CN108254691A - 在使用脉冲频率调制的dc-dc转换器的系统中的电荷测量 - Google Patents

在使用脉冲频率调制的dc-dc转换器的系统中的电荷测量 Download PDF

Info

Publication number
CN108254691A
CN108254691A CN201711135421.5A CN201711135421A CN108254691A CN 108254691 A CN108254691 A CN 108254691A CN 201711135421 A CN201711135421 A CN 201711135421A CN 108254691 A CN108254691 A CN 108254691A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pulse
battery
charge
calibration
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711135421.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108254691B (zh
Inventor
杰弗里·L·商塔格
蒂莫西·J·迪普伊
萧锦文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Silicon Laboratories Inc
Original Assignee
Silicon Laboratories Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US15/392,475 external-priority patent/US10996281B2/en
Priority claimed from US15/392,487 external-priority patent/US10270272B2/en
Application filed by Silicon Laboratories Inc filed Critical Silicon Laboratories Inc
Publication of CN108254691A publication Critical patent/CN108254691A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108254691B publication Critical patent/CN108254691B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3828—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC using current integration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3842—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/374—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] with means for correcting the measurement for temperature or ageing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)

Abstract

本发明公开了在校准周期期间，基于脉冲频率与不同电流负载的差异确定在脉冲调制的DC‑DC转换器的每个切换事件(脉冲)期间从电池消耗的电荷。另一种校准方法通过在测量感测电阻器两端电压的同时测量总脉冲频率，并且同时增加足够的负载电流以确保电压远大于测量系统的剩余偏移，从而确定从电池消耗的电荷。在操作期间，系统计数脉冲数，并且至少部分地基于校准期间每个脉冲传递的电荷、操作模式、校准期间的电池电压和操作中的输出电压来确定从电池消耗的总电荷。基于消耗的总电量和温度(对于与温度有关的电池类型)，估计电池的充电状态。

