一种蓄电池剩余电量检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种蓄电池剩余电量检测方法，包括以下步骤：S1：初始化；S2：判断蓄电池当前处于充电状态还是放电状态，如果处于充电状态则进行充电状态电量检测，如果处于放电状态则进行放电状态电量检测；S3：动态设置采样频率，返回步骤S2。本发明在不增加硬件成本的前提下，使蓄电池的电量检测结果变得非常准确，解决了充电设备的使用者无法准确把握设备剩余电量的问题，在使用过程中具有累计误差自动校准的能力，可以自动适应蓄电池老化和环境温度变化对蓄电池储电能力和放电能力的影响，能够自动调整工作频率，以适应蓄电池变化的工作状态，实现了变频采样，可广泛使用于智能手机、平板电脑、便携式计算机、电动汽车等充电设备。
【专利说明】—种蓄电池剩余电量检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种模拟量检测方法，特别涉及一种蓄电池剩余电量检测方法。
【背景技术】
[0002]在充电设备中通常使用模拟量采集器获取蓄电池的极板间电压，由蓄电池剩余电量百分比与蓄电池极板间电压的映射关系，间接地获取蓄电池剩余电量百分比。
[0003]然而，如图1所示，蓄电池剩余电量百分比与蓄电池的极板间电压，在函数图像中往往只在中段呈现近似的线性相关，但是当电量较低或较高时，蓄电池的极板间电压随蓄电池剩余电量百分比的降低而快速下降。这造成充电设备在刚充满电或剩余电量较低时，充电设备中所显示的剩余电量百分比数值快速下降，让使用者无法准确地把握充电设备的剩余电量。
[0004]有一部分充电设备，在以上蓄电池剩余电量百分比检测方法的基础上，对蓄电池剩余电量百分比与蓄电池极板间电压的映射关系进行修正，使其在蓄电池电量较低和电量较高时，蓄电池极板间电压可以更加准确地映射到蓄电池剩余电量百分比，使充电设备的剩余电量百分比数值显示更为准确。但是当充电设备的运行功率突然增大时，由于蓄电池极板极化现象的存在，蓄电池极板间电压明显下降，使得充电设备检测到的蓄电池剩余电量百分比明显偏低。这使得充电设备在电量较低时，一旦突然进入较大功率的工作状态，将立刻错误地认为蓄电池电量过低，造成充电设备异常地自动关机。
[0005]在一台充电设备剩余电量较多时，突然进入较大功率工作状态后往往不会自动关机，但是充电设备所显示的剩余电量百分比数值会迅速减小。然而，当充电设备再次回到较小功率的工作状态之后，由于蓄电池极板极化程度减弱，蓄电池极板间电压回升，蓄电池剩余电量检测结果会出现回升，造成充电设备显示的剩余电量百分比数值回弹的错误。
[0006]无论以上哪一种蓄电池剩余电量检测方法，均采用通过蓄电池极板间电压间接获取蓄电池剩余电量百分比的方法。但是由于蓄电池剩余电量百分比与蓄电池极板间电压的非线性相关，以及蓄电池极板极化现象的存在，通过蓄电池极板间电压，间接获取蓄电池剩余电量百分比的方法，无法准确地检测到蓄电池的剩余电量百分比。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足造成使用者无法准确把握充电设备剩余电量的问题，提供一种检测结果非常准确的，可避免充电设备所显示的剩余电量百分比数值回弹错误的，能够在保证剩余电量百分比检测结果准确性的同时，兼顾省电特性的蓄电池剩余电量检测方法。
[0008]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:一种蓄电池剩余电量检测方法，包括以下步骤:
[0009]S1:初始化，对需要使用的参数进行初始化设置；
