專利名稱：電池性能監(jiān)控的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般相關(guān)評(píng)估電池狀況的領(lǐng)域，尤其相關(guān)例如機(jī)動(dòng)車輛及船舶應(yīng)用中，在蓄電池受到各樣負(fù)載及再充電順序約束的環(huán)境中，所使用電池的充電狀態(tài)及健康狀態(tài)的評(píng)估。
背景技術(shù)：
1.概述大眾運(yùn)輸車輛、商用卡車、軍用設(shè)備、船舶、飛機(jī)、電傳設(shè)備、電氣車輛、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其它許多裝置的安全及可靠操作，需要整合在該等系統(tǒng)中的電池具備能預(yù)測(cè)及可靠的性能。本發(fā)明相關(guān)電池監(jiān)控設(shè)備，尤其相關(guān)用以監(jiān)控一或多個(gè)電池狀況的方法及裝置，尤其用以不斷地監(jiān)控一或多個(gè)電池在使用中的性能特征。過(guò)去，監(jiān)控此類應(yīng)用中所用電池的狀況有所困難。此項(xiàng)困難的一方面相關(guān)與電池系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的許多變量，包括動(dòng)態(tài)及不能預(yù)期的工作周期、負(fù)載、環(huán)境、連接、充電系統(tǒng)、電池年齡、電池與電池的互動(dòng)等。除了與監(jiān)控受此類變量約束的電池系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的困難外， 在許多應(yīng)用中方便地安裝一監(jiān)控系統(tǒng)有困難。此困難相關(guān)該(或該等)電池位置與操作者位置相隔甚遠(yuǎn)。例如，在一汽車中，該電池位在引擎室內(nèi)，而受惠于電池性能信息的駕駛員(或該系統(tǒng))則位在座艙內(nèi)，此出現(xiàn)一接線問(wèn)題，尤其若此一系統(tǒng)安裝于一先存在的車輛中。困難也與區(qū)分一恰好放電的良好狀況電池與一到達(dá)或接近使用壽命終點(diǎn)的電池相關(guān)聯(lián)。最后，電池是使用在要求不同監(jiān)控技術(shù)的不同環(huán)境中；更特定地，監(jiān)控需要在短時(shí)間吸引高電流的引擎啟動(dòng)服務(wù)中使用的電池，與通常在較長(zhǎng)時(shí)間吸引較少電流的"深周期"應(yīng)用中使用的電池，適用不同技術(shù)。更特定地，在許多電池應(yīng)用中，例如，汽車及船舶應(yīng)用，車輛系統(tǒng)及駕駛員了解電池的充電狀態(tài)(“S0C")(有時(shí)稱為充電程度)及電池的健康狀態(tài)(“S0H")(有時(shí)稱為電池壽命)是有用且重要的。SOC常以百分比表示，以便在100% SOC的電池視為完全充電， 及在0% SOC的電池視為完全放電。SOH通常以百分比表示，以便將呈現(xiàn)100% SOH的電池視為新電池，及在0 % SOH的電池已達(dá)其有用壽命終點(diǎn)，僅能在完全充電儲(chǔ)存是新電池時(shí)所能儲(chǔ)存能量的一部分(通常設(shè)定在60% )。尤其地，通稱為止起式車輛的一類汽車?yán)绠?dāng)該車輛遇紅綠燈減速或休止時(shí)自動(dòng)關(guān)掉引擎。當(dāng)車輛關(guān)掉引擎休止時(shí)，頭燈、空調(diào)、媒體設(shè)備等所有車輛系統(tǒng)是由電池供電。 當(dāng)駕駛想加速時(shí)，車輛自動(dòng)命令引擎啟動(dòng)，以便車輛能繼續(xù)行駛。此類車輛中的自動(dòng)引擎控制系統(tǒng)(ECS)因該系統(tǒng)必須一直確保電池中仍有足夠能量以啟動(dòng)引擎，因此需要極準(zhǔn)確的 SOC信息?；赟OC信息，ECS若判定仍有足夠電池能量，則將容許自動(dòng)關(guān)閉引擎。同樣地， 若SOC下降到一預(yù)設(shè)臨限值以下，即使駕駛未曾應(yīng)用加速器，為將電池充電，ECS會(huì)命令引擎啟動(dòng)。SOH信息重要，主要是當(dāng)電池達(dá)到其有用壽命終點(diǎn)時(shí)便于容許前攝地更換電池，而非正在使用車輛時(shí)電池不便地故障。更特定地，SOH測(cè)量電池儲(chǔ)存能量的能力，其隨著電池年齡而減低。電池的SOH是借由該電池在完全充電時(shí)能儲(chǔ)存的能量與是新電池時(shí)能儲(chǔ)存的能量相比較而得出。例如，具有100安培-小時(shí)(Ah)容量的新電池當(dāng)完全充電時(shí)僅能儲(chǔ)存 60Ah的能量時(shí)，視為已達(dá)壽命終點(diǎn)(S0H = 0% )。因此，為一起止式車輛(及其它許多電池應(yīng)用中)的適當(dāng)操作，必須準(zhǔn)確地評(píng)估 SOH及SOC以確保電池一直包含足夠能量以適當(dāng)作用在該系統(tǒng)中。2.專用術(shù)語(yǔ)電池的不同部分及相關(guān)工業(yè)以不同方式使用相同術(shù)語(yǔ)，尤其是"容量"；定義數(shù)個(gè)術(shù)語(yǔ)如下，以便清楚了解本發(fā)明。目前能力(“Ca")-—電池在任一已知時(shí)間所儲(chǔ)存能量的度量。最大能力(“Cm" )_ —電池在其整個(gè)壽命期間的任一點(diǎn)儲(chǔ)存最大能量的度量。有效能力(“Ce" )_—電池在其壽命中的一已知點(diǎn)儲(chǔ)存最大能量的度量。生命終點(diǎn)能力(“Ceol" )_ 一電池在其有用壽命終點(diǎn)儲(chǔ)存能量的度量。因此，當(dāng)一電池在高峰狀況中(通常是剛使用不久，如以下的討論)及完全充電時(shí)，其目前能力Ca等于其有效能力Ce，及此有效能力等于其最大能力Cm。隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)，一電池的有效能力Ce相對(duì)于其最大能力Cm而減少；Ce與Cm的關(guān)系稱為電池的健康狀態(tài)(“S0H")。