CN214409230U - 电池电量的检测电路和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电池电量的检测电路和电子设备，属于电子技术领域。该电路包括：时钟信号产生电路，与N个库伦计中的每个库仑计连接，用于为每个库仑计提供时钟信号；N个库仑计，库伦计的第一端与对应的采样电阻的一端连接，库伦计的第二端与采样电阻的另一端连接，库伦计用于基于时钟信号采集采样电阻两端的电压，并基于时钟信号和电压得到电池的第一电量；N个库伦计与N个采样电阻一一对应；处理器，分别与时钟信号产生电路以及每个库伦计连接，用于基于每个库伦计输出的第一电量，确定电池的总电量；对于每个采样电阻，采样电阻串联在对应的正极连接端以及对应的负极连接端之间的回路中。能够提高对电池电量检测的准确性。

Description

电池电量的检测电路和电子设备

技术领域

本申请属于电子技术领域，具体涉及一种电池电量的检测电路和电子设备。

背景技术

为了提高电子设备使用的安全性，需要测量电子设备的电池的电量信息。目前，对于双极耳电池，是通过利用两个独立的电量计微型电子器件(Integrated Circuit Chip，IC)来进行检测电池的电量。图1示出了双极耳电池的示意图。如图1所示，在双极耳电池的上端极耳对应的保护板中放置一个电量计IC，在电池的下端极耳对应的保护板中放置另一个电量计IC。在每个电量计IC中，集成一个库仑计对外部电路中的采样电阻两端电压进行采样，并通过库仑计实时对电池的电量进行积分运算。然后将每个电量计IC得到的电量之后作为双极耳电池的总电量。

但是，由于每个电量计IC在采集采样电阻的电压信息时，均是根据各自内部时钟信号去采集。在不同的电量计IC之间由于时钟信号不同步，导致两个电量计IC采集的电压信息不同步。由于电池充电时电压和电流都在持续波动，会导致两个电量计IC采集信息存在时间偏差。而采样误差在库仑计的计算过程中会持续产生累计误差，导致对多极耳电池的电量的测量准确度降低。

实用新型内容

本申请实施例的目的是提供一种电池电量的检测电路和电子设备，能够解决多极耳电池的电量的测量准确度降低的问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供了一种电池电量的检测电路，所述电池包括N个正极连接端以及与每个所述正极连接端对应的负极连接端，N为大于或等于2的正整数，该电路包括：

时钟信号产生电路，与N个库仑计中的每个所述库仑计连接，用于为每个所述库仑计提供时钟信号；

所述N个库仑计，所述库仑计的一端与对应的采样电阻的一端连接，所述库仑计的另一端与所述采样电阻的另一端连接，所述库仑计用于基于所述时钟信号采集所述采样电阻两端的电压，并基于所述时钟信号和所述电压得到所述电池的第一电量；所述N个库仑计与N个所述采样电阻一一对应；

处理器，分别与所述时钟信号产生电路以及每个所述库仑计连接，用于基于所述每个库仑计输出的第一电量，确定所述电池的总电量；

其中，对于每个所述采样电阻，所述采样电阻串联在对应的所述正极连接端以及对应的负极连接端之间的回路中。

第二方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：

用于对电子设备进行供电的电池以及如第一方面提供的电池电量的检测电路；所述电池电量的检测电路用于对所述电池的总电量进行检测。

在本申请实施例中，由于时钟信号产生电路，用于为每个库仑计提供相同的时钟信号，则每个库仑计将会在相同的时刻采集对应的采样电阻两端的电压，从而可以减少采样误差，从而提高对电池的电量检测的准确性。

附图说明

图1是本申请提供的相关技术中双极耳电池的示意图；

图2是本申请提供的相关技术中采样电阻的示意图；

图3是本申请第一方面提供的电池电量的检测电路的一实施例的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的时钟信号的示意图。

图5是本申请第一方面提供的电池电量的检测电路的另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的电池电量的检测电路和电子设备详细地说明。

