專利名稱：電池電量檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電池電量的檢測(cè)系統(tǒng)，尤其涉及一種通過對(duì)電池內(nèi)部電阻進(jìn)行檢測(cè)，從而對(duì)電池電量進(jìn)行檢測(cè)的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在便攜式電子設(shè)備越來越普及的時(shí)代，移動(dòng)電話、PDA、筆記本電腦、醫(yī)療設(shè)備以及測(cè)量?jī)x器等便攜式設(shè)備隨處可見，便攜設(shè)備越來越個(gè)性化、多樣化，而唯一沒有改變的就是所有的便攜式設(shè)備均靠電池供電。如果電池電量顯示不準(zhǔn)確，在用戶使用過程中突然斷電，有可能造成通訊中斷、數(shù)據(jù)丟失、甚至更嚴(yán)重的后果。因而準(zhǔn)確的掌握電子設(shè)備的剩余電池電量是尤為重要的。傳統(tǒng)的電池電量計(jì)算方法是通過采樣電池電壓和電池電流來計(jì)算電池電量的。電池被等效為一個(gè)如圖1所示的電容-串聯(lián)電阻等效電路模型，該電路由電容Cb和與之串聯(lián)的兩個(gè)電阻(包括R1和R2)組成。該模型具有在電池廠家制作電池過程中經(jīng)測(cè)試已知的電壓-容量百分比關(guān)系曲線(例如圖2所示的一種4.2V的鋰電池的電壓容量關(guān)系曲線圖)。通過測(cè)量電池兩端BATP與BATN之間的電壓Vbat和內(nèi)部電流IBAT，并依據(jù)設(shè)定的等效串聯(lián)電阻R1^ R2就可計(jì)算出電容Cb兩端的電壓Vcb=VBAT- ( + ) X Ibat,再根據(jù)電壓-容量百分比關(guān)系曲線得到電池的剩余容量。眾所周知，電池的電量隨著電池的使用會(huì)慢慢降低，然而當(dāng)電池老化時(shí)，一個(gè)與電池內(nèi)部阻抗相關(guān)問 題也隨即出現(xiàn):阻抗的增加要比電池電量的降低顯著得多。典型的鋰離子電池在70個(gè)充放電循環(huán)后，內(nèi)部直流阻抗會(huì)提高一倍，而相同周期的無負(fù)載電量?jī)H會(huì)下降2% 3%?，F(xiàn)有技術(shù)中，電池內(nèi)部電阻值被設(shè)定為恒定值，如果按照上述傳統(tǒng)的電池電量計(jì)量方法忽略阻抗增加的因素，在電池只達(dá)到使用壽命的15%時(shí)，使用原始電池內(nèi)部阻抗數(shù)據(jù)計(jì)算電池電量就會(huì)產(chǎn)生可達(dá)50%嚴(yán)重誤差。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種電池電量檢測(cè)系統(tǒng)，通過對(duì)電池等效電阻的精確計(jì)算，可以經(jīng)常更新等效電阻值，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池剩余電量的準(zhǔn)確檢測(cè)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方面本實(shí)用新型提供了一種電池電量檢測(cè)檢測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:可編程充電電路、電壓測(cè)量電路和處理器；可編程充電電路，用于向電池提供可變充電電流，所述充電電流包括第一充電電流和第二充電電流；電壓測(cè)量電路，用于檢測(cè)所述電池兩端的電壓，當(dāng)所述充電電流為第一充電電流時(shí)，檢測(cè)到的所述電池兩端電壓為第一電壓，當(dāng)所述充電電流為第二充電電流時(shí)，檢測(cè)到的所述電池兩端的電壓為第二電壓；處理器，包括內(nèi)部電阻計(jì)算單元和電量計(jì)算輸出單元；所述內(nèi)部電阻計(jì)算單元，用于根據(jù)所述第一充電電流、第二充電電流、第一電壓和第二電壓計(jì)算所述電池的內(nèi)部電阻；所述電量計(jì)算輸出單元，用于根據(jù)所述內(nèi)部電阻計(jì)算得到所述電池的電容電壓，并得到所述電池的剩余電量。所以本實(shí)用新型實(shí)施例的電池電量檢測(cè)系統(tǒng)，是通過充電電流的變化引起電壓變化，通過測(cè)量并利用二者比值精確計(jì)算出電池的等效電阻，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電池電量準(zhǔn)確的測(cè)量，消除了在電量測(cè)量中由于電池等效電阻隨電池老化而變化所帶來的誤差。

