專利名稱：電池電量計(jì)量系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可充電電池，尤其涉及用于檢測(cè)可充電電池剩余電量的電池電量計(jì)量系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
目前，電池供電的手持設(shè)備在使用過程中需要不斷對(duì)電池進(jìn)行檢測(cè)，以向用戶報(bào)告電池的電量剩余多少，決定是否發(fā)出低電警告，甚至自動(dòng)關(guān)機(jī)保護(hù)。傳統(tǒng)的電量計(jì)量有如下兩種方式I、基于電池電壓的計(jì)量，即通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)測(cè)知電池電壓值，由此粗略判 斷電量的多少。此方法有很大局限由于電池內(nèi)部通路電阻的存在以及不同的充放電狀態(tài)和不同的充放電電流大小，使得同一塊電池，同樣的電量，檢測(cè)出的電壓值卻有較大的區(qū)別。如圖I所不的系統(tǒng),米樣轉(zhuǎn)換系統(tǒng)通過米樣其輸入端正負(fù)極的電壓來確定電池電量，但是由于電池到采樣系統(tǒng)之間的走線阻抗，同時(shí)電池內(nèi)部保護(hù)板電阻的存在，因此當(dāng)通路上有電流流過時(shí)，在此電阻上產(chǎn)生壓降而使得采樣系統(tǒng)輸入端電壓并不是真實(shí)電池電壓。假設(shè)充放電流為I安培，通路電阻R為O. 2歐姆，電池真正的空載電壓為4V，則采樣系統(tǒng)端所采樣得的電壓為當(dāng)電池給系統(tǒng)供電時(shí)，V = 4-1*0. 2 = 3. 8V。當(dāng)電池被充電時(shí)，V= 4+1*0. 2 = 4. 2V。由上面計(jì)算看出，此通路電阻R在不同的充放電狀態(tài)下帶來+-0. 2V的偏差，這樣導(dǎo)致在不同的充/放電狀態(tài)轉(zhuǎn)換吋，電量計(jì)量會(huì)大幅度跳變，使得該計(jì)量方法沒有實(shí)用價(jià)值。2、基于庫(kù)侖計(jì)的電量計(jì)量，如圖2所示即通過在系統(tǒng)通路上串聯(lián)采樣電阻，采樣其充放電電流，并對(duì)時(shí)間積分，累積其流入或流出電池的庫(kù)侖量，結(jié)合總電量大小來判斷剩余電量。但此種方式需要在最初對(duì)每塊電池都做初始化，初始化方法為在電池生產(chǎn)時(shí)進(jìn)行一個(gè)完整的充放電流程，需時(shí)10小時(shí)以上(O. 2C的充放電速率)，極大地増加了生產(chǎn)流程及成本，實(shí)時(shí)性差。同時(shí)由于不能檢測(cè)到電池組的自放電所致電量流失，因此隨著時(shí)間的推移，其準(zhǔn)確性越來越差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種電池電量計(jì)量系統(tǒng)和方法，其能夠監(jiān)測(cè)出電池通路的阻杭；在一定條件下，根據(jù)阻抗和實(shí)時(shí)電路采樣數(shù)據(jù)，計(jì)算出空載電壓并校正空載電壓與電量的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池整個(gè)生命周期里電池電量的準(zhǔn)確計(jì)量。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)包括中央控制單元，電路采樣單元，阻抗監(jiān)測(cè)単元和自校正的電量計(jì)量単元，所述中央控制單元分別與電路采樣単元，阻抗監(jiān)測(cè)単元和自校正的電量計(jì)量単元通信連接；所述電路采樣單元與阻抗和電池電路串聯(lián)；所述電路采樣單元，用于進(jìn)行實(shí)時(shí)的電路采樣，并將電路采樣數(shù)據(jù)發(fā)送至中央控制単元；所述電路采樣數(shù)據(jù)包括電池的兩端電壓，電路電流及電池狀態(tài)，所述電池狀態(tài)包括充電，放電和空載；所述中央控制單元，包括控制模塊和存儲(chǔ)模塊；所述存儲(chǔ)模塊內(nèi)存儲(chǔ)有電路采樣數(shù)據(jù)，阻抗的值，和空載電壓與電量對(duì)應(yīng)表；所述控制模塊用于根據(jù)電路采樣數(shù)據(jù)決定是否啟動(dòng)阻抗的監(jiān)測(cè)和/或?qū)?yīng)表的自校正；所述阻抗監(jiān)測(cè)單元，用于根據(jù)阻抗的監(jiān)測(cè)的要求運(yùn)行，計(jì)算得到阻抗的值并將阻抗的值更新；所述自校正的電量計(jì)量単元，用于根據(jù)對(duì)應(yīng)表的自校正的要求運(yùn)行，得到空載電壓與電量對(duì)應(yīng)表并將空載電壓與電量對(duì)應(yīng)表更新； 所述控制模塊，還用于根據(jù)實(shí)時(shí)的電路采樣數(shù)據(jù)和阻抗的值，計(jì)算出電池實(shí)時(shí)的空載電壓，井根據(jù)空載電壓與電量對(duì)應(yīng)表，得出實(shí)時(shí)的剩余電量。