专利名称：锂电池电量的计量方法和计量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子领域，具体而言，涉及一种锂电池电量的计量方法和计量装置。
背景技术：
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。
发明内容
本发明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，根据本发明的一个方面，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。根据本发明的另一个方面，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。应用本发明的技术方案，本发明的技术方案是基于归一化到单节电池的稳态变化电压Ns、电压稳态变化率dVs和电量充满程度SOC关系的方案。该方案以稳态电压变化率Vs作为索引，在电池稳态电压变化率dVs (放电记为正变化率，充电为负变化率)、电池稳态端电压、电池充满程度SOC的三维空间Σ内确定电池充放电特性和参数，是基于宿主系统计算能力的算法设计，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。
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图1是现有电池应用系统的硬件构造示意图；图2是根据本发明实施例的锂电池电量的计量装置的示意图；图3是根据本发明实施例的锂电池电量的计量装置中第一三维存储空间的示意图；图4是根据本发明实施例的锂电池电量的计量装置中第一三维存储空间第一曲面α与曲线ε的关系图；图5是根据本发明实施例中锂电池电量的计量装置中不同负载特性对应的电压变化率与电池充满程度SOC的关系曲线；图6是根据本发明实施例的锂电池电量的计量方法的示意图；图7是根据本发明实施例的优选的锂电池电量的计量方法中变调率矢量与δ曲面的关系图8A是根据本发明实施例的优选的锂电池电量的计量方法中第一种计算变调率的不意图；图SB是根据本发明实施例的优选的锂电池电量的计量方法中第二种计算变调率的不意图；图9是根据本发明实施例的优选的锂电池电量的计量方法中电压序列以及得出的稳态电压变化的示意图；图10是根据本发明实施例的优选的锂电池电量的计量方法中利用预期放电曲线估算续航时间的示意·
图11是根据本发明实施例的优选的电池电量的计算方法中接近最低工作电压时的善意表达修饰的示意图。
具体实施例方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。本发明实施例提供了一种锂电池电量的计量装置，图2是根据本发明实施例的锂电池电量的计量装置的示意图，该锂电池电量的计量装置包括电压序列获取模块21，用于获取电池电压序列样本；稳态电压提取模块23，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25，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。以上电池电压序列可以表示为DStv[q]序列，DStv (Data String of time andvoltage)是指带有时间戳的、以q为索引的一个电池端电压样本数据序列。该电池电压由电量计相关测量单元生成并缓存，由宿主系统读取并拼接产生的、带有时间戳的时间序列电压值。此序列包括在系统工作期间产生的片段，也可以包括系统停止工作后产生的片段。电池充满程度(SOC，State of Charge)是指某个时刻电池的化学电量相对于其实有电量容量的相对比例，电压稳态变化率dVs以稳定恒流对电池充放电时经过足够长的稳定后，电池端电压的变化率。本发明的技术方案是基于归一化到单节电池的稳态变化电压Ns、电压稳态变化率dVs和电量充满程度SOC关系的方案。该方案以稳态电压变化率Vs作为索引，在电池稳态电压变化率dVs(放电记为正变化率，充电为负变化率)、电池稳态端电压、电池充满程度SOC的三维空间Σ内确定电池充放电特性和参数，是基于宿主系统计算能力的算法设计，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。上述第一三维存储空间Σ空间中，X轴为电压稳态变化率(V/s)，Y轴代表电量充满程度SOC (%)，Z为电池端电压(V)，图3是根据本发明实施例的锂电池电量的计量装置中第一三维存储空间的示意图，其中ZY平面上的曲线即静态开路电压OCV和电池充满状态SOC的关系曲线ε ;该曲线是锂电池的标准特性数据，一般包括了常规的每节4.1V和每节4. 2V最高充电电压的情况和按照JEITA/BJA推荐的充电电压提高的情况。把一个应用系统充放电时的稳态电池电压、对应的SOC和电压变化率在Σ空间内表达为第一曲面α，则确定该曲面即可从某个时刻的稳态电池电压和电压变化率得到对应的S0C。静态开路电压(0CV,0pen CircuitVoltage)是指电池在无输出静置一段时间后的端电压。在负载相对足够小、稳定时间足够长、其后在一定时间之内端电压变化足够小情况下，其电池的端电压即可被认为是静态开路电压。所谓足够小是相对于电池电量计量的精确度而言的。图3中出现的JEITA/BAJ具体含义为=JEITA为日本电子及信息技术协会，BAJ为日本电池协会；这两个机构均为在世界范围内得到广泛认可的行业协会。这两个组织2007年8月发布的使用建议是最新的、第三方发布的建议；该建议包括了在三个不同温度范围内以不同最高充电电压充电的建议，这影响到电池的可利用电量的计量。图4示出了第一曲面α与曲线ε的关系，曲面E是ε曲线沿X方向的展开，α曲面与其在YZ平面的交汇线即ε曲线。在偏离YZ平面的位置，α曲面被认为是E曲面因负载调制和电池DC内阻的变化引起的沿Z方向的伸展或压缩。无论是负载调制还是电池的DC内阻都没有发现突变的机制，所以α曲线的沿YZ剖线为ε曲线的弹性变换。α曲面则可以用XY平面上稀疏网格点上的缩放比例来描述和生成整个曲面。如图4中XY平面上示意的稀疏网格VN
XVN[5]。这个稀疏网格在Y上的索引点选择为ε曲线的折线端点VN
;X轴上的索引点集VN[5]则与电池的放电速度有关，例如可选择比充放电电流为
0.1C、0. 2C、0. 5C和IC时 在3. 8V时对应的典型电压下降速度作为索引点，如每分钟O. 6mV、
