DE112018006292T5

DE112018006292T5 - Batteriezustandsschätzung

Info

Publication number: DE112018006292T5
Application number: DE112018006292.9T
Authority: DE
Inventors: Arnold R. Feldman; Dennis Gee-Wai Yee
Original assignee: Google LLC
Current assignee: Google LLC
Priority date: 2018-06-25
Filing date: 2018-06-25
Publication date: 2020-10-15
Also published as: WO2020005196A1; US20220099747A1; US20200174080A1; CN111602308A; US11699910B2; US11237218B2; EP3711136A1

Abstract

In diesem Dokument werden Techniken und Systeme beschrieben, die eine Batteriezustandsschätzung ermöglichen. Die Verfahren und Systeme können zum Ermitteln einer Abschaltspannung für eine Batterie eines elektronischen Geräts verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ können die Techniken und Systeme zum Ermitteln eines Ladezustands der Batterie verwendet werden, der bezogen auf die Abschaltspannung ermittelt werden kann. Die Techniken und Systeme verwenden aktuelle oder erwartete Bedingungen an der Batterie, um den Batteriezustand zu schätzen. Durch diese Techniken kann das elektronische Gerät eine Abschaltspannung dynamisch einstellen, anstatt eine feste Abschaltspannung über die Lebensdauer des elektronischen Geräts zu verwenden. Die dynamisch eingestellte Abschaltspannung kann beim Betrieb unter guten Bedingungen eine geringe Spanne und damit einen größeren Anteil an Batteriekapazität bereitstellen und eine relativ große Spanne bereitstellen, die für schlechte Bedingungen ausreichend ist.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Mobile elektronische Geräte werden für Kommunikation, Navigation, Einkäufe, Spiele, Augmented-Reality(AR)-Interaktionen und viele andere Funktionen verwendet. Durch eine konstante Verbesserung von Rechengeschwindigkeiten, Drahtloskommunikationsbandbreite und Anzeigen erfordern mobile elektronische Geräte immer höhere Energiemengen. Neben der Nachfrage nach höheren Energiemengen suchen Verbraucher mobile elektronische Geräte, die leicht, dünn und dazu ausgebildet sind, einen ganzen Tag mit einer einzigen Ladung durchzuhalten. Aus diesen Gründen ist eine effiziente und gut konfigurierte Batterie für mobile elektronische Geräte wichtig.
Herkömmliche mobile elektronische Geräte sind mit einem festen Spannungspegel für eine Unterspannungssperre (UVLO) konfiguriert, sodass ein mobiles elektronisches Gerät einen Systemausfall erleiden kann, wenn eine Batterie des mobilen elektronischen Geräts die UVLO unterschreitet. Um ein Unterschreiten des UVLO-Spannungspegels und ein Veranlassen eines Systemausfalls zu verhindern, ist das mobile Gerät zudem mit einem festen Pegel für eine Abschaltspannung („0%-Zustand“ oder „Leerspannung“) konfiguriert, der auf eine festgelegte Spanne oberhalb des UVLO-Spannungspegels eingestellt ist. Wenn ein Spannungspegel der Batterie den Leerspannungspegel unterschreitet, kann sich das mobile elektronische Gerät sicher abschalten, ohne den UVLO-Spannungspegel zu unterschreiten. Bei der Konfiguration der Batterie müssen sich die Hersteller jedoch zwischen einer Einstellung des Leerspannungspegels auf eine festgelegte, für schlechte Bedingungen konfigurierte Spanne, die die Batteriekapazität beim Betrieb in guten Bedingungen unnötig reduziert, oder auf eine festgelegte, für gute Bedingungen konfigurierte Spanne, bei der im Betrieb bei schlechten Bedingungen das Risiko einer Unterschreitung der UVLO besteht, entscheiden.
KURZDARSTELLUNG
In diesem Dokument werden Techniken und Systeme beschrieben, die eine Batteriezustandsschätzung für elektronische Geräte ermöglichen. Insbesondere können die Techniken und Systeme zum Ermitteln einer Abschaltspannung für eine Batterie eines elektronischen Geräts verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ können die Techniken und Systeme zum Ermitteln eines Ladezustands der Batterie verwendet werden, der bezogen auf die Abschaltspannung ermittelt werden kann. Die Techniken und Systeme verwenden aktuelle oder erwartete Bedingungen an der Batterie, um den Batteriezustand zu schätzen. Diese Techniken können dem elektronischen Gerät ermöglichen, eine Abschaltspannung dynamisch einzustellen, anstatt eine über die Lebensdauer des elektronischen Geräts hinweg festgelegte Abschaltspannung zu verwenden. Die dynamisch eingestellte Abschaltspannung kann beim Betrieb unter guten Bedingungen eine geringere UVLO-Spanne und damit einen größeren Anteil an Batteriekapazität bereitstellen. Alternativ kann die dynamisch eingestellte Abschaltspannung beim Betrieb unter schlechten Bedingungen eine relativ große UVLO-Spanne bereitstellen.
In einigen Aspekten ermittelt ein elektronisches Gerät die Impedanz der Batterie in dem elektronischen Gerät. Das Ermitteln basiert auf Bedingungen an der Batterie, wie z. B. Temperatur oder Zyklusanzahl. Basierend auf der ermittelten Impedanz der Batterie ermittelt das elektronische Gerät auch eine Spannungsspanne für Spannungstransienten. Das elektronische Gerät stellt dann eine Abschaltspannung für das elektronische Gerät basierend auf einer Summe aus der Spannungsspanne und einem Spannungspegel für eine Unterspannungssperre (UVLO) ein.
In anderen Aspekten beinhaltet ein elektronisches Gerät einen oder mehrere Prozessoren, eine Batterie und ein oder mehrere computerlesbare Medien mit darauf gespeicherten Anweisungen. In Reaktion auf eine Ausführung durch den einen oder die mehreren Prozessoren implementieren die Anweisungen einen Batteriemanager, der konfiguriert ist, Operationen zum Einstellen einer Abschaltspannung für das elektronische Gerät durchzuführen. Die Operationen beinhalten ein Ermitteln einer Impedanz der Batterie basierend auf Bedingungen an der Batterie. Die Operationen beinhalten auch ein Ermitteln eines Stromverbrauchs einer verfügbaren Operation des elektronischen Geräts. Eine weitere Operation beinhaltet ein Ermitteln einer Spannungsspanne für Spannungstransienten basierend auf der Impedanz der Batterie und des Stromverbrauchs der verfügbaren Operation. Ferner beinhalten die Operationen ein Einstellen einer Abschaltspannung für das elektronische Gerät. Die Abschaltspannung basiert auf einer Summe aus der Spannungsspanne für Spannungstransienten und einer UVLO-Spannung.
In weiteren Aspekten beinhaltet ein elektronisches Gerät einen oder mehrere Prozessoren, eine Batterie, eine E/A-Schnittstelle und ein oder mehrere computerlesbare Medien mit darauf gespeicherten Anweisungen. In Reaktion auf eine Ausführung durch den einen oder die mehreren Prozessoren implementieren die Anweisungen einen Batteriemanager, der konfiguriert ist, Operationen zur Bereitstellung eines Ladezustands der Batterie durchzuführen. Die Operationen beinhalten ein Ermitteln von Bedingungen an der Batterie. Die Bedingungen beinhalten eine oder mehrere von einer Zyklusanzahl der Batterie oder einer Temperaturbedingung an der Batterie. Die Operationen beinhalten auch ein Ermitteln einer Impedanz der Batterie basierend auf den Bedingungen an der Batterie. Eine weitere Operation beinhaltet ein Ermitteln, basierend auf der Impedanz der Batterie, eines Ladezustands der Batterie. Ferner beinhalten die Operationen ein Bereitstellen, über die E/A-Schnittstelle, einer Angabe des Ladezustands der Batterie.
