CN108020790A

CN108020790A - 一种检测电池充电后电量的方法和装置

Info

Publication number: CN108020790A
Application number: CN201711090432.6A
Authority: CN
Inventors: 张保通; 王建鹏; 张海宏
Original assignee: Weifang Goertek Electronics Co Ltd
Current assignee: Weifang Goertek Electronics Co Ltd
Priority date: 2017-11-08
Filing date: 2017-11-08
Publication date: 2018-05-11
Anticipated expiration: 2037-11-08
Also published as: CN108020790B

Abstract

本发明公开了一种检测电池充电后电量的方法和装置，该方法包括：获取电池充电前的初始电压和对电池进行充电的充电时长；根据初始电压和充电时长，利用预先获取的电池的电压与充电时长的对应关系表，得到电池充电后的电压；根据电池充电后的电压，利用预先获取的电池的电压与电量的对应关系表，得到电池充电后的电量。通过这种方法，很好地解决了充电过程中电压被拉高导致电量偏高的问题，可以准确地得到真实反映当前电池的实际电量。

Description

一种检测电池充电后电量的方法和装置

技术领域

本发明涉及锂电池产品领域，特别涉及一种检测电池充电后电量的方法和装置。

背景技术

目前大多数电子产品使用锂电池供电，但锂电池充放电曲线并非线性且充电曲线和放电曲线有很大差别。这样就会导致以下两个很明显的问题：

1.放电时不同电量区间放电时间不是线性的，给人的直观感觉就是有的区间电量下降的较快，有的区间电量下降的较慢。

2.充电曲线和放电曲线不相同，导致充电时电量显示和放电时电量显示不一致，产生不友好的用户体验。

由于锂电池的上述两个特性，导致传统的电量检测会遇到很多问题，比如：放电时，由于放电时间与放电电压为非线性关系，导致传统的以电压反映电量的方法则会出现有的区间电量下降的较快，有的区间电量下降的较慢；充电时，由于电池电压被拉高，导致充电曲线和放电曲线不一致，所以会出现充电结束后，电压会快速下降的问题。

发明内容

本发明提供的一种检测电池充电后电量的方法和装置，用于解决或者部分解决上述问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种检测电池充电后电量的方法，该方法包括：

获取所述电池充电前的初始电压和对所述电池进行充电的充电时长；

根据所述初始电压和所述充电时长，利用预先获取的所述电池的电压与充电时长的对应关系表，得到所述电池充电后的电压；

根据所述电池充电后的电压，利用预先获取的所述电池的电压与电量的对应关系表，得到所述电池充电后的电量。

根据本发明的另一个方面，本发明还提供了一种检测电池充电后电量的装置，该装置包括：

初始数据获取单元，用于获取所述电池充电前的初始电压和对所述电池进行充电的充电时长；

电压获取单元，用于根据所述初始电压和所述充电时长，利用预先获取的所述电池的电压与充电时长的对应关系表，得到所述电池充电后的电压；

电量获取单元，用于根据所述电池充电后的电压，利用预先获取的所述电池的电压与电量的对应关系表，得到所述电池充电后的电量。

本发明实施例的有益效果是：在电池充电时，利用预先获取的电池的电压与充电时长的对应关系表，得到电池充电后的电压，避免直接读取充电中的电压，很好地解决了充电过程中电压被拉高导致电量偏高的问题，然后再根据电池充电后的电压，利用预先获取的电池的电压与电量的对应关系，得到电池充电后的电量，可以准确地得到真实反映当前电池的实际电量。

附图说明

图1为本发明一个实施例提供的一种检测电池充电后电量的方法流程图；

图2为本发明一个实施例提供的传统电池检测的放电曲线；

图3为本发明一个实施例提供的传统电量检测方法得到的充电曲线；

图4为本发明一个实施例提供的一种检测电池充电后电量的装置图；

图5为本发明一个实施例提供的另一种检测电池充电后电量的装置图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明的设计思路是：针对上述锂电池特性带来的问题，分别从充电和放电两方面对电池电量检测方法进行改进，预先获取到电池的电压与充电时长的对应关系表和电池的电压与电量的对应关系表，利用这两个对应关系表采用计算方式先获取电池充电后的电压，再获取电池充电后的电量。

