測(cè)量和計(jì)算系統(tǒng)電池電量的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種測(cè)量和計(jì)算電池電量的方法，包括以下步驟：步驟一，利用ADC測(cè)量電池電壓法獲得電池的基準(zhǔn)電壓，優(yōu)選的，通過(guò)連續(xù)10次AD轉(zhuǎn)換并取平均值得到基準(zhǔn)電壓；步驟二，根據(jù)系統(tǒng)主要耗電設(shè)備的狀態(tài)，計(jì)算每個(gè)所述主要耗電設(shè)備的補(bǔ)償電壓；步驟三，計(jì)算所述基準(zhǔn)電壓與所有所述主要耗電設(shè)備的補(bǔ)償電壓的總和，作為補(bǔ)償后的電壓；步驟四，根據(jù)所述補(bǔ)償后的電壓通過(guò)電壓-電量關(guān)系表獲得對(duì)應(yīng)的電量作為電池的測(cè)量電量；步驟五，用所述電池的測(cè)量電量更新電池當(dāng)前的顯示電量。使用本發(fā)明，可以在不能取得電流信息的前提下，僅使用ADC電壓測(cè)量電池電量法，并通過(guò)在該方法和算法上的改進(jìn)，使得測(cè)量準(zhǔn)確度大幅度上升，電池充放電曲線更接近真實(shí)情況。
【專(zhuān)利說(shuō)明】測(cè)量和計(jì)算系統(tǒng)電池電量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種計(jì)算機(jī)自動(dòng)化測(cè)量方法，尤其涉及一種測(cè)量和計(jì)算電池電量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在平板電腦、手機(jī)等使用電池的設(shè)備中，一般都需要顯示當(dāng)前電池的電量。對(duì)于測(cè)量精度要求很高的場(chǎng)合，一般要用到庫(kù)侖計(jì)等專(zhuān)用芯片。庫(kù)侖計(jì)通過(guò)測(cè)量電池的電壓、充/放電電流，可精確計(jì)算出電池存儲(chǔ)和消耗的能量，從而得出當(dāng)前電池電量。
[0003]為了節(jié)約成本，對(duì)于精度要求不是很高的消費(fèi)電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，通常不會(huì)使用這類(lèi)專(zhuān)用的電量計(jì)芯片，而是使用僅通過(guò)ADC測(cè)量電池電壓的方法來(lái)測(cè)量和計(jì)算電池電量。該方法的原理是，電池在不同的電量下，其輸出電壓是不一樣的。電量越多，電壓就越高，相反，電量越少，電壓就越低。但實(shí)際情況是，電池電壓不單跟電量相關(guān)，還跟充/放電電流相關(guān)。而測(cè)量電池電流又是比較困難的，因此一般的消費(fèi)電子產(chǎn)品不具備電池電流測(cè)量功能。所以不增加任何算法，僅是簡(jiǎn)單地通過(guò)電壓來(lái)計(jì)算電池電量，效果是非常差的，有時(shí)誤差甚至能達(dá)到50%之多。
[0004]針對(duì)上述問(wèn)題，有些設(shè)計(jì)就在此基礎(chǔ)之上增加了不同場(chǎng)景下的電壓補(bǔ)償功能。通過(guò)對(duì)不同場(chǎng)景下的電壓測(cè)量，記錄下電壓補(bǔ)償值，然后在測(cè)得實(shí)際電壓后根據(jù)不同的模式進(jìn)行補(bǔ)償。由于電壓波動(dòng)較大，電壓補(bǔ)償也很難做得準(zhǔn)確，因此一般還會(huì)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行簡(jiǎn)單的取平均值等運(yùn)算，使結(jié)果顯得較平穩(wěn)。
[0005]綜上，現(xiàn)有技術(shù)的主要缺點(diǎn)包括:
[0006]1、若使用專(zhuān)用庫(kù)侖計(jì)芯片，則成本較高，大約需要增加0.5~I美金；
[0007]2、不使用庫(kù)侖計(jì)芯片的，電池曲線不平滑、電量顯示誤差大、波動(dòng)大，例如重新啟動(dòng)系統(tǒng)前后電池電量偏差很大、充電時(shí)電量快速上升、拔掉充電器電量快速下降等等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明主要解決在無(wú)電流測(cè)量功能的限制下，僅使用電壓方式在線測(cè)量電池電量偏差大以及電池充放電曲線波動(dòng)大的問(wèn)題。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開(kāi)了一種測(cè)量和計(jì)算系統(tǒng)電池電量的方法，具體包括以下步驟:
[0010]步驟一，利用ADC測(cè)量電池電壓法獲得電池的基準(zhǔn)電壓U ；
[0011]步驟二，根據(jù)系統(tǒng)主要耗電設(shè)備的狀態(tài)，對(duì)每個(gè)所述主要耗電設(shè)備依據(jù)以下公式計(jì)算每個(gè)所述主要耗電設(shè)備的補(bǔ)償電壓；
[οο? 2]當(dāng)電池處于放電狀態(tài)時(shí):u補(bǔ)償電壓=U補(bǔ)償偏移量+F Oj) 當(dāng)前值/V最大值，
[οο? 3]當(dāng)電池處于充電狀態(tài)時(shí):u補(bǔ)償電壓=U補(bǔ)償偏移量-F Oj) *v當(dāng)前值/V最大值；
[0014]其中,V 3|^是當(dāng)前主要耗電設(shè)備對(duì)應(yīng)屬性的值，是所述對(duì)應(yīng)屬性可達(dá)到的最大值，F(xiàn)(U)是以所述基準(zhǔn)電壓為參數(shù)的函數(shù)，表示根據(jù)當(dāng)前所述基準(zhǔn)電壓計(jì)算出主要耗電設(shè)備運(yùn)行在所述對(duì)應(yīng)屬性最大值時(shí)的最大補(bǔ)償電壓；uWSilH?為補(bǔ)償偏移量，其大小與系統(tǒng)主要耗電設(shè)備當(dāng)前的狀態(tài)相關(guān)；
