CN107742753B - 一种电池的封装结构、封装方法以及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池的封装结构、封装方法以及检测方法，包括发射封装模块和接收封装模块；发射封装模块发射检测超声波，检测超声波穿过电池后形成信息超声波，接收封装模块接收信息超声波，并将信息超声波转化为检测信号；发射封装模块包括发射压电晶片、贴片单片机、贴片发射元件、发射电源信号接口和温敏电阻；接收封装模块包括接收压电晶片、信号放大元件、信号处理元件、信号采样元件、接收电源信号接口；发射封装模块和接收封装模块对称固定在电池相对的两侧并相互对应。本发明的优点和有益效果在于：具有敏感度高，准确度高，安全可靠，可分布式，成本低等特点；提高了耦合性，降低了制造成本；实现了对电池的荷电状态的实时监测。
Description
技术领域
本发明涉及检测领域，特别涉及一种电池的封装结构、封装方法以及检测方法。
背景技术
储能技术的发展在小到手表、手机大到电动汽车、无人飞机、通讯基站、分布式电网、可再生能源发电***的应用中发挥着重大的作用。储能技术最小储能单位是电池，当前常见的储能电池有铅酸蓄电池、镍氢蓄电池、镍铬电池、钠硫电池和锂离子电池等。在大多的应用中，电池的循环使用健康状态不仅涉及应用***的正常维护和可靠使用，而且涉及电池的使用安全，是一个普遍关心的问题，同时也是目前很难去监测和有效保障的；
目前电池的监测主要借助温度传感器、电流传感器、电压传感器来估测电池组的荷电状态，来监测电池组的健康状态。然而对于电池组的荷电状态而言，电压、电流、温度由于其间接测量的特点，其虽然同电池的荷电和健康状态存在关联但联系并不直接，仅凭电压、电流、温度三个物理信息难以对电池的荷电及健康状态进行直接的监测和预测。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种电池的封装结构、封装方法以及检测方法。本技术方案利用发射封装模块发射检测超声波，检测超声波穿过电池后形成信息超声波，接收封装模块接收信息超声波，并将信息超声波转化为检测信号，工作人员可通过检测信号判断电池的荷电状态；
因为电池充放电过程中，伴随其荷电状态的变化，其正负极活性材料的成分、密度、晶体结构域等物理参数发生变化，其相应声传播的声时、幅度等参数也随之发生改变，因此通过检测超声参数的变化，可准确的检测电池的荷电状态，因此本技术方案具有敏感度高，准确度高，安全可靠，可分布式，成本低等特点；而由于发射封装模块和接收封装模块分别固定在电池的相对的两侧，与电池形成为一体，提高了发射封装模块和接收封装模块与电池之间的耦合性，并降低了制造成本；利用计算机通过对发射封装模块和接收封装模块对电池的荷电状态进行实时监测，提高了对电池的检测力度，进而有利于保障电池的使用寿命。
同时，由于电池在完全充电状态时(荷电状态＝100％)，检测信号的波形的波幅为最大值M，而电池在完全放电状态时(荷电状态＝0％)，检测信号的波形的波幅为最小值N，因此，本技术方案根据此原理，在电池的不同的荷电状态下，重复JS1-JS6步骤，以获得荷电状态与检测信号的波形的波幅之间的对应关系，并绘制荷电-波幅关系曲线，工作人员可参照荷电-波幅关系曲线对当前的检测信号的波形的波幅进行判断，进而判断当前电池的荷电状态；
而通过采用信号采样元件，可在长时间内对信号处理元件输出的波形轮廓进行分时采样，并将其所获得的采样信号分时输出至计算机，工作人员可根据信号采用元件分时输出的检测信号的波形，来判断在该段时间内对电池的荷电状态的变化，进而实现对电池的荷电状态的动态监测。
本发明中的一种电池的封装结构，包括发射封装模块和接收封装模块；
所述发射封装模块发射检测超声波，所述检测超声波穿过电池后形成信息超声波，所述接收封装模块接收所述信息超声波，并将所述信息超声波转化为检测信号；
所述发射封装模块包括发射压电晶片、贴片单片机、贴片发射元件、发射电源信号接口和温敏电阻；
所述接收封装模块包括接收压电晶片、信号放大元件、信号处理元件、信号采样元件、接收电源信号接口；
所述发射封装模块和接收封装模块对称固定在所述电池相对的两侧，所述发射压电晶片和接收压电晶片相互对应。
上述方案中，所述贴片单片机分别与所述贴片发射元件和发射电源信号接口连接，所述发射压电晶片与所述贴片发射元件连接；
