CN214278375U - 一种电池剩余容量估算电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电池剩余容量估算电路，包括：储能模块、控制模块和采集模块，其中，储能模块包括电源、开关单元和储能单元；控制模块用于根据待测电池处于静置状态预设时间之后的开路电压，估算剩余电量值；储能单元的电压信号输出端与控制模块的第三端电连接，控制模块还用于采集开关单元处于截止状态起始时刻的第三电压值和开关单元处于截止状态结束时刻的第四电压值，并根据第三电压值和第四电压值确定估算剩余电量值的准确性，其中，截止状态起始时刻对应待测电池的静置状态起始时刻，且截止状态结束时刻对应待测电池的静置状态结束时刻。本实用新型实现了降低电池剩余容量估算电路的成本。
Description
技术领域
本实用新型实施例涉及电池剩余容量估算技术，尤其涉及一种电池剩余容量估算电路。
背景技术
电池管理系统是车辆的核心零部件之一，要保证电池正常运行，就必须对电池进行管理，对电池的状态进行监控。
目前在电池管理系统中，SOC(电池剩余容量)的估算主要是按时积分，末端校准，配合软件算法处理；而在末端校准时，需要判断单体的静置时间；通过外置电池(储能器件)或模块，配合计时芯片。电池管理系统设计时，通常需要配合后置电源，才能保证在系统没电或者异常掉电时，保证时间的准确性，从而保证电池剩余容量的准确性。
然而，在叉车，电动工具，割草机等应用场景中，实时时钟模块的计时用于容量的估算，成本高，电路设计需要考虑体积和电磁兼容性处理。
实用新型内容
本实用新型提供一种电池剩余容量估算电路，以实现降低电池剩余容量估算电路的成本。
第一方面，本实用新型实施例提供了一种电池剩余容量估算电路，包括：储能模块、控制模块和采集模块，其中，所述储能模块包括电源、开关单元和储能单元；
所述电源的输出端与所述开关单元的第一端电连接，所述开关单元的控制端与所述控制模块的第一端电连接，所述开关单元的第二端与所述储能单元的电源信号输入端电连接，所述控制模块用于控制所述开关单元处于导通状态或者截止状态，其中所述开关单元处于导通状态，所述电源为所述储能单元充电，且直至所述储能单元充满电，所述开关单元处于截止状态，所述储能单元放电；
所述采集模块的第一端与待测电池电连接，用于采集待测电池处于静置状态预设时间之后的开路电压，所述采集模块的第二端与所述控制模块的第二端电连接，所述控制模块用于根据所述待测电池处于静置状态预设时间之后的开路电压，估算剩余电量值；
所述储能单元的电压信号输出端与所述控制模块的第三端电连接，所述控制模块还用于采集所述开关单元处于导通状态起始时刻所述电压信号输出端的第一电压值，所述开关单元处于导通状态结束时刻所述电压信号输出端的第二电压值，所述控制模块还用于采集所述开关单元处于截止状态起始时刻，所述电压信号输出端的第三电压值和所述开关单元处于截止状态结束时刻，所述电压信号输出端的第四电压值，并根据所述第一电压值、所述第二电压值所述第三电压值和所述第四电压值确定所述估算剩余电量值的准确性，其中，所述导通状态起始时刻对应所述待测电池的静置状态起始时刻，且所述截止状态结束时刻对应所述待测电池的静置状态结束时刻；所述开关单元处于截止状态起始时刻是所述开关单元处于导通状态结束时刻。
可选的，所述电源包括第一子电源和第二子电源，所述开关单元包括第一开关子单元和第二开关子单元，所述储能单元的电源信号输入端包括第一电源信号子输入端和第二第电源信号子输入端；所述控制模块的第一端包括第一子控制端和第二子控制端；
所述第一子电源的输出端与所述第一开关子单元的第一端电连接，所述第一开关子单元的第二端与所述储能单元的第一电源信号子输入端电连接，所述第一开关子单元的控制端与所述控制模块的第一子控制端电连接；
所述第二子电源的输出端与所述第二开关子单元的第一端电连接，所述第二开关子单元的第二端与所述储能单元的第二电源信号子输入端电连接，所述第二开关子单元的控制端与所述控制模块的第二子控制端电连接。
可选的，所述储能模块还包括第一滤波单元和第二滤波单元；
所述第一滤波单元包括第一电容、第一电阻和第二电阻；所述第一电容的第一端与所述第一子电源的输出端电连接，所述第一电容的第二端与所述第一电阻的第一端以及所述控制模块的第一子控制端电连接，所述第一电阻的第二端与所述第一开关单子元的控制端电连接；所述第二电阻的第一端与所述第一电容的第一端电连接，所述第二电阻的第二端还与所述第一电阻的第二端电连接；
