CN111044911A - 用于快速标定锂电池剩余电量的电路及方法 - Google Patents

用于快速标定锂电池剩余电量的电路及方法 Download PDF

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CN111044911A CN201911357642.6A CN201911357642A CN111044911A CN 111044911 A CN111044911 A CN 111044911A CN 201911357642 A CN201911357642 A CN 201911357642A CN 111044911 A CN111044911 A CN 111044911A
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寿武军
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Abstract

本发明公开了一种用于快速标定锂电池剩余电量的电路及方法，电路包括主控芯片及供电切换电路、第一电压采样电路和第二电压采样电路，方法包括：从锂电池恒流放电特性曲线中获取锂电池电量剩余10％对应的电压阈值Vcap10％；供电电压采样周期到达时判断是否处于大功率工作模式；不同工作模式下通过不同的电压采样电路采样实际电压值Vsmpl；将实际电压值Vsmpl与电压阈值Vcap10％进行比对，若Vsmpl<Vcap10％则判定锂电池剩余电量低于10％。本发明在大功率工作模式下保持锂电池和超级电容组合供电采样组合电压，非大功率工作模式下切换到锂电池单独供电采样锂电池电压，通过与电压阈值比对可快速标定锂电池的剩余电量，进而决定是否启用降功耗处理机制，保证电池的使用年限。

Description

用于快速标定锂电池剩余电量的电路及方法
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种用于快速标定锂电池剩余电量的电路及方法。
背景技术
随着社会的发展，各种能源(电、热、水、气)在生产、生活中的需求量变得越来越大。为了能够实时地收集、分析和管理来自计量设备上传的数据，能源公司对能源计量设备提出了更加智能化的需求。为了满足这些需求，能源计量设备根据需要增加了很多额外的功能，如电子计量功能(超声计量、热式计量等)、远程通信功能(GPRS、NB-IOT等)、本地通信功能(红外、RS485等)、阀控功能、数据存储功能(EEPROM、FRAM)等。而这些功能在开启时所产生的功耗对于电池供电型计量设备而言是非常大的，若不根据电池状态(剩余电量或电池电压)对这些功能作限时、限次甚至禁用的降功耗处理，就无法满足电池供电型计量设备的使用年限。因此，能够快速标定电池剩余电量并根据电量进行相应的降功耗处理变得尤为重要。
目前，锂电池电量的标定方式有两种：
第一种是周期性的采样“锂电池与超级电容”并联后的电压值，当电压值低于指定阈值后，则认为电池剩余电量低于了某个阈值。这种方式由于超级电容放电的影响，采样到的电压值并不是实际锂电池自身的电压值，故测定存在滞后性，锂电池剩余电量不能被快速地标定，从而导致降功耗处理机制启用的滞后，最终无法保证锂电池的使用年限。
第二种是根据电量扣减模型计算出电池的剩余电量，即事先测算出计量设备中每种功能在正常工作时的平均功耗，然后根据每种功能的实际使用次数或使用时间进行统计并扣减电量。这种方式基于电量扣减参考模型，未考虑各种组合的场景(不同环境温度、锂电池的自放电特性、业务功能操作失败的重试机制等)，因此随着电池使用时间的增加，实际剩余电量与模型计算的剩余电量的差异会变得越来越大。若模型扣减过快，降功耗处理机制会提前启用，影响计量设备业务功能的正常使用；若模型扣减过慢，会产生与第一种检测方式同样的问题。
发明内容