Die Details einer oder mehrerer Implementierungen sind in den zugehörigen Zeichnungen und der folgenden Beschreibung dargelegt. Weitere Merkmale und Vorteile werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen sowie aus den Ansprüchen ersichtlich. Diese Kurzdarstellung ist zur Einführung in den Gegenstand bereitgestellt, der unter Ausführliche Beschreibung und Zeichnungen näher beschrieben wird. Diese Kurzdarstellung soll daher weder als wesentliche Merkmale beschreibend angesehen werden, noch zur Einschränkung des Umfangs des beanspruchten Gegenstands verwendet werden.
Figurenliste
Im Folgenden werden die Einzelheiten eines oder mehrerer Aspekte der Batteriezustandsschätzung beschrieben. Die Verwendung gleicher Bezugszeichen in verschiedenen Fällen in der Beschreibung und den Figuren zeigt ähnliche Elemente an:

In 1 ist eine beispielhafte Betriebsumgebung dargestellt, in der eine Batteriezustandsschätzung implementiert werden kann.
In 2 ist eine beispielhafte Implementierung des elektronischen Geräts aus 1 dargestellt, in der die Batteriezustandsschätzung implementiert werden kann.
In 3 ist eine beispielhafte Implementierung des Zykluszählers, des Temperaturbedingungsmanagers, des Abschaltmanagers und des Ladezustandsmanagers aus 1 und 2 dargestellt.
In 4 ist eine beispielhafte Implementierung des Temperaturbedingungsmanagers aus 2 dargestellt.
In 5 sind beispielhafte Spannungen der Batterie aus 1 dargestellt, die eine Unterspannungssperrspannung und eine Abschaltspannung beinhalten.
In 6 sind eine beispielhafte Benutzeroberfläche des elektronischen Geräts aus 1, über die ein Benutzer Eingaben für das elektronische Gerät bereitstellen und Ausgaben davon empfangen kann, gemäß einem oder mehreren Aspekten der Batteriezustandsschätzung, dargestellt.
In 7 ist ein beispielhaftes Verfahren dargestellt, das von dem elektronischen Gerät aus 1 zum Einstellen einer Abschaltspannung für das elektronische Gerät aus 1 durchgeführt wird.
In 8 ist ein beispielhaftes Verfahren dargestellt, das von dem elektronischen Gerät aus 1 zum Einstellen einer Abschaltspannung für das elektronische Gerät aus 1 durchgeführt wird.
In 9 ist ein beispielhaftes Verfahren dargestellt, das von dem elektronischen Gerät aus 1 zum Bereitstellen einer Angabe des Ladezustands für die Batterie des elektronischen Geräts aus 1 durchgeführt wird.
In 10 ist eine beispielhafte Betriebsumgebung dargestellt, die Techniken, die eine Batteriezustandsschätzung ermöglichen, implementieren kann, bzw. diese darin implementiert sein können.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Überblick
Herkömmliche mobile elektronische Geräte sind mit einer festen Abschaltspannung konfiguriert, bei der es sich um eine festgelegte Spanne oberhalb eines Spannungspegels für eine Unterspannungssperre (UVLO) handelt. Beim Konfigurieren der festen Abschaltspannung kann die Spanne basierend auf einem aktuellen Batteriezustand oder einem erwarteten Batteriezustand ermittelt werden. Beispielsweise kann ein Hersteller die Spanne ermitteln, um ein Unterschreiten des UVLO-Spannungspegels zu verhindern, wenn die Batterie 1000 Zyklen alt ist und bei Gefriertemperaturen arbeitet. Daraus würden sich eine relativ hohe Spanne und eine relativ hohe Abschaltspannung ergeben. In diesem Fall würde die Batterie einen Zugriff auf zusätzliche Batteriekapazität unnötig einschränken, wenn das elektronische Gerät unter günstigeren Bedingungen arbeitet. In einem anderen Beispiel kann der Hersteller die Spanne ermitteln, um ein Unterschreiten des UVLO-Spannungspegels zu verhindern, wenn die Batterie neu ist und bei Raumtemperatur arbeitet. Daraus würden sich eine relativ niedrige Spanne und eine relativ niedrige Abschaltspannung ergeben. In diesem Fall würde die Batterie einen Zugriff auf die zusätzliche Batteriekapazität zulassen, jedoch mit dem Risiko einer Unterschreitung der UVLO, wenn die Batterie altert oder bei kühlen Temperaturen arbeitet.
In diesem Dokument werden Techniken und Systeme zur Batteriezustandsschätzung beschrieben. Diese Techniken können ein dynamisches Ermitteln einer Abschaltspannung, das auf Bedingungen an der Batterie basiert, beinhalten. Diese Techniken können ferner ein Ermitteln eines Ladezustands der Batterie in Bezug auf die ermittelte Abschaltspannung beinhalten. Batteriezustandsschätzung kann dazu verwendet werden, eine Batterie anzuweisen, einen Zugriff auf zusätzliche Batteriekapazität zuzulassen, wenn die Bedingungen dies zulassen. Zusätzlich kann Batteriezustandsschätzung dazu verwendet werden, einen Zugriff auf zusätzliche Batteriekapazität zu beschränken, wenn die Bedingungen voraussichtlich dazu führen würden, dass ein solcher Zugriff die Batterie veranlassen würde, die UVLO zu unterschreiten. Ferner kann Batteriezustandsschätzung verwendet werden, um eine verbesserte Angabe des Batteriezustands, wie z. B. eine verbleibende Menge an nutzbarer Batteriekapazität, bereitzustellen.
In einem exemplarischen Beispiel, in Reaktion auf ein Laden eines elektronischen Geräts, ermittelt das elektronische Gerät batteriebezogene Bedingungen. Die batteriebezogenen Bedingungen können ein Alter (z. B. eine Zyklusanzahl) der Batterie, eine aktuelle Temperatur, eine vorhergesagte Temperatur, einen Standort der Batterie und erwartetes Verhalten eines Benutzers des elektronischen Geräts beinhalten. Man kann zum Beispiel annehmen, dass ein Mobiltelefon ermittelt, dass eine aktuelle Temperatur Raumtemperatur ist, sich das Mobiltelefon in Park City, Utah, befindet, die vorhergesagte Temperatur für Park City unterhalb des Gefrierpunkts liegt und ein Kalender, auf den durch das mobile Gerät zugegriffen werden kann, angibt, dass der Benutzer einen achtstündigen Skiausflug geplant hat. Das Mobilfunktelefon berücksichtigt die batteriebezogenen Bedingungen, um eine Impedanz oder eine erwartete Impedanz der Batterie zu verschiedenen Zeitpunkten eines nächsten Zyklus der Batterie zu ermitteln. Das Mobiltelefon kann die ermittelte Impedanz verwenden, um vorherzusagen, wann ein Batteriestand des Mobiltelefons niedrig sein wird und eine Abschaltung erforderlich sein kann. Beispielsweise kann das Mobiltelefon vorhersagen, dass sich das Mobiltelefon zu einem Zeitpunkt einer Annäherung an eine mögliche Abschalterfordernis in Gefriertemperaturen befinden wird. Das Mobiltelefon kann die erwarteten Gefriertemperaturen und eine aktuelle Zyklusanzahl verwenden, um eine erwartete Impedanz der Batterie zu dem Zeitpunkt der Annäherung an die mögliche Abschalterfordernis zu ermitteln. Unter Nutzung der erwarteten Impedanz stellt das Mobiltelefon die Abschaltspannung als einen Ladezustand von 0 % ein. Im Laufe des Batteriezyklus zeigt das Benutzergerät einen mit der eingestellten Abschaltspannung kalibrierten prozentualen Ladezustand als 0 % an.
Die folgende Erläuterung beschreibt Geräte und Techniken, die in der Betriebsumgebung und/oder Netzwerkumgebung eingesetzt werden können. Im Kontext der vorliegenden Offenbarung erfolgt eine Bezugnahme auf die Betriebsumgebung.
