电池监控方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了电池监控方法和装置。根据一个方面，本文的实施方案提供不间断电源，该不间断电源包括：输入端，其被配置为接收输入电力；至少一个电池，其具有荷电状态且被配置为提供电池电力；输出端，其被配置为提供来自输入电力和电池电力中的至少一个的输出电力；以及控制器，其被耦合到电池且被配置为至少基于电池温度时间参数和荷电状态时间参数产生电池的期望运行时间。

【技术实现步骤摘要】
专利技术背景1.专利
本专利技术的各方面是在电池技术的领域中，并且更具体地涉及准确地确定用于电力系统(诸如，结合不间断电源(UPS)系统)的电池的参数，或涉及监控电池的重复充电和放电的其它应用。2.相关技术的讨论使用不间断电源为敏感和/或关键负载例如计算机系统和其它数据处理系统提供经调节的不间断电力是已知的。许多不同的UPS产品是可用的，其包括从施耐德电气的获得的那些。在典型的UPS中，电池被用于在断电或电压降低的情况期间为关键负载提供备用电力。当被用在UPS中时，电池系统通常被要求定期地充电和放电，并且期望使用可以准确地监控电池系统的荷电状态和运行时间的电池监控系统。专利技术概述本文所讨论的各个方面和实施方案针对电池监控系统和装置，并且特别地针对准确地确定锂离子电池的荷电状态和期望运行时间。至少一个方面针对不间断电源，该不间断电源包括：输入端，其被配置为接收输入电力；至少一个电池，其具有荷电状态且被配置为提供电池电力；输出端，其被配置为提供来自输入电力和电池电力中的至少一个的输出电力；以及控制器，其被耦合到电池且被配置为至少基于电池温度时间参数和荷电状态时间参数，产生关于电池期望运行时间。根据一个实施方案，控制器还被配置为至少基于期望运行时间和荷电状态时间参数，产生可用的荷电状态。在另一个实施方案中，在一个运行模式中，可用的荷电状态低于荷电状态。根据一个实施方案，电池温度时间参数包括直到电池的温度超过最高允许温度阈值的持续时间，以及荷电状态时间参数包括直到电池的荷电状态被耗尽的持续时间。在一个实施方案中，控制器还被配置为将电池温度时间参数与荷电状态时间参数进行比较，并且确定电池温度时间参数和荷电状态时间参数中的较小者。在另一个实施方案中，控制器被配置为确定由输出端提供的输出电力，并且基于电池的荷电状态和确定的输出电力产生荷电状态时间参数。在另一个实施方案中，控制器被配置为确定电池的温度、确定电池热参数以及基于确定的输出电力、确定的温度和电池热参数产生温度时间参数。在一个实施方案中，电池包括锂离子电池。另一个方面针对监控不间断电源中的电池的方法，该不间断电源具有耦合到电源的输入端、耦合到至少一个负载的输出端，该方法包括产生电池温度时间参数、产生荷电状态时间参数、将电池温度时间参数与荷电状态时间参数进行比较以确定电池温度时间参数和荷电状态时间参数中的较小者以及基于电池温度时间参数和荷电状态时间参数中的较小者产生电池的期望运行时间。根据一个实施方案，该方法还包括至少基于期望运行时间和荷电状态时间参数，产生可用的荷电状态。在一个实施方案中，电池具有荷电状态，并且在一个运行模式中，可用的荷电状态低于荷电状态。根据一个实施方案，电池温度时间参数包括直到电池的温度超过最高允许温度阈值的持续时间，以及荷电状态时间参数包括直到电池的荷电状态被耗尽的持续时间。在一个实施方案中，该方法包括确定由输出端提供的输出电力，其中，产生电池温度时间参数包括基于电池的荷电状态和确定的输出电力产生电池温度时间参数。根据一个实施方案，该方法包括确定电池的温度，以及确定电池热参数，其中，产生荷电状态时间参数包括基于确定的输出电力、确定的温度和电池热参数产生荷电状态时间参数。至少一个方面针对不间断电源，该不间断电源包括：输入端，其被配置为接收输入电力；至少一个电池，其具有荷电状态且被配置为提供电池电力；输出端，其被配置为提供来自输入电力和电池电力中的至少一个的输出电力；以及用于至少基于电池温度时间参数产生电池的期望运行时间的装置。根据一个实施方案，不间断电源还包括用于至少基于期望运行时间和荷电状态时间参数产生可用的荷电状态的装置。在一个实施方案中，在一个运行模式中，可用的荷电状态低于荷电状态。根据一个实施方案，电池温度时间参数包括直到电池的温度超过最高允许温度阈值的持续时间，以及荷电状态时间参数包括直到电池的荷电状态被耗尽的持续时间。在一个实施方案中，不间断电源包括用于将电池温度时间参数与荷电状态时间参数进行比较并确定电池温度时间参数和荷电状态时间参数中的较小者的装置。根据一个实施方案，电池包括锂离子电池。附图说明附图不旨在按比例绘制。在附图中，用相似的数字来表示在各图中示出的每个相同的或几乎相同的组件。为了清楚起见，并不是每一个组件可以被标记在每个附图中。在附图中：图1是示出电池充电和放电循环的一个示例的图表；图2是根据各种示例的不间断电源的方框图；图3是示出可以由图2的UPS系统实现的控制过程的一个示例的流程图；图4是可以由图2的UPS系统实现的控制过程的一个示例的功能框图；图5是根据各种示例示出电池充电和放电循环的一个示例的图表；以及图6是可与图2的UPS系统一起使用的控制器。