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技术领域

本发明涉及蓄电池技术领域，特别涉及一种检测蓄电池失效的方法和装置。

背景技术

蓄电池为在电池放电后，能够用充电的方式把电能储存为化学能，需要放 电时再次把化学能转换为电能的电池，在诸如汽车、大功率不间断电源UPS等 众多领域都得到广泛应用。在实际应用中，当蓄电池失效时，汽车会因为供电 不足而无法启动，大功率UPS在交流电源断电时起不到使负载维持正常工作的 作用，因此需要提前对蓄电池是否失效进行判断，以便在蓄电池失效时及时更 换蓄电池。

现有的检测蓄电池失效的方法包括开路电压法，利用蓄电池的开路电压与 荷电状态(State Of Charge，简称SOC)之间的线性关系，通过测量充满电后的 蓄电池的开路电压确定蓄电池的当前储电量，当蓄电池的当前储电量与蓄电池 的标准储电量的比值小于80％时，判定蓄电池失效。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

对于汽车的蓄电池来说，由于蓄电池需要为汽车的中央处理器供电，因此 蓄电池不能处于开路状态，无法测量蓄电池的开路电压，只能测量蓄电池的端 电压。由于蓄电池的端电压与SOC之间不存在线性关系，同时蓄电池还存在自 放电现象，开路电压法没有排除自放电现象对SOC的影响，因此开路电压法不 能检测汽车的蓄电池是否失效。

发明内容

为了解决现有技术不能检测汽车的蓄电池是否失效的问题，本发明实施例 提供了一种检测蓄电池失效的方法和装置。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种检测蓄电池失效的方法，所述方法包括：

以设定的时间间隔测量蓄电池两端的电压；

确定蓄电池在设定开关导通时的瞬时电压，所述设定开关为汽车上的点火 开关或者不间断电源UPS内控制蓄电池供电的继电器；

当所述设定开关连续多次导通时的所述瞬时电压随确定时间的推进而降 低，且最后一次确定的所述瞬时电压小于所述蓄电池的标准电压的80％时，确 定所述蓄电池失效。

在本发明一种可能的实现方式中，以设定的时间间隔测量蓄电池两端的电 压；

确定蓄电池在设定开关导通时的瞬时电压，所述设定开关为汽车上的点火 开关或者不间断电源UPS内控制蓄电池供电的继电器；

当所述设定开关连续多次导通时的所述瞬时电压随确定时间的推进而降 低，且最后一次确定的所述瞬时电压小于所述蓄电池的标准电压的80％时，确 定所述蓄电池失效。

在本发明另一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

显示每次测得的所述电压组成的曲线。

在本发明又一种可能的实现方式中，所述多次为5次。

在本发明又一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

在所述确定所述蓄电池失效之后，发出告警。

另一方面，本发明实施例提供了一种检测蓄电池失效的装置，所述装置包 括：

电压测量模块，用于以设定的时间间隔测量蓄电池两端的电压；

电压确定模块，用于确定蓄电池在设定开关导通时的瞬时电压，所述设定 开关为汽车上的点火开关或者不间断电源UPS内控制蓄电池供电的继电器；

失效确定模块，用于当所述设定开关连续多次导通时的所述瞬时电压随确 定时间的推进而降低，且最后一次确定的所述瞬时电压小于所述蓄电池的标准 电压的80％时，确定所述蓄电池失效。

