CN106546920A - 电池监测电路及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电池监测电路及系统，其中，监测电路包括：分压电阻，用于与电池并联，分压电阻的一端连接电池的正极，分压电阻的另一端连接电池的负极；比较器，用于获取分压电阻的电压，比较器的输入端与分压电阻连接；数字逻辑模块，与比较器的输出端连接，用于根据比较器的输出获取电池的电量。通过上述方式，本发明的监测电路由电池供电，实现采集电池电压判断电量及开机电压，避免干扰采样电压，提高了采样的精确度，保护电池功能，并且系统功耗小，以简单的电路实现电池电量电压的监测，降低成本。

Description

电池监测电路及系统

技术领域

本发明涉及电池供电，特别是涉及一种电池监测电路及系统。

背景技术

在电池供电的电动工具中，为了保护电池及方便使用，需要监测供电电池的电压并显示电量以及提供电池的欠压保护。如图1所示，现有技术中电池监测电路包括：开关11、第一分压电阻R1、第二分压电阻R2、模数转换器12、处理器13以及报警器14；第一分压电阻R1和第二分压电阻R2串联连接，第一分压电阻R1和第二分压电阻R2与电池15并联连接，开关11的一端与电池15的正极连接，开关11的另一端分别与第一分压电阻R1、数模转换器12以及处理器13连接，数模转换器12连接在第一分压电阻R1和第二分压电阻R2之间，用于采集电池15电压，处理器13与数模转换器12连接，报警器14与处理器13连接；在处理器13判断电池电压过低时，处理器13控制报警器14进行报警，电动工具停止工作，以保护电池15不过放。

但是，现有技术的电池监测电路在采集电池电压时，需要开启处理器13和数模转换器12，在开关11导通时，处理器13和数模转换器12产生的电流会使得电池上产生压降，进而影响电池15的电压采集、电量判断的准确度。

发明内容

本发明提供一种电池监测电路及系统，以解决上述问题。

为解决上述问题，本发明采用的第一个技术方案是：提供一种电池监测电路，包括：分压电阻，用于与电池并联，分压电阻的一端连接电池的正极，分压电阻的另一端连接电池的负极；比较器，用于获取分压电阻的电压，比较器的输入端与分压电阻连接；数字逻辑模块，与比较器的输出端连接，用于根据比较器的输出获取电池的电量。

其中，数字逻辑模块将电量与预设的第一阈值进行比较，并将比较结果转换为数字信号。

其中，电路还包括：时钟模块，与数字逻辑模块连接，用于驱动数字逻辑模块每隔预设的时间开启比较器；第一开关，用于连接电池和外部的电机；开关检测模块，分别与第一开关和数字逻辑模块连接，用于检测第一开关的状态。

其中，在第一开关导通时，若电量小于第一阈值时，数字逻辑模块控制第一开关关断；若电量大于或等于第一阈值时，电机正常工作，数字逻辑模块还通过比较器和分压电阻获取电池的电压，将电压与预设的欠压阈值进行比较；若电压小于欠压阈值，数字逻辑模块控制第一开关关断，电机停止工作。

其中，电路还包括报警模块，与数字逻辑模块连接，在电量小于第一阈值或者电压小于欠压阈值时，数字逻辑模块控制报警模块开启。

其中，分压电阻包括串联连接的第一电阻和第二电阻，第一电阻通过第二开关与第二电阻连接。

为解决上述问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种电池监测系统，包括电池以及电池监测电路，电池监测电路用于监测电池；电池监测电路包括：分压电阻，用于与电池并联，分压电阻的一端连接电池的正极，分压电阻的另一端连接电池的负极；比较器，用于获取分压电阻的电压，比较器的输入端与分压电阻连接；数字逻辑模块，与比较器的输出端连接，用于根据比较器的输出获取电池的电量。

其中，数字逻辑模块将电量与预设的第一阈值进行比较，并将比较结果转换为数字信号。

其中，电路还包括：时钟模块，与数字逻辑模块连接，用于驱动数字逻辑模块每隔预设的时间开启比较器；第一开关，用于连接电池和外部的电机；开关检测模块，分别与第一开关和数字逻辑模块连接，用于检测第一开关的状态。

其中，在第一开关导通时，若电量小于第一阈值时，数字逻辑模块控制第一开关关断；若电量大于或等于第一阈值时，电机正常工作，数字逻辑模块还通过比较器和分压电阻获取电池的电压；若电压小于欠压阈值，数字逻辑模块控制第一开关关断，电机停止工作。

