CN218824477U - 一种电池电压采样测量电路及测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池电压采样测量电路及测量装置，包括：主控模块、压降采样模块、分压模块、一级放大模块、二级放大模块及电池组；压降采样模块分别与电池组的负极及一级放大模块电连接，一级放大模块与二级放大模块电连接，二级放大模块与主控模块电连接；分压模块与电池组的正极电连接，主控模块与分压模块电连接；压降采样模块用于检测电池组的充电压降；一级放大模块用于对充电压降进行一级放大，二级放大模块用于对充电压降进行二级放大；分压模块用于检测电池组的充电电压，主控模块用于依据充电压降及充电电压获取电池组的电量值。本实用新型能够准确有效地实现对电池组的电压采样，结构简单，成本低廉。

Description

一种电池电压采样测量电路及测量装置

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池电压采样测量电路及测量装置。

背景技术

电池供电的终端产品往往都需要显示电池电量百分比状态，目前大多终端产品都是采用ADC电压采样的方式来获取电池的电量状态。实现原理为：电池电压(VBAT)经过预设阻值的电阻分压后，连接至MCU的ADC引脚，MCU获取ADC引脚的电压，再结合分压原理换算成电池电压，然后根据已知的电池电压电量曲线可以知道当前电池的电量值。这种方式实现简单，成本低廉，所以被广泛采用。

然而，这种电压采样的方式在电池处于充电状态时并不适用，由于充电状态时采样获取的是电池两端的充电电压，而充电电压实际要高于电池实际电压，所以充电状态时ADC电压采样的方式获取的电压值并不能代表实际电池电压。特别是在恒压充电阶段，此时采样的充电电压不变，而电池实际电压和电量其实是在增加的。因此，发明一种准确可靠地电池电压采样测量电路是该领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种电池电压采样测量电路及测量装置，本方案中，所述压降采样模块用于检测所述电池组的充电压降；所述一级放大模块用于对所述充电压降进行一级放大，所述二级放大模块用于对所述充电压降进行二级放大；所述分压模块用于检测所述电池组的充电电压，所述主控模块用于依据所述充电压降及所述充电电压获取所述电池组的电量值,从而本实用新型能够准确有效地实现对电池组的电压采样，结构简单，成本低廉。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种电池电压采样测量电路，包括主控模块、压降采样模块、分压模块、一级放大模块、二级放大模块及电池组；

所述压降采样模块分别与所述电池组的负极及所述一级放大模块电连接，所述一级放大模块与所述二级放大模块电连接，所述二级放大模块与所述主控模块电连接；

所述分压模块与所述电池组的正极电连接，所述主控模块与所述分压模块电连接；

所述压降采样模块用于检测所述电池组的充电压降；所述一级放大模块用于对所述充电压降进行一级放大，所述二级放大模块用于对所述充电压降进行二级放大；所述分压模块用于检测所述电池组的充电电压，所述主控模块用于依据所述充电压降及所述充电电压获取所述电池组的电量值。

优选地，所述压降采样模块包括第一电阻；

所述第一电阻的第一端分别与所述电池组的负极及所述一级放大模块电连接，所述第一电阻的第二端接地。

优选地，所述分压模块包括第二电阻及第三电阻；

所述第二电阻的第一端及所述电池组的正极电连接，所述第二电阻的第二端分别与所述第三电阻的第一端及所述主控模块电连接，所述第三电阻的第二端接地。

优选地，所述一级放大模块包括第一放大器、第四电阻及第五电阻；

所述第一放大器的同相输入端分别与所述压降采样模块及所述电池组的负极电连接，所述第四电阻的第一端与所述第一放大器的反相输入端电连接，所述第四电阻的第二端接地，所述第五电阻的第一端与所述第一放大器的反相输入端电连接，所述第五电阻的第二端分别与所述第一放大器的输出端、所述主控模块及所述二级放大模块电连接。

优选地，所述一级放大模块还包括第六电阻及第七电阻；

所述第六电阻的第一端分别与所述压降检测模块及所述电池组的负极电连接，所述第六电阻的第二端与所述第一放大器的同相输入端电连接，所述第七电阻的第一端与所述第一放大器的输出端电连接，所述第七电阻的第二端与所述主控模块电连接。