详细描述本文所讨论的方法和系统的示例并不将其应用限于下面描述中阐述的或者在附图中示出的组件的结构以及布置的细节。这些方法和系统能够实施于其他的实施例中，且能够以不同的方式进行实践或实施。本文提供的具体实施的示例仅用于说明性目的并不旨在限制。特别地，结合任何一个或者多个示例论述的动作、组件、元素以及特征不旨在排除任何其他的示例中的类似作用。另外，本文所用的措辞和术语是出于描述的目的，不应视为限制。对本文以单数形式提到的系统和方法的示例、实施例、组件、元素或者动作的任何引用，也可以包括包含复数的实施例，以及本文以复数形式对任何实施例、组件、元素或者动作的任何引用也可以包括只包含单数的实施例。以单数形式或者复数形式的引用不旨在限制目前公开的系统或者方法、它们的组件、动作或者元素。本文使用“包括”、“包含”、“具有”、“含有”和“涉及”及其变型旨在包括其后列举的项目和其等价物以及额外的项目。对“或”的引用应解释为包含的，以便使用“或”描述的任何术语可以指示描述的术语的单个、多于一个和所有的任何一个。此外，在本文档和通过引用合并到本文中的文档之间的术语的不一致使用的情况下，在被合并的参考资料中的术语用法补充本文档的术语用法；对于不可调和的不一致性，以本文档中的术语用法为准。当与UPS系统中的传统铅酸电池比较时，锂离子电池具有众多的优点，包括更高的能量密度、更长的寿命以及更宽的工作温度范围。典型锂离子电池系统的一个缺点是它们通常需要仔细地被监控，以便防止过热或过充电。在锂离子电池中，电池的温度在电池放电过程期间急剧地升高，并且在电池充电过程期间缓慢地升高。这使得连续放电/充电循环难以在不超过最高允许电池温度下进行。用于控制电池状态的传统系统包括电池监控系统(BMS)，其跟踪电池参数(诸如，电压、电流和电力)，并且估计荷电状态和运行时间。荷电状态指的是相比于当电池被完全充满时的可用量的从电池获得的能量的当前的量。荷电状态被表示为百分比(0％＝没有可用电荷以及100％＝完全充满)。运行时间指的是电池可以供应电池电力的时间长度。虽然存在用于确定电池系统的荷电状态和运行时间的系统和方法，但是挑战仍然存在于提供锂离子电池的准确可用的荷电状态和期望运行时间。例如，监控电池状态的传统方法通常忽略温度对电池操作的影响。对解决温度变化的失败可能导致许多的情况，其中，电池不能传递由荷电状态估计的能量的全部的量，或者达到完全估计的运行时间。例如，接下来UPS中的连续的充电和放电循环，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不间断电源，包括：输入端，其被配置为接收输入电力；至少一个电池，其具有荷电状态并且被配置为提供电池电力；输出端，其被配置为提供来自所述输入电力和所述电池电力中的至少一个的输出电力；以及控制器，其被耦合到所述电池并且被配置为至少基于电池温度时间参数和荷电状态时间参数产生所述电池的期望运行时间。

【技术特征摘要】
2015.08.11 US 14/823,3861.一种不间断电源，包括：输入端，其被配置为接收输入电力；至少一个电池，其具有荷电状态并且被配置为提供电池电力；输出端，其被配置为提供来自所述输入电力和所述电池电力中的至少一个的输出电力；以及控制器，其被耦合到所述电池并且被配置为至少基于电池温度时间参数和荷电状态时间参数产生所述电池的期望运行时间。2.根据权利要求1所述的不间断电源，其中，所述控制器还被配置为至少基于所述期望运行时间和所述荷电状态时间参数产生可用的荷电状态。3.根据权利要求2所述的不间断电源，其中，在一个运行模式中，所述可用的荷电状态低于所述荷电状态。4.根据权利要求1所述的不间断电源，其中，所述电池温度时间参数包括直到所述电池的温度超过最高允许温度阈值为止的持续时间，以及所述荷电状态时间参数包括直到所述电池的所述荷电状态被耗尽为止的持续时间。5.根据权利要求4所述的不间断电源，其中，所述控制器还被配置为将所述电池温度时间参数与所述荷电状态时间参数进行比较，并且确定所述电池温度时间参数和所述荷电状态时间参数中的较小者。6.根据权利要求5所述的不间断电源，其中，所述控制器被配置为确定由所述输出端提供的所述输出电力，并且基于所述电池的所述荷电状态和所确定的输出电力产生所述荷电状态时间参数。7.根据权利要求6所述的不间断电源，其中，所述控制器被配置为确定所述电池的温度、确定电池热参数以及基于所确定的输出电力、所确定的温度和电池热参数产生所述温度时间参数。8.根据权利要求1所述的不间断电源，其中，所述电池包括锂离子电池。9.一种监控不间断电源中的电池的方法，所述不间断电源具有耦合到电源的输入端、耦合到至少一个负载的输出端，所述方法包括：产生电池温度时间参数；产生荷电状态时间参数；将所述电池温度时间参数与所述荷电状态时间参数进行比较，以确定所述电池温度时间参数和所述荷电状态时间参数中的较小者；以及基于所述电池温度时间参数和所述荷电状态时间参数中的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：帕特里克·尚邦，
申请(专利权)人：施耐德电气IT公司，
类型：发明
国别省市：美国;US