CN203705617U - 一种电池电量检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开提供了一种电池电量检测装置。该装置的信号产生单元向被检测电池输入交流测试信号，此时被检测电池可等效为一个电阻。然后第一电压采集单元和第一电流采集单元采集加载在被检测电池两端的交流电压信号和流经被检测电池的交流电流信号。进而，处理器根据该交流电压信号的交流电流信号计算得到电池的内阻，并根据电池内阻与电量的预设关系得到电池电量。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池领域，更具体的说是涉及一种电池电量检测装置。
背景技术
列车自动防护系统（Automatic Train Protection）也称列车超速防护系统，是一种保障高速列车安全运行的自动控制系统。在该系统中，列车控制单元负责根据采集到的相关信息向列车制动系统发送相应的控制指令，因而列车控制单元的正常运行对保证列车的安全运行有着关键的作用。
列车控制单元中的RAM存储器中存储有列车控制单元的设备地址和配置信息，当设备地址或配置信息丢失后，列车控制单元将不能正常工作。由于RAM存储器断电后，所存储的信息就会自动消失，因而为了保证系统的正常运行，在该系统中设置有一种名为锂亚硫酰氯电池的干电池向RAM存储器供电。
目前，通常采用电压表对该电池的电压进行测量，进而根据电压值估算电池的电量，采用上述方法并不能准确地检测出该电池的电量。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供一种电池电量检测装置，以准确地检测出电池的电量。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种电池电量检测装置，包括：
与被检测电池相连，向所述被检测电池输入交流测试信号的信号产生单元；
与所述被检测电池相连，采集加载在所述被检测电池两端的交流电压信号的第一电压采集单元；
与所述被检测电池相连，采集流经所述被检测电池的交流电流信号的第一电流采集单元；
分别与所述第一电压采集单元和所述第一电流采集单元相连，将所述交流电压信号和所述交流电流信号转换为相应的数字信号的信号转换单元；
与所述信号转换单元相连，根据所述交流电压信号和所述交流电流信号计算所述被检测电池内阻，进而根据内阻与电量的预设对应关系，计算所述被检测电池电量的处理器。
优选的，所述处理器包括：根据所述交流电压信号和所述交流电流信号计算所述被检测电池内阻的内阻计算单元；
与所述内阻计算单元相连，根据所述被检测电池的内阻与电量的预设对应关系，计算所述被检测电池电量的电量计算单元。
优选的，所述装置还包括：与所述被检测电池和所述信号转换单元相连，采集所述被检测电池输出的直流电压信号的第二电压采集单元。
优选的，所述第一电压采集单元包括：第一运算放大器、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2和第一信号输出端口；
所述第一运算放大器的正相输入端与所述电阻R1的第一接线端相连，反相输入端与所述电阻R1的第二接线端相连，输出端与所述电阻R2的第一接线端相连；
所述电容C1的第一接线端与所述电阻R1的第一接线端相连，所述电容C1的第二接线端与所述被检测电池的正极相连；
所述电阻R1的第二接线端与所述被检测电池的负极相连；
所述电阻R2的第二接线端与所述第一信号输出端口相连；
所述电容C2的第一接线端与所述电阻R2的第二接线端相连，所述电容C2的第二接线端接地；
所述第一信号输出端口与所述信号转换单元相连。
优选的，所述第一电流采集单元包括：电阻R3、第二运算放大器、电阻R4、电容C3、第二信号输出端口；
其中，所述电阻R3的第一接线端与所述被检测电池的正极相连，所述电阻R3的第二接线端与所述信号产生单元相连，且接地；
所述第二运算放大器的正向输入端与所述电阻R3的第一接线端相连，反相输入端接地，输出端与所述电阻R4的第一接线端相连；
所述电阻R4的第二接线端与所述第二信号输出端口相连；
所述电容C3的第一接线端与所述电阻R4的第二接线端相连，所述电容C3的第二接线端接地；
所述第二信号输出端口与所述信号转换单元相连。
优选的，所述第二电压采集单元包括：第三运算放大器、电阻R5、电容C4和第三信号输出端口；
所述第三运算放大器的正向输入端与所述被检测电池的正极相连，反相输入端与所述被检测电池的负极相连，输出端与所述电阻R5的第一接线端相连；
所述电阻R5的第二接线端与所述第三信号输出端口相连；
所述电容C4的第一接线端与所述电阻R5的第二接线端相连，所述电容C4的第二接线端接地；
所述第三信号输出端口与所述信号转换单元相连。
优选的，所述装置还包括：与所述处理器相连，显示所述处理器的处理结果的显示器。
优选的，所述装置还包括：与所述处理器相连的打印机。
优选的，所述装置还包括：与所述处理器相连，采集所述被检测电池的产品信息的扫描仪。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种电池电量检测装置。该装置包括：信号产生单元、第一电压采集单元、第一电流采集单元、信号转换单元以及处理器。其中，信号产生单元向被检测电池输入交流测试信号，此时被检测电池可等效为一个电阻。然后第一电压采集单元和第一电流采集单元采集加载在被检测电池两端的交流电压信号和流经被检测电池的交流电流信号。进而，处理器根据该交流电压信号的交流电流信号计算得到电池的内阻，并根据电池内阻与电量的预设关系得到电池电量。由于采用上述装置能够准确的计算出电池的内阻，进而可根据内阻与电量的关系准确地检测出电池的电量。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1示出了本实用新型一种电池电量检测装置的一个实施例的结构示意图；
