电池电量比例检测方法、设备和计算机可读存储介质与流程

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池电量比例检测方法、设备和计算机可读存储介质。

背景技术：

对于可充电电池(包括锂离子电池、铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池等)来说，随着电池的长期使用和充放电次数的增加，电池的可用容量会逐渐减少，电量的检测会变得不准确，通常需要借助人工去校准电池的容量。而在户外采用光伏、风能等供电的应用场景下，很难具备人工校准电池容量的条件，而且由于要满足业务正常运行的需要，也不允许停止业务进行电池容量的校准。因此，在业务正常工作的约束条件下，如何准确地检测充电电池的容量和当前剩余电量，在达到告警阈值时，产生告警显得非常有必要。而现有的方法很难动态、准确地检测电池的容量，检测出电量的误差也比较大。

因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供设计一种电池容量和电池电量检测的方法，以解决现有技术中存在的问题，是非常有必要的。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提出一种电池电量比例检测方法、设备和计算机可读存储介质，准确地检测出电池的剩余电量。

为实现上述目的，本发明提供了一种电池电量比例检测方法，包括：检测电池的温度值和充放电情况，所述充放电情况包括所述电池的电流、电压、当前刻度值，其中所述当前刻度值中的每刻度表示预设单位的电量；根据所述电池的温度值、电流，获取所述电池的电池容量；根据所述电池的温度值、电流和电压，获取所述电池的初始电量比例，并根据所述电池的初始电量获取所述初始电量比例对应的初始刻度值；计算所述当前刻度值与所述初始刻度值的差值，根据所述差值与所述电池容量之比以及所述初始电量比例，获取所述电池的当前电量比例。

为实现上述目标，本发明还提供了一种电池电量比例检测设备，包括电量和温度检测芯片、处理器、存储器和通信总线；所述电量和温度检测芯片用于检测电池的温度值和充放电情况，所述充放电情况包括所述电池的电流、电压、当前刻度值，其中所述当前刻度值中的每刻度表示预设单位的电量；所述通信总线用于实现处理器和存储器之间的连接通信；所述处理器用于执行存储器中存储的电池电量比例检测程序，以实现以下步骤：根据所述电池的温度值、电流，获取所述电池的电池容量；根据所述电池的温度值、电流和电压，获取所述电池的初始电量比例，并根据所述电池的初始电量获取所述初始电量比例对应的初始刻度值；计算所述当前刻度值与所述初始刻度值的差值，根据所述差值与所述电池容量之比以及所述初始电量比例，获取所述电池的当前电量比例。

为实现上述目标，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现以下步骤：获取已检测的电池的温度值和充放电情况，所述充放电情况包括所述电池的电流、电压、当前刻度值，其中所述当前刻度值中的每刻度表示预设单位的电量；根据所述电池的温度值、电流，获取所述电池的电池容量；根据所述电池的温度值、电流和电压，获取所述电池的初始电量比例，并根据所述电池的初始电量获取所述初始电量比例对应的初始刻度值；计算所述当前刻度值与所述初始刻度值的差值，根据所述差值与所述电池容量之比以及所述初始电量比例，获取所述电池的当前电量比例。

根据以上技术方案，可知本发明的电池电量比例检测方法、设备和计算机可读存储介质至少具有以下优点：

根据本发明的技术方案，充分考虑到温度对电池容量的影响，使用电池温度、电流、电压设置电池的初始可用容量、初始电量比例，使得电池的初始可用容量和初始电量比例符合实际，从而基于电池的初始可用容量和初始电量比例确定的电池剩余电量比例更加准确。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的电池电量比例检测方法的流程图；

图2是根据本发明的一个实施例的电池电量比例检测方法的流程图；

图3是根据本发明的一个实施例的电池电量比例检测方法的流程图；

图4是根据本发明的一个实施例的电池电量比例检测设备的框图；

图5是根据本发明的一个实施例的电池电量比例检测设备的示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特有的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

一般地，电池容量的检测通常采用将电池先充满电，然后采用恒流持续放电，根据放电持续的时间，再乘以恒流值，计算出电池的容量。但对于处于工作状态的充电电池来说，考虑到充电的条件限制，以及要保证业务的正常运行，可充电电池的充电和放电行为是受限的，无法采用上述方法直接检测电池的容量。同时，电池的容量与工作的温度，以及放电的电流有关。因此，在不同使用场景下，电池的可用容量会不断地变化，采用现有的方法很难动态、准确地检测电池的容量。

