本實用新型涉及蓄電池的電量顯示，尤其是一種以燈的閃爍頻率指示蓄電池剩余電量的電路。

背景技術(shù)：

目前，電動自行車上采用的電量顯示方式主要有兩種：一種是利用數(shù)個LED(一般為4個)燈，通過LED點亮的數(shù)量來指示電池的電量；另一種是采用液晶顯示屏顯示。前一種方式成本低，但多個LED長時間點亮，自身功耗大；后一種雖然功耗低，但成本高；并且這兩種顯示方式因自身特點--數(shù)個LED或液晶屏，無法近一步小型化、微型化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型提供一種電池電量指示裝置，能夠指示蓄電池剩余電量。

本實用新型提供的電池電量指示裝置包括：

取樣電路，用于對電池的電壓進(jìn)行取樣，輸出取樣電壓；

電壓至電流轉(zhuǎn)換電路，用于接收所述取樣電壓和基準(zhǔn)電壓，將能夠體現(xiàn)所述取樣電壓與所述基準(zhǔn)電壓之間的電壓差的電壓轉(zhuǎn)換成電流并輸出；

電流至頻率變換電路包括：定時器，所述定時器用于產(chǎn)生時鐘信號，其中，所述電流對所述定時器的定時電容進(jìn)行充電，以控制所述時鐘信號的頻率，所述電流的大小不同使得所述時鐘信號的頻率不同；

驅(qū)動電路，用于接收所述時鐘信號，并根據(jù)所述時鐘信號控制燈的點亮和關(guān)閉。

上述電池電量指示裝置通過將能夠體現(xiàn)出蓄電池當(dāng)前電量的取樣電壓與基準(zhǔn)電壓之間的電壓差的電壓轉(zhuǎn)換成電流，利用所述電流控制時鐘信號的頻率，進(jìn)而控制燈的點亮和關(guān)閉的快慢，使得燈的閃爍頻率能夠指示蓄電池的剩余電量，這樣就不需要很多個LED或液晶屏，因此可以滿足小型化，微型化的要求。

附圖說明

圖1為本實用新型的一實施例提供的電池電量指示裝置結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本實用新型的另一實施例提供的電池電量指示裝置結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

參見圖1，本實用新型的一實施例提供一種電池電量指示裝置，該電池電量指示裝置包括：

降壓穩(wěn)壓電路101，用于與電池耦接，輸出穩(wěn)定的電源電壓，所述電源電壓為所述取樣電路，電壓至電流轉(zhuǎn)換電路，電流至頻率變換電路和驅(qū)動電路供電；

取樣電路102，用于對電池的電壓進(jìn)行取樣，輸出取樣電壓；

基準(zhǔn)電壓提供電路103，用于提供基準(zhǔn)電壓；

電壓至電流轉(zhuǎn)換電路104，用于接收所述取樣電壓和基準(zhǔn)電壓，將能夠體現(xiàn)出所述取樣電壓與所述基準(zhǔn)電壓之間的電壓差的電壓轉(zhuǎn)換成電流并輸出；

電流至頻率變換電路105包括：定時器，所述定時器用于產(chǎn)生時鐘信號，其中，所述電流對所述定時器的定時電容進(jìn)行充電，以控制所述時鐘信號的頻率，所述電流的大小不同使得所述時鐘信號的頻率不同；其中所述定時器可以為555定時器；

驅(qū)動電路106，用于接收所述時鐘信號，并根據(jù)所述時鐘信號控制燈的點亮和關(guān)閉。

可選的，該實施例中也可以不包括基準(zhǔn)電壓提供電路103，電壓至電流轉(zhuǎn)換電路104從電池電量指示裝置的外部接收基準(zhǔn)電壓。

本實施例的電池電量指示裝置通過將能夠體現(xiàn)出蓄電池當(dāng)前電量的取樣電壓與基準(zhǔn)電壓之間的電壓差的電壓轉(zhuǎn)換成電流，利用所述電流控制時鐘信號的頻率，進(jìn)而控制LED燈的點亮和關(guān)閉的快慢，使得燈的閃爍頻率能夠指示蓄電池的剩余電量，這樣就不需要很多個LED或液晶屏，因此可以滿足小型化，微型化的要求。

