一种蓄电池实时荷电状态的测算方法及测算装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种蓄电池实时荷电状态的测算方法，通过获取待测蓄电池的充电效率系数E、健康状态值SOH和普克特校正系数ωi评估待测蓄电池的充电过程中的充电效率、健康状态及放电过程中放电电流大小对蓄电池SOC的影响，改进直接安时累计法。相比现有技术，该测算方法的技术方案充分考虑了蓄电池充电过程中的电量效率转换、放电过程中的实际放电容量和蓄电池的老化的因素，对蓄电池的荷电状态有了更科学合理的认识，可以更加准确的估算蓄电池的荷电状态；同时也提高了估算的稳定性，不会出现卡尔曼滤波发散导致估算值异常跳变的情况。本发明专利技术还提供了一种蓄电池实时荷电状态的测算装置。

A measuring method and measuring device for the real time charge state of the battery

The present invention provides a method for estimating the state of charge of battery in real-time, through access to the measured battery charging efficiency coefficient E, SOH value and health pooktre correction coefficient Omega I to be detected is evaluated in the process of charging the battery charging efficiency, health status and discharge process of the battery discharge current size SOC effect improved ah counting. Compared with the prior art, the technology scheme of the calculation method of the full consideration of the factors of aging battery charging process of the power conversion efficiency and discharge in the process of actual discharge capacity and the battery, a more scientific and reasonable for the battery state of charge, can more accurately estimate the battery state of charge; at the same time also increased the estimation of stability, not Calman divergence resulted in estimated value of abnormal jump condition. The invention also provides a measuring device for the real-time charging state of the battery.

【技术实现步骤摘要】
一种蓄电池实时荷电状态的测算方法及测算装置
本专利技术涉及电池管理
，特别涉及到蓄电池荷电状态的测算方法。本专利技术还涉及了一种蓄电池实时荷电状态的测算装置。
技术介绍
蓄电池，特别是铅酸蓄电池作为一种低成本高效能的储能电源被越来越多地应用于通信领域，已经成为基站系统不可或缺的一部分，而蓄电池的荷电状态(StateofCharge,SOC)的测算又是重中之重。荷电状态也叫剩余电量，代表的是蓄电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值，常用百分数表示。精确的蓄电池SOC的估算不仅有利于针对蓄电池的当前荷电状态实施一些蓄电池精细化管理策略，而且可以最大程度地发挥蓄电池的可用性能和延长蓄电池的使用寿命。现有的测算电池SOC的技术主要有开路电压法、卡尔曼滤波和直接安时累计法等。开路电压法需要电池在断路状态下进行测试，而通信电源中的蓄电池做为备用电池是不允许蓄电池断路的，所以开路电压法不适合通信电源中蓄电池SOC的在线估算。