一種蓄電池剩余電量檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種蓄電池剩余電量檢測方法，包括以下步驟：S1：初始化；S2：判斷蓄電池當(dāng)前處于充電狀態(tài)還是放電狀態(tài)，如果處于充電狀態(tài)則進(jìn)行充電狀態(tài)電量檢測，如果處于放電狀態(tài)則進(jìn)行放電狀態(tài)電量檢測；S3：動態(tài)設(shè)置采樣頻率，返回步驟S2。本發(fā)明在不增加硬件成本的前提下，使蓄電池的電量檢測結(jié)果變得非常準(zhǔn)確，解決了充電設(shè)備的使用者無法準(zhǔn)確把握設(shè)備剩余電量的問題，在使用過程中具有累計(jì)誤差自動校準(zhǔn)的能力，可以自動適應(yīng)蓄電池老化和環(huán)境溫度變化對蓄電池儲電能力和放電能力的影響，能夠自動調(diào)整工作頻率，以適應(yīng)蓄電池變化的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了變頻采樣，可廣泛使用于智能手機(jī)、平板電腦、便攜式計(jì)算機(jī)、電動汽車等充電設(shè)備。
【專利說明】—種蓄電池剩余電量檢測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種模擬量檢測方法，特別涉及一種蓄電池剩余電量檢測方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在充電設(shè)備中通常使用模擬量采集器獲取蓄電池的極板間電壓，由蓄電池剩余電量百分比與蓄電池極板間電壓的映射關(guān)系，間接地獲取蓄電池剩余電量百分比。
[0003]然而，如圖1所示，蓄電池剩余電量百分比與蓄電池的極板間電壓，在函數(shù)圖像中往往只在中段呈現(xiàn)近似的線性相關(guān)，但是當(dāng)電量較低或較高時(shí)，蓄電池的極板間電壓隨蓄電池剩余電量百分比的降低而快速下降。這造成充電設(shè)備在剛充滿電或剩余電量較低時(shí)，充電設(shè)備中所顯示的剩余電量百分比數(shù)值快速下降，讓使用者無法準(zhǔn)確地把握充電設(shè)備的剩余電量。
[0004]有一部分充電設(shè)備，在以上蓄電池剩余電量百分比檢測方法的基礎(chǔ)上，對蓄電池剩余電量百分比與蓄電池極板間電壓的映射關(guān)系進(jìn)行修正，使其在蓄電池電量較低和電量較高時(shí)，蓄電池極板間電壓可以更加準(zhǔn)確地映射到蓄電池剩余電量百分比，使充電設(shè)備的剩余電量百分比數(shù)值顯示更為準(zhǔn)確。但是當(dāng)充電設(shè)備的運(yùn)行功率突然增大時(shí)，由于蓄電池極板極化現(xiàn)象的存在，蓄電池極板間電壓明顯下降，使得充電設(shè)備檢測到的蓄電池剩余電量百分比明顯偏低。這使得充電設(shè)備在電量較低時(shí)，一旦突然進(jìn)入較大功率的工作狀態(tài)，將立刻錯誤地認(rèn)為蓄電池電量過低，造成充電設(shè)備異常地自動關(guān)機(jī)。
[0005]在一臺充電設(shè)備剩余電量較多時(shí)，突然進(jìn)入較大功率工作狀態(tài)后往往不會自動關(guān)機(jī)，但是充電設(shè)備所顯示的剩余電量百分比數(shù)值會迅速減小。然而，當(dāng)充電設(shè)備再次回到較小功率的工作狀態(tài)之后，由于蓄電池極板極化程度減弱，蓄電池極板間電壓回升，蓄電池剩余電量檢測結(jié)果會出現(xiàn)回升，造成充電設(shè)備顯示的剩余電量百分比數(shù)值回彈的錯誤。
[0006]無論以上哪一種蓄電池剩余電量檢測方法，均采用通過蓄電池極板間電壓間接獲取蓄電池剩余電量百分比的方法。但是由于蓄電池剩余電量百分比與蓄電池極板間電壓的非線性相關(guān)，以及蓄電池極板極化現(xiàn)象的存在，通過蓄電池極板間電壓，間接獲取蓄電池剩余電量百分比的方法，無法準(zhǔn)確地檢測到蓄電池的剩余電量百分比。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足造成使用者無法準(zhǔn)確把握充電設(shè)備剩余電量的問題，提供一種檢測結(jié)果非常準(zhǔn)確的，可避免充電設(shè)備所顯示的剩余電量百分比數(shù)值回彈錯誤的，能夠在保證剩余電量百分比檢測結(jié)果準(zhǔn)確性的同時(shí)，兼顧省電特性的蓄電池剩余電量檢測方法。
[0008]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:一種蓄電池剩余電量檢測方法，包括以下步驟:
[0009]S1:初始化，對需要使用的參數(shù)進(jìn)行初始化設(shè)置；
[0010]S2:判斷蓄電池當(dāng)前處于充電狀態(tài)還是放電狀態(tài)，如果處于充電狀態(tài)則進(jìn)行步驟S3，如果處于放電狀態(tài)則進(jìn)行步驟S4 ；
[0011]S3:進(jìn)行充電狀態(tài)電量檢測；
[0012]S4:進(jìn)行放電狀態(tài)電量檢測；