发射电源信号接口用于连接电源和信号源；所述电源通过发射电源信号接口向所述贴片单片机输出电能，所述信号源通过所述发射电源信号接口向所述贴片单片机输出电信号；
所述贴片单片机通过贴片发射元件根据所述电信号的频率控制所述发射压电晶片，使所述发射压电晶片向所述电池输出检测超声波；所述检测超声波的频率与所述电信号的频率对应。
上述方案中，所述发射封装模块还包括通信接口，所述通信接口与所述贴片单片机连接；所述通信接口与计算机连接，所述计算机通过所述通信接口控制所述贴片单片机的启动或停止；所述贴片单片机通过通信接口向计算机输出检测超声波；所述温敏电阻还与所述贴片单片机连接，用于感测所述电池的温度并形成温度信号输出至所述贴片单片机，所述贴片单片机将所述温度信号通过通信接口输出至所述计算机。
上述方案中，所述发射封装模块还包括发射线路板、发射金属圆片和发射线；
所述发射线路板具有连通所述发射线路板两侧的发射通孔，所述发射金属圆片固定在所述发射通孔的一端，所述发射压电晶片位于所述发射通孔内，并与所述发射金属圆片连接，所述发射金属圆片具有连通所述发射金属圆片两侧的发射通口；
所述发射线的一端与所述发射压电晶片连接，所述发射线的另一端穿过所述发射通口与所述贴片发射元件连接；所述发射压电晶片背向所述发射金属圆片的一侧表面与所述发射线路板背向所述发射金属片一侧的表面位于同一水平面上；所述贴片单片机、贴片发射元件、发射电源信号接口、通信接口和温敏电阻分别固定在所述线路板朝向所述发射金属圆片的一侧表面上；
所述发射金属圆片还与所述发射线路板的接地线连接。
上述方案中，所述接收压电晶片、信号放大元件、信号处理元件、信号采样元件、接收电源信号接口依次串联连接，所述接收电源信号接口与计算机连接；
所述接收压电晶片接收经信息超声波，所述接收压电晶片将信息超声波转化为信息信号输出至信号放大元件，所述信号放大元件对所述信息信号进行放大，并输出至所述信号处理元件，所述信号处理元件对放大后的所述信息信号进行处理，获得所述信息信号的波形轮廓，所述采样元件对所述波形轮廓进行采样以获取检测信号；所述接收电源信号接口将所述检测信号输出至计算机。
上述方案中，所述接收封装模块还包括接收线路板、接收金属圆片和接收线；
所述接收线路板具有连通所述接收线路板两侧的接收通孔，所述接收金属圆片固定在所述接收通孔的一端，所述接收压电晶片位于所述接收通孔内，并与所述接收金属圆片连接，所述接收金属圆片具有连通所述接收金属圆片两侧的接收通口；
所述接收线的一端与所述接收压电晶片连接，所述接收线的另一端穿过所述接收通口与所述贴片接收元件连接；所述接收压电晶片背向所述接收金属圆片的一侧表面与所述接收线路板背向所述接收金属片一侧的表面位于同一水平面上；所述信号放大元件、信号处理元件、信号采样元件、接收电源信号接口分别固定在所述线路板朝向所述接收金属圆片的一侧表面上；
所述接收金属圆片还与所述接收线路板的接地线连接。
一种电池的封装方法，用于在电池上封装上述的一种电池的封装结构，包括以下步骤：
FS1.在发射线路板上开孔并形成发射通孔，准备直径大于发射通孔内径的金属圆片，并通过螺钉或粘接剂将所述发射金属圆片固定在所述发射通孔的一端上；在发射金属圆片上开口并形成发射通口；
FS2.将发射压电晶片放置在发射通孔内，并通过螺钉或粘接剂将发射压电晶片连接在发射金属圆片上，并使发射压电晶片背向所述发射金属圆片的一侧表面，与所述发射线路板背向所述发射金属圆片一侧的表面位于同一水平面上，所述发射金属圆片还与所述发射线路板上的接地线连接；将发射线的一端与发射压电晶片连接，再将发射线的另一端穿过所述发射通口；
FS3.将贴片单片机分别与所述贴片发射元件、发射电源信号接口、通信接口和温敏电阻连接，所述贴片发射元件还与所述发射线背向所述发射压电晶片的一端连接；再将所述贴片单片机、贴片发射元件、发射电源信号接口和通信接口分别固定在所述线路板朝向所述发射金属圆片的一侧表面上，制成发射封装模块；
FS4.在接收线路板上开孔并形成接收通孔，准备直径大于接收通孔内径的金属圆片，并通过螺钉或粘接剂将所述接收金属圆片固定在所述接收通孔的一端上；在接收金属圆片上开口并形成接收通口；
