CN111133325A - 用于确定电池的充电状态的系统和方法 - Google Patents

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CN111133325A CN201880061887.1A CN201880061887A CN111133325A CN 111133325 A CN111133325 A CN 111133325A CN 201880061887 A CN201880061887 A CN 201880061887A CN 111133325 A CN111133325 A CN 111133325A
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D·卡纳
F·弗莱明
U·克罗恩
C·林德克维斯特
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Polaris Battery Co Ltd
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Abstract

一种用于估算电气耦合到负载或电源中的至少一个的电池的SOC的方法，包括通过电压传感器检测电池的电压。该方法进一步包括通过处理器通过在预定时间段内对所检测的电池电压取平均，来确定电池的平均电压。该方法进一步包括通过处理器基于电池的所检测的电压中的至少一个来确定电池的当前操作状态。该方法进一步包括通过处理器基于电池的当前操作状态和电池的平均电压来确定电池的当前SOC。该方法进一步包括通过处理器将电池的当前SOC传输到用于输出电池的当前SOC的输出设备。

Description

用于确定电池的充电状态的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求以下申请的优先权和权益：2017年7月28日提交的、题为“用于监控和执行电源域诊断的电量存储设备、系统和方法”(ENERGY STORAGE DEVICE,SYSTEMS ANDMETHODS FOR MONITORING AND PERFORMING DIAGNOSTICS ON POWER DOMAINS)的美国临时专利申请No.62/538,622；2018年4月19日提交的、题为“用于监控电池性能的系统和方法”(SYSTEMS AND METHODS FOR MONITORING BATTERY PERFORMANCE)的美国临时专利申请No.62/659,929；2018年4月19日提交的、题为“用于监控运输电池数据的系统和方法”(SYSTEMS AND METHODS FOR ANALYSIS OF MONITORED TRANSPORTATION BATTERY DATA)的美国临时专利申请No.62/660,157；2018年6月1日提交的、题为“确定断连的电池的充电状态”(DETERMINING THE STATE OF CHARGE OF A DISCONNECTED BATTERY)的美国临时专利申请No.62/679,648。出于所有目的，在此通过引用将每个前述申请的内容合并于此(除了任何主题的免责声明或否认之外，并且除非所包含的材料与此处的明确公开内容相抵触，在这种情况下，以本公开内容中的语言为准)。
技术领域
本公开大体涉及监控能量存储设备，并且更具体地涉及基于电池的电压和/或温度测量确定电池的充电状态。
背景技术
铅酸能量储存设备很普遍，并且已经在各种应用中使用了100多年。在一些实例中，这些能量存储设备已经被监控以评估能量存储设备的状况。然而，这些现有技术的监控技术通常足够复杂且足够昂贵到限制其使用，并限制所获取的数据量，特别是在低价值远程应用中。例如，在特定的能量存储设备的使用寿命内，有关其历史的数据通常是不足的。此外，少量地，一些能量存储设备耦合到传感器以收集关于能量存储系统的数据，但是这在大量设备和/或在地理上分散的系统中并不常见。通常，经由现有技术监控所获取的有限数据不足以支持原本可能需要的分析、动作、通知和确定。非铅酸能量存储设备也存在类似的局限性。尤其是，这些电池由于其高能量和高功率而进入了不适合用于传统监控系统的各种新型移动应用。因此，仍然需要用于监控能量存储设备(尤其是电池)的新设备、系统和方法，例如，为管理一个或多个能量存储设备提供新的机会，包括在多样和/或偏远的地理位置。
发明内容
在示例实施例中，一种用于估算电气耦合到负载或电源中的至少一个的电池的充电状态(SOC)的方法，包括通过电压传感器持续地或周期性地检测电池的电压。该方法进一步包括通过处理器，接收该电池的所检测的电压。该方法进一步包括通过该处理器通过在预定时间段内对所述电池的所检测的电压取平均来确定电池的平均电压。该方法进一步包括通过处理器基于所述电池的所检测的电压中的至少一个来确定电池的当前操作状态。该方法进一步包括通过处理器基于所述电池的当前操作状态和电池的平均电压来确定电池的当前SOC。该方法进一步包括通过处理器将电池的当前SOC传输到用于输出电池的当前SOC的输出设备。
在另一个示例实施例中，一种用于估算电气耦合到负载或电源中的至少一个的电池的充电状态(SOC)的系统，包括位于附接到电池上或嵌入电池中的电池监控电路上的电压传感器，该电压传感器被配置为连续地或周期性地检测该电池的电压。该系统进一步包括与该电压传感器电气通信的处理器。处理器被设计成接收该电池的所检测的电压。该处理器还被设计为通过在预定时间段内对该电池的所检测的电压取平均，来确定该电池的平均电压。该处理器还被设计成基于该电池的所检测的电压中的至少一个来确定该电池的当前操作状态。该处理器还被设计成基于该电池的该当前操作状态和该电池的该平均电压，来确定该电池的当前SOC。
在另一个示例实施例中，一种用于估算电气耦合到负载或电源中的至少一个的电池的充电状态(SOC)的系统，该系统包括电池监控电路。该电池监控电路包括电压传感器，该电压传感器被配置为连续地或周期性地检测该电池的电压。该电池监控电路进一步包括被配置为传输和接收电气信号的网络接入设备。该系统进一步包括远程设备。该远程设备包括接收器，该接收器被配置为接收该电池的所检测的电压或该电池的平均电压中的至少一者。该远程设备进一步包括与该接收器电气通信的处理器。该处理器被设计成接收该电池的所检测的电压或该电池的该平均电压。该处理器进一步被设计成基于该电池的所检测的电压中的至少一个来确定该电池的当前操作状态。该处理器进一步被设计成基于该电池的该当前操作状态以及该电池的所检测的电压或该电池的该平均电压中的至少一者，来确定该电池的当前SOC。
本节的内容旨在作为对本公开的简单介绍，并不旨在限制任何权利要求的范围。
附图说明
图1A示出了根据各种实施例的具有设置在其中的电池监控电路的单体；
图1B示出了根据各种实施例的具有耦合到单体的电池监控电路的单体；
图2A示出了根据各种实施例的包括多个单体的电池，每一个单体具有设置在其中的电池监控电路；
图2B示出了根据各种实施例的包括多个单体的电池，该电池具有耦合到该电池的电池监控电路；
图3示出了根据各种实施例的监控电池的方法；
图4A示出了根据各种实施例的电池监控系统；
图4B示出了根据各种实施例的电池监控系统；
图4C示出了根据各种实施例的电池操作历史矩阵，该矩阵具有表示电压测量范围的列，和表示温度测量范围的行；
图4D示出了根据各种实施例的具有设置在其中或耦合到电池的电池监控电路的电池，该电池耦合到负载和/或电源，并且与各种本地和/或远程电子系统通信连接；
图5示出了根据各种实施例的用于基于电池的所检测的电压和/或温度来确定电池的充电状态(SOC)的示例性系统；
图6示出了根据各种实施例的用于基于电池的所检测的电压和/或温度来确定电池的充电状态(SOC)的远程设备的各种部件；
图7示出了根据各种实施例的用于基于电池的所检测的电压和/或温度来确定电池的充电状态(SOC)的方法；以及
图8示出了根据各种实施例的在SOC和平均电压值之间建立经验相关性的方法。
具体实施方式
详细描述通过图示的方式示出了实施例，包括最佳模式。尽管足够详细地描述了这些实施例以使本领域技术人员能够实践本公开的原理，但是应当理解，可以实现其他实施例，并且可以在不脱离本公开原理的精神和范围的情况下，进行逻辑、机械、化学和/或电气改变。因此，仅出于说明而非限制的目的给出本文的详细描述。例如，在任何方法描述中叙述的步骤可以以任何合适的顺序执行，并且不限于所呈现的顺序。
此外，为了简洁起见，在此可以不详细描述单个部件的某些子部件以及系统的其他方面。应当注意，在实际系统中，例如电池监控系统中，可能存在许多替代或附加功能关系或物理耦合。可以通过被配置为执行指定功能的任何数量的合适部件来实现此类功能块。
本公开的原理改善了电池的操作，例如通过消除诸如电流传感器之类的监控部件，该监控部件会过早地耗尽电池的电荷。此外，电池监控电路可以在制造时被嵌入电池内，使得电池监控电路能够监控电池并从电池寿命的第一天起直到其被回收或以其他方式处置之前存储/传输相关联的数据。此外，本公开的原理以多种方式改善了诸如移动通信设备和/或电池监控电路之类的各种计算设备的操作，例如：经由将电池历史信息紧凑地存储在新颖的矩阵状数据库中减小电池监控电路使用的存储器，从而减少了制造费用、操作电流消耗并延长了电池监控电路的操作寿命；经由单个移动通信设备促进对多个单体的监视和/或控制，从而提高效率和吞吐量；以及减少通过网络链接一个或多个电池和远程设备的数据传输量，从而释放网络以承载其他的传输数据和/或更快地承载相关数据，并显着降低通信成本。
此外，本公开的原理改进了耦合到电池和/或与电池关联的设备的操作，例如蜂窝无线电基站、电动叉车、电动自行车等。
此外，本公开的原理的应用转变和更改了现实世界中的对象。例如，作为示例算法的部分，铅酸单体中的硫酸铅经由施加充电电流而转变为铅、氧化铅和硫酸，从而将部分耗尽的铅酸电池转变成更完全充电的电池。此外，作为另一个示例算法的部分，仓库中的各种单体可以物理地重新定位、重新充电、或甚至仓库中移除或替换，从而在仓库中创建单体的新总体配置。
将会理解，存在用于能量存储设备的监控、维护和/或使用的各种其他方法。这样，本文所要求保护的系统和方法并不取占任何此类领域或技术的优先权，而是代表提供技术改进、时间和成本节约、环境效益、改进电池寿命等的各种具体进步。另外，将会理解本文公开的各种系统和方法提供了此类所需的益处，同时，消除了先前监控系统的公共、昂贵的功率消耗部件，即电流传感器。换句话说，各种示例系统和方法与几乎所有先前的方法形成鲜明对比，它们不利用并且在没有电流传感器和/或其可用信息的情况下进行配置。
在示例性实施例中，公开了电池监控电路。该电池监控电路可以被配置为从电池感测、记录、和/或有线或无线地通信某些信息，和/或感测、记录、和/或有线或无线地通信关于电池的某些信息，例如，电池的日期/时间、电压和温度。
在示例性实施例中，单体是包括至少一个电化学电池并且通常多个电化学电池的能量存储设备。如本文所用的，术语“电池”可以是指单个单体，或可以是指以串联和/或并联方式电气地连接的多个单体。包括以串联和/或并联方式电气地连接的多个单体的“电池”有时在其他文献中被称为“电池包”。电池可以包括正极端子和负极端子。此外，在各种示例性实施例中，电池可以包括多个正极端子和多个负极端子。在示例性实施例中，电池监控电路设置在电池内，例如定位或嵌入电池壳体内部并且经由有线连接连接到电池端子。在另一个示例性实施例中，电池监控电路连接到电池，例如，耦合到电池壳体的外侧并且经由有线连接连接到电池端子。
在实施例中，电池监控电路包括各种电气部件，例如电压传感器、温度传感器、用于执行指令的处理器、用于存储数据和/或指令的存储器、天线、以及发射器/接收器/收发器。在一些示例实施例中，电池监控电路还可以包括时钟，例如实时时钟。此外，电池监控电路还包括定位部件，例如全球定位系统(GPS)接收器电路。
在某些示例实施例中，电池监控电路可以包括被配置为有线电气连接到电池的电压传感器，用于监控电池的正极端子和负极端子(端子们)之间的电压。此外，电池监控电路可以包括用于监控电池的温度(和/或与电池相关联的温度)的温度传感器。电池监控电路还可以包括处理器，用于从电压传感器接收所监控的电压信号，用于从温度传感器接收所监控的温度信号，用于处理所监控的电压信号和所监控的温度信号，并且用于基于所监控的电压信号和所监控的温度信号生成电压数据和温度数据，并且执行其他功能和指令。
在各种示例实施例中，电池监控电路包括用于存储数据的存储器，例如来自电池(和/或与电池相关联)的电压数据和温度数据。此外，存储器还可以存储由处理器执行的指令、从外部设备接收的数据和/或指令等。在示例性实施例中，电压数据表示通过电池端子的电压，温度数据表示在电池上和/或在电池中在特定位置处测量的温度。此外，电池监控电路可以包括天线和收发器，例如用于无线地通信数据(诸如电压数据和温度数据)到远程设备，以及用于接收数据/或指令。替代地，电池监控电路可以包括与电池和/或远程设备的有线连接，例如用于将电压数据和温度数据经由有线连接通信到远程设备，和/或用于接收数据和/或指令。在一个示例性实施例中，电池监控电路经由天线将电压数据和温度数据无线地传输到远程设备。在另一个示例性实施例中，电池监控电路经由有线连接将电压数据和温度数据传输到远程设备。在示例性实施例中，电池监控电路被配置为位于电池外部并且电气地连接到电池。
