一种基于电容传感器的电池状态检测方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于电容传感器的电池状态检测方法及系统，方法包括：采用电容传感器获取所需的电容值数据；根据获取的电容值数据对电池状态进行检测，其中，对电池状态进行检测的过程包括但不限于分析电池是否位于电容传感器内，根据电池充放电过程中的电容值变化数据得出电池的剩余电量以及剩余能量，根据电池不同温度下体积差异带来的电容值变化数据分析电池内部区域的温度，根据电池不同老化程度下材料和体积差异带来的电容值变化数据在线分析电池的老化程度以及根据不同电池在电容传感器的表现数据快速评估电池的一致性。本发明具有鲁棒性强，能在线估计电池的老化程度，可靠和全面，一致性检测速度快的优点，可广泛应用于电池领域。
【专利说明】
一种基于电容传感器的电池状态检测方法及系统
技术领域
[0001]本发明涉及电池领域，尤其是一种基于电容传感器的电池状态检测方法及系统。
【背景技术】
[0002]车用电池和电池包的常见状态评价指标包括剩余电量、剩余能量、温度、老化程度、一致性等。目前的电池状态检测方法，大都根据开路电压来反推剩余电量或剩余能量；然而，开路电压与剩余能量、剩余电量的关系是强非线性关系，且该关系会受到很多因素的影响(比如老化、温度、放电倍率等)，容易导致反推出的剩余电量或剩余能量出现较大误差，鲁棒性较弱。实际车用时不会将电池放空，而目前还没有十分可靠的在线估计电池老化程度的技术，因此电池的老化程度的估计也是当下较为困难的问题之一。再者，现在的电池温度检测方法一般只能检测电池表面的温度，却无法判定电池内部不同区域的温度，不够可靠和全面。另外，车用电池一致性差异的最基本解决方法是在电池封装之前尽可能选择一致性较好的电池。而传统电池的一致性判定方法判据单一，而且充放电实验过程相对漫长，无法满足快速选择一致性好电池的要求。
[0003]综上所述，目前业内的电池状态检测方法鲁棒性较弱，无法在线估计电池的老化程度，不够可靠和全面，一致性检测速度慢，已无法满足人们对电池状态检测日益增长的高要求。
【发明内容】
[0004]为解决上述技术问题，本发明的目的在于:提供一种鲁棒性强，能在线估计电池的老化程度，可靠和全面，一致性检测速度快的，基于电容传感器的电池状态检测方法。
[0005]本发明的另一目的在于:提供一种鲁棒性强，能在线估计电池的老化程度，可靠和全面，一致性检测速度快的，基于电容传感器的电池状态检测系统。
[0006]本发明所采取的技术方案是:
一种基于电容传感器的电池状态检测方法，包括以下步骤:
51、采用电容传感器获取所需的电容值数据，其中，所需的电容值数据包括但不限于电容传感器的实时电容值、电容传感器有待测电池时的电容值、电池充放电过程中的电容值变化数据、电池不同温度下体积差异带来的电容值变化数据、电池不同老化程度下材料和体积差异带来的电容值变化数据以及不同电池在电容传感器的表现数据；
52、根据获取的电容值数据对电池状态进行检测，其中，对电池状态进行检测的过程包括但不限于根据电容传感器的实时电容值以及电容传感器有待测电池时的电容值分析电池是否位于电容传感器内，根据电池充放电过程中的电容值变化数据得出电池的剩余电量以及剩余能量，根据电池不同温度下体积差异带来的电容值变化数据分析电池内部区域的温度，根据电池不同老化程度下材料和体积差异带来的电容值变化数据在线分析电池的老化程度以及根据不同电池在电容传感器的表现数据快速评估电池的一致性。
[0007]进一步，所述根据电容传感器的实时电容值以及电容传感器有待测电池时的电容值分析电池是否位于电容传感器内这一步骤，其包括:
5210、采用线性比例-积分-限幅跳变算法对电容传感器有待测电池时的电容值进行抑噪处理；
5211、根据电容传感器的实时电容值以及抑噪处理后的电容值计算电容传感器的实时介电常数以及电容传感器有待测电池时的介电常数；