上述目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種電池電量計(jì)量方法，其特征在于包括如下步驟步驟SOOl :進(jìn)行實(shí)時(shí)的電路采樣，得到電路采樣數(shù)據(jù)；步驟S002 :根據(jù)電路采樣數(shù)據(jù)決定是否啟動(dòng)阻抗的監(jiān)測(cè)和/或?qū)?yīng)表的自校正；其中，阻抗的監(jiān)測(cè)用于監(jiān)測(cè)阻抗的值，對(duì)應(yīng)表的自校正用于校正空載電壓與電量對(duì)應(yīng)表；步驟S003 :根據(jù)實(shí)時(shí)的電路采樣數(shù)據(jù)和阻抗的值，計(jì)算出電池實(shí)時(shí)的空載電壓，并根據(jù)空載電壓與電量對(duì)應(yīng)表，得出實(shí)時(shí)的剩余電量。本發(fā)明的電池電量計(jì)量系統(tǒng)和方法，其能夠監(jiān)測(cè)出電池通路的阻杭；在一定條件下，根據(jù)阻抗和實(shí)時(shí)電路采樣數(shù)據(jù)，計(jì)算出空載電壓并校正空載電壓與電量的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池整個(gè)生命周期里電池電量的準(zhǔn)確計(jì)量。


圖I是現(xiàn)有技術(shù)中基于電池電壓的電量計(jì)量方法的示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中基于庫(kù)侖計(jì)的電量計(jì)量方法的示意圖；圖3是本發(fā)明的電池電量計(jì)量系統(tǒng)接入電路的示意圖；圖4是本發(fā)明的電池電量計(jì)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖5是本發(fā)明電池電量計(jì)量系統(tǒng)的阻抗的監(jiān)測(cè)程序的流程示意圖；圖6是本發(fā)明電池電量計(jì)量系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)表的自校正程序的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明電池電量計(jì)量系統(tǒng)和方法的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)ー步詳細(xì)說明；以下所描述的具體實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，但不用來限定本發(fā)明的范圍。結(jié)合圖3和圖4，對(duì)本發(fā)明的電池電量計(jì)量系統(tǒng)的原理進(jìn)行簡(jiǎn)單說明。如圖3所示，電池，阻抗和電池電量計(jì)量系統(tǒng)串聯(lián)。設(shè)電池電壓(又叫空載電壓，即電路A-B兩端之間的電壓)為Vocv，串聯(lián)的阻抗和電池的兩端電壓(即電路C-D兩端之間的電壓)為Vb，通路上的阻抗為R(表示用電設(shè)備)，阻抗R的電流為I ;其中I代表電流的絕對(duì)值，不考慮電流的方向，則有當(dāng)電池向阻抗和電池電量計(jì)量 系統(tǒng)放電時(shí)(電量計(jì)量系統(tǒng)相當(dāng)于用電器)，串聯(lián)的阻抗和電池的兩端電壓Vbl = Vocv-I1*! ;其中，I1為電池向阻抗和電池電量計(jì)量系統(tǒng)供電時(shí)阻抗R的電路放電電流；當(dāng)電池被充電時(shí)(充電時(shí),將外部電源接入電池電量計(jì)量系統(tǒng)與電路C端之間或電池電量計(jì)量系統(tǒng)與D端之間，電池相當(dāng)于用電器)，串聯(lián)的阻抗和電池的兩端電壓Vb2 =Vocv+I2*R ;其中，I2為電池被充電時(shí)的電路充電電流；當(dāng)電池空載(即不充電也不供電)時(shí)串聯(lián)的阻抗和電池的兩端電壓Vb3 = Vocv,I3 = O ;其中，I3為電池空載時(shí)的電流。在電池向阻抗和電池電量計(jì)量系統(tǒng)放電的過程或電池被充電過程中，空載電壓Vocv的值會(huì)有變化。本發(fā)明的目的在于得到在電池供電的過程中，空載電壓Vocv在變化過程中,對(duì)應(yīng)的不同電池的剩余電量。例如電池是筆記本電腦的可充電電池，阻抗則是筆記本電腦的需要用電的設(shè)備，將電池電量計(jì)量系統(tǒng)與阻抗和電池電路串聯(lián)；充電是通過線充實(shí)現(xiàn)的。原理的第一歩通過充電和空載的兩種狀態(tài)，得到阻抗R的大??；在外部電源接入時(shí)，充電與不充電兩種狀態(tài)下的電壓電流差，即可計(jì)算出，R =(Vb2-Vb3)/I2 ;其中，Vb2，I2和Vb3可以通過電路采樣單元得到。在此過程中，將串聯(lián)的阻抗和電池的兩端電壓Vb3 = Vocv，賦予電池被充電時(shí)的電池端電壓Vb2 = Vocv+I2*R ;忽略這兩個(gè)狀態(tài)電池空載電壓Vocv的值可能的變化。