CN117192423A - 一种移动电源剩余电量准确检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及数据处理技术领域,具体涉及一种移动电源剩余电量准确检测方法,包括:采集移动电源的电流值和电压值,根据电流值和电压值,计算每个时刻移动电源的放电特性,将每个时刻的移动电源的放电特性转换为二维空间中的数据点,根据相邻时刻的数据点的放电特性相似性,将所有数据点划分为若干个目标集合,计算每个目标集合的修正系数,根据每个目标集合的修正系数对剩余电量进行修正,获得每个时刻矫正后的剩余电量。本发明提高剩余电量的检测结果的准确性,进而提高用户体验。
Description
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域,具体涉及一种移动电源剩余电量准确检测方法。
背景技术
移动电源是一种便携式的充电设备,可以为各种移动设备如智能手机、平板电脑、蓝牙耳机等提供充电服务。随着移动设备的广泛应用,移动电源的使用也越来越普及,用户对电源的电量管理需求日益增强。当移动电源的电量不足时,无法为移动设备提供足够的电力支持,这会导致用户无法正常使用设备或者在需要时无法紧急充电。因此,准确检测移动电源的剩余电量对于用户来说非常重要。
传统的检测移动电源剩余电量的方法是通过移动电源在单位时间内放电量的不变性来估计剩余电量,但受到自身内阻和放电过程中的化学特性的影响,导致实际放电过程中,移动电源在单位时间内放电量会发生变化,进而导致剩余电量的检测结果不准确。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供一种移动电源剩余电量准确检测方法,所述方法包括:
采集移动电源的电流值和电压值;
根据电流值和电压值,计算每个时刻移动电源的放电特性,将每个时刻的移动电源的放电特性转换为二维空间中的数据点;
根据相邻时刻的数据点的放电特性相似性,将所有数据点划分为若干个目标集合;计算每个目标集合的修正系数;
根据每个目标集合的修正系数对剩余电量进行修正,获得每个时刻矫正后的剩余电量。
进一步地,所述每个时刻移动电源的放电特性的计算公式如下:
式中,表示第i时刻移动电源的放电特性,/>表示第i时刻的电压值,/>表示第i+1时刻的电压值,/>表示第i时刻的电流值,/>表示第i+1时刻的电流值。
进一步地,所述将所有数据点划分为若干个目标集合,包括的具体步骤如下:
从第一个子集合开始,根据两个集合的合并可能性的计算方法,计算第一个子集合和第二个子集合的合并可能性,如果第一个子集合和第二个子集合的合并可能性大于预设阈值Y,则将第一个子集合和第二个子集合合并为一个集合;根据两个集合的合并可能性的计算方法,计算集合/>和第三个子集合的合并可能性,如果集合/>和第三个子集合的合并可能性的合并可能性大于预设阈值Y,则将集合/>和第三个子集合合并为一个集合/>;根据两个集合的合并可能性的计算方法,计算集合/>和第四个子集合的合并可能性,如果集合/>和第四个子集合的合并可能性的合并可能性大于预设阈值Y,则将集合/>和第四个子集合合并为一个集合/>,以此类推,直至集合/>和第/>个子集合的合并可能性的合并可能性小于等于预设阈值Y,将集合/>作为第一目标集合;
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从第个子集合开始,根据两个集合的合并可能性的计算方法,计算第/>个子集合和第/>个子集合的合并可能性,如果第/>个子集合和第/>个子集合的合并可能性大于预设阈值Y,则将第/>个子集合和第/>个子集合合并为一个集合;根据两个集合的合并可能性的计算方法,计算集合/>和第/>个子集合的合并可能性,如果集合/>和第/>个子集合的合并可能性的合并可能性大于预设阈值Y,则将集合/>和第/>个子集合合并为一个集合/>;根据两个集合的合并可能性的计算方法,计算集合/>和第/>个子集合的合并可能性,如果集合/>和第/>个子集合的合并可能性的合并可能性大于预设阈值Y,则将集合/>和第/>个子集合合并为一个集合/>,以此类推,直至集合/>和第/>个子集合的合并可能性的合并可能性小于等于预设阈值Y,将集合/>作为第三目标集合;
