一種基于電容傳感器的電池狀態檢測方法及系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于電容傳感器的電池狀態檢測方法及系統，方法包括：采用電容傳感器獲取所需的電容值數據；根據獲取的電容值數據對電池狀態進行檢測，其中，對電池狀態進行檢測的過程包括但不限于分析電池是否位于電容傳感器內，根據電池充放電過程中的電容值變化數據得出電池的剩余電量以及剩余能量，根據電池不同溫度下體積差異帶來的電容值變化數據分析電池內部區域的溫度，根據電池不同老化程度下材料和體積差異帶來的電容值變化數據在線分析電池的老化程度以及根據不同電池在電容傳感器的表現數據快速評估電池的一致性。本發明具有魯棒性強，能在線估計電池的老化程度，可靠和全面，一致性檢測速度快的優點，可廣泛應用于電池領域。
【專利說明】
一種基于電容傳感器的電池狀態檢測方法及系統
技術領域
[0001]本發明涉及電池領域，尤其是一種基于電容傳感器的電池狀態檢測方法及系統。
【背景技術】
[0002]車用電池和電池包的常見狀態評價指標包括剩余電量、剩余能量、溫度、老化程度、一致性等。目前的電池狀態檢測方法，大都根據開路電壓來反推剩余電量或剩余能量；然而，開路電壓與剩余能量、剩余電量的關系是強非線性關系，且該關系會受到很多因素的影響(比如老化、溫度、放電倍率等)，容易導致反推出的剩余電量或剩余能量出現較大誤差，魯棒性較弱。實際車用時不會將電池放空，而目前還沒有十分可靠的在線估計電池老化程度的技術，因此電池的老化程度的估計也是當下較為困難的問題之一。再者，現在的電池溫度檢測方法一般只能檢測電池表面的溫度，卻無法判定電池內部不同區域的溫度，不夠可靠和全面。另外，車用電池一致性差異的最基本解決方法是在電池封裝之前盡可能選擇一致性較好的電池。而傳統電池的一致性判定方法判據單一，而且充放電實驗過程相對漫長，無法滿足快速選擇一致性好電池的要求。
[0003]綜上所述，目前業內的電池狀態檢測方法魯棒性較弱，無法在線估計電池的老化程度，不夠可靠和全面，一致性檢測速度慢，已無法滿足人們對電池狀態檢測日益增長的高要求。
【發明內容】
[0004]為解決上述技術問題，本發明的目的在于:提供一種魯棒性強，能在線估計電池的老化程度，可靠和全面，一致性檢測速度快的，基于電容傳感器的電池狀態檢測方法。
[0005]本發明的另一目的在于:提供一種魯棒性強，能在線估計電池的老化程度，可靠和全面，一致性檢測速度快的，基于電容傳感器的電池狀態檢測系統。
[0006]本發明所采取的技術方案是:
一種基于電容傳感器的電池狀態檢測方法，包括以下步驟:
51、采用電容傳感器獲取所需的電容值數據，其中，所需的電容值數據包括但不限于電容傳感器的實時電容值、電容傳感器有待測電池時的電容值、電池充放電過程中的電容值變化數據、電池不同溫度下體積差異帶來的電容值變化數據、電池不同老化程度下材料和體積差異帶來的電容值變化數據以及不同電池在電容傳感器的表現數據；
52、根據獲取的電容值數據對電池狀態進行檢測，其中，對電池狀態進行檢測的過程包括但不限于根據電容傳感器的實時電容值以及電容傳感器有待測電池時的電容值分析電池是否位于電容傳感器內，根據電池充放電過程中的電容值變化數據得出電池的剩余電量以及剩余能量，根據電池不同溫度下體積差異帶來的電容值變化數據分析電池內部區域的溫度，根據電池不同老化程度下材料和體積差異帶來的電容值變化數據在線分析電池的老化程度以及根據不同電池在電容傳感器的表現數據快速評估電池的一致性。
[0007]進一步，所述根據電容傳感器的實時電容值以及電容傳感器有待測電池時的電容值分析電池是否位于電容傳感器內這一步驟，其包括:
5210、采用線性比例-積分-限幅跳變算法對電容傳感器有待測電池時的電容值進行抑噪處理；
5211、根據電容傳感器的實時電容值以及抑噪處理后的電容值計算電容傳感器的實時介電常數以及電容傳感器有待測電池時的介電常數；
