CN102109577A - 基于灰色统计理论的铅酸蓄电池电量均衡显示方法 - Google Patents

Abstract

基于灰色统计理论的铅酸蓄电池电量均衡显示方法，属于铅酸蓄电池显示装置技术领域。步骤如下：定周期连续采样放电时铅酸蓄电池组的各单体放电端电压U_i ⁽⁰⁾(k)，各单体放电电流I_i ⁽⁰⁾(k)和各单体温度T_i ⁽⁰⁾(k)；计算铅酸蓄电池组的各单体放电端电压U_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列U′_i ⁽⁰⁾(k)，铅酸蓄电池组的各单体放电电流I_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列I′_i ⁽⁰⁾(k)和铅酸蓄电池组的各单体温度T_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列T′_i ⁽⁰⁾(k)属于电量满(1)，高电量(2)，中电量(3)，低电量(4)和电量不足(5)各能级状态灰色类的权，根据铅酸蓄电池组放电时各采样参数，依据电量满(1)，高电量(2)，中电量(3)，低电量(4)和电量不足(5)五个能级状态构建能级样本阵，具有可靠性和稳定性、提高了电量显示的精确度。

Description

基于灰色统计理论的铅酸蓄电池电量均衡显示方法

技术领域

本发明涉及一种基于灰色统计理论的铅酸蓄电池电量均衡显示方法。属于铅酸蓄电池显示装置技术领域。

背景技术

铅酸蓄电池组的电量显示，是生活中消费者普遍关心的问题，它直接影响用户充放电决策，经过检索和实际调查发现，目前的铅酸蓄电池组电量显示装置和理论，很多都是基于铅酸蓄电池组的整体内阻或整体端电压来判定铅酸蓄电池组的剩余电量，这些方法和装置在平稳路况时的应用还可以保持足够准确，但是遇到乡村小路，车流拥挤或是复杂路面时，其显示准确度大大降低，且随着电池的老化，其更毫无准确度可言，造成的后果是：采用不正确的充放电时机，加速铅酸蓄电池的老化，影响铅酸蓄电池组的正常工作。根据铅酸蓄电池理论知道与剩余电量直接相关的当属放电时间和放电电流；另外需要特别注意的就是铅酸蓄电池组的各单体温度，这也是影响铅酸蓄电池组剩余电量的重要因素。

现有技术的铅酸蓄电池组的显示存在以下问题：

1基于铅酸蓄电池组内阻或是端电压建立的电量显示模型随着电池的老化，准确度会呈指数规律下降；

2淡化了铅酸蓄电池复杂工况下放电电流无规律性这个重要的和不确定性很强的参数的影响；

3采用统一的温度修正公式，忽略了单体电池温度的一致性和响应滞后性带来的放电不均衡，进而引起的电量显示不稳和误差过大的问题。

以上问题在实际应用中的体现，用户最明显的感觉是电量显示充足的情况下，其实际工作能力达不到要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术中存在的铅酸蓄电池组电量显示方面的缺陷，提供了一种基于灰色统计理论的铅酸蓄电池电量均衡显示方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

该基于灰色统计理论的铅酸蓄电池电量均衡显示方法，其特征在于：步骤如下：

1.1定周期连续采样放电时铅酸蓄电池组的各单体放电端电压U_i ⁽⁰⁾(k)，铅酸蓄电池组的各单体放电电流I_i ⁽⁰⁾(k)和铅酸蓄电池组的各单体温度T_i ⁽⁰⁾(k)；

其中：i代表铅酸蓄电池组第i单体，k为采样时刻；

1.2按照上限效果测度统一铅酸蓄电池组的各单体放电端电压U_i ⁽⁰⁾(k)，铅酸蓄电池组的各单体放电电流I_i ⁽⁰⁾(k)和铅酸蓄电池组的各单体温度T_i ⁽⁰⁾(k)的序列极性，序列元素表达式为：