[0010]S2:判断蓄电池当前处于充电状态还是放电状态，如果处于充电状态则进行步骤S3，如果处于放电状态则进行步骤S4 ；
[0011]S3:进行充电状态电量检测；
[0012]S4:进行放电状态电量检测；
[0013]S5:动态设置采样频率，返回步骤S2。
[0014]进一步地，所述的步骤SI的初始化包括以下子步骤:
[0015]Sll:设蓄电池当前剩余电量百分比为q，q为蓄电池当前剩余电量占蓄电池最大电量的百分比，即为最终检测变量；
[0016]S12:设蓄电池当前剩余电量为Q，并初始化Q，令Q = O ；
[0017]S13:设蓄电池最大电量为Qmax ;
[0018]S14:设充电状态采样周期为Ti,放电状态采样周期为T。；
[0019]S15:设蓄电池电压上限为Umax，蓄电池电压下限为Umin ；
[0020]S16:设电功率数列W，其项数上限为N ；
[0021]S17:设蓄电池充/放电状态标识为Flag (其值为O时表示充电状态，其值为I时表示放电状态)。
[0022]进一步地，所述的蓄电池在理论上存在三种状态，分别为充电状态、放电状态和闲置状态，将蓄电池的闲置状态视为放电状态中一种放电电流为O的特殊放电状态，因此蓄电池只有充电和放电两种状态，非此即彼。
[0023]进一步地，所述的步骤S3中进行充电状态电量检测包括以下子步骤:
[0024]S31:判断Flag是否等于I,若Flag == I则令Flag = O并清空数列W ；
[0025]S32:获取充电电流值Ii ;
[0026]S33:使 Q 累加 Ii^Ti,即 Q = Q+I# ；
[0027]S34:获取充电电压值Ui ；
[0028]S35:令q = MUi)，其中MUi)为蓄电池剩余电量百分比关于蓄电池极板间电压的函数值；
[0029]S36:判断 Ui 是否等于 Umax,若 Ui = = Umax 则令 Qmax = Q ；
[0030]S37:等待充电状态采样周期Ti ；
[0031]S38:将Ui与Ii的乘积添加到数列W中。
[0032]进一步地，所述的步骤S4中放电状态电量检测包括以下子步骤:
[0033]S41:判断Flag是否等于O,若Flag ==0则令Flag = I并清空数列W ；
[0034]S42:获取放电电流I。；
[0035]S43:判断10是否小于C*Qmax，若1。〈00_则获取放电电压值U。；否则使Q累减Ι0*τ0,即Q = Q-1JT。，然后进行步骤S46的操作；
[0036]S44:判断U。是否等于Umin,若U0== Umin,则令Q = O且q = 0，然后进行步骤S47的操作；
[0037]S45:判断q是否大于蓄电池剩余电量百分比关于蓄电池极板间电压的函数值f (U0)，若q>f (U0)，则令q = f (U0)且Q = q*Qmax，然后进行步骤S47的操作，否则直接进行步骤S47的操作；
[0038]S46:判断 Q/Qmax 是否小于 q，若 Q/Qmax〈q 则使 q = Q/Qmax ;
[0039]S47:等待放电状态采样周期T。；
[0040]S48:将U0与10的乘积添加到数列W中。
[0041]进一步地，所述的S5中动态设置采样频率包括以下步骤:
[0042]S51:计算数列W的标准差α ；
[0043]S52:判断Flag是否等于0，若Flag ==0则进行步骤S53，否则进行步骤S54 ；
[0044]S53:令Ti等于充电状态采样周期关于数W标准差α的函数值Tin(a)；
[0045]S54:令T0等于放电状态采样周期关于数列W标准差α的函数值Twt (a)。
[0046]本发明的有益效果是:
[0047]1、在不增加硬件成本的前提下，使蓄电池的电量检测结果变得非常准确，解决了充电设备的使用者无法准确把握设备剩余电量的问题，同时本发明的检测方法还可以避免当蓄电池负载较大时，因蓄电池极板极化使充电设备误以为电量耗尽而异常地自动关机的现象，更加避免了充电设备所显示的剩余电量百分比数值回弹的错误；
[0048]2、本发明的检测方法在使用过程中具有累计误差自动校准的能力，可以自动适应蓄电池老化和环境温度变化对蓄电池储电能力和放电能力的影响，能够自动调整工作频率，以适应蓄电池变化的工作状态，实现了变频采样，进而在保证蓄电池剩余电量百分比检测结果准确性的前提下，兼顾了方法的省电特性；
[0049]3、普遍适用于各种类型、各种型号的充电设备，在不增加硬件成本的前提下，以纯粹的软件算法实现了充电设备内部蓄电池剩余电量的准确检测功能，不受到操作系统的限制，可广泛使用于智能手机、平板电脑、便携式计算机、电动汽车等充电设备。
【专利附图】
【附图说明】
[0050]图1为一块锂离子电池剩余电量百分比与极板间电压关系图；
[0051]图2为本发明的检测方法流程图；
[0052]图3为本发明的检测方法中初始化步骤的流程图；
[0053]图4为本发明的检测方法中充电状态电量检测步骤的流程图；
[0054]图5为本发明的检测方法中放电状态电量检测步骤的流程图；
[0055]图6为本发明的检测方法中动态设置采样频率步骤的流程图。
【具体实施方式】
[0056]下面结合附图进一步说明本发明的技术方案，但本发明所保护的内容不局限于以下所述。
[0057]如图2所示，一种蓄电池剩余电量检测方法，包括以下步骤:
[0058]S1:初始化，对需要使用的参数进行初始化设置；
[0059]S2:判断蓄电池当前处于充电状态还是放电状态，如果处于充电状态则进行步骤S3，如果处于放电状态则进行步骤S4 ；
[0060]S3:进行充电状态电量检测；
[0061]S4:进行放电状态电量检测；
[0062]S5:动态设置采样频率，返回步骤S2。
[0063]在蓄电池剩余电量检测开始执行时，首先对方法中需要使用的各项参数进行定义和初始赋值，接下来正式进入方法的循环结构，实时获取蓄电池剩余电量百分比，进而实现对充电设备内部蓄电池剩余电量百分比的准确检测，如图3所示，所述的步骤SI的初始化包括以下子步骤:
[0064]Sll:设蓄电池当前剩余电量百分比为q:
[0065]q为蓄电池当前剩余电量占蓄电池最大电量的百分比，即为最终检测变量；q为一个百分数，介于O?100%之间，它表示当前蓄电池中剩余电量占蓄电池最大电量的百分t匕，即通常在智能手机、平板电脑等智能移动终端中显示的“剩余电量百分数”。由于蓄电池的储电能力和放电能力均受蓄电池老化、环境温度变化等诸多因素影响，因此本实施例的目的即为检测出q的值，即q为本“蓄电池剩余电量检测方法”的最终目标参数，其它所有参数的存在均为保证蓄电池剩余电量百分比q的准确性；
[0066]S12:设蓄电池当前剩余电量为Q，并初始化Q，令Q = O:
[0067]Q是一个小数，它用于表示蓄电池中当前的剩余电量，它的单位为电流单位与时间单位的乘积，通常为毫安时(mA.H)或安时(A.H)，Q的值被初始化为0，表示蓄电池在刚被激活时的电量为O ;
[0068]S13:设蓄电池最大电量为Qmax:
[0069]Qfflax是一个小数，它用于表示蓄电池所能存储的最大电量，即Qmax的值为蓄电池满电状态时的电量大小，其单位为电流单位与时间单位的乘积，通常为毫安时(mA.H)或安时(A.H)，Qfflax的值在每一次充电完成时进行更新和校准，进而实现了自动适应蓄电池老化和环境温度变化对蓄电池储电能力和放电能力的影响；
[0070]S14:设充电状态采样周期为Ti,放电状态采样周期为T。:
[0071]Ti是一个小数，它用于表示蓄电池充电状态时采样周期的大小，根据频率与周期的关系式f = 1/T，当Ti的值越小时，充电状态采样频率越高，当Ti的值越大时，充电状态采样频率越低；T。是一个小数，它用于表示蓄电池放电状态时采样周期的大小，当T。的值越小时，放电状态采样频率越高，当T。的值越大时，放电状态采样频率越低；
[0072]需要注意的是:采样频率越高，精度会越高，采样频率越低，精度会越低。但是精度越高，相应的计算量增加会带来一定程度的耗电量增大，因此在具体实施时需要权衡其中的利弊，构造合适的采样周期函数。除此之外，在为Ti和T。赋予初始值时，根据实际需要赋予一个较小且不为O的值即可，因为在之后的执行过程中会自动调整Ti和T。的值。
[0073]S15:设蓄电池电压上限为Umax，蓄电池电压下限为Umin:
[0074]Ufflax是一个小数，它用于表示蓄电池极板间的电压上限，其单位通常为伏特(V)或毫伏(mV)，蓄电池处于充电状态时，当蓄电池极板间电压达到Umax，即表示蓄电池的充电工作完成。需要注意的是，不同类型的蓄电池，电压上限往往相差甚远。因此，在实际应用中需要根据蓄电池的类型，为Umax设置相应的值，例如锂离子电池的Umax值为4.2 ;
[0075]Umin是一个小数，它用于表示蓄电池极板间的电压下限，其单位为伏特(V)或毫伏(mV)，当蓄电池极板间开路电压小于等于Umin时，即表示蓄电池电量已经耗尽。需要注意的是，不同类型的蓄电池，电压下限往往相差甚远。因此，在实际应用中需要根据蓄电池的类型，为Umin设置相应的值，例如锂离子电池的Umin值为3。
[0076]S16:设电功率数列W，其项数上限为N:
[0077]W中的每一项均为一个小数，表示蓄电池在某一个时刻的充电或放电功率值，为保证系统稳定性，同时也为节约充电设备的内存空间，充电状态电量检测和放电状态电量检测共用W数列，具体实施方法在“充电状态电量检测”和“放电状态电量检测”步骤中详细说明。需要注意的是，将数列W的项数限制在N以下，是为了防止此方法在执行过程中无休止地占用充电设备内存空间，同时也是为了保证方法对蓄电池工作状态的响应速率。N的值越大，系统运行越平稳，但是方法对蓄电池工作状态的响应速率会相应变慢，反之N的值越小，方法对蓄电池工作状态的响应速率会越快，但是系统运行稳定性会相应减弱。因此，在实际应用中，需要根据实际的需要为N设置一个合适的值；
[0078]S17:设蓄电池充/放电状态标识为Flag:
[0079]Flag是一个布尔型变量,它的值为假时,表不蓄电池处于充电状态,它的值为真时，表示蓄电池处于放电状态。(本文中以O表示假，以I表示真)
[0080]在初始化工作完成之后，立即判断蓄电池当前处于充电状态还是放电状态，在充电状态和放电状态时分别使用不同的检测方法，对蓄电池的剩余电量进行检测。所述的蓄电池在理论上存在三种状态，分别为充电状态、放电状态和闲置状态，本实施例中将蓄电池的闲置状态视为放电状态中一种放电电流为O的特殊放电状态，因此蓄电池只有充电和放电两种状态，非此即彼。
[0081]本实施例所述的步骤S3中进行充电状态电量检测的方法为:在蓄电池处于充电状态时，通过蓄电池剩余电量百分比与蓄电池极板间电压的映射关系，获取蓄电池剩余电量百分比的同时，通过对蓄电池充电电流进行关于时间的积分，对蓄电池的剩余电量进行统计。在蓄电池充电完成时，对蓄电池的最大电量值进行更新，进而实现了蓄电池剩余电量检测过程中，产生的累计误差自动校准，其具体流程如图4所示，包括以下子步骤:
[0082]S31:判断Flag是否等于I,若Flag == I则令Flag = O并清空数列W ；
[0083]S32:获取充电电流值Ii ;
[0084]S33:使 Q 累加 Ii^Ti,即 Q = Q+I# ；
