CN111490575A - 电芯容量计算方法、系统、移动电源及共享充电设备 - Google Patents

电芯容量计算方法、系统、移动电源及共享充电设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电芯容量计算方法、系统、移动电源及共享充电设备，包括：将充电过程中获取的电芯电压、充电电压和充电电流采样值转化为实际值，通过充电转化效率计算得到第一电芯电流，并累计到初始电芯电量中，得到当前电量；在充满电时得到当前总电芯容量；将放电过程中获取的电芯电压、放电电压和放电电流采样值转化为实际值，通过放电转化效率计算得到第二电芯电流，更新当前电量；在当前总电芯容量与存储的历史总电芯容量相比，变化量大于等于第一阈值时，存储当前总电芯容量来替换历史总电芯容量。本发明实现了移动电源自身的主动电芯容量监控，解决了因无法监控电芯容量而导致的充电宝的后续使用问题。

Description

电芯容量计算方法、系统、移动电源及共享充电设备
技术领域
本发明涉及电学测量、计算领域，具体地，涉及一种电芯容量计算方法、系统、移动电源及共享充电设备。
背景技术
随着智能手机、平板的使用时间越来越长，人们对于手机、平板的充电需求越来越大，因此在各类公共场所逐渐出现了共享充电宝服务。
传统的共享充电宝在进行充电管理时，如专利文献CN204668976U所公开的移动电源及充电系统，对于充电的控制利用自身的电源管理系统来控制，从而防止过充过放。
然而，由于共享充电宝通常使用次数频繁，电芯经常处于充电和放电状态，共享充电宝的电芯容量会随着频繁的使用而衰减。随之而来产生的问题为：
1、用户无法判断共享充电宝电芯容量是否足够正常使用，后续使用过程中容易发生共享充电宝电芯容量降低后无法满足客户的正常使用需求，甚至无法提供充电的情况。
2、在遇到上述这种情况时，只能通过用户、共享设备所在的商户来向设备提供商反应情况。
因此，对于对共享充电宝的电芯容量(使用寿命)进行监控是尤为重要的。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种电芯容量计算方法、系统、移动电源及共享充电设备。
根据本发明提供的一种电芯容量计算方法，包括：
初始电芯电量计算步骤：在可充放电设备第一次上电时，获取可充放电设备的电芯电压，依据电芯电压与电芯电量的转化曲线，得到初始电芯电量；
充电过程当前电量计算步骤：将充电过程中获取的电芯电压、充电电压和充电电流采样值转化为实际值，通过充电转化效率计算得到第一电芯电流，并累计到所述初始电芯电量中，得到当前电量；
当前总电芯容量统计步骤：在充满电时，根据所述充电过程当前电量计算步骤的最终累计结果得到当前总电芯容量；
放电过程当前电量计算步骤：将放电过程中获取的电芯电压、放电电压和放电电流采样值转化为实际值，通过放电转化效率计算得到第二电芯电流，更新所述当前电量；
其中，在所述当前总电芯容量与存储的历史总电芯容量相比，变化量大于等于第一阈值时，存储所述当前总电芯容量来替换所述历史总电芯容量，否则丢弃所述当前总电芯容量。
优选地，通过设置于所述可充放电设备内的MCU来实现所述初始电芯容量计算步骤、所述充电过程当前电量计算步骤、所述当前总电芯容量统计步骤和所述放电过程当前电量计算步骤；
所述历史总电芯容量存储于所述MCU的FLASH存储器中。
优选地，所述充电转化效率和所述放电转化效率的获取方法包括：
设定好电芯电压点和充电电流点，计算出充电转化效率，充电转化效率＝((仪器测到的充电电压*仪器测到的充电电流)/仿电芯仪器检测到的电芯电压)/仿电芯仪器检测到的电芯电流；
设定好电芯电压点和放电电流点，计算出放电转化效率，放电转化效率＝((仪器测到的放电电压*仪器测到的放电电流)/仿电芯仪器检测到的电芯电压)/仿电芯仪器检测到的电芯电流。
优选地，还包括电芯电量百分比计算步骤：计算电芯电量百分比；
电芯电量百分比＝(当前电量/历史总电芯容量)*100％。
