电池荷电状态的确定方法及装置、测试设备与流程

1.本技术涉及工业超声检测技术领域，具体而言，涉及一种电池荷电状态的确定方法及装置、测试设备。


背景技术：

2.随着新能源技术的发展，广泛应用于新能源汽车、消费电子以及航空航天等领域的锂电池也受到广泛关注，电池荷电状态(state of charge，soc)是电池管理系统中的重要监测指标。精确估计soc可以便于估计锂离子电池的续航能力，提高电池充放电效率，延长电池的使用寿命。相关技术中用于估计电池荷电状态的方法依赖于开路电压(open circuit voltage，ocv)和电池荷电状态的曲线关系，对于如磷酸铁锂、钛酸锂体系等开路电压对电池荷电状态变化不明显的电池，无法精确估计电池荷电状态。
3.针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种电池荷电状态的确定方法及装置、测试设备，以至少解决由于相关技术基于电池开路电压估计电池荷电状态造成的对电池荷电状态受开路电压影响小的电池的荷电状态估计不精确的技术问题。
5.根据本技术实施例的一个方面，提供了一种电池荷电状态的确定方法，包括：采集超声波穿过电池外壳水模的第一类超声信号，并采集超声波穿过电池的第二类超声信号，其中，电池外壳水模的目标属性与电池的目标属性相同，且电池外壳水模的壳体内部填充满液体；获取第一类超声信号对应的第一频谱和第二类超声信号对应的第二频谱；根据第一频谱和第二频谱确定频带差异曲线；根据频带差异曲线确定电池的电池荷电状态。
6.可选地，获取第一类超声信号对应的第一频谱和第二类超声信号对应的第二频谱，包括：确定第一类超声信号的第一平均值和第二类超声信号的第二平均值，将第一类超声信号中信号值等于第一平均值的超声信号删除，得到第三类超声信号，并将第二类超声信号中信号值等于第二平均值的超声信号删除，得到第四类超声信号；分别对第三类超声信号和第四类超声信号进行处理，得到第一频谱和第二频谱。
7.可选地，分别对第三类超声信号和第四类超声信号进行处理，得到第一频谱和第二频谱；包括：确定第一归一化范围；依据第一归一化范围分别对第三类超声信号和第四类超声信号进行归一化处理，得到归一化处理后的第三类超声信号和归一化处理后的第四类超声信号；对归一化处理后的第三类超声信号进行傅里叶变换，得到第一频谱，并对归一化处理后的第四类超声信号进行傅里叶变换，得到第二频谱。
8.可选地，根据第一频谱和第二频谱确定频带差异曲线，包括：确定频带上限频率和频带下限频率，并根据频带上限频率和频带下限频率确定第二归一化范围；依据第二归一化范围分别对第一频谱和第二频谱进行归一化处理，得到归一化处理后的第一频谱和归一化处理后的第二频谱。
9.可选地，根据归一化处理后的第一频谱和第二频谱确定频带差异曲线，包括：确定归一化处理后的第一频谱与归一化处理后的第二频谱在相同频率下的幅值的比值；在坐标系中确定多个比值对应的多个第一坐标点，并根据多个第一坐标点确定频带差异曲线，其中，坐标系的横坐标为频率，坐标系的纵坐标为比值。
10.可选地，根据归一化处理后的第一频谱和第二频谱确定频带差异曲线，还包括：确定归一化处理后的第一频谱与归一化处理后的第二频谱在相同频率下的幅值的差值；在坐标系中确定多个差值对应的多个第二坐标点，并根据多个第二坐标点确定频带差异曲线。
11.可选地，根据频带差异曲线确定电池的电池荷电状态，包括：确定频带差异曲线的斜率，并将斜率确定为频带差异参数；根据频带差异参数确定电池的电池荷电状态，其中，频带差异参数与电池的电池荷电状态存在正比例的关系。
12.根据本技术实施例的另一方面，还提供了一种电池荷电状态的展示方法，包括：在界面中展示第一类超声信号对应的第一频谱和第二类超声信号对应的第二频谱，其中，第一类超声信号为超声波穿过电池外壳水模的超声信号，第二类超声信号为超声波穿过电池的超声信号，电池外壳水模的目标属性与电池的目标属性相同，且电池外壳水模的壳体内部填充满液体；在界面中展示根据第一频谱和第二频谱确定的频带差异曲线；以及，在界面中展示根据频带差异曲线确定的反映电池的电池荷电状态的曲线。
13.根据本技术实施例的另一方面，还提供了一种测试设备，包括：控制器、第一超声探头、第二超声探头和电池外壳水模，其中，第一超声探头和第二超声探头分别贴合设置在电池外壳水模相对的两侧；第一超声探头和第二超声探头分别贴合设置在待测电池相对的两侧；控制器，用于执行上述的电池荷电状态的确定方法；电池外壳水模的目标属性与电池的目标属性相同，且电池外壳水模的壳体内部填充满液体。
