CN106646267A - 配电终端电池寿命检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电终端电池寿命检测方法及装置，所述方法包括：获取被检测电池两端的端电压，检测被检测电池的内阻；当内阻检测完成时，对被检测电池进行放电测试，得到短时放电曲线；根据检测初始电压和检测结束电压，得到检测参考电压点；并获取被检测电池的标准放电曲线，得到标准斜率；再根据容量计算公式，得到被检测电池容量的估算值；对被检测电池进行内阻和温度补偿，得到被检测电池的实际容量。本发明提供的方法及装置，基于电压变化率的短时放电测试被检测电池的实际容量，测试时间短，不需将被检测电池的电量全部放出，减少了能量的浪费，且综合考虑容量、温度、内阻间的关系，容量测试准确，对被检测电池的健康状态评价合理。

Description

配电终端电池寿命检测方法及装置

技术领域

本发明涉及配电自动化技术领域，特别涉及一种配电终端电池寿命检测方法及装置。

背景技术

配电终端设备的蓄电池作为后备电源承担着给终端持续供电的作用，当现场停电时，蓄电池组将成为配电终端工作的唯一电源。近年来，随着用户对供电可靠性的要求越来越高，配电终端也大面积地使用于配电自动化中，蓄电池一旦出现老化或者容量不足等问题，将可能导致配电终端不能正常工作，使得配电自动化系统失效，因此有必要定期对蓄电池的性能进行测试，及时了解蓄电池的健康状态。

目前，现有的针对配电终端电池容量的检测方法是使用核对放电法和电导测试法等。核对放电法虽然测试蓄电池容量准确，但是核对放电测试时需将电池充满放电至截止电压，测试时间长，且造成了蓄电池能量的浪费；电导测试法通过测试蓄电池电导(内阻)来判断蓄电池的实际容量，但是仅当蓄电池容量不足额定容量的50％时，蓄电池的内阻才会与容量有良好的一致性，因此电导测试不能完全评价蓄电池的健康状态。

因此，现有的针对配电终端电池容量的检测方法具有测试时间长、测试结果不准确，且电池容量浪费严重的缺点。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种配电终端电池寿命检测方法及装置，以解决现有的检测方法具有测试时间长、测试结果不准确，且电池容量浪费严重的问题。

第一方面，根据本发明的实施例，提供了一种配电终端电池寿命检测方法，包括以下步骤：

S1、获取被检测电池两端的端电压，判断所述端电压是否大于所述被检测电池两端的最低电压；如果所述端电压小于所述最低电压，则对被检测电池进行充电处理，直到所述端电压大于所述最低电压；如果所述端电压大于所述最低电压，则检测所述被检测电池的内阻；

S2、当所述被检测电池的内阻检测完成时，则对所述被检测电池进行放电测试，得到短时放电曲线；包括：

S21、获取检测装置的最大功率，所述被检测电池的额定容量和额定电压，得到所述被检测电池的放电电流；

S22、当所述被检测电池的放电电流检测完成时，获取所述被检测电池的最小浮冲电压，根据所述端电压和所述最小浮冲电压，确定检测初始电压和检测初始时间；

S23、获取所述被检测电池的端电压降落值，对所述步骤S21中的放电电流持续放电5min，判断所述被检测电池的端电压降落值是否大于20mV，如果所述端电压降落值小于20mV，则对所述放电电流持续放电，如果所述端电压降落值大于20mV，则停止检测，得到检测结束时间和检测结束电压，并得到所述短时放电曲线；

S3、根据所述短时放电曲线，得到放电曲线的斜率；

S4、根据所述检测初始电压和所述检测结束电压，得到检测参考电压点；

S5、获取所述被检测电池的标准放电曲线，根据所述检测参考电压点的电压，得到标准斜率；

S6、根据所述额定容量、所述放电曲线的斜率和所述标准斜率，并根据容量计算公式，得到被检测电池容量的估算值；

S7、根据所述被检测电池容量的估算值，对所述被检测电池进行内阻补偿处理，得到内阻补偿后的容量；

S8、根据所述内阻补偿后的容量和所述被检测电池的实际温度，对所述被检测电池进行温度补偿处理，得到所述被检测电池的实际容量。

优选地，所述步骤S21具体包括：

获取所述检测装置的最大功率，所述被检测电池的额定容量和额定电压，逐步计算放电倍率，并根据所述放电倍率，得到所述被检测电池的放电电流；其中，所述放电倍率的计算公式为：

RatedVol×mag×RatedCap/10≤P_max；

式中，RatedVol表示所述被检测电池的额定电压，RatedCap表示所述被检测电池的额定容量，P_max表示所述检测装置的最大功率，mag表示放电倍率；

所述放电电流的计算公式为：

I＝mag×RatedCap/10；

式中，I表示放电电流，RatedCap表示所述被检测电池的额定容量，mag表示放电倍率。

优选地，所述步骤S22具体包括以下步骤：

获取所述被检测电池的最小浮冲电压，判断所述端电压是否大于所述最小浮冲电压；

如果所述端电压大于所述最小浮冲电压，则根据所述放电电流持续放电30s，当所述端电压的变化恒定时，再持续放电1.5min，当所述端电压小于所述最小浮冲电压时，记录所述检测初始电压和所述检测初始时间；