本发明提出一种用于快速标定锂电池剩余电量的电路及方法以解决上述技术问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
根据本发明实施例的第一方面，提供了一种用于快速标定锂电池剩余电量的电路，用于采用锂电池和超级电容供电的系统，包括主控芯片及与主控芯片连接的供电切换电路、采集锂电池电压的第一电压采样电路和采集锂电池与超级电容组合电压的第二电压采样电路，所述供电切换电路分别与锂电池、超级电容、主控芯片电连接，所述第一电压采样电路分别连接锂电池、主控芯片的第一采样控制端和第一采样输出端，所述第二电压采样电路分别连接超级电容、主控芯片的第二采样控制端和第二采样输出端。
作为优选，所述供电切换电路包括输出接口P1、P沟道场效应管Q5、P沟道场效应管Q6，P沟道场效应管Q5的栅极、P沟道场效应管Q6的栅极均通过电阻R20连接主控芯片的供电切换控制端，P沟道场效应管Q5的漏极连接锂电池，P沟道场效应管Q6的漏极通过电阻R15连接超级电容，输出接口P1的三个端口分别连接锂电池、超级电容供电端和接地端，锂电池和接地端之间并联有电容C4和电容C5，超级电容和接地端之间连接有电容C13，锂电池和主控芯片的供电切换控制端之间连接有电容C15。
作为一种优选，所述第一电压采样电路包括三极管Q2、电阻R3和电阻R8，所述三极管Q2的基极通过电阻R6连接主控芯片的第一采样控制端，三极管Q2的发射极连接锂电池，三极管Q2的集电极连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接电阻R8的一端、主控芯片的第一采样输出端，电阻R8的另一端接地，主控芯片的第一采样输出端通过电容C10接地；
作为另一种优选，所述第一电压采样电路包括电阻R3和电阻R8，所述电阻R3的一端连接锂电池，电阻R3的另一端连接电阻R8的一端、主控芯片的第一采样输出端，电阻R8的另一端连接主控芯片的第一采样控制端，主控芯片的第一采样输出端与第一采样控制端之间连接有电容C10。
作为又一种优选，所述第一电压采样电路包括三极管Q2、电阻R3和电阻R8，所述三极管Q2的基极通过电阻R6连接主控芯片的第一采样控制端，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端连接电阻R3的一端、主控芯片的第一采样输出端，电阻R3的另一端连接锂电池，主控芯片的第一采样输出端通过电容C10接地。
作为一种优选，所述第二电压采样电路包括三极管Q7、电阻R16和电阻R22，所述三极管Q7的基极通过电阻R12连接主控芯片的第二采样控制端，三极管Q7的发射极连接超级电容，三极管Q7的集电极连接电阻R16的一端，电阻R16的另一端连接电阻R22的一端、主控芯片的第二采样输出端，电阻R22的另一端接地，主控芯片的第二采样输出端通过电容C18接地。
作为另一种优选，所述第二电压采样电路包括电阻R16和电阻R22，所述电阻R16的一端连接第二供电端，电阻R16的另一端连接电阻R22的一端、主控芯片的第二采样输出端，电阻R22的另一端连接主控芯片的第二采样控制端，主控芯片的第二采样输出端与第二采样控制端之间连接有电容C18。
作为又一种优选，所述第二电压采样电路包括三极管Q7、电阻R16和电阻R22，所述三极管Q7的基极通过电阻R6连接主控芯片的第二采样控制端，三极管Q7的发射极接地，三极管Q7的集电极连接电阻R22的一端，电阻R22的另一端连接电阻R16的一端、主控芯片的第二采样输出端，电阻R16的另一端连接超级电容，主控芯片的第二采样输出端通过电容C18接地。
根据本发明实施例的第二方面，提供了一种用于快速标定锂电池剩余电量的方法，基于上述用于快速标定锂电池剩余电量的电路，用于采用锂电池和超级电容供电的系统，所述系统在正常模式由锂电池和超级电容组合供电并进行包括远程通讯和开关阀操作在内的大功率操作；包括如下步骤：
步骤101，根据锂电池的规格，从锂电池恒流放电特性曲线中获取锂电池电量剩余10％对应的电池输出电压阈值Vcap10％；
