CN106124995A - 电池电量检测装置及移动电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电池电量检测装置及移动电子设备；其中，电池电量检测装置包括多个电压取样电路、多个电压比较电路，及电量计算电路，电压比较电路的数量与电压取样电路的数量对应；多个电压取样电路的取样端用于与电池连接，多个电压取样电路的输出端与多个电压比较电路的输入端一一对应连接；多个电压比较电路的输出端与电量计算电路连接；其中，各电压取样电路对电池进行电压取样后的电压输出比例不同；电压比较电路，用于将与其对应连接的电压取样电路输出的电压与一预设参考电压进行比较，并输出对应的电压比较信号；电量计算电路，用于根据各电压比较电路的输出电压信号计算获得电池的当前电量。本发明技术方案能够检测电池电量。

Description

电池电量检测装置及移动电子设备

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种电池电量检测装置及移动电子设备。

背景技术

移动电子设备中通常设有电池，在移动电子设备工作过程中，电池放电；在电池电量比较低时，需要对电池进行充电。

但是，在电池放电过程中，当电池电量低于一定值时，容易对电池造成不可逆的损耗，使电池的蓄电能力减弱。而在电池充电的过程中，当电池电量高于一定值时，容易引发电池爆炸。因此，在电池充电或者放电的过程中，需要对电池电量进行检测，从而方便对电池进行保护。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种电池电量检测装置，旨在检测电池电量。

为实现上述目的，本发明提出的电池电量检测装置包括多个电压取样电路、多个电压比较电路，及电量计算电路，所述电压比较电路的数量与所述电压取样电路的数量对应；多个所述电压取样电路的取样端用于与电池连接，多个所述电压取样电路的输出端与多个所述电压比较电路的输入端一一对应连接；多个所述电压比较电路的输出端与所述电量计算电路连接；其中，各所述电压取样电路对所述电池进行电压取样后的电压输出比例不同；所述电压比较电路，用于将与其对应连接的所述电压取样电路输出的电压与一预设参考电压进行比较，并输出对应的电压比较信号；所述电量计算电路，用于根据各所述电压比较电路的输出电压信号计算获得所述电池的当前电量。

优选地，各所述电压取样电路具有预设分压比，且各所述电压取样电路的预设分压比不同。

优选地，所述电压取样电路包括输入电阻及输出电阻；所述输入电阻的第一端为所述电压取样电路的取样端，所述输入电阻的第二端与所述输出电阻的第一端连接，其连接结点为所述电压取样电路的输出端，所述输出电阻的第二端接地。

优选地，所述输入电阻和/或输出电阻为可调电阻。

优选地，所述电池电量检测装置还包括电流检测电路，所述电流检测电路的检测端与电池连接，所述电流检测电路的输出端与所述电量计算电路连接；所述电量计算电路，还用于在各所述电压比较电路都输出高电平信号时，根据所述电流检测电路的电流检测信号计算获得所述电池的当前电量。

优选地，所述电量计算电路，还用于在各所述电压比较电路都输出高电平信号时，根据各电压比较电路的输出电压信号和所述电流检测电路的电流信号计算获得所述电池的当前电量。

优选地，所述电池电量检测装置还包括用于检测所述电池温度并输出对应的温度检测信号的温度检测电路，所述温度检测电路的输出端与所述电量检测电路连接；所述电量计算电路，还用于根据所述温度检测电路输出的温度检测信号及各所述电压比较电路的输出电压信号和/或所述电流检测电路的电流检测信号计算获得所述电池的当前电量。

优选地，所述电池电量检测装置还包括显示电路及控制电路，所述控制电路分别与所述电量计算电路及显示电路连接。

优选地，所述显示电路包括电量显示单元及报警单元；所述电量显示单元的输入端为所述显示电路的第一受控端，所述报警单元的输入端为所述显示电路的第二受控端；所述报警单元用于在电池电量达到低电量阈值或者高电量阈值时输出报警信号。

