CN102478636A - 电池电量的检测方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种电池电量的检测方法及装置。其中，该方法包括：对所述电池的电压进行采样；将采样电压与恒流放电曲线上的电压进行比较，得到所述采样电压所属的电压段；计算所述电池当前电压变化率；将所述当前电压变化率与所属电压段的试验电压变化率进行比较得到电压变化率误差；从预置的所属电压段下电压变化率误差范围与电压调整值的对应关系表中查找所属电压段下所述电压变化率误差所对应的电压调整值；根据所述采样电压和查找到的电压调整值计算所述电池的电压；根据所述计算的电池的电压得到所述电池的电量。本发明实施例不需要电池放电曲线的精确数学模型即可实现电池电量的精确测量。

Description

电池电量的检测方法及装置
技术领域
本发明涉及移动终端制造技术领域，特别涉及一种用于移动终端的电池电量的检测方法及装置。
背景技术
目前，对于移动终端(例如手机)的电池电量检测来说，通常先对电池的电池恒流放电曲线进行分段以将该电池恒流放电曲线分为多个电压段，并为每个电压段设置一个固定的调整值，接着根据放电电流的大小对检测的电池电压进行一定的补偿，例如根据电池电压对应的电压段选择增加或减少该固定的调整值，通过对电压的补偿以得到电池较为真实的剩余电量。然而本发明的发明人在对现有技术进行研究和实践过程中发现：在恒流放电试验中，采用上述方法，可以对电池电压进行较好的校正，得到比较准确的剩余电量，但是电池在实际使用过程中，并不总是恒流放电的情况，有时可能会发生剧烈变化，此时采用上述方法进行补偿，无法反映电池当时真实电量，而严重偏离的真实电量的电池电量信息，会给电池管理及用户判断造成困扰。
发明内容
本发明的目的旨在解决上述技术缺陷，特别是解决电池电量检测不准确的缺陷。
为达到上述目的，本发明一方面提出一种电池电量的检测方法，包括以下步骤：对所述电池的电压进行采样；将采样电压与恒流放电曲线上的电压进行比较，得到所述采样电压所属的电压段，其中，所述恒流放电曲线为预先对所述电池进行恒流放电试验获得，且根据斜率被划分为至少两个电压段；计算所述电池当前电压变化率；将所述当前电压变化率与所属电压段的试验电压变化率进行比较得到电压变化率误差，其中，所述试验电压变化率为对所述电池在所属电压段下进行放电电流变化试验获得；从预置的所属电压段下电压变化率误差范围与电压调整值的对应关系表中查找所属电压段下所述电压变化率误差所对应的电压调整值，其中，所述对应关系表通过所述放电电流变化试验获得；根据所述采样电压和查找到的电压调整值计算所述电池的电压；根据所述计算的电池的电压得到所述电池的电量。
本发明另一方面还提出了一种电池电量的检测装置，包括：存储模块，用于保存具有至少两个电压段的电池恒流放电曲线、试验电压变化率和所述电池恒流放电曲线中每个电压段下电压变化率误差范围与电压调整值的对应关系表，其中，所述恒流放电曲线为预先对所述电池进行恒流放电试验获得，且所述多个电压段根据所述恒流放电曲线的斜率划分得到，所述试验电压变化率为对所述电池在所属电压段下进行放电电流变化试验得到，所述对应关系表通过所述放电电流变化试验得到；电压采样模块，用于对当前的电压进行采样；比较模块，用于将采样电压与恒流放电曲线上的电压进行比较以得到所述采样电压所属的电压段；计算模块，用于计算所述电池当前电压变化率；电压变化率误差计算模块，用于将所述当前电压变化率与所属电压段的试验电压变化率进行比较以得到电压变化率误差；查表模块，用于从所述存储模块中保存的所属电压段下电压变化率误差范围与电压调整值的对应关系表中查找所属电压段下所述电压变化率误差所对应的电压调整值；电压计算模块，用于根据所述采样电压和查找到的电压调整值计算所述电池的电压；电量计算模块，用于根据所述计算的电池的电压得到所述电池的电量。
本发明实施例针对不同的电压段和不同的放电电流值，通过选取不同的电压调整值，对电压值进行再次校正，进而得到电池电量，因此本发明实施例不需要电池放电曲线的精确数学模型即可实现电池电量的精确测量。通过将当前电压变化率与所属电压段的试验电压变化率进行比较得到电压变化率误差，并从预置的对应关系表中查找所属电压段下所述电压变化率误差对应的电压调整值，对采样电压的调整，使得计算的电池电量能准确地反应电池的实际电量，因此不仅避免了在用户移动终端之上出现电量无序和杂乱无章的变化，也可以避免基于错误电池电量而在电池管理过程中出现误操作。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例的电池电量的检测方法流程图；
