用于确定电池的充电状态的方法和设备技术

对于医疗植入物，重要的是不仅具有向具有长运行时间的植入物供电的电池，而且准确地知道在时间中任何点处剩余运行时间是多长。在另一方面，植入物及其电池应该尽可能用户友好，不需要或者几乎不需要任何与设备的交互，除了对电池再充电。为了更好地解决这些所关心的问题，提出了用于确定电池的充电状态的方法，其包括以下步骤：对电池充电，电池放电，使用再充电预测单元预测电池的充电状态，其中，在电池放电期间，将再充电预测单元与电池断开。在电池放电期间（即，在向与电池连接的设备供电期间）预测电池的充电状态不需要在电池放电期间执行任何测量，从而使得在电池放电周期期间电池或者由电池供电的植入物能够与再充电预测单元局部分离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于确定电池的充电状态的方法和设备的领域。特別 地，本专利技术涉及用于确定用来向植入人或者动物体内的医疗设备供电 的电池的充电状态的方法和设备。
技术介绍
US6， 901， 293 B2公开了 一种用于可植入医疗设备的电源寿命监控 器。能量计数器计算由可植入医疗设备所使用的能量的量。能量转换 器将所使用的能量转换为剩余电源寿命的估计值，且生成能量寿命估 计值。电压监控器监控电源的电压。电压转换器将由电压监控器所监 控的电压转换为电源剩余寿命的估计值且生成电压寿命估计值。计算 器与能量转换器及电压转换器操作性耦合，且使用电源有效期早期的 能量寿命估计值及使用电源有效期晚期的电压寿命估计值来预测电源 寿命。US6， 901, 293 B2中所公开的设备功能性是基于电源寿命监控器 分别和电源及治疗剂输送设备之间的操作性耦合。在电池放电期间，剩 余电源寿命的预测依赖于对植入物的能耗以及电池电压的测量。
技术实现思路
有益的是，提供一种用于确定电池的充电状态的方法和设备，其 需要电池用户完成很小的动作。还希望的是，使电池本身或者由电池供电的系统的复杂性保持4艮 低，其可以植入病人的身体。为了更好地解决这些所关心问题中的一个或者多个，在本专利技术的 第一方面中，提供一种用于确定电池的充电状态(SoC)的方法，其包括 以下步骤对电池充电，电池放电，使用再充电预测单元预测电池的 充电状态，其中，在电池放电期间，再充电预测单元与电池断开。在 电池方文电期间(即，在向与电池连接的设备供电期间)预测电池的充 电状态不需要在电池放电期间执行任何测量，从而使得在电池放电周 期中电池或者由电池供电的设备(即，医疗植入物)能够与再充电预4测单元(RPU)局部分离。根据本申请，"断开"应该表示在RPU和电池之间没有建立用于 提供能量或者信号传输的任何连接(包括有线或者无线通信)。虽然在本专利技术的实施例中，在电池的整个放电期间，电池和RPU将 被断开，但是可以存在可替换的实施例，在该实施例中在充电之后不 久或者对电池充电之前不久，电池和RPU可以保持连接。例如，当对医 疗植入物充电时，在充电已经完成且电池放电开始之后，某人可以使 电池和RPU的连接保持一段时间。假如与最新充电的电池的整个运行时 间相比，在充电之后的很短时内保持电池和RPU之间的连接仍然暗示 着在几乎全部的放电过程期间，电池和RPU被断开。在本专利技术的一个实施例中，在必需再充电将之前，基于放电过程 的精确模型来计算电池的充电状态和因此的电池剩余运行时间，所述 放电过程的精确模型基于电池状态和由电池供电的设备的消耗 (drainage)特征(即，设备的能耗)。在另 一个实施例中，所述模型考虑了将对其预测剩余运行时间的 可充电电池的老化，这有助于考虑由于在电池整个寿命时间内改变其 容量而带来的影响。在本专利技术的一个实施例中，用于预测电池的充电状态的模型可以 基于对在刚刚再充电后可从电池获得的充电量的假设。可从电池获得 的总充电量可以如以下所详细描述的来测量，或者基于模型，而不需 要对假定电池通用工况的测量。在本专利技术的另一个实施例中，通过使用指示从对电池再充电完成 已消逝时段的参数来执行预测电池的充电状态的步骤。对从再充电已 流逝的时段的该考虑允许准确预测电池的充电状态，即，在电流放电 周期期间电池的剩余运行时间。