當(dāng)一電池的有效能力Ce等于其生命終點(diǎn)能力Ceol時(shí)即視為超出使用期限。Ceol能隨意地設(shè)定，如設(shè)定成0.6Cm。為以百分比表示S0H，以便當(dāng) Ce = Cm 時(shí) SOH = 100%，當(dāng) Ce = Ceol 時(shí) SOH = 0%，因此 Ce-Ceol 除以 Cm-Ceol 及乘以 100。在任一已知時(shí)間，一電池能部分地放電，以便其目前能力Ca有點(diǎn)小于其有效能力 Ce ;Ce與Ca的關(guān)系稱為電池的充電狀態(tài)(〃 S0C")。如上述，SOC能由Ca/Ce χ 100以百分比表示。3.先前技藝說(shuō)明電池測(cè)試的領(lǐng)域已極為活躍，且已研發(fā)出許多不同技術(shù)用以評(píng)估一電池狀況的各種方面。為說(shuō)明各種解決方法的缺點(diǎn)，首先將此藝采用的主要解決方法簡(jiǎn)短分類如下，以便能立即明白在本發(fā)明較佳實(shí)施例中所使用電池評(píng)估技術(shù)的有利點(diǎn)。用以評(píng)估一電池狀況各種不同方面的傳統(tǒng)方法包括建立一預(yù)設(shè)預(yù)期電壓放電曲線以用于該電池，測(cè)量電池電極端子之間的電壓，及比較測(cè)量的電壓與預(yù)設(shè)電壓放電曲線，用以判定電池的充電狀態(tài)(S0C)。此稱為"電壓感測(cè)"。1.施加一重負(fù)載到該電池，及測(cè)量橫跨其電極端子的電壓降。此方法稱為"負(fù)載測(cè)試"。2.建立一參考點(diǎn)以用于一電池中儲(chǔ)存的能量，測(cè)量隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)流進(jìn)流出電池的電流，通常借由測(cè)量橫跨一分流電阻或線圈的電壓降，及接著與該參考點(diǎn)比較而估計(jì)出總剩余能量。此方法常稱為"庫(kù)侖計(jì)數(shù)"或"電流積分"，通常使用一"VIT(電壓-電流-溫度)傳感器"執(zhí)行此方法。3.借由施加一時(shí)變小幅度交流電(AC)信號(hào)到一電池一段時(shí)間以測(cè)量該電池的" 動(dòng)態(tài)電導(dǎo)"，及測(cè)量該電壓響應(yīng)，及接著基于測(cè)量結(jié)果計(jì)算該電池的"動(dòng)態(tài)電導(dǎo)"；能參考橫跨該電池的電壓以校正此值，采用此值表示該電池充電狀態(tài)。參閱Champlin的美國(guó)專利號(hào) 3，909，708 及 4，912，416。以上首先提到的電壓感測(cè)方法有許多缺點(diǎn)。首先，每一電池型號(hào)的電壓曲線是唯一的，因此該參考曲線必須特定地匹配到單一電池型號(hào)。第二，實(shí)際放電剖析曲線隨著電池年齡而改變。第三，放電剖析曲線是基于負(fù)載大小而改變。最后，測(cè)量的電壓將重大地受到應(yīng)用到該電池的負(fù)載(或充電器)的影響。例如，應(yīng)用大負(fù)載的一完全充電電池將顯示一低電壓，以致將誤認(rèn)為該電池在放電。以上在第二點(diǎn)說(shuō)明的"負(fù)載測(cè)試"方法，通常實(shí)施在先前技藝中，除了其它缺點(diǎn)外，尚有需要自電池吸引重大電流、干擾測(cè)量準(zhǔn)確度與放電及可能損壞電池的缺點(diǎn)。以上在第三點(diǎn)提到的電流分流、〃 VIT"，或〃庫(kù)侖計(jì)數(shù)〃方法有許多缺點(diǎn)。更重要地，此方法未直接測(cè)量電池中的能量位準(zhǔn)，而僅監(jiān)控進(jìn)出電池的能量流動(dòng)，及使用此數(shù)據(jù)以測(cè)量與一預(yù)錄參考值的背離。即使經(jīng)過(guò)數(shù)個(gè)放電/再充電周期，由于無(wú)法測(cè)量或準(zhǔn)確估計(jì)電池充電及放電的相關(guān)聯(lián)無(wú)效率，作為結(jié)果的能力估計(jì)大幅且迅速地漂離電池中的實(shí)際能量。實(shí)施此方法的裝置巨大且笨重，難以安裝及連接。更特定地，上述"止起式"車輛需要極準(zhǔn)確有關(guān)其電池SOC的信息，已使用VIT傳感器來(lái)努力。如上述，VIT傳感器測(cè)量流進(jìn)流出電池的電流，通常借由測(cè)量橫跨一高度準(zhǔn)確分流電阻的電壓降，同時(shí)測(cè)量溫度。此數(shù)據(jù)傳送到車輛計(jì)算機(jī)或由該傳感器分析，及借由稱為電流積分或庫(kù)侖計(jì)數(shù)的過(guò)程來(lái)評(píng)估S0C。為達(dá)成有用的SOC結(jié)果，該傳感器或車輛計(jì)算機(jī)必須包括大量有關(guān)該電池及電池江如何充電放電的細(xì)節(jié)。需要此細(xì)節(jié)是因必須一直調(diào)整電流積分的結(jié)果以用于對(duì)電池中儲(chǔ)存能量具大沖擊的數(shù)個(gè)因子，但電流傳感器無(wú)法測(cè)量該等因子。此類因子包括電池尺寸、溫度敏感度、速率能力及其它因子。即使具有此類細(xì)節(jié)，隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)VIT傳感器及電流積分過(guò)程內(nèi)在地容易累積誤差。雖然VIT傳感器在一測(cè)量周期的開(kāi)始提供高度準(zhǔn)確SOC標(biāo)示，但誤差累積且在10或20個(gè)放電周期后誤差會(huì)變大，且常隨著電池年齡而變?cè)?。除了容易累積誤差的問(wèn)題外，因校正算法的特定本質(zhì)，不可能單純地將一 VIT傳感器應(yīng)用在任何應(yīng)用中的任一電決，及期望取得有用的SOC或SOH信息。此等缺點(diǎn)使VIT 傳感器技術(shù)限制到傳感器已程序化的極特定應(yīng)用中。