CN105989201A - 模拟电池动态放电的方法及模拟电池动态放电的装置 - Google Patents

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佘建桦
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Abstract

本发明提供一种模拟电池动态放电的方法及模拟电池动态放电的装置；所述方法包括以下步骤：预先加载测试负载电流的参数；将测试负载电流的参数加载至扩散法分析模型进行估测，经由扩散法分析模型计算后，得出电池在此负载条件下的SOC；利用估测取得的SOC，通过查找关系表转换出与SOC对应的EMF、过电压内电阻；通过EMF、过电压内电阻及此时的负载电流值计算出电池端电压VLoad。所述装置包括输入接口、内存、处理模块、转换模块与计算模块。本发明利用扩散法分析模型估测取得SOC，配合电路模型转换成EMF、过电压内电阻及放电时间等物理量，模拟得到的物理量可作为电路设计时之参考，协助设计人员对电路效能完成优化的电路设计。

Description

模拟电池动态放电的方法及模拟电池动态放电的装置
技术领域
本发明涉及一种模拟电池动态放电的方法及模拟电池动态放电的装置，特别是一种可提供准确的模拟信息协助设计人员对电路效能完成优化的电路设计的模拟电池动态放电的方法及模拟电池动态放电的装置。
背景技术
目前有许多不同的电池模型被发表及采用，但这些电池模型的模拟行为通常是针对特定目的取得，如：电池设计、效能估测以及电路模拟，而电池模型大致可分类成三种：
(1)电化学模型：根据电池内部的化学反应建构的等效模型，使用特定的电池信息，如：正极材料、隔离膜厚度、电解液浓度…等作为模型反应时的设定依据，而这类的模型通常只是针对特定的电池来使用，虽然可以很接近的反映出电池充、放电时的实际情况，但是由于电池参数不易取得，且模拟设定繁杂，故此类模型使用时会有诸多限制。
(2)经验/数学模型：利用经验法则近似的方程式或是数学算法所推导的电池模型，而获得近似电池反应时的行为，如电池的运行时间、电容量及效率…等，由于一般的数学模型较为抽象且无法实时提供电压、电流等信息，因此在电路的模拟上并无获得实质的帮助，且大部分的数学模型也仅能用在特定的应用上。
(3)电路模型：透过电池的充、放电行为，利用曲线拟合(Curve-fitting)的方式，所建构出的等效电路，将模型的参数，利用电压源、电阻及电容等电路组件组合成的等效电路，由于模型的使用较为直觉且对于电压、电流、电量及时间的信息可以被提供，故常作为模拟采用。
现有模拟电池动态放电的方法中仅单独应用其中的一种模型，在定性及定量分析上难以保证模拟结果的准确性。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种可提供准确的模拟信息协助设计人员对电路效能完成优化的电路设计的模拟电池动态放电的方法及模拟电池动态放电的装置。
本发明提供一种模拟电池动态放电的方法；其包括以下步骤：
步骤10：预先加载测试负载电流的参数；
步骤20：将测试负载电流的参数加载至扩散法分析模型进行估测，经由扩散法分析模型计算后，得出电池在此负载条件下的SOC；
步骤30：利用估测取得的SOC，通过查找关系表转换出与SOC对应的EMF、过电压内电阻；
步骤40：通过EMF、过电压内电阻及此时的负载电流值计算出电池端电压VLoad。
特别地，所述步骤10中的测试负载电流是一段或是多段不同的电流所构成，而测试负载电流的参数设定为每一阶段的电流值及该段电流的放电时间。
特别地，在步骤40之后还包括步骤50：根据所述数据转换得到VLoad与放电时间的关系。
本发明还提供一种模拟电池动态放电的装置；其包括：
输入接口,其用于预先加载测试负载电流的参数；
内存,其内储存扩散法分析模型；
处理模块,其连接所述输入接口与内存,且所述处理模块接收测试负载电流的参数并选择评估的电池类型后，触发执行扩散法分析模型进行估测,经由扩散法分析模型计算后，取得电池在此负载条件下的SOC；
转换模块,其连接所述处理模块,且所述转换模块根据估测取得的SOC，通过查找关系表转换出与SOC对应的EMF、过电压内电阻；
计算模块,其连接所述转换模块,且所述计算模块根据EMF、过电压内电阻及此时的负载电流值计算出电池端电压VLoad。
特别地,所述测试负载电流是一段或是多段不同的电流所构成，而测试负载电流的参数设定为每一阶段的电流值及该段电流的放电时间。
特别地,所述计算模块根据所述数据转换得到VLoad与放电时间的关系。
与现有技术相比较，本发明利用扩散法分析模型估测取得SOC，配合电路模型转换成EMF、过电压内电阻及放电时间等物理量，模拟得到的物理量可作为电路设计时之参考，协助设计人员对电路效能完成优化的电路设计。
