CN202486292U - 电池电量的获取设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电池电量的获取设备，包括：采集装置，实时采集电池的电压值；分析装置，根据采集到的电压值，分析电池在第一预设时间段内的电压变化值；比较装置，将电压变化值与预设的变化阈值进行比较；处理装置，根据比较结果，在电压变化值小于变化阈值的情况下，将实时采集的电压值作为显示电压，否则，将对电压值进行补偿处理得到补偿电压值作为显示电压；转换装置，将显示电压转换为电池的剩余电量。通过对电池的电压及电压变化量的实时监测，在电压变化量超过预设阈值时，采用特定的算法对实时监测到的电压值进行补偿计算，从而避免由于启动或加速时瞬间耗电过大，或由于电池虚电而造成电量显示不准确。

Description

电池电量的获取设备

技术领域

本实用新型涉及电池监测技术，具体而言，涉及电池电量的获取装置和获取方法。

背景技术

对于现阶段市场上的电量表，都是以电压的高低来判断电池容量的大小，并且是实时显示的，即仪表显示电压为电池实时电压：U显＝U实。但电池有一个特性就是相同状态的电池放电电流越大所造成的压降也越大，也就是在电动设备启动或加速时电流大压降大，指示掉的多，所表现出来的就是电池的电量很快就耗尽。还有就是由于虚电，导致容量不足时还是显示满电，不能准确指示电池容量。

因此，需要一种新的电池电量的获取技术，可以避免由于启动或加速时瞬间耗电过大，或由于电池虚电而造成电量显示不准确。

实用新型内容

本实用新型正是基于上述问题，提出了一种新的电池电量的获取技术，可以避免由于启动或加速时瞬间耗电过大，或由于电池虚电而造成电量显示不准确。

有鉴于此，本实用新型提出了一种电池电量的获取设备，包括：采集装置，连接至所述电池，实时采集所述电池的电压值；分析装置，连接至所述采集装置，根据所述采集装置采集到的所述电压值，分析所述电池在第一预设时间段内的电压变化值；比较装置，连接至所述分析装置，将所述分析装置得到的所述电压变化值与预设的变化阈值进行比较；处理装置，连接至所述比较装置，根据所述比较装置的比较结果，在所述电压变化值小于所述变化阈值的情况下，将所述采集装置实时采集的所述电压值作为显示电压，否则，将对所述电压值进行补偿处理得到补偿电压值作为所述显示电压；转换装置，连接至所述处理装置，将所述处理装置得到的所述显示电压转换为所述电池的剩余电量。在该技术方案中，一方面不断地对电池的电压进行实时采集，另一方面对于电压的变化量进行分析，其中，比如设定第一预设时间段为5s，则每隔5s对采集到的电压的变化量进行分析，如果小于设定的变化阈值，说明电量消耗平稳，就根据采集到的实时电压进行转换为电量并显示，如果超出了设定的变化阈值，说明电量的瞬间消耗过高，此时可能为启动或加速的瞬间，需要按照特定的算法进行补偿处理，则对于启动时的电压监测可以避免虚电的情况，而对于使用过程中的监测，则可以避免加速瞬间造成的电量下降过快，从而带给用户良好的体验。

在上述技术方案中，优选地，所述处理装置具体包括：选择子装置，选取在所述第一预设时间段内采集到的最大电压值及对应的时间点，将所述最大电压值作为起始电压值及将所述对应的时间点作为起始点；设定子装置，从所述选择子装置选取的所述起始点开始，以第二预设时间段为单位时间长度，在第三预设时间段内步进式地设定至少一个时间节点；获取子装置，对于所述设定子装置设定的每个所述时间节点，获取所述时间节点与所述起始点之间的时间长度；计算子装置，将所述起始电压值与补偿变量的差值作为所述显示电压，其中，所述补偿变量为所述时间长度与预设的补偿常数的乘积。在该技术方案中，如设定第三预设时间段为15s，那么从起始点开始的15s内，都将按照补偿处理的方式进行电量的显示。在这段时间内，通过设定第二预设时间段的长度，从而确定选取的时间点的个数，然后分别在这些时间点上进行补偿处理并得到对应的电压值，利用这些电压值转换得到对应的电量值，从而提高电量显示的准确度。

