CN108196203A - 一种机车蓄电池的内阻估算方法、装置及管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种机车蓄电池的内阻估算方法，该方法包括：测量电池组内单体电池的内阻，并计算单体电池的平均内阻值；在判定单体电池的内阻值不等于第一预设内阻值的情况下，累计一次松动检测成功次数；在单体电池的内阻值大于或等于n倍平均内阻值的情况下，累计一次单体电池的连接松动次数；在单体电池的松动检测成功的总次数大于第一预设次数值的情况下，判断单体电池的连接松动次数是否大于或等于第二预设次数，在电池连接松动次数大于或等于第二预设次数的情况下，上传单体电池连接松动故障信息；本发明还提供了机车蓄电池的阻估算装置及管理系统。本发明解决了现有的机车蓄电池的内阻估算方法存在的判断误差率较大，而准确率不高的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及电池管理技术领域，具体涉及一种机车蓄电池的内阻估算方法、装置及管理系统。
背景技术
蓄电池内阻估算是蓄电池进行充放电过程中，其管理系统对蓄电池瞬间释放的大电流和电压进行实时捕捉，并对蓄电池的内阻进行估算，从而判断蓄电池内部单体电池的连接状态、健康状态和充放电性能。当蓄电池内部的单体电池之间出现连接松动时，不仅会使管理系统对蓄电池的电压采集的准确性产生影响，导致管理系统对蓄电池的进一步管理出现错误处理，而且可能会出现蓄电池脱落、短路、碰撞等安全隐患问题从而造成严重后果。
公开号为CN 105807229 A的专利文献公开了一种牵引蓄电池连接状态检测方法、装置、管理系统和工程车，其主要是通过检测牵引蓄电池组的总内阻是否异常增大来判断是否有单体电池存在连接松动，再通过检测牵引蓄电池组内哪些单体电池异常增大来准确定位出现连接松动的位置，从而提升维护效率，该方法虽然能够对单体电池的连接状态进行判断和确定，但是判断误差率较大，而准确率不高；同时，也不能对单体电池的健康状态、充放电性能等进行评估。
发明内容
本发明提供了一种机车蓄电池的内阻估算方法、装置及管理系统，解决了现有的机车蓄电池的内阻估算方法存在的判断误差率较大，而准确率不高的技术问题，且能够对单体电池的健康状态、充放电性能等进行评估。
本发明的技术方案如下：
一种机车蓄电池的内阻估算方法，方法包括：
测量电池组内单体电池的内阻，并计算单体电池的平均内阻值。
判断单体电池的内阻值是否为第一预设内阻值，在判定单体电池的内阻值不等于第一预设内阻值的情况下，累计一次松动检测成功次数；判断单体电池的内阻值是否大于或等于n倍平均内阻值，在单体电池的内阻值大于或等于n倍平均内阻值的情况下，累计一次单体电池的连接松动次数；此步骤用于获得所有电池的连接松动、连接稳固等连接情况。
获取单体电池的松动检测成功的总次数和连接松动次数，判断单体电池的松动检测成功的总次数是否大于第一预设次数值，在单体电池的松动检测成功的总次数大于第一预设次数值的情况下，判断单体电池的连接松动次数是否大于或等于第二预设次数，在电池连接松动次数大于或等于第二预设次数的情况下，上传单体电池连接松动故障信息；本步骤通过电池连接松动检测成功次数以及电池检测到松动的次数，用于判断是否有电池连接松动以及对处于连接松动状态的电池具体位置进行定位。
进一步地，所述测量电池组内每个单体电池的内阻，包括：
在机车蓄电池充放电过程中，在第一时刻获取单体电池的第一电压值U1和第一电流值I1，在第二时刻获取单体电池的第二电压值U2和第二电流值I2，计算获得ΔI= I1- I2和电流变化方向。
