CN104820188B - 用于确定充电状态的方法和装置 - Google Patents

Abstract

用于确定充电状态的方法和装置。提供了用于确定电池（21）的充电状态的方法和装置，其中为了确定充电状态而使用电池（21）的端子电压的测量以及所存储的前表征参数。

Description

用于确定充电状态的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于确定电池、例如可再充电电池的充电状态的方法和装置、以及包括这样的装置的设备。

背景技术

为了给诸如移动电话、便携式计算机等等的移动便携式设备供电或者还为了给诸如车辆的其它设备或技术设备供电，常常使用电池、尤其是可再充电电池。这样的可再充电电池亦称蓄电池或简称Akkus。在此，与所使用的电池的类型以及设备的类型无关，常常值得期望的是向设备的相应用户通知电池的充电状态，使得用户例如在电池为空并不再能提供足够电流以前及时注意到这一点，使得用户例如在设备失效以前对电池进行更换或/或再充电。

常规地，在一些应用中确定电池的充电状态，其方式是测量电池的开路端子电压，也就是如下状态下的电压，在所述状态下没有或有少量负载（例如在待机运行下）与电池耦合，即在最多存在少量电流负载的状态下。但是在此提出的问题是，在少量电流负载的状态开始以后，可能有时经历几小时，直到开路端子电压达到稳定状态（即松弛结束），这使得这样的测量在许多情况下难以执行，因为电池在该时间内常常再次与较高负载耦合，即必须提供较高负载电流例如以便提供设备功能。

为了实现对电池的充电状态的更快速的估计，可以在松弛过程期间多次测量开路端子电压，并且从多次测量中可以通过外插为稳定状态下的开路端子电压确定估计值。基于该估计值，然后可以确定充电状态。这为许多应用得出了足够的精度。但是对于一些应用而言值得期望的是，缩短在测量开路端子电压的值期间的时长，其中应当还保证确定充电状态的所期望的精度。

发明内容

因此，本发明的任务是提供可用来以足够精度在较短时间内确定电池的充电状态的方法和装置。

提供了如独立权利要求中定义的方法和装置。从属权利要求定义了另外的实施例。所述方法可以借助于所述装置来执行，但是也可以与所述装置无关地使用。所述装置可以被设立为执行所述方法，但是也可以与所述方法无关地使用。

附图说明

下面参考附图详细地描述本发明的实施例。在此：

图1示出了根据本发明的一个实施例的装置的框图，

图2示出了根据本发明的另一实施例的装置的框图，

图3示出了说明根据本发明的一个实施例的方法的流程图，

图4示出了说明根据本发明的另一实施例的方法的流程图,

图5示出了说明松弛过程的图，

图6示出了说明可能的前表征参数（Vorcharakterisierungsparameter）的图，

图7示出了说明前表征参数与温度和充电状态的依赖性的图，

图8针对与在图7中不同的单池类型示出了说明前表征参数与温度和充电状态的依赖性的图，

图9示出了说明前表征参数在相同电池类型的不同单池之间的变化的图，

图10示出了说明根据本发明的一个实施例的方法的流程图，

图11示出了说明根据实施例的技术效果的图，以及

图12示出了说明根据本发明的另一实施例的方法的流程图。

具体实施方式

接下来参考附图详细阐述本发明的实施例。应当注意，这些实施例仅仅应当用于说明实施可能性，而不应解释为限制性的。尤其是，只要未另行说明，就可以将不同实施例的特征彼此组合。另一方面，不应当将具有多个特征的实施例的描述解释为所有这些特征都是为了实施本发明所必需的，因为其它实施例可以具有更少特征和/或可替代特征。

在不同实施例中，近似地确定端子电压的稳定值，其方式是，在具有低负载电流、即低于阈值的负载电流的状态开始以后的短时间内、尤其是在达到稳定状态以前一次或多次地测量电池的端子电压。基于这些测量和至少一个前表征参数，于是可以为端子电压的稳定值确定估计值，并且由此又确定电池的充电状态。