在一个示例性实施例中，可以经由各种部件耦合到电路板来形成电池监控电路。在示例性实施例中，电池监控电路进一步合并实时时钟。实时时钟可以例如用于电池的电压和温度数据的精确的定时采集。如本文所述，电池监控电路可以被定位在电池内部，并且被配置为感测电池的内部温度；替代地，电池监控电路可以被定位在电池外部，并且被配置为感测电池的外部温度。在另一个示例性实施例中，电池监控电路定位在单体内以感测单体的内部温度。在又另一个示例性实施例中，电池监控电路耦合到单体以感测单体的外部温度。来自电池监控电路的有线和/或无线信号可以是本文进一步描述的各种有用措施和确定的基础。
现在参考图1A和图1B，在示例性实施例中，电池100可以包括单体。在示例性实施例中，该单体可以被限定为能量存储设备。该单体包括至少一个电化学电池(未示出)。在各种示例实施例中，单体包括多个电化学电池，例如以便配置具有所需电压和/或电流容量的单体。在各种示例性实施例中，(多个)电化学电池是铅酸型电化学电池。尽管可以使用任何合适的铅酸电化学电池，在一个示例性实施例中，电化学电池是吸收性玻璃垫(AGM)型设计。在另一个示例性实施例中，铅酸电化学电池是凝胶型设计。在另一个示例性实施例中，铅酸电化学电池是富液(透气)型设计。然而，应当理解，本发明的各种原理适用于各种电池化学，包括但不限于镍镉(NiCd)、氢化镍金属(NiMH)、锂离子、钴酸锂、磷酸铁锂、锂离子锰氧化物、锂镍锰钴氧化物、锂镍钴铝氧化物、钛酸锂、锂硫、可再充电碱等，并且因此本文针对铅酸电池的讨论是通过示例而非限制的方式提供的。
电池100可以具有壳体110。例如，电池100可以被配置有由耐用材料制成的密封的单体铅酸能量存储盒。电池100可以进一步包括正极端子101和负极端子102。密封盒可以具有使正极端子101和负极端子102穿过的开口。
现在参考图2A和图2B，电池200可以包括多个电气连接的单体，例如电池100。电池200中的单体可以以并联和/或串联方式电气连接。在示例性实施例中，电池200可以包括至少一串单体。在示例性实施例中，第一串可以包括以串联方式电气连接的多个单体。在另一个示例性实施例中，第二串可以包括以串联方式电气连接的多个单体。如果电池中有多于一串单体，则第一串、第二串、和/或附加串可以以并联方式电气连接。单体的串联/并联连接可以最终连接到电池200的正极端子201和负极端子202，例如以便获得电池200的所需电压和/或电流特性或容量。因此，在示例性实施例中，电池200包括多于一个单体。电池200在本文中也可以被称为电源域。
电池200可以具有机柜或壳体210。例如，电池200可以包括热结构和机械结构以保护电池并为其操作提供合适的环境。
现在参考图1A、图1B、图2A和图2B，在示例应用中，电池100/200可以用于备用电源(也称为不间断电源或UPS)。此外，电池100/200可以用于蜂窝无线基站应用，并且可以连接到电网(例如，经由整流器/逆变器连接到交流电，连接到直流微电网等)。在另一个示例性实施例中，电池100/200连接到AC电网并且用于诸如削峰、需求管理、功率调节、频率响应、和/或无功电源的应用。在另一个示例性实施例中，电池100/200连接到驱动系统，该驱动系统为各种车辆(诸如自行车)、工业设备(诸如叉车)、以及公路轻型、中型和重型车辆提供动力。在其他示例性实施例中，电池100/200可以用于需要短期或长期能量存储的任何合适的应用。电池100/200可以作为整体商品进行商业运输，可以与其他单体电池一起进行商业运输(诸如与许多其他单体电池一起在托盘上运输)，或与其他单体电池一起作为电池的部分进行商业运输(例如，多个电池100形成电池200)。
在示例性实施例中，电池监控电路120可以被设置在电池100内并且内部连接到电池100；替代地，电池监控电路120可以耦合到电池100/200并且外部连接到电池100/200。在示例性实施例中，单个电池监控电路120可以设置在单个单体(见电池100)内并且与单个单体(见电池100)相关联，如图1A所示。在另一个示例性实施例中，单个电池监控电路120可以耦合到单个单体(见电池100)内并且与单个单体(见电池100)相关联，如图1B所示。在另一个示例性实施例中，每个具有电池监控电路120设置于其中的多个电池100可以被设置在单个电池200内并且包含单个电池200的一部分，如图2A所示。在另一个示例性实施例中，单个电池监控电路120可以外部地耦合到单个电池200并且与单个电池200相关联，如图2B所示。在又另一个示例性实施例中，多于一个电池监控电路120设置在单个电池的一个或多个部分内并且连接到单个电池的一个或多个部分。例如，第一电池监控电路可以设置在电池的第一单体内并且连接到电池的第一单体，第二电池监控电路可以设置在电池的第二单体内并且连接到电池的第二单体。可以采用相似的方法以将外部耦合到电池的多个电池监控电路120相关联。
电池监控电路120可以包括电压传感器130、温度传感器140、处理器150、收发器160、天线170、以及存储介质或存储器(图中未示出)。在示例性实施例中，电池监控电路120被配置为感测与单体或电池100/200相关联的电压和温度，以在存储器中存储所感测的电压和温度以及与这些读数相关联的时间，并且将电压和温度数据(和与它们相关联的时间一起)从电池监控电路120传输到一个或多个外部位置。
在示例性实施例中，电压传感器130可以通过电线电气连接到电池100/200的正极端子101/201，并且通过电线电气连接到电池100/200的负极端子102/202。在示例性实施例中，电压传感器130被配置为感测电池100/200的电压。例如，电压传感器130可以被配置为感测正极端子101/201和负极端子102/202之间的电压。在示例性实施例中，电压传感器130包括模数转换器。然而，可以使用任何合适的设备用于感测电池100/200的电压。
在示例性实施例中，温度传感器140被配置为感测电池100/200的温度测量。在一个示例性实施例中，温度传感器140可以被配置为在电池100/200的位置处或电池100/200的内部感测温度测量。可以选择进行温度测量的位置使得温度测量反映包括电池100/200的电化学电池的温度。在另一个示例性实施例中，温度传感器140可以被配置为在电池100/200上的位置处或电池100/200的外部感测温度测量。可以选择进行温度测量的位置使得温度测量主要反映包含电池100/200的电化学电池本身的温度，并且仅间接地、次要地或者不显著地被相邻的电池或环境的温度影响。在各种示例性实施例中，电池监控电路120被配置为位于电池100/200的内部。此外，在各种示例性实施例中，经由对电池100/200的外部视觉检查，电池100/200内的电池监控电路120的存在可能是不可见的或不可检测的。在其他示例性实施例中，电池监控电路120被配置为位于电池100/200的外部，例如附接到电池100/200、有线地电连接到电池100/200，和/或被配置为与电池100/200一起移动以保持电连接到电池100/200的正极端子和负极端子。
在示例性实施例中，温度传感器140可以被配置为在电池100/200上的位置处或电池100/200的外部感测温度测量。可以选择进行温度测量的位置使得温度测量主要反映电池100/200本身的温度，并且仅间接地、次要地或者不显著地被相邻的电池或环境的温度影响。在示例性实施例中，温度传感器140包括热电偶、热敏电阻、温度传感集成电路等。在某些示例性实施例中，温度传感器140嵌入电池监控电路120与电池100/200的正极端子或负极端子的连接中。
在示例性实施例中，电池监控电路120包括印刷电路板，该印刷电路板用于支撑和电气耦合电压传感器、温度传感器、处理器、存储介质、收发器、天线、和/或其他合适的部件。在另一个示例性实施例中，电池监控电路120包括壳体(未示出)。该壳体可以由任何合适的材料(例如耐用的塑料)制成以保护电池监控电路120中的电子设备。该壳体可以以任何合适的形状或形式因素制成。在示例性实施例中，电池监控电路120的壳体被配置为外部附接到电池100/200或设置在电池100/200的内部，并且可以例如经由粘合剂、灌封材料、螺栓、螺钉、夹具等固定。此外，任何合适的附接设备或方法可以用于将电池监控电路120保持在电池100/200上、电池100/200附近和/或电池100/200内的所需的位置和/或方向上。以这种方式，随着电池100/200的运输、安装、使用等，电池监控电路120保持牢固地设置在电池100/200中和/或耦合到电池100/200，并且可与电池100相关地操作。例如，电池监控电路120可以不直接附接到电池100/200，但是可以被定位为邻近电池100/200使其与电池一起移动。例如，电池监控电路可以耦合到包含电池100/200的工业叉车的框架或主体。
在示例性实施例中，电池监控电路120进一步包括实时时钟，该实时时钟能够维持参考诸如通用时间协调(UTC)的标准时间的时间，而与任何与外部时间标准的连接(有线或无线)，诸如经由公共网络(诸如互联网)访问的时间信号无关。该时钟被配置为将当前时间/日期(或相对时间)提供给处理器150。在示例性实施例中，处理器150被配置位接收电压和温度测量，并将与感测/存储数据的时间相关联的电压和温度数据存储在存储介质中。在示例性实施例中，电压、温度和时间数据可以以数据库、平面文件、二进制数据、或任何其他合适的格式或结构的形式存储在存储介质中。此外，处理器150可以被配置为以日志的形式在存储介质中存储附加数据。例如，每次电压和/或温度变化可设置的量时，处理器都可以记录日志。在示例性实施例中，处理器150将最后测量的数据与最近测量的数据进行比较，并且仅当最近测量数据与最后测量的数据相差至少该可设置的量时才记录最近测量数据。可以以任何合适的间隔进行比较，例如每1秒、每5秒、每10秒、每30秒、每分钟、每10分钟等。存储介质可以位于电池监控电路120上，或者可以是远程的。处理器150可以进一步被配置为将所记录的温度/电压数据(无线地或通过有线连接)传输到远程设备，以进行附加分析、报告和/或动作。在示例性实施例中，远程设备可以被配置为将传输的数据日志与先前传输的日志缝合在一起，以形成时间上连续的日志。以这种方式，可以最小化电池监控电路120上的日志(以及存储该日志所需的存储器)的大小。处理器150可以进一步被配置为从远程设备接收指令。处理器150还可以被配置为通过将信号中的数据提供给收发器160来发送电池监控电路120的时间、温度和电压数据。
在另一个示例性实施例中，电池监控电路120被配置为不具有实时时钟。替代地，在处理器150控制的一致时间间隔内对数据进行采样。每个间隔都用序列号顺序地编号，以唯一识别该间隔。采样数据可以被全部记录；或者，仅记录变化超过可设置的量的数据。周期地，当电池监控器电路120连接到时间标准(诸如经由互联网访问的网络时间信号)时，处理器时间就会与该时间标准所表示的实时同步。但是，在这两种情况下，采样数据的间隔序列号也会与数据一起记录。然后，这无需电池监控电路120上的实时时钟就可以固定数据采样之间的时间间隔。一旦数据日志传输到远程设备，间隔与保持实时(例如，UTC)的远程设备(在本文中进一步描述)同步，例如通过互联网连接同步。因此，远程设备被配置为经由与电池监控电路120和处理器150的同步来提供时间。存储在电池监视电路120处或远程设备处的数据可以包括单体在特定温度和/或电压下所花费的累积时间量。处理器150还可以被配置为通过将信号中的数据提供给收发器160来从电池监控电路120发送累积时间、温度和电压数据。
在示例性实施例中，电池的时间、温度和电压数据可以存储在文件、数据库或矩阵中，该文件、数据库或矩阵例如包括一个轴上的电压范围和第二轴上的温度范围，其中该表的单元格被配置为增加每个单元格中的计数器，以表示电池在特定电压/温度状态下(即，形成电池操作历史矩阵)所花费的时间量。电池操作历史矩阵可以存储在电池监控电路120和/或远程设备的存储器中。例如，简单参考图4C，示例电池操作例示矩阵450可以包括列460，每一列表示特定的电压或特定的电压测量的范围。例如，第一列可以表示从0伏到1伏的电压范围，第二列可以表示从1伏到9伏的电压范围，第三列可以表示从9伏到10伏的电压范围等。电池操作历史矩阵450可以进一步包括行470，每一行表示特定的温度(+/-)或特定的温度测量范围。例如，第一行可以表示低于10℃的温度，第二行可以表示从10℃到20℃的温度范围，第三行可以表示从20℃到30℃的温度范围等。可以使用任何合适的列/行的标度和数量。在示例性实施例中，电池操作历史矩阵450存储电池处于每个指定的电压/温度状态的时间量的累积历史。换句话说，电池操作历史矩阵450汇总(或关联)电池处于特定电压/温度范围内的时间量。尤其是，此类系统是特别有利的，因为不管记录数据多长时间，存储大小都不会增加(或仅增加边际量)。第一天开始汇总电压/温度数据的电池操作历史矩阵450的所占用的存储器的大小通常与几年后或临近电池寿命终结时电池操作历史矩阵450的大小相同。应当理解，与不使用该技术的实施方式相比，该技术减少了存储器的大小和存储该数据所需的功率，从而显着改善了电池监控电路120计算设备的操作。此外，电池电压/温度数据可以周期地将其传输到远程设备。这有效地门控数据，并且相对于非脉冲选通技术，减少了存储数据和传输数据所需的功率，减小了存储器的大小，并减少了数据传输时间。
