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1. WO2021077827 - BATTERY CAPACITY TRACKING METHOD AND APPARATUS, AND ELECTRONIC DEVICE

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说明书

发明名称 0001   0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111   0112   0113   0114   0115   0116   0117   0118   0119   0120   0121   0122   0123   0124   0125   0126   0127   0128   0129   0130   0131   0132   0133   0134   0135   0136   0137   0138   0139   0140   0141   0142   0143   0144   0145   0146   0147   0148   0149   0150   0151   0152   0153   0154   0155   0156   0157   0158   0159   0160   0161   0162   0163   0164   0165   0166   0167   0168   0169   0170   0171   0172   0173   0174   0175   0176   0177   0178   0179   0180   0181   0182   0183   0184   0185   0186   0187   0188   0189   0190   0191   0192   0193   0194   0195   0196   0197   0198   0199   0200   0201   0202   0203   0204   0205   0206   0207   0208   0209   0210   0211   0212   0213   0214   0215   0216   0217   0218   0219   0220   0221   0222   0223   0224   0225   0226   0227   0228   0229   0230   0231   0232   0233   0234   0235   0236   0237   0238   0239   0240   0241   0242   0243   0244   0245   0246   0247   0248   0249   0250   0251   0252   0253   0254   0255   0256   0257   0258   0259   0260   0261   0262   0263   0264   0265   0266   0267   0268   0269   0270   0271   0272   0273   0274   0275   0276   0277   0278   0279   0280   0281   0282   0283   0284   0285  

权利要求书

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24  

附图

1   2A   2B   3   4   5   6   7   8  

说明书

发明名称 : 一种电池容量跟踪方法、装置及电子设备

[0001]
本申请要求于2019年10月22日提交中国专利局、申请号为201911007915.4、申请名称为“一种电池容量跟踪方法、装置及电子设备”的中国专利申请的优先权,其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