5212、比對電容傳感器的實時介電常數是否與電容傳感器有待測電池時的介電常數吻合，若是，貝1J表明電池位于電容傳感器內，反之，貝1J表明電池不在電容傳感器內。
[0008]進一步，所述步驟S210包括:
52100、進行預實驗，并根據預實驗的結果確定電容傳感器中有待測電池時的電容值的上界、下界和電容的變化率；
52101、將電容傳感器的實時電容值與線性比例-積分-限幅跳變算法在上一時刻的輸出進行差分；
52102、將差分的結果經比例-積分環節處理后送入比較器；
52103、比較器比較經比例-積分環節處理后的結果是否大于0，若是，則以預設的電容最大值作為該算法的輸出;反之，則以預設的電容最小值作為該算法的輸出；
52104、根據步驟S2100中電容的變化率，設計一個相應的低通濾波器來對步驟S2103的算法輸出進行低通濾波，并以低通濾波后的結果作為抑噪處理后的電容值。
[0009 ]進一步，所述根據電池充放電過程中的電容值變化數據得出電池的剩余電量以及剩余能量這一步驟，其包括:
5220、采用濾波算法對電池充放電過程中的電容值變化數據進行濾波處理；
5221、根據濾波處理后的電容值變化數據確定電池充放電過程中電池的介電常數變化情況；
5222、根據電池充放電過程中電池的介電常數變化情況計算電池的剩余電量以及剩余會ti。
[0010]進一步，所述根據電池不同溫度下體積差異帶來的電容值變化數據分析電池內部區域的溫度這一步驟，其包括:
5230、根據電池不同溫度下體積差異帶來的電容值變化數據確定電池的體積變化值；
5231、根據電池的體積變化值在線計算電池的溫度；
5232、根據電池的溫度和預設的電池熱擴散模型，在線分析出電池內部區域不同點所處的溫度。
[0011]進一步，所述根據電池不同老化程度下材料和體積差異帶來的電容值變化數據在線分析電池的老化程度這一步驟，其具體為:
根據電池不同老化程度下材料和體積差異帶來的電容值變化數據計算電池的介電常數變化值和體積變化值，然后根據電池的介電常數變化值和體積變化值評價電池的老化程度。
[0012]進一步，電容傳感器包括但不限于平板電容器、改進的帶有圓柱形電池夾持裝置的平板電容器和柱形電容器。
[0013]本發明所采取的另一技術方案是:
一種基于電容傳感器的電池狀態檢測系統，包括: 數據獲取模塊，用于采用電容傳感器獲取所需的電容值數據，其中，所需的電容值數據包括但不限于電容傳感器的實時電容值、電容傳感器有待測電池時的電容值、電池充放電過程中的電容值變化數據、電池不同溫度下體積差異帶來的電容值變化數據、電池不同老化程度下材料和體積差異帶來的電容值變化數據以及不同電池在電容傳感器的表現數據；狀態檢測模塊，用于根據獲取的電容值數據對電池狀態進行檢測，其中，對電池狀態進行檢測的過程包括但不限于根據電容傳感器的實時電容值以及電容傳感器有待測電池時的電容值分析電池是否位于電容傳感器內，根據電池充放電過程中的電容值變化數據得出電池的剩余電量以及剩余能量，根據電池不同溫度下體積差異帶來的電容值變化數據分析電池內部區域的溫度，根據電池不同老化程度下材料和體積差異帶來的電容值變化數據在線分析電池的老化程度以及根據不同電池在電容傳感器的表現數據快速評估電池的一致性。
[0014]進一步，所述狀態檢測模塊在根據電容傳感器的實時電容值以及電容傳感器有待測電池時的電容值分析電池是否位于電容傳感器內時，將依次執行以下單元的操作:
抑噪處理單元，用于采用線性比例-積分-限幅跳變算法對電容傳感器有待測電池時的電容值進行抑噪處理；
計算單元，用于根據電容傳感器的實時電容值以及抑噪處理后的電容值計算電容傳感器的實時介電常數以及電容傳感器有待測電池時的介電常數；
比對單元，用于比對電容傳感器的實時介電常數是否與電容傳感器有待測電池時的介電常數吻合，若是，貝lJ表明電池位于電容傳感器內，反之，則表明電池不在電容傳感器內。
[0015]進一步，所述抑噪處理單元包括:
預實驗子單元，用于進行預實驗，并根據預實驗的結果確定電容傳感器中有待測電池時的電容值的上界、下界和電容的變化率；
差分子單元，用于將電容傳感器的實時電容值與線性比例-積分-限幅跳變算法在上一時刻的輸出進行差分；
比例-積分處理子單元，用于將差分的結果經比例-積分環節處理后送入比較器；
比較輸出子單元，用于比較器比較經比例-積分環節處理后的結果是否大于0，若是，則以預設的電容最大值作為該算法的輸出;反之，則以預設的電容最小值作為該算法的輸出；低通濾波子單元，用于根據預實驗子單元中電容的變化率，設計一個相應的低通濾波器來對比較輸出子單元的算法輸出進行低通濾波，并以低通濾波后的結果作為抑噪處理后的電容值。
[0016]本發明的方法的有益效果是:先采用電容傳感器獲取所需的電容值數據，然后根據獲取的電容值數據對電池狀態進行檢測，將電容傳感器引入到電池狀態檢測過程中，根據電池充放電過程中的電容值變化數據得到電池的剩余電量、剩余能量，電容值能實時跟隨影響因素的變化而變化，受老化、溫度或放電倍率等因素的影響小，魯棒性更好;根據電池不同老化程度下材料和體積差異帶來的電容值變化數據在線分析電池的老化程度，并根據電池不同溫度下體積差異帶來的電容值變化數據分析電池內部區域的溫度，更加可靠和全面;根據不同電池在電容傳感器的表現數據快速評估電池的一致性，滿足了快速選擇一致性好電池的要求。進一步，采用了線性比例-積分-限幅跳變算法對電容傳感器有待測電池時的電容值進行抑噪處理，有效抑制了電容傳感器的噪聲。
[0017]本發明的系統的有益效果是:先通過數據獲取模塊采用電容傳感器獲取所需的電容值數據，然后通過狀態檢測模塊根據獲取的電容值數據對電池狀態進行檢測，將電容傳感器引入到電池狀態檢測過程中，根據電池充放電過程中的電容值變化數據得到電池的剩余電量、剩余能量，電容值能實時跟隨影響因素的變化而變化，受老化、溫度或放電倍率等因素的影響小，魯棒性更好;根據電池不同老化程度下材料和體積差異帶來的電容值變化數據在線分析電池的老化程度，并根據電池不同溫度下體積差異帶來的電容值變化數據分析電池內部區域的溫度，更加可靠和全面;根據不同電池在電容傳感器的表現數據快速評估電池的一致性，滿足了快速選擇一致性好電池的要求。進一步，狀態檢測模塊采用了線性比例-積分-限幅跳變算法對電容傳感器有待測電池時的電容值進行抑噪處理，有效抑制了電容傳感器的噪聲。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明一種基于電容傳感器的電池狀態檢測方法的整體流程圖；
圖2為線性比例-積分-限幅跳變算法的框圖；
圖3為實施例一采用平板電容器對電池進行狀態檢測的示意圖；
圖4為實施例一采用本發明的檢測方法進行處理后得到的部分結果示意圖。
【具體實施方式】
[0019]參照圖1，一種基于電容傳感器的電池狀態檢測方法，包括以下步驟:
51、采用電容傳感器獲取所需的電容值數據，其中，所需的電容值數據包括但不限于電容傳感器的實時電容值、電容傳感器有待測電池時的電容值、電池充放電過程中的電容值變化數據、電池不同溫度下體積差異帶來的電容值變化數據、電池不同老化程度下材料和體積差異帶來的電容值變化數據以及不同電池在電容傳感器的表現數據；
52、根據獲取的電容值數據對電池狀態進行檢測，其中，對電池狀態進行檢測的過程包括但不限于根據電容傳感器的實時電容值以及電容傳感器有待測電池時的電容值分析電池是否位于電容傳感器內，根據電池充放電過程中的電容值變化數據得出電池的剩余電量以及剩余能量，根據電池不同溫度下體積差異帶來的電容值變化數據分析電池內部區域的溫度，根據電池不同老化程度下材料和體積差異帶來的電容值變化數據在線分析電池的老化程度以及根據不同電池在電容傳感器的表現數據快速評估電池的一致性。
[0020]進一步作為優選的實施方式，所述根據電容傳感器的實時電容值以及電容傳感器有待測電池時的電容值分析電池是否位于電容傳感器內這一步驟，其包括:
5210、采用線性比例-積分-限幅跳變算法對電容傳感器有待測電池時的電容值進行抑噪處理；