14.根据本技术实施例的另一方面，还提供了一种电池荷电状态的确定装置，包括：采集模块，用于采集超声波穿过电池外壳水模的第一类超声信号，并采集超声波穿过电池的第二类超声信号，其中，电池外壳水模的目标属性为与电池的目标属性相同，且电池外壳水模的壳体内部填充满液体；获取模块，用于获取对第一类超声信号对应的第一频谱和第二类超声信号对应的第二频谱；第一确定模块，用于根据第一频谱和第二频谱确定频带差异曲线；第二确定模块，用于根据频带差异曲线确定电池的电池荷电状态。
15.根据本技术实施例的另一方面，还提供了一种非易失性存储介质，该非易失性存储介质中存储有计算机程序，其中，非易失性存储介质所在设备通过运行计算机程序执行上述的电池荷电状态的确定方法。
16.根据本技术实施例的另一方面，还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器被设置为通过计算机程序执行上述的电池荷电状态的确定方法。
17.在本技术实施例中，采用采集超声波穿过电池外壳水模的第一类超声信号，并采集超声波穿过电池的第二类超声信号，其中，电池外壳水模的目标属性与电池的目标属性相同，且电池外壳水模的壳体内部填充满液体；获取第一类超声信号对应的第一频谱和第二类超声信号对应的第二频谱；根据第一频谱和第二频谱确定频带差异曲线；根据频带差异曲线确定电池的电池荷电状态的方式，通过采用超声波透过电池外壳水模的超声信号做为参考信号，达到了去除在利用超声波透过电池的超声信号估计电池荷电状态时电池外壳
对超声透射信号的影响的目的，从而实现了精确估计电池荷电状态的技术效果，进而解决了由于相关技术基于电池开路电压估计电池荷电状态造成的对电池荷电状态受开路电压影响小的电池的荷电状态估计不精确技术问题。
附图说明
18.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
19.图1是根据本技术实施例的一种用于实现电池荷电状态的确定方法的计算机终端(或移动设备)的硬件结构框图；
20.图2是根据本技术实施例的一种电池荷电状态的确定方法的流程图；
21.图3是根据本技术实施例的一种频带差异曲线的示意图；
22.图4是根据本技术实施例的一种电池荷电状态的展示方法的流程图；
23.图5是根据本技术实施例的一种超声波信号的可视化示意图；
24.图6是根据本技术实施例的一种频带差异参数-电池荷电状态曲线示意图；
25.图7是根据本技术实施例的一种测试设备的结构图；
26.图8是根据本技术实施例的一种电池荷电状态的确定装置的结构图；
27.图9是根据本技术实施例的一种电池荷电状态的确定装置的工作流程图。
具体实施方式
28.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都应当属于本技术保护的范围。
29.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
30.为了更好地理解本技术实施例，以下将本技术实施例中涉及的技术术语解释如下：
31.电池外壳水模：采用与被测电池同样尺寸和材质的壳体，其中，在电池外壳水模的壳体内加满液体，例如，在壳体内加满水。
32.在相关技术中，利用超声波确定电池荷电状态的有以下两种方法：1)采集超声时域信号，对时域信号进行取包络、分解等处理，利用处理结果建立多种复杂模型来确定电池荷电状态；2)将软包电池浸泡在水中后利用超声波信号确定电池荷电状态；对于方法1)对时域信号进行处理的过程十分复杂，因此这种方法不便于使用；对于方法2)只能够检测少
数具有防水措施的电池，如软包锂电池，无法应用于所有类型的电池。因此，相关技术存在无法兼顾简单、普适以及精确估计电池荷电状态的问题。为了解决该问题，本技术实施例中提供了相关的解决方案，以下详细说明。
33.根据本技术实施例，提供了一种电池荷电状态的确定方法的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
34.本技术实施例所提供的方法实施例可以在移动终端、计算机终端或者类似的运算装置中执行。图1示出了一种用于实现电池荷电状态的确定方法的计算机终端(或移动设备)的硬件结构框图。如图1所示，计算机终端10(或移动设备10)可以包括一个或多个(图中采用102a、102b，
……
，102n来示出)处理器102(处理器102可以包括但不限于微处理器mcu或可编程逻辑器件fpga等的处理装置)、用于存储数据的存储器104、以及用于通信功能的传输模块106。除此以外，还可以包括：显示器、输入/输出接口(i/o接口)、通用串行总线(usb)端口(可以作为bus总线的端口中的一个端口被包括)、网络接口、电源和/或相机。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述电子装置的结构造成限定。例如，计算机终端10还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。