优选地，所述二级放大模块包括第二放大器、第八电阻及第九电阻；

所述第二放大器的同相输入端分别与所述主控模块及所述一级放大模块电连接，所述第八电阻的第一端分别与所述第二放大器的反相输入端及所述第九电阻的第一端电连接，所述第八电阻的第二端接地，所述第九电阻的第二端分别与所述第二放大器的输出端及所述主控模块电连接。

优选地，所述二级放大模块还包括第十电阻；

所述第十电阻的第一端分别与所述一级放大模块及所述主控模块电连接，所述第十电阻的第二端与所述第二放大器的同相输入端电连接。

优选地，所述二级放大模块还包括十一电阻；

所述第十一电阻的第一端与所述第二放大器的输出端电连接，所述第十一电阻的第二端与所述主控模块电连接。

优选地，所述主控模块设置为MCU。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种电池电压采样测量装置，包括所述的一种电池电压采样测量电路。

本实用新型的一种电池电压采样测量电路具有如下有益效果，本实用新型公开的一种电池电压采样测量电路包括：主控模块、压降采样模块、分压模块、一级放大模块、二级放大模块及电池组；压降采样模块分别与电池组的负极及一级放大模块电连接，一级放大模块与二级放大模块电连接，二级放大模块与主控模块电连接；分压模块与电池组的正极电连接，主控模块与分压模块电连接；压降采样模块用于检测电池组的充电压降；一级放大模块用于对充电压降进行一级放大，二级放大模块用于对充电压降进行二级放大；分压模块用于检测电池组的充电电压，主控模块用于依据充电压降及充电电压获取电池组的电量值。因此，本实用新型能够准确有效地实现对电池组的电压采样，结构简单，成本低廉。

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，下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的部分实施例，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，还可以根据这些附图获得其他附图：

图1是本实用新型较佳实施例的一种电池电压采样测量电路的原理框示意图；

图2是本实用新型较佳实施例的一种电池电压采样测量电路的电路原理图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种电池电压采样测量电路及测量装置，本方案中，所述压降采样模块用于检测所述电池组的充电压降；所述一级放大模块用于对所述充电压降进行一级放大，所述二级放大模块用于对所述充电压降进行二级放大；所述分压模块用于检测所述电池组的充电电压，所述主控模块用于依据所述充电压降及所述充电电压获取所述电池组的电量值,从而本实用新型能够准确有效地实现对电池组的电压采样，结构简单，成本低廉。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，图1为本申请提供的一种电池电压采样测量电路的原理框示意图，包括主控模块1、压降采样模块2、分压模块3、一级放大模块4、二级放大模块5及电池组6；

压降采样模块2分别与电池组6的负极及一级放大模块4电连接，一级放大模块4与二级放大模块5电连接，二级放大模块5与主控模块1电连接；

分压模块3与电池组6的正极电连接，主控模块1与分压模块3电连接；

压降采样模块2用于检测电池组6的充电压降；一级放大模块4用于对充电压降进行一级放大，二级放大模块5用于对充电压降进行二级放大；分压模块3用于检测电池组6的充电电压，主控模块1用于依据充电压降及充电电压获取电池组6的电量值。

现有技术中，AD电压采样的方式在电池处于充电状态时并不适用，由于充电状态时采样获取的是电池两端的充电电压，而充电电压实际要高于电池实际电压，所以充电状态时ADC电压采样的方式获取的电压值并不能代表实际电池电压。特别是在恒压充电阶段，此时采样的充电电压不变，而电池实际电压和电量其实是在增加的。

针对上述缺点，本申请中通过主控模块1、压降采样模块2、分压模块3、一级放大模块4、二级放大模块5及电池组6的配合实现了对电池组6的电压采样，结构简单，成本低廉。

具体地，当电池组处于充电状态时，由于电池组内阻以及线路电阻等产生了电压降，因此电池组的充电电压比电池组实际电压高。当充电电流越大，电压降就越大。本申请通过压降采样模块2检测获取电池组的电压降，并通过分压模块3获取电池组两端的充电电压，主控模块1获取电池组的电压降与充电电压的差值即可得到电池实际电压值，并根据已知的电池电压电量曲线可以知道当前电池的实际电量值。

