专利名称：便携式生物机能实验设备电源备用电池的监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种能够监测便携式生物机能实验设备电源备用电池的装置，特 别是涉及监测电池工作状态的领域。
背景技术：
便携式生物机能实验设备电源备用电池主要在非正常供电状态下，支持实验设备 能够正常工作。但是如果对于备用电池的当前工作信息没有一个全面的了解，就不能够判 断当前设备是否处在正常工作状态。电池当前工作信息主要包括电池温度，电池电压，电池 当前可用电量，电池最大可用电量，电池老化程度等。电池温度的准确测量对于电池的保护起到很大作用，若电池长时间处于高温工作 状态则会很明显的减少其使用寿命，造成其输出电压不稳定，如果终端长期处于低压工作 状态将会永久性损坏实验设备内部器件，导致实验数据结果错误。这样不仅造成一定的经 济损失，而且会影响数据的进一步分析工作。根据电池电压的实时监测结果与电池温度实 时监测结果进行综合分析，一方面可以降低便携式生物机能实验设备的损坏几率另一方面 还可以为数据的准确性提供可靠依据。电池最大可用电量可以通过电池监测装置内部数据处理单元“自学习”过程计算 得到，随着电池使用时间的延长其最大可用电量也将随之变小。如果不对电池最大可用电 量进行监测，则可能会产生电池由满到空突然掉电的现象。这样就会导致便携式生物机能 实验设备寄存器数据无法保存以及采集得到的数据无法传输，这不仅损失了最新的实验数 据，而且会使便携式生物机能实验设备各项参数恢复至出厂默认设置，不能继续进行本实 验环境所需要的针对性实验工作。不具备电池监测装置的便携式生物机能实验设备正常工作时间短，电池处于相对 黑箱状态无法查看其当前信息，给便携式生物机能实验设备实验得到的数据带来隐性不准 确因素不合适长期户外使用。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种便携式生物机能实验设备电源备用 电池的监测系统，该系统能够准确判断当前电池的详细工作信息，主要包括电池温度，电池 电压，电池当前可用电量，电池最大可用电量，电池老化程度等，工程量和维护量较小，监测 自动化程度高。本实用新型所采用的技术方案是该系统包括现场监测装置，现场监测装置包括 在绝缘外壳中电池接口触头、充放电感应电阻、电池电量监测单元，电池充电单元，数据处 理单元和纽扣电池相互连接，充放电感应电阻接至电池电量监测芯片监测端，电池充电芯 片接至电池接口触头；现场监测装置通过内部处理自动识别当前电池状态，当电池电压过 低时自动进行充电工作；上述便携式生物机能实验设备电源备用电池的监测系统，其特征 在于所述电池电量监测单元电池电量监测芯片及其外接电路；上述便携式生物机能实验
3设备电源备用电池的监测系统，其特征在于所述电池充电单元电池充电芯片及其外接电路。相对于现有技术，本系统具有以下优点1)全面监测电池当前工作信息，可以准确反映电池工作状态。2)可以自动识别电池低压状态进行充电，不需要对便携式生物机能实验设备定期 更换备用电池。3)实现了便携式生物机能实验设备电源备用电池监测的自动化、智能化和信息 化。
图1电池电量监测单元内部结构图。图2是系统结构图。图3HDQ串行接口总线“ 1” “ 0，，表示图图4是现场监测装置原理框图。图5电池电量监测单元内部工作流程图。图6因电池非正常工作状态引起的数据丢失对比图。图7是老化电池放电典型特征图。图8是正常电池放电典型特征图。图9是正常电池充电典型特征图。
具体实施方式
电池电量监测单元内部结构如图1所示。其各个引脚功能如下RBI 备用寄存器
信号输入。VCC:电源输入。VSS:地。HDQ:单线HDQ串行接口。BAT 电池电压检测信号输
入。SRN:电池充电、放电电流检测输入(负)。SRP 电池充电、放电电流检测输入(正)。
GPI0:通用输入/输出。电池电量监测单元可以对由单个锂离子电池等构成的电源系统进
行高精度的监测和报警。其通过检测串联在电池负极的小阻值电阻RS上的压降，判断当
前电池为充放状态还是放电状态。通过内部“自学习”过程实现检测电池电量，电量的自 h
动测量通过进行计算。电池每经过一次完整的充放电过程，就会进入一轮新的“自学 '1