判断ΔI是否大于第一预设电流值，在ΔI大于第一预设电流值的情况下，计算获得ΔU= U1- U2和电压变化方向。
判断ΔU是否大于第一预设电压值以及电压变化方向是否和电流变化方向一致，在ΔU大于第一预设电压值且电压变化方向和电流变化方向一致的情况下，计算获得单体电池的内阻值，将该内阻值作为单体电池的有效内阻值并计入单体电池的总内阻中。
进一步地，判断ΔI是否大于第一预设电流值之后，还包括：
在ΔI小于第一预设电流值的情况下，保存第二电压值U2和第二电流值I2；
判断ΔU是否大于第一预设电压值以及电压变化方向是否和电流变化方向一致之后，还包括：
ΔU小于或等于第一预设电压值的情况下，或者电压变化方向不与电流变化方向一致的情况下，将单体电池的内阻值设置为第一预设内阻值，并将所存储的单体电池的有效内阻值计入单体电池的总内阻值中。
进一步地，判断单体电池的内阻值是否大于或等于n倍平均内阻值之后，还包括：
将单体电池的内阻值计入到单体电池正常总内阻中；
在单体电池的内阻值大于或等于n倍平均内阻值的情况下之后，还包括：
将单体电池的内阻值计入单体电池松动总内阻值中。
进一步地，判断单体电池的连接松动次数是否大于或等于第二预设次数之后，还包括：
在电池连接松动次数小于第二预设次数的情况下，判断单体电池的电池连接松动次数是否小于第三预设次数值以及判断正常内阻平均值是否小于第二预设内阻值，在单体电池的电池连接松动次数小于第三预设次数值且其正常内阻平均值小于第二预设内阻值的情况下，则上传单体电池的内阻值，以及清除单体电池的松动检测成功次数信息和连接松动次数信息。
一种机车蓄电池的内阻估算装置，内阻估算装置包括：
检测模块，用于测量电池组内单体电池的内阻，并计算单体电池的平均内阻值；
第一判断模块，用于判断单体电池的内阻值是否为第一预设内阻值，在判定单体电池的内阻值不等于第一预设内阻值的情况下，累计一次松动检测成功次数；
还用于判断单体电池的内阻值是否大于或等于n倍平均内阻值，在单体电池的内阻值大于或等于n倍平均内阻值的情况下，累计一次单体电池的连接松动次数；
第二判断模块，用于获取单体电池的松动检测成功的总次数和连接松动次数，在单体电池的松动检测成功的总次数大于第一预设次数值的情况下，判断单体电池的连接松动次数是否大于或等于第二预设次数，在电池连接松动次数大于或等于第二预设次数的情况下，上传单体电池连接松动故障信息。
进一步地，检测模块包括：
第一采集单元，用于在机车蓄电池充放电过程中，在第一时刻获取单体电池的第一电压值U1和第一电流值I1，在第二时刻获取单体电池的第二电压值U2和第二电流值I2，计算获得ΔI= I1- I2和电流变化方向；
第三判断单元，用于判断ΔI是否大于第一预设电流值；
第一计算单元，用于在ΔI大于第一预设电流值的情况下，计算获得ΔU= U1- U2和电压变化方向；
第四判断单元，用于判断ΔU是否大于第一预设电压值以及电压变化方向是否和电流变化方向一致；
第二计算单元，用于在第四判断单元判定ΔU大于第一预设电压值且电压变化方向和电流变化方向一致的情况下，计算获得单体电池的内阻值，以及将该内阻值计入电池组总内阻值中。
进一步地，所述检测模块还包括存储单元，用于第三判断单元判定ΔI小于第一预设电流值的情况下，保存第二电压值U2和第二电流值I2；
所述第二计算单元还用于，在第四判断单元判定ΔU小于第一预设电压值或电压变化方向和电流变化方向不一致的情况下，将单体电池的内阻值设置为第一预设内阻值，并将单体电池在第一时刻的内阻值计入电池组总内阻值中。