$U_i^{\′\left(0\right)}\left(k\right)=\frac{U_i^{\left(0\right)}\left(k\right)}{\underset{k}{\max }\left(U_i^{\left(0\right)}\left(k\right)\right)},$ $I_i^{\′\left(0\right)}\left(k\right)=\frac{I_i^{\left(0\right)}\left(k\right)}{\underset{k}{\max }\left(I_i^{\left(0\right)}\left(k\right)\right)},$ $T_i^{\′\left(0\right)}\left(k\right)=\frac{T_i^{\left(0\right)}\left(k\right)}{\underset{k}{\max }\left(T_i^{\left(0\right)}\left(k\right)\right)},$

1.3铅酸蓄电池组的各单体放电端电压U_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列U′_i ⁽⁰⁾(k)，铅酸蓄电池组的各单体放电电流I_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列I′_i ⁽⁰⁾(k)和铅酸蓄电池组的各单体温度T_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列T′_i ⁽⁰⁾(k)以电量满(1)，高电量(2)，中电量(3)，低电量(4)和电量不足(5)五个铅酸蓄电池组能级状态建立能级样本阵A，表达式为：

其中a_1j，j＝1，2，…，5代表铅酸蓄电池组的各单体放电端电压U_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列U′_i ⁽⁰⁾(k)的采样值；a_2j，j＝1，2，…，5代表铅酸蓄电池组的各单体放电电流I_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列I′_i ⁽⁰⁾(k)的采样值；a_3j，j＝1，2，…，5代表铅酸蓄电池组的各单体温度T_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列T_i ⁽⁰⁾(k)的采样值；

1.4根据铅酸蓄电池组能级状态能级样本阵A，计算铅酸蓄电池组的各单体放电端电压U_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列U′_i ⁽⁰⁾(k)，铅酸蓄电池组的各单体放电电流I_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列I′_i ⁽⁰⁾(k)和铅酸蓄电池组的各单体温度T_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列T′_i ⁽⁰⁾(k)属于电量满(1)，高电量(2)，中电量(3)，低电量(4)和电量不足(5)各能级状态灰色类的权，表达式为：

${\mathrm{\φ}}_{\mathrm{jk}}=\frac{m_{\mathrm{jk}}}{m_j},$

其中， $m_{\mathrm{jk}}=\underset{i=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}{e}_k{a}_{\mathrm{ij}},$ $m_j=\underset{k=1}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}{e}_k{a}_{\mathrm{ij}},$ j＝1，2，…，5，e_k为电量满(1)，高电量(2)，中电量(3)，低电量(4)和电量不足(5)各能级状态的白化函数；

1.5按灰色系统制高原则确定铅酸蓄电池组的单体电量能级，表达式为：

${\mathrm{\φ}}_{{\mathrm{jk}}^{*}}=\underset{k}{\max }\left({\mathrm{\φ}}_{\mathrm{jk}}\right),{\mathrm{\φ}}_i=\underset{j}{\max }\left({\mathrm{\φ}}_{{\mathrm{jk}}^{*}}\right)$

φ_i即为铅酸蓄电池组单体i在k＝5采样时刻的电量；

1.6根据铅酸蓄电池组的各单体的电量φ_i，按均衡原则计算铅酸蓄电池组电量Q，表达式为：

$Q=\frac{\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\φ}}_i}{M}$

其中M为单体电池个数，电量Q值若不是整数则遵循向左取整的原则。

所述的铅酸蓄电池组可以采样串联或并联，个数不限，串联时各单体铅酸蓄电池放电电流值相同，并联时各单体铅酸蓄电池端电压值相同。

所述的白化函数e_k的定义如下：

$e_1\left\{\begin{array}{cc}1& a_{\mathrm{ij}}\&GreaterEqual;0.9\\ \frac{a_{\mathrm{ij}}}{0.9}& a_{\mathrm{ij}}<0.9\end{array}\right.,e_2\left\{\begin{array}{cc}1& 0.8\&le;a_{\mathrm{ij}}\&le;0.9\\ \frac{a_{\mathrm{ij}}}{0.8}& a_{\mathrm{ij}}<0.8\\ \frac{1-a_{\mathrm{ij}}}{0.1}& a_{\mathrm{ij}}>0.9\end{array}\right.e_3\left\{\begin{array}{cc}1& 0.7\&le;a_{\mathrm{ij}}<0.8\\ \frac{a_{\mathrm{ij}}}{0.7}& a_{\mathrm{ij}}<0.7\\ \frac{1-a_{\mathrm{ij}}}{0.2}& a_{\mathrm{ij}}>0.8\end{array}\right.$

