CN115036600A - 电池系统、具有电池系统的装置及用于电池劣化估计的方法 - Google Patents

电池系统、具有电池系统的装置及用于电池劣化估计的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电池系统、具有电池系统的装置及用于电池劣化估计的方法。根据一个方面，一种电池系统包括：电流传感器，该电流传感器被配置为测量对电池充电或使电池放电的电流；电压监测器，该电压监测器被配置为测量该电池的电池单元电压；电荷状态(SoC)计算引擎，该SoC计算引擎被配置为计算SoC值；以及能量计算引擎，该能量计算引擎被配置为基于该电流、电池单元电压和该SoC值来计算采样时段内该电池的电荷能量损失以及基于该电荷能量损失和参考电池的参考电荷损失来计算容量劣化度量。该能量计算引擎被配置为经由接口向装置的电池管理器发送容量劣化度量。

Description

电池系统、具有电池系统的装置及用于电池劣化估计的方法
技术领域
本说明书涉及一种电池系统、具有电池系统的装置及用于电池劣化估计的方法。
背景技术
电池(例如，锂离子电池)易于老化，这可能导致电池容量劣化或容量衰减，从而导致电池性能降低。电池的容量可以用作评估电池状态的标准。可用容量可以指完全充电的电池可以释放的理论上最大容量。在一些示例中，可用容量可以用作健康状态(SoH)的指标，其用于描述电池老化状态。为了测量SoH水平，在一些示例中，从装置移除电池，并且测试电池以测量容量和/或使用特殊仪器测量电池的内阻。
发明内容
根据一个方面，一种电池(battery)系统包括：电流传感器，该电流传感器被配置为测量对电池充电或使电池放电的电流；电压监测器，该电压监测器被配置为测量该电池的电池单元电压(cell voltage)；电荷状态(SoC)计算引擎，该SoC计算引擎被配置为计算SoC值；以及能量计算引擎，该能量计算引擎被配置为基于该电流、电池单元电压和该SoC值来计算采样时段内该电池的电荷能量损失以及基于该电荷能量损失和参考电池的参考电荷损失来计算容量劣化度量。该能量计算引擎被配置为经由接口向装置的电池管理器发送容量劣化度量。
根据一些方面，该电池系统可以包括一个或多个以下方面。该能量计算引擎被配置为从SoC值导出开路电池单元电压和/或基于该电流以及该电池单元电压与开路电池单元电压之间的差来计算电荷能量损失。该能量计算引擎被配置为从该SoC值导出开路电池单元电压，基于该开路电池单元电压和该电流计算该电池的实际电荷能量，基于该电池单元电压和该电流计算该电池的总电荷能量，以及/或者基于该实际电荷能量和该总电荷能量计算该电荷能量损失。该能量计算引擎被配置为使用温度或SoC值中的至少一者从电池特性数据来确定参考电池的内阻，以及/或者基于该参考电池的内阻和电流来计算参考电池的参考电荷损失。该能量计算引擎被配置为基于参考电荷损失与电荷能量损失的比率来计算容量劣化度量。该电池系统可以包括电荷检测器，该电荷检测器被配置为确定电池是否处于充电模式还是放电模式。该能量计算引擎被配置为在充电模式期间被激活以计算容量劣化度量。该能量计算引擎被配置为在放电模式期间被激活以计算容量劣化度量。
根据一个方面，一种装置包括：电池；电流传感器，该电流传感器被配置为测量对电池充电或使电池放电的电流；电压监测器，该电压监测器被配置为测量该电池的电池单元电压；电荷状态(SoC)计算引擎，该SoC计算引擎被配置为获得SoC值；以及能量计算引擎，该能量计算引擎被配置为基于该电流、该电池单元电压和该SoC值来计算采样时段内该电池的电荷能量损失以及基于该电荷能量损失和参考电池的参考电荷损失来计算容量劣化度量，以及电池管理器，该电池管理器被配置为经由接口从该能量计算引擎接收该容量劣化度量。
