CN112526369B - 基于电压值对电量的计量方法、电量确定方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种基于电压值对电量的计量方法、电量确定方法及其装置，计量方法包括：按照预设周期测量电池的电压值以定义离散时间函数；对离散时间函数进行一阶差分处理以得到差分处理结果；基于差分处理结果和预设幅度值阈值将离散时间函数划分为多个分段离散时间函数，其中，预设幅度值阈值为根据预设计量精度和多个电池的离散时间函数所确定的值；采用多个分段离散时间函数拟合目标线性函数，基于目标线性函数建立电压值到电量的索引关系，以通过电压值对电池的电量计量，一方面，仅需要测量电压值，成本低，另一方面，通过一阶差分处理和对多个电池统计得到的预设幅度值对离散时间函数分段，能够取得高精度的电量估计效果。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种基于电压值对电量的计量方法、电量确定方法、基于电压值对电量的计量装置、电量确定装置、设备和存储介质。
背景技术
电能作为清洁绿色能源被广泛应用于无人车、无人机以及各种电子设备上，而电量估计成为电能使用时不可或缺的重要组成部分。
在现有技术方案中，电量估计主要包括两种方案，一种方案是采用库伦值结合电压值来估算电量，另一种方案是采用电压值估算电量，然而采用第一种方案，需要在设备中设置库仑计测量电流以及设置电压计测量电压，硬件成本高，采用第二种方案，目前仅通过电压计测量电压以获得电压曲线，再以电压曲线来估算电量，电量估计的偏差极大。
发明内容
本发明实施例提供一种基于电压值对电量的计量方法、电量确定方法、基于电压值对电量的计量装置、电量确定装置、设备和存储介质，以解决目前电量估计的方案存在成本高和精度低的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种基于电压值对电量的计量方法，包括：
在电池满电后以恒功率放电的过程中，按照预设周期测量所述电池的电压值以定义离散时间函数，所述离散时间函数表达了所述电压值在时间轴上随测量时间变化；
对所述离散时间函数进行一阶差分处理，以得到差分处理结果；
基于所述差分处理结果和预设幅度值阈值将所述离散时间函数划分为多个分段离散时间函数，所述预设幅度值阈值为根据预设计量精度和多个电池的离散时间函数所确定的值；
采用多个分段离散时间函数拟合目标线性函数，所述目标线性函数以所述测量时间为自变量，所述电压值为因变量；
基于所述目标线性函数建立电压值到电量的索引关系，以通过所述电压值计量所述电池的电量。
可选地，在对所述离散时间函数进行一阶差分处理之前，还包括：
对所述离散时间函数进行平滑滤波处理，以得到单调的离散时间函数。
可选地，所述对所述离散时间函数进行一阶差分处理，以得到差分处理结果，包括：
计算相邻的测量时间采集到的电压值的差值，得到多个差分值以作为差分处理结果。
可选地，所述差分处理结果包括多个差分值，所述基于所述差分处理结果和预设幅度值阈值将所述离散时间函数划分为多个分段离散时间函数，包括：
按照所述测量时间的顺序，确定预设测量时长内的多个连续差分值中的最大差分值和最小差分值；
计算所述最大差分值和所述最小差分值的差值；
基于所述差值和所述预设幅度值阈值将所述离散时间函数划分为多个分段离散时间函数。
可选地，所述采用多个分段离散时间函数拟合目标线性函数，包括：
分别对各个分段离散时间函数做线性拟合处理，得到多个分段线性函数；
基于多个分段线性函数确定总线性函数；
对所述总线性函数做中值滤波处理，得到目标线性函数。
可选地，所述分别对各个分段离散时间函数做线性拟合，得到多个分段线性函数，包括：
针对每个分段离散时间函数，根据所述分段离散时间函数内的电压值以及电压值的测量时间计算自变量系数；
采用所述分段离散时间函数内的电压值、电压值的测量时间以及所述自变量系数计算常数；
采用所述自变量系数和所述常数确定分段线性函数，所述分段线性函数以测量时间为自变量，所述电压值为因变量。
可选地，所述基于所述目标线性函数建立电压值到电量的索引关系，以通过所述电压值计量所述电池的电量，包括：
基于所述测量时间定义电量；
将所述电量作为所述目标线性函数的自变量，所述电压值为因变量；
取所述目标线性函数以所述电量为自变量后的反函数，所述反函数以电压值为自变量，所述电量为因变量；
基于所述反函数建立电压值到电量的索引关系，以通过所述电压值计量所述电池的电量。
可选地，所述基于所述测量时间定义电量，包括：
获取测量所述电池的电压值的测量总时长；
按照预设份数对所述测量总时长做等分处理，获得每个等分点的测量时间；
基于所述测量时间在等分处理后的测量总时长中的位置定义电量；
可选地，所述基于所述反函数建立电压值到电量的索引关系，以通过所述电压值计量所述电池的电量，包括：