进一步地，所述第二判断模块，还用于在电池连接松动次数小于第二预设次数的情况下，判断单体电池的电池连接松动次数是否小于第三预设次数值以及正常内阻平均值是否小于第二预设内阻值，在单体电池的电池连接松动次数小于第三预设次数值且其正常内阻平均值小于第二预设内阻值的情况下，则上传单体电池的内阻值，以及清除单体电池的松动检测成功次数信息和连接松动次数信息。
一种机车蓄电池的管理系统，包括机车蓄电池的内阻估算装置。
本发明所述的机车蓄电池的内阻估算方法主要包括四个阶段，第一阶段是内阻计算阶段，该阶段根据第一时刻和第二时刻检测时的电压的变化和电流的变化来多次计算出每一颗单体电池的内阻值，并根据每一颗单体电池多次计算出的内阻值来获得单体电池的内阻平均值；第二阶段是内阻比较阶段，该阶段通过每一颗电池计算出来的内阻值与本次的内阻平均值比较来判断蓄电池是否处于松动状态；第三阶段是故障上报阶段，该阶段根据内阻的比较结果来判断是否需要进行故障上报处理；第四阶段是内阻保存阶段，该阶段主要是将判定为未松动的单体电池的内阻值进行保存，以用于下一次对单体电池初始化内阻值时使用。
本发明产生的有益效果：
1.与现有技术对比，本发明所述的机车蓄电池内阻估算方法，不仅能够判断蓄电池内部单体电池的连接状态，防止管理系统对蓄电池的电压采集的准确性产生影响，并对蓄电池的进一步管理出现错误处理，避免出现蓄电池脱落、短路、碰撞等安全隐患问题从而造成严重后果，而且判断误差率小，准确率更高；
2. 与现有技术对比，本发明所述的机车蓄电池内阻估算方法、装置和管理系统，还能对机车蓄电池的健康状态和充放电性能作进一步的评估，机车蓄电池组能够得到及时维护，避免蓄电池组内部蓄电池老化或性能变差而影响机车运行性能。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例所述的机车蓄电池的内阻估算方法的流程图；
图2是本发明实施例所述的测量电池组内每个单体电池的内阻的流程图；
图3是本发明实施例所述的机车蓄电池的内阻估算装置的示意图；
图4是本发明实施例所述的检测模块的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如附图1所示，一种机车蓄电池的内阻估算方法，该方法包括：
步骤S101：测量电池组内单体电池的内阻，并计算单体电池的平均内阻值；
步骤S102：判断单体电池的内阻值是否为第一预设内阻值，在判定单体电池的内阻值不等于第一预设内阻值的情况下，累计一次松动检测成功次数；
步骤S103：判断单体电池的内阻值是否大于或等于3倍平均内阻值，在单体电池的内阻值大于或等于3倍平均内阻值的情况下，累计一次单体电池的连接松动次数；在单体电池的内阻值小于3倍平均内阻值的情况下，将单体电池的内阻值计入到单体电池正常总内阻中。
步骤S104：获取单体电池的松动检测成功的总次数和连接松动次数，判断单体电池的松动检测成功的总次数是否大于第一预设次数值，在单体电池的松动检测成功的总次数大于第一预设次数值的情况下，判断单体电池的连接松动次数是否大于或等于第二预设次数，在电池连接松动次数大于或等于第二预设次数的情况下，上传单体电池连接松动故障信息。
步骤S105：在电池连接松动次数小于第二预设次数的情况下，判断单体电池的电池连接松动次数是否小于第三预设次数值以及判断正常内阻平均值是否小于第二预设内阻值，在单体电池的电池连接松动次数小于第三预设次数值且其正常内阻平均值小于第二预设内阻值的情况下，则上传单体电池的内阻值，以及清除单体电池的松动检测成功次数信息和连接松动次数信息。
上述步骤中，步骤S101至步骤S103为计算内阻阶段，该阶段根据第一时刻和第二时刻检测时的电压的变化和电流的变化来多次计算出每一颗单体电池的内阻值，并根据每一颗单体电池多次计算出的内阻值来获得单体电池的内阻平均值。