在上述技术方案中，优选地，还包括：获取装置，连接至所述电池，获取所述电池的规格，并根据所述电池的规格获取对应的处理参数，所述处理参数包括：第一预设时间段、第三预设时间段、变化阈值和/或补偿常数。在该技术方案中，对于不同规格的电池，如不同材料或不同容量的电池，都存在最适合某一种电池的处理参数，而选择正确的处理参数显然有利于得到更为准确的电量显示效果。

在上述技术方案中，优选地，还包括：第一存储装置，连接至所述获取装置，对应地存储所述电池的规格与所述处理参数。在该技术方案中，通过对应地存储不同的电池规格与处理参数，可以实现批量生产和应用上的自动识别，实现相同设备在不同种类电池规格的设备上的通用化，提高利用率，降低生产成本。

在上述技术方案中，优选地，还包括：第二存储装置，连接至所述转换装置，对应地存储所述电池的规格及转换比例，所述转换比例用于由所述转换装置将所述显示电压转换为所述电池的剩余电量。在该技术方案中，由于电池的电压与电量之间存在对应的比例关系，因而可以直接通过对电压进行测量，而通过转换比例进行转换为电量，又由于不同规格的电池具有对应的转换比例，因而可以通过对应地存储不同的电池规格与转换比例，可以实现批量生产和应用上的自动识别，实现相同设备在不同种类电池规格的设备上的通用化，提高利用率，降低生产成本。

在上述技术方案中，优选地，所述获取装置还包括：阈值获取子装置，连接至所述第一存储装置，从所述第一存储装置中获取对应于所述电池的规格的至少一个开关阈值；以及所述电池电量的获取设备还包括：开关装置，连接至所述比较装置，所述比较装置将来自所述阈值获取子装置的对应于所述电池的规格的开关阈值与所述显示电压进行比较后，在得到的比较结果为所述显示电压小于所述开关阈值的情况下，关闭对应于所述开关阈值的、用于显示所述电池的电量的显示装置。在该技术方案中，在显示电池的剩余电量时，可以采用较为准确的显示方式，如采用数字显示的方式。当然，人们有时并不需要那么准确地了解电量，此时，可以采用大致的电量状况进行显示，如在电池电量为总电量的一定百分比时，使用指示灯的开关等方式进行显示。

在上述技术方案中，优选地，所述显示装置包括：指示灯。

在上述技术方案中，优选地，还包括：提示装置，连接至所述比较装置，所述比较装置将来自所述阈值获取子装置的对应于所述电池的规格的开关阈值与所述显示电压进行比较后，在得到的比较结果为所述显示电压小于所述开关阈值的情况下，向用户给出提示信息。在该技术方案中，在电量损失到一定程度时，可以对用户进行提示，使得用户对于电池中的电量水平拥有及时、准确的了解，从而提升用户的使用体验。

在上述技术方案中，优选地，所述提示装置进行提示的方式包括：声音提示或改变所述显示装置的颜色。在该技术方案中，声音提示如在每次灭掉一个灯的时候，播放一次警示音或蜂鸣，也可以在每次灭掉一个灯的时候，改变其他灯的颜色，如全亮时为绿色，灭一个变为黄色，再灭一个变为红色，从而给用户带来直观的感受。

在上述技术方案中，优选地，所述获取装置还包括：校准因子获取子装置，连接至所述第一存储装置，从所述第一存储装置中获取对应于所述电池的规格的校准因子；以及所述比较装置还连接至所述校准因子获取子装置，利用校准开关阈值与所述显示电压进行比较，其中，所述校准开关阈值为所述开关阈值与所述校准因子的差值。除了直接设定在电量小于如75％、40％、10％时开关对应的指示灯等，还可以对特定种类的电池，获取针对其特性的校准因子，并将该校准因子加入对开关阈值的计算，避免由于电池的衰退老化等造成电量显示的不准确。