圖1為電池的電容-串聯(lián)電阻等效電路模型示意圖；圖2為一種4.2V鋰電池的電壓-容量關(guān)系曲線圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的電池電量檢測(cè)方法的流程圖；圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例二提供的電池電量檢測(cè)方法的流程圖；圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例三提供的電池電量檢測(cè)系統(tǒng)的框圖；圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例四提供的電池電量檢測(cè)系統(tǒng)的框圖；圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例四提供的的一種恒流放電電路圖。
具體實(shí)施方式
下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電池電量檢測(cè)方法和系統(tǒng)，采用在電池的正負(fù)極連接充/放電電路和電壓測(cè)量電路，通 過可變的充電電流或恒定放電電流，以及電壓的變化量得到電池內(nèi)部電阻，從而計(jì)算電池電容的電壓和電池的剩余電量。此方案可以應(yīng)用于所有充電電池的電量檢測(cè)，有效的消除了在電量測(cè)量中由于電池等效電阻隨電池老化而變化所帶來的誤差，為用戶提供更準(zhǔn)確的電量數(shù)據(jù)。為了更好的理解本實(shí)用新型，在本實(shí)用新型下述各實(shí)施例中，待測(cè)量的電池均以如圖1所示的電容-串聯(lián)電阻等效模型為例進(jìn)行說明。該模型包括的主要參數(shù)如表I所示，以下參數(shù)將用于各實(shí)施例的運(yùn)算過程。
等效電容Icb
電池正極等效電阻R；
電池負(fù)極等效電阻
等效串聯(lián)電阻R (R=R^R2)~
電容電壓
電池兩端的電壓V表I圖3本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的電池電量檢測(cè)方法的流程圖，本實(shí)施例是通過利用可變化的充電電流對(duì)電池進(jìn)行充電的方法來實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的剩余電量進(jìn)行測(cè)量的。如圖所示，本實(shí)施例一的電池電量檢測(cè)具體包括如下步驟:步驟310，向電池提供可變充電電流，所述充電電流包括第一充電電流和第二充電電流；具體的，在電池的正極加一個(gè)充電電流，并通過負(fù)極形成回路，該電流大小可以是人為輸入或者預(yù)先編程設(shè)定的。在充電過程中，電流可以發(fā)生一次或多次變化。設(shè)定變化前的電流為第一電流I1，變化后的電流為第二電流12，因此電流的變化量為I2-1lt5在具體的實(shí)施方案中，第一電流I1和第二電流I2的施加過程都很短,例如1ms，因此對(duì)電池等效電路中電容電壓Va和電量的影響可以忽略，下文會(huì)進(jìn)行詳細(xì)說明，在此不再贅述。步驟320，檢測(cè)電池兩端的電壓，當(dāng)充電電流為第一充電電流時(shí)，電池兩端電壓為第一電壓，當(dāng)充電電流為第二充電電流時(shí)，電池兩端的電壓為第二電壓；具體的，在充電電流為第一充電電流I1情況下測(cè)量等效電路兩端的電壓Vbat，此時(shí)Vbat=Vbati ;然后在充電電流變?yōu)榈诙潆婋娏鱅2情況下測(cè)量等效電路兩端的電壓Vbat，此時(shí)Vbat=Vbat2 ；由此可以計(jì)算出隨電流變化而產(chǎn)生的電壓變化量為Vbat2-Vbati。