DE202018004513U1

DE202018004513U1 - Vorrichtung zum Batteriemanagement

Info

Publication number: DE202018004513U1
Application number: DE202018004513.6U
Authority: DE
Original assignee: Semiconductor Components Industries LLC
Current assignee: Semiconductor Components Industries LLC
Priority date: 2017-10-02
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2019-03-14
Anticipated expiration: 2028-09-29
Also published as: US10948546B2; CN109616704B; CN109616704A; US20190101595A1

Abstract

Vorrichtung zum Batteriemanagement, die umfasst:- eine Ladungsmessschaltung, die mit der Batterie verbunden ist und umfasst:- einen Spannungssensor, der mit der Batterie verbunden und dazu eingerichtet ist, eine Batteriespannung zu messen,- einen Stromsensor, der mit der Batterie verbunden und dazu eingerichtet ist, einen Batteriestrom zu messen, und- eine Logikeinheit, die mit dem Spannungs- und Stromsensor verbunden ist, wobei die Logikeinheit dazu eingerichtet ist:- gemäß einer ersten gemessenen Spannung und einem ersten gemessenen Strom einen ersten Batteriewiderstand zu berechnen und- gemäß einer zweiten gemessenen Spannung und einem zweiten gemessenen Strom einen zweiten Batteriewiderstand zu berechnen, und- einen Speicher, der mit der Logikeinheit verbunden und dazu eingerichtet ist, Batterieeigenschaftsdaten zu speichern,- wobei der Ladungsmesser dazu eingerichtet ist:- einen RSOC- (Relative State Of Charge/relativer Ladezustand) Wert der Batterie zu messen,- eine Widerstandsänderung zu berechnen und- gemäß der Widerstandsänderung einen Altkapazitätswert zu bestimmen.

Description

Hintergrund der Technologie
Die „Batteriekapazität“ ist ein Maß (typischerweise in Amperestunden) der durch die Batterie gespeicherten Ladung und wird durch die Masse des in der Batterie enthaltenen aktiven Materials bestimmt. Die Batteriekapazität repräsentiert den maximalen Energiebetrag, der unter gewissen festgelegten Bedingungen der Batterie entzogen werden kann.
Die effektive Speicherkapazität der Batterie nimmt jedoch mit dem Alter ab und erleidet irreversible Schäden. Diese Schäden werden durch verschiedenen Mechanismen verursacht, die Korrosion und andere chemische Prozesse umfassen, und auch die Alterung der internen Batteriekomponenten trägt zu diesen Schäden bei. Jeder Lade-/Entladezyklus der Batterie hat auch eine ähnliche Wirkung, jedoch mit einer beschleunigten Geschwindigkeit. Demgemäß kann ein Batterieverschleiß das Ergebnis einer Zyklus-Alterung, die infolge von Batterie-Lade-/Entladezyklen auftritt, und/oder einer Kalenderalterung sein, die auftritt, wenn die Batterie nicht genutzt wird (z.B. während der Lagerung). Es wurde beobachtet, dass die Auswirkungen von Kalenderalterung beschleunigt werden, wenn die Batterie auf über 50 % ihrer Kapazität geladen wird und/oder wenn die Temperatur mehr als 55 Grad Celsius beträgt. Das Endergebnis ist, dass die effektive Kapazität der Batterie im Laufe der Alterung und des Verschleißes der Batterie abnimmt, wodurch sich die Zeitdauer verringert, in der die Batterie ein Gerät mit Energie versorgen kann. Eine bessere Batterieleistung kann erreicht werden, wenn der Verschleiß infolge von Zyklus-Alterung und Kalenderalterung separat geschätzt werden.
Ein Indikator der Fähigkeit der Batterie, eine Ladung zu halten, und der Fähigkeit, ein Gerät mit Energie zu versorgen, ist der „Gesundheitszustand“ (SOH/State Of Health) der Batterie. Viele Anwendungen verwenden diesen Parameter, um die Batterieleistung zu schätzen, z.B. die „Laufzeit“ der Batterie, die die Zeitdauer reflektiert, in der die Batterie weiter Energie liefert, ehe sie stirbt. Eine genaue Schätzung der Laufzeit ist erwünscht, um für einen Benutzer Warnungen bereitzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Technologie umfassen eine Vorrichtung zum Batteriemanagement. Bei verschiedenen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung eine Lithiumionenbatterie und eine Ladungsmessschaltung zum Überwachen des Widerstands und der Kapazität im Laufe der Batteriealterung. Die Ladungsmessschaltung nutzt den Widerstands- und Kapazitätswert, um Widerstandsänderungen infolge sowohl von Zyklus-Alterung als auch von Kalenderalterung separat zu berechnen. Die Ladungsmessschaltung nutzt die Änderung der Widerstandswerte, um Altkapazitätswerte zu bestimmen. Die Ladungsmessschaltung steuert das Laden/Entladen der Batterie gemäß den Altkapazitätswerten.
Figurenliste
Ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Technologie lässt sich durch Bezugnahme auf die genaue Beschreibung unter Betrachtung derselben in Verbindung mit den folgenden veranschaulichenden Figuren erzielen. In den folgenden Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen in den Figuren durchweg auf ähnliche Elemente und Schritte.

1 ist ein Blockdiagramm eines elektronischen Systems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Technologie;
2 ist eine Darstellung, die Beziehungen zwischen Innenwiderstand und relativem Ladezustand einer Batterie infolge von Zyklus-Alterung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht;
3 ist eine Darstellung, die Beziehungen zwischen Innenwiderstand und relativem Ladezustand einer Batterie infolge von Kalenderalterung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht;
4 ist eine Darstellung, die Beziehungen zwischen Innenwiderstand und relativem Ladezustand einer Batterie infolge sowohl von Zyklus-Alterung als auch von Kalenderalterung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht;
5 ist eine Darstellung, die die Beziehung zwischen einer Widerstandsänderung und einem relativen Ladezustand einer Batterie gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht; und
6 ist ein Flussdiagramm zum Verwalten des Ladens/Entladens einer Batterie gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Technologie.

Genaue Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
Die vorliegende Technologie lässt sich mittels Funktionsblockkomponenten und verschiedenen Verarbeitungsschritten beschreiben. Solche Funktionsblöcke können durch eine beliebige Anzahl Komponenten umgesetzt werden, die dazu eingerichtet sind, die festgelegten Funktionen auszuführen und die verschiedenen Ergebnisse zu erzielen. Die vorliegende Technologie kann beispielsweise verschiedene Spannungssensoren, Stromsensoren, Coulomb-Zähler, Logikgatter, Speichereinrichtungen, Halbleitereinrichtungen, wie etwa Transistoren und Kondensatoren, und dergleichen einsetzen, die eine Vielzahl von Funktionen ausführen können. Darüber hinaus lässt sich die vorliegende Technologie in Verbindung mit einer beliebigen Anzahl von Systemen, wie etwa Kraftfahrzeugsystemen, Luft- und Raumfahrtsystemen, medizinischen Systemen, wissenschaftlichen Systemen, Überwachungssystemen und Verbraucherelektroniksystemen, in die Praxis umsetzen, wobei die beschriebenen Systeme lediglich beispielhafte Anwendungen der Technologie darstellen. Ferner kann die vorliegende Technologie eine beliebige Anzahl herkömmlicher Techniken zum Messen von Spannung, Messen von Strom, Messen der Temperatur, Anstellen verschiedener mathematischer Berechnungen und dergleichen einsetzen.
