一种燃气表用电池能量充分利用的装置的制作方法

本实用新型涉及燃气表领域，具体的说涉及一种燃气表用电池能量充分利用的装置。

背景技术：

随着我国经济建设的快速发展，社会主义物质文明和精神文明持续进步，人民对美好生活不断向往。作为关系国计民生的三表行业，新技术更是不断应用其中，尤其是燃气表设备，由最初的机械式计量表，转向IC卡预付费智能计量表，再到目前国家大力支持的物联网燃气表，更是将燃气计量仪表技术标准推向了新的高度，人们在享受人工智能化，万物互联化所带来的便捷的同时，不可忽视的一个问题也显现出来，那就是能源的有效性，定量性。例如日常生活中使用量最大的碱性电池，虽然电池中已经基本不存有重金属等污染物质，但是如此巨大的使用量，且一次性使用性，对自然环境的污染也不能忽视，而且也需要很长的时间才能被大自然降解。这就要求除了电池厂家持续不断的改进电池单位体积的储能，以及电池的使用寿命以外，设备厂商也要持续不断的改进设备的用电能力，即充分利用电池的能量，使电池中的能量得到最大化的利用。这也是响应国家的节能、减排的号召，利国利民。

当前我国在线使用的智能燃气表，绝大多数是用碱性电池，该类型电池的特点是，一次性、3~5年的保质期（自放电率较高）、存储能量较大。智能燃气表是超低功耗无源设备，日常绝大部分时间都工作在微安级的睡眠状态，但是有燃气用气计量时就工作在毫安级别较大电流的状态，尤其是接入物联网进行数据交互通信时，电流会增加至上百毫安，甚至安培级别的电流，这时，对于刚换的新电池是没有放电压力，但随着电池的不断使用，尤其是持续的大电流放电，对于已经使用半年，甚至一年的电池来说，就是一个灾难，由于电池经过长期使用，能量已经衰减，内阻已经较大，非常不利于电池衰减后，大电流放电，再也无法持续放出设备所需要的电流，面对这种情况，如果设备没有很好的处理机制，用户只能换新的电池才能保证设备正常工作，而原电池有不少电能无法被设备所利用。本实用新型设计一种装置，从根本上实现电池的能量最大化利用。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种燃气表用电池能量充分利用的装置，包括电池输入接口DB2、稳压电源电路单元、储能装置，所述电池输入接口DB2输出端与稳压电源电路单元输入端相连，储能装置连接于稳压电源电路单元输出端与电源地之间；所述储能装置至少包括一个超级电容E5。

进一步的，所述的超级电容E5的正极通过电阻R1接稳压电源电路单元输出端。

进一步的，所述的一种燃气表用电池能量充分利用的装置还包括保护单元，保护单元包括二极管D2和稳压管Z2；二极管D2正端与电池输入接口DB2输出端相连，负端与稳压电源电路单元输入端相连；稳压管Z2连接于电池输入接口DB2输出端与电源地之间。

进一步的，所述的稳压电源电路单元包括电容E1、电容E2、二极管D4和稳压芯片U1，稳压芯片U1输入端2脚通过电容E1接电源地，输出端3脚通过电容E2接电源地，稳压芯片U1的1脚接电源地；二极管D4正端与稳压芯片U1输出端3脚相连，负端与稳压芯片U1输入端2脚相连；所述的稳压芯片U1为线性稳压管。

进一步的，所述电池输入接口DB2输出端与稳压电源电路单元输入端之间设置电池电压检测节点VPP1。

本实用新型的有益效果是：

（1）当碱性电池使用一段时间后，能量已经衰减，内阻较大，电池单独无法持续放出设备所需要的电流，通过该装置，可以将电池中剩余的能量存储到储能装置中，储能装置中的电能随取随用，保证表具设备正常工作，当储能装置的能量有较大消耗时，稳压电源电流又将电池端的能源缓缓充入储能装置中，通过此装置可以充分利用电池中的剩余电能。同时本实用新型可以提高表具设备的物联网数据交互通信的可靠性，避免由于电池供电能力不足造成稳压电源电路单元输出端电压过低，从而导致表具设备的复位，影响物联网数据交互通信。本实用新型将碱性电池的绝大部分能量都有效利用，既延长了电池的使用周期，又保证的表具设备的物联网数据交互通信的可靠性，实现了节能减排、充分利用能源的目的。