[0013]S5:動態(tài)設(shè)置采樣頻率，返回步驟S2。
[0014]進(jìn)一步地，所述的步驟SI的初始化包括以下子步驟:
[0015]Sll:設(shè)蓄電池當(dāng)前剩余電量百分比為q，q為蓄電池當(dāng)前剩余電量占蓄電池最大電量的百分比，即為最終檢測變量；
[0016]S12:設(shè)蓄電池當(dāng)前剩余電量為Q，并初始化Q，令Q = O ；
[0017]S13:設(shè)蓄電池最大電量為Qmax ;
[0018]S14:設(shè)充電狀態(tài)采樣周期為Ti,放電狀態(tài)采樣周期為T。；
[0019]S15:設(shè)蓄電池電壓上限為Umax，蓄電池電壓下限為Umin ；
[0020]S16:設(shè)電功率數(shù)列W，其項(xiàng)數(shù)上限為N ；
[0021]S17:設(shè)蓄電池充/放電狀態(tài)標(biāo)識為Flag (其值為O時(shí)表示充電狀態(tài)，其值為I時(shí)表示放電狀態(tài))。
[0022]進(jìn)一步地，所述的蓄電池在理論上存在三種狀態(tài)，分別為充電狀態(tài)、放電狀態(tài)和閑置狀態(tài)，將蓄電池的閑置狀態(tài)視為放電狀態(tài)中一種放電電流為O的特殊放電狀態(tài)，因此蓄電池只有充電和放電兩種狀態(tài)，非此即彼。
[0023]進(jìn)一步地，所述的步驟S3中進(jìn)行充電狀態(tài)電量檢測包括以下子步驟:
[0024]S31:判斷Flag是否等于I,若Flag == I則令Flag = O并清空數(shù)列W ；
[0025]S32:獲取充電電流值Ii ;
[0026]S33:使 Q 累加 Ii^Ti,即 Q = Q+I# ；
[0027]S34:獲取充電電壓值Ui ；
[0028]S35:令q = MUi)，其中MUi)為蓄電池剩余電量百分比關(guān)于蓄電池極板間電壓的函數(shù)值；
[0029]S36:判斷 Ui 是否等于 Umax,若 Ui = = Umax 則令 Qmax = Q ；
[0030]S37:等待充電狀態(tài)采樣周期Ti ；
[0031]S38:將Ui與Ii的乘積添加到數(shù)列W中。
[0032]進(jìn)一步地，所述的步驟S4中放電狀態(tài)電量檢測包括以下子步驟:
[0033]S41:判斷Flag是否等于O,若Flag ==0則令Flag = I并清空數(shù)列W ；
[0034]S42:獲取放電電流I。；
[0035]S43:判斷10是否小于C*Qmax，若1?！?0_則獲取放電電壓值U。；否則使Q累減Ι0*τ0,即Q = Q-1JT。，然后進(jìn)行步驟S46的操作；
[0036]S44:判斷U。是否等于Umin,若U0== Umin,則令Q = O且q = 0，然后進(jìn)行步驟S47的操作；
[0037]S45:判斷q是否大于蓄電池剩余電量百分比關(guān)于蓄電池極板間電壓的函數(shù)值f (U0)，若q>f (U0)，則令q = f (U0)且Q = q*Qmax，然后進(jìn)行步驟S47的操作，否則直接進(jìn)行步驟S47的操作；
[0038]S46:判斷 Q/Qmax 是否小于 q，若 Q/Qmax〈q 則使 q = Q/Qmax ;
[0039]S47:等待放電狀態(tài)采樣周期T。；
[0040]S48:將U0與10的乘積添加到數(shù)列W中。
[0041]進(jìn)一步地，所述的S5中動態(tài)設(shè)置采樣頻率包括以下步驟:
[0042]S51:計(jì)算數(shù)列W的標(biāo)準(zhǔn)差α ；
[0043]S52:判斷Flag是否等于0，若Flag ==0則進(jìn)行步驟S53，否則進(jìn)行步驟S54 ；
[0044]S53:令Ti等于充電狀態(tài)采樣周期關(guān)于數(shù)W標(biāo)準(zhǔn)差α的函數(shù)值Tin(a)；
[0045]S54:令T0等于放電狀態(tài)采樣周期關(guān)于數(shù)列W標(biāo)準(zhǔn)差α的函數(shù)值Twt (a)。
[0046]本發(fā)明的有益效果是:
[0047]1、在不增加硬件成本的前提下，使蓄電池的電量檢測結(jié)果變得非常準(zhǔn)確，解決了充電設(shè)備的使用者無法準(zhǔn)確把握設(shè)備剩余電量的問題，同時(shí)本發(fā)明的檢測方法還可以避免當(dāng)蓄電池負(fù)載較大時(shí)，因蓄電池極板極化使充電設(shè)備誤以為電量耗盡而異常地自動關(guān)機(jī)的現(xiàn)象，更加避免了充電設(shè)備所顯示的剩余電量百分比數(shù)值回彈的錯誤；
[0048]2、本發(fā)明的檢測方法在使用過程中具有累計(jì)誤差自動校準(zhǔn)的能力，可以自動適應(yīng)蓄電池老化和環(huán)境溫度變化對蓄電池儲電能力和放電能力的影響，能夠自動調(diào)整工作頻率，以適應(yīng)蓄電池變化的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了變頻采樣，進(jìn)而在保證蓄電池剩余電量百分比檢測結(jié)果準(zhǔn)確性的前提下，兼顧了方法的省電特性；
