本发明涉及铅酸蓄电池剩余容量估算技术领域，具体为一种利用回跳电压在线估算单体铅酸蓄电池剩余容量方法。
背景技术：
铅酸蓄电池目前广泛应用于电力、交通、邮电等诸多领域，成为系统的关键部件之一，其可靠运行直接影响到整套设备的性能及运行，而运行中常因蓄电池剩余容量无法准确预测造成损失或者重大事故。因此蓄电池剩余容量(主要用荷电状态soc衡量)的准确预测成为电池管理中最基本和最首要的任务。
soc预测方法各种各样，使用的电池模型分为两大类：一是物理建模方法；二是系统的辨识与参数估计建模方法。物理建模方法主要有放电试验法、安时计量法、密度法、开路电压法、内阻(电导)法等；系统辨识与参数估计建模法主要神经网络法、模糊逻辑法、卡尔曼滤波法等。以上这些soc预测方法都是根据蓄电池的可测量参数(主要是电压、电流、内阻、温度等)与剩余容量之间的关系，通过大量的实验建立稳定的蓄电池系统模型来实现。
开路电压法主要也是检测蓄电池的开路电压进而计算soc；目前的检测方法需要蓄电池长时间静置到稳定状态才能测取开路电压vbo，静置时间的确定也是问题；随着电池老化、剩余电量下降，开路电压变化不明显，造成soc估测不准；蓄电池处于有载状态，无法长时间离线测量开路电压，不能实现在线测量。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种利用回跳电压在线估算单体铅酸蓄电池剩余容量方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用回跳电压在线估算单体铅酸蓄电池剩余容量方法，包括铅酸蓄电池和测试仪，所述测试仪包括单片机、电压检测单元、电流检测单元、温度检测单元、led显示单元和报警单元，所述单片机分别连接电压检测单元、电流检测单元、温度检测单元、led显示单元和报警单元；所述单片机采用at89s51单片机；所述电压检测单元由lm324和a/d芯片mcp3208组成；所述温度检测单元采用型号为ds18b20的数字温度传感器。
优选的，包括以下步骤：
a、选择相同的放电率，放电至不同的深度，记录下切断放电回路瞬间的回跳电压值ut；静置2个小时以后，以0.2c放电至10.5v，记录下放出的容量soc2；
b、在回跳电压ut大于等于1.8v时，忽略放电率对soc2＝f(ut)函数的影响，取部分实验数据，绘出函数关系曲线，并用最小二乘拟合该函数关系如下：
soc2＝(0.0052ut3-0.1887ut+2.3034ut-9.394)×104，计算出拟合曲线与实际值之间的最大误差为3.4186％；
c、对于回跳电压与剩余容量在ut∈(0，11.8v)区间的关系，采用如下方法：对电池进行不同放电率下的完全放电，放电截止电压在10.5v，静置2小时后，再次进行0.2c完全放电，记录第二次放出的容量soc2，绘制回跳电压ut与soc2的曲线图；在任意放电率下，回跳电压与soc2基本保持比例的关系；拟合出的函数关系如下：
d、在不同的放电率下，将环境温度提高到35度，观察回跳电压ut与剩余容量soc2的变化情况，通过matlab的辅助计算，得到25℃和35℃两种情况下，相同回跳电压下的剩余容量差值最大出现在放电率为1c情况下，为10％，而在0.2c、0.5c和0.8c情况下分别为5.5％、5.0％和4.5％，得到回跳电压与剩余容量的函数关系，拟合函数为：
soc2＝-0.611ut2+11.3223ut+50.7508；计算出拟合曲线与实际曲线之间的最大误差为2.67％，即0.1897安时。
优选的，测试仪数据采集流程如下：
a、在回跳电压ut大于灯条11.8v时，用
soc2＝(0.0052ut3-0.1887ut+2.3034ut-9.394)×104表示，考虑到温度对soc的影响较大，进行如下温度补偿：以25度作为基准温度，温度每升高1度，soc2下调1％，即进入“温度修正1”环节；
b、在回跳电压ut∈(0，11.8v)区间，用
c、当剩余容量soc2低于15％时，启动报警电路报警。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明能够测取铅酸蓄电池的回跳电压，通过大量的实验数据观测回跳电压ut与剩余容量soc之间的关系，实现铅酸蓄电池剩余容量的在线测量。
附图说明
图1为本发明控制原理图；
图2为本发明不同放电率下回跳电压与剩余容量拟合曲线图；
图3为本发明中回跳电压大于等于11.8v时回跳电压与剩余容量拟合曲线图；
