一种铅酸电池电量测量方法与流程

本发明涉及一种铅酸电池，尤其涉及一种铅酸电池电量测量方法。
背景技术：
：电动车市场占有量已达到3亿辆，市场上主要以铅酸电池为电动车主要动力源，目前市场上绝大所数的电动车都普遍存在仪表电量显示不准，用户不知道实际还有多少电量的问题，因此，准确对电池电量进行测量至关重要，现有的电动车电池电量主要是通过电压计算电量，但这种算法误差大，同时电压计算方法受温度环境、电池老化因素影响较大，会导致电量计算误差增大，需要对此做出改进。技术实现要素：本发明针对现有技术中存在的电量计算方法受温度环境、电池老化因素影响较大，导致的电量计算误差增大、用户无法得知实际电量等缺陷，提供了一种新的铅酸电池电量测量方法。为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：一种铅酸电池电量测量方法，包括以下步骤：(a)采集电池空载电压，根据充放电特性曲线获取初始真实电量qa0，计算出初始标称电量qc0，其计算公式为qc0＝qa0/qt，qt为电池的额定容量；(b)采集电流数据，判断电池处于充电状态或放电状态，如为充电状态则进行步骤(c)，如为放电状态则进行步骤(d)；(c)进行充电状态电量测量，包括以下子步骤：(c1)所述充电状态下，采集电池充电电流ic、充电时长tc，所述充电电流ic＞最大充电电流值ic_max时，启动过充报警，所述充电电流ic≤最大充电电流值ic_max时，通过充电电流ic与充电时长tc的积分计算出充电状态下真实电量qa1，在所述充电状态下真实电量qa1中代入第一修正系数k1，进行第一次修正并计算出第一充电标称电量qc1，所述第一修正系数k1包括充电温度系数ka、充电电荷存储系数kb、第一电池老化系数kc1；(c2)经步骤(c1)测得第一充电标称电量qc1后，采集充电电压vc，选定充放电特性曲线上至少一个校正点电压值vct并获取vct对应的校正点电量值qcr，所述vc≥vct时，通过所述第一充电标称电量qc1与所述qcr的差值qerr1进行第二次修正并计算出第二充电标称电量qc2，测得充电状态下标称电量的修正值，即完成充电状态下铅酸电池电量的测量；(d)进行放电状态电量测量，包括以下子步骤：(d1)所述放电状态下，采集电池放电电流iout、放电时长tout，所述iout＞最大放电电流值iout_max时，启动过放报警，所述iout≤最大放电电流值iout_max时，通过放电电流iout与放电时长tout的积分计算出放电状态下真实电量qa2，在所述放电状态下真实电量qa2中代入第二修正系数k2，进行第一次修正并计算出第一放电标称电量qc4，所述第二修正系数k2包括放电温度系数kd、放电电荷活跃系数ke、第二电池老化系数kc2；(d2)经步骤(d1)测得第一放电标称电量qc4后，采集放电电压vo，选定充放电特性曲线上至少一个校正点电压值vot并获取vot对应的校正点电量值qor，所述vo≤vot时，通过所述第一放电标称电量qc4与所述qor的差值qerr2进行第二次修正并计算出第二放电标称电量qc5，测得放电状态下标称电量的修正值，即完成放电状态下铅酸电池电量的测量。步骤(a)用于计算出电池的初始标称电量，便于使用者对电池的初始电量进行预估，其中初始真实电量qa0为电池初始的真实电量，初始标称电量qc0以百分比的形式标记电池的电量，使用者通过初始标称电量qc0实现对电池电量的预估，步骤(b)用于通过采集到的电池数据，判断电池是处于充电状态，还是放电状态，其中电池数据包括电流大小和电流方向，便于后期进行充电状态的电量测量或放电状态的电量测量，步骤(c)用于对充电状态下的电池电量进行测量，包括子步骤(c1)、子步骤(c2)，子步骤(c1)通过判断充电电流ic与最大充电电流值ic_max的相对大小，来避免电池过充，保证电池充电的安全性，并将第一修正系数k1代入充电状态下真实电量qa1计算得出第一次修正后的第一充电标称电量qc1，第一修正系数k1包括充电温度系数ka、充电电荷存储系数kb、第一电池老化系数kc1，其中充电温度系数ka用于消减环境温度及电池本身温度对电池电量测量的影响，充电电荷存储系数kb用于对充电电流大小及电池内部原因产生损耗进行修正，第一电池老化系数kc1用于消减电池老化造成的电池容量下降，使对应的显示电量无法达到额定值的误差，子步骤(c2)用于进行第二次修正并计算出第二充电标称电量qc2，通过至少一个校正点电压值vct对应的校正点电量值qcr与第一充电标称电量qc1的差值对第一充电标称电量qc1进行修正并计算出第二充电标称电量qc2，进一步提高电池电量测量的精细度，完成电池电量的测量后，使用者通过第一充电标称电量qc1、第二充电标称电量qc2的值，得到充电状态下的铅酸电池电量。