CN115707985B - 计算电池电量的方法及电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了计算电池电量的方法及电池管理系统。计算电池电量的方法应用于工作模式可以动态转换的电池组中，并且包括：当满足转换条件时，电池组的工作模式由第一模式被转换为第二模式；电量计获取电池组在第一模式结束时的第一电量百分比；根据电池组在第二模式时的电池参数的值，电量计得到电池组处于第二模式时的第二电量百分比；根据第一电量百分比、第二电量百分比及电池组在第二模式下的总容量，电量计计算出电池组在第二模式下的满充容量；及根据第二电量百分比、在第二模式下的总容量、电量变化量及满充容量，电量计计算出电池组在第二模式下的当前电量百分比，其中电量变化量是电量计统计出电池组进入第二模式后的电量变化量。

Description

计算电池电量的方法及电池管理系统

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种计算电池电量的方法及电池管理系统。

背景技术

目前，单节电池的容量一般处于1000mAh-5000mAh。由于电子设备的功能日益增多，在电池容量较小的情况下，电子设备的待机时间较短，需要反复进行充电操作，这大大降低了用户的体验感。

一种传统做法是提高单节电池的容量，但这不仅会增加电池的体积，还会增加充电时间。为此，我们又通过增加充电电流以缩短充电时间，但这种做法会引起发热甚至烧毁电子设备等问题。

另一种传统做法是为电子设备配置两节电池。目前，电子设备中两节电池一般是固定的并联连接或串联连接。当两节电池固定的串联连接时，如果插入5V适配器对其充电，则还需增加升压芯片；如果对负载放电，则还需增加降压芯片。串联连接虽然可以缩短充电时间，但进行充放电时也额外增加了元器件的数量。更重要的是，还需要利用两个电量计分别测量两节电池的电量，这种做法不能直观的反映出整体电池的剩余电量。为此，有的方法只利用一个电量计只测一节电池的电量以代替整体电池的电量，但这种做法也不能准确反映出整体电池的剩余电量。当两节电池固定的并联连接时，如果插入适配器对其充电，不仅充电时间较长，还可能导致某节电池的充电电流过大而引起发热等问题。可见，这些做法都会给用户造成困扰。

发明内容

本发明提供了一种计算电池电量的方法。该方法应用于工作模式可以动态转换的电池组中。工作模式包括第一模式和第二模式。电池组在第一模式下的总容量不同于在第二模式下的总容量。该方法包括：当满足转换条件时，电池组的工作模式由第一模式被转换为第二模式。电量计获取电池组在第一模式结束时的第一电量百分比。根据电池组在第二模式时的电池参数的值，电量计得到电池组处于第二模式时的第二电量百分比。根据第一电量百分比、第二电量百分比及电池组在第二模式下的总容量，电量计计算出电池组在第二模式下的满充容量。及根据第二电量百分比、第二模式下的总容量、电量变化量及满充容量，电量计计算出电池组在第二模式下的当前电量百分比。其中电量变化量是电量计统计出电池组进入第二模式后的电量变化值。

本发明还提供了一种电池管理系统。该系统用于管理工作模式可以动态转换的电池组。工作模式包括第一模式和第二模式。电池组在第一模式下的总容量不同于在第二模式下的总容量。该系统包括转换芯片、与转换芯片耦合的控制器及与控制器耦合的电量计。该系统被配置成执行一种方法。该方法包括：当满足转换条件时，电池组的工作模式由第一模式被转换为第二模式。电量计获取电池组在第一模式结束时的第一电量百分比。根据电池组在第二模式时的电池参数的值，电量计得到电池组处于第二模式时的第二电量百分比。根据第一电量百分比、第二电量百分比及电池组在第二模式下的总容量，电量计计算出电池组在第二模式下的满充容量。及根据第二电量百分比、第二模式下的总容量、电量变化量及满充容量，电量计计算出电池组在第二模式下的当前电量百分比。其中电量变化量是电量计统计出电池组进入第二模式后的电量变化值。

本发明提供了一种计算电池电量的方法和电池管理系统。与传统的两电池之间固定的连接方式(单节电池或固定串联或固定并联)相比，该方法可根据不同条件动态转换电池组中两电池之间的连接方式，以使电池组工作在最优状态(如，充电时缩短充电时间，放电时延长放电时间)。同时，该方法仅用一个电量计便可计算出工作模式可以动态转换的电池组的当前电量百分比，还可确保所计算出的当前电量百分比的准确度。

附图说明

以下通过结合本发明的一些实施例及其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。

图1所示为根据本发明一个实施例的电池管理系统的方框图；

图2所示为根据本发明一个实施例的电池组的方框图；

图3所示为根据发明的一个实施例的根据不同条件动态转换电池组的工作模式的流程图；

图4所示为根据本发明一个实施例的计算电池组的当前电量百分比的方法流程图；

图5所示为根据本发明一个实施例的计算电池组的当前电量百分比的方法流程图；

图6所示为根据本发明一个实施例的计算电池组的当前电量百分比的方法流程图；及

图7所示为根据本发明一个实施例的计算电池组的当前电量百分比的方法流程图。

具体实施方式

以下将对本发明的实施例给出详细的说明。尽管本发明通过这些实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本发明并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，本发明涵盖所附权利要求所定义的发明精神和发明范围内的所有替代物、变体和等同物。

另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对于大家熟知的方法、流程、元件和电路未作详细。描述，以便于凸显本发明的主旨。

