DE102017126901A1

DE102017126901A1 - Ladungsmessung in einem System unter Verwendung eines impulsfrequenzmodulierten DC-DC-Wandlers

Info

Publication number: DE102017126901A1
Application number: DE102017126901.0A
Authority: DE
Inventors: Timothy J. DuPuis; Jeffrey L. Sonntag; Jinwen Xiao
Original assignee: Silicon Laboratories Inc
Current assignee: Silicon Laboratories Inc
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2017-11-15
Publication date: 2018-06-28
Also published as: CN108254691B; CN108254691A

Abstract

Die während jedes Schaltereignisses (Impulses) eines impulsfrequenzmodulierten DC-DC-Wandlers von einer Batterie gezogene Ladung wird während einer Kalibrierungsperiode auf Basis von Differenzen bei der Impulsrate mit einer unterschiedlichen Strombelastung bestimmt. Ein weiterer Kalibrierungsansatz bestimmt eine von der Batterie gezogene Ladung durch Messen einer Spannung an einem Erfassungswiderstand, während die Gesamtimpulsrate gemessen wird und während ein ausreichender Laststrom hinzugefügt wird, um sicherzustellen, dass die Spannung viel größer ist als der Rest-Offset des Messsystems. Während der Operation zählt das System eine Anzahl von Impulsen und die von der Batterie gezogene Gesamtladung wird mindestens teilweise auf Basis der pro Impuls während der Kalibrierung transferierten Ladung, des Arbeitmodus, der Batteriespannung während der Kalibrierung und operativ und der Ausgangsspannung bestimmt. Auf der Basis der gezogenen Gesamtladung und der Temperatur (bei temperaturabhängigen Batterietypen) wird der Batterieladezustand geschätzt.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft die Ladungsmessung zur Verwendung beim Bestimmen eines Ladezustands in einer Batterie.
Beschreibung des verwandten Stands der Technik
Das traditionelle Coulomb-Zählen wird zum Vorhersagen der Restladung in einer Batterie verwendet und findet breite Anwendung in Verbindung mit Lithium-Ionen-Batterien für eine derartige Vorhersage. Das traditionelle Coulomb-Zählen basiert auf der Integration des gemessenen Spannungsabfalls (IR-Abfalls) an einem kleinen Widerstand in Reihe mit der Stromversorgung. Weitere Verbesserungen beim Bestimmen der von einer Batterie transferierten Ladung, um eine Vielfalt von Batterietechnologien und -umgebungen zu behandeln, sind wünschenswert.
KURZE DARSTELLUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Bei einer Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren das Bestimmen, auf Basis einer Kalibrierungsoperation, einer Kalibrierungsladung, pro Impuls von einer Batterie gezogen, die eine Eingangsspannung an einen impulsfrequenzmodulierten (PFM) DC-DC-Wandler liefert, wobei während mindestens eines Teils der Kalibrierungsoperation eine Kalibrierungsstromlast zu einer Systemstromlast des PFM-DC-DC-Wandlers hinzugefügt wird. Während der Operation wird eine Arbeitsbatteriespannung bestimmt. Während der Operation wird eine Anzahl von Impulsen gezählt, wobei die Impulse Schaltereignissen entsprechen, die in dem PFM-DC-DC-Wandler auftreten und mit der Arbeitsbatteriespannung assoziiert sind. Die während der Anzahl von Impulsen von der Batterie gezogene Ladung wird mindestens teilweise auf Basis der Arbeitsbatteriespannung, der pro Impuls gezogenen Kalibrierungsladung und der Anzahl von Impulsen bestimmt.
Bei einer weiteren Ausführungsform enthält eine Vorrichtung einen impulsfrequenzmodulierten (PFM) DC-DC-Wandler. Eine Logik ist konfiguriert zum Bestimmen, auf Basis einer Kalibrierungsoperation, einer Kalibrierungsladung, pro Impuls von einer eine Eingangsspannung an den PFM-DC-DC-Wandler liefernden Batterie gezogen. Eine Kalibrierungsstromlast wird gesteuert zum Hinzugefügtwerden zu einer Systemstromlast während mindestens eines Teils der Kalibrierungsoperation, um eine durch den PFM-DC-DC-Wandler gesehene erhöhte Stromlast zu liefern. Ein Zähler zählt eine Anzahl von Impulsen entsprechend Schaltereignissen, die während eines mit einer Arbeitsbatteriespannung assoziierten Betriebs in dem PFM-DC-DC-Wandler auftreten. Die Logik ist weiterhin konfiguriert zum Bestimmen einer von der Batterie während der Anzahl von Impulsen gezogenen Ladung mindestens teilweise auf Basis der Arbeitsbatteriespannung, der pro Impuls gezogenen Kalibrierungsladung und der Anzahl von Impulsen.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung lässt sich besser verstehen und ihre zahlreichen Aufgaben, Merkmale und Vorteile ergeben sich dem Fachmann unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen.

1 zeigt eine Ansicht eines Ladungsmesssystems gemäß einer Ausführungsform auf der obersten Ebene.
2A zeigt eine Ausführungsform der zum Bestimmen einer pro PFM-Impuls gezogenen Ladung verwendeten Kalibrierungslogik.
2B zeigt eine Ausführungsform einer während einer Kalibrierung hinzugefügten Stromlast.
2C zeigt eine Ausführungsform, bei der eine höchste, niedrigste und mittlere Information für die Batteriespannung beibehalten wird.
3 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Betrieb der Kalibrierungshardware zeigt.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform zum Kalibrieren einer pro Impuls gezogenen Ladung auf Basis eines gemessenen Spannungsabfalls (IR-Abfalls) an einem kleinen Widerstand in Reihe mit der Stromversorgung, während eine Stromlast zu dem System hinzugefügt worden ist.
5 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Operation der Ausführungsform zeigt, die einen IR-Abfall in Verbindung mit einer hinzugefügten Kalibrierungsstromlast misst.
6 zeigt eine andere Perspektive einer Ansicht eines Ladungsmesssystems gemäß einer Ausführungsform auf der obersten Ebene.

Die Verwendung der gleichen Bezugssymbole in verschiedenen Zeichnungen bezeichnet ähnliche oder identische Elemente.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1 zeigt eine Ansicht auf ein System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf der obersten Ebene. Der Impulsfrequenzmodulations (PFM)-DC-DC-Wandler 101 wandelt eine Eingangsspannung Vbat 103 von einer Batterie 104 unter Verwendung einer Reihe von Impulsschaltereignissen im Induktor in eine Ausgangsspannung Vout 107 um. Jedes Impulsereignis transferiert eine Ladungsmenge von der Batterie, die im Allgemeinen von dem Wert des Induktors 109, der Batteriespannung Vbat, der Ausgangsspannung Vout, dem Arbeitsmodus und des in der Schaltoperation zugelassenen Spitzenstroms (Ipk) abhängt. Während einer Kalibrierungsoperation wird die während jedes Schaltereignisses oder -impulses transferierte Ladung bestimmt. Die während der Kalibrierung transferierte Ladung kann dann zusammen mit aktuellen Arbeitsbedingungen, wie etwa Batteriespannung, Ausgangsspannung und Arbeitsmodus, verwendet werden, um eine operativ pro Impuls transferierte Ladung zu bestimmen. Durch das Zählen von Schaltereignissen und das Überwachen der Temperatur kann die von der Batterie transferierte Gesamtladung bestimmt werden, und der Ladezustand (oder Restbatterielebensdauer) kann auf Basis der gezogenen Gesamtladung und der Batteriekapazität geschätzt werden. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck Batteriekapazität auf die Gesamtladungsmenge, die von einer neuen Batterie gezogen werden kann. Der Ausdruck Batterieladezustand bezieht sich auf die Restladungsmenge, die von der Batterie gezogen werden kann.
Es werden mehrere verschiedene Ansätze zum Bestimmen der während jedes Kalibrierungsschaltereignisses (hier auch als Impuls bezeichnet) transferierten Ladung beschrieben. Ein Ansatz zum Bestimmen der von der Batterie während eines Impulses während einer Kalibrierung gezogenen Ladung misst die Änderung bei der Impulsrate mit einer Änderung bei einer Strombelastung. Bei einer weiteren Ausführungsform misst die Kalibrierungsoperation den Batteriestrom während einer Kalibrierungsperiode, während die Gesamtimpulsrate gemessen wird und während ein ausreichender Laststrom hinzugefügt wird, um sicherzustellen, dass der Gesamt-IR-Abfall viel größer ist als der mögliche Restoffset des Messsystems.
Nachdem die pro Schaltereignis transferierte Ladung für eine Kalibrierungsoperation bestimmt ist, kann während einer Operation eine pro Schaltereignis transferierte Arbeitsladung auf Basis der Kalibrierungsdaten und der aktuellen Arbeitsparameter des DC-DC-Wandlers, wie hier weiter beschrieben, bestimmt werden. Die Anzahl an Schaltereignissen kann operativ gezählt werden und die von der Batterie gezogene Gesamtladung kann gemäß (die Anzahl von Schaltereignissen) x (die pro Schaltereignis transferierte Ladung) bestimmt werden. Auf Basis der gezogenen Gesamtladung und bei einigen Ausführungsformen der Temperatur (insbesondere bei temperaturabhängigen Batterietypen) kann der Batterieladezustand geschätzt werden.
