CN108604818A - 电池充电控制算法 - Google Patents

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Abstract

本公开内容涉及一种根据电池使用模式来控制充电器的输出规格的算法，更具体地，涉及一种通过自分析来分析内置在用户系统中的电池的使用模式并控制适合于所分析的模式的电池充电方案，从而延长电池的使用寿命的算法。

Description

电池充电控制算法
技术领域
本公开内容涉及一种根据电池使用模式来控制充电器的输出规格的算法，更具体地，涉及一种通过自分析来分析内置在用户系统中的电池的使用模式并控制适合于分析出的模式的电池充电方案，从而延长电池的使用寿命的算法。
背景技术
使用诸如手机和笔记本电脑之类的IT设备的用户注重不管时间和地点随时随地使用它们的便携性。影响IT设备便携性的最重要因素是电池。由于用户希望在较长的时间内持续使用IT设备，因此电池容量是重要的一部分因素。
然而，即使装上相同容量的电池，通常可见使用周期不同。这是因为电池的寿命可能受用户的使用习惯或长时间使用电池时的环境温度的影响。因此，正在开发各种技术来延长电池的使用寿命。
如下技术被应用于诸如手机、笔记本电脑和类似系统的常规电池技术：在不考虑系统用户的使用习惯或环境的情况下，为电池设定充电电压/电流，并在从系统中读取该充电电压/电流之后，提供与之对应的充电电压/电流，以便在系统充电器中充电。然而，由于电池的使用寿命随系统用户的使用习惯和使用环境的温度不同，因此存在以下问题：即使电池配备有相同的电池容量，电池的使用寿命也可能会因用户不同而缩短。此外，为了满足希望长时间使用电池的用户的需求，应增加电池容量。然而，由于电池容量和系统中可用的电池空间的限制，需要一种用户优化的电池充电技术来延长电池的使用寿命。
发明内容
技术问题
不考虑用户的使用习惯的电池充电方法存在缩短电池使用寿命的问题。
因此，本发明提供一种通过控制适合用户的电池使用模式(诸如电池用户的使用习惯、使用温度等)的充电方法，延长电池使用寿命的充电控制方法。
技术方案
根据示例性实施方式，一种电池充电控制系统，包括：电池组，包括至少一个电池单元；数据测量单元，经配置以测量电池单元的放电电流、充电时间、温度；数据计算单元，经配置以计算电池的平均放电电流率、平均充电时间和平均温度；和充电模式计算单元，经配置以基于计算出的平均放电电流率、平均充电时间和平均温度的每一者来计算预定电池充电模式，其中所述数据测量单元包括：放电电流测量单元，经配置以预定的周期间隔测量电池单元的放电电流；充电时间测量单元，经配置以通过检测电池连接到电池充电装置的时间点来测量电池被充电的时间；和温度测量单元，经配置以预定的周期间隔测量电池单元的温度，其中所述数据计算单元包括：平均放电电流计算单元，经配置以根据所述放电电流测量单元中测量的电池单元的放电电流计算电池的平均放电电流率；平均充电时间计算单元，经配置以基于所述充电时间测量单元中测量的电池充电时间来计算电池的平均充电时间；和平均温度计算单元，经配置以基于所述温度测量单元中测量的电池单元的温度来计算电池的平均温度。
所述充电模式计算单元中的预定电池充电模式的计算可检测所计算的电池的平均放电电流率、平均充电时间和平均温度值中的每一者所属的各个预定区段(section)，并且导出与检测区段对应的各个分段系数(division factor)，从而计算由各个导出的分段系数的组合确定的电池充电模式。
所述充电模式计算单元可以以预定间隔周期性地执行电池充电模式计算，并将前一周期导出的各分段系数与当前周期导出的各分段系数进行比较，当存在相同的分段系数时，通过将预定权重值添加到被确定为相同的分段系数来更新当前周期的充电模式。
根据另一示例性实施方式，一种控制包括至少一个电池单元在内的电池的充电的方法包括：放电电流测量操作，以预定的周期间隔测量电池单元的放电电流；充电时间测量操作，通过检测电池连接到电池充电装置的时间点来测量电池被充电的时间；温度测量操作，以预定的周期间隔测量电池单元的温度；平均放电电流率计算操作，根据以预定的周期间隔测量的电池单元的放电电流来计算电池的平均放电电流率；平均充电时间计算操作，基于测得的电池充电时间来计算电池的平均充电时间；平均温度计算操作，基于以预定的周期间隔测量的温度来计算电池的平均温度；和充电模式计算操作，基于计算出的电池的平均放电电流率、平均充电时间和平均温度的每一者来计算预定电池充电模式。
所述充电模式计算操作可以以预定间隔周期性地执行，并且包括：检测所计算的电池的平均放电电流率、平均充电时间和平均温度值中的每一者所属的各个预定区段，并且导出与检测区段对应的各个分段系数，从而计算由各个导出的分段系数的组合确定的电池充电模式。
