CN218731401U - 一种电池及电池系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电池技术领域，涉及一种电池及电池系统。该电池包括包括壳体和设于壳体内的电池本体和电池管理单元，电池管理单元包括AFE芯片、湿度传感器和MCU，其中，AFE芯片分别与电池本体和MCU连接，AFE芯片用于采集电池本体的运行数据，并将运行数据传输至MCU；湿度传感器与MCU连接，湿度传感器用于检测壳体内部的湿度，并将湿度数据传输至MCU；MCU设有用于与外部上位机通讯的通讯接口，MCU通过通讯接口将电池本体的运行数据和湿度数据传输至外部上位机。本申请通过在壳体内增设湿度传感器，并通过AFE芯片采集电池本体的运行数据，用户能够实时检测和追溯把控电池的进水情况，更加精确地评估电池的可用性。

Description

一种电池及电池系统

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池及电池系统。

背景技术

电池的种类繁多，如铅酸蓄电池、镍镉电池、磷酸铁锂蓄电池以及锂离子电池等，其广泛应用于消费类电子产品中。

随着电池技术的不断发展，人们对电池的应用环境越来越苛刻，如电池会在海边以及其他相对潮湿的户外环境下使用。当电池长时间处于户外环境下，会容易受潮造成内部的元器件氧化，从而导致电池产生故障，用户的体验感差。

相关的技术中，主要是通过对电池外表面打胶覆盖的方式来预防电池受潮。然而，电池实际进水情况是被动的，电池自身无法监控进水情况，用户无法对电池的进水情况进行把控，无法有效评估电池的可用性。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于，提供一种电池及电池系统，解决现有电池进水情况把控难，电池可用性评估难的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种电池，采用了如下所述的技术方案：

该电池包括壳体和设于所述壳体内的电池本体和电池管理单元，所述电池管理单元包括AFE芯片、湿度传感器和MCU，其中，所述AFE芯片分别与所述电池本体和所述MCU连接，所述AFE芯片用于采集所述电池本体的运行数据，并将运行数据传输至所述MCU；所述湿度传感器与所述MCU连接，所述湿度传感器用于检测所述壳体内部的湿度，并将湿度数据传输至所述MCU；所述MCU设有用于与外部上位机通讯的通讯接口，所述MCU通过所述通讯接口将所述电池本体的运行数据和湿度数据传输至外部上位机。

在一些实施例的优选方案中，所述电池管理单元还包括通讯总线，所述AFE芯片通过所述通讯总线与所述MCU通讯连接。

在一些实施例的优选方案中，所述通讯总线为I2C总线、SPI总线或UART总线中的一种。

在一些实施例的优选方案中，所述壳体上设有两外接电极，所述电池本体为电芯，所述电芯与两所述外接电极电连接，所述电池还包括设于所述电芯与一所述外接电极之间的电路板，所述电池管理单元设于所述电路板上，且所述湿度传感器靠近所述电芯设置。

在一些实施例的优选方案中，所述电池本体为多个电芯串联连接形成的电芯模组，所述壳体上设有两外接电极，两所述外接电极分别设于所述电芯模组相对的两侧，每一所述外接电极均对应连接有一电路板，并通过所述电路板与所述电芯模组电连接，每一所述电路板上均设置有所述湿度传感器，且所述湿度传感器均靠近所述电芯模组设置。

在一些实施例的优选方案中，所述电池本体为电芯，所述电池还包括电路板和设于所述电路板上的两外接电极，所述电池管理单元设于所述电路板上，且所述湿度传感器与两所述外接电极电连接，并通过两所述外接电极将所述湿度传感器检测到的湿度数据传输至外部设备，所述电芯与两所述外接电极电连接，并通过两所述外接电极进行充电或放电。

在一些实施例的优选方案中，所述电池还包括切换开关，所述切换开关分别与所述电芯、所述外接电极和所述湿度传感器连接。

在一些实施例的优选方案中，所述电池管理单元还包括充电MOS管和放电MOS管，所述充电MOS管和放电MOS管均设于所述AFE芯片与所述电池本体之间，所述AFE芯片输出电平信号控制所述充电MOS管的接通或断开，以及控制所述放电MOS管的接通或断开。

