CN112305435A - 一种电池电量检测方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电池供电控制系统技术领域，具体涉及一种电池电量检测方法和系统。该检测方法包括：采集电池的n个电池电压AD值Xi，其中i为小于等于n的整数；对n个电池电压AD值Xi进行数学统计，确定调整范围和修正输入；判断每一个电池电压AD值Xi是否处于调整范围内；若是，则根据电池电压AD值Xi确定电池电量；若否，则按照修正输入对电池电压AD值Xi进行调整，使调整后的电池电压AD值Xi处于调整范围内，根据调整后的电池电压AD值Xi确定电池电量。本发明的检测方法和系统都能够有效的解决目前存在的容易误判电池电量的问题。

Description

一种电池电量检测方法和系统
技术领域
本发明属于电池供电控制系统技术领域，具体涉及一种电池电量检测方法和系统。
背景技术
在电池供电的控制系统中，因为电池存在内阻。在受到负载冲击或供电不稳时，内阻小的电池的大电流放电能力强，输出电压波动幅度小；内阻大的电池放电能力弱，输出电压波动幅度大。所以在电池供电的控制系统中，有必要实时检测电池的电量状态，以确保系统能够稳定工作。由于电池存在内阻，在负载瞬间启动或供电不稳时，必然会对采集的电压数据产生扰动。如果不对采集的电量数据进行处理，容易导致误判，就不能确保系统可靠运行。
发明内容
为了解决目前电池供电的控制系统运行状态不稳的问题，本发明提供一种电池电量检测方法。
本发明还提供一种电池电量检测系统。
本发明是通过如下方案实现的：一种电池电量检测方法，该方法包括如下步骤：
采集电池的n个电池电压AD值Xi，其中i为小于等于n的整数；
对n个电池电压AD值Xi进行数学统计，确定调整范围和修正输入；
判断每一个电池电压AD值Xi是否处于调整范围内；
若是，则根据电池电压AD值Xi确定电池电量；
若否，则按照修正输入对电池电压AD值Xi进行调整，使调整后的电池电压AD值Xi处于调整范围内，根据调整后的电池电压AD值Xi确定电池电量。
对本发明的电池电量检测方法的进一步改进之处在于，所述对n个电池电压AD值Xi进行数学统计，确定调整范围和修正输入，具体包括如下步骤：
对n个电池电压AD值Xi进行数理统计，确定调整范围和修正输入；
所述数理统计包括极差计算、平均差计算、标准差计算、方差计算、四分位距计算、变异系数计算或或绝对离差中位数MAD计算。
对本发明的电池电量检测方法的进一步改进之处在于，当对n个电池电压AD值Xi进行绝对离差中位数MAD计算时，则根据绝对离差中位数MAD算法确定调整范围和修正输入。
对本发明的电池电量检测方法的进一步改进之处在于，所述调整范围为[X中-n×MAD，X中+n×MAD]，其中X中为n个电池电压AD值Xi的中位数。
对本发明的电池电量检测方法的进一步改进之处在于，所述修正输入为：
若采集到的电池电压AD值Xi大于X中+n×MAD，则对此电池电压AD值Xi进行调整，使调整后的电池电压AD值Xi等于X中+n×MAD；
若采集到的电池电压AD值Xi小于X中-n×MAD，则对此电池电压AD值Xi进行调整，使调整后的电池电压AD值Xi等于X中-n×MAD。
对本发明的电池电量检测方法的进一步改进之处在于，所述绝对离差中位数MAD的计算过程包括如下步骤：
根据n个电池电压AD值Xi，确定由n个电池电压AD值Xi的中位数X中；
根据中位数X中计算每一个电池电压AD值Xi与中位数X中的绝对偏差值，构成绝对偏差值数组；
确定绝对偏差值数组的中位数，作为绝对离差中位数MAD。
对本发明的电池电量检测方法的进一步改进之处在于，所述采集电池的n个电池电压AD值Xi，具体包括：顺次采集电池的n个电池电压AD值Xi。
对本发明的电池电量检测方法的进一步改进之处在于，所述顺次采集电池的n个电池电压AD值Xi，具体包括：
上电初始化参数变量，每间隔时间阈值采集一个电池电压AD值Xi，累计采集n个电池电压AD值。
本发明还提供了一种电池电量检测系统，包括：
采集模块，用于采集n个电池电压AD值Xi；
控制模块，用于对n个电池电压AD值Xi进行数学统计，确定调整范围和修正输入；
用于判断每一个电池电压AD值Xi是否处于调整范围内；
若是，则根据电池电压AD值Xi确定电池电量；
若否，则按照修正输入对电池电压AD值Xi进行调整，使调整后的电池电压AD值Xi处于调整范围内，根据调整后的电池电压AD值Xi确定电池电量。
对本发明的电池电量检测系统的进一步改进之处在于，所述控制模块包括数据处理单元、判断单元和控制单元；
