一种蓄电池开路电压检测电路和测量方法与流程

本发明涉及蓄电池技术领域，尤其是涉及一种蓄电池开路电压检测电路和测量方法。

背景技术：

目前，蓄电池端子上的电压等于其实际开路电压ocv减去其因内阻而消耗的电压，为了精确地确定蓄电池的开路电压ocv，就需要测量蓄电池的内阻、工作电流，从而计算出在内阻上消耗的电压。知道了准确的开路电压，就可以根据特定电池荷电状态(soc)与开路电压ocv的对应关系确定电池当前的荷电状态(soc)。然而蓄电池的内阻随温度、蓄电池使用时间、蓄电池的化学和物理结构而变化，这样，在蓄电池工作时如果无法测定准确的电池内阻，则蓄电池ocv测量是不准确的。目前，采用在工作电流为零时测量蓄电池的端电压，作为蓄电池的ocv，检测电路如图1所示。但是，在许多应用中，总是会有电流从蓄电池中流出，如果设置蓄电池不流出电流，那么，就需要切断测量端电压的电源；而且，因为工作电流的不确定，使得因内阻而消耗的电压就无法确定，这就更加增加了ocv测量的误差；还有，在宿主系统中的保护功率管上的电压降、电流检测电阻上的电压降、连线上的电压降都会影响对蓄电池ocv的测量，产生误差。

因些，如何实现对蓄电池开路电压的精确测量，是目前亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种蓄电池开路电压检测电路和测量方法，在保护功率管的源极和漏极两端，并联恒定电流源；测量在恒定电流源未并入保护功率管两端时，测量保护功率管的源极、漏极的对地电压，在恒定电流源接入保护功率管两端时，测量保护功率管的源极、漏极的对地电压，根据两次的测量结果，计算出蓄电池的内阻、工作电流、ocv等相关参数，在不断开连接的情况下，实现了对蓄电池ocv的精确测量。

本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：

一种蓄电池开路电压检测电路，包括宿主系统、检测电路、蓄电池，检测电路的一端连接宿主系统的正端，其另一端连接蓄电池正极，蓄电池负极连接宿主系统的负端。

本发明进一步设置为：检测电路包括并联连接的保护电路、电流源控制电路，电流源控制电路用于控制电流源或与保护电路并联连接，或断开与保护电路的连接。

本发明进一步设置为：保护电路包括保护功率管。

本发明进一步设置为：电流源控制电路包括串联连接的开关电路、电流源电路。

本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：

一种蓄电池开路电压测量方法，包括以下步骤：

q1、断开与保护电路并联的电流源，分别测量保护电路两端的对地电压；

q2、连接与保护电路并联的电流源，分别测量保护电路两端的对地电压；

q3、基于步骤q1、q2的测量结果，计算蓄电池参数、保护电路参数。

本发明进一步设置为：基于宿主系统、检测电路、蓄电池的测量方法，包括以下步骤：

s1、在检测电路中的电流源电路断开时，测量检测电路两端对地的电压v10、v20，其中v10为检测电路与蓄电池相连接点处的电压，v20为检测电路与宿主系统相连接点处的电压；

s2、在检测电路中的电流源电路接通时，测量检测电路两端对地的电压v11、v21；

s3、计算蓄电池内阻rbat；

s4、计算在检测电路中的电流源电路断开时，流过蓄电池内阻的电流ibat；

s5、计算理想蓄电池两端的电压ocv。

本发明进一步设置为：包括以下步骤：

a1、在检测电路中的电流源电路断开时，测量检测电路两端对地的电压v10、v20；

a2、v10等于v20时，流过蓄电池的电流为零，此时ocv等于v10；

a3、同样地，在检测电路中的电流源电路连接时，测量检测电路两端对地的电压v11、v21；

a4、v11等于v21时，流过蓄电池的电流为零，此时ocv等于v11。

本发明进一步设置为：蓄电池内阻rbat的计算方法如下：

rbat=(v10-v11)/isw；

式中，isw表示电流源电流大小。

本发明进一步设置为：流过蓄电池内阻的电流ibat的计算方法如下：

ibat=(v10-v20)/ron；

ron=｜（v10-v20）-（v11-v21）｜/isw；

式中，ron表示保护电路内阻。

本发明进一步设置为：理想蓄电池两端的电压ocv的计算方法如下：

ocv=rbat*ibat-v10。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果为：

1.本申请在保护功率管的源极与漏极之间并联电源流，在无电源流的情况下，分别测量源极与漏极的对地电压，在有电源流的情况下，分别测量源极与漏极的对地电压，结合两次的测量结果进行计算，从而实现对蓄电池ocv的精确测量；