此等限制對(duì)提供具許多不同電池的許多設(shè)備型號(hào)的汽車制造商及其它設(shè)備制造商形成問(wèn)題，此外，顧客會(huì)以許多不同方式使用產(chǎn)品，及相關(guān)傳感器校準(zhǔn)成以修配廠能取得的不同電池型號(hào)作用而更換該電池。在各情況中，VIT技術(shù)是無(wú)法準(zhǔn)確地測(cè)量S0C。以上最后提到的"AC信號(hào)"或"動(dòng)態(tài)電導(dǎo)"方法有重大缺點(diǎn)。最重大的缺點(diǎn)是， 當(dāng)電池在使用中時(shí)，將常連接到數(shù)個(gè)負(fù)載或充電器，產(chǎn)生噪聲或具有對(duì)施加AC信號(hào)作出反應(yīng)的成分。因此，測(cè)量的電壓響應(yīng)將包括與連接到該電池的裝置元件相關(guān)聯(lián)的重大扭曲。此缺點(diǎn)令此方法極難在正使用一電池時(shí)，用以準(zhǔn)確地判定該電池的狀況。先前技藝包括許多指向電池監(jiān)控及評(píng)估的專利。數(shù)個(gè)示范解決方法揭露如下Tsuju的美國(guó)專利號(hào)6，072，300相關(guān)于一大電池組的個(gè)別電池的特征。由電池電壓估計(jì)出內(nèi)部電阻。參閱第5欄第32至38行。Fakruddin的美國(guó)專利號(hào)5，027，294基于電壓測(cè)量指出電池狀況的特征。Arai的美國(guó)專利號(hào)6，201，373說(shuō)明用以測(cè)量一電池充電狀態(tài)(SOC)的一電路，但自身并非一電池狀況評(píng)估元件。電壓及電流皆加以取樣。
Hirzel的美國(guó)專利號(hào)5，381，096相關(guān)于SOC測(cè)量。Satake的美國(guó)專利號(hào)6，531，875教示基于一連串測(cè)量的推斷以評(píng)估一電池的開(kāi)放電路電壓。Disser等人的美國(guó)專利公開(kāi)號(hào)2003/0067221A1說(shuō)明用于汽車的電壓調(diào)節(jié)器電路結(jié)構(gòu)。Yokoo的美國(guó)專利號(hào)5，828，218說(shuō)明一估計(jì)方法，用以基于一電池放電期間的放電電流及電壓以估計(jì)該電池的殘余容量。Munson的美國(guó)專利號(hào)5，900, 734說(shuō)明一電池監(jiān)控系統(tǒng)，其中該電池電壓與一固定
參考值比較，當(dāng)該電池電壓小于該參考值時(shí)提供一警示。Bramwell的美國(guó)專利號(hào)5，721，688及6，097，193討論各種測(cè)量一電池內(nèi)部電阻及 /或阻抗的方法，包括施加一小AC信號(hào)到該電池，及使用一惠斯通(Wheatstone)橋接器或相等物以測(cè)量?jī)?nèi)部電阻，參閱第1欄第40至48行。Bramwell主張的方法包括，當(dāng)車輛不動(dòng)時(shí)，每隔一段時(shí)間借由自一電池發(fā)出或消除的一已知量電流以測(cè)量該電池阻抗的數(shù)個(gè)步
馬聚οTurner等人的美國(guó)專利號(hào)6，249, 106說(shuō)明用以防止一電池放電超出一預(yù)設(shè)點(diǎn)的電路。Yorksie等人的美國(guó)專利號(hào)3，852，732指向同一目的。Finger等人的美國(guó)專利號(hào) 4，193,026指向測(cè)量一電池的S0C，是借由將一表示該電極端子電壓減少的信號(hào)積分運(yùn)算到一臨限值以下。Reher等人的美國(guó)專利號(hào)5，130，699說(shuō)明用以監(jiān)控一電池的裝置，其借由每隔一定時(shí)間測(cè)量電極端子電壓，比較測(cè)量值與一默認(rèn)值，及依該結(jié)果而在一移位緩存器中設(shè)定一旗標(biāo)以監(jiān)控該電池。當(dāng)一預(yù)設(shè)數(shù)量的旗標(biāo)指示一電壓不足狀況時(shí)提供一警示。Sato等人的美國(guó)專利號(hào)5，193，067揭露借由測(cè)量一預(yù)設(shè)電流放電期間的電壓，或借由測(cè)量在一預(yù)設(shè)電壓放電期間的電流，以判定一電池的內(nèi)部阻抗。Slepian的美國(guó)專利號(hào)5，764，469說(shuō)明當(dāng)電池電壓下降到一預(yù)設(shè)位準(zhǔn)以下時(shí)中斷一車輛的電子設(shè)備。Gollomp等人的美國(guó)專利號(hào)6，424，157論及由開(kāi)放電路電壓(OCV)測(cè)量電池SOC 的困難，原因是此測(cè)量需要斷開(kāi)該電池的連接。Gollomp反而教示靜止電壓(QV)的監(jiān)控，如在車輛不動(dòng)時(shí)每隔30分鐘測(cè)量一次，參閱第9欄第18至50行。當(dāng)QV下降到一預(yù)設(shè)點(diǎn)以下時(shí)提供一警示信息，參閱第11欄第觀至39行。Gollomp教示引擎啟動(dòng)期間電壓及電流的監(jiān)控(參閱圖6)。此數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在內(nèi)存中，參閱第12欄第48至50行，及用以判定內(nèi)部電阻(IR)及偏極電阻(PR)。Gollomp教示隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)監(jiān)控SOC及QV以判定電池何時(shí)將無(wú)法啟動(dòng)汽車，參閱圖3，第14欄第22行至第16欄第36行。Gollomp教示儲(chǔ)存電池的第一個(gè)頂值，或某一后續(xù)值以用于"未來(lái)使用"，如隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)判定頂變化。同樣隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)監(jiān)控PR，參閱第17欄第12行至第18欄第35行。該結(jié)果是為初發(fā)電池故障或與連接等相關(guān)的某問(wèn)題提供警告。在連續(xù)啟動(dòng)期間監(jiān)控此等數(shù)據(jù)，參閱申請(qǐng)專利范圍第1項(xiàng)。Kchao的美國(guó)專利號(hào)5，751，217說(shuō)明用以估計(jì)電池阻抗的方法及電路，其表明僅適用于完全充電的電池，參閱第3欄第49至55行及第4欄第12行，及其意欲合并到一電池充電器中。相較之下，本發(fā)明的裝置未局限于完全充電的電池，及合乎經(jīng)濟(jì)地作為一獨(dú)立式單元或安裝在一車輛中。
