一种曲线拟合式蓄电池剩余容量测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种曲蓄电池剩余容量测量方法，具体涉及一种曲线拟合式蓄电池剩 余容量测量方法，属于电池容量测量技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着各个行业对于供电质量的要求提高，后备蓄电池组得到广泛的应用，如电力 操作电源中的蓄电池组、通信电源中的蓄电池组、光伏发电、智能电网、高压直流电源、不间 断电源UPS、应急电源EPS等等。但在如何及时准确掌握蓄电池剩余容量技术方面，缺乏有 效的技术手段。
[0003] 当前在国际蓄电池领域，对于后备蓄电池组的剩余容量测量技术，都是采用安时 积分法进行，或者采用电池剩余电量值实时分析法，这是目前业内通用的蓄电池剩余容量 SOC(Stateofcharge)的测量方法。但以上的方法存在以下诸多不足之处：
[0004] 1、原有的测量技术都是是基于蓄电池健康度S0H(StateofHealth)为100%的前 提下，那么由于蓄电池长期运行和使用，蓄电池的健康度自然就会出现一定程度的下降，而 此时原有的测量技术，就会差生系统误差，而且这由于蓄电池劣化或落后带来的系统误差 会长期累加。以上测量技术在实际使用中，在蓄电池健康度为100%的情况下，其得到的剩 余容量准确度能够得到较好的保证，但随着蓄电池的长期运行和使用，蓄电池的健康度S0H 会下降，而对这情况的出现，现有的技术无法有效修正这个系统误差的存在。
[0005] 2、原有的测量技术都是基于蓄电池处于恒流放电的情况下，或者放电过程中电流 是变大的条件下，这样的测量结果较为准确，但是对于在放电过程中出现放电电流忽大忽 小等变电流情况，就会带来无法避免的误差存在。这是由于在放电电流突然出现变小情况 下，电池两端的电压会出现些许回升，而原有计算方法都是设定在恒流或恒负载下条件，即 蓄电池端电压单向持续递减，或者至少是电压不回升，原有的测量技术，就会产生由于测量 条件无法完全满足，而带来不可避免的测量误差。
[0006] 3、正是由于以上情况的存在，所以现有的测量技术只是提供电量等级等图形显示 的剩余容量参考，而缺乏直接的数字显示，已避免误差给使用者直接的数字偏差，如只提供 类似手机电池电量等级显示的模式，无法提供剩余容量的准确数值，也无法清晰提供在此 剩余容量下，当前负载下的剩余工作时间。
[0007] 4、而对于一些要求严格、显示剩余容量清晰数据的含有蓄电池的产品，则需要寻 找一种新的计算方法来较为准确地显示电池的剩余电量的问题。
[0008] 5、有鉴于此，确有必要提供一种更符合蓄电池不同放电条件下、可以在较大程度 上降低因电电池两端电压随负载电流变化而变化的影响，可以更细、更准确地估算剩余容 量的蓄电池剩余电量值实时分析计算法，以满足对剩余电量分格更细、要求更精确的电子 含有蓄电池应用的要求。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的是为了解决现有技术中蓄电池剩余电量的测量不能准确判断蓄电 池剩余容量、仅能用于恒流放电、恒负载应用下问题。
[0010] 本发明的技术方案是：一种曲线拟合式蓄电池剩余容量测量方法，包括以下步 骤：
[0011] 步骤一、构建蓄电池放电倍率、蓄电池健康度、剩余容量、电压-时间的放电曲线 斜率的数学模型；
[0012] 步骤二、测量实际放电过程中的实际放电倍率，通过实际测量蓄电池的电压值，构 建实际放电过程中的电压-时间的放电曲线，得出实际电压-时间的放电曲线斜率，利用实 际放电倍率和实际电压-时间的放电曲线斜率在步骤一所构建的数学模型中找到相同或 者相近似的放电曲线；
[0013] 步骤三、利用步骤二中所找到的放电曲线拟合实际放电曲线下一阶段的曲线段， 通过该曲线段对应的剩余容量数值，得到实际放电过程中的剩余容量数值。