图1为本发明一个实施例提供的一种检测电池充电后电量的方法流程图，如图1所示，该方法包括：

步骤S11：获取电池充电前的初始电压和对电池进行充电的充电时长，具体是将充电器插入使用电池供电的产品中，当产品检测到充电器插入时，延时预设时间后，读取电池的当前电压作为电池充电前的初始电压；同时开启定时器计时，对电池进行充电，根据定时器的计时获取充电时长；

步骤S12：根据初始电压和充电时长，利用预先获取的电池的电压与充电时长的对应关系表，得到电池充电后的电压；其中，电池的电压与充电时长的对应关系表采用如下方式获取：将电池放电到低电关机，获取电池的关机电压，然后对电池开始充电，每次充电预定时长后断开充电器，待电池的电压稳定后实测一次电池的当前电压值，记录充电时长和所述当前电压值，重复该充电操作直至电池的电量充满，根据记录得到电池的电压与充电时长的对应关系表；

得到电池的电压与充电时长的对应关系表后，根据步骤S11获取到的初始电压和充电时长，判断初始电压是否小于电池的关机电压：

当初始电压小于关机电压时，循环判断充电时长在所述电池的电压与充电时长的对应关系表中所对应的电压区间，根据所对应的电压区间获取电池充电后的电压；

当初始电压不小于关机电压时，确定初始电压在电池的电压与充电时长的对应关系表中所对应的电压区间，循环判断充电时长在电池的电压与充电时长的对应关系表中所对应的电压区间，根据所对应的电压区间获取电池充电后的电压。

步骤S13：根据电池充电后的电压，利用预先获取的电池的电压与电量的对应关系表，得到电池充电后的电量；其中，电池的电压与电量的对应关系表采用如下方式获取：在电池满电状态下，获取电池的满电电压，然后对电池进行放电，每隔预设时长实测一次电池的当前电压值，并记录放电时长和当前电压值，重复该放电操作直至电池自动低电关机，根据记录得到电池的电压与放电时长的对应关系表；根据放电时长与电池电量的对应关系，即Q_n＝{(T_max-T_{_n})/T_max}*100％，其中，Q_n为放电时长对应的电量，T_max为从满电电压到自动低电关机的持续时长，T_n为放电时长，从而计算得到电池的电压与电量的对应关系表。

下面具体介绍该方法实施例的实施过程：

1、获取电池的电压与电量的对应关系表

因锂电池放电特性导致，电池放电时，放电电压与放电时间对应的放电曲线是非线性的，所以如果按满电电压与关机电压来计算电池当前电量，则会导致某些区间电量下降慢，某些区间电量下降快的问题。如下：

假如电池放电曲线如图2所示，图2为本发明一个实施例提供的传统电池检测的放电曲线，其满电电压为a＝4.25V，关机电压为b＝3.1V，若当前电压为c，传统的电量计算方法为：电量Q＝(c-b)/(a-b)。因电池放电曲线非线性，则会导致在区间B电量下降较快，在区间A电量下降较慢的问题。

针对于上述现象，为了得到较为精准的电池电压与电量的对应关系表，避免因电池放电特性非线性而导致电量不准的问题，本发明提供了如下方法：

①在电池满电状态下，读取电池满电电压V_max，如图2，电池满电电压为：V_max＝4.25V。

②对产品进行放电实验，每一分钟实测当前电池电压，并记录放电时间T_n与当前电压V_n。

③重复步骤②，并记录放电时间与当前电压，直到产品自动低电关机。

④结合步骤②和步骤③，可以得出放电时间与当前电压的对应关系表。

⑤利用电量百分比Q_n与放电时间T_n之间的对应关系：Q_n＝{(T_max-T_{_n})/T_max}*100％，其中，Q_n为放电时长对应的电量，T_max为从满电电压到自动低电关机的持续时长，T_n为放电时长，将放电时间换算为对应的电池电量，从而计算得到电池的电压与电量的对应关系表。

表1为某次放电实验得到的电池电压与电量的对应关系表：

如表1所示，满电电压为V_max＝4.25V，关机电压为V_off＝3.2V，从满电到关机持续时长为T_max＝360min，如果当前电压V_n＝3.87V，则当前电量Q_n＝50％

