CN205787042U - 电池电量检测电路和电池电量检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电池电量检测电路和电池电量检测系统。该电池电量检测电路包括主控电路、开关电路和电压采样电路；所述开关电路，与电池和开关信号输出端相连，根据所述开关信号输出端输出的开关信号导通或断开；所述电压采样电路，与所述开关电路相连，用于在所述开关电路导通时，对所述电池的电压进行采样并输出；所述主控电路，与所述电压采样电路相连，用于检测所述电池的电压，以输出所述电池的电量。本实用新型所提供的电池电量检测电路，可在开关电路断开时，不对电池进行电量检测，从而节省电池损耗，延长电池的供电时间，在一定程度上延长电池的使用寿命。

Description

电池电量检测电路和电池电量检测系统

技术领域

本实用新型涉及电池电量检测领域，尤其涉及一种电池电量检测电路和电池电量检测系统。

背景技术

随着智能机器人产业的迅猛发展，带有娱乐性能的机器人日益受到人们的关注。现有机器人一般自带电池，用于给机器人供电，以使机器人工作。现有机器人上设有与机器人电池相连的电池电量检测电路，用于对电池电量进行检测，以提醒用户及时供电，保证机器人正常工作。但现有电池电量检测电路在机器人不工作时也会对电池造成损耗，降低电池给机器人供电时间，使得机器人可持续使用性降低，从而降低用户体验感；并且，机器人的电池持续长时间使用，会降低电池的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有电池电量检测电路的缺陷，提供一种电池电量检测电路和电池电量检测系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电池电量检测电路，包括主控电路、开关电路和电压采样电路；

所述开关电路，与电池和开关信号输出端相连，根据所述开关信号输出端输出的开关信号导通或断开；

所述电压采样电路，与所述开关电路相连，用于在所述开关电路导通时，对所述电池的电压进行采样并输出；

所述主控电路，与所述电压采样电路相连，用于检测所述电池的电压，以输出所述电池的电量。

优选地，所述开关电路包括第一开关管、第二开关管、第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻和第四分压电阻；