图4为本发明中深度放电下，回跳电压与剩余容量的关系曲线图；
图5为本发明中不同的温度下回跳电压与剩余容量拟合曲线图；
图6为本发明的数据采集处理流程图。
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、完整地描述，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做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1-6，本发明提供一种技术方案：一种利用回跳电压在线估算单体铅酸蓄电池剩余容量方法，包括铅酸蓄电池和测试仪，所述测试仪包括单片机1、电压检测单元2、电流检测单元3、温度检测单元4、led显示单元5和报警单元6，所述单片机1分别连接电压检测单元2、电流检测单元3、温度检测单元4、led显示单元5和报警单元6；所述单片机1采用at89s51单片机；所述电压检测单元2由lm324和a/d芯片mcp3208组成；所述温度检测单元4采用型号为ds18b20的数字温度传感器0；蓄电池的回跳电压范围为10.5v～12.5v之间，而a/d芯片的输入范围为0～5v，可用ad584产生10v基准电压vref1，由lm324实现回跳电压和参考电压vref1的比较后送入a/d进行模数转换。
本发明的估算方法包括以下步骤：
a、选择相同的放电率，放电至不同的深度，记录下切断放电回路瞬间的回跳电压值ut；静置2个小时以后，以0.2c放电至10.5v，记录下放出的容量soc2；由于放电电流越大，可放出的容量就越小；电池容量在各种因素的影响下表现出了不确定性，因此放电深度与电池的剩余容量之和并不能保证每次相等。虽然如此，回跳电压ut与剩余容量soc2之间却保持着比较一致的变化规律。故可得出结论：在放电率相同的情况下，回跳电压ut越大，则剩余容量soc2越高；
b、在回跳电压ut大于等于1.8v时，忽略放电率对soc2＝f(ut)函数的影响，取部分实验数据，绘出函数关系曲线，并用最小二乘拟合该函数关系如下：
soc2＝(0.0052ut3-0.1887ut+2.3034ut-9.394)×104，计算出拟合曲线与实际值之间的最大误差为3.4186％；
c、对于回跳电压与剩余容量在ut∈(0，11.8v)区间的关系，采用如下方法：对电池进行不同放电率下的完全放电，放电截止电压在10.5v，静置2小时后，再次进行0.2c完全放电，记录第二次放出的容量soc2，绘制回跳电压ut与soc2的曲线图；在任意放电率下，回跳电压与soc2基本保持比例的关系；拟合出的函数关系如下：
根据上式绘图如图4中的data2。图5中的data1曲线存在一些跳动，说明放电率对回跳电压还是存在一定的影响，但是对比拟合曲线(data2)与实际曲线(data1)之间的最大误差仅为4.27％，折合为0.2989安时。
d、在不同的放电率下，将环境温度提高到35度，观察回跳电压ut与剩余容量soc2的变化情况，通过matlab的辅助计算，得到25℃和35℃两种情况下，相同回跳电压下的剩余容量差值最大出现在放电率为1c情况下，为10％，而在0.2c、0.5c和0.8c情况下分别为5.5％、5.0％和4.5％，并且这种差值出现在回跳电压为11.8v左右，在深度放电情况下，函数soc2＝f(ut)受温度的影响逐渐减弱，在完全放电时，基本不受温度影响。见图3中的data3为35℃下得到回跳电压与剩余容量的函数关系，拟合函数为：
soc2＝-0.611ut2+11.3223ut+50.7508；计算出拟合曲线与实际曲线之间的最大误差为2.67％，即0.1897安时。
本发明中，测试仪数据采集流程如下：
a、在回跳电压ut大于灯条11.8v时，用
soc2＝(0.0052ut3-0.1887ut+2.3034ut-9.394)×104表示，考虑到温度对soc的影响较大，进行如下温度补偿：以25度作为基准温度，温度每升高1度，soc2下调1％，即进入“温度修正1”环节；
b、在回跳电压ut∈(0，11.8v)区间，用
c、当剩余容量soc2低于15％时，启动报警电路报警。
综上所述，本发明能够测取铅酸蓄电池的回跳电压，通过大量的实验数据观测回跳电压ut与剩余容量soc之间的关系，实现铅酸蓄电池剩余容量的在线测量。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。