图2为本发明实施例电池电量的检测装置的结构图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
由于电池放电曲线的动态信息非常复杂，难以用精确的数学模型来描述。本发明实施例不同于常规的采用统一的补偿参数，针对不同的电压段和不同的放电电流值选取不同的电压调整值，以对电压值进行校正。通过运用模糊理论可以实现将电压变化率偏差模糊化，可以适用于电池放电过程中电池的电压剧烈变化的情形，从而得到准确的电池电量变化曲线。
如图1所示，为本发明实施例的电池电量的检测方法流程图，该方法包括以下步骤：
步骤S101，进行恒流放电试验以获得电池恒流放电曲线。在本发明的一个优选实施例中，可以选取100mA、200mA、300mA和500mA四个典型恒流放电电流，分别进行5次电池恒流放电测试，以分别取平均值绘制电池恒流放电曲线，从而获得电池恒流放电的经验数据。当然本领域技术人员应当理解，在本发明的其他实施例中也可选择其他放电电流，或者也可以增加或减少电流恒流放电测试的次数，这些均应包含在本发明的保护范围之内。
步骤S102，根据电池恒流放电曲线各个部分的斜率及经验值将电池恒流放电曲线划分为多个电压段。例如，将斜率变化在一定预设范围内的曲线部分划分为一个电压段，所述预设范围可根据电量精度计算需要进行调整。在本发明示意性的实施例中，可根据曲线的斜率将得到的恒流放电曲线分成三段，从而得到三个电池电压段。
步骤S103，针对所述每个电压段进行放电电流变化试验以获得试验电压变化率。在本实施例中，放电电流变化试验包括放电电流增大并持续预定时间之后再减小的试验，和/或，放电电流减小并持续预定时间之后再增大的试验。例如，针对上述的三个不同的电压段，分别进行放电电流突然增大并持续时间Tc而后突然减小的实验以得到相应的放电曲线。在本发明的实施例中，可记录电流开始增大的时刻t0及电压V0以及电压变得基本平稳的时刻t2及电压V2。根据公式dV/dt＝(V2-V0)/(t2-t0)即可求得试验电压变化率，即求得在电流突然变化开始至平稳后的时间区间内的平均的电压变化率。在本发明的一个实施例中，持续时间T可选取10秒、30秒、1分钟和10分钟等4个值进行试验，从而得到4个电压变化率以取平均值，并根据平均值计算试验电压变化率。同样对于电流突然减小接着缓慢增大并平稳的实验来说，同样求得在电流突然变化开始至平稳后的时间区间内的平均的电压变化率。
步骤S104，根据试验电压变化率及试验结果确定每个电压段对应的电压变化率误差范围与电压调整值的对应关系表。例如对于上述三个电压段的例子来说，就需要建立三个对应的对应关系表。其中，在本发明的一个实施例中，对应关系表包括依次增大的第一误差范围(负较小或负中)、第二误差范围(负较大)、第三误差范围(负非常大)和第四误差范围(正)等四个范围。且第一误差范围对应第一电压调整值，第二误差范围对应第二电压调整值，第三误差范围对应的第三电压调整值。具体地，在本发明的一个实施例中，第一电压调整值为零，第二电压调整值、第三电压调整值和第四电压调整值由电池恒流放电的经验值确定。其中，上述负较小、负中、负较大等描述仅是示意性的，其具体范围需要根据所需计算的电量精度进行调整。如下表所示：
  电压变化率误差   电压需要减掉的值
  第一误差范围(负较小或负中)   0
  第二误差范围(负较大)   第一电压调整值(V1)
  第三误差范围(负非常大)   第二电压调整值(V2)
  第四误差范围(正)   第三电压调整值(V3)
当然本领域技术人员可以理解的是，虽然在本发明的上述实施例中设置了四个误差范围，但是在本发明的其他实施例中还可相应地增加或减少误差范围的个数。优选地，第一电压调整值、第二电压调整值和第三电压调整值由电池恒流放电的经验值确定，即可通过大量的实验过程中的经验值确定，对于不同类型或型号的电池其对应的阈值也可能不同。
步骤S105，对当前的电压进行采样，并根据采样电压和采样周期确定所属的电压段和计算当前电压变化率。
步骤S106，根据当前电压变化率和试验电压变化率查找所属的电压段对应的电压变化率误差范围与电压调整值的对应关系表以确定电压调整值。在本发明的一个具体实施例中，首先计算当前电压变化率和试验电压变化率之间的比值，接着根据该比值落入的误差范围确定电压调整值，例如可落入上述的第一误差范围、第二误差范围、第三误差范围或者第四误差范围。