Verfahren und eine Vorrichtung zum Batteriemanagement gemäß verschiedener Aspekte der vorliegenden Technologie können zusammen mit einem beliebigen geeigneten elektronischen System und/oder Gerät arbeiten, wie etwa „Smart Devices“ (intelligenten Geräten), Wearables (am Körper getragenen Geräten), Verbraucherelektronik, tragbaren Geräten, batteriebetriebenen Fahrzeugen und dergleichen. Bezugnehmend auf 1 kann ein beispielhaftes System 100 in ein elektronisches Gerät eingebaut sein, das durch eine wiederaufladbare Batterie, wie etwa eine Lithiumionenbatterie, mit Energie versorgt wird. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das System 100 beispielsweise ein Batteriesystem 105, einen Anwendungsprozessor 115 und einen Power-Management-IC (PMIC/Energie-Management-Chip) 110 umfassen, die zusammenarbeiten, um dem elektronischen Gerät geeignete Energiepegel zuzuführen.
Das Batteriesystem 105 führt verschiedenen Komponenten des elektronischen Geräts, wie etwa dem Anwendungsprozessor 115 und der PMIC 110, Energie- und Batterieinformationen zu. Das Batteriesystem 105 kann durch ein beliebiges geeignetes Verfahren elektrisch oder kommunikationsfähig verbunden werden, um es dem Batteriesystem 105 zu ermöglichen, Daten und/oder Batterieinformationen an den PMIC 110 und/oder den Anwendungsprozessor zu senden und von diesen zu empfangen. Die Batterieinformationen können beliebige geeignete Kriterien umfassen, wie etwa eine Kapazität der Batterie, eine Laufzeit der Batterie und dergleichen.
Das Batteriesystem 105 kann ein beliebiges geeignetes Gerät oder System zum Bereitstellen von Energie- und Batterieinformationen umfassen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann das Batteriesystem 105 beispielsweise einen Batteriepack 120, eine umschaltbare Ladeeinrichtung 185, eine umschaltbare Last 190 und eine Ladungsmessschaltung 150 umfassen. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das System 100 ferner eine Zeitsteuereinheit (nicht gezeigt) umfassen, um verschiedene Schaltungen gemäß einem vorgegebenen Zeitzyklus zu betreiben.
Der Batteriepack 120 kann das System 100 mit Energie versorgen und eine Batterie 125 umfassen, wie etwa eine wiederaufladbare Lithiumionen- (Li-Ionen-) Batterie, eine Nickel-Metallhydrid- (NiMH) Batterie, eine Nickel-Cadmium- (NiCd) Batterie, eine Lithiumionen-Polymer- (LiPo) Batterie und dergleichen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform erzeugt die Batterie 125 zwischen einer negativen Elektrode und einer positiven Elektrode der Batterie 125 eine Spannung V_b.
Der Batteriepack 120 kann auch einen Temperatursensor (nicht gezeigt) umfassen, der gemäß der Temperatur der Batterie 125 ein Signal bereitstellt. Der Temperatursensor kann einen Thermistor (nicht gezeigt) umfassen, der eine Thermistorspannung erzeugt, die einer Temperatur der Batterie 125 entspricht. Der Temperatursensor kann jedoch einen beliebigen geeigneten Sensor oder ein beliebiges anderes geeignetes Gerät oder System zum Erzeugen eines Signals umfassen, das der Temperatur der Batterie 125 entspricht.
Die umschaltbare Ladeschaltung 185 kann dazu eingerichtet sein, selektiv mit der Batterie 125 verbunden zu werden und diese zu laden. Die umschaltbare Ladeschaltung 185 kann ein beliebiges geeignetes Gerät und/oder System zum Erzeugen eines Stroms I_DD zum Laden der Batterie 125 umfassen. Die umschaltbare Ladeschaltung 185 kann beispielsweise ein Ladegerät 170 und einen ersten Schalter 130 umfassen. Der erste Schalter 130 kann gemäß einem ersten Steuersignal S1 von der Ladungsmessschaltung 150 arbeiten. Das erste Steuersignal S1 kann beispielsweise den ersten Schalter 130 öffnen, um die Batterie 125 vom Ladegerät 170 zu trennen, und den ersten Schalter 130 schließen, um die Batterie 125 an das Ladegerät 170 anzuschließen.
Die umschaltbare Lastschaltung 190 kann dazu eingerichtet sein, selektiv mit der Batterie 125 verbunden zu werden, um die Batterie 125 zu entladen. Die umschaltbare Lastschaltung 190 kann ein beliebiges geeignetes Gerät und/oder System zum Ziehen eines Stroms I_DD aus der Batterie 125 umfassen. Die umschaltbare Lastschaltung 190 kann beispielsweise eine Last 175 und einen zweiten Schalter 135 umfassen. Der zweite Schalter 135 kann gemäß einem zweiten Steuersignal S2 von der Ladungsmessschaltung 150 arbeiten. Das zweite Steuersignal S2 kann den zweiten Schalter 135 öffnen, um die Batterie 125 von der Last 175 zu trennen, und den zweiten Schalter 135 schließen, um die Batterie 125 an die Last 175 anzuschließen.
Die Ladungsmessschaltung 150 kann dazu eingerichtet sein, verschiedene Eingänge zu empfangen und die Restkapazität der Batterie 125 (wird auch als Prozentsatz ausgedrückt und als relativer Ladezustand (RSOC/Relative State Of Charge) (RSOC-Wert) bezeichnet) im Laufe der Alterung der Batterie zu überwachen. Die Ladungsmessschaltung 150 kann verschiedenen Systemdaten entsprechende Signale, wie etwa ein Temperatursignal vom Temperatursensor, und/oder Steuersignale empfangen, etwa vom PMIC 110. Die Ladungsmessschaltung 150 kann in Antwort auf empfangene Eingangssignale und/oder den RSOC-Wert der Batterie 125 auch verschiedene Arten von Steuersignalen erzeugen, wie etwa Steuersignale zum Steuern des Ladens und Entladens der Batterie 125. Die Ladungsmessschaltung 150 kann ferner dazu eingerichtet sein, verschiedene Parameter der Batterie 125 zu messen, wie etwa die Batteriespannung V_b, den Strom I_DD und die Restkapazität.