[0085]S34:获取充电电压值Ui ；
[0086]S35:令q = MUi)，其中MUi)为蓄电池剩余电量百分比关于蓄电池极板间电压的函数值；
[0087]S36:判断 Ui 是否等于 Umax,若 Ui = = Umax 则令 Qmax = Q ；
[0088]S37:等待充电状态采样周期Ti ；
[0089]S38:将Ui与Ii的乘积添加到数列W中。
[0090]步骤S31的目的是:在蓄电池从放电状态进入充电状态时，将表示蓄电池状态的变量Flag置为O，表示蓄电池已经进入充电状态；在蓄电池从放电状态进入充电状态时，将数列W中现存的放电功率数值全部清除，在接下来的“充电状态电量检测”工作中用于存储充电功率数值。
[0091]步骤S32和S33的目的是:记录充电状态采样周期Ti这一段时间内，蓄电池充入了多少电量。
[0092]步骤S34和S35的目的是:通过蓄电池剩余电量百分比与蓄电池极板间电压的映射关系，间接获取蓄电池剩余电量百分比q，f (x)是蓄电池剩余电量百分比q关于蓄电池极板间电压的函数，在实际应用中可根据蓄电池种类和蓄电池性能，构造合适的f (X)函数解析式，将充电电压Ui带入即可得到蓄电池剩余电量百分比q = f (Ui)。
[0093]步骤S36的目的是:当蓄电池极板间电压达到上限Umax时，表示蓄电池充电完成，这时将蓄电池剩余电量Q的值赋予Qmax,即更新了 Qmax的值，同时完成了对Qmax的校准。
[0094]步骤S37的目的是:控制充电状态采样频率，需要注意的是，为保证此方法中检测到的蓄电池剩余电量百分比q的准确性，在等待充电状态采样周期Ti时，需要考虑在“充电状态电量检测”这一步骤中作逻辑判断和数值运算所消耗的时间，即需要保证前后两次采样动作之间的时间间隔为准确的儿。
[0095]步骤S38的目的是:将本次获取到的蓄电池极板间电压Ui与充电电流Ii相乘得到充电功率，将此充电功率数值添加到W中。其原因将在“动态设置采样频率”步骤中详细说明。需要注意的是，当数列W的项数小于N时，添加新的充电功率数值时只需要将新的充电功率数值作为当前数列的最后一项添加到数列W的末尾即可。但是，当数列W的项数已经达到N时，添加新的充电功率数值前需要删除当前数列W的第I项，将新的充电功率数值作为第N项添加到数列W中，以此保持数列W的项数不超过N。
[0096]本实施例所述的步骤S4中放电状态电量检测的方法为:在蓄电池处于放电状态，当放电电流小于某阈值时，通过蓄电池剩余电量百分比与蓄电池极板间电压的映射关系，获取蓄电池剩余电量百分比；当放电电流大于或等于此阈值时，通过对蓄电池放电电流进行关于时间的积分，获取蓄电池剩余电量百分比，两个方法相互校准误差。即一方面通过f(x)获取蓄电池剩余电量百分比所产生的误差，可被对蓄电池放电电流进行关于时间积分的过程校准。另一方面，通过对蓄电池放电电流进行关于时间积分获取蓄电池剩余电量百分比所产生的误差，可被通过f(x)获取蓄电池剩余电量百分比的过程校准。其具体流程如图5所示，包括以下子步骤:
[0097]S41:判断Flag是否等于O,若Flag ==0则令Flag = I并清空数列W ；
[0098]S42:获取放电电流I。；
[0099]S43:判断10是否小于C*Qmax，若1。〈00_则获取放电电压值U。；否则使Q累减Ι0*τ0,即Q = Q-1JT。，然后进行步骤S46的操作；
[0100]S44:判断U0是否等于Umin,若U0== Umin,则令Q = O且q = 0，然后进行步骤S47的操作；
[0101]S45:判断q是否大于蓄电池剩余电量百分比关于蓄电池极板间电压的函数值UU。)，若
