CN105223516A - 一种锂电池电量模拟电压输出装置 - Google Patents
一种锂电池电量模拟电压输出装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105223516A CN105223516A CN201510678411.0A CN201510678411A CN105223516A CN 105223516 A CN105223516 A CN 105223516A CN 201510678411 A CN201510678411 A CN 201510678411A CN 105223516 A CN105223516 A CN 105223516A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circuit
- lithium battery
- resistance
- electric capacity
- electric quantity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
一种锂电池电量模拟电压输出装置，涉及一种电池电量输出装置。现有工业领域锂电池使用过程中，利用采样电池电压的方法计算锂电池剩余电量，误差大。本发明包括隔离电路、稳压电路、滤波采样电路、降功耗电路，滤波采样电路通过隔离电路与锂电池管理器相连，稳压电路与滤波采样电路相连以为滤波采样电路提供稳压电源；滤波电路的输出端与工控机输入口相连；稳压电源的电压作为滤波采样电路输出端的电压上限；锂电池管理器的输出口与隔离电路相连。本技术方案方便识别电量信号，剩余电量精度判断准确，大大提高了电池的使用效率，提高了经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池电量输出装置，尤其指一种锂电池电量模拟电压输出装置。
背景技术
现有工业领域锂电池使用过程中，多借用现有的铅酸电池充电***，利用采样电池电压的方法计算锂电池剩余电量。但由于锂电池的放电平台电压比较平缓，利用电池电压计算电池剩余电量误差大于30%，尤其是负载电流冲击大的时候，误差超过50%，对电池使用更换充电带来很大的误操作，影响的正常的使用时间。
发明内容
本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种锂电池电量模拟电压输出装置，以达到电量监控准确的目的。为此，本发明采取以下技术方案。
一种锂电池电量模拟电压输出装置，其特征在于：包括隔离电路、稳压电路、滤波采样电路、降功耗电路，所述的滤波采样电路通过隔离电路与锂电池管理器相连，所述的稳压电路与滤波采样电路相连以为滤波采样电路提供稳压电源；所述的滤波电路的输出端与工控机输入口相连；稳压电源的电压作为滤波采样电路输出端的电压上限；锂电池管理器的输出口与隔离电路相连以向隔离电路输出对应于电池电量的PWM占空比，滤波采样电路对PWM斩波进行滤波，并输出一个位于0V-稳压电源电压值之间的模拟电压。在锂电池中增加了模拟电量输出装置，在锂电池正常工作的时候，将锂电池的剩余电量转化为模拟电量输出，当稳压电源电压值为4.8V时，可将锂电池的剩余电量转化为0-4.8V的模拟电量输出，这样所有的设备都可以方便的识别电量信号，来判断电池的剩余电量，剩余电量精度判断可以达到3%以内，大大提高了电池的使用效率，提高了经济效益和社会效益。稳压电路输入端与电池电压有较大压差，采用降功耗电路可降低电路功耗，提高可靠性,***电路与内部锂电池电路采供隔离电路，在外部电路意外损坏时，保证内部电路的可靠性。
作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明还包括以下附加技术特征。
所述的降功耗电路与稳压电路相连。
隔离电路的输入端与锂电池管理器输出端相连，隔离电路的输出端与稳压电路及滤波采样电路相连。
所述的隔离电路为光耦U1隔离电路，所述的光耦U1隔离电路包括发光二极管、光电三极管，光电三极管的集电极与稳压电路输出端相连，光电三极管的发射极与滤波采样电路输入端相连。
所述的隔离电路还包括第三电阻R3，所述的第三电阻R3设于锂电池管理器的输出口与发光二极管负极之间，所述的发光二极管的正极与锂电池管理器的电源端相连。第三电阻R3为PWM输入光耦U1的限流电阻，保护光耦U1以及锂电池内部电路。
所述的滤波采样电路包括第一电阻R1、第四电阻R4、第一电容C1，第一电阻R1与第一电容C1串联后与第四电阻R4关联。第四电阻R4为模拟输出电压的放电电阻，在PWM控制高电平，光耦U1关断的时候，对模拟电压滤波的第一电容C1进行放电处理，保持***稳定性及调高输出模拟电压的响应时间。第一电阻R1为电感模拟输出电压的充电电阻，若阻值过大则电压输出反应变慢，若阻值过小则输出电压波动会大，输出电压不稳定。第一电容C1为模拟电源输出滤波电容，使0~4.8V模拟电压输出更加稳定，具有一定带负载能力。
所述的第一电阻R1、第四电阻R4的一端与隔离电路的输出端相连，第一电阻R1的另一端与第一电容C1的正极相连，第一电容C1的负极及第四电阻R4的另一端与电源负极相连。
