一種鋰電池的監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋰電池的監(jiān)測裝置，包括鋰電池監(jiān)測芯片(10)、單片機(jī)(20)、數(shù)碼管(30)、DC—DC轉(zhuǎn)換器(50)，所述電池監(jiān)測芯片(10)與鋰電池(40)連接，所述單片機(jī)(20)與電池監(jiān)測芯片(10)連接，所述數(shù)碼管(30)與單片機(jī)(20)連接，所述DC—DC轉(zhuǎn)換器(50)連接鋰電池(40)與單片機(jī)(20)。本發(fā)明對鋰離子電池的狀態(tài)監(jiān)測，了解鋰電池的基本狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)對電池的一系列保護(hù)。
【專利說明】一種裡電池的監(jiān)測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電池充電【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言，涉及一種鋰電池的監(jiān)測裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]充電控制器實(shí)現(xiàn)的方式不同導(dǎo)致其充電效果不同。目前市場上很多采用大電流的快速充電法，所以在電池充滿后如不及時(shí)停止會(huì)使電池發(fā)燙，過度的過充會(huì)嚴(yán)重?fù)p害電池的壽命。也有一些低成本的充電控制器采用電壓比較法。為了防止過充，一般充電到90%就停止大電流快充，采用小電流涓流補(bǔ)充充電。一般地，為了使得電池充電充分，容易造成過充，表現(xiàn)為有些充電控制器在充電終了時(shí)電池經(jīng)常發(fā)燙(電池在充電后期明顯發(fā)燙一般說明電池已過充)。對電池經(jīng)常出現(xiàn)過充和欠充的缺點(diǎn)已越來越不能滿足人們的需要。鋰電池的使用壽命和單次循環(huán)使用時(shí)間與充電維護(hù)過程和使用情況密切相關(guān)。一部好的充電控制器不但能在短時(shí)間內(nèi)將電量充足。而且對電池還能起到一定的維護(hù)作用，修復(fù)由于使用不當(dāng)而造成的記憶效應(yīng)，即容量下降(電池活性衰退)現(xiàn)象。因而傳統(tǒng)的普通充電控制器存在明顯的不足。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題:如何進(jìn)行鋰離子電池的狀態(tài)監(jiān)測，了解鋰電池的基本狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)對電池的一系列保護(hù)。
[0004]本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:一種鋰電池的監(jiān)測裝置，包括鋰電池監(jiān)測芯片、單片機(jī)、數(shù)碼管，所述電池監(jiān)測芯片與鋰電池連接，所述單片機(jī)與電池監(jiān)測芯片連接，所述數(shù)碼管與單片機(jī)連接。所述鋰電池的監(jiān)測裝置還包括DC — DC轉(zhuǎn)換器，所述DC — DC轉(zhuǎn)換器連接鋰電池與單片機(jī)。
[0005]按上述技術(shù)方案，DC — DC轉(zhuǎn)換器的作用是通過直流變壓用鋰電池為單片機(jī)供電，在設(shè)計(jì)時(shí)直接采用5V直流電源直接為單片機(jī)供電。
[0006]本發(fā)明所述的電池監(jiān)測芯片選用DS2741芯片，單片機(jī)選用AT89C2051單片機(jī)。
[0007]本發(fā)明采用片內(nèi)電阻感應(yīng)方式，由DS2741鋰電池監(jiān)測芯片、AT89C2051單片機(jī)和數(shù)碼管組成。DS2741主要完成對電池當(dāng)前狀態(tài)的監(jiān)測，包括電流、溫度和剩余電量等參數(shù)的監(jiān)測，同時(shí)它還能自動(dòng)采集這些數(shù)據(jù)，并將其放在存儲(chǔ)器中。通過AT89C2051單片機(jī)可以按照用戶需要對電池的相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行讀取和處理，然后送往數(shù)碼管進(jìn)行顯示。AT89C2051單片機(jī)是整個(gè)裝置的控制處理中心，由于大量的工作均可由單片機(jī)來完成，因而明顯地降低了本發(fā)明的硬件復(fù)雜度。