Description

在使用脉冲频率调制的DC-DC转换器的系统中的电荷测量
技术领域
本发明涉及用于确定电池中的充电状态的电荷测量。
背景技术
传统的库仑计数已经用于预测电池中的剩余电量，并且已经与锂离子电池一起广泛地用于这种预测。传统的库仑计数是基于与电源串联的小电阻器上测量得的电压降(IR降)的积分。然而，为了处理各种电池技术和环境的情况，需要进一步改进来确定从电池转移的电荷。
发明内容
在一个实施例中，一种方法包括：基于校准操作，确定每个脉冲从向脉冲调制(PFM)的DC-DC转换器提供输入电压的电池提取的校准电荷，在至少一部分校准操作期间，校准电流负载被添加到所述PFM DC-DC转换器的系统电流负载。在操作期间，确定操作的电池电压。在操作期间，计数脉冲数，脉冲对应于PFM DC-DC转换器中发生的切换事件，并与操作的电池电压相关联。至少部分地基于操作电池电压、每个脉冲消耗的校准电荷和脉冲数来确定在该脉冲数期间从电池消耗的电荷。
在另一实施例中，一种装置包括脉冲频率调制(PFM)的DC-DC转换器。逻辑被配置为基于校准操作来确定从向PFM DC-DC转换器提供输入电压的电池的每个脉冲消耗的校准电荷。在至少一部分校准操作的期间，校准电流负载被控制为添加到系统电流负载以提供由PFM DC-DC转换器所能见的增加电流负载。计数器对应于在与操作电池电压相关联的操作期间在PFM DC-DC转换器中发生的切换事件的脉冲数。该逻辑还被配置为至少部分地基于操作电池电压、每个脉冲消耗的校准电荷和脉冲数来确定在该脉冲数期间从电池消耗的电荷。
附图说明
通过参考附图，可以更好地理解本发明，并且其许多目的、特征和优点对本领域技术人员来说是显而易见的。
图1示出了根据实施例的电荷测量系统的顶层视图。
图2A示出了用于确定每个PFM脉冲消耗电荷的校准逻辑的实施例。
图2B示出了在校准期间添加电流负载的实施例。
图2C示出了维持电池电压的最大值、最小值和平均值信息的实施例。
图3示出了说明校准硬件操作的流程图。
图4示出了另一个实施例，用于基于当电流负载已经被添加到系统时与电源串联的小电阻器上测量的电压降(IR降)来校准每个脉冲消耗的电荷。
图5示出了结合添加的校准电流负载测量IR降的实施例的操作流程图。
图6示出了根据实施例的电荷测量系统顶层视图的不同透视图。
在不同附图中使用相同的附图标记表示相似或相同的项目。
具体实施方式
图1示出了根据本发明实施例的系统的顶层视图。脉冲频率调制的(PFM)DC-DC转换器101利用电感器中的一系列脉冲切换事件将来自电池104的输入电压Vbat 103转换为输出电压Vout 107。每个脉冲事件通常取决于电感器109、电池电压Vbat、输出电压Vout的值、操作模式和切换操作中允许的峰值电流(Ipk)来传递来自电池的一定量的电荷。在校准操作期间，确定在每个切换事件或脉冲期间传递的电荷。然后在校准期间传递的电荷可以与诸如电池电压、输出电压和操作模式的当前操作条件一起使用以确定每个脉冲在操作上传递的电荷。通过计数切换事件和监测温度，可以确定从电池传递的总电荷，并且可以基于所消耗的总电荷和电池容量来估计充电状态(或剩余电池寿命)。如本文所使用的，电池容量是指可以从新电池消耗的总电荷量。电池充电状态是指可以从电池中被消耗的剩余电荷量。
描述了用于确定在每个校准切换事件(此处也称为脉冲)期间电荷传递的几种不同方法。用于在校准期间确定每个脉冲中从电池消耗电荷的一种方法是测量脉冲频率随着电流负载的改变而改变。在另一个实施例中，校准操作在校准周期期间测量电池电流，同时测量总脉冲频率并且同时增加足够的负载电流以确保总的IR降远大于测量系统的可能剩余偏移。
一旦确定了每次切换事件用于校准操作的传递电荷，则在操作期间，可以基于如本文进一步描述的DC-DC转换器的校准数据和当前操作参数来确定每个切换事件所传递的操作电荷。可以计数切换事件的数量，并且从电池消耗的总电荷可以被确定为(切换事件的数量)×(每个切换事件传递的电荷)。在一些实施方案中，基于所消耗的总电荷、温度(特别适用于温度依赖型电池类型)，可以估计电池的充电状态。
仍参考图1，校准逻辑121(一个实施例在图2A中更详细地示出)接收DC-DC转换器信息，诸如操作模式(例如降压、升压、降压-升压)、校准期间的输入电压和校准期间的输出电压。校准逻辑确定与提供给计算和控制逻辑119的每个脉冲消耗的电荷相关的校准信息。此处更详细描述的校准逻辑121可以由计算和控制逻辑119控制，计算和控制逻辑119可用于计算在校准期间在每个脉冲(QbatCal)中传递多少电荷。
如本文进一步描述的校准信息(可以计算校准期间每个脉冲消耗的电荷或校准期间每个脉冲消耗电荷的信息)连同一些当前的操作参数(例如，Vbat、模式和Vout)一起被用于确定在每个脉冲上操作地消耗的电荷(QbatOp)。由于QbatOp是操作期间电池电压的函数，因此电池放电时的QbatOp改变、计算和控制逻辑119在在操作期间应接收更新的电池电压数据，以保持QbatOp估计的准确性。
仍参考图1，脉冲计数器111在操作上对切换事件进行计数，并且在一个实施例中，计数为2N，其中N足够大，使得计数器通过计算过程在快照寄存器115的顺序访问之间滚动不超过一次。在一个实施例中，计数器可以是四字节计数器或可以是用于该应用的任何其它合适大小的计数器。快照寄存器115转录用于由通信接口117访问的脉冲计数器值的副本，并且确保提供给通信接口的脉冲计数值在其被提供时不转换。通信接口117可以是用于芯片到芯片通信的串行接口，诸如I2C总线或串行外设接口(SPI)总线，或甚至是无线通信接口。在其他实施例中，通信接口可以是定制的，并且可以用于片内通信。计数的脉冲数以及每个脉冲操作的电荷量的(QbatOp)确定可以用于确定计数的脉冲消耗的电荷，这又可以用于确定电池的充电状态。
在一个实施例中，如本文进一步描述的，计算和控制逻辑119向输出寄存器123提供用于具有剩余容量(电池充电状态)的脉冲计数读取和输出寄存器125的电池的消耗总电荷。计算和控制逻辑保持从电池消耗的总电荷，以便计算电池的充电状态。剩余容量可以表示为剩余电池电荷，或原始标称电池电荷的一部分。然而，可用的剩余电池电荷可能与许多电池化学物质的总剩余电池电荷显著不同。对于0摄氏度的碱性电池，例如，尽管剩余电荷为原始容量的50％，但可用电荷可能为零。当恢复到室温时，大部分剩余电荷变得可用。因此，在建模电池在当前的温度下将如何运行，知道当前的温度对于确定可用剩余电荷来说是重要的。因此，计算和控制逻辑119可以在确定可用剩余电荷时考虑温度，并提供可用的剩余电池电荷，总剩余电池电荷或二者作为电池的充电状态。注意，计算和控制逻辑119可以被实现为在诸如微控制器(MCU)的可编程逻辑上运行的软件，或者可以被实现为硬件，或者作为硬件和编程逻辑的组合。