本专利技术的一个实施例是所希望的，其中，预测电池的充电状态的 步骤通过可替换地或者以其任意組合的方式使用以下参数来执行指 示电池特征的参数，例如，其容量、其标称电流或者其标称电压；指 示电池和/或被供电的设备的环境参数(例如，温度)的参数；指示由 电池供电的设备的能耗、设备供电的操作周期数等的参数。在本专利技术的一个实施例中，预测电池的充电状态的步骤通过对电 池老化建模来执行。在一个实施例中，根据本专利技术的方法进一步包括步骤在充电之 前将再充电预测单元与电池连接；对电池充电；在对电池充电期间测 量电池参数；在电池放电之前将再充电预测单元与电池断开；在对电 池充电期间使用所测量的电池参数预测电池的充电状态。根据本申请，测量值"在对电池充电期间"意味着包括直接在充 电之前和直接在充电之后的间隔。与先前描述的实施例相比，该实施例有助于更加精确地在放电周 期期间预测电池的充电状态，这是由于结合了电池充电周期期间所测 量的参数。在对电池充电期间，电池必须与电池充电器连接，便于向电池传 输能量。因此，在充电周期期间，在任何情况下电池和因而与电池连 接的设备必须与充电设备接触。因而，要求再充电预测单元接触电池 不会对包括电池、由电池供电的设备、电池充电器和再充电预测单元 的系统的使用增加任何进一步的麻烦或者复杂性。然而，在电池充电期间的电池参数测量允i午精确地确定充电周期 结束时的充电状态，即，在再充电之后确定可从电池获得的总充电量， 而且允许不仅通过建模而且通过探测电池实际状态，相对于其整个寿 命来考虑电池的老化效应。在下面的描述中，给出提供用于确定电池的充电状态的模型的本 专利技术实施例的实例。在对电池再充电期间，充电状态和从电池可以获 得的最大充电状态被更新。为了实现这一点，执行以下步骤测量充 电之前的充电状态；确定充电周期期间流入电池的充电量；在充电周 期已经成功完成之后测量充电状态(state of charge)。在充电之前的充电状态，可以通过当电池处于松弛(relax)状态 或者备用(stand-by)状态从而以非常低的电流或者没有任何消耗电 流操作时测量电池电压(即，所谓的平衡电压值(EMF))来获得。根 据EMF，充电状态可以通过^f吏用查询表来计算。然而，在许多实践应用 (例如，医疗设备)中的电池消耗太低，以致在实践中电池以非常接 近其备用状态操作，所以所测量的电池电压直接得出EMF。因而，在本 专利技术的实施例中，EMF和由此的SoCsi可以直接在充电过程开始之前确 定，而不需要电池任何的完全+>弛(relaxation)。在一个实施例中，确定了在对电池再充电开始之前的充电状态SoCsi。在充电周期期间流入电池的充电量Q。b可以简单地通过将在充电周期期间流入电池的充电电流积分来获得。在本专利技术的一个实施例中，在充电已经完成之后再次测量EMF。该测量可以在其中电池(由于电池充电)的过电压(overpotential )爭>弛的"过渡"时期之后完成。根据该所测量的EMF，估计充电之后的充电状态SoCsf。然后，在充电之后从电池可以获得的整个最大充电容量(kx可以根据下式来计算"腿 &>c<-^c，该方法校正了电池的老化，且考虑了充电之前的剩余电池容量。可获得的用于设备操作的充电量Q^根据下式来计算在本专利技术的一个实施例中，对电池再充电，同时由电池供电的设备仍然工作。在这些情况下，可能是如下情形在充电期间的电池放电率太高以至于不允许直接确定电池的EMF。然后，用于对电池再充电的方法将通过将作为电源的电池替换为外部再充电器(recharger)来启动，所述外部充电器传输操作先前由电池供电的设备所需要的电能。然后，电池置为备用，同时外部电源(即，充电器)继续为设备供电。然后，电池电压;^弛到EMF。然后，可以通过从电池的+>弛到已+>弛本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于确定电池的充电状态的方法，其包括步骤：　对电池充电；　电池放电，　使用再充电预测单元预测电池的充电状态，　其中，在电池放电期间，再充电预测单元与电池断开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：HCF马滕斯，PHL诺滕，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]