【附图说明】
图1为本发明模拟电池动态放电的方法的流程图。
图2为本发明模拟电池动态放电的装置的方框图。
【具体实施方式】
请参阅图1所示，本发明提供一种模拟电池动态放电的方法；其包括以下步骤：
步骤10：预先加载测试负载电流的参数；于本实施例中，测试负载电流是一段或是多段不同的电流所构成，而测试负载电流的参数设定为每一阶段的电流值及该段电流的放电时间。
步骤20：将测试负载电流的参数加载至扩散法分析模型进行估测，经由扩散法分析模型计算后，得出电池在此负载条件下的SOC；其中，扩散法分析模型的最佳初始电量及电量回复参数取得是经由多组的定电流放电及放电截止时间，配合使用最小平方误差法来估测SOC。
步骤30：利用估测取得的SOC，通过查找关系表转换出与SOC对应的EMF、过电压内电阻；
其中，EMF(Electro-Motive-Force)指电池在无电流通过且内部分子平衡状态下所产生的电位差，也就是电池开路时端电压。电池的EMF值与电池的电容量有直接关系，经由多组定电流放电实验数据，建立SOC与EMF的关系表，根据SOC查找SOC与EMF的关系表后便可反推电池当前的EMF。
经由多组定电流放电实验数据，建立SOC和过电压内电阻（Rover-potential）的关系表，根据SOC查找SOC和过电压内电阻的关系表后便可反推电池当前的过电压内电阻。
步骤40：通过EMF、过电压内电阻及此时的负载电流值计算出电池端电压VLoad。
步骤50：根据所述数据转换得到VLoad与放电时间的关系。
请参阅图2所示，本发明还提供一种模拟电池动态放电的装置；其包括：
输入接口101,其用于预先加载测试负载电流的参数；于本实施例中，所述测试负载电流是一段或是多段不同的电流所构成，而测试负载电流的参数设定为每一阶段的电流值及该段电流的放电时间；
内存102,其内储存扩散法分析模型；
处理模块103,其连接所述输入接口与内存,且所述处理模块接收测试负载电流的参数并选择评估的电池类型后，触发执行扩散法分析模型进行估测,经由扩散法分析模型计算后，取得电池在此负载条件下的SOC；
转换模块104,其连接所述处理模块103,且所述转换模块104根据估测取得的SOC，通过查找关系表转换出与SOC对应的EMF、过电压内电阻；
计算模块105,其连接所述转换模块104,且所述计算模块105根据EMF、过电压内电阻及此时的负载电流值计算出电池端电压VLoad；于本实施例中，所述计算模块105还可根据所述数据转换得到VLoad与放电时间的关系；
本发明利用扩散法分析模型估测取得SOC，配合电路模型转换成EMF、过电压内电阻及放电时间等物理量，模拟得到的物理量可作为电路设计时之参考，协助设计人员对电路效能完成优化的电路设计。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种模拟电池动态放电的方法；其特征在于包括以下步骤：
步骤10：预先加载测试负载电流的参数；
步骤20：将测试负载电流的参数加载至扩散法分析模型进行估测，经由扩散法分析模型计算后，得出电池在此负载条件下的SOC；
步骤30：利用估测取得的SOC，通过查找关系表转换出与SOC对应的EMF、过电压内电阻；
步骤40：通过EMF、过电压内电阻及此时的负载电流值计算出电池端电压VLoad。
2.根据权利要求1所述的模拟电池动态放电的方法，其特征在于：所述步骤10中的测试负载电流是一段或是多段不同的电流所构成，而测试负载电流的参数设定为每一阶段的电流值及该段电流的放电时间。
3.根据权利要求2所述的模拟电池动态放电的方法，其特征在于：在步骤40之后还包括步骤50：根据所述数据转换得到VLoad与放电时间的关系。
4.一种模拟电池动态放电的装置；其特征在于包括：
输入接口,其用于预先加载测试负载电流的参数；
内存,其内储存扩散法分析模型；
处理模块,其连接所述输入接口与内存,且所述处理模块接收测试负载电流的参数并选择评估的电池类型后，触发执行扩散法分析模型进行估测,经由扩散法分析模型计算后，取得电池在此负载条件下的SOC；
转换模块,其连接所述处理模块,且所述转换模块根据估测取得的SOC，通过查找关系表转换出与SOC对应的EMF、过电压内电阻；
计算模块,其连接所述转换模块,且所述计算模块根据EMF、过电压内电阻及此时的负载电流值计算出电池端电压VLoad。
5.根据权利要求4所述的模拟电池动态放电的装置，其特征在于：所述测试负载电流是一段或是多段不同的电流所构成，而测试负载电流的参数设定为每一阶段的电流值及该段电流的放电时间。
6.根据权利要求5所述的模拟电池动态放电的装置，其特征在于：所述计算模块根据所述数据转换得到VLoad与放电时间的关系。
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