一种电量信息的计量方法、装置、设备及存储介质与流程

本发明实施例涉及电池技术领域，尤其涉及一种电量信息的计量方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

随着科技的发展，电池设备得到了广泛的应用。精确的获知电池设备的电量能够很好的保护电池设备，提升电池设备的使用寿命，其中电池设备中可以包括有至少一节电池。

目前对电池设备的电量信息进行计量的方法主要有电压法和库伦计法。传统的电压法就是将电池设备电压粗略的看成开路电压，用查表法判断电池设备电量，然而在低温和大电流放电的情况下，电池设备电压和开路电压的差别较大，故在低温和大电流放电的情况采用电压法确定电池设备电量信息会产生较大误差。传统的库仑计法确定电池设备电量时，随着充放电次数的增加阻抗增加很大，这使得可使用的电池设备容量大大减小，会严重影响电量计的精度。故，如何提高电池设备电量信息的准确计量是亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种电量信息的计量方法、装置、设备及存储介质，以实现精准的确定电池设备的电量信息。

第一方面，本发明实施例提供了一种电量信息的计量方法，包括：

确定电池设备的工作状态；

在所述工作状态为放电状态的情况下，基于第一内阻确定当前状态下所述电池设备的电量信息，所述第一内阻为放电截止状态下所述电池设备的内阻，所述第一内阻根据计算得到的开路电压确定。

可选的，所述电量信息包括剩余电量百分比、剩余可放出电量信息、最大可放出电量信息和剩余可放出电量百分比；在所述电池设备所包括电池的个数为一个的情况下，所述基于第一内阻确定当前状态下所述电池设备的电量信息，包括：

根据第一内阻，确定放电截止时的剩余电量百分比；

根据所述放电截止时的剩余电量百分比和当前温度下的总电量，确定所述电池设备当前状态下的最大可放出电量信息；

根据所述放电截止时剩余电量百分比、当前状态下剩余电量百分比和当前温度下的总电量，确定所述电池设备当前状态下的剩余可放出电量信息；

根据所述放电截止时剩余电量百分比和当前状态下剩余电量百分比，确定所述电池设备当前状态下的剩余可放出电量百分比。

可选的，在所述电池设备首次上电的情况下，所述当前状态下剩余电量百分比和剩余可放出电量百分比由开路电压和剩余电量百分比的关系确定；

在所述电池设备为非首次上电的情况下，所述当前状态下剩余电量百分比为上一状态剩余电量百分比减去预设时间流过所述电池设备的电量与当前温度下电池总容量的比。

可选的，所述根据第一内阻，确定放电截止时的剩余电量百分比，包括：

根据第一关系、第二关系和第三关系，确定放电截止时的剩余电量百分比；

其中，第一关系为放电截止开路电压与放电截止剩余电量百分比的关系；所述第二关系为放电截止开路电压值与目标电压值的关系，所述目标电压值为放电截止电压值加上第一内阻乘以当前状态下的放电电流值的绝对值；所述第三关系为第二内阻分别与第一内阻和放电截止剩余电量百分比的关系，所述第二内阻为放电截止状态下所述电池设备在应用前通过电池特性测试测得的内阻。

可选的，所述第三关系中第二内阻与第一内阻的关系包括：

所述第一内阻与k的乘积等于所述第二内阻，其中，k根据第三电阻和第四电阻的比值确定，所述第三电阻为基于内阻与剩余电量百分比的关系计算得到，所述第四电阻为当前状态下的开路电压值减去电池电压值后除以当前电流值，所述当前状态下的开路电压值根据开路电压和剩余电量百分比的关系确定。

可选的，在所述电池设备所包括电池的个数为至少两个的情况下，所述基于第一内阻确定当前状态下所述电池设备的电量信息，包括：

确定每节电池的电量信息；

选取各所述电量信息中的最小值，作为所述电池设备的电量信息。

可选的，该方法，还包括：

在所述电池设备所包括电池的个数为至少两个，且所述电池设备处于均衡状态的情况下，根据上一状态剩余电量百分比、所述电池设备的电流值和均衡电流值，确定当前进行均衡的电池的剩余电量百分比；

在所述电池设备所包括电池的个数为至少两个，且所述电池设备均衡完成的情况下，将所述电池设备中最小的剩余电量百分比确定为当前进行均衡的电池的剩余电量百分比。

可选的，该方法，还包括：

在所述电池设备所包括电池的个数为至少两个的情况下，从所述电池设备中选取电压值最大的第一电池和电压值最小的第二电池；在所述第一电池的电压值与所述第二电池的电压值的差值大于电压阈值的情况下，对所述第一电池进行放电处理直至所述第一电池的电压值与所述第二电池的电压值的差值小于或等于所述电压值阈值；继续从所述电池设备中选取电压值最大的第一电池和电压值最小的第二电池，直至选取的第一电池的电压值与所述第二电池的电压值的差值小于或等于所述电压值阈值；其中放电处理中的均衡电流的数值由所述电池设备所包括各单电池的剩余电量百分比和当前温度下的总电量确定。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电量信息的计量装置，包括：

工作状态确定模块，用于确定电池设备的工作状态；

电量信息确定模块，用于在所述工作状态为放电状态的情况下，基于第一内阻确定当前状态下所述电池设备的电量信息，所述第一内阻为放电截止状态下所述电池设备的内阻，所述第一内阻根据计算得到的开路电压确定。

第三方面，本发明实施例还提供了一种设备，包括：

电流采集模块、混合采集模块、存储装置和处理器；

所述存储装置，与所述处理器连接，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述处理器执行，使得所述处理器实现如本发明实施例提供的方法；