通過充電和放電的兩種狀態(tài)，得到阻抗R的大??；在外部電源接入時(shí)，充電與放電兩種狀態(tài)下的電壓電流差，即可計(jì)算出，R =(Vb2-Vb1)/(I^I1);其中，Vb2, I2和Vbl，Il可以通過電路采樣單元得到，Il和I2代表電流的絕對(duì)值,不考慮電流的方向。在此過程中，忽略這兩個(gè)狀態(tài)電池空載電壓Vocv的值可能的變化。原理的第二步通過放電，得到空載電壓Vocv與電量對(duì)應(yīng)表；在達(dá)到自校正條件時(shí)，更新電池當(dāng)前容量；在電池對(duì)阻抗和電池電量計(jì)量系統(tǒng)放電過程中，Vbl = Vocv-I1*! ;即Vocv =Vbl+1'R，其中，Vbl和I1可以通過電路采樣單元得到；即得到放電過程中，空載電壓的變化過程中對(duì)應(yīng)的電量。如圖3和圖4所示,本發(fā)明的電池電量計(jì)量系統(tǒng)，一種電池電量計(jì)量系統(tǒng)，包括中央控制單元，電路采樣單元，阻抗監(jiān)測(cè)単元和自校正的電量計(jì)量單元，所述中央控制單元分別與電路采樣單元，阻抗監(jiān)測(cè)單元和自校正的電量計(jì)量單元通信連接；所述電路采樣單元與阻抗和電池電路串聯(lián)；所述電路采樣單元，用于進(jìn)行實(shí)時(shí)的電路采樣，并將電路采樣數(shù)據(jù)發(fā)送至中央控制単元；所述電路采樣數(shù)據(jù)包括電池的兩端電壓，電路電流及電池狀態(tài)，所述電池狀態(tài)包括充電，放電和空載；
所述中央控制單元，包括控制模塊和存儲(chǔ)模塊；所述存儲(chǔ)模塊內(nèi)存儲(chǔ)有電路采樣數(shù)據(jù)，阻抗的值，和空載電壓與電量對(duì)應(yīng)表；所述控制模塊用于根據(jù)電路采樣數(shù)據(jù)決定是否啟動(dòng)阻抗的監(jiān)測(cè)和/或?qū)?yīng)表的自校正；所述阻抗監(jiān)測(cè)單元，用于根據(jù)阻抗的監(jiān)測(cè)的要求運(yùn)行，計(jì)算得到阻抗的值并將阻抗的值更新；所述自校正的電量計(jì)量単元，用于根據(jù)對(duì)應(yīng)表的自校正的要求運(yùn)行，得到空載電壓與電量對(duì)應(yīng)表并將空載電壓與電量對(duì)應(yīng)表更新；所述控制模塊，還用于根據(jù)實(shí)時(shí)的電路采樣數(shù)據(jù)和阻抗的值，計(jì)算出電池實(shí)時(shí)的空載電壓，井根據(jù)空載電壓與電量對(duì)應(yīng)表，得出實(shí)時(shí)的剩余電量。所述阻抗具有初始阻抗值，在阻抗的監(jiān)測(cè)進(jìn)行之前，阻抗的值=初始阻抗值；所述空載電壓與電量對(duì)應(yīng)表具有初始對(duì)應(yīng)表，在對(duì)應(yīng)表的自校正進(jìn)行之前，空載電壓與電量對(duì)應(yīng)表采用初始對(duì)應(yīng)表。即電池電量計(jì)量系統(tǒng)對(duì)剩余電量的計(jì)量分三個(gè)階段第一階段在進(jìn)行阻抗的監(jiān)測(cè)之前，控制模塊根據(jù)實(shí)時(shí)的電路采樣數(shù)據(jù)和初始阻抗值，計(jì)算出電池實(shí)時(shí)的空載電壓，井根據(jù)空載電壓與電量的初始對(duì)應(yīng)表，得出實(shí)時(shí)的剰余電量;第二階段電池電量計(jì)量系統(tǒng)在進(jìn)行阻抗的監(jiān)測(cè)之后且空載電壓與電量對(duì)應(yīng)表的自校正程序運(yùn)行之前，控制模塊根據(jù)實(shí)時(shí)的電路采樣數(shù)據(jù)和更新后的阻抗值，計(jì)算出電池實(shí)時(shí)的空載電壓，井根據(jù)空載電壓與電量的初始對(duì)應(yīng)表，得出實(shí)時(shí)的剩余電量；
第三階段電池電量計(jì)量系統(tǒng)在進(jìn)行阻抗的監(jiān)測(cè)和空載電壓與電量對(duì)應(yīng)表的自校正之后，控制模塊根據(jù)實(shí)時(shí)的電路采樣數(shù)據(jù)和更新后的阻抗值，計(jì)算出電池實(shí)時(shí)的空載電壓，井根據(jù)空載電壓與電量的更新后的對(duì)應(yīng)表，得出實(shí)時(shí)的剩余電量。優(yōu)選的，所述控制模塊根據(jù)電路采樣數(shù)據(jù)決定是否啟動(dòng)阻抗的監(jiān)測(cè)，為控制模塊根據(jù)電路采樣數(shù)據(jù)判斷是否滿足阻抗監(jiān)測(cè)條件；其中，阻抗監(jiān)測(cè)條件是外部電源接入且為電池充電；在不滿足阻抗監(jiān)測(cè)條件吋，不啟動(dòng)阻抗的監(jiān)測(cè)；在滿足阻抗監(jiān)測(cè)條件時(shí)，啟動(dòng)阻抗的監(jiān)測(cè)；所述阻抗的監(jiān)測(cè)包括以下步驟步驟SlOl :在充電的過程中，阻抗監(jiān)測(cè)単元根據(jù)設(shè)定的時(shí)間間隔，記錄多次電路采樣單元得到電池的兩端電壓Vb2和充電電流I2并分別取其平均值Vb2ipj^P ；步驟S102 :在停止充電并進(jìn)行規(guī)定時(shí)間的延時(shí)；其中，充電時(shí)間是人為控制的，延時(shí)時(shí)間是阻抗的監(jiān)測(cè)設(shè)定的；步驟S103 :阻抗監(jiān)測(cè)単元根據(jù)設(shè)定的時(shí)間間隔，記錄多次電路采樣單元得到的串聯(lián)的阻抗和電池的兩端電壓Vb4和14，并分別取其平均值Vb4Ttt和I4to ；步驟S104 :阻抗監(jiān)測(cè)單元計(jì)算阻抗Rdc, Rdc = (Vb2平均-Vb4平均)/(I2平均+14平均)。