Betriebsumgebung
In 1 ist eine beispielhafte Umgebung 100 dargestellt, in der die Techniken zur Ermöglichung einer Batteriezustandsschätzung implementiert werden können. Die beispielhafte Umgebung 100 beinhaltet ein elektronisches Gerät 102, das eine Batterie 104 und einen Batteriemanager 106 beinhaltet bzw. damit assoziiert ist. Der Batteriemanager 106 beinhaltet eine Impedanzbestimmungseinrichtung 108, einen Abschaltmanager 110 und einen Ladezustandsmanager 112. Die Impedanzbestimmungseinrichtung 108 empfängt batteriebezogene Bedingungen 114, um eine Impedanz der Batterie 104 für einen aktuellen oder nächsten Zyklus der Batterie 104 zu ermitteln.
Die batteriebezogenen Bedingungen 114 können eines oder mehrere von einer Zyklusanzahl der Batterie 104 oder einer Temperaturbedingung beinhalten. Die Zyklusanzahl kann ein wesentlicher Faktor zum Ermitteln der Impedanz der Batterie 104 sein, da Versuche gezeigt haben, dass sich die Impedanz der Batterie 104 bei regelmäßiger Nutzung der Batterie 104 über eine Zeitspanne von zwei Jahren verdoppeln kann. Temperaturbedingungen können ebenfalls ein wichtiger Faktor zum Ermitteln der Impedanz der Batterie 104 sein, da zusätzliche Versuche gezeigt haben, dass sich die Impedanz der Batterie, in Bezug auf die Impedanz bei Raumtemperatur, verdreifachen kann, wenn diese bei Gefriertemperaturen betrieben wird. Wie dargestellt, können die Temperaturbedingungen eines oder mehrere von einer Temperatur, Vorhersage, Standort oder geplantem Verhalten eines Benutzers des elektronischen Geräts 102 beinhalten. Die Temperaturbedingungen können eines oder mehrere von den aktuellen Temperaturbedingungen oder erwarteten Temperaturbedingungen beinhalten. Ferner können die Temperaturbedingungen eine niedrigste Temperatur aus einer Vielzahl von erwarteten Temperaturen an der Batterie 104 während eines aktuellen Zyklus oder eines nächsten Zyklus beinhalten.
Die Impedanzbestimmungseinrichtung 108 ermittelt eine Impedanz der Batterie 104 unter Nutzung der batteriebezogenen Bedingungen 114. Da sich die batteriebezogenen Bedingungen 114 an der Batterie 104 in Laufe des Batteriezyklus ändern können, kann die Impedanzbestimmungseinrichtung 108 davon ausgehen, dass sich die Impedanz der Batterie 104 ebenfalls ändern wird. Die Impedanzbestimmungseinrichtung 108 kann eine höchste erwartete Impedanz der Batterie 104 während des aktuellen oder nächsten Zyklus als die ermittelte Impedanz ansehen. Beispielsweise kann die ermittelte Impedanz auf einer niedrigsten Temperatur der erwarteten Temperaturen an der Batterie während des aktuellen oder nächsten Zyklus basieren. Alternativ kann die ermittelte Impedanz als Durchschnittsimpedanz im Laufe einer erwarteten Dauer des Zyklus ausgedrückt werden, die mit erwarteten Impedanzwerten des Zyklus zeitlich gewichtet ist. Der Batteriemanager 106 kann die erwartete Impedanz im Laufe des Batteriezyklus verwenden, um eine verfügbare Kapazität der Batterie 104 basierend auf einer erhöhten Impedanz zu ermitteln. Beispielsweise kann der Batteriemanager 106 basierend auf der erhöhten Impedanz ermitteln, dass die Batterie 104 eine verfügbare Kapazität von 2.000 mAh aufweist. Der Batteriemanager 106 kann ferner eine Effizienz der Batterie basierend auf der Impedanz der Batterie 104 ermitteln.
Basierend auf der ermittelten Impedanz ermittelt der Abschaltmanager 110 eine Abschaltspannung. Die Abschaltspannung ist eine derartige Spannung, dass, wenn der Spannungspegel der Batterie 104 auf die Abschaltspannung abfällt oder diese unterschreitet, der Batteriemanager 106 eine sichere Abschaltung des elektronischen Geräts 102 auslöst. Der Abschaltmanager 110 kann die Abschaltspannung als Spannungspegel bestimmen, der eine Spanne oberhalb der UVLO liegt. Um die Spanne zu ermitteln, kann der Abschaltmanager 110 die ermittelte Impedanz verwenden, die eine höchste erwartete Impedanz für den aktuellen oder nächsten Zyklus ist. Alternativ kann die ermittelte Impedanz eine erwartete Impedanz zu einer erwarteten Abschaltzeit sein. Die erwartete Abschaltzeit ist ein Zeitpunkt, für den das elektronische Gerät 102 erwartet, dass sich die Batterie 104 der UVLO nähert, oder eine Spannung, die innerhalb einer Schwelle der UVLO liegt, die eine mögliche Notwendigkeit einer Abschaltung anzeigt. Diese erwartete Abschaltzeit kann auf früheren Batteriezyklen basieren. Wenn beispielsweise ein durchschnittlicher Zyklus der Batterie 104 bei der bestimmten Impedanz 15 Stunden dauert, kann der Abschaltmanager eine bei 15 Stunden nach Beginn des Zyklus erwartete Impedanz verwenden, um die Spanne und die Abschaltspannung zu ermitteln. Zusätzlich oder alternativ kann die erwartete Abschaltzeit Bedingungen, wie z. B. eine Wettervorhersage oder in einem Kalender, der auf dem elektronischen Gerät 102 gespeichert oder diesem zugänglich ist, geplante Ereignisse, berücksichtigen.
Der Ladezustandsmanager 112 ermittelt einen aktuellen Ladezustand der Batterie 104. Der Ladezustand kann als eine Prozentzahl der verbleibenden Ladung ausgedrückt werden, wobei es sich um eine nichtlineare Funktion der Batteriezellspannung handelt. Das elektronische Gerät 102 kann eine Angabe des Ladezustands der Batterie 104 bereitstellen. Das elektronische Gerät 102 kann die Angabe durch Anzeigen des Ladezustands unter Nutzung einer visuellen Angabe, einer hörbaren Angabe oder einer haptischen Angabe bereitstellen.
In 2 ist eine beispielhafte Implementierung des elektronischen Geräts 102 aus 1 dargestellt, in der die Batteriezustandsschätzung implementiert werden kann. Das elektronische Gerät 102 ist mit verschiedenen, nicht einschränkenden beispielhaften Geräten dargestellt, einschließlich eines Smartphones 102-1, eines Tablets 102-2, eines Laptops 102-3, einer Computeruhr 102-4, eines Spielesystems 102-5, einer Computerbrille 102-6 und eines Fahrzeugs 102-7. Das elektronische Gerät 102 kann auch andere Geräte beinhalten, wie z. B. Fernseher, Entertainment-Systeme, Audio-Systeme, Drohnen, Trackpads, Zeichenpads, Netbooks, E-Reader, Heimautomatisierungs- und Steuersysteme, Heimsicherheitssysteme und andere Haushaltsgeräte. Zu beachten ist, dass das Computergerät 102 tragbar, nicht tragbar aber mobil oder verhältnismäßig immobil (z. B. Desktops und Haushaltsgeräte) sein kann.
Das Computergerät 102 beinhaltet auch einen oder mehrere Computerprozessoren 202 und ein oder mehrere computerlesbare Medien (CRM) 204, die Speichermedien und Datenspeichermedien beinhalten. Anwendungen und/oder ein Betriebssystem (nicht dargestellt), die als computerlesbare Anweisungen auf den computerlesbaren Medien 204 implementiert sind, können durch Computerprozessoren 202 ausgeführt werden, um einige der hierin beschriebenen Funktionalitäten bereitzustellen. Das elektronische Gerät 102 kann auch Sensoren 206, wie z. B. eines oder mehrere von einem Temperaturfühler, einem Voltmeter, einem Amperemeter, einem Barometer, einem Ohmmeter oder einem Näherungssensor, beinhalten. Eine Eingabe/Ausgabe(E/A)-Schnittstelle 208 des elektronischen Geräts 102 kann dazu verwendet werden, Eingaben von einem Benutzer zu empfangen oder dem Benutzer Informationen bereitzustellen. Das elektronische Gerät 102 kann auch ein Kommunikationsmodul 210 zum Übermitteln von Daten über drahtgebundene, drahtlose oder optische Netzwerke beinhalten. Exemplarisch und ohne Beschränkung kann das Kommunikationsmodul 210 Daten über ein lokales Netzwerk (LAN), ein drahtloses lokales Netzwerk (WLAN), ein persönliches Netzwerk (PAN), ein Großraumnetzwerk (WAN), ein Intranet, das Internet, ein Peer-to-Peer-Netzwerk, ein Punkt-zu-Punkt-Netzwerk oder ein Mesh-Netzwerk übermitteln.