在描述了各种实施例之前，探索了库仑计数传统方法中的一些缺点。传统库仑计数的一个问题是测量过程中剩余的任何偏移量都是在电池放电时间内积分的误差。如果放电时间长(年)，即使非常小的偏移误差也可能成为测量电荷的大误差。因此，对于电池寿命意味着多年的系统，传统的库仑计数有缺点。此外，IR降应该非常小，使得IR降测量消耗的系统电力只有一小部分。
传统方法的另一个问题是测量必须是高分辨率(为了效率，参考电阻器上的电压降必须小)，并且必须以相当高的带宽和采样率进行。现代系统可以休眠高占空比，然后在非常低的占空比下消耗大量电力。即使具有相当高的带宽和采样率，对于以非常低的占空比消耗大量电力的系统进行的测量也可能会很容易地错过完全消耗电力的脉冲。此外，高分辨率测量和带宽和采样率要求与极低功耗不兼容。因此，IR测量系统消耗的电力比所需要的电力更大。并且，对于必须在单次充电中运行多年的系统，这将会更糟，并且可能导致测量系统使用的总电荷相对于总电池电荷更大。
所以虽然传统的库仑计数对于几天内放电的系统(如现代手机)来说相当合理，但在几个月或几年内放电的系统中可能会变得没有期望的那么准确。
估计电池充电状态的另一种方法是测量开路电压(OCV)，并查找放电曲线上的充电状态。然而，放电曲线随着温度、制造商和负载/脉冲函数的条件而改变。另外，从未关闭的系统行为估计OCV是很难的。此外，对于某些电池类型，具有剩余容量的输出电压的改变具有非常宽的平坦区域，其中不能预测剩余容量。一种在计量应用中流行的电池类型，亚硫酰氯锂具有放电曲线，其保持平坦，直到剩余电池容量的最后10％左右。对于这些电池类型的剩余寿命估计的预期不是由OCV电池电压测量或基于库仑计数器的IR来解决的。
另一个问题是库仑计数本身的概念。对于某些电池类型(例如锂离子电池)，电池可以看作是几乎理想的电容器，不管温度如何，都可以被消耗相同的电荷。在这种情况下，计算消耗的总电荷是估计充电状态的良好方法。然而，相反，许多其他电池类型(例如碱性电池)，包括大多数不可再充电电池类型具有极高的温度依赖性，而在低温下，尽管有大量电荷保留在电池中，消耗的电流会引起大的电压降，这阻止了电源电路的操作。在当前(或其他)温度下预测剩余的可用容量不仅需要从初始额定电荷中简单减去总使用电荷，而且还要建模电池内部的电阻器如何随着温度和剩余电荷而改变。建模可以基于内部电阻器如何随着温度和可用容量而改变的经验观察。这样的观察可以被建立在电池的建模中。
因此，预测剩余寿命的改进是被期望的，特别是对于那些系统电池寿命为多年的应用、对于具有显着温度依赖性的电池、对于具有剩余容量的输出电压改变的电池具有非常宽的平坦区域、或用于在非常低的占空比下实现消耗大量电力的系统。
在校准期间，校准逻辑用于确定每个脉冲从电池消耗的电荷(QbatCal)。以下讨论解释了如何在校准过程中确定QbatCal。一般来说，当PFM DC-DC转换器在降压模式下工作时，每个PFM周期消耗的电荷可计算为：
只有升压，或传统的降压/升压将产生本领域技术人员所熟知的不同但相似的形式。请注意，我们只需要知道LIpk 2(其通常基本上是常数，可以被很少校准或测量)，以及Vout、Vin(其中Vin是Vbat)。Vout和Vin容易测量并且缓慢改变(电池放电可能改变Vin)或程序改变可能改变Vout，并且计算和控制逻辑119应该知道或容易地知道Vout的改变。
给定已知的负载电流和测量的PFM频率，在每个脉冲中传递到输出的电荷为：
请注意，Iload和用于频率测量的参考频率可能不完全修整，或甚至对温度敏感。这些量可以在产品测试中被测量，测量结果存储在一次可编程(OTP)存储器中，其可用于使电荷测量更准确。由于总负载电流包括校准负载电流和非零(可能未知)系统负载电流，所以进行两次不同负载电流的频率测量。一个负载电流包括校准电流负载和系统电流负载，其他负载电流仅包括系统电流负载。每个脉冲输出的传递电荷为：
请注意，此结果取决于两个校准操作之间的负载电流差异。未知的系统负载电流不影响测量，只要未知的系统负载电流在两次测量之间不改变。假设可以对效率进行良好的估计，η可以被计算，电池每个脉冲消耗的电荷可以计算为：
其中VoutCal是校准期间的输出电压，VbatCal是校准期间的电池电压，Qout是如等式(3)中确定的传递到输出的电荷。OTP存储信息足以模拟效率以及输入和输出电压的函数，甚至温度也可以存储在OTP中。一旦在校准时已知QbatCal，或者从校准可以计算QbatCal的值，则可以通过在校准和操作均处于降压模式的情况下使用等式(1)来计算用于在其他电压下操作的QbatOp，导致：
当在校准测量和操作期间操作模式不是降压时，可以使用与这些操作模式中的Qbat类似于等式(1)的关系，以使当其他操作模式在校准测量期间或操作期间为适当时，本领域技术人员能够导出适当的变换以允许计算QbatOp(如等式5)。
系统首次上电后，可以对LIpk 2进行一次校准，或者可能很少重复，或者当温度改变已经大于自上次校准以来的阈值温度改变时进行校准。注意电感器和Ipk可能会随温稍微改变。如果可预测和已知，则可以将该改变包括在计算中，或者如果不可预测，则可以重复校准过程。
图2A示出了校准逻辑121的实施例。校准硬件包括选择器电路201，其选择供应给模数转换器(ADC)203的输入。ADC 203将输入电压(Vbat)、输出电压和感测的温度数字化。在其他实施例中，只有Vbat和感测的温度可以被提供给ADC 203或者仅Vbat和Vout被提供。这些量改变非常缓慢，因此ADC操作可以处于低占空比，以便消耗可忽略不计的平均电流。例如，可以每隔1000PFM个循环测量电池电压。可以根据系统需要以相同的频率或不同的频率测量温度。在一个实施例中，控制ADC操作的ADC控制器218包括选择独立操作地、要转换成数字和转换频率的电压，而不是通过通信接口117来管理。在其他实施例中，ADC控制器218可以由计算和控制逻辑119通过通信接口117来管理。温度可以作为温度相关电压被提供(其可以来自Vbe电压，其中Vbe是对温度敏感的晶体管电压)，或来自电池上或附近的温度传感器。在低平均电力系统中，系统中集成电路元件的温度应接近电池温度。
数字化输入电压(Vbat)、输出电压和温度由解复用器205提供给寄存器Vin 207、寄存器Vout 209和温度寄存器211中的适当的一个。这些寄存器通过通信接口117提供给计算和控制逻辑119。这些值可以在校准期间和校准之后被用于确定传递的电荷并计算电池的充电状态。