上述步骤中，步骤S104至步骤S105为内阻比较阶段、故障上报阶段以及内阻保存阶段，该阶段通过每一颗电池计算出来的内阻值与本次的内阻平均值比较来判断蓄电池是否处于松动状态，并根据内阻的比较结果来判断是否需要进行故障上报处理以及将判定为未松动的单体电池的内阻值进行保存，以用于下一次对单体电池初始化内阻值时使用。
因此，本实施例根据第一时刻和第二时刻检测时的电压的变化和电流的变化来多次计算出每一颗单体电池的内阻值，并根据每一颗单体电池多次计算出的内阻值来获得单体电池的内阻平均值，然后对内阻值和平均内阻值进行比较，从而判断蓄电池内部单体电池的连接状态是否松动，同时防止了管理系统对蓄电池的电压采集的准确性产生影响，并对蓄电池的进一步管理出现错误处理，避免出现蓄电池脱落、短路、碰撞等安全隐患问题从而造成严重后果，而且判断误差率小，准确率更高；与现有技术对比，本实施例还通过单体电池电压、电流及内阻，从而对机车蓄电池的健康状态和充放电性能作进一步的评估，机车蓄电池组能够得到及时维护，避免蓄电池组内部蓄电池老化或性能变差而影响机车运行性能。
同时，本实施例还上传单体电池的内阻值及单体电池连接松动故障信息至上位机，便于后续维护。
如附图2所示，测量电池组内每个单体电池的内阻，其具体流程包括：
步骤S201：在机车蓄电池充放电过程中，在第一时刻获取单体电池的第一电压值U1和第一电流值I1，在第二时刻获取单体电池的第二电压值U2和第二电流值I2，计算获得ΔI=I1- I2和电流变化方向；
步骤S202：判断ΔI是否大于第一预设电流值3A，在ΔI大于第一预设电流值3A的情况下，计算获得ΔU= U1- U2和电压变化方向；
步骤S203：在ΔI小于第一预设电流值的情况下，保存第二电压值U2和第二电流值I2；
步骤S204：判断ΔU是否大于第一预设电压值以及判断电压变化方向是否和电流变化方向一致，在ΔU大于第一预设电压值且电压变化方向和电流变化方向一致的情况下，计算获得单体电池的内阻值，将该内阻值作为单体电池的有效内阻值并计入单体电池的总内阻中。
步骤S205：在ΔU小于或等于第一预设电压值的情况下或电压变化方向与电流变化方向不一致的情况下，将单体电池的内阻值设置为第一预设内阻值，并将所存储的单体电池的有效内阻值计入单体电池的总内阻值中。
本实施例通过上述内阻测量方法，能够测量电池组内每个单体电池的内阻，及时了解电池组内部单体电池的状态信息和工作状况，以及为电池组内部单体电池电池的连接状态提供参考依据，并方便后续蓄电池内阻的比较。
如附图3所示，一种机车蓄电池的内阻估算装置，所述内阻估算装置包括：
检测模块，用于测量电池组内单体电池的内阻，并计算单体电池的平均内阻值；
第一判断模块，用于判断单体电池的内阻值是否为第一预设内阻值，在判定单体电池的内阻值不等于第一预设内阻值的情况下，累计一次松动检测成功次数；
还用于判断单体电池的内阻值是否大于或等于n倍平均内阻值，在单体电池的内阻值大于或等于n倍平均内阻值的情况下，累计一次单体电池的连接松动次数；
第二判断模块，用于获取单体电池的松动检测成功的总次数和连接松动次数，在单体电池的松动检测成功的总次数大于第一预设次数值的情况下，判断单体电池的连接松动次数是否大于或等于第二预设次数，在电池连接松动次数大于或等于第二预设次数的情况下，上传单体电池连接松动故障信息。
优选地，如附图4所示，所述检测模块包括：
第一采集单元，用于在机车蓄电池充放电过程中，在第一时刻获取单体电池的第一电压值U1和第一电流值I1，在第二时刻获取单体电池的第二电压值U2和第二电流值I2，计算获得ΔI= I1- I2和电流变化方向；
第三判断单元，用于判断ΔI是否大于第一预设电流值；
第一计算单元，用于在ΔI大于第一预设电流值的情况下，计算获得ΔU= U1- U2和电压变化方向。
第四判断单元，用于判断ΔU是否大于第一预设电压值以及电压变化方向是否和电流变化方向一致。
第二计算单元，用于在第四判断单元判定ΔU大于第一预设电压值且电压变化方向和电流变化方向一致的情况下，计算获得单体电池的内阻值，以及将该内阻值计入电池组总内阻值中。
存储单元，用于第三判断单元判定ΔI小于第一预设电流值的情况下，保存第二电压值U2和第二电流值I2。
所述第二计算单元还用于，在第四判断单元判定ΔU小于第一预设电压值或电压变化方向和电流变化方向不一致的情况下，将单体电池的内阻值设置为第一预设内阻值，并将单体电池在第一时刻的内阻值计入电池组总内阻值中。
优选地，所述第二判断模块，还用于在电池连接松动次数小于第二预设次数的情况下，判断单体电池的电池连接松动次数是否小于第三预设次数值以及正常内阻平均值是否小于第二预设内阻值，在单体电池的电池连接松动次数小于第三预设次数值且其正常内阻平均值小于第二预设内阻值的情况下，则上传单体电池的内阻值，以及清除单体电池的松动检测成功次数信息和连接松动次数信息。
一种机车蓄电池的管理系统，包括机车蓄电池的内阻估算装置。
本发明实施例提供的一种机车蓄电池的内阻估算装置和管理系统，与上述机车蓄电池的内阻估算方法出于相同的技术构思，具有相同的有益效果，此处不再赘述。
Claims (10)
1.一种机车蓄电池的内阻估算方法，其特征在于,所述方法包括：
测量电池组内单体电池的内阻，并计算单体电池的平均内阻值；
判断单体电池的内阻值是否为第一预设内阻值，在判定单体电池的内阻值不等于第一预设内阻值的情况下，累计一次松动检测成功次数；判断单体电池的内阻值是否大于或等于n倍平均内阻值，在单体电池的内阻值大于或等于n倍平均内阻值的情况下，累计一次单体电池的连接松动次数，将单体电池的内阻值计入单体电池松动总内阻值中；
获取单体电池的松动检测成功的总次数和连接松动次数，判断单体电池的松动检测成功的总次数是否大于第一预设次数值，在单体电池的松动检测成功的总次数大于第一预设次数值的情况下，判断单体电池的连接松动次数是否大于或等于第二预设次数，在电池连接松动次数大于或等于第二预设次数的情况下，上传单体电池连接松动故障信息。
2.如权利要求1所述的机车蓄电池的内阻估算方法，其特征在于：
所述测量电池组内每个单体电池的内阻，包括：
在机车蓄电池充放电过程中，在第一时刻获取单体电池的第一电压值U1和第一电流值I1，在第二时刻获取单体电池的第二电压值U2和第二电流值I2，计算获得ΔI= I1- I2和电流变化方向；
判断ΔI是否大于第一预设电流值，在ΔI大于第一预设电流值的情况下，计算获得ΔU= U1- U2和电压变化方向；
判断ΔU是否大于第一预设电压值以及电压变化方向是否和电流变化方向一致，在ΔU大于第一预设电压值且电压变化方向和电流变化方向一致的情况下，计算获得单体电池的内阻值，将该内阻值作为单体电池的有效内阻值并计入单体电池的总内阻中。
3.如权利要求2所述的机车蓄电池的内阻估算方法，其特征在于：
判断ΔI是否大于第一预设电流值之后，还包括：
在ΔI小于第一预设电流值的情况下，保存第二电压值U2和第二电流值I2；
判断ΔU是否大于第一预设电压值以及电压变化方向是否和电流变化方向一致之后，还包括：
ΔU小于或等于第一预设电压值的情况下，或者电压变化方向不与电流变化方向一致的情况下，将单体电池的内阻值设置为第一预设内阻值，并将所存储的单体电池的有效内阻值计入单体电池的总内阻值中。
4.如权利要求1所述的机车蓄电池的内阻估算方法，其特征在于：
判断单体电池的内阻值是否大于或等于n倍平均内阻值之后，还包括：
在单体电池的内阻值小于n倍平均内阻值的情况下，将单体电池的内阻值计入到单体电池正常总内阻中。
5.如权利要求1所述的机车蓄电池的内阻估算方法，其特征在于：
判断单体电池的连接松动次数是否大于或等于第二预设次数之后，还包括：
在电池连接松动次数小于第二预设次数的情况下，判断单体电池的电池连接松动次数是否小于第三预设次数值以及判断正常内阻平均值是否小于第二预设内阻值，在单体电池的电池连接松动次数小于第三预设次数值且其正常内阻平均值小于第二预设内阻值的情况下，则上传单体电池的内阻值，以及清除单体电池的松动检测成功次数信息和连接松动次数信息。
6.一种机车蓄电池的内阻估算装置，其特征在于，所述内阻估算装置包括：
检测模块，用于测量电池组内单体电池的内阻，并计算单体电池的平均内阻值；
第一判断模块，用于判断单体电池的内阻值是否为第一预设内阻值，在判定单体电池的内阻值不等于第一预设内阻值的情况下，累计一次松动检测成功次数；
还用于判断单体电池的内阻值是否大于或等于n倍平均内阻值，在单体电池的内阻值大于或等于n倍平均内阻值的情况下，累计一次单体电池的连接松动次数；
第二判断模块，用于获取单体电池的松动检测成功的总次数和连接松动次数，判断单体电池的松动检测成功的总次数是否大于第一预设次数值，在单体电池的松动检测成功的总次数大于第一预设次数值的情况下，判断单体电池的连接松动次数是否大于或等于第二预设次数，在电池连接松动次数大于或等于第二预设次数的情况下，上传单体电池连接松动故障信息。
7.如权利要求6所述的一种机车蓄电池的内阻估算装置，其特征在于，所述检测模块包括：
第一采集单元，用于在机车蓄电池充放电过程中，在第一时刻获取单体电池的第一电压值U1和第一电流值I1，在第二时刻获取单体电池的第二电压值U2和第二电流值I2，计算获得ΔI= I1- I2和电流变化方向；
第三判断单元，用于判断ΔI是否大于第一预设电流值；
第一计算单元，用于在ΔI大于第一预设电流值的情况下，计算获得ΔU= U1- U2和电压变化方向；
第四判断单元，用于判断ΔU是否大于第一预设电压值以及电压变化方向是否和电流变化方向一致；
第二计算单元，用于在第四判断单元判定ΔU大于第一预设电压值且电压变化方向和电流变化方向一致的情况下，计算获得单体电池的内阻值，以及将该内阻值计入电池组总内阻值中。
8.如权利要求7所述的一种机车蓄电池的内阻估算装置，其特征在于，
所述检测模块还包括存储单元，用于第三判断单元判定ΔI小于第一预设电流值的情况下，保存第二电压值U2和第二电流值I2；
所述第二计算单元还用于，在第四判断单元判定ΔU小于第一预设电压值或电压变化方向和电流变化方向不一致的情况下，将单体电池的内阻值设置为第一预设内阻值，并将单体电池在第一时刻的内阻值计入电池组总内阻值中。
9.如权利要求6所述的一种机车蓄电池的内阻估算装置，其特征在于，
所述第二判断模块，还用于在电池连接松动次数小于第二预设次数的情况下，判断单体电池的电池连接松动次数是否小于第三预设次数值以及正常内阻平均值是否小于第二预设内阻值，在单体电池的电池连接松动次数小于第三预设次数值且其正常内阻平均值小于第二预设内阻值的情况下，则上传单体电池的内阻值，以及清除单体电池的松动检测成功次数信息和连接松动次数信息。
10.一种机车蓄电池的管理系统，其特征在于，包括：如权利要求6-9中任意一项所述的机车蓄电池的内阻估算装置。
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