所述第二滤波单元包括第二电容、第三电阻和第四电阻；所述第二电容的第一端与所述第二子电源的输出端电连接，所述第二电容的第二端与所述第三电阻的第一端以及所述控制模块的第二子控制端电连接，所述第三电阻的第二端与所述第二开关子单元的控制端电连接；所述第四电阻的第一端与所述第二电容的第一端电连接，所述第四电阻的第二端还与所述第三电阻的第二端电连接。
可选的，所述储能模块还包括二极管；
所述二极管的阳极与所述第一电容的第一端电连接，所述二极管的阴极与所述第一开关子单元的第一端电连接。
可选的，所述储能单元还包括第三电容和第五电阻；
所述第三电容的第一端与所述第一开关子单元的第二端电连接，所述第三电容的第二端与所述第二开关子单元的第二端电连接；
所述第三电容的第一端与所述第五电阻的第一端电连接，所述第三电容的第二端与所述第五电阻的第二端电连接；
所述第五电阻的第二端与所述控制模块的第三端电连接。
可选的，所述储能单元还包括第六电阻，所述第六电阻的第一端与所述第一开关子单元的第二端电连接，所述第六电阻的第二端与所述第二开关子单元的第二端电连接。
可选的，所述储能单元还包括第七电阻；
所述第七电阻的第一端与所述第五电阻的第一端电连接，所述第七电阻的第二端与所述控制模块的第三端电连接。
可选的，所述第一开关子单元包括第一晶体管；和/或，所述第二开关子单元包括第二晶体管；
所述第一晶体管的第一端与所述第一子电源的输出端电连接，所述第一晶体管的第二端与所述储能单元的第一电源信号子输入端电连接，所述第一晶体管的控制端与所述控制模块的第一子控制端电连接；
所述第二晶体管的第一端与所述第二子电源的输出端电连接，所述第二晶体管的第二端与所述储能单元的第二电源信号子输入端电连接，所述第二晶体管的控制端与所述控制模块的第二子控制端电连接。
可选的，所述电源的输出端与所述控制模块的电源信号输入端电连接。
可选的，所述采集模块包括电池电压采集芯片。
本实用新型中控制模块根据采集模块采集的待测电池静置状态后的开路电压，确定估算剩余电量，并通过采集开关单元处于导通状态起始时刻储能单元的电压信号输出端的第一电压值、开关单元处于导通状态结束时刻电压信号输出端的第二电压值、开关单元处于截止状态起始时刻，电压信号输出端的第三电压值和开关单元处于截止状态结束时刻,电压信号输出端第四电压值，确定估算剩余电量的准确性，当估算剩余电量准确时，可以替换安时积分法确定的剩余电量。具体的，控制模块根据第一电压值和第二电压值获取储能单元的充电时间，控制模块根据第三电压值和第四电压值获取储能单元的放电时间，其中储能单元的充电时间和储能单元的放电时间等于待测电池处于静置状态的时间，当储能单元的充电时间和储能单元的放电时间大于或等于预设值，或者第四电压值等于0，表明控制模块确定待测电池处于静置状态预设时间之后的开路电压对应的剩余电量值是准确的。上述技术方案，通过储能模块包括的电源、开关单元和储能单元替代现有技术中利用计时芯片和备用电池计算待测电池的静置时间，起到了实现了降低电池剩余容量估算电路的成本的技术效果。
附图说明
图1是本实用新型实施例一提供的一种电池剩余容量估算电路的结构示意图；
图2是本实用新型实施例二提供的一种电池剩余容量估算电路的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本实用新型实施例一提供的一种电池剩余容量估算电路的结构示意图，本实施例可适用于电池剩余容量估算的情况，参见图1，电池剩余容量估算电路具体包括：储能模块100、控制模块200和采集模块300，其中，储能模块100包括电源110、开关单元120和储能单元130；电源110的输出端A1与开关单元120的第一端B1电连接，开关单元120的控制端B2与控制模块200的第一端E1电连接，开关单元120的第二端B3与储能单元130的电源信号输入端F1电连接，控制模块200用于控制开关单元120处于导通状态或者截止状态，其中开关单元120处于导通状态，电源110为储能单元130充电，且直至储能单元130充满电，开关单元120处于截止状态，储能单元130放电；采集模块300的第一端H1与待测电池电连接，用于采集待测电池处于静置状态预设时间之后的开路电压，采集模块300的第二端H2与控制模块200的第二端E2电连接，控制模块200用于根据待测电池处于静置状态预设时间之后的开路电压，估算剩余电量值；储能单元130的电压信号输出端F2与控制模块200的第三端E3电连接，控制模块200还用于采集开关单元120处于导通状态起始时刻电压信号输出端F2的第一电压值，开关单元120处于导通状态结束时刻电压信号输出端F2的第二电压值，控制模块200还用于采集开关单元120处于截止状态起始时刻，电压信号输出端F2的第三电压值和开关单元120处于截止状态结束时刻,电压信号输出端F2第四电压值，并根据第一电压值、第二电压值、第三电压值和第四电压值确定估算剩余电量值的准确性，其中，导通状态起始时刻对应待测电池的静置状态起始时刻，且截止状态结束时刻对应待测电池的静置状态结束时刻；开关单元120处于截止状态起始时刻是开关单元120处于导通状态结束时刻。
