CN112114264B - 一种电池电量的检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电池电量的检测系统，所述系统包括CPU、电压比较器、滤波整合电路、电池以及存储介质；其中，CPU中设置有PWM控制单元，用于输出PWM信号，并将该PWM信号经过滤波电路输入到电压比较器的反向输入端；电池端的电压经过分压电阻输入到电压比较器正向输入端；电压比较器的输出端连接到CPU，CPU连接存储介质，存储介质用于CPU调取存储的数据和指令，CPU获取电压分频系数、电源域电压值，并根据电压与电池容量的对应关系，通过调整PWM控制器的输出计算电池端的电压，最终获得电池电量的值。

Description

一种电池电量的检测系统

技术领域

本发明涉及人电池技术领域，特别涉及一种电池电量的检测系统。

背景技术

随着科技的不断发展，越来越多的电子用品离不开电池，电池技术广泛应用于各个领域，随着科技的进步，在日常使用的电子设备中，电池是不可或缺的重要组成器件，电池的健康程度直接关系到电子设备的使用寿命，而且由于电池供电不足导致设备异常的情况时常发生，给用户体验很不好，且增加客户的维修成本，是用户购买电子设备时关心的重要指标之一，因此快速精确的获取电池电量是电子产品设计中的重要部分。

在电子设备中增加独立的电源管理集成电路，但是会大大增加产品的设计成本，大多数客户对增加成本比较敏感，降低产品的竞争力，所以一般在产品不增加电源管理集成电路。但由于增加独立的电源IC，需要额外的外围器件才可正常工作，且需要相应的开发人员有相关开发经验，会大大增加产品的成本，以及开发难度，延长产品设计周期。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于：使用少量常见的器件，通过本申请的系统可快速精确的获取到电池电量。可以最少的成本实现测量电池电量的功能，同时降低开发难度。

本发明提供一种电池电量的检测系统，所述系统包括CPU、电压比较器、滤波整合电路、电池以及存储介质；其中，CPU中设置有PWM控制单元，用于输出PWM信号，并将该PWM信号经过滤波电路输入到电压比较器的反向输入端；电池端的电压经过分压电阻输入到电压比较器正向输入端；电压比较器的输出端连接到CPU，CPU连接存储介质，存储介质用于CPU调取存储的数据和指令，CPU获取电压分频系数、电源域电压值，并根据电压与电池容量的对应关系，通过调整PWM控制器的输出计算电池端的电压，最终获得电池电量的值。

所述的电压比较器的输出端输入到中央处理器的通用输入/输出接口，用于读取电压比较器输出的电平。

所述的存储介质用于存储电池容量和电压成线性关系的放电曲线和电压的对应关系。

所述的电池容量和电压的对应关系可以为对应表。

所述的CPU获取所述的电池容量和电压的对应关系得出各个电压范围内的斜率值，进而可以得出准确的电池容量。

所述的通过调整PWM控制器的输出计算电池端的电压，是通过调整PWM控制器的输出占空比，记录电压比较器输出端的输出电平，根据判断输出电平的高低，反复调整PWM控制器的输出占空比，通过获得的最终占空比的数值获得电池端的电压。

所述的获得电池端的电压，是根据电池端的电压＝中央处理器通用输入/输出接口的电源域电压*分压系数*最终占空比的数值。

所述的调整PWM控制器的输出占空比，是根据不断取中间值实现的。

本申请的优势在于：通过使用少量常见的器件，通过本申请的系统可快速精确的获取到电池电量。可以最少的成本实现测量电池电量的功能，同时降低开发难度，节省维修成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。

图1是本发明具体实施系统涉及的示意框图。

图2是本发明涉及的电池容量和电压放电曲线的对应关系图。

图3是本发明涉及获得电池电压的方法的流程示意框图。

具体实施方式

目前，本领域常用的技术术语如下：

用户：产品的终端使用者。

客户：产品的设计、生产、销售公司。

IC：英文integrated circuit集成电路的缩写，把一定数量的常用电子元件，例电阻、电容、晶体管等，以及这些元件之间的连线，通过半导体工艺集成在一起的具有特定功能的电路。

PWM：英文Pulse Width Modulation脉冲宽度调制的缩写。是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进程控制的一种技术。

CPU：英文Central Processing Unit中央处理器的缩写。

Duty：占空比，指在一个脉冲循环内，通电时间相对于总时间所占的比例。

Duty_x、Duty_y、Duty_z便于描述实现过程起的变量名称。类型为整型数据，没有小数。取值范围为0～100.

