CN105738811A - 锂电池剩余电量的测量方法、装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂电池剩余电量的测量方法、装置及电子设备，包括：在锂电池的负载处于未运行状态时，检测所述锂电池的开路电压；根据预先建立的开路电压与电量的对应关系确定检测到的开路电压对应的电量，将确定的电量作为库仑计装置的初始电量；在所述锂电池的负载运行时，通过所述库仑计装置检测所述锂电池的电量变化值；根据所述电量变化值和所述初始电量确定所述锂电池的剩余电量。通过本发明，提高了锂电池剩余电量的确定精确度。

Description

锂电池剩余电量的测量方法、装置及电子设备

技术领域

本发明涉及能源管理领域，具体而言，涉及一种锂电池剩余电量的测量方法、装置及电子设备。

背景技术

移动电子产品的使用中，对电池剩余电量的监测是至关重要的功能。它能够使用户及时准确的获取电池剩余电量信息，避免由于电池供电不足造成损失。

相关技术中，电池剩余电量检测主要有两种：开路电压法和库仑计法。但是两种方法均有缺点，使电量信息获取不准确。下面分别对上述两种方法进行分析：

1)开路电压法：由于锂电池的特性，电池剩余电量与开路电压之间存在一一对应的关系。但是这种关系并非线性的，而且容易受到外界因素影响，比如温度、大电流放电等情况，都会影响其精确性；

2)库仑计法：该方法通过串联一个毫欧级电阻作为电流传感器，获得某个时间点的电流，然后对时间和电流进行积分计算获得某个时间段的消耗电量。在初次使用时，给电池预计一个总电量，总电量与消耗电量做加减运算即得出剩余电量。该方法的缺点是，在一些情况下，总电量会发生变化，比如电池老化、自放电、更换电池(库仑计在电池外)等等，总电量的变化会导致剩余电量计算出现偏差。

针对相关技术中锂电池电量检测存在的缺陷，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对锂电池电量检测的问题，本发明提供了一种锂电池剩余电量的测量方法、装置及电子设备，以至少解决上述问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种锂电池剩余电量的测量方法，包括：在锂电池的负载处于未运行状态时，检测所述锂电池的开路电压；根据预先建立的开路电压与电量的对应关系确定检测到的开路电压对应的电量，将确定的电量作为库仑计装置的初始电量；在所述锂电池的负载运行时，通过所述库仑计装置检测所述锂电池的电量变化值；根据所述电量变化值和所述初始电量确定所述锂电池的剩余电量。

可选地，所述在锂电池的负载处于未运行状态时，检测所述锂电池的开路电压，包括：在操作系统启动时，通过配置处理器时钟寄存器关闭锂电池的负载的时钟振荡，使得所述锂电池的负载处于未运行状态；检测所述锂电池的负载处于未运行状态时所述锂电池的开路电压。

可选地，所述电量变化值包括：充电电量值和/或放电电量值；根据所述电量变化值和所述初始电量确定所述锂电池的剩余电量，包括：在充电状态下，确定所述锂电池的剩余电量为所述充电电量值和所述初始电量之和；在放电状态下，确定所述锂电池的剩余电量为所述初始电量与所述放电电量值之差；在充电和放电状态下，确定所述锂电池的剩余电量为所述初始电量与所述放电电量值的差值与所述充电电量值之和。

根据本发明的另一个方面，提供了一种锂电池剩余电量的测量装置，包括：第一检测模块，用于在锂电池的负载处于未运行状态时，检测所述锂电池的开路电压；第一确定模块，用于根据预先建立的开路电压与电量的对应关系确定检测到的开路电压对应的电量，将确定的电量作为库仑计装置的初始电量；第二检测模块，用于在所述锂电池的负载运行时，通过所述库仑计装置检测所述锂电池的电量变化值；第二确定模块，用于根据所述电量变化值和所述初始电量确定所述锂电池的剩余电量。

可选地，所述第一检测模块，包括：配置单元，用于在操作系统启动时，通过配置处理器时钟寄存器关闭锂电池的负载的时钟振荡，使得所述锂电池的负载处于未运行状态；检测单元，用于检测所述锂电池的负载处于未运行状态时所述锂电池的开路电压。

可选地，所述电量变化值包括：充电电量值和/或放电电量值；所述第二确定模块，包括：第一确定单元，用于在充电状态下，确定所述锂电池的剩余电量为所述充电电量值和所述初始电量之和；第二确定单元，用于在放电状态下，确定所述锂电池的剩余电量为所述初始电量与所述放电电量值之差；第三确定单元，用于在充电和放电状态下，确定所述锂电池的剩余电量为所述初始电量与所述放电电量值的差值与所述充电电量值之和。