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如上述，現(xiàn)有由一電池"動(dòng)態(tài)電導(dǎo)"(意即其內(nèi)部"動(dòng)態(tài)電阻"的倒數(shù))的測(cè)量以評(píng)估該電池的狀況，借由施加一時(shí)變小幅度AC信號(hào)到該電池一段時(shí)間及測(cè)量該電壓響應(yīng)，及接著基于該響應(yīng)而計(jì)算該電池的"動(dòng)態(tài)電導(dǎo)"；此值參考橫跨該電池的電壓加以校正，采用該值表示電池的充電狀態(tài)。參閱Champlin的美國(guó)專利號(hào)3，909，708及4，912，416。 然而，此方法并不適合在一般有電子"噪聲"的汽車環(huán)境中測(cè)量在使用的一電池的動(dòng)態(tài)電導(dǎo)。Bertness的美國(guó)專利號(hào)6，633，165借由監(jiān)控一電池的數(shù)個(gè)特定參數(shù)，以解決一電池的"健康不穩(wěn)狀態(tài)"及"健康保留狀態(tài)"的測(cè)量，根據(jù)上述Champlin專利所測(cè)量的動(dòng)態(tài)電導(dǎo)明顯較佳。本發(fā)明人Huang的美國(guó)專利號(hào)6，791，464，該文件以引用方式并入本文中，說(shuō)明一機(jī)動(dòng)車輛電池狀況的評(píng)估，是借由在該啟動(dòng)器提供大量負(fù)載時(shí)，監(jiān)控啟動(dòng)期間橫跨該電池的電壓。在啟動(dòng)期間達(dá)到的最小電壓與一默認(rèn)值比較以評(píng)估該電池的狀況。美國(guó)專利號(hào)6，704，629的發(fā)明人是Huang，該文件以引用方式并入本文中。根據(jù) Huang的'6 專利中揭示的方法，其視為上述現(xiàn)有"負(fù)載測(cè)試"技術(shù)的改進(jìn)，一較大已知負(fù)載在一極短時(shí)間施加到一電池。測(cè)量與該極短瞬間負(fù)載相關(guān)聯(lián)的電壓變化及電流流量。 自施加該已知負(fù)載期間的電壓變化及電流流量直接算出該電池的直流(DC)內(nèi)部電阻。因該DC內(nèi)部電阻與該電池內(nèi)剩余能量直接相關(guān)，因此此方法直接測(cè)量電池能力。此方法排除與連接的設(shè)備相關(guān)聯(lián)的噪聲失真效應(yīng)，及因此比AC信號(hào)方法更大大有用。共同讓渡的美國(guó)專利號(hào)7，212，006的發(fā)明人是Huang，此參考文件以引用方式并入本文中，該專利相關(guān)于借由測(cè)量一電池內(nèi)部電阻(IR)以監(jiān)控該電池狀況的方法及裝置。 該方法涉及測(cè)量橫跨該電池的無(wú)負(fù)載電壓及一已知負(fù)載，連接該負(fù)載，測(cè)量該負(fù)載電壓，及基于測(cè)量結(jié)果以判定頂。該方法能測(cè)量一電池安裝在一操作上的車輛時(shí)的內(nèi)部電阻，意即， 不管一方面存在電荷來(lái)源如交流發(fā)電機(jī)，及另一方面存在負(fù)載。共同讓渡申請(qǐng)中的美國(guó)專利申請(qǐng)案序號(hào)11/984，669，名稱為"借由測(cè)量一電池內(nèi)部電阻以監(jiān)控該電池狀況的方法及裝置"，此參考文件以引用方式并入本文中，發(fā)明人是 Huang，該專利申請(qǐng)案說(shuō)明相關(guān)專利號(hào)7，212，006中揭示以評(píng)估一電池頂?shù)募夹g(shù)的進(jìn)一步改良。此方法涉及連接橫跨該電池的不同已知負(fù)載，測(cè)量該負(fù)載及數(shù)個(gè)電池電壓，及借此判定IR。本文中揭露的一些方法及儀器需要測(cè)量一電池在充電期間及充電后的IR，較佳利用美國(guó)專利申請(qǐng)案序號(hào)11/984，669中揭示的技術(shù)來(lái)實(shí)施該測(cè)量，以下將詳加討論。

發(fā)明內(nèi)容
如上述，用于電池評(píng)估的現(xiàn)有技術(shù)及設(shè)備仍有許多能改進(jìn)的部分。因此，本發(fā)明的一目的為提供一種低成本電池監(jiān)控器，其立即使一現(xiàn)有車輛改型翻新，及能將電池狀態(tài)信息通訊給例如駕駛員，或通訊到一遠(yuǎn)距位置如一車隊(duì)經(jīng)理的辦公室等，以使前攝式測(cè)量能在需要時(shí)采用。本發(fā)明的另一目的為提供一種儀器以提供用于SOC的一準(zhǔn)確值，該儀器為自行校準(zhǔn)式，以便不易受到長(zhǎng)期漂移的影響。本發(fā)明的再一目的為提供能"自行學(xué)習(xí)"該電池特性的此一儀器，避免安裝時(shí)必須輸入該電池特性。本發(fā)明的另一目的為提供此一種另外提供一電池SOH標(biāo)示的儀器，以便可預(yù)測(cè)初發(fā)電池故障及借以避免。本發(fā)明的又一目的為提供一種用以判定一電池SOH的儀器，其將提供該電池狀況的一準(zhǔn)確評(píng)估，無(wú)關(guān)乎該電池的S0C，及不需手動(dòng)輸入類似規(guī)格的一較新電池的額定特性以用于比較，此一儀器在評(píng)估用過(guò)的電池以用于保證聲明或類似情形時(shí)最有用。