CN109669130A - 电池内阻精确计算方法、计算装置以及可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池内阻精确计算方法，获取预设数量的信号值，并将所述信号值代入预设拟合多项式中，求出拟合多项式的表达式；重新获取获取预设数量的信号值，检验所述拟合多项式的误差是满足误差需求；若检验得到所述拟合多项式满足误差需求，将所述拟合多项式加载至内阻计算程序中。本发明还公开了一种检测装置以及可读存储介质。本发明通过在电池内阻检测过程中，加入拟合多项式数据进行计算处理，有效提高了内阻检测仪的精确性。

Description

电池内阻精确计算方法、计算装置以及可读存储介质

技术领域

本发明涉及电池内阻检测领域，尤其涉及一种电池内阻精确计算方法、计算装置以及可读存储介质。

背景技术

内阻仪是检测电池以及相关电子元器件内阻时常用的测量仪器，目前内阻仪使用的是交流四线制的测量方法，即分别测量待测物的电压U和电流I，再通过全电路欧姆定律：电阻R＝电压U/电流I，计算出待测物的阻值。但是实际使用过程中，由于电路仪器的自身设计、外部干扰等因素，会导致测试仪检测得出内阻数值准确度大幅降低。所以想要得到精确的内阻值需要对检测得出的数值进行进一步计算，以校正提高内阻检测的精确度。

因此需要能够提高内阻测试仪的检测精确度的计算方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种电池内阻精确计算方法，旨在解决内阻测试仪的测量精确度无法满足使用需求的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种电池内阻精确计算方法，所述电池内阻精确计算方法包括以下步骤：

获取预设数量的信号值，并将所述信号值代入预设拟合多项式中，求出拟合多项式的表达式；

重新获取获取预设数量的信号值，检验所述拟合多项式的误差是满足误差需求；

若检验得到所述拟合多项式满足误差需求，将所述拟合多项式加载至内阻计算程序中。

可选地，所述获取预设数量的信号值的步骤包括：

通过内阻仪采样得到电压值与电流值，根据将电压值除以电流值计算得到信号值。

可选地，所述求出拟合多项式的表达式的步骤包括：

将获取的信号值代入所述拟合多项式，计算得出当前拟合多项式的各项参数，得到拟合多项式的完整表达式；

所述拟合多项式预设表达式为：

S＝A_N*Q^N+A_N-1*Q^N-1+...+A₂*Q²+A₁*Q+A₀；

其中S为阻抗，A为需要计算的参数，Q为求得的信号值，N的初始值为默认为3。

可选地，所述重新获取预设数量的信号值，检验所述拟合多项式的误差是满足误差需求的步骤包括：

代入检测仪获取的采样值，检测根据拟合多项式求得的结果与获取的信号值误差是否小于预设误差范围；

若小于，则判定所述拟合多项式满足误差需求，否则判定不满足误差需求。

可选地，所述若检验所述拟合多项式的误差在预设误差范围内的步骤之后包括：

若检验得到所述拟合多项式的误差不在预设误差范围内，则改变当前拟合多项式阶数，形成新的拟合多项式；

形成新的拟合多项式后，获取与阶数对应数量的输入值，并重新执行计算拟合多项式与检验误差的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种电池内阻计算装置，所述电池内阻检测装置包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的电池内阻精确计算程序，所述电池内阻精确计算程序被所述处理器执行时实现如上所述电池内阻精确计算方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有电池内阻精确计算程序，所述电池内阻精确计算程序被处理器执行时实现如上所述的电池内阻精确计算方法的步骤。

本发明电池内阻精确计算方法及检测装置，通过在将特定的拟合多项式结合在电池内阻检测的程序中，使得电池内阻检测仪能够大幅度提高电池内阻的检测精确度。同时拟合多项式的计算方式简单，无需消耗过多的资源进行拟合多项式的表达式的计算，因此本发明通过使用拟合多项式优化检测数据的思路，有效提高了内阻检测仪的检测精确度。

附图说明

图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端\装置结构示意图；

图2为本发明电池内阻精确计算方法第一实施例的流程示意图；

图3为本发明电池内阻精确计算方法中的信号值Q与实际阻抗S的分布图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端结构示意图。

本发明实施例终端是电池内阻检测仪。

如图1所示，该终端可以包括：处理器1001，例如CPU，网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的终端结构并不构成对终端的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作***、网络通信模块、用户接口模块以及电池内阻精确计算程序。

在图1所示的终端中，网络接口1004主要用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于连接客户端(用户端)，与客户端进行数据通信；而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的电池内阻精确计算程序，并执行以下操作：

获取预设数量的信号值，并将所述信号值代入预设拟合多项式中，求出拟合多项式的表达式；

重新获取获取预设数量的信号值，检验所述拟合多项式的误差是满足误差需求；

若检验得到所述拟合多项式满足误差需求，将所述拟合多项式加载至内阻计算程序中。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的电池内阻精确计算程序，还执行以下操作：

