CN105425159B - 电池剩余电量的检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池剩余电量的检测装置及方法，包括单片机、电流电压调节模块、电压采样电路、电流采样电路、PWM控制器；电流采样电路串接在电流电压调节模块与电池之间，所述电压采样电路与电池并联接入电流电压调节模块，电流电压调节模块包括发光二极管和光敏电阻，PWM控制器，用来控制发光二极管的亮度，从而控制光敏电阻的大小由此获得各组电压与电流的采样值，将获得的电压与电流采样值送单片机进行处理从而获得电池的剩余电量；单片机连接有显示器和电量告警装置。通过这种方法可以在电动车启动、运行及减速阶段准确的测得电池两端电压，即使在电池刚充满电或剩余电量较低时，也能准确获得电池两端电压，从而精确计算电池剩余电量。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池剩余电量的检测装置及方法。
背景技术
在充电设备中通常使用模拟量采集器获取电池的极板间电压，由电池剩余电量百分比与电池极板间电压的映射关系，间接地获取电池剩余电量百分比。然而电池剩余电量百分比与电池的极板间电压，在函数图像中一般只在中段呈现近似的线性关系，在电量较低或者较高时，电池的极板间电压随电池剩余电量百分比的降低而快速下降。使得在电池刚充满电或剩余电量较低时，显示的剩余电量百分比数快速下降，无法准确地把握电池的剩余电量。
鉴于这种问题在以上电池剩余电量百分比检测的基础上对电池剩余电量百分比与电池极板间电压的映射关系进行修正，使之在电池电量较低和电量较高时，电池极板间电压可以更加准确的映射到电池剩余电量百分比，从而使得显示电量更为准确。但是当设备运行时负载突然增加时，由于电池极板间极化现象的存在，使得电池极板间电压明显降低，检测到的电池剩余电量明显偏低，设备显示的剩余电量百分比值会迅速减小。然而当充电设备再次回到较小功率的工作状态之后，电池极板间极化作用减弱，电池电压回升，电池剩余电量检测结果会出现回升，造成显示的剩余电量百分比数值回弹的错误。本发明避开了在负载突变情况下电池电量与电池电压之间非线性关系的弊端，通过测量电池的放电功率与电量的关系能够准确的反应出电池的剩余电量。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种电池剩余电量的检测装置及方法，实现电池剩余电量高精度、可视化的智能在线监测。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种电池剩余电量的检测装置，其特征在于：包括单片机、电流电压调节模块、电压采样电路、电流采样电路、PWM控制器；电流采样电路串接在电流电压调节模块与电池之间，所述电压采样电路与电池并联接入电流电压调节模块，电流电压调节模块包括发光二极管和光敏电阻，PWM控制器，用来控制发光二极管的亮度，从而控制光敏电阻的大小由此获得各组电压与电流的采样值，将获得的电压与电流采样值送单片机进行处理从而获得电池的剩余电量；单片机连接有显示器和电量告警装置。
所述的电池剩余电量的检测装置，其特征在于：还包括A/D转换器，采集后的电压与电流经滤波后通过A/D转换器转换为对应的数字信号后送入单片机计算处理。
所述的电池剩余电量的检测装置，其特征在于：所述电压采样电路中采用霍尔传感器，霍尔传感器为LV100霍尔效应的闭环电压传感器。
所述的电池剩余电量的检测装置，其特征在于：电流采样电路中采用霍尔传感器，霍尔传感器为JK1000M27开口式霍尔电流传感器。
所述的电池剩余电量的检测装置，其特征在于：所述的单片机为89C51单片机。
所述的电池剩余电量的检测装置，其特征在于：所述显示器为LCD液晶屏。
本发明还提供一种电池剩余电量的检测方法，其特征在于：采用上述的电池剩余电量的检测装置，包括以下步骤：
1）将电池充满电，以固定的放电率对电池进行放电至电量耗尽，间隔时间下记录放电过程中电池的放电功率与剩余电量的值，当电池放电结束后，得到电池的放电功率与电池剩余电量的放电曲线，将此曲线存入EEPROM中；
2）将电压采样电路连接在电流电压调节模块（发光二极管与热敏电阻组成的可变电路）与电池之间获得电池两端的电压U，电流采样电路串接在发光二极管与热敏电阻组成的可变电路与电池之间获得流经电池的电流I，根据公式：P=U*I，即得到电池两端的放电功率P；
3）单片机根据测得的电池的放电功率，依据存储在EEPROM中的电池放电曲线便可得到电池的剩余电量。