步驟330，根據(jù)第一充電電流、第二充電電流、第一電壓和第二電壓計(jì)算電池的內(nèi)部電阻；具體的，電池的內(nèi)部電阻以等效串聯(lián)電阻R表示，R= I Vbat2 - Vbati | / | I2-11 I。因?yàn)殡娏鞯淖兓梢允窃龃蠡蛘邷p小的，當(dāng)電流由I1到I2增大時(shí)，消耗在等效串聯(lián)電阻R上的電壓也隨之增大，因此等效電路兩端的電壓Vbat增大，即Vbat2大于Vbati ;反之，當(dāng)電流由I1到I2減小時(shí)，消耗在等效串聯(lián)電阻R上的電壓也隨之減小，因此等效電路兩端的電壓Vbat減小，即Vbat2小于VBAT1。因此采用電壓變化量與電流變化量的絕對(duì)值進(jìn)行計(jì)算。在一個(gè)例子中，可以采用二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行R的計(jì)算。此時(shí)需要設(shè)定參考參考電壓Vtl和參考參考電流Itl，通過計(jì) 算I I2-11 I與參考參考電流Itl的比值取整并做二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換得到充電電流變化量對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)表明充電電流變化量與參考參考電流的倍數(shù)關(guān)系；通過計(jì)算Ivbat2-Vbati I與參考參考電壓Vtl的比值取整并做二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換得到電壓變化量對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)表明被測(cè)量電壓與參考參考電壓的倍數(shù)關(guān)系。例如:設(shè)定參考參考電壓Vci=ImV,參考參考電流Ici=ImA,因此可知參考參考電阻R0=VcZltl=I Ω。此時(shí)R的二進(jìn)制數(shù)據(jù)計(jì)算公式演變?yōu)镽’=( I Vbat2-Vbati I/V。)/( I I2-11 I /10) ο R’為等效串聯(lián)電阻R的二進(jìn)制數(shù)據(jù)表示，代表了電池等效電阻R相對(duì)于參考參考電阻Rtl的倍數(shù)關(guān)系。當(dāng)然上述公式中計(jì)算出的二進(jìn)制數(shù)R’也可以是小數(shù)。這種二進(jìn)制的處理方式尤其適用于數(shù)字化系統(tǒng)。步驟340，根據(jù)內(nèi)部電阻計(jì)算得到電池的電容電壓，并得到電池的剩余電量；具體的，分為三個(gè)步驟:步驟340a，檢測(cè)工作狀態(tài)下電池兩端的電壓和內(nèi)部電流；步驟340b，根據(jù)公式Va=VBAT-RX Ibat計(jì)算電容電壓，其中Va為電容電壓，Vbat為電池兩端的電壓，R為內(nèi)部電阻，Ibat為內(nèi)部電流，其中，Ibat以充電電流方向?yàn)檎较?，即電池?nèi)部電流等效為對(duì)電池充電時(shí)(如工作狀態(tài)下電池既在充電又在對(duì)負(fù)載放電)，Ibat為正值，當(dāng)電池內(nèi)部電流等效為放電電流時(shí)(如工作狀態(tài)下僅對(duì)負(fù)載放電)，Ibat為負(fù)值；步驟340c，根據(jù)電容電壓Va獲取并輸出剩余電量百分比。具體的，根據(jù)電容電壓Va在電池制造廠家提供的該電池的電壓-容量百分比關(guān)系曲線中進(jìn)行查找，得出對(duì)應(yīng)的剩余電量百分比，并可以輸出給用戶查看。需要說明的是，在上述實(shí)施例中，向電池施加充電電流也會(huì)引起電池電壓和容量的變化，因此在具體的實(shí)施方案中，第一電流I1和第二電流I2的施加過程都很短，例如1ms，這個(gè)時(shí)間的設(shè)定要能夠滿足測(cè)量到穩(wěn)定的電壓值即可。