电池电量计量系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电池电量计量系统和方法，系统包括中央控制单元，电路采样单元，阻抗监测单元和自校正的电量计量单元，电路采样单元用于电路采样；中央控制单元，包括控制模块和存储模块；存储模块内存储电路采样数据，阻抗的值和空载电压与电量对应表；控制模块用于决定是否启动阻抗的监测和/或对应表的自校正；阻抗监测单元，用于得到阻抗的值并更新；自校正的电量计量单元用于得到空载电压与电量对应表并将更新；控制模块，还用于计算出电池空载电压，并得出剩余电量。本发明专利技术在一定条件下，计算出空载电压并校正空载电压与电量的关系，实现整个生命周期里电池电量的准确计量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可充电电池，尤其涉及用于检测可充电电池剩余电量的。
技术介绍
目前，电池供电的手持设备在使用过程中需要不断对电池进行检测，以向用户报告电池的电量剩余多少，决定是否发出低电警告，甚至自动关机保护。传统的电量计量有如下两种方式I、基于电池电压的计量，即通过模数转换器(ADC)测知电池电压值，由此粗略判 断电量的多少。此方法有很大局限由于电池内部通路电阻的存在以及不同的充放电状态和不同的充放电电流大小，使得同一块电池，同样的电量，检测出的电压值却有较大的区别。如图I所不的系统,米样转换系统通过米样其输入端正负极的电压来确定电池电量，但是由于电池到采样系统之间的走线阻抗，同时电池内部保护板电阻的存在，因此当通路上有电流流过时，在此电阻上产生压降而使得采样系统输入端电压并不是真实电池电压。假设充放电流为I安培，通路电阻R为O. 2欧姆，电池真正的空载电压为4V，则采样系统端所采样得的电压为当电池给系统供电时，V = 4-1*0. 2 = 3. 8V。当电池被充电时，V= 4+1*0. 2 = 4. 2V。由上面计算看出，此通路电阻R在不同的充放电状态下带来+-0. 2V的偏差，这样导致在不同的充/放电状态转换吋，电量计量会大幅度跳变，使得该计量方法没有实用价值。2、基于库仑计的电量计量，如图2所示即通过在系统通路上串联采样电阻，采样其充放电电流，并对时间积分，累积其流入或流出电池的库仑量，结合总电量大小来判断剩余电量。但此种方式需要在最初对每块电池都做初始化，初始化方法为在电池生产时进行一个完整的充放电流程，需时10小时以上(O. 2C的充放电速率)，极大地増加了生产流程及成本，实时性差。同时由于不能检测到电池组的自放电所致电量流失，因此随着时间的推移，其准确性越来越差。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种，其能够监测出电池通路的阻杭；在一定条件下，根据阻抗和实时电路采样数据，计算出空载电压并校正空载电压与电量的关系，实现对电池整个生命周期里电池电量的准确计量。为达到上述目的，本专利技术通过下述技术方案实现包括中央控制单元，电路采样单元，阻抗监测単元和自校正的电量计量単元，所述中央控制单元分别与电路采样単元，阻抗监测単元和自校正的电量计量単元通信连接；所述电路采样单元与阻抗和电池电路串联；所述电路采样单元，用于进行实时的电路采样，并将电路采样数据发送至中央控制単元；所述电路采样数据包括电池的两端电压，电路电流及电池状态，所述电池状态包括充电，放电和空载；所述中央控制单元，包括控制模块和存储模块；所述存储模块内存储有电路采样数据，阻抗的值，和空载电压与电量对应表；所述控制模块用于根据电路采样数据决定是否启动阻抗的监测和/或对应表的自校正；所述阻抗监测单元，用于根据阻抗的监测的要求运行，计算得到阻抗的值并将阻抗的值更新；所述自校正的电量计量単元，用于根据对应表的自校正的要求运行，得到空载电压与电量对应表并将空载电压与电量对应表更新； 所述控制模块，还用于根据实时的电路采样数据和阻抗的值，计算出电池实时的空载电压，井根据空载电压与电量对应表，得出实时的剩余电量。上述目的通过下述技术方案实现一种电池电量计量方法，其特征在于包括如下步骤步骤SOOl :进行实时的电路采样，得到电路采样数据；步骤S002 :根据电路采样数据决定是否启动阻抗的监测和/或对应表的自校正；其中，阻抗的监测用于监测阻抗的值，对应表的自校正用于校正空载电压与电量对应表；步骤S003 :根据实时的电路采样数据和阻抗的值，计算出电池实时的空载电压，并根据空载电压与电量对应表，得出实时的剩余电量。本专利技术的，其能够监测出电池通路的阻杭；在一定条件下，根据阻抗和实时电路采样数据，计算出空载电压并校正空载电压与电量的关系，实现对电池整个生命周期里电池电量的准确计量。