卡尔曼滤波法需要对状态方程和观测方程中噪声的统计特性有准确的估算，否则会导致滤波器发散，甚至得到异常的蓄电池SOC的估算值；另一方面，卡尔曼滤波算法依赖于电池的开路电压，这导致在蓄电池充电的恒压阶段无法准确估算蓄电池的荷电状态。直接安时累计法仅仅是电流和时间乘积的累计，没有考虑充电过程中的效率转换问题和放电过程中由于放电电流大小的不同对SOC的影响，从而造成误差，更糟糕的是这种误差会累计，最终导致估算的SOC值失效。另外，卡尔曼滤波和直接安时法也没有考虑蓄电池老化对蓄电池SOC的影响。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种蓄电池实时荷电状态的测算方法及测算装置，本专利技术技术方案充分评估了蓄电池的健康状态(StateofHealth,SOH)，结合充电过程中的充电效率以及放电过程中放电电流的大小对蓄电池SOC的影响，更好的改进了现有安时累计法，可以更准确的获取蓄电池的实时SOC。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种蓄电池实时荷电状态的测算方法，使用安时累计法计算蓄电池实时的荷电状态，包括以下步骤：获取待测蓄电池对应不同充电电流的充电效率；获取所述待测蓄电池的老化程度；获取所述待测蓄电池在不同放电电流下的放电容量变化率；通过安时累计计算所述待测蓄电池的荷电状态变化，计算时采用所述充电效率、老化程度和放电容量变化率修正安时累计参数。优选的，所述修正安时累计参数包括：所述待测蓄电池的充电过程采用所述老化程度和充电效率对荷电状态的安时累计参数进行修正，放电过程采用所述老化程度和放电容量变化率对荷电状态的安时累计参数进行修正。进一步优选的，采用充电效率系数E度量所述待测蓄电池的充电效率，E为蓄电池充入的安时累计电量可转换为放电容量的比率，放电过程中取值为1；采用健康状态值SOH度量所述待测蓄电池的老化程度，SOH为蓄电池实际可用容量与标称容量的比值；采用普克特校正系数ωi度量所述待测蓄电池的放电容量变化率，ωi为蓄电池分别在额定放电电流下和在电流i下放电时的放电容量比值，充电过程中取值为1；通过修正安时累计计算所述荷电状态变化的公式为：其中，SOCk为第k个时点的荷电状态值，SOCk-1为相邻的k-1时点的荷电状态值，Δt为所述k-1时点和k时点间的时间间隔；C为待测蓄电池的标称容量；i在充电过程中取正，在放电过程中取负。作为优选，标定待测蓄电池充电效率系数E的步骤包括：使用待测蓄电池的同型蓄电池进行充放电测试，将蓄电池以额定放电电流放电到预设的放电深度；再分别以选定的充电电流将蓄电池充电至设定的充电深度；然后再次以基准电流将蓄电池放电到所述预设的放电深度；蓄电池该次充放电的充电效率系数为：E＝(Q2/Q1)×100％其中，Q1为蓄电池充入的电量，Q2为蓄电池放出的电量；选择不同老化程度的蓄电池，并分别选取多个不同的放电深度、充电电流和充电深度，重复进行多次所述充放电测试，根据获得的测试数据拟合出E相对蓄电池前次放电深度值DOD、健康状态值SOH和充电电流的函数表达式。作为优选，估算待测蓄电池健康状态值SOH的步骤包括：先将待测蓄电池以额定放电电流恒流放电至截止电压，然后给待测蓄电池充电；设定标定系数η，当充电的电流值降至η·C时，将此时充入电量的安时累计值作为待测蓄电池的所述实际可用容量。进一步优选的，所述标定系数η的值取0.01作为优选，标定待测蓄电池普克特校正系数ωi的步骤包括：将待测蓄电池通过额定放电电流以及小于和大于所述额定放电电流的多个放电电流分别恒流放电到截止电压，通过安时累计计算获得待测蓄电池在不同放电电流下实际的放电容量，计算得出待测蓄电池的ωi与不同的电流i值的对应关系。本专利技术的实施例还提供了一种蓄电池实时荷电状态的测算装置，包括分别与待测蓄电池并联和串联的电压检测单元和电流检测单元，其特征在于，还包括集中控制器，其中：所述集中控制器连接所述电压检测单元和电流检测单元；其内置有测算蓄电池实时荷电状态的测算程序，用于在充电和放电过程中控制待测蓄电池进行荷电状态测算，所述测算程序的步骤包括：获取待测蓄电池对应不同充电电流的充电效率；获取所述待测蓄电池的老化程度；获取所述待测蓄电池在不同放电电流下的放电容量变化率；通过安时累计计算所述待测蓄电池的荷电状态变化，计算时采用所述充电效率、老化程度和放电容量变化率修正安时累计参数。优选的，所述测算程序具体包括：采用充电效率系数E度量所述待测蓄电池的充电效率，E为蓄电池充入的安时累计电量可转换为放电容量的比率；采用健康状态值SOH度量所述待测蓄电池的老化程度，SOH为蓄电池实际可用容量与标称容量的比值；采用普克特校正系数ωi度量所述待测蓄电池的放电容量变化率，ωi为蓄电池分别在额定放电电流下和在电流i下放电时的放电容量比值。