CN113109724B - 电池容量检测电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池容量检测电路，包括：第一电池连接端、第二电池连接端、第一分压模块、第二分压模块、比较模块、第一开关、第二开关、第三开关、放电模块及电压测量模块；第一分压模块的第一端与第一电池连接端电连接，第二端与第二电池连接端电连接，分压输出端与比较模块的第一输入端电连接；所述第二分压模块的第一端与所述第一电池连接端电连接，第二端与所述第二电池连接端电连接，分压输出端与所述比较模块的第二输入端电连接；所述第一开关连接于所述第一分压模块的第二端与所述第一分压模块的分压输出端之间；所述比较模块的输出端与所述第三开关的控制端电连接。本发明不需要软件即可检测电池的容量，结构简单，精度较高。

Description

电池容量检测电路
技术领域
本发明实施例涉及电池容量检测技术领域，尤其涉及一种电池容量检测电路。
背景技术
电池在现代技术领域中有着重要的应用，电池的容量作为电池重要的检测参数，在电池检测领域有着重要的应用。
现有的检测电池容量的方式一般为通过库仑计，并在软件的介入下进行检测，然而库仑计和软件的介入将会增加研发周期和成本，同时随着电池的老化，电池的内阻会逐渐增大，库仑计的测量误差也会逐渐增大。
发明内容
本发明提供一种电池容量检测电路，不需要软件即可检测电池的容量，结构简单，精度较高。
本发明实施例提供了一种电池容量检测电路，包括：第一电池连接端、第二电池连接端、第一分压模块、第二分压模块、比较模块、第一开关、第二开关、第三开关、放电模块及电压测量模块；所述第一分压模块的第一端与所述第一电池连接端电连接，所述第一分压模块的第二端与所述第二电池连接端电连接，所述第一分压模块的分压输出端与所述比较模块的第一输入端电连接；述第二分压模块的第一端与所述第一电池连接端电连接，所述第二分压模块的第二端与所述第二电池连接端电连接，所述第二分压模块的分压输出端与所述比较模块的第二输入端电连接；所述第一开关连接于所述第一分压模块的第二端与所述第一分压模块的分压输出端之间；所述第二开关模块连接于所述第二分压模块的第二端与所述第二分压模块的分压输出端之间；所述比较模块的输出端与所述第三开关的控制端电连接；所述第三开关的第一端与所述第一电池连接端电连接，所述第三开关的第二端与所述放电模块的第一端电连接，所述放电模块的第二端与所述第二电池连接端电连接；所述电压测量模块用于测量电池的电压。
可选地，所述比较模块的输出端与所述电池的充电反馈端电连接，所述电池的充电反馈端用于控制所述电池是否充电。
可选地，还包括光耦合器，所述比较模块的输出端通过所述光耦合器与所述充电反馈端电连接；其中，所述光耦合器的第一输入端与所述第一电池连接端电连接，所述光耦合器的第二输入端与所述比较模块的输出端电连接，所述光耦合器的第一输出端与所述充电反馈端电连接，所述光耦合器的第二输出端接地。
可选地，所述第一分压模块包括第一电阻和第二电阻；所述第一电阻的第一端作为所述第一分压模块的第一端，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端电连接，所述第一电阻的第二端作为所述第一分压模块的分压输出端，所述第二电阻的第二端作为所述第一分压模块的第二端。
可选地，所述第二分压模块包括第三电阻和第四电阻；所述第三电阻的第一端作为所述第二分压模块的第一端，所述第三电阻的第二端与所述第四电阻的第一端电连接，所述第三电阻的第二端作为所述第二分压模块的分压输出端，所述第四电阻的第二端作为所述第二分压模块的第二端。
可选地，所述比较模块包括：运算放大器和第五电阻；所述运算放大器的同相输入端作为所述比较模块的第一输入端，所述运算放大器的反相输入端作为所述比较模块的第二输入端，所述运算放大器的输出端作为所述比较模块的输出端；所述第五电阻的第一端与所述运算放大器的同相输入端电连接，所述第五电阻的第二端与所述运算放大器的输出端电连接。
可选地，所述比较模块还包括：二极管；所述第五电阻的第二端通过所述二极管与所述运算放大器的输出端电连接，其中，所述第五电阻的第二端与所述二极管的阳极电连接，所述运算放大器的输出端与所述二极管的阴极电连接。
