CN105021998A - 电池电压检测装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池电压检测技术领域，提供了一种电池电压检测装置及电子设备。电池电压检测装置包括电池和充电或用电设备；其中：所述充电或用电设备包括相互独立的充/放电电路和电池电压检测电路，所述充/放电电路与电池连接，所述电池电压检测电路与电池直接连接。本发明可以准确地检测电池在充放电各种状态下的真实电压，克服了电池电压检测不准引起的不能充分利用电池容量、过充电、过放电、充电速度慢等问题，能更有效地使用电池容量，使电池的充放电更安全，并能加快电池的充电速度。

Description

电池电压检测装置及电子设备

【技术领域】

本发明涉及电池电压检测技术领域，尤其涉及一种电池电压检测装置及电子设备。

【背景技术】

目前，大部分电子设备都配备有电池，方便移动环境下操作。如图1所示，电子设备中的电池100一般通过电池保护电路300、连接器、导线等连接到充电或用电设备200上，充电或用电设备200包括充电或放电电路(下面简称为“充/放电电路”210)、电池电压检测电路220等。在该方式中，电池100只通过一个输出端口连接到充电或用电设备200，充/放电和电池电压检测均通过这个输出端口完成。现有技术的这种方式有以下缺点：

(1)由于电池100和充电或用电设备200之间存在电池保护电路300、连接器、导线等部件，上述部件会存在相应的阻抗(如器件内阻、接触阻抗、导线阻抗等)，当充电和放电时，会在这些部件上产生压降，从而造成充电或用电设备200检测到的电压和真实的电池电压存在差异。

(2)由于上述差异的存在，会造成电池电量检测不准，轻则因为充电不足或者放电时提前进入低电压预警而不能充分利用电池容量，重则会造成过充电或者过放电，影响电池100寿命，甚至发生电池100爆炸等危险事故。

(3)有些类型的电池100(例如锂离子电池)需要使用先恒流+后恒压方式充电，恒流状态使用最大电流充电，充电速度快；恒压状态电流逐渐降低，充电速度慢；而由于大电流充电时在充电设备和电池100之间会产生很大的电压降，充电电路检测到的电压会高于电池真实电压，导致电池100过早进入恒压充电状态，降低充电速度。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是可以准确地检测电池在充放电各种状态下的真实电压，克服电池电压检测不准引起的不能充分利用电池容量、过充电、过放电、充电速度慢等问题，能更有效地使用电池容量，使电池的充放电更安全，并能加快电池的充电速度。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

一种电池电压检测装置，所述装置包括电池和充电或用电设备；其中：

所述充电或用电设备包括相互独立的充/放电电路和电池电压检测电路，所述充/放电电路与电池连接，所述电池电压检测电路与电池直接连接。

在一实施例中，所述装置还包括电池保护电路，所述充/放电电路与电池之间通过电池保护电路连接。

进一步地，所述充电或用电设备具有充/放电电路接口和电池电压检测电路接口；

所述充/放电电路通过充/放电电路接口与电池保护电路连接，所述电池保护电路连接到电池的正极和负极；

所述电池电压检测电路通过电池电压检测电路接口连接到电池的正极和负极。

在另一实施例中，所述装置还包括电池保护电路，所述电池和电池保护电路组合为电池模组，所述充/放电电路与电池之间通过电池保护电路连接。

进一步地，所述充电或用电设备具有充/放电电路接口和电池电压检测电路接口，所述电池模组具有第一接口和第二接口；所述电池模组的第一接口与电池保护电路连接，电池模组的第二接口与电池连接；

所述充/放电电路通过充/放电电路接口连接到电池模组的第一接口，从而连接到电池保护电路，电池保护电路再连接到电池的正极和负极；

所述电池电压检测电路通过电池电压检测电路接口连接到电池模组的第二接口，从而连接到电池的正极和负极。

在又一实施例中，所述充电或用电设备还包括电池保护电路，所述充/放电电路与电池之间通过电池保护电路连接。

进一步地，所述充电或用电设备具有接口；

所述电池保护电路通过所述接口连接到电池的正极和负极；

所述电池电压检测电路通过所述接口连接到电池的正极和负极。

进一步地，上述的接口为金手指、连接器或者焊接接口。

本发明还提供了一种电子设备，所述电子设备包括如上所述的电池电压检测装置。

本发明的有益效果在于：本发明通过将充/放电电路和电池电压检测电路分开，让电池电压检测电路单独与电池连接，尽量减少电池电压检测电路的阻抗，同时防止充放电的大电流产生的压降影响到电压检测精度，因此本发明可以准确地检测电池在充放电各种状态下的真实电压，克服了电池电压检测不准引起的不能充分利用电池容量、过充电、过放电、充电速度慢等问题，能更有效地使用电池容量，使电池的充放电更安全，并能加快电池的充电速度。

