判定水下航行器电池在动态负载电流下的剩余电量的方法技术

本发明专利技术涉及一种判定水下航行器电池在动态负载电流下的剩余电量的方法，选取与待测锂电池组中单体型号相同的多个电池单体，平均分成若干份，放电至截至电压；将各自倍率下测得的3个可用电量取平均值，作为对应倍率的可用电量；计算不同电流下的倍率补偿系数，将离散的电流

【技术实现步骤摘要】
判定水下航行器电池在动态负载电流下的剩余电量的方法


[0001]本专利技术属于判定水下航行器电池剩余电量的方法，涉及一种判定水下航行器电池在动态负载电流下的剩余电量的方法。

技术介绍

[0002]电动力水下航行器由于其结构和性能等方面较热动力水下航行器有很大优势，近年来发展速度非常快，因此动力电池的研究对于水下航行器的发展应用是非常关键的。锂离子电池相比于其它二次电池，能量密度大、工作电压高、自放电率低、使用维护方便并且无记忆效应，具有其它二次电池无法比拟的优点，因此目前绝大多数水下航行器都采用锂离子电池作为其动力能源装置。
[0003]目前评估水下航行器用锂离子电池相对于已经比较成熟的电池产热和温度场分析，确定电池单体的放电性能受温度的影响目前的研究相对较为薄弱。在许多应用中，预测电池的充电状态(SOC)至关重要。许多工程师将SOC预测方法建立在Peukert的方程上，该方程研究铅酸电池以恒定的电流放电时的可用放电容量。但是该方程有较大的局限性，除非电池恒流恒温放电，Peukert方程不能用于准确预测剩余容量。在许多实际情况下，电池会以不同的电流放电经历各种各样的温度。很多时候Peukert方程用于电力的监控和供应系统；然而，放电环境变化更加剧烈的相关的缺点对这种模式提出了挑战。由于平均放电电流不能准确表征电池放电过程中的记录，也不可能保证在放电过程中电池的温度保持恒定，因此若采用建立平均电流模型所引入的误差可能相当大，需要引进一个基于实时状态的等效电量损失来评估电池的荷电状态。