通过内阻仪采样得到电压值与电流值，根据将电压值除以电流值计算得到信号值。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的电池内阻精确计算程序，还执行以下操作：

将获取的信号值代入所述拟合多项式，计算得出当前拟合多项式的各项参数，得到拟合多项式的完整表达式；

所述拟合多项式预设表达式为：

S＝A_N*Q^N+A_N-1*Q^N-1+...+A₂*Q²+A₁*Q+A₀；

其中S为阻抗，A为需要计算的参数，Q为求得的信号值，N的初始值为默认为3。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的电池内阻精确计算程序，还执行以下操作：

代入检测仪获取的采样值，检测根据拟合多项式求得的结果与获取的信号值误差是否小于预设误差范围；

若小于，则判定所述拟合多项式满足误差需求，否则判定不满足误差需求。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的电池内阻精确计算程序，还执行以下操作：

若检验得到所述拟合多项式的误差不在预设误差范围内，则改变当前拟合多项式阶数，形成新的拟合多项式；

形成新的拟合多项式后，获取与阶数对应数量的输入值，并重新执行计算拟合多项式与检验误差的步骤。

参照图2，本发明第一实施例提供一种电池内阻精确计算方法，所述电池内阻精确计算方法包括：

步骤S10，获取预设数量的信号值，并将所述信号值代入预设拟合多项式中，求出拟合多项式的表达式；

具体地，内阻仪通过采样能够获取到电池的电压U与电阻I的值，根据全电路欧姆定律能够计算出电阻R＝U/I，并将采样得到的与计算得出的信号值带入到预设拟合多项式S＝A_N*Q^N+A_N-1*Q^N-1+...+A₂*Q²+A₁*Q+A₀中，Q使用信号值代入，在计算参数时使用参数已知的电池，即S为已知参数，从而将各项参数A计算求出，再通过最小二乘法计算得到拟合多项式的完整表达式。

步骤S20，重新获取获取预设数量的信号值，检验所述拟合多项式的误差是满足误差需求；

具体地，得到了拟合多项式的具体表达式之后，重新获取一定数量的信号值，并带入拟合多项式中，验证计算得到的阻抗S与实际的误差。误差小于预设误差范围的则表明拟合多项式满足误差需求，否则判定拟合多项式不满足误差需求。

步骤S30，若检验得到所述拟合多项式满足误差需求，则将所述拟合多项式加载至内阻计算程序中。

具体地，若检测拟合多项式的误差能够满足预设的误差需求，则使该拟合多项式在测量程序中进行运用，用于校正测量值与实际值的误差，提高电池内阻检测的测量精确度。

本发明电池内阻精确计算方法，经过大量实验与测试，发现电池内阻的测量值与实际值在离散集合上呈正相关关系，因此选择通过引入线性拟合来减小测量值与实际值的误差。在选择拟合函数时，能够选择多项式拟合、幂拟合等多种拟合函数或模型，本发明中综合考虑检测的准确性，适用性等因素，选择拟合多项式进行拟合。通过内阻仪检测得到一定数量的输入值后，即可通过最小二乘法得到拟合多项式的表达式。在得到拟合多项式的表达式以后，内阻仪进行检测时，采样得到的数据都可以通过拟合多项式进行校正，从而有效增加了测量结果的精确度。

为了得到拟合多项式的具体表达式，首先使用内阻仪对电池(即参数已知)进行采样，获取采样得到的电压与电流，通过全电路欧姆定律可以计算得到电阻R＝U/I，计算得出的电阻即内阻仪输出的信号值。而在将电池已知的内阻参数代入到拟合多项式中。拟合多项式的阶数能够灵活调整，调节阶数能够使拟合多项式更好的适应不同的内阻仪，实验发现阶数的取值在4阶内即可有效的满足常规的四线制内阻仪的使用需求，因此为了方便计算，阶数默认为3，实际计算过程中可根据具体需求增加或减少阶数。

通过测量观察内阻仪输出的信号值与电池阻抗的图像(参照图3，其中横坐标表示的为信号值Q，竖坐标表示的为实际阻抗S)可以观察出信号值与实际阻抗存在一定的关联，本发明使用拟合多项式，则能够直观准确的表达信号值与实际阻抗的关系。在实际测量时，输入值代入到拟合多项式中，计算得出的值与实际阻抗的偏差非常小，并且实际使用过程中不需要进行硬件结构的改进，即不会带来额外的硬件成本。并且计算机简单，拟合多项式的表达式为S＝A_N*Q^N+A_N-1*Q^N-1+...+A₂*Q²+A₁*Q+A₀，将多个输出值Q与对应的S代入表达式，即可求出拟合多项式的各项参数A，然后再使用一定数量的额外的输入值Q与对应的阻抗S代入拟合多项式进行误差检验(计算使用的Q和S与检验使用的Q和S来自不同的点，以保证拟合多项式的准确性)。

