估算电池可用荷电状态的设备、方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了估算电池可用荷电状态的设备、方法和系统，涉及电池领域。该设备包括将指示电池的电压和电流的模拟信号转换为数字信号的模数转换电路；存储荷电状态查找表的存储器；以及处理器，利用数字信号和荷电状态查找表中的至少一项计算电池的衰老因子，以及根据衰老因子更新电池的当前满充绝对电量，以估算电池的当前可用荷电状态。衰老因子包括当前充电衰老因子和当前放电衰老因子中的至少一个，当前充电衰老因子由电池在连续充电状态前后的荷电状态变化量以及在连续充电状态中的充电量确定，当前放电衰老因子由电池在空闲状态时的电池开路电压、在放电状态时的放电初始电压以及放电电流确定。该设备可以估算出更准确的可用荷电状态。的可用荷电状态。的可用荷电状态。

【技术实现步骤摘要】
估算电池可用荷电状态的设备、方法和系统
[0001]本申请是申请日为2020年2月27日、申请号为202010124840.4、专利技术名称为“估算电池可用荷电状态的设备、方法和系统”的申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及电池领域，尤其涉及一种估算电池可用荷电状态的设备、方法和系统。

技术介绍

[0003]移动设备已经被广泛地应用在人们的生活中，对移动设备中电池的可用荷电状态(也称为：相对荷电状态，relative state of charge，简称为rSOC)的估算尤为重要。现有技术中用于估算电池的可用荷电状态的方法包括两个步骤。第一步骤包括利用库伦计数法对流过电池的电荷量进行计数，在先前获得的电荷量的基础上进行累加，并且根据累加所得的值来估算可用荷电状态。第二步骤包括在预先存储的查找表中搜索与当前的电池电压、电池电流和电池温度所对应的剩余容量，并且根据搜索所得的剩余容量估算可用荷电状态。第一步骤适用于电池处于一般放电状态或者一般充电状态，而第二步骤适用于电池处于接近放电终止状态或者接近满充状态。然而，由于这两个步骤各自存在误差，所以从第一步骤转到第二步骤时，电池可用荷电状态的估算值会出现突变情况。以下结合图1A和图1B进行描述。
[0004]图1A所示为现有技术的电池放电过程中估算所得的可用荷电状态rSOC的曲线示意图。如图1A所示，当电池处于一般放电状态时(例如：在t1时刻之前)，可用荷电状态rSOC基于库伦计数法获得，并且随着电池的放电而减小，电池电压也随之减小。在t1时刻，电池电压减小至一个比放电终止电压稍大的预设电压值，因此电池进入接近放电终止状态。在所述接近放电终止状态下，可用荷电状态rSOC基于预先存储的查找表获得。由于在t1时刻的前后所使用的估算法相互独立，并且各自存在误差，所以可用荷电状态rSOC在t1时刻出现突变，该突变可能会随着电池的老化越来越严重。这种突变会给用户带来极大的不便，甚至可能带来严重的损失。举例说明，如图1A所示，在t0时刻，移动设备(例如：手机)显示电池还有30％的电量，用户由此判定电池至少可以坚持到t3时刻不断电，所以该用户按原计划准时地参加了一个重要的会议。然而，手机却在这个重要会议期间突然关机。
[0005]类似的，图1B所示为现有技术的电池充电过程中估算所得的可用荷电状态rSOC的曲线示意图。当电池处于一般充电状态时(例如：在t4时刻之前)，可用荷电状态rSOC基于库伦计数法获得，并且随着电池的充电而增加，电池电压也随之增加。在t4时刻，电池电压增加至一个约等于电池满充电压的预设电压值，因此电池进入接近满充状态。在所述接近满充状态下，可用荷电状态rSOC基于查找表获得。由于在t4时刻的前后所使用的估算法相互独立，并且各自存在误差，所以可用荷电状态rSOC在t4时刻出现突变。这种突变可能会给用户带来不便。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题在于提供一种估算电池的可用荷电状态的设备、方法和系统，用于在估算电池的可用荷电状态过程中，消除荷电状态估算值突变的现象。