CN102879743B

CN102879743B - 锂离子电池剩余电量值实时分析计算法

Info

Publication number: CN102879743B
Application number: CN201210338039.5A
Authority: CN
Inventors: 李天吻; 何林
Original assignee: DONGGUAN TECYEA ELECTRONICS Ltd
Current assignee: DONGGUAN TAIYE ELECTRONIC CO., LTD.
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2032-09-13
Also published as: CN102879743A

Abstract

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池剩余电量值实时分析计算法，包括以下步骤：将电池容量充至100%，然后记录不同电流下的电池电压相对于放电时间的放电曲线，获取输出电流、电池电压和放电时间三者的数据对照表；将数据对照表转译成放电时间、电池电压和电量等级的三维数组，并将该三维数组存储在单片机内；在实际放电过程中，含有锂离子电池的产品依据存储在单片机内的三维数组，进行对比分析，显示出电量等级。相对于现有技术，本发明可以在较大程度上降低因电芯两端电压随负载电流变化而变化的影响，可以更细、更准确地估算电量等级，以满足对剩余电量分格更细、要求更精确的电子含有锂离子电池的产品的要求。

Description

锂离子电池剩余电量值实时分析计算法

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池剩余电量值实时分析计算法。

背景技术

在锂离子电池应用领域，锂离子电池电量本身是很难用简单的方法去准确估算电量值的。因为锂离子电池本身存在内阻，当对外放电电流不同时，电池两端的电压会变化明显。因此，单单通过电池电压去判断电池电量是很不准确的，单电池两端电压本身并不能完全反应电量的真实值。

而目前移动电源等消费电子含有锂离子电池的产品显示锂离子电池剩余电量的方法，绝大多数都是基于电池两端电压进行粗略的比较判断，然后进行电量指示。

该方法只能适用于功能简单、要求不高的含有锂离子电池的产品上，其最大问题在于：电池两端电压值会随负载功率需求不同，出现不确定性的波动。带大电流负载时，电压会下降很厉害；负载断开后，电压又会缓慢抬升。这样将在很大程度上影响对电池剩余电量的计算，带来较大的计算误差。而对于一些要求严格、显示电量等级较多的含有锂离子电池的产品，则需要寻找一种新的计算方法来较为准确地显示电池的剩余电量的问题。

此外，放电电流不同，电池的放电曲线也会有明显不同，简单依靠一条放电曲线去标定剩余电量也是不准确的。

有鉴于此，确有必要提供一种更符合锂离子电池放电规律、可以在较大程度上降低因电芯两端电压随负载电流变化而变化的影响、可以更细、更准确地估算电量等级的锂离子电池剩余电量值实时分析计算法，以满足对剩余电量分格更细、要求更精确的电子含有锂离子电池的产品的要求。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种更符合锂离子电池放电规律、可以在较大程度上降低因电芯两端电压随负载电流变化而变化的影响、可以更细、更准确地估算电量等级的锂离子电池剩余电量值实时分析计算法，以满足对剩余电量分格更细、要求更精确的电子含有锂离子电池的产品的要求，以克服现有技术中用于计算电池剩余容量的方法不能准确判断电池电量、仅能用于功能简单、要求不高的含有锂离子电池的产品上的不足。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种锂离子电池剩余电量值实时分析计算法，包括以下步骤：

第一步，将电池容量充至100%，然后记录不同电流下的电池电压相对于放电时间的放电曲线，获取输出电流、电池电压和放电时间三者的数据对照表；

第二步，将第一步的数据对照表转译成放电时间、电池电压和电量等级的三维数组，并将该三维数组存储在设置于含有锂离子电池的产品内的单片机内；

第三步，在实际放电过程中，含有锂离子电池的产品依据存储在单片机内的三维数组，进行对比分析，显示出电量等级。

作为本发明锂离子电池剩余电量值实时分析计算法的一种改进，第一步之前先对电池进行分容测试，以对容量相同或相近的电池进行分组，便于后期的使用和检测。对于有两个单节电池串联而成的两串电池来说，分容测试后还能够将容量相同或相近的电池串连在一起，从而更好的保证两串电池的稳定性和安全性，最大限度地发挥两串电池的容量。

