽。

(三)有益效果

本实用新型的有益效果是：本实用新型提出的带有功耗监测功能的电池，通过各单元的配合连接，不仅能给设备提供电源，还能监测设备的实时功率。解决了现有设备在流转过程中停留等待较长测试时间、无法实时获取功率的技术问题。

另外，该电池结构设计合理、体积小，可适用于各类设备的功耗监测。

附图说明

图1为本实用新型提供的带有功耗监测功能的电池的示意图；

图2为本实用新型提供的带有功耗监测功能的电池的内部侧视图；

图3为本实用新型提供的带有功耗监测功能的电池的内部示意图；

图4为本实用新型中壳体的示意图；

图5为本实用新型中正极端盖的示意图；

图6为本实用新型中正极端盖处安装的示意图；

图7为本实用新型中PCBA电路板组件的结构示意图；

图8为本实用新型中电流采样单元的电路图；

图9为本实用新型中控制单元的电路图；

图10为本实用新型中指示单元的电路图。

【附图标记说明】

1：壳体；2：正极端盖；3：负极端盖；4：电池正极；5：电池负极； 6：限位槽；7：USB接口通孔；8：灯孔；9：电极螺钉孔；10：焊片槽；11：螺母槽；12：焊片；13：电极螺钉；14：螺母；15：安装螺钉孔； 16：USB接口槽。

具体实施方式

为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。

本实用新型实施例提出的带有功耗监测功能的电池，通过各单元的配合连接，不仅能给设备提供电源，还能监测设备的实时功率/耗电量。

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。

实施例1

如图1-6所示，本实施例提供一种带有功耗监测功能的电池，包括壳体1、设置在壳体1两端的正极端盖2、负极端盖3以及设置在正极端盖 2和负极端盖3两侧的电池电极。壳体1的外形采用通用的电池壳外形(圆柱形)，可以替代通用电池安装。

具体地，壳体1的两端边缘处均设置有安装螺钉孔15，正极端盖2 和负极端盖3的侧表面也设置有安装螺钉孔15，螺钉通过安装螺钉孔15 可以实现壳体1与正极端盖2、负极端盖3的可拆卸地固定连接。其中，安装螺钉孔15的数量可根据实际需要设定，本实用新型中不作具体限定。

壳体1上设置有用于放置LED指示灯的灯孔8，LED指示灯用于指示电池的工作状态。

正极端盖2朝向壳体1的外部侧设置有电池正极4，负极端盖3朝向壳体1的外部侧设置有电池负极5，壳体1的内部设置有带有功率监测功能的PCBA电路板组件，PCBA电路板组件与正极端盖2和负极端盖3 可拆卸地固定连接，PCBA电路板组件通过导电组件和固定组件与电池正极4、电池负极5电性连接。

正极端盖2边缘设置有凹形的USB接口通孔7，壳体1的一端边缘处还设置有与USB接口通孔7相匹配的USB接口槽16。USB接口槽16 作为电池充电与通讯的接口，通过USB接口槽16可以获取电池的功耗记录数据，也可以设置参数。本实用新型中对USB接口的形式不作限定，可以为任意形式的接口。

除USB接口通孔7外，正极端盖2和负极端盖3结构相同。下面以正极端盖2为例进行说明。

正极端盖2上设置有用于对PCBA电路板组件进行限位的限位槽6， PCBA电路板组件通过限位槽6实现与正极端盖2和负极端盖3的可拆卸固定连接。

正极端盖2的中间设置有电极螺钉孔9，电极螺钉孔9朝向壳体1的内部侧、在正极端盖2的厚度方向设置有螺母槽11，螺母槽的边缘处设置有凹形的焊片槽10。

导电组件包括焊片12和PCB焊接导线，PCBA电路板组件依次通过 PCB焊接导线、焊片12与电池正极4电性连接。

固定组件包括电极螺钉13和螺母14，电极螺钉13从壳体1的外部穿过电池正极4后依次穿过电极螺钉孔9、焊片12与螺母14固定连接，实现焊片12与电池正极4的固定连接。

焊片12为L型结构，与焊片槽10的结构相匹配。

实施例2

如图7所示，为实施例1中的PCBA电路板组件的结构示意图。PCBA 电路板组件包括充电接口单元、供电单元、降压单元、电流采样单元和控制单元。其中，充电接口单元与供电单元连接，用于向供电单元提供接口；供电单元与控制单元连接，用于向控制单元提供电源；供电单元还与降压单元连接，用于向降压单元提供电源，并作为电池电压输出；降压单元与电流采样单元连接，用于将电压降低到预设标准电压，预设标准电压优选为1.5V，当然也可以根据实际情况设定预设标准电压；电流采样单元与控制单元连接，用于获取实时电流及实时电压，并将获取的实时电流及实时电压传输至控制单元；控制单元，用于基于实时电流及实时电压得到实时功率。

