CN111142028B - 一种锂电池电量的测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电量测量技术领域，具体涉及一种锂电池电量的测量方法及装置，首先采集电池在充电状态和非充电状态时的ADC值；接着将电量从0％～100％等间隔划分，得到N个百分比形式的电量等级，建立充电状态和非充电状态下ADC值和电量等级的对照表，进而以设定频率连续采集M个ADC值，取M个ADC值的中位数作为测量电压值，根据对照表计算测量电压值对应的测量电量；根据测量电量和电池状态调整当前电量，本发明能够快速准确地对电池电量进行测量。

Description

一种锂电池电量的测量方法及装置

技术领域

本发明涉及电量测量技术领域，具体涉及一种锂电池电量的测量方法及装置。

背景技术

目前，对于电池电量的测量方法有以下几种：开路电压测量法、电量累积法、测量内阻法、数学模型建立测量法等测量方法。然而，上述测量方法中，存在适用范围局限，测量误差较大或复杂度大等问题，并不能很好地对电池电量进行测量。

发明内容

本发明目的在于提供一种锂电池电量的测量方法及装置，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种锂电池电量的测量方法，包括：

采集电池在充电状态和非充电状态时的ADC值；

将电量从0％～100％等间隔划分，得到N个百分比形式的电量等级，建立充电状态和非充电状态下ADC值和电量等级的对照表，其中，N≥11；

以设定频率连续采集M个ADC值，取M个ADC值的中位数作为测量电压值，其中，M≥10；

根据对照表计算测量电压值对应的测量电量；

根据测量电量和电池状态调整当前电量。

进一步，所述根据对照表计算测量电压值对应的测量电量，具体为：

根据电池状态查找测量电压值在对照表中相邻的2个ADC值，所述电池状态为充电状态和非充电状态中的一种；

根据公式x＝b+(X-B)/(A-B)*(a-b)计算测量电压值对应的测量电量，其中，X为测量电压值，A和B为测量电压值在等级对照表中相邻的2个ADC值，A＞B，A对应的电量等级为a，B对应的电量等级为b。

进一步，所述方法还包括：

在充电状态下，若测量电量小于当前电量，则将测量电量剔除；在非充电状态下，若测量电量大于当前电量，则将测量电量剔除。

进一步，所述根据测量电量和电池状态调整当前电量，具体为：

读取当前电量，比较测量电量与当前电量的大小，当连续Y1次检测到测量电量大于当前电量，且电池状态为充电状态时，将当前电量增加1％；当连续Y2次检测到测量电量小于当前电量，且电池状态为非充电状态时，将当前电量减少1％；

其中，Y1≥1％*△W1/w*△t，Y2≥1％*△W2/w*△t，△W1为电池的最大充电电量，△W2为电池的最大放电电量，w为设备的最大功耗，△t为采样时间间隔。

进一步，所述方法还包括：

记录设备关机时电池的当前电量，当设备开机时，获取电池的测量电量，当测量电量和当前电量的差值超过8％时，则将当前电量更新为测量电量。

一种锂电池电量的测量装置，包括：

ADC值采集模块，用于采集电池在充电状态和非充电状态时的ADC值；

对照表建立模块，用于将电量从0％～100％等间隔划分，得到N个百分比形式的电量等级，建立充电状态和非充电状态下ADC值和电量等级的对照表，其中，N≥11；

测量电压值生成模块，用于以设定频率连续采集M个ADC值，取M个ADC值的中位数作为测量电压值，其中，M≥10；

测量电量生成模块，用于根据对照表计算测量电压值对应的测量电量；

当前电量生成模块，用于根据测量电量和电池状态调整当前电量。

进一步，所述测量电量生成模块具体用于：

根据电池状态查找测量电压值在对照表中相邻的2个ADC值，所述电池状态为充电状态和非充电状态中的一种；

根据公式x＝b+(X-B)/(A-B)*(a-b)计算测量电压值对应的测量电量，其中，X为测量电压值，A和B为测量电压值在等级对照表中相邻的2个ADC值，A＞B，A对应的电量等级为a，B对应的电量等级为b。

