CN103235264B - 一种电池剩余容量测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池剩余容量测量方法及装置，通过电池电流检测以确定是否启动剩余电量检测过程，然后进行电池回跳电压的检测和温度检测，再通过判断电池回跳电压是否大于等于阈值，进行不同的计算方法及温度修正，得到修正后的剩余容量SOC₂；本发明公开的电池剩余容量测量方法及装置，只需电池电流检测为零即可检测电池回跳电压并进行计算，不需要长时间的静置以得到开路电压之后再进行电池剩余容量的计算，解决了静置时间长的问题；而且本发明中当检测到电池电流一旦为零，即可启动对电池回跳电压及环境温度的检测，对电池剩余容量进行计算，实现了电池剩余容量的在线测量。

Description

一种电池剩余容量测量方法及装置

技术领域

本发明涉及动力电池容量检测技术领域，尤其涉及一种电池剩余容量测量方法及装置。

背景技术

动力电池目前广泛应用于电力、交通、邮电等诸多领域，成为***的关键部件之一，其可靠运行直接影响到整套设备的性能及运行，而运行中常因蓄电池剩余容量无法准确预测造成损失或者重大事故。因此蓄电池剩余容量（主要用荷电状态SOC衡量）的准确预测成为电池管理中最基本和最首要的任务。

SOC预测方法主要有开路电压法，是通过检测蓄电池的开路电压进而计算SOC。通过检测蓄电池的开路电压，得到此时开路电压与蓄电池充分放电时的开路电压差值，与蓄电池充满电与充分放电时的开路电压差值做比，得到蓄电池此时的剩余容量SOC。

计算公式为：其中V_BO为电池开路电压，V_a为充满电时的开路电压，V_b为充分放电时的开路电压。

开路电压法虽然计算公式简单，但是需要蓄电池长时间静置到稳定状态才能测取开路电压V_BO；并且，采用开路电压法计算蓄电池剩余容量SOC时，需要蓄电池长时间处于空载状态，因此不能实现在线测量。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种电池剩余容量测量方法及装置，以解决静置时间长及不能实现在线测量的问题。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种电池剩余容量测量方法，包括：

检测电池电流；

当判断所述电池电流为零，采集电池回跳电压和电池所处环境的温度；

根据所述电池回跳电压确定电池剩余容量值SOC₂计算公式；

根据所述电池所处环境的温度以及电池回跳电压确定修正方式；

采用所述确定的电池剩余容量值SOC₂计算公式计算得到电池剩余容量值SOC₂，并采用所述确定的修正方式修正计算得到的电池剩余容量值SOC₂。

优选的，所述根据所述电池回跳电压确定电池剩余容量值SOC₂计算公式，包括：

判断所述电池回跳电压是否大于等于阈值；

当判断所述电池回跳电压大于等于阈值时，采用公式SOC₂＝(0.0052U_t ³-0.1887U_t+2.3034U_t-9.394)×10⁴计算得到电池剩余容量值SOC₂；

当判断所述电池回跳电压小于阈值时，采用公式 ${\mathrm{SOC}}_2=-{0.0249U}_t^2+{1.0225U}_t-8.2236$ 计算得到电池剩余容量值SOC₂。

优选的，所述根据所述电池所处环境的温度以及电池回跳电压确定修正方式，包括：

获取所述电池所处环境的温度；

计算所述电池所处环境的温度和基准温度的差值；

当判断所述电池回跳电压大于等于阈值时，采用第一预设对应关系得到电池回跳电压确定修正方式，当判断所述电池回跳电压小于阈值时，采用第二预设对应关系得到电池回跳电压确定修正方式，所述第一预设对应关系和第二预设对应关系为所述差值和电池剩余容量值SOC₂修正量的对应关系。

优选的，所述电池剩余容量测量方法还包括：

判断所述修正后的电池剩余容量值SOC₂是否小于15%；

当判断所述修正后的电池剩余容量值SOC₂小于15%时，报警。

优选的，所述电池剩余容量测量方法还包括：显示所述修正后的电池剩余容量值SOC₂。

一种电池剩余容量测量装置，包括：电流检测电路、电压检测电路、温度检测电路和控制器，其中：

所述电流检测电路用于检测电池电流，将电池电流信号输出至所述控制器；

所述电压检测电路用于当判断所述电池电流为零，检测电池回跳电压，将电池回跳电压信号输出至所述控制器；

所述温度检测电路用于当判断所述电池电流为零，检测所述电池所处环境的温度，将温度信号输出至所述控制器；

所述控制器用于接收电池回跳电压信号、电池电流信号以及电池所处环境的温度信号，根据所述电池回跳电压确定电池剩余容量值SOC₂计算公式；根据所述电池所处环境的温度以及电池回跳电压确定修正方式；采用所述确定的电池剩余容量值SOC₂计算公式计算得到电池剩余容量值SOC₂，并采用所述确定的修正方式修正计算得到的电池剩余容量值SOC₂。