在本申请的实施例中，多极耳电池包括N个正极连接端以及与每个正极连接端对应的负极连接端。N的取值与电池的正极耳的个数相同。作为一个示例，双极耳电池包括2个正极连接端和与每个正极连接端连接的负极连接端。

需要说明的是，为了防止多极耳电池出现过充、过放等情况，分别在多极耳电池的一对正负极耳处设置一个保护板，该保护板上设置有保护电路，用于防止多极耳电池出现过充、过放等问题。其中，保护板上的正极输出端即多极耳电池的正极连接端，保护板上的负极输出端即是与该正极连接端连接的负极连接端。

作为一个示例，如图2所示，双极耳电池包括第一正极耳和第一负极耳，以及第二正极耳和第二负极耳。图2示出了保护板上的保护电路的一个示例图。参见图2，保护电路包括金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，MOSFET)Q1和MOSFET Q2。MOSFET Q1和MOSFET Q2串联在双极耳电池的第一正极耳和与第一正极耳对应的电池正极连接端Vbat1之间。MOSFET Q3和MOSFET Q4串联在双极耳电池的第二负极耳和与第二负正极耳对应的负极连接端GND2之间。

在本申请的实施例中，可以通过控制MOSFET Q1、MOSFET Q2、 MOSFET Q3和MOSFETQ4的通断状态，来防止双极耳电池出现过充或过放等问题。

在相关技术中，可以在双极耳电池的正极连接端以及与其对应的负极连接端的回路中串联一个采样电阻。例如，如图2所示，在第一正极耳对应的正极连接端Vbat1和MOSFETQ1之间设置了第一采样电阻R1。对于第一采样电阻 R1的位置不限制，第一采样电阻只要串联在第一正极耳对应的正极连接端 Vbat1以及第一负极耳对应的负极连接端GND1之间的回路中即可。例如，第一采样电阻R1也可以串联在第一负极耳和第一负极耳对应的负极连接端 GND1之间。

相类似地，参见图2，在第二负极耳和与第二负极耳对应的负极连接端 GND2之间设置了第二采样电阻R2。对于第二采样电阻R2的位置不限制，第二采样电阻只要串联在与第二正极耳对应的正极连接端Vbat2以及第二负极耳对应的负极连接端GND2之间的回路中即可。例如，第二采样电阻R2也可以设置在第二正极耳对应的正极连接端Vbat2和MOSFETQ4之间。

在相关技术中，第一电量计IC中的库仑计基于该IC内部的时钟信号采集第一采样电阻R1两端的电压，然后将电压值转换为电流值，并根据时间对电流值进行积分，得到双极耳电池的一部分电量。然后，第二电量计IC中的库仑计基于该IC内部的时钟信号采集第二采样电阻R2两端的电压，然后将电压值转换为电流值，并根据时间对电流值进行积分，得到双极耳电池的另一部分电量。

但是，由于每个电量计IC在分别采集对应的采样电阻的电压信息时，均是根据各自内部时钟信号去采集。在不同的电量计IC之间由于时钟信号不同步，导致两个电量计IC采集的电压信息不同步。由于电池充电时电压和电流都在持续波动，会导致两个电量计IC采集信息存在时间偏差。而采样误差在库仑计的计算过程中会持续产生累计误差，导致对多极耳电池的电量的测量准确度降低。

基于上述问题，本申请提供一种电池电量的检测电路，通过利用一个时钟信号产生电路为每个库仑计提供相同的时钟信号，则每个库仑计将会在相同的时刻采集对应的采样电阻两端的电压，从而可以减少采样误差，从而提高对电池的电量检测的准确性。下面结合具体的示例和附图对本申请提供的电池电量的检测电路进行详细介绍。

图3为本申请第一方面提供的电池电量的检测电路的结构示意图。在本申请的实施例中，被测电池包括N个正极连接端以及与每个正极连接端对应的负极连接端，N为大于或等于2的正整数。也就是说，被测电池是具有多个正极连接端的电池。