基于所述反函数确定相邻的两个电量的电压值；
采用相邻的两个电量的电压值建立电压值区间；
以所述电压值区间所包含的电压值为索引关系，所述相邻的两个电量中在前的电量为索引关系值建立电压值到电量的索引关系。
第二方面，本发明实施例提供一种电量确定方法，包括：
获取电池的预先建立的电压值到电量的索引关系；
获取所述电池的电压值；
基于所述电压值在所述预先建立的电压值到电量索引关系中确定所述电池的电量；
其中，所述预先建立的电压值到电量的索引关系通过权利要求1-9任一项所述的基于电压值对电量的计量方法所建立。
第三方面，本发明实施例提供一种基于电压值对电量的计量装置，包括：
电压值测量模块，用于在电池满电后以恒功率放电的过程中，按照预设周期测量所述电池的电压值以定义离散时间函数，所述离散时间函数表达了所述电压值在时间轴上随测量时间变化；
差分处理模块，用于对所述离散时间函数进行一阶差分处理，以得到差分处理结果；
分段模块，用于基于所述差分处理结果和预设幅度值阈值将所述离散时间函数划分为多个分段离散时间函数，所述预设幅度值阈值为根据预设计量精度和多个电池的离散时间函数所确定的值；
线性拟合模块，用于采用多个分段离散时间函数拟合目标线性函数，所述目标线性函数以所述测量时间为自变量，所述电压值为因变量；
索引关系建立模块，用于基于所述目标线性函数建立电压值到电量的索引关系，以通过所述电压值计量所述电池的电量。
可选地，还包括：
平滑滤波模块，用于对所述离散时间函数进行平滑滤波处理，以得到单调的离散时间函数。
可选地，所述差分处理模块包括：
差值计算子模块，用于计算相邻的测量时间采集到的电压值的差值，得到多个差分值以作为差分处理结果。
可选地，所述差分处理结果包括多个差分值，所述分段模块包括：
最大和最小差分在确定子模块，用于按照所述测量时间的顺序，确定预设测量时长内的多个连续差分值中的最大差分值和最小差分值；
差分差值计算子模块，用于计算所述最大差分值和所述最小差分值的差值；
分段子模块，用于基于所述差值和所述预设幅度值阈值将所述离散时间函数划分为多个分段离散时间函数。
可选地，所述线性拟合模块包括：
分段线性拟合子模块，用于分别对各个分段离散时间函数做线性拟合处理，得到多个分段线性函数；
总线性函数确定子模块，用于基于多个分段线性函数确定总线性函数；
中值滤波子模块，用于对所述总线性函数做中值滤波处理，得到目标线性函数。
可选地，所述分段线性拟合子模块包括：
自变量系数计算子模块，用于针对每个分段离散时间函数，根据所述分段离散时间函数内的电压值以及电压值的测量时间计算自变量系数；
常数计算子模块，用于采用所述分段离散时间函数内的电压值、电压值的测量时间以及所述自变量系数计算常数；
分段线性函数确定子模块，用于采用所述自变量系数和所述常数确定分段线性函数，所述分段线性函数以测量时间为自变量，所述电压值为因变量。
可选地，所述索引关系建立模块包括：
电量定义子模块，用于基于所述测量时间定义电量；
变量置换子模块，用于将所述电量作为所述目标线性函数的自变量，所述电压值为因变量；
反函数求取子模块，用于取所述目标线性函数以所述电量为自变量后的反函数，所述反函数以电压值为自变量，所述电量为因变量；
索引关系建立子模块，用于基于所述反函数建立电压值到电量的索引关系，以通过所述电压值计量所述电池的电量。
可选地，所述电量定义子模块包括：
总时长获取单元，用于获取测量所述电池的电压值的测量总时长；
等分单元，用于按照预设份数对所述测量总时长做等分处理，获得每个等分点的测量时间；
电量定义单元，用于基于所述测量时间在等分处理后的测量总时长中的位置定义电量；
可选地，所述索引关系建立子模块包括：
电压值确定单元，用于基于所述反函数确定相邻的两个电量的电压值；
电压值区间建立单元，用于采用相邻的两个电量的电压值建立电压值区间；
索引关系建立单元，用于以所述电压值区间所包含的电压值为索引，所述相邻的两个电量中在前的电量为索引值建立电压值到电量的索引关系。
第四方面，本发明实施例提供了一种电量确定装置，包括：
索引关系获取模块，用于获取电池的预先建立的电压值到电量的索引关系；
电压值获取模块，用于获取所述电池的电压值；
电量确定模块，用于基于所述电压值在所述预先建立的电压值到电量索引关系中确定所述电池的电量；
其中，所述预先建立的电压值到电量的索引关系通过权利要求1-9任一项所述的基于电压值对电量的计量方法所建立。
第五方面，本发明实施例提供了一种设备，所述设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明任一实施例所述的基于电压值对电量的计量方法和/或电量确定方法。
第六方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明任一实施例所述的基于电压值对电量的计量方法和/或电量确定方法。