步骤(d)用于对放电状态下的电池电量进行测量，包括子步骤(d1)、子步骤(d2)，子步骤(d1)通过判断放电电流iout与最大放电电流值iout_max的相对大小，来避免电池过放，保证电池放电的安全性，并将第二修正系数k2代入放电状态下真实电量qa2计算得出第一次修正并后的第一放电标称电量qc4，第二修正系数k2包括放电温度系数kd、放电电荷活跃系数ke、第二电池老化系数kc2，其中放电温度系数kd用于消减环境温度及电池本身温度对电池电量测量的影响，放电电荷活跃系数ke用于对放电电流大小及电池内部原因产生损耗进行修正，第二电池老化系数kc2用于消减电池老化造成的电池容量下降，使对应的显示电量无法达到额定值的误差，子步骤(d2)用于进行第二次修正并计算出第二放电标称电量qc5，通过至少一个校正点vot对应的校正点电量qor与第一放电标称电量qc4的差值对第一放电标称电量qc4进行修正并计算出第二放电标称电量qc5，进一步提高电池电量测量的精细度，完成电池电量的测量后，使用者通过第一放电标称电量qc4、第二放电标称电量qc5的值，得到放电状态下的电池电量。本发明通过加入第一修正系数k1、第二修正系数k2实现充电状态下、放电状态下标称电量的第一次修正，减小温度、电流及电池自身因素、电池老化程度对标称电量值的影响，使标称电量能够与电池电量呈稳定的线性关系，从而使标称电量能够准确的指示出铅酸电池电量的值，再通过选定充放电特性曲线上至少一个校正点对应的电量值对标称电量进行第二次修正，进一步提高标称电量值的准确性，从而更准确的指示出铅酸电池电量值，完成对充电状态下、放电状态下铅酸电池电量的测量。作为优选，上述所述的一种铅酸电池电量测量方法，所述步骤(c1)中，采集电池温度并通过查表获取所述电池温度的对应的充电温度系数ka，测量所述充电状态下真实电量qa1的最大值qamax1、最小值qamin1，并通过所述最大值qamax1、最小值qamin1计算所述充电电荷存储系数kb，其计算公式为kb＝(qamax1-qamin1)/qt，通过前一时刻测量的充电标称电量qc3与qt的比值得到所述第一电池老化系数kc1，所述第一充电标称电量qc1的计算公式为：dt为充电时长tc。通过查表获取不同环境温度、电池温度下对应的充电温度系数ka，能够保证在不同环境温度、电池温度下充电温度系数ka对标称电量的修正效果，充电电荷存储系数kb为最大值qamax1与最小值qamin1的差值与qt的比值，其中最小值qamin1为0，最大值qamax1为电池的最大充电电量，在电池充电过程中，电池会产生额外的电量损耗，充电电荷存储系数kb能够消减前述电量损耗带来的电量测量的误差，在测量过程中，在不同时间点，会测量出当前时刻的充电标称电量，第一电池老化系数kc1通过前一时刻测量的充电标称电量qc3与qt的比值测得，电池在使用过程中，电池会出现老化，电量也会因此而受到影响，第一电池老化系数kc1能够减小电池老化带来的电池电量测量的误差，第一充电标称电量qc1通过电流与时间的积分计算电量，同时在其中加入充电温度系数ka、充电电荷存储系数kb、第一电池老化系数kc1进行计算，能够减小测量误差。作为优选，上述所述的一种铅酸电池电量测量方法，所述步骤(c2)中，所述校正点电压值vct为最高充电电压值vc_max时，对应的校正点电量为充电状态下真实电量的最大值qamax1。校正点电量为最高充电电压值vc_max时，电池充入电量最大，此时所累积的充电电量即为充电状态下真实电量qa的最大值qamax1。作为优选，上述所述的一种铅酸电池电量测量方法，所述步骤(d1)中，采集电池温度并通过查表获取所述电池温度的对应的放电温度系数kd，测量所述放电状态下真实电量qa2的最大值qamax2、最小值qamin2，并通过所述放电状态下真实电量的最大值qamax2、最小值qamin2计算所述放电电荷活跃系数ke，其计算公式为ke＝(qamax2-qamin2)/qt，通过前一时刻测量的放电标称电量qc6与qt的比值得到所述第二电池老化系数kc2，所述第一放电标称电量qc4的计算公式为：dt为放电时长tout。