所述电流采集模块，分别与电池设备和所述处理器连接，用于获取流过所述电池设备的电流，并将所述电流对应的电流值发送至所述处理器；

所述混合采集模块，分别与所述电池设备和所述处理器连接，用于在所述处理器的控制下采集所述电池设备的电压信号，并将所述电压信号对应的电压值发送至所述处理器，还用于在所述处理器的控制下获取所述电池设备的温度，并将所述温度发送至所述处理器。

可选的，该设备，还包括：均衡电流模块，所述均衡电流模块的个数与所述电池设备所包括的电池的个数相同，每个均衡电流模块的控制端分别与所述处理器相连，每个均衡电流模块的输入端与对应的电池的阳极相连，每个均衡电流模块的输出端与对应的电池的阴极相连；

所述均衡电流模块用于在处理器的控制下实现对应电池的电荷的泄放，以完成对对应电池的放电处理。

可选的，该设备还包括：可变电阻，所述均衡电流模块中的开关管的控制端与可变电阻的一端相连，所述可变电阻的另一端与所述处理器相连。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明实施例提供的方法。

本发明实施例提供了一种电量信息的计量方法、装置、设备及存储介质。利用上述技术方案，能够在工作状态为放电状态的情况下，根据由计算得到的开路电压确定的第一内阻更加精准的确定出电池设备的电量信息。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种电量信息的计量方法的流程示意图；

图1a为本发明实施例一提供的一种开路电压和剩余电量百分比的关系示意图；

图1b为本发明实施例一提供的一种库仑计结构示意图；

图1c为内阻与剩余电量百分比的关系示意图；

图1d为本发明实施例一提供的一种均衡方法的流程示意图；

图1e为本发明实施例一提供的电池设备计量电量信息和均衡的流程示意图；

图1f为本发明实施例提供的均衡状态下电流示意图；

图1g为本发明实施例提供的一种电量计量的流程示意图；

图2为本发明实施例二提供的一种电量信息的计量装置的结构示意图；

图3为本发明实施例三提供的一种设备的结构示意图；

图3a为本发明提供的一种均衡电流调节示意图；

图3b为本发明实施例提供的又一种均衡电流的调节示意图；

图3c为本发明实施例提供的另一种均衡电流的调节示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。此外，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明中使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”，“根据”是“至少部分的根据”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”。

需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对相应内容进行区分，并非用于限定顺序或者相互依存关系。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种电量信息的计量方法的流程示意图，该方法可适用于确定电池设备的电量信息的情况，该方法可以由电量信息的计量装置来执行，其中该装置可由软件和/或硬件实现，并一般集成在设备上，在本实施例中设备为对电池设备进行电量信息计量的设备，设备可以与电池设备相连，以采集电池设备的电压、电流和温度等。

目前，单节电池，如锂电池的电量计量方法主要有电压法和库伦计方法。将电池电压等同于开路电压的方法精度低，直接用开路电压的方法无法实现在线实时测量，所以衍生出很多基于电池模型的复杂算法，但是此方法还是很难实现高精度；纯库仑计方法电流积分精度高，由于初始值计算需要完整的充放电周期，所以基本都需要结合电压测量的方法。但低温大电流时可放出的总电量急剧下降，将会导致电池的荷电状态(stateofcharge，soc)估算误差很大，所以需要复杂的补偿算法。电池的荷电状态在本发明中可以表示当前状态下电池剩余电量的百分比。

基于开路电压估算soc：图1a为本发明实施例一提供的一种开路电压和剩余电量百分比的关系示意图，图1a示出了开路电压和剩余电量百分比的关系，横坐标为剩余电量百分比，纵坐标为开路电压。锂电池的开路电压(opencircuitsvoltage，ocv)与soc之间的关系随温度和放电电流变化很小，可以忽略。传统的电压法就是将电池电压粗略的看成开路电压，用查表法来判断soc的。当温度变低时电池内阻急剧增加将导致电池电压和开路电压的差别很大，当放电电流增大时电池电压和开路电压的压差也会很大，这些都会使soc产生很大误差。

所以很多电量计芯片采用监视电池电压的同时检测温度，然后采用二维查表方式预测电池剩余电量，这种方法对soc的估算误差还是很大。也有一些电量计芯片通过对电池进行建模来精确确定电池的剩余容量与电池电压之间的关系，从而实现精确的电量计检测。但是精确的建模比较复杂，实现难度较大且精度一般在3％～5％。

基于库仑计估算soc：库仑计是根据荷电守恒原理，通过测量流入、流出电池的净电荷来估计电池剩余容量。图1b为本发明实施例一提供的一种库仑计结构示意图，如图1b所示，rload为负载电阻，rs为毫欧级的采样电阻，rin为电池内阻。

此方法是通过模数转换器将rs上的电压vs(t)转化为数字量，然后对输出结果累加，再除以电阻rs，即可得到一段时间内流过电池的电量，如下式：

所以，

这里，δq为统计的净电荷，qmax为电池总容量。所以充电状态时soc为：

此处，q0为充电前的剩余容量，soc0为充电前电池的荷电状态。

放电状态时的soc为：

此处，q1为放电前的剩余容量，soc1为放电前电池的荷电状态。

此方法的缺点是：

1)用此方法实现的电量计，存在累积误差，需要各种复杂的校准补偿方法。

2)由于总的电池容量与电池的放电电流、自放电、充放电次数、温度等有关，更重要的是随着充放电次数的增加阻抗增加很大，这使得可使用的电池容量大大减小，会严重影响电量计的精度。

