发明内容
为了解决上述技术问题,本发明的目的在于提供一种针式可充放电池的性能检测方法。
为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种针式可充放电池的性能检测方法,包括以下步骤:
步骤一,对各个类型的针式可充放电池进行放电、充电以及自放电过程,进而生成各个针式可充放电池在放电、充电以及自放电状态下的状态变化曲线,进而生成各个类型的针式可充放电池的电池数据集;
步骤二,分析各个种类的针式可充放电池的电池数据集,进而生成各个类型的针式可充放电池在各个使用次用下的电压变化区间与电流变化区间,并生成各个种类的针式可充放电池的标准数据集;
步骤三,采集针式可充放电池在各个状态的实时电压变化曲线与实时电流变化曲线,进而根据标准数据集对针式可充放电池结束各个状态后的电池性能进行评估。
进一步的,采集针式可充放电池在放电和充电状态下的状态变化曲线的过程包括:
通过电压传感器检测各个针式可充放电池当前电压,并设置标准电压,进而将各个针式可充放电池的当前电压放电或充电至标准电压,同时对该针式可充放电池设置编号,
对各个类型的针式可充放电池进行周期性的放电、充电,并通过电流传感器、电压传感器以及温度传感器实时获得各个针式可充放电池的电流、电压以及温度的变化过程;
当针式可充放电池的放电或充电状态结束时,自动进入充电或放电状态,直到在充电状态下,针式可充放电池的电压持续一段时间为0,则停止对针式可充放电池的充电检测,并生成充放电数据集,其中充放电数据集由若干个放电或充电记录组成,放电或充电记录包括放电或充电时间、电压变化曲线、电流变化曲线以及温度变化曲线;
所述充放电数据集由若干个放电记录和充电记录组成。
进一步的,采集针式可充放电池在自放电状态下的状态变化曲线的过程包括:
自放电状态下,根据各个类型的针式可充放电池的标准电压生成若干个等差电压梯度,根据电压梯度的数量,挑选出相同数量针式可充放电池,并根据各个等差电压梯度所对应电压值,依次对各个可充放电池进行放电,直到电压等于对应的等差电压梯度;
对将处于各个等差电压梯度的针式可充放电池的同时进行自放电,统计各个针式可充放电池进入相邻编号的等差电压梯度的时间并进行累加,进而得到对应针式可充放电池的自放电时间,并生成自放电记录,其中自放电记录包括自放电时间、针式可充放电池的编号、自放电过程中的电压变化曲线、电流变化曲线以及温度变化曲线;
将各个针式可充放电池的电压放电至0,再对各个针式可充放电池进行充电,直到各个针式可充放电池的电压不变,重新设置等差电压梯度,并将每组的针式可充放电池放电至依次放电至对应的等差电压梯度,并进行下一次自放电,直到各个针式可充放电池的充电电压持续一段时间为0为止,进而将各个自放电记录整合得到自放电数据集;
所述电池数据集由充放电数据集以及自放电数据集组成。
进一步的,所述的电压变化区间与电流变化区间生成包括:
从电池数据集中提取出各个状态下的温度变化曲线,将充电时间、放电时间和自放电时间划分为若干个时间点,进而根据时间点将各个状态下的温度变化曲线划分为温度点位,并标注相应充电时间、放电时间和自放电时间的编号;
将带有相同下标数充电时间编号、相同下标数放电时间编号或相同下标数自放电时间编号且为相同时间点的温度点位进行分组聚合;
对各个分组内温度点位进行正态分布,将正态分布曲线中间50%部分所对应的温度点位区间标注为标准温度区间,剩余部位标注为异常温度区间,将各个时间点对应标准温度区间依次相连得到对各个状态下的标准温度变化曲线区间,根据标准温度变化曲线区间生成标准充放电数据集和标准自放电数据集;
进而根据标准充放电数据集和标准自放电数据集生成各个充电时间、放电时间和自放电时间的编号下的标准电压变化区间、标准电流变化区间。
