| 专利名称： | 一种车载蓄电池用电信息的测量和分析方法及分析设备 | ||
| 专利名称(英文)： | Measurement and analysis method and analysis device for power utilization information of vehicle storage battery | ||
| 专利号： | CN201510496849.7 | 申请时间： | 20150814 |
| 公开号： | CN105158695A | 公开时间： | 20151216 |
| 申请人： | 国网浙江省电力公司丽水供电公司; 国家电网公司; 国网浙江遂昌县供电公司 | ||
| 申请地址： | 323000 浙江省丽水市中东路699号 | ||
| 发明人： | 季伟; 马锁成; 郑建斌 | ||
| 分类号： | G01R31/36 | 主分类号： | G01R31/36 |
| 代理机构： | 杭州华鼎知识产权代理事务所(普通合伙) 33217 | 代理人： | 胡根良 |
| 摘要： | 本发明公开了一种车载蓄电池用电信息的测量和分析方法，包括对车载蓄电池的电能放电侧的DC电流和DC电压进行测量，提取其中的电流信息分量和电压信息分量，通过滤波与增益单元分解与测量第一电流信息部分和第二电流信息部分；测量第一瞬态耗电量，第二瞬态耗电量以及平均耗电分量；根据第一平均耗电分量和第二平均耗电分量测量出平均总耗电量；通过时钟单元计算前述步骤的时间周期T；测量第一电能转移量和第二电能转移量，计算平均电能总转移量；以及将平均总耗电量与平均电能总转移量进行比较以得出用电质量数据。在另一个实施例中设计一种实现所述方法的设备。 | ||
| 摘要(英文)： | The invention discloses a measurement and analysis method for power utilization information of a vehicle storage battery. The method comprises that the DC and DC voltage at the electric energy discharging side of the vehicle storage battery are measured to extract a current information component and a voltage information component from the DC and DC voltage, the first current information component is decomposed into a first current information part and a second current information part by a filter and gain unit, and the first current information part and the second current information part are measured; first transient power consumption, second transient power consumption and average power consumption components are obtained via measurement; and average total power consumption is measured according to the first and second average power consumption components; a clock unit calculates a time period T of the above steps; a first electric energy transfer amount and a second electric energy transfer amount are measured, and an average total electric energy transfer amount is calculated; and the average total power consumption is compared with the average total electric energy transfer amount to obtain data of power utilization quality. The invention also relates to an analysis device for the power utilization information of the vehicle storage battery. | ||
