电池电量获取方法、装置和计算机可读存储介质

技术领域

本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池电量获取方法、装置和计算机可读存储介质。

背景技术

随着电池技术的发展，对电池电量的获取方法也呈现多样化。目前市场上主要以借助电量计获取电池电量，或通过测量电池的工作电压以估算获取电池电量。前者获取成本高，而后者则会使得所获取的电池电量的精度偏低。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种在不借助电量计的情况下，能够提高所获取的电池电量的精度的电池电量获取方法、装置和计算机可读存储介质。

第一方面，本申请提供了一种电池电量获取方法，所述方法包括：

根据电池当前的工作电压、第一开路电压和第一内阻获取电池当前的工作电流；

根据所述工作电流和预设的初始电量值，通过安时积分法获取电池当前的第一电量值；

根据所述工作电流、所述工作电压和电池当前的第二内阻，通过开路电压法获取电池当前的第二开路电压；

根据预设表格获取所述第二开路电压对应的第二电量值，所述预设表格为电池电压容量关系表格；

根据所述第一电量值和所述第二电量值，利用卡尔曼滤波算法获取电池当前的目标电量值。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

根据所述预设表格获取所述目标电量值对应的开路电压和内阻，根据获取到的开路电压更新所述第一开路电压，并根据获取到的内阻更新所述第一内阻；

根据所述预设表格获取所述第二开路电压对应的内阻，并根据获取到的内阻更新所述第二内阻；

获取电池最新的所述工作电压；

根据更新的所述工作电压、所述第一开路电压和所述第一内阻重复执行获取所述工作电流的步骤。

在其中一个实施例中，所述根据电池当前的工作电压、第一开路电压和第一内阻获取电池当前的工作电流前，还包括：

获取电子设备开机时电池的初始电量值；

根据所述预设表格获取所述初始电量值对应的初始开路电压和初始内阻，将所述初始开路电压作为所述第一开路电压，并将所述初始内阻分别作为所述第一内阻和所述第二内阻。

在其中一个实施例中，所述获取电子设备开机时电池的初始电量值，包括：

获取电子设备开机时电池的开机开路电压；

根据所述预设表格获取所述开机开路电压对应的开机电量值；

确定电子设备开机时电池的所述初始电量值为所述开机电量值。

在其中一个实施例中，所述获取电子设备开机时电池的初始电量值，还包括：

获取电子设备开机时电池的开机开路电压；

根据所述预设表格获取所述开机开路电压对应的开机电量值；

获取电子设备上一次关机前电池的关机开路电压和关机电量值；

根据所述开机开路电压、所述开机电量值、所述关机开路电压和所述关机电量值获取电子设备开机时电池的初始电量值。

在其中一个实施例中，所述获取电池的开机开路电压包括以下中任一种：

若电子设备开机时电池为充电状态，则停止充电并获取电池的充电工作电压作为所述开机开路电压；

若电子设备开机时电池为未充电状态，则获取电池的未充电工作电压；获取所述未充电工作电压与预设补偿电压值之和作为所述开机开路电压。

在其中一个实施例中，所述根据所述开机开路电压、所述开机电量值、所述关机开路电压和所述关机电量值获取电子设备开机时电池的初始电量值包括以下中至少一种：

当所述关机开路电压与所述开机开路电压的差值大于预设阈值时，获取电子设备开机时电池的所述初始电量值为所述开机电量值；

当所述关机电量值与所述开机电量值的差值大于预设阈值时，获取电子设备开机时电池的所述初始电量值为所述开机电量值；

当所述关机开路电压与所述开机开路电压的差值不大于预设阈值，且所述关机电量值与所述开机电量值的差值不大于预设阈值时，获取电子设备开机时电池的所述初始电量值为所述关机电量值。