在一些实施例的优选方案中，所述AFE芯片包括与所述MCU连接的电压采集模块和电流采集模块，所述电压采集模块用于采集所述电池本体的电压，并将采集到的电压数据传输至所述MCU，所述电流采集模块用于采集所述电池本体的电流，并将采集到的电流数据传输至所述MCU。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例还提供一种电池系统，采用如下所述的技术方案：所述电池系统包括上位机和如上述所述的电池，所述上位机与所述电池的MCU的通讯接口通讯连接，获取所述电池本体的运行数据和湿度数据。

与现有技术相比，本实用新型实施例提供的电池及电池系统，主要有以下

有益效果：

该电池通过在壳体内设置电池管理单元，电池管理单元包括AFE芯片、湿度传感器和MCU，AFE芯片用于采集电池本体的运行数据，并将运行数据传输至MCU，湿度传感器用于检测壳体内部的湿度，并将湿度数据传输至MCU，MCU设置通讯接口，将电池本体的运行数据和湿度数据传输至电池系统的上位机，实时记录获取电池内部的湿度信息，用户能够实时检测和追溯把控电池的进水情况，更加精确地评估电池的可用性，增加用户的体验感。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型中的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是本实用新型电池系统的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例的电池的结构示意图；

图3是本实用新型另一实施例的电池的结构示意图；

图4是本实用新型又一实施例的电池的结构示意图；

图5是本实用新型AFE芯片的结构框图；

图6是本实用新型电池系统的结构框图。

附图中的标号如下：

100、电池；200、上位机；

10、壳体；20、电池本体；21、电芯；30、电池管理单元；31、AFE芯片；311、电压采集模块；312、电流采集模块；32、湿度传感器；33、MCU；331、通讯接口；34、通讯总线；35、充电MOS管；36、放电MOS管；40、外接电极；50、电路板；60、切换开关。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本实用新型技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型，例如，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；本实用新型的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图说明中，当元件被称为“固定于”或“安装于”或“设置于”或“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接位于该另一个元件上。例如，当一个元件被称为“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接连接到该另一个元件上。

此外，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

以下结合附图，对本实用新型的电池100及电池系统的较佳实施例进行详细的说明。

电池100广泛应用于人们的日常生活中。电池100可能被用于户外环境下，尤其是潮湿的环境下。本申请提供一种电池100及电池系统，用户能够把控电池100的进水情况，对电池100的可用性进行有效评估。

参考图1至图4，本申请提供一种电池100。电池100包括壳体10和设于壳体10内的电池本体20和电池管理单元30，电池管理单元30包括AFE芯片31、湿度传感器32和MCU33。

AFE芯片31分别与电池本体20和MCU33连接。AFE芯片31用于采集电池本体20的运行数据，并将运行数据传输至MCU33。MCU33可以存储电池本体20的运行数据。电池本体20的运行数据包括电池本体20电压、电流、温度等。

湿度传感器32与MCU33连接。湿度传感器32用于检测壳体10内部的湿度，并将湿度数据传输至MCU33。当电池100进水或长时间处于潮湿环境下，湿度传感器32的电阻值和和电阻率会发生变化，MCU33检测到该变化，从而测的壳体10内部的湿度数据。MCU33可以存储湿度传感器32采集到的壳体10内的湿度数据。

MCU33设有用于与外部上位机200通讯的通讯接口331。MCU33通过通讯接口331将电池本体20的运行数据和湿度数据传输至外部上位机200。

本申请的电池100通过在壳体10内设置电池管理单元30，电池管理单元30包括AFE芯片31、湿度传感器32和MCU33，AFE芯片31用于采集电池本体20的运行数据，并将运行数据传输至MCU33，湿度传感器32用于检测壳体10内部的湿度，并将湿度数据传输至MCU33，MCU33设置通讯接口331，将电池本体20的运行数据和湿度数据传输至电池系统的上位机200，实时记录获取电池100内部的湿度信息，用户能够实时检测和追溯把控电池100的进水情况，更加精确地评估电池100的可用性，增加用户的体验感。