电流负载215用于支持校准操作。电流负载可以实现为电阻器(或电流源)，并且可以在产品测试中进行高精度的修整。在一个实施例中，使用多个负载设置来校准LIpk 2，例如，用于第一脉冲计数的高电阻器负载和用于第二脉冲计数的低电阻器负载，其中第二脉冲计数更高，因为DC-DC转换器的PFM速率随着低电阻器负载而更高(更高的电流负载)。可以经由通信接口117来控制电流负载。因此，例如，如图2B所示，通信接口117可以通过将可变电阻器231调整到期望的电阻器值来选择电流负载。最初，电阻器被设定为高值，以产生第一电流负载。然后将可变电阻器改变为较低电阻器负载，以产生高于第一电流负载的第二电流负载。较高的电流负载使得PFM脉冲频率显着增加，以提供输出上增加的电流负载所需的附加电荷。增加的脉率用于确定QbatCal的值。校准需要修改的系统行为，因此在优选实施例中，操作很少进行，可能仅在启动之后或在实质性温度变化之后进行。
校准逻辑121还包括定时器/计数器219(此处也称为间隔计数器)和用于确定PFM频率的脉冲计数器217。具有“与”门221的定时器/计数器219和小的附加门控脉冲计数器217的组合允许在特定测量间隔期间精确测量脉冲频率。在一个实施例中，计算和控制逻辑119通过通信接口117加载具有与特定测量间隔对应的计数值的定时器/计数器219计数，并启动定时操作。在另一个实施例中，定时器/计数器219可被实现为单稳态多谐振荡器以提供对应于测量间隔的脉冲。定时器/计数器219在测量间隔期间提供断言信号，从而通过“与”门221将脉冲提供给脉冲计数器217。计算和控制逻辑119在具有高电流负载和低电流负载的测量间隔结束时检索来自脉冲计数器217结果。
在确定PFM频率的另一个实施例中，对固定数量的脉冲进行计数，间隔计数器219可以在通信接口117上启用，通信接口117又允许脉冲计数器217以低电流负载首先计数脉冲。当脉冲计数器已经计数了预定数量的脉冲，例如10个脉冲时，定时器/计数器停止。在高电流负载切换后重复该过程，并且脉冲计数器217计数10个脉冲，同时定时器/计数器则计数10个脉冲所需的时间长度。
图3示出了校准操作实施例的流程图。在301中，校准操作通过关闭可能消耗大量时变电流的系统负载以启动。在一个实施例中，计算和控制逻辑119提供对校准操作的控制。关闭可能会消耗大量时变电流的系统负载，确保PFM频率是由于增加的电流负载215而不是在测量间隔期间恰好消耗大量时变电流的系统负载。校准操作通常很少地进行一次，或由温度改变超过阈值改变而驱动。
在步骤303中，电阻器负载被设定为高电阻器以用于低电流负载。在305中，第一PFM频率由低电流负载确定。如前所述，低电流负载的值可以在产品测试中确定。在步骤306中，校准操作将可变电阻器设置为低电阻器，使其导致更高的电流负载。在步骤307中，使用第二负载电流确定第二PFM频率。如前所述，高电流负载的值可以在产品测试中确定。在步骤308中，可以将校准电流负载设置为操作设置。在步骤309中，计算和控制逻辑根据例如上述等式(3)计算每个脉冲对负载(Qout)递送的电荷。
在可选步骤311中，计算过程可以使用查找表或内插来估计作为电池电压Vbat和/或温度的函数的效率。效率是PFM DC-DC转换器的电力输出/电力输入的比值。在其他实施例中，可以使用固定的效率估计值。最后，在315中，将递送到负载的每个脉冲的电荷返给电池，并且根据上述等式(4)计算在校准期间每个脉冲从电池消耗的电荷。
等式(3)和(4)中所示的校准操作独立于PFM DC-DC转换器是在降压、升压还是降压/升压模式下操作。只要两个PFM测量之间的系统负载电流的任何改变相对于IcalLoad都很小，或者在测量相等数量的脉冲之间系统负载的改变很小，校准操作就可以工作。满足这一点通常取决于确保可能消耗大量时变电流的系统负载被关闭。这通常在实施计算和控制逻辑的控制下的小型系统中是可能的(至少在启动时)，例如在提供系统控制的MCU上。在其他控制系统中，确保系统负载可能会消耗大量时变电流可能无法实现。
随着电池老化，电池电压Vbat发生改变，因此在操作期间每个脉冲从电池中消耗的电荷改变。为了准确地跟踪电池的充电状态，每当测量充电状态时，需要知道操作期间的输入电压Vbat。虽然Vbat改变缓慢，但是必须频繁地进行对Vbat的测量以保持计费状态的期望精度。类似地，如果DC-DC产生的输出电压在操作期间发生改变，则每个脉冲的电荷消耗计算将受到影响。一旦在校准期间确定的每个脉冲的电荷消耗是已知的，则QbatCal，可以根据上述等式(5)确定在操作期间每个脉冲(QbatOp)消耗的电荷，其中校准模式和操作模式都是降压的。
如果原始模式和原始电压是已知的，则可以在需要时计算其他模式或其他电压下的每个脉冲消耗的电荷(QbatOp)。例如，在升压模式下每个PFM消耗的电荷为：
结合方程式(6)和(1)，可以从降压模式下进行的校准确定在升压模式下从电池抽取的脉冲电荷，如下：
虽然等式6和7说明了如何在降压模式下进行校准，并用于确定在升压模式下消耗的电荷，更一般地，可以在一种模式下执行校准，例如降压、升压或降压-升压，并用于确定在相同或另一种操作模式下，例如降压、升压或降压-升压消耗电荷。这可能是特别有利的，因为系统可以一种模式(例如降压模式)开始操作，然后随着电池老化而切换到升压模式。
注意，等式(7)不假定Ipk在校准和操作条件之间保持恒定。峰值电感器电流的可能改变导致等式(7)中的最后乘法项。相反，当计算QbatOp(等式(5))时，当校准和操作模式均为降压时，假设峰值电感器电流不随温度变化。确定QbatOp的计算可能假设峰值电感器电流不随温度或电池电压而改变。峰值电感器电流随着温度和/或电池电压而改变的程度将构成电荷测量系统增益的误差源，除非这种灵敏度的估计被包括在QbatOp的计算中。
由于对诸如电池质量、寿命和制造商之类的电池的初始充电状态的有限知识，可以在一些实施例中通过基于电压测量的充电状态估计来支持本文所述的库仑计数方法。当开路测量表明电池不接近使用寿命时，可以使用库仑计数的最佳充电状态估计值。当开路测量表明电池接近使用寿命时，可以使用开路电压测量的充电状态估计值。
