CN104101839A - 一种电量检测系统及电量检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电量检测系统及电量检测方法。该电量检测系统用于检测电池的电量，其包括充电电流检测模块、放电电流检测模块、控制模块及输出模块。其中，充电电流检测模块用于检测电池充电时的充电电流；放电电流检测模块用于检测电池放电时的放电电流；控制模块根据充电电流和充电时间计算得到充电电量，并根据放电电流和放电时间计算得到放电电量，进一步根据充电电量或者放电电量以及在充电前或放电前预先存储的电池的剩余电量获得电池的当前电量；输出模块用于输出电池的当前电量。通过上述方式，本发明的电量检测系统能够准确地检测电池的电量，具有较好的通用性、稳定性以及较高的准确性。

Description

一种电量检测系统及电量检测方法

技术领域

本发明涉及电池领域，特别是涉及一种电量检测系统及电量检测方法。

背景技术

目前，电池作为一种提供电能的元器件，已广泛应用于各电动产品中，如用于电动自行车、电动摩托车以及电动汽车等电动车产品的外围电子线路中。电池的电量是保证电池能正常供电的基本条件，因此，通常需要检测电池的电量。现有技术中电池的电量的检测主要是通过检测电池的电压，然后再转化为电池的电量，如中国专利号为“98236106.8”，名称为“智能型轻型电动车电量显示仪”的专利，通过采样器对电瓶组的电压和电流进行采样，单片机微处理器接收采样信号后与固化的电压-电量对应表比较，获得电池的电量值，并输出到驱动表进行显示。

但是，现有技术的方案存在以下缺陷：

1、电压和电量之间的对应关系函数必须事先测量好并存储在单片机微处理器中。但是对于不同厂家、不同规格以及不同测试条件，电压和电量之间的对应关系函数都可能不一样，所以通用性较差。

2、现有技术的方案检测的是电池的电压，但是电池的电压并不能真实地反映电池的电量。因为在负载电机工作时，电池的电量和电压成正比关系，即电池的电量足电压就高，电量少电压就低；而在负载电机不工作时，电压是虚的，即电池的电量不足时也会显示高电压，但一旦负载电机工作，电压会马上下降，所以不能通过电池电压准确判断电池的电量。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种电量检测系统及电量检测方法，能够准确地检测电池电量，具有较好的通用性、稳定性以及较高的准确性。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种电量检测系统，用于检测电池的电量，该电量检测系统包括：充电电流检测模块，用于检测电池充电时的充电电流；放电电流检测模块，用于检测电池放电时的放电电流；控制模块，根据充电电流和充电时间计算得到充电电量，并根据放电电流和放电时间计算得到放电电量，进一步根据充电电量或者放电电量以及在充电前或放电前预先存储的电池的剩余电量获得电池的当前电量；输出模块，用于输出电池的当前电量。

其中，控制模块进一步利用当前电量更新剩余电量。

其中，控制模块预先获取电池的规格信息，规格信息包括电池的额定电量以及电池的电量随电压的变化关系。

其中，控制模块进一步计算当前电量与额定电量的比值，以得到剩余电量百分比，并由输出模块输出剩余电量百分比。

其中，电量检测系统还包括电压检测模块，用于检测电池的电压，控制模块进一步根据电压对剩余电量百分比进行标定。

其中，控制模块在电压大于或等于预设的第一电压阈值时，将剩余电量百分比标定为100%，而在电压小于或等于预设的第二电压阈值时，将剩余电量百分比标定为0%。

其中，电量检测系统还包括供电模块，供电模块连接电池，并对充电电流检测模块、放电电流检测模块、控制模块、输出模块以及电压检测模块进行供电。

其中，输出模块包括仪表、LED灯串、PC机、触摸屏或者工控机。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种电量检测方法，用于检测电池的电量，该电量检测方法包括：检测电池充电时的充电电流；根据充电电流和充电时间计算得到充电电量；根据充电电量以及在充电前预先存储的电池的剩余电量获得电池的当前电量；输出电池的当前电量。

