[发明专利]一种铅酸蓄电池剩余电量和电池健康状况估计方法

摘要

本发明涉及一种铅酸蓄电池剩余电量和电池健康状况估计方法，通过实验的方法获得铅酸蓄电池的放电量和放电电流与放电电压的对应关系，将其拟合成函数，通过放电次数的剩余量来表征铅酸蓄电池的健康状况，通过温度对铅酸蓄电池总电量的影响，来将其进行修正。

主权项

1.一种铅酸蓄电池剩余电量的估计方法，其特征在于，所述方法包括：a、对铅酸蓄电池进行恒流放电：步骤a1、准备健康状态良好的电池组，将电池充满电；步骤a2、设定好若干组放电倍率，I1、I2、......In；步骤a3、按照步骤a2设定好的放电倍率I1开始放电，从放电起始时刻开始采集电源的外部电压vn和对应时刻tn，到达放电终止电压后停止放电；步骤a4、将电池充满电后根据步骤a2设定的放电倍率，选取未进行实验的放电倍率，从起始时刻开始采集电源的外部电压vn和对应时刻tn，到达放电终止电压后停止放电；步骤a5、重复步骤a4直至完成所有的放电倍率；b、对恒流放电的实验数据进行运算，获得其静态放电的电流电压与SOC的关系：步骤b1、通过积分的方法分别获得铅酸蓄电池不同放电倍率情况下的放电电量步骤b2、将实验数据和对应步骤b1的放电电量组成数列(Ij vn Qn)；步骤b3、取电池容量的5％对应的放电量Q5％,分别找到不同放电倍率下的电流与电压对应值，将其拟合成曲线，在曲线上离散取点，组成数列(in vn Q5％)；步骤b4、取终止电压Vend对应的放电电流和放电电量的值，将其拟合成曲线，在曲线上离散取点，组成数列(in Vend Qn)；步骤b5、将步骤b2、步骤b3和步骤b4中获得的数列重新组合成一个总的数列(in vn Qn)；步骤b6、将步骤b5中的数列通过拟合的方法进行拟合，将放电电量看做是函数值，将放电电流和和放电电压看做是两个变量，得到拟合函数结果Q＝f(i,v)；c、对铅酸蓄电池进行升电流放电：步骤c1、设定好放电倍率差Id1、Id2、......Idn；步骤c2、进行升电电流放电数据采集，设定某一初始放电倍率为Id0，先按照Id0恒流放电；步骤c3、待电压变化平稳后进行升电放电，将电流升至I_d0+I_d1，此时开始采集电压和时间的数据，将其对应成数组(v_d‑n、t_d‑n)，取起始时刻的几个数据组获得起始时刻的电压变化速率公式如下：为方便表示，用v’_d1表示电压变化率；步骤c4、将电压变化率v’d1和电流的升高值Id1组合成向量(v’d1，Id1)；步骤c5、重复步骤c3，按照上述步骤形式依次完成Id0变化到Id0+Id2、……、Id0+Idn的电压数据和时间数据采集，计算获得其对应电压变化率v’d2、v’d3、……、v’dn，将电压变化率v’d2、v’d3、……、v’dn与对应的放电倍率差Id2、Id3、......、Idn组合成向量(v’d2，Id2)、(v’d3，Id3)、……、(v’dn，Idn)；步骤c6、将电压变化率和电流的升高值进行拟合得到其对应关系函数：vd’＝f(id)；步骤c7、将id＝0代入上述公式中，获得v’d‑end；步骤c8、取电流差值最大的一组实验数据，将其进行转换成数组(vd‑i‑vd‑0，v’d‑i)，简单表示成(Δvd‑i,v’d‑i)，Δvd与v’d‑i进行拟合，得到对应关系Δvd＝f升(vd’)；步骤c9、将v’d‑end代入公式Δvd＝f升(vd’)，得到Δvd‑end；步骤c10、计算对应未来稳定时刻的电压变化值为Δvd‑forecast＝Δvd‑end‑f升(vd’)；步骤c11、计算对应静态稳定电压值为：vd‑state＝vd‑0+Δvd‑forecast；d、进行降电流放电数据采集：步骤d1、设定某一初始放电倍率为Is0，先按照Is0恒流放电；步骤d2、待电压变化平稳后进行降电放电，将电流降至I_s0‑I_s1，此时开始采集电压和时间的数据，将其对应成数组(v_s‑n、t_s‑n)，取起始时刻的几个数据组获得起始时刻的电压变化速率公式如下：为方便表示，用v’_s1表示电压变化率；步骤d3、将电压变化速率v’s1和电流的降低值Is1组合成向量(v’s1，Is1)；步骤d4、重复步骤d2，按照上述步骤形式依次完成Is0变化到Is0‑Is2、……、Is0‑Isn的电压数据和时间数据采集，计算获得其对应电压变化率v’s2、v’s3、……、v’sn，将电压变化率v’s2、v’s3、……、v’sn与对应的放电倍率差Is2、Is3、......、Isn组合成向量(v’s2，Is2)、(v’s3，Is3)、……、(v’sn，Isn)；步骤d5、将电压变化率和电流的降低值进行拟合得到其对应关系函数：v’s＝f(is)；步骤d6、将is＝0代入步骤d5的公式中，获得v’s‑end；步骤d7、取电流差值最大的一组实验数据，将其进行转换成数组(vs‑i‑vs‑0，v’s‑i)，简单表示成(Δvs‑i,v’s‑i)，Δvs与v’s‑i进行拟合，得到对应关系Δvs＝f降(v’s)；步骤d8、将步骤d6中的v’s‑end代入公式Δvs＝f降(v’s)，得到Δvs‑end；步骤d9、计算对应未来稳定时刻的电压变化值为Δvs‑forecast＝Δvs‑end‑f降(v’s)；步骤d10、计算对应静态稳定电压值为：vs‑state＝vs‑0+Δvs‑forecast；e、获得标准温度条件下的铅酸蓄电池SOC估计值：步骤e1、采集电池的外部电流值i、电压值v和对应时间t，通过上述步骤c、步骤d获得对应的静态稳定电压值vstate，vstate包括vd‑state和vs‑state；步骤e2、将步骤e1获得对应的静态稳定电压值vstate带入到步骤b中的拟合函数，得到放出电量值Qout＝f(i,vstate)；步骤e3、电池作为电源满足汽车行驶放出的最大电源为Q_end，剩余电量SOC的估计值为：