一种电池剩余时间及容量估算的方法转让专利

申请号 : CN201210021737.2

文献号 : CN102655549B

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法律信息:

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发明人 : 吕林波

申请人 : 吕林波

摘要 :

本发明公开了一种电池剩余时间估算的方法,包括:读取电池参照曲线,所述的参照曲线初始是根据电池的标称容量生成的;S2.获取当前电池参数,所述参数包括:当前电压、当前电流、放电时间;S3.判断电池状态是浮充、放电还是均充;S4.计算浮充状态时的剩余时间T;S5.计算放电时的剩余时间;S6计算均充状态时的放电时间。本发明还公开了一种电池剩余容量的估算方法,本发明剩余时间估算结果及剩余容量结果连贯,精度较高,保证可用性的同时,大大增加了用户的体验。

权利要求 :

1.一种电池剩余时间估算的方法,其特征在于,包括:

S1.读取电池参照曲线,所述的参照曲线初始是根据电池的标称容量生成的;

S2.获取当前电池参数,所述参数包括:当前电压、当前电流、放电时间;

S3.判断电池状态是浮充、放电还是均充,若是浮充,进入步骤S4;若是放电,进入步骤S5;若是均充,进入步骤S6;

S4.计算浮充时的剩余时间T:

剩余时间T=Tz,

其中,Tz为参照曲线所有点的时间累加和;

S5.计算放电时的剩余时间Ta为:

电压发生变化时:

Ta=Ix×Tx×Ty,

其中,Ix为以所述的参照曲线平均电流/当前电流作为负载系数,Tx为以当前放电时长/参照曲线从最高电压到当前电压点的放电时长作为时间系数,Ty为计算出的所述的参照曲线在当前电压点以下部分的所有点的时间累加和;

电压未发生变化时:

Tn=Tn-1-ΔT*K,

其中,ΔT为当前电压持续时间,K为降幅系数;n为各采集时间点,为正整数;

S51判断是否停止放电,若否,返回步骤S2;若是,进入步骤S52;

S52.用当前有效放电曲线段更新参照曲线对应电压段;

所述有效放电曲线段是指G点电压与D点电压之间的曲线段,上述G点电压与D点电压的测定方法如下,电池放电曲线的G点电压,即放电曲线中的波峰:程序按一定时间间隔循环读取电池电压数据,此较前次电压和本次读取的电压的差值,如果差值电压由负数变为正数,则前次电压为G点电压;找到本次G点电压后再和电池参照曲线的G点电压此较,如果本次放电电压大于参照曲线的G点电压,则以参照曲线的G点电压为本次放电的G点电压;如果连续3次按精度读取电压未出现G点电压,且呈连续下降趋势,则取放电曲线第一个点电压为G点电压;如果读取电压>已寻找的G点电压,则更新此电压为G点电压;电池放电曲线的D点电压,即放电曲线中的波谷:程序按一定时间间隔循环读取电池电压数据,此较前次电压和本次读取的电压的差值,找到G点电压后,如果前次电压和本次电压差值由正数变为负数,则前次电压为D点电压;找到本次D点电压后再和电池参照曲线的D点电压此较:如果当前电压小于参照曲线的D点放电电压,则以当前放电曲线的D点电压为本次放电的D点电压;如果读取电压<已寻找的D点电压,则更新此电压为D点电压;G点电压与D点电压之间的曲线段是有效放电曲线段;

S6.计算均充时的剩余时间:

若电池剩余时间小于计算出的参照曲线的累计时间,则计算均充时的剩余时间Tk为:Tk=Tk-1+I*ΔT/Iz,

其中:I为当前电流,ΔT当前电流充电累计时间,Iz为参照曲线的平均电流,k为各采集时间点,为大于1的正整数;