通过以上技术方案，可以避免由于启动或加速时瞬间耗电过大，或由于电池虚电而造成电量显示不准确。

附图说明

图1示出了根据本实用新型的实施例的电池电量的获取装置的框图；

图2示出了根据本实用新型的实施例的电压变化的示意图；以及

图3示出了根据本实用新型的实施例的电量显示仪表的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型并不限于下面公开的具体实施例的限制。

图1示出了根据本实用新型的实施例的电池电量的获取装置的框图。

如图1所示，根据本实用新型的实施例的电池电量的获取装置100，包括：采集装置102，连接至电池，实时采集电池的电压值；分析装置104，连接至采集装置102，根据采集装置102采集到的电压值，分析电池在第一预设时间段内的电压变化值；比较装置106，连接至分析装置104，将分析装置104得到的电压变化值与预设的变化阈值进行比较；处理装置108，连接至比较装置106，根据比较装置106的比较结果，在电压变化值小于变化阈值的情况下，将采集装置102实时采集的电压值作为显示电压，否则，将对电压值进行补偿处理得到补偿电压值作为显示电压；转换装置110，连接至处理装置108，将处理装置108得到的显示电压转换为电池的剩余电量。在该技术方案中，一方面不断地对电池的电压进行实时采集，另一方面对于电压的变化量进行分析，其中，比如设定第一预设时间段为5s，则每隔5s对采集到的电压的变化量进行分析，如果小于设定的变化阈值，说明电量消耗平稳，就根据采集到的实时电压进行转换为电量并显示，如果超出了设定的变化阈值，说明电量的瞬间消耗过高，此时可能为启动或加速的瞬间，需要按照特定的算法进行补偿处理，则对于启动时的电压监测可以避免虚电的情况，而对于使用过程中的监测，则可以避免加速瞬间造成的电量下降过快，从而带给用户良好的体验。

在上述技术方案中，处理装置108具体包括：选择子装置1080，选取在第一预设时间段内采集到的最大电压值及对应的时间点，将最大电压值作为起始电压值及将对应的时间点作为起始点；设定子装置1082，从选择子装置1080选取的起始点开始，以第二预设时间段为单位时间长度，在第三预设时间段内步进式地设定至少一个时间节点；获取子装置1084，对于设定子装置1082设定的每个时间节点，获取时间节点与起始点之间的时间长度；计算子装置1086，将起始电压值与补偿变量的差值作为显示电压，其中，补偿变量为时间长度与预设的补偿常数的乘积。在该技术方案中，如设定第三预设时间段为15s，那么从起始点开始的15s内，都将按照补偿处理的方式进行电量的显示。在这段时间内，通过设定第二预设时间段的长度，从而确定选取的时间点的个数，然后分别在这些时间点上进行补偿处理并得到对应的电压值，利用这些电压值转换得到对应的电量值，从而提高电量显示的准确度。

在上述技术方案中，还包括：获取装置112，连接至电池，获取电池的规格，并根据电池的规格获取对应的处理参数，处理参数包括：第一预设时间段、第三预设时间段、变化阈值和/或补偿常数。在该技术方案中，对于不同规格的电池，如不同材料或不同容量的电池，都存在最适合某一种电池的处理参数，而选择正确的处理参数显然有利于得到更为准确的电量显示效果。

在上述技术方案中，还包括：第一存储装置114，连接至获取装置112，对应地存储电池的规格与处理参数。在该技术方案中，通过对应地存储不同的电池规格与处理参数，可以实现批量生产和应用上的自动识别，实现相同设备在不同种类电池规格的设备上的通用化，提高利用率，降低生产成本。