可选地，所述第三开关为MOS管。
可选地，还包括第六电阻，所述第六电阻的第一端与所述第三开关的第二端电连接，所述第六电阻的第二端与所述第三开关的控制端电连接；
和/或，还包括：第七电阻，所述比较模块的输出端通过所述第七电阻与所述第三开关的控制端电连接。
可选地，所述放电模块为第八电阻。
本发明实施例的技术方案，采用的电池容量检测电路包括第一电池连接端、第一电池连接端、第一分压模块、第二分压模块、比较模块、第一开关、第二开关、第三开关、放电模块及电压测量模块；第一分压模块的第一端与第一电池连接端电连接，第一分压模块的第二端与第一电池连接端电连接，第一分压模块的分压输出端与比较模块的第一输入端电连接，第一分压模块用于根据其第一端和第二端的电位调整其分压输出端的电位；第二分压模块的第一端与第一电池连接端电连接，第二分压模块的第二端与第一电池连接端电连接，第二分压模块的分压输出端与比较模块的第二输入端电连接，第二分压模块用于根据其第一端和第二端的电位调整其分压输出端的电位；第一开关连接于第一分压模块的第二端与第一分压模块的分压输出端之间，第二开关连接于第二分压模块的第二端与第二分压模块的分压输出端之间；比较模块的输出端与第三开关的控制端电连接，比较模块用于根据其第一输入端和第二输入端之间的电位调整其输出端的电位；第三开关的第一端与第一电池连接端电连接，第三开关的第二端与放电模块的第一端电连接，放电模块的第二端与第一电池连接端电连接，放电模块用于对电池进行放电；电压测量模块用于测量电池的电压。通过简单的元器件，不需要软件的介入即可检测出电池的容量是否满足需求，从而极大的降低了电池容量检测的难度，降低电池容量检测的成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种电池容量检测电路的电路结构示意图；
图2为本发明实施例提供的又一种电池容量检测电路的电路结构示意图；
图3为本发明实施例提供的又一种电池容量检测电路的电路结构示意图；
图4为本发明实施例提供的又一种电池容量检测电路的电路结构示意图；
图5为本发明实施例提供的又一种电池容量检测电路的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1为本发明实施例提供的一种电池容量检测电路的电路结构示意图，参考图1，电池容量检测电路包括：第一电池连接端B+、第一电池连接端B-、第一分压模块101、第二分压模块102、比较模块103、第一开关104、第二开关105、第三开关106、放电模块107及电压测量模块(未示出)；第一分压模块101的第一端与第一电池连接端B+电连接，第一分压模块101的第二端与第一电池连接端B-电连接，第一分压模块101的分压输出端与比较模块103的第一输入端电连接，第一分压模块101用于根据其第一端和第二端的电位调整其分压输出端的电位；第二分压模块102的第一端与第一电池连接端B+电连接，第二分压模块102的第二端与第一电池连接端B-电连接，第二分压模块102的分压输出端与比较模块103的第二输入端电连接，第二分压模块102用于根据其第一端和第二端的电位调整其分压输出端的电位；第一开关104连接于第一分压模块101的第二端与第一分压模块101的分压输出端之间，第二开关105连接于第二分压模块102的第二端与第二分压模块的分压输出端之间；第一开关104和第二开关105均可为单刀单掷开关；比较模块103的输出端与第三开关106的控制端电连接，比较模块103用于根据其第一输入端和第二输入端之间的电位调整其输出端的电位；第三开关106的第一端与第一电池连接端B+电连接，第三开关106的第二端与放电模块的第一端电连接，放电模块的第二端与第一电池连接端B-电连接，放电模块用于对电池进行放电；电压测量模块用于测量电池的电压。