根据本发明提供的一种电芯容量计算系统，包括：
初始电芯电量计算模块：在可充放电设备第一次上电时，获取可充放电设备的电芯电压，依据电芯电压与电芯电量的转化曲线，得到初始电芯电量；
充电过程当前电量计算模块：将充电过程中获取的电芯电压、充电电压和充电电流采样值转化为实际值，通过充电转化效率计算得到第一电芯电流，并累计到所述初始电芯电量中，得到当前电量；
当前总电芯容量统计模块：在充满电时，根据所述充电过程当前电量计算模块的最终累计结果得到当前总电芯容量；
放电过程当前电量计算模块：将放电过程中获取的电芯电压、放电电压和放电电流采样值转化为实际值，通过放电转化效率计算得到第二电芯电流，更新所述当前电量；
其中，在所述当前总电芯容量与存储的历史总电芯容量相比，变化量大于等于第一阈值时，存储所述当前总电芯容量来替换所述历史总电芯容量，否则丢弃所述当前总电芯容量。
优选地，通过设置于所述可充放电设备内的MCU来实现初始电芯电量计算、充电过程当前电量计算、当前总电芯容量统计和放电过程当前电量计算；
所述历史总电芯容量存储于所述MCU的FLASH存储器中。
优选地，所述充电转化效率和所述放电转化效率的获取方法包括：
设定好电芯电压点和充电电流点，计算出充电转化效率，充电转化效率＝((仪器测到的充电电压*仪器测到的充电电流)/仿电芯仪器检测到的电芯电压)/仿电芯仪器检测到的电芯电流；
设定好电芯电压点和放电电流点，计算出放电转化效率，放电转化效率＝((仪器测到的放电电压*仪器测到的放电电流)/仿电芯仪器检测到的电芯电压)/仿电芯仪器检测到的电芯电流。
优选地，还包括电芯电量百分比计算模块：计算电芯电量百分比；
电芯电量百分比＝(当前电量/历史总电芯容量)*100％。
根据本发明提供的一种移动电源，包括上述的电芯容量计算系统。
根据本发明提供的一种共享充电设备，包括：移动电源和充电柜；
所述移动电源包括上述的电芯容量计算系统；
在所述移动电源与所述充电柜电连接的情况下，所述充电柜获取所述历史总电芯容量；
所述充电柜与通信网络连接，主动上报或者被动读取所述历史总电芯容量。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明能够实现移动电源自身的主动电芯容量监控。
2、本发明解决了因无法监控电芯容量而导致的充电宝的后续使用问题。
3、电量百分比的计算以历史总电芯容量为基础，计算结果更为准确。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的工作流程图；
图2为本发明实施例获取电芯数据的示意图；
图3为本发明实施例的电路图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
如图1所示，本发明提供的一种电芯容量计算方法，包括：
初始电芯电量计算步骤：在可充放电设备第一次上电时，获取可充放电设备的电芯电压，依据电芯电压与电芯电量的转化曲线(电芯厂商提供)，得到初始电芯电量。
充电过程当前电量计算步骤：MCU每隔预设时间(例如每隔0.5秒)将充电过程中获取的电芯电压、充电电压和充电电流采样值转化为实际值，通过充电转化效率计算得到第一电芯电流，并累计到初始电量中，得到当前电量。充电过程当前电量＝初始电芯电量+每次得到的第一电芯电流。
当前总电芯容量统计步骤：在充满电时，MCU根据充电过程当前电量计算步骤的最终累计结果得到当前总电芯容量。即充满电时的当前电量即当前总电芯容量。
放电过程当前电量计算步骤：MCU每隔预设时间将放电过程中获取的电芯电压、放电电压和放电电流采样值转化为实际值，通过放电转化效率计算得到第二电芯电流，并累计到当前电量中，从而更新当前电量。放电过程当前电量＝充电后的当前电量-每次得到的第二电芯电流。
其中，在当前总电芯容量与存储的历史总电芯容量相比，变化量大于等于第一阈值时，MCU存储当前总电芯容量来替换历史总电芯容量，否则丢弃当前总电芯容量。
