CN219143051U - 一种电池供电设备的在位检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于电池供电设备的在位检测装置，其分别与可拆卸的电池装置及电池供电设备相连，包括有与电池装置连接的微控制器；以及一端分别与电池供电设备的输入输出端口和微控制器的输入输出端口相连，另一端接地的下拉电阻，其中，在电池装置连接至电池供电设备且电池供电设备处于空闲模式时，微控制器控制电池装置周期性地从内部输出高电平，然后检测其输入输出端口的电平；如果为高电平，则判定电池供电设备不在位，电池供电设备从空闲模式切换到休眠模式，电池装置的供电输出关断；如果为低电平，则判定电池供电设备在位，电池供电设备从休眠模式切换到工作模式，电池装置的供电输出开启，向电池供电设备供电。

Description

一种电池供电设备的在位检测装置

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种电池供电设备的在位检测装置。

背景技术

现有技术中的由可拆卸(锂)电池供电的设备(即电池供电设备)，诸如便携式呼吸机、电动工具和电动车等，在结构设计上存在两个问题：其一是当电池(或电池装置)从电池供电设备上拆卸下来，电池供电设备不在位时，电池(或电池装置)外露的输出端子上仍然有输出电压，存在安全隐患，而且电池仍处于工作状态，有一定功率自耗；其二是电池(或电池装置)输出电量给电池供电设备或外部充电设备对电池(或电池装置)充电均需要额外的电池电量的检测与显示(ADC)单元，成本较高且只能检测电池(或电池装置)的电量，而无法在电池(或电池装置)出现过温等异常状态时发出告警信息。

实用新型内容

针对现有技术的上述问题，本实用新型提出了一种电池供电设备的在位检测装置，可实现电池供电设备的在位检测、电池的电量信息显示、电池异常告警等功能。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于电池供电设备的在位检测装置，其分别与电池装置与该电池供电设备相连，其中，该电池装置可拆卸地连接至该电池供电设备，用于向该电池供电设备供电，其特征在于，该在位检测装置包括：

微控制器，分别与该电池装置及该电池供电设备相连；以及

下拉电阻，其一端分别与该电池供电设备的输入输出端口(IO)和该微控制器的输入输出端口(IO)相连，另一端接地，

其中，该微控制器包括有：

电平检测单元，用于在该电池装置连接至该电池供电设备且该电池供电设备处于空闲模式时，控制该电池装置周期性地从内部输出高电平，然后检测其输入输出端口(IO)的电平；

第一关断控制单元，用于在该电池供电设备处于空闲模式且检测的电平为高电平的情况下，判定该电池供电设备不在位，将该电池供电设备从空闲模式切换到休眠模式，且控制该电池装置的供电输出关断，等待下一次检测；以及

开启控制单元，用于在检测的电平为低电平的情况下，判定该电池供电设备在位，将该电池供电设备从休眠模式切换到工作模式，且控制该电池装置的供电输出开启，向该电池供电设备供电。

在一优选实施例中，该微控制器还包括有电池状态信息传输单元，用于周期性地通过该微控制器的输入输出端口(IO)将该电池装置的当前电池电量和电池温度等电池状态信息实时传输给该电池供电设备，以使该电池供电设备显示这些信息，且在电池状态信息异常时，使得电池供电设备以音频信号或视频信号或震动的方式发出告警。

在一优选实施例中，该微控制器还包括有：

在位检测单元，用于在该电池供电设备处于工作模式时，周期性地检测该电池供电设备是否在位；以及

第二关断控制单元，用于在该电池供电设备不在位的情况下，将该电池供电设备从工作模式切换到休眠模式，且控制该电池装置的供电输出关断，而且，使该电池供电设备在休眠模式和空闲模式之间切换，等待下一次被检测且判定在位时，再将该电池供电设备切换到工作模式。

在一优选实施例中，该在位检测装置还包括有限流电阻，其一端与该电池供电设备的输入输出端口(IO)相连，另一端与该微控制器的输入输出端口(IO)相连；以及静电放电保护装置，其一端与该电池供电设备的输入输出端口(IO)相连，另一端接地。

在一优选实施例中，该电池装置包括：一个或多个电池；以及一电源开关，用于接通或关断该一个或多个电池向该电池供电设备的供电，其中，该微控制器通过控制该电源开关的接通或关断，来控制该电池装置供电输出的开启或关断。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于电池供电设备的在位检测装置，其分别与电池装置与该电池供电设备相连，其中，该电池装置可拆卸地连接至该电池供电设备，用于向该电池供电设备供电，其特征在于，该在位检测装置包括有：

