TWI758760B - 電池控制裝置以及電池容量估測方法 - Google Patents

電池控制裝置以及電池容量估測方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI758760B
TWI758760B TW109121469A TW109121469A TWI758760B TW I758760 B TWI758760 B TW I758760B TW 109121469 A TW109121469 A TW 109121469A TW 109121469 A TW109121469 A TW 109121469A TW I758760 B TWI758760 B TW I758760B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
battery
current
processor
charge
state
Prior art date
Application number
TW109121469A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202201034A (zh
Inventor
藍啟銘
徐國貴
陳佳昌
Original Assignee
仁寶電腦工業股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 仁寶電腦工業股份有限公司 filed Critical 仁寶電腦工業股份有限公司
Priority to TW109121469A priority Critical patent/TWI758760B/zh
Priority to CN202010869898.1A priority patent/CN113839434A/zh
Priority to US17/335,068 priority patent/US20210405124A1/en
Publication of TW202201034A publication Critical patent/TW202201034A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI758760B publication Critical patent/TWI758760B/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0068—Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3842—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/374—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] with means for correcting the measurement for temperature or ageing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3828—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC using current integration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3835—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC involving only voltage measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389—Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/0048—Detection of remaining charge capacity or state of charge [SOC]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/00714—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery charging or discharging current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/007188—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters
    • H02J7/007192—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature
    • H02J7/007194—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature of the battery
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

本發明提出一種電池控制裝置以及電池容量估測方法。電池控制裝置包括電流偵測器以及處理器。電流偵測器偵測電池。處理器電性連接電流偵測器。處理器依據電流偵測器在取樣期間偵測電池的電流偵測結果來進行庫倫電流積分，以取得積分值。處理器將積分值乘以電池庫倫貝塔係數，以取得放電深度。處理器依據放電深度來計算電池的第一相對電荷狀態，並且依據第一相對電荷狀態來決定電池剩餘容量資訊。

Description

電池控制裝置以及電池容量估測方法
本發明是有關於一種裝置及估測方法，且特別是有關於一種電池控制裝置以及電池容量估測方法。
一般的電池容量估測大多僅以電池的固定的放電電流及放電時間的長短來判斷電池的剩餘容量。然而，由於電池的剩餘容量還可能受到不同電池溫度或不同放電電流大小等因素的影響，並且電池的電池溫度及放電電流實際上可能隨時間變化，因此當電池的放電電流改變或電池溫度改變時，一般的電池容量估測將產生估測誤差，而未能提供準確的電池容量估測。有鑑於此，以下將提出幾個實施例的解決方案。
本發明提供一種電池控制裝置以及電池容量估測方法可有效估測電池容量。
本發明的電池控制裝置適於控制並電性連接電池。電池 控制裝置包括電流偵測器以及處理器。電流偵測器用以偵測電池。處理器電性連接電流偵測器。處理器依據電流偵測器在取樣期間偵測電池的電流偵測結果來進行庫倫電流積分，以取得積分值。處理器將積分值乘以電池庫倫貝塔係數，以取得放電深度。處理器依據放電深度來計算電池的第一相對電荷狀態，並且依據第一相對電荷狀態來決定電池剩餘容量資訊。
本發明的電池容量估測方法包括以下步驟：依據電流偵測器在取樣期間偵測電池的電流偵測結果來進行庫倫電流積分，以取得積分值；將積分值乘以電池庫倫貝塔係數，以取得放電深度；依據放電深度來計算電池的第一相對電荷狀態；以及依據第一相對電荷狀態來決定電池剩餘容量資訊。
基於上述，本發明的電池控制裝置以及電池容量估測方法可將由庫倫電流積分所產生的積分值乘以電池庫倫貝塔係數來有效估測電池容量。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100:電池控制裝置
110:處理器
120:電流偵測器
130:溫度偵測器
140:電壓偵測器
150:電池充電器
200:電池
201~203、301~303、601、602:特性曲線
S410~S440、S510~S530、S710~S740:步驟
圖1是依照本發明的一實施例的電池控制裝置的示意圖。
圖2是依照本發明的一實施例的電池可用容量比例與溫度的 曲線變化圖。
圖3是依照本發明的一實施例的電池庫倫貝塔係數與溫度的曲線變化圖。
圖4是依照本發明的一實施例的電池容量估測方法的流程圖。
圖5是依照本發明的一實施例的更新電池剩餘容量資訊的流程圖。
圖6是依照本發明的一實施例的第一相對電荷狀態與第二相對電荷狀態的曲線關係圖。
圖7是依照本發明的一實施例的計算開路電壓的流程圖。
為了使本揭露之內容可以被更容易明瞭，以下特舉實施例做為本揭露確實能夠據以實施的範例。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/步驟，係代表相同或類似部件。
圖1是依照本發明的一實施例的電池控制裝置的示意圖。參考圖1，電池控制裝置100包括處理器110、電流偵測器120、溫度偵測器130、電壓偵測器140以及電池充電器150。電池控制裝置100電性連接電池200，並且適於控制電池200的充放電與電池容量偵測。在本實施例中，電池200可為化學電池(chemical battery)，並且電池200可為可充電電池或不可充電電池。在一實施例中，若電池200為不可充電電池，則電池控制裝置100可不包括電池充電器150。在本實施例中，電流偵測器120電性連接電池200，以偵測電池200輸出至負載的電流大小。溫度偵測器130例如是設置電池200中或貼附在電池200表面，以偵測電池200的電池溫度。電壓偵測器140電性連接電池200，以偵測電池200輸出的負載電壓大小。電池充電器150電性連接電池200，以依據處理器110輸出的控制信號來決定是否對電池200進行充電。
