本发明专利技术相关于用以判定一电池状况的现存技术借以通讯至一使用者(例如通讯至个人车辆所有人，或通讯至一车队服务经理)，或通讯至该车辆操作系统的该等方法中，及用以评估该电池状况的该等方法中两者的改进。本发明专利技术人已发现一完全充电电池于充电期间与充电后测量的内部电阻差异，与一新电池相比，用于一状况差的电池的差异较大。本发明专利技术部分相关于数种利用此发现以评估一电池状况的仪器及对应方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术一般相关评估电池状况的领域，尤其相关例如机动车辆及船舶应用中，在蓄电池受到各样负载及再充电顺序约束的环境中，所使用电池的充电状态及健康状态的评估。
技术介绍
1.概述大众运输车辆、商用卡车、军用设备、船舶、飞机、电传设备、电气车辆、计算机系统及其它许多装置的安全及可靠操作，需要整合在该等系统中的电池具备能预测及可靠的性能。本专利技术相关电池监控设备，尤其相关用以监控一或多个电池状况的方法及装置，尤其用以不断地监控一或多个电池在使用中的性能特征。过去，监控此类应用中所用电池的状况有所困难。此项困难的一方面相关与电池系统相关联的许多变量，包括动态及不能预期的工作周期、负载、环境、连接、充电系统、电池年龄、电池与电池的互动等。除了与监控受此类变量约束的电池系统相关联的困难外， 在许多应用中方便地安装一监控系统有困难。此困难相关该(或该等)电池位置与操作者位置相隔甚远。例如，在一汽车中，该电池位在引擎室内，而受惠于电池性能信息的驾驶员(或该系统)则位在座舱内，此出现一接线问题，尤其若此一系统安装于一先存在的车辆中。困难也与区分一恰好放电的良好状况电池与一到达或接近使用寿命终点的电池相关联。最后，电池是使用在要求不同监控技术的不同环境中；更特定地，监控需要在短时间吸引高电流的引擎启动服务中使用的电池，与通常在较长时间吸引较少电流的"深周期"应用中使用的电池，适用不同技术。更特定地，在许多电池应用中，例如，汽车及船舶应用，车辆系统及驾驶员了解电池的充电状态(“S0C")(有时称为充电程度)及电池的健康状态(“S0H")(有时称为电池寿命)是有用且重要的。SOC常以百分比表示，以便在100% SOC的电池视为完全充电， 及在0% SOC的电池视为完全放电。SOH通常以百分比表示，以便将呈现100% SOH的电池视为新电池，及在0 % SOH的电池已达其有用寿命终点，仅能在完全充电储存是新电池时所能储存能量的一部分(通常设定在60% )。尤其地，通称为止起式车辆的一类汽车例如当该车辆遇红绿灯减速或休止时自动关掉引擎。当车辆关掉引擎休止时，头灯、空调、媒体设备等所有车辆系统是由电池供电。 当驾驶想加速时，车辆自动命令引擎启动，以便车辆能继续行驶。此类车辆中的自动引擎控制系统(ECS)因该系统必须一直确保电池中仍有足够能量以启动引擎，因此需要极准确的 SOC信息。基于SOC信息，ECS若判定仍有足够电池能量，则将容许自动关闭引擎。同样地， 若SOC下降到一预设临限值以下，即使驾驶未曾应用加速器，为将电池充电，ECS会命令引擎启动。SOH信息重要，主要是当电池达到其有用寿命终点时便于容许前摄地更换电池，而非正在使用车辆时电池不便地故障。更特定地，SOH测量电池储存能量的能力，其随着电池年龄而减低。电池的SOH是借由该电池在完全充电时能储存的能量与是新电池时能储存的能量相比较而得出。例如，具有100安培-小时(Ah)容量的新电池当完全充电时仅能储存 60Ah的能量时，视为已达寿命终点(S0H = 0% )。因此，为一起止式车辆(及其它许多电池应用中)的适当操作，必须准确地评估 SOH及SOC以确保电池一直包含足够能量以适当作用在该系统中。2.专用术语电池的不同部分及相关工业以不同方式使用相同术语，尤其是"容量"；定义数个术语如下，以便清楚了解本专利技术。目前能力(“Ca")-—电池在任一已知时间所储存能量的度量。最大能力(“Cm" )_ —电池在其整个寿命期间的任一点储存最大能量的度量。有效能力(“Ce" )_—电池在其寿命中的一已知点储存最大能量的度量。生命终点能力(“Ceol" )_ 一电池在其有用寿命终点储存能量的度量。因此，当一电池在高峰状况中(通常是刚使用不久，如以下的讨论)及完全充电时，其目前能力Ca等于其有效能力Ce，及此有效能力等于其最大能力Cm。