具体的，电池剩余容量(State of Charge，SOC)估算，作为描述电池状态的一个重要参数，对电池的研究和发展起着举足轻重的作用。
可知的，采集模块300可以采集电池的电压值，在待测电池工作时，可以采集待测电池的电压值，控制模块200利用安时积分法对电池的剩余容量进行估算。在待测电池处于静置状态时，可以采集电池的开路电压，利用开路电压法对待测电池的剩余容量进行估算，从而矫正安时积分法估算的结果。其中，安时积分法是目前在电池管理系统领域中应用较为普遍的SOC估算方法之一，其本质是在电池进行充放电时，通过累积充进或放出的电量来估算电池的SOC，同时根据放电率和电池温度对估算出的SOC进行一定的补偿。但是，安时积分法长期使用会导致测量误差不断累积扩大，因此需要引入开路电压法对累积误差进行纠正。开路电压法是根据电池的开路电压(Open Circuit Voltage，OCV)与电池内部锂离子浓度之间的变化关系，间接地拟合出它与电池SOC之间的一一对应关系。在进行实际操作时，需要将电池充满电量后以固定的放电倍率进行放电，直到电池的截止电压时停止放电，根据该放电过程获得OCV与SOC之间的关系曲线。当电池处于实际工作状态时便能根据电池两端的电压值，通过查找OCV-SOC关系表得到当前的电池SOC。
为了获取准确的开路电压，通常将待测电池静置预设时间，使得静置预设时间后的待测电池通过采集模块300测得的开路电压和待测电池实际的开路电压相等。具体的，在本实施例中通过电池剩余容量估算电路可以确定的估算剩余电量值的准确性，具体原理如下：
采集模块300的第一端H1与待测电池电连接，用于采集待测电池处于静置状态预设时间之后的开路电压，采集模块300的第二端H2与控制模块200的第二端E2电连接，控制模块200用于根据待测电池处于静置状态预设时间之后的开路电压，估算剩余电量值，该估算剩余电量值为待测电池处于静置状态预设时间之后的开路电压对应的剩余电量值。
待测电池处于静置状态时，控制模块200控制开关单元120处于导通状态，电源110为储能单元130充电，直至充满电，之后控制模块200控制开关单元120处于截止状态，储能单元130进行放电。控制模块200根据第一电压值和第二电压值确定充电时间，控制模块200根据第三电压值和第四电压值确定放电时间。当充电时间和放电时间之和大于或等于预设值，说明待测电池的处于静置状态的时间大于或等于预设值，此时测得的开路电压和待测电池的实际开路电压相同，证明控制模块200确定待测电池处于静置状态预设时间之后的开路电压对应的剩余电量值是准确的。示例性的，预设值可以为1小时。如果待测电池的断电时间大于1小时，表明可以利用采集模块300采集的待测电池的开路电压对电池容量估算值进行矫正，如果待测电池的断电时间小于1小时，表明不可以利用采集模块300采集的待测电池的开路电压对电池容量估算值进行矫正。
其中，开关单元120处于截止状态起始时刻是开关单元120处于导通状态结束时刻，即储能单元130的第三电压值等于第二电压值。
或者第四电压值为0，证明储能单元130在充满电之后完全放电，即充电时间和放电时间之和大于或等于预设值，说明待测电池的处于静置状态的时间大于或等于预设值，此时测得的开路电压和待测电池的实际开路电压相同，证明控制模块200确定待测电池处于静置状态预设时间之后的开路电压对应的剩余电量值是准确的。
因此，利用简单的储能单元130即可完成对待测电池静置时间的计算，并且储能单元130可以在待测电池断电进行放电，与现有的采用计时芯片和备用电池的方案相比，本实施例的技术方案达到了节约成本的效果。
本实施例的技术方案，控制模块根据采集模块采集的待测电池静置状态后的开路电压，确定估算剩余电量，并通过采集开关单元处于导通状态起始时刻储能单元的电压信号输出端的第一电压值、开关单元处于导通状态结束时刻电压信号输出端的第二电压值、开关单元处于截止状态起始时刻，电压信号输出端的第三电压值和开关单元处于截止状态结束时刻,电压信号输出端第四电压值，确定估算剩余电量的准确性，当估算剩余电量准确时，可以替换安时积分法确定的剩余电量。具体的，控制模块根据第一电压值和第二电压值获取储能单元的充电时间，控制模块根据第三电压值和第四电压值获取储能单元的放电时间，其中储能单元的充电时间和储能单元的放电时间等于待测电池处于静置状态的时间，当储能单元的充电时间和储能单元的放电时间大于或等于预设值，或者第四电压值等于0，表明控制模块确定待测电池处于静置状态预设时间之后的开路电压对应的剩余电量值是准确的。上述技术方案，通过储能模块包括的电源、开关单元和储能单元替代现有技术中利用计时芯片和备用电池计算待测电池的静置时间，起到了实现了降低电池剩余容量估算电路的成本的技术效果。