如果所述端电压小于所述最小浮冲电压，则根据所述放电电流持续放电30s，当所述端电压的变化恒定时，记录所述检测初始电压和所述检测初始时间。

优选地，所述步骤S3中，根据所述短时放电曲线，得到放电曲线的斜率；其中，所述放电曲线的斜率的计算公式为：

K_t＝ΔU/(Time_End-Time_Start)；

式中，K_t表示放电曲线的斜率，ΔU表示端电压降落值，Time_Start表示检测初始时间，Time_End表示检测结束时间。

优选地，所述步骤S6中，所述被检测电池容量的估算值的容量计算公式为：

C_t＝RatedCap×k_r×mag×(RatedCap/12)/k_t；

式中，RatedCap表示额定容量，K_t表示放电曲线的斜率，K_r表示标准斜率，mag表示放电倍率。

优选地，所述步骤S7具体包括：

提高所述被检测电池的截止电压，并根据所述截止电压，得到与所述额定电压一致时的时间和所述额定电压降至10.5V所经过的时间，再根据所述被检测电池容量的估算值，对所述被检测电池进行内阻补偿处理，得到内阻补偿后的容量；其中，所述截止电压的计算公式为：

BatVol_min＝10.5×RatedVol/12+BatRes×RatedCap(V)；

式中，BatVol_min表示截止电压，RatedVol表示被检测电池的额定电压，BatRes表示被检测电池的内阻，RatedCap表示被检测电池的额定容量；

所述内阻补偿的容量计算公式为：C_tr＝C_t×T_test/T_st；

式中，C_tr表示所述内阻补偿后的容量，C_t表示所述被检测电池容量的估算值，T_test表示补偿后的截止电压与额定电压一致时的时间，T_st表示额定电压降至10.5V所经过的时间。

优选地，所述步骤S8中，所述被检测电池的实际容量的计算公式为：

C_e＝C_tr/(1+K(T-25))；

式中，C_e表示所述被检测电池的实际容量，C_tr表示所述内阻补偿后的容量，T表示被检测电池的实际温度，单位为℃，K表示温度系数，K＝0.005～0.008/℃。

第二方面，根据本发明的实施例，提供了一种配电终端电池寿命检测装置，包括：主控制模块、电压检测电路、内阻检测电路、通信电路、交流电流输出电路、恒流放电电路和锂电池组，其中，

所述主控制模块的输出端分别与所述电压检测电路、所述内阻检测电路、所述通信电路、所述交流电流输出电路、所述恒流放电电路和所述锂电池组的输入端相连接；

所述主控制模块的输入端分别与所述电压检测电路、所述内阻检测电路、所述通信电路、所述交流电流输出电路、所述恒流放电电路和所述锂电池组的输出端相连接；

所述交流电流输出电路包括功率模块和发送指令模块；

所述发送指令模块用于发送请求输出交流电流的控制指令；

所述功率模块用于输出所述交流电流；

所述主控制模块用于接收所述控制指令，并控制所述交流电流输出电路内的所述功率模块输出所述交流电流；

所述电压检测电路用于实时检测被检测电池两端的直流电压；

所述内阻检测电路用于实时检测所述被检测电池两端的交流电压，并根据所述交流电流，得到被检测电池的内阻；

所述恒流放电电路用于控制所述被检测电池进行恒流放电，进行放电测试；

所述通信电路用于输出检测数据，所述检测数据包括：所述直流电压、所述交流电压、所述交流电流和所述内阻；

所述锂电池组用于提供电能。

优选地，所述装置还包括人机交互模块，所述人机交互模块包括显示单元和输入单元；所述显示单元和所述输入单元分别与所述主控制模块相连接；所述显示单元用于显示所述检测数据；所述输入单元用于设定相应工作参数。

优选地，所述装置还包括锂电池充放电管理电路，所述锂电池充放电管理电路设置于所述锂电池组和所述主控制模块之间，所述锂电池充放电管理电路分别与所述锂电池组和所述主控制模块相连接；所述锂电池充放电管理电路用于控制所述锂电池组的充电和放电。