可以实现为MCU固件的计算和控制过程可以包括用于调用校准操作的应用编程接口(API)(例如，每次电池插入时被调用一次)。另外，用于服务的API可以在整个电池寿命期间被调用多次(例如，100次)以读取滚动计数器111(通过快照寄存器115)，并且读取输入电压、输出电压(如果需要)和分别来自寄存器207、209和211的温度。基于这些值，计算过程计算在正常操作期间(与校准相反)对于当前脉冲计数所消耗的电荷，并且基于操作的消耗电荷和脉冲数，可以计算电池的充电状态。计算逻辑可以利用温度来计算Ipk如何作为温度函数而改变的估计。计算逻辑还可以基于电池电压测量使用开路电压(OCV)充电状态。计算过程可以基于开路电压、温度和负载从表中查找基于OCV的充电状态。可以将各种充电状态估计值组合并用于在单个充电状态和剩余电池寿命期间产生最佳猜测。
对于某些电池类型，电池充电状态下开路电压不会降低，但电池内阻可能会显著上升。例如，在电池完全耗尽之前，LiMnO2电池的内部电阻器上升约七倍。LTC电池通常也是如此。为了更好地处理具有这种特性的电池，如图2C所示，可以保持三个寄存器以表示电池电压Vbat。一个Vbat寄存器225存储从上一次清除寄存器以来可见的Vbat的最大值。第二Vbat寄存器227维持从上一次第二Vbat寄存器清零以来可见的Vbat的最小值。可以周期性地清除最大和最小寄存器，使得特定事件(例如降温)不会继续影响当前的最小值或最大值。第三Vbat寄存器229存储平均电池电压，并且可以用作无限脉冲响应(IIR)一阶滤波器，以产生平均电池电压。QbatOp校准应使用平均电池电压。最大-最小差异显示由于负载的脉冲特性，电池电压如何随时间而变化。对于一些电池化学物质，最大-最小差异对于预测电池充电状态可能比使用开路电压更有用。最大电池值提供了用于基于开路电压的电荷估计的最佳估计值。最小电池值是停机的最终警告。当最小电压下降到预定极限以下时，可以设置指示最小电压条件的标志，并向控制逻辑发送警告。
以上已将温度描述为效应，例如可用的电池电荷。在一些实施例中，温度也可以具有能够被考虑的二阶效应。当DC-DC转换器的Vin-Vout较小时，开关的电阻器(导通/关断电感器电流)、电感器电阻器和连接电阻器变得非常重要。当时间远小于充电电路的时间常数(L/Rtotal)时，电感器中的电流充电实际上只在时间上近似线性。当Ipk*Rtotal不比|Vin-Vout|小时，将电感器充电到Ipk(因此在该时间内传递的电荷)的时间并不独立于Rtotal。修正考虑非零R，电阻器值可以存储在OTP中(从而可用于计算)。另外，总电阻器通常是对温度相当敏感的。
如上所述，Ipk的值预期随着温度而稍微改变。感测电感器电流何时达到期望值的比较器可能被抵消，但具有非零延迟。延迟使电感器切换到理想状态以后，使得与延迟成比例的Ipk的增加除以电流转换速率(Vcharge/L)。整个误差取决于温度(由于延迟随温度改变)和电压(影响延迟和Vcharge两者)。对于Ipk对温度和电压的依赖性的校正可以包括在一些实施例中。
在另一个实施例中，不是使用图2和图3中描述的校准方法，而是使用如图4和图5所示的改进的IR降校准方法。参考图4，电池401上方的图的部分类似于图2所示的用于已知的基于电流负载校准的校准硬件。包括精密感测电阻器403、ADC 405和积分器407在内的虚线部分示出了IR降测量系统的模拟前端(AFE)。在校准期间，积分器407对精密电阻器403两端的电压进行积分。在图4所示的实施例中，IR降测量系统仅用于校准，并且仅在电流负载409被使能时才使用。在一个实施例中，电流负载409可以被实现为在校准期间被使能的大约10mA的电流源，或者当电阻器负载通过开关(未示出)耦合到电压转换器的输出端时，开关电阻器引起额外的大约10mA的负载，以便导致较高的电流负载(较低的输出电阻器)。如果电流负载足够高，则在感测电阻器403上测量的IR降远大于ADC 405的剩余偏移。因此，剩余偏移对精度的影响可以忽略不计。在一个实施例中，ADC可以被分割以帮助实现有效偏移＜＝10uV。
ADC 405可以方便地实现为∑Δ模数转换器，其具有高采样率，允许最小的防失真滤波，并且与快速校准操作一致。积分器407应该与定时器/计数器419同步地启动/停止，使得积分的IR降信号(其可以包括与图2的校准方法相反的改变负载电流)完全对应于计数的脉冲。在使能电流源或开关电阻器的情况下，总电流消耗足以产生大于1mV的IR降，并且＞＞基于测量系统的IR的剩余偏移。因此，例如，VIR比剩余偏移电压大至少一个或两个数量级。基于测量的IR是在测量间隔期间平均电流消耗的真实表示，偏移引起的误差＜1％。
图5示出了IR降校准方法的实施例的步骤。如上所述，控制逻辑(例如，MCU)不需要关闭可能消耗大量时变电流的系统负载。负载电流应为：
其中VIR是感测电阻器两端的电压，Rsense是感测电阻器的电阻，Ibat是电池的电流，IcalLoad是通过校准电流负载的电流，IotherLoads是通过系统其他负载的电流，eff是效率，VresidOffset是剩余偏移电压。在501中，测量间隔(Tmeas)由校准逻辑启动。在503中，校准逻辑在测量间隔(Tmeas)中计数PFM脉冲数(NPFM)，在505中校准逻辑测量IR降，并在测量间隔期间对IR降积分。测量间隔Tmeas可以是，例如2ms，在此期间产生大约400PFM脉冲，并且在一个实施例中导致小于0.25％的误差。最后，在507中，确定了每个脉冲从电池所消耗的电荷QbatCal。每个脉冲从电池中消耗的电荷可以计算为其中VIR/Rsense是电流，假设VIR代表平均值，则(VIR×Tmeas/Rsense)是总电荷在测量间隔期间消耗的，并且除以NPFM以提供每个脉冲电荷。
如果系统中存在多个PFM模式DC-DC转换器(例如，可能有多个电源电压，其中每个电源电压可能有一个DC-DC转换器)，则可以对每个DC-DC转换器重复上述操作，依次为每个DC-DC转换器输出使能的电流负载。在存在M DC-DC转换器的情况下，校准逻辑解决了M个方程，以获得每个DC-DC转换器的Qbat值。
由于改进的IR降校准方法在IR降校准期间不需要关闭其他系统负载，所以可以经常进行校准，从而可以直接跟踪温度和Vbat的改变，其会改变Qbat，而无需监测Vout和Vbat的变化。此外，由于图4的实施例允许在包含系统不停止时进行校准，即使当系统不在本地控制逻辑的控制下也可能发生校准，这防止系统负载被禁用。也不需要估计峰值电流随温度的改变、监测温度、以及在温度改变时重新计算Qbat作为温度函数。另外，由于与电池串联进行IR降测量，所以在使用第二校准方法确定QbatCal的方程式中，没有出现估计效率(可能不是精确已知的)。
因此，该第二校准方法可用于产生每PFM脉冲从电池中消耗的校准电荷，并且可以使用补偿和控制逻辑119(参见图1)来产生基于QbatCal的校准值在操作中产生的电荷，并使用等式(5)和在操作期间已知的Vbat和Vout值。或者，IR校准方法可以经常运行以充分考虑Vbat的变化，或响应于高于相应阈值的Vbat的改变，或当系统意识到Vout的改变时。
