[发明专利]用于确定电池的荷电状态的方法和设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于35U.S.C.§119(e)而要求在2008年10月10日提交的、标题为“Determination of State of Charge of a Battery”的美国临时申请第61/104,583号的权益，通过引用而将其内容全部合并于此。

技术领域

此发明涉及电池(battery)系统，且更具体地，涉及液流电池系统的电荷状况的确定。

背景技术

在任何阶段处电池的荷电状态(SOC)(充电或者放电)是非常期望得到的参数。在充电状态期间，它提供了关于电池完全充电将花费多久的信息，并且还提供了对于复杂充电算法的输入，该复杂充电算法允许对充电序列的较佳控制。在放电期间，SOC提供了有关剩余电池使用期限的信息。在关键任务应用中，SOC信息可以用于在关键与非关键负载之间分配剩余电荷。

因此，需要准确地确定电池的SOC。

发明内容

讨论了一种用于确定电池的荷电状态(SOC)的方法和设备。该方法涉及：在多个不同的时间处测量电池两端的端电压和流经电池的电流；以及将具有斜率和截距的线方程式拟合(fit)到该端电压和电流数据。根据线性方程式的截距来计算开路电压(OCV)，并且通过参考查找表来根据该OCV确定SOC。

下面，结合以下图来进一步描述本发明的这些和其他实施例。

附图说明

为了更加全面地理解本发明，在理解这些附图不意欲限制本发明的范围的情况下，对这些附图进行参考。

图1a-b图示了用于估计电池的电荷状况的方法。

图2a-c图示了用于估计电池的充电状况的另一方法。

图3a-b图示了用于估计电池的充电状况的另一方法。

图4a图示了符合本发明一些实施例的在放电状态期间电池系统的示意图。

图4b图示了符合本发明一些实施例的在充电状态期间电池系统的示意图。

图4c图示了符合本发明一些实施例的电压对电流标绘图。

图4d是描绘了根据本发明一些实施例的用于确定电池的荷电状态的方法的简化流程图。

图4e是描绘了根据本发明一些实施例的用于确定电池的荷电状态的方法的简化流程图。

图5图示了符合本发明一些实施例的用于估计电池的荷电状态的设备的框图。

在附图中，具有相同附图标记的元件具有相同或相似的功能。所述附图仅仅是说明性的，并且在附图中描绘的相对尺寸和距离仅仅是为了便于说明，并不具有进一步的含义。

具体实施方式

在以下描述中，为了解释的目的，阐释了特定细节，以便提供对本发明实施例的彻底理解。然而，将明显的是，可以在没有这些特定细节的情况下实践本发明。

本发明的实施例提供了用于确定电池的荷电状态的技术。一些实施例基于所测量的电池电流和电压值来确定荷电状态。

在电池系统中确定电池的荷电状态(SOC)允许对于对电池充电、和向可耦接到该电池的各种负载分配电池电荷两者的较佳控制。电池包括任何电荷存储装置，包括液流电池、固定式(static)电池、或者其他化学、机械、或电学电荷存储装置。当前采用来确定电池的SOC的方法和技术包括：(1)库伦(Coulomb)计数、(2)间接开路电压(OCV)测量、以及(3)零负载OCV测量。这些方法中的每一种方法都具有它自己的优点和缺点集合。

图1a图示了在充电状态期间电池系统100a的电路图，其中采用库伦计数方法来确定SOC。电池系统100a包括电池102，该电池102串联地与电流积分器104电耦接。电流积分器104执行电流的时间积分，以测量总电荷。在充电状态中，如图1a所示，在电池102与电流积分器104的串联组合两端电耦接外部电压源106。外部电压源可以是任何电压源，所述电压源包括光伏板、风力驱动发电机、和用于生成电势的其他化学或机械装置。在充电的时候，电流积分器104随时间来对充电电流(I_chg)105进行积分，以确定贮存(deposit)到电池102中的电荷(Q_chg)103。