專利名稱：一種電池備電時間預(yù)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源系統(tǒng)，更具體地說，涉及電源系統(tǒng)中電池備電時間預(yù)測方法。
背景技術(shù)：
隨著電力電子技術(shù)的進步以及近幾年IT產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，UPS在數(shù)據(jù)保護方面發(fā) 揮了重要的作用，同時也在工業(yè)、通信、宇航、軍工和家庭生活等領(lǐng)域獲得了越來越廣泛的 應(yīng)用，UPS技術(shù)正處于迅猛發(fā)展階段。電池是UPS系統(tǒng)中的一個重要組成部分。市電停電后，UPS系統(tǒng)依靠電池儲能供電 給負載。電池供電時間主要受負載大小、電池容量、電池放電截止電壓等因數(shù)影響。一般計 算機UPS電池供電時間，可以先計算出電池放電電流，然后根據(jù)電池放電曲線查放電時間。然而對于某些UPS系統(tǒng)，電池工作的時候，后臺需要知道電池的備電時間以及根 據(jù)后臺設(shè)置的電池告警時間能夠及時的給出告警信息。而這些UPS系統(tǒng)往往沒有電池放電 曲線，只能采樣到電池電壓，因此無法通過現(xiàn)有技術(shù)的電池備電時間的預(yù)測方法，即電池供 電曲線來預(yù)測電池備電時間。因此，需要一種能根據(jù)電池電壓估算電池后備時間的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的某些UPS系統(tǒng)無法通過電池供電 曲線來預(yù)測電池備電時間的缺陷，提供一種能根據(jù)電池電壓估算電池后備時間的方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種電池備電時間的預(yù)測方 法，所述方法包括S1、獲取當(dāng)前電池放電電流；S2、基于所述電池放電電流計算電池放電率；S3、基于所述電池放電率獲取電池可放電百分比；S4、獲取電池剩余容量百分比；S5、基于所述電池放電率、電池可放電百分比、電池剩余容量百分比和電池放電電 流預(yù)計所述電池備電時間。在本發(fā)明所述的電池備電時間的預(yù)測方法中，所述電池放電電流=輸出瞬時功率 /電池瞬時電壓。在本發(fā)明所述的電池備電時間的預(yù)測方法中，所述電池放電率=電池放電電流/ 總單位安時，其中所述總單位安時=內(nèi)置電池單位安時+外置電池單位安時。在本發(fā)明所述的電池備電時間的預(yù)測方法中，所述電池可放電百分比根據(jù)所述電 池放電率從當(dāng)前可放電率表中查得。在本發(fā)明所述的電池備電時間的預(yù)測方法中，所述電池剩余容量百分比=(電池 瞬時電壓-電池電量為0 %時的電壓)/ (電池電量為100 %時的電壓-電池電量為0 %時的 電壓)。
在本發(fā)明所述的電池備電時間的預(yù)測方法中，所述電池備電時間=(總單位安 時X所述電池可放電百分比X所述電池剩余容量百分比)/電池放電電流；其中所述總單 位安時=內(nèi)置電池單位安時+外置電池單位安時。在本發(fā)明所述的電池備電時間的預(yù)測方法中，進一步包括步驟S6，當(dāng)電池備電時間小于設(shè)定告警時間時或當(dāng)電池電壓小于設(shè)定告警電壓 時，發(fā)出告警信息。在本發(fā)明所述的電池備電時間的預(yù)測方法中，所述告警電壓基于電池放電電流設(shè)定。在本發(fā)明所述的電池備電時間的預(yù)測方法中，當(dāng)所述電池放電電流大于上限值 時，設(shè)定所述告警電壓為電池電量為0 %時的電壓+上限電壓；當(dāng)所述電池放電電流小于下限值時，設(shè)定所述告警電壓為電池電量為0%時的電 壓+下限電壓；當(dāng)所述電池放電電流大于或等于下限值且小于或等于上限值時，設(shè)定所述告警電 壓為電池電量為0%時的電壓+中值電壓。在本發(fā)明所述的電池備電時間的預(yù)測方法中，所述步驟S6進一步包括基于所述 告警時間和告警電壓確定告警后的實際電池備電時間。在本發(fā)明所述的電池備電時間的預(yù)測方法中，當(dāng)電池電壓到達告警電壓且所述電 池備電時間大于或等于告警時間，采用線性插值法將實際電池備電時間設(shè)置在0和所述電 池備電時間之間；當(dāng)預(yù)計電池備電時間小于告警時間時，將所述電池備電時間作為實際電池備電時 間。實施本發(fā)明的電池備電時間的預(yù)測方法，可以根據(jù)電池電壓估算電池備電時間。 更進一步地，在電池電壓比較低的時候，能夠根據(jù)用戶的需求做出相應(yīng)的告警信息，并且還 可以根據(jù)實際情況進一步調(diào)節(jié)電池告警時間。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中圖1是本發(fā)明的電池備電時間的預(yù)測方法的第一實施例的方法流程圖；圖2是圖1示出的本發(fā)明的電池備電時間的預(yù)測方法的第一實施例中的電池電量 與電壓的關(guān)系圖；圖3是本發(fā)明的電池備電時間的預(yù)測方法的第二實施例的方法流程圖；圖4是本發(fā)明的電池備電時間的預(yù)測方法的第三實施例的方法流程圖。圖5是圖4示出的本發(fā)明的電池備電時間的預(yù)測方法的第三實施例中的實際電池 備電時間的線性插值示意具體實施例方式圖1示出了本發(fā)明的電池備電時間的預(yù)測方法的第一實施例的方法流程圖，其無 需電池放電曲線就可實現(xiàn)對電池備電時間的預(yù)測，其進程如下在步驟Sl中，獲取當(dāng)前電池放電電流。在本發(fā)明的一個實施例中，可通過輸出瞬時功率，電池瞬時電壓，計算當(dāng)前電池放電電流I，當(dāng)前電池放電電流I=輸出瞬時功率/電 池瞬時電壓。在本發(fā)明的另一實施例中，也可采用瞬時電流采樣電路或電流傳感器等，直接 采樣當(dāng)前電池的放電電流。在步驟S2中，可基于所述電池放電電流計算電池放電率。在本發(fā)明的一個實施例 中，所述電池放電率S =電池放電電流I/總單位安時AH，其中所述總單位安時AH =內(nèi)置電 池單位安時AH+外置電池單位安時AH。如所述電池放電率可以是0. 1C、2C。其中C是指電
池容量。在步驟S3中，可基于所述電池放電率S獲取電池可放電百分比T。在本發(fā)明的一 個實施例中，可根據(jù)所述電池放電率S從當(dāng)前可放電率表中查得。表1示出了不同的放電 率S對應(yīng)的可放電百分比T，如IC可放50 %，2C可放40 %。表 1
放電率可放電百分比％0. IC1000. 17C850. 25C750. 55C60IC502C403C35在步驟S4中，可獲取電池剩余容量百分比K。在本發(fā)明的一個實施例中，可通過電 壓估算來獲得該電池剩余容量百分比K。假定電池充滿后對應(yīng)的電池電壓為滿電量電壓。 當(dāng)電池電壓大于或等于滿電量電壓時，對應(yīng)電池電量為100%。EOD點電壓對應(yīng)電池電量 為0%。電池電量與電壓的關(guān)系如圖2所示。由此，電池剩余容量百分比=(電池瞬時電 壓_電池電量為0 %時的電壓)/ (電池電量為100 %時的電壓-電池電量為0 %時的電壓)。 在本實施例中，所述滿電量電壓約為13. 3V/6cell。在本發(fā)明的其他實施例中，可根據(jù)實際 情況來設(shè)定滿電量電壓，本發(fā)明并不受到滿電量電壓的具體數(shù)值的限制。在步驟S5中，基于所述電池放電率、電池可放電百分比、電池剩余容量百分比和 電池放電電流預(yù)計所述電池備電時間。在本發(fā)明的一個實施例中，所述電池備電時間Tp = 總單位安時AH*可放電百分比T*電池剩余容量百分比K/電池放電電流I。雖然，本發(fā)明具體示出了用于計算所述電池備電時間的各個參數(shù)的獲取方法，但 是本領(lǐng)域技術(shù)人員知悉，任何可以獲取這些參數(shù)的方法都可以用于本發(fā)明。
圖3是本發(fā)明的電池備電時間的預(yù)測方法的第二實施例的方法流程圖。其除了可 以無需電池放電曲線就可實現(xiàn)對電池備電時間的預(yù)測外，還可能夠根據(jù)用戶的需求做出相 應(yīng)的告警信息，并且還可以根據(jù)實際情況進一步調(diào)節(jié)電池備電時間。其進程如下在步驟Sl中，用戶預(yù)設(shè)告警時間和告警電壓。在本發(fā)明的一個實施例中，用戶可 以根據(jù)實際需要通過后臺將告警時間設(shè)置為2分鐘到30分鐘的任意整數(shù)值。在本發(fā)明的 其他實施例中，用戶也可根據(jù)需要將告警時間設(shè)置成任意值。在該實施例中，所述告警電壓 是恒定的。在本發(fā)明的其他實施例中，所述告警時間和告警電壓也可以是可調(diào)的。譬如，在本發(fā)明的一個實施例中，當(dāng)所述電池放電電流大于上限值時，設(shè)定所述告 警電壓為電池電量為0 %時的電壓+上限電壓；當(dāng)所述電池放電電流小于下限值時，設(shè)定所 述告警電壓為電池電量為0%時的電壓+下限電壓；當(dāng)所述電池放電電流大于或等于下限 值且小于或等于上限值時，設(shè)定所述告警電壓為電池電量為0%時的電壓+中值電壓。