用于电池管理的装置和用于对电池的充电进行管理的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于电池管理的装置和用于对电池的充电进行管理的方法。本发明专利技术要解决的技术问题是使用精确的电池劣化估计来管理电池的操作。该装置包括锂电子电池和燃料计电路，以在电池老化时监测电阻和容量。燃料计电路利用电阻值和容量值来计算分别由循环老化和日历老化导致的电阻变化，然后利用该电阻变化来确定老化容量值。燃料计电路根据该老化容量值来控制电池的充电/放电。通过本发明专利技术所实现的技术效果是提供电池管理，该电池管理将电池的循环老化和日历老化考虑在内。

【技术实现步骤摘要】
用于电池管理的装置和用于对电池的充电进行管理的方法
本专利技术涉及一种用于电池管理的装置和用于对电池的充电进行管理的方法。
技术介绍
“电池容量”是对电池存储的电荷的量度(通常以安倍时表示)，并且由电池中包含的活性材料的质量确定。电池容量表示在某些特定条件下可以从电池中提取的能量的最大量。然而，电池的有效存储容量随着老化而减小并且经历不可逆的损坏。这种损坏是由各种机制引起的，该机制包括腐蚀和其他化学过程，并且内部电池组件的老化也会造成损坏。电池的每次充电/放电循环也具有类似但加速的影响。因此，电池劣化(deterioration)可能是由电池充电/放电循环而发生的循环老化(cycleaging)和/或由电池闲置时(例如，在存储期间)而发生的日历老化(calendaraging)的结果。可以看出，当电池充电容量超过50％和/或温度超过55摄氏度时，会加速日历老化的影响。最终结果是随着电池老化和劣化，电池的有效容量降低，这减小了电池可以为设备供电的时间量。如果分别估计由循环老化和日历老化引起的劣化，则可以实现改善的电池性能。电池保持充电的能力和为设备供电的能力的一个指示符是电池“健康状态”(SOH)。许多应用使用该参数来估计电池性能，例如，电池的“运行时间”，该运行时间反应了电池在电池容量耗尽之前将继续提供电力的时间量。期望精确估计运行时间以向用户发出警报。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是使用对电池劣化的精确估计来管理电池的操作。该装置包括锂电子电池和燃料计电路，燃料计电路用来随着电池老化来监测电阻和容量。燃料计电路利用电阻值和容量值来计算分别由循环老化和日历老化导致的电阻变化。燃料计电路利用该电阻变化来确定老化容量值。燃料计电路根据该老化容量值来控制电池的充电/放电。根据一方面，用于电池管理的装置包括被耦接至电池的燃料计电路，该燃料计电路包括：电压传感器，被耦接至电池并且被配置成测量电池电压；电流传感器，被耦接至电池并且被配置成测量电池电流；逻辑单元，被耦接至电压传感器和电流传感器，其中，逻辑单元被配置成：根据第一测量电压和第一测量电流计算第一电池电阻、根据第二测量电压和第二测量电流计算第二电池电阻；以及存储器，被耦接至逻辑单元并且被配置成存储电池特性数据；其中，燃料计电路被配置成：测量电池的相对电荷状态(RSOC)值、计算电阻变化以及根据该电阻变化确定老化容量值。在装置的一个实施例中，电池特性数据包括：新电池电阻值；以及电阻变化和电池容量之间的关系。在装置的一个实施例中，燃料计电路计算RSOC值等于第一预定RSOC值时的第一电池电阻；燃料计电路计算RSOC值等于第二预定RSOC值的第二电池电阻。在装置的一个实施例中，燃料计电路被进一步配置成：根据第一电池电阻和电池特性数据来计算第一电阻变化；以及根据第二电池电阻和电池特性数据来计算第二电阻变化。在装置的一个实施例中，燃料计电路被进一步配置成基于第一电阻变化和第二电阻变化来计算第三电阻变化。在装置的一个实施例中，燃料计电路被进一步配置成：根据由循环老化导致的电阻变化来确定第一老化容量值；根据由日历老化导致的电阻变化来确定第二老化容量值；根据由循环老化和日历老化这两者导致的电阻变化来确定第三老化容量值；并且根据第一老化容量值、第二老化容量值以及第三老化容量值来产生控制信号。在另一方面，一种用于对电池的充电进行管理的方法包括：确定由循环老化导致的第一老化容量值；确定由日历老化导致的第二老化容量值；将第一老化容量值与第二老化容量值进行比较；然后根据第一老化容量值与第二老化容量值的比较来控制电池充电。在一个操作中，方法进一步包括：测量在第一预定相对电荷状态(RSOC)值处的第一电阻；以及测量在第二预定RSOC值处的第二电阻。在一个操作中，方法进一步包括：根据第一电阻和新电池特性数据来计算第一电阻变化；根据第二电阻和新电池特性数据来计算第二电阻变化；并且基于该第一电阻变化和该第二电阻变化来计算第三电阻变化。在一个操作中，方法进一步包括：根据第二电阻变化来确定第一老化容量值；根据第三电阻变化来确定第二老化容量值；如果第二老化容量值大于第一老化容量值，则限制电池的充电；以及根据第一电阻变化确定第三老化容量值。通过本专利技术所实现的技术效果是提供电池管理，该电池管理将电池的循环老化和日历老化考虑在内。附图说明通过参考详细描述并且结合以下说明性附图时可以更完全地理解本专利技术。在以下附图中，相同的附图标记表示整个附图中的类似元件和步骤。