所述充电模式计算操作可进一步包括充电模式提供操作，用于将计算出的电池充电模式提供至电池充电装置。
所述充电模式计算操作可以以预定间隔周期性地执行电池充电模式计算，并将前一周期导出的各分段系数与当前周期导出的各分段系数进行比较，当存在相同的分段系数时，通过将预定权重值添加到被确定为相同的分段系数来更新当前周期的充电模式。
所述充电模式计算单元可将计算出的电池充电模式提供至电池充电装置。
所述电池充电控制系统可进一步包括充电控制单元，其中所述充电模式计算单元可将计算出的电池充电模式提供至所述充电控制单元。
所述充电控制单元可根据接收到的电池充电模式控制电池充电装置的操作。
所述充电控制单元可接收电池充电装置的输出，并根据接收到的电池充电模式转换所述电池充电装置的输出以将转换的输出输出至电池。
本发明通过测量诸如手机和笔记本电脑的系统用户的电池使用模式和使用环境温度并计算合适的充电模式来控制电池的充电，而具有延长电池使用寿命的效果。
附图说明
可以从以下结合附图的描述中更详细地理解示例性实施例，其中：
图1是简要示出根据本发明的系统的配置的框图；
图2是简要示出根据本发明的操作的框图；
图3是示出根据本发明的实施方式3的视图；
图4是示出根据本发明的实施方式4的视图；
图5是示出根据本发明的实施方式5的视图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细描述本发明的各实施方式，以使本领域技术人员可以容易地实施本发明。然而，本发明可以以不同的形式实施，不应解释为限于在此列出的实施方式。为了清楚地描述本发明，在附图中省略了与描述无关的部分，且全文中相似的参考标记表示相似的元件。
尽管本文可使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但这些元件不应受到这些术语的限制。上述术语仅用于将一个部件与另一个部件区分开。举例而言，在不背离本发明的范围的情况下，第一部件可被称为第二部件，反之亦然。本说明书中使用的术语用于描述具体实施方式，并不意在限制本发明的范围。单数形式包括复数形式，除非在上下文中另有明确规定。
在整个说明书中，当一部分被称为“连接”至另一部分时，它不仅包括“直接连接”而且包括利用二者之间的另一元件“连接”。此外，当描述一个元素包含(或包括或具有)某些元素时，应当理解的是，其可仅包含(或包括或具有)那些元素，或者如果没有特定限制，其可包含(或包括或具有)那些元素以及其他元素。在整个说明书中使用的术语“……操作”或“……的操作”并不意味着“用于……的操作”。
本说明书中使用的术语可以是考虑了本发明的功能的目前广泛使用的通用术语，但可以根据本领域技术人员的意图、判例或新技术的出现而改变。此外，在某些情况下，存在申请人任意选择的术语，在这种情况下，它们的含义将在本发明的相关描述部分中进行描述。因此，本文中所使用的术语应根据术语的含义和本发明的整体内容来定义，而不是根据简单的术语名称来定义。
一种电池充电控制系统，包括：电池组，包括至少一个电池单元；数据测量单元，经配置以测量电池单元的放电电流、充电时间、温度；数据计算单元，经配置以计算电池的平均放电电流率、平均充电时间和平均温度；和充电模式计算单元，经配置以基于计算出的平均放电电流率、平均充电时间和平均温度的每一者来计算预定电池充电模式。所述数据测量单元包括：放电电流测量单元，经配置以预定的周期间隔测量电池单元的放电电流；充电时间测量单元，经配置以通过检测电池连接到电池充电装置的时间点来测量电池被充电的时间；和温度测量单元，经配置以预定的周期间隔测量电池单元的温度。所述数据计算单元包括：平均放电电流率计算单元，经配置以根据所述放电电流测量单元中测量的电池单元的放电电流计算电池的平均放电电流率；平均充电时间计算单元，经配置以基于所述充电时间测量单元中测量的电池充电时间来计算电池的平均充电时间；和平均温度计算单元，经配置以基于所述温度测量单元中测量的电池单元的温度来计算电池的平均温度。
根据本发明的电池组可以是内置在包括手机、笔记本电脑等的任何IT设备中的电池组。
此外，本说明书中提到的术语“平均”例如是指通过将测量的电池的放电电流、充电时间和温度值的每一者计算为24小时的每小时值，并将24小时的每小时值计算为一周的值而获得的平均值。
<系统>
下文中，作为本发明的一个实施方式，将参照附图详细描述电池充电控制系统。
图1是示出根据本发明的整体系统配置的框图。