本发明实施例对采集到的电压值形成的离散时间函数进行一阶差分处理，并结合多个电池的离散时间函数和预设精度确定的幅度值阈值对离散时间函数分段，通过分段离散时间函数确定目标线性函数建立电压值到电量的索引关系以通过电压值计量电池的电量，一方面，仅需要测量电压值，成本低，另一方面，通过一阶差分处理和对多个电池统计得到的预设幅度值对离散时间函数分段，能够取得高精度的电量估计效果。
附图说明
图1A是本发明实施例一提供的一种基于电压值对电量的计量方法的流程图；
图1B是本发明实施例的离散时间函数的示意图；
图1C-图1E是本发明实施例的离散时间函数分段后的示意图；
图1F是本发明实施例的离散时间函数线性拟合后的示意图；
图1G是本发明实施例中反函数的示意图；
图2A是本发明实施例二提供的一种基于电压值对电量的计量方法的流程图；
图2B是本发明实施例中跳跃断点的示意图；
图2C是本发明实施例中电压值区间与电量的示意图；
图3是本发明实施例三提供的一种电量确定方法的流程图；
图4是本发明实施例四提供的一种基于电压值对电量的计量装置的结构框图；
图5是本发明实施例五提供的一种电量确定装置的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1A为本发明实施例一提供的一种基于电压值对电量的计量方法的流程图，本发明实施例可适用于通过电压值计量电池的剩余电量的情况，该方法可以由基于电压值对电量的计量装置来执行，该装置可以通过软件和/或硬件的方式来实现，并集成在执行本方法的设备中，具体地，如图1A所示，该方法可以包括如下步骤：
S101、在电池满电后以恒功率放电的过程中，按照预设周期测量所述电池的电压值以定义离散时间函数，所述离散时间函数表达了所述电压值在时间轴上随测量时间变化。
在本发明实施例中，电池可以为各种充电电池，例如可以为锂电池、铅蓄电池等。在电池充满电后，将电池装配于设备中，设备中的各个模块均全功率运行以实现电池以恒定的功率放电。
在电池放电至结束的过程中，可以按照一定的周期采用电压计测量电池的电压值，从而得到一系列的电压值，该电压值在测量时间上为离散数据，以此可以构建一离散时间函数，该离散时间函数表达了电压值在时间轴上随测量时间变化。
如图1B所示为离散时间函数的示意图，在图1B中，纵坐标为电压值，横坐标为测量时间，图1B中记录了每个测量时间测量得到的电池的电压值。
S102、对所述离散时间函数进行一阶差分处理，以得到差分处理结果。
具体地，可以计算相邻测量时间测量得到的两个电压值的差值作为一阶差分处理的差分处理结果。
S103、基于所述差分处理结果和预设幅度值阈值将所述离散时间函数划分为多个分段离散时间函数，所述预设幅度值阈值为根据预设计量精度和多个电池的离散时间函数所确定的值。
在本发明实施例中，可以预先对同一型号的多个电池按照S101中的方法获得多个离散时间函数，该多个离散时间函数符合正态分布，可以基于该正太分布和预设计量精度确定每个测量时间测量得到的电压值的波动的幅度阈值，该幅度阈值表达了同一电量下各个电池在该电量下输出电压的波动幅度。
具体到本发明实施例中，可以根据差分值中的最大值和最小值的差值与幅度阈值的关系，将离散时间函数划分为多个分段离散时间函数，即将采集到的电压值按照测量时间排序形成一个序列后，划分为多个区间的电压值。
如图1C-图1E所示为将图1B中的离散时间函数划分为3个分段离散时间函数的示意图，在图1C-图1E中，纵坐标依然为电压值，横坐标为测量时间。
S104、采用多个分段离散时间函数拟合目标线性函数，所述目标线性函数以所述测量时间为自变量，所述电压值为因变量。
具体地，对于每个分段离散时间函数，可以采用其对应的多个测量得到的电压值和测量时间拟合出分段线性函数，该分段线性函数以测量时间为自变量，电压值为因变量，然后将各个分段线性函数连接得到目标线性函数，该目标线性函数以测量时间为自变量，电压值为因变量。
如图1F所示，目标线性函数包括L1、L2和L3三个线性段，分别对应于图1C、图1D和图1E中三个分段离散时间函数的线性拟合结果。
S105、基于所述目标线性函数建立电压值到电量的索引关系，以通过所述电压值计量所述电池的电量。
在本发明实施例中，可以将目标线性函数中的自变量映射为电量，可选地，可以将目标线性函数中的测量时间映射为电量，从而得到以电量为自变量，电压值为因变量的目标线性函数，然后求取该目标线性函数的反函数，得到以电压值为自变量，电量为因变量的反函数。
如图1G所示，图1G中纵坐标为电压值，横坐标为电量，具体地，可以将电池从放电开始到放电结束的整个测量时长等分为100等分，得到101个等分点，每个等分点均为一个电量值，第一个等分点对应的电量为100％，第二等分点对应的电量为99％，以此类推，最后一个等分点对应的电量为0％。