根据一些方面，该装置可以包括一个或多个以下方面。该能量计算引擎被配置为从SoC值导出开路电池单元电压以及基于该电流以及该电池单元电压与开路电池单元电压之间的差来计算电荷能量损失。该能量计算引擎被配置为从该SoC值导出开路电池单元电压，基于该开路电池单元电压和该电流计算该电池的实际电荷能量，基于该电池单元电压和该电流计算该电池的总电荷能量，以及/或者基于该实际电荷能量和该总电荷能量计算该电荷能量损失。该能量计算引擎被配置为使用温度或SoC值中的至少一者从电池特性数据来确定参考电池的内阻，以及/或者基于该参考电池的内阻和电流来计算参考电池的参考电荷损失。该容量劣化度量包括健康状态度量。该装置可以包括电荷检测器，该电荷检测器被配置为确定电池是否处于充电模式还是放电模式。该能量计算引擎被配置为在充电模式期间被激活以计算容量劣化度量。该能量计算引擎被配置为在放电模式期间被激活以计算容量劣化度量。该电池管理器包括电池寿命估计器，该电池寿命估计器被配置为基于该容量劣化度量来调整电池寿命估计。该电池管理器包括警报发生器，该警报发生器被配置为响应于容量劣化度量达到阈值水平而生成警报。
根据一个方面，一种方法包括：测量对电池充电或使电池放电的电流；测量电池的电池单元电压；计算电荷状态(SoC)值；基于该电流、该电池单元电压和该SoC值来计算采样时段内该电池的电荷能量损失；基于该电荷能量损失和参考电池的参考电荷损失来计算容量劣化度量；以及经由接口向装置的电池管理器发送容量劣化度量。在一些示例中，计算该电荷能量损失能量包括从SoC值导出开路电池单元电压以及基于该电流和电池单元电压与开路电池单元电压之间的差来计算电荷能量损失。在一些示例中，计算电荷能量损失能量包括从SoC值导出开路电池单元电压，基于开路电池单元电压和电流计算电池的实际电荷能量，基于电池单元电压和电流计算电池的总电荷能量，以及/或者基于实际电荷能量和总电荷能量来计算电荷能量损失。在一些示例中，该方法包括：使用温度或SoC值中的至少一者从电池特性数据来确定参考电池的内阻，基于参考电池的内阻和电流来计算参考电池的参考电荷损失，以及/或者基于参考电荷损失与电荷能量损失的比率来计算容量劣化度量。
一个或多个实施方式的细节在附图和以下描述中阐明。其他特征将从说明书和附图中以及从权利要求书中显而易见。
附图说明
图1A示出了根据一个方面的具有用于计算容量劣化度量的电池系统的装置。
图1B示出了根据一个方面的电池系统的能量计算引擎。
图1C示出了根据一个方面的用于对装置的电池充电的充电电路。
图1D示出了根据一个方面的用于使装置的电池放电的放电电路。
图1E示出了根据一个方面的描绘针对充电曲线、开路电池单元电压曲线和放电曲线的电池电压与电荷状态值的关系的曲线图。
图1F示出了根据一个方面的在充电模式和放电模式期间的电荷能量损失。
图1G示出了根据一个方面的用于计算参考电荷损失的电池特性数据的示例。
图2示出了根据一个方面的流程图，其描绘用于计算容量劣化度量的电池系统的示例操作。
图3示出了根据另一个方面的流程图，其描绘用于计算容量劣化度量的电池系统的示例操作。
具体实施方式
本公开涉及一种电池系统(例如，电池燃料计)，其被配置为以不需要从装置移除电池的方式计算容量劣化度量。可以在电池的充电和/或放电期间(例如，当装置在使用时)计算该容量劣化度量。该容量劣化度量可以包括健康状态(SoH)度量。与参考(例如，新)电池(或其理想条件)相比，SoH度量可以是电池的状况的度量因数。在一些示例中，容量劣化度量是电池老化状态，例如，提供电池老化程度。在一些示例中，容量劣化度量是电池容量衰减度量。在一些示例中，电池系统被配置为以不需要从装置去除电池的方式在一般测量过程内测量电池的内阻，并且可以从电池的内阻提取容量劣化度量。
在一些示例中，由电池系统(例如，电池单元电压、充电/放电电流、电荷状态(SoC)值、温度等)使用测量值，电池系统被配置为计算由电池的内阻引起的电荷能量损失(例如，实际电荷能量损失)。例如，由电池系统计算的电荷能量损失可以是充电操作(或放电操作)中电池的内阻引起的实际能量损失。随着时间的推移，电池的内阻可能增加，从而引起电荷能量损失的增加。
在一些示例中，电池系统被配置为在采样阶段期间计算电池的实际电荷能量和电池的总电荷能量，其中实际电荷能量与总电荷能量之间的差可以表示由电池的内阻引起的电荷能量损失。在一些示例中，总电荷能量可以基于电池单元电压x IDD x时间来计算，其中通过电压监测器来监测电池单元电压，电流(IDD)由电流传感器监测，并且时间是由定时器指示的采样时段。在一些示例中，可以基于开路电池单元电压(OCV)×IDD x时间来计算电池的实际电荷能量，其中OCV值使用查找表从计算的SoC值导出，电流(IDD)由电流传感器监测，并且时间是采样时段。在一些示例中，电池系统可以计算总电荷能量与实际电荷能量之间的差，以确定电荷能量损失(例如，实际电荷能量损失)。