所述第一分压电阻一端与所述开关信号输出端相连，另一端通过所述第二分压电阻接地；

所述第一开关管的控制极连接在所述第一分压电阻和所述第二分压电阻之间，第一电极接地，第二电极与所述第三分压电阻相连；

所述第二开关管的控制极连接在第三分压电阻和所述第四分压电阻之间，第一电极与所述电池的正极输出端相连，第二电极与所述电压采样电路相连；

所述第四分压电阻一端与所述电池的正极输出端相连，另一端连接在所述第三分压电阻和所述第二开关管的控制极之间。

优选地，所述第一开关管为N沟道场效应管，控制极为所述N沟道场效应管的栅极，第一电极为所述N沟道场效应管的源极，第二电极所述N沟道场效应管的漏极；

所述第二开关管为P沟道场效应管，控制极为所述P沟道场效应管的栅极，第一电极为所述P沟道场效应管的源极，第二电极所述P沟道场效应管的漏极。

优选地，所述电压采样电路包括第五分压电阻、第六分压电阻、第一限流电阻、第一滤波电容和第二滤波电容；

所述第五分压电阻一端与所述开关电路相连，另一端通过所述第六分压电阻接地；

所述第一限流电阻一端与所述主控电路相连，另一端连接在所述第五分压电阻和所述第六分压电阻之间；

所述第一滤波电容和所述第二滤波电容一端接地，另一端分别连接在所述第一限流电阻的两端。

优选地，所述电池电量检测电路还包括充电状态检测电路，所述充电状态检测电路与所述主控电路相连，用于采集所述电池的充电状态并输出至所述主控电路。

优选地，所述充电状态检测电路包括适配器检测电路和充电进度检测电路；

所述适配器检测电路，与所述主控电路相连，用于检测是否有适配器插入，以输出有充电状态或无充电状态；

所述充电进度检测电路，与所述主控电路相连，用于检测电池的充电进度，以输出在充状态或非在充状态。

优选地，所述适配器检测电路包括第七分压电阻、第八分压电阻、第三开关管和第二限流电阻；

所述第七分压电阻一端与适配器检测输入端相连，另一端通过所述第八分压电阻接地；

所述第三开关管的控制极连接在所述第七分压电阻和所述第八分压电阻之间，第一电极接地，第二电极连接在所述第二限流电阻和所述主控电路之间；

所述第二限流电阻的另一端与电源电压输出端相连。

优选地，所述充电进度检测电路包括第三限流电阻、第四限流电阻、下拉偏置电阻和第四开关管；

所述第四开关管的控制极与所述第三限流电阻相连，第一电极接地，第二电极连接在所述第四限流电阻和所述主控电路之间；

所述第三限流电阻的另一端与充电信号输出端相连；

所述第四限流电阻的另一端与所述电源电压输出端相连；

所述下拉偏置电阻一端连接在所述第三限流电阻和所述第四开关管的控制极之间，另一端与所述第四开关管的第一电极相连。

优选地，所述第三开关管和所述第四开关管为NPN型三极管，控制极为所述NPN型三极管的基极；第一电极为所述NPN型三极管的发射极，第二电极为所述NPN型三极管的集电极。

本实用新型还提供一种电池电量检测系统，包括机器人终端和智能终端；所述机器人终端包括电池电量检测电路、与所述开关电路相连的电池和与所述主控电路相连的通信模块；所述机器人终端通过所述通信模块与所述智能终端相连，以将所述电池的电量发送至所述智能终端并显示。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：本实用新型所提供的电池电量检测电路，当开关电路导通时，使得电压采样电路对电池的电压进行采样并输出至主控电路，主控电路将电池的电压进行模数转换，以输出电池的电量；当开关电路断开时，即电池与电压采样电路之间的连接断开，使得电压采样电路无法对电池的电压进行采样并输出至主控电路。可以理解地，本实用新型所提供的电池电量检测电路，可在开关电路断开时，不对电池的电压进行电量检测，从而节省电池损耗，延长电池的供电时间，在一定程度上延长电池的使用寿命。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型实施例1中的电池电量检测电路的原理框图。

图2是本实用新型实施例1中的电池电量检测电路的电路原理图。

图3是本实用新型实施例2中的电池电量检测电路的原理框图。

图4是本实用新型实施例2中的电池电量检测电路的电路原理图。

图5是本实用新型实施例3中的电池电量检测系统的原理框图。

图中：10、主控电路；20、电压采样电路；30、开关电路；40、充电状态检测电路；41、适配器检测电路；42、充电进度检测电路；50、通信模块；60、电池。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

实施例1

图1和图2示出本实施例中的电池电量检测电路。可以理解地，该电池电量检测电路用于检测电子设备中自带电池60的电量，该电子设备包括但不限于本实施例所述的机器人。本实施例中，该电池电量检测电路用于检测机器人电池60的电量。具体地，该电池电量检测电路包括主控电路10、电压采样电路20和开关电路30。

如图1和图2所示，开关电路30，与机器人电池60和开关信号输出端VCC_SYS相连，并可根据开关信号输出端VCC_SYS输出的开关信号导通或断开。具体地，开关电路30设置在机器人电池60的正极输出端VBAT与电压采样电路20之间，用于连接机器人电池60和电压采样电路20。当开关电路30导通时，使得电压采样电路20与机器人电池60的正极输出端VBAT相连；当开关电路30断开时，使得电压采样电路20与机器人电池60的正极输出端VBAT断开。

如图2所示，开关电路30包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第一分压电阻R1、第二分压电阻R2、第三分压电阻R3和第四分压电阻R4。其中，第一分压电阻R1一端与开关信号输出端VCC_SYS相连，另一端通过第二分压电阻R2接地。第一开关管Q1的控制极连接在第一分压电阻R1和第二分压电阻R2之间，第一电极接地，第二电极与第三分压电阻R3相连。可以理解地，通过第一分压电阻R1与第二分压电阻R2的分压作用，使第一开关管Q1的控制极的电压降低到驱动电压，使得第一开关管Q1导通，避免开关信号输出端VCC_SYS的电压过高导致第一开关管Q1损坏。第二开关管Q2的控制极连接在第三分压电阻R3和第二分压电阻R4之间，第一电极与机器人电池60的正极输出端VBAT相连，第二电极与电压采样电路20相连。第四分压电阻R4一端与机器人电池60的正极输出端VBAT相连，另一端连接在第三分压电阻R3和第二开关管Q2的控制极之间。通过第三分压电阻R3和第四分压电阻R4的分压作用，使得第二开关管Q2的控制极的电压降低到驱动电压，使得第二开关管Q2导通，避免电压过高而损坏第二开关管Q2。