[0049]3、普遍適用于各種類型、各種型號的充電設(shè)備，在不增加硬件成本的前提下，以純粹的軟件算法實(shí)現(xiàn)了充電設(shè)備內(nèi)部蓄電池剩余電量的準(zhǔn)確檢測功能，不受到操作系統(tǒng)的限制，可廣泛使用于智能手機(jī)、平板電腦、便攜式計(jì)算機(jī)、電動汽車等充電設(shè)備。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0050]圖1為一塊鋰離子電池剩余電量百分比與極板間電壓關(guān)系圖；
[0051]圖2為本發(fā)明的檢測方法流程圖；
[0052]圖3為本發(fā)明的檢測方法中初始化步驟的流程圖；
[0053]圖4為本發(fā)明的檢測方法中充電狀態(tài)電量檢測步驟的流程圖；
[0054]圖5為本發(fā)明的檢測方法中放電狀態(tài)電量檢測步驟的流程圖；
[0055]圖6為本發(fā)明的檢測方法中動態(tài)設(shè)置采樣頻率步驟的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0056]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明所保護(hù)的內(nèi)容不局限于以下所述。
[0057]如圖2所示，一種蓄電池剩余電量檢測方法，包括以下步驟:
[0058]S1:初始化，對需要使用的參數(shù)進(jìn)行初始化設(shè)置；
[0059]S2:判斷蓄電池當(dāng)前處于充電狀態(tài)還是放電狀態(tài)，如果處于充電狀態(tài)則進(jìn)行步驟S3，如果處于放電狀態(tài)則進(jìn)行步驟S4 ；
[0060]S3:進(jìn)行充電狀態(tài)電量檢測；
[0061]S4:進(jìn)行放電狀態(tài)電量檢測；
[0062]S5:動態(tài)設(shè)置采樣頻率，返回步驟S2。
[0063]在蓄電池剩余電量檢測開始執(zhí)行時(shí)，首先對方法中需要使用的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行定義和初始賦值，接下來正式進(jìn)入方法的循環(huán)結(jié)構(gòu)，實(shí)時(shí)獲取蓄電池剩余電量百分比，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對充電設(shè)備內(nèi)部蓄電池剩余電量百分比的準(zhǔn)確檢測，如圖3所示，所述的步驟SI的初始化包括以下子步驟:
[0064]Sll:設(shè)蓄電池當(dāng)前剩余電量百分比為q:
[0065]q為蓄電池當(dāng)前剩余電量占蓄電池最大電量的百分比，即為最終檢測變量；q為一個(gè)百分?jǐn)?shù)，介于O?100%之間，它表示當(dāng)前蓄電池中剩余電量占蓄電池最大電量的百分t匕，即通常在智能手機(jī)、平板電腦等智能移動終端中顯示的“剩余電量百分?jǐn)?shù)”。由于蓄電池的儲電能力和放電能力均受蓄電池老化、環(huán)境溫度變化等諸多因素影響，因此本實(shí)施例的目的即為檢測出q的值，即q為本“蓄電池剩余電量檢測方法”的最終目標(biāo)參數(shù)，其它所有參數(shù)的存在均為保證蓄電池剩余電量百分比q的準(zhǔn)確性；
[0066]S12:設(shè)蓄電池當(dāng)前剩余電量為Q，并初始化Q，令Q = O:
[0067]Q是一個(gè)小數(shù)，它用于表示蓄電池中當(dāng)前的剩余電量，它的單位為電流單位與時(shí)間單位的乘積，通常為毫安時(shí)(mA.H)或安時(shí)(A.H)，Q的值被初始化為0，表示蓄電池在剛被激活時(shí)的電量為O ;
[0068]S13:設(shè)蓄電池最大電量為Qmax:
[0069]Qfflax是一個(gè)小數(shù)，它用于表示蓄電池所能存儲的最大電量，即Qmax的值為蓄電池滿電狀態(tài)時(shí)的電量大小，其單位為電流單位與時(shí)間單位的乘積，通常為毫安時(shí)(mA.H)或安時(shí)(A.H)，Qfflax的值在每一次充電完成時(shí)進(jìn)行更新和校準(zhǔn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了自動適應(yīng)蓄電池老化和環(huán)境溫度變化對蓄電池儲電能力和放電能力的影響；
[0070]S14:設(shè)充電狀態(tài)采樣周期為Ti,放電狀態(tài)采樣周期為T。:
[0071]Ti是一個(gè)小數(shù)，它用于表示蓄電池充電狀態(tài)時(shí)采樣周期的大小，根據(jù)頻率與周期的關(guān)系式f = 1/T，當(dāng)Ti的值越小時(shí)，充電狀態(tài)采樣頻率越高，當(dāng)Ti的值越大時(shí)，充電狀態(tài)采樣頻率越低；T。是一個(gè)小數(shù)，它用于表示蓄電池放電狀態(tài)時(shí)采樣周期的大小，當(dāng)T。的值越小時(shí)，放電狀態(tài)采樣頻率越高，當(dāng)T。的值越大時(shí)，放電狀態(tài)采樣頻率越低；