下拉电阻，其一端与该电池供电设备的输入输出端口(IO)相连，另一端接地；以及

微控制器，分别与该电池装置及该电池供电设备相连，且通过输入输出端口(IO)与该下拉电阻的该一端连接，用于在该电池装置连接至该电池供电设备且该电池供电设备处于空闲模式时，控制该电池装置周期性地从内部输出高电平，然后检测其输入输出端口(IO)的电平；如果检测的电平为高电平，则判定该电池供电设备不在位，将该电池供电设备从空闲模式切换到休眠模式，且控制该电池装置的供电输出关断，等待下一次检测；如果检测的电平为低电平，则判定该电池供电设备在位，将该电池供电设备从休眠模式切换到工作模式，且控制该电池装置的供电输出开启，向该电池供电设备供电。

在一优选实施例中，该微控制器还用于周期性地通过其输入输出端口(IO)将该电池装置的当前电池电量和电池温度等电池状态信息实时传输给该电池供电设备，以使该电池供电设备显示这些信息，且在电池状态信息异常时，使得电池供电设备以音频信号或视频信号或震动的方式发出告警。

在一优选实施例中，该微控制器还用于在该电池供电设备处于工作模式时，周期性地检测该电池供电设备是否在位，如果检测该电池供电设备不在位，则使该电池供电设备从工作模式切换到休眠模式，且控制该电池装置的供电输出关断，并使该电池供电设备在休眠模式和空闲模式之间切换，等待下一次被检测且判定在位时，再切换到工作模式。

在一优选实施例中，该在位检测装置还包括有限流电阻，其一端与该电池供电设备的输入输出端口(IO)相连，另一端与该微控制器的输入输出端口(IO)相连；以及静电放电保护装置，其一端与该电池供电设备的输入输出端口(IO)相连，另一端接地。

在一优选实施例中，该电池装置包括：一个或多个电池；以及电源开关，用于接通或关断该一个或多个电池向该电池供电设备的供电，其中，该微控制器通过控制该电源开关的接通或关断，来控制该电池装置供电输出的开启或关断。

综上该，本实用新型的电池供电设备的在位检测装置实现了以下有益技术效果：

(1)实现了电池供电设备的在位检测，当电池供电设备不在位时，电池(装置)外露的输出端上没有输出电压，消除了安全隐患，在电池从电池供电设备上拆除时，不会有电量输出，避免了电池(装置)的自耗。

(2)实现了电池供电设备上的电池电量和电池温度等电池状态信息的显示以及电池异常告警等功能。

附图说明

本实用新型的其它特征、特点、益处和优点通过以下结合附图的详细描述将变得更加显而易见。其中：

图1为根据本实用新型第一实施例的电池供电设备的在位检测装置的结构示意图。

图2为根据本实用新型第二实施例的电池供电设备的在位检测装置的结构示意图。

图3为根据本实用新型第三实施例的电池供电设备的在位检测装置的结构示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本实用新型第一实施例的电池供电设备100的在位检测装置200的结构示意图。本实用新型的第一实施例应用于呼吸机的场景，即电池供电设备100为呼吸机本体。在位检测装置200分别连接电池供电设备100和电池装置300，电池装置300通过电源线202可拆卸地连接至电池供电设备100，用于向电池供电设备100供电，其中，所述在位检测装置200包括有微控制器201，其通过信号线204与电池装置300连接，且通过输入输出端口(IO)，经由单根IO信号线206与电池供电设备100的输入输出端口(IO)连接；以及下拉电阻R1，其一端分别与电池供电设备100的输入输出端口(IO)和微控制器201的输入输出端口(IO)相连，另一端接地GND。

在本实施例中，电池装置300包括3串2并的18650锂电池以及与这些锂电池相连的电源开关，且分别与电池供电设备100和在位检测装置200中的微控制器201相连。该电源开关用于接通或关断电池装置300向电池供电设备100的供电，在本实施例中，该电源开关为一mos管，显然，本领域技术人员可根据不同的具体应用场景的需求，采用其他形式的电源开关。电池装置300的满电状态输出电压为12.8V。

在本实施例中，在位检测装置200中的微控制器201是一个cortex-m0的低功耗华大控制器HC32L130，其低功率运行状态功耗只有3uW，控制器HC32L130通过信号线204向电池装置300中的该电源开关(mos管)发送控制信号，用于控制该电源开关的接通或关断，从而控制电池装置300向电池供电设备100供电的开启或关断。控制器HC32L130的一个输入输出端口(IO)通过该单根IO信号线206与电池供电设备100(呼吸机本体)的一个输入输出端口(IO)相连，用于实现与电池供电设备100的单向通信。