表1

序号	放电时间T_{_n}(min)	当前电压V_{_n}	电量百分比Q_{_n}
				1	0	4.25	100.0％
2	1	4.23	99.7％
				...	...	...	...
3	10	4.21	97.2％
				4	30	4.17	91.7％
5	60	4.11	83.3％
				6	120	4.03	66.7％
7	180	3.87	50.0％
				8	240	3.7	33.3％
9	300	3.62	16.7％
				10	360	3.2	0.0％

通过上述方法，可以避免传统电量检测时因放电曲线非线性导致电量显示非线性的问题。

2、获取电池的电压与充电时长的对应关系表

电池充电过程分为三个阶段：涓流充电；恒流充电；恒压充电。当电池电压较低时使用涓流充电，充电电流一般为恒流充电电流的十分之一；电池涓流充电到一定电压，改为恒流充电，此阶段电池电压会快速升高；当电压升高到接近满电电压时，采用恒压充电，充电电流越来越小，直到电量充满。

如图3所示，图3为本发明一个实施例提供的传统电量检测方法得到的充电曲线，在充电过程中，电池电压会被快速拉高，此时的电压并非真实的电池电压，当充电停止后，电压会缓慢下降到电池真实电压，导致充电曲线与放电曲线不一致，从而会出现刚充完电后电量下降很快的问题。

针对于上述现象，为了得到较为精准的电池电压与充电时长的对应关系表，避免因电池充电曲线和放电曲线不一致而导致电量不准的问题，本发明提供了如下方法：

①进行充电实验，把产品电池放电到低电关机电压V_off，然后开始充电，每充电1分钟后拔下充电器，待电池电压稳定后，记录当前电压值V_n；

②重复步骤①，并记录充电时间和当前电压，直到电池电量充满。

③结合步骤①和步骤②，可以得出电池电压与充电时长的对应关系表，如表2所示，表2为某次充电实验得到的电池电压与充电时长的对应关系表，为排除充电时电压虚高的因素，表2中的电压为稳定后的真实电压。

表2

充电时长(min)	稳定后实测电压
		5	3.6V
10	3.73V
		15	3.8V
20	3.85V
		25	3.87V
30	3.88V
		35	3.92V
40	3.96V
		45	3.99V
50	4.03V
		55	4.10V
60	4.13V
		65	4.18V
70	4.20V
		75	4.23V
80	4.25V

3、获取充电后的电压

采用充电算法获取电池充电前的初始电压和对电池进行充电的充电时长，根据初始电压和充电时长，结合预先获取的电池电压与充电时长的对应关系表，得到电池充电后的电压。

充电算法实现过程为：

当检测到充电插入时，并不立即进行充电，延时时间T₁后，读取当前电压值(V_start)，同时开启定时器计时，然后再使能充电。此处延时T₁是因为充电插入时，会把电池电压拉高，然后再缓慢下降到正常电压，此处T₁需根据不同平台产品实测得出。

对于充电时禁止开机的产品，当检测到充电器拨出时，停止计时，得出充电时长t，并把充电标志charge_flag置1。根据充电时长t、起始电压V_start和通过实验获取的电池电压与充电时长的对应关系表，循环判断充电时长落入的电压区间，最终得出具体的充电后的电压值V_end，并保存。当下次开机时，若charge_flag＝＝0，则说明关机前并未充电，直接读取电池电压即可，若charge_flag＝＝1，则说明关机前进行了充电动作，读取上次充电后保存的Vend，并把charge_flag置0。

对于开机充电的产品，充电时长可实时获取，根据充电时长，周期性进行循环判断充电时长对应的电压所落入的电压区间，并得出当前充电时长下的真实电池电压。当充电器拨出时，停止计时，并停止充电算法运行。

不管是对于充电时禁止开机的产品还是对于开机充电的产品，当循环判断充电时长落入的电压区间时，首先要判断初始电压与关机电压的关系。当初始电压小于关机电压时，循环判断充电时长在电池的电压与充电时长的对应关系表中所对应的电压区间，根据所对应的电压区间获取所述电池充电后的电压；当所述初始电压不小于关机电压时，首先循环判断初始电压位于哪个电压区间直至确定初始电压在电池的电压与充电时长的对应关系表中所对应的电压区间，然后循环判断充电时长在电池的电压与充电时长的对应关系表中所对应的电压区间，根据所对应的电压区间获取电池充电后的电压。