若电池剩余时间不小于计算出的参照曲线的累计时间,则计算放电时的剩余时间Tk为计算出的参照曲线的累计时间。

2.根据权利要求1所述的电池剩余时间估算的方法,其特征在于,在所述的步骤S2及S3间还包括步骤S21,根据所述的当前电压,当前电流及持续时间生成当前放电曲线。

3.根据权利要求2所述的电池剩余时间估算的方法,其特征在于,所述的步骤S21包括进行去噪处理,找出有效电压曲线段。

4.根据权利要求2所述的电池剩余时间估算的方法,其特征在于,所述的步骤S5后还包括步骤S51,判断放电是否停止,若停止放电,则用当前有效放电曲线段更新参照曲线。

5.根据权利要求2所述的电池剩余时间估算的方法,其特征在于,所述的步骤S51后还包括步骤S52,判断为不饱和放电时,不用当前放电曲线更新参照曲线。

6.一种电池剩余容量估算的方法,用于估算权利要求1剩余时间对应的电池的剩余容量,其特征在于,包括:A1.读取电池参照曲线,所述的参照曲线初始是根据电池的标称容量生成的;

A2.获取当前电池参数,所述参数包括:当前电压、当前电流、放电时间;

A3.判断电池状态是浮充、放电还是均充;若是浮充,进入步骤A4;若是放电,进入步骤A5,若是均充,进入步骤A6;

A4.计算浮充时剩余容量M1为:

M1=∑In×Tn,

其中,In为所述的参照曲线中记录的电流;Tn为所述的参照曲线中记录的时间;n为各采集时间点,为正整数;

A5.计算放电时剩余容量M2为:

若电压发生变化,则计算参照曲线中当前电压点位置m以下曲线部分的容量:M2=∑Im×Tm,

其中,Im为所述的参照曲线中当前电压点以下曲线段记录的电流;Tm为所述的参照曲线中当前电压点以下曲线段记录的时间;m为各采集时间点,为正整数;

根据当前剩余容量M与M2的差值幅度,调整剩余容量降幅系数Kc;

若电压未发生变化,则:M2=M-I×ΔT*Kc,

其中,M为当前剩余容量,I为当前电流;ΔT当前电压持续的时间;Kc为容量降幅系数;

A51判断放电是否停止,若否,返回步骤A2;若是,进入步骤A52;

A52.用当前有效放电曲线段更新参照曲线对应电压段;

所述有效放电曲线段是指G点电压与D点电压之间的曲线段,上述G点电压与D点电压的测定方法如下,电池放电曲线的G点电压,即放电曲线中的波峰:程序按一定时间间隔循环读取电池电压数据,此较前次电压和本次读取的电压的差值,如果差值电压由负数变为正数,则前次电压为G点电压;找到本次G点电压后再和电池参照曲线的G点电压比较,如果本次放电电压大于参照曲线的G点电压,则以参照曲线的G点电压为本次放电的G点电压;如果连续3次按精度读取电压未出现G点电压,且呈连续下降趋势,则取放电曲线第一个点电压为G点电压;如果读取电压>已寻找的G点电压,则更新此电压为G点电压;电池放电曲线的D点电压,即放电曲线中的波谷:程序按一定时间间隔循环读取电池电压数据,比较前次电压和本次读取的电压的差值,找到G点电压后,如果前次电压和本次电压差值由正数变为负数,则前次电压为D点电压;找到本次D点电压后再和电池参照曲线的D点电压比较:如果当前电压小于参照曲线的D点放电电压,则以当前放电曲线的D点电压为本次放电的D点电压;如果读取电压<已寻找的D点电压,则更新此电压为D点电压;G点电压与D点电压之间的曲线段是有效放电曲线段;

A6.计算均充时剩余容量M3为:

若不超过所述的参照曲线的所有电压点的电流与时间的积分,则:M3=K+∑Is×Ts,

其中,K为放电最后时刻的剩余容量,Is为当前充电电流,Ts为当前充电时间;

若超过述的参照曲线的所有电压点的电流与时间的积分则M3为所述的参照曲线的总容量。

7.如权利要求6所述的电池剩余容量估算的方法,其特征在于,所述的放电时剩余容量M2还包括去噪处理步骤,具体是:当出现剩余容量小于下一个电压点按算法预估得出的容量值,则调整当前剩余容量的降幅,减慢下降速度。

说明书 :

一种电池剩余时间及容量估算的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电池的充放电领域,更具体地说,涉及一种电池剩余时间及容量估算的方法。

