[发明专利]用于电池管理的装置和用于对电池的充电进行管理的方法

说明书

本发明涉及一种用于电池管理的装置和用于对电池的充电进行管理的方法。本发明要解决的技术问题是使用精确的电池劣化估计来管理电池的操作。该装置包括锂电子电池和燃料计电路，以在电池老化时监测电阻和容量。燃料计电路利用电阻值和容量值来计算分别由循环老化和日历老化导致的电阻变化，然后利用该电阻变化来确定老化容量值。燃料计电路根据该老化容量值来控制电池的充电/放电。通过本发明所实现的技术效果是提供电池管理，该电池管理将电池的循环老化和日历老化考虑在内。

技术领域

本发明涉及一种用于电池管理的装置和用于对电池的充电进行管理的方法。

背景技术

“电池容量”是对电池存储的电荷的量度(通常以安倍时表示)，并且由电池中包含的活性材料的质量确定。电池容量表示在某些特定条件下可以从电池中提取的能量的最大量。

然而，电池的有效存储容量随着老化而减小并且经历不可逆的损坏。这种损坏是由各种机制引起的，该机制包括腐蚀和其他化学过程，并且内部电池组件的老化也会造成损坏。电池的每次充电/放电循环也具有类似但加速的影响。因此，电池劣化(deterioration)可能是由电池充电/放电循环而发生的循环老化(cycle aging)和/或由电池闲置时(例如，在存储期间)而发生的日历老化(calendar aging)的结果。可以看出，当电池充电容量超过50％和/或温度超过55摄氏度时，会加速日历老化的影响。最终结果是随着电池老化和劣化，电池的有效容量降低，这减小了电池可以为设备供电的时间量。如果分别估计由循环老化和日历老化引起的劣化，则可以实现改善的电池性能。

电池保持充电的能力和为设备供电的能力的一个指示符是电池“健康状态”(SOH)。许多应用使用该参数来估计电池性能，例如，电池的“运行时间”，该运行时间反应了电池在电池容量耗尽之前将继续提供电力的时间量。期望精确估计运行时间以向用户发出警报。

发明内容

本发明要解决的技术问题是使用对电池劣化的精确估计来管理电池的操作。

该装置包括锂电子电池和燃料计电路，燃料计电路用来随着电池老化来监测电阻和容量。燃料计电路利用电阻值和容量值来计算分别由循环老化和日历老化导致的电阻变化。燃料计电路利用该电阻变化来确定老化容量值。燃料计电路根据该老化容量值来控制电池的充电/放电。

根据一方面，用于电池管理的装置包括被耦接至电池的燃料计电路，该燃料计电路包括：电压传感器，被耦接至电池并且被配置成测量电池电压；电流传感器，被耦接至电池并且被配置成测量电池电流；逻辑单元，被耦接至电压传感器和电流传感器，其中，逻辑单元被配置成：根据第一测量电压和第一测量电流计算第一电池电阻、根据第二测量电压和第二测量电流计算第二电池电阻；以及存储器，被耦接至逻辑单元并且被配置成存储电池特性数据；其中，燃料计电路被配置成：测量电池的相对电荷状态(RSOC)值、计算电阻变化以及根据该电阻变化确定老化容量值。

在装置的一个实施例中，电池特性数据包括：新电池电阻值；以及电阻变化和电池容量之间的关系。

在装置的一个实施例中，燃料计电路计算RSOC值等于第一预定RSOC值时的第一电池电阻；燃料计电路计算RSOC值等于第二预定RSOC值的第二电池电阻。

在装置的一个实施例中，燃料计电路被进一步配置成：根据第一电池电阻和电池特性数据来计算第一电阻变化；以及根据第二电池电阻和电池特性数据来计算第二电阻变化。

在装置的一个实施例中，燃料计电路被进一步配置成基于第一电阻变化和第二电阻变化来计算第三电阻变化。

在装置的一个实施例中，燃料计电路被进一步配置成：根据由循环老化导致的电阻变化来确定第一老化容量值；根据由日历老化导致的电阻变化来确定第二老化容量值；根据由循环老化和日历老化这两者导致的电阻变化来确定第三老化容量值；并且根据第一老化容量值、第二老化容量值以及第三老化容量值来产生控制信号。