即在每次充電時(shí)，控制模塊啟動(dòng)阻抗的監(jiān)測(cè)一次，并將阻抗的值進(jìn)行更新一次。如果充電后是空載的情況，在此情況下，代表Vb3Ttt, I4TO代表I3TO等于
O;即Rdc = (Vb2平均-Vb4平均)バ12平均+14平均)與R = (Vb2-Vb3)/I2是相同的；如果充電后是放電的情況，在此情況下，Vb4TO代表VblTO，I4TO代表11_且不等于 O;即 Rdc= (Vb2 平均-Vb4 平均)/(I2 平均+14 平均)與R = (Vbg-Vb1)/ (I2+!^ ο
即上述兩種情況，可以統(tǒng)一用Rdc = (Vb2平均-Vb4平均)/(〗2平均+14平均)來表不。優(yōu)選的，所述存儲(chǔ)模塊還存儲(chǔ)有電池當(dāng)前容量；自校正的電量計(jì)量單元包括庫(kù)侖計(jì)；庫(kù)侖計(jì)用于計(jì)量在對(duì)應(yīng)表的自校正中，將電池充滿電過程中所需的電量，用庫(kù)侖計(jì)的讀數(shù)表示；在對(duì)應(yīng)表的自校正進(jìn)行前，電池當(dāng)前容量=電池的初始容量；在對(duì)應(yīng)表的自校正進(jìn)行后，電池當(dāng)前容量=庫(kù)侖計(jì)的讀數(shù)；其中，電池的初始容量，是電池進(jìn)行一次完全的充電或放電后，在此過程中所存儲(chǔ)或流走的電量的總和；電池當(dāng)前容量，是指電池在使用一段時(shí)間后，電池最多能充進(jìn)的電量或最多能釋放的電量。
優(yōu)選的，所述控制模塊根據(jù)電路采樣數(shù)據(jù)決定是否啟動(dòng)對(duì)應(yīng)表的自校正，為控制模塊根據(jù)電路采樣數(shù)據(jù)判斷是否滿足對(duì)應(yīng)表的自校正條件；其中，自校正條件是電池處于充電狀態(tài)且剩余電量低于設(shè)定的低電量閥值；在不滿足對(duì)應(yīng)表的自校正條件時(shí)，不啟動(dòng)對(duì)應(yīng)表的自校正；在滿足對(duì)應(yīng)表的自校正條件時(shí)，啟動(dòng)對(duì)應(yīng)表的自校正；所述自校正包括以下步驟步驟S201 :庫(kù)侖計(jì)歸零；步驟S202 :庫(kù)侖計(jì)對(duì)充電電荷進(jìn)行積分累加；步驟S203 :判斷電池是否充滿電；在沒有充滿電的情況下，返回步驟S202 ；在充滿電的情況下，運(yùn)行步驟S204 ；步驟S204 :將庫(kù)侖計(jì)的讀數(shù)賦予電池當(dāng)前容量；步驟S205 :斷開外部電源，電池放電；其中，控制斷開外部電源是人為控制的；步驟S206 :自校正的電量計(jì)量単元根據(jù)阻抗的值和實(shí)時(shí)的電路采樣數(shù)據(jù)，計(jì)算空載電壓；自校正的電量計(jì)量単元實(shí)時(shí)記載電池不同空載電壓下對(duì)應(yīng)的電量；步驟S207 :判斷電池的剩余電量是否達(dá)到關(guān)機(jī)條件；在沒有達(dá)到關(guān)機(jī)條件時(shí)，運(yùn)行步驟S206 ；在達(dá)到關(guān)機(jī)條件時(shí)，運(yùn)行步驟S208 ；步驟S208 :更新空載電壓與電量對(duì)應(yīng)表。即在電池毎次剩余電量低于設(shè)定的低電量閥值進(jìn)行充電時(shí)，控制模塊啟動(dòng)對(duì)應(yīng)表的自校正一次，并將空載電壓與電量對(duì)應(yīng)表更新一次。優(yōu)選的，在步驟S206中，電池實(shí)時(shí)的空載電壓Vocv = Vbl+I1*R;其中，Vbl是放電時(shí)實(shí)時(shí)的電路采樣數(shù)據(jù)中的電池的兩端電壓；11是實(shí)時(shí)的電路采樣數(shù)據(jù)中的放電電流；R是最近一次阻抗監(jiān)測(cè)后的阻抗的值。優(yōu)選的，所述中央控制單元還包括時(shí)間預(yù)測(cè)模塊；所述時(shí)間預(yù)測(cè)模塊根據(jù)實(shí)時(shí)的剩余電量和電路采樣數(shù)據(jù)，計(jì)算出在當(dāng)前使用狀態(tài)，剰余電量能夠使用的時(shí)間。優(yōu)選的，在步驟SlOl和步驟S103中，阻抗監(jiān)測(cè)単元根據(jù)的設(shè)定的時(shí)間間隔大于電路采樣単元的采樣時(shí)間。一種電池電量計(jì)量方法，包括如下步驟步驟SOOl :進(jìn)行實(shí)時(shí)的電路采樣，得到電路采樣數(shù)據(jù)；