随着时间经过，一电池的有效能力Ce相对于其最大能力Cm而减少；Ce与Cm的关系称为电池的健康状态(“S0H")。当一电池的有效能力Ce等于其生命终点能力Ceol时即视为超出使用期限。Ceol能随意地设定，如设定成0.6Cm。为以百分比表示S0H，以便当 Ce = Cm 时 SOH = 100%，当 Ce = Ceol 时 SOH = 0%，因此 Ce-Ceol 除以 Cm-Ceol 及乘以 100。在任一已知时间，一电池能部分地放电，以便其目前能力Ca有点小于其有效能力 Ce ;Ce与Ca的关系称为电池的充电状态(〃 S0C")。如上述，SOC能由Ca/Ce χ 100以百分比表示。3.先前技艺说明电池测试的领域已极为活跃，且已研发出许多不同技术用以评估一电池状况的各种方面。为说明各种解决方法的缺点，首先将此艺采用的主要解决方法简短分类如下，以便能立即明白在本专利技术较佳实施例中所使用电池评估技术的有利点。用以评估一电池状况各种不同方面的传统方法包括建立一预设预期电压放电曲线以用于该电池，测量电池电极端子之间的电压，及比较测量的电压与预设电压放电曲线，用以判定电池的充电状态(S0C)。此称为"电压感测"。1.施加一重负载到该电池，及测量横跨其电极端子的电压降。此方法称为"负载测试"。2.建立一参考点以用于一电池中储存的能量，测量随着时间经过流进流出电池的电流，通常借由测量横跨一分流电阻或线圈的电压降，及接着与该参考点比较而估计出总剩余能量。此方法常称为"库仑计数"或"电流积分"，通常使用一"VIT(电压-电流-温度)传感器"执行此方法。3.借由施加一时变小幅度交流电(AC)信号到一电池一段时间以测量该电池的" 动态电导"，及测量该电压响应，及接着基于测量结果计算该电池的"动态电导"；能参考横跨该电池的电压以校正此值，采用此值表示该电池充电状态。参阅Champlin的美国专利号 3，909，708 及 4，912，416。以上首先提到的电压感测方法有许多缺点。首先，每一电池型号的电压曲线是唯一的，因此该参考曲线必须特定地匹配到单一电池型号。第二，实际放电剖析曲线随着电池年龄而改变。第三，放电剖析曲线是基于负载大小而改变。最后，测量的电压将重大地受到应用到该电池的负载(或充电器)的影响。例如，应用大负载的一完全充电电池将显示一低电压，以致将误认为该电池在放电。以上在第二点说明的"负载测试"方法，通常实施在先前技艺中，除了其它缺点外，尚有需要自电池吸引重大电流、干扰测量准确度与放电及可能损坏电池的缺点。以上在第三点提到的电流分流、〃 VIT"，或〃库仑计数〃方法有许多缺点。更重要地，此方法未直接测量电池中的能量位准，而仅监控进出电池的能量流动，及使用此数据以测量与一预录参考值的背离。即使经过数个放电/再充电周期，由于无法测量或准确估计电池充电及放电的相关联无效率，作为结果的能力估计大幅且迅速地漂离电池中的实际能量。实施此方法的装置巨大且笨重，难以安装及连接。更特定地，上述"止起式"车辆需要极准确有关其电池SOC的信息，已使用VIT传感器来努力。如上述，VIT传感器测量流进流出电池的电流，通常借由测量横跨一高度准确分流电阻的电压降，同时测量温度。此数据传送到车辆计算机或由该传感器分析，及借由称为电流积分或库仑计数的过程来评估S0C。为达成有用的SOC结果，该传本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用以追踪一电池随着时间经过的健康状态及充电状态的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：每隔一段时间评估一代表该电池能力的参数，得到一串值Ｃａ；判定用于Ｃａ的该串值中达到的数个最大值，及储存此等值以作为Ｃｅ；判定在该电池寿命期间由Ｃｅ达到的最大值，及储存此值以作为Ｃｍ；借由比较Ｃｅ与Ｃｍ以判定该电池的健康状态；及借由比较Ｃａ与Ｃｅ以判定该电池的充电状态。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄永升，安竹·卡芬斯，
申请(专利权)人：黄永升，安竹·卡芬斯，
类型：发明
国别省市：71
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