[發明專利]電池性能監控

有效

• 申請號: 201010291521.9
• 申請日: 2008-07-23
• 公開（公告）號: CN102279368A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 黃永升;安竹·卡芬斯
• 申請（專利權）人: 黃永升;安竹·卡芬斯
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 北京元中知識產權代理有限責任公司 11223
• 代理人: 張聚增

技術領域

本發明一般相關評估電池狀況的領域，尤其相關例如機動車輛及船舶應用中，在蓄電池受到各樣負載及再充電順序約束的環境中，所使用電池的充電狀態及健康狀態的評估。

背景技術

1.概述

大眾運輸車輛、商用卡車、軍用設備、船舶、飛機、電傳設備、電氣車輛、計算機系統及其它許多裝置的安全及可靠操作，需要整合在該等系統中的電池具備能預測及可靠的性能。本發明相關電池監控設備，尤其相關用以監控一或多個電池狀況的方法及裝置，尤其用以不斷地監控一或多個電池在使用中的性能特征。

過去，監控此類應用中所用電池的狀況有所困難。此項困難的一方面相關與電池系統相關聯的許多變量，包括動態及不能預期的工作周期、負載、環境、連接、充電系統、電池年齡、電池與電池的互動等。除了與監控受此類變量約束的電池系統相關聯的困難外，在許多應用中方便地安裝一監控系統有困難。此困難相關該(或該等)電池位置與操作者位置相隔甚遠。例如，在一汽車中，該電池位在引擎室內，而受惠于電池性能信息的駕駛員(或該系統)則位在座艙內，此出現一接線問題，尤其若此一系統安裝于一先存在的車輛中。困難也與區分一恰好放電的良好狀況電池與一到達或接近使用壽命終點的電池相關聯。最后，電池是使用在要求不同監控技術的不同環境中；更特定地，監控需要在短時間吸引高電流的引擎啟動服務中使用的電池，與通常在較長時間吸引較少電流的″深周期″應用中使用的電池，適用不同技術。

更特定地，在許多電池應用中，例如，汽車及船舶應用，車輛系統及駕駛員了解電池的充電狀態(″SOC″)(有時稱為充電程度)及電池的健康狀態(″SOH″)(有時稱為電池壽命)是有用且重要的。SOC常以百分比表示，以便在100％SOC的電池視為完全充電，及在0％SOC的電池視為完全放電。SOH通常以百分比表示，以便將呈現100％SOH的電池視為新電池，及在0％SOH的電池已達其有用壽命終點，僅能在完全充電儲存是新電池時所能儲存能量的一部分(通常設定在60％)。

尤其地，通稱為止起式車輛的一類汽車例如當該車輛遇紅綠燈減速或休止時自動關掉引擎。當車輛關掉引擎休止時，頭燈、空調、媒體設備等所有車輛系統是由電池供電。當駕駛想加速時，車輛自動命令引擎啟動，以便車輛能繼續行駛。此類車輛中的自動引擎控制系統(ECS)因該系統必須一直確保電池中仍有足夠能量以啟動引擎，因此需要極準確的SOC信息。基于SOC信息，ECS若判定仍有足夠電池能量，則將容許自動關閉引擎。同樣地，若SOC下降到一預設臨限值以下，即使駕駛未曾應用加速器，為將電池充電，ECS會命令引擎啟動。

SOH信息重要，主要是當電池達到其有用壽命終點時便于容許前攝地更換電池，而非正在使用車輛時電池不便地故障。更特定地，SOH測量電池儲存能量的能力，其隨著電池年齡而減低。電池的SOH是借由該電池在完全充電時能儲存的能量與是新電池時能儲存的能量相比較而得出。例如，具有100安培-小時(Ah)容量的新電池當完全充電時僅能儲存60Ah的能量時，視為已達壽命終點(SOH＝0％)。

因此，為一起止式車輛(及其它許多電池應用中)的適當操作，必須準確地評估SOH及SOC以確保電池一直包含足夠能量以適當作用在該系統中。

2.專用術語

電池的不同部分及相關工業以不同方式使用相同術語，尤其是″容量″；定義數個術語如下，以便清楚了解本發明。

目前能力(″Ca″)-一電池在任一已知時間所儲存能量的度量。

最大能力(″Cm″)-一電池在其整個壽命期間的任一點儲存最大能量的度量。

有效能力(″Ce″)-一電池在其壽命中的一已知點儲存最大能量的度量。

生命終點能力(″Ceol″)-一電池在其有用壽命終點儲存能量的度量。

因此，當一電池在高峰狀況中(通常是剛使用不久，如以下的討論)及完全充電時，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。

隨著時間經過，一電池的有效能力Ce相對于其最大能力Cm而減少；Ce與Cm的關系稱為電池的健康狀態(″SOH″)。當一電池的有效能力Ce等于其生命終點能力Ceol時即視為超出使用期限。Ceol能隨意地設定，如設定成0.6Cm。為以百分比表示SOH，以便當Ce＝Cm時SOH＝100％，當Ce＝Ceol時SOH＝0％，因此Ce-Ceol除以Cm-Ceol及乘以100。