CN203587780U - 一种电池电量检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉电池技术领域，本实用新型公开了一种电池电量检测装置，其具体包括电池监控芯片、处理器、时钟信号产生电路、电流采样电阻和待检测电池，所述电池监控芯片包括振荡管脚、I2C总线接口、接地管脚、供电管脚、电池电压检测管脚和电流采样信号输入管脚，所述处理器连接电池监控芯片的I2C总线接口，所述时钟信号产生电路连接电池监控芯片的振荡管脚，所述电流采样电阻连接电池监控芯片的电流采样信号输入管脚，所述待检测电池的一端连接供电管脚和电池电压检测管脚，另外一端连接电流采样电阻与电池监控芯片的电流采样信号输入管脚CG的连接点。通过上述装置，实现电池电量1%的精确显示，并能够直接进行数字显示以及报警。
Description
技术领域
本实用新型属于电池技术领域，尤其涉及一种电池电量检测装置。
背景技术
随着现代电子技术全方位和快速的发展，小型便携式设备功能越来越纷繁，对其电源***的要求不再仅仅是供电，还需准确地监测电池电量，明确剩余电量可用时间，以便调节相关应用，灵活管理可用电源，尽可能延长***工作时间。针对以上情况，为满足小型便携式设备的应用要求，需要一种电池电量检测装置。
现有技术中进行电池电量的检测主要采用以下两种方式：
第一、采用电压测量电路检测电池的电压，并根据电池的电压计算出电池的电量，如申请号为CN201220618480.4的专利申请，其公开了一种电池电量检测***，其包括可编程充电电路、电压测量电路和处理器。可编程充电电路用于向电池提供第一充电电流和第二充电电流。电压测量电路，用于检测当所述充电电流为第一充电电流时的所述电池两端电压为第一电压，检测当所述充电电流为第二充电电流时的所述电池两端的电压为第二电压。处理器，用于根据可编程充电电路提供的所述第一充电电流、第二充电电流以及电压测量电路提供的第一电压和第二电压计算所述电池的内部电阻；并根据所述内部电阻计算得到所述电池的电容电压，并得到所述电池的剩余电量。本实用新型公开的电池电量检测***，通过对电池等效电阻的精确计算，实现对电池电量的准确检测。但，只有当未接入负载时，电池电压才与电池电量具有很高的关联性，若接入了负载，产生了电流，电池内部会产生阻抗，出现压降，同时而通过试验得知，温度每下降100℃，电池阻抗就会提高1.5倍。而当电池老化后，其对Step-Load的变化会有个非常大的时间常数瞬态响应，即在接入负载后，电池电压会随着时间的变化以不同的速度逐渐下降，并在去除负载后逐渐上升，这样基于电压的检测可能会引起高达50%的误差。而电池电压还会随着RFPA的功率发射发生突变，通常会变小0.2～0.3V。因此上述的电池电量检测装置不能准确检测电池电量。
第二、采用库仑计数器计算电池电量，电流检测传感器检测设备电池耗电电流，从而计算一段时间内消耗的真实电量，得到电池的剩余电量。申请号为CN200910249853.8的专利申请，其公开了一种电池电量的估测方法与***。此方法包括下列步骤。取得一库仑计数器计算的电池容量参数(Coulomb Counter Calculated Battery Index，CCBI)，CCBI是与从一电池中流出的累计电流量相关。取得一电池电压曲线追踪计算的电池容量参数(Battery Voltage Curve Tracer Calculated Battery Index，VCBI)，VCBI是与电池的温度、输出电压与流出的电流大小相关。根据CCBI与VCBI产生一调整过计算的电池容量参数(Modified Calculated Battery Index，MCBI)，MCBI是介于CCBI与VCBI之间。库仑计可实时并较为精确的监测电池消耗电量，这对于新电池非常有效。但对于旧电池存在以下几点缺点：随着电池老化和自放电，这种监测方法就变得不准确，因为对于电池自放电的速度无法测量，而电池的自放电速度各不相同，若用一个常用的预定义自放电速度公式来校正是很不精确的。同样，上述的电池电量检测也不能准确检测电池电量。