虽然此方法存在上述缺点，但是它的优点更是不可替代的，即电池电量与流过感应电阻上电流的确定性关系，这使得运用此方法的电量计精度提高很多。

如图1所示，本发明实施例一提供的一种电量信息的计量方法，包括如下步骤：

s110、确定电池设备的工作状态。

在本实施例中，本实施例中可以确定电池设备的电量信息。电池设备中可以包括至少一节电池。电池可以为锂电池。工作状态可以包括充电状态、放电状态和松弛状态。在电池设备包括多节电池，且处于充电状态的情况下，各级电池可以进行均衡，使得各节电池间的电压值的差值小于电压阈值，以防止电池过充，从而减少电池设备的寿命。故，在均衡过程中，进行均衡的电池可以处于均衡状态。

此处不对确定电池设备的工作状态的确定手段进行限定，如可以根据电池设备的电流值确定电池设备的工作状态。示例性的，在电池设备的电流值大于待机电流值的情况下，确定所述电池设备的工作状态为充电状态；在电池设备的电流值小于负的待机电流值的情况下，确定所述电池设备的工作状态为放电状态；在电池设备的电流值的绝对值小于待机电流值的情况下，确定所述电池设备的工作状态为松弛状态。

s120、在所述工作状态为放电状态的情况下，基于第一内阻确定当前状态下所述电池设备的电量信息。

本发明在工作状态为放电状态的情况下，基于第一内阻确定电池设备的电量信息，该第一内阻根据计算得到的开路电压确定，并非直接将采集的电池设备的电压确定为开路电压。提升了确定电池设备电量信息的准确性。

所述第一内阻为放电截止状态下所述电池设备的内阻，所述第一内阻根据计算得到的开路电压确定，此处不对计算手段进行限定。如可以根据开路电压和剩余电量百分比的关系计算确定。

电量信息可以包括剩余可放出电量信息、最大可放出电量信息和剩余可放出电量百分比。在根据第一内阻确定电量信息的情况下，可以首先基于第一内阻确定放电截止时的剩余的电量百分比，从而基于放电截止时的剩余电量百分比确定出电池设备的电量信息。确定放电截止时的剩余电量百分比的过程中，可以通过实时计算当前状态下的电池内阻，估算第一内阻，然后结合放电截止开路电压与放电截止剩余电量百分比的关系和内阻与剩余电量百分比的关系，确定出放电截止时的剩余电量百分比。其中，放电截止开路电压与放电截止剩余电量百分比的关系可以参见图1a。图1c为内阻与剩余电量百分比的关系示意图，图1c所示的关系示意图可以在应用前通过电池特性测试得到。

本发明实施例一提供的一种电量信息的计量方法，利用上述方法，能够在工作状态为放电状态的情况下，根据由计算得到的开路电压确定的第一内阻更加精准的确定出电池设备的电量信息。

在上述实施例的基础上，提出了上述实施例的变型实施例，在此需要说明的是，为了使描述简要，在变型实施例中仅描述与上述实施例的不同之处。

在一个实施例中，所述电量信息包括剩余电量百分比、剩余可放出电量信息、最大可放出电量信息和剩余可放出电量百分比；在所述电池设备所包括电池的个数为一个的情况下，所述基于第一内阻确定当前状态下所述电池设备的电量信息，包括：

根据第一内阻，确定放电截止时的剩余电量百分比；

根据所述放电截止时的剩余电量百分比和当前温度下的总电量，确定所述电池设备当前状态下的最大可放出电量信息；

根据所述放电截止时剩余电量百分比、当前状态下剩余电量百分比和当前温度下的总电量，确定所述电池设备当前状态下的剩余可放出电量信息；

根据所述放电截止时剩余电量百分比和当前状态下剩余电量百分比，确定所述电池设备当前状态下的剩余可放出电量百分比。

在一个实施例中，可以将1减去放电截止时的剩余电量百分比的差值乘以当前温度下的总电量的结果，确定为所述电池设备当前状态下可以放出的最大电量信息，即当前状态下的最大可放出电量信息。

在一个实施例中，可以将当前状态下剩余电量百分比减去放电截止时剩余电量百分比的差值乘以当前温度下的总电量的结果，确定为剩余可放出电量信息，剩余可放出电量信息可以表示剩余可以放出的电量。

在一个实施例中，可以将剩余可放出电量信息与最大可放出电量信息的比值确定为电池设备当前状态下的剩余可放出电量百分比。

在一个实施例中，可以将当前状态下剩余电量百分比减去放电截止时剩余电量百分比的差值比上1减去放电截止时剩余电量百分比的差值的结果，确定为电池设备当前状态下的剩余可放出电量百分比。

在一个实施例中，在所述电池设备首次上电的情况下，所述当前状态下剩余电量百分比和剩余可放出电量百分比由开路电压和剩余电量百分比的关系确定；

在所述电池设备为非首次上电的情况下，所述当前状态下剩余电量百分比为上一状态剩余电量百分比减去预设时间流过所述电池设备的电量与当前温度下电池总容量的比。

在首次上电时，确定当前状态下剩余电量百分比和剩余可放出电量百分比时，可以基于图1a示出的开路电压与剩余电量百分比的关系，确定电池设备的开路电压对应的剩余电量百分比，并将确定出的剩余电量百分比作为首次上电时，当前状态下剩余电量百分比和剩余可放出电量百分比。

