发明内容
本发明的主要目的是提供一种电池电量校准方法、机器人的控制装置及机器人,旨在机器人电池电量检测的准确性
为实现上述目的,本发明提出一种电池电量校准方法,所述电池电量校准方法包括:
接收BMS输出的表征电池组当前电量的第一电量信息;
检测电池组的电压和电流,并根据检测到的电池组电压、电池组电流、电池组内阻计算得到电池组开路电压,再根据预设的OCV特性曲线得到对应所述电池组开路电压的第二电量信息;
当确定所述第一电量信息与所述第二电量信息的差值达到预设跳变误差值时,将所述第二电量信息设置为实际电量信息;
当确定所述第一电量信息与所述第二电量信息的差值未达到预设跳变误差值时,将所述第一电量信息设置为所述实际电量信息。
可选的,所述检测电池组的电压和电流,并根据检测到的电池组电压、电池组电流、电池组内阻计算得到电池组开路电压,再根据预设的OCV特性曲线得到对应所述电池组开路电压的第二电量信息还包括为:
若检测到电池组在放电时的开路电压未逐渐降低,则根据在本次放电内计算得到的开路电压的最低值和预设的OCV特性曲线,获取所述第二电量信息;
若检测到电池组在充电时的开路电压未逐渐升高,则根据在本次充电内计算得到的开路电压的最高值和预设的OCV特性曲线,获取所述第二电量信息。
可选的,所述电池电量校准方法还包括:
将所述实际电量信息设置为显示电量信息进行显示。
可选的,所述将所述实际电量信息设置为显示电量信息进行显示还包括:
在将所述实际电量信息从所述第一电量信息切换设置为所述第二电量信息时,按照第一预设挡位逐渐调整所述显示电量信息,直至所述显示电量信息与所述第二电量信息一致;
在将所述实际电量信息从所述第二电量信息切换设置为所述第一电量信息时,按照第一预设挡位逐渐调整所述显示电量信息,直至所述显示电量信息与所述第一电量信息一致。
可选的,所述当确定所述第一电量信息与所述第二电量信息的差值未达到预设跳变误差值时,将所述第一电量信息设置为所述实际电量信息具体为:
当确定所述第一电量信息与所述第二电量信息的差值未达到预设跳变误差值时,若所述电池组处于放电状态且所述第一电量信息高于所述第二电量信息,则待所述第一电量信息与当前的所述第二电量信息一致时,将所述第一电量信息设置为所述实际电量信息;
若所述电池组处于冲电状态且所述第一电量信息低于所述第二电量信息,则待所述第一电量信息与当前的所述第二电量信息一致时,再将所述第一电量信息设置为所述实际电量信息。
可选的,所述电池电量校准方法还包括:
获取所述电池组的电流,并计算得到预设时间内所述电池组的电量变化信息;
将所述电量变化信息与在预设时间内所述实际电量信息的变化量作差,得到电量差值;
确定所述电量差值达到预设功耗误差值时,调整所述实际电量信息,直至所述电量差值为零。
可选的,所述获取所述电池组的电流,并计算得到预设时间内所述电池组的电量变化信息具体为:
每间隔预设检测时间获取一次所述电池组的电流,在获取的电池组的电流次达到预设次数时,将多个获取到的电池组的电流进行均值计算得到电流检测信息;
将电流检测信息在预设时间内进行积分处理,得到预设时间内所述电池组的电量变化信息。
可选的,所述调整所述实际电量信息,直至所述电量差值为零具体为:
按照第二预设挡位逐渐调整所述实际电量信息,直至所述电量差值为零。
本发明还提出了一种机器人的控制装置,所述机器人的控制装置包括:
存储器;
处理器;以及
存储在所述存储器上并被所述处理器执行的电池电量校准程序,所述电池电量校准程序在被所述处理器执行时,实现如上述任一项所述的电池电量校准方法。
本发明还提出了一种机器人所述机器人包括用于检测电池组电压的电压检测电路、用于检测电池组输出电流的电流检测电路、用于显示电池电量的电量显示组件;以及上述所述的机器人的控制装置;
或者,所述机器人使用了如上述任一项所述的电池电量校准方法。
