CN113253121A - 一种电池监测方法、监测系统及电动工具 - Google Patents

Abstract

本发明属于电池控制技术领域，具体涉及一种电池监测方法，按照设定的时间间隔对电池的放电电流或放电电压进行采集；在坐标系中确定开始两次采集点所确定的直线；根据直线确定放电电流或放电电压小于等于第一设定值时的操作使用极限时间，从而确定待充电时间；将后续采集点的放电电流或放电电压与直线上对应电池工作时间下的放电电流或放电电压进行作差比对；当比对后的结果大于等于第二设定值时，重新作为第一采集点，且与后续的一个采集点重新确定直线。通过本发明中的技术方案实现了电池的智能化监测，不仅能够预测电池的使用时间，还能够根据实际的使用情况而持续的对使用时间进行修订。同时本发明中还请求保护一种电池监测系统及电动工具。

Description

一种电池监测方法、监测系统及电动工具

技术领域

本发明属于电动工具电池控制技术领域，具体涉及一种电池监测方法、监测系统及电动工具。

背景技术

目前，电动工具的使用已经涉及到包括家居、建筑或机械等各行各业，较为高端的产品中均会采用电池从而使得电动工具的使用可脱离电源的连接，不仅增加了使用的灵活性，也提高了操作的安全性。

在目前的产品领域内，针对电池的充电往往在电量耗尽后，或者完全凭借操作者的直观感觉而进行，前者往往会造成正常使用的等待时间，后者则容易导致电量足够的情况下而多次重复充电，无论是哪种情况均极大的降低了电动工具的使用效率。

鉴于上述问题，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期设计一种电池监测方法、监测系统及电动工具。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题，本发明提供了一种电池监测方法、监测系统及电动工具。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电池监测方法，包括以下步骤：

在电池使用的过程中，按照设定的时间间隔对所述电池的放电电流或放电电压进行采集；

建立电池工作时间与放电电流或放电电压之间的坐标系；

在所述坐标系中确定开始两次采集点所确定的直线；

根据所述直线确定放电电流或放电电压小于等于第一设定值时的操作使用极限时间，根据所述操作使用极限时间确定待充电时间；

其中，在所述电池的每次工作过程中，还包括所述直线的修订过程，所述修订过程包括以下步骤：

在所述直线确定后，将后续采集点的所述放电电流或放电电压与所述直线上对应电池工作时间下的所述放电电流或放电电压进行作差比对；

当比对结果大于等于第二设定值时，以当前采集点重新作为第一采集点，且与后续的一个采集点重新确定所述直线。

进一步地，与所述比对结果相比较的第二设定值根据所述电池工作时间的延长而减小。

进一步地，与所述比对结果相比较的第二设定值的计算模型如下：

其中，

C为所述第二设定值，单位与放电电流和放电电压的单位对应；

a为系统设定的初始值，单位与C相同；

为当前的操作使用极限时间；

为当前的采集时间，单位与

相同；

n为电池单次工作后放电电流或放电电压的当前采集次数，n≥3。

进一步地，通过倒计时的方式对所述待充电时间进行显示。

进一步地，所述放电电流或放电电压的第一设定值大于等于电池最大放电电流或放电电压的20％。

进一步地，所述时间间隔介于所述电池空载放电时间的2％~4％之间。

一种电池监测系统，包括：

采集模块，在电池使用的过程中，按照设定时间间隔对所述电池的放电电流或放电电压进行采集；

存储模块，对电池工作时间与放电电流或放电电压之间的坐标系进行存储；

数据处理模块，调用所述存储模块中的对应坐标系，且在所述坐标系中建立所述采集模块开始两次采集点所确定的直线，并根据所述直线确定放电电流或放电电压小于等于第一设定值时的操作使用极限时间，根据所述操作使用极限时间确定待充电时间；

还包括比较模块，对所述直线确定后的后续采集点的所述放电电流或放电电压与所述直线上对应电池工作时间下的所述放电电流或放电电压进行比对；

修订模块，接收所述比较模块的比对结果，且与第二设定值进行比较，当所述比对结果大于等于第二设定值时，反馈至所述数据处理模块，以当前采集点重新作为第一采集点，且与后续的一个采集点重新确定所述直线。