本实施例中，第一开关管Q1为N沟道场效应管；相应地，第一开关管Q1的控制极为N沟道场效应管的栅极(即G极)，第一开关管Q1的第一电极为N沟道场效应管的源极(即S极)，第一开关管Q1的第二电极为N沟道场效应管的漏极(即D极)。在一种实施例中，N沟道场效应管的源极与漏极之间有寄生二极管，用于防止N沟道场效应管的源极和漏极之间电流过大，损坏N沟道场效应管。第二开关管Q2为P沟道场效应管；相应地，第二开关管Q2的控制极为P沟道场效应管的栅极(即G极)，第二开关管Q2的第一电极为P沟道场效应管的源极(即S极)，第二开关管Q2的第二电极为P沟道场效应管的漏极(即D极)。在一种实施例中，P沟道场效应管的源极与漏极之间有寄生二极管，用于防止P沟道场效应管的源极和漏极之间电流过大，损坏P沟道场效应管。可以理解地，第一开关管Q1和第二开关管Q2还可以是其他可实现开关功能的元器件。

可以理解地，机器人上设有手动控制开关。当手动控制开关闭合时，机器人处于工作状态，开关信号输出端VCC_SYS输出高电平信号，使得第一开关管Q1和第二开关管Q2导通，从而使得电压采样电路20与机器人电池60的正极输出端VBAT导通，以检测机器人电池60的电压。当手动控制开关断开时，机器人处于不工作状态，开关信号输出端VCC_SYS输出低电平信号，使得第一开关管Q1和第二开关管Q2断开，从而电压采样电路20与机器人电池60的正极输出端VBAT之间的连接断开，从而无法检测机器人电池60的电压。

如图1和图2所示，电压采样电路20与开关电路30和主控电路10相连，用于在开关电路30导通时，对机器人电池60的电压进行采样并输出采样信号至主控电路10；在开关电路30断开时，不对机器人电池60的电压进行采样。

如图2所示，电压采样电路20包括第五分压电阻R5、第六分压电阻R6、第一限流电阻R7、第一滤波电容C1和第二滤波电容C2。第五分压电阻R5一端与开关电路30的第二开关管Q2相连，另一端通过第六分压电阻R6接地。第一限流电阻R7一端与主控电路10的模数转换端口ADC相连，另一端连接在第五分压电阻R5和第六分压电阻R6之间，用以防止流经第一限流电阻R7的电流过大，损坏元器件。第一滤波电容C1和第二滤波电容C2的一端接地，另一端分别连接在第一限流电阻R7的两端，以起到滤波作用。可以理解地，当开关电路30中的第二开关管Q2导通时，电压采样电路20通过第二开关管Q2与机器人电池60相连，形成电路回路，以使电压采样电路20可采集机器人电池60的电压。

主控电路10，与电压采样电路20相连，用于对电压采样电路20输出的采样信号进行模数转换，以检测机器人电池60的电压，以输出机器人电池60的电量。

本实用新型所提供的电池电量检测电路，当机器人工作时，开关信号输出端VCC_SYS输出开关信号使开关电路30导通，采用电压采样电路20对机器人电池60的电压进行采样并输出至主控电路10，主控电路10对机器人电池60的电压进行模数转换，输出机器人电池60的电量。当机器人不工作时，开关信号输出端VCC_SYS输出开关信号使开关电路30断开时，断开机器人电池60与电压采样电路20之间的连接，使得电压采样电路20无法对机器人电池60的电压进行采样并输出至主控电路10。可以理解地，本实用新型所提供的机器人检测电路可实现在机器人不工作时，使得开关电路30断开，不对机器人电池60进行电量检测，从而节省机器人电池60的损耗，提高给机器人供电时间，使得机器人可持续使用性提高，有利于提高用户体验；并且在一定程度上延长机器人电池60的使用寿命。

实施例2

图3和图4示出本实施例中的电池电量检测电路。本实施例中，该电池电量检测电路不仅包括实施例1中的主控电路10、电压采样电路20和开关电路30，还包括与主控电路10相连的充电状态检测电路40，用于采集机器人电池60的充电状态并输出至主控电路10。其中，充电状态包括无充电状态、在充状态和充满状态。

如图3和图4所示，充电状态检测电路40包括与主控电路10相连的适配器检测电路41用于检测是否有适配器插入，以输出有充电状态或无充电状态；其中，有充电状态包括在充状态和充满状态。