所述数据处理单元，用于对n个电池电压AD值Xi进行数学统计，确定调整范围和修正输入；
所述判断单元，用于判断每一个电池电压AD值Xi是否处于调整范围内；
所述控制单元，用于根据电池电压AD值Xi确定电池电量；或者用于按照修正输入对电池电压AD值Xi进行调整，使调整后的电池电压AD值Xi处于调整范围内，并根据调整后的电池电压AD值Xi确定电池电量。
与现有技术相比，采用上述方案本发明的有益效果为：
本发明中，通过对采集到的n个电池电压AD值Xi进行数学统计，确定调整范围和修正输入；判断每一个电池电压AD值Xi是否处于调整范围内；若是，则说明此时的电池电压是稳定的，通过电池电压能够较为准确的确定电池电量，确保接收此电压的系统稳定工作；若否，则说明此时电池电压不稳定，若直接以此不稳定的电池电压推算电池电量的话，就会出现误判电池电量，所以此时就需要按照修正输入对电池电压AD值Xi进行调整，使调整后的电池电压AD值Xi处于调整范围内，最后，根据调整后的电池电压AD值Xi确定电池电量，确保接收此电压的系统稳定工作，这样就能够有效的解决目前存在的容易误判电池电量的问题。
本发明的电池电量检测系统也能够有效的解决目前存在的容易误判电池电量的问题。
附图说明
图1是采集的电池电压与时间的关系曲线，其中横坐标为时间，单位为ms；纵坐标为电池电压，单位为v。
图2是本发明实施例提供的一种电池电量检测方法的一种流程图。
图3是本发明实施例提供的一种电池电量检测方法的另一种流程图。
图4是本发明实施例提供的一种电池电量检测系统的系统框图。
图中：1、检测模块；2、控制模块；21、数据处理单元；22、判断单元；23、控制单元。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点等，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
1、中位数
中位数(Median)又称中值，统计学中的专有名词，是按顺序排列的一组数据中居于中间位置的数，代表一个样本、种群或概率分布中的一个数值，其可将数值集合划分为相等的上下两部分。
对于有限的数集，可以通过把所有观察值按照高低排序后找出正中间的一个作为中位数。如果观察值有偶数个，通常取最中间的两个数值的平均数作为中位数。
2、绝对离差中位数(MedianAbsolute Deviation，MAD)
MAD是一种采用计算各观测值与平均值的距离总和的检测离群值的方法，表示数据分布的离散程度。
从n个数据样品中，计算MAD的处理过程如下：
第一步，找出所有因子的中位数Xmedian(此值为单一数值)；
第二步，得到每个因子与中位数的绝对偏差值Xi-Xmedian，得出绝对偏差值数组；
第三步，得到绝对偏差值的中位数MAD。
3、负载冲击扰动
负载冲击扰动指，电气开关开启瞬间，启动电流瞬间值很大，造成供电电压产生波动，有时会产生一些峰值电压(可达几百伏特)，这些都容易对电路中各个器件造成损坏。负载冲击在生产生活中普遍存在，当直接启动的瞬间，其电流最高可达额定电流的数倍甚至数十倍。
4、电池内阻
电池的内阻是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力，它包括欧姆内阻和极化内阻，极化内阻又包括电化学极化内阻和浓差极化内阻。电流通过电极时，电极电势偏离平衡电极电势的现象称为电极的极化。极化电阻是指电池的正极与负极在进行电化学反应时极化所引起的内阻。正常情况下，在受到负载冲击时，内阻小的电池的大电流放电能力强，输出电压波动幅度小；内阻大的电池放电能力弱，输出电压波动幅度大。
在电池的供电系统中，由于电池存在内阻，其在负载瞬间启动或供电不稳时，必然会对采集的电池电压数据产生扰动，如图1所示，从图1中可以看出当负载启动的瞬间，采集到的电池电压数据扰动较为严重。随着时间的延长，电池电压趋于稳定。若不对采集到的电池电压进行实时处理的话，则对电池电量的判断容易出现误判。
实施例1
为了解决目前存在的容易误判电池电量的问题，本实施例提供一种电池电量检测方法，如图2所示，该方法包括如下步骤：
S1、采集电池的n个电池电压AD值Xi；
S2、对n个电池电压AD值Xi进行数学统计，确定调整范围和修正输入；
S3、判断每一个电池电压AD值Xi是否处于调整范围内；
若是，则根据电池电压AD值Xi确定电池电量；
若否，则按照修正输入对电池电压AD值Xi进行调整，使调整后的电池电压AD值Xi处于调整范围内，根据调整后的电池电压AD值Xi确定电池电量。