由以上技术方案可知，本发明提供了一种配电终端电池寿命检测方法及装置，所述方法包括以下步骤：获取被检测电池两端的端电压，判断端电压是否大于最低电压，并检测被检测电池的内阻；当内阻检测完成时，对被检测电池进行放电测试，得到短时放电曲线，进而得到放电曲线的斜率；根据检测初始电压和检测结束电压，得到检测参考电压点；并获取被检测电池的标准放电曲线，得到标准斜率；再根据容量计算公式，得到被检测电池容量的估算值；对所述被检测电池进行内阻补偿处理和温度补偿处理，得到被检测电池的实际容量。本发明提供的方法及装置，基于电压变化率的短时放电测试被检测电池的实际容量；首先进行内阻测量，利用被检测电池的容量与端电压的变化间存在的关系，确定内阻；再进行放电测试，通过对被检测电池进行5～20min的恒流短时放电；最后进行容量测量，根据被检测电池端电压的电压变化率对被检测电池容量进行估算；该方法充分考虑了被检测电池的内阻和温度对实际容量的影响，根据四线制交流测试法测得的内阻与被检测电池的现场温度对被检测电池容量进行补偿，进而对被检测电池的健康状态进行评价。本发明提供的方法及装置测试时间短，不需将被检测电池的电量全部放出，减少了能量的浪费，且综合考虑了容量、温度、内阻间的关系，容量测试准确，对被检测电池的健康状态评价合理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实施例提供的配电终端电池寿命检测方法的流程图；

图2为图1中步骤S2的流程图；

图3为本发明实施例提供的配电终端电池寿命检测装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的配电终端电池寿命检测装置的实施场景结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，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作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。

请参阅图1和图2，第一方面，根据本发明实施例提供的一种配电终端电池寿命检测方法，包括以下步骤：

S1、获取被检测电池两端的端电压，判断所述端电压是否大于所述被检测电池两端的最低电压；如果所述端电压小于所述最低电压，则对被检测电池进行充电处理，直到所述端电压大于所述最低电压；如果所述端电压大于所述最低电压，则检测所述被检测电池的内阻；

S2、当所述被检测电池的内阻检测完成时，则对所述被检测电池进行放电测试，得到短时放电曲线；包括：

S21、获取检测装置的最大功率，所述被检测电池的额定容量和额定电压，得到所述被检测电池的放电电流；

S22、当所述被检测电池的放电电流检测完成时，获取所述被检测电池的最小浮冲电压，根据所述端电压和所述最小浮冲电压，确定检测初始电压和检测初始时间；

S23、获取所述被检测电池的端电压降落值，对所述步骤S21中的放电电流持续放电5min，判断所述被检测电池的端电压降落值是否大于20mV，如果所述端电压降落值小于20mV，则对所述放电电流持续放电，如果所述端电压降落值大于20mV，则停止检测，得到检测结束时间和检测结束电压，并得到所述短时放电曲线；

S3、根据所述短时放电曲线，得到放电曲线的斜率；

S4、根据所述检测初始电压和所述检测结束电压，得到检测参考电压点；

S5、获取所述被检测电池的标准放电曲线，根据所述检测参考电压点的电压，得到标准斜率；

S6、根据所述额定容量、所述放电曲线的斜率和所述标准斜率，并根据计算公式，得到被检测电池容量的估算值；

S7、根据所述被检测电池容量的估算值，对所述被检测电池进行内阻补偿处理，得到内阻补偿后的容量；

S8、根据所述内阻补偿后的容量和所述被检测电池的实际温度，对所述被检测电池进行温度补偿处理，得到所述被检测电池的实际容量。

具体地，在步骤S1中，获取被检测电池两端的端电压，判断所述端电压是否大于所述被检测电池两端的最低电压；如果所述端电压小于所述最低电压，则对被检测电池进行充电处理，直到所述端电压大于所述最低电压；如果所述端电压大于所述最低电压，则检测所述被检测电池的内阻；并采用四线制交流检测方法对被检测电池内阻进行测量。

本发明实施例中，以被检测电池为蓄电池举例说明。本发明实施例所检测的蓄电池容量为10h率容量，测试的放电电流DisCur均为I₁₀的倍数，记作DisCur＝mag×I₁₀，其中，mag为放电倍率，mag可取0.1～0.9、1、2、3等；由于随着放电电流的增加，蓄电池的容量将减小，为此容量测试时还需根据放电电流进行折算，定义容量折算系数为k_c，本发明实施例根据相关标准及资料，当mag＝0.1～0.9时，取k_c＝1，当mag＝2时，取k_c＝0.93，当mag＝3时，取k_c＝0.89。

在对蓄电池的寿命进行检测，即是要检测蓄电池的实际容量，根据其实际容量对蓄电池的寿命或健康状态进行评价。评价一个蓄电池的好坏就是看其实际容量与额定容量的差距，若实际测得的容量大于或者等于其额定容量则代表电池性能较好，若实际测得的容量远小于其额定容量，则蓄电池老化严重。评价时分为优、良、中、差等四个等级，用实际容量与额定容量的百分比作为最终评价的分数，若最终的评价分数低于60，即蓄电池的实际容量只有蓄电池额定容量的60％时，表明该被检测蓄电池已经老化了，为了确保现场设备的正常工作，应及时对该蓄电池进行更换。

