CN108931741A - 电池组剩余电量监测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电路领域，公开了一种电池组剩余电量监测方法及系统，方法包括：S1：监测电池组当前的状态，当电池组当前处于放电状态时：S2：监测电池组的放电电流，计算放电电流对放电时间的积分，确定从放电时刻T1至当前放电时刻T2时长的消耗电量，根据消耗电量、电池组在放电时刻T1的剩余电量，计算并更新电池组当前的剩余电量，返回S1；当电池组处于静置状态时，监测电池组内各单节电池的开漏电压，根据电池组内当前电压值最小的单节电池的开漏电压，查询映射表，将电池组当前的剩余电量百分比更新为：电池组内当前电压值最小的单节电池的开漏电压在映射表内对应的剩余电量百分比值，根据更新后的剩余电量百分比、电池组的实际容量，更新电池组当前的剩余电量，返回S1，映射表预存有：电池组处于静置状态时，电池组内当前的电压值最小的单节电池的开漏电压与电池组当前的剩余电量百分比值的映射关系。

Description

电池组剩余电量监测方法及系统

技术领域

本发明涉及电路领域，特别涉及一种电池组剩余电量监测方法及系统。

背景技术

随着经济和科技的不断发展，无人机的用途和功能越来越丰富，应用的行业也越来越广，包括消费类无人机、安防类无人机、测绘类无人机和植保类无人机等。但无一例外，他们一直都面临着一个很大的风险点，就是由于电池的电量估算精准度问题，没有对电池的剩余电量进行精确估算而不能在剩余电量不够时准确控制无人机返航，导致无人机在空中飞行忽然没有了放电能力，继而无人机直接从高空中坠落，也就是业界俗称的″炸机″。炸机的危害可想而知，几乎都是飞机摔毁，这不仅造成了很大的经济损失，同时还存在着很大的安全隐患。

所以如何准确的去判断无人机电池的续航能力成为了行业内一个亟待解决的问题。

目前行业大部分的做法就是用开漏电压法、电流积分法或者阻抗跟踪算法去估算电池的剩余电量。但由于无人机使用环境的不确定性，可能是在温度特别低的地方，可能是在空气很稀薄的地方，以及飞行途中的大电流的波动，这样就会造成无人机电量计很难准确的判断此时的可用剩余电量，所以近一两年无人机炸机事件也在频频发生。

发明内容

本发明实施例的目的之一在于提供一种电池组剩余电量监测方法及系统，该技术方案对电池组的放电极限状态监测更加精确。

第一方面，本发明实施例提供的一种＝电池组剩余电量监测方法，包括：

S1：监测电池组当前的状态，

当所述电池组当前处于放电状态时：

S2：监测所述电池组的放电电流，计算所述放电电流对放电时间的积分，确定从放电时刻T1至当前放电时刻T2时长的消耗电量，根据所述消耗电量、所述电池组在所述放电时刻T1的剩余电量，计算并更新所述电池组当前的剩余电量，返回S1；

当所述电池组处于静置状态时，监测所述电池组内各单节电池的开漏电压，根据所述电池组内当前电压值最小的所述单节电池的开漏电压，查询映射表，将所述电池组当前的剩余电量百分比更新为：所述电池组内当前电压值最小的单节电池的开漏电压在所述映射表内对应的剩余电量百分比值，根据更新后的剩余电量百分比、所述电池组的实际容量，更新所述电池组当前的剩余电量，返回S1，

所述映射表预存有：所述电池组处于静置状态时，所述电池组内当前的电压值最小的单节电池的开漏电压与所述电池组当前的剩余电量百分比值的映射关系。

可选地，当所述电池组当前处于放电状态时，在执行S2之前还包括：

如果监测到所述电池组处于放电极限状态，则将所述电池组当前的剩余电量百分比更新为：预定的剩余电量百分比极限，根据更新后的剩余电量百分比、所述电池组的实际容量，计算所述电池组当前的剩余电量，返回S1；

否则返回S2。

可选地，所述剩余电量百分比最小阈值设为：5％。

可选地，在S1之后，还包括：

当所述电池组处于充电状态时：

采样所述电池组内各单节电池的电压，

根据当前的充电电流、所述电池组内当前电压值最小的单节电池电压、单节电池内阻，计算所述电池组内当前电压值最小的单节电池的开漏电压，

查询所述映射表，将所述电池组当前的剩余电量百分比更新为：所述电池组内当前电压值最小的单节电池的开漏电压在所述映射表中对应的剩余电量百分比值，返回S1。

可选地，在计算所述电池组内当前电压值最小的单节电池的开漏电压之前，还包括：

根据在充电回路导通前后时刻所述电池组内当前电压值最小的单节电池的电压变化量、电流变化量，计算所述电池组内当前电压值最小的单节电池的内阻，以其作为计算所述电池组内当前电压值最小的单节电池的开漏电压时的所述单节电池内阻。