进一步的,所述标准数据集建立过程包括:
采用类似划分温度变化曲线的方法,将标准充放电数据集中带有不同充电时间编号的充电记录内的电压变化曲线和电流变化曲线进行划分,进而生成不同充电时间编号下不同各个时间点的充电电压区间和充电电流区间;
建立直角坐标系,将相同时间点但充电时间编号不同的充电电压区间和充电电流区间分别映射于不同直角坐标系中;
进而将相邻充电时间编号的充电电压区间之间的共同区域标注为充电电压变化区间,同时设置根据相邻充电时间编号的下标数设置编号;
采用相同方法获得充电电流变化区间,并设置根据相邻充电时间编号的下标数设置编号,依此类推得到放电电压变化区间和放电电流变化区间,并根据相邻放电时间编号的下标数设置编号。
进一步的,所述标准数据集建立过程还包括:
从标准自放电数据集中带有不同充电时间编号的自放电记录内的电压变化曲线和电流变化曲线,进而对各个电压变化曲线和电流变化曲线积分求导,并根据电压变化曲线和电流变化曲线上各个点位的积分求导结果生成自放电电压速率曲线和自放电电流速率曲线,并设置对应自放电时间编号;
将带有相同自放电时间编号的自放电电压速率曲线同时映射于同一个直角坐标系中,以及将自放电电流速率曲线同时映射于同一个直角坐标系中;
进而得到自放电时间编号的自放电电压速率曲线区间和自放电电流速率曲线区间;
建立直角坐标系,将相同时间点但自放电时间编号不同的自放电电压速率区间和自放电电流速率区间分别映射于不同直角坐标系中;
根据获得充电电压变化区间的相同方法,获得自放电电压变化速率区间和自放电电流变化速率区间;
获得各个类型的针式可充放电池在充电、放电以及自放电在各个时间编号下的标准电压变化区间、标准电流变化区间、电压变化速率区间、电流变化速率区间,并生成标准数据集。
进一步的,对所述针式可充放电池进行性能检测的过程包括:
根据针式可充放电池的类型匹配相应的标准数据集,同时对针式可充放电池设置有工作状态、充电状态以及空闲状态,分别依次对应针式可充放电池的放电状态、充电状态以及自放电状态;
进而通过电压传感器与电流传感器采集针式可充放电池在各个状态下的实时电压变化曲线与实时电流变化曲线,并根据状态的不同对采集时间设置不同的编号;
当针式可充放电池由一种状态进入另一种状态时,则根据上一种状态的名称生成对应的状态变化数据,同时重启电压传感器与电流传感器进而重新采集针式可充放电池的实时电压变化曲线与实时电流变化曲线;
根据采集时间的编号以及下标数从标准数据集中匹配对应状态下的标准电压变化区间和标准电流变化区间,并将实时电压变化曲线和标准电压变化区间以及实时电流变化曲线和标准电流变化区间分别映射于直角坐标系中;
判断实时电压变化曲线是否在标准电压变化区间内以及实时电流变化曲线是否在标准电流变化区间内,若二者都在,则判断对应针式可充放电池性能良好。
进一步的,若二者任意一个不在,则根据采集时间长度计算实时电压变化曲线或实时电流变化曲线与对应的标准电压变化区间或标准电流变化区间之间的微积分;
从标准数据集中获得电压变化速率区间和电流变化速率区间,进而再计算对应采集时间长度内的微积分;
设置差值阈值,若二者微积分差值绝对值都大于或等于差值阈值,则判断对应针式可充放电池性能很差;
若二者微积分差值绝对值任一个大于或等于差值阈值,则判断对应针式可充放电池性能较差;
若二者微积分差值绝对值都小于差值阈值,则判断对应针式可充放电池性能一般。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、本发明通过采集针式可充放电池在各个状态下的状态变化曲线,根据温度变化曲线将其中异常的状态变化曲线剔除,进而根据保留的电池变化曲线划分生成各个使用次数下的电压变化速率区间与电流变化速率区间,保证了后续评估性能的可信度,同时采集针式可充放电池的实时电压变化曲线和实时电流变化曲线,并通过微积分比较对针式可充放电池的实时性能进行评估,有效的提高了检测可充放电池的实时性能的效率;