[0002]
本申请涉及电池技术领域,具体涉及一种电池容量跟踪方法、装置及电子设备。

背景技术

[0003]
随着电子设备对电池容量需求的不断增加,促使电池系统从单电池结构(如图1所示)到多电池结构的转变,以通过多个电池为电子设备供电,满足电量需求。
[0004]
而现有的电池容量跟踪方法主要利用电池电量管理芯片(库仑计)对单个电池的参数进行统计管理,如图1所示,利用库仑计统计电池的剩余容量、满充容量等参数,无法对多电池结构中的其它电池进行电量监控。此种情况下,为获得每个电池的满充容量以及剩余容量,可以为每个电池配置一个库仑计,但这种操作对于体积较小的电子设备而言,例如手机,不仅会增加电子设备的体积,还会增加生产成本。因此,如何利用单个电池电量管理芯片跟踪多个电池的容量是急需解决的问题。
[0005]
发明内容
[0006]
有鉴于此,本申请实施例提供一种电池容量跟踪方法、装置及电子设备,在不增加电子设备体积以及生产成本的情况下,实现对各个电池容量的跟踪。
[0007]
为解决上述问题,本申请实施例提供的技术方案如下:
[0008]
第一方面,提供了一种电池容量跟踪方法,所述方法应用于电子设备,所述电子设备包括库伦计芯片、串联的第一电池和第二电池,所述库伦计芯片并联在所述第二电池的两端,所述方法包括:获取所述第一电池在满充状态与放空状态切换时对应的第一剩余容量变化值;获取所述第二电池在满充状态与放空状态切换时对应的第二剩余容量变化值;根据所述第一剩余容量变化值、所述第二剩余容量变化值以及所述第二电池的满充容量确定所述第一电池的满充容量,所述第二电池的满充容量通过所述库伦计芯片直接获得。
[0009]
在该实施方式中,由于第二电池两端并联有库伦计芯片,可以直接获取第二电池的满充容量。同时也可以通过库伦计芯片直接获得第二电池在满充状态时的剩余容量、放空状态时的剩余容量,因此可以获得第二电池在满充状态与放空状态切换时对应的第二剩余容量变化值。而且由于无论在放电过程还是在充电过程,流过两个电池的电荷量是相同的。因此,可以根据第一电池在满充状态与放空状态切换时对应的第一剩余容量变化值、第二电池在满充状态与放空状态切换时对应的第二剩余容量变化值以及第二电池的满充容量确定出第一电池的满充容量。即利用单个库伦计芯片获得两个电池的满充容量,实现对串联双电池的有效监控。
[0010]
在一种可能的实现方式中,所述根据所述第一剩余容量变化值、所述第二剩余容量变 化值以及所述第二电池的满充容量确定所述第一电池的满充容量,包括:将所述第二电池的满充容量与所述第二剩余容量变化值相乘后再除以所述第一剩余容量变化值获得所述第一电池的满充容量。具体地,可以参见下述公式:
[0011]
[0012]
其中,FCC1为第一电池的满充容量,FCC2为第二电池的满充容量,ΔSOC 2=SOC 2_start-SOC 2_end为第二剩余容量变化值, n为第一剩余容量变化值。以放电过程为例,SOC2_start为第二电池在满充状态时对应的剩余容量,SOC2_end为第二电池在放空状态时对应的剩余容量,SOC1_start为第一电池在满充状态时对应的剩余容量,SOC1_end为第一电池在放空状态时对应的剩余容量。以充电过程为例,SOC2_start为第二电池在放空状态时对应的剩余容量,SOC2_end为第二电池在满充状态时对应的剩余容量,SOC1_start为第一电池在放空状态时对应的剩余容量,SOC1_end为第一电池在满充状态时对应的剩余容量。上述等式之所以成立,是因为串联的两个电池,无论在充电状态还是放电状态,流过两个电池的电流相同以及电流持续时长相同,因此流过两个电池的电荷量相等。
[0013]
在一种可能的实现方式中,当从所述放空状态切换至所述满充状态时,所述将所述第二电池的满充容量与所述第二剩余容量变化值相乘后再除以所述第一剩余容量变化值获得所述第一电池的满充容量,包括:确定第一开关在充电过程中处于闭合状态时对应消耗的第一额外容量,所述第一开关并联在所述第一电池的两端;确定第二开关在充电过程中处于闭合状态时对应消耗的第二额外容量,所述第二开关并联在所述第二电池的两端;将所述第二电池的满充容量与所述第二剩余容量变化值相乘后加上所述第二额外容量并减去第一额外容量,再除以所述第一剩余容量变化值获得所述第一电池的满充容量。具体实现可以参见下述公式:
[0014]
FCC 1*ΔSOC 1+ΔCC 1=FCC 2*ΔSOC 2+ΔCC 2
[0015]
[0016]
其中,FCC1为第一电池的满充容量,FCC2为第二电池的满充容量,ΔSOC 2为第二剩余容量变化值,ΔSOC 1为第一剩余容量变化值,ΔCC 1为第一开关处于闭合状态时对应的第一额外容量,ΔCC 2为第二开关处于闭合状态时对应的第二额外容量。
[0017]
即,在实际应用中考虑第一开关和第二开关处于闭合状态时所消耗的额外容量。由于串联的两个电池,当开关A闭合开关B断开时,流过电池A和电阻的电流之和与流过电池B的电流相同,并且电流持续时长相同,因此流过电池A和电阻的电荷量与流过电池B的电荷量相等。同理,当开关A断开开关B闭合时,流过电池A的电流与流过电池B和电阻的电流之和相同,并且电流持续时长相同,因此流过电池A电荷量与流过电池B和电阻的电荷量相等。
[0018]
在一种可能的实现方式中,所述获取所述第一电池在满充状态与放空状态切换时对应的第一剩余容量变化值,包括:当所述第一电池处于所述满充状态或所述放空状态中某一状态时,获取所述第一电池的第一开路电压,根据所述第一开路电压确定所述第一电池对 应的第一剩余容量;当所述第一电池处于所述满充状态或所述放空状态中另一状态时,获取所述第一电池对应的第二开路电压,根据所述第二开路电压确定所述第一电池对应的第二剩余容量;将所述第一剩余容量与所述第二剩余容量的差值确定为所述第一剩余容量变化值。
[0019]
具体地,可以利用第一开路电压进行OCV-TAB查表方式获得第一电池对应的第一剩余容量,同理,利用第二开路电压进行OCV-TAB查表方式获得第一电池对应的第二剩余容量。具体实现时,以第一电池从满充状态切换至放空状态为例,第一电池在满充状态下对应的第一开路电压为OCV1-start,则第一电池对应的第一剩余电量SOC1-start=OCV-TAB(OCV1-start);第一电池在放空状态下对应的第二开路电压为OCV1-end,则第一电池对应的第二剩余电量SOC1-end=OCV-TAB(OCV1-end),则SOC1-start减去SOC1-end得到第一电池的第一剩余容量变化值。
[0020]
在一种可能的实现方式中,当从满充状态切换至放空状态时,所述获取所述第一电池对应的第二开路电压,包括:以预设周期获取所述第一电池的第一电压、所述第二电池的第二电压、所述第一电池的第一温度、所述第二电池的第二温度以及所述第一电池在放电过程中所对应的放电电流;当所述第一电压或所述第二电压中任一个电压小于预设电压阈值、所述第一温度和所述第二温度均满足预设温度以及所述放电电流小于预设电流阈值时,根据所述第一电压、所述放电电流以及电路阻抗确定所述第二开路电压;所述电路阻抗包括放电线路阻抗、所述第一电池的内阻和第二电池的内阻。具体地,可以通过下述公式获得第二开路电压:
[0021]
OCV1_end=V1+I*R
[0022]
其中,OCV1_end表示第二开路电压,V1表示第一电池的第一电压,I表示放电电流,R表示电路阻抗。
[0023]
在一种可能的实现方式中,所述方法还包括:获取所述第一电池在初始时刻对应的初始剩余容量;确定所述第二电池从初始时刻到当前时刻的剩余容量变化值;将所述第二电池对应的剩余容量变化值与所述第二电池的满充容量相乘再除以所述第一电池的满充容量,获得所述第一电池的剩余容量变化值;根据所述初始剩余容量以及所述第一电池的剩余容量变化值,确定当前时刻所述第一电池的剩余容量;根据所述第一电池的剩余容量和所述第二电池的剩余容量确定所述电子设备的剩余容量。在具体实现时,第一电池的剩余容量变化值可以根据下述公式进行计算:
[0024]
FCC 1*(SOC 1_t1-SOC 1_t2)=FCC 2*(SOC 2_t1-SOC 2_t2)
[0025]
[0026]
其中,ΔSOC=SOC 1_t1-SOC 1_t2为第一电池从初始时刻到当前时刻对应的剩余容量变化值,SOC 1_t1为第一电池在初始时刻对应的剩余容量,SOC 1_t2为第一电池在当前时刻对应的剩余容量。SOC 2_t1-SOC 2_t2为第二电池对应的剩余容量变化值,SOC 2_t1为第二电池在初始时刻对应的剩余容量,SOC 2_t2为第二电池在当前时刻对应的剩余容量,t1表示初始时刻,t2表示当前时刻。即,仍利用在同一时间段内流过两个电池的电荷量是相同的。
[0027]
在一种可能的实现方式中,所述根据所述第一电池的剩余容量和所述第二电池的剩余容量确定所述电子设备的剩余容量,包括:将所述第一电池和所述第二电池中发生剩余容量变化的电池对应的剩余容量确定为第一目标剩余容量;将所述第一目标剩余容量与第二目标剩余容量的差值乘以缩放系数后,再与初始显示值相加确定为当前时刻所述电子设备的剩余容量,所述初始显示值为剩余容量发生变化前所述电子设备所显示的剩余容量。具体实现,电子设备的剩余电量可以根据下述公式进行计算:
[0028]
SOC=Ratio*(SOCtemp-SOCstart)+UIstart
[0029]
其中,SOC为电子设备的剩余电量,Ratio为电子设备整体电量变化的缩放系数,SOCtemp为第一目标剩余容量,SOCstart为第二目标剩余容量,UIstart为初始显示值。
[0030]
在该实施方式中,由于用户通常关系电子设备整个容量,因此将两个电池对应的剩余容量拟合为一个剩余容量进行显示。
[0031]
在一种可能的实现方式中,所述方法还包括:当从所述放空状态切换至所述满充状态时,将预先到达满充状态的电池对应的初始剩余容量确定为所述第二目标剩余容量;将最大剩余容量减去所述初始显示值的差值与最大剩余容量减去所述第二目标剩余容量的差值的比值,确定为所述缩放系数;或,当从所述满充状态切换至所述放空状态时,将预先到达放空状态的电池对应的初始剩余容量确定为所述第二目标剩余容量;将所述初始显示值与所述第二目标剩余容量的比值确定为所述缩放系数。即,当电池处于充电状态时,可以参见下述公式确定缩放系数:
[0032]
[0033]
当电池处于放电状态时,可以参见下述公式:
[0034]
[0035]
在该实施方式中,针对不同的状态给出对应的缩放系数计算公式,以适应不同的应用场景。
[0036]
在一种可能的实现方式中,所述将所述第一电池的剩余容量变化值与所述第二电池的满充容量相乘再除以所述第一电池的满充容量,获得所述第一电池的剩余容量变化值之前,所述方法还包括:获取从初始时刻到当前时刻第一开关处于闭合状态时对应消耗的第三额外容量,所述第一开关并联在所述第一电池的两端;获取从初始时刻到当前时刻第二开关处于闭合状态时对应消耗的第四额外容量,所述第二开关并联在所述第二电池的两端;所述述将所述第二电池的剩余容量变化值与所述第二电池的满充容量相乘再除以所述第一电池的满充容量,获得所述第一电池的剩余容量变化值,包括:将所述第二电池的剩余容量变化值与所述第二电池的满充容量相乘后加上所述第四额外容量并减去所述第三额外容量,再除以所述第一电池的满充容量,获得所述第一电池的剩余容量变化值。具体实现时,可以参见下述公式:
[0037]
FCC 1*(SOC 1_t1-SOC 1_t2)+ΔCC 3=FCC 2*(SOC 2_t1-SOC 2_t2)+ΔCC 4
[0038]
[0039]
其中,ΔCC 3为从初始时刻到当前时刻第一开关处于闭合状态时对应消耗的第三额外容 量,ΔCC 4为从初始时刻到当前时刻第二开关处于闭合状态时对应消耗的第四额外容量。
[0040]
在一种可能的实现方式中,所述获取所述第一电池在初始时刻对应的初始剩余容量,包括:获取所述第一电池在初始时刻的第一初始电压以及所述第二电池在初始时刻的第二初始电压;根据所述第二电池在初始时刻对应的剩余容量,确定所述第二电池的开路电压;将所述第二电池的开路电压与所述第一初始电压相加再减去所述第二初始电压,获得所述第一电池的开路电压,并根据所述第一电池的开路电压确定所述第一电池的初始剩余容量。具体地,第一电池的第一初始电压为V1,第二电池的第二初始电压为V2,根据库伦计芯片可以获得第二电池在初始时刻对应的剩余容量SOC2,可以通过查表获得开路电压OCV2=OCV-TAB(SOC2),则有OCV1–OCV2=V1–V2,第一电池的开路电压OCV1=OCV2+V1-V2,则第一电池的初始剩余容量SOC1_init=OCV-TAB(OCV1)。然后可根据初始剩余容量以及第一电池的剩余容量变化值,确定当前时刻所述第一电池的剩余容量。具体地,将初始剩余容量与第一电池的剩余容量变化值相减,获得当前时刻第一电池对应的剩余容量。即
[0041]
SOC 1=SOC 1_init-ΔSOC
[0042]
第二方面,提供了另一种电池容量跟踪方法,所述方法应用于电子设备,所述电子设备包括库伦计芯片、串联的第一电池和第二电池,所述库伦计芯片并联在所述第二电池的两端,所述方法包括:获取所述第一电池从满充状态切换至放空状态时对应的第三剩余容量变化值;获取所述第二电池从满充状态切换至放空状态时对应的第四剩余容量变化值;将所述第二电池的满充容量与所述第四剩余容量变化值相乘后再除以所述第三剩余容量变化值获得所述第一电池的满充容量。
[0043]
在一种可能的实现方式中,所述获取所述第一电池从满充状态变换至放空状态时对应的第三剩余容量变化值,包括:当所述第一电池处于满充状态时,获取所述第一电池的第三开路电压,根据所述第三开路电压确定所述第一电池对应的第三剩余容量;当所述第一电池处于放空状态时,获取所述第一电池对应的第四开路电压,根据所述第四开路电压确定所述第一电池对应的第四剩余容量;将所述第三剩余容量与所述第四剩余容量的差值确定为所述第三剩余容量变化值。