其中，电池本体20可以是电芯21，也可以为多个电芯21串联连接形成的电芯模组。以及湿度传感器32的连接和设置位置不同。

具体地，参考图1和图2，在一个实施例中，电池本体20为电芯21。壳体10上设有两外接电极40。电芯21与两外接电极40电连接。电池100还包括设于电芯21与一外接电极40之间的电路板50。电池管理单元30设于电路板50上，且湿度传感器32靠近电芯21设置。将湿度传感器32设置于电路板50上并靠近电芯21设置，能更精确地检测电路板50的湿度以及电芯21的湿度，提高检测可靠性。

参考图1和图3，在另一个实施例中，电池本体20为电芯21，电池100还包括电路板50和设于电路板50上的两外接电极40。电池管理单元30设于电路板50上。湿度传感器32与两外接电极40电连接，并通过两外接电极40将湿度传感器32检测到的湿度数据传输至外部设备，电芯21与两外接电极40电连接，并通过两外接电极40进行充电或放电。两外接电极40可以充当电芯21对外充电或放电的接口，也可以充当湿度传感器32的湿度数据传输接口，增加湿度数据的向外传输路径。

其中，电池100还可包括切换开关60。切换开关60分别与电芯21、外接电极40和湿度传感器32连接。具体为，一外接电极40对应设置一切换开关60，一切换开关60选择将电芯21的一端连接至一外接电极40，另一切换开关60选择将电芯21的另一端连接至另一外接电极40。或者，一切换开关60切换将湿度传感器32的一端连接至一外接电极40，另一切换开关60切换将湿度传感器32的另一端连接至另一外接电极40。

参考图1和图4，在又一个实施例中，电池本体20为多个电芯21串联连接形成的电芯模组，电芯模组的容量大，可满足更大的容量需求。壳体10上设有两外接电极40。两外接电极40分别设于电芯模组相对的两侧。每一外接电极40均对应连接有一电路板50，并通过电路板50与电芯模组电连接。每一电路板50上均设置有湿度传感器32，且湿度传感器32均靠近电芯模组设置。将湿度传感器32设置于电路板50上并靠近电芯模组设置，能更精确地检测电路板50的湿度以及电芯模组设有外接电极40的两侧的湿度，提高检测可靠性。

参考图1，电池管理单元30还包括通讯总线34。AFE芯片31通过通讯总线34与MCU33通讯连接。AFE芯片31通过通讯总线34将采集到的电池本体20的运行数据传输至MCU33。

具体地，通讯总线34为I2C总线、SPI总线或UART总线中的一种。本实施例中，通讯总线34优选采用I2C总线。AFE芯片31通过I2C总线将采集到的电池本体20的运行数据传输至MCU33。I2C总线的优点是各外围器件的连接仅需两条I/O口线，即SDA线和SCL线，极大地简化了AFE芯片31与MCU33之间的连接，进而提高了可靠性。I2C串行接口器件体积小,因而占用电池管理单元30的空间小,仅为并行接口器件的10％,明显减少了电池管理单元30的空间和成本。

参考图1，电池管理单元30还包括充电MOS管35和放电MOS管36。充电MOS管35和放电MOS管36均设于AFE芯片31与电池本体20之间。AFE芯片31输出电平信号控制充电MOS管35的接通或断开，从而控制电池本体20的充电。具体可以是AFE芯片31输出脉冲信号控制充电MOS管35的接通或断开。AFE芯片31也可控制放电MOS管36的接通或断开，从而控制电池本体20的放电。具体可以是AFE芯片31输出脉冲信号控制放电MOS管36的接通或断开。

在一个实施例中，参考图5，AFE芯片31包括与MCU33连接的电压采集模块311和电流采集模块312。

电压采集模块311用于采集电池本体20的电压，并将采集到的电压数据传输至MCU33。电压采集模块311具体是可以采用并联的电阻实现电压的采集。

电流采集模块312用于采集电池本体20的电流，并将采集到的电流数据传输至MCU33。电流采集模块312具体可以是通过电路中的采样电阻实现电流的采集。

参考图1和图6，本实用新型还提供一种电池系统。电池系统包括上位机200和如上述的电池100，上位机200与电池100的MCU33的通讯接口331通讯连接，获取电池本体20的运行数据和湿度数据。

