CN110673044B - 一种电池电压测量装置及其测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池电压测量装置及其测量方法，所述电池电压测量装置与电池连接，包括参考电压输出模块、模数转换模块和计算模块；所述参考电压输出模块用于输出参考电压至所述模数转换模块；所述模数转换模块用于根据所述电池输出的当前供电电压对所述参考电压进行模数转换后输出当前电压采样值至所述计算模块，所述计算模块用于根据所述当前电压采样值、预设电压采样值和预设供电电压计算得到当前供电电压，通过省略了传统测量装置中的电源稳压模块，对动态变化的电池电压进行实时精准的监测，降低了电池电压测量的成本。
Description
技术领域
本发明涉及电压测量技术领域，特别涉及一种电池电压测量装置及其测量方法。
背景技术
在便携式产品中，通常使用锂电池、纽扣电池或干电池供电。在使用过程中，这些电池电压会逐渐降低，通过实时监控电池电压，当电压跌落到一定幅度，提醒用户进行充电、自主进入低功耗模式以提供更长的待机工作时间、及时进行数据的备份保存，对一些危险机械机构进行提前进入预位保护动作，都是非常有必要的。
微控制器内部通常都集成了模拟数字转换电路，微控制器通常有两个电源输入，一个是模拟数字转换电路的工作电压VDD，另外一个是模拟数字转换电路的参考输入电压VDDA。一个模拟数字转换电路要能正确采样一个电池电压信号，传统方式是需要预先知道参考输入电压VDDA的准确电压值，然后模拟数字转换电路采样后，将采样得到的值与参考输入电压VDDA进行运算，得到此时电池电压。
因此传统电路会先使用一个电源稳压模块，如图1所示，将随时间变化的电池电压转换稳压到一个固定电压，用这个固定电压给模拟数字转换电路供电，增加了电源稳压模块的成本。
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池电压测量装置及其测量方法，通过省略了传统测量装置中的电源稳压模块，对动态变化的电池电压进行实时精准的监测，降低了电池电压测量的成本，优化了电池电压测量方法。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种电池电压测量装置，其与电池连接，包括参考电压输出模块、模数转换模块和计算模块；所述参考电压输出模块用于输出参考电压至所述模数转换模块；所述模数转换模块用于根据所述电池输出的当前供电电压对所述参考电压进行模数转换后输出当前电压采样值至所述计算模块，所述计算模块用于根据所述当前电压采样值、预设电压采样值和预设供电电压计算得到当前供电电压。
所述的电池电压测量装置，还包括存储模块，所述存储模块用于预先存储所述预设电压采样值，并实时存储所述当前供电电压。
所述的电池电压测量装置中，所述参考电压输出模块、模数转换模块、存储模块和计算模块均集成于微控制器中。
所述的电池电压测量装置中，所述计算模块具体用于根据所述预设供电电压和所述预设电压采样值计算得到所述参考电压，并根据所述参考电压和所述当前电压采样值计算得到所述当前供电电压。
所述的电池电压测量装置中，所述计算模块中计算所述参考电压的公式为：参考电压＝预设供电电压*预设电压采样值/模数转换的数字值，所述预设供电电压为3.3V。
所述的电池电压测量装置中，所述计算模块中计算所述当前供电电压的公式为：当前供电电压＝参考电压*模数转换的数字值/当前电压采样值。
一种基于如上所述的电池电压测量装置的测量方法，包括如下步骤：
所述参考电压输出模块输出所述参考电压至所述模数转换模块；
所述模数转换模块根据所述电池输出的所述当前供电电压对所述参考电压进行模数转换后输出所述当前电压采样值至所述计算模块；
所述计算模块根据所述当前电压采样值、所述预设电压采样值和所述预设供电电压计算得到当前供电电压。
所述的电池电压测量装置的测量方法中，所述的所述参考电压输出模块输出参考电压至所述模数转换模块的步骤之前包括：
存储模块预先存储所述预设电压采样值。
所述的电池电压测量装置的测量方法中，所述的所述计算模块根据所述当前电压采样值、预设电压采样值和预设供电电压计算得到当前供电电压的步骤包括：
