CN111948557A - 一种电池电量的检测方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池电量的检测方法及装置，电池电量的检测方法包括以下步骤：S1，连续采集电池电压，获取多个电压值；S2，根据电压值判断电池是否处于负载冲击阶段；若是，则负载冲击阶段内的电压值为无效数据，并滤除无效数据；若不是，则判定电池处于趋稳阶段，此阶段内的电压值为有效数据；S3，根据有效的电压值判断电池是否处于低电量状态。电池电量的检测装置包括电压采集单元、数据处理单元和电量判断单元。本发明可以防止因电池负载冲击引起电压大幅波动而导致出现低电量误报的情况，这样确保采集到电压值可靠，提升电池低电量检测的准确性，避免影响正常用电工作。

Description

一种电池电量的检测方法及装置
技术领域
本发明属于电池供电的技术领域，具体涉及一种电池电量的检测方法及装置。
背景技术
在电池供电系统中，当电池电量过低时，会影响用电设备的正常工作，因此需要实时检测电池电量，判断电池是否电量过低。但是在日常工作中，电气开关开启瞬间，容易产生电池低电量误报的情况。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种电池电量的检测方法及装置，可以防止电池低电量误报，提升电池低电量检测精度。
为实现上述目的，本发明首先提供一种电池电量的检测方法，包括以下步骤：
S1，连续采集电池电压，获取多个电压值数据；
S2，根据电压值数据的波幅判断电池是否处于负载冲击阶段；若是，则负载冲击阶段内的电压值数据为无效数据，并滤除无效数据；若不是，则判定电池处于趋稳阶段，此阶段内的电压值数据为有效数据；
S3，根据有效的电压值数据判断电池是否处于低电量状态。
进一步地，步骤S2中，判断电池是否处于负载冲击阶段的方法为：计算电压值数据的波幅，若波幅大于或等于波幅阈值，则电池处于负载冲击阶段。
进一步地，计算电压值数据波幅的方法包括：计算所采集的电压值数据中前后相邻两电压值的差值，设定差值为波幅。
进一步地，波幅阈值的设定方法为：获取多次试验中处于负载冲击阶段的电池电压波幅的平均值，取平均值的一半作为波幅阈值。
进一步地，计算电压值波幅的方法包括：计算所获取的多个电压值数据的方差值，设定方差值为波幅。
进一步地，波幅阈值的设定方法为：获取多次试验中处于负载冲击阶段电池电压值的方差的平均值，取此平均值的一半作为波幅阈值。
进一步地，若电压值的波幅小于波幅阈值的持续时间，大于或等于规定时间，则判断电池进入趋稳阶段。
进一步地，在步骤S1之前还包括：上电初始化所有电压值参数变量，配置用于存储电压值数据的存储单元。
进一步地，步骤S3具体为：当检测到的有效电压值小于设定的电压阈值时，则判断电池处于低电量状态。
进一步地，取多个连续有效电压值的平均值，若平均值小于设定的电压阈值，则判断电池处于低电量状态。
进一步地，步骤S3之后，当检测到电池处于低电量状态时，发出低电量提示。
本发明同时提供一种电池电量的检测装置，采用上述的电池电量的检测方法，包括：
电压采集单元，用于采集电池电压值数据；
数据处理单元，计算处理电压采集单元采集到的电压值数据，排除电池负载冲击阶段内的电压值数据，取趋稳阶段的电压值为有效数据；
电量判断单元，根据数据处理单元提供的有效数据，判断电池是否处于低电量状态；
存储单元，用于存储电压采集单元的电压值，数据处理单元调用存储单元中的电压值进行计算和处理。
进一步地，存储单元为寄存器。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