如图4所示，适配器检测电路41包括第七分压电阻R8、第八分压电阻R9、第三开关管Q3和第二限流电阻R10。第七分压电阻R8一端与适配器检测输入端VIN相连，另一端通过第八分压电阻R9接地。第三开关管Q3的控制极电连接于第七分压电阻R8和第八分压电阻R9之间，第一电极接地，第二电极电连接在第二限流电阻R10和主控电路10之间。可以理解地，通过第七分压电阻R8和第八分压电阻R9的分压，使得第三开关管Q3的控制极的电压降低到驱动电压，避免电压过高损坏第三开关管Q3。第二限流电阻R10的另一端与主控电路10的电源电压输出端VCC_3V3相连。在一种实施方式中，第三开关管Q3为NPN型三极管，控制极为NPN型三极管的基极(即B极)；第一电极为NPN型三极管的发射极(即E极)，第二电极为NPN型三极管的集电极(即C极)。可以理解地，第三开关管Q3包括但不限于NPN型三极管。

可以理解地，当适配器检测输入端VIN输出高电平信号时，第三开关管Q3导通，主控电路10接收到低电平信号，判断为有适配器插入，输出有充电状态，包括在充状态和充满状态。当适配器检测输入端VIN输出低电平信号，第三开关管Q3断开，主控电路10接收到高电平信号，判断为无适配器插入，输出无充电状态。

如图3和图4所示，充电状态检测电路40包括与主控电路10相连的充电进度检测电路42，用于检测机器人电池60的充电进度，以输出在充状态或非在充状态；其中，非在充状态包括充满状态和无充电状态。

如图4所示，充电进度检测电路42包括第三限流电阻R11、第四限流电阻R12、下拉偏置电阻R13和第四开关管Q4。其中，第四开关管Q4的控制极与第三限流电阻R11相连，第一电极接地，第二电极电连接于第四限流电阻R12和主控电路10之间。第三限流电阻R11的另一端与充电信号输出端STAT相连。第四限流电阻R12的另一端与电源电压输出端VCC_3V3相连。下拉偏置电阻R13一端连接在第三限流电阻R11和第四开关管Q4的控制极之间，另一端与第四开关管Q4的第一电极相连。第四开关管Q4起开关作用，包括但不限于NPN型三极管，其中，控制极为NPN型三极管的基极(即B极)；第一电极为NPN型三极管的发射极(即E极)，第二电极为NPN型三极管的集电极(即C极)。

具体地，充电信号输出端STAT与电源管理芯片相连，当电源管理芯片给充电信号输出端STAT输出高电平信号，第四开关管Q4导通，主控电路10接收到低电平信号，输出在充状态。当电源管理芯片给充电信号输出端STAT输出低电平信号，第四开关管Q4断开，主控电路10接收到高电平信号，输出非在充状态(包括充满状态或无充电状态)。

可以理解地，通过适配器检测电路41和充电进度检测电路42的配合，主控电路10可确定机器人电池60的充电状态为无充电状态、在充状态和充满状态中的一种。本实施例所提供的电池电量检测电路，可确定机器人电池60的电量和充电状态，以提高对机器人电池60的电量控制。如在机器人电池的电量偏低且无充电状态时，通过发光或发出报警声音以提醒用户给机器人电池60充电，避免用户在使用机器人时，因机器人电池60电量耗尽而影响用户的体验。

实施例3

图5示出本实施例中的电池电量检测系统。如图5所示，该电池电量检测系统包括机器人终端1和智能终端2。其中，机器人终端1包括机器人电池60、实施例1和2中的电池电量检测电路和与主控电路10相连的通信模块50，其中，电池60与开关电路30相连，通信模块50与主控电路10相连。可以理解地，机器人终端1通过通信模块50与智能终端2相连，以将机器人电池60的电量发送至智能终端2并显示。其中，通信模块50包括但不限于蓝牙通信模块、WiFi模块、2G通信模块、3G通信模块和4G通信模块。智能终端2可以是智能手机、平板电脑等可显示机器人终端1的电量的终端。可以理解地，该智能终端2还可以通过通信模块50实现对机器人终端1的控制。

本实用新型是通过上述具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本实用新型范围的情况下，还可以对本实用新型进行各种变换和等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本实用新型做各种修改，而不脱离本实用新型的范围。因此，本实用新型不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本实用新型权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (10)