可选地，将所述电池组当前的剩余电量百分比更新为：所述电池组内当前电压值最小的单节电池的开漏电压在所述映射表中对应的剩余电量百分比值之后，返回S1之前，还包括：

根据当前的电池组内阻，更新所述电池组的实际容量，返回S1。

所述电池组的实际容量与所述单节电池内阻反向相关。

可选地，在每次更新所述电池组当前的剩余电量后，返回S1之前，还包括：

监测所述电池组的循环次数，如果所述电池组的循环次数变化，还根据所述电池组当前的循环次数，更新所述电池组的当前的实际容量，返回S1；否则返回S1。

所述电池组的实际容量与所述循环次数反向相关。

可选地，在每次更新所述电池组当前的剩余电量之后，在返回S1之前，还包括：

监测所述电池组的温度，

如果所述温度发生变化，则根据当前的温度，更新所述电池组的实际容量，返回S1；

否则返回S1；

当所述电池组的温度属于正常工作温度范围内，所述电池组的实际容量与所述温度正向相关。

可选地，监测电池组当前的状态，包括：

监测所述电池组的电流，设所述电池组的电流方向从所述电池组的正极流出从所述电池组的负极入为正向电流，反之为负向电流；

如果当前的所述电流为所述正向电流，且所述电流大小等于或大于工作放电电流最小阈值时，则判定所述电池组当前处于放电状态，

如果所述电流为所述负向电流，且所述电流大小等于或大于工作充电电流最小阈值时，则判定所述电池组当前处于充电状态，

否则，判定所述电池组处于静置状态。

可选地，所述工作放电电流最小阈值为300mA。

可选地，所述工作充电电流最小阈值为300mA。

可选地，所述电池组内各单节电池的设计参数一致。

第二方面，本发明实施例提供的一种电池组剩余电量监测系统，包括：

采样电路，监测所述电池组的放电电流，与控制器电连接，

所述控制器，与存储器电连接，用于当所述电池组当前处于放电状态时：

S2：监测所述电池组的放电电流，计算所述放电电流对放电时间的积分，确定从放电时刻T1至当前放电时刻T2时长的消耗电量，根据所述消耗电量、所述电池组在所述放电时刻T1的剩余电量，计算并更新所述电池组当前的剩余电量，返回S1；

当所述电池组处于静置状态时，监测所述电池组内各单节电池的开漏电压，根据所述电池组内当前电压值最小的所述单节电池的开漏电压，查询映射表，将所述电池组当前的剩余电量百分比更新为：所述电池组内当前电压值最小的单节电池的开漏电压在所述映射表内对应的剩余电量百分比值，根据更新后的剩余电量百分比、所述电池组的实际容量，更新所述电池组当前的剩余电量，返回S1，

所述存储器，用于存储，至少存储有所述映射表，

所述映射表预存有：所述电池组处于静置状态时，所述电池组内当前的电压值最小的单节电池的开漏电压与所述电池组当前的剩余电量百分比值的映射关系。

可选地，所述控制器还用于：

当所述电池组当前处于放电状态时，在执行S2之前还包括：

如果监测到所述电池组处于放电极限状态，则将所述电池组当前的剩余电量百分比更新为：预定的剩余电量百分比极限，根据更新后的剩余电量百分比、所述电池组的实际容量，计算所述电池组当前的剩余电量，返回S1；

否则返回S2。、

可选地，所述剩余电量百分比最小阈值设为：5％。

可选地，所述控制器还用于：

在S1之后，还包括：

当所述电池组处于充电状态时：

采样所述电池组内各单节电池的电压，

根据当前的充电电流、所述电池组内当前电压值最小的单节电池电压、单节电池内阻，计算所述电池组内当前电压值最小的单节电池的开漏电压，

查询所述映射表，将所述电池组当前的剩余电量百分比更新为：所述电池组内当前电压值最小的单节电池的开漏电压在所述映射表中对应的剩余电量百分比值，返回S1。

可选地，所述控制器还用于：

在计算所述电池组内当前电压值最小的单节电池的开漏电压之前，还根据在充电回路导通前后时刻所述电池组内当前电压值最小的单节电池的电压变化量、电流变化量，计算所述电池组内当前电压值最小的单节电池的内阻，以其作为计算所述电池组内当前电压值最小的单节电池的开漏电压时的所述单节电池内阻。

