[发明专利]基于SOC剩余电量预估法的电压调节电路及方法

说明书

本发明涉及一种基于SOC剩余电量预估法的电压调节电路，包括依次连接的锂电池模块、锂电池保护电路和电池电量采集及调压输出电路；所述锂电池保护电路实现锂电池的过充、过放、过流、短路保护；所述电池电量采集及调压输出电路对锂电池的电压和输出电流进行采样，通过检测锂电池的电压和输出电流来近似得到电池的SOC剩余电量，根据电池的SOC剩余电量控制输出电压值按照所计算得出的电池电量输出电压。本发明有效提高电池的利用率、进一步减小异常掉电风险。

技术领域

本发明涉及可充电电池电压调节领域，具体涉及一种基于SOC剩余电量预估法的电压调节电路及方法。

背景技术

由于锂电池的能量密度远大于传统的一次电池，使用锂电池替代传统的一次电池在同样的体积下可以用更长的时间，减少了充电次数，提升用户体验，因此市场上有锂电池替代一次电池的A型、AA型、AAA型、AAAA型、C型、D型、SC型等电池面市。

现有的锂电池替代一次电池的方案为:将锂电池通过DC-DC转换，变为固定的1.5或9V输出。这种方案存在一个问题是：设备使用现有方案的锂电池替代一次电池无法准确获取电池剩余电量信息，导致出现忽然断电的风险。具体原因分析如下：

使用现有一次电池、一次电池的设备，如无线麦克风、万用表、手持式仪表、遥控器等，都需要进行电量检测，在设备出现或快出现低电量时提早提醒用户：“电池电量低了，请及时更换电池”，以避免由于电池突然没电引发的不便、问题甚至事故。目前采用一次电池供电的设备，都是基于电池电压进行电量估算和测量，例如采用1.5V电池的设备，在电池电压为1.5V时判定电池还处于满电的状态，当电池降至1.15V(该阀值因不同产品略有差别)则判定电池没电，且可能在1.2~1.3V时就提醒用户要及时更换电池。但是采用锂电池经过DC-DC恒压1.5V输出的传统方案，只要电池的电压能提供DC-DC电路工作，就稳定在1.5V，而在锂电池没有电时，则DC-DC直接关闭输出，导致设备直接断电。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于SOC剩余电量预估法的电压调节电路及方法，解决现有采用恒压DC-DC输出的方案，存在电压恒定输出在1.5V，但没电时直接掉到0V，没有中间过渡，导致设备异常掉电的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于SOC剩余电量预估法的电压调节电路，包括依次连接的锂电池模块、锂电池保护电路和电池电量采集及调压输出电路；所述锂电池保护电路实现锂电池的过充、过放、过流、短路保护；所述电池电量采集及调压输出电路对锂电池的电压和输出电流进行采样，通过检测锂电池的电压和输出电流来近似得到电池的SOC剩余电量，根据电池的SOC剩余电量控制输出电压值按照所计算得出的电池电量输出电压。

进一步的，所述锂电池保护电路包括锂电池保护IC及控制电路回路通断的MOS管。

进一步的，所述电池电量采集及调压输出电路采用单片机，所述单片机包括ADC模块、PWM输出模块，由ADC模块实现电压和电流采集，由PWM模块结合外围电路实现模拟干电池调压输出。

进一步的，所述电池电量采集及调压输出电路包括主回路电阻RS、开关SW，第一二极管D1、第一电感L1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、单片机、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8；所述PWM控制引脚控制SW通断，并与第一二极管D1、第一电感L1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1构成BUCK降压电路;所述R5、R6、R7、R8构成差分放大电路并与ADC模块连接；所述RS串联于主回路，用于电流检测。

进一步的，电池电量采集及调压输出电路包括电池电量采集及调压输出控制电路和输出电压调节电路；所述电池电量采集及调压输出控制电路与锂电池相连以获取电池电压、电流，与输出电压调节电路相连实现锂电池模拟干电池的放电曲线输出电压。

进一步的，所述输出电压调节电路采用DC-DC电路或LDO电路。