所述的稳压电路包括稳压源VR1、稳压二极管D1、第三电容C3、第二电容C2，所述的稳压二极管D1、第三电容C3设于稳压源VR1的输入侧，所述的第二电容C2设于稳压源VR1的输出侧。稳压二极管D1降低外部电压对稳压源VR1的冲击，提高产品可靠性。
所述的降功耗电路包括第二电阻R2，所述的第二电阻R2设于稳压源VR1的输入侧。第二电阻R2为限流电阻，可以提高***可靠性。
所述的第三电容C3的正极、第二电阻R2一端与工控器电源正极相连，第三电容C3的负极与第二电容C2的负极与工控器电源负极相连；第二电阻R2的另一端与稳压二极管D1负极相连；稳压二极管D1正极与稳压源VR1输入端相连；稳压源VR1的输出端与第二电容C2的正极、隔离电路相连。
有益效果：在锂电池正常工作的时候，将锂电池的剩余电量转化为模拟电量输出，这样所有的设备都可以方便的识别电量信号，来判断电池的剩余电量，剩余电量精度判断可以达到3%以内，大大提高了电池的使用效率，提高了经济效益和社会效益。解决了电池的电量计算工控机之间的数据传输问题，提高了电池的使用效率，延长了电池的实用寿命，增加了工控机的产品稳定性。
附图说明
图1是本发明使用结构图。
图2是本发明电路结构图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
如图1所示，锂电池电量模拟电压输出装置位于锂电池管理器与工控机之间，解决了电池的电量计算工控机之间的数据传输问题。
如图2所示，锂电池电量模拟电压输出装置包括隔离电路、稳压电路、滤波采样电路、降功耗电路，所述的滤波采样电路通过隔离电路与锂电池管理器相连，所述的稳压电路与滤波采样电路相连以为滤波采样电路提供稳压电源；所述的滤波电路的输出端与工控机输入口相连；稳压电源的电压作为滤波采样电路输出端的电压上限；锂电池管理器的输出口与隔离电路相连以向隔离电路输出对应于电池电量的PWM占空比，滤波采样电路对PWM斩波进行滤波，并输出一个位于0V-稳压电源电压值之间的模拟电压。
隔离电路的输入端与锂电池管理器输出端相连，隔离电路的输出端与稳压电路及滤波采样电路相连。
所述的隔离电路为光耦U1隔离电路，所述的光耦U1隔离电路包括发光二极管、光电三极管，光电三极管的集电极与稳压电路输出端相连，光电三极管的发射极与滤波采样电路输入端相连。光耦U1隔离电路主要起到电气隔离的作用，同时要求内置光电三极管压降小于0.3V。
为保护光耦U1以及锂电池内部电路，所述的隔离电路还包括第三电阻R3，所述的第三电阻R3设于锂电池管理器的输出口与发光二极管负极之间，所述的发光二极管的正极与锂电池管理器的电源端相连。第三电阻R3为PWM输入光耦U1的限流电阻。
所述的滤波采样电路包括第一电阻R1、第四电阻R4、第一电容C1，第一电阻R1与第一电容C1串联后与第四电阻R4关联。所述的第一电阻R1、第四电阻R4的一端与隔离电路的输出端相连，第一电阻R1的另一端与第一电容C1的正极相连，第一电容C1的负极及第四电阻R4的另一端与电源负极相连。第一电阻R1为电感模拟输出电压的充电电阻，若阻值过大则电压输出反应变慢，若阻值过小则输出电压波动会大，输出电压不稳定；第一电容C1为模拟电源输出滤波电容，使0~4.8V模拟电压输出更加稳定，具有一定带负载能力。第四电阻R4为模拟输出电压的放电电阻，在PWM控制高电平，光耦U1关断的时候，对第一电容C1进行放电处理，保持***稳定性及调高输出模拟电压的响应时间。
所述的稳压电路包括稳压源VR1、稳压二极管D1、第三电容C3、第二电容C2，所述的稳压二极管D1、第三电容C3设于稳压源VR1的输入侧，所述的第二电容C2设于稳压源VR1的输出侧。稳压源VR1提供工作电压，要求为4.8V±0.048V范围以内，来满足输出电压有足够的精度。稳压二极管D1降低外部电压对稳压源VR1的冲击，提高产品可靠性。第二电容C2为稳压源VR1输出4.8V的滤波电容，使***更加稳定；第三电容C3为稳压源VR1V第一电阻R1输入0~40V的滤波电容，使***更加稳定。
所述的降功耗电路包括第二电阻R2，所述的第二电阻R2设于稳压源VR1的输入侧。第二电阻R2为限流电阻，采用1W功率，可以提高***可靠性。
所述的第三电容C3的正极、第二电阻R2一端与工控器电源正极相连，第三电容C3的负极与第二电容C2的负极与工控器电源负极相连；第二电阻R2的另一端与稳压二极管D1负极相连；稳压二极管D1正极与稳压源VR1输入端相连；稳压源VR1的输出端与第二电容C2的正极、隔离电路相连。
本技术方案采用了外置供电的电路，增设了4.8V稳压源VR1，光耦U1、电阻、电容等器件，在锂电池内部剩余电量计算完成后通过控制PWM的占空比，使电容上的电压稳定在某个电压值上，这样外部工控机可以通过检测这个电压来识别锂电池的剩余电量。此电路成本低、可靠性高、适用广泛，从而在产品中得到了广泛的使用。
装置的P+和P-端接通工控机电源，电源电压要求在0-40V范围内，VCC和PWM连接锂电池管理器，此时电路开始工作。