Die Ladungsmessschaltung 150 kann auch dazu eingerichtet sein, verschiedene Berechnungen anzustellen. Die Ladungsmessschaltung 150 kann eine beliebige Anzahl geeigneter Schaltungen und/oder Systeme umfassen und in einer beliebigen geeigneten Weise umgesetzt werden, etwa in Form einer hochintegrierten (LSI/Large Scale Integrated) Schaltung. Bei einer Ausführungsform kann die Ladungsmessschaltung 150 beispielsweise eine Steuerschaltung 180, eine Spannungserfassungsschaltung 160, eine Stromerfassungsschaltung 165, eine Kapazitätsberechnungsschaltung 155, eine Logikeinheit 140 und einen Speicher 145 umfassen.
Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Ladungsmessschaltung 150 ferner einen Zeitgeber (nicht gezeigt) zum Verfolgen und Messen eines Zeitintervalls (Zeitspanne) umfassen. Der Zeitgeber kann beispielsweise dazu genutzt werden, die Integration eines Stroms I_DD über eine vorgegebene Zeitspanne zu erleichtern und/oder Zeitspannen eines Ladens, eines Entladens und eines offenen Zustands (ein Zustand, in dem die Batterie weder lädt noch entlädt) zu verfolgen.
Die Steuerschaltung 180 kann dazu eingerichtet sein, verschiedene Steuersignale zu senden, um verschiedene Einrichtungen und/oder Teilsysteme innerhalb des Batteriesystems 105 zu aktivieren und/oder zu betreiben. Die Steuerschaltung 180 kann beispielsweise kommunikationsfähig mit der umschaltbaren Ladeschaltung 185 und der umschaltbaren Lastschaltung 190 verbunden sein. Die Steuerschaltung 180 kann das erste Steuersignal S1 senden, um die umschaltbare Ladeeinrichtung 185 selektiv an die Batterie 125 anzuschließen bzw. von dieser zu trennen. Ebenso kann die Steuerschaltung 180 das zweite Steuersignal S2 senden, um die umschaltbare Last 190 selektiv an die Batterie 125 anzuschließen bzw. von dieser zu trennen. Die Steuerschaltung 180 kann ferner dazu eingerichtet sein, ein drittes Steuersignal S3 zum Aktivieren der Stromerfassungsschaltung 165 und ein viertes Steuersignal S4 zum Aktivieren der Spannungserfassungsschaltung 160 zu senden.
Die Spannungserfassungsschaltung 160 kann dazu eingerichtet sein, die Spannung V_b der Batterie 125 zu erfassen und/oder zu messen. Die Spannungserfassungsschaltung 160 kann mit der Batterie 125 verbunden sein, etwa mit einem positiven Anschluss (+) der Batterie 125. Die Spannungserfassungsschaltung 160 kann eine beliebige Schaltung und/oder ein beliebiges System umfassen, die/das dazu geeignet ist, die Spannung V_b zu erfassen und/oder zu messen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann die Spannungserfassungsschaltung 160 mit dem Speicher 145 verbunden und dazu eingerichtet sein, Daten, z.B. der gemessenen Spannung V_b entsprechende Spannungsdaten, an den Speicher 145 und/oder die Logikeinheit 140 zu senden. Die Spannungserfassungsschaltung 160 kann die Spannung V_b in Antwort auf das vierte Steuersignal S4 von der Steuerschaltung 140 erfassen und/oder messen.
Die Stromerfassungsschaltung 165 kann dazu eingerichtet sein, den Strom I_DD der Batterie 125 zu erfassen und/oder zu messen. Die Stromerfassungsschaltung 165 kann beispielsweise eine Richtung und Größe des Stroms I_DD erfassen und messen. Die Stromerfassungsschaltung 165 kann durch ein beliebiges geeignetes Verfahren mit der Batterie 125 verbunden sein, etwa mit einem positiven Anschluss (+) der Batterie 125. Die Stromerfassungsschaltung 165 kann eine beliebige Schaltung und/oder ein beliebiges System umfassen, die/das dazu geeignet ist, den Strom I_DD zu erfassen und/oder zu messen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann die Stromerfassungsschaltung 165 mit dem Speicher 145 verbunden und dazu eingerichtet sein, Daten, z.B. dem gemessenen Strom I_DD entsprechende Stromdaten, an den Speicher 145 und/oder die Logikeinheit 140 zu senden. Die Stromerfassungsschaltung 165 kann den Strom I_DD in Antwort auf das dritte Steuersignal S3 von der Steuerschaltung 180 erfassen und/oder messen.
Der Speicher 145 kann in geeigneter Weise dazu eingerichtet sein, durch die Logikeinheit 140 auszuführende Programme und verschiedene Arten von Batterieeigenschaftsdaten zu speichern, wie etwa Original- (Neu-) Batteriespezifikationen (z.B. Originalkapazität (volle Ladekapazität) einer neuen Batterie und Originalwiderstandswerte), Altbatteriespezifikationen (z.B. Altkapazität und Altwiderstandswerte) und/oder Beziehungsdaten zwischen zwei Größen (z.B. Kapazitäts-/Widerstands-Daten, Widerstands-/RSOC-Daten und OCV-/RSOC-Daten). Der Speicher 145 kann beispielsweise ein ROM (Festwertspeicher) und ein RAM (Direktzugriffsspeicher) umfassen. Ein Speicherbereich des Speichers 145 kann eine Programmspeichereinheit zum Speichern von Programmen zum Betreiben der Logikeinheit 140 umfassen.
Der Speicher 145 kann dazu eingerichtet sein, verschiedene Datenpunkte zwischen zwei oder mehr Größen zu speichern, etwa in einer Nachschlagetabelle oder einer anderen geeigneten Form. Bezugnehmend auf 5 kann der Speicher 145 beispielsweise Daten speichern, die eine Beziehung und/oder Korrelation zwischen einem Verhältnis von Kapazitätswerten zu einem Wert einer vollen Ladekapazität (wenn die Batterie neu ist) („der Kapazitätswert“) und einer Widerstandsänderung der Batterie 125 im Laufe der Alterung bzw. des Verschleißes der Batterie 125 angeben. Im Allgemeinen nimmt das Verhältnis der Kapazität zur vollen Ladekapazität bei einer Zunahme der Widerstandsänderung im Laufe der Alterung bzw. des Verschleißes der Batterie 125 ab. Ein Kapazitätsverhältnis von 1 (d.h. ein Kapazitätswert von 100 %) entspricht einer neuen Batterie, weshalb keine Widerstandsänderung vorliegt. Im Laufe der Alterung bzw. des Verschleißes der Batterie 125 nimmt die Widerstandsänderung zu, was zu einem Kapazitätsverhältnis von kleiner als 1 (weniger als 100 %) führt („ein Altkapazitätswert Q_alt“).
Die Restkapazitätsberechnungsschaltung 155 kann in geeigneter Weise dazu eingerichtet sein, die Restkapazität (oder den RSOC-Wert, wenn diese als Prozentsatz einer aktuellen vollen Ladekapazität ausgedrückt wird) der Batterie 125 zu bestimmen. Bei einer Ausführungsform kann die Restkapazitätsberechnungsschaltung 155 dazu eingerichtet sein, die Restkapazität durch Messen der Spannung V_b der Batterie 125 zu bestimmen. Im Allgemeinen wird die Nutzung der Spannung V_b einer Batterie zum Bestimmen der Restkapazität als „das Spannungsverfahren“ bezeichnet.
Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Restkapazitätsberechnungsschaltung 155 dazu eingerichtet sein, den ein- und ausfließenden Strom I_DD der Batterie 125 über eine Zeitspanne zu messen und die akkumulierte Ladung zu melden. Dies kann mittels eines Strom-Shunts, wie etwa eines Messwiderstands (nicht gezeigt), erreicht werden, der mit dem negativen Anschluss (-) der Batterie 125 verbunden ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform überwacht die Restkapazitätsberechnungsschaltung 155 die Spannung über dem Messwiderstand im Laufe des Ladens und Entladens der Batterie 125 als Angabe des Stroms I_DD . Der Strom I_DD wird dann über eine gewisse Zeitspanne integriert und als Restkapazität (in mAh oder als Prozentsatz) gemeldet.
Die Restkapazitätsberechnungsschaltung 155 kann ferner andere geeignete Parameter nutzen, wie etwa eine gemessene Batterietemperatur, um die Restkapazität entsprechend einzustellen. Wenn die Restkapazität beispielsweise 1.650 mAh beträgt, kann der Wert 1.650 mAh basierend auf der Temperatur der Batterie 125 erhöht oder verringert werden. Im Allgemeinen nimmt die Batteriekapazität bei zunehmender Temperatur der Batterie ebenfalls zu.
Die Logikeinheit 140 kann die Ladungsmessschaltung 150 steuern und verschiedene Funktionen durch Ausführen verschiedener im Speicher 145 gespeicherter Programme umsetzen. Die Logikeinheit 140 kann ferner dazu eingerichtet sein, verschiedene Berechnungen durchzuführen, Daten aus dem Speicher 145 zu extrahieren und/oder relevante Daten zu empfangen, die zum Durchführen der Berechnungen benötigt werden, wie etwa eine gemessene Spannung V_b und/oder einen gemessenen Strom I_DD der Batterie 125. Die Logikeinheit 140 kann beliebige geeignete Einrichtungen und/oder Systeme umfassen und unter Verwendung von Software, Hardware oder einer Kombination daraus umgesetzt werden.
Die Logikeinheit 140 kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, den Widerstand R der Batterie 125 unter Verwendung des ohmschen Gesetzes (d.h. R = V_b × I_DD) zu berechnen. Die Logikeinheit 140 kann ferner dazu eingerichtet sein, eine Widerstandsänderung ΔR zu berechnen (z.B. ΔR = R_m - R_n).
Die Logikeinheit 140 kann dazu eingerichtet sein, Daten aus den Nachschlagetabellen oder anderen Datenspeicherschemata, die im Speicher 145 gespeichert sind, zu extrahieren. Die Logikeinheit 140 kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, den einer berechneten Widerstandsänderung ΔR entsprechenden Kapazitätswert, z.B. gemäß den in 5 beschriebenen Daten, zu extrahieren.
Die Logikeinheit 140 kann ferner gemäß dem Altkapazitätswert der Batterie 125 einen Gesundheitszustands- (SOH-) Wert schätzen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist der SOH-Wert gleich dem Altkapazitätswert dividiert durch das Neubatterieverhältnis, multipliziert mit 100 (d.h. SOH = (Q_alt/100%) × 100 (Gleichung 1)). Der numerische SOH-Wert kann einer bestimmten SOH-Anzeige der Batterie 125 entsprechen.
Die Logikeinheit 140 kann ferner den SOH-Wert interpretieren und eine geeignete Anzeige erzeugen, wie etwa eine Anzeigeleuchte, eine Anzeigenachricht, ein Anzeigesignal und dergleichen, um den Benutzer über den SOH der Batterie 125 zu informieren. Die Logikeinheit 140 kann den SOH-Wert interpretieren, um die Laufzeit der Batterie 125 und/oder die restliche Gesamtlebensdauer der Batterie 125 anzugeben. Die Logikeinheit 140 kann dafür ausgelegt sein, für den Benutzer eine Angabe bereitzustellen, ob die Batterie 125 bei hervorragender, guter, sich verschlechternder oder schlechter Gesundheit ist. Die Logikeinheit 140 kann ferner für den Benutzer einen Befehl oder eine Nachricht bereitstellen, eine spezifische Maßnahme zu ergreifen, etwa eine Anzeige erzeugen, dass die Batterie 125 ersetzt werden soll. Im Allgemeinen kann der SOH-Wert dazu verwendet werden, den Gesamt-SOH der Batterie 125 anzugeben. Wenn der SOH-Wert beispielsweise gleich 50 % ist, bedeutet dies, dass die Batterie 125 50 % ihrer Ladekapazität verloren hat, und die Logikeinheit 140 kann diesen Wert als Batterie mit sich verschlechterndem Gesundheitszustand interpretieren und dem Benutzer anzeigen, dass die Batterie 125 ersetzt werden sollte.
Der Anwendungsprozessor 115 kann das elektronische Gerät beispielsweise basierend auf einem vom Batteriesystem 105 empfangenen Steuersignal steuern. Ferner kann der Anwendungsprozessor 115 vom Batteriesystem 105 ausgegebene Daten an eine Treiberschaltung (nicht gezeigt) übertragen, die dazu eingerichtet sein kann, eine Anzeigeeinheit in dem elektronischen Gerät anzusteuern. Die Treiberschaltung kann die Anzeigeeinheit ansteuern, so dass basierend auf den Daten vom Anwendungsprozessor 115 die Restbatteriekapazität, die Temperatur der Batterie, die Laufzeit der Batterie, der SOH der Batterie und dergleichen auf der Anzeigeeinheit angezeigt werden können.
Der PMIC 110 kann den Energiebedarf des Anwendungsprozessors 115, der Ladungsmessschaltung 150 und/oder der Batterie 125 verwalten. Der PMIC 110 kann mit dem Batteriesystem 105 verbunden sein, um sicherzustellen, dass die Batterie 125 gemäß einem bestimmten Spezifikationssatz arbeitet und dass die Batterie 125 dem Anwendungsprozessor 115 eine geeignete Energiemenge zuführt. Der PMIC 110 kann beispielsweise die Batteriebetriebszustände verwalten, eine Gleichstrom-Gleichstrom-Umwandlung durchführen, eine Spannungsskalierung durchführen, ein Power-Sequencing (Ablaufsteuerung der Stromversorgung) durchführen, eine Stromquellenauswahl durchführen und/oder verschiedene andere Funktionen ausführen. Der PMIC 110 kann eine beliebige Schaltung und/oder ein beliebiges System umfassen, die/das zum Batteriemanagement, zur Spannungsregelung, für Ladefunktionen und dergleichen geeignet ist. Der PMIC 110 kann ferner eine dem Speicher 145 ähnliche Speichereinrichtung zum Speichern von Konfigurationsdaten umfassen.
