电池管理方法、装置及无线传感器网络节点和可读介质与流程

1.本技术涉及电池管理技术领域，尤其涉及电池管理方法、装置及无线传感器网络节点和可读介质。


背景技术：

2.电池是一种将化学能转换为电能的装置，被广泛用于无线用电设备的供电。无线用电设备利用电池输出的电能工作，当电池的电量耗尽后，无线用电设备将无需继续工作，需要更换电池或对电池充电后才能够继续工作。无线传感器网络节点为一种通过电池供电的无线用电设备，用于采集环境温度、湿度和有毒有害气体的浓度等环境参数，并将检测到的环境参数发送给网关或服务器，实现工业环境或家庭环境的监测。
3.对于通过电池供电的无线用电设备，由于电池电量耗尽后无线用电设备无法继续工作，因此需要对无线用电设备的电池进行管理，以合理配置无线用电设备的能耗，使无线用电设备更换电池或充电前的生存时间达到设计要求。目前在对无线用电设备的电池进行管理时，通过各种机制来减少无线用电设备的能耗，以延长无线用电设备的生存时间。
4.对于目前对无线用电设备中电池进行管理的方法，通过减少能耗以延长无线用电设备的寿命，但是无法基于电池确定无线用电设备的剩余寿命，从而无法根据无线用电设备的剩余寿命合理配置无线用电设备的性能，进而导致用户的使用体验较差。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本技术提供的电池管理方法、装置及无线传感器网络节点和可读介质，能够提高用户的使用体验。
6.第一方面，本技术实施例提供了一种电池管理方法，应用于包括两个电池的用电设备，包括：
7.在通过所述两个电池中的任一第一电池向所述用电设备供电时，检测所述两个电池中的第二电池的开路电压；
8.切换至通过所述第二电池向所述用电设备供电时；
9.检测所述第二电池的电池温度和负载电流；
10.根据所述第二电池的开路电压、电池温度和负载电流，确定所述第二电池的荷电状态；
11.根据所述第二电池的负载电流，确定所述用电设备的能耗；
12.根据所述第一电池和所述第二电池的荷电状态及所述用电设备的能耗，预测所述用电设备的生存时间。
13.在第一种可能的实现方式中，结合上述第一方面，该电池管理方法还包括：
14.在通过所述第二电池向所述用电设备供电的时长达到预设时长阈值后，检测所述第一电池的开路电压；
15.切换至通过所述第一电池向所述用电设备供电。
16.在第二种可能的实现方式中，结合上述第一方面，所述根据所述第二电池的开路电压、电池温度和负载电流，确定所述第二电池的荷电状态，包括：
17.根据预先确定的荷电状态与开路电压、电池温度和负载电流之间的映射关系，及所述第二电池的开路电压、电池温度和负载电流，确定所述第二电池的荷电状态。
18.在第三种可能的实现方式中，结合上述第一方面，所述根据所述第二电池的负载电流，确定所述用电设备的能耗，包括：根据所述用电设备执行不同类型任务时所述第二电池的负载电流，确定所述用电设备执行不同类型任务的能耗；
19.所述根据所述第一电池和所述第二电池的荷电状态及所述用电设备的能耗，预测所述用电设备的生存时间，包括：
20.根据所述用电设备执行不同类型任务的能耗，确定所述用电设备当前工作模式下的日能耗；
21.根据所述第一电池和所述第二电池的荷电状态，及所述用电设备当前工作模式下的日能耗，通过如下第一公式计算所述用电设备的生存时间；
22.所述第一公式包括：
[0023][0024]
其中，t用于表征所述用电设备的生存时间，t0用于表征所述用电设备已使用时间，e1用于表征所述第一电池的总能量，e2用于表征所述第二电池的总能量，soc1用于表征所述第一电池的荷电状态，soc2用于表征所述第二电池的荷电状态，q用于表征所述用电设备当前工作模式下的日能耗。
[0025]
在第四种可能的实现方式中，结合上述第三种可能的实现方式，该电池管理方法还包括：
[0026]
如果所述用电设备的生存时间小于预设的生存时间阈值，则调整所述用电设备至低能耗模式。
[0027]
在第五种可能的实现方式中，结合上述第一方面及第一方面的第一种可能的实现方式、第二种可能的实现方式、第三种可能的实现方式和第四种可能的实现方式中的任意一个，该电池管理方法还包括：
[0028]
根据所述第二电池的负载电流，通过如下第二公式计算所述第二电池当前的荷电状态；所述第二公式包括：
[0029][0030]
其中，soc2用于表征所述第二电池当前的荷电状态，soc0用于表征当前次开始通过所述第二电池向所述用电设备供电时所述第二电池的荷电状态，cn用于表征所述第二电池的额定容量，η用于表征所述第二电池的放电效率，i用于表征所述第二电池的负载电流，τ用于表征当前次通过所述第二电池向所述用电设备供电的持续时间。
[0031]
第二方面，本技术实施例还提供了一种电池管理装置，用于向用电设备供电，该电池管理装置包括：一个电池检测单元、一个电池切换单元、一个微控制单元和两个电池；
[0032]
所述电池检测单元，用于在通过所述两个电池中的任一第一电池向所述用电设备供电时，检测所述两个电池中的第二电池的开路电压；
[0033]
所述电池切换单元，用于在所述电池检测单元检测到所述第二电池的开路电压后，切换至通过所述第二电池向所述用电设备供电；
[0034]
所述电池检测单元，还用于在通过所述第二电池向所述用电设备供电时，检测所述第二电池的电池温度和负载电流；
[0035]
所述微控制单元，用于根据所述电池检测单元获取到的所述第二电池的开路电压、电池温度和负载电流，确定所述第二电池的荷电状态，并根据所述第二电池的负载电流确定所述用电设备的能耗，以及根据所述第一电池和所述第二电池的荷电状态及所述用电设备的能耗，预测所述用电设备的生存时间。