Das CRM 204 beinhaltet eines oder mehrere von der Impedanzbestimmungseinrichtung 108, dem Abschaltmanager 110 oder dem Ladezustandsmanager 112 aus 1. Die Impedanzbestimmungseinrichtung 108 beinhaltet eines oder mehrere von einem Zykluszähler 212, einer Verhaltensvorhersageeinrichtung 214 oder einem Temperaturbedingungsmanager 216. Der Zykluszähler 212 verfolgt eine Menge an Lade-EntladeZyklen der Batterie 104. Der Zykluszähler 212 kann Teilzyklen berücksichtigen, wie z. B. wenn die Batterie 104 vor Beginn der Ladung nicht vollständig entladen ist oder wenn die Batterie 104 vor Beginn der Entladung nicht vollständig geladen ist.
Die Verhaltensvorhersageeinrichtung 214 verwendet Kontextdaten, um erwartete Bedingungen an der Batterie 104 zu ermitteln. Beispielsweise kann die Verhaltensvorhersageeinrichtung 214 auf einen Kalender zugreifen, um geplante Ereignisse, zu denen die Batterie 104 wahrscheinlich mitgenommen wird, zu ermitteln. Die Verhaltensvorhersageeinrichtung 214 kann maschinelles Lernen nutzen, um ein Verhalten vorherzusagen, wie z. B. die erwartete Zeitdauer bis zu einer nächsten Ladung, eine erwartete Zeitspanne, während der sich das elektronische Gerät 102 drinnen oder draußen befindet, oder ein Standort, an den sich das elektronische Gerät 102 während des aktuellen oder nächsten Zyklus wahrscheinlich begeben wird. Das maschinelle Lernen kann auf vorhergehenden Zyklen des elektronischen Geräts 102 oder auf vorherigen Verhaltensweisen anderer elektronischer Geräte unter ähnlichen Bedingungen, wie z. B. einem ähnlichen Standort, bei dem es sich um einen ungewöhnlichen Standort für das elektronische Gerät 102 handelt, basieren.
Der Temperaturbedingungsmanager 216 kann aktuelle temperaturbezogene Bedingungen, wie z. B. eine Temperatur, einen Druck oder eine Feuchtigkeit an der Batterie 104, messen. Der Temperaturbedingungsmanager 216 kann ferner auf externe Quellen, wie z. B. das Internet, zugreifen, um erwartende Temperaturbedingungen vorherzusagen. Beispielsweise kann der Temperaturbedingungsmanager unter Nutzung des vorhergesagten Verhaltens von der Verhaltensvorhersageeinrichtung 214 auf eine Wettervorhersage zugreifen, um erwartete Temperaturbedingungen an der Batterie 104 während des geplanten Ereignisses zu ermitteln.
Wie in 3 dargestellt, stellt der Zykluszähler 212 eine Zyklusanzahl 302 als eine der batteriebezogenen Bedingungen 114 bereit, und der Temperaturbedingungsmanager 216 stellt Temperaturbedingungen 304 als eine oder mehrere der batteriebezogenen Bedingungen 114 bereit. Die batteriebezogenen Bedingungen 114 werden dann einem oder mehreren von dem Abschaltmanager 110 oder dem Ladezustandsmanager 112 bereitgestellt.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2 können verschiedene Implementierungen der Impedanzbestimmungseinrichtung 108, des Abschaltmanagers 110, des Ladezustandsmanagers 112, des Zykluszählers 212, der Verhaltensvorhersageeinrichtung 214 oder des Temperaturbedingungsmanagers 216 ein System-on-Chip (SoC), eine oder mehrere integrierte Schaltungen (ICs), einen Prozessor mit eingebetteten Prozessoranweisungen oder konfiguriert zum Zugreifen auf Prozessoranweisungen, die in einem Speicher gespeichert sind, Hardware mit eingebetteter Firmware, eine gedruckte Leiterplatte mit verschiedenen Hardwarekomponenten oder eine beliebige Kombination davon beinhalten.
In 4 ist eine beispielhafte Implementierung des Temperaturbedingungsmanagers 216 dargestellt. Wie dargestellt, stellen eines oder mehrere von den Sensoren 206, der E/A-Schnittstelle 208, dem Kommunikationsmodul 210 und der Verhaltensvorhersageeinrichtung 214 eine oder mehrere Bedingungen 410 für den Temperaturbedingungsmanager 216 bereit. Der Temperaturbedingungsmanager 216 ermittelt dann die Temperaturbedingungen 304 für den aktuellen oder nächsten Zyklus der Batterie 104.
Die Verhaltensvorhersageeinrichtung 214 stellt vorhergesagte Bedingungen 402, wie z. B. einen erwarteten Standort der Batterie 104 oder eine erwartete Dauer des Batteriezyklus bereit. Die Sensoren 206 stellen Sensordaten 404, wie z. B. eine aktuelle Temperatur an der Batterie 104 oder dem elektronischen Gerät 102, eine aktuelle Spannung der Batterie 104, eine aktuelle Impedanz der Batterie 104 oder einen barometrischen Messwert an der Batterie 104 bereit. Die E/A-Schnittstelle 208 empfängt Benutzereingaben 406 und stellt die Benutzereingaben 406 als Bedingungen 410 für den Temperaturbedingungsmanager 216 bereit. Die Benutzereingaben 406 können Auswahleingaben beinhalten, wie im Folgenden unter Bezugnahme auf 6 näher beschrieben. Das Kommunikationsmodul 210 stellt externe Daten 408 als Bedingungen 410 für den Temperaturbedingungsmanager 216 bereit. Das Kommunikationsmodul 210 kann die externen Daten 408 von einem entfernten Dienstanbieter, wie z. B. einem Wettervorhersageanbieter oder einer Verhaltensvorhersageeinrichtung für standortbasiertes Verhalten, abrufen oder das Internet nach den externen Daten 408 absuchen, die prädiktive Informationen für den Temperaturbedingungsmanager 216 bereitstellen können.
Der Temperaturbedingungsmanager 216 ermittelt die Temperaturbedingungen 304 basierend auf einer oder mehreren der Bedingungen 410, die durch eines oder mehrere von den Sensoren 206, der E/A-Schnittstelle 208, dem Kommunikationsmodul 210 und der Verhaltensvorhersageeinrichtung 214 bereitgestellt werden. In einigen Implementierungen werden die Bedingungen aus einer Quelle mit Bedingungen aus einer anderen Quelle kombiniert, um die Temperaturbedingungen zu erzeugen. Beispielsweise können die vorhergesagten Bedingungen 402, die einen geplanten Ausflug zum Skifahren in Park City beinhalten, mit den externen Daten 408 kombiniert werden, die eine Temperaturvorhersage für Park City während des geplanten Ausflugs beinhalten. Alternativ können Benutzereingaben 406, die eine Angabe darüber beinhalten, dass der Benutzer für eine Konferenz in Stockholm, Schweden, drinnen bleibt, anstatt bei Minustemperaturen nach draußen zu gehen, mit den externen Daten 408 kombiniert werden, die auf eine übliche Raumtemperatur für das Konferenzzentrum zugreifen.
In 5 sind beispielhafte Spannungen der Batterie 104 aus 1 dargestellt. Ein Spannungsbereich für die Batterie 104 beinhaltet in einem unzureichenden Spannungsbereich 502 eine UVLO-Spannung 504, einen Abschaltbereich 506, eine Abschaltspannung 508, bei der es sich um eine Spanne 510 oberhalb der UVLO-Spannung 504 handelt, und einen Betriebsspannungsbereich 512.