1.2mV、3mV和6mV。其中上述负载调制是指在相同电池充满程度SOC情况下，电池负载不同导致电池端电压不同的现象。稳态电压提取模块23从电池电压序列样本中提取稳态电池电压的步骤具体可以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。其中，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。上述预设门限值可以作为电量计算和数据修饰参数组的一部分以输入参数的方式进行预设。优选地，本实施例的锂电池电量的计量装置还可以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。该续航时间预测模块的具体工作步骤可为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数据点的电压下降值计算得到预期续航时间。上述放电样条矢量可以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。本发明的实施例的锂电池电量的计量装置把负载分为稳定电阻、恒流和恒功率三个类型的并联，导出以每个类型负载放电时的电池端电压电压变化率与静态开路电压OCV电压的关系做为放电曲线的3个样条曲线，然后把一条实际的放电曲线在XY平面上的投影分解成到3个样条的负载特性表达方法。图5是根据本发明实施例中不同负载特性对应的电压变化率与电池充满程度SOC的关系曲线，在图中，稳定电阻负载的放电速度与电池电压成正比，其在XY平面上表达的变化率与SOC的投影放电曲线CR的轮廓与OCV-SOC曲线一致，可以由OCV-SOC曲线以Y为轴顺时针旋转90°得到。恒流负载放电的投影样条曲线CC由OCV-SOC的斜率曲线求反后旋转到XY平面得到。恒功率负载放电的投影样条函数CP由恒流负载放电的投影样条函数与OCV-SOC曲线的倒数相乘导出。较大负载对应沿X方向的线性拉伸，反之沿X向Y轴线性压缩。进行负载特性评估需要假设负载特性在一定时间里是稳定的，可以在第一三维空间Σ空间的电压序列记录DStv中寻找较长和较稳定的序列，将其投影到XY平面后计算得到表达为3个样条函数的放电样条矢量Γ (P，C，R) [η]，其中η代表某种预设的负载变化。每个Γ矢量对应着一种条件下α曲面上的一条中心放电曲线υ 个特定系统具有的多个υ曲线的集组成T(U)放电曲线簇。以上参数的含义具体为CP曲线以恒功率放电时，在第一三维空间Σ空间电池端电压的变化样式在XY平面上的投影曲线。CC曲线以恒电流放电时，在Σ空间中电池端电压的变化样式在XY平面上的投影曲线。CR曲线以恒电阻放电时，在Σ空间中电池端电压的变化样式在XY平面上的投影曲线。u曲线，把DStv[q]电压序列在α曲面上做平滑得到的放电轨迹分布中心曲线；以其在XY平面的投影和XZ平面的投影表达和利用。T(U)放电曲线簇是从Ψ空间内所有记录得到的一组υ曲线。Γ (P，C，R)[η]样条矢量是通过拟合把T(U)表达为CP、CR、CR曲线基函数组合，表达特定系统放电式样的样条。Γ样条矢量由其在在CP、CC和CR三个基函数的分量系数P、C和R组成，与负载系统的功率模式识别值η有关。
本发明的实施例的锂电池电量的计量装置在计算出预期续航时间之后还可以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。在输出电量计的计量结果之前还可以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。锂电池电量的计量装置输出数据中的电量参数不应因负载突变发生快速变化，同时也不应出现与充电、放电趋势不一致的变化。因此接近充满时和接近最低工作电压时则需要配合系统其它部分做善意的夸大和保守处理。针对不同的输出数据在不同的状态下，可以进行不同的修饰处理，修饰处理一般分为平滑、单调、善意表达修饰等。其中善意保守估计是为了确保在系统掉电停机前能有充分的时间处理现场和避免客户因预期过高影响使用的、有限的、对可利用电量的下调。善意表达是指电池的相对可利用电量、剩余续航时间、随着JEITA规定的不同最大充电电压和系统消耗强度的变化出现快速变化，这些变化可以导致电量忽大忽小引起用户困惑。适当忽略这些快速变化改善客户的感觉的表达方式和根据系统负载能量消耗特性，把电量消耗转换为类似能量消耗的、与用户感受的剩余工作时间相关性更好的电量表达方式。单调修饰即充电或者放电过程中电池电量短时间出现逆向变化时保持电量显示、暂时不显示逆向变化。逆向可能是充电或者放电的短时间中断时的电池电压恢复，也可能是电量计算法的误差所导致的。上述第一曲面α，需要根据应用系统进行初始化并按照实时数据进行自校准，初始化又称为定制，是根据系统参数选择部分软件装入和产生相应的初始化值的过程。自校准过程是系统自行按照预定条件重新校准自己的输出到参考的计量系统输出的过程。在这种情况下，本发明的实施例的锂电池电量的计量装置还可以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。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。第一曲面自校准模块的具体工作流程可以为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。其中利用电池电压序列计算变调率可以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。上述变调率是指在特定的电池充满的程度SOC情况下，稳定连续充放电时电池电压包括一个与充放电速率有关的电压稳态变化率和一个该变化率有关的、相对于静态开路电压OCV的平移变化。该平移变化与电压稳态变化率的比即变调率。变调率反映了充电比容量、放电比容量和电池DC内阻所产生的总和调制效果。本发明使用变调率Ci和di描述Z方向上E曲面上的点与α曲面上点的电压差与电压变化率dVs的比例关系来反映负载调制，在Σ空间内，ci[x，y]表示充电变调率，是以X和Y为索引空间，在[X，y]点的充电变调率值。Ci就是charging intercept的缩写。cdt[x, y]表示充电时间常数，是以X和Y为索引空间，在[x，y]点的充电时间常数值。Cdt就是charging dump time的缩写。di [x, y]表示放电变调率,是以X和Y为索引空间,在[X，y]点的放电变调率值。Di是discharging intercept的缩写。ddt[x, y]表示放电时间常数，是以X和Y为索引空 间，在[X，y]点的放电时间常数值。ddt即discharging dumptime的缩写。