电池电量的检测通常采用测量电池电压的方法，通过电压与电量的换算关系表，直接计算出剩余的电量。由于电压受温度和放电电流的影响较大，因此，采用该方法检测出电量的误差比较大。

更精确的电量检测的方法会通过充电检测和放电检测，分别检测出充电电流和放电电流，根据时间进行积分计算出充电电量和放电电量，计算出剩余电量。但该方法的前提是电池的容量没有变化，如果电池的容量随着使用时间的增加不断减少，电量检测会变得不准确。

如图1所示，本发明的一个实施例中提供了一种电池电量检测方法，本实施例的电池电量检测方法包括：

步骤s110，检测电池的温度值和充放电情况，充放电情况包括电池的电流、电压、当前刻度值，其中当前刻度值中的每刻度表示预设单位的电量。

在本实施例中，可以通过温度和电量检测芯片，周期性检测充放电状态、电压、电流以及当前刻度值。

步骤s120，根据电池的温度值、电流，获取电池的电池容量。

在本实施例中，可以通过试验结合实际产品获得电池初始可用容量。因为通常电池标称的设计容量与实际产品可用到的容量会不一致，一般实际可用的容量会小于标称的设计容量。因此，需要先采用实际产品实测一下电池的可用容量。不需要针对每一个电池都做，只需要抽样一些电池做一下即可。

在本实施例中，可以通过试验获得电池容量与电流、温度关系换算表。因为电池的容量在不同的温度下，会随着负载电流的变化而变化，如图1所示。因此，利用电池的这个特性，为了更准确地估计电池可用的容量，我们需要针对不同温度情况下进行电池容量的实测，最终得到电池容量与电流、温度的关系换算表。

步骤s130，根据电池的温度值、电流和电压，获取电池的初始电量比例，并根据电池的初始电量获取初始电量比例对应的初始刻度值。

在本实施例中，可以通过试验获得电量(为比例值)与电压、电流、温度关系表。由于电池的输出电压在不同负载电流情况下，会随着温度的变化而变化。电池在充放电的状态下，电量会随着电压的变化而变化，因此可以利用电池的这个特性。为了更准确地通过电压估算电池的容量，也需要结合实际产品的应用场景，实测电池的电量与电压、电流和温度的情况，得到电量与电压、电流和温度的关系换算表。

在本实施例中，如果首次检测，通过温度传感器检测温度值，根据电池容量与电流、温度关系换算表，查表获得电池初始可用容量，并根据电池电量与电压、电量和温度关系换算表，查表获得电池初始电量，并记录下对应刻度值作为初始刻度值。否则，通过与初始刻度值比较，计算出当前电量。

步骤s140，计算当前刻度值与初始刻度值的差值，根据差值与电池容量之比以及初始电量比例，获取电池的当前电量比例。

根据本实施例的技术方案，充分考虑到温度对电池容量的影响，使用电池温度、电流、电压设置电池的初始可用容量、初始电量比例，使得电池的初始可用容量和初始电量比例符合实际，从而基于电池的初始可用容量和初始电量比例确定的电池剩余电量比例更加准确。

如图2所示，本发明的一个实施例中提供了一种电池电量检测方法，本实施例的电池电量检测方法包括：

步骤s210，检测电池的温度值和充放电情况，充放电情况包括电池的电流、电压、当前刻度值，其中当前刻度值中的每刻度表示预设单位的电量。

步骤s220，根据电池的温度值、电流，获取电池的电池容量。

步骤s230，根据电池的温度值、电流和电压，获取电池的初始电量比例，并根据电池的初始电量获取初始电量比例对应的初始刻度值。

步骤s240，在电池处于充电状态时，检测电池的电压是否满足充满电的条件，在电池的电压不满足充满电的条件时，计算当前刻度值与初始刻度值的差值，根据差值与电池容量之比以及初始电量比例，获取电池的当前电量比例。

步骤s250，在电池的电压满足充满电的条件时，将电池的当前电量比例设置为100％，并根据当前刻度值更新初始刻度值。

根据本实施例的技术方案，根据充电状态进行自动校准。当检测到电池处于充电状态，且电压满足电池充满的条件时，借助温度和电量检测芯片，对电池容量和电量进行自动校准。电量自动校准为满电100％，并更新初始刻度值。如果是首次校准，电池可用容量保持不变。否则，则根据温度和电量检测芯片刻度值的变化，计算出电池可用容量的变化，自动校准电池的可用容量。

