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Diese
Erfindung betrifft wiederaufladbare Batterien und Batteriepakete
(Batterien/Pakete) und in einer besonderen Ausführungsform Smart-Batterien/Pakete.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verbesserung der
Bestimmung der Batterie-/Paket-Kapazität, Restkapazität und Restlaufzeit.
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Wiederaufladbare
Batterien/Pakete werden oft in Anwendungen, beispielsweise Laptop-Computern,
verwendet, bei denen eine Energie, die von einer Batterie/einem
Paket zugeführt
wird, erforderlich ist, um bestimmte Informationen aufrecht zu erhalten, die
sich auf die Anwendung des Benutzers bezieht. Wenn in diesen Situationen
die Batterie den laufenden Energiebedarf nicht zuführen kann,
kann ein gewisser Teil der oder diese gesamte Information verloren
gehen. Demzufolge haben Einrichtungskonstrukteure und Hersteller
Techniken eingebaut, um einen Benutzer über die Restkapazität in der
Batterie/dem Paket zu warnen und/oder einer Hosteinrichtung diese
zu signalisieren, um z. B. Plattenspeicherroutinen für Laptop-Computer
zu initiieren, um einen Verlust der Information zu vermeiden. Durch
Warnen eines Benutzers, wenn sich die Batterie/das Paket einem Punkt
annähert,
wenn die Batterie/das Paket nur eine ausreichende Kapazität aufweist,
die zum Ausführen der
Speicherroutine verbleibt, kann ein Benutzer die Speicherroutine
rechtzeitig ausführen,
um einen Verlust von wertvoller Information zu vermeiden. Das Ziel
besteht darin, diese Speicherroutinen an einem Punkt in dem Entladezyklus
zu initiieren, an dem eine ausreichende Kapazität verbleibt, um die Speicherroutine
mit geeigneten Spielräumen
für Fehler
auszuführen,
während
eine übermäßige, nicht
verwendete Kapazität
in der Batterie/dem Paket minimiert wird.
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Zusätzlich können andere
Ereignisse ausgelöst
werden, wenn die Batterie/das Paket bestimmte Ausgangsspannungspegel
erreicht, wobei angenommen wird, dass die Restladung mit diesen
bestimmten Ausgangsspannungspegeln korreliert ist. Z.B. können Kraftstoffmessoperationen,
eine Abschaltung und andere Restkapazitätkommunikationen mit einer Hosteinrichtung
oder einem Benutzer auf Grundlage des Ausgangsspannungspegels der
Batterie/des Pakets ausgelöst
werden.
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WO-A-96/12970 offenbart
ein Verfahren zum Bestimmen und Anzeigen des Ladezustands eines Akkumulators.
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US-A-5,287,286 offenbart
ein Nachweissystem für
einen Niedrigladezustand einer Batterie und ein Verfahren zum Nachweisen
der Restkapazität
einer Batterie anhand der Variation der Batteriespannung.
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US-A-5,525,890 bezieht sich
auf eine Batterieeinheit und ein Batterieenergie-Bewertungsverfahren. Eine Überwachungseinheit
bestimmt die Menge der elektrischen Restenergie, die in der Batterie
verbleibt, wenn die Batterie durch eine voll aufgeladene Batterie
ersetzt wird.
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Die
US-A-5,652,502 offenbart
ein Verfahren zum Betreiben einer wiederaufladbaren Batterie in
einem tragbaren Computer durch Einstellen eines Restkapazitätswerts
in Übereinstimmung
mit Berechnungen auf Grundlage von Signalen, die die Batteriespannung,
die Temperatur und den Strom darstellen.
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Die
US-A-5,357,203 bezieht sich
auf eine Ladungsüberwachungsschaltung
für wiederaufladbare Batterien.
Wenn eine Entladerate, die einer gemessenen Spannung über einem
Erfassungswiderstand entspricht, über einen vorgegebenen Wert
steigt oder darunter fällt,
wird der Betrieb eines Mikroprozessors gesperrt bzw. wiederhergestellt.
Ein verfügbarer
Ladungswert wird durch einen Mikrocontroller während Lade- oder Entladeoperationen
eingestellt.