变调率ci和di与时间常数cdt和ddt以及某个网格点上这些参数的有效校准时间组织成一个矢量,把这个矢量表达到Σ空间内形成修正矢量曲面δ。δ矢量曲面以稀疏网格索引点上的值记录和表达。α曲面的电压与E曲面的电压的差值由δ曲面的变调率分量与电压变化率dVs点乘得到。系统初始化时用默认的方法生成一个δ矢量曲面，然后利用工作中取得的种子状态参数对这个曲面进行修正。这种修正是按照一定的时间间隔不断迭代进行的；每次利用新的种子状态参数修改旧的曲面时，旧的曲面作为饵曲面β,用来生成新的δ曲面。本发明实施例还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可以通过本发明上述实施例所提供的任一种锂电池电量的计量装置来执行，并且，该锂电池电量的计量方法可以应用于包括以上计量装置的电量计，图6是根据本发明实施例的锂电池电量的计量方法的示意图，该计量方法具体包括步骤S61，获取电池电压序列样本；步骤S63，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；步骤S65，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，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。优选地，步骤S61中从电池电压序列样本中提取稳态电池电压具体可以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。其中，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。为了确定电池在应用系统中预期续航时间，在步骤S65之后还可以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。计算预期续航时间具体可以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数据点的电压下降值计算得到预期续航时间。其中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。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。为了确保电量的计算结果能够更符合用户的感受，在输出电量计的计量结果之前还可以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。以上第一曲面的定制和自校准过程可以如以下的步骤进行在步骤S61之前还可以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。在步骤S61之后还可以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。其中，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。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。以下对本实施例计量方法的一种最优选的方式进行说明该优选的锂电池电量的计量方法可以应用于如图1所述的硬件结构中，但不局限于上述的物理结构，仅为配合本计量方法中的样本数据来源。首先以表格方式对该计量方法中使用的参数、输入数据、输出数据进行说明表1.本优选实施例的计量方法中可能使用到的数据样本及其来源和可裁剪性能
权利要求
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，并利用所述电池状态参数对所述第一曲面进行初始化，所述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。
10.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后还包括利用所述电池电压序列计算变调率，将该变调率作为种子参数；使用所述种子参数对所述第一曲面进行自校准。
11.根据权利要求10所述的锂电池电量的计量方法，其特征在于，使用所述种子参数对所述第一曲面进行自校准包括获取所述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；使用所述种子参数对所述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。
12.根据权利要求10所述的锂电池电量的计量方法，其特征在于，利用所述电池电压序列计算变调率包括按照所述电池电压序列确定电压升降的趋势；按照所述趋势利用直线基函数对所述电池电压序列进行拟合，得到拟合直线基函数；在所述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；利用所述种子节点两侧的直线基函数的电压值计算所述变调率。
13.一种锂电池电量的计量装置，其特征在于，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；电池充满程度查询模块，用于电池电量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。
14.根据权利要求13所述的锂电池电量的计量装置，其特征在于，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。
15.根据权利要求13所述的锂电池电量的计量装置，其特征在于，还包括第一曲面初始化模块，用于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，并利用所述电池状态参数对所述第一曲面进行初始化，所述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。
16.根据权利要求13所述的锂电池电量的计量装置，其特征在于，还包括第一曲面自校准模块，用于利用所述电池电压序列计算变调率，将该变调率作为种子参 数；使用所述种子参数对所述第一曲面进行自校准。
全文摘要
本发明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。
文档编号G01R31/36GK103048629SQ201310027548
公开日2013年4月17日 申请日期2013年1月24日 优先权日2013年1月24日
发明者谭磊 申请人:圣邦微电子(北京)股份有限公司