本實用新型涉及到檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種蓄電池電量檢測裝置。

背景技術(shù)：

在蓄電池電量檢測領(lǐng)域中，傳統(tǒng)的方法是使用主控制器采集電流、電壓、溫度三個參數(shù)，然后建立電量與電流、電壓、溫度三者的關(guān)系曲線，對電量進(jìn)行估算。由于電量值的估算模型本身就是非線性的，且每種電池都有各自的特性，電池不一樣，電量值估算模型也不一樣。這種方法精度有限，準(zhǔn)確性不高。而近年來電量計芯片的出現(xiàn)，可以有效的解決電量值估算模型不精確的問題，但是電量計芯片本身不能對其采集數(shù)值的有效性進(jìn)行判斷，當(dāng)溫度、電壓、電流其中有一個參數(shù)不正常時，電量計芯片是無法發(fā)現(xiàn)的。那么這種情況下采集的數(shù)據(jù)自然就是錯誤的。

因此如何能夠充分利用電量計芯片電量估算的精確模型，又可確保溫度、電流、電壓的有效性，從而獲得準(zhǔn)確的蓄電池電量數(shù)據(jù)，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種充分利用電量計芯片電量估算的精確模型，又可確保溫度、電流、電壓的有效性，從而獲得準(zhǔn)確的蓄電池電量數(shù)據(jù)的蓄電池電量檢測裝置。

本實用新型提供的蓄電池電量檢測裝置，包括電流采集模塊、溫度采集模塊、電壓采集模塊、電量計芯片和主控制器，其中電流采集模塊、溫度采集模塊和電壓采集模塊分別與電量計芯片的電流采集引腳、溫度采集引腳和電壓采集引腳連接，電流采集模塊、溫度采集模塊、電壓采集模塊和電量計芯片均與主控制器連接。

優(yōu)選地，所述裝置還包括電源模塊，用于與電流采集模塊、溫度采集模塊、電壓采集模塊、電量計芯片和主控制器連接并提供電源。

優(yōu)選地，所述裝置還包括總線通信模塊，與主控制器相連接，用于將主控制器發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)出到外部總線，并接收外部總線命令。

優(yōu)選地，所述電流采集模塊包括霍爾傳感器、通道切換電路、保護(hù)電路、濾波電路、正負(fù)電壓源電路、差分放大電路、基準(zhǔn)電壓源電路、比例縮放電路，所述霍爾傳感器、通道切換電路、通道切換、濾波電路、差分放大電路、比例縮放電路依次連接，正負(fù)電壓源電路、基準(zhǔn)電壓源電路均與差分放大電路的輸入端相連接。

優(yōu)選地，所述裝置還包括通道選擇模塊，主控制器通過通道選擇模塊與電流采集模塊的通道切換電路連接。

優(yōu)選地，所述霍爾傳感器包括霍爾傳感器線圈、霍爾傳感器調(diào)理電路，優(yōu)選地，所述溫度采集模塊包括熱敏電阻傳感器和電阻電壓轉(zhuǎn)換電路。

優(yōu)選地，所述電壓采集模塊通過分壓電路與主控制器相連接。

該裝置是充分利用電量計芯片電量估算的精確模型，同時系統(tǒng)采用主控制器加電量計芯片的方案，主控制器可自檢電流采集模塊、電壓采集模塊、溫度采集模塊運行狀態(tài)，確保溫度、電流、電壓采集值的有效性，獲得準(zhǔn)確的蓄電池電量數(shù)據(jù)的蓄電池電量。

附圖說明

圖1為本實用新型提供的一種蓄電池電量檢測裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本實用新型提供的一種電流采集模塊的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為本實用新型提供的一種蓄電池電量檢測方法的流程圖。

具體實施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

參見圖1和圖2，圖1為本實用新型提供的一種蓄電池電量檢測裝置的結(jié)構(gòu)框圖，圖2為本實用新型提供的一種電流采集模塊的結(jié)構(gòu)框圖。