FS5.将接收压电晶片放置在接收通孔内，并通过螺钉或粘接剂将接收压电晶片连接在接收金属圆片上，并使接收压电晶片背向所述接收金属圆片的一侧表面，与所述接收线路板背向所述接收金属圆片一侧的表面位于同一水平面上，所述接收金属圆片还与所述接收线路板上的接地线连接；将接收线的一端与接收压电晶片连接，再将接收线的另一端穿过所述接收通口；
FS6.将信号放大元件、信号处理元件、信号采样元件、接收电源信号接口依次连接，所述信号放大元件还与所述接收线背向所述接收压电晶片的一端连接；再将所述信号放大元件、信号处理元件、信号采样元件、接收电源信号接口分别固定在所述线路板朝向所述接收金属圆片的一侧表面上，制成接收封装模块；
FS7.将所述发射线路板背向发射金属圆片的一侧，和所述接收线路板背向所述接收金属圆片的一侧分别固定在电池相对的两个侧面上，完成电池的封装。
上述方案中，在FS7中，所述发射线路板和接收线路板相互对齐，发射压电晶片和接收压电晶片相互对应，所述发射线路板和接收线路板通过粘接剂与所述电池连接。
一种电池的检测方法，上述的一种电池的封装结构，包括以下步骤：
JS1.将通信接口和接收电源信号接口分别与计算机连接，将发射电源信号接口与电源和信号源连接，计算机还通过接收电源信号接口向信号放大元件、信号处理元件、信号采样元件提供电能；
JS2.操作计算机使所述计算机通过通信接口控制贴片单片机的启动和关闭；操作信号源使所述信号源通过发射电源信号接口向贴片单片机输出电信号；电源通过发射电源信号接口向贴片单片机提供电能；
JS3.所述贴片单片机通过贴片发射元件控制所述发射压电晶片，并根据所述电信号的频率使所述发射压电晶片向所述电池输出检测超声波；所述检测超声波的频率与所述电信号的频率对应；同时，所述贴片单片机通过通信接口向计算机输出检测超声波并显示；工作人员可通过计算机确认发生封装模块输出的检测超声波的波形；
JS4.所述检测超声波穿过电池后形成信息超声波，接收压电晶片接收所述信息超声波，并将所述信息超声波转化为信息信号输出至信号放大元件；
JS5.所述信号放大元件对所述信息信号进行放大，并输出至信号处理元件；所述信号处理元件对放大后的信息信号进行处理，获得所述信息信号的波形轮廓，采样元件对所述波形轮廓进行采样以获取检测信号；所述接收电源信号接口将所述检测信号输出至计算机并显示；工作人员可通过计算机观察接收封装模块所输出的检测信号的波形；
JS6.工作人员可通过对比检测超声波的波形和检测信号的波形，判断电池的荷电状态。
上述方案中，在所述JS6中还可进行以下步骤：
JS61.利用温敏电阻感测所述电池的温度并形成温度信号输出至所述贴片单片机，所述贴片单片机将所述温度信号通过通信接口输出至所述计算机，工作人员在参考所述电池的温度的前提下，对比检测超声波的波形和检测信号的波形，并判断电池的荷电状态。
本发明的优点和有益效果在于：本发明提供一种电池的封装结构、封装方法以及检测方法，具有敏感度高，准确度高，安全可靠，可分布式，成本低等特点；提高了发射封装模块和接收封装模块与电池之间的耦合性，并降低了制造成本；实现了对电池的荷电状态的实时监测，提高了对电池的检测力度，进而有利于保障电池的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种电池的封装结构与电池之间的位置关系示意图；
图2为本发明一种电池的封装结构中发射封装模块背向电池一侧的结构示意图；
图3为本发明一种电池的封装结构中发射封装模块朝向电池一侧的结构示意图；
图4为本发明一种电池的封装结构中接收封装模块背向电池一侧的结构示意图；
图5为本发明一种电池的封装结构中接收封装模块朝向电池一侧的结构示意图；
图6为本发明一种电池的封装结构与计算机、电源和信号源之间连接的示意图。
图中：1、发射封装模块 2、接收封装模块 3、电池
4、计算机 5、电源 6、信号源
7、发射线 8、接收线
11、发射压电晶片 12、贴片单片机 13、贴片发射元件
14、发射电源信号接口 15、温敏电阻 16、通信接口
17、发射线路板 18、发射通孔 19、发射金属圆片
10、发射通口
21、接收压电晶片 22、信号放大元件 23、信号处理元件
24、信号采样元件 25、接收电源信号接口 26、接收线路板
27、接收通孔 28、接收金属圆片 29、接收通口
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1-6所示，本发明是一种电池的封装结构，包括发射封装模块1和接收封装模块2；