图1是根据本专利技术的示例性实施例的电子系统的框图；图2的曲线图示出了根据本专利技术的示例性实施例的作为循环老化的结果的电池的内电阻与相对电荷状态之间的关系；图3的曲线图示出了根据本专利技术的示例性实施例的作为日历老化的结果的电池的内电阻与相对电荷状态之间的关系；图4的曲线图示出了根据本专利技术的示例性实施例的作为循环老化和日历老化这两者的结果的电池的内电阻与相对电荷状态之间的关系；图5的曲线图示出了根据本专利技术的示例性实施例的电池的电阻变化与相对电荷状态之间的关系；以及图6是根据本专利技术的示例性实施例的用于管理电池的充电/放电的流程图。具体实施方式本专利技术可以根据功能块组件和各种处理步骤进行描述。这种功能模块可以由任何数量的组件来实现，这些组件被配置成执行特定功能并实现各种结果。例如，本专利技术可以采用各种电压传感器、电流传感器、库伦计数器、逻辑门、存储器件、半导体器件(例如晶体管和电容器)等来执行各种功能。此外，本专利技术可以结合任何数量的系统来实施，例如，汽车系统、航天系统、医疗系统、科学系统、管理电池的充电系统以及消费电子系统，而所描述的系统仅仅是本专利技术的示例性应用。此外，本专利技术可以采用任何数量的常规技术来测量电压、测量电流、测量温度以及执行各种数学计算等。根据本专利技术的各个方面的用于电池管理的方法和装置可以与任何合适的电子系统和/或设备一起操作，该设备例如是“智能设备”、可佩戴设备、消费电子设备、便携式设备、电动汽车等。参考图1，示例性系统100可以并入由可充电电池(例如锂电子电池)供电的电子设备中。例如，在各种实施例中，系统100可以包括电池系统105、应用处理器115以及电源管理IC(PMIC)110，这些可以一起操作以向电子设备提供合适的功率电平。电池系统105向电子设备的各种组件(例如应用处理器115和PMIC110)提供电力和电池信息。电池系统105可以用任何合适的方法进行电连接或通信连接，以使得电池系统105能够向PMIC110和/或应用处理器传输数据和/或电池信息和接收从PMIC110和/或应用处理器所传输的数据和/或电池信息。电池信息可以包括任何合适的标准，例如电池的容量和电池的运行时间等。电池系统105可以包括用于提供电力和电池信息的任何合适的设备或系统。例如，在示例性实施例中，电池系统105可以包括电池组120、可切换充电器185、可切换负载190以及燃料计电路150。在各种实施例中，系统100可以进一步包括定时单元(未示出)，以根据预定的定时周期操作各种电路。电池组120可以向系统100供电，并且可以包括电池125，例如可充电锂离子(Li-ion)电池、镍-金属氢化物(NiMH)电池、镍镉(NiCd)电池、锂离子聚合物(LiPo)电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电池管理的装置，其特征在于，所述装置包括：燃料计电路，被耦接至电池并且包括：电压传感器，被耦接至所述电池并且被配置成测量电池电压；电流传感器，被耦接至所述电池并且被配置成测量电池电流；以及逻辑单元，被耦接至所述电压传感器和所述电流传感器，其中，所述逻辑单元被配置成：根据第一测量电压和第一测量电流来计算第一电池电阻；以及根据第二测量电压和第二测量电流来计算第二电池电阻；以及存储器，被耦接至所述逻辑单元并且被配置成存储电池特性数据；其中，所述燃料计电路被配置成：测量所述电池的相对电荷状态RSOC值；计算电阻变化；以及根据所述电阻变化来确定老化容量值。

【技术特征摘要】
2017.10.02 US 15/722,8841.一种用于电池管理的装置，其特征在于，所述装置包括：燃料计电路，被耦接至电池并且包括：电压传感器，被耦接至所述电池并且被配置成测量电池电压；电流传感器，被耦接至所述电池并且被配置成测量电池电流；以及逻辑单元，被耦接至所述电压传感器和所述电流传感器，其中，所述逻辑单元被配置成：根据第一测量电压和第一测量电流来计算第一电池电阻；以及根据第二测量电压和第二测量电流来计算第二电池电阻；以及存储器，被耦接至所述逻辑单元并且被配置成存储电池特性数据；其中，所述燃料计电路被配置成：测量所述电池的相对电荷状态RSOC值；计算电阻变化；以及根据所述电阻变化来确定老化容量值。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电池特性数据包括：新电池电阻值；以及电阻变化与电池容量之间的关系。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述燃料计电路计算所述RSOC值等于第一预定RSOC值时的所述第一电池电阻；以及所述燃料计电路计算所述RSOC值等于第二预定RSOC值时的所述第二电池电阻。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述燃料计电路被进一步配置成：根据所述第一电池电阻和所述电池特性数据来计算第一电阻变化；以及根据所述第二电池电阻和所述电池特性数据来计算第二电阻变化。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述燃料计电路被进一步配置成基于所述第一电阻变化和所述第二电阻变化来计算第三电阻变化。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：英雄近藤，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US