用于校准基于库仑计数的充电状态估计的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种校准方法，用于校准电池单元的基于库仑计数的充电状态估计。该校准方法包括：确定所述电池单元是否处于特定的电荷状态；若所述电池单元不处于所述特定的电荷状态，根据所述电池单元的基于开路电压的充电状态估计来校准用于在所述基于库仑计数的充电状态估计中使用的初始值；若所述电池单元处于所述特定的电荷状态，根据默认值校准所述初始值。相应地，本发明专利技术还提供了一种校准装置，用于校准电池单元的基于库仑计数的充电状态估计。采用本发明专利技术，可以提高电池单元的充电状态估计的准确度。

Method and device for calibrating charging state estimation based on Coulomb counting

The invention provides a calibration method for calibrating a charge state estimation of a battery cell based on a Coulomb count. The calibration method includes: determining whether the battery cell is in a specific charge state; if the battery cell is not in the specific charge state, calibrating an initial value for use in the Coulomb Count-based charge state estimation according to the open-circuit voltage-based charge state estimation of the battery cell; If the battery cell is in the specific charge state, the initial value is calibrated according to the default value. Accordingly, the present invention also provides a calibration device for calibrating the Coulomb counting based charging state estimation of a battery cell. By adopting the invention, the accuracy of the charging state estimation of the battery unit can be improved.

【技术实现步骤摘要】
用于校准基于库仑计数的充电状态估计的方法和装置
本专利技术涉及一种电池的充电状态(state-of-charge，SOC)估计，以及更特别地，涉及一种用于校准基于库仑计数(coulombcounting)的充电状态(SOC)估计的方法和装置。
技术介绍
电池被应用在许多应用中，如便携式装置、智能手机、笔记本电脑、平板电脑等。对用户来说，当电池需要充电时知道电池中剩余的可用能量是重要的，以避免电池耗尽电力。电池中剩余的电荷量(amountofcharges)通常用充电状态(SOC)表示，充电状态(SOC)是最大电池容量(maximumbatterycapacity)的百分比形式。通常，100％充电状态(SOC)意味着电池单元充满电，而0％充电状态(SOC)意味着电池单元完全放电。有几种方法来估计电池单元的充电状态(SOC)。其中一种方法是基于开路电压(opencircuitvoltage，OCV)的充电状态(SOC)估计，其主要基于电池单元的开路电压(OCV)。该方法测量电池单元的两端之间的电位差，以获得开路电压(OCV)，并根据已知的OCV-SOC曲线将测量得到的开路电压(OCV)转换为充电状态(SOC)，其中，OCV-SOC曲线定义了OCV值和SOC值之间的关系。然而，由于电池单元的内部阻抗(internalimpedance)，难以精确地测量OCV(特别是当流经电池单元的电流较大时)。另一种方法是像库仑计数一样，对流入电池单元或从电池单元流出的电流进行积分，以计算流经电池单元的总电荷量，从而估计在给定时间段内的相对SOC变化(relativeSOCchange)。然而，由于库仑计数仅估计相对SOC变化，因此有必要估计初始值，即电流开始被积分时的SOC值。因此，通过将相对SOC变化应用于该初始值，可以确定出实际的SOC。尽管上述基于库仑计数的SOC估计相对要准确一些，但是，在基于库仑计数的SOC估计中仍然存在误差。这是因为电池单元的SOC取决于其固有的化学特性和从电池单元汲取功率的电气系统的特性。诸如电池老化(batteryaging)或电池温度等许多原因均可能导致初始值的估计不准确。此外，由于电池单元上的负载变化影响最大电池容量，因此，电池单元上的负载变化也会导致相对SOC变化的估计存在误差，且还会影响相对SOC变化的计算。有鉴于此，需要定期校准基于库仑计数的SOC估计，以保证准确的SOC估计。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种校准方法及装置，用于校准电池单元的基于库仑计数的充电状态估计，以解决上述问题。第一方面，本专利技术提供一种校准方法，用于校准电池单元的基于库仑计数的充电状态估计。