[發(fā)明專利]變負(fù)載情況下電池備電時(shí)間的估算方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110460792.7
• 申請(qǐng)日: 2011-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103185863B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊洪遷;羅紅軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山特電子(深圳)有限公司
• 主分類號(hào): G01R31/36
• 分類號(hào): G01R31/36;H01M10/42
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11280
• 代理人: 王勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電池備電時(shí)間的估算方法，特別地，涉及在變負(fù)載情況下電池備電時(shí)間的估算方法以及相應(yīng)的系統(tǒng)。

背景技術(shù)

備電時(shí)間是指電池在一定負(fù)載下的持續(xù)工作時(shí)間。備電時(shí)間預(yù)測(cè)是后備電源系統(tǒng)電池管理的核心功能之一，直接關(guān)系到系統(tǒng)的可靠性以及可用性，對(duì)于比較重要的電源系統(tǒng)，備電時(shí)間的預(yù)測(cè)尤為重要。傳統(tǒng)備電時(shí)間預(yù)測(cè)方法在系統(tǒng)存入放電電流與時(shí)間關(guān)系表或功率與時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系表，一些先進(jìn)的方法還會(huì)加上一些容量與時(shí)間修正系數(shù)，對(duì)于負(fù)載維持不變的狀況能夠基本預(yù)測(cè)準(zhǔn)確。但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于一些電源設(shè)備可能存在二次下電保護(hù)功能，或者是客戶存在使用過(guò)程中加載等情況，也就是說(shuō)電源設(shè)備所面對(duì)的不一定是負(fù)載一成不變的狀況。在這種狀況下，傳統(tǒng)的備電時(shí)間預(yù)測(cè)方案由于對(duì)負(fù)載變化前后沒(méi)有進(jìn)行分析研究，故而往往對(duì)于備電時(shí)間的預(yù)估會(huì)出現(xiàn)較大的偏差，對(duì)于系統(tǒng)的可靠性造成一定的影響。

具體地說(shuō)，在后備電源系統(tǒng)中，電池備電時(shí)間的預(yù)測(cè)方法通常是通過(guò)預(yù)存特定規(guī)格的電池恒功率放電數(shù)據(jù)表，以內(nèi)插或外插查表計(jì)算的方式估算電池剩余的備電時(shí)間，但是這種備電時(shí)間預(yù)測(cè)方法有兩個(gè)不足，一是剩余備電時(shí)間的估算與選擇的電池有關(guān)，電池規(guī)格的差異會(huì)造成估算的不準(zhǔn)，使得方法的通用性不強(qiáng)；二是電池在放電過(guò)程中如果用戶負(fù)載改變，則會(huì)導(dǎo)致放電倍率改變，由于放電起始點(diǎn)與數(shù)據(jù)表有差異，故而易造成估算的剩余備電時(shí)間不準(zhǔn)確。以下通過(guò)兩個(gè)例子來(lái)說(shuō)明這一問(wèn)題：

例1：放電過(guò)程由小負(fù)載變大負(fù)載：

新電池充滿電后開(kāi)始以1C放電80％后，增加負(fù)載把電池放電電流提高到5C，請(qǐng)問(wèn)此時(shí)電池以5C放電能夠放出多少電量？

Q＝1-0.8＝0.2

按照UPS通常的計(jì)算邏輯，電池還可以放出約20％電量來(lái)，但實(shí)際上此時(shí)以5C放電，系統(tǒng)會(huì)非常快當(dāng)機(jī)，幾乎放不出電量。如果用戶此時(shí)突加這么大負(fù)載，系統(tǒng)會(huì)立即當(dāng)機(jī)，非常不可靠。

例2：放電過(guò)程由大負(fù)載變小負(fù)載：

新電池充滿電后開(kāi)始以5C放出98％的電量后，出于保護(hù)重要負(fù)載目的，將電池放電電流降到1C，請(qǐng)問(wèn)此時(shí)電池以1C放電能夠放出多少電量？

Q＝1-0.98＝0.02

如果按常規(guī)計(jì)算，此時(shí)電池幾乎沒(méi)有電量放出，但是實(shí)測(cè)電池還能放出34％的電量。這種情況下即使采用目前比較智能的UPS估算方式，由于此時(shí)電池電壓跳變較大，UPS的電池后備時(shí)間估算系統(tǒng)也很難一步到位對(duì)電池目前狀態(tài)進(jìn)行有效定位，估測(cè)的時(shí)間與實(shí)際時(shí)間也往往差距很大。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于這種狀況，發(fā)明人通過(guò)大量對(duì)電池變負(fù)載狀況模擬實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合一些理論上的分析，找出了系統(tǒng)變載前后電池放電容量變化規(guī)律，提出一種全新變負(fù)載狀況下電池備電時(shí)間的估算方法。另外，本發(fā)明還提供了一種估算變載后最大放電倍率或放電功率的方法以及應(yīng)用該方法的裝置。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種變負(fù)載情況下電池備電時(shí)間的估算方法，包括下列步驟：

(a)電池開(kāi)始放電前，獲取電池當(dāng)前的荷電百分比W；

(b)在變載前，獲取電池相對(duì)于額定容量已放出的電量的百分比F，并根據(jù)電池的放電電流I獲取電池放電系數(shù)η，其中電池放電系數(shù)指在不同放電電流條件下電池可放出容量占額定容量的比率；

(c)在變載后，根據(jù)電池的放電電流I′獲取電池放電系數(shù)η′；

(d)計(jì)算變載后電池的剩余容量系數(shù)Q，根據(jù)下列公式計(jì)算：

(e)計(jì)算變載后當(dāng)前狀態(tài)下的電池備電時(shí)間T，根據(jù)下列公式計(jì)算：

T＝Q×T_A

其中，T_A為滿容量電池在當(dāng)前負(fù)載下的可放電時(shí)間。

優(yōu)選的，在步驟b中還包括在變載前判斷變載條件是否滿足的步驟，所述變載條件為變載后的放電倍率不高于電池能夠支持的最大放電倍率，其中根據(jù)η_max＝η-(W-F)×η計(jì)算最大放電倍率系數(shù)η_max，并由此確定最大放電倍率，從而變載條件滿足時(shí)，執(zhí)行變載，以及當(dāng)變載條件不滿足時(shí)，不執(zhí)行變載。

優(yōu)選的，在步驟b中還包括在變載前判斷變載條件是否滿足的步驟，所述變載條件為變載后的放電功率不高于電池能夠支持的最大放電功率Wb，其中根據(jù)η_max＝η-(W-F)×η計(jì)算最大放電倍率系數(shù)η_max，并根據(jù)Wb＝M×η_max×V計(jì)算最大放電功率Wb，其中M為電池額定容量，V為電池當(dāng)前電壓，從而變載條件滿足時(shí)，執(zhí)行變載，以及當(dāng)變載條件不滿足時(shí)，不執(zhí)行變載。