在其中一个实施例中，所述安时积分法可通过以下公式表示：

式中，SOC为所述第一电量值，SOC

所述开路电压法可通过以下公式表示：

ocv＝vc+ir

式中，ocv为所述第二开路电压，vc为所述工作电压，i为所述工作电流，r为所述第二内阻。

第二方面，本申请还提供了一种电池电量获取装置，所述装置包括：

模数转换电路，用于测量电池的所述工作电压；

处理器，与所述模数转换电路连接，用于接收所述模数转换电路测量的所述工作电压，并执行如上述的方法的步骤。

第三方面，本申请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，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。

上述电池电量获取方法，以电池当前的工作电压、第一开路电压和第一内阻为依据计算获取电池当前的工作电流，确保了工作电流获取的准确性。进而以该工作电流为依据，通过安时积分法实时获取电池当前的第一电量值，且引入电池当前的工作电压和第二内阻两个参数进行计算，通过开路积分法获取电池当前的第二电量值。基于这两个不同方法所获取的电池电量值，再利用卡尔曼滤波算法进一步优化获取目标电量值。通过本方法能提高电池电量的精度，且无需借助电量计，无需在电路中设置精密电阻，电路简单且获取成本低。

附图说明

图1为一个实施例中电池电量获取方法的流程示意图之一；

图2为一个实施例中电池电量获取方法的流程示意图之二；

图3为一个实施例中电池电量获取方法的流程示意图之三；

图4为一个实施例中获取电子设备开机时电池的初始电量值的流程示意图之一；

图5为一个实施例中获取电子设备开机时电池的初始电量值的流程示意图之二；

图6为一个实施例中获取电池的开机开路电压的流程示意图；

图7为一个实施例中根据所述开机开路电压、所述开机电量值、所述关机开路电压和所述关机电量值获取电子设备开机时电池的初始电量值的流程示意图；

图8为一个实施例中电池电量获取装置的结构图；

图9为一个实施例中电子设备的内部结构图。

元件标号说明：

模数转换电路：10；处理器：20。

具体实施方式

为了便于理解本申请实施例，下面将参照相关附图对本申请实施例进行更全面的描述。附图中给出了本申请实施例的首选实施例。但是，本申请实施例可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请实施例的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请实施例的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请实施例的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请实施例。

可以理解的是，术语“包括/包含”指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。术语“所述/该”既指单数形式，也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种参数，但这些参数不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个参数与另一个参数区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一开路电压称为第二开路电压，也可将第二开路电压称为第一开路电压。

如图1所示，本申请实施例提供了一种电池电量获取方法，该方法适用于手机、笔记本电脑、平板、蓝牙耳机等带电池的电子设备。在本实施例中，该方法包括以下步骤300至步骤700。

步骤300，根据电池当前的工作电压、第一开路电压和第一内阻获取电池当前的工作电流。

步骤400，根据所述工作电流和预设的初始电量值，通过安时积分法获取电池当前的第一电量值。

步骤500，根据所述工作电流、所述工作电压和电池当前的第二内阻，通过开路电压法获取电池当前的第二开路电压。

步骤600，根据预设表格获取所述第二开路电压对应的第二电量值，所述预设表格为电池电压容量关系表格。

步骤700，根据所述第一电量值和所述第二电量值，利用卡尔曼滤波算法获取电池当前的目标电量值。

在本实施例中，安时积分法是指在初始时刻的初始电量值的基础上估算电池电量的方法，为尽可能减小电池电量的计算误差，应尽可能确保用于计算的电池的工作电流的准确性；开路电压法是指基于电池的工作电压、工作电流和内阻计算获取电池的开路电压，并基于开路电压获取电池电量的方法；卡尔曼滤波算法是指利用线性系统状态方程，通过系统输入输出观测数据，对系统状态进行最优估计的算法，在本实施例中即指获取最优电池电量的算法。电池电压容量关系表格中体现了电池电量、开路电压和内阻三个变量之间所对应的关系。根据预设的电池电压容量关系表格，只需要已知第二开路电压、第二内阻和第二电量值三个变量中的其中一个，即可获取另外两个，因此利用开路电压法计算出第二开路电压后，即可通过查询预设表格获取电池当前的第二电量值。