$e_4\left\{\begin{array}{cc}1& 0.6\&le;a_{\mathrm{ij}}<0.7\\ \frac{a_{\mathrm{ij}}}{0.6}& a_{\mathrm{ij}}<0.6\\ \frac{1-a_{\mathrm{ij}}}{0.3}& a_{\mathrm{ij}}>0.7\end{array}\right.e_5\left\{\begin{array}{cc}1& a_{\mathrm{ij}}<0.6\\ \frac{1-a_{\mathrm{ij}}}{0.4}& a_{\mathrm{ij}}\&GreaterEqual;0.6\end{array}\right.$

其中a_ij为铅酸蓄电池组能级状态能级样本阵A的元素，i＝1，2，3；j＝1，2，3，4，5。

与现有技术相比，本发明基于灰色统计理论的铅酸蓄电池电量均衡显示方法所具有的有益效果是：

1、避免了强制性的数学建模导致的随电池老化数据失真的现象，而是根据铅酸蓄电池组放电时各采样参数，依据电量满(1)，高电量(2)，中电量(3)，低电量(4)和电量不足(5)五个能级状态构建能级样本阵，具有可靠性和稳定性；

2、充分考虑了放电电流这个与铅酸蓄电池电量密切相关和不确定性很强的因素，提高了电量显示的精确度；

3、兼顾了铅酸蓄电池组单体温度的变化不一致所引起的整个铅酸蓄电池组放电量的不一致性，提高了电量显示的精确度；

4、灰色统计所需样本数据量小，提高了微处理单元的处理速度，从而具备很高的动态实时性。

附图说明

图1是本发明的基于灰色统计理论的铅酸蓄电池电量均衡显示方法流程图；

图2是本发明蓄电池放电电量显示实际效果图。

具体实施方式

下面结合附图1-2对本发明的基于灰色统计理论的铅酸蓄电池电量均衡显示方法作进一步详细阐述。

如图1所示：

本发明的基于灰色统计理论的铅酸蓄电池电量均衡显示方法具体步骤如下：

步骤1：定周期连续采样放电时铅酸蓄电池组的各单体放电端电压U_i ⁽⁰⁾(k)，铅酸蓄电池组的各单体放电电流I_i ⁽⁰⁾(k)和铅酸蓄电池组的各单体温度T_i ⁽⁰⁾(k)；定周期为100ms～200ms，取样序列元素个数不少于四个数据单位，其具体表达式为：

$U_i^{\left(0\right)}\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cccc}{U}_i^{\left(0\right)}\left(1\right)& U_i^{\left(0\right)}\left(2\right)& \&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;& U_i^{\left(0\right)}\left(N\right)\end{array}\right\}$

$I_i^{\left(0\right)}\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cccc}{I}_i^{\left(0\right)}\left(1\right)& I_i^{\left(0\right)}\left(2\right)& \&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;& I_i^{\left(0\right)}\left(M\right)\end{array}\right\}$

$T_i^{\left(0\right)}\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cccc}{T}_i^{\left(0\right)}\left(1\right)& T_i^{\left(0\right)}\left(2\right)& \&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;& T_i^{\left(0\right)}\left(M\right)\end{array}\right\}$

其中k为采样时刻，N为采样个数，i代表铅酸蓄电池组第i各单体。电池组可以采样串联或并联形式，个数不限，串联时各单体铅酸蓄电池放电电流值相同，并联时各单体铅酸蓄电池端电压值相同；

步骤2：按照上限效果测度统一铅酸蓄电池组的各单体放电端电压U_i ⁽⁰⁾(k)，铅酸蓄电池组的各单体放电电流I_i ⁽⁰⁾(k)和铅酸蓄电池组的各单体温度T_i ⁽⁰⁾(k)的序列极性，序列元索表达式为：

$U_i^{\&prime;\left(0\right)}\left(k\right)=\frac{U_i^{\left(0\right)}\left(k\right)}{\underset{k}{\max }\left(U_i^{\left(0\right)}\left(k\right)\right)},$ $I_i^{\&prime;\left(0\right)}\left(k\right)=\frac{I_i^{\left(0\right)}\left(k\right)}{\underset{k}{\max }\left(I_i^{\left(0\right)}\left(k\right)\right)},$ $T_i^{\&prime;\left(0\right)}\left(k\right)=\frac{T_i^{\left(0\right)}\left(k\right)}{\underset{k}{\max }\left(T_i^{\left(0\right)}\left(k\right)\right)}$

序列具体表达式为

$U_i^{\&prime;\left(0\right)}\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cccc}\frac{U_i^{\left(0\right)}\left(1\right)}{\underset{k}{\max }\left(U_i^{\left(0\right)}\left(k\right)\right)}& \frac{U_i^{\left(0\right)}\left(2\right)}{\underset{k}{\max }\left(U_i^{\left(0\right)}\left(k\right)\right)}& \&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;& \frac{U_i^{\left(0\right)}\left(N\right)}{\underset{k}{\max }\left(U_i^{\left(0\right)}\left(k\right)\right)}\end{array}\right\}$

$I_i^{\&prime;\left(0\right)}\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cccc}\frac{I_i^{\left(0\right)}\left(1\right)}{\underset{k}{\max }\left(I_i^{\left(0\right)}\left(k\right)\right)}& \frac{I_i^{\left(0\right)}\left(2\right)}{\underset{k}{\max }\left(I_i^{\left(0\right)}\left(k\right)\right)}& \&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;& \frac{I_i^{\left(0\right)}\left(N\right)}{\underset{k}{\max }\left(I_i^{\left(0\right)}\left(k\right)\right)}\end{array}\right\}$

$T_i^{\&prime;\left(0\right)}\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cccc}\frac{T_i^{\left(0\right)}\left(1\right)}{\underset{k}{\max }\left(T_i^{\left(0\right)}\left(k\right)\right)}& \frac{T_i^{\left(0\right)}\left(2\right)}{\underset{k}{\max }\left(T_i^{\left(0\right)}\left(k\right)\right)}& \&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;& \frac{T_i^{\left(0\right)}\left(N\right)}{\underset{k}{\max }\left(T_i^{\left(0\right)}\left(k\right)\right)}\end{array}\right\}$

步骤3：铅酸蓄电池组的各单体放电端电压U_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列U′_i ⁽⁰⁾(k)，铅酸蓄电池组的各单体放电电流I_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列I′_i ⁽⁰⁾(k)和铅酸蓄电池组的各单体温度T_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列T′_i ⁽⁰⁾(k)以电量满(1)，高电量(2)，中电量(3)，低电量(4)和电量不足(5)五个铅酸蓄电池组能级状态建立能级样本阵A，表达式为：

其中a_1j，j＝1，2，…，5代表铅酸蓄电池组的各单体放电端电压U_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列U′_i ⁽⁰⁾(k)的采样值；a_2j，j＝1，2，…，5代表铅酸蓄电池组的各单体放电电流I_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列I′_i ⁽⁰⁾(k)的采样值；a_3j，j＝1，2，…，5代表铅酸蓄电池组的各单体温度T_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列T_i ⁽⁰⁾(k)的采样值；

步骤4：根据铅酸蓄电池组能级状态能级样本阵A，计算铅酸蓄电池组的各单体放电端电压U_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列U′_i ⁽⁰⁾(k)，铅酸蓄电池组的各单体放电电流I_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列I′_i ⁽⁰⁾(k)和铅酸蓄电池组的各单体温度T_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列T′_i ⁽⁰⁾(k)属于电量满(1)，高电量(2)，中电量(3)，低电量(4)和电量不足(5)各能级状态灰色类的权，表达式为：

${\mathrm{\&phi;}}_{\mathrm{jk}}=\frac{m_{\mathrm{jk}}}{m_j},$

其中， $m_{\mathrm{jk}}=\underset{i=1}{\overset{3}{\mathrm{\&Sigma;}}}{e}_k{a}_{\mathrm{ij}},$ $m_j=\underset{k=1}{\overset{5}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{i=1}{\overset{3}{\mathrm{\&Sigma;}}}{e}_k{a}_{\mathrm{ij}},$ j＝1，2，…，5，e_k为电量满(1)，高电量(2)，中电量(3)，低电量(4)和电量不足(5)各能级状态的白化函数。白化函数e_k的定义如下：

$e_1\left\{\begin{array}{cc}1& a_{\mathrm{ij}}\&GreaterEqual;0.9\\ \frac{a_{\mathrm{ij}}}{0.9}& a_{\mathrm{ij}}<0.9\end{array}\right.,e_2\left\{\begin{array}{cc}1& 0.8\&le;a_{\mathrm{ij}}\&le;0.9\\ \frac{a_{\mathrm{ij}}}{0.8}& a_{\mathrm{ij}}<0.8\\ \frac{1-a_{\mathrm{ij}}}{0.1}& a_{\mathrm{ij}}>0.9\end{array}\right.e_3\left\{\begin{array}{cc}1& 0.7\&le;a_{\mathrm{ij}}<0.8\\ \frac{a_{\mathrm{ij}}}{0.7}& a_{\mathrm{ij}}<0.7\\ \frac{1-a_{\mathrm{ij}}}{0.2}& a_{\mathrm{ij}}>0.8\end{array}\right.$

$e_4\left\{\begin{array}{cc}1& 0.6\&le;a_{\mathrm{ij}}<0.7\\ \frac{a_{\mathrm{ij}}}{0.6}& a_{\mathrm{ij}}<0.6\\ \frac{1-a_{\mathrm{ij}}}{0.3}& a_{\mathrm{ij}}>0.7\end{array}\right.e_5\left\{\begin{array}{cc}1& a_{\mathrm{ij}}<0.6\\ \frac{1-a_{\mathrm{ij}}}{0.4}& a_{\mathrm{ij}}\&GreaterEqual;0.6\end{array}\right.$

其中a_ij为铅酸蓄电池组能级状态能级样本阵A的元素，i＝1，2，3；j＝1，2，3，4，5；

步骤5：按灰色系统制高原则确定铅酸蓄电池组单体的电量能级，表达式为：

${\mathrm{\&phi;}}_{{\mathrm{jk}}^{*}}=\underset{k}{\max }\left({\mathrm{\&phi;}}_{\mathrm{jk}}\right),{\mathrm{\&phi;}}_i=\underset{j}{\max }\left({\mathrm{\&phi;}}_{{\mathrm{jk}}^{*}}\right)$

φ_i即为铅酸蓄电池组单体i在k＝5采样时刻的电量，电量显示延迟误差在1s内，k′为各单体电池电量目标下标值，k′∈(1，5)。

步骤6：根据铅酸蓄电池组的各单体的电量φ_i，按均衡原则计算铅酸蓄电池组电量Q，表达式为：

$Q=\frac{\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&phi;}}_i}{M}$

其中M为单体电池个数，电量Q值若不是整数则遵循向左取整的原则。此步骤为抑制铅酸蓄电池组中落后电池对整个电池组电量显示的干扰，保证各单体电池的均衡性。

实施例1：

本发明实施例放电对象选择的是江西省南昌市强劲电源科技有限公司生产的强盛免维护电动助力车蓄电池FC12-12共四个串联，该蓄电池20小时放电率下的容量为12AH，蓄电池防腐高精度温度传感器的放置位置为各单体电池内部中心位置。实验路况为近山土路，此种路况不适合定速行驶。行驶时间为41分钟。

下面针对行驶过程中某一时段工况数据，详细阐述本发明的基于灰色统计理论的铅酸蓄电池电量均衡显示方法。

第一步，单位周期采样个数为5，定周期连续采样放电时铅酸蓄电池组的各单体放电端电压U_i ⁽⁰⁾(k)，铅酸蓄电池组的各单体放电电流I_i ⁽⁰⁾(k)和铅酸蓄电池组的各单体温度T_i ⁽⁰⁾(k)原始序列如表1所示：

表1

表1中U₁ ⁽⁰⁾(k)、U₂ ⁽⁰⁾(k)、U₃ ⁽⁰⁾(k)、U₄ ⁽⁰⁾(k)代表四个单体电池的放电端电压值，I_{i＝1，2，3，4} ⁽⁰⁾(k)代表串联电池组的放电电流值，T₁ ⁽⁰⁾(k)、T₂ ⁽⁰⁾(k)、T₃ ⁽⁰⁾(k)、T₄ ⁽⁰⁾(k)代表四个单体的温度值；

第二步，按照上限效果测度统一铅酸蓄电池组的各单体放电端电压U_i ⁽⁰⁾(k)，铅酸蓄电池组的各单体放电电流I_i ⁽⁰⁾(k)和铅酸蓄电池组的各单体温度T_i ⁽⁰⁾(k)的序列极性，统一极性后的序列如表2所示：

表2

第三步，铅酸蓄电池组的各单体放电端电压U_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列U′_i ⁽⁰⁾(k)，铅酸蓄电池组的各单体放电电流I_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列I′_i ⁽⁰⁾(k)和铅酸蓄电池组的各单体温度T_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列T′_i ⁽⁰⁾(k)以电量满(1)，高电量(2)，中电量(3)，低电量(4)和电量不足(5)五个铅酸蓄电池组能级状态建立能级样本阵A_i，i＝1，2，3，4，具体为：

$A_1=\left\{\begin{array}{ccccc}0.9481& 0.9704& 0.9407& 1& 0.9111\\ 0.8571& 0.5& 0.9524& 0.4524& 1\\ 1& 0.9117& 0.9959& 0.9117& 1\end{array}\right\}$

$A_2=\left\{\begin{array}{ccccc}0.9627& 1& 0.9552& 0.9925& 0.9254\\ 0.8571& 0.5& 0.9524& 0.4524& 1\\ 1& 0.9959& 1& 0.9917& 0.9959\end{array}\right\}$

$A_3=\left\{\begin{array}{ccccc}0.9403& 0.9701& 0.9552& 1& 0.9104\\ 0.8517& 0.5& 0.9524& 0.4524& 1\\ 1& 0.9117& 1& 0.9959& 0.9959\end{array}\right\}$

$A_4=\left\{\begin{array}{ccccc}0.9621& 1& 0.9621& 0.9848& 0.9545\\ 0.8571& 0.5& 0.9524& 0.4524& 1\\ 1& 0.9917& 0.9959& 0.9959& 1\end{array}\right\}$

第四步，根据铅酸蓄电池组能级状态能级样本阵A，计算铅酸蓄电池组的各单体放电端电压U_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列U′_i ⁽⁰⁾(k)，铅酸蓄电池组的各单体放电电流I_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列I′_i ⁽⁰⁾(k)和铅酸蓄电池组的各单体温度T_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列T′_i ⁽⁰⁾(k)属于电量满(1)，高电量(2)，中电量(3)，低电量(4)和电量不足(5)各能级状态灰色类的权，各单体按序号1，2，3，4排列所得各灰色类的权值如表3至表6所示：

表3(单体1)

表4(单体2)

表5(单体3)

表6(单体4)

第五步，按灰色系统制高原则确定铅酸蓄电池组单体的电量能级，通过表达式

${\mathrm{\&phi;}}_{{\mathrm{jk}}^{*}}=\underset{k}{\max }\left({\mathrm{\&phi;}}_{\mathrm{jk}}\right),{\mathrm{\&phi;}}_i=\underset{j}{\max }\left({\mathrm{\&phi;}}_{{\mathrm{jk}}^{*}}\right)$

计算可得各单体的电量能级如表7所示：

表7

	单体1	单体2	单体3	单体4
					电池能级	高电量(2)	中电量(3)	中电量(3)	低电量(4)

第六步，根据铅酸蓄电池组的各单体的电量φi，按均衡原则计算铅酸蓄电池组电量Q，通过表达式

$Q=\frac{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&phi;}}_i}{4}$

计算可得蓄电池组的电量为中电量能级状态3。

如图2所示：

本发明实施例在整个放电过程中的电量显示曲线与实际电量和基于蓄电池内阻和端电压的蓄电池组电量显示差异曲线图，从2图中可以看出，基于蓄电池内阻和端电压的蓄电池组电量显示明显存在偏高特性，这也就不难解释为什么在电量显示充足的情况下，电池组无法满足实际工况要求的原因了；而本发明较好的逼近了实际电量曲线，尤其在放电过程后期，本发明电量显示的准确性得到体现。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于灰色统计理论的铅酸蓄电池电量均衡显示方法，其特征在于：步骤如下

1.1定周期连续采样放电时铅酸蓄电池组的各单体放电端电压U_i ⁽⁰⁾(k)，铅酸蓄电池组的各单体放电电流I_i ⁽⁰⁾(k)和铅酸蓄电池组的各单体温度T_i ⁽⁰⁾(k)；

其中：i代表铅酸蓄电池组第i单体，k为采样时刻；

1.2按照上限效果测度统一铅酸蓄电池组的各单体放电端电压U_i ⁽⁰⁾(k)，铅酸蓄电池组的各单体放电电流I_i ⁽⁰⁾(k)和铅酸蓄电池组的各单体温度T_i ⁽⁰⁾(k)的序列极性，序列元素表达式为：

$U_i^{\&prime;\left(0\right)}\left(k\right)=\frac{U_i^{\left(0\right)}\left(k\right)}{\underset{k}{\max }\left(U_i^{\left(0\right)}\left(k\right)\right)},$ $I_i^{\&prime;\left(0\right)}\left(k\right)=\frac{I_i^{\left(0\right)}\left(k\right)}{\underset{k}{\max }\left(I_i^{\left(0\right)}\left(k\right)\right)},$ $T_i^{\&prime;\left(0\right)}\left(k\right)=\frac{T_i^{\left(0\right)}\left(k\right)}{\underset{k}{\max }\left(T_i^{\left(0\right)}\left(k\right)\right)}$

1.3铅酸蓄电池组的各单体放电端电压U_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列U′_i ⁽⁰⁾(k)，铅酸蓄电池组的各单体放电电流I_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列I′_i ⁽⁰⁾(k)和铅酸蓄电池组的各单体温度T_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列Y′_i ⁽⁰⁾(k)以电量满(1)，高电量(2)，中电量(3)，低电量(4)和电量不足(5)五个铅酸蓄电池组能级状态建立能级样本阵A，表达式为：

其中a_1j，j＝1，2，…，5代表铅酸蓄电池组的各单体放电端电压U_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列U′_i ⁽⁰⁾(k)的采样值；a_2j，j＝1，2，…，5代表铅酸蓄电池组的各单体放电电流I_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列I′_i ⁽⁰⁾(k)的采样值；a_3j，j＝1，2，…，5代表铅酸蓄电池组的各单体温度T_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列T_i ⁽⁰⁾(k)的采样值；

1.4根据铅酸蓄电池组能级状态能级样本阵A，计算铅酸蓄电池组的各单体放电端电压U_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列U′_i ⁽⁰⁾(k)，铅酸蓄电池组的各单体放电电流U_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列I′_i ⁽⁰⁾(k)和铅酸蓄电池组的各单体温度T_i ⁽⁰⁾(k)统一极性后的序列T′_i ^(k)属于电量满(1)，高电量(2)，中电量(3)，低电量(4)和电量不足(5)各能级状态灰色类的权，表达式为：

${\mathrm{\&phi;}}_{\mathrm{jk}}=\frac{m_{\mathrm{jk}}}{m_j},$

其中， $m_{\mathrm{jk}}=\underset{i=1}{\overset{3}{\mathrm{\&Sigma;}}}{e}_k{a}_{\mathrm{ij}},$ $m_j=\underset{k=1}{\overset{5}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{i=1}{\overset{3}{\mathrm{\&Sigma;}}}{e}_k{a}_{\mathrm{ij}},j=\mathrm{1,2},...,5,$ e_k为电量满(1)，高电量(2)，中电量(3)，低电量(4)和电量不足(5)各能级状态的白化函数；

1.5按灰色系统制高原则确定铅酸蓄电池组的单体电量能级，表达式为：

${\mathrm{\&phi;}}_{{\mathrm{jk}}^{*}}=\underset{k}{\max }\left({\mathrm{\&phi;}}_{\mathrm{jk}}\right),{\mathrm{\&phi;}}_i=\underset{j}{\max }\left({\mathrm{\&phi;}}_{{\mathrm{jk}}^{*}}\right)$

φ_i即为铅酸蓄电池组单体i在k＝5采样时刻的电量；

1.6根据铅酸蓄电池组的各单体的电量φ_i，按均衡原则计算铅酸蓄电池组电量Q，表达式为：

$Q=\frac{\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&phi;}}_i}{M}$

其中M为单体电池个数，电量Q值若不是整数则遵循向左取整的原则。

2.根据权利要求1步骤1.1所述的基于灰色统计理论的铅酸蓄电池电量均衡显示方法，其特征在于：所述的铅酸蓄电池组可以采样串联或并联，个数不限，串联时各单体铅酸蓄电池放电电流值相同，并联时各单体铅酸蓄电池端电压值相同。

3.根据权利要求1步骤1.4所述的基于灰色统计理论的铅酸蓄电池电量均衡显示方法，其特征在于：所述的白化函数e_k的定义如下：

$e_1\left\{\begin{array}{cc}1& a_{\mathrm{ij}}\&GreaterEqual;0.9\\ \frac{a_{\mathrm{ij}}}{0.9}& a_{\mathrm{ij}}<0.9\end{array}\right.,$ $e_2\left\{\begin{array}{cc}1& 0.8\&le;a_{\mathrm{ij}}<0.9\\ \frac{a_{\mathrm{ij}}}{0.8}& a_{\mathrm{ij}}<0.8\\ \frac{1-a_{\mathrm{ij}}}{0.1}& a_{\mathrm{ij}}>0.9\end{array}\right.$ $e_3\left\{\begin{array}{cc}1& 0.7\&le;a_{\mathrm{ij}}<0.8\\ \frac{a_{\mathrm{ij}}}{0.7}& a_{\mathrm{ij}}<0.7\\ \frac{1-a_{\mathrm{ij}}}{0.2}& a_{\mathrm{ij}}>0.8\end{array}\right.$

$e_4\left\{\begin{array}{cc}1& 0.6\&le;a_{\mathrm{ij}}<0.7\\ \frac{a_{\mathrm{ij}}}{0.6}& a_{\mathrm{ij}}<0.6\\ \frac{1-a_{\mathrm{ij}}}{0.3}& a_{\mathrm{ij}}>0.7\end{array}\right.$ $e_5\left\{\begin{array}{cc}1& a_{\mathrm{ij}}<0.6\\ \frac{1-a_{\mathrm{ij}}}{0.4}& a_{\mathrm{ij}}\&GreaterEqual;0.6\end{array}\right.$

其中a_ij为铅酸蓄电池组能级状态能级样本阵A的元素，i＝1，2，3；j＝1，2，3，4，5。

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