在此，前表征参数一般是如下参数，其表征特定电池类型的、尤其是在松弛期间的行为。这样的前表征参数例如可以在一次表征特定类型的电池时获得，并且然后被存储以供以后使用。在一些实施例中，这样的前表征参数也可以被更新。例如，可以为此例如在不需要借助于电池被供电的装置的时间中执行电池的表征，以便获得一个或多个经更新的前表征参数。

在一些实施例中，可以通过使用前表征参数实现以所期望的精度较快地确定充电状态。

在此，一般而言应将充电状态理解成描述电池以何种程度被放电或充电的信息。为了说明该充电状态，存在多种不同的可能性。例如，可以说明以百分比为单位的充电程度（例如充电60％）、以百分比为单位的放电程度（例如放电40％）或者残留的剩余电容（例如以mAh为单位）。这些不同的表示方式包含相同的基本信息。因此，例如在1000mAh电池的情况下60％的充电程度对应于40％的放电程度或者600mAh的剩余电容。

在一些实施例中，基于前表征参数来匹配端子电压的测量值，并且基于所匹配的测量值然后例如通过外插和/或拟合过程确定稳定状态下的端子电压的估计值。

在此，前表征参数例如也可以依赖于另外的参数、例如温度或所估计的充电状态。例如，在这样的情况下，可以根据其它参数以表格形式存储前表征参数。在其它实施例中，前表征参数也可以根据以前的电池电流（充电电流或放电电流）来缩放。

在一些实施例中，为了确定电池的充电状态，可选地附加地咨询基于电池的运行情况、尤其是“前史”的校正，例如诸如基于电池上的在充电状态和/或放电状态期间的负载电流和/或电压的关于以前充电过程和/或放电过程的信息、或者关于电池的温度、老化程度、发热或传热的信息。应当注意，在本申请的范围内，根据电池通过电池电流是被充电（充电电流）还是被放电（放电电流），电池电流可以是负的或者正的。

基于电池情况的这样的校正可以在许多实施例中直接在上面提到的拟合情况下被考虑，其方式是相应地修改在这样的拟合的情况下所使用的功能。在其它实施例中，根据如上述那样在不考虑校正的情况下确定的稳定端子电压以及附加地根据校正例如借助于相应的表格来确定充电状态，所述表格针对近似稳定的端子电压的不同值以及（一个或多个）校正的不同值给出充电状态。

在图1中示意性地示出根据一个实施例的可用来确定电池的充电状态的装置13。装置13包括可用来检测电池的端子电压的检测装置10。为了检测端子电压，检测装置10可以通过接线端子11、12与电池耦合。

可选地可以为了检测诸如温度或电池电流的另外的参量而提供另外的检测设备。

此外，装置13包括与检测装置10耦合的分析装置14，该分析装置14被设立为确定电池的充电状态。例如，分析装置14可以获得表示电池处于低电流负载状态的信息。这例如可以通过经由（未示出的）另外的检测装置测量电池电流、或者通过外部信号来进行，该外部信号例如可以显示包括该电池的装置已经被切换到静止状态。

例如当电池电流低于阈值时，可以存在低电池电流的状态，该阈值例如可以处于1/20 C 至1/30 C的范围中。在此，“C”是依赖于电池电容的常用单位。1C的电流例如对于1.9Ah电池而言为1.9A。

例如当负载或负载的一部分与电池断开或者由该电池供电的装置被置于亦称待机状态的静止状态时，可以存在具有低电流负载的这样的状态。

如果这样的低电流负载状态被检测到，则分析装置14可以通过检测装置10接收电池的端子电压的一个或多个电压测量值。此外，分析装置14与存储器15耦合。在存储器15中可以存储一个或多个前表征参数。基于所存储的前表征参数和端子电压的所检测的电压测量值中的一个或多个，分析装置14于是可以确定稳定状态下的开路端子电压的估计值并由此确定电池的充电状态。

在图2中示出了根据另一实施例的装置20。装置20例如可以是用电池21、例如诸如锂电池的可再充电电池供电的电子设备。此外，根据一个实施例，装置20包括用于确定电池21的充电状态的装置。装置20例如可以是具有电子部件的每种类型的设备，所述电子部件完全或部分地用诸如电池21的电池来供应电流。

