CN105589042A

CN105589042A - 电池的剩余电量的计算方法

Info

Publication number: CN105589042A
Application number: CN201510916891.XA
Authority: CN
Inventors: 薛盼贤
Original assignee: Shanghai Simcom Ltd
Current assignee: Shanghai Simcom Ltd
Priority date: 2015-12-10
Filing date: 2015-12-10
Publication date: 2016-05-18
Anticipated expiration: 2035-12-10
Also published as: CN105589042B

Abstract

本发明公开了一种电池的剩余电量的计算方法，设备包括一数据表，数据表包括电池的开路电压的理论值的集合OCV[m]，该计算方法包括：在设备开机时计算电池的内阻R；在设备开机后每隔时间T检测一次电池的当前电压Vt(n)，并计算电池当前输出的电流值It(n)，而It(n)＝(Vocv(n)-Vt(n))/R；根据It(n)计算电池当前累积流过的电量，并判断当前累积流过的电量是否大于等于一第一阈值，若是，Vocv(n+1)＝Vocv(n)-Vstep，若否，Vocv(n+1)＝Vocv(n)；根据Vocv(n+1)查询数据表获得电池的剩余电量。本申请计算电池的剩余电量的准确性和精确性均很高。

Description

电池的剩余电量的计算方法

技术领域

本发明涉及一种电池的剩余电量的计算方法。

背景技术

电池是设备运行的必要部件，电池的剩余电量的多少，关系设备运行时间的长短。而对电池的剩余电量的计算，使得设备操作人员能够根据电池的剩余电量执行相应操作。然而，现有技术中计算电池的剩余电量的方法是通过侦测电池的当前电压，并通过查表得到电池的剩余电量。然而，根据公式：电池的开路电压＝电池的电压+电池的内阻*电池输出的电流，可以看出，当电流较小时，电池的电压与电池的开路电压几乎相等，查表获得的电池的剩余电量趋于真实值，而当电流较大时，电池的剩余电量与电池实际的剩余电量之间的偏差逐渐增大，使得最终得到的电池的剩余电量并非是电池的真实剩余电量，其准确性不高。

此外，现有技术中还通常采用库仑计来侦测精密电阻流过的电量，并以电池的总电量减去回路上消耗的电量，从而得到电池的剩余电量。该方法虽然避开了电池内阻上产生压降的问题，但一方面，精密电阻的阻值大小的选择对电池的剩余电量的精度计算会造成影响，另一方面，库仑计是通过电流对时间的积分计算精密电阻流过的电量，该积分过程不可逆，因此，一旦测试误差存在，库仑计的误差会越来越大，可见，计算电池的剩余电量的精确度仍然难以保证。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中计算电池的剩余电量的方式准确性不高，且精确度难以保证的缺陷，提供一种电池的剩余电量的计算方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种电池的剩余电量的计算方法，其特点在于，设备包括一数据表，所述数据表包括电池的开路电压的理论值的集合OCV[m]，其中，m为大于等于1的自然数，OCV的全称为opencircuitvoltage，释义为开路电压。所述计算方法包括：

S₁、在设备开机时计算电池的内阻R；

S₂、在设备开机后每隔时间T检测一次电池的当前电压Vt(n)，并计算电池当前输出的电流值It(n)，而It(n)＝(Vocv(n)-Vt(n))/R，其中，Vocv(n)为n-1个T后电池的开路电压，n为大于等于1的自然数；

S₃、根据It(n)计算电池当前累积流过的电量，并判断当前累积流过的电量是否大于等于一第一阈值，若是，Vocv(n+1)＝Vocv(n)-Vstep，其中，Vstep为所述OCV[m]中相邻两开路电压的理论值之差的N等分值，N为大于等于2的自然数，若否，Vocv(n+1)＝Vocv(n)；