35.应当注意到的是上述一个或多个处理器102和/或其他数据处理电路在本文中通常可以被称为“数据处理电路”。该数据处理电路可以全部或部分的体现为软件、硬件、固件或其他任意组合。此外，数据处理电路可为单个独立的处理模块，或全部或部分的结合到计算机终端10(或移动设备)中的其他元件中的任意一个内。如本技术实施例中所涉及到的，该数据处理电路作为一种处理器控制(例如与接口连接的可变电阻终端路径的选择)。
36.存储器104可用于存储应用软件的软件程序以及模块，如本技术实施例中的电池荷电状态的确定方法对应的程序指令/数据存储装置，处理器102通过运行存储在存储器104内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的电池荷电状态的确定方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至计算机终端10。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
37.传输装置106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括计算机终端10的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输装置106包括一个网络适配器(network interface controller，nic)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输装置106可以为射频(radio frequency，rf)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
38.显示器可以例如触摸屏式的液晶显示器(lcd)，该液晶显示器可使得用户能够与计算机终端10(或移动设备)的用户界面进行交互。
39.本技术实施例提供了一种应用于上述运行环境的电池荷电状态的确定方法，图2时根据本技术实施例提供的一种电池荷电状态的确定方法的流程图，如图2所示，该方法包
括如下步骤：
40.步骤s202，采集超声波穿过电池外壳水模的第一类超声信号，并采集超声波穿过电池的第二类超声信号，其中，电池外壳水模的目标属性与电池的目标属性相同，且电池外壳水模的壳体内部填充满液体。
41.本技术实施例提供的电池荷电状态确定方法以超声波穿过电池外壳水模的超声波信号作为参考信号，其中，电池外壳水模与待测电池的材质相同，并且，电池外壳水模与待测电池的尺寸也相同(即电池外壳水模的目标属性与电池的目标属性相同)；并且电池外壳水模中填充满任意声速已知的液体，例如，可以填充满水或者超声耦合液。在步骤s202中，通过贴合在电池外壳水模两侧的探头采集超声波穿过电池外壳水模的超声波信号(即第一类超声信号)，并通过贴合在电池两侧的探头采集超声波穿过电池的超声波信号(即第二类超声信号)。
42.需要说明的是，在本实施例提供的方法中，采集的超声波穿过电池外壳水模的超声波信号能够被保存下来以便后续重复使用。
43.步骤s204，获取第一类超声信号对应的第一频谱和第二类超声信号对应的第二频谱。
44.在步骤s204中，分别处理在步骤s202中获得的超声波穿过电池外壳水模的超声波信号(即第一类超声信号)和超声波穿过电池的超声波信号(即第二类超声信号)，得到超声波穿过电池外壳水模的超声波信号的频谱(即第一频谱)，并得到超声波穿过电池的超声波信号的频谱(即第二频谱)。
45.步骤s206，根据第一频谱和第二频谱确定频带差异曲线。
46.在步骤s206中，在得到超声波穿过电池外壳水模的超声波信号的频谱(即第一频谱)和超声波穿过电池的超声波信号的频谱(即第二频谱)之后，对上述两个频谱进行归一化等处理，得到两个频谱的频带差异曲线。
47.步骤s208，根据频带差异曲线确定电池的电池荷电状态。
48.在步骤s208中，对在步骤s204中得到的频带差异曲线进行处理，得到能够反映待测电池的电池荷电状态的曲线，以确定待测电池的电池荷电状态。
49.通过上述步骤，可以实现利用在超声波测量电池荷电状态时，去除电池外壳对测量结果的影响，提高测量结果的准确度；另外，本技术实施例提供的方法适用于任何类型，任何规格的电池，具有普适性；并且，本技术实施例提供的方法在处理超声波信号的过程中只需进行一次傅里叶变换，易于使用。
50.根据本技术一个可选的实施例，获取第一类超声信号对应的第一频谱和第二类超声信号对应的第二频谱，包括：确定第一类超声信号的第一平均值和第二类超声信号的第二平均值，将第一类超声信号中信号值等于第一平均值的超声信号删除，得到第三类超声信号，并将第二类超声信号中信号值等于第二平均值的超声信号删除，得到第四类超声信号；分别对第三类超声信号和第四类超声信号进行处理，得到第一频谱和第二频谱。