根据本发明的另一个方面，提供了一种电子设备，包括：锂电池；开路电压检测装置，用于检测所述锂电池的开路电压；库仑计装置，用于检测所述锂电池的电量变化值；处理装置，用于以锂电池的负载处于未运行状态时检测到的开路电压对应的电量为所述锂电池的初始电量，根据所述初始电量和所述电量变化值确定所述锂电池的剩余电量。

根据本发明的另一个方面，提供了一种电子设备，包括：锂电池；开路电压检测装置，用于检测所述锂电池的开路电压；电池管理芯片，包括：库仑计，用于检测所述锂电池的电量变化值；处理器，用于以锂电池的负载处于未运行状态时检测到的开路电压对应的电量为所述锂电池的初始电量，根据所述初始电量和所述电量变化值确定所述锂电池的剩余电量。

根据本发明的又一个方面，提供了一种电子设备，包括：锂电池，包括：库仑计装置，用于检测所述锂电池的电量变化值；开路电压检测装置，用于检测所述锂电池的开路电压；处理装置，用于以锂电池的负载处于未运行状态时检测到的开路电压对应的电量为所述锂电池的初始电量，根据所述初始电量和所述电量变化值确定所述锂电池的剩余电量。

通过本发明，以锂电池的负载处于未运行状态时检测到的开路电压对应的电量为锂电池的初始电量，利用库仑计装置检测锂电池的电量变化值，根据初始电量和电量变化值确定所述锂电池的剩余电量，进而达到了提高了锂电池电量确定的精确度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的锂电池剩余电量的测量方法的流程图

图2是根据本发明实施例的锂电池剩余电量的测量装置的结构框图；

图3是根据本发明实施例的电子设备的结构框图一；

图4是根据本发明实施例的电子设备的结构框图二；以及

图5是根据本发明实施例的电子设备的结构框图三。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1是根据本发明实施例的锂电池剩余电量的测量方法的流程图，如图1所示，该方法包括步骤101至步骤104：

步骤101，在锂电池的负载处于未运行状态时，检测所述锂电池的开路电压；

步骤102，根据预先建立的开路电压与电量的对应关系确定检测到的开路电压对应的电量，将确定的电量作为库仑计装置的初始电量；

步骤103，在所述锂电池的负载运行时，通过所述库仑计装置检测所述锂电池的电量变化值；

步骤104，根据所述电量变化值和所述初始电量确定所述锂电池的剩余电量。

在本发明实施例的一个实施方式中，上述步骤101，在锂电池的负载处于未运行状态时，检测所述锂电池的开路电压，可以包括：在操作系统启动时，通过配置处理器时钟寄存器关闭锂电池的负载的时钟振荡，使得所述锂电池的负载处于未运行状态；检测所述锂电池的负载处于未运行状态时所述锂电池的开路电压。

在本发明实施例的一个实施方式中，上述电量变化值包括：充电电量值和/或放电电量值；上述步骤104，根据所述电量变化值和所述初始电量确定所述锂电池的剩余电量，包括：在充电状态下，确定所述锂电池的剩余电量为所述充电电量值和所述初始电量之和；在放电状态下，确定所述锂电池的剩余电量为所述初始电量与所述放电电量值之差；在充电和放电状态下，确定所述锂电池的剩余电量为所述初始电量与所述放电电量值的差值与所述充电电量值之和。

图2是根据本发明实施例的锂电池剩余电量的测量装置的结构框图，如图2所示，该装置包括：

第一检测模块210，用于在锂电池的负载处于未运行状态时，检测所述锂电池的开路电压；

第一确定模块220，与第一检测模块210相连，用于根据预先建立的开路电压与电量的对应关系确定检测到的开路电压对应的电量，将确定的电量作为库仑计装置的初始电量；

第二检测模块230，与第一确定模块220相连，用于在所述锂电池的负载运行时，通过所述库仑计装置检测所述锂电池的电量变化值；以及

第二确定模块240，与第一确定模块220和第二检测模块230相连，用于根据所述电量变化值和所述初始电量确定所述锂电池的剩余电量。

在本发明实施例的一个实施方式中，第一检测模块210，包括：配置单元，用于在操作系统启动时，通过配置处理器时钟寄存器关闭锂电池的负载的时钟振荡，使得所述锂电池的负载处于未运行状态；检测单元，用于检测所述锂电池的负载处于未运行状态时所述锂电池的开路电压。