Im Betrieb kann die Ladungsmessschaltung 150 das Ausmaß des Verschleißes infolge von Kalenderalterung und Zyklus-Alterung bestimmen. Die Ladungsmessschaltung 150 kann verschiedene auf die Batterie 125 bezogene Messungen durchführen und verschiedene Berechnungen anstellen, wie etwa einer Widerstandsänderung, einen RSOC-Wert messen, einen Altkapazitätswert Q_alt bestimmen und dergleichen. Die Ladungsmessschaltung 150 kann die Messungen und Berechnungen nutzen, um ein effizienteres Batteriestrommanagement bereitzustellen.
Im Allgemeinen und bezugnehmend auf die 2-4 wird beobachtet, dass im Laufe des Verschleißes einer Batterie infolge von Zyklus-Alterung der Widerstand über den gesamten RSOC konstant bleibt (2). Im Gegensatz dazu nimmt im Laufe des Verschleißes einer Batterie infolge von Kalenderalterung der Widerstand bei höheren RSOC-Werten zu, z.B. bei RSOC-Werten über 60 % ( 3). Wenn der Verschleiß das Ergebnis sowohl von Kalender- als auch Zyklus-Alterung ist, ist die Widerstandsänderung von einer neuen Batterie zu einer alten Batterie sogar noch größer (4). Daher kann der Verschleiß infolge von Kalenderalterung und Zyklus-Alterung separat geschätzt werden, wobei eine Kenntnis des Ausmaßes jeder Art von Verschleiß ein besseres Batteriemanagement und eine bessere Leistung ermöglicht.
Bei einem beispielhaften Betrieb und bezugnehmend auf die 1-6 kann die Ladungsmessschaltung 150 dazu eingerichtet sein, unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Verfahrens den RSOC-Wert der Batterie 125 zu messen (600). Die Ladungsmessschaltung 150 kann unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Verfahrens die Spannung V_b und den Strom I_DD messen (605). Die Ladungsmessschaltung 150 kann beispielsweise die Spannungserfassungsschaltung 160 zum Messen der Spannung V_b und die Stromerfassungsschaltung 165 zum Messen des Stroms I_DD verwenden. Die Ladungsmessschaltung 150 kann bestimmen, ob der gemessene RSOC-Wert gleich einem ersten vorgegebenen Wert RSOC_prä1 ist, z.B. 100 % RSOC (610). Die Ladungsmessschaltung 150 kann dann bei dem ersten vorgegebenen RSOC-Wert (RSOC_prä1) gemäß der gemessenen Spannung V_b und dem gemessenen Strom I_DD einen ersten Widerstand infolge sowohl von Kalender- als auch Zyklus-Alterung R_Zyklus&Kal berechnen (620). Die Logikeinheit 140 kann beispielsweise die Werte der gemessenen Spannung V_b und des gemessenen Stroms I_DD empfangen und den ersten Widerstandswert R_Zyklus&Kal gemäß dem obigen ohmschen Gesetz berechnen.
Die Ladungsmessschaltung 150 kann den RSOC-Wert, die Spannung V_b und den Strom I_DD der Batterie 125 weiter überwachen und messen, bis der RSOC-Wert einen zweiten vorgegebenen RSOC-Wert (RSOC_prä2) erreicht, z.B. 50 % RSOC (615). Die Ladungsmessschaltung 150 kann dann bei dem zweiten vorgegebenen RSOC-Wert RSOC_prä2 gemäß der gemessenen Spannung V_b und dem gemessenen Strom I_DD einen zweiten Widerstand infolge von Zyklus-Alterung R_Zyklus berechnen (625). Die Logikeinheit 140 kann die gemessene Spannung V_b und den gemessenen Strom I_DD empfangen und den zweiten Widerstand R_Zyklus gemäß dem obigen ohmschen Gesetz berechnen.
Die Ladungsmessschaltung 150 kann dann gemäß dem ersten und zweiten Widerstand R_Zyklus&Kal, R_Zyklus und Neubatterieeigenschaften Widerstandsänderungen berechnen. Die Logikeinheit 140 kann beispielsweise zunächst dem Widerstand einer neuen Batterie R_neu entsprechende Daten aus dem Speicher 145 abrufen. Die Logikeinheit 140 kann dann eine erste Widerstandsänderung ΔR_Zyklus&Kal berechnen (630), wobei ΔR_Zyklus&Kal = R_Zyklus&Kal - R_neu. Die erste Widerstandsänderung kann der Widerstandsänderung infolge sowohl von Zyklus- als auch Kalenderalterung entsprechen. Die Logikeinheit 140 kann dann eine zweite Widerstandsänderung ΔR_Zyklus berechnen (635), wobei ΔR_Zyklus = R_Zyklus - R_neu. Die zweite Widerstandsänderung kann der Widerstandsänderung infolge von Zyklus-Alterung entsprechen. Die Logikeinheit 140 kann dann eine dritte Widerstandsänderung ΔR_Kal berechnen (640), wobei ΔR_Kal = ΔR_Zykus&Kal - ΔR_Zyklus. Die dritte Widerstandsänderung kann der Widerstandsänderung infolge von Kalenderalterung entsprechen.
Die Logikeinheit 140 kann dann die zweite Widerstandsänderung und die dritte Widerstandsänderung dazu verwenden, für jede derselben Altkapazitätswerte zu bestimmen. Bezugnehmend auf 5 kann die Logikeinheit 140 beispielsweise einen der zweiten Widerstandsänderung ΔR_Zyklus entsprechenden ersten Altkapazitätswert Q_{alt_Zyklus} (645) und einen der dritten Widerstandsänderung ΔR_Kal entsprechenden zweiten Altkapazitätswert Q_{alt_Kal} (650) aus dem Speicher 145 extrahieren. Wenn beispielsweise eine ΔR gleich 200 mOhm ist, dann würde der Altkapazitätswert 60 % betragen (d.h. wenn ΔR_n = 200 mOhm, dann Q_alt = 60 %).