具体地，第一电池连接端B+和第一电池连接端B-用于连接电池，如分别连接电池的正负极，以对该电池进行测量，判断该电池的容量是否满足需求；当需要检测电池容量时，将第一开关104导通，第二开关105关断，此时第一分压模块101的第二端与其分压输出端短路，也即此时分压输出端的电位与第一电池连接端B-的电位相同，如均为低电位，进而使得此时比较模块103的第一输入端输入低电平；第二分压模块102的分压输出端输出电位为其第一端与第二端电位分压后输出，相比于第一电池连接端B-的电位来说要高，也即此时比较模块103第一输入端的电位小于第二输入端的电位，此时比较模块103输出端输出导通电平，控制第三开关106导通，导通电平例如可以是低电平，第三开关106在低电平的作用下导通，使得第一电池连接端B+、第一电池连接端B-以及放电模块107组成电流回路，电池通过放电模块107放电，放电模块107可以是阻值较小的电阻，使得电池以较大的电流进行放电，并可通过电压测量模块测量电池放电预设时间后其两端的电压判断电池容量是否满足需求，如在测量前电池的电压为27.5V，放电两分钟之内电池两端的电压小于24V，则判断电池的容量不满足需求，即电池的电量不足以支撑大功率放电的操作；而若放电两分钟后电池两端电压仍大于或等于24V，则判断电池容量满足需求。当不需要检测电池容量时，可将第一开关关断，将第二开关导通，此时第一分压模块分压输出端的电位较高，第二分压模块分压输出端的电位为第一电池连接端B-的电位，第二分压模块分压输出端的电位较低，也即比较模块103第一输入端的电位高于第二输入端的电位，比较模块103的输出端输出关断电平，关断电平例如是高电平，从而控制第三开关106关断，第一电池连接端B+、第一电池连接端B-无法通过放电模块107组成电流回路，也即此时电池不通过放电模块107放电，此时电池可进行其它功能，如进行充电等。需要说明的是，本实施例中对电压测量模块的具体结构不做限定，只要能够检测出电池的电压即可，电压测量模块例如可以是电压表，或者是在电池系统中自带的FTU控制器进行测量以及显示等。本实施例中，通过简单的元器件，不需要软件的介入即可检测出电池的容量是否满足需求，从而极大的降低了电池容量检测的难度，降低电池容量检测的成本，同时采用电压检测的方式检测精度也较高。
本实施例的技术方案，采用的电池容量检测电路包括第一电池连接端、第一电池连接端、第一分压模块、第二分压模块、比较模块、第一开关、第二开关、第三开关、放电模块及电压测量模块；第一分压模块的第一端与第一电池连接端电连接，第一分压模块的第二端与第一电池连接端电连接，第一分压模块的分压输出端与比较模块的第一输入端电连接，第一分压模块用于根据其第一端和第二端的电位调整其分压输出端的电位；第二分压模块的第一端与第一电池连接端电连接，第二分压模块的第二端与第一电池连接端电连接，第二分压模块的分压输出端与比较模块的第二输入端电连接，第二分压模块用于根据其第一端和第二端的电位调整其分压输出端的电位；第一开关连接于第一分压模块的第二端与第一分压模块的分压输出端之间，第二开关连接于第二分压模块的第二端与第二分压模块的分压输出端之间；比较模块的输出端与第三开关的控制端电连接，比较模块用于根据其第一输入端和第二输入端之间的电位调整其输出端的电位；第三开关的第一端与第一电池连接端电连接，第三开关的第二端与放电模块的第一端电连接，放电模块的第二端与第一电池连接端电连接，放电模块用于对电池进行放电；电压测量模块用于测量电池的电压。通过简单的元器件，不需要软件的介入即可检测出电池的容量是否满足需求，从而极大的降低了电池容量检测的难度，降低电池容量检测的成本。
可选地，图2为本发明实施例提供的又一种电池容量检测电路的电路结构示意图，参考图2，比较模块103的输出端与电池的充电反馈端FB电连接，电池的充电反馈端FB用于控制电池是否充电。
具体地，在电池进行放电过程中，若电池继续进行充电，将会导致电池容量检测不准确等情况发生，因此可将电池容量检测电路中比较模块的输出端连接电池的充电反馈端，电池的充电反馈端也即为电池充电的芯片上的控制端，当比较模块输出控制第三开关106导通的导通电平时，该导通电平作用到充电反馈端FB，电池的充电芯片根据该导通电平关闭电池的充电回路，也即此时不对电池进行充电，而只进行电池容量的检测，从而保证电池容量检测的准确性。当电池不进行容量检测，第三开关106关断，也即比较模块103的输出端输出关断电平时，该关断电平作用到充电反馈端FB，电池的充电芯片根据该关断电平打开电池的充电回路，从而对电池进行充电，保证电池电量充足。