在本发明一种可能的实现方式中，所述电压确定模块用于，

当连续两次测得的所述电压之差小于设定值时，将连续两次中后一次测得 的所述电压作为所述瞬时电压。

在本发明另一种可能的实现方式中，所述装置还包括：

显示模块，用于显示每次测得的所述电压组成的曲线。

在本发明又一种可能的实现方式中，所述多次为5次。

在本发明又一种可能的实现方式中，所述装置还包括：

告警模块，用于在所述确定所述蓄电池失效之后，发出告警。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过以设定的时间间隔测量蓄电池两端的电压，确定蓄电池在设定开关导 通时的瞬时电压，当设定开关连续多次导通时的瞬时电压随确定时间的推进而 降低，且最后一次确定的瞬时电压小于蓄电池的标准电压的80％时，确定蓄电 池失效，直接在蓄电池的使用过程中测量电压并根据电压的变化趋势判断蓄电 池是否失效，可以检测适用于汽车上的蓄电池和UPS内的蓄电池是否失效。而 且是根据设定开关连续多次导通时的瞬时电压随确定时间的推进的变化趋势进 行判断，充分考虑到蓄电池的测量值在使用过程中受到多种外在因素的影响， 避免了一次测量判断所造成的偶然误差，提高了蓄电池失效判断的准确度。另 外，只需要确定设定开关连续多次导通时的瞬时电压，即可判断蓄电池是否失 效，降低了检测蓄电池失效的难度，简单方便易行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所 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是本发明实施例一提供的一种检测蓄电池失效的方法的流程图；

图2是本发明实施例一提供的蓄电池工作电路的示意图；

图3是本发明实施例二提供的一种检测蓄电池失效的装置的结构示意图。

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，下面将结合附图对本发明 实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施例提供了一种检测蓄电池失效的方法，适用于汽车上的蓄电池 和不间断电源(Uninterruptible Power Supply，简称UPS)内的蓄电池，参见图1， 该方法包括：

步骤101：以设定的时间间隔测量蓄电池两端的电压。

例如，设定的时间间隔可以为20ms。

步骤102：确定蓄电池在设定开关导通时的瞬时电压，设定开关为汽车上的 点火开关或者UPS内控制蓄电池供电的继电器。

容易理解，汽车点火(点火开关导通)时，蓄电池需要为发电机供电，UPS 的交流电源断电(继电器切换到蓄电池供电的那一端)时，蓄电池需要为供电 设备供电。对于蓄电池来说，在设定开关导通时，都需要增加供电量，蓄电池 所在电路的电流增大，蓄电池两端的电压(瞬时电压)降低，达到最低。

下面结合图2进行更具体的说明。图2为蓄电池工作电路的示意图，E表示 蓄电池，R0表示蓄电池的内阻。当蓄电池应用在汽车上时，K为点火开关，RL1 表示汽车上电器(如收音机、大灯)的等效电阻，RL2表示发动机的等效电阻； 当蓄电池应用在UPS内时，K表示UPS的交流电源断电时闭合的继电器，RL1 表示UPS内部消耗的等效电阻，RL2表示UPS供电设备的等效电阻。从图2可 以看出，在点火开关或继电器K闭合的瞬间，电路的电阻减小，电流增大，蓄 电池两端的电压达到最低(假设电阻大小不变)。

需要说明的是，UPS是将蓄电池(多为铅酸免维护蓄电池)与主机相连接， 通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。一般当市电(交 流电源)输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一 台交流市电稳压器，同时UPS还向UPS内的蓄电池电池充电；当市电中断(事 故停电)时，UPS立即将蓄电池的直流电能，通过逆变零切换转换的方法向负 载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作，并保护负载软、硬件不受损坏。

具体地，该步骤102可以包括：

当连续两次测得的电压之差小于设定值时，将连续两次中后一次测得的电 压作为瞬时电压。

可以理解地，在具体实现中，很难只测量点火开关或继电器闭合瞬间的电 压。由于点火开关或继电器闭合瞬间电压会有一个较大幅度的降低，通过每隔 设定的时间测量电压(步骤101)，并利用测量点火开关或继电器闭合瞬间电压 的骤降，确定瞬时电压，可以实现对瞬时电压的测量。也就是说，每次测量瞬 时电压时，在汽车点火前后或者UPS的交流电源前后，都对蓄电池的电压进行 了多次测量，然后利用测量的电压大小，从多次测量的电压中确定瞬时电压。 另外，还可以利用瞬时电压前后的电压情况，更准确确定蓄电池电压的变化趋 势，为确定蓄电池是否失效提供参考。

