电池的电量计量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电池的电量计量系统，该系统包括：电池电压采集模块以及微处理器模块。电池电压采集模块的输入端与电池连接且用于采集电池的端电压。微处理器模块与电池电压采集模块的输出端连接，用于接收电池的端电压，并估算电池剩余电量。其中，微控处理器模块根据电池的端电压及内建电池模型估算电池开路电压，再依据典型锂离子电池的SOC-OCV关系推算出电池的剩余电量。通过上述方式，本发明专利技术能够保持电池的电量计量的精确度，并能将电量计量系统设置在电池的内部或者外部。

【技术实现步骤摘要】
电池的电量计量系统
本专利技术涉及电子
，特别是涉及一种电池的电量计量系统。
技术介绍
目前，随着手机等以电池供电的电子设备的广泛使用，电池的电量计量越来越被电子设备开发人员重视。如图1所示，图1为现有技术的电池的电量计量系统的结构示意图。现今的电池的电量计量系统主要由微处理器模块11、电流检测模块12以及电流检测电阻Rs构成。由于电流检测电阻Rs必须设置在电池内部且微处理器模块11的供电直接来自于电池，导致该系统只能位于电池内部。其中微处理器模块11可以通过通用通讯接口与电子设备的处理器保持数据交换。当系统正常工作时，需要不断采集电流检测电阻Rs两端的端电压，计算实时电流从而计算得到电池剩余电量。当整个用电设备进入睡眠模式、待机模式或者超低功耗模式时，电量计量系统仍然会采集电压，利用SOC-OCV（stateofcharge-OpenCircuitVoltage，剩余电量-开路电压）的相关性，来纠正电量估算偏差。但现有技术至少具有以下几个缺点：1.现有技术的电池的电量计量系统功耗较高，当系统工作时，需要实时监控电流大小，否则将无法准确累加电量，因此采样系统必须保持在实时工作状态，也就是说采样模块必须工作在常开的状态，这样导致的后果就是系统总功耗始终会保持在比较高的水平，系统无法根据负载状况来主动调节系统工作状态。2.当系统工作时，无法自主消除电流采样时必然发生的长期电量漂移，因此也就无法在正常工作中自动纠正电量误差。由于电流检测电阻本身精度有限，造成的累积误差只有当系统进入睡眠模式、待机模式或者超低功耗模式时才可以利用电压采样获得的开路电压进行电量修正。在系统处于连续工作状态或者反复充放电的情况下，无法自主对系统误差进行监控，因此会影响连续工作或反复充放电时的精度。当系统处于睡眠模式、待机模式或者超低功耗模式时的电量误差纠正通常是突变的方式，即在采样完毕以后立即对电量做出更新，因此会在开关机时产生电量显示突变的状况。3.现有技术的电池的电量计量系统只能位于电池的内部。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种电池的电量计量系统，能够保持电池的电量计量的精确度，并能将电量计量系统设置在电池的内部或者外部。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种电池的电量计量系统，其包括：电池电压采集模块和微处理器模块。电池电压采集模块的输入端与电池连接用于采集电池的端电压并转换为数字电压信号后输出。微处理器模块与电池电压采集模块的输出端连接，用于接收电池的端电压，并估算电池剩余电量。其中，微控处理器模块根据电池的端电压及内建电池模型估算电池开路电压，再依据典型锂离子电池的SOC-OCV关系推算出电池的剩余电量。其中，电池电压采集模块包括电压采样单元和模数转换模块。其中，电压采样单元为开关电容电路或高输入阻抗放大器。其中，电压采样单元的最前端包括一个低通滤波器。其中，电池电压采集模块间歇性工作。其中，微处理器模块为数字信号处理器DSP。其中，微处理器模块为编入特定算法的可编程逻辑器件。其中，内建电池模型采用以下方程组描述：Vo(t)=Vocv（t）-I1（t）*R1-I2（t）*R2(1)Vo(t)表征电池的端电压，Vocv（t）表征电池的开路电压，R1表征电池的等效欧姆阻抗，R2表征等效极化压差阻抗，I1(t)表征电池的充电或放电电流值，流过等效极化压差阻抗R2电流为I2(t)，SOC(t)为电池当前剩余电量，SOC（0）为电池的初始电量，根据内建电池模型结合当前采集的电池的端电压算出当前电池的开路电压，再根据典型锂离子电池的SOC-OCV关系推算电池剩余电量。其中，根据电池的特性建立电池开路电压与剩余电量关系表格，再根据电池的端电压推算电池的开路电压，再查表得到对应的剩余电量，若电池开路电压为在离散数据点之间，则采用线性内插法算出剩余电量。其中，根据电池的特性建立电池的开路电压与剩余电量关系数据，分段多项式拟合得到电池的开路电压与剩余电量关系多项式组，再根据电池的端电压推算电池开路电压，带入电池的开路电压与剩余电量关系多项式组算出剩余电量。