[0072]需要注意的是:采樣頻率越高，精度會越高，采樣頻率越低，精度會越低。但是精度越高，相應(yīng)的計(jì)算量增加會帶來一定程度的耗電量增大，因此在具體實(shí)施時(shí)需要權(quán)衡其中的利弊，構(gòu)造合適的采樣周期函數(shù)。除此之外，在為Ti和T。賦予初始值時(shí)，根據(jù)實(shí)際需要賦予一個(gè)較小且不為O的值即可，因?yàn)樵谥蟮膱?zhí)行過程中會自動調(diào)整Ti和T。的值。
[0073]S15:設(shè)蓄電池電壓上限為Umax，蓄電池電壓下限為Umin:
[0074]Ufflax是一個(gè)小數(shù)，它用于表示蓄電池極板間的電壓上限，其單位通常為伏特(V)或毫伏(mV)，蓄電池處于充電狀態(tài)時(shí)，當(dāng)蓄電池極板間電壓達(dá)到Umax，即表示蓄電池的充電工作完成。需要注意的是，不同類型的蓄電池，電壓上限往往相差甚遠(yuǎn)。因此，在實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)蓄電池的類型，為Umax設(shè)置相應(yīng)的值，例如鋰離子電池的Umax值為4.2 ;
[0075]Umin是一個(gè)小數(shù)，它用于表示蓄電池極板間的電壓下限，其單位為伏特(V)或毫伏(mV)，當(dāng)蓄電池極板間開路電壓小于等于Umin時(shí)，即表示蓄電池電量已經(jīng)耗盡。需要注意的是，不同類型的蓄電池，電壓下限往往相差甚遠(yuǎn)。因此，在實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)蓄電池的類型，為Umin設(shè)置相應(yīng)的值，例如鋰離子電池的Umin值為3。
[0076]S16:設(shè)電功率數(shù)列W，其項(xiàng)數(shù)上限為N:
[0077]W中的每一項(xiàng)均為一個(gè)小數(shù)，表示蓄電池在某一個(gè)時(shí)刻的充電或放電功率值，為保證系統(tǒng)穩(wěn)定性，同時(shí)也為節(jié)約充電設(shè)備的內(nèi)存空間，充電狀態(tài)電量檢測和放電狀態(tài)電量檢測共用W數(shù)列，具體實(shí)施方法在“充電狀態(tài)電量檢測”和“放電狀態(tài)電量檢測”步驟中詳細(xì)說明。需要注意的是，將數(shù)列W的項(xiàng)數(shù)限制在N以下，是為了防止此方法在執(zhí)行過程中無休止地占用充電設(shè)備內(nèi)存空間，同時(shí)也是為了保證方法對蓄電池工作狀態(tài)的響應(yīng)速率。N的值越大，系統(tǒng)運(yùn)行越平穩(wěn)，但是方法對蓄電池工作狀態(tài)的響應(yīng)速率會相應(yīng)變慢，反之N的值越小，方法對蓄電池工作狀態(tài)的響應(yīng)速率會越快，但是系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性會相應(yīng)減弱。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)實(shí)際的需要為N設(shè)置一個(gè)合適的值；
[0078]S17:設(shè)蓄電池充/放電狀態(tài)標(biāo)識為Flag:
[0079]Flag是一個(gè)布爾型變量,它的值為假時(shí),表不蓄電池處于充電狀態(tài),它的值為真時(shí)，表示蓄電池處于放電狀態(tài)。(本文中以O(shè)表示假，以I表示真)
[0080]在初始化工作完成之后，立即判斷蓄電池當(dāng)前處于充電狀態(tài)還是放電狀態(tài)，在充電狀態(tài)和放電狀態(tài)時(shí)分別使用不同的檢測方法，對蓄電池的剩余電量進(jìn)行檢測。所述的蓄電池在理論上存在三種狀態(tài)，分別為充電狀態(tài)、放電狀態(tài)和閑置狀態(tài)，本實(shí)施例中將蓄電池的閑置狀態(tài)視為放電狀態(tài)中一種放電電流為O的特殊放電狀態(tài)，因此蓄電池只有充電和放電兩種狀態(tài)，非此即彼。
[0081]本實(shí)施例所述的步驟S3中進(jìn)行充電狀態(tài)電量檢測的方法為:在蓄電池處于充電狀態(tài)時(shí)，通過蓄電池剩余電量百分比與蓄電池極板間電壓的映射關(guān)系，獲取蓄電池剩余電量百分比的同時(shí)，通過對蓄電池充電電流進(jìn)行關(guān)于時(shí)間的積分，對蓄電池的剩余電量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。在蓄電池充電完成時(shí)，對蓄電池的最大電量值進(jìn)行更新，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了蓄電池剩余電量檢測過程中，產(chǎn)生的累計(jì)誤差自動校準(zhǔn)，其具體流程如圖4所示，包括以下子步驟:
[0082]S31:判斷Flag是否等于I,若Flag == I則令Flag = O并清空數(shù)列W ；