本发明还提出一种移动电子设备，该移动电子设备包括如上所述的电池电量检测装置；其中，所述电池电量检测装置包括多个电压取样电路、多个电压比较电路，及电量计算电路，所述电压比较电路的数量与所述电压取样电路的数量对应；多个所述电压取样电路的取样端用于与电池连接，多个所述电压取样电路的输出端与多个所述电压比较电路的输入端一一对应连接；多个所述电压比较电路的输出端与所述电量计算电路连接；其中，各所述电压取样电路对所述电池进行电压取样后的电压输出比例不同；所述电压比较电路，用于将与其对应连接的所述电压取样电路输出的电压与一预设参考电压进行比较，并输出对应的电压比较信号；所述电量计算电路，用于根据各所述电压比较电路的输出电压信号计算获得所述电池的当前电量。

本发明技术方案通过多个电压取样电路对电池电压进行取样处理，并且各个电压取样电路对电池电压取样后的输出比例不同，电压比较电路对与其对应连接的电压取样电路输出的电压与一预设参考电压进行比较，并输出对应的电压比较信号，以使电量检测电路根据所有的电压比较电路输出的电压比较信号计算出电池的当前电量。由于在电池充电或者放电过程中，其输出电压大小与剩余电量多少存在对应关系，因此，电量计算电路能够根据电压比较电路的输出电压计算出电池电量。

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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明电池电量检测装置一实施例的功能模块示意图；

图2为本发明电池电量检测装置另一实施例的电路结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种电池电量检测装置。

如图1所示，在一实施例中，该电池电量检测装置包括多个电压取样电路(如图1所示的4个电压取样电路)、多个电压比较电路(如图1所示的4个电压取样电路)，及电量计算电路300，电压比较电路的数量与电压取样电路的数量对应；多个电压取样电路的取样端用于与电池连接，多个电压取样电路的输出端与多个电压比较电路的输入端一一对应连接；多个电压比较电路的输出端与电量计算电路300连接；其中，各电压取样电路对电池进行电压取样后的电压输出比例不同；电压比较电路，用于将与其对应连接的电压取样电路输出的电压与一预设参考电压进行比较，并输出对应的电压比较信号；电量计算电路300，用于根据各电压比较电路的输出电压信号计算获得电池的当前电量。

在一实施例中，电池充满电时对应的输出电压大小为14.8V，电池放完电时对应的输出电压大小为11.27V；电池电量检测装置包括4个电压取样电路、4个电压比较电路及电量计算电路300，预设参考电压为U。对于本实施例，在对电压取样电路对电池电压取样后的电压输出比例进行设置时，可以首先将大小在11.27V到14.8V之间的电压分成四个小区间。比如，第一电压区间[11.27V，12.2V)，其对应的电池电量在0到25％之间；第二电压区间[12.2V，13.5V)，其对应的电池电量在25％到50％之间；第三电压区间[13.5V，14V)，其对应的电池电量在50％到75％之间；[14V，14.8V)，其对应的电池电量在75％到100％之间。然后将电压取样电路对电池电压取样后的电压比例分别设置为U/11.27％，U/12.2％，U/13.5％，及U/14％。

这样，当电池电量在0到25％之间时，第一电压取样电路110的输出电压大于U，第一电压比较电路210输出高电平；其它取样电路的输出电压小于U，其它电压比较电路输出低电平。

当电池电量在25％到50％之间时，第一电压取样电路110及第二电压取样电路120的输出电压大于U，第一电压比较电路210及第二电压比较电路220输出高电平；第三电压取样电路130及第四电压取样电路140的输出电压小于U，第三电压比较电路230及第四电压比较电路240输出低电平。

当电池电量在50％到75％之间时，第一电压取样电路110、第二电压取样电路120及第三电压取样电路130的输出电压大于U，第一电压比较电路210、第二电压比较电路220及第三电压比较电路230输出高电平；第四电压取样电路140的输出电压小于U，第四电压比较电路240输出低电平。