在一些示例中，电池系统被配置为基于电压差(ΔV)×IDD x时间来计算由电池的内阻引起的电荷能量损失(例如，实际电荷能量损失)，其中ΔV是OCV值与电池单元电压之间的差，电流(IDD)是由电流传感器测量的电流，并且时间是采样时段。如果检测到充电模式，则ΔV是电池单元电压-OCV值。如果检测到放电模式，则ΔV是OCV值-电池单元电压。在一些示例中，Δv还等于内阻(老化的R(in))x电流(IDD)，其中电荷能量损失等于老化的R(in)×IDD×IDD x时间。
电池系统还可以在采样时段期间计算与参考电池(例如，新电池)相关联的参考电荷损失。例如，使用电池特性数据，电池系统可以获得参考电池的内阻。在一些示例中，电池特性数据可以确认作为温度和/或SoC的函数的该参考电池的内阻的值。例如，该内电阻可以基于温度和/或SoC而改变。对于相对较低的温度，内阻可能更高。而且，在一些示例中，内阻可以具有不同的值，这取决于SoC水平。在一些示例中，电池特性数据包括查找表，其提供针对不同温度和/或SoC的值的参考电池的内阻。该电池系统可以接收对应于装置中包括的电池的测量的温度和SoC值，并使用该温度和SoC值从电池特性数据获得参考电池的内阻。
然后，电池系统基于在采样时段期间由电池系统测量的该内阻和电流来计算参考电荷损失。在一些示例中，电池系统基于新R(in)×IDD×IDD x时间来计算参考电荷损失，其中新R(in)是参考电池的内阻，是使用SoC值和/或测量的温度从查找表获得的，电流(IDD)是从电流传感器获得的，并且该时间是采样时段。
电池系统将参考电荷损失与电荷能量损失进行比较，以计算容量劣化度量。在一些示例中，电池系统计算参考电荷损失与电荷能量损失的比率，以导出容量劣化度量。在一些示例中，该比率(电荷能量损失/参考电荷损失)等于比率(老化R(in)/新R(in))，并且该电池系统可以基于等式[(电荷能量损失/参考电荷损失)＝(老化R(in)/(新R(in)])来使用电荷能量损失、参考电荷损失和新R(in)提取电池的内阻(老化R(in))。在一些示例中，电池系统可以基于电池的内阻(老化R(in))和参考电池的内阻(例如，新R(in))来计算容量劣化度量(例如，SoH为新R(in)/老化R(in)×100)。在一些示例中，电池系统包括容量损失数据，该容量损失数据提供针对内阻的不同值的容量损失值。在一些示例中，电池系统可以基于使用电池的内阻(老化R(in))从容量损失数据获得的容量损失值来计算容量劣化度量。
图1A至图1G示出了具有电池系统112的装置100，该电池系统被配置为在电池105处于充电模式和/或放电模式时计算电池105的容量劣化度量142。例如，电池系统112被配置为以不需要从装置100移除电池105的方式计算容量劣化度量142。
该容量劣化度量142可以是电池105的健康状态(SoH)度量。与理想条件(或新电池)相比，SoH度量可以被认为是电池105的状况的度量因数。在一些示例中，SoH度量表示为百分点(例如，100％SoH是当电池的状况与电池规格匹配时)。通常，电池的SoH在制造时将为100％，并且随着时间和使用而减小。然而，在制造时电池的性能可能不符合其规格，在这种情况下，其初始SoH将小于100％。在一些示例中，容量劣化度量142可以指示由于老化或其它因素引起的容量损失的水平。在一些示例中，容量劣化度量142是电池老化状态，例如，提供电池老化程度。在一些示例中，容量劣化度量142是电池容量衰减度量。在一些示例中，电池系统112被配置为以不需要从装置100移除电池105的方式在一般测量过程内测量电池105的内阻140，并且可从电池的内阻140提取容量劣化度量142。
如图1A所示，装置100包括电池105、耦接到电池105的电池系统112以及经由接口148从电池系统112接收信息(例如，容量劣化度量142)的应用系统150。在一些示例中，电池系统112是电池燃料计。装置100可以是具有电池105(例如，可充电电池)的任何类型的装置，例如膝上型计算机、平板电脑、智能电话、智能手表、头戴件、电动工具、电池供电的交通工具、智能移动电源等。
电池105可以包括含有一个或多个电池单元的任何类型的可充电电池。在一些示例中，电池105可以是含有一个或多个Li离子电池单元的锂离子(Li-ion)电池。在一些示例中，电池105可以是镍基电池，诸如镍镉(NiCd)电池或镍金属氢化物(NiMH)电池。