51.在本实施例中，对穿过电池外壳水模的超声波信号(即第一类超声信号)和超声波穿过电池的超声波信号(即第二类超声信号)进行以下处理以得到超声波穿过电池外壳水模的超声波信号的频谱(即第一频谱)和超声波穿过电池的超声波信号的频谱(即第二频谱)。确定穿过电池外壳水模的超声波信号(即第一类超声信号)的信号幅值均值(即第一平
均值)，将穿过电池外壳水模的超声波信号(即第一类超声信号)中信号幅值等于(第一)平均值的信号滤除；同样的，确定穿过电池的超声波信号(即第二类超声信号)的信号幅值均值(即第二平均值)，将穿过电池的超声波信号(即第二类超声信号)中信号幅值等于(第二)平均值的信号滤除；经过滤除均值处理后的信号经过傅里叶变换，在零频处的功率值为零，可以便于对信号进行分析。对滤除均值后的穿过电池外壳水模的超声波信号(即第三类超声信号)和滤除均值后的穿过电池的超声波信号(即第四类超声信号)进行处理即可得到穿过电池外壳水模的超声波信号的频谱(即第一频谱)和穿过电池的超声波信号的频谱(即第二频谱)。
52.根据上一实施例分别对第三类超声信号和第四类超声信号进行处理，得到第一频谱和第二频谱；包括以下步骤：确定第一归一化范围；依据第一归一化范围分别对第三类超声信号和第四类超声信号进行归一化处理，得到归一化处理后的第三类超声信号和归一化处理后的第四类超声信号；对归一化处理后的第三类超声信号进行傅里叶变换，得到第一频谱，并对归一化处理后的第四类超声信号进行傅里叶变换，得到第二频谱。
53.在本实施例中，由滤除均值后的穿过电池外壳水模的超声波信号(即第三类超声信号)和滤除均值后的穿过电池的超声波信号(即第四类超声信号)得到穿过电池外壳水模的超声波信号的频谱(即第一频谱)和穿过电池的超声波信号的频谱(即第二频谱)的方法如下：首先，确定预先定义的(第一)归一化范围，对滤除均值后的穿过电池外壳水模的超声波信号(即第三类超声信号)和滤除均值后的穿过电池的超声波信号(即第四类超声信号)进行归一化处理，使得处理后信号的信号值均在(第一)归一化范围内。并分别对归一化处理后的穿过电池外壳水模的超声波信号(即第三类超声信号)，和归一化处理后的穿过电池的超声波信号(即第四类超声信号)进行一次傅里叶变换，得到穿过电池外壳水模的超声波信号的频谱sw(f)(即第一频谱)和穿过电池的超声波信号的频谱sc(f)(即第二频谱)。
54.根据本技术另一个可选的实施例，根据第一频谱和第二频谱确定频带差异曲线，包括以下步骤：确定频带上限频率和频带下限频率，并根据频带上限频率和频带下限频率确定第二归一化范围；依据第二归一化范围分别对第一频谱和第二频谱进行归一化处理，得到归一化处理后的第一频谱和归一化处理后的第二频谱。
55.在本实施例中，通过以下方法确定频带差异曲线：首先，确定预先定义的上限频率fh和预先定义的下限频率f
l
，将上限频率fh和下限频率f
l
之间的这一个区间确定为(第二)归一化范围，其中，要求上限频率fh小于或者等于超声波探头中心频率的3倍，举例来说，如果选择中心频率为1.2m的超声探头，则将上限频率fh应小于或者等于3.6m；而下限频率f
l
只要大于零即可。对通过上述实施例得到的穿过电池外壳水模的超声波信号的频谱sw(f)(即第一频谱)和穿过电池的超声波信号的频谱sc(f)(即第二频谱)进行归一化处理，使得归一化处理后的sw(f)(即第一频谱)中信号的信号值和归一化处理后的sc(f)(即第二频谱)中信号的信号值均在由上限频率fh和下限频率f
l
确定的(第二)归一化范围内。
56.根据本技术一些可选的实施例，根据归一化处理后的第一频谱和第二频谱确定频带差异曲线，包括：确定归一化处理后的第一频谱与归一化处理后的第二频谱在相同频率下的幅值的比值；在坐标系中确定多个比值对应的多个第一坐标点，并根据多个第一坐标点确定频带差异曲线，其中，坐标系的横坐标为频率，坐标系的纵坐标为比值。
57.在一些可选的实施例中，通过以下方法得到频带差异曲线：首先在归一化处理后
的sw(f)(即第一频谱)中提取电池外壳水模的超声信号的频带s
′
ω
(f
l
，fh)(即第一频带)，并在归一化处理后的sc(f)(即第二频谱)中提取电池的超声信号的频带s
′c(f
l
，fh)(即第二频带)，其中，上述提取的两段频带(即第一频带和第二频带)中信号的上限频率均为fh，信号的下限频率均为f
l
，即上述提取的两段频带(即第一频带和第二频带)为同一范围内的两段不同信号的频带。将频带可视化时，以信号的频率值作为横坐标，建立横坐标轴；以信号的幅值作为纵坐标，建立纵坐标轴，以横坐标轴和纵坐标轴建立平面直角坐标系，将电池外壳水模的超声信号的频带s
′