举例说明，若某次充电从电压V_start开始充电，充电时长为t，则可以通过如下算法得出充电结束时的电压值V_end:

将充电时长t与从对应电压V_i开始充电到V_i+1所需时长t_{_i}对比，若t<t_{_}i，则充电未达到V_{_i+1}，此时当前电压V_end＝V_i；若t>t_{_i}，则△t＝t-t_{_i}，再拿△t与t_{_i+1}对比，若△t<t_{_i+1}，则当前电压为V_{_end}＝V_i+1；若△t>t_{_}i+1，则△t＝△t-t_{_i+1}。依次类推，直到△t<t_{_i+x}，则当前电压V_end＝V_{_i+x}。

例如：从V_{_s}＝3.6V开始充电，充电时长为t＝20min，则根据充电算法可得，V_{_end}＝3.87V。

4、获取电池充电后的电量

根据已经得到的电池充电后的电压，利用预先获取的电池的电压与电量的对应关系表，得到所述电池充电后的电量。

例如：若V_end＝3.87V，根据电池的电压与电量的对应关系表，得到Q_end＝50％。

通过使用上述检测电池充电后电量的方法，对电池的放电和充电都进行了优化。

如表3所示，表3为电池放电优化前后效果对比，优化前每20％电量使用时长差异很大，优化后每20％电量使用时长基本一致。

表3

如表4所示，表4为电池充电优化前后效果对比图，优化前充电电量比实际电量偏高，优化后的电量则跟实际电量持平，所以，通过充电算法优化，避免了充电时电池电压被拉高导致电量偏高的问题，真实反映了当前电池实际电量。

表4

充电时长(min)	实际电量	优化前实测电量	优化后实测电量
				5	15％	27％	16％
10	34％	40％	35％
				15	41％	57％	42％
20	46％	64％	45％
				25	50％	73％	50％
30	53％	80％	53％
				35	58％	84％	58％
40	62％	87％	60％
				45	64％	89％	62％
50	67％	91％	67％
				55	80％	91％	82％
60	87％	93％	85％
				65	93％	95％	93％
70	97％	99％	97％
				75	99％	99％	100％
80	100％	100％	100％

图4为本发明一个实施例提供的一种检测电池充电后电量的装置图，如图4所示，该装置包括：

初始数据获取单元401，用于获取电池充电前的初始电压和对电池进行充电的充电时长；

电压获取单元402，用于根据初始电压和充电时长，利用预先获取的电池的电压与充电时长的对应关系表，得到电池充电后的电压；具体用于当初始电压小于关机电压时，循环判断充电时长在电池的电压与充电时长的对应关系表中所对应的电压区间，根据所对应的电压区间获取电池充电后的电压；当初始电压不小于关机电压时，确定初始电压在电池的电压与充电时长的对应关系表中所对应的电压区间，循环判断充电时长在电池的电压与充电时长的对应关系表中所对应的电压区间，根据所对应的电压区间获取电池充电后的电压。

电量获取单元403，用于根据电池充电后的电压，利用预先获取的电池的电压与电量的对应关系表，得到电池充电后的电量。

图5为本发明一个实施例提供的另一种检测电池充电后电量的装置图，如图5所示，该装置包括：初始数据获取单元401、电压获取单元402、电量获取单元403、第一关系表获取单元501和第二关系表获取单元502。

其中初始数据获取单元401、电压获取单元402和电量获取单元403在图4所述实施例中已经作了详细阐述，在此不再赘述。

第一关系表获取单元501，用于将,电池放电到低电关机，获取电池的关机电压，然后对电池开始充电，每次充电预定时长后断开充电器，待电池的电压稳定后实测一次电池的当前电压值，记录充电时长和当前电压值，重复该充电操作直至电池的电量充满，根据记录得到电池的电压与充电时长的对应关系表。

第二关系表获取单元502，用于在电池满电状态下，获取电池的满电电压，然后对电池进行放电，每隔预设时长实测一次电池的当前电压值，并记录放电时长和当前电压值，重复该放电操作直至电池自动低电关机，根据记录得到电池的电压与放电时长的对应关系表；根据放电时长与电池电量的对应关系：Q_n＝((T_max-T_n)/T_max)*100％，得到电池的电压与电量的对应关系表，其中，Q_n为放电时长对应的电量，T_max为从满电电压到自动低电关机的持续时长；T_n为放电时长。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