在本實施例中，處理器110可實現如以下公式(1)、(2)的計算，以取得電池200的放電深度(Discharge of Depth，DoD)，並且接著將放電深度轉換為第一相對電荷狀態(Relative State-Of-Charge，RSOC)。詳細而言，如公式(1)，處理器110可依據電流偵測器120在取樣期間(△t)偵測電池200的電流偵測結果來進行庫倫電流積分，以取得積分值(∫I×(△t))，並且處理器110將積分值乘以電池庫倫貝塔係數(β)，以取得放電深度(DoD)。接著，如公式(2)，處理器110可依據放電深度(DoD)來計算電池200的第一相對電荷狀態(RSOC_1)。因此，處理器110可依據第一相對電荷狀態(RSOC_1)來決定電池200的電池剩餘容量資訊。在一實施例中，處理器110可透過顯示器來顯示電池200的電池剩餘容量資訊。並且，處理器110可依據電池剩餘容量資訊來判斷是否控制電池充電器150來對電池200進行充電。
DoD=∫I×(△t)×β..................公式(1)
RSOC_1=100%-DoD..................公式(2)
圖2是依照本發明的一實施例的電池可用容量比例與溫度的曲線變化圖。圖3是依照本發明的一實施例的電池庫倫貝塔係數與溫度的曲線變化圖。先參考圖1以及圖2，舉例而言，電池200的電池可用容量比例(battery available capacity ratio(%))與溫度(℃)的關係有如圖2的特性曲線201、202、203的特性曲線變化。在圖2中，特性曲線201可例如是電池200的電流為0安培(A)(閒置狀態)的情況下，電池200的電池可用容量比例隨著溫度下降而下降。特性曲線202可例如是電池200的電流(充電電流或放電電流)為6.93安培的情況下，電池200的電池可用容量比例隨著溫度下降而下降。特性曲線203可例如是電池200的電流(充電電流或放電電流)為28安培的情況下，電池200的電池可用容量比例隨著溫度下降而下降。換言之，電池200的電池可用容量比例正比於電池200的溫度值，並且電池200的電池可用容量比例反比於電池200的電池200的充電或放電電流大小。
接著參考圖1以及圖3，本實施例的電池庫倫貝塔係數(β)為電池可用容量比例的倒數。舉例而言，電池200的電池庫倫貝塔係數(β)與溫度(℃)的關係有如圖3的特性曲線301、302、303的特性曲線變化。在圖3中，特性曲線301可例如是電池200的電流為0安培(A)(閒置狀態)的情況下，電池200的電池庫倫貝塔 係數(β)隨著溫度上升而下降。特性曲線302可例如是電池200的電流(充電電流或放電電流)為10安培的情況下，電池200的電池庫倫貝塔係數(β)隨著溫度上升而下降。特性曲線303可例如是電池200的電流(充電電流或放電電流)為19安培的情況下，電池200的電池庫倫貝塔係數(β)隨著溫度上升而下降。換言之，電池200的電池庫倫貝塔係數(β)反比於電池200的溫度值，並且電池200的電池庫倫貝塔係數(β)正比於電池200的電池200的充電或放電電流大小。
在本實施例中，如上述圖2及圖3的特性曲線關係，圖1的電池控制裝置100可例如預先建立以下表1的第一查找表(Look-Up Table，LUT)。在表1中，電池的不同的溫度與不同的電流可例如分別對應於特定的一個電池庫倫貝塔係數(β)。也就是說，在本實施例中，當處理器110在計算電池剩餘容量資訊的過程中，可藉由溫度偵測器130偵測電池200的溫度值。並且，處理器110可依據電流偵測器120偵測電池200的電流值以及溫度值來查詢如以下表1的第一查找表，以取得對應的電池庫倫貝塔係數。接著，處理器110將庫倫電流積分結果(∫I×(△t))乘以電池庫倫貝塔係數(β)，以取得放電深度(DoD)，並且將放電深度(DoD)換算為第一相對電荷狀態(RSOC_1)。因此，本實施例的電池控制裝置100可隨著電池溫度及充電或放電電流的變化來有效地估測電池200的電池剩餘容量資訊。另外，本發明的電池庫倫貝塔係數(β)並不限於 以下表1，以下表1僅用於本實施例的舉例說明，以呈現電池庫倫貝塔係數(β)相對於電池溫度及電流的關係。
Figure 109121469-A0305-02-0009-1
圖4是依照本發明的一實施例的電池容量估測方法的流程圖。參考圖4，圖4的電池容量估測方法可至少適用於上述圖1實施例的電池控制裝置100。在步驟S410中，電池控制裝置100的處理器110可依據電流偵測器120在取樣期間偵測電池200的電流偵測結果來進行庫倫電流積分，以取得積分值。在步驟S420中，處理器110可將積分值乘以電池庫倫貝塔係數，以取得放電深度。在步驟S430中，處理器110可依據放電深度來計算該電池的第一相對電荷狀態。在步驟S440中，處理器110可依據第一相對電荷狀態來決定電池剩餘容量資訊。因此，本實施例的電池容量 估測方法可有效地估測電池200的電池剩餘容量資訊。另外，關於本實施例的電池控制裝置100以及相關運算方式，可參考上述圖1至圖3實施例的說明而可獲致足夠的教示、建議以及實施說明，因此不多加贅述。
