一种精准测定动力铅蓄电池剩余容量的方法技术

本发明专利技术公开了一种精准测定动力铅蓄电池剩余容量的方法，该方法包括：利用开路电压与容量的函数关系，计算初始容量SOC0；采用安时法计算电池组动态运行时的剩余容量SOCA；通过电压、电流与剩余容量的关系曲面，以及标称容量修正，修正SOCA。本发明专利技术针对于安时法测定的剩余容量没有初始容量算法及经过日积月累的误差导致剩余容量不准确的问题，对动力铅蓄电池组剩余容量进行了修正，通过电压、电流与剩余容量的关系曲面，以及标称容量修正，拟合得到相应的修正函数，该修正函数不仅考虑到电压、电流与剩余容量的关系，还利用标称容量进行修正，修正后剩余容量与实际剩余容量的误差在3％以内。

A Method for Accurate Measurement of Residual Capacity of Power Lead Batteries

The invention discloses a method for accurately measuring the residual capacity of power lead-acid batteries. The method includes: calculating the initial capacity SOC0 by using the functional relationship between open-circuit voltage and capacity; calculating the residual capacity SOCA of battery packs in dynamic operation by using the ampere-time method; correcting the SOCA by using the relationship surface between voltage, current and residual capacity, as well as the nominal capacity correction. In order to solve the problem that the residual capacity measured by the ampere-time method does not have an initial capacity algorithm and the residual capacity is inaccurate due to accumulated errors over time, the residual capacity of the power lead-acid battery group is corrected, and the corresponding correction function is obtained by fitting the relationship surface between voltage, current and residual capacity and the nominal capacity correction. The correction function not only takes voltage into account. The relationship between current and residual capacity is also corrected by nominal capacity. After correction, the error between residual capacity and actual residual capacity is less than 3%.