本发明通过观察思考内阻仪检测所得的输出值与电池阻抗的实际值之间的分布关系，突破性的将拟合多项式运用到电池内阻检测中。拟合多项式能够将内阻仪采样获取到的，使得电池内阻仪的测量精确度得到大幅度提升。

进一步地，步骤S10获取预设数量的信号值包括：

步骤S11，通过内阻仪采样得到电压值与电流值，根据将电压值除以电流值计算得到信号值。

具体地，具体地，为了计算拟合多项式的具体表达式，需要代入信号值，信号值是内阻仪采样得到的电阻值R，由内阻仪采样得到的电池两端电压U与电池所在电路的电流V，在根据全电路欧姆定律计算出R＝U/I。根据实际情况，可以在信号值中添加温度等测量电池内阻时需要考虑的量。

信号值是本发明中用于计算的重要参数，信号值是内阻检测仪对电池进行检测后提供的物理量。一般而言，信号值包括有R值，R是电阻值，由内阻检测仪检测电池两端的电压U与通过电池的电流I，然后根据全电路欧姆定律R＝U/I计算得出。根据实际需求，信号值还可以加入温度等电池内阻检测中常见且必要的量进行计算，以保证计算结果的准确性。

进一步地，步骤S10求出拟合多项式的表达式包括：

步骤S12，将获取的信号值代入所述拟合多项式，计算得出当前拟合多项式的各项参数，得到拟合多项式的完整表达式；

所述拟合多项式预设表达式为：

S＝A_N*Q^N+A_N-1*Q^N-1+...+A₂*Q²+A₁*Q+A₀；

其中S为阻抗，A为需要计算的参数，Q为求得的信号值，N的初始值为默认为3。

具体地，拟合多项式的表达式中，由参数A、信号值Q和阻抗S组成，在计算拟合多项式时，使用指定电池的阻抗为已知参数，即S已知，Q为内阻仪检测得到的值，阶数N默认为3。代入多个(数量大于阶数N)S和对应Q的值则可以计算得出各阶的参数A的值，从而得出完整的表达式。

拟合多项式的通用表达式为S＝A_N*Q^N+A_N-1*Q^N-1+...+A₂*Q²+A₁*Q+A₀，为了能够得到具体表达式，需要计算出表达式中的位置参数Q，通过代入多组(即图像中多个点)Q和对应S的值，就可以准确的计算出各阶的参数A的值。得到拟合多项式的完整表达式后，就可以将拟合多项式设置在内阻检测仪的测量程序中，优化内阻检测仪的检测结果。

进一步地，步骤S20重新获取获取预设数量的信号值，检验所述拟合多项式的误差是满足误差需求的步骤包括：

步骤S21，代入检测仪获取的采样值，检测根据拟合多项式求得的结果与获取的信号值误差是否小于预设误差范围；

步骤S22，若小于，则判定所述拟合多项式满足误差需求，否则判定不满足误差需求。

具体地，为了检验拟合多项式是否能够满足内阻检测仪的使用需求，需要对拟合多项式进行误差检验。误差检验需要使用额外的信号值(与计算拟合多项式的信号值不是同一批信号值)，将信号值代入拟合多项式，可以求得的阻抗，从而计算出与实际阻抗参数(计算参数与检验误差时，均使用确定规格的电池，因此实际阻抗为已知参数)的误差。误差在误差小于预设误差范围时，表明该拟合多项式满足内阻检测仪的需求。误差大于或等于预设误差范围时，重新选择输入值并计算新的拟合多项式。

为了确保拟合多项式能够正确有效的提升电池内阻检测仪的精确度，得到拟合多项式的完整公式后还需要对拟合多项式进行误差检验。拟合多项式在计算时，可能会出现过拟合或者欠拟合的情况，这两种情况都会导致拟合多项式在实际测量中无法保持较高的准确性。为了避免出现过拟合与欠拟合的情况，首先需要在计算时选择足够数量的样本，反应在图标中即需要选择多个点进行计算(每个点就是一个样本的实际阻抗S与内阻仪的信号值Q)。因此在获信号值Q与对应S时，需要设置一个预设的数量，来保证计算得到的拟合多项式的准确率。