基于该反函数，可以设置电压值区间，该电压值区间对应有一个电量，如电压值6650-6700对应的电量均为0％，电压值6700-6800对应的电流均为1％，以此类推，每个电量均对应有一个电压值区间，对于每个电压值区间中的电压值，均可以以该电压值为索引，其所在的区间对应的电量为索引值建立电压值到电量的索引关系，以通过电压值计量电池的电量。
本发明实施例对采集到的电压值形成的离散时间函数进行一阶差分处理，并结合多个电池的离散时间函数和预设精度确定的幅度值阈值对离散时间函数分段，通过分段离散时间函数确定目标线性函数建立电压值到电量的索引关系以通过电压值计量电池的电量，一方面，仅需要测量电压值，成本低，另一方面，通过一阶差分处理和对多个电池统计得到的预设幅度值对离散时间函数分段，能够取得高精度的电量估计效果。
实施例二
图2A为本发明实施例二提供的一种基于电压值对电量的计量方法的流程图，本发明实施例在上述实施例一的基础上进行优化，具体地，如图2A所示，本发明实施例中基于电压值对电量的计量方法可以包括如下步骤：
S201、在电池满电后以恒功率放电的过程中，按照预设周期测量所述电池的电压值以定义离散时间函数，所述离散时间函数表达了所述电压值在时间轴上随测量时间变化。
具体地，可以在电池满电后嵌入设备中进行老化测试时，控制设备的各个模块全功率运行以实现电池恒功率放电，并采用电压计按照预设周期测量电压值，得到离散时间函数，该离散时间函数可以计为u[n]，n∈[0,nmax]，该离散时间函数表达了电压值u随着测量时间n而变化。
S202、对所述离散时间函数进行平滑滤波处理，以得到单调的离散时间函数。
具体地，可以通过以下平滑滤波公式对测量得到的电压值进行平滑滤波处理：
上述公式中，n为测量时间，m为滤波窗口大小，例如，m＝10，则在测量到第10个电压值时，比如1s测量一个电压值，在第10s，则u(n-m+1)＝u(1)，即得到平滑滤波后的第1个电压值为测量到的第1-10个电压值的平均值，当测量到第11个电压值时，得到平滑滤波后的第2个电压值为测量到的第2-11个电压值的平均值，以此类推进行平滑滤波处理得到单调的离散时间函数，单调的离散时间函数表达了随着时间的变化，电压单调减小。
当然，本领域技术人员还可以通过其他滤波方法对离散时间函数进行平滑滤波处理，本发明实施例对平滑滤波处理的方法不加以限制。
本发明实施例中，对离散时间函数进行平滑滤波处理，可以在避免在测量过程中受到电气干扰，测量得到的电压值呈现震荡状态出现异常电压值的问题，使得测量的电压值更接近于真实值，从而可以提高后续对电量计量的准确度。
S203、计算相邻的测量时间采集到的电压值的差值，得到多个差分值以作为差分处理结果。
在实际应用中，对离散时间函数进行差分处理可以为一阶差分处理，一阶差分处理为计算相邻两项数据项之间的差值。具体到本发明实施例中，可以计算相邻的测量时间测量到的电压值的差值，得到多个差分值即为差分处理结果，例如，从第1s到第5s测得的电压值分别为7800、7750、7730、7690、7600毫伏，则差分处理结果为50、20、40、90。
当然，在实际应用中还可以对离散时间函数进行二阶差分处理等，本发明实施例对差分处理的方式不加以限制。
S204、按照所述测量时间的顺序，确定预设测量时长内的多个连续差分值中的最大差分值和最小差分值。
在本发明实施例中，得到多个差分值Δu[ni]后，差分值Δu[ni]以测量时间ni形成一个序列，则可以确定预设测量时长内的最大差分值max(Δu[ni])和最小差分值min(Δu[ni])，比如，在第0s-10s内的差分值中确定出最大差分值和最小差分值。
S205、计算所述最大差分值和所述最小差分值的差值。
具体地，即计算max(Δu[ni])-min(Δu[ni])。
S206、基于所述差值和所述预设幅度值阈值将所述离散时间函数划分为多个分段离散时间函数。
本发明实施例中，可以通过以下方式获得预设的幅度值阈值：
对于型号相同的电池，可以通过S201的方法获得多个电池的离散时间函数，该离散时间函数服从统计规律，即满足正态分布规律，对于某一型号的电池，可以得到某一测量时间上对多个电池测量得到的该测量时间的电压值符合正态分布N(μ,σ2)，例如对于50个电池，在测量时间第10s进行电压测量得到50个电压值，该50个电压值符合正态分布N(μ,σ2)。
根据对电量计量的精度，可以得到正太分布N(μ,σ2)的预期置信区间为(μ-Zα/2σ,μ+Zα/2σ)，在本发明实施例中精度α＝1％，则通过预期置信区间的取值范围和伯努利大数定律，可以计算出理论幅度值阈值γ。
具体地，预设测量时长可以为10s，则衰减权重M＝1000/10＝100，γ＜2Zα/2σ，计算得到γ＜42，为方便计算，取γ＝40，可以设置实际应用中预设的幅度值阈值