在对蓄电池的容量进行检测之前，要对蓄电池的内阻进行测量。在检测内阻时，要先判断蓄电池两端的端电压是否大于蓄电池的最低电压。

其中，已知当蓄电池的剩余容量低于50％时，蓄电池的内阻将会显著增大，考虑到蓄电池短时放电后估算的容量还需进行内阻的补偿，因此蓄电池内阻测试时限定蓄电池最低电压为0.5C对应的电压，并记作BatResVol_min，本发明实施例的蓄电池的最低电压按照下式进行等效计算：

BatResVol_min＝12.049×RatedVol/12(V)；

式中，BatRes表示蓄电池的最低电压，RatedVol表示蓄电池的额定电压。

结合配电终端对工作电源的要求，蓄电池的额定电压可设置为12V、24V或48V等。

如果蓄电池的端电压大于BatRes时，则开始内阻测量，整个测试过程持续5s；

如果蓄电池的端电压小于BatRes时，则需对蓄电池进行充电处理，直到蓄电池的端电压大于BatRes时，再进行蓄电池的内阻测量，蓄电池的内阻值记作BatRes。

蓄电池的内阻测量完成后，置位ResMesFulfill_Flag，若蓄电池内阻测试过程中蓄电池接线断线，则ResMesFulfill_Flag置为0；且本次蓄电池内阻测试完成后，若蓄电池接线断线或者更换了蓄电池，ResMesFulfill_Flag均为0。

判断蓄电池内阻测量完成的标志ResMesFulfill_Flag是否为1，若ResMesFulfill_Flag为1则开始进行容量测试，否则一直等待ResMesFulfill_Flag为1时才可进行蓄电池容量的测量。

在步骤S2中，当所述被检测电池的内阻检测完成时，则对所述被检测电池进行放电测试，并得到短时放电曲线。

根据人机交互界面设定的蓄电池参数和蓄电池的当前端电压进行放电电流的计算，在计算放电电流时，还需综合考虑检测装置所能承受的最大功率P_max，其具体计算步骤如下：

S21、获取检测装置的最大功率，所述被检测电池的额定容量和额定电压，得到所述被检测电池的放电电流；

根据检测装置所能承受的最大功率P_max、蓄电池的额定容量RatedCap与蓄电池的额定电压RatedVol，逐步计算mag，直至mag满足下式时停止；并根据所述放电倍率，得到所述被检测电池的放电电流。

RatedVol×mag×RatedCap/10≤P_max；

式中，RatedVol表示蓄电池的额定电压，RatedCap表示蓄电池的额定容量，P_max表示检测装置的最大功率，mag表示放电倍率。

其中，当mag＜1时，mag按照步长0.1增加，当mag≥1时，按照步长1增加，且为了避免能量的浪费，mag最大值取3；P_max取作100W。

蓄电池测试的浮冲电压最小值定义为FVol_min，若蓄电池开始放电时端电压高于浮冲电压，其端电压将迅速下降，此时蓄电池的电压变化率较大，给蓄电池短时放电测试带来了较大的干扰；因此，在计算蓄电池的放电电流时，要判断此时蓄电池的端电压与浮冲电压的关系。

如果开始测试时的蓄电池的端电压大于FVol_min，由于测试时蓄电池低于FVol_min，容量测试更加准确，因此在满足最大功率的条件下，则采用较大的电流(mag≤3)进行放电；如果开始测试时的蓄电池电压小于等于FVol_min，在满足最大功率的条件下，则采用不超过2I₁₀的电流放电，即mag＝3时，赋值mag＝2；

根据逐步计算的mag值，按照下式计算放电电流。

I＝mag×RatedCap/10；

式中，I表示放电电流，RatedCap表示蓄电池的额定容量，mag表示放电倍率。

S22、当所述被检测电池的放电电流检测完成时，获取所述被检测电池的最小浮冲电压，根据所述端电压和所述最小浮冲电压，确定检测初始电压和检测初始时间；

当蓄电池的放电电流检测完成后，要确定电压测试的初始电压点，具体包括以下步骤：

获取所述被检测电池的最小浮冲电压，判断所述端电压是否大于所述最小浮冲电压；

如果所述端电压大于所述最小浮冲电压，则根据所述放电电流持续放电30s，当所述端电压的变化恒定时，再持续放电1.5min，当所述端电压小于所述最小浮冲电压时，记录所述检测初始电压和所述检测初始时间；

如果所述端电压小于所述最小浮冲电压，则根据所述放电电流持续放电30s，当所述端电压的变化恒定时，记录所述检测初始电压和所述检测初始时间。

其中，当放电电流为I₁₀时，容量正常是在1.5min内端电压将降落在2mV×RatedVol/12左右，当容量降至0.3C时，其端电压降落值将会大于6mV×RatedVol/12，且此时蓄电池内阻将显著提高，对于这种情况将使其端电压降至FVol_min时开始计算，避免造成较大的计算误差。为此，当电压降落值满足下式或者端电压小于FVol_min时即可确定测试起始电压点，否则一直放电直到满足上述条件，并将此时刻记作检测初始时间Time_Start，电压记作检测初始电压BatBaseVol，检测初始电压即为放电1.5min后电压变化趋于平稳后，可以开始检测时的电压，而并不是检测装置刚开始通电时的电压；其中，下式中若mag＜1，则mag为1处理；

