电池电量检测电路、检测系统和检测设备及检测方法与流程

1.本发明涉及电池电量检测领域，特别地，涉及一种电池电量检测电路、检测系统和检测设备及检测方法。


背景技术：

2.锂离子电池由于自放电小、无记忆效应，串并联连接方便，使用温度范围宽，安全性能好等优点，使得其应用范围更加广泛，不仅仅应用于传统的电子和通讯领域，也逐渐推广到航天和军事领域，因此对锂离子电池的使用寿命及检测精度提出了更高的要求。
3.目前最常见的电池电量检测方法是库仑计检测法，库仑计是在电池的正极和负极串联一个电流检测采样电阻，当有电流流经电阻时就会产生感应电压，通过检测感应电压就可以计算出流过电池的电流，再对时间积分，计算其消耗的电量。但是由于库仑计测量原理存在误差累计，若电池放电出现较大波动的瞬态变化时，再考虑电池长时间反复充放电导致的老化以及环境温度等因素的影响，在不校准的情况下，电池电量检测所累计的误差会越来越大。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的不足，本发明提供一种电池电量检测电路、检测系统和检测设备及检测方法，以解决现有电池电量检测方法测量不准确的问题。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
6.第一方面，提供了一种电池电量检测电路，包括：与所述电池连接的电量检测模块，所述电池与所述电量检测模块之间设置有缓冲模块。
7.进一步地，所述缓冲模块包括第一电感、主开关和缓冲单元，所述电池的正极连接所述第一电感的一端，所述第一电感另一端连接所述主开关的一端，所述主开关的另一端连接所述电池的负极，所述主开关的另一端接地；所述第一电感的另一端通过所述缓冲单元接地。
8.进一步地，所述缓冲单元包括第二电感，所述第一电感的另一端与所述第二电感的一端连接，所述第一电感的另一端连接第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极通过电容接地，所述电容两端并联有电阻，所述第二电感的另一端连接第二二极管的阳极，所述第二二极管的阴极连接所述第一二极管的阴极；所述第二二极管的阳极连接第三二极管的阳极，所述第三二极管的阴极通过缓冲开关接地。
9.进一步地，所述主开关为带体二极管和体电容的mos管。
10.进一步地，所述缓冲开关为带体二极管的mos管。
11.进一步地，所述电量检测模块与所述主开关串联连接。
12.进一步地，所述电量检测模块为库仑计。
13.进一步地，还包括：与所述主开关和所述缓冲开关电连接的控制模块，用于控制所述主开关和所述缓冲开关的开闭。
14.第二方面，提供了一种电池电量检测系统，包括如第一方面技术方案中任一项所述的电路。
15.第三方面，提供了一种电池电量检测设备，包括如第二方面技术方案中所述的系统。
16.第四方面，提供了一种电池电量检测方法，应用于第一方面技术方案中任一项所述的电路中，所述检测方法包括以下步骤：
17.在控制主开关导通前，控制缓冲开关导通；
18.当所述主开关导通后控制所述缓冲开关断开。
19.进一步地，还包括：
20.获取所述电池电量和环境温度；
21.根据所述电池电量或环境温度控制所述主开关的通断和控制所述电量检测模块和功能模块的工作状态，所述功能模块包括通信模块、传感器模块和警报模块，所述主开关用于控制所述电量检测模块和功能模块是否工作。
22.进一步地，所述根据所述电池电量控制所述主开关的通断和控制所述电量检测模块和功能模块的工作状态，包括：
23.当所述电池电量大于第一预设值时，控制所述主开关保持导通状态，同时控制所述电量检测模块每第一预设时长进行一次电量检测；所述通信模块每第二预设时长进行一次数据传输。
24.进一步地，所述根据所述电池电量控制所述主开关的通断和控制所述电量检测模块和功能模块的工作状态，包括：
25.当所述电池电量大于第二预设值且不大于第一预设值时，在主开关导通时控制所述电量检测模块每第三预设时长进行一次电量检测；所述通信模块每第四预设时长进行一次数据传输，所述第四预设时长不小于第三预设时长。
26.进一步地，所述根据所述电池电量控制所述主开关的通断和控制所述电量检测模块和功能模块的工作状态，包括：
27.当所述电池电量大于第三预设值且不大于第二预设值时，在主开关导通时，控制所述警报模块发出充电提醒，所述电量检测模块每第五预设时长进行一次电量检测；所述通信模块每第六预设时长进行一次数据传输，所述第六预设时长不小于第五预设时长。
28.进一步地，所述根据所述环境温度控制所述主开关的通断和控制所述电量检测模块和功能模块的工作状态，包括：
29.当所述环境温度大于第一预设温度且小于第二预设温度时，在主开关导通时，控制所述警报模块发出报警二级响应，所述电量检测模块每第七预设时长进行一次电量检测；所述通信模块每第八预设时长进行一次数据传输，所述第八预设时长不小于第七预设时长。
30.进一步地，所述根据所述电池电量或环境温度控制所述主开关的通断和控制所述电量检测模块和功能模块的工作状态，包括：
31.当所述环境温度不大于第一预设温度或所述电池电量低于第三预设值时，在主开关导通时，控制所述警报模块发出报警一级响应，电量检测模块和通讯模块以及传感模块关闭，所述报警模块的led等每间隔第九预设时长闪烁一次。
32.有益效果：
33.本技术技术方案提供一种电池电量检测电路、检测系统和检测设备及检测方法，其中，电池电量检测电路包括与电池连接的电量检测模块，电池与电量检测模块之间设置有缓冲模块。因为缓冲模块设置在电池和电量检测模块之间，因此当电池放电出现较大波动时，首先由缓冲模块进行缓冲，这样大大降低了电流的波动，提高了电量检测模块对电池电量检测的准确性。
附图说明
34.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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的附图。
35.图1是本发明实施例提供的一种电池电量检测电路结构示意图；
36.图2是本发明实施例提供的一种具体的电池电量检测电路图；
37.图3是本发明实施例提供的一种电池电量检测方法流程图。
具体实施方式