背景技术

[0002] 一直以来,通讯电源系统中电池容量的准确估算是用户迫切需要解决的功能,但现有技术的估算电池剩余时间存在以下的问题:
[0003] 对于剩余时间的估算:负载不变,剩余时间估算结果不连贯,如出现:200-170-150-100-80(分钟),或负载不变,剩余时间的估算结果跳变厉害,如出现:
200-170 150-170-150-100-80-70-50-1500-200(分钟);或当负载发生较大变化,剩余时间估算值不能随之发生变化,如出现:负载由30A降到10A,剩余时间估算值仍然没有什么变化。
[0004] 对于剩余容量的估算:负载不变,剩余容量的估算结果不连贯,如出现:120-100-90-80-75-60-50(AH);负载不变,剩余容量的估算结果跳变厉害,如出现:
120-100-90-100-90-80-75(AH);当负载发生较大变化,剩余容量估算值出现跳变,如出现:
负载由30A降到10A,剩余容量估算值会增大,不符合常理;
[0005] 且,还存在以下情况:剩余时间与剩余容量估算结果不能同步,产生矛盾结果,如出现:现剩余容量为20AH,剩余时间为0;只能估算剩余容量或剩余容量的百分比,无法预测电池可持续的时间;当出现电池不饱和状态下的放电,剩余时间与剩余容量估算的结果十分不准,电池由放电变为均充,或均充过程中,剩余时间与剩余容量不能合理上升。