综上，本申请提供了一种电池电压采样测量电路，在本方案中，包括主控模块1、压降采样模块2、分压模块3、一级放大模块4、二级放大模块5及电池组6；压降采样模块2分别与电池组6的负极及一级放大模块4电连接，一级放大模块4与二级放大模块5电连接，二级放大模块5与主控模块1电连接；分压模块3与电池组6的正极电连接，主控模块1与分压模块3电连接；压降采样模块2用于检测电池组6的充电压降；一级放大模块4用于对充电压降进行一级放大，二级放大模块5用于对充电压降进行二级放大；分压模块3用于检测电池组6的充电电压，主控模块1用于依据充电压降及充电电压获取电池组6的电量值。因此，本实用新型能够准确有效地实现对电池组6的电压采样，结构简单，成本低廉。

在上述实施例的基础上：

请参照图2，图2为本申请提供的一种电池电压采样测量电路的电路原理图。

作为一种优选地实施例，压降采样模块2包括第一电阻R3；

第一电阻R3的第一端分别与电池组6的负极及一级放大模块4电连接，第一电阻R3的第二端接地。

具体地，在本实施例中，第一电阻R3为采样电阻，采样电阻R3选取毫欧级电阻即可，在此不作具体限定。

作为一种优选地实施例，分压模块3包括第二电阻R1及第三电阻R2；

第二电阻R2的第一端及电池组6的正极电连接，第二电阻R1的第二端分别与第三电阻R3的第一端及主控模块1电连接，第三电阻R3的第二端接地。

具体地，在本实施例中，第二电阻R1及第三电阻R2用于配合作用，对电池组两端电压VBAT进行分压后传到主控模块1的ADC引脚。

作为一种优选地实施例，一级放大模块4包括第一放大器U1、第四电阻R5及第五电阻R6；

第一放大器U1的同相输入端分别与压降采样模块2及电池组6的负极电连接，第四电阻R5的第一端与第一放大器U1的反相输入端电连接，第四电阻R5的第二端接地，第五电阻R6的第一端与第一放大器U1的反相输入端电连接，第五电阻R6的第二端分别与第一放大器U1的输出端、主控模块1及二级放大模块5电连接。

具体地，在本实施例中，第一放大器U1用于对电池组的压降进行一级放大，第四电阻R5及第五电阻R6用于控制第一放大器U1的放大倍数。

作为一种优选地实施例，一级放大模块4还包括第六电阻R4及第七电阻R7；

第六电阻R4的第一端分别与压降检测模块及电池组6的负极电连接，第六电阻R4的第二端与第一放大器的同相输入端电连接，第七电阻R7的第一端与第一放大器的输出端电连接，第七电阻R7的第二端与主控模块1电连接。

具体地，在本实施例中，第六电阻R4及第七电阻R7为限流保护电阻，因此本实用新型可靠性高。

作为一种优选地实施例，二级放大模块4包括第二放大器U2、第八电阻R9及第九电阻R93；

第二放大器U2的同相输入端分别与主控模块1及一级放大模块4电连接，第八电阻R9的第一端分别与第二放大器U2的反相输入端及第九电阻R93的第一端电连接，第八电阻R9的第二端接地，第九电阻R93的第二端分别与第二放大器U2的输出端及主控模块1电连接。

具体地，在本实施例中，第二放大器U2用于对电池组的压降进行二级放大，第八电阻R9及第九电阻R93用于控制第二放大器U2的放大倍数。

作为一种优选地实施例，二级放大模块还包括第十电阻R8；

第十电阻R8的第一端分别与一级放大模块4及主控模块1电连接，第十电阻8的第二端与第二放大器的同相输入端电连接。

作为一种优选地实施例，二级放大模块还包括第十一电阻R10；

第十一电阻R10的第一端与第二放大器U2的输出端电连接，第十一电阻R10的第二端与主控模块1电连接。

具体地，在本实施例中，第十电阻R8及第十一电阻R10为限流保护电阻，因此本实用新型可靠性高。

作为一种优选地实施例，主控模块1设置为MCU。可以理解的是，在本实施例中，主控模块的芯片型号不作具体限定。

具体地，本实用新型中充电时电池组电量采集步骤包括：通过主控模块1的ADC_PIN1引脚采样获取到电池组两端电压VBAT；通过主控模块1的ADC_PIN2引脚采样获取压降电压Vadc2。如果压降电压Vadc2大于主控模块1内置的门限电压Vth,则根据一级放大模块的放大系数获取采样电阻R3的压降VR3；如果压降电压Vadc2小于主控模块1内置的门限电压Vth，为提高采样准确度需要再放大，则继续获取ADC_PIN3引脚采样电压Vadc3，则根据一级放大模块3和二级放大模块4的放大系数获取采样电阻R3的压降VR3。