本實用新型提供的蓄電池電量檢測裝置，包括電流采集模塊1、溫度采集模塊2、電壓采集模塊3、電量計芯片4和主控制器5，其中電流采集模塊1、溫度采集模塊2和電壓采集模塊3分別與電量計芯片4的電流采集引腳、溫度采集引腳和電壓采集引腳連接，電流采集模塊1、溫度采集模塊2、電壓采集模塊3和電量計芯片4均與主控制器連接。

電流采集模塊1采集蓄電池電流信息，經(jīng)處理后一路反饋給主控制器5，一路通過電量計芯片4的電流采集引腳輸出給電量計芯片4；溫度采集模塊1采集蓄電池溫度信息，經(jīng)處理后一路反饋給主控制器5，一路通過電量計芯片4的溫度采集引腳輸出給電量計芯片4；電壓采集模塊1采集蓄電池電壓信息，經(jīng)處理后一路反饋給主控制器5，一路通過電量計芯片4的電壓采集引腳輸出給電量計芯片4。

所述電量計芯片4，即battery fuel gauge，其內(nèi)部集成了高精度AD轉(zhuǎn)換器、電量估算模型及算法，用于通過接收到的電流信息、溫度信息和電壓信息估算得到蓄電池的電量。所述主控制器5負(fù)責(zé)監(jiān)控和收集電流采集模塊1、溫度采集模塊2、電壓采集模塊3的電流信息、溫度信息、電壓信息，當(dāng)三個模塊中任何一個出現(xiàn)故障時，電量計4采集的數(shù)據(jù)就是無效數(shù)據(jù)，必須丟棄。只有在三個模塊工作正常的情況下，電量計芯片4采集的數(shù)據(jù)才是正確數(shù)據(jù)，主控制器5讀取電量計芯片4電壓、電流、溫度、電量等參數(shù)值。

該裝置是充分利用電量計芯片電量估算的精確模型，同時系統(tǒng)采用主控制器加電量計芯片的方案，主控制器可自檢電流采集模塊、電壓采集模塊、溫度采集模塊運行狀態(tài)，確保溫度、電流、電壓采集值的有效性，獲得準(zhǔn)確的蓄電池電量數(shù)據(jù)的蓄電池電量。

主控制器5對電量、溫度、電壓三個參數(shù)在蓄電池充放電時的變化趨勢進(jìn)行分析，就可以判斷采集值是否正常。另外除電流值會有突變外，電壓、電量、溫度這三個參數(shù)都具有緩慢變化的特點，且當(dāng)前采集值與歷史值具有相關(guān)性。主控制器5可建立電壓、電流、溫度與電量的關(guān)系曲線，從而深度分析數(shù)據(jù)是否正確。

所述裝置還包括電源模塊6，用于與電流采集模塊1、溫度采集模塊2、電壓采集模塊3、電量計芯片4和主控制器5連接并提供電源。因為蓄電池電量檢測裝置需長期連接蓄電池，為了防止蓄電池電量檢測裝置消耗蓄電池過多的能量，所述電源模塊6具有極低漏電流，所述主控制器5選擇低功耗CPU，從而使所述蓄電池電量檢測裝置具有極低漏電流和極低功耗。

考慮到顯示裝置安裝位置處在電池周圍，不便于觀察，所述裝置還包括總線通信模塊7，與主控制器5相連接，用于將主控制器5發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)出到外部總線，并接收外部總線命令。所述檢測裝置利用總線通信模塊將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到總線，以供后級設(shè)備使用。

上電開始運行，主控制器1初始化；電流采集模塊1、溫度采集模塊2、電壓采集模塊3采集蓄電池的電流、溫度和電壓信息，并發(fā)送給主控制器5和電量計芯片4；電量計芯片4根據(jù)接收到的電流信息、溫度信息和電壓信息通過電量估算模型及算法估算得到蓄電池的電量；主控制器5檢測電流采集模塊1、溫度采集模塊2、電壓采集模塊3，有無開路故障、短路故障，判斷各模塊運行正常否？

