CN101930056B - 一种电池备电时间预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池备电时间的预测方法，所述方法包括：S1、获取当前电池放电电流；S2、基于所述电池放电电流计算电池放电率；S3、基于所述电池放电率获取电池可放电百分比；S4、获取电池剩余容量百分比；S5、基于所述电池放电率、电池可放电百分比、电池剩余容量百分比和电池放电电流预计所述电池备电时间。实施本发明的电池备电时间的预测方法，可以根据电池电压估算电池备电时间。更进一步地，在电池电压比较低的时候，能够根据用户的需求做出相应的告警信息，并且还可以根据实际情况进一步调节电池告警时间。

Description

一种电池备电时间预测方法

技术领域

本发明涉及电源系统，更具体地说，涉及电源系统中电池备电时间预测方法。

背景技术

随着电力电子技术的进步以及近几年IT产业的飞速发展，UPS在数据保护方面发挥了重要的作用，同时也在工业、通信、宇航、军工和家庭生活等领域获得了越来越广泛的应用，UPS技术正处于迅猛发展阶段。

电池是UPS系统中的一个重要组成部分。市电停电后，UPS系统依靠电池储能供电给负载。电池供电时间主要受负载大小、电池容量、电池放电截止电压等因数影响。一般计算机UPS电池供电时间，可以先计算出电池放电电流，然后根据电池放电曲线查放电时间。

然而对于某些UPS系统，电池工作的时候，后台需要知道电池的备电时间以及根据后台设置的电池告警时间能够及时的给出告警信息。而这些UPS系统往往没有电池放电曲线，只能采样到电池电压，因此无法通过现有技术的电池备电时间的预测方法，即电池供电曲线来预测电池备电时间。

因此，需要一种能根据电池电压估算电池后备时间的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的某些UPS系统无法通过电池供电曲线来预测电池备电时间的缺陷，提供一种能根据电池电压估算电池后备时间的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电池备电时间的预测方法，所述方法包括：

S1、获取当前电池放电电流；

S2、基于所述电池放电电流计算电池放电率；

S3、基于所述电池放电率获取电池可放电百分比；

S4、获取电池剩余容量百分比；

S5、基于所述电池放电率、电池可放电百分比、电池剩余容量百分比和电池放电电流预计所述电池备电时间,其中所述电池备电时间＝总单位安时×所述电池可放电百分比×所述电池剩余容量百分比/所述电池放电电流。

在本发明所述的电池备电时间的预测方法中，所述电池放电电流＝输出瞬时功率/电池瞬时电压。

在本发明所述的电池备电时间的预测方法中，所述电池放电率＝电池放电电流/总单位安时，其中所述总单位安时＝内置电池单位安时＋外置电池单位安时。

在本发明所述的电池备电时间的预测方法中，所述电池可放电百分比根据所述电池放电率从当前可放电率表中查得。

在本发明所述的电池备电时间的预测方法中，所述电池剩余容量百分比＝（电池瞬时电压-电池电量为0％时的电压）/（电池电量为100％时的电压-电池电量为0％时的电压）。

在本发明所述的电池备电时间的预测方法中所述总单位安时＝内置电池单位安时＋外置电池单位安时。

在本发明所述的电池备电时间的预测方法中，进一步包括：

步骤S6，当电池备电时间小于设定告警时间时或当电池电压小于设定告警电压时，发出告警信息。

在本发明所述的电池备电时间的预测方法中，所述告警电压基于电池放电电流设定。

在本发明所述的电池备电时间的预测方法中，当所述电池放电电流大于上限值时，设定所述告警电压为电池电量为0％时的电压＋上限电压；

当所述电池放电电流小于下限值时，设定所述告警电压为电池电量为0％时的电压＋下限电压；

当所述电池放电电流大于或等于下限值且小于或等于上限值时，设定所述告警电压为电池电量为0％时的电压＋中值电压。

在本发明所述的电池备电时间的预测方法中，所述步骤S6进一步包括：基于所述告警时间和告警电压确定告警后的实际电池备电时间。

在本发明所述的电池备电时间的预测方法中，当电池电压到达告警电压且所述电池备电时间大于或等于告警时间，采用线性插值法将实际电池备电时间设置在0和所述电池备电时间之间；

当预计电池备电时间小于告警时间时，将所述电池备电时间作为实际电池备电时间。

实施本发明的电池备电时间的预测方法，可以根据电池电压估算电池备电时间。更进一步地，在电池电压比较低的时候，能够根据用户的需求做出相应的告警信息，并且还可以根据实际情况进一步调节电池告警时间。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的电池备电时间的预测方法的第一实施例的方法流程图；