具体地，主控模块1获取到获取采样电阻R3的压降VR3后，根据欧姆定律由压降VR3确定R3电流，再结合已知电池内阻值获取电池充电时的压降Vdrop，电池两端电压VBAT减去内阻压降Vdrop确定出电压实际电压，根据电池电压电量曲线查表获取电量百分比。

本申请还提供了一种电池电压采样测量装置，包括所述的一种电池电压采样测量电路。

对于本申请提供的一种电池电压采样测量电路的介绍，请参照上述实施例，本申请此处不再赘述。

需要说明的是，在本说明书中，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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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申请。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申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请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 (10)

1.一种电池电压采样测量电路，其特征在于，包括主控模块、压降采样模块、分压模块、一级放大模块、二级放大模块及电池组；

所述压降采样模块分别与所述电池组的负极及所述一级放大模块电连接，所述一级放大模块与所述二级放大模块电连接，所述二级放大模块与所述主控模块电连接；

所述分压模块与所述电池组的正极电连接，所述主控模块与所述分压模块电连接；

所述压降采样模块用于检测所述电池组的充电压降；所述一级放大模块用于对所述充电压降进行一级放大，所述二级放大模块用于对所述充电压降进行二级放大；所述分压模块用于检测所述电池组的充电电压，所述主控模块用于依据所述充电压降及所述充电电压获取所述电池组的电量值。

2.根据权利要求1所述的一种电池电压采样测量电路，其特征在于，所述压降采样模块包括第一电阻；

所述第一电阻的第一端分别与所述电池组的负极及所述一级放大模块电连接，所述第一电阻的第二端接地。

3.根据权利要求1所述的一种电池电压采样测量电路，其特征在于，所述分压模块包括第二电阻及第三电阻；

所述第二电阻的第一端及所述电池组的正极电连接，所述第二电阻的第二端分别与所述第三电阻的第一端及所述主控模块电连接，所述第三电阻的第二端接地。

4.根据权利要求1所述的一种电池电压采样测量电路，其特征在于，所述一级放大模块包括第一放大器、第四电阻及第五电阻；

所述第一放大器的同相输入端分别与所述压降采样模块及所述电池组的负极电连接，所述第四电阻的第一端与所述第一放大器的反相输入端电连接，所述第四电阻的第二端接地，所述第五电阻的第一端与所述第一放大器的反相输入端电连接，所述第五电阻的第二端分别与所述第一放大器的输出端、所述主控模块及所述二级放大模块电连接。

5.根据权利要求4所述的一种电池电压采样测量电路，其特征在于，所述一级放大模块还包括第六电阻及第七电阻；

所述第六电阻的第一端分别与所述压降检测模块及所述电池组的负极电连接，所述第六电阻的第二端与所述第一放大器的同相输入端电连接，所述第七电阻的第一端与所述第一放大器的输出端电连接，所述第七电阻的第二端与所述主控模块电连接。

6.根据权利要求1所述的一种电池电压采样测量电路，其特征在于，所述二级放大模块包括第二放大器、第八电阻及第九电阻；

所述第二放大器的同相输入端分别与所述主控模块及所述一级放大模块电连接，所述第八电阻的第一端分别与所述第二放大器的反相输入端及所述第九电阻的第一端电连接，所述第八电阻的第二端接地，所述第九电阻的第二端分别与所述第二放大器的输出端及所述主控模块电连接。

7.根据权利要求6所述的一种电池电压采样测量电路，其特征在于，所述二级放大模块还包括第十电阻；

所述第十电阻的第一端分别与所述一级放大模块及所述主控模块电连接，所述第十电阻的第二端与所述第二放大器的同相输入端电连接。

8.根据权利要求6所述的一种电池电压采样测量电路，其特征在于，所述二级放大模块还包括第十一电阻；

所述第十一电阻的第一端与所述第二放大器的输出端电连接，所述第十一电阻的第二端与所述主控模块电连接。

9.根据权利要求1所述的一种电池电压采样测量电路，其特征在于，所述主控模块设置为MCU。

10.一种电池电压采样测量装置，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的一种电池电压采样测量电路。

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