在示例性实施例中，收发器160可以是任何合适的发射器和/或接收器。例如，收发器160可以被配置为上转换信号以经由天线170传输信号和/或从天线170接收信号并下转换信号并将下转换信号提供给处理器150。在示例性实施例中，收发器160和/或天线170可以被配置为在电池监控电路120和远程设备之间无线地发送和接收信号。可以使用任何合适的通信标准进行无线传输，诸如射频通信、Wi-Fi、
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低能耗蓝牙(BLE)、低功耗蓝牙(IPv6/6LoWPAN)、蜂窝无线通信标准(2G、3G、4G、LTE、5G等)。在示例性实施例中，无线传输设备被制成使用低功率短范围信号，以保持电池监视电路消耗的功率低。在一个示例性实施例中，处理器150被配置为按适合于最小化或减少功耗的时间表唤醒、无线通信并返回睡眠状态。希望防止经由电池监控电路120对电池的监控过早地耗尽电池。电池监控电路120的功能，诸如唤醒/睡眠和数据门控功能，促进准确地感测和报告温度和电压数据而不会耗尽电池100/200。在各种示例性实施例中，电池监控器电路120由电池供电，电池监控器电路120设置在电池内并且/或电池监控器120耦合到电池以进行监控。在其他示例性实施例中，电池监控电路由电网或另一个电源(例如，本地电池、太阳能电池板、燃料电池、电感RF能量采集电路等)供电。
在一些示例性实施例中，蓝牙协议的使用促进了单个远程设备接收和处理与多个电池(每一个电池都配备有电池监控电路120)相关的多个信号，并且这样做没有信号干扰。远程设备和多个电池(每一个电池都配备有电池监控电路120)之间的这种一对多关系对于监控在存储和运输通道中的电池具有明显的优势。
在示例性实施例中，电池监控电路120位于电池的内部。例如，电池监控电路120可以设置在电池100的壳体内。在各种实施例中，电池监控器电路120位于单体或电池内部。电池监控电路120可能从电池100的外部看不见/无法从电池100的外部访问。这可以防止用户干预，从而提高所执行的报告的可靠性。电池监控电路120可以位于电池100的盖的下方，紧邻互连带(引线互连棒)等。以这种方式，可以准确地测量由于电化学电池和互连带的热输出引起的单体温度。
在另一个示例性实施例中，电池监控电路120位于电池的外部。例如，电池监控电路120可以被附接到电池100/200外。在另一个示例中，电池监控电路位于邻近电池100/200，电压传感器130连接到电池100/200的正极端子和负极端子。在另一个示例性实施例中，电池监控电路120可以连接到电池100/200以与电池100/200移动。例如，如果电池监控电路120连接到车辆的框架并且电池100/200连接到车辆的框架，两者将一起移动，并且当车辆移动时，电压监控传感器130和温度监控传感器140可以继续执行它们的合适的功能。
在示例性实施例中，温度传感器140可以被配置为感测单体的端子中的一个的温度。在另一个示例性实施例中，温度传感器140可以被配置为测量电池中的两个单体之间的位置或空间处的温度、包含多个单体的电池中的空气温度、设置在大体在单体的壁的中间的位置处的温度等等。以这种方式，由电池监控电路120感测的温度可以更代表电池100/200和/或电池100/200中的电化学电池的温度。在一些示例性实施例中，温度传感器140可以位于电池监控电路120的印刷电路板上和/或直接耦合到电池监控电路120的印刷电路板。此外，温度传感器140可以位于单体或电池内部的任何合适的位置，用于感测与单体或电池相关联的温度。替代地，温度传感器140可以位于单体或电池外部的任何合适的位置，用于感测与单体或电池相关联的温度。
因此，现在参考图3，用于监控包括至少一个电化学电池的电池100/200的示例性方法300包括：利用连接到电池端子的电压传感器130来感测电池100/200的电压(步骤302)，并在存储介质中记录该电压和该电压被感测的时间(步骤304)；利用设置在电池100/200内或在电池100/200上的温度传感器140来感测与电池100/200相关联的温度(步骤306)，并且在存储介质中记录该温度和该温度被感测的时间(步骤308)；以及将记录在存储介质中的电压、温度和时间数据有线或无线传输到远程设备(步骤310)。该电压、温度和时间数据以及其他相关数据可以被评估、分析、处理和/或用作各种计算系统、资源和/或应用的输入(步骤312)。在示例性方法中，电压传感器130、温度传感器140、以及存储介质位于电池100内侧的电池监控电路120上。在另一个示例性方法中，电压传感器130、温度传感器140、以及存储介质位于电池100/200外侧的电池监控电路120上。此外，方法300可以包括响应于电压、温度和/或时间数据而采取各种措施(步骤314)，例如对电池充电、对电池放电、从仓库中取出电池、用新电池更换电池等。
现在参考图4A和图4B，在示例性实施例中，电池监控电路120被配置为与远程设备通信数据。远程设备可以被配置为从多个电池接收数据，其中每一个电池都配备有电池监控电路120。例如，远程设备可以从单个电池100接收数据，每一个都连接到电池监控电路120。并且在另一个示例性实施例中，远程设备可以从单个电池200接收数据，每一个电池200都连接到电池监控电路120。
公开了用于收集和使用与每一个电池100/200相关联的数据的示例系统400。通常，远程设备是电子设备，该电子设备物理上不是电池100/200或电池监控电路120的部分。系统400可以包括本地部分410和/或远程部分420。本地部分410包括位于一个或多个电池100/200相对附近的部件。在一个示例性实施例中，“相对附近”指的是电池监控电路天线的无线信号范围内。在另一个示例实施例中，“相对附近”指的是蓝牙范围内、同一个机柜内、同一个房间内等。例如，本地部分410可以包括一个或多个电池100/200、电池监控电路120、以及可选地位于本地部分410中的本地定位的远程设备414。此外，本地部分可以包括，例如，网关。网关可以被配置为从每一个电池100/200接收数据。网关还可以被配置为将指令传输到每一个电池100/200。在示例在实施例中，网关包括在网关处用于无线传输/无线接收和/或与本地定位的远程设备414通信的天线。在示例性实施例中，该本地定位的远程设备414是智能手机、平板电脑或其他电子移动设备。在另一个示例性实施例中，本地定位的远程设备414是计算机、网络、服务器等。在进一步的示例性实施例中，本地定位的远程设备414是车载电子系统。此外，在一些实施例中，网关可以用作本地定位的远程设备414。例如在网关和本地定位的远程设备414之间的示例性通信可以经由任何合适的有线或无线方法，例如经由蓝牙协议。
在一些示例性实施例中，远程设备不位于本地部分410中，但位于远程部分420中。远程部分420可以包括任何合适的后端系统。例如，远程部分420中的远程设备可以包括计算机424(例如，台式计算机、膝上型计算机、服务器、移动设备、或者使用或处理本文所述数据的任何合适的设备)。远程部分可以进一步包括基于云的计算和/或存储服务、按需计算资源、或任何合适的类似部件。因此，在各种示例性实施例中，远程设备可以是计算机424、服务器、后端系统、台式机、云系统等。
在示例性实施例中，电池监控电路120可以被配置为在电池监控电路120和本地定位的远程设备414之间直接通信数据。在示例性实施例中，电池监控电路120和本地定位的远程设备414之间的通信可以是无线传输，诸如经由蓝牙传输。此外，可以使用任何合适的无线协议。在电池监控电路120在电池100/200外部的一些实施例中，通信可以通过导线，例如，通过以太网电缆、USB电缆、双绞线和/或任何其他合适的导线以及相应的有线通信协议。
在示例性实施例中，电池监控电路120进一步包括蜂窝调制解调器，用于经由蜂窝网络418和其他网络(诸如互联网)与远程设备进行通信。例如，可以经由蜂窝网络418与计算机424或与本地定位的远程设备414共享数据。因此，电池监控电路120可以被配置为经由蜂窝网络418到其他网络(诸如互联网)向远程设备发送温度和电压数据并且从远程设备接收通信，以在互联网连接的世界中的任何地方进行分发。
在各种示例性实施例中，来自本地部分410的数据被通信到远程部分420。例如，来自电池监控电路120的数据和/或指令可以通信到远程部分420中的远程设备。在示例性实施例中，本地定位的远程设备414可以与远程部分420中的计算机424通信数据和/或指令。在示例性实施例中，这些通信都是通过互联网发送的。可以根据需要保护和/或加密通信，以保持该通信的安全性。
在示例性实施例中，可以使用任何合适的通信协议发送这些通信，例如，经由TCP/IP、WLAN、通过以太网、WiFi、蜂窝无线电等。在一个示例性实施例中，本地定位的远程设备414经过本地网络通过有线连接到互联网，从而连接到任何所需的远程定位的远程设备。在一个示例性实施例中，本地定位的远程设备414经过本地网络通过有线连接到互联网，从而连接到任何所需的远程定位的远程设备。
在示例性实施例中，可以在服务器处、在计算机424处接收该数据，存储在基于云的存储系统中、服务器上、数据库中等。在示例性实施例中，可以由电池监控电路120、本地定位的远程设备414、计算机424和/或任何合适的远程设备处理该数据。因此，应当理解，描述为发生在电池监控电路120中的处理和分析也可以全部或部分地发生在电池监控电路120、本地定位的远程设备414、计算机424、和/或任何其他远程设备中。
例如，远程部分420可以被配置为显示、处理、使用或响应于关于许多电池100/200的信息而采取措施，该许多电池100/200在地理上彼此分散和/或包括相异或不同的类型、群和/或组的电池100/200。远程部分420可以关于显示或基于特定的单个电池温度和/或电压的信息。因此，系统可以监控彼此相距较远的一大群电池100/200，但可以在单个电池电平上进行监控。
远程部分420设备可以被联网，使得可以从世界上的任何地方访问该设备。可以向用户发布访问凭证以允许他们仅访问与他们拥有或操作的电池有关的数据。在一些实施例中，可以通过为远程设备分配序列号并将该数字秘密提供给电池拥有者或操作者进行登录，从而提供访问控制。
可以在各种显示器中呈现存储在基于云的系统中的电压、温度和时间数据，以传达有关电池的状态、电池的状况、电池的(多个)操作要求、异常或反常状况等信息。在一个实施例中，可以分析来自一个电池或一群电池的数据以提供附加信息，或分析与来自其他电池、其他群电池或外生状况相关的数据以提供附加信息。
本文公开的系统和方法提供经济的手段以监控位于蜂窝无线电或互联网连接的世界中任何地方的电池的性能和健康状况。由于电池监控电路120仅依靠电压、温度和时间数据以执行这些功能(或实现这些功能的执行)，所以成本也显著低于必须监控电池电流的各种现有技术系统。此外，能够从连接到多个电池的多个监控电路接收电压、温度和时间数据的远程设备中的计算和分析的性能，而不是在多个电池中的每一个电池上执行这些功能，最小化监控任何一个电池、分析该电池的性能和健康状况并且显示此类分析结果的每个电池成本。这允许对各种操作至关重要的电池进行有效监控，但由于无法使用有效的远程监控系统和/或在本地地监控电池并且手动地收集数据的成本过高，因此迄今为止尚未对该电池进行监控。示例系统允许在诸如工业动力(叉车、剪叉式升降机、拖拉机、泵和灯等)、低速电动车(社区电动车、电动高尔夫球车、电动自行车、滑板车、滑板等)、电网备用电源(计算机、应急照明设备、以及远程定位的关键负载)、船舶应用(发动机启动电池、车载电源)、汽车应用和/或其他示例应用(例如，发动机启动电池、公路卡车和休闲车车载电源等)的示例应用中对电池进行汇总的远程监控。在相似和/或不同应用中，对相似和/或不同电池的汇总的远程监控允许电池性能和健康状况(例如，电池充电状态、电池预留时间、电池操作模式、不利的热条件等)的分析，这是迄今为止不可能的。使用同时的电压和温度数据、存储的电压和温度数据、和/或电池和专用的参数(但不包括关于电池100/200电流的数据)、电压和/或温度的短期变化，电压和/或温度的长期变化、以及电压和/或温度的阈值可以单独使用或组合使用以进行示例性分析，诸如在电池监控电路120、本地定位的远程设备414、计算机424、和/或任何合适的设备中。这些分析的结果以及响应于这些结果所采取的措施可以提高电池性能，提高电池安全性并且降低电池操作成本。
尽管本文的许多实施例集中于铅酸型电化学电池的(多个)电化学电池，但在其他实施例中，电化学电池可以是各种化学物质，包括但不限于锂、镍、镉、钠和锌。在此类实施例中，电池监控电路和/或远程设备被配置为执行与该特定的电池化学有关的计算和分析。
在一些示例实施例中，经由本公开的原理的应用，异常电池可以被识别并且由电池监控电路120和/或远程设备提供警报或通知以提示用于维护和固定电池的措施。电池100/200可以由不同的制造商制造，使用不同类型的构造或不同类型的电池制造。然而，在以类似方式构造多个电池100/200并且将其放置在类似环境条件下的情况下，系统可以被配置为识别异常电池，例如返回不同和/或可疑温度和/或电压数据的电池。该异常电池可以用于识别故障电池或识别局部状况(高负载等)，并且提供警报或通知以维护和固定此类电池。类似地，可以比较不同应用或不同制造商的电池100/200，以确定哪种电池类型和/或制造商的产品在任何特定应用中性能最佳。