本發(fā)明的再一目的為提供一"智能型"電池充電器，意即，能準(zhǔn)確評(píng)估一電池狀況的電池充電器，以據(jù)此調(diào)整該等充電參數(shù)，在適當(dāng)時(shí)機(jī)進(jìn)一步提供一輸出，指明該電池已達(dá)其有用壽命終點(diǎn)。本發(fā)明的其它目的將說(shuō)明如下。本發(fā)明揭示用以判定一電池狀況的現(xiàn)有技術(shù)(如上述Huang的美國(guó)專利案及申請(qǐng)案)借以通訊給一使用者(例如，通訊給個(gè)人車輛的所有人，或通訊給一車隊(duì)的服務(wù)經(jīng)理) 或車輛操作系統(tǒng)的該等方法中，及用以評(píng)估該電池狀況的該等方法中兩者的改進(jìn)。本發(fā)明相關(guān)于車輛性能及狀況數(shù)據(jù)通訊給使用者，意即除了電池狀況數(shù)據(jù)本身外。本發(fā)明相關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的一電池監(jiān)控器與一電池充電器的整合，以便實(shí)現(xiàn)最適化電池充電。本發(fā)明相關(guān)于數(shù)種方法及裝置，借此先在一"自行學(xué)習(xí)"步驟中判定該電池的特性，及然后借此在一"自行校準(zhǔn)"過(guò)程中準(zhǔn)確地追蹤一電池的S0C。此外，不需輸入有關(guān)該電池額定特性的數(shù)據(jù)，同樣準(zhǔn)確判定該電池的S0H。本發(fā)明相關(guān)于本發(fā)明人已作出的一重要發(fā)現(xiàn)，有關(guān)分析一電池的內(nèi)部電阻以評(píng)估其狀況的方式。更特定地，本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)一完全充電電池在正充電時(shí)測(cè)量的內(nèi)部電阻不同于該電池完全充電時(shí)但在充電后測(cè)量的該值。此外，已發(fā)現(xiàn)該內(nèi)部電阻的此二值之間的差表示該電池的狀況(SOH)。又更特別地，已發(fā)現(xiàn)一完全充電電池在充電期間所測(cè)量與充電后所測(cè)量的內(nèi)部電阻差異，與一新電池相比，用于一狀況差的電池的差異較大。因此，本發(fā)明相關(guān)于一種利用此發(fā)現(xiàn)以評(píng)估一電池狀況的儀器及對(duì)應(yīng)方法。


參照至附圖將更了解本發(fā)明，其中圖1，包括圖I(A)及1(B)，分別顯示一圖表，顯示隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)在一電池的可用能力中的典型變化，繪示本發(fā)明的元件有效地自行學(xué)習(xí)及自行校準(zhǔn)的方式，及在本發(fā)明的一實(shí)施例中提供的一電池"燃料計(jì)量器"顯示的四個(gè)示范圖示；圖2示意地顯示在一示范汽車環(huán)境中根據(jù)本發(fā)明的一電池管理系統(tǒng)的一可能實(shí)施方式；圖3示意地顯示實(shí)施本發(fā)明的方法的一示范算法用以評(píng)估一電池的狀況，繪示該方法的自行學(xué)習(xí)屬性；圖4以方塊圖顯示一整合式電池監(jiān)控及充電系統(tǒng)；圖5以一理想化坐標(biāo)圖說(shuō)明一典型幾乎新的電池隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)的橫跨電壓及內(nèi)部電導(dǎo)，繪示該電池正充電時(shí)及完全充電但在充電后在電壓及內(nèi)部電導(dǎo)中的變化；圖6同樣是坐標(biāo)圖說(shuō)明一電池在接近其有用壽命終點(diǎn)時(shí)取樣的電壓及內(nèi)部電導(dǎo)；圖7以一簡(jiǎn)化流程圖說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明評(píng)估一電池狀況的一方法中的該等步驟；圖8是對(duì)應(yīng)到圖7的較詳細(xì)流程圖；圖9顯示與圖4及5相比的另一坐標(biāo)圖，繪示在充電及放電周期期間在電池電導(dǎo)及電壓變化中的更多細(xì)節(jié)；圖9A顯示如圖9中在充電及放電周期期間電導(dǎo)相對(duì)于時(shí)間的坐標(biāo)圖，顯示該積分電流流量；圖10是與圖3相比的流程圖，示意地顯示一示范算法，用以利用該積分電流流量及一電池電導(dǎo)中的變化以評(píng)估該電池狀況，繪示該元件的自行學(xué)習(xí)及自行校準(zhǔn)屬性；及圖11以示意圖顯示用于實(shí)施本發(fā)明的一儀器的一電路。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明數(shù)個(gè)較佳實(shí)施例的以下說(shuō)明基本上包括臨時(shí)申請(qǐng)案序號(hào)60/935，017的內(nèi)文，雖然已作出數(shù)個(gè)更正及澄清，但本完整發(fā)明仍主張?jiān)撐募膬?yōu)先權(quán)。以下將詳細(xì)討論進(jìn)一步的發(fā)現(xiàn)及后續(xù)作出的相關(guān)改進(jìn)。臨時(shí)申請(qǐng)案序號(hào)60/935，017及與其一起提出申請(qǐng)的附錄以引用方式并入本文中。此外，本申請(qǐng)人保留對(duì)本文中揭示的任何細(xì)目提出額外申請(qǐng)專利范圍的權(quán)利，及不主張為屬于本發(fā)明的最初申請(qǐng)項(xiàng)目。獨(dú)立式引擎啟動(dòng)電池監(jiān)控器在本發(fā)明的一概念中，提供一種監(jiān)控一引擎啟動(dòng)電池的獨(dú)立式裝置及方法。一監(jiān)控元件實(shí)體地固定在一電池上，及以電連接到該等電極端子上，以便該元件在該電池的剩余壽命中不斷地監(jiān)控該電池。意欲以移動(dòng)方式連接該元件，以便在一電池壽命終點(diǎn)，移除該元件及連接到另一電池。該元件包括一測(cè)試電路，在引擎啟動(dòng)期間用以監(jiān)控該電池，及實(shí)施Huang的美國(guó)專利號(hào)6，791，464的教示，該文件以引用方式并入本文中。