进一步，所述测量电量生成模块还用于：

在充电状态下，若测量电量小于当前电量，则将测量电量剔除；在非充电状态下，若测量电量大于当前电量，则将测量电量剔除。

进一步，所述当前电量生成模块具体用于：

读取当前电量，比较测量电量与当前电量的大小，当连续Y1次检测到测量电量大于当前电量，且电池状态为充电状态时，将当前电量增加1％；当连续Y2次检测到测量电量小于当前电量，且电池状态为非充电状态时，将当前电量减少1％；

其中，Y1≥1％*△W1/w*△t，Y2≥1％*△W2/w*△t，△W1为电池的最大充电电量，△W2为电池的最大放电电量，w为设备的最大功耗，△t为采样时间间隔。

进一步，所述当前电量生成模块还用于：

记录设备关机时电池的当前电量，当设备开机时，获取电池的测量电量，当测量电量和当前电量的差值超过8％时，则将当前电量更新为测量电量。

本发明的有益效果是：本发明公开一种锂电池电量的测量方法及装置，首先采集电池在充电状态和非充电状态时的ADC值；接着将电量从0％～100％等间隔划分，得到N个百分比形式的电量等级，建立充电状态和非充电状态下ADC值和电量等级的对照表，进而以设定频率连续采集M个ADC值，取M个ADC值的中位数作为测量电压值，根据对照表计算测量电压值对应的测量电量；根据测量电量和电池状态调整当前电量。本发明能够快速准确地对电池电量进行测量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一种锂电池电量的测量方法的流程示意图；

图2是本发明实施例一种锂电池电量的测量装置的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本公开的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本公开的目的、方案和效果。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。

参考图1，如图1所示为一种一种锂电池电量的测量方法，包括以下步骤：

步骤S100、采集电池在充电状态和非充电状态时的ADC值；

本实施例提供的技术方案适用于型号为18650的电池，其中所述的非充电就是不充电的状态，就是不插充电器的状态；使用时，由于电池充电时的电压会比不充电时的电压高，将电池在充电状态和非充电状态时的ADC值分开处理，建立充电状态和非充电状态下ADC值和电量等级的对照表，从而准确反映电池的电量百分比。

本实施例中，对照表中的ADC值通过单片机读取，例如，STM32读到的ADC值，是从0到4095；将电池满电时的ADC值对应的电量百分比作为100％，将电池完全放电后的ADC值对应的电量百分比作为0％，实际使用时，为防止电池在满负荷或电量空载时受到损坏，当电量百分比为0％时，电池还有少许电量，当电量百分比为100％时，电池并未完全充满电，例如，容量为3000mah的电池，当剩余100mah时，则认为是0％。

步骤S200、将电量从0％～100％等间隔划分，得到N个百分比形式的电量等级，建立充电状态和非充电状态下ADC值和电量等级的对照表，其中，N≥11；

为减少电量误差，需要将电量至少分为11个等级，间隔值为10％；若将电量分为21个等级时，则间隔值为5％。

参考表1，本实施例中，将电量从0％～100％等间隔划分为11个等级，根据设备的功耗进行放电测试，建立充电状态和非充电状态下ADC值和电量百分比的等级对照表：

表1：充电状态和非充电状态下ADC值和电量等级的对照表

在一个实施例中，可将该等级对照表储存在存储器中。以用作后续电量百分比的计算依据。

步骤S300、以设定频率连续采集M个ADC值，取M个ADC值的中位数作为测量电压值，其中，M≥10；

在一个典型的实施例中，通过单片机中的ADC引脚采集分压后的电压值，将最新输出的20个ADC值进行排序，采用中位数值当做当前的电压值,例如，目前从第1毫秒开始采集，采集至20毫秒，则最新二十次数据为这1～20毫秒的数据；若采集至21毫秒，则最新20次数据为这2～21毫秒的数据；从而避免因为某一次的ADC值突变导致的测量电压值突变的错误。