在示例性实施例中，电池监控电路120和/或远程设备可以被配置为分析数据并采取措施、发送通知以及基于该数据进行确定。电池监控电路120和/或远程设备可以被配置为示出每一个电池100/200的当前温度和/或每一个电池100/200的当前电压。此外，该信息可以与按温度或电压范围分组的个体测量一起显示，例如通过提供超出(多个)预定范围或接近此类范围的电池的通知来提示维护和安全措施。
此外，电池监控电路120和/或远程设备可以显示(由电池监控电路120确定的)每个电池100/200的物理位置用于提供电池的库存管理或用于保护电池。在一个示例性实施例中，由电池监控电路120通过使用蜂窝网络确定物理位置信息。替代地，可以由全球定位系统(GPS)经由安装在电池监控电路120内的GPS接收器提供该信息。该位置信息可以与电压、温度、以及时间数据一起存储。在另一个示例性实施例中，与远程设备无线共享位置数据，并且远程设备被配置为存储位置数据。该位置数据可以与时间结合存储，以创建单体的行进历史(位置历史)，以反映单体或电池随时间推移的位置。
此外，远程设备可以被配置为基于该数据创建和/或发送通知。例如，如果基于电池监控电路和/或远程设备中的分析，特定的单体发生过电压，则可以显示通知，该通知可以识别发生过电压的特定单体，并且系统可以提示维护措施。可以经由合适的系统或手段发送通知，例如经由邮件、SMS消息、电话、应用内提示等。
在示例性实施例中，在电池监控器电路120已经被设置在电池100/200内(或外部耦合到电池100/200)并且连接到电池100/200的情况下，系统为电池100/200提供库存和维护服务。例如，系统可以被配置为在不接触单体或电池的情况下，检测存储或运输中的单体或电池的存在。在示例性实施例中，电池监控电路120可以被配置为用于仓库中的库存跟踪。在一个示例性实施例中，电池监控电路120传输位置数据到本地定位的远程设备414和/或远程定位的远程设备，并且后端系统被配置为识别特定电池100/200何时(例如意外地)离开仓库或卡车。例如，当与电池100/200相关联的电池监控电路120停止与本地定位的远程设备414和/或后端系统通信电压和/或温度数据时，当电池位置不再在位置数据库中注明的位置时，或者当单体或电池与电池监控电路120之间的有线连接被切断时，这可以被检测到。在示例性实施例中，远程后端系统被配置为触发电池可能已被盗的警报。远程后端系统被配置为触发电池正在被盗的警报，例如，当电池中的连续单体停止(或失去)通信或停止报告电压和温度信息时。在示例性实施例中，远程后端系统可以被配置为识别电池100/200是否意外离开仓库，并在这种情况下发送警告、警报或通知。在其中电池监控电路120经由蜂窝网络与远程设备通信的另一个实施例中，可以跟踪电池的实际位置并且如果电池行进到预定地理围栏区域外部则生成通知。与先前的方法相比，盗窃检测和库存跟踪的这些各种实施例是独特的，例如，因为它们可以比单个对象的RFID类型查询在更远的距离处发生，因此可以反映出不易观察到的对象的存在(例如，将库存多层堆叠在架子或托盘上)，而RFID无法提供类似的功能。
在一些示例性实施例中，远程设备(例如，本地定位的远程设备)被配置为远程地接收关于每一个电池100/200的电压和温度的数据。在示例性实施例中，远程设备被配置为从与多个电池中的每一个电池100/200相关联的每一个电池监控电路120远程地接收电压、温度和时间数据。例如，这些电池处于非活动状态或无法操作。例如，这些电池可能尚未安装在应用中、连接到负载、或已投入使用。系统可以被配置为确定哪些电池需要再充电。这些电池可能会或可能不会包含在运输包装中。然而，因为接收到数据并且可以远程地进行确定，所以包装电池不需要拆开来接收数据或进行确定。只要将电池监控器电路120设置在这些电池中这些电池内(或外部耦合到这些电池)并且连接到这些电池，这些电池就可以位于仓库中、存储设施中、架子上或托盘上，但是无需拆封、拆开、接触或移动多个电池中的任何一个就可以接收数据并进行确定。这些电池甚至可以在运输中，诸如在卡车上或在运输容器中，并且可以接收数据并在此类运输期间进行确定。此后，在适当的时间，例如在拆封托盘包装时，可以识别需要再充电的一个或多个电池并对该一个或多个电池充电。
再进一步的示例性实施例中，“检查”电池的过程可以在本文中描述为接收与电池相关联的电压数据和温度数据(以及可能的时间数据)，并基于该数据向用户呈现信息，其中所呈现的信息对于确定或评估电池很有用。在示例性实施例中，远程设备被配置为远程地“检查”配备有电池监控电路120的多个电池中的每一个电池100/200。在该示例性实施例中，远程设备可以从多个电池100/200中的每一个接收无线信号，并且检查每一个电池100/200的电压和温度。因此，在这些示例性实施例中，远程设备可以用于快速查询正在等待装运的一托盘的电池，以确定是否需要对任何电池再充电、需要对特定电池进行充电的时间长短、或者在特定电池中是否存在明显的健康状况，所有这些都无需拆封或以其他方式接触电池托盘。例如，可以在不扫描、查验、移动或单独询问包装或电池的情况下执行该检查，而是基于与每一个电池100/200相关联的电池监控电路120无线地向远程设备(例如414/424)报告数据。
在示例性实施例中，电池100/200被配置为电气地识别其自身。例如，电池100/200可以被配置为将唯一的电子标识符(唯一的序列号等)从电池监控电路120通信到远程设备、蜂窝网络418、或本地定位的远程设备414。该序列号可以与在电池的外部可见的电池标识符(例如，标签、条形码、QR码、序列号等)相关，或者可以通过能够识别一群电池中的单个电池的读取器以电子手段可见。因此，系统400可以被配置为将来自特定电池的电池数据与该特定电池的唯一标识符相关联。此外，在例如电池100的单体的安装到电池200过程中，安装者可以将与该单体有关的各种信息输入到与系统400相关联的数据库中，该各种信息例如相对位置(例如，什么电池、什么串，架子的什么位置、机柜的方向等)。可以将关于电池100/200的类似信息输入数据库。
因此，如果数据显示感兴趣(例如，正在执行低于标准、过热、已放电等)的电池，则可以为该特定的电池选择任何适当的措施。换句话说，用户可以接收有关特定电池的信息(由唯一的电子标识符标识)，并且直接转到该电池(由可见的电池标识符标识)以满足该电池可能的任何需求(执行“维护”)。例如，该维护可以包括从服务中移除所标识的电池、修复所标识的电池、为所标识的电池充电等。在特定的示例性实施例中，电池100/200可以被标记为需要再充电，仓库员工可以扫描仓库中货架上的电池(例如，扫描每个电池100/200上的QR码)以找到感兴趣的电池，然后对该电池充电。在另一个示例性实施例中，当电池被移动以被运输并且包含电池的包装沿着传送带移动通过读取器时，本地定位的远程设备414可以被配置为检索该特定电池上的数据，包括唯一的电子标识符、电压和温度，并且警告是否需要对该电池采取一些措施(例如，在装运前电池是否需要再充电)。
在示例性实施例中，电池监控电路120本身、远程设备和/或任何合适的存储设备可以被配置为在电池寿命的一个以上阶段中存储单个电池100/200的电池操作历史。在示例性实施例中，可以记录电池的历史。在示例性实施例中，在电池被集成到产品中或投入使用之后(单独或在电池中)，电池可以进一步记录数据。电池可以在报废之后、在第二次应用中重新使用和/或直到最终将其回收或处置之前记录数据。
尽管本文有时将其描述为在电池监控电路120上存储该数据，但是在特定的示例性实施例中，历史数据是从电池监控电路120远程地存储的。例如，本文描述的数据可以存储在远离电池监控电路120的一个或多个数据库中(例如，存储在基于云的存储产品中、后端服务器处、网关处和/或一个或多个远程设备上)。
系统400可以被配置为在一个或多个前述时间段期间存储电池如何被操作的历史，电池被操作的环境条件和/或电池与其他电池保持的群体，可以根据在这些时间段内存储的数据来确定。例如，远程设备可以被配置为存储与电池100/200电气相关联的其他电池的身份，诸如如果在一个应用中两个电池一起使用。该共享群体信息可以基于上述唯一电子标识符和识别电池(在地理位置上)位于何处的数据。当在特定操作中共享电池时，远程设备可以进一步存储。
该历史信息以及使用该历史信息执行的分析可以完全基于电压、温度和时间数据。换句话说，没有使用当前数据。如本文所使用的，“时间”可以包括电压/温度测量的日期、小时、分钟和/或秒。在另一个示例性实施例中，“时间”可以表示电压/温度条件存在的时间量。尤其是，历史记录不是基于与(多个)电池相关的充电和放电电流得出的数据。这是尤其重要的，因为连接至传感器并且包括传感器以测量每一个和每一单体的电流是非常禁止的，并且要从存在大量单体的个体电池中感测到每一个的相关联时间。
在各种示例性实施例中，系统400(和/或其部件)可以例如通过诸如互联网之类的公共网络与耦合一个或多个电池100/200的外部电池管理系统(BMS)通信。系统400可以向BMS通信关于一个或多个电池100/200的信息，并且BMS可以响应于此采取措施，例如通过控制或调整流入或流出一个或多个电池100/200的电流，以保护电池100/200。
在示例性实施例中，与过去的解决方案相比，系统400被配置为存储相对于地理上分散的电池的同时电压和/或同时温度数据。这是对过去解决方案的一项重大改进，在过去的解决方案中，位于不同位置并在不同条件下操作的多个单体或电池没有同时电压和/或同时温度数据。因此，在示例性实施例中，历史电压和温度数据用于评估单体或电池的状况和/或对单体或电池的未来状况进行预测和比较。例如，该系统可以被配置为基于电池200中各种单体之间的数据比较来进行评估。例如，存储的数据可以指示单体偏离范围(过度充电、过度电压、过度温度等)的次数、发生的时间、持续的时间等。
作为对比，注意，电池监控电路120可以位于单体内部或单体内。在示例性实施例中，电池监控电路120定位使得无法从电池100的外部查看/访问它。在另一个示例中，电池监控电路120位于电池100内部便于测量电池100的内部温度的位置。例如，电池监控电路120可以测量两个或更多个单体之间的温度、单体的外盒温度、或包含多个单体的电池内的空气温度。在其他示例性实施例中，电池监控电路120可以位于单体外部或在单体上。在示例性实施例中，电池监控电路120被定位使得无法从电池100的外部查看/访问它。
现在参考图4D，在各种示例性实施例中，具有设置在电池100/200内(或外部耦合到电池100/200)的电池监控电路120的一个或多个电池100/200可以耦合到负载和/或电源。例如，电池100/200可以耦合到车辆以提供用于动力的电能。附加地和/或替代地，电池100/200可以耦合到太阳能电池板来为电池100/200提供充电电流。此外，在各种应用中电池100/200可以耦合到电网。应当理解，电池100/200耦合到的系统和/或部件的性质和数量可以影响电池100/200的监控方法，例如经由本文所述的各种方法、算法和/或技术的应用。此外，在本文公开的各种应用和方法中，电池100/200不耦合到任何外部负载或充电源，而是断开连接(例如，当置于仓库中的存储装置中时)。
例如，各种系统和方法可以使用特定于电池100/200的特性和/或电池100/200在其中操作的特定应用的信息。例如，电池100/200和专用的特性可能包括生产日期、电池容量及建议的操作参数，诸如电压和温度限制。在示例实施例中，电池和专用的特性可以是电池100/200的化学性质-例如，吸收性玻璃毡状铅酸、凝胶状电解质铅酸、富液式铅酸、锂锰氧化物、钴酸锂、磷酸铁锂、锂镍锰钴、锂钴铝、镍锌、锌空气、镍金属氢化物、镍镉等。
在示例实施例中，电池的特定特性可能是电池制造商、型号、以安培小时(Ah)为单位的电池容量、标称电压、浮动电压、充电状态与开路电压、充电状态、负载电压和/或均衡电压等。此外，该特性可以是电池100/200的任何合适的特定特性。
在各种示例性实施例中，专用的特性可以将该应用识别为蜂窝无线电基站、电动叉车、电动自行车等。更通常地，专用的特性可以区分网格耦合应用和移动应用。
在各种示例实施例中，可以通过以下方式输入表征电池100/200的信息：手动输入信息：输入到在移动设备上操作的软件程序中、输入到服务器呈现给计算机或移动设备的Web界面中、或输入到任何其他合适的手动数据输入方法。在其他示例实施例中，可以从菜单或清单中选择表征电池100/200的信息(例如，从菜单中选择电池的供应商或型号)。在其他示例实施例中，可以通过扫描电池上的QR码来接收信息。在其他示例实施例中，表征电池100/200的信息可以存储在一个或多个数据库(例如，通过用户提供链接到存储该信息的数据库的标识符)。例如，诸如汽车部门的数据库、电池制造商和OEM数据库、车队数据库以及其他合适的数据库可能具有对表征一个或多个电池100/200的应用有用的参数和其他信息。此外，该特性可以是任何合适的专用的特性。