电池105限定内阻140。在一些示例中，内阻140可以被称为老化R(in)。内阻140可以被定义为与电池105内的电流128对立。当电荷能量在充电模式期间从充电器104传递到电池105或当电荷能量在放电模式期间从电池105传递到应用系统150时，内阻140可以引起能量损失。内阻140的值可以与电池105的老化相关。例如，如果电池105相对新，则内阻140可以是低的，由此当电池105被充电或放电时引起低电荷损失。然而，如果电池105相对较旧，则内阻140可能较高，从而当电池105被充电或放电时导致更高的电荷损失并且电池容量与内阻之间的关系成反比。然而，如上所指出，在不从装置100移除电池105的情况下，可能相对难以测量内阻140的值。
电池105经由电源线107(例如，VDD)和电源线109(例如，VSS)耦接到应用系统150。电池系统112耦接到电池105。电池系统112耦接到电源线107和电源线109。电池系统112包括接口148，该接口被配置为允许电池系统112、应用系统150和充电器104彼此通信。在充电模式中，电池105通过充电器104充电(如图1C所示)(例如，电荷能量从充电器104传递到电池105)。在放电模式中，电荷能量从电池105传递到应用系统150，以为应用系统150的一个或多个部件供电(如图1D所示)。
基于电池系统112在充电模式和/或放电模式期间测量的信息(例如，电流128、温度122、电池单元电压119、SoC值116等)，电池系统112计算容量劣化度量142，并且可以经由接口148将容量劣化度量142传输到应用系统150。在一些示例中，电池系统112在充电模式期间计算容量劣化度量142。在一些示例中，电池系统112在放电模式期间计算容量劣化度量142。在一些示例中，电池系统112周期性地计算容量劣化度量142。在一些示例中，电池系统112响应于一段时间的到期而计算容量劣化度量142，例如一天一次、一周一次、一年一次等。在一些示例中，电池系统112在一定数量的再充电事件或放电事件之后计算容量劣化度量142。应用系统150可以使用容量劣化度量142来提供关于电池105的信息和/或控制装置100的一个或多个功能。
电池管理器152可以包括电池寿命估计器154，其被配置为估计电池105的电池寿命。例如，电池寿命估计器154可以基于电池105的电流水平(例如，基于当前使用情况的电池的五个小时)来估计装置100可以工作的时间段。在一些示例中，取决于装置100的应用，电池寿命估计器154可以基于电池105的电流水平来表征可以完成的活动类型。例如，就电池供电的交通工具而言，电池寿命估计器154可以基于电池105的电流水平来确定交通工具可以被驱动的距离。电池寿命估计器154可以接收容量劣化度量142并且基于该容量劣化度量142调整电池寿命估计。例如，如果容量劣化度量142相对较高(或低)，则电池105的内阻140可以相对较高，从而导致更大的电荷损失。电池寿命估计器154可以使用容量劣化度量142来调整其计算，使得电池寿命估计更准确。
应用程序系统150可以包括警报发生器156，该警报发生器被配置为基于容量劣化度量142生成警报。例如，如果容量劣化度量142达到阈值条件(例如，超过或小于阈值水平)，则警报发生器156可以生成关于电池105的警报。在一些示例中，警报可以指示电池105已经劣化到应该被更换的程度。
电池系统112可以包括测量电流128的电流传感器126，其中电流128是流入和流出电池105的电流。在充电模式中，电流128可以被认为是充电电流。在放电模式中，电流128可以被认为是放电电流。电流传感器126可以使用感测电阻器103来测量通过电池105的电流128(例如，IDD)。电池系统112包括电荷检测器115，该电荷检测器基于电流128的方向检测电池105是处于充电模式还是放电模式。电池系统112包括测量与电池105相关联的温度122的温度监测器120。电池系统112包括测量电池105的电池单元电压119的电压监测器118。在一些示例中，电池系统112同时监测电流128、电池单元电压119和温度122。
