CN218917588U - 一种锂原电池容量精确测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锂原电池容量精确测量装置，包括壳体和电路板，电路板安装壳体内，壳体上设置有两组接线端子，两个接线端子分别连接于可编程电位器和电子开关，可编程电位器连接于电子开关，可编程电位器、电子开关和A/D采样电路均连接于主控MCU，上位机通过串口电路连接于主控MCU，两接线端子分别外接于锂原电池。本实用新型有益效果：采用可编程电位器和电子开关的电路结构，可以在符合该型号的锂电池技术条件的情况下，做到对其容量的精确测量，考虑到传输导线带来的损失，测量误差与其实际值之间的误差应该不超过+2％，电路只要根据相应要求稍做改动，就可以应用于其他型号的一次性锂电池容量的测量。

Description

一种锂原电池容量精确测量装置

技术领域

本实用新型涉及锂原电池技术领域,尤其是一种锂原电池容量精确测量装置。

背景技术

电池是移动设备等便携设备的必备元件，用以提供内部其他工作元件运作的电力，电池容量的多少影响着便携设备中工作元件的工作时长，人们对于设备使用时长的一般需求是越长越好，所以电容量也越大越好。然而在设计便携设备过程中，由于使用的电池容量越来越大，而用户对了解使用过程中的电量情况要求精度越来越高，所以需要对设备的电量显示进行优化以提高显示精度。

在实际电池运用中，由于使用在不同的环境(负载，温度随时改变)和电池本身化学特性(老化，储存电量递减)，使得预估电池容量，提醒使用者电源状况，变得复杂、难以精准估算。电池的化学反应经过长期充放电后会有老化的情况造成电池使用的寿命减短，使用时间缩短。使用者难以准确得知电池的真实状况；例如传统锂电池由于以截止充电电流、电压为终止充电的条件和截止放电电压(cutoff voltage)为终止放电的条件，因此造成计算电池残存容量不易估算，又由于电池化学的特性容量会随时间(老化)与放电时的电压、电流和温度大小非线性的变化，更增加精确计算电池残存容量的困难度。

目前电池容量通常可利用查找表获得，如电池电压查表法，另外还可使用库伦计算法获得。现有技术中常见的电池电压查表法包括以下两种：第一种是，单纯电池电压查表法：此种情况的缺点是，测得的电压会跳动，所以有可能电池容量有可能是忽大忽小，例如75％→80％→65％→77％的跳动。第二种是，电流低于门槛值才利用测得的电压进行查表，然而，此种情况的缺点是必须一直等待电流低于门槛值，但有可能很长一段时间(如30分钟)甚至到电池没电都没低于门槛值。

通常测量一次性锂电池容量的方法是：在其两端加一定负载，然后测量它的放电时间。但是，这种测量电路存在两个不足：一是无法完全做到恒流放电，因为在放电过程中锂电池的放电电流会随着其内部阻抗的变化而变化；二是在整个测量过程中无法精确计算测量时间。

因此，对于上述问题有必要提出一种锂原电池容量精确测量装置。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种锂原电池容量精确测量装置，以解决上述问题。

一种锂原电池容量精确测量装置，包括壳体和电路板，所述电路板安装壳体内，所述电路板包括可编程电位器、电子开关、主控MCU、串口电路、上位机和A/D采样电路，所述壳体上设置有两组接线端子，两个所述接线端子分别连接于可编程电位器和电子开关，所述可编程电位器连接于电子开关，所述可编程电位器、电子开关和A/D采样电路均连接于主控MCU，所述上位机通过串口电路连接于主控MCU，两接线端子分别外接于锂原电池。

优选地，所述壳体外设置有触控显示屏，所述触控显示屏连接于所述主

控MCU。

优选地，所述串口电路包括电平转换芯片，所述电平的转换芯片分别连接第一三极管和通过第一电阻接电源，所述第一三极管的基极连接第二电阻，所述第一三极管的发射极接地。

优选地，所述电平转换芯片采用MAX485CSA芯片。

优选地，所述A/D采样电路包括放大器，所述放大器的同相输入端分别连接第一二极管、第二二极管、第三电阻、第四电阻和第一电容的一端，所述放大器的反相输入端连接放大器的输出端，所述放大器的输出端连接第五电阻。

优选地，所述第一二极管的另一端连接接地，所述第二极管的另一端接电源，所述第三电阻和第一电容的另一端接地，所述第四电阻的另一端接电压输入端。

优选地，所述第五电阻分别通过第六电阻和第二电容接地。

与现有技术相比，本实用新型有益效果：本实用新型采用可编程电位器和电子开关的电路结构，可以在符合该型号的锂电池技术条件的情况下，做到对其容量的精确测量，考虑到传输导线带来的损失，测量误差与其实际值之间的误差应该不超过+2％，电路只要根据相应要求稍做改动，就可以应用于其他型号的一次性锂电池容量的测量。