进一步地，所述修订模块中所述第二设定值根据所述电池工作时间的延长而减小。

进一步地，所述修订模块中对所述第二设定值进行计算的模型如下：

其中，

C为所述第二设定值，单位与放电电流和放电电压的单位对应；

a为系统设定的初始值，单位与C相同；

为当前的操作使用极限时间；

为当前的采集时间，单位与

相同；

n为电池单次工作后放电电流或放电电压的当前采集次数，n≥3。

进一步地，还包括显示模块，以倒计时的方式对所述待充电时间进行显示。

一种电动工具，内部设置有用于提供工作所需电能的电池，所述电池采用如上所述的电池监测方法，或者，采用如上所述的电池监测系统进行监测。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过本发明中的技术方案实现了电池的智能化监测，不仅能够预测电池的使用时间，还能够根据实际的使用过程而持续的对电池工作时间进行修订，控制简单且结果精准。

还提供了一种可提高监测精度的方法，令与比对结果对应的第二设定值根据电池工作时间的延长而减小，根据更小的偏差对直线进行重新的修订，可使得在电量逐渐耗尽的过程中直线的修订更加频繁的进行，从而使得待充电时间的计算更加准确。

本发明中的电池监测方法及系统普遍适合于目前多种多样的电动工具，可在电池的使用过程中获得明确的监测结果，有效的指导操作者对于充电时间的准确判断，提高电池的使用效率，在目前的市场环境中，可使得产品的智能化有效提升，提高客户使用的满意度和产品的附加值。

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，下面将对实施例或现有技术描述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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明电池监测方法的流程图；

图2为坐标系中直线L₁与点D₁~D₅的位置关系示意图；

图3为坐标系中直线L₂与点D₅和D₆的位置关系示意图；

图4为本发明中电池监测系统的框架图；

图5为应用本发明中电池监测系统的电磨头的结构示意图（部分壳体省略）；

图6为图5中省略全部壳体后的电磨头示意图；

图7为图6中A处的局部放大图；

图中：1、壳体；2、电机；3、电池；4、电控部分；5、磨头；6、显示模块；7、开关结构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例中，采用电池工作时间与放电电流之间的坐标关系，如图1所示，电池监测方法包括以下步骤：

S1：在电池使用的过程中，按照设定的时间间隔对电池的放电电流进行采集；

S2：建立电池工作时间与放电电流之间的坐标系；

S3：在坐标系中确定开始两次采集点所确定的直线；

S4：根据直线确定放电电流小于等于第一设定值时的操作使用极限时间，根据操作使用极限时间确定待充电时间；

其中，在电池的每次工作过程中，还包括直线的修订过程，包括以下步骤：

A1：在直线确定后，将后续采集点的放电电流与直线对应的放电电流进行作差比对；

A2：当比对后的结果大于等于第二设定值时，以此采集点重新作为第一采集点，且与后续的一个采集点重新确定直线。

通过本发明中的技术方案实现了电池的智能化监测，不仅能够预测电池的使用时间，还能够根据实际的使用过程而持续的对使用时间进行修订，控制简单且结果精准。

如图2所示，在实施过程中，坐标系可直接通过存储而调用，按照t₁、t₂、t₃……的时间间隔对放电电流I₁、I₂、I₃……进行采集，其中，通过坐标（t₁，I₁）和（t₂，I₂）确定点D₁和D₂，根据点D₁和D₂确定直线L₁，完成步骤S3。

其中,通过直线L₁确定操作使用极限时间的方法较为简单，以放电电流的第一设定值I_设建立水平线，确定水平线与直线L₁的交点，以交点向工作时间轴进行投影，从而确定操作使用极限时间t_极限，通过t_极限与电池已经使用的时间做差值，即可获得剩余使用时间，即可确定待充电时间，从而完成步骤S4。

在电池使用的过程中，虽然放电电流和放电电压会整体成减小的趋势，但是实际的电池使用情况较为复杂，即上述减小并不是等比例且规则实现的，为了降低控制难度，本发明中采用直线形式进行待充电时间的计算，且对直线进行持续的修订，但为了减少过于频繁的充电时间计算过程，且同时又兼顾精准度的考虑，到本实施例中，后续的采集点分别为D₃、D₄、D₅，其中，点D₃的纵坐标与直线L₁上t₃所对应的纵坐标差值在设定范围内，点D₄也具有同样的情况，而针对点D₅，该点纵坐标与直线L₁上t₅所对应的纵坐标差值B₁则大于第二设定值，因此，认定该点电池的使用情况已经较原预计的使用过程偏离较大，因此需要进行直线的重新修订。