若各模塊無故障，主控制器5讀取電量計芯片4電壓、電流、溫度、電量等參數(shù)值；主控制器5調(diào)用數(shù)據(jù)分析子程序；主控制器5分別開辟電壓、電流、溫度、電量四個數(shù)據(jù)緩存區(qū)，并保存相關(guān)數(shù)據(jù)，同時向總線發(fā)送數(shù)據(jù)。

若有模塊有故障，主控制器5讀取電量計芯片4數(shù)據(jù)時丟棄不正常模塊采集的數(shù)據(jù)與電量值，同時向總線發(fā)送故障消息；主控制器5從緩存中讀取不正常模塊數(shù)據(jù)歷史數(shù)據(jù)，同時調(diào)用AD采樣此不正常模塊；對比不正常模塊的AD采樣值與該模塊最近的歷史值，分析兩者區(qū)別是否較大？

若差別較小，選擇實時采樣值，主控制器5利用該采樣值結(jié)合其他正常模塊的參數(shù)進(jìn)行電量估算，存儲數(shù)據(jù)到緩存，并標(biāo)記AD值，同時發(fā)送給總線；

若差別較大，選擇該不正常模塊最近時刻的歷史值作為的當(dāng)前有效值，主控制器5再結(jié)合其他正常模塊的參數(shù)進(jìn)行電量估算；主控制器5存儲數(shù)據(jù)到緩存中、并做標(biāo)識，同時發(fā)送數(shù)據(jù)到總線。

系統(tǒng)采用主控制器加電量計芯片的方案，主控制器可自檢電流采集模塊、電壓采集模塊、溫度采集模塊運行狀態(tài)，確保采集值的有效；此特點可避免電量計芯片在傳感器出現(xiàn)故障時采集無效數(shù)據(jù)導(dǎo)致的誤報。因此非常有效的解決了數(shù)據(jù)有效的問題。

由于電量計芯片通常能檢測電流的范圍有限，僅僅幾十安培，因此電流采集模塊1、溫度采集模塊2、電壓采集模塊3必須對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理才能發(fā)送給電量計芯片，具體為：

參見圖2，所述電流采集模塊1包括霍爾傳感器11、通道切換電路12、保護(hù)電路13、濾波電路14、正負(fù)電壓源電路16、差分放大電路15、基準(zhǔn)電壓源電路17、比例縮放電路18，所述霍爾傳感器11、通道切換電路12、保護(hù)電路13、濾波電路14、差分放大電路15、比例縮放電路18依次連接，正負(fù)電壓源電路16、基準(zhǔn)電壓源電路17均與差分放大電路15的輸入端相連接。

通道切換電路12控制霍爾傳感器11在檢測小電流時選擇通道1，在檢測大電流時選擇通道2，霍爾傳感器11采集蓄電池的電流信息后輸出電壓給保護(hù)電路13，保護(hù)電路輸出的電壓一路反饋給主控制器5，一路濾波電路14濾波后，進(jìn)入差分放大電路15，差分放大電路15將濾波電路14的輸出電壓減去基準(zhǔn)電壓源電路17提供的基準(zhǔn)電壓源的參考電壓后，得到一個電壓的變化值，電壓值的大小可以比例反映檢測的電流的變化，由于電量計芯片4的檢測引腳量程通常比較小，所以需要比例縮放電路18將電壓變化值比例縮小到芯片允許的量程范圍內(nèi)，正負(fù)電壓源電路16給差分放大電路15供電。

。選擇有雙路輸出通道的霍爾電流傳感器，可以拓展應(yīng)用的場合：檢測小電流時選擇通道1，通道1有檢測電流精度高，范圍小；檢測大電流時選擇通道2，通道2有檢測電流范圍大，精度低。

優(yōu)選地，所述霍爾傳感器11包括霍爾傳感器線圈、霍爾傳感器調(diào)理電路，為DHAB S/33霍爾傳感器。

所述通道選擇模塊12是選擇霍爾傳感器的輸出通道，根據(jù)采集電流值切換通道。采用lem公司的DHAB S/33霍爾傳感器，具有雙通道電壓信號輸出，通道1：電流范圍?。ㄕ?fù)75安培），精度高；通道2：電流范圍大（正負(fù)750安培），精度低。