以此类推,获得所有目标集合。
进一步地,所述两个集合的合并可能性的获取方法具体如下:
计算每个集合的总体特征值,对两个集合的总体特征值的差异进行负相关映射,得到两个集合的合并可能性,其中,总体特征值的差异是指总体特征值的差值的绝对值。
进一步地,所述每个集合的总体特征值的计算公式如下:
式中,T表示子集合的总体特征值,表示子集合中所有数据点的放电特性最大值,/>表示子集合中所有数据点的放电特性最小值,/>表示子集合中第j个数据点的放电特性,/>表示子集合中第j+1个数据点的放电特性,m表示预设数量。
进一步地,所述子集合的获取方法具体如下:
将相邻时刻的预设数量m个数据点划分为一个子集合,将所有数据点划分为若干个子集合,m表示预设数量。
进一步地,所述每个目标集合的修正系数的计算公式如下:
式中,表示第r个目标集合的修正系数,r取遍[2,N]内的所有整数,N表示目标集合的数量,/>表示第r个目标集合中所有数据点的数量,/>表示第r个目标集合中第s个数据点的放电特性,/>表示参考集合中所有数据点的放电特性的均值,/>表示第r个目标集合中第s个数据点和第s+1个数据点的斜率,/>表示第r个目标集合中第s+1个数据点和第s+2个数据点的斜率,/>表示线性归一化函数。
进一步地,所述矫正后的剩余电量的计算公式如下:
式中,表示第r个目标集合中第w时刻矫正后的剩余电量,/>表示第r-1个目标集合中第/>时刻矫正后的剩余电量,/>表示第r-1个目标集合中所有数据点的数量,/>表示第r个目标集合的修正系数,w表示第w时刻。
进一步地,所述参考集合是第一个目标集合。
进一步地,所述将每个时刻的移动电源的放电特性转换为二维空间中的数据点,包括的具体步骤如下:
分别将时刻和移动电源的放电特性作为横坐标和纵坐标,构建二维空间,将每个时刻的移动电源的放电特性转换为二维空间中的数据点。
本发明的技术方案的有益效果是:本发明根据相邻时刻的数据点的放电特性相似性获得每个子集合的总体特征值,将总体特征值相似的相邻子集合合并为目标集合,目标集合中每个时刻的放电特性相似,根据移动电源在单位时间内放电量的变化情况,获得每个目标集合的修正系数,进而根据目标集合的修正系数对剩余电量进行修正,获得每个时刻矫正后的剩余电量,提高剩余电量的检测结果的准确性,进而提高用户体验。
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为本发明的一种移动电源剩余电量准确检测方法的方法流程图。
具体实施方式
为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明提出的一种移动电源剩余电量准确检测方法,其具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如下。在下述说明中,不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外,一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种移动电源剩余电量准确检测方法的具体方案。