在上述技术方案中，还包括：第二存储装置116，连接至转换装置110，对应地存储电池的规格及转换比例，转换比例用于由转换装置110将显示电压转换为电池的剩余电量。在该技术方案中，由于电池的电压与电量之间存在对应的比例关系，因而可以直接通过对电压进行测量，而通过转换比例进行转换为电量，又由于不同规格的电池具有对应的转换比例，因而可以通过对应地存储不同的电池规格与转换比例，可以实现批量生产和应用上的自动识别，实现相同设备在不同种类电池规格的设备上的通用化，提高利用率，降低生产成本。

在上述技术方案中，获取装置112还包括：阈值获取子装置1120，连接至第一存储装置114，从第一存储装置114中获取对应于电池的规格的至少一个开关阈值；以及电池电量的获取设备100还包括：开关装置118，连接至比较装置106，比较装置106将来自阈值获取子装置1120的对应于电池的规格的开关阈值与显示电压进行比较后，在得到的比较结果为显示电压小于开关阈值的情况下，关闭对应于开关阈值的、用于显示电池的电量的显示装置。在该技术方案中，在显示电池的剩余电量时，可以采用较为准确的显示方式，如采用数字显示的方式。当然，人们有时并不需要那么准确地了解电量，此时，可以采用大致的电量状况进行显示，如在电池电量为总电量的一定百分比时，使用指示灯的开关等方式进行显示。

在上述技术方案中，显示装置包括：指示灯。

在上述技术方案中，还包括：提示装置120，连接至比较装置106，比较装置106将来自阈值获取子装置1120的对应于电池的规格的开关阈值与显示电压进行比较后，在得到的比较结果为显示电压小于开关阈值的情况下，向用户给出提示信息。在该技术方案中，在电量损失到一定程度时，可以对用户进行提示，使得用户对于电池中的电量水平拥有及时、准确的了解，从而提升用户的使用体验。

在上述技术方案中，提示装置120进行提示的方式包括：声音提示或改变显示装置的颜色。在该技术方案中，声音提示如在每次灭掉一个灯的时候，播放一次警示音或蜂鸣，也可以在每次灭掉一个灯的时候，改变其他灯的颜色，如全亮时为绿色，灭一个变为黄色，再灭一个变为红色，从而给用户带来直观的感受。

在上述技术方案中，获取装置112还包括：校准因子获取子装置1122，连接至第一存储装置114，从第一存储装置114中获取对应于电池的规格的校准因子；以及比较装置106还连接至校准因子获取子装置1122，利用校准开关阈值与显示电压进行比较，其中，校准开关阈值为开关阈值与校准因子的差值。在该技术方案中，除了直接设定在电量小于如75％、40％、10％时开关对应的指示灯等，还可以对特定种类的电池，获取针对其特性的校准因子，并将该校准因子加入对开关阈值的计算，避免由于电池的衰退老化等造成电量显示的不准确。

图2示出了根据本实用新型的实施例的电压变化的示意图。

如图2所示，是一辆电动车上的电池，在一次启动或加速的过程中，其电压随时间的变化过程。在电池的使用过程中，电动车上的控制装置将对电池的电压值进行实时连续的监测，并对电压值的变化量进行分析。由于电动车在启动或加速的瞬间，往往会造成电池电量的显示异常，如由于虚电而在短时间内掉电很快，或者由于瞬间加速，而通常电量显示是基于电压的实时监测的，因而造成电量瞬间下降，影响用户对剩余电量的判断。

在该图中，电池的起始电压值为U_初，且在时间为T1之前，可以看到电压的变化较为平缓。对于电压的变化量，是通过对固定时间段如5s之内的电压值的变化进行分析得到的，当电压的变化量较大、超过预设的变化阈值时，则取该5s时间内的最大电压为起始电压，如图中对应于T1时间的U_起始，而T1则作为起始点。从T1这一点开始，在之后一段时间内，如设定为15s，将对实时采集的电压进行补偿处理后转换为电量值，从而确保电量的准确，而在此之后，如T3点之后，则继续对电压变化值进行分析，若再出现超过变化阈值，则继续进行补偿处理。这里对于T1、T3点的确定，或者说对于类似于5s、15s这个时间段的确定，是根据对电池的规格进行分析得到的，因为不同材料或容量的电池，其对应着不同的特性，从而可以对不同规格的电池，采用不同的时间段，有利于更准确地进行电量的显示。