ω
(f
l
，fh)(即第一频带)和电池的超声信号的频带s
′c(f
l
，fh)(即第二频带)表示在坐标轴中。根据公式将电池外壳水模的超声信号的频带s
′
ω
(f
l
，fh)(即第一频带)和电池的超声信号的频带s
′c(f
l
，fh)(即第二频带)在相同频率值下对应的幅值相除，可得到频带差异曲线d(f
l
，fh)。图3是频带差异曲线的示意图，如图3所示，以信号的频率值如0.8mhz、1mhz、1.2mhz、1.4mhz、1.6mhz、1.8mhz、2mhz、2.2mhz、2.4mhz、2.6mhz作为横坐标标识点建立横坐标轴，以两段频带(即第一频带和第二频带)在相同频率下幅值的比值如0、1、2、3、4、5、6作为纵坐标标识点建立纵坐标轴，以横坐标轴和纵坐标轴建立平面直角坐标系，以每个信号的频率值作为横坐标，以第一频带s
′
ω
(f
l
，fh)中信号在该频率值下对应的幅值与第二频带中信号在该频率值下对应的幅值的比值为纵坐标，以横坐标和纵坐标确定一个(第一)坐标点，并通过同样的方法确定多个(第一)坐标点；将由这多个(第一)坐标点组成的曲线表示在坐标轴中，由这多个(第一)坐标点拟合成的曲线即为频带差异曲线。
58.根据本技术另一些可选的实施例，根据归一化处理后的第一频谱和第二频谱确定频带差异曲线，还包括：确定归一化处理后的第一频谱与归一化处理后的第二频谱在相同频率下的幅值的差值；在坐标系中确定多个差值对应的多个第二坐标点，并根据多个第二坐标点确定频带差异曲线。
59.在另一些可选的实施例中，还可以通过以下方法得到频带差异曲线：根据公式d(f
l
，fh)＝s
′
ω
(f
l
，fh)-sc′
(f
l
，fh)将电池外壳水模的超声信号的频带s
′
ω
(f
l
，fh(即第一频带)和电池的超声信号的频带sc′
(f
l
，fh)(即第二频带)在相同频率值下对应的幅值相减，可得到频带差异曲线d(f
l
，fh)。在将频带差异曲线可视化时，以信号的频率值作为横坐标，建立横坐标轴，以两段频带(即第一频带和第二频带)在相同频率下幅值的差值作为纵坐标，建立纵坐标轴，以横坐标轴和纵坐标轴建立平面直角坐标系，以每个信号的频率值作为横坐标，以第一频带s
′
ω
(f
l
，fh)中信号在该频率值下对应的幅值与第二频带中信号在该频率值下对应的幅值的差值为纵坐标，以横坐标和纵坐标确定一个(第二)坐标点，并通过同样的方法确定多个(第二)坐标点；将由这多个(第二)坐标点组成的曲线表示在以信号的频率值为横坐标，以两段不同信号在同一频率值下幅值的差值为纵坐标建立的坐标轴中，由这多个(第二)坐标点拟合成的曲线即为频带差异曲线。
60.根据本技术一个可选的实施例，根据频带差异曲线确定电池的电池荷电状态，包括：确定频带差异曲线的斜率，并将斜率确定为频带差异参数；根据频带差异参数确定电池的电池荷电状态，其中，频带差异参数与电池的电池荷电状态存在正比例的关系。
61.在本实施例中，在通过上述实施例中得到的频带差异曲线确定电池荷电状态(soc)时，首先，获取频带差异曲线的斜率作为频带差异参数，由于在不同的电池荷电状态
(soc)下得到的频带差异曲线的走势不同，因此，得到的频带差异曲线的斜率也不同，因此可以通过频带差异曲线的斜率反应电池的荷电状态(soc)，具体的，电池荷电状态(soc)与频带差异曲线的斜率(即频带差异参数)存在正比例的关系，频带差异参数大，则soc的数值大；频带差异参数小，则soc的数值小。
62.图4是根据本技术实施例提供的一种电池荷电状态的展示方法的流程图，如图4所示，该方法包括以下步骤：
63.步骤s402，在界面中展示第一类超声信号对应的第一频谱和第二类超声信号对应的第二频谱，其中，第一类超声信号为超声波穿过电池外壳水模的超声信号，第二类超声信号为超声波穿过电池的超声信号，电池外壳水模的目标属性与电池的目标属性相同，且电池外壳水模的壳体内部填充满液体。
64.图5是超声波信号的可视化示意图，在步骤s402中，将本实施例提供的方法应用在计算机或其他支持软件应用的电子设备中时，如图5所示，在电子设备的显示界面将采集到的超声波信号穿过电池外壳水模的信号(即第一类超声信号)的(第一)频谱和/或超声波信号穿过电池的信号(即第二类超声信号)的(第二)频谱，以曲线的形式展示在以采样点数为横坐标，以信号幅值为纵坐标建立的坐标系中。例如，以荷电状态为40％的电池为例，在将频带差异曲线可视化时将采样点数设置在0～450时，采集到的信号的幅值在-1.5～1这个范围内，此时以0、50、100、150、200、250、300、350、400、450作为横坐标标识点，以-1.5、-1、-0.5、0、0.5、1作为纵坐标标识点，将信号的频谱显示在电子设备的显示界面。
65.步骤s404，在界面中展示根据第一频谱和第二频谱确定的频带差异曲线。