在一个示例实施例中，如果电池100/200之中被配置有电池监控电路120或电池监控电路120外部耦合到电池100/200，则可以将电池和专用的特性编程到电路上(例如，在电池参数表中)。在该情况下，每一个电池100/200的这些特性随电池100/200一起移动，并且可以由执行本文描述分析的任何合适的系统访问。在另一个示例实施例中，电池和专用的特性可以远离电池100/200存储，例如存储在远程设备中。此外，可以使用任何合适的用于接收表征电池100/200的信息的方法。在示例实施例中，该信息可以存储在远程设备上、数据收集设备上(例如，网关)、或在云中。此外，示例性系统和方法可以进一步被配置为接收、存储和使用与电池充电器相关的特定特性(充电器制造商、型号、电流输出、充电算法等)。
本文讨论的各种系统部件可以包括以下中的一个或多个：主机服务器或包括用于处理数字数据的处理器的其他计算系统；耦合到处理器的存储器，用于存储数字数据；耦合到处理器的输入数字化器，用于输入数字数据；存储在存储器中并可由处理器访问的应用程序，用于引导处理器对数字数据进行处理；耦合到处理器和存储器的显示设备，用于显示来源于处理器处理过的数字数据的信息；以及多个数据库。本文所用各种数据库可以包括：温度数据、时间数据、电压数据、电池位置数据、电池标识符数据和/或对系统的操作有用的类似数据。如本领域技术人员将理解的，计算机可以包括操作系统(例如，由微软公司提供的Windows、由苹果公司提供的MacOS和/或iOS、Linux、Unix等)以及通常与计算机相关联的各种常规支持软件和驱动程序。
本系统或其某些(多个)部分或(多个)功能可以使用硬件、软件或其组合来实现并且可以在一个或多个计算机系统或其他处理系统中实现。然而，实施例执行的操作常常以诸如匹配或选择之类的术语来指代，该术语通常与由人类操作员执行的智力操作相关联。在本文所描述的任何操作中，不需要人类操作员的这种能力，或在多数情况下不期望人类操作员的这种能力。相反，这些操作可以是机器操作，或者可以通过人工智能(AI)或机器学习来进行或增强任何操作。用于执行各种实施例的某些算法的有用机器包括通用数字计算机或类似设备。
事实上，在各种实施例中，实施例是针对能够实现本文所描述的功能的一个或多个计算机系统。计算机系统包括一个或多个处理器，诸如用于管理单体的处理器。处理器连接到通信基础设施(例如，通信总线、交叉总线(cross over bar)、或网络)。根据该计算机系统描述了各种软件实施例。在阅读此说明书之后，如何使用其他计算机系统和/或架构来实现各种实施例对于(多个)相关领域的技术人员将变得显而易见。计算机系统可以包括显示接口，显示接口转发来自通信基础设施(或来自未示出的帧缓冲器)的图形、文本和其他数据以在显示单元上显示。
计算机系统还包括主存储器，诸如例如随机存取存储器(RAM)，并且还可以包括辅助存储器或内存(非旋转)硬盘驱动器。辅助存储器可以包括，例如硬盘驱动器和/或可移除存储驱动器，表示磁盘驱动器、磁带驱动器、光盘驱动器等。可移除存储驱动器以熟知的方式从可移除存储单元读取和/或写入可移除存储单元。可移除存储单元表示磁盘、磁带、光盘、固态存储器等，它们由可移除存储驱动器读取和写入。如将理解的，可移除存储单元包括其中已经存储计算机软件和/或数据的计算机可用的存储介质。
在各种实施例中，辅助存储器可以包括允许计算机程序或其他指令被加载到计算机系统中的其他类似设备。这种设备可以包括，例如，可移除存储单元和接口。这种示例可以包括程序盒以及盒接口(诸如在视频游戏设备中找到的)、可移除存储器芯片(诸如可擦除可编程只读存储器(EPROM)，或可编程只读存储器(PROM))及其相关联的套接字，以及其他可移除存储单元及接口，其允许软件和数据从可移除存储单元传输到计算机系统。
计算机系统还可以包括通信接口。通信接口允许软件和数据在计算机系统与外部设备之间传输。通信接口的示例可以包括调制解调器、网络接口(诸如以太网卡)、通信端口、个人计算机存储卡国际协会(PCMCIA)槽和卡等。经由通信接口传输的软件和数据为信号形式，信号可以是电子、电磁、光学或能够被通信接口接收的其他信号。这些信号经由通信路径(例如，信道)被提供给通信接口。此信道承载信号并且可以使用线、电缆、光纤、电话线、蜂窝链路、射频(RF)链路、无线及其他通信信道来实现。
术语“计算机程序介质”和“计算机可用介质”以及“计算机可读介质”被用来总体指代诸如可移除存储驱动器和硬盘中的硬盘之类的介质。这些计算机程序产品为计算机系统提供软件。
计算机程序(也称为计算机控制逻辑)被存储在主存储器和/或辅助存储器中。也可以经由通信接口接收计算机程序。当此类计算机程序被执行时，使得计算机系统能够执行如本文所讨论的某些特征。具体地，当计算机程序被执行时，使得处理器能够执行各个实施例的某些特征。因此，这种计算机程序代表计算机系统的控制器。
在各种实施例中，软件可以被存储在计算机程序产品中并且使用可移除存储驱动器、硬盘驱动器或通信接口加载到计算机系统中。当控制逻辑(软件)被处理器执行时，使得处理器执行如本文所描述的各种实施例的功能。在各种实施例中，可以使用诸如专用集成电路(ASIC)的硬件部件来代替基于软件的控制逻辑。对于(多个)相关领域的技术人员来说，硬件状态机器的实现以便执行本文所描述的功能将是显而易见的。
网页客户端包括经由任何网络通信的任何设备(例如，个人计算机)，例如诸如本文所讨论的那些。此类浏览器应用包括安装在计算单元或系统内的互联网浏览软件，以进行在线交易和/或通信。这些计算单元或系统可以采用计算机或计算机组的形式，尽管可以使用其他类型的计算单元或系统，包括膝上型计算机、笔记本计算机、平板电脑、手持计算机、个人数字助理、机顶盒、工作站、计算机服务器、主机电脑、微型计算机、PC服务器、普及型计算机、计算机网络集、个人计算机、自助服务终端、终端、销售点(POS)设备和/或终端、电视、或能够在网络上接收数据的任何其他设备。网页客户端可以操作微软公司提供的互联网浏览器或Edge浏览器、谷歌提供的谷歌浏览器、苹果电脑提供的Safari浏览器、或任何其他可用于访问互联网的软件包。
从业人员将理解，网页客户端可能会或可能不会直接与应用服务器联系。例如，网页客户端可以通过另一个服务器和/或硬件部件访问应用服务器的服务，这些服务器和/或硬件部件可以直接或间接连接到互联网服务器。例如，网页客户端可以经由负载平衡器与应用服务器进行通信。在各种实施例中，通过商业上可获得的web浏览器软件包来通过网络或互联网进行访问。
网页客户端可以实现诸如安全套接层(SSL)和传输层安全(TLS)等安全协议。网页客户端可以实现包括http、https、ftp和sftp的多个应用层协议。此外，在各种实施例中，示例系统的部件、模块和/或发动机可以被实现为微应用程序或微应用(micro-app)。微应用程序通常部署在移动操作系统的上下文中，包括例如苹果公司提供的iOS、谷歌提供的安卓、微软公司提供的视窗移动设备(Windows Mobile)等。微应用可以被配置为通过管理各种操作系统和硬件资源的操作的一组预定规则，来利用较大操作系统和相关硬件的资源。例如，在微应用期望与除了移动设备或移动操作系统之外的设备或网络通信时，微应用可以在移动操作系统的预定规则下利用操作系统的通信协议和相关设备硬件。此外，在微应用期望来自用户的输入时，微应用可以被配置为请求来自操作系统的响应，该操作系统监视各种硬件部件，然后将检测到的输入从硬件通信到微应用。
本文所使用的“标识符”可以是唯一地标识物品(例如电池100/200)的任何合适的标识符。例如，标识符可以是全局唯一标识符。
本文所使用的“网络”可以包括结合硬件和/或软件部件的任何云、云计算系统或电子通信系统或方法。各方之间的通信可通过任何合适的通信信道，诸如，例如，电话网络、外联网、内联网、互联网、交互点设备(销售点设备、智能手机、蜂窝电话、自助服务终端(kiosk)等)、在线通信、卫星通信、离线通信、无线通信、应答器通信、局域网(LAN)、广域网(WAN)、虚拟私人网络(VPN)、联网的或链接的设备、键盘、鼠标和/或任何合适的通信或数据输入模态来完成。此外，尽管这里频繁地将本系统描述为利用TCP/IP通信协议来实现，但是系统还可以使用IPX、
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talk、IP-6、NetBIOS、OSI、任何隧道协议(例如，IPsec、SSH)或任何数量的现有或将来出现的协议来实现。如果网络处于公用网络，诸如互联网的性质，则假定网络不安全并且对窃听者开放可能是有利的。涉及结合互联网使用的协议、标准和应用软件的具体信息通常为本领域技术人员所知晓，且由此在这里不需予以详细说明。参见，例如，Dilip Naik，互联网标准和协议(Internet Standards and Protocols)(1998)；
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2完全(
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2Complete)，若干作者，(西贝克斯出版社(Sybex)1999)；DeborahRay和Eric Ray，精通HTML 4.0(Mastering HTML 4.0)(1997)；以及Loshin，TCP/IP明确说明(TCP/IP Clearly Explained)(1997)还有David Gourley和Brian Totty，HTTP，权威指南(HTTP,The Definitive Guide)(2002)，其内容通过引用并入本文(除了任何主题的免责声明或否认之外，并且除非所包含的材料与此处的明确公开内容相抵触，在这种情况下，以本公开内容中的语言为准)。各种系统部件可以独立地、分别地或共同地经由数据链路适当地耦合到网络。
“云”或“云计算”包括用于实现对可配置计算资源(例如，网络、服务器、存储、应用、以及服务)的共享池可方便的按需网络访问的模型，该共享池可以利用最小的管理工作或服务提供商交互来快速地供应和释放。云计算可以包括位置不相关计算，由此，共享服务器向计算机和其他设备按需提供资源、软件和数据。有关云计算的更多信息，请参阅NIST(美国国家标准技术研究院)对云计算的定义，网址为https://doi.org/10.6028/NIST.SP.800-145(上次访问时间为2018年7月)，在此通过引用整体并入本文。
如本文所使用的，“传输”可以包括通过网络连接将电子数据从一个系统部件发送至另一个系统部件。另外，如本文所使用的，“数据”可以包括以数字或任何其他形式，包含诸如用于存储的命令、询问、文件、数据等的信息。
系统构想与网页服务、效用计算、普遍和个性化计算、安全和身份解决方案、自主计算、云计算、商品计算、移动及无线解决方案、开源、生物识别、网格计算和/或网式计算相关联地使用。
本文讨论的任何数据库可以包括关系、层级、图形、区块链、或面向对象的结构和/或任何其他数据库配置。可以用于实现数据库的常见数据库产品包括
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(纽约州阿蒙克市)的DB2、可从甲骨文公司(
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Corporation)(加利福尼亚州红木岸)获得的各种数据库产品、微软公司(
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Corporation)(华盛顿州雷德蒙德)的
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或
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SQL
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MySQL AB公司(瑞典乌普萨拉)的MySQL、
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Apache
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的HBase、MapR-DB或者任何其他合适的数据库产品。此外，可以以任何合适的方式将数据库组织为例如数据表或查找表。每个记录可以是单个文件、一系列文件、一系列关联的数据字段或任何其他数据结构。
本文讨论的任何数据库可以包括由多个计算设备(例如，节点)在对等网络上维护的分布式分类帐。每一个计算设备分布式分类帐的副本和/或部分副本，并与网络中的一个或多个其他计算设备进行通信，以验证数据并将该数据写入分布式分类账。该分布式分类帐可以使用区块链技术的特征和功能，包括，例如，基于共识的验证、不变性和加密链接的数据块。该区块链可以包括包含数据的互连块的分类帐。区块链可以提供增强的安全性，因为每一个区块都可以保存单独的交易和任何区块链可执行文件的结果。每一个区块可以链接到前一个块，并且可以包括时间戳。区块可以链接，因为每一个区块可以包括区块链中先前区块的哈希值。链接的区块形成链，只允许一个后继区块链接到单个链的一个其他前任区块。在从先前统一的区块链建立分歧链处叉可以是可能的，尽管通常只有一条分歧链会被维护为共识链。在各种实施例中，区块链可以实施智能合约，以分散的方式进行数据工作流程。该系统还可以包括部署在诸如，例如，计算机、平板电脑、智能手机、物联网设备(“IoT”设备)等用户设备上的应用。该应用可以与区块链通信(例如，直接地或经由区块链节点)以传输和检索数据。在各种实施例中，管理组织或联盟可以控制对存储在区块链上的数据的访问。向(多个)管理组织注册可以使得能够参与区块链网络。
通过基于区块链的系统执行的数据传输可以在一定时间内传播到区块链网络内的连接对等端，该持续时间可以由所实施的特定区块链技术的区块创建时间确定。该系统还至少部分地由于存储在区块链中的数据的相对不变性而提供更高的安全性，从而降低了干预各种数据输入和输出的可能性。此外，该系统还可以通过在将数据存储在区块链上之前对数据执行加密过程来提供更高的数据安全性。因此，通过使用本文所述的系统传输、存储和访问数据，数据的安全性得到了提高，这降低了计算机或网络受到损害的风险。
在各种实施例中，该系统还可以通过提供公共数据结构来减少数据库同步错误，因而至少部分地提高存储数据的完整性。该系统还提供了优于常规数据库(例如，关系数据库、分布式数据库等)的可靠性和容错能力，因为每一个节点都使用所存储的数据的完整副本进行操作，因而至少部分减少了由于本地网络中断和硬件故障而导致的停机时间。该系统还可以在具有可靠和不可靠对等端的网络环境中提高数据传输的可靠性，因为每一个节点都将消息广播到所有连接的对等端，并且由于每一个区块都包含到先前区块的链接，因此节点可以快速检测到丢失的区块，并将对丢失的区块的请求传播到区块链网络中的其他节点。
公开了用于确定在充电状态可能变化的各种条件下(即，当电池连接到电源或负载中的至少一个时)操作的电池的充电状态(SOC)的系统和方法。虽然存在确定电池充电状态的各种方法，但本文公开的方法新颖且独特，因为它仅使用来自电池的电压数据来确定充电状态，并且不使用或不需要电流值。通常，需要流入和/或流出电池的电流来确定电池的SOC或其任何变化。然而，收集当前信息增加了确定充电状态的系统的复杂性，使系统的实现成本更高，因此不太理想，特别是当需要在不同地理位置监控多个小型电池时。为了简洁起见，本文不详细描述用于确定操作中的电池的充电状态的常规技术及其测量、优化和/或控制。
如本文将更详细地描述的，在一些实施例中，电池监控系统可以被设计用于确定连接到电源系统(例如，包括电源或负载中的至少一个)的电池的充电状态，其中电池可以向电源系统提供能量或从电源系统接收能量，在这两种情况下，都会改变所连接的电池的充电状态。电池监控系统可以包括电池监控电路，该电池监控电路可以嵌入或附接到单体或电池上。
在一些实施例中，该系统被设计为进行这些确定而无需将外部测试设备连接到电池，无需物理接触电池，等等。在一些实施例中，该系统可以被设计为计算个体单体(即，单个单体电池)、串联或并联电气连接的多个单体(即，多单体电池)或串联或并联电气连接的多个单个或多单体(multi-monobloc)电池的充电状态。例如，电池或多个电池可以在远程位置操作，在该远程位置处该电池或该多个电池的操作处于备用(备份)模式是关键的，使得该电池或该多个电池的充电状态的历史对于理解电池是否能够满足该应用的备用要求是关键的。又例如，一个或多个电池可以安装在一个船队上，该一个或多个电池离开港口之前，可能需要确定它们的充电状态，以防止在重新停靠之前电量耗尽。作为又一个例子，一个或多个电池可以安装在远离电网房屋或接收太阳能的其他建筑物中，并且在任何给定的时间可能期望了解此类电池的充电状态，以确定是否存在足够的电荷来执行特定的动作(诸如运行空调单元或洗碗机)。
图5示出了示例电池和电源系统。在一些实施例中，该系统包括一个或多个单体500、以及远程设备510。在一些实施例中，单体500连接到电源系统530。
在一些实施例中，每一个单体500可以包括附接的或嵌入的电池监控电路505。电池监控电路505可以包括收发器、用于感测单体的温度(Tx)的温度传感器、以及用于感测单体的电压(Vx)的电压传感器。在示例实施例中，电池监控电路505被配置为将表示Tx和Vx的信号或数据传输到远程设备510。例如，单体500可以包括电子部件或电路(诸如监控电路505)、该电子部件或电路可以经由无线协议(诸如蓝牙、蜂窝、近场通信、Wi-Fi或任何其他合适的无线协议)与远程设备510(例如，便携式电子设备、服务器、网关或基于云的系统)通信。
本文将分析描述为发生在远程设备510中。然而，在一些实施例中，远程设备510可以包括设备的组合。例如，便携式电子设备可以与单体500通信，但是信息的计算和显示等可以在计算机和/或便携式电子设备之间分开。进一步，分析可以单独在电池监控电路505中发生，或者在电池监控电路505与远程设备510结合工作以共享分析操作的情况下发生。在一个示例实施例中，便携式电子设备接收已部分处理的Vx和Tx数据，服务器执行分析，并且便携式电子设备显示分析的结果。
该系统(即，监控电路505)可以被设计为感测或检测单体500的瞬时内部温度(Tx)和电压(Vx)。该系统(诸如单体500或远程设备510)可以进一步被设计成确定平均电压(Vxave)。可以以任何合适的方式确定Vxave，但是在一些实施例中，通过在预定时间段(tavg)中对电池电压(Vx)求平均来确定Vxave。在一些实施例中，Vxave在电池监控电路505中被计算并且被传输到远程设备510。
图6示出远程设备600的示例。远程设备600可以是个人计算机、膝上型计算机、大型计算机、掌上型计算机、个人助理、移动设备或任何其他合适的处理装置，并且可以是参考图6描述的相对应元件。在一些实施例中，远程设备600是被配置为接收和处理如本文所公开的Tx和Vx数据的移动电话或平板电脑。远程设备600可以包括接收器605、处理器610、用户界面615和充电监控部件620。
在一些实施例中，接收器605可以利用网络访问设备(能够经由多个有线或无线协议中的任何一个进行通信)。在这方面，接收器605可以包括与网络访问设备结合的单个天线或多个天线，以传输和/或接收信息。接收器605可以包括上述的任何硬件或其组合。
如上所述，处理器610可以包括如上所述的能够实现逻辑的任何处理器或控制器。在一些实施例中，远程设备600可以进一步包括如上所述的非瞬态存储器。
用户界面615可以使用户能够与远程设备600交互。在一些实施例中，用户界面615可以包括扬声器、显示器、触摸屏、图形用户界面(GUI)等。
充电监控部件620可以包括电压部件625、操作状态部件630、SOC部件635和相关部件640。
电压部件625可以，例如，通过在预定时间段(tavg)内对一个或多个单体的Vx求平均值来确定Vxave。在一些实施例中，从电池监控电路提供Vxave，但是电压部件仍然可以进一步对Vxave求平均。在一些实施例中，接收电压读数而不传输时间戳，而是在从单体接收电压读数时将其记录。可以将这些求和并且除以数据点的数量，以得到新的Vxave。在一些实施例中，可以将tavg记为第一次采样到最后一次采样时的时间Vx。
操作状态部件630可以基于(多个)单体的所检测的电压中的一个或多个或基于来自电压部件625的Vxave来确定一个或多个单体的操作状态。在一些实施例中，操作状态部件630可以基于(多个)单体的先前操作状态来确定操作状态。在示例实施例中，操作状态可以包括以下模式中的任何一种：休眠、充电、浮动、放电、均衡、起动(Crank)。
休眠模式指示电池与任何电源、能源或任何负载断开。例如，与电网电压和任何负载断开的电池处于休眠模式。此外，存储在仓库中或装运期间的电池处于休眠模式。
充电模式指示电池正在被充电。这可以发生在，例如，当电网电源在预留应用中恢复到电池并且电池开始从电网接收能量时，或者当发动机在汽车应用中运行并且启动电池从交流发电机接收能量时，或者当工业电源电池实际插入该工业电源电池充电器以在使用后恢复能量时。
浮动模式指示电池连接到电源(诸如电网)和/或负载，但已经充满电。这可以发生在，例如，处于预留应用中的电源完全充满电，并且电网提供了负载所需的全部功率。在另一个示例中，浮动模式可以发生在当先前处于充电模式的汽车电池充满电并且来自发动机交流发电机的剩余电流没有增加电池所存储的能量时。
放电模式指示电池正在向负载供电。例如，放电模式可以发生在当电网电力丢失并且需要备用电源电池为负载供电时，或者当电网电力被提供但提供的电力不足以为负载供电时。
均衡模式是一种特别设计的模式，其中包括电池的多个单体被故意地过度充电，以确保包括电池的多个单体中的所有单体处于完全充电状态。均衡模式通过各种方式实现，具体取决于电池的化学性质。在一些实施例中，对于铅酸电池，先前处于浮动模式的电池可以具有将其所连接电源的电压增加一段时间以使电池过充的电压，从而确保包括电池的所有单体已经达到完全充电。
起动(Crank)模式仅适用于在发动机起动应用中工作的电池。在这种应用中，当电池提供起动和开启发动机所需的高功率时，电池可能处于起动模式。
SOC部件635可以基于操作状态和来自电压部件625的至少一个所检测的电压或平均电压，来计算一个或多个单体的SOC。SOC计算的确定将在下文更详细地提供。
相关部件640可以确定电压和充电状态的相关性。下面将进一步描述此操作。
在一些实施例中，部件625、630、635、640可以在一个或多个处理器或控制器中实现，诸如处理器610。
图7示出了用于确定连接到电源系统的电池中的充电状态的示例性方法700。在一些实施例中，方法700的部分或全部步骤可以由处理器执行一组代码来控制设备的功能元件来执行。附加地或替代地，可以使用专用硬件来执行方法700中的一些或全部。通常，可以根据本公开的方面描述的方法和过程来执行这些操作。例如，该操作可以由各种子步骤组成，或者可以结合本文所述的其他操作来执行，等。
在框705中，电池监控电路可以检测电池的一个或多个温度(Tx)和电池的一个或多个电压(Vx)。温度可以是内部的或外部的，并且电压可以对应于电池(可以包括一个或多个单体)端子的电压。
在框710中，温度和电压可以由电池监控电路经由网络接入设备、收发器和/或天线等传输到远程设备。在一些实施例中，如上所述，电池监控设备上的处理器或控制器可以确定平均温度和/或平均电压，并且可以将平均电压和/或温度传输到远程设备。在这方面，远程设备可以接收包括一个或多个单体的电压和/或温度的传输(诸如无线传输)。在一些实施例中，该步骤的操作可以由参考图6描述的发射器、接收器和/或收发器来执行。
在框715中，远程设备可以通过在预定时间段tavg内对单体的Vx取平均来确定平均电压(Vxave)。在一些实施例中，该步骤的操作可以由参考图6描述的电压部件来执行。
在框720中，远程设备可以基于电池的检测到的电压、检测到的温度、平均电压、平均温度或先前的操作状态中的至少一个来确定电池的当前操作状态。用于确定的系统和方法与现有的系统和方法同时发展。
在一些实施例中，该系统以新颖的方式使用仅操作中电池的电压，来确定电池的操作模式。常规地，电池电流值用于确定工作模式。然而，当前系统和方法可以仅使用电池电压(以及潜在的先前的操作模式或状态)来确定操作模式或状态。这样可以简化和最小化数据收集硬件的成本，并最小化必须由电池监控电路处理的数据量。虽然操作模式的检测将就电池方面来进行讨论，应当理解，对于单个单体以及多个单体(电池可以包括单个单体(单个单体电池)或多个串联或并联的单体(多单体电池))，甚至多个串联或并联的单体电池，可以以类似的方式确定工作模式。
在框725中，充电状态和平均电压值之间可以建立经验关系。例如，经验相关性可以使用特定电池或特定电池的模拟物通过实验来确定，或者可以基于电池的特定化学性质的充电状态和电压之间的估算关系来确定。
简要参考图8，示出了用于在充电状态和平均电压值之间建立经验相关性的方法800。在框805中，可以选择特定类型的电池或单体。例如，特定类型的单体可以对应于特定的化学物质、单体的大小、单体的电压和电流特性等。
在框810处，可以确定各自对应于特定电压电平的两个或更多个SOC。这些SOC和电压测量可以在样品电池或单体上执行，或在选择的多个电池或单体上执行。例如，可以使用电流值或确定充电状态的任何其他方法来确定SOC值。
在框815中，可以执行曲线拟合以将曲线拟合到两个或更多SOC和相对应的电压。所得到的曲线可以以曲线图、方程式等形式提供，并用作具有与被测试电池或单体相似特性的任何电池或单体的充电状态和平均电压值之间的经验相关性。
返回参考图7并且在框730中，经验相关性可以存储到非瞬态存储器中。在一些实施例中，经验相关性可以存储在远程设备的存储器中。在一些实施例中，经验相关性可以存储在监控电路的存储器中，使得访问监控电路的任何远程设备可以确定电池或单体的经验相关性。
在框735中，远程设备(或监控电路的处理器)可以基于当前操作状态、平均电压和/或经验相关性来计算充电状态(SOCx)。例如，处理器可以基于作为单体平均电压的函数的经验相关性和基于当前操作状态来确定SOC。SOC值可以表示单体当前充电的百分比，介于0％和100％之间(包括0％和100％)。在一些实施例中，该步骤的操作可以由参考图6描述的SOC部件来执行。
如上所述，由系统确定的操作模式可以包括以下一种或多种模式：休眠、充电、浮动、放电、均衡和起动。
在一些实施例中，系统可以包括特定于电池的特性和/或电池在其中工作的特定应用的信息。在一些实施例中，此类信息可以存储在监控电路的存储器中，或者可以存储在远程设备的存储器中。例如，电池和专用的特性可能包括生产日期、电池容量及建议的操作参数，诸如电压和温度限制。在一些实施例中，电池和专用的特性可以包括电池的化学性质-例如，吸收性玻璃毡状铅酸、凝胶状电解质铅酸、富液式铅酸、锂锰氧化物、钴酸锂、磷酸铁锂、锂镍锰钴、锂钴铝、镍锌、锌空气、镍金属氢化物、镍镉等。
在示例实施例中，电池的特定特性可能是电池制造商、型号、以安培小时(Ah)为单位的电池容量、标称电压、浮动电压、充电状态与开路电压、充电状态、负载电压和/或均衡电压等。此外，该特性可以包括任何合适的专用的特性。
在一些实施例中，表征电池的该信息可以通过将该信息手动输入到在移动设备上运行的软件程序中、输入到由服务器呈现给计算机或移动设备的web接口中或通过任何合适的数据输入方法来进行输入。在其他示例实施例中，可以从菜单或清单中选择表征电池的该信息(例如，从菜单中选择电池的供应商或型号)。在其他示例实施例中，可以通过扫描电池上的QR码来接收该信息。在其他示例实施例中，表征电池的信息可以存储在一个或多个数据库(例如，通过用户提供链接到存储该信息的数据库的标识符)。例如，诸如汽车部门的数据库、电池制造商和OEM数据库、车队数据库以及其他合适的数据库可能具有对表征电池或应用有用的参数和其他信息。此外，该特性可以是任何合适的专用的特性。
在一些实施例中，如果电池中嵌入或附接有电池监控电路，则可以将电池和应用特定特性编程到电路上(例如，在电池参数表中)或存储在另一个非瞬态存储器中。在该情况下，每一个电池的这些特性随电池一起移动，并且可以由执行本文描述分析的任何系统访问。在一些实施例中，电池和专用的特性可以远离电池存储在远程设备中。此外，可以使用任何合适的用于接收表征电池的信息的方法。在一些实施例中，该信息可以存储在移动设备上、数据收集设备上(例如，网关)、或在云中。
在一些实施例中，该系统被进一步配置为接收和存储与电池充电器有关的特性(例如，充电器制造商、型号、电流输出和充电算法)。
在该申请中，电池和单体可以互换使用。在一些实施例中，单体可以包括铅酸电池。该铅酸电池可以是铅酸电池中的任何类型。例如，该铅酸电池类型可以是以下中的一个：可吸收的玻璃垫电池、凝胶电解质电池或富液式电池。在一些实施例中，单体可以锂锰氧化物、钴酸锂、磷酸铁锂、锂镍锰钴、锂钴铝、镍锌、锌空气、镍金属氢化物、镍镉、或其他任何化学物质。
尽管本文主要在电池的上下文中描述，并且作为铅酸能量存储设备，本系统和方法可以适用于各种尺寸和配置的其他电化学能量存储设备，例如锂锰氧化物、钴酸锂、磷酸铁锂、锂镍锰钴、锂钴铝、镍锌、锌空气、镍金属氢化物、镍镉或任何其他化学物质。因此，在一些实施例中，本文描述的系统和方法可以适用于确定任何电化学能量存储设备的充电状态。因此，在适用的情况下，本文中关于电池或单体的公开内容应理解为可适用于任何单体、电池、多个单体和电池或其他电化学能量存储设备。
基于接收到的Tx和/或Vx、与单体或电池相关联的各种经验相关性以及单体或电池的当前操作状态，远程设备被设计为确定单体或电池的充电状态。在一些实施例中，充电状态由可用于电池的电池容量的量表示为电池最大存储容量的百分比。例如，容量为100安培小时(Ah)且当前存储65Ah的电池处于65％的充电状态。因此，以安培小时为单位的当前电池容量和以百分比表示的充电状态可以互换使用，以表示电池的可用能量的量。
在一些实施例中，基于操作模式、电压、温度、电池特定信息和/或应用特定信息来近似电池的充电状态。
在放电模式下，充电状态可以直接基于电池电压、使用实验确定的数据(放电期间的电池电压与特定电池的充电状态相关)进行估算，或者可以针对特定电池化学物质、使用特定电池的已知数据(这是同一化学物质的多个其他电池的典型性能)大体地估算充电状态。该估算可以进一步基于与特定应用和特定电池相关联的电压和充电状态信息。
在一些实施例中(例如，对于船用拖曳电动机)，远程设备可以利用电池和有关为感兴趣的电动机供电的感兴趣的电池的电压SOC曲线的应用特定信息进行编程。可以在安装电池时直接对远程设备进行这种编程，和/或当电池附接到电池或嵌入到电池中时，可以从被编程的电池监控电路无线地获得电池和应用特定信息。然后，远程设备可以将所监控到的电压与该曲线进行比较，以确定放电模式下的当前充电状态。远程设备使用的电池和应用特定信息可以因电池和应用而变化。例如，如果同一个电池为船的主推进电动机供电，则信息的应用部分与为拖曳电动机供电时的应用部分不同。
在一些实施例中，在使用电池期间，通过使用开路电压和充电状态之间的关系来计算充电状态来确定放电期间的电池电压与特定电池的充电状态之间的关系，其中，在两个休眠时间段的放电期间监控Vx，可以使用开路电压确定针对这两个休眠时间段的充电状态。根据电压随时间的变化关系和充电状态在同一时间段内的变化，可以得到负载电压和充电状态之间的关系。对各种放电进行此计算，然后提供一个充电状态与负载电压的范围，可以用于估算放电期间的充电状态，而不依赖于任何外部可用数据。
在充电模式中，可以基于充电设备(例如，发动机驱动的交流发电机)的设计输出来估算充电状态。在一个示例中，交流发电机提供充电电流，通常在对放电的电池充电时以全输出操作。因此，在该示例中，交流发电机的设计输出是对电池充电速度的限制，并且是已知的恒定值。
·例如，小于50安培充电率时为0.010安培小时/秒
·例如，大于50安培充电率时为0.018安培小时/秒
因此，已知模式是充电模式，电池电压信息和电池和特定应用信息的组合可以用于通过将充电模式中每单位时间返回电池的容量乘以充电模式中的时间，来估算在充电事件期间电池容量的增加。然后，可以将此容量添加到电池进入充电模式时的容量(充电状态)，以确定充电模式结束时的容量(充电状态)。
在一些实施例中(例如，叉车电池连接到充电器)，如果已知该模式是充电模式，则电池和应用特定信息可以包括关于充电器的信息，并且该信息可以与电压信息组合以估算充电状态。
在浮动模式中，电池充满电，因此，电池处于100％充电状态。进入浮动模式后，任何先前计算的充电状态将重置为100％。
在均衡模式中，电池同样充满电，因此，电池处于100％充电状态。进入均衡模式后，任何先前计算的充电状态将重置为100％。
在休眠模式下，实际充电状态可以直接基于电池电压(在非负载下)、使用经实验确定以将开路电压与特定电池的充电状态相关联的数据来进行估算，或针对特定的电池化学物质、使用针对特定电池已知的数据(这是多种其他电池的典型性能)来大体地估算实际充电状态。因此，如果已知该模式是休眠模式，则可以估算充电状态，例如，基于电池电压和电池特定信息，诸如与特定电池的开路电压与充电状态相关的曲线。
在一些实施例中，该系统被配置为针对处于休眠模式的电池计算充电状态。充电状态可以基于经验相关性作为单体的Vxave的函数，其中充电状态表示电池当前电荷在0％到100％之间(包括0％和100％)的百分比。系统可以进一步被配置为在电池和远程设备之间无线通信数据，以在远程设备上显示充电状态。
在一些实施例中，并且参考图6，相关部件640可以用于基于单体类型来确定充电状态与平均电压(Vxave)(例如，在休眠模式下)之间的经验相关性。在一些实施例中，经验相关性可以基于特定类型单体的实验室测试(例如，吸收性玻璃毡状铅酸、凝胶状电解质铅酸和富液式铅酸，这些电池的特定制造商或型号)。该相关性活动可以在电池监控之前很久、远离被监控的电池发生。然而，在一些实施例中，由相关部件640开发的相关性可以保存在嵌入或附接到单体的电池监控电路、远程设备上、或云中、服务器上、数据库中等，以便在被调用时使用。
在一些实施例中，建立充电状态(SOCx)和平均电压(Vxave)之间的经验相关性包括：选择特定的单体类型；测量分别对应于两个或更多个开路电压的两个或更多个充电状态；将曲线拟合到两个或多个充电状态和相应的开路电压，以生成表征特定电池类型的Vx相对于SOCx的经验相关性。
在一些实施例中，相关部件640可以基于单体的类型在休眠模式下建立SOCx和平均电压(Vxave)之间的经验相关性，其中单体的类型例如是以下中的一个：吸收性玻璃毡状铅酸、凝胶状电解质铅酸、富液式铅酸。在一些实施例中，相关部件640可以被设计为基于所选择的单体的实验室测试来建立充电状态(SOCx)和Vxave之间的经验相关性。在另一个示例实施例中，SOCx的经验相关性是线性函数。这样，相关部件640可以被配置为接收关于单体的类型(例如，型号、制造商)的输入，并且针对单体的型号在Vx的范围内测量SOCx(例如，通过测量分别对应于两个或更多个开路电压的两个或更多个充电状态)。在一些实施例中，相关部件进一步被配置为将方程拟合到测量结果，其中，经验相关性至少部分地基于拟合方程。例如，相关部件640可以被设计为使曲线拟合到两个或更多个充电状态和相对应的开路电压，以生成表征针对特定电池类型的Vx相对于SOCx的经验相关性。在那个示例中，该系统被配置为：测量对应于第一开路电压的第一充电状态；测量对应于第二开路电压的第二充电状态；并拟合两个或更多个Vx相对于SOC点之间的曲线，以生成表征特定电池类型或其任何组合的Vx相对于SOC的经验相关性。
在起动模式下，充电状态在起动模式持续时间内的变化可以估算，例如，基于电池起动的发动机的尺寸(例如，应用特定信息)。例如，发动机的气缸数可以很好地估算内燃机的尺寸，从而提供起动所需的容量。
·例如，对于4缸和6缸发动机，0.110安培小时/秒
·例如，对于8缸发动机，0.120安培小时/秒
因此，已知模式是起动模式，电池电压信息和电池和特定应用信息的组合可以用于通过将在起动模式下每单位时间起动发动机所需的容量乘以在起动模式下的时间，来估算在起动事件期间电池容量的减少。然后，可以从电池进入起动模式时的容量(充电状态)中减去该容量，以确定起动模式结束时的容量(充电状态)。
例如，在要起动的电池和发动机非常冷且电池容量降低的情况下，确定起动模式下使用的容量非常重要。如果起动模式结束时的充电状态较低，则可以要求发动机怠速运转或不关闭，直到电池容量恢复到足以确保发动机能够成功启动为止。
充电状态可以重置，以补偿每个操作模式下充电状态变化估算值的漂移。
·例如，当电池首次进入浮动模式时，充电状态可重置为80％
·例如，在电池处于浮动模式一段时间后，充电状态可以重置为100％
电池的充电状态在许多情况下都是有用的。在一些实施例中，在发动机关闭后，车辆中的负载可能已被保留。例如，门保持打开可以导致门控灯保持亮起。当电池处于放电模式时，可以向车主发出低充电状态警告(例如，通过电子邮件或SMS短信)，表明电池正在放电并已达到充电状态阈值(例如，80％)。
在一些实施例中，车辆可以停放在机场几天到几周。可以监控处于休眠模式中的电池的自放电，如果电池正达到车主返回取回车辆时会危及其起动发动机的能力的充电状态，则可以警告车主。
在该示例实施例中，系统可以被配置为在电池的子集内区别该电池的子集中的正常电池群体之外的异常的电池，并且将异常的电池标示为可能有缺陷的电池。在这方面并返回对图7的参考，在框740中，远程设备可以基于所确定的SOC来确定异常单体或电池。例如，如果49个电池的“年龄”都大致相同，并且都已经被类似地使用和充电，但是一个电池具有很低的充电状态电平，则远程设备可以配置为评估该电池异常。在又另一个示例实施例中，系统可以被配置为在一组相似的电池中识别有缺陷的电池。
在框745中，远程设备可以将异常的单体标识为潜在缺陷。该系统可以进一步提供警报，或采取安全措施以保护电池、有缺陷的电池周围的环境以及在电池周围工作的人员。
在框750中，远程设备可以输出包括在框735中确定的当前SOC的信息。例如，远程设备可以经由扬声器等在显示器、触摸屏上输出SOC。