在本实施例中，在位检测装置200中的下拉电阻R1的阻值为200KΩ。

在本实施例中，在电池供电设备(呼吸机本体)100与在位检测装置200和电池装置300相互连接的状态下，在电池供电设备(呼吸机本体)100处于空闲模式时，微控制器201通过信号线204向电池装置300发送控制信号，控制电池装置300周期性地(例如每10秒)从内部输出3.3V高电平，然后微控制器201检测其IO(输入输出)端口的电平；如果检测的电平为3.3V的高电平，则微控制器201判定电池供电设备(呼吸机本体)100不在位，将电池供电设备(呼吸机本体)100从空闲模式切换到休眠模式，且控制电池装置300的电量输出关断，等待下一次检测。如果检测的电平为低于0.3V的低电平，则微控制器201判定电池供电设备(呼吸机本体)100在位，将电池供电设备(呼吸机本体)100从休眠模式切换到工作模式，且控制电池装置300中的电源开关接通，从而使得电池装置300通过供电线202向电池供电设备(呼吸机本体)100供电，使电池供电设备(呼吸机本体)100进入工作模式。

在本实施例中，在电池供电设备(呼吸机本体)100与在位检测装置200和电池装置300相互连接的状态下，在电池供电设备(呼吸机本体)100处于工作模式时，微控制器201持续周期性地(例如每10秒)检测电池供电设备(呼吸机本体)100是否在位，如果电池供电设备(呼吸机本体)100不在位，则微控制器201将电池供电设备(呼吸机本体)100从工作模式切换到休眠模式，且控制电池装置300中的电源开关关断，从而使得电池装置300不向电池供电设备(呼吸机本体)100供电，微控制器201使电池供电设备(呼吸机本体)100在休眠模式和空闲模式之间切换，等待下一次被检测且判定在位时，再将电池供电设备(呼吸机本体)100切换到工作模式。

在本实施例中，在电池供电设备(呼吸机本体)100处于工作模式时,微控制器201还通过该单根IO信号线206将电池装置300的当前电池电量和电池温度等电池状态信息实时传送给电池供电设备(呼吸机本体)100以便在电池供电设备(呼吸机本体)100上显示，且可在电池状态信息异常时，使得电池供电设备(呼吸机本体)100以音频信号或视频信号或震动的方式发出告警。

在本实施例中，在电池供电设备(呼吸机本体)100与电池装置300断开连接(即电池装置300从电池供电设备(呼吸机本体)100上拆除)的状态下，由于电池装置300输出的电量没有传输给电池供电设备(呼吸机本体)100，电池供电设备(呼吸机本体)100即进入不工作的休眠模式，微控制器201检测到其输入输出端口(IO)的电平为3.3V的高电平，即控制电池装置300中的电源开关关断，从而使得电池装置300的输出端上没有输出电压，从而消除了安全隐患，且因此电池装置300不会有电量输出，避免了电池装置300的自耗.

在本实施例中，在位检测装置200和电池装置300安装在一个外壳内作为具有在位检测功能的电池包。当然，本领域的技术人员可以理解，根据不同的具体应用场景，在位检测装置200和电池装置300也可以是分开使用(未装在一个外壳内)的两个装置。

图2示出了根据本实用新型第二实施例的电池供电设备100的在位检测装置200A的结构示意图。图2所示的本实用新型第二实施例的在位检测装置200A与图1所示的本实用新型第一实施例的的在位检测装置200区别在于：在位检测装置200A还包括有限流电阻R2(在本实施例中，阻值可为500Ω)，其一端与电池供电设备100的输入输出端口(IO)相连，另一端与微控制器201的输入输出端口(IO)相连；以及静电放电保护装置(在本实施例中，是一TVS保护管)202，其一端与电池供电设备100的输入输出端口(IO)和电阻R2相连，另一端接地GND。

图3示出了为根据本实用新型第三实施例的电池供电设备100的在位检测装置400的结构示意图。在位检测装置400分别连接电池供电设备100和电池装置300，电池装置300通过电源线202可拆卸地连接至电池供电设备100，用于向电池供电设备100供电。在位检测装置400包括有微控制器401，其通过信号线204与电池装置300连接，且通过输入输出端口(IO)，经由单根IO信号线206与电池供电设备100的输入输出端口(IO)连接；以及下拉电阻R1，其一端分别与电池供电设备100的输入输出(IO)端口和微控制器201的输入输出端口(IO)相连，另一端接地GND。