通过上述方案，本发明的有益效果是：区别于现有技术，本发明的电池监测电路包括：分压电阻，用于与电池并联，分压电阻的一端连接电池的正极，分压电阻的另一端连接所述电池的负极；比较器，用于获取分压电阻的电压，比较器的输入端与分压电阻连接；数字逻辑模块，与比较器的输出端连接，用于根据比较器的输出获取电池的电量，从而本发明的监测电路始终由电池供电，避免干扰采样电压，实现采集电池电压判断电量及开机电压，提高了采样的精确度，保护电池功能，并且系统功耗小，以简单的电路实现电池电量电压的监测，降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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获得其他的附图。其中：

图1是现有技术的电池监测电路的电路结构示意图；

图2是本发明实施例的电池监测电路的结构示意图。

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一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的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。

请参见图2所示，图2是本发明实施例的电池监测电路的结构示意图。如图2所示，本实施例所揭示的电池监测电路1包括：分压电阻21、比较器22、数字逻辑模块23、时钟模块24、第一开关25、第二开关26、开关检测模块27以及报警模块28，电池监测电路1用于监测电池29的电量和电压，电池29用于为外部的电机30供电，电池29优选为电池组或电池包。

其中，分压电阻21用于与电池29并联连接，分压电阻21的一端连接电池28的正极，分压电阻21的另一端连接电池29的负极。优选地，分压电阻21包括串联连接的第一电阻211和第二电阻212，第一电阻211通过第二开关26与第二电阻212连接。

比较器22用于获取分压电阻21的电压，及比较器22的输入端与分压电阻21连接，即比较器22的输入端连接至第一电阻211和第二电阻212之间；优选地，比较器22的负输入端连接至第一电阻211和第二电阻212之间，比较器22的正输入端用于输入第一参考电压，以将分压电阻21的电压与第一参考电压进行比较。

数字逻辑模块23分别与比较器22、时钟模块24、开关检测模块27以及报警模块28连接，数字逻辑模块23与比较器22的输出端连接，用于根据比较器22的输出获取电池29的电量，即数字逻辑模块23根据比较结果获取电池29的电量；数字逻辑模块23还通过分压电阻21和比较器22获取电池29的电压V1。

第一开关25用于连接电池29和外部的电机30，开关检测模块27与第一开关25连接，用于检测第一开关25的状态，第一开关25为机械开关。时钟模块24用于驱动数字逻辑模块23每隔预设的时间开启比较器22，即每隔预设的时间时钟模块24唤醒(开启)数字逻辑模块23和比较器22，例如时钟模块24在每隔2秒钟驱动数字逻辑模块23和比较器22开启1毫秒。

数字逻辑模块23还用于控制报警模块28开启，报警模块28优选为亮灯或者屏幕显示。此外，比较器22、数字逻辑模块23、时钟模块24以及报警模块28均由电池29供电，而不受第一开关25和第二开关26的状态影响。

在本实施例中，电池监测电路1中设置一个比较器22，并且比较器22优选为电压比较器，通过数字逻辑模块23控制比较器22与不同的阈值进行比较，从而获知电池29的电量电压范围。在其他实施例中，电池监测电路1中还可以设置阈值不同的多个比较器22，使用数字逻辑模块23控制多个比较器22的开启、关闭实现获取电池29的电量电压范围。

以下详细描述本实施例所揭示的电池监测电路1的工作原理：

当开关检测模块27检测到第一开关25处于关断状态时，电机30处于待机状态，时钟模块24驱动数字逻辑模块23每隔预设的时间开启比较器22，并在比较器22开启时同时控制第二开关26导通，例如时钟模块24每隔2秒钟驱动数字逻辑模块23打开1毫秒，相应地第二开关26也是每隔2秒钟打开1毫秒，数字逻辑模块23获取比较器22输出的比较结果，数字逻辑模块23根据比较结果获取电池29的电量，并将电量与预设的第一阈值进行比较，并将比较结果转换成数字信号，以将比较结果锁存为数字信号。

当开关检测模块27检测到第一开关25导通时，电机30即将进入工作状态，此时数字逻辑模块23获取之前锁存的数字信号，若数字逻辑模块23判断电量小于第一阈值，即电池29电量过低时，数字逻辑模块23控制第一开关25关断，以不允许电机30启动，并且通过报警模块28进行报警，例如报警模块28通过亮灯或者屏幕显示输出进行报警。

若数字逻辑模块23判断电量大于或等于第一阈值时，则控制第一开关25和第二开关26均导通，电机30正常工作，数字逻辑模块23还通过比较器22和分压电阻21获取电池29的电压，并将电压与预设的欠压阈值进行比较。若数字逻辑模23块判断电压小于欠压阈值时，则数字逻辑模块23判断电池29发生欠压，则通过报警模块28进行报警，并控制第一开关25关断，以使电池29不过放。

在其他实施例中，还可以在电池监测电路1中设置温度检测模块和电阻，在待机状态时，数字逻辑模块23除了控制比较器22获取电池29的电压值外，还可以控制温度检测模块和电阻匹配功能获取电池29的电量电压值，并锁存获取的结果值。