[0083]S32:獲取充電電流值Ii ;
[0084]S33:使 Q 累加 Ii^Ti,即 Q = Q+I# ；
[0085]S34:獲取充電電壓值Ui ；
[0086]S35:令q = MUi)，其中MUi)為蓄電池剩余電量百分比關(guān)于蓄電池極板間電壓的函數(shù)值；
[0087]S36:判斷 Ui 是否等于 Umax,若 Ui = = Umax 則令 Qmax = Q ；
[0088]S37:等待充電狀態(tài)采樣周期Ti ；
[0089]S38:將Ui與Ii的乘積添加到數(shù)列W中。
[0090]步驟S31的目的是:在蓄電池從放電狀態(tài)進(jìn)入充電狀態(tài)時(shí)，將表示蓄電池狀態(tài)的變量Flag置為O，表示蓄電池已經(jīng)進(jìn)入充電狀態(tài)；在蓄電池從放電狀態(tài)進(jìn)入充電狀態(tài)時(shí)，將數(shù)列W中現(xiàn)存的放電功率數(shù)值全部清除，在接下來的“充電狀態(tài)電量檢測”工作中用于存儲充電功率數(shù)值。
[0091]步驟S32和S33的目的是:記錄充電狀態(tài)采樣周期Ti這一段時(shí)間內(nèi)，蓄電池充入了多少電量。
[0092]步驟S34和S35的目的是:通過蓄電池剩余電量百分比與蓄電池極板間電壓的映射關(guān)系，間接獲取蓄電池剩余電量百分比q，f (x)是蓄電池剩余電量百分比q關(guān)于蓄電池極板間電壓的函數(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)蓄電池種類和蓄電池性能，構(gòu)造合適的f (X)函數(shù)解析式，將充電電壓Ui帶入即可得到蓄電池剩余電量百分比q = f (Ui)。
[0093]步驟S36的目的是:當(dāng)蓄電池極板間電壓達(dá)到上限Umax時(shí)，表示蓄電池充電完成，這時(shí)將蓄電池剩余電量Q的值賦予Qmax,即更新了 Qmax的值，同時(shí)完成了對Qmax的校準(zhǔn)。
[0094]步驟S37的目的是:控制充電狀態(tài)采樣頻率，需要注意的是，為保證此方法中檢測到的蓄電池剩余電量百分比q的準(zhǔn)確性，在等待充電狀態(tài)采樣周期Ti時(shí)，需要考慮在“充電狀態(tài)電量檢測”這一步驟中作邏輯判斷和數(shù)值運(yùn)算所消耗的時(shí)間，即需要保證前后兩次采樣動作之間的時(shí)間間隔為準(zhǔn)確的兒。
[0095]步驟S38的目的是:將本次獲取到的蓄電池極板間電壓Ui與充電電流Ii相乘得到充電功率，將此充電功率數(shù)值添加到W中。其原因?qū)⒃凇皠討B(tài)設(shè)置采樣頻率”步驟中詳細(xì)說明。需要注意的是，當(dāng)數(shù)列W的項(xiàng)數(shù)小于N時(shí)，添加新的充電功率數(shù)值時(shí)只需要將新的充電功率數(shù)值作為當(dāng)前數(shù)列的最后一項(xiàng)添加到數(shù)列W的末尾即可。但是，當(dāng)數(shù)列W的項(xiàng)數(shù)已經(jīng)達(dá)到N時(shí)，添加新的充電功率數(shù)值前需要刪除當(dāng)前數(shù)列W的第I項(xiàng)，將新的充電功率數(shù)值作為第N項(xiàng)添加到數(shù)列W中，以此保持?jǐn)?shù)列W的項(xiàng)數(shù)不超過N。
[0096]本實(shí)施例所述的步驟S4中放電狀態(tài)電量檢測的方法為:在蓄電池處于放電狀態(tài)，當(dāng)放電電流小于某閾值時(shí)，通過蓄電池剩余電量百分比與蓄電池極板間電壓的映射關(guān)系，獲取蓄電池剩余電量百分比；當(dāng)放電電流大于或等于此閾值時(shí)，通過對蓄電池放電電流進(jìn)行關(guān)于時(shí)間的積分，獲取蓄電池剩余電量百分比，兩個(gè)方法相互校準(zhǔn)誤差。即一方面通過f(x)獲取蓄電池剩余電量百分比所產(chǎn)生的誤差，可被對蓄電池放電電流進(jìn)行關(guān)于時(shí)間積分的過程校準(zhǔn)。另一方面，通過對蓄電池放電電流進(jìn)行關(guān)于時(shí)間積分獲取蓄電池剩余電量百分比所產(chǎn)生的誤差，可被通過f(x)獲取蓄電池剩余電量百分比的過程校準(zhǔn)。其具體流程如圖5所示，包括以下子步驟:
[0097]S41:判斷Flag是否等于O,若Flag ==0則令Flag = I并清空數(shù)列W ；
[0098]S42:獲取放電電流I。；
[0099]S43:判斷10是否小于C*Qmax，若1?！?0_則獲取放電電壓值U。；否則使Q累減Ι0*τ0,即Q = Q-1JT。，然后進(jìn)行步驟S46的操作；
[0100]S44:判斷U0是否等于Umin,若U0== Umin,則令Q = O且q = 0，然后進(jìn)行步驟S47的操作；
[0101]S45:判斷q是否大于蓄電池剩余電量百分比關(guān)于蓄電池極板間電壓的函數(shù)值UU。)，若
[0102]q>f (U。)，則令q = f(U0)且Q = q*Qmax，然后進(jìn)行步驟S47的操作，否則直接進(jìn)行步驟S47