所述计算模块根据所述预设供电电压和预设电压采样值计算得到所述参考电压；
所述计算模块根据所述参考电压和当前电压采样值计算得到当前供电电压。
所述的电池电压测量装置的测量方法中，计算所述参考电压的公式为：参考电压＝预设供电电压*预设电压采样值/模数转换的数字值，所述预设供电电压为3.3V。
相较于现有技术，本发明提供了一种电池电压测量装置及其测量方法，所述电池电压测量装置与电池连接，包括参考电压输出模块、模数转换模块和计算模块；所述参考电压输出模块用于输出参考电压至所述模数转换模块；所述模数转换模块用于根据所述电池输出的当前供电电压对所述参考电压进行模数转换后输出当前电压采样值至所述计算模块，所述计算模块用于根据所述当前电压采样值、预设电压采样值和预设供电电压计算得到当前供电电压，通过省略了传统测量装置中的电源稳压模块，对动态变化的电池电压进行实时精准的监测，降低了电池电压测量的成本。
附图说明
图1为现有的电池电压测量装置与电池的结构框图；
图2为本发明提供的电池电压测量装置与电池的结构框图；
图3为本发明提供的电池电压测量装置的测量方法的流程图；
图4为本发明提供的电池电压测量装置的测量方法中步骤300的流程图。
具体实施方式
本发明的目的在于提供一种电池电压测量装置及其测量方法，通过省略了传统测量装置中的电源稳压模块，对动态变化的电池电压进行实时精准的监测，降低了电池电压测量的成本，优化了电池电压测量方法。
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。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。
请参阅图2，本发明提供的电池电压测量装置10，其直接与电池20连接，包括参考电压VREFINT输出模块100、模数转换模块200和计算模块300，所述参考电压VREFINT输出模块100连接所述模数转换模块200，所述模数转换模块200分别连接所述电池20和所述计算模块300；所述参考电压VREFINT输出模块100用于输出参考电压VREFINT至所述模数转换模块200；所述模数转换模块200用于根据所述电池20输出的当前供电电压VDDA对所述参考电压VREFINT进行模数转换后输出当前电压采样值至所述计算模块300，所述计算模块300用于根据所述当前电压采样值、预设电压采样值VREFINT CAL和预设供电电压计算得到当前供电电压VDDA，通过省略了传统的电源稳压模块，实现了对变化的电池20的电压进行实时精准的监测，降低了电池20的电压测量的成本，优化了电池20的电压测量方法。
具体实施时，所述电池20为所述模数转换模块200提供工作电压即当前供电电压VDDA，在当前供电电压VDDA的情况下，由所述模数转换模块200对所述参考电压VREFINT输出模块100输出的参考电压VREFINT进行模数转换获得当前电压采样值输出至所述计算模块300，所述参考电压VREFINT为固定的参考电压VREFINT，即不论所述当前供电电压VDDA为多少所述参考电压VREFINT固定不变，而随着当前供电电压VDDA的不同所述模数转换模块200经模数转换获得的当前电压采样值会对应的改变；所述计算模块300会依据所述预设电压采样值VREFINT CAL、预设供电电压和所述当前电压采样值计算得到所述当前供电电压VDDA，本实施例中所述预设供电电压为3.3V，由此省去了电源稳压模块，能够实施检测动态变化的电池的20电压即当前供电电压VDDA，降低了测量成本。
进一步地，所述电池电压测量装置10还包括存储模块400，所述存模块与所述计算模块300连接；所述存储模块400用于预先存储所述预设电压采样值VREFINT CAL，并实时存储所述当前供电电压VDDA；具体地，在所述电池电压测量装置10出厂测试时，会为该装置提供一个3.3V供电电压即预设供电电压，由于所述当前供电电压VDDA的不同，在该3.3V供电电压的情况下，所述模数转换模块200对所述参考电压VREFINT输出模块100的参考电压VREFINT进行模数转换采样得到预设电压采样值VREFINT CAL，并将所述预设电压采样中值存储在所述存储模块400中；当用户使用所述电池电压测量装置10时，通过所述计算模块300直接从所述存储模块400中读取所述预设电压采样值VREFINT CAL即可，进而实现对动态变化的电池20的电压进行实时监测，省略了电源稳压模块，降低了测量的成本。而当所述模数转换模块200在掉电之后，所述存储模块400仍然可以保存所述模数转换模块200获取的当前电压采样值，避免了测量数据的丢失，提高了电池电压测量装置10的安全性。