[0015]步驟三，計(jì)算所述基準(zhǔn)電壓與所有所述主要耗電設(shè)備的補(bǔ)償電壓的總和，作為補(bǔ)償后的電壓；
[0016]步驟四，根據(jù)所述補(bǔ)償后的電壓通過(guò)電壓-電量關(guān)系表獲得對(duì)應(yīng)的電量作為電池的測(cè)量電量；
[0017]步驟五，用所述電池的測(cè)量電量更新電池當(dāng)前的顯示電量。
[0018]所述主要耗電設(shè)備至少包括IXD背光、CPU和GPU ;對(duì)于IXD背光，所述對(duì)應(yīng)屬性為IXD背光亮度，對(duì)于CPU，所述對(duì)應(yīng)屬性為CPU運(yùn)行頻率值，對(duì)于GPU，所述對(duì)應(yīng)屬性為GPU運(yùn)行頻率值。
[0019]本發(fā)明不同于一些同樣未使用電流測(cè)量的方案僅依據(jù)幾個(gè)特定的應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)設(shè)定補(bǔ)償值，而是針對(duì)選定的主要耗電設(shè)備計(jì)算而來(lái)，可以獲得較為準(zhǔn)確的電壓補(bǔ)償值。
[0020]為了進(jìn)一步解決所述電池的顯示電量誤差大、電池曲線不平滑、波動(dòng)大等問(wèn)題，在所述步驟四與步驟五之間，還可以包括對(duì)所述電池的測(cè)量電量進(jìn)行防反彈處理、斜率限定處理、模擬充放電處理、電量濾波處理中的一項(xiàng)或多項(xiàng)，和/或包括獨(dú)立于步驟一至步驟五的保存電量處理。其中所述防反彈處理、斜率限定處理、模擬充放電處理、電量濾波處理中的每一項(xiàng)在處理時(shí)，都將上一項(xiàng)處理的輸出電量作為當(dāng)前處理的輸入電量，并將當(dāng)前處理的輸出電量作為下一項(xiàng)處理的輸入電量，與所述步驟四相連的處理的輸入電量是經(jīng)所述步驟四處理后的測(cè)量電量，與所述步驟五相連的處理的輸出電量作為所述步驟五中的測(cè)量電量。
[0021]所述防反彈處理具體包括:將輸入電量與電池當(dāng)前的顯示電量進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)電池處于放電狀態(tài)時(shí)，若所述輸入電量大于所述電池當(dāng)前的顯示電量，則采用所述電池當(dāng)前的顯示電量作為輸出電量；當(dāng)電池處于`充電狀態(tài)時(shí)，若所述輸入電量小于所述電池當(dāng)前的顯示電量，則采用所述電池當(dāng)前的顯示電量作為所述輸出電量；其他情況采用所述輸入電量作為輸出電量。
[0022]所述斜率限定處理具體包括:將輸入電量與電池當(dāng)前的顯示電量進(jìn)行對(duì)比，如果所述輸入電量nin大于所述電池當(dāng)前的顯示電量]^，則輸出電量為η—= (int) ((nin-nm) /N+l)+nm ;如果所述輸入電量nin小于所述顯示電量nm,則輸出電量為η—= (int) ((nin_nm)/N-1) +nm;如果所述輸入電量nin等于所述顯示電量nm,輸出電量為Atjut=Iiin ;其中nin nout及nm為以百分制顯示時(shí)百分號(hào)前面的數(shù)值，N為一個(gè)根據(jù)當(dāng)前工作電流大小實(shí)時(shí)調(diào)整的系數(shù)。
[0023]現(xiàn)有的技術(shù)使用過(guò)的是固定斜率的方式，即不管充放電電流為多少，都使用固定的斜率。而本發(fā)明則會(huì)根據(jù)當(dāng)前充放電電流動(dòng)態(tài)調(diào)整斜率，從而更接近真實(shí)情況。
[0024]所述模擬充放電處理具體包括:當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到電池當(dāng)前的顯示電量在一段時(shí)間內(nèi)未發(fā)生變動(dòng)，若系統(tǒng)處于充電狀態(tài)，則計(jì)算在充電狀態(tài)下模擬充電所需時(shí)長(zhǎng)t。，在t。時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)，將所述輸入電量nin按照每單位時(shí)間加I的速率變化作為輸出電量；若系統(tǒng)處于放電狀態(tài)，則計(jì)算在放電狀態(tài)下模擬放電所需時(shí)長(zhǎng)td，在td時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)，將所述輸入電量nin按照每單位時(shí)間減I的速率變化作為輸出電量，其中所述nin為以百分制表示時(shí)百分號(hào)前面的數(shù)值。[0025]所述電量濾波處理具體包括:將輸入電量的值加入到濾波隊(duì)列末尾，將隊(duì)列中最早的一個(gè)數(shù)據(jù)刪除，然后對(duì)濾波隊(duì)列中所有值取平均值作為輸出電量。
[0026]本發(fā)明使用了隊(duì)列式濾波處理，而不是普通的平均值濾波方式，使用這種方式不僅會(huì)在數(shù)值上產(chǎn)生濾波效果，在時(shí)間上也會(huì)產(chǎn)生濾波效果。
[0027]所述保存電量處理包括步驟:在檢測(cè)到電池當(dāng)前的顯示電量發(fā)生改變，或者超過(guò)預(yù)設(shè)時(shí)間，或者用戶(hù)修改時(shí)間時(shí)，將保存所述顯示電量及時(shí)間信息到文件系統(tǒng)，以參與下次系統(tǒng)開(kāi)機(jī)時(shí)電量的測(cè)量計(jì)算。下次系統(tǒng)開(kāi)機(jī)時(shí)，先從文件系統(tǒng)中加載最后的電量信息和時(shí)間信息，然后和當(dāng)前計(jì)算得到的電量和時(shí)間對(duì)比，如果電量相差不大，且時(shí)間變化未超過(guò)指定的值，則認(rèn)為從文件系統(tǒng)中加載到的電量信息有效，后續(xù)的計(jì)算都在此基礎(chǔ)上進(jìn)行，如果電量偏差較大，則直接使用當(dāng)前計(jì)算得到的電量值，忽略之前存儲(chǔ)的電量信息。