參閱圖2，如下將對圖1所示實施例的各電路進(jìn)行詳細(xì)描述。

降壓穩(wěn)壓電路101包括：分壓電阻R13，與所述分壓電阻R13的第一端串聯(lián)的穩(wěn)壓二極管D2，與所述穩(wěn)壓二極管D2并聯(lián)的濾波電容C3；其中，所述分壓電阻R13的第二端與蓄電池BAT1的正極耦接，蓄電池BAT1的負(fù)極與地GND耦接；所述分壓電阻R13的第一端輸出電源電壓Ucc；所述電源電壓為取樣電路102，電壓至電流轉(zhuǎn)換電路104，電流至頻率變換電路105和驅(qū)動電路106(比如LED驅(qū)動電路)供電，其中分壓電阻R13可以為1k，C3可以為100uF。

取樣電路102可以為分壓電路，分壓電路至少包括串聯(lián)的兩個電阻，兩個電阻之間的端點為分壓電路的輸出端，該分壓電路的輸出端輸出的電壓為所述取樣電壓。其中，該分壓電路可以為多級輸入的分壓電路，該多級輸入的分壓電路包括串聯(lián)的多個電阻，所述串聯(lián)的多個電阻使得針對不同的蓄電池標(biāo)準(zhǔn)電壓具有不同的分壓比，并能提供與相應(yīng)分壓比所對應(yīng)的取樣電壓。如圖2所示，該串聯(lián)的多個電阻可以包括：串聯(lián)的第六電阻R6，第七電阻R7和第十五電阻R15，第十六電阻R16，第十七電阻R17；其中，第六電阻R6的與第七電阻R7耦接的一端用于輸出取樣電壓，第六電阻R6的另一端與地電壓耦接；第七電阻R7的第一端與第六電阻R6耦接，第七電阻R7的第二端耦接第十五電阻R15的第一端和第一蓄電池的正極(其中，第一蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)電壓可以為24V)；第十五電阻R15的第一端與第七電阻R7耦接，第十五電阻R15的第二端耦接第二蓄電池的正極(其中，第二蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)電壓可以為36V)和第十六電阻R16的第一端；第十六電阻R16的第一端與第十五電阻R15耦接，第十六電阻R16的第二端耦接第三蓄電池的正極(其中，第三蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)電壓可以為48V)和第十七電阻R17的第一端；第十七電阻R17的第一端與第十六電阻R16耦接，第十七電阻R17的第二端耦接第四蓄電池的正極(其中，第四蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)電壓可以為60V)；電阻R17、R16、R15、R7、R6串聯(lián)構(gòu)成形不同的分壓比(1∶3、1∶5、1∶7∶、1∶9)，以適應(yīng)不同標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(例如，24V、36V、48V、60V)的蓄電池，其中，如圖2所示，R17、R16、R15、R7、R6可分別取值為20k，20k，20k，30k，10k。

基準(zhǔn)電壓提供電路103，包括電阻R14和穩(wěn)壓二極管D3，其中電阻R14串聯(lián)穩(wěn)壓二極管D3后，并聯(lián)于穩(wěn)壓二極管D2兩端，為電路提供5.6V的基準(zhǔn)電壓，其中，電阻R14可以為5k。