进一步地，所述参考电压VREFINT输出模块100、模数转换模块200、存储模块400和计算模块300均集成于微控制器中，集成有所述参考电压VREFINT输出模块100、模数转换模块200、存储模块400和计算模块300的微控制器即可测量出外部供电电池20的当前供电电压VDDA，也即能够测量出所述微控制器当前的工作电压，起到测量自身工作电压的目的，也节省了外部电源稳压模块的成本；另外，当所述微控制器测量发现所述当前供电电压VDDA降低到设定值时，微控制器可通过所述存储模块存400储对当前测量的数据进行保存，并关闭进而降低功耗，提高充电的安全性。
进一步地，所述计算模块300具体用于根据所述预设供电电压和所述预设电压采样值VREFINT CAL计算得到所述参考电压VREFINT，之后根据所述参考电压VREFINT和所述当前电压采样值计算得到所述当前供电电压VDDA，所述计算模块300在进入工作状态之后，先读取存储模块400的在3.3V供电电压的情况下测量得到的预设电压采样值VREFINT CAL，进而根据3.3V电压和预设电压采样值VREFINT CAL计算得到所述参考电压VREFINT，具体地，所述计算模块300中计算所述参考电压VREFINT的公式为：参考电压＝3.3*预设电压采样值/模数转换的数字值，本实施例中所述模数转换模块200的分辨率为12位，因此本实施例中所述模数转换的数字值为4095，即VREFINT＝3.3*VREFINT CAL/4095，根据在标准3.3V供电电压的情况下测得的预设电压采样值VREFINT CAL，计算得到所述参考电压VREFINT，为后续计算所述当前供电电压VDDA做准备。
在计算出所述参考电压VREFINT之后，则根据所述参考电压VREFINT和所述当前电压采样值计算出所述当前电压采样值，具体地，所述计算模块300中计算所述当前供电电压VDDA的公式为：当前供电电压＝参考电压*模数转换的数字值/当前电压采样值，本实施例中所述模数转换的数字值为4095，即VDDA＝VREFINT*4095/当前电压采样值，进而可测量得到所述当前供电电压VDDA，实现动态电池电压的测量,节省了电源稳压模块的成本。
进一步地，本发明还相应提供了一种电池电压测量装置的测量方法，所述的电池电压测量装置的测量方法是基于上述电池电压测量装置进行测量，请参阅图3，所述的串口通信波特率校正装置的校正方法包括如下步骤：
S100、所述参考电压输出模块输出所述参考电压至所述模数转换模块；
S200、所述模数转换模块根据所述电池输出的所述当前供电电压对所述参考电压进行模数转换后输出所述当前电压采样值至所述计算模块；
S300、所述计算模块根据所述当前电压采样值、所述预设电压采样值和所述预设供电电压计算得到当前供电电压，其中，所述预设供电电压为3.3V。
进一步地，所述步骤S100之前还包括：
S10、存储模块预先存储所述预设电压采样值。
进一步地，请参阅图4，所述步骤S300具体包括：
S310、所述计算模块根据所述预设供电电压和预设电压采样值计算得到所述参考电压；
S320、所述计算模块根据所述参考电压和当前电压采样值计算得到当前供电电压。
进一步地，所述计算所述参考电压的公式为：参考电压＝3.3*预设电压采样值/模数转换的数字值；计算所述当前供电电压的公式为：当前供电电压＝参考电压*模数转换的数字值/当前电压采样值。