Unter weiterer Bezugnahme auf 1 empfängt eine Kalibrierungslogik 121 (von der eine Ausführungsform in 2A ausführlicher gezeigt ist) DC-DC-Wandlerinformationen, wie etwa Arbeitsmodus (zum Beispiel Buck, Boost, Buck-Boost), Eingangsspannung während der Kalibrierung und Ausgangsspannung während der Kalibrierung. Die Kalibrierungslogik bestimmt Kalibrierungsinformationen bezüglich der pro Impuls gezogenen Ladung, die an eine Rechen- und Steuerlogik 119 geliefert werden. Die hier ausführlicher beschriebene Kalibrierungslogik 121 kann durch die Rechen- und Steuerlogik 119 gesteuert werden, die verwendet werden kann, um zu berechnen, wie viel Ladung in jedem Impuls (Q_batCal) während einer Kalibrierung transferiert wird.
Mit den Kalibrierungsinformationen (pro Impuls während einer Kalibrierung gezogene Ladung oder Informationen, anhand derer die pro Impuls während einer Kalibrierung gezogene Ladung berechnet werden kann), wie hier weiter beschrieben, kann dann zusammen mit gewissen aktuellen Arbeitsparametern (zum Beispiel Vbat, Modus und Vout) die operativ gezogene Ladung (Q_batOp) pro Impuls bestimmt werden. Weil Q_batOp eine Funktion der Batteriespannung während der Operation ist, ändert sich Q_batOp, während die Batterie entlädt, und die Rechen- und Steuerlogik 119 sollte aktualisierte Batteriespannungsdaten während der Operation empfangen, um die Schätzung für Q_batOp präzise zu halten.
Unter weiterer Bezugnahme auf Figur 1 zählt der Impulszähler 111 operativ Schaltereignisse, und zählt bei einer Ausführungsform modulo 2^N, wobei N ausreichend groß ist, so dass der Zähler zwischen sequenziellen Zugriffen auf das Snapshot-Register 115 durch den Rechenprozess nicht mehr als einmal überläuft. Bei einer Ausführungsform kann der Zähler ein Vier-Byte-Zähler sein oder eine beliebige andere angemessene Größe für die Anwendung aufweisen. Das Snapshot-Register 115 überträgt eine Kopie des Werts des Impulszählers für einen Zugriff durch die Kommunikationsschnittstelle 117 und stellt sicher, dass der an die Kommunikationsschnittstelle gelieferte Impulszählwert zum Zeitpunkt seiner Lieferung keinen Übergang aufweist. Die Kommunikationsschnittstelle 117 kann eine serielle Schnittstelle für eine Chip-zu-Chip-Kommunikation, wie etwa ein I²C-Bus oder ein SPI (Serial Peripheral Interface)-Bus oder sogar eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle sein. Bei anderen Ausführungsformen kann die Kommunikationsschnittstelle kundenspezifisch sein und kann für Intrachipkommunikation benutzt werden. Mit der zusammen mit der Bestimmung der operativ pro Impuls gezogenen Ladung (Q_batOp) gezählten Anzahl von Impulsen kann die für die gezählten Impulse gezogene Ladung bestimmt werden, womit wiederum der Batterieladezustand bestimmt werden kann.
Bei einer Ausführungsform versorgt die Rechen- und Steuerlogik 119 das Ausgangsregister 123 mit der von der Batterie für den gelesenen Impulswert gezogenen Gesamtladung und das Ausgangsregister 125 mit der Restkapazität (Batterieladezustand), wie hierin weiter beschrieben. Die Rechen- und Steuerlogik speichert eine von der Batterie gezogene Gesamtladung, um den Batterieladezustand zu berechnen. Die Restkapazität kann als Restbatterieladung oder ein gewisser Anteil der ursprünglichen Nennbatterieladung ausgedrückt werden. Die verwendbare Restbatterieladung kann jedoch für viele Batteriechemien signifikant von den Gesamtrest-Batterieladungen differieren. Beispielsweise könnte bei Alkali-Batterien bei 0 Grad C die verwendbare Ladung Null betragen, obwohl die Restladung 50 % der ursprünglichen Kapazität beträgt. Bei Rückkehr zu Raumtemperatur wird der größte Teil der Restladung verwendbar. Beim Modellieren, wie sich die Batterie in der Zukunft bei der aktuellen Temperatur verhalten wird, kann somit das Kennen der aktuellen Temperatur beim Bestimmen der nutzbaren Restladung wichtig sein. Somit kann die Rechen- und Steuerlogik 119 die Temperatur beim Bestimmen der nutzbaren Restladung berücksichtigen und die nutzbare Restbatterieladung, die gesamte Restbatterieladung oder beide als Batterieladezustand liefern. Man beachte, dass die Rechen- und Steuerlogik 119 als Software implementiert werden kann, die auf einer programmierbaren Logik wie etwa einem Mikrocontroller (MCU) läuft, oder kann als Hardware oder als eine Kombination aus Hardware und programmierter Logik implementiert werden.
Bevor verschiedene Ausführungsformen beschrieben werden, werden einige Mängel bei traditionellen Ansätzen für das Coulomb-Zählen erforscht. Ein Problem mit dem traditionellen Coulomb-Zählen besteht darin, dass ein etwaiger, in dem Messprozess verbleibender Offset ein Fehler ist, der über die Entladezeit der Batterie integriert wird. Falls die Entladezeit lang ist (Jahre), kann sogar ein sehr kleiner Fehler beim Offset in der gemessenen Ladung ein großer Fehler werden. Bei Systemen, wo die Batterielebenszeit mehrere Jahre betragen soll, hat das traditionelle Coulomb-Zählen Mängel. Außerdem sollte der IR-Abfall sehr klein sein, so dass durch die Messung des IR-Abfalls nur ein kleiner Prozentsatz der Systemleistung verbraucht wird.
Ein weiteres Problem bei dem traditionellen Ansatz besteht darin, dass die Messungen hochauflösend sein müssen (wegen der Effizienz muss der Spannungsabfall an dem Referenzwiderstand klein sein) und mit einer vernünftig hohen Bandbreite und Abtastrate erfolgen müssen. Moderne Systeme schlafen möglicherweise bei einem hohen Tastverhältnis und ziehen dann bei einem sehr niedrigen Tastverhältnis substanzielle Leistung. Sogar mit einer vernünftig hohen Bandbreite und Abtastrate verpassen für Systeme vorgenommene Messungen, die bei sehr niedrigen Tastverhältnissen substanzielle Leistung ziehen, leicht völlig den Impuls der gezogenen Leistung. Zudem sind die hochauflösende Messung und die Bandbreiten- und Abtastratenanforderungen mit einem extrem niedrigen Stromverbrauch inkompatibel. Deshalb zieht das IR-Messsystem mehr Leistung, als erwünscht wäre. Wiederum ist dies für Systeme, die jahrelang auf einer einzelnen Ladung arbeiten müssen, schlechter und kann dazu führen, dass die durch das Messsystem verwendete Gesamtladung relativ zu der Gesamtbatterieladung groß wird.
Während traditionelles Coulomb-Zählen für Systeme halbwegs gut funktioniert, die sich in einigen wenigen Tagen entladen, wie etwa einem modernen Mobiltelefon, kann es in Systemen, die sich über Monate oder Jahre hinweg entladen, hoffnungslos unpräzise werden.
Ein weiterer Ansatz zum Schätzen des Batterieladezustands besteht in dem Messen der Leerlaufspannung (OCV - Open Circuit Voltage) und Nachschlagen des Ladezustands auf einer Entladekurve. Entladekurven ändern sich jedoch als Funktion von Temperatur-, Hersteller- und Lade-/Impulsbedingungen. Außerdem ist das Schätzen der OCV anhand des Verhaltens eines Systems, das nicht ausgeschaltet ist, schwierig. Außerdem besitzt bei einigen Batterietypen die Änderung bei der Ausgangsspannung mit der Restkapazität sehr breite flache Gebiete, wo die Restkapazität nicht vorhergesagt werden kann. Ein beim Messen von Anwendungen populärer Batterietyp, Lithium-Thionylchlorid, besitzt eine Entladungskurve, die bis ungefähr die letzten 10 % der verbleibenden Batteriekapazität flach bleibt. Der Wunsch nach einer Restlebenszeitschätzung für diese Batterietypen wird durch eine OCV-Batteriespannungsmessung oder IR-basierte Coulomb-Zähler nicht behandelt.
Ein zusätzliches Problem ist das Konzept des Coulomb-Zählens selbst. Bei einigen Batterietypen (zum Beispiel Lithium-Ionen-Batterien) kann die Batterie als fast idealer Kondensator betrachtet werden, wobei unabhängig von der Temperatur die gleiche zu ziehende Ladung verfügbar ist. In diesem Fall ist das Berechnen der gezogenen Gesamtladung ein guter Weg zum Schätzen des Ladezustands. Viele andere Batterietypen jedoch (zum Beispiel Alkalibatterien), einschließlich der meisten nicht wiederaufladbaren Batterietypen, besitzen im Gegensatz dazu eine extreme Temperaturabhängigkeit, wobei der bei niedrigen Temperaturen gezogene Strom große Spannungsabfälle verursacht, was trotz in der Batterie verbleibender substanzieller Ladung einen Betrieb der bestromten Schaltungen verhindert. Das Vorhersagen der nutzbaren Restkapazität bei der aktuellen (oder einer anderen) Temperatur verlangt nicht nur einfach die Subtraktion der insgesamt verwendeten Ladung von der anfänglichen Nennladung, sondern das Modellieren dessen, wie sich der Innenwiderstand der Batterie mit der Temperatur und der Restladung ändert. Dieses Modellieren kann auf empirischen Beobachtungen darüber basieren, wie sich der Innenwiderstand mit der Temperatur und der nutzbaren Kapazität ändert. Solche Beobachtungen können in die Modellierung der Batterie eingebaut werden.