本发明技术方案中,先接收BMS输出的表征电池组当前电量的第一电量信息。同时,还检测电池组的电压和电流,并根据检测到的电池组电压、电池组电流、电池组内阻计算得到电池组开路电压,再根据预设的OCV特性曲线得到对应电池组开路电压的第二电量信息。当确定第一电量信息与第二电量信息的差值达到预设跳变误差值时,将第二电量信息设置为实际电量信息,当确定第一电量信息与第二电量信息的差值未达到预设跳变误差值时,将第一电量信息设置为实际电量信息。如此,便可以在BMS输出的表征电池组当前电量的第一电量信息出现偏差时,自动切换至OCV特性曲线得到的第二电量信息,本发明解决了因BMS故障导致机器人设备电量检测偏差致使机器人续航降低、工作效率降低、安全性低的技术问题,提高了机器人电量检测的准确性,进而提高了机器人工作的可靠性、安全性和稳定性。
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的一部分实施例,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作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。
需要说明,本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
需要理解的是,目前机器人电池电量大多直接采用电池自带BMS(电池管理系统)中获得的电量来作为机器电量。正常情况下用户使用电池自带的电源管理系统反馈的电池电量信息即可,使用中发现电池自带的电源管理系统的剩余电量检测偶尔会出现严重偏差。这就给机器人日常使用带来了使用风险,轻则影响设备的使用时间降低工作效率,重则引发事故。
为此,本发明提出了一种电池电量校准方法,参考图1,在本实施例中,电池电量校准方法包括:
步骤S100、接收BMS输出的表征电池组当前电量的第一电量信息;
步骤S200、检测电池组的电压和电流,并根据检测到的电池组电压、电池组电流、电池组内阻计算得到电池组开路电压,再根据预设的OCV特性曲线得到对应电池组开路电压的第二电量信息;
步骤S310、当确定第一电量信息与第二电量信息的差值达到预设跳变误差值时,将第二电量信息设置为实际电量信息;
步骤S320、当确定第一电量信息与第二电量信息的差值未达到预设跳变误差值时,将第一电量信息设置为实际电量信息。
在本实施例中,BMS(Battery Management System电池管理系统)会自行检测当前电池组的电压并且输出一表征对当前电量的第一电量信息。
在本实施例中,机器人中可以设置有处理器、电流检测组件和电流检测组件,处理器内部集成包括计算单元和存储单元,处理器分别与电流检测组件和电压检测组件电连接,电流检测组件用于检测电池组输出/输入的电流,电压检测组件用于检测电池组的电压,处理器会根据检测到的电池组电压、电池组电流和已知的电池组内阻(需要理解的是,电池组内存在内阻,电池组电压仅为电池组的输入输出端口处的电压值,电池组内阻可以由研发人员进行预先的测量)计算得到当前的开路电压,再根据存储在存储单元内预设的OCV特性曲线,得到对应当前开路电压的第二电量信息。其中,OCV特性曲线由研发人员在研发期间多次测试开路电压和其对应的电池剩余容量而获得,并预设在存储单元中。
需要理解的是,由于BMS有时会存在故障情况,例如长时间没有改变当前输出的第一电量信息的参数等,会导致输出第一电量信息出现较大偏差,这导致机器人内部的处理器误判当前机器人电池组的实际剩余电量,进而导致机器人工作效率降低、续航时间受到影响等。