实施例二
图2为本实用新型实施例二提供的一种电池剩余容量估算电路的结构示意图，本实施例可适用于电池剩余容量估算的情况，参见图2，电源110包括第一子电源111和第二子电源112，开关单元120包括第一开关子单元121和第二开关子单元122，储能单元130的电源信号输入端F1包括第一电源信号子输入端F11和第二第电源信号子输入端F12；控制模块200的第一端E1包括第一子控制端E11和第二子控制端E12；第一子电源111的输出端J1与第一开关子单元121的第一端K1电连接，第一开关子单元121的第二端K2与储能单元130的第一电源信号子输入端F11电连接，第一开关子单元121的控制端K3与控制模块200的第一子控制端E11电连接；第二子电源112的输出端L1与第二开关子单元122的第一端M1电连接，第二开关子单元122的第二端M2与储能单元130的第二电源信号子输入端F12电连接，第二开关子单元122的控制端M3与控制模块200的第二子控制端E12电连接。
具体的，控制模块200控制第一开关子单元121和第二开关子单元122导通状态时，第一子电源111和第二子电源112为储能单元130充电，直至充满，控制模块200检测储能单元130的电压信号输出端F2的第一电压值和第二电压值。
控制模块200控制第一开关子单元121和第二开关子单元122截止状态时，储能单元130放电。控制模块200检测储能单元130的电压信号输出端F2的第三电压值和第四电压值。
控制模块200根据第一电压值和第二电压值确定充电时间，控制模块200根据第三电压值和第四电压值确定放电时间。当充电时间和放电时间之和大于或等于预设值，说明待测电池的处于静置状态的时间大于或等于预设值，此时测得的开路电压和待测电池的实际开路电压相同，证明控制模块200确定待测电池处于静置状态预设时间之后的开路电压对应的剩余电量值是准确的。示例性的，预设值可以为1小时。如果待测电池的断电时间大于1小时，表明可以利用采集模块300采集的待测电池的开路电压对电池容量估算值进行矫正，如果待测电池的断电时间小于1小时，表明不可以利用采集模块300采集的待测电池的开路电压对电池容量估算值进行矫正。
或者第四电压值为0，证明储能单元130在充满电之后完全放电，即充电时间和放电时间之和大于或等于预设值，说明待测电池的处于静置状态的时间大于或等于预设值，此时测得的开路电压和待测电池的实际开路电压相同，证明控制模块200确定待测电池处于静置状态预设时间之后的开路电压对应的剩余电量值是准确的。
参见图2，储能模块100还包括第一滤波单元140和第二滤波单元150；第一滤波单元140包括第一电容C1、第一电阻R1和第二电阻R2；第一电容C1的第一端与第一子电源111的输出端J1电连接，第一电容C1的第二端与第一电阻R1的第一端以及控制模块200的第一子控制端E11电连接，第一电阻R1的第二端与第一开关单子元121的控制端K3电连接；第二电阻R2的第一端与第一电容C1的第一端电连接，第二电阻R2的第二端还与第一电阻R1的第二端电连接；第二滤波单元150包括第二电容C2、第三电阻R3和第四电阻R4；第二电容C2的第一端与第二子电源112的输出端L1电连接，第二电容C2的第二端与第三电阻R3的第一端以及控制模块200的第二子控制端E12电连接，第三电阻R3的第二端与第二开关子单元122的控制端M3电连接；第四电阻R4的第一端与第二电容C2的第一端电连接，第四电阻R4的第二端还与第三电阻R3的第二端电连接。
具体的，控制模块200控制第一开关子单元121和第二开关子单元122导通过状态时，第一滤波单元140可以对第一子电源111输出的电压进行滤波，防止有过高的噪声电压损坏第一开关单子元121，还可以对控制模块200的第一子控制端E11输出的信号进行滤波，防止有过高的噪声电压损坏第一开关单子元121。第二滤波单元150可以对控制模块200的第二子控制端E12输出的信号进行滤波，防止有过高的噪声电压损坏第二开关单子元122。
参见图2，储能模块100还包括二极管D1；二极管D1的阳极与第一电容C1的第一端电连接，二极管D1的阴极与第一开关子单元121的第一端K1电连接。