锂电池管理器工作频率1K~100KHz，输出占空比从0~100%，代表锂电池的剩余电量值。电路P+和P-接通后，稳压源VR1V第一电阻R1输出4.8V电压，为光耦U1供电，PWM信号经过光耦U1隔离后输出一样频率的开关型号，在PWM输入为低电平的时候，光耦U1导通，此时通过第一电阻R1为第一电容C1充电，第一电容C1电压升高，在PWM输入为高电平时，光耦U1关断，此时第一电容C1通过第一电阻R1和第四电阻R4放电，这样在PWM占空比一定的情况下，第一电容C1上的电压稳定在相应的数值上，这样就将锂电池的剩余电量转化为0~4.8V之间的一个直流电压范围内，工控机通过读取这个数值后就可以正常的判断电池的剩余电量，提高电池的工作效率。
在工作时，在PWM信号进来的时候通过光耦U1隔离输出，经过第一电阻R1限流，对第一电容C1进行充放电，此时OUT端会输出0~4.8V的模拟电压。工控机可以通过检测此电压来判断锂电池的剩余电量，来确认锂电池是否需要充电处理。
以上图1、2所示的一种锂电池电量模拟电压输出装置是本发明的具体实施例，已经体现出本发明实质性特点和进步，可根据实际的使用需要，在本发明的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。
Claims (10)
1.一种锂电池电量模拟电压输出装置，其特征在于：隔离电路、稳压电路、滤波采样电路、降功耗电路，所述的滤波采样电路通过隔离电路与锂电池管理器相连，所述的稳压电路与滤波采样电路相连以为滤波采样电路提供稳压电源；所述的滤波电路的输出端与工控机输入口相连；稳压电源的电压作为滤波采样电路输出端的电压上限；锂电池管理器的输出口与隔离电路相连以向隔离电路输出对应于电池电量的PWM占空比，滤波采样电路对PWM斩波进行滤波，并输出一个位于0V-稳压电源电压值之间的模拟电压。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池电量模拟电压输出装置，其特征在于：所述的降功耗电路与稳压电路相连。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池电量模拟电压输出装置，其特征在于：隔离电路的输入端与锂电池管理器输出端相连，隔离电路的输出端与稳压电路及滤波采样电路相连。
4.根据权利要求3所述的一种锂电池电量模拟电压输出装置，其特征在于：所述的隔离电路为光耦U1隔离电路，所述的光耦U1隔离电路包括发光二极管、光电三极管，光电三极管的集电极与稳压电路输出端相连，光电三极管的发射极与滤波采样电路输入端相连。
5.根据权利要求4所述的一种锂电池电量模拟电压输出装置，其特征在于：所述的隔离电路还包括第三电阻R3，所述的第三电阻R3设于锂电池管理器的输出口与发光二极管负极之间，所述的发光二极管的正极与锂电池管理器的电源端相连。
6.根据权利要求1所述的一种锂电池电量模拟电压输出装置，其特征在于：所述的滤波采样电路包括第一电阻R1、第四电阻R4、第一第一电容C1，第一电阻R1与第一电容C1串联后与第四电阻R4关联。
7.根据权利要求6所述的一种锂电池电量模拟电压输出装置，其特征在于：所述的第一电阻R1、第四电阻R4的一端与隔离电路的输出端相连，第一电阻R1的另一端与第一电容C1的正极相连，第一电容C1的负极及第四电阻R4的另一端与电源负极相连。
8.根据权利要求1所述的一种锂电池电量模拟电压输出装置，其特征在于：所述的稳压电路包括稳压源VR1、稳压二极管D1、第三电容C3、第二电容C2，所述的稳压二极管D1、第三电容C3设于稳压源VR1的输入侧，所述的第二电容C2设于稳压源VR1的输出侧。
9.根据权利要求8所述的一种锂电池电量模拟电压输出装置，其特征在于：所述的降功耗电路包括第二电阻R2，所述的第二电阻R2设于稳压源VR1的输入侧。
10.根据权利要求9所述的一种锂电池电量模拟电压输出装置，其特征在于：所述的第三电容C3的正极、第二电阻R2一端与工控器电源正极相连，第三电容C3的负极与第二电容C2的负极与工控器电源负极相连；第二电阻R2的另一端与稳压二极管D1负极相连；稳压二极管D1正极与稳压源VR1输入端相连；稳压源VR1的输出端与第二电容C2的正极、隔离电路相连。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510678411.0A CN105223516B (zh) | 2015-10-20 | 2015-10-20 | 一种锂电池电量模拟电压输出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510678411.0A CN105223516B (zh) | 2015-10-20 | 2015-10-20 | 一种锂电池电量模拟电压输出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105223516A true CN105223516A (zh) | 2016-01-06 |
| CN105223516B CN105223516B (zh) | 2018-05-22 |
Family