进一步地，PCBA电路板组件还包括通讯单元、指示单元和存储单元，通讯单元、指示单元和存储单元均与控制单元连接。

通讯单元包括通讯接口，用于与上位机连接，将实时功率传输至上位机，上位机对电池放电过程进行数据分析；指示单元用于指示电池的工作状态，具体地，当实时功率低于预设功率时，指示单元所控制的LED 指示灯熄灭；存储单元用于存储实时功率数据。

具体地，供电单元包括电池包。

充电接口单元包括充电接口电路，降压单元包括降压电路，该降压电路采用的DCDC电路，选用MPS2451芯片。

电流采样单元包括电流采样电路，如图8所示，为电流采样电路的电路图。其中，R18为采样电阻，用于将流经其的电流转化为电压，进而便于微控制器电压采样；电阻R29、电阻R44、电容C16和电容C21构成了滤波电路，用于滤除采样电阻R18上采样到的杂波信号。

控制单元包括微控制器，如图9所示，为微控制器的电路图。微控制器的型号为RN8211，为带有AD采样的芯片，可对电流采样单元采集的实时电流及实时电压进行处理。

微控制器用于控制通讯接口、指示单元和存储单元。

指示单元包括指示灯电路，如图10所示，为指示灯电路的电路图。其中，R7、R8为限流电阻，Q4、Q5为发光二极管，用于指示电池的工作状态，实现光报警。

综合上述，本实用新型提出的带有功耗监测功能的电池，通过各单元的配合连接，不仅能给设备提供电源，还能监测设备的实时功率。解决了现有设备在流转过程中停留等待较长测试时间、无法实时获取功率的技术问题。

另外，该电池结构设计合理、体积小，可适用于各类设备的功耗监测。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种带有功耗监测功能的电池，其特征在于，包括带有功率监测功能的PCBA电路板组件；

所述PCBA电路板组件包括充电接口单元、供电单元、降压单元、电流采样单元和控制单元；

所述充电接口单元与供电单元连接，用于向供电单元提供接口；

所述供电单元与控制单元连接，用于向控制单元提供电源；

所述供电单元还与降压单元连接，用于向降压单元提供电源，并作为电池电压输出；

所述降压单元与电流采样单元连接，用于将电压降低到预设标准电压；

所述电流采样单元与控制单元连接，用于获取实时电流及实时电压，并将获取的实时电流及实时电压传输至控制单元；

所述控制单元，用于基于所述实时电流及实时电压得到实时功率。

2.根据权利要求1所述的带有功耗监测功能的电池，其特征在于，所述PCBA电路板组件还包括通讯单元、指示单元和存储单元，所述通讯单元、指示单元和存储单元均与控制单元连接；

所述通讯单元用于与上位机连接，将实时功率传输至上位机，上位机对电池放电过程进行数据分析；

所述指示单元用于指示电池的工作状态；

所述存储单元用于存储实时功率数据。

3.根据权利要求1所述的带有功耗监测功能的电池，其特征在于，所述降压单元采用DCDC电路。

4.根据权利要求1所述的带有功耗监测功能的电池，其特征在于，所述控制单元采用RN8211微控制器。

5.根据权利要求1所述的带有功耗监测功能的电池，其特征在于，所述电池还包括：

壳体(1)、设置在壳体(1)两端的正极端盖(2)、负极端盖(3)以及设置在正极端盖(2)和负极端盖(3)两侧的电池电极；

壳体(1)与正极端盖(2)和负极端盖(3)可拆卸地固定连接；

正极端盖(2)朝向壳体(1)外部侧设置有电池正极(4)，负极端盖(3)朝向壳体(1)外部侧设置有电池负极(5)；

带有功率监测功能的PCBA电路板组件设置在壳体(1)内部；

PCBA电路板组件通过导电组件和固定组件与电池正极(4)、电池负极(5)连接。

6.根据权利要求5所述的带有功耗监测功能的电池，其特征在于，导电组件包括焊片(12)和PCB焊接导线，PCBA电路板组件依次通过PCB焊接导线、焊片(12)与电池正极(4)、电池负极(5)连接；

固定组件包括电极螺钉(13)和螺母(14)，电极螺钉(13)和螺母(14)配合连接实现电池电极与焊片(12)的固定。

7.根据权利要求5所述的带有功耗监测功能的电池，其特征在于，正极端盖(2)和负极端盖(3)上均设置有限位槽(6)；

PCBA电路板组件通过限位槽(6)与正极端盖(2)和负极端盖(3)可拆卸地固定连接。

8.根据权利要求5所述的带有功耗监测功能的电池，其特征在于，正极端盖(2)上设置有USB接口通孔(7)。

9.根据权利要求5所述的带有功耗监测功能的电池，其特征在于，壳体(1)上设置有用于放置LED指示灯的灯孔(8)。

10.根据权利要求5所述的带有功耗监测功能的电池，其特征在于，正极端盖(2)和负极端盖(3)上均设置有用于与电极螺钉(13)相匹配的电极螺钉孔(9)、用于放置焊片(12)的焊片槽(10)和用于与螺母(14)相匹配的螺母槽(11)。

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