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Typischerweise
wird eine feste Entlade-Endspannung (End Of Discharge Voltage, EODV)
in Batterie-/Paket-Betriebs- und Ladealgorithmen verwendet, wobei
die EODV eine von der Batterie/dem Paket ausgegebene Spannung ist,
die, wenn sie erreicht wird, anzeigt, dass im Wesentlichen die gesamte
verwendbare Kapazität
der Batteriedes Pakets über
und oberhalb der Kapazität,
die für
irgendeine erforderliche Terminalfunktion benötigt wird, entfernt worden
ist. Sobald diese feste EODV erreicht wird, z. B. im Hinblick auf
eine Smart-Batterie/ein Smart-Paket
wird dementsprechend eine Anzeige an die Hosteinrichtung oder den
Benutzer gegeben, um abzuschalten und die Batterie/das Paket neu
zu laden. Zusätzlich
dient diese feste EODV oft als der Endpunkt zum Bestimmen der Kapazität einer Batterie/eines
Pakets, so dass an der EODV die Kapazität so definiert ist, dass sie
im Wesentlichen Null oder ein fester endlicher Betrag ist. Demzufolge
ist die Genauigkeit dieser EODV für das Betriebsverhalten der
Batteriedes Pakets sehr wichtig.
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Als
Folge von internem Abfallen des internen Widerstands (Internal Resistance,
IR), z. B. als Folge der Zelle und Zwischenverbindungen, ist eine
feste EODV für
diese Zwecke oft ungenau. Diese IR-Abfälle von einem Kontaktwiderstand,
einem Zellengehäusewiderstand,
einem Drahtwiderstand, einem Leiterbahnwiderstand, einem Elektrodenwiderstand,
einem Elektroden-/Elektrolyt-Übergangswiderstand, einem
Elektrolytwiderstand und einer Schutzschaltungsanordnung, können zu
einer ungenauen Bestimmung des echten Potentials der Elektrode der Batteriedes
Pakets führen.
Insbesondere bei hohen Entladeraten können diese IR-Abfälle ein
Entladeprofil einer Batterie/eines Pakets als eine Funktion der
Entladerate verändern
und können
als Folge der Verwendung einer festen EODV zu der Bestimmung führen, dass
die Batterie/das Paket die gesamte verfügbare Kapazität geliefert
hat, sogar dann, wenn eine weitere Kapazität von der Batterie/dem Paket noch
verfügbar
sein kann. Ferner können
diese IR-Abfälle die
Genauigkeit oder Wiederholbarkeit der Kraftstoffmessung bei verschiedenen
Entladeraten verringern, Z. B. wenn eine feste EODV verwendet wird,
um eine Null- oder Nahezu-Null-Kapazität zu definieren.
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Zusätzlich kann
eine feste EODV zu einer ungenauen Kapazitätsbestimmung führen, da
die Anzahl, wie oft die Batterie/das Paket geladen und entladen
worden ist, ansteigt. Für
wiederaufladbare Batterien/Pakete ändert sich das Spannungsprofil, da
es sich auf die Kapazität
bezieht, als eine Funktion der Zykluslebensdauer. Wenn die Anzahl
von Ladezyklen, insbesondere für
bestimmte Batterien/Pakete zunimmt, wird die feste EODV an einem
Punkt erreicht, an dem eine weitere Kapazität tatsächlich verfügbar ist, im Gegensatz dazu,
wenn die gleiche feste EODV erreicht wird, wenn die Batterie/das
Paket weniger Ladezyklen durchlaufen hat.
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Ferner
können
andere Faktoren, wie die Temperatur, die Zellenchemie, der Formfaktor,
die Restkapazität
und Betriebsbedingungen, die Genauigkeit der Kapazitätsbestimmung
beeinflussen. Somit würde
es wünschenswert
sein, die Restkapazität
genauer messen und das Ende der Entladespannung für wiederaufladbare
Batterien/Pakete genauer bestimmen zu können. Überraschenderweise wurde festgestellt,
dass dies durch die Einstellung der Entlade-Endspannung auf einer
spezifischen Basis erreicht werden kann.