該測(cè)試電路結(jié)構(gòu)自動(dòng)地偵測(cè)每一引擎啟動(dòng)順序的開(kāi)始，及在每一引擎啟動(dòng)順序前及期間不斷地監(jiān)控該電池的電壓。該電路結(jié)構(gòu)配置成在一夠高速率取樣該電壓(通常在20赫與1千赫之間)，以便辨識(shí)一引擎啟動(dòng)順序期間在電壓中的變化，自不斷監(jiān)控的電壓中辨識(shí)出一或多個(gè)關(guān)鍵性能參數(shù)，及與該測(cè)試電路的一內(nèi)存中儲(chǔ)存的一或多個(gè)參考值比較。算出一電池性能結(jié)果，以該一或多個(gè)關(guān)鍵性能參數(shù)與該一或多個(gè)儲(chǔ)存參考值的函數(shù)表示。提供相關(guān)該電池性能結(jié)果的一輸出。例如，一關(guān)鍵性能參數(shù)是一引擎啟動(dòng)順序期間測(cè)量的最低電壓，此值與一參考值比較，及表示為一百分比值，表示該電池啟動(dòng)該引擎的能力。在直接連接到該監(jiān)控元件如安裝在該電池上或接近該電池的一顯示器上，用數(shù)字或符號(hào)顯示該輸出。該輸出用聲音通訊， 例如當(dāng)用于一引擎啟動(dòng)的電池性能結(jié)果低于一儲(chǔ)存臨限值極限時(shí)，提供一聲音警示。該輸出無(wú)線地通訊到車輛座艙中的一顯示元件。本發(fā)明的此等實(shí)施例立即實(shí)施在一修配廠產(chǎn)品中，以下將進(jìn)一步討論。一弱性能啟動(dòng)指標(biāo)觸發(fā)一待儲(chǔ)存診斷碼，用以后續(xù)通訊到一分開(kāi)的診斷估計(jì)工具，如車內(nèi)安裝的一診斷碼讀取機(jī)，如所有現(xiàn)代汽車及其它特定車輛中所提供； 通常此將需要在制造時(shí)安裝本發(fā)明的監(jiān)控器。該測(cè)試電路結(jié)構(gòu)在其最簡(jiǎn)化形式中包括一接線連接到該電池的一正極端子，一接線連接到該電池的一負(fù)極端子，一取樣電路連接到該二接線，取樣該電池的(數(shù)個(gè))電參數(shù)，一微處理器連接到該取樣電路，及一輸出入元件連接到該微處理器。該等接線為多導(dǎo)體接線如開(kāi)爾文連接或單導(dǎo)體接線。此藝現(xiàn)有該取樣電路包括模擬至數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器，需將模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成由一微處理器使用的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，以執(zhí)行想要的分析。此藝現(xiàn)有微處理器用以控制該取樣電路，分析該取樣電路的數(shù)據(jù)，儲(chǔ)存數(shù)據(jù)到內(nèi)存中，及通過(guò)一輸出入元件傳輸數(shù)據(jù)。該輸出入元件為一數(shù)字或模擬顯示器、打印機(jī)、可攜式內(nèi)存，任何實(shí)體或非實(shí)體(無(wú)線)數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)，或其它任何通用以觀看或傳達(dá)數(shù)據(jù)的元件。如以下進(jìn)一步的討論，根據(jù)上述Huang的其它專利及申請(qǐng)案的教示，同一元件或一同樣配置及連接的元件，包括一構(gòu)件用以施加一電流到該電池，或用以施加一負(fù)載到該電池，以測(cè)量該電池或數(shù)個(gè)相關(guān)深周期電池的狀況的其它方面。具車(機(jī))內(nèi)安裝感溫器的啟動(dòng)電池監(jiān)控器現(xiàn)有電池容量隨溫度而變化，為提供合適補(bǔ)償以用于此效應(yīng)，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，該監(jiān)控元件再配備有一感溫器。該感溫器包括在該電池表面安裝的測(cè)試電路中，或位在該等接線端子，其連接該測(cè)試電路到該等電池電極端子。該感溫器測(cè)量周圍溫度及提供溫度信息到該測(cè)試電路結(jié)構(gòu)。該測(cè)試電路結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一調(diào)整的電池性能結(jié)果，以溫度與電池性能結(jié)果的函數(shù)表示。具故障預(yù)測(cè)功能的啟動(dòng)電池監(jiān)控器在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述監(jiān)控元件配備有一內(nèi)存，用以儲(chǔ)存數(shù)值以用于超過(guò)一連續(xù)引擎啟動(dòng)順序的一或多個(gè)關(guān)鍵性能參數(shù)。該測(cè)試電路結(jié)構(gòu)比較超過(guò)一連續(xù)引擎啟動(dòng)順序的數(shù)個(gè)關(guān)鍵性能參數(shù)，及計(jì)算該一或多個(gè)關(guān)鍵性能參數(shù)的一變化率。該測(cè)試電路結(jié)構(gòu)判定一剩余有用壽命值，其以該等關(guān)鍵性能參數(shù)的變化速率與一或多個(gè)儲(chǔ)存臨限值的函數(shù)表示。計(jì)算該剩余有用壽命值以作為剩余啟動(dòng)數(shù)或作為剩余時(shí)間量。該剩余有用壽命值顯示在連接到該監(jiān)控元件的一顯示器上。