[发明专利]一种利用回跳电压在线估算单体铅酸蓄电池剩余容量方法

说明书

本发明公开了一种利用回跳电压在线估算单体铅酸蓄电池剩余容量方法，包括铅酸蓄电池和测试仪，所述测试仪包括单片机、电压检测单元、电流检测单元、温度检测单元、LED显示单元和报警单元，单片机分别连接电压检测单元、电流检测单元、温度检测单元、LED显示单元和报警单元，本发明能够测取铅酸蓄电池的回跳电压，通过大量的实验数据观测回跳电压U_t与剩余容量SOC之间的关系，实现铅酸蓄电池剩余容量的在线测量。

技术领域

本发明涉及铅酸蓄电池剩余容量估算技术领域，具体为一种利用回跳电压在线估算单体铅酸蓄电池剩余容量方法。

背景技术

铅酸蓄电池目前广泛应用于电力、交通、邮电等诸多领域，成为系统的关键部件之一，其可靠运行直接影响到整套设备的性能及运行，而运行中常因蓄电池剩余容量无法准确预测造成损失或者重大事故。因此蓄电池剩余容量(主要用荷电状态SOC衡量)的准确预测成为电池管理中最基本和最首要的任务。

SOC预测方法各种各样，使用的电池模型分为两大类：一是物理建模方法；二是系统的辨识与参数估计建模方法。物理建模方法主要有放电试验法、安时计量法、密度法、开路电压法、内阻(电导)法等；系统辨识与参数估计建模法主要神经网络法、模糊逻辑法、卡尔曼滤波法等。以上这些SOC预测方法都是根据蓄电池的可测量参数(主要是电压、电流、内阻、温度等)与剩余容量之间的关系，通过大量的实验建立稳定的蓄电池系统模型来实现。

开路电压法主要也是检测蓄电池的开路电压进而计算SOC；目前的检测方法需要蓄电池长时间静置到稳定状态才能测取开路电压V_BO，静置时间的确定也是问题；随着电池老化、剩余电量下降，开路电压变化不明显，造成SOC估测不准；蓄电池处于有载状态，无法长时间离线测量开路电压，不能实现在线测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用回跳电压在线估算单体铅酸蓄电池剩余容量方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用回跳电压在线估算单体铅酸蓄电池剩余容量方法，包括铅酸蓄电池和测试仪，所述测试仪包括单片机、电压检测单元、电流检测单元、温度检测单元、LED显示单元和报警单元，所述单片机分别连接电压检测单元、电流检测单元、温度检测单元、LED显示单元和报警单元；所述单片机采用AT89S51单片机；所述电压检测单元由LM324和A/D芯片MCP3208组成；所述温度检测单元采用型号为DS18B20的数字温度传感器。

优选的，包括以下步骤：

A、选择相同的放电率，放电至不同的深度，记录下切断放电回路瞬间的回跳电压值U_t；静置2个小时以后，以0.2C放电至10.5V，记录下放出的容量SOC₂；

B、在回跳电压Ut大于等于1.8V时，忽略放电率对SOC₂＝f(Ut)函数的影响，取部分实验数据，绘出函数关系曲线，并用最小二乘拟合该函数关系如下：

SOC₂＝(0.0052U_t³-0.1887U_t+2.3034U_t-9.394)×10⁴，计算出拟合曲线与实际值之间的最大误差为3.4186％；

C、对于回跳电压与剩余容量在U_t∈(0，11.8V)区间的关系，采用如下方法：对电池进行不同放电率下的完全放电，放电截止电压在10.5V，静置2小时后，再次进行0.2C完全放电，记录第二次放出的容量SOC₂，绘制回跳电压U_t与SOC₂的曲线图；在任意放电率下，回跳电压与SOC₂基本保持比例的关系；拟合出的函数关系如下：