本发明提供了一种计算电池电量的方法。与传统的两电池之间固定的连接方式(单节电池或固定串联或固定并联)相比，该方法可根据不同条件动态转换电池组中两电池之间的连接方式，以使电池组工作在最优状态(如，充电时缩短充电时间，放电时延长放电时间)。同时，该方法仅用一个电量计便可计算出工作模式可以动态转换的电池组的当前电量百分比，还可确保所计算出的当前电量百分比的准确度。

图1所示为根据本发明一个实施例的电池管理系统100的方框图。在本实施例中，该系统100包括电池组104、电压转换器103、检测电路105、控制器107、转换芯片106及电量计108。连接关系如图1所示。

电池组104为该系统100供电。在一实施例中，电池组104包括第一电池CELL1和第二电池CELL2。第一电池CELL1与第二电池CELL2的连接方式包括串联连接、并联连接及预并联连接。其中，预并联连接是指并联连接的第一电池CELL1与第二电池CELL2之间串联一个限流电路。该限流电路用于限制第一电池CELL1与第二电池CELL2之间流过的电流的大小。该限流电路包括但不限于，可变电阻、工作在可变电阻区的MOS管等。根据充放电情况及连接方式，电池组104的工作模式有多种，具体内容将在图3中描述。

在本实施例，串联总容量Q_S(串联连接的第一电池CELL1和第二电池CELL2的实际可用的总容量)和并联总容量Q_P(并联连接的第一电池CELL1和第二电池CELL2的实际可用的总容量)均为实验测量所得。例如，出厂时，第一电池CELL1的总容量Q₁为4000mAh，第二电池CELL2的总容量Q₂为2000mAh，经实验测量，串联总容量Q_S为5500mAh，并联总容量Q_P为6500mAh。由上述内容可知，电池组104的总容量随第一电池CELL1与第二电池CELL2的连接方式的改变而改变。

电压转换器103用于将电源101通过适配器102提供的电压转换为电池组104所需的充电电压。检测电路105耦合于电池组104，用于检测电池组104的电池参数的值。其中，电池参数的值包括电池组104两端的电压、流过电池组104的电流及电池组104的温度。控制器107耦合于转换芯片106，用于当满足转换条件时，控制转换芯片106将电池组104的工作模式由第一模式转换为第二模式。控制器107还可通过系统100的接口与适配器102进行通信，以判断适配器是否插入系统100。电量计108耦合于控制器107，用于根据电池组104所处的工作模式下的电池参数的值，计算电池组104在该工作模式下的电量百分比(具体内容将在下文详细描述)。其中，对电池组104充电时，电池参数的值为充电电压、充电电流及温度；电池组104放电时，电池参数的值为放电电压、放电电流及温度。充电电流的方向与放电电流的方向相反。电池组104既不充电也不放电(没有电流或小电流流过电池组104)时，电池参数的值为开路电压。

具体地，该电量计108获取电池组104在第一模式结束时的第一电量百分比RSOC1。根据电池组104在第二模式时的电池参数的值，电量计108得到电池组108处于第二模式时的第二电量百分比RSOC2。根据第一电量百分比RSOC1、第二电量百分比RSOC2及电池组104在第二模式下的总容量，电量计108计算出电池组104在第二模式下的满充容量FCC。根据第二电量百分比RSOC2、电池组104在第二模式下的总容量，电量变化量ΔQ及满充容量FCC，电量计108计算出电池组104在第二模式下的当前电量百分比RSOC。

电量计108还用于存储数据信息，该数据信息包括但不限于，第一放电表、第二放电表、第三放电表、第四放电表、单电池总容量、串联总容量Q_S、并联总容量Q_P。第一放电表列出了第一电池CELL1不同开路电压所对应的电量百分比。开路电压是指无电流或者小电流流过时第一电池CELL1正负极之间的电压差。第二放电表列出了第一电池CELL1不同放电电压、放电电流及温度所对应的电量百分比(从满充状态(如，100％)到放空状态(如，0％))。第三放电表列出了串联连接的第一电池CELL1和第二电池CELL2的不同放电电压(第一电池CELL1的电压V1与第二电池CELL2的电压V2之和)、放电电流、温度所对应的电量百分比(从满充状态(如，100％)到放空状态(如，0％))。第四放电表列出了并联连接的第一电池CELL1和第二电池CELL2的不同放电电压、放电电流(从第一电池CELL1流出的电流与从第二电池CELL2流出的电流之和)、温度所对应的电量百分比(从满充状态(如，100％)到放空状态(如，0％))。

从上述内容可知，电池组104放电或既不充电也不放电时，利用所测得的电池参数的值在上述放电表中便可初步得到电池组104的电量百分比。但在充电时，传统方法无法继续利用上述放电表得到电量百分比。本发明根据可充电电池的充电曲线和放电曲线存在一定的转换关系，将充电时的电池组104的电池参数的值转换为放电时的电池组104的电池参数的值，便可利用上述放电表得到电量百分比，无需额外制作充电表(不同的充电电压、充电电流及温度所对应的电量百分比)，简化了计算方法。

另外，该系统100还可包括显示器109。该显示器109耦合于电量计108。该显示器109可以显示电量计108所计算出来的电池组104的当前电量百分比RSOC。控制器107还用于当该当前电量百分比RSOC低于低电量阈值时，向主机端或警报器发送警报信号，以提醒用户为电池组104充电。控制器107还可读取电量计108所存储的电池参数的值，并根据电池参数的值执行相应的管理操作。例如，当电池组104两端的电压高于过压阈值时，控制器107执行过压保护操作。当流过电池组104的电流的绝对值高于过流阈值时，控制器107执行过流保护操作。当电池组104的温度高于过温阈值时，控制器107执行过温保护操作。图2所示为根据本发明一个实施例的电池组104的方框图。电池组104包括第一电池CELL1的电池内芯、第二电池CELL2的电池内芯及电池组104的内阻R0。在本实施例中，第一电池CELL1与第二电池CELL2串联连接。