电气开关开启瞬间，电池受到负载冲击，此时电压波动幅度大，需要过滤掉此阶段内的电压值，防止因电池负载冲击引起电压大幅波动而导致出现低电量误报的情况，这样确保采集到电压值数据可靠有效，提升电池低电量检测的准确性，避免影响正常用电工作。本发明根据采集到的电压值数据，计算分析电压值的波幅，以判断电池是否处于负载冲击阶段，若电池处于负载冲击阶段，则不计入此阶段内的电压值，若电池处于趋稳阶段，则电压值数据为有效数据，可以用来判断电池是否处于低电量状态。
附图说明
图1是本发明实施例一的方法流程图；
图2是本发明实施例二的方法流程图；
图3是本发明实施例三的方法流程图；
图4是本发明实施例四的单元连接关系图；
图5是电池负载冲击电压变化图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一：
本发明实施例一首先提供一种电池电量的检测方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1，连续采集电池电压，获取多个电压值数据；
S2，根据电压值数据的波幅判断电池是否处于负载冲击阶段；若是，则负载冲击阶段内的电压值数据为无效数据，并滤除无效数据；若不是，则判定电池处于趋稳阶段，此阶段内的电压值数据为有效数据；
S3，根据有效的电压值数据判断电池是否处于低电量状态。
如图5所示，电气开关开启瞬间，电池受到负载冲击，此时电流瞬间很大，电压波动幅度大，尤其是当电池内阻较大时，其放电能力弱，输出的电压波动幅度更大，因此需要排除电池负载冲击阶段内的电压值，以提升电池电量检测精度。
采用上述方法，据采集到的电压值数据，计算分析电压值的波幅，以判断电池是否处于负载冲击阶段，若电池处于负载冲击阶段，则不计入此阶段内的电压值，若电池处于趋稳阶段，则电压值数据为有效数据，可以用来判断电池是否处于低电量状态。这样可以防止因电池负载冲击引起电压大幅波动而导致出现低电量误报的情况，确保采集到电压值数据可靠有效，提升电池低电量检测的准确性，避免影响正常用电工作。
步骤S2中，判断电池是否处于负载冲击阶段的方法为：计算电压值的波幅，若波幅大于波幅阈值，则电池处于负载冲击阶段。
若电压值的波幅小于波幅阈值的持续时间，大于或等于规定时间，则判断电池进入趋稳阶段，此规定时间为滤波时间。这样可以进一步精确判断电池是否处于负载冲击阶段。
在步骤S1之前还包括：上电初始化所有电压值参数变量，配置用于存储电压值数据的存储单元。这样可以连续采集电压实时数据，避免之前的遗留数据影响本次的检测。
步骤S3具体为：当检测到的有效电压值小于或等于设定的电压阈值时，则判断电池处于低电量状态。电池电量不足时，输出的电压也会降低，因此，当电压降低到一定值时，可以判断电池电量不足。
本实施例为提升检测精度，取多个连续有效电压值的平均值，若平均值小于设定的电压阈值，则判断电池处于低电量状态。
步骤S3之后，当检测到电池处于低电量状态时，发出低电量提示。收到提示后，可以进行电池更换或充电处理。
实施例二：
在实施例一的基础上，本实施例二的计算电压值波幅的方法包括：计算所采集的电压值数据中前后相邻两电压值的差值，此差值为波幅。本实施例中采集电压的间隔时间为1-100毫秒，这样计算出的电压波幅更精准。
将差值的绝对值与设定的波幅阈值进行比较，若绝对值大于波幅阈值，则判断电池处于负载冲击阶段。
本实施例中，波幅阈值的设定方法为：首先进行多次试验，统计多次试验所得到的电压值数据，求出负载冲击阶段电池电压值波幅的平均值，取此平均值的一半作为波幅阈值。以后每次检测都以此波幅阈值作为固定的标准，与检测时的数据进行比对。这样可以进一步提升电压检测精度和效率。
本实施例二的具体方法包括以下步骤,如图2所示：
第一步：上电初始化参数变量，配置相关寄存器：
①现电压值记为:ad_now_volt＝Null(空值)；用于记录当前采集到电池电压值；
②前电压值记为:ad_pre_volt＝Null(空值)；用于记录前一次采集到的电池电压值；
③累计平均值记为:ad_average_volt＝Null(空值)；在电池电压趋稳时，用采集到的N个电压值，取算术平均值；