图2是图1示出的本发明的电池备电时间的预测方法的第一实施例中的电池电量与电压的关系图；

图3是本发明的电池备电时间的预测方法的第二实施例的方法流程图；

图4是本发明的电池备电时间的预测方法的第三实施例的方法流程图。

图5是图4示出的本发明的电池备电时间的预测方法的第三实施例中的实际电池备电时间的线性插值示意图。

具体实施方式

图1示出了本发明的电池备电时间的预测方法的第一实施例的方法流程图，其无需电池放电曲线就可实现对电池备电时间的预测，其进程如下：

在步骤S1中，获取当前电池放电电流。在本发明的一个实施例中，可通过输出瞬时功率，电池瞬时电压，计算当前电池放电电流I，当前电池放电电流I=输出瞬时功率/电池瞬时电压。在本发明的另一实施例中，也可采用瞬时电流采样电路或电流传感器等，直接采样当前电池的放电电流。

在步骤S2中，可基于所述电池放电电流计算电池放电率。在本发明的一个实施例中，所述电池放电率S＝电池放电电流I/总单位安时AH，其中所述总单位安时AH＝内置电池单位安时AH＋外置电池单位安时AH。如所述电池放电率可以是0.1C、2C。其中C是指电池容量。

在步骤S3中，可基于所述电池放电率S获取电池可放电百分比T。在本发明的一个实施例中，可根据所述电池放电率S从当前可放电率表中查得。表1示出了不同的放电率S对应的可放电百分比T，如1C可放50％，2C可放40％。

表1

在步骤S4中，可获取电池剩余容量百分比K。在本发明的一个实施例中，可通过电压估算来获得该电池剩余容量百分比K。假定电池充满后对应的电池电压为满电量电压。当电池电压大于或等于满电量电压时，对应电池电量为100%。EOD点电压对应电池电量为0%。电池电量与电压的关系如图2所示。由此，电池剩余容量百分比＝（电池瞬时电压-电池电量为0％时的电压）/（电池电量为100％时的电压-电池电量为0％时的电压）。在本实施例中，所述满电量电压约为：13.3V/6cell。在本发明的其他实施例中，可根据实际情况来设定满电量电压，本发明并不受到满电量电压的具体数值的限制。

在步骤S5中，基于所述电池放电率、电池可放电百分比、电池剩余容量百分比和电池放电电流预计所述电池备电时间。在本发明的一个实施例中，所述电池备电时间Tp=总单位安时AH^*可放电百分比T^*电池剩余容量百分比K/电池放电电流I。

虽然，本发明具体示出了用于计算所述电池备电时间的各个参数的获取方法，但是本领域技术人员知悉，任何可以获取这些参数的方法都可以用于本发明。

图3是本发明的电池备电时间的预测方法的第二实施例的方法流程图。其除了可以无需电池放电曲线就可实现对电池备电时间的预测外，还可能够根据用户的需求做出相应的告警信息，并且还可以根据实际情况进一步调节电池备电时间。其进程如下：

在步骤S1中，用户预设告警时间和告警电压。在本发明的一个实施例中，用户可以根据实际需要通过后台将告警时间设置为2分钟到30分钟的任意整数值。在本发明的其他实施例中，用户也可根据需要将告警时间设置成任意值。在该实施例中，所述告警电压是恒定的。在本发明的其他实施例中，所述告警时间和告警电压也可以是可调的。

譬如，在本发明的一个实施例中，当所述电池放电电流大于上限值时，设定所述告警电压为电池电量为0％时的电压＋上限电压；当所述电池放电电流小于下限值时，设定所述告警电压为电池电量为0％时的电压＋下限电压；当所述电池放电电流大于或等于下限值且小于或等于上限值时，设定所述告警电压为电池电量为0％时的电压＋中值电压。

在步骤S2中，可计算电池备电时间。在此，电池备电时间的计算可以参照图1中示出的方法来进行。

在步骤S3中，判定电池备电时间是否小于告警时间。如果是，则执行步骤S4，发出告警信息，电池备电时间不变，否则执行步骤S5。

在步骤S5中，判定电池电压是否小于告警电压。如果不是，则该进程结束。如果是，则说明电池备电时间大于或等于告警时间，同时电池电压小于告警电压，这时顺序执行步骤S6、S4，发出告警信息。（在本发明的其他实施例中，可先后或同步执行）。

在步骤S6中，即电池备电时间大于或等于告警时间，同时电池电压小于告警电压，此时，获取告警后的实际电池备电时间。在本发明的一个实施例中，EOD时刻对应电池备电时间为0分钟，告警电压对应的电池备电时间为告警时间（例如2分钟），此时采用线性插值获取电池电压对应的实际电池备电时间(如图5所示)。

虽然，在图3示出的实施例中，是按照特定的顺序来执行各个步骤的。但是，其只是用于说明而不是限定本发明的。在本发明的其他实施例中，也可采用其他的方法步骤顺序，比如先比较电池电压和告警电压，再比较电池备电时间和告警时间；同时比较两者均可。只要满足电池备电时间小于告警时间和电池电压小于告警电压这两个条件中的至少一个都会发出告警信号。