如图2所示，先假设对电池组104充电，充电电流I_CH流入电池组104，此时V_CH＝V₀+I_CHR₀(1)，其中，V₀表示第一电池CELL1的内芯电压与第二电池CELL2的内芯电压之和，R₀表示电池组104的内阻R0的阻值，V_CH表示对电池组104充电时，节点A与节点B之间的电压差(充电电压)。V_CH及I_CH是由检测电路105测得的。以充电电流I_CH的方向为正方向。

再假设既没有充电电流I_CH流入电池组104，也没有放电电流I_DIS从电池组104流出时，此时节点A与节点B之间的电压差就是电池组104的内芯电压V₀。根据公式(1)可得V₀＝V_CH-I_CHR₀(2)。

最后假设电池组104放电，放电电流I_DIS从电池组104流出，则电池组104放电时，节点A与节点B之间的电压差V_DIS＝V₀-I_DISR₀。V_DIS及I_DIS是由检测电路105测得的。根据公式(2)可得V_DIS＝V_CH-I_CHR₀-I_DISR₀。假设充电电流I_CH与放电电流I_DIS的大小近似相等。根据上述内容，电池组104充电时的电池参数的值(V_CH，I_CH，T)与电池组104放电时的电池参数的值(V_DIS，I_DIS，T)的转换公式可表示为V_DIS＝V_CH-2I_CHR₀，I_DIS＝-I_CH。可见，将所测得的电池组104充电时的电池参数的值代入该转换公式可计算出与之相应的放电时的电池参数的值(V_DIS，I_DIS，T)，而该放电时的电池参数的值(V_DIS，I_DIS，T)可在放电表中得到电池组104的电量百分比。

并联连接的第一电池CELL1与第二电池CELL2充电时的电池参数的值也可代入上述转换公式得到对应的放电时的电池参数的值。例如，对并联连接的第一电池CELL1与第二电池CELL2充电时，所测的充电时的电池参数的值(V_CH1，I_CH1，T₁)代入该转换公式可计算出并联连接的第一电池CELL1与第二电池CELL2放电时的电池参数的值(V_DIS1，I_DIS1，T₁)，其中，V_DIS1＝V_CH1-2I_CH1R₀，I_DIS1＝-I_CH1。而(V_DIS1，I_DIS1，T₁)可直接在第四放电表中得到对应的电量百分比。

为了使电池组104始终工作在最优状态，本发明可根据不同条件动态转换电池组104的工作模式。图3所示为根据本发明的一个实施例的根据不同条件动态转换电池组104的工作模式的流程图。其中，电池组104的工作模式包括串联充电模式、串联放电模式、预并联放电模式、并联充电模式、并联放电模式及单电池放电模式。串联充电模式是指电源101通过适配器102对串联连接的第一电池CELL1和第二电池CELL2充电。串联放电模式是指串联连接的第一电池CELL1和第二电池CELL2对系统100供电。预并联放电模式是指预并联连接的第一电池CELL1和第二电池CELL2对系统100供电。并联充电模式是指电源101通过适配器102对并联连接的第一电池CELL1和第二电池CELL2充电。并联放电模式是指并联连接的第一电池CELL1和第二电池CELL2对系统100供电。单电池放电模式是指第一电池CELL1对系统100供电。

步骤301，第一电池CELL1被插入电池管理系统100时，该系统100上电，控制器107判断出第一电池CELL1插入系统100。

步骤302，在上电阶段，控制器107判断第二电池CELL2是否插入该系统100。具体地，当接收到指示第二电池CELL2插入系统100的信号时，控制器107判断出第二电池CELL2插入系统100。在其他实施例中，若第二电池CELL2被损坏，也视为未插入。若否，步骤302转至步骤303，若是，步骤302转至步骤304。

步骤303，第一电池CELL1为系统100供电(CELL1单电池放电模式)。随后，步骤303返回步骤302。

步骤304，控制器107判断第一电池CELL1的电压V1与第二电池CELL2的电压V2的差值的绝对值∣V1-V2∣是否超过均衡阈值ΔV。

步骤305，若∣V1-V2∣＞ΔV，控制器107控制转换芯片106将第一电池CELL1与第二电池CELL2预并联连接。即，预并联连接的第一电池CELL1和第二电池CELL2为系统100供电(预并联放电模式)。由于预并联连接的第一电池CELL1与第二电池CELL2之间串联了一个限流电路，这减小了第一电池CELL1与第二电池CELL2之间流过的电流，从而避免出现直接将第一电池CELL1与第二电池CELL2并联所引起的过电流现象。随后，步骤305返回步骤304。

步骤306，若∣V1-V2∣≤ΔV，控制器107控制转换芯片106将第一电池CELL1与第二电池CELL2并联连接。即上电结束后，并联连接的第一电池CELL1和第二电池CELL2为系统100供电(并联放电模式)。相比于串联连接，采用并联连接的优势在于一方面无需额外增加降压电路即可实现对外放电，另一方面还可充分利用电池组104所存储的电量，最大限度的延长放电时间。步骤304、305及306的做法可在保证电池安全的前提下，最大限度的延长放电时间，同时也可避免两电池之间的电压差进一步增大。随后，步骤306转至步骤307。