S₄、根据Vocv(n+1)查询所述数据表获得电池的剩余电量。

在本方案中，通过电池在前一次的开路电压，来计算电池的输出电流，并根据流过的电量的大小，以类比递进的方式，迭代计算下一次的电池的开路电压，进而根据下一次的开路电压获得电池的剩余电量。本申请在设备开机时就计算电池的内阻，考虑了电池的内阻，使得最终计算出的电池的剩余电量的准确性更高。而周期性地侦测电池的当前电压，并限制电池的放电量，使电池保持平缓的放电速度，避免了电池在放电量突然增大或突然减小时产生的电量计算误差，保证了计算电池的剩余电量的精确度。可以理解，T值越小，计算电池剩余电量的准确性和精确性均会更高。

较佳地，步骤S₁包括：

S₁₁、在设备开机时测量电池的开路电压Vocv(1)；

S₁₂、使电池固定输出电流Is时测得的电池的电压为Vcc；

S₁₃、按照公式R＝(Vocv(1)-Vcc)/Is计算得到电池的内阻R。

由于在开机状态，电池的输出电流极小，此时测量得到的电池的开路电压则是电池当前的实际的开路电压。使电池固定输出电流Is时可通过运行一电流校准程序，用于电流精度校准，从而固定输出电流Is。通过此种方法计算得到的电池内阻能够更准确地表征电池的实际内阻。

较佳地，电池初始累积流过的电量Qps(0)＝0，步骤S₃中根据It(n)计算电池当前累积流过的电量包括：

S₃₁、若电池在n-1个T后累积流过的电量Qps(n-1)小于所述第一阈值，则Qps(n)＝Qps(n-1)+It(n)*T，否则，Qps(n)＝0。

其中，电池当前累积流过的电量是通过上述公式迭代计算得到，可见，电量的计算过程并非是一个积分过程，相对于现有技术中通过库仑计来计算电量的方式，排除了采用积分过程导致的电量计算的精度误差，且减少了使用库仑计和精密电阻带来的额外成本，进一步保证了计算电池的剩余电量的精度。

较佳地，所述数据表还包括在各所述开路电压的理论值下对应的电池的剩余电量的百分比的集合SOC[m]，所述OCV[m]和所述SOC[m]均与电池的一温度对应，SOC的全称为stateofcharge，释义为荷电状态，也叫剩余电量。步骤S₄包括：

S₄₁、检测电池的当前温度，并查找所述数据表中与电池的当前温度相同的温度；

S₄₂、在所述温度下，若OCV[m]＞Vocv(n+1)≥OCV[m+1]，则电池的剩余电量的百分比为所述温度下对应的SOC[m+1]。

其中，当迭代得到的Vocv(n+1)位于数据表中的两相邻数据之间时，取靠后的剩余电量百分比，来界定电池的实际剩余电量，能够不断接近甚至是等于电池的剩余电量的理论值，准确性和精确性大大提升。

较佳地，所述Vstep的值为：Vstep＝(OCV[m]-OCV[m+1])/5。

针对OCV[m]集合内的元素的值，可为电池的最大电量的m等分值构成的开路电压的理论值，集合OCV[m]中各元素在集合中的排序为电池的开路电压的理论值逐渐降低的排序。通常情况下，集合OCV[m]中相邻两个元素的值通常还可为电池的电量百分比相差1％时对应的电池的开路电压的理论值，通常两者相差10毫伏左右。

较佳地，所述第一阈值的最大值为电池的最大电量的1/500倍。

其中，Vstep的值和第一阈值的选取并非是任意的，本申请中选取的值是能够更准确且更精确地计算电池的实际剩余电量的。

本发明的积极进步效果在于：本申请在设备开机时就计算电池的内阻，考虑了电池的内阻，使得最终计算出的电池的剩余电量的准确性更高。而周期性地侦测电池的当前电压，并限制电池的放电量，使电池保持平缓的放电速度，避免了电池在放电量突然增大或突然减小时产生的电量计算误差，保证了计算电池的剩余电量的精确度。

