[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

本發明涉及一種基于SOC剩余電量預估法的電壓調節電路，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。本發明有效提高電池的利用率、進一步減小異常掉電風險。

技術領域

本發明涉及可充電電池電壓調節領域，具體涉及一種基于SOC剩余電量預估法的電壓調節電路及方法。

背景技術

由于鋰電池的能量密度遠大于傳統的一次電池，使用鋰電池替代傳統的一次電池在同樣的體積下可以用更長的時間，減少了充電次數，提升用戶體驗，因此市場上有鋰電池替代一次電池的A型、AA型、AAA型、AAAA型、C型、D型、SC型等電池面市。

現有的鋰電池替代一次電池的方案為:將鋰電池通過DC-DC轉換，變為固定的1.5或9V輸出。這種方案存在一個問題是：設備使用現有方案的鋰電池替代一次電池無法準確獲取電池剩余電量信息，導致出現忽然斷電的風險。具體原因分析如下：

使用現有一次電池、一次電池的設備，如無線麥克風、萬用表、手持式儀表、遙控器等，都需要進行電量檢測，在設備出現或快出現低電量時提早提醒用戶：“電池電量低了，請及時更換電池”，以避免由于電池突然沒電引發的不便、問題甚至事故。目前采用一次電池供電的設備，都是基于電池電壓進行電量估算和測量，例如采用1.5V電池的設備，在電池電壓為1.5V時判定電池還處于滿電的狀態，當電池降至1.15V(該閥值因不同產品略有差別)則判定電池沒電，且可能在1.2~1.3V時就提醒用戶要及時更換電池。但是采用鋰電池經過DC-DC恒壓1.5V輸出的傳統方案，只要電池的電壓能提供DC-DC電路工作，就穩定在1.5V，而在鋰電池沒有電時，則DC-DC直接關閉輸出，導致設備直接斷電。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于SOC剩余電量預估法的電壓調節電路及方法，解決現有采用恒壓DC-DC輸出的方案，存在電壓恒定輸出在1.5V，但沒電時直接掉到0V，沒有中間過渡，導致設備異常掉電的問題。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于SOC剩余電量預估法的電壓調節電路，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。

進一步的，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。

進一步的，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。

進一步的，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。

進一步的，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。

進一步的，所述輸出電壓調節電路采用DC-DC電路或LDO電路。