例如，装置20可以是诸如移动电话（包括智能电话）的便携式移动设备、便携式导航设备或者膝上型计算机，但是不限于这样的便携式移动设备，而是还可以例如是具有电池的车辆或者具有电池的固定设备。应当注意，电池21可以具有唯一的单池，但是也可以具有多个串联或并联的单池、尤其是电化学单池。

由电池21供电的电部件在图2的图示中由负载22来表示。这些电部件可以包括每种类型的电路、设备或为了提供装置20的功能所需的其它电部件，例如用于在移动电话的情况下进行无线通信的通信电路。

负载22可以借助于开关23、例如基于如场效应晶体管或双极晶体管的晶体管的开关与电池21电断开，这例如是值得期望的，以便在不需要由负载22表示的电设备时节省电流。在其它实施例中，未设置这样的开关，并且电流负载例如在待命状态下被减小，其方式例如是，负载22被部分地关断或者在静止状态下被供应较低电流。在这样的情况下，可以将开关23理解成代表减小电流负载的可能性的符号，其中应当强调，在这样的静止状态下在许多应用中完全可能仍然存在小的电流负载，例如以便保证一定的待命功能。

在可再充电电池21的情况下，此外可以提供可用来例如通过与电网耦合给电池21充电的接线端子29。在其它实施例中，电池21也可以附加地或可替代地从装置20中取出并且为了充电而被置入到专门的充电设备中。

在图2的实施例中，在装置20中在电池21的情况下附加地提供电流测量设备24，以便能够测量电池电流、例如从电池21流出的放电电流（例如用于给负载22供电）和/或流入到电池21中的充电电流（例如从接线端子29）。电流测量设备14是如下面参考图1所讨论的另一检测装置的示例。此外，在图2的实施例中，如所示那样将电压测量设备26与电池21并联，以便能够测量施加在电池21处的端子电压，其中电压测量设备26是图1的检测装置10的示例。尤其是在负载22通过断开开关23而与电池21断开的情况下可以测量电池21的开路端子电压，或在低电流负载的状态下测量端子电压，所述端子电压可以用作开路端子电压的近似值或者基于该端子电压可以确定开路端子电压的近似值。最后在图2的实施例中提供温度传感器25，通过该温度传感器25可以测量电池21的温度。应当注意，温度传感器25的使用是可选的，并且在其它实施例中可以省略温度传感器25。在又一些其它实施例中，可以附加地或可替代地省略电流测量设备24。

通过电压测量设备26、电流测量设备24和/或温度传感器25，可以检测电池21的运行情况，尤其是电池上的在充电或放电期间的电压、充电电流和放电电流或电池21的运行温度。

电流测量设备24、温度传感器25以及电压测量设备26与分析装置27连接。分析装置27在此被设立为在转变到低电流负载状态中以后借助于电压测量设备26检测电池21的端子电压的一个或多个电压值。

此外，图2的装置20具有存储器210，在所述存储器210中可以如上面所阐述的那样存储前表征参数。基于所检测的（一个或多个）端子电压和一个或多个所存储的前表征参数，于是可以确定电池21的充电状态，这将在后面予以更进一步的阐述。在此，借助于电流测量设备24和/或温度传感器25所检测的电池21的运行情况可以在一些实施例中被用于与仅仅基于电压来工作的情况相比改善结果的精度。

此外，运行情况可以在一些实施例中被用于从所存储的前表征参数的集合中选择一个或多个前表征参数。

这样的分析的更精确的细节和示例在后面予以进一步阐述。分析的结果然后可以借助于输出28向设备20的用户例如以视觉或听觉的方式展示。例如，电池21的充电状态可以图形化地示出或者作为百分比输出，其中100％的充电状态例如可以对应于完全充电的电池21。电流测量设备24和/或电压测量设备26例如可以以常规方式借助于模/数转换器来实现，以便通过分析装置27实现数字分析。