例如，電池容量為IOOOmAh,即電池可以以IOOOmA的電流放電I小時(shí)(3600秒)。假設(shè)第一電流I1為400mA、第二電流I2為300mA，因此電流變化量為100mA，電池內(nèi)阻為I Ω，可知在內(nèi)阻(即等效串聯(lián)電阻)上的壓降為0.1V，而電池的容量下降為(400mAX lms) /(IOOOmAX 3600S)=1.112X10、，由此可知由于400mA充電電流在ImS內(nèi)充電產(chǎn)生的對(duì)電池容量計(jì)算誤差僅為1.112X10_5%，而大多數(shù)應(yīng)用中，電量顯示精確到1%即可，因此利用充電電流對(duì)電池充電進(jìn)行剩余電量檢測(cè)的過程中，施加充電電流對(duì)于電池等效電路中電容電壓Vcb和電量的影響可以忽略。本實(shí)施例提供的電池電量檢測(cè)方法利用充電電流的變化引起電壓變化，通過測(cè)量并利用二者比值精確計(jì)算出電池的等效電阻，從而在對(duì)電池電量的測(cè)量過程中消除了由于電池等效電阻隨電池老化而變化所帶來的誤差，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池電量準(zhǔn)確的測(cè)量，改善用戶體驗(yàn)。圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例二提供的電池電量檢測(cè)方法的流程圖，本實(shí)施例是通過利用恒定放電電流對(duì)電池放電的方法來實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的剩余電量進(jìn)行測(cè)量的。如圖所示，本實(shí)施例二的電池電量檢測(cè)具體包括如下步驟:步驟410，電池按照恒定放電電流進(jìn)行恒流放電；具體的，對(duì)電池進(jìn)行放電，該電流大小可以是人為輸入或者預(yù)先編程設(shè)定的。在放電過程中，電流是恒定的。設(shè)定恒流放電電流為13。在具體的實(shí)施方案中，恒流放電電流I3的施加過程很短,例如1ms，因此對(duì)電池等效電路中電容電壓Va^P電量的影響可以忽略，下文會(huì)進(jìn)行詳細(xì)說明，在此不再贅述。步驟420，檢測(cè)電池兩端的電壓，電池恒流放電之前，電池兩端電壓為第三電壓，電池恒流放電時(shí)，電池兩端電壓為第四電壓；具體的，在未進(jìn)行恒流放電情況下，測(cè)量等效電路兩端的電壓VBAT，此時(shí)Vbat=Vbat3 ；然后在恒流放電的情況下，放電電流為13，測(cè)量等效電路兩端的電壓νΒΑΤ，此時(shí)Vbat=Vbat4 ；由此可以計(jì)算出隨電流變化而產(chǎn)生的電壓變化量為vBAT3-vBAT4。步驟430，根據(jù)恒定放電電流和第三電壓、第四電壓計(jì)算電池的內(nèi)部電阻；具體的，等效串聯(lián)電阻R= (VBAT3-VBAT4)/I3。在放電過程中有部分電壓消耗在等效串聯(lián)電阻R上，因此放電中等效電路兩端的電壓Vbat4小于VBAT3。在一個(gè)例子中，可以采用二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行R的計(jì)算。此時(shí)需要設(shè)定參考參考電壓Vtl和參考參考電流Itl，通過計(jì)算I3與參考參考電流Itl的比值取整并做二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換得到恒定放電電流對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)；通過計(jì)算(Vbat3-Vbat4)與參考電壓Vci的比值取整并做二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換得到電壓變化量對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。