在本发明实施例的另一个实施方式中，上述电量变化值包括：充电电量值和/或放电电量值；所述第二确定模块240，包括：第一确定单元，用于在充电状态下，确定所述锂电池的剩余电量为所述充电电量值和所述初始电量之和；第二确定单元，用于在放电状态下，确定所述锂电池的剩余电量为所述初始电量与所述放电电量值之差；第三确定单元，用于在充电和放电状态下，确定所述锂电池的剩余电量为所述初始电量与所述放电电量值的差值与所述充电电量值之和。

图3是根据本发明实施例的电子设备的结构框图一，如图3所示，该电子设备主要包括：

锂电池310；

开路电压检测装置320，与锂电池310相连接，用于检测所述锂电池310的开路电压；

库仑计装置330，与锂电池310相连接，用于检测所述锂电池310的电量变化值；以及

处理装置340，用于以锂电池310的负载处于未运行状态时检测到的开路电压对应的电量为所述锂电池310的初始电量，根据所述初始电量和所述电量变化值确定所述锂电池310的剩余电量。

图4是根据本发明实施例的电子设备的结构框图二，如图4所示，该电子设备主要包括：

锂电池410；

开路电压检测装置420，与锂电池410相连接，用于检测所述锂电池410的开路电压；

电池管理芯片430，与锂电池410和开路电压检测装置420相连，包括：库仑计，用于检测所述锂电池410的电量变化值；处理器，用于以锂电池的负载处于未运行状态时检测到的开路电压对应的电量为所述锂电池的初始电量，根据所述初始电量和所述电量变化值确定所述锂电池的剩余电量。

现在部分电池中集成有库仑计芯片，但这会增加设备制造成本。本方法使用了电池管理芯片中的库仑计，虽然本方法相比电池中集成的库仑计芯片精度较差，但在允许的范围内，可以有效的降低设备制造成本。

图5是根据本发明实施例的电子设备的结构框图三，如图5所示，该电子设备主要包括：

锂电池510，包括：库仑计装置，用于检测所述锂电池的电量变化值；

开路电压检测装置520，与锂电池510相连，用于检测所述锂电池的开路电压；

处理装置530，与锂电池510和开路电压检测装置520相连，用于以锂电池的负载处于未运行状态时检测到的开路电压对应的电量为所述锂电池的初始电量，根据所述初始电量和所述电量变化值确定所述锂电池的剩余电量。

下面对本发明实施例的一个实例进行描述。

在本实例中，在电池供电之初，通过开路电压法获得电池的剩余电量，以该电量作为初始电量值，系统启动后改用库仑计计算电量变化值，在初始电量的基础上进行加减运算来获取剩余电量。由于系统启动时，加在电池上的负载并未完全开始运行，此时闭合电路的电压近似等于开路电压值，精度较高。负载完全加载后，电池两端电压值下降明显，使用开路电压法已经不能满足精度需要，此时改用库仑计法对电流做精确计算，以此得到剩余电量信息。

1、电压-电量曲线

建立一张数据表，对电池进行多次充放电，每10％电量变化记录对应的开路电压值。表格建立完成后，对这十个点做曲线拟合，得到该电池的电压-电量曲线，也即开路电压电量对应关系。

2、库仑计

目前多数电池管理芯片集成有库仑计，在系统启动时，通过寄存器配置打开对应的库仑计功能。在某些锂离子电池中也会集成有库仑计芯片，但这会增加产品成本。

3、电量计算

获取到电池的电压-电量曲线之后，将该对应关系集成到系统中，系统启动之时，配置CPU时钟寄存器，关闭所有负载的时钟振荡，此时电池负载几乎为0，电池两端电压近似等于开路电压，通过电压-电量曲线找到该电压下对应的剩余电量值，以该值为初始电量进行计算。系统启动之后，将库仑计计数清零，启动库仑计。

库仑计一般分为充电库仑计与放电库仑计。当电池处于充电状态时，充电库仑计工作，剩余电量为初始剩余电量加充电库仑计计数；当电池处于放电状态时，放电库仑计工作，剩余电量为初始剩余电量减放电库仑计计数。其公式如下：