步骤102，供电电压采样周期到达时，判断是否处于大功率工作模式下，若否则转步骤103，若是则转步骤104；
步骤103，由主控芯片将供电切换电路切换至锂电池供电，第一电压采样电路采样锂电池的电压，经AD转换得到非大功率工作模式下的实际电压值Vsmpl，采样结束后切换回锂电池和超级电容组合供电；
步骤104，第二电压采样电路采样锂电池和超级电容组合的电压，经AD转换得到大功率工作模式下的实际电压值Vsmpl；
步骤105，将实际电压值Vsmpl与电量剩余10％对应的电压阈值Vcap10％进行比对，若Vsmpl<Vcap10％则判定锂电池剩余电量低于10％。
作为优选，所述步骤103包括如下步骤：
步骤1031，加大供电电压的采样周期；
步骤1032，将供电切换电路切换为锂电池供电；
步骤1033，通过第一电压采样电路采样非大功率工作模式下锂电池的实际电压值；
步骤1034，电压采样完成后再切换为锂电池和超级电容组合供电。
作为优选，所述步骤104包括如下步骤：
步骤1041，减小供电电压的采样周期；
步骤1042，将供电切换电路切换为锂电池和超级电容组合供电供电；
步骤1043，通过第二电压采样电路采样大功率工作模式下锂电池的实际电压值。
作为优选，所述步骤105中，若判定剩余电量低于10％，则锂电池所在系统进入非大功率操作行为的低功耗工作状态。
与现有技术相比较，本发明的有益效果是：
1.根据锂电池标称容量对应的恒流放电特性，通过采样锂电池电压，便可快速标定锂电池的剩余电量，进而决定是否启用降功耗处理机制，达到保证电池的使用年限的目的；
2.本发明在系统处于大功率工作模式下保持锂电池和超级电容组合供电采样组合电压，而非大功率工作模式下切换到锂电池单独供电并采样锂电池电压，标定方式更快速、更准确，相比只检测锂电池和超级电容组合供电电压的方法，不会产生因为电量标定的滞后以致无法满足锂电池使用年限的问题；
3.本发明在系统处于大功率工作模式下保持锂电池和超级电容组合供电采样组合电压，而非大功率工作模式下切换到锂电池单独供电并采样锂电池电压，相比电量扣减模型计算锂电池剩余电量的方法，直接对锂电池的电压进行采集，更能反映出锂电池本身实际的放电电压和功耗，进而精准进行使用年限判断，不会产生因为过早地启用降功耗处理机制以致影响了整个计量设备的正常使用的问题；
4.非大功率模式下，加大供电电压的采样周期，可以有效降低功耗；大功率模式下，减小供电电压的采样周期，可以防止因采样周期过长带来的滞后性导致系统供电电压被过快地拉低至主控芯片的复位电压阈值，确保能快速、实时地检测到当前的供电电压值。
附图说明
图1为本发明用于快速标定锂电池剩余电量的电路的一种结构示意图；
图2为本发明用于快速标定锂电池剩余电量的电路中供电切换电路的一种电路图；
图3为本发明用于快速标定锂电池剩余电量的电路中第一电压采样电路的一种电路图；
图4为本发明用于快速标定锂电池剩余电量的电路中第一电压采样电路的另一种电路图；
图5为本发明用于快速标定锂电池剩余电量的电路中第一电压采样电路的又一种电路图；
图6为本发明用于快速标定锂电池剩余电量的电路中第二电压采样电路的一种电路图；
图7为本发明用于快速标定锂电池剩余电量的电路中第二电压采样电路的另一种电路图；
图8为本发明用于快速标定锂电池剩余电量的电路中第二电压采样电路的又一种电路图；
图9为本发明用于快速标定锂电池剩余电量的方法的一种流程图；
图10为本发明用于快速标定锂电池剩余电量的方法中步骤103的一种流程图；
图11为本发明用于快速标定锂电池剩余电量的方法中步骤104的一种流程图。
图中，1-主控芯片，2-供电切换电路，3-第一电压采样电路，4-第二电压采样电路。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