66.在步骤s404中，根据在步骤s402中得到的超声波信号穿过电池外壳水模的信号(即第一类超声信号)的(第一)频谱和超声波信号穿过电池的信号(即第二类超声信号)的(第二)频谱确定频谱差异曲线，具体的，以上述第一频谱和第二频谱中信号的频率值作为横坐标，建立横坐标轴，以第一频谱和第二频谱中信号在同频率下，两个频谱中信号幅值的比值或两个频谱中信号幅值的差值作为纵坐标，建立纵坐标系。在电子设备的显示界面以曲线的形式将频谱差异曲线展示在以横坐标轴和纵坐标轴确定的坐标系中。
67.步骤s406，在界面中展示根据频带差异曲线确定的反映电池荷电状态的曲线。
68.在步骤s406中，首先，获取在步骤s404中获取的频带差异曲线的斜率，将频带差异曲线的斜率作为频带差异参数，将反映频带差异参数与电池荷电状态之间的关系的曲线展示在电子设备的显示界面，以根据频带差异参数-电池荷电状态曲线确定待测电池的电池荷电状态。图6是频带差异参数-电池荷电状态曲线示意图，如图6所示，通过以上方法测量荷电状态(soc)分别为0、20％、40％、60％、80％、和100％的电池，根据测量结果可见，在soc为0时，频带差异参数为-4.1；在soc为20％时，频带差异参数为-3.7；在soc为40％时，频带差异参数为-3.6；在soc为60％时，频带差异参数为-3.1；在soc为80％时，频带差异参数为-2.9；在soc为100％时，频带差异参数为-2.8。因此，将反映电池荷电状态的曲线显示在以0、10％，20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、和100％为横坐标标识点，以-4.2、-4、-3.8、-3.6、-3.4、-3.2、-3、-2.8、为横坐标标识点建立的坐标系中。由图6可以得出，电池s0c与频带差异参数之间存在正比例的关系。
69.图7是本技术实施例提供的一种测试设备的结构图，如图7所示，该测试设备包括：控制器70、第一超声探头72、第二超声探头74和电池外壳水模76，其中，在利用第一超声探
头72和第二超声探头74采集超声波穿过电池外壳水模76的(第一类)超声信号时，将第一超声探头72和第二超声探头74分别贴合设置在电池外壳水模76相对的两侧；通过超声发射系统控制第一超声探头72发射超声信号，并通过超声发射接收系统控制第二超声探头74接收超声信号，完成第一类超声信号的采集。在利用一超声探头72和第二超声探头74采集超声波穿过电池的(第二类)超声信号时，则将电池外壳水模更换为待测电池，将第一超声探头72和第二超声探头74分别贴合设置在待测电池相对的两侧；通过超声发射系统控制第一超声探头72发射超声信号，并通过超声发射接收系统控制第二超声探头74接收超声信号，完成第二类超声信号的采集。控制器70，用于执行上述的电池荷电状态的确定方法，在执行上述方法时，控制超声发射系统利用第一超声探头72发射超声信号，同时控制超声发射接收系统利用第二超声探头接收超声信号。在将采集得到的超声信号以及由采集得到的超声信号确定的信号频谱等进行可视化时，则可以选择将控制器70与电子设备连接，显示在电子设备的显示界面；例如，可以与计算机连接，显示在计算机的显示界面。由于本技术提供的方法采集超声波穿过电池外壳水模的信号是为了避免电池外壳水模对检测结果的影响，提高测量结果准确度，因此在测量时为控制变量，电池外壳水模的材质和尺寸(即目标属性)与待测电池的材质和尺寸(即目标属性)均相同，并且电池外壳水模的壳体内部填充满液体。
70.图8是根据本技术实施例提供的一种电池荷电状态的确定装置的结构图，如图8所示，该装置包括：采集模块80，用于采集超声波穿过电池外壳水模的第一类超声信号，并采集超声波穿过电池的第二类超声信号，其中，电池外壳水模的目标属性为与电池的目标属性相同，且电池外壳水模的壳体内部填充满液体；获取模块82，用于获取对第一类超声信号对应的第一频谱和第二类超声信号对应的第二频谱；第一确定模块84，用于根据第一频谱和第二频谱确定频带差异曲线；第二确定模块86，用于根据频带差异曲线确定电池的电池荷电状态。
71.图9是电池荷电状态的确定装置的工作流程图，如图9所示，装置开始工作，通过采集模块80采集超声波穿过电池外壳水模的(第一类)超声信号和超声波穿过待测电池的(第二类)超声信号；通过获取模块82分别对超声波穿过电池外壳水模的(第一类)超声信号和超声波穿过待测电池的(第二类)超声信号进行一次傅里叶变换，得到超声波穿过电池外壳水模的(第一类)超声信号的(第一)频谱，和超声波穿过待测电池的(第二类)超声信号的(第二)频谱；通过第一确定模块84分别从第一频谱和第二中选取频带，其中，选取的两段频带属于同一范围，并且从超声波穿过电池外壳水模的(第一类)超声信号的(第一)频谱中选取的频带将被保存下来重复使用。根据选取的频带确定频带差异曲线；最后通过第二确定模块86根据频带差异曲线确定频谱差异参数，并根据频谱参数确定待测电池的荷电状态(soc)。