进一步优选的，所述测算程序还包括：在待测蓄电池充电过程中，将ωi设置为1，电流i取正，根据电流i值计算E；在待测蓄电池放电过程中，将E设置为1，电流i取负，根据电流i值计算ωi；通过修正的安时累计计算获得所述荷电状态变化：其中，SOCk为第k个时点的荷电状态值，SOCk-1为相邻的k-1时点的荷电状态值，Δt为所述k-1时点和k时点间的时间间隔；C为待测蓄电池的标称容量。更进一步优选的，待测蓄电池充电过程中，满足预设的计算条件时计算并更新SOH。作为前述测算装置的优选，还包括连接所述集中控制器的显示器。作为前述测算装置的优选，还包括与待测蓄电池串联的蓄电池保护单元。本专利技术实施例提供了新的测算蓄电池SOC的方法与装置，其采用的技术方案是通过评估蓄电池的健康状态(StateofHealth,SOH)、充电过程中的充电效率及放电过程中放电电流大小对蓄电池SOC的影响，从而改进修正现有的安时累计法。与现有技术相比，上述技术方案的有益效果为：充分考虑了蓄电池充电过程中的电量效率转换、蓄电池的老化和放电过程中的实际放电容量对荷电状态的影响，对蓄电池的荷电状态有了更科学合理的认识，可以更加准确的估算蓄电池的荷电状态值；同时也可以提高估算结果的稳定性，避免了出现卡尔曼滤波发散导致的估算值异常跳变的情况。附图说明图1为本专利技术实施例测算蓄电池实时SOC的基本步骤示意图；图2为本专利技术实施例测算实时SOC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓄电池实时荷电状态的测算方法，其特征在于，包括以下步骤：获取待测蓄电池对应不同充电电流的充电效率；获取所述待测蓄电池的老化程度；获取所述待测蓄电池在不同放电电流下的放电容量变化率；通过安时累计计算所述待测蓄电池的荷电状态变化，计算时采用所述充电效率、老化程度和放电容量变化率修正安时累计参数。

【技术特征摘要】
1.一种蓄电池实时荷电状态的测算方法，其特征在于，包括以下步骤：获取待测蓄电池对应不同充电电流的充电效率；获取所述待测蓄电池的老化程度；获取所述待测蓄电池在不同放电电流下的放电容量变化率；通过安时累计计算所述待测蓄电池的荷电状态变化，计算时采用所述充电效率、老化程度和放电容量变化率修正安时累计参数。2.根据权利要求1所述的测算方法，其特征在于，所述修正安时累计参数包括：所述待测蓄电池的充电过程采用所述老化程度和充电效率对荷电状态的安时累计参数进行修正，放电过程采用所述老化程度和放电容量变化率对荷电状态的安时累计参数进行修正。3.根据权利要求2所述的测算方法，其特征在于：采用充电效率系数E度量所述待测蓄电池的充电效率，E为蓄电池充入的安时累计电量可转换为放电容量的比率，放电过程中取值为1；采用健康状态值SOH度量所述待测蓄电池的老化程度，SOH为蓄电池实际可用容量与标称容量的比值；采用普克特校正系数ωi度量所述待测蓄电池的放电容量变化率，ωi为蓄电池分别在额定放电电流下和在电流i下放电时的放电容量比值，充电过程中取值为1；通过修正安时累计计算所述荷电状态变化的公式为：其中，SOCk为第k个时点的荷电状态值，SOCk-1为相邻的k-1时点的荷电状态值，Δt为所述k-1时点和k时点间的时间间隔；C为待测蓄电池的标称容量；i在充电过程中取正，在放电过程中取负。4.根据权利要求3所述的测算方法，其特征在于，标定待测蓄电池充电效率系数E的步骤包括：使用待测蓄电池的同型蓄电池进行充放电测试，将蓄电池以额定放电电流放电到预设的放电深度；再分别以选定的充电电流将蓄电池充电至设定的充电深度；然后再次以基准电流将蓄电池放电到所述预设的放电深度；蓄电池该次充放电的充电效率系数为：E＝(Q2/Q1)×100％其中，Q1为蓄电池充入的电量，Q2为蓄电池放出的电量；选择不同老化程度的蓄电池，并分别选取多个不同的放电深度、充电电流和充电深度，重复进行多次所述充放电测试，根据获得的测试数据拟合出E相对蓄电池前次放电深度值DOD、健康状态值SOH和充电电流的函数表达式。5.根据权利要求3所述的测算方法，其特征在于，估算待测蓄电池健康状态值SOH的步骤包括：先将待测蓄电池以额定放电电流恒流放电至截止电压，然后给待测蓄电池充电；设定标定系数η，当充电的电流值降至η·C时，将此时充入电量的安时累计值作为待测蓄电池的所述实际可用容量。6.根据权利要求5所述的测算方法，其特征在于，所述标定系数η的值取0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴来强，汪勇，杨安，龙明星，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44