Gemäß einem beispielhaften Betrieb kann die Logikeinheit 140 dann den ersten Altkapazitätswert Q_{alt_Zyklus} mit dem zweiten Altkapazitätswert Q_{alt_Kal} vergleichen. Die Logikeinheit 140 kann beispielsweise bestimmen, ob Q_{alt_Kal} größer als Q_{alt_Zyklus} ist (655). Wenn Q_{alt_Kal} nicht größer als Q_{alt_Zyklus} ist, dann kann die Ladungsmessschaltung 150 den normalen Betrieb der Batterie 125, wie etwa einen normalen Lade-/Entladebetrieb, fortsetzen. Wenn Q_{alt_Kal} größer als Q_{alt_Zyklus} ist, kann dies angeben, dass der Verschleiß infolge von Kalenderalterung erheblich ist. In dem Bestreben, eine weitere Beschädigung und einen weiteren Verschleiß infolge von Kalenderalterung zu minimieren, kann die Ladungsmessschaltung 150 ein Laden der Batterie 125 begrenzen und/oder einen Entladezyklus einleiten, um die Ladekapazität auf einen vorgegebenen Wert, wie etwa auf 60 % RSOC, zu verringern. Die Logikeinheit 140 kann beispielsweise ein Signal an die Steuerschaltung 180 senden, wobei die Steuersteuerung 180 an die Ladeschaltung 185 ein Steuersignal senden kann, um die Batterie 125 zu laden, oder an die Lastschaltung 190 ein Steuersignal senden kann, um die Batterie 125 zu entladen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Logikeinheit 140 auch einen der ersten Widerstandsänderung ΔR_Zykus&Kal entsprechenden dritten Altkapazitätswert Q_{alt_Zyklus&Kal} extrahieren und die Ladungsmessschaltung 150 kann basierend auf dem dritten Altkapazitätswert Q_{alt_Zyklus&Kal} und gemäß der obigen Gleichung 1 ferner den SOH-Wert der Batterie 125 schätzen. Da der dritte Altkapazitätswert Q_{alt_Zyklus&Kal} dem Ausmaß des Verschleißes infolge sowohl von Zyklus- als auch Kalenderalterung entspricht, repräsentiert der unter Verwendung des dritten Altkapazitätswerts berechnete SOH-Wert den Gesamtgesundheitszustand der Batterie 125.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Ladungsmessschaltung 150 den SOH-Wert an den Anwendungsprozessor 115 senden, wobei der Anwendungsprozessor 115 für den Benutzer eine Warnung oder eine geeignete Meldung bereitstellen kann. Der Anwendungsprozessor 115 kann den SOH-Wert in eine entsprechende Anzeige und/oder einen beliebigen geeigneten Parameter des Gesundheitszustands der Batterie 125 umwandeln, wie etwa „hervorragend“, „durchschnittlich“, „schlecht“, „nicht funktionierend“ oder dergleichen. Der Anwendungsprozessor 115 kann ferner den Benutzer über einen Anzeigebildschirm (nicht gezeigt) und/oder eine Audiokomponente (nicht gezeigt) benachrichtigen, dass die Batterie 125 ersetzt werden soll, wenn der SOH-Wert unter einen vorgegebenen Wert fällt. Die einem bestimmten SOH-Wert entsprechenden Parameter und/oder Anzeigen können auf den Spezifikationen der Batterie 125 basieren, wie etwa der vollen Ladekapazität, Temperatur, Betriebsspezifikationen, Betriebsumgebung, Anzahl der Lade-/Entladezyklen und dergleichen.
Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Ladungsmessschaltung 150 die relevanten Datenpunkte messen und den SOH-Wert gemäß einem vorgegebenen Gesundheitsprüfplan berechnen. Der Gesundheitsprüfplan kann auf der speziellen Anwendung und/oder Umgebung der Batterie 125, wie etwa einem Mobiltelefon oder Automobil, den Batteriespezifikationen und/oder beliebigen anderen geeigneten Parametern basieren. Im Falle eines batteriebetriebenen Kraftfahrzeugs beispielsweise kann die Ladungsmessschaltung 150 die Gesundheitsprüfung alle 6 Monate durchführen.
In der vorstehenden Beschreibung ist die Technologie unter Bezugnahme auf spezifische beispielhafte Ausführungsformen beschrieben. Die dargestellten und beschriebenen speziellen Ausführungen veranschaulichen die Technologie und ihre beste Betriebsart und sollen den Umfang der vorliegenden Technologie sonst in keiner Weise einschränken. Tatsächlich können, der Kürze wegen, herkömmliche Herstellungsaspekte, Verbindungsaspekte, Vorbereitungsaspekte und andere funktionelle Aspekte des Verfahrens und Systems nicht genau beschrieben sein. Des Weiteren sollen die in den verschiedenen Figuren dargestellten Verbindungslinien beispielhafte funktionelle Beziehungen und/oder Schritte zwischen den verschiedenen Elementen repräsentieren. In einem praktischen System können zahlreiche alternative oder zusätzliche funktionelle Beziehungen oder physische Verbindungen vorhanden sein.
Die Technologie ist unter Bezugnahme auf spezifische beispielhafte Ausführungsformen beschrieben. Es können jedoch verschiedene Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Technologie abzuweichen. Die Beschreibung und die Figuren sind als veranschaulichend und nicht als einschränkend anzusehen, wobei alle solchen Modifikationen im Umfang der vorliegenden Technologie enthalten sein sollen. Demgemäß sollte der Umfang der Technologie durch die beschriebenen generischen Ausführungsformen und deren rechtliche Äquivalente bestimmt werden und nicht nur durch die vorstehend beschriebenen spezifischen Beispiele. Beispielsweise können die in einer beliebigen Verfahrens- oder Prozessausführungsform genannten Schritte in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, und sind nicht auf die in den spezifischen Beispielen dargestellte explizite Reihenfolge beschränkt. Des Weiteren können die in einer beliebigen Vorrichtungsausführungsform genannten Komponenten und/oder Elemente in einer Vielzahl von Permutationen montiert oder anderweitig betriebsfähig eingerichtet werden, um im Wesentlichen dasselbe Ergebnis wie bei der vorliegenden Technologie zu erzielen, und sind demgemäß nicht auf die in den spezifischen Beispielen genannte spezifische Anordnung beschränkt.
Der Nutzen, andere Vorteile und Problemlösungen sind vorstehend in Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben. Ein Nutzen, ein Vorteil, eine Problemlösung oder ein Element, der/die/das bewirken kann, dass ein(e) bestimmte(r) Nutzen, Vorteil oder Lösung eintritt oder stärker ausgeprägt wird, ist jedoch nicht als kritische(s), notwendige(s) oder wesentliche(s) Merkmal oder Komponente auszulegen.
Die Begriffe „umfassen“, „umfasst“ oder eine beliebige Variation derselben sollen sich auf eine nicht ausschließliche Inklusion beziehen, so dass ein Prozess, ein Verfahren, ein Artikel, ein Aufbau oder eine Vorrichtung, der/das/die eine Liste von Elementen umfasst, nicht nur die genannten Elemente enthält, sondern auch andere Elemente enthalten kann, die nicht ausdrücklich aufgeführt sind oder zu einem/einer solchen Prozess, Verfahren, Artikel, Aufbau oder Vorrichtung dazu gehören. Zusätzlich zu den nicht spezifisch genannten, können andere Kombinationen und/oder Modifikationen der vorstehend beschriebenen Strukturen, Anordnungen, Anwendungen, Proportionen, Elemente, Materialien oder Komponenten, die bei der praktischen Umsetzung der vorliegenden Technologie verwendet werden, variiert oder anderweitig speziell an spezifische Umgebungen, Herstellungsspezifikationen, Designparameter oder andere Betriebsanforderungen angepasst werden, ohne von den allgemeinen Grundlagen derselben abzuweichen.