72.需要说明的是，图8所示实施例的优选实施方式可以参见图2所示实施例的相关描述，此处不再赘述。
73.本技术实施例还提供了一种非易失性存储介质，该非易失性存储介质中存储有计算机程序，其中，非易失性存储介质所在设备通过运行计算机程序执行以上的电池荷电状态的确定方法。
74.上述非易失性存储介质用于存储执行以下功能的程序：采集超声波穿过电池外壳
水模的第一类超声信号，并采集超声波穿过电池的第二类超声信号，其中，电池外壳水模的目标属性与电池的目标属性相同，且电池外壳水模的壳体内部填充满液体；获取第一类超声信号对应的第一频谱和第二类超声信号对应的第二频谱；根据第一频谱和第二频谱确定频带差异曲线；根据频带差异曲线确定电池的电池荷电状态。
75.本技术实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器被设置为通过计算机程序执行以上的电池荷电状态的确定方法。
76.上述电子设备中的处理器用于运行执行以下功能的程序：采集超声波穿过电池外壳水模的第一类超声信号，并采集超声波穿过电池的第二类超声信号，其中，电池外壳水模的目标属性与电池的目标属性相同，且电池外壳水模的壳体内部填充满液体；获取第一类超声信号对应的第一频谱和第二类超声信号对应的第二频谱；根据第一频谱和第二频谱确定频带差异曲线；根据频带差异曲线确定电池的电池荷电状态。
77.需要说明的是，上述电池荷电状态的确定装置中的各个模块可以是程序模块(例如是实现某种特定功能的程序指令集合)，也可以是硬件模块，对于后者，其可以表现为以下形式，但不限于此：上述各个模块的表现形式均为一个处理器，或者，上述各个模块的功能通过一个处理器实现。
78.上述本技术实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
79.在本技术的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
80.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
81.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
82.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
83.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或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一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
84.以上所述仅是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人
员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。

技术特征：
1.一种电池荷电状态的确定方法，其特征在于，包括：采集超声波穿过电池外壳水模的第一类超声信号，并采集所述超声波穿过电池的第二类超声信号，其中，所述电池外壳水模的目标属性与所述电池的目标属性相同，且所述电池外壳水模的壳体内部填充满液体；获取所述第一类超声信号对应的第一频谱和所述第二类超声信号对应的第二频谱；根据所述第一频谱和所述第二频谱确定频带差异曲线；根据所述频带差异曲线确定所述电池的电池荷电状态。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述第一类超声信号对应的第一频谱和所述第二类超声信号对应的第二频谱，包括：确定所述第一类超声信号的第一平均值和所述第二类超声信号的第二平均值，将所述第一类超声信号中信号值等于所述第一平均值的超声信号删除，得到第三类超声信号，并将所述第二类超声信号中信号值等于所述第二平均值的超声信号删除，得到第四类超声信号；分别对所述第三类超声信号和所述第四类超声信号进行处理，得到所述第一频谱和所述第二频谱。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，分别对所述第三类超声信号和所述第四类超声信号进行处理，得到所述第一频谱和所述第二频谱；包括：确定第一归一化范围；依据所述第一归一化范围分别对所述第三类超声信号和所述第四类超声信号进行归一化处理，得到归一化处理后的第三类超声信号和归一化处理后的第四类超声信号；对所述归一化处理后的第三类超声信号进行傅里叶变换，得到所述第一频谱，并对所述归一化处理后的第四类超声信号进行傅里叶变换，得到所述第二频谱。