发射封装模块1发射检测超声波，检测超声波穿过电池3后形成信息超声波，接收封装模块2接收信息超声波，并将信息超声波转化为检测信号；
发射封装模块1包括发射压电晶片11、贴片单片机12、贴片发射元件13、发射电源信号接口14和温敏电阻15；
接收封装模块2包括接收压电晶片21、信号放大元件22、信号处理元件23、信号采样元件24、接收电源信号接口25；
发射封装模块1和接收封装模块2对称固定在电池3相对的两侧，发射压电晶片11和接收压电晶片21相互对应。
具体的，贴片单片机12分别与贴片发射元件13和发射电源信号接口14连接，发射压电晶片11与贴片发射元件13连接；
发射电源信号接口14用于连接电源5和信号源6；电源5通过发射电源信号接口14向贴片单片机12输出电能，信号源6通过发射电源信号接口14向贴片单片机12输出电信号；
贴片单片机12通过贴片发射元件13根据电信号的频率控制发射压电晶片11，使发射压电晶片11向电池3输出检测超声波；检测超声波的频率与电信号的频率对应。
上述技术方案的工作原理是：利用发射封装模块1发射检测超声波，检测超声波穿过电池3后形成信息超声波，接收封装模块2接收信息超声波，并将信息超声波转化为检测信号，工作人员可通过检测信号判断电池3的荷电状态，具有敏感度高，准确度高，安全可靠，可分布式，成本低等特点，已被广泛采纳并使用；而由于发射封装模块1和接收封装模块2分别固定在电池3的相对的两侧，与电池3形成为一体，提高了发射封装模块1和接收封装模块2与电池3之间的耦合性，并降低了制造成本；利用计算机4通过对发射封装模块1和接收封装模块2对电池3的荷电状态进行实时监测，提高了对电池3的检测力度，进而有利于保障电池3的使用寿命。
进一步的，发射封装模块1还包括通信接口16，通信接口16与贴片单片机12连接；通信接口16与计算机4连接，计算机4通过通信接口16控制贴片单片机12的启动或停止；贴片单片机12通过通信接口16向计算机4输出检测超声波；温敏电阻15还与贴片单片机12连接，用于感测电池3的温度并形成温度信号输出至贴片单片机12，贴片单片机12将温度信号通过通信接口16输出至计算机4。
进一步的，发射封装模块1还包括发射线路板17、发射金属圆片19和发射线7；
发射线路板17具有连通发射线路板17两侧的发射通孔18，发射金属圆片19固定在发射通孔18的一端，发射压电晶片11位于发射通孔18内，并与发射金属圆片19连接，发射金属圆片19具有连通发射金属圆片19两侧的发射通口10；
发射线7的一端与发射压电晶片11连接，发射线7的另一端穿过发射通口10与贴片发射元件13连接；发射压电晶片11背向发射金属圆片19的一侧表面与发射线路板17背向发射金属片一侧的表面位于同一水平面上；贴片单片机12、贴片发射元件13、发射电源信号接口14、通信接口16和温敏电阻15分别固定在线路板朝向发射金属圆片19的一侧表面上；
发射金属圆片19还与发射线路板17的接地线连接。
优选的，发射线路板17长66mm，宽33mm，厚2mm；发射通孔18的直径为28.5mm；贴片单片机12为MC9S08DZ60单片机；发射金属圆片19的直径为30mm，厚0.4mm；发射通口10的直径为1.5mm；
通信接口16为由485或CAN实现的有线组网，通信接口16还可为由蓝牙或甚高频实现的无线组网。
优选的，贴片单片机12、贴片发射元件13、发射电源信号接口14、通信接口16和温敏电阻15可通过焊接或粘接剂与发射线路板17连接。
具体的，接收压电晶片21、信号放大元件22、信号处理元件23、信号采样元件24、接收电源信号接口25依次串联连接，接收电源信号接口25与计算机4连接；
接收压电晶片21接收经信息超声波，接收压电晶片21将信息超声波转化为信息信号输出至信号放大元件22，信号放大元件22对信息信号进行放大，并输出至信号处理元件23，信号处理元件23对放大后的信息信号进行处理，获得信息信号的波形轮廓，采样元件对波形轮廓进行采样以获取检测信号；接收电源信号接口25将检测信号输出至计算机4。
进一步的，接收封装模块2还包括接收线路板26、接收金属圆片28和接收线8；