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种估算电池的可用荷电状态的设备，所述设备包括：模数转换电路，被配置为将指示当前电池电压、当前电池电流和当前电池温度的模拟信号转换为数字信号；存储器，被配置为存储包括多个数据组的剩余容量查找表，其中每个数据组包括电压值、电流值、温度值和容量值；以及与所述模数转换电路和所述存储器连接的处理器，被配置为从所述模数转换电路接收指示电池电流的信号以对流过所述电池的电荷量进行计数，所述处理器还被配置为根据所述数字信号在所述剩余容量查找表中搜索与所述当前电池电压、所述当前电池电流和所述当前电池温度对应的当前绝对剩余容量的值，在所述剩余容量查找表中搜索与放电终止电压、所述当前电池电流和所述当前电池温度对应的放电终止剩余容量的值，根据所述当前绝对剩余容量和所述放电终止剩余容量的差值来估算所述电池的当前满充可用电量，并且根据所述当前满充可用电量和所述流过所述电池的电荷量估算所述电池的当前可用荷电状态。
[0008]本专利技术还提供了一种估算电池的可用荷电状态的方法，所述方法包括：利用模数转换电路将指示当前电池电压、当前电池电流和当前电池温度的模拟信号转换为数字信号；利用处理器接收来自所述模数转换电路的指示所述当前电池电流的信号以对流过所述电池的电荷量进行计数；根据所述数字信号在剩余容量查找表中搜索与所述当前电池电压、所述当前电池电流和所述当前电池温度对应的当前绝对剩余容量的值；在所述剩余容量查找表中搜索与放电终止电压、所述当前电池电流和所述当前电池温度对应的放电终止剩余容量的值；根据所述当前绝对剩余容量和所述放电终止剩余容量的差值来估算所述电池的当前满充可用电量；以及根据所述当前满充可用电量和所述流过所述电池的电荷量估算所述电池的当前可用荷电状态。
[0009]本专利技术还提供了一种估算电池的可用荷电状态的系统，所述系统包括：感应电路，被配置为指示当前电池温度的第一信号，产生指示当前电池电压的第二信号，以及指示当前电池电流的第三信号；以及与上述感应电路连接的控制器，被配置为根据所述第三信号对流过所述电池的电荷量进行计数，以及被配置为根据所述第一信号、所述第二信号和所述第三信号在所述控制器存储的剩余容量查找表中搜索与所述当前电池电压、所述当前电池电流和所述当前电池温度对应的当前绝对剩余容量的值，在所述剩余容量查找表中搜索与放电终止电压、所述当前电池电流和所述当前电池温度对应的放电终止剩余容量的值，根据所述当前绝对剩余容量和所述放电终止剩余容量的差值来估算所述电池的当前满充可用电量，并且根据所述当前满充可用电量和所述流过所述电池的电荷量估算所述电池的当前可用荷电状态。
[0010]本专利技术提供的估算电池可用荷电状态的设备、方法和系统将库伦计数和剩余容量查找表相互结合以估算电池的可用荷电状态，从而消除了现有技术中存在的可用荷电状态估算值突变现象。因此，用户可以根据估算所得的可用荷电状态，对如何操作移动设备做出更准确的判断。
附图说明
[0011]以下通过对本专利技术的一些实施例将结合其附图的描述，可以进一步理解本专利技术的目的、具体结构特征和优点。
[0012]图1A所示为现有技术的电池放电过程中估算所得的可用荷电状态的曲线示意图。
[0013]图1B所示为现有技术的电池充电过程中估算所得的可用荷电状态的曲线示意图。
[0014]图2A所示为根据本专利技术一个实施例的具有荷电状态估算功能的电池管理系统的模块示意图。
[0015]图2B所示为根据本专利技术一个实施例的具有荷电状态估算功能的电池管理系统的模块示意图。
[0016]图3所示为根据本专利技术一个实施例的电池电压在多种电池状态下的曲线示意图。
[0017]图4所示为根据本专利技术一个实施例的电池电压在多种电池状态下的曲线示意图。
[0018]图5所示为根据本专利技术一个实施例的用于更新电池满充绝对电量的方法的流程示意图。
[0019]图6所示为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种估算电池的可用荷电状态的设备，其特征在于，所述设备包括：模数转换电路，被配置为将指示电池的电压和电流的模拟信号转换为数字信号；存储器，被配置为存储荷电状态查找表；所述荷电状态查找表中的数据包括多个电压值，以及与所述多个电压值分别对应的多个荷电状态；以及与所述模数转换电路和所述存储器连接的处理器，被配置为利用所述数字信号和所述荷电状态查找表中的至少一项计算所述电池的衰老因子，其中，所述衰老因子包括当前充电衰老因子和当前放电衰老因子中的至少一个，所述当前充电衰老因子由所述电池在连续充电状态前后的荷电状态变化量以及在所述连续充电状态中的充电量确定，所述当前放电衰老因子由所述电池在空闲状态时的电池开路电压、在放电状态时的放电初始电压以及在放电状态时的放电电流确定；其中，所述处理器还被配置为根据所述衰老因子更新所述电池的当前满充绝对电量，以估算所述电池的当前可用荷电状态。