在進(jìn)一步的方案中，所述蓄電池電量檢測裝置還包括通道選擇模塊8，主控制器4通過通道選擇模塊8與電流采集模塊1的通道切換電路12連接。

所述溫度采集模塊2選擇熱敏電阻傳感器，熱敏電阻傳感器阻值隨溫度變化而變化，經(jīng)電阻電壓轉(zhuǎn)換電路處理轉(zhuǎn)化為電壓信號，一路反饋給主控制器5，一路輸入到電量計芯片4溫度采集引腳。

所述電壓采集模塊3可直接采集蓄電池電壓，一路反饋給主控制器5，一路通過電量計芯片4的電壓采集引腳輸出給電量計芯片4。反饋給主控制器的一路則需要通過分壓電路比例縮小到CPU引腳的標(biāo)準(zhǔn)電平范圍內(nèi)。

參見圖3，圖3為本實用新型提供的一種蓄電池電量檢測方法的流程圖。

一種蓄電池電量檢測方法，包括：

步驟1：上電開始運行，主控制器初始化；

步驟2：電流采集模塊、溫度采集模塊、電壓采集模塊采集蓄電池的電流、溫度和電壓信息，并發(fā)送給主控制器和電量計芯片；電量計芯片根據(jù)接收到的電流信息、溫度信息和電壓信息通過電量估算模型及算法估算得到蓄電池的電量；主控制器檢測電流采集模塊、溫度采集模塊、電壓采集模塊，有無開路故障、短路故障，判斷各模塊運行正常否？若各模塊無故障，則轉(zhuǎn)入步驟4，反之則轉(zhuǎn)入步驟6；

步驟3：主控制器讀取電量計芯片電壓、電流、溫度、電量等參數(shù)值；

步驟4：主控制器調(diào)用數(shù)據(jù)分析子程序，用于分析電壓、電流、溫度、與電量之間的關(guān)系是否處于合理的范圍內(nèi)；

步驟5：主控制器分別開辟電壓、電流、溫度、電量四個數(shù)據(jù)緩存區(qū)，并保存相關(guān)數(shù)據(jù)，同時向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，之后轉(zhuǎn)入步驟12；

步驟6：主控制器讀取電量計芯片數(shù)據(jù)時丟棄不正常模塊采集的數(shù)據(jù)與電量值，同時向總線發(fā)送故障消息；

步驟7：主控制器從緩存中讀取不正常模塊數(shù)據(jù)歷史數(shù)據(jù)，同時調(diào)用AD采樣此不正常模塊；

步驟8：對比不正常模塊的AD采樣值與該模塊最近的歷史值，分析兩者區(qū)別是否較大？若差別較小則進(jìn)入步驟9，反之則進(jìn)入步驟10；

步驟9：選擇實時采樣值，主控制器利用該采樣值結(jié)合其他正常模塊的參數(shù)進(jìn)行電量估算，存儲數(shù)據(jù)到緩存，并標(biāo)記AD值，同時發(fā)送給總線，之后轉(zhuǎn)入步驟12；

步驟10:選擇該不正常模塊最近時刻的歷史值作為的當(dāng)前有效值，主控制器再結(jié)合其他正常模塊的參數(shù)進(jìn)行電量估算；

步驟11：主控制器存儲數(shù)據(jù)到緩存中并做標(biāo)識，同時發(fā)送數(shù)據(jù)到總線，之后轉(zhuǎn)入步驟12；

步驟12：流程結(jié)束。

充分利用電量計芯片電量估算的精確模型，同時系統(tǒng)采用主控制器加電量計芯片的方案，主控制器可自檢電流采集模塊、電壓采集模塊、溫度采集模塊運行狀態(tài)，確保溫度、電流、電壓采集值的有效性，獲得準(zhǔn)確的蓄電池電量數(shù)據(jù)的蓄電池電量。

以上對本實用新型所提供的一種蓄電池電量檢測裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本實用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。