二次电池容量估算法制造技术

本发明专利技术提供一简易方法解决二次电池容量估算不准确的问题。经由预估电池在截止充放电前残存容量，将电池容量计算在最后充饱与放电终止阶段根据设定的趋势值平滑地趋近设定值，实际反映电池在一系统中真实的使用状况，让系统能够精准知道电池情况做必要反应，同时电池老化的因素包含在残存容量的计算中，准确获得电池的充饱容量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种计算二次电池残存容量的方法，适用于二次电池在各系 统中实际的使用情况。
技术介绍
首先对于目前估算电池残存容量的方法，做一简易说明，如图l所示一般以电池为电源的系统，该系统包括一 ADC(模拟数字转换)单元(2)连接电池 以读取电池的电压、电流和温度， 一电池组单元(l)提供系统电源， 一微处理 单元(3)能读取电池的电压、电流和温度，计算电池的残存容量， 一操作设备 (4)提能供电池充电电源和放电负载；由ADC量测出电池(充放电、待命，任 何时刻)的电压(V)电流(I)与温度(T)，另外一微处理IC经由这些电池电压(V)、 电流(I)与温度(T)数据可以计算电池的容量与状况加以处理给外界知道。电池的容量是以电量为单位，例如标示4000mAh容量的电池表示若以 4000mA的电流放电可放电一小时。电流x时间=电量(库伦)。微处理IC在 电池充电(电流为正)和放电(电流为负)的过程中持续周期监测电流大小，累 积计算输出入的电量即可得知电池在充放电过程输入输出的电量(此方式称 为库伦计算法)，以此方式在规定的充放电截止条件(例如锂电池以4.2V为充 饱电压截止条件，3.0V为放电电压截止条件)量测电池在规定的温度、电流 下完整充放电循环里所输出的电量来表示电池的额定容量。在实际电池运用上，由于使用在不同的环境(负载，温度随时改变)和电 池本身化学特性(老化，储存电量递减)，使得预估电池容量，提醒使用者电 源状况，变得复杂、难以精准估算。电池的化学反应经过长期充放电后会有 老化的情况造成电池使用的寿命减短，使用时间缩短。使用者难以准确得知 电池的真实状况；例如传统锂电池由于以截止充电电流、电压为终止充电的 条件和截止放电电压(cut off voltage)为终止放电的条件因此造成计算电池残 存容量不易估算，又由于电池化学的特性容量会随时间(老化)与放电时的电 压、电流和温度大小非线性的变化，更增加精确计算电池残存容量的困难度。目前为准确估计电池残存容量，除使用库伦计算法之外，常使用的辅助修正 方法大致有以下两类。一、 放电条件查表法以实—睑事先仿真系统的状况得到电池在不同》文电电压、电流和温度时的 绝对残存容量关系表格，当实际系统以电池为电源时可根据量测的放电电 压、电流和温度查表得知残存容量。缺点是要做许多实验，同时电池老化的 因素并未完全考虑进去。二、 内阻校正法以实验量测电池内阻与温度和残存容量的关系，系统可根据量测的电池 内阻修正计算残存容量，由于内阻反映了电池老化的因素因此相对估算结果 较准确。但量测精确内阻不容易，易干扰充放电的程序，同时事前要费许多 时间做实验以得到此电池内阻与残存容量关系的表格。另外对于不要求精准计算电池残存容量的系统，常以格数表示电池容量，例如总共四格一格代表25%四格全亮代表充满，其做法是以放电时电池 的电压为准对照容量比例，例如一般锂电池4.2V代表100% , 3.0V代表 0% ，未考虑电池老化内阻变化，与电流、温度变动的情况，因此残存容量 准确度误差颇大，造成使用上的不方便。
技术实现思路
有关本专利技术为实现上述目的、特征所采用的技术手段及其功效，兹例举 较佳实施例并结合附图说明如下。图l是本专利技术实施例的范例架构示意图。整个电池充放电容量估算的程序可以图2流程说明。持续读取电池的电压(V)、放电电流(I)和温度(T)同时根据电流(I)判断电 池是在充电(大于一临界正电流)，放电(小于一临界负电流)或是待命状态(电 流近似零)，若是充电状态，此时根据的前容量Qc,再累加此时期输入的电 量Ixdt;若是接近设定的充电截止条件范围则根据方法中判断电流是否小于 Istart若是则以修正电流Ic计算容量，若否则以I计算容量，最后判断更新 电池充饱容量(FCC)的条件，决定是否更新FCC。