5211、根據電容傳感器的實時電容值以及抑噪處理后的電容值計算電容傳感器的實時介電常數以及電容傳感器有待測電池時的介電常數；
5212、比對電容傳感器的實時介電常數是否與電容傳感器有待測電池時的介電常數吻合，若是，貝lJ表明電池位于電容傳感器內，反之，貝lJ表明電池不在電容傳感器內。
[0021]參照圖2，進一步作為優選的實施方式，所述步驟S210包括:
S2100、進行預實驗，并根據預實驗的結果確定電容傳感器中有待測電池時的電容值的上界、下界和電容的變化率；
52101、將電容傳感器的實時電容值與線性比例-積分-限幅跳變算法在上一時刻的輸出進行差分；
52102、將差分的結果經比例-積分環節處理后送入比較器；
52103、比較器比較經比例-積分環節處理后的結果是否大于O，若是，則以預設的電容最大值作為該算法的輸出;反之，則以預設的電容最小值作為該算法的輸出；
52104、根據步驟S2100中電容的變化率，設計一個相應的低通濾波器來對步驟S2103的算法輸出進行低通濾波，并以低通濾波后的結果作為抑噪處理后的電容值。
[0022]進一步作為優選的實施方式，所述根據電池充放電過程中的電容值變化數據得出電池的剩余電量以及剩余能量這一步驟，其包括:
5220、采用濾波算法對電池充放電過程中的電容值變化數據進行濾波處理；
5221、根據濾波處理后的電容值變化數據確定電池充放電過程中電池的介電常數變化情況；
5222、根據電池充放電過程中電池的介電常數變化情況計算電池的剩余電量以及剩余會ti。
[0023]進一步作為優選的實施方式，所述根據電池不同溫度下體積差異帶來的電容值變化數據分析電池內部區域的溫度這一步驟，其包括:
5230、根據電池不同溫度下體積差異帶來的電容值變化數據確定電池的體積變化值；
5231、根據電池的體積變化值在線計算電池的溫度；
5232、根據電池的溫度和預設的電池熱擴散模型，在線分析出電池內部區域不同點所處的溫度。
[0024]進一步作為優選的實施方式，所述根據電池不同老化程度下材料和體積差異帶來的電容值變化數據在線分析電池的老化程度這一步驟，其具體為:
根據電池不同老化程度下材料和體積差異帶來的電容值變化數據計算電池的介電常數變化值和體積變化值，然后根據電池的介電常數變化值和體積變化值評價電池的老化程度。
[0025]進一步作為優選的實施方式，電容傳感器包括但不限于平板電容器、改進的帶有圓柱形電池夾持裝置的平板電容器和柱形電容器。
[0026]—種基于電容傳感器的電池狀態檢測系統，包括:
數據獲取模塊，用于采用電容傳感器獲取所需的電容值數據，其中，所需的電容值數據包括但不限于電容傳感器的實時電容值、電容傳感器有待測電池時的電容值、電池充放電過程中的電容值變化數據、電池不同溫度下體積差異帶來的電容值變化數據、電池不同老化程度下材料和體積差異帶來的電容值變化數據以及不同電池在電容傳感器的表現數據；狀態檢測模塊，用于根據獲取的電容值數據對電池狀態進行檢測，其中，對電池狀態進行檢測的過程包括但不限于根據電容傳感器的實時電容值以及電容傳感器有待測電池時的電容值分析電池是否位于電容傳感器內，根據電池充放電過程中的電容值變化數據得出電池的剩余電量以及剩余能量，根據電池不同溫度下體積差異帶來的電容值變化數據分析電池內部區域的溫度，根據電池不同老化程度下材料和體積差異帶來的電容值變化數據在線分析電池的老化程度以及根據不同電池在電容傳感器的表現數據快速評估電池的一致性。
[0027]進一步作為優選的實施方式，所述狀態檢測模塊在根據電容傳感器的實時電容值以及電容傳感器有待測電池時的電容值分析電池是否位于電容傳感器內時，將依次執行以下單元的操作:
抑噪處理單元，用于采用線性比例-積分-限幅跳變算法對電容傳感器有待測電池時的電容值進行抑噪處理；
計算單元，用于根據電容傳感器的實時電容值以及抑噪處理后的電容值計算電容傳感器的實時介電常數以及電容傳感器有待測電池時的介電常數；