[0028]本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問(wèn)題是在不能取得電流信息的前提下，針對(duì)僅使用ADC電壓測(cè)量電池電量法，并通過(guò)在該方法和算法上的改進(jìn)，使得測(cè)量準(zhǔn)確度大幅度上升，電池充放電曲線更接近真實(shí)情況，從而大大提升用戶(hù)使用體驗(yàn)。
[0029]實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，具有如下有益效果:
[0030]1、對(duì)比使用專(zhuān)用庫(kù)侖計(jì)芯片或增加電流測(cè)量的方案，本發(fā)明幾乎不增加額外的成本，直接使用芯片自帶的ADC即可完成電池電量測(cè)定功能；
[0031]2、對(duì)比同類(lèi)無(wú)電流測(cè)量的方案，因?yàn)楸景l(fā)明使用了更為精確的電壓補(bǔ)償方法和算法，所以本發(fā)明測(cè)得的結(jié)果更為準(zhǔn)確；
[0032]3、對(duì)比同類(lèi)無(wú)電流測(cè)量的方案，由于本發(fā)明使用了較好的算法以及智能參數(shù)調(diào)整功能，例如動(dòng)態(tài)的斜率限制功能、模擬充放電處理過(guò)程、隊(duì)列式濾波處理等，使得本發(fā)明得到的電池充放電曲線更接近真實(shí)情況；
[0033]4、對(duì)比同類(lèi)測(cè)量方案，得益于本發(fā)明電量保存處理及開(kāi)機(jī)預(yù)加載功能，本發(fā)明在關(guān)機(jī)后馬上開(kāi)機(jī)或重新啟動(dòng)，電量不會(huì)突變。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
[0035]圖2是本發(fā)明實(shí)施例計(jì)算補(bǔ)償電壓的流程圖。
[0036]圖3是本發(fā)明實(shí)施例查表獲得測(cè)量電量流程圖。
[0037]圖4是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
[0038]圖5是本發(fā)明實(shí)施例防反彈處理流程圖。
[0039]圖6是本發(fā)明實(shí)施例斜率限定處理流程圖。
[0040]圖7是本發(fā)明實(shí)施例模擬充放電處理流程圖。
[0041 ]圖8是本發(fā)明實(shí)施例電量濾波處理流程圖。
[0042]圖9是本發(fā)明實(shí)施例保存電量處理流程圖。
[0043]圖10是本發(fā)明實(shí)施例開(kāi)機(jī)預(yù)加載處理流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。[0045]如圖1所示，為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的流程圖，具體包括步驟:
[0046]S11，利用ADC測(cè)量電池電壓法獲得電池的基準(zhǔn)電壓，優(yōu)選的，通過(guò)連續(xù)10次AD轉(zhuǎn)換并取平均值得到基準(zhǔn)電壓；
[0047]S12，根據(jù)系統(tǒng)主要耗電設(shè)備的狀態(tài)，計(jì)算每個(gè)所述主要耗電設(shè)備的補(bǔ)償電壓；
[0048]S13，計(jì)算所述基準(zhǔn)電壓與所有所述主要耗電設(shè)備的補(bǔ)償電壓的總和，作為補(bǔ)償后的電壓；
[0049]S14，根據(jù)所述補(bǔ)償后的電壓通過(guò)電壓-電量關(guān)系表獲得對(duì)應(yīng)的電量作為電池的測(cè)量電量；
[0050]S15，用所述電池的測(cè)量電量更新電池當(dāng)前的顯示電量。
[0051]其中，所述步驟S12中，主要耗電設(shè)備根據(jù)不同的系統(tǒng)選擇不同的設(shè)備。例如在平板電腦中，IXD背光和CPU、GPU是主要的耗電設(shè)備，耗電不固定。因此通過(guò)測(cè)量不同IXD背光亮度、CPU頻率、GPU頻率在不同電池電壓下的電壓偏差值，然后通過(guò)曲線擬合，得到一些關(guān)鍵點(diǎn)的數(shù)據(jù)，然后再根據(jù)實(shí)際的LCD背光亮度、CPU頻率、GPU頻率即可計(jì)算出電壓補(bǔ)償值，從而可以較準(zhǔn)確地計(jì)算出電池電量。
[0052]假設(shè)當(dāng)前通過(guò)ADC測(cè)量到的電池電壓為U，那么通過(guò)補(bǔ)償后的電壓可表示為Uc=RUblc^UUgpue。其中U。為補(bǔ)償后的電壓，Uble為L(zhǎng)CD背光補(bǔ)償電壓，Uepue為CPU補(bǔ)償電壓，Ugpu。為GPU補(bǔ)償電壓。
[0053]LCD背光補(bǔ) 償電壓Ublc=Ubl.,+Fbl (U) *Vbl/Vblmax，其中Ubl為補(bǔ)償偏移量，與實(shí)際的系統(tǒng)、所使用的電池等都相關(guān)，需要實(shí)測(cè)決定；Fbl為一個(gè)函數(shù)，它會(huì)根據(jù)當(dāng)前電壓值計(jì)算出最大亮度的補(bǔ)償值，該函數(shù)與實(shí)際的LCD背光、所使用的電池等都相關(guān)，需要實(shí)測(cè)決定；Vbl是當(dāng)前LCD背光亮度值，Vblmax是背光最大值。