参照图1，根据本发明的用于电池的充电控制系统包括电池组100、电池单元110、数据测量单元120、数据计算单元130和充电模式计算单元140。
电池组100可包括串联和并联连接的至少一个或多个电池单元110。
数据测量单元120可包括放电电流测量单元121、充电时间测量单元122和温度测量单元123。
放电电流测量单元121可以以预定的周期间隔测量电池单元110的放电电流。
充电时间测量单元122可测量电池被充电的时间。其可以检测电池与电池充电装置之间的连接，并测量电池被充电的时间。
温度测量单元123可以以预定的周期间隔测量电池单元110的温度。
数据计算单元130可包括平均放电电流率计算单元131、平均充电时间计算单元132和平均温度计算单元133。
平均放电电流率计算单元131可基于放电电流测量单元121以预定的周期间隔测量的放电电流量来计算平均放电电流率。
例如，平均放电电流率可通过以下方式来计算：将放电电流量计算为24小时的值，并且将24小时的值计算为一周的平均值。
平均充电时间计算单元132可基于充电时间测量单元122中测量的充电时间来计算平均充电时间。例如，测量的充电时间可以计算为24小时的值，基于该值，可以计算出一周的平均充电时间。
平均温度计算单元133可基于温度测量单元123中测量的温度来计算电池组100的平均温度。例如，在温度测量单元123中以预定的周期间隔测量的温度可以计算为24小时的值，基于该值，可以计算出一周的平均温度值。
数据测量单元120和数据计算单元130可使用量规(gauge)IC，并且可通过在量规IC中实现用于测量放电电流、充电时间和温度的固件(firmware)来配置。此外，数据测量单元120可接收从电池的BMS(未示出)测量的电池的电流、电压和温度测量值。
充电模式计算单元140可基于计算出的电池的平均放电电流率、平均充电时间和平均温度的每一者来计算电池的充电模式。
充电模式计算单元可检测所计算的电池的平均放电电流率、平均充电时间和平均温度值中的每一个所属的预定区段，并且可导出对应于检测到的预定区段的各个分段系数，从而计算由各个导出的分段系数的组合确定的充电模式。
此外，将前一周期计算的各分段系数与当前周期计算的各分段系数进行比较，如果存在相同的分段系数，则充电模式计算单元140可通过将预定权重值添加到被确定为相同的分段系数来更新当前周期的充电模式。
此外，充电模式计算单元140可通过将计算的充电模式提供给电池充电装置200，以适合电池状态的充电模式控制电池充电。
<方法>
下文中，将参照图2描述根据本发明的电池充电控制方法。
一种控制包括至少一个电池单元在内的电池的充电的方法包括：放电电流测量操作S10，以预定的周期间隔测量电池单元的放电电流；
充电时间测量操作S20，通过检测电池连接到电池充电装置的时间点来测量电池被充电的时间；温度测量操作S30，以预定的周期间隔测量电池单元的温度；平均放电电流率计算操作S40，根据以预定的周期间隔测量的电池单元的放电电流来计算电池的平均放电电流率；平均充电时间计算操作S50，基于测得的电池充电时间来计算电池的平均充电时间；平均温度计算操作S60，基于以预定的周期间隔测量的温度来计算电池的平均温度；和充电模式计算操作S70，基于计算出的电池的平均放电电流率、平均充电时间和平均温度的每一者来计算预定电池充电模式。
放电电流测量操作S10可以是以预定的周期间隔测量电池单元110的放电电流的操作。
充电时间测量操作S20可通过检测电池与电池充电装置连接的时间点来测量电池被充电的时间。
温度测量操作S30可以以预定的周期间隔测量电池单元110。
平均放电电流率计算操作S40可基于放电电流测量操作S10中测量的电池单元的放电电流量来计算电池的平均放电电流率。例如，放电电流量可计算为24小时的每小时放电电流值，基于该值，可计算出一周的平均放电电流量。
平均充电时间计算操作S50可基于充电时间测量操作S20中测量的电池的充电时间来计算平均充电时间。例如，充电时间可计算为24小时的值，基于该值，可通过计算一周的平均值来计算电池的平均充电时间。
平均温度计算操作S60可基于温度测量操作S30中测量的温度来计算电池的平均温度。例如，电池的温度可计算为24小时的值，基于该值，可通过计算一周的平均值来计算电池的平均温度。
上述操作可在量规IC中执行，并且可通过在量规IC中实现用于测量放电电流、充电时间和温度的固件(firmware)来配置。
充电模式计算操作S70可检测所计算的电池的平均放电电流率、平均充电时间和平均温度值中的每一个所属的各个预定区段，并且导出对应于所检测区段的各个分段系数。因而，可计算出与导出的分段系数的组合对应的充电模式。
此外，充电模式计算操作S70可将计算出的充电模式提供给电池充电装置200。