储能装置包括超级电容，超级电容本身并不消耗能源，它仅仅是把电池由化学能转化成电能的能量储存起来，而且电容的内阻极其小，毫欧级别，所以放电能力非常强，放电电流非常大，足以满足设备进行物联网数据交互时的要求。

（2）电容放电瞬间电流非常大，超级电容的正极通过电阻接稳压电源电路单元输出端，对电容放电电流起到限流的作用，使超级电容放电电流大小既能满足表具设备正常工作的需求，也不会由于电流过大而使表具设备损坏。

（3）保护单元中稳压管Z2防止高压、大脉冲电流冲击破坏电路；二极管D2防止反向电流对电池的破坏。

（4）稳压电源电路单元将电压较高的电池电压转换为设备工作的电源电压，稳压芯片U1采用线性稳压管，具有自我保护功能；二极管D4防止VEE对VCC工作，烧毁芯片U1。

附图说明

图1是本实用新型一种燃气表用电池能量充分利用的装置的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本实用新型的燃气表用电池能量充分利用的装置，包括电池输入接口DB2、稳压电源电路单元、储能装置、保护单元，电池输入接口DB2接6V碱性电池。保护单元包括二极管D2和稳压管Z2；二极管D2正端与电池输入接口DB2输出端相连，负端与稳压电源电路单元输入端相连；稳压管Z2连接于电池输入接口DB2输出端与电源地之间。稳压管Z2防止高压、大脉冲电流冲击破坏，VPP1是电池电压检测节点，二极管D2是防止反向电流对电池的破坏，VCC是输入有效电源电压节点。

储能装置连接于稳压电源电路单元输出端与电源地之间。储能装置包括一个超级电容E5和一个电阻R1，超级电容E5的正极通过电阻R1接稳压电源电路单元输出端，将适合设备工作的电源电压的能量储存起来。

稳压电源电路单元包括电容E1、电容E2、二极管D4和稳压芯片U1，稳压芯片U1输入端2脚通过电容E1接电源地，输出端3脚通过电容E2接电源地，稳压芯片U1的1脚接电源地；二极管D4正端与稳压芯片U1输出端3脚相连，负端与稳压芯片U1输入端2脚相连；所述稳压芯片U1为线性稳压管。稳压电源电路单元将电压较高的电池电压转换为设备工作的电源电压VEE。二极管D4防止VEE对VCC方向工作时，烧毁芯片U1。

本实用新型工作时，无论DB2输入端的电池状况如何，首先以一定的电流将电容E5充饱满，该充电电流随着负载电容E5的逐渐充满而变小，从毫安级别到微安级别逐步变化，直至某个稳态，当装置处于该稳态时，上述装置的功耗就是各器件的静态漏电流以及电池自身的漏电流。当电池电能充足时，电池给表具设备供电，随着电池能量的消耗，电池不能满足表具设备大电流工作，表具设备的工作能量从储能装置获取，储能装置能随取随用，保证表具设备正常工作。当储能装置的能量有较大消耗时，稳压电源电流又将电池端的能源缓缓充入储能装置中，该充电电流随着电池的放电能力在不断变化。当电池处于全新状态是，充电电流较大，充电时间较短，当电池处于衰减状态时，充电电流变小，充电时间也拉长，无论处于何种状态，都足以满足间歇性大电流工作的表具设备的业务功能需求，直至电池能量被消耗殆尽，通过系统检测到Vpp1端电压已经处于报废状态，表具设备自动关阀，强制用户更换电池。