发明内容
本发明的主要目的是提供一种电池电流的管理方法,旨在解决现有技术中监控单元对整流模块进行限流,而导致电池充电电流随之波动,电池过电流现象频繁出现的技术问题。
为了解决上述技术问题,本发明提供一种电池电流的管理方法,包括以下步骤:
步骤S10,判断实际充电电流是否大于预设的充电限流点;
步骤S20,在所述实际充电电流大于所述预设的充电限流点时,根据实际充电电流与预设的充电限流点之间的差值对整流模块的输出电压按变步长逐次向下调整调整的方式进行调整,使所述实际充电电流逼近预设的充电限流点。
优选地,所述步骤S20包括:
步骤S201,获取整流模块当前的输出电压;
步骤S202,获取实际充电电流与预设的充电限流点之间的差值,并结合电池的增益系数和节数得到调整步长;
步骤S203,将所述当前整流模块的输出电压与所述调整步长进行加总,得到控制电压;
步骤S204,使整流模块按照所述控制电压输出;
步骤S205,重复步骤S201至S204。
优选地,在执行所述步骤S10之前还包括:
判断所述实际充电电流是否大于过流点,若是,则选取下电点和电池建立电压中较大的一个值作为控制电压对整流模块的输出电压进行控制。
优选地,在执行步骤S20之前还包括:
判断所述实际充电电流是否小于预设的充电限流点的90%;
若是,则将调整步长减半对整流模块的输出电压进行调整,至所述控制电压小于或等于浮充或均充电压;
若否,则结束对整流模块的输出电压按变步长逐次向下调整调整的方式进行调整。
优选地,所述步骤S20还包括:
在实际充电电流达到预设的充电限流点的90%~100%之间时,停止对整流模块的输出电压按变步长逐次向下调整调整的方式进行调整。
本发明另提供一种电池电流的管理装置,包括:
判断模块,用于判断实际充电电流是否大于预设的充电限流点;
调整模块,用于在所述实际充电电流大于所述预设的充电限流点时,根据实际充电电流与预设的充电限流点之间的差值对整流模块的输出电压按变步长逐次向下调整调整的方式进行调整,使所述实际充电电流逼近预设的充电限流点。
优选地,所述调整模块具体包括:
输出电压获取单元,用于获取整流模块当前的输出电压;
调整步长获取单元,用于获取实际充电电流与预设的充电限流点之间的差值,并结合电池的增益系数和节数得到调整步长;
控制电压获取单元,用于将所述当前整流模块的输出电压与所述调整步长进行加总,得到控制电压;
执行单元,用于使整流模块按照所述控制电压输出,并控制输出电压获取单元、调整步长获取单元和控制电压获取单元重新工作。
优选地,所述判断模块还用于:
判断所述实际充电电流是否大于过流点;
所述调整模块还包括:
选择单元,用于在实际充电电流大于过流点时,选取下电点和电池建立电压中较大的一个值作为控制电压对整流模块的输出电压进行控制。
优选地,所述判断模块还用于判断所述实际充电电流是否小于预设的充电限流点的90%;
所述调整模块还包括:
逼近处理单元,用于在所述实际充电电流小于预设的充电限流点的90%时,将调整步长减半对整流模块的输出电压进行调整,至所述控制电压小于或等于浮充或均充电压;以及
在所述实际充电电流大于或等于预设的充电限流点的90%时,结束对整流模块的输出电压按变步长逐次向下调整调整的方式进行调整。
优选地,所述逼近处理单元还用于:
在实际充电电流达到预设的充电限流点的90%~100%之间时,停止对整流模块的输出电压按变步长逐次向下调整调整的方式进行调整。
本发明在电池充电时通过对整流模块的电压进行调节,在调压控制过程中,采用变步长逐次逼近的方式,补偿了增益系数的差异,确保充电电流能够快速准确地达到限流值,可以完全避免在电池充电过程中负载波动而导致的充电电流变化,从而保证充电效果,延长蓄电池的寿命。
具体实施方式
应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