例如:設(shè)定參考電壓Vtl=ImV,參考電流Itl=ImA,因此可知參考電阻Rci=VcZItl=IQ0此時(shí)R的二進(jìn)制數(shù)據(jù)計(jì)算公式演變?yōu)镽’=( (VBAT3-VBAT4)/V ciVd3Ac^ R’為等效串聯(lián)電阻R的二進(jìn)制數(shù)據(jù)表示，代表了電池等效電阻R相對(duì)于參考電阻R0的倍數(shù)關(guān)系。當(dāng)然上述公式中計(jì)算出的二進(jìn)制數(shù)R’也可以是小數(shù)。此外，恒定放電電流I3值的設(shè)定還可以直接以二進(jìn)制形式輸入。這種二進(jìn)制的處理方式尤其適用于數(shù)字化系統(tǒng)。[0047]步驟440，根據(jù)內(nèi)部電阻計(jì)算得到電池的電容電壓，并得到電池的剩余電量；具體的，分為三個(gè)步驟:步驟440a，檢測(cè)工作狀態(tài)下電池兩端的電壓和內(nèi)部電流；步驟440b，根據(jù)公式Va=VBAT-RX Ibat計(jì)算電容電壓，其中Va為電容電壓，Vbat為電池兩端的電壓，R為內(nèi)部電阻，Ibat為內(nèi)部電流，其中，Ibat以充電電流方向?yàn)檎较?，即電池?nèi)部電流等效為對(duì)電池充電時(shí)(如工作狀態(tài)下電池既在充電又在對(duì)負(fù)載放電)，Ibat為正值，當(dāng)電池內(nèi)部電流等效為放電電流時(shí)(如工作狀態(tài)下僅對(duì)負(fù)載放電)，Ibat為負(fù)值；步驟440c，根據(jù)電容電壓Va獲取并輸出剩余電量百分比。具體的，根據(jù)電容電壓Va在電池制造廠家提供的該電池的電壓-容量百分比關(guān)系曲線中進(jìn)行查找得出對(duì)應(yīng)的剩余電量百分比，并可以輸出給用戶查看。需要說明的是，在上述實(shí)施例中，向電池施加恒定放電電流也會(huì)引起電池電壓和容量的變化，因此在具體的實(shí)施方案中，恒定放電電流I3的施加過程很短，例如1ms，這個(gè)時(shí)間的設(shè)定要能夠滿足測(cè)量到穩(wěn)定的電壓值即可。例如，電池容量為IOOOmAh,即電池可以以IOOOmA的電流放電I小時(shí)(3600秒)。假設(shè)放電電流為100mA，電池內(nèi)阻為1Ω，可知在內(nèi)阻(即 等效串聯(lián)電阻)上的壓降為0.1V，而電池的容量下降為(IOOmAXlms)/(IOOOmAX3600S) =2.78Χ1(Γ6%，由此可知由于IOOmA放電電流在ImS時(shí)間內(nèi)導(dǎo)致對(duì)電容容量測(cè)量誤差僅為2.78X10-%因此利用恒定放電電流對(duì)電池放電進(jìn)行剩余電量檢測(cè)的過程中，施加恒定放電電流對(duì)于電池等效電路中電容電壓Vcb和電量的影響可以忽略。本實(shí)施例提供的電池電量檢測(cè)方法利用恒定放電電流對(duì)電池進(jìn)行放電，通過測(cè)量施加放電電流前后的電壓變化并利用該變化量與放電電流的比值精確計(jì)算出電池的等效電阻，從而在對(duì)電池電量的測(cè)量過程中消除了由于電池等效電阻隨電池老化而變化所帶來的誤差，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池電量準(zhǔn)確的測(cè)量，改善用戶體驗(yàn)。圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例三提供的電池電量檢測(cè)系統(tǒng)，如圖所示，本實(shí)施例的電池電量檢測(cè)系統(tǒng)具體包括可編程充電電路520、電壓測(cè)量電路530和處理器540。電池電量檢測(cè)系統(tǒng)用于檢測(cè)圖5中的電池510。在本實(shí)施例中，電池510以電容-串聯(lián)電阻等效電路形式示出，在實(shí)際應(yīng)用中電池510也可以采用其他的等效電路形式。可編程充電電路520，連接在電池的正負(fù)極兩端，用于向電池提供可變充電電流，充電電流包括第一充電電流和第二充電電流?？