4）将单片机测量所得的电池剩余电量显示于液晶屏上，实现剩余电量的实时在线监测，若所测电量低于设定的下限阀值时有告警信号输出。
有益效果：本发明提供的一种电池剩余电量的检测装置及方法，通过这种方法可以在电动车启动、运行及减速阶段准确的测得电池两端电压，即使在电池刚充满电或剩余电量较低时，也能准确获得电池两端电压，从而精确计算电池剩余电量。
附图说明
图1为本发明电量检测装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，一种电池剩余电量的检测装置，其特征在于：电池两端的直流电压采集电路，流经电池的电流采集电路，电流电压调节模块、A/D转换器、89C51单片机、用于显示电池剩余电量的显示器（具体为LCD液晶屏），其中，所述电压采集电路并联在电池两端，电流采集电路串联在电池与电压电流调节电路之间。
本发明提供一种剩余电量的检测方法，具体情况如下：
1）将电池充满电，以固定的放电率对电池进行放电至电量耗尽，间隔时间尽量短的前提下记录放电过程中电池的放电功率与剩余电量的值，当电池放电结束后，得到电池的放电功率与电池剩余电量的放电曲线，将此曲线存入EEPROM中；
2）将电压采样电路连接在电流电压调节模块（发光二极管与热敏电阻组成的可变电路）与电池之间获得电池两端的电压U，电流采样电路串接在发光二极管与热敏电阻组成的可变电路与电池之间获得流经电池的电流I，根据公式：P=U*I，即得到电池两端的放电功率P；
3）单片机根据测得的电池的放电功率，依据存储在EEPROM中的电池放电曲线便可得到电池的剩余电量。
4）将单片机测量所得的电池剩余电量显示于液晶屏上，实现剩余电量的实时在线监测，若所测电量低于设定的下限阀值时有告警信号输出。
其中，所述步骤2）中的电池两端的电压U、流经电池的电流I是分别利用霍尔传感器LV100与霍尔传感器JK1000M27进行采集的，电池两端的电压及流经电池的电流受到单片机与PWM组成的控制系统与电流电压调节模块的控制，以此获取不同的电压与电流的采样值。经过采样电路的电压电流通过A/D转换器转换为对应的数字信号后送入单片机进行计算处理，进而才计算得到蓄电池的对外放电功率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种电池剩余电量的检测方法，其特征在于：采用电池剩余电量的检测装置，所述电池剩余电量的检测装置包括单片机、电流电压调节模块、电压采样电路、电流采样电路、PWM控制器；电流采样电路串接在电流电压调节模块与电池之间，所述电压采样电路与电池并联接入电流电压调节模块，电流电压调节模块包括发光二极管和光敏电阻，PWM控制器，用来控制发光二极管的亮度，从而控制光敏电阻的大小由此获得各组电压与电流的采样值，将获得的电压与电流采样值送单片机进行处理从而获得电池的剩余电量；单片机连接有显示器和电量告警装置；检测方法包括以下步骤：
1）将电池充满电，以固定的放电率对电池进行放电至电量耗尽，间隔时间下记录放电过程中电池的放电功率与剩余电量的值，当电池放电结束后，得到电池的放电功率与电池剩余电量的放电曲线，将此曲线存入EEPROM中；
2）将电压采样电路连接在电流电压调节模块与电池之间获得电池两端的电压U，电流采样电路串接在电流电压调节模块与电池之间获得流经电池的电流I，根据公式：P=U*I，即得到电池两端的放电功率P；
3）单片机根据测得的电池的放电功率，依据存储在EEPROM中的电池放电曲线便可得到电池的剩余电量。
2.根据权利要求1所述的电池剩余电量的检测方法，其特征在于：还包括以下步骤：4）将单片机测量所得的电池剩余电量显示于液晶屏上，实现剩余电量的实时在线监测，若所测电量低于设定的下限阀值时有告警信号输出。
3.根据权利要求1所述的电池剩余电量的检测方法，其特征在于：所述电池剩余电量的检测装置还包括A/D转换器，采集后的电压与电流经滤波后通过A/D转换器转换为对应的数字信号后送入单片机计算处理。
4.根据权利要求1所述的电池剩余电量的检测方法，其特征在于：所述电压采样电路中采用霍尔传感器，霍尔传感器为LV100霍尔效应的闭环电压传感器。
5.根据权利要求1所述的电池剩余电量的检测方法，其特征在于：电流采样电路中采用霍尔传感器，霍尔传感器为JK1000M27开口式霍尔电流传感器。
6.根据权利要求1所述的电池剩余电量的检测方法，其特征在于：所述的单片机为89C51单片机。
7.根据权利要求1所述的电池剩余电量的检测方法，其特征在于：所述显示器为LCD液晶屏。
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