在电池设备为非首次上电的情况下，预设时间可以不作限定，本领域技术人员可以根据实际需求确定。上一状态剩余电量百分比可以为当前状态前的荷电状态，如放电前的荷电状态。

在一个实施例中，所述根据第一内阻，确定放电截止时的剩余电量百分比，包括：

根据第一关系、第二关系和第三关系，确定放电截止时的剩余电量百分比；

其中，第一关系为放电截止开路电压与放电截止剩余电量百分比的关系；所述第二关系为放电截止开路电压值与目标电压值的关系，所述目标电压值为放电截止电压值加上第一内阻乘以当前状态下的放电电流值的绝对值；所述第三关系为第二内阻分别与第一内阻和放电截止剩余电量百分比的关系，所述第二内阻为放电截止状态下所述电池设备在应用前通过电池特性测试测得的内阻。

在根据第一内阻确定放电截止时的剩余电量百分比时，可以根据包含第一内阻的第二关系、包含第一内阻的第三关系以及第一关系联立方程，求得放电截止时，剩余电量百分比。其中，第一关系可以由图1a确定。第三关系可以由图1c确定。

在一个实施例中，所述第三关系中第二内阻与第一内阻的关系包括：

所述第一内阻与k的乘积等于所述第二内阻，其中，k根据第三电阻和第四电阻的比值确定，所述第三电阻为基于内阻与剩余电量百分比的关系计算得到，所述第四电阻为当前状态下的开路电压值减去电池电压值后除以当前电流值，所述当前状态下的开路电压值根据开路电压和剩余电量百分比的关系确定。

内阻与剩余电量百分比的关系可以参见图1c。在确定第三电阻的过程中，可以基于内阻和剩余电量百分比的关系及当前状态下剩余电量百分比，确定第三电阻。

计算第四电阻的过程中，当前状态下的开路电压可以为计算得到，并非电池设备的电压值。其中，电池电压值可以通过采集电池设备的电压获得。当前电流值可以为采集电池设备的电流获得。开路电压和剩余电量百分比可以参见图1a，在确定当前状态下的开路电压时，可以基于开路电压和剩余电量百分比的关系和当前状态下的剩余电量百分比确定。

在一个实施例中，在所述电池设备所包括电池的个数为至少两个的情况下，所述基于第一内阻确定当前状态下所述电池设备的电量信息，包括：

确定每节电池的电量信息；

选取各所述电量信息中的最小值，作为所述电池设备的电量信息。

在电池设备中所包括的电池的个数为至少两个的情况下，分别确定每节电池的电量信息。确定每节电池的电量信息的技术手段可以参见在电池设备所包括的电池的个数为一个时所采用的技术手段，此处不作赘述。在电池设备处于充电状态或均衡状态时，可以确定每节电池的电量信息后，选取最小的电量信息作为电池设备的电量信息。确定均衡状态下，进行均衡的电池的电量信息可以基于上一状态剩余电量百分比、电池设备的电流值和均衡电流值确定。

在一个实施例中，该方法，还包括：

在所述电池设备所包括电池的个数为至少两个，且所述电池设备处于均衡状态的情况下，根据上一状态剩余电量百分比、所述电池设备的电流值和均衡电流值，确定当前进行均衡的电池的剩余电量百分比；

在所述电池设备所包括电池的个数为至少两个，且所述电池设备均衡完成的情况下，将所述电池设备中最小的剩余电量百分比确定为当前进行均衡的电池的剩余电量百分比。

电池设备的电流值可以采集获得。均衡电流值为预知数值，可以基于设备的连接状态确定。均衡电流值可以为可变量，示例性的，可以通过可变电阻、脉冲电压及可变电压的方式实现均衡电流值的调节。

在一个实施例中，可以将电池设备的电流值与均衡电流值的差值与电池设备总容量的比值，加上上一状态剩余电量百分比的结果确定为进行均衡的电池的剩余电量百分比。

在一个实施例中，该方法，还包括：

在所述电池设备所包括电池的个数为至少两个的情况下，从所述电池设备中选取电压值最大的第一电池和电压值最小的第二电池；在所述第一电池的电压值与所述第二电池的电压值的差值大于电压阈值的情况下，对所述第一电池进行放电处理直至所述第一电池的电压值与所述第二电池的电压值的差值小于或等于所述电压值阈值；继续从所述电池设备中选取电压值最大的第一电池和电压值最小的第二电池，直至选取的第一电池的电压值与所述第二电池的电压值的差值小于或等于所述电压值阈值；其中放电处理中的均衡电流的数值由所述电池设备所包括各单电池的剩余电量百分比和当前温度下的总电量确定。

确定均衡电流时，可以累加电池设备中所包括各单电池的剩余电量信息与电池设备中电压值最小的电池的剩余电量信息的差值，得到待均衡的电量信息。待均衡的电量信息除以均衡时间可以得到均衡电流。均衡时间可以根据需求设定，此处不作限定。其中，剩余电量信息可以基于剩余电量百分比和当前温度下的总容量确定。其中，各单电池可以为电池设备中所包括的每节电池。

图1d为本发明实施例一提供的一种均衡方法的流程示意图。如图1d所示，在均衡的过程中可以选取电池设备中电压值最小的电池作为基准，选取电池设备中电压值最大的电池进行放电处理，直至该节电池的电压与电压值最小的电池的压差小于电压阈值。