步驟S002 :根據(jù)電路采樣數(shù)據(jù)決定是否啟動(dòng)阻抗的監(jiān)測(cè)和/或?qū)?yīng)表的自校正；其中，阻抗的監(jiān)測(cè)用于監(jiān)測(cè)阻抗的值，對(duì)應(yīng)表的自校正用于校正空載電壓與電量對(duì)應(yīng)表；步驟S003 :根據(jù)實(shí)時(shí)的電路采樣數(shù)據(jù)和阻抗的值，計(jì)算出電池實(shí)時(shí)的空載電壓，并根據(jù)空載電壓與電量對(duì)應(yīng)表，得出實(shí)時(shí)的剩余電量。優(yōu)選的，根據(jù)電路采樣數(shù)據(jù)決定是否啟動(dòng)阻抗的監(jiān)測(cè)包括如下步驟根據(jù)電路采樣數(shù)據(jù)判斷是否滿足阻抗監(jiān)測(cè)條件；其中，阻抗監(jiān)測(cè)條件是外部電源接入且為電池充電；在不滿足阻抗監(jiān)測(cè)條件時(shí)，不啟動(dòng)阻抗的監(jiān)測(cè)；在滿足阻抗監(jiān)測(cè)條件時(shí)，啟動(dòng)阻抗的監(jiān)測(cè)；所述阻抗的監(jiān)測(cè)包括以下步驟 步驟SlOl :在充電的過程中，根據(jù)設(shè)定的時(shí)間間隔，記錄多次電路采樣數(shù)據(jù)得到電池的兩端電壓Vb2和充電電流I2并分別取其平均值Vb2和I2to ；步驟S102 :在停止充電并進(jìn)行規(guī)定時(shí)間的延時(shí)；其中，充電時(shí)間是人為控制的，延時(shí)時(shí)間是阻抗的監(jiān)測(cè)設(shè)定的；步驟S103 :根據(jù)設(shè)定的時(shí)間間隔，記錄多次電路采樣數(shù)據(jù)得到的串聯(lián)的阻抗和電池的兩端電壓Vb4和14，并分別取其平均值Vb4〒tt和；步驟S104 :計(jì)算阻抗Rdc, Rdc = (Vb2平均-Vb4平均)/(I2平均+14平均)。優(yōu)選的，根據(jù)電路采樣數(shù)據(jù)決定是否啟動(dòng)對(duì)應(yīng)表的自校正包括如下步驟根據(jù)電路采樣數(shù)據(jù)判斷是否滿足對(duì)應(yīng)表的自校正條件；其中，自校正條件是電池處于充電狀態(tài)且剩余電量低于設(shè)定的低電量閥值；在不滿足對(duì)應(yīng)表的自校正條件時(shí)，不啟動(dòng)對(duì)應(yīng)表的自校正；在滿足對(duì)應(yīng)表的自校正條件時(shí)，啟動(dòng)對(duì)應(yīng)表的自校正；所述自校正包括以下步驟步驟S201 :庫(kù)侖計(jì)歸零；步驟S202 :庫(kù)侖計(jì)對(duì)充電電荷進(jìn)行積分累加；步驟S203 :判斷電池是否充滿電；在沒有充滿電的情況下，返回步驟S202 ；在充滿電的情況下，運(yùn)行步驟S204 ；步驟S204 :將庫(kù)侖計(jì)的讀數(shù)賦予電池當(dāng)前容量；步驟S205 :斷開外部電源，電池放電；其中，控制斷開外部電源是人為控制的；步驟S206 :根據(jù)阻抗的值和實(shí)時(shí)的電路采樣數(shù)據(jù)，計(jì)算空載電壓；實(shí)時(shí)記載電池不同空載電壓下對(duì)應(yīng)的電量；步驟S207 :判斷電池的剩余電量是否達(dá)到關(guān)機(jī)條件；在沒有達(dá)到關(guān)機(jī)條件時(shí)，運(yùn)行步驟S206 ；在達(dá)到關(guān)機(jī)條件時(shí)，運(yùn)行步驟S208 ;步驟S208 :更新空載電壓與電量對(duì)應(yīng)表。優(yōu)選的，在步驟S206中，電池實(shí)時(shí)的空載電壓Vocv = Vbl+I1*R;其中，Vbl是放電時(shí)實(shí)時(shí)的電路采樣數(shù)據(jù)中的電池的兩端電壓；11是實(shí)時(shí)的電路采樣數(shù)據(jù)中的放電電流；R是最近一次阻抗監(jiān)測(cè)后的阻抗的值。優(yōu)選的，還包括步驟004:根據(jù)剩余電量和電路采樣數(shù)據(jù)，計(jì)算出在當(dāng)前使用狀態(tài)，剩余電量能夠使用的時(shí)間。本發(fā)明的電池電量計(jì)量系統(tǒng)和方法，其能夠監(jiān)測(cè)出電池通路的阻杭；在一定條件下，根據(jù)阻抗和實(shí)時(shí)電路采樣數(shù)據(jù)，計(jì)算出空載電壓并校正空載電壓與電量的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池整個(gè)生命周期里電池電量的準(zhǔn)確計(jì)量。