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Demzufolge
stellt die vorliegende Erfindung in einem ersten Aspekt ein Verfahren
zum Erhöhen des
Betrags der verwendbaren Kapazität,
die für
einen Benutzer oder eine Hosteinrichtung von einer wiederaufladbaren
Batterie/einem wiederaufladbaren Paket während eines Entladezyklus verfügbar ist, bereit,
umfassend die folgenden Schritte:
- (a) Überwachen
einer Anzahl von Lade-/Entladezyklen einer wiederaufladbaren Batterie/eines wiederaufladbaren
Pakets;
- (b) Einstellen einer Entlade-Endspannung für die Batterie/das Paket auf
Grundlage der Anzahl von Lade-/Entladezyklen, um so die nicht verwendete Kapazität, die in
der Batterie/dem Paket an dem Ende eines Entladezyklus verbleibt,
zu minimieren;
- (c) Verwenden der Entlade-Endspannung als eine Anzeige über eine
vollständige
oder nahezu vollständige
Entladung der wiederaufladbaren Batteriedes wiederaufladbaren Pakets.
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In
einer spezifischen Ausführungsform
dieses ersten Aspekts wird eine dynamische EODV verwendet, die von
der Anzahl von Lade-/Entladezyklen abhängt.
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In
einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren
gemäß Anspruch
10 bereit.
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In
vorteilhafter Weise kann die vorliegende Erfindung eine dynamische
Lade-Endspannung
verwenden, um das Betriebsverhalten von wiederaufladbaren Batterien/Paketen über die
Batterie-/Paketlebensdauer und über
eine breite Vielfalt von Betriebsbedingungen und Umgebungen zu verbessern,
und kann Batterie-/Paketbenutzer in die Lage versetzen, eine größere verwendbare
Kapazität
aus jeder Ladung der Batteriedes Pakets zu erhalten und die Batterie-/Paketkapazität genauer
zu verfolgen. Insbesondere ist es ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass
sie eine erhöhte
Laufzeit für
jeden Entladezyklus der Batteriedes Pakets bereitstellen kann. Ein
anderer Vorteil ist, dass die vorliegende Erfindung einen genaueren
Zeitpunkt für
beispielsweise Diskspeicherwarnungen bereitstellen kann, während eine ausreichende
Energie für
die Diskspeicheroperation selbst sichergestellt wird. Ein weiterer
Vorteil ist, dass die vorliegende Erfindung auch die nützliche
Lebensdauer der Batteriedes Pakets verlängern kann.
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Die
vorliegende Erfindung wird mit näheren Einzelheiten
nachstehend unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen erläutert. In
den Zeichnungen zeigen:
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1 das
Entladeprofil als eine Funktion von Lade-/Entladezyklen für eine Zelle,
die eine Li-Ionen-Zellenchemie aufweist;
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2A schematisch
eine Geradenapproximation für
eine dynamische Entlade-Endspannung als
eine Funktion der Entladerate; und
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2B das
Entladeprofil als eine Funktion der Entladrate für eine typische NiMH-Zelle.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbessern
der Genauigkeit zur Bestimmung der Batterie-/Paketkapazität, Restkapazität und Restlaufzeit,
indem eine dynamische, im Gegensatz zu einer festen, Entlade-Endspannung (End
Of Discharge Voltage, EODV) für
wiederaufladbare Batterien/Pakete implementiert wird (die Ausdrücke "Batterie" und "Batteriepaket", wie hier verwendet,
umfassen in ihrer Bedeutung auch Zellen). Diese dynamische EODV
kann auf Grundlage, z. B. der Umgebung, von Betriebsbedingungen,
der Temperatur, der Restkapazität,
der Zellenchemie, der Zellengröße, des
Formfaktors, der Entladerate und/oder der Anzahl von Lade-/Entladezyklen,
die die Batterie/das Paket durchlaufen hat, eingestellt werden.
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Es
ist verständlich,
dass die EODV in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung von einem Benutzer oder einer Hosteinrichtung
bei der Bereitstellung einer Anzeige über den Status der Batteriedes
Pakets verwendet wird. Diese Anzeige kann z.B. einen Benutzer warnen,
um einen Terminalbetrieb zu initiieren und/oder einer Hosteinrichtung
signalisieren, einen Betrieb auszuführen, typischerweise einen
Terminalbetrieb, wie einen Diskspeicherbetrieb (Save-to-Disc-Betrieb). Somit
stellt die vorliegende Erfindung praktische Anwendungen im Hinblick
auf die Erhöhung
des Verwendungspotentials der Batteriedes Pakets für den Benutzer
oder die Hosteinrichtung bereit.