在实际应用中，可以先采用调理电路采集蓄电池两端的电压，并对采集的 电压进行处理，使其适合于模数转换器(ADC)的转换范围。举例来说，采集 的电压范围为0-12V，模数转换器的转换范围为0-5V，因此需要对电压进行一 定的缩小，如12V电压转为5V电压，6V电压转为2.5V电压，0V电压还是为 0V。再将处理后电压通过模数转换器进行模数转换，最后将模数转换后的电压 输入微处理器进行蓄电池是否失效的判断。

步骤103：当设定开关连续多次导通时的瞬时电压随确定时间的推进而降 低，且最后一次确定的瞬时电压小于蓄电池的标准电压的80％时，确定蓄电池 失效。

利用多次测得的瞬时电压的变化趋势，确定蓄电池是否失效。例如，蓄电 池两端的标准电压为12V，则将最后一次确定的瞬时电压与12V*80％＝9V比较 大小。又如，蓄电池两端的标准电压为24V，则将最后一次确定的瞬时电压与 24V*80％＝18V比较大小。

需要说明的是，本发明采用蓄电池的标准电压的80％作为判断的标准，主 要是基于国家标准和本领域技术人员的经验进行设定。

可以理解地，在一次确定的瞬时电压小于蓄电池两端的标准电压的80％时， 有可能是蓄电池暂时的电量不足，即蓄电池由于之前的使用且没有及时补充电 量，而造成瞬时电压小于蓄电池两端的标准电压的80％，此时蓄电池并没有失 效，随着充电的进行，下一次确定的瞬时电压可能就大于蓄电池两端的标准电 压的80％了。例如，如随测量时间的推进，确定的瞬时电压依次为8.9V、9.8V， 则说明此时蓄电池并没有失效，只是蓄电池暂时的电量不足。也就是说，当设 定开关连续多次导通时的瞬时电压没有随确定时间的推进而降低，或者最后一 次确定的瞬时电压大于或等于蓄电池两端的标准电压的80％时，判定蓄电池没 有失效。

当然也有可能是由于蓄电池失效而造成瞬时电压小于蓄电池两端的标准电 压的80％。由于在蓄电池失效之前，蓄电池两端的瞬时电压会不断降低，如随 确定时间的推进，确定的瞬时电压依次为9.8V、9.7V、9.5V、9.2V、8.9V，因 此可以根据设定开关连续多次导通时的瞬时电压的变化趋势判断蓄电池是否失 效。如果设定开关连续多次导通时的瞬时电压随确定时间的推进而降低，且最 后一次确定的瞬时电压小于蓄电池两端的标准电压的80％时，判定蓄电池失效。

在实际应用中，可以设置存储器保存设定开关连续多次导通时的瞬时电压。 当本次确定的瞬时电压小于或等于上一次确定的瞬时电压，则保存本次确定的 瞬时电压。如果存储器的容量达到最大值，则删除保存的瞬时电压中，最先一 次确定的瞬时电压，以保存本次确定的瞬时电压。当本次确定的瞬时电压大于 上一次确定的瞬时电压时，则将之前确定的瞬时电压全部删除，并保存本次确 定的瞬时电压。

可选地，多次可以为5次。实验证明，多次为5次时，在尽可能减少测量 次数，节省资源的情况下，确定蓄电池的准确性较高。

在本实施例的另一种实现方式中，该方法还可以包括：

在确定蓄电池失效之后，发出告警。

可以理解地，在确定蓄电池失效之后，发出告警，用户可以及时更换失效 的蓄电池，有效避免了由于蓄电池失效而导致无法启动汽车或者交流电源断电 时UPS起不到使负载维持正常工作的作用。