图6示出了用于产生电池充电状态和从电池消耗总电荷的系统的实施例的另一透视图。校准操作601可以根据图2A或图4的实施例来实现。在计算操作期间，计算603确定在操作期间观察到的每个脉冲从电池(QbatOp)消耗的电荷，并记录该值以及相关电压(例如Vbat和Vout)和模式(例如降压、升压或降压-升压)。计算603产生作为当前条件函数的QbatOp，例如Vbat和Vout，QbatCal在校准操作期间被测量，以及在校准操作期间的条件，例如Vbatcal和Voutcal。
图中的所有操作都很少被完成，以便平均电力可以忽略不计，并且由脉冲计数器111(见图1)提供的计数不会多次溢出。在一个实施例中，在满负载电流下每35分钟可能发生计数器溢出。延迟605和减法处理607的组合产生自上次计算以来的计数改变。计数的改变被提供给乘法器609，其将脉冲计数乘以每个脉冲从电池消耗的电荷以产生用于电流计数610消耗的电荷，并将该值提供给积分器611，积分器611将用于电流计数610的消耗电荷进行积分以提供由电池615提供的总电荷。
已经描述了各种方法来确定电池的充电状态。在一个实施例中，用于确定从电池消耗电荷的方法包括将脉冲频率调制(PFM)的DC-DC转换器的校准电流负载设置为第一电流负载；确定具有第一电流负载的PFM DC-DC转换器的第一PFM频率；将用于PFM DC-DC转换器的校准电流负载设置为高于第一电流负载的第二电流负载；确定具有第二电流负载的PFM DC-DC转换器的第二PFM频率；以及使用第一PFM频率和第二PFM频率来确定每个脉冲从电池消耗的电荷量。
用于确定从电池消耗电荷的方法还可以包括进一步使用PFM DC-DC转换器的效率来确定每个脉冲从电池消耗的电荷。
用于确定从电池消耗电荷的方法还可以包括进一步使用第一电流负载和第二电流负载之间的第一差异来确定每个脉冲从电池消耗的电荷，并且还使用第一PFM频率和第二PFM频率之间的第二差异。
在另一个实施例中，用于确定由脉冲频率调制(PFM)的DC-DC转换器中的电池提供的每脉冲的电荷的方法包括通过在校准操作期间使能校准电流负载来增加高于操作电流负载的电流负载；对与在测量间隔内发生的(PFM)DC-DC转换器的切换事件的数量相对应的脉冲数进行计数；在测量间隔期间将感测电阻器两端的与电池串联感测的电压积分，并从积分器提供其指示的积分电压；以及使用脉冲数、积分电压和感测电阻器的电阻值来确定每个脉冲从电池消耗的电荷。
用于确定由电池提供的每个脉冲的电荷的方法还可以包括在使能系统负载的情况下执行计数和感测。
用于确定由电池提供的每个脉冲的电荷的方法还可以包括将模拟表示的感测电阻器两端的电压转换成模数转换器中的感测电阻器两端电压的数字表示；将数字表示提供给积分器；并且其中模数转换器的偏移误差在从电池消耗的测量电荷中引起小于百分之一的误差。
用于确定由电池提供的每个脉冲的电荷的方法还可以包括将模拟表示的感测电阻器两端的电压转换成模数转换器中跨过电阻器两端电压的数字表示；将数字表示提供给积分器；并且其中在校准操作期间，感测电阻器两端的电压比模数转换器的剩余偏移电压大至少一个数量级。
在另一个实施例中，一种装置包括校准电流负载，其在至少一部分校准操作的期间选择性地耦合到脉冲频率调制(PFM)的DC-DC转换器的输出端，从而增加从电池提供哦的电荷；确定测量间隔的间隔计数器；以及脉冲计数器，其用于计数与在测量间隔期间在PFMDC-DC转换器中发生的切换事件对应的脉冲计数。
在一个实施例中，装置中的校准电流负载可配置为在校准操作期间提供第一电流负载，并且在校准操作期间提供高于第一电流负载的第二电流负载，从而增加与第一电流负载相比从电池提供的电荷。校准电流负载可以包括可变电阻。
在装置的实施例中，当第一电流负载耦合到PFM DC-DC转换器时，间隔计数器测量第一测量间隔，并且脉冲计数器提供第一脉冲计数，第一PFM频率由第一测量间隔确定并且第一脉冲计数和第二电流负载耦合到PFM DC-DC转换器，间隔计数器测量第二测量间隔，并且脉冲计数器提供第二脉冲计数，第二PFM频率由第二测量间隔和第二脉冲计数确定。在装置的实施例中，计算逻辑配置为使用第一PFM频率、第二PFM频率、第一电流负载和第二电流负载来确定每个脉冲从电池消耗的电荷量。在一个实施例中，计算逻辑还被配置为进一步使用PFM DC-DC转换器的效率来确定每个脉冲从电池消耗的电荷。在一个实施例中，计算逻辑还被配置为基于电池电压的改变、输出电压的改变和温度改变中的至少一个来更新每个脉冲从电池消耗的电荷，并提供每个脉冲从电池消耗的更新的电荷。在一个实施例中，该装置还包括模数转换器，用于将PFM DC-DC转换器的电池电压、温度和输出电压中的至少一个转换为相应的数字值，并提供相应的数字值以用于确定每个脉冲从电池消耗的电荷。
在装置的一个实施例中，与校准电流负载未耦合到PFM DC-DC转换器时从电池提供的操作电荷相比，校准电流负载在校准操作期间耦合到PFM DC-DC转换器的输出端以增加从电池提供的电荷。在一个实施例中，该装置还包括与向PFM DC-DC转换器和积分器提供输入电压的电池串联的检测电阻器，以在校准电流负载耦合到输出端并且提供积分电压的测量间隔期间将感测电阻两端的电压积分；以及计算逻辑，以使用由脉冲计数器计数的脉冲、积分电压和感测电阻器的电阻来确定每个脉冲从电池消耗的电荷。该装置还可以包括模数转换器，其耦合以将电阻器两端的电压转换为数字值并提供数字量，其中电阻器两端的电压比模数转换器的剩余偏移电压大至少一个数量级。
在另一个实施例中，一种装置包括选择性地耦合到脉冲频率调制(PFM)的电压转换器输出端的校准电流负载，其中校准电流负载在校准操作期间耦合到输出端以引起与操作电流负载相比增加的电流负载；用于确定校准电流负载耦合到输出端的测量间隔期间的测量间隔的间隔计数器；与向PFM电压转换器提供输入电压的电池串联的感测电阻器；用于计数在测量间隔期间在PFM电压转换器中发生的切换事件的脉冲，并提供指示计数的脉冲数的脉冲计数器；以及用于将在校准负载使能的测量间隔期间感测的电阻器两端电压积分的积分器。在一个实施例中，该装置还包括用于使用脉冲计数、积分电压和感测电阻器的电阻来确定每个脉冲从电池消耗的电荷的计算逻辑。
因此，已经描述了关于确定电池所消耗的电荷和剩余电池电荷的各个方面。本文阐述的本发明的描述是说明性的，并不意图限制如所附权利要求中所阐述的本发明的范围。在不脱离如所附权利要求中阐述的本发明的范围的情况下，可以基于本文所阐述的描述进行对本文公开的实施例的其他变型和修改。

