[發(fā)明專利]用于測(cè)量電池內(nèi)阻的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980107882.9
• 申請(qǐng)日: 2009-03-03
• 公開（公告）號(hào): CN102216793A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 愛(ài)德華·溫莎·德沃;馬克·杰弗里·拉齊科夫斯基
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 利厄伯特公司
• 主分類號(hào): G01R31/36
• 分類號(hào): G01R31/36;G01R27/08
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 潘士霖;李春暉

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求對(duì)2009年2月9日提交的第12/367,783號(hào)美國(guó)實(shí)用新型申請(qǐng)和2008年3月5日提交的第61/033,862號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)。上述申請(qǐng)的公開內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開內(nèi)容一般地涉及測(cè)量電池內(nèi)阻，并且具體地涉及一種用于測(cè)量電池的內(nèi)阻并且產(chǎn)生電池上更少的消耗而且比先前使用的測(cè)量系統(tǒng)更快速地實(shí)現(xiàn)電阻測(cè)量的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

電池的內(nèi)阻表明電池向負(fù)載或者電路供給電力的容量。可以定期地測(cè)量?jī)?nèi)阻以保證電池滿足預(yù)定健康狀態(tài)(State?of?Health，SOH)。基于各種類型的電池(如鉛、鉛酸和鉛鈣電池)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，一旦內(nèi)阻增加至高于它的標(biāo)稱值25％，電池就不能滿足它的容量要求并且無(wú)法進(jìn)行容量測(cè)試。

現(xiàn)在參照?qǐng)D1，示出了電池電阻的示意模型。該模型包括自然電容X_C、機(jī)電電阻R_E和金屬電阻R_M。金屬電阻R_M與機(jī)電電阻R_E和自然電容X_C的并聯(lián)組合串聯(lián)。

機(jī)電電阻R_E代表電池的內(nèi)阻并且包括電阻R_PASTE、R_ELECTROLYTE和R_SEPERATOR的串聯(lián)組合。R_PASTE代表在電池的金屬網(wǎng)格上使用的單元漿(cell?paste)呈現(xiàn)的電阻。R_ELECTROLYTE代表電池中的電解液的電阻。R_SEPERATOR代表電池中的隔膜(separator)的電阻。

金屬電阻R_M包括電阻R_GRID?TO?POST、R_GRID、R_STRAP、R_{TERMINAL?POST}的串聯(lián)組合。R_GRID?TO?POST代表在電池接柱與連接多個(gè)電池單元的金屬網(wǎng)格之間的結(jié)電阻呈現(xiàn)的電阻。R_GRID代表金屬網(wǎng)格呈現(xiàn)的電阻。R_STRAP代表將電池接柱連接到另一電池的接柱的傳導(dǎo)條或者線呈現(xiàn)的電阻。R_POST代表電池接柱呈現(xiàn)的電阻。

現(xiàn)在參照?qǐng)D2，示波器跡線示出了在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行的內(nèi)阻測(cè)試期間的電池電壓的例子。跡線20代表電池電壓。水平軸22代表每個(gè)劃分為100mS的時(shí)間。在時(shí)間24之前，電池電壓處于浮充電壓。浮充電壓是在電池完全充滿電并且無(wú)負(fù)載時(shí)的電池電壓。

在時(shí)間24，向電池施加電負(fù)載。電池電壓在時(shí)間26呈指數(shù)下降至負(fù)載電壓。電池內(nèi)阻可以估計(jì)為ΔV/I，其中ΔV是無(wú)負(fù)載電壓與負(fù)載電壓之差，并且I是電池電流。在時(shí)間26之后，去除負(fù)載并且電池電壓恢復(fù)至浮充電壓。圖2示出了電池電阻測(cè)試的每個(gè)迭代可能耗時(shí)約400mS。

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)方面中，本公開內(nèi)容涉及一種用于測(cè)量電池的內(nèi)阻的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以包括：處理器；負(fù)載模塊，用于響應(yīng)于處理器在電池兩端施加負(fù)載；電流感測(cè)子系統(tǒng)，用于感測(cè)流向負(fù)載模塊的電流并且根據(jù)電流來(lái)生成感測(cè)電流信號(hào)；以及復(fù)用器子系統(tǒng)，與電流感測(cè)子系統(tǒng)連通用于檢測(cè)在電池兩端耦合和從電池釋放負(fù)載模塊時(shí)的電壓，并且根據(jù)電壓來(lái)生成電壓信號(hào)；以及濾波和放大子系統(tǒng)，用于響應(yīng)于復(fù)用器子系統(tǒng)對(duì)每個(gè)電壓信號(hào)的電平進(jìn)行濾波和放大以產(chǎn)生處理器在確定電池的內(nèi)阻時(shí)所使用的成對(duì)修改的電壓信號(hào)。

在另一方面中，本公開內(nèi)容涉及一種用于測(cè)量電池的內(nèi)阻的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以包括：處理器；負(fù)載模塊，用于響應(yīng)于處理器在電池兩端施加負(fù)載；電流感測(cè)子系統(tǒng)，用于感測(cè)流向負(fù)載模塊的電流并且根據(jù)電流來(lái)生成感測(cè)電流信號(hào)；以及復(fù)用器模塊，與電流感測(cè)子系統(tǒng)連通用于檢測(cè)在負(fù)載模塊兩端的電壓并且根據(jù)電壓來(lái)生成成對(duì)電壓信號(hào)，一個(gè)電壓信號(hào)是在電池兩端耦合負(fù)載時(shí)，而一個(gè)電壓信號(hào)是在電池兩端未耦合負(fù)載時(shí)；以及電平移位、濾波和放大子系統(tǒng)，響應(yīng)于復(fù)用器模塊和電流感測(cè)子系統(tǒng)，對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行濾波以減少每個(gè)電壓信號(hào)的帶寬，以由此產(chǎn)生帶寬減少的電壓信號(hào)；對(duì)帶寬減少的電壓信號(hào)進(jìn)行電平移位以產(chǎn)生電平移位的電壓信號(hào)；并且放大電平移位的電壓信號(hào)以產(chǎn)生成對(duì)修改的電壓信號(hào)，并且其中修改的電壓信號(hào)在已經(jīng)向電池施加負(fù)載之后隨著電池恢復(fù)而形成電平移位的電壓信號(hào)的電壓階躍的放大部分。