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Wie
hier verwendet, soll der Ausdruck "Hosteinrichtung" irgendeine Einrichtung oder Schaltungsanordnung
bedeuten, die eine EODV verwenden kann, um einen Betrieb auszuführen oder
zu initiieren, z.B. ein Mobiltelefon, einen tragbaren Computer oder
eine Kamera, oder eine Schaltungsanordnung, die in die Batterie/das
Paket selbst eingebaut ist oder zu dieser/zu diesem gehört.
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Eine
Anzahl von Verfahren zum dynamischen Ändern der EODV kann in Übereinstimmung mit
der vorliegenden Erfindung verwendet werden. In einer Ausführungsform
in Übereinstimmung
mit dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird z.B. eine
dynamische EODV verwendet, die von der Anzahl von Lade-/Entladezyklen
abhängt.
Bezug nehmend auf 1 sind typische Entladeprofile
für eine einzelne
Li-Ionen-Zelle für
2, 200, 300 und 400 Lade-/Entladezyklen gezeigt. Es ist gezeigt,
dass sich das Entladeprofil ändert,
wenn die Batterie/das Paket zusätzliche
Lade-/Entladezyklen durchläuft.
Obwohl 1 Entladeprofile darstellt, die für eine Li-Ionen-Zelle
typisch sind, kann sich auch die Form von Entladeprofilen für Zellen
mit anderer Zellenchemie als eine Funktion der Anzahl von Lade-/Entladezyklen ändern. Z.
B. ist die vorliegende Erfindung auf eine Li-Ionen, NiCd, NiMH, Li-Polymer, Li-Ionen-Familie,
sowie auf eine andere gegenwärtige
und zukünftige
Chemie von wiederaufladbaren Zellen anwendbar.
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In 1 ist
auch die Auswirkung der Verwendung einer festen Spannung, in 1 3,0
Volt, zum Auslösen
einer Diskspeicheroperation gezeigt. Da diese Li-Ionen-Zelle vorzugsweise
nicht unter der minimalen kritischen Betriebsspannung von 2,7 Volt entladen
werden sollte, ist die verbleibende verfügbare Kapazität die Differenz
in der Kapazität,
gelesen auf der horizontalen Achse, von dem Punkt, an dem das Profil
3,0 Volt erreicht, bis zu dem Punkt, an dem das Profil 2,7 Volt
erreicht. In diesem Beispiel entspricht diese Differenz nach zwei
Zyklen ungefähr
40 mAh der Kapazität.
Nach 400 Zyklen entspricht diese Differenz ungefähr 180 mAh der Kapazität. Wenn
ungefähr
40 mAh benötigt
werden, um die Diskspeicheroperation auszuführen, und die Diskspeicheroperation
bei 3,0 Volt getriggert bzw. ausgelöst wird, existiert im Wesentlichen
keine nicht verwendete Kapazität
für die
Batterie/das Paket nach lediglich zwei Zyklen, aber ungefähr 140 mAh
einer nicht verwendeten Kapazität
für die
Batterie/das Paket nach 400 Zyklen.
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Alternativ,
wenn die Diskspeicheroperation bei 2,8 Volt für eine Zelle getriggert wird,
die 400 Zyklen durchlaufen hat, verbleiben nur ungefähr 40 mAh
der Restkapazität.
Für eine
Batterie/ein Paket, die/das 400 Lade-/Entladezyklen durchlaufen
hat, verbleibt demzufolge weniger nicht verwendete Kapazität zurück, wenn
die Diskspeicheroperation bei einer Spannung von ungefähr 2,8 Volt
anstelle von 3,0 Volt getriggert wird. Eine Triggerung einer Diskspeicherung
bei 2,8 Volt, anstelle von 3,0 Volt, erlaubt einem Benutzer somit
eine längere
Laufzeit.
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In
einer spezifischen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird die Li-Ionen-Batterie/das Paket der 1 mit
der EODV verwendet, die durch eine Approximation mit einer geraden
Linie bestimmt wird, auf Grundlage der Anzahl von Lade-/Entladezyklen.
In dieser Ausführungsform
wird die EODV für
eine Li-Ionen-Batterie/ein
Paket bestimmt, für
die/für
das das Entladeprofil in 1 gezeigt ist, und zwar durch
eine Approximation mit einer geraden Linie. EODV = EODVO – (Konstante)(Zahl
der Zyklen) (1)
3100 mV – (0,75 mV/Zyklus)(Zahl der
Zyklen)EODV = EODVO – (Konstante)(Zahl
der Zyklen) (1)
3100 mV – (0,75
mV/Zyklus)(Zahl der Zyklen) (2)(2)
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In
dieser Ausführungsform
wird die Gleichung (2) verwendet, um die EODV zu bestimmen, bis
400 Zyklen erreicht sind. Nach 400 Zyklen wird die EODV auf 2,8
Volt gehalten, um ein Erreichen der minimalen kritischen Betriebsspannung
von 2,7 Volt für
diese bestimmte Zellenchemie zu vermeiden. Dies kann auch verhindern,
dass die EODV einen Punkt erreicht, an dem eine unzureichende Kapazität bei der
EODV z. B. für
eine Diskspeicheroperation verfügbar
ist. Die Steigung und die anfängliche EODV,
EODV.sub.0., in Bezug auf die Approximation mit der geraden Linie
kann experimentell und/oder theoretisch für jeden Batterie/jedes Paket
bestimmt werden und kann sich für
unterschiedliche chemische Zusammensetzungen der Zelle, Temperaturen, Entladeraten,
Restkapazität
und physikalische Konstruktionen verändern. Z.B. können Messungen
für verschiedene
Kombinationen von Faktoren und die sich ergebenden Entladeprofile,
die in die EODV-Bestimmungen eingebaut werden, ausgeführt werden.
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Alternative
Ausführungsformen
können
z.B. Approximationen zweiter Ordnung oder dritter Ordnung oder logarithmische
Approximationen verwenden. In einer bevorzugten Ausführungsform
kann eine am besten passende Kurve in Bezug auf den Punkt auf dem
Entladeprofil verwendet werden, der eine ausreichende Restkapazität zurücklässt, um
die gewünschte
Abschaltung, die Diskspeicherung oder ein anderes Ende eines Entladebetriebs
für jeden
Zyklus-Zählwert
auszuführen.
Weitere Ausführungsformen
können
eine stufenartige EODV-Funktion oder andere Funktionen verwenden,
die das Batterie-/Paket- Betriebsverhalten verbessern und andere
Systembeschränkungen,
z.B. einen beschränkten
Speicher, erfüllen.
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Eine Überwachungs-Schaltungsanordnung, z.B.
innerhalb eines Smart-Batteriepakets,
kann verwendet werden, um die Anschlussspannung der Batteriedes
Pakets zu überwachen
und z.B. eine Diskspeicherroutine zu triggern, wenn die EODV erreicht
wird. Z.B. kann ein Status-Bit gesetzt werden, wenn die Anschlussspannung
kleiner oder gleich wie die EODV ist, um der Schaltungsanordnung
zu erlauben, die Diskspeicherroutine zu initiieren. Eine überwachungs-Schaltungsanordnung
kann auch verwendet werden, um die Anzahl von Lade-/Entladezyklen für eine Eingabe
in die Gleichung (1) zu überwachen.
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In
einer Ausführungsform,
die nicht in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ist, wird eine dynamische EODV verwendet,
die von der Entladerate abhängt.
Diese dynamische EODV kann eine genauere Anzeige über die
Restkapazität
in der Batterie/dem Paket im Vergleich mit der Verwendung einer
festen EODV bereitstellen. In Bezug auf die Batterie/das Paket der 2A ist
die EODV für
höhere
Abflussraten geringer. In dieser Ausführungsform ist die EODV eine
Funktion der momentanen Abflussrate, als Folge der internen Widerstandskomponenten,
die beteiligt sind. Wenn eine feste EODV auf Grundlage einer C-Raten-Entladung gewählt wird und
die Batterie/das Paket bei 3C betrieben wird, wird eine
größere Kapazität in der
Batterie/dem Paket bei der EODV zurückgelassen, weil die Batterie-/Paket-Spannung
bei höheren
Entladeraten unterdrückt
ist. Wenn im Gegensatz dazu die feste EODV so gewählt wird,
dass eine gewünschte
Kapazität
in der Batterie zurückgelassen
wird, wenn sie bei einer hohen Rate, beispielsweise 3C,
entladen wird und die Batterie/das Paket bei einer C-Rate entladen wird,
wird eine geringere Kapazität
in der Batterie/dem Paket zurückgelassen
und die Abschließungszonen
können
unter Umständen
nicht abgeschlossen werden. Die Verwendung einer dynamischen EODV
auf Grundlage des tatsächlichen
Entladestroms gibt eine genauere Abschätzung über die Restkapazität. Die übliche Praxis
besteht darin, konservativ zu sein und eine feste EODV zu wählen, die einer
niedrigen Entladerate, z.B. 1C oder darunter entspricht,
was zu einer nicht verwendeten Kapazität in der Batterie/dem Paket
führt,
wenn auf die EODV bei einer höheren
Entladerate entladen wird.