综上，本实施例的电池监测电路1中，使用分压电阻21与被测电池29并联，并且分压电阻21之间使用第二开关26连接，比较器22的输入端连接在分压电阻21上，比较器22的输出端与数字逻辑模块23连接，时钟模块24连接数字逻辑模块23，用于驱动数字逻辑模块23每隔预设的时间开启比较器22，第一开关25分别连接电池29及电机30，开关检测模块27连接第一开关25及数字逻辑模块23，用于检测第一开关25的状态，报警模块28与数字逻辑模块23连接，从而，比较器22、数字逻辑模块23、时钟模块24以及报警模块28均由电池29供电，而不受第一开关25和第二开关26的状态影响，使得电池监测电路1采集电池29电压时，不受干扰电压影响，可以更精确的采集电池29电压，并且，时钟模块24控制数字逻辑模块23定时唤醒比较器22和分压电阻21，从而获取电池29的电量电压，并锁存比较结果，在系统开机瞬间根据数字逻辑模块23锁存的比较结果显示电池电量，判断是否允许开机，并且，在电机运转过程中，数字逻辑模块23控制开启比较器22和分压电阻21获取电池29的电压，并与欠压阈值比较，当电池发生欠压时，通过警报提醒或使电机30停止运转，以保护电池不过放，从而实现精确的采集电池的电量和电压，在电量不足或电压欠压时，电机停止运转，更好地保护电池的功能。

本发明还提供一种电池监测系统，该监测系统包括电池以及电池监测电路，电池监测电路用于监测电池，该电池监测电路为上述所揭示的电池监测电路1，在此不再赘述。

综上所述，本发明的电池监测电路通过采集电池电压判断电量和开机电压，系统的功耗小，并且避免干扰采样电压，提高电池电压的采集精确度，保护电池的功能，其电路简单，降低成本。

以上所述仅为本发明的实施例，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)

1.一种电池监测电路，其特征在于，所述监测电路包括：

分压电阻，用于与所述电池并联，所述分压电阻的一端连接所述电池的正极，所述分压电阻的另一端连接所述电池的负极；

比较器，用于获取所述分压电阻的电压，所述比较器的输入端与所述分压电阻连接；

数字逻辑模块，与所述比较器的输出端连接，用于根据所述比较器的输出获取所述电池的电量。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述数字逻辑模块将所述电量与预设的第一阈值进行比较，并将比较结果转换为数字信号。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：

时钟模块，与所述数字逻辑模块连接，用于驱动所述数字逻辑模块每隔预设的时间开启所述比较器；

第一开关，用于连接所述电池和外部的电机；

开关检测模块，分别与所述第一开关和所述数字逻辑模块连接，用于检测所述第一开关的状态。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，在所述第一开关导通时，若所述电量小于所述第一阈值时，所述数字逻辑模块控制所述第一开关关断；

若所述电量大于或等于所述第一阈值时，所述电机正常工作，所述数字逻辑模块还通过所述比较器和所述分压电阻获取所述电池的电压，将电压与预设的欠压阈值进行比较；

若所述电压小于所述欠压阈值，所述数字逻辑模块控制所述第一开关关断，所述电机停止工作。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述电路还包括报警模块，与所述数字逻辑模块连接，在所述电量小于所述第一阈值或者所述电压小于所述欠压阈值时，所述数字逻辑模块控制所述报警模块开启。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述分压电阻包括串联连接的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻通过第二开关与所述第二电阻连接。

7.一种电池监测系统，其特征在于，所述系统包括电池以及电池监测电路，所述电池监测电路用于监测所述电池；所述电池监测电路包括：

分压电阻，用于与所述电池并联，所述分压电阻的一端连接所述电池的正极，所述分压电阻的另一端连接所述电池的负极；

比较器，用于获取所述分压电阻的电压，所述比较器的输入端与所述分压电阻连接；

数字逻辑模块，与所述比较器的输出端连接，用于根据所述比较器的输出获取所述电池的电量。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述数字逻辑模块将所述电量与预设的第一阈值进行比较，并将比较结果转换为数字信号。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述电路还包括：

时钟模块，与所述数字逻辑模块连接，用于驱动所述数字逻辑模块每隔预设的时间开启所述比较器；

第一开关，用于连接所述电池和外部的电机；

开关检测模块，分别与所述第一开关和所述数字逻辑模块连接，用于检测所述第一开关的状态。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，在所述第一开关导通时，若所述电量小于所述第一阈值时，所述数字逻辑模块控制所述第一开关关断；

若所述电量大于或等于所述第一阈值时，所述电机正常工作，所述数字逻辑模块还通过所述比较器和所述分压电阻获取所述电池的电压；

若所述电压小于所述欠压阈值，所述数字逻辑模块控制所述第一开关关断，所述电机停止工作。