当电池电量在75％到100％之间时，4个电压取样电路的输出电压都大于U，4个电压比较电路输出高电平。

由于对应每一不同范围的电池电量，电压比较电路输出的高电平的个数都不相同。因此，电量计算电路300可以根据各个电压比较电路的输出电压计算获取电池当前的电量。

可以理解的是，电量检测装置还可以包括5个电压取样电路，10个电压取样电路。100个电压取样电路，等等。其中，电量检测装置包括5个电压取样电路时，可以根据电池电量与电池输出电压的对应关系将电池的输出电压分成5个电压区间，每个电压区间对应20％的电量变化。当电量检测装置包括10个电压取样电路时，可以根据电池电量与电池输出电压的对应关系将电池的输出电压分成10个电压区间，每个电压区间对应10％的电量变化。当电池电量检测装置包括100个电压取样电路时，可以根据电池电量与电池输出电压的对应关系将电池的输出电压分成100个电压区间，每个电压区间对应1％的电量变化。

值得一提的是，在电量检测装置包括5个电压取样电路时，可以根据检测目的的不同以及电池电量与电池输出电压的对应关系将电池的输出电压分成5个电压区间，比如，第一电压区间与0到4％的电池电量对应，第二电压区间与4％到9％的电池电量对应，第三电压区间与9％到15％的电池电量对应，第四电压区间与15％到98％的电池电量对应，第五电压区间与98％到100％的电池电量对应。这样，就可以在电池电量比较低时，可以对电池电量进行更精确的检测。当然，采用本发明的发明构思，还可以得到其它的技术方案，此处不做赘述。

如图2所示，在一较佳实施例中，上述电压取样电路包括输入电阻R1和输出电阻R2；输入电阻R1的第一端为电压取样电路的取样端，输入电阻R1的第二端与输出电阻R2的第一端连接，其连接结点为电压取样电路的输出端，输出电阻R2的第二端接地GND。可以理解，在对电池的输出电压进行取样时，对于任意一个电压取样电路，若其输入电阻R1与输出电阻R2的比值与其它电压取样电路的输入电阻R1与输出电阻R2的比值不同，则其对电池进行电压取样后的电压输出比例不同。这样，就保证了在对电池的输出电压进行取样处理时，各电压取样电路对电池进行电压取样后的电压输出比例不同。

在一较佳实施例中，上述输入电阻R1和/或输出电阻R2为可调电阻。需要说明的是，当输入电阻R1和/或输出电阻R2为可调电阻时，在每一电压取样电路中，输入电阻R1与输出电阻R2的比值可调，这样，在用本发明提出的电池电量检测装置对某一电池电量进行检测后，再对输出电压不同的电池进行电量检测时，仅需调节电压取样电路中的输入电阻R1与输出电阻R2的比值就可以实现。比如说，当电池电量检测装置第一次检测的电池的最大电源电压为14.8V，第二次检测的电池的最大电源电压为12V时，需要相应减小每个电压取样电路中输入电阻R1与输出电阻R2的比值；当电池电量检测装置第一检测的电池的最大电源电压为3.3V，第二次检测的电池的最大电源电压为5V时，需要相应增大每个电压取样电路中输入电阻R1与输出电阻R2的比值。

需要说明的是，在电池开始充电时，其充电电流恒定，而输出电压随着电量的增多而增多；在电池充电后期，其充电电流对着电量的增多而减小，而输出电压恒定。因此，本发明提出的电池电量检测装置还包括电流检测电路400，电流检测电路400的检测端与电池连接，电流检测电路400的输出端与电量计算电路300连接；其中，电量计算电路300，还用于在各电压比较电路都输出高电平信号时，根据电流检测电路400的电流检测信号计算获得的电池的当前电量。

一实施例中，在电池开始充电时，各个电压取样电路对电池的输出电压进行取样并输出相应大小的电压至对应的电压比较电路；各个电压比较电路将与之对应的电压取样电路的输出电压与参考电压进行比较，并在其输出端输出对应的电压比较信号；电量计算电路300根据各个电压比较电路输出的电压比较信号计算获取电池当前的电量。在所有电压比较电路都输出高电平时，电流检测电路对电池的充电电流进行检测，并将检测得的电流值输入至电量计算电路，电量计算电路300根据该电流值计算获取当前的电量。