[0036]
在第一种可能的实现方式中，结合上述第二方面，所述电池检测单元还用于在通过所述第二电池向所述用电设备供电的时长达到预设时长阈值后，检测所述第一电池的开路电压；所述电池切换单元还用于在所述电池检测单元检测到所述第一电池的开路电压后，切换至通过所述第一电池向所述用电设备供电。
[0037]
在第二种可能的实现方式中，结合上述第二方面，所述微控制单元用于根据预先确定的荷电状态与开路电压、电池温度和负载电流之间的映射关系，及所述第二电池的开路电压、电池温度和负载电流，确定所述第二电池的荷电状态。
[0038]
在第三种可能的实现方式中，结合上述第二方面，所述电池检测单元用于检测所述用电设备执行不同类型任务时所述第二电池的负载电流；所述微控制单元，用于根据所述用电设备执行不同类型任务时所述第二电池的负载电流，确定所述用电设备执行不同类型任务的能耗，并根据所述用电设备执行不同类型任务的能耗，确定所述用电设备当前工作模式下的日能耗，以及通过如下第一公式计算所述用电设备的生存时间；
[0039]
所述第一公式包括：
[0040][0041]
其中，t用于表征所述用电设备的生存时间，t0用于表征所述用电设备已使用时间，e1用于表征所述第一电池的总能量，e2用于表征所述第二电池的总能量，soc1用于表征所述第一电池的荷电状态，soc2用于表征所述第二电池的荷电状态，q用于表征所述用电设备当前工作模式下的日能耗。
[0042]
在第四种可能的实现方式中，结合上述第三种可能的实现方式，所述微控制单元还用于在所述用电设备的生存时间小于预设的生存时间阈值时，调整所述用电设备至低能耗模式。
[0043]
在第五种可能的实现方式中，结合上述第二方面及第二方面的第一种可能的实现方式、第二种可能的实现方式、第三种可能的实现方式和第四种可能的实现方式中的任意一个，所述微控制单元还用于根据所述第二电池的负载电流，通过如下第二公式计算所述第二电池当前的荷电状态；
[0044]
所述第二公式包括：
[0045][0046]
其中，soc2用于表征所述第二电池当前的荷电状态，soc0用于表征当前次开始通过所述第二电池向所述用电设备供电时所述第二电池的荷电状态，cn用于表征所述第二电池
的额定容量，η用于表征所述第二电池的放电效率，i用于表征所述第二电池的负载电流，τ用于表征当前次通过所述第二电池向所述用电设备供电的持续时间。
[0047]
第三方面，本技术实施例还提供了另一种电池管理装置，包括：至少一个存储器和至少一个处理器；
[0048]
所述至少一个存储器，用于存储机器可读程序；
[0049]
所述至少一个处理器，用于调用所述机器可读程序，执行上述第一方面及第一方面的任一可能的实现方式所提供的方法。
[0050]
第四方面，本技术实施例还提供了一种无线传感器网络节点，包括：传感器单元、无线通信单元和上述第二方面、第二方面的任一可能实现方式或第三方面提供的电池管理装置；
[0051]
所述电池管理装置，用于向所述传感器单元和所述无线通信单元供电；
[0052]
所述传感器单元，用于检测环境参数；
[0053]
所述无线通信单元，用于通过无线通信方式将所述环境参数发送给数据接收端。
[0054]
第五方面，本技术实施例还提供了一种计算机可读介质，所述计算机可读介质上存储有计算机指令，所述计算机指令在被处理器执行时，使所述处理器执行上述第一方面及第一方面的任一可能的实现方式所提供的方法。
[0055]
由上述技术方案可知，通过两个电池轮换向用电设备供电，在通过一个电池向用电设备供电时，检测另一个电池的开路电压，以准确检测电池的开路电压，然后基于电池的开路电压、电池温度和负载电流可以准确的确定电池的荷电状态，并基于电池的负载电流确定用电设备的能耗，然后根据两个电池的荷电状态和用电设备的能耗预测用电设备的生存时间，从而用户可以根据用电设备的生存时间，合理配置用电设备的性能或工作模式，以满足用户对于用电设备使用的需求，从而能够提高用户的使用体验。
附图说明
[0056]
图1是本技术实施例一提供的一种电池管理方法的流程图；
[0057]
图2是本技术实施例二提供的另一种电池管理方法的流程图；
[0058]
图3是本技术实施例三提供的一种电池管理装置的示意图；
[0059]
图4是本技术实施例四提供的一种电池管理装置的示意图；
[0060]
图5是本技术实施例五提供的一种无线传感器网络节点的示意图；
[0061]
图6是本技术实施例五提供的另一种无线传感器网络节点的示意图。
[0062]
附图标记列表：
[0063]
101：在通过第一电池向用电设备供电时，检测第二电池的开路电压
[0064]
102：切换至通过第二电池向用电设备供电
[0065]
103：检测第二电池的电池温度和负载电流
[0066]
104：根据第二电池的开路电压、电池温度和负载电流，确定第二电池的荷电状态
[0067]
105：根据第二电池的负载电流确定用电设备的能耗
[0068]
106：根据第一电池和第二电池的荷电状态及用电设备的能耗，预测用电设备的生存时间
[0069]
201：通过第一电池向用电设备供电
[0070]
202：检测第二电池的开路电压
[0071]
203：切换至通过第二电池向用电设备供电
[0072]
204：检测第二电池的电池温度和负载电流
[0073]
205：根据第二电池的开路电压、电池温度和负载电流，确定第二电池的荷电状态
[0074]
206：根据第二电池的负载电流，确定用电设备执行不同类型任务的能耗
[0075]
207：判断当前次通过第二电池向用电设备供电的时长是否达到预设时长阈值
[0076]