附图说明

图1为本发明一实施例的电池的剩余电量的计算方法流程图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

本实施例提供一种电池的剩余电量的计算方法，如图1所示，设备包括一数据表，所述数据表包括电池的开路电压的理论值的集合OCV[m]，其中，m为大于等于1的自然数，本实施例中的设备可为任意的含有可充电电池的设备，包括手机、平板电脑等，而电池可为锂电池、蓄电池等。

以手机为例，所述计算方法包括：

步骤101、在设备开机时计算电池的内阻R；

具体地，在手机开机时测量电池的开路电压Vocv(1)，此时，n等于1，由于在开机状态，电流极小，电池内阻上的压降极小，甚至可忽略，此时，测量得到的电池的电压则为电池的真实电压。

之后，使电池固定输出电流Is时测得的电池的电压为Vcc；使电池固定输出电流Is时，可在电池与地之间串联接入电流计，做电流校准，确保电池输出的电流值为电池真实输出的电流值。

最后再按照公式R＝(Vocv(1)-Vcc)/Is计算得到电池的内阻R。借助电流校准的方式计算电池内阻，能够更准确地表征电池的实际内阻。

步骤102、在设备开机后每隔时间T检测一次电池的当前电压Vt(n)，并计算电池当前输出的电流值It(n)，而It(n)＝(Vocv(n)-Vt(n))/R，其中，Vocv(n)为n-1个T后电池的开路电压；

而n为大于等于1的自然数，时间间隔T的大小可任意设置，但T值越小越好，原因为：T值越小时，前后两次检测到的电池的电压之差则越趋于真实的电池内阻因电流变化产生的压降，最终计算得到的电池的剩余电量越准确。由于手机是一直处于运行状态，电池的电量会不断减少，因此对电池的剩余电量的侦测时，T值是不宜取为0的，T值可为毫秒级或秒级的时间间隔，T的最大值可为1秒，T值还可为1毫秒到1秒的时间范围。

n为1时，Vocv(n)则为0个T后电池的开路电压，也即，手机在开机时测得的电池的开路电压Vocv(1)，而第一个T之后的当前电压Vt(n)则为Vt(1)，此时It(1)＝(Vocv(1)-Vt(1))/R。

步骤103、根据It(n)计算电池当前累积流过的电量，并判断当前累积流过的电量是否大于等于一第一阈值，若是，Vocv(n+1)＝Vocv(n)-Vstep，其中，Vstep为所述OCV[m]中相邻两开路电压的理论值之差的N等分值，N为大于等于2的自然数，若否，Vocv(n+1)＝Vocv(n)；

具体地，电池初始累积流过的电量Qps(0)＝0，本实施例中计算电池当前累积流过的电量的方法为：

若电池在n-1个T后累积流过的电量Qps(n-1)小于所述第一阈值，则Qps(n)＝Qps(n-1)+It(n)*T，否则，Qps(n)＝0。

本实施例在计算电池当前累积流过的电量时，实际上，对于第0个T后的Qps(n)为Qps(0)，该Qps(0)是必然小于第一阈值的，此时，Qps(1)＝Qps(0)+It(1)T，也即，经过1个T后，电池当前累积流过的电量Qps(1)的值为It(1)与T的乘积。接着判断经过1个T后的Qps(1)的值是否大于等于第一阈值，从而根据电池当前累积流过的电量的大小迭代计算出下一次的电池的开路电压值Vocv(n+1)，即在经过1个T后的Vocv(n+1)值为Vocv(2)，根据判断结果得到Vocv(2)＝Vocv(1)-Vstep，或者，Vocv(2)＝Vocv(1)。

也即，当前Qps(n)的值是通过判断上一个T的Qps(n-1)的值的大小，并根据判断结果通过迭代计算或等于0的方式得到的，而在每个T后都会迭代计算得到Vocv(n+1)，从而计算出电池的剩余电量。