拟合多项式计算时，默认阶数为3阶，在实际运用时，为了提高程序的计算速度，拟合多项式的阶数需要尽可能减少。因此在默认阶数满足误差需求时，可以对拟合多项式进行简化处理，简化处理的实质是减少拟合多项式的阶数。具体步骤为，减少阶数，然后重新计算误差，如果阶数减少后拟合多项式依旧满足误差需求，则将当前拟合多项式作为最佳的拟合多项式使用。如果阶数减少后拟合多项式无法满足误差需求，则拟合多项式使用上一个阶数，当阶数为1阶并满足误差需求时，为最简拟合多项式，则直接使用1阶多项式。例如3阶多项式满足误差需求，那么将阶数设为2，再次进行误差检验，满足误差需求，则继续减少阶数，不满足则使用3阶。阶数的减少能够有效的减少程序的计算时间，因此对计算时间需求较高时，可以通过对拟合多项式的简化处理来提高计算速度。

在检验拟合多项式的误差时，需要使用新的(与计算时不同的)输入值Q与对应阻抗S进行检验，即图中不同的点进行检验。检验使用的数据(即图中点对应的数据)数量可以少于计算时的数量，但是也必须满足一定的数量要求。误差的判别方式可以有多种，例如使用结果与实际值之间的差值绝对值在实际值中所占的百分比，或者直接使用二者差值的绝对值等。最终计算得到的结果处于预设误差范围内的，则表明该拟合多项式能够满足内阻检测仪的使用需求，将拟合多项式加入到内阻检测仪的测试软件中，对检测数据进行校正。

进一步地，步骤S30电池内阻精确计算方法，其特征在于，所述检验得到所述拟合多项式满足误差需求的步骤之后包括：

步骤S40，若检验得到所述拟合多项式的误差不在预设误差范围内，则改变当前拟合多项式阶数，形成新的拟合多项式；

步骤S41，形成新的拟合多项式后，获取与阶数对应数量的输入值，并重新执行计算拟合多项式与检验误差的步骤。

具体地，如果检测得到拟合多项式不满足误差需求，则需要重新计算拟合多项式，为了能够进一步增加拟合多项式的准确性，重新计算时，对拟合多项式的阶数进行修改(本发明中为增加阶数，具体为阶数加1)。然后对新得到的拟合多项式进行代入求参与误差检验的计算，计算方法与过程不变。

通过调节拟合多项式的阶数，能够灵活应对不用的电池内阻检测仪的需求，从而使得本发明能够有效使用在不同规格的电池内阻仪中，使得基于拟合多项式的内阻精确测量方法的适用范围更广泛。

此外本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质。

本发明计算机可读存储介质上存储有电池内阻精确计算程序，所述电池内阻精确计算程序被处理器执行时实现如上所述的电池内阻精确计算方法的步骤。

其中，在所述处理器上运行的提示信息的显示程序被执行时所实现的方法可参照本发明电池内阻精确计算方法各个实施例，在此不再赘述。

需要说明的是，在本文中，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***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***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，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者***中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种电池内阻精确计算方法，其特征在于，所述电池内阻精确计算方法包括以下步骤：

获取预设数量的信号值，并将所述信号值代入预设拟合多项式中，求出拟合多项式的表达式；

重新获取获取预设数量的信号值，检验所述拟合多项式的误差是满足误差需求；

若检验得到所述拟合多项式满足误差需求，将所述拟合多项式加载至内阻计算程序中。

2.如权利要求1所述的电池内阻精确计算方法，其特征在于，所述获取预设数量的信号值的步骤包括：

通过内阻仪采样得到电压值与电流值，根据将电压值除以电流值计算得到信号值。

3.如权利要求1所述的电池内阻精确计算方法，其特征在于，所述求出拟合多项式的表达式的步骤包括：

将获取的信号值代入所述拟合多项式，计算得出当前拟合多项式的各项参数，得到拟合多项式的完整表达式；

所述拟合多项式预设表达式为：

S＝A_N*Q^N+A_N-1*Q^N-1+...+A₂*Q²+A₁*Q+A₀；

其中S为阻抗，A为需要计算的参数，Q为求得的信号值，N的初始值为默认为3。

4.如权利要求1所述的电池内阻精确计算方法，其特征在于，所述重新获取预设数量的信号值，检验所述拟合多项式的误差是满足误差需求的步骤包括：

代入检测仪获取的采样值，检测根据拟合多项式求得的结果与获取的信号值误差是否小于预设误差范围；

若小于，则判定所述拟合多项式满足误差需求，否则判定不满足误差需求。

5.如权利要求1所述的电池内阻精确计算方法，其特征在于，所述若检验所述拟合多项式的误差在预设误差范围内的步骤之后包括：

若检验得到所述拟合多项式的误差不在预设误差范围内，则改变当前拟合多项式阶数，形成新的拟合多项式；

形成新的拟合多项式后，获取与阶数对应数量的输入值，并重新执行计算拟合多项式与检验误差的步骤。

6.一种电池内阻计算装置，其特征在于，所述电池内阻检测装置包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的电池内阻精确计算程序，所述电池内阻精确计算程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的电池内阻精确计算方法的步骤。

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有电池内阻精确计算程序，所述电池内阻精确计算程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的电池内阻精确计算方法的步骤。