38.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细的描述说明。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本技术所保护的范围。
39.第一实施例，参照图1，本发明实施例提供了一种电池电量检测电路，包括：与电池1连接的电量检测模块2，电池1与电量检测模块2之间设置有缓冲模块3。
40.本发明实施例提供的一种电池电量检测电路，包括与电池连接的电量检测模块，电池与电量检测模块之间设置有缓冲模块。因为缓冲模块设置在电池和电量检测模块之间，因此当电池放电出现较大波动时，首先由缓冲模块进行缓冲，这样大大降低了电流的波动，提高了电量检测模块对电池电量检测的准确性。
41.第二实施例，作为对第一实施例的进一步说明，本发明实施例提供一种具体的电池电量检测电路，如图2所示，包括：与电池连接的电量检测模块，电池与电量检测模块之间设置有缓冲模块。缓冲模块包括第一电感l、主开关q
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和缓冲单元，电池的正极连接第一电感l的一端，第一电感l另一端连接主开关q
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的一端，主开关q
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的另一端连接电池的负极，主开关q
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的另一端接地；第一电感l的另一端通过缓冲单元接地。其中，电量检测模块位于主开关q
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所在支路，通过主开关q
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的导通和关闭控制电量检测模块是否用于检测电池电量。作为本发明实施例一种优选的实现方式，电量检测模块为库仑计k。可选地，电量检测模块还可以采用以库仑计测量原理为检测原理的电量检测电路，由于本技术并不对电量检测模块进行改进，因此在此不再详述电路检测模块的具体结构。
42.如图2所示，缓冲单元包括第二电感，第一电感l的另一端与第二电感lr的一端连接，第一电感l的另一端连接第一二极管d1的阳极，第一二极管d1的阴极通过电容c接地，电容c两端并联有电阻r，第二电感lr的另一端连接第二二极管d2的阳极，第二二极管d2的阴极
连接第一二极管d1的阴极；第二二极管d2的阳极连接第三二极管d3的阳极，第三二极管d3的阴极通过缓冲开关q
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接地。优选地，主开关q
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为带体二极管和体电容的mos管。缓冲开关q
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为带体二极管的mos管。其中电容c用于滤波，电阻r一般代指负载。
43.作为本发明实施例一种可选的实现方式，还包括：与主开关q
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和缓冲开关q
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电连接的控制模块，用于控制主开关q
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和缓冲开关q
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的开闭。
44.原理如下：在突然开始或停止传感检测及通信传输数据的瞬时，设备功耗突然升高或突然降低，电压在短时间内不稳定，电池放电在短时间内瞬态振荡波动，造成电量检测出现较大误差。控制模块在主开关q
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导通之前，缓冲开关q
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会稍微提前开通，缓冲开关q
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的导通时间非常短，只要能将主电流从第一二极管d1转移到第二电感lr即可。缓冲开关q
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开通将本应从第一二极管d1流通的瞬态大电流转移至第二电感lr流过第三二极管d3和缓冲开关q
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，由第二电感lr储存能量，瞬态大电流被第二电感lr缓冲。当主开关q
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开通后缓冲开关q
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关闭，由第二电感lr缓冲储存的电能再经由d2释放，避免瞬态突变的大电流，从而保证电量检测模块是在电压相对稳定下进行检测，提高检测精度。第二电感lr提供两个功能:一为限制通过第一二极管d1反向电流的大小，二为存储该能量直至内部主开关q
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导通，然后在缓冲开关q
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关闭时将能量通过第二二极管d2传输至电路输出来进行能量恢复。由第二电感lr、第二二极管d2、第三二极管d3和缓冲开关q