优选的，所述控制器为89S51单片机；

所述89S51单片机的P14、P15、P16以及P17口与所述电压检测电路相连；

所述89S51单片机的P32口与所述电流检测电路相连；

所述89S51单片机的P33口与所述温度检测电路相连。

优选的，所述电压检测电路包括：运算放大器LM324、A/D芯片MCP3208、第一电阻、第二电阻、第三电阻与第四电阻；

所述运算放大器LM324的负相输入端接收所述电池回跳电压信号，所述电池回跳电压信号经由所述第一电阻进入所述运算放大器LM324的负相输入端；所述运算放大器LM324的正相输入端接收10V基准电压信号，所述10V基准电压信号经由所述第二电阻进入所述运算放大器LM324的正相输入端；所述运算放大器LM324的正相输入端与输出端相连，所述正相输入端与输出端之间连接所述第三电阻，所述运算放大器LM324的输出端发送模拟信号至所述A/D芯片MCP3208；所述运算放大器LM324的负相输入端与所述第四电阻相连，所述第二电阻的另一端接地；所述运算放大器LM324的正相控制端接15V基准电压信号；所述运算放大器LM324的负相控制端接地；

所述A/D芯片MCP3208的1口接收所述运算放大器LM324发送的模拟信号，9口与14口相连并接地，10口接所述控制器的P17口，11口接所述控制器的P16口，12口输出数字信号并接所述控制器的P15口，13口接所述控制器的P14口，16口接5V基准电压信号。

优选的，所述电流检测电路包括第五电阻与第六电阻：

所述第五电阻接收所述电池电流信号，所述第五电阻的另一端与所述第六电阻相连，所述第六电阻的另一端接地，所述第五地电阻与所述第六电阻的连接点与所述控制器相连。

优选的，所述温度检测电路包括：数字温度传感器DS18B20与第七电阻：

所述数字温度传感器DS18B20的VCC端连接电压VCC相连；所述数字温度传感器DS18B20的DQ端与所述第七电阻相连，所述第七电阻的另一端与所述控制器相连，并连接电压VCC；所述数字温度传感器DS18B20的GND端接地。

优选的，所述电池剩余容量测量装置还包括显示电路，所述显示电路用于接收所述控制器传送的动力电池剩余容量信号并显示；

所述显示电路包括：三合一共阴LED数码管、4511译码器、7404反相器、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻以及第十四电阻；

所述三合一共阴LED数码管的12口与所述7404反相器的2口相连，所述三合一共阴LED数码管的9口与所述7404反相器的4口相连，所述三合一共阴LED数码管的8口与所述7404反相器的6口相连；

所述7404反相器的1口与所述控制器的P20口相连，所述7404反相器的3口与所述控制器的P21口相连，所述7404反相器的5口与所述控制器的P22相连；

所述4511译码器的7口与所述控制器的P24口相连，所述4511译码器的1口与所述控制器的P25口相连，所述4511译码器的2口与所述控制器的P26口相连，所述4511译码器的6口与所述控制器的P27口相连，所述4511译码器的3口与4口相连并接5V电压信号，所述4511译码器的5口接地，所述4511译码器的13口与所述第八电阻相连，并与所述三合一共阴LED数码管的11口相连，所述4511译码器的12口与所述第九电阻相连，并与所述三合一共阴LED数码管的7口相连，所述4511译码器的11口与所述第十电阻相连，并与所述三合一共阴LED数码管的4口相连，所述4511译码器的10口与所述第十一电阻相连，并与所述三合一共阴LED数码管的2口相连，所述4511译码器的9口与所述第十二电阻相连，并与所述三合一共阴LED数码管的1口相连，所述4511译码器的15口与所述第十三电阻相连，并与所述三合一共阴LED数码管的10口相连，所述4511译码器的14口与所述第十四电阻相连，并与所述三合一共阴LED数码管的5口相连，所述第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻以及第十四电阻的另一端并联并接5V电压信号。

优选的，所述电池剩余容量测量装置还包括报警电路，所述报警电路用于接收所述控制器传送的命令以提供电量不足的报警；

所述报警电路包括：蜂鸣器、三极管及第十五电阻；

所述蜂鸣器一端接地，另一端与所述三极管集电极相连，所述三极管的发射极接5V电压信号，所述三极管的基极与所述第十五电阻相连，所述第十五电阻的另一端与所述控制器的P23口相连。

优选的，所述电池剩余容量测量装置还包括存储器，所述存储器用于保存SOC值、报警信息等参数，并产生复位信号以保证所述控制器的正常运行；

所述存储器包括：X25024芯片与第十六电阻；

所述X25024芯片的1口与所述控制器的P10口相连，所述X25024芯片的2口与所述控制器的P11口相连，所述X25024芯片的5口与所述控制器的P12口相连，所述X25024芯片的6口与所述控制器的P13口相连，所述X25024芯片的3口连接5V电压信号，所述X25024芯片的7口与所述第十六电阻相连，连接点与所述控制器的RST口相连，所述第十六电阻的另一端连接5V电压信号。

从上述的技术方案可以看出，本发明公开的电池剩余容量测量方法及装置，通过电池电流检测以确定是否启动剩余电量检测过程，然后进行电池回跳电压的检测和温度检测，再通过判断电池回跳电压是否大于等于阈值，进行不同的计算方法及温度修正，得到修正后的剩余容量SOC₂；本发明公开的电池剩余容量测量方法及装置，只需要采集到电池回跳电压即可进行计算，电池回跳电压的采集只需电池电流检测为零即可启动，不需要长时间的静置以得到开路电压之后再进行电池剩余容量的计算，解决了静置时间长的问题；而且本发明中当检测到电池电流一旦为零，即可启动对电池回跳电压及环境温度的检测，对电池剩余容量进行计算，实现了电池剩余容量的在线测量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的数据采集处理流程图；