均衡方法包括如下步骤：

s1、获取电池设备中最大电池电压和最小电池电压。

s2、判断最大电池电压和最小电池电压的差值是否小于电压阈值，若是，则执行s6；若否，则执行s3。

s3、对电池电压最大的电池进行放电均衡。

s4、判断当前均衡的电池的电压和最小电池电压的差值是否小于电压阈值，若是，则执行s5；若否，则执行s3。

s5、当前均衡电池均衡结束。

s6、电池设备均衡结束。

放电均衡可以通过打开对应的放电开关使能实现。如控制均衡电流模块的开关管的控制端可以为放电开关。本实施例使能该控制端实现相应电池的放电均衡。

以下对本发明提供的一种电量信息的计量方法进行示例性描述：

本发明提供的电量信息计量方法可以应用于各种电池设备供电的移动终端设备、电动自行车、电动汽车等锂电池的电量计量和均衡。在电池设备所包括电池为一节的情况下，本发明可以认为是对单节电池的电量信息进行计量的方法。在电池设备所包括电池为至少两节的情况下，本发明可以认为是对多节电池的电量计量的方法，此外还对多节电池进行均衡处理。本发明中的电池可以为锂电池。

目前对多节电池进行电量计量的过程中，如多节锂电池电量计量多数采用将各单电池中最低电压作为电量计量统计的电池电压，并只统计此单电池的soc和剩余可放出电量等信息。这样在均衡电流就只能采用经验值，如果均衡电流设置的过低就会导致最终没达到均衡，如果均衡电流设置的过高就会导致散热困难。

图1e为本发明实施例一提供的电池设备计量电量信息和均衡的流程示意图，如图1e所示，计算电池设备soc的过程中，可以首先计算电池设备中各节电池的soc，然后可以基于各电池的soc计算出电池设备的soc。此外，可以基于各电池的soc进行电池的均衡。具体包括如下步骤：

s210、电池设备中各节电池soc计算。

s220、电池设备soc计算。

s230、均衡控制。

s220和s230的执行顺序不作限定。

由于电池个体的差异，各电池的电压内阻都可能存在差异，所以各节电池剩余可放出电量也会存在差异。在复杂的放电情况下不能简单的将测得的最小电池电压等效为soc计算的电压输入量。所以本发明先计算电池设备中各节锂电池剩余可放出电量的百分比(soc)，再根据各节电池的soc估算整个电池组的soc，并进行均衡算法的控制。

本发明在进行电量计量的过程中，当电池设备处于放电状态时，通过实时计算当前状态下的电池内阻，来估算截止放电状态时电池内阻，从而更精确的估算当前状态下能放出的总电量。具体的，即先计算各单电池剩余电量百分比，然后计算当前状态下电池的内阻，再计算放电截止电压时对应的电池内阻和剩余不可放出的电量百分比，最后计算当前状态下各单电池的soc。

具体过程为，在首次上电时，通过图1a中ocv和socin之间的关系可计算出：

socin＝soc＝f1^-1(ocv)(5)

socin可以认为是当前状态下电池剩余电量百分比。公式5可以用于确定首次上电时，当前状态下剩余电量百分比和当前状态下剩余可放出电量百分比。

非首次上电时，当电池设备处于放电状态时，由公式(4)计算socin为

公式6可以用于计算非首次上电情况下，当前状态下剩余电量百分比。

然后通过图1a中ocv和socin之间的关系，可计算出当前状态下的ocv值，即：

ocv＝f1(socin)(7)

此时，开路电压ocv、电池电压vbattery和采样电阻两端的电压vs(t)都已知了，通过公式(8)(9)即可计算出当前状态下的内阻rin_current：

其中，is可以通过电流采集模块采集得到。电池电压vbattery可以通过混合采集模块采集获得。通过公式9可以确定第四电阻。通过公式7可以计算当前状态下的开路电压值。该开路电压值为计算得到用于确定第四电阻。

不同温度下，电池内阻rin(t)与socin之间的关系曲线可在应用前通过电池特性测试得出。所以根据当前状态下的socin，通过公式(10)计算出rin_test：

rin_test＝f2(socin,t)(10)

其中，rin_test可以为通过图1c示出的关系曲线计算出的内阻值。图1c示出了rin_test和rin_current之间的关系。公式10示出了第三内阻的确定过程。

根据rin_test和rin_current的值计算出它们的比例关系：

公式11确定了确定k的过程。

根据此关系可以估算其它socin状态下的内阻值，即放电截止状态下的关系为：

rin_test_cutoff＝k*rin_current_cutoff(12)

其中，k＝(k1+k2+lkn)/n，可以按求均值的方法计算得出，也可用多项式或最小二乘方法求得。公式12示出了第二内阻与第一内阻的关系。

而当前状态下的放电截止开路电压为：

ocvcutoff＝vcutoff+rin_current_cutoff*|icurrent|(13)

其中，放电截止电压vcutoff由系统决定，是已知的；当前状态下的放电电流icurrent由电流采集模块实时测量得知，也已知；这里放电截止开路电压ocvcutoff和放电截止内阻rin_current_cutoff未知。假设放电截止时的socin为soccutoff，那么由(7)、(10)、(12)可得：

ocvcutoff＝f1(soccutoff)(14)

rin_test_cutoff＝k*rin_current_cutoff＝f2(soccutoff，t)(15)

公式(13)、(14)、(15)中三个未知量三个方程，联立即可计算出soccutoff。其中，t为温度可以通过混合采集模块采集得到。其中，公式14可以为第一关系。公式13可以为第二关系。公式15可以为第三关系。其中，第一内阻可以为rin_current_cutoff。第二内阻可以为rin_test_cutoff。

然后根据当前温度下已知的最大容量qmax(t)和公式(16)即可计算出当前状态下可放出的最大容量qmax_current：

qmax_current＝(1-soccutoff)*qmax(t)(16)

