一种金属/空气电池剩余电量估算方法与流程

本发明涉及一种金属/空气电池剩余电量估算方法。

背景技术：

金属/空气电池拥有高的质量比能量和体积比能量，同时由于金属资源丰富、价格低廉、储运方便，因此金属/空气电池在便携式移动电源、大型固定电站等方面均有十分广阔的应用前景。

金属/空气电池在放电时具有较为平坦的电压平台，无法采用电压值估算剩余电量，在实际应用中常采用电流积分法计算放电容量，并根据额定容量估算剩余电量。

然而金属/空气电池实际放电容量受放电制度、环境温度、贮存时间等因素的影响，因此仅根据放电容量估算剩余电量准确性较低。

技术实现要素：

本发明建立金属/空气电池剩余电量估算方法，将放电制度、环境温度、贮存时间等因素综合考虑，建立剩余电量计算公式，并通过前期数据积累获取公式中的参数值，从而提高金属/空气电池剩余电量估算准确性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种金属/空气电池剩余电量估算方法，包括以下步骤：

s0：建立剩余电量估算公式：

其中，ki为当前放电电流对应的容量保持率；kt为当前金属/空气电池内部温度对应的容量保持率；中括号内，第一项q额定(ah)为金属/空气电池在常温(25℃)下的额定容量；第二项为贮存容量损失项，其中imtm(ah)为第m次贮存导致的容量损失；第三项为放电容量项，其中qn(ah)为第n次已经放电的容量，ki,n和kt,n分别为第n次放电时的放电电流与金属/空气电池内部温度对应的容量保持率；

n为间隔对外放电次数，m为贮存的次数，m为正整数，n为整数；当金属/空气电池处于对外放电时估算剩余电量，m＝n；当金属/空气电池处于贮存时估算剩余电量，m＝n+1。

s1：金属/空气电池生产后，记录使用前的贮存时间；

s2：金属/空气电池开始使用后，记录每次放电的时间、电流、温度，记录每次贮存的时间；

s3：根据公式计算金属/空气电池的剩余电量。

当前放电电流对应的容量保持率ki可通过如下方法测试获得：

取多个金属/空气电池(额定电流为i额定，额定容量为q额定)，分别在0.05i额定～5i额定间取至少6个电流点，测试获得其实际放电容量，每个电流点平行3组，取3组放电容量平均值得到每个电流对应的放电容量q实际，通过如下公式获得不同放电电流对应的容量保持率ki，测试点之间的电流点可通过插值法获得该放电电流对应的容量保持率ki。

当前金属/空气电池内部温度对应的容量保持率kt可通过如下方法测试获得：

取多个金属/空气电池(额定电流为i额定，额定容量为q额定)，分别在-40℃～100℃间取至少6个温度点，测试获得其实际放电容量，每个温度点平行3组，取3组放电容量平均值得到每个温度对应的放电容量q实际，通过如下公式获得不同温度对应的容量保持率kt，测试点之间的温度点可通过插值法获得该温度对应的容量保持率kt。

第m次贮存等效的容量损失电流im为此时金属/空气电池放电深度后贮存等效的容量损失电流，可通过如下方法测试获得：

取多个金属/空气电池(额定电流为i额定，额定容量为q额定)，分别在额定电流下放电至额定容量的0％～95％(q贮存前放电容量)，在此区间至少取6个点。放电后贮存2h～96h(t)后，再以额定电流放电获得剩余容量，每个条件平行3组，取3组平均值获得贮存后的剩余容量(q贮存后放电容量)，通过如下公式获得等效的容量损失电流im：

容量保持率容量保持率容量保持率容量保持率容量保持率容量保持率容量保持率容量保持率

本发明建立金属/空气电池剩余电量估算方法，将放电制度、环境温度、贮存时间等因素综合考虑，建立剩余电量计算公式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面对实施例所需使用的附图作简要的介绍。显然，下面描述中附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员，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附图。

图1为ki随i/i额定变化曲线；

图2为kt随t变化曲线。

具体实施方式

下面结合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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域的普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例1：取42个型号相同(注：型号相同指金属/空气电池具有相同的额定容量q额定、额定电流i额定、温度特性、外形尺寸、重量)的金属/空气电池，其中电池额定电流2a，额定容量为24ah，分别在0.1i额定(即0.1×2a＝0.2a，后同)、0.2i额定、0.4i额定、0.6i额定、0.8i额定、i额定、1.2i额定、1.4i额定、1.6i额定、1.8i额定、2i额定、3i额定、4i额定、5i额定下测试获得其实际放电容量，每个电流点采用3个电池进行平行3组的放电，取3组放电容量的平均值得到每个电流对应的放电容量q实际，通过公式ki＝q实际/q额定获得不同放电电流对应的容量保持率ki，测试点之间的电流点可通过插值法获得该放电电流对应的容量保持率ki。容量保持率容量保持率ki与i/i额定的关系图见图1。

实施例2：取60个型号相同的金属/空气电池，其中电池额定电流2a，额定容量为24ah，分别在-40、-30、-25、-20、-15、-10、-5、0、5、10、15、20、30、40、50、60、70、80、90、100℃下测试获得其实际放电容量，每个温度点采用3个电池进行平行3组的放电，取3组放电容量的平均值得到每个温度对应的放电容量q实际，通过公式kt＝q实际/q额定获得不同温度对应的容量保持率kt，测试点之间的温度点可通过插值法获得该温度对应的容量保持率kt。kt与t的关系图见图2。

实施例3：取与实施例1与2相同的金属空气电池，测试前已贮存24h，等效的容量损失电流im＝0.001a，在1.5a、5℃下放电2h，后续放电条件仍为1.5a、5℃，根据实施例1与2可知在此电流与温度下ki＝1.02，kt＝0.97，此时m＝n＝1，根据剩余电量计算公式计算剩余电量：

估算得到剩余电量为20.72ah，通过后续实际放电时间为13h38min，计算得到剩余电量为20.45ah，估算偏差1.3％。

实施例4：取与实施例1与2相同的金属空气电池，测试前已贮存24h，等效的容量损失电流im＝0.001a，在1.5a、5℃下放电10h，后续放电条件仍为1.5a、5℃，根据实施例1与2可知在此电流与温度下ki＝1.02，kt＝0.97，此时m＝n＝1，根据剩余电量计算公式计算得到剩余电量为8.72ah(方法同实施例3)，通过后续实际放电时间为5h56min，计算得到剩余电量为8.90ah，估算偏差2.0％。

实施例5：取与实施例1与2相同的金属空气电池，测试前已贮存24h，等效的容量损失电流im＝0.001a，在1.5a、5℃下放电2h(ki＝1.02，kt＝0.97)，后续放电条件为2.5a、65℃，根据实施例1与2可知ki＝0.98，kt＝0.97，此时m＝n＝1，根据剩余电量计算公式计算得到剩余电量为19.91ah(方法同实施例3)，通过后续实际放电时间为8h4min，计算得到剩余电量为20.17ah，估算偏差1.3％。

实施例6：取与实施例1与2相同的金属空气电池，测试前已贮存24h，等效的容量损失电流im＝0.001a，在1.5a、5℃下放电12h(ki＝1.02，kt＝0.97)，后续放电条件为2.5a、65℃，根据实施例1与2可知ki＝0.98，kt＝0.97，此时m＝n＝1，根据剩余电量计算公式计算得到剩余电量为5.50ah(方法同实施例3)，通过后续实际放电时间为2h8min，计算得到剩余电量为5.33ah，估算偏差3.19％。