再參考圖1，在本發明的一些實施例中，電池控制裝置100還可藉由電池200的當前(即時)開路電壓(open circuit voltage)來取得第二相對電荷狀態，並且利用第二相對電荷狀態來更新電池200的電池剩餘容量資訊。電池200的當前(即時)開路電壓隨時間變化。具體而言，處理器110可藉由電壓偵測器140來即時偵測電池200的負載電壓，並且依據負載電壓來取得電池200的當前開路電壓。值得注意的是，處理器110可例如預先建立如以下表2的第二查找表。本實施例的第二查找表可例如是基於不同電流、不同電池溫度以及不同開路電壓的情況下搭配不同電池老化程度或其他電池因素所實際偵測電池200的真實相對電荷狀態(第二相對電荷狀態)而所建立的查找表。
在表2中，電池200的不同電流以及不同的電池溫度在不同第二相對電荷狀態的情況下可分別對應於不同的開路電壓(open circuit voltage)。換言之，處理器110在連續計算當前開路電壓的過程中，處理器110同時藉由電流偵測器120以及溫度偵測器130來取得當前電流值以及當前溫度值。當處理器110判斷當前開路電壓在第二查找表中所對應的第二相對電荷狀態與第一相 對電荷狀態不同時，處理器110可將第一相對電荷狀態(RSOC_1)更新為第二相對電荷狀態(RSOC_2)，以更新電池200的電池剩餘容量資訊。
Figure 109121469-A0305-02-0011-3
舉例而言，假設電池200的當前充電或放電電流為6A，並且電池200的當前電池溫度為25℃，當處理器110所即時計算的開路電壓為12.07(V)時，處理器110可透過如表2的第二查找表來獲知當前開路電壓所對應的第二相對電荷狀態(RSOC_2)為41%。因此，若處理器110依據上述圖4實施例所計算的第一相對電荷狀態(例如RSOC_1=50%)與第二相對電荷狀態(例如 RSOC_2=41%)不同時，表示電池200可能發生老化，而使得真實的相對電荷狀態可能已經剩下41%。因此，處理器110可將第一相對電荷狀態(RSOC_1)更新為第二相對電荷狀態(RSOC_2)，以電池200的更新電池剩餘容量資訊。並且，當處理器110將第一相對電荷狀態(RSOC_1)更新為第二相對電荷狀態(RSOC_2)後，處理器110可基於第二相對電荷狀態(RSOC_2)來計算新的放電深度，並且接續新的放電深度繼續進行庫倫電流積分，以繼續更新電池剩餘容量資訊。換言之，本實施例的處理器110可對應於電池老化情況而即時地校正電池剩餘容量資訊。然而，在本發明的一些實施例中，處理器110還可當即時計算的開路電壓所對應的第二相對電荷狀態(RSOC_2)為0%來比對第一相對電荷狀態(RSOC_1)，並且更新電池剩餘容量資訊，以避免當電池200的電量耗盡時，處理器110因為第一相對電荷狀態(RSOC_1)尚未歸零，而誤判電池200還有剩餘電量的情況發生。
另外，值得注意的是，本發明的第二查找表並不限於上述表2。在本發明的一些實施例中，處理器110亦可以透過多次實際量測或內插法的方式來建立對應於更多不同溫度以及更多不同電流分別在例如0%至100%的不同第二相對電荷狀態下所各別對應的不同開路電壓。並且，基於上述說明，本實施例的電池控制裝置100可執行如以下圖5的流程，來更新電池剩餘容量資訊。
圖5是依照本發明的一實施例的更新電池剩餘容量資訊 的流程圖。參考圖1以及圖5，在步驟S510中，處理器110可計算當前開路電壓。在步驟S520，處理器110可判斷當前開路電壓在第二查找表中所對應的第二相對電荷狀態與第一相對電荷狀態是否相同。若是，則處理器110重新執行步驟S510，以計算電池200在下一時間點的開路電壓。若否，則處理器110執行步驟S530。在步驟S530，處理器110將第一相對電荷狀態更新為第二相對電荷狀態，以更新電池200的電池剩餘容量資訊。並且，處理器110可重新執行步驟S510，以繼續計算電池200在下一時間點的開路電壓。需先說明的是，本實施例的當前開路電壓的計算方式將由以下圖7實施例來詳細說明之。
舉例而言，圖6是依照本發明的一實施例的第一相對電荷狀態與第二相對電荷狀態的曲線關係圖。搭配參考圖6，圖6的特性曲線601可例如是對應於隨時間變化的第一相對電荷狀態，並且特性曲線602可例如是對應於隨時間變化的第二相對電荷狀態，其中特性曲線602可預先建立。如圖6所示，假設電池200為放電狀態，因此第一相對電荷狀態隨著時間而下降。然而，由於電池200的開路電壓亦隨著時間下降，因此在考量開路電壓變化的情況下，電池200的真實的相對電荷狀態可能隨時間變化如特性曲線602。換言之，處理器110可在預設判斷週期或偵測如上述表2於特定電荷狀態或特定開路電壓時進行第一相對電荷狀態與第二相對電荷狀態的比對。