[0044]
第三方面,提供了一种电池容量跟踪装置,其特征在于,所述装置应用于电子设备,所述电子设备包括库伦计芯片、串联的第一电池和第二电池,所述库伦计芯片并联在所述第二电池的两端,所述装置包括:第一获取单元,用于获取所述第一电池在满充状态与放空状态切换时对应的第一剩余容量变化值;第二获取单元,用于获取所述第二电池在满充状态与放空状态切换时对应的第二剩余容量变化值;第一确定单元,用于根据所述第一剩余容量变化值、所述第二剩余容量变化值以及所述第二电池的满充容量确定所述第一电池的满充容量,所述第二电池的满充容量通过所述库伦计芯片直接获得。
[0045]
在一种可能的实现方式中,所述第一确定单元,具体用于将所述第二电池的满充容量与所述第二剩余容量变化值相乘后再除以所述第一剩余容量变化值获得所述第一电池的满充容量。
[0046]
在一种可能的实现方式中,当从所述放空状态切换至所述满充状态时,所述第一确定单元,包括:第一确定子单元,用于确定第一开关在充电过程中处于闭合状态时对应消耗 的第一额外容量,所述第一开关并联在所述第一电池的两端;第二确定子单元,用于确定第二开关在充电过程中处于闭合状态时对应消耗的第二额外容量,所述第二开关并联在所述第二电池的两端;第一计算子单元,用于将所述第二电池的满充容量与所述第二剩余容量变化值相乘后加上所述第二额外容量并减去第一额外容量,再除以所述第一剩余容量变化值获得所述第一电池的满充容量。
[0047]
在一种可能的实现方式中,所述第一获取单元,包括:第一获取子单元,用于当所述第一电池处于所述满充状态或所述放空状态中某一状态时,获取所述第一电池的第一开路电压,根据所述第一开路电压确定所述第一电池对应的第一剩余容量;第二获取子单元,用于当所述第一电池处于所述满充状态或所述放空状态中另一状态时,获取所述第一电池对应的第二开路电压,根据所述第二开路电压确定所述第一电池对应的第二剩余容量;第三确定子单元,用于将所述第一剩余容量与所述第二剩余容量的差值确定为所述第一剩余容量变化值。
[0048]
在一种可能的实现方式中,当从满充状态切换至放空状态时,所述第二获取子单元具体用于以预设周期获取所述第一电池的第一电压、所述第二电池的第二电压、所述第一电池的第一温度、所述第二电池的第二温度以及所述第一电池在放电过程中所对应的放电电流;当所述第一电压或所述第二电压中任一个电压小于预设电压阈值、所述第一温度和所述第二温度均满足预设温度以及所述放电电流小于预设电流阈值时,根据所述第一电压、所述放电电流以及电路阻抗确定所述第二开路电压;所述电路阻抗包括放电线路阻抗、所述第一电池的内阻和第二电池的内阻。
[0049]
在一种可能的实现方式中,所述装置还包括:第三获取单元,用于获取所述第一电池在初始时刻对应的初始剩余容量;第二确定单元,用于确定所述第二电池从初始时刻到当前时刻的剩余容量变化值;第四获取单元,用于将所述第二电池对应的剩余容量变化值与所述第二电池的满充容量相乘再除以所述第一电池的满充容量,获得所述第一电池的剩余容量变化值;第三确定单元,用于根据所述初始剩余容量以及所述第一电池的剩余容量变化值,确定当前时刻所述第一电池的剩余容量;第四确定单元,用于根据所述第一电池的剩余容量和所述第二电池的剩余容量确定所述电子设备的剩余容量。
[0050]
在一种可能的实现方式中,所述第四确定单元,包括:第四确定子单元,用于将所述第一电池和所述第二电池中发生剩余容量变化的电池对应的剩余容量确定为第一目标剩余容量;第二计算子单元,用于将所述第一目标剩余容量与第二目标剩余容量的差值乘以缩放系数后,再与初始显示值相加确定为当前时刻所述电子设备的剩余容量,所述初始显示值为剩余容量发生变化前所述电子设备所显示的剩余容量。
[0051]
在一种可能的实现方式中,所述装置还包括:第五确定单元,用于当从所述放空状态切换至所述满充状态时,将预先到达满充状态的电池对应的初始剩余容量确定为所述第二目标剩余容量;第一计算单元,用于将最大剩余容量减去所述初始显示值的差值与最大剩余容量减去所述第二目标剩余容量的差值的比值,确定为所述缩放系数;或,第六确定单元,用于当从所述满充状态切换至所述放空状态时,将预先到达放空状态的电池对应的初始剩余容量确定为所述第二目标剩余容量;第二计算单元,用于将所述初始显示值与所述 第二目标剩余容量的比值确定为所述缩放系数。
[0052]
在一种可能的实现方式中,所述装置还包括:第五获取单元,用于获取从初始时刻到当前时刻第一开关处于闭合状态时对应消耗的第三额外容量,所述第一开关并联在所述第一电池的两端;第六获取单元,用于获取从初始时刻到当前时刻第二开关处于闭合状态时对应消耗的第四额外容量,所述第二开关并联在所述第二电池的两端;所述第四获取单元,具体用于将所述第二电池的剩余容量变化值与所述第二电池的满充容量相乘后加上所述第四额外容量并减去所述第三额外容量,再除以所述第一电池的满充容量,获得所述第一电池的剩余容量变化值。
[0053]
在一种可能的实现方式中,所述第三获取单元,包括:第三获取子单元,用于获取所述第一电池在初始时刻的第一初始电压以及所述第二电池在初始时刻的第二初始电压;第五确定子单元,用于根据所述第二电池在初始时刻对应的剩余容量,确定所述第二电池的开路电压;第六确定子单元,用于将所述第二电池的开路电压与所述第一初始电压相加再减去所述第二初始电压,获得所述第一电池的开路电压,并根据所述第一电池的开路电压确定所述第一电池的初始剩余容量。
[0054]
第四方面,提供了另一种电池容量跟踪装置,所述装置应用于电子设备,所述电子设备包括库伦计芯片、串联的第一电池和第二电池,所述库伦计芯片并联在所述第二电池的两端,所述方法包括:第七获取单元,用于获取所述第一电池从满充状态变换至放空状态时对应的第三剩余容量变化值;第八获取单元,用于获取所述第二电池从满充状态变换至放空状态时对应的第四剩余容量变化值;第三计算单元,用于将所述第二电池的满充容量与所述第四剩余容量变化值相乘后再除以所述第三剩余容量变化值获得所述第一电池的满充容量。
[0055]
在一种可能的实现方式中,所述第七获取单元,包括:第七确定子单元,用于当所述第一电池处于满充状态时,获取所述第一电池的第三开路电压,根据所述第三开路电压确定所述第一电池对应的第三剩余容量;第八确定子单元,用于当所述第一电池处于放空状态时,获取所述第一电池对应的第四开路电压,根据所述第四开路电压确定所述第一电池对应的第四剩余容量;第九确定子单元,用于将所述第三剩余容量与所述第四剩余容量的差值确定为所述第三剩余容量变化值。
[0056]
第五方面,提供了一种电子设备,所述电子设备包括:第一电池、第二电池、控制器、充电集成电路以及库伦计芯片;所述第一电池和所述第二电池串联,用于为所述电子设备供电;所述充电集成电路的输入端用于连接充电适配器,为所述第一电池和所述第二电池进行充电;所述库伦计芯片与所述第二电池并联,用于监测所述第二电池的剩余容量及满充容量,并将所述剩余容量和所述满充容量发送给所述控制器;所述控制器,用于获取所述第一电池在满充状态与放空状态切换时对应的第一剩余容量变化值;获取所述第二电池在满充状态与放空状态切换时对应的第二剩余容量变化值;根据所述第一剩余容量变化值、所述第二剩余容量变化值以及所述第二电池的满充容量确定所述第一电池的满充容量,所述第二电池的满充容量通过所述库伦传感器库伦计芯片直接获得。即,本申请提供了一种电子设备,该电子设备可以包括两个串联电池,以通过两个串联电池为电子设备供电,满 足电子设备对大电池容量的需求。另外,由于第二电池两端并联有库伦计芯片,控制器可以通过该库仑计芯片直接获得第二电池的满充容量以及在满充状态与放空状态切换时对应的第二剩余容量变化值,因此,可以根据第一电池在满充状态与放空状态切换时对应的第一剩余容量变化值、第二电池在满充状态与放空状态切换时对应的第二剩余容量变化值以及第二电池的满充容量确定出第一电池的满充容量。
[0057]
在一种可能的实现方式中,所述电子设备还包括:第一开关和第二开关;
[0058]
所述第一开关和电阻串联后并联在所述第一电池的两端;所述第二开关和所述电阻串联后并联在所述第二电池的两端;
[0059]
所述控制器,用于在充电过程中当所述第一电池的电压与所述第二电池的电压差值大于第一预设电压时,闭合与较大电压值的电池并联的开关。
[0060]
在一种可能的实现方式中,所述电子设备还包括:模数转换器;所述模数转换器与所述第一电池并联,用于采集所述第一电池的电压,并将采集的模拟电压转换为数字电压发送给所述控制器。
[0061]
在一种可能的实现方式中,所述控制器,具体用于将所述第二电池的满充容量与所述第二剩余容量变化值相乘后再除以所述第一剩余容量变化值获得所述第一电池的满充容量。
[0062]
结合第五方面的第一种可能的实现方式或第三种可能的实现方式,在第五方面的第四种可能的实现方式中,当从所述放空状态切换至所述满充状态时,所述控制器,还用于确定第一开关在充电过程中处于闭合状态时对应消耗的第一额外容量,所述第一开关并联在所述第一电池的两端;确定第二开关在充电过程中处于闭合状态时对应消耗的第二额外容量,所述第二开关并联在所述第二电池的两端;将所述第二电池的满充容量与所述第二剩余容量变化值相乘后加上所述第二额外容量并减去第一额外容量,再除以所述第一剩余容量变化值获得所述第一电池的满充容量。
[0063]
在一种可能的实现方式中,所述控制器,具体用于当所述第一电池处于所述满充状态或所述放空状态中某一状态时,获取所述第一电池的第一开路电压,根据所述第一开路电压确定所述第一电池对应的第一剩余容量;当所述第一电池处于所述满充状态或所述放空状态中另一状态时,获取所述第一电池对应的第二开路电压,根据所述第二开路电压确定所述第一电池对应的第二剩余容量;将所述第一剩余容量与所述第二剩余容量的差值确定为所述第一剩余容量变化值。
[0064]
在一种可能的实现方式中,当从满充状态切换至放空状态时,所述控制器,还用于以预设周期获取所述第一电池的第一电压、所述第二电池的第二电压、所述第一电池的第一温度、所述第二电池的第二温度以及所述第一电池在放电过程中所对应的放电电流;当所述第一电压或所述第二电压中任一个电压小于预设电压阈值、所述第一温度和所述第二温度均满足预设温度以及所述放电电流小于预设电流阈值时,根据所述第一电压、所述放电电流以及电路阻抗确定所述第二开路电压;所述电路阻抗包括放电线路阻抗、所述第一电池的内阻和第二电池的内阻。
[0065]
在一种可能的实现方式中,所述控制器,还用于获取所述第一电池在初始时刻对应的 初始剩余容量;确定所述第二电池从初始时刻到当前时刻的剩余容量变化值;将所述第二电池对应的剩余容量变化值与所述第二电池的满充容量相乘再除以所述第一电池的满充容量,获得所述第一电池的剩余容量变化值;根据所述初始剩余容量以及所述第一电池的剩余容量变化值,确定当前时刻所述第一电池的剩余容量;根据所述第一电池的剩余容量和所述第二电池的剩余容量确定所述电子设备的剩余容量。
[0066]
在一种可能的实现方式中,所述控制器,具体用于将所述第一电池和所述第二电池中发生剩余容量变化的电池对应的剩余容量确定为第一目标剩余容量;将所述第一目标剩余容量与第二目标剩余容量的差值乘以缩放系数后,再与初始显示值相加确定为当前时刻所述电子设备的剩余容量,所述初始显示值为剩余容量发生变化前所述电子设备所显示的剩余容量。
[0067]
在一种可能的实现方式中,所述控制器,还用于当从所述放空状态切换至所述满充状态时,将预先到达满充状态的电池对应的初始剩余容量确定为所述第二目标剩余容量;将最大剩余容量减去所述初始显示值的差值与最大剩余容量减去所述第二目标剩余容量的差值的比值,确定为所述缩放系数;或,当从所述满充状态切换至所述放空状态时,将预先到达放空状态的电池对应的初始剩余容量确定为所述第二目标剩余容量;将所述初始显示值与所述第二目标剩余容量的比值确定为所述缩放系数。
[0068]
在一种可能的实现方式中,所述控制器,还用于获取从初始时刻到当前时刻第一开关处于闭合状态时对应消耗的第三额外容量,所述第一开关并联在所述第一电池的两端;获取从初始时刻到当前时刻第二开关处于闭合状态时对应消耗的第四额外容量,所述第二开关并联在所述第二电池的两端;
[0069]
所述控制器,具体用于将所述第二电池的剩余容量变化值与所述第二电池的满充容量相乘后加上所述第四额外容量并减去所述第三额外容量,再除以所述第一电池的满充容量,获得所述第一电池的剩余容量变化值。
[0070]
在一种可能的实现方式中,所述控制器,具体用于获取所述第一电池在初始时刻的第一初始电压以及所述第二电池在初始时刻的第二初始电压;根据所述第二电池在初始时刻对应的剩余容量,确定所述第二电池的开路电压;将所述第二电池的开路电压与所述第一初始电压相加再减去所述第二初始电压,获得所述第一电池的开路电压,并根据所述第一电池的开路电压确定所述第一电池的初始剩余容量。
[0071]
由此可见,本申请实施例具有如下有益效果:
[0072]
本申请实施例针对串联的两个电池,即第一电池和第二电池,首先获取第一电池在满充状态与放空状态切换时对应的第一剩余容量变化值,以及第二电池在满充状态与放空状态切换时对应的第二剩余容量变化值。其中,当电池从满充状态切换至放空状态,表示放电过程;当电池从放空状态切换至满充状态,表示充电过程。也就是,当电池处于放电过程时,获取第一电池在放电过程中对应的剩余容量变化值以及第二电池在放电过程中对应的剩余容量变化值;当电池处于充电过程时,获取第一电池在充电过程中对应的剩余容量变化值以及第二电池在充电过程中对应的剩余容量变化值。当获取某一过程中每个电池各自对应的剩余容量变化值后,根据第一电池的第一剩余容量变化值以及第二剩余容量变化 值以及第二电池的满充容量确定第一电池的满充容量。其中,第二电池的满充容量可以通过现有的库伦计芯片直接获得。即,本申请实施例提供的方法,利用单个库伦计芯片获得两个电池的满充容量,实现对串联双电池的有效监控。