具体的，二极管D1的设置可以保证电流从第一子电源流向储能单元，而避免倒流，从而实现了电路的单向导通。
可选的，参见图2，储能模块100还包括二极管D2，二极管D2的第一端与第一开关子单元121的第一端K1电连接，二极管D2的第二端与第一开关子单元121的控制端K3电连接，二极管D2可以是双向稳压管，稳压管在反向击穿时，在一定的电流范围内(或者说在一定功率损耗范围内)，端电压几乎不变，表现出稳压特性，稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用，通过串联就可获得更多的稳定电压，称为双向稳压管。因此稳压管D2可以起到稳定电压的效果。
参见图2，储能单元130还包括第三电容C3和第五电阻R5；第三电容C3的第一端与第一开关子单元121的第二端K2电连接，第三电容C3的第二端与第二开关子单元122的第二端M2电连接；第三电容C3的第一端与第五电阻R5的第一端电连接，第三电容C3的第二端与第五电阻R5的第二端电连接；第五电阻R5的第二端与控制模块200的第三端E3电连接。
具体的，第三电容C3和第五电阻R5构成放电回路。控制模块200控制第一开关子单元121和第二开关子单元122截止状态时，储能单元130中的第三电容C3放电。控制模块200检测第三电容C3第二端的第三电压值和第四电压值。控制模块200根据第三电压值和第四电压值确定放电时间。当充电时间和放电时间之和大于或等于预设值，说明待测电池的处于静置状态的时间大于或等于预设值，此时测得的开路电压和待测电池的实际开路电压相同，证明控制模块200确定待测电池处于静置状态预设时间之后的开路电压对应的剩余电量值是准确的。如果待测电池的断电时间大于1小时，表明可以利用采集模块300采集的待测电池的开路电压对电池容量估算值进行矫正，如果待测电池的断电时间小于1小时，表明不可以利用采集模块300采集的待测电池的开路电压对电池容量估算值进行矫正。
或者第四电压值为0，证明储能单元130中的第三电容C3在充满电之后完全放电，即充电时间和放电时间之和大于或等于预设值，说明待测电池的处于静置状态的时间大于或等于预设值，此时测得的开路电压和待测电池的实际开路电压相同，证明控制模块200确定待测电池处于静置状态预设时间之后的开路电压对应的剩余电量值是准确的。
示例性的，当第三电容C3放电时，放电电量参照式(1)：
式中，C为第三电容C3的电容值，R为第五电阻R5的电阻值，t为第三电容C3的放电时间，Q放为第三电容C3的放电电荷，Ut为第三电容C3放电结束时第二端的电压值。
根据式(1)，可以得到：
dt＝R*C*dUt/Ut； (2)
根据式(2)，可以得到：
式中，U0为第三电容C3放电开始时第二端的第三电压值。
根据式(3)，可以得到：
t＝R*C*Ln(U0-Ut)； (4)
通过上式的计算，即可计算出第三电容C3的放电时间。
参见图2，储能单元130还包括第六电阻R6，第六电阻R6的第一端与第一开关子单元121的第二端K2电连接，第六电阻R6的第二端与第二开关子单元122的第二端M2电连接。
具体的，储能单元130还包括第六电阻R6，第三电容C3和第六电阻R6构成充电回路。控制模块200控制第一开关子单元121和第二开关子单元122导通状态时，第一子电源111和第二子电源112为储能单元130中的第三电容C3充电，直至充满，控制模块200检测第三电容C3第二端的第一电压值和第二电压值。控制模块200根据第一电压值和第二电压值确定充电时间，当充电时间和放电时间之和大于或等于预设值，说明待测电池的处于静置状态的时间大于或等于预设值，此时测得的开路电压和待测电池的实际开路电压相同，证明控制模块200确定待测电池处于静置状态预设时间之后的开路电压对应的剩余电量值是准确的。如果待测电池的断电时间大于1小时，表明可以利用采集模块300采集的待测电池的开路电压对电池容量估算值进行矫正，如果待测电池的断电时间小于1小时，表明不可以利用采集模块300采集的待测电池的开路电压对电池容量估算值进行矫正。
示例性的，在第三电容C3延迟充电时，电荷公式参考式(5)和式(6)：
Q＝U*C； (5)
Q＝I*T； (6)
式中，Q为第三电容C3的电荷量，U为第三电容C3两端的电压，C为第三电容C3的电容值，I为经过第三电容C3的电流，T为充电时间。
根据式(5)和式(6)，可得：
式中，I1为充电时经过第三电容C3的电流，U0为充满电时第三电容C3的电压值，U1为待测电池断电时第三电容C3的电压值，C为第三电容C3的电容值，R为第五电阻R6的电阻值。