[0054]CPU 補(bǔ)償電壓 Uepuc=UeputjffseJFepu ⑶ *Vepu/Vepumax，其中 Ueputjffset 為補(bǔ)償偏移量，與實(shí)際的系統(tǒng)、所使用的電池等都相關(guān)，需要實(shí)測(cè)決定為一個(gè)函數(shù)，它會(huì)根據(jù)當(dāng)前電壓值計(jì)算出最大CPU頻率時(shí)的補(bǔ)償值，該函數(shù)與實(shí)際的CPU、所使用的電池等都相關(guān)，需要實(shí)測(cè)決定是當(dāng)前CPU的運(yùn)行頻率值，Vcpumax是CPU運(yùn)行的頻率最大值。
[0055]GPU 補(bǔ)償電壓 Ugpuc=UgputjffseJFgpu ⑶ ^VgpiAgpumax，其中 Ugputjffset 為補(bǔ)償偏移量，與實(shí)際的系統(tǒng)、所使用的電池等都相關(guān)，需要實(shí)測(cè)決定；Fgpu為一個(gè)函數(shù)，它會(huì)根據(jù)當(dāng)前電壓值計(jì)算出最大GPU頻率時(shí)的補(bǔ)償值，該函數(shù)與實(shí)際的GPU、所使用的電池等都相關(guān)，需要實(shí)測(cè)決定；Vgpu是當(dāng)前GPU的運(yùn)行頻率值，Vgpumax是GPU運(yùn)行的頻率最大值。
[0056]在充電時(shí)，也需要根據(jù)LCD背光、CPU頻率、GPU頻率等計(jì)算出充電電壓的補(bǔ)償值。因?yàn)樵谙到y(tǒng)中，充電器提供的總電流是固定的，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)需要的電流大時(shí)，會(huì)自動(dòng)降低充電電流。而不同的充電電流，即使在電池容量相同的情況下，電池電壓也不一樣，因此需要針對(duì)充電做電壓補(bǔ)償。充電電壓補(bǔ)償計(jì)算公式與放電時(shí)的計(jì)算公式形式上基本一樣，不同的地方在于，當(dāng)背光/CPU/GPU電流增大時(shí)，補(bǔ)償電壓減小，因此使用的參數(shù)不一樣。充電時(shí)所使用的計(jì)算公式形式上為:Uble=Ubl—Mfset-Fbl (U) *Vbl/Vblmax ;Ucpuc=Ucpu offset-Fcpu(U) *VCPU/
Vcpumax ?^gpuc ^gpu offset Fgpu(U)5^VgpuZVgpumaxO
[0057]另外，考慮到USB 口在連接電腦和充電器時(shí)，能夠獲取到的最大電流是不一樣的，這直接會(huì)影響到充電時(shí)電池電量的測(cè)量。因此在本設(shè)計(jì)中增加了供電端檢測(cè)的功能，當(dāng)檢測(cè)到不同的供電端時(shí)，會(huì)使用不同的補(bǔ)償參數(shù)。作為優(yōu)選地檢測(cè)依據(jù)是，連接電腦時(shí)，電腦會(huì)和設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，而連接充電器時(shí)不會(huì)有數(shù)據(jù)通信。
[0058]為方便理解，下面將通過(guò)圖2對(duì)電壓補(bǔ)償處理流程進(jìn)行描述。
[0059]假設(shè)通過(guò)ADC測(cè)量電壓法測(cè)得的電壓為U ；
[0060]S131，判斷是否有外部電源輸入，如果有，則進(jìn)入步驟S132，否則，進(jìn)入步驟S134;
[0061]S132，判斷連接的外部電源是否是電腦，如果是，進(jìn)入步驟S133，否則，進(jìn)入步驟135;
[0062]S133，計(jì)算電腦模式下IXD背光補(bǔ)償電壓Ubl。、CPU補(bǔ)償電壓U聊c、GPU補(bǔ)償電壓U.Ugpuc，
[0063]S134，計(jì)算放電模式下IXD背光補(bǔ)償電壓Ubl。、CPU補(bǔ)償電壓Uepu。、GPU補(bǔ)償電壓U.Ugpuc，
[0064]S135，計(jì)算充電模式下IXD背光補(bǔ)償電壓Ubl。、CPU補(bǔ)償電壓U_。、GPU補(bǔ)償電壓U.Ugpuc，
[0065]S136，依據(jù)公式υε=υ+υωε+υερικ+υ_。計(jì)算補(bǔ)償后的電壓。
[0066]圖3所示為步驟S14中查表得到電池電量的具體流程，具體包括步驟:
[0067]S141，判斷電池是否處于充電狀態(tài)，如果正處于充電狀態(tài)，則進(jìn)入步驟S142，否則進(jìn)入步驟S143 ；
[0068]S142，通過(guò)查充·電電壓表獲取當(dāng)前電池的測(cè)量電量，并進(jìn)入步驟S144 ；
[0069]S143，通過(guò)查放電電壓表獲取當(dāng)前電池的測(cè)量電量，并進(jìn)入步驟S144 ；
[0070]S144，返回當(dāng)前電池的測(cè)量電量。
[0071]雖然由圖1所示實(shí)施例獲得的顯示電量，已經(jīng)通過(guò)對(duì)主要耗電設(shè)備擬合電壓補(bǔ)償曲線，獲得更加精準(zhǔn)的電池電量，但是如果在該實(shí)施例的基礎(chǔ)上再加入防反彈處理、斜率限定處理、模擬充放電處理、電量濾波處理以及保存電量處理中的一項(xiàng)或多項(xiàng)，將會(huì)獲得更加接近真實(shí)情況且符合人們心理的結(jié)果。
[0072]如圖4所示，為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
[0073]SI，獲取電池測(cè)量電量:與第一實(shí)施例的步驟Sll至S14相同，根據(jù)系統(tǒng)主要耗電設(shè)備的狀態(tài)對(duì)利用ADC測(cè)量電池電壓法得到的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行電壓補(bǔ)償，并根據(jù)補(bǔ)償后的電壓確定電池的測(cè)量電量。