如图1所示，一种用于快速标定锂电池剩余电量的电路，包括主控芯片1及与主控芯片1连接的供电切换电路2、采集锂电池电压的第一电压采样电路3和采集锂电池与超级电容组合电压的第二电压采样电路4，所述供电切换电路2与锂电池供电端(BAT_PWR)、超级电容供电端(SPC)、主控芯片1的供电切换控制端(MCU-SPC-PWR-CTL)分别电连接，所述第一电压采样电路3分别连接锂电池、主控芯片1的第一采样控制端(MCU-LI-PWR-AD-CTL)和第一采样输出端(MCU-LI-PWR-AD)，所述第二电压采样电路4分别连接超级电容、主控芯片1的第二采样控制端(MCU-SPC-PWR-AD-CTL)和第二采样输出端(MCU-SPC-PWR-AD)。本发明可用于采用锂电池和超级电容供电的系统，比如计量设备系统。
主控芯片1在大功率模式下将供电切换电路2切换为锂电池供电，通过第一电压采样电路3采样大功率工作模式下锂电池的实际电压值；主控芯片1在非大功率模式下将供电切换电路2切换为锂电池和超级电容组合供电，通过第二电压采样电路4采样大功率工作模式下锂电池和超级电容的实际电压值。
如图2所示，所述供电切换电路2包括输出接口P1、P沟道场效应管Q5、P沟道场效应管Q6，P沟道场效应管Q5的栅极、P沟道场效应管Q6的栅极均通过电阻R20连接主控芯片1的供电切换控制端，P沟道场效应管Q5的漏极连接锂电池，P沟道场效应管Q6的漏极通过电阻R15连接超级电容，输出接口P1的三个端口分别连接锂电池、超级电容和接地端，锂电池和接地端之间并联有电容C4和电容C5，超级电容和接地端之间连接有电容C13，锂电池和主控芯片1的供电切换控制端之间连接有电容C15。
关于第一电压采样电路3，本发明的一种实现方式，如图3所示，所述第一电压采样电路3包括三极管Q2、电阻R3和电阻R8，所述三极管Q2的基极通过电阻R6连接主控芯片1的第一采样控制端，三极管Q2的发射极连接锂电池，三极管Q2的集电极连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接电阻R8的一端、主控芯片1的第一采样输出端，电阻R8的另一端接地，主控芯片1的第一采样输出端通过电容C10接地。
关于第一电压采样电路3，本发明的另一种实现方式，如图4所示，所述第一电压采样电路3包括电阻R3和电阻R8，所述电阻R3的一端连接锂电池，电阻R3的另一端连接电阻R8的一端、主控芯片1的第一采样输出端，电阻R8的另一端连接主控芯片1的第一采样控制端，主控芯片1的第一采样输出端与第一采样控制端之间连接有电容C10
关于第一电压采样电路3，本发明的又一种实现方式，如图5所示，所述第一电压采样电路3包括三极管Q2、电阻R3和电阻R8，所述三极管Q2的基极通过电阻R6连接主控芯片1的第一采样控制端，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端连接电阻R3的一端、主控芯片1的第一采样输出端，电阻R3的另一端连接锂电池，主控芯片1的第一采样输出端通过电容C10接地。
关于第二电压采样电路4，本发明的一种实现方式，如图6所示，所述第二电压采样电路4包括三极管Q7、电阻R16和电阻R22，所述三极管Q7的基极通过电阻R12连接主控芯片1的第二采样控制端，三极管Q7的发射极连接超级电容，三极管Q7的集电极连接电阻R16的一端，电阻R16的另一端连接电阻R22的一端、主控芯片1的第二采样输出端，电阻R22的另一端接地，主控芯片1的第二采样输出端通过电容C18接地。
关于第二电压采样电路4，本发明的另一种实现方式，如图7所示，所述第二电压采样电路4包括电阻R16和电阻R22，所述电阻R16的一端连接超级电容，电阻R16的另一端连接电阻R22的一端、主控芯片1的第二采样输出端，电阻R22的另一端连接主控芯片1的第二采样控制端，主控芯片1的第二采样输出端与第二采样控制端之间连接有电容C18。
