專利名稱：智能測容電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電池及電子領(lǐng)域，具體是一種可精確測量電池容量、并根據(jù)電池 容量直接顯示用戶操作方案的智能測容電池。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，電池的電量檢測一般有兩種方式目前有些電池采用一種物理方法來進行電池容量的測試，其原理是利用重心偏移 的浮球，在不同容量時的電解液比重不同，對浮球產(chǎn)生的浮力不同，而使浮球旋轉(zhuǎn)，通過旋 轉(zhuǎn)面的不同顏色來了解電池容量，這種方法的可靠性能、準確性難保證，并且僅僅適應(yīng)于液 態(tài)電池。另一種是采用外置的電量檢測設(shè)備對電池進行測試，一般需要專業(yè)人員操作，有 的需要消耗較長時間來得到電量數(shù)據(jù)。而電池的電化學(xué)性能并不一樣，同一種電池的電化 學(xué)性能也因不同廠商的生產(chǎn)工藝差別有一定的差別，這種外置式的測量設(shè)備存在兼容性偏 差、體積大，成本高、需專業(yè)人員操作等等問題，難以普及?，F(xiàn)有技術(shù)中，電池電量的顯示一般為數(shù)值或代表數(shù)值的圖形或顏色，而實際電池 的電化學(xué)參數(shù)所對應(yīng)的電子參數(shù)，在電化學(xué)工程師及電子工程師之間的溝通存在著一定的 局限性，數(shù)值或代表數(shù)值的圖形或顏色常常無法為多數(shù)的電化學(xué)工程師或電子工程師提供 準確的操作指南，對于一般的用戶，難以根據(jù)上述顯示結(jié)果準確地做出對應(yīng)的操作。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種可實時、精確測量電池容量，并直接指示操作方案 的智能測容電池。本實用新型的技術(shù)方案是這樣的智能測容電池，包括電池主體和安裝于上述電 池主體上并連接于電池主體的正負極之間的微型電子線路，上述微型電子線路包括執(zhí)行模 塊、負載、電量檢測模塊、互鎖控制模塊和顯示模塊，上述執(zhí)行模塊的輸入端連接于上述電 池主體的正極端，上述執(zhí)行模塊的輸出端分別連接于上述電量檢測模塊的輸入端和上述負 載的一端，上述電量檢測模塊的輸出端連接上述互鎖控制模塊的輸入端，上述互鎖控制模 塊的輸出端連接上述顯示模塊的輸入端，上述負載的另一端、上述電量檢測模塊的接地端、 上述互鎖控制模塊的接地端和上述顯示模塊的接地端分別連接上述電池主體的負極端。上述執(zhí)行模塊為機械開關(guān)或電子開關(guān)。上述負載為電阻或容性負載或感性負載。上述電量檢測模塊采用運放電路或AD轉(zhuǎn)換電路但不限于運放電路和AD轉(zhuǎn)換電路。上述顯示模塊為LED顯示電路。上述顯示模塊為IXD顯示電路。采用上述方案后，本實用新型的智能測容電池，當(dāng)用戶操作執(zhí)行模塊時，電池主體通過執(zhí)行模塊給電量檢測、顯示電路提供電源的同時，負載接通，電量檢測模塊將測到的電 量信號通過互鎖控制模塊到達顯示模塊，由顯示模塊顯示出相應(yīng)的電池電量情況。申請人 經(jīng)過長時間的研究，發(fā)現(xiàn)電池的輕載電壓可以準確地反應(yīng)電池的容量，因此根據(jù)相應(yīng)電池 的特性曲線設(shè)計出輕載精密電壓檢測法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型正是采用這種輕載 精密電壓檢測法，配合上述技術(shù)方案，可以準確地反應(yīng)蓄電池當(dāng)前荷電狀態(tài)，顯示模塊根據(jù) 檢測出來的電量智能判斷，將用戶須要進行的操作顯示出來，從而使非專業(yè)的用戶明白應(yīng) 該對電池進行的操作。這樣，電池在使用的過程中，普通用戶用最簡單的辦法(只需操作執(zhí) 行模塊)便可實時、準確、直觀地了解電池的情況，從而可對電池進行合理的維護和使用， 提高工作效率、延長電池的使用壽命。本實用新型的智能測容電池，采用輕載精密電壓檢測法設(shè)計出較小體積的微型電 子線路，使得電池有足夠的空間嵌入。