ID=54992578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510678411.0A Active CN105223516B (zh) | 2015-10-20 | 2015-10-20 | 一种锂电池电量模拟电压输出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105223516B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106291389A (zh) * | 2016-10-12 | 2017-01-04 | 爱玛科技集团股份有限公司 | 一种电池剩余容量的指示方法、装置及*** |
| CN110361667A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-10-22 | 西安爱生无人机技术有限公司 | 纯电动无人机的电池电量检测装置及方法 |
| CN112114264A (zh) * | 2019-06-19 | 2020-12-22 | 深圳君正时代集成电路有限公司 | 一种电池电量的检测*** |
| CN113296008A (zh) * | 2021-05-19 | 2021-08-24 | 任谦 | 基于soc剩余电量预估法的电压调节电路及方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6049210A (en) * | 1997-01-17 | 2000-04-11 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Device for displaying remaining battery capacity |
| CN101135720A (zh) * | 2006-08-31 | 2008-03-05 | 纬创资通股份有限公司 | 检测电池电量***及其手持式电子装置 |
| CN101715263A (zh) * | 2009-10-20 | 2010-05-26 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 一种led驱动控制方法、***及便携式led发光装置 |
| CN202486293U (zh) * | 2011-12-30 | 2012-10-10 | 重庆小康工业集团股份有限公司 | 电动车电量检测装置 |
| CN202533564U (zh) * | 2012-02-21 | 2012-11-14 | 王安清 | 电量指示装置 |
| CN202649436U (zh) * | 2012-05-18 | 2013-01-02 | 江苏奥新新能源汽车有限公司 | 电池电量传感控制装置 |
| TW201344223A (zh) * | 2012-04-26 | 2013-11-01 | Sy-Ruen Hung | 以頻率檢測二次電池剩餘容量的方法及指示設備 |
| CN205210280U (zh) * | 2015-10-20 | 2016-05-04 | 卧龙电气集团股份有限公司 | 一种锂电池电量模拟电压输出装置 |
-
2015
- 2015-10-20 CN CN201510678411.0A patent/CN105223516B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6049210A (en) * | 1997-01-17 | 2000-04-11 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Device for displaying remaining battery capacity |
| CN101135720A (zh) * | 2006-08-31 | 2008-03-05 | 纬创资通股份有限公司 | 检测电池电量***及其手持式电子装置 |
| CN101715263A (zh) * | 2009-10-20 | 2010-05-26 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 一种led驱动控制方法、***及便携式led发光装置 |
| CN202486293U (zh) * | 2011-12-30 | 2012-10-10 | 重庆小康工业集团股份有限公司 | 电动车电量检测装置 |
| CN202533564U (zh) * | 2012-02-21 | 2012-11-14 | 王安清 | 电量指示装置 |
| TW201344223A (zh) * | 2012-04-26 | 2013-11-01 | Sy-Ruen Hung | 以頻率檢測二次電池剩餘容量的方法及指示設備 |
| CN202649436U (zh) * | 2012-05-18 | 2013-01-02 | 江苏奥新新能源汽车有限公司 | 电池电量传感控制装置 |
| CN205210280U (zh) * | 2015-10-20 | 2016-05-04 | 卧龙电气集团股份有限公司 | 一种锂电池电量模拟电压输出装置 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106291389A (zh) * | 2016-10-12 | 2017-01-04 | 爱玛科技集团股份有限公司 | 一种电池剩余容量的指示方法、装置及*** |