其中，第一阈值取为电池的最大电量的1/500倍，而Vstep的值为：Vstep＝(OCV[m]-OCV[m+1])/5，第一阈值和Vstep的值的大小并非任意设置，在本实施例中设定的值能够保证公式成立的同时，还能进一步提高计算电池的剩余电量的准确性和精确性。而Vstep的值可为固定的值，也可为变化的值，在集合OCV[m]中选相应的值时可考虑电池的温度，也可不考虑电池的温度，而考虑电池的温度时能够更准确更精确表征电池的剩余电量。

步骤104、根据Vocv(n+1)查询所述数据表获得电池的剩余电量。

具体地，所述数据表还包括在各所述开路电压的理论值下对应的电池的剩余电量的百分比的集合SOC[m]，所述OCV[m]和所述SOC[m]均与电池的一温度对应，所述温度还可为一温度范围，以尽可能多的覆盖检测到的电池的当前温度，便于查表，而数据表的形式可举例如下所示：

电池的温度为50℃时：

OCV[m]＝{4.35，4.34，4.33，4.32…}

SOC[m]＝{100％，99％，98％，97％…}

电池的温度为20℃时：

OCV[m]＝{3.35，3.34，3.33，3.32…}

SOC[m]＝{100％，99％，98％，97％…}

该数据表内的数值仅作举例说明，举例的集合OCV[m]内元素的值的单位为伏，实际数值可以实际情况为准。

在查数据表时，检测电池的当前温度，并查找所述数据表中与电池的当前温度相同的温度；在所述温度下，若OCV[m]＞Vocv(n+1)≥OCV[m+1]，则电池的剩余电量的百分比为所述温度下对应的SOC[n+1]。

也即，经过1个T后，若OCV[1]＞Vocv(2)≥OCV[2]，则电池的剩余电量的百分比为SOC[2]。若Vocv(2)不在OCV[1]和OCV[2]形成的区间内，则可以OCV[m]中其它的两个相邻值构成的区间做判断，以获得电池的剩余电量。

可见，本实施例考虑了电池的内阻，使得最终计算出的电池的剩余电量的准确性更高。而周期性地侦测电池的当前电压，并限制电池的放电量，使电池保持平缓的放电速度，避免了电池在放电量突然增大或突然减小时产生的电量计算误差，保证了计算电池的剩余电量的精确度。而电量的计算过程并非是一个积分过程，排除了采用积分过程导致的电量计算的精度误差，进一步保证了计算电池的剩余电量的精度。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种电池的剩余电量的计算方法，其特征在于，设备包括一数据表，所述数据表包括电池的开路电压的理论值的集合OCV[m]，其中，m为大于等于1的自然数，所述计算方法包括：

S₁、在设备开机时计算电池的内阻R；

S₄、根据Vocv(n+1)查询所述数据表获得电池的剩余电量。

2.如权利要求1所述的计算方法，其特征在于，步骤S₁包括：

S₁₁、在设备开机时测量电池的开路电压Vocv(1)；

S₁₂、使电池固定输出电流Is时测得的电池的电压为Vcc；

S₁₃、按照公式R＝(Vocv(1)-Vcc)/Is计算得到电池的内阻R。

3.如权利要求1所述的计算方法，其特征在于，电池初始累积流过的电量Qps(0)＝0，步骤S₃中根据It(n)计算电池当前累积流过的电量包括：

4.如权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述数据表还包括在各所述开路电压的理论值下对应的电池的剩余电量的百分比的集合SOC[m]，所述OCV[m]和所述SOC[m]均与电池的一温度对应，步骤S₄包括：

5.如权利要求4所述的计算方法，其特征在于，所述Vstep的值为：Vstep＝(OCV[m]-OCV[m+1])/5。

6.如权利要求1-5中任意一项所述的计算方法，其特征在于，所述第一阈值的最大值为电池的最大电量的1/500倍。