圖1為本實用新型的電路原理框圖；圖2為本實用新型的實施例一的電路原理圖；圖3為本實用新型的實施例二的電路原理圖；圖4為本實用新型的實施例三的電路原理圖。
具體實施方式
本實用新型的智能測容電池，如圖1所示，包括電池主體1和安裝于電池主體1上 并連接于電池主體1的正負極之間的微型電子線路2，微型電子線路2可嵌入在電池主體1 的頂面，也可嵌入在電池主體1的其它面。微型電子線路2包括執(zhí)行模塊21、負載22、電量檢測模塊23、互鎖控制模塊24和 顯示模塊25，執(zhí)行模塊21的輸入端連接于電池主體1的正極端，執(zhí)行模塊21的輸出端分別 連接于電量檢測模塊23的輸入端和負載22的一端，電量檢測模塊23的輸出端連接互鎖控 制模塊24的輸入端，互鎖控制模塊24的輸出端連接顯示模塊25的輸入端，負載22的另一 端、電量檢測模塊23的接地端、互鎖控制模塊24的接地端和顯示模塊25的接地端分別連 接電池主體1的負極端。其中，執(zhí)行模塊21可采用機械開關(guān)或電子開關(guān)，電子開關(guān)可采用光控開關(guān)或其他 感應(yīng)開關(guān)。負載22可采用電阻，也可采用容性負載或感性負載。電量檢測模塊23可采用運放電路或AD轉(zhuǎn)換電路但不限于運放電路和AD轉(zhuǎn)換電路。顯示模塊25可采用LED顯示電路或IXD顯示電路。LED顯示電路采用多個發(fā)光二 極管，由各個發(fā)光二極管分別發(fā)光所指示的對應(yīng)文字或圖片，用戶采取相應(yīng)的操作?；蛲ㄟ^ LCD所顯示的內(nèi)容(文字或圖片)，用戶采取相應(yīng)的操作。根據(jù)本申請人的長期研究，發(fā)現(xiàn)電池的輕載電壓可以準確地反應(yīng)電池的容量，因 此根據(jù)相應(yīng)電池的特性曲線得出如下電池的《輕載電壓特性與電量的關(guān)系表》編號開路電壓容量V%113100212. 992312. 881412. 770512. 658612. 546712. 4540812. 435912. 320從上述《輕載電壓特性與電量的關(guān)系表》可看出，該表以相應(yīng)的輕載電壓值，可準 確地反應(yīng)出電池當(dāng)前電量，輕載精密電壓檢測法是在電池連接較小的負載時，測量具有較 高精度的電池電壓。一般的方案很難確保在不同溫度、荷電狀態(tài)下時，準確地、實時地測量電池的荷電 狀態(tài)。本申請人根據(jù)此《輕載電壓特性與電量的關(guān)系表》，設(shè)計出輕載精密電壓檢測法，采用 此輕載精密電壓檢測法，配合本實用新型的技術(shù)方案，可以準確地反應(yīng)蓄電池當(dāng)前荷電狀 態(tài)，通過在電池使用環(huán)境溫度的測試，電量檢測漂移達到使用效果穩(wěn)定性，及對多批電池進 行長期的跟蹤測試，驗證了判斷準確性。工作時，當(dāng)用戶操作執(zhí)行模塊21時，電池主體1通過執(zhí)行模塊21給微型電子線 路2提供電源的同時，負載22接通，電量檢測模塊23將測到的電量信號通過互鎖控制模塊 24，到達顯示模塊25，通過互鎖控制模塊24為顯示模塊25提供某電量所對應(yīng)用戶操作的唯 一狀態(tài)輸出，避免顯示模塊25顯示兩種及兩種以上的狀態(tài)，從而由顯示模塊25顯示出相應(yīng) 的電池電量情況。由于本實用新型的微型電子線路2結(jié)合輕載與電池末期內(nèi)阻或故障時的 特性，可準確地對電池的“直接使用”、“建議充電”或“必須充電”等狀態(tài)進行判斷，并由顯示 模塊25分別顯示或指示相應(yīng)的狀態(tài)，這樣，電池在經(jīng)營的過程中，用戶用最簡單的辦法(只 需操作執(zhí)行模塊)便可實時、準確、直觀地了解電池的情況根據(jù)電池的提示進行相應(yīng)的操 作(“直接使用”、“建議充電”或“必須充電”)，從而提高工作效率、延長電池的使用壽命。實施例一本實用新型的實施例一，如圖1、2所示，執(zhí)行模塊21采用機械開關(guān)S2。負載22采