参见图3，图3中以双极耳电池为例进行介绍。也就是说，图3中的双极耳电池包括2个正极连接端和2个负极连接端。

如图3所示，电池电量的检测电路包括：

时钟信号产生电路T，与N个库仑计中的每个库仑计连接，用于为每个库仑计提供时钟信号；

N个库仑计，库仑计的第一端与对应的采样电阻的一端连接，库仑计的第二端与采样电阻的另一端连接，库仑计用于基于时钟信号采集采样电阻两端的电压，并基于时钟信号和电压得到电池的第一电量；N个库仑计与N个采样电阻一一对应；

处理器P1，与时钟信号产生电路T以及每个库仑计连接，用于基于每个库仑计输出的第一电量，确定电池的总电量。

其中，对于每个采样电阻，采样电阻串联在对应的正极连接端以及对应的负极连接端之间的回路中。

在本申请的实施例中，每个库仑计均具有对应的采样电阻。每个采样电阻分别设置在不同的回路中。也就是说，N个正极连接端以及与每个正极连接端对应的负极连接端分别形成N个不同的回路。N个采样电阻与N个回路一一对应，不同的采样电阻对应不同的回路。N个库仑计与N个采样电阻一一对应，不同的库仑计与不同的采样电阻连接。

其中，第一采样电阻R1设置在第一正极耳对应的正极连接端Vbat1和 MOSFET Q1之间。第二采样电阻R2设置在第二负极耳和第二负极耳对应的负极连接端GND2之间。

参见图3，N＝2，即双极耳电池电量的检测电路包括2个库仑计，即库仑计C1和库仑计C2。其中，库仑计C1的第一端与第一采样电阻R1的一端连接，库仑计C1的第二端与第一采样电阻R1的另一端连接，用于采集第一采样电阻R1两端的电压。

库仑计C2的第一端与第二采样电阻R2的一端连接，库仑计C2的第二端与第二采样电阻R2的另一端连接，用于采集第二采样电阻R2两端的电压。

时钟信号产生电路T分别与库仑计C1和库仑计C2连接，用于为库仑计 C1和库仑计C2提供相同的时钟信号。

其中，库仑计C1用于基于时钟信号产生电路T提供的时钟信号采集第一采样电阻R1两端的电压。其中，库仑计C1在时钟信号的上升沿采集第一采样电阻R1两端的电压。然后，库仑计C1基于第一采样电阻R1的阻值和采集的电压，得到流过第一采样电阻R1中的电流值。然后，库仑计根据时间对采集的流经第一采样电阻R1的电流值进行积分，得到双极耳电池的第一电量，即双极耳电池的部分电量。然后，库仑计C1将得到的双极耳电池的第一电量发送至处理器P1。

库仑计C2于基于时钟信号产生电路T提供的时钟信号采集第二采样电阻 R2端的电压。其中，库仑计C2在时钟信号的上升沿采集第二采样电阻R2两端的电压。然后，库仑计C2基于第二采样电阻R2的阻值和采集的电压，得到流过第二采样电阻R2中的电流值。然后，库仑计根据时间对采集的流经第二采样电阻R2的电流值进行积分，得到双极耳电池的第一电量，即双极耳电池的部分电量。然后，库仑计C2将得到的双极耳电池的第一电量发送至处理器P1。

处理器P1基于库仑计C1传输的双极耳电池的第一电量以及库仑计C2传输的双极耳电池的第一电量，可以得到双极耳电池的总电量。

作为一个示例，在对电池电量进行检测之前，电池的电量为Q1，若电池进行了充电或放电，则需要对电池的电量进行检测，处理器P1基于库仑计C1 传输的双极耳电池的第一电量、库仑计C2传输的双极耳电池的第一电量以及电量Q1，可以得到双极耳电池充电或放电后的总电量。

在本申请的实施例中，若被测电池处于充电状态，则对于每个库仑计，该库仑计基于采集的对应的采样电阻的电压和对应的采样电阻的阻值，可以获取充进电池的充电电流，然后根据时间对充电电流进行积分，得到双极耳电池充电后的第一电量。处理器P1根据每个库仑计发送的对双极耳电池充电后得到的第一电量，得到双极耳电池充电后的总电量。