最后應(yīng)當(dāng)說明的是，很顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以 對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)而不脫離本發(fā)明的精神和范圍；倘若對(duì)本發(fā)明的這些修改屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種電池電量計(jì)量系統(tǒng)，其特征在干 包括中央控制單元，電路采樣單元，阻抗監(jiān)測(cè)單元和自校正的電量計(jì)量單元，所述中央控制單元分別與電路采樣単元，阻抗監(jiān)測(cè)単元和自校正的電量計(jì)量単元通信連接；所述電路采樣単元與阻抗和電池電路串聯(lián)； 所述電路采樣單元，用于進(jìn)行實(shí)時(shí)的電路采樣，并將電路采樣數(shù)據(jù)發(fā)送至中央控制單元；所述電路采樣數(shù)據(jù)包括電池的兩端電壓，電路電流及電池狀態(tài)，所述電池狀態(tài)包括充電，放電和空載； 所述中央控制單元，包括控制模塊和存儲(chǔ)模塊；所述存儲(chǔ)模塊內(nèi)存儲(chǔ)有電路采樣數(shù)據(jù)，阻抗的值，和空載電壓與電量對(duì)應(yīng)表；所述控制模塊用于根據(jù)電路采樣數(shù)據(jù)決定是否啟動(dòng)阻抗的監(jiān)測(cè)和/或?qū)?yīng)表的自校正； 所述阻抗監(jiān)測(cè)單元，用于根據(jù)阻抗的監(jiān)測(cè)的要求運(yùn)行，計(jì)算得到阻抗的值并將阻抗的值更新； 所述自校正的電量計(jì)量単元，用于根據(jù)對(duì)應(yīng)表的自校正的要求運(yùn)行，得到空載電壓與電量對(duì)應(yīng)表并將空載電壓與電量對(duì)應(yīng)表更新； 所述控制模塊，還用于根據(jù)實(shí)時(shí)的電路采樣數(shù)據(jù)和阻抗的值，計(jì)算出電池實(shí)時(shí)的空載電壓，井根據(jù)空載電壓與電量對(duì)應(yīng)表，得出實(shí)時(shí)的剩余電量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池電量計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于 所述控制模塊根據(jù)電路采樣數(shù)據(jù)決定是否啟動(dòng)阻抗的監(jiān)測(cè)，為 控制模塊根據(jù)電路采樣數(shù)據(jù)判斷是否滿足阻抗監(jiān)測(cè)條件；其中，阻抗監(jiān)測(cè)條件是外部電源接入且為電池充電； 在不滿足阻抗監(jiān)測(cè)條件時(shí)，不啟動(dòng)阻抗的監(jiān)測(cè)； 在滿足阻抗監(jiān)測(cè)條件時(shí)，啟動(dòng)阻抗的監(jiān)測(cè)； 所述阻抗的監(jiān)測(cè)包括以下步驟 步驟SlOl :在充電的過程中，阻抗監(jiān)測(cè)単元根據(jù)設(shè)定的時(shí)間間隔，記錄多次電路采樣單元得到電池的兩端電壓Vb2和充電電流I2并分別取其平均值Vb2和I2to ； 步驟S102 :在停止充電并進(jìn)行規(guī)定時(shí)間的延時(shí)；其中，充電時(shí)間是人為控制的，延時(shí)時(shí)間是阻抗的監(jiān)測(cè)設(shè)定的； 步驟S103 :阻抗監(jiān)測(cè)単元根據(jù)設(shè)定的時(shí)間間隔，記錄多次電路采樣單元得到的串聯(lián)的阻抗和電池的兩端電壓Vb4和14，并分別取其平均值Vb4Ttt和； 步驟S104 :阻抗監(jiān)測(cè)單元計(jì)算阻抗Rdc, Rdc = (Vb2平均_Vb4平均)/(I2平均+14平均)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池電量計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于 所述阻抗具有初始阻抗值，在阻抗的監(jiān)測(cè)進(jìn)行之前，阻抗的值=初始阻抗值； 所述空載電壓與電量對(duì)應(yīng)表具有初始對(duì)應(yīng)表，在對(duì)應(yīng)表的自校正進(jìn)行之前，空載電壓與電量對(duì)應(yīng)表采用初始對(duì)應(yīng)表。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池電量計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于 所述存儲(chǔ)模塊還存儲(chǔ)有電池當(dāng)前容量； 自校正的電量計(jì)量単元包括庫(kù)侖計(jì)；庫(kù)侖計(jì)用于計(jì)量在對(duì)應(yīng)表的自校正中，將電池充滿電過程中所需的電量，用庫(kù)侖計(jì)的讀數(shù)表示； 在對(duì)應(yīng)表的自校正進(jìn)行前，電池當(dāng)前容量=電池的初始容量；在對(duì)應(yīng)表的自校正進(jìn)行后，電池當(dāng)前容量=庫(kù)侖計(jì)的讀數(shù)； 