图2为本发明另一实施例公开的数据采集处理流程图；

图3为本发明另一实施例公开的数据采集处理流程图；

图4为本发明另一实施例公开的数据采集处理流程图；

图5为本发明另一实施例公开的数据采集处理流程图；

图6为本发明实施例公开的硬件连接原理框图；

图7为本发明另一实施例公开的硬件连接电路框图；

图8为本发明另一实施例公开的硬件连接电路框图；

图9为本发明另一实施例公开的硬件连接电路框图；

图10为本发明另一实施例公开的硬件连接电路框图；

图11为本发明另一实施例公开的硬件连接电路框图；

图12为本发明另一实施例公开的硬件连接电路框图；

图13为本发明另一实施例公开的硬件连接电路框图；

图14为本发明实施例公开的电池放电后回跳电压的示意图；

图15为本发明实施例公开的电池等效数学模型图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种电池剩余容量测量方法，以解决静置时间长及不能实现在线测量的问题。

如题1所示，所述电池剩余容量测量方法包括如下步骤：

S101、检测电池电流；

检测电池目前正在提供的电流，以得知电池当前所处的状态；

S102、当判断所述电池电流为零，采集电池回跳电压和电池所处环境的温度；

发明人经研究发现，电池的端电压在离线瞬间存在一个跳变，电池放电到截止电压的点为A点，切断放电回路，此时电池电流为0，电池的端电压将从A点跳变到B点，如图14所示，图中的C点为电池脱离负载回路后经过一段时间的渐变，恢复到相对稳定的电压值；在上述情况下电压达到B点的值即为电池回跳电压Ut；

当判断所述电池电流为零，说明此时电池脱离负载，电池回跳电压Ut的测量只需电池短暂脱离负载（如电动汽车十字路口停车时进行）就可测得，完全不影响动力电池的运行；

采集电池所处环境的温度以便后续进行修正；

S103、根据所述电池回跳电压确定电池剩余容量值SOC₂计算公式；

发明人经研究发现，蓄电池的数学模型可以用一等效阻容电路表示，如图15所示，其中R1为等效欧姆电阻；R2为电化学极化和浓差极化所产生的等效阻容环节的电阻参数，即极化电阻；C为电化学极化和浓差极化所产生的等效阻容环节的电容参数，即极化电容；E为电池的反电动势；U为电池端电压；I为工作电流。

则从图14的B点到C点的动态过程中，有：

$E\left(S\right)-U\left(S\right)=I\left(S\right)\×(R_1+\frac{R_2\×\frac{1}{\mathrm{Cs}}}{R_2+\frac{1}{\mathrm{Cs}}})---\left(1\right)$

将式（1）进行拉式反变换后得到：

$e\left(t\right)-u\left(t\right)=i\left(t\right)\×R_1+i\left(t\right)\×R_2\×(1-e^{-\frac{t}{T_2}})---\left(2\right)$

式中：T₂＝R₂×C，为极化时间常数；

变化后得到电池两端的端电压：

u(t)＝e(t)-i(t)×(R₂+R₂)+u₂(t)

u(t)＝e(t)-u₂(t)+u₂(t)

上式中u₁(t)是由于回路中的各种电阻（包括等效欧姆电阻R1和极化电阻R2）产生的，在电流函数 $i\left(t\right)=\left\{\begin{array}{c}K,t<0\\ 0,t\&GreaterEqual;0\end{array}\right.$ 的作用下，当t=0时，u₂(t)=0，也就是图1中的AB段；而u₂(t)即为恢复电压，则有：

$u_h\left(t\right)=i\left(t\right)\&times;R_2{e}^{-\frac{t}{T_2}}---\left(3\right)$

在t=0后u(t)呈现一个指数衰减的特性，由于电流产生的是负跳变，相当于输入信号为负，因此电池端电压呈现一个缓慢回归的态势，即图1中的BC段。根据式（3），当t=0，电池端电压即为回跳电压u_t(t)，而当t→x时，电池的开路电压等于电池反电动势，则：

$u_t\left(t\right)=U_k+i\left(t\right)\&times;R_2\&times;e^{-\frac{t}{T_2}}---\left(4\right)$

也就是说，当电流为0的瞬间，由于极化产生的电压损失还没有完全恢复，需要一定时间的静置，电池的端电压才可能恢复到开路电压。

从以上分析可以看出：回跳电压u_t(t)决定于电池开路电压Uk的大小（尤其在开路电压较大，极化损耗电压相对较小的情况下），而开路电压与电池的剩余容量有比较固定的关系，因此回跳电压与剩余容量也有着密切的关系，经过分析可以得到体现回跳电压与剩余容量关系的公式。

S104、根据所述电池所处环境的温度以及电池回跳电压确定修正方式；

发明人研究发现，当温度升高以后，在相同的回跳电压下，剩余容量有所减少。根据具体的推导可以得到由所述电池所处环境的温度以及电池回跳电压值确定的修正方式。

S105、采用所述确定的电池剩余容量值SOC₂计算公式计算得到电池剩余容量值SOC₂，并采用所述确定的修正方式修正计算得到的电池剩余容量值SOC₂。

根据所测得的电池回跳电压值，通过采用所述确定的电池剩余容量值SOC₂计算公式可以计算得到电池剩余容量值SOC₂；再根据测得的电池所处的环境温度值，采用所述确定的修正方式修正计算得到的电池剩余容量值SOC₂。