附图说明

[0073]
图1为本申请实施例提供的一种单电池结构图;
[0074]
图2a为开路电压与剩余容量变化曲线图;
[0075]
图2b为本申请实施提供的一种电子设备结构图;
[0076]
图3为本申请实施提供的一种电池容量跟踪方法的流程图;
[0077]
图4为本申请实施例提供的一种电池剩余容量跟踪方法的流程图;
[0078]
图5为本申请实施例提供的一种电子设备剩余容量跟踪方法的流程图;
[0079]
图6为本申请实施例提供的另一种电子容量跟踪方法的流程图;
[0080]
图7为本申请实施例提供的一种电子容量跟踪装置的结构图;
[0081]
图8为本申请实施例提供的另一种电子容量跟踪装置的结构图。

具体实施方式

[0082]
为便于理解本申请实施例提供的方法,在介绍本申请实施例之前,对本申请实施例涉及的一些物理元器件进行解释:
[0083]
库仑计芯片:采用先进的微处理器进行智能控制,对输入的信号经过运算处理后,输出当前电池电量的设备。其中,库伦计芯片也可以被称为库伦计装置或库伦计集成电路(integrated circuit,IC),简称库仑计IC。
[0084]
模数转换器(analog-to-digital converter,ADC):用于采样电池的实时电压。如果为单独的ADC器件,系统将无法获得电池a的开路电压,这种情况需要控制器主动触发ADC转换器进行电压采样。
[0085]
开关A,B:为两个电池的电压均衡控制装置,通过建立电流旁路使电压低的电池进行充电。
[0086]
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本申请实施例作进一步详细的说明。
[0087]
为便于理解本申请所提供的技术方案,下面将先对本申请涉及的背景技术进行说明。
[0088]
具体地,先对库伦计IC对单个电池容量监测的原理进行说明,如图1所示,库仑计IC通过检测电阻Rsense两端的电压,并转换为电池在放电或充电过程中的电流值,进而对电流在时间上进行积分获得t1至t2时间段内流过的库仑计(coulomb counter,CC),即获得电池在该时间段内的容量变化ΔCC(单位为mAh)。当电池在t1时刻对应的剩余容量为C1,则根据C1以及ΔCC确定电池在t2时刻对应的剩余容量C2(mAh),即(C1 +ΔCC)。通常情况下,在电子设备上不会直接显示当前时刻对应的剩余容量C2(mAh),而是转换为容量百分比(C1 +ΔCC)/FCC,也即是剩余容量(state of charge,SOC)。其中,满充容量(full charge CC,FCC)是指电池在满充状态时对应的电池容量;剩余容量是指电池在充电或放电过程中任一时刻对应的电池容量。
[0089]
通常情况下,电子设备的存储器存储有电池的初始满充容量FCC,随着电池的使用,该满充容量FCC会发生变化,因此可以利用库伦计定期对满充容量进行更新。具体地,将电池进行一次完全的充放电,库仑计IC通过检测电阻Rsense两端的电压,并转换为电池在完全充放电电过程中的电流值,进而对电流在时间(完全充放电所使用的时间)上进行积分从而获得电池的满充容量FCC。
[0090]
另外,库伦计还可以实时采样电池电压,当检测到电池长时间处于低负载时,可以将低负载时对应的电压近似为开路电压(open circuit voltage,OCV),通过OCV-TAB表查找到与当前开路电压对应的剩余容量SOC,以对电池的剩余容量进行更正,进而显示在电子设备的显示界面上。其中,OCV-TAB表为开路电压OCV与剩余容量SOC的映射表。如表1所示,当电池两端的开路电压为4.17V时,其对应的剩余容量SOC为100%,即为满充容量;当电池两端的开路电压为3.2V时,其对应的剩余容量SOC为0%。
[0091]
表1 OCV-TAB
[0092]
[表0001]
SOC(%) OCV(V)
100 4.17
85 4.04
55 3.83
45 3.80
25 3.75
15 3.69
10 3.68
5 3.59
0 3.21