在差值max(Δu[ni])-min(Δu[ni])＜λ,n∈Ni,M＝100时，li＝max(Ni)-min(Ni)能够取到最大值，以此将离散时间函数划分为多个分段离散时间函数：
上式中Ni为第i个分段离散函数。
本发明实施例通过对多个电池测量得到的电压值进行统计，以得到的预设幅度阈值，并采用预设幅度阈值结合差分结果对离散时间函数分段，实现了基于电池的统计学特征对电量估计，能够取得高精度的电量估计效果。
S207、分别对各个分段离散时间函数做线性拟合处理，得到多个分段线性函数。
在本发明的可选实施例中，分段线性函数可以表达为y＝kx+b，则针对每个分段离散时间函数，可以根据分段离散时间函数内的电压值以及电压值的测量时间计算自变量系数k，具体地，可以通过以下公式计算自变量系数k：
上式中，ui为该分段离散函数中的电压值，ni为测量时间，为测量时间的平均值，m为该分段离散函数所包含的电压值的数量。
同时，可以采用分段离散时间函数内的电压值、电压值的测量时间以及因变量系数计算常数，具体地，可以通过以下公式计算常数b：
上式中，为该分段离散时间函数内的电压值的平均值，/>为测量时间的平均值。
在计算得到自变量系数k和常数b后，可以采用自变量系数和常数确定分段线性函数，分段线性函数以测量时间为自变量，电压值为因变量，如对于图1C中的分段离散时间函数，对其线性拟合后可以得到如图1F中的L1，其数学表达式如下：
y＝-0.0017x+7898
上式中，y为电压值(纵坐标)，x为测量时间(横坐标)。
S208、基于多个分段线性函数确定总线性函数。
具体地，各个分段线性函数的结合即为总线性函数，即u＝yi,i∈Ni。
S209、对所述总线性函数做中值滤波处理，得到目标线性函数。
如图2B所示，两个分段线性函数之间可能存在跳跃断点，造成整个目标线性函数不是连续的，可以对总线性函数进行中值滤波处理以消除该跳跃断点，使得总线性函数具有连续性，得到目标线性函数，具体地，可以通过以下公式进行中值滤波处理：
其中，m为滤波窗口大小，其取值为奇数。
经过中值滤波后，可以得到平滑的目标线性函数，记为u＝f(t),t∈[0,nmaxT]，T为测量周期。
S210、基于所述测量时间定义电量。
在本发明的可选实施例中，可以获取测量电池的电压值的测量总时长，按照预设份数对测量总时长做等分处理获得每个等分点的测量时间，然后基于等分点的测量时间在等分处理后的测量总时长中的位置定义电量。
具体地，测量时长为t∈[0,nmaxT]，即测量总时长等于测量周期与周期数的乘积，可以将测量总时长nmaxT进行100等分，得到101个等分点tj,j＝0,1,...100，然后将tj映射为ci,i＝100-j，其中ci的工程含义为电池的电量i％，即电池满电后到完全放电的测量总时长内设置101个等分点，将测量总时长等分为100份，第一个等分点为开始放电，映射为电量是100％，第二等分点映射为电量为99％，以此类推，最后一个等分点为完全放电结束，映射为电量是0％。
S211、将所述电量作为所述目标线性函数的自变量，所述电压值为因变量。
具体地，将目标线性函数中的自变量用于电量表达，则目标线性函数由u＝f(t),t∈[0,nmaxT]转变为u＝f(c),c∈[0,100]。
S212、取所述目标线性函数以所述电量为自变量后的反函数，所述反函数以电压值为自变量，所述电量为因变量。
具体地，取u＝f(c),c∈[0,100]的反函数为c＝f(u)。
S213、基于所述反函数建立电压值到电量的索引关系，以通过所述电压值计量所述电池的电量。
在本发明实施例中，可以基于反函数确定相邻的两个电量的电压值，采用相邻的两个电量的电压值建立电压值区间；以电压值区间所包含的电压值为索引，相邻的两个电量中在前的电量为索引值建立电压值到电量的索引关系。
具体地，如图2C所示，22％、23％电量时对应的电压分别为6975、6990，则可以建立电压值区间[6975,6990]，在该电压值区间中的每一个电压值都可以作为索引，其索引值为电量22％，即检测到电池的电压在电压值区间[6975,6990]时，均判断其电量为22％，亦即建立了电压值区间与电量的对应关系，对于一个电池，可以分别建立100个电压值区间与电量的对应关系，以通过电压值对电量计量。
本发明实施例对采集到的电压值形成的离散时间函数进行一阶差分处理，并结合多个电池的离散时间函数和预设精度确定的幅度值阈值对离散时间函数分段，通过分段离散时间函数确定目标线性函数建立电压值到电量的索引关系以通过电压值计量电池的电量，一方面，仅需要测量电压值，成本低，另一方面，通过一阶差分处理和对多个电池统计得到的预设幅度值对离散时间函数分段，能够取得高精度的电量估计效果。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的一种电量确定方法的流程图，本发明实施例可适用于确定电池剩余电量的情况，该方法可以由电量确定装置来执行，该装置可以通过软件和/或硬件的方式来实现，并集成在执行本方法的设备中，具体地，如图3所示，该方法可以包括如下步骤：