【附图说明】

图1为现有技术的电池电压检测装置结构框图；

图2为本发明实施例的电池电压检测装置结构框图；

图3为本发明实施例1的电池电压检测装置结构框图；

图4为电池放电容量VS电池电压曲线图；

图5为本发明实施例2的电池电压检测装置结构框图；

图6为本发明实施例3的电池电压检测装置结构框图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图2所示，本发明提供了一种电池电压检测装置，所述装置包括电池100和充电或用电设备200；所述充电或用电设备200包括相互独立的充/放电电路210和电池电压检测电路220，所述充/放电电路210与电池100连接，所述电池电压检测电路220与电池100直接连接。

下面分别通过3个实施例对本发明的技术方案做详细阐述。

实施例1：

如图3所示，本实施例的电池电压检测装置包括电池100和充电或用电设备200；其中：所述充电或用电设备200包括相互独立的充/放电电路210和电池电压检测电路220，所述充/放电电路210与电池100连接，所述电池电压检测电路220与电池100直接连接。该装置还包括电池保护电路300，所述充/放电电路210与电池100之间通过电池保护电路300连接。

具体地，所述充电或用电设备200具有充/放电电路接口230和电池电压检测电路接口240；所述充/放电电路210通过充/放电电路接口230与电池保护电路300连接，所述电池保护电路300连接到电池100的正极和负极；所述电池电压检测电路220通过电池电压检测电路接口240连接到电池100的正极和负极。

此外，在另一实施方式中，可以将充/放电电路接口230和电池电压检测电路接口240替换为一个接口，这个接口在外观上显示为一个接口，接口内部的信号线还是按照充/放电电路接口230和电池电压检测电路接口240各自的信号线分开设置。例如采用一个具有多个信号引脚的连接器，该连接器内部的信号线保持相互独立，也即连接充/放电电路的信号线和连接电池电压检测电路的信号线保持相互独立。

所述的接口(例如充/放电电路接口230、电池电压检测电路接口240)可以采用金手指、连接器或者焊接接口(也即通过焊接的方式连接)。

在本方案中，电池100通过电池保护电路300和连接器等连接到充电或用电设备200，也即充/放电电路210与电池100之间的连接不变，增加了一路独立的通路直接连接电池100和充电或用电设备200的电池电压检测电路220。

本实施例通过将充/放电电路210和电池电压检测电路220分开，让电池电压检测电路220单独与电池100连接，尽量减少电池电压检测电路220的阻抗，同时防止充放电的大电流产生的压降影响到电压检测精度，因此本发明可以准确地检测电池100在充放电各种状态下的真实电压，克服了电池电压检测不准引起的不能充分利用电池容量、过充电、过放电、充电速度慢等问题，能更有效地使用电池容量，使电池的充放电更安全，并能加快电池的充电速度。

实验和计算：

根据目前的技术水平，电池保护电路的阻抗+正负极线路阻抗+正负极连接器的接触电阻之和约等于0.1Ω，当充电或者放电电流为2A，则在线路上产生的压降＝2*0.1＝0.2V，如果充电电流更大，这个压降还会相应增加；使用传统的电压检测方式时，0.2V就是电池电压测量误差。采用本发明实施例的方案，可以避免该测量误差。参考图4，为典型的电池放电容量VS电池电压曲线，0.2V的电压测量误差会造成40％以上的容量计算误差(比如从3.7V到3.5V，对应容量分别是45％和88％)。

使用本发明实施例，还可以极大地提高充电速度。假设锂离子电池充电限制电压为4.2V，也就是充电电路检测到电池电压为4.2V时就会转入恒压充电，充电电流会逐步减少；如果使用传统的电池电压检测装置，根据上述计算结果，当充电电流为2A时，电池电压仅仅到4.0V时，就已经转入恒压充电方式；而如果使用本发明实施例，电池电压到4.2V时，才会转入恒压充电，由于在恒流大电流充电状态保持的时间比较久，会更快地充满电池。

实施例2：

如图5所示，本实施例的电池电压检测装置包括电池100和充电或用电设备200；其中：所述充电或用电设备200包括相互独立的充/放电电路210和电池电压检测电路220，所述充/放电电路210与电池100连接，所述电池电压检测电路220与电池100直接连接。该装置还包括电池保护电路300，所述电池100和电池保护电路300组合为电池模组400，所述充/放电电路210与电池100之间通过电池保护电路300连接。