充电：Q剩＝Q初+Q充

放电：Q剩＝Q初–Q放

实际使用中，电池的充放电状态错综复杂，充放电状态有可能交替进行，此时若要计算剩余电量，则需要把充电库仑计与放电库仑计统一计算。其公式如下：

总剩余电量：Q剩＝Q初+Q充–Q放

由于系统开始启动时，库仑计计数清零，充电状态放电库仑计Q放＝0，放电状态充电库仑计Q充＝0。所以，我们只需使用总剩余电量计算公式即可满足所有情况。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：在系统无负载时使用电压法测得初始剩余电量，系统正常启动之后，使用库仑计法精确测得使用电量。从而提高了电池剩余电量的测量精度，使用户能够准确把握设备的电池使用情况，尽可能的避免由于电量供给不足造成的损失。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种锂电池剩余电量的测量方法，其特征在于，包括：

在锂电池的负载处于未运行状态时，检测所述锂电池的开路电压；

根据预先建立的开路电压与电量的对应关系确定检测到的开路电压对应的电量，将确定的电量作为库仑计装置的初始电量；

在所述锂电池的负载运行时，通过所述库仑计装置检测所述锂电池的电量变化值；

根据所述电量变化值和所述初始电量确定所述锂电池的剩余电量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在锂电池的负载处于未运行状态时，检测所述锂电池的开路电压，包括：

在操作系统启动时，通过配置处理器时钟寄存器关闭锂电池的负载的时钟振荡，使得所述锂电池的负载处于未运行状态；

检测所述锂电池的负载处于未运行状态时所述锂电池的开路电压。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电量变化值包括：充电电量值和/或放电电量值；根据所述电量变化值和所述初始电量确定所述锂电池的剩余电量，包括：

在充电状态下，确定所述锂电池的剩余电量为所述充电电量值和所述初始电量之和；

在放电状态下，确定所述锂电池的剩余电量为所述初始电量与所述放电电量值之差；

在充电和放电状态下，确定所述锂电池的剩余电量为所述初始电量与所述放电电量值的差值与所述充电电量值之和。

4.一种锂电池剩余电量的测量装置，其特征在于，包括：

第一检测模块，用于在锂电池的负载处于未运行状态时，检测所述锂电池的开路电压；

第一确定模块，用于根据预先建立的开路电压与电量的对应关系确定检测到的开路电压对应的电量，将确定的电量作为库仑计装置的初始电量；

第二检测模块，用于在所述锂电池的负载运行时，通过所述库仑计装置检测所述锂电池的电量变化值；

第二确定模块，用于根据所述电量变化值和所述初始电量确定所述锂电池的剩余电量。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一检测模块，包括：

配置单元，用于在操作系统启动时，通过配置处理器时钟寄存器关闭锂电池的负载的时钟振荡，使得所述锂电池的负载处于未运行状态；

检测单元，用于检测所述锂电池的负载处于未运行状态时所述锂电池的开路电压。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述电量变化值包括：充电电量值和/或放电电量值；所述第二确定模块，包括：

第一确定单元，用于在充电状态下，确定所述锂电池的剩余电量为所述充电电量值和所述初始电量之和；

第二确定单元，用于在放电状态下，确定所述锂电池的剩余电量为所述初始电量与所述放电电量值之差；

第三确定单元，用于在充电和放电状态下，确定所述锂电池的剩余电量为所述初始电量与所述放电电量值的差值与所述充电电量值之和。

7.一种电子设备，其特征在于，包括：

锂电池；

开路电压检测装置，用于检测所述锂电池的开路电压；

库仑计装置，用于检测所述锂电池的电量变化值；

处理装置，用于以锂电池的负载处于未运行状态时检测到的开路电压对应的电量为所述锂电池的初始电量，根据所述初始电量和所述电量变化值确定所述锂电池的剩余电量。

8.一种电子设备，其特征在于，包括：

锂电池；

开路电压检测装置，用于检测所述锂电池的开路电压；

电池管理芯片，包括：库仑计，用于检测所述锂电池的电量变化值；处理器，用于以锂电池的负载处于未运行状态时检测到的开路电压对应的电量为所述锂电池的初始电量，根据所述初始电量和所述电量变化值确定所述锂电池的剩余电量。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

锂电池，包括：库仑计装置，用于检测所述锂电池的电量变化值；

开路电压检测装置，用于检测所述锂电池的开路电压；

处理装置，用于以锂电池的负载处于未运行状态时检测到的开路电压对应的电量为所述锂电池的初始电量，根据所述初始电量和所述电量变化值确定所述锂电池的剩余电量。