S301、获取电池的预先建立的电压值到电量的索引关系。
在本发明实施例中，电压值到电路的索引关系可以通过实施一、实施例二的基于电压值对电量的计量方法所建立。
S302、获取所述电池的电压值。
具体地，可以通过电压计实时测量电池的电压值。
S303、基于所述电压值在所述预先建立的电压值到电量索引关系中确定所述电池的电量。
具体地，电压值到电量索引关系为电压值区间与电量的对应关系，则可以先确定实时测量得到的电池的电压值所属的电压值区间，然后将该电压值区间对应的电量作为电池的电量。
本发明实时例获取电池的预先建立的电压值到电量的索引关系后，获取电池的电压值，基于电压值在预先建立的电压值到电量索引关系中确定电池的电量，一方面，仅需要测量电压值，成本低，另一方面，预先建立的电压值到电量的索引关系在建立时采用了一阶差分处理和对多个电池统计得到的预设幅度值对离散时间函数分段，能够取得高精度的电量估计效果。
实施例四
图4为本发明实施例四的一种基于电压值对电量的计量装置的结构框图，如图4所示，本发明实施例的基于电压值对电量的计量装置具体可以包括：
电压值测量模块401，用于在电池满电后以恒功率放电的过程中，按照预设周期测量所述电池的电压值以定义离散时间函数，所述离散时间函数表达了所述电压值在时间轴上随测量时间变化；
差分处理模块402，用于对所述离散时间函数进行一阶差分处理，以得到差分处理结果；
分段模块403，用于基于所述差分处理结果和预设幅度值阈值将所述离散时间函数划分为多个分段离散时间函数，所述预设幅度值阈值为根据预设计量精度和多个电池的离散时间函数所确定的值；
线性拟合模块404，用于采用多个分段离散时间函数拟合目标线性函数，所述目标线性函数以所述测量时间为自变量，所述电压值为因变量；
索引关系建立模块405，用于基于所述目标线性函数建立电压值到电量的索引关系，以通过所述电压值计量所述电池的电量。
可选地，还包括：
平滑滤波模块，用于对所述离散时间函数进行平滑滤波处理，以得到单调的离散时间函数。
可选地，所述差分处理模块402包括：
差值计算子模块，用于计算相邻的测量时间采集到的电压值的差值，得到多个差分值以作为差分处理结果。
可选地，所述差分处理结果包括多个差分值，所述分段模块403包括：
最大和最小差分在确定子模块，用于按照所述测量时间的顺序，确定预设测量时长内的多个连续差分值中的最大差分值和最小差分值；
差分差值计算子模块，用于计算所述最大差分值和所述最小差分值的差值；
分段子模块，用于基于所述差值和所述预设幅度值阈值将所述离散时间函数划分为多个分段离散时间函数。
可选地，所述线性拟合模块404包括：
分段线性拟合子模块，用于分别对各个分段离散时间函数做线性拟合处理，得到多个分段线性函数；
总线性函数确定子模块，用于基于多个分段线性函数确定总线性函数；
中值滤波子模块，用于对所述总线性函数做中值滤波处理，得到目标线性函数。
可选地，所述分段线性拟合子模块包括：
自变量系数计算子模块，用于针对每个分段离散时间函数，根据所述分段离散时间函数内的电压值以及电压值的测量时间计算自变量系数；
常数计算子模块，用于采用所述分段离散时间函数内的电压值、电压值的测量时间以及所述自变量系数计算常数；
分段线性函数确定子模块，用于采用所述自变量系数和所述常数确定分段线性函数，所述分段线性函数以测量时间为自变量，所述电压值为因变量。
可选地，所述索引关系建立模块405包括：
电量定义子模块，用于基于所述测量时间定义电量；
变量置换子模块，用于将所述电量作为所述目标线性函数的自变量，所述电压值为因变量；
反函数求取子模块，用于取所述目标线性函数以所述电量为自变量后的反函数，所述反函数以电压值为自变量，所述电量为因变量；
索引关系建立子模块，用于基于所述反函数建立电压值到电量的索引关系，以通过所述电压值计量所述电池的电量。
可选地，所述电量定义子模块包括：
总时长获取单元，用于获取测量所述电池的电压值的测量总时长；
等分单元，用于按照预设份数对所述测量总时长做等分处理，获得每个等分点的测量时间；
电量定义单元，用于基于所述测量时间在等分处理后的测量总时长中的位置定义电量；
可选地，所述索引关系建立子模块包括：
电压值确定单元，用于基于所述反函数确定相邻的两个电量的电压值；
电压值区间建立单元，用于采用相邻的两个电量的电压值建立电压值区间；
索引关系建立单元，用于以所述电压值区间所包含的电压值为索引，所述相邻的两个电量中在前的电量为索引值建立电压值到电量的索引关系。