根据式(7)，可得：
t1＝R*C*Ln(U0-U1)； (8)
式中，t1为充电的时间。计算出第三电容C3的放电时间加上充电的时间，即可获得待测电池的静置时间。控制模块200通过判断计算出的静置时间是否大于1小时，当静置时间大于1小时时，即可将控制模块200获得的待测电压的开户电压对应的电池剩余容量替换利用安时积分法估算的电池剩余容量，实现对电池剩余容量的矫正。
参见图2，储能单元130还包括第七电阻R7；第七电阻R7的第一端与第五电阻R5的第一端电连接，第七电阻R7的第二端与控制模块200的第三端电连接。
示例性的，储能单元130还包括第七电阻R7，控制模块控制第一开关子单元121和第二开关子单元122导通过状态时，第一子电源111和第二子电源112为储能单元130充电，直至充满，控制模块200可以从第七电阻R7的第二端获取充电时的第一电压值和第二电压值；控制模块200控制第一开关子单元121和第二开关子单元122截止状态时，储能单元130放电，控制模块200可以从第七电阻R7的第二端获取第三电压值和第四电压值。在实际应用过程中，第七电阻R7可以进行阻抗匹配，可以得到无失真的电压传输，保证控制模块200获取的电压值的准确性，从而保证了计算储能单元130放电时间的准确性，提高了计算待测电池静置时间的准确性。
参见图2，第一开关子单元121包括第一晶体管Q1；和/或，第二开关子单元122包括第二晶体管Q2；第一晶体管Q1的第一端与第一子电源111的输出端J1电连接，第一晶体管Q1的第二端与储能单元130的第一电源信号子输入端F11电连接，第一晶体管Q1的控制端与控制模块200的第一子控制端E11电连接；第二晶体管Q2的第一端与第二子电源112的输出端L1电连接，第二晶体管Q2的第二端与储能单元130的第二电源信号子输入端F12电连接，第二晶体管Q2的控制端与控制模块200的第二子控制端E12电连接。
示例性的，第一晶体管Q1可以是P型晶体管，但不限于此型号，第一晶体管Q1在控制端输入高电平时导通，第二晶体管Q2可以是N型晶体管，但不限于此型号，第二晶体管Q2在控制端输入低电平时导通。
具体的，控制模块200的第一子控制端E11向第一晶体管Q1的控制端输入高电平信号，且控制模块200的第二子控制端E12向第二晶体管Q2的控制端输入低电平信号时，第一晶体管Q1和第二晶体管Q2处于导通状态，第一子电源111和第二子电源112为储能单元130充电，直至充满，控制模块200检测储能单元130的第一电压值和第二电压值。
控制模块200的第一子控制端E11向第一晶体管Q1的控制端输入低电平信号，且控制模块200的第二子控制端E12向第二晶体管Q2的控制端输入高电平信号时，第一晶体管Q1和第二晶体管Q2处于截止状态，第一子电源111和第二子电源112无法为储能单元130充电，储能单元130放电，控制模块200检测储能单元130的第三电压值和第四电压值。
控制模块200根据第一电压值和第二电压值确定充电时间，当充电时间和放电时间之和大于或等于预设值，说明待测电池的处于静置状态的时间大于或等于预设值，此时测得的开路电压和待测电池的实际开路电压相同，证明控制模块200确定待测电池处于静置状态预设时间之后的开路电压对应的剩余电量值是准确的。如果待测电池的断电时间大于1小时，表明可以利用采集模块300采集的待测电池的开路电压对电池容量估算值进行矫正，如果待测电池的断电时间小于1小时，表明不可以利用采集模块300采集的待测电池的开路电压对电池容量估算值进行矫正。
或者第四电压值为0，证明储能单元130在充满电之后完全放电，即充电时间和放电时间之和大于或等于预设值，说明待测电池的处于静置状态的时间大于或等于预设值，此时测得的开路电压和待测电池的实际开路电压相同，证明控制模块200确定待测电池处于静置状态预设时间之后的开路电压对应的剩余电量值是准确的。
参见图2，电源110的输出端A1与控制模块200的电源信号输入端E4电连接。
示例性的，电源110的输出端A1还与控制模块200的电源信号输入端E4电连接，为控制模块200进行供电，使得控制模块200可以对电池的剩余容量进行估算。
参见图2，采集模块300包括电池电压采集芯片310。
具体的，采集模块300包括电池电压采集芯片310，电池电压采集芯片310可以采集待测电池的电压，待测电池工作时，可以通过采集待测电池的电压，利用安时积分法对电池剩余容量进行估算，待测电池停止工作时，可以通过采集待测电池的开路电压，利用开路电压法对电池剩余容量进行估算，如果待测电池静置时间大于1小时，即可用开路电压法估算的电池剩余容量替代安时积分法估算的电池剩余容量，实现对安时积分法估算的电池剩余容量的矫正。