Wenn die Spannung der Batterie 104 in dem unzureichenden Spannungsbereich 502 liegt, kann das elektronische Gerät 102 versagen, da die Spannung nicht in der Lage ist, eine Energieversorgung für Operationen des elektronischen Geräts 102 bereitzustellen. Beispielsweise können einzelne elektrische Komponenten basierend auf der Spannung an einem Eingang und einem Ausgang der elektrischen Komponente nicht ordnungsgemäß funktionieren. Fällt die Spannung in den unzureichenden Spannungsbereich 502, so kann das Gerät einen partiellen Stromausfall („brownout“) oder einen Verlust von Daten erleiden oder eine Beschädigung der elektrischen Komponenten eintreten. Die UVLO-Spannung 504 gibt eine obere Grenze des unzureichenden Spannungsbereichs 502 und eine untere Grenze des Abschaltbereichs 506 an.
Wenn die Spannung der Batterie 104 im Abschaltbereich 506 liegt, ist das elektronische Gerät 102 konfiguriert, abzuschalten, um ein Unterschreiten der UVLO-Spannung 504 zu vermeiden. Innerhalb des Abschaltbereichs 506 kann das elektronische Gerät 102 sicher, ohne partiellen Stromausfall, Verlust von Daten oder Erleiden von Schäden an den elektrischen Komponenten, herunterfahren.
Die Abschaltspannung 508 gibt eine obere Grenze des Abschaltbereichs 506 und eine untere Grenze des Betriebsspannungsbereichs 512 an. Die Spanne 510 basiert auf Spannungstransienten beim Durchführen einer Operation des elektronischen Geräts 102, wie z. B. Aufnehmen eines Fotos und Verarbeiten des Fotos. Die Spannungstransienten können als ein Produkt aus dem Stromverbrauch für eine Operation, wie z. B. eine Operation mit höchsten Stromverbrauch, und einer Impedanz der Batterie 104 berechnet werden. Dieses Produkt ist ein Spannungstransient, da es sich um einen Spannungsabfallbetrag handelt, der innerhalb der Batterie 104 auftritt und für Operationen des elektronischen Geräts 102 nicht zur Verfügung steht. Die Spannungstransienten können eine von dem elektronischen Gerät 102 beobachtete effektive Spannung reduzieren. Aus diesem Grund wird die Abschaltspannung 508 basierend auf der Spanne 510 eingestellt, um die Wahrscheinlichkeit, dass eine effektive Spannung die UVLO-Spannung 504 während einer Operation unterschreitet, zu verringern.
Wenn sich eine Spannung der Batterie 104 im Betriebsspannungsbereich 512 befindet, kann das elektronische Gerät 102 Operationen durchführen, ohne die UVLO-Spannung 504 zu unterschreiten. Aus diesem Grund kann die Abschaltspannung 508 als ein Ladezustand von 0 % eingestellt werden. Ein aktueller Ladezustand der Batterie 104 kann relativ zur Abschaltspannung 508 und einer Vollladespannung berechnet werden.
Wird die Abschaltspannung 508 nicht korrekt ermittelt, kann eine Operation mit höchstem Stromverbrauch, die bei einer Temperatur durchgeführt wird, die kälter als erwartet ist, veranlassen, dass die Batterie die UVLO-Spannung unterschreitet. Aus diesem Grund kann die Abschaltspannung 508 basierend auf einer Summe aus der für Spannungstransienten berechneten Spanne und einem zusätzlichen Puffer zur Berücksichtigung von Varianz aus erwarteten batteriebezogenen Bedingungen 114, wie z. B. die Bedingungen 410, berechnet werden.
In 6 ist eine beispielhafte Benutzeroberfläche 600 des elektronischen Geräts 102 dargestellt, über die ein oder mehrere Aspekte der Batteriezustandsschätzung implementiert werden können. In diesem Beispiel wird die Benutzeroberfläche 600 über einen sichtbaren Teil einer Anzeige 602 zum Bereitstellen von Ausgaben für einen Benutzer dargestellt. Die Anzeige 602 kann auch einen Touchscreen oder eine berührungsempfindliche Überlagerung zum Empfangen von Berührungseingaben vom Benutzer beinhalten oder damit integriert sein. Die Anzeige 602 kann auch einen Leistungspegelindikator 604 des elektronischen Geräts 102 anzeigen. Der Leistungspegelindikator 604 kann ein visueller Indikator sein, wie z. B. eine Prozentzahl verbleibender Leistung oder eine Darstellung eines Bruchteils verbleibender Leistung. In manchen Fällen stellt die Anzeige 602 ein Einstellungsmenü 606 bereit oder macht dieses zugänglich, über das die Benutzeroberfläche 600 Eingaben 608 zum Übergehen in einen intelligenten Batteriemodus empfangen kann. Das Einstellungsmenü 606 kann weitere Eingaben 610 zum Anfordern einer oder mehrerer Regeln für den intelligenten Batteriemodus empfangen. Beispielsweise können die Eingaben 610 ein tägliches Kalibrieren, oder Aktualisieren, der Abschaltspannung basierend auf einer Änderung von Leistungseinstellungen (z. B. Eintreten in oder Verlassen eines Energiesparmodus) oder in Reaktion auf ein Laden der Batterie 104 anfordern. Alternativ können die Eingaben 610 ein Kalibrieren, oder Aktualisieren, der Abschaltspannung ermöglichen, wenn der Batteriemanager 106 aktualisierte batteriebezogene Bedingungen 114 empfängt.
Zusätzlich oder alternativ kann das elektronische Gerät 102 über die Benutzeroberfläche 600 eine Benachrichtigung 612 bereitstellen, um anzuzeigen, dass das elektronische Gerät 102, basierend auf den Eingaben 608, in den intelligenten Batteriemodus eintritt. Die Benachrichtigung kann auch anzeigen, dass die Abschaltspannung basierend auf aktualisierten batteriebedingten Bedingungen 114 aktualisiert wird. Die Benachrichtigung 612 ist in diesem Beispiel als eine Pop-up-Benachrichtigung in der Anzeige 602 dargestellt, wobei zusätzlich oder alternativ zu der Pop-up-Benachrichtigung jedoch andere Formen von Benachrichtigung 612 implementiert sein können. Beispielsweise kann das Benutzergerät 102 eine hörbare Benachrichtigung, eine sichtbare Benachrichtigung über einen von der Anzeige 602 getrennten Leuchtdioden(LED)-Indikator oder eine bewegungsbasierte Benachrichtigung wie z. B. eine Vibration des elektronischen Geräts 102 bereitstellen.
Die Benutzeroberfläche 600 ist nur eine von vielen möglichen Benutzeroberflächen zur Implementierung einer Batteriezustandsschätzung. Obwohl das elektronische Gerät 102 als ein Smartphone mit einem Touchscreen dargestellt ist, können durch das elektronische Gerät 102 alternative Benutzeroberflächen implementiert werden. Beispielsweise kann das elektronische Gerät 102 als ein Laptop mit einer Benutzeroberfläche implementiert sein, die eines oder mehrere von einer Maus, einem Trackpad, einer Tastatur, einem Mikrofon, einem Monitor, einem Projektor-Bildschirm oder Lautsprechern beinhaltet. In einigen Implementierungen beinhaltet die Benutzeroberfläche 600 das Einstellungsmenü 606 zum Empfangen der Eingaben 608 bzw. 610 nicht, sondern stattdessen tritt das elektronische Gerät 102 automatisch und ohne Empfangen von Benutzereingaben in den intelligenten Batteriemodus ein.
Techniken zur Batteriezustandsschätzung
In 7-9 sind Verfahren zur Implementierung einer Batteriezustandsschätzung dargestellt. Diese Verfahren sind als Sätze von Blöcken dargestellt, die die durchgeführten Operationen angeben, sind jedoch nicht unbedingt auf die Reihenfolge oder die Kombinationen beschränkt, die zum Durchführen der Operationen durch die jeweiligen Blöcke gezeigt sind. Beispielsweise können Operationen verschiedener Verfahren in einer beliebigen Reihenfolge kombiniert werden, um alternative Verfahren zu implementieren, ohne von den hierin beschriebenen Konzepten abzuweichen. In Teilen der folgenden Erläuterung können die Techniken unter Bezugnahme auf 1-6 beschrieben sein, wobei die Bezugnahme jedoch nur als Beispiel erfolgt. Die Techniken sind nicht auf die Leistung einer Einheit oder mehrerer Einheiten, die auf einem Gerät laufen, oder auf solche in diesen Figuren beschriebenen beschränkt.