由于移动电源自身材料的化学性质以及目前的制造工艺等,移动电源存在容量衰减问题,随着移动电源的使用和充放电循环,移动电源的容量会逐渐衰减。容量衰减会导致移动电源在单次使用中储存和释放的电能减少,缩短移动电源的使用时间,这也就是用户在使用移动电源一段时间后感觉移动电源“不耐用”的最大原因。理想情况下,移动电源的压降和电流在一定范围内呈正比关系,但是在实际使用过程中,移动电源的放电特性会受到移动电源内阻变化以及内阻的电流热效应等因素影响,导致移动电源放电的压降曲线和移动电源的电流变化关系并不会呈现正比关系,这也就是为什么在使用移动电源给其他设备供电时,移动电源在某一段时间段掉电快的原因。因此需要更好地分析出移动电源在放电过程中的移动电源放电量和电压之间的变化关系,以便对剩余电量做出准确的检测。
请参阅图1,其示出了本发明一个实施例提供的一种移动电源剩余电量准确检测方法的数据传输模块的方法流程图,该方法包括:
S001、采集移动电源的电流值和电压值。
需要说明的是,考虑到移动电源在使用过程中,剩余电量与放电过程中的电流以及压降密切相关,为了更好地对移动电源的剩余电量进行检测,需要监测移动电源在一次完整的使用过程中的电流以及电压。
在本实施例中,在移动电源的输出接口附近部署的电流传感器和电压传感器,通过电流传感器和电压传感器分别采集移动电源的电流值和电压值,采集的时间间隔为10ms。
S002、根据电流值和电压值,计算每个时刻移动电源的放电特性,将每个时刻的移动电源的放电特性转换为二维空间中的数据点,根据相邻时刻的数据点的放电特性相似性,将所有数据点划分为若干个目标集合。
1、根据电流值和电压值,计算每个时刻移动电源的放电特性,将每个时刻的移动电源的放电特性转换为二维空间中的数据点。
需要说明的是,理想情况下,移动电源在单位时间内放电量是不变的,即移动电源的放电特性是不变的,移动电源的放电特性由压降和电流共同决定,所有移动电源的压降和电流的比值不变。但是在实际使用过程中,移动电源的放电特性会受到自身内阻、内阻的电流热效应和放电过程中的化学特性等因素影响,导致移动电源的放电特性会发生变化,这也就是为什么在使用移动电源给其他设备供电时,会感觉某一段时间移动电源掉电快的原因。为了能够更好地分析出移动电源在放电过程中的放电特性,以便准确地检测出移动电源的剩余电量,获得移动电源在一次放电过程中的电流值和电压值,根据相邻时刻的电流值和电压值,获得每个时刻移动电源的放电特性。
在本实施例中,根据电流值和电压值,计算每个时刻移动电源的放电特性,具体计算公式为:
式中,表示第i时刻移动电源的放电特性,/>表示第i时刻的压降,/>表示第i时刻的电压值,/>表示第i+1时刻的电压值,/>表示第i时刻的电流放电量,/>表示第i时刻的电流值,/>表示第i+1时刻的电流值。
分别将时刻和移动电源的放电特性作为横坐标和纵坐标,构建二维空间,将每个时刻的移动电源的放电特性转换为二维空间中的数据点。
2、根据相邻时刻的数据点的放电特性相似性,将所有数据点划分为若干个目标集合。
需要说明的是,为了更好地分析移动电源的放电特性的变化情况,进而对移动电源的剩余电量检测进行矫正,将放电特性相近的相邻时刻划分为一个集合,进而对每段时间内移动电源的放电特性进行分析。
在本实施例中,将相邻时刻的预设数量m个数据点划分为一个子集合,将所有数据点划分为若干个子集合,实施人员可根据实际实施情况设置预设数量,例如m=8,特殊的,将最后剩余的数量不足m个数据点作为一个子集合,将所有子集合合并为若干个目标集合,具体过程为:
(1)从第一个子集合开始,根据两个集合的合并可能性的计算方法,计算第一个子集合和第二个子集合的合并可能性,如果第一个子集合和第二个子集合的合并可能性大于预设阈值Y,则将第一个子集合和第二个子集合合并为一个集合,实施人员可根据实际实施情况设置预设阈值,例如Y=0.8;根据两个集合的合并可能性的计算方法,计算集合/>和第三个子集合的合并可能性,如果集合/>和第三个子集合的合并可能性的合并可能性大于预设阈值Y,则将集合/>和第三个子集合合并为一个集合/>;根据两个集合的合并可能性的计算方法,计算集合/>和第四个子集合的合并可能性,如果集合/>和第四个子集合的合并可能性的合并可能性大于预设阈值Y,则将集合/>和第四个子集合合并为一个集合/>,以此类推,直至集合/>和第/>个子集合的合并可能性的合并可能性小于等于预设阈值Y,将集合/>作为第一目标集合;