208：根据第一电池和第二电池的荷电状态及用电设备的能耗，预测用电设备的生存时间
[0077]
209：判断用电设备的生存时间是否小于预设的生存时间阈值
[0078]
210：将用电设备的工作模式调整至低能耗模式
[0079]
211：检测第一电池的开路电压
[0080]
212：切换至通过第一电池向用电设备供电
[0081]
213：检测第一电池的电池温度和负载电流
[0082]
214：根据第一电池的开路电压、电池温度和负载电流，确定第一电池的荷电状态
[0083]
215：根据第一电池的负载电流，确定用电设备执行不同类型任务的能耗
[0084]
216：判断当前次通过第一电池向用电设备供电的时长是否达到预设时长阈值
[0085]
217：根据第一电池盒第二电池的荷电状态及用电设备的能耗，预测用电设备的生存时间
[0086]
218：判断用电设备的生存时间是否小于预设的生存时间阈值
[0087]
219：将用电设备的工作模式调整至低能耗模式
[0088]
30：电池管理装置
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
40：电池管理装置
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
50：无线传感器网络节点
[0089]
31：电池检测单元
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
32：电池切换单元
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
33：微控制单元
[0090]
341：第一电池
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
342：第二电池
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
41：存储器
[0091]
42：处理器
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
51：传感器单元
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
52：无线通信单元
具体实施方式
[0092]
如前所述，对于通过电池供电的无线用电设备，电池电量耗尽后无线用电设备无法继续工作，需要更换电池或对电池充电后才能继续工作，而对于电池一次性设计的无线用电设备，电池电量耗尽意味着无线用电设备的使用寿命终结，因此电池电量的消耗情况会影响无线用电设备的生存时间。目前对无线用电设备的电池进行管理时，通过各种机制减少无线用电设备的能耗，延长无线用电设备的生存时间，以使无线用电设备的生存时间达到设计要求。然而，现有对无线用电设备中电池进行管理的方法，无法基于电池的剩余电量预测无线用电设备的生存时间，进而无法根据预测的生存时间合理配置无线用电设备的性能，导致用户的使用体验较差。
[0093]
本技术实施例中，通过两个电池可交替/轮换向用电设备供电，在一个电池向用电设备供电时，检测另一个电池的开路电压，并检测电池向用电设备供电时的电池温度和负载电流，进而根据电池的开路电压、电池温度和负载电流确定电池的荷电状态，并根据电池的负载电流确定用电设备的能耗，进而可以根据两个电池的荷电状态和用电设备的能耗，预测用电设备的生存时间。由此可见，通过两个电池轮换向用电设备供电，可以准确检测两
个电池的开路电压，进而基于开路电压可以确定两个电池的荷电状态，基于两个电池的荷电状态和用电设备的能耗，预测用电设备的生存时间，进而用户可以根据用电设备的生存时间合理配置用电设备的性能，以满足用户对于用电设备使用的需求，从而能够提高用户的使用体验。
[0094]
需要说明的是，本技术实施例及后续各实施例中，生存时间是指电池电量耗尽前用电设备可正常运行的时间长度。当用电设备中两个电池的电量均耗尽后，根据用电设备中电池的类型不同，可以更换用电设备中的电池，或者可以对用电设备中的电池进行充电，又或者用电设备中的电池为一次性设计，电池电量耗尽后用电设备的使用寿命终结。
[0095]
下面结合附图对本技术实施例提供的电池管理方法、装置和无线传感器网络节点进行详细说明。
[0096]
实施例一
[0097]
图1是本技术实施例一提供的一种电池管理方法的流程图。本技术实施例提供的电池管理方法应用于包括两个电池的用电设备，参见图1，该电池管理方法包括如下步骤：
[0098]
101、在通过两个电池中的任一第一电池向用电设备供电时，检测两个电池中的第二电池的开路电压。
[0099]
用电设备包括有两个电池，在通过其中一个电池向用电设备供电时，另一个电池向用电设备供电的线路断开，此时可以检测供电线路断开的电池的开路电压。由于电池的开路电压与电池的电动势(electromotive force，emf)相近，而电池的电动势可以在一定程度上反映电池的剩余电量，因此可以基于开路电压确定电池的荷电状态。通过两个电池轮换向用电设备供电，可以准确检测两个电池的开路电压，进而可以基于开路电压更加准确的确定电池的荷电状态。
[0100]
荷电状态(state of charge，soc)用于表征电池的剩余电量，等于电池的剩余可用能量与电池总的可用能量的比值，也等于1减去电池的已用能量与电池总的可用能量的比值。
[0101]