综上所述，本发明提供的电池电压测量装置及其测量方法，所述电池电压测量装置与电池连接，包括参考电压输出模块、模数转换模块和计算模块；所述参考电压输出模块用于输出参考电压至所述模数转换模块；所述模数转换模块用于根据所述电池输出的当前供电电压对所述参考电压进行模数转换后输出当前电压采样值至所述计算模块，所述计算模块用于根据所述当前电压采样值、预设电压采样值和预设供电电压计算得到当前供电电压；其中，所述预设供电电压为3.3V，通过省略了传统测量装置中的电源稳压模块，对动态变化的电池电压进行实时精准的监测，降低了电池电压测量的成本，且能够及时提示充电保护。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种电池电压测量装置，其特征在于，其与电池连接，包括参考电压输出模块、模数转换模块和计算模块；所述参考电压输出模块用于输出参考电压至所述模数转换模块；所述模数转换模块用于根据所述电池输出的当前供电电压对所述参考电压进行模数转换后输出当前电压采样值至所述计算模块，所述计算模块用于根据所述当前电压采样值、预设电压采样值和预设供电电压计算得到当前供电电压；
所述电池为所述模数转换模块提供工作电压即当前供电电压，在当前供电电压的情况下，由所述模数转换模块对所述参考电压输出模块输出的参考电压进行模数转换，获得当前电压采样值输出至所述计算模块，所述参考电压为固定的参考电压；
还包括存储模块，所述存储模块用于预先存储所述预设电压采样值，并实时存储所述当前供电电压；
在所述电池电压测量装置出厂测试时，为所述电池电压测量装置提供一个3.3V供电电压即预设供电电压，由于所述当前供电电压的不同，在所述预设供电电压的情况下，所述模数转换模块对所述参考电压输出模块的参考电压进行模数转换采样得到预设电压采样值，并将所述预设电压采样值存储在所述存储模块中；
当所述模数转换模块在掉电之后，所述存储模块仍然保存所述模数转换模块获取的当前电压采样值；
所述参考电压输出模块、模数转换模块、存储模块和计算模块均集成于微控制器中，集成有所述参考电压输出模块、模数转换模块、存储模块和计算模块的微控制器测量出外部供电电池的当前供电电压，即测量出所述微控制器当前的工作电压；
当所述微控制器测量发现所述当前供电电压降低到设定值时，微控制器通过所述存储模块存储对当前测量的数据进行保存，并关闭；
所述计算模块具体用于根据所述预设供电电压和所述预设电压采样值计算得到所述参考电压，并根据所述参考电压和所述当前电压采样值计算得到所述当前供电电压；
所述计算模块在进入工作状态之后，先读取存储模块的在预设供电电压的情况下测量得到的预设电压采样值，进而根据预设供电电压和预设电压采样值计算得到所述参考电压；
所述计算模块中计算所述参考电压的公式为：参考电压＝预设供电电压*预设电压采样值/模数转换的数字值，所述预设供电电压为3.3V；
所述计算模块中计算所述当前供电电压的公式为：当前供电电压＝参考电压*模数转换的数字值/当前电压采样值。
2.一种基于如权利要求1所述的电池电压测量装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
所述参考电压输出模块输出所述参考电压至所述模数转换模块；
所述模数转换模块根据所述电池输出的所述当前供电电压对所述参考电压进行模数转换后输出所述当前电压采样值至所述计算模块；
所述计算模块根据所述当前电压采样值、所述预设电压采样值和所述预设供电电压计算得到当前供电电压。
3.根据权利要求2所述的电池电压测量装置的测量方法，其特征在于，所述的所述参考电压输出模块输出参考电压至所述模数转换模块的步骤之前包括：
存储模块预先存储所述预设电压采样值。
4.根据权利要求2所述的电池电压测量装置的测量方法，其特征在于，所述的所述计算模块根据所述当前电压采样值、预设电压采样值和预设供电电压计算得到当前供电电压的步骤包括：
所述计算模块根据所述预设供电电压和预设电压采样值计算得到所述参考电压；
所述计算模块根据所述参考电压和当前电压采样值计算得到当前供电电压。
5.根据权利要求4所述的电池电压测量装置的测量方法，其特征在于，所述计算模块中计算所述参考电压的公式为：参考电压＝预设供电电压*预设电压采样值/模数转换的数字值，所述预设供电电压为3.3V。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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