综上所述，本发明预先通过测试得到电池的电压与充电时长的对应关系表以及放电时长和电池的电压的对应关系表，并根据放电时长与电池电量的对应关系换算得到电池的电压与电量的对应关系表，而不是直接拿电池电压比例来直接代表电池电量，使得放电时使用时长与电池电量达到线性，从而避免放电时有的电量区间下降快，有的区间下降慢的问题。充电时，先利用电池的电压与充电时长的对应关系表，根据初始电压和充电时长得到充电结束时的电压，避免直接读取充电中的电压，很好地解决了充电过程中电压被拉高导致电量偏高的问题，然后再利用电池的电压与电量的对应关系表，根据电池充电后的电压得到电池充电后的电量，可以准确地得到真实反映当前电池的实际电量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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，均包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种检测电池充电后电量的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电池的电压与充电时长的对应关系表采用如下方式获取：

将所述电池放电到低电关机，获取所述电池的关机电压，然后对所述电池开始充电，每次充电预定时长后断开充电器，待所述电池的电压稳定后实测一次所述电池的当前电压值，记录充电时长和所述当前电压值，重复该充电操作直至所述电池的电量充满，根据记录得到所述电池的电压与充电时长的对应关系表。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电池的电压与电量的对应关系表采用如下方式获取：

在所述电池满电状态下，获取所述电池的满电电压，然后对所述电池进行放电，每隔预设时长实测一次所述电池的当前电压值，并记录放电时长和所述当前电压值，重复该放电操作直至所述电池自动低电关机，根据记录得到所述电池的电压与放电时长的对应关系表；

根据放电时长与电池电量的对应关系，得到所述电池的电压与电量的对应关系表。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述放电时长与电池电量的对应关系为：

Q_n＝{(T_max-T_{_n})/T_max}*100％

其中，Q_n为放电时长对应的电量；T_max为从满电电压到自动低电关机的持续时长；T_n为放电时长。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述电池充电前的初始电压和对所述电池进行充电的充电时长包括：

将充电器插入使用所述电池供电的产品中，当所述产品检测到充电器插入时，延时预设时间后，读取所述电池的当前电压作为所述电池充电前的初始电压；同时开启定时器计时，对所述电池进行充电，根据定时器的计时获取充电时长。

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述初始电压和所述充电时长，利用预先获取的所述电池的电压与充电时长的对应关系表，得到所述电池充电后的电压包括：

当所述初始电压小于关机电压时，循环判断所述充电时长在所述电池的电压与充电时长的对应关系表中所对应的电压区间，根据所对应的电压区间获取所述电池充电后的电压；

当所述初始电压不小于关机电压时，确定所述初始电压在所述电池的电压与充电时长的对应关系表中所对应的电压区间，循环判断所述充电时长在所述电池的电压与充电时长的对应关系表中所对应的电压区间，根据所对应的电压区间获取所述电池充电后的电压。

7.一种检测电池充电后电量的装置，其特征在于，所述装置包括：

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第一关系表获取单元，所述第一关系表获取单元用于将所述电池放电到低电关机，获取所述电池的关机电压，然后对所述电池开始充电，每次充电预定时长后断开充电器，待所述电池的电压稳定后实测一次所述电池的当前电压值，记录充电时长和所述当前电压值，重复该充电操作直至所述电池的电量充满，根据记录得到所述电池的电压与充电时长的对应关系表。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第二关系表获取单元，所述第二关系表获取单元用于在所述电池满电状态下，获取所述电池的满电电压，然后对所述电池进行放电，每隔预设时长实测一次所述电池的当前电压值，并记录放电时长和所述当前电压值，重复该放电操作直至所述电池自动低电关机，根据记录得到所述电池的电压与放电时长的对应关系表；根据放电时长与电池电量的对应关系：Q_n＝{(T_max-T_n)/T_max}*100％，得到所述电池的电压与电量的对应关系表，其中，Q_n为放电时长对应的电量，T_max为从满电电压到自动低电关机的持续时长；T_n为放电时长。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述电压获取单元具体用于：