Die vorliegende Technologie ist vorstehend unter Bezugnahme auf eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben. An der beispielhaften Ausführungsform können jedoch Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Technologie abzuweichen. Diese und andere Änderungen oder Modifikationen sollen im Umfang der vorliegenden Technologie, wie in den folgenden Ansprüchen angegeben, enthalten sein.
Gemäß einem Aspekt umfasst eine Vorrichtung zum Überwachen einer Batterie eine Ladungsmessschaltung, die mit der Batterie verbunden ist und umfasst: einen Spannungssensor, der mit der Batterie verbunden und dazu eingerichtet ist, eine Batteriespannung zu messen, einen Stromsensor, der mit der Batterie verbunden und dazu eingerichtet ist, einen Batteriestrom zu messen, und eine Logikeinheit, die mit dem Spannungs- und Stromsensor verbunden ist, wobei die Logikeinheit dazu eingerichtet ist, gemäß einer ersten gemessenen Spannung und einem ersten gemessenen Strom einen ersten Batteriewiderstand zu berechnen und gemäß einer zweiten gemessenen Spannung und einem zweiten gemessenen Strom einen zweiten Batteriewiderstand zu berechnen, und einen Speicher, der mit der Logikeinheit verbunden und dazu eingerichtet ist, Batterieeigenschaftsdaten zu speichern, wobei der Ladungsmesser dazu eingerichtet ist, einen RSOC- (Relative State Of Charge/relativer Ladezustand) Wert der Batterie zu messen, eine Widerstandsänderung zu berechnen und gemäß der Widerstandsänderung einen Altkapazitätswert zu bestimmen.
Bei einer Ausführungsform der obigen Vorrichtung umfassen die Batterieeigenschaftsdaten einen Neubatteriewiderstandswert und eine Beziehung zwischen einer Widerstandsänderung und einer Batteriekapazität.
Bei einer Ausführungsform der obigen Vorrichtung berechnet der Ladungsmesser den ersten Widerstand, wenn der RSOC-Wert gleich einem ersten vorgegebenen RSOC-Wert ist, wobei der Ladungsmesser den zweiten Widerstand berechnet, wenn der RSOC-Wert gleich einem zweiten vorgegebenen RSOC-Wert ist.
Bei einer Ausführungsform der obigen Vorrichtung ist der Ladungsmesser ferner dazu eingerichtet, gemäß dem ersten Batteriewiderstand und Batterieeigenschaftsdaten eine erste Widerstandsänderung zu berechnen.
Bei einer Ausführungsform der obigen Vorrichtung ist der Ladungsmesser ferner dazu eingerichtet, gemäß dem zweiten Batteriewiderstand und Batterieeigenschaftsdaten eine zweite Widerstandsänderung zu berechnen.
Bei einer Ausführungsform der obigen Vorrichtung ist der Ladungsmesser ferner dazu eingerichtet, basierend auf der ersten Widerstandsänderung und der zweiten Widerstandsänderung eine dritte Widerstandsänderung zu berechnen.
Bei einer Ausführungsform der obigen Vorrichtung ist der Ladungsmesser ferner dazu eingerichtet, gemäß einer Widerstandsänderung infolge von Zyklus-Alterung einen ersten Altkapazitätswert zu bestimmen, gemäß einer Widerstandsänderung infolge von Kalenderalterung einen zweiten Altkapazitätswert zu bestimmen und gemäß einer Widerstandsänderung infolge sowohl von Zyklus- als auch Kalenderalterung einen dritten Altkapazitätswert zu bestimmen.
Bei einer Ausführungsform der obigen Vorrichtung ist der Ladungsmesser ferner dazu eingerichtet, gemäß dem ersten, zweiten und dritten Altkapazitätswert ein Steuersignal zu erzeugen.
Gemäß einem anderen Aspekt umfasst ein Verfahren zum Verwalten des Ladens einer Batterie das Bestimmen eines ersten Altkapazitätswerts infolge von Zyklus-Alterung, das Bestimmen eines zweiten Altkapazitätswerts infolge von Kalenderalterung, das Vergleichen des ersten und zweiten Altkapazitätswerts und das Steuern des Ladens der Batterie gemäß dem Vergleich des ersten und zweiten Altkapazitätswerts.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zum Verwalten des Ladens einer Batterie ferner das Messen eines ersten Widerstands bei einem ersten vorgegebenen RSOC- (Relative State Of Charge/relativer Ladezustand) Wert und das Messen eines zweiten Widerstands bei einem zweiten vorgegebenen RSOC-Wert.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zum Verwalten des Ladens einer Batterie ferner das Berechnen einer ersten Widerstandsänderung gemäß dem ersten Widerstand und Neubatterieeigenschaftsdaten und das Berechnen einer zweiten Widerstandsänderung basierend auf dem zweiten Widerstand und Neubatterieeigenschaften.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zum Verwalten des Ladens einer Batterie ferner das Berechnen einer dritten Widerstandsänderung basierend auf der ersten Widerstandsänderung und der zweiten Widerstandsänderung.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zum Verwalten des Ladens einer Batterie ferner das Bestimmen des ersten Altkapazitätswerts gemäß der zweiten Widerstandsänderung, das Bestimmen des zweiten Altkapazitätswerts gemäß der dritten Widerstandsänderung und das Begrenzen des Ladens der Batterie, wenn der zweite Altkapazitätswert größer ist als der erste Altkapazitätswert.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zum Verwalten des Ladens einer Batterie ferner das Bestimmen eines dritten Altkapazitätswerts gemäß der ersten Widerstandsänderung.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zum Verwalten des Ladens einer Batterie umfasst das Steuern des Ladens das Erzeugen eines Steuersignals, wenn der zweite Altkapazitätswert größer ist als der erste Altkapazitätswert.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst ein System, das dazu fähig ist, ein Laden/Entladen einer Batterie zu verwalten, eine Ladungsmessschaltung, die mit der Batterie verbunden und dazu eingerichtet ist, Neubatterieeigenschaftsdaten und Altbatterieeigenschaftsdaten zu speichern, eine Spannung der Batterie zu messen, einen Strom der Batterie zu messen, einen RSOC- (Relative State Of Charge/relativer Ladezustand) Wert der Batterie zu messen, einen Widerstand der Batterie zu berechnen, eine Widerstandsänderung der Batterie zu berechnen, gemäß der Widerstandsänderung einen Altkapazitätswert zu bestimmen und gemäß der Altkapazität ein Steuersignal zu erzeugen, und eine Ladeschaltung, die mit der Ladungsmessschaltung und der Batterie verbunden ist, wobei die Ladeschaltung auf das Steuersignal anspricht und die Batterie gemäß dem Steuersignal lädt.
Bei einer Ausführungsform des obigen Systems ist die Ladungsmessschaltung dazu eingerichtet, gemäß der gemessenen Spannung und dem gemessenen Strom einen ersten Widerstand zu berechnen, wenn der RSOC-Wert gleich einem ersten vorgegebenen RSOC-Wert ist, und gemäß der gemessenen Spannung und dem gemessenen Strom einen zweiten Widerstand zu berechnen, wenn der RSOC-Wert gleich einem zweiten vorgegebenen RSOC-Wert ist.