需要说明的是，第一电池和第二电池并不是特指某个电池，第一电池可以为两个电池中的任意一个，相应的另一个电池即为第二电池。比如，用电设备包括电池a和电池b，当电池a为第一电池时，电池b为第二电池，当电池b为第一电池时，电池a为第二电池。依次将用电设备包括的两个电池作为第一电池，可以轮换通过两个电池向用电设备供电，进而可以分别检测两个电池的开路电压，以根据开路电压准确的确定两个电池的荷电状态。
[0102]
102、切换至通过第二电池向用电设备供电。
[0103]
在通过第一电池向用电设备供电时，检测第二电池的开路电压。在检测到第二电池的开路电压后，切换至通过第二电池向用电设备供电，以对第二电池供电过程中的相关参数进行检测，并可以对第一电池的开路电压进行检测。
[0104]
103、切换至通过第二电池向用电设备供电时，检测第二电池的电池温度和负载电流。
[0105]
电池的荷电状态不仅与电池的电动势相关，而且与电池的负载电流和电池温度相关。在切换至通过第二电池向用电设备供电后，检测第二电池的电池温度和负载电流。由于电池温度在电池供电过程中会发生变化，而电池的开路电压受电池温度影响，因此在切换至通过第二电池向用电设备供电时，立即检测第二电池的电池温度和负载电流，以保证获
得的开路电压、电池温度和负载电流相匹配，进而保证根据开路电压、电池温度和负载电流所确定荷电状态的准确性。
[0106]
104、切换至通过第二电池向用电设备供电时，根据第二电池的开路电压、电池温度和负载电流，确定第二电池的荷电状态。
[0107]
由于电池的荷电状态与电池的开路电压、电池温度和负载电流相关，在获得第二电池的开路电压、电池温度和负载电流后，根据第二电池的开路电压、电池温度和负载电流，确定第二电池的荷电状态。比如，预先通过实验方法确定荷电状态与开路电压、电池温度和负载电流之间的映射关系，进而在获得第二电池的开路电压、电池温度和负载电流后，基于该映射关系确定第二电池的荷电状态。
[0108]
105、切换至通过第二电池向用电设备供电时，根据第二电池的负载电流确定用电设备的能耗。
[0109]
随着用电设备运行时间的累计，由于用电设备所包括部件的会出现老化的情况，用电设备所包括的部件出现老化会导致用电设备的能耗发生变化，而且用电设备所处环境的改变也会影响用电设备的能耗，比如用电设备所处环境的温度、湿度、洁净度、ph值等会影响用电设备的能耗。由于用电设备在运行过程中能耗会发生变化，而用电设备的能耗改变会影响电池的电量消耗速度，因此需要校准用电设备的能耗，确保用电设备能耗的准确性，以根据用电设备的能耗准确的确定用电设备的生存时间。
[0110]
电池输出电流驱动用电设备运行，因此根据电池的负载电流可以确定用电设备的能耗。在获得第二电池的负载电流后，可以根据第二电池的负载电流确定用电设备的能耗。比如，可以根据负载电流和负载电阻，按照公式p＝i2r来计算用电设备的能耗，在该公式中，p为用电设备的能耗，i为负载电流，r为负载电阻。
[0111]
需要说明的是，步骤104和步骤105可以是同步执行或者按照当前顺序执行，又或者是先执行步骤105再执行步骤104。
[0112]
106、根据第一电池和第二电池的荷电状态及用电设备的能耗，预测用电设备的生存时间。
[0113]
通过两个电池轮换向用电设备供电，可以分别检测两个电池的开路电压、电池温度和负载电流，进而分别确定两个电池的荷电状态，并确定用电设备的能耗。由于荷电状态表征电池的剩余电量，而用电设备的能耗表征用电设备运行时电能的消耗速率，用电设备中两个电池的电量均耗尽时，用电设备由于没有电能供应而使用寿命终结，因此可以根据两个电池的荷电状态和用电设备的能耗，预测用电设备的生存时间。
[0114]
在一种可能的实现方式中，由于用电设备的能耗不会在较短时间内发生较大的改变，因此并不需要在每一次切换供电电池时都对用电设备的能耗进行更新，可以间隔设定次数的供电电池切换对用电设备的能耗进行一次更新，或者可以间隔设定时间对用电设备的能耗进行一次更新。比如，间隔1个月对用电设备的能耗进行一次更新。
[0115]
在确定出第二电池的荷电状态后，确定切换至通过第二电池向用电设备供电时第一电池的荷电状态，进而根据确定出的第一电池的荷电状态和第二电池的荷电状态预测用电设备的生存时间。切换至通过第二电池向用电设备供电时第一电池的荷电状态，可以根据通过第一电池向用电设备供电时确定出的第一电池的荷电状态和通过第一电池供电时电量的消耗进行确定。
[0116]
本技术实施例提供的方案，用电设备包括两个电池，通过两个电池轮换向用电设备供电，在通过一个电池向用电设备供电时，检测另一个电池的开路电压，以准确检测电池的开路电压，然后基于电池的开路电压、电池温度和负载电流可以准确的确定电池的荷电状态，并基于电池的负载电流确定用电设备的能耗，然后根据两个电池的荷电状态和用电设备的能耗预测用电设备的生存时间，从而用户可以根据用电设备的生存时间，合理配置用电设备的性能或工作模式，以满足用户对于用电设备使用的需求，从而能够提高用户的使用体验。
[0117]
实施例二
[0118]
图2是本技术实施例二提供的一种电池管理方法的流程图，该电池管理方法应用于包括有两个电池的用电设备。参见图2，该电池管理方法包括如下步骤：
[0119]
201、通过第一电池向用电设备供电。
[0120]
用电设备初次启动时，默认通过第一电池向用电设备供电。
[0121]
需要说明的是，本技术实施例提供的电池管理方法，可以从用电设备初次启动开始，也可以从用电设备运行过程中的任一时刻开始。当本技术实施例提供的电池管理方法从用电设备初次启动开始时，第一电池为用电设备的默认供电电池。当本技术实施例提供的电池管理方法从用电设备运行过程中的任一时刻开始时，第一电池为用电设备所包括两个电池中的任一电池，用电设备中的另一个电池为第二电池。