在图3中示出了用于说明根据本发明的一个实施例的方法的流程图。图3中所示的方法例如可以在图1的装置13或图2的装置20中实现，但是也可以与此无关地使用。

在30检测具有低电流负载的状态。存在具有低电流负载的状态例如可以当电池的电池电流低于预定阈值时被确定，或者通过接到显示由电池供电的装置已被置于静止状态的信号而被检测到。

然后在31，在具有低电流负载的状态下测量电池的一个或多个端子电压（其例如至少近似地对应于开路端子电压）。对（一个或多个）端子电压的检测尤其是在端子电压呈现稳定状态以前的一个或多个时刻进行。

然后在32，基于在31所检测的一个或多个端子电压和一个或多个前表征参数来确定电池的充电状态。在此，前表征参数可以存放在存储器中或者已经为相应电池类型、例如特定制造商的特定类型的电池预先确定，例如由电池的制造商或者用于执行图3的方法的装置、例如图1的装置或图2的装置的制造商确定。

在图4中示出了用于说明根据本发明的另一实施例的方法的流程图。图4、5中所示的方法例如可以在图1的装置13或图2的装置20中实现，但是同样也可以与此无关地使用。

在40，检测电池的充电或放电的状态。这例如可以通过如下方式进行：检测电池的电池电流并且在电池电流高于第一预定阈值时确定存在充电或放电的状态。

在41，在充电或放电的状态下检测电池上的电压和/或电池的对该电池进行充电或放电的电池电流。

然后在42检测具有低电流负载的状态。当电池的电池电流低于第二预定阈值时，例如可以确定存在具有低电流负载的状态，其中第二预定阈值小于或等于第一预定阈值。

然后在43，在低电流负载的状态下，检测电池的端子电压、即电池上的电压。对端子电压的该检测尤其是可以在端子电压呈现稳定状态以前的一个或多个时刻进行。

然后在44，基于在43所检测的（一个或多个）端子电压、基于一个或多个前表征参数以及基于在41所检测的电压和/或在41所检测的充电电流、即基于在检测电池的（一个或多个）端子电压的具有低电流负载的状态以前的充电或放电状态下的电压和/或充电电流来确定电池的充电状态。在此，在41所检测的电压和/或在41所检测的充电电流尤其是可以用于校正充电状态的值，所述充电状态的值基于在43所检测的端子电压和前表征参数来确定。因此，在图4的实施例中附加于所述一个或多个端子电压和所述一个或多个前表征参数还使用关于处于低电流负载状态以前的充电或放电状态的信息、即关于前史的信息。此外，可以将这样的信息或者关于温度的信息用于从所存储的前表征参数的集合中提供一个或多个合适的前表征参数。

例如，可以通过从前一充电状态出发对放电或充电状态下的电池电流进行积分来近似地确定电池的充电状态，并且根据该近似确定的充电状态来选择前表征参数。在其它实施例中，还可以附加地或可替代地根据温度来确定一个或多个前表征参数。前表征参数的这样的集合例如可以存储在表格中并且然后根据所估计的充电状态和/或温度来选择。

下面，现在将根据示例进一步阐述前表征参数的使用。

在图5中示意性地示出了松弛过程，其中图51示出了图50的放大的片段。图50和51分别根据时间示出了单池电压、即具有一个或多个单池的电池的端子电压。在此，图51尤其是放大地示出了从放电阶段到松弛阶段（例如低电流负载状态）的转变。在此，图50中的曲线52根据时间示出了几个小时内的单池电压，用V_∞表示基本上稳定的值，所述值在松弛阶段开始以后大约3小时被检测。

图5的曲线53尤其是示出了松弛的开始，其中单池电压（开路端子电压、也缩写为OCV）仍然快速地改变。各个点例如示出了在图4的方法中的测量点（放电阶段中以及松弛开始时的测量），而例如针对图3的方法也可以仅仅使用松弛期间的测量点。然后，从这些测量点中可以如后面将进一步阐述的那样例如通过拟合估计V_∞的值或者另一所需的值。