关于第二电压采样电路4，本发明的又一种实现方式，如图8所示，所述第二电压采样电路4包括三极管Q7、电阻R16和电阻R22，所述三极管Q7的基极通过电阻R6连接主控芯片1的第二采样控制端，三极管Q7的发射极接地，三极管Q7的集电极连接电阻R22的一端，电阻R22的另一端连接电阻R16的一端、主控芯片1的第二采样输出端，电阻R16的另一端连接超级电容，主控芯片1的第二采样输出端通过电容C18接地。
以上三种形式的第一电压采样电路3、三种形式的第二电压采样电路4可以随机选择并组合搭配，均可实现主控芯片1对大功率模式和非大功率模式两种模式下采样电路的选用控制，以便快速、实时地检测到当前状态的供电电压值。
基于上述用于快速标定锂电池剩余电量的电路，本发明提出了一种用于快速标定锂电池剩余电量的方法，用于采用锂电池和超级电容供电的系统，所述系统在正常模式由锂电池和超级电容组合供电并进行包括远程通讯和开关阀操作在内的大功率操作；如图9所示，包括如下步骤：
步骤101，根据锂电池的规格，从锂电池恒流放电特性曲线中获取锂电池电量剩余10％对应的电池输出电压阈值Vcap10％。
可以从锂电池规格书描述的恒流放电特性曲线中，获取到锂电池标称容量对应的放电恒流值Idis和电量剩余10％对应的电压阈值Vcap10％。比如标称容量为8.5Ah、标称电压3.6V的锂电池的规格书中，找到其恒流放电特性曲线，即可得到Idis为4mA，Vcap10％＝3.4V。
步骤102，供电电压采样周期到达时，判断是否处于大功率工作模式下，若否则转步骤103，若是则转步骤104。
系统供电方式(锂电池供电或锂电池+超级电容供电)的切换和电压采样电路的开/关由主控芯片1控制；在没有进行供电电压采样时，整个系统以锂电池+超级电容的方式进行供电。同时，为降低功耗，锂电池和超级电容两路电压采样电路的电源均为关闭状态。
当供电电压采样周期到达时，首先会根据当前的工作模式(非大功率/大功率模式)，切换到对应的系统供电方式下。在非大功率工作模式下，主控芯片1将供电切换电路2切换为锂电池供电，打开只采集锂电池电压的第一电压采样电路3的电源；在大功率工作模式下，主控芯片1保持锂电池与超级电容组合供电，打开采集锂电池与超级电容组合电压的第二电压采样电路4的电源。
步骤103，由主控芯片将供电切换电路切换至锂电池供电，由第一电压采样电路3采样锂电池的电压，经AD转换得到非大功率工作模式下的实际电压值Vsmpl，采样结束后切换回锂电池和超级电容组合供电。
由于超级电容放电的影响，采样到的电压值并不是实际锂电池自身的电压值，故测定存在滞后性，锂电池剩余电量不能被快速地标定，从而导致降功耗处理机制启用的滞后。所以在非大功率工作模式下，即阀门的开关操作、远程通信模组等大功率组件操作都不再执行，主控芯片1将供电方式由原来的锂电池和超级电容组合的供电方式切换到锂电池的供电方式，主控芯片1的控制下开启一路只采样锂电池电压的采样电路，用于计量设备在非大功率工作模式下的电压采样。
根据系统的唤醒电流Iwake(一般为1mA)，通过公式计算可得到该第一电压采样电路3的总阻值Rsmpl：
Figure BDA0002336369890000101
其中Un为锂电池的标称电压。于是，在非大功率工作模式下，通过调整Rsmpl能够在电压采样时保证整个系统在Idis恒流负载下工作，能够确保整个系统是在Idis恒流负载下进行锂电池电压的采样。
具体的，如图10所示，所述步骤103可以包括如下步骤：
步骤1031，加大供电电压的采样周期。为降低功耗，非大功率模式下的供电电压的采样周期要大于大功率模式下的供电电压的采样周期。两种模式下的采样频率，即采样周期的倒数，以小时为数量级，由整个计量设备的系统决定。
步骤1032，将供电切换电路2切换为锂电池供电。
步骤1033，通过第一电压采样电路3采样非大功率工作模式下锂电池的实际电压值。
步骤1034，电压采样完成后在切换为锂电池和超级电容组合供电。采样完成后，会关闭第一电压采样电路3的电源，并由主控芯片1重新将系统的供电方式切回到锂电池和超级电容组合供电的供电方式。