Somit sind Verbesserungen beim Vorhersagen der Restlebensdauer erwünscht, insbesondere zum Beispiel für Anwendungen, wo die Systembatterielebensdauer Jahre beträgt, und zwar für jene Batterien, die eine signifikante Temperaturabhängigkeit besitzen, für jene Batterien, für die die Änderung bei der Ausgangsspannung bei der Restkapazität sehr breite flache Gebiete besitzt, oder für Systeme, die bei sehr niedrigen Abtastzyklen substanzielle Leistung ziehen.
Während der Kalibrierung wird die Kalibrierungslogik beim Bestimmen der von der Batterie pro Impuls gezogenen Ladung (Q_batCal) verwendet. Die folgende Erörterung erläutert, wie Q_batCal während der Kalibrierung bestimmt werden kann. Wenn der PFM-DC-DC-Wandler in einem Buck-Modus betrieben wird, kann die pro PFM-Zyklus gezogene Ladung im Allgemeinen berechnet werden als: $Q_{o u t} = \frac{L I_{p k}^{3}}{2 (v_{i n} - v_{o u t})}$
Nur Boost oder traditionelles Buck/Boost würde andere, aber ähnliche Formulierungen erzeugen, die der Fachmann gut versteht. Man beachte, dass nur LI_pk ² (was im Allgemeinen und im Wesentlichen eine Konstante ist, die selten kalibriert oder gemessen werden kann) und Vout, Vin (wobei Vin Vbat ist) bekannt sein müssen. Sowohl Vout als auch Vin werden leicht gemessen und ändern sich langsam (die Batterieentladung kann Vin ändern), oder eine Programmänderung kann Vout ändern, und die Rechen- und Steuerlogik 119 sollte eine Änderung bei Vout kennen oder leicht auf sie aufmerksam gemacht werden.
Die zu jedem Ausgang in jedem Impuls transferierte Ladung ist, wenn ein bekannter Laststrom und eine gemessene PFM-Frequenz gegeben sind: $Q_{o u t} = \frac{Ι_{l o a d}}{f_{P F M}}$
Man beachte, dass I_load und die Referenzfrequenz, die für die Frequenzmessung verwendet werden, möglicherweise unvollkommen abgeglichen oder sogar temperaturempfindlich sind. Diese Größen können in einem Produkttest gemessen werden, wobei die Messungen in einem One-Time-Programmable (OTP)-Speicher gespeichert sein können, die verfügbar sind, um die Ladungsmessung präziser zu machen. Weil der Gesamtlaststrom sowohl einen Kalibrierungslaststrom als auch einen von Null verschiedenen (und wahrscheinlich unbekannten) Systemlaststrom enthält, werden zwei Frequenzmessungen mit zwei verschiedenen Lastströmen vorgenommen. Ein Laststrom enthält die Kalibrierungsstromlast und die Systemstromlast, und der andere Laststrom enthält nur die Systemstromlast. Die in jedem Impuls zu dem Ausgang transferierte Ladung beträgt: $Q_{o u t} = \frac{Ι_{l o a d 1} - i_{l o a d 2}}{f_{P F M 1} - f_{P F M 2}}$
Man beachte, dass dieses Ergebnis von der Differenz beim Laststrom zwischen den beiden Kalibrierungsoperationen abnimmt. Ein unbekannter Systemlaststrom beeinflusst die Messung nicht, solange der unbekannte Systemlaststrom sich zwischen zwei Messungen nicht ändert. Unter der Annahme, dass eine gute Schätzung der Effizienz η vorgenommen werden kann, kann die pro Impuls von der Batterie gezogene Ladung berechnet werden als: $Q_{b a t C a l} = \frac{Q_{o u t} v_{o u t C a l}}{η v_{b a t C a l}},$
wobei V_outCal die Ausgangsspannung während der Kalibrierung ist, V_batCal die Batteriespannung während der Kalibrierung ist und Q_out die zu dem Ausgang transferierte Ladung ist, wie in Gleichung (3) bestimmt. OTP Speicherung von Informationen, die ausreichen, um die Effizienz sowie die Funktion der Eingangs- und Ausgangsspannung und sogar der Temperatur gut zu modellieren, können in dem OTP gespeichert werden. Nachdem Q_batCal zur Kalibrierungszeit bekannt ist oder die Werte, aus denen Q_batCal berechnet werden kann, aus der Kalibrierung bekannt sind, kann Q_batOp für die Operation bei anderen Spannungen unter Verwendung von Gleichung (1) für den Fall berechnet werden, wo sowohl die Kalibrierung als auch die Operation beide im Buck-Modus stattfinden, was führt zu: $Q_{b a t O p} = Q_{b a t C a l} \frac{v_{b a t C a l} - v_{o u t C a l}}{v_{b a t O p} - v_{o u t O p}}$
Wenn der Arbeitsmodus sowohl bei der Kalibrierungsmessung als auch während der Operation nicht der Buck-Modus ist, können Beziehungen ähnlich Gleichung (1) für Qbat in diesen Arbeitsmodi verwendet werden, damit der Fachmann die entsprechende Transformation ableiten kann, um die Berechnung von Q_batOp (wie in Gleichung 5) zu gestatten, wenn andere Arbeitsmodi während der Kalibrierungsmessung oder während der Operation angebracht sind.
Die Kalibrierung kann für LI_pk ² erfolgen, nachdem das System das erste Mal einschaltet, oder könnte selten wiederholt werden oder wenn eine Temperaturänderung seit der letzten Kalibrierung größer geworden ist als eine Schwellwert-Temperaturänderung. Man beachte, dass sich die Induktanz und I_pk mit der Temperatur möglicherweise etwas ändern. Falls vorhersagbar und bekannt, kann diese Änderung in der Berechnung enthalten sein, oder falls unvorhersehbar, kann der Kalibrierungsprozess wiederholt werden.
2A zeigt eine Ausführungsform der Kalibrierungslogik 121. Die Kalibrierungshardware enthält eine Wählerschaltung 201, die Eingänge zum Versorgen des Analog-Digital-Wandlers (ADW) 203 wählt. Der ADW 203 digitalisiert die Eingangsspannung (Vbat), die Ausgangsspannung und die erfasste Temperatur. Bei anderen Ausführungsformen werden möglicherweise nur Vbat und die erfasste Temperatur an den ADW 203 oder nur Vbat und Vout geliefert. Diese Größen ändern sich sehr langsam, so dass der ADW-Betrieb bei einem niedrigen Tastverhältnis stattfinden kann, um einen mittleren Strom zu ziehen, der vernachlässigbar klein ist. Beispielsweise kann die Batteriespannung alle 1000 PFM-Zyklen gemessen werden. Die Temperatur kann je nach Systemerfordernissen mit der gleichen Rate oder mit einer anderen Frequenz gemessen werden. Bei einer Ausführungsform arbeitet der ADW-Controller 218, der die ADW-Operation steuert, einschließlich dem Wählen, welche Spannung nach digital konvertiert werden soll, und der Umwandlungsfrequenz, unabhängig, anstatt durch die Kommunikationsschnittstelle 117 verwaltet zu werden. Bei anderen Ausführungsformen kann der ADW-Controller 218 durch die Rechen- und Steuerlogik 119 durch die Kommunikationsschnittstelle 117 verwaltet werden. Die Temperatur kann als eine temperaturabhängige Spannung geliefert werden, die von einer Spannung Vbe kommen könnte, wobei Vbe eine für die Temperatur empfindliche Transistorspannung ist, oder von einem Temperatursensor an oder nahe bei der Batterie. Bei Systemen mit einer mittleren Leistung sollte die Temperatur der integrierten Schaltungskomponenten in dem System nahe bei der Batterietemperatur liegen.
Die digitalisierte Eingangsspannung (Vbat), die Ausgangsspannung und die Temperatur werden durch einen Demultiplexer 205 an das angemessene der Register Vin 207, des Registers Vout 209 und des Temperaturregisters 211 geliefert. Diese Register werden über die Kommunikationsschnittstelle 117 an die Rechen- und Steuerlogik 119 geliefert. Diese Werte können sowohl während der Kalibrierung als auch nach der Kalibrierung genutzt werden, um sowohl die transferierte Ladung zu bestimmen als auch den Batterieladezustand zu berechnen.