5212、比对电容传感器的实时介电常数是否与电容传感器有待测电池时的介电常数吻合，若是，贝1J表明电池位于电容传感器内，反之，贝1J表明电池不在电容传感器内。
[0008]进一步，所述步骤S210包括:
52100、进行预实验，并根据预实验的结果确定电容传感器中有待测电池时的电容值的上界、下界和电容的变化率；
52101、将电容传感器的实时电容值与线性比例-积分-限幅跳变算法在上一时刻的输出进行差分；
52102、将差分的结果经比例-积分环节处理后送入比较器；
52103、比较器比较经比例-积分环节处理后的结果是否大于0，若是，则以预设的电容最大值作为该算法的输出;反之，则以预设的电容最小值作为该算法的输出；
52104、根据步骤S2100中电容的变化率，设计一个相应的低通滤波器来对步骤S2103的算法输出进行低通滤波，并以低通滤波后的结果作为抑噪处理后的电容值。
[0009 ]进一步，所述根据电池充放电过程中的电容值变化数据得出电池的剩余电量以及剩余能量这一步骤，其包括:
5220、采用滤波算法对电池充放电过程中的电容值变化数据进行滤波处理；
5221、根据滤波处理后的电容值变化数据确定电池充放电过程中电池的介电常数变化情况；
5222、根据电池充放电过程中电池的介电常数变化情况计算电池的剩余电量以及剩余會ti。
[0010]进一步，所述根据电池不同温度下体积差异带来的电容值变化数据分析电池内部区域的温度这一步骤，其包括:
5230、根据电池不同温度下体积差异带来的电容值变化数据确定电池的体积变化值；
5231、根据电池的体积变化值在线计算电池的温度；
5232、根据电池的温度和预设的电池热扩散模型，在线分析出电池内部区域不同点所处的温度。
[0011]进一步，所述根据电池不同老化程度下材料和体积差异带来的电容值变化数据在线分析电池的老化程度这一步骤，其具体为:
根据电池不同老化程度下材料和体积差异带来的电容值变化数据计算电池的介电常数变化值和体积变化值，然后根据电池的介电常数变化值和体积变化值评价电池的老化程度。
[0012]进一步，电容传感器包括但不限于平板电容器、改进的带有圆柱形电池夹持装置的平板电容器和柱形电容器。
[0013]本发明所采取的另一技术方案是:
一种基于电容传感器的电池状态检测系统，包括: 数据获取模块，用于采用电容传感器获取所需的电容值数据，其中，所需的电容值数据包括但不限于电容传感器的实时电容值、电容传感器有待测电池时的电容值、电池充放电过程中的电容值变化数据、电池不同温度下体积差异带来的电容值变化数据、电池不同老化程度下材料和体积差异带来的电容值变化数据以及不同电池在电容传感器的表现数据；状态检测模块，用于根据获取的电容值数据对电池状态进行检测，其中，对电池状态进行检测的过程包括但不限于根据电容传感器的实时电容值以及电容传感器有待测电池时的电容值分析电池是否位于电容传感器内，根据电池充放电过程中的电容值变化数据得出电池的剩余电量以及剩余能量，根据电池不同温度下体积差异带来的电容值变化数据分析电池内部区域的温度，根据电池不同老化程度下材料和体积差异带来的电容值变化数据在线分析电池的老化程度以及根据不同电池在电容传感器的表现数据快速评估电池的一致性。
[0014]进一步，所述状态检测模块在根据电容传感器的实时电容值以及电容传感器有待测电池时的电容值分析电池是否位于电容传感器内时，将依次执行以下单元的操作:
抑噪处理单元，用于采用线性比例-积分-限幅跳变算法对电容传感器有待测电池时的电容值进行抑噪处理；
计算单元，用于根据电容传感器的实时电容值以及抑噪处理后的电容值计算电容传感器的实时介电常数以及电容传感器有待测电池时的介电常数；
比对单元，用于比对电容传感器的实时介电常数是否与电容传感器有待测电池时的介电常数吻合，若是，贝lJ表明电池位于电容传感器内，反之，则表明电池不在电容传感器内。
[0015]进一步，所述抑噪处理单元包括:
预实验子单元，用于进行预实验，并根据预实验的结果确定电容传感器中有待测电池时的电容值的上界、下界和电容的变化率；
差分子单元，用于将电容传感器的实时电容值与线性比例-积分-限幅跳变算法在上一时刻的输出进行差分；
比例-积分处理子单元，用于将差分的结果经比例-积分环节处理后送入比较器；
比较输出子单元，用于比较器比较经比例-积分环节处理后的结果是否大于0，若是，则以预设的电容最大值作为该算法的输出;反之，则以预设的电容最小值作为该算法的输出；低通滤波子单元，用于根据预实验子单元中电容的变化率，设计一个相应的低通滤波器来对比较输出子单元的算法输出进行低通滤波，并以低通滤波后的结果作为抑噪处理后的电容值。
[0016]本发明的方法的有益效果是:先采用电容传感器获取所需的电容值数据，然后根据获取的电容值数据对电池状态进行检测，将电容传感器引入到电池状态检测过程中，根据电池充放电过程中的电容值变化数据得到电池的剩余电量、剩余能量，电容值能实时跟随影响因素的变化而变化，受老化、温度或放电倍率等因素的影响小，鲁棒性更好;根据电池不同老化程度下材料和体积差异带来的电容值变化数据在线分析电池的老化程度，并根据电池不同温度下体积差异带来的电容值变化数据分析电池内部区域的温度，更加可靠和全面;根据不同电池在电容传感器的表现数据快速评估电池的一致性，满足了快速选择一致性好电池的要求。进一步，采用了线性比例-积分-限幅跳变算法对电容传感器有待测电池时的电容值进行抑噪处理，有效抑制了电容传感器的噪声。
[0017]本发明的系统的有益效果是:先通过数据获取模块采用电容传感器获取所需的电容值数据，然后通过状态检测模块根据获取的电容值数据对电池状态进行检测，将电容传感器引入到电池状态检测过程中，根据电池充放电过程中的电容值变化数据得到电池的剩余电量、剩余能量，电容值能实时跟随影响因素的变化而变化，受老化、温度或放电倍率等因素的影响小，鲁棒性更好;根据电池不同老化程度下材料和体积差异带来的电容值变化数据在线分析电池的老化程度，并根据电池不同温度下体积差异带来的电容值变化数据分析电池内部区域的温度，更加可靠和全面;根据不同电池在电容传感器的表现数据快速评估电池的一致性，满足了快速选择一致性好电池的要求。进一步，状态检测模块采用了线性比例-积分-限幅跳变算法对电容传感器有待测电池时的电容值进行抑噪处理，有效抑制了电容传感器的噪声。
【附图说明】
[0018]图1为本发明一种基于电容传感器的电池状态检测方法的整体流程图；
图2为线性比例-积分-限幅跳变算法的框图；
图3为实施例一采用平板电容器对电池进行状态检测的示意图；
图4为实施例一采用本发明的检测方法进行处理后得到的部分结果示意图。
【具体实施方式】
[0019]参照图1，一种基于电容传感器的电池状态检测方法，包括以下步骤:
51、采用电容传感器获取所需的电容值数据，其中，所需的电容值数据包括但不限于电容传感器的实时电容值、电容传感器有待测电池时的电容值、电池充放电过程中的电容值变化数据、电池不同温度下体积差异带来的电容值变化数据、电池不同老化程度下材料和体积差异带来的电容值变化数据以及不同电池在电容传感器的表现数据；
52、根据获取的电容值数据对电池状态进行检测，其中，对电池状态进行检测的过程包括但不限于根据电容传感器的实时电容值以及电容传感器有待测电池时的电容值分析电池是否位于电容传感器内，根据电池充放电过程中的电容值变化数据得出电池的剩余电量以及剩余能量，根据电池不同温度下体积差异带来的电容值变化数据分析电池内部区域的温度，根据电池不同老化程度下材料和体积差异带来的电容值变化数据在线分析电池的老化程度以及根据不同电池在电容传感器的表现数据快速评估电池的一致性。
[0020]进一步作为优选的实施方式，所述根据电容传感器的实时电容值以及电容传感器有待测电池时的电容值分析电池是否位于电容传感器内这一步骤，其包括:
5210、采用线性比例-积分-限幅跳变算法对电容传感器有待测电池时的电容值进行抑噪处理；
5211、根据电容传感器的实时电容值以及抑噪处理后的电容值计算电容传感器的实时介电常数以及电容传感器有待测电池时的介电常数；
5212、比对电容传感器的实时介电常数是否与电容传感器有待测电池时的介电常数吻合，若是，贝lJ表明电池位于电容传感器内，反之，贝lJ表明电池不在电容传感器内。
[0021]参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述步骤S210包括:
S2100、进行预实验，并根据预实验的结果确定电容传感器中有待测电池时的电容值的上界、下界和电容的变化率；
52101、将电容传感器的实时电容值与线性比例-积分-限幅跳变算法在上一时刻的输出进行差分；
52102、将差分的结果经比例-积分环节处理后送入比较器；
52103、比较器比较经比例-积分环节处理后的结果是否大于O，若是，则以预设的电容最大值作为该算法的输出;反之，则以预设的电容最小值作为该算法的输出；
52104、根据步骤S2100中电容的变化率，设计一个相应的低通滤波器来对步骤S2103的算法输出进行低通滤波，并以低通滤波后的结果作为抑噪处理后的电容值。
[0022]进一步作为优选的实施方式，所述根据电池充放电过程中的电容值变化数据得出电池的剩余电量以及剩余能量这一步骤，其包括:
5220、采用滤波算法对电池充放电过程中的电容值变化数据进行滤波处理；
5221、根据滤波处理后的电容值变化数据确定电池充放电过程中电池的介电常数变化情况；
5222、根据电池充放电过程中电池的介电常数变化情况计算电池的剩余电量以及剩余會ti。
[0023]进一步作为优选的实施方式，所述根据电池不同温度下体积差异带来的电容值变化数据分析电池内部区域的温度这一步骤，其包括:
5230、根据电池不同温度下体积差异带来的电容值变化数据确定电池的体积变化值；
5231、根据电池的体积变化值在线计算电池的温度；
5232、根据电池的温度和预设的电池热扩散模型，在线分析出电池内部区域不同点所处的温度。
[0024]进一步作为优选的实施方式，所述根据电池不同老化程度下材料和体积差异带来的电容值变化数据在线分析电池的老化程度这一步骤，其具体为:
根据电池不同老化程度下材料和体积差异带来的电容值变化数据计算电池的介电常数变化值和体积变化值，然后根据电池的介电常数变化值和体积变化值评价电池的老化程度。
[0025]进一步作为优选的实施方式，电容传感器包括但不限于平板电容器、改进的带有圆柱形电池夹持装置的平板电容器和柱形电容器。
[0026]—种基于电容传感器的电池状态检测系统，包括:
数据获取模块，用于采用电容传感器获取所需的电容值数据，其中，所需的电容值数据包括但不限于电容传感器的实时电容值、电容传感器有待测电池时的电容值、电池充放电过程中的电容值变化数据、电池不同温度下体积差异带来的电容值变化数据、电池不同老化程度下材料和体积差异带来的电容值变化数据以及不同电池在电容传感器的表现数据；状态检测模块，用于根据获取的电容值数据对电池状态进行检测，其中，对电池状态进行检测的过程包括但不限于根据电容传感器的实时电容值以及电容传感器有待测电池时的电容值分析电池是否位于电容传感器内，根据电池充放电过程中的电容值变化数据得出电池的剩余电量以及剩余能量，根据电池不同温度下体积差异带来的电容值变化数据分析电池内部区域的温度，根据电池不同老化程度下材料和体积差异带来的电容值变化数据在线分析电池的老化程度以及根据不同电池在电容传感器的表现数据快速评估电池的一致性。
[0027]进一步作为优选的实施方式，所述状态检测模块在根据电容传感器的实时电容值以及电容传感器有待测电池时的电容值分析电池是否位于电容传感器内时，将依次执行以下单元的操作:
抑噪处理单元，用于采用线性比例-积分-限幅跳变算法对电容传感器有待测电池时的电容值进行抑噪处理；