2、本发明通过设置等差电压梯度来采集可充放电池在自放电状态下各项状态变化曲线,相较于传统的通过长时间放置来检测自放电状态的状态变化曲线,本发明大幅度缩短采集自放电状态下的状态变化曲线的时间。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然,所描述的实施例仅仅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的前提下所得到的所有其他实施方式,都属于本发明所保护的范围。
如图1所示,一种针式可充放电池的性能检测方法,包括以下步骤:
步骤一,对各个类型的针式可充放电池进行放电、充电以及自放电过程,进而生成各个针式可充放电池在放电、充电以及自放电状态下的状态变化曲线,进而生成各个类型的针式可充放电池的电池数据集;
具体的,对不同类型设置若干个针式可充放电池,并通过电压传感器检测各个针式可充放电池当前电压;
根据针式可充放电池的类型设置不同的标准电压,并将各个针式可充放电池的当前电压与标准电压进行对比;
若针式可充放电池的当前电压大于标准电压,则对针式可充放电池的进行放电,直到当前电压等于标准电压为止;
若针式可充放电池的当前电压小于标准电压,则对针式可充放电池的进行充电,直到当前电压等于标准电压为止;
若针式可充放电池的当前电压等于标准电压,则对该针式可充放电池设置编号,编号例如A1,1、A1,2、A1,3、……、An,m,其中n,m为大于0的自然数,n表示针式可充放电池的种类编号,m表示针式可充放电池的数量;
对各个类型的针式可充放电池进行周期性的放电、充电以及自放电,并通过电流传感器、电压传感器以及温度传感器实时获得各个针式可充放电池的电流、电压以及温度的变化过程;
在放电状态下,当电压传感器检测针式可充放电池的电压为0,则判断一次放电状态结束,并统计对应针式可充放电池的电压从标准电压到0的时间,记为放电时间αi,并生成放电记录,其中放电记录包括放电时间α、电压变化曲线、电流变化曲线以及温度变化曲线;
在充电状态下,当电压传感器检测针式可充放电池的电压为标准电压,则一次充电状态结束,并统计对应针式可充放电池的电压从0到标准电压的时间,记为充电时间βi,并生成充电记录,其中充电记录包括充电时间α、电压变化曲线、电流变化曲线以及温度变化曲线,其中i表示针式可充放电池第i次充电或放电;
当针式可充放电池的放电状态结束时,自动进入充电状态,直到在充电状态下,针式可充放电池的电压持续一段时间为0,则停止对针式可充放电池的充电检测,并生成充放电数据集,其中充放电数据集由若干个放电记录和充电记录组成;
进一步的,在自放电状态下,根据各个类型的针式可充放电池的标准电压生成若干个等差电压梯度,其中等差电压梯度可为un,1、un,2、……、un,j,其中un,j表示种类编号为n的针式可充放电池的第j个等差电压梯度,且j小于m,j为大于的自然数;
根据电压梯度的数量j,从对应种类的可充放电池挑选出j个针式可充放电池,并根据各个等差电压梯度所对应电压值,依次对各个可充放电池进行放电,直到其电压等于对应的等差电压梯度;
对将处于各个等差电压梯度的针式可充放电池的同时进行第一次自放电,统计各个针式可充放电池进入相邻编号的等差电压梯度的时间并进行累加,进而得到对应针式可充放电池的第一次自放电时间δ1,并生成自放电记录,其中自放电记录包括自放电时间、针式可充放电池的编号、自放电过程中的电压变化曲线、电流变化曲线以及温度变化曲线;