例如，前面20次采集到的ADC值分别为：

3874，2870,3871,3872,3873，3886，3876，3877，3878，3879，3880，3880，3875，3881，3882，3883，3884，3885，3885，4886；

数值从小到大排序后的队列是：

2870,3871,3872,3873，3874，3875，3876，3877，3878，3879，3880，3880，3881，3882，3883，3884，3885，3885，3886，4886；

其中有2个突变数：2870和4886，而中位数是3879，所以认为当前的电压值的3879，这样突变的数据就不会应用到电量计算之中了。

步骤S400、根据对照表计算测量电压值对应的测量电量；

在一个优选实施例中，所述步骤S400具体为：

首先，根据电池状态查找测量电压值在对照表中相邻的2个ADC值，所述电池状态为充电状态和非充电状态中的一种；

接着，根据公式x＝b+(X-B)/(A-B)*(a-b)计算测量电压值对应的测量电量，其中，X为测量电压值，A和B为测量电压值在等级对照表中相邻的2个ADC值，A＞B，A对应的电量等级为a，B对应的电量等级为b。

因为设备显示的电量变化的精度是1％，要测完100个电量等级很耗时间，本实施例采用公式计算得出，可减少测量时间，提高系统资源的利用效率；

在一个示例中，假设从步骤S300采集到的ADC值中得出的中位数是3930，电池状态为充电状态，那么通过查询对照表，可以得出3930值落在3965和3899之间，则电池的测量电量为：80％+(3930-3899)/(3965-3899)*(90％-80％)＝84.68％＝84％。

步骤S500、根据测量电量和电池状态调整当前电量。

在一个优选实施例中，所述步骤S500具体为：

读取当前电量，比较测量电量与当前电量的大小，当连续Y1次检测到测量电量大于当前电量，且电池状态为充电状态时，将当前电量增加1％；当连续Y2次检测到测量电量小于当前电量，且电池状态为非充电状态时，将当前电量减少1％；

其中，Y1≥1％*△W1/w*△t，Y2≥1％*△W2/w*△t，△W1为电池的最大充电电量，△W2为电池的最大放电电量，w为设备的最大功耗，△t为采样时间间隔。

本实施例中，当前电量是指设备当前显示的电量，例如38％，若计算出来的测量电量是39％，不会立刻将当前电量更新到39％，而是连续Y1次采集计算的测量电量都是大于38％时，才会将当前电量更新到39％。

例如，若设备最大的功耗是300mah，电池满电时的电量是3000mah，那么经过10个小时就耗尽电池电量了，也就是平均消耗1％的电池电量需要0.1个小时，假设采样时间间隔是0.01个小时，则将Y设置为10；

也就是说电量的更新，能够跟上设备以最大功耗工作时，电量的变化速度，从而保证电池的电量百分比变化，跟实际电量的变化不超过1％。否则，显示的电量百分比变化会跟实际差异比较大，可能出现实际电池的电量已经达到了50％，而显示的电量百分比却只有40％，即电量百分比更新的速度，滞后于实际电量的变化速度，就会导致显示的电量百分比失真。由于电池的最大充电电量和最大放电电量不一定相等，通常两个Y值，一个是充电时候的Y值，一个是放电的Y值。

在一个改进实施例中，所述方法还包括：

在充电状态下，若测量电量小于当前电量，则将测量电量剔除；在非充电状态下，若测量电量大于当前电量，则将测量电量剔除。

由于设备工作的时候，电量的检测会有波动，本实施例中，首先检测电池状态为充电状态和非充电状态中的哪一种，然后根据相应的电池状态生成电量。

例如，在充电状态下，当前电量是30％，如果计算得到的测量电量是29％，而充电的时候是不能掉电的，那么需要将29％剔除掉，直到得到比30％更大的电量，当电量充到31％时，才更新，只是30％到31％这一过程会有稍许滞后。但可以保证电池状态为充电状态时，电量只会上升，电池状态为非充电状态时，电量只会下降。

