[发明专利]用于快速标定锂电池剩余电量的电路及方法

说明书

本发明公开了一种用于快速标定锂电池剩余电量的电路及方法，电路包括主控芯片及供电切换电路、第一电压采样电路和第二电压采样电路，方法包括：从锂电池恒流放电特性曲线中获取锂电池电量剩余10％对应的电压阈值V_cap10％；供电电压采样周期到达时判断是否处于大功率工作模式；不同工作模式下通过不同的电压采样电路采样实际电压值V_smpl；将实际电压值V_smpl与电压阈值V_cap10％进行比对，若V_smplV_cap10％则判定锂电池剩余电量低于10％。本发明在大功率工作模式下保持锂电池和超级电容组合供电采样组合电压，非大功率工作模式下切换到锂电池单独供电采样锂电池电压，通过与电压阈值比对可快速标定锂电池的剩余电量，进而决定是否启用降功耗处理机制，保证电池的使用年限。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种用于快速标定锂电池剩余电量的电路及方法。

背景技术

随着社会的发展，各种能源(电、热、水、气)在生产、生活中的需求量变得越来越大。为了能够实时地收集、分析和管理来自计量设备上传的数据，能源公司对能源计量设备提出了更加智能化的需求。为了满足这些需求，能源计量设备根据需要增加了很多额外的功能，如电子计量功能(超声计量、热式计量等)、远程通信功能(GPRS、NB-IOT等)、本地通信功能(红外、RS485等)、阀控功能、数据存储功能(EEPROM、FRAM)等。而这些功能在开启时所产生的功耗对于电池供电型计量设备而言是非常大的，若不根据电池状态(剩余电量或电池电压)对这些功能作限时、限次甚至禁用的降功耗处理，就无法满足电池供电型计量设备的使用年限。因此，能够快速标定电池剩余电量并根据电量进行相应的降功耗处理变得尤为重要。

目前，锂电池电量的标定方式有两种：

第一种是周期性的采样“锂电池与超级电容”并联后的电压值，当电压值低于指定阈值后，则认为电池剩余电量低于了某个阈值。这种方式由于超级电容放电的影响，采样到的电压值并不是实际锂电池自身的电压值，故测定存在滞后性，锂电池剩余电量不能被快速地标定，从而导致降功耗处理机制启用的滞后，最终无法保证锂电池的使用年限。

第二种是根据电量扣减模型计算出电池的剩余电量，即事先测算出计量设备中每种功能在正常工作时的平均功耗，然后根据每种功能的实际使用次数或使用时间进行统计并扣减电量。这种方式基于电量扣减参考模型，未考虑各种组合的场景(不同环境温度、锂电池的自放电特性、业务功能操作失败的重试机制等)，因此随着电池使用时间的增加，实际剩余电量与模型计算的剩余电量的差异会变得越来越大。若模型扣减过快，降功耗处理机制会提前启用，影响计量设备业务功能的正常使用；若模型扣减过慢，会产生与第一种检测方式同样的问题。

发明内容

本发明提出一种用于快速标定锂电池剩余电量的电路及方法以解决上述技术问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种用于快速标定锂电池剩余电量的电路，用于采用锂电池和超级电容供电的系统，包括主控芯片及与主控芯片连接的供电切换电路、采集锂电池电压的第一电压采样电路和采集锂电池与超级电容组合电压的第二电压采样电路，所述供电切换电路分别与锂电池、超级电容、主控芯片电连接，所述第一电压采样电路分别连接锂电池、主控芯片的第一采样控制端和第一采样输出端，所述第二电压采样电路分别连接超级电容、主控芯片的第二采样控制端和第二采样输出端。