Die Stromlast 215 wird als Unterstützung für die Kalibrierungsoperation verwendet. Die Stromlast kann als ein Widerstand (oder eine Stromquelle) implementiert werden und kann in einem Produkttest auf hohe Genauigkeit abgeglichen werden. Bei einer Ausführungsform werden mehrere Lasteinstellungen für die Kalibrierung von LI_pk ² verwendet, zum Beispiel eine Last mit einem hohen Widerstand für den ersten Zählwert von Impulsen und eine Last mit einem niedrigen Widerstand für den zweiten Zählwert von Impulsen, wobei der zweite Zählwert von Impulsen höher liegt, weil die PFM-Rate für den DC-DC-Wandler bei der Last mit einem niedrigen Widerstand höher ist (höhere Stromlast). Die Stromlast kann über die Kommunikationsschnittstelle 117 gesteuert werden. Somit kann, zum Beispiel wie in 2B gezeigt, die Kommunikationsschnittstelle 117 die Stromlast durch Verstellen des variablen Widerstands 231 auf einen gewünschten Widerstandswert wählen. Anfangs wird der Widerstand auf einen hohen Wert eingestellt, der zu einer ersten Stromlast führt. Der variable Widerstand wird dann zu einer Last mit einem niedrigeren Widerstand geändert, was zu einer zweiten Stromlast führt, die über der ersten Stromlast liegt. Die höhere Stromlast bewirkt, dass die PFM-Impulsrate substanziell erhöht wird, um eine durch die erhöhte Stromlast erforderliche zusätzliche Ladung an dem Ausgang zu liefern. Die erhöhte Impulsrate wird beim Bestimmen des Q_batCal-Werts verwendet. Die Kalibrierung erfordert ein modifiziertes Systemverhalten, weshalb die Operation bei bevorzugten Ausführungsformen selten erfolgt, möglicherweise nur einmal nach dem Hochfahren oder nach einer substanziellen Temperaturänderung.
Die Kalibrierungslogik 121 enthält auch einen Zeitgeber/Zähler 219 (hier auch als ein Intervallzähler bezeichnet) und einen Impulszähler 217 zum Bestimmen der PFM-Frequenz. Die Kombination aus dem Zeitgeber/Zähler 219 und dem kleinen zusätzlichen angesteuerten Impulszähler 217 mit dem AND-Gatter 221 gestattet eine präzise Messung der Impulsrate während eines spezifischen Messintervalls. Bei einer Ausführungsform lädt die Rechen- und Steuerlogik 119 den Zeitgeber/Zähler 219 mit einem Zählwert entsprechend einem spezifischen Messintervall durch die Kommunikationsschnittstelle 117 und initiiert die Zeitsteueroperation. Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Zeitgeber/Zähler 219 als ein monostabiler Multivibrator implementiert werden, um einen dem Messintervall entsprechenden Impuls zu liefern. Der Zeitgeber/Zähler 219 liefert während des Messintervalls ein gesetztes Signal, so dass Impulse durch das AND-Gatter 221 an den Impulszähler 217 geliefert werden. Die Rechen- und Steuerlogik 119 ruft das Ergebnis am Ende des Messintervalls sowohl für die ho he Stromlast als auch die niedrige Stromlast von dem Impulszähler 217 ab.
Bei einer weiteren Ausführungsform zum Bestimmen der PFM-Frequenz wird eine feste Anzahl von Impulsen gezählt, der Intervallzähler 219 kann über die Kommunikationsschnittstelle 117 aktiviert werden, was wiederum dem Impulszähler 217 gestattet, die Impulse zuerst mit der niedrigen Stromlast zu zählen. Wenn der Impulszähler eine vorbestimmte Anzahl von Impulsen, zum Beispiel 10 Impulse, gezählt hat, wird der Zeitgeber/Zähler gestoppt. Der Prozess wird wiederholt, nachdem die hohe Stromlast hineingeschaltet worden ist, und der Impulszähler 217 zählt 10 Impulse, während der Zeitgeber/Zähler die zeitliche Länge zählt, die es benötigt, um 10 Impulse zu zählen.
3 veranschaulicht ein Flussdiagramm einer Ausführungsform der Kalibrierungsoperation. Bei 301 beginnt die Kalibrierungsoperation durch Abschalten von Systemlasten, die möglicherweise einen erheblichen, zeitlich variierenden Strom ziehen. Bei einer Ausführungsform liefert die Rechen- und Steuerlogik 119 eine Steuerung für die Kalibrierungsoperation. Das Abschalten von Systemlasten, die möglicherweise einen erheblichen, zeitlich variierenden Strom ziehen, stellt sicher, dass die PFM-Frequenz auf die zusätzliche Stromlast 215 anstatt auf Systemlasten zurückzuführen ist, die zufälligerweise während des Messintervalls einen erheblichen, zeitlich variierenden Strom ziehen. Die Kalibrierungsoperation erfolgt typischerweise selten, einmal oder gesteuert durch eine Änderung bei der Temperatur über eine Schwellwertänderung.
In Schritt 303 wird die Widerstandslast auf einen hohen Widerstand für eine niedrige Stromlast gesetzt. In 305 wird die erste PFM-Frequenz mit der niedrigen Stromlast bestimmt. Wie weiter oben erwähnt, kann der Wert der niedrigen Stromlast in einem Produkttest bestimmt werden. In Schritt 306 setzt die Kalibrierungsoperation den variablen Widerstand auf einen niedrigen Widerstand, was zu einer höheren Stromlast führt. In Schritt 307 wird die zweite PFM-Frequenz mit dem zweiten Laststrom bestimmt. Wie weiter oben erwähnt, kann der Wert der hohen Stromlast in einem Produkttest bestimmt werden. In Schritt 308 kann die Kalibrierungsstromlast auf eine Arbeitseinstellung eingestellt werden. In Schritt 309 berechnet die Rechen- und Steuerlogik die pro Impuls an die Last gelieferte Ladung (Q_out), zum Beispiel gemäß Gleichung (3) oben.
In einem optionalen Schritt 311 kann der Rechenprozess eine Nachschlagetabelle oder eine Interpolation verwenden, um die Effizienz als Funktion der Batteriespannung V_bat und/oder der Temperatur zu schätzen. Die Effizienz ist das Verhältnis aus Leistungsausgabe/ Leistungseingabe für den PFM-DC-DC-Wandler. Bei anderen Ausführungsformen kann ein fester Schätzwert für die Effizienz verwendet werden. Schließlich wird in 315 die pro Impuls an die Last gelieferte Ladung auf die Batterie zurückbezogen und die pro Impuls von der Batterie während der Kalibrierung gezogene Ladung wird gemäß Gleichung (4) oben berechnet.
Die in Gleichungen (3) und (4) dargestellte Kalibrierungsoperation arbeitet unabhängig davon, ob der PFM-DC-DC-Wandler im Buck-, Boost- oder Buck/Boost-Modus arbeitet. Die Kalibrierungsoperation arbeitet, solange eine etwaige Änderung bei dem Systemlaststrom zwischen den beiden PFM-Messungen relativ zu I_calLoad klein ist oder die Änderung bei der Systemlast zwischen dem Messen einer gleichen Anzahl von Impulsen klein ist. Dem zu genügen, hängt im Allgemeinen davon ab, dass sichergestellt wird, dass Systemlasten, die möglicherweise einen erheblichen, zeitlich variierenden Strom ziehen, ausgeschaltet sind. Dies ist im Allgemeinen (zumindest beim Hochfahren) bei kleinen Systemen unter der Steuerung der Rechen- und Steuerlogik möglich, die zum Beispiel auf einen MCU implementiert ist, der eine Systemsteuerung bereitstellt. In Systemen unter irgendeiner anderen Steuerung ist das Sicherstellen, dass Systemlasten, die möglicherweise einen erheblichen, zeitlich variierenden Strom ziehen, ausgeschaltet sind, möglicherweise unmöglich.
Während die Batterie altert, ändert sich die Batteriespannung V_bat und so ändert sich die pro Impuls von der Batterie gezogene Ladung während des Betriebs. Um den Batterieladezustand genau zu verfolgen, muss immer dann, wenn der Ladezustand gemessen wird, die Eingangsspannung Vbat während des Betriebs bekannt sein. Wenngleich sich Vbat langsam ändert, muss die Messung von Vbat häufig genug durchgeführt werden, um die gewünschte Genauigkeit der Ladezustandsberechnung aufrechtzuerhalten. Falls die durch den DC-DC-Wanlder generierte Ausgangsspannung sich während des Betriebs ändert, wird analog die Berechnung für die pro Impuls gezogene Ladung beeinflusst. Nachdem die während der Kalibrierung bestimmte, pro Impuls gezogene Ladung Q_batCal bekannt ist, kann die pro Impuls während des Betriebs gezogene Ladung (Q_batOp) gemäß der obigen Gleichung (5) bestimmt werden, wo sowohl der Kalibrierungsmodus als auch der Arbeitsmodus beides ein Buck-Modus sind.
