锂电池电量的计量方法和计量装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种锂电池电量的计量方法。该锂电池电量的计量方法包括：获取电池电压序列样本；从电池电压序列样本中提取稳态电池电压和稳态电池电压对应的电压变化率；利用稳态电池电压和电压变化率作为索引在第一三维存储空间内查询得出对应的电池充满程度，其中，第一三维存储空间内存储有第一曲面，第一曲面为稳态电池电压、电池稳态电压变化率、电池充满程度的对应关系曲面。应用本发明专利技术的技术方案，不是基于累计充放电电量积分的设计、不要求特定硬件支持，成本低、耗电小，提供完整的面向应用需要的参数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子领域，具体而言，涉及一种锂电池电量的计量方法和计量装置。
技术介绍
电量计根据应用目的分为用于电池计量的电池计量电量计和面向应用的电池应用电量计。电池活化后即开始逐渐老化。电池的寿命仅仅是对容量下降的表达，对一个具体应用的影响并不直观。电池应用电量计从电池供电系统的用户角度出发，反映在应用系统中电池状况的电量计。目前使用的电量计大都是从电池计量电量计发展而来的，电量计本身以电池计量特性为主。通常是由一个自带微处理器的系统级芯片单独完成电量计算，独立进行定时、采集和计算等功能，把电池的计量数据结果提供给宿主系统。宿主系统将上述计量数据结构根据应用电量计的不同要求转换成电池应用电量计。图1是现有电池应用系统的硬件构造示意图。该电路有多种不同的分割或组合，在现有技术中，MAX17047等芯片是包括专用处理器和电量及相关测量单元的单颗集成电路，而大多手机中利用的是应用处理器和ADC实现的电压分段电量计。其中，充电电路单元特指锂离子或锂离子聚合物二次电池的充电电路中与充电有关的部分。电池电路单元特指锂离子或锂离子聚合物二次电池的保护电路和均衡电路。电量计专属测量单元用于电量计量的测量电路。宿主系统是寄生电量计完成其软硬件功能所依赖的外部系统。电量计分为基于电量累计积分分析的电量计、基于电池端电压时序分析的电量计以及基于即时电压测量的电量计。其中，基于电量累计积分分析的电量计的应用实例为美国德州仪器公司TI公司的BQ34Z100产品，基于电池端电压时序分析的电量计的应用实例为MAXM公司的MAX17047。以上电量计的算法有TI的内阻跟踪算法(ImpedanceTracking ,可参考TI的公开资料SLUA375和SLYP086)和MAXM的模型估算算法(ModeIGauge ，可参考MAXM的公开资料AN4799和MAX17047产品数据手册)，这些电量计均需要基于自带微处理器的系统级芯片，对硬件的依赖性强，硬件要求高、软硬件关联强，导致耗电大、电路成本高。基于电压测量的电量计也就是手机常见的电压分段电量计，结构简洁并不依赖于特定的硬件结构，但是电压分段电量计仅能提供示意性电量指示，不能提供完整的电量计参数估计。以电荷充放电总量记录分析、连续电压电流记录和仅连续电压记录为基础数据的算法，对硬件要求高、软硬件关联强，导致耗电大、成本高，或者，自校准状态俘获困难。针对现有技术的锂电池电量的计量依赖于累计充放电电量积分单元，电路成本高耗电大的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种锂电池电量的计量方法和计量装置，以解决现有技术中锂电池电量的计量依赖于累计充放电电量积分单元问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种锂电池电量的计量方法。该锂电池电量的计量方法包括获取电池电压序列样本；从电池电压序列样本中提取稳态电池电压和稳态电池电压对应的电压变化率；利用稳态电池电压和电压变化率作为索引在第一三维存储空间内查询得出对应的电池充满程度，其中，第一三维存储空间内存储有第一曲面，第一曲面为稳态电池电压、电池稳态电压变化率、电池充满程度的对应关系曲面。