在本实施例的另一种实现方式中，该方法还可以包括：

显示每次测得的电压组成的曲线。

可以理解地，显示每次测得的电压组成的曲线，可以使用户直观了解到蓄 电池两端的电压的变化趋势，提前预知蓄电池是否失效。

本发明实施例通过以设定的时间间隔测量蓄电池两端的电压，确定蓄电池 在设定开关导通时的瞬时电压，当设定开关连续多次导通时的瞬时电压随确定 时间的推进而降低，且最后一次确定的瞬时电压小于蓄电池的标准电压的80％ 时，确定蓄电池失效，直接在蓄电池的使用过程中测量电压并根据电压的变化 趋势判断蓄电池是否失效，可以检测适用于汽车上的蓄电池和UPS内的蓄电池 是否失效。而且是根据设定开关连续多次导通时的瞬时电压随确定时间的推进 的变化趋势进行判断，充分考虑到蓄电池的测量值在使用过程中受到多种外在 因素的影响，避免了一次测量判断所造成的偶然误差，提高了蓄电池失效判断 的准确度。另外，只需要确定设定开关连续多次导通时的瞬时电压，即可判断 蓄电池是否失效，降低了检测蓄电池失效的难度，简单方便易行。

实施例二

本发明实施例提供了一种检测蓄电池失效的装置，适用于实施例一提供的 检测蓄电池失效的方法，参见图3，该装置包括：

电压测量模块201，用于以设定的时间间隔测量蓄电池两端的电压；

电压确定模块202，用于确定蓄电池在设定开关导通时的瞬时电压，设定开 关为汽车上的点火开关或者UPS内控制蓄电池供电的继电器；

失效确定模块203，用于当设定开关连续多次导通时的瞬时电压随确定时间 的推进而降低，且最后一次确定的瞬时电压小于蓄电池的标准电压的80％时， 确定蓄电池失效。

在实际应用中，电压测量模块201可以采用调理电路和模数转换器实现， 电压确定模块202和失效确定模块203可以采用微处理器实现。

可选地，多次可以为5次。

在本实施例的一种实现方式中，电压确定模块202可以用于，

当连续两次测得的电压之差小于设定值时，将连续两次中后一次测得的电 压作为瞬时电压。

在本实施例的另一种实现方式中，该装置还可以包括：

显示模块204，用于显示每次测得的电压组成的曲线。

在实际应用中，显示模块204可以采用显示屏。

在本实施例的又一种实现方式中，该装置还可以包括：

告警模块205，用于在确定蓄电池失效之后，发出告警。

在实际应用中，告警模块205可以包括蜂鸣器、指示灯或显示屏。

本发明实施例通过以设定的时间间隔测量蓄电池两端的电压，确定蓄电池 在设定开关导通时的瞬时电压，当设定开关连续多次导通时的瞬时电压随确定 时间的推进而降低，且最后一次确定的瞬时电压小于蓄电池的标准电压的80％ 时，确定蓄电池失效，直接在蓄电池的使用过程中测量电压并根据电压的变化 趋势判断蓄电池是否失效，可以检测适用于汽车上的蓄电池和UPS内的蓄电池 是否失效。而且是根据设定开关连续多次导通时的瞬时电压随确定时间的推进 的变化趋势进行判断，充分考虑到蓄电池的测量值在使用过程中受到多种外在 因素的影响，避免了一次测量判断所造成的偶然误差，提高了蓄电池失效判断 的准确度。另外，只需要确定设定开关连续多次导通时的瞬时电压，即可判断 蓄电池是否失效，降低了检测蓄电池失效的难度，简单方便易行。

需要说明的是：上述实施例提供的检测蓄电池失效的装置在检测蓄电池失 效时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要 而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的 功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的检 测蓄电池失效的装置与检测蓄电池失效的方法实施例属于同一构思，其具体实 现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过 硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于 一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或 光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的 精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。