修订过程如图3所示，只需以点D₅为起始点，且采集点D₆，并通过二者重新确定直线L₂即可。但是，在本发明实施的过程中，存在一种较为特殊的情况，如图3中所示的，确定的操作使用极限时间t_极限在t₅和 t₆之间，此种情况表明目前电池的工作已经超过需要充电的时间，换而言之，最终计算得出的剩余使用时间和待充电时间会为负值，此种情况是被允许的，并不影响本发明的实施，因为在放电电流的第一设定值和0之间还存在一定的差距，且t_极限必然在t₅和 t₆之间，因此在图中纵坐标所对应的电流范围也会在设定的范围内，距离电池完全放电还存在一定时间。

在电池的使用过程中，使用时间越长，则剩余的电量必然是越少的，因此精度更高的监测更有助于精准的计算待充电时间，作为本实施例的优选，提供了一种可提高监测精度的方法，即与比对结果相比较的第二设定值根据电池工作时间的延长而减小，根据更小的偏差对直线进行重新的修订，可使得在电量逐渐耗尽的过程中直线的修订更加敏感的进行，从而使得待充电时间的计算精度根据实际的情况进行调整。

作为本实施例的优选，与比对结果相比较的第二设定值的计算模型如下：

其中，

C为第二设定值，单位与放电电流和放电电压的单位对应；

a为系统设定的初始值，单位与C相同；

为当前的操作使用极限时间；

为当前的采集时间，单位与

相同；

n为电池单次工作后放电电流或放电电压的当前采集次数，n≥3。

在电池实际的工作过程中，随着采集次数n的增大，

所获得的差值逐渐减小，因此该差值与

的比值也必然减小，且该比值是小于1的，为了使得上述比值对于上述第二设定值的影响是随电池工作时间而更明显变化的，本实施例中，以上述比值的n次方作为对初始值a进行变化的倍数依据，有效提高了与比对结果对应的第二设定值对于电池工作时间的灵敏性。

为了使得使用者对于电池的监测结果获得更为直观的感受，作为本实施例的优选，通过倒计时的方式对待充电时间进行显示，无论最终的显示结果为正或者为负，均可使得操作者可明确的对电池的使用情况进行理性的判断。

作为上述本实施例的优选，放电电流或放电电压的第一设定值大于等于电池最大放电电流或放电电压的20％，从而为操作者提供决策时间，且避免电池因过放电而造成的寿命减少。为了针对不同的电池进行时间间隔的对应匹配，本实施例中，时间间隔介于电池空载放电时间的2％~4％之间，通过上述标准可实现时间间隔针对性更强且更具实用意义。

本发明中的电池监测方法普遍适合于目前多种多样的电动工具，可在电池的使用过程中获得明确的监测结果，有效的指导操作者对于充电时间的准确判断，提高电池的使用效率，在目前的市场环境中，可使得产品的智能化有效提升，提高客户使用的满意度和产品的附加值。

实施例2

如图4所示，一种电池监测系统，包括：采集模块，在电池使用的过程中，按照设定时间间隔对电池的放电电流或放电电压进行采集；存储模块，对电池工作时间与放电电流或放电电压之间的坐标系进行存储；数据处理模块，调用存储模块中的对应坐标系，且在坐标系中建立采集模块开始两次采集点所确定的直线，并根据直线确定放电电流或放电电压小于等于第一设定值时的操作使用极限时间，根据操作使用极限时间确定待充电时间；还包括比较模块，对直线确定后的后续采集点的放电电流或放电电压与直线对应的放电电流或放电电压进行作差比对；修订模块，当比较模块的比对结果大于等于第二设定值时，反馈至数据处理模块，以当前采集点重新作为第一采集点，且与后续的一个采集点重新确定直线。

在图4中，仅仅展示了一次直线的修订过程中，在实际的使用过程中，直线的修订过程是并无次数限制的；在存储模块中所存储的坐标系形式较为简单，可仅仅包括工作时间—放电电流和工作时间—放电电压两种即可，在实施过程中，根据放电电流和放电电压两种不同的参数进行选择即可，其中，设定时间间隔、放电电流或放电电压的第一设定值以及与比对结果对应的第二设定值均可为系统预设的。整个系统的工作方式如实施例1中所示，此处不再赘述。