同时也可以计算出当前状态剩余可放出的电量qremain_current：

qremain_current＝(socin-soccutoff)*qmax(t)(17)

所以当前状态下实际的soc应该为

通过公式16可以确定最大可放出电量信息。通过公式17可以确定当前状态下的剩余可放出电量信息。通过公式18可以确定当前状态下剩余可放出电量百分比。

各单电池计算时的中间变量数据都单独保存在设备的存储装置中。当电池处于放电状态时，不进行均衡，整个电池组的soc取各节单电池soc中的最小值；当电池处于充电状态时整个电池组的soc也取各节单电池soc中的最小值，并以此节电池(即电压值最小的电池)的电压为基准，由soc最大的那节电池开始依此给各节电池均衡。

当电池设备处于充电状态时，如果电池设备中最大单电池电压与最小单电池电压的压差小于电压阈值vth，就需要进行均衡。均衡分为主动均衡和被动均衡，本发明采用易于实现的被动均衡。即，打开与需要均衡单电池并联的均衡电流模块，对本节单电池进行放电均衡。此节电池均衡完后再循环回去，实现其余电池的均衡。重新检查依次类推，直至全部均衡完毕。

在电池设备处于均衡状态的过程中，基于记录的电池设备中各个电池的状态，如剩余电量信息，由公式(19)可以计算出需要均衡的电量，这样均衡时间就可以根据预设的均衡电流和公式(20)大概估算出来，从而可以有效的选择均衡电流的大小来达到更好的均衡效果。以避免均衡电流设置的过低最终没达到均衡或均衡电流设置的过高散热困难。本领域技术人员可以根据实际需求设定合适的均衡电流i均衡和均衡时间t均衡，完成对电池设备的均衡。其中均衡电流的数值由所述电池设备所包括各单电池的剩余电量百分比和当前温度下的总电量确定。

t均衡＝δq均衡/i均衡(20)

其中，qremain_celln可以为电池设备中第n节电池的剩余电量信息。qremain_mincell可以为电池设备中电压值最小的电池的剩余电量信息。socin_celln可以为电池设备中第n节电池的剩余电量百分比。socin_mincell可以为电池设备中电压值最小的电池的剩余电量百分比。qmax(t)为当前温度下的总容量。

图1f为本发明实施例提供的均衡状态下电流示意图。参见图1f，由于均衡时，被均衡的单电池是有一个i均衡的放电电流，而库仑计统计的只是充电的电流，所以当处于均衡状态时被均衡的单电池如果还是用单电池的库仑计算法就会产生i均衡/i的误差。其中，i为电流采集模块采集的电流。本发明中被均衡电池的soc用公式(21)计算

由于i均衡的值不准确，使得soc均衡cell的值也不准确，所以当均衡结束后将通过公式22进行校准：

soc均衡cell＝socmincell(22)

其中，q均衡cell为均衡的电池的总容量。公式21中soc可以为上一状态下的soc。公式22中socmincell为电池设备中各节电池中soc的最小值。

图1g为本发明实施例提供的一种电量计量的流程示意图，参见图1g，首先要对电池设备中电流、电压、温度进行采样，电流、电压、温度的采样，最好采用12bit以上的sigma-deltaadc实现。然后判断各单电池电压中电压的最小值是否大于放电截止电压vcutoff，如果判断结果为否，则soc更新为0，放电截止；如果判断为是，通过电流i进一步判断当前的放电状态，如果电流的绝对值小于待机电流itiny，则通过公式(7)的反函数soc＝f^-11(ocv)计算出当前状态的各单电池的soc，从而进行了补偿，即在工作状态为松弛状态的情况下，根据开路电压值和剩余电量百分比的关系确定电池设备的soc。

然后继续进行电流、电压的采样；如果i>itiny说明当前状态为充电状态，从而进行均衡控制和充电电量计算。在进行电量计量的过程中可以先判断是否满足满充条件，满充条件不作限定，可以通过电池电压和充电电流共同确定。如电池电压大于一定值且充电电流小于一定值的情况下，可以认为符合满充条件，即当前电池设备充电截止。

如果满足满充条件，则各单电池的socin＝1，soc＝1，充电截止，同时也继续进行电流、电压采样，如果不满足满充条件，则根据如下公式进行各单电池soc和socin的计算即：

其中，socin0可以认为是上一状态下的soc。计算完soc后可以更新soc，然后重新进入循环，对电流、电压采样；如果i<-itiny说明当前状态为放电状态，则根据上述本发明的原理进行各单电池的soc和rin的计算更新，然后重新进入采样循环，对电流电压采样。计算过程中标记各节电池的中间状态，而电池设备的soc根据公式(24)计算得出：

soc＝min(soccell1,soccell2...soccelln)(24)

本发明提供的电量信息计量方法，在不同温度不同放电电流下都能准确估计各节单电池当前状态的剩余可放出电量、剩余可放出电量百分比，即可以通过实时计算各单电池当前状态的来实时估算截止放电内阻，即第一内阻，从而实时计算各单电池的剩余可放出电量百分比soc、剩余可放出电量；在不同温度不同放电电流下不同充放电状态下都能准确估计电池设备当前状态的剩余可放出电量、剩余可放出电量百分比；在剩余电量准确预估后能对电池设备进行更好的均衡控制，即记录了各个电池的状态，均衡时间可以根据预设的均衡电流大概估算出来，从而可以有效的选择均衡电流的大小来达到更好的均衡效果。