Falls der ursprüngliche Modus und die ursprünglichen Spannungen bekannt sind, kann, wenn nötig, die pro Impuls in anderen Modi oder bei anderen Spannungen gezogene Ladung (Q_batOp) berechnet werden. Beispielsweise beträgt die pro PFM-Zyklus im Boost-Modus gezogene Ladung: $Q_{o u t} = \frac{L I_{p k}^{2}}{2} (\frac{v_{o u t}}{v_{i n} (v_{o u t} - v_{i n})})$
Durch Kombinieren von Gleichung (6) und Gleichung (1) kann die von der Batterie im Boost-Modus pro Impuls gezogene Ladung anhand der im Buck-Modus erfolgten Kalibrierung wie folgt bestimmt werden: $Q_{b a t O p} = Q_{b a t C a l} \frac{v_{o u t O p}}{v_{b a t O p}} \frac{v_{b a t C a l} - v_{o u t C a l}}{v_{o u t O p} - v_{b a t O p}} \frac{Ι_{p k O p}^{2}}{Ι_{p k C a l}^{2}}$
Während die Gleichungen 6 und 7 veranschaulichen, wie die Kalibrierung im Buck-Modus erfolgen kann und zum Bestimmen einer im Boost-Modus gezogenen Ladung verwendet werden kann, kann die Kalibrierung allgemeiner in einem Modus, zum Beispiel Buck, Boost oder Buck-Boost, durchgeführt und beim Bestimmen der in dem gleichen oder einem anderen Arbeitsmodus, zum Beispiel Buck, Boost oder Buck-Boost, gezogenen Ladung verwendet werden. Dies kann besonders vorteilhaft sein, weil ein System möglicherweise in einem Modus zu arbeiten beginnt, zum Beispiel im Buck-Modus, und dann bei Alterung der Batterie zum Boost-Modus umschaltet.
Man beachte, dass Gleichung (7) nicht annimmt, dass I_pk zwischen Kalibrierungs- und Arbeitsbedingungen konstant bleibt. Die mögliche Änderung beim Spitzeninduktorstrom führt zu dem letzten multiplikativen Term darüber in Gleichung (7). Wenn im Gegensatz dazu Q_batOp (Gleichung (5)) berechnet wird, wenn sowohl der Kalibrierungs- als auch der Arbeitsmodus beides der Buck-Modus sind, erfolgte die Annahme, dass sich der Spitzeninduktorstrom nicht mit der Temperatur ändert. Die Berechnungen zum Bestimmen von Q_batOp können annehmen, dass sich der Spitzeninduktorstrom nicht mit der Temperatur oder mit der Batteriespannung ändert. Das Ausmaß, in dem sich der Spitzeninduktorstrom mit der Temperatur und/oder Batteriespannung ändert, wird eine Fehlerquelle beim Verstärkungsfaktor des Ladungsmesssystems darstellen, sofern nicht ein Schätzwert einer derartigen Empfindlichkeit in der Berechnung von Q_batOp enthalten ist.
Wegen der begrenzten Kenntnis über den Anfangsladezustand einer Batterie, wie etwa Batteriequalität, Alter und Hersteller, können die hierin beschriebenen Ansätze des Coulomb-Zählens bei einigen Ausführungsformen durch eine auf der Spannungsmessung basierende Ladezustandsschätzung gefangen werden. Die beste Ladezustandsschätzung von dem Coulomb-Zählen kann verwendet werden, wenn Leerlaufmessungen anzeigen, dass sich die Batterie nicht am Ende ihres Lebens befindet. Der Ladezustands-Schätzwert aus Leerlaufspannungsmessungen kann verwendet, wenn Leerlaufmessungen anzeigen, dass sich die Batterie dem Ende ihrer Lebenszeit nähert.
Der Rechen- und Steuerprozess, der als MCU-Firmware implementiert werden kann, kann eine API (Application Programming Interface) zum Aufrufen der Kalibrierungsoperation (zum Beispiel einmal pro Batterieeinsatz aufgerufen) enthalten. Außerdem kann eine API zur Wartung während der Lebensdauer der Batterie mit einer großen Häufigkeit aufgerufen werden (zum Beispiel 100 mal), um den rollenden Zähler 111 (durch das Snapshot-Register 115) zu lesen und die Eingangsspannung, die Ausgangsspannung (falls benötigt) und die Temperatur aus den Registern 207, 209 beziehungsweise 211 zu lesen. Auf Basis jener Werte berechnet der Rechenprozess die für den aktuellen Zählwert von Impulsen gezogene Ladung während des regelmäßigen Betriebs (im Gegensatz zur Kalibrierung) und kann auf Basis der operativ gezogenen Ladung und der Anzahl von Impulsen den Ladezustand der Batterie berechnen. Die Rechenlogik kann die Temperatur beim Berechnen von Schätzwerten dafür nutzen, wie sich I_pk als Funktion der Temperatur ändern kann. Die Rechenlogik kann auch einen OCV (Open Circuit Voltage - Leerlaufspannung)-Ladezustandsansatz auf Basis einer Batteriespannungsmessung verwenden. Der Rechenprozess kann einen OCV-basierten Ladezustand aus einer Tabelle auf Basis der Leerlaufspannung, der Temperatur und der Belastung nachschlagen. Die verschiedene Ladezustands-Schätzwerte können kombiniert und verwendet werden, um eine beste Vermutung über einen einzelnen Ladezustand und eine Restbatterielebenszeit zu erzeugen.
Bei einigen Batterietypen fällt die Leerlaufspannung nicht stark mit dem Batterieladezustand ab, doch kann der Batterieinnenwiderstand signifikant ansteigen. Beispielsweise steigt der Innenwiderstand von LiMnO2-Batterien um etwa das Siebenfache an, bevor die Batterie vollständig erschöpft ist. Das gilt allgemein auch für LTC-Batterien. Um Batterien mit solchen Charakteristika besser handhaben zu können, wie in 2C gezeigt, können drei Register unterhalten werden, um die Batteriespannung Vbat darzustellen. Eine Vbat-Register 225 speichert den höchsten Wert von Vbat, der gesehen wird, seit das Register das letzte Mal gelöscht wurde. Ein zweites Vbat-Register 227 hält den kleinsten Wert von Vbat, der gesehen wird, seit das zweite Vbat-Register das letzte Mal gelöscht wurde. Die Maximal- und Minimalregister können periodisch gelöscht werden, so dass ein bestimmtes Ereignis, zum Beispiel ein Kälteeinbruch, den aktuellen kleinsten oder größten Wert nicht weiter beeinflusst. Ein drittes Vbat-Register 229 speichert eine mittlere Batteriespannung und kann als ein IIR (Infinite Impulse Response)-Filter erster Ordnung fungieren, um die mittlere Batteriespannung zu erzielen. Die mittlere Batteriespannung sollte für die Q_batOp-Berechnungen verwendet werden. Die Maximal-Minimal-Differenz zeigt, wie sich die Batteriespannung aufgrund der gepulsten Natur der Last über der Zeit ändert. Für einige Batteriechemien kann die Maximal-Minimal-Differenz zum Vorhersagen des Batterieladezustands nützlicher sein als das Verwenden der Leerlaufspannung. Der größte Batteriewert liefert den besten Schätzwert zur Verwendung für auf der Leerlaufspannung basierende Ladezustands-Schätzwerte. Der kleinste Batteriewert ist die ultimative Warnung vor einem Abschalten. Wenn die kleinste Spannung unter eine vorbestimmte Grenze abfällt, kann ein Flag gesetzt werden, das die Mindestspannungsbedingung anzeigt, und eine Warnung an die Steuerlogik gesendet werden.
Die Temperatur wurde oben so beschrieben, dass sie zum Beispiel eine nutzbare Batterieladung beeinflusst. Die Temperatur kann auch Effekte zweiter Ordnung besitzen, die bei einigen Ausführungsformen berücksichtigt werden können. Der Widerstand des Schalters (zum Einschalten/Ausschalten des Induktorstroms), der Widerstand des Induktors und der Anschaltwiderstand können sehr wichtig werden, wenn Vin-Vout des DC-DC-Wandlers klein ist. Das Laden des Stroms in dem Induktor ist zeitlich wirklich nur ungefähr linear, wenn die Zeit viel kleiner ist als die Zeitkonstante des Ladekreises /L/R_total). Wenn I_pk*R_total nicht viel kleiner ist als |Vin-Vout|, hängt die Zeit zum Laden des Induktors auf I_pk (und deshalb die während dieser Zeit transferierte Ladung) nicht von R_total ab. Korrekturen zum Berücksichtigen eines von Null verschiedenen R und der Widerstandswert können im OTP gespeichert werden (somit für die Berechnung verfügbar). Außerdem ist der Gesamtwiderstand im Allgemeinen recht temperaturempfindlich.
Wie oben erwähnt, wird erwartet, dass sich der Wert von I_pk etwas mit der Temperatur ändert. Der Vergleicher, der erfasst, wenn der Induktorstrom den Sollwert erreicht, kann offset aufgehoben werden, besitzt aber eine von Null verschiedene Verzögerung. Die Verzögerung bewirkt, dass der Induktor später als ideal geschaltet wird, was zu einer Steigerung von I_pk führt, was proportional zu der Verzögerung ist dividiert durch die Stromanstiegsgeschwindigkeit (V_charge/L). Der ganze Fehler hängt von der Temperatur (aufgrund der sich mit der Temperatur ändernden Verzögerung) und von der Spannung ab (beeinflusst sowohl die Verzögerung als auch V_charge). Korrekturen für die Abhängigkeit von I_pk von der Temperatur und der Spannung können in einigen Ausführungsformen enthalten sein.