作为本发明锂离子电池剩余电量值实时分析计算法的一种改进，第一步所述放电曲线的测试是将电池连接测试电路板，用电子负载仪及电参数记录仪表同时对电池进行放电跟踪测试，然后分别存储输出电流为500mA、1A、1.5A和2A四种状态下的电池电压随时间的变化曲线，得到四种状态下的放电曲线。也就是说，本发明将电流范围分为0~500mA，500mA~1A，1A~1.5A，1.5~2A四个区段，对于放电电流位于0~500mA内的电流值来说，其放电曲线视为与放电电流为500mA时的放电曲线重叠，同理，对于放电电流位于500mA~1A内的电流值来说，其放电曲线视为与放电电流为1A时的放电曲线重叠，对于放电电流位于1A~1.5A内的电流值来说，其放电曲线视为与放电电流为1.5A时的放电曲线重叠，对于放电电流位于1.5~2A内的电流值来说，其放电曲线视为与放电电流为2A时的放电曲线重叠。这样做的目的主要是为了简化流程，缩短该计算方法所需要的时间，当然，为了使该计算方法更加精确，还可以将电流划分为更小的区间以得到更多的电流段，例如，可以将电流范围分为0~250mA，250mA~500mA，500mA~750mA，750mA~1A，1A~1.25A，1.25A~1.5A，1.5~1.75A，1.75A~2A八个区段，诸如此类。

作为本发明锂离子电池剩余电量值实时分析计算法的一种改进，得到放电曲线后，将500mA、1A、1.5A和2A四种状态下的放电时间10等分，建立基于时间等分的数据对照表。当然，为了使本发明的计算方法更加精确，也可以将时间分成更多等分，例如，20等分，30等分等。

作为本发明锂离子电池剩余电量值实时分析计算法的一种改进，所述电量等级的显示为单向递减显示，以避免显示跳动。

作为本发明锂离子电池剩余电量值实时分析计算法的一种改进，第三步所述分析对比包括以下步骤：含有锂离子电池的产品检测出该产品中的锂离子电池的放电电流，并检测出放电时间和电池电压；然后该产品的控制系统自动对照放电时间、电池电压和电量等级的三维数组，显示出电量等级。也就是说，根据放电时间的多少和电池电压的大小，对照三维数组，就能方便地判断剩余电量等级。该方法并不是仅仅通过电池电压去判断电池电量，也不是简单依靠一条放电曲线去标定剩余电量，而是根据放电电流、放电时间和电池电压几者的结合来判断剩余电量等级，因此，本发明的计算方法可以很大程度上降低因电芯两端电压随负载电流变化而变化的影响，可以精确地估算剩余电量等级，可以做得更细、更准确，尤其适用于数字显示电量等级的产品。

作为本发明锂离子电池剩余电量值实时分析计算法的一种改进，所述锂离子电池为单节锂离子电池或由两个单节锂离子电池串联而成的两串锂离子电池。

相对于现有技术，本发明通过建立放电时间、电池电压和电量等级的三维数组并存储在单片机中（单片机设置在移动电源等含有锂离子电池的产品内部），移动电源等含有锂离子电池的产品就可以根据其在一定放电电流下的放电时间的多少和电池电压的多少，对应出其剩余电量和电量等级并显示在移动电源等含有锂离子电池的产品的显示设备上。由于本发明并不是仅仅通过电池电压去判断电池电量，也不是简单依靠一条放电曲线去标定剩余电量，而是建立不同电流下的输出电流、电池电压和放电时间三者的数据对照表，并转译成放电时间、电池电压和电量等级的三维数组，从而可以在较大程度上降低因电芯两端电压随负载电流变化而变化的影响，可以更细、更准确地估算电量等级，以满足对剩余电量分格更细、要求更精确的电子含有锂离子电池的产品的要求。

附图说明

图1为本发明实施例1的流程图。

图2为本发明实施例2的流程图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实施例提供的一种单节锂离子电池剩余电量值实时分析计算法，包括以下步骤：