本发明公开的电池剩余容量测量方法，只需要采集到电池回跳电压即可进行计算，电池回跳电压的采集只需电池电流检测为零即可启动，在电池离线的瞬间就可以获得，不需要长时间的静置以得到开路电压之后再进行电池剩余容量的计算，解决了静置时间长的问题；而且本发明中当检测到电池电流一旦为零，即可启动对电池回跳电压及环境温度的检测，对电池剩余容量进行计算，实现了电池剩余容量的在线测量。

本发明还公开了一种电池剩余容量测量方法，如图2所示，具体的步骤包括：

S201检测电池电流；

检测电池目前正在提供的电流，以得知电池目前的状态；

S202当判断所述电池电流为零，采集电池回跳电压和电池所处环境的温度；

首先判断检测到的电池电流是否为零，一旦判断检测到的电池电流为零，即可采集电池回跳电压和电池所处环境的温度，以备计算和修正电池剩余容量值SOC₂；

S203根据所述电池回跳电压确定电池剩余容量值SOC₂计算公式，具体的步骤包括：

S2031首先判断所述电池回跳电压是否大于等于阈值；

经过发明人的反复实验得到：所述阈值为11.8V，判断检测到的电池回跳电压是否大于等于阈值11.8V；

S2032当判断所述电池回跳电压大于等于阈值时，采用公式SOC₂=(0.0052U_t ³-0.1887U_t+2.3034U_t-9.394)×10⁴计算得到电池剩余容量值SOC₂；

经过发明人的分析以及反复实验得到，当判断所述电池回跳电压大于等于阈值11.8V时，忽略放电率对SOC₂=f(Ut)函数的影响，取部分实验数据，用最小二乘拟合该函数关系如下：

SOC₂=(0.0052U_t ³-0.1887U_t+2.3034U_t-9.394)×10⁴    （5）

S2033当判断所述电池回跳电压小于阈值时，采用公式 ${\mathrm{SOC}}_2=-{0.0249U}_t^2+{1.0225U}_t-8.2236$ 计算得到电池剩余容量值SOC₂；

当判断所述电池回跳电压小于阈值11.8V时，忽略放电率对SOC₂=f(Ut)函数的影响，取部分实验数据，用最小二乘拟合该函数关系如下：

${\mathrm{SOC}}_2=-{0.0249U}_t^2+{1.0225U}_t-8.2236---\left(6\right)$

S204根据所述电池所处环境的温度以及电池回跳电压确定修正方式；

根据测得的电池所处环境温度与基准温度25度进行比较，确定对应所述电池回跳电压的修正量及修正方式；

S205采用所述确定的电池剩余容量值SOC₂计算公式计算得到电池剩余容量值SOC₂，并采用所述确定的修正方式修正计算得到的电池剩余容量值SOC₂。

根据对应测得的电池回跳电压所采用的电池剩余容量值SOC₂的计算公式进行计算，并根据上步得到的修正量与修正方式对计算后的电池剩余容量值SOC₂进行修正，得到修正后的电池剩余容量值SOC₂。

本实施例公开的电池剩余容量测量方法，只需要在电池离线的瞬间采集到电池回跳电压即可进行计算，不需要长时间的静置，解决了静置时间长的问题；而且本发明中当检测到电池电流一旦为零，即可启动对电池回跳电压及环境温度的检测，对电池剩余容量进行计算，实现了电池剩余容量的在线测量。

本发明还公开了另外一种电池剩余容量测量方法，如图3示，具体的步骤包括：

S301检测电池电流；

检测电池目前正在提供的电流，以得知电池目前的状态；

S302当判断所述电池电流为零，采集电池回跳电压和电池所处环境的温度；

首先判断检测到的电池电流是否为零，一旦判断检测到的电池电流为零，即可采集电池回跳电压和电池所处环境的温度，以备计算和修正电池剩余容量值SOC₂；

S303根据所述电池回跳电压确定电池剩余容量值SOC₂计算公式；

回跳电压与剩余容量有着密切的关系，经过分析可以得到体现回跳电压与剩余容量关系的公式；

S304根据所述电池所处环境的温度以及电池回跳电压确定修正方式；具体的步骤包括：

S3041获取所述电池所处环境的温度；

将采集到的电池所处环境的温度进行获取，以备使用；

S3042计算所述电池所处环境的温度和基准温度的差值；

将获取到的电池所处环境的温度与基准温度25度进行比较计算，得到电池所处环境的温度高于基准温度25度的差值；

S3043判断所述电池回跳电压大于等于阈值；

将采集到的电池回跳电压与阈值11.8V进行比较，判断所述电池回跳电压大于等于阈值11.8V；

S3044当判断所述电池回跳电压大于等于阈值11.8V时，采用第一预设对应关系得到电池回跳电压确定修正方式；

当判断所述电池回跳电压大于等于阈值11.8V时，采用的所述第一预设对应关系为所述差值和电池剩余容量值SOC₂修正量的对应关系，即温度每升高1度，SOC₂下调1%；

S3045当判断所述电池回跳电压小于阈值11.8V时，采用第二预设对应关系得到电池回跳电压确定修正方式；

当判断所述电池回跳电压小于阈值11.8V时，采用的所述第二预设对应关系为所述差值和电池剩余容量值SOC₂修正量的对应关系，即温度每升高2度，SOC₂下调1%；

S305采用所述确定的电池剩余容量值SOC₂计算公式计算得到电池剩余容量值SOC₂，并采用所述确定的修正方式修正计算得到的电池剩余容量值SOC₂；

根据对应测得的电池回跳电压所采用的电池剩余容量值SOC₂的计算公式进行计算，并根据上步得到的修正量与修正方式对计算后的电池剩余容量值SOC₂进行修正，得到修正后的电池剩余容量值SOC₂。

