用于确定蓄电池充电状态的系统和方法技术方案

提供了一种用于确定蓄电池（５２，１０２，１５０，２０２）充电状态的系统（５０，２００）和方法。该系统（５０，２００）包括被配置为向蓄电池（５２，１０２，１５０，２０２）提供充电电流的电源（５６，２０６）。还包括控制器（５４，１０４，２０４），其被配置为基于蓄电池（５２，１０２，１５０，２０２）在充电时间周期期间的阻抗和充电状态的关系，根据蓄电池（５２，１０２，１５０，２０２）在放电时间周期期间的阻抗来确定蓄电池（５２，１０２，１５０，２０２）的充电状态。

【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蓄电池充电的系统和方法，更具体地说，涉及用于确定蓄电池充 电状态的系统和方法。
技术介绍
蓄电池是串联连接的两个或更多个电化学电池，所述电化学电池存储化学能并使 之用作电能。常见的用法已经发展到在定义中包括单个电气电池。有多种类型的电化学电 池，包括原电池、电解电池、燃料电池、液流电池以及伏打电池。蓄电池的特性可以由于许多 因素而改变，所述因素包括内部化学剂、耗用电流、老化和温度。蓄电池可以被用于多种电子电路。某些蓄电池可以被再充电。在蓄电池容量(例 如其将功率输送到负载的能力)与其内部电阻或阻抗之间存在已知的关系。因此蓄电池阻 抗监视器可被用来确定剩余的蓄电池容量。
技术实现思路
本专利技术的一个方面涉及一种用于确定蓄电池充电状态的系统。该系统包括被配置 为向蓄电池提供充电电流的电源。该系统还包括控制器，其被配置为基于蓄电池在充电时 间周期期间的阻抗和充电状态的关系来确定基于蓄电池在放电时间周期期间的阻抗的充 电状态。本专利技术的另一方面涉及一种确定蓄电池充电状态的系统。该系统包括被配置为向 蓄电池提供充电电流的电源。该系统还包括被配置为确定蓄电池的多个阻抗的控制器，其 中多个阻抗中的每一个阻抗与蓄电池的给定的充电状态相对应。本专利技术的又一方面涉及一种用于对蓄电池充放电的方法。向蓄电池提供充电电 流。确定蓄电池的初始的充电状态(SOC)。对蓄电池充电持续预定的时间间隔。确定蓄电 池随后的S0C。确定对应于蓄电池随后的SOC的开路电压(OCV)。计算对应于蓄电池随后 的SOC的蓄电池的阻抗。附图说明图1图示说明了根据本专利技术一方面的用于确定蓄电池充电状态的系统。图2图示说明了根据本专利技术一方面的用于系统的电路的示例。图3图示说明了用于蓄电池的等效电路的示例。图4图示说明了根据本专利技术一方面的用于确定蓄电池充电状态的另一系统。图5图示说明了根据本专利技术一方面的用于确定蓄电池充电状态的方法的流程图。具体实施例方式本专利技术涉及用于监视蓄电池充电状态的方法。该系统可以测量蓄电池的初始开路 电压，并且确定对应的蓄电池充电状态。该系统也可以基于充电电流以及蓄电池已被充电4的时间量来确定蓄电池随后的充电状态。随后的充电状态可被用于确定对应的随后的开 路电压，该电压继而可以被用于确定对应的蓄电池阻抗。蓄电池阻抗与蓄电池充电状态之 间的对应关系可以被存储并用于在放电时间周期(例如放电循环)期间确定蓄电池充电状 态。图1图示说明了根据本专利技术一方面的用于确定蓄电池52充电状态的系统50。系 统50可以实现在例如笔记本电脑、移动电话、个人数字助理(PDA)中。蓄电池52可以被实 现为可再充电蓄电池，例如锂离子蓄电池(Li-ion)、锂离子聚合物(Li-ion polymer)、镍金 属氢化物蓄电池(NiMH)、镍镉蓄电池(Ni-Cad)等。系统50可以包括控制电源56的控制 器M。控制器M和电源56可以被实现为硬件、软件或其组合。而且，虽然图1图示说明 了控制器M和电源56是分开的实体，但本领域技术人员应理解，在某些实施中，控制器M 和电源56可以被集成。电源56可以向控制器M提供电源信号。电源56可以耦合到蓄电 池52。控制器M可以提供控制被提供给蓄电池52的电流的控制信号。电源56可以从外 部电源(例如电源插座58)接收电源信号(例如110伏(V)或220V交流电(AC)源)。电源56可以典型地经由电源插座58和蓄电池52中的一个向控制器M提供直流 (DC)电源信号，从而为系统50提供电源56。