比對單元，用于比對電容傳感器的實時介電常數是否與電容傳感器有待測電池時的介電常數吻合，若是，貝1J表明電池位于電容傳感器內，反之，則表明電池不在電容傳感器內。
[0028]進一步作為優選的實施方式，所述抑噪處理單元包括:
預實驗子單元，用于進行預實驗，并根據預實驗的結果確定電容傳感器中有待測電池時的電容值的上界、下界和電容的變化率；
差分子單元，用于將電容傳感器的實時電容值與線性比例-積分-限幅跳變算法在上一時刻的輸出進行差分；
比例-積分處理子單元，用于將差分的結果經比例-積分環節處理后送入比較器；
比較輸出子單元，用于比較器比較經比例-積分環節處理后的結果是否大于0，若是，則以預設的電容最大值作為該算法的輸出;反之，則以預設的電容最小值作為該算法的輸出；低通濾波子單元，用于根據預實驗子單元中電容的變化率，設計一個相應的低通濾波器來對比較輸出子單元的算法輸出進行低通濾波，并以低通濾波后的結果作為抑噪處理后的電容值。
[0029]下面結合說明書附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
[0030]實施例一
針對目前的電池狀態檢測方法魯棒性較弱，無法在線估計電池的老化程度，不夠可靠和全面，一致性檢測速度慢的問題，本實施例提出了一種基于電容傳感器的電池狀態檢測方法，如圖1所示。本實施例的方法具體實現原理為:利用電池的介電常數不同于空氣或其它背景材料的特性來檢測電池是否存在于傳感器中；利用電池充放電過程中電池內部材料的介電常數的變化特性來檢測電池的剩余電量、剩余能量;利用電池受熱膨脹帶來的體積變化特性來檢測電池的溫度;利用電池老化所帶來的電池內部材料介電常數變化與體積變化特性來檢測電池的老化程度；利用不同電池在傳感器中的表現數據來評估電池的一致性。
[0031]其中，檢測電池是否存在于傳感器中，利用電池在電容傳感器中與不在電容傳感器中電容傳感器所檢測到的電容值的差別，來實現電池是否存在于傳感器中的檢測。優選地，本實施例采用平板電容器來完成該檢測過程，如圖3所示。
[0032]檢測電池的剩余電量、剩余能量這一過程，先利用電容傳感器讀取電池在充放電過程中的電容值變化信號，然后利用濾波算法對讀取的信號進行濾波處理，最后根據濾波處理后信號得到介電常數變化情況，進而計算出電池的剩余電量和剩余能量。
[0033]檢測電池的溫度這一過程，利用不同溫度下電池體積的差異，來影響電容傳感器內空氣或其它背景材料所占的份額，從而影響所得到的電容值，故根據電容值確定電池的體積變化值后即可計算電池的溫度。計算出電池溫度后，再根據電池熱擴散模型，分析出電池內部不同點所處的溫度。本實施例僅采用電池的平均溫度作為溫度的判據，其結果如圖4所示。
[0034]檢測電池的老化程度這一過程，利用了不同老化程度下電池內部材料組成的差異以及體積的差異，來影響電容傳感器所讀取的響應電容值，故根據響應電容值即可得到表征電池老化程度的介電常數變化值和體積變化值，進而評價電池的老化程度。
[0035]評估電池的一致性這一過程，是指將不同電池在電容傳感器中的表現數據(如噪聲和靈敏度等性能指標數據)進行分類，并根據分類的結果快速選出其中一致性較好的電池。
[0036]此外，本實施例還提出了一種具有先驗知識的線性比例-積分-限幅跳變算法來抑制噪聲，如圖2所述，具體實現過程為:
步驟1:進行預實驗，并根據預實驗的結果確定電容傳感器中有待測電池時的電容值的上下界和電容的變化率，并為電容值的上下界和電容的變化率賦予一定的裕量。優選地，電容值的上界取210pF，下界取180pF。
[0037]步驟2:將電容傳感器的實時電容值與該算法在上一時刻的輸出進行差分；
步驟3:將差分的結果通過比例-積分環節處理后送入比較器，與O相比較。優選地，比例系數與積分系數的比值為2:1。
[0038]步驟4:若步驟3中經比例-積分環節處理后的結果大于0，則算法輸出預設的電容最大值;否則算法輸出預設的電容最小值。