[0102]q>f (U。)，则令q = f(U0)且Q = q*Qmax，然后进行步骤S47的操作，否则直接进行步骤S47
[0103]的操作；
[0104]S46:判断 Q/Qmax 是否小于 q，若 Q/Qmax〈q 则使 q = Q/Qmax ;
[0105]S47:等待放电状态采样周期T。；
[0106]S48:将U0与I。的乘积添加到数列W中。
[0107]步骤S41的目的是:在蓄电池从充电状态进入放电状态时，将表示蓄电池状态的变量Flag置为1，表示蓄电池已经进入放电状态；在蓄电池从充电状态进入放电状态时，将数列W中现存的充电功率数值全部清除，在接下来的“放电状态电量检测”工作中用于存储放电功率数值。
[0108]步骤S42和S43的目的是:判断蓄电池当前的放电电流I。是否足够小，因为在蓄电池放电时，放电电流I。越大，蓄电池极板极化程度越大，造成蓄电池极板间电压越低。因此，只有在蓄电池放电电流I。足够小的时候才可以通过蓄电池剩余电量百分比与蓄电池极板间电压的映射关系，间接获取蓄电池剩余电量百分比q。但是，在蓄电池放电电流I。较大时，蓄电池极板极化程度大，蓄电池极板间电压明显偏低，此时需要通过对蓄电池放电电流
I。进行关于时间的积分，来获取蓄电池在放电周期T。这一段时间输出了多少电能，进而计算出剩余电量百分比q的值。在判断蓄电池放电电流10是否足够小时，以蓄电池最大电量乘以一个倍率C作为临界值，C的值可在实际应用中根据蓄电池种类和蓄电池性能选取合适的值，即C表示蓄电池的“放电C率”。当蓄电池放电电流I。小于此临界值，则判断为放电电流I。足够小，当蓄电池放电电流I。大于等于此临界值，则判断为放电电流I。较大。
[0109]步骤S44的目的是:当发现蓄电池极板间电压达到下限Umin时，将蓄电池电量Q置为0，同时将蓄电池剩余电量百分比q置为0，即更新了 Q和q的值，同时也完成了 Q和q的校准。
[0110]步骤S45的目的是:当放电电流I。足够小时，可通过蓄电池剩余电量百分比与蓄电池极板间电压的映射关系，间接获取蓄电池剩余电量百分比q。f(x)是蓄电池剩余电量百分比q关于蓄电池极板间电压的函数，在实际应用中可根据蓄电池种类和蓄电池性能构造合适的f(x)函数解析式，将放电电压U。带入即可得到蓄电池剩余电量百分比q=f (U。)，同时令Q = q*Qmax，对Q的值进行校准。为避免蓄电池剩余电量数值回弹的错误，在对q进行赋值之前，首先判断q是否大于f (U0)，若q大于f (U0)，则令q = f (U0)，否则不操作。
[0111]步骤S46的目的是:当放电电流I。较大时，通过对放电电流I。进行关于时间的积分，得到在放电状态采样周期T。这一段时间里蓄电池输出了多少电量，通过将原有的电量减去消耗的电量，得到新的蓄电池剩余电量百分比q的数值。为避免蓄电池剩余电量数值回弹的错误，在对q进行赋值之前，首先判断Q/Qmax是否小于q，若Q/Qmax小于q，则令q =QAL.，否则不操作。
[0112]步骤S47的目的是:控制放电状态采样频率。需要注意的是，为保证本实施例中检测到的蓄电池剩余电量百分比q的准确性，在等待放电状态采样周期T。时，需要考虑在“放电状态电量检测”这一步骤中作逻辑判断和数值运算所消耗的时间，即需要保证前后两次采样动作之间的时间间隔为准确的T。。
[0113]步骤S48的目的是:将本次获取到的蓄电池极板间电压U。与放电电流I。相乘得到放电功率，将此放电功率数值添加到W中。其原因将在“动态设置采样频率”步骤中详细说明。需要注意的是，当数列W的项数小于N时，添加新的放电功率数值时只需要将新的放电功率数值作为当前数列的最后一项添加到数列W的末尾即可。但是，当数列W的项数已经达到N时，添加新的放电功率数值前需要删除当前数列W的第I项，将新的放电功率数值作为第N项添加到数列W中，以此保持数列W的项数不超过N。