[0008]數(shù)碼管可用來顯示用戶需要了解的電池當(dāng)前狀態(tài)信息，以便用戶可根據(jù)這些信息作出相應(yīng)的處理。實(shí)際上，該數(shù)碼管只接受單片機(jī)的控制和訪問。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步說明，所述DS2741鋰電池監(jiān)測芯片包括兩個(gè)檢測端、一個(gè)I2C接口、功率控制模塊，所述兩個(gè)檢測端包括第一檢測端和第二檢測端，所述第一檢測端與充電器或負(fù)荷連接，所述第二檢測端與鋰電池連接，所述I2C接口包括串行數(shù)據(jù)輸入或輸出端和串行時(shí)鐘輸入端，所述輸入或輸出端通過第一數(shù)據(jù)線與單片機(jī)連接，所述串行時(shí)鐘輸入端通過第二數(shù)據(jù)線與單片機(jī)連接，所述第一數(shù)據(jù)線與第一檢測端之間設(shè)有第一電阻，所述第二數(shù)據(jù)線與第一檢測端之間設(shè)有第二電阻，所述功率控制模塊設(shè)引腳，所述引腳連接充電器或負(fù)荷、第一電容，所述第一電容接地。其中，所述第一電阻值和第二電阻值均為1K歐姆，所述第一電容值為0.1u法拉。其中，所述功率控制模塊在低電平時(shí)有效，當(dāng)DS2741鋰電池監(jiān)測芯片被放置在一個(gè)低功耗的睡眠狀態(tài)，所有設(shè)備包括I2C總線被禁用，先切換功率控制端的低電平，然后再復(fù)位設(shè)備和I2C總線。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步說明，所述AT89C2051單片機(jī)包括XTALl和XTAL2引腳、RST引腳，所述XTALl和XTAL2引腳連接晶振和第二電容、第三電容，所述晶振頻率為12M赫茲，所述第二電容和第三電容值均為30p法拉，所述RST引腳連接第四電容和第三電阻，所述第三電阻接地，所述第四電容值為1u法拉，所述第三電阻值為IK歐姆。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明:
[0012]圖1為本發(fā)明所述的一種鋰電池的監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為圖1中電池監(jiān)測芯片的功能框圖；
[0014]圖3為本發(fā)明所述的一種鋰電池的監(jiān)測裝置的電路圖；
[0015]圖4為電池監(jiān)測芯片與單片機(jī)進(jìn)行通訊的I2C總線的讀寫流程圖。
[0016]圖中符號(hào)說明:
[0017]10 —電池監(jiān)測芯片；11 一功率控制模塊；12 —檢測電阻；13 —十位正符號(hào)A/D轉(zhuǎn)換器；14一當(dāng)前寄存器；15 —累加寄存器；16 —溫度寄存器；17 —電壓接口 ；
[0018]20 —單片機(jī)；
[0019]30 —數(shù)碼管；
[0020]40—鋰電池；
[0021]50 —DC — DC 轉(zhuǎn)換器；
[0022]60—充電器或負(fù)荷；
[0023]70—晶振；
[0024]Rl —電阻；R2 —電阻；R3 —電阻；
[0025]Ul -電容；U2 -電容；U3 —電容；U4 —電容。

【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖1所示，一種鋰電池的監(jiān)測裝置，包括鋰電池監(jiān)測芯片10、單片機(jī)20、數(shù)碼管30、DC — DC轉(zhuǎn)換器50。所述電池監(jiān)測芯片10與鋰電池40連接，所述單片機(jī)20與電池監(jiān)測芯片10連接，所述數(shù)碼管30與單片機(jī)20連接，所述DC — DC轉(zhuǎn)換器50連接鋰電池40與單片機(jī)20。
[0027]本發(fā)明所選電池監(jiān)測芯片10為DS2741芯片。本發(fā)明所選單片機(jī)20為AT89C2051
單片機(jī)。
[0028]如圖2所示，所述電池監(jiān)測芯片10包括第一檢測端RS+和第二檢測端RS_、38mQ檢測電阻12、十位正符號(hào)A/D轉(zhuǎn)換器13、當(dāng)前寄存器14、當(dāng)前累加器15、溫度寄存器16、一個(gè)接口 I2C、功率控制模塊11、電壓接口 17。所述第一檢測端RS+和第二檢測端RS-內(nèi)接38mΩ檢測電阻12。所述功率控制模塊11設(shè)引腳SLP。