步骤307，控制器107判断适配器102是否被插入系统100。具体地，控制器107可根据是否接收到指示适配器102插入系统100的信号，从而判断出适配器102是否被插入系统100。若否，步骤307返回步骤306，若是，步骤307转至步骤308。

步骤308，控制器107判断适配器102的类型。在一实施例中，若适配器102可根据控制器107发出的升压信号产生高输出电压(如，9V或12V)，则控制器107判断出该适配器102为高压适配器，否则为普通适配器。当为普通适配器时，步骤308转至步骤309。当为高压适配器时，步骤308转至步骤313。

步骤309，普通适配器被插入系统100时，第一电池CELL1与第二电池CELL2保持并联连接。电源101通过普通适配器为并联连接的第一电池CELL1和第二电池CELL2充电(并联充电模式)。在一实施例中，普通适配器所提供的输出电压为5V。一节电池的满充电压一般为4.2V，并联连接的第一电池CELL1和第二电池CELL2的电压也为4.2V，故普通适配器可直接为并联连接的第一电池CELL1与第二电池CELL2充电，无需额外增加升压电路，从而减少了元件数量，节省成本。随后，步骤309转至步骤310。

步骤310，当普通适配器所提供的功率P₁大于系统100所消耗的功率P₂，返回步骤309(这说明普通适配器既可为系统100供电又可对电池组104充电)，否则，步骤310转至步骤311。

步骤311，当P₁≤P₂，普通适配器所提供的功率P₁不能满足系统100的用电需求，则普通适配器自行停止对电池组104充电。此时普通适配器与电池组104可共同为系统100供电(并联放电模式)。随后步骤311转至步骤312。

步骤312，控制器107检测普通适配器是否拔出。若拔出，步骤312返回步骤306，否则，步骤312返回步骤310。步骤309、310及311是普通适配器根据系统100的用电需求自行判断是否继续为电池组104充电。

步骤313，当高压适配器被插入系统100时，控制器107控制转换芯片106将电池组104的连接方式转换为串联连接。即高压适配器为串联连接的第一电池CELL1和第二电池CELL2充电(串联充电模式)。高压适配器可产生高输出电压(如，9V或12V)，故高压适配器可直接为串联连接的第一电池CELL1和第二电池CELL2充电，同时在相同条件下充入电池组104的电量也加倍，进而缩短了充电时间。随后，步骤313转至步骤314。步骤308、309及313的做法可根据适配器102的类型转换电池组104的连接方式进而使电池组104工作在最优状态。

步骤314，控制器107判断电池组104的电量百分比R_SOC是否大于预设百分比R_SET(如，90％)或者串联电压V_S(串联连接的第一电池CELL1与第二电池CELL2两端的电压)是否超过电压阈值V_TH。当R_SOC＞R_SET或V_S＞V_TH，步骤314转至步骤309，即控制器107将高压适配器所提供的高输出电压(如，9V或12V)降低至低输出电压(如，5V)，再控制转换芯片106将电池组104由串联连接转换为并联连接。由于串联充电可使每个电池都充入相接近的电量，对于总容量相差较大的两电池而言，总容量较小的电池会因升压过快而过充。而步骤313、314及309的做法可避免总容量较小的电池出现过充，从而在确保电池安全的前提下尽可能缩短充电时间。当两者均不大于时，步骤314转至步骤315。

步骤315，当高压适配器所提供的功率P₁大于系统100所消耗的功率P₂，返回步骤313(这说明高压适配器既可为系统100供电又可对电池组104充电)，否则，步骤315转至步骤316。

步骤316，当P₁≤P₂，高压适配器所提供的功率P₁不能满足系统100的用电需求(这种情况出现的机率较小)，则高压适配器自行停止对电池组104充电，此时高压适配器与第一电池CELL1可共同为系统100供电(单电池放电模式)。随后步骤316转至步骤317。

步骤317，控制器107检测高压适配器是否拔出。若拔出，步骤317返回步骤304，否则，步骤317返回步骤315。步骤313、314、315及316是高压适配器根据系统100的用电需求自行判断是否继续为电池组104充电。

综上所述，该系统100可根据不同条件动态转换电池组104的工作模式，以使电池组104始终工作在最优状态。即，根据适配器102的插入情况及CELL1与CELL2的插入情况等，控制器107判断是否满足转换条件。当满足转换条件时，控制器107控制转换芯片106转换电池组104的工作模式。检测电路105检测工作模式转换后的电池组104的电池参数的值。电量计108根据该电池参数的值利用下述方法计算出电池组104的当前电量百分比RSOC。另外，显示器109显示该当前电量百分比RSOC，以向用户直观反映出电池组的剩余电量。控制器还可根据该电池参数的值对电池组104进行相应的管理操作，以延长电池组104的使用寿命。

另外，图3所示的实施例仅为本发明其中一个实施例，电池组104的工作模式的动态转换并不仅限于图3所示的实施例。研发人员可根据用户需求限定电池组104在上述多种工作模式中的几种工作模式之间进行转换。

当处于步骤303时，此时电池组104的工作模式为CELL1单电池放电模式。若没有电流或小电流流过第一电池CELL1时，电量计108获取第一电池CELL1的开路电压，并根据该开路电压在第一放电表中得到对应的电量百分比。若流过第一电池CELL1的电流较大，电量计108获取第一电池CELL1的电池参数的值(如，第一电池CELL1的放电电压、放电电流及温度)，并根据该电池参数的值在第二放电表中得到对应的电量百分比。