相类似地，若被测电池处于放电状态，则对于每个库仑计，该库仑计基于采集的对应的采样电阻的电压和对应的采样电阻的阻值，可以获取流出电池的放电电流，然后根据时间对充电电流进行积分，得到双极耳电池放电后的第一电量。处理器P1根据每个库仑计发送的对双极耳电池放电后得到的第一电量，得到双极耳电池放电后的总电量。

也就是说，本申请提供的电池电量的检测电路中的库仑计可以监控充进和流出电池的电流大小。

在本申请的实施例中，由于时钟信号产生电路T为每个库仑计提供的都是相同的时钟信号，参见图4，则每个库仑计在同一个时钟上升沿时去采集对应的采样电阻两端的电压，这样可以确保采样的电压数据是在同一个时刻，消除掉非实时采样引入的测量误差，进而可以提高对电池电量检测的准确性。

在本申请的实施例中，若处理器P1接收到对电池电量进行检测的指令，则处理器P1控制时钟信号产生电路T产生时钟信号。

在本申请的一些实施例中，采样电阻也可以设置在被测电池所在的电子设备的控制器P2所在的电路板上。作为一个示例，对于手机而言，对于手机的电池，采样电阻可以设置在手机的控制器P2所在的电路板上。

在本申请的一些实施例中，每个库仑计和时钟信号产生电路T均通过内部总线与处理器P1连接。

在本申请的实施例中，每个库仑计和时钟信号产生电路T均通过内部总线与处理器P1连接，可以降低成本，且降低干扰。

在本申请的一些实施例中，对于每个库仑计，该库仑计用于对对应的采样电阻两端的电压进行差分采样。

在本申请的实施例中，通过利用差分采样，可以消除了地线上因为大电流或者远距离传输产生的压降带来的误差，大幅度提高了对采样电阻的电压采样的精度，从而提高了对电池电量检测的精度。

在本申请的一些实施例中，电池电量的检测电路可以设置在电池的保护电路板上。例如，参见图3，电池电量的检测电路可以设置在两对极耳中任意一对极耳对应的保护电路板上。

在本申请的实施例中，将电池电量的检测电路设置在电路板上，可以减少电池电量的检测电路所占用的空间，并降低成本。

图5是本申请提供的电池电量的检测电路的另一实施例的结构示意图。

参见图5，在一些实施例中，电池电量的检测电路还包括存储电路M。其中，存储电路M通过内部总线与处理器P1连接。其中，存储电路M用于存储电池的总电量。

在本申请的一些实施例中，存储电路M还用于存储采样电阻中流经的电流值以及采样电阻两端的电压值等信息。

参见图5，在一些实施例中，电池电量的检测电路还包括通讯电路N，通讯电路N一端与处理器P1连接，通讯电路N的另一端与电子设备的控制器P2 连接，通讯电路N用于将电池的总电量传输至电子设备的控制器P2。

在本申请的一些实施例中，电子设备可以是移动电子设备，也可以为非移动电子设备。示例性的，移动电子设备可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、车载电子设备、可穿戴设备、超级移动个人计算机(ultra-mobile personal computer，UMPC)、上网本或者个人数字助理(personal digital assistant， PDA)等，非移动电子设备可以为服务器、网络附属存储器(Network Attached Storage，NAS)、个人计算机(personal computer，PC)、电视机(television， TV)、柜员机或者自助机等，本申请实施例不作具体限定。

在本申请的一些实施例中，通讯电路N用于跟电子设备的控制器P2进行数据交互，以交互电池的总电量信息。

在一些实施例中，通讯电路N包括两线式串行总线通讯电路。

在本申请的实施例中两线式串行总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了成本。

参见图5，在一些实施例中，电池电量的检测电路还包括：供电电路，分别与每个库仑计、时钟信号产生电路T、处理器P1连接，用于向每个库仑计、时钟信号产生电路T以及处理器P1供电。

在本申请的一些实施例中，供电电路还用于向通讯电路N和存储电路M 进行供电。

在本申请的一些实施例中，对于每个库仑计，该库仑计包括模数转换电路，模数转换电路用于将采集的与库仑计对应的采样电阻的两端的模拟电压转换为数字信号。然后，库仑计基于时间对数字信号进行处理，得到被测电池的第一电量。