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2B zeigt
den Zusammenhang zwischen den Entladeprofilen für eine typische NiMH-Zelle
für unterschiedliche
Entladeraten, nämlich 0,2C, 1C, 2C und 3C.
Die Verschiebung in den Entladeprofilen für unterschiedliche Entladeraten
kann wenigstens teilweise den Widerstandskomponenten, wie Zellenkontakten
und Zwischenverbindungen, zugerechnet werden. Wenn eine Kraftstoffstand-Messung durch Entladen
der Batteriedes Pakets auf die EODV und dann durch Laden der Batteriedes
Pakets ausgeführt
werden soll, kann diese Kraftstoffstand-Messung genauer sein, wenn
die geeignete EODV für
die Abflussrate verwendet wird. Wenn z.B. eine Batterie/ein Paket auf
eine feste EODV entleert und dann geladen wird, kann, unter der
Annahme, dass die Restkapazität
bei der EODV Null ist, die Integration des Ladestroms über der
Zeit als eine neu gelernte Kapazität für die Batterie/das Paket verwendet
werden.
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Es
wird erkannt werden, dass dann, wenn die Batterie/das Paket auf
die feste EODV zum Starten der gelernten Kapazitätsmessung entladen wird, der
Betrag der Restkapazität
in der Batterie/dem Paket bei der EODV sich auf die Entladerate
bezieht. Dies wird natürlich
den Betrag der zusätzlichen
Ladung beeinflussen, den die Batterie/das Paket halten kann, wodurch
eine Einwirkung auf die gelernte Kapazität durchgeführt wird. Wenn als nächstes die
Batterie/das Paket von einem Benutzer bei einer anderen Rate als
die Entladerate für
die gelernte Kapazitätsmessung
entladen wird, wird die feste EODV an einem Punkt auf dem Entladeprofil
mit einer anderen Restkapazität
als der Restkapazität
bei dem Beginn der gelernten Kapazitätsmessung erreicht werden.
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Demzufolge
kann die Verschiebung in dem Entladeprofil in Bezug auf unterschiedliche
Entladeraten und die entsprechende Differenz in der Restkapazität in der
Batterie/dem Paket bei einer festen EODV für unterschiedliche Entladeraten
zu Ungenauigkeiten bei Vorhersagen für die Restkapazität, einer
nicht verwendeten Restkapazität
beim Erreichen der festen EODV und/oder beim Erreichen einer festen
EODV ohne eine ausreichende Restkapazität zum Ausführen von irgendwelchen Terminalfunktionen,
die erforderlich sein können,
führen.
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Die
dynamische EODV, die sich als Funktion der Entladerate verändert, kann
die Genauigkeit von Kraftstoffmessoperationen verbessern und konsistent
einem Benutzer erlauben, mehr von der Kapazität der Batteriedes Pakets während jedes
Entladezyklus zu verwenden. Um diese darzustellen, sei angenommen,
dass eine Batterie bei einer IC-Rate entladen und dann geladen wird,
wobei der Betrag der Ladung gemessen wird, um eine neu gelernte
Kapazität
der Batteriedes Pakets bereitzustellen. Wenn die Batterie/das Paket
eine begleitende Kraftstoffmessung aufweist, wird die Kraftstoffmessung
vollständig
abgelesen. Wenn die Batterie/das Paket entladen wird, wird die Kraftstoffmessung
weniger als voll anzeigen, z. B. durch Integrieren des Entladestroms über die
Zeit, um zu bestimmen, welcher Prozentsatz der nun gelernten Kapazität zurückgelassen wird.
Es sollte erkannt werden, dass die Kraftstoffmessung an Stelle davon
z. B. die Restzeit, die Restkapazität oder irgendein anderes gewünschtes
Format anzeigen könnte.