[0114]如图6所示,本实施例所述的S5中动态设置采样频率包括以下步骤:
[0115]S51:计算数列W的标准差α ；
[0116]S52:判断Flag是否等于0，若Flag == O则进行步骤S53，否则进行步骤S54 ；
[0117]S53:$ Ti等于充电状态采样周期关于数列W标准差α的函数值Tin(a)；
[0118]S54:令T。等于放电状态采样周期关于数列W标准差α的函数值Τ_(α)。
[0119]步骤S51的目的是:通过计算数列W的标准差α，得到以α表示的蓄电池充电状态或放电状态下，其充电功率或放电功率的稳定程度。α的值越大，表示稳定性越差，α的值越小，表示稳定性越强。
[0120]步骤S52的目的是:通过对蓄电池状态标识位Flag的值进行判断，得到蓄电池当前处于充电状态还是放电状态，分别对充电状态电量检测和放电状态电量检测设置相应的采样周期。
[0121]步骤S53的目的是:在步骤S51中已经得到一个表示充电功率稳定性的α，α值越大，表示充电功率稳定性越差，应该相应的提高充电状态采样频率Ti,以适应不稳定的充电功率。α值越小，表示充电功率稳定性越强，可以相应地降低充电状态采样频率Ti，减少工作量，降低方法的耗电量。需要注意的是，采样频率越高，精度越高，同时耗电量也会有一定程度增加，采样频率越低，精度越低，同时耗电也会有一定程度减少，因此在实际应用中，需要权衡利弊，可根据需要构造一个合适的充电状态采样周期1\关于数列W的标准差α的函数 Tin(a )。
[0122]步骤S54的目的是:在步骤S51中已经得到一个表示放电功率稳定性的a，a值越大，表示放电功率稳定性越差，应该相应的提高放电状态采样频率T。，以适应不稳定的放电功率。a值越小，表示放电功率稳定性越强，可以相应地降低放电状态采样频率T。，减少工作量，降低方法的耗电量。需要注意的是，采样频率越高，精度越高，同时耗电量也会有一定程度增加，采样频率越低精度越低，同时耗电也会有一定程度减少。因此在实际应用中，需要权衡利弊，可根据需要构造一个合适的放电状态采样周期T。关于数列W的标准差a的函数UU)。
[0123]以上所有步骤在逻辑上形成一个循环结构，实时获取蓄电池剩余电量百分比，进而实现对充电设备内部蓄电池剩余电量百分比的准确检测。
[0124]本发明的“累误计差自动校准”功能的实现，使得本发明的检测方法可自动适应蓄电池老化和环境温度变化对蓄电池储电能力和放电能力的影响。本发明的电量检测过程完全不需要人工参与，蓄电池只要经历一次完整的充/放电过程之后，即可自主学习到方法中需要使用的各项参数值。
[0125]本发明的蓄电池剩余电量检测方法无论蓄电池处于充电状态还是放电状态,其采样频率均可动态适应蓄电池当前的工作状态，实现了动态变频采样。因此本方法普遍适用于各种类型，各种型号的蓄电池，即此“蓄电池剩余电量检测方法”具有普适性。智能移动终端自身具备模拟量采集能力以及必要的运算能力，因此不需要为实施本方法而增加任何硬件，在不增加硬件成本的前提下，以纯粹的软件算法实现了充电设备内部蓄电池剩余电量的准确检测功能。如果在实际应用中，需要在不具备模拟量采集能力和运算能力的充电设备中实施本方法，则须专门添加用于采集蓄电池极板间电压以及充/放电电流的模拟量采集器和适合的运算芯片。
[0126]本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种蓄电池剩余电量检测方法，其特征在于:包括以下步骤: S1:初始化，对需要使用的参数进行初始化设置； 52:判断蓄电池当前处于充电状态还是放电状态，如果处于充电状态则进行步骤S3，如果处于放电状态则进行步骤S4 ； 53:进行充电状态电量检测； 54:进行放电状态电量检测； 55:动态设置采样频率，返回步骤S2。