如圖6所示，當電池200例如持續放電80分鐘時，處理器110可透過上述圖1至圖4的方式計算第一相對電荷狀態為30%，但處理器110以開路電壓的方式所計算而得的第二相對電荷狀態為20%。換言之，電池200的電池容量在持續放電80分鐘後實際為20%，因此處理器110立即將電池剩餘容量資訊由30%的第一相對電荷狀態更新為20%的第二相對電荷狀態。並且，處理器110接著基於相對電荷狀態為20%所對應的電池200的正確放電深度來繼續進行庫倫電流積分，以使後續的更新電池剩餘容量資訊可被正確地更新。
圖7是依照本發明的一實施例的計算開路電壓的流程圖。參考圖1以及圖7，處理器110可依據本實施例的步驟S710~S740來計算上述圖6實施例所述的開路電壓。在步驟S710，處理器110透過電壓偵測器140偵測電池200的電壓。在步驟S720，處理器110判斷電池200是否操作在閒置狀態(Idle)，例如未進行充電或放電，或未處於大量電能消耗狀態。若是，則處理器110執行步驟S730。在步驟S730，處理器110將電池200的負載電壓作為當前開路電壓。若否，則處理器110執行步驟S740。對此，搭配以下公式(3)、(4)來說明，其中處理器110可例如實現以下公式(3)的計算，來取得電池阻抗(R)，並且例如實現以下公式(4)的計算，來取得當前開路電壓(Voc_now)，其中電池阻抗(R)即電池200的內阻。因此，在步驟S740，處理器110依據電流偵測器120以及電壓偵 測器140所偵測的電池200的電流變化(△I)以及電壓變化(△V)來計算電池200的電池阻抗(R)，並且將當前電流值(I)乘以電池阻抗(R)後加上負載電壓(V_load)，以取得當前開路電壓(Voc_now)。
Figure 109121469-A0305-02-0015-4
Voc_now=I×R+V_load..................公式(4)
因此，本實施例的計算開路電壓的流程可有效取得電池200在閒置狀態或非閒置狀態下的當前開路電壓。並且，在本發明的一些實施例中，由於處理器110在步驟S740取得的電池阻抗(R)即為電池200的內阻，因此處理器110還可依據在不同時間點所計算電池阻抗(R)的阻抗變化結果來評估電池200的電池老化程度。
綜上所述，本發明的電池控制裝置以及電池容量估測方法可藉由進行庫倫電流積分以及預先建立考量有電池溫度及充電或放電電流影響的電池庫倫貝塔係數的查找表，以取得第一相對電荷狀態來有效估測電池的電池剩餘容量資訊。並且，本發明的電池控制裝置以及電池容量估測方法還可預先建立有關於電池的開路電壓的第二相對電荷狀態，以用於校正基於前述第一相對電荷狀態所估測的電池剩餘容量資訊，而可使電池的電池剩餘容量資訊的估測還可進一步考量電池老化或其他電池因素的影響，以提供準確的電池容量估測功能。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本 發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100:電池控制裝置 110:處理器 120:電流偵測器 130:溫度偵測器 140:電壓偵測器 150:電池充電器 200:電池

Claims (20)

  1. 一種電池控制裝置，適於控制並電性連接一電池，其中該電池控制裝置包括：一電流偵測器，用以偵測該電池；以及一處理器，電性連接該電流偵測器，其中該處理器依據該電流偵測器在一取樣期間偵測該電池的一電流偵測結果來進行一庫倫電流積分，以取得一積分值，並且該處理器將該積分值乘以一電池庫倫貝塔係數，以取得一放電深度，其中該處理器依據該放電深度來計算該電池的一第一相對電荷狀態，並且依據該第一相對電荷狀態來決定一電池剩餘容量資訊。
  2. 如請求項1所述的電池控制裝置，更包括：一溫度偵測器，電性連接該處理器，並且用以偵測該電池的一溫度值，其中該處理器依據該電流偵測器偵測該電池的一電流值以及該溫度值來查詢一第一查找表，以取得該電池庫倫貝塔係數。
  3. 如請求項2所述的電池控制裝置，其中該電池庫倫貝塔係數為一電池可用容量比例的倒數，並且該電池可用容量比例正比於該電池的該溫度值。
  4. 如請求項1所述的電池控制裝置，其中當該處理器判斷一當前開路電壓在一第二查找表中所對應的一第二相對電荷狀 態與該第一相對電荷狀態不同時，該處理器將該第一相對電荷狀態更新為該第二相對電荷狀態，以更新該電池剩餘容量資訊。
  5. 如請求項4所述的電池控制裝置，其中當該處理器將該第一相對電荷狀態更新為該第二相對電荷狀態後，該處理器基於該第二相對電荷狀態來計算一新的放電深度，並且接續該新的放電深度繼續進行該庫倫電流積分，以繼續更新該電池剩餘容量資訊。