[0122]
202、检测第二电池的开路电压。
[0123]
在通过第一电池向用电设备供电时，第二电池与用电设备中负载之间的供电线路断开，第二电池无输出，此时通过用电设备中的电压检测模块检测第二电池的开路电压。需要说明的是，当本技术实施例提供的电池管理方法从用电设备运行过程中的任一时刻开始时，在通过第一电池向用电设备供电的时长大于预设时长阈值后，再检测第二电池的开路电压，以使第二电池充分冷却，保证所获得第二电池的开路电压的准确性。
[0124]
203、切换至通过第二电池向用电设备供电。
[0125]
在检测到第二电池的开路电压后，切换至通过第二电池向用电设备供电，此时第一电池与用电设备中负载之间的供电线路断开，第二电池与用电设备中负载之间的供电线路接通，第一电池停止输出。需要说明的是，在切换向用电设备供电的电池的过程中，采用无间断切换模式，保证用电设备在电池切换工作中不断电。
[0126]
204、检测第二电池的电池温度和负载电流。
[0127]
在切换至通过第二电池向用电设备供电后，立即检测第二电池的电池温度。在电池向负载输出电流的初始阶段，电池的温度会逐渐升高，而电池的开路电压受电池温度的影响，第二电池的开路电压是在第二电池没有输出时检测到的，开始通过第二电池向用电设备供电时，此时第二电池的电池温度与检测第二电池的开路电压时电池温度相近，保证所获得开路电压与电池温度的匹配性。在一种可能的实现方式中，通过用电设备包括的温度检测模块，检测第二电池的电池温度。
[0128]
在切换至通过第二电池向用电设备供电后，通过用电设备包括的电流检测模块，检测第二电池的负载电流。在检测第二电池的负载电流时，一方面检测第二电池的平均负载电流，以便后续基于平均负载电流确定第二电池的荷电状态，另一方面检测用电设备执行不同类型任务时第二电池的负载电流，以便后续根据用电设备执行不同类型任务时第二
电池的负载电流更新用电设备的生存时间。比如，用电设备为用于采集环境温度、湿度和有毒有害气体浓度等数据的无线传感器网络节点时，无线传感器网络节点的典型任务包括节点处理任务、节点感知任务、节点发送任务和节点接收任务，则需要分别检测无线传感器网络节点执行节点处理任务、节点感知任务、节点发送任务和节点接收任务时第二电池的负载电流。
[0129]
205、根据第二电池的开路电压、电池温度和负载电流，确定第二电池的荷电状态。
[0130]
在获得第二电池的开路电压、电池温度和负载电流后，根据预先确定的荷电状态与开路电压、电池温度和负载电流间的映射关系，确定第二电池的荷电状态。
[0131]
在一种可能的实现方式中，预先通过实验方法确定荷电状态与开路电压、电池温度和负载电流之间的映射关系，该映射关系可以是表征荷电状态随开路电压、电池温度和负载电流变化而发生变化的曲线，还可以是记录不同荷电状态与开路电压、电池温度和负载电流对应关系的表格。当映射关系为曲线时，在曲线上查找第二电池的开路电压、电池温度和负载电流对应的点，将该点对应的荷电状态确定为第二电池的荷电状态。当映射关系为表格时，通过查表法确定第二电池的开路电压、电池温度和负载电流对应的荷电状态，将该荷电状态确定为第二电池的荷电状态。
[0132]
需要说明的是，用电设备中包括微控制单元(microcontroller unit，mcu)，荷电状态与开路电压、电池温度和负载电流之间的映射关系存储在微控制单元中。不同型号的电池具有不同的voc-soc映射关系(荷电状态与开路电压、电池温度和负载电流之间的映射关系)，电池的voc-soc映射关系通过实验室测试得到，微控制单元中存储有与用电设备中电池型号相对应的voc-soc映射关系。第一电池与第二电池可以型号相同或型号不同，当第一电池与第二电池的型号相同时，微控制单元中仅需存储对应于第一电池和第二电池的一个voc-soc映射关系，当第一电池与第二电池的型号不同时，微控制单元需存储第一电池对应的voc-soc映射关系和第二电池对应的voc-soc映射关系。
[0133]
在本技术实施例中，通过电池的开路电压、电池温度和负载电流(放电电流)确定电池的荷电状态，确定荷电状态所需的参数较少，通过查表法便可以准确的确定荷电状态，适用于无线传感器网络节点等小型微功耗的设备，提高了该电池管理系统的适用性。
[0134]
206、根据第二电池的负载电流，确定用电设备执行不同类型任务的能耗。
[0135]
步骤204检测第二电池的负载电流时，会检测用电设备执行各种典型任务时第二电池的负载电流。对于用电设备所执行的每一种典型任务，根据用电设备执行该典型任务时第二电池的负载电流，以及用电设备执行该典型任务时用电设备的负载电阻或第二电池的开路电压，按照公式p＝i2r或p＝ui来计算用电设备执行该典型任务时的能耗，在公式p＝i2r和p＝ui中，p为用电设备执行该典型任务的能耗，i为用电设备执行该典型任务时第二电池的负载电流，r为用电设备执行该典型任务时第二电池的负载电阻，u为第二电池的开路电压。
[0136]
例如，用电设备为无线传感器网络节点，无线传感器网络节点的典型任务包括节点处理任务、节点感知任务、节点发送任务和节点接收任务，则根据无线传感器网络节点执行节点处理任务时第二电池的负载电流，计算节点处理任务的能耗，根据无线传感器网络节点执行节点感知任务时第二电池的负载电流，计算节点感知任务的能耗，根据无线传感器网络节点执行节点发送任务时第二电池的负载电流，计算节点发送任务的能耗，根据无
线传感器网络节点执行节点接收任务时第二电池的负载电流，计算节点接收任务的能耗。
[0137]
通过对用电设备执行典型任务的能耗进行校准，可以根据用电设备执行典型任务的能耗计算用电设备的日能耗，进而可以基于用电设备的日能耗预测用电设备的生存时间。