[0014] 所述步骤一构建蓄电池放电倍率、蓄电池健康度、剩余容量、电压-时间的放电曲 线斜率的数学模型的方法具体为：对蓄电池进行高温下寿命加速，以降低蓄电池的健康度， 在不同的健康度下重复以下过程：将电池容量充至100%，然后对电池进行放电，放电至截 止电压，记录在不同放电倍率下，蓄电池电压-时间的放电过程中的数据，并绘制蓄电池电 压-时间的曲线图，得出每条曲线上的各个曲线斜率。
[0015] 步骤一构建数学模型的方法为：确定电池健康度、放电倍率这两个参数，计算该放 电曲线在放电过程中，每一段放电曲线的斜率，以及该曲线放电终止后的剩余容量数值，将 这个剩余容量数值所辖下的电池健康度、放电倍率、放电曲线斜率依次列出，形成曲线斜率 与剩余容量的对应关系。
[0016] 步骤二中实际放电倍率的测量方法为：测量蓄电池的放电电流，利用公式
【主权项】
1. 一种曲线拟合式蓄电池剩余容量测量方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤一、构建蓄电池放电倍率、蓄电池健康度、剩余容量、电压-时间放电曲线斜率的 数学模型； 步骤二、测量实际放电过程中的实际放电倍率和实际电压值，构建实际放电过程中的 电压-时间的放电曲线，得出实际电压-时间的相应的放电曲线； 步骤三、利用步骤二中所找到的放电曲线拟合实际放电曲线下一阶段的曲线段，通过 该曲线段对应的剩余容量数值，得到实际放电过程中的剩余容量数值。
2. 根据权利要求1所述一种曲线拟合式蓄电池剩余容量测量方法，其特征在于：所述 步骤一构建蓄电池放电倍率、蓄电池健康度、剩余容量、电压_时间的放电曲线斜率的数学 模型的方法具体为：对蓄电池进行高温下寿命加速，以降低蓄电池的健康度，在不同的健康 度下重复以下过程：将电池容量充至100%，然后对电池进行放电，放电至截止电压，记录 在不同放电倍率下，蓄电池电压-时间的放电过程中的数据，并绘制蓄电池电压-时间的曲 线图，得出每条曲线上的各个曲线斜率。
3. 根据权利要求2所述一种曲线拟合式蓄电池剩余容量测量方法，其特征在于：所述 步骤一构建数学模型的方法为：确定电池健康度、放电倍率这两个参数，计算该放电曲线在 放电过程中，每一段放电曲线的斜率，以及该曲线放电终止后的剩余容量数值，将这个剩余 容量数值所辖下的电池健康度、放电倍率、放电曲线斜率依次列出，形成曲线斜率与剩余容 量的对应关系。
4. 根据权利要求3所述一种曲线拟合式蓄电池剩余容量测量方法，其特征在于：所述 步骤二中实际放电倍率的测量方法为：测量蓄电池的放电电流，利用公式CI=|得出放电 倍率，其中CI表示放电倍率，I为测量的放电电流，C为蓄电池的标称容量。
5. 根据权利要求4所述一种曲线拟合式蓄电池剩余容量测量方法，其特征在于：所述 步骤二中实际测量蓄电池的电压值的方法为：利用监测设备测量相同时间间隔的蓄电池的 电压数值，利用微处理器生成电压-时间的放电曲线。
【专利摘要】一种曲线拟合式蓄电池剩余容量测量方法，它涉及一种曲蓄电池剩余容量测量方法。本发明的目的是为了解决现有技术中蓄电池剩余电量的测量不能准确判断蓄电池剩余容量、仅能用于恒流放电、恒负载应用下问题。本发明包括以下步骤：步骤一、构建蓄电池放电倍率、蓄电池健康度、剩余容量、电压-时间曲线斜率的数学模型；步骤二、测量实际放电过程中的实际放电倍率和实际测量放电曲线斜率，并在步骤一所构建的数学模型中找到相近似的放电曲线；步骤三、利用步骤二中所找到的放电曲线拟合实际放电曲线下一阶段的曲线段，通过该曲线段对应的剩余容量数值，得到实际放电过程中的剩余容量数值。本发明满足对剩余电量分析更细、要求更精确蓄电池应用的要求。
【IPC分类】G01R31-36
【公开号】CN104614679
【申请号】CN201510032726
【发明人】于雷
【申请人】哈尔滨龙易电气有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月22日