1.一种车载蓄电池用电信息的测量和分析方法，其特征在于包括： 1)对车载蓄电池的电能放电侧的DC电流进行测量，提取其中的电流信息分 量IDE，并对DC电压进行测量，提取其中的电压信息分量VDE； 2)将所述电流信息分量IDE通过滤波与增益单元分解为第一电流信息部分 IDE_PART1和第二电流信息部分IDE_PART2，并将其调试为可供A/D转换电路读取的模 拟电信号； 3)测量所述第一电流信息部分IDE_PART1和第二电流信息部分IDE_PART2； 4)根据所述第一电流信息部分IDE_PART1和电压信息分量VDE测量出第一瞬态 耗电量PINST1，并根据所述第二电流信息部分IDE_PART2和电压信息分量VDE测量出 第二瞬态耗电量PINST2； 5)根据第一瞬态耗电量PINST1测量出第一平均耗电分量PINST_PART1，并根据第 二瞬态耗电量PINST2测量出第二平均耗电分量PINST_PART2； 6)根据所述的第一平均耗电分量PINST_PART1和第二平均耗电分量PINST_PART2测 量出平均总耗电量PT； 7)通过时钟单元计算前述步骤的时间周期T； 8)根据所述的第一平均耗电分量PINST_PART1和所得出的时间周期T测量第一电 能转移量PTRS1，并根据第二平均耗电分量PINST_PART2和所得出的时间周期测量T 第二电能转移量PTRS2； 9)根据第一电能转移量PTRS1和第二电能转移量PTRS2计算平均电能总转移量 PTR；以及 10)将平均总耗电量PT与平均电能总转移量PTR进行比较以得出用电质量数 据。
2.根据权利要求1所述的车载蓄电池用电信息的测量和分析方法，其特征在 于在步骤2)中，电流信息分量IDE满足关系式：IDE＝IDE_PART1±IDE_PART2。
3.根据权利要求1所述的车载蓄电池用电信息的测量和分析方法，其特征在 于在步骤5)中，第一平均耗电分量PINST_PART1是由以下关系式得出：
4.根据权利要求1所述的车载蓄电池用电信息的测量和分析方法，其特征在 于在步骤8)中，第一电能转移量PTRS1满足关系式：
5.一种车载蓄电池用电信息的分析设备，其输出端电耦接车载移动设备以 输出用电信息数据，其特征在于包括： 放电侧取电端，对车载蓄电池的DC电流进行测量，提取其中的电流信息分量 IDE，并对DC电压进行测量，提取其中的电压信息分量VDE； 滤波与增益单元，连接所述的放电侧取电端，将所述电流信息分量IDE分解为 第一电流信息部分IDE_PART1和第二电流信息部分IDE_PART2，并将其调试为可供A/D 转换电路读取的模拟电信号； A/D转换电路，连接所述的滤波与增益单元，用于将模拟电信号转换为数字 信号； 单片机，接收所述数字信号，用于测量所述第一电流信息部分IDE_PART1和第 二电流信息部分IDE_PART2；根据所述第一电流信息部分IDE_PART1和电压信息分量 VDE测量出第一瞬态耗电量PINST1，并根据所述第二电流信息部分IDE_PART2和电压 信息分量VDE测量出第二瞬态耗电量PINST2；根据第一瞬态耗电量PINST1测量出第 一平均耗电分量PINST_PART1，并根据第二瞬态耗电量PINST2测量出第二平均耗电分 量PINST_PART2；根据所述的第一平均耗电分量PINST_PART1和第二平均耗电分量 PINST_PART2测量出平均总耗电量PT；以及 时钟单元，连接所述单片机，计算单片机对电能放电侧进行信号采集的采集 周期和信号取样周期。
6.根据权利要求5所述的车载蓄电池用电信息的分析设备，其特征在于：所 述的单片机进一步连接电动汽车的车载移动设备，以得出用电质量数据并在车 载移动设备的用户界面上进行提示。