在进行补偿处理时，需要遵循方程：

U_显＝U_起始-β*Δt

其中，U_显是指在计算真正用于显示的电量时使用的电压值，是进行过补偿处理后得到的补偿电压，β是与电池的规格相关的补偿常量，是预先测量出来的，而Δt是指，在从T1开始的15s(假定为15s)内，需要从测得的电压值中选取一个或多个点，利用这个点的电压值进行补偿处理的计算，而这些点对应的时间与T1之间的时间差，便是Δt。因此，如果希望有更高的准确度，则连续取点，连续得到Δt，则得到“连续”的U_显，进而得到“连续”的电量变化。

同时，由于电池的放电电流、电压、剩余容量之间存在着一定的相互关系，因此，上述技术方案中通过对电压的测量，从而确定了电池的剩余电量。

图3示出了根据本实用新型的实施例的电量显示仪表的结构示意图。

如图3所示，通过电量显示仪表404对电池402中的剩余电量进行显示。采样电路410从电池402中对电压值进行实时采样，然后由CPU412对电压值进行分析，得到在固定时间段如5s内的电压变化量，分析过程中用到的算法，存储在RAM416中的算法存储区4164，而对于时间的计算，则通过定时器414完成。而当分析得到，电压变化量超过预设的、存储于RAM416的数据存储区4162中的变化阈值时，开始对监测到的电压值进行补偿处理，且通过定时器414进行计时，如15s(显然可以自行设定)内，都进行补偿处理，这里的时间如5s、15s等都是与电池的规格、特性相关的，在这些时间下，可以达到较好的处理效果。当然，这里也可以在补偿处理的同时，不进行计时，而是同时对实时监测到的电压值的电压变化量进行分析，直至电压变化量不大于预设的变化阈值时，停止补偿处理，而继续采用实时监测到的电压值进行剩余电量的转换。

在分析发现电压变化量超过变化阈值时，在发生这一结果的对应的进行电压变化量分析的时间段内，如上述方案中提及每5s进行一次电压变化量的分析，则当发现电压变化量超过变化阈值时，即可在对应的那个“5s”中，寻找电压值最大的点，选取对应的电压值为起始电压，而对应的时间点为起始点。

在进行补偿处理时，需要遵循方程：

U_显＝U_起始-β*Δt

其中，U_显是指在计算真正用于显示的电量时使用的电压值，是进行过补偿处理后得到的补偿电压，U_起始即为上述起始电压，β是与电池的规格相关的补偿常量，是预先测量出来的，而Δt是指，在从起始点开始，利用定时器414进行定时，在15s(假定为15s)内，需要从测得的电压值中选取一个或多个点，利用这个点的电压值进行补偿处理的计算，而这些点对应的时间与起始点之间的时间差，便是Δt。因此，如果希望有更高的准确度，则连续取点，连续得到Δt，则得到“连续”的U_显，进而得到“连续”的电量变化。

对于上述方案得到的电量，可以通过对占总容量的百分比进行精确地显示，也可以采用一些更为简便的方式，因而有时并不需要太精确，只需要能够显示出剩余电量的基本状况即可，这时可以采用如图中所示的电量提示灯408的形式，上面的A、B、C、D代表4个提示灯，当电量满时，4个灯都亮，当电量下降到一定程度，如75％以下时，D灯灭而C、B、A灯亮，当电量下降到一定程度，如40％以下时，D、C灯灭而B、A灯亮，当电量下降到一定程度，如10％以下时，D、C、B灯灭而A灯亮，再下降时，则所有灯等灭，或者将灯的颜色改变，如从绿色变为红色。