[0138]
207、判断当前次通过第二电池向用电设备供电的时长是否达到预设时长阈值，如果是y，执行步骤211，如果否n，执行步骤208。
[0139]
由于电池供电过程会发热，而电池温度较高时检测到的开路电压并不准确，为了让电池充分冷却以获得较准确的开路电压，预先设定时长阈值，保证电池在时长阈值内能够充分冷却。在获得第二电池的荷电状态，并对用电设备执行典型任务的能耗进行校准后，判断当前次通过第二电池向用电设备供电的时长是否达到预设时长阈值，如果通过第二电池向用电设备供电的时长到达预设时长阈值，说明第一电池已经充分冷却，则可以检测第一电池的开路电压，相应的执行步骤211，如果通过第二电池向用电设备供电的时长未达到预设时长阈值，则继续通过第二电池向用电设备供电，以使第一电池充分冷却，相应的执行步骤208。
[0140]
需要说明的是，不同型号的电池在供电时的温度可能不同，不同型号的电池完全冷却所需的时间也可能不同，因此不同型号的电池可能对应不同的预设时长阈值，具体需要根据用电设备中电池的型号确定预设时长阈值。
[0141]
208、根据第一电池和第二电池的荷电状态及用电设备的能耗，预测用电设备的生存时间。
[0142]
在切换至通过一个电池(第一电池/第二电池)向用电设备供电时，根据该电池开始供电时的荷电状态和该电池的负载电流，可以对该电池的荷电状态进行更新，以确定该电池在供电过程中不同时刻的荷电状态，具体可以通过如下第二公式来更新该电池的荷电状态。
[0143]
第二公式包括：
[0144][0145]
其中，soc2用于表征电池当前的荷电状态，soc0用于表征当前次开始通过电池向用电设备供电时该电池的荷电状态，cn用于表征电池的额定容量，η用于表征电池的放电效率，i用于表征电池的负载电流，τ用于表征当前次通过电池向用电设备供电的持续时间。
[0146]
当前通过第二电池向用电设备供电，在上一次通过第一电池向用电设备供电的过程中，可以通过上述方法更新第一电池的荷电状态，从而可以获得上一次通过第一电池向用电设备供电结束时第一电池的荷电状态。
[0147]
根据用电设备执行不同类型任务的能耗，及用电设备每日执行每个类型任务的次数或时间，可以确定用电设备在当前工作模式下的日能耗。比如，用电设备为无线传感器网络节点时，根据节点处理任务能耗、节点感知任务能耗、节点发送任务能耗和节点接收能耗，以及无线传感器网络节点每日执行节点处理任务、节点感知任务、节点发送任务和节点接收任务的时间，计算无线传感器网络节点的日能耗。
[0148]
当前通过第二电池向用电设备供电，在获取第二电池的荷电状态、上一次通过第一电池向用电设备供电结束时第一电池的荷电状态和用电设备的日能耗后，通过如下第一
公式计算用电设备的生存时间；
[0149]
第一公式包括：
[0150][0151]
其中，t用于表征用电设备的生存时间，t0用于表征用电设备已使用时间，e1用于表征第一电池的总能量，e2用于表征第二电池的总能量，soc1用于表征第一电池的荷电状态，soc2用于表征第二电池的荷电状态，q用于表征用电设备当前工作模式下的日能耗。
[0152]
在本技术实施例中，在通过电池向用电设备供电的过程中，根据上述第二公式对电池的荷电状态进行更新，使得用户可以及时获得电池的剩余电量信息，方便用户获取用电设备的状态，从而进一步提高用户的使用体验。
[0153]
209、判断用电设备的生存时间是否小于预设的生存时间阈值，如果是y，执行步骤210，如果否n，执行步骤207。
[0154]
在预测出用电设备的生存时间后，判断用电设备的生存时间是否小于预设的生存时间阈值，如果用电设备的生存时间小于生存时间阈值，说明此前用电设备运行过程耗电较多，用电设备按照当前工作模式运行将无法达到生存时间阈值，相应的执行步骤210，以调整用电设备的工作模式，如果用电设备的生存时间大于或等于生存时间阈值，说明用电设备按照当前工作模式运行能够达到生存时间阈值，相应的执行步骤207，以在用电设备工作时间达到预设时长阈值后切换至通过第一电池向用电设备供电。
[0155]
用电设备的生存时间阈值可以是用户自定义的时间长度，也可以是用电设备的设计寿命。
[0156]
210、将用电设备的工作模式调整至低能耗模式，并执行步骤208。
[0157]
确定用电设备的生存时间小于生存时间阈值后，将用电设备的工作模式调整到低能耗模式，低能耗模式下用电设备的日能耗下降，从而可以延长用电设备的使用寿命，之后执行步骤208，再次预测用电设备的生存时间，确定重新预测的生存时间是否大于或等于生存时间阈值。如果重新预测的生存时间仍小于生存时间阈值，则可以向用户发送提示信息，以由用户确定进一步的处理方式。
[0158]
在本技术实施例中，用电设备具有多种工作模式，比如生存时间有限模式(低能耗模式)、性能优先模式、自定义模式等。在用电设备的预测生存时间小于生存时间阈值时，可以将用电设备的工作模式调整至低能耗模式，也可以根据用户的设定而调整至相应的工作模式或不进行工作模式调整。
[0159]
211、检测第一电池的开路电压。
[0160]
212、切换至通过第一电池向用电设备供电。
[0161]
213、检测第一电池的电池温度和负载电流。
[0162]
214、根据第一电池的开路电压、电池温度和负载电流，确定第一电池的荷电状态。
[0163]
215、根据第一电池的负载电流，确定用电设备执行不同类型任务的能耗。
[0164]
216、判断当前次通过第一电池向用电设备供电的时长是否达到预设时长阈值，如果是y，执行步骤202，如果否n，执行步骤217。