可选地，图3为本发明实施例提供的又一种电池容量检测电路的电路结构示意图，参考图3，电池容量检测电路还包括：光耦合器108，光耦合器108的第一输入端与第一电池连接端B+电连接，光耦合器108的第二输入端与比较模块103的输出端电连接，光耦合器108的第一输出端与充电反馈端FB电连接，光耦合器108的第二输出端接地。
具体地，在本实施例中，为了避免比较模块103输出端的信号直接加载到电池充电芯片上对充电芯片产生干扰的情况发生，可通过设置光耦合器108，利用光耦合器108先将比较模块103输出端输出的电信号转换为光信号，再将光信号转换为电信号加载到充电芯片上，从而降低电池容量检测电路对其它电路的干扰，扩大电池容量检测电路的兼容性。
进一步地，可继续参考图3，光耦合器108的第一输入端通过限流电阻109与第一电池连接端B+电连接，通过设置限流电阻109，可避免光耦合器中流过发光二极管的电流过大而烧坏发光二极管的情况发生，延长电池容量检测电路的使用寿命。
可选地，继续参考图3，第一分压模块101包括第一电阻1011和第二电阻1012；第一电阻1011的第一端作为第一分压模块101的第一端，第一电阻1011的第二端与第二电阻1012的第一端电连接，第一电阻1011的第二端作为第一分压模块101的分压输出端，第二电阻1012的第二端作为第一分压模块101的第二端。
具体地，在本实施例中，通过两个电阻，即第一电阻1011和第二电阻1012即可完成第一分压模块101的分压功能，电路结构简单，有利于降低第一分压模块101的成本，进而降低电池容量检测电路的成本。
可选地，继续参考图3，第二分压模块102包括第三电阻1021和第四电阻1022；第三电阻1021的第一端作为第二分压模块102的第一端，第三电阻1021的第二端与第四电阻1022的第一端电连接，第三电阻1021的第二端作为第二分压模块102的分压输出端，第四电阻1022的第二端作为第二分压模块102的第二端。
具体地，在本实施例中，通过两个电阻，即第三电阻1021和第四电阻1022即可完成第二分压模块102的分压功能，电路结构简单，有利于降低第二分压模块102的成本，进而降低电池容量检测电路的成本。
可选地，继续参考图3，比较模块103包括：运算放大器1031和第五电阻1032；运算放大器1031的同相输入端作为比较模块103的第一输入端，运算放大器1031的反相输入端作为比较模块103的第二输入端，运算放大器1031的输出端作为比较模块103的输出端；第五电阻1032的第一端与运算放大器1031的同相输入端电连接，第五电阻1032的第二端与运算放大器的输出端电连接。
具体地，在本实施例中，可利用运算放大器的反馈电路作为比较器，当运算放大器1031输出端输出低电平时，其同相输入端通过第五电阻1032接入低电平，同时由于第一电阻1011与第五电阻1032的分压作用，使得同相输入端的电位更低，保证运算放大器输出稳定的低电平信号。
进一步地，图4为本发明实施例提供的又一种电池容量检测电路的电路结构示意图，参考图4，比较模块103还包括二极管1033；第五电阻1032的第二端通过二极管1033与运算放大器1031的输出端电连接，其中，第五电阻1032的第二端与二极管1033的阳极电连接，运算放大器1031的输出端与二极管1033的阴极电连接。
具体地，在本实施例中，通过设置二极管1033，保证运算放大器1031只有在其输出端输出低电平时，才将其输出端与同相输入端导通，进而拉低其同相输入端的电位；避免运算放大器1031输出高电平时其输出端的电平影响同相输入端的电平，而导致运算放大器误动作，提高电池容量检测电路检测的准确性。
可选地，继续参考图4，第三开关106为MOS管。
具体地，第三开关106可为PMOS管或NMOS管，优选地为PMOS管，PMOS管具有制作工艺简单，稳定性高等优点，将第三开关采用PMOS管实现，可极大地降低电池容量检测电路的制作成本。
进一步地，图5为本发明实施例提供的又一种电池容量检测电路的电路结构示意图，参考图5，电池容量检测电路还包括第六电阻110，第六电阻110的第一端与第三开关106的第二端电连接，第六电阻110的第二端与第三开关106的控制端电连接；和/或，还包括，第七电阻111，比较模块103的输出端通过第七电阻111与第三开关106的控制端电连接。