在本发明的一个具体实施例中，告警时间为2分钟：

1）、当电池放电电流大于等于4C时：告警电压为EOD电压+1.33V/6cell；

2）、当电池放电电流大于等于1C，小于4C：告警电压为EOD电压+1V/6cell；

3）、当电池放电电流小于1C：告警电压为EOD电压+0.4V/6cell。

本领域技术人员知悉，上述数值仅是用于参考，实际的调节数值可基于实际情况加以确定。

图4是本发明的电池备电时间的预测方法的第三实施例的方法流程图。由于电池一直处于充电状态会使电池的活性变差,因此即使不停电，UPS也需要定期对电池进行放电，以便保持电池的活性。可以让电池逆变工作来激发电池的活性。

在电池备电时间预测开始后，可首先判定电池是否逆变工作，如果是，则进行预测，否则清除告警标志并返回。对于电池备电时间的预测，可参见图1及其说明。

在图4示出的实施例中，告警时间为2分钟。首先判断电池电流是否大于等于4C（也可以是仅大于4C），如果是，则将告警电压设为EOD＋1.33V/6cell；否则判断电池电流是否大于等于1C，如果是则将告警电压设为EOD＋1V/6cell，否则将告警电压设为EOD＋0.4V/6cell。随后，判定预测的电池备电时间是否小于后台设置的告警时间，如果是，则置告警标志位并返回。否则判定电池电压是否小于告警电压，如果是则置告警标志位，并判断电池备电时间是否大于2分钟。如果电池电压大于或等于告警电压，则清除告警标志，并返回。当电池备电时间小于或等于2分钟时，直接返回。当电池备电时间大于2分钟时，读取告警时间的电池电压，并记录此点的电池备电时间为2分钟；接着将EOD对应的电池备电时间设为0，再根据电池电压在2分钟和0分钟之间进行插值(如图5所示)，从而获取实际电池备电时间。

在本发明的其他实施例中，所述告警电压和告警时间可以设置多个。从而对用户进行多重警告。在本发明的又一优选实施例中，还可以通过采用显示装置将告警信息显示出来。

虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。并且本发明的电池备电时间的预测方法不但适用于UPS系统，也可用于其他电源系统中充电电池的电池备电时间的预测。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (11)

1.一种电池备电时间的预测方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、获取当前电池放电电流；

S2、基于所述电池放电电流计算电池放电率；

S3、基于所述电池放电率获取电池可放电百分比；

S4、获取电池剩余容量百分比；

S5、基于所述电池放电率、电池可放电百分比、电池剩余容量百分比和电池放电电流预计所述电池备电时间，其中所述电池备电时间＝总单位安时×所述电池可放电百分比×所述电池剩余容量百分比/所述电池放电电流。

2.根据权利要求1所述的电池备电时间的预测方法，其特征在于，所述电池放电电流＝输出瞬时功率/电池瞬时电压。

3.根据权利要求1所述的电池备电时间的预测方法，其特征在于，所述电池放电率＝电池放电电流/总单位安时，其中所述总单位安时＝内置电池单位安时＋外置电池单位安时。

4.根据权利要求1所述的电池备电时间的预测方法，其特征在于，所述电池可放电百分比根据所述电池放电率从当前可放电率表中查得。

5.根据权利要求1所述的电池备电时间的预测方法，其特征在于，所述电池剩余容量百分比＝（电池瞬时电压-电池电量为0％时的电压）/（电池电量为100％时的电压-电池电量为0％时的电压）。

6.根据权利要求1所述的电池备电时间的预测方法，其特征在于，所述总单位安时＝内置电池单位安时＋外置电池单位安时。

7.根据权利要求1-6中任一权利要求所述的电池备电时间的预测方法，其特征在于，进一步包括：

步骤S6，当电池备电时间小于设定告警时间时或当电池电压小于设定告警电压时，发出告警信息。

8.根据权利要求7所述的电池备电时间的预测方法，其特征在于，所述告警电压基于电池放电电流设定。

9.根据权利要求8所述的电池备电时间的预测方法，其特征在于，

当所述电池放电电流大于上限值时，设定所述告警电压为电池电量为0％时的电压＋上限电压；

当所述电池放电电流小于下限值时，设定所述告警电压为电池电量为0％时的电压＋下限电压；

当所述电池放电电流大于或等于下限值且小于或等于上限值时，设定所述告警电压为电池电量为0％时的电压＋中值电压。

10.根据权利要求7所述的电池备电时间的预测方法，其特征在于，所述步骤S6进一步包括：基于所述告警时间和告警电压确定告警后的实际电池备电时间。

11.根据权利要求10所述的电池备电时间的预测方法，其特征在于，

当电池电压到达告警电压且所述电池备电时间大于或等于告警时间，采用线性插值法将实际电池备电时间设置在0和所述电池备电时间之间；

当预计电池备电时间小于告警时间时，将所述电池备电时间作为实际电池备电时间。

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