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第一频谱和所述第二频谱确定频带差异曲线，包括：确定频带上限频率和频带下限频率，并根据所述频带上限频率和所述频带下限频率确定第二归一化范围；依据所述第二归一化范围分别对所述第一频谱和所述第二频谱进行归一化处理，得到归一化处理后的所述第一频谱和归一化处理后的所述第二频谱。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据归一化处理后的所述第一频谱和所述第二频谱确定频带差异曲线，包括：确定归一化处理后的所述第一频谱与归一化处理后的所述第二频谱在相同频率下的幅值的比值；在坐标系中确定多个所述比值对应的多个第一坐标点，并根据所述多个第一坐标点确定所述频带差异曲线，其中，所述坐标系的横坐标为所述频率，所述坐标系的纵坐标为所述比值。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据归一化处理后的所述第一频谱和所述第二频谱确定频带差异曲线，还包括：确定归一化处理后的所述第一频谱与归一化处理后的所述第二频谱在相同频率下的幅值的差值；
在所述坐标系中确定多个所述差值对应的多个第二坐标点，并根据所述多个第二坐标点确定所述频带差异曲线。7.根据权利要求1至6中任意一项所述的方法，其特征在于，根据所述频带差异曲线确定所述电池的电池荷电状态，包括：确定所述频带差异曲线的斜率，并将所述斜率确定为频带差异参数；根据所述频带差异参数确定所述电池的电池荷电状态，其中，所述频带差异参数与所述电池的电池荷电状态存在正比例的关系。8.一种电池荷电状态的展示方法，其特征在于，包括：在界面中展示第一类超声信号对应的第一频谱和第二类超声信号对应的第二频谱，其中，所述第一类超声信号为超声波穿过电池外壳水模的超声信号，所述第二类超声信号为所述超声波穿过电池的超声信号，所述电池外壳水模的目标属性与所述电池的目标属性相同，且所述电池外壳水模的壳体内部填充满液体；在所述界面中展示根据所述第一频谱和所述第二频谱确定的频带差异曲线；以及，在所述界面中展示根据所述频带差异曲线确定的反映所述电池的电池荷电状态的曲线。9.一种测试设备，其特征在于，包括：控制器、第一超声探头、第二超声探头和电池外壳水模，其中，所述第一超声探头和所述第二超声探头分别贴合设置在所述电池外壳水模相对的两侧；所述第一超声探头和所述第二超声探头分别贴合设置在待测电池相对的两侧；控制器，用于执行权利要求1-8中任意一项所述的电池荷电状态的确定方法；所述电池外壳水模的目标属性与所述电池的目标属性相同，且所述电池外壳水模的壳体内部填充满液体。10.一种电池荷电状态的确定装置，其特征在于，包括：采集模块，用于采集超声波穿过电池外壳水模的第一类超声信号，并采集所述超声波穿过电池的第二类超声信号，其中，所述电池外壳水模的目标属性为与所述电池的目标属性相同，且所述电池外壳水模的壳体内部填充满液体；获取模块，用于获取对所述第一类超声信号对应的第一频谱和所述第二类超声信号对应的第二频谱；第一确定模块，用于根据所述第一频谱和所述第二频谱确定频带差异曲线；第二确定模块，用于根据所述频带差异曲线确定所述电池的电池荷电状态。11.一种非易失性存储介质，其特征在于，所述非易失性存储介质中存储有计算机程序，其中，所述非易失性存储介质所在设备通过运行所述计算机程序执行权利要求1至7中任意一项所述的电池荷电状态的确定方法。12.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为通过所述计算机程序执行权利要求1至7中任意一项所述的电池荷电状态的确定方法。

技术总结
本申请公开了一种电池荷电状态的确定方法及装置、测试设备。其中，该方法包括：采集超声波穿过电池外壳水模的第一类超声信号，并采集超声波穿过电池的第二类超声信号，其中，电池外壳水模的目标属性与电池的目标属性相同，且电池外壳水模的壳体内部填充满液体；获取第一类超声信号对应的第一频谱和第二类超声信号对应的第二频谱；根据第一频谱和第二频谱确定频带差异曲线；根据频带差异曲线确定电池的电池荷电状态。本申请解决了由于相关技术基于电池开路电压估计电池荷电状态造成的对电池荷电状态受开路电压影响小的电池的荷电状态估计不精确的技术问题。估计不精确的技术问题。估计不精确的技术问题。


技术研发人员：王鼎奕 王浩然 夏秋实 刘雷 周法杰 贺绍林
受保护的技术使用者：恒钧检测技术有限公司
技术研发日：2023.04.07
技术公布日：2023/7/28