[0029]如圖1、圖3所示，所述第一檢測端RS+與充電器或負(fù)荷60連接，所述第二檢測端RS-與鋰電池40連接，所述接口 I2C包括串行數(shù)據(jù)輸入或輸出端SDA和串行時(shí)鐘輸入端SCL，所述輸入或輸出端SDA通過第一數(shù)據(jù)線與單片機(jī)20連接，所述串行時(shí)鐘輸入端SCL通過第二數(shù)據(jù)線與單片機(jī)20連接，所述第一數(shù)據(jù)線與第一檢測端RS+之間設(shè)有第一電阻Rl，所述第二數(shù)據(jù)線與第一檢測端RS+之間設(shè)有第二電阻R2。所述引腳SLP連接充電器或負(fù)荷60、第一電容Ul,所述第一電容Ul接地。其中，所述第一電阻Rl值和第二電阻R2值均為1K歐姆，所述第一電容Ul值為0.1u法拉。
[0030]如圖3所示，所述單片機(jī)20包括XTALl和XTAL2引腳、RST引腳。所述XTALl和XTAL2引腳連接晶振70和第二電容U2、第三電容U3，所述晶振70頻率為12M赫茲，所述第二電容U2和第三電容U3值均為30p法拉。所述RST弓丨腳連接第四電容U4和第三電阻R3，所述第三電阻R3接地，所述第四電容U4值為1U法拉，所述第三電阻R3值為IK歐姆。
[0031]電池監(jiān)測芯片10與單片機(jī)20利用I2C總線進(jìn)行通訊，所述I2C總線包括第一數(shù)據(jù)線和第二數(shù)據(jù)線。為了保證數(shù)據(jù)傳送的可靠性，I2C總線的數(shù)據(jù)傳送有嚴(yán)格的時(shí)序要求。如圖4所示，第二數(shù)據(jù)線保持高電平期間，第一數(shù)據(jù)線電平從高到低的跳變作為I2C總的起始信號(hào)。第二數(shù)據(jù)線保持高電平期間，第一數(shù)據(jù)線電平從低到高的跳變作I2C總線的停止信號(hào)。單片機(jī)20進(jìn)行寫操作時(shí)，首先發(fā)送該器件的7位地址碼和寫方向位“O”(8位，即一個(gè)字節(jié))，發(fā)送完后釋放第一數(shù)據(jù)線并在第二數(shù)據(jù)線上產(chǎn)生第9個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。被選中的存儲(chǔ)器器件在確認(rèn)是自己的地址后，在第一數(shù)據(jù)線上產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答信號(hào)作為相應(yīng)，單片機(jī)20收到應(yīng)答后就可以傳送數(shù)據(jù)了。單片機(jī)20進(jìn)行讀操作時(shí)，單片機(jī)20先發(fā)送該器件的7位地址碼和寫方向位“O ( “偽寫”)，發(fā)送完后釋放第一數(shù)據(jù)線并在第二數(shù)據(jù)線線上產(chǎn)生第9個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。被選中的存儲(chǔ)器器件在確認(rèn)是自己的地址后，在第一數(shù)據(jù)線上產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答信號(hào)作為相應(yīng)。然后，再發(fā)一個(gè)字節(jié)的要讀出器件的存儲(chǔ)區(qū)的首地址，收到應(yīng)答后，單片機(jī)20要重復(fù)一次起始信號(hào)并發(fā)出器件地址和讀方向位(“1”)，收到器件應(yīng)答后就可以讀出數(shù)據(jù)字節(jié)，每讀出一個(gè)字節(jié)，單片機(jī)20都要回復(fù)應(yīng)答信號(hào)。當(dāng)最后一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)讀完后，單片機(jī)20應(yīng)返回以“非應(yīng)答”(高電平)，并發(fā)出終止信號(hào)以結(jié)束讀出操作。
[0032]本發(fā)明對鋰電池進(jìn)行監(jiān)測的具體內(nèi)容如下:
[0033]1.電池電流和溫度的讀取