GPIO：英文General-Purpose Input Output通用输入/输出的缩写.

本发明的技术方案如下：

如图1所示，该电池电量检测系统包括：CPU、电压比较器。通过CPU的PWM控制单元输出PWM信号。并将该信号经过滤波整合电路输入到电压比较器的反向输入端。电池端的电压经过分压电阻输入到电压比较器正向输入端。电压比较器的输出端输入到中央处理器的GPIO(General-Purpose Input Output)，用于读取电压比较器输出的电平。并且，所述系统通过如下所述的方法，实现电池电量的检测。

如图3所示，所述系统涉及使用的方法，具体包括：

S1，调整CPU中的PWM控制器，使其输出的占空比为Duty_x＝0，记录此时与CPU连接的电压比较器输出端的电平；

S2，判断此时电压比较器的输出电平，若为低电平，则此时连接电压比较器输入端的电池端电压高于0V；

S3，调整CPU中的PWM控制器，使其输出占空比为Duty_y＝100，记录此时与CPU连接的电压比较器输出端的电平；

S4，初始化M＝0，N＝100；

S5，判断此时电压比较器的输出电平；

若此时电压比较器输出端电压为低电平，则判断为电池电压超过该电路的检测范围；

若此时电压比较器输出端电压为高电平，则此时电池端电压低于CPU的通用输入/输出接口的电源域电压*分压系数，则继续调整PWM控制器的输出的占空比为上两次占空比的中间值，即Duty_z＝(Duty_x+Duty_y)/2，CPU读取此时电压比较器输出端电平；

S6,判断此时电压比较器的输出电平；

S6.1,如果此时电压比较器输出端电压为低电平，若此时电压比较器输出端电压为低电平，则可判断此时电池端电压/分压系数的电压值高于CPU输出PWM的电压值，更新M＝50,Duty_x＝Duty_z；

S6.2，如果此时电压比较器输出端电压为高电平，若此时电压比较器输出端电压为高电平，则可判断此时电池端电压/分压系数的电压值低于CPU输出PWM的电压值，更新N＝50，Duty_y＝Duty_z；

S7,判断M是否等于N；

S7.1，如果不相等，继续调整PWM控制器的输出占空比为Duty_z＝(Duty_x+Duty_y)/2，重复S5-S7；

S7.2，如果相等，则记录下此时的Duty_x值，可以得出电池端的电压＝CPU的通用输入输出接口的电源域电压*分压系数*Duty_x/100。

由于电池的放电曲线中电池容量和电压值并不完全是线性关系，但在小幅的范围表现为线性相关。根据该特性可以制作出电池容量和电压呈线性关系的放电曲线和电压的对应关系。由中央处理器在存储器中获取到该电池容量和电压的对应关系可以得出各个电压值范围内的斜率值。

例如：如图2所示，电池容量和电压的对应关系放电曲线，数值如下：

由上述判断出的电压值，以及获取到的各个电压范围内的斜率，进而可以得出准确的电池容量。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种电池电量的检测系统，所述系统包括CPU、电压比较器、滤波电路、电池以及存储介质；其特征在于，其中，CPU中设置有PWM控制单元，用于输出PWM信号，并将该PWM信号经过滤波电路输入到电压比较器的反向输入端；电池端的电压经过分压电阻输入到电压比较器正向输入端；电压比较器的输出端连接到CPU，CPU连接存储介质，存储介质用于CPU调取存储的数据和指令，CPU获取电压分频系数、电源域电压值，并根据电压与电池容量的对应关系，通过调整PWM控制器的输出计算电池端的电压，最终获得电池电量的值;

所述的电压比较器的输出端输入到CPU的通用输入/输出接口，用于读取电压比较器输出的电平;

所述的存储介质用于存储电池容量和电压成线性关系的放电曲线和电压的对应关系;

所述的电池容量和电压的对应关系为对应表;所述的CPU获取所述的电池容量和电压的对应关系得出各个电压范围内的斜率值，进而得出准确的电池容量;

所述的通过调整PWM控制器的输出计算电池端的电压，是通过调整PWM控制器的输出占空比，记录电压比较器输出端的输出电平，根据判断输出电平的高低，反复调整PWM控制器的输出占空比，通过获得的最终占空比的数值获得电池端的电压；

所述的获得电池端的电压，是根据电池端的电压=CPU通用输入/输出接口的电源域电压 * 分频系数 * 最终占空比的数值;

所述的调整PWM控制器的输出占空比，是根据不断取中间值实现的。