具体地，在本实施例中，第六电阻110作为MOS管的泄放电阻，防止MOS管产生误动作，提高MOS管工作的稳定性，进而提高电池容量检测电路工作的稳定性。第七电阻111作为MOS管的限流电阻，防止MOS管控制端的电流过大而烧坏MOS管，设置第七电阻111能够进一步延长电池容量检测电路的使用寿命。
可选地，放电模块107为第八电阻。第八电阻的阻值相对于第一电阻、第二电阻、第三电阻及第四电阻的阻值均较小，如小于第一电阻、第二电阻、第三电阻及第四电阻阻值的十分之一，使得电池能够通过第八电阻进行大功率放电。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种电池容量检测电路，其特征在于，包括：
第一电池连接端、第二电池连接端、第一分压模块、第二分压模块、比较模块、第一开关、第二开关、第三开关、放电模块及电压测量模块；
所述第一分压模块的第一端与所述第一电池连接端电连接，所述第一分压模块的第二端与所述第二电池连接端电连接，所述第一分压模块的分压输出端与所述比较模块的第一输入端电连接；
所述第二分压模块的第一端与所述第一电池连接端电连接，所述第二分压模块的第二端与所述第二电池连接端电连接，所述第二分压模块的分压输出端与所述比较模块的第二输入端电连接；
所述第一开关连接于所述第一分压模块的第二端与所述第一分压模块的分压输出端之间；所述第二开关连接于所述第二分压模块的第二端与所述第二分压模块的分压输出端之间；
所述比较模块的输出端与所述第三开关的控制端电连接；
所述第三开关的第一端与所述第一电池连接端电连接，所述第三开关的第二端与所述放电模块的第一端电连接，所述放电模块的第二端与所述第二电池连接端电连接；
所述电压测量模块用于测量电池的电压；
所述第一分压模块包括第一电阻和第二电阻；
所述第一电阻的第一端作为所述第一分压模块的第一端，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端电连接，所述第一电阻的第二端作为所述第一分压模块的分压输出端，所述第二电阻的第二端作为所述第一分压模块的第二端；
所述第二分压模块包括第三电阻和第四电阻；
所述第三电阻的第一端作为所述第二分压模块的第一端，所述第三电阻的第二端与所述第四电阻的第一端电连接，所述第三电阻的第二端作为所述第二分压模块的分压输出端，所述第四电阻的第二端作为所述第二分压模块的第二端；
所述比较模块包括：运算放大器；
所述运算放大器的同相输入端作为所述比较模块的第一输入端，所述运算放大器的反相输入端作为所述比较模块的第二输入端，所述运算放大器的输出端作为所述比较模块的输出端。
2.根据权利要求1所述的电池容量检测电路，其特征在于，所述比较模块的输出端与所述电池的充电反馈端电连接，所述电池的充电反馈端用于控制所述电池是否充电。
3.根据权利要求2所述的电池容量检测电路，其特征在于，还包括光耦合器，所述比较模块的输出端通过所述光耦合器与所述充电反馈端电连接；其中，所述光耦合器的第一输入端与所述第一电池连接端电连接，所述光耦合器的第二输入端与所述比较模块的输出端电连接，所述光耦合器的第一输出端与所述充电反馈端电连接，所述光耦合器的第二输出端接地。
4.根据权利要求1所述的电池容量检测电路，其特征在于，所述比较模块包括：第五电阻；
所述第五电阻的第一端与所述运算放大器的同相输入端电连接，所述第五电阻的第二端与所述运算放大器的输出端电连接。
5.根据权利要求4所述的电池容量检测电路，其特征在于，所述比较模块还包括：二极管；
所述第五电阻的第二端通过所述二极管与所述运算放大器的输出端电连接，其中，所述第五电阻的第二端与所述二极管的阳极电连接，所述运算放大器的输出端与所述二极管的阴极电连接。
6.根据权利要求1所述的电池容量检测电路，其特征在于，所述第三开关为MOS管。
7.根据权利要求5所述的电池容量检测电路，其特征在于，还包括第六电阻，所述第六电阻的第一端与所述第三开关的第二端电连接，所述第六电阻的第二端与所述第三开关的控制端电连接；
和/或，还包括：第七电阻，所述比较模块的输出端通过所述第七电阻与所述第三开关的控制端电连接。
8.根据权利要求1所述的电池容量检测电路，其特征在于，所述放电模块为第八电阻。
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