对于电量提示灯408的控制，可以通过点亮控制器418完成。点亮控制器418通过将CPU412计算得到的补偿电压或是实时监测到的电压，与预设的电压阈值进行比较即可。这里的电压阈值是指，预先设定好的、与实际电池剩余电量水平相关联的电压值，也就是说，对于电池中的实际电量，存在对应的相关联的电压值，从而只需要进行电压值的比较，即可完成对电量的控制。

以上结合附图详细说明了本实用新型的技术方案，考虑到相关技术中，无法较准确地显示出电池中的剩余电量，因此，本实用新型提供了一种电池电量的获取装置和一种电池电量的获取方法，可以避免由于启动或加速时瞬间耗电过大，或由于电池虚电而造成电量显示不准确。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电池电量的获取设备，其特征在于，包括：

采集装置，连接至所述电池，实时采集所述电池的电压值；

分析装置，连接至所述采集装置，根据所述采集装置采集到的所述电压值，分析所述电池在第一预设时间段内的电压变化值；

比较装置，连接至所述分析装置，将所述分析装置得到的所述电压变化值与预设的变化阈值进行比较；

处理装置，连接至所述比较装置，根据所述比较装置的比较结果，在所述电压变化值小于所述变化阈值的情况下，将所述采集装置实时采集的所述电压值作为显示电压，否则，将对所述电压值进行补偿处理得到补偿电压值作为所述显示电压；

转换装置，连接至所述处理装置，将所述处理装置得到的所述显示电压转换为所述电池的剩余电量。

2.根据权利要求1所述的电池电量的获取设备，其特征在于，还包括：

获取装置，连接至所述电池，获取所述电池的规格，并根据所述电池的规格获取对应的处理参数，所述处理参数包括：第一预设时间段、第三预设时间段、变化阈值和/或补偿常数。

3.根据权利要求2所述的电池电量的获取设备，其特征在于，还包括：

第一存储装置，连接至所述获取装置，对应地存储所述电池的规格与所述处理参数。

4.根据权利要求3所述的电池电量的获取设备，其特征在于，还包括：

第二存储装置，连接至所述转换装置，对应地存储所述电池的规格及转换比例，所述转换比例用于由所述转换装置将所述显示电压转换为所述电池的剩余电量。

5.根据权利要求3所述的电池电量的获取设备，其特征在于，所述 获取装置还包括：

阈值获取子装置，连接至所述第一存储装置，从所述第一存储装置中获取对应于所述电池的规格的至少一个开关阈值；以及

所述电池电量的获取设备还包括：

开关装置，连接至所述比较装置，所述比较装置将来自所述阈值获取子装置的对应于所述电池的规格的开关阈值与所述显示电压进行比较后，在得到的比较结果为所述显示电压小于所述开关阈值的情况下，关闭对应于所述开关阈值的、用于显示所述电池的电量的显示装置。

6.根据权利要求5所述的电池电量的获取设备，其特征在于，所述显示装置包括：指示灯。

7.根据权利要求5所述的电池电量的获取设备，其特征在于，还包括：

提示装置，连接至所述比较装置，所述比较装置将来自所述阈值获取子装置的对应于所述电池的规格的开关阈值与所述显示电压进行比较后，在得到的比较结果为所述显示电压小于所述开关阈值的情况下，向用户给出提示信息。

8.根据权利要求7所述的电池电量的获取设备，其特征在于，所述提示装置进行提示的方式包括：

声音提示或改变所述显示装置的颜色。

9.根据权利要求5所述的电池电量的获取设备，其特征在于，所述获取装置还包括：

校准因子获取子装置，连接至所述第一存储装置，从所述第一存储装置中获取对应于所述电池的规格的校准因子；以及

所述比较装置还连接至所述校准因子获取子装置，利用校准开关阈值与所述显示电压进行比较，其中，所述校准开关阈值为所述开关阈值与所述校准因子的差值。 

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