实用新型内容
本实用新型目的是针对现有技术中的电池电量检测装置无法准确检测电池电量的技术问题，提供一种新的电池电量检测装置。
本实用新型的目的通过下述技术方案来实现：
一种电池电量检测装置，其具体包括电池监控芯片、处理器、时钟信号产生电路、电流采样电阻和待检测电池，所述电池监控芯片包括振荡管脚、I2C总线接口、接地管脚、供电管脚、电池电压检测管脚和电流采样信号输入管脚，所述处理器连接电池监控芯片的I2C总线接口，所述时钟信号产生电路连接电池监控芯片的振荡管脚，所述电流采样电阻连接电池监控芯片的电流采样信号输入管脚，所述电池监控芯片包括库仑计、ADC采样电路和寄存器，所述库仑计分别连接ADC采样电路和寄存器，所述ADC采样电路连接寄存器，所述待检测电池的一端连接供电管脚和电池电压检测管脚，另外一端连接电流采样电阻与电池监控芯片的电流采样信号输入管脚的连接点。
更进一步地，上述电池监控芯片为意法半导体带库仑计的电池监控芯片STC3100。
更进一步地，上述采样电阻的一端连接电池监控芯片的电流采样信号输入管脚，另外一端接地，所述电池监控芯片的接地管脚与采样电阻的接地端连接。
更进一步地，上述电池电量检测装置还包括供电管脚端的ESD保护电路，所述供电管脚端的ESD保护电路包括第一电容、第一二极管和第一电阻，所述第一电容的一端与第一二极管的正极连接，第一电容和第一二极管正极的连接点接地，第一电容的另外一端与第一二极管的负极连接，第一电容和第一二极管负极的连接点连接电池监控芯片的供电管脚和第一电阻。
更进一步地，上述电池电量检测装置还包括电池电压检测管脚端的ESD 保护和滤波电路，所述电池电压检测管脚端的ESD 保护和滤波电路包括第二电阻和第二电容，所述第二电容的一端与第二电阻连接，其第二电容与第二电阻的连接点连接电池电压检测管脚，所述第二电容的另外一端接地。
通过采用以上技术方案，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型的电池电量检测装置能够精确跟踪电池的电量的变化，精度可达1% 。
附图说明
图1为本实用新型的电池电量检测装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合说明书附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示的本实用新型的电池电量检测装置的结构示意图。本实用新型公开了一种电池电量检测装置，其具体包括电池监控芯片、处理器、时钟信号产生电路、电流采样电阻R3和待检测电池C3，所述电池监控芯片包括ROSC振荡管脚、I2C总线接口、GND接地管脚、Vcc供电管脚、Vin电池电压检测管脚和电流采样信号输入管脚CG，所述处理器连接电池监控芯片的I2C总线接口，所述时钟信号产生电路连接电池监控芯片的ROSC振荡管脚，所述电流采样电阻连接电池监控芯片的电流采样信号输入管脚CG，所述电池监控芯片包括库仑计、ADC采样电路和寄存器，所述库仑计分别连接ADC采样电路和寄存器，所述ADC采样电路连接寄存器，所述待检测电池C3的一端连接Vcc供电管脚和Vin电池电压检测管脚，另外一端连接电流采样电阻与电池监控芯片的电流采样信号输入管脚CG的连接点。ADC，模数转换器即A/D转换器，简称ADC，通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件，ADC采样电路是指通过采样电路对外部输入信号进行采样，电流采样电阻R3用于采集流入或流出电池的电流，电池电压经ADC采样电路采样后放于寄存器中，根据实际电池电压和采样电阻上实际流过的电流得到电池剩余的实际电量。比如把R3两端的电压值与采样周期相乘后放入28位的累加器中，其中，高16位会放入寄存器中，从而得到实际电量，因此可以在寄存器中直接读出电池电量的变化值，实现电池电量1%的精确显示，并能够直接进行数字显示以及报警。