本发明实施例所提供的基于电压值对电量的计量装置可执行本发明任意实施例所提供的基于电压值对电量的计量方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例五
图5为本发明实施例五的一种电量确定装置的结构框图，本发明实施例的电量确定装置具体可以包括：
索引关系获取模块501，用于获取电池的预先建立的电压值到电量的索引关系；
电压值获取模块502，用于获取所述电池的电压值；
电量确定模块503，用于基于所述电压值在所述预先建立的电压值到电量索引关系中确定所述电池的电量；
其中，所述预先建立的电压值到电量的索引关系通过本发明任一实施例所述的基于电压值对电量的计量方法所建立。
本发明实施例所提供的电量确定装置可执行本发明任意实施例所提供的电量确定方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
本发明实施例还提供一种设备，所述设备包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明实施例的基于电压值对电量的计量方法和/或电量确定方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中的指令由设备的处理器执行时，使得设备能够执行如上述方法实施例所述的基于电压值对电量的计量方法和/或电量确定方法。
需要说明的是，对于装置、设备、存储介质实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。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，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是机器人，个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明任意实施例所述的基于电压值对电量的计量方法和/或电量确定方法。
值得注意的是，上述基于电压值对电量的计量装置和电量确定装置中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行装置执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (14)
1.一种基于电压值对电量的计量方法，其特征在于，包括：
在电池满电后以恒功率放电的过程中，按照预设周期测量所述电池的电压值以定义离散时间函数，所述离散时间函数表达了所述电压值在时间轴上随测量时间变化；
对所述离散时间函数进行一阶差分处理，以得到差分处理结果；
基于所述差分处理结果和预设幅度值阈值将所述离散时间函数划分为多个分段离散时间函数，所述预设幅度值阈值为根据预设计量精度和多个电池的离散时间函数所确定的值；
采用多个分段离散时间函数拟合目标线性函数，所述目标线性函数以所述测量时间为自变量，所述电压值为因变量；
基于所述目标线性函数建立电压值到电量的索引关系，以通过所述电压值计量所述电池的电量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对所述离散时间函数进行一阶差分处理之前，还包括：
对所述离散时间函数进行平滑滤波处理，以得到单调的离散时间函数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述离散时间函数进行一阶差分处理，以得到差分处理结果，包括：
计算相邻的测量时间采集到的电压值的差值，得到多个差分值以作为差分处理结果。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述差分处理结果包括多个差分值，所述基于所述差分处理结果和预设幅度值阈值将所述离散时间函数划分为多个分段离散时间函数，包括：
按照所述测量时间的顺序，确定预设测量时长内的多个连续差分值中的最大差分值和最小差分值；
计算所述最大差分值和所述最小差分值的差值；
基于所述差值和所述预设幅度值阈值将所述离散时间函数划分为多个分段离散时间函数。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述采用多个分段离散时间函数拟合目标线性函数，包括：
分别对各个分段离散时间函数做线性拟合处理，得到多个分段线性函数；
基于多个分段线性函数确定总线性函数；
对所述总线性函数做中值滤波处理，得到目标线性函数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述分别对各个分段离散时间函数做线性拟合，得到多个分段线性函数，包括：
针对每个分段离散时间函数，根据所述分段离散时间函数内的电压值以及电压值的测量时间计算自变量系数；