为此,在本实施例中,具体地,在确定第一电量信息与第二电量信息的差值达到预设跳变误差值例如“5%”时,将第二电量信息设置为实际电量信息,例如当前在放电时,第一电量信息为90%,第二电量信息为80%,两者相差10%,已经超过了为5%的预设跳变误差值,此时处理器判断BMS出现了故障,因此将实际电量信息设置为根据OCV特性曲线得到的第二电量信息。此外,需要理解的是,在确定当前第一电量信息与第二电量信息的差值未达到预设跳变误差值时,则处理器判断当前BMS输出的第一电量信息为正常状态,便会选择相对OCV特性曲线更加精确的BMS输出的第一电量信息作为实际电量信息。如此,便可以在BMS输出的表征电池组当前电量的第一电量信息出现偏差时,自动切换至OCV特性曲线得到的第二电量信息,本发明解决了因BMS故障导致机器人设备电量检测偏差致使机器人续航降低、工作效率降低、安全性低的技术问题,保证了在BMS故障的情况下,机器人依然能够确定当前精准的电池电量信息,有效地提高了机器人电量检测的准确性,进而提高了机器人工作的可靠性、安全性和稳定性。
本发明技术方案中,先接收BMS输出的表征电池组当前电量的第一电量信息。同时,还检测电池组的电压和电流,并根据检测到的电池组电压、电池组电流、电池组内阻计算得到电池组开路电压,再根据预设的OCV特性曲线得到对应电池组开路电压的第二电量信息。当确定第一电量信息与第二电量信息的差值达到预设跳变误差值时,将第二电量信息设置为实际电量信息,当确定第一电量信息与第二电量信息的差值未达到预设跳变误差值时,将第一电量信息设置为实际电量信息。如此,便可以在BMS输出的表征电池组当前电量的第一电量信息出现偏差时,自动切换至OCV特性曲线得到的第二电量信息,本发明解决了因BMS故障导致机器人设备电量检测偏差致使机器人续航降低、工作效率降低、安全性低的技术问题,提高了机器人电量检测的准确性,进而提高了机器人工作的可靠性、安全性和稳定性。
参考图2,在本发明一实施例中,步骤S200、检测电池组的电压和电流,并根据检测到的电池组电压、电池组电流、电池组内阻计算得到电池组开路电压,再根据预设的OCV特性曲线得到对应电池组开路电压的第二电量信息还包括为:
步骤S210、若检测到电池组在放电时的开路电压未逐渐降低,则根据在本次放电内计算得到的开路电压的最低值和预设的OCV特性曲线,获取第二电量信息;
步骤S220、若检测到电池组在充电时的开路电压未逐渐升高,则根据在本次充电内计算得到的开路电压的最高值和预设的OCV特性曲线,获取第二电量信息。
需要理解的是,在机器人实际工作中,例如开关机、显示屏打开/关闭等情况下,会导致一瞬间的电池组电压波动,此时可能导致检测到的电池组电压不准,进而导致计算得到的开路电压和根据开路电压确定的第二电量信息不准确。
为此,在本实施例中,若检测到电池组在放电时的开路电压未逐渐降低,则说明最新得到的开路电压偏大,此时会不按照最新的开路电压作为参考值,而是将上一次检测到的开路电压的值,即在本次放电过程中,开路电压的最小值作为参考值,并以此最小值再根据OCV特性曲线得到相应的第二电量信息,直至当前开路电压恢复到正常的逐渐降低状态;同理,若检测到电池组在充电时的开路电压未逐渐升高,则说明最新得到的开路电压偏小,此时会不按照最新的开路电压作为参考值,而是将上一次检测到的开路电压的值,即在本次放电过程中,开路电压的最大值作为参考值,并以此最大值再根据OCV特性曲线得到相应的第二电量信息,直至当前开路电压恢复到正常的逐渐升高状态。
通过上述设置,能够防止得到的第二电量信息因为部分负载上下电的影响导致出现波动,有效地提高了第二电量信息的准确性。
参考图3,在本发明一实施例中,电池电量校准方法还包括:
步骤S400、将实际电量信息设置为显示电量信息进行显示。
在本实施例中,机器人上可以设置有指示组件,例如电量指示灯、触摸屏上显示有剩余电池定量等。机器人可以将当前的实际电量信息通过指示组件直接进行显示,从而方便用户得知当前的机器人剩余电量,提高了用户使用的便利性。
此外,在另一实施例中,参考图4,步骤S400、将实际电量信息设置为显示电量信息进行显示还包括:
步骤S410、在将实际电量信息从第一电量信息切换设置为第二电量信息时,按照第一预设挡位逐渐调整显示电量信息,直至显示电量信息与第二电量信息一致;
步骤S420、在将实际电量信息从第二电量信息切换设置为第一电量信息时,按照第一预设挡位逐渐调整显示电量信息,直至显示电量信息与第一电量信息一致。