Bei einer weiteren Ausführungsform verwendet ein weiter Kalibrierungsansatz anstatt den in 2 und 3 beschriebenen Kalibrierungsansatz einen modifizierten IR-Abfall-Kalibrierungsansatz, wie in 4 und 5 dargestellt. Unter Bezugnahme auf 4 ist der Abschnitt der Figur über der Batterie 401 ähnlich der in Figur 2 für die bekannte stromlastbasierte Kalibrierung gezeigten Kalibrierungshardware. Der Abschnitt in gepunkteten Linien mit einem Präzisionserfassungswiderstand 403, einem ADW 405 und einem Integrierer 407 zeigt das analoge Front-End (AFE) eines IR-Abfall-Messsystems. Während der Kalibrierung integriert der Integrierer 407 die Spannung an den Präzisionswiderstand 403. Bei der in 4 dargestellten Ausführungsform wird das IR-Abfall-Messsystem nur bei der Kalibrierung verwendet und nur, wenn die Stromlast 409 aktiviert ist. Bei einer Ausführungsform kann die Stromlast 409 als eine Stromquelle von etwa 10 mA implementiert werden, die während der Kalibrierung aktiviert wird, oder ein geschalteter Widerstand, um eine zusätzliche Belastung von etwa 10 mA zu bewirken, wenn die Widerstandslast durch einen nicht gezeigten Schalter an den Ausgang des Spannungswandlers gekoppelt ist, um die höhere Stromlast (niedrigeren Ausgangswiderstand) zu bewirken. Falls die Stromlast ausreichend hoch ist, ist der an dem Erfassungswiderstand 403 gemessene IR-Abfall viel größer als der Restoffset des ADW 405. Deshalb hat der Restoffset auf die Genauigkeit einen vernachlässigbaren Effekt. Bei einer Ausführungsform kann der ADW zerhackt werden, um ein effektives Offset <= 10 µV erzielen zu helfen.
Der ADW 405 kann zweckmäßigerweise als ein ΣΔ-Analog-Digital-Wandler implementiert werden, der eine hohe Abtastrate besitzt, was eine minimale Anti-Alias-Filterung gestattet, und ist konsistent mit einer schnellen Kalibrierungsoperation. Der Integrierer 407 sollte synchron mit dem Zeitgeber/Zähler 409 gestartet/gestoppt werden, so dass das integrierte IR-Abfallsignal (das im Gegensatz zu dem Kalibrierungsansatz von 2 einen sich verändernden Laststrom enthalten kann) genau den gezählten Impulsen entspricht. Wenn die Stromquelle oder der geschaltete Widerstand aktiviert ist, ist der gezogene Gesamtstrom genug, um einen IR-Abfall zu erzeugen, der > 1 mV ist und >> der Restoffset des IRbasierten Messsystems. Somit ist zum Beispiel V_IR um mindestens eine oder zwei Größenordnungen größer als die Restoffsetspannung. Die IR-basierte Messung ist eine wahre Darstellung eines gezogenen mittleren Stroms während des Messintervalls, wobei der Offset einen Fehler < 1 % verursacht.
5 veranschaulicht Schritte einer Ausführungsform des Ansatzes mit der IR-Abfall-Kalibrierung. Wie oben erwähnt, muss die Steuerlogik (zum Beispiel die MCU) keine Systemlasten abschalten, die einen substanziellen, zeitlich variierenden Strom ziehen könnten. Der Laststrom sollte $V_{I R} = R_{s e n s e} Ι_{b a t} = R_{s e n s e} (Ι_{c a l L o a d} + Ι_{o t h e r L o a d s}) \frac{v_{o u t}}{e f f \cdot v_{b a t}} > > v_{r e s i d O f f s e t}$
betragen, wobei V_IR die Spannung an dem Erfassungswiderstand ist, R_sense der Widerstand des Erfassungswiderstands ist, I_bat der Strom von der Batterie ist, I_calLoad der Strom durch die Kalibrierungsstromlast ist, I_otherLoads der Strom durch andere Lasten des System ist, eff die Effizienz ist und V_residOffset die Restoffsetspannung ist. In 501 wird das Messintervall (T_meas) durch die Kalibrierungslogik gestartet. In 503 zählt die Kalibrierungslogik die Anzahl der PFM-Impulse (N_PFM) in dem Messintervall (T_meas), und in 505 misst die Kalibrierungslogik den IR-Abfall und integriert den IR-Abfall über das Messintervall. Das Messintervall T_meas kann zum Beispiel 2 ms betragen, während denen etwa 400 PFM-Impulse generiert werden, und führt bei einer Ausführungsform zu einem Fehler von unter 0,25 %. Schließlich wird in 507 die pro Impuls von der Batterie gezogene Ladung Q_batCal bestimmt. Die pro Impuls von der Batterie gezogene Ladung kann berechnet werden als $Q_{b a t C a l} = \frac{V_{I R} T_{m e a s}}{N_{P F M} R_{s e n s e}},$
wobei V_IR/R_sense der Strom ist und unter der Annahme, dass V_IR den Mittelwert darstellt, ist dann (V_IRxT_meas/R_sense) die während des Messintervalls gezogene Gesamtladung und liefert dividiert durch N_PFM die Ladung pro Impuls.
Wenn in dem System mehr als ein PFM-Modus-DC-DC-Wandler vorliegt (beispielsweise kann es mehrere Versorgungsspannungen mit einem DC-DC-Wandler pro Versorgungsspannung geben), kann die obige Operation für jeden DC-DC-Wandler mit einer Stromlast wiederholt werden, die nacheinander für jeden DC-DC-Wandlerausgang aktiviert ist. Wenn M DC-DC-Wandler vorliegen, löst die Kalibrierungslogik M Gleichungen, um für jeden DC-DC-Wandler einen Wert für Q_bat zu erhalten.
Weil der Ansatz mit der modifizierten IR-Abfall-Kalibrierung kein Abschalten anderer Systemlasten während der IR-Abfall-Kalibrierung erfordert, ist es möglich, oft genug zu kalibrieren, so dass Änderungen bei der Temperatur und bei Vbat, was Q_bat ändern würde, ohne Überwachung von Änderungen bei Vout und Vbat direkt verfolgt werden können. Weil die Ausführungsform von 4 die Kalibrierung gestattet, wenn das enthaltende System nicht angehalten wird, kann zudem eine Kalibrierung selbst dann eintreten, wenn sich das System nicht unter der Steuerung der lokalen Steuerlogik befindet, was verhindert, dass Systemlasten deaktiviert werden. Es ist außerdem nicht notwendig, Änderungen beim Spitzenstrom mit der Temperatur zu schätzen, die Temperatur zu überwachen und Q_bat als Funktion der Temperatur neu zu berechnen, wenn sich die Temperatur ändert. Weil die IR-Abfall-Messung in Reihe mit der Batterie erfolgt, zeigt sich außerdem keine geschätzte Effizienz (die möglicherweise nicht präzise bekannt ist) in den Gleichungen für unter Verwendung des zweiten Kalibrierungsansatzes bestimmtes Q_batCal.
Dieser zweite Kalibrierungsansatz kann somit zum Generieren einer pro PFM-Impuls von der Batterie gezogener Kalibrierungsladung verwendet werden, und die Rechen- und Steuerlogik 119 (siehe 1) kann zum Generieren der operativ verwendeten Ladung auf der Basis des Kalibrierungswerts von Q_batCal und unter Verwendung von Gleichungen wie etwa Gleichung (5) und in Kenntnis von Vbat- und Vout-Werten während der Operation verwendet werden. Alternativ kann der Ansatz der IR-Kalibrierung oft genug laufen, um eine Änderung bei Vbat zu berücksichtigen, oder als Reaktion auf eine Änderung bei Vbat über einem jeweiligen Schwellwert oder wenn das System über eine Änderung bei Vout benachrichtigt wird.
6 zeigt eine weitere Perspektive einer Ausführungsform eines Systems zum Generieren eines Batterieladezustands und der von der Batterie gezogenen Gesamtladung. Die Kalibrierungsoperation 601 kann gemäß den Ausführungsformen von 2A oder 4 implementiert werden. Die Berechnung 603 bestimmt die pro Impuls von der Batterie gezogene Ladung (Q_batOp), während der Operation beobachtet, und zeichnet den Wert zusammen mit den relevanten Spannungen (zum Beispiel V_bat und V_out) und dem Modus (zum Beispiel Buck, Boost oder Buck-Boost) während der Rechenoperation auf. Die Berechnung 603 erzeugt Q_batOp als Funktion der aktuellen Bedingungen, zum Beispiel V_bat und V_out, des während der Kalibrierungsoperation gemessenen Werts Q_batCal und der Bedingungen (zum Beispiel V_batcal und V_outcal während der Kalibrierungsoperation.
Alle Operation in dem Diagramm erfolgen ausreichend selten, um eine vernachlässigbare mittlere Leistung zu ziehen, und ausreichend oft, dass der durch den Impulszähler 111 (siehe 1) gelieferte Zählwert nicht mehr als einmal überläuft. Bei einer Ausführungsform kann ein Zählerüberlauf bei vollem Laststrom alle 35 Minuten auftreten. Die Kombination aus Verzögerung 605 und dem Subtraktionsprozess 607 erzeugt die Änderung beim Zählwert seit der letzten Berechnung. Die Änderung beim Zählwert wird an den Multiplizierer 609 geliefert, der den Impulszählwert mit der von der Batterie pro Impuls gezogenen Ladung multipliziert, um die für den aktuellen Zählwert 610 gezogene Ladung zu generieren, und liefert diesen Wert an den Integrierer 611, der die für den aktuellen Zählwert 610 gezogene Ladung integriert, um die durch die Batterie 615 gelieferte Gesamtladung zu liefern.
