用于飞轮电池电量的测量方法及飞轮电池与流程

本发明涉及飞轮电池领域，尤其是涉及一种用于飞轮电池电量的测量方法及飞轮电池。

背景技术：

相关技术中，对于飞轮电池的总电量，通过测量对其充电的功率，并根据时间进行积分以得到飞轮电池所获得的总电量，而这种计算飞轮电池总电量的计算方法忽略了飞轮电池自身的机械损耗，导致飞轮电池存在误差。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于飞轮电池的电量测量方法，该测量方法考虑飞轮的机械损失，提高了飞轮电池电量准确率。

本发明还提出一种采用上述用于飞轮电池的电量测量方法的飞轮电池。

根据本发明的用于飞轮电池电量的测量方法包括：测试飞轮电池的电机外特征曲线；根据所述飞轮电池的电机外特征曲线和电机转速确定飞轮的充电效率；恒功率、电流、电压对飞轮电池充电至饱和；记录充电时间，计算实际飞轮电池充电电量。

根据本发明的用于飞轮电池电量的测量方法，通过测试飞轮的电机外特性曲线，以获得飞轮的机械效率，考虑飞轮的机械损失，从而在飞轮电池充电的过程中能够更加精准地测量飞轮电池的充电电量，提高了对飞轮电池充电电量检测的精准度。

根据本发明的一个实施例，用于飞轮电池电量的测量方法还包括：电压检测电路、电流检测电路检测飞轮电池输出的电压和电流以得到飞轮电池用电端的瞬时输出功率；对飞轮电池用电端的瞬时输出功率进行时间积分以得到输出电量。

根据本发明的一个实施例，用于飞轮电池电量的测量方法还包括：检测飞轮电池在放电过程中飞轮的转速和扭矩；根据所述飞轮的转速和扭矩计算飞轮的输出功率；根据所述飞轮的转速、扭矩和所述飞轮电池的电机外特征曲线计算飞轮的放电效率；根据所述飞轮的输出功率和所述放电效率计算飞轮的损耗功率，对所述飞轮的损耗功率进行时间积分以得到飞轮的损耗电量。

根据本发明的一个实施例，所述飞轮的输出功率为p1，所述飞轮的放电效率为η1，所述飞轮的损失功率p2，所述p2＝p1(1-η1)/η1。

根据本发明的一个实施例，用于飞轮电池电量的测量方法还包括：检测电流处理单元的输出电压和输出电流；根据电流处理单元的输出电压和输出电流确定电流处理单元输出效率；根据电流处理单元的输出电压和输出电流、电流处理单元输出效率计算电流处理单元的损耗功率，对所述电流处理单元的损耗功率进行时间积分以得到电流处理单元的损失电量。

根据本发明的一个实施例，所述电流处理单元的输出电压为u1、输出电流为i1，所述电流处理单元输出效率为η2，所述电流处理单元的损耗功率为p3，所述u1*i1(1-η2)/η2。

根据本发明的一个实施例，用于飞轮电池电量的测量方法还包括：检测飞轮电池的用电端的电压u2和电流i2；根据飞轮电池的用电端的电压u2和电流i2计算用电端的输出电量。

根据本发明的一个实施例，根据飞轮电池的充电电量、输出电量、飞轮的损耗电量和电流处理单元的损耗电量计算所述飞轮电池的可用电量。

根据本发明的一个实施例，用于飞轮电池的电量测量方法还包括：读取飞轮电池功率需求；结合飞轮电池控制系统数据库和所述飞轮电池的可用电量判断是否满足飞轮电池功率需求；若不满足，限制飞轮电池输出功率。

下面简单描述根据本发明的飞轮电池。

根据本发明的飞轮电池采用上述实施例的用于飞轮电池的电量测量方法，由于根据本发明的飞轮电池采用上述实施例的飞轮电池的电量测量方法，提高了飞轮电池电量侧检测精度，使电量的获取更加精准。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明的用于飞轮电池的电量的测量方法的流程图；

图2是根据本发明的飞轮电池电机的运行效率区间图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1-图2描述根据本发明实施例的用于飞轮电池电量的测量方法。

根据本发明的用于飞轮电池的测量方法包括测量飞轮电池的电机外特征曲线，根据飞轮电池的电机外特征曲线和电机转速确定飞轮的充电效率；恒功率、电流、电压对飞轮电池充电至饱和；记录充电时间计算飞轮电池充电电量。

相关技术中，对于飞轮电池的总电量，通过测量对其充电的功率，并根据时间进行积分以得到飞轮电池所获得的总电量，而这种计算飞轮电池总电量的计算方法忽略了飞轮电池自身的机械损耗，导致飞轮电池存在误差。

根据本发明的用于飞轮电池电量的测量方法，首先，先对飞轮电池的电机外特性曲线进行测量，从而可以得到飞轮电池的转速、转具与其充放电过程中的效率关系，在相应的转速和转矩下飞轮电池的充放电效率不同。

如图2所示，在飞轮高转速、低转矩的工况下效率低，在中等转速中等转矩工况下效率高，在低转速高转矩的工况下效率低。在飞轮不同转速的不同阶段均具有对应的效率值，在对飞轮电池采用恒功率、电流、电源对飞轮电池充电至饱和的过程中，通过检测飞轮实时的转速与转矩从而得到飞轮在该时刻下的效率，根据功率、效率在时间上的积分以得到电池的充电电量。