发明内容

[0006] 为了解决以上问题,提供一种电池剩余时间及容量估算的方法。
[0007] 本发明公开了一种电池剩余时间的估算方法,包括:
[0008] S1.读取电池参照曲线,所述的参照曲线初始是根据电池的标称容量生成的;
[0009] S2.获取当前电池参数,所述参数包括:当前电压、当前电流、放电时间;
[0010] S3.判断电池状态是浮充、放电还是均充,若是浮充,进入步骤S4;若是放电,进入步骤S5;若是均充,进入步骤S6;
[0011] S4.计算浮充时的剩余时间T:
[0012] 剩余时间T=Tz,
[0013] 其中,Tz为参照曲线所有点的时间累加和;
[0014] S5.计算放电时的剩余时间Ta为:
[0015] 电压发生变化时:
[0016] Ta=Ix×Tx×Ty,
[0017] 其中,Ix为以所述的参照曲线平均电流/当前电流作为负载系数,Tx为以当前放电时长/参照曲线从最高电压到当前电压点的放电时长作为时间系数,Ty为计算出的所述的参照曲线在当前电压点以下部分的所有点的时间累加和;
[0018] 电压未发生变化时:
[0019] Tn=Tn-1-ΔT*K,
[0020] 其中,ΔT为当前电压持续时间,K为降幅系数;n为各采集时间点,为正整数;
[0021] S51 判断是否停止放电,若否,返回步骤S2,若是,进入步骤S52;
[0022] S52.用当前有效放电曲线段更新参考曲线对应电压段;
[0023] S6.计算均充时的剩余时间:
[0024] 若电池剩余时间小于计算出的参照曲线的累计时间,则计算均充时的剩余时间Tb为:
[0025] Tk=Tk-1+I*ΔT/Iz,
[0026] 其中:I为当前电流,ΔT当前电流充电累计时间,Iz为参照曲线的平均电流,k为各采集时间点,为正整数;
[0027] 若电池剩余时间不小于计算出的参照曲线的累计时间,则计算放电时的剩余时间TK为计算出的参照曲线的累计时间。
[0028] 需要说明的是,本发明计算电池剩余时间的下一轮循环又从步骤S2开始。
[0029] 在本发明所述的电池剩余时间估算的方法中,在所述的步骤S2及S3间还包括步骤S21,根据所述的当前电压,当前电流及持续时间生成当前放电曲线。
[0030] 在本发明所述的电池剩余时间估算的方法中,所述的步骤S21包括进行去噪处理,找出有效电压曲线段。
[0031] 在本发明所述的电池剩余时间估算的方法中,所述的步骤S5后还包括步骤S51,判断为不饱和放电时,不用当前放电曲线更新参考曲线。
[0032] 本发明公开了一种电池剩余容量估算的方法,用于估算电池的剩余容量,包括:
[0033] A1.读取电池参照曲线,所述的参照曲线是根据电池的标称容量生成的;
[0034] A2.获取当前电池参数,所述参数包括:当前电压、当前电流、放电时间;
[0035] A3.判断电池状态是浮充、放电还是均充;若是浮充,进入步骤A4;若是放电,进入步骤A5;若是均充,进入步骤A6;
[0036] A4.计算浮充时剩余容量M1为:
[0037] M1=∑In×Tn,
[0038] 其中,In为所述的参照曲线中记录的电流;Tn为所述的参照曲线中记录的时间;n为各采集时间点,为正整数。
[0039] A5.计算放电时剩余容量M2为:
[0040] 若电压发生变化,则计算参考曲线中当前电压点位置m以下曲线部分的容量:
[0041] M2=∑Im×Tm,
[0042] 其中,Im为所述的参照曲线中当前电压点以下曲线段记录的电流;Tm为所述的参照曲线中当前电压点以下曲线段记录的时间;m为各采集时间点,为正整数。
[0043] 根据当前剩余容量M与M2的差值幅度,调整剩余容量降幅系数Kc[0044] 若电压未发生变化,则:M2=M-I×ΔT*Kc,
[0045] 其中,M为当前剩余容量,I为当前电流;ΔT当前电压持续的时间;Kc为容量降幅系数;
[0046] A51判断放电是否停止,若否,返回步骤A2,若是,进入步骤A52;
[0047] A52.用当前有效放电曲线段更新参考曲线对应电压段;
[0048] A6.计算均充时剩余容量M3为:
[0049] 若不超过所述的参考曲线的所有电压点的电流与时间的积分,则:
[0050] M3=K+∑Is×Ts,
[0051] 其中,K为放电最后时刻的剩余容量,Is为当前充电电流,Ts为当前充电时间;
[0052] 若超过述的参考曲线的所有电压点的电流与时间的积分,则M3为所述参照曲线的总容量。
[0053] 需要说明的是,本发明计算下一轮电池容量的循环又从步骤A2开始。
[0054] 在本发明所述的电池剩余容量估算的方法中,所述的放电时剩余容量M2还包括去噪处理步骤,具体是:
[0055] 当出现剩余容量小于下一个电压点按算法预估得出的容量值,则调整当前剩余容量的降幅,简慢下降速度;
[0056] 当出现剩余容量远远大于下一个电压点按算法预估得出的容量值,则调整当前剩余容量的降幅,使加快下降速度。
[0057] 经实践证实,利用本方法的实验结果为:
[0058] 剩余时间:
[0059] 200-199-198-197--...172-170-169-168--...151-150-149--148-150--149-148-147--...102--101-100-99--...82-81-80-79-78--...3-2-1--0(分钟)
[0060] 剩余容量:
[0061] 120-119-117--116--...--102.3-101.9-101.5-101.1-100.8-100.6-100.3-99.7-99.2-98.6-...92.2-91.5-90.4-89.6--...-81-80-78-77--76-75-74--...--61--60--59--...--51--50-49......3-2-1-0(AH)
[0062] 实施本发明的一种电池剩余时间及容量估算的方法及装置,具有以下有益的技术效果:
[0063] 剩余时间估算结果及剩余容量结果连贯,精度较高,保证可用性的同时,大大增加了用户的体验。

附图说明

[0064] 图1是本发明实施例一种电池剩余时间估算的方法流程图;
[0065] 图2电池放电曲线G点电压与D点电压示意图;
[0066] 图3为本发明实施例一种电池剩余容量估算的方法流程图。