众所周知，典型地，电源56和控制器M可以 被配置为使得当系统50与电源插座58相连时电源信号由电源插座58提供，并且当系统50 与电源插座58断开时电源信号由蓄电池52提供。跨过蓄电池52的电压降可以被测量并提供给电源56和/或控制器M。例如，在 某些实施中，电源56可以例如检测跨过蓄电池52的模拟电压降，并将此模拟电压降转换为 表征模拟电压幅值和极性的数字信号。在这样的实施中，对应的数字信号可以被提供给控 制器M。替换地，控制器M可以被配置为直接接收上述模拟电压信号，并且控制器M可 以将模拟电压信号转换为数字信号以便处理。本领域技术人员应理解可以测量跨过蓄电池 52的电压降的其他方式。充电状态(SOC)数据60可以被控制器M访问。蓄电池的SOC可以指示例如蓄电 池52存储的潜在的电能。如果蓄电池52在给定的时刻的SOC被确定，则控制器M可以确 定在蓄电池52停止提供足够的电流以对系统50供电之前的时间剩余(下文中的“剩余电 池运行时间”)。剩余电池运行时间可以取决于例如蓄电池52的S0C、蓄电池52的输出电 流、蓄电池52的温度、蓄电池52的老化等。SOC数据60可以包括例如可以被控制器M用 来对于蓄电池52的给定SOC确定剩余电池运行时间的信息(例如算法、查找表等)。SOC 可以被表示为例如蓄电池52的完全充电状态的百分比(例如0% -100% )。当蓄电池52处于松弛状态时(例如少量或没有电流从蓄电池52中流出)，可以由 控制器M测量跨过蓄电池52的电压降。松弛状态电压可以被称为第一开路电压(OCVl)。 作为示例，OCVl可以大约为3伏特(V)。控制器M可以访问SOC-OCV查找表62来确定与 OCVl对应的第一充电状态(SOCl)。SOC-OCV查找表62可以被实现为例如存储用于离散的 SOC的OCV的数据结构，反之亦然。这就是说，对于每个S0C，存在对应的OCV。OCV与SOC 之间的关系可以取决于例如为蓄电池52选择的特定材料、蓄电池52的老化等。电源56可以将源自外部电源插座58的AC信号转化为可以被提供给蓄电池52和 /或控制器M的稳压DC信号。控制器M可以向电源56发出信号使其为蓄电池52提供电 流。作为示例，控制器讨可以使电源56在电压(例如大约2V至4V)下向蓄电池52提供大约0.5安培㈧的相对恒定的电流。在预定时间间隔之后(例如5-20分钟)，可以借助 公式1计算随后的充电状态(S0C2)S0C2 = SOCl+Δ SOC公式 1这里，ASOC为蓄电池充电状态在预定时间间隔内的改变。可以借助公式2计算 ASOC ^oc = 姑公式2FCC这里，tl为预定间隔开始的时间，t2为预定间隔终止的时间，I为被电源56施加 于蓄电池52的充电电流并且FCC为蓄电池52的充满电的容量。计算出S0C2之后，控制器M可以查询SOC-OCV查找表62以确定与S0C2对应的随 后的0CV，即0CV2。此外，可以以此处所述的方法测量蓄电池52上的实际电压，即输出Vo。 从而，可以借助公式3获得蓄电池52对应于S0C2的阻抗V -OCV2Zsoc2 =公式 3SS,Zsoc2为蓄电池52对应于S0C2的放电阻抗。控制器M可以将存储在阻 抗数据结构64中，例如查找表或数据库。此外，控制器M可以将S0C2与关联起来，以 便可以在稍后时间通过测量或预测蓄电池52的阻抗来确定蓄电池52的S0C。而且，在某些 实施中，用一组缺省的阻抗及关联的SOC初始化阻抗数据结构64。在这种情况下，控制器 54可以用经公式3计算出的^jc2替代缺省的&QC2。应理解和领会的是，控制器M可以通过大致重复上述步骤计算η个充电状态 (SOC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定蓄电池充电状态的系统，包括：　　电源，其被配置为向蓄电池提供充电电流；以及　　控制器，其被配置为基于蓄电池在充电时间周期期间的阻抗和充电状态的关系来确定基于蓄电池在放电时间周期期间的阻抗的充电状态。

【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：C·姚，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US