可选地，所述控制器还用于：

将所述电池组当前的剩余电量百分比更新为：所述电池组内当前电压值最小的单节电池的开漏电压在所述映射表中对应的剩余电量百分比值之后，返回S1之前，还包括：

根据当前的电池组内阻，更新所述电池组的实际容量，返回S1。

所述电池组的实际容量与所述单节电池内阻反向相关。

可选地，所述控制器还用于：

在每次更新所述电池组当前的剩余电量后，返回S1之前，还包括：

监测所述电池组的循环次数，如果所述电池组的循环次数变化，还根据所述电池组当前的循环次数，更新所述电池组的当前的实际容量，返回S1；否则返回S1。

所述电池组的实际容量与所述循环次数反向相关。

可选地，所述控制器还用于：

监测所述电池组的温度，

如果所述温度发生变化，则根据当前的温度，更新所述电池组的实际容量，返回S1；

否则返回S1；

当所述电池组的温度属于正常工作温度范围内，所述电池组的实际容量与所述温度正向相关。

可选地，所述控制器用于监测电池组当前的状态，包括：

用于监测所述电池组的电流，设所述电池组的电流方向从所述电池组的正极流出从所述电池组的负极入为正向电流，反之为负向电流；

如果当前的所述电流为所述正向电流，且所述电流大小等于或大于工作放电电流最小阈值时，则判定所述电池组当前处于放电状态，

如果所述电流为所述负向电流，且所述电流大小等于或大于工作充电电流最小阈值时，则判定所述电池组当前处于充电状态，

否则，判定所述电池组处于静置状态。

可选地，所述工作放电电流最小阈值为300mA。

可选地，所述工作充电电流最小阈值为300mA。

可选地，所述电池组内各单节电池的设计参数一致。

由上可见，采用本实施例技术方案，在电池组放电过程中采用电荷积分法计算电池组当前的剩余电量，并且在电池组放电结束后电池处于静置状态时，还监测电池组中各单体电池电压，根据电池组内当前电压值最小的单体电池电压查询预存的映射表，以映射表中的SOC值作为更新后的SOC，计算剩余电量，在每次放电结束后均以电池组静置状态中计算的剩余电量对放电过程中计得的剩余电量进行纠正，从而避免电流积分的误差累积，采用本实施例技术方案对电池组当前的剩余电量的监测更精确、及时。

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，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例1提供的一种电池组剩余电量监测方法流程示意图；

图2为本发明实施例2提供的一种电池组剩余电量监测方法流程示意图；

图3为本发明实施例3提供的一种电池组剩余电量监测方法流程示意图；

图4为本发明实施例4提供的一种电池组剩余电量监测方法流程示意图；

图5为本发明实施例5提供的一种电池组剩余电量监测方法流程示意图；

图6为本发明实施例6提供的一种电池组剩余电量监测系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1

参见图1所示，本实施例提供了一种电池组剩余电量监测方法，其主要包括以下步骤：

步骤101：监测电池组当前的状态，对电池组状态进行判定，如果电池当前处于放电状态，按步骤102-103执行，如果电池组当前处于静置状态，按步骤104执行。

在本实施例中，如果电池组当前处于充电状态，可以但不限于按现有技术执行。

本实施例的电池组一般由一个或多个设计参数一致的单节电池组成。

其中本实施例中所述的单节电池可以为：由多个单体电池并联组成的串联单元。此时单节电池电压为该由多个单体电池相并联组成的单元的电压，单节电池的电流为电池组电流，由于当前电池组为串联结构，作为串联单元的各单节电池的电流与电池组的电流相同。

其中本实施例的单节电池还可以为单个单体电池，此时单节电池电压为单体电池电压，电池组电流为单节电池电流。

作为本实施例的极端例子，本实施例电池组由一单节电池(该单节电池可以为上述情形的任一)组成，本实施例技术方案仍然适用于该极端例子。此时电池组的总电压与该单节电池电压相同，当前电压值最小的单节电池电压与该单节电池电压相同。

本步骤可以但不限于按照现有技术监测电池组的状态，当前是处于放电状态，还是静置非工作状态，还是充电状态，。

作为本实施例的示意，本实施例提供了一种监测电池组的电流，根据电流的电流方向、及电流大小，监测电池组当前的状态的技术方案：

设电池组的电流方向从电池组的正极流出，从电池组的负极流出为正向电流；反之为负向电流。

如果当前的电流为正向电流，且电流大小等于或大于工作放电电流最小阈值，则判定所电池组当前处于放电状态；

作为本实施例的示意，该工作放电电流最小阈值由设计者或用户根据当前电池组的实际应用以及性能预先设置值。比如本实施例，其工作放电电流最小阈值可以设置为100mA、200mA、300mA、或500mA等。

如果当前的电流为负向电流，且电流大小等于或大于工作充电电流最小阈值，判定所电池组当前处于放电状态。

作为本实施例的示意，该工作充电电流最小阈值由设计者或用户根据当前电池组的实际应用以及性能预先设置值。比如本实施例，其工作放电电流最小阈值可以设置为100mA、200mA、300mA、或500mA等。

如果处于放电状态、充电状态之间的非工作状态，判定为静置状态。

当电池组当前处于放电状态时，按步骤102-103执行。

步骤102：监测电池组的放电电流，计算消耗电量，根据消耗电量、之前的剩余电量，计算电池组当前的剩余电量。

在本实施例中定时监测电池组的放电电流，根据放电电流计算当前的消耗电量。

将当前计算的消耗电量的计算起算时刻记为T1；

将当前计算的消耗电量的计算截止时刻记为T2；

将消耗电量记为Q，按以下函数式

计算电池组在放电时刻T1至时刻T2时长内的消耗电量Q。

本步骤后执行步骤103。

其中T1、T2是放电状态时的任意时刻。根据上述函数式可以计算放电状态的任一时长内的消耗电量。

步骤103：根据消耗电量、之前的剩余电量，计算并更新电池组当前的剩余电量。

将电池组在消耗电量计算起算时刻T1的剩余电量记为RMpref，比如，当电池自满充开始时进行放电时，其剩余电量为RMpref＝FCC，FCC为电池组的实际容量，FCC的初始值为电池组的设计容量FCC0。

按以下函数式计算电池组当前的剩余电量RMcur：

即得电池组当前的剩余电量。

当电池组处于放电过程中的任意时刻，均可以按步骤102-104所示的流程，计算放电过程中的电池组在任一时刻的剩余电量，以对电池组在放电过程中的剩余电量进行实时监测。