2.根据权利要求1所述的蓄电池剩余电量检测方法，其特征在于:所述的步骤SI的初始化包括以下子步骤: 511:设蓄电池当前剩余电量百分比为q，q为蓄电池当前剩余电量占蓄电池最大电量的百分比，即为最终检测变量； 512:设蓄电池当前剩余电量为Q，并初始化Q，令Q = O ； 513:设蓄电池最大电量为Qmax ； 514:设充电状态采样周期为Ti,放电状态采样周期为T。； 515:设蓄电池电压上限为Umax，蓄电池电压下限为Umin ； 516:设电功率数列W，其项数上限为N ； 517:设蓄电池充/放电状态标识为Flag(其值为O时表示充电状态，其值为I时表示放电状态)。
3.根据权利要求1所述的蓄电池剩余电量检测方法，其特征在于:所述的蓄电池在理论上存在三种状态，分别为充电状态、放电状态和闲置状态，将蓄电池的闲置状态视为放电状态中一种放电电流为O的特殊放电状态，因此蓄电池只有充电和放电两种状态，非此即彼。
4.根据权利要求2所述的蓄电池剩余电量检测方法，其特征在于:所述的步骤S3中进行充电状态电量检测包括以下子步骤: 531:判断Flag是否等于I,若Flag == I则令Flag = O并清空数列W ； 532:获取充电电流值Ii ；
533:使 Q 累加 Ii^Ti,即 Q = Q+I^Ti ； 534:获取充电电压值Ui ； 535:令C1Zf(Ui)，其中f (Ui)为蓄电池剩余电量百分比关于蓄电池极板间电压的函数值； 536:判断Ui是否等于Umax,若Ui = = Umax则令Qmax = Q ； 537:等待充电状态采样周期Ti ； 538:将Ui与Ii的乘积添加到数列W中。
5.根据权利要求2所述的蓄电池剩余电量检测方法，其特征在于:所述的步骤S4中放电状态电量检测包括以下子步骤: 541:判断Flag是否等于O,若Flag ==0则令Flag = I并清空数列W ； 542:获取放电电流10 ； 543:判断10是否小于C*Qmax，若I^OQmax则获取放电电压值U。；否则使Q累减I。*!；，即Q = Q-1JT。，然后进行步骤S46的操作； 544:判断U0是否等于Umin,若U。= = Umin,则令Q = O且q = O，然后进行步骤S47的操作； 545:判断q是否大于蓄电池剩余电量百分比关于蓄电池极板间电压的函数值f (U。)，若q>f (U0)，则令q = f (U0)且Q = q*Qmax，然后进行步骤S47的操作，否则直接进行步骤S47的操作；
546:判断 Q/Qmax 是否小于 q，若 Q/Qmax〈q 则使 q = Q/Qmax ； S47:等待放电状态采样周期T。； S48:将U0与10的乘积添加到数列W中。
6.根据权利要求2所述的蓄电池剩余电量检测方法，其特征在于:所述的步骤S5中动态设置采样频率包括以下步骤: 551:计算数列W的标准差α ； 552:判断Flag是否等于O，若Flag ==0则进行步骤S53，否则进行步骤S54 ； S53:$ Ti等于充电状态采样周期关于数列W标准差α的函数值Tin(Ci)； S54:令Τ。等于放电状态采样周期关于数列W标准差α的函数值Twt (a)。
【文档编号】G01R31/36GK104280686SQ201410539126
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月13日 优先权日:2014年10月13日
【发明者】江维, 胡建伟, 潘雄, 桑楠, 文亮, 周可染, 董琪 申请人:电子科技大学