[0074]S2，防反彈處理:假設(shè)當(dāng)前顯示電量為IV如果已經(jīng)確認(rèn)電池處于放電狀態(tài)，例如未連接充電器亮屏運(yùn)行，那么對(duì)于計(jì)算得到大于nm的結(jié)果應(yīng)該要丟棄，否則電池不在充電但電池電量卻在上升會(huì)給用戶(hù)很糟糕的體驗(yàn)，此時(shí)直接使用當(dāng)前顯示電量的值\作為該步處理的結(jié)果；同樣，如果確認(rèn)電池在充電狀態(tài)，而計(jì)算得到的電量卻小于nm，則也要丟棄，防止電池充電時(shí)電池電量反而下降的情況發(fā)生，相應(yīng)地也使用當(dāng)前顯示電量的值化作為該步處理的結(jié)果；對(duì)于其他情況，使用經(jīng)SI步驟獲得的測(cè)量電量作為該步處理的結(jié)果。
[0075]S3，斜率限定處理:不直接使用經(jīng)步驟S2的處理結(jié)果，而是依據(jù)當(dāng)前顯示電量，對(duì)經(jīng)過(guò)步驟S2處理后的電量做進(jìn)一步的調(diào)整。根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前充放電狀態(tài)以及主要耗電設(shè)備的狀態(tài)，計(jì)算出一個(gè)電量變化率N，利用此變化率限制電量變化的幅度，在時(shí)間上牽制住電池電量的快速波動(dòng)。假設(shè)，將所述步驟S2處理的結(jié)果記做nin，將當(dāng)前顯示電量記作nm。當(dāng)nin比化大時(shí),根據(jù)公式((int) (nin-nm)/N+l)+nm對(duì)所述步驟S2處理結(jié)果進(jìn)一步調(diào)整；當(dāng)1^比化小時(shí),根據(jù)公式((int) (nin-nm)/N-l)+nm對(duì)所述步驟S2處理結(jié)果進(jìn)一步調(diào)整；當(dāng)1^等于nm時(shí)，則不作調(diào)整；其中nin及nm為以百分制顯示時(shí)百分號(hào)前面的數(shù)值。
[0076]S4，模擬充放電處理:若系統(tǒng)檢測(cè)到所述顯示電量較長(zhǎng)時(shí)間未發(fā)生變動(dòng)，并且已經(jīng)明確電池的充放電狀態(tài)的情況下，使所述經(jīng)步驟S3處理后的電量在一個(gè)根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)確定的時(shí)間內(nèi)，以低于正常充放電時(shí)變化的幅度改變。由于模擬的充放電速度比實(shí)際的充放電速度慢，因此一段時(shí)間后，計(jì)算得到的電量會(huì)逐漸向顯示的電量靠近，最終二者相等。這樣的處理使用戶(hù)感覺(jué)充電時(shí)電池電量比較均勻地上升，放電時(shí)電池電量比較均勻地下降。
[0077]S5，電量濾波處理:將經(jīng)過(guò)以上步驟調(diào)整后得到的電量加入到一個(gè)平滑濾波隊(duì)列，并將隊(duì)列中最早的一個(gè)數(shù)據(jù)刪除，然后取平均值計(jì)算得到最終的電池電量。并將處理結(jié)果用于更新所述顯示電量。
[0078]S6，保存電量處理:在檢測(cè)到電池當(dāng)前的顯示電量發(fā)生改變，或者距離上次保存超過(guò)預(yù)設(shè)時(shí)間，或者用戶(hù)修改時(shí)間時(shí)，將保存當(dāng)前所述顯示電量的值及時(shí)間信息到文件系統(tǒng)，以參與下次系統(tǒng)開(kāi)機(jī)時(shí)電量的測(cè)量計(jì)算。
[0079]其中所述防反彈處理S2的具體步驟如圖5所示:
[0080]在執(zhí)行所述防反彈處理S2之前，首先加載獲取電池測(cè)量處理的結(jié)果作為防反彈處理的輸入電量；所述防反彈處理具體包括步驟:
[0081]S21，判斷電池是否處于充電狀態(tài)。如果電池正處于充電狀態(tài)，則進(jìn)入步驟S22，否則進(jìn)入步驟S23 ；
[0082]S22，判斷輸入電量是否小于顯示電量，如果是的話，進(jìn)入步驟S24，否則，進(jìn)入步驟S25 ；
[0083]S23，判斷輸入電量是否大于顯示電量，如果是的話，進(jìn)入步驟S24，否則，進(jìn)入步驟S25 ；
[0084]S24，將當(dāng)前顯示電量的值賦給輸出電量；
[0085]S25,將輸入電量的值賦給輸出電量。
[0086]使用以上處理后，雖然能夠有效地提高電池電量測(cè)量的準(zhǔn)確度，但效果還是不夠理想。主要原因是系統(tǒng)復(fù)雜度太高，不可能完全精確地將所有模塊運(yùn)行情況換算成電壓補(bǔ)償值，并且不同的電池其特性也不一樣，再加上ADC測(cè)量誤差等等，最后得到的結(jié)果波動(dòng)幅度還是較大?？紤]到電池電量不可能發(fā)生突變，因此本發(fā)明實(shí)施例對(duì)經(jīng)過(guò)上述方法處理后的結(jié)果再進(jìn)行斜率限定處理和電量濾波處理，在時(shí)間上牽制住電池電量的快速波動(dòng)。所述斜率限定處理的具體步驟如圖6所示:
[0087]在執(zhí)行所述斜率限定處理步驟前，首先加載步驟S2的輸出電量作為斜率限定處理的輸入電量Hin ;所述所述斜率限定處理包括步驟:
[0088]S31,判斷輸入電量nin是否大于顯示電量nm,如果是,進(jìn)入步驟S32,否則,進(jìn)入步驟 S34 ；
[0089]S32，根據(jù)IXD背光亮度Vbl，CPU運(yùn)行頻率ν_、GPU的運(yùn)行頻率Vgpu以及是否連接電腦計(jì)算斜率系數(shù)N;
[0090]S33,輸出電量 nQUt 為 nout=((int) (nin_nm)/N+l)+nm ；
[0091]S34,判斷輸入電量nin是否小于顯示電量nm,如果是,進(jìn)入步驟S35,否則,進(jìn)入步驟 S37;[0092]S35，根據(jù)IXD背光亮度Vbl，CPU運(yùn)行頻率ν_、GPU的運(yùn)行頻率Vgpu以及是否連接電腦計(jì)算斜率系數(shù)N;
[0093]S36，輸出電量 nQUt 為 nQUt=((int) (nin_nm)/N_l)+nm ；