在本实施例中，该微控制器401包括有：

电平检测单元401A，用于在该电池装置300连接至该电池供电设备100且该电池供电设备100处于空闲模式时，控制该电池装置300周期性地从内部输出高电平，然后检测其输入输出端口(IO)的电平；

第一关断控制单元401B，用于在该电池供电设备100处于空闲模式且检测的电平为高电平的情况下，判定该电池供电设备100不在位，将该电池供电设备100从空闲模式切换到休眠模式，且控制该电池装置300的供电输出关断，等待下一次检测；以及

开启控制单元401C，用于在检测的电平为低电平的情况下，判定该电池供电设备100在位，将该电池供电设备100从休眠模式切换到工作模式，且控制该电池装置300的供电输出开启，向该电池供电设备供电。

在另一实施例(未示出)中，该微控制器401还包括有电池状态信息传输单元，用于周期性地通过该微控制器401的输入输出端口(IO)将该电池装置300的当前电池电量和电池温度等电池状态信息实时传输给该电池供电设备100，以使该电池供电设备显示这些信息，且在电池状态信息异常时，使得电池供电设备以音频信号或视频信号或震动的方式发出告警。

在另一实施例(未示出)中，该微控制器401还包括有：在位检测单元，用于在该电池供电设备100处于工作模式时，周期性地检测该电池供电设备100是否在位；以及第二关断控制单元，用于在该电池供电设备100不在位的情况下，将该电池供电设备100从工作模式切换到休眠模式，且控制该电池装置300的供电输出关断，而且，使该电池供电设备100在休眠模式和空闲模式之间切换，等待下一次被检测且判定在位时，再将该电池供电设备100切换到工作模式。

在本实用新型中，该电平检测单元、该第一关断控制单元、该开启控制单元、该电池状态信息传输单元、该在位检测单元和该第二关断控制单元均可通过固件或软件来实现。根据应用场景的具体要求，本领域的技术人员也可选择其它适合的方式来实现该微控制器401中包括的这些处理单元。

在另一实施例(未示出)中，该在位检测装置400还包括有限流电阻，其一端与电池供电设备100的输入输出端口(IO)相连，另一端与微控制器401的输入输出端口(IO)相连；以及静电放电保护装置(在本实施例中，是一TVS保护管)，其一端与电池供电设备100的输入输出端口(IO)和电阻R2相连，另一端接地GND。

在本实施例中，在位检测装置400和电池装置300安装在一个外壳内作为具有在位检测功能的电池包。当然，本领域的技术人员可以理解，根据不同的具体应用场景，在位检测装置400和电池装置300也可以是分开使用(未装在一个外壳内)的两个装置。

本实用新型的电池供电设备的在位检测装置实现了以下有益技术效果：

(1)实现了电池供电设备的在位检测，当电池供电设备不在位时，电池装置外露的输出端上没有输出电压，消除了安全隐患，在电池装置与电池供电设备断开连接时，不会有电量输出，避免了电池装置的自耗。

(2)实现了电池供电设备上的电池电量和电池温度等电池状态信息的显示以及电池异常告警等功能。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，当不能以此限定本实用新型的实施范围，即凡根据本申请的权利要求书和说明书所作的简单的等效变化与修改，皆仍属本实用新型的保护范围内。另外本实用新型的任一实施例或权利要求不须实现本实用新型所公开的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于电池供电设备的在位检测装置，其分别与电池装置及所述电池供电设备相连，其中，所述电池装置可拆卸地连接至所述电池供电设备，用于向所述电池供电设备供电，其特征在于，所述在位检测装置包括：

微控制器，分别与所述电池装置及所述电池供电设备相连；以及

下拉电阻，其一端分别与所述电池供电设备的输入输出端口(IO)和所述微控制器的输入输出端口(IO)相连，另一端接地，

其中，所述微控制器包括有：

电平检测单元，用于在所述电池装置连接至所述电池供电设备且所述电池供电设备处于空闲模式时，控制所述电池装置周期性地从内部输出高电平，然后检测其输入输出端口(IO)的电平；

第一关断控制单元，用于在所述电池供电设备处于空闲模式且检测的电平为高电平的情况下，判定所述电池供电设备不在位，将所述电池供电设备从空闲模式切换到休眠模式，且控制所述电池装置的供电输出关断，等待下一次检测；以及