当处于步骤305时，此时电池组104的工作模式为预并联放电模式。在实际场景中，电池组104处于预并联放电模式的时间很短暂，一般不计算此时的电量百分比。如需计算电量百分比，可按照电池组104处于并联放电模式下的计算方法进行计算(请参照图5)。

当经过步骤306、307、308及313时，电池组104的工作模式在此过程中由并联放电模式转换为串联充电模式。由于在此过程中电池组104的总容量发生变化，为了防止转换前后电池组104的当前电量百分比发生跳变，我们利用图4所示的方法对转换后的电池组104的总容量进行修正。图4所示为根据本发明的一个实施例的计算电池组104的当前电量百分比的方法流程图。图4将结合图3进行介绍。

步骤410，当高压适配器插入并联连接的第一电池CELL1和第二电池CELL2时，控制器107控制转换芯片106将电池组104的工作模式由并联放电模式转换为串联充电模式(例如，图3中的步骤306、307、308及313)。

步骤420，在并联放电模式结束时(例如，步骤308：高压适配器刚被插入系统100)，电量计108获取该并联连接的第一电池CELL1与第二电池CELL2的电量百分比RSOC1。

步骤430，转换至串联充电模式时(例如，步骤308及313：高压适配器被插入系统100)，检测电路105检测电池组104的电池参数的值，如，电池组104的充电电压V_CH(串联连接的第一电池CELL1与第二电池CELL2两端的电压)，流过电池组104的充电电流I_CH，电池组104的温度T，即(V_CH，I_CH，T)。

步骤440，根据所测得的电池组104充电时的电池参数的值(V_CH，I_CH，T)及电池组104处于串联充电模式，电量计108将(V_CH，I_CH，T)代入转换公式计算得到电池组104放电时的电池参数的值(V_DIS，I_DIS，T)，其中，V_DIS＝V_CH-2I_CHR₀，I_DIS＝-I_CH。

步骤450，根据放电时的电池参数的值(V_DIS，I_DIS，T)，电量计108在第三放电表中得到电量百分比RSOC2。

步骤460，根据(V_START，I_CH，T)及电池组104处于串联充电模式，电量计108将(V_START，I_CH，T)代入转换公式计算得到电池组104放电时的电池参数的值(V_START-2I_CHR₀，-I_CH，T)，再根据该放电时的电池参数的值(V_START-2I_CHR₀，-I_CH，T)，电量计108在第三放电表中得到电量百分比RSOC3。其中，(V_START，I_CH，T)为电池组104在充电时处于放空状态时的电池参数的值，当电池组104处于放空状态时，电池组104实际可用的剩余电量接近于零，V_START为串联连接的第一电池CELL1和第二电池CELL2的充电起始电压。

步骤470，根据RSOC1、RSOC2、RSOC3和串联总容量Q_S，电量计108得到在串联充电模式下电池组104的满充容量FCC。即FCC＝(RSOC2-RSOC3)Q_S/RSOC1。由于转换前后电池组104的总容量发生变化(如，Q_S≠Q_P)，本发明通过重新计算转换后的电池组104的满充容量FCC，从而确保转换前后电池组104的电量百分比不会发生跳变。

步骤480，电量计108统计出转换至串联充电模式后电池组104的电量变化量ΔQ。

步骤490，根据RSOC2、RSOC3、Q_S、ΔQ及FCC，电量计108计算出电池组104在串联充电模式下的当前电量百分比RSOC＝[(RSOC2-RSOC3)Q_S+ΔQ]/FCC。

当经过步骤303、302、304及306，电池组104的工作模式在此过程中由单电池放电模式转换为并联放电模式。由于在此过程中电池组104的总容量发生变化，为了防止转换前后电池组104的当前电量百分比发生跳变，我们利用图5所示的方法对转换后的电池组104的总容量进行修正。图5所示为根据本发明的一个实施例的计算电池组104的当前电量百分比的方法流程图。图5将结合图3进行介绍。

步骤510，第一电池CELL1插入系统100后，控制器107检测到第二电池CELL2也插入系统100且第一电池CELL1的电压V1与第二电池CELL2的电压V2的差值的绝对值∣V1-V2∣不超过均衡阈值ΔV时，控制器107控制转换芯片106将电池组104的工作模式由CELL1单电池放电模式转换为并联放电模式(例如，图3中的步骤303、302、304及306)。

步骤520，CELL1单电池放电模式结束时(例如，图3中的步骤303及302，即CELL1对系统100供电时又检测到CELL2也被插入系统100)，电量计108获取第一电池CELL1的电量百分比RSOC1。

步骤530，刚转换至并联放电模式时(例如，图3中的步骤303、302、304及306，即CELL1对系统100供电时又检测到CELL2也被插入系统100，同时∣V1-V2∣≤ΔV)，检测电路105检测电池组104的电池参数的值，如，电池组104的放电电压V_DIS(并联连接的第一电池CELL1与第二电池CELL2两端的电压)，流过电池组104的放电电流I_DIS，电池组104的温度T，即(V_DIS，I_DIS，T)。

步骤540，根据(V_DIS，I_DIS，T)及电池组104处于并联放电模式，电量计108在第四放电表中得到电量百分比RSOC2。

步骤550，根据(V_EOD，I_DIS，T)，电量计108在第四放电表中得到电量百分比RSOC3。其中(V_EOD，I_DIS，T)为电池组104在放电时处于放空状态时的电池参数的值，当电池组104处于放空状态时，电池组104实际可用的剩余电量接近于零，V_EOD为并联连接的第一电池CELL1和第二电池CELL2的放电截止电压。