具体实施方式

[0067] 为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果,以下结合实施方式并配合附图详予说明。
[0068] 请参阅图1、一种电池剩余时间估算的方法,包括:
[0069] S1.读取电池参照曲线
[0070] 若无参照曲线,根据电池的标称容量生成初始电池参考曲线;
[0071] S2.获取当前电池参数,所述参数包括:当前电压、当前电流、放电时间[0072] 本文中电池是一个统称,可指一节电池、一组电池或并联电池组。
[0073] 电池放电状态:当电池接上用电设备,在没有其他电源给用电设备供电的情况下(比如市电停电),电池将进行放电给设备供电,使设备正常持续运转,此时称电池状态为放电状态。
[0074] 电池电流:使用电流的测量仪器(如雅达的霍尔传感器YDG-HSD-4-30A),对电池供电线路进行测量,可以有效采集到电池组的电流值。如果电池放电状态下,采集的电流值为正,则电池均充状态下,采集的电流值为负,反之相反。当电池处于浮充状态下,采集的电流值则会在±3A(根据测量精度或电池容量调整该参数)之间徘徊。
[0075] 放电电流特点:电池放电状态下的电流,称为放电电流,放电电流根据用电设备的功率不同而不同,一般情况下,用电设备的功率是恒定的,因此电池在一次放电过程中,电流一般也是恒定的,变化幅度很小。
[0076] 放电电压特点:电池放电状态下的电压,称为放电电压,放电电压随着电池电量的消耗会缓慢下降。当电压下降到一定程度时(如40V),将带动不了设备正常运转(可能损坏设备)。电池放电过深,充电很难恢复到放电前水平,将大大降低电池的使用寿命。
[0077] 电池放电曲线:电池放电曲线是以总电压变化精度来记录的,当总电压变化精度超过0.1V(可调整),记录当前电压、电流,及该电压点与上个电压点的时间间隔(即上个电压点持续的时间)。
[0078] 参照曲线:电池的剩余时间和剩余容量估算的依据,是以历史放电的曲线为参照,我们叫它电池参照曲线,简称参照曲线。
[0079] 参照曲线具有自学习功能,每次放电完成后,程序首先分析出有效电压曲线段,替换参照曲线中对应的电压段,更新后的参照曲线作为下一次电池放电的预测依据。
[0080] S21,根据所述的当前电压,电流,时间生成当前放电曲线;
[0081] 电池不饱和放电:如果电池刚放电,进入均充状态,在电池未充满的状态下,又进行放电,称此次放电为不饱和放电。
[0082] 不饱和放电对电池的估算影响很大,此时很难参照上次饱和状态下放电的参照曲线来做准确预测。放电完成后,如果把本次不饱和放电的曲线更新到参照曲线,也将影响到下次放电的估算。因此在算法中加入:
[0083] (1)时间折算系数,通过本次放电过程中电压、持续时间与参照曲线中的电压、持续时间做处理,得出一个时间折算系数,使估算趋于准确。
[0084] (2)判断电池是否不饱和放电,来做不同处理,如果是不饱和放电,则不更新到参照曲线中,否则更新到参照曲线中。
[0085] S3.判断电池状态是浮充、放电还是均充,若是浮充,进入步骤S4,若是放电,进入步骤S5;若是均充,进入步骤S6;
[0086] 电池均充状态:电池放电过程中,当有其他电压更高的电源给用电设备供电(比如市电来电),电池将不再进行放电,且电压更高的电源会对电池进行充电,此时电池组的电流与电池放电状态下的电流方向相反,电流值较大,称该状态为电池充电状态。
[0087] 电池浮充状态:电池均充状态下,充电电流会随电池的容量增加漫漫减小,当电池充满后,电池的电流会徘徊在0A左右,以很小的电流放电或充电,称该状态为电池的浮充状态。
[0088] S4.计算浮充时的剩余时间T:
[0089] 剩余时间T=Tz,
[0090] 其中,Tz为参照曲线所有点的时间累加和;
[0091] S5.计算放电时的剩余时间Ta为:
[0092] 电压发生变化时:
[0093] Ta=Ix×Tx×Ty,
[0094] 其中,Ix为以所述的参照曲线平均电流/当前电流作为负载系数,Tx为以当前放电时长/参照曲线从最高电压到当前电压点的放电时长作为时间系数,Ty为计算出的所述的参照曲线在当前电压点以下部分的所有点的时间累加和;
[0095] 电压未发生变化时:
[0096] Tn=Tn-1-ΔT*K,
[0097] 其中,ΔT为当前电压持续时间,K为降幅系数;n为各采集时间点,为正整数;
[0098] S51判断是否停止放电
[0099] 若未停止,进入步骤S2
[0100] 若停止放电,分析出当前有效放电曲线段,进入步骤S52;
[0101] S52.用当前有效放电曲线段更新参考曲线对应电压段
[0102] 请参阅图2,电池放电曲线的G点电压(放电曲线中的波峰):程序按一定时间间隔循环读取电池电压数据,比较前次电压和本次读取的电压的差值,如果差值电压由负数变为正数,则前次电压为G点电压。找到本次G点电压后再和电池参照曲线的G点电压比较,如果本次放电电压大于参照曲线的G点电压,则以参照曲线的G点电压为本次放电的G点电压。
[0103] 如果连续3次按精度读取电压未出现G点电压,且呈连续下降趋势,则取放电曲线第一个点电压为G点电压;
[0104] 如果读取电压>已寻找的G点电压,则更新此电压为G点电压。
[0105] 电池放电曲线的D点电压(放电曲线中的波谷):程序按一定时间间隔循环读取电池电压数据,比较前次电压和本次读取的电压的差值,找到G点电压后,如果前次电压和本次电压差值由正数变为负数,则前次电压为D点电压。找到本次D点电压后再和电池参照曲线的D点电压比较:
[0106] 如果当前电压小于参照曲线的D点放电电压,则以当前放电曲线的D点电压为本次放电的D点电压。
[0107] 如果读取电压<已寻找的D点电压,则更新此电压为D点电压。
[0108] G点电压与D点电压之间的曲线段是有效放电曲线段,G点与D点电压是判断有效放电曲线段的依据,当放电完成后,用有效放电曲线段来更新参考曲线中对应的曲线段。
[0109] S6.计算均充时的剩余时间:
[0110] 若电池剩余时间小于计算出的参照曲线的累计时间,则计算均充时的剩余时间Tb为:
[0111] Tk=TK-1+I*ΔT/Iz,
[0112] 其中:I为当前电流,ΔT当前电流充电累计时间,Iz为参照曲线的平均电流,k为各采集时间点,为正整数;
[0113] 若电池剩余时间不小于计算出的参照曲线的累计时间,则计算放电时的剩余时间TK为计算出的参照曲线的累计时间。
[0114] 请参阅图3,一种电池剩余容量估算的方法,用于估算电池的剩余容量,包括:
[0115] A1.读取电池参照曲线
[0116] 若无参照曲线,根据电池的标称容量生成初始电池参考曲线;
[0117] A2.获取当前电池参数,所述参数包括:当前电压、当前电流、放电时间[0118] A3.判断电池状态是浮充、放电还是均充;若是浮充,进入步骤A4,若是放电,进入步骤A5,若是均充,进入步骤A6,
[0119] A4.计算浮充时剩余容量M1为:
[0120] M1=∑In×Tn,
[0121] 其中,In为所述的参照曲线中记录的电流;Tn为所述的参照曲线中记录的时间;n为各采集时间点,为正整数。
[0122] A5.计算放电时剩余容量M2为:
[0123] 若电压发生变化,则计算参考曲线中当前电压点位置m以下曲线部分的容量:
[0124] M2=∑Im×Tm;
[0125] 其中,Im为所述的参照曲线中当前电压点以下曲线段记录的电流;Tm为所述的参照曲线中当前电压点以下曲线段记录的时间;m为各采集时间点,为正整数。
[0126] 根据当前剩余容量M与M2的差值幅度,调整剩余容量降幅系数Kc;
[0127] 若电压未发生变化,则:M2=M-I×ΔT*Kc,
[0128] 其中,M为当前剩余容量,I为当前电流;ΔT当前电压持续的时间;Kc为容量降幅系数;
[0129] A51判断是否停止放电,若否,返回步骤A2,若是,进入步骤A52;
[0130] A52.用当前有效放电曲线段更新参考曲线对应电压段,
[0131] A6.计算均充时剩余容量M3为:
[0132] 若不超过所述的参考曲线的所有电压点的电流与时间的积分,则:
[0133] M3=K+∑Is×Ts,
[0134] 其中,K为放电最后时刻的剩余容量,Is为当前充电电流,Ts为当前充电时间;
[0135] 若超过述的参考曲线的所有电压点的电流与时间的积分,则M3为所述的参照曲线的总容量。
[0136] 在本发明所述的电池剩余容量估算的方法中,所述的放电时剩余容量M2还包括去噪处理步骤,具体是:
[0137] 当出现剩余容量小于下一个电压点按算法预估得出的容量值,则调整当前剩余容量的降幅,简慢下降速度;
[0138] 当出现剩余容量远远大于下一个电压点按算法预估得出的容量值,则调整当前剩余容量的降幅,使加快下降速度。
[0139] 本算法适用(但不局限于)各种常用铅酸蓄电池:一节电池的估算(任意电压),一组电池的剩余时间和容量估算(任意节数)。
[0140] 本算法在原来其他算法的基础上做了大量演化和改进,经过了一年半的不断测试和改进,已经与原有算法有实质不同,对电池预测结果可能出现的各种毛刺做了大量的去噪处理,这些都属于本人的创造发明。
[0141] 本算法在通信领域的蓄电池应用进行了验证:使用4节12V电池组、24节2.2V电池组、单节12V电池、单节2.2V电池、大容量并联电池组,针对电池放电、均充与浮充状态进行过大量反复测试,并对放电过程中负载多次变化的情况下,进行过大量反复测试,可有效解决上述问题,并控制估算的结果在一定的精度范围内,保证可用性的同时,大大增强用户体验。
[0142] 该算法也可以应用在其他电池应用场合,如:40节12V蓄电池组,40节6V蓄电池组,49节2V蓄电池组、多组电池并联等情况的剩余时间与剩余容量的预测。
[0143] 系统第一次启动的时候,会根据电池标称容量自动生成一条经验的参照曲线。
[0144] 电池每次放电完成后,程序分析本次放电有效记录自动更新参照曲线,用本次的放电曲线更新参照曲线的对应电压段曲线部分,我们称这是参照曲线的自学习功能。
[0145] 参照曲线的更新有以下约束:
[0146] 1、当前放电有效曲线记录的电压点数>10(可修改)
[0147] 2、电池非不饱和放电。
[0148] 下面是程序记录的一个真实的放电曲线记录(曲线A),如果是第一次放电,则它是下次放电的参照曲线:
[0149]
[0150] 剩余时间的计算
[0151] 1)浮充时剩余时间
[0152] 根据参考曲线数据,对在参考曲线中所有记录时间累加作为电池放电的剩余时间。
[0153] 2)放电时剩余时间
[0154] 1、放电时剩余时间根据当前电压点在参照曲线部分的相对位置,以参照曲线平均电流/当前电流作为负载系数Ix。以当前放电时长/参照曲线从最高电压到当前电压点的放电时长作为时间系数Tx,计算出参照曲线在当前电压点以下部分的所有点的时间累加和T,
[0155] 则当前剩余时间=Ix*Tx*T;
[0156] 例如:假设上面的曲线A是参照曲线,计算出的参照曲线的平均电流为25.20A,若放电时,当前电压49.100V,当前电流40A,当前已放电时长为T1,计算参照曲线中从52.500V放到49.100V的每个电压点的时长累加和,假设计算出来时长为T2。
[0157] 则当前剩余时间(分钟)=(25.2/40)*(T1/T2)*(268.0+265.0+260.0)/60,[0158] 放电时,当某电压点持续不变,当前剩余时间=当前剩余时间-当前电压点持续的时间*K;
[0159] 当剩余时间小于下一个电压点按算法得出的时间值,将动态调整(减小)时间降幅系数,避免到下一个电压点剩余时间的大幅跳变。
[0160] 剩余时间的去噪处理:
[0161] 如果当前剩余时间出现小于下一个电压点按算法得出的时间值,则调整当前剩余时间的降幅速度,如调整效果达到以每5分钟下降1分钟,根据实际测试表明,2个电压点估算持续时间相差与实际不会太大,这样处理后,得出的剩余时间曲线会很平滑的下降或很小的上浮波动,不然就会出现,某个电压点剩余时间下降很多后,负载不变,到下个电压点时,剩余时间突然增大很多,不符合常理。
[0162] 这样处理后,剩余时间最多会跳变增大1,2分钟,然后平滑的下降,剩余时间估算结果更加准确,同时大大增强用户体验。
[0163] 3)均充时剩余时间
[0164] 均充时剩余时间以放电最后时刻的剩余时间为基点,根据当前充电时间与电流积分/参照曲线的平均电流累加。
[0165] 约束:充电时剩余时间不能超过参照曲线中所有电压点的时间累计总和。
[0166] 剩余容量的计算
[0167] 1)浮充时剩余容量
[0168] 根据参考曲线数据,对参考曲线中所有的记录累加电流与时间的乘积,即为电池的剩余容量。
[0169] 2)放电时剩余容量
[0170] 放电时剩余容量初始值是根据当前放电有效电压点在参照曲线部分的相对位置,计算出参照曲线在当前电压点以下部分的所有点的电流与时间乘积累加。
[0171] 例如:假设上面的曲线A是参照曲线,若放电时,当前有效电压点49.100V,则计算参照曲线中从49.000V放到最低电压点48.7.100V之间曲线部分记录的电流与时间的积分为当前剩余容量估算值。则:
[0172] 当前剩余容量(AH)=(25.257*265.0+25.241*264.0+25.205*260.0)/3600;
[0173] 若电压发生变化,则计算参考曲线中当前电压点位置m以下曲线部分的容量:
[0174] Mz=∑Im×Tm,
[0175] 其中,Im为所述的参照曲线中当前电压点以下曲线段记录的电流;Tm为所述的参照曲线中当前电压点以下曲线段记录的时间;m为各采集时间点,为正整数。
[0176] 根据当前剩余容量M与Mz的差值幅度,调整剩余容量降幅系数Kc[0177] 放电时当某电压点持续不变时,当前剩余容量=当前剩余容量-(当前电压点持续的时间*当前电流)*Kc;
[0178] 剩余容量的去噪处理:
[0179] 当出现剩余容量小于下一个电压点按算法预估得出的容量值,则动态调整(减小)当前剩余容量的降幅,简慢下降速度。
[0180] 当出现剩余容量远远大于下一个电压点按算法预估得出的容量值,则动态调整(增加)当前剩余容量的降幅,使加快下降速度。
[0181] 3)充电时剩余容量
[0182] 充电时剩余容量以放电最后时刻的剩余容量为基点,根据当前充电时间与电流积分累加。
[0183] 约束:充电过程中剩余容量不能超过参照曲线中所有电压点的电流与时间的积分,否则以参照曲线的总容量为当前剩余容量。
[0184] 1、放电状态判断:
[0185] 电池默认为浮充状态,程序循环读取电压、电流值,根据电流的值判断电池是否放电,如果电流<-3A,则判定为放电状态,如果电流>3A,则为均充状态。如果电流大于-3A且小于3A,则根据上次电池的状态判断,如果上次为放电,则本次为放电状态。如果上次为均充,则本次为浮充状态。程序根据电池的状态进入对应的估算处理模块。
[0186] 2、浮充状态下电池剩余时间的计算
[0187] 根据参考曲线数据,对在参考曲线中所有记录时间累加作为下次电池放电的剩余时间预测值。
[0188] T=(∑ΔT)/60)
[0189] 例如:以下参考曲线数据,则剩余时间T=(11+12+10+8)/60(分钟)[0190] [放电时间]
[0191] Time1=2008-10-21 15∶10∶39
[0192] [电池参考曲线记录]
[0193]
[0194] 2、浮充状态下电池剩余容量的计算
[0195] 根据参考曲线数据,对参考曲线中所有的记录,累加电流与时间的乘积。
[0196] C=(∑(I*ΔT))/3600;
[0197] 例如:以下参考曲线数据,当前电压52.0,则剩余容量=(10.1*12+10.2*10+9.9*8)/3600(AH)
[0198] [放电时间]
[0199] Time1=2008-10-21 15∶10∶39
[0200] [电池参考曲线记录]
[0201]
[0202] 实施本发明的一种电池剩余时间及容量估算的方法及装置,具有以下有益的技术效果:
[0203] 剩余时间估算结果及剩余容量结果连贯,精度较高,保证可用性的同时,大大增加了用户的体验。
[0204] 上面结合附图对本发明的实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本发明的保护范围之列。