作为本实施例的优选，修订模块中第二设定值根据电池工作时间的延长而减小，且更为具体地，修订模块中对第二设定值进行计算的模型如下：

其中，

C为第二设定值，单位与放电电流和放电电压的单位对应；

a为系统设定的初始值，单位与C相同；

为当前的操作使用极限时间；

为当前的采集时间，单位与

相同；

n为电池单次工作后放电电流或放电电压的当前采集次数，n≥3。

上述模型的技术效果如上述实施例中所述，此处不再赘述。

电池监测系统还包括显示模块6，以倒计时的方式对待充电时间进行显示，本实施例中，以电磨头为例，说明本发明中电池监测系统的设置方式，如图5所示，电磨头包括壳体1、电机2、电池3和电控部分4；其中，电机2安装在由壳体1围设成的腔体中靠近磨头5的一端，为磨头5提供转动动力；而电池3则安装于腔体中的另一端，且与电控部分4的大部分器件分占此端腔体空间；采集模块、数据处理模块、比较模块和修订模块均直接集成于电控部分4中，采集模块与电池3电连接，其中，电控部分4中控制电池3进行电力供给的各开关结构7设置于壳体1外部以供操作，以及，与数据处理模块连接的显示模块6设置于壳体1外部以供使用者观察待充电时间。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种电池监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

在电池使用的过程中，按照设定的时间间隔对所述电池的放电电流或放电电压进行采集；

建立电池工作时间与放电电流或放电电压之间的坐标系；

在所述坐标系中确定开始两次采集点所确定的直线；

根据所述直线确定放电电流或放电电压小于等于第一设定值时的操作使用极限时间，根据所述操作使用极限时间确定待充电时间；

其中，在所述电池的每次工作过程中，还包括所述直线的修订过程，所述修订过程包括以下步骤：

在所述直线确定后，将后续采集点的所述放电电流或放电电压与所述直线上对应电池工作时间下的所述放电电流或放电电压进行作差比对；

当比对结果大于等于第二设定值时，以当前采集点重新作为第一采集点，且与后续的一个采集点重新确定所述直线。

2.根据权利要求1所述的电池监测方法，其特征在于，与所述比对结果相比较的第二设定值根据所述电池工作时间的延长而减小。

3.根据权利要求2所述的电池监测方法，其特征在于，与所述比对结果相比较的第二设定值的计算模型如下：

其中，

C为所述第二设定值，单位与放电电流和放电电压的单位对应；

a为系统设定的初始值，单位与C相同；

为当前的操作使用极限时间；

为当前的采集时间，单位与

相同；

n为电池单次工作后放电电流或放电电压的当前采集次数，n≥3。

4.根据权利要求1所述的电池监测方法，其特征在于，通过倒计时的方式对所述待充电时间进行显示。

5.根据权利要求1~4任一项所述的电池监测方法，其特征在于，所述放电电流或放电电压的第一设定值大于等于电池最大放电电流或放电电压的20％。

6.根据权利要求1~4任一项所述的电池监测方法，其特征在于，所述时间间隔介于所述电池空载放电时间的2％~4％之间。

7.一种电池监测系统，其特征在于，包括：

采集模块，在电池使用的过程中，按照设定时间间隔对所述电池的放电电流或放电电压进行采集；

存储模块，对电池工作时间与放电电流或放电电压之间的坐标系进行存储；

数据处理模块，调用所述存储模块中的对应坐标系，且在所述坐标系中建立所述采集模块开始两次采集点所确定的直线，并根据所述直线确定放电电流或放电电压小于等于第一设定值时的操作使用极限时间，根据所述操作使用极限时间确定待充电时间；

还包括比较模块，对所述直线确定后的后续采集点的所述放电电流或放电电压与所述直线上对应电池工作时间下的所述放电电流或放电电压进行比对；

修订模块，接收所述比较模块的比对结果，且与第二设定值进行比较，当所述比对结果大于等于第二设定值时，反馈至所述数据处理模块，以当前采集点重新作为第一采集点，且与后续的一个采集点重新确定所述直线。

8.根据权利要求7所述的电池监测系统，其特征在于，所述修订模块中所述第二设定值根据所述电池工作时间的延长而减小。

9.根据权利要求7所述的电池监测系统，其特征在于，所述修订模块中对所述第二设定值进行计算的模型如下：

其中，

C为所述第二设定值，单位与放电电流和放电电压的单位对应；

a为系统设定的初始值，单位与C相同；

为当前的操作使用极限时间；

为当前的采集时间，单位与

QUOTE相同；

n为电池单次工作后放电电流或放电电压的当前采集次数，n≥3。

10.根据权利要求7所述的电池监测系统，其特征在于，还包括显示模块，以倒计时的方式对所述待充电时间进行显示。

11.一种电动工具，其特征在于，内部设置有用于提供工作所需电能的电池，所述电池采用如权利要求1中所述的电池监测方法，或者，采用如权利要求7中所述的电池监测系统进行监测。

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