开启控制单元，用于在检测的电平为低电平的情况下，判定所述电池供电设备在位，将所述电池供电设备从休眠模式切换到工作模式，且控制所述电池装置的供电输出开启，向所述电池供电设备供电。

2.根据权利要求1所述的在位检测装置，其特征在于，所述微控制器还包括有：

电池状态信息传输单元，用于周期性地通过所述微控制器的输入输出端口(IO)将包括所述电池装置的当前电池电量和电池温度的电池状态信息实时传输给所述电池供电设备，以使所述电池供电设备显示这些信息，且在电池状态信息异常时，使得电池供电设备以音频信号或视频信号或震动的方式发出告警。

3.根据权利要求1所述的在位检测装置，其特征在于，所述微控制器还包括有：

在位检测单元，用于在所述电池供电设备处于工作模式时，周期性地检测所述电池供电设备是否在位；以及

第二关断控制单元，用于在所述电池供电设备不在位的情况下，将所述电池供电设备从工作模式切换到休眠模式，且控制所述电池装置的供电输出关断，而且，使所述电池供电设备在休眠模式和空闲模式之间切换，等待下一次被检测且判定在位时，再将所述电池供电设备切换到工作模式。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的在位检测装置，其特征在于，所述在位检测装置还包括有：

限流电阻，其一端与所述电池供电设备的输入输出端口(IO)相连，另一端与所述微控制器的输入输出端口(IO)相连；以及

静电放电保护装置，其一端与所述电池供电设备的输入输出端口(IO)相连，另一端接地。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的在位检测装置，其特征在于，所述电池装置包括：

一个或多个电池；以及

一电源开关，用于接通或关断所述一个或多个电池向所述电池供电设备的供电，

其中，所述微控制器通过控制所述电源开关的接通或关断，来控制所述电池装置供电输出的开启或关断。

6.一种用于电池供电设备的在位检测装置，其分别与电池装置与所述电池供电设备相连，其中，所述电池装置可拆卸地连接至所述电池供电设备，用于向所述电池供电设备供电，其特征在于，所述在位检测装置包括有：

下拉电阻，其一端与所述电池供电设备的输入输出端口(IO)相连，另一端接地；以及

微控制器，分别与所述电池装置及所述电池供电设备相连，且通过输入输出端口(IO)与所述下拉电阻的所述一端连接，用于在所述电池装置连接至所述电池供电设备且所述电池供电设备处于空闲模式时，控制所述电池装置周期性地从内部输出高电平，然后检测其输入输出端口(IO)的电平；在检测的电平为高电平的情况下，判定所述电池供电设备不在位，将所述电池供电设备从空闲模式切换到休眠模式，且控制所述电池装置的供电输出关断，等待下一次检测；以及在检测的电平为低电平的情况下，判定所述电池供电设备在位，将所述电池供电设备从休眠模式切换到工作模式，且控制所述电池装置的供电输出开启，向所述电池供电设备供电。

7.根据权利要求6所述的在位检测装置，其特征在于，所述微控制器还用于周期性地通过其输入输出端口(IO)将包括所述电池装置的当前电池电量和电池温度的电池状态信息实时传输给所述电池供电设备，以使所述电池供电设备显示这些信息，且在电池状态信息异常时，使得电池供电设备以音频信号或视频信号或震动的方式发出告警。

8.根据权利要求6所述的在位检测装置，其特征在于，所述微控制器还用于在所述电池供电设备处于工作模式时，周期性地检测所述电池供电设备是否在位，在所述电池供电设备不在位的情况下，使所述电池供电设备从工作模式切换到休眠模式，且控制所述电池装置的供电输出关断，并使所述电池供电设备在休眠模式和空闲模式之间切换，等待下一次被检测且判定在位时，再切换到工作模式。

9.根据权利要求6-8中任一项所述的在位检测装置，其特征在于，所述在位检测装置还包括有限流电阻，其一端与所述电池供电设备的输入输出端口(IO)相连，另一端与所述微控制器的输入输出端口(IO)相连；以及静电放电保护装置，其一端与所述电池供电设备的输入输出端口(IO)相连，另一端接地。

10.根据权利要求6-8中任一项所述的在位检测装置，其特征在于，所述电池装置包括：

一个或多个电池；以及

电源开关，用于接通或关断所述一个或多个电池向所述电池供电设备的供电，

其中，所述微控制器通过控制所述电源开关的接通或关断，来控制所述电池装置供电输出的开启或关断。

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