[0103]的操作；
[0104]S46:判斷 Q/Qmax 是否小于 q，若 Q/Qmax〈q 則使 q = Q/Qmax ;
[0105]S47:等待放電狀態(tài)采樣周期T。；
[0106]S48:將U0與I。的乘積添加到數(shù)列W中。
[0107]步驟S41的目的是:在蓄電池從充電狀態(tài)進(jìn)入放電狀態(tài)時(shí)，將表示蓄電池狀態(tài)的變量Flag置為1，表示蓄電池已經(jīng)進(jìn)入放電狀態(tài)；在蓄電池從充電狀態(tài)進(jìn)入放電狀態(tài)時(shí)，將數(shù)列W中現(xiàn)存的充電功率數(shù)值全部清除，在接下來的“放電狀態(tài)電量檢測”工作中用于存儲放電功率數(shù)值。
[0108]步驟S42和S43的目的是:判斷蓄電池當(dāng)前的放電電流I。是否足夠小，因?yàn)樵谛铍姵胤烹姇r(shí)，放電電流I。越大，蓄電池極板極化程度越大，造成蓄電池極板間電壓越低。因此，只有在蓄電池放電電流I。足夠小的時(shí)候才可以通過蓄電池剩余電量百分比與蓄電池極板間電壓的映射關(guān)系，間接獲取蓄電池剩余電量百分比q。但是，在蓄電池放電電流I。較大時(shí)，蓄電池極板極化程度大，蓄電池極板間電壓明顯偏低，此時(shí)需要通過對蓄電池放電電流
I。進(jìn)行關(guān)于時(shí)間的積分，來獲取蓄電池在放電周期T。這一段時(shí)間輸出了多少電能，進(jìn)而計(jì)算出剩余電量百分比q的值。在判斷蓄電池放電電流10是否足夠小時(shí)，以蓄電池最大電量乘以一個(gè)倍率C作為臨界值，C的值可在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)蓄電池種類和蓄電池性能選取合適的值，即C表示蓄電池的“放電C率”。當(dāng)蓄電池放電電流I。小于此臨界值，則判斷為放電電流I。足夠小，當(dāng)蓄電池放電電流I。大于等于此臨界值，則判斷為放電電流I。較大。
[0109]步驟S44的目的是:當(dāng)發(fā)現(xiàn)蓄電池極板間電壓達(dá)到下限Umin時(shí)，將蓄電池電量Q置為0，同時(shí)將蓄電池剩余電量百分比q置為0，即更新了 Q和q的值，同時(shí)也完成了 Q和q的校準(zhǔn)。
[0110]步驟S45的目的是:當(dāng)放電電流I。足夠小時(shí)，可通過蓄電池剩余電量百分比與蓄電池極板間電壓的映射關(guān)系，間接獲取蓄電池剩余電量百分比q。f(x)是蓄電池剩余電量百分比q關(guān)于蓄電池極板間電壓的函數(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)蓄電池種類和蓄電池性能構(gòu)造合適的f(x)函數(shù)解析式，將放電電壓U。帶入即可得到蓄電池剩余電量百分比q=f (U。)，同時(shí)令Q = q*Qmax，對Q的值進(jìn)行校準(zhǔn)。為避免蓄電池剩余電量數(shù)值回彈的錯誤，在對q進(jìn)行賦值之前，首先判斷q是否大于f (U0)，若q大于f (U0)，則令q = f (U0)，否則不操作。
[0111]步驟S46的目的是:當(dāng)放電電流I。較大時(shí)，通過對放電電流I。進(jìn)行關(guān)于時(shí)間的積分，得到在放電狀態(tài)采樣周期T。這一段時(shí)間里蓄電池輸出了多少電量，通過將原有的電量減去消耗的電量，得到新的蓄電池剩余電量百分比q的數(shù)值。為避免蓄電池剩余電量數(shù)值回彈的錯誤，在對q進(jìn)行賦值之前，首先判斷Q/Qmax是否小于q，若Q/Qmax小于q，則令q =QAL.，否則不操作。
[0112]步驟S47的目的是:控制放電狀態(tài)采樣頻率。需要注意的是，為保證本實(shí)施例中檢測到的蓄電池剩余電量百分比q的準(zhǔn)確性，在等待放電狀態(tài)采樣周期T。時(shí)，需要考慮在“放電狀態(tài)電量檢測”這一步驟中作邏輯判斷和數(shù)值運(yùn)算所消耗的時(shí)間，即需要保證前后兩次采樣動作之間的時(shí)間間隔為準(zhǔn)確的T。。
[0113]步驟S48的目的是:將本次獲取到的蓄電池極板間電壓U。與放電電流I。相乘得到放電功率，將此放電功率數(shù)值添加到W中。其原因?qū)⒃凇皠討B(tài)設(shè)置采樣頻率”步驟中詳細(xì)說明。需要注意的是，當(dāng)數(shù)列W的項(xiàng)數(shù)小于N時(shí)，添加新的放電功率數(shù)值時(shí)只需要將新的放電功率數(shù)值作為當(dāng)前數(shù)列的最后一項(xiàng)添加到數(shù)列W的末尾即可。但是，當(dāng)數(shù)列W的項(xiàng)數(shù)已經(jīng)達(dá)到N時(shí)，添加新的放電功率數(shù)值前需要刪除當(dāng)前數(shù)列W的第I項(xiàng)，將新的放電功率數(shù)值作為第N項(xiàng)添加到數(shù)列W中，以此保持?jǐn)?shù)列W的項(xiàng)數(shù)不超過N。
[0114]如圖6所示,本實(shí)施例所述的S5中動態(tài)設(shè)置采樣頻率包括以下步驟:
[0115]S51:計(jì)算數(shù)列W的標(biāo)準(zhǔn)差α ；
[0116]S52:判斷Flag是否等于0，若Flag == O則進(jìn)行步驟S53，否則進(jìn)行步驟S54 ；
[0117]S53:$ Ti等于充電狀態(tài)采樣周期關(guān)于數(shù)列W標(biāo)準(zhǔn)差α的函數(shù)值Tin(a)；
[0118]S54:令T。等于放電狀態(tài)采樣周期關(guān)于數(shù)列W標(biāo)準(zhǔn)差α的函數(shù)值Τ_(α)。
[0119]步驟S51的目的是:通過計(jì)算數(shù)列W的標(biāo)準(zhǔn)差α，得到以α表示的蓄電池充電狀態(tài)或放電狀態(tài)下，其充電功率或放電功率的穩(wěn)定程度。α的值越大，表示穩(wěn)定性越差，α的值越小，表示穩(wěn)定性越強(qiáng)。
[0120]步驟S52的目的是:通過對蓄電池狀態(tài)標(biāo)識位Flag的值進(jìn)行判斷，得到蓄電池當(dāng)前處于充電狀態(tài)還是放電狀態(tài)，分別對充電狀態(tài)電量檢測和放電狀態(tài)電量檢測設(shè)置相應(yīng)的采樣周期。
[0121]步驟S53的目的是:在步驟S51中已經(jīng)得到一個(gè)表示充電功率穩(wěn)定性的α，α值越大，表示充電功率穩(wěn)定性越差，應(yīng)該相應(yīng)的提高充電狀態(tài)采樣頻率Ti,以適應(yīng)不穩(wěn)定的充電功率。α值越小，表示充電功率穩(wěn)定性越強(qiáng)，可以相應(yīng)地降低充電狀態(tài)采樣頻率Ti，減少工作量，降低方法的耗電量。需要注意的是，采樣頻率越高，精度越高，同時(shí)耗電量也會有一定程度增加，采樣頻率越低，精度越低，同時(shí)耗電也會有一定程度減少，因此在實(shí)際應(yīng)用中，需要權(quán)衡利弊，可根據(jù)需要構(gòu)造一個(gè)合適的充電狀態(tài)采樣周期1\關(guān)于數(shù)列W的標(biāo)準(zhǔn)差α的函數(shù) Tin(a )。
[0122]步驟S54的目的是:在步驟S51中已經(jīng)得到一個(gè)表示放電功率穩(wěn)定性的a，a值越大，表示放電功率穩(wěn)定性越差，應(yīng)該相應(yīng)的提高放電狀態(tài)采樣頻率T。，以適應(yīng)不穩(wěn)定的放電功率。a值越小，表示放電功率穩(wěn)定性越強(qiáng)，可以相應(yīng)地降低放電狀態(tài)采樣頻率T。，減少工作量，降低方法的耗電量。需要注意的是，采樣頻率越高，精度越高，同時(shí)耗電量也會有一定程度增加，采樣頻率越低精度越低，同時(shí)耗電也會有一定程度減少。因此在實(shí)際應(yīng)用中，需要權(quán)衡利弊，可根據(jù)需要構(gòu)造一個(gè)合適的放電狀態(tài)采樣周期T。關(guān)于數(shù)列W的標(biāo)準(zhǔn)差a的函數(shù)UU)。
[0123]以上所有步驟在邏輯上形成一個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)，實(shí)時(shí)獲取蓄電池剩余電量百分比，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對充電設(shè)備內(nèi)部蓄電池剩余電量百分比的準(zhǔn)確檢測。
[0124]本發(fā)明的“累誤計(jì)差自動校準(zhǔn)”功能的實(shí)現(xiàn)，使得本發(fā)明的檢測方法可自動適應(yīng)蓄電池老化和環(huán)境溫度變化對蓄電池儲電能力和放電能力的影響。本發(fā)明的電量檢測過程完全不需要人工參與，蓄電池只要經(jīng)歷一次完整的充/放電過程之后，即可自主學(xué)習(xí)到方法中需要使用的各項(xiàng)參數(shù)值。
[0125]本發(fā)明的蓄電池剩余電量檢測方法無論蓄電池處于充電狀態(tài)還是放電狀態(tài),其采樣頻率均可動態(tài)適應(yīng)蓄電池當(dāng)前的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了動態(tài)變頻采樣。因此本方法普遍適用于各種類型，各種型號的蓄電池，即此“蓄電池剩余電量檢測方法”具有普適性。智能移動終端自身具備模擬量采集能力以及必要的運(yùn)算能力，因此不需要為實(shí)施本方法而增加任何硬件，在不增加硬件成本的前提下，以純粹的軟件算法實(shí)現(xiàn)了充電設(shè)備內(nèi)部蓄電池剩余電量的準(zhǔn)確檢測功能。如果在實(shí)際應(yīng)用中，需要在不具備模擬量采集能力和運(yùn)算能力的充電設(shè)備中實(shí)施本方法，則須專門添加用于采集蓄電池極板間電壓以及充/放電電流的模擬量采集器和適合的運(yùn)算芯片。