此一計(jì)算的示范公式如下一示范關(guān)鍵參數(shù)值(例如，在該啟動(dòng)順序期間達(dá)到的最小電壓)的變化率ASv = (Svx_Svx+n)/n，其中Sv =啟動(dòng)性能值Svx=用于啟動(dòng)χ的啟動(dòng)性能值Svx+n=用于啟動(dòng)x+n的啟動(dòng)性能值η=介于Svx與Svx+n的啟動(dòng)次數(shù)此變化率值Δ Sv用以預(yù)測(cè)一未來(lái)啟動(dòng)性能值將需要多少次啟動(dòng)(“N")以達(dá)到一儲(chǔ)存的臨限值；例如，借由如此有效地監(jiān)控該啟動(dòng)順序期間的電壓最小值(“Svx")，估計(jì)該電池何時(shí)將達(dá)到該電池將無(wú)法啟動(dòng)該引擎的點(diǎn)(“Svmin")，公式如下N = (Svx+n-Svmin) /ASv不使用該啟動(dòng)次數(shù)N作為預(yù)設(shè)測(cè)量的增加，一極類似公式使用時(shí)間作為測(cè)量的增加。依此，隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)算出該啟動(dòng)性能值，及該電池的剩余有用壽命用一未來(lái)時(shí)間量表示，而非啟動(dòng)次數(shù)。在兩式子中，Svx為單一引擎啟動(dòng)的啟動(dòng)性能值，或多個(gè)引擎啟動(dòng)值的平均。同樣， Svx+n為單一引擎啟動(dòng)的啟動(dòng)性能值，或多個(gè)引擎啟動(dòng)值的平均。借由使用多次啟動(dòng)的平均以建立一啟動(dòng)性能值，使數(shù)個(gè)引擎啟動(dòng)值之間不歸因于該電池性能衰退的小變化減到最小，及改進(jìn)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度。更特定地，由于在引擎溫度、電池溫度與引擎潤(rùn)滑作用中的差異，發(fā)生在啟動(dòng)性能值中的變化。除了隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)平均數(shù)個(gè)啟動(dòng)性能值外，尚有一方法使啟動(dòng)性能值中的變化減到最小，即基于一較大組數(shù)值中記錄的數(shù)個(gè)最低啟動(dòng)性能值而作出數(shù)個(gè)剩余有用壽命標(biāo)示。此為一有用且實(shí)際可行的方法，原因是當(dāng)狀況有困難時(shí)，例如當(dāng)電池及引擎皆是冷卻狀態(tài)且潤(rùn)滑作用不良時(shí)，一電池將幾乎總會(huì)故障，如寒冷早晨的第一次啟動(dòng)。與當(dāng)天引擎及電池因使用已暖機(jī)后如第二次啟動(dòng)等較容易狀況相關(guān)聯(lián)的啟動(dòng)性能值相比，與此類困難啟動(dòng)狀況相關(guān)聯(lián)的啟動(dòng)性能值是整體電池狀況的一更重要預(yù)報(bào)器。因此，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，一內(nèi)存儲(chǔ)存最差的啟動(dòng)性能值，儲(chǔ)存最近的啟動(dòng)性能值，及能將此等值兩者與一參考臨限值比較以判定整體電池健康。依此，該元件指出整體電池健康及電池在最近啟動(dòng)時(shí)的性能。兩值同時(shí)在一模擬顯示器上標(biāo)出，提供使用者一看即知重大啟動(dòng)性能信息。用以判定一電池剩余有用壽命的關(guān)鍵性能值包括電池電極端子電壓、DC內(nèi)部電阻、動(dòng)態(tài)電導(dǎo)、動(dòng)態(tài)阻抗，及隨電池年齡改變及使用的其它任何參數(shù)。 獨(dú)立式儲(chǔ)存電池能力監(jiān)控器在本發(fā)明的另一概念中，提供一種監(jiān)控一電池儲(chǔ)存能量的獨(dú)立式裝置及方法。雖然并非如此受限，但與上述借由啟動(dòng)電池所經(jīng)歷的短期負(fù)載相比，本發(fā)明的此概念在該電池(或連接以形成一電池庫(kù)的的數(shù)個(gè)電池)用于如供應(yīng)大致連續(xù)負(fù)載的"深周期"用途中尤其有用。此實(shí)施例中的元件如上述實(shí)體地及以電連接到一電池，及配置成自動(dòng)及不斷地測(cè)量該電池的一或多個(gè)參數(shù)，由測(cè)得的參數(shù)再計(jì)算數(shù)個(gè)電池參數(shù)，及提供表示電池能力的一輸出。該輸出包括該電池定義如上的一或多個(gè)健康狀態(tài)(SOH)、其可用能力容量Ca及其有效能力Ce的評(píng)估及通訊(經(jīng)由顯示或其它方式，將討論如下)。如以下詳細(xì)的討論，此等參數(shù)通訊到一相關(guān)電池充電器，及用以控制該充電器，以便依一方式使電池充電最適化，而非其它可能方式。該等如此測(cè)量或計(jì)算的參數(shù)包括(但不限于)如下溫度、電壓、DC內(nèi)部電阻，動(dòng)態(tài)電導(dǎo)、動(dòng)態(tài)阻抗及電流。借由隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)常常測(cè)量或計(jì)算此等參數(shù)，例如每60秒一次， 該裝置評(píng)估使用者極感興趣的性能參數(shù)，如流進(jìn)流出電池的電流，該電池的充電狀態(tài)及健康狀態(tài)。依此，例如該容量監(jiān)控器有效地作為一"燃料計(jì)量器"使用，不管是正在充電、放電或休止，在任何時(shí)間判定該電池中的可用能量。用以測(cè)量該等電池參數(shù)的電路結(jié)構(gòu)及方法較佳的是美國(guó)專利號(hào)6，704，629或 7，212，006所揭示者，及最佳的是上述2007年11月20日提出美國(guó)專利申請(qǐng)案序號(hào) 11/984，669所揭示者，用以測(cè)量一電池內(nèi)部電導(dǎo)。用以判定該電池能力(即SOC及S0H)的電路結(jié)構(gòu)實(shí)施以下說(shuō)明的新穎"ABMS"電池分析方法。必要時(shí)，提供此等能力的數(shù)個(gè)元件合并上述該引擎啟動(dòng)電池監(jiān)控器。ABMS-具內(nèi)存以用于自動(dòng)學(xué)習(xí)及預(yù)測(cè)能力的電池能力監(jiān)控器根據(jù)本發(fā)明的另一概念，由數(shù)個(gè)測(cè)得參數(shù)算出一關(guān)鍵電池參數(shù)的一電池能力監(jiān)控器配置有內(nèi)存及處理電路結(jié)構(gòu)，以便能自數(shù)個(gè)測(cè)得參數(shù)得出數(shù)個(gè)電池性能屬性，及用以判定及預(yù)測(cè)數(shù)個(gè)關(guān)鍵性能參數(shù)。