其中，電池的初始容量，是電池進(jìn)行一次完全的充電或放電后，在此過程中所存儲(chǔ)或流走的電量的總和；電池當(dāng)前容量，是指電池在使用一段時(shí)間后，電池最多能充進(jìn)的電量或最多能釋放的電量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池電量計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于 所述控制模塊根據(jù)電路采樣數(shù)據(jù)決定是否啟動(dòng)對(duì)應(yīng)表的自校正，為 控制模塊根據(jù)電路采樣數(shù)據(jù)判斷是否滿足對(duì)應(yīng)表的自校正條件；其中，自校正條件是電池處于充電狀態(tài)且剩余電量低于設(shè)定的低電量閥值； 在不滿足對(duì)應(yīng)表的自校正條件時(shí)，不啟動(dòng)對(duì)應(yīng)表的自校正； 在滿足對(duì)應(yīng)表的自校正條件時(shí)，啟動(dòng)對(duì)應(yīng)表的自校正； 所述自校正包括以下步驟 步驟S201 :庫(kù)侖計(jì)歸零； 步驟S202 :庫(kù)侖計(jì)對(duì)充電電荷進(jìn)行積分累加； 步驟S203 :判斷電池是否充滿電；在沒有充滿電的情況下，返回步驟S202 ； 在充滿電的情況下，運(yùn)行步驟S204 ； 步驟S204 :將庫(kù)侖計(jì)的讀數(shù)賦予電池當(dāng)前容量； 步驟S205 :斷開外部電源，電池放電；其中，控制斷開外部電源是人為控制的； 步驟S206 :自校正的電量計(jì)量単元根據(jù)阻抗的值和實(shí)時(shí)的電路采樣數(shù)據(jù)，計(jì)算空載電壓；自校正的電量計(jì)量単元實(shí)時(shí)記載電池不同空載電壓下對(duì)應(yīng)的電量； 步驟S207 :判斷電池的剰余電量是否達(dá)到關(guān)機(jī)條件； 在沒有達(dá)到關(guān)機(jī)條件時(shí)，運(yùn)行步驟S206 ； 在達(dá)到關(guān)機(jī)條件時(shí)，運(yùn)行步驟S208 ； 步驟S208 :更新空載電壓與電量對(duì)應(yīng)表。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池電量計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于 在步驟S206中，電池實(shí)時(shí)的空載電壓Vocv = Vbl+I1*R ;其中，Vbl是放電時(shí)實(shí)時(shí)的電路采樣數(shù)據(jù)中的電池的兩端電壓；11是實(shí)時(shí)的電路采樣數(shù)據(jù)中的放電電流”是最近一次阻抗監(jiān)測(cè)后的阻抗的值。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池電量計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于 所述中央控制單元還包括時(shí)間預(yù)測(cè)模塊；所述時(shí)間預(yù)測(cè)模塊根據(jù)實(shí)時(shí)的剩余電量和電路采樣數(shù)據(jù)，計(jì)算出在當(dāng)前使用狀態(tài)，剰余電量能夠使用的時(shí)間。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池電量計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于 在步驟SlOl和步驟S103中，阻抗監(jiān)測(cè)単元根據(jù)的設(shè)定的時(shí)間間隔大于電路采樣単元的采樣時(shí)間。
9.一種電池電量計(jì)量方法，其特征在干 包括如下步驟 步驟SOOl :進(jìn)行實(shí)時(shí)的電路采樣，得到電路采樣數(shù)據(jù)； 步驟S002 :根據(jù)電路采樣數(shù)據(jù)決定是否啟動(dòng)阻抗的監(jiān)測(cè)和/或?qū)?yīng)表的自校正；其中，阻抗的監(jiān)測(cè)用于監(jiān)測(cè)阻抗的值，對(duì)應(yīng)表的自校正用于校正空載電壓與電量對(duì)應(yīng)表； 步驟S003 :根據(jù)實(shí)時(shí)的電路采樣數(shù)據(jù)和阻抗的值，計(jì)算出電池實(shí)時(shí)的空載電壓，井根據(jù)空載電壓與電量對(duì)應(yīng)表，得出實(shí)時(shí)的剩余電量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池電量計(jì)量方法，其特征在于 根據(jù)電路采樣數(shù)據(jù)決定是否啟動(dòng)阻抗的監(jiān)測(cè)包括如下步驟 根據(jù)電路采樣數(shù)據(jù)判斷是否滿足阻抗監(jiān)測(cè)條件；其中，阻抗監(jiān)測(cè)條件是外部電源接入且為電池充電； 在不滿足阻抗監(jiān)測(cè)條件時(shí)，不啟動(dòng)阻抗的監(jiān)測(cè)； 在滿足阻抗監(jiān)測(cè)條件時(shí)，啟動(dòng)阻抗的監(jiān)測(cè)； 