CN109917279A - 在线非恒定负载下电池容量检测电路及其检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在线非恒定负载下电池容量检测电路及其检测方法，包括：采样电阻，采样电阻与待测电池串联；采集模块，采集模块与采样电阻并联；主控制模块，主控制模块与采集模块及待测电池连接。主控制模块至少包括相互连接的模数转换器及处理器；其中模数转换器与待测电池连接；模数转换器及采集模块分别与处理器连接。主控制模块外接一通信模块。与现有技术相比，本发明具有如下优势：准确的检测电池状态并根据电池的状态实时做出提醒。

Description

在线非恒定负载下电池容量检测电路及其检测方法
技术领域
本发明专利涉及一种监测系统，具体地，涉及一种在线非恒定负载下电池容量检测电路及其检测方法。
背景技术
很多场合都离不开电池，有些不能断电的场合电池更为重要，如何检测电池状态则极为重要。电池状态通常采用检测电池容量后预测的方式，目前电池容量检测基本给电池加恒定负载，根据电池放电的时长来计算。但在实际应用场合，电池不允许单独拿出去检测，负载也并不是恒定的，因此无法很准确的检测电池状态。
发明内容
本发明的目的是提供一种解决上述技术问题的在线非恒定负载下电池容量检测电路及其检测方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种在线非恒定负载下电池容量检测电路，包括：采样电阻，采样电阻与待测电池串联；采集模块，采集模块与采样电阻并联；主控制模块，主控制模块与采集模块及待测电池连接。
优选地，主控制模块至少包括相互连接的模数转换器及处理器；其中模数转换器与待测电池连接；模数转换器及采集模块分别与处理器连接。
优选地，主控制模块外接一通信模块。
本发明在线非恒定负载下电池容量检测方法，包括如下步骤：
步骤1，获取待测电池的实时内阻；
步骤2，获取待测电池的实时等效电压并记录采集次数N；
步骤3，获取待测电池的放电容量；
步骤4，判断待测电池状态，对判定为不合格的待测电池进行提醒。
优选地，步骤1包括：
步骤1.1，在待测电池的正极串联采样电阻；
步骤1.2，采集UACi和UABi；
步骤1.3，得到采集第i次时待测电池的实时内阻R内i；
其中i为采集次数，i为自然数，UACi为第i次采集的采样电阻两端的电压，UABi为第i次采集的待测电池两端的电压。
优选地，步骤1.3中，采集第i次时待测电池的实时内阻R内i满足：
其中，R采为采样电阻的阻值。
优选地，步骤2包括：
步骤2.1，计算采集第i次时待测电池的实时等效电压Ui，Ui满足：
其中，R恒＝UAB0/(1/2I)，I为电容标准容量的放电电流；
步骤2.2，将Ui与U阀值进行比较，记录当Ui<U阀值或未达到截止电压之前采集的次数N；其中，U阀值为待测电池的阀值电压。
优选地，步骤3中，待测电池的放电容量C满足：
其中，t为采样间隔时间。
优选地，步骤3中，t的取值范围为5μs～10μs。
优选地，步骤4中，当待测电池容量C低于同等条件下额定容量下30％时，即判定待测电池不合格，并进行提醒。
与现有技术相比，本发明具有如下优势：准确的检测电池状态并根据电池的状态实时做出提醒。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征目的和优点将会变得更明显。
图1为本发明在线非恒定负载下电池容量检测电路的待测电池等效电路图；
图2为本发明在线非恒定负载下电池容量检测方法原理图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。以下结合附图对本发明做出进一步的说明。
如图1为供电停电后设备工作的等效电路，其中R内为待测电池内阻，R采为采样电阻，负载R1-RN在设备运行过程中随机投入断开。供电断电后，定时每间隔tμs采集采样电阻两端电压UACi和待测电池供电电压UABi。采集模块用于采集采集电阻UAC处的电压；
主控模块的处理器用于控制与计算，主控模块通过模数转换器采集待测电池的电压UAB，综合UAC电压后，根据在线非恒定负载下待测电池容量检测方法，计算出实时待测电池内阻、恒定条件下放电的实时等效电压、待测电池放电容量，最终判断出待测电池状态；通信模块用于数据传输，把待测电池的实时状态上传到监控中心，待测电池处于不合格状态时主动提醒更换。