在本步骤后将当前的剩余电量RMcur赋值给RMpref，使 RMpref＝RMcur，预存该数值，以便在返回步骤101后，进行后续的计算。

本步骤后返回步骤101。

当电池组处于静置状态时，按照步骤104执行。

步骤104：监测电池组内的各单节电池的开漏电压，查询预存的映射表，确定电池组当前的剩余电量百分比，根据当前的剩余电量百分比，确定电池组当前的剩余电量。

预存有一映射表标，记为TableSoc(Vbatmin，SOC)，在该映射表 TableSoc(Vbatmin，SOC)中预存有电池组处于静置状态时，电池组的SOC 值，以及该SOC测得时刻电压值最小的单节电池电压Vbatmin的映射关系。

映射表TableSoc(Vbatmin，SOC)中SOC和Vbatmin可以但不限于分为 100个等级，每个等级对应SOC从1％-100％。

映射表TableSoc(Vbatmin，SOC)的具体获取可以按以下：

使用一个满充电池(放电开始时刻其剩余电量为该电池组的设计容量 FCC0)，采用小电流的电流(比如但不限于为0.01C)进行恒流放电；

实时监测放电过程的消耗电量，实时记录电池组当前的剩余电量百分比 SOC，并监测电池组内的单节电池电压，记录下各SCO、以及在该SOC测得时刻电压值最小的单体电池电压Vbatmin，得到映射表TableSoc(Vbatmin， SOC)。

此处的电压值最小的单体电池电压Vbatmin为：在测得该SOC时刻时，在该同一时刻，电池组内所有单节电池中单节电池电压最小的单节电池的电压；在不同的时刻，电压值最小的单体电池电压Vbatmin对应的单节电池可能不同，也可能相同。

在本实施例中，以电池组内当前电压值最小的单节电池电压作为查询条件，查询其在映射表中对应的SOC，与木桶的容量由最短的模板决定的理论同理，相对于电池组的总电压，电池组内当前电压值最小的单节电池电压更能体现电池组的实际放电能力。故而，本实施例以电池组内当前电压值最小的单节电池电压作为监测对象，更能准确及时地监测到整个电池组的实际放电能力，提高电池组当前的剩余电量的检测精确度。

当电池处于静置状态时，将电池组内当前电压值最小的单节电池的开漏电压为Vbat，以电池组内当前电压值最小的单节电池的开漏电压为Vbat为查询参数，查询该查询参数在映射表中对应的SOC值。

以查询得到的SOC值作为电池组当前的剩余电量百分比，电池组的实际容量FCC，根据函数式，

RMcur＝FCC＊SOC，计算电池组当前的剩余电量RMcu。

更新电池组当前的剩余电量RMcur，返回步骤101，以监测电池组当前的状态是否发生改变，且在每次监测后均按电池组当前处于的不同状态进行相应的监测以及计算，实现电池组剩余电量实时监测的技术效果。

由上可见，采用本实施例技术方案，在电池组放电过程中采用电荷积分法计算电池组当前的剩余电量，并且在电池组放电结束后电池处于静置状态时，还监测电池组中各单体电池电压，根据电池组内当前电压值最小的单体电池电压查询预存的映射表，以映射表中的SOC值作为更新后的SOC，计算剩余电量，在每次放电结束后均以电池组静置状态中计算的剩余电量对放电过程中计得的剩余电量进行纠正，从而避免电流积分的误差累积，采用本实施例技术方案对电池组当前的剩余电量的监测更精确、及时。

实施例2：

参见图2所示，本实施例与实施例1所不同之处在于：

在步骤101之后，当判定电池组当前处于电池组处于放电状态时，步骤 103之前，还包括：

步骤201：如果监测到电池组处于放电极限状态时，则按步骤202执行，否则按步骤103-105执行。

监测用于标记当前电池组是否处于放电极限状态的放电极限标记，当该标记为有效时，则表明当前电池组处于放电极限状态。其中监测电池组放电极限状态的具体实施方案可以但不限于按现有技术实现。

作为本实施例的示意，可以设定为当放电极限标记WarmingFlag被置1 时，放电极限标记为有效，反之为无效；

也可以设置为当放电极限标记WarmingFlag被清零时，放电极限标记为有效，反之为无效，具体根据预设确定。

步骤202：将电池组当前的剩余电量百分比更新为：预定的剩余电量百分比最小阈值。

当电池组处于放电极限状态时，电池组的电压以及电流的放电曲线变化幅度大且变化快，当前的电池组的放电电压(无论是电池组总电压还是单节电池电压)、即放电电流，均不能准确表征当前电池组的放电能力。

此时，将电池组当前的剩余电量百分比赋值为：预设的剩余电量百分比最小阈值。

其中该预设的剩余电量百分比最小阈值可以由设计者根据实验测试结果设定并存储备用。

以当电池组的剩余电量百分比下降到一定程度，而触发放电极限标记有效时的剩余电量百分比数值作为该预设的剩余电量百分比最小阈值。

步骤203：根据剩余电量百分比最小阈值、实际容量，计算电池组当前的剩余电量。

采用函数式：RMcur＝SOCth＊FCC，

计算电池组当前的剩余容量RMcur，返回步骤101。

作为本实施例的示意，比如SOCth可以但不限于被设置为5％、7％等。

由上可见，本实施例技术方案除了具有实施例1所述的有益效果外，还进一步具有以下有益效果：

由于本实施例在电池组放电过程中，还进一步考虑了电池组在放电末端时。电压、电流变化幅度及速度非常大，容易导致此时根据电池组的放电电流计算得到的剩余电量误差较大的情况。本实施例在电池组放电末端采用预设的剩余电量百分比最小阈值赋值于电池组当前的SOC，从而在电池组放电末端对电池组当前的剩余电量进行校准，提高对电池组剩余电量监测的精确性，避免误差累积。