1.一种电池电量检测电路，其特征在于，包括主控电路、开关电路和电压采样电路；

所述开关电路，与电池和开关信号输出端相连，根据所述开关信号输出端输出的开关信号导通或断开；

所述电压采样电路，与所述开关电路相连，用于在所述开关电路导通时，对所述电池的电压进行采样并输出；

所述主控电路，与所述电压采样电路相连，用于检测所述电池的电压，以输出所述电池的电量。

2.根据权利要求1所述的电池电量检测电路，其特征在于，所述开关电路包括第一开关管、第二开关管、第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻和第四分压电阻；

所述第一分压电阻一端与所述开关信号输出端相连，另一端通过所述第二分压电阻接地；

所述第一开关管的控制极连接在所述第一分压电阻和所述第二分压电阻之间，第一电极接地，第二电极与所述第三分压电阻相连；

所述第二开关管的控制极连接在第三分压电阻和所述第四分压电阻之间，第一电极与所述电池的正极输出端相连，第二电极与所述电压采样电路相连；

所述第四分压电阻一端与所述电池的正极输出端相连，另一端连接在所述第三分压电阻和所述第二开关管的控制极之间。

3.根据权利要求2所述的电池电量检测电路，其特征在于，所述第一开关管为N沟道场效应管，控制极为所述N沟道场效应管的栅极，第一电极为所述N沟道场效应管的源极，第二电极所述N沟道场效应管的漏极；

所述第二开关管为P沟道场效应管，控制极为所述P沟道场效应管的栅极，第一电极为所述P沟道场效应管的源极，第二电极为所述P沟道场效应管的漏极。

4.根据权利要求1所述的电池电量检测电路，其特征在于，所述电压采样电路包括第五分压电阻、第六分压电阻、第一限流电阻、第一滤波电容和第二滤波电容；

所述第五分压电阻一端与所述开关电路相连，另一端通过所述第六分压电阻接地；

所述第一限流电阻一端与所述主控电路相连，另一端连接在所述第五分压电阻和所述第六分压电阻之间；

所述第一滤波电容和所述第二滤波电容一端接地，另一端分别连接在所述第一限流电阻的两端。

5.根据权利要求1所述的电池电量检测电路，其特征在于，所述电池电量检测电路还包括充电状态检测电路，所述充电状态检测电路与所述主控电路相连，用于采集所述电池的充电状态并输出至所述主控电路。

6.根据权利要求5所述的电池电量检测电路，其特征在于，所述充电状态检测电路包括适配器检测电路和充电进度检测电路；

所述适配器检测电路，与所述主控电路相连，用于检测是否有适配器插入，以输出有充电状态或无充电状态；

所述充电进度检测电路，与所述主控电路相连，用于检测电池的充电进度，以输出在充状态或非在充状态。

7.根据权利要求6所述的电池电量检测电路，其特征在于，所述适配器检测电路包括第七分压电阻、第八分压电阻、第三开关管和第二限流电阻；

所述第七分压电阻一端与适配器检测输入端相连，另一端通过所述第八分压电阻接地；

所述第三开关管的控制极连接在所述第七分压电阻和所述第八分压电阻之间，第一电极接地，第二电极连接在所述第二限流电阻和所述主控电路之间；

所述第二限流电阻的另一端与电源电压输出端相连。

8.根据权利要求7所述的电池电量检测电路，其特征在于，所述充电进度检测电路包括第三限流电阻、第四限流电阻、下拉偏置电阻和第四开关管；

所述第四开关管的控制极与所述第三限流电阻相连，第一电极接地，第二电极连接在所述第四限流电阻和所述主控电路之间；

所述第三限流电阻的另一端与充电信号输出端相连；

所述第四限流电阻的另一端与所述电源电压输出端相连；

所述下拉偏置电阻一端连接在所述第三限流电阻和所述第四开关管的控制极之间，另一端与所述第四开关管的第一电极相连。

9.根据权利要求8所述的电池电量检测电路，其特征在于，所述第三开关管和所述第四开关管为NPN型三极管，控制极为所述NPN型三极管的基极；第一电极为所述NPN型三极管的发射极，第二电极为所述NPN型三极管的集电极。

10.一种电池电量检测系统，包括机器人终端和智能终端；所述机器人终端包括权利要求1-9任一项所述电池电量检测电路、与所述开关电路相连的电池和与所述主控电路相连的通信模块；所述机器人终端通过所述通信模块与所述智能终端相连，以将所述电池的电量发送至所述智能终端并显示。