本发明能够在相同的电压和电流检测的情况下，与传统的电压估计和库伦计相比，低温和大电流放电时能实现更高精度的soc估算。在电池设备包括多节电池的情况下，本发明可以根据各电池的剩余容量，统计需要均衡的电量来控制均衡电流，以使均衡效果达到最优的前提下芯片温度较低。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的一种电量信息的计量装置的结构示意图，该装置可适用于对电池设备的电量信息进行计量的情况，其中该装置可由软件和/或硬件实现，并一般集成在设备上。

如图2所示，该装置包括：工作状态确定模块21和电量信息确定模块22；

其中，工作状态确定模块21，用于确定电池设备的工作状态；

电量信息确定模块22，用于在所述工作状态为放电状态的情况下，基于第一内阻确定当前状态下所述电池设备的电量信息，所述第一内阻为放电截止状态下所述电池设备的内阻，所述第一内阻根据计算得到的开路电压确定。

在本实施例中，该装置首先通过工作状态确定模块21确定电池设备的工作状态；然后通过电量信息确定模块22在所述工作状态为放电状态的情况下，基于第一内阻确定当前状态下所述电池设备的电量信息，所述第一内阻为放电截止状态下所述电池设备的内阻，所述第一内阻根据计算得到的开路电压确定。

本实施例提供了一种电量信息的计量装置，能够在工作状态为放电状态的情况下，根据由计算得到的开路电压确定的第一内阻更加精准的确定出电池设备的电量信息。

进一步的，所述电量信息包括剩余电量百分比、剩余可放出电量信息、最大可放出电量信息和剩余可放出电量百分比；在所述电池设备所包括电池的个数为一个的情况下，所述电量信息确定模块22具体用于：

根据第一内阻，确定放电截止时的剩余电量百分比；

根据所述放电截止时的剩余电量百分比和当前温度下的总电量，确定所述电池设备当前状态下的最大可放出电量信息；

根据所述放电截止时剩余电量百分比、当前状态下剩余电量百分比和当前温度下的总电量，确定所述电池设备当前状态下的剩余可放出电量信息；

根据所述放电截止时剩余电量百分比和当前状态下剩余电量百分比，确定所述电池设备当前状态下的剩余可放出电量百分比。

进一步的，在所述电池设备首次上电的情况下，所述当前状态下剩余电量百分比和剩余可放出电量百分比由开路电压和剩余电量百分比的关系确定；

在所述电池设备为非首次上电的情况下，所述当前状态下剩余电量百分比为上一状态剩余电量百分比减去预设时间流过所述电池设备的电量与当前温度下电池总容量的比。

进一步的，电量信息确定模块22还具体用于：

根据第一关系、第二关系和第三关系，确定放电截止时的剩余电量百分比；

其中，第一关系为放电截止开路电压与放电截止剩余电量百分比的关系；所述第二关系为放电截止开路电压值与目标电压值的关系，所述目标电压值为放电截止电压值加上第一内阻乘以当前状态下的放电电流值的绝对值；所述第三关系为第二内阻分别与第一内阻和放电截止剩余电量百分比的关系，所述第二内阻为放电截止状态下所述电池设备在应用前通过电池特性测试测得的内阻。

进一步的，所述第三关系中第二内阻与第一内阻的关系包括：

所述第一内阻与k的乘积等于所述第二内阻，其中，k根据第三电阻和第四电阻的比值确定，所述第三电阻为基于内阻与剩余电量百分比的关系计算得到，所述第四电阻为当前状态下的开路电压值减去电池电压值后除以当前电流值，所述当前状态下的开路电压值根据开路电压和剩余电量百分比的关系确定。

进一步的，在所述电池设备所包括电池的个数为至少两个的情况下，电量信息确定模块22具体用于：

确定每节电池的电量信息；

选取各所述电量信息中的最小值，作为所述电池设备的电量信息。

进一步的，该装置还包括：均衡计量模块，用于：

在所述电池设备所包括电池的个数为至少两个，且所述电池设备处于均衡状态的情况下，根据上一状态剩余电量百分比、所述电池设备的电流值和均衡电流值，确定当前进行均衡的电池的剩余电量百分比；

在所述电池设备所包括电池的个数为至少两个，且所述电池设备均衡完成的情况下，将所述电池设备中最小的剩余电量百分比确定为当前进行均衡的电池的剩余电量百分比。

进一步的，该装置，还包括：均衡模块，用于：

在所述电池设备所包括电池的个数为至少两个的情况下，从所述电池设备中选取电压值最大的第一电池和电压值最小的第二电池；在所述第一电池的电压值与所述第二电池的电压值的差值大于电压阈值的情况下，对所述第一电池进行放电处理直至所述第一电池的电压值与所述第二电池的电压值的差值小于或等于所述电压值阈值；继续从所述电池设备中选取电压值最大的第一电池和电压值最小的第二电池，直至选取的第一电池的电压值与所述第二电池的电压值的差值小于或等于所述电压值阈值；其中放电处理中的均衡电流的数值由所述电池设备所包括各单电池的剩余电量百分比和当前温度下的总电量确定。

上述电量信息的计量装置可执行本发明任意实施例所提供的电量信息的计量方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的一种设备的结构示意图。如图3所示，本发明实施例三提供的设备包括：一个或多个处理器41和存储装置42；该设备中的处理器41可以是一个或多个，图3中以一个处理器41为例；存储装置42用于存储一个或多个程序；所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器41执行，使得所述一个或多个处理器41实现如本发明实施例中任一项所述的方法。