计算单元，用于根据电容传感器的实时电容值以及抑噪处理后的电容值计算电容传感器的实时介电常数以及电容传感器有待测电池时的介电常数；
比对单元，用于比对电容传感器的实时介电常数是否与电容传感器有待测电池时的介电常数吻合，若是，贝1J表明电池位于电容传感器内，反之，则表明电池不在电容传感器内。
[0028]进一步作为优选的实施方式，所述抑噪处理单元包括:
预实验子单元，用于进行预实验，并根据预实验的结果确定电容传感器中有待测电池时的电容值的上界、下界和电容的变化率；
差分子单元，用于将电容传感器的实时电容值与线性比例-积分-限幅跳变算法在上一时刻的输出进行差分；
比例-积分处理子单元，用于将差分的结果经比例-积分环节处理后送入比较器；
比较输出子单元，用于比较器比较经比例-积分环节处理后的结果是否大于0，若是，则以预设的电容最大值作为该算法的输出;反之，则以预设的电容最小值作为该算法的输出；低通滤波子单元，用于根据预实验子单元中电容的变化率，设计一个相应的低通滤波器来对比较输出子单元的算法输出进行低通滤波，并以低通滤波后的结果作为抑噪处理后的电容值。
[0029]下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0030]实施例一
针对目前的电池状态检测方法鲁棒性较弱，无法在线估计电池的老化程度，不够可靠和全面，一致性检测速度慢的问题，本实施例提出了一种基于电容传感器的电池状态检测方法，如图1所示。本实施例的方法具体实现原理为:利用电池的介电常数不同于空气或其它背景材料的特性来检测电池是否存在于传感器中；利用电池充放电过程中电池内部材料的介电常数的变化特性来检测电池的剩余电量、剩余能量;利用电池受热膨胀带来的体积变化特性来检测电池的温度;利用电池老化所带来的电池内部材料介电常数变化与体积变化特性来检测电池的老化程度；利用不同电池在传感器中的表现数据来评估电池的一致性。
[0031]其中，检测电池是否存在于传感器中，利用电池在电容传感器中与不在电容传感器中电容传感器所检测到的电容值的差别，来实现电池是否存在于传感器中的检测。优选地，本实施例采用平板电容器来完成该检测过程，如图3所示。
[0032]检测电池的剩余电量、剩余能量这一过程，先利用电容传感器读取电池在充放电过程中的电容值变化信号，然后利用滤波算法对读取的信号进行滤波处理，最后根据滤波处理后信号得到介电常数变化情况，进而计算出电池的剩余电量和剩余能量。
[0033]检测电池的温度这一过程，利用不同温度下电池体积的差异，来影响电容传感器内空气或其它背景材料所占的份额，从而影响所得到的电容值，故根据电容值确定电池的体积变化值后即可计算电池的温度。计算出电池温度后，再根据电池热扩散模型，分析出电池内部不同点所处的温度。本实施例仅采用电池的平均温度作为温度的判据，其结果如图4所示。
[0034]检测电池的老化程度这一过程，利用了不同老化程度下电池内部材料组成的差异以及体积的差异，来影响电容传感器所读取的响应电容值，故根据响应电容值即可得到表征电池老化程度的介电常数变化值和体积变化值，进而评价电池的老化程度。
[0035]评估电池的一致性这一过程，是指将不同电池在电容传感器中的表现数据(如噪声和灵敏度等性能指标数据)进行分类，并根据分类的结果快速选出其中一致性较好的电池。
[0036]此外，本实施例还提出了一种具有先验知识的线性比例-积分-限幅跳变算法来抑制噪声，如图2所述，具体实现过程为:
步骤1:进行预实验，并根据预实验的结果确定电容传感器中有待测电池时的电容值的上下界和电容的变化率，并为电容值的上下界和电容的变化率赋予一定的裕量。优选地，电容值的上界取210pF，下界取180pF。
[0037]步骤2:将电容传感器的实时电容值与该算法在上一时刻的输出进行差分；
步骤3:将差分的结果通过比例-积分环节处理后送入比较器，与O相比较。优选地，比例系数与积分系数的比值为2:1。
