一种铅酸蓄电池核容放电剩余容量预测方法技术

本发明专利技术公开了一种铅酸蓄电池核容放电剩余容量预测方法，其特征在于，铅酸蓄电池核容放电剩余容量预测值C为：

A Prediction Method for Residual Capacity of Lead-acid Batteries in Nuclear Capacitance Discharge

The invention discloses a method for predicting the residual discharge capacity of lead-acid batteries. The method is characterized in that the residual discharge capacity of lead-acid batteries is predicted to be C:

【技术实现步骤摘要】
一种铅酸蓄电池核容放电剩余容量预测方法
本专利技术属于铅酸蓄电池领域，尤其涉及一种铅酸蓄电池核容放电剩余容量预测方法。
技术介绍
直流电源在电力系统中应用广泛，在变电站端，直流操作电源为控制回路、继电保护回路、自动装置以及事故照明等场合供电；在调度端，直流电源为调度自动化系统提供不间断供电。正常情况下，直流电源由交流电源通过整流提供，并同时对直流系统蓄电池组进行充电，当交流电源故障或停电时，直流操作电源由蓄电池组提供，蓄电池组一般采用110节铅酸蓄电池串联而成，每节蓄电池2V共220V。由于操作电源的重要性，对作为备用电源的蓄电池组的可靠性要求很高，为保证直流电源不会因为蓄电池故障而出现供电电源中断的情况，当某一节蓄电池发生故障时，要及时发现并及时解决出现的问题。铅酸蓄电池使用一段时间后，由于各种原因，其剩余容量(SOC)不同，电池的一致性产生差异，导致整个电池组的的容量和效率明显降低，给电力系统的安全运行带来重大隐患。因此，为保证电力直流系统的安全可靠运行，及时发现容量偏差较大或失效的蓄电池具有重要意义。目前，电力公司定期对蓄电池组进行容量核定，运行超过三年的蓄电池组一般每半年或一年核容放电一次，恒流放电电流为I10(0.1C)，每节电池放电持续时间为10小时。核容放电是一项劳动强度大、繁琐、费时的工作，为了快速准确地测定剩余容量，多年来，人们发展了多种蓄电池剩余容量的预测发方法，包括：电压法、内阻法、系统辨识与参数建模法(神经网络、向量机、模糊推理等)等，除了电压法外，其它方法的可靠性均不能满足实际需要。电压法一般是基于剩余容量和电压差的线性关系而建立的，根据长期测量数据，剩余容量和电压差的关系并不是严格的线性关系，电压法的误差偏大，有时并不能满足精度要求。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种铅酸蓄电池核容放电剩余容量预测方法，其具有提高预测精度以及扩展预测电压范围的效果。本专利技术的一种铅酸蓄电池核容放电剩余容量预测方法，铅酸蓄电池核容放电剩余容量预测值C为：其中，ΔV为铅酸蓄电池的电压差；a、b和c为常量，且依赖铅酸蓄电池的初始值而进行实际标定。进一步的，铅酸蓄电池的电压差的计算过程为：放电前，测量铅酸蓄电池的开路电压V0；放电时，以0.1C恒流放电预设时间；放电结束后，测量铅酸蓄电池的开路电压V1；根据V0与V1求差值，计算得到铅酸蓄电池的电压差。进一步的，放电结束后，且测量铅酸蓄电池的开路电压V1之前，还包括：将铅酸蓄电池静置预设时间。进一步的，放电时，以0.1C恒流放电20分钟。进一步的，将铅酸蓄电池静置20分钟。进一步的，铅酸蓄电池的初始值的获取过程为：对铅酸蓄电池深度放电，且截止电压为1.8V时，测得铅酸蓄电池实际剩余容量，此时的铅酸蓄电池实际剩余容量为铅酸蓄电池的初始值。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)与已有的电压法相比，本专利技术的一种铅酸蓄电池核容放电剩余容量预测方法提高了蓄电池剩余容量预测的精度。(2)本专利技术的一种铅酸蓄电池核容放电剩余容量预测方法明显缩短了蓄电池核容放电的时间，避免了蓄电池深度放电，延长了蓄电池使用寿命。(3)本专利技术的一种铅酸蓄电池核容放电剩余容量预测方法明显减轻了蓄电池核容放电的劳动强度。