在图6中，曲线60与图5的图示类似地示出了具有放电阶段和松弛阶段的至少一部分的电池行为。在此，时间刻度的零点对应于从放电到松弛的转变、即到低电流负载状态的转变。在此，在图6中将松弛划分成不同阶段，包括0－100s的第一阶段和100s到3h的第二阶段。用dV表示在时刻100s的电池电压和在时刻3h的电池电压的电压差。参数dV是可能的前表征参数的示例。应当注意，替代于确定dV的时间极限100s和3h，在其它实施例中也可以使用其它时间、例如50s和200s之间的第一时间极限和1h和4h之间的第二时间极限。

一般而言，参数dV依赖于不同的状态参数，例如

（1）

其中f是依赖于下列各项的函数：充电状态SoC（英语“State of Charge（充电状态）”）、温度T、流动电流I（例如在先的充电/放电阶段中的电池电流）、或者在先的充电/放电阶段的时长t。前表征参数dV可以根据这些变量或者这些变量中的一部分在表征特定类型的电池单池期间来确定。在一些实施例中，前表征参数dV也可以基于状态参数中的一个或多个被缩放。例如，前表征参数可以被存储，并且然后根据在先的充电或放电阶段的电池电流被缩放。相应的缩放因子同样可以在表征时确定（例如基于dV的所存储的值以及特定电池电流的dV的在表征期间确定的值）。前表征参数dV然后可以如后面还要更详细地阐述的那样在运行期间被用于更快地确定相应类型的电池的充电状态。

在此为了使用，dV例如可以在所存储的值之间被内插。在其它实施例中，也可以存储形成函数的参数的值，从其中然后可以确定dV。

在此，在图7和8中示出了dV（以伏特为单位）在不同条件下的变化曲线。在此，图7示出了一种类型的单池的结果，而图8示出了另一制造商的另一种类型的单池的结果。在此，在图7中使用锂聚合物电池并且在图8中示出了锂离子电池。为了记录所示曲线，从完全充电的电池出发，通过以0.1C的脉冲放电将充电状态分别降低5％，然后分别是3小时的静止阶段以用于松弛和用于记录值dV。在此，在图7和8中示出了针对不同温度的测量，其中温度是以开尔文为单位给定的。此外，测量多次重复，并且为每个温度分别示出了在两个不同周期的测量。通过在多个周期上的测量（例如通过在10个周期和100个周期以后比较测量），可以研究相应电池的老化行为的效应。

从图7和8中可以看出，参数dV随着老化增加（即周期的数目增加）至少对于许多温度而言仅仅少量地改变。这显示了，值dV对于特定的温度与单池的年龄无关地原则上可以用作前表征参数。

在图9中示出了如下的图：该图根据一种类型（即同一类型）的三个不同单池的充电状态示出了借助于上述方法记录的dV的变化曲线。在此，分别在100个周期以后测量，温度处于283开尔文。如可以看到那样，三个曲线几乎无区别。换言之，dV实际上是前表征参数，其基本上对一种单池类型有效并且不强烈地依赖于该单池类型的相应样本。这也对dV可以用作前表征参数有利。

在实施例中，于是可以基于前表征参数dV校正松弛阶段中的开路端子电压的所测量的值（例如如图5或6中所示的松弛阶段中的测量值）。于是，例如在附加地考虑或不附加地考虑电池的前史、即前面的负载电流等等的情况下借助于常规的外插方法，可以将经校正的值用作确定开路端子电压的估计值的基础。

图10中示出了根据一个实施例的可用来确定测量值的这样的校正值的方法。

但是仅仅应当将图10的方法看成是示例，并且前表征参数也可以以其它方式使用。例如，前表征参数dV可以被用于为执行外插的估计器选择步长，例如使用为拟合过程确定的算法的步长。在此，例如可以通过试验系列或者借助于栅格搜索（所谓的“grid-search（栅格搜索）”算法）来确定：对于dV的哪些值，哪个步长对于快速外插是有利的。

在另一些其它实施例中，附加地或可替代于值dV地，这样的步长还可以是前表征参数。为此，例如可以在表征期间根据电池的温度和充电状态确定具有步长μ的表格。这又可以借助于针对μ的栅格搜索来进行（基于不同温度和充电状态下的松弛阶段的测量数据）。然后，在运行期间，在出现松弛阶段时首先基于电池电流如已经提到的那样通过积分估计大致的充电状态，测量温度，然后按照表格在估计器中设置相应的μ，并且然后借助于估计器执行外插。