实施例3：

参见图3所示，本实施例与实施2所不同之处主要在于：

本实施例提供了一种在电池组充电状态时，监测电池组当前的剩余电量具体实施方案。

参见图3所示，流程主要如下：

在步骤101时，如果监测到电池组处于充电状态时，按步骤301-304执行，然后返回步骤101。

步骤301：实时采样电池组内各单节电池的电压，记为各单节电池电压。

使用高精度ADC，采集电池组内每单节电池两端的电压，记为单节电电池电压记为Vbat(i)，其中i为单节电池的序号。

步骤302：根据充电电流、单节电池内阻、电池组内当前电压值最小的单节电池电压，计算该电池组内当前电压值最小的单节电池的开漏电压。

在所有的单节电池电压Vbat(i)中，设电压值最小的单节电池电压为 Vbatmin，本步骤计算该Vbatmin对应的单节电池的开漏电压。

本发明人在进行本发明研究过程中发现，当电池处于充电状态时，由于电池存在内阻r和充电电流I，实际采集到的电压并不等于电池的开漏电压。

本实施例按照以下函数式，对电池组内当前电压值最小的单节电池，计算该单节电池的开漏电压VOCV。

V_OCV＝Vbat min+I*R_bat，

其中，Vbatmin为电池组内当前电压值最小的单节电池电压，

I为电池组充电电流，

Rbat为单节电池内阻，Rbat可以由设计者预先测得预存设定，也可以通过实施例4所示的方案在放电过程中测得。

本实施例以电池组内当前电压值最小的单节电池作为监测对象，即以电池组中放电能力最低的单节电池作为监测对象，使对电池组当前的实际放电能力的监测更加精确、及时。

步骤303：根据计算得到的该单节电池的开漏电压，查询映射表，以该开漏电压对应的SOC值，作为电池组当前的SOC。

通过映射表TableSoc(Vbatmin，SOC)，找到当前计算得到的上述单节电池的开漏电压对应的SOC值，以查询得到的SOC值作为：电池组当前的 SOC。

步骤304：根据电池组当前的剩余电量百分比、实际容量，计算电池组当前的剩余电量。

按照函数式：

RMcur＝FCC＊SOC，计算电池组当前的剩余电量。

其中FCC为电池组的实际容量，SOC值为当前更新后的SOC，

在本步骤后，返回步骤101。

由上可见，本实施例技术方案除了具有实施例1、2所述的全部有益效果外，还进一步具有以下有益效果：

1、在电池充电过程中，以当前电压值最小的单节电池作为监测对象，对电池组实际放电能力监测更加准确、更为及时。

2、本实施例，采用单体电池内阻对采样到的单体电池电压进行校正后，再以校正后的电压查询映射表计得SOC后，根据SOC计算电池组当前的剩余电量，有利于避免采样误差，对电池组实际放电能力监测更加准确、更为及时。

实施例4：

参见图4所示，本实施例与实施例3所不同之处在于：

本实施例的单节电池内阻在充电过程中实时监测获得，方案如下：

在步骤301与步骤302之间还包括：

步骤401：计算电池组内当前电压值最小的单节电池的内阻，作为步骤 302所述的单节电池内阻。

在本实施例中，可以在充电电路中串联一开关电路，当关断开关电路时，电池组的充电回路断开；当导通该开关电路时，电池组的充电回路导通。

通过测量开关电路导通前时刻、以及导通后时刻，实时监测该电池组内当前电压值最小的单体电池的电压、电流；

计算其电压变化量、电流变化量，根据电压变化量、电流变化量计算该单节电池的内阻。

其中电压变化量根据以下函数式计得：

deltalVbat＝Vbat2-Vbat1，其中Vbat1为单节电池在开关电路导通前时刻的该单节电池的电压，Vbat2为单节电池在开关电路导通后时刻该单体电池的电压，deltalVbat/为该单节电池的电压变化量；

Deltall＝I2-I1，其中I2为单节电池在开关电路导通前的充电电流，其一般为0，I1为单节电池在开关电路导通后的充电电流，deltall为电流变化量。

根据函数式：

Rbat＝deltalVbat/deltall，其中为单节电池内阻，计得单节电池内阻。

作为本实施例的示意，可以采用电子开关管实现该开关电路，实现自动关断以及导通，以自动测量单节电池的内阻，实现单节电池的内阻的实时检测。

作为本实施例的示意，可以但不限于采用MOS管实现该开关电路。

以本实施例计算获得的单节电池内阻，作为步骤303中的单节电池内阻。

由上可见，采用本实施例技术方案，除了能取得实施例3中的全部有益效果外，还进一步具有以下有益效果：

本实施例对电池组的单节电池内阻进行实时测量得到，得到的单节电池内阻为当前实际内阻值，减少了在应用过程中由于电池组衰减导致电池内阻增大而带来的监测误差，进而应用本实施例技术方案对电池组当前的剩余电量的而监测更加精确。