设备中的处理器41、存储装置42可以通过总线或其他方式连接，图3中以通过总线连接为例。

该设备中的存储装置42作为一种计算机可读存储介质，可用于存储一个或多个程序，所述程序可以是软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例所提供方法对应的程序指令/模块(例如，电量信息的计量装置中的工作状态确定模块21和电量信息确定模块22)。处理器41通过运行存储在存储装置42中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中方法。

存储装置42可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据设备的使用所创建的数据等。此外，存储装置42可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储装置42可进一步包括相对于处理器41远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

并且，当上述设备所包括一个或者多个程序被所述一个或者多个处理器41执行时，程序进行如下操作：确定电池设备的工作状态；在所述工作状态为放电状态的情况下，基于第一内阻确定当前状态下所述电池设备的电量信息，所述第一内阻为放电截止状态下所述电池设备的内阻，所述第一内阻根据计算得到的开路电压确定。

该设备还包括：电流采集模块43和混合采集模块44。

存储装置42，与处理器41连接，用于存储一个或多个程序；当一个或多个程序被处理器执行，使得处理器41实现如本发明的方法；电流采集模块43，分别与电池设备和处理器41连接，用于获取流过电池设备的电流，并将电流对应的电流值发送至处理器41；

混合采集模块44，分别与电池设备和处理器41连接，用于在处理器41的控制下采集电池设备的电压信号，并将电压信号对应的电压值发送至处理器41，还用于在处理器41的控制下获取电池设备的温度，并将温度发送至处理器41。

本发明中的处理器41可以包括均衡和soc计算模块及状态和控制模块。混合采集模块44包括温度和电压转换(即adc)模块和选择模块。选择模块，分别与所述电池设备和所述温度和电压转换模块连接，用于在处理器41的控制下采集所述电池设备的电压信号，并将所述电压信号发送至转换模块，还用于在处理器41的控制下获取所述电池设备的温度参数(可以通过热敏电阻的阻值表示)，并将温度参数发送至所述温度和电压转换模块；

所述温度和电压转换模块与处理器41连接，用于接收所述选择模块发送的电压信号，并将所述电压信号转换为电压值后发送至处理器41，还用于接收所述选择模块发送的温度参数，并将转换后的温度发送给处理器41。

该设备还包括：均衡电流模块45，均衡电流模块45的个数与电池设备所包括的电池的个数相同，每个均衡电流模块45的控制端分别与处理器41相连，每个均衡电流模块45的输入端与对应的电池的阳极相连，每个均衡电流模块45的输出端与对应的电池的阴极相连；其中电池设备可以由电池cell1、电池cell2……电池celln组成。选择模块的ts引脚可以测量电池设备的温度。图3中混合采集模块44可以通过差分或单端连接的方式与电池设备连接，以采集电池设备的电压。示例性的，单端连接时将电压vc1减去vc2的值作为电池cell1的电压。将vc2减去vc3的值作为电池cell2的电压。电池celln的电压可以通过vcn和其阳极电压值确定。差分连接时，将vc1接混合采集模块44的正端输入，vc2接混合采集模块44的负端输入，此时adc模块的输出即为cell1的电压。将vc2接混合采集模块44的正端输入，vc3接混合采集模块44的负端输入，此时adc的输出即为cell2的电压。电池celln的电压可以通过将vcn接为负端输入和其阳极接为正端输入确定。

均衡电流模块45用于在处理器41的控制下实现对应电池的电荷的泄放，以完成对对应电池的放电处理。

该设备还包括可变电阻，均衡电流模块45中的开关管的控制端与可变电阻的一端相连，可变电阻的另一端与处理器相连。

电流采集模块43用于检测流过电池设备的电流；选择(即mux)模块用于对电池设备中各个电池电压和温度的选择，即选择进行电压的采集还是进行温度的采集；温度和电压转换模块用于对选择后的输入电压进行电压检测，及对温度进行检测；均衡和soc计算模块通过对采集的电压、电流和温度进行处理，来计算出soc和实现电池设备的均衡；状态和控制模块用于控制每节电池均衡的控制逻辑、充放电截止状态和温度电压检测的选择；存储模块用于存储算法程序和电池设备的状态信息，如电量信息，可以用flash、e²prom等实现；均衡电流模块45用于均衡时电荷的泄放，且均衡电流的大小可控。

其中，均衡电流模块45的电流大小是可选的，图3a为本发明提供的一种均衡电流调节示意图；图3b为本发明实施例提供的又一种均衡电流的调节示意图；图3c为本发明实施例提供的另一种均衡电流的调节示意图。参见图3a均衡电流模块45中开关管的控制端可以为均衡电流模块45的控制端，与处理器41连接，采用开关管上串联可变电阻实现均衡电流的可调，可变电阻的电阻值的大小可以根据均衡时间的需求采用寄存器可配置的形式实现。参见3b，采用pwm控制开关管，来实现均衡电流大小的控制。参见图3c，用可变电压来控制开关管的导通电阻来实现均衡电流大小的控制。

实施例四

本发明实施例四提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时用于执行电量信息的计量方法，该方法包括：确定电池设备的工作状态；在所述工作状态为放电状态的情况下，基于第一内阻确定当前状态下所述电池设备的电量信息，所述第一内阻为放电截止状态下所述电池设备的内阻，所述第一内阻根据计算得到的开路电压确定。

可选的，该程序被处理器执行时还可以用于执行本发明任意实施例所提供的方法。

本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、只读存储器(readonlymemory，rom)、可擦式可编程只读存储器(erasableprogrammablereadonlymemory，eprom)、闪存、光纤、便携式cd-rom、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于：电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、无线电频率(radiofrequency，rf)等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)——连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。