步骤560，根据RSOC1、RSOC2、RSOC3和并联总容量Q_P，电量计108得到在并联放电模式下电池组104的满充容量FCC。即FCC＝(RSOC2-RSOC3)Q_P/RSOC1。由于转换前后电池组104的总容量发生变化(如，Q₁≠Q_P)，本发明通过重新计算转换后的电池组104的满充容量FCC，从而确保转换前后电池组104的电量百分比不会发生跳变。

步骤570，电量计108统计出转换至并联放电模式后电池组104的电量变化量-ΔQ。

步骤580，根据RSOC2、RSOC3、Q_P、-ΔQ及FCC，电量计108计算出电池组104在并联放电模式下的当前电量百分比RSOC＝[(RSOC2-RSOC3)Q_P-ΔQ]/FCC。

上述实施例中的方法，一方面只需利用一个电量计108便可计算出工作模式可以动态转换的电池组104的当前电量百分比；另一方面还可避免出现因工作模式的转换导致电池组104的电量百分比发生跳变的问题，同时也可准确反映出电池组104的剩余电量，进而提升了用户的体验感。更重要的是，该方法还可利用充放电之间的转换关系将充电时的电池参数的值转换为对应的放电时的电池参数的值，从而直接在放电表中得到电量百分比，无需额外制作充电表，节省人力。

另外，在一实施例中，若第一电池CELL1与第二电池CELL2为同一型号的电池，那么在电池组104由并联放电模式转换为串联充电模式时，电池组104的电量百分比的计算方法如图6所示。图6所示为根据本发明一个实施例的计算电池组104的当前电量百分比的方法流程图。图6将结合图3进行介绍。相比于图3所述的方法，图6所示的方法无需进行参数转换，也无需利用第三放电表便可准确得到当前电量百分比，进一步优化了计算方法，同时也可保证转换前后电池组104的电量百分比不会发生跳变。

步骤610，当高压适配器插入并联连接的第一电池CELL1和第二电池CELL2时，控制器107控制转换芯片106将电池组104的工作模式由并联放电模式转换为串联充电模式(例如，图3中的步骤306、307、308及313)。

步骤620，在并联放电模式结束时(例如，步骤308：高压适配器刚被插入系统100)，电量计108获取该并联连接的第一电池CELL1与第二电池CELL2的电量百分比RSOC1。

步骤630，转换至串联充电模式时(比如，步骤308及313：高压适配器被插入系统100)，电量计108统计出转换至串联充电模式后电池组104的电量变化量ΔQ。

步骤640，根据RSOC1、并联总容量Q_P、ΔQ及第一电池CELL1与第二电池CELL2为同一型号电池，电量计108计算出电池组104在串联充电模式下的当前电量百分比RSOC＝(RSOC1*Q_P+2ΔQ)/Q_P。从该公式可知，当ΔQ＝0时，RSOC＝RSOC1，即刚转换至串联充电模式时，电池组104的电量百分比依然为并联放电模式结束时的电量百分比，可避免工作模式转换前后电量百分比发生跳变。其中，ΔQ仅表示一个电池的电量变化量，由于第一电池CELL1与第二电池CELL2为同一型号电池且第一电池CELL1与第二电池CELL2串联连接，则2ΔQ就表示电池组104的电量变化量。

图7所示为根据本发明一个实施例的计算电池组104的当前电量百分比的方法流程图。该方法应用于工作模式可以动态转换的电池组104中。电池组104的工作模式包括第一模式和第二模式。电池组104在第一模式下的总容量不同于在第二模式下的总容量。

步骤710，当满足转换条件时，电池组104的工作模式由第一模式被转换为第二模式。

步骤720，电量计108获取电池组104在第一模式结束时的第一电量百分比。

步骤730，根据电池组104在第二模式时的电池参数的值，电量计108得到电池组104处于第二模式时的第二电量百分比。

步骤740，根据第一电量百分比、第二电量百分比及电池组104在第二模式下的总容量，电量计108计算出电池组104在第二模式下的满充容量。

步骤750，根据第二电量百分比、第二模式下的总容量、电量变化量及满充容量，电量计108计算出电池组104在第二模式下的当前电量百分比，其中电量变化量是电量计108统计出电池组104进入第二模式后的电量变化值。

如前所述，本发明披露了一种计算电池电量的方法及电池管理系统。该方法可根据不同条件动态转换电池组中各电池之间的连接方式，以使电池组工作在最优状态(如，充电时缩短充电时间，放电时延长放电时间)。同时，该方法仅用一个电量计便可计算出工作模式可以动态转换的电池组的当前电量百分比，还可确保所计算出的当前电量百分比的准确度。

上文具体实施方式和附图仅为本发明的常用实施例。显然，在不脱离权利要求书所界定的本发明精神和发明范围的前提下可以有各种增补、修改和替换。本领域技术人员应该理解，本发明在实际应用中可根据具体的环境和工作要求在不背离发明准则的前提下在形式、结构、布局、比例、材料、元素、组件及其它方面有所变化。因此，在此披露的实施例仅用于说明而非限制，本发明的范围由所附权利要求及其合法等同物界定，而不限于此前的描述。

Claims (18)

1.一种计算电池电量的方法，应用于工作模式可以动态转换的电池组中，其中，所述工作模式包括第一模式和第二模式，所述电池组在所述第一模式下的总容量不同于在所述第二模式下的总容量，所述方法包括：