附图说明图I是现有技术中基于电池电压的电量计量方法的示意图；图2是现有技术中基于库仑计的电量计量方法的示意图；图3是本专利技术的电池电量计量系统接入电路的示意图；图4是本专利技术的电池电量计量系统的结构框图；图5是本专利技术电池电量计量系统的阻抗的监测程序的流程示意图；图6是本专利技术电池电量计量系统的对应表的自校正程序的流程示意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术做进ー步详细说明；以下所描述的具体实施例仅用于说明本专利技术，但不用来限定本专利技术的范围。结合图3和图4，对本专利技术的电池电量计量系统的原理进行简单说明。如图3所示，电池，阻抗和电池电量计量系统串联。设电池电压(又叫空载电压，即电路A-B两端之间的电压)为Vocv，串联的阻抗和电池的两端电压(即电路C-D两端之间的电压)为Vb，通路上的阻抗为R(表示用电设备)，阻抗R的电流为I ;其中I代表电流的绝对值，不考虑电流的方向，则有当电池向阻抗和电池电量计量 系统放电时(电量计量系统相当于用电器)，串联的阻抗和电池的两端电压Vbl = Vocv-I1*! ;其中，I1为电池向阻抗和电池电量计量系统供电时阻抗R的电路放电电流；当电池被充电时(充电时,将外部电源接入电池电量计量系统与电路C端之间或电池电量计量系统与D端之间，电池相当于用电器)，串联的阻抗和电池的两端电压Vb2 =Vocv+I2*R ;其中，I2为电池被充电时的电路充电电流；当电池空载(即不充电也不供电)时串联的阻抗和电池的两端电压Vb3 = Vocv,I3 = O ;其中，I3为电池空载时的电流。在电池向阻抗和电池电量计量系统放电的过程或电池被充电过程中，空载电压Vocv的值会有变化。本专利技术的目的在于得到在电池供电的过程中，空载电压Vocv在变化过程中,对应的不同电池的剩余电量。例如电池是笔记本电脑的可充电电池，阻抗则是笔记本电脑的需要用电的设备，将电池电量计量系统与阻抗和电池电路串联；充电是通过线充实现的。原理的第一歩通过充电和空载的两种状态，得到阻抗R的大小；在外部电源接入时，充电与不充电两种状态下的电压电流差，即可计算出，R =(Vb2-Vb3)/I2 ;其中，Vb2，I2和Vb3可以通过电路采样单元得到。在此过程中，将串联的阻抗和电池的两端电压Vb3 = Vocv，赋予电池被充电时的电池端电压Vb2 = Vocv+I2*R ;忽略这两个状态电池空载电压Vocv的值可能的变化。通过充电和放电的两种状态，得到阻抗R的大小；在外部电源接入时，充电与放电两种状态下的电压电流差，即可计算出，R =(Vb2-Vb1)/(I^I1);其中，Vb2, I2和Vbl，Il可以通过电路采样单元得到，Il和I2代表电流的绝对值,不考虑电流的方向。在此过程中，忽略这两个状态电池空载电压Vocv的值可能的变化。原理的第二步通过放电，得到空载电压Vocv与电量对应表；在达到自校正条件时，更新电池当前容量；在电池对阻抗和电池电量计量系统放电过程中，Vbl = Vocv-I1*! ;即Vocv =Vbl+1'R，其中，Vbl和I1可以通过电路采样单元得到；即得到放电过程中，空载电压的变化过程中对应的电量。如图3和图4所示,本专利技术的电池电量计量系统，一种电池电量计量系统，包括中央控制单元，电路采样单元，阻抗监测単元和自校正的电量计量单元，所述中央控制单元分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池电量计量系统，其特征在于：包括中央控制单元，电路采样单元，阻抗监测单元和自校正的电量计量单元，所述中央控制单元分别与电路采样单元，阻抗监测单元和自校正的电量计量单元通信连接；所述电路采样单元与阻抗和电池电路串联；所述电路采样单元，用于进行实时的电路采样，并将电路采样数据发送至中央控制单元；所述电路采样数据包括电池的两端电压，电路电流及电池状态，所述电池状态包括充电，放电和空载；所述中央控制单元，包括控制模块和存储模块；所述存储模块内存储有电路采样数据，阻抗的值，和空载电压与电量对应表；所述控制模块用于根据电路采样数据决定是否启动阻抗的监测和/或对应表的自校正；所述阻抗监测单元，用于根据阻抗的监测的要求运行，计算得到阻抗的值并将阻抗的值更新；所述自校正的电量计量单元，用于根据对应表的自校正的要求运行，得到空载电压与电量对应表并将空载电压与电量对应表更新；所述控制模块，还用于根据实时的电路采样数据和阻抗的值，计算出电池实时的空载电压，并根据空载电压与电量对应表，得出实时的剩余电量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李鑫，
申请(专利权)人：珠海全志科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：