步骤104，根据第二电压采样电路4，经AD转换得到大功率工作模式下的实际电压值Vsmpl。
当触发供电电压采样时，若系统处于大功率工作模式下，则系统的供电方式不进行切换，即仍保持在锂电池和超级电容组合供电的供电方式下。同时，主控芯片1的控制下打开第二电压采样电路4进行电压采样，进而判定锂电池的剩余电量。
具体的，如图11所示，所述步骤104可以包括如下步骤：
步骤1041，减小供电电压的采样周期。在大功率模式下，为了防止因采样周期过长带来的滞后性导致系统供电电压被过快地拉低至MCU的复位电压阈值，会加快供电电压的采样周期，确保能快速、实时地检测到当前的供电电压值。
步骤1042，将供电切换电路2切换为锂电池和超级电容组合供电供电。
步骤1043，通过第二电压采样电路4采样大功率工作模式下锂电池和超级电容组合的实际电压值。在采样完成后，关闭第二电压采样电路4的电源。
步骤105，将实际电压值Vsmpl与电量剩余10％对应的电压阈值Vcap10％进行比对，若Vsmpl<Vcap10％则判定锂电池剩余电量低于10％。
最后，通过将电压采样值Vsmpl与电压阈值Vcap10％的比较来标定锂电池的剩余电量。
若Vsmpl<Vcap10％，则认为锂电池剩余电量低于10％，于是开启降功耗处理机制，锂电池所在系统进入不进行大功率操作行为的低功耗工作状态，保证锂电池的使用寿命。这里，不进行大功率操作行为的低功耗工作状态包括但不限于：不进行远程通讯，不进行阀的开关操作等。
本发明根据锂电池标称容量对应的恒流放电特性，通过采样锂电池电压，便可快速标定锂电池的剩余电量，进而决定是否启用降功耗处理机制，达到保证电池的使用年限的目的。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由本申请的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (12)

1.一种用于快速标定锂电池剩余电量的电路，用于采用锂电池和超级电容供电的系统，其特征在于，包括主控芯片及与主控芯片连接的供电切换电路、采集锂电池电压的第一电压采样电路和采集锂电池与超级电容组合电压的第二电压采样电路，所述供电切换电路分别与锂电池、超级电容、主控芯片电连接，所述第一电压采样电路分别连接锂电池、主控芯片的第一采样控制端和第一采样输出端，所述第二电压采样电路分别连接超级电容、主控芯片的第二采样控制端和第二采样输出端。
2.根据权利要求1所述的用于快速标定锂电池剩余电量的电路，其特征在于，所述供电切换电路包括输出接口P1、P沟道场效应管Q5、P沟道场效应管Q6，P沟道场效应管Q5的栅极、P沟道场效应管Q6的栅极均通过电阻R20连接主控芯片的供电切换控制端，P沟道场效应管Q5的漏极连接锂电池，P沟道场效应管Q6的漏极通过电阻R15连接超级电容，输出接口P1的三个端口分别连接锂电池、超级电容和接地端，锂电池和接地端之间并联有电容C4和电容C5，超级电容和接地端之间连接有电容C13，锂电池和主控芯片的供电切换控制端之间连接有电容C15。
3.根据权利要求1所述的用于快速标定锂电池剩余电量的电路，其特征在于，所述第一电压采样电路包括三极管Q2、电阻R3和电阻R8，所述三极管Q2的基极通过电阻R6连接主控芯片的第一采样控制端，三极管Q2的发射极连接锂电池，三极管Q2的集电极连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接电阻R8的一端、主控芯片的第一采样输出端，电阻R8的另一端接地，主控芯片的第一采样输出端通过电容C10接地。
4.根据权利要求1所述的用于快速标定锂电池剩余电量的电路，其特征在于，所述第一电压采样电路包括电阻R3和电阻R8，所述电阻R3的一端连接锂电池，电阻R3的另一端连接电阻R8的一端、主控芯片的第一采样输出端，电阻R8的另一端连接主控芯片的第一采样控制端，主控芯片的第一采样输出端与第一采样控制端之间连接有电容C10。