④波动前的电压值记为：ad_trend_volt＝Null(空值)，当检测到电池电压发生向上(升高或恢复稳定状态)时，记录上升前的电压值：ad_trend_volt＝ad_pre_volt。
⑤滤波时间：timer_delay_volt＝Null(空值)，用于进一步确实电压值的可靠性，滤去负载冲击阶段的不稳电压值。
第二步：每隔M毫秒检测一次电池电压，用ad_now_volt记录电压值，计算前后电压差值:Dev_volt＝ad_now_volt-ad_pre_volt，并取差值的绝对值记为|Dev_volt|。
第三步：设置值波幅阈值Set_Range(电池受冲击波动的幅度)，它的数值设置，可以根据测试多次负载冲击后，统计出负载冲击阶段电压波幅的平均值，取平均值的一半作为Set_Range的值。
第四步：当|Dev_volt|≥Set_Range时，说明当前电池受到负载冲击；当Dev_volt>0时，表示电池电压受到负载的冲击后在恢复(上升)，用ad_trend_volt＝ad_pre_volt记录上升前的电压值；当Dev_volt<0时，表示电池电压受到负载的冲击在下降。
第五步：当|Dev_volt|<Set_Range时，说明当前电池电压已趋于稳定，可以采样N个电压值，计算算术平均值，用ad_average_volt记录。
第六步：当ad_average_volt≥ad_trend_volt,则电池电压处于负载冲击后恢复为趋稳阶段：设定低电量电压值为Set_Low_Volt，若ad_average_volt≤Set_Low_Volt，则说明在电池电压趋稳后，采集到的电压确实处于低电量状态。
第七步：为了进一步确保采集到电压值的可靠性，可以用计时滤波时间：timer_delay_volt，只要连续Set_Time(根据多次试验数据确定)秒，都没有检测到负载冲击波动，即timer_delay_volt≥Set_Time；系统发出低电量提示，为处理低电量功能动作提供依据。
实施例三：
在实施例一的基础上，本实施例三计算电压值波幅的方法包括：计算所获取的多个电压值数据的方差值，设定所述方差值为波幅。
将方差值与设定的波幅阈值进行比较，若方差值大于波幅阈值，则判断电池处于负载冲击阶段。
波幅阈值的设定方法为：首先进行多次试验，统计多次试验所得到的电池电压值数据，求出负载冲击阶段电池电压值的方差的平均值，取此平均值的一半作为波幅阈值。以后每次检测都以此波幅阈值作为固定的标准，与检测时的数据进行比对。
本实施例三的具体方法包括以下步骤，如图3所示：
第一步：上电初始化参数变量，通过每隔M毫秒检测一次电池电压电压值，累计采集N个数据值后，开始计算该组数据值算术平均数,数据为X1，X2，...，Xn，取算术平均数为M，M计算公式为：M＝(X1+X2+...Xn)/N。
第二步：计算方差S2＝[(X1-M)2+(X2-M)2+......(Xn-M)2]/N。
第三步：当方差S的值越大,说明负载冲击扰动越大,根据多次试验统计负载冲击阶段电压波动轨迹幅度，取平均幅度的一半作为方差阈值Sset，当方差值S≥Sset，可以判定进入负载冲击扰动阶段，此阶段的电压值不作为有效的电量检测数据。
第四步：为了进一步确保采集到电压值的可靠性，可以用计时滤波时间：timer_delay_volt，只要连续Set_Time(根据多次试验数据确定)秒，都没有检测到负载冲击扰动，即timer_delay_volt≥Set_Time时；电池进入趋稳阶段，输出有效电池电压值。
第五步：采样电池趋稳阶段的电压值，取其平均数为ad_average_volt；设定低电量电压值为Set_Low_Volt，若ad_average_volt≤Set_Low_Volt，则判定电池处于低电量状态。
实施例四：