在一个改进实施例中，所述方法还包括：

记录设备关机时电池的当前电量，当设备开机时，获取电池的测量电量，当测量电量和当前电量的差值超过8％时，则将当前电量更新为测量电量。

本实施例中，将设备开机时显示的当前电量与上次设备关机时保存在储存器中的电量进行比较，如果超过8％则更新到最新的测量电量，如果少于8％则使用储存器中的当前电量，以避免电池电量不变以及低电量时电池的电量虚高现象。

例如，在手机开机会显示一个电量，这个电量也是计算出来的，后续电量的上升和下降都是以这个为基准。本实施例提供了一种电量平滑的方法，可以避免显示的电量出现跳变。

参考图2，本公开提供的实施例还包括一种锂电池电量的测量装置，包括：

ADC值采集模块100，用于采集电池在充电状态和非充电状态时的ADC值；

对照表建立模块200，用于将电量从0％～100％等间隔划分，得到N个百分比形式的电量等级，建立充电状态和非充电状态下ADC值和电量等级的对照表，其中，N≥11；

测量电压值生成模块300，用于以设定频率连续采集M个ADC值，取M个ADC值的中位数作为测量电压值，其中，M≥10；

测量电量生成模块400，用于根据对照表计算测量电压值对应的测量电量；

当前电量生成模块500，用于根据测量电量和电池状态调整当前电量。

在一个优选的实施例中，所述测量电量生成模块400具体用于：

根据电池状态查找测量电压值在对照表中相邻的2个ADC值，所述电池状态为充电状态和非充电状态中的一种；

根据公式x＝b+(X-B)/(A-B)*(a-b)计算测量电压值对应的测量电量，其中，X为测量电压值，A和B为测量电压值在等级对照表中相邻的2个ADC值，A＞B，A对应的电量等级为a，B对应的电量等级为b。

在一个优选的实施例中，所述测量电量生成模块400还用于：

在充电状态下，若测量电量小于当前电量，则将测量电量剔除；在非充电状态下，若测量电量大于当前电量，则将测量电量剔除。

在一个优选的实施例中，所述当前电量生成模块500具体用于：

读取当前电量，比较测量电量与当前电量的大小，当连续Y1次检测到测量电量大于当前电量，且电池状态为充电状态时，将当前电量增加1％；当连续Y2次检测到测量电量小于当前电量，且电池状态为非充电状态时，将当前电量减少1％；

其中，Y1≥1％*△W1/w*△t，Y2≥1％*△W2/w*△t，△W1为电池的最大充电电量，△W2为电池的最大放电电量，w为设备的最大功耗，△t为采样时间间隔。

在一个优选的实施例中，所述当前电量生成模块500还用于：

记录设备关机时电池的当前电量，当设备开机时，获取电池的测量电量，当测量电量和当前电量的差值超过8％时，则将当前电量更新为测量电量。

与现有技术相比，本发明实施例中提供的一种锂电池电量的测量装置的有益效果与实施例中提供的一种锂电池电量的测量方法的有益效果相同，在此不做赘述。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，人脸识别终端、手持终端，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

尽管本公开的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，而是应当将其视作是通过参考所附权利要求，考虑到现有技术为这些权利要求提供广义的可能性解释，从而有效地涵盖本公开的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本公开进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本公开的非实质性改动仍可代表本公开的等效改动。

Claims (8)