  6. 如請求項4所述的電池控制裝置，其中該第二相對電荷狀態為41%或0%。
  7. 如請求項4所述的電池控制裝置，更包括：一電壓偵測器，電性連接該處理器，用以偵測該電池，其中該處理器依據該電池的一負載電壓來決定該當前開路電壓。
  8. 如請求項7所述的電池控制裝置，其中當該電池操作在一閒置狀態時，該處理器將該負載電壓作為該當前開路電壓，其中當該電池操作在一非閒置狀態時，該處理器依據該電流偵測器以及該電壓偵測器所偵測的該電池的一電流變化以及一電壓變化來計算該電池的一電池阻抗，並且該處理器將一當前電流值乘以該電池阻抗後加上該負載電壓，以取得該當前開路電壓。
  9. 如請求項8所述的電池控制裝置，其中該處理器依據該電池阻抗來判斷該電池的一電池老化程度。
  10. 如請求項1所述的電池控制裝置，更包括：一電池充電器，電性連接該處理器，其中該處理器依據該電池剩餘容量資訊來判斷是否藉由該電池充電器對該電池進行充電。
  11. 一種電池容量估測方法，包括：依據一電流偵測器在一取樣期間偵測一電池的一電流偵測結果來進行一庫倫電流積分，以取得一積分值；將該積分值乘以一電池庫倫貝塔係數，以取得一放電深度；依據該放電深度來計算該電池的一第一相對電荷狀態；以及依據該第一相對電荷狀態來決定一電池剩餘容量資訊。
  12. 如請求項11所述的電池容量估測方法，其中將該積分值乘以該電池庫倫貝塔係數，以取得該放電深度的步驟包括：藉由一溫度偵測器偵測該電池的一溫度值；以及依據該電流偵測器偵測該電池的一電流值以及該溫度值來查詢一第一查找表，以取得該電池庫倫貝塔係數。
  13. 如請求項12所述的電池容量估測方法，其中該電池庫倫貝塔係數為一電池可用容量比例的倒數，並且該電池可用容量比例正比於該電池的該溫度值。
  14. 如請求項11所述的電池容量估測方法，更包括：當判斷一當前開路電壓在一第二查找表中所對應的一第二相對電荷狀態與該第一相對電荷狀態不同時，將該第一相對電荷狀 態更新為該第二相對電荷狀態，以更新該電池剩餘容量資訊。
  15. 如請求項14所述的電池容量估測方法，更包括：當該第一相對電荷狀態更新為該第二相對電荷狀態後，基於該第二相對電荷狀態來計算一新的放電深度，並且接續該新的放電深度繼續進行該庫倫電流積分，以繼續更新該電池剩餘容量資訊。
  16. 如請求項14所述的電池容量估測方法，其中該第二相對電荷狀態為41%或0%。
  17. 如請求項14所述的電池容量估測方法，更包括：藉由一電壓偵測器偵測該電池；以及依據該電池的一負載電壓來決定該當前開路電壓。
  18. 如請求項17所述的電池容量估測方法，其中依據該負載電壓來決定該當前開路電壓的步驟包括：當該電池操作在一閒置狀態時，將該負載電壓作為該當前開路電壓；以及當該電池操作在一非閒置狀態時，依據該電流偵測器以及該電壓偵測器所偵測的該電池的一電流變化以及一電壓變化來計算該電池的一電池阻抗，並且將一當前電流值乘以該電池阻抗後加上該負載電壓，以取得該當前開路電壓。
  19. 如請求項18所述的電池容量估測方法，更包括：依據該電池阻抗來判斷該電池的一電池老化程度。
  20. 如請求項11所述的電池容量估測方法，更包括：依據該電池剩餘容量資訊來判斷是否藉由一電池充電器對該電池進行充電。
TW109121469A 2020-06-24 2020-06-24 電池控制裝置以及電池容量估測方法 TWI758760B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109121469A TWI758760B (zh) 2020-06-24 2020-06-24 電池控制裝置以及電池容量估測方法
CN202010869898.1A CN113839434A (zh) 2020-06-24 2020-08-26 电池控制装置以及电池容量估测方法
US17/335,068 US20210405124A1 (en) 2020-06-24 2021-05-31 Battery control device and battery capacity estimation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109121469A TWI758760B (zh) 2020-06-24 2020-06-24 電池控制裝置以及電池容量估測方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202201034A TW202201034A (zh) 2022-01-01
TWI758760B true TWI758760B (zh) 2022-03-21