在本实施例中，周期性检测温度传感器的温度值，如果温度值变化超过设定阈值，根据电池容量与电流、温度关系换算表，自动校准当前电池可用容量，并根据电池容量变化，自动校准电量。

通过本实施例的技术方案，可以有效解决在太阳能、风能等户外应用场景下无法动态、自动地校准电池可用容量的问题，并根据电池可用容量的变化准确地检测电量，并将电池可用容量和电量变化上报设备管理云平台呈现，以便及时采取措施进行维护处理。

如图3所示，本发明的一个实施例中提供了一种电池电量检测方法，本实施例的电池电量检测方法包括：

步骤s310，检测电池的温度值和充放电情况，充放电情况包括电池的电流、电压、当前刻度值，其中当前刻度值中的每刻度表示预设单位的电量。

步骤s320，根据电池的温度值、电流，获取电池的电池容量。

步骤s330，根据电池的温度值、电流和电压，获取电池的初始电量比例，并根据电池的初始电量获取初始电量比例对应的初始刻度值。

步骤s340，在电池处于放电状态时，检测电池的电压是否低于或等于最低阈值，在电池的电压不低于或等于最低阈值时，计算当前刻度值与初始刻度值的差值，根据差值与电池容量之比以及初始电量比例，获取电池的当前电量比例。

步骤s350，在电池的电压低于或等于最低阈值时，将电池的当前电量比例设置为预设比例，并根据当前刻度值、预设比例，更新初始刻度值。

根据本实施例的技术方案，根据放电状态进行自动校准。当检测到电池处于放电状态，且电压低于或等于最低阈值时，借助电量检测芯片，对电池容量和电量进行自动校准。电量自动校准为预设值(目前设置为1％)，并更新初始刻度值。如果电池容量未校准过，电池可用容量保持不变。否则，则根据电量检测芯片刻度值的变化，计算出电池可用容量的变化，自动校准电池可用容量。

在本实施例中，周期性检测温度传感器的温度值，如果温度值变化超过设定阈值，根据电池容量与电流、温度关系换算表，自动校准当前电池可用容量，并根据电池容量变化，自动校准电量。

通过本实施例的技术方案，可以有效解决在太阳能、风能等户外应用场景下无法动态、自动地校准电池可用容量的问题，并根据电池可用容量的变化准确地检测电量，并将电池可用容量和电量变化上报设备管理云平台呈现，以便及时采取措施进行维护处理。

如图4所示，本发明的一个实施例中提供了一种电池电量检测方法，包括电量和温度检测芯片410、处理器420、存储器430和通信总线440；

电量和温度检测芯片410用于检测电池的温度值和充放电情况，充放电情况包括电池的电流、电压、当前刻度值，其中当前刻度值中的每刻度表示预设单位的电量。

在本实施例中，电量和温度检测模块负责检测电池充放电状态、电压、电流、对应刻度值以及温度值。在本实施例中，通过引入电量检测芯片和温度传感器，检测电池的充、放电情况(包括充放电状态，以及对应的电流、电压和刻度值)和工作温度。

通信总线440用于实现处理器420和存储器430之间的连接通信；

处理器420用于执行存储器430中存储的电池电量比例检测程序，以实现以下步骤：

根据电池的温度值、电流，获取电池的电池容量。

根据电池的温度值、电流和电压，获取电池的初始电量比例，并根据电池的初始电量获取初始电量比例对应的初始刻度值。

在本实施例中，处理器负责整个逻辑控制，包括查表、充放电逻辑判断、电池容量和电量校准、数据上报、电量过低告警产生和上报等。

在本实施例中，先通过将充电电池充满电再结合实际产品放电的方法，得出电池在不同温度情况下初始可用电池容量关系表，并将其保存到存储器。不需要针对每一个电池都做，只需要抽样一些电池做一下即可。实测在常温25摄氏度下，电池的可用容量为电池厂家标称设计容量的80％左右。

根据不同温度下对应的初始可用电池容量表，查表获得电池初始可用电池容量c1，电池容量c＝c1。然后再根据电量和电压、温度、电流的换算表，计算出电池的初始电量e1，电池电量e＝e1，并记录下电量检测芯片对应的刻度值a1。