附图说明

图1是本实用新型提供的锂原电池容量精确测量装置结构图；

图2是本实用新型的模块框图；

图3是本实用新型的串口电路图；

图4是本实用新型的A/D采样电路图；

图5是本实用新型的工作流程图。

图中附图标记：1、壳体；2、触控显示屏；3、接线端子；4、可编程电位器；5、电子开关；6、主控MCU；7、串口电路；8、上位机；9、A/D采样电路；10、锂原电池。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1并结合图2至图5所示，一种锂原电池容量精确测量装置，包括壳体1和电路板，所述电路板安装壳体1内，所述电路板包括可编程电位器4、电子开关5、主控MCU6、串口电路7、上位机8和A/D采样电路9，所述壳体1上设置有两组接线端子3，两个所述接线端子3分别连接于可编程电位器4和电子开关5，所述可编程电位器4连接于电子开关5，所述可编程电位器4、电子开关5和A/D采样电路9均连接于主控MCU6，所述上位机8通过串口电路7连接于主控MCU6，两组接线端子3分别外接于锂原电池10。

进一步的，所述壳体1外设置有触控显示屏2，所述触控显示屏2连接于所述主控MCU6。

进一步的，所述串口电路7包括电平转换芯片U1，所述电平转换芯片U1分别连接第一三极管Q1和通过第一电阻R1接电源，所述第一三极管Q1的基极连接第二电阻R2，所述第一三极管Q1的发射极接地。

进一步的，所述电平转换芯片U1采用MAX485CSA芯片。

进一步的，所述A/D采样电路9包括放大器Q2，所述放大器Q2的同相输入端分别连接第一二极管D1、第二二极管D2、第三电阻R3、第四电阻R4和第一电容C1的一端，所述放大器Q2的反相输入端连接放大器Q2的输出端，所述放大器Q2的输出端连接第五电阻R5。

进一步的，所述第一二极管D1的另一端连接接地，所述第二二极管D2的另一端接电源，所述第三电阻R3和第一电容C1的另一端接地，所述第四电阻R4的另一端接电压输入端。

进一步的，所述第五电阻R5分别通过第六电阻R6和第二电容C2接地。

与现有技术相比，本实用新型有益效果：本实用新型采用可编程电位器和电子开关的电路结构，可以在符合该型号的锂电池技术条件的情况下，做到对其容量的精确测量，考虑到传输导线带来的损失，测量误差与其实际值之间的误差应该不超过+2％，电路只要根据相应要求稍做改动，就可以应用于其他型号的一次性锂电池容量的测量。

工作原理：主控MCU6对可编程电位器4进行预置；然后控制电子开关5导通，发计时开始的信息给上位机开始计时；以每秒10次的频率读取A/D采样芯片采集到的被测锂电池的端电压值，并根据该数值去调节可编程电位器的阻抗大小；通过调节可编程电位器的阻抗大小可以补偿锂电池内部阻抗的变化，从而使得被测锂电池以恒定电流1A放电，当主控芯片连续5s判断到被测锂电池的端电压低于2V时就立刻结束测量，发计时结束的信息给上位机，上位机将记录下的整个测量时间段计算出来，即为该被测锂电池的容量。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种锂原电池容量精确测量装置，其特征在于：包括壳体(1)和电路板，所述电路板安装在壳体(1)内，所述电路板包括可编程电位器(4)、电子开关(5)、主控MCU(6)、串口电路(7)、上位机(8)和A/D采样电路(9)，所述壳体(1)上设置有两组接线端子(3)，两个所述接线端子(3)分别连接于可编程电位器(4)和电子开关(5)，所述可编程电位器(4)连接于电子开关(5)，所述可编程电位器(4)、电子开关(5)和A/D采样电路(9)均连接于主控MCU(6)，所述上位机(8)通过串口电路(7)连接于主控MCU(6)，两组接线端子(3)分别外接于锂原电池(10)。

2.如权利要求1所述的一种锂原电池容量精确测量装置，其特征在于：所述壳体(1)外设置有触控显示屏(2)，所述触控显示屏(2)连接于所述主控MCU(6)。

3.如权利要求1所述的一种锂原电池容量精确测量装置，其特征在于：所述串口电路(7)包括电平转换芯片(U1)，所述电平转换芯片(U1)分别连接第一三极管(Q1)和通过第一电阻(R1)接电源，所述第一三极管(Q1)的基极连接第二电阻(R2)，所述第一三极管(Q1)的发射极接地。

4.如权利要求3所述的一种锂原电池容量精确测量装置，其特征在于：所述电平转换芯片(U1)采用MAX485CSA芯片。

5.如权利要求1所述的一种锂原电池容量精确测量装置，其特征在于：所述A/D采样电路(9)包括放大器(Q2)，所述放大器(Q2)的同相输入端分别连接第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)和第一电容(C1)的一端，所述放大器(Q2)的反相输入端连接放大器(Q2)的输出端，所述放大器(Q2)的输出端连接第五电阻(R5)。

6.如权利要求5所述的一种锂原电池容量精确测量装置，其特征在于：所述第一二极管(D1)的另一端连接接地，所述第二二极管(D2)的另一端接电源，所述第三电阻(R3)和第一电容(C1)的另一端接地，所述第四电阻(R4)的另一端接电压输入端。

7.如权利要求5所述的一种锂原电池容量精确测量装置，其特征在于：所述第五电阻(R5)分别通过第六电阻(R6)和第二电容(C2)接地。

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