2.进一步地，本申请在并联电流源电路上设置开关，用于断开或连接电流源，保证了测量时蓄电池电路不断开，实现了蓄电池ocv的实时测量；

3.进一步地，本申请通过并联一个已知电流源，通过计算，得到蓄电池的相关参数，实现了通过已知量获得未知量的目的。

附图说明

图1是现有技术中测量ocv的电路结构示意图；

图2是本发明的一个具体实施例的检测电路结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明的一种蓄电池开路电压检测电路，如图2所示，包括宿主系统、检测电路、蓄电池，检测电路的一端连接宿主系统的正端，其另一端连接蓄电池正极，蓄电池负极连接宿主系统的负端。

检测电路包括并联连接的保护电路、电流源控制电路。

保护电路包括保护功率管mp。

电流源控制电路包括串联连接的开关sw、电流源isw。

蓄电池的开路电压测量方法,包括以下步骤：

q1、断开与保护电路并联的电流源，分别测量保护电路两端的对地电压；

具体地，打开开关sw，使电流源断开连接，此时，电流通过保护功率管mp，测量保护功率管源极、漏极的对地电压，记为v10、v20，其中0表示电流源断开，v10为检测电路与蓄电池相连接点处的电压，v20为检测电路与宿主系统相连接点处的电压。

根据v10与v20的大小确定电流是对蓄电池充电，还是蓄电池放电，如果v10小于v20，则是对蓄电池充电，相应地设置电流源isw的电流为从节点v20流向节点v10；如果v10大于v20，则是蓄电池放电，相应地设置电流源isw的电流为从节点v10流向节点v10，即电流源中的电流流向与蓄电池中的电流流向相同，在v10等于v20时，流过蓄电池的电流为0。

q2、连接与保护电路并联的电流源，分别测量保护电路两端的对地电压；

具体地，关闭开关sw，实现电流源isw与保护功率管mp的并联连接，此时，电流通过保护功率管mp、电流源提供恒定电流，测量保护功率管源极、漏极的对地电压，记为v11、v21，其中1表示电流源并联连接在保护功率管mp的漏极、源极之间，v11为检测电路与蓄电池相连接点处的电压，v21为检测电路与宿主系统相连接点处的电压。

q3、基于步骤q1、q2的测量结果，计算蓄电池参数、保护电路参数。

分以下三种情况进行讨论：

第一种情况：在蓄电池电流为零时，ocv等于v10或v11。

a1、在检测电路中的电流源电路断开时，测量检测电路两端对地的电压v10、v20；

a2、v10等于v20时，流过蓄电池的电流为零，此时ocv等于v10；

a3、同样地，在检测电路中的电流源电路连接时，测量检测电路两端对地的电压v11、v21；

a4、v11等于v21时，流过蓄电池的电流为零，此时ocv等于v11。

第二种情况：根据电路结构，在蓄电池放电时，ocv=ibat*rbat+v10，

即：ocv-v10=ibat*rbat(1)，

ocv-v11=(ibat+isw)*rbat(2)，

式中，ibat表示流过蓄电池的电流，rbat表示蓄电池内阻。

由于电池电量不发生变化时ocv不变，将公式(2)与公式(1)相减，得到公式(3)，

v10-v11=isw*rbat，

rbat=（v10-v11）/isw(3),

由公式(3)可以看出，只要知道v10、v11、isw，就能够计算出蓄电池内阻rbat的大小。

v10-v20=ibat*ron(4),

v11-v21=(ibat-isw)*ron(5),

设在测量过程中，ron无变化，将公式(4)与公式(5)相减，得到公式(6)，

(v10-v20)-(v11-v21)=isw*ron

ron=[(v10-v20)-(v11-v21)]/isw(6),

由此可以计算出保护功率管的内阻ron，从而由公式(4)，能够计算出ibat，

ibat=（v10-v20）/ron(7),

ocv=ibat*rbat+v10(8)。

第三种情况：在蓄电池充电时，相应地，v10=ibat*rbat+ocv，

v10-ocv=ibat*rbat(11)，

v11-ocv=(ibat+isw)*rbat(12)，

将公式(12)与公式(11)相减，v11-v10=isw*rbat，

rbat=（v11-v10）/isw(13)

v20-v10=ibat*ron(14),

v21-v11=(ibat-isw)*ron(15),

设在测量过程中，ron无变化，将公式(14)与公式(15)相减，得到公式(6)，

(v20-v10)-(v21-v11)=isw*ron

ron=[(v20-v10)-(v21-v11)]/isw(16),

由此可以计算出保护功率管的内阻ron，从而由公式(14)，能够计算出ibat，

ibat=（v20-v10）/ron(17),

ocv=v10-ibat*rbat(18)。

将第二、第三种情况合并，设蓄电池放电时的电流为正，则充电时的电流为负；得到以下公式：

ocv=ibat*rbat+v10(21)。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。