在本实施例中，MCU设置于可充放电设备内，如图2所示，定时采用SPI通信方式从电芯MCU中获取数据。从而实现初始电芯容量计算步骤、充电过程当前电量计算步骤、当前总电芯容量统计步骤和放电过程当前电量计算步骤。为了防止数据因为掉电而丢失，历史总电芯容量存储于MCU的Flash存储器中，由于MCU Flash的读写次数是有上限的，所以保存次数不能太过频繁。为了解决上述问题，设计如下方式解决：
在当前总电芯容量与存储的历史总电芯容量相比，变化量在第一阈值与第二阈值之间时，MCU存储当前总电芯容量来替换历史总电芯容量，否则丢弃当前总电芯容量。在本实施例中，将第一阈值设定为5mAh，若变化量小于5mAh，则Flash存储器中的历史总电芯容量不进行更新，从而避免多次写入。同时，考虑到电芯容量在短时间内不会产生较大的变化，因此将第二阈值设定为100mAh，若变化量大于100mAh，则认为此次当前总电芯容量的统计无效。本发明对此具体的阈值设定不做限定。
在本实施例中，充电转化效率和放电转化效率的获取方法包括：
设定好电芯电压点和充电电流点，计算出充电转化效率，充电转化效率＝((仪器测到的充电电压*仪器测到的充电电流)/仿电芯仪器检测到的电芯电压)/仿电芯仪器检测到的电芯电流。
设定好电芯电压点和放电电流点，计算出放电转化效率，放电转化效率＝((仪器测到的放电电压*仪器测到的放电电流)/仿电芯仪器检测到的电芯电压)/仿电芯仪器检测到的电芯电流。
电压和电流采样值转化为实际值需要依赖于ADC分辨率和ADC参考基准电压(本实施例中，ADC分辨率为12位，基准电压为2.5V)。
本方法还可以包括电芯电量百分比计算步骤：电芯电量百分比＝(当前电量/历史总电芯容量)*100％。通过最准确的历史总电芯容量来计算电芯电量百分比，使得到的数据也更为精确。
图3是本发明实施例的电路图，U3MCU通过对Q2和Q6MOS管的控制实现对电池的充放电，充放电过程中MCU监测充放电电压电流以及电池电压。
实施例2
在上述一种电芯容量计算方法的基础上，本发明还提供一种电芯容量计算系统，包括：
初始电芯电量计算模块：在可充放电设备第一次上电时，获取可充放电设备的电芯电压，依据电芯电压与电芯电量的转化曲线，得到初始电芯电量。
充电过程当前电量计算模块：将充电过程中获取的电芯电压、充电电压和充电电流采样值转化为实际值，通过充电转化效率计算得到第一电芯电流，并累计到所述初始电芯电量中，得到当前电量。
当前总电芯容量统计模块：在充满电时，根据所述充电过程当前电量计算模块的最终累计结果得到当前总电芯容量。
放电过程当前电量计算模块：将放电过程中获取的电芯电压、放电电压和放电电流采样值转化为实际值，通过放电转化效率计算得到第二电芯电流，更新所述当前电量；
其中，在所述当前总电芯容量与存储的历史总电芯容量相比，变化量大于等于第一阈值时，存储所述当前总电芯容量来替换所述历史总电芯容量，否则丢弃所述当前总电芯容量。
实施例3
本实施例是在实施例2的基础上，具体应用于移动电源中，所述的移动电源，包括上述实施例2的电芯容量计算系统。
实施例4
本实施例是在实施例2的基础上，具体应用于共享充电设备中，所述的共享充电设备包括：移动电源和充电柜。
移动电源包括上述实施例2的电芯容量计算系统。在移动电源与充电柜电连接的情况下，充电柜可获取存储的历史总电芯容量。同时，充电柜与通信网络连接，主动上报或者被动读取历史总电芯容量。从而便于共享充电设备提供商对移动电源进行维护。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种电芯容量计算方法，其特征在于，包括：
初始电芯电量计算步骤：在可充放电设备第一次上电时，获取可充放电设备的电芯电压，依据电芯电压与电芯电量的转化曲线，得到初始电芯电量；
充电过程当前电量计算步骤：将充电过程中获取的电芯电压、充电电压和充电电流采样值转化为实际值，通过充电转化效率计算得到第一电芯电流，并累计到所述初始电芯电量中，得到当前电量；