在100将校正值初始化为0。在101更新dV的实际值，其方式是，向dV的在先值加上端子电压的瞬时测量值（所测量的OCV）与之前最后测量的端子电压（最后的OCV）之差。dV的该实际值因此对应于在多次测量中累加的电压差。在102检查：dV的在此被称为dV_vor的前表征参数是否大于在101更新的dV的值（所测量的值）。如果是，则在103作为前表征参数dV_vor与在101经更新的实际值dV之差来计算校正值OCV_Korrektur。如果否，则在104将瞬时测量值的校正值OCV_Korrektur设置为0。

在任何情况下，然后在105更新最后的端子电压以用在步骤101中、即将其设置为刚才测量的端子电压。然后在106检查：测量是否结束。如果否，则方法在101针对下一测量值继续，如果是则方法在107结束。

图10的方法例如可以每100s执行一次。如果端子电压的测量值更频繁地被记录，则可以将在103和104已经确定的相应校正值用于在图10的方法的两次运行之间记录的所有测量值。这样确定的校正值于是可以分别与测量值相加，以便确定用于执行外插方法的值。

为了对端子电压的变化曲线Vt(t)进行外插，例如可以使用如下形式的函数：

（2）

其中其它函数也是可能的。在此，Vinf、a、b和c是例如可以通过拟合来确定的参数，并且t是时间。在通过拟合过程确定这些参数以后，然后可以确定端子电压在所期望的时刻t的估计值，该估计值然后又可以用于确定充电状态。

在其它实施例中，如已经提到的那样还附加地考虑前史，例如电池在松弛阶段以前的哪个时长内被施加哪个电池电流（充电电流或放电电流）。这将在后面稍微更进一步地阐述。

一般而言，电池的端子电压yk例如可以写为：

（3）

其中OCV(SoC)是依赖于放电程度SoC的开路端子电压，R是电池的内阻，该内阻在充电/放电电流步骤ik中引起电压降，U(τ)表示电压绝对值，该电压绝对值依赖于时间常数τ并且例如反映诸如扩散的化学过程，以及hk是滞后项，该滞后项导致开路端子电压在松弛以后根据前史（不同的充电/放电电流）具有不同的值。

为了确定电池的充电状态，可以如上面提到的那样选择合适的函数，该函数然后在将电池与负载断开以后与所测量的电压值相匹配。在此，端子电压的时间变化曲线Vt(t)的一个可能的描述是（其中t是时间）：

（4）。

在此，Vinf、a、b和c是尤其是可以通过将等式（4）的函数与所测量的电压值拟合来确定的参数，exp是指数函数，以及h1和h2是校正项，所述校正项例如可以反映滞后效应和温度效应。在此，例如Vinf、a、b和c的参数的初始化例如可以基于例如在电池处于充电或放电状态期间流动的所测量电流和/或根据诸如电池的年龄和/或电池的阻抗的其它函数来进行。例如，可以通过对这些电流进行积分来近似地确定诸如放电程度的充电状态，并且将该近似地确定的放电程度用作为确定如下参数的起始点的基础：所述参数作为所测量的电压值用于随后对函数进行匹配（拟合）。为了拟合，然后可以使用任意的常规的拟合方法，例如基于最小平方（最小平方拟合）或者最小均方（最小均方拟合）的方法。

校正值h1和h2例如同样可以基于所测量的电流和/或基于所测量的温度来确定。应当注意，在一些实施例中也可以使用仅仅唯一的校正值和/或仅仅考虑电池的一些影响和运行情况。例如，可以在校准阶段期间以实验方式为特定电池类型确定不同的在先充电和放电过程的校正值，并且然后在运行期间根据所检测的充电和放电电流从表格中读出所述校正值。相同的情况适用于不同的温度值。

在一些实施例中，可以将包括校正值在内的等式（4）与所测量的曲线相匹配，并且然后从等式中确定稳定开路端子电压的近似值。在其它实施例中，用于匹配的校正值h1和h2可以首先被忽略并且事后加以考虑。