電壓至電流轉(zhuǎn)換電路104包括：差分放大器，第一晶體管，第一電阻，第二電阻，第三電阻，第四電阻，第五電阻和第八電阻；后續(xù)差分放大器，第一晶體管，第一電阻，第二電阻，第三電阻，第四電阻，第五電阻和第八電阻將以圖2中的U1，Q1，R1，R2，R3，R4，R5，R8標(biāo)號所示的元件為例進(jìn)行描述。其中，第一晶體管Q1包括：第一端，與電源電壓Ucc耦接的第二端，和與第一電阻R1的第一端耦接的第三端；第四電阻R4的第一端接收取樣電壓，第四電阻R4的第二端與差分放大器的正相輸入端耦接；第三電阻R3的第一端接收基準(zhǔn)電壓，第三電阻的第二端與差分放大器U1的反相輸入端耦接；第二電阻R2的第一端與差分放大器U1的正相輸入端耦接，第二電阻R2的第二端與第一電阻R1的第一端耦接；第五電阻R5的第一端與差分放大器U1的反相輸入端耦接，第五電阻R5的第二端與第一電阻R1的第二端耦接。第八電阻R8耦接在所述差分放大器U1的所述輸出端和所述第一晶體管Q1的所述第一端之間。其中，R2，R5，R3，R4的阻值可以為100k。Q1可以為NPN型MOS管。其中，當(dāng)R2∶R4＝R5∶R3＝1時，電阻R4、R3、R2、R5、R8、NPN三極管Q1耦接構(gòu)成1∶1差分電路，R1兩端的電壓差等于取樣電壓與基準(zhǔn)電壓之間的電壓差。該電壓差通過R1轉(zhuǎn)換為電流輸出，其中，R2，R3，R4和R5可以為100k，R8和R1可以為2k。其中，差分放大器可以為LM358中的第一個放大器A，則反相輸入端為其引腳2，正相輸入端為其引腳3，引腳4和引腳8分別接地和電源電壓。可選的，當(dāng)R2∶R4＝R5∶R3＝2時，R1兩端的電壓差等于取樣電壓與基準(zhǔn)電壓之間的電壓差的2倍。

電流至頻率變換電路105包括定時器，用于產(chǎn)生所述時鐘信號，其中電壓至電流轉(zhuǎn)換電路104輸出的電流對所述定時器的定時電容進(jìn)行充電，以控制定時器所產(chǎn)生的時鐘信號的頻率；其中，電流的大小不同使得所述時鐘信號的頻率不同。其中，該定時器可以是555定時器。

如圖2所示，集成電路555定時器U2的電源引腳(VCC)8和復(fù)位引腳(R)4與穩(wěn)壓二極管D2的輸出耦接，555定時器U2的接地引腳(GND)1接地，控制電壓引腳(CV)5與電容C2耦接，該電容C2耦接在控制電壓引腳5與地GND之間；閾值引腳(TH)6與接地引腳(GND)1之間串接定時電容C1；閾值引腳(TH)6與放電引腳(DC)7之間耦接放電電阻R9；輸出引腳(Q)3輸出頻率可變方波至驅(qū)動電路106(比如LED驅(qū)動電路)。電壓至電流轉(zhuǎn)換電路104輸出的電流經(jīng)過開關(guān)晶體管Q2接至觸發(fā)引腳(TR)2、閾值引腳(TH)6處對定時電容C1進(jìn)行可控充電。555定時器的輸出引腳3經(jīng)過電阻R10與開關(guān)晶體管Q2的柵極G耦接，控制其在放電引腳7放電時關(guān)閉Q2，停止對定時電容C1充電；其中，當(dāng)閾值引腳6的電壓大于2Ucc/3時，放電引腳7放電，定時電容C1的電量經(jīng)過電阻R9、555定時器內(nèi)部的放電三極管、接地引腳2放出，且同時輸出引腳3開始輸出低電平，控制斷開開關(guān)晶體管Q2，電壓至電流轉(zhuǎn)換電路104輸出的電流不再對定時電容C1充電。在定時電容C1放電至使閾值引腳6的電壓小于1Ucc/3時，555定時器內(nèi)部的放電三極管截止，放電引腳7停止放電，且同時輸出引腳3開始輸出高電平，控制導(dǎo)通開關(guān)晶體管Q2，電壓至電流轉(zhuǎn)換電路104輸出的電流對定時電容C1充電；充電電流的大小，可以控制充電速度，進(jìn)而控制輸出方波的頻率，達(dá)到電流至頻率的變換。輸出方波周期內(nèi)低電平的時長由C1與R9的乘積決定，高電平的時長由C1與電壓至電流轉(zhuǎn)換電路輸出的電流(充電電流)的大小決定。該實施例中，R9可以為3.6k，C1可以為20uF，C2可以為1nF。