删幊坛潆婋娐?20具體可以采用可編程充電芯片加上簡(jiǎn)單的外圍電路即可實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然，也可以采用其他電路形式實(shí)現(xiàn)。電壓測(cè)量電路530，連接在電池的正負(fù)極兩端，用于檢測(cè)所述電池兩端的電壓，當(dāng)充電電流為第一充電電流時(shí)，檢測(cè)到的電池兩端電壓為第一電壓，當(dāng)充電電流為第二充電電流時(shí)，檢測(cè)到的電池兩端的電壓為第二電壓；在數(shù)字化系統(tǒng)中，電壓測(cè)量電路530可以采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)，將模擬電壓值轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)據(jù)。處理器540，包括內(nèi)部電阻計(jì)算單元541和電量計(jì)算輸出單元542 ;內(nèi)部電阻計(jì)算單元541，用于根據(jù)可編程充電電路520提供的第一充電電流、第二充電電流以及電壓測(cè)量電路530提供的第一電壓和第二電壓計(jì)算電池的內(nèi)部電阻；電量計(jì)算輸出單元542，用于根據(jù)內(nèi)部電阻計(jì)算得到電池的電容電壓，并得到所述電池的剩余電量。進(jìn)一步的，內(nèi)部電阻計(jì)算單元541執(zhí)行的計(jì)算具體用于計(jì)算第二電壓與第一電壓之間的電壓變化量和第二充電電流與第一充電電流之間的電流變化量的比值，得到電池的內(nèi)部電阻，具體公式為:R= I Vbat2-Vbati I / I I2-11 I其中I1為第一充電電流，I2為第二充電電流，Vbati為第一電壓，Vbat2為第二電壓，R為內(nèi)部電阻。進(jìn)一步的，電池電量檢測(cè)系統(tǒng)還包括參考電壓電流單元543，用于設(shè)定參考電壓V。和參考電流在內(nèi)部電阻計(jì)算單元541中執(zhí)行計(jì)算將電壓變化量與參考電壓Vtl的比值和電流變化量與參考電流Itl的比值相比，得到內(nèi)部電阻的二進(jìn)制數(shù)值。進(jìn)一步的，電容電壓計(jì)算單元542具體用于檢測(cè)工作狀態(tài)下電池兩端的電壓和內(nèi)部電流；根據(jù)公式V03=Vbat-R X Ibat計(jì)算電容電壓，其中Va為電容電壓，Vbat為電池兩端的電壓，R為內(nèi)部電阻，Ibat為內(nèi)部電流，其中，Ibat以充電電流方向?yàn)檎较?，即電池?nèi)部電流等效為對(duì)電池充電時(shí)(如工作狀態(tài)下電池既在充電又在對(duì)負(fù)載放電)，Ibat為正值，當(dāng)電池內(nèi)部電流等效為放電電流時(shí)(如工作狀態(tài)下僅對(duì)負(fù)載放電)，Ibat為負(fù)值；根據(jù)電容電壓得到電池的剩余電量。每個(gè)型號(hào)的電池都有其對(duì)應(yīng)的容量和電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通常會(huì)由電池制造廠家提供電壓-容量百分比關(guān)系曲線，因此根據(jù)計(jì)算獲得的電容電壓Va在電壓-容量百分比關(guān)系曲線中進(jìn)行查找就可以得到剩余電量百分比，并可以輸出給用戶查看。本實(shí)施例提供的電池電量檢測(cè)系統(tǒng)采用可編程充電電路520產(chǎn)生變化的充電電流，并利用電壓檢測(cè)電路530檢測(cè)電流變化引起的電壓變化，在處理器540中執(zhí)行上述電流和電壓的變化量的運(yùn)算，精確計(jì)算出電池的內(nèi)部電阻，從而在電池電量的測(cè)量過程中消除了由于電池等效電阻隨電池老化而變化所帶來的誤差，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池電量準(zhǔn)確的測(cè)量，改善用戶體驗(yàn)。圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例四提供的電池電量檢測(cè)系統(tǒng)，如圖所示，本實(shí)施例的電池電量檢測(cè)系統(tǒng)具體包括恒流放電電路620、電壓測(cè)量電路630和處理器640。電池電量檢測(cè)系統(tǒng)用于檢測(cè)圖6中的電池610 。在本實(shí)施例中，電池610以電容-串聯(lián)電阻等效電路形式示出，在實(shí)際應(yīng)用中電池610也可以采用其他的等效電路形式。恒流放電電路620，連接在電池的正負(fù)極連段，用于使電池按照恒定放電電流放電。恒流放電電路620有多種電路實(shí)現(xiàn)方式，比如最簡(jiǎn)單的，可以采用集成運(yùn)放電路來實(shí)現(xiàn)，或者采用如圖7所示的一種恒流放電電路的形式來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，也可以采用其他電路形式實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)例子中，如圖7所示，如果設(shè)定恒流放電電流為I3=IOOmA, Ido = ImA,ID1=2mA, ID2=4mA, ID3=8mA, Id4= 16mA, ID5=32mA, ID6=64mA, Id7= 128mA,則需要設(shè)定D0、D1、D3、D4、D7為低電平，設(shè)定D2、D5、D6為高電平。D7-D0對(duì)應(yīng)的八位二進(jìn)制數(shù)據(jù)則為01100100，從而實(shí)現(xiàn)放電電路節(jié)點(diǎn)A與節(jié)點(diǎn)B對(duì)應(yīng)的放電電流為64mA+32mA+4mA=100mA。電壓測(cè)量電路630，連接在電池的正負(fù)極兩端，用于檢測(cè)電池兩端的電壓，電池恒流放電之前，檢測(cè)到的電池兩端電壓為第三電壓，電池恒流放電時(shí),檢測(cè)到的電池兩端電壓為第四電壓。電壓測(cè)量電路630可以采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬電壓值轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)據(jù)。處理器640，包括內(nèi)部電阻計(jì)算單元641和電壓計(jì)算輸出單元642 ;內(nèi)部電阻計(jì)算單元641，用于根據(jù)恒定放電電流和第三電壓、第四電壓計(jì)算電池的內(nèi)部電阻；電壓計(jì)算輸出單元642，用于根據(jù)內(nèi)部電阻計(jì)算得到電池的電容電壓，并得到電池的剩余電量。進(jìn)一步的，內(nèi)部電阻計(jì)算單元具體用于計(jì)算第三電壓與第四電壓之間的電壓變化量與恒定放電電流之間的比值，得到電池的內(nèi)部電阻，具體公式為:R= (Vbat3 - Vbat4) /I3其中I3為恒定放電電流，Vbat3為第三電壓，Vbat4為第四電壓，R為內(nèi)部電阻。進(jìn)一步的，檢測(cè)系統(tǒng)還包括參考電壓電流單元643，用于設(shè)定參考電壓Vtl和參考電流Itl,在內(nèi)部電阻計(jì)算單元641中執(zhí)行計(jì)算將電壓變化量與參考電壓的比值和恒定放電電流與參考電流的比值相比，得到內(nèi)部電阻的二進(jìn)制數(shù)值。進(jìn)一步的，電容電壓計(jì)算單元642具體用于檢測(cè)工作狀態(tài)下電池兩端的電壓和內(nèi)部電流；根據(jù)公式V03=Vbat-R X Ibat計(jì)算電容電壓，其中Va為電容電壓，Vbat為電池兩端的電壓，R為內(nèi)部電阻，Ibat為內(nèi)部電流，其中，Ibat以充電電流方向?yàn)檎较颍措姵貎?nèi)部電流等效為對(duì)電池充電時(shí)(如工作狀態(tài)下電池既在充電又在對(duì)負(fù)載放電)，Ibat為正值，當(dāng)電池內(nèi)部電流等效為放電電流時(shí)(如工作狀態(tài)下僅對(duì)負(fù)載放電)，Ibat為負(fù)值；根據(jù)電容電壓得到電池的剩余電量。每個(gè)型號(hào)的電池都有其對(duì)應(yīng)的容量和電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通常會(huì)由電池制造廠家提供電壓-容量百分比關(guān)系曲線，因此根據(jù)計(jì)算獲得的電容電壓Va在電壓-容量百分比關(guān)系曲線中進(jìn)行查找就可以得到剩余電量百分比，并可以輸出給用戶查看。