在忽略h1和h2的情况下，也可以为此将等式（4）写为：

（5）

利用该函数，于是可以如已经阐述的那样执行拟合，以便这样确定参数Vinf、a、b和c。于是，又可以外插V(t)的针对任意时间的值，其方式是，在等式（2）中使用特定的参数（必要时在忽略h1和h2的情况下）。例如，可以为了随后确定充电状态外插针对t＝3小时的值，但是也可以选择其它时间。在此，在实施例中将时间选择为使得其至少近似地对应于稳定的状态。

根据图11中的示例示出了使用前表征参数dV在如上所述的附加地考虑到前史的方法中的效果。图11中的曲线113示出了单池电压的所测量的变化曲线。线111、112示出了在3h以后确定开路端子电压的所期望的精度、例如±1 mV。曲线114示出了利用常规方法在考虑到前史、但是在未使用前表征参数的情况下所估计的开路端子电压的变化曲线。在此，与在纯粹测量情况下的大约40min相比，在大约30min测量时间以后达到所期望的精度。而曲线115示出了在根据图10的方法使用前表征参数的情况下所外插的开路端子电压的变化曲线。在此，在小于10min以后就已经达到所期望的精度，也就是说，仅须在10min内记录测量值，以便能够在3h以后以所期望的精度确定开路端子电压的值。因此，于是最终也可以在本发明的实施例中以所期望的精度与在常规处理方式中相比更快地确定电池的充电状态。

如已经提到的那样，可以在一些实施例中，根据不同参量、例如温度或充电状态记录前表征参数dV。为了能够记录合适的前表征参数，可以例如通过在从前一充电状态出发的时间内对电池电流进行积分来近似地确定充电状态，并且将其用于选择合适的前表征参数。在此，前表征参数可以如已经提到的那样例如根据温度和充电状态被存储在表格中。在图12中示意性地示出了用于针对特定单池类型确定前表征参数的方法。该方法例如可以在制造商侧由电池制造商或由用于确定不同类型的电池的充电状态的装置的制造商来执行。

在121，将要表征的电池置于特定温度，并且将其保持在该温度。

在122，将电池置于所期望的初始充电状态。然后在123，应用定义的充电/放电脉冲，所述充电/放电脉冲具有所定义的电流率（例如0.1C、0.5C、1C等等）和预先给定的脉冲时长（例如2min、4min、8min、16min等等）。在每次充电或放电以后，然后例如可以应用3h的静止周期，并且在100s以后和3h以后测量端子电压，以便然后在124基于对松弛阶段的分析来确定参数dV。在其它实施例中，可以如已经阐述的那样替代于100s和3h还选择其它时刻。

步骤122至124于是可以针对不同的充电状态重复，并且步骤121至124可以针对不同温度重复，以便这样提供具有前表征参数的表格。从所述表格中于是可以如已经阐述的那样选择合适的前表征参数。

应当注意，替代于针对时长100s至3h的唯一的前表征参数原则上也可以进行细分，例如可以提供两个前表征参数，一个针对100s至1h的时间而第二个针对1h至3h的时间。也可以使用其它类型的描述松弛过程的前表征参数。所描述的实施例因此仅仅用于说明而不应解释成限制性的。

Claims (20)

1.一种用于确定充电状态的方法，包括：

检测电池（21）的具有低电流负载的状态，

在端子电压达到稳定状态以前测量电池（21）在具有低电流负载的状态下在不同时刻的多个端子电压值，

将校正值应用到在具有低电流负载的状态下测量的每个端子电压值上，以便获得经校正的端子电压值，其中每个校正值基于前表征参数，所述前表征参数描述在松弛的情况下在第一时刻和第二时刻之间的电压差，

根据经校正的端子电压值估计电池（21）在稳定状态下在期望时刻的开路端子电压的值，以及

根据电池（21）在稳定状态下在期望时刻的开路端子电压的估计值来确定电池（21）的充电状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其中第一时刻处于50s和200s之间并且第二时刻处于1h和4h之间。