具体地，所述充电或用电设备200具有充/放电电路接口230和电池电压检测电路接口240，所述电池模组400具有第一接口410(用于电池的充放电)和第二接口420(用于电池电压检测)；所述电池模组400的第一接口410与电池保护电路300连接，电池模组400的第二接口420与电池100连接；所述充/放电电路210通过充/放电电路接口230连接到电池模组400的第一接口410，从而连接到电池保护电路300，电池保护电路300再连接到电池100的正极和负极；所述电池电压检测电路220通过电池电压检测电路接口240连接到电池模组400的第二接口420，从而连接到电池100的正极和负极。

此外，在另一实施方式中，可以将充/放电电路接口230和电池电压检测电路接口240替换为一个接口，这个接口在外观上显示为一个接口，接口内部的信号线还是按照充/放电电路接口230和电池电压检测电路接口240各自的信号线分开设置。例如采用一个具有多个信号引脚的连接器，该连接器内部的信号线保持相互独立，也即连接充/放电电路的信号线和连接电池电压检测电路的信号线保持相互独立。同理，电池模组400的第一接口410和第二接口420也设置为一个接口，该接口和作为充/放电电路接口230和电池电压检测电路接口240的那个接口相互连接，内部的信号走线相互对应。所述的接口(例如第一接口410、第二接口420、充/放电电路接口230、电池电压检测电路接口240)可以采用金手指、连接器或者焊接接口(也即通过焊接的方式连接)。

在本方案中，电池100和电池保护电路300组合为一个独立的电池模组400，电池100的正负极接口输出分成两路，一路经过电池保护电路300连接到电池100的用于充放电的接口，另外一路连接到电池电压检测专用接口，电池100和接口之间可以存在其他电路，比如分压电路、防静电器件等；充电或用电设备200具有与其对应的接口，包括充/放电电路接口230和电池电压检测电路接口240。

本实施例通过将充/放电电路210和电池电压检测电路220分开，让电池电压检测电路220单独与电池100连接，尽量减少电池电压检测电路220的阻抗，同时防止充放电的大电流产生的压降影响到电压检测精度，因此本发明可以准确地检测电池100在充放电各种状态下的真实电压，克服了电池电压检测不准引起的不能充分利用电池容量、过充电、过放电、充电速度慢等问题，能更有效地使用电池容量，使电池100的充放电更安全，并能加快电池的充电速度。

实验和计算：

根据目前的技术水平，电池保护电路的阻抗+正负极线路阻抗+正负极连接器的接触电阻之和约等于0.1Ω，当充电或者放电电流为2A，则在线路上产生的压降＝2*0.1＝0.2V，如果充电电流更大，这个压降还会相应增加；使用传统的电压检测方式时，0.2V就是电池电压测量误差。采用本发明实施例的方案，可以避免该测量误差。参考图3，为典型的电池放电容量VS电池电压曲线，0.2V的电压测量误差会造成40％以上的容量计算误差(比如从3.7V到3.5V，对应容量分别是45％和88％)。

使用本发明实施例，还可以极大地提高充电速度。假设锂离子电池充电限制电压为4.2V，也就是充电电路检测到电池电压为4.2V时就会转入恒压充电，充电电流会逐步减少；如果使用传统的电池电压检测装置，根据上述计算结果，当充电电流为2A时，电池电压仅仅到4.0V时，就已经转入恒压充电方式；而如果使用本发明实施例，电池电压到4.2V时，才会转入恒压充电，由于在恒流大电流充电状态保持的时间比较久，会更快地充满电池。

实施例3：

如图6所示，本实施例的电池电压检测装置包括电池100和充电或用电设备200；其中：所述充电或用电设备200包括相互独立的充/放电电路210和电池电压检测电路220，所述充/放电电路210与电池100连接，所述电池电压检测电路220与电池100直接连接。充电或用电设备200还包括电池保护电路300，所述充/放电电路210与电池100之间通过电池保护电路300连接。

具体地，所述充电或用电设备200具有接口250；所述电池保护电路300通过所述接口250连接到电池100的正极和负极；所述电池电压检测电路220通过所述接口250连接到电池100的正极和负极。

所述的接口250可以采用金手指、连接器或者焊接接口(也即通过焊接的方式连接)。

在本方案中，电池保护电路300做在充电或用电设备200上，电池100直接连接到充电或用电设备200上；然后分成两路，一路通过电池保护电路300连接到充/放电电路210上，一路直接连接到电池电压检测电路220。

