测定电池后备时间的方法技术

电池的后备时间（Ｔ）是以反复的方式在连续的模拟时间间隔（△Ｔ）内对电池放电进行模拟而获得的。在每个模拟时间间隔内根据等效于电池的数字模型，利用实际放电功率（Ｐ）、模拟电压（Ｅ）和模拟充电状态（Ｓ）计算模拟放电电流（ｉ）。电池的后备时间（Ｔ）等于对于模拟电压（Ｅ）达到预定的阈值（Ｅ↓［ｍｉｎ］）所需的模拟时间时隔之和。该方法考虑到了电池的老化，并且当电池寿命过短时也能报警。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，包括测量电池的端电压，测量电池的充电或放电电流，从所测得的电压和电流值计算电池的放电功率以及根据该功率测定电池的后备时间。考虑到由电池传送的电流、在电池端测得的电压以及通过实验获得的或者由电池厂家提供的放电曲线，测定电池组(特别是不间断电源的电池组)的后备时间是目前发展水平。在目前基于微处理器的系统中，电池放电曲线以诸如表格的形式存储在与微处理器相联的存储器中。每种类型的电池的放电曲线不同，并且不同的供应商不总是以相同的形式提供。与所用电池相应的曲线必须存储在测定后备时间的装置中。这种存储要求很大的存储容量。此外，难于考虑电池的老化、实际充电状况以及在放电过程中电量的变化。本专利技术的目的在于克服这些缺点。根据本专利技术，测定后备时间涉及以反复的方式，在连续的模拟时间间隔内，对电池放电进行模拟，所述模拟包括对每个模拟时间间隔，考虑到电池的功率和预定的电池特性参数，计算电池的模拟端电压，将模拟电压与电池的最小放电电压相比较，以及将连续的模拟时间间隔相加，当模拟电压达到放电电压的最小值时，电池的后备时间就等于该时间间隔之和。根据特定实施例，模拟电压的计算包括计算模拟放电电流和计算电池充电的模拟状态。根据以下公式计算模拟放电电流i = ( Eo-E20- 4R P )/2R]]>其中，E0是电池的等效电压特性，R是电池内阻，P是电池的放电功率。对充电的模拟状态的计算最好在每个模拟时间间隔内从先前模拟充电状态减去模拟电流和时间间隔的乘积与代表电池电容量的特性参数的比值实现的。电池内阻可在每个模拟时间间隔内从电池完全充电后代表其内阻的电池的特性参数和电池充电状态中计算出。此外，该方法能够包括对电池实际充电状态的计算，所述实际充电状态用作模拟电池放电时初始模拟充电状态。该方法也包括对电池特性参数的更新，该参数代表电池完全充电时的内阻和电池的容量，从而考虑到电池的使用程度。根据最佳实施例，对电池在完全充电状态下的内阻的更新包括对所述内阻的预定的逐渐增长。电池容量的更新包括计算新的容量值，该值等于电池在完全充电状态下的内阻的更新值与通过所涉及的两个参数的初值的乘积而得的系数的比值。该方法还能包括由测定电池的后备时间来测定电池的剩余寿命。通过下面对本专利技术附图实施例的描述，其他优点和特点将更加明显。附图说明图1示意性图示了根据本专利技术的完成测定UPS电池后备时间的方法的一种装置。图2表示电池的等效电路。图3表示根据图1的装置工作时的总流程图。图4更详细地表示了根据图3的流程图的后备时间的计算阶段的实施例。图5更详细地表示了根据图3的流程图的电池功率和充电状态的计算阶段的实施例。图6更详细地表示了当电池充电时，电池充电状态的更新阶段。图7更详细地图示了根据图3的流程图的初始化阶段。图8表示电池初始内阻的更新阶段。图9图示了更新电池容量的附加阶段的特定实施例。图10图示了电池剩余寿命及其后备时间的关系。图1图示了用于测定UPS的一个电池2的电池后备时间的装置1的应用。图中所示意的常规类型的UPS是由AC电压源3供电，并包括一个串联于DC-AC转换器或变换器5及一个负载6的AC-DC转换器4，电池2连接到转换器4的输出端。装置1包括一个带有微处理器的电子处理电路7，它和显示装置8相连。电子处理电路7在输入端接收代表电池充电或放电电流Ib的信号(由电流传感器9提供)以及接收代表电池端电压Ub的信号。电路7也包括用于输入参数的装置。在图中输入装置以键盘10的形式表示，但是也能采用任何其他相当的形式。微处理器以常规方式与存储装置11RAM及寄存器连接，使参数测量值(Ib，Ub)及不同的计算值得以存储。电池可视为和图2所示的电路等效，并包括串联的恒定DC电压源E0和内阻R。如果i为电池提供的电流，E为电池端电压，则公式E＝E0-Ri(1)成立。电池内阻可由下述形式表达R＝R0/Sk(2)其中R是电池完全充电(即，其充电状态＝1)时的内阻，k是电池相应的系数。