图2示出了本实用新型一种电池电量检测装置的另一个实施例的结构示意图；
图3示出了本实用新型一种电池电量检测装置中的第一电压采集单元的电路连接图；
图4示出了本实用新型一种电池电量检测装置中的第一电流采集单元的电路连接图；
图5示出了本实用新型一种电池电量检测装置中的第二电压采集单元的电路连接图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在列车自动防护系统中，向列车控制单元的RAM存储器提供电能的是一种名为锂亚硫酰氯电池的干电池。这种的干电池的电阻和电量存在一定的关系，因而可根据当前该电池的电阻，计算得到电池当前的电量。
参见图1示出了本实用新型一种电池电量检测装置的一个实施例的结构示意图。在本实施例中，该装置包括：
分别与被检测电池2相连的信号产生单元1、第一电压采集单元3、与第一电流采集单元4；
与第一电压采集单元3和第一电流采集单元4相连的信号转换单元5；
与信号转换单元5相连的处理器6。
其中，信号产生单元1可向被检测电池2输入一个交流测试信号。由于在此电路中被检测电池2可等效为一个电阻，因而在被检测电池2的两端会产生一定电压值的交流电压信号。第一电压采集单元3用于采集被检测电池2两端的交流电压信号。同时，第一电流采集单元4采集流经被检测电池2的交流电流信号。由于该交流电压信号和交流电流信号为模拟信号，因而为了方便计算需要通过信号转换单元5将该交流电压信号和交流电流信号转换为相应的数字信号。进而，处理器6利用该交流电压信号和交流电流信号，根据欧姆定律计算被检测电池2的内阻，并根据被检测电池的内阻与电量的预设关系得到被检测电池2的电量。可选的，该处理器6包括：根据交流电压信号和交流电流信号计算被检测电池内阻的内阻计算单元，以及与内阻计算单元相连，根据被检测电池的内阻与电量的预设对应关系，计算被检测电池电量的电量计算单元。
需要说明的是，当被检测电池为锂亚硫酰氯电池时，该电池的内阻和电量的预设关系为：当电池的内阻为0至10欧姆时，电池的电量为100%；当电池的内阻大于10欧姆时，电池的电量随电阻的增大而减小，且内阻每增大4欧姆，电池的电量降低1%。
与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种电池电量检测装置。该装置的信号产生单元向被检测电池输入交流测试信号，此时被检测电池可等效为一个电阻。然后第一电压采集单元和第一电流采集单元采集加载在被检测电池两端的交流电压信号和流经被检测电池的交流电流信号。进而，处理器根据该交流电压信号的交流电流信号计算得到电池的内阻，并根据电池内阻与电量的预设关系得到电池电量。由于采用上述装置能够准确的计算出电池的内阻，进而可根据内阻与电量的关系准确地检测出电池的电量。
可选的，在实际的应用过程中，往往需要进一步了解当前电池输出的直流电压的大小，参见图2示出了本实用新型一种电池电量检测装置的另一个实施例的结构示意图。与上一个实施例不同的是，在本实施例中，该装置还包括：
采集被检测电池2输出的直流电压信号的第二电压采集单元7；
与处理器6相连，显示被检测电池2的当前电量和直流电压信号的显示器8；
与处理器6相连，采集被检测电池2的产品信息的扫描仪9；
以及与处理器6相连，根据处理器6的控制指令，打印被检测电池2的产品信息、当前电量和当前输出电压等相关信息的打印机10。
需要说明的是，上述中的信号产生单元1、第一电压采集单元3、第一电流采集单元4、第二电压采集单元7、信号转换单元5、处理器6、显示器8以及扫描仪9可内置于一个检测主机内。相应的，打印机10内置于一个测试接口盒内，其中该接口盒还设置有与被检测电池2相匹配的电池接口。该检测主机和测试接口盒可通过相应的接口进行信息交互。
可选的，参见图3示出了本实用新型一种电池电量检测装置中的第一电压采集单元的电路连接图。在本实施例中，该第一电压采集单元3包括：第一运算放大器31、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2和第一信号输出端口32；
其中，第二运算放大器31的正相输入端与电阻R1的第一接线端相连，反相输入端与电阻R1的第二接线端相连，输出端与电阻R2的第一接线端相连；
电容C1的第一接线端与电阻R1的第一接线端相连，电容C1的第二接线端与被检测电池的正极相连；
电阻R1的第二接线端与被检测电池的负极相连；
电阻R2的第二接线端与第一信号输出端口32相连；
电容C2的第一接线端与电阻R2的第二接线端相连，电容C2的第二接线端接地；
第一信号输出端口32与信号转换单元5相连。
可选的，参见图4示出了本实用新型一种电池电量检测装置中的第一电流采集单元的电路连接图。该第一电流采集单元4包括：电阻R3、第二运算放大器41、电阻R4、电容C3、第二信号输出端口42；
其中，电阻R3的第一接线端与被检测电池的正极相连，电阻R3的第二接线端与信号产生单元1相连，且接地，也就是说电阻R3与被检测电池为串联；
第二运算放大器41的正向输入端与电阻R3的第一接线端相连，反相输入端接地，输出端与电阻R4的第一接线端相连；
电阻R4的第二接线端与第二信号输出端口42相连；
电容C3的第一接线端与电阻R4的第二接线端相连，电容C3的第二接线端接地；