为了描述计算充电模式的方法，将参照根据本发明实施方式的表格进行描述。
首先，如表1中所示，可以根据用户使用电池的方式来定义用户模式。
[表1]
可参照以下表2至表4来计算各个范围的分段系数。
[表2]
0.4C速率或以下 0.4C-0.8C速率之间 0.8C速率或以上
放电电流率 A B C
[表3]
[表4]
20度或以下 20度-40度之间 40度或以上
温度 A” B” C”
如表2至表4中所示，通过设定电池的各放电电流率、充电时间和温度的分段系数，可计算出与针对一周计算的各个平均值所属的预定区段对应的各个分段系数。
可通过利用与计算出的预定区段对应的各个分段系数来计算适合电池状态的充电控制的充电模式。
可参照下表5来执行计算充电模式的方法。
[表5]
编号 放电电流率 充电时间 温度 对应模式
1 A A’ A” M
2 A A’ B” M
3 B A’ C” H
4 A B’ A” M
5 C B’ B” H
如表5中所示，可以通过与计算出的电池的平均放电电流率、平均充电时间和平均温度相对应的各分段系数的组合来计算电池的充电模式。
此外，参照下表6，设定与在充电模式计算操作S70中计算的各个充电模式对应的电池的充电方法。
[表6]
以这种方式，通过设定适合于每个计算出的充电模式的充电方法，可通过与所计算的充电模式对应的充电方法来控制电池的充电。因此，可以延长电池的使用寿命，因为可以通过根据电池状态的充电方法来控制电池。
此外，将前一周期计算的各分段系数与当前周期计算的各分段系数进行比较，如果存在相同的分段系数，则充电模式计算操作S70可通过将预定权重值添加到被确定为相同的分段系数来更新当前周期的充电模式。
可如下表7中所示通过添加预定权重值来更新充电模式。
[表7]
周 第一周 第二周 第三周 第四周
权重 1 1.2 1.4 1.6
当连续存在相同的分段系数时，表7示出了根据其周期设定的权重值。例如，如果当前周期(例如，第二周)计算的分段系数与前一周期(例如，第一周)计算的分段系数相同，则可以通过将1.2的相应权重值添加到被确定为相同的分段系数来更新充电模式。
在按上述方式给出权重值并更新充电模式之后，如果当前周期(例如，第三周)计算的分段系数与前一周期(例如，第二周)计算的分段系数相同，则可以通过添加1.4的相应权重值来更新充电模式。
也就是说，当用户模式连续一致时，通过分配根据连续的周期不同设定的权重值来更新充电模式，可以通过更精确地确定用户模式来控制电池的充电。
<实施方式2>
根据本发明的实施方式2，电池充电控制系统可另外配置有充电控制单元210。
充电控制单元210可根据充电模式计算单元140提供的电池充电模式来控制电池充电装置。
参照图3，本发明的实施方式3是简要示出充电控制单元210被配置在电池充电装置200中以控制电池充电的视图。
如操作S1和S2中所示，计算充电模式的过程与上面参照图1和图2所描述的相同，在此将省略。如操作S2中所示，可将充电模式计算单元140中计算的电池充电模式提供至电池充电装置200。因此，如操作S3中所示，通过根据电池的充电模式控制电池充电装置200的电流的输出，配置在电池充电装置200中的充电控制单元210可根据所计算的电池充电模式利用输出来控制电池充电。
<实施方式4>
参照图4，实施方式4是简要示出充电控制单元210被配置在电池充电装置外部以控制电池充电的视图。
如操作S100和S200中所示，计算电池充电模式的过程与上面参照图1和图2所描述的相同，在此将省略。
如操作S200中所示，可将充电模式计算单元140中计算的电池充电模式输入至电池充电装置外部的充电控制单元210。
因此，充电控制单元210可根据所接收的充电模式控制电池充电装置200的待转换的输出电流。因此，如操作S300中所示，电池充电装置200可通过根据计算的充电模式输出充电电流来控制电池的充电。
<实施方式5>
参照图5，将描述根据实施方式5的电池充电控制操作。如操作S1000和S2000中所示，计算电池充电模式的过程与上面参照图1和图2所描述的相同，在此将省略。充电模式计算单元140可计算电池充电模式并将其提供至充电控制单元210。此外，如操作S3中所示，充电控制单元210可接收电池充电装置200的输出。因此，如操作S4000中所示，充电控制单元140可根据所提供的电池充电模式转换所接收的电池充电装置的输出电流，并如操作S5000中所示，将电流输出至电池。因此，可根据所计算的电池的充电模式来控制电池的充电。
尽管已参照具体实施方式描述了用于控制充电器的输出规格的算法，但并不限于此。因此，本领域技术人员将容易理解的是，在不背离由随附权利要求限定的本发明的范围和精神的情况下，可对本发明做出各种修改和改变。

