用于非线性放电一次性电池的剩余电量估算系统及方法与流程

本发明涉及电池电量计算领域，尤其涉及用于非线性放电一次性电池的剩余电量估算系统及方法。

背景技术：

1、非线性放电是指电池放电过程中，电流和电压不是线性关系，而是随着电池容量的变化而变化的一种放电方式。一次性电池是指电池内部的电化学反应是不可逆的，因此不能通过充电来恢复电池容量的一种电池。

2、对于非线性放电的一次性电池，要实现对其剩余电量的估算，需要知道其放电曲线，即电压和容量之间的关系。然而，这种关系并不是固定的，而是受到多种因素的影响，例如：

3、电池的内阻：随着电池老化和使用时间的增加，电池的内阻会增大，导致放电曲线下降。

4、电池的温度：温度对电池内部的化学反应速率有很大影响，温度越高，反应速率越快，放电曲线越陡峭；温度越低，反应速率越慢，放电曲线越平缓。

5、电池的放电倍率：放电倍率是指单位时间内从电池中提取的电量与其额定容量之比。放电倍率越高，意味着放电速度越快，放电曲线越陡峭；放电倍率越低，意味着放电速度越慢，放电曲线越平缓。

6、综上所述，非线性放电的一次性电池的剩余电量估算难以实现，主要是因为其放电曲线不是固定的，而是受到多种因素的影响，导致估算结果不准确或不稳定。需要提供一种可以用于非线性放电一次性电池的剩余电量估算系统，计算出非线性放电一次性电池的剩余电量。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于非线性放电一次性电池的剩余电量估算系统，包括：

2、电流电压检测模块，用于每间隔预设的间隔时间开启一段采样时间，在每个所述采样时间内对所述非线性放电一次性电池进行采样，每次采样得到至少一组放电电流和放电电压；

3、电量估算模块，连接所述电流电压检测模块，用于根据每次采样对应的所述放电电流和所述放电电压计算出对应的瞬时功率，根据各所述瞬时功率处理得到在对应的所述采样时间内的消耗电量，在首个所述采样时间结束后将所述非线性放电一次性电池的额定容量与本次所述采样时间对应的所述消耗电量之差作为实时剩余电量，以及在非首个所述采样时间结束后将上个所述采样时间结束后的所述实时剩余电量和本次所述采样时间对应的所述消耗电量之差作为所述实时剩余电量。

4、优选的，还包括电压采样电路连接所述电流电压检测模块和所述非线性放电一次性电池，所述电压采样电路包括：

5、瞬变电压抑制二极管，所述瞬变电压抑制二极管的一端连接所述非线性放电一次性电池的负极，所述瞬变电压抑制二极管的另一端接地；

6、第一电阻，所述第一电阻的一端连接场效应管的栅极，所述第一电阻的另一端接地，所述场效应管的漏极连接所述非线性放电一次性电池的负极，所述场效应管的源极连接所述非线性放电一次性电池的正极和发光二极管的阳极，所述发光二极管的阴极连接第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端接地；

7、第三电阻，所述第三电阻的一端连接所述非线性放电一次性电池的正极，所述第三电阻的另一端连接第四电阻的一端和第一电容的一端，所述第四电阻的另一端接地，第一电容的另一端接地，所述第四电阻的一端作为所述电压采样电路的检测端连接所述电流电压检测模块，所述电流电压检测模块通过所述电压采样电路对所述非线性放电一次性电池的电压采样。

8、优选的，还包括电流采样电路连接所述电流电压检测模块和所述非线性放电一次性电池，所述电流采样电路包括：

9、可变电阻，所述可变电阻的一端连接所述非线性放电一次性电池的正极，所述可变电阻的另一端连接第五电阻的一端和第六电阻的一端，所述第五电阻的另一端连接第七电阻的一端并接地；

10、运算放大器，所述运算放大器的同相输入端连接所述第六电阻的另一端，所述运算放大器的反向输入端连接所述第七电阻的另一端和第八电阻的一端，所述第八电阻的另一端连接所述运算放大器的输出端，所述电流电压检测模块连接所述运算放大器的输出端，所述电流电压检测模块通过所述电流采样电路对所述非线性放电一次性电池的电流采样。