第二信号输出端口42与信号转换单元5相连。
需要说明的是，在本实施例中，由于电阻R3的第二接线端接地，第二运算放大器41的正向输入端与电阻R3的第二接线端相连，因而第二信号输出端口42输出的信号为电阻R3两端的交流电压信号。同时，由于电阻R3与被检测电池为串联的关系，因而流经被检测电池的交流电流与流经电阻R3的交流电流相等。因而通过第二信号输出端口输出的交流电压信号和电阻R3的电阻，即可得到流经被检测电池的交流电流。
可选的，参见图5示出了本实用新型一种电池电量检测装置中的第二电压采集单元的电路连接图。其中，第二电压采集单元7包括：第三运算放大器71、电阻R5、电容C4和第三信号输出端口72；
第三运算放大器71的正向输入端与被检测电池的正极相连，反相输入端与被检测电池的负极相连，输出端与电阻R5的第一接线端相连；
电阻R5的第二接线端与第三信号输出端口72相连；
电容C4的第一接线端与电阻R5的第二接线端相连，电容C4的第二接线端接地；
第三信号输出端口72与信号转换单元5相连。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种电池电量检测装置，包括处理器，其特征在于，还包括：
向所述被检测电池输入交流测试信号的信号产生单元；
采集加载在所述被检测电池两端的交流电压信号的第一电压采集单元；
采集流经所述被检测电池的交流电流信号的第一电流采集单元；
分别与所述第一电压采集单元和所述第一电流采集单元相连，将所述交流电压信号和所述交流电流信号转换为相应的数字信号的信号转换单元；
其中，所述处理器与所述信号转换单元相连。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器包括：根据所述交流电压信号和所述交流电流信号计算所述被检测电池内阻的内阻计算单元；
与所述内阻计算单元相连，根据所述被检测电池的内阻与电量的预设对应关系，计算所述被检测电池电量的电量计算单元。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：与所述被检测电池和所述信号转换单元相连，采集所述被检测电池输出的直流电压信号的第二电压采集单元。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一电压采集单元包括：第一运算放大器、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2和第一信号输出端口；
所述第一运算放大器的正相输入端与所述电阻R1的第一接线端相连，反相输入端与所述电阻R1的第二接线端相连，输出端与所述电阻R2的第一接线端相连；
所述电容C1的第一接线端与所述电阻R1的第一接线端相连，所述电容C1的第二接线端与所述被检测电池的正极相连；
所述电阻R1的第二接线端与所述被检测电池的负极相连；
所述电阻R2的第二接线端与所述第一信号输出端口相连；
所述电容C2的第一接线端与所述电阻R2的第二接线端相连，所述电容C2的第二接线端接地；
所述第一信号输出端口与所述信号转换单元相连。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一电流采集单元包括：电阻R3、第二运算放大器、电阻R4、电容C3、第二信号输出端口；
其中，所述电阻R3的第一接线端与所述被检测电池的正极相连，所述电阻R3的第二接线端与所述信号产生单元相连，且接地；
所述第二运算放大器的正向输入端与所述电阻R3的第一接线端相连，反相输入端接地，输出端与所述电阻R4的第一接线端相连；
所述电阻R4的第二接线端与所述第二信号输出端口相连；
所述电容C3的第一接线端与所述电阻R4的第二接线端相连，所述电容C3的第二接线端接地；
所述第二信号输出端口与所述信号转换单元相连。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第二电压采集单元包括：第三运算放大器、电阻R5、电容C4和第三信号输出端口；
所述第三运算放大器的正向输入端与所述被检测电池的正极相连，反相输入端与所述被检测电池的负极相连，输出端与所述电阻R5的第一接线端相连；
所述电阻R5的第二接线端与所述第三信号输出端口相连；
所述电容C4的第一接线端与所述电阻R5的第二接线端相连，所述电容C4的第二接线端接地；
所述第三信号输出端口与所述信号转换单元相连。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：与所述处理器相连，显示所述处理器的处理结果的显示器。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：与所述处理器相连的打印机。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：与所述处理器相连，采集所述被检测电池的产品信息的扫描仪。
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| CN107991614A (zh) * | 2017-10-08 | 2018-05-04 | 刘道灵 | 一种石英表电池电量检测装置 |
| CN109802152A (zh) * | 2019-02-20 | 2019-05-24 | 广西睿奕新能源股份有限公司 | 监测锂一次性电池容量的电路结构 |
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