本實(shí)施例提供的電池電量檢測(cè)系統(tǒng)采用恒流放電電路620產(chǎn)生恒定放電電流，并利用電壓檢測(cè)電路630檢測(cè)施加放電電流前后的電壓變化，在處理器640中根據(jù)上述電流以及電壓的變化量進(jìn)行運(yùn)算，精確計(jì)算出電池的等效電阻，從而在對(duì)電池電量的測(cè)量過程中消除了由于電池等效電阻隨電池老化而變化所帶來的誤差，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池電量準(zhǔn)確的測(cè)量，改善用戶體驗(yàn)。以上所述的具體實(shí)施方式
，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
而已，并不用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種電池電量檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括:可編程充電電路、電壓測(cè)量電路和處理器； 可編程充電電路，用于向電池提供可變充電電流，所述充電電流包括第一充電電流和第二充電電流； 電壓測(cè)量電路，用于檢測(cè)所述電池兩端的電壓，當(dāng)所述充電電流為第一充電電流時(shí)，檢測(cè)到的所述電池兩端電壓為第一電壓，當(dāng)所述充電電流為第二充電電流時(shí)，檢測(cè)到的所述電池兩端的電壓為第二電壓； 處理器，包括內(nèi)部電阻計(jì)算單元和電量計(jì)算輸出單元；所述內(nèi)部電阻計(jì)算單元，用于根據(jù)可編程充電電路提供的所述第一充電電流、第二充電電流以及電壓測(cè)量電路提供的第一電壓和第二電壓計(jì)算所述電池的內(nèi)部電阻；所述電量計(jì)算輸出單元，用于根據(jù)所述內(nèi)部電阻計(jì)算得到所述電池的電容電壓，并得到所述電池的剩余電量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測(cè)系統(tǒng)還包括參考電壓電流單元，用于設(shè)定參考電壓和參考電流，利用所述參考電壓和參考電流將所述內(nèi)部電阻處理 為二進(jìn)制數(shù)據(jù)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電池電量檢測(cè)系統(tǒng)，其包括可編程充電電路、電壓測(cè)量電路和處理器?？删幊坛潆婋娐酚糜谙螂姵靥峁┑谝怀潆婋娏骱偷诙潆婋娏?。電壓測(cè)量電路，用于檢測(cè)當(dāng)所述充電電流為第一充電電流時(shí)的所述電池兩端電壓為第一電壓，檢測(cè)當(dāng)所述充電電流為第二充電電流時(shí)的所述電池兩端的電壓為第二電壓。處理器，用于根據(jù)可編程充電電路提供的所述第一充電電流、第二充電電流以及電壓測(cè)量電路提供的第一電壓和第二電壓計(jì)算所述電池的內(nèi)部電阻；并根據(jù)所述內(nèi)部電阻計(jì)算得到所述電池的電容電壓，并得到所述電池的剩余電量。本實(shí)用新型公開的電池電量檢測(cè)系統(tǒng)，通過對(duì)電池等效電阻的精確計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池電量的準(zhǔn)確檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01R31/36GK203101598SQ201220618480
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月20日
發(fā)明者王釗 申請(qǐng)人:無錫中星微電子有限公司