电池系统112包括被配置为计算电荷状态(SoC)值116的SoC计算引擎114。该SoC值116包括电池105的相对于其满容量的电荷水平。满容量的百分比意味着电池105被充电到小于满容量。电池105的容量是电池105能够保持的电荷的总量。在一些示例中，SoC值116包括百分点(例如，0％＝空，100％＝满)。该SoC计算引擎114可以基于库仑计数来计算SoC值116，诸如通过将其电流128从完全满积分到完全空(或反之亦然)来测量实际容量。然而，SoC计算引擎114可以使用其它技术来获得SoC值116，诸如基于电池单元电压119的电压漂移或者库仑计数和电压漂移的组合。
图1C示出了充电电路，其中电池105通过从充电器104到电池105的电流128的流动充电。如图1C所示，负载(例如，应用系统150)与电池105断开。电能在充电模式期间从充电器104传递到电池105。在被充电模式期间，电池105的内阻140在充电模式期间引起电池单元电压119与开路电池单元电压162(例如，OCV值)之间的电压差161。例如，电压差161可以是电流128乘以内阻140。电池105的实际电压可以是开路电池单元电压162加上(添加到)电流128乘以内阻140的乘积。
图1D示出了放电电路，其中电流128从电池105流到负载(例如，应用系统150)。如图1D所示，充电器104与电池105断开。在放电模式期间电能从电池105传递到应用系统150。在放电模式期间电池105的内阻140引起电池单元电压119与开路电池单元电压162之间的电压差163。电压差163可以是电流128乘以内阻140。电池105的实际电压可以是开路电池单元电压162减去电流128乘以内阻140的乘积。
图1E示出了描绘充电曲线168、开路电池单元电压(OCV)曲线170和放电曲线172的曲线图，其描绘了电池单元电压与SoC的关系。例如，充电曲线168描绘了在充电模式期间电池单元电压与SoC的减小值的关系。放电曲线172描绘了在放电模式期间电池单元电压与SoC的减小值的关系。OCV曲线170提供开路电池单元电压。充电曲线168与OCV曲线170之间的差异描绘了在充电模式期间由内阻140引起的电压差161。放电曲线172与OCV曲线170之间的差异描绘了在放电模式期间由内阻140引起的电压差163。
返回参考图1A，电池系统112可包括能量计算引擎130，该能量计算引擎被配置为基于SoC值116、电池单元电压119、温度122和电流128计算容量劣化度量142。该能量计算引擎130包括处理器111(例如，微控制器)，其中处理器111被配置为执行指令，该指令可以存储在非暂态计算机可读介质113中以执行各种动作，诸如本公开中描述的那些动作。非暂态计算机可读介质113可以是用于存储由能量计算引擎130使用的信息和用于由能量计算引擎130执行的指令的任何类型的非暂态存储介质。
能量计算引擎130计算电池105的总电荷能量132和电池105的实际电荷能量134。在一些示例中，能量计算引擎130基于总电荷能量132和实际电荷能量134的差来计算电荷能量损失136。在一些示例中，能量计算引擎130计算参考电池(例如，新电池)的参考电荷损失138。在一些示例中，能量计算引擎130基于电荷能量损失136和参考电荷损失138计算容量劣化度量142。在一些示例中，能量计算引擎130比较电荷能量损失136和参考电荷损失138以提取电池105的内阻140，并且内阻140用于计算容量劣化度量142。
参考图1B，能量计算引擎130可以包括总电荷能量计算器133，该总电荷能量计算器被配置为计算由定时器131指示的采样时间内的总电荷能量132。例如，总电荷能量计算器133可以接收电池单元电压119和电流128，并且基于电池单元电压119、电流128和由定时器131指示的采样时间来计算总电荷能量132(例如，总电荷能量＝(V电池单元电压*IDD)*时间)。