(2)从第个子集合开始,根据两个集合的合并可能性的计算方法,计算第个子集合和第/>个子集合的合并可能性,如果第/>个子集合和第/>个子集合的合并可能性大于预设阈值Y,则将第/>个子集合和第/>个子集合合并为一个集合/>;根据两个集合的合并可能性的计算方法,计算集合/>和第/>个子集合的合并可能性,如果集合/>和第/>个子集合的合并可能性的合并可能性大于预设阈值Y,则将集合/>和第/>个子集合合并为一个集合/>;根据两个集合的合并可能性的计算方法,计算集合/>和第/>个子集合的合并可能性,如果集合/>和第/>个子集合的合并可能性的合并可能性大于预设阈值Y,则将集合/>和第/>个子集合合并为一个集合/>,以此类推,直至集合/>和第/>个子集合的合并可能性的合并可能性小于等于预设阈值Y,将集合/>作为第二目标集合;
(3)从第个子集合开始,根据两个集合的合并可能性的计算方法,计算第个子集合和第/>个子集合的合并可能性,如果第/>个子集合和第/>个子集合的合并可能性大于预设阈值Y,则将第/>个子集合和第/>个子集合合并为一个集合/>;根据两个集合的合并可能性的计算方法,计算集合/>和第/>个子集合的合并可能性,如果集合/>和第/>个子集合的合并可能性的合并可能性大于预设阈值Y,则将集合/>和第/>个子集合合并为一个集合/>;根据两个集合的合并可能性的计算方法,计算集合/>和第/>个子集合的合并可能性,如果集合/>和第/>个子集合的合并可能性的合并可能性大于预设阈值Y,则将集合/>和第/>个子集合合并为一个集合/>,以此类推,直至集合/>和第/>个子集合的合并可能性的合并可能性小于等于预设阈值Y,将集合/>作为第三目标集合;
(4)以此类推,获得所有目标集合。
其中,任意两个集合的合并可能性的计算方法为:计算每个集合的总体特征值,对两个集合的总体特征值的差异进行负相关映射,得到两个集合的合并可能性,其中,总体特征值的差异是指总体特征值的差值的绝对值,实施人员可根据实际实施情况设置负相关映射函数,例如以自然常数为底的指数函数。
需要说明的是,两个集合的总体特征值的差异越大,则两个集合中的数据点的放电特性差异越大,则两个集合越不可能被合并为一个集合,所以两个集合的合并可能性越小。
其中,任意一个集合的总体特征值的计算公式为:
式中,T表示子集合的总体特征值,表示子集合中所有数据点的放电特性最大值,/>表示子集合中所有数据点的放电特性最小值,/>表示子集合中第j个数据点的放电特性,/>表示子集合中第j+1个数据点的放电特性,m表示预设数量,子集合中有m个数据点。
需要说明的是,代表了子集合中所有数据点的放电特性的变化范围,该值越大,则子集合的总体特征值越大;/>表示单位时间内子集合中数据点的放电特性的平均变化程度,该值越大,则子集合的总体特征值越大。
S003,计算每个目标集合的修正系数。
需要说明的是,由于移动电源刚开始进行放电时,自身内阻、内阻的电流热效应和放电过程中的化学特性等因素的影响程度较小,所以刚开始进行放电的一段时间内,移动电源的放电特性基本不变,因此,可以将刚开始进行放电的一段时间作为参考,对后续放电特性发生变化的时刻的剩余电量进行矫正。
在本实施例中,将第一个目标集合作为参考集合,计算每个目标集合的修正系数,计算公式具体为:
式中,表示第r个目标集合的修正系数,r取遍[2,N]内的所有整数,N表示目标集合的数量,/>表示第r个目标集合中所有数据点的数量,/>表示第r个目标集合中第s个数据点的放电特性,/>表示参考集合中所有数据点的放电特性的均值,/>表示第r个目标集合中第s个数据点和第s+1个数据点的斜率,/>表示第r个目标集合中第s+1个数据点和第s+2个数据点的斜率,/>表示线性归一化函数。