[0038]步骤4:若步骤3中经比例-积分环节处理后的结果大于0，则算法输出预设的电容最大值;否则算法输出预设的电容最小值。
[0039]步骤5:对步骤4的结果，根据步骤I中电容的变化率，设计一个低通滤波器，对系统输出进行低通滤波，并以低通滤波后的结果作为抑噪处理后的电容值。优选地，采用简单低通滤波器来进行滤波，低通滤波的前100秒采用正常的截止频率(该数值为用户预设或通过预实验得出)的10倍作为滤波的截止频率，100秒之后采用正常的截止频率，从而加快收敛。
[0040]本发明将电容传感器引入到电池状态检测过程中，在传统方法的基础上，额外增加了检测电池剩余电量、剩余能量的判据，并能估计电池内部区域的温度，在线估计电池老化程度，以及快速地检测电池的一致性。此外，本发明还对电容传感器的大噪声有着良好的抑制效果。
[0041]以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
【主权项】
1.一种基于电容传感器的电池状态检测方法，其特征在于:包括以下步骤: 51、采用电容传感器获取所需的电容值数据，其中，所需的电容值数据包括但不限于电容传感器的实时电容值、电容传感器有待测电池时的电容值、电池充放电过程中的电容值变化数据、电池不同温度下体积差异带来的电容值变化数据、电池不同老化程度下材料和体积差异带来的电容值变化数据以及不同电池在电容传感器的表现数据； 52、根据获取的电容值数据对电池状态进行检测，其中，对电池状态进行检测的过程包括但不限于根据电容传感器的实时电容值以及电容传感器有待测电池时的电容值分析电池是否位于电容传感器内，根据电池充放电过程中的电容值变化数据得出电池的剩余电量以及剩余能量，根据电池不同温度下体积差异带来的电容值变化数据分析电池内部区域的温度，根据电池不同老化程度下材料和体积差异带来的电容值变化数据在线分析电池的老化程度以及根据不同电池在电容传感器的表现数据快速评估电池的一致性。2.根据权利要求1所述的一种基于电容传感器的电池状态检测方法，其特征在于:所述根据电容传感器的实时电容值以及电容传感器有待测电池时的电容值分析电池是否位于电容传感器内这一步骤，其包括: 5210、采用线性比例-积分-限幅跳变算法对电容传感器有待测电池时的电容值进行抑噪处理； 5211、根据电容传感器的实时电容值以及抑噪处理后的电容值计算电容传感器的实时介电常数以及电容传感器有待测电池时的介电常数； 5212、比对电容传感器的实时介电常数是否与电容传感器有待测电池时的介电常数吻合，若是，贝1J表明电池位于电容传感器内，反之，贝1J表明电池不在电容传感器内。3.根据权利要求2所述的一种基于电容传感器的电池状态检测方法，其特征在于:所述步骤S210包括: 52100、进行预实验，并根据预实验的结果确定电容传感器中有待测电池时的电容值的上界、下界和电容的变化率； 52101、将电容传感器的实时电容值与线性比例-积分-限幅跳变算法在上一时刻的输出进行差分； 52102、将差分的结果经比例-积分环节处理后送入比较器； 52103、比较器比较经比例-积分环节处理后的结果是否大于O，若是，则以预设的电容最大值作为该算法的输出;反之，则以预设的电容最小值作为该算法的输出； 52104、根据步骤S2100中电容的变化率，设计一个相应的低通滤波器来对步骤S2103的算法输出进行低通滤波，并以低通滤波后的结果作为抑噪处理后的电容值。4.根据权利要求1所述的一种基于电容传感器的电池状态检测方法，其特征在于:所述根据电池充放电过程中的电容值变化数据得出电池的剩余电量以及剩余能量这一步骤，其包括: 5220、采用滤波算法对电池充放电过程中的电容值变化数据进行滤波处理； 5221、根据滤波处理后的电容值变化数据确定电池充放电过程中电池的介电常数变化情况； 5222、根据电池充放电过程中电池的介电常数变化情况计算电池的剩余电量以及剩余能量。