能量计算引擎130可包括实际电荷能量计算器135，该实际电荷能量计算器被配置为计算在由定时器131指示的采样时段内的实际电荷能量134。例如，实际电荷能量计算器135可以接收SoC值116和电流128，并且基于SoC值116和电流128计算实际电荷能量134。实际电荷能量计算器135包括OCV映射数据160。该OCV映射数据160可以包括提供针对各种SoC值的OCV值的表格数据。实际电荷能量计算器135可以使用OCV映射数据160基于SoC值116获得开路电池单元电压162的适当值。例如，OCV映射数据160可以限定针对给定第一SoC值的第一OCV值、针对给定第二SoC值的第二OCV值，以及针对给定SoC值的第三OCV值，等等。如果SoC值116是第二SoC值，则实际电荷能量计算器135可以获得开路电池单元电压162的第二OCV值。在一些示例中，OCV映射数据160包含在SoC计算引擎114中，并且能量计算引擎130从SoC计算引擎114接收开路电池单元电压162。该开路电池单元电压162用于计算实际电荷能量134。例如，实际电荷能量计算器135可以基于开路电池单元电压162、电流和由定时器131指示的采样时间来计算实际电荷能量134(例如，实际电荷能量＝(VOCV*IDD)*时间)。
能量计算引擎130可以基于总电荷能量132和实际电荷能量134来计算电荷能量损失136。在一些示例中，在放电模式下，电荷能量损失136可以被称为放电能量损失。例如，能量计算引擎130基于总电荷能量132与实际电荷能量134之间的差来计算电荷能量损失136。如图1F所示，关于充电模式，总电荷能量132是实际电荷能量134和电荷能量损失136的总和。在放电模式中，实际电荷能量134是可用放电能量和放电能量损失的总和。
在一些示例中，能量计算引擎130被配置为基于电压差(ΔV)×IDD×时间来计算由电池105的内阻140引起的电荷能量损失136(或放电模式下的放电能量损失)，其中ΔV是开路电池单元电压162与电池单元电压119之间的差，电流(IDD)是由电流传感器126测量的电流128，并且时间是采样时段。如果由电荷检测器115检测到充电模式，则ΔV(例如，电压差161)是电池单元电压119减去开路电池单元电压162。如果由电荷检测器115检测到放电模式，则ΔV(例如，电压差163)是开路电池单元电压119减去电池单元电压162。在一些示例中，ΔV(例如，电压差161或电压差163)还等于内阻140(老化R(in))乘以电流128(IDD)，其中电荷能量损失136等于老化R(in)×IDD×IDD×时间。
能量计算引擎130包括被配置为计算参考电荷损失138的参考电荷损失计算器137。例如，参考电荷损失计算器137包括电池特性数据164，其提供作为温度和SoC值的函数的参考电池(例如，新电池)的内阻140a的值。参考电荷损失计算器137可以接收温度122和/或SoC值116，并且使用温度和/或SoC值116作为电池特性数据164的输入从电池特性数据164选择内阻140a。内阻140a可以表示参考(新)电池的内阻。在一些示例中，参考电池的内阻140a可以被称为新R(in)。能量计算引擎130可以基于电流128、内阻140a和由定时器131指示的采样时间来计算参考电荷损失138(例如，新R(in)*IDD*IDD*时间)。
在一些示例中，电池特性数据164可以确认作为温度和/或SoC的值的参考电池的内阻140a。例如，该内电阻可以基于温度和/或SoC而改变。对于相对较低的温度，内阻可能更高。而且，在一些示例中，内阻可以具有不同的值，这取决于SoC水平。在一些示例中，电池特性数据164包括查找表，其提供针对不同温度和/或SoC的值的参考电池的内阻。
如图1G所示，电池特性数据164可以包括作为温度和/或SoC的函数的内阻140a的各种值。例如，图1G示出了对应于第一温度的内阻曲线171、对应于第二温度的内阻曲线173、对应于第三温度的内阻曲线175和对应于第四温度的内阻曲线177的图形视图。然而，电池特性数据164可以提供针对温度范围的内阻140a。如果测量的温度122是第二温度，则参考电荷损失计算器137可以使用计算的SoC值116从内阻曲线173导出内阻140a的值。
能量计算引擎130包括电池劣化计算器139，其基于参考电荷损失138和电荷能量损失136计算容量劣化度量142。例如，电池劣化计算器139可以计算参考电荷损失138和电荷能量损失136的比率。