需要说明的是,参考集合中所有数据点的放电特性的均值代表参考集合中放电特性的平均水平,目标集合中数据点的放电特性与放电特性的平均水平的差异越大,目标集合中每个时刻移动电源的放电特性变化程度越大,则根据单位时间内不变的放电量对剩余电量进行估计,对后续电池检测的剩余电量矫正程度越大;代表相邻两个时间段放电特性变化程度的波动程度,该值越大,则说明目标集合在放电过程中的电压压降和放电量之间的变化越大,即对后续电池检测的剩余电量矫正程度越大。
S004,根据每个目标集合的修正系数对剩余电量进行修正,获得每个时刻矫正后的剩余电量。
在本实施例中,对除参考集合以外的每个目标集合中每个时刻的剩余电量进行矫正,获得每个时刻矫正后的剩余电量;矫正后的剩余电量具体计算公式为:
式中,表示第r个目标集合中第w时刻矫正后的剩余电量,/>表示第r-1个目标集合中第/>时刻矫正后的剩余电量,即第r-1个目标集合中最后时刻矫正后的剩余电量,/>表示第r-1个目标集合中所有数据点的数量,即第r-1个目标集合中所有时刻的数量,/>表示第r个目标集合的修正系数,w表示第w时刻。特殊地,对于第2个目标集合,/>表示参考集合中最后一个时刻的剩余电量。
本发明根据相邻时刻的数据点的放电特性相似性获得每个子集合的总体特征值,将总体特征值相似的相邻子集合合并为目标集合,目标集合中每个时刻的放电特性相似,根据移动电源在单位时间内放电量的变化情况,获得每个目标集合的修正系数,进而根据目标集合的修正系数对剩余电量进行修正,获得每个时刻矫正后的剩余电量,提高剩余电量的检测结果的准确性,进而提高用户体验。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的原则之内,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 (10)
1.一种移动电源剩余电量准确检测方法,其特征在于,所述方法包括:
采集移动电源的电流值和电压值;
根据电流值和电压值,计算每个时刻移动电源的放电特性,将每个时刻的移动电源的放电特性转换为二维空间中的数据点;
根据相邻时刻的数据点的放电特性相似性,将所有数据点划分为若干个目标集合;计算每个目标集合的修正系数;
根据每个目标集合的修正系数对剩余电量进行修正,获得每个时刻矫正后的剩余电量。
2.根据权利要求1所述的一种移动电源剩余电量准确检测方法,其特征在于,所述每个时刻移动电源的放电特性的计算公式如下:
式中,表示第i时刻移动电源的放电特性,/>表示第i时刻的电压值,/>表示第i+1时刻的电压值,/>表示第i时刻的电流值,/>表示第i+1时刻的电流值。
3.根据权利要求1所述的一种移动电源剩余电量准确检测方法,其特征在于,所述将所有数据点划分为若干个目标集合,包括的具体步骤如下:
从第一个子集合开始,根据两个集合的合并可能性的计算方法,计算第一个子集合和第二个子集合的合并可能性,如果第一个子集合和第二个子集合的合并可能性大于预设阈值Y,则将第一个子集合和第二个子集合合并为一个集合;根据两个集合的合并可能性的计算方法,计算集合/>和第三个子集合的合并可能性,如果集合/>和第三个子集合的合并可能性的合并可能性大于预设阈值Y,则将集合/>和第三个子集合合并为一个集合/>;根据两个集合的合并可能性的计算方法,计算集合/>和第四个子集合的合并可能性,如果集合和第四个子集合的合并可能性的合并可能性大于预设阈值Y,则将集合/>和第四个子集合合并为一个集合/>,以此类推,直至集合/>和第/>个子集合的合并可能性的合并可能性小于等于预设阈值Y,将集合/>作为第一目标集合;