本实施例公开的电池剩余容量测量方法，只需要在电池离线的瞬间采集到电池回跳电压即可进行计算，不需要长时间的静置，解决了静置时间长的问题；而且本发明中当检测到电池电流一旦为零，即可启动检测及计算过程，实现了电池剩余容量的在线测量。

本发明还公开了一种电池剩余容量测量方法，如图4示，具体的步骤包括：

S401检测电池电流；

S402当判断所述电池电流为零，采集电池回跳电压和电池所处环境的温度；

S403根据所述电池回跳电压确定电池剩余容量值SOC₂计算公式；

S404根据所述电池所处环境的温度以及电池回跳电压确定修正方式；

S405采用所述确定的电池剩余容量值SOC₂计算公式计算得到电池剩余容量值SOC₂，并采用所述确定的修正方式修正计算得到的电池剩余容量值SOC₂；

S406判断所述修正后的电池剩余容量值SOC₂是否小于15%；

将所述修正后的电池剩余容量值SOC₂与15%进行比较，判断所述修正后的电池剩余容量值SOC₂是否小于15%；

S407当判断所述修正后的电池剩余容量值SOC₂小于15%时，报警；

当判断所述修正后的电池剩余容量值SOC₂小于15%时，启动报警功能进行报警，以提示用户电量不足。

本实施例公开的电池剩余容量测量方法，不仅不需要长时间的静置，解决了静置时间长的问题，并且实现了电池剩余容量的在线测量；更加为用户提供了电量不足的报警功能，以便提示用户进行充电。

本发明还公开了一种电池剩余容量测量方法，如图5示，具体的步骤包括：

S501检测电池电流；

S502当判断所述电池电流为零，采集电池回跳电压和电池所处环境的温度；

S503根据所述电池回跳电压确定电池剩余容量值SOC₂计算公式；

S504根据所述电池所处环境的温度以及电池回跳电压确定修正方式；

S505采用所述确定的电池剩余容量值SOC₂计算公式计算得到电池剩余容量值SOC₂，并采用所述确定的修正方式修正计算得到的电池剩余容量值SOC₂；

S506显示所述修正后的电池剩余容量值SOC₂；

将所述修正后的电池剩余容量值SOC₂进行显示，以提示用户当前电池剩余容量。

本实施例公开的电池剩余容量测量方法，不仅不需要长时间的静置，解决了静置时间长的问题，并且实现了电池剩余容量的在线测量；更加为用户提供了电车剩余容量的显示功能，以便用户时刻了解电池的剩余容量情况。

本发明还公开了一种电池剩余容量测量装置，如图6所示，包括：控制器601、电压检测电路602、电流检测电路603以及温度检测电路604。

控制器601与电压检测电路602、电流检测电路603以及温度检测电路604相连，用于接收电池电流信号、电池回跳电压信号以及电池所处环境的温度信号，计算出电池剩余容量并根据所述电池所处环境的温度对电池剩余容量进行修正；

电压检测电路602与控制器601相连，用于检测电池回跳电压，将电池回跳电压信号输出至所述控制器601；

电流检测电路603与控制器601相连，用于检测电池电流，将电池电流信号输出至所述控制器601；

温度检测电路604与控制器601相连，用于检测所述电池所处环境的温度，将温度信号输出至所述控制器601。

具体的工作原理如下：

电流检测电路603检测电池电流，将电池电流信号输出至所述控制器601；控制器601接收所述电池电流信号，判断所述电池电流信号为零，控制电压检测电路602检测电池回跳电压，温度检测电路604检测所述电池所处环境的温度，并将电池回跳电压信号与所述电池所处环境的温度信号输出至所述控制器601；控制器601根据接收到的电池回跳电压信号计算出电池剩余容量，并根据所述电池所处环境的温度信号对电池剩余容量进行修正。

如此就得到了修正后的电池剩余容量值，本发明公开的电池剩余容量测量装置，通过电压检测电路602检测到电池回跳电压并输出至控制器601，即可计算出电池剩余容量值，不需要长时间的静置以得到开路电压之后再进行电池剩余容量的计算，解决了静置时间长的问题；而且本发明中当电流检测电路603检测到的电池电流一旦判断为零，即可控制电压检测电路602以及温度检测电路604对电池回跳电压及环境温度进行检测，对电池剩余容量进行计算，实现了电池剩余容量的在线测量。

本发明还公开了一种电池剩余容量测量装置，如图7所示，包括：控制器701、电压检测电路702、电流检测电路703以及温度检测电路704；其中，控制器701为89S51单片机U1；

所述89S51单片机U1的P14、P15、P16以及P17口与所述电压检测电路702相连；

所述89S51单片机U1的P32口与所述电流检测电路703相连；

所述89S51单片机U1的P33口与所述温度检测电路704相连。

本实施例具体的工作原理以及实现的效果与上述实施例相同，此处不再赘述。

本发明还公开了一种电池剩余容量测量装置，如图8所示，包括：控制器801、电压检测电路802、电流检测电路803以及温度检测电路804；其中，电压检测电路802包括：运算放大器LM324芯片U2、A/D转换器MCP3208芯片U3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3与第四电阻R4；