当满足转换条件时，所述电池组的所述工作模式由所述第一模式被转换为所述第二模式；

电量计获取所述电池组在所述第一模式结束时的第一电量百分比；

根据所述电池组在所述第二模式时的电池参数的值，所述电量计得到所述电池组处于所述第二模式时的第二电量百分比；

所述电量计获取所述电池组在所述第二模式下处于放空状态时的第三电量百分比，其中所述放空状态是指所述电池组的剩余电量接近于零；

所述电量计计算出所述电池组在所述第二模式下的满充容量，所述满充容量为所述第二电量百分比与所述第三电量百分比的差值与所述第二模式下的总容量相乘后再除以所述第一电量百分比；及

所述电量计计算出所述电池组在所述第二模式下的当前电量百分比，所述当前电量百分比为所述第二电量百分比与所述第三电量百分比的差值与所述第二模式下的总容量的乘积加上电量变化量之后再除以所述满充容量，其中所述电量变化量是所述电量计统计出所述电池组进入所述第二模式后的电量变化值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，根据所述电池组在所述第二模式时的电池参数的值，所述电量计得到所述电池组处于所述第二模式时的第二电量百分比的步骤包括：

当所述第二模式包括对所述电池组充电时，所述电量计将与所述第二模式对应的充电时的电池参数的值转换为与所述第二模式对应的放电时的电池参数的值；及

根据所述放电时的电池参数的值，所述电量计在与所述第二模式对应的放电表中得到所述第二电量百分比。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述充电时的电池参数的值包括充电电压及充电电流；所述放电时的电池参数的值包括放电电压及放电电流；所述放电电压为所述充电电压减去两倍的所述充电电流与所述电池组的内阻的阻值的乘积，所述放电电流为所述充电电流的负值。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电池组包括第一电池和第二电池，所述转换条件为所述第一电池插入电池管理系统后、控制器检测到所述第二电池也插入所述系统且所述第一电池的电压与所述第二电池的电压的差值的绝对值超过均衡阈值时，所述第一模式为单电池放电模式，所述第二模式为预并联放电模式，所述预并联是指并联连接的所述第一电池与所述第二电池之间串联一个限流电路，其中，所述单电池放电模式是指所述第一电池对所述系统供电，所述预并联放电模式是指预并联连接的所述第一电池和所述第二电池对所述系统供电。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电池组包括第一电池和第二电池，所述转换条件为所述第一电池插入电池管理系统后、控制器检测到所述第二电池也插入所述系统且所述第一电池的电压与所述第二电池的电压的差值的绝对值不超过均衡阈值时，所述第一模式为单电池放电模式，所述第二模式为并联放电模式，其中，所述单电池放电模式是指所述第一电池对所述系统供电，所述并联放电模式是指并联连接的所述第一电池和所述第二电池对所述系统供电。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电池组包括第一电池和第二电池，所述转换条件为高压适配器插入并联连接的所述第一电池和所述第二电池时，所述第一模式为并联放电模式，所述第二模式为串联充电模式，其中，所述并联放电模式是指并联连接的所述第一电池和所述第二电池对系统供电，所述串联充电模式是指对串联连接的所述第一电池和所述第二电池充电。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电池组包括第一电池和第二电池，所述转换条件为普通适配器插入并联连接的所述第一电池和所述第二电池时，所述第一模式为并联放电模式，所述第二模式为并联充电模式，其中，所述并联放电模式是指并联连接的所述第一电池和所述第二电池对系统供电，所述并联充电模式是指对并联连接的所述第一电池和所述第二电池充电。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电池组包括第一电池和第二电池，所述转换条件为在高压适配器对串联连接的所述第一电池和所述第二电池充电的情况下、所述电池组的电压超过电压阈值或所述电池组的所述当前电量百分比超过预设百分比时，所述第一模式为串联充电模式，所述第二模式为并联充电模式，其中，所述串联充电模式是指对串联连接的所述第一电池和所述第二电池充电，所述并联充电模式是指对并联连接的所述第一电池和所述第二电池充电。

9.一种计算电池电量的方法，应用于工作模式可以动态转换的电池组中，其中，所述工作模式包括并联放电模式和串联充电模式，所述电池组在所述并联放电模式下的总容量不同于在所述串联充电模式下的总容量，所述电池组包括同一型号的第一电池和第二电池，所述方法包括：

当满足转换条件时，所述电池组的所述工作模式由所述并联放电模式被转换为所述串联充电模式；

电量计获取所述电池组在所述并联放电模式结束时的第一电量百分比；

所述电量计统计出所述电池组进入所述串联充电模式后的电量变化量；及

根据所述电池组在所述并联放电模式下的总容量、所述第一电量百分比及所述电量变化量，所述电量计计算出所述电池组在所述串联充电模式下的当前电量百分比，

其中，所述并联放电模式是指并联连接的所述第一电池和所述第二电池对系统供电，所述串联充电模式是指对串联连接的所述第一电池和所述第二电池充电，以及

其中，所述当前电量百分比为所述第一电量百分比与所述电池组在所述并联放电模式下的总容量的乘积加上两倍的所述电量变化量之后、再除以所述电池组在所述并联放电模式下的总容量。

10.一种电池管理系统，用于管理工作模式可以动态转换的电池组，所述工作模式包括第一模式和第二模式，其中，所述电池组在所述第一模式下的总容量不同于在所述第二模式下的总容量，所述系统包括：