接收线路板26具有连通接收线路板26两侧的接收通孔27，接收金属圆片28固定在接收通孔27的一端，接收压电晶片21位于接收通孔27内，并与接收金属圆片28连接，接收金属圆片28具有连通接收金属圆片28两侧的接收通口29；
接收线8的一端与接收压电晶片21连接，接收线8的另一端穿过接收通口29与贴片接收元件连接；接收压电晶片21背向接收金属圆片28的一侧表面与接收线路板26背向接收金属片一侧的表面位于同一水平面上；信号放大元件22、信号处理元件23、信号采样元件24、接收电源信号接口25分别固定在线路板朝向接收金属圆片28的一侧表面上；
接收金属圆片28还与接收线路板26的接地线连接。
优选的，接收线路板26长66mm，宽33mm，厚2mm；接收通孔27的直径为28.5mm；接收金属圆片28的直径为30mm，厚0.4mm；接收通口29的直径为1.5mm。
优选的，信号放大元件22、信号处理元件23、信号采样元件24、接收电源信号接口25可通过焊接或粘接剂与接收线路板26连接。
优选的，信号源6还可与计算机4连接，计算机4通过控制信号源6，控制贴片单片机12接收到的电信号的频率或波幅。
一种电池的封装方法，用于在电池3上封装上述电池3的封装结构，包括以下步骤：
FS1.在发射线路板17上开孔并形成发射通孔18，准备直径大于发射通孔18内径的金属圆片，并通过螺钉或粘接剂将发射金属圆片19固定在发射通孔18的一端上；在发射金属圆片19上开口并形成发射通口10；
FS2.将发射压电晶片11放置在发射通孔18内，并通过螺钉或粘接剂将发射压电晶片11连接在发射金属圆片19上，并使发射压电晶片11背向发射金属圆片19的一侧表面，与发射线路板17背向发射金属圆片19一侧的表面位于同一水平面上，发射金属圆片19还与发射线路板17上的接地线连接；将发射线7的一端与发射压电晶片11连接，再将发射线7的另一端穿过发射通口10；
FS3.将贴片单片机12分别与贴片发射元件13、发射电源信号接口14、通信接口16和温敏电阻15连接，贴片发射元件13还与发射线7背向发射压电晶片11的一端连接；再将贴片单片机12、贴片发射元件13、发射电源信号接口14和通信接口16分别固定在线路板朝向发射金属圆片19的一侧表面上，制成发射封装模块1；
FS4.在接收线路板26上开孔并形成接收通孔27，准备直径大于接收通孔27内径的金属圆片，并通过螺钉或粘接剂将接收金属圆片28固定在接收通孔27的一端上；在接收金属圆片28上开口并形成接收通口29；
FS5.将接收压电晶片21放置在接收通孔27内，并通过螺钉或粘接剂将接收压电晶片21连接在接收金属圆片28上，并使接收压电晶片21背向接收金属圆片28的一侧表面，与接收线路板26背向接收金属圆片28一侧的表面位于同一水平面上，接收金属圆片28还与接收线路板26上的接地线连接；将接收线8的一端与接收压电晶片21连接，再将接收线8的另一端穿过接收通口29；
FS6.将信号放大元件22、信号处理元件23、信号采样元件24、接收电源信号接口25依次连接，信号放大元件22还与接收线8背向接收压电晶片21的一端连接；再将信号放大元件22、信号处理元件23、信号采样元件24、接收电源信号接口25分别固定在线路板朝向接收金属圆片28的一侧表面上，制成接收封装模块2；
FS7.将发射线路板17背向发射金属圆片19的一侧，和接收线路板26背向接收金属圆片28的一侧分别固定在电池3相对的两个侧面上，完成电池3的封装。
优选的，在FS7中，发射线路板17和接收线路板26相互对齐，发射压电晶片11和接收压电晶片21相互对应，发射线路板17和接收线路板26通过粘接剂与电池3连接。
一种电池的检测方法，利用上述电池3的封装结构，包括以下步骤：
JS1.将通信接口16和接收电源信号接口25分别与计算机4连接，将发射电源信号接口14与电源5和信号源6连接，计算机4还通过接收电源信号接口25向信号放大元件22、信号处理元件23、信号采样元件24提供电能；
JS2.操作计算机4使计算机4通过通信接口16控制贴片单片机12的启动和关闭；操作信号源6使信号源6通过发射电源信号接口14向贴片单片机12输出电信号；电源5通过发射电源信号接口14向贴片单片机12提供电能；
JS3.贴片单片机12通过贴片发射元件13控制发射压电晶片11，并根据电信号的频率使发射压电晶片11向电池3输出检测超声波；检测超声波的频率与电信号的频率对应；同时，贴片单片机12通过通信接口16向计算机4输出检测超声波并显示；工作人员可通过计算机4确认发生封装模块输出的检测超声波的波形；