[0126]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會意識到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種蓄電池剩余電量檢測方法，其特征在于:包括以下步驟: S1:初始化，對需要使用的參數(shù)進(jìn)行初始化設(shè)置； 52:判斷蓄電池當(dāng)前處于充電狀態(tài)還是放電狀態(tài)，如果處于充電狀態(tài)則進(jìn)行步驟S3，如果處于放電狀態(tài)則進(jìn)行步驟S4 ； 53:進(jìn)行充電狀態(tài)電量檢測； 54:進(jìn)行放電狀態(tài)電量檢測； 55:動態(tài)設(shè)置采樣頻率，返回步驟S2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池剩余電量檢測方法，其特征在于:所述的步驟SI的初始化包括以下子步驟: 511:設(shè)蓄電池當(dāng)前剩余電量百分比為q，q為蓄電池當(dāng)前剩余電量占蓄電池最大電量的百分比，即為最終檢測變量； 512:設(shè)蓄電池當(dāng)前剩余電量為Q，并初始化Q，令Q = O ； 513:設(shè)蓄電池最大電量為Qmax ； 514:設(shè)充電狀態(tài)采樣周期為Ti,放電狀態(tài)采樣周期為T。； 515:設(shè)蓄電池電壓上限為Umax，蓄電池電壓下限為Umin ； 516:設(shè)電功率數(shù)列W，其項(xiàng)數(shù)上限為N ； 517:設(shè)蓄電池充/放電狀態(tài)標(biāo)識為Flag(其值為O時(shí)表示充電狀態(tài)，其值為I時(shí)表示放電狀態(tài))。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池剩余電量檢測方法，其特征在于:所述的蓄電池在理論上存在三種狀態(tài)，分別為充電狀態(tài)、放電狀態(tài)和閑置狀態(tài)，將蓄電池的閑置狀態(tài)視為放電狀態(tài)中一種放電電流為O的特殊放電狀態(tài)，因此蓄電池只有充電和放電兩種狀態(tài)，非此即彼。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蓄電池剩余電量檢測方法，其特征在于:所述的步驟S3中進(jìn)行充電狀態(tài)電量檢測包括以下子步驟: 531:判斷Flag是否等于I,若Flag == I則令Flag = O并清空數(shù)列W ； 532:獲取充電電流值Ii ；
533:使 Q 累加 Ii^Ti,即 Q = Q+I^Ti ； 534:獲取充電電壓值Ui ； 535:令C1Zf(Ui)，其中f (Ui)為蓄電池剩余電量百分比關(guān)于蓄電池極板間電壓的函數(shù)值； 536:判斷Ui是否等于Umax,若Ui = = Umax則令Qmax = Q ； 537:等待充電狀態(tài)采樣周期Ti ； 538:將Ui與Ii的乘積添加到數(shù)列W中。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蓄電池剩余電量檢測方法，其特征在于:所述的步驟S4中放電狀態(tài)電量檢測包括以下子步驟: 541:判斷Flag是否等于O,若Flag ==0則令Flag = I并清空數(shù)列W ； 542:獲取放電電流10 ； 543:判斷10是否小于C*Qmax，若I^OQmax則獲取放電電壓值U。；否則使Q累減I。*!；，即Q = Q-1JT。，然后進(jìn)行步驟S46的操作； 544:判斷U0是否等于Umin,若U。= = Umin,則令Q = O且q = O，然后進(jìn)行步驟S47的操作； 545:判斷q是否大于蓄電池剩余電量百分比關(guān)于蓄電池極板間電壓的函數(shù)值f (U。)，若q>f (U0)，則令q = f (U0)且Q = q*Qmax，然后進(jìn)行步驟S47的操作，否則直接進(jìn)行步驟S47的操作；
546:判斷 Q/Qmax 是否小于 q，若 Q/Qmax〈q 則使 q = Q/Qmax ； S47:等待放電狀態(tài)采樣周期T。； S48:將U0與10的乘積添加到數(shù)列W中。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蓄電池剩余電量檢測方法，其特征在于:所述的步驟S5中動態(tài)設(shè)置采樣頻率包括以下步驟: 551:計(jì)算數(shù)列W的標(biāo)準(zhǔn)差α ； 552:判斷Flag是否等于O，若Flag ==0則進(jìn)行步驟S53，否則進(jìn)行步驟S54 ； S53:$ Ti等于充電狀態(tài)采樣周期關(guān)于數(shù)列W標(biāo)準(zhǔn)差α的函數(shù)值Tin(Ci)； S54:令Τ。等于放電狀態(tài)采樣周期關(guān)于數(shù)列W標(biāo)準(zhǔn)差α的函數(shù)值Twt (a)。
【文檔編號】G01R31/36GK104280686SQ201410539126
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】江維, 胡建偉, 潘雄, 桑楠, 文亮, 周可染, 董琪 申請人:電子科技大學(xué)