在本实施例中，一般情况下电池当前的工作电压是在电子设备的负载启动后，利用模数转换器电路所测量的数据，但当因插拔适配器等因素导致电池的工作电流突变时，存在工作电压响应慢并使得所测量的数据出现误差的情形，此时可使用戴维南电路模型更新工作电压以消除误差。另外，在本实施例中，亦可获取电池老化的相关参数关系曲线，以适用于获取老化后的电池电量。

在本实施例中，以电池当前的工作电压、第一开路电压和第一内阻为依据计算获取电池当前的工作电流，确保了工作电流获取的准确性。进而以该工作电流为依据，通过安时积分法实时获取电池当前的第一电量值，且引入电池当前的工作电压和第二内阻两个参数进行计算，通过开路积分法获取电池当前的第二电量值。其中，预设的初始电量值为在电子设备此次开机状态中电池最初剩余的电量值。基于这两个不同方法所获取的电池电量值，再利用卡尔曼滤波算法进一步优化获取目标电量值。通过本实施例中的方法能提高电池电量的精度，且无需借助电量计，无需在电路中设置精密电阻，电路简单且获取成本低。

如图2所示，在其中一个实施例中，所述方法还包括以下步骤800至步骤2000。

步骤800，根据所述预设表格获取所述目标电量值对应的开路电压和内阻，根据获取到的开路电压更新所述第一开路电压，并根据获取到的内阻更新所述第一内阻。

步骤900，根据所述预设表格获取所述第二开路电压对应的内阻，并根据获取到的内阻更新所述第二内阻。

步骤1000，获取电池最新的所述工作电压。

步骤2000，根据更新的所述工作电压、所述第一开路电压和所述第一内阻重复执行获取所述工作电流的步骤。

在本实施例中，根据利用卡尔曼滤波算法获取的电池当前目标电量值，查询预设表格获取新的第一开路电压和新的第一内阻，根据利用开路电压法获取的第二开路电压查询预设表格获取新的第二内阻，并重新获取新的工作电压，等待小段时间后以所有更新后的参数数据进入下一时间点电池的工作电流的获取，直至获取到下一时间点电池的目标电量值。进而，一直重复更新各参数的数据并依次获取每一个时间点电池的目标电量值，以此实现在更新每一个时间点的电池电量的同时，还逐渐提高了电池电量的精度。通过本实施例中的方法，能够实现电池电量精度小于3％。

如图3所示，在其中一个实施例中，所述根据电池当前的工作电压、第一开路电压和第一内阻获取电池当前的工作电流前，还包括以下步骤100至步骤200。

步骤100，获取电子设备开机时电池的初始电量值。

步骤200，根据所述预设表格获取所述初始电量值对应的初始开路电压和初始内阻，将所述初始开路电压作为所述第一开路电压，并将所述初始内阻分别作为所述第一内阻和所述第二内阻。

在本实施例中，电子设备刚开机时，不存在以上一时间点的各参数数据为依据更新当前的相应参数，以获取电池的工作电流及目标电量值。因此，需预设电子设备开机时电池初次获取工作电流及目标电量值需依据的参数数据，如第一开路电压、第一内阻和第二内阻，而上述参数均可以基于初始电量值和预设表格获取。由此，可先获取电池的初始电量值，再查询表格获取上述参数。