[0093]
为便于理解上述COV-TAB表,参见图2a所述OCV-SOC曲线图,如图2a所示,在曲线的中间区间(20%<SOC<80%)内,电池的OCV变化极小,电池处于平台区;而在曲线的两端区间(SOC<10%和SOC>90%),OCV的变化率较大,整个电池的OCV-SOC曲线呈现中间区域平坦,头尾两端陡峭的样子,即是利用这一稳定的对应关系在获取开路电压OCV时进行SOC估计。
[0094]
而对于串联的双电池结构而言,如图2b所示,单个库仑计仅能跟踪单个电池(电池b)满充容量FCC、剩余容量SOC,无法跟踪另一个电池(电池a)的满充容量和剩余容量,进而导致电池管理系统(battery management system,BMS)无法监测另一电池。可以理解的是,为使得BMS系统可以监测另一电池的满充容量,可以在另一电池的两端也并联一个库仑计。然而,这样不仅会增大电池系统的体积,还会增加生产成本。
[0095]
基于此,本申请实施例提供了一种电池容量跟踪方法,在不增加额外设备的情况下,基于现有的单个库仑计统计串联的双电池中另一电池的满充容量,减小电子设备的体积及成本,实现对串联双电池的有效监控。具体为,当电池从满充状态切换至放空状态或者从放空状态切换至满充状态时,获取第一电池(电池a)在两个状态切换时对应的第一剩余容量变化值,以及第二电池(电池b)在两个状态切换时对应第二剩余容量变化值。然后,根据第一剩余容量变化值、第二剩余容量变化值以及第二电池的满充容量确定第一电池的满充容量。
[0096]
即,本申请的核心思想为通过一个已知电池的满充容量推导另一个电池的满充容量,推导原理在于电池在充放电时,流过两个电池的电荷量是相等的。另外,本申请还可以通过一个已知电池的剩余容量变化值推导另一个电池的剩余容量。
[0097]
示例性方法
[0098]
为便于理解本申请提供的电池容量跟踪方法,下面将结合附图对该方法的具体实现进行说明。
[0099]
参见图3,该图为本申请实施例提供的一种电池容量跟踪方法的流程图,所述方法应用于电子设备,该电子设备包括库伦计芯片、串联的第一电池和第二电池,所述库伦计芯片并联在所述第二电池的两端,所述方法包括:
[0100]
S301:获取第一电池在满充状态与放空状态切换时对应的第一剩余容量变化值。
[0101]
S302:获取第二电池在满充状态与放空状态切换时对应的第二剩余容量变化值。
[0102]
本实施例中,电池在满充状态与放空状态之间切换,可以是指电池处于放电状态或者电池处于充电状态。当电池处于放电状态时,即从满充状态切换至放空状态,获取第一电池在放电完成时对应的第一剩余容量变化值以及第二电池在放电完成时对应的第二剩余容量变化值。同理,当电池处于充电状态时,即从放空状态切换至满充状态,获取第一电池在充电完成时对应的第一剩余容量变化值以及第二电池在充电完成时对应的第二剩余容量变化值。其中,满充状态和放空状态的具体表现形式可以根据实际应用情况进行确定,本实施例在此不做限定。例如,可以将电池的两端电压达到4.17v时确定为满充状态,将电池两端电压小于3.21v时确定为放空状态。
[0103]
其中,满充状态是指电池的剩余容量为100%时对应的状态,放空状态是指电池的剩余容量为0%时对应的状态。在实际应用中,控制器可以通过库伦计检测到剩余容量值确定电池是否达到满充状态或放空状态。
[0104]
具体地,获取第一电池在满充状态时对应的剩余容量以及第一电池经过放电切换至放空状态时对应的剩余容量,然后根据两个状态对应的不同剩余容量确定第一电池的第一剩余容量变化值。同理,获取第二电池在满充状态时对应的剩余容量以及第二电池经过放电切换至放空状态时对应的剩余容量,然后根据两个状态对应的不同剩余容量确定第二电池的第二剩余容量变化值。
[0105]
或者,获取第一电池在放空状态时对应的剩余容量以及第一电池经过充电切换至满充状态时对应的剩余容量,然后根据两个状态对应的不同剩余容量确定第一电池的第一剩余容量变化值。获取第二电池在放空状态时对应的剩余容量以及第二电池经过充电切换至满 充状态时对应的剩余容量,然后根据两个状态对应的不同剩余容量确定第二电池的第二剩余容量变化值。
[0106]
在具体实现时,第二电池在不同状态的剩余容量可以通过库伦计芯片直接获取,进而可以直接计算获得第二电池的第二剩余容量变化值。而对于第一电池的剩余容量需要通过额外计算才可以获取,进而获取第一电池的第一剩余容量变化值。因此,在本实施例一种可能的实现方式中,提供了一种获取第一电池在满充状态与放空状态切换时对应的第一剩余容量变化值的实现方式,具体为:
[0107]
1)当第一电池处于满充状态或放空状态中某一状态时,获取该第一电池的第一开路电压,根据该第一开路电压确定第一电池对应的第一剩余容量。
[0108]
2)当第一电池处于满充状态或放空状态中另一状态时,获取第一电池对应的第二开路电压,根据第二开路电压确定第一电池对应的第二剩余容量。
[0109]
本实施例中,无论第一电池处于放电过程还是充电过程,当第一电池处于满充状态或放空状态中的某一状态时,可以获取在当前状态下对应的第一开路电压,然后可以通过查表OCV-TAB的方式获取该第一开路电压对应的第一剩余容量。例如,第一电池(电池a)在当前状态下对应的第一开路电压为OCVa-start,则第一电池对应的第一剩余电量SOCa-start=OCV-TAB(OCVa-start)。
[0110]
当第一电池从某一状态变换到另一状态时,获取第一电池在当前状态下对应的第二开路电压,再通过查表OCV-TAB的方式获取该第二开路电压对应的第二剩余容量。例如,第一电池(电池a)在当前状态下对应的第二开路电压为OCVa-end,则第一电池对应的第二剩余电量SOCa-end=OCV-TAB(OCVa-end)。其中,第一电池的第一开路电压和第二开路电压可以通过并联的模数转换器(analog-to-digital converter,ADC)采集获得。
[0111]
需要说明的是,当电池充满开始放电时,电池刚充满时电子设备通过充电器供电,库仑计检测到电池电流I接近于0,并且持续一定时间T(根据电池特性,电池稳定时间),确定电池为静置状态,则此时第一电池两端的电压为第一开路电压,可以通过OCV-TAB查表的方式准确获得第一电池(电池a)的第一剩余容量SOC。可以理解的是,在满充状态下,第一电池对应的剩余容量SOC为100%。
[0112]
在具体实现时,当第一电池从满充状态切换至放空状态时,即放电过程,在获取第一电池对应的第二开路电压时,可以采用另一种方式获得,具体为,以预设周期获取第一电池的第一电压、第二电池的第二电压、第一电池的第一温度以及第二电池的第二温度以及第一电池在放电过程中所对应的放电电流;当第一电压或第二电压中任一个电压小于预设电压阈值、第一温度和第二温度均满足预设温度以及放电电流小于预设电流阈值时,根据第一电压、放电电流以及电路阻抗确定第二开路电压。其中,电路阻抗至少包括放电线路阻抗、第一电池的内阻和第二电池的内阻。
[0113]
即,当第一电池和第二电池开始放电时,可以周期性采样第一电池在放电过程中的放电电流I、第一电池的第一电压V1、第二电池的第二电压V2以及第一电池的第一温度T1、第二电池的第二温度T2。当检测到(V1或V2)小于预设电压阈值,放电电流I小于预设电流阈值以及第一温度T1和第二温度T2均满足预设温度时,则根据第一电压V1、放电电 流I以及电路阻抗R确定第二开路电压。具体为,放电电流I与电路阻抗R相乘后与第一电压V1相加,将其和值确定为第二开路电压,即OCV1_end=V1+I*R。其中,预设电压阈值可以根据实际应用情况进行预设设定,例如,将电子设备接近关机之前对应的电压确定为预设电压阈值。
[0114]
需要说明的是,为进一步提高所确定的第二开路电压的准确性,还可以判断当放电电流小于预设电流阈值时,放电电流小于预设电流阈值所持续的时长是否满足预设时长,如果是,则根据第一电压V1、放电电流I以及电路阻抗R确定第二开路电压,以根据该第二开路电压确定第二剩余容量。
[0115]
需要说明的是,在放电过程中,之所以获取第一电池即将处于放空状态时对应的电压,而不是放电过程中任一时刻对应的电压,是因为在第一电池即将放空时对应的放电电流I足够小,两端电压V1也较小;而且根据电池放电电压曲线(电池放电电压曲线趋势与图2b基本相同)可知,在电量密集区(曲线的平台区),电压变化幅度小但剩余容量变化较大,而当电池即将放空时,电压变化幅度较大但剩余容量变化较小,因此,选择第一电池即将放空时对应的电压进行查表,从而保证通过OCV-TAB查表获得的剩余容量更为准确。
[0116]
3)将第一剩余容量与第二剩余容量的差值确定为第一剩余容量变化值。
[0117]
即,当获取第一电池在两个不同状态分别对应的第一剩余容量以及第二剩余容量时,将第一剩余容量与第二剩余容量做差获得第一剩余容量变化值。
[0118]
S303:根据第一剩余容量变化值、第二剩余容量变化值以及第二电池的满充容量确定第一电池的满充容量,其中,第二电池的满充容量通过库伦计芯片直接获得。
[0119]
当获得第一电池在两个状态切换时对应的第一剩余容量变化值以及第二电池在两个状态切换时对应的第二剩余容量变化值时,根据第一剩余容量变化值、第二剩余容量变化值以及通过库伦计芯片获取的第二电池的满充容量确定第一电池的满充容量。
[0120]
具体地,将第二电池的满充容量与第二剩余容量变化值相乘后再除以第一剩余容量变化值获得第一电池的满充容量,实际计算可以参见下述公式:
[0121]
FCC 1*(SOC 1_start-SOC 1_end)=FCC 2*(SOC 2_start-SOC 2_end) (1)
[0122]
FCC 1=FCC 2*(SOC 2_start-SOC 2_end)/(SOC 1_start-SOC 1_end) (2)
[0123]
可以理解的是,上述等式(1)之所以成立,是因为串联的两个电池,无论在充电状态还是放电状态,流过两个电池的电流相同以及电流持续时长相同,因此流过两个电池的电荷量相等。
[0124]
[0125]
其中,FCC1为第一电池的满充容量,FCC2为第二电池的满充容量,ΔSOC 2=SOC 2_start-SOC 2_end为第二剩余容量变化值, n为第一剩余容量变化值。
[0126]
需要说明的是,由于第一电池和第二电池所处的状态是相同的,同时为放电状态或同时为充电状态,因此,第一电池对应的第一剩余容量变化值的正负号与第二电池对应的第二剩余容量变化值的正负号相同。
[0127]
本领域技术人员可以理解的是,在对电池充电时,为保证充电均衡,会对串联的双电池进行均衡处理,以保证每个电池达到满充。其中,均衡电路为在每个电池的两端并联开关和电阻,电阻和开关串联。如图2b所示,开关A与电阻Rbal串联后并联在电池a的两端,开关B与电阻Rbal串联后并联在电池b的两端。在实际应用时,控制器可以实时检测各个电池的电压,如果检测到某一电池的电压过高,且大于预设电压阈值,达到均衡开启的条件,则将该电池的开关闭合,此时该电池对应的电阻上出现电流,而流过该电池的电流减小,从而降低该电池的充电速度,最终与其他电池的电压相同。
[0128]
可以理解的是,在开关A(图2b所示)闭合时,会有电流流过电阻Rbal,此时电阻Rbal会消耗部分电量,则在确定第一电池(电池a)的满充容量时,需要考虑该部分电量。具体为:
[0129]
1)确定第一开关在充电过程中处于闭合状态时对应消耗的第一额外容量,其中,第一开关并联在第一电池的两端。
[0130]
即,当在充电过程中第一开关被闭合时,获取第一开关闭合时长以及第一开关闭合时流经对应电阻的电流,然后根据闭合时长以及电流确定消耗的第一额外容量。其中,流经对应电阻的电流根据第一电池的端电压以及电阻确定。如图2b所示,假设第一开关(开关A)闭合时长为t1,流经电阻的电流Ibal_a=Va/Rbal,对t1和Ibal_a进行积分获得第一额外容量。
[0131]
2)确定第二开关在充电过程中处于闭合状态时对应消耗的第二额外容量,其中,第二开关并联在第二电池的两端。
[0132]
即,当在充电过程中第二开关被闭合时,获取第二开关闭合时长以及第二开关闭合时流经对应电阻的电流,然后根据闭合时长以及电流确定消耗的第二额外容量。其中,流经对应电阻的电流根据第二电池的端电压以及电阻确定。如图2b所示,假设第二开关(开关B)闭合时长为t2,流经电阻的电流Ibal_b=Vb/Rbal,对t2和Ibal_b进行积分获得第二额外容量。
[0133]
需要说明的是,第一开关和第二开关不可同时处于闭合状态,如果两个开关同时闭合,如图2b所示,两个电池将被短路,无法实现充电。
[0134]
3)将第二电池的满充容量与第二剩余容量变化值相乘后加上第二额外容量并减去第一额外容量,再除以第一剩余容量变化值获得第一电池的满充容量。
[0135]
也就是,当在充电过程中第一开关和第二开关均被闭合过时,获取每个开关被闭合时对应消耗的额外容量,如果两个开关各自对应消耗的额外容量之差不等于零,则在确定第一电池的满充容量时,需要考虑额外容量。具体计算可以参见下述公式:
[0136]
FCC 1*ΔSOC 1+ΔCC 1=FCC 2*ΔSOC 2+ΔCC 2 (4)
[0137]
可以理解的是,上述等式(4)之所以成立,是因为串联的两个电池,当开关A闭合开关B断开时,流过电池A和电阻的电流之和与流过电池B的电流相同,并且电流持续时长相同,因此流过电池A和电阻的电荷量与流过电池B的电荷量相等。同理,当开关A断开开关B闭合时,流过电池A的电流与流过电池B和电阻的电流之和相同,并且电流持续时长相同,因此流过电池A电荷量与流过电池B和电阻的电荷量相等。
[0138]
其中,ΔCC 1为第一开关处于闭合状态时对应的第一额外容量,ΔCC 2为第二开关处于闭合状态时对应的第二额外容量。
[0139]
[0140]
[0141]
其中,FCC1为第一电池的满充容量,FCC2为第二电池的满充容量,ΔSOC 2为第二剩余容量变化值,ΔSOC 1为第一剩余容量变化值,ΔCC=ΔCC 2-ΔCC 1为第二额外容量与第一额外容量之差。
[0142]
通过上述实施例可知,在不增加额外设备的情况下,基于现有库仑计统计串联的双电池中另一电池的满充容量,减小电子设备的体积及成本,实现对串联双电池的有效监控。具体为,当电池从满充状态切换至放空状态或者从放空状态切换至满充状态时,获取第一电池在两个状态切换时对应的第一剩余容量变化值,以及第二电池在两个状态切换时对应第二剩余容量变化值。然后,根据第一剩余容量变化值、第二剩余容量变化值以及第二电池的满充容量确定第一电池的满充容量。
[0143]
可以理解的是,在实际应用中,BMS不仅需要监测各个电池的满充容量,还需监测各个电池的剩余容量,以便根据各个电池的剩余容量确定电子设备的剩余容量。因此,当确定出第一电池的满充容量后,还可以根据第一电池的满充容量确定第一电池的剩余容量,进而通过第一电池的剩余容量以及第二电池的剩余容量确定电子设备的整体剩余容量。为便于理解,下面将结合附图对确定电子设备的剩余容量的实现过程进行说明。
[0144]