[0034]在活動(dòng)模式下，鋰電池監(jiān)測芯片10通過檢測38πιΩ檢測電阻12上的壓降來測量流入、流出鋰電池40的電流，并把數(shù)據(jù)以補(bǔ)碼的形式存儲(chǔ)在當(dāng)前寄存器14中，溫度傳感器測量溫度并把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在溫度寄存器16中。當(dāng)前寄存器14和溫度寄存器16都只能讀取。當(dāng)前寄存器14是2字節(jié)的寄存器，它的地址是16h和17h。溫度寄存器16的地址是14h。因此，要獲得鋰電池40的電流和溫度參數(shù)，只需單片機(jī)20通過I2C總線讀取鋰電池監(jiān)測芯片10的當(dāng)前寄存器14和溫度寄存器16，并待其采樣完畢后將電流、溫度的測量值存入相對應(yīng)的寄存器，最后再由單片機(jī)20讀取寄存器的內(nèi)容即可。
[0035]2.剩余電量的監(jiān)測
[0036]鋰電池40的剩余電量是用戶所需要的重要信息之一，它可利用累加寄存器15中的值來求得。累加寄存器15的值是由鋰電池監(jiān)測芯片10實(shí)時(shí)自動(dòng)測量鋰電池40電流后得到的，因而無須對其進(jìn)行控制。通常在鋰電池40充電時(shí)，該值增加，鋰電池40放電時(shí)，該值減少。累加寄存器15是一個(gè)可以根據(jù)單片機(jī)20的需要改變數(shù)據(jù)的讀/寫2字節(jié)寄存器，它的地址是1h和llh。單片機(jī)20通過I2C總線可以讀取鋰電池監(jiān)測芯片10的累加寄存器15。
[0037] 以上內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種鋰電池的監(jiān)測裝置，包括鋰電池監(jiān)測芯片(10)、單片機(jī)(20)、數(shù)碼管(30)，所述電池監(jiān)測芯片(10)與鋰電池(40)連接，所述單片機(jī)(20)與電池監(jiān)測芯片(10)連接，所述數(shù)碼管(30)與單片機(jī)(20)連接，其特征在于:還包括DC — DC轉(zhuǎn)換器(50)，所述DC — DC轉(zhuǎn)換器(50)連接鋰電池(40)與單片機(jī)(20)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種鋰電池的監(jiān)測裝置，其特征在于:所述電池監(jiān)測芯片(10)包括兩個(gè)檢測端(RS+;RS-)、一個(gè)接口(I2C)、功率控制模塊(11)，所述兩個(gè)檢測端(RS+;RS-)包括第一檢測端(RS+)和第二檢測端(RS-)，所述第一檢測端(RS+)與充電器或負(fù)荷(60)連接，所述第二檢測端(RS-)與鋰電池(40)連接，所述接口(I2C)包括串行數(shù)據(jù)輸入或輸出端(SDA)和串行時(shí)鐘輸入端(SCL)，所述輸入或輸出端(SDA)通過第一數(shù)據(jù)線與單片機(jī)(20)連接，所述串行時(shí)鐘輸入端(SCL)通過第二數(shù)據(jù)線與單片機(jī)(20)連接，所述第一數(shù)據(jù)線與第一檢測端(RS+)之間設(shè)有第一電阻(Rl)，所述第二數(shù)據(jù)線與第一檢測端(RS+)之間設(shè)有第二電阻(R2)，所述功率控制模塊(11)設(shè)引腳(SLP)，所述引腳(SLP)連接充電器或負(fù)荷(60)、第一電容(Ul),所述第一電容(Ul)接地。
3.如權(quán)利要求2所述的一種鋰電池的監(jiān)測裝置，其特征在于:所述第一電阻值(Rl)和第二電阻(R2)值均為1K歐姆，所述第一電容(Ul)值為0.1u法拉。
4.如權(quán)利要求1所述的一種鋰電池的監(jiān)測裝置，其特征在于:所述單片機(jī)(20)包括XTALl和XTAL2引腳、RST引腳，所述XTALl和XTAL2引腳連接晶振(70)和第二電容(U2)、第三電容(U3)，所述晶振(70)頻率為12M赫茲，所述第二電容(U2)和第三電容(U3)值均為30p法拉，所述RST引腳連接第四電容(U4)和第三電阻(R3)，所述第三電阻(R3)接地，所述第四電容(U4)值為1U法拉，所述第三電阻(R3)值為IK歐姆。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK104242400SQ201410512420
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】周晶晶, 吳秋軒, 李欽鋒, 郭建宇, 潘劍良 申請人:蘇州克蘭茲電子科技有限公司