本专利技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术通过电池的端电压及内建电池模型估算电池开路电压，再依据典型锂离子电池的SOC-OCV关系推算出电池的剩余电量，通过上述方式，本专利技术能够保持电池的电量计量的精确度，并能将电量计量系统设置在电池的内部或者外部。附图说明图1是现有技术的电池的电量计量系统的结构示意图；图2是本专利技术内建电池模型的电路结构示意图；图3是本专利技术电池的电量计量系统优选实施例的结构示意图；图4是本专利技术一种SOC-OCV对应关系的示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的说明。请参阅图2，图2是本专利技术内建电池模型的电路结构示意图。内建电池模型为电池电路的一种归一化建模的等效电路，该等效电路包括：第一电阻R1、非线性电阻R2、OCV等效电压源Vs以及第一电容C1。其中，第一电阻R1、非线性电阻R2、OCV等效电压源Vs三者串联，第一电容C1与非线性电阻R2并联。第一电阻R1悬空的一端连接至电池的正极PACK+，OCV等效电压源Vs的负极连接至电池的负极PACK-。在内建电池模型中，第一电阻R1表征电池的等效阻抗，主要由金属接触点，电解液导电率决定，一般不随电流大小变化。非线性电阻R2表征电池的极化压差造成的压降。第一电容C1表征极化压差对电流激励的响应速度，由非线性电阻R2和第一电容C1共同决定的时间常数为τ=R2*C1，OCV等效电压源Vs表征在空载状态下电池的开路电压VOCV。其中，第一电阻R1、非线性电阻R2、第一电容C1由电池的固有特性确定。请结合参阅图3，图3是本专利技术电池的电量计量系统优选实施例的结构示意图。电池的电量计量系统优选地包括：电池电压采集模块21以及微处理器模块22。电池电压采集模块21的输入端与电池连接，电池电压采集模块21用于采集电池的端电压并转换为数字电压信号后输出，也就是说，电池的端电压是由模拟电压信号表征的，电池电压采集模块21则将电池的端电压以数字电压信号表征。具体地，电池电压采集模块21包括电压采样单元211和模数转换模块212。电压采样单元211用于采集电池的端电压，模数转换模块212用于将电池的端电压以数字电压信号表征。在本实施例中，电压采样单元211优选为高输入阻抗放大器，电压采样单元211包括：第二电阻R3、第二电容C2以及放大器2111。电压采样单元21的最前端包括一个由第二电阻R3、第二电容C2构成的低通滤波器。测量电池电量时，放大器2111的输入端通过第二电阻R3连接电池的正极PACK+，通过第二电容C2连接电池的负极PACK-，第二电容C2与电池的负极共同接地。高输入阻抗放大器为系统工作在连续时间的缓冲器。值得注意的是，在其他实施例中，电压采样单元211也可以是开关电容电路。微处理器模块22与电池电压采集模块21本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池的电量计量系统，所述系统包括：电池电压采集模块，所述电池电压采集模块的输入端与所述电池连接用于采集所述电池的端电压；微处理器模块，与所述电池电压采集模块的输出端连接，用于接收所述电池的端电压，并估算电池剩余电量；其特征在于，所述微控处理器模块根据所述电池的端电压及内建电池模型估算电池开路电压，再依据典型锂离子电池的SOC‑OCV关系推算出所述电池的剩余电量。

【技术特征摘要】
2013.02.28 CN 201310064218.91.一种电池的电量计量系统，所述系统包括：电池电压采集模块，所述电池电压采集模块的输入端与所述电池连接用于采集所述电池的端电压；微处理器模块，与所述电池电压采集模块的输出端连接，用于接收所述电池的端电压，并估算电池剩余电量；其特征在于，所述微控处理器模块根据所述电池的端电压及内建电池模型估算电池开路电压，再依据典型锂离子电池的SOC-OCV关系推算出所述电池的剩余电量；所述内建电池模型采用以下方程组描述：Vo(t)＝Vocv(t)-I1(t)*R1-I2(t)*R2(1)I2(t)*R2＝VC1(t)(2)其中，Vo(t)表征所述电池的端电压，Vocv(t)表征所述电池的开路电压，R1表征所述电池的等效欧姆阻抗，R2表征等效极化压差阻抗，I1(t)表征电池的充电或放电电流值，流过等效极化压差阻抗R2电流为I2(t)，SOC(t)为所述电池当前剩余电量，SOC(0)为所述电池的初始电量，根据所述内建电池模型结合当前采集的所述电池的端电压算出当前所述电池的开路电压，再根据典型锂离子电池的SOC-OCV关系推算所述电池剩余电量...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱炜礼，
申请(专利权)人：东莞赛微微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44