参见图4,该图为本申请实施例提供的一种确定电子设备剩余容量的方法流程图,如图4所示,该方法可以包括:
[0145]
S401:获取第一电池在初始时刻对应的初始剩余容量。
[0146]
在本实施例中,获取第一电池在初始时刻对应的初始剩余容量,以便在后续实时确定电子设备的剩余容量时,在初始剩余容量基础之上进行确定。其中,初始时刻可以为电子设备开机时对应的时刻。
[0147]
在具体实现时,获取第一电池在初始时刻对应的初始剩余容量可以通过以下方式获取:
[0148]
1)获取第一电池在初始时刻的第一初始电压以及第二电池在初始时刻的第二初始电压。
[0149]
其中,第一电池在初始时刻的第一初始电压可以通过并联的模数转换器ADC获得,第二电池在初始时刻的第二初始电压可以通过库伦计芯片获得。
[0150]
2)根据第二电池在初始时刻对应的剩余容量,确定第二电池的开路电压。
[0151]
即,通过库伦计芯片可以实时获取第二电池对应的剩余容量,然后根据查表OCV-TAB获得在初始时刻的剩余容量对应的开路电压。
[0152]
3)将第二电池的开路电压与第一初始电压相加再减去第二初始电压,获得第一电池的开路电压,并根据第一电池的开路电压确定第一电池的初始剩余容量。
[0153]
当获取第二电池在初始时刻对应的开路电压后,根据第二电池的开路电压、第一初始电压以及第二初始电压,获得第一电池的开路电压。再利用第一电池的开路电压进行查表获得第一电池的初始剩余容量。需要说明的是,由于串联电池的电流参量相同,因此可以近似认为两个电池的电压差等于两个电池的开路电压差,即OCV1–OCV2=V1–V2。因此,可以根据第一电池的第一初始电压、第二电池的第二初始电压以及第二电池的开路电压确定第一电池的开路电压。
[0154]
如图2b所示,第一电池a的第一初始电压为Va,第二电池b的第二初始电压为Vb,根据库伦计芯片可以获得第二电池b在初始时刻对应的剩余容量SOCb,通过查表获得开路电压OCVb=OCV-TAB(SOCb),则有OCVa–OCVb=Va–Vb,第一电池的开路电压OCVa=OCVb+Va-Vb,则第一电池的初始剩余容量SOCa_init=OCV-TAB(OCVa)。
[0155]
从初始时刻t1充电或放电一段时间后:
[0156]
S402:确定第二电池从初始时刻到当前时刻的剩余容量变化值。
[0157]
本实施例中,可以通过库伦计芯片获取第二电池在初始时刻的剩余容量以及在当前时刻的剩余容量,进而获得第二电池从初始时刻到当前时刻对应的剩余容量变化值。
[0158]
S403:将第二电池对应的剩余容量变化值与第二电池的满充容量相乘再除以第一电池的满充容量,获得所述第一电池的剩余容量变化值。
[0159]
当获取第二电池的剩余容量变化值、第二电池的满充容量以及第一电池的满充容量后,可以根据上述参数确定出第一电池从初始时刻到当前时刻对应的剩余容量变化值。
[0160]
根据公式(1)原理,可以获得:
[0161]
FCC 1*(SOC 1_t1-SOC 1_t2)=FCC 2*(SOC 2_t1-SOC 2_t2) (6)
[0162]
[0163]
其中,ΔSOC=SOC 1_t1-SOC 1_t2为第一电池从初始时刻到当前时刻对应的剩余容量变化值,SOC 1_t1为第一电池在初始时刻对应的剩余容量,SOC 1_t2为第一电池在当前时刻对应的剩余容量。SOC 2_t1-SOC 2_t2为第二电池对应的剩余容量变化值,SOC 2_t1为第二电池在初始时刻对应的剩余容量,SOC 2_t2为第二电池在当前时刻对应的剩余容量,t1表示初始时刻,t2表示当前时刻。
[0164]
可以理解的是,当在实时确定第一电池对应的剩余容量时,如果第一开关或第二开关被闭合,则会消耗额外的容量,为保证所获取的第一电池的剩余容量的准确性,在根据第二电池的剩余容量变化值、第二电池的满充容量以及第一电池的满充容量确定时,还需考虑第一开关和第二开关的状态。具体为:
[0165]
1)获取从初始时刻到当前时刻第一开关处于闭合状态时对应消耗的第三额外容量,其中,第一开关并联在第一电池的两端。
[0166]
2)获取从初始时刻到当前时刻第二开关处于闭合状态时对应消耗的第四额外容量,其中,第二开关并联在第二电池的两端。
[0167]
3)将第二电池的剩余容量变化值与第二电池的满充容量相乘后加上第四额外容量并减去第三额外容量,再除以第一电池的满充容量,获得第一电池的剩余容量变化值。
[0168]
需要说明的是,其中,第三额外容量和第四额外容量的获取方式可以参见图3所述方法实施例中第一额外容量和第二额外容量的获取,本实施例在此不再赘述。其中,根据第三额外容量、第四额外容量确定第一电池的剩余容量变化值。
[0169]
根据公式(4)原理,可以获得:
[0170]
FCC 1*(SOC 1_t1-SOC 1_t2)+ΔCC 3=FCC 2*(SOC 2_t1-SOC 2_t2)+ΔCC 4 (8)
[0171]
其中,ΔCC 3为从初始时刻到当前时刻第一开关处于闭合状态时对应消耗的第三额外容量,ΔCC 4为从初始时刻到当前时刻第二开关处于闭合状态时对应消耗的第四额外容量。
[0172]
[0173]
[0174]
其中,ΔCC t1-t2=ΔCC 4-ΔCC 3。
[0175]
S404:根据初始剩余容量以及第一电池的剩余容量变化值,确定当前时刻所述第一电池的剩余容量。
[0176]
具体地,将初始剩余容量与第一电池的剩余容量变化值相减,获得当前时刻第一电池对应的剩余容量。即SOC 1=SOC 1_init-ΔSOC。
[0177]
S405:根据第一电池的剩余容量和第二电池的剩余容量确定电子设备的剩余容量。
[0178]
本实施例中,当获取第一电池的剩余容量以及第二电池的剩余容量后,根据上述两个电池各自对应的剩余容量确定电子设备的剩余容量。
[0179]
通过本实施例,不仅可以确定第一电池的剩余容量,还可以根据第一电池的剩余容量以及第二电池的剩余容量确定出电子设备的剩余容量。
[0180]
在具体实现时,本实施例提供了一种确定电子设备的剩余容量的实现方式,参见图5,该图为本申请实施例提供的另一种确定电子设备的剩余容量的方法流程图,所述方法包括:
[0181]
S501:将第一电池和第二电池中发生剩余容量变化的电池对应的剩余容量确定为第一目标剩余容量。
[0182]
即,BMS可以实时监测第一电池和第二电池各自的剩余容量,当检测其中一个电池的剩余容量发生变化时,将其中发生剩余容量变化的电池对应的剩余容量确定为第一目标剩余容量。例如,当第一电池的剩余容量发生变化时,将第一电池的剩余容量确定为第一目标剩余容量,当第二电池的剩余容量发生变化时,将第二电池的剩余容量确定为第一目标剩余容量。
[0183]
S502:将第一目标剩余容量与第二目标剩余容量的差值乘以缩放系数后,再与初始显示值相加确定为当前时刻电子设备的剩余容量。
[0184]
即,利用第一目标剩余容量、第二目标剩余容量、缩放系数以及初始显示值可以确定出当前时刻电子设备的剩余容量,以在电子设备上进行显示。其中,初始显示值为剩余容量发生变化之前电子设备所显示的剩余容量。
[0185]
具体计算过程,可以参见下述公式:
[0186]
SOC=Ratio*(SOCtemp-SOCstart)+UIstart (10)
[0187]
其中,SOC为电子设备的剩余电量,Ratio为缩放系数,SOCtemp为第一目标剩余容量,SOCstart为第二目标剩余容量,UIstart为初始显示值。
[0188]
需要说明的是,在实际应用中,即可以计算电池容量在发生变化时刻电子设备对应的剩余容量SOC,也可以在确定出哪个电池容量在发生变化时,对该电池进行标记,一段时间后,将该电池在当前时刻对应的剩余容量为第一目标剩余容量,然后计算当前时刻电子设备的剩余容量。
[0189]
其中,第二目标剩余容量可以根据第一电池和第二电池的电量状态确定,缩放系数可以根据第二目标剩余容量以及初始显示值确定。具体地,当电池正在充电时,即从放空状态切换至满充状态的过程,将预先到达满充状态的电池对应的初始剩余容量确定为第二目标剩余容量。在实际应用时,可以通过以下方式判断哪个电池预先到达满充状态:判断FCCa*(1-SOCa)与FCCb*(1–SOCb)中哪个值较小,将较小值对应的电池的剩余容量确定为第二目标剩余容量。其中,预先到达满充状态的电池对应的初始剩余容量为该电池充电初始时刻对应的剩余容量。
[0190]
通过上述描述可知,本实施例中是将最先发生剩余容量化的电池对应的剩余容量确定为第一目标剩余容量,将最先到达满充状态或放空状态电池对应的剩余容量确定为第二目标剩余容量。可以理解的是,最先达到满充状态或放空状态的电池也是最先发生剩余容量变化的电池,因此,确定第一目标剩余容量对应的电池与确定第二目标剩余容量对应的电池为同一电池。即,通过判断哪个电池预先达到满充状态或放空状态,为后续计算电子设备的剩余容量选择参考基准。
[0191]
在具体实现时,当确定出最先到达满充状态或放空状态的电池时,可以对该电池进行标记,当在计算电子设备在某时刻对应的剩余容量时,将被标记的电池在当前时刻对应的剩余容量确定为第一目标剩余容量。
[0192]
当确定出第二目标剩余容量后,将最大剩余容量减去初始显示值的差值与最大剩余容量减去第二目标剩余容量的差值的比值,确定为缩放系数。具体为:
[0193]
[0194]
例如,初始显示值为80%、第二目标剩余容量为60%,则缩放系数Ratio为0.5。
[0195]
当电池在放电时,即从满充状态变换为放空状态的过程,将预先到达放空状态的电池对应的初始剩余容量确定为第二目标剩余容量。在实际应用时,可以通过以下方式判断哪个电池预先到达放空状态:SOCa*FCCa与SOCb*FCCb中哪个值较小,将较小值对应的电池的剩余容量确定为第二目标剩余容量。其中,预先到达放空状态的电池对应的初始剩余容量为该电池在放电初始时刻对应的剩余容量。
[0196]
当确定出第二目标剩余容量后,将初始显示值与第二目标剩余容量的比值,确定为缩放系数。具体为:
[0197]
[0198]
需要说明的是,本实施例中第一目标剩余容量SOCtemp和第二目标剩余容量SOCstart来自同一个电池,具体来自于哪个电池,取决于根据充放电场景预测哪个电池预先充满, 哪个电池预先放空。另外,缩放系数Ratio,第二目标剩余容量SOCstart以及初始显示值UIstart通常在充电与放电场景切换的时候会重新更新以应对场景变化带来的缩放比例变化。此外,当电池两端的剩余容量变化值大于预设阈值时,也可以更新缩放系数,以保证所确定的电子设备的剩余容量的准确性。例如,预设阈值为10%,电池两端的剩余容量变化值大于10%时,更新缩放系数。
[0199]
为便于理解,在电池刚进入充电状态时,电池a对应的剩余容量为60%、电池b对应的剩余容量为40%,FCCa-SOCa*FCCa<FCCb-SOCb*FCCb,可知电池a最先达到满充状态,第二目标剩余容量SOCstart为电池a对应的初始剩余容量为60%,存储电池a的标识,以便后续确定电子设备在某时刻对应的剩余容量时,将电池a在该时刻对应的剩余容量确定为第一目标剩余容量。当充电一段时间后,电池a对应的剩余容量为90%时,则第一目标剩余容量SOCstemp为90%。假设电子设备的初始显示值UIstart为50%时,缩放系数Ratio为5/4,则此时电子设备对应的剩余量为(90%-60%)*5/4+50%=87.5%,则在显示时可以显示为87%。
[0200]
当在电池处于放电状态时,电池a对应的剩余容量为60%、电池b对应的剩余容量为30%,SOCa*FCCa<SOCb*FCCb,可知电池b最先达到放空状态,第二目标剩余容量SOCstart为电池b对应的初始剩余容量为30%,存储电池b标识,以便后续确定电子设备在某时刻对应的剩余容量时,将电池b在该时刻对应的剩余容量确定为第一目标剩余容量。在放电一段时间后,电池b对应的剩余容量为20%时,则第一目标剩余容量SOCstemp为20%。在电子设备的初始显示值UIstart为50%时,缩放系数Ratio为5/3,则此时电子设备对应的剩余容量为(20%-30%)*5/3+50%=33.3%,则在显示时可以显示为33%。
[0201]
通过上述方法实施例,在电子设备仅有一个库伦计芯片的情况下,可以有效跟踪两个电池各自对应的满充容量、剩余容量,以及在获取两个电池各自对应的剩余容量后,将其进行拟合为一个剩余容量在电子设备上显示,以使得用户可以直观地了解电子设备的整体剩余容量。
[0202]
为便于理解第一电池的满充容量确定过程,下面以放电为例介绍获取第一电池满充容量的方法。
[0203]
参见图6,该图为本申请实施例提供的另一种电池容量跟踪方法的流程图,所述方法应用于电子设备,所述电子设备包括库伦计芯片、串联的第一电池和第二电池,所述库伦计芯片并联在所述第二电池的两端,所述方法包括:
[0204]
S601:获取第一电池从满充状态切换至放空状态时对应的第三剩余容量变化值。
[0205]
S602:获取第二电池从满充状态切换至放空状态时对应的第四剩余容量变化值。
[0206]
即,获取第一电池从满充状态开始放电到放空状态时,对应的第三剩余容量变化值,以及第二电池从满充状态开始放电到放空状态时,对应的第四剩余容量变化值。
[0207]
可以理解的是,由于第二电池两端并联有库伦计芯片,因此,可以直接获取第二电池从满充状态到放空状态对应的第四剩余容量变化值,而对于第一电池,本实施例提供了一种获取第三剩余容量变化值的方法,具体为,当所述第一电池处于满充状态时,获取第一电池的第三开路电压,根据第三开路电压确定第一电池对应的第三剩余容量;当第一电池处于放空状态时,获取第一电池对应的第四开路电压,根据第四开路电压确定第一电池对 应的第四剩余容量;将第三剩余容量与第四剩余容量的差值确定为第三剩余容量变化值。即,分别获取第一电池在满充状态时对应的剩余容量以及第一电池在放空状态时对应的剩余容量,二者相减可以获得第一电池从满充状态变换到放空状态时对应的第三剩余容量变化值。具体计算过程可以参见方法实施例3,本实施例在此不再赘述。
[0208]
S603:将第二电池的满充容量与第四剩余容量变化值相乘后再除以第三剩余容量变化值获得所述第一电池的满充容量。
[0209]
可以理解的是,在放电过程,第一电池和第二电池同时放电,电流相等且电池持续时间相同,因此流过第一电池的电荷量和第二电池的电荷量相等,因此,可以将第二电池的满充容量与第四剩余容量变化值相乘得到第二电池在放电过程中流过第二电池的电荷量,再除以第三剩余容量变化值获得第一电池的满充容量。
[0210]
需要说明的是,本实施例中各个参数的获取可以参见上述方法实施例,本实施例在此不再赘述。
[0211]
示例性装置
[0212]
基于上述方法实施例,本申请实施例提供了一种电池容量跟踪装置,下面将结合附图对该装置进行说明。
[0213]
参见图7,该图为本申请实施例提供的一种电池容量跟踪装置结构图,如图7所示,该装置可以包括:
[0214]
第一获取单元701,用于获取所述第一电池在满充状态与放空状态切换时对应的第一剩余容量变化值;