JS4.检测超声波穿过电池3后形成信息超声波，接收压电晶片21接收信息超声波，并将信息超声波转化为信息信号输出至信号放大元件22；
JS5.信号放大元件22对信息信号进行放大，并输出至信号处理元件23；信号处理元件23对放大后的信息信号进行处理，获得信息信号的波形轮廓，采样元件对波形轮廓进行采样以获取检测信号；接收电源信号接口25将检测信号输出至计算机4并显示；工作人员可通过计算机4观察接收封装模块2所输出的检测信号的波形；
JS6.工作人员可通过对比检测超声波的波形和检测信号的波形，判断电池3的荷电状态；其中，电池3在完全充电状态时(荷电状态＝100％)，检测信号的波形的波幅为最大值M，而电池3在完全放电状态时(荷电状态＝0％)，检测信号的波形的波幅为最小值N，因此，可根据此原理，在电池3的不同的荷电状态下，重复上述JS1-JS6步骤，以获得荷电状态与检测信号的波形的波幅之间的对应关系，并绘制荷电-波幅关系曲线，工作人员可参照荷电-波幅关系曲线对当前的检测信号的波形的波幅进行判断，进而判断当前电池3的荷电状态；
而通过采用信号采样元件24，可在长时间内对信号处理元件23输出的波形轮廓进行分时采样，并将其所获得的采样信号分时输出至计算机4，工作人员可根据信号采用元件分时输出的检测信号的波形，来判断在该段时间内对电池3的荷电状态的变化，进而实现对电池3的荷电状态的动态监测。
优选的，在JS6中还可进行以下步骤：
JS61.利用温敏电阻15感测电池3的温度并形成温度信号输出至贴片单片机12，贴片单片机12将温度信号通过通信接口16输出至计算机4，工作人员在参考电池3的温度的前提下，对比检测超声波的波形和检测信号的波形，并判断电池3的荷电状态，以提高电池3的荷电状态的检测精确度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种电池的封装结构，其特征在于，包括发射封装模块和接收封装模块；
所述发射封装模块发射检测超声波，所述检测超声波穿过电池后形成信息超声波，所述接收封装模块接收所述信息超声波，并将所述信息超声波转化为检测信号；
所述发射封装模块包括发射压电晶片、贴片单片机、贴片发射元件、发射电源信号接口和温敏电阻；
所述接收封装模块包括接收压电晶片、信号放大元件、信号处理元件、信号采样元件、接收电源信号接口；
所述发射封装模块和接收封装模块对称固定在所述电池相对的两侧，所述发射压电晶片和接收压电晶片相互对应；
所述贴片单片机分别与所述贴片发射元件和发射电源信号接口连接，所述发射压电晶片与所述贴片发射元件连接；
发射电源信号接口用于连接电源和信号源；所述电源通过发射电源信号接口向所述贴片单片机输出电能，所述信号源通过所述发射电源信号接口向所述贴片单片机输出电信号；
所述贴片单片机通过贴片发射元件根据所述电信号的频率控制所述发射压电晶片，使所述发射压电晶片向所述电池输出检测超声波；所述检测超声波的频率与所述电信号的频率对应。
2.根据权利要求1所述的一种电池的封装结构，其特征在于，所述发射封装模块还包括通信接口，所述通信接口与所述贴片单片机连接；所述通信接口与计算机连接，所述计算机通过所述通信接口控制所述贴片单片机的启动或停止；所述贴片单片机通过通信接口向计算机输出检测超声波；所述温敏电阻还与所述贴片单片机连接，用于感测所述电池的温度并形成温度信号输出至所述贴片单片机，所述贴片单片机将所述温度信号通过通信接口输出至所述计算机。
3.根据权利要求2所述的一种电池的封装结构，其特征在于，所述发射封装模块还包括发射线路板、发射金属圆片和发射线；
所述发射线路板具有连通所述发射线路板两侧的发射通孔，所述发射金属圆片固定在所述发射通孔的一端，所述发射压电晶片位于所述发射通孔内，并与所述发射金属圆片连接，所述发射金属圆片具有连通所述发射金属圆片两侧的发射通口；
所述发射线的一端与所述发射压电晶片连接，所述发射线的另一端穿过所述发射通口与所述贴片发射元件连接；所述发射压电晶片背向所述发射金属圆片的一侧表面与所述发射线路板背向所述发射金属片一侧的表面位于同一水平面上；所述贴片单片机、贴片发射元件、发射电源信号接口、通信接口和温敏电阻分别固定在所述线路板朝向所述发射金属圆片的一侧表面上；