进一步地，从电池电压序列样本中提取稳态电池电压包括剔除电池电压序列中的偏畸点的电压数据，将以该偏畸点为中心间隔预定时间段内的电压平均值作为该偏畸点的电压值；以剔除偏畸点电压数据后的电池电压序列为基础计算得到稳态电池电压。进一步地，电池电压序列中的偏畸点的确定步骤包括计算以第一电压数据点为中心间隔预定时间内的电压值的平均值，并计算第一电压数据点的电压值与平均值的差值，其中第一电压数据点为电池电压序列样本中的数据点；判断差值是否超出预设门限值，当差值大于预设门限值时，确定第一电压数据点为偏畸点。进一步地，在利用稳态电池电压和电压变化率作为索引在第一三维存储空间内查询对应的电池充满程度之后还包括根据当前的放电曲线和预计的负载情况计算预期续航时间。进一步地，根据当前的放电曲线和预计的负载情况计算预期续航时间包括按照当前的放电曲线和预计的负载情况选择放电样条矢量；利用放电样条矢量生成预期放电曲线；利用预期放电曲线中电池电压与电池电压变化率的对应关系由相邻电压数据点的电压下降值计算得到预期续航时间。进一步地，放电样条矢量包括预设负载情况下表达为稳态电阻放电、恒流放电、恒功率放电三种放电类型的样条函数。进一步地，在根据当前的放电曲线和预计的负载情况计算预期续航时间之后还包括输出电量计的计量结果，该计量结果包括以下至少一项电池充满程度、预期续航时间。进一步地，在输出电量计的计量结果之前还包括对计量结果进行数据修饰，进行数据饰的方法包括以下至少一种对计量结果进行平滑处理、对计量结果进行单调修饰、对计量结果进行善意表达修饰。进一步地，在获取电池电压序列样本之前还包括确定锂电池所在的应用系统中所能提供的电池状态参数，并利用电池状态参数对第一曲面进行初始化，电池状态参数包括以下中的一项或多项外接电源状态、充电电路启动标记、电池均衡标记、负载功率模式、电池延续状态、恒流状态标记、实时充电电流、充电电流序列、温度范围标记、电池充满标记、电量计时间、电池电压序列。进一步地，在获取电池电压序列样本之后还包括利用电池电压序列计算变调率，将该变调率作为种子参数；使用种子参数对第一曲面进行自校准。进一步地，使用种子参数对第一曲面进行自校准包括获取第一三维存储空间内存储的第一曲面，并将该第一曲面作为饵曲面；使用种子参数对饵曲面进行拟合计算，利用拟合计算后的饵曲面在索引位置上的参数值生成新的曲面，将新生成的曲面作为自校准后的第一曲面。进一步地，利用电池电压序列计算变调率包括按照电池电压序列确定电压升降的趋势；按照趋势利用直线基函数对电池电压序列进行拟合，得到拟合直线基函数；在拟合直线基函数中查找衔接出现突变的点作为校准变调率的种子节点；利用种子节点两侧的直线基函数的电压值计算变调率。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种锂电池电量的计量装置。该锂电池电量的计量装置包括电压序列获取模块，用于获取电池电压序列样本；稳态电压提取模块，用于从电池电压序列样本中提取稳态电池电压和稳态电池电压对应的电压变化率；电池充满程度查询模块，用于电池电量利用稳态电池电压和电压变化率作为索引在第一三维存储空间内查询得出对应的电池充满程度，其中，第一三维存储空间内存储第一曲面，第一曲面为稳态电池电压、电池稳态电压变化率、电池充满程度的对应关系曲面。进一步地，该锂电池电量的计量装置还包括续航时间预测模块，用于根据当前的放电曲线和预计的负载情况计算预期续航时间。进一步地，该锂电池电量的计量装置还包括第一曲面初始化模块，用于确定锂电池所在的应用系统中所能提供的电池状态参数，并利用电池状态参数对第一曲面进行初始化，电池状态参数包括以下 中的一项或多项外接电源状态、充电电路启动标记、电池均衡标记、负载功率模式、电池延续状态、恒流状态标记、实时充电电流、充电电流序列、温度范围标记、电池充满标记、电量计时间、电池电压序列。