[实用新型]蓄电池荷电状态传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种蓄电池荷电状态传感器，具体地说是一种用于检测蓄电池荷电程度的传感器。

背景技术

在蓄电池制造及应用领略，涉及到蓄电池的额定容量、剩余容量及充足容量等专业术语，本实用新型所述的荷电状态是指剩余容量与充足容量之比，用百分数表示，即充足电量时为百分之百。作为储能设备的蓄电池，实际储能多少即荷电状态是人们在使用过程中需要随时了解的重要信息，以便估计其使用时间及蓄电池的充放电程度。目前，公知的检测方法主要有两大类。一类是通过对电池电压的检测指示其电量的多少，常见于便携式设备，如手机，大多数小型充电器及汽车，电动自行车等，该检测方法误差极大，常常需要使用者根据经验来判断。另一类是蓄电池综合检测系统或设备，通过对蓄电池的电压、电流、内阻等参数的监测记录，或有控制的放电测试计算其荷电状态，该方式一般需大量的数据采集及处理，主要针对大中型蓄电池系统，设备复杂、昂贵、体积较大等特点使其难于应用于小型蓄电池的系统中。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了提供一种低成本的、小巧、实用的蓄电池荷电状态检测装置，将蓄电池荷电状态转换为通用的电压形式输出。

为达到上述目的，本实用新型由电流/电压转换器1、模拟开关2、脉冲发生器3、积分器4、比例放大器5及电源电路6、电压减法器7、延时关断电路8构成。

本实用新型的蓄电池荷电状态传感器工作原理是：本装置连接蓄电池后，首先由电压减法器检测蓄电池的端电压并与该蓄电池的终止电压进行比较(终止电压是电池或电池组的标称电压的90％，通过电源电路中的电阻分压获得，如12V电池，终止电压为10.8V)其差值通过延时关断电路对积分器中的电容进行快速充电，充电完成后积分器中的电容两端的电压与电压减法器的输出电压相等，这个差值电压通过反响比例放电器输出，作为开路情况下的蓄电池荷电状态的初始值。其后，延时关断开关断开，积分容器中的电容从此不受延时关断开关控制直到本装置重新上电。当蓄电池工作时，即充电或放电时，由电流电/压转换器将充放电电流转换为电压，该电压与充放电电流成正比，充电时电压为正，放电时电压为负。同时，该电压通过模拟开关与积分器中的电容构成了充放电回路，这样积分中的积分电容两端的电压与蓄电池的工作电流的大小，方向及模拟开关的通断时间相关。模拟开关受脉冲发生器的固定频率及脉宽的控制，脉宽的设计考虑了蓄电池的负荷及充电方式，使脉宽的累计时间与蓄电池的额定容量成比例关系，即蓄电池电能的增减与积分电容上的电压的增减成等效的关系，从而达到将蓄电池荷电状态转换为电压的形式输出。

附图说明

本实用新型将通过具体的实施例结合附图加以说明。

图1表示本实用新型所述的蓄电池荷电状态传感器与蓄电池的连接关系示意图；

图2表示本实用新型所述的蓄电池荷电状态传感器电路原理图。

参照附图，详细叙述本实用新型的具体实施方式。

具体实施方式

图1中，A、B、C表示本实用新型所述的电路与蓄电池的连接点，开关K断开时为蓄电池开路状态，开关K闭合时蓄电池为充放电状态。本实用新型所述的蓄电池荷电状态传感器与蓄电池连接后，图2中的电源电路6产生工作电源，电路开始工作。由电阻9、10、11分压取得的电压与电阻13、14分压取得的参考电压在电压减法器7的输出端以其差值加到光耦开关21上。此时延时关断电路3中，由电容20、电阻22及三极管23组成的充电回路处于充电状态，光耦开关21导通，电压减法器7的输出电压通过电阻24对积分器4中的电容25进行充电。由于电容20、电阻22的时间常数远大于电阻24电容25的时间常数，可保证光耦开关21导通时间内电容25两端的电压等于电压减法器7的输出电压，此电压通过积分器4和反向比例放大器5输出。这个输出电压值是蓄电池开路状态的端电压与其自身的终止电压的差值，近似于蓄电池开路情况下的荷电状态。当延时关断电路3中的电容20充足电后，光耦开关21关断并一直处于关断状态，电容25两端的电压变化由电流/电压转换器1的输出电压、模拟开关2的状态所控制。在蓄电池开路情况下，图2中的A、B两点为同电位，电流/电压转换器1的输出电压为零，积分器4的反向输入端也为零，模拟开关2导通状态时也无电流通过，即电容25的回路中仅有微弱的由器件产生的漏电使其电容25两端的电压缓慢地下降，这与在蓄电池开路情况下的自放电一至，通过对相关器件参数的选择可以使其电容25两端的电压缓慢地下降与在蓄电池开路情况下的自放电相吻合。

当蓄电池处于充放电状态时，电流通过电阻26产生压降，电阻26上的电压大小及方向通过电流/电压转换器1输出，电压大于零时蓄电池处于充电状态，电流/电压转换器1的输出电压通过模拟开关2与积分器4对电容25构成充电回路，使电容25两端的电压上升，上升的速度和幅度与蓄电池充电电流的大小和模拟开关2的累计导通时间成线性关系。充电状态的蓄电池实际菏电量的增量是电流与时间的积分，而本实用新型所述的电路中电容25两端的电压增量是缩小比例的电流与时间的积分，两者完全等效。缩小比例的程度由电阻32、电容25的参数和控制模拟开关2的脉冲发生器3的频率及脉冲宽度确定。电容25两端的电压通过积分器4和反向比例放大器5输出，数值上表达了增量与存量之和。同理，电流/电压转换器1输出电压小于零时蓄电池处于放电状态，电容25两端的电压下降，增量为负，反向比例放大器5输出电压在数值上表达了负增量与存量之和。因此，图2所示的实施例可实现将蓄电池荷电状态转换为电压的目的。