1.一种车载蓄电池用电信息的测量和分析方法，其特征在于包括： 1)对车载蓄电池的电能放电侧的DC电流进行测量，提取其中的电流信息分 量IDE，并对DC电压进行测量，提取其中的电压信息分量VDE； 2)将所述电流信息分量IDE通过滤波与增益单元分解为第一电流信息部分 IDE_PART1和第二电流信息部分IDE_PART2，并将其调试为可供A/D转换电路读取的模 拟电信号； 3)测量所述第一电流信息部分IDE_PART1和第二电流信息部分IDE_PART2； 4)根据所述第一电流信息部分IDE_PART1和电压信息分量VDE测量出第一瞬态 耗电量PINST1，并根据所述第二电流信息部分IDE_PART2和电压信息分量VDE测量出 第二瞬态耗电量PINST2； 5)根据第一瞬态耗电量PINST1测量出第一平均耗电分量PINST_PART1，并根据第 二瞬态耗电量PINST2测量出第二平均耗电分量PINST_PART2； 6)根据所述的第一平均耗电分量PINST_PART1和第二平均耗电分量PINST_PART2测 量出平均总耗电量PT； 7)通过时钟单元计算前述步骤的时间周期T； 8)根据所述的第一平均耗电分量PINST_PART1和所得出的时间周期T测量第一电 能转移量PTRS1，并根据第二平均耗电分量PINST_PART2和所得出的时间周期测量T 第二电能转移量PTRS2； 9)根据第一电能转移量PTRS1和第二电能转移量PTRS2计算平均电能总转移量 PTR；以及 10)将平均总耗电量PT与平均电能总转移量PTR进行比较以得出用电质量数 据。
2.根据权利要求1所述的车载蓄电池用电信息的测量和分析方法，其特征在 于在步骤2)中，电流信息分量IDE满足关系式：IDE＝IDE_PART1±IDE_PART2。
3.根据权利要求1所述的车载蓄电池用电信息的测量和分析方法，其特征在 于在步骤5)中，第一平均耗电分量PINST_PART1是由以下关系式得出：
4.根据权利要求1所述的车载蓄电池用电信息的测量和分析方法，其特征在 于在步骤8)中，第一电能转移量PTRS1满足关系式：
5.一种车载蓄电池用电信息的分析设备，其输出端电耦接车载移动设备以 输出用电信息数据，其特征在于包括： 放电侧取电端，对车载蓄电池的DC电流进行测量，提取其中的电流信息分量 IDE，并对DC电压进行测量，提取其中的电压信息分量VDE； 滤波与增益单元，连接所述的放电侧取电端，将所述电流信息分量IDE分解为 第一电流信息部分IDE_PART1和第二电流信息部分IDE_PART2，并将其调试为可供A/D 转换电路读取的模拟电信号； A/D转换电路，连接所述的滤波与增益单元，用于将模拟电信号转换为数字 信号； 单片机，接收所述数字信号，用于测量所述第一电流信息部分IDE_PART1和第 二电流信息部分IDE_PART2；根据所述第一电流信息部分IDE_PART1和电压信息分量 VDE测量出第一瞬态耗电量PINST1，并根据所述第二电流信息部分IDE_PART2和电压 信息分量VDE测量出第二瞬态耗电量PINST2；根据第一瞬态耗电量PINST1测量出第 一平均耗电分量PINST_PART1，并根据第二瞬态耗电量PINST2测量出第二平均耗电分 量PINST_PART2；根据所述的第一平均耗电分量PINST_PART1和第二平均耗电分量 PINST_PART2测量出平均总耗电量PT；以及 时钟单元，连接所述单片机，计算单片机对电能放电侧进行信号采集的采集 周期和信号取样周期。
6.根据权利要求5所述的车载蓄电池用电信息的分析设备，其特征在于：所 述的单片机进一步连接电动汽车的车载移动设备，以得出用电质量数据并在车 载移动设备的用户界面上进行提示。
翻译：技术领域
本发明实施例是关于电力系统交/直流充电技术，更特定地是关于一种通过 车载方式进行用户用电行为分析和测量的方法。
背景技术
车载蓄电池作为一种移动电源，其提供电源来驱动交流AC后直流DC电动马达 来供给车辆行驶动力，其耗电完毕后需要进行蓄电池充电。现有技术对车载蓄 电池的充放电测量和分析技术亟待完善。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种车载蓄电池用电信息的测量和分 析方法，以车载方式测量车载蓄电池的直流(DC)耗电量及用电质量，更好地 维护车载蓄电池的使用能力，对车辆使用行为做出准确的分析，掌握车载用户 的出行和驾驶方式。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种车载蓄电池用电信息 的测量和分析方法，包括：
1)对车载蓄电池的电能放电侧的DC电流进行测量，提取其中的电流信息分 量IDE，并对DC电压进行测量，提取其中的电压信息分量VDE；
2)将所述电流信息分量IDE通过滤波与增益单元分解为第一电流信息部分 IDE_PART1和第二电流信息部分IDE_PART2，并将其调试为可供A/D转换电路读取的模 拟电信号；
3)测量所述第一电流信息部分IDE_PART1和第二电流信息部分IDE_PART2；
4)根据所述第一电流信息部分IDE_PART1和电压信息分量VDE测量出第一瞬态 耗电量PINST1，并根据所述第二电流信息部分IDE_PART2和电压信息分量VDE测量出 第二瞬态耗电量PINST2；