在步驟S2中，可計算電池備電時間。在此，電池備電時間的計算可以參照圖1中 示出的方法來進行。在步驟S3中，判定電池備電時間是否小于告警時間。如果是，則執(zhí)行步驟S4，發(fā)出 告警信息，電池備電時間不變，否則執(zhí)行步驟S5。在步驟S5中，判定電池電壓是否小于告警電壓。如果不是，則該進程結(jié)束。如果 是，則說明電池備電時間大于或等于告警時間，同時電池電壓小于告警電壓，這時順序執(zhí)行 步驟S6、S4，發(fā)出告警信息。(在本發(fā)明的其他實施例中，可先后或同步執(zhí)行)。在步驟S6中，即電池備電時間大于或等于告警時間，同時電池電壓小于告警電 壓，此時，獲取告警后的實際電池備電時間。在本發(fā)明的一個實施例中，EOD時刻對應(yīng)電池 備電時間為0分鐘，告警電壓對應(yīng)的電池備電時間為告警時間(例如2分鐘)，此時采用線 性插值獲取電池電壓對應(yīng)的實際電池備電時間(如圖5所示)。雖然，在圖3示出的實施例中，是按照特定的順序來執(zhí)行各個步驟的。但是，其只 是用于說明而不是限定本發(fā)明的。在本發(fā)明的其他實施例中，也可采用其他的方法步驟順 序，比如先比較電池電壓和告警電壓，再比較電池備電時間和告警時間；同時比較兩者均 可。只要滿足電池備電時間小于告警時間和電池電壓小于告警電壓這兩個條件中的至少一 個都會發(fā)出告警信號。在本發(fā)明的一個具體實施例中，告警時間為2分鐘1)、當(dāng)電池放電電流大于等于4C時告警電壓為EOD電壓+1. 33V/6cell ；2)、當(dāng)電池放電電流大于等于1C，小于4C 告警電壓為EOD電壓+lV/6cell ；3)、當(dāng)電池放電電流小于IC 告警電壓為EOD電壓+0. 4V/6cell。本領(lǐng)域技術(shù)人員知悉，上述數(shù)值僅是用于參考，實際的調(diào)節(jié)數(shù)值可基于實際情況 加以確定。圖4是本發(fā)明的電池備電時間的預(yù)測方法的第三實施例的方法流程圖。由于電 池一直處于充電狀態(tài)會使電池的活性變差，因此即使不停電，UPS也需要定期對電池進行放 電，以便保持電池的活性?？梢宰岆姵啬孀児ぷ鱽砑ぐl(fā)電池的活性。在電池備電時間預(yù)測開始后，可首先判定電池是否逆變工作，如果是，則進行預(yù) 測，否則清除告警標(biāo)志并返回。對于電池備電時間的預(yù)測，可參見圖1及其說明。在圖4示出的實施例中，告警時間為2分鐘。首先判斷電池電流是否大于等于4C(也可以是僅大于4C)，如果是，則將告警電壓設(shè)為E0D+1. 33V/6cell ；否則判斷電 池電流是否大于等于1C，如果是則將告警電壓設(shè)為E0D+lV/6cell，否則將告警電壓設(shè)為 E0D+0. 4V/6cell。隨后，判定預(yù)測的電池備電時間是否小于后臺設(shè)置的告警時間，如果是， 則置告警標(biāo)志位并返回。否則判定電池電壓是否小于告警電壓，如果是則置告警標(biāo)志位，并 判斷電池備電時間是否大于2分鐘。如果電池電壓大于或等于告警電壓，則清除告警標(biāo)志， 并返回。當(dāng)電池備電時間小于或等于2分鐘時，直接返回。當(dāng)電池備電時間大于2分鐘時， 讀取告警時間的電池電壓，并記錄此點的電池備電時間為2分鐘；接著將EOD對應(yīng)的電池備 電時間設(shè)為0，再根據(jù)電池電壓在2分鐘和0分鐘之間進行插值(如圖5所示)，從而獲取 實際電池備電時間。在本發(fā)明的其他實施例中，所述告警電壓和告警時間可以設(shè)置多個。從而對用戶 進行多重警告。在本發(fā)明的又一優(yōu)選實施例中，還可以通過采用顯示裝置將告警信息顯示 出來。雖然本發(fā)明是通過具體實施例進行說明的，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在不脫離 本發(fā)明范圍的情況下，還可以對本發(fā)明進行各種變換及等同替代。并且本發(fā)明的電池備電 時間的預(yù)測方法不但適用于UPS系統(tǒng)，也可用于其他電源系統(tǒng)中充電電池的電池備電時間 的預(yù)測。因此，本發(fā)明不局限于所公開的具體實施例，而應(yīng)當(dāng)包括落入本發(fā)明權(quán)利要求范圍 內(nèi)的全部實施方式。
權(quán)利要求
一種電池備電時間的預(yù)測方法，其特征在于，所述方法包括S1、獲取當(dāng)前電池放電電流；S2、基于所述電池放電電流計算電池放電率；S3、基于所述電池放電率獲取電池可放電百分比；S4、獲取電池剩余容量百分比；S5、基于所述電池放電率、電池可放電百分比、電池剩余容量百分比和電池放電電流預(yù)計所述電池備電時間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池備電時間的預(yù)測方法，其特征在于，所述電池放電電流 =輸出瞬時功率/電池瞬時電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池備電時間的預(yù)測方法，其特征在于，所述電池放電率= 電池放電電流/總單位安時，其中所述總單位安時=內(nèi)置電池單位安時+外置電池單位安 時。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池備電時間的預(yù)測方法，其特征在于，所述電池可放電百 分比根據(jù)所述電池放電率從當(dāng)前可放電率表中查得。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池備電時間的預(yù)測方法，其特征在于，所述電池剩余容量 百分比=(電池瞬時電壓-電池電量為0%時的電壓)/(電池電量為100%時的電壓-電 池電量為0%時的電壓)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池備電時間的預(yù)測方法，其特征在于，所述電池備電時間 =總單位安時X所述電池可放電百分比X所述電池剩余容量百分比/所述電池放電電 流；其中所述總單位安時=內(nèi)置電池單位安時+外置電池單位安時。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一權(quán)利要求所述的電池備電時間的預(yù)測方法，其特征在于， 進一步包括步驟S6，當(dāng)電池備電時間小于設(shè)定告警時間時或當(dāng)電池電壓小于設(shè)定告警電壓時，發(fā)出告警{曰息ο
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池備電時間的預(yù)測方法，其特征在于，所述告警電壓基于 電池放電電流設(shè)定。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電池備電時間的預(yù)測方法，其特征在于，當(dāng)所述電池放電電流大于上限值時，設(shè)定所述告警電壓為電池電量為0%時的電壓+ 上限電壓；當(dāng)所述電池放電電流小于下限值時，設(shè)定所述告警電壓為電池電量為0%時的電壓+ 下限電壓；當(dāng)所述電池放電電流大于或等于下限值且小于或等于上限值時，設(shè)定所述告警電壓為 電池電量為0%時的電壓+中值電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池備電時間的預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟S6進一步 包括基于所述告警時間和告警電壓確定告警后的實際電池備電時間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電池備電時間的預(yù)測方法，其特征在于，當(dāng)電池電壓到達告警電壓且所述電池備電時間大于或等于告警時間，采用線性插值法 將實際電池備電時間設(shè)置在0和所述電池備電時間之間；當(dāng)預(yù)計電池備電時間小于告警時間時，將所述電池備電時間作為實際電池備電時間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電池備電時間的預(yù)測方法，所述方法包括S1、獲取當(dāng)前電池放電電流；S2、基于所述電池放電電流計算電池放電率；S3、基于所述電池放電率獲取電池可放電百分比；S4、獲取電池剩余容量百分比；S5、基于所述電池放電率、電池可放電百分比、電池剩余容量百分比和電池放電電流預(yù)計所述電池備電時間。實施本發(fā)明的電池備電時間的預(yù)測方法，可以根據(jù)電池電壓估算電池備電時間。更進一步地，在電池電壓比較低的時候，能夠根據(jù)用戶的需求做出相應(yīng)的告警信息，并且還可以根據(jù)實際情況進一步調(diào)節(jié)電池告警時間。
文檔編號H01M10/42GK101930056SQ20091015170
公開日2010年12月29日 申請日期2009年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月24日
發(fā)明者吳小偉, 梁亞琳 申請人:力博特公司