如图4所示，在其中一个实施例中，所述获取电子设备开机时电池的初始电量值，包括以下步骤150至步骤170。

步骤150，获取电子设备开机时电池的开机开路电压。

步骤160，根据所述预设表格获取所述开机开路电压对应的开机电量值。

步骤170，确定电子设备开机时电池的所述初始电量值为所述开机电量值。

在本实施例中，可以直接通过电池在电子设备此次开机时的开机开路电压来获取电池在此次开机状态中最初剩余的电量值。

如图5所示，在其中一个实施例中，所述获取电子设备开机时电池的初始电量值，还包括以下步骤110至步骤140。

步骤110，获取电子设备开机时电池的开机开路电压。

步骤120，根据所述预设表格获取所述开机开路电压对应的开机电量值。

步骤130，获取电子设备上一次关机前电池的关机开路电压和关机电量值。

步骤140，根据所述开机开路电压、所述开机电量值、所述关机开路电压和所述关机电量值获取电子设备开机时电池的初始电量值。

在本实施例中，电池在电子设备此次开机状态中最初剩余的电量值可通过电子设备上一次关机前电池的关机开路电压和关机电量值，以及电子设备此次开机时电池的开机开路电压和开机电量值来获取。在电池未充电且未放电的情况下，原则上上述两组数据等同，都可以用来表示电子设备此次开机时电池的参数数据。

如图6所示，在其中一个实施例中，所述获取电池的开机开路电压包括以下步骤111至步骤112中任一种。

步骤111，若电子设备开机时电池为充电状态，则停止充电并获取电池的充电工作电压作为所述开机开路电压。

步骤112，若电子设备开机时电池为未充电状态，则获取电池的未充电工作电压；获取所述未充电工作电压与预设补偿电压值之和作为所述开机开路电压。

在本实施例中，若电子设备开机时电池为充电状态，则先停止充电，再获取电池的充电工作电压。其中，充电工作电压是指当电池初始为充电状态时，在停止充电后所测量的电池电压值。此时电子设备的负载有电源适配器供电，且电源适配器未给电池充电，电池的工作电流为0，可以认为所获取的充电工作电压即为开机开路电压。若电子设备开机时电池为未充电状态，此时负载都未启动，电池的工作电流较小，可以在所获取的未充电工作电压的基础上增加一个补偿电压值，以二者之和作为开机开路电压。其中，未充电工作电压是指当电池初始为未充电状态时，直接测量的电池电压值。增加一个补偿电压值的作用在于进一步提高数据获取的准确性，补偿电压值的数值可以为0。

如图7所示，在其中一个实施例中，所述根据所述开机开路电压、所述开机电量值、所述关机开路电压和所述关机电量值获取电子设备开机时电池的初始电量值包括以下步骤1431至步骤1433中至少一种。

步骤1431，当所述关机开路电压与所述开机开路电压的差值大于预设阈值时，获取电子设备开机时电池的所述初始电量值为所述开机电量值。

步骤1432，当所述关机电量值与所述开机电量值的差值大于预设阈值时，获取电子设备开机时电池的所述初始电量值为所述开机电量值。

步骤1433，当所述关机开路电压与所述开机开路电压的差值不大于预设阈值，且所述关机电量值与所述开机电量值的差值不大于预设阈值时，获取电子设备开机时电池的所述初始电量值为所述关机电量值。

在本实施例中，当关机开路电压与开机开路电压的差值大于预设阈值，或关机电量值与开机电量值的差值大于预设阈值时，说明在电子设备上一次关机至此次开机的过程中，电池存在充电或长时间自放电的情形。此时，为保证电子设备开机后各参数数据的准确性，应选择所获取的电子设备开机时电池的开机电量值作为初始电量值。反之，说明电池不存在充电或长时间自放电的情形，此时则应以所获取的电子设备上一次关机前电池的关机电量值作为初始电量值。在本实施例中，当相应参数数据之间的差值大于预设阈值时，还可以添加并利用过滤算法，以解决电池在电子设备上一次关机与此次开机时的电量不完全匹配的问题。可以理解的是，在关机电量值与开机电量值相差不大的情况下，以关机电量值作为初始电量值，能体现出电池的高性能，亦能提高电池使用人的体验感。