Claims (11)

1.一种电池充电控制系统，包括：
电池组，包括至少一个电池单元；
数据测量单元，经配置以测量电池单元的放电电流、充电时间、温度；
数据计算单元，经配置以计算电池的平均放电电流率、平均充电时间和平均温度；和
充电模式计算单元，经配置以基于计算出的平均放电电流率、平均充电时间和平均温度的每一者来计算预定电池充电模式，
其中所述数据测量单元包括：
放电电流测量单元，经配置以预定的周期间隔测量电池单元的放电电流；
充电时间测量单元，经配置以通过检测电池连接到电池充电装置的时间点来测量电池被充电的时间；和
温度测量单元，经配置以预定的周期间隔测量电池单元的温度，
其中所述数据计算单元包括：
平均放电电流计算单元，经配置以根据所述放电电流测量单元中测量的电池单元的放电电流来计算电池的平均放电电流率；
平均充电时间计算单元，经配置以基于所述充电时间测量单元中测量的电池充电时间来计算电池的平均充电时间；和
平均温度计算单元，经配置以基于所述温度测量单元中测量的电池单元的温度来计算电池的平均温度。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述充电模式计算单元中的预定电池充电模式的计算检测所计算的电池的平均放电电流率、平均充电时间和平均温度值中的每一者所属的各个预定区段，并且导出与检测区段对应的各个分段系数，从而计算由各个导出的分段系数的组合确定的电池充电模式。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述充电模式计算单元以预定间隔周期性地执行所述电池充电模式计算，并将前一周期导出的各分段系数与当前周期导出的各分段系数进行比较，当存在相同的分段系数时，通过将预定权重值添加到被确定为相同的分段系数来更新当前周期的充电模式。
4.一种控制包括至少一个电池单元在内的电池的充电的方法，所述方法包括：
放电电流测量操作，以预定的周期间隔测量电池单元的放电电流；
充电时间测量操作，通过检测电池连接到电池充电装置的时间点来测量电池被充电的时间；
温度测量操作，以预定的周期间隔测量电池单元的温度；
平均放电电流率计算操作，根据以预定的周期间隔测量的电池单元的放电电流来计算电池的平均放电电流率；
平均充电时间计算操作，基于测得的电池充电时间来计算电池的平均充电时间；
平均温度计算操作，基于以预定的周期间隔测量的温度来计算电池的平均温度；和
充电模式计算操作，基于计算出的电池的平均放电电流率、平均充电时间和平均温度的每一者来计算预定电池充电模式。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述充电模式计算操作以预定间隔周期性地执行，并且包括：
检测所计算的电池的平均放电电流率、平均充电时间和平均温度值中的每一者所属的各个预定区段，并且导出与检测区段对应的各个分段系数，从而计算由各个导出的分段系数的组合确定的电池充电模式。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述充电模式计算操作进一步包括充电模式提供操作，用于将计算出的电池充电模式提供至所述电池充电装置。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述充电模式计算操作以预定间隔周期性地执行电池充电模式计算，并将前一周期导出的各分段系数与当前周期导出的各分段系数进行比较，当存在相同的分段系数时，通过将预定权重值添加到被确定为相同的分段系数来更新当前周期的充电模式。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述充电模式计算单元将计算出的电池充电模式提供至电池充电装置。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述电池充电控制系统进一步包括充电控制单元，其中所述充电模式计算单元将计算出的电池充电模式提供至所述充电控制单元。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述充电控制单元根据接收到的电池充电模式控制所述电池充电装置的操作。
11.根据权利要求9所述的系统，其中所述充电控制单元接收所述电池充电装置的输出，并根据接收到的电池充电模式转换所述电池充电装置的输出以将转换的输出输出至电池。
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