2mV×RatedVol/12×mag≤ΔU≤6mV×RatedVol/12×mag；

式中，ΔU表示端电压降落值，RatedVol表示蓄电池的额定电压，mag表示放电倍率。

S23、获取所述被检测电池的端电压降落值，对所述步骤S21中的放电电流持续放电5min，判断所述被检测电池的端电压降落值是否大于20mV，如果所述端电压降落值小于20mV，则对所述放电电流持续放电，如果所述端电压降落值大于20mV，则停止检测，得到检测结束时间和检测结束电压，并得到短时放电曲线；

由于蓄电池的端电压大于最小浮冲电压时，蓄电池的放电曲线特性较难把握，开始测试时电压跌落较快，然后持续在一个电压点一段时间，甚至出现短暂的电压上升，这种现象将导致容量测试的失效。因此，需确定一个有效的检测初始电压点，并将其电压记作检测初始电压，其时刻记作检测初始时间，测试结束时刻的电压记作检测结束电压BatEndVol，测试结束时刻的时间记作检测结束时间Time_End。

在步骤S3中，根据所述短时放电曲线，得到放电曲线的斜率；

所述放电曲线的斜率的计算公式为：

K_t＝ΔU/(Time_End-Time_Start)；

式中，K_t表示放电曲线的斜率，ΔU表示端电压降落值，Time_Start表示检测初始时间，Time_End表示检测结束时间。

在步骤S4中，根据所述检测初始电压和所述检测结束电压，得到检测参考电压点；

该检测参考电压点的电压值BatRefVol近似等效为(BatBaseVol+BatEndVol)/2，其中，BatBaseVol表示检测初始电压，BatEndVol表示检测结束电压。

在步骤S5中，获取所述被检测电池的标准放电曲线，根据所述检测参考电压点的电压，得到标准斜率；

本发明实施例提供的方法，通过采用电压变化率对蓄电池的容量进行估算，因此需要一个标准的电压变化率作为参考，本实施例中，采用蓄电池放电电流为I₁₀，蓄电池额定电压为12V，容量为额定容量的标准放电曲线作为参考曲线。将蓄电池的检测参考电压点的电压带入到标准放电曲线中，得到一个标准斜率K_r，根据放电曲线的斜率和标准斜率估算蓄电池的容量，进行容量测试。

在步骤S6中，根据所述额定容量、所述放电曲线的斜率和所述标准斜率，并根据计算公式，得到被检测电池容量的估算值；

被检测蓄电池容量的估算值的计算公式为：

C_t＝RatedCap×k_r×mag×(RatedCap/12)/k_t；

式中，RatedCap表示额定容量，k_t表示放电曲线的斜率，k_r表示标准斜率，mag表示放电倍率。

上式中若mag＝0.1～0.9时，mag可近似取为1处理。

在步骤S7中，根据所述被检测电池容量的估算值，对所述被检测电池进行内阻补偿处理，得到内阻补偿后的容量；

蓄电池容量估算之后，还应考虑内阻对蓄电池实际容量的影响，因此，本发明实施例提供的方法对内阻进行补偿。实际上，考虑内阻的影响后，蓄电池的放电曲线将整体向下平移，为了简化计算，要提高蓄电池的截止电压，内阻补偿的具体步骤如下：

提高所述被检测电池的截止电压，并根据所述截止电压，得到与额定电压一致时的时间和额定电压降至10.5V所经过的时间，再根据所述被检测电池容量的估算值，对所述被检测电池进行内阻补偿处理，得到内阻补偿后的容量；

蓄电池放电的截止电压定义为BatVol_min，根据相关标准及资料，本发明中对12V蓄电池设置截止电压为10.5V，其中，所述截止电压的计算公式为：

BatVol_min＝10.5×RatedVol/12+BatRes×RatedCap(V)；

式中，BatVol_min表示截止电压，RatedVol表示蓄电池的额定电压，BatRes表示蓄电池的内阻，RatedCap表示蓄电池的额定容量。

根据补偿后的截止电压，将其处理为与标准放电曲线所描述的额定电压12V一致后，即可根据此截止电压得到一个时间T_test，而标准放电曲线中电压降至10.5V所经过的时间为T_test，则内阻补偿后的容量可按下式进行计算：

C_tr＝C_t×T_test/T_st；

式中，C_tr表示所述内阻补偿后的容量，C_t表示所述被检测电池容量的估算值，T_test表示补偿后的截止电压与额定电压一致时的时间，T_st表示额定电压降至10.5V所经过的时间。