需要理解的是,在BMS出现故障导致严重偏差时,会将第二电量信息作为实际电量信息,但是由上述内容,为了方便用户使用,机器人同时会将实际电量信息作为当前显示电量信息进行显示,以告知用户当前机器人的电池组的剩余电量,因为在切换至第二电量信息时,显示电量信息会出现突然跳转的情况,例如在放电时,第一电量信息为90%,第二电量信息为80%,若此时显示电量信息直接调整到和实际电量信息一致,则会从90%直接跳转到80%,这会让用户感觉到非常的突兀。
为此,在本实施例中,在将实际电量信息从所述第一电量信息切换设置为所述第二电量信息时,会按照第一预设挡位,例如“每分钟2%”逐渐调整显示电量信息,直至显示电量信息与第二电量信息一致,即与实际电量信息一致。例如在放电时,第一电量信息为90%,第二电量信息为80%,此刻显示电量信息为90%,当实际电量信息从第一电量信息切换至第二电量信息时,会先按照每分钟2%逐渐降低显示电量信息,直至显示电量信息与第二电量信息一致。其中,第一预设挡位为研发人员根据需求进行设置。同理,在将实际电量信息从所述第二电量信息切换设置为所述第一电量信息时,也会先按照第一预设挡位逐渐调整显示电量信息,直至显示电量信息与第一电量信息一致,防止在第二电量信息切换为第一电量信息时,显示电量信息出现异常跳转的情况发生。
通过上述设置,能够在实际电量信息从第一电量信息切换至第二电量信息,或者是从第二电量信息切换回第一电量信息时,保证机器认显示给用户的显示电量信息平滑变化,不会给用户有电量跳转的突兀感。
参考图5,在本发明一实施例中,步骤S300、当确定第一电量信息与第二电量信息的差值未达到预设跳变误差值时,将第一电量信息设置为实际电量信息具体为:
步骤S311、当确定第一电量信息与第二电量信息的差值未达到预设跳变误差值时,若电池组处于放电状态且第一电量信息高于第二电量信息,则待第一电量信息与当前的第二电量信息一致时,再将第一电量信息设置为实际电量信息;
步骤S312、若电池组处于冲电状态且第一电量信息低于第二电量信息,则待第一电量信息与当前的第二电量信息一致时,再将第一电量信息设置为实际电量信息。
需要理解的是,由上述内容可知,由于第二电量信息可能因为OCV特性曲线的误差而产生误差,所以当第一电量信息与第二电量信息的差值未达到预设跳变误差值时,会将第一电量信息设置为实际电量信息,即当BMS恢复正常,不再跳变时,实际电量信息会从第二电量信息重新切换设置回第一电量信息。但是正因为第二电量信息会因为OCV特性曲线产生误差,所以在放电时恢复正常的第一电量信息可能会比当前第二电量信息高,或者在充电时恢复正常的第一电量信息可能会比当前第二电量信息低的情况发生。若此时直接将实际电量信息切换回第一电量信息,则会在机器人实现当前的显示电量信息时(即实际电量信息时),导致机器人显示的剩余电量在放电时出现电量从低变高或者在充电时出现电量从高编低的情况。
因此,在本实施例中,当确定第一电量信息与第二电量信息的差值未达到预设跳变误差值时,若在放电时第一电量信息高于第二电量信息,机器人则会控制显示电量信息先不变化,待第一电量信息降低到了当前的第二电量信息时(当前的第二电量信息为第一电量信息与第二电量信息差值未达到预设跳变误差值那一刻的第二电量信息),再将第一电量信息设置为实际电量信息,并且将实际电量信息设置为显示电量信息进行显示。例如,电池组放电时,当前第二电量信息为80%,第一电量信息恢复正常后为82%,则机器人会持续显示当前剩余的电量信息为80%,直到第一电量信息下降到80%时,再将第一电量信息设置为实际电量信息,并且将实际电量信息设置为显示电量信息进行正常显示。
同理,在充电时,若在充电时第一电量信息低于第二电量信息,机器人则会控制显示电量信息先不变化,待第一电量信息降升高到了当前的第二电量信息时(当前的第二电量信息为第一电量信息与第二电量信息差值未达到预设跳变误差值那一刻的第二电量信息),再将第一电量信息设置为实际电量信息,并且将实际电量信息设置为显示电量信息进行显示。例如,电池组充电时,当前第二电量信息为82%,第一电量信息恢复正常后为80%,则机器人会持续显示当前剩余的电量信息为82%,直到第一电量信息升高到82%时,再将第一电量信息设置为实际电量信息,并且将实际电量信息设置为显示电量信息进行正常显示。