[0165]
217、根据第一电池盒第二电池的荷电状态及用电设备的能耗，预测用电设备的生存时间。
[0166]
218、判断用电设备的生存时间是否小于预设的生存时间阈值，如果是y，执行步骤219，如果否n，执行步骤216。
[0167]
219、将用电设备的工作模式调整至低能耗模式，并执行步骤217。
[0168]
需要说明的是，步骤211至步骤219为针对通过第一电池向用电设备供电时的处理过程，而步骤202至步骤210为针对通过第二电池向用电设备供电时的处理过程，而通过第一电池供电和通过第二电池供电的处理方法相同，因此步骤211至步骤219可参见步骤202至步骤210，在此不再进行赘述。
[0169]
实施例三
[0170]
图3是本技术实施例三提供的一种电池管理装置的示意图。参见图3，本技术实施例提供的电池管理装置30包括：一个电池检测单元31、一个电池切换单元32、一个微控制单元33和两个电池；
[0171]
电池检测单元31，用于在通过两个电池中的任一第一电池341向用电设备供电时，检测两个电池中的第二电池342的开路电压；
[0172]
电池切换单元32，用于在电池检测单元31检测到第二电池342的开路电压后，切换至通过第二电池342向用电设备供电；
[0173]
电池检测单元31，还用于在通过第二电池342向用电设备供电时，检测第二电池342的电池温度和负载电流；
[0174]
微控制单元33，用于根据电池检测单元31获取到的第二电池342的开路电压、电池温度和负载电流，确定第二电池342的荷电状态，并根据第二电池342的负载电流确定用电设备的能耗，以及根据第一电池341和第二电池342的荷电状态及用电设备的能耗，预测用电设备的生存时间。
[0175]
在本技术实施例中，电池检测单元31可用于执行上述实施例一中的步骤101和步骤103，电池切换单元32可用于执行上述实施例一中的步骤102，微控制单元33可用于执行上述实施例一中的步骤104和步骤105。
[0176]
在一种可能的实现方式中，电池检测单元31和电池切换单元32在微控制单元33的控制下动作，比如电池检测单元31在微控制单元33的控制下检测第一电池341和第二电池342的开路电压、电池温度和负载电流，电池切换单元32在微控制单元33的控制下切换至第一电池341或第二电池342向用电设备供电。
[0177]
需要说明的是，用电设备包括两个电池，每个电池可以是一个电池组，也可以是一个单独的电池。当用电设备中的每个电池为一个单独的电池时，用电设备包括的两个电池可以型号相同或型号不同。当用电设备中的每个电池为一个电池组时，一个电池组包括至少两个同型号的电池，两个电池组中的电池型号可以相同或不同。当需要更换电池组中的电池时，需要根据电池组内电池的型号，需要更换同型号的电池，并且更换满电的新电池。
[0178]
可选地，在图3所示电池管理装置30的基础上，电池检测单元31还用于在通过第二电池342向用电设备供电的时长达到预设时长阈值后，检测第一电池341的开路电压，电池切换单元32还用于在电池检测单元31检测到第一电池341的开路电压后，切换至通过第一电池341向用电设备供电。
[0179]
可选地，在图3所示电池管理装置30的基础上，微控制单元33用于根据预先确定的荷电状态与开路电压、电池温度和负载电流之间的映射关系，及第二电池342的开路电压、
电池温度和负载电流，确定第二电池342的荷电状态。
[0180]
可选地，在图3所示电池管理装置30的基础上，电池检测单元31用于检测用电设备执行不同类型任务时第二电池342的负载电流，微控制单元33用于根据用电设备执行不同类型任务时第二电池342的负载电流，确定用电设备执行不同类型任务的能耗，并根据用电设备执行不同类型任务的能耗，确定用电设备当前工作模式下的日能耗，以及通过如下第一公式计算用电设备的生存时间；
[0181]
第一公式包括：
[0182][0183]
其中，t用于表征用电设备的生存时间，t0用于表征用电设备已使用时间，e1用于表征第一电池341的总能量，e2用于表征第二电池342的总能量，soc1用于表征第一电池341的荷电状态，soc2用于表征第二电池342的荷电状态，q用于表征用电设备当前工作模式下的日能耗。
[0184]
可选地，在图3所示电池管理装置30的基础上，微控制单元33还用于在用电设备的生存时间小于预设的生存时间阈值时，调整用电设备至低能耗模式。
[0185]
可选地，在图3所示电池管理装置30的基础上，微控制单元33还用于根据第二电池342的负载电流，通过如下第二公式计算第二电池342当前的荷电状态；
[0186]
第二公式包括：
[0187][0188]
其中，soc2用于表征第二电池342当前的荷电状态，soc0用于表征当前次开始通过第二电池342向用电设备供电时第二电池342的荷电状态，cn用于表征第二电池342的额定容量，η用于表征第二电池342的放电效率，i用于表征第二电池342的负载电流，τ用于表征当前次通过第二电池342向用电设备供电的持续时间。
[0189]
需要说明的是，上述电池管理装置30内的各单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与前述方法实施例基于同一构思，具体内容可参见前述方法实施例中的叙述，此处不再赘述。
[0190]
实施例四
[0191]
图4是本技术实施例四提供的另一种电池管理装置的示意图。参见图4，本技术实施例提供的电池管理装置40包括：至少一个存储器41和至少一个处理器42；
[0192]
所述至少一个存储器41，用于存储机器可读程序；