本申请的电池系统通过在壳体10内设置电池管理单元30，电池管理单元30包括AFE芯片31、湿度传感器32和MCU33，AFE芯片31用于采集电池本体20的运行数据，并将运行数据传输至MCU33，湿度传感器32用于检测壳体10内部的湿度，并将湿度数据传输至MCU33，MCU33设置通讯接口331，将电池本体20的运行数据和湿度数据传输至电池系统的上位机200，用户能够通过上位机200与MCU33通讯获取电池100内部长周期内的湿度数据，实时检测和追溯电池100的进水情况，更加精确地评估电池100的可用性，增加用户的体验感。

其中，上位机200与MCU33的通讯接口331之间的通讯具体为：当用户需要电池100的湿度情况时，可控制上位机200通过TX(发送端)向MCU33发送获取湿度数据的指令，并通过RX(接收端)返回MCU33中的湿度数据，从而获取把控电池100的进水情况，更加精确地评估电池100的可用性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种电池，其特征在于，所述电池包括壳体和设于所述壳体内的电池本体和电池管理单元，所述电池管理单元包括AFE芯片、湿度传感器和MCU，其中，

所述AFE芯片分别与所述电池本体和所述MCU连接，所述AFE芯片用于采集所述电池本体的运行数据，并将运行数据传输至所述MCU；

所述湿度传感器与所述MCU连接，所述湿度传感器用于检测所述壳体内部的湿度，并将湿度数据传输至所述MCU；

所述MCU设有用于与外部上位机通讯的通讯接口，所述MCU通过所述通讯接口将所述电池本体的运行数据和湿度数据传输至外部上位机。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池管理单元还包括通讯总线，所述AFE芯片通过所述通讯总线与所述MCU通讯连接。

3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述通讯总线为I2C总线、SPI总线或UART总线中的一种。

4.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述壳体上设有两外接电极，所述电池本体为电芯，所述电芯与两所述外接电极电连接，所述电池还包括设于所述电芯与一所述外接电极之间的电路板，所述电池管理单元设于所述电路板上，且所述湿度传感器靠近所述电芯设置。

5.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池本体为多个电芯串联连接形成的电芯模组，所述壳体上设有两外接电极，两所述外接电极分别设于所述电芯模组相对的两侧，每一所述外接电极均对应连接有一电路板，并通过所述电路板与所述电芯模组电连接，每一所述电路板上均设置有所述湿度传感器，且所述湿度传感器均靠近所述电芯模组设置。

6.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池本体为电芯，所述电池还包括电路板和设于所述电路板上的两外接电极，所述电池管理单元设于所述电路板上，且所述湿度传感器与两所述外接电极电连接，并通过两所述外接电极将所述湿度传感器检测到的湿度数据传输至外部设备，所述电芯与两所述外接电极电连接，并通过两所述外接电极进行充电或放电。

7.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述电池还包括切换开关，所述切换开关分别与所述电芯、所述外接电极和所述湿度传感器连接。

8.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池管理单元还包括充电MOS管和放电MOS管，所述充电MOS管和放电MOS管均设于所述AFE芯片与所述电池本体之间，所述AFE芯片输出电平信号控制所述充电MOS管的接通或断开，以及控制所述放电MOS管的接通或断开。

9.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述AFE芯片包括与所述MCU连接的电压采集模块和电流采集模块，所述电压采集模块用于采集所述电池本体的电压，并将采集到的电压数据传输至所述MCU，所述电流采集模块用于采集所述电池本体的电流，并将采集到的电流数据传输至所述MCU。

10.一种电池系统，其特征在于，所述电池系统包括上位机和如权利要求1至9任一项所述的电池，所述上位机与所述电池的MCU的通讯接口通讯连接，获取所述电池本体的运行数据和湿度数据。

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