本公开的原理可以与其他申请中公开的原理组合和/或结合使用。例如，本公开的原理可以与以下公开的原理组合：2018年7月26日提交的美国序列No.16/046,777，题为“具有内部监控系统的电池”(BATTERY WITH INTERNAL MONITORING SYSTEM)；2018年7月26日提交的美国序列No.16/046,727，题为“用于监控和执行电池诊断的能量存储设备、系统和方法”(ENERGY STORAGE DEVICE,SYSTEMS AND METHODS FOR MONITORING AND PERFORMINGDIAGNOSTICS ON BATTERIES)；2018年7月26日提交的美国序列No.16/046,883，题为“用于确定断开电池充电状态的系统和方法”(SYSTEMS AND METHODS FOR DETERMINING A STATEOF CHARGE OF A DISCONNECTED BATTERY)；2018年7月26日提交的美国序列No.16/046,671，题为“利用电池工作数据的系统和方法”(SYSTEMS AND METHODS FOR UTILIZINGBATTERY OPERATING DATA)；2018年7月26日提交的美国序列No.16/046,709，题为“利用电池工作数据和外源数据的系统和方法”(SYSTEMS AND METHODS FOR UTILIZING BATTERYOPERATING DATA AND EXOGENOUS DATA)；2018年7月26日提交的美国序列No.16/046,747，标题为“确定电池操作时健康的系统和方法”(SYSTEMS AND METHODS FOR DETERMININGCRANK HEALTH OF A BATTERY)；2018年7月26日提交的美国序列No.16/046,774，题为“确定单体保留时间的系统和方法”(SYSTEMS AND METHODS FOR DETERMINING A RESERVE TIMEOF A MONOBLOC)；2018年7月26日提交的美国序列No.16/046,687，题为“确定电池工作模式的系统和方法”(SYSTEMS AND METHODS FOR DETERMINING AN OPERATING MODE OF ABATTERY)；2018年7月26日提交的美国序列No.16/046,811，题为“确定电池充电状态的系统和方法”(SYSTEMS AND METHODS FOR DETERMINING A STATE OF CHARGE OF A BATTERY)；2018年7月26日提交的美国序列No.16/046,792，题为“监控和呈现电池信息的系统和方法”(SYSTEMS AND METHODS FOR MONITORING AND PRESENTING BATTERY INFORMATION)；2018年7月26日提交的美国序列No.16/046,737，题为“确定单体健康状况的系统和方法”(SYSTEMS AND METHODS FOR DETERMINING A HEALTH STATUS OF A MONOBLOC)；2018年7月26日提交的美国序列No.16/046,773，题为“检测电池盗窃的系统和方法”(SYSTEMS ANDMETHODS FOR DETECTING BATTERY THEFT)；2018年7月26日提交的美国序列No.16/046,791，题为“用于检测电池热操作的系统和方法”(SYSTEMS AND METHODS FOR DETECTINGTHERMAL RUNAWAY OF A BATTERY)；2018年7月26日提交的美国专利申请No.16/046,855，题为“用于能量存储设备的操作条件信息系统”(OPERATING CONDITIONS INFORMATIONSYSTEM FOR AN ENERGY STORAGE DEVICE)。上述每一个申请的内容通过参考整体合并于此。
在描述本公开时，将使用下列术语:除非上下文另有明确规定，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数对象。因此，例如，对一个项的引用包括对一个或多个项的引用。术语“一个”指的是一个、两个或更多个，一般指数量的部分或全部的选择。术语“多个”指的是项中的两个或更多个。术语“约”是指数量、尺寸、大小、配方、参数、形状和其他特征不需要精确，但可以近似和/或更大或更小，根据所需，反映出可接受的公差、转换因素、四舍五入、测量误差等和本领域技术人员已知的其他因素。术语“基本上”是指所述特性、参数或值不需要精确地实现，而是指偏差或变化，包括例如，公差、测量误差、测量精度限制和本领域技术人员已知的其他因素，可能出现的数量不排除特性预期提供的效果。数值数据可以在本文中以范围格式表示或呈现。应当理解，这样的范围格式仅用于方便和简洁，因此应当灵活地解释，以不仅包括明确地表示为范围的限制的数值，而且被解释为包括该范围内包含的单个值或子范围的所有，如同每一个数值和子范围都被明确所述了。举例来说，“约1至5”的数值范围应当解释为不仅包括明确所述的约1至约5，还应当包括指定范围内的单个值和子范围。因此，包括在这个数值范围内的是单个值，如2、3和4，以及子范围诸如1-3、2-4和3-5等。该原则同样适用于只叙述一个数值的范围(例如，“大于约1”)，并且应适用于不考虑所描述范围的宽度或特性。为了方便，可以在公共列表中呈现多个项。然而，这些列表应当理解为列表中的每一个构件都被单独地标识为一个分开且唯一的构件。因此，不应当将此类列表上的任何单个构件仅根据其在一个公共组中的呈现而视为同一列表上的任何其他构件的事实上的等同，而没有相反的指示。此外，如果术语“和”与“或”与一列表项结合使用，则应当作广义解释，因为任何一个或多个所列出的项可以单独使用或与其他所列出的项结合使用。术语“替代地”指的是两个或更多个替代的选择中的一个，并不意指一次只选择仅那些所列出的替代或选择所列出的替代中的仅一个，除非上下文另有明确说明。
应当理解，本文所示和描述的特定实施方式是说明性的，并且不只在以任何方式限制本公开的范围。此外，本文所包含的各种附图中所示的连接线旨在表示各种元件之间的示例性功能关系和/或物理耦合。应当注意，在实际设备或系统中可能存在许多替代或附加功能关系或物理连接。
然而，应当理解，在指示示例性实施例的同时，给出的详细描述和具体示例仅用于说明而不是限制。在不背离本发明精神的情况下，可以在本发明的范围内进行许多改变和修改，并且本发明的范围包括所有此类修改。以下权利要求中的所有元件的相对应的结构、材料、动作和等效物旨在包括任何结构、材料或与具体权利要求所述的其他权利要求元件结合执行功能的动作。该范围应当由所附权利要求及其法律等同物确定，而不是由上文给出的示例确定。例如，任何方法权利要求中所述的操作可以以任何顺序执行，并且不限于权利要求中所述的顺序。此外，除非在本文中明确描述为“关键”或“必需”，否则任何元素都不是必需的。
此外，在类似于“A、B和C中的至少一个”或“A、B或C中的至少一个”的短语被用于权利要求书或说明书的情况下，该短语意在被解释为A可以单独存在于实施例中，B可以单独存在于实施例中，C可以单独存在于实施例中，或者元件A、B和C的任意组合可以存在于单一实施例中；例如，A与B、A与C、B与C，或者A与B与C。

Claims (20)

1.一种用于估算电气耦合到负载或电源中的至少一个的电池的充电状态(SOC)的方法，所述方法包括：
通过电压传感器，连续地或周期性地检测所述电池的电压；
通过处理器，接收所述电池的所检测的电压；
通过所述处理器，通过在预定时间段内对所述电池的所检测的电压取平均，来确定所述电池的平均电压；
通过所述处理器，基于所述电池的所检测的电压中的至少一个来确定所述电池的当前操作状态；
通过所述处理器，基于所述电池的所述当前操作状态和所述电池的所述平均电压，来确定所述电池的当前SOC；以及
通过所述处理器，将所述电池的所述当前SOC传输到用于输出所述电池的所述当前SOC的输出设备。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述电池的所述当前SOC包括确定所述电池的所述当前SOC而不使用所述电池的电池电流。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电池的所述当前操作状态是休眠模式，并且确定所述电池的所述当前SOC包括基于经验相关性、作为所述电池的所述平均电压的函数，来确定所述电池的所述当前SOC。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电池的所述当前操作状态是充电模式，并且确定所述电池的所述当前SOC包括确定所述电池的所述当前操作状态是所述充电模式的时间量、确定每单位时间提供给所述电池的电池容量的增加、将所述时间量乘以每单位时间内电池容量的增加，并将所述乘法结果添加到所述电池的先前SOC中。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电池的所述当前操作状态是浮动模式或均衡模式中的至少一个，并且确定所述电池的所述当前SOC包括确定所述电池的所述当前SOC是100％。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电池的所述当前操作状态是放电模式，并且确定所述电池的所述当前SOC包括基于所述电池的所检测的电压使用以下中的至少一者确定所述当前SOC：
针对特定电池，将放电期间的电池电压与SOC相关的实验确定的数据；或
基于所述电池的电池化学性质，放电期间的电池电压与所述SOC之间的估算关系。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电池的所述当前操作状态是起动模式，并且确定所述电池的所述当前SOC包括确定起动事件的持续时间，确定在所述起动模式下每单位时间起动所连接的发动机所需的容量，将所述起动事件的所述持续时间乘以每单位时间起动所述发动机所需的容量，然后从先前的SOC中减去所述乘法结果。
8.如权利要求1所述的方法，进一步包括通过耦合到所述电压传感器的网络接入设备，将所述电池的所检测的电压传输到远程设备，其中所述处理器位于所述远程设备上。
9.如权利要求8所述的方法，进一步包括通过所述处理器，从多个单体接收多个所检测的电压，并且通过所述处理器，基于所述多个所检测的电压，确定多个当前SOC，每个当前SOC对应于所述多个单体中的一个单体。
10.如权利要求9所述的方法，进一步包括通过所述处理器，基于所确定的当前SOC，识别异常单体，并且通过所述处理器，将所述异常单体标示为潜在有缺陷的单体。
11.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
基于所述电池或类似电池的实验室测试，建立充电状态和平均电压值之间的经验相关性；以及
在所述存储器中，存储所述经验相关性，
其中确定所述电池的所述当前SOC进一步基于所述经验相关性。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，建立所述经验相关性包括：
选择特定类型的单体；
测量分别对应于两个或更多个开路电压的两个或更多个充电状态；
将曲线拟合到所述两个或更多个充电状态和相对应的开路电压，以生成针对所述特定类型的单体的所述经验相关性。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述存储器位于嵌入或附接到所述电池的电池监控电路或远程设备中的至少一个上。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电池包括至少一个单体，所述单体包括吸收性玻璃毡状铅酸单体、凝胶状电解质铅酸单体或富液式铅酸单体中的至少一个。
15.一种用于估算电气耦合到负载或电源中的至少一个的电池的充电状态(SOC)的系统，所述系统包括：
电压传感器，位于附接到所述电池上或嵌入所述电池中的电池监控电路上，所述电压传感器被配置为连续地或周期性地检测所述电池的电压；以及
处理器，与所述电压传感器进行电气通信并且被配置为：
接收所述电池的所检测的电压，
通过在预定时间段内对所述电池的所检测的电压取平均，来确定所述电池的平均电压，
基于所述电池的所检测的电压中的至少一个来确定所述电池的当前操作状态，以及
基于所述电池的所述当前操作状态和所述电池的所述平均电压，来确定所述电池的当前SOC。
16.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述处理器被配置为确定所述电池的所述当前SOC而不使用所述电池的电池电流。
17.如权利要求15所述的系统，进一步包括网络接入设备，位于所述电池监控电路上并且被配置为将所述电池的所检测的电压或所述电池的所述平均电压中的至少一者传输到远程设备，其中所述处理器包括位于所述远程设备上的至少一个处理器。
18.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述处理器被进一步配置为：
接收来自多个单体的多个所检测的电压或多个平均电压中的至少一者；以及
基于所述多个所检测的电压或所述多个平均电压中的所述至少一者，确定多个当前SOC，每个当前SOC对应于所述多个单体中的一个单体。
19.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述处理器被进一步配置为：
基于所确定的当前SOC识别异常单体；以及
将所述异常单体标示为潜在有缺陷的单体。
20.一种用于估算电气耦合到负载或电源中的至少一个的电池的充电状态(SOC)的系统，所述系统包括：
电池监控电路，嵌入或附接到电池，所述电池监控电路具有：
电压传感器，被配置为连续地或周期性地检测所述电池的电压，以及
网络接入设备，被配置为传输和接收电信号；以及
远程设备，具有：
接收器，被配置为接收所述电池的所检测的电压或所述电池的平均电压中的至少一者，以及
处理器，与所述接收器进行电气通信并且被配置为：
接收所述电池的所检测的电压或所述电池的所述平均电压，
基于所述电池的所检测的电压中的至少一个来确定所述电池的当前操作状态，以及
基于所述电池的所述当前操作状态以及所述电池的所检测的电压或所述电池的所述平均电压中的至少一者，来确定所述电池的当前SOC。
CN201880061887.1A 2017-07-28 2018-07-27 用于确定电池的充电状态的系统和方法 Pending CN111133325A (zh)

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