所述阻抗的監(jiān)測(cè)包括以下步驟 步驟SlOl :在充電的過程中，根據(jù)設(shè)定的時(shí)間間隔，記錄多次電路采樣數(shù)據(jù)得到電池的兩端電壓Vb2和充電電流I2并分別取其平均值Vb2 和I2to ； 步驟S102 :在停止充電并進(jìn)行規(guī)定時(shí)間的延時(shí)；其中，充電時(shí)間是人為控制的，延時(shí)時(shí)間是阻抗的監(jiān)測(cè)設(shè)定的； 步驟S103 :根據(jù)設(shè)定的時(shí)間間隔，記錄多次電路采樣數(shù)據(jù)得到的串聯(lián)的阻抗和電池的兩端電壓Vb4和14，并分別取其平均值Vb4〒tt和； 步驟SlO4 :計(jì)算阻抗Rdc, Rdc = (Vb2平均-VM平均)/(I2平均+14平均)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池電量計(jì)量方法，其特征在于 根據(jù)電路采樣數(shù)據(jù)決定是否啟動(dòng)對(duì)應(yīng)表的自校正包括如下步驟 根據(jù)電路采樣數(shù)據(jù)判斷是否滿足對(duì)應(yīng)表的自校正條件；其中，自校正條件是電池處于充電狀態(tài)且剩余電量低于設(shè)定的低電量閥值； 在不滿足對(duì)應(yīng)表的自校正條件時(shí)，不啟動(dòng)對(duì)應(yīng)表的自校正； 在滿足對(duì)應(yīng)表的自校正條件時(shí)，啟動(dòng)對(duì)應(yīng)表的自校正； 所述自校正包括以下步驟 步驟S201 :庫(kù)侖計(jì)歸零； 步驟S202 :庫(kù)侖計(jì)對(duì)充電電荷進(jìn)行積分累加； 步驟S203 :判斷電池是否充滿電；在沒有充滿電的情況下，返回步驟S202 ； 在充滿電的情況下，運(yùn)行步驟S204 ； 步驟S204 :將庫(kù)侖計(jì)的讀數(shù)賦予電池當(dāng)前容量； 步驟S205 :斷開外部電源，電池放電；其中，控制斷開外部電源是人為控制的； 步驟S206 :根據(jù)阻抗的值和實(shí)時(shí)的電路采樣數(shù)據(jù)，計(jì)算空載電壓；實(shí)時(shí)記載電池不同空載電壓下對(duì)應(yīng)的電量； 步驟S207 :判斷電池的剰余電量是否達(dá)到關(guān)機(jī)條件； 在沒有達(dá)到關(guān)機(jī)條件時(shí)，運(yùn)行步驟S206 ； 在達(dá)到關(guān)機(jī)條件時(shí)，運(yùn)行步驟S208 ； 步驟S208 :更新空載電壓與電量對(duì)應(yīng)表。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電池電量計(jì)量方法，其特征在于 在步驟S206中，電池實(shí)時(shí)的空載電壓Vocv = Vbl+I1*R ;其中，Vbl是放電時(shí)實(shí)時(shí)的電路采樣數(shù)據(jù)中的電池的兩端電壓；11是實(shí)時(shí)的電路采樣數(shù)據(jù)中的放電電流”是最近一次阻抗監(jiān)測(cè)后的阻抗的值。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池電量計(jì)量方法，其特征在于還包括步驟004:根據(jù)剩余電量和電路采樣數(shù)據(jù)，計(jì)算出在當(dāng)前使用狀態(tài)，剰余電量能夠使用的時(shí)間 。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電池電量計(jì)量系統(tǒng)和方法，系統(tǒng)包括中央控制單元，電路采樣單元，阻抗監(jiān)測(cè)單元和自校正的電量計(jì)量單元，電路采樣單元用于電路采樣；中央控制單元，包括控制模塊和存儲(chǔ)模塊；存儲(chǔ)模塊內(nèi)存儲(chǔ)電路采樣數(shù)據(jù)，阻抗的值和空載電壓與電量對(duì)應(yīng)表；控制模塊用于決定是否啟動(dòng)阻抗的監(jiān)測(cè)和/或?qū)?yīng)表的自校正；阻抗監(jiān)測(cè)單元，用于得到阻抗的值并更新；自校正的電量計(jì)量單元用于得到空載電壓與電量對(duì)應(yīng)表并將更新；控制模塊，還用于計(jì)算出電池空載電壓，并得出剩余電量。本發(fā)明在一定條件下，計(jì)算出空載電壓并校正空載電壓與電量的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)整個(gè)生命周期里電池電量的準(zhǔn)確計(jì)量。
文檔編號(hào)G01R27/08GK102866357SQ201110187959
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2011年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月6日
發(fā)明者李鑫 申請(qǐng)人:珠海全志科技股份有限公司