将各个针式可充放电池的电压放电至0,再对各个针式可充放电池进行充电,直到各个针式可充放电池的电压不变时,将各个针式可充放电池的电压设为满溢电压;
将彼此满溢电压差值不超过各自满溢电压5%的针式可充放电池进行分组匹配,对于没有匹配结果针式可充放电池则剔除;
根据每组针式可充放电池的数量x,设置x个等差电压梯度,x为大于0的自然数,并将每组的针式可充放电池放电至依次放电至对应的等差电压梯度,并进行第二次自放电,统计各个针式可充放电池进入相邻编号的等差电压梯度的时间并进行累加,进而得到对应针式可充放电池的第一次自放电时间δ2,并生成自放电记录;
依此类推,直到各个针式可充放电池的电压持续一段时间为0为止,进而将各个自放电记录整合得到自放电数据集;
进而根据各个针式可充放电池的编号生成电池数据集,其中电池数据集由充放电数据集以及自放电数据集组成;
重复上述步骤,进而获得各个类型的针式可充放电池的电池数据集。
步骤二,分析各个种类的针式可充放电池的电池数据集,进而生成各个类型的针式可充放电池在各个使用次用下的电压变化区间与电流变化区间,并生成各个种类的针式可充放电池的标准数据集;
具体的,从各个类型的针式可充放电池的电池数据集提取出充放电数据集和自放电数据集,并根据充放电数据集和自放电数据集中充电记录、放电记录以及自放电记录中的放电时间α、充电时间β以及自放电时间δ的下标数获得若干对充电记录和放电记录,以及自放电记录;
从充电记录、放电记录和自放电记录中分别提取出温度变化曲线,并标注为充电温度变化曲线、放电温度变化曲线和自放电温度变化曲线,并标注相应充电时间、放电时间和自放电时间的编号;
根据充电时间、放电时间和自放电时间划分为若干个时间点,进而根据时间点将对应的充电温度变化曲线、放电温度变化曲线和自放电温度变化曲线划分为温度点位;
将带有相同下标数充电时间编号、相同下标数放电时间编号或相同下标数自放电时间编号且为相同时间点的温度点位进行分组聚合;
对各个分组内温度点位进行正态分布,将正态分布曲线中间50%部分所对应的温度点位区间标注为标准温度区间,剩余部位标注为异常温度区间;
将各个时间点对应标准温度区间依次相连得到对应充电时间、放电时间和自放电时间的标准温度变化曲线区间,并标注对应充电时间、放电时间和自放电时间的编号;
根据标准温度变化曲线区间的编号,将充放电数据集以及自放电数据集中不在标准温度变化曲线区间的充电记录、放电记录和自放电记录的剔除,并将剩余的充电记录、放电记录和自放电记录生成标准充放电数据集和标准自放电数据集;
根据标准充放电数据集和标准自放电数据集生成各个充电时间、放电时间和自放电时间的编号下的标准充电电压变化区间、标准充电电流变化区间、标准放电电压变化区间、标准放电电流变化区间、标准自放电电压变化区间和标准自放电电流变化区间;
进一步的,采用类似划分温度变化曲线的方法,将标准充放电数据集中带有不同充电时间编号的充电记录内的电压变化曲线和电流变化曲线进行划分,进而生成不同充电时间编号下不同各个时间点的充电电压区间和充电电流区间;
建立两个直角坐标系,将相同时间点但充电时间编号不同的充电电压区间和充电电流区间分别映射于直角坐标系中;
进而将相邻充电时间编号的充电电压区间之间的共同区域标注为充电电压变化区间,同时设置根据相邻充电时间编号的下标数设置编号,例如U1,2、U2,3、……;
采用相同方法获得充电电流变化区间,并设置根据相邻充电时间编号的下标数设置编号,例如I1,2、I2,3、……;
依此类推得到各个类型的针式可充放电池的放电电压变化区间和放电电流变化区间,并根据相邻放电时间编号的下标数设置编号;