习”，经过本次“自学习”可以更新电池从满到空的总电量，并写入LMD寄存器当中。通过检 测NAC寄存器中当前可用电量的数值来计算出电池可用电量相对状态并写入寄存器RS0C，
^OC(%) = 100x^电池电量监测单元通过一个5kbits/s的双向串行接口 HDQ总线与 LMD
数据处理单元进行数据传输如图2所示。HDQ为一个漏极开路输出引脚，使用时需在HDQ上 外接一只上拉电阻R。其数据传输主要采用异步传输方式，每8位一组，低位在前高位在后， 由下降沿触发。通过设置不同的低电平保持时间，来分别区分“0”和“1”，如图3所示。电池充电单元通过BAT引脚与便携式生物机能实验设备电源备用电池连接相连 接如图2所示，当电池电量监测单元监测得到电池进入低压工作状态时，即驱动电池充电 单元工作给电池供电。此时电池电量监测单元开始计算电池相关信息并存入内部寄存器如
4图4所示。由于电池最终可用电量，电压，温度等基本信息并不只是受单一因素影响，所以 电池电量监测单元必须综合所有主要影响因素进行分析计算才能得出最终电池正确信息， 其内部工作流程如图5所示。电池标称可用电量(NAC)=电池充电电流-电池放电电流-温 度补偿。最新测得电池放电量(LMD)=电池放电电流+温度补偿-电池充电电流。上述计 算由电池电量监测单元内部“自学习”过程自动完成，不需要使用者进一步计算，非常方便。按照本专利提出的便携式生物机能实验设备电源备用电池的监测系统，可以实现 通过内部处理自动识别当前电池全面工作状态，当电池电压过低时自动进行充电工作，为 便携式生物机能实验设备正常使用，实验数据准确可靠提供保障。实施例某实验室多台便携式生物机能实验设备长时间工作，电池老化程度不一，正常工 作电量不同，造成相同信号不同便携式生物机能实验设备监测结果存在差异，给数据分析 造成隐性不准确因素如图6所示，所以可以安装便携式生物机能实验设备电源备用电池的 监测系统，以便合理分析不同设备实验得到的数据。该系统主要功能性能指标如下电池老化判断准确率≥98 %。电池电压检测准确度≥90 %。电池最新可用电量准确度≥95 %。电池低压充电识别=RS0C (8 % 3 % )。如图7，8两组电池测试结果显示，LMD明显不一，电池放电持续时间以及电池掉电 速率也存在很大差异，因此可以判断图7测试组电池较图8测试组电池老化程度更加严重， 应当及时更换电池。图9显示电池监测系统准确捕捉电池低压工作状态同时进行充电工作。在当前乃至今后相当长的一段时间，便携式生物机能实验设备电源备用电池当前 工作状态是维持实验设备正常工作不可忽视的主要因素之一，本系统的应用将对检测实验 设备电池电压，电池温度，电池可用电量等全面信息进行监测，为排除因电池因素造成的设 备损坏或者数据丢失发挥巨大的作用。
权利要求一种便携式生物机能实验设备电源备用电池的监测系统，其特征在于该系统包括现场监测装置，现场监测装置包括在绝缘外壳中电池接口触头、充放电感应电阻、电池电量监测单元，电池充电单元，数据处理单元和纽扣电池相互连接，充放电感应电阻接至电池电量监测芯片监测端，电池充电芯片接至电池接口触头；现场监测装置通过内部处理自动识别当前电池状态，当电池电压过低时自动进行充电工作。
2.如权利要求1所述的便携式生物机能实验设备电源备用电池的监测系统，其特征在 于所述电池电量监测单元电池电量监测芯片及其外接电路。
3.如权利要求1所述的便携式生物机能实验设备电源备用电池的监测系统，其特征在 于所述电池充电单元电池充电芯片及其外接电路。
专利摘要本实用新型涉及便携式生物机能实验设备电源备用电池的监测工作，提供了一种便携式生物机能实验设备电源备用电池的监测系统。该系统包括现场监测装置，现场监测装置包括在绝缘外壳中电池接口触头、充放电感应电阻、电池电量监测单元，电池充电单元，数据处理单元和纽扣电池相互连接，充放电感应电阻接至电池电量监测芯片监测端，电池充电芯片接至电池接口触头；现场监测装置通过内部处理自动识别当前电池全面工作状态，当电池电压过低时自动进行充电工作。该监测系统工程量和维护量小，监测自动化程度高。
文档编号H01M10/42GK201583634SQ200920229030
公开日2010年9月15日 申请日期2009年10月26日 优先权日2009年10月26日
发明者白云, 马楠 申请人:马楠;白云