在其中一个实施例中，所述安时积分法可通过以下公式表示：

式中，SOC为所述第一电量值，SOC

所述开路电压法可通过以下公式表示：

ocv＝vc+ir

式中，ocv为所述第二开路电压，vc为所述工作电压，i为所述工作电流，r为所述第二内阻。

在本实施例中，在获取了各相应参数的情况下，通过上述两个公式能够分别获取电池当前的第一电量值和第二电量值。

在其中一个实施例中，所述方法包括：

首先，在电子设备开机时获取电池的初始电量值，具体地，步骤111，若电子设备开机时电池为充电状态，则停止充电并获取电池的充电工作电压作为所述开机开路电压；步骤112，若电子设备开机时电池为未充电状态，则获取电池的未充电工作电压作为所述开机开路电压。获取所述开机开路电压后，步骤120，根据所述预设表格获取所述开机开路电压对应的开机电量值。进一步地，步骤130，获取电子设备上一次关机前电池的关机开路电压和关机电量值。基于此，步骤1431，当所述关机开路电压与所述开机开路电压的差值大于预设阈值时，获取电子设备开机时电池的所述初始电量值为所述开机电量值；步骤1432，当所述关机电量值与所述开机电量值的差值大于预设阈值时，获取电子设备开机时电池的所述初始电量值为所述开机电量值；步骤1433，当所述关机开路电压与所述开机开路电压的差值不大于预设阈值，且所述关机电量值与所述开机电量值的差值不大于预设阈值时，获取电子设备开机时电池的所述初始电量值为所述关机电量值。

进而，获取第一个时间点的电池电量，具体地，步骤200，根据所述预设表格获取所述初始电量值对应的初始开路电压和初始内阻，将所述初始开路电压作为所述第一开路电压，并将所述初始内阻分别作为所述第一内阻和所述第二内阻。步骤300，根据电池当前的工作电压、第一开路电压和第一内阻获取电池当前的工作电流。步骤400，根据所述工作电流和预设的初始电量值，通过安时积分法获取电池当前的第一电量值。其中，安时积分法可通过以下公式表示：

式中，SOC为所述第一电量值，SOC

依次地，获取每一个时间点的电池电量，具体地，步骤800，根据所述预设表格获取所述目标电量值对应的开路电压和内阻，根据获取到的开路电压更新所述第一开路电压，并根据获取到的内阻更新所述第一内阻。步骤900，根据所述预设表格获取所述第二开路电压对应的内阻，并根据获取到的内阻更新所述第二内阻。步骤1000，获取电池最新的所述工作电压。进一步地，步骤2000，根据更新的所述工作电压、所述第一开路电压和所述第一内阻重复执行获取所述工作电流的步骤。

在本实施例中，通过判断电池在电子设备上一次关机至此次开机的过程中是否存在充电或自放电的情形，精准获取了电子设备开机时电池的初始电量值。而基于此初始电量值、预设表格和获取的当前工作电压，可以获取电池的工作电流，并利用安时积分法和开路电压法分别获取电子设备开机后第一个时间点的两个电池电量值，即第一电量值和第二电量值。基于此，再利用卡尔曼滤波算法对这两个电池电量值进一步优化以获取目标电量值，即获取本申请所述的电池电量。进一步地，通过此时间点所获取的相应参数数据更新下一时间点所需的参数数据，并获取最新的工作电压，以重复获取电池的工作电流及目标电量值，实现在更新每一个时间点电池电量的同时，逐渐提高电池电量的精度。

应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程示意图图1-图7中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程示意图图1-图7中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

如8所示，本申请还提供了一种电池电量获取装置，所述装置包括模数转换电路10和处理器20。模数转换电路10用于测量电池的工作电压，处理器20与模数转换电路10连接，用于接收模数转换电路10测量的工作电压，并执行如上述的电池电量获取方法的步骤。在本实施例中，模数转换电路10将所测量的电池工作电压发送给处理器20，处理器20实时获取最新的电池工作电压，保证了工作电压数据的及时性与准确性，亦有助于通过上述电池电量获取方法所获取的电池电量的精度。

如9所示，本申请实施例还提供了一种电子设备。所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述电池电量获取方法的步骤。

本领域技术人员可以理解，图9中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的电子设备的限定，具体的电子设备可以包括比图9中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

本申请实施例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，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述电池电量获取方法的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory，PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。