进一步地，该锂电池电量的计量装置还包括第一曲面自校准模块，用于利用电池电压序列计算变调率，将该变调率作为种子参数；使用种子参数对第一曲面进行自校准。应用本专利技术的技术方案，本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂电池电量的计量方法，其特征在于，包括：获取电池电压序列样本；从所述电池电压序列样本中提取稳态电池电压和所述稳态电池电压对应的电压变化率；利用所述稳态电池电压和所述电压变化率作为索引在第一三维存储空间内查询得出对应的电池充满程度，其中，所述第一三维存储空间内存储有第一曲面，所述第一曲面为稳态电池电压、电池稳态电压变化率、电池充满程度的对应关系曲面。

【技术特征摘要】
1.一种锂电池电量的计量方法，其特征在于，包括获取电池电压序列样本；从所述电池电压序列样本中提取稳态电池电压和所述稳态电池电压对应的电压变化率；利用所述稳态电池电压和所述电压变化率作为索引在第一三维存储空间内查询得出对应的电池充满程度，其中，所述第一三维存储空间内存储有第一曲面，所述第一曲面为稳态电池电压、电池稳态电压变化率、电池充满程度的对应关系曲面。2.根据权利要求1所述的锂电池电量的计量方法，其特征在于，从所述电池电压序列样本中提取稳态电池电压包括易繼所述电池电压序列中的偏畸点的电压数据，将以该偏畸点为中心间隔预定时间段内的电压平均值作为该偏畸点的电压值；以剔除偏畸点电压数据后的电池电压序列为基础计算得到稳态电池电压。3.根据权利要求2所述的锂电池电量的计量方法，其特征在于，所述电池电压序列中的偏畸点的确定步骤包括计算以第一电压数据点为中心间隔预定时间内的电压值的平均值，并计算所述第一电压数据点的电压值与所述平均值的差值，其中所述第一电压数据点为所述电池电压序列样本中的数据点；判断所述差值是否超出预设门限值，当所述差值大于所述预设门限值时，确定所述第一电压数据点为偏畸点。4.根据权利要求1所述的锂电池电量的计量方法，其特征在于，在利用所述稳态电池电压和所述电压变化率作为索引在第一三维存储空间内查询对应的电池充满程度之后还包括根据当前的放电曲线和预计的负载情况计算预期续航时间。5.根据权利要求4所述的锂电池电量的计量方法，其特征在于，根据当前的放电曲线和预计的负载情况计算预期续航时间包括按照当前的放电曲线和预计的负载情况选择放电样条矢量；利用所述放电样条矢量生成预期放电曲线；利用所述预期放电曲线中电池电压与电池电压变化率的对应关系由相邻数据点的电压下降值计算得到所述预期续航时间。6.根据权利要求5所述的锂电池电量的计量方法，其特征在于，所述放电样条矢量包括预设负载情况下表达为稳态电阻放电、恒流放电、恒功率放电三种放电类型的样条函数。7.根据权利要求4所述的锂电池电量的计量方法，其特征在于，在根据当前的放电曲线和预计的负载情况计算预期续航时间之后还包括输出电量计的计量结果，该计量结果包括以下至少一项电池充满程度、预期续航时间。8.根据权利要求7所述的锂电池电量的计量方法，其特征在于，在输出电量计的计量结果之前还包括对所述计量结果进行数据修饰，所述进行数据饰的方法包括以下至少一种对所述计量结果进行平滑处理、对所述计量结果进行单调修饰、对所述计量结果进行善意表达修饰。9.根据权利要求1所述的锂电池电量的计量方法，其特征在于，在获取电池电压序列样本之前还包括确定所述锂电池所在的应用系统中所能提供的电池状态参数，并利用...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭磊，
申请(专利权)人：圣邦微电子北京股份有限公司，
类型：发明
国别省市：