采用所述分段离散时间函数内的电压值、电压值的测量时间以及所述自变量系数计算常数；
采用所述自变量系数和所述常数确定分段线性函数，所述分段线性函数以测量时间为自变量，所述电压值为因变量。
7.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标线性函数建立电压值到电量的索引关系，以通过所述电压值计量所述电池的电量，包括：
基于所述测量时间定义电量；
将所述电量作为所述目标线性函数的自变量，所述电压值为因变量；
取所述目标线性函数以所述电量为自变量后的反函数，所述反函数以电压值为自变量，所述电量为因变量；
基于所述反函数建立电压值到电量的索引关系，以通过所述电压值计量所述电池的电量。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述测量时间定义电量，包括：
获取测量所述电池的电压值的测量总时长；
按照预设份数对所述测量总时长做等分处理，获得每个等分点的测量时间；
基于所述测量时间在等分处理后的测量总时长中的位置定义电量。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述反函数建立电压值到电量的索引关系，以通过所述电压值计量所述电池的电量，包括：
基于所述反函数确定相邻的两个电量的电压值；
采用相邻的两个电量的电压值建立电压值区间；
以所述电压值区间所包含的电压值为索引，所述相邻的两个电量中在前的电量为索引值建立电压值到电量的索引关系。
10.一种电量确定方法，其特征在于，包括：
获取电池的预先建立的电压值到电量的索引关系；
获取所述电池的电压值；
基于所述电压值在所述预先建立的电压值到电量索引关系中确定所述电池的电量；
其中，所述预先建立的电压值到电量的索引关系通过权利要求1-9任一项所述的基于电压值对电量的计量方法所建立。
11.一种基于电压值对电量的计量装置，其特征在于，包括：
电压值测量模块，用于在电池满电后以恒功率放电的过程中，按照预设周期测量所述电池的电压值以定义离散时间函数，所述离散时间函数表达了所述电压值在时间轴上随测量时间变化；
差分处理模块，用于对所述离散时间函数进行一阶差分处理，以得到差分处理结果；
分段模块，用于基于所述差分处理结果和预设幅度值阈值将所述离散时间函数划分为多个分段离散时间函数，所述预设幅度值阈值为根据预设计量精度和多个电池的离散时间函数所确定的值；
线性拟合模块，用于采用多个分段离散时间函数拟合目标线性函数，所述目标线性函数以所述测量时间为自变量，所述电压值为因变量；
索引关系建立模块，用于基于所述目标线性函数建立电压值到电量的索引关系，以通过所述电压值计量所述电池的电量。
12.一种电量确定装置，其特征在于，包括：
索引关系获取模块，用于获取电池的预先建立的电压值到电量的索引关系；
电压值获取模块，用于获取所述电池的电压值；
电量确定模块，用于基于所述电压值在所述预先建立的电压值到电量索引关系中确定所述电池的电量；
其中，所述预先建立的电压值到电量的索引关系通过权利要求1-9任一项所述的基于电压值对电量的计量方法所建立。
13.一种设备，其特征在于，所述设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-9中任一项所述的基于电压值对电量的计量方法和/或权利要求10所述的电量确定方法。
14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-9中任一项所述的基于电压值对电量的计量方法和/或权利要求10所述的电量确定方法。
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| CN112526369A (zh) | 2021-03-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 510000 Block C, 115 Gaopu Road, Tianhe District, Guangzhou City, Guangdong Province Applicant after: XAG Co., Ltd. Address before: 510000 Block C, 115 Gaopu Road, Tianhe District, Guangzhou City, Guangdong Province Applicant before: Guangzhou Xaircraft Technology Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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