周期性(默认1分钟，可设置)检测电量检测芯片的刻度值a和充放电情况。通过与初始刻度值a1相减，并乘以刻度值对应的标准单位值b，计算出当前剩余电量e2，计算公式为：

电池电量e＝e2。如果电池电量e超过告警门限，则产生电量过低告警，并上报设备管理云平台。

在本实施例中，存储器负责存储电池容量与温度关系表，电量与电压、电流和温度关系表，以及电池容量、电量、刻度值和温度值等相关信息；上行通信模块负责将电池容量、电量和温度等数据上传至设备管理云平台；设备管理云平台负责电池容量、电量和温度等数据保存和界面呈现。

计算当前刻度值与初始刻度值的差值，根据差值与电池容量之比以及初始电量比例，获取电池的当前电量比例。

根据本实施例的技术方案，使用电池温度、电流、电压设置电池的初始可用容量、初始电量，使得电池的初始可用容量和初始电量符合实际，从而基于电池的初始可用容量和初始电量确定的电池剩余电量更加准确。

如图4所示，本发明的一个实施例中提供了一种电池电量检测方法，包括电量和温度检测芯片410、处理器420、存储器430和通信总线440；

电量和温度检测芯片410用于检测电池的温度值和充放电情况，充放电情况包括电池的电流、电压、当前刻度值，其中当前刻度值中的每刻度表示预设单位的电量。

在本实施例中，电量和温度检测模块负责检测电池充放电状态、电压、电流、对应刻度值以及温度值。在本实施例中，通过引入电量检测芯片和温度传感器，检测电池的充、放电情况(包括充放电状态，以及对应的电流、电压和刻度值)和工作温度。

通信总线440用于实现处理器420和存储器430之间的连接通信；

处理器420用于执行存储器430中存储的电池电量比例检测程序，以实现以下步骤：

根据电池的温度值、电流，获取电池的电池容量。

根据电池的温度值、电流和电压，获取电池的初始电量比例，并根据电池的初始电量获取初始电量比例对应的初始刻度值。

在电池处于充电状态时，检测电池的电压是否满足充满电的条件，在电池的电压不满足充满电的条件时，计算当前刻度值与初始刻度值的差值，根据差值与电池容量之比以及初始电量比例，获取电池的当前电量比例。

在电池的电压满足充满电的条件时，将电池的当前电量比例设置为100％，并根据当前刻度值更新初始刻度值。

在本实施例中，当检测到电池处于充电状态，且电压满足电池充满的条件时，电量e自动校准为满电100％，并更新初始刻度值a1为当前值。如果是首次，电池可用容量c保持不变。如果非首次，则根据电量检测芯片刻度值的变化，计算出电池可用容量c2，计算公式如下：

c2＝c+(a-a1)*b

动态调整电池的可用容量c＝c2，并记录下电池的可用容量和温度值。

如图4所示，本发明的一个实施例中提供了一种电池电量检测方法，包括电量和温度检测芯片410、处理器420、存储器430和通信总线440；

电量和温度检测芯片410用于检测电池的温度值和充放电情况，充放电情况包括电池的电流、电压、当前刻度值，其中当前刻度值中的每刻度表示预设单位的电量。

在本实施例中，电量和温度检测模块负责检测电池充放电状态、电压、电流、对应刻度值以及温度值。在本实施例中，通过引入电量检测芯片和温度传感器，检测电池的充、放电情况(包括充放电状态，以及对应的电流、电压和刻度值)和工作温度。

通信总线440用于实现处理器420和存储器430之间的连接通信；

处理器420用于执行存储器430中存储的电池电量比例检测程序，以实现以下步骤：

根据电池的温度值、电流，获取电池的电池容量。

根据电池的温度值、电流和电压，获取电池的初始电量比例，并根据电池的初始电量获取初始电量比例对应的初始刻度值。

在电池处于放电状态时，检测电池的电压是否低于或等于最低阈值，在电池的电压不低于或等于最低阈值时，计算当前刻度值与初始刻度值的差值，根据差值与电池容量之比以及初始电量比例，获取电池的当前电量比例。