所述运算放大器LM324芯片U2的负相输入端接收所述电池回跳电压信号，所述电池回跳电压信号经由第一电阻R1进入所述运算放大器LM324芯片U2的负相输入端；所述运算放大器LM324芯片U2的正相输入端接收10V基准电压信号，所述10V基准电压信号经由第二电阻R2进入所述运算放大器LM324芯片U2的正相输入端；所述运算放大器LM324芯片U2的正相输入端与输出端相连，所述正相输入端与输出端之间连接所述第三电阻R3，所述运算放大器LM324芯片U2的输出端发送模拟信号至所述A/D转换器MCP3208芯片U3；所述运算放大器LM324芯片U2的负相输入端与第四电阻R4相连，第二电阻R2的另一端接地；所述运算放大器LM324芯片U2的正相控制端接15V基准电压信号；所述运算放大器LM324芯片U2的负相控制端接地；

所述A/D转换器MCP3208芯片U3的1口接收所述运算放大器LM324芯片U2发送的模拟信号，所述A/D转换器MCP3208芯片U3的9口与14口相连并接地，所述A/D转换器MCP3208芯片U3的10口与控制器801的P17口相连，所述A/D转换器MCP3208芯片U3的11口与控制器801的P16口相连，所述A/D转换器MCP3208芯片U3的12口与控制器801的P15口相连，所述A/D转换器MCP3208芯片U3的13口与控制器801的P14口相连，所述A/D转换器MCP3208芯片U3的16口接5V基准电压信号。

本实施例具体的工作原理以及实现的效果与上述实施例相同，此处不再赘述。

本发明还公开了一种电池剩余容量测量装置，如图9所示，包括：控制器901、电压检测电路902、电流检测电路903以及温度检测电路904；其中，电流检测电路903包括第五电阻R5与第六电阻R6：

第五电阻R5接收所述电池电流信号，第五电阻R5的另一端与第六电阻R6相连，第六电阻R6的另一端接地，所述第五地电阻R5与第六电阻R6的连接点输出所述电池电流信号，并与控制器901相连。

本实施例具体的工作原理以及实现的效果与上述实施例相同，此处不再赘述。

本发明还公开了一种电池剩余容量测量装置，如图10所示，包括：控制器1001、电压检测电路1002、电流检测电路1003以及温度检测电路1004；其中，温度检测电路1004包括：数字温度传感器DS18B20芯片U4与第七电阻R7：

所述数字温度传感器DS18B20芯片U4的VCC端连接电压VCC相连；所述数字温度传感器DS18B20芯片U4的DQ端与第七电阻R7相连，第七电阻R7的另一端与控制器1001相连，并连接电压VCC；所述数字温度传感器DS18B20芯片U4的GND端接地。

本实施例具体的工作原理以及实现的效果与上述实施例相同，此处不再赘述。

本发明还公开了一种电池剩余容量测量装置，如图11所示，除包括：控制器1101、电压检测电路1102、电流检测电路1103以及温度检测电路1104之外，还包括显示电路1105，所述显示电路1105用于接收所述控制器1101传送的动力电池剩余容量信号并显示；

所述显示电路1105包括：三合一共阴LED数码管U5、4511译码器U6、7404反相器U7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13以及第十四电阻R14；

所述三合一共阴LED数码管U5的12口与所述7404反相器U7的2口相连，所述三合一共阴LED数码管U5的9口与所述7404反相器U7的4口相连，所述三合一共阴LED数码管U5的8口与所述7404反相器U7的6口相连；

所述7404反相器U7的1口与控制器1101的P20口相连，所述7404反相器U7的3口与控制器1101的P21口相连，所述7404反相器U7的5口与控制器1101的P22口相连；

所述4511译码器U6的7口与控制器1101的P24口相连，所述4511译码器U6的1口与控制器1101的P25口相连，所述4511译码器U6的2口与控制器1101的P26口相连，所述4511译码器U6的6口与控制器1101的P27口相连，所述4511译码器U6的3口与4口相连并接5V电压信号，所述4511译码器U6的5口接地，所述4511译码器U6的13口与第八电阻R8相连，并与三合一共阴LED数码管U5的11口相连，4511译码器U6的12口与第九电阻R9相连，并与三合一共阴LED数码管U5的7口相连，4511译码器U6的11口与第十电阻R10相连，并与三合一共阴LED数码管U5的4口相连，4511译码器U6的10口与第十一电阻R11相连，并与三合一共阴LED数码管U5的2口相连，4511译码器U6的9口与第十二电阻R12相连，并与三合一共阴LED数码管U5的1口相连，4511译码器U6的15口与第十三电阻R13相连，并与三合一共阴LED数码管U5的10口相连，4511译码器U6的14口与第十四电阻R14相连，并与三合一共阴LED数码管U5的5口相连，第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13以及第十四电阻R14的另一端并联并接5V电压信号。

具体的工作原理为：控制器1101的P24口、P25口、P26口以及P27口经4511译码后U6提供三合一共阴LED数码管U5的段控信号；控制器1101的P20口、P21口以及P22口经所述7404反相器U7提供三个三合一共阴LED数码管U5的公共端COM信号。

本实施例其他具体的工作原理与上述实施例相同，此处不再赘述。

本发明公开的电池剩余容量测量装置，不仅解决了静置时间长的问题，并实现了电池剩余容量的在线测量；更加从硬件设施上提供了显示功能，为用户时刻显示电池剩余容量。

本发明还公开了一种电池剩余容量测量装置，如图12所示，除包括：控制器1201、电压检测电路1202、电流检测电路1203以及温度检测电路1204之外，还包括报警电路1205，所述报警电路1205用于接收所述控制器1201传送的命令以提供电量不足的报警；