5用相并聯(lián)的電阻R9和RlO組成的輕載電路，此時通過查找“輕載電壓特性與電量關(guān)系表”可 確定“必須充電”、“建議充電”、“直接使用”等門限值。電量檢測電路23和互鎖控制模塊24采用由電阻R6及穩(wěn)壓模塊U5組成的精密基 準源電路，以及由電阻R4、R5，R7、R8，及比較器Ul (由UlA和UlB構(gòu)成)組成的比較器電 路，比較器輸出為“線與”互鎖。其中比較器UlA為“必須充電”電壓門限檢測，電池電壓低 于“必須充電”門限時，接于電阻R7、R8的反相輸入端的電壓低于接于同相輸入端的基準 電壓時，比較器UlA輸出為1，此時“必須充電”指示燈(發(fā)光二極管DSl)點亮。當(dāng)電池電 壓高于“必須充電”門限，但低于“直接使用”門限時，比較器UlA反相輸入端電壓高于同相 輸入端電壓，比較器UlA輸出為0，將“必須充電”指示燈鎖定為0，此時，比較器UlB接于電 阻R4、R5的反相輸入端的電壓低于接于其基準源的同相輸入端電壓，因此比較器UlB輸出 為1，“建議充電”燈(發(fā)光二極管DS2)點亮。當(dāng)電池電壓上升至“直接使用”門限電平時， 比較器UlB輸出為0，鎖定“建議充電”燈熄滅，同時點亮“直接使用”指示燈(發(fā)光二極管 DS3)。其中R7、R8的分壓值決定了“必須充電”與“建議充電”的門限電壓VA0，在確定基 準電壓VREF及R7時，R8計算公式如下R8 = VREF*R7/(VAO-VREF)同樣R4、R5的分壓值決定了“建議充電”與“直接使用”的門限電壓VA1，在確定基 準電壓VREF及R4時，R5計算公式如下R5 = VREF*R4/(VAl-VREF)顯示模塊25采用由發(fā)光二極管DS1-DS3和電阻R1-R3構(gòu)成的LED顯示電路，當(dāng)電 池電量處于設(shè)定正常值時，發(fā)光二極管DS3發(fā)光，用戶根據(jù)此發(fā)光的發(fā)光二極管DS3便可 得知此時電池可直接使用；當(dāng)電池電量低于設(shè)定正常值并高于設(shè)定最低值時，發(fā)光二極管 DS2發(fā)光，用戶根據(jù)此發(fā)光的發(fā)光二極管DS2便可得知此時電池的電量已低于正常值，建議 對電池充電；當(dāng)電池電量低于或等于設(shè)定最低值時，發(fā)光二極管DSl發(fā)光，用戶根據(jù)此發(fā)光 的發(fā)光二極管DSl便可得知此時電池的電量已低于或等于最低設(shè)定值，必須對電池充電。實例二本實用新型的實施例二，如圖1、3所示，執(zhí)行模塊21采用機械開關(guān)Si。負載22 采用電阻R15作為輕載電路，此時通過查找“輕載電壓特性與電量關(guān)系表”可確定“必須充 電”、“建議充電”、“直接使用，，等門限值。電量檢測電路23采用由電阻R12、R20、穩(wěn)壓模塊U2及R18、R21、穩(wěn)壓模塊U3組成 的精密基準源電路；由電阻R17、電阻R22、三極管Q1、三極管Q2和二極管Dl構(gòu)成互鎖控制 模塊24 ；當(dāng)穩(wěn)壓模塊U2檢測到電池電量低于“必須充電”門限時，驅(qū)動發(fā)光二極管DS6指示 燈點亮；當(dāng)電池電壓高于“必須充電”同時低于“直接使用”門限時，穩(wěn)壓模塊U2鎖下發(fā)光 二極管DS6為低電平，同時點亮發(fā)光二極管DS4指示“建議充電”指示燈。當(dāng)電池電壓高于 “直接使用”門限時，穩(wěn)壓模塊U3通過二極管D1、三極管Q2、三極管Ql將發(fā)光二極管DS4鎖 定為低電平，同時點亮發(fā)光二極管DS5指示“直接使用”。