Bei einer Ausführungsform des obigen Systems ist die Ladungsmessschaltung ferner dazu eingerichtet, gemäß dem ersten Widerstand und den Neubatterieeigenschaftsdaten eine erste Widerstandsänderung zu berechnen, gemäß dem zweiten Widerstand und den Neubatterieeigenschaftsdaten eine zweite Widerstandsänderung zu berechnen und basierend auf der ersten Widerstandsänderung und der zweiten Widerstandsänderung eine dritte Widerstandsänderung zu berechnen.
Bei einer Ausführungsform des obigen Systems ist die Ladungsmessschaltung ferner dazu eingerichtet, die Altbatterieeigenschaftsdaten dazu zu nutzen, gemäß einer Widerstandsänderung infolge von Zyklus-Alterung einen ersten Altkapazitätswert zu bestimmen, gemäß einer Widerstandsänderung infolge von Kalenderalterung einen zweiten Altkapazitätswert zu bestimmen und gemäß einer Widerstandsänderung infolge sowohl von Kalender- als auch Zyklus-Alterung einen dritten Altkapazitätswert zu bestimmen.
Bei einer Ausführungsform des obigen Systems basiert das Steuersignal auf dem ersten, zweiten und dritten Kapazitätswert.

Claims

Vorrichtung zum Batteriemanagement, die umfasst: - eine Ladungsmessschaltung, die mit der Batterie verbunden ist und umfasst: - einen Spannungssensor, der mit der Batterie verbunden und dazu eingerichtet ist, eine Batteriespannung zu messen, - einen Stromsensor, der mit der Batterie verbunden und dazu eingerichtet ist, einen Batteriestrom zu messen, und - eine Logikeinheit, die mit dem Spannungs- und Stromsensor verbunden ist, wobei die Logikeinheit dazu eingerichtet ist: - gemäß einer ersten gemessenen Spannung und einem ersten gemessenen Strom einen ersten Batteriewiderstand zu berechnen und - gemäß einer zweiten gemessenen Spannung und einem zweiten gemessenen Strom einen zweiten Batteriewiderstand zu berechnen, und - einen Speicher, der mit der Logikeinheit verbunden und dazu eingerichtet ist, Batterieeigenschaftsdaten zu speichern, - wobei der Ladungsmesser dazu eingerichtet ist: - einen RSOC- (Relative State Of Charge/relativer Ladezustand) Wert der Batterie zu messen, - eine Widerstandsänderung zu berechnen und - gemäß der Widerstandsänderung einen Altkapazitätswert zu bestimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Batterieeigenschaftsdaten umfassen: - einen Neubatteriewiderstandswert und - eine Beziehung zwischen einer Widerstandsänderung und einer Batteriekapazität.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei - der Ladungsmesser den ersten Widerstand berechnet, wenn der RSOC-Wert gleich einem ersten vorgegebenen RSOC-Wert ist, und - der Ladungsmesser den zweiten Widerstand berechnet, wenn der RSOC-Wert gleich einem zweiten vorgegebenen RSOC-Wert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Ladungsmesser ferner dazu eingerichtet ist, gemäß dem ersten Batteriewiderstand und Batterieeigenschaftsdaten eine erste Widerstandsänderung zu berechnen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Ladungsmesser ferner dazu eingerichtet ist, gemäß dem zweiten Batteriewiderstand und Batterieeigenschaftsdaten eine zweite Widerstandsänderung zu berechnen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Ladungsmesser ferner dazu eingerichtet ist, basierend auf der ersten Widerstandsänderung und der zweiten Widerstandsänderung eine dritte Widerstandsänderung zu berechnen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Ladungsmesser ferner dazu eingerichtet ist: - gemäß einer Widerstandsänderung infolge von Zyklus-Alterung einen ersten Altkapazitätswert zu bestimmen, - gemäß einer Widerstandsänderung infolge von Kalenderalterung einen zweiten Altkapazitätswert zu bestimmen und - gemäß einer Widerstandsänderung infolge sowohl von Zyklus- als auch Kalenderalterung einen dritten Altkapazitätswert zu bestimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Ladungsmesser ferner dazu eingerichtet ist, gemäß dem ersten, zweiten und dritten Altkapazitätswert ein Steuersignal zu erzeugen.
System, das dazu fähig ist, ein Laden/Entladen einer Batterie zu verwalten, und umfasst: - eine Ladungsmessschaltung, die mit der Batterie verbunden und dazu eingerichtet ist: - Neubatterieeigenschaftsdaten und Altbatterieeigenschaftsdaten zu speichern, - eine Spannung der Batterie zu messen, - einen Strom der Batterie zu messen, - einen RSOC- (Relative State Of Charge/relativer Ladezustand) Wert der Batterie zu messen, - einen Widerstand der Batterie zu berechnen, - eine Widerstandsänderung der Batterie zu berechnen, - gemäß der Widerstandsänderung einen Altkapazitätswert zu bestimmen und - gemäß der Altkapazität ein Steuersignal zu erzeugen, und - eine Ladeschaltung, die mit der Ladungsmessschaltung und der Batterie verbunden ist, wobei die Ladeschaltung auf das Steuersignal anspricht und die Batterie gemäß dem Steuersignal lädt.
Systems nach Anspruch 9, wobei die Ladungsmessschaltung dazu eingerichtet ist: - gemäß der gemessenen Spannung und dem gemessenen Strom einen ersten Widerstand zu berechnen, wenn der RSOC-Wert gleich einem ersten vorgegebenen RSOC-Wert ist, und - gemäß der gemessenen Spannung und dem gemessenen Strom einen zweiten Widerstand zu berechnen, wenn der RSOC-Wert gleich einem zweiten vorgegebenen RSOC-Wert ist.
System nach Anspruch 9, wobei die Ladungsmessschaltung ferner dazu eingerichtet ist: - gemäß dem ersten Widerstand und den Neubatterieeigenschaftsdaten eine erste Widerstandsänderung zu berechnen, - gemäß dem zweiten Widerstand und den Neubatterieeigenschaftsdaten eine zweite Widerstandsänderung zu berechnen und - basierend auf der ersten Widerstandsänderung und der zweiten Widerstandsänderung eine dritte Widerstandsänderung zu berechnen.
System nach Anspruch 9, wobei die Ladungsmessschaltung ferner dazu eingerichtet ist, die Altbatterieeigenschaftsdaten dazu zu nutzen: - gemäß einer Widerstandsänderung infolge von Zyklus-Alterung einen ersten Altkapazitätswert zu bestimmen, - gemäß einer Widerstandsänderung infolge von Kalenderalterung einen zweiten Altkapazitätswert zu bestimmen und - gemäß einer Widerstandsänderung infolge sowohl von Kalender- als auch Zyklus-Alterung einen dritten Altkapazitätswert zu bestimmen.
System nach Anspruch 12, wobei das Steuersignal auf dem ersten, zweiten und dritten Kapazitätswert basiert.