在本申请的实施例中，通过将模拟信号转化为数字信号，可以提高库仑计处理数据的效率，从而提高电池电量的检测效率。

在本申请的实施例中，本申请提供的电池电量的检测电路还可以应用于三极耳电池等电池。

在本申请的实施例中，在电池电量的检测电路中设计了时钟同步信号，实现了实时同步对多个采样电阻的电流采集，消除了非实时引入的测量误差，提高了对电池电量检测的准确性。

在本申请的实施例中，通过实时检测每个回路中的电流信息，并进行库仑计运算，确保了针对多端电池电量采集的准确性。

本申请还提供一种电子设备，该电子设备包括用于对电子设备进行供电的电池以及如第一方面任意实施例的电池电量的检测电路。其中，电池电量的检测电路用于对电池的总电量进行检测。

在本申请的一些实施例中，电子设备可以是移动电子设备，也可以为非移动电子设备。示例性的，移动电子设备可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、车载电子设备、可穿戴设备、超级移动个人计算机、上网本或者个人数字助理等，非移动电子设备可以为服务器、网络附属存储器、个人计算机、电视机、柜员机或者自助机等，本申请实施例不作具体限定。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (10)

1.一种电池电量的检测电路，所述电池包括N个正极连接端以及与每个所述正极连接端对应的负极连接端，N为大于或等于2的正整数，其特征在于，所述电路包括：

时钟信号产生电路，与N个库仑计中的每个所述库仑计连接，用于为每个所述库仑计提供时钟信号；

所述N个库仑计，所述库仑计的第一端与对应的采样电阻的一端连接，所述库仑计的第二端与所述采样电阻的另一端连接，所述库仑计用于基于所述时钟信号采集所述采样电阻两端的电压，并基于所述时钟信号和所述电压得到所述电池的第一电量；所述N个库仑计与N个所述采样电阻一一对应；

处理器，分别与所述时钟信号产生电路以及每个所述库仑计连接，用于基于所述每个库仑计输出的第一电量，确定所述电池的总电量；

其中，对于每个所述采样电阻，所述采样电阻串联在对应的所述正极连接端以及对应的负极连接端之间的回路中。

2.根据权利要求1所述的电池电量的检测电路，其特征在于，每个所述库仑计和所述时钟信号产生电路均通过内部总线与所述处理器连接。

3.根据权利要求1所述的电池电量的检测电路，其特征在于，所述库仑计用于对对应的采样电阻两端的电压进行差分采样。

4.根据权利要求1所述的电池电量的检测电路，其特征在于，所述电路设置在所述电池的保护电路板上。

5.根据权利要求1所述的电池电量的检测电路，其特征在于，所述电路还包括存储电路，所述存储电路通过内部总线与所述处理器连接，所述存储电路用于存储所述电池的总电量。

6.根据权利要求1所述的电池电量的检测电路，其特征在于，所述电路还包括通讯电路，所述通讯电路一端与所述处理器连接，所述通讯电路的另一端与电子设备的控制器连接，所述通讯电路用于将所述电池的总电量传输至所述电子设备的控制器。

7.根据权利要求6所述的电池电量的检测电路，其特征在于，所述通讯电路包括两线式串行总线通讯电路。

8.根据权利要求1所述的电池电量的检测电路，其特征在于，所述电路还包括：

供电电路，分别与每个所述库仑计、所述时钟信号产生电路、所述处理器连接，用于向每个所述库仑计、所述时钟信号产生电路以及所述处理器供电。

9.根据权利要求1所述的电池电量的检测电路，其特征在于，所述库仑计包括模数转换电路，所述模数转换电路用于将采集的与所述库仑计对应的采样电阻的两端的电压转换为数字信号。

10.一种电子设备，其特征在于，包括用于对所述电子设备进行供电的电池以及如权利要求1-9任一项所述的电池电量的检测电路；所述电池电量的检测电路用于对所述电池的总电量进行检测。

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