本发明实施例四提供一种电池电量的检测装置，采用实施例一、二或三提供的电池电量的检测方法，如图4所示，包括：
电压采集单元，用于采集电池电压值数据；
数据处理单元，计算处理电压采集单元采集到的电压值数据，排除电池负载冲击阶段内的电压值数据，取趋稳阶段的电压值为有效数据；
电量判断单元，根据数据处理单元提供的有效数据，判断电池是否处于低电量状态；
存储单元，用于存储电压采集单元的电压值，数据处理单元调用存储单元中的电压值进行计算和处理。
本实施例中存储单元优选为寄存器，寄存器数据访问速度快，使用成本低。
本实施例的电池电量的检测装置可以防止因电池负载冲击引起电压大幅波动而导致低电量误报，确保采集到电压值可靠，提升电池低电量检测的准确性，避免影响正常用电工作。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种电池电量的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，连续采集电池电压，获取多个电压值数据；
S2，根据电压值数据的波幅判断电池是否处于负载冲击阶段；若是，则负载冲击阶段内的电压值数据为无效数据，并滤除所述无效数据；若不是，则判定电池处于趋稳阶段，此阶段内的电压值数据为有效数据；
S3，根据有效的电压值数据判断电池是否处于低电量状态。
2.根据权利要求1所述的电池电量的检测方法，其特征在于，步骤S2中，判断电池是否处于负载冲击阶段的方法为：计算电压值数据的波幅，若波幅大于或等于波幅阈值，则电池处于负载冲击阶段。
3.根据权利要求2所述的电池电量的检测方法，其特征在于，计算电压值数据波幅的方法包括：计算所采集的电压值数据中前后相邻两电压值的差值，设定所述差值为波幅。
4.根据权利要求3所述的电池电量的检测方法，其特征在于，所述波幅阈值的设定方法为：获取多次试验中处于负载冲击阶段的电池电压波幅的平均值，取所述平均值的一半作为波幅阈值。
5.根据权利要求2所述的电池电量的检测方法，其特征在于，计算电压值波幅的方法包括：计算所获取的多个电压值数据的方差值，设定所述方差值为波幅。
6.根据权利要求5所述的电池电量的检测方法，其特征在于，所述波幅阈值的设定方法为：获取多次试验中处于负载冲击阶段电池电压值的方差的平均值，取此平均值的一半作为波幅阈值。
7.根据权利要求2-6任一项所述的电池电量的检测方法，其特征在于，若电压值的波幅小于波幅阈值的持续时间大于或等于规定时间，则判断电池进入趋稳阶段。
8.根据权利要求1所述的电池电量的检测方法，其特征在于，在步骤S1之前还包括：上电初始化所有电压值参数变量，配置用于存储电压值数据的存储单元。
9.根据权利要求8所述的电池电量的检测方法，其特征在于，步骤S3具体为：当检测到的有效电压值小于设定的电压阈值时，则判断电池处于低电量状态。
10.根据权利要求9所述的电池电量的检测方法，其特征在于，获取多个连续有效电压值的平均值，若所述有效电压值的平均值小于设定的电压阈值，则判断电池处于低电量状态。
11.根据权利要求10所述的电池电量的检测方法，其特征在于，步骤S3之后，当检测到电池处于低电量状态时，发出低电量提示。
12.一种电池电量的检测装置，采用权利要求1-11任一项所述的电池电量的检测方法，其特征在于，包括：
电压采集单元，用于采集电池电压值数据；
数据处理单元，计算处理所述电压采集单元采集到的电压值数据，滤除电池负载冲击阶段内的电压值数据，将处于趋稳阶段的电压值作为有效数据；
电量判断单元，根据所述数据处理单元提供的有效数据，判断电池是否处于低电量状态；
存储单元，用于存储所述电压采集单元的电压值，所述数据处理单元调用所述存储单元中的电压值进行计算和处理。
13.根据权利要求12所述的电池电量的检测装置，其特征在于，所述存储单元为寄存器。
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