步骤S107，根据采样电压和确定的电压调整值计算电池的电压。在本发明实施例中，由于采样电压在电流突然变化时也会剧烈波动，因此优选地可选择上一采样时间的采样电压进行计算，当然在本发明的其他实施例中也可选择当前的采样时间进行计算。例如，假设V0为上一采样时间的采样电压，当比值落入第一误差范围则计算的电压即为实际电压值V0；当比值落入第二误差范围时，选取第一电压调整值V1，则计算的电压Vr＝V0-V1；当比值落入第三误差范围时，选取第二电压调整值V2，则计算的电压Vr＝V0-V2；当比值落入第四误差范围时，选取第三电压调整值V3，则计算的电压Vr＝V0-V3。这样，通过本发明实施例就可得到精确的电池电压值。
步骤S108，根据计算的电池的电压值检测电池的电量并上报，由于本发明根据采样电压对应的误差范围选择相应的电压调整值对采样电压进行补偿，因此根据补偿后的电压值计算的电池电量可以与电池实际电量相匹配，因此用户在移动终端上不仅不会看到电池电量显示突增或突减的现象，也可以避免基于错误电池电量而在电池管理过程中出现误操作。
可以理解的是，本实施例中，步骤S101至S104并不需要在每次测量电池电量时都需要执行，而是可以通过预先试验得到并预先设置，并在电池电量的检测过程中对所述电池电压进行采样，将采样电压与预置的恒流放电曲线上的电压进行比较，得到所述采样电压所属的电压段，并计算当前电压变化率，将所述当前电压变化率与预置的试验电压变化率误差，并从预置的所属电压段下电压变化率误差范围与电压调整值的对应关系表中查找所属电压段下所述电压变化率误差对应的电压调整值，进而根据所述采样电压和查找到的电压调整值计算所述电池的电压，然后根据所述计算的电池的电压得到所述电池的电量。
如图2所示，为本发明实施例电池电量的检测装置的结构图。该检测装置包括存储模块100、电压采样模块200、比较模块300、计算模块400、电压变化率误差计算模块500、查表模块600、电压计算模块700和电量计算模块800。存储模块100用于保存具有多个电压段的电池恒流放电曲线、试验电压变化率和所述电池恒流放电曲线中每个电压段下电压变化率误差范围与电压调整值的对应关系表，其中，所述恒流放电曲线为预先对所述电池进行恒流放电试验获得，且所述多个电压段根据所述恒流放电曲线的斜率划分得到，所述试验电压变化率为对所述电池在所属电压段下进行放电电流变化试验得到，所述对应关系表通过所述放电电流变化试验得到。电压采样模块200用于对当前的电压进行采样。比较模块300用于将采样电压与恒流放电曲线上的电压进行比较以得到采样电压所属的电压段。计算模块400用于计算所述电池当前电压变化率。电压变化率误差计算模块500用于将当前电压变化率与所属电压段的试验电压变化率进行比较以得到电压变化率误差。查表模块600用于从存储模块100中保存的所属电压段下电压变化率误差范围与电压调整值的对应关系表中查找所属电压段下电压变化率误差所对应的电压调整值。电压计算模块700用于根据所述采样电压和查找到的电压调整值计算所述电池的电压。电量计算模块800用于根据计算的电池的电压得到所述电池的电量。
在本发明的一个实施例中，还包括显示模块900，用于将电量计算模块800计算的电池的电量显示在移动终端的界面。
在本发明的一个实施例中，放电电流变化试验包括：放电电流增大并持续预定时间之后再减小的试验，和/或，放电电流减小并持续预定时间之后再增大的试验。
在本发明的一个实施例中，其中，所述电压变化率误差范围包括依次增大的第一误差范围、第二误差范围、第三误差范围和第四误差范围，所述电压调整值包括依次与电压变化率误差范围对应的第一电压调整值、第二电压调整值、第三电压调整值、第四电压调整值，所述第一电压调整值为零，所述第二电压调整值、第三电压调整值和第四电压调整值由电池恒流放电的经验值确定。
在本发明的一个实施例中，所述采样电压为上一采样周期的采样电压。