5)根据第一瞬态耗电量PINST1测量出第一平均耗电分量PINST_PART1，并根据第 二瞬态耗电量PINST2测量出第二平均耗电分量PINST_PART2；
6)根据所述的第一平均耗电分量PINST_PART1和第二平均耗电分量PINST_PART2测 量出平均总耗电量PT；
7)通过时钟单元计算前述步骤的时间周期T；
8)根据所述的第一平均耗电分量PINST_PART1和所得出的时间周期T测量第一电 能转移量PTRS1，并根据第二平均耗电分量PINST_PART2和所得出的时间周期测量T 第二电能转移量PTRS2；
9)根据第一电能转移量PTRS1和第二电能转移量PTRS2计算平均电能总转移量 PTR；以及
10)将平均总耗电量PT与平均电能总转移量PTR进行比较以得出用电质量数 据。
进一步地，在步骤2)中，电流信息分量IDE满足关系式：IDE＝IDE_PART1± IDE_PART2。
进一步地，在步骤5)中，第一平均耗电分量PINST_PART1是由以下关系式得出：
其中W为取样周期，N为对电能放电侧进行信号采集的采集周期；同样地， 由以下关系式得出：
进而在步骤6)中，平均总耗电量PT满足关系式：
进一步地，在步骤8)中，第一电能转移量PTRS1满足关系式：
其中Δτ为对所提取的电量信息分量IDE的分量因数；同样地，第一电能转移 量PTRS1满足关系式：
在另一个实施例中，设计一种车载蓄电池用电信息的分析设备，其输出端电 耦接车载移动设备以输出用电信息数据，设备包括：
放电侧取电端，对车载蓄电池的DC电流进行测量，提取其中的电流信息分量 IDE，并对DC电压进行测量，提取其中的电压信息分量VDE；
滤波与增益单元，连接所述的放电侧取电端，将所述电流信息分量IDE分解为 第一电流信息部分IDE_PART1和第二电流信息部分IDE_PART2，并将其调试为可供A/D 转换电路读取的模拟电信号；
A/D转换电路，连接所述的滤波与增益单元，用于将模拟电信号转换为数字 信号；
单片机，接收所述数字信号，用于测量所述第一电流信息部分IDE_PART1和第 二电流信息部分IDE_PART2；根据所述第一电流信息部分IDE_PART1和电压信息分量 VDE测量出第一瞬态耗电量PINST1，并根据所述第二电流信息部分IDE_PART2和电压 信息分量VDE测量出第二瞬态耗电量PINST2；根据第一瞬态耗电量PINST1测量出第 一平均耗电分量PINST_PART1，并根据第二瞬态耗电量PINST2测量出第二平均耗电分 量PINST_PART2；根据所述的第一平均耗电分量PINST_PART1和第二平均耗电分量 PINST_PART2测量出平均总耗电量PT；以及
时钟单元，连接所述单片机，计算单片机对电能放电侧进行信号采集的采集 周期和信号取样周期。
在一个实施例中，所述的单片机进一步连接车载移动设备，以得出用电质量 数据并在车载移动设备的用户界面上进行提示。
本发明的技术效果是显而易见的，本发明不同于常规技术仅对电池充电侧进 行电量测量的方式，在车载终端上附接有蓄电池组的测量设备，能够做到即时 分析和测量，并能够在车载终端上进行实时显示和控制。同时，鉴于车载用电 行为是不均匀稳定的，通过本发明的方式可以做到精确测量，以准确提示车载 用户电量情况，方便用户及时充电或实施道路救援请求。
附图说明
图1示意性绘示出本发明测量蓄电池组的电量曲线图；
图2为本发明设备的主要结构原理框图。
具体实施方式
参照图1和图2，为了进一步详细绘示本发明车载蓄电池(或车载蓄电池组)用 电信息的测量和分析方法，给出一个关于车载蓄电池的电量曲线图形，其中：
1)对车载蓄电池的电能放电侧的DC电流进行测量，提取其中的电流信息分 量IDE，对电量曲线分为k个区间，其中图示的Δτi为对所提取的电量信息分量IDE的分量因数(0<i<k)，Δτ可按照时域进行分隔，Δτ的长度可相同或不同，并 通过对DC电压进行测量，提取其中的电压信息分量VDE；
2)如图1所示，因为电量曲线呈现不规则状态，这主要归因于在车辆(电动 汽车)行驶的过程中的行驶速度并非完全平均加速或匀速，因此在突然加速或 减速的过程中，电量会呈现骤增或骤减，因此不能够采用常规的计量方式。一 般技术是直接在对电池充电的过程中对充入的电能进行计量和计费，但是这样 的方法极为繁琐且误差较大。在本发明的一个实施例中，对电量曲线进行无限 近似处理，在图示的第Δτk-WN+1的时域内，将所述时域区间与电流曲线的交叉点 处，将电流信息分量IDE分解为第一电流信息部分IDE_PART1和第二电流信息部分 IDE_PART2，通过两个电流信号的代数和得出此区间内的电流信息分量，并将此分 量经过滤波和电流增益调试为可供A/D转换电路读取的模拟电信号；