在本实施例中，通过对采集到的n个电池电压AD值Xi进行数学统计，确定调整范围和修正输入；判断每一个电池电压AD值Xi是否处于调整范围内；若是，则说明此时的电池电压是稳定的，通过电池电压能够较为准确的确定电池电量，确保接收此电压的系统稳定工作；若否，则说明此时电池电压不稳定，若直接以此不稳定的电池电压推算电池电量的话，就会出现误判电池电量，所以此时就需要按照修正输入对电池电压AD值Xi进行调整，使调整后的电池电压AD值Xi处于调整范围内，最后，根据调整后的电池电压AD值Xi确定电池电量，确保接收此电压的系统稳定工作，这样就能够有效的解决目前存在的容易误判电池电量的问题。
进一步的，对n个电池电压AD值Xi进行数学统计，确定调整范围和修正输入，具体包括如下步骤：
对n个电池电压AD值Xi进行数理统计，确定调整范围和修正输入；
数理统计包括极差计算、平均差计算、标准差计算、方差计算、四分位距计算、变异系数计算或或绝对离差中位数MAD计算。
数理统计包括极差计算、平均差计算、标准差计算、方差计算、四分位距计算、变异系数计算或或绝对离差中位数MAD计算，其目的是为了判断采集到的n个电池电压AD值的离散程度。对于离散程度较大或较小的电池电压AD值，则需要对其进行调整。此时就需要根据数理统计的结果，确定一个适合的调整范围和修正输入，以使调整后的电池电压AD值能够较为准确的反应电池电量。
进一步的，当对n个电池电压AD值Xi进行绝对离差中位数MAD计算时，则根据绝对离差中位数MAD算法确定调整范围和修正输入。
优选的，调整范围为[X中-n×MAD，X中+n×MAD]，其中X中为n个电池电压AD值Xi的中位数
优选的，修正输入为：
若采集到的电池电压AD值Xi大于X中+n×MAD，则对此电池电压AD值Xi进行调整，使调整后的电池电压AD值Xi等于X中+n×MAD；
若采集到的电池电压AD值Xi小于X中-n×MAD，则对此电池电压AD值Xi进行调整，使调整后的电池电压AD值Xi等于X中-n×MAD。
优选的，绝对离差中位数MAD的计算过程包括如下步骤：
根据n个电池电压AD值Xi，确定由n个电池电压AD值Xi的中位数X中；
根据中位数X中计算每一个电池电压AD值Xi与中位数X中的绝对偏差值，构成绝对偏差值数组；
确定绝对偏差值数组的中位数，作为绝对离差中位数MAD。
进一步的，采集电池的n个电池电压AD值Xi，具体包括：顺次采集电池的n个电池电压AD值Xi。
优选的，顺次采集电池的n个电池电压AD值Xi，具体包括：
上电初始化参数变量，每间隔时间阈值采集一个电池电压AD值Xi，累计采集n个电池电压AD值。
其中时间阈值为提前预设的时间值，其单位为毫秒，例如时间阈值可以为2ms，5ms，20ms等。
下面具体说明本实施例的电池电量检测方法，如图3所示，该方法包括如下步骤：
S1、上电初始化参数变量；
每间隔时间阈值(例如5ms)采集一个电池电压AD值Xi，累计采集n个电池电压AD值，记录数据X1，X2，X3，X4，······Xn；
S2、根据n个电池电压AD值Xi，确定n个电池电压AD值Xi的中位数X中；根据中位数X中计算每一个电池电压AD值Xi与中位数X中的绝对偏差值|Xi-X中|，构成绝对偏差值数组；确定绝对偏差值数组的中位数，作为绝对离差中位数MAD；
根据绝对离差中位数MAD算法确定调整范围和修正输入；
S31、判断每一个电池电压AD值Xi是否处于调整范围[X中-n×MAD，X中+n×MAD]内；
若是，则根据电池电压AD值Xi确定电池电量；
若否，则进行S32；
S32、判断采集到的电池电压AD值Xi是否大于X中+n×MAD；
若是，则对此电池电压AD值Xi进行调整，使调整后的电池电压AD值Xi等于X中+n×MAD，随后根据调整后的电池电压AD值Xi确定电池电量；
若否，则对此电池电压AD值Xi进行调整，使调整后的电池电压AD值Xi等于X中-n×MAD，随后根据调整后的电池电压AD值Xi确定电池电量。
实施例2
如图4所述，本实施例提供一种电池电量检测系统，包括：
采集模块1，用于采集n个电池电压AD值Xi；
控制模块2，用于对n个电池电压AD值Xi进行数学统计，确定调整范围和修正输入；
用于判断每一个电池电压AD值Xi是否处于调整范围内；
若是，则根据电池电压AD值Xi确定电池电量；
若否，则按照修正输入对电池电压AD值Xi进行调整，使调整后的电池电压AD值Xi处于调整范围内，根据调整后的电池电压AD值Xi确定电池电量。
优选的，控制模块2可以是单片机等能够实现上述作用的中央处理器。