本实施例的技术方案，通过设置第一开关子单元和第二开关子单元，第一子电源通过第一开关子单元为储能单元供电，第二子电源通过第二开关子单元为储能单元供电，控制模块通过控制第一开关子单元和第二开关子单元的导通和截止来控制是否为储能单元的第三电容充电，当待测电池停止工作时，控制模块控制第一开关子单元和第二开关子单元延迟关闭，使得电源继续为第三电容充电，保证第三电容充满电，当第三电容充满电时，控制模块控制第一开关子单元和第二开关子单元处于截止状态，第三电容开始放电。控制模块通过采集第三电容延迟充电开始的第二端的第一电压值和电池充满电时的第二端的第二电压值，即可计算出第三电容的延迟充电时间，控制模块通过采集第三电容放电开始时的第二端的第三电压值和放电结束时的第二端的第四电压值，即可计算出第三电容的放电时间，通过计算第三电容延迟充电的时间和放电时间，即可计算出待测电池的静置时间，当控制模块判断出待测电池的静置时间大于1小时时，控制模块就会将采集的待测电池的开路电压对应的电池剩余容量替换安时积分法估算的电池剩余容量，实现对电池剩余容量的矫正。利用电容和电阻构成的储能单元，即可计算出待测电池的静置时间，解决了现有技术中采用计时芯片进行待测电池静置时间检测成本高的问题，达到了降低电路成本、减小电路体积的效果。
并且设计了滤波单元，可以将输入储能模块的电压信号进行过滤，防止噪声电压对开关单元的损坏，通过设置第七电阻进行阻抗匹配，可以得到无失真的电压传输，保证控制模块获取的电压值的准确性，从而保证了计算储能单元放电时间的准确性，提高了计算待测电池静置时间的准确性。
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种电池剩余容量估算电路，其特征在于，包括：储能模块、控制模块和采集模块，其中，所述储能模块包括电源、开关单元和储能单元；
所述电源的输出端与所述开关单元的第一端电连接，所述开关单元的控制端与所述控制模块的第一端电连接，所述开关单元的第二端与所述储能单元的电源信号输入端电连接，所述控制模块用于控制所述开关单元处于导通状态或者截止状态，其中所述开关单元处于导通状态，所述电源为所述储能单元充电，且直至所述储能单元充满电，所述开关单元处于截止状态，所述储能单元放电；
所述采集模块的第一端与待测电池电连接，用于采集待测电池处于静置状态预设时间之后的开路电压，所述采集模块的第二端与所述控制模块的第二端电连接，所述控制模块用于根据所述待测电池处于静置状态预设时间之后的开路电压，估算剩余电量值；
所述储能单元的电压信号输出端与所述控制模块的第三端电连接，所述控制模块还用于采集所述开关单元处于导通状态起始时刻所述电压信号输出端的第一电压值，所述开关单元处于导通状态结束时刻所述电压信号输出端的第二电压值，所述控制模块还用于采集所述开关单元处于截止状态起始时刻，所述电压信号输出端的第三电压值和所述开关单元处于截止状态结束时刻，所述电压信号输出端的第四电压值，并根据所述第一电压值、所述第二电压值所述第三电压值和所述第四电压值确定所述估算剩余电量值的准确性，其中，所述导通状态起始时刻对应所述待测电池的静置状态起始时刻，且所述截止状态结束时刻对应所述待测电池的静置状态结束时刻；所述开关单元处于截止状态起始时刻是所述开关单元处于导通状态结束时刻。
2.根据权利要求1所述的电池剩余容量估算电路，其特征在于，所述电源包括第一子电源和第二子电源，所述开关单元包括第一开关子单元和第二开关子单元，所述储能单元的电源信号输入端包括第一电源信号子输入端和第二第电源信号子输入端；所述控制模块的第一端包括第一子控制端和第二子控制端；
所述第一子电源的输出端与所述第一开关子单元的第一端电连接，所述第一开关子单元的第二端与所述储能单元的第一电源信号子输入端电连接，所述第一开关子单元的控制端与所述控制模块的第一子控制端电连接；
所述第二子电源的输出端与所述第二开关子单元的第一端电连接，所述第二开关子单元的第二端与所述储能单元的第二电源信号子输入端电连接，所述第二开关子单元的控制端与所述控制模块的第二子控制端电连接。
3.根据权利要求2所述的电池剩余容量估算电路，其特征在于，所述储能模块还包括第一滤波单元和第二滤波单元；
所述第一滤波单元包括第一电容、第一电阻和第二电阻；所述第一电容的第一端与所述第一子电源的输出端电连接，所述第一电容的第二端与所述第一电阻的第一端以及所述控制模块的第一子控制端电连接，所述第一电阻的第二端与所述第一开关单子元的控制端电连接；所述第二电阻的第一端与所述第一电容的第一端电连接，所述第二电阻的第二端还与所述第一电阻的第二端电连接；