在步骤S8中，根据所述内阻补偿后的容量和所述被检测电池的实际温度，得到所述被检测电池的实际容量。

蓄电池的容量还应考虑温度对蓄电池实际容量的影响，考虑温度影响的蓄电池实际容量的计算式为：

C_e＝C_tr/(1+K(T-25))；

式中，C_e表示所述蓄电池的实际容量，C_tr表示所述内阻补偿后的容量，T表示蓄电池的实际温度，单位为℃，K表示温度系数，K＝0.005～0.008/℃。

由以上技术方案可知，本发明实施例提供的配电终端电池寿命检测方法，包括以下步骤：获取被检测电池两端的端电压，判断端电压是否大于最低电压，并检测被检测电池的内阻；当内阻检测完成时，对被检测电池进行放电测试，得到短时放电曲线，进而得到放电曲线的斜率；根据检测初始电压和检测结束电压，得到检测参考电压点；并获取被检测电池的标准放电曲线，得到标准斜率；再根据容量计算公式，得到被检测电池容量的估算值；对所述被检测电池进行内阻补偿处理和温度补偿处理，得到被检测电池的实际容量。本发明提供的方法，基于电压变化率的短时放电测试被检测电池的实际容量；首先进行内阻测量，利用被检测电池的容量与端电压的变化间存在的关系，确定内阻；再进行放电测试，通过对被检测电池进行5～20min的恒流短时放电；最后进行容量测量，根据被检测电池端电压的电压变化率对被检测电池容量进行估算；该方法充分考虑了被检测电池的内阻和温度对实际容量的影响，根据四线制交流测试法测得的内阻与被检测电池的现场温度对被检测电池容量进行补偿，进而对被检测电池的健康状态进行评价。本发明提供的方法测试时间短，不需将被检测电池的电量全部放出，减少了能量的浪费，且综合考虑了容量、温度、内阻间的关系，容量测试准确，对被检测电池的健康状态评价合理。

请参阅图3和图4，第二方面，本发明实施例提供了一种配电终端电池寿命检测装置，包括：主控制模块、电压检测电路、内阻检测电路、通信电路、交流电流输出电路、恒流放电电路和锂电池组，其中，

所述主控制模块的输出端分别与所述电压检测电路、所述内阻检测电路、所述通信电路、所述交流电流输出电路、所述恒流放电电路和所述锂电池组的输入端相连接；

所述主控制模块的输入端分别与所述电压检测电路、所述内阻检测电路、所述通信电路、所述交流电流输出电路、所述恒流放电电路和所述锂电池组的输出端相连接；

所述交流电流输出电路包括功率模块和发送指令模块；

所述发送指令模块用于发送请求输出交流电流的控制指令；

所述功率模块用于输出所述交流电流；

所述主控制模块用于接收所述控制指令，并控制所述交流电流输出电路内的所述功率模块输出所述交流电流；

所述电压检测电路用于实时检测被检测电池两端的直流电压；

所述内阻检测电路用于实时检测所述被检测电池两端的交流电压，并根据所述交流电流，得到被检测电池的内阻；

所述恒流放电电路用于控制所述被检测电池进行恒流放电，进行放电测试；

所述通信电路用于输出检测数据，所述检测数据包括：所述直流电压、所述交流电压、所述交流电流和所述内阻；

所述锂电池组用于提供电能。

具体地，主控制模块与该装置内的其他模块、电路均双向连接，以实现检测数据与相应的模块、电路进行双向通信；主控制模块是配电终端电池寿命检测装置的核心，其控制着其他各模块、电路的工作状态；该主控制模块还设置有通信接口，用于检测被检测电池时测试的数据的导出。

通信电路内设置有1路网口和2路串口，可与主控制模块的通信接口相接通，以实现对被检测电池的检测数据的输出；通信电路还可用于操作人员通过上位机对该装置进行相关参数的设置。

电压检测电路主要用于在对被检测电池进行容量测试时，对被检测电池两端直流电压的实时监测。

内阻检测电路主要采样四线制交流检测法对被检测电池的内阻进行测量，通过在被检测电池上加上一个交流电流信号的方式，然后测量被检测电池两端的交流电压，并根据测试数据计算出被检测电池的内阻。

在进行内阻检测时，要先判断被检测电池的端电压是否大于被检测电池的最低电压，只有当端电压是否大于最低电压时，才能进行被检测电池的容量检测。

交流电流输出电路内设置有功率模块和发送指令模块，用于输出交流电流，进行放电测试。

交流电流输出电路主要通过检测前对电流幅值、相位和频率进行设置，并通过发送指令模块向主控制模块发送指令，由主控制模块驱动功率模块完成交流电流的输出。

恒流放电电路主要用于在对被检测电池进行容量计算时，保证被检测电池的恒流放电；根据检测前对被检测电池设定的参数与被检测电池放电测试前的状态确定放电电流的大小，并根据此恒定电流进行放电测试。该恒流放电电路主要通过控制MOS管的驱动电压使其工作在饱和区，即恒流区，从而实现恒流放电。