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组成的缓冲单元允许第一二极管d1在承受全部电压瞬变之前完成反向恢复，从而在保证电量检测模块进行电量检测时一定是在电压稳定的情况下进行的，避开了设备功耗高、电压不稳定时的工作状态，不仅提高了电池电量检测的精度，而且降低了瞬态大波动对电池本身的损伤，提高了电池的使用寿命。
45.第三实施例，本发明提供一种电池电量检测系统，包括第一实施例或第二实施例提供的电池电量检测电路。其中主开关所在支路不仅包括电量检测模块还包括功能模块，功能模块包括但不限于：通信模块、传感器模块和警报模块，主开关用于控制电量检测模块和功能模块是否工作。其中警报模块可以通过声音、led灯或文字等任意一种或多种方式进行报警。本发明实施例中电池电量检测系统将缓冲模块设置在电池和电量检测模块之间，因此当电池放电出现较大波动时，首先由缓冲模块进行缓冲，这样大大降低了电流的波动，提高了电量检测模块对电池电量检测的准确性。
46.第四实施例，本发明提供一种电池电量检测设备，包括如第三实施例提供的电池电量检测系统。本发明实施例提供的电池电量检测设备，将缓冲模块设置在电池和电量检测模块之间，因此当电池放电出现较大波动时，首先由缓冲模块进行缓冲，这样大大降低了电流的波动，提高了电量检测模块对电池电量检测的准确性。
47.第五实施例，本发明提供一种电池电量检测方法，应用于第一实施例或第二实施例提供的电池电量检测电路中或应用于第三实施例提供的电池电量检测系统中，如图3所示，检测方法包括以下步骤：
48.s11：在控制主开关导通前，控制缓冲开关导通；
49.s12：当主开关导通后控制缓冲开关断开。
50.上述控制的原理已经在第二实施例中说明，在此不再赘述。
51.在实际控制过程中，现有的库伦计法只能单一地检测电量不能反过来动态调整电量检测的频次与切换功能模块的通断，被动的电池电量采集也不能很好地进行异常预警，
因此常规的电池电量检测存在明显的局限性。
52.因此，为了解决电池电量无法动态调控检测频次与功能模块通断，且损耗大、功耗高以及电池异常放电无法进行预警的问题。本发明实施例还用于获取电池电量和环境温度；
53.根据电池电量或环境温度控制主开关的通断和控制电量检测模块和功能模块的工作状态，功能模块包括通信模块、传感器模块和警报模块，主开关用于控制电量检测模块和功能模块是否工作。通过功能模块中传感器模块获取环境温度，通过电量检测模块获取电池电量。
54.根据电池电量控制主开关的通断和控制电量检测模块和功能模块的工作状态，包括：
55.当电池电量大于第一预设值时，控制主开关保持导通状态，同时控制电量检测模块每第一预设时长进行一次电量检测；通信模块每第二预设时长进行一次数据传输。此时，电池电量充足，无功能模块电路被切断，电量检测模块及功能模块工作正常。
56.当电池电量大于第二预设值且不大于第一预设值时，在主开关导通时控制电量检测模块每第三预设时长进行一次电量检测；通信模块每第四预设时长进行一次数据传输，第四预设时长不小于第三预设时长。此时，功能模块的通断受主开关通断影响，因此仅在主开关导通前后，电量检测模块工作的时间内，各功能模块正常工作，为避免传感器模块及通信模块工作时电压波动大造成的电量检测数据不稳，要保证功能模块数据采集完成后电量检测模块再检测电量。
57.当电池电量大于第三预设值且不大于第二预设值时，在主开关导通时，控制警报模块发出充电提醒，电量检测模块每第五预设时长进行一次电量检测；通信模块每第六预设时长进行一次数据传输，第六预设时长不小于第五预设时长。由电池自身特性可知此阶段放电曲线急剧衰减，主开关导通时，降低电量检测的频次和增加数据上传时间，此外启动警报模块，显示急需充电，其他功能模块均被切断。
58.当环境温度大于第一预设温度且小于第二预设温度时，电池电量可能出现骤减至零的极端情况，因此在主开关导通时，控制警报模块发出报警二级响应，电量检测模块每第七预设时长进行一次电量检测；通信模块每第八预设时长进行一次数据传输，第八预设时长不小于第七预设时长。
59.当环境温度不大于第一预设温度或电池电量低于第三预设值时，在主开关导通时，控制警报模块发出报警一级响应，电量检测模块和通讯模块以及传感模块关闭，报警模块的led等每间隔第九预设时长闪烁一次。此时，报警模块提示电量即将完全耗尽，通信模块及传感器模块等功能模块均被关闭，主开关将电量检测模块也同步关闭。
60.其中，第一预设值＞第二预设值＞第三预设值；第一预设温度小于第二预设温度，第一预设时长＜第三预设时长＜第五预设时长＜第七预设时长＜第九预设时长；第二预设时长＜第四预设时长＜第六预设时长＜第八预设时长。
61.本发明实施例提供的电池电量检测方法，通过电池电量区间划分多种控制方案，动态调整电池电量检测频次以及其他功能模块电路的通断，进一步降低电池电量检测电路的功耗，延长电池使用时间。
62.可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中
未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
63.需要说明的是，在本技术的描述中，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。此外，在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
64.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
65.应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
66.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
67.此外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
68.上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
69.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
70.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。