[0215]
第二获取单元702,用于获取所述第二电池在满充状态与放空状态切换时对应的第二剩余容量变化值;
[0216]
第一确定单元703,用于根据所述第一剩余容量变化值、所述第二剩余容量变化值以及所述第二电池的满充容量确定所述第一电池的满充容量,所述第二电池的满充容量通过所述库伦计芯片直接获得。
[0217]
在一种可能的实现方式中,所述第一确定单元,具体用于将所述第二电池的满充容量与所述第二剩余容量变化值相乘后再除以所述第一剩余容量变化值获得所述第一电池的满充容量。
[0218]
在一种可能的实现方式中,当从所述放空状态切换至所述满充状态时,所述第一确定单元,包括:
[0219]
第一确定子单元,用于确定第一开关在充电过程中处于闭合状态时对应消耗的第一额外容量,所述第一开关并联在所述第一电池的两端;
[0220]
第二确定子单元,用于确定第二开关在充电过程中处于闭合状态时对应消耗的第二额外容量,所述第二开关并联在所述第二电池的两端;
[0221]
第一计算子单元,用于将所述第二电池的满充容量与所述第二剩余容量变化值相乘后加上所述第二额外容量并减去第一额外容量,再除以所述第一剩余容量变化值获得所述第一电池的满充容量。
[0222]
在一种可能的实现方式中,所述第一获取单元,包括:
[0223]
第一获取子单元,用于当所述第一电池处于所述满充状态或所述放空状态中某一状态时,获取所述第一电池的第一开路电压,根据所述第一开路电压确定所述第一电池对应的第一剩余容量;
[0224]
第二获取子单元,用于当所述第一电池处于所述满充状态或所述放空状态中另一状态时,获取所述第一电池对应的第二开路电压,根据所述第二开路电压确定所述第一电池对应的第二剩余容量;
[0225]
第三确定子单元,用于将所述第一剩余容量与所述第二剩余容量的差值确定为所述第一剩余容量变化值。
[0226]
在一种可能的实现方式中,当从满充状态切换至放空状态时,所述第二获取子单元具体用于以预设周期获取所述第一电池的第一电压、所述第二电池的第二电压、所述第一电池的第一温度、所述第二电池的第二温度以及所述第一电池在放电过程中所对应的放电电流;
[0227]
当所述第一电压或所述第二电压中任一个电压小于预设电压阈值、所述第一温度和所述第二温度均满足预设温度以及所述放电电流小于预设电流阈值时,根据所述第一电压、所述放电电流以及电路阻抗确定所述第二开路电压;所述电路阻抗包括放电线路阻抗、所述第一电池的内阻和第二电池的内阻。
[0228]
在一种可能的实现方式中,所述装置还包括:
[0229]
第三获取单元,用于获取所述第一电池在初始时刻对应的初始剩余容量;
[0230]
第二确定单元,用于确定所述第二电池从初始时刻到当前时刻的剩余容量变化值;
[0231]
第四获取单元,用于将所述第二电池对应的剩余容量变化值与所述第二电池的满充容量相乘再除以所述第一电池的满充容量,获得所述第一电池的剩余容量变化值;
[0232]
第三确定单元,用于根据所述初始剩余容量以及所述第一电池的剩余容量变化值,确定当前时刻所述第一电池的剩余容量;
[0233]
第四确定单元,用于根据所述第一电池的剩余容量和所述第二电池的剩余容量确定所述电子设备的剩余容量。
[0234]
在一种可能的实现方式中,所述第四确定单元,包括:
[0235]
第四确定子单元,用于将所述第一电池和所述第二电池中发生剩余容量变化的电池对应的剩余容量确定为第一目标剩余容量;
[0236]
第二计算子单元,用于将所述第一目标剩余容量与第二目标剩余容量的差值乘以缩放系数后,再与初始显示值相加确定为当前时刻所述电子设备的剩余容量,所述初始显示值为剩余容量发生变化前所述电子设备所显示的剩余容量。
[0237]
在一种可能的实现方式中,所述装置还包括:
[0238]
第五确定单元,用于当从所述放空状态切换至所述满充状态时,将预先到达满充状态的电池对应的初始剩余容量确定为所述第二目标剩余容量;
[0239]
第一计算单元,用于将最大剩余容量减去所述初始显示值的差值与最大剩余容量减去所述第二目标剩余容量的差值的比值,确定为所述缩放系数;或,
[0240]
第六确定单元,用于当从所述满充状态切换至所述放空状态时,将预先到达放空状态的电池对应的初始剩余容量确定为所述第二目标剩余容量;
[0241]
第二计算单元,用于将所述初始显示值与所述第二目标剩余容量的比值确定为所述缩放系数。
[0242]
在一种可能的实现方式中,所述装置还包括:
[0243]
第五获取单元,用于获取从初始时刻到当前时刻第一开关处于闭合状态时对应消耗的第三额外容量,所述第一开关并联在所述第一电池的两端;
[0244]
第六获取单元,用于获取从初始时刻到当前时刻第二开关处于闭合状态时对应消耗的第四额外容量,所述第二开关并联在所述第二电池的两端;
[0245]
所述第四获取单元,具体用于将所述第二电池的剩余容量变化值与所述第二电池的满充容量相乘后加上所述第四额外容量并减去所述第三额外容量,再除以所述第一电池的满充容量,获得所述第一电池的剩余容量变化值。
[0246]
在一种可能的实现方式中,所述第三获取单元,包括:
[0247]
第三获取子单元,用于获取所述第一电池在初始时刻的第一初始电压以及所述第二电池在初始时刻的第二初始电压;
[0248]
第五确定子单元,用于根据所述第二电池在初始时刻对应的剩余容量,确定所述第二电池的开路电压;
[0249]
第六确定子单元,用于将所述第二电池的开路电压与所述第一初始电压相加再减去所述第二初始电压,获得所述第一电池的开路电压,并根据所述第一电池的开路电压确定所述第一电池的初始剩余容量。
[0250]
参见图8,该图为本申请实施例提供的另一种电池容量跟踪装置结构图,所述装置应用于电子设备,所述电子设备包括库伦计芯片、串联的第一电池和第二电池,所述库伦计芯片并联在所述第二电池的两端,所述装置包括:
[0251]
第七获取单元801,用于获取所述第一电池从满充状态变换至放空状态时对应的第三剩余容量变化值;
[0252]
第八获取单元802,用于获取所述第二电池从满充状态变换至放空状态时对应的第四剩余容量变化值;
[0253]
第三计算单元803,用于将所述第二电池的满充容量与所述第四剩余容量变化值相乘后再除以所述第三剩余容量变化值获得所述第一电池的满充容量。
[0254]
在一种可能的实现方式中,所述第七获取单元,包括:
[0255]
第七确定子单元,用于当所述第一电池处于满充状态时,获取所述第一电池的第三开路电压,根据所述第三开路电压确定所述第一电池对应的第三剩余容量;
[0256]
第八确定子单元,用于当所述第一电池处于放空状态时,获取所述第一电池对应的第四开路电压,根据所述第四开路电压确定所述第一电池对应的第四剩余容量;
[0257]
第九确定子单元,用于将所述第三剩余容量与所述第四剩余容量的差值确定为所述第三剩余容量变化值。
[0258]
需要说明的是,本实施例中各个单元的实现可以参见上述方法实施例,本实施例在此不做限定。
[0259]
另外,本申请实施例还提供了一种电子设备,下面将结合附图进行说明。
[0260]
参见图2b,该图为本申请实施例提供的一种电子设备的结构图,如图2b所示,该电子设备包括:第一电池901、第二电池902、控制器903、库伦计芯片904以及充电集成电路905。
[0261]
其中,第一电池901和第二电池902串联,用于为电子设备供电;其中,第一电池901为电池a,第二电池902为电池b。
[0262]
充电集成电路905的输入端与充电适配器连接,充电集成电路的输出端用于连接第一电池901的正极,第一电池901的负极连接第二电池902的正极,第二电池902的负极通过电阻接地。充电集成电路905用于为第一电池901和第二电池902进行充电;其中,充电集成电路(integrated circuit,IC)可以简称为充电IC。
[0263]
库伦计芯片904与第二电池902并联,用于监测第二电池902的剩余容量及满充容量,并将剩余容量和满充容量发送给控制器903;
[0264]
控制器903,用于获取所述第一电池在满充状态与放空状态切换时对应的第一剩余容量变化值;获取所述第二电池在满充状态与放空状态切换时对应的第二剩余容量变化值;根据所述第一剩余容量变化值、所述第二剩余容量变化值以及所述第二电池的满充容量确定所述第一电池的满充容量,所述第二电池的满充容量通过所述库伦传感器库伦计芯片直接获得。
[0265]
在一种可能的实现方式中,电子设备还包括:第一开关906和第二开关907;
[0266]
所述第一开关906和电阻Rbal串联后并联在所述第一电池901的两端;所述第二开关907和所述电阻串联后并联在所述第二电池902的两端。其中,第一开关906为开关A,第二开关907为开关B。
[0267]
所述控制器,用于在充电过程中当所述第一电池的电压与所述第二电池的电压差值大于第一预设电压时,闭合与较大电压值的电池并联的开关。
[0268]
其中,第一开关906和第二开关907为两个电池的电压均衡控制装置,可以建立电流旁路使电压低的电池进行充电。
[0269]
在一种可能的实现方式中,所述电子设备还包括:模数转换器908;
[0270]
所述模数转换器908与所述第一电池901并联,用于采集所述第一电池901的电压,并将采集的模拟电压转换为数字电压发送给所述控制器。
[0271]
在一种可能的实现方式中,所述控制器,具体用于将所述第二电池的满充容量与所述第二剩余容量变化值相乘后再除以所述第一剩余容量变化值获得所述第一电池的满充容量。
[0272]
在一种可能的实现方式中,当从所述放空状态切换至所述满充状态时,所述控制器,还用于确定第一开关在充电过程中处于闭合状态时对应消耗的第一额外容量,所述第一开关并联在所述第一电池的两端;确定第二开关在充电过程中处于闭合状态时对应消耗的第二额外容量,所述第二开关并联在所述第二电池的两端;将所述第二电池的满充容量与所 述第二剩余容量变化值相乘后加上所述第二额外容量并减去第一额外容量,再除以所述第一剩余容量变化值获得所述第一电池的满充容量。
[0273]
在一种可能的实现方式中,所述控制器,具体用于当所述第一电池处于所述满充状态或所述放空状态中某一状态时,获取所述第一电池的第一开路电压,根据所述第一开路电压确定所述第一电池对应的第一剩余容量;当所述第一电池处于所述满充状态或所述放空状态中另一状态时,获取所述第一电池对应的第二开路电压,根据所述第二开路电压确定所述第一电池对应的第二剩余容量;将所述第一剩余容量与所述第二剩余容量的差值确定为所述第一剩余容量变化值。
[0274]
在一种可能的实现方式中,当从满充状态切换至放空状态时,所述控制器,还用于以预设周期获取所述第一电池的第一电压、所述第二电池的第二电压、所述第一电池的第一温度、所述第二电池的第二温度以及所述第一电池在放电过程中所对应的放电电流;当所述第一电压或所述第二电压中任一个电压小于预设电压阈值、所述第一温度和所述第二温度均满足预设温度以及所述放电电流小于预设电流阈值时,根据所述第一电压、所述放电电流以及电路阻抗确定所述第二开路电压;所述电路阻抗包括放电线路阻抗、所述第一电池的内阻和第二电池的内阻。
[0275]
在一种可能的实现方式中,所述控制器,还用于获取所述第一电池在初始时刻对应的初始剩余容量;确定所述第二电池从初始时刻到当前时刻的剩余容量变化值;将所述第二电池对应的剩余容量变化值与所述第二电池的满充容量相乘再除以所述第一电池的满充容量,获得所述第一电池的剩余容量变化值;根据所述初始剩余容量以及所述第一电池的剩余容量变化值,确定当前时刻所述第一电池的剩余容量;根据所述第一电池的剩余容量和所述第二电池的剩余容量确定所述电子设备的剩余容量。
[0276]
在一种可能的实现方式中,所述控制器,具体用于将所述第一电池和所述第二电池中发生剩余容量变化的电池对应的剩余容量确定为第一目标剩余容量;将所述第一目标剩余容量与第二目标剩余容量的差值乘以缩放系数后,再与初始显示值相加确定为当前时刻所述电子设备的剩余容量,所述初始显示值为剩余容量发生变化前所述电子设备所显示的剩余容量。
[0277]
在一种可能的实现方式中,所述控制器,还用于当从所述放空状态切换至所述满充状态时,将预先到达满充状态的电池对应的初始剩余容量确定为所述第二目标剩余容量;将最大剩余容量减去所述初始显示值的差值与最大剩余容量减去所述第二目标剩余容量的差值的比值,确定为所述缩放系数;或,当从所述满充状态切换至所述放空状态时,将预先到达放空状态的电池对应的初始剩余容量确定为所述第二目标剩余容量;将所述初始显示值与所述第二目标剩余容量的比值确定为所述缩放系数。
[0278]
在一种可能的实现方式中,所述控制器,还用于获取从初始时刻到当前时刻第一开关处于闭合状态时对应消耗的第三额外容量,所述第一开关并联在所述第一电池的两端;获取从初始时刻到当前时刻第二开关处于闭合状态时对应消耗的第四额外容量,所述第二开关并联在所述第二电池的两端;
[0279]
所述控制器,具体用于将所述第二电池的剩余容量变化值与所述第二电池的满充容量相乘后加上所述第四额外容量并减去所述第三额外容量,再除以所述第一电池的满充容量,获得所述第一电池的剩余容量变化值。
[0280]
在一种可能的实现方式中,所述控制器,具体用于获取所述第一电池在初始时刻的第一初始电压以及所述第二电池在初始时刻的第二初始电压;根据所述第二电池在初始时刻对应的剩余容量,确定所述第二电池的开路电压;将所述第二电池的开路电压与所述第一初始电压相加再减去所述第二初始电压,获得所述第一电池的开路电压,并根据所述第一电池的开路电压确定所述第一电池的初始剩余容量。
[0281]
需要说明的是,本实施例中各个模块的具体实现可以参见上述方法实施例,本实施例在此不做赘述。
[0282]
应当理解,在本申请中,“至少一个(项)”是指一个或者多个,“多个”是指两个或两个以上。“和/或”,用于描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,“A和/或B”可以表示:只存在A,只存在B以及同时存在A和B三种情况,其中A,B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达,是指这些项中的任意组合,包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如,a,b或c中的至少一项(个),可以表示:a,b,c,“a和b”,“a和c”,“b和c”,或“a和b和c”,其中a,b,c可以是单个,也可以是多个。
[0283]
还需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0284]
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块,或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
[0285]
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