通过查表获取不同环境温度、电池温度下对应的放电温度系数kd，能够保证在不同环境温度、电池温度下放电温度系数kd对标称电量的修正效果，放电电荷活跃系数ke为最大值qamax2与最小值qamin2的差值与qt的比值，其中最大值qamax2为电池的额定容量qt，最小值qamin2达到电池的最小放电电压时的电池电量，在电池放电过程中，电池会产生额外的电量损耗，放电电荷活跃系数ke能够消减前述电量损耗带来的电量测量的误差，在测量过程中，在不同时间点，会测量出当前时刻的放电标称电量，第二电池老化系数kc2通过前一时刻测量的放电标称电量qc6与qt的比值测得，电池在使用过程中，电池会出现老化，电量也会因此而受到影响，第二电池老化系数kc2能够减小电池老化带来的电池电量测量的误差，第一放电标称电量qc4通过电流与时间的积分计算电量，同时在其中加入放电温度系数kd、放电电荷活跃系数ke、第二电池老化系数kc2进行计算，能够减小测量误差。作为优选，上述所述的一种铅酸电池电量测量方法，所述步骤(d2)中，所述校正点电压值vot为最小放电电压值vo_min时，对应的校正点电量为放电状态下真实电量的最小值qamin2。校正点电量为最小放电电压值vo_min时，电池放出电量最大，此时电池的剩余电量即为放电状态下真实电量qa2的最小值qamin2。作为优选，上述所述的一种铅酸电池电量测量方法，所述步骤(c2)中，取4个校正点为vct1、vct2、vct3、vct4并根据充放电特性曲线确定校正点电量值为qcr1、qcr2、qcr3、qcr4，所述vc≥vct1时，qerr1＝qc1–qcr1，所述vc≥vct2时，qerr1＝qc1–qcr2，所述vc≥vct3时，qerr1＝qc1–qcr3，所述vc≥vct4时，qerr1＝qc1–qcr4，然后通过qerr1计算第二充电标称电量qc2，其计算公式为第二充电标称电量dt为充电时长tc，其中ki为电量误差修正系数并通过查表获得。取充放电特性曲线上的校正点vct1、vct2、vct3、vct4，并通过充放电特性曲线得到校正点对应的电量值qcr1、qcr2、qcr3、qcr4，计算出校正点电量值与第一充电标称电量qc1的四个差值，利用的公式对第一充电标称电量qc1进行修正并计算出第二充电标称电量qc2，其中ki数值查表获取，取值范围为0.8～1。作为优选，上述所述的一种铅酸电池电量测量方法，所述步骤(d2)中，取4个校正点为vot1、vot2、vot3、vot4并根据充放电特性曲线确定校正点电量值为qor1、qor2、qor3、qor4，所述vo≤vot1时，qerr2＝qc4–qor1，所述vo≤vot2时，qerr2＝qc4–qor2，所述vo≤vot3时，qerr2＝qc4–qor3，所述vo≤vot4时，qerr2＝qc4–qor4，然后通过qerr2计算第二放电标称电量qc5，其计算公式为第二放电标称电量dt为放电时长tout，其中ki为电量误差修正系数并通过查表获得。取充放电特性曲线上的校正点vot1、vot2、vot3、vot4，并通过充放电特性曲线得到校正点对应的电量值qor1、qor2、qor3、qor4，计算出校正点电量值与第一放电标称电量qc4的四个差值，利用的公式对第一放电标称电量qc4进行修正并计算出第二放电标称电量qc5，其中ki数值查表获取，取值范围为0.8～1。附图说明图1为本发明的流程图；图2为本发明的充放电特性曲线图。具体实施方式下面结合附图1-2和具体实施方式对本发明作进一步详细描述，但它们不是对本发明的限制：实施例1一种铅酸电池电量测量方法，包括以下步骤：(a)采集电池空载电压，根据充放电特性曲线获取初始真实电量qa0，计算出初始标称电量qc0，其计算公式为qc0＝qa0/qt，qt为电池的额定容量；(b)采集电流数据，判断电池处于充电状态或放电状态，如为充电状态则进行步骤(c)，如为放电状态则进行步骤(d)；(c)进行充电状态电量测量，包括以下子步骤：(c1)所述充电状态下，采集电池充电电流ic、充电时长tc，所述充电电流ic＞最大充电电流值ic_max时，启动过充报警，所述充电电流ic≤最大充电电流值ic_max时，通过充电电流ic与充电时长tc的积分计算出充电状态下真实电量qa1，在所述充电状态下真实电量qa1中代入第一修正系数k1，进行第一次修正并计算出第一充电标称电量qc1，所述第一修正系数k1包括充电温度系数ka、充电电荷存储系数kb、第一电池老化系数kc1；(c2)经步骤(c1)测得第一充电标称电量qc1后，采集充电电压vc，选定充放电特性曲线上至少一个校正点电压值vct并获取vct对应的校正点电量值qcr，所述vc≥