3.根据权利要求1至2之一所述的方法，其中前表征参数根据至少一个描述电池（21）的状态的状态参数从所存储的前表征参数的集合中选择。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所存储的前表征参数根据至少一个描述电池（21）的状态的状态参数被缩放。

5.根据权利要求3所述的方法，其中所述状态参数包括至少一个选自包括下列各项的组的参数：温度、充电状态、在先的电池电流以及在先的电池电流的时长。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述校正值对应于所述前表征参数与在具有低电流负载的状态下测量的多个端子电压值之间的电压差的累加值之差来进行。

7.根据权利要求1至2之一所述的方法，还包括检测至少一个描述所述电池在低电流负载状态以前的前史的前参数，其中确定充电状态根据所述至少一个前参数来进行。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述至少一个前参数包括在低电流负载状态以前的充电或放电状态下的电池（21）上的电压和/或电池（21）的电池电流。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述将校正值应用到在具有低电流负载的状态下测量的每个端子电压值上包括应用前表征参数作为估计器的步长，所述估计器用于估计电池（21）在稳定状态下在期望时刻的开路端子电压的值。

10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

根据在瞬时测量的端子电压值和最后测量的端子电压值之间的差来更新在具有低电流负载的状态下瞬时测量的端子电压值的前表征参数的起始值，

其中前表征参数的所更新的值对应于在多次测量中所累加的电压差。

11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：

如果瞬时测量的端子电压值的前表征参数的起始值大于所更新的值，则对瞬时测量的端子电压值的前表征参数的所更新的值应用校正。

12.一种用于确定充电状态的装置，包括：

检测装置（10；26），其用于在端子电压达到稳定状态以前测量电池（21）在具有低电流负载的状态下在不同时刻的多个端子电压值，

存储器（15；210），其用于存储描述在松弛的情况下在第一时刻和第二时刻之间的电压差的前表征参数，以及

分析装置（14；27），其被设立用于：

将校正值应用到在具有低电流负载的状态下测量的每个端子电压值上，以便获得经校正的端子电压值，其中每个校正值基于前表征参数，

根据经校正的端子电压值估计电池（21）在稳定状态下在期望时刻的开路端子电压的值，以及

根据电池（21）在稳定状态下在期望时刻的开路端子电压的估计值来确定电池（21）的充电状态。

13.根据权利要求12所述的装置，其中分析装置（14；27）被设立为根据至少一个描述电池（21）的状态的状态参数从存储在存储器（15；210）中的前表征参数的集合中选择前表征参数。

14.根据权利要求13所述的装置，其中所述状态参数包括至少一个选自包括下列各项的组的参数：温度、充电状态、在先的电池电流以及在先的电池电流的时长。

15.根据权利要求12所述的装置，

其中所述校正值对应于所述前表征参数与在具有低电流负载的状态下测量的多个端子电压值之间的电压差的累加值之差。

16.根据权利要求12至15之一所述的装置，还包括另一检测装置（15；24），所述另一检测装置（15；24）用于检测至少一个描述所述电池在低电流负载状态以前的前史的前参数，其中确定充电状态根据所述至少一个前参数来进行。

17.根据权利要求12所述的装置，其中所述分析装置被配置为根据在瞬时测量的端子电压值和最后测量的端子电压值之间的差来更新在具有低电流负载的状态下瞬时测量的端子电压值的前表征参数的起始值，并且其中前表征参数的所更新的值对应于在多次测量中所累加的电压差。

18.根据权利要求17所述的装置，其中所述分析装置被配置为：如果瞬时测量的端子电压值的前表征参数的起始值大于所更新的值，则对瞬时测量的端子电压值的前表征参数的所更新的值应用校正。

19.根据权利要求16所述的装置，其中所述至少一个前参数包括在低电流负载状态以前的充电或放电状态下的电池上的电压和/或电池的电池电流。

20.根据权利要求12所述的装置，其中所述分析装置包括估计器，并且其中所述分析装置被配置为应用前表征参数作为估计器的步长，所述估计器用于估计电池在稳定状态下在期望时刻的开路端子电压的值。