In 7 ist ein beispielhaftes Verfahren 700 dargestellt, das von einem elektronischen Gerät zur Batteriezustandsschätzung durchgeführt wird. Das Verfahren 700 beinhaltet Operationen, die von einem oder mehreren von dem Batteriemanager 106, der Impedanzbestimmungseinrichtung 108 oder dem Abschaltmanager 110 durchgeführt werden können. In einigen Aspekten können die Operationen des Verfahrens 700 die Batterienutzung eines elektronischen Geräts durch Kalibrieren einer Abschaltspannung basierend auf batteriebezogenen Bedingungen verbessern.
Bei Operation 702 ermittelt ein elektronisches Gerät eine Impedanz einer Batterie des elektronischen Geräts. Das elektronische Gerät ermittelt die Impedanz basierend auf Bedingungen an der Batterie. Beispielsweise ermittelt die Impedanzbestimmungseinrichtung 108 eine Impedanz der Batterie 104 basierend auf den batteriebezogenen Bedingungen 114 als beobachtete oder erwartete Bedingungen für den aktuellen oder nächsten Zyklus der Batterie 104. Die batteriebezogenen Bedingungen 114 können eine Zyklusanzahl der Batterie 104, eine Temperaturbedingung an der Batterie 104 oder beides beinhalten. Die Temperaturbedingung kann eine an der Batterie 104 während eines aktuellen Zyklus oder eines nächsten Zyklus der Batterie 104 erwartete Temperatur beinhalten. Ferner kann die erwartete Temperatur auf einem Standort des elektronischen Geräts 102, einem geplanten Standort des elektronischen Geräts 102 oder einer Temperatur an der Batterie 104 während eines vorhergehenden Zyklus basieren. Zusätzlich oder alternativ kann das elektronische Gerät 102 die Impedanz der Batterie 104 durch Messen der aktuellen Impedanz der Batterie 104 ermitteln.
Bei Operation 704 ermittelt das elektronische Gerät eine Spannungsspanne für Spannungstransienten. Die Spanne für Spannungstransienten basiert zumindest teilweise auf der Impedanz der Batterie. Beispielsweise kann die Spanne 510 auf einem Produkt aus einem Stromverbrauch einer Operation des elektronischen Geräts 102 und der Impedanz des elektronischen Geräts 102 basieren. In einigen Implementierungen ist der in dem Produkt verwendete Stromverbrauch ein Stromverbrauch einer Operation des elektronischen Geräts mit höchstem erwarteten Stromverbrauch (transienter Spitzenstrom), wie z. B. ein Aufnehmen und Verarbeiten eines Fotos.
Bei Operation 706 stellt das elektronische Gerät eine Abschaltspannung für das elektronische Gerät basierend auf der Spanne für Spannungstransienten ein. Beispielsweise stellt der Abschaltmanager 110 die Abschaltspannung 508 basierend auf der Spanne 510 ein.
Bei der optionalen Operation 708 aktualisiert das elektronische Gerät die Abschaltspannung für das elektronische Gerät basierend auf einer aktualisierten Ermittlung der Impedanz der Batterie. Beispielsweise wiederholt der Batteriemanager 106 die Operationen 702 und 704 und ermittelt, dass die Abschaltspannung 508 basierend auf aktualisierten batteriebezogenen Bedingungen 114 oder einer Änderung des transienten Spitzenstroms aktualisiert werden soll.
In 8 ist ein beispielhaftes Verfahren 800 dargestellt, das von einem elektronischen Gerät zur Batteriezustandsschätzung durchgeführt wird. Das Verfahren 800 beinhaltet Operationen, die von einem oder mehreren von dem Batteriemanager 106, der Impedanzbestimmungseinrichtung 108 oder dem Abschaltmanager 110 durchgeführt werden können. In einigen Aspekten können die Operationen des Verfahrens 800 die Batterienutzung eines elektronischen Geräts durch Kalibrieren einer Abschaltspannung basierend auf batteriebezogenen Bedingungen verbessern.
Bei Operation 802 ermittelt ein elektronisches Gerät eine Impedanz einer Batterie des elektronischen Geräts. Das elektronische Gerät ermittelt die Impedanz basierend auf Bedingungen an der Batterie. Beispielsweise ermittelt die Impedanzbestimmungseinrichtung 108 eine Impedanz der Batterie 104 basierend auf den batteriebezogenen Bedingungen 114 als beobachtete oder erwartete Bedingungen für den aktuellen oder nächsten Zyklus der Batterie 104. Wie zuvor erläutert, können die batteriebezogenen Bedingungen 114 eine Zyklusanzahl der Batterie 104, eine Temperaturbedingung an der Batterie 104 oder beides beinhalten. Die Temperaturbedingung kann eine an der Batterie 104 während eines aktuellen Zyklus oder eines nächsten Zyklus der Batterie 104 erwartete Temperatur beinhalten.
Bei Operation 804 ermittelt das elektronische Gerät einen Stromverbrauch einer verfügbaren Operation des elektronischen Geräts. Beispielsweise ermittelt der Batteriemanager 106 einen Stromverbrauch für die verfügbaren Operationen des elektronischen Geräts 102. Der Batteriemanager 106 kann einen transienten Spitzenstrom basierend auf einer Operation des elektronischen Geräts 102 mit höchstem Stromverbrauch ermitteln.
Bei Operation 806 ermittelt das elektronische Gerät eine Spannungsspanne für Spannungstransienten. Beispielsweise basiert die Spanne 510 auf der Impedanz der Batterie 104 und des Stromverbrauchs der verfügbaren Operation des elektronischen Geräts 102. Die Spanne 510 kann auf einem Produkt aus dem Stromverbrauch der verfügbaren Operation des elektronischen Geräts 102 und der Impedanz des elektronischen Geräts 102 basieren.
Bei Operation 808 stellt das elektronische Gerät eine Abschaltspannung für das elektronische Gerät basierend auf einer Summe aus der Spannungsspanne für Spannungstransienten und einem UVLO-Spannungspegel ein. Beispielsweise stellt der Abschaltmanager 110 die Abschaltspannung 508 basierend auf der Spanne 510 ein. Die Spanne 510 kann auch einen Pufferspannungsbetrag zur Pufferung gegen falsche Schätzungen der batteriebezogenen Bedingungen 114 beinhalten. Zusätzlich oder alternativ kann das Einstellen der Abschaltspannung für das elektronische Gerät 102 ein Aktualisieren einer vorherigen Abschaltspannung für die Batterie 104 beinhalten.
Bei der optionalen Operation 810 aktualisiert das elektronische Gerät die Abschaltspannung für das elektronische Gerät basierend auf einer aktualisierten Ermittlung der Impedanz der Batterie. Beispielsweise wiederholt der Batteriemanager 106 die Operationen 802-806 und ermittelt, dass die Abschaltspannung 508 basierend auf einer Änderung der batteriebezogenen Bedingungen 114 oder einer Änderung des transienten Spitzenstroms aktualisiert werden soll. Der Batteriemanager kann konfiguriert sein, aktualisierte batteriebezogene Bedingungen 114 in Reaktion auf ein Laden der Batterie 114 oder eine Änderung der Leistungseinstellungen des elektronischen Geräts 102 (z. B. Eintreten in oder Verlassen eines Energiesparmodus) zu ermitteln.
In 9 ist ein beispielhaftes Verfahren 900 dargestellt, das von einem elektronischen Gerät zur Batteriezustandsschätzung durchgeführt wird. Das Verfahren 900 beinhaltet Operationen, die von einem oder mehreren von dem Batteriemanager 106, der Impedanzbestimmungseinrichtung 108 oder Ladezustandsmanager 112 durchgeführt werden können. In einigen Aspekten können die Operationen des Verfahrens 900 die Batterienutzung eines elektronischen Geräts durch Bereitstellen einer Angabe des Ladezustands der Batterie 104 basierend auf batteriebezogenen Bedingungen verbessern.