技术实现思路
/>[0004]要解决的技术问题
[0005]为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种判定水下航行器电池在动态负载电流下的剩余电量的方法，一种不同于现有评估方法的预测水下航行器用锂电池组剩余电量的方法，以克服现有评估方法只能粗略推算电池剩余电量，无法精确评估的弊端。
[0006]技术方案
[0007]一种判定水下航行器电池在动态负载电流下的剩余电量的方法，其特征在于步骤如下：
[0008]步骤1：选取与待测锂电池组中单体型号相同的多个电池单体，平均分成若干份，放电至截至电压；将各自倍率下测得的3个可用电量取平均值，作为对应倍率的可用电量；
[0009]步骤2：计算不同电流下的倍率补偿系数
[0010][0011]其中：Q0代表电池在1C倍率的电流下的可放电容量，Q
I
代表电池在I电流下的可放电容量
[0012]步骤3：将离散的电流
‑
k函数采用函数拟合方法补齐，得到连续的电流
‑
k函数对应规律，最终被消耗掉的瞬时容量：
[0013]ΔQr＝ΔQ
·
k(I)
[0014]从t1时刻到t2时刻变化的有效电量：
[0015][0016]步骤4：计算出当电流I在动态变化下电池的剩余电量：
[0017]将电池从满电时刻作为积分起点，对电池消耗的有效容量进行积分，
[0018][0019]电池在1C倍率下的可用电量Q0作为标称容量，计算出动态负载下电池的剩余电量，即
[0020]Q
r
＝Q0‑
ΔQ。
[0021]所述多个电池单体为27个，平均分成9份，不同载荷采取在9种不同倍率：1/20C、 1/10C、1/5C、1/2C、1C、2C、5C、10C、20C对电池进行放电实验。
[0022]有益效果
[0023]本专利技术提出的一种判定水下航行器电池在动态负载电流下的剩余电量的方法，选取与待测锂电池组中单体型号相同的多个电池单体，平均分成若干份，放电至截至电压；将各自倍率下测得的3个可用电量取平均值，作为对应倍率的可用电量；计算不同电流下的倍率补偿系数，将离散的电流
‑
k函数采用函数拟合方法补齐，得到连续的电流
‑
k函数对应规律，最终被消耗掉的瞬时容量：计算出当电流I在动态变化下电池的剩余电量。
[0024]本专利技术具有以下技术效果：
[0025]1、现有技术的方法大多是基于简单的安时积分法，而本专利技术提供了一种结合电流负载变量的方法，通过该方法可以计算电池在动态负载电流下的剩余电量。
[0026]2、相对于现有采用简单安时积分计算剩余电量的方法，本专利技术由于充分考虑到负载电流这一变量，得到的电池剩余电量更加准确。
附图说明
[0027]图1：试验流程示意图
[0028]图2：电池可用电量随电流倍率变化的函数图像示例
具体实施方式
[0029]现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述：
[0030]本专利技术所提供的预测水下航行器用锂电池组不一致性的方法，包括以下步骤：
[0031]步骤1：为了观测温度以及放电倍率对电池的容量以及能量所产生的影响，选取与待测锂电池组中单体型号相同的电池单体，分别开不同载荷电流下的放电实验，拟采取在9种不同倍率(1/20C、1/10C、1/5C、1/2C、1C、2C、5C、10C、20C)对电池进行放电实验，并记录放电数据获得不同负载电流下的电池放电量；
[0032]为了改进Peukert方程，本文提出了一种改进的方法来定义电池的可用容量。本文定义电池的可用容量为电池从充满状态下以某种倍率放电，当电池的输出电压低于截止电压时视为放电结束，并且该过程所放出的电量为电池的可用电量。出于该假设涉及绝对最大剩余容量，在电池的放电深度达到100％时电池的最大剩余电量达到零，并且永远不能低于此值零值。为了考虑各种放电标准的影响，放电程序的条件影响放电率具体如下。
[0033][0034]其中是电池在t时刻的有效电量，表示电池在t+1时刻的有效电量，ΔQ
r
代表。如前所述，这种情况下每个时间内单位电池的损失电量会受电池的放电电流(I) 和电流倍率(I)的影响:
[0035]ΔQ
r
＝k(I)
·
ΔQ
ꢀꢀꢀ
(2)
[0036]从经验电池的放电实验数据来看，拟采取在9种不同倍率(1/20C、1/10C、 1/5C、1/2C、1C、2C、5C、10C、20C)对电池进行放电实验，并记录放电数据获得不同负载电流下的电池放电量，从而算出不同电流下的倍率补偿系数；
[0037][0038]其中Q0代表电池在1C倍率的电流下的可放电容量，Q
I
代表电池在I电流下的可放电容量。系数k的作用是将减少的有效容量与实际电流乘时间所得到的可测电量结合起来的纽带。k的值与放电电流和电流倍率相关联。最后将离散的电流
‑
k函数用函数拟合方法补齐，可以得到连续的电流
‑
k函数对应规律，因此，最终被消耗掉的瞬时容量形式如下所示：
[0039]ΔQr＝ΔQ
·
k(I)
ꢀꢀꢀ
(4)
[0040]而从t1时刻到t2时刻变化的有效电量<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种判定水下航行器电池在动态负载电流下的剩余电量的方法，其特征在于步骤如下：步骤1：选取与待测锂电池组中单体型号相同的多个电池单体，平均分成若干份，放电至截至电压；将各自倍率下测得的3个可用电量取平均值，作为对应倍率的可用电量；步骤2：计算不同电流下的倍率补偿系数其中：Q0代表电池在1C倍率的电流下的可放电容量，Q
I
代表电池在I电流下的可放电容量步骤3：将离散的电流
‑
k函数采用函数拟合方法补齐，得到连续的电流
‑
k函数对应规律，最终被消耗掉的瞬时容量：ΔQr＝ΔQ
·...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋保维，毛昭勇，卢丞一，曾立腾，李梦杰，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：