若是放电状态，此时根据的前容量Qi,再累减放电时期输出的电量Ixdt 得到Qr;同时评估电压是否小于Vstart若是则检测预测达到零点电压(Vo)的时间To,以计算修正电流Ic=Qc/To计算修正的容量Qc=Qc-Icxdt使得趋 近于零点容量。由于是以放电零点电压为目标修正电池残存容量，因此当电 压接近零点电压时，电池残存容量渐成为零。由于是以;故电零点电压为目标4务正电池残存容量，因此当电压接近零点 电压时电池容量渐成为零，解决了现有技术为计算电池绝对剩余容量，但在 实际运用时电池截止前容量并未渐趋零，造成使用时的许多困扰。另一方面 电池充饱容量的更正，直接以库伦计算法累积得到；本方法并不试图计算电 池绝对容量，电池内阻渐增能够充入和放出的电量自然会反应电池的状况， 电池老化的效应已反映在本方法电池容量的计算中。附图说明图1为本专利技术实施例的系统架构示意图。图2为本专利技术具体实施的电池容量计算流程图。附图符号说明一电池组单元(1 )提供系统电源。一 ADC模拟数字转换单元(2)能转换输入的电压、电流和温度讯号为数 字值。一处理器IC(3),可整合在ADC单元(2)或独立通过标准接口能读取转换 的电压、电流和温度值，计算电池的残存容量。 一操作设备(4)含充电及负载功能。 一保护电路(5),保护电池防止短路、过充等情况。 P00)步骤流程起始，持续读取电池的电流(I)、电压(V),和温度(T)。 (201)步骤由电流数值判断电池在充、方文电或待命状态。 (210)步骤放电流程起始，电池放电容量计算及起始设定。 Pll)步骤电压低于一设定电压判定。(212) 步骤(211)判定为否时，电池容量值设定。(213) 步骤(211)判定为是时，修正电流以计算电池容量值。 (2M)步骤电压低于零点电压判定。(215)步骤(214)判定为是时，电池容量值设定。 (220)步骤充电流程起始，电池充电容量计算及起始设定。(221) 步骤电流j氐于一设定电流判定，进入。(222) 步骤(221)判定为否时，电池容量值设定。(223) 步骤(221)判定为是时，修正电流以计算电池容量值。(224) 步骤充饱截止判定。(225) 步骤(224)判定为是时，电池容量值设定。具体实施例方式本方法根据图2由(200)步骤读取电池的电压(V)、放电电流(1)和温度(T) 后，根据(201)步骤由电流(I)判断电池是在充电(大于一临界正电流)，放电(小 于一临界负电流)将充放电流程，电池容量的计算分为以下二部分处理。一、 电池充电过程容量的估算进入(220)步骤充电流程后设定起始容量Q产Qc。在充电过程中以库伦计 算法累积得到输入的容量Qr = Qr + Ixdt，接着进入(221)步骤判断电流是否 低于某一电流修正起始值，若否则进入(222)步骤设定此时容量(Qi)为Qr;若 是则进入(223)步骤，设计修正电流Ic= (FCC-Qi)/QexIxF ，其中 Qe=(I-Iend)/(Istart-Iend)x(FCC-Qistart) ， lend是判断充饱截止的截止电流， Istart是设定开始修正电流时的电流值，且此时容量为Qistart, F为修正参数， 可包含第二阶修正(2"dorder)以符合实际结果；此阶段以Qi=Qi+Icxdt计算容 量或是Qi=FCC-Qe让Qi在充饱截止阶段是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二次电池容量的估算方法，包含：于充电过程中，若是由零点电压（Ｖｏ）后开始充电，则设容量起始值（Ｑｃ）为一定值，在充电过程中以库伦计算法累积得到电池的电量（Ｑｉ＝Ｑｃ＋∑Ｉｘｄｔ）；且在充电截止最后阶段设计修正电流Ｉｃ＝（ＦＣＣ－Ｑｉ）／ＱｅｘＦｘＩ，其中Ｑｅ＝（Ｉ－Ｉｅｎｄ）／（Ｉｓｔａｒｔ－Ｉｅｎｄ）ｘ（ＦＣＣ－Ｑｉｓｔａｒｔ），Ｉｅｎｄ是判断充饱截止的截止电流，Ｉｓｔａｒｔ是设定开始修正电流时的电流值，而且此时的容量为Ｑｉｓｔａｒｔ，Ｆ为修正参数，可包含第二阶修正；此阶段以Ｑｉ＝Ｑｉ＋Ｉｃｘｄｔ或是Ｑｉ＝ＦＣＣ－Ｑｅ计算容量，使容量Ｑｉ在充饱截止阶段是逐渐趋于ＦＣＣ值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王顺兴，
申请(专利权)人：王顺兴，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]