Es sind verschiedene Ansätze beschrieben worden, um den Ladezustand einer Batterie zu bestimmen. Bei einer Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren zum Bestimmen einer von einer Batterie gezogenen Ladung das Einstellen einer Kalibrierungsstromlast eines impulsfrequenzmodulierten (PFM) DC-DC-Wandlers auf eine erste Stromlast; Bestimmen einer ersten PFM-Frequenz des PFM-DC-DC-Wandlers mit der ersten Stromlast; Einstellen der Kalibrierungsstromlast für den PFM-DC-DC-Wandler auf eine über der ersten Stromlast liegenden zweiten Stromlast; Bestimmen einer zweiten PFM-Frequenz des PFM-DC-DC-Wandlers mit der zweiten Stromlast; und Bestimmen einer pro Impuls von der Batterie gezogenen Ladung unter Verwendung der ersten PFM-Frequenz und der zweiten PFM-Frequenz.
Das Verfahren zum Bestimmen einer von einer Batterie gezogenen Ladung kann weiterhin das Bestimmen der pro Impuls von der Batterie gezogenen Ladung weiter unter Verwendung einer Effizienz des PFM-DC-DC-Wandlers beinhalten.
Das Verfahren zum Bestimmen einer von einer Batterie gezogenen Ladung kann weiterhin das Bestimmen der pro Impuls von der Batterie gezogenen Ladung weiter unter Verwendung einer ersten Differenz zwischen der ersten Stromlast und der zweiten Stromlast und weiter unter Verwendung einer zweiten Differenz zwischen der ersten PFM-Frequenz und der zweiten PFM-Frequenz beinhalten.
Bei einer weiteren Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren zum Bestimmen einer durch eine Batterie in einem impulsfrequenzmodulierten (PFM) DC-DC-Wandler pro Impuls gelieferten Ladung das Erhöhen einer Stromlast über eine Arbeitsstromlast durch Aktivieren einer Kalibrierungsstromlast während einer Kalibrierungsoperation; Zählen einer Anzahl von Impulsen entsprechend einer Anzahl von Schaltereignissen des PFM-DC-DC-Wandlers, die in einem Messintervall auftreten; Integrieren einer Spannung an einem Erfassungswiderstand in Reihe mit der Batterie, während des Messintervalls erfasst, und Liefern einer dies anzeigenden integrierten Spannung von einem Integrierer; und Bestimmen der pro Impuls von der Batterie gezogenen Ladung unter Verwendung der Anzahl von Impulsen, der integrierten Spannung und eines Widerstandswerts des Erfassungswiderstands.
Das Verfahren zum Bestimmen einer durch die Batterie pro Impuls gelieferten Ladung kann weiterhin beinhalten, dass das Zählen und das Erfassen mit aktivierten Systemlasten durchgeführt werden.
Das Verfahren zum Bestimmen einer durch die Batterie pro Impuls gelieferten Ladung kann weiterhin Folgendes beinhalten: Umwandeln einer analogen Darstellung der Spannung an dem Erfassungswiderstand in eine digitale Darstellung der Spannung an dem Erfassungswiderstand in einem Analog-Digital-Wandler; Liefern der digitalen Darstellung an den Integrierer; und wobei ein Offset-Fehler des Analog-Digital-Wandlers einen Fehler von weniger als einem Prozent beim Messen der von der Batterie gezogenen Ladung bewirkt.
Das Verfahren zum Bestimmen einer durch die Batterie pro Impuls gelieferten Ladung kann weiterhin Folgendes beinhalten: Umwandeln einer analogen Darstellung der Spannung an dem Erfassungswiderstand in eine digitale Darstellung der Spannung an dem Widerstand in einem Analog-Digital-Wandler; Liefern der digitalen Darstellung an den Integrierer; und wobei während der Kalibrierungsoperation die Spannung an dem Erfassungswiderstand um mindestens eine Größenordnung über der Restoffsetspannung des Analog-Digital-Wandlers liegt.
Bei einer weiteren Ausführungsform enthält eine Vorrichtung eine während mindestens eines Abschnitts einer Kalibrierungsoperation selektiv an einen Ausgang eines impulsfrequenzmodulierten (PFM) DC-DC-Wandlers gekoppelte Kalibrierungsstromlast, und dadurch die von einer Batterie gelieferte Leistung zu erhöhen; einen Intervallzähler zum Bestimmen eines Messintervalls; und einen Impulszähler zum Zählen von Impulsen entsprechend Schaltereignissen, die in dem PFM-DC-DC-Wandler während des Messintervalls auftreten.
Bei einer Ausfiihrungsform ist die Kalibrierungsstromlast in der Vorrichtung konfigurierbar zum Liefern einer ersten Stromlast während der Kalibrierungsoperation und zum Liefern während der Kalibrierungsoperation einer über der ersten Stromlast liegenden zweiten Stromlast, um dadurch die von der Batterie gelieferte Ladung im Vergleich zur ersten Stromlast zu erhöhen. Der Kalibrierungsstrom kann einen variablen Widerstand umfassen.
Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung mit der an den PFM-DC-DC-Wandler gekoppelten ersten Stromlast misst der Intervallzähler ein erstes Messintervall und der Impulszähler liefert einen ersten Impulszählwert, wobei einer erste PFM-Frequenz durch das erste Messintervall und den ersten Impulszählwert bestimmt wird, und mit der an den PFM-DC-DC-Wandler gekoppelten zweiten Stromlast misst der Intervallzähler ein zweites Messintervall und der Impulszähler liefert einen zweiten Impulszählwert, wobei eine zweite PFM-Frequenz durch das zweite Messintervall und den zweiten Impulszählwert bestimmt wird. Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung ist eine Rechenlogik konfiguriert zum Bestimmen einer pro Impuls von der Batterie gezogenen Ladung unter Verwendung der ersten PFM-Frequenz, der zweiten PFM-Frequenz, der ersten Stromlast und der zweiten Stromlast. Bei einer Ausführungsform ist die Rechenlogik weiterhin konfiguriert zum weiteren Verwenden einer Effizienz des PFM-DC-DC-Wandlers zum Bestimmen der pro Impuls von der Batterie gezogenen Ladung. Bei einer Ausführungsform ist die Rechenlogik weiterhin konfiguriert zum Aktualisieren der pro Impuls von der Batterie gezogenen Ladung mindestens auf Basis einer Änderung bei der Batteriespannung, einer Änderung bei der Ausgangsspannung und einer Änderung bei der Temperatur und zum Liefern einer pro Impuls von der Batterie gezogenen, aktualisierten Ladung. Bei einer Ausführungsform enthält die Vorrichtung weiterhin einen Analog-Digital-Wandler zum Umwandeln die Batteriespannung, die Temperatur und/oder die Ausgangsspannung des PFM-DC-DC-Wandlers in jeweilige digitale Werte und Liefern der jeweiligen digitalen Werte zur Verwendung beim Bestimmen der pro Impuls von der Batterie gezogenen Ladung.
Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung ist die Kalibrierungsstromlast während der Kalibrierungsoperation an den Ausgang des PFM-DC-DC-Wandlers gekoppelt, um die von der Batterie gelieferte Ladung im Vergleich zu einer von der Batterie bei nicht an den Ausgang des PFM-DC-DC-Wandlers gekoppelten Kalibrierungsstromlast gelieferten Arbeitsladung zu erhöhen. Bei einer Ausführungsform enthält die Vorrichtung weiterhin einen Erfassungswiderstand in Reihe mit einer eine Eingangsspannung an den PFM-DC-DC-Wandler liefernden Batterie und einen Integrierer zum Integrieren einer Spannung an dem Erfassungswiderstand, während eines Messintervalls gemessen, während dem die Kalibrierungsstromlast an den Ausgang gekoppelt ist, und Liefern einer integrierten Spannung; und eine Rechenlogik zum Bestimmen einer pro Impuls von der Batterie gezogenen Ladung unter Verwendung der durch den Impulszähler gezählten Impulse, der integrierten Spannung und eines Widerstands des Erfassungswiderstands. Die Vorrichtung kann weiterhin einen Analog-Digital-Wandler enthalten, der gekoppelt ist zum Umwandeln der Spannung an den Widerstand in einen digitalen Wert und Liefern des digitalen Werts, wobei die Spannung an dem Widerstand um mindestens eine Größenordnung über einer Restoffsetspannung des Analog-Digital-Wandlers liegt.
Bei einer weiteren Ausführungsform enthält eine Vorrichtung eine Kalibrierungsstromlast, die selektiv an einen Ausgang eines impulsfrequenzmodulierten (PFM) Spannungswandlers gekoppelt ist, wobei die Kalibrierungsstromlast während einer Kalibrierungsoperation an den Ausgang gekoppelt ist, um im Vergleich zu einer Arbeitsstromlast einen erhöhten Strom zu bewirken; einen Intervallzähler zum Bestimmen eines Messintervalls, während dem die Kalibrierungsstromlast an den Ausgang gekoppelt ist; einen Erfassungswiderstand in Reihe mit einer eine Eingangsspannung an den PFM-Spannungswandler liefernden Batterie; einen Impulszähler zum Zählen von Impulsen entsprechend Schaltereignissen, die in dem PFM-Spannungswandler während des Messintervalls auftreten, und Liefern eines dies anzeigenden Impulszählers; und ein Integrierer zum Integrieren einer Spannung an den Widerstand, während des Messintervalls erfasst, während dem die Kalibrierungsstromlast aktiviert ist. Bei einer Ausführungsform enthält die Vorrichtung weiterhin eine Rechenlogik zum Bestimmen der von der Batterie pro Impuls gezogenen Ladung unter Verwendung des Impulszählwerts, der integrierten Spannung und eines Widerstands des Erfassungswiderstands.