从第个子集合开始,根据两个集合的合并可能性的计算方法,计算第/>个子集合和第/>个子集合的合并可能性,如果第/>个子集合和第/>个子集合的合并可能性大于预设阈值Y,则将第/>个子集合和第/>个子集合合并为一个集合;根据两个集合的合并可能性的计算方法,计算集合/>和第/>个子集合的合并可能性,如果集合/>和第/>个子集合的合并可能性的合并可能性大于预设阈值Y,则将集合/>和第/>个子集合合并为一个集合/>;根据两个集合的合并可能性的计算方法,计算集合/>和第/>个子集合的合并可能性,如果集合/>和第/>个子集合的合并可能性的合并可能性大于预设阈值Y,则将集合/>和第/>个子集合合并为一个集合/>,以此类推,直至集合/>和第/>个子集合的合并可能性的合并可能性小于等于预设阈值Y,将集合/>作为第二目标集合;
从第个子集合开始,根据两个集合的合并可能性的计算方法,计算第/>个子集合和第/>个子集合的合并可能性,如果第/>个子集合和第/>个子集合的合并可能性大于预设阈值Y,则将第/>个子集合和第/>个子集合合并为一个集合;根据两个集合的合并可能性的计算方法,计算集合/>和第/>个子集合的合并可能性,如果集合/>和第/>个子集合的合并可能性的合并可能性大于预设阈值Y,则将集合/>和第/>个子集合合并为一个集合/>;根据两个集合的合并可能性的计算方法,计算集合/>和第/>个子集合的合并可能性,如果集合/>和第/>个子集合的合并可能性的合并可能性大于预设阈值Y,则将集合/>和第/>个子集合合并为一个集合/>,以此类推,直至集合/>和第/>个子集合的合并可能性的合并可能性小于等于预设阈值Y,将集合/>作为第三目标集合;
以此类推,获得所有目标集合。
4.根据权利要求3所述的一种移动电源剩余电量准确检测方法,其特征在于,所述两个集合的合并可能性的获取方法具体如下:
计算每个集合的总体特征值,对两个集合的总体特征值的差异进行负相关映射,得到两个集合的合并可能性,其中,总体特征值的差异是指总体特征值的差值的绝对值。
5.根据权利要求4所述的一种移动电源剩余电量准确检测方法,其特征在于,所述每个集合的总体特征值的计算公式如下:
式中,T表示子集合的总体特征值,表示子集合中所有数据点的放电特性最大值,表示子集合中所有数据点的放电特性最小值,/>表示子集合中第j个数据点的放电特性,/>表示子集合中第j+1个数据点的放电特性,m表示预设数量。
6.根据权利要求3所述的一种移动电源剩余电量准确检测方法,其特征在于,所述子集合的获取方法具体如下:
将相邻时刻的预设数量m个数据点划分为一个子集合,将所有数据点划分为若干个子集合,m表示预设数量。
7.根据权利要求1所述的一种移动电源剩余电量准确检测方法,其特征在于,所述每个目标集合的修正系数的计算公式如下:
式中,表示第r个目标集合的修正系数,r取遍[2,N]内的所有整数,N表示目标集合的数量,/>表示第r个目标集合中所有数据点的数量,/>表示第r个目标集合中第s个数据点的放电特性,/>表示参考集合中所有数据点的放电特性的均值,/>表示第r个目标集合中第s个数据点和第s+1个数据点的斜率,/>表示第r个目标集合中第s+1个数据点和第s+2个数据点的斜率,/>表示线性归一化函数。
8.根据权利要求1所述的一种移动电源剩余电量准确检测方法,其特征在于,所述矫正后的剩余电量的计算公式如下:
式中,表示第r个目标集合中第w时刻矫正后的剩余电量,/>表示第r-1个目标集合中第/>时刻矫正后的剩余电量,/>表示第r-1个目标集合中所有数据点的数量,/>表示第r个目标集合的修正系数,w表示第w时刻。
9.根据权利要求7所述的一种移动电源剩余电量准确检测方法,其特征在于,所述参考集合是第一个目标集合。
10.根据权利要求1所述的一种移动电源剩余电量准确检测方法,其特征在于,所述将每个时刻的移动电源的放电特性转换为二维空间中的数据点,包括的具体步骤如下:
分别将时刻和移动电源的放电特性作为横坐标和纵坐标,构建二维空间,将每个时刻的移动电源的放电特性转换为二维空间中的数据点。
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