更进一步地，上述电池监控芯片为意法半导体带库仑计的电池监控芯片STC3100。采用该芯片在本实用新型中就能实现1%精度的电池电量检测。
更进一步地，上述采样电阻R3的一端连接电池监控芯片的电流采样信号输入管脚CG，另外一端接地，所述电池监控芯片的GND接地管脚与采样电阻R3的接地端连接。从而确保所有的电流都是流过采样电阻R3，避免产生电流检测误差，从而影响电量检测误差。
更进一步地，上述电池电量检测装置还包括Vcc供电管脚端的ESD（Electrostatic discharge）保护电路，所述Vcc供电管脚端的ESD保护电路包括第一电容C1、第一二极管D1和第一电阻R1，所述第一电容C1的一端与第一二极管D1的正极连接，第一电容C1和第一二极管D1正极的连接点接地，第一电容C1的另外一端与第一二极管D1的负极连接，第一电容C1和第一二极管D1负极的连接点连接电池监控芯片的Vcc供电管脚和第一电阻。通过在Vcc供电管脚端形成ESD静电放电保护电路，从而提高电池电压的检测精度。
更进一步地，上述电池电量检测装置还包括Vin电池电压检测管脚端的ESD 保护和滤波电路，所述Vin电池电压检测管脚端的ESD 保护和滤波电路包括第二电阻R2和第二电容C2，所述第二电容C2的一端与第二电阻R2连接，其第二电容C2与第二电阻R2的连接点连接Vin电池电压检测管脚，所述第二电容C2另外一端接地。通过在Vin电池电压检测管脚端形成ESD静电放电保护和滤波电路，从而进一步提高电池电压的检测精度。
上述的实施例中所给出的系数和参数，是提供给本领域的技术人员来实现或使用本实用新型的，本实用新型并不限定仅取前述公开的数值，在不脱离本实用新型的实用新型思想的情况下，本领域的技术人员可以对上述实施例作出种种修改或调整，因而本实用新型的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。
Claims (5)
1.一种电池电量检测装置，其特征在于具体包括电池监控芯片、处理器、时钟信号产生电路、电流采样电阻和待检测电池，所述电池监控芯片包括振荡管脚、I2C总线接口、接地管脚、供电管脚、电池电压检测管脚和电流采样信号输入管脚，所述处理器连接电池监控芯片的I2C总线接口，所述时钟信号产生电路连接电池监控芯片的振荡管脚，所述电流采样电阻连接电池监控芯片的电流采样信号输入管脚，所述电池监控芯片包括库仑计、ADC采样电路和寄存器，所述库仑计分别连接ADC采样电路和寄存器，所述ADC采样电路连接寄存器，所述待检测电池的一端连接供电管脚和电池电压检测管脚，另外一端连接电流采样电阻与电池监控芯片的电流采样信号输入管脚的连接点。
2.如权利要求1所述的电池电量检测装置，其特征在于所述电池监控芯片为意法半导体带库仑计的电池监控芯片STC3100。
3.如权利要求1所述的电池电量检测装置，其特征在于所述采样电阻的一端连接电池监控芯片的电流采样信号输入管脚，另外一端接地，所述电池监控芯片的接地管脚与采样电阻的接地端连接。
4.如权利要求1所述的电池电量检测装置，其特征在于所述电池电量检测装置还包括供电管脚端的ESD保护电路，所述供电管脚端的ESD保护电路包括第一电容、第一二极管和第一电阻，所述第一电容的一端与第一二极管的正极连接，第一电容和第一二极管正极的连接点接地，第一电容的另外一端与第一二极管的负极连接，第一电容和第一二极管负极的连接点连接电池监控芯片的供电管脚和第一电阻。
5.如权利要求1所述的电池电量检测装置，其特征在于所述电池电量检测装置还包括电池电压检测管脚端的ESD 保护和滤波电路，所述电池电压检测管脚端的ESD 保护和滤波电路包括第二电阻和第二电容，所述第二电容的一端与第二电阻连接，其第二电容与第二电阻的连接点连接电池电压检测管脚，所述第二电容的另外一端接地。
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