[0094]S37，將輸入電量的值賦給輸出電量。
[0095]優(yōu)選的，在步驟S32中，N的計(jì)算方式如下:
[0096]充電狀態(tài):N=10+(30*Vbl/Vblm J + (10*Vcpu/VcpumJ + (IO^VgpuAgpumax)，
[0097]放電狀態(tài):N=60-(30*(Vbl)/Vblmax)-(10*Vcpu/VcpumJ-(I(^VgpiZVgpumax)，
[0098]其中數(shù)字的取值，要根據(jù)實(shí)際的電池、背光、CPU、GPU進(jìn)行調(diào)整。
[0099]使用這樣的算法后，電池電量的最大變化率被限制，從而達(dá)到很好的平滑效果。
[0100]在放電一段時(shí)間且電池未放完后就插入充電器、或者充電一段時(shí)間且電池未充滿(mǎn)時(shí)就斷開(kāi)充電器、或者長(zhǎng) 時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)行后然后突然轉(zhuǎn)入到低負(fù)荷運(yùn)行等，這些時(shí)候的電量?jī)H通過(guò)電壓是最難計(jì)算的，一般都會(huì)出現(xiàn)偏差較大的情況。由于加入了防反彈措施，通常出現(xiàn)的情況就是很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)顯示的電池電量都保持在同一個(gè)水平，而實(shí)際上電池是在充電或放電的。針對(duì)這種情況，本實(shí)施例采用模擬充放電處理，按照比正常充放電慢的速度來(lái)模擬電池充放電過(guò)程。由于模擬的充放電速度一定會(huì)比實(shí)際的充放電速度慢，因此一段時(shí)間后，計(jì)算得到的電量值會(huì)逐漸向顯示的電量值靠近，最終顯示電量將與計(jì)算的電量值相等。所述模擬充放電處理的具體步驟如圖7所示:
[0101]在執(zhí)行所述模擬充放電處理步驟前，首先加載防反彈處理的結(jié)果作為模擬充放電的輸入電量nin ;所述模擬充放電處理包括步驟:
[0102]S41，判斷顯示電量是否發(fā)生改變，如果是，則進(jìn)入步驟S42，否則，進(jìn)入步驟S43;
[0103]S42，清零計(jì)時(shí)器Ts，并進(jìn)入步驟S411;
[0104]S43，判斷電池是否處于充電狀態(tài)，如果是，進(jìn)入步驟S44，否則，進(jìn)入步驟S45 ；
[0105]S44,計(jì)算當(dāng)前條件下,充電應(yīng)該產(chǎn)生變化的時(shí)間t。,并進(jìn)入步驟S46 ；
[0106]S45，判斷電池是否處于放電狀態(tài)，如果是，進(jìn)入步驟S47，否則，進(jìn)入步驟S411 ；
[0107]S46，判斷Ts是否大于t。，，如果是，進(jìn)入步驟S48，否則進(jìn)入步驟S411;
[0108]S47，計(jì)算當(dāng)前條件下，放電應(yīng)產(chǎn)生變化的時(shí)間td，并進(jìn)入步驟S49;
[0109]S48,計(jì)算輸出電量Iitjut=Iiin+]^清零計(jì)時(shí)器Ts,并進(jìn)入S412;
[0110]S49，判斷Ts是否大于td，如果是，則進(jìn)入步驟S410，否則進(jìn)入步驟S411;
[0111]S410,計(jì)算輸出電量η_=η?η-1,清零計(jì)時(shí)器！^,并進(jìn)入步驟S412 ；
[0112]S411，將輸入電量的值賦給輸出電量；
[0113]S412,返回輸出電量。
[0114]經(jīng)過(guò)這樣的處理后，用戶(hù)會(huì)感覺(jué)充電時(shí)電池電量比較均勻地上升，放電時(shí)電池電量比較均勻地下降，而不會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間處于同一水平的情況，從而很好地提升了用戶(hù)體驗(yàn)。
[0115]所述電量濾波處理的具體步驟如圖8所示，在執(zhí)行所述電量濾波處理步驟前，首先將所述模擬充放電處理的結(jié)果作為所述電量濾波處理的輸入電量，所述電量濾波處理具體包括步驟:
[0116]S51，將濾波隊(duì)列中最早的值移除；
[0117]S52,將輸入電量的值加入到隊(duì)列末尾；
[0118]S53，對(duì)濾波隊(duì)列中所有值取平均值賦給輸出電量。[0119]通過(guò)這樣的處理，使得正負(fù)范圍內(nèi)的波動(dòng)被相互抵消掉，從而達(dá)到很好的平滑效
果O
[0120]系統(tǒng)在關(guān)機(jī)后，計(jì)算電量的軟件就無(wú)法正常運(yùn)行，因此通常的做法就是每次開(kāi)機(jī)時(shí)重新計(jì)算電池電量。由于上述的一些原因，最終計(jì)算出來(lái)的電量可能會(huì)與關(guān)機(jī)前的電量偏差10%甚至更多，這會(huì)給客戶(hù)非常糟糕的體驗(yàn)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)有插充電器自動(dòng)開(kāi)機(jī)功能，并加入所述保存電量處理。如圖9所示，所述保存電量處理的具體步驟為:
[0121]S61，判斷顯示電量是否發(fā)生改變，如果是，則進(jìn)入步驟S64，否則進(jìn)入步驟S63;
[0122]S62，判斷用戶(hù)是否修改系統(tǒng)時(shí)間，如果是，則進(jìn)入步驟S64 ；
[0123]S63，判斷距離上次保存時(shí)間是否已經(jīng)達(dá)到tsave的時(shí)長(zhǎng)，如果已經(jīng)達(dá)到，則進(jìn)入步驟S64，否則，進(jìn)入步驟S66，其中tsave是一個(gè)預(yù)先設(shè)定的值；
[0124]S64，保存當(dāng)前電量信息和時(shí)間信息到文件系統(tǒng)；