所述发射金属圆片还与所述发射线路板的接地线连接。
4.根据权利要求1所述的一种电池的封装结构，其特征在于，所述接收压电晶片、信号放大元件、信号处理元件、信号采样元件、接收电源信号接口依次串联连接，所述接收电源信号接口与计算机连接；
所述接收压电晶片接收经信息超声波，所述接收压电晶片将信息超声波转化为信息信号输出至信号放大元件，所述信号放大元件对所述信息信号进行放大，并输出至所述信号处理元件，所述信号处理元件对放大后的所述信息信号进行处理，获得所述信息信号的波形轮廓，所述采样元件对所述波形轮廓进行采样以获取检测信号；所述接收电源信号接口将所述检测信号输出至计算机。
5.根据权利要求4所述的一种电池的封装结构，其特征在于，所述接收封装模块还包括接收线路板、接收金属圆片和接收线；
所述接收线路板具有连通所述接收线路板两侧的接收通孔，所述接收金属圆片固定在所述接收通孔的一端，所述接收压电晶片位于所述接收通孔内，并与所述接收金属圆片连接，所述接收金属圆片具有连通所述接收金属圆片两侧的接收通口；
所述接收线的一端与所述接收压电晶片连接，所述接收线的另一端穿过所述接收通口与所述信号放大元件连接；所述接收压电晶片背向所述接收金属圆片的一侧表面与所述接收线路板背向所述接收金属片一侧的表面位于同一水平面上；所述信号放大元件、信号处理元件、信号采样元件、接收电源信号接口分别固定在所述线路板朝向所述接收金属圆片的一侧表面上；
所述接收金属圆片还与所述接收线路板的接地线连接。
6.一种电池的封装方法，用于在电池上封装权利要求1-5中任一项所述的一种电池的封装结构，其特征在于，包括以下步骤：
FS1.在发射线路板上开孔并形成发射通孔，准备直径大于发射通孔内径的金属圆片，并通过螺钉或粘接剂将所述发射金属圆片固定在所述发射通孔的一端上；在发射金属圆片上开口并形成发射通口；
FS2. 将发射压电晶片放置在发射通孔内，并通过螺钉或粘接剂将发射压电晶片连接在发射金属圆片上，并使发射压电晶片背向所述发射金属圆片的一侧表面，与所述发射线路板背向所述发射金属圆片一侧的表面位于同一水平面上，所述发射金属圆片还与所述发射线路板上的接地线连接；将发射线的一端与发射压电晶片连接，再将发射线的另一端穿过所述发射通口；
FS3. 将贴片单片机分别与所述贴片发射元件、发射电源信号接口、通信接口和温敏电阻连接，所述贴片发射元件还与所述发射线背向所述发射压电晶片的一端连接；再将所述贴片单片机、贴片发射元件、发射电源信号接口和通信接口分别固定在所述线路板朝向所述发射金属圆片的一侧表面上，制成发射封装模块；
FS4. 在接收线路板上开孔并形成接收通孔，准备直径大于接收通孔内径的金属圆片，并通过螺钉或粘接剂将所述接收金属圆片固定在所述接收通孔的一端上；在接收金属圆片上开口并形成接收通口；
FS5. 将接收压电晶片放置在接收通孔内，并通过螺钉或粘接剂将接收压电晶片连接在接收金属圆片上，并使接收压电晶片背向所述接收金属圆片的一侧表面，与所述接收线路板背向所述接收金属圆片一侧的表面位于同一水平面上，所述接收金属圆片还与所述接收线路板上的接地线连接；将接收线的一端与接收压电晶片连接，再将接收线的另一端穿过所述接收通口；
FS6. 将信号放大元件、信号处理元件、信号采样元件、接收电源信号接口依次连接，所述信号放大元件还与所述接收线背向所述接收压电晶片的一端连接；再将所述信号放大元件、信号处理元件、信号采样元件、接收电源信号接口分别固定在所述线路板朝向所述接收金属圆片的一侧表面上，制成接收封装模块；
FS7.将所述发射线路板背向发射金属圆片的一侧，和所述接收线路板背向所述接收金属圆片的一侧分别固定在电池相对的两个侧面上，完成电池的封装。
7.根据权利要求6所述的一种电池的封装方法，其特征在于，在FS7中，所述发射线路板和接收线路板相互对齐，发射压电晶片和接收压电晶片相互对应，所述发射线路板和接收线路板通过粘接剂与所述电池连接。
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Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102012351A (zh) * | 2010-09-30 | 2011-04-13 | 大连理工大学 | 便携式蓄电池电解液超声比重计 |