2.根据权利要求1所述的估算电池的可用荷电状态的设备，其特征在于，所述利用所述数字信号和所述荷电状态查找表中的至少一项计算所述电池的衰老因子，包括以下步骤中的至少一个：利用所述数字信号和所述荷电状态查找表计算所述当前充电衰老因子；利用所述数字信号计算所述当前放电衰老因子。3.根据权利要求2所述的估算电池的可用荷电状态的设备，其特征在于，所述利用所述数字信号和所述荷电状态查找表计算所述当前充电衰老因子，包括：利用所述处理器从所述模数转换电路获得所述电池处于第一空闲状态时的第一电池开路电压；在所述荷电状态查找表中搜索与所述第一电池开路电压对应的第一荷电状态；从所述模数转换电路获得所述电池处于第二空闲状态时的第二电池开路电压；在所述荷电状态查找表中搜索与所述第二电池开路电压对应的第二荷电状态，其中，所述电池在所述第一空闲状态和所述第二空闲状态之间处于所述连续充电状态，所述第二荷电状态和所述第一荷电状态之差为所述荷电状态变化量；计算所述电池在所述连续充电状态中的充电量；以及将所述连续充电状态中的充电量与所述荷电状态变化量的比值确定为所述当前充电衰老因子。4.根据权利要求3所述的估算电池的可用荷电状态的设备，其特征在于，所述当前充电衰老因子根据下式计算：AFC＝Q(t)
CHG
/(rSOC
B
‑
rSOC
A
)，其中，AFC表示所述当前充电衰老因子，Q(t)
CHG
表示所述电池在所述连续充电状态中的充电量，rSOC
B
表示所述第二荷电状态，以及rSOC
A
表示所述第一荷电状态。5.根据权利要求4所述的估算电池的可用荷电状态的设备，其特征在于，所述根据所述衰老因子更新所述电池的当前满充绝对电量，包括：利用所述处理器根据下式获得更新的当前满充绝对电量的值：FACC＝FACC0×
(AFC/AFC0)，其中，FACC表示所述更新的当前满充绝对电量，FACC0表示所述电池的先前满充绝对电
量，以及AFC0表示所述电池的先前充电衰老因子。6.根据权利要求2所述的估算电池的可用荷电状态的设备，其特征在于，所述利用所述数字信号计算所述当前放电衰老因子，包括：利用所述处理器从所述模数转换电路获得所述电池处于空闲状态时的电池开路电压；从所述模数转换电路获得所述电池处于放电状态时的放电初始电压和放电电流，其中，所述放电状态紧接在所述空闲状态之后；以及将所述放电初始电压和所述电池开路电压的差值与所述放电电流的比值确定为所述当前放电衰老因子。7.根据权利要求6所述的估算电池的可用荷电状态的设备，其特征在于，所述当前放电衰老因子根据下式计算：AFD＝(V
D
‑
OCV
C
)/I
DIS
，其中，AFD表示所述当前放电衰老因子，V
D
表示所述放电初始电压，OCV
C
表示所述电池开路电压，以及I
DIS
表示所述放电电流。8.根据权利要求7所述的估算电池的可用荷电状态的设备，其特征在于，所述根据所述衰老因子更新所述电池的当前满充绝对电量，包括：利用所述处理器根据下式获得更新的当前满充绝对电量的值：FACC＝FACC0×
(AFD/AFD0)，其中，FACC表示所述更新的当前满充绝对电量，FACC0表示所述电池的先前满充绝对电量，以及AFD0表示所述电池的先前放电衰老因子。9.根据权利要求7所述的估算电池的可用荷电状态的设备，其特征在于，所述模数转换电路包括：第一模数转换器，所述处理器从所述第一模数转换器接收指示电池电流的信号以获得流过所述电池的电荷量；以及第二模数转换器，所述处理器从所述第二模数转换器接收指示所述放电初始电压的信号和指示所述放电电流的信号，从而计算所述电池的当前放电衰老因子，其中，所述第二模数转换器的转换速度比所述第一模数转换器的转换速度快。10.根据权利要求1
‑
9中任一项所述的估算电池的可用荷电状态的设备，其特征在于，所述根据所述衰老因子更新所述电池的当前满充绝对电量，以估算所述电池的当前可用荷...

【专利技术属性】
技术研发人员：周志中，栗国星，王华毅，谢富仁，陈黎安，
申请(专利权)人：凹凸电子武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：