实施例5：

参见图5所示，本实施例与实施例4所不同之处在于：

分别在步骤103、104、203、304之后，在返回步骤101之前，还进一步包括：

步骤501：根据电池组内阻、循环次数、温度的其中之一或者之二或者全部，更新电池组的实际容量。

作为本实施例的示意，本实施例的电池组内阻，可以但不限于按以下列举的方案一、二进行。

方案一：作为本实施例的示意而非示意，可以根据步骤305计算的电池组内当前电压值最小的单节电池的单节电池内阻，计算电池组内阻，电池组内阻R，R＝N＊Rbat，

其中N为电池组中单节电池的总节数，Rbat为实施例4步骤401计得的电池组内当前电压值最小的单节电池的单节电池内阻值。

方案二：在测量电池组当前电压值最小的单节电池内阻时，还对电池组内的其他单节电池的内阻进行测量，测量方法参考实施例4中步骤401的描述。将测得的各节单节电池的内阻分别记为Rbat(i)，其中i为单节电池序号。

根据各节单节电池的内阻，计算电池组的内阻：

其中N为电池组内单节电池的总节数。

方案三：可以但不限于在测量电池组当前电压值最小的单节电池内阻的同时，根据开关电路导通前后的电池组的电压变化量、充电电流变化量，计算得到当前的电池组内阻。

R＝ΔV/ΔI，其中为R为电池组内阻，ΔV为电池组电压变化量，ΔI为电池组电流变化量，

ΔV、ΔI分别按以下计得：

ΔV＝V2-V1，其中V2为在开关电路导通前时刻电池组电压，V1为在开关电路导通后时刻的电池组电压，ΔV为电压变化量。

Deltall＝I2-I1，其中I2为单节电池在开关电路导通前的充电电流，其一般为0，I1为单节电池在开关电路导通后的充电电流，deltall为电流变化量。

根据电池组内阻，更新电池组的实际容量，在更新电池组的实际容量后，返回步骤101。

在电池组的使用过程中，电池组的实际容量随其内阻的变大而变小，即两者成反向相关的关系。

本发明在进行本实施例研发过程中发现，在电池组应用过程中，随着应用时间的延长，电池组实际发生衰减，实际容量低于设计容量，故采用本实施例定期更新电池组的实际容量，以当前的实际容量作为计算电池组剩余电量的参数，使剩余电量的检测更加精确、及时。

本实施例除了具有实施例4所述的全部有益效果之外，还进一步具有以下有益效果：

本实施例在每次计算电池组当前的剩余容量后，还进一步根据当前的电池组内阻，计算并更新当前电池组的实际容量，以提高电池组剩余电量监测的精确度、及时性。

如果还监测到电池组的循环次数发生变化时，还进一步根据循环次数更新电池组的实际容量，然后才返回步骤101。

本发明人在进行本实施例研究过程中发现，随着电池的循环次数的增大，其电池组的实际容量会逐渐衰减，本实施例还监测电池组的循环次数，根据循环次数更新电池组的实际容量，有利于进一步提高电池剩余电量监测的精确度，对电池组放电能力监测更加精确、及时。

本实施例还对电池组的温度进行监测，当电池组的温度发生变化时，还根据电池组的温度更新电池组的实际容量。然后返回步骤101。

本发明在进行本实施例研究过程中发现，当当前温度在电池组的正常工作温度范围内时，随着温度的增大，其电池组的实际容量会有所提高，本实施例还监测电池组的温度，根据温度更新电池组的实际容量，有利于进一步提高电池剩余电量监测的精确度，对电池组放电能力监测更加精确、及时。

实施例6：

参见图6所示，本实施例提供一种电池组剩余电量监测系统，其主要包括采样电路601、存储器602、控制器603，其中采样电路601与控制器603电连接，控制器603还与存储器602电连接。

工作原理如下：

采样电路601监测所述电池组的放电电流，与控制器603电连接，

控制器603的工作原理如下：当所述电池组当前处于放电状态时：

S2：监测电池组的放电电流，计算放电电流对放电时间的积分，确定从放电时刻T1至当前放电时刻T2时长的消耗电量，根据消耗电量、电池组在放电时刻T1的剩余电量，计算并更新电池组当前的剩余电量，返回S1；

当电池组处于静置状态时，监测电池组内各单节电池的开漏电压，根据电池组内当前电压值最小的单节电池的开漏电压，查询映射表，将电池组当前的剩余电量百分比更新为：电池组内当前电压值最小的单节电池的开漏电压在映射表内对应的剩余电量百分比值，根据更新后的剩余电量百分比、电池组的实际容量，更新电池组当前的剩余电量，返回S1，

存储器602用于存储，至少存储有映射表，映射表预存有：电池组处于静置状态时，电池组内当前的电压值最小的单节电池的开漏电压与电池组当前的剩余电量百分比值的映射关系。