第一步，先对电池进行分容测试，并将电池容量充至100%，记录不同电流下的单节电池电压相对于放电时间的放电曲线，获取输出电流、电池电压和放电时间三者的数据对照表。具体的，将单节电池连接测试电路板，用电子负载仪及电参数记录仪表同时对电池进行放电跟踪测试，然后分别存储输出电流为500mA、1A、1.5A和2A四种状态下的电池电压随时间的变化曲线，得到四种状态下的放电曲线。然后将500mA、1A、1.5A和2A四种状态下的放电时间10等分，建立基于时间等分的数据对照表。

第二步，将第一步的数据对照表通过程序代码转译成放电时间、电池电压和电量等级的三维数组，并将该三维数组存储在设置于含有锂离子电池的产品内的单片机内；

第三步，在实际放电过程中，含有锂离子电池的产品的控制系统依据存储在单片机内的三维数组，进行对比分析，显示出电量等级。

电量等级的显示为单向递减显示，以避免显示跳动。

其中，第三步的分析对比包括以下步骤：含有锂离子电池的产品检测出该产品中的锂离子电池的放电电流，并检测出放电时间和电池电压；然后该产品的控制系统自动对照放电时间、电池电压和电量等级的三维数组，显示出电量等级。

实际使用时，含有锂离子电池的产品内还可以设置放电电流检测装置、计时器和电池电压检测装置等，当移动电源等产品向外放电时，首先，放电电流检测装置检测出放电电流，然后计时器检测出放电时间或电池电压检测装置检测出电池电压，然后产品控制系统自动对照放电时间、电池电压和电量等级的三维数组，显示出精确的电量等级。

当然，为了使结果更加准确，可以将时间分成更多等分，或者将测试更多电流下的放电曲线，从而建立一个更大的放电时间、电池电压和电量等级的三维数组。

实施例2

如图2所示，本实施例提供的一种两串锂离子电池剩余电量值实时分析计算法，包括以下步骤：

第一步，先对电池进行分容测试，选择容量相等或几乎相等的两个电池串联起来（为了提高二者的性能一致性，还可以测试两个电池的内阻等参数，选择几个参数均相等或接近的两个电池串联起来），并将两个电池的电池容量均充至100%，得到一个电池整体，然后记录不同电流下的电池电压相对于放电时间的放电曲线，获取输出电流、电池电压和放电时间三者的数据对照表。具体的，将两个电池串联起来组成的电池整体连接测试电路板，用电子负载仪及电参数记录仪表同时对电池进行放电跟踪测试，然后分别存储输出电流为500mA、1A、1.5A和2A四种状态下的电池电压随时间的变化曲线，得到四种状态下的放电曲线。然后将500mA、1A、1.5A和2A四种状态下的放电时间10等分，建立基于时间等分的数据对照表。

电量等级的显示为单向递减显示，以避免显示跳动。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims

1.一种锂离子电池剩余电量值实时分析计算法，其特征在于，包括以下步骤：

第三步，在实际放电过程中，含有锂离子电池的产品依据存储在单片机内的三维数组，进行对比分析，显示出电量等级；

第一步所述放电曲线的测试是将电池连接测试电路板，用电子负载仪及电参数记录仪表同时对电池进行放电跟踪测试，然后分别存储输出电流为500mA、1A、1.5A和2A四种状态下的电池电压随时间的变化曲线，得到四种状态下的放电曲线；

得到放电曲线后，将500mA、1A、1.5A和2A四种状态下的放电时间10等分，建立基于时间等分的数据对照表；

第一步之前先对电池进行分容测试。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池剩余电量值实时分析计算法，其特征在于：所述电量等级的显示为单向递减显示。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池剩余电量值实时分析计算法，其特征在于：第三步所述分析对比包括以下步骤：含有锂离子电池的产品检测出该产品中的锂离子电池的放电电流，并检测出放电时间和电池电压；然后该产品的控制系统自动对照放电时间、电池电压和电量等级的三维数组，显示出电量等级。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池剩余电量值实时分析计算法，其特征在于：所述锂离子电池为单节锂离子电池或由两个单节锂离子电池串联而成的锂离子电池串。