[0039]步驟5:對步驟4的結果，根據步驟I中電容的變化率，設計一個低通濾波器，對系統輸出進行低通濾波，并以低通濾波后的結果作為抑噪處理后的電容值。優選地，采用簡單低通濾波器來進行濾波，低通濾波的前100秒采用正常的截止頻率(該數值為用戶預設或通過預實驗得出)的10倍作為濾波的截止頻率，100秒之后采用正常的截止頻率，從而加快收斂。
[0040]本發明將電容傳感器引入到電池狀態檢測過程中，在傳統方法的基礎上，額外增加了檢測電池剩余電量、剩余能量的判據，并能估計電池內部區域的溫度，在線估計電池老化程度，以及快速地檢測電池的一致性。此外，本發明還對電容傳感器的大噪聲有著良好的抑制效果。
[0041]以上是對本發明的較佳實施進行了具體說明，但本發明創造并不限于所述實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本發明精神的前提下還可做作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權利要求所限定的范圍內。
【主權項】
1.一種基于電容傳感器的電池狀態檢測方法，其特征在于:包括以下步驟: 51、采用電容傳感器獲取所需的電容值數據，其中，所需的電容值數據包括但不限于電容傳感器的實時電容值、電容傳感器有待測電池時的電容值、電池充放電過程中的電容值變化數據、電池不同溫度下體積差異帶來的電容值變化數據、電池不同老化程度下材料和體積差異帶來的電容值變化數據以及不同電池在電容傳感器的表現數據； 52、根據獲取的電容值數據對電池狀態進行檢測，其中，對電池狀態進行檢測的過程包括但不限于根據電容傳感器的實時電容值以及電容傳感器有待測電池時的電容值分析電池是否位于電容傳感器內，根據電池充放電過程中的電容值變化數據得出電池的剩余電量以及剩余能量，根據電池不同溫度下體積差異帶來的電容值變化數據分析電池內部區域的溫度，根據電池不同老化程度下材料和體積差異帶來的電容值變化數據在線分析電池的老化程度以及根據不同電池在電容傳感器的表現數據快速評估電池的一致性。2.根據權利要求1所述的一種基于電容傳感器的電池狀態檢測方法，其特征在于:所述根據電容傳感器的實時電容值以及電容傳感器有待測電池時的電容值分析電池是否位于電容傳感器內這一步驟，其包括: 5210、采用線性比例-積分-限幅跳變算法對電容傳感器有待測電池時的電容值進行抑噪處理； 5211、根據電容傳感器的實時電容值以及抑噪處理后的電容值計算電容傳感器的實時介電常數以及電容傳感器有待測電池時的介電常數； 5212、比對電容傳感器的實時介電常數是否與電容傳感器有待測電池時的介電常數吻合，若是，貝1J表明電池位于電容傳感器內，反之，貝1J表明電池不在電容傳感器內。3.根據權利要求2所述的一種基于電容傳感器的電池狀態檢測方法，其特征在于:所述步驟S210包括: 52100、進行預實驗，并根據預實驗的結果確定電容傳感器中有待測電池時的電容值的上界、下界和電容的變化率； 52101、將電容傳感器的實時電容值與線性比例-積分-限幅跳變算法在上一時刻的輸出進行差分； 52102、將差分的結果經比例-積分環節處理后送入比較器； 52103、比較器比較經比例-積分環節處理后的結果是否大于O，若是，則以預設的電容最大值作為該算法的輸出;反之，則以預設的電容最小值作為該算法的輸出； 52104、根據步驟S2100中電容的變化率，設計一個相應的低通濾波器來對步驟S2103的算法輸出進行低通濾波，并以低通濾波后的結果作為抑噪處理后的電容值。4.根據權利要求1所述的一種基于電容傳感器的電池狀態檢測方法，其特征在于:所述根據電池充放電過程中的電容值變化數據得出電池的剩余電量以及剩余能量這一步驟，其包括: 5220、采用濾波算法對電池充放電過程中的電容值變化數據進行濾波處理； 5221、根據濾波處理后的電容值變化數據確定電池充放電過程中電池的介電常數變化情況； 5222、根據電池充放電過程中電池的介電常數變化情況計算電池的剩余電量以及剩余能量。