通过上述设置,能够在实际电量信息从第二电量信息切换回第一电量信息时,不出现机器人剩余电量显示异常的情况,提高了用户使用的便利性。
参考图6,在本发明一实施例中,电池电量校准方法还包括:
步骤S500、获取电池组的电流,并计算得到预设时间内电池组的电量变化信息;
在本实施例中,由上述内容可知,机器人可以检测在工作时电池组输出的电流,因此,机器人能够计算出在预设时间内电池组的电量变化信息,即电池容量变化信息。
可选的,参考图7,步骤S500具体为:
步骤S510、每间隔预设检测时间获取一次电池组的电流,在获取的电池组的电流次达到预设次数时,将多个获取到的电池组的电流进行均值计算得到电流检测信息;
步骤S520、将电流检测信息在预设时间内进行积分处理,得到预设时间内电池组的电量变化信息。
具体地,预设检测时间为50ms,预设次数为20次,预设时间为600s,需要注意的是,上述数据仅是便于说明功耗计算的过程所举得例子,在实际应用中,研发人员可以根据需求自行选择合适的参数并设置。
在机器人运行的过程中,每间隔50ms检测一次电池组输出/输入的电流值,并在检测到20次时,将这1S内所有的电流检测数据结果进行均值计算,从而消除单次检测带来的波动,提高电流检测的精确性。并按照公式(1)计算600s内电池组的容量变化信息:
故,预设时间内电池组的容量变化信息为:
△SOC=△C÷Cf 公式(2)
其中,Cf为电池组在满电时的电池容量。
步骤S600、将电量变化信息与在预设时间内实际电量信息的变化量作差,得到电量差值;
步骤S700、确定电量差值达到预设功耗误差值时,调整实际电量信息,直至电量差值为零。
在本实施例中,在机器人运行过程中,会每间隔预设时间,比如600s,对实际电量信息在10中内的变化量与由上述过程计算得到的电量变化信息进行作差处理,以得到电量差值。
当电量差值达到预设功耗误差值时,例如预设功耗误差值为2%,则相当于当前实际电量信息是不准确的出现了误差。此时,会通过第二预设挡位,例如每分钟调整1%逐渐调整实际电压信息,直至电量差值为零值,从而通过额外计算容量功耗的方式校准当前的电池电量信息。同时由上述实施例内容可知,机器人会将实际电量信息设置为显示电量信息进行显示,以提示用户当前的机器人的剩余电量信息,因此通过第二预设挡位逐渐调整实际电流信息的方式,可以使机器人更加平滑的调整显示电量信息,即实际电量信息,防止校准时,显示的剩余电量信息出现跳变的情况,提高了用户使用的便利性。
参考图8,本发明还提出一种机器人的控制装置,机器人的控制装置包括:
存储器10;
处理器20;
存储在存储器10上并被处理器20执行的电池电量校准程序,电池电量校准程序在被处理器20执行时,实现如上述任一项的电池电量校准方法。
值得注意的是,由于本发明机器人的控制装置基于上述的电池电量校准方法,因此,本发明机器人的控制装置的实施例包括上述电池电量校准方法全部实施例的全部技术方案,且所达到的技术效果也完全相同,在此不再赘述。
参考图8,本发明还提出一种机器人,机器人包括用于检测电池组电压的电压检测电路30、用于检测电池组输出电流的电流检测电路40、用于显示电池电量的电量显示组件50以及上述的机器人的控制装置;或者,机器人使用了上述任一项的电池电量校准方法。
值得注意的是,由于本发明机器人基于上述的机器人的控制装置和电池电量校准方法,因此,本发明机器人的实施例包括上述机器人的控制装置和电池电量校准方法全部实施例的全部技术方案,且所达到的技术效果也完全相同,在此不再赘述。
以上仅为本发明的可选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。