| CN106291389B (zh) * | 2016-10-12 | 2019-03-05 | 爱玛科技集团股份有限公司 | 一种电池剩余容量的指示方法、装置及*** |
| CN112114264A (zh) * | 2019-06-19 | 2020-12-22 | 深圳君正时代集成电路有限公司 | 一种电池电量的检测*** |
| CN112114264B (zh) * | 2019-06-19 | 2024-03-08 | 深圳君正时代集成电路有限公司 | 一种电池电量的检测*** |
| CN110361667A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-10-22 | 西安爱生无人机技术有限公司 | 纯电动无人机的电池电量检测装置及方法 |
| CN110361667B (zh) * | 2019-07-31 | 2024-03-12 | 西安爱生无人机技术有限公司 | 纯电动无人机的电池电量检测装置及方法 |
| CN113296008A (zh) * | 2021-05-19 | 2021-08-24 | 任谦 | 基于soc剩余电量预估法的电压调节电路及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105223516B (zh) | 2018-05-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN203933124U (zh) | 一种单接口移动电源、蓝牙键盘及保护套 | |
| CN203522260U (zh) | 电池供电控制电路和双电源供电设备 | |
| CN203339772U (zh) | 一种电子烟usb充电器 | |
| CN105223516A (zh) | 一种锂电池电量模拟电压输出装置 | |
| CN107046323A (zh) | 一种掉电保护电路 | |
| CN211377693U (zh) | 一种基于太阳能和感应取能的输电线路混合供电电源 | |
| CN203481855U (zh) | 一种移动电源装置 | |
| CN203504233U (zh) | 一种条形码扫描枪的电源管理电路 | |
| CN205210280U (zh) | 一种锂电池电量模拟电压输出装置 | |
| CN203933057U (zh) | 一种便携式多功能移动电源 | |
| CN204302468U (zh) | 锂电池在线监测预警*** | |
| CN203859538U (zh) | 充电保护电路及蓝牙音箱 | |
| CN203481901U (zh) | 空载低损耗电池充电电路 | |
| CN103475074A (zh) | 空载低损耗电池充电电路 | |
| CN203554005U (zh) | 可自动上电式零功耗锂电池管理*** | |
| CN102148523B (zh) | 节能型蓄电池充放电控制*** | |
| CN110967999A (zh) | 功耗控制装置及通信*** | |
| CN202059166U (zh) | 智能漏电控制模块的限流保护电路 | |
| CN203813424U (zh) | 电源低电压保护电路 | |
| CN203434847U (zh) | 一种带充电的开关电源 | |
| CN204696767U (zh) | 一种太阳能充电控制器 | |
| CN105610230B (zh) | 一种充电器 | |
| CN104158257A (zh) | 感应型电流及usb双模充电控制电路及实现方法 | |
| CN203859498U (zh) | 一种开关电源管理电路*** | |
| CN205123392U (zh) | Onu设备的电源管理装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 312300 No. 1801 Renmin West Road, Shaoxing, Zhejiang, Shangyu Co-patentee after: Wolong Electric Group Zhejiang Dengta Power Source Co., Ltd. Patentee after: Wolong Electric Drive Group Co., Ltd. Co-patentee after: Shaoxing University Address before: 312300 No. 1801 Renmin West Road, Shaoxing, Zhejiang, Shangyu Co-patentee before: Wolong Electric Group Zhejiang Dengta Power Source Co., Ltd. Patentee before: Wolong Electric Group Co., Ltd. Co-patentee before: Shaoxing University |