[0125]S65，清空用于記錄距離上次保存時(shí)間的計(jì)時(shí)器Tn。；
[0126]S66，保存完成。
[0127]所述保存電量處理的意義在于作為下次開(kāi)機(jī)時(shí)計(jì)算電量的參考。下次開(kāi)機(jī)時(shí)，例如用戶(hù)手動(dòng)開(kāi)機(jī)或插充電器充電開(kāi)機(jī)時(shí)，先從文件系統(tǒng)中加載最后的電量和時(shí)間信息，然后和當(dāng)前計(jì)算得到的電池電量和時(shí)間對(duì)比。如果電池電量相差不大，且時(shí)間變化未超過(guò)指定的值，則認(rèn)為從文件系統(tǒng)中加載到的電池電量信息有效，后續(xù)的計(jì)算都在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行。這樣就可以保證用戶(hù)在重新啟動(dòng)或關(guān)機(jī)時(shí)間不是很長(zhǎng)的情況下，保證電池電量顯示的一致性。如果電池電量偏差較大，例如用戶(hù)更換電池，或者時(shí)間偏差很久或時(shí)間倒退，例如更換電池、或者長(zhǎng)時(shí)間關(guān)機(jī)后電池已經(jīng)漏掉了很多，這時(shí)用戶(hù)通常也不太記得最后一次關(guān)機(jī)時(shí)電池電量是多少了，那么就直接使用當(dāng)前計(jì)算得到的電量值，而忽略掉之前存儲(chǔ)的電量信息。如果在開(kāi)機(jī)時(shí)不能獲取到最后存儲(chǔ)的電量信息，那么只能直接使用計(jì)算得到的電池電量。這種情況通常只會(huì)發(fā)生在工廠生產(chǎn)時(shí)，因此不會(huì)影響用戶(hù)正常使用。
[0128]所述開(kāi)機(jī)預(yù)加載的具體步驟如圖10所示，包括步驟:
[0129]S71，按照SI的步驟獲取電池的測(cè)量電量；
[0130]S72，將S71步驟獲取的測(cè)量電量按照S5的步驟進(jìn)行電量濾波處理；
[0131]S73，判斷濾波隊(duì)列是否已滿(mǎn)，如果是，進(jìn)入步驟S74，否則，返回步驟S71;
[0132]S74，從文件系統(tǒng)中加載電量信息及時(shí)間信息；
[0133]S75，判斷從文件系統(tǒng)中加載的電量信息是否有效，如果有效，進(jìn)入步驟S76，否則不作處理；
[0134]S76，設(shè)定當(dāng)前顯示電量為保存的電量值，并使用保存的電量值填充濾波隊(duì)列；
[0135]S77，開(kāi)機(jī)初始化完成。
[0136]除了上述處理，本設(shè)計(jì)中還使用了電壓平均值、濾掉方差較大的值、查表法換算電池電量等常規(guī)設(shè)計(jì)，未在本文檔中詳細(xì)描述?？梢岳斫猓景l(fā)明是應(yīng)用在無(wú)電流測(cè)量的系統(tǒng)上，但本發(fā)明對(duì)電池電量的處理方法，顯然也可以用于帶電流測(cè)量的系統(tǒng)或庫(kù)倫芯片上。
[0137]需要說(shuō)明的是，雖然上述實(shí)施例在一個(gè)實(shí)施例中使用了所述防反彈處理、斜率限定處理、模擬充放電處理、電量濾波處理以及保存電量處理，但這六項(xiàng)處理并不必須在一個(gè)實(shí)施例中全部使用，可以根據(jù)需要只選擇其中的一項(xiàng)或多項(xiàng)以?xún)?yōu)化結(jié)果。同時(shí)所述防反彈處理、斜率限定處理、模擬充放電處理、電量濾波處理的處理順序也不是必然如上述實(shí)施例所示，可以根據(jù)使用者的需要作出相應(yīng)的適當(dāng)調(diào)整。
[0138]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種測(cè)量和計(jì)算系統(tǒng)電池電量的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一，利用ADC測(cè)量電池電壓法獲得電池的基準(zhǔn)電壓U ; 步驟二，根據(jù)系統(tǒng)主要耗電設(shè)備的狀態(tài)，對(duì)每個(gè)所述主要耗電設(shè)備依據(jù)以下公式計(jì)算每個(gè)所述主要耗電設(shè)備的補(bǔ)償電壓； 當(dāng)電池處于放電狀態(tài)時(shí):u補(bǔ)償電壓=U補(bǔ)償偏移量+F Oj) *v當(dāng)前值/V最大值， 當(dāng)電池處于充電狀態(tài)時(shí):u補(bǔ)償電壓=U補(bǔ)償偏移量-F Oj) *v當(dāng)前值/V最大值； 其中，Vgtm是當(dāng)前主要耗電設(shè)備對(duì)應(yīng)屬性的值，ViMt是所述對(duì)應(yīng)屬性可達(dá)到的最大值，F(xiàn)(U)是以所述基準(zhǔn)電壓為參數(shù)的函數(shù)，表示根據(jù)當(dāng)前所述基準(zhǔn)電壓計(jì)算出主要耗電設(shè)備運(yùn)行在所述對(duì)應(yīng)屬性最大值時(shí)的最大補(bǔ)償電壓?