本实施例通过将充/放电电路210和电池电压检测电路220分开，让电池电压检测电路220单独与电池100连接，尽量减少电池电压检测电路220的阻抗，同时防止充放电的大电流产生的压降影响到电压检测精度，因此本发明可以准确地检测电池100在充放电各种状态下的真实电压，克服了电池电压检测不准引起的不能充分利用电池容量、过充电、过放电、充电速度慢等问题，能更有效地使用电池容量，使电池100的充放电更安全，并能加快电池的充电速度。

实验和计算：

根据目前的技术水平，电池保护电路的阻抗+正负极线路阻抗+正负极连接器的接触电阻之和约等于0.1Ω，当充电或者放电电流为2A，则在线路上产生的压降＝2*0.1＝0.2V，如果充电电流更大，这个压降还会相应增加；使用传统的电压检测方式时，0.2V就是电池电压测量误差。采用本发明实施例的方案，可以避免该测量误差。参考图3，为典型的电池放电容量VS电池电压曲线，0.2V的电压测量误差会造成40％以上的容量计算误差(比如从3.7V到3.5V，对应容量分别是45％和88％)。

使用本发明实施例，还可以极大地提高充电速度。假设锂离子电池充电限制电压为4.2V，也就是充电电路检测到电池电压为4.2V时就会转入恒压充电，充电电流会逐步减少；如果使用传统的电池电压检测装置，根据上述计算结果，当充电电流为2A时，电池电压仅仅到4.0V时，就已经转入恒压充电方式；而如果使用本发明实施例，电池电压到4.2V时，才会转入恒压充电，由于在恒流大电流充电状态保持的时间比较久，会更快地充满电池。

实施例4：

本实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括电池电压检测装置，所述装置包括电池和充电或用电设备；所述充电或用电设备包括相互独立的充/放电电路和电池电压检测电路，所述充/放电电路与电池连接，所述电池电压检测电路与电池直接连接。

该电子设备还可以包括实施例1-3任一项所述的电池电压检测装置。

本发明通过将充/放电电路和电池电压检测电路分开，让电池电压检测电路单独与电池连接，尽量减少电池电压检测电路的阻抗，同时防止充放电的大电流产生的压降影响到电压检测精度，因此本发明可以准确地检测电池在充放电各种状态下的真实电压，克服了电池电压检测不准引起的不能充分利用电池容量、过充电、过放电、充电速度慢等问题，能更有效地使用电池容量，使电池的充放电更安全，并能加快电池的充电速度。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电池电压检测装置，其特征在于，所述装置包括电池和充电或用电设备；其中：

所述充电或用电设备包括相互独立的充/放电电路和电池电压检测电路，所述充/放电电路与电池连接，所述电池电压检测电路与电池直接连接。

2.如权利要求1所述的电池电压检测装置，其特征在于，所述装置还包括电池保护电路，所述充/放电电路与电池之间通过电池保护电路连接。

3.如权利要求2所述的电池电压检测装置，其特征在于，所述充电或用电设备具有充/放电电路接口和电池电压检测电路接口；

所述充/放电电路通过充/放电电路接口与电池保护电路连接，所述电池保护电路连接到电池的正极和负极；

所述电池电压检测电路通过电池电压检测电路接口连接到电池的正极和负极。

4.如权利要求1所述的电池电压检测装置，其特征在于，所述装置还包括电池保护电路，所述电池和电池保护电路组合为电池模组，所述充/放电电路与电池之间通过电池保护电路连接。

5.如权利要求4所述的电池电压检测装置，其特征在于，所述充电或用电设备具有充/放电电路接口和电池电压检测电路接口，所述电池模组具有第一接口和第二接口；所述电池模组的第一接口与电池保护电路连接，电池模组的第二接口与电池连接；

所述充/放电电路通过充/放电电路接口连接到电池模组的第一接口，从而连接到电池保护电路，电池保护电路再连接到电池的正极和负极；

所述电池电压检测电路通过电池电压检测电路接口连接到电池模组的第二接口，从而连接到电池的正极和负极。

6.如权利要求1所述的电池电压检测装置，其特征在于，所述充电或用电设备还包括电池保护电路，所述充/放电电路与电池之间通过电池保护电路连接。

7.如权利要求6所述的电池电压检测装置，其特征在于，所述充电或用电设备具有接口；

所述电池保护电路通过所述接口连接到电池的正极和负极；

所述电池电压检测电路通过所述接口连接到电池的正极和负极。

8.如权利要求3、5或7所述的电池电压检测装置，其特征在于，所述的接口为金手指、连接器或者焊接接口。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1-8任一项所述的电池电压检测装置。