【技术实现步骤摘要】
一种精准测定动力铅蓄电池剩余容量的方法
本专利技术涉及动力铅蓄电池
，尤其涉及一种精准测定动力铅蓄电池剩余容量的方法。
技术介绍
铅蓄电池是广泛使用的一种化学电源，该产品具有良好的可逆性、电压特性平稳、使用寿命长、适用范围广、原材料丰富、可再生使用，且造价低廉等优点。近年来，随着环保意识的增强及能源问题的日趋严重，铅蓄电池作为动力电源在电动车系统中起着极其重要的作用。目前，电动车只能做到电池电量的显示，电动车电量显示表也只是电池电压的直接指示，误差非常大，是电动车用户的一大痛点，影响用户对电动车剩余续行里程的判断，经常出现电动车仪表盘中显示50％以上电量，但电动车却无充足电量启动，或启动不久电动车就已没电的情况。所以，有必要对电动车电池的剩余容量进行准确预测。现有的电池剩余容量(stateofcharge，SOC)的检测方法为：安时积分法、放电测试法、开路电压法、内阻法等。其中，安时积分法，即Ah法，又称为安时法或电量积累法，是把蓄电池的容量Q以“Ah”为单位来计量，通过充放电电流与时间的积分，求得比较精确的电量值。放电测试法是对负载电阻进行连续放电试验，放电过程中，调节负载电阻大小，维持放电电流的恒定，直至放电终止电压。开路电压法，又称OCV法，其余蓄电池的电动势有关，根据电化学理论，在蓄电池中化学能与电能的转换达到平衡时，正极平衡电极电势与负极平衡电极电势的差值，成为电池电动势，在数值上等于电池达到稳定状态时的开路电压。在上述方法中，开路电压法最为简单，仅需检测电池的开路电压便可估算电池的放电状态，但该方法要求所检测的电压必须是电池处于无载时的稳态电压，只能在电池静置时才可测量，即当电池处于充、放电状态时是无法采用该方法进行SOC检测。由于安时法主要研究该系统的外部特征，易于实现，应用广泛，该方法实时测量电池充放电能量，与其他几种方法相比，受电池本身情况的限制小，宜于发挥外部监测的特点。但是，安时积分法在估计剩余电量过程中，仍然存在以下问题：(1)方法本身不能估计SOC0；(2)库伦效率难于准确测量；(3)非常温状态SOC估计误差较大。为此，研究者们做了大量关于安时积分法修正的研究，例如：曹振华(基于安时法在线电池剩余容量修正算法，2017年)以单体阀控式铅蓄电池(VRLA)为研究对象，为解决在线式工作状态下电池的剩余容量(SOC)实时动态估算的难题，基于安时法和工作电压转换剩余容量算法的基础上提出了一种提高电池剩余容量计算精度的修正方法；通过基于电池工作电压的电池剩余容量估算，利用其估算结果修正安时法的初始容量和深度放电后期的剩余容量，提高安时法估算精度。然而，上述方法对于铅蓄电池剩余容量估算的准确性仍有待进一步提高。
技术实现思路
本专利技术基于现有技术中安时积分法存在的问题，提供了一种精准测定动力铅蓄电池剩余容量的方法，该方法在安时积分法基础上增加了初始剩余容量的算法，并对多次充放电使用后的剩余容量进行修正，提高了铅蓄电池剩余容量估算的准确性，预测的电池剩余容量与实际容量的误差在3％以内。具体技术方案如下：一种精准测定动力铅蓄电池剩余容量的方法，包括：(1)利用开路电压法得到动力铅蓄电池组开路电压与容量的函数关系，测定动力铅蓄电池组运行前的开路电压，根据所述关系式，得到初始容量SOC0；(2)基于步骤(1)测得的初始容量SOC0，采用安时法计算动力铅蓄电池动态组运行时的剩余容量SOCA；(3)选择下列步骤(a)～(c)中任意一种，对步骤(2)所述的剩余容量SOCA进行修正；(a)当单只动力铅蓄电池的负载电压＞11.3V时，对于放电过程中的动力铅蓄电池进行修正；修正公式为：修正后的剩余容量其中，I为工作电流，t为工作时间；(b)当单只动力铅蓄电池的负载电压＞11.3V时，对于充电过程中的动力铅蓄电池进行修正；修正公式为：修正后的剩余容量(c)当单只动力铅蓄电池的负载电压≤11.3V时，采用不同电流梯度对蓄电池进行充电或放电，获得的若干条电流、电压与剩余容量的关系曲线，形成电流、电压与剩余容量的关系曲面，拟合曲面后，得到剩余容量与电压、电流的关系，并结合标称容量进行修正，得到下列函数关系式：SOC＝{[a×(I/C)+b](V/n)2–[c×(I/C)+d](V/n)+(e×(I/C)+f)}％×C；其中，a、b、c、d、e、f为函数系数，I为放电电流值，C为蓄电池的容量标称值，V为在I所对应的放电电流条件下的负载电压值，n为蓄电池组的电池只数。本专利技术针对于安时法测定的剩余容量没有初始容量或初始容量不准确以及持续充放电后低容量电池测量不准的问题，对安时法进行了修正，通过开路电压方法测得初始容量，通过电压、电流与剩余容量的关系曲面，以及标称容量修正，拟合得到相应的修正函数，该修正函数不仅考虑到初始容量以及电压、电流与剩余容量的关系，还利用标称容量进行修正，修正后剩余容量与实际剩余容量的误差在3％以内。考虑到放电过程中实际用掉的容量数是电池组按100％放出的，而充电过程中，电池组实际所能放出的容量只有实际充进容量的95％-98％，而且每一次的累计误差经过日积月累误差会比较大。所以，采用步骤(a)和步骤(b)进行修正。本专利技术采用的上述剩余容量测定方法尤为适合电动自行车的蓄电池，例如：6-DZF-12型蓄电池和6-DZF-20型蓄电池。进一步地，步骤(1)中，所述线性关系为：SOC＝[a’×(V/n)2–b’×(V/n)+c’])％*C；其中，a’、b’、c’为函数系数，V为开路电压，n为蓄电池组的电池只数，C为蓄电池的容量标称值。对于6-DZF-12型蓄电池和6-DZF-20型蓄电池，所述线性关系为：SOC0＝(8.4491×(V/n)2-159.23×(V/n)+727.3)％*C；其中，V为开路电压，n为蓄电池组的电池只数，C为蓄电池的容量标称值。进一步地，步骤(1)中，所述安时法采用的公式为：进一步地，所述动力铅蓄电池为6-DZF-12型蓄电池时，步骤(c)中剩余容量与电压、电流的关系式为：SOC＝{[-1.451×(I/C)+17.894](V/n)2–[-36.751×(I/C)+379.86](V/n)+(-226.2×(I/C)+2016.3)}％×C；其中，I为放电电流值，C为蓄电池的容量标称值，V为在I所对应的放电电流条件下的电压值，n为蓄电池组的电池只数。上述关系式尤为适合6-DZF-12型蓄电池，该型号电池均可采用上述公式进行剩余容量的测定，作为优选，所述的动力铅蓄电池为4812电池。进一步地，所述动力铅蓄电池为6-DZF-20型蓄电池时，步骤(c)中剩余容量与电压、电流的关系式为：SOC＝{[0.907×(I/C)+18.226](V/n)2–[6.6672×(I/C)+394.76](V/n)+(-30.747×(I/C)+2137.1)}％×C；其中，I为放电电流值，C为蓄电池的容量标称值，V为在I所对应的放电电流条件下的电压值，n为蓄电池组的电池只数。上述关系式尤为适合6-DZF-20型蓄电池，该型号电池均可采用上述公式进行剩余容量的测定，作为优选，所述的动力铅蓄电池为4820电池。除上述修正外，本专利技术还考虑了蓄电池自放电的问题，为排除自放电对蓄电池剩余容量的影响本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种精准测定动力铅蓄电池剩余容量的方法，其特征在于，包括：(1)利用开路电压法得到动力铅蓄电池组开路电压与容量的函数关系，测定动力铅蓄电池组运行前的开路电压，根据所述关系铅蓄式，得到初始容量SOC0；(2)基于步骤(1)测得的初始容量SOC0，采用安时法计算动力铅蓄电池动态组运行时的剩余容量SOCA；(3)选择下列步骤(a)～(c)中任意一种，对步骤(2)所述的剩余容量SOCA进行修正；(a)当单只动力铅蓄电池的负载电压＞11.3V时，对于放电过程中的动力铅蓄电池进行修正；t0修正公式为：修正后的剩余容量