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1是电压法线性拟合结果；图2是电压法误差分布图；图3是本专利技术的一种铅酸蓄电池核容放电剩余容量拟合结果；图4是本专利技术的一种铅酸蓄电池核容放电剩余容量误差分布图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。本专利技术的一种铅酸蓄电池核容放电剩余容量的实验数据是在模拟电力调度中心直流系统的环境下测试得到的，所用蓄电池型号为：GFM-600C(山东圣阳电源股份有限公司)，在室温25℃环境下部分蓄电池组运行时间大于三年，部分蓄电池组运行时间大于五年。在运行期间内，蓄电池始终处于浮充状态，其开路电压维持在满充时的开路电压。测试时每半年进行一次核容放电(深度放电，截止电压1.8V)，经过多组多次实验发现，取I10(0.1C)恒流放电20分钟后的电压差具有代表意义，部分典型的核容放电的实验数据如表1所示。表1典型的核容放电实验数据其中：电压差ΔV＝V0-V1，V0为初始开路电压，V1为I10(0.1C)恒流放电20分钟后的开路电压，实际容量(A·h)是深度放电后(截止电压1.8V)测得的电池容量。其中，I10＝0.1C；I10表示10小时率放电电流；0.1C表示0.1倍的蓄电池容量。电压法剩余容量预测的计算公式为：C＝a-b(ΔV-c)(1)其中：ΔV为电压差，a、b、c为常量，依赖于蓄电池的厂家，需要实际标定。根据公式(1)，利用表一的实测蓄电池剩余容量分布数据，用matlab工具进行线性拟合出的公式为：C＝650.0-1.972×(ΔV-127.8)(2)电压法线性拟合结果如图1所示。根据拟合公式(2)计算出的剩余容量见表2，误差分布如图2所示。根据表2计算出电压法的平均误差为9.3％。表2电压法剩余容量计算数据本专利技术的一种铅酸蓄电池核容放电剩余容量预测方法，铅酸蓄电池核容放电剩余容量预测值C为：其中，ΔV为铅酸蓄电池的电压差；a、b和c为常量，且依赖铅酸蓄电池的初始值而进行实际标定。具体地，铅酸蓄电池的电压差的计算过程为：放电前，测量铅酸蓄电池的开路电压V0；放电时，以0.1C恒流放电预设时间；放电结束后，测量铅酸蓄电池的开路电压V1；根据V0与V1求差值，计算得到铅酸蓄电池的电压差。在具体实施中，放电结束后，且测量铅酸蓄电池的开路电压V1之前，还包括：将铅酸蓄电池静置预设时间。放电时，以0.1C恒流放电20分钟。将铅酸蓄电池静置20分钟。铅酸蓄电池的初始值的获取过程为：对铅酸蓄电池深度放电，且截止电压为1.8V时，测得铅酸蓄电池实际剩余容量，此时的铅酸蓄电池实际剩余容量为铅酸蓄电池的初始值。根据公式(3)，利用表1的实测数据，用matlab工具进行拟合出的公式为：本专利技术的该预测方法的拟合结果如图3所示。根据拟合公式(4)计算出的剩余容量见表3，误差分布见图4。根据表3计算出本专利技术的该预测方法的平均误差为7.2％，与电压法比较，容量预测精度提高了2.1％。表3本专利技术剩余容量计算数据与已有的电压法相比，本专利技术的一种铅酸蓄电池核容放电剩余容量预测方法提高了蓄电池剩余容量预测的精度。本专利技术的一种铅酸蓄电池核容放电剩余容量预测方法明显缩短了蓄电池核容放电的时间，避免了蓄电池深度放电，延长了蓄电池使用寿命。本专利技术的一种铅酸蓄电池核容放电剩余容量预测方法明显减轻了蓄电池核容放电的劳动强度。上述虽然结合附图对本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铅酸蓄电池核容放电剩余容量预测方法，其特征在于，铅酸蓄电池核容放电剩余容量预测值C为：

【技术特征摘要】
1.一种铅酸蓄电池核容放电剩余容量预测方法，其特征在于，铅酸蓄电池核容放电剩余容量预测值C为：其中，ΔV为铅酸蓄电池的电压差；a、b和c为常量，且依赖铅酸蓄电池的初始值而进行实际标定。2.如权利要求1所述的一种铅酸蓄电池核容放电剩余容量预测方法，其特征在于，铅酸蓄电池的电压差的计算过程为：放电前，测量铅酸蓄电池的开路电压V0；放电时，以0.1C恒流放电预设时间；放电结束后，测量铅酸蓄电池的开路电压V1；根据V0与V1求差值，计算得到铅酸蓄电池的电压差。3.如权利要求2所述的一种铅酸蓄电池核容放电剩余容量预测方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成友，李萌，魏鹏，邓亚军，刘广东，宋泉材，王虎成，刘益青，程新功，
申请(专利权)人：济南大学，山东金煜电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37