本发明实施例针对不同的电压段和不同的放电电流值，通过选取不同的电压调整值，对电压值进行校正，进而得到电池电量，因此本发明实施例不需要电池放电曲线的精确数学模型即可实现电池电量的精确测量。通过将当前电压变化率与所属电压段的试验电压变化率进行比较得到电压变化率误差，并从预置的对应关系表中查找所属电压段下所述电压变化率误差对应的电压调整值，对采样电压的调整，使得计算的电池电量能准确地反应电池的实际电量，因此不仅避免了在用户移动终端之上出现电量无序和杂乱无章的变化，也可以避免基于错误电池电量而在电池管理过程中出现误操作。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种电池电量的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
对所述电池的电压进行采样；
将采样电压与恒流放电曲线上的电压进行比较，得到所述采样电压所属的电压段，其中，所述恒流放电曲线为预先对所述电池进行恒流放电试验获得，且根据斜率被划分为至少两个电压段；
计算所述电池当前电压变化率；
将所述当前电压变化率与所属电压段的试验电压变化率进行比较得到电压变化率误差，其中，所述试验电压变化率为对所述电池在所属电压段下进行放电电流变化试验获得；
从预置的所属电压段下中查找所属电压段下所述电压变化率误差所对应的电压调整值，其中，所述对应关系表通过所述放电电流变化试验获得；
根据所述采样电压和查找到的电压调整值计算所述电池的电压；
根据所述计算的电池的电压得到所述电池的电量。
2.如权利要求1所述的电池电量的检测方法，其特征在于，将所述当前电压变化率与所属电压段的试验电压变化率进行比较得到电压变化率误差，具体包括：
计算所述当前电压变化率和所述试验电压变化率之间的比值。
3.如权利要求1所述的电池电量的检测方法，其特征在于，所述电压变化率误差范围包括依次增大的第一误差范围、第二误差范围、第三误差范围和第四误差范围，所述电压调整值包括依次与电压变化率误差范围对应的第一电压调整值、第二电压调整值、第三电压调整值、第四电压调整值，其中，所述第一电压调整值为零，所述第二电压调整值、第三电压调整值和第四电压调整值由电池恒流放电的经验值确定。
4.如权利要求1所述的电池电量的检测方法，其特征在于，所述放电电流变化试验包括：
放电电流增大并持续预定时间之后再减小的试验；
和/或，放电电流减小并持续预定时间之后再增大的试验。
5.如权利要求1所述的电池电量的检测方法，其特征在于，所述采样电压为上一采样周期的采样电压。
6.一种电池电量的检测装置，其特征在于，包括：
存储模块，用于保存具有至少两个电压段的电池恒流放电曲线、试验电压变化率和所述电池恒流放电曲线中每个电压段电压变化率误差范围与电压调整值的对应关系表，其中，所述恒流放电曲线为预先对所述电池进行恒流放电试验获得，且所述多个电压段根据所述恒流放电曲线的斜率划分得到，所述试验电压变化率为对所述电池在所属电压段下进行放电电流变化试验得到，所述对应关系表通过所述放电电流变化试验得到；
电压采样模块，用于对当前的电压进行采样；
比较模块，用于将采样电压与恒流放电曲线上的电压进行比较以得到所述采样电压所属的电压段；
计算模块，用于计算所述电池当前电压变化率；
电压变化率误差计算模块，用于将所述当前电压变化率与所属电压段的试验电压变化率进行比较以得到电压变化率误差；
查表模块，用于从所述存储模块中保存的所属电压段下电压变化率误差范围与电压调整值的对应关系表中查找所属电压段下所述电压变化率误差所对应的电压调整值；
电压计算模块，用于根据所述采样电压和查找到的电压调整值计算所述电池的电压：
电量计算模块，用于根据所述计算的电池的电压得到所述电池的电量。
7.如权利要求6所述的电池电量的检测装置，其特征在于，还包括：
显示模块，用于将所述电量计算模块计算的所述电池的电量显示在移动终端的界面。
8.如权利要求6所述的电池电量的检测装置，其特征在于，所述放电电流变化试验包括：
放电电流增大并持续预定时间之后再减小的试验；
和/或，放电电流减小并持续预定时间之后再增大的试验。
9.如权利要求6所述的电池电量的检测装置，其特征在于，其中，所述电压变化率误差范围包括依次增大的第一误差范围、第二误差范围、第三误差范围和第四误差范围，所述电压调整值包括依次与电压变化率误差范围对应的第一电压调整值、第二电压调整值、第三电压调整值、第四电压调整值，所述第一电压调整值为零，所述第二电压调整值、第三电压调整值和第四电压调整值由电池恒流放电的经验值确定。
10.如权利要求6所述的电池电量的检测装置，其特征在于，所述采样电压为上一采样周期的采样电压。
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