权利要求书

[权利要求 1]
一种电池容量跟踪方法,其特征在于,所述方法应用于电子设备,所述电子设备包括库伦计芯片、串联的第一电池和第二电池,所述库伦计芯片并联在所述第二电池的两端,所述方法包括: 获取所述第一电池在满充状态与放空状态切换时对应的第一剩余容量变化值; 获取所述第二电池在满充状态与放空状态切换时对应的第二剩余容量变化值; 根据所述第一剩余容量变化值、所述第二剩余容量变化值以及所述第二电池的满充容量确定所述第一电池的满充容量,所述第二电池的满充容量通过所述库伦计芯片直接获得。
[权利要求 2]
根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述第一剩余容量变化值、所述第二剩余容量变化值以及所述第二电池的满充容量确定所述第一电池的满充容量,包括: 将所述第二电池的满充容量与所述第二剩余容量变化值相乘后再除以所述第一剩余容量变化值获得所述第一电池的满充容量。
[权利要求 3]
根据权利要求2所述的方法,其特征在于,当从所述放空状态切换至所述满充状态时,所述将所述第二电池的满充容量与所述第二剩余容量变化值相乘后再除以所述第一剩余容量变化值获得所述第一电池的满充容量,包括: 确定第一开关在充电过程中处于闭合状态时对应消耗的第一额外容量,所述第一开关并联在所述第一电池的两端; 确定第二开关在充电过程中处于闭合状态时对应消耗的第二额外容量,所述第二开关并联在所述第二电池的两端; 将所述第二电池的满充容量与所述第二剩余容量变化值相乘后加上所述第二额外容量并减去第一额外容量,再除以所述第一剩余容量变化值获得所述第一电池的满充容量。
[权利要求 4]
根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取所述第一电池在满充状态与放空状态切换时对应的第一剩余容量变化值,包括: 当所述第一电池处于所述满充状态或所述放空状态中某一状态时,获取所述第一电池的第一开路电压,根据所述第一开路电压确定所述第一电池对应的第一剩余容量; 当所述第一电池处于所述满充状态或所述放空状态中另一状态时,获取所述第一电池对应的第二开路电压,根据所述第二开路电压确定所述第一电池对应的第二剩余容量; 将所述第一剩余容量与所述第二剩余容量的差值确定为所述第一剩余容量变化值。
[权利要求 5]
根据权利要求4所述的方法,其特征在于,当从满充状态切换至放空状态时,所述获取所述第一电池对应的第二开路电压,包括: 以预设周期获取所述第一电池的第一电压、所述第二电池的第二电压、所述第一电池的第一温度、所述第二电池的第二温度以及所述第一电池在放电过程中所对应的放电电流; 当所述第一电压或所述第二电压中任一个电压小于预设电压阈值、所述第一温度和所述第二温度均满足预设温度以及所述放电电流小于预设电流阈值时,根据所述第一电压、所述放电电流以及电路阻抗确定所述第二开路电压;所述电路阻抗包括放电线路阻抗、所述第一电池的内阻和第二电池的内阻。
[权利要求 6]
根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括: 获取所述第一电池在初始时刻对应的初始剩余容量; 确定所述第二电池从初始时刻到当前时刻的剩余容量变化值; 将所述第二电池对应的剩余容量变化值与所述第二电池的满充容量相乘再除以所述第一电池的满充容量,获得所述第一电池的剩余容量变化值; 根据所述初始剩余容量以及所述第一电池的剩余容量变化值,确定当前时刻所述第一电池的剩余容量; 根据所述第一电池的剩余容量和所述第二电池的剩余容量确定所述电子设备的剩余容量。
[权利要求 7]
根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述根据所述第一电池的剩余容量和所述第二电池的剩余容量确定所述电子设备的剩余容量,包括: 将所述第一电池和所述第二电池中发生剩余容量变化的电池对应的剩余容量确定为第一目标剩余容量; 将所述第一目标剩余容量与第二目标剩余容量的差值乘以缩放系数后,再与初始显示值相加确定为当前时刻所述电子设备的剩余容量,所述初始显示值为剩余容量发生变化前所述电子设备所显示的剩余容量。
[权利要求 8]
根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述方法还包括: 当从所述放空状态切换至所述满充状态时,将预先到达满充状态的电池对应的初始剩余容量确定为所述第二目标剩余容量; 将最大剩余容量减去所述初始显示值的差值与最大剩余容量减去所述第二目标剩余容量的差值的比值,确定为所述缩放系数;或, 当从所述满充状态切换至所述放空状态时,将预先到达放空状态的电池对应的初始剩余容量确定为所述第二目标剩余容量; 将所述初始显示值与所述第二目标剩余容量的比值确定为所述缩放系数。
[权利要求 9]
根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述将所述第一电池的剩余容量变化值与所述第二电池的满充容量相乘再除以所述第一电池的满充容量,获得所述第一电池的剩余容量变化值之前,所述方法还包括: 获取从初始时刻到当前时刻第一开关处于闭合状态时对应消耗的第三额外容量,所述第一开关并联在所述第一电池的两端; 获取从初始时刻到当前时刻第二开关处于闭合状态时对应消耗的第四额外容量,所述第二开关并联在所述第二电池的两端; 所述将所述第二电池的剩余容量变化值与所述第二电池的满充容量相乘再除以所述第一电池的满充容量,获得所述第一电池的剩余容量变化值,包括: 将所述第二电池的剩余容量变化值与所述第二电池的满充容量相乘后加上所述第四额外容量并减去所述第三额外容量,再除以所述第一电池的满充容量,获得所述第一电池的剩余容量变化值。
[权利要求 10]
根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述获取所述第一电池在初始时刻对应的初始剩余容量,包括: 获取所述第一电池在初始时刻的第一初始电压以及所述第二电池在初始时刻的第二初始电压; 根据所述第二电池在初始时刻对应的剩余容量,确定所述第二电池的开路电压; 将所述第二电池的开路电压与所述第一初始电压相加再减去所述第二初始电压,获得所述第一电池的开路电压,并根据所述第一电池的开路电压确定所述第一电池的初始剩余容量。
[权利要求 11]
一种电池容量跟踪方法,其特征在于,所述方法应用于电子设备,所述电子设备包括库伦计芯片、串联的第一电池和第二电池,所述库伦计芯片并联在所述第二电池的两端,所述方法包括: 获取所述第一电池从满充状态切换至放空状态时对应的第三剩余容量变化值; 获取所述第二电池从满充状态切换至放空状态时对应的第四剩余容量变化值; 将所述第二电池的满充容量与所述第四剩余容量变化值相乘后再除以所述第三剩余容量变化值获得所述第一电池的满充容量。
[权利要求 12]
根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述获取所述第一电池从满充状态变换至放空状态时对应的第三剩余容量变化值,包括: 当所述第一电池处于满充状态时,获取所述第一电池的第三开路电压,根据所述第三开路电压确定所述第一电池对应的第三剩余容量; 当所述第一电池处于放空状态时,获取所述第一电池对应的第四开路电压,根据所述第四开路电压确定所述第一电池对应的第四剩余容量; 将所述第三剩余容量与所述第四剩余容量的差值确定为所述第三剩余容量变化值。
[权利要求 13]
一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括:第一电池、第二电池、控制器、充电集成电路以及库伦计芯片; 所述第一电池和所述第二电池串联,用于为所述电子设备供电; 所述充电集成电路的输入端用于连接充电适配器,为所述第一电池和所述第二电池进行充电; 所述库伦计芯片与所述第二电池并联,用于监测所述第二电池的剩余容量及满充容量,并将所述剩余容量和所述满充容量发送给所述控制器; 所述控制器,用于获取所述第一电池在满充状态与放空状态切换时对应的第一剩余容量变化值;获取所述第二电池在满充状态与放空状态切换时对应的第二剩余容量变化值;根据所述第一剩余容量变化值、所述第二剩余容量变化值以及所述第二电池的满充容量确定所述第一电池的满充容量,所述第二电池的满充容量通过所述库伦传感器库伦计芯片直接获得。
[权利要求 14]
根据权利要求13所述的设备,其特征在于,所述电子设备还包括:第一开关和第二开关; 所述第一开关和电阻串联后并联在所述第一电池的两端;所述第二开关和所述电阻串联后并联在所述第二电池的两端; 所述控制器,用于在充电过程中当所述第一电池的电压与所述第二电池的电压差值大 于第一预设电压时,闭合与较大电压值的电池并联的开关。
[权利要求 15]
根据权利要求13或14所述的设备,其特征在于,所述电子设备还包括:模数转换器; 所述模数转换器与所述第一电池并联,用于采集所述第一电池的电压,并将采集的模拟电压转换为数字电压发送给所述控制器。
[权利要求 16]
根据权利要求13所述的设备,其特征在于,所述控制器,具体用于将所述第二电池的满充容量与所述第二剩余容量变化值相乘后再除以所述第一剩余容量变化值获得所述第一电池的满充容量。
[权利要求 17]
根据权利要求14或16所述的设备,其特征在于,当从所述放空状态切换至所述满充状态时,所述控制器,还用于确定第一开关在充电过程中处于闭合状态时对应消耗的第一额外容量,所述第一开关并联在所述第一电池的两端;确定第二开关在充电过程中处于闭合状态时对应消耗的第二额外容量,所述第二开关并联在所述第二电池的两端;将所述第二电池的满充容量与所述第二剩余容量变化值相乘后加上所述第二额外容量并减去第一额外容量,再除以所述第一剩余容量变化值获得所述第一电池的满充容量。
[权利要求 18]
根据权利要求13所述的设备,其特征在于,所述控制器,具体用于当所述第一电池处于所述满充状态或所述放空状态中某一状态时,获取所述第一电池的第一开路电压,根据所述第一开路电压确定所述第一电池对应的第一剩余容量;当所述第一电池处于所述满充状态或所述放空状态中另一状态时,获取所述第一电池对应的第二开路电压,根据所述第二开路电压确定所述第一电池对应的第二剩余容量;将所述第一剩余容量与所述第二剩余容量的差值确定为所述第一剩余容量变化值。
[权利要求 19]
根据权利要求18所述的设备,其特征在于,当从满充状态切换至放空状态时,所述控制器,还用于以预设周期获取所述第一电池的第一电压、所述第二电池的第二电压、所述第一电池的第一温度、所述第二电池的第二温度以及所述第一电池在放电过程中所对应的放电电流;当所述第一电压或所述第二电压中任一个电压小于预设电压阈值、所述第一温度和所述第二温度均满足预设温度以及所述放电电流小于预设电流阈值时,根据所述第一电压、所述放电电流以及电路阻抗确定所述第二开路电压;所述电路阻抗包括放电线路阻抗、所述第一电池的内阻和第二电池的内阻。
[权利要求 20]
根据权利要求13所述的设备,其特征在于,所述控制器,还用于获取所述第一电池在初始时刻对应的初始剩余容量;确定所述第二电池从初始时刻到当前时刻的剩余容量变化值;将所述第二电池对应的剩余容量变化值与所述第二电池的满充容量相乘再除以所述第一电池的满充容量,获得所述第一电池的剩余容量变化值;根据所述初始剩余容量以及所述第一电池的剩余容量变化值,确定当前时刻所述第一电池的剩余容量;根据所述第一电池的剩余容量和所述第二电池的剩余容量确定所述电子设备的剩余容量。
[权利要求 21]
根据权利要求20所述的设备,其特征在于,所述控制器,具体用于将所述第一电池和所述第二电池中发生剩余容量变化的电池对应的剩余容量确定为第一目标剩余容量;将所述第一目标剩余容量与第二目标剩余容量的差值乘以缩放系数后,再与初始显示值相加确定为当前时刻所述电子设备的剩余容量,所述初始显示值为剩余容量发生变化前所述 电子设备所显示的剩余容量。
[权利要求 22]
根据权利要求21所述的设备,其特征在于,所述控制器,还用于当从所述放空状态切换至所述满充状态时,将预先到达满充状态的电池对应的初始剩余容量确定为所述第二目标剩余容量;将最大剩余容量减去所述初始显示值的差值与最大剩余容量减去所述第二目标剩余容量的差值的比值,确定为所述缩放系数;或,当从所述满充状态切换至所述放空状态时,将预先到达放空状态的电池对应的初始剩余容量确定为所述第二目标剩余容量;将所述初始显示值与所述第二目标剩余容量的比值确定为所述缩放系数。
[权利要求 23]
根据权利要求13所述的设备,其特征在于,所述控制器,还用于获取从初始时刻到当前时刻第一开关处于闭合状态时对应消耗的第三额外容量,所述第一开关并联在所述第一电池的两端;获取从初始时刻到当前时刻第二开关处于闭合状态时对应消耗的第四额外容量,所述第二开关并联在所述第二电池的两端; 所述控制器,具体用于将所述第二电池的剩余容量变化值与所述第二电池的满充容量相乘后加上所述第四额外容量并减去所述第三额外容量,再除以所述第一电池的满充容量,获得所述第一电池的剩余容量变化值。
[权利要求 24]
根据权利要求13所述的设备,其特征在于,所述控制器,具体用于获取所述第一电池在初始时刻的第一初始电压以及所述第二电池在初始时刻的第二初始电压;根据所述第二电池在初始时刻对应的剩余容量,确定所述第二电池的开路电压;将所述第二电池的开路电压与所述第一初始电压相加再减去所述第二初始电压,获得所述第一电池的开路电压,并根据所述第一电池的开路电压确定所述第一电池的初始剩余容量。

附图

[ 图 1]  
[ 图 2A]  
[ 图 2B]  
[ 图 3]  
[ 图 4]  
[ 图 5]  
[ 图 6]  
[ 图 7]  
[ 图 8]