在一较佳实施例中，当各电压比较电路都输出高电平信号时，电量计算电路300还可以根据各电压比较电路的输出电压信号和电流检测电路400的电流检测信号计算获得电池的当前电量。需要说明的是，电量计算电路300还可以在计算得电池电量达到阈值电量时，比如，90％电量，95％电量，等等，根据电流检测电路400的电流检测信号计算获取当前电池电量，或者根据各电压比较电路的输出电压信号和电流检测电路400的电流检测信号计算获得电池的当前电量，此处不做限制。此外，上述的两个实施例中，当所有电压比较电路都输出高电平时，表明电池电压趋于稳定，而电池电量还在变化。

值得一提的是，由于用户可能在环境温度比较低的地方使用带有电池的电子设备，比如俄罗斯，丹麦等接近北极的地区，也有可能在环境温度比较高的地方使用带有电池的电池设备，比如印度、马来西亚等接近赤道的地区。而电池电量与电池输出电压或者工作电流的对应关系会受到温度的影响。因此，本发明提出的电池电量检测装置还包括用于检测电池温度并输出对应的温度检测信号的温度检测电路600，温度检测电路400的输出端与电量计算电路300连接；其中，电量计算电路300，还用于根据温度检测电路400输出的温度检测信号及各电压比较电路的输出电压信号和/或电流检测电路的电流检测信号计算获得电池的当前电量。

在一较佳实施例中，电量计算电路300可以根据温度检测电路600输出的温度检测信号确定电池电量与电池输出电压的对应关系，并根据各电压比较电路的输出电压信号计算获取电池的当前电量。或者，电量计算电路300根据温度检测电路600输出的温度检测信号确定电池电量与电池工作电流的对应关系，并根据电流检测电路400输出的电流检测信号计算获取电池当前的电量。再或者，电量计算电路300根据温度检测电路600输出的温度检测信号确定电池电量与电池的工作电流及电池电量与电池输出电压的对应关系，并根据各电压比较电路的输出电压和电流检测电路400的电流检测信号计算获得电池的当前电量。

进一步地，本发明提出的电池电量检测装置还包括显示电路900及控制电路800，控制电路800分别与电量计算电路300及显示电路900连接。

在对电池的电量进行检测时，电量计算电路300计算获取电池当前的电量后，电量计算电路300将电池电量输送至控制电路800，以使控制电路800控制显示电路900将电池电量信息显示出来，方便人眼观察。

在一较佳实施例中，显示电路900包括电量显示单元910及报警单元920；电量显示单元910的输入端为显示电路900的第二受控端，报警单元920用于在电池电量过低或者过高时输出报警信号。由于在电池电量达到高电量阈值时，电池存在爆炸的隐患，而在电池电量达到低电量阈值时，电池可能会遭到不可逆的损坏。因此，在检测到电池电量达到高电压阈值或者低电压阈值时，报警单元920可以发出报警信号，以提示用户采取保护措施。其中，报警信号可以为声音信号或者灯光信号；比如，特定颜色的指示灯亮，输出急促的声响等等。

以下，结合图1和图2，说明本发明电池电量检测装置一较佳实施例的工作原理：

在对电池电量进行检测时，首先，根据电池充满电时对应的输出电压和电池放完电时对应的输出电压对各个输入电阻R1及输出电阻R2的比例进行调整。以使当电池电量在0到25％之间时，第一电压比较电路210输出高电平信号，第二电压比较电路220输出低电平信号，第三电压比较电路230输出低电平信号，第四电压比较电路240输出低电平信号；当电池电量在25％到50％之间时，第一电压比较电路210输出高电平信号，第二电压比较电路220输出高电平信号，第三电压比较电路230输出低电平信号，第四电压比较电路240输出低电平信号；当电池电量在50％到75％之间时，第一电压比较电路210输出高电平信号，第二电压比较电路220输出高电平信号，第三电压比较电路230输出高电平信号，第四电压比较电路240输出低电平信号；当电池电量在75％到100％之间时，所有比较单元都输出高电平信号。

然后，将电池检测装置与电池连接，电量计算电路300根据各个电压比较电路输出的电压比较信号计算获取电池当前的电量并输送至控制电路800，以使控制电路800控制电量显示单元910显示出电池当前的电量。

