CN110261675A - 一种电量监测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电量监测方法及装置，通过监测空载状态下的电机得到电机振动损耗电量W、电机振动频率f和持续工作时间t的关系曲线，并根据实时监测电机负载工作时的振动频率、持续工作时间和电机振动损耗电量W、电机振动频率f和持续工作时间t的关系曲线，得到电机工作时因振动而损耗的电量。本发明能够准确、实时的监测电机振动能量损耗，为合理利用电机振动能量提供了有力的数据支撑。

Description

一种电量监测方法及装置

技术领域

本发明涉及电量监测技术领域，具体涉及一种因振动而消耗的电量监测方法及装置。

背景技术

过去100多年里，发达国家先后完成了工业化，消耗了地球上大量的自然资源，特别是能源资源。当前，一些发展中国家正在步入工业化阶段，能源消费增加是经济社会发展的客观必然。我国作为当今世界上最大的发展中国家，在经济取得高速发展的同时，同样面临着自然资源的巨大损耗，因此绿色环保、节能减排已经成为当下我国政府、社会组织机构和群体关注的重点问题。

汽车已成为当前家庭的必备品，汽车使用率越来越高，同时消耗的石油等资源也越来越多。为了节能减排，除了使用新型能源汽车外，充分利用汽车使用过程中的能量损耗也成为当前探索的热点。例如，CN106379168A提出了通过采集车辆在行驶过程中的振动信号，并将车辆行驶过程中的振动机械能转化为电能进行加以利用。

振动机械能不仅只是存在汽车使用中，但凡涉及机械振动的技术中均存在振动能量的消耗，振动能量的收集和利用完全可以有效的缓解环境自然资源的消耗，而且已经被广泛用于现有技术中，例如：CN205643326U中提出通过将波浪振动产生的能量转换为电能进行自供能，以满足水域水质监测用电；CN108708837A提出了利用人体运动产生的微振动能发电，以解决为户外长途旅行者不间断供电的问题。

上述描述了现有技术中将振动能量转为电能进行合理利用的方法，但是上述技术中均无法实时、准确的监测振动所产生或者消耗的能量，从而也使得无法准确的分析和合理的分配利用因振动而产生的能量。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种准确、实时监测电机负载工作时由于振动而产生的损耗电量，可以为进一步收集并合理分配利用振动能量提供数据支撑。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电量监测方法，包括如下步骤：

S1、测量电机初始状态时的初始电池电量Q，然后使电机处于空载状态，并对电机进行n次空载测试试验，n为大于等于1的正数。

S2、每次空载测试时，使电机以转速ω持续工作时间t直至电机内置电池的电量耗尽（即电量为0），同时测量该转速ω下的电机的振动频率f。

S3、分别计算出每次空载试验中电机以转速ω持续工作时间t的转动能耗E，并由此计算得到电机以转速ω持续工作时间t的过程中电机振动损耗电量W。

S4、根据步骤S3中计算得到的每次空载试验中的电机振动损耗电量W、电机振动频率f和持续工作时间t，并由此建立基于电机振动损耗电量W、电机振动频率f和持续工作时间t的方程组。

S5、对上述步骤S4中得到的方程组进行拟合，由此得到电机振动损耗电量W、电机振动频率f和持续工作时间t的关系曲线。

S6、实时监测电机处于负载工作状态下的振动频率f’和持续工作时间t’，并基于电机负载工作状态下的振动频率f’和持续工作时间t’和步骤S5中的电机振动损耗电量W、电机振动频率f和持续工作时间t的关系曲线，得到电机处于负载工作状态下的实时振动损耗电量。

进一步的，所述步骤S3中计算得到电机以转速ω持续工作时间t的过程中电机振动损耗电量W具体为：W=Q-E。

进一步的，所述步骤S5中可以采用线性拟合、多项式拟合、最小二乘法拟合等数值拟合方法对步骤S4中得到的方程组进行拟合。

本发明与现有技术相比，有以下突出的实质性的特点和显著的优势：

1、本发明提供了一种电量监测方法，通过实时监测电机负载工作时的振动频率、持续工作时间t得到电机工作时因振动而损耗的电量，能够准确、实时的监测电机振动能量损耗，为合理利用电机振动能量提供了有力的数据支撑。

2、本发明只需通过实时采集电机工作时的振动频率，就能实时的得到电机工作中因振动而消耗的电量，具有快速、便捷、准确和实时获取电机振动损耗的有益技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的电量监测方法流程图。

图2是本发明提供的电量监测装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

参阅图1，一种电量监测方法，包括如下步骤：

S1、测量电机初始状态时的初始电池电量Q，然后使电机处于空载状态，并对电机进行n次空载测试试验，n为大于等于1的正数。

S2、每次空载测试时，使电机以转速ω持续工作时间t直至电机电池电量为0，同时测量该转速ω下的电机振动频率f。

S3、分别计算出每次空载试验中电机以转速ω持续工作时间t的转动能耗E，由此计算得到电机以转速ω持续工作时间t的过程中电机振动损耗电量W。

S4、根据步骤S3中计算得到的每次空载试验中的电机振动损耗电量W、电机振动频率f和持续工作时间t，并由此建立基于电机振动损耗电量W、电机振动频率f和持续工作时间t的方程组。

S5、对上述步骤S4中得到的方程组进行拟合，由此得到电机振动损耗电量W、电机振动频率f和持续工作时间t的关系曲线。

S6、实时监测电机处于负载工作状态下的振动频率f’和持续工作时间t’，并基于电机负载工作状态下的振动频率f’和持续工作时间t’和步骤S5中的电机振动损耗电量W、电机振动频率f和持续工作时间t的关系曲线，得到电机处于负载工作状态下的实时振动损耗电量。