由上可见，采用本实施例技术系统，在电池组放电过程中采用电荷积分法计算电池组当前的剩余电量，并且在电池组放电结束后电池处于静置状态时，还监测电池组中各单体电池电压，根据电池组内当前电压值最小的单体电池电压查询预存的映射表，以映射表中的SOC值作为更新后的SOC，计算剩余电量，在每次放电结束后均以电池组静置状态中计算的剩余电量对放电过程中计得的剩余电量进行纠正，从而避免电流积分的误差累积，采用本实施例技术方案对电池组当前的剩余电量的监测更精确、及时。

控制器603进一步的工作原理参见实施例1-5的描述。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (24)

1.一种电池组剩余电量监测方法，其特征是，包括：

S1：监测电池组当前的状态，

当所述电池组当前处于放电状态时：

S2：监测所述电池组的放电电流，计算所述放电电流对放电时间的积分，确定从放电时刻T1至当前放电时刻T2时长的消耗电量，根据所述消耗电量、所述电池组在所述放电时刻T1的剩余电量，计算并更新所述电池组当前的剩余电量，返回S1；

当所述电池组处于静置状态时，监测所述电池组内各单节电池的开漏电压，根据所述电池组内当前电压值最小的所述单节电池的开漏电压，查询映射表，将所述电池组当前的剩余电量百分比更新为：所述电池组内当前电压值最小的单节电池的开漏电压在所述映射表内对应的剩余电量百分比值，根据更新后的剩余电量百分比、所述电池组的实际容量，更新所述电池组当前的剩余电量，返回S1，

所述映射表预存有：所述电池组处于静置状态时，所述电池组内当前的电压值最小的单节电池的开漏电压与所述电池组当前的剩余电量百分比值的映射关系。

2.根据权利要求1所述的电池组剩余电量监测方法，其特征是，

当所述电池组当前处于放电状态时，在执行S2之前还包括：

如果监测到所述电池组处于放电极限状态，则将所述电池组当前的剩余电量百分比更新为：预定的剩余电量百分比极限，根据更新后的剩余电量百分比、所述电池组的实际容量，计算所述电池组当前的剩余电量，返回S1；

否则返回S2。

3.根据权利要求2所述的电池组剩余电量监测方法，其特征是，

所述剩余电量百分比最小阈值设为：5％。

4.根据权利要求1所述的电池组剩余电量监测方法，其特征是，

在S1之后，还包括：

当所述电池组处于充电状态时：

采样所述电池组内各单节电池的电压，

根据当前的充电电流、所述电池组内当前电压值最小的单节电池电压、单节电池内阻，计算所述电池组内当前电压值最小的单节电池的开漏电压，

查询所述映射表，将所述电池组当前的剩余电量百分比更新为：所述电池组内当前电压值最小的单节电池的开漏电压在所述映射表中对应的剩余电量百分比值，返回S1。

5.根据权利要求1所述的电池组剩余电量监测方法，其特征是，

在计算所述电池组内当前电压值最小的单节电池的开漏电压之前，还包括：

根据在充电回路导通前后时刻所述电池组内当前电压值最小的单节电池的电压变化量、电流变化量，计算所述电池组内当前电压值最小的单节电池的内阻，以其作为计算所述电池组内当前电压值最小的单节电池的开漏电压时的所述单节电池内阻。

6.根据权利要求5所述的电池组剩余电量监测方法，其特征是，

将所述电池组当前的剩余电量百分比更新为：所述电池组内当前电压值最小的单节电池的开漏电压在所述映射表中对应的剩余电量百分比值之后，返回S1之前，还包括：

根据当前的电池组内阻，更新所述电池组的实际容量，返回S1。

所述电池组的实际容量与所述单节电池内阻反向相关。

7.根据权利要求1至6之任一所述的电池组剩余电量监测方法，其特征是，

在每次更新所述电池组当前的剩余电量后，返回S1之前，还包括：

监测所述电池组的循环次数，如果所述电池组的循环次数变化，还根据所述电池组当前的循环次数，更新所述电池组的当前的实际容量，返回S1；否则返回S1。

所述电池组的实际容量与所述循环次数反向相关。

8.根据权利要求1至6之任一所述的电池组剩余电量监测方法，其特征是，

在每次更新所述电池组当前的剩余电量之后，在返回S1之前，还包括：

监测所述电池组的温度，

如果所述温度发生变化，则根据当前的温度，更新所述电池组的实际容量，返回S1；

否则返回S1；

当所述电池组的温度属于正常工作温度范围内，所述电池组的实际容量与所述温度正向相关。

9.根据权利要求1至6之任一所述的电池组剩余电量监测方法，其特征是，

监测电池组当前的状态，包括：

监测所述电池组的电流，设所述电池组的电流方向从所述电池组的正极流出从所述电池组的负极入为正向电流，反之为负向电流；

如果当前的所述电流为所述正向电流，且所述电流大小等于或大于工作放电电流最小阈值时，则判定所述电池组当前处于放电状态，

如果所述电流为所述负向电流，且所述电流大小等于或大于工作充电电流最小阈值时，则判定所述电池组当前处于充电状态，

否则，判定所述电池组处于静置状态。

10.根据权利要求9所述的电池组剩余电量监测方法，其特征是，

所述工作放电电流最小阈值为300mA。

11.根据权利要求9所述的电池组剩余电量监测方法，其特征是，

所述工作充电电流最小阈值为300mA。

12.根据权利要求1至6之任一所述的电池组剩余电量监测方法，其特征是，

所述电池组内各单节电池的设计参数一致。

13.一种电池组剩余电量监测系统，其特征是，包括：

采样电路，监测所述电池组的放电电流，与控制器电连接，

所述控制器，与存储器电连接，用于当所述电池组当前处于放电状态时：

S2：监测所述电池组的放电电流，计算所述放电电流对放电时间的积分，确定从放电时刻T1至当前放电时刻T2时长的消耗电量，根据所述消耗电量、所述电池组在所述放电时刻T1的剩余电量，计算并更新所述电池组当前的剩余电量，返回S1；