在电池的输出电压比较稳定时，电流检测电路400对电池的工作电流进行检测，并将检测结果输送至电量计算电路300，电量计算电路300根据电流检测电路400的检测结果计算出电池的电量并输送至控制电路800，控制电路800控制电量显示单元910显示电池电量。

在整个检测过程中，温度检测电路600都都会将电池的温度信息输送至电量计算电路300，以使电量计算电路300能够根据电池温度确定电池的输出电压或者电池的工作电流与电池电量的对应关系，从而计算获取电池的当前电量。在电池的电量达到高电压阈值或者第电压阈值时，控制电路800控制报警单元920发出报警信号，比如，亮红灯，发出特定声音信号等等。其中，电量计算电路300和控制电路800可以设置在一个芯片中，也可以分开设置，此处不做限制。

本发明还提出一种移动电子设备，该移动电子设备包括如上所述的电池电量检测装置，该电池电量检测电路的具体结构参照上述实施例，由于本移动电子设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，该移动电子设备可以是无人机，智能机器人，等等。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电池电量检测装置，其特征在于，包括多个电压取样电路、多个电压比较电路，及电量计算电路，所述电压比较电路的数量与所述电压取样电路的数量对应；多个所述电压取样电路的取样端用于与电池连接，多个所述电压取样电路的输出端与多个所述电压比较电路的输入端一一对应连接；多个所述电压比较电路的输出端与所述电量计算电路连接；其中，各所述电压取样电路对所述电池进行电压取样后的电压输出比例不同；所述电压比较电路，用于将与其对应连接的所述电压取样电路输出的电压与一预设参考电压进行比较，并输出对应的电压比较信号；所述电量计算电路，用于根据各所述电压比较电路的输出电压信号计算获得所述电池的当前电量。

2.如权利要求1所述的电池电量检测装置，其特征在于，各所述电压取样电路具有预设分压比，且各所述电压取样电路的预设分压比不同。

3.如权利要求2所述的电池电量检测装置，其特征在于，所述电压取样电路包括输入电阻及输出电阻；所述输入电阻的第一端为所述电压取样电路的取样端，所述输入电阻的第二端与所述输出电阻的第一端连接，其连接结点为所述电压取样电路的输出端，所述输出电阻的第二端接地。

4.如权利要求3所述的电池电量检测装置，其特征在于，所述输入电阻和/或输出电阻为可调电阻。

5.如权利要求1所述的电池电量检测装置，其特征在于，所述电池电量检测装置还包括电流检测电路，所述电流检测电路的检测端与电池连接，所述电流检测电路的输出端与所述电量计算电路连接；

所述电量计算电路，还用于在各所述电压比较电路都输出高电平信号时，根据所述电流检测电路的电流检测信号计算获得所述电池的当前电量。

6.如权利要求5所述的电池电量检测装置，其特征在于，所述电量计算电路，还用于在各所述电压比较电路都输出高电平信号时，根据各所述电压比较电路的输出电压信号和所述电流检测电路的电流检测信号计算获得所述电池的当前电量。

7.如权利要求6所述的电池电量检测装置，特征在于，所述电池电量检测装置还包括用于检测所述电池温度并输出对应的温度检测信号的温度检测电路，所述温度检测电路的输出端与所述电量计算电路连接；

所述电量计算电路，还用于根据所述温度检测电路输出的温度检测信号及各所述电压比较电路的输出电压信号和/或所述电流检测电路的电流检测信号计算获得所述电池的当前电量。

8.如权利要求1-7任意一项所述的电池电量检测装置，其特征在于，所述电池电量检测装置还包括显示电路及控制电路，所述控制电路分别与所述电量计算电路及显示电路连接。

9.如权利要求8所述的电池电量检测装置，其特征在于，所述显示电路包括电量显示单元及报警单元；所述电量显示单元的输入端为所述显示电路的第一受控端，所述报警单元的输入端为所述显示电路的第二受控端；所述报警单元用于在电池电量达到低电量阈值或者高电量阈值时输出报警信号。

10.一种移动电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的电池电量检测装置。