Somit sind verschiedene Aspekte bezüglich des Bestimmens einer gezogenen Batterieladung und Restbatterieladung beschrieben worden. Die hierin dargelegte Beschreibung der Erfindung ist veranschaulichend und soll den Schutzbereich der Erfindung, wie in den folgenden Ansprüchen dargelegt, nicht beschränken. Andere Varianten und Modifikationen der Ausführungsformen, die hierin offenbart sind, können auf Basis der hierin dargelegten Beschreibung vorgenommen werden, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung, wie in den folgenden Ansprüchen dargelegt, abzuweichen.

Claims

Verfahren, umfassend: Bestimmen, auf Basis einer Kalibrierungsoperation, einer Kalibrierungsladung, pro Impuls von einer Batterie gezogen, die eine Eingangsspannung an einen impulsfrequenzmodulierten (PFM) DC-DC-Wandler liefert, wobei während mindestens eines Teils der Kalibrierungsoperation eine Kalibrierungsstromlast zu einer Systemstromlast des PFM-DC-DC-Wandlers hinzugefügt wird; Bestimmen einer Arbeitsbatteriespannung; während der Operation, Zählen einer Anzahl von Impulsen entsprechend Schaltereignissen, die in dem PFM-DC-DC-Wandler mit der Arbeitsbatteriespannung assoziiert auftreten; und Bestimmen einer von der Batterie während der Anzahl von Impulsen gezogenen Ladung mindestens teilweise auf Basis der Arbeitsbatteriespannung, der pro Impuls gezogenen Kalibrierungsladung und der Anzahl von Impulsen.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend das Bestimmen eines Batterieladezustands mindestens teilweise auf Basis der während der Anzahl von Impulsen von der Batterie gezogenen Ladung.
Verfahren nach Anspruch 2, weiterhin umfassend: Erfassen einer Temperatur und Bereitstellung einer erfassten Temperatur; und Bestimmen des Batterieladezustands mindestens teilweise auf Basis der erfassten Temperatur.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend das Bestimmen der während der Anzahl von Impulsen von der Batterie gezogenen Ladung mindestens teilweise auf Basis einer aktuellen Ausgangsspannung des DC-DC-Wandlers und einer während der Kalibrierungsoperation bestimmten Kalibrierungsausgangsspannung des DC-DC-Wandlers.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, weiterhin umfassend das Bestimmen der während der Anzahl von Impulsen von der Batterie gezogenen Ladung teilweise auf Basis eines aktuellen Arbeitsmodus des PFM-DC-DC-Wandlers.
Verfahren nach Anspruch 5, weiterhin umfassend: Durchführen der Kalibrierungsoperation in einem ersten Arbeitsmodus; und Bestimmen der während der Anzahl von Impulsen von der Batterie gezogenen Ladung beim Arbeiten im aktuellen Arbeitsmodus, der von dem ersten Arbeitsmodus verschieden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, weiterhin umfassend das Speichern eines Batteriespannungswerts während einer höchsten Batteriespannung, einer kleinsten Batteriespannung und einer mittleren Batteriespannung.
Verfahren nach Anspruch 7, weiterhin umfassend das Verwenden der mittleren Batteriespannung zum Bestimmen der Arbeitsbatteriespannung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, wobei das Bestimmen der pro Impuls gezogenen Kalibrierungsladung weiterhin Folgendes umfasst: Bestimmen einer ersten PFM-Frequenz mit einer niedrigen Stromlast; Bestimmen einer zweiten PFM-Frequenz mit der hinzugefügten Kalibrierungsstromlast, wobei die erste PFM-Frequenz unter der zweiten PFM-Frequenz liegt; und Bestimmen der pro Impuls gezogenen Kalibrierungsladung teilweise auf Basis der ersten PFM-Frequenz und der zweiten PFM-Frequenz.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-2, wobei das Bestimmen der pro Impuls gezogenen Kalibrierungsladung weiterhin Folgendes umfasst: Aktivieren der Kalibrierungsstromlast; Zählen einer Kalibrierungsanzahl von Impulsen in einem Messintervall; Erfassen einer Spannung an einem Widerstand in Reihe mit der Batterie während des Messintervalls; und Integrieren der Spannung an dem Widerstand über das Messintervall und Liefern einer integrierten Spannung; und Bestimmen der pro Impuls von der Batterie gezogenen Kalibrierungsladung unter Verwendung der Anzahl von Impulsen, der integrierten Spannung und eines Widerstandswerts des Widerstands.
Vorrichtung, umfassend: einen impulsfrequenzmodulierten (PFM) DC-DC-Wandler; eine Logik zum Bestimmen, auf Basis einer Kalibrierungsoperation, einer Kalibrierungsladung, pro Impuls von einer eine Eingangsspannung an den PFM-DC-DC-Wandler liefernden Batterie gezogen; eine Kalibrierungsstromlast gesteuert zum Hinzugefügtwerden zu einer Systemstromlast während mindestens eines Teils der Kalibrierungsoperation, um eine durch den PFM-DC-DC-Wandler gesehene erhöhte Stromlast zu liefern; einen Zähler zum Zählen einer Anzahl von Impulsen entsprechend Schaltereignissen, die während eines mit einer Arbeitsbatteriespannung assoziierten Betriebs in dem PFM-DC-DC-Wandler auftreten; und wobei die Logik konfiguriert ist zum Bestimmen einer während der Anzahl von Impulsen von der Batterie gezogenen Ladung mindestens teilweise auf Basis der Arbeitsbatteriespannung, der pro Impuls gezogenen Kalibrierungsladung und der Anzahl von Impulsen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Vorrichtung konfiguriert ist zum Bestimmen eines Batterieladezustands mindestens teilweise auf Basis der während der Anzahl von Impulsen von der Batterie gezogenen Ladung.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11-12, weiterhin umfassend: einen Temperatursensor zum Liefern einer erfassten Temperatur, und wobei die Logik weiterhin konfiguriert ist zum Bestimmen eines Ladezustands der Batterie mindestens teilweise auf Basis der erfassten Temperatur.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11-12, wobei die Logik weiterhin konfiguriert ist zum Bestimmen der während der Anzahl von Impulsen von der Batterie gezogenen Ladung mindestens teilweise auf Basis einer aktuellen Ausgangsspannung des DC-DC-Wandlers und einer während der Kalibrierungsoperation bestimmten Kalibrierungsausgangsspannung des DC-DC-Wandlers,
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11-14, wobei die Logik konfiguriert ist zum Bestimmen der während der Anzahl von Impulsen von der Batterie gezogenen Ladung teilweise auf Basis eines aktuellen Arbeitsmodus des PFM- DC-DC-Wandlers.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Kalibrierungsoperation in einem ersten Arbeitsmodus durchgeführt wird; und wobei die während der Anzahl von Impulsen von der Batterie gezogene Ladung beim Arbeiten im aktuellen Arbeitsmodus bestimmt wird, der von dem ersten Arbeitsmodus verschieden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11-16, weiterhin umfassend: einen ersten Speicher zum Speichern einer höchsten Batteriespannung, einen zweiten Speicher zum Speichern einer kleinsten Batteriespannung, und einen dritten Speicher zum Speichern einer mittleren Batteriespannung.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die mittlere Batteriespannung zum Bestimmen der Arbeitsbatteriespannung verwendet wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11-16, weiterhin umfassend: eine variable Stromlast mit einem auf einen ersten Widerstand entsprechend einer niedrigen Stromlast eingestellten variablen Widerstand zum Bestimmen einer ersten PFM-Frequenz mit der niedrigen Stromlast und wobei die variable Stromlast auf einen zweiten Widerstand unter dem ersten Widerstand und entsprechend der durch die Kalibrierungsstromlast gelieferten erhöhten Stromlast eingestellt ist zum Bestimmen einer zweiten PFM-Frequenz mit der erhöhten Stromlast, wobei die pro Impuls von einer Batterie gezogene Kalibrierungsladung teilweise auf Basis der ersten PFM-Frequenz und der zweiten PFM-Frequenz bestimmt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11-16, wobei die Vorrichtung weiterhin Folgendes umfasst: eine Steuerlogik zum Aktivieren der erhöhten Stromlast; einen Zähler zum Zählen einer Kalibrierungsanzahl von Impulsen in einem Messintervall; einen Widerstand in Reihe mit einer Batterie; und einen Integrierer zum Integrieren einer Spannung an dem Widerstand über das Messintervall und Liefern einer integrierten Spannung; und wobei die pro Impuls von der Batterie gezogene Kalibrierungsladung unter Verwendung der Anzahl von Impulsen, der integrierten Spannung und eines Widerstandswerts des Widerstands bestimmt wird.