Bei Operation 902 ermittelt ein elektronisches Gerät Bedingungen an einer Batterie des elektronischen Geräts. Die Bedingungen beinhalten eine oder mehrere von einer Zyklusanzahl der Batterie oder einer Temperaturbedingung an der Batterie. Die Temperaturbedingung kann beobachtete oder erwartete Bedingungen für den aktuellen oder den nächsten Zyklus der Batterie beinhalten. Beispielsweise verwendet der Batteriemanager 106 eines oder mehrere von dem Zykluszähler 212, der Verhaltensvorhersageeinrichtung 214 oder dem Temperaturbedingungsmanager 216, um die batteriebezogenen Bedingungen 114 zu ermitteln.
Bei Operation 904 ermittelt das elektronische Gerät eine Impedanz der Batterie. Das elektronische Gerät ermittelt die Impedanz basierend auf den Bedingungen an der Batterie. Beispielsweise ermittelt die Impedanzbestimmungseinrichtung 108 eine Impedanz der Batterie 104 basierend auf den batteriebezogenen Bedingungen 114 als beobachtete oder erwartete Bedingungen für den aktuellen oder nächsten Zyklus der Batterie 104. Wie zuvor erläutert, können die batteriebezogenen Bedingungen 114 eine Zyklusanzahl der Batterie 104, eine Temperaturbedingung an der Batterie 104 oder beides beinhalten. Die Temperaturbedingung kann eine an der Batterie 104 während eines aktuellen Zyklus oder eines nächsten Zyklus der Batterie 104 erwartete Temperatur beinhalten.
Bei Operation 906 ermittelt das elektronische Gerät einen Ladezustand der Batterie basierend auf der Impedanz der Batterie. Beispielsweise ermittelt der Batteriemanager 106 die Abschaltspannung 508 für das elektronische Gerät 102 basierend auf der Impedanz. Der Batteriemanager 106 verwendet die Abschaltspannung 508, um einen Ladezustand der Batterie in Bezug auf die Abschaltspannung 508 und eine Vollladespannung der Batterie 104 zu ermitteln.
Bei Operation 908 stellt das elektronische Gerät eine Angabe des Ladezustands der Batterie bereit. Beispielsweise stellt die E/A-Schnittstelle 208 eine visuelle oder akustische Angabe des Ladezustands der Batterie 104 bereit.
Bei der optionalen Operation 910 aktualisiert das elektronische Gerät den Ladezustand der Batterie basierend auf einer aktualisierten Ermittlung der Impedanz der Batterie. Beispielsweise, nach Bereitstellen der Angabe des Ladezustands der Batterie, ermittelt der Batteriemanager 106 aktualisierte Bedingungen an der Batterie 104, ermittelt eine aktualisierte Impedanz der Batterie 104, ermittelt einen aktualisierten Ladezustand und stellt eine aktualisierte Angabe des Ladezustands bereit.
Beispielhaftes Computersystem
In 10 ist eine beispielhafte Betriebsumgebung 1000 dargestellt, die Techniken, die eine Batteriezustandsschätzung ermöglichen, implementieren kann, bzw. diese darin implementiert sein können. In der Betriebsumgebung 1000 sind verschiedene Komponenten eines beispielhaften Computersystems 1002 dargestellt, das als eine beliebige Art von elektronischem Gerät, wie unter Bezugnahme auf die vorhergehenden 1-9 beschrieben, implementiert sein kann, um eine Batteriezustandsschätzung zu implementieren.
Das Computersystem 1002 beinhaltet ein Verarbeitungssystem 1004 (z. B. ein beliebiges von Mikroprozessoren, Steuerungen oder anderen Steuerungen), die verschiedene computerausführbare Anweisungen verarbeiten können, um den Betrieb des Computersystems 1002 zu steuern und Techniken zur Batteriezustandsschätzung zu ermöglichen oder diese zu implementieren. Alternativ oder zusätzlich kann das Computersystem 1002 mit beliebigen oder einer Kombination von Hardwareelementen 1006, Firmware oder fester Logikschaltung implementiert sein, die in Verbindung mit Verarbeitungs- und Steuerschaltungen implementiert ist. Obwohl nicht dargestellt, kann das Computersystem 1002 einen Systembus oder ein Datenübertragungssystem beinhalten, das die verschiedenen Komponenten innerhalb des Geräts koppelt. Ein Systembus kann ein beliebiges oder eine Kombination von unterschiedlichen Busstrukturen wie z. B. einen Speicherbus oder eine Speichersteuerung, einen Peripheriebus, einen universellen seriellen Bus und/oder einen Prozessor- oder lokalen Bus beinhalten, der beliebige von einer Vielfalt an Busarchitekturen verwendet.
Das Computersystem 1002 beinhaltet zudem ein Kommunikationsmodul 1008, das eine drahtgebundene und/oder drahtlose Kommunikation von Daten (z. B. externe Daten) ermöglicht. Das Kommunikationsmodul 1008 kann als eines oder mehrere von einer seriellen und/oder parallelen Schnittstellen, einer drahtlosen Schnittstelle, jedweder Art von Netzwerkschnittstelle, einem Modem oder als jedwede andere Art von Kommunikationsschnittstelle implementiert sein. Das Kommunikationsmodul 1008 stellt eine Verbindung und/oder Kommunikationsverbindungen zwischen dem Computersystem 1002 und einem Kommunikationsnetzwerk bereit, über die andere elektronische, Computer- und Kommunikationsgeräte Daten mit dem Computersystem 1002 kommunizieren können.
Das Computersystem 1002 beinhaltet E/A-Schnittstellen 1010 zum Empfangen und Bereitstellen von Daten. Beispielsweise können die E/A-Schnittstellen 1010 eines oder mehrere von einem berührungsempfindlichen Eingang, einer kapazitiven Taste, einem Mikrofon, einer Tastatur, einer Maus, einem Beschleunigungsmesser, einer Anzeige, einem LED-Indikator, einem Lautsprecher oder einem Gerät für haptisches Feedback beinhalten.
Das Computersystem 1002 beinhaltet zudem computerlesbare Medien 1012, wie z. B. ein oder mehrere Speichergeräte, die ein dauerhaftes und/oder nichtflüchtiges Speichern von Daten ermöglichen (d. h. im Gegensatz zu einer reinen Signalübertragung), wobei Beispiele dafür Direktzugriffsspeicher (RAM), nichtflüchtigen Speicher (z. B. eines oder mehrere von einem Nur-Lese-Speicher (ROM), Flash-Speicher, EPROM, EEPROM usw.) und ein Plattenspeichergerät beinhalten. Ein Plattenspeichergerät kann als jedweder Typ von magnetischem oder optischem Speichergerät, wie z. B. ein Festplattenlaufwerk, eine beschreibbare und/oder überschreibbare Compact Disc (CD), jedweder Typ einer Digital Versatile Disc (DVD), implementiert sein.
Die computerlesbaren Medien 1012 stellen Datenspeichermechanismen zum Speichern von verschiedenen Geräteanwendungen 1014, einem Betriebssystem 1016 und Arbeitsspeicher/Datenspeicher 1018 und von beliebigen anderen Arten von Informationen und/oder Daten im Zusammenhang mit Betriebsaspekten des Computersystems 1002 bereit. Ein Betriebssystem 1016 kann beispielsweise als eine Computeranwendung auf den computerlesbaren Medien 1012 verwaltet und auf dem Verarbeitungssystem 1004 ausgeführt werden. Die Geräteanwendungen 1014 können einen Gerätemanager, wie z. B. eine beliebige Form von Steuerungsanwendung, Softwareanwendung oder Signalverarbeitungs- und Steuermodulen, beinhalten. Die Geräteanwendungen 1014 können auch Systemkomponenten, Engines oder Manager zur Implementierung einer Batteriezustandsschätzung beinhalten, wie z. B. eine Impedanzbestimmungseinrichtung 108, einen Abschaltmanager 110 oder einen Ladezustandsmanager 112. Das Computersystem 1002 kann auch ein oder mehrere Maschinenlernsysteme beinhalten bzw. Zugriff darauf haben.