转换芯片；

与所述转换芯片耦合的控制器；

与所述控制器耦合的电量计；

所述系统被配置成执行一种方法，所述方法包括：

当满足转换条件时，所述控制器控制所述转换芯片将所述电池组的所述工作模式由所述第一模式转换为所述第二模式；

所述电量计获取所述电池组在所述第一模式结束时的第一电量百分比；

根据所述电池组在所述第二模式时的电池参数的值，所述电量计得到所述电池组处于所述第二模式时的第二电量百分比；

所述电量计获取所述电池组在所述第二模式下处于放空状态时的第三电量百分比，其中所述放空状态是指所述电池组的剩余电量接近于零；

所述电量计计算出所述电池组在所述第二模式下的满充容量，所述满充容量为所述第二电量百分比与所述第三电量百分比的差值与所述第二模式下的总容量相乘后再除以所述第一电量百分比；及

所述电量计计算出所述电池组在所述第二模式下的当前电量百分比，所述当前电量百分比为所述第二电量百分比与所述第三电量百分比的差值与所述第二模式下的总容量的乘积加上电量变化量之后再除以所述满充容量，其中所述电量变化量是所述电量计统计出所述电池组进入所述第二模式后的电量变化值。

11.根据权利要求10所述的电池管理系统，其中，根据所述电池组在所述第二模式时的电池参数的值，所述电量计得到所述电池组处于所述第二模式时的第二电量百分比的步骤包括：

当所述第二模式包括对所述电池组充电时，所述电量计将与所述第二模式对应的充电时的电池参数的值转换为与所述第二模式对应的放电时的电池参数的值；及

根据所述放电时的电池参数的值，所述电量计在与所述第二模式对应的放电表中得到所述第二电量百分比。

12.根据权利要求11所述的电池管理系统，其中，所述电池组包括内阻；所述充电时的电池参数的值包括充电电压及充电电流；所述放电时的电池参数的值包括放电电压及放电电流；所述放电电压为所述充电电压减去两倍的所述充电电流与所述内阻的阻值的乘积，所述放电电流为所述充电电流的负值。

13.根据权利要求10所述的电池管理系统，其中，所述电池组包括第一电池和第二电池，所述转换条件为所述第一电池插入所述系统后、所述控制器检测到所述第二电池也插入所述系统且所述第一电池的电压与所述第二电池的电压的差值的绝对值超过均衡阈值时，所述第一模式为单电池放电模式，所述第二模式为预并联放电模式，所述预并联是指并联连接的所述第一电池与所述第二电池之间串联一个限流电路，其中，所述单电池放电模式是指所述第一电池对所述系统供电，所述预并联放电模式是指预并联连接的所述第一电池和所述第二电池对所述系统供电。

14.根据权利要求10所述的电池管理系统，其中，所述电池组包括第一电池和第二电池，所述转换条件为所述第一电池插入所述系统后、所述控制器检测到所述第二电池也插入所述系统且所述第一电池的电压与所述第二电池的电压的差值的绝对值不超过均衡阈值时，所述第一模式为单电池放电模式，所述第二模式为并联放电模式，其中，所述单电池放电模式是指所述第一电池对所述系统供电，所述并联放电模式是指并联连接的所述第一电池和所述第二电池对所述系统供电。

15.根据权利要求10所述的电池管理系统，其中，所述电池组包括第一电池和第二电池，所述转换条件为高压适配器插入并联连接的所述第一电池和所述第二电池时，所述第一模式为并联放电模式，所述第二模式为串联充电模式，其中，所述并联放电模式是指并联连接的所述第一电池和所述第二电池对所述系统供电，所述串联充电模式是指对串联连接的所述第一电池和所述第二电池充电。

16.根据权利要求10所述的电池管理系统，其中，所述电池组包括第一电池和第二电池，所述转换条件为普通适配器插入并联连接的所述第一电池和所述第二电池时，所述第一模式为并联放电模式，所述第二模式为并联充电模式，其中，所述并联放电模式是指并联连接的所述第一电池和所述第二电池对所述系统供电，所述并联充电模式是指对并联连接的所述第一电池和所述第二电池充电。

17.根据权利要求10所述的电池管理系统，其中，所述电池组包括第一电池和第二电池，所述转换条件为在高压适配器对串联连接的所述第一电池和所述第二电池充电的情况下、所述电池组的电压超过电压阈值或所述电池组的所述当前电量百分比超过预设百分比时，所述第一模式为串联充电模式，所述第二模式为并联充电模式，其中，所述串联充电模式是指对串联连接的所述第一电池和所述第二电池充电，所述并联充电模式是指对并联连接的所述第一电池和所述第二电池充电。

18.一种电池管理系统，用于管理工作模式可以动态转换的电池组，其中，所述工作模式包括并联放电模式和串联充电模式，所述电池组在所述并联放电模式下的总容量不同于在所述串联充电模式下的总容量，所述电池组包括同一型号的第一电池和第二电池，所述系统包括：

转换芯片；

与所述转换芯片耦合的控制器；

与所述控制器耦合的电量计；

所述系统被配置成执行一种方法，所述方法包括：

当满足转换条件时，所述控制器控制所述转换芯片将所述电池组的所述工作模式由所述并联放电模式转换为所述串联充电模式；

所述电量计获取所述电池组在所述并联放电模式结束时的第一电量百分比；

所述电量计统计出所述电池组进入所述串联充电模式后的电量变化量；及

根据所述电池组在所述并联放电模式下的总容量、所述第一电量百分比及所述电量变化量，所述电量计计算出所述电池组在所述串联充电模式下的当前电量百分比，

其中，所述并联放电模式是指并联连接的所述第一电池和所述第二电池对所述系统供电，所述串联充电模式是指对串联连接的所述第一电池和所述第二电池充电，以及

其中，所述当前电量百分比为所述第一电量百分比与所述电池组在所述并联放电模式下的总容量的乘积加上两倍的所述电量变化量之后、再除以所述电池组在所述并联放电模式下的总容量。