根据本发明的用于飞轮电池电量的测量方法，通过测试飞轮的电机外特性曲线，以获得飞轮的机械效率，考虑飞轮的机械损失，从而在飞轮电池充电的过程中能够更加精准地测量飞轮电池的充电电量，提高了对飞轮电池充电电量检测的精准度。

根据本发明的一个实施例，用于飞轮电池电量的测量方法还包括电压检测电路、电流检测电路检测飞轮电池输出的电压和电流以得到飞轮电池用电端的瞬时输出功率，对飞轮电池用电端的瞬时输出功率进行时间积分以得到输出电量。电压检测电路和电流检测电流可以获得用电端工作状态下的电压及电流，由于用电端的输出功率时刻不同，不能采用恒功率的计算方法，通过时刻检测用电端的电压和电流，以获得用电端瞬时的输出功率，通过对时间积分以得到用电端的输出电量，从而可以更加精确地计算飞轮电池的剩余电量。

根据本发明的一个实施例，用于飞轮电池电量的检测方法还包括检测飞轮电池在放电过程中飞轮的转速和扭矩；根据飞轮的转速和扭矩计算飞轮的输出功率；根据飞轮的转速、扭矩和飞轮电池的电机外特征曲线计算飞轮的放电效率，可以是根据上述飞轮电机所确定的外特性曲线确定对应转速和扭矩下的输出效率；根据飞轮的输出功率和放电效率计算飞轮的损耗功率，对飞轮的损耗功率进行时间积分以得到飞轮的损耗电量。其中，飞轮的输出功率为p1，飞轮放电效率为η1，飞轮的损失功率p2，＝p1(1-η1)/η1。

通过上述计算方法可以得到飞轮电池飞轮的机械损失电量。

根据本发明的一个实施例，用于飞轮电池电量的测量方法还包括：检测电流处理单元的输出电压和输出电流；根据电流处理单元的输出电压和输出电流确定电流处理单元输出效率；根据电流处理单元的输出电压和输出电流、电流处理单元输出效率计算电流处理单元的损耗功率，对电流处理单元的损耗功率进行时间积分以得到电流处理单元的损失电量。其中，电流处理单元的输出电压为u1、输出电流为i1，电流处理单元输出效率为η2，电流处理单元的损耗功率为p3，u1*i1(1-η2)/η2。

通过上述计算方法可以得到飞轮电池的电路损失电量。

用于飞轮电池电量的测量方法还包括：检测飞轮电池的用电端的电压u2和电流i2；根据飞轮电池的用电端的电压u2和电流i2计算用电端的输出电量。

根据飞轮电池的充电电量、输出电量、飞轮的损耗电量和电流处理单元的损耗电量计算飞轮电池的可用电量。其中，飞轮电池的总输出功率可以是输出电量、充电电量、飞轮损耗电量和电流处理单元所损耗的电量之和。通过计算上述输出功率对时间积分而得到飞轮电池的总消耗电量，进一步根据飞轮电池的充电电量与总消耗电量相比以得到剩余电量。

根据本发明的用于飞轮电池的电量测量方法还包括：读取飞轮电池功率需求；结合飞轮电池控制系统数据库和飞轮电池的可用电量判断是否满足飞轮电池功率需求；若不满足，限制飞轮电池输出功率。通过上述方法可以有效地保护飞轮电池，使飞轮电池的控制测量与外界需求主动互动，自主判断以调整飞轮电池输出，从而提高飞轮电池的使用效率和寿命。

飞轮本体物理转动带动飞轮轴承和电机转子转动，电机转子将飞轮物理机械能转换成三相交流电电能，电能通过逆变器处理由三相交流电转变成直流电，然后通过整流器将电压降低到控制器电气件电压平台可以用的电压。

根据本发明的一个实施例，用于飞轮电池的电量测量方法还包括测试飞轮电池初始电量，测试飞轮电池可用电量，显示飞轮电池电量。考虑飞轮电池电机损耗，提高10％以上轮电池电量的测量精度。

具体飞轮电池放电使用中，通过测试飞轮电池输出的电流和电压，可得到输出瞬时功率，时间积分为总输出电量。通过测试飞轮电池电机转速、功率可以计算飞轮电池效率，算出飞轮电池损失功率，积分为飞轮电池损耗电量，通过测试整流器以及逆变器电路中的电路损失功率，积分为飞轮电池的电路瞬时电路，从而计算飞轮电池的剩余电量。

根据本发明的一个实施例，读取可用电量，将可用电量传递给显示终端，显示终端显示可用电量。显示电量方式很多种，可以是表盘，也可以是电量大数字、soc百分比大数字等等，均在本专利考虑中。

飞轮电池控制策略与外界需求自主互动。通过记录的飞轮电池使用场景和效率形成数据库，进行不同区间的编码区分，并且与外界功率需求环境一一对应，作为智能储备。飞轮电池控制策略收到外界功率需求时结合数据库中情况自主判断和调整飞轮电池输出，达到高效互动，提高飞轮电池使用效率和寿命。读取飞轮电池功率输出需求，结合控制系统数据库数据和飞轮电池剩余电路，判断是否能满足外界功率需求，若满足，主动提供输出；不满足，限制飞轮电池功率输出，并显示功率要求过高。

下面简单描述根据本发明的飞轮电池。

根据本发明的飞轮电池采用上述实施例的用于飞轮电池的电量测量方法，由于根据本发明的飞轮电池采用上述实施例的飞轮电池的电量测量方法，提高了飞轮电池电量侧检测精度，使电量的获取更加精准。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。

在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨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，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。