感测电池容量的系统和方法_3

文档序号:9287664阅读:来源:国知局
测控制器12可更 新基本变量R_A的值(如,通过信号DATAbat)从而解释电池老化,如根据与测试电压VBAT、开 路电压^和估算电流IEST(在以下详细描述)关联的信息的比较。另外,根据温度对电阻 的不同影响,指数系数R_B可依据温度的不同范围在每个D0D值处包括多个值。作为示例, 在给定D0D的值X,电池模型数据20可包括低于某一阈值(如,25°C)的温度的指数系数 R_BWW和高于该阈值的温度的单独指数系数R_BHieH。
[0043] 图4依照本发明的一个方面示出动态电池模型数据的表150。所述动态电池模型 数据可对应于图1示例中的电池模型数据20,并可根据关于图2和3示例描述的上述技术 产生。因此,在以下图4示例中参考图1到3的示例。
[0044] 表150包括显示D0D值集的第一列152,针对所述D0D值集从测试电池和动态电 池模型50确定电池模型数据20的给定集。在图4的示例中,所述第一列152包括电池14 的D0D的15个不同值。然而,应当理解的是图4示例中的D0D的值作为示例示出,并且表 150可包括任何数量的D0D值,已为这些D0D值获取电池模型数据20。所述表150也包括 示出拦截变量〇CV_A的第二列154,示出斜率0CV_B的第三列156和示出基本变量R_A的第 四列158。表150也包括示出指数系数R_B的第五列160,示出RATIOj^第六列162和示 出狀1102的第七列。因此,电池模型数据20可包括电池14的稳态和瞬态行为的基本完整 特性用于确定电池14的S0C。
[0045]参考回图1的示例,在给定采样时间(k),电池感测控制器12可因此计算电池14 的S0C。所述电池感测控制器12首先可通过温度信号TEMP测量电池14的电压VBAT(k)和温 度T并可估算电池14的电流IEST (k)。为估算电流IEST (k),所述电池感测控制器12可通过信 号DATAPREV取出储存器18中的先前电池数据22,以获取D0D,估算电流IEST和电池电压VBAT, 它们在先前采样时间(k-1)获取并计算。根据DOD(k-1)的值,电池感测控制器12可通过信 号DATAM_访问存储器18以获取电池模型数据20。具体的,电池感测控制器12可从表150 存取与两个已知的D0D值对应的参数,所述两个已知的D0D值一个刚刚大于DOD(k-1),另一 个v小于DOD((k-1)。因此,所述电池感测控制器12根据DOD(k-I)存在于其间的DOD(X) 和DOD(X+1)中每个处值的线性插值,可确定拦截变量0CV_A、斜率0CV_B、基本变量R_A、指 数系数R_B、RATI0jPRATI02的值。应当理解的是,对于完全充电的电池14(即,S0C= 1) 之后的第一采样时间(k),先前采样时间(k-1)的数据可对应于DOD的第一个值(S卩,DOD=0. 000)的电池模型数据20。
[0046] 当获取电池模型数据在DOD(k-l)的值时,电池感测控制器12可执行以上方程6 和9从而根据温度T获取电池14的建模电阻Rser和RPAR的实际值。具体的,电池感测控制 器12使用方程9可计算随温度调整的电池的总电阻RBAT。然后,电池感测控制器12使用温 度调整的电池电阻值RBAT可实施方程6如下:
[0047]RBAT=Rser+Rpar=Rpar+Rp^RATIO!。 (方程 10)
[0048] 因此,电池感测控制器12可计算电池14的建模电阻Rser和RPAR如下:
[0049]Rpar=RBVd+RATIOi),以及(方程 11)
[0050]Rser=RBAT-RPAR。 (方程 12)
[0051] 如上面描述的,所述电池感测控制器12分别根据方程3和5可获取每个D0D值X 的开路电压V%和电容CSER的值。因此,电池感测控制器12可根据DOD(k-I)存在于其间的 D0D(X)和D0D(X+1)中每个的线性内插值,同样确定开路电压V%和电容CSER的值。所述电 池感测控制器12然后可计算电容CPAR的值如下:
[0052]CPAR= Cser/RATI02。(方程13)
[0053] 所述电池感测控制器12然后可使用计算的电阻Rser和Rpar、电容CPAR、和开路电流 Va的值估算电流IEST(k)。具体的,电池感测控制器12可使用计算的电阻Rser和Rpar以及电 容CPAR的值计算用于估算电流IEST(k)的系数集。所述系数可定义如下:
[0054]P〇= 1/Rser,(方程 14)
[0055]
[0056]
[0057] 其中Ts是采样时间。应当理解的是系数P。、Pi、和P2可如上述在每个样本(k)计 算,或者可在在每个预定D0D(X)测试时计算,以便给定采样时间(k)的系数P。、Pi、和匕的 值可被线性插值,类似如上所述。
[0058] 所述电池感测控制器12然后可根据给定样本(k)的开路电压、^计算电阻Rser和 瞬态电路部分54的端电压VRe,如下:
[0059]VRC(k)=VBAT(k)-Voc(k)〇(方程17)
[0060] 为了获得开路电压Mk),电池感测控制器可实施储存在先前电池数据22中的先 前计算的开路电压V% (k-1)和先前估算的电流IEST (k-1),如下:
[0061] 乂况(k) =IEST (k-1) *TS*CSER (k)+VM(k-1)。 (方程 18)
[0062] 所述开路电压V%(k)也可使用上述方程8针对温度调整。因此,电池感测控制器 12可估算由电池14产生的电流IEST(k)如下:
[0063] IEST (k) =P〇*VRC (k)+P^Nrc (k-1) +P2*IEST (k-1) 〇 (方程 19)
[0064] 在估算由电池14产生的电流IEST(k)时,电池感测控制器12也可计算电池14在 样本时间(k)的S0C。具体的,电池感测控制器12可实施DOD(k-1)的先前值和先前估算的 电流IEST(k_l),如下:
[0065]DOD(k) =DOD(k-l) -IEST(k_l)*Ts/QMAX。以及(方程20)
[0066]SOC(k) = 1 -DOD(k) 〇 (方程 21)
[0067] 所述SOC(k)然后可被提供到指示器(未示出),该指示器向相关联便携式电子设 备的用户提供电池14的S0C的指示。D0D(k)、开路电压VaGO和估算电流IEST(k)的值然 后可通过信号DATAbat提供到存储器18储存为先前电池数据22,以便电池感测控制器12可 递归计算在未来采样时间(k+1)的电池的S0C。另外,电阻基本变量R_A可在存储器18中 更新从而说明电池14老化时电池电阻RBAT的变化。
[0068] 因此,电池14的S0C可根据电池14的电压VBAT和温度T精确计算出来。这种电 池感测的方式因而比典型的电压相关电池感测方法更精确,因为这里描述的电池感测考虑 当电流流过负载时的电压VBAT上的IR降效应。另外,这里描述的电池感测方法的成本效益 和效率也比通常的库仑计电池感测方法高,因为这里描述的电池感测不需要额外的电流感 测器来计算电池14的S0C。因此,这里描述的电池感测方法比通常的电池感测方法更精确、 成本效益更高、并且更有效。
[0069] 根据上述结构和功能特点,参考图5将更好地理解依照本发明的各种方面的方 法。虽然为了解释简单,图5的方法被显示并描述为连续执行,但是应当理解和意识
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