5.根据权利要求1所述的一种基于电容传感器的电池状态检测方法，其特征在于:所述根据电池不同温度下体积差异带来的电容值变化数据分析电池内部区域的温度这一步骤，其包括: 5230、根据电池不同温度下体积差异带来的电容值变化数据确定电池的体积变化值； 5231、根据电池的体积变化值在线计算电池的温度； 5232、根据电池的温度和预设的电池热扩散模型，在线分析出电池内部区域不同点所处的温度。6.根据权利要求1所述的一种基于电容传感器的电池状态检测方法，其特征在于:所述根据电池不同老化程度下材料和体积差异带来的电容值变化数据在线分析电池的老化程度这一步骤，其具体为: 根据电池不同老化程度下材料和体积差异带来的电容值变化数据计算电池的介电常数变化值和体积变化值，然后根据电池的介电常数变化值和体积变化值评价电池的老化程度。7.根据权利要求1-7任一项所述的一种基于电容传感器的电池状态检测方法，其特征在于:电容传感器包括但不限于平板电容器、改进的带有圆柱形电池夹持装置的平板电容器和柱形电容器。8.一种基于电容传感器的电池状态检测系统，其特征在于:包括: 数据获取模块，用于采用电容传感器获取所需的电容值数据，其中，所需的电容值数据包括但不限于电容传感器的实时电容值、电容传感器有待测电池时的电容值、电池充放电过程中的电容值变化数据、电池不同温度下体积差异带来的电容值变化数据、电池不同老化程度下材料和体积差异带来的电容值变化数据以及不同电池在电容传感器的表现数据； 状态检测模块，用于根据获取的电容值数据对电池状态进行检测，其中，对电池状态进行检测的过程包括但不限于根据电容传感器的实时电容值以及电容传感器有待测电池时的电容值分析电池是否位于电容传感器内，根据电池充放电过程中的电容值变化数据得出电池的剩余电量以及剩余能量，根据电池不同温度下体积差异带来的电容值变化数据分析电池内部区域的温度，根据电池不同老化程度下材料和体积差异带来的电容值变化数据在线分析电池的老化程度以及根据不同电池在电容传感器的表现数据快速评估电池的一致性。9.根据权利要求8所述的一种基于电容传感器的电池状态检测系统，其特征在于:所述状态检测模块在根据电容传感器的实时电容值以及电容传感器有待测电池时的电容值分析电池是否位于电容传感器内时，将依次执行以下单元的操作: 抑噪处理单元，用于采用线性比例-积分-限幅跳变算法对电容传感器有待测电池时的电容值进行抑噪处理； 计算单元，用于根据电容传感器的实时电容值以及抑噪处理后的电容值计算电容传感器的实时介电常数以及电容传感器有待测电池时的介电常数； 比对单元，用于比对电容传感器的实时介电常数是否与电容传感器有待测电池时的介电常数吻合，若是，贝1J表明电池位于电容传感器内，反之，则表明电池不在电容传感器内。10.根据权利要求9所述的一种基于电容传感器的电池状态检测系统，其特征在于:所述抑噪处理单元包括: 预实验子单元，用于进行预实验，并根据预实验的结果确定电容传感器中有待测电池时的电容值的上界、下界和电容的变化率； 差分子单元，用于将电容传感器的实时电容值与线性比例-积分-限幅跳变算法在上一时刻的输出进行差分； 比例-积分处理子单元，用于将差分的结果经比例-积分环节处理后送入比较器；比较输出子单元，用于比较器比较经比例-积分环节处理后的结果是否大于O，若是，则以预设的电容最大值作为该算法的输出;反之，则以预设的电容最小值作为该算法的输出；低通滤波子单元，用于根据预实验子单元中电容的变化率，设计一个相应的低通滤波器来对比较输出子单元的算法输出进行低通滤波，并以低通滤波后的结果作为抑噪处理后的电容值。
【文档编号】G01R31/36GK105866690SQ201610186757
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月28日
【发明人】唐晓鹏, 高福荣, 刘博洋
【申请人】广州市香港科大霍英东研究院