电池的充电状态可用下列公式表达入端12的第二逻辑信号A2或者通过测定电流Ib的正负号。如果电池处于放电周期(A2＝1)，则微处理器计算(F6)电池提供的功率P及其实际充电状态Sb。该计算阶段将结合图5加以详细说明。如果电池未放电(A2＝0)，则微处理检查(F7)电池是否处于充电周期或者电池是否还未工作。该信息能够通过施加到输入端12的第三逻辑信号A3提供，若充电则A3为1，否则为0，或者将测得的电流与0比较，若电池未工作，则Ib为0。如果电池没有工作(F7输入否)，则微处理器将理论上的功率Pth作为功率P的值，它是任意选取的并预先存储在存储装置11中。该理论功率例如可以与包含电池的电源的满功率相应，与该功率的半值相应或者与电池传送的实际功率相应。图3中，在电池充电期间(F7输出是)，未计算后备时间，但是微处理器能够在循环返回F4的输入以进行新的后备时间测定循环之前，更新(F9)电池的实际充电状态Sb，其方法将结合图6进行更详细地说明。根据另一可选实施例(未示出)，微处理器在充电期间能够以电池未工作时同样的方法，参考在F9计算的电池的实际充电状态，计算后备时间。在阶段F6或F8之后，微处理器在F10将电池的实际充电状态Sb作为充电状态S，然后计算(F11)后备时间T。T的计算阶段将结合图4进一步详细说明。然后微处理器在循环返回F4的输入以进S＝1-∫idt/C(3)其中，C是电池的容量，用Ah表示。P＝Ei是电池提供的功率，电流i可用下列公式表示( Eo-E2- 4R P )/2R ( 4 )]]>这种数学模型用于测定电池的后备时间。处理电路7中的微处理器连续执行图3所示的总流程图的各个阶段。当装置首先接通以测定电池2的后备时间时，微处理器检查(F1)电池是否充电。可通过任何适当的方法将该信息提供到装置，例如利用加到图1的处理电路的输入端12的逻辑信号A1(该信号由外部监控装置(未示出)提供或者由安装于装置上的开关的动作提供)，例如在最短的充电时间(比如12小时)之后进行。如果电池未充电(A1＝0)，则微处理器在显示装置8上显示相应信息，例如“对电池充电”(F2)。电池充电后(A1＝1)，微处理器进入初始化阶段，将结合附图7进一步详细说明。初始化阶段后，电池后备时间的测定是在固定时间间隔(△T1)例如每秒内进行的。该测定始于微处理器读取(F4)由电流传感器9提供的电流Ib。然后微处理器检查(F5)是否有放电电流。该信息能够用任何适当的方法提供到装置中，例如可通过加到处理电路的输行一个新的后备时间测定循环之前，在显示装置8上检查(F12)后备时间T的显示。图4表示了T的计算阶段F11。该阶段开始于根据公式(2)对电池内阻的计算阶段13。从生产厂家所提供的数据中获得的表示电池特性的R0和k值已经存储在存储器11中，其中充电状态S在阶段F10测定。在阶段F13后的F14根据公式(4)，从以前分别在F13和F6或F8阶段已分别计算出的R和P以及表示电池特性的E0值中计算由电池提供的模拟电流i，R，P和E均存储在存储器11中。在阶段F14后的F15阶段中，根据公式(1)计算电池的模拟端电压E。接着，F18将此模拟电压和与预定的电池放电电压的最小值相应的预定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测定电池（２）的后备时间（Ｔ）的方法，包括测量（Ｆ１９，Ｆ４）电池的端电压（Ｕｂ），测量电池的充电或放电电流（Ｉｂ），从所测得的电压和电流值计算（Ｆ６，Ｆ２０）电池的放电功率（Ｐｂ）以及根据该功率测定电池的后备时间（Ｔ），该方法特征在于测定后备时间（Ｔ）涉及以反复的方式在连续的模拟时间间隔（△Ｔ）内，对电池的放电进行模拟（Ｆ１１），所述模拟包括对每个模拟时间间隔（△Ｔ），考虑到电池的功率（Ｐｂ）和预定的电池特性参数（Ｒ↓［０］，Ｃ，Ｋ），计算（Ｆ１３，Ｆ１４，Ｆ１５，Ｆ１７）电池的模拟端电压（Ｅ），将模拟电压（Ｅ）与电池的最小放电电压（Ｅ↓［ｍｉｎ］）相比较（Ｆ１６），以及将连续的模拟时间间隔相加（Ｆ１７），当模拟电压（Ｅ）达到放电电压的最小值（Ｅ↓［ｍｉｎ］）时，电池的后备时间（Ｔ）就等于时间间隔之和。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：让努力埃尔非奥里纳，帕特里克莱勒，
申请(专利权)人：施内德电气公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]