锂电池组主要提供电能，作为检测现场被检测电池寿命检测工作的电源。

优选地，该检测装置还包括人机交互模块，所述人机交互模块包括显示单元和输入单元；所述显示单元和所述输入单元分别与所述主控制模块相连接；所述显示单元用于显示所述检测数据；所述输入单元用于设定相应工作参数。

具体地，人机交互模块由显示单元和输入单元组成，显示单元为LCD液晶显示器，其通过总线与主控制模块相连接，被检测电池的检测数据均通过显示单元进行显示；输入单元可为键盘，用于输入检测装置的相关参数并进行设定，包括被检测电池参数和通信参数。

优选地，该检测装置还包括锂电池充放电管理电路，所述锂电池充放电管理电路设置于所述锂电池组和所述主控制模块之间，所述锂电池充放电管理电路分别与所述锂电池组和所述主控制模块相连接；所述锂电池充放电管理电路用于控制所述锂电池组的充电和放电。

具体地，锂电池充放电管理电路主要用于控制锂电池组的充电与放电，根据锂电池工作电流与电压对电池剩余电量进行估算，并通过显示单元即刻实时显示剩余电量。

本发明实施例提供的配电终端电池寿命检测装置，其各结构组成的工作过程，每一结构实现的功能，均可相应参照本发明实施例第一方面提供的配电终端电池寿命检测方法的流程步骤，此处不再赘述。

由以上技术方案可知，本发明实施例提供了一种配电终端电池寿命检测方法及装置，所述方法包括以下步骤：获取被检测电池两端的端电压，判断端电压是否大于最低电压，并检测被检测电池的内阻；当内阻检测完成时，对被检测电池进行放电测试，得到短时放电曲线，进而得到放电曲线的斜率；根据检测初始电压和检测结束电压，得到检测参考电压点；并获取被检测电池的标准放电曲线，得到标准斜率；再根据容量计算公式，得到被检测电池容量的估算值；对所述被检测电池进行内阻补偿处理和温度补偿处理，得到被检测电池的实际容量。本发明提供的方法及装置，基于电压变化率的短时放电测试被检测电池的实际容量；首先进行内阻测量，利用被检测电池的容量与端电压的变化间存在的关系，确定内阻；再进行放电测试，通过对被检测电池进行5～20min的恒流短时放电；最后进行容量测量，根据被检测电池端电压的电压变化率对被检测电池容量进行估算；该方法充分考虑了被检测电池的内阻和温度对实际容量的影响，根据四线制交流测试法测得的内阻与被检测电池的现场温度对被检测电池容量进行补偿，进而对被检测电池的健康状态进行评价。本发明提供的方法及装置测试时间短，不需将被检测电池的电量全部放出，减少了能量的浪费，且综合考虑了容量、温度、内阻间的关系，容量测试准确，对被检测电池的健康状态评价合理。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种配电终端电池寿命检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取被检测电池两端的端电压，判断所述端电压是否大于所述被检测电池两端的最低电压；如果所述端电压小于所述最低电压，则对被检测电池进行充电处理，直到所述端电压大于所述最低电压；如果所述端电压大于所述最低电压，则检测所述被检测电池的内阻；

S2、当所述被检测电池的内阻检测完成时，则对所述被检测电池进行放电测试，得到短时放电曲线；包括：

S21、获取检测装置的最大功率，所述被检测电池的额定容量和额定电压，得到所述被检测电池的放电电流；

S22、当所述被检测电池的放电电流检测完成时，获取所述被检测电池的最小浮冲电压，根据所述端电压和所述最小浮冲电压，确定检测初始电压和检测初始时间；

S23、获取所述被检测电池的端电压降落值，对所述步骤S21中的放电电流持续放电5min，判断所述被检测电池的端电压降落值是否大于20mV，如果所述端电压降落值小于20mV，则对所述放电电流持续放电，如果所述端电压降落值大于20mV，则停止检测，得到检测结束时间和检测结束电压，并得到所述短时放电曲线；

S3、根据所述短时放电曲线，得到放电曲线的斜率；

S4、根据所述检测初始电压和所述检测结束电压，得到检测参考电压点；

S5、获取所述被检测电池的标准放电曲线，根据所述检测参考电压点的电压，得到标准斜率；

S6、根据所述额定容量、所述放电曲线的斜率和所述标准斜率，并根据容量计算公式，得到被检测电池容量的估算值；

S7、根据所述被检测电池容量的估算值，对所述被检测电池进行内阻补偿处理，得到内阻补偿后的容量；

S8、根据所述内阻补偿后的容量和所述被检测电池的实际温度，对所述被检测电池进行温度补偿处理，得到所述被检测电池的实际容量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S21具体包括：