所述第二滤波单元包括第二电容、第三电阻和第四电阻；所述第二电容的第一端与所述第二子电源的输出端电连接，所述第二电容的第二端与所述第三电阻的第一端以及所述控制模块的第二子控制端电连接，所述第三电阻的第二端与所述第二开关子单元的控制端电连接；所述第四电阻的第一端与所述第二电容的第一端电连接，所述第四电阻的第二端还与所述第三电阻的第二端电连接。
4.根据权利要求3所述的电池剩余容量估算电路，其特征在于，所述储能模块还包括二极管；
所述二极管的阳极与所述第一电容的第一端电连接，所述二极管的阴极与所述第一开关子单元的第一端电连接。
5.根据权利要求2所述的电池剩余容量估算电路，其特征在于，所述储能单元还包括第三电容和第五电阻；
所述第三电容的第一端与所述第一开关子单元的第二端电连接，所述第三电容的第二端与所述第二开关子单元的第二端电连接；
所述第三电容的第一端与所述第五电阻的第一端电连接，所述第三电容的第二端与所述第五电阻的第二端电连接；
所述第五电阻的第二端与所述控制模块的第三端电连接。
6.根据权利要求5所述的电池剩余容量估算电路，其特征在于，所述储能单元还包括第六电阻，所述第六电阻的第一端与所述第一开关子单元的第二端电连接，所述第六电阻的第二端与所述第二开关子单元的第二端电连接。
7.根据权利要求5所述的电池剩余容量估算电路，其特征在于，所述储能单元还包括第七电阻；
所述第七电阻的第一端与所述第五电阻的第一端电连接，所述第七电阻的第二端与所述控制模块的第三端电连接。
8.根据权利要求2所述的电池剩余容量估算电路，其特征在于，所述第一开关子单元包括第一晶体管；和/或，所述第二开关子单元包括第二晶体管；
所述第一晶体管的第一端与所述第一子电源的输出端电连接，所述第一晶体管的第二端与所述储能单元的第一电源信号子输入端电连接，所述第一晶体管的控制端与所述控制模块的第一子控制端电连接；
所述第二晶体管的第一端与所述第二子电源的输出端电连接，所述第二晶体管的第二端与所述储能单元的第二电源信号子输入端电连接，所述第二晶体管的控制端与所述控制模块的第二子控制端电连接。
9.根据权利要求1所述的电池剩余容量估算电路，其特征在于，所述电源的输出端与所述控制模块的电源信号输入端电连接。
10.根据权利要求1所述的电池剩余容量估算电路，其特征在于，所述采集模块包括电池电压采集芯片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202022855032.3U CN214278375U (zh) | 2020-12-01 | 2020-12-01 | 一种电池剩余容量估算电路 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202022855032.3U CN214278375U (zh) | 2020-12-01 | 2020-12-01 | 一种电池剩余容量估算电路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN214278375U true CN214278375U (zh) | 2021-09-24 |
Family
ID=77779401
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| CN202022855032.3U Active CN214278375U (zh) | 2020-12-01 | 2020-12-01 | 一种电池剩余容量估算电路 |
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|---|---|
| CN (1) | CN214278375U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117674338A (zh) * | 2022-08-31 | 2024-03-08 | 比亚迪股份有限公司 | 时间估算电路、时间估算装置、终端设备及时间估算方法 |
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2020
- 2020-12-01 CN CN202022855032.3U patent/CN214278375U/zh active Active
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