在电池的电压低于或等于最低阈值时，将电池的当前电量比例设置为预设比例，并根据当前刻度值、预设比例，更新初始刻度值。

在本实施例中，当检测到电池处于放电状态，且电压低于或等于最低阈值时，自动校准电量e为预设值(目前设置为1％)，并启用断电保护。

进一步地，如果电池容量未校准过，电池可用容量c保持不变。如果电池容量已校准过，则根据刻度值的变化，计算出电池可用容量c3，计算公式如下：

动态调整电池的可用容量c＝c3，计并记录下电池的可用容量和温度值。在本实施例中，周期性(默认1小时，可配置)检测温度传感器的温度值，如果温度值变化超过设定阈值，根据温度校准系数，自动校准当前电池可用容量和电量。

在本实施例中，还周期性(默认1小时，可配置)将当前电池可用容量、当前电量和温度值上报设备管理云平台，进行数据库保存和界面呈现。

本发明的一个实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现以下步骤：

获取已检测的电池的温度值和充放电情况，充放电情况包括电池的电流、电压、当前刻度值，其中当前刻度值中的每刻度表示预设单位的电量。

根据电池的温度值、电流，获取电池的电池容量。

根据电池的温度值、电流和电压，获取电池的初始电量比例，并根据电池的初始电量获取初始电量比例对应的初始刻度值。

在本实施例中，处理器负责整个逻辑控制，包括查表、充放电逻辑判断、电池容量和电量校准、数据上报、电量过低告警产生和上报等。

在本实施例中，先通过将充电电池充满电再结合实际产品放电的方法，得出电池在不同温度情况下初始可用电池容量关系表，并将其保存到存储器。不需要针对每一个电池都做，只需要抽样一些电池做一下即可。实测在常温25摄氏度下，电池的可用容量为电池厂家标称设计容量的80％左右。

根据不同温度下对应的初始可用电池容量表，查表获得电池初始可用电池容量c1，电池容量c＝c1。然后再根据电量和电压、温度、电流的换算表，计算出电池的初始电量e1，电池电量e＝e1，并记录下电量检测芯片对应的刻度值a1。

周期性(默认1分钟，可设置)检测电量检测芯片的刻度值a和充放电情况。通过与初始刻度值a1相减，并乘以刻度值对应的标准单位值b，计算出当前剩余电量e2，计算公式为：

电池电量e＝e2。如果电池电量e超过告警门限，则产生电量过低告警，并上报设备管理云平台。

在本实施例中，存储器负责存储电池容量与温度关系表，电量与电压、电流和温度关系表，以及电池容量、电量、刻度值和温度值等相关信息；上行通信模块负责将电池容量、电量和温度等数据上传至设备管理云平台；设备管理云平台负责电池容量、电量和温度等数据保存和界面呈现。

计算当前刻度值与初始刻度值的差值，根据差值与电池容量之比以及初始电量比例，获取电池的当前电量比例。

根据本实施例的技术方案，使用电池温度、电流、电压设置电池的初始可用容量、初始电量，使得电池的初始可用容量和初始电量符合实际，从而基于电池的初始可用容量和初始电量确定的电池剩余电量更加准确。

如图5所示，本实施例涉及的全部模块包括供电组件、充电电池、电源管理模块、电量和温度检测模块、控制模块(即处理器)、存储模块(即存储器)、上行无线通信模块和设备管理云平台。其中：

1)供电组件优先选用光伏组件，负责将太阳能转换为电能供电；

2)充电电池优先选用磷酸亚铁锂电池，负责储存电能和供电；

3)电量和温度检测模块优先选用电量和温度检测芯片，负责检测充放电状态、电压、电流、温度值和当前刻度值，每一个刻度单位代表固定的电能；

4)控制模块优先选用嵌入式微处理器，负责整个逻辑控制，包括查表、逻辑判断、电池容量和电量校准等；

5)存储模块优先选用nandflash(一种存储器)，负责持久化存储电池相关信息，包括电池初始容量、可用容量、当前剩余电量、检测刻度值、温度值、电池初始容量和温度转换关系表，电量和电压、电流、温度转换关系表等信息；

6)电源管理模块负责电池充放电控制和输出电压转换；

7)上行通信模块优先选用2/3/4g无线通信模块，负责将电池容量、电量、电压和温度等信息上报设备管理云平台；

8)设备管理云平台负责呈现等电池容量、电量等相关信息。

通过本实施例的技术方案，可以有效解决在太阳能、风能等户外应用场景下无法动态、自动地校准电池可用容量的问题，并根据电池可用容量的变化准确地检测电量，并将电池可用容量和电量变化上报设备管理云平台呈现，以便及时采取措施进行维护处理。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。