进一步的，所述步骤S3中计算得到电机以转速ω持续工作时间t的过程中电机振动损耗电量W具体为：W=Q-E。

进一步的，所述步骤S5中可以采用线性拟合、多项式拟合、最小二乘法拟合等数值拟合方法对步骤S4中得到的方程组进行拟合。

实施例二：

参阅图2，一种电量监测装置，包括数据库、振动频率获取模块、计时模块、振动损耗电量监测模块；其中，

所述数据库，用于存储电机振动损耗电量、振动频率和持续工作时间的关系曲线；

所述振动频率获取模块，用于实时采集电机负载工作时的振动频率f’；

所述计时模块，用于记录电机负载工作的持续工作时间t’；

所述振动损耗电量监测模块，用于根据采集得到的电机负载工作时的振动频率f’和持续工作时间t’，以及数据库中存储的电机振动损耗电量、振动频率和持续工作时间的关系曲线，计算得到电机处于负载工作下的实时振动损耗电量。

进一步的，所述电机振动损耗电量、振动频率和持续工作时间的关系曲线，由以下方法获取：

Sa、测量电机初始状态时的初始电池电量Q，然后使电机处于空载状态，并对电机进行n次空载测试试验，n为大于等于1的正数。

Sb、每次空载测试时，使电机以转速ω持续工作时间t直至电机电池电量为0，同时测量该转速ω下的电机振动频率f。

Sc、分别计算出每次空载试验中电机以转速ω持续工作时间t的转动能耗E，由此计算得到电机以转速ω持续工作时间t的过程中电机振动损耗电量W。

Sd、根据步骤Sc中计算得到的电机振动损耗电量W以及电机振动频率f、持续工作时间t，建立基于电机振动损耗电量、电机振动频率f和持续工作时间t的方程组。

Se、对上述步骤Sd中得到的方程组进行拟合，由此得到电机振动损耗电量W、电机振动频率f和持续工作时间t的关系曲线。

进一步的，所述振动频率获取模块为加速度传感器。

进一步的，所述计时模块为可编程计时芯片或工业计时器。

进一步的，所述电机振动损耗电量W=Q-E。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种电量监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、测量电机初始状态时的初始电池电量Q，然后使电机处于空载状态，并对电机进行n次空载测试试验，n为大于等于1的正数；

S2、每次空载测试时，使电机以转速ω持续工作时间t直至电机电池电量为0，同时测量该转速ω下的电机振动频率f；

S3、分别计算出每次空载试验中电机以转速ω持续工作时间t的转动能耗E，由此计算得到电机以转速ω持续工作时间t的过程中电机振动损耗电量W；

S4、根据步骤S3中计算得到的每次空载试验中的电机振动损耗电量W、电机振动频率f和持续工作时间t，并由此建立基于电机振动损耗电量W、电机振动频率f和持续工作时间t的方程组；

S5、对上述步骤S4中得到的方程组进行拟合，由此得到电机振动损耗电量W、电机振动频率f和持续工作时间t的关系曲线；

S6、实时监测电机处于负载工作状态下的振动频率f’和持续工作时间t’，并基于电机负载工作状态下的振动频率f’和持续工作时间t’和步骤S5中的电机振动损耗电量W、电机振动频率f和持续工作时间t的关系曲线，得到电机处于负载工作状态下的实时振动损耗电量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中计算得到电机以转速ω持续工作时间t的过程中电机振动损耗电量W具体为：W=Q-E。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S5中可以采用线性拟合、多项式拟合、最小二乘法拟合等数值拟合方法对步骤S4中得到的方程组进行拟合。

4.一种电量监测装置，包括数据库、振动频率获取模块、计时模块、振动损耗电量监测模块；其特征在于，

所述数据库，用于存储电机振动损耗电量、振动频率和持续工作时间的关系曲线；

所述振动频率获取模块，用于实时采集电机负载工作时的振动频率f’；

所述计时模块，用于记录电机负载工作的持续工作时间t’；

所述振动损耗电量监测模块，用于根据采集得到的电机负载工作时的振动频率f’和持续工作时间t’，以及数据库中存储的电机振动损耗电量、振动频率和持续工作时间的关系曲线，计算得到电机处于负载工作下的实时振动损耗电量。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述电机振动损耗电量、振动频率和持续工作时间的关系曲线，由以下方法获取：

Sa、测量电机初始状态时的初始电池电量Q，然后使电机处于空载状态，并对电机进行n次空载测试试验，n为大于等于1的正数；

Sb、每次空载测试时，使电机以转速ω持续工作时间t直至电机电池电量为0，同时测量该转速ω下的电机振动频率f；

Sc、分别计算出每次空载试验中电机以转速ω持续工作时间t的转动能耗E，由此计算得到电机以转速ω持续工作时间t的过程中电机振动损耗电量W；

Sd、根据步骤Sc中计算得到的电机振动损耗电量W以及电机振动频率f、持续工作时间t，建立基于电机振动损耗电量、电机振动频率f和持续工作时间t的方程组；

Se、对上述步骤Sd中得到的方程组进行拟合，由此得到电机振动损耗电量W、电机振动频率f和持续工作时间t的关系曲线。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述振动频率获取模块为加速度传感器。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述计时模块为可编程计时芯片或工业计时器。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述电机振动损耗电量W=Q-E。