在另一種實施方式中，也可以沒有開關(guān)晶體管Q2和電阻R10，也就是說，沒有反饋回路來控制開關(guān)晶體管Q2的導(dǎo)通與斷開，電壓至電流轉(zhuǎn)換電路104輸出的電流一直對定時電容C1充電，當(dāng)閾值引腳6的電壓達(dá)到2Ucc/3時，放電引腳7放電，定時電容C1的電量通過電阻R9、內(nèi)部放電三極管、接地引腳2放出。

驅(qū)動電路106，例如可以為LED驅(qū)動電路。其中，開關(guān)晶體管Q3(例如P-MOSFET)的柵極G通過電阻R11與555定時器輸出引腳3耦接，開關(guān)晶體管Q3的源極S接電源電壓，開關(guān)晶體管Q3的漏極D與電阻R12和發(fā)光二極管LED串聯(lián)，LED的一端接地。定時器的輸出引腳3輸出低電平時，點亮LED，輸出高電平時，關(guān)閉LED，其中，R11可以為100k，R12可以為5k。

具體操作過程如下：

蓄電池電壓經(jīng)取樣電路102后的取樣電壓為U_bat/x，其與6V蓄電池的放電截止電壓5.6V比較，兩者之間的電壓差為(U_bat/x)-5.6V。其中，U_bat表示蓄電池電壓，即蓄電池的當(dāng)前電壓，x是根據(jù)分壓比得到的；具體的，在該實施例中，蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)電壓經(jīng)取樣電路102需要降壓至6V的水平，蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)電壓分別為24V、36V、48V、60V時，電阻R17、R16、R15、R7、R6串聯(lián)構(gòu)成形不同的分壓比，即R6/R7＝1∶3，R6/(R7+R15)＝1∶5，R6/(R7+R15+R16)＝1∶7，R6/(R7+R15+R16+R17)＝1∶9，相應(yīng)的x取值4(即1+3＝4)、6(即1+5＝6)、8(即1+7＝8)、10(即1+9＝10)，其中，如圖2所示，R17、R16、R15、R7、R6可分別取值為20k，20k，20k，30k，10k。

兩者電壓之差反壓出蓄電池剩余電量的多少，這個電壓差經(jīng)電壓電流變換電路104變換成恒定電流：

其中，公式(1)中的R1表示第一電阻R1的電阻值。然后電流I_in被輸出至電流頻率變換電路105中的555定時器電路中的定時電容C1，對定時電容C1進(jìn)行充電，由Ucc/3充電至2Ucc/3，充電時間為：

其中，該公式(2)中的C1表示定時電容C1的電容值，因此，蓄電池的剩余電量越大，電壓差為(U_bat/x)-5.6V越大，充電時間越短；555定時器的放電路徑為經(jīng)R9、放電引腳7的內(nèi)部三極管，所以放電時間固定為：

t_放＝ln2*R9*C1 公式(3)；

整個電路的輸出頻率為f_out＝1/(t_充+t_放)，可以看出，蓄電池的剩余電量越大，定時電容的充電時間越短，電路的輸出頻率越大，則LED閃爍頻率越高，LED燈閃爍間隔越短；蓄電池的剩余電量越小，定時電容的充電時間越長，電路的輸出頻率越大，則LED閃爍頻率越低，LED燈閃爍間隔越長；實現(xiàn)了LED燈閃爍間隔反比于蓄電池的剩余電量。計算得出，當(dāng)蓄電池電量低于0％時即取樣電壓低于5.6V時，LED停止閃爍；當(dāng)蓄電池量100％時即取樣電壓高于7V時，LED閃爍頻率為5.188Hz；蓄電池的電量0～100％對就LED的閃爍范圍為0～5.188Hz。

以上對本實用新型所提供的電池電量指示裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實用新型的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均可能會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本實用新型的限制。