vct时，通过所述第一充电标称电量qc1与所述qcr的差值qerr1进行第二次修正并计算出第二充电标称电量qc2，测得充电状态下标称电量的修正值，即完成充电状态下铅酸电池电量的测量；(d)进行放电状态电量测量，包括以下子步骤：(d1)所述放电状态下，采集电池放电电流iout、放电时长tout，所述iout＞最大放电电流值iout_max时，启动过放报警，所述iout≤最大放电电流值iout_max时，通过放电电流iout与放电时长tout的积分计算出放电状态下真实电量qa2，在所述放电状态下真实电量qa2中代入第二修正系数k2，进行第一次修正并计算出第一放电标称电量qc4，所述第二修正系数k2包括放电温度系数kd、放电电荷活跃系数ke、第二电池老化系数kc2；(d2)经步骤(d1)测得第一放电标称电量qc4后，采集放电电压vo，选定充放电特性曲线上至少一个校正点电压值vot并获取vot对应的校正点电量值qor，所述vo≤vot时，通过所述第一放电标称电量qc4与所述qor的差值qerr2进行第二次修正并计算出第二放电标称电量qc5，测得放电状态下标称电量的修正值，即完成放电状态下铅酸电池电量的测量。作为优选，所述步骤(c1)中，采集电池温度并通过查表获取所述电池温度的对应的充电温度系数ka，测量所述充电状态下真实电量qa1的最大值qamax1、最小值qamin1，并通过所述最大值qamax1、最小值qamin1计算所述充电电荷存储系数kb，其计算公式为kb＝(qamax1-qamin1)/qt，通过前一时刻测量的充电标称电量qc3与qt的比值得到所述第一电池老化系数kc1，所述第一充电标称电量qc1的计算公式为：kc1)*icdt，dt为充电时长tc。作为优选，所述步骤(c2)中，所述校正点电压值vct为最高充电电压值vc_max时，对应的校正点电量为充电状态下真实电量的最大值qamax1。作为优选，所述步骤(d1)中，采集电池温度并通过查表获取所述电池温度的对应的放电温度系数kd，测量所述放电状态下真实电量qa2的最大值qamax2、最小值qamin2，并通过所述放电状态下真实电量的最大值qamax2、最小值qamin2计算所述放电电荷活跃系数ke，其计算公式为ke＝(qamax2-qamin2)/qt，通过前一时刻测量的放电标称电量qc6与qt的比值得到所述第二电池老化系数kc2，所述第一放电标称电量qc4的计算公式为：dt为放电时长tout。作为优选，所述步骤(d2)中，所述校正点电压值vot为最小放电电压值vo_min时，对应的校正点电量为放电状态下真实电量的最小值qamin2。作为优选，所述步骤(c2)中，取4个校正点为vct1、vct2、vct3、vct4并根据充放电特性曲线确定校正点电量值为qcr1、qcr2、qcr3、qcr4，所述vc≥vct1时，qerr1＝qc1-qcr1，所述vc≥vct2时，qerr1＝qc1-qcr2，所述vc≥vct3时，qerr1＝qc1-qcr3，所述vc≥vct4时，qerr1＝qc1-qcr4，然后通过qerr1计算第二充电标称电量qc2，其计算公式为第二充电标称电量dt为充电时长tc，其中ki为电量误差修正系数并通过查表获得。作为优选，所述步骤(d2)中，取4个校正点为vot1、vot2、vot3、vot4并根据充放电特性曲线确定校正点电量值为qor1、qor2、qor3、qor4，所述vo≤vot1时，qerr2＝qc4-qor1，所述vo≤vot2时，qerr2＝qc4-qor2，所述vo≤vot3时，qerr2＝qc4-qor3，所述vo≤vot4时，qerr2＝qc4-qor4，然后通过qerr2计算第二放电标称电量qc5，其计算公式为第二放电标称电量dt为放电时长tout，其中ki为电量误差修正系数并通过查表获得。经前期测量，得出以下k1、k2值查询表格，其中k1包括充电温度系数ka、充电电荷存储系数kb、第一电池老化系数kc1，其中k2包括放电温度系数kd、放电电荷活跃系数ke、第二电池老化系数kc2。