Family

ID=78965094

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109121469A TWI758760B (zh) 2020-06-24 2020-06-24 電池控制裝置以及電池容量估測方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20210405124A1 (zh)
CN (1) CN113839434A (zh)
TW (1) TWI758760B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI801263B (zh) * 2022-06-15 2023-05-01 新普科技股份有限公司 電容量估計方法、電池模組及其電器產品
CN116699422B (zh) * 2022-12-30 2024-04-02 荣耀终端有限公司 电池电量计算方法及相关装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5321627A (en) * 1992-03-11 1994-06-14 Globe-Union, Inc. Battery monitor and method for providing operating parameters
US6924622B1 (en) * 1999-06-03 2005-08-02 Invensys Energy Systems (Nz) Limited Battery capacity measurement
TWI628453B (zh) * 2018-01-19 2018-07-01 新盛力科技股份有限公司 電池容量的預估方法
TWI653805B (zh) * 2017-03-02 2019-03-11 聯發科技股份有限公司 用於校準基於庫侖計數的充電狀態估計的方法和裝置
TWI691143B (zh) * 2019-01-03 2020-04-11 陳勁萁 動態優化電池模組管理系統電容量的系統及方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102230953B (zh) * 2011-06-20 2013-10-30 江南大学 蓄电池剩余容量及健康状况预测方法
US9869724B2 (en) * 2013-07-24 2018-01-16 Rohm Co., Ltd. Power management system
CN103675704B (zh) * 2013-12-05 2016-01-13 沈阳君威新能科技有限公司 电池容量评估方法
US10401433B2 (en) * 2015-01-21 2019-09-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for estimating battery life
US10408887B2 (en) * 2015-12-17 2019-09-10 Rohm Co., Ltd. Method for estimating degradation of rechargeable battery, degradation estimation circuit, electronic apparatus and vehicle including same
US10312699B2 (en) * 2017-07-31 2019-06-04 Robert Bosch Gmbh Method and system for estimating battery open cell voltage, state of charge, and state of health during operation of the battery
CN111123136A (zh) * 2019-12-21 2020-05-08 中国电波传播研究所（中国电子科技集团公司第二十二研究所） 一种锂离子电池健康状态在线测量装置及在线测量方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5321627A (en) * 1992-03-11 1994-06-14 Globe-Union, Inc. Battery monitor and method for providing operating parameters
US6924622B1 (en) * 1999-06-03 2005-08-02 Invensys Energy Systems (Nz) Limited Battery capacity measurement