该方法包括以下步骤：确定电池单元是否处于特定的电荷状态；若电池单元不处于特定的电荷状态，根据电池单元的基于开路电压的充电状态估计来校准用于在所述基于库仑计数的充电状态估计中使用的初始值；若电池单元处于特定的电荷状态，根据默认值校准该初始值。第二方面，本专利技术提供一种校准装置，用于校准电池单元的基于库仑计数的充电状态估计。该校准装置包括：电池状态确定电路、基于开路电压的校准电路和基于默认值的校准电路。电池状态确定电路用于确定电池单元是否处于特定的电荷状态。基于开路电压的校准电路耦接于电池状态确定电路，以及，若电池状态确定电路确定出电池单元不处于特定的电荷状态，基于开路电压的校准电路用于根据电池单元的基于开路电压的充电状态估计来校准用于在所述基于库仑计数的充电状态估计中使用的初始值。基于默认值的校准电路耦接于电池状态确定电路，以及，若电池状态确定电路确定出电池单元处于特定的电荷状态，基于默认值的校准电路用于根据默认值校准该初始值。第三方面，本专利技术提供一种校准方法，用于校准电池单元的基于库仑计数的充电状态估计。该方法包括以下步骤：计算电池单元的平均放电电流；根据平均放电电流确定电池单元的瞬时可用的最大电池容量；以及，根据瞬时可用的最大电池容量校准用于在所述基于库仑计数的充电状态估计中使用的相对充电状态变化。第四方面，本专利技术提供一种校准装置，用于校准电池单元的基于库仑计数的充电状态估计。该校准装置包括：平均放电电流计算电路、电池容量确定电路和校准电路。平均放电电流计算电路耦接于电池单元，且用于计算电池单元的平均放电电流。电池容量确定电路耦接于平均放电电流计算电路，用于根据平均放电电流确定电池单元的瞬时可用的最大电池容量。校准电路耦接于电池容量确定电路，且用于根据瞬时可用的最大电池容量校准用于在所述基于库仑计数的充电状态估计中使用的相对充电状态变化。在上述技术方案中，通过校准基于库仑计数的充电状态估计中使用的初始值或者相对充电状态变化来校准基于库仑计数的充电状态估计，从而提高电池单元的充电状态估计的准确度。本领域技术人员在阅读附图所示优选实施例的下述详细描述之后，可以毫无疑义地理解本专利技术的这些目的及其它目的。详细的描述将参考附图在下面的实施例中给出。附图说明通过阅读后续的详细描述以及参考附图所给的示例，可以更全面地理解本专利技术，其中：图1根据本专利技术一实施例示出了一种SOC估计校准系统；图2根据本专利技术一实施例示出了图1的SOC估计校准系统的处理流程；图3根据本专利技术另一实施例示出了SOC估计校准系统；图4根据本专利技术另一实施例示出了图3的SOC估计校准系统的处理流程；图5根据本专利技术一实施例示出了如何确定瞬时可用的最大电容容量。在下面的详细描述中，为了说明的目的，阐述了许多具体细节，以便本领域技术人员能够更透彻地理解本专利技术实施例。然而，显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施一个或多个实施例，不同的实施例可根据需求相结合，而并不应当仅限于附图所列举的实施例。具体实施方式以下描述为本专利技术实施的较佳实施例，其仅用来例举阐释本专利技术的技术特征，而并非用来限制本专利技术的范畴。在通篇说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件，所属领域技术人员应当理解，制造商可能会使用不同的名称来称呼同样的元件。因此，本说明书及权利要求书并不以名称的差异作为区别元件的方式，而是以元件在功能上的差异作为区别的基准。本专利技术中使用的术语“元件”、“系统”和“装置”可以是与计算机相关的实体，其中，该计算机可以是硬件、软件、或硬件和软件的结合。在以下描述和权利要求书当中所提及的术语“包含”和“包括”为开放式用语，故应解释成“包含，但不限定于…”的意思。此外，术语“耦接”意指间接或直接的电气连接。因此，若文中描述一个装置耦接于另一装置，则代表该装置可直接电气连接于该另一装置，或者透过其它装置或连接手段间接地电气连接至该另一装置。文中所用术语“基本”或“大致”是指在可接受的范围内，本领域技术人员能够解决所要解决的技术问题，基本达到所要达到的技术效果。举例而言，“大致等于”是指在不影响结果正确性时，技术人员能够接受的与“完全等于”有一定误差的方式。通篇说明书对“一实施例”，“实施例”，“一示例”或“示例”的参考意味着结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性，其包括在本专利技术的至少一个实施例中。因此，通篇说明书中各地方的术语“在一实施例中”，“在实施例中”，“在一示例中”或“在示例中”的出现不一定都指代相同的实施例或示例。此外，该特定特征、结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种校准方法，用于校准电池单元的基于库仑计数的充电状态估计，其特征在于，所述校准方法包括：确定所述电池单元是否处于特定的电荷状态；若所述电池单元不处于所述特定的电荷状态，根据所述电池单元的基于开路电压的充电状态估计来校准用于在所述基于库仑计数的充电状态估计中使用的初始值；若所述电池单元处于所述特定的电荷状态，根据默认值校准所述初始值。

【技术特征摘要】
