[發明專利]基于SOC剩余電量預估法的電壓調節電路及方法

在審

• 申請號: 202110546231.2
• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113296008A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 任謙
• 申請（專利權）人: 任謙
• 主分類號: G01R31/387
• 分類號: G01R31/387
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳鼎桂;蔡學俊

1.一種基于SOC剩余電量預估法的電壓調節電路，其特征在于，包括依次連接的鋰電池模塊、鋰電池保護電路和電池電量采集及調壓輸出電路；所述鋰電池保護電路實現鋰電池的過充、過放、過流、短路保護；所述電池電量采集及調壓輸出電路對鋰電池的電壓和輸出電流進行采樣，通過檢測鋰電池的電壓和輸出電流來近似得到電池的SOC剩余電量，根據電池的SOC剩余電量控制輸出電壓值按照所計算得出的電池電量輸出電壓。

2.根據權利要求1所述的基于SOC剩余電量預估法的電壓調節電路，其特征在于，所述鋰電池保護電路包括鋰電池保護IC及控制電路回路通斷的MOS管。

3.根據權利要求2所述的基于SOC剩余電量預估法的電壓調節電路，其特征在于，所述電池電量采集及調壓輸出電路采用單片機，所述單片機包括ADC模塊、PWM輸出模塊，由ADC模塊實現電壓和電流采集，由PWM模塊結合外圍電路實現模擬干電池調壓輸出。

4.根據權利要求3所述的基于SOC剩余電量預估法的電壓調節電路，其特征在于，所述電池電量采集及調壓輸出電路包括主回路電阻RS、開關SW，第一二極管D1、第一電感L1、第一電阻R1、第二電阻R2、第一電容C1、單片機、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8；所述PWM控制引腳控制SW通斷，并與第一二極管D1、第一電感L1、第一電阻R1、第二電阻R2、第一電容C1構成BUCK降壓電路;所述R5、R6、R7、R8構成差分放大電路并與ADC模塊連接；所述RS串聯于主回路，用于電流檢測。

5.根據權利要求1所述的基于SOC剩余電量預估法的電壓調節電路，其特征在于，電池電量采集及調壓輸出電路包括電池電量采集及調壓輸出控制電路和輸出電壓調節電路；所述電池電量采集及調壓輸出控制電路與鋰電池相連以獲取電池電壓、電流，與輸出電壓調節電路相連實現鋰電池模擬干電池的放電曲線輸出電壓。

6.根據權利要求5所述的基于SOC剩余電量預估法的電壓調節電路，其特征在于，所述輸出電壓調節電路采用DC-DC電路或LDO電路。

7.根據權利要求6所述的基于SOC剩余電量預估法的電壓調節電路，其特征在于，所述DC-DC電路包括包括DC-DC芯片、第一電阻、第二電阻、第三電阻、電感和電容；所述電感一端連接DC-DC芯片的SW引腳，另一端分別連接第一電阻的一端和電容的一端；所述第一電阻的另一端與DC-DC芯片的Vref引腳、第三電阻的一端、第二電阻的一端分別連接；所述第三電阻的另一端連接電池電量采集及調壓輸出控制電路；所述第二電阻的另一端和電容的另一端均接地。

8.根據權利要求6所述的基于SOC剩余電量預估法的電壓調節電路，其特征在于，所述LDO電路包括LDO芯片、第一電阻、第二電阻、第三電阻和電容；所述LDO芯片的OUT引腳與電一電阻的一端、電容的一端分別連接；所述第一電阻的另一端與LDO芯片的Vref引腳、第三電阻的一端、第二電阻的一端分別連接；所述第三電阻的另一端連接電池電量采集及調壓輸出控制電路；所述第二電阻的另一端和電容的另一端均接地。

9.根據權利要求5-8任一所述的基于SOC剩余電量預估法的電壓調節電路，其特征在于，所述電池電量采集及調壓輸出控制電路采用MCU。

10.一種基于SOC剩余電量預估法的電壓調節電路的調節方法，其特征在于，包括以下步驟:

步驟S1:基于SOC剩余電量及鋰電池充放電曲線建立鋰電池電量數據表；

步驟S2:基于預期的干電池特性，建立干電池放電電壓數據表；

步驟S3:根據相同電量百分比原則，建立鋰電池電量與干電池電壓的電量映射表；

步驟S4:初始化電壓調節電路,并根據采樣得到電阻電壓得到電流I，結合鋰電池電壓Vbat，計算電池的電量；

步驟S5:根據鋰電池量與干電池電壓的電量映射關系/表,得到目標輸出電壓Vp;

步驟S6:根據輸出電壓Vp，以及R1/R2分壓后的采樣電壓值，計算PWM輸出占空比D;

步驟S7:根據負載大小變化，D的取值根據采樣到的電壓進行調整。