一种基于电压的电池电量检测方法和系统与流程

本发明涉及电池充电，具体而言涉及一种基于电压的电池电量检测方法和系统。

背景技术：

1、对于可穿戴设备、移动设备或无法一直进行供电的设备，一般需要使用电池进行供电。电池分为一次性电池、可充电电池，其中可充电电池根据材料、容量、电压等又进行了不同类型的划分。

2、对于使用电池进行供电的设备，我们通常需要了解设备中的电池剩余电量，便于及时更换电池或者对电池进行充电，避免设备馈电无法正常工作。

3、现有技术中的可充电产品电源部分的电路如图1所示，其中库仑计串联在电池输入/输出回路，可检测电池电压和电池的输入输出电流，从而实现检测电池电量的功能；充电芯片将外部输入的电压转化为电池充电所需的电压和电流；ldo/dcdc将电池电压转化为后级负载正常工作所需的电压和电流；后级负载为电路中主要耗费电池电量的部分。库仑计芯片的价格不菲，前述电路结构也较为复杂，系统的成本和复杂度高，与可穿戴设备或者移动设备的低成本、便携性要求相悖。

4、也有部分技术，对于在充电过程中直接通过adc采样电压计算电量，然而，由于插入充电电源后电压发生的突然升高，以及恒压充电状态下，电压保持不变。这种方式无法保证在上述两种情况下电量的正确检测。另外，如果在充电过程中临时关闭充电芯片，使电池工作在放电状态下进行电压检测。这种方式也无法提供充电剩余时间。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中的不足，提供一种基于电压的电池电量检测方法和系统，针对部分待检测电池，省去库仑计芯片，有效降低了系统的成本和复杂度；另外，在使用过程中，根据电池变化特性，自动优化充电检测公式，提高检测精度和用户体验。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种基于电压的电池电量检测方法，所述电池电量检测方法包括以下步骤：

4、s1，分析待检测电池的理论放电曲线，判断其是否满足检测要求，即输出电压随剩余电量的持续减少而持续下降；

5、s2，设定剩余电量为0％时的中止电压，将充满电的待检测电池切换成放电状态，记录放电时间、电池电压和剩余电量之间的对应曲线图，作为待检测电池的实际放电曲线；充满电的待检测电池的剩余电量为100％；

6、s3，获取电池容量和充电芯片设定的恒流充电电流，计算得到理论总充电时长tcalc和理论单位充电时间δt：

7、

8、

9、式中，tcalc表示根据原始信息推算/计算的总充电时间；cbattery表示电池的容量；iavg表示充电芯片设定的恒流期间的充电电流；

10、s4，计算得到待检测电池的每个剩余电量对应的理论充电时长，构建得到更新充电矩阵{tij}和实际充电矩阵{tk}，k＝0，1，...，99，i＝k/10，j＝k％10；

11、s4，将待检测电池从任意剩余电量a开始充电，判断a是否大于等于a0，如果小于，则转入步骤s5，否则，转入步骤s6；

12、s5，间隔tij时间后关闭充电芯片的充电功能，并使待检测电池切换成放电状态，对电池电压进行采集，根据待检测电池的实际放电曲线得到当前电池的实际剩余电量a+n；tij为待检测电池与剩余电量a对应的理论充电时长，代表带待检测电池的剩余电量从a升至a+1所需理论充电时长，i＝a/10，j＝a％10；n为整数；

13、判断a+n是否等于a，如果是，返回步骤s4，否则，根据当前电池的实际剩余电量a+n更新的tij、tij+1…tij+n-1的值更新为tij/n，转入步骤s9；

14、s6，判断充电芯片是否输出充电满状态，如果没有输出，则转入步骤s7，否则转入步骤s8；

15、s7，判断当前剩余电量是否达到100％，如果没有达到，根据当前电池的实际剩余电量a+n更新的tij、tij+…tij+n-1的值更新为tij/n，转入步骤s9；否则，将剩余电量停留在99％，同时记录当前时刻tc，并将t95、t96、t97、t9a、t99值更新为转入步骤s9；

16、s8，判断当前剩余电量是否达到100％，如果达到，根据当前电池的实际剩余电量a+n更新的tij、tij+…tij+n-1的值更新为tij/n，转入步骤s9；否则记录当前时刻tc，并将t95、t96、t97、t98、t99值更新为转入步骤s9；

17、s9，返回步骤s4，在电池使用过程中不断优化所有充电矩阵{tij}，当充电矩阵{tij}中的任意一个取值趋于稳定时，将其更新至实际充电矩阵{tk}。

18、为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

19、进一步地，所述电池电量检测方法还包括：

20、根据下述公式计算得到在任意电量下的剩余充满时间tremain：

21、

22、本发明还公开了一种基于电压的电池电量检测系统，所述电池电量系统包括mcu单元和adc电路；所述adc电路分别与待检测电池和mcu单元连接，对待检测电池的剩余电压进行检测，将检测结果反馈至mcu单元；所述mcu单元与充电芯片进行连接，对充电芯片的充电状态进行监控；

23、所述mcu单元基于如前所述的电池电量检测方法对待检测电池的剩余充电时长进行检测。

24、本发明的有益效果是：

25、第一，本发明的基于电压的电池电量检测方法和系统，针对部分待检测电池，省去库仑计芯片，有效降低了系统的成本和复杂度。

26、第二，本发明的基于电压的电池电量检测方法和系统，具有一定的自学习、自适应，当上述参数发生变化时，可在经历几次充电后适配新的充电状态，具体地，在使用过程中，根据电池变化特性，自动优化充电检测公式，提高检测精度和用户体验，避免设备在工作的过程中因使用情况(电池老化、环境温度变化和充电供电限流变化等)发生改变，导致充电时间对应的矩阵发生变化引起的计算误差。

技术特征：

1.一种基于电压的电池电量检测方法，其特征在于，所述电池电量检测方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于电压的电池电量检测方法，其特征在于，所述电池电量检测方法还包括：

3.一种基于电压的电池电量检测系统，其特征在于，所述电池电量系统包括mcu单元和adc电路；所述adc电路分别与待检测电池和mcu单元连接，对待检测电池的剩余电压进行检测，将检测结果反馈至mcu单元；所述mcu单元与充电芯片进行连接，对充电芯片的充电状态进行监控；

技术总结
本发明公开了一种基于电压的电池电量检测方法，包括：获取待检测电池的实际放电曲线；计算得到理论总充电时长和理论单位充电时间；计算得到待检测电池的每个剩余电量对应的理论充电时长；将待检测电池从任意剩余电量开始充电，间隔t<subgt;ij</subgt;时间后关闭充电芯片的充电功能，并使待检测电池切换成放电状态，对电池电压进行采集，根据待检测电池的实际放电曲线得到当前电池的实际剩余电量；根据当前电池的实际剩余电量更新每个剩余电量对应的充电时长。本发明能够省去库仑计芯片，有效降低了系统的成本和复杂度；具有一定的自学习、自适应，当上述参数发生变化时，可在经历几次充电后适配新的充电状态差。

技术研发人员：汪正东,林权威,房宏
受保护的技术使用者：南京沃旭通讯科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14