實例三本實用新型的實施例三，如圖1、4所示，執(zhí)行模塊21采用光控執(zhí)行模塊；由穩(wěn)壓電 源模塊VRl和控制芯片U4構(gòu)成電量檢測及互鎖控制模塊；由電阻R26、R27、R28及發(fā)光二極管DS7、DS8、DS9構(gòu)成顯示模塊25，負載22采用電阻R25作為輕載電路。此時通過查找 “輕載電壓特性與電量關(guān)系表”可確定“必須充電”、“建議充電”、“直接使用”等門限值。 光控開關(guān)Q4在有光線照射時，驅(qū)動三極管Q3導(dǎo)通，為場效應(yīng)管Q5提供正向電壓 而使場效應(yīng)管Q5導(dǎo)通。由穩(wěn)壓電源模塊VRl為控制芯片U4提供穩(wěn)定的電壓?？刂菩酒琔4 為置A D轉(zhuǎn)換模塊及驅(qū)動電路的芯片，通過P0. 6腳檢測電池電壓，進行AD轉(zhuǎn)換，由CPU進行 控制，由軟件互鎖驅(qū)動發(fā)光二極管DS7、DS8、DS9分別指示電池的“必須充電”、“建議充電”、 “直接使用”狀態(tài)。
權(quán)利要求智能測容電池，其特征在于包括電池主體和安裝于上述電池主體上并連接于電池主體的正負極之間的微型電子線路，上述微型電子線路包括執(zhí)行模塊、負載、電量檢測模塊、互鎖控制模塊和顯示模塊，上述執(zhí)行模塊的輸入端連接于上述電池主體的正極端，上述執(zhí)行模塊的輸出端分別連接于上述電量檢測模塊的輸入端和上述負載的一端，上述電量檢測模塊的輸出端連接上述互鎖控制模塊的輸入端，上述互鎖控制模塊的輸出端連接上述顯示模塊的輸入端，上述負載的另一端、上述電量檢測模塊的接地端、上述互鎖控制模塊的接地端和上述顯示模塊的接地端分別連接上述電池主體的負極端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能測容電池，其特征在于上述執(zhí)行模塊為機械開關(guān)或電 子開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能測容電池，其特征在于上述負載為電阻或容性負載或 感性負載。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能測容電池，其特征在于上述電量檢測模塊采用運放電 路或AD轉(zhuǎn)換電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能測容電池，其特征在于上述顯示模塊為LED顯示電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能測容電池，其特征在于上述顯示模塊為LCD顯示電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能測容電池，其特征在于上述顯示模塊是直接顯示用戶 操作方案。
專利摘要本實用新型公開了一種智能測容電池，其包括電池主體和嵌在電池主體上并連接于電池主體的正負極之間的微型電子線路，微型電子線路包括依次相連接的執(zhí)行模塊、負載、電量檢測模塊、互鎖控制模塊和顯示模塊。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型采用輕載精密電壓檢測法，配合上述技術(shù)方案，可以準確地反應(yīng)蓄電池當(dāng)前荷電狀態(tài)，顯示模塊根據(jù)檢測出來的電量智能判斷，將用戶須要進行的操作顯示出來，從而使非專業(yè)的用戶明白應(yīng)該對電池進行的操作。這樣，電池在使用的過程中，普通用戶用最簡單的辦法便可實時、準確、直觀地了解電池的情況，從而可對電池進行合理的維護和使用，提高工作效率、延長電池的使用壽命。
文檔編號H01M10/48GK201732853SQ20102019295
公開日2011年2月2日 申請日期2010年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者柯志民, 蔡維新 申請人:晉江華威電源有限公司