当监控单元只控制整流模块的输出电压时,即使负载电流不停变化,由于整流模块恒压源的特性,由整流模块输出至电池上的电压基本不会变化,因此电池的充电电流也就不变。基于上述分析,本发明实施例提出在实际充电电流大于预设的充电限流点时,对整流模块的输出电压进行变步长逐次向下调整的方式进行调整,以使得实际充电电流无限逼近预设的充电限流点,确保充电电流能够快速准确地达到限流值,避免在电池充电过程中负载波动而导致的充电电流变化。
参照图1,本发明实施例电池电流的管理方法包括以下步骤:
步骤S10,判断实际充电电流是否大于预设的充电限流点;预设的充电限流点是指监控单元中预先设置的整流模块的充电电流输出限制值,该值与电池的标称容量C10相关,监控单元控制整流模块不得超过该值向电池输出充电电流,超过该值输出将报警。进一步的,如果存在多组电池,则选择最大的充电电流作为实际充电电流;即选择最大的充电电流作为判断基准,判断充电过程中是否存在过充现象。
步骤S20,在实际充电电流大于预设的充电限流点时,根据实际充电电流与预设的充电限流点之间的差值对整流模块的输出电压按变步长逐次向下调整的方式进行调整,使所述实际充电电流逼近预设的充电限流点。
特别的,本发明实施例电池电流的管理方法可用于在转均充(对电池进行较大电流充电,以补充电池缺失的电量)、电池放电测试结束(对电池放电能力的测试,属于系统自检项目)或者交流来电时(交流市电恢复正常)这些电池电量较低的状态。
本发明实施例中,在电池充电时通过对整流模块的电压进行调节,在调压控制过程中,采用变步长逐次逼近的方式,补偿了增益系数的差异,确保充电电流能够快速准确地达到限流值,可以完全避免在电池充电过程中负载波动而导致的充电电流变化,从而保证充电效果,延长蓄电池的寿命。
参照图2,步骤S20中,根据实际充电电流与预设的充电限流点之间的差值对整流模块的输出电压按变步长逐次向下调整的方式进行调整包括:
步骤S201,获取整流模块当前的输出电压;
步骤S202,获取实际充电电流与预设的充电限流点之间的差值,并结合电池的增益系数和节数得到调整步长;具体的,可根据蓄电池的特性,将实际充电电流与预设的充电限流点之间的差值与增益系数和节数相乘,得到调整步长。
步骤S203,将所述当前整流模块的输出电压与所述调整步长进行加总,得到控制电压;
步骤S204,使整流模块按照所述控制电压输出;
步骤S205,重复步骤S201至S204。也就是说,重复将控制电压作为整流模块当前的输出电压,然后获取整流模块按控制电压输出时的新的实际充电电流,并获取新的实际充电电流与预设的充电限流点之间的差值,并结合电池的增益系数和节数得到新的调整步长;然后将控制电压与新的调整步长进行加总,得到新的控制电压,直至实际充电电流无限逼近预设的充电限流点。
具体的,本发明实施例中,可根据整流模块输出的电压与电流之间的特性按以下公式不断进行重复运算,获取控制电压。如本领域技术人员所周知,整流模块输出的电压与电流之间有以下特性:
Vs=Vsp+(Is–Ia)xGxN,其中,
Vs为整流模块的输出电压,即控制电压;
Vsp为前一次整流模块的输出电压,即整流模块当前的输出电压;
Is为预设的充电限流点;
Ia为实际充电电流;
G为增益系数,如:铅酸电池典型值=0.15V/(C*cell);
N为电池节数。
本发明实施例步骤S20中,对整流模块的输出电压按逐次逼近的方式进行调整包括:
获取当前整流模块的输出电压并将其作为前一次整流模块的输出电压Vsp、将整流模块的输出限流点作为实际充电电流Ia、将预设的充电限流点Is代入公式Vs=Vsp+(Is–Ia)xGxN进行运算,得到整流模块控制电压Vs;
下发控制电压Vs至整流模块使其按照所述控制电压Vs输出,并将整流模块按控制电压输出时的输出限流点作为Ia’,将控制电压Vs和Ia’重新代入上述公式并不断进行迭代处理至获取到的新的控制电压大于欠压点。