為補(bǔ)償偏移量，其大小與系統(tǒng)主要耗電設(shè)備當(dāng)前的狀態(tài)相關(guān)； 步驟三，計(jì)算所述基準(zhǔn)電壓與所有所述主要耗電設(shè)備的補(bǔ)償電壓的總和，作為補(bǔ)償后的電壓； 步驟四，根據(jù)所述補(bǔ)償后的電壓通過(guò)電壓-電量關(guān)系表獲得對(duì)應(yīng)的電量作為電池的測(cè)量電量; 步驟五，用所述電池的測(cè)量電量更新電池當(dāng)前的顯示電量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述主要耗電設(shè)備至少包括IXD背光、CPU和GPU ;對(duì)于LCD背光，所述對(duì)應(yīng)屬性為L(zhǎng)CD背光亮度，對(duì)于CPU，所述對(duì)應(yīng)屬性為CPU運(yùn)行頻率值，對(duì)于GPU，所述對(duì)應(yīng)屬性為GPU運(yùn)行頻率值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述`方法，其特征在于，在所述步驟四與步驟五之間，還進(jìn)一步包括對(duì)所述電池的測(cè)量電量進(jìn)行防反彈處理、斜率限定處理、模擬充放電處理、電量濾波處理中的一項(xiàng)或多項(xiàng)，和/或包括獨(dú)立于步驟一至五的保存電量處理；其中所述防反彈處理、斜率限定處理、模擬充放電處理、電量濾波處理中的每一項(xiàng)在處理時(shí)，都將上一項(xiàng)處理的輸出電量作為當(dāng)前處理的輸入電量，并將當(dāng)前處理的輸出電量作為下一項(xiàng)處理的輸入電量，與所述步驟四相連的處理的輸入電量是經(jīng)所述步驟四處理后的測(cè)量電量，與所述步驟五相連的處理的輸出電量作為所述步驟五中的測(cè)量電量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述方法，其特征在于，所述防反彈處理具體包括:將輸入電量與電池當(dāng)前的顯示電量進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)電池處于放電狀態(tài)時(shí)，若所述輸入電量大于所述電池當(dāng)前的顯示電量，則采用所述電池當(dāng)前的顯示電量作為輸出電量；當(dāng)電池處于充電狀態(tài)時(shí)，若所述輸入電量小于所述電池當(dāng)前的顯示電量，則采用所述電池當(dāng)前的顯示電量作為所述輸出電量；其他情況采用所述輸入電量作為輸出電量。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述方法，其特征在于，所述斜率限定處理具體包括:將輸入電量與電池當(dāng)前的顯示電量進(jìn)行對(duì)比，如果所述輸入電量nin大于所述電池當(dāng)前的顯示電量nm，則輸出電量η—為:η_= (int) ((nin_nm)/N+l)+nm ;如果所述輸入電量nin小于所述顯示電量nm,則輸出電量為m。, (int) ((nin_nm)/N_l)+nm;如果所述輸入電量nin等于所述顯示電量nm,輸出電量Iitjut為:η_=η?η ;其中nin Iitjut及nm為以百分制顯示時(shí)百分號(hào)前面的數(shù)值，N為根據(jù)當(dāng)前工作電流大小實(shí)時(shí)調(diào)整的系數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述方法，其特征在于，所述模擬充放電處理具體包括:當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到電池當(dāng)前的顯示電量在一段時(shí)間內(nèi)未發(fā)生變動(dòng)時(shí)，若系統(tǒng)處于充電狀態(tài)，則計(jì)算在充電狀態(tài)下模擬充電所需時(shí)長(zhǎng)t。，在t。時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)，將所述輸入電量nin按照每單位時(shí)間加I的速率變化作為輸出電量；若系統(tǒng)處于放電狀態(tài)，則計(jì)算在放電狀態(tài)下模擬放電所需時(shí)長(zhǎng)td，在td時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)，將所述輸入電量nin按照每單位時(shí)間減I的速率變化作為輸出電量，其中所述nin為以百分制表示時(shí)百分號(hào)前面的數(shù)值。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述方法，其特征在于，所述電量濾波處理具體包括:將輸入電量的值加入到濾波隊(duì)列末尾，將隊(duì)列中最早的一個(gè)數(shù)據(jù)刪除，然后對(duì)濾波隊(duì)列中所有值取平均值作為輸出電量。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述方法，其特征在于，所述保存電量處理包括步驟:在檢測(cè)到電池當(dāng)前的顯示電量發(fā)生改變，或者距離上次保存時(shí)間超過(guò)預(yù)設(shè)時(shí)間，或者用戶(hù)修改時(shí)間時(shí)，將保存所述顯示電量以及時(shí)間信息到文件系統(tǒng)，以參與下次系統(tǒng)開(kāi)機(jī)時(shí)電量的測(cè)量計(jì)算。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述方法，其特征在于，所述保存電量處理還包括步驟:在下次系統(tǒng)開(kāi)機(jī)時(shí)，先從文件系統(tǒng)中加載關(guān)機(jī)前最后保存的電量信息和時(shí)間信息，并計(jì)算開(kāi)機(jī)時(shí)的測(cè)量電量，然后對(duì)比所述加載到的電量與所述計(jì)算的測(cè)量電量，如果二者電量相差不大，且時(shí)間變化未超過(guò)指定的值，則認(rèn)為所述從文件系統(tǒng)中加載到的電量信息有效，開(kāi)機(jī)后初始的顯示電量將依據(jù)所述加載的電量信息進(jìn)行計(jì)算，如果電量偏差較大，則直接使用所述計(jì)算得到的測(cè)量電量，忽略之前存儲(chǔ)的電量信息。
【文檔編號(hào)】G01R31/36GK103792490SQ201310594575
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】劉榮, 宋夏, 張享隆, 郭崇鑫, 王業(yè)飛, 朱長(zhǎng)春 申請(qǐng)人:廣州視源電子科技股份有限公司