表1，充电状态下数据：序号ctvcv1v2v3v4iccapacityt0t1kakbkc1100：00：0048.00012.00012.00012.00012.0003.00010.00025.026.00.970.900.95200：00：0148.00012.00012.00012.00012.0003.00010.00025.026.00.970.900.95300：00：0248.00012.00012.00012.00012.0003.00010.00025.026.00.970.900.95表2，放电状态下数据：序号ctvcv1v2v3v4ioutcapacityt0t1kdkekc2100：00：0048.00012.00012.00012.00012.0005.00020.00025.026.00.850.930.95200：00：0148.00012.00012.00012.00012.0005.00020.00025.026.00.850.930.95300：00：0248.00012.00012.00012.00012.0005.00020.00025.026.00.850.930.95表格中ct为采集时间，vc为实时电池组电压，v1为单节电压1，v2为单节电压2，v3为单节电压3，v4为单节电压4，iout为放电电流，ic为充电电流，capacity为累计电量，t0为环境温度，t1为电池温度，ka为充电温度系数，kb为充电电荷存储系数，kc1为第一电池老化系数，kd为放电温度系数，ke为放电电荷活跃系数，kc2为第二电池老化系数。测量时，先进行数据采集，采集数据包括电池温度、电池电压、电池电流，然后根据采集到的电池温度查询表1、表2，获取充电温度系数ka、放电温度系数kd，对充电温度系数ka、放电温度系数kd进行预加载，采集电池空载电压，根据充放电特性曲线获取初始真实电量qa0并计算出初始标称电量qc0，使用者通过初始标称电量qc0得出初始状态下的电池电量的值，再根据采集到的电池电流的大小和方向，判断电池处于充电状态还是放电状态，充电状态下，先判断电池是否过充，若过充，进行过充报警，保证电池充电的安全性，若未过充，将采集到的电池充电电流ic、充电时长tc、充电温度系数ka、充电电荷存储系数kb、第一电池老化系数kc1代入中，完成对标称电量的第一次修正并计算得出第一充电标称电量qc1，在电池充电过程中，充电电压vc的值不断变化，为进行对标称电量的第二次修正，在电池充电过程中，在充放电特性曲线上取校正点电压值vct1、vct2、vct3、vct4，并取得对应的校正点电量值qcr1、qcr2、qcr3、qcr4，还可以取2个、3个、5个、6个等整数个校正点电压值，实现多次校正，在充电电压vc≥vct1，第一充电标称电量qc1与校正点电量值qcr1会有一个误差值qerr1，充电电压vc取不同值，并与校正点电压值比较后，会得出多个误差值qerr1，通过第二充电标称电量qc2＝第一充电标称电量对标称电量进行第二次修正得出第二充电标称电量qc2的值，其中ki值的取值范围为0.8～1，在电量测量过程中，ki值直接预加载入计算程序中，为完成对标称电量的第二次修正，使得使用者通过标称电量值，更准确的对真实电量值进行计算，从而完成对充电状态下铅酸电池电量的测量。放电状态下，先判断电池是否过放，若过放，进行过放报警，保证电池放电的安全性，若未过放，将采集到的电池放电电流iout、放电时长tout、放电温度系数kd、放电电荷活跃系数ke、第二电池老化系数kc2代入中，完成对标称电量的第一次修正并计算得出第一放电标称电量qc4，在电池放电过程中，放电电压vo的值不断变化，为进行对标称电量的第二次修正，在电池放电过程中，在充放电特性曲线上取校正点电压值vot1、vot2、vot3、vot4，并取得对应的校正点电量值qor1、qor2、qor3、qor4，还可以取2个、3个、5个、6个等整数个校正点电压值，实现多次校正，在放电电压vo≤vot1，第一放电标称电量qc4与校正点电量值qor1会有一个误差值qerr2，充电电压vc取不同值，并与校正点电压值比较后，会得出多个误差值qerr2，通过第二放电标称电量qc5＝第一放电标称电量对标称电量进行第二次修正得出第二放电标称电量qc5的值，其中ki值的取值范围为0.8～1，在电量测量过程中，ki值直接预加载入计算程序中，为完成对标称电量的第二次修正，使得使用者通过标称电量值，更准确的对真实电量值进行计算，从而完成对放电状态下铅酸电池电量的测量。本发明在测量过程中加载的充放电特性曲线为附图2，通过其中充电电压值获取对应时刻的充电电量值，通过其中放电电压值获取对应时刻的放电电量值。总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利的范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。当前第1页12