CN203720328U - 一次性锂电池余量的检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一次性锂电池余量的检测电路，包括切换开关、第一放电电阻、第二放电电阻以及电压计，所述切换开关中的动触点与所述电压计的第一端相连，所述切换开关中的第一静触点通过第一放电电阻与电压计的第二端相连，所述切换开关中的第二静触点通过第二放电电阻与电压计的第二端相连；所述第一放电电阻的阻值以及第二放电电阻的阻值均在以下的范围内：0.26Ω到100Ω。采用这样一种较简单的电路结构就能够方便的测出一次性锂电池的内阻，进而获得一次性锂电池的电池余量。

Description

一次性锂电池余量的检测电路

技术领域

本实用新型涉及一次性锂电池，更具体地说，是涉及一种一次性锂电池余量的检测电路。

背景技术

在一次性锂电池的使用过程中，会遇到这样一个问题，即电池剩余容量的检测。检测一次性锂电池的剩余电量，主要用于评估锂电池的更换时机，若不能较为精确的检测出一次性锂电池的剩余电量，则可能出现：当一次性锂电池的剩余电量还比较充分时就被更换，会造成一定的浪费；若一次性锂电池的电量即将耗尽时还未提前更换电池，用户设备将面临随时丧失供电的困境，此时若设备正处于关键工作阶段，会给用户带来更为巨大的经济损失，甚至可能会导致重大安全事故。

对于一般电池放电的电压-时间曲线通常呈现为平滑下跌的趋势所以，常用的检测电池剩余容量的方法是通过检测电池的电压来进行推算，这种方法的代价比较低，检测精度也可以接受。而一次性锂电池放电的电压-时间曲线通常非常平坦，在常温下，其输出电压在整个电池容量区间内几乎保持不变，仅在电量将尽时才开始下跌。因此，对于一次性锂电池，在不放光电的条件下，无法通过测量电压的方法实现较为准确得推算电池的剩余电量。

为了解决一次性锂电池剩余电量检测的难题，就必须找到锂电池的一种随剩余电量变化而进行变化的参数，通过测量该参数来计算剩余电量。经研究发现，尽管不是通性，但大多数锂电池在电量下跌后，其内阻会呈一定规律的变化。故可以通过测量一次性锂电池内阻的方式来较为精确的推算电池的剩余电量。因此，有些锂电池的资料里会配有内阻-时间曲线图，但很多锂电池并没有提供该图，即使提供了，内阻-时间曲线图也比较简略，生成的剩余电量和内阻的对应表的精确度不够。这样就需要通过对该型号锂电池的内阻变化进行多次采样测试，将最终数据进行统计整理，形成较为精确的剩余电量和内阻的对应表。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种一次性锂电池余量的检测电路。

为达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种一次性锂电池余量的检测电路，包括切换开关、第一放电电阻、第二放电电阻以及电压计，所述切换开关中的动触点与所述电压计的第一端相连，所述切换开关中的第一静触点通过第一放电电阻与电压计的第二端相连，所述切换开关中的第二静触点通过第二放电电阻与电压计的第二端相连；

所述第一放电电阻的阻值以及第二放电电阻的阻值均在以下的范围内：0.26Ω到100Ω。

所述第一放电电阻的阻值为第二放电电阻的阻值的2倍。

作为进一步改进的方案，所述第一放电电阻的阻值以及第二放电电阻的阻值均在以下的范围内：0.5Ω到10Ω。

与现有技术相比，采用本实用新型的一种一次性锂电池余量的检测电路，包括切换开关、第一放电电阻、第二放电电阻以及电压计，所述切换开关中的动触点与所述电压计的第一端相连，所述切换开关中的第一静触点通过第一放电电阻与电压计的第二端相连，所述切换开关中的第二静触点通过第二放电电阻与电压计的第二端相连；所述第一放电电阻的阻值以及第二放电电阻的阻值均在以下的范围内：0.26Ω到100Ω。采用这样一种较简单的电路结构就能够方便的测出一次性锂电池的内阻，进而获得一次性锂电池的电池余量。

附图说明

图1为本实用新型的一种一次性锂电池余量的检测电路的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

请参阅图1所示的一种一次性锂电池余量的检测电路，其中一次性锂电池可以看作由电池电压U以及电池内阻R两部份组成，切换开关K中的动触点与电压计U₂的第一端相连，切换开关K中的第一静触点通过第一放电电阻R1与电压计U₂的第二端相连，切换开关K中的第二静触点通过第二放电电阻R2与电压计U_D的第二端相连；第一放电电阻R₁的阻值以及第二放电电阻R₂的阻值均在以下的范围内：0.26Ω到100Ω。

使用时，通过切换开关K接通第一放电电阻R1，读电压计值为U1；然后通过切换开关K接通第二放电电阻R2，读电压计值为U2。

可知： $U1=\frac{U\×R1}{R1+R}...\left(1\right)$

$U1=\frac{U\×R2}{R2+R}...\left(2\right)$

由式（1）、（2）可得：

$R=\frac{(U2-U1)\×R1\×R2}{U1\×R2-U2\×R1}...\left(3\right)$

因此，可以根据已知的R1和R2，以及电压计的读值U1和U2来计算出电池内阻R。最后，根据电池内阻查表，可获得待测一次性锂电池相对应的剩余电量。

以下，基于单节一次性锂电池的测量，给出鉴于第一放电电阻R1和第二放电电阻R2的适合取值范围。

在公式（3）中，如果第一放电电阻R1和第二放电电阻R2的阻值过于接近，对读值U1和读值U2的测量精度要求会相当高，所以一般取R1=2R2。

锂电池的电池内阻R通常在0.1Ω到1Ω之间，考虑到第一放电电阻R1和第二放电电阻R2本身的值还有一定误差，为了能较为精确的计算电池内阻，第一放电电阻R1和第二放电电阻R2的阻值最好比电池内阻R小，最大不宜超过内阻R两个数量级，即取值应在0Ω到100Ω。但是考虑到单节一次性锂电池的电压为3V，而通常1%精度的贴片功率电阻的功率不超过35W，在不考虑电池内阻影响的情况下，可以计算得知放电电阻的阻值应大于0.26Ω。即第一放电电阻R1和第二放电电阻R2的阻值范围应在0.26Ω到100Ω。

考虑到第一放电电阻R1和第二放电电阻R2的阻值过小会使得功率电阻始终处于最大功率工作状态，电阻会散发较大的热量，会影响测量精度甚至烧坏电路板；而第一放电电阻R1和第二放电电阻R2的阻值过大，则会将第一放电电阻R1和第二放电电阻R2本身的阻值误差带入测量结果。故第一放电电阻R1和第二放电电阻R2的阻值理想范围应在0.5Ω到10Ω；在权衡成本和需求测量精度的条件下，阻值越低越好。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型的目的，而并非用作对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求的范围内。

Claims (3)

1.一种一次性锂电池余量的检测电路，其特征在于：

包括切换开关、第一放电电阻、第二放电电阻以及电压计，所述切换开关中的动触点与所述电压计的第一端相连，所述切换开关中的第一静触点通过第一放电电阻与电压计的第二端相连，所述切换开关中的第二静触点通过第二放电电阻与电压计的第二端相连；

所述第一放电电阻的阻值以及第二放电电阻的阻值均在以下的范围内：0.26Ω到100Ω。

2.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于：

所述第一放电电阻的阻值为第二放电电阻的阻值的2倍。

3.根据权利要求1或2所述的检测电路，其特征在于：

所述第一放电电阻的阻值以及第二放电电阻的阻值均在以下的范围内：0.5Ω到10Ω。