11、优选的，还包括滤波模块，连接所述电流电压检测模块和所述电量估算模块，用于对各组所述放电电流和各组所述放电电压分别进行滤波处理得到本次采样时间对应的滤波后电流和滤波后电压作为所述放电电流和所述放电电压。

12、优选的，所述滤波处理包括：

13、将各组所述放电电流中最大的电流数据和最小的电流数据去除后计算剩余的各所述放电电流的平均值作为所述滤波后电流，以及将各组所述放电电压中最大的电压数据和最小的电压数据去除后计算剩余的各所述放电电压的平均值作为所述滤波后电压。

14、优选的，在每个所述采样时间内进行高频率多次采样，每次采样具有相同的单位时间，则所述电量估算模块包括：

15、第一计算单元，用于对于每次所述采样时间内的每次采样，根据每次采样对应的所述放电电流和所述放电电压的乘积作为本次采样的所述瞬时功率；

16、第二计算单元，连接所述第一计算单元，用于对于每个单位时间，将本次单位时间对应的所述瞬时功率与所述单位时间的乘积作为本次单位时间的单位消耗电量；

17、第三计算单元，连接所述第二计算单元，用于对于每个所述采样时间，将采样时间内的所有单位消耗电量通过积分运算累加得到所述采样时间内的所述消耗电量，在首个所述采样时间结束后将所述非线性放电一次性电池的额定容量与本次所述采样时间对应的所述消耗电量之差作为实时剩余电量，以及在非首个所述采样时间结束后将上个所述采样时间结束后的所述实时剩余电量和本次所述采样时间对应的所述消耗电量之差作为所述实时剩余电量。

18、本发明还提供一种用于非线性放电一次性电池的剩余电量估算方法，应用于上述的剩余电量估算系统，所述剩余电量估算方法包括：

19、步骤s1，所述剩余电量估算系统每间隔预设的间隔时间开启一段采样时间，在每个所述采样时间内对所述非线性放电一次性电池进行采样，每次采样得到一组放电电流和放电电压；

20、步骤s2，所述剩余电量估算系统根据每次采样对应的所述放电电流和所述放电电压计算出对应的瞬时功率，根据各所述瞬时功率处理得到在对应的所述采样时间内的消耗电量；

21、步骤s3，所述剩余电量估算系统判断本次采样时间是否为首个所述采样时间：

22、若是，则在本次采样时间结束后将所述非线性放电一次性电池的额定容量与本次所述采样时间对应的所述消耗电量之差作为实时剩余电量；

23、若否，则在本次所述采样时间结束后将上个所述采样时间结束后的所述实时剩余电量和本次所述采样时间对应的所述消耗电量之差作为所述实时剩余电量。

24、优选的，在执行所述步骤s1之后还包括滤波处理过程：

25、所述剩余电量估算系统对各组所述放电电流和各组所述放电电压分别进行滤波处理得到本次采样时间对应的滤波后电流和滤波后电压作为所述放电电流和所述放电电压。

26、优选的，所述滤波处理过程包括：

27、所述剩余电量估算系统将各组所述放电电流中最大的电流数据和最小的电流数据去除后计算剩余的各所述放电电流的平均值作为所述滤波后电流，以及将各组所述放电电压中最大的电压数据和最小的电压数据去除后计算剩余的各所述放电电压的平均值作为所述滤波后电压。

28、优选的，在每个所述采样时间内进行高频率多次采样，每次采样具有相同的单位时间，则所述步骤s2包括：

29、步骤s21，所述剩余电量估算系统对于每次所述采样时间内的每次采样，根据每次采样对应的所述放电电流和所述放电电压的乘积作为本次采样的所述瞬时功率；

30、步骤s22，所述剩余电量估算系统对于每个单位时间，将本次单位时间对应的所述瞬时功率与所述单位时间的乘积作为本次单位时间的单位消耗电量。

31、上述技术方案具有如下优点或有益效果：通过按照设定的间隔对非线性放电一次性电池在采样时间内进行高频率采样，采集得到多个放电电流和放电电压并计算出瞬时功率，将采样时间内所有的瞬时功率积分运算累加作为该采样时间内消耗的电量，在知道非线性放电一次性电池额定容量的情况下可以准确计算出非线性放电一次性电池的剩余电量。