当前总电芯容量统计步骤：在充满电时，根据所述充电过程当前电量计算步骤的最终累计结果得到当前总电芯容量；
放电过程当前电量计算步骤：将放电过程中获取的电芯电压、放电电压和放电电流采样值转化为实际值，通过放电转化效率计算得到第二电芯电流，更新所述当前电量；
其中，在所述当前总电芯容量与存储的历史总电芯容量相比，变化量大于等于第一阈值时，存储所述当前总电芯容量来替换所述历史总电芯容量，否则丢弃所述当前总电芯容量。
2.根据权利要求1所述的电芯容量计算方法，其特征在于，通过设置于所述可充放电设备内的MCU来实现所述初始电芯容量计算步骤、所述充电过程当前电量计算步骤、所述当前总电芯容量统计步骤和所述放电过程当前电量计算步骤；
所述历史总电芯容量存储于所述MCU的FLASH存储器中。
3.根据权利要求1所述的电芯容量计算方法，其特征在于，所述充电转化效率和所述放电转化效率的获取方法包括：
设定好电芯电压点和充电电流点，计算出充电转化效率，充电转化效率＝((仪器测到的充电电压*仪器测到的充电电流)/仿电芯仪器检测到的电芯电压)/仿电芯仪器检测到的电芯电流；
设定好电芯电压点和放电电流点，计算出放电转化效率，放电转化效率＝((仪器测到的放电电压*仪器测到的放电电流)/仿电芯仪器检测到的电芯电压)/仿电芯仪器检测到的电芯电流。
4.根据权利要求1所述的电芯容量计算方法，其特征在于，还包括电芯电量百分比计算步骤：计算电芯电量百分比；
电芯电量百分比＝(当前电量/历史总电芯容量)*100％。
5.一种电芯容量计算系统，其特征在于，包括：
初始电芯电量计算模块：在可充放电设备第一次上电时，获取可充放电设备的电芯电压，依据电芯电压与电芯电量的转化曲线，得到初始电芯电量；
充电过程当前电量计算模块：将充电过程中获取的电芯电压、充电电压和充电电流采样值转化为实际值，通过充电转化效率计算得到第一电芯电流，并累计到所述初始电芯电量中，得到当前电量；
当前总电芯容量统计模块：在充满电时，根据所述充电过程当前电量计算模块的最终累计结果得到当前总电芯容量；
放电过程当前电量计算模块：将放电过程中获取的电芯电压、放电电压和放电电流采样值转化为实际值，通过放电转化效率计算得到第二电芯电流，更新所述当前电量；
其中，在所述当前总电芯容量与存储的历史总电芯容量相比，变化量大于等于第一阈值时，存储所述当前总电芯容量来替换所述历史总电芯容量，否则丢弃所述当前总电芯容量。
6.根据权利要求5所述的电芯容量计算系统，其特征在于，通过设置于所述可充放电设备内的MCU来实现初始电芯电量计算、充电过程当前电量计算、当前总电芯容量统计和放电过程当前电量计算；
所述历史总电芯容量存储于所述MCU的FLASH存储器中。
7.根据权利要求5所述的电芯容量计算系统，其特征在于，所述充电转化效率和所述放电转化效率的获取方法包括：
设定好电芯电压点和充电电流点，计算出充电转化效率，充电转化效率＝((仪器测到的充电电压*仪器测到的充电电流)/仿电芯仪器检测到的电芯电压)/仿电芯仪器检测到的电芯电流；
设定好电芯电压点和放电电流点，计算出放电转化效率，放电转化效率＝((仪器测到的放电电压*仪器测到的放电电流)/仿电芯仪器检测到的电芯电压)/仿电芯仪器检测到的电芯电流。
8.根据权利要求5所述的电芯容量计算系统，其特征在于，还包括电芯电量百分比计算模块：计算电芯电量百分比；
电芯电量百分比＝(当前电量/历史总电芯容量)*100％。
9.一种移动电源，其特征在于，包括权利要求5至8任一项所述的电芯容量计算系统。
10.一种共享充电设备，其特征在于，包括：移动电源和充电柜；
所述移动电源包括权利要求5至8任一项所述的电芯容量计算系统；
在所述移动电源与所述充电柜电连接的情况下，所述充电柜获取所述历史总电芯容量；
所述充电柜与通信网络连接，主动上报或者被动读取所述历史总电芯容量。
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