为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是：提供一种电量检测方法，用于检测电池的电量，该电量检测方法包括：检测电池放电时的放电电流；根据放电电流和放电时间计算得到放电电量；根据放电电量以及在放电前预先存储的电池的剩余电量获得电池的当前电量；输出电池的当前电量。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的电量检测系统通过充电电流检测模块检测电池充电时的充电电流，放电电流检测模块检测电池放电时的放电电流，再由控制模块根据充电电流和充电时间计算得到充电电量，并根据放电电流和放电时间计算得到放电电量，进一步根据充电电量或者放电电量以及在充电前或放电前预先存储的电池的剩余电量获得电池的当前电量，最后由输出模块输出电池的当前电量。通过上述方式，本发明的电量检测系统通过直接检测电池充电和放电的电流来获得电池的电量，不需要预先获取电池的规格信息，因此，可适用于不同厂家和不同规格的电池的电量检测，具有较高的通用性。再者，本发明直接检测电池充电和放电的电流来获得电池的电量，能够解决在电池充电和放电时因负载电流产生瞬变而使电池的电压产生非线性变化，从而不能仅通过检测电压来准确检测电池的电量的问题，因此，具有更好的稳定性和更高的准确性。

附图说明

图1是采用本发明第一实施例的电量检测系统的电池系统的示意框图；

图2是本发明第二实施例的电量检测方法的流程图；

图3是本发明第三实施例的电量检测方法的流程图。

具体实施方式

请参阅图1，本发明的电池系统10包括电池11、充电器12、负载13、开关K1和开关K2。其中，当开关K1闭合时，充电器12向电池11充电。当开关K2闭合时，电池11向负载13提供电量，以使得负载13能够正常工作。其中，电池11的电量是保证电池11能够正常供电的基本条件，因此，必须实时检测电池11的电量。

本实施例中，电池系统10还包括电量检测系统14，用于检测电池11的电量。电量检测系统14包括充电电流检测模块141、放电电流检测模块142、控制模块143以及输出模块144。其中，充电电流检测模块141用于检测电池11充电时的充电电流。放电电流检测模块142用于检测电池11放电时的放电电流。控制模块143根据充电电流和充电时间计算得到充电电量，并根据放电电流和放电时间计算得到放电电量，进一步根据充电电量或者放电电量以及在充电前或放电前预先存储的电池11的剩余电量获得电池11的当前电量。输出模块144用于输出电池11的当前电量。

具体地，在充电器12向电池11充电时，控制模块143获取充电电流检测模块141检测到的充电电流，然后根据“安时法”将充电电流与充电时间相乘以得到充电电量，并进一步将充电电量与充电前预先存储的电池11的剩余电量相加以得到电池11的当前电量。同理，在电池11向负载13提供电量时，控制模块143获取放电电流检测模块142检测到的放电电流，然后根据“安时法”将放电电流与放电时间相乘以得到放电电量，并进一步将放电前预先存储的电池11的剩余电量与放电电量相减以得到电池11的当前电量。

本实施例中，控制模块143还预先获取电池11的规格信息，其中，规格信息包括电池11的额定电量以及电池11的电量随电压的变化关系等。在充电或者放电时，控制模块143还进一步利用当前电量更新剩余电量，并且计算当前电量与额定电量的比值，以得到剩余电量的百分比，并由输出模块144输出剩余电量百分比。

本实施例中，充电电流检测模块141可设置为检测电池11的正极或者负极的充电电流。同理，放电电流检测模块142也可设置为检测电池11的正极或者负极的放电电流。

因此，通过检测电池11充电和放电时的电流来获取电池11的电量，解决了在电池充电和放电时因负载电流产生瞬变而使电池11的电压产生非线性变化，从而不能仅通过检测电压来准确检测电池电量的问题，因此，本发明的电量检测系统14具有较好的稳定性和较高的准确性。

本实施例中，电量检测系统14除了检测电池11充电和放电的电流之外，还进一步检测电池11的电压。具体地，电量检测系统14还包括电压检测模块145，其用于检测电池11的电压，控制模块143根据电压检测模块145检测到的电压对剩余电量百分比进行标定。详细而言，控制模块143根据预先获取的电量随电压的变化关系预设第一电压阈值和第二电压阈值，其中，第一电压阈值大于第二电压阈值。控制模块143将电压检测模块145检测到的电压与预设的第一电压阈值和第二电压阈值比较，并在该电压大于或等于第一电压阈值时，将剩余电量百分比标定为100%，而在电压小于或等于第二电压阈值时，将剩余电量百分比标定为0%。并由输出模块144输出标定结果。通过检测电池11的电压来对电池11的电量进行标定，使得本发明的电量检测系统14的检测结果更准确。

本实施例中，输出模块144包括仪表1441、LED灯串1442以及HMI（Human Machine Interface，人机接口）模块1443。其中，HMI模块1443可以连接PC（Personal Computer，个人计算机）机、触摸屏或者工控机等。

本实施例中，仪表1441与控制模块143之间还包括D/A（Digital-Analog数模转换）模块1444以及DC/DC（Direct Current-DirectCurrent直流-直流变换）模块1445。其中，D/A模块1444与控制模块143建立通信，以根据控制模块143获取的电池11的剩余电量进行数模转换。DC/DC模块1445的输入端连接电池11，由电池11对其进行供电，控制端连接D/A模块1444，输出端连接仪表1441。其中，DC/DC模块1445根据D/A模块1444的输出调整电压比例，并输出该电压比例到仪表1441，以控制仪表1441的指针转动。本实施例中，LED灯串1442显示的LED的数量和电池11的剩余电量成正比。HMI模块1443连接的PC机、触摸屏或者工控机可通过图形、数字或者文字显示电池11的剩余电量。因此，本发明的电池检测系统14适用于不同厂家和不同规格的电池11的电量检测，具有较好的通用性。

本实施例中，电量检测系统14还包括供电模块146，供电模块146连接电池11，并对充电电流检测模块141、放电电流检测模块142、控制模块143、输出模块144以及电压检测模块145进行供电。

请参阅图2，图2是本发明第二实施例的电量检测方法的流程图，该电量检测方法用于检测电池的电量。如图2所示，该电量检测方法包括以下步骤：

步骤S21：检测电池充电时的充电电流。

步骤S22：根据充电电流和充电时间计算得到充电电量。

在步骤S22中，具体为，根据“安时法”将充电电流与充电时间相乘得到充电电量。

步骤S23：根据充电电量以及在充电前预先存储的电池的剩余电量获得电池的当前电量。

在步骤S23前，预先获取电池的规格信息，其中，规格信息包括电池的额定电量以及电池的电量随电压的变化关系等。

在步骤S23中，具体为，将充电电量与充电前预先存储的电池的剩余电量相加，以获得电池的当前电量。并进一步利用电池的当前电量更新电池的剩余电量，并且计算当前电量与额定电量的比值，以得到剩余电量的百分比。

步骤S24：输出电池的当前电量。

在步骤S24中，具体为输出电池剩余电量的百分比，可通过仪表、LED灯串、PC机、触摸屏或者工控机等进行输出。

请参阅图3，图3是本发明第三实施例的电量检测方法的流程图，该电量检测方法用于检测电池的电量。如图3所示，该电量检测方法包括以下步骤：

步骤S31：检测电池放电时的放电电流。

步骤S32：根据放电电流和放电时间计算得到放电电量。

在步骤S32中，具体为，根据“安时法”将放电电流与放电时间相乘得到放电电量。

步骤S33：根据放电电量以及在放电前预先存储的电池的剩余电量获得电池的当前电量。

在步骤S33前，预先获取电池的规格信息，其中，规格信息包括电池的额定电量以及电池的电量随电压的变化关系等。

在步骤S33中，具体为，将放电电量与在放电前预先存储的电池的剩余电量相加，以获得电池的当前电量。并进一步利用电池的当前电量更新电池的剩余电量，并且计算当前电量与额定电量的比值，以得到剩余电量的百分比。