Unter Nutzung des Kommunikationsmoduls 1008 kann das Computersystem 1002 über einen Cloud-Computerdienst (Cloud) 1020 kommunizieren, um auf eine Plattform 1022 mit Ressourcen 1024 zuzugreifen. In einigen Implementierungen befinden sich eines oder mehrere von der Impedanzbestimmungseinrichtung 108, einem Abschaltmanager 110 oder einem Ladezustandsmanager 112 an den Ressourcen 1024 und es wird auf diese durch das Computersystem 1002 über die Cloud 1020 zugegriffen.
Neben den vorstehenden Beschreibungen können einem Benutzer Bedienelemente bereitgestellt werden, die es dem Benutzer ermöglichen, eine Auswahl darüber zu treffen, ob und wann hierin beschriebene Systeme, Programme oder Merkmale eine Sammlung von Benutzerinformationen (z. B. Informationen über ein soziales Netzwerk eines Benutzers, soziale Aktionen oder Aktivitäten, Beruf, Präferenzen eines Benutzers, einen gegenwärtigen Standort eines Benutzers, Terminkalender eines Benutzers oder geplante Aktivitäten eines Benutzers) vornehmen dürfen, und ob dem Benutzer Inhalte oder Kommunikationen von einem Server gesendet werden. Darüber hinaus können bestimmte Daten auf eine oder mehrere Weisen behandelt werden, bevor sie gespeichert oder verwendet werden, sodass personenbezogene Informationen entfernt werden. Eine Benutzeridentität kann beispielsweise so behandelt werden, dass keine personenbezogenen Informationen für den Benutzer ermittelt werden können, oder, wenn Standortinformationen (wie z. B. eine Stadt, eine Postleitzahl oder ein Bundesland) erfasst werden, kann ein geografischer Standort eines Benutzers verallgemeinert werden, sodass ein spezifischer Standort eines Benutzers nicht ermittelt werden kann. Somit kann der Benutzer Kontrolle darüber haben, welche Informationen über den Benutzer gesammelt, wie diese Informationen verwendet werden, und welche Informationen für den Benutzer bereitgestellt werden.
Schlussfolgerung
Obwohl Implementierungen von Techniken für, und von Vorrichtungen zum Ermöglichen von, Batteriezustandsschätzung in einer Sprache spezifisch für Merkmale und/oder Verfahren beschrieben wurden, versteht es sich, dass der Gegenstand der beigefügten Ansprüche nicht notwendigerweise auf die beschriebenen spezifischen Merkmale oder Verfahren beschränkt ist. Vielmehr sind die spezifischen Merkmale und Verfahren als beispielhafte Implementierungen offenbart, die eine Batteriezustandsschätzung ermöglichen.

Claims

Verfahren zum Einstellen einer Abschaltspannung für eine Batterie eines elektronischen Geräts, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Ermitteln, durch das elektronische Gerät, einer Impedanz der Batterie, wobei das Ermitteln auf Bedingungen an der Batterie basiert; Ermitteln, basierend auf der Impedanz der Batterie, einer Spannungsspanne für Spannungstransienten; Einstellen, durch das elektronische Gerät, der Abschaltspannung für das elektronische Gerät, wobei die Abschaltspannung auf einer Summe aus der Spannungsspanne für Spannungstransienten und einem Spannungspegel für eine Unterspannungssperre basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln der Impedanz der Batterie ein Ermitteln einer Zyklusanzahl der Batterie beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln der Impedanz der Batterie ein Ermitteln einer Temperaturbedingung an der Batterie beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Temperaturbedingung eine an der Batterie während eines aktuellen Zyklus oder eines nächsten Zyklus der Batterie erwartete Temperatur beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das elektronische Gerät die erwartete Temperatur an der Batterie basierend auf einem Standort des elektronischen Geräts ermittelt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das elektronische Gerät die erwartete Temperatur an der Batterie basierend auf einem geplanten Standort des elektronischen Geräts ermittelt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das elektronische Gerät die erwartete Temperatur an der Batterie basierend auf einer Temperatur an der Batterie während eines vorhergehenden Zyklus ermittelt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln der Impedanz der Batterie ein Messen der Impedanz an der Batterie beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das elektronische Gerät die Spannungsspanne für Spannungstransienten basierend auf einem Produkt aus einem transienten Spitzenstrom und der Impedanz der Batterie ermittelt.
Elektronisches Gerät, umfassend: einen oder mehrere Computerprozessoren, eine Batterie; und ein oder mehrere computerlesbare Medien mit darauf gespeicherten Anweisungen, die, in Reaktion auf eine Ausführung durch den einen oder die mehreren Computerprozessoren, einen Batteriemanager implementieren, der konfiguriert ist zum: Ermitteln einer Impedanz der Batterie, wobei das Ermitteln auf Bedingungen an der Batterie basiert; Ermitteln eines Stromverbrauchs einer verfügbaren Operation des elektronischen Geräts, Ermitteln, basierend auf der Impedanz der Batterie und dem Stromverbrauch der verfügbaren Operation, einer Spannungsspanne für Spannungstransienten; und Einstellen einer Abschaltspannung für das elektronische Gerät, wobei die Abschaltspannung auf einer Summe aus der Spannungsspanne für Spannungstransienten und einem Spannungspegel für eine Unterspannungssperre basiert.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 10, wobei die Bedingungen eine oder mehrere von einer Zyklusanzahl der Batterie oder einer Temperaturbedingung beinhalten.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 10, wobei das Einstellen der Abschaltspannung für die Batterie ein Aktualisieren einer vorherigen Abschaltspannung für die Batterie beinhaltet.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 10, wobei die Bedingungen an der Batterie eine an der Batterie während eines aktuellen Zyklus oder eines nächsten Zyklus der Batterie erwartete Temperatur beinhalten.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 13, wobei die erwartete Temperatur auf einer niedrigsten Temperatur einer Vielzahl von an der Batterie während des aktuellen Zyklus oder des nächsten Zyklus erwarteten Temperaturen basiert.
Elektronisches Gerät, umfassend: einen oder mehrere Computerprozessoren, eine Batterie; eine E/A-Schnittstelle, und ein oder mehrere computerlesbare Medien mit darauf gespeicherten Anweisungen, die, in Reaktion auf eine Ausführung durch den einen oder die mehreren Computerprozessoren, einen Batteriemanager implementieren, der konfiguriert ist zum: Ermitteln von Bedingungen an der Batterie, wobei die Bedingungen eine oder mehrere von einer Zyklusanzahl der Batterie oder einer Temperaturbedingung an der Batterie beinhalten; Ermitteln, basierend auf den Bedingungen an der Batterie, einer Impedanz der Batterie; Ermitteln, basierend auf der Impedanz der Batterie, eines Ladezustands der Batterie; und Bereitstellen, über die E/A-Schnittstelle, einer Angabe des Ladezustands der Batterie.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 15, wobei der Batteriemanager, nach Bereitstellen der Angabe des Ladezustands, ferner konfiguriert ist zum: Ermitteln von aktualisierten Bedingungen an der Batterie; Ermitteln einer aktualisierten Impedanz der Batterie; Ermitteln eines aktualisierten Ladezustands, und Bereitstellen einer aktualisierten Angabe des Ladezustands.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 16, wobei der Batteriemanager konfiguriert ist, die aktualisierten Bedingungen an der Batterie in Reaktion auf ein Laden der Batterie zu ermitteln.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 16, wobei der Batteriemanager konfiguriert ist, die aktualisierten Bedingungen an der Batterie in Reaktion auf eine Änderung der Leistungseinstellungen zu ermitteln.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 15, wobei der Ladezustand relativ zu einer Abschaltspannung ist.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 15, wobei die Bedingungen an der Batterie Eingaben beinhalten, die von einem Benutzer des elektronischen Geräts empfangen werden.