进一步的，控制模块2包括数据处理单元21、判断单元22和控制单元23；
数据处理单元21，用于对n个电池电压AD值Xi进行数学统计，确定调整范围和修正输入；
判断单元22，用于判断每一个电池电压AD值Xi是否处于调整范围内；
控制单元23，用于根据电池电压AD值Xi确定电池电量；或者用于按照修正输入对电池电压AD值Xi进行调整，使调整后的电池电压AD值Xi处于调整范围内，并根据调整后的电池电压AD值Xi确定电池电量。
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 (10)

1.一种电池电量检测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
采集电池的n个电池电压AD值Xi，其中i为小于等于n的整数；
对n个电池电压AD值Xi进行数学统计，确定调整范围和修正输入；
判断每一个电池电压AD值Xi是否处于调整范围内；
若是，则根据电池电压AD值Xi确定电池电量；
若否，则按照修正输入对电池电压AD值Xi进行调整，使调整后的电池电压AD值Xi处于调整范围内，根据调整后的电池电压AD值Xi确定电池电量。
2.根据权利要求1所述的电池电量检测方法，其特征在于，所述对n个电池电压AD值Xi进行数学统计，确定调整范围和修正输入，具体包括如下步骤：
对n个电池电压AD值Xi进行数理统计，确定调整范围和修正输入；
所述数理统计包括极差计算、平均差计算、标准差计算、方差计算、四分位距计算、变异系数计算或绝对离差中位数MAD计算。
3.根据权利要求2所述的电池电量检测方法，其特征在于，当对n个电池电压AD值Xi进行绝对离差中位数MAD计算时，则根据绝对离差中位数MAD算法确定调整范围和修正输入。
4.根据权利要求3所述的电池电量检测方法，其特征在于，所述调整范围为[X中-n×MAD，X中+n×MAD]，其中X中为n个电池电压AD值Xi的中位数。
5.根据权利要求4所述的电池电量检测方法，其特征在于，所述修正输入为：
若采集到的电池电压AD值Xi大于X中+n×MAD，则对此电池电压AD值Xi进行调整，使调整后的电池电压AD值Xi等于X中+n×MAD；
若采集到的电池电压AD值Xi小于X中-n×MAD，则对此电池电压AD值Xi进行调整，使调整后的电池电压AD值Xi等于X中-n×MAD。
6.根据权利要求3所述的电池电量检测方法，其特征在于，所述绝对离差中位数MAD的计算过程包括如下步骤：
根据n个电池电压AD值Xi，确定n个电池电压AD值Xi的中位数X中；
根据中位数X中计算每一个电池电压AD值Xi与中位数X中的绝对偏差值，构成绝对偏差值数组；
确定绝对偏差值数组的中位数，作为绝对离差中位数MAD。
7.根据权利要求1-6任一项所述的电池电量检测方法，其特征在于，所述采集电池的n个电池电压AD值Xi，具体包括：顺次采集电池的n个电池电压AD值Xi。
8.根据权利要求7所述的电池电量检测方法，其特征在于，所述顺次采集电池的n个电池电压AD值Xi，具体包括：
上电初始化参数变量，每间隔时间阈值采集一个电池电压AD值Xi，累计采集n个电池电压AD值。
9.一种电池电量检测系统，其特征在于，包括：
采集模块(1)，用于采集n个电池电压AD值Xi；
控制模块(2)，用于对n个电池电压AD值Xi进行数学统计，确定调整范围和修正输入；
用于判断每一个电池电压AD值Xi是否处于调整范围内；
若是，则根据电池电压AD值Xi确定电池电量；
若否，则按照修正输入对电池电压AD值Xi进行调整，使调整后的电池电压AD值Xi处于调整范围内，根据调整后的电池电压AD值Xi确定电池电量。
10.根据权利要求9所述的电池电量检测系统，其特征在于，所述控制模块(2)包括数据处理单元(21)、判断单元(22)和控制单元(23)；
所述数据处理单元(21)，用于对n个电池电压AD值Xi进行数学统计，确定调整范围和修正输入；
所述判断单元(22)，用于判断每一个电池电压AD值Xi是否处于调整范围内；
所述控制单元(23)，用于根据电池电压AD值Xi确定电池电量；或者用于按照修正输入对电池电压AD值Xi进行调整，使调整后的电池电压AD值Xi处于调整范围内，并根据调整后的电池电压AD值Xi确定电池电量。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210202

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