5.根据权利要求1所述的用于快速标定锂电池剩余电量的电路，其特征在于，所述第一电压采样电路包括三极管Q2、电阻R3和电阻R8，所述三极管Q2的基极通过电阻R6连接主控芯片的第一采样控制端，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端连接电阻R3的一端、主控芯片的第一采样输出端，电阻R3的另一端连接锂电池，主控芯片的第一采样输出端通过电容C10接地。
6.根据权利要求1所述的用于快速标定锂电池剩余电量的电路，其特征在于，所述第二电压采样电路包括三极管Q7、电阻R16和电阻R22，所述三极管Q7的基极通过电阻R12连接主控芯片的第二采样控制端，三极管Q7的发射极连接超级电容，三极管Q7的集电极连接电阻R16的一端，电阻R16的另一端连接电阻R22的一端、主控芯片的第二采样输出端，电阻R22的另一端接地，主控芯片的第二采样输出端通过电容C18接地。
7.根据权利要求1所述的用于快速标定锂电池剩余电量的电路，其特征在于，所述第二电压采样电路包括电阻R16和电阻R22，所述电阻R16的一端连接超级电容，电阻R16的另一端连接电阻R22的一端、主控芯片的第二采样输出端，电阻R22的另一端连接主控芯片的第二采样控制端，主控芯片的第二采样输出端与第二采样控制端之间连接有电容C18。
8.根据权利要求1所述的用于快速标定锂电池剩余电量的电路，其特征在于，所述第二电压采样电路包括三极管Q7、电阻R16和电阻R22，所述三极管Q7的基极通过电阻R6连接主控芯片的第二采样控制端，三极管Q7的发射极接地，三极管Q7的集电极连接电阻R22的一端，电阻R22的另一端连接电阻R16的一端、主控芯片的第二采样输出端，电阻R16的另一端连接超级电容，主控芯片的第二采样输出端通过电容C18接地。
9.一种用于快速标定锂电池剩余电量的方法，其特征在于，基于权利要求1至8任意一项所述用于快速标定锂电池剩余电量的电路，用于采用锂电池和超级电容供电的系统，所述系统在正常模式由锂电池和超级电容组合供电并进行包括远程通讯和开关阀操作在内的大功率操作；包括如下步骤：
步骤101，根据锂电池的规格，从锂电池恒流放电特性曲线中获取锂电池电量剩余10％时对应的电池输出电压阈值Vcap10％；
步骤102，供电电压采样周期到达时，判断是否处于大功率工作模式下，若否则转步骤103，若是则转步骤104；
步骤103，由主控芯片将供电切换电路切换至锂电池供电，根据第一电压采样电路采样锂电池的电压，经AD转换得到非大功率工作模式下的实际电压值Vsmpl，采样结束后切换回锂电池和超级电容组合供电；
步骤104，根据第二电压采样电路采样锂电池和超级电容组合的电压，经AD转换得到大功率工作模式下的实际电压值Vsmpl；
步骤105，将实际电压值Vsmpl与电量剩余10％对应的电压阈值Vcap10％进行比对，若Vsmpl<Vcap10％则判定锂电池剩余电量低于10％。
10.根据权利要求9所述的用于快速标定锂电池剩余电量的方法，其特征在于，所述步骤103包括如下步骤：
步骤1031，加大供电电压的采样周期；
步骤1032，将供电切换电路切换为锂电池供电；
步骤1033，通过第一电压采样电路采样非大功率工作模式下锂电池的实际电压值；
步骤1034，电压采样完成后再切换为锂电池和超级电容组合供电。
11.根据权利要求9所述的用于快速标定锂电池剩余电量的方法，其特征在于，所述步骤104包括如下步骤：
步骤1041，减小供电电压的采样周期；
步骤1042，将供电切换电路切换为锂电池和超级电容组合供电；
步骤1043，通过第二电压采样电路采样大功率工作模式下锂电池的实际电压值。
12.根据权利要求9至11任意一项所述的用于快速标定锂电池剩余电量的方法，其特征在于，所述步骤105中，若判定剩余电量低于10％，则系统进入非大功率操作行为的低功耗工作状态。
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