电池劣化计算器139可以将参考电荷损失138与电荷能量损失136进行比较以计算容量劣化度量139。在一些示例中，电池劣化计算器139计算参考电荷损失138与电荷能量损失136的比率以导出容量劣化度量142。在一些示例中，该比率(电荷能量损失/参考电荷损失)等于比率(老化R(in)/新R(in))，并且该电池劣化计算器139可以基于等式[(电荷能量损失/参考电荷损失)＝(老化R(in)/(新R(in)])来使用电荷能量损失136、参考电荷损失138和新R(in)(内阻140a)提取电池的内阻140(例如，老化R(in))。在此，通过该计算，能量损失的量包括在某一SoC的采样范围内的内阻的积聚，因此[(电荷能量损失/参考电荷损失)＝(老化(Rin)/(新R(in)])的所得比率可以通过对采样过程进行平均的数据而变得准确。在一些示例中，电池劣化计算器139可以基于电池的内阻140(老化R(in))和参考电池的内阻140a(例如，新R(in))来计算容量劣化度量142(例如，SoH为新R(in)/老化R(in)×100)。在一些示例中，电池劣化计算器139包括容量损失数据143，该容量损失数据提供针对内阻140的不同值的容量损失值。在一些示例中，电池劣化计算器139可以基于使用电池的内阻140(老化R(in))从容量损失数据143获得的容量损失值来计算容量劣化度量142。
图2描绘了流程图200，其描绘用于计算容量劣化度量的电池系统的示例操作。参考图1A至图1G的电池系统112解释流程图200。虽然图2的流程图200按先后顺序示出了操作，但应当理解，这仅仅为示例性的，并且可包括附加或另选操作。此外，图2的操作和相关操作可按与所示不同的顺序、或以并行或重叠的方式执行。
操作202包括测量对电池105充电或使该电池放电的电流128。操作204包括测量电池105的电池单元电压119。操作206包括计算SoC值116。操作208包括基于电流128、电池单元电压119和SoC值116计算在采样时段期间电池105的电荷能量损失136。操作210包括该电荷能量损失136和基于参考电池的参考电荷损失138计算容量劣化度量142。操作212包括经由接口148向装置100的电池管理器152发送容量劣化度量142。
图3描绘了流程图300，其描绘用于计算容量劣化度量的电池系统的示例操作。参考图1A至图1G的电池系统112解释流程图300。虽然图3的流程图300按先后顺序示出了操作，但应当理解，这仅仅为示例性的，并且可包括附加或另选操作。此外，图3的操作和相关操作可按与所示不同的顺序、或以并行或重叠的方式执行。
操作302包括接收(例如，获得)SoC值116。操作304包括从SoC值116确定(例如，获得)开路电池单元电压162。操作306包括确定电流方向(例如，充电模式或放电模式)。操作308包括测量电池单元电压119。操作310包括测量电流128。操作312包括计算ΔV(例如，电压差161或电压差163)。操作314包括计算总电荷能量132。操作316包括计算实际电荷能量134。操作318包括计算电荷能量损失136。操作320包括计算参考电荷损失138。操作322包括计算电池劣化值142。
应当理解，在前述描述中，当元件被提及为连接到另一个元件、电连接到另一个元件、耦接到另一个元件或电耦接到另一个元件时，该元件可直接地连接或耦接到另一个元件，或可存在一个或多个中间元件。相反，当元件被提及为直接连接到另一个元件、或直接耦接到另一个元件时，不存在中间元件。虽然在详细描述中可不会通篇使用术语直接连接到、或直接耦接到，但是被示为直接连接或直接耦接的元件可以此类方式提及。本申请的权利要求书(如果存在的话)可被修订以叙述在说明书中描述或者在附图中示出的示例性关系。本文所述的各种技术的实施方式可在数字电子电路中、计算机硬件、固件、软件中或它们的组合中实现(例如，包括在其中)。方法的部分也可通过专用逻辑电路例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)进行，并且装置可实现为该专用逻辑电路。
一些具体实施可使用各种半导体处理和/或封装技术来实现。一些实施方式可使用与半导体衬底相关联的各种类型的半导体处理技术来实现，该半导体衬底包含但不限于，例如硅(Si)、砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)等。
虽然所描述的实施方式的某些特征已经如本文所述进行了说明，但是本领域技术人员现在将想到许多修改形式、替代形式、变化形式和等同形式。因此，应当理解，所附权利要求旨在涵盖落在实施方案的范围内的所有此类修改和变化。应当理解，这些修改形式和变化形式仅仅以举例而非限制的方式呈现，并且可以进行形式和细节上的各种变化。除了相互排斥的组合以外，本文所述的设备和/或方法的任何部分可以任意组合进行组合。本文所述的实施方案可包括所描述的不同实施方案的功能、部件和/或特征的各种组合和/或子组合。