获取所述检测装置的最大功率，所述被检测电池的额定容量和额定电压，逐步计算放电倍率，并根据所述放电倍率，得到所述被检测电池的放电电流；其中，所述放电倍率的计算公式为：

RatedVol×mag×RatedCap/10≤P_max；

式中，RatedVol表示所述被检测电池的额定电压，RatedCap表示所述被检测电池的额定容量，P_max表示所述检测装置的最大功率，mag表示放电倍率；

所述放电电流的计算公式为：

I＝mag×RatedCap/10；

式中，I表示放电电流，RatedCap表示所述被检测电池的额定容量，mag表示放电倍率。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S22具体包括以下步骤：

获取所述被检测电池的最小浮冲电压，判断所述端电压是否大于所述最小浮冲电压；

如果所述端电压大于所述最小浮冲电压，则根据所述放电电流持续放电30s，当所述端电压的变化恒定时，再持续放电1.5min，当所述端电压小于所述最小浮冲电压时，记录所述检测初始电压和所述检测初始时间；

如果所述端电压小于所述最小浮冲电压，则根据所述放电电流持续放电30s，当所述端电压的变化恒定时，记录所述检测初始电压和所述检测初始时间。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中，根据所述短时放电曲线，得到放电曲线的斜率；其中，所述放电曲线的斜率的计算公式为：

K_t＝ΔU/(Time_End-Time_Start)；

式中，K_t表示放电曲线的斜率，ΔU表示端电压降落值，Time_Start表示检测初始时间，Time_End表示检测结束时间。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S6中，所述被检测电池容量的估算值的容量计算公式为：

C_t＝RatedCap×k_r×mag×(RatedCap/12)/k_t；

式中，RatedCap表示额定容量，K_t表示放电曲线的斜率，K_r表示标准斜率，mag表示放电倍率。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S7具体包括：

提高所述被检测电池的截止电压，并根据所述截止电压，得到与所述额定电压一致时的时间和所述额定电压降至10.5V所经过的时间，再根据所述被检测电池容量的估算值，对所述被检测电池进行内阻补偿处理，得到内阻补偿后的容量；其中，所述截止电压的计算公式为：

BatVol_min＝10.5×RatedVol/12+BatRes×RatedCap(V)；

式中，BatVol_min表示截止电压，RatedVol表示被检测电池的额定电压，BatRes表示被检测电池的内阻，RatedCap表示被检测电池的额定容量；

所述内阻补偿的容量计算公式为：C_tr＝C_t×T_test/T_st；

式中，C_tr表示所述内阻补偿后的容量，C_t表示所述被检测电池容量的估算值，T_test表示补偿后的截止电压与额定电压一致时的时间，T_st表示额定电压降至10.5V所经过的时间。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S8中，所述被检测电池的实际容量的计算公式为：

C_e＝C_tr/(1+K(T-25))；

式中，C_e表示所述被检测电池的实际容量，C_tr表示所述内阻补偿后的容量，T表示被检测电池的实际温度，单位为℃，K表示温度系数，K＝0.005～0.008/℃。

8.一种配电终端电池寿命检测装置，其特征在于，包括：主控制模块、电压检测电路、内阻检测电路、通信电路、交流电流输出电路、恒流放电电路和锂电池组，其中，

所述主控制模块的输出端分别与所述电压检测电路、所述内阻检测电路、所述通信电路、所述交流电流输出电路、所述恒流放电电路和所述锂电池组的输入端相连接；

所述主控制模块的输入端分别与所述电压检测电路、所述内阻检测电路、所述通信电路、所述交流电流输出电路、所述恒流放电电路和所述锂电池组的输出端相连接；

所述交流电流输出电路包括功率模块和发送指令模块；

所述发送指令模块用于发送请求输出交流电流的控制指令；

所述功率模块用于输出所述交流电流；

所述主控制模块用于接收所述控制指令，并控制所述交流电流输出电路内的所述功率模块输出所述交流电流；

所述电压检测电路用于实时检测被检测电池两端的直流电压；

所述内阻检测电路用于实时检测所述被检测电池两端的交流电压，并根据所述交流电流，得到被检测电池的内阻；

所述恒流放电电路用于控制所述被检测电池进行恒流放电，进行放电测试；

所述通信电路用于输出检测数据，所述检测数据包括：所述直流电压、所述交流电压、所述交流电流和所述内阻；

所述锂电池组用于提供电能。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括人机交互模块，所述人机交互模块包括显示单元和输入单元；所述显示单元和所述输入单元分别与所述主控制模块相连接；所述显示单元用于显示所述检测数据；所述输入单元用于设定相应工作参数。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括锂电池充放电管理电路，所述锂电池充放电管理电路设置于所述锂电池组和所述主控制模块之间，所述锂电池充放电管理电路分别与所述锂电池组和所述主控制模块相连接；所述锂电池充放电管理电路用于控制所述锂电池组的充电和放电。