1.一种锂电池电量的测量方法，其特征在于，包括：

采集电池在充电状态和非充电状态时的ADC值；

将电量从0％～100％等间隔划分，得到N个百分比形式的电量等级，建立充电状态和非充电状态下ADC值和电量等级的对照表，其中，N≥11；

以设定频率连续采集M个ADC值，取M个ADC值的中位数作为测量电压值，其中，M≥10；

根据对照表计算测量电压值对应的测量电量；

根据测量电量和电池状态调整当前电量；

其中，所述根据对照表计算测量电压值对应的测量电量，具体为：

根据电池状态查找测量电压值在对照表中相邻的2个ADC值，所述电池状态为充电状态和非充电状态中的一种；

根据公式x＝b+(X-B)/(A-B)*(a-b)计算测量电压值对应的测量电量，其中，X为测量电压值，A和B为测量电压值在等级对照表中相邻的2个ADC值，A＞B，A对应的电量等级为a，B对应的电量等级为b。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池电量的测量方法，其特征在于，还包括：

在充电状态下，若测量电量小于当前电量，则将测量电量剔除；在非充电状态下，若测量电量大于当前电量，则将测量电量剔除。

3.根据权利要求1所述的一种锂电池电量的测量方法，其特征在于，所述根据测量电量和电池状态调整当前电量，具体为：

读取当前电量，比较测量电量与当前电量的大小，当连续Y1次检测到测量电量大于当前电量，且电池状态为充电状态时，将当前电量增加1％；当连续Y2次检测到测量电量小于当前电量，且电池状态为非充电状态时，将当前电量减少1％；

其中，Y1≥1％*△W1/w*△t，Y2≥1％*△W2/w*△t，△W1为电池的最大充电电量，△W2为电池的最大放电电量，w为设备的最大功耗，△t为采样时间间隔。

4.根据权利要求1所述的一种锂电池电量的测量方法，其特征在于，还包括：

记录设备关机时电池的当前电量，当设备开机时，获取电池的测量电量，当测量电量和当前电量的差值超过8％时，则将当前电量更新为测量电量。

5.一种锂电池电量的测量装置，其特征在于，包括：

ADC值采集模块，用于采集电池在充电状态和非充电状态时的ADC值；

对照表建立模块，用于将电量从0％～100％等间隔划分，得到N个百分比形式的电量等级，建立充电状态和非充电状态下ADC值和电量等级的对照表，其中，N≥11；

测量电压值生成模块，用于以设定频率连续采集M个ADC值，取M个ADC值的中位数作为测量电压值，其中，M≥10；

测量电量生成模块，用于根据对照表计算测量电压值对应的测量电量；

当前电量生成模块，用于根据测量电量和电池状态调整当前电量；

其中，所述测量电量生成模块具体用于：

根据电池状态查找测量电压值在对照表中相邻的2个ADC值，所述电池状态为充电状态和非充电状态中的一种；

根据公式x＝b+(X-B)/(A-B)*(a-b)计算测量电压值对应的测量电量，其中，X为测量电压值，A和B为测量电压值在等级对照表中相邻的2个ADC值，A＞B，A对应的电量等级为a，B对应的电量等级为b。

6.根据权利要求5所述的一种锂电池电量的测量装置，其特征在于，所述测量电量生成模块还用于：

在充电状态下，若测量电量小于当前电量，则将测量电量剔除；在非充电状态下，若测量电量大于当前电量，则将测量电量剔除。

7.根据权利要求5所述的一种锂电池电量的测量装置，其特征在于，所述当前电量生成模块具体用于：

读取当前电量，比较测量电量与当前电量的大小，当连续Y1次检测到测量电量大于当前电量，且电池状态为充电状态时，将当前电量增加1％；当连续Y2次检测到测量电量小于当前电量，且电池状态为非充电状态时，将当前电量减少1％；

其中，Y1≥1％*△W1/w*△t，Y2≥1％*△W2/w*△t，△W1为电池的最大充电电量，△W2为电池的最大放电电量，w为设备的最大功耗，△t为采样时间间隔。

8.根据权利要求5所述的一种锂电池电量的测量装置，其特征在于，所述当前电量生成模块还用于：

记录设备关机时电池的当前电量，当设备开机时，获取电池的测量电量，当测量电量和当前电量的差值超过8％时，则将当前电量更新为测量电量。

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