Claims (10)

1.一种电池系统，包括：
电流传感器，所述电流传感器被配置为测量对电池充电或使所述电池放电的电流；
电压监测器，所述电压监测器被配置为测量所述电池的电池单元电压；
电荷状态SoC计算引擎，所述SoC计算引擎被配置为计算SoC值；以及
能量计算引擎，所述能量计算引擎被配置为：
基于所述电流、所述电池单元电压和所述SoC值来计算在采样时段内的所述电池的电荷能量损失；以及
基于所述电荷能量损失和参考电池的参考电荷损失来计算容量劣化度量，
所述能量计算引擎被配置为经由接口向装置的电池管理器发送所述容量劣化度量。
2.根据权利要求1所述的电池系统，其中，所述能量计算引擎被配置为：
从所述SoC值导出开路电池单元电压；
基于所述电流以及所述电池单元电压与所述开路电池单元电压之间的差来计算所述电荷能量损失。
3.根据权利要求1所述的电池系统，其中，所述能量计算引擎被配置为：
从所述SoC值导出开路电池单元电压；
基于所述开路电池单元电压和所述电流来计算所述电池的实际电荷能量；
基于所述电池单元电压和所述电流来计算所述电池的总电荷能量；以及
基于所述实际电荷能量和所述总电荷能量来计算所述电荷能量损失。
4.根据权利要求1所述的电池系统，其中，所述能量计算引擎被配置为：
使用温度或所述SoC值中的至少一者从电池特性数据确定所述参考电池的内阻；
基于所述参考电池的所述内阻和所述电流计算所述参考电池的所述参考电荷损失，
其中，所述能量计算引擎被配置为基于所述参考电荷损失与所述电荷能量损失的比率来计算所述容量劣化度量。
5.根据权利要求1所述的电池系统，还包括：
电荷检测器，所述电荷检测器被配置为确定所述电池是处于充电模式还是放电模式，
其中所述能量计算引擎被配置为在所述充电模式期间被激活以计算所述容量劣化度量，或者所述能量计算引擎被配置为在所述放电模式期间被激活以计算所述容量劣化度量。
6.一种具有电池系统的装置，所述装置包括：
电池；
电流传感器，所述电流传感器被配置为测量对所述电池充电或使所述电池放电的电流；
电压监测器，所述电压监测器被配置为测量所述电池的电池单元电压；
电荷状态SoC计算引擎，所述SoC计算引擎被配置为获得SoC值；以及
能量计算引擎，所述能量计算引擎被配置为：基于所述电流、所述电池单元电压和所述SoC值来计算在采样时段内的所述电池的电荷能量损失；以及基于所述电荷能量损失和参考电池的参考电荷损失来计算容量劣化度量；以及
电池管理器，所述电池管理器被配置为经由接口从所述能量计算引擎接收所述容量劣化度量。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述容量劣化度量包括健康状态度量。
8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述电池管理器包括电池寿命估计器，所述电池寿命估计器被配置为基于所述容量劣化度量来调整电池寿命估计，所述电池管理器包括被配置为响应于所述容量劣化度量达到阈值水平而生成警报的警报发生器。
9.一种用于电池劣化估计的方法，包括：
测量对电池充电或使所述电池放电的电流；
测量所述电池的电池单元电压；
计算电荷状态SoC值；
基于所述电流、所述电池单元电压和所述SoC值来计算在采样时段内所述电池的电荷能量损失；
基于所述电荷能量损失和参考电池的参考电荷损失来计算容量劣化度量；以及
经由接口向装置的电池管理器发送所述容量劣化度量。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述计算所述电荷能量损失能量包括：
从所述SoC值导出开路电池单元电压；以及
基于所述电流以及所述电池单元电压与所述开路电池单元电压之间的差来计算所述电荷能量损失；
使用温度和所述SoC值中的至少一者从电池特性数据确定所述参考电池的内阻；
基于所述参考电池的所述内阻和所述电流计算所述参考电池的所述参考电荷损失；以及
基于所述参考电荷损失与所述电荷能量损失的比率来计算所述容量劣化度量。
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