进一步的,从标准自放电数据集中带有不同充电时间编号的自放电记录内的电压变化曲线和电流变化曲线,进而对各个电压变化曲线和电流变化曲线积分求导,并根据电压变化曲线和电流变化曲线上各个点位的积分求导结果生成自放电电压速率曲线和自放电电流速率曲线,并设置对应自放电时间编号;
将带有相同自放电时间编号的自放电电压速率曲线同时映射于同一个直角坐标系中,以及将自放电电流速率曲线同时映射于同一个直角坐标系中;
进而得到自放电时间编号的自放电电压速率曲线区间和自放电电流速率曲线区间;
采用类似划分温度变化曲线的方法,将自放电电压速率曲线区间和自放电电流速率曲线区间划分成不同自放电时间编号下不同各个时间点的自放电电压速率区间和自放电电流速率区间;
建立两个直角坐标系,将相同时间点但自放电时间编号不同的自放电电压速率区间和自放电电流速率区间分别映射于直角坐标系中;
进而根据获得充电电压变化区间的方法,获得自放电电压变化速率区间和自放电电流变化速率区间;
进一步的,获得各个类型的针式可充放电池在充电、放电以及自放电在各个时间编号下的标准电压变化区间、标准电流变化区间、电压变化速率区间、电流变化速率区间;
并根据上述所有数据生成各个类型的针式可充放电池的标准性能数据,并标注针式可充放电池的类型编号。
步骤三,采集针式可充放电池在各个状态的实时电压变化曲线与实时电流变化曲线,进而根据标准数据集对针式可充放电池结束各个状态后的电池性能进行评估;
具体的,根据针式可充放电池的类型匹配相应的标准数据集,同时对针式可充放电池设置有工作状态、充电状态以及空闲状态,分别依次对应针式可充放电池的放电状态、充电状态以及自放电状态;
进而通过电压传感器与电流传感器采集针式可充放电池在各个状态下的实时电压变化曲线与实时电流变化曲线,并根据状态的不同对采集时间设置不同的编号,例如工作状态下的采集时间编号为A1、A2、……、Aa,空闲状态下的采集时间编号为B1、B2、……、Bb,空闲状态下的采集时间编号为C1、C2、……、Cc,其中a,b,c表示对应针式可充放电池进行对应状态的次数,a,b,c为大于0的自然数;
需要说明的是,当针式可充放电池由一种状态进入另一种状态时,则根据上一种状态的名称生成对应的状态变化数据,同时重启电压传感器与电流传感器进而重新采集针式可充放电池的实时电压变化曲线与实时电流变化曲线;
根据采集时间的编号以及下标数从标准数据集中匹配对应状态下的标准电压变化区间和标准电流变化区间,并将实时电压变化曲线和标准电压变化区间以及实时电流变化曲线和标准电流变化区间分别映射于直角坐标系中;
判断实时电压变化曲线是否在标准电压变化区间内以及实时电流变化曲线是否在标准电流变化区间内,若二者都在,则判断对应针式可充放电池性能良好;
若二者任意一个不在,则根据采集时间长度计算实时电压变化曲线或实时电流变化曲线与对应的标准电压变化区间或标准电流变化区间之间的微积分y1或微积分y2;
从标准数据集中获得电压变化速率区间和电流变化速率区间,进而再计算对应采集时间长度内的微积分y1或微积分Y2;
设置差值阈值,若微积分y1与微积分Y1或微积分y2与微积分Y2之间的差值绝对值都大于或等于差值阈值,则判断对应针式可充放电池性能很差;
若微积分y1与微积分Y1或微积分y2与微积分Y2之间的差值绝对值任一个大于或等于差值阈值,则判断对应针式可充放电池性能较差;
若微积分y1与微积分Y1或微积分y2与微积分Y2之间的差值绝对值都小于差值阈值,则判断对应针式可充放电池性能一般。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换,而不脱离本发明技术方法的精神和范围。