Claims (20)

1.一种方法，包括：
基于校准操作，确定每个脉冲从向脉冲调制(PFM)的DC-DC转换器提供输入电压的电池消耗的校准电荷，在至少一部分校准操作期间，校准电流负载被添加到所述PFM DC-DC转换器的系统电流负载；
确定操作电池电压；
在操作期间，计数对应于与所述操作电池电压相关联的所述PFM DC-DC转换器中发生的切换事件的脉冲数；以及
至少部分地基于所述操作电池电压、所述每个脉冲消耗的校准电荷以及所述脉冲数确定在该脉冲数期间从所述电池消耗的电荷。
2.如权利要求1所述的方法还包括：至少部分地基于在该脉冲数期间从所述电池消耗的电荷来确定电池充电状态。
3.如权利要求2所述的方法还包括：
感测温度并提供感测的温度；以及
至少部分地基于所述感测的温度确定所述电池充电状态。
4.如权利要求1所述的方法还包括：至少部分地基于所述DC-DC转换器的电流输出电压和在校准操作期间确定的所述DC-DC转换器的校准输出电压确定在该脉冲数期间从所述电池消耗的电荷。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法还包括：部分地基于所述PFM DC-DC转换器的当前操作模式确定在该脉冲数期间从所述电池消耗的电荷。
6.如权利要求5所述的方法还包括：
在第一操作模式下执行所述校准操作；以及
在与所述第一操作模式不同的当前操作模式下操作时，确定在该脉冲数期间从所述电池消耗的电荷。
7.如权利要求1-4中任一项所述的方法还包括：存储对应于最大电池电压、最小电池电压和平均电池电压的电池电压值。
8.如权利要求7所述的方法还包括：使用所述平均电池电压确定所述操作电池电压。
9.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，确定每个脉冲消耗的所述校准电荷还包括：
确定具有低电流负载的第一PFM频率；
确定添加了所述校准电流负载的第二PFM频率，所述第一PFM频率低于所述第二PFM频率；以及
部分地基于所述第一PFM频率和所述第二PFM频率确定每个脉冲消耗的所述校准电荷。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定每个脉冲消耗的所述校准电荷还包括：
使能所述校准电流负载；
在测量间隔内计数校准脉冲数；
在所述测量间隔期间，感测与所述电池串联的电阻器两端的电压；以及
在所述测量间隔内对所述电阻器两端的电压进行积分并提供积分电压；以及
使用所述脉冲数、所述积分电压以及所述电阻器的电阻值确定每个脉冲从所述电池消耗的所述校准电荷。
11.一种装置包括：
脉冲频率调制(PFM)的DC-DC转换器；
逻辑，所述逻辑基于校准操作确定每个脉冲从向所述PFM DC-DC转换器提供输入电压的电池消耗的校准电荷；
校准电流负载，所述校准电流负载在至少一部分所述校准操作期间被控制添加到系统电流负载，以提供由所述PFM DC-DC转换器所能见的增加的电流负载；
计数器，所述计数器计数对应于在与操作电池电压相关联的操作期间在所述PFM DC-DC转换器中发生切换事件的脉冲数；以及
其中所述逻辑被配置为至少部分地基于所述操作电池电压、每个脉冲消耗的所述校准电荷以及所述脉冲数确定在该脉冲数期间从所述电池消耗的电荷。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述装置被配置为至少部分地基于在该脉冲数期间从所述电池消耗的电荷确定电池的充电状态。
13.如权利要求11所述的装置还包括：
温度传感器，所述温度传感器用于提供感测的温度；以及
其中所述逻辑还被配置为至少部分地基于所述感测的温度确定所述电池的充电状态。
14.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述逻辑还被配置为至少部分地基于所述DC-DC转换器的电流输出电压以及在所述校准操作期间确定的所述DC-DC转换器的校准输出电压确定在该脉冲数期间从所述电池消耗的电荷。
15.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述逻辑被配置为部分地基于所述PFMDC-DC转换器的当前操作模式确定在该脉冲数期间从所述电池消耗的电荷。
16.如权利要求15所述的装置：
其特征在于，所述校准操作以第一操作模式执行；以及
其中，在该脉冲数期间从所述电池消耗的电荷在与所述第一操作模式不同的第二操作模式下操作的同时被确定。
17.如权利要求11-16中任一项所述的装置还包括：
存储最大电池电压的第一存储器，
存储最小电池电压的第二存储器，以及
存储平均电池电压的第三存储器。
18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述平均电池电压用于确定所述操作电池电压。
19.如权利要求11-16中任一项所述的装置还包括：
可变电流负载，所述可变电流负载包括设置为对应于低电流负载的第一电阻的可变电阻器，以确定具有低电流负载的第一PFM频率，并且其中，所述可变电流负载被设置为低于所述第一电阻的第二电阻，以及对应于由所述校准电流负载提供的所述增加的电流负载，以确定具有所述增加的电流负载的第二PFM频率，
其中部分地基于所述第一PFM频率和所述第二PFM频率确定每个脉冲从电池消耗的所述校准电荷。
20.如权利要求11-16中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
控制逻辑，所述控制逻辑用于使能所述增加的电流负载；
计数器，所述计数器用于在测量间隔内计数校准脉冲数；
电阻器，所述电阻器与电池串联；以及
积分器，所述积分器用于在所述测量间隔内对所述电阻器两端的电压进行积分，并提供积分电压；以及
其中，使用所述脉冲数、所述积分电压和所述电阻器的电阻值确定每个脉冲从所述电池消耗的所述校准电荷。
CN201711135421.5A 2016-12-28 2017-11-15 在使用pfm的dc-dc转换器的系统中的电荷测量的方法及装置 Active CN108254691B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/392,475 US10996281B2 (en) 2016-12-28 2016-12-28 Charge measurement calibration in a system using a pulse frequency modulated DC-DC converter
US15/392,475 2016-12-28
US15/392,487 US10270272B2 (en) 2016-12-28 2016-12-28 Charge measurement in a system using a pulse frequency modulated DC-DC converter
US15/392,487 2016-12-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108254691A true CN108254691A (zh) 2018-07-06
CN108254691B CN108254691B (zh) 2021-10-01