[0193]
所述至少一个处理器42，用于调用所述机器可读程序，执行上述各个实施例提供的电池管理方法。
[0194]
需要说明的是，上述电池管理装置40内的各模块之间的信息交互、执行过程等内容，由于与前述方法实施例基于同一构思，具体内容可参见前述方法实施例中的叙述，此处不再赘述。
[0195]
实施例五
[0196]
图5是本技术实施例五提供的一种无线传感器网络节点的示意图。参见图5，本技术实施例提供的无线传感器网络节点50包括：传感器单元51、无线通信单元52以及上述实
施例三提供的电池管理装置30或上述实施例四提供的电池管理装置40；
[0197]
电池管理装置30/40，用于向传感器单元51和无线通信单元52供电；
[0198]
传感器单元51，用于检测环境参数；
[0199]
无线通信单元52，用于通过无线通信方式将环境参数发送给数据接收端。
[0200]
在本技术实施例中，电池管理装置30/40在向传感器单元51和无线通信单元52供电的过程中，可以通过两个电池的轮换供电而准确检测电池的开路电压，进而可以基于开路电压确定电池的荷电状态，然后可以根据电池的荷电状态预测电池电量耗尽时无线传感器网络节点的累计运行时长，即无线传感器网络节点的预测生存时间，进而用户可以根据无线传感器网络节点的预测生存时间对无线传感器网络节点进行合理配置，从而提高用户对于无线传感器网络节点的使用体验。
[0201]
在本技术实施例中，传感器单元51用于检测环境温度、湿度、有毒有害气体浓度等环境参数，而无线通信单元52则用于将传感器单元51检测到的环境参数发送给数据接收端，数据接收端可以是服务器、网关等。
[0202]
在本技术实施例中，参见图6所示的无线传感器网络节点50，电池管理装置30不仅用于为传感器单元51和无线通信单元52供电，电池管理装置30中的微控制单元33还控制传感器单元51和无线通信单元52的运行。比如，微控制单元33控制传感器单元51进行环境参数检测的频率、参数类型等，传感器单元51将采集到的环境参数发送给微控制单元33，微控制单元33通过无线通信单元52，按照特定的协议，将环境参数发送给数据接收端。
[0203]
在一种可能的实现方式中，微控制单元33包括处理器和存储器，存储器可用于存储电池的开路电压、电池温度、负载电流等数据。
[0204]
本技术还提供了一种计算机可读介质，存储用于使一计算机执行如本文的电池管理方法的指令。具体地，可以提供配有存储介质的系统或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机(或cpu或mpu)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。
[0205]
在这种情况下，从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能，因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本技术的一部分。
[0206]
用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如cd-rom、cd-r、cd-rw、dvd-rom、dvd-ram、dvd-rw、dvd+rw)、磁带、非易失性存储卡和rom。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。
[0207]
此外，应该清楚的是，不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码，而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作，从而实现上述实施例中任意一项实施例的功能。
[0208]
此外，可以理解的是，将由存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展单元中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展单元上的cpu等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施例中任一实施例的功能。
[0209]
需要说明的是，上述各流程和各系统结构图中不是所有的步骤和模块都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或模块。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。上述各实施例中描述的系统结构可以是物理结构，也可以是逻辑结构，即，有
些模块可能由同一物理实体实现，或者，有些模块可能分由多个物理实体实现，或者，可以由多个独立设备中的某些部件共同实现。
[0210]
以上各实施例中，硬件单元可以通过机械方式或电气方式实现。例如，一个硬件单元可以包括永久性专用的电路或逻辑(如专门的处理器，fpga或asic)来完成相应操作。硬件单元还可以包括可编程逻辑或电路(如通用处理器或其它可编程处理器)，可以由软件进行临时的设置以完成相应操作。具体的实现方式(机械方式、或专用的永久性电路、或者临时设置的电路)可以基于成本和时间上的考虑来确定。
[0211]
上文通过附图和优选实施例对本技术进行了详细展示和说明，然而本技术不限于这些已揭示的实施例，基于上述多个实施例本领域技术人员可以知晓，可以组合上述不同实施例中的代码审核手段得到本技术更多的实施例，这些实施例也在本技术的保护范围之内。