所述报警电路1205包括：蜂鸣器U8、三极管T1及第十五电阻R15；

所述蜂鸣器U8一端接地，另一端与三极管T1集电极相连，三极管T1的发射极接5V电压信号，三极管T1的基极与第十五电阻R15相连，第十五电阻R15的另一端与控制器1201的P23口相连。

具体的工作原理为：当修正后的电池剩余容量值小于15%时，所述电池剩余容量信号通过第十五电阻R15令三极管T1导通，然后使蜂鸣器U8开启，产生报警。

本实施例其他具体的工作原理与上述实施例相同，此处不再赘述。

本发明公开的电池剩余容量测量装置，不仅解决了静置时间长的问题，并实现了电池剩余容量的在线测量；更加从硬件设施上提供了报警功能，使用户能够得知电池剩余容量不足，提醒用户充电后使用。

本发明还公开了一种电池剩余容量测量装置，如图13所示，除包括：控制器1301、电压检测电路1302、电流检测电路1303以及温度检测电路1304之外，还包括存储器1305；

所述存储器1305包括：X25024芯片U9与第十六电阻R16；

所述X25024芯片U9的1口与控制器1301的P10口相连，X25024芯片U9的2口与控制器1301的P11口相连，X25024芯片U9的5口与控制器1301的P12口相连，X25024芯片U9的6口与控制器1301的P13口相连，X25024芯片U9的3口连接5V电压信号，X25024芯片U9的7口与第十六电阻R16相连，连接点与控制器1301的RST口相连，第十六电阻R16的另一端连接5V电压信号。

具体的工作原理为：所述存储器1305用于保存电池剩余容量值或者其他参数，并产生复位信号以保证所述控制器1301的正常运行。

本实施例其他具体的工作原理与上述实施例相同，此处不再赘述。

本发明公开的电池剩余容量测量装置，不仅解决了静置时间长的问题，并实现了电池剩余容量的在线测量；更提供了参数的存储功能，并且能够保证控制器的正常运行。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

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发明。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发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明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。

Claims (12)

1.一种电池剩余容量测量方法，其特征在于，包括：

检测电池电流；

当判断所述电池电流为零，采集电池回跳电压和电池所处环境的温度；

根据所述电池回跳电压确定电池剩余容量值SOC₂计算公式；

根据所述电池所处环境的温度以及电池回跳电压确定修正方式；

采用所述确定的电池剩余容量值SOC₂计算公式计算得到电池剩余容量值SOC₂，并采用所述确定的修正方式修正计算得到的电池剩余容量值SOC₂；

其中，所述根据所述电池回跳电压确定电池剩余容量值SOC₂计算公式，包括：

判断所述电池回跳电压是否大于等于阈值；

当判断所述电池回跳电压大于等于阈值时，采用公式SOC₂＝(0.0052U_t ³-0.1887U_t+2.3034U_t-9.394)×10⁴计算得到电池剩余容量值SOC₂；

当判断所述电池回跳电压小于阈值时，采用公式 ${\mathrm{SOC}}_2=-{0.0249U}_t^2+1.0225U_t-8.2236$ 计算得到电池剩余容量值SOC₂；

其中，Ut表示电池回跳电压。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述电池所处环境的温度以及电池回跳电压确定修正方式，包括：

获取所述电池所处环境的温度；

计算所述电池所处环境的温度和基准温度的差值；

当判断所述电池回跳电压大于等于阈值时，采用第一预设对应关系得到电池回跳电压确定修正方式，当判断所述电池回跳电压小于阈值时，采用第二预设对应关系得到电池回跳电压确定修正方式，所述第一预设对应关系和第二预设对应关系为所述差值和电池剩余容量值SOC₂修正量的对应关系。

3.根据权利要求1-2中任意一项所述的方法，其特征在于，还包括：

判断所述修正后的电池剩余容量值SOC₂是否小于15％；

当判断所述修正后的电池剩余容量值SOC₂小于15％时，报警。

4.根据权利要求1-2中任意一项所述的方法，其特征在于，还包括：显示所述修正后的电池剩余容量值SOC₂。

5.一种电池剩余容量测量装置，其特征在于，包括：电流检测电路、电压检测电路、温度检测电路和控制器，其中：

所述电流检测电路用于检测电池电流，将电池电流信号输出至所述控制器；

所述电压检测电路用于当判断所述电池电流为零，检测电池回跳电压，将电池回跳电压信号输出至所述控制器；

所述温度检测电路用于当判断所述电池电流为零，检测所述电池所处环境的温度，将温度信号输出至所述控制器；

所述控制器用于接收电池回跳电压信号、电池电流信号以及电池所处环境的温度信号，根据所述电池回跳电压确定电池剩余容量值SOC₂计算公式；根据所述电池所处环境的温度以及电池回跳电压确定修正方式；采用所述确定的电池剩余容量值SOC₂计算公式计算得到电池剩余容量值SOC₂，并采用所述确定的修正方式修正计算得到的电池剩余容量值SOC₂；

其中，所述控制器根据所述电池回跳电压确定电池剩余容量值SOC₂计算公式，包括：

判断所述电池回跳电压是否大于等于阈值；

当判断所述电池回跳电压大于等于阈值时，采用公式SOC₂＝(0.0052U_t ³-0.1887U_t+2.3034U_t-9.394)×10⁴计算得到电池剩余容量值SOC₂；