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Wenn
die Entladerate über 1C ist
und eine feste EODV verwendet wird, würde die feste EODV erreicht
werden, bevor die Kraftstoffmessung eine Restkapazität von Null
anzeigt und in Abhängigkeit von
dem Protokoll könnte
der Benutzer angewiesen oder gezwungen werden, eine Abschaltung
und eine Ladung der Batterie durchzuführen. Dies würde eine nicht
verwendete Restkapazität
in der Batterie/dem Paket zurücklassen,
eingestellt auf eine unrichtige Null-Restkapazität für die nächste gelernte Kapazität und würde dem
Benutzer eine unrichtige Anzeige über die Restkapazität geben,
während
die Batterie/das Paket gerade in Verwendung war. Wenn jedoch eine
dynamische EODV verwendet wird, kann die EODV für die höhere Entladerate abgesenkt
werden, wobei ermöglicht
wird, dass ein größerer Betrag der
Restkapazität
verwendet wird, die Kraftstoffmessanzeige genauer gemacht wird,
und eine genauere Null-Restkapazität für die nächste gelernte
Kapazität eingestellt
wird.
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Wenn
die Batterie/das Paket bei einer niedrigen Entladerate als 1C entladen
wird, z.B. bei 0,2C, und eine feste EODV verwendet wird,
dann wird die Kraftstoffmessung anzeigen, dass die Batterie/das Paket
entladen ist, bevor die feste EODV erreicht wird. In Abhängigkeit
von dem verwendeten Protokoll kann der Benutzer angewiesen oder
gezwungen werden, eine Abschaltung durchzunehmen. Die Kraftstoffmessung
zeigt keine Restkapazität
an, weil die neue, gelernte Kapazität auf Null gebracht wurde, wenn
eine tatsächliche
Restkapazität
vorhanden war, wodurch der Kraftstoffmesser veranlasst wird, die
tatsächliche
Kapazität
der Batteriedes Pakets zu unterschätzen. Wenn der Benutzer abschaltet,
wenn der Kraftstoffmesser keine Restkapazität anzeigt, wird wiederum eine
nicht verwendete Restkapazität
in der Batterie zurückgelassen.
Wenn jedoch eine dynamische EODV verwendet wird, würde die
EODV bei der ursprünglichen 1C-Entladerate, die
die neu gelernte Kapazität
begonnen hat, niedriger gewesen sein, und die neu gelernte Kapazität würde höher gewesen sein.
Demzufolge würde
der Kraftstoffmesser eine genauere Anzeige über die Restkapazität bereitgestellt
haben, wobei dem Benutzer erlaubt wird, einen größeren Betrag der Restkapazität der Batteriedes Pakets
zu verwenden.
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Wie
in 2A gezeigt, kann die Bestimmung der EODV als eine
Funktion der Entladerate durch Verwendung einer Approximation mit
einer geraden Linie durchgeführt
werden. 2A ist für Illustrationszwecke gedacht
und zeigt, wie die EODV von der Entladerate abhängt. Die Steigung und der Schnittpunkt
für die
Approximation mit der geraden Linie kann durch ein Experiment und/oder
eine Theorie abgeleitet werden und kann sich für unterschiedliche chemische
Zusammensetzungen der Zelle, Temperaturen, Restkapazität, Zykluszählwerte
und physikalische Konfigurationen verändern. Alternative Ausführungsformen
können
z.B. Approximationen zweiter Ordnung oder dritter Ordnung oder logarithmische Approximationen
verwenden. In einer weiteren spezifischen Ausführungsform kann eine am besten
passende Kurve verwendet werden.
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Die
EODV kann als eine Funktion von beispielsweise einem oder mehreren
der folgenden Faktoren eingestellt werden: einem Lade-/Entladezykluszählwert,
einer Entladerate, einer Temperatur, einer Restkapazität, einer
chemischen Zusammensetzung der Zelle, einem Formfaktor und einer
physikalischen Konfiguration. Messungen von Entladeprofilen können für verschiedene
Kombinationen von Faktoren genommen und entsprechende Entladeprofile
können
erzeugt werden. Diese Profile können
in den Algorithmus zum Einstellen des EODV der Batteriedes Pakets
eingebaut werden. Wie erwähnt,
können
diese Algorithmen mit Gleichungen implementiert werden, die die
gewünschten
Faktoren beinhalten. Zusätzlich
können
Nachschlagtabellen verwendet werden. In einer spezifischen Ausführungsform
kann eine mehrdimensionale Nachschlagtabelle verwendet werden, wobei
jede Dimension mit einem der berücksichtigten
Faktoren korreliert.