【技术特征摘要】
1.一种精准测定动力铅蓄电池剩余容量的方法，其特征在于，包括：(1)利用开路电压法得到动力铅蓄电池组开路电压与容量的函数关系，测定动力铅蓄电池组运行前的开路电压，根据所述关系铅蓄式，得到初始容量SOC0；(2)基于步骤(1)测得的初始容量SOC0，采用安时法计算动力铅蓄电池动态组运行时的剩余容量SOCA；(3)选择下列步骤(a)～(c)中任意一种，对步骤(2)所述的剩余容量SOCA进行修正；(a)当单只动力铅蓄电池的负载电压＞11.3V时，对于放电过程中的动力铅蓄电池进行修正；t0修正公式为：修正后的剩余容量其中，I为工作电流，t为工作时间；(b)当单只动力铅蓄电池的负载电压＞11.3V时，对于充电过程中的动力铅蓄电池进行修正；修正公式为：修正后的剩余容量(c)当单只动力铅蓄电池的负载电压≤11.3V时，采用不同电流梯度对蓄电池进行充电或放电，获得的若干条电流、电压与剩余容量的关系曲线，形成电流、电压与剩余容量的关系曲面，拟合曲面后，得到剩余容量与电压、电流的关系，并结合标称容量进行修正，得到下列函数关系式：SOC＝{[a×(I/C)+b](V/n)2–[c×(I/C)+d](V/n)+(e×(I/C)+f)}％×C；其中，a、b、c、d、e、f为函数系数，I为放电电流值，C为蓄电池的容量标称值，V为在I所对应的放电电流条件下的负载电压值，n为蓄电池组的电池只数。2.如权利要求1所述的精准测定动力铅蓄电池剩余容量的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述线性关系为：SOC＝[a’×(V/n)2–b’×(V/n)+c’])％*C；其中，a’、b’、c’为函数系数，V为开路电压，n为蓄电池组的电池只数，C为蓄电池的容量标称值。3.如权利要求2所述的精准测定动力铅蓄电池剩余容量的方法，其特征在于，对于6-DZF-12型蓄电池和6-DZF-20型蓄电池，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：周文渭，李越南，方明学，高根芳，庄建，沈旭培，刘海凤，
申请(专利权)人：天能电池集团有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33