也就是说,将整流模块当前的输出电压作为Vsp,输出限流点作为Ia,系统设定的充电限流点作为Is,代入上述公式,得出一个新的整流模块的输出电压(控制电压)。由于增益系数的差异,整流模块输出这个控制电压不可能准确获得既定的充电限流点。但是由于此公式是符合电池特性的,因此所得到的新的整流模块输出限流点必将更逼近既定的充电限流点。整流模块输出控制电压后,用控制电压和根据该控制电压所获取的输出限流点再代入上述公式计算,又可获得更接近预设的充电限流点的实际充电电流。如此几次迭代计算后,整流模块的输出限流点将可以无限逼近既定值。并且从迭代计算的过程可看出增益系数只对迭代的速度(次数)有影响,而并不影响最终的逼近程度,因此这种方法可普遍应用于各种型号、各种厂家的蓄电池限流控制。
在一实施方案中,在执行前述步骤S10之前还包括:
判断所述实际充电电流是否大于过流点,若是,则选取下电点和电池建立电压中较大的一个值作为控制电压对整流模块的输出电压进行控制。以48V系统为例,当电池的充电电流超过过流点时,必须立即将电流限下来,而逐步调压可能无法实现一步到位。经过大量的实验已经论证,47V是铅酸电池的建立电压,即使很亏的铅酸电池在加47V电压时也不会导致损坏电池的大电流。因此本发明实施例提出在过流情况下,将整流模块的输出电压一步调到47V,以迅速减小充电电流。同时还要避免导致下电,因此,取下电点和47V中较大的一个作为过流回调电压基点是合理的。
进一步的,在本实施方案中,在执行步骤S10之前,本发明实施例还可包括判断整流模块当前是否处于调压状态(即本发明的调压处理流程)的步骤,如果是,则执行步骤S10,如果否,则监控单元将整流模块调整到调压状态。
在一具体方案中,在执行前述步骤S20之前还包括:
判断所述实际充电电流是否小于预设的充电限流点的90%;
若是,则将调整步长减半对整流模块的输出电压进行调整,至控制电压小于或等于浮充或均充电压;浮充是指当电池处于充满状态时,充电器不会停止充电,仍会提供恒定的浮充电压与很小浮充电流供给电池,因为,一旦充电器停止充电,电池会自然地释放电能,所以利用浮充的方式平衡这种自然放电。均充是指为了均衡电池组中各个电池的端压、比重所进行的充电,以定电流和定时间的方式对电池充电。所谓将调整步长减半,是指将调整幅度缩小,如果大于预设的充电限流点时一次调整2V,那么在小于预设的充电限流点的90%则一次调整1V,直至控制电压小于或等于浮充或均充电压。例如,上述公式可变换为:Vs=Vsp+(Is–Ia)xGxN/2。本发明实施例中,在实际充电电流小于预设的充电限流点的90%时,以调整幅度减半的方式将控制电压调整到小于或等于浮充或均充电压,可保证充电电流不会出现太大波动。
若否,则结束对整流模块的输出电压按变步长逐次向下调整的方式进行调整。如果实际充电电流不小于预设的充电限流点的90%,那么说明两者已经相当接近,已经不再需要调整,此时可结束对整流模块的输出电压进行调整。
进一步的,在一实施方案中,上述步骤S20还包括:
在实际充电电流达到预设的充电限流点的90%~100%之间时,停止对整流模块的输出电压按变步长逐次向下调整的方式进行调整。
此外,应当说明的是,本发明实施例中,在调压控制结束后,才能进行温度补偿、电压闭环调节等控制处理。温度补偿,即根据温度在+/-2V的范围内调节整流模块的输出电压;电压闭环调节,即根据当前整流模块实际输出电压和监控设置的输出电压的差值调整整流模块的输出电压,以期获得更准确的输出。这两项功能是监控单元的基本功能,这两项功能都是调节整流模块的输出电压来实现的。在上述方法控制限流点的过程还未达到稳定时进行温度补偿或电压闭环调节,将可能破坏对限流的控制,因此要待迭代过程结束后才进行温度补偿或电压闭环调节。
本发明电池电流的管理方法实施例中,对于电池电流的具体控制流程请参照图3所示,该方法流程具体包括以下步骤:
步骤S101,选择最大的电池电流作为Ia;此处是指存在多组电池的情况,如果只有一组电池,则直接选取实际充电电流作为Ia。
步骤S102,判断电池电流是否大于过流点,如果是,则执行步骤S1021,选取下电点和电池建立电压中较大的一个值作为控制电压对整流模块的输出电压进行控制,然后进入调压状态;如果否,则执行步骤S103;
步骤S103,判断整流模块是否处于调压状态;若是,则执行步骤S104;若否,则执行步骤S1031,判断电池的实际充电电流是否大于预设的充电限流点,如果是,则执行步骤S1032,按上述公式调整整流模块的输出电压;如果否,则直接结束流程。
步骤S104,判断电池的实际充电电流是否大于预设的充电限流点;如果是,则执行步骤S105,如果否,则执行步骤S106;
步骤S105,按上述公式不断进行重复运算至获取到的控制电压Vs大于欠压点;
步骤S106,判断电池电流是否小于限流点的90%;如果是,则执行步骤S107至S108,如果否,则结束流程;
步骤S107,将调整步长减半对整流模块的输出电压进行调整,至控制电压小于或等于浮充或均充电压;
步骤S108,判断电池电流是否小于稳流均充电流,如果是则结束调压状态;如果否,则直接结束流程。
本发明另提供一种电池电流的管理装置,其可实现上述方法。参照图4,该电池电流的管理装置包括:
判断模块10,用于判断实际充电电流是否大于预设的充电限流点;预设的充电限流点是指监控单元中预先设置的整流模块的充电电流输出限制值,该值与电池的标称容量C10相关,监控单元控制整流模块不得超过该值向电池输出充电电流,超过该值输出将报警。进一步的,如果存在多组电池,则电池电流的管理装置选择最大的充电电流作为实际充电电流;即选择最大的充电电流作为判断基准,判断充电过程中是否存在过充现象。
调整模块20,用于在所述实际充电电流大于所述预设的充电限流点时,根据实际充电电流与预设的充电限流点之间的差值对整流模块的输出电压按变步长逐次向下调整调整的方式进行调整,使所述实际充电电流逼近预设的充电限流点。
本发明实施例中,通过调整模块20在电池充电时通过对整流模块的电压进行调节,在调压控制过程中,采用变步长逐次逼近的方式,补偿了增益系数的差异,确保充电电流能够快速准确地达到限流值,可以完全避免在电池充电过程中负载波动而导致的充电电流变化,从而保证充电效果,延长蓄电池的寿命。
参照图5,在一实施方案中,上述调整模块20具体可包括:
输出电压获取单元21,用于获取整流模块当前的输出电压;
调整步长获取单元22,用于获取实际充电电流与预设的充电限流点之间的差值,并结合电池的增益系数和节数得到调整步长;具体的,可根据蓄电池的特性,将实际充电电流与预设的充电限流点之间的差值与增益系数和节数相乘,得到调整步长。
控制电压获取单元23,用于将当前整流模块的输出电压与所述调整步长进行加总,得到控制电压;
执行单元24,用于使整流模块按照所述控制电压输出,并控制输出电压获取单元21、调整步长获取单元22和控制电压获取单元23重新工作。
具体的,本发明实施例中,调整模块20可根据整流模块输出的电压与电流之间的特性按以下公式不断进行重复运算,获取控制电压。如本领域技术人员所周知,整流模块输出的电压与电流之间有以下特性:
Vs=Vsp+(Is–Ia)xGxN,其中,
Vs为整流模块的输出电压,即控制电压;
Vsp为前一次整流模块的输出电压,即整流模块当前的输出电压;
Is为预设的充电限流点;
Ia为实际充电电流;
G为增益系数,如:铅酸电池典型值=0.15V/(C*cell);
N为电池节数。
本发明实施例中,电池电流的管理装置可以基于现有监控单元进行改进而实现。例如,对监控单元的软件管理流程进行改进,从而实现按上述方法对整流模块的电压进行调整。
在一实施方案中,调整模块20中的输出电压获取单元21获取整流模块当前的输出电压Vsp,调整步长获取单元22将整流模块的输出限流点作为实际充电电流Ia、将预设的充电限流点Is,按(Is–Ia)xGxN进行运算,得到调整步长,控制电压获取单元23按公式Vs=Vsp+(Is–Ia)xGxN,将当前的输出电压Vsp与调整步长加总,得到整流模块控制电压Vs;
执行单元24下发控制电压Vs至整流模块使其按照控制电压Vs输出,并控制上述各对应单元将本次整流模块的输出限流点作为Ia’,将控制电压Vs和Ia’重新代入上述公式并不断进行迭代处理至获取到的新的控制电压大于欠压点。也就是说,调整模块20将当前整流模块的输出电压作为Vsp,输出限流点作为Ia,系统设定的充电限流点作为Is,代入上述公式,得出一个新的整流模块的输出电压(控制电压)。由于增益系数的差异,整流模块输出这个控制电压不可能准确获得既定的充电限流点。但是由于此公式是符合电池特性的,因此所得到的新的整流模块输出限流点必将更逼近既定的充电限流点。整流模块输出控制电压后,调整模块20将控制电压和根据该控制电压所获取的输出限流点再代入上述公式计算整流模块的输出电压又可获得更接近既定充电限流点的整流模块输出限流点。如此几次迭代计算后,整流模块的输出限流点(实际充电电流)将可以无限逼近既定值。并且从迭代计算的过程可看出增益系数只对迭代的速度(次数)有影响,而并不影响最终的逼近程度,因此这种方法可普遍应用于各种型号、各种厂家的蓄电池限流控制。
在一实施方案中,判断模块10还用于判断所述实际充电电流是否大于过流点;调整模块20还包括选择单元25,用于在实际充电电流大于过流点时,选取下电点和电池建立电压中较大的一个值作为控制电压对整流模块的输出电压进行控制。以48V系统为例,判断模块10判断出电池的充电电流超过过流点时,此时必须立即将电流限下来,而逐步调压可能无法实现一步到位。经过大量的实验已经论证,47V是铅酸电池的建立电压,即使很亏的铅酸电池在加47V电压时也不会导致损坏电池的大电流。因此本发明实施例提出在过流情况下,通过调整模块20中的选择单元25将整流模块的输出电压一步调到47V,以迅速减小充电电流。同时还要避免导致下电,因此,取下电点和47V中较大的一个作为过流回调电压基点是合理的。
在一实施方案中,判断模块10还用于判断所述实际充电电流是否小于预设的充电限流点的90%;
调整模块20还包括:
逼近处理单元26,用于在实际充电电流小于预设的充电限流点的90%时,将调整步长减半对整流模块的输出电压进行调整,至所述控制电压小于或等于浮充或均充电压;以及
在所述实际充电电流大于或等于预设的充电限流点的90%时,结束对整流模块的输出电压按变步长逐次向下调整的方式进行调整。
所谓将调整步长减半,是指将整流模块的输出电压调整幅度缩小,如果大于预设的充电限流点时一次调整2V,那么在小于预设的充电限流点的90%则一次调整1V,直至控制电压小于或等于浮充或均充电压。例如,可将上述公式调整为Vs=Vsp+(Is–Ia)xGxN/2;如果实际充电电流不小于预设的充电限流点的90%,那么说明两者已经相当接近,已经不再需要调整,此时调整模块20可结束对整流模块的输出电压按逐次逼近的方式进行调整。本发明实施例中,在实际充电电流小于预设的充电限流点的90%时,以逐次折中迭代调整的方式将控制电压调整到小于或等于浮充或均充电压,可保证充电电流不会出现太大波动。
在一实施方案中,逼近处理单元26还可用于:
在实际充电电流达到预设的充电限流点的90%~100%之间时,停止对整流模块的输出电压按逐次逼近的方式进行调整。
此外,应当说明的是,本发明实施例中,电池电流的管理装置在调压控制结束后,才能进行温度补偿、电压闭环调节等控制处理。温度补偿,即根据温度在+/-2V的范围内调节整流模块的输出电压;电压闭环调节,即根据当前整流模块实际输出电压和监控设置的输出电压的差值调整整流模块的输出电压,以期获得更准确的输出。这两项功能是监控单元的基本功能,这两项功能都是调节整流模块的输出电压来实现的。在迭上述方法控制限流点的过程还未达到稳定时进行温度补偿或电压闭环调节,将可能破坏对限流的控制,因此要待迭代过程结束后才进行温度补偿或电压闭环调节。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护内。