TWI653805B (zh) * 2017-03-02 2019-03-11 聯發科技股份有限公司 用於校準基於庫侖計數的充電狀態估計的方法和裝置
TWI628453B (zh) * 2018-01-19 2018-07-01 新盛力科技股份有限公司 電池容量的預估方法
TW201932863A (zh) * 2018-01-19 2019-08-16 新盛力科技股份有限公司 電池容量的預估方法
TWI691143B (zh) * 2019-01-03 2020-04-11 陳勁萁 動態優化電池模組管理系統電容量的系統及方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW202201034A (zh) 2022-01-01
US20210405124A1 (en) 2021-12-30
CN113839434A (zh) 2021-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10312699B2 (en) Method and system for estimating battery open cell voltage, state of charge, and state of health during operation of the battery
JP6240369B2 (ja) バッテリーの充電状態を決定するためのシステムおよび方法
JP5058814B2 (ja) バッテリーの状態及びパラメーターの推定システム及び方法
US8099180B2 (en) State and parameter estimator having integral and differential components for electrical energy accumulators
JP4560540B2 (ja) 二次電池の充放電電気量推定方法および装置、二次電池の分極電圧推定方法および装置、並びに二次電池の残存容量推定方法および装置
JP3873623B2 (ja) 電池充電状態の推定手段及び電池劣化状態推定方法
JP5842421B2 (ja) 電池状態推定装置
WO2015106691A1 (zh) 一种混合动力车用动力电池soc估算方法
JP5324196B2 (ja) バッテリの劣化推定方法及び装置
EP2761316A2 (en) System and method for battery monitoring
US20170012327A1 (en) Secondary battery internal temperature estimation device and secondary battery internal temperature estimation method
JP2005065482A (ja) 二次電池の充放電電気量推定方法および装置、二次電池の分極電圧推定方法および装置、並びに二次電池の残存容量推定方法および装置
US10901039B2 (en) Open circuit voltage estimation device, condition estimation device, and method of estimating open circuit voltage
US20140172333A1 (en) Systems and methods for state of charge estimation
TWI758760B (zh) 電池控制裝置以及電池容量估測方法
WO2020188284A1 (en) Device and method of estimating an amount of charge of a battery
WO2017085869A1 (ja) 容量維持率推定装置又は容量維持率推定方法
TW201604566A (zh) 估計電池的荷電狀態的方法與系統
US20130158914A1 (en) Apparatus for Measuring the State of Charge of a Battery Pack via Measuring an Open Circuit Voltage
JP5174968B2 (ja) バッテリの充電状態を求める方法および制御装置
JP3551767B2 (ja) バッテリの放電量測定装置
JP5129029B2 (ja) 開放電圧値推定方法及び開放電圧値推定装置
JP3714214B2 (ja) 二次電池の充電率推定装置
JP3852372B2 (ja) 二次電池の充電率推定装置
JP3852371B2 (ja) 二次電池の充電率推定装置