2017.03.02 US 15/447,1281.一种校准方法，用于校准电池单元的基于库仑计数的充电状态估计，其特征在于，所述校准方法包括：确定所述电池单元是否处于特定的电荷状态；若所述电池单元不处于所述特定的电荷状态，根据所述电池单元的基于开路电压的充电状态估计来校准用于在所述基于库仑计数的充电状态估计中使用的初始值；若所述电池单元处于所述特定的电荷状态，根据默认值校准所述初始值。2.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，所述校准方法还包括：将校准后的初始值应用于所述基于库仑计数的充电状态估计，并基于所述校准后的初始值重新开始所述基于库仑计数的充电状态估计的积分。3.根据权利要求1或2所述的校准方法，其特征在于，确定所述电池单元是否处于所述特定的电荷状态的步骤包括：根据充电装置发送的第一通知来确定所述电池单元是否处于完全状态，其中，所述第一通知用于指示所述完全状态；以及根据由所述电池单元供电的电子系统发送的第二通知来确定所述电池单元是否处于空闲状态，其中，所述第二通知用于指示所述空闲状态。4.根据权利要求3所述的校准方法，其特征在于，若所述电池单元处于所述特定的电荷状态，根据所述默认值校准所述初始值的步骤包括：若所述电池单元被确定出处于所述完全状态，将所述初始值设置为所述电池单元的充电状态的上限值。5.根据权利要求3所述的校准方法，其特征在于，若所述电池单元处于所述特定的电荷状态，根据所述默认值校准所述初始值的步骤包括：若所述电池单元被确定出处于所述空闲状态，将所述初始值设置为所述电池单元的充电状态的下限值。6.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，根据所述电池单元的所述基于开路电压的充电状态估计来校准所述初始值的步骤包括：确定所述电池单元是否处于稳定状态；若所述电池单元不处于所述稳定状态，根据周期性测量所述电池单元获得的开路电压来确定基于开路电压的充电状态；确定所述基于开路电压的充电状态和由所述基于库仑计数的充电状态估计所确定的充电状态估计值之间的差异是否高于阈值；以及若所述差异高于所述阈值，将所述初始值设置为所述基于开路电压的充电状态。7.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，根据所述电池单元的所述基于开路电压的充电状态估计来校准所述初始值的步骤包括：确定所述电池单元是否处于稳定状态；若所述电池单元处于所述稳定状态，根据瞬时测量所述电池单元获得的所述电池单元的开路电压确定基于开路电压的充电状态；以及将所述初始值设置为所述基于开路电压的充电状态。8.根据权利要求6或7所述的校准方法，其特征在于，确定所述电池单元是否处于所述稳定状态的步骤包括：确定由所述电池单元供电的电子系统是否在给定时间段内处于睡眠状态；确定所述电池单元在所述给定时间段内的电荷量变化是否低于阈值；以及若所述电子系统在所述给定时间段内处于所述睡眠状态且所述电荷量变化低于所述阈值，确定所述电池单元处于所述稳定状态；若所述电子系统在所述给定时间段内未持续处于所述睡眠状态或者所述电荷量变化不低于所述阈值，确定所述电池单元不处于所述稳定状态。9.一种校准装置，用于校准电池单元的基于库仑计数的充电状态估计，其特征在于，所述校准装置包括：电池状态确定电路，用于确定所述电池单元是否处于特定的电荷状态；基于开路电压的校准电路，耦接于所述电池状态确定电路，以及，若所述电池状态确定电路确定出所述电池单元不处于所述特定的电荷状态，所述基于开路电压的校准电路用于根据所述电池单元的基于开路电压的充电状态估计来校准用于在所述基于库仑计数的充电状态估计中使用的初始值；以及基于默认值的校准电路，耦接于所述电池状态确定电路，以及，若所述电池状态确定电路确定出所述电池单元处于所述特定的电荷状态，所述基于默认值的校准电路用于根据默认值校准所述初始值。10.根据权利要求9所述的校准装置，其特征在于，所述校准装置还包括：基于库仑计数的充电状态计算模块，耦接于所述基于开路电压的校准电路和所述基于默认值的校准电路，用于将校准后的初始值应用于所述基于库仑计数的充电状态估计，并基于所述校准后的初始值重新开始所述基于库仑计数的充电状态估计的积分。11.根据权利要求9或10所述的校准装置，其特征在于，所述电池状态确定电路具体用于：根据充电装置发送的第一通知来确定所述电池单元是否处于完全状态，其中，所述第一通知用于指示所述完全状态；以及根据由所述电池单元供电的电子系统发送的第二通知来确定所述电池单元是否处于空闲状态，其中，所述第二通知用于指示所述空闲状态。12.根据权利要求11所述的校准装置，其特征在于，若所述电池状态确定电路确定出所述电池单元处于所述完全状态，则所述基于默认值的校准电路将所述初始值设置为所述电池单元的充电状态的上限值。13.根据权利要求11所述的校准装置，其特征在于，若所述电池状态确定电路确定出所述电池单元处与于所述空闲状态，则所述基于默认值的校准电路将所述初始值设置为所述电池单元的充电状态的下限值。14.根据权利要求9所述的校准装置，其特征在于，所述电池状态确定电路还用于确定所述电池单元是否处于稳定状态；若所述电池状态确定电路确定出所述电池单元不处于所述稳定状态，则所述基于开路电压的校准电路根据周期性测量所述电池单元获得的开路电压来确定基于开路电压的充电状态；确定所述基于开路电压的充电状态和由所述基于库仑计数的充电状态计算模块所确定的充电状态估计值之间的差异是否高于阈值；若所述差异高于所述阈值，将所述初始值设置为所述基于开路电压的充电状态。15.根据权利要求9所述的校准装置，其特征在于，所述电池状态确定电路还...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴瑞骐，庄家宥，洪琬宜，王睿，
申请(专利权)人：联发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71