当所述电池组处于静置状态时，监测所述电池组内各单节电池的开漏电压，根据所述电池组内当前电压值最小的所述单节电池的开漏电压，查询映射表，将所述电池组当前的剩余电量百分比更新为：所述电池组内当前电压值最小的单节电池的开漏电压在所述映射表内对应的剩余电量百分比值，根据更新后的剩余电量百分比、所述电池组的实际容量，更新所述电池组当前的剩余电量，返回S1，

所述存储器，用于存储，至少存储有所述映射表，

所述映射表预存有：所述电池组处于静置状态时，所述电池组内当前的电压值最小的单节电池的开漏电压与所述电池组当前的剩余电量百分比值的映射关系。

14.根据权利要求13所述的电池组剩余电量监测系统，其特征是，

所述控制器还用于：

当所述电池组当前处于放电状态时，在执行S2之前还包括：

如果监测到所述电池组处于放电极限状态，则将所述电池组当前的剩余电量百分比更新为：预定的剩余电量百分比极限，根据更新后的剩余电量百分比、所述电池组的实际容量，计算所述电池组当前的剩余电量，返回S1；

否则返回S2。

15.根据权利要求14所述的电池组剩余电量监测系统，其特征是，

所述剩余电量百分比最小阈值设为：5％。

16.根据权利要求13所述的电池组剩余电量监测系统，其特征是，

所述控制器还用于：

在S1之后，还包括：

当所述电池组处于充电状态时：

采样所述电池组内各单节电池的电压，

根据当前的充电电流、所述电池组内当前电压值最小的单节电池电压、单节电池内阻，计算所述电池组内当前电压值最小的单节电池的开漏电压，

查询所述映射表，将所述电池组当前的剩余电量百分比更新为：所述电池组内当前电压值最小的单节电池的开漏电压在所述映射表中对应的剩余电量百分比值，返回S1。

17.根据权利要求13所述的电池组剩余电量监测系统，其特征是，

所述控制器还用于：

在计算所述电池组内当前电压值最小的单节电池的开漏电压之前，还根据在充电回路导通前后时刻所述电池组内当前电压值最小的单节电池的电压变化量、电流变化量，计算所述电池组内当前电压值最小的单节电池的内阻，以其作为计算所述电池组内当前电压值最小的单节电池的开漏电压时的所述单节电池内阻。

18.根据权利要求17所述的电池组剩余电量监测系统，其特征是，

所述控制器还用于：

将所述电池组当前的剩余电量百分比更新为：所述电池组内当前电压值最小的单节电池的开漏电压在所述映射表中对应的剩余电量百分比值之后，返回S1之前，还包括：

根据当前的电池组内阻，更新所述电池组的实际容量，返回S1。

所述电池组的实际容量与所述单节电池内阻反向相关。

19.根据权利要求13-18之任一所述的电池组剩余电量监测系统，其特征是，

所述控制器还用于：

在每次更新所述电池组当前的剩余电量后，返回S1之前，还包括：

监测所述电池组的循环次数，如果所述电池组的循环次数变化，还根据所述电池组当前的循环次数，更新所述电池组的当前的实际容量，返回S1；否则返回S1。

所述电池组的实际容量与所述循环次数反向相关。

20.根据权利要求13-18之任一所述的电池组剩余电量监测系统，其特征是，

所述控制器还用于：

监测所述电池组的温度，

如果所述温度发生变化，则根据当前的温度，更新所述电池组的实际容量，返回S1；

否则返回S1；

当所述电池组的温度属于正常工作温度范围内，所述电池组的实际容量与所述温度正向相关。

21.根据权利要求13-18之任一所述的电池组剩余电量监测系统，其特征是，

所述控制器用于监测电池组当前的状态，包括：

用于监测所述电池组的电流，设所述电池组的电流方向从所述电池组的正极流出从所述电池组的负极入为正向电流，反之为负向电流；

如果当前的所述电流为所述正向电流，且所述电流大小等于或大于工作放电电流最小阈值时，则判定所述电池组当前处于放电状态，

如果所述电流为所述负向电流，且所述电流大小等于或大于工作充电电流最小阈值时，则判定所述电池组当前处于充电状态，

否则，判定所述电池组处于静置状态。

22.根据权利要求21所述的电池组剩余电量监测系统，其特征是，

所述工作放电电流最小阈值为300mA。

23.根据权利要求21所述的电池组剩余电量监测系统，其特征是，

所述工作充电电流最小阈值为300mA。

24.根据权利要求13-18之任一所述的电池组剩余电量监测系统，其特征是，

所述电池组内各单节电池的设计参数一致。