当判断所述电池回跳电压小于阈值时，采用公式 ${\mathrm{SOC}}_2=-{0.0249U}_t^2+1.0225U_t-8.2236$ 计算得到电池剩余容量值SOC₂；

其中，Ut表示电池回跳电压。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述控制器为89S51单片机；

所述89S51单片机的P14、P15、P16以及P17口与所述电压检测电路相连；

所述89S51单片机的P32口与所述电流检测电路相连；

所述89S51单片机的P33口与所述温度检测电路相连。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述电压检测电路包括：运算放大器LM324、A/D芯片MCP3208、第一电阻、第二电阻、第三电阻与第四电阻；

所述运算放大器LM324的负相输入端接收所述电池回跳电压信号，所述电池回跳电压信号经由所述第一电阻进入所述运算放大器LM324的负相输入端；所述运算放大器LM324的正相输入端接收10V基准电压信号，所述10V基准电压信号经由所述第二电阻进入所述运算放大器LM324的正相输入端；所述运算放大器LM324的正相输入端经由所述第三电阻后与输出端连接，所述运算放大器LM324的输出端发送模拟信号至所述A/D芯片MCP3208；所述运算放大器LM324的负相输入端与所述第四电阻相连，所述第四电阻的另一端接地；所述运算放大器LM324的正相控制端接15V基准电压信号；所述运算放大器LM324的负相控制端接地；

所述A/D芯片MCP3208的1口接收所述运算放大器LM324发送的模拟信号，9口与14口相连并接地，10口接所述控制器的P17口，11口接所述控制器的P16口，12口输出数字信号并接所述控制器的P15口，13口接所述控制器的P14口，16口接5V基准电压信号。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述电流检测电路包括第五电阻与第六电阻：

所述第五电阻接收所述电池电流信号，所述第五电阻的另一端与所述第六电阻相连，所述第六电阻的另一端接地，所述第五电阻与所述第六电阻的连接点与所述控制器相连。

9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述温度检测电路包括：数字温度传感器DS18B20与第七电阻：

所述数字温度传感器DS18B20的VCC端连接电压VCC相连；所述数字温度传感器DS18B20的DQ端与所述第七电阻相连，所述第七电阻的另一端与所述控制器相连，并连接电压VCC；所述数字温度传感器DS18B20的GND端接地。

10.根据权利要求6-9中任意一项所述的装置，其特征在于，还包括显示电路，所述显示电路用于接收所述控制器传送的动力电池剩余容量信号并显示；

所述显示电路包括：三合一共阴LED数码管、4511译码器、7404反相器、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻以及第十四电阻；

所述三合一共阴LED数码管的12口与所述7404反相器的2口相连，所述三合一共阴LED数码管的9口与所述7404反相器的4口相连，所述三合一共阴LED数码管的8口与所述7404反相器的6口相连；

所述7404反相器的1口与所述控制器的P20口相连，所述7404反相器的3口与所述控制器的P21口相连，所述7404反相器的5口与所述控制器的P22相连；

所述4511译码器的7口与所述控制器的P24口相连，所述4511译码器的1口与所述控制器的P25口相连，所述4511译码器的2口与所述控制器的P26口相连，所述4511译码器的6口与所述控制器的P27口相连，所述4511译码器的3口与4口相连并接5V电压信号，所述4511译码器的5口接地，所述4511译码器的13口与所述第八电阻相连，并与所述三合一共阴LED数码管的11口相连，所述4511译码器的12口与所述第九电阻相连，并与所述三合一共阴LED数码管的7口相连，所述4511译码器的11口与所述第十电阻相连，并与所述三合一共阴LED数码管的4口相连，所述4511译码器的10口与所述第十一电阻相连，并与所述三合一共阴LED数码管的2口相连，所述4511译码器的9口与所述第十二电阻相连，并与所述三合一共阴LED数码管的1口相连，所述4511译码器的15口与所述第十三电阻相连，并与所述三合一共阴LED数码管的10口相连，所述4511译码器的14口与所述第十四电阻相连，并与所述三合一共阴LED数码管的5口相连，所述第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻以及第十四电阻的另一端并联并接5V电压信号。

11.根据权利要求6-9中任意一项所述的装置，其特征在于，还包括报警电路，所述报警电路用于接收所述控制器传送的命令以提供电量不足的报警；

所述报警电路包括：蜂鸣器、三极管及第十五电阻；

所述蜂鸣器一端接地，另一端与所述三极管集电极相连，所述三极管的发射极接5V电压信号，所述三极管的基极与所述第十五电阻相连，所述第十五电阻的另一端与所述控制器的P23口相连。

12.根据权利要求6-9中任意一项所述的装置，其特征在于，还包括存储器，所述存储器用于保存电池剩余容量值SOC₂、报警信息参数，并产生复位信号以保证所述控制器的正常运行；

所述存储器包括：X25024芯片与第十六电阻；

所述X25024芯片的1口与所述控制器的P10口相连，所述X25024芯片的2口与所述控制器的P11口相连，所述X25024芯片的5口与所述控制器的P12口相连，所述X25024芯片的6口与所述控制器的P13口相连，所述X25024芯片的3口连接5V电压信号，所述X25024芯片的7口与所述第十六电阻相连，连接点与所述控制器的RST口相连，所述第十六电阻的另一端连接5V电压信号。