模型无关的电池寿命和性能预报器的制造方法_2

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[0022] 存储器108可W包括数据日志150。数据日志150可被配置为存储表示一个或多 个有效电力周期中的每个的估计参数的数据。例如,数据日志150可W为多个有效电力周 期中的每一个存储表示剩余容量140、内阻142、W及可逆电位144的数据。存储器108也可 被配置为基于数据日志150生成输出152并向显示装置110提供输出152。显示装置110 可被配置为将输出152显示。例如,显示装置110可被配置为显示可再充电电池102的电 池寿命和电池性能信息。可基于数据日志150汇报电池寿命和电池性能信息。
[0023] 在操作过程中,电池监测器104可W监测可再充电电池102并且在可再充电电池 的有效电力周期期间测量可再充电电池102的参数,包括电流114、电压116、W及温度118。 电池预报器106可从电池监测器104接收电流114、电压116、W及温度118的值。电池预 报器106可W确定有效电力周期的结束并且可W响应于确定,基于电流114、电压116、化及 温度118来估计剩余容量140、内阻142、W及可逆电位144。有效电力周期可W包括可再充 电电池102的多个充电操作和多个放电操作。参考图2A至图2B更详细地描述有效电力周 期的结束的确定W及剩余容量140、内阻142、和可逆电位144的估计。可为存储器108提 供表示估计参数140-144W及任何额外估计参数的数据并且存储在数据日志150中。可W 基于数据日志150生成输出152并且提供至显示装置110W向用户显示。附加地或可替代 地,输出152可基于表示估计参数140-144的数据(例如,在没有存储在存储器108中的情 况下)。
[0024] 电池预报器106使得在不使用查找表比较度量值与统计模型的情况下能够估计 表示可再充电电池102的电池寿命和电池性能的参数。因此,电池预报器106使得能够独 立于统计模型(例如,数据模型)估计参数。电池预报器106比将统计模型的数据存储在 查找表中的预报器使用更少的存储器。电池预报器106也通过除去测试和生成统计模型降 低了成本。此外,电池预报器106可估计任何类型的可再充电电池的参数。此外,因为电池 预报器106使用可再充电电池102的实时测量,所W降低了基于性能变化的不准确性。
[0025] 参考图2A至图2B,描述了在可再充电电池的使用期限期间估计表示可再充电电 池的电池寿命和电池性能的参数的方法200的特定实施方式的流程图。可通过电池预报器 (诸如,图1的电池预报器106)针对可再充电电池(诸如图1的可再充电电池102)执行方 法 200。
[0026] 开始方法200并在202中初始化电池参数。可基于用户输入来初始化电池参数。 例如,可在电池预报器接收表示初始值的用户输入。可基于可再充电电池102的简单离线 测试和测量确定初始值。初始值可W包括初始可逆电位E^uf、初始内阻Rauf、初始容量C。、 初始电荷状态SOC。、参考温度Tuf、电池温度系数a、电池数据采样时间步长At、输入误差 参数£、或它们的组合。在特定实施方式中,参考温度Tuf可被预先设置为与室温(298K) 相关的值。可基于初始值初始化电池参数。如在本文中进一步所描述的,初始化之后,在估 计其他电池参数中可W使用电池参数(例如,初始值)。
[0027] 在204中,可W启动用户时钟。例如,电池预报器可W启动与用户时间对应的时 钟。时钟可W追踪具体用户对电池的使用持续时间(例如,用户时间)。此外,被配置为追 踪当前有效电力周期的变量j可被初始化为零。
[002引在206中,值j可递增1。电池预报器可增加j的值W表示当前有效电力周期开始 (例如,第j个有效电力周期)。有效电力周期可W包括可再充电电池的多个充电操作和多 个放电操作(例如,有效电力周期不限于完全放电操作之后连续的完全充电操作)。可按任 何顺序进行多个充电操作和多个放电操作并且每个操作可转移小于等于电池的容量。如本 文中进一步所描述的,当前(例如,第j个)有效电力周期可持续到与多个充电操作相关的 第一电荷量W及与多个放电操作相关的第二电荷量各自接近与先前有效电荷周期相关的 剩余容量。在多个充电操作期间施加于可再充电电池的第一电荷量和在多个放电操作期间 从可再充电电池放出的第二电荷量可各自近似先前有效电力周期的先前剩余容量Cy。第 一电荷量(或第二电荷量)与先前剩余容量Cw之间的近似度可基于输入误差参数e。第 j个有效电力周期的时间周期(例如,持续时间)Atj.可W满足等式1,其中E是可再充电 电池的可逆电位,i是可再充电电池提供的电流,W及Ej.是与第j个有效电力周期相关的可 再充电电池的可逆电位:
[0029]
[0030] 在208中,在第j个有效电力周期期间可测量可再充电电池的参数。例如,电池预 报器可直接测量可再充电电池的参数的度量值或者可W从另一系统部件(诸如,图1的电 池监测器104)接收度量。参数包括由可再充电电池提供的电流i、可再充电电池两端的电 压VW及可再充电电池的温度T。可基于电池数据采样时间步长AtW时间增量来测量参 数。在210中,可W检查电流i的值。可检查电流i的值W确定如何处理电流i、电压v、W 及温度T。例如,如果未检测到电流(例如,i= 0),那么电池预报器可继续测量参数。如 果检测到负电流(例如,i<〇),那么可再充电电池正被充电。在212中,当电流i为负时,电 池预报器可计算第一组中间值。第一组值可与多个充电操作相关。例如,第一组中间值可 W包括多个充电操作的时间周期(例如,持续时间)Atw.W及在时间周期Atw期间基于 电流i、电压v、W及温度T的一个或多个计算。作为具体实例,可通过对时间周期A执 行电流i的绝对值的积分确定在多个充电操作期间施加于可再充电电池的第一电荷量。如 果检测到正电流(例如,i〉〇),那么可再充电电池正被放电。在214中,当电流i为正时, 电池预报器可计算第二组中间值。例如,第二组中间值可W包括多个放电操作的时间周期 (例如,持续时间)Atd,j.W及在时间周期At期间基于电流i、电压V、W及温度T的一个 或多个计算。作为具体实例,可通过对时间周期Atdj执行电流i的积分确定在多个放电 操作期间从可再充电电池放出的第二电荷量。如在本文中进一步所描述的,可基于第一组 中间值和第二组中间值估计可再充电电池的一个或多个参数。
[0031] 在216中,电池预报器可W确定第j个有效电力周期是否完成。可基于第一电荷 量(例如,在多个充电操作期间施加于可再充电电池的电荷量)和第二电荷量(例如,在多 个放电操作期间从可再充电电池排出的电荷量)与阔值的关系进行确定。阔值可W是表示 第一电荷量和第二电荷量与先前(例如,j-1)有效电力周期的剩余容量的接近程度的输入 误差参数e。当不等式1和不等式2各自为真时,第j有效电力周期完成:
[0034] 确定第j有效电力周期是否完成可W包括将先前有效电力周期的剩余容量与第 一电荷量之间的第一差值的绝对值与输入误差参数e(例如,阔值)进行比较。确定第j 有效电力周期是否完成也可W包括将先前有效电力周期的剩余容量与第二电荷量之间的 第二差值的绝对值与输入误差参数e进行比较。可基于第一差值和第二差值的绝对值小 于输入误差参数e确定第j有效电力周期完成。响应于确定完成第j有效供电,方法200 继续至218。如果第一差值的绝对值或第二差值的绝对值不小于输入误差参数e,那么第 j有效电力周期继续并且方法200返回至208,其中,电池预报器继续监测电流i、电压V、W 及温度T〇
[0035] 在218中,响应于确定完成第j有效电力周期,可为第j有效电力周期估计剩余容 量马、内阻馬、化及可逆电位与。剩余容量马、内阻巧、W及可逆电位可W是第j有效 电力周期的时间平均值。可使用等式2估计剩余容量,其中Cw.是在第j有效电力周期 的多个充电操作期间施加的第一电荷量W及是在第j有效电力周期的多个放电操作期 间放出的第二电荷量:
[0036]
[0037] 基于等式2,第j有效电力周期的时间周期Atj.可W是时间周期Atw.与时间周 期A 斯和。可通过使用等式3执行在多个充电操作期间测量的电流i的积分计算第一 电荷量:
[00%]
[0039] 可通过使用等式4执行在多个放电操作期间测量的电流i的积分计算第二电荷 量:
[0045] 如从等式2-6可知,可在不依赖可再充电电池的统计模型的情况下估计剩余容量 f,,、内阻巧W及可逆电位与。此外,等式2-6不依赖于与可再充电电池的特定类型相关的 变量。例如,等式2-6不基于表示用于制造可再充电电池的材料或化学品、可再充电电池的 功率电平、可再充电电池的构造、或任何其他特定类型的因素的变量。因此,可独立于可再 充电电池的类型并独立于与可再充电电池相关的统计模型来估计剩余容量fy、内阻馬w及可逆电位马。
[0046] 在220中,可将内阻馬W及可逆电位写校准到参考温度Tref。为了校准内阻^W 及可逆电位与,可使用等式7确定第j有效电力周期的可再充电电池的时间平均温度f;:
[0047]
[0048] 可基于可再充电电池
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