Family

ID=62510029

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711135421.5A Active CN108254691B (zh) 2016-12-28 2017-11-15 在使用pfm的dc-dc转换器的系统中的电荷测量的方法及装置

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN108254691B (zh)
DE (1) DE102017126901B4 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109510616A (zh) * 2018-12-12 2019-03-22 中国科学技术大学 基于rc振荡电路的传感器接口控制电路
CN114280364A (zh) * 2020-10-01 2022-04-05 塞莫费雪科学（不来梅）有限公司 确定脉冲系列的平均频率

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1051793A (zh) * 1989-10-25 1991-05-29 菲利浦光灯制造公司 测定电池充电状况的装置
US6507832B1 (en) * 1994-02-15 2003-01-14 R.R. Donnelley & Sons Company Using ink temperature gain to identify causes of web breaks in a printing system
CN101174710A (zh) * 2006-11-01 2008-05-07 三星Sdi株式会社 电池管理系统及其驱动方法
US20100282276A1 (en) * 2009-04-13 2010-11-11 Miasole Removing defects from photovoltaic cell metallic substrates with fixed-abrasive filament roller brushes
US20120098518A1 (en) * 2010-04-23 2012-04-26 Panasonic Corporation Detection apparatus and detection system
CN103916014A (zh) * 2013-01-04 2014-07-09 凌力尔特公司 电源系统及从输入节点向输出节点供电的方法
US20150145520A1 (en) * 2013-11-26 2015-05-28 Infineon Technologies Ag Circuit and method for evaluating cells in a battery
CN105277889A (zh) * 2015-03-28 2016-01-27 王瑞 一种间歇脉冲放电检测电池电量的电路装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4337020C1 (de) 1993-10-29 1994-12-08 Daimler Benz Ag Verfahren zur Überwachung der Batterie eines Hybridfahrzeugs
JP2012163458A (ja) 2011-02-07 2012-08-30 Sharp Corp クーロンカウンタおよび電子情報機器

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1051793A (zh) * 1989-10-25 1991-05-29 菲利浦光灯制造公司 测定电池充电状况的装置
US6507832B1 (en) * 1994-02-15 2003-01-14 R.R. Donnelley & Sons Company Using ink temperature gain to identify causes of web breaks in a printing system
CN101174710A (zh) * 2006-11-01 2008-05-07 三星Sdi株式会社 电池管理系统及其驱动方法
US20100282276A1 (en) * 2009-04-13 2010-11-11 Miasole Removing defects from photovoltaic cell metallic substrates with fixed-abrasive filament roller brushes
US20120098518A1 (en) * 2010-04-23 2012-04-26 Panasonic Corporation Detection apparatus and detection system
CN103916014A (zh) * 2013-01-04 2014-07-09 凌力尔特公司 电源系统及从输入节点向输出节点供电的方法
US20150145520A1 (en) * 2013-11-26 2015-05-28 Infineon Technologies Ag Circuit and method for evaluating cells in a battery
CN105277889A (zh) * 2015-03-28 2016-01-27 王瑞 一种间歇脉冲放电检测电池电量的电路装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MOHAMED A. AWADALLAH, BALA VENKATESH: "Accuracy improvement of SOC estimation in lithium-ion batteries", 《JOURNAL OF ENERGY STORAGE》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109510616A (zh) * 2018-12-12 2019-03-22 中国科学技术大学 基于rc振荡电路的传感器接口控制电路
CN114280364A (zh) * 2020-10-01 2022-04-05 塞莫费雪科学（不来梅）有限公司 确定脉冲系列的平均频率
CN114280364B (zh) * 2020-10-01 2024-02-13 塞莫费雪科学（不来梅）有限公司 确定脉冲系列的平均频率

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017126901A1 (de) 2018-06-28
CN108254691B (zh) 2021-10-01
DE102017126901B4 (de) 2024-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9413229B2 (en) Low power conversion and management of energy harvesting applications
TWI547704B (zh) 估算電池剩餘容量的裝置、方法及系統
US8203305B1 (en) Enhanced voltage-based fuel gauges and methods
US7821232B2 (en) Method of calculating remaining capacity of rechargeable battery
US9201119B2 (en) Battery fuel gauge
CN103168247A (zh) 用于确定电池装置的电池剩余电量的系统及方法
US11169213B2 (en) Voltage based zero configuration battery management
US20140266228A1 (en) Active measurement of battery equivalent series resistance
TWI606681B (zh) 具有輸入節點和輸出節點的功率供應系統和從輸入節點供應功率至輸出節點的方法
JPH10503611A (ja) オンチップ線形温度センサを備えるマイクロコントローラ
JPH0759135B2 (ja) 再充電できるニッケル―カドミウムバッテリの充電状態の変化を指示する装置
CN105634051B (zh) 电池余量预测装置以及电池组
US11342146B2 (en) System and method for energy monitoring
US20140327467A1 (en) Energy tracking system
CN103576098B (zh) 一种电源寿命在线监测方法、系统及电源
CN108254691A (zh) 在使用脉冲频率调制的dc-dc转换器的系统中的电荷测量
JP3769821B2 (ja) 高精度相対デジタル電圧計測方法及び装置
US10270272B2 (en) Charge measurement in a system using a pulse frequency modulated DC-DC converter
US20170254853A1 (en) Information processing device, information processing method, and recording medium
CN114341655B (zh) 一种用于确定电池的极化电压的装置、方法及相关设备
CN112444671A (zh) 基于瞬时功率的电能表电能计量方法、装置及储存介质
US20070247118A1 (en) Method of end of discharge voltage measurement for battery with estimation thereof
KR101653967B1 (ko) 배터리잔량 측정 장치 및 방법
JP7141236B2 (ja) バッテリの残量検出回路、それを用いた電子機器、バッテリ残量の検出方法
US12019124B2 (en) Charge measurement calibration in a system using a pulse frequency modulated DC-DC converter

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant