一種智能電池及智能電池系統的製作方法
2023-04-28 08:36:56
本實用新型涉及電源技術領域，具體而言，涉及一種智能電池及智能電池系統。
背景技術：
電池用以為所需供電的設備提供能量來源，已成為生產和生活不可缺少的供電裝置，在現代社會生活中的各個方面都發揮著巨大的作用。電池按使用性能可以分為一次性電池和可充電電池，傳統的電池僅用來向設備供電，隨著生產發展的需求，大多數的電池使用環境中人們需要了解設備工作狀態中電池的剩餘容量以估算電池的剩餘使用時間，從而對設備的正常工作做出合理的安排，以防止設備在正常工作中由於電池電量用盡導致突然斷電對正常工作流程造成延誤，突然斷電還可能對工作設備或電池的性能造成一定的影響。
隨著現代電源技術的發展，人們將電池推向了智能化，利用電池內部的電子線路來測量、計算和存儲電池數據的智能電池系統被廣泛應用於筆記本電腦、可攜式電子產品、不間斷電源、汽車、安防、通訊、醫療等領域，使人們在設備工作時能夠實時了解電池的工作狀態，從而為設備工作做出重要的參考依據，同時智能電池系統使得電池的使用和管理可預測，為人們的工作和生活帶來了極大的便利。
但是，由於可充電電池循環壽命長的優點，可充電電池得到了快速發展和廣泛應用，通常智能電池系統只針對可充電電池而言，然而，在某些必須使用一次性電池工作的設備中，人們同樣需要了解設備工作狀態中電池的剩餘容量以估算電池的剩餘使用時間，從而對設備的正常工作做出合理的安排，以防止設備在正常工作中由於電池電量用盡導致突然斷電對正常工作流程造成延誤以及對工作設備或電池性能造成影響。
技術實現要素：
本實用新型要解決的技術問題是提供一種智能電池及智能電池系統，以解決現有技術中存在的一次性電池無法測量電池剩餘容量及估算電池剩餘使用時間的問題。
為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種智能電池，包括電池外筒、為工作儀器提供能源的電池主體、能夠記錄所述電池主體工作信息的電路板、固定所述電池主體和所述電路板的電池座、與所述電池座固接的用於連接所述工作儀器的插頭和與所述電池主體端部固接的電池尾墊；
所述插頭與所述電路板、所述電路板與所述電池主體間採用導線連接；
所述電池主體、所述電路板、所述電池座、所述插頭、所述電池尾墊和所述導線均設置在所述電池外筒內部。
進一步地，所述電路板上設有用於採集所述電池主體工作信息的單片機。
進一步地，所述電池主體至少為一節。
進一步地，所述電池主體為鋰金屬電池。
進一步地，所述電池座與所述插頭採用扣型連接。
進一步地，所述插頭上設有用以連接定位的定位銷。
進一步地，所述插頭採用螺母與所述電池座固接。
進一步地，所述電池座和所述電池尾墊由聚四氟乙烯或聚醚醚酮材料製成，所述電路板基板為高溫印刷電路板材，所述導線採用鍍銀導線，所述電池外筒由聚四氟乙烯材料製成。
進一步地，所述智能電池用於井下工作的儀器或設備。
為解決上述技術問題，本實用新型還提供了一種智能電池系統,包括上述技術方案中提供的任意一種智能電池和用於測量所述智能電池工作狀態的測量裝置，所述智能電池和所述測量裝置具有分體式結構。
本實用新型提供的智能電池及智能電池系統通過設置在電路板上的單片機來採集電池主體的工作信息，對設備工作時電池主體的電壓、通電次數和工作的靜態、動態電流次數及時間進行記錄，從而監控和記憶設備的工作過程，使智能電池具備可讀、存儲和記憶功能。在設備不工作時與測量裝置相連，將電池主體的工作信息傳遞給測量裝置，利用測量裝置對電池主體的工作信息進行處理，測量電池主體的剩餘容量並估算電池主體的剩餘使用時間，最終顯示電池主體的工作狀態，從而為設備工作做出重要的參考依據，以防止設備在正常工作中由於電池電量用盡導致突然斷電對正常工作流程造成延誤以及對工作設備或電池性能造成影響，為人們的工作和生活帶來了極大的便利。
為使本實用新型的上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附附圖，作詳細說明如下。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應被看作是對範圍的限定，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。
圖1為本實用新型實施例所提供的一種智能電池及智能電池系統中智能電池的結構示意圖。
附圖標記：
1-電池主體； 2-電路板；
3-電池座； 4-插頭；
5-電池尾墊； 6-導線。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型專利保護的範圍。
在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本實用新型，並不用於限制本實用新型。
如圖1所示，本實用新型實施例提供了一種智能電池，包括電池外筒、為工作儀器提供能源的電池主體1、能夠記錄電池主體1工作信息的電路板2、固定電池主體1和電路板2的電池座3、與電池座3固接的用於連接工作儀器的插頭4和與電池主體1端部固接的電池尾墊5；
插頭4與電路板2、電路板2與電池主體1間採用導線6連接；
電池主體1、電路板2、電池座3、插頭4、電池尾墊5和導線6均設置在該智能電池的電池外筒內部。
本實用新型實施例通過將電池主體1、電路板2、電池座3、插頭4、電池尾墊5和導線6均設置在智能電池的電池外筒內部，使為工作儀器提供能源的電池主體1與夠記錄電池主體1工作信息的電路板2結合在一起，從而實現對工作儀器的供電及儀器工作過程中電池主體1工作信息的採集，插頭4與電路板2、電路板2與電池主體1間採用導線6連接，實現電池主體1的供電功能，並利用導線6傳遞電路板2所記錄的儀器工作過程中電池主體1的工作信息，利用電池座3對電路板2和電池主體1進行固定連接，電池座3配合用於連接工作儀器的插頭4並固定插頭4，利用插頭4能夠方便地與外部工作儀器連接並為工作儀器供電，電池尾墊5位於電池主體1端部並與其固定連接，避免了電池主體1的尾部直接接觸工作儀器而造成的硬接觸。
具體地，電路板2上設有用於採集電池主體1工作信息的單片機。
單片機是一種集成電路晶片，主要由運算器、控制器、存儲器、輸入和輸出設備構成，利用單片機結合不同類型的傳感器，可實現諸如電壓、電流、功率、頻率、溼度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。採用單片機控制使得儀器儀表數位化、智能化、微型化，且功能比起採用電子或數字電路更加強大。
本實用新型實施例通過設置於電路板2上的單片機來採集儀器工作時電池主體1的工作信息，通過記錄設備工作時電池主體1的電壓、通電次數和儀器工作的靜態、動態電流次數及時間，存儲在單片機的存儲器中，實現對設備工作狀態的監控和記憶，使智能電池具備可讀、存儲和記憶功能。在儀器不工作時，將智能電池與本實用新型實施例的智能電池系統中的測量裝置相連接，利用導線6將存儲在單片機中的儀器工作時電池主體1的工作信息傳遞給測量裝置，利用測量裝置對電池主體1的工作信息進行處理，測量電池主體1的剩餘容量並估算電池主體1的剩餘使用時間，最終顯示電池主體1的工作狀態，從而為設備工作做出重要的參考依據，以防止設備在正常工作中由於電池電量用盡導致突然斷電對正常工作流程造成延誤以及對工作設備或電池性能造成影響，為人們的工作和生活帶來極大的便利。
具體地，電池主體1至少為一節。
由於本實用新型實施例中的智能電池所應用的儀器或設備種類不同，每種儀器或設備所需電池主體1提供的電池容量和供電電壓等亦有所不同，因此本實用新型實施例的電池主體1至少為一節，實際使用中根據智能電池具體應用的儀器或設備種類選擇合適節數的電池主體1進行串、並聯連接，以滿足儀器或設備的正常工作要求。
具體地，電池主體1為鋰金屬電池。
本實用新型實施例中的智能電池所採用的電池主體1為鋰金屬電池，與可充電的鋰離子電池和鋰離子聚合物電池不同，該鋰金屬電池為不可充電的一次性電池。
鋰金屬電池、鋰離子電池和鋰離子聚合物電池的電化學體系中含有鋰，因此統稱為鋰電池，由於鋰金屬的化學特性非常活潑，使得鋰金屬的加工、保存和使用對環境要求非常高，所以鋰電池長期沒有得到應用，隨著二十世紀末微電子技術的發展，小型化的設備日益增多，對電源提出了很高的要求，鋰電池由於其單體電池電壓高、比能量大、高低溫性能好等優點，被廣泛應用於數碼產品及移動通訊設備領域中，鋰電池也隨之進入了大規模的實用階段。
可充電的鋰離子電池和鋰離子聚合物電池由於其可以反覆充電使用，應用非常廣泛。智能電池系統通常只針對可充電電池，利用內部電子線路來測量、計算和存儲電池數據，使電源的使用和管理更加可預測，使用者能更準確地掌握電池的狀態，如電池有效容量、當前充/放電率、歷史累計充放電次數、預測壽命等，從而為設備工作做出重要的參考依據。
儘管可充電鋰電池的應用非常廣泛，受設備工作環境的影響，一次性鋰金屬電池的應用也相當普遍，然而，在這些設備中，鋰電池僅用於為設備供電，人們無法了解到設備工作狀態中電池的剩餘容量以估算電池的剩餘使用時間，從而無法對設備的正常工作做出合理的安排，以防止設備在正常工作中由於電池電量用盡導致突然斷電對正常工作流程造成延誤或對工作設備及電池性能造成影響，因此，本實用新型實施例採用一次性的鋰金屬電池為電池主體1。
具體地，電池座3與插頭4採用扣型連接。
電池座3的扣型與插頭4相配合連接，並用以固定插頭4，以防止設備在正常工作期間插頭4鬆動造成電壓不穩，影響設備的正常工作，甚至造成更為嚴重的事故。為使插頭4與電池座3之間的連接更為緊固不可拆卸，一種具體的實施方式中，採用耐高溫的高強度螺紋鎖定劑對扣型連接加強鎖定，避免設備長時間工作造成的插頭4鬆動。
具體地，插頭4上設有用以連接定位的定位銷。
本實用新型實施例的插頭4用以與電池座3固接並連接外部工作設備或儀器，由於不同設備或儀器連接插頭4的插座形式不一，因而不同的智能電池配備不同形式的插頭4以匹配不同的工作設備或儀器的插座，在插頭4上設有用以連接定位的定位銷可以使插頭4與電池座3的連接對位準確，安裝精準，避免強力對接導致接觸面受力過大發生變形，造成連接鬆動或無法安裝，插頭4採用快速推拉自鎖系統同時避免了不同型號的插頭4與工作設備或儀器的插座之間的誤插，提高了工作效率。
具體地，插頭4採用螺母與電池座3固接。
為使插頭4與電池座3之間的連接緊固，插頭4上設有螺母，用以對電池座3、電路板2和電池主體1的連接進行固定，以防止設備在正常工作期間插頭4鬆動造成電壓不穩，影響設備的正常工作，甚至造成更為嚴重的事故。
具體地，電池座3和電池尾墊5由聚四氟乙烯或聚醚醚酮材料製成，電路板2基板為高溫印刷電路板材，導線6採用鍍銀導線，電池外筒由聚四氟乙烯材料製成。
聚四氟乙烯是由四氟乙烯經聚合而成的高分子化合物，具有優良的化學穩定性、耐腐蝕性、密封性、高潤滑不粘性、電絕緣性和良好的抗老化耐力，能在+250℃至-180℃的溫度下長期工作。
本實用新型實施例中電池座3、電池尾墊5和電池外筒採用聚四氟乙烯材料能夠承受設備或儀器在工作過程的高溫惡劣環境，使電池座3、電池尾墊5和電池外筒的結構不因高溫而發生變形，保證了智能電池正常工作的結構穩定性，有效保障了設備或儀器的正常工作。
聚醚醚酮作為一種新型的半晶態芳香族塑性工程塑料，具有極其出色的物理、力學性能，在許多特殊領域可以替代金屬、陶瓷等傳統材料，在減輕質量，提高性能方面貢獻突出。聚醚醚酮的耐高溫熱性能十分突出，可在250℃下長期使用，瞬間使用溫度可達315℃，其剛性大，化學穩定性好，抗腐蝕能力強。
本實用新型實施例中電池座3和電池尾墊5採用聚醚醚酮材料能夠承受設備或儀器在工作過程的高溫惡劣環境，且剛性大，使電池座3和電池尾墊5的結構不因高溫而發生變形，保證了智能電池正常工作的結構穩定性，有效保障了設備或儀器的正常工作。
電路板2基板採用高溫印刷電路板材，導線6採用耐高溫的鍍銀導線，使電路板2、導線6和插頭4不因高溫而發生結構變形，保證了智能電池正常工作的結構穩定性，有效保障了設備或儀器的正常工作。
具體地，智能電池用於井下工作的儀器或設備。
井下工作的儀器或設備通常處於高溫高壓的惡劣工作環境中，對電池的性能要求很高，本實用新型實施例中電池主體1採用具有良好高低溫工作性能的鋰金屬電池，並設有自我保護的保險絲，插頭4採用耐高溫的金屬材料或工程塑料，並用耐高溫的高強度螺紋鎖定劑對電池座3進行緊固連接，電池座3、電池尾墊5採用耐高溫的工程塑料，電路板2基板採用高溫印刷電路板材，導線6採用耐高溫的鍍銀導線，電池主體1、電路板2、電池座3、插頭4、電池尾墊5和導線6均設置在採用耐高溫的工程塑料的電池外筒內部，保證了智能電池正常工作的結構穩定性，有效保障了設備或儀器的正常工作。
電池外筒外壁還可設有該智能電池的標識信息，如生產廠家、電池型號、生產日期、電池容量、電壓和聯繫方式等，以顯示智能電池的完整信息，方便使用者根據實際需求選擇合適的智能電池。
本實用新型實施例中的智能電池系統,包括智能電池和用於測量智能電池工作狀態的測量裝置，智能電池和測量裝置具有分體式結構。
智能電池和測量裝置具有分體式結構增加了智能電池的便攜性，在設備不工作時，將智能電池與測量裝置相連，通過導線6將存儲在智能電池電路板2上單片機中的電池主體1的工作信息傳遞給測量裝置，利用測量裝置對電池主體1的工作信息進行處理，測量電池主體1的剩餘容量並估算電池主體1的剩餘使用時間，最終顯示電池主體1的工作狀態，從而為設備工作做出重要的參考依據，以防止設備在正常工作中由於電池電量用盡導致突然斷電對正常工作流程造成延誤以及對工作設備或電池性能造成影響，為人們的工作和生活帶來極大的便利。
測量裝置可以為能夠對存儲在智能電池電路板2上單片機中的電池主體1的工作信息進行處理，測量電池主體1的剩餘容量並估算電池主體1的剩餘使用時間，最終顯示電池主體1的工作狀態的外部設備或軟體。
為使本實用新型實施例的適用範圍不局限於井下工作的儀器或設備，可根據智能電池應用的具體領域改變電池外筒、電路板2、電池座3、插頭4和電池尾墊5的材質，更換適用於設備使用領域的電池主體1和導線6，以適應實際的設備使用環境。
顯然，本領域的技術人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和範圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬於本實用新型權利要求及其等同技術的範圍之內，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內。以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。