(1)计算实时待测电池内阻
待测电池处于不同的电量状态和使用年限状态下，它的内阻值不同，因此要计算电阻的实时内阻。本方法中采样频率为μs的，因此认为两次之间的内阻和待测电池电压是一样的，则有：
从而计算出实时内阻：
(2)计算在恒定条件下放电的实时等效电压
对待测电池指标来讲U阀值是在一定条件(假定恒定负载R恒)下的电压，U阀值的放电终止电压是指待测电池在一定放电条件下，规定放电终止时的负载电压。在待测电池标准中都明确规定了不同放电率和温度下放电时的终止电压。根据放电率的不同，终止电压也不同，大电流放电时规定较低的终止电压，反之小电流放电则规定较高的终止电压。由于采集的供电电压UABi与负载的大小有关系，相同容量下，负载越大UABi越小，如果按照实际采集的UABi直接与U阀值比较，则会导致待测电池容量计算不准确。因此要准确的计算待测电池容量，必须要根据实际采集值UABi计算出在恒定负载下的等效电压Ui。
在同等条件下待测电池的电压是一定的，因此有：
从而计算出实时等效电压：
计算出实时等效电压Ui后，用Ui与U阀值比较，当Ui<U阀值或未达到截止电压之前，供电恢复记录采集次数N。
电容标准容量放电电流为I，本方案取放电电流为1/2I对应的终止电压。第一次采样完成计算出R恒，R恒＝UAB0/(1/2I)。
(3)计算待测电池放电容量：
t为采样间隔时间，为保证计算准确，一般取值为5-10μs。不间断的采集和计算，有两种情况：一种是达到U阀值时自动关断待测电池供电，还有一种情况是还没有达到U阀值时，供电已经恢复。
(4)判断待测电池状态
根据采集的待测电池放电容量对比待测电池的放电曲线，待测电池容量低于同等条件下额定容量下30％则认为待测电池不合格，对不合格的待测电池进行及时提醒更换。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种在线非恒定负载下电池容量检测电路，其特征在于，包括：
采样电阻，采样电阻与待测电池串联；
采集模块，采集模块与采样电阻并联；
主控制模块，主控制模块与采集模块及待测电池连接。
2.根据权利要求1所述的在线非恒定负载下电池容量检测电路，其特征在于，主控制模块至少包括相互连接的模数转换器及处理器；其中
模数转换器与待测电池连接；模数转换器及采集模块分别与处理器连接。
3.根据权利要求2所述的在线非恒定负载下电池容量检测电路，其特征在于，主控制模块外接一通信模块。
4.一种在线非恒定负载下电池容量检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，获取待测电池的实时内阻；
步骤2，获取待测电池的实时等效电压并记录采集次数N；
步骤3，获取待测电池的放电容量；
步骤4，判断待测电池状态，对判定为不合格的待测电池进行提醒。
5.根据权利要求4所述的在线非恒定负载下电池容量检测方法，其特征在于，步骤1包括：
步骤1.1，在待测电池的正极串联采样电阻；
步骤1.2，采集UACi和UABi；
步骤1.3，得到采集第i次时待测电池的实时内阻R内i；
其中i为采集次数，i为自然数，UACi为第i次采集的采样电阻两端的电压，UABi为第i次采集的待测电池两端的电压。
6.根据权利要求5所述的在线非恒定负载下电池容量检测方法，其特征在于，步骤1.3中，采集第i次时待测电池的实时内阻R内i满足：
其中，R采为采样电阻的阻值。
7.根据权利要求6所述的在线非恒定负载下电池容量检测方法，其特征在于，步骤2包括：
步骤2.1，计算采集第i次时待测电池的实时等效电压Ui，Ui满足：
其中，R恒＝UAB0/(1/2I)，I为电容标准容量的放电电流；
步骤2.2，将Ui与U阀值进行比较，记录当Ui<U阀值或未达到截止电压之前采集的次数N；其中，U阀值为待测电池的阀值电压。
8.根据权利要求7所述的在线非恒定负载下电池容量检测方法，其特征在于，步骤3中，待测电池的放电容量C满足：
其中，t为采样间隔时间。
9.根据权利要求8所述的在线非恒定负载下电池容量检测方法，其特征在于，步骤3中，t的取值范围为5μs～10μs。
10.根据权利要求9所述的在线非恒定负载下电池容量检测方法，其特征在于，步骤4中，当待测电池容量C低于同等条件下额定容量下30％时，即判定待测电池不合格，并进行提醒。
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