在图1中，其中W为信号样本的取样周期，N为对电能放电侧进行信号采集的 采集周期，W和N的取值可以由车载计算设备进行设定，例如对于图示的一个周 期，W＝1，当然，W的值越大，则说明取样结果越精确；
3)测量所述第一电流信息部分IDE_PART1和第二电流信息部分IDE_PART2；
4)根据所述第一电流信息部分IDE_PART1和电压信息分量VDE测量出第一瞬态 耗电量PINST1，即满足关系式：PINST1＝IDE_PART1·VDE。并根据所述第二电流信息 部分IDE_PART2和电压信息分量VDE测量出第二瞬态耗电量PINST2，即满足关系式： PINST2＝IDE_PART2·VDE；
5)根据第一瞬态耗电量PINST1测量出第一平均耗电分量PINST_PART1，并根据第 二瞬态耗电量PINST2测量出第二平均耗电分量PINST_PART2；
6)根据所述的第一平均耗电分量PINST_PART1和第二平均耗电分量PINST_PART2测 量出平均总耗电量PT；
7)通过时钟单元计算前述步骤的时间周期T1，例如图1中所示在T1后，车辆 行驶速度趋近于匀速，则节点M之前可以作为一个样本周期；
8)根据所述的第一平均耗电分量PINST_PART1和所得出的时间周期T测量第一电 能转移量PTRS1，并根据第二平均耗电分量PINST_PART2和所得出的时间周期测量T 第二电能转移量PTRS2；
9)根据第一电能转移量PTRS1和第二电能转移量PTRS2计算平均电能总转移量 PTR；以及
10)将平均总耗电量PT与平均电能总转移量PTR进行比较以得出用电质量数 据。
进一步地，在步骤2)中，电流信息分量IDE满足关系式：IDE＝IDE_PART1± IDE_PART2。
进一步地，在步骤5)中，第一平均耗电分量PINST_PART1是由以下关系式得出：
其中W为取样周期，N为对电能放电侧进行信号采集的采集周期；同样地， 由以下关系式得出：
进而在步骤6)中，平均总耗电量PT满足关系式：
进一步地，在步骤8)中，第一电能转移量PTRS1满足关系式：
其中Δτ为对所提取的电量信息分量IDE的分量因数；设定系数n＝k，同样地， 第一电能转移量PTRS1满足关系式：
在另一个实施例中，考虑到在所取样的信号情形中，车辆处于逐渐减速或逐 渐减速的情况，在这种情况下设计另一种测量方法，包括了：
在步骤4)的基础上，在第一信号采样周期内，测量其中的最大电流信息分 量IDE和最小电流信息分量IDE，例如在图1所示的图形中H点为最小电流分量点， 从0点至H点作为第一信号采样周期；
将H点至K点作为第二信号采样周期，在这个第二信号采样周期内，仅测量 其中大于最大电流信息分量IDE或小于最小电流信息分量IDE的电流信息分量；
同样地，在K点至M点之间时域组成的第三信号采样周期内，测量其中大于 最大电流信息分量IDE或小于最小电流信息分量IDE的电流信息分量，无需测量其 他时域的分量；
其中采样周期的时间相等。
参照图2，在另一个实施例中，设计一种车载蓄电池用电信息的分析设备， 其输出端电耦接车载移动设备以输出用电信息数据，设备包括：
设置在车载蓄电池1与车辆负载3之间的放电侧取电端2，对车载蓄电池1的DC 电流进行测量，提取其中的电流信息分量IDE，并对DC电压进行测量，提取其中 的电压信息分量VDE；
滤波与增益单元4，连接所述的放电侧取电端2，将所述电流信息分量IDE分解 为第一电流信息部分IDE_PART1和第二电流信息部分IDE_PART2，并将其调试为可供 A/D转换电路读取的模拟电信号；
A/D转换电路5，连接所述的滤波与增益单元，用于将模拟电信号转换为数字 信号；
单片机6，接收所述数字信号，用于测量所述第一电流信息部分IDE_PART1和第 二电流信息部分IDE_PART2；根据所述第一电流信息部分IDE_PART1和电压信息分量 VDE测量出第一瞬态耗电量PINST1，并根据所述第二电流信息部分IDE_PART2和电压 信息分量VDE测量出第二瞬态耗电量PINST2；根据第一瞬态耗电量PINST1测量出第 一平均耗电分量PINST_PART1，并根据第二瞬态耗电量PINST2测量出第二平均耗电分 量PINST_PART2；根据所述的第一平均耗电分量PINST_PART1和第二平均耗电分量
PINST_PART2测量出平均总耗电量PT；以及
时钟单元7，连接所述单片机6，计算单片机对电能放电侧进行信号采集的采 集周期和信号取样周期。
在一个实施例中，所述的单片机6进一步连接车载移动设备，以得出用电质 量数据并在车载移动设备的用户界面上进行提示。