5.根據權利要求1所述的一種基于電容傳感器的電池狀態檢測方法，其特征在于:所述根據電池不同溫度下體積差異帶來的電容值變化數據分析電池內部區域的溫度這一步驟，其包括: 5230、根據電池不同溫度下體積差異帶來的電容值變化數據確定電池的體積變化值； 5231、根據電池的體積變化值在線計算電池的溫度； 5232、根據電池的溫度和預設的電池熱擴散模型，在線分析出電池內部區域不同點所處的溫度。6.根據權利要求1所述的一種基于電容傳感器的電池狀態檢測方法，其特征在于:所述根據電池不同老化程度下材料和體積差異帶來的電容值變化數據在線分析電池的老化程度這一步驟，其具體為: 根據電池不同老化程度下材料和體積差異帶來的電容值變化數據計算電池的介電常數變化值和體積變化值，然后根據電池的介電常數變化值和體積變化值評價電池的老化程度。7.根據權利要求1-7任一項所述的一種基于電容傳感器的電池狀態檢測方法，其特征在于:電容傳感器包括但不限于平板電容器、改進的帶有圓柱形電池夾持裝置的平板電容器和柱形電容器。8.一種基于電容傳感器的電池狀態檢測系統，其特征在于:包括: 數據獲取模塊，用于采用電容傳感器獲取所需的電容值數據，其中，所需的電容值數據包括但不限于電容傳感器的實時電容值、電容傳感器有待測電池時的電容值、電池充放電過程中的電容值變化數據、電池不同溫度下體積差異帶來的電容值變化數據、電池不同老化程度下材料和體積差異帶來的電容值變化數據以及不同電池在電容傳感器的表現數據； 狀態檢測模塊，用于根據獲取的電容值數據對電池狀態進行檢測，其中，對電池狀態進行檢測的過程包括但不限于根據電容傳感器的實時電容值以及電容傳感器有待測電池時的電容值分析電池是否位于電容傳感器內，根據電池充放電過程中的電容值變化數據得出電池的剩余電量以及剩余能量，根據電池不同溫度下體積差異帶來的電容值變化數據分析電池內部區域的溫度，根據電池不同老化程度下材料和體積差異帶來的電容值變化數據在線分析電池的老化程度以及根據不同電池在電容傳感器的表現數據快速評估電池的一致性。9.根據權利要求8所述的一種基于電容傳感器的電池狀態檢測系統，其特征在于:所述狀態檢測模塊在根據電容傳感器的實時電容值以及電容傳感器有待測電池時的電容值分析電池是否位于電容傳感器內時，將依次執行以下單元的操作: 抑噪處理單元，用于采用線性比例-積分-限幅跳變算法對電容傳感器有待測電池時的電容值進行抑噪處理； 計算單元，用于根據電容傳感器的實時電容值以及抑噪處理后的電容值計算電容傳感器的實時介電常數以及電容傳感器有待測電池時的介電常數； 比對單元，用于比對電容傳感器的實時介電常數是否與電容傳感器有待測電池時的介電常數吻合，若是，貝1J表明電池位于電容傳感器內，反之，則表明電池不在電容傳感器內。10.根據權利要求9所述的一種基于電容傳感器的電池狀態檢測系統，其特征在于:所述抑噪處理單元包括: 預實驗子單元，用于進行預實驗，并根據預實驗的結果確定電容傳感器中有待測電池時的電容值的上界、下界和電容的變化率； 差分子單元，用于將電容傳感器的實時電容值與線性比例-積分-限幅跳變算法在上一時刻的輸出進行差分； 比例-積分處理子單元，用于將差分的結果經比例-積分環節處理后送入比較器；比較輸出子單元，用于比較器比較經比例-積分環節處理后的結果是否大于O，若是，則以預設的電容最大值作為該算法的輸出;反之，則以預設的電容最小值作為該算法的輸出；低通濾波子單元，用于根據預實驗子單元中電容的變化率，設計一個相應的低通濾波器來對比較輸出子單元的算法輸出進行低通濾波，并以低通濾波后的結果作為抑噪處理后的電容值。
【文檔編號】G01R31/36GK105866690SQ201610186757
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月28日
【發明人】唐曉鵬, 高福榮, 劉博洋
【申請人】廣州市香港科大霍英東研究院