| CN102183797A (zh) * | 2011-03-04 | 2011-09-14 | 西安交通大学 | 一种适用于生物微管的超声波气泡检测装置 |
| CN203101641U (zh) * | 2012-12-14 | 2013-07-31 | 长安大学 | 一种基于单片机的超声测距装置 |
| KR20140049331A (ko) * | 2012-10-17 | 2014-04-25 | 현대모비스 주식회사 | 초음파 센서를 이용한 배터리 충전상태 연산방법 |
| CN105372328A (zh) * | 2015-11-02 | 2016-03-02 | 侬泰轲（上海）检测科技有限责任公司 | 一种检测装置及检测方法 |
| JP2016217716A (ja) * | 2015-05-14 | 2016-12-22 | 日産自動車株式会社 | 超音波測定装置及び超音波測定方法 |
| CN205844274U (zh) * | 2016-06-08 | 2016-12-28 | 北京华泰科恩科技有限公司 | 一种超声波探伤双晶探头装置 |
| CN106680730A (zh) * | 2017-03-01 | 2017-05-17 | 侬泰轲（上海）检测科技有限责任公司 | 一种可检测荷电状态的充放电装置及荷电状态的检测方法 |
| CN106772063A (zh) * | 2016-11-21 | 2017-05-31 | 华中科技大学 | 一种监测锂离子电池荷电状态和健康状态的方法及其装置 |
| CN107128186A (zh) * | 2016-02-26 | 2017-09-05 | 福特全球技术公司 | 用于电池健康状态监测的***和方法 |
| CN207409617U (zh) * | 2017-09-08 | 2018-05-25 | 侬泰轲（昆山）检测科技有限公司 | 一种电池的封装结构 |
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Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102012351A (zh) * | 2010-09-30 | 2011-04-13 | 大连理工大学 | 便携式蓄电池电解液超声比重计 |
| CN102183797A (zh) * | 2011-03-04 | 2011-09-14 | 西安交通大学 | 一种适用于生物微管的超声波气泡检测装置 |
| KR20140049331A (ko) * | 2012-10-17 | 2014-04-25 | 현대모비스 주식회사 | 초음파 센서를 이용한 배터리 충전상태 연산방법 |
| CN203101641U (zh) * | 2012-12-14 | 2013-07-31 | 长安大学 | 一种基于单片机的超声测距装置 |
| JP2016217716A (ja) * | 2015-05-14 | 2016-12-22 | 日産自動車株式会社 | 超音波測定装置及び超音波測定方法 |
| CN105372328A (zh) * | 2015-11-02 | 2016-03-02 | 侬泰轲（上海）检测科技有限责任公司 | 一种检测装置及检测方法 |
| CN107128186A (zh) * | 2016-02-26 | 2017-09-05 | 福特全球技术公司 | 用于电池健康状态监测的***和方法 |
| CN205844274U (zh) * | 2016-06-08 | 2016-12-28 | 北京华泰科恩科技有限公司 | 一种超声波探伤双晶探头装置 |
| CN106772063A (zh) * | 2016-11-21 | 2017-05-31 | 华中科技大学 | 一种监测锂离子电池荷电状态和健康状态的方法及其装置 |
| CN106680730A (zh) * | 2017-03-01 | 2017-05-17 | 侬泰轲（上海）检测科技有限责任公司 | 一种可检测荷电状态的充放电装置及荷电状态的检测方法 |
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