步骤S34：输出电池的当前电量。

在步骤S34中，具体为输出电池剩余电量的百分比，可通过仪表、LED灯串、PC机、触摸屏或者工控机等进行输出。

综上所述，本发明的电量检测系统通过充电电流检测模块检测电池充电时的充电电流，放电电流检测模块检测电池放电时的放电电量，再由控制模块根据充电电流和充电时间计算得到充电电量，并根据放电电流和放电时间计算得到放电电量，进一步根据充电电量或者放电电量以及在充电前或放电前预先存储的电池的剩余电量获得电池的当前电量，最后由输出模块输出电池的当前电量。通过上述方式，本发明的电量检测系统可适用于不同厂家和不同规格的电池的电量检测，具有更好的通用性，并且本发明的电量检测系统通过检测充电、放电的电流来获得电池的电量，解决了在电池充电和放电时因负载电流产生瞬变而使电池的电压产生非线性变化，从而不能仅通过检测电压来准确检测电池的电量的问题，因此，具有更好的稳定性和更高的准确性。

以上所述仅为本制发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电量检测系统，用于检测电池的电量，其特征在于，所述电量检测系统包括:

充电电流检测模块，用于检测所述电池充电时的充电电流；

放电电流检测模块，用于检测所述电池放电时的放电电流；

控制模块，根据所述充电电流和充电时间计算得到充电电量，并根据所述放电电流和放电时间计算得到放电电量，进一步根据所述充电电量或者所述放电电量以及在充电前或放电前预先存储的所述电池的剩余电量获得所述电池的当前电量；

输出模块，用于输出所述电池的当前电量。

2.根据权利要求1所述的电量检测系统，其特征在于，所述控制模块进一步利用所述当前电量更新所述剩余电量。

3.根据权利要求2所述的电量检测系统，其特征在于，所述控制模块预先获取所述电池的规格信息，所述规格信息包括所述电池的额定电量以及所述电池的电量随电压的变化关系。

4.根据权利要求3所述的电量检测系统，其特征在于，所述控制模块进一步计算所述当前电量与所述额定电量的比值，以得到剩余电量百分比，并由所述输出模块输出所述剩余电量百分比。

5.根据权利要求4所述的电量检测系统，其特征在于，所述电量检测系统还包括电压检测模块，用于检测所述电池的电压，所述控制模块进一步根据所述电压对所述剩余电量百分比进行标定。

6.根据权利要求5所述的电量检测系统，其特征在于，所述控制模块在所述电压大于或等于预设的第一电压阈值时，将所述剩余电量百分比标定为100%，而在所述电压小于或等于预设的第二电压阈值时，将所述剩余电量百分比标定为0%。

7.根据权利要求5所述的电量检测系统，其特征在于，所述电量检测系统还包括供电模块，所述供电模块连接所述电池，并对所述充电电流检测模块、所述放电电流检测模块、所述控制模块、所述输出模块以及所述电压检测模块进行供电。

8.根据权利要求1所述的电量检测系统，其特征在于，所述输出模块包括仪表、LED灯串、PC机、触摸屏或者工控机。

9.一种电量检测方法，用于检测电池的电量，其特征在于，所述电量检测方法包括:

检测所述电池充电时的充电电流；

根据所述充电电流和充电时间计算得到充电电量；

根据所述充电电量以及在充电前预先存储的所述电池的剩余电量获得所述电池的当前电量；

输出所述电池的当前电量。

10.一种电量检测方法，用于检测电池的电量，其特征在于，

检测所述电池放电时的放电电流；

根据所述放电电流和放电时间计算得到放电电量；

根据所述放电电量以及在放电前预先存储的所述电池的剩余电量获得所述电池的当前电量；

输出所述电池的当前电量。