一此類關(guān)鍵電池性能參數(shù)為電池能力，其自電池的DC內(nèi)部電阻的測(cè)量得出。更特定地，電池的DC內(nèi)部電導(dǎo)(即其DC內(nèi)部電阻的數(shù)學(xué)倒數(shù))是一有用參數(shù)，其與電池能力成正比增加。除非特別說(shuō)明，否則"DC內(nèi)部電阻"及"DC內(nèi)部電導(dǎo)"二詞在本申請(qǐng)書(shū)全文中視為同等。除了以下說(shuō)明用以測(cè)量該電池內(nèi)部電導(dǎo)的較佳方法外，使用其它用以測(cè)量電池內(nèi)部電阻或電導(dǎo)的準(zhǔn)確方法。以下說(shuō)明一汽車電池監(jiān)控系統(tǒng) (“ABMS“)的一實(shí)施例，其提供新穎電池分析功能；雖然在本文中當(dāng)作最適用于汽車應(yīng)用
12加以說(shuō)明，但當(dāng)然未局限于此實(shí)施例。更特定地，當(dāng)一電池隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)重復(fù)地充電及放電，DC內(nèi)部電導(dǎo)首先隨著新電池性能初始增加而增加，及接著隨電池年齡而減低。當(dāng)電池在任何特定周期中放電或充電時(shí)，DC內(nèi)部電導(dǎo)有所不同。因此，為適當(dāng)?shù)刂赋鲭姵氐慕】禒顟B(tài)(SOH)，其表示電池老化時(shí)的整體狀況，及其充電狀態(tài)(SOC)，其表示電池瞬間能力(即立即可用能量)，需要區(qū)分例如較新但較放電的電池與較舊但完全充電的電池，原因是兩者呈現(xiàn)完全相同的內(nèi)部電導(dǎo)值。 換句話說(shuō)，僅測(cè)量一電池的內(nèi)部電導(dǎo)不足以提供有關(guān)電池SOH及SOC兩者的準(zhǔn)確信息。上述Champlin的專利(及類似意思的許多其它者)指出內(nèi)部電導(dǎo)表示一電池的 S0H，及借由測(cè)量電池的開(kāi)放電路電壓以實(shí)現(xiàn)用于不完全SOC的補(bǔ)償，及使用此電壓表示電池充電狀態(tài)。然而，此方法僅用在該電池與所有充電或負(fù)載源頭斷開(kāi)的情況，意即，若電池與車輛(或其它負(fù)載)斷開(kāi)；此在該元件上是高度不想要的限制。根據(jù)本發(fā)明的一概念，當(dāng)電池在一般服務(wù)中重復(fù)放電及再充電時(shí)，重復(fù)地判定表示其能力的一電池參數(shù)。電池在各充電/放電周期中完全充電時(shí)達(dá)到的最大值稱為Ce，其有效能力。如上述，電池的瞬間能力，稱為Ca，表示目前可用能量。Ce隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)會(huì)隨電池老化以一預(yù)期逐漸方式減少，因此Ca自完全充電值Ce的明顯背離視為表示電池目前部分地放電。因此Ca是電池正瞬間儲(chǔ)存能量的準(zhǔn)確標(biāo)示，及Ce表示在其壽命周期中的任何已知點(diǎn)能儲(chǔ)存的能量，無(wú)關(guān)乎新電池時(shí)能儲(chǔ)存的能量Cm。如上述，Ca與Ce的關(guān)系表示電池的瞬間S0C，而Ce與Cm的關(guān)系表示其S0H。借由Ce/Cm與用于SOH的一預(yù)設(shè)最小值比較， 或同等地借由Ce與一默認(rèn)值比較，根據(jù)本發(fā)明此概念的監(jiān)控器用以提供電池達(dá)到其有用壽命終點(diǎn)的準(zhǔn)確標(biāo)示。廣泛地說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明此概念的ABMS操作如下。每隔一段時(shí)間評(píng)估一電池參數(shù)， 通常是其DC內(nèi)部電導(dǎo)，較佳使用上述以引用方式并入的Huang專利及申請(qǐng)中申請(qǐng)案所揭示的技術(shù)，得出Ca。Ca的數(shù)個(gè)測(cè)量在以下討論的數(shù)個(gè)可能方式之一中儲(chǔ)存及處理以判定Ce。 將電池的整個(gè)壽命中由Ce達(dá)到的最大值當(dāng)作Cm及加以儲(chǔ)存。每隔同一時(shí)間同樣算出Ce/ Cm及Ca/Ce的比率，及用以提供使用者有關(guān)SOH及SOC的信息，其適當(dāng)?shù)赜糜陬A(yù)測(cè)及因此避免初發(fā)電池故障。以下討論的圖3以進(jìn)一步細(xì)節(jié)提供實(shí)施此等功用的一示范算法。由本發(fā)明的監(jiān)控器提供的信息用以辨識(shí)因附屬設(shè)備引起的困難，如一不作用的充電系統(tǒng)，或在車輛操作周期中在一不適當(dāng)點(diǎn)出現(xiàn)一負(fù)載，表示短路或類似情形，及用以使電池充電最適化。所述本發(fā)明裝置借由儲(chǔ)存達(dá)到Ce最大值以作為Cm的事實(shí)，具有如下的內(nèi)在優(yōu)勢(shì)。 新電池通常提供額定地"完全充電"，因此電池能立即使用，但熟諳此藝者將明白，事實(shí)上如連接在一適當(dāng)作用的汽車環(huán)境中的新電池初次使用期間將會(huì)較完全充電。因此，例如當(dāng)一新電池充電到其完全狀態(tài)時(shí)，其完全充電時(shí)的DC內(nèi)部電導(dǎo)將逐漸增加。當(dāng)新電池達(dá)到其真正完全充電狀態(tài)時(shí)，如此記錄的Cm將因此在最早的數(shù)個(gè)充電/放電周期中上升。因此根據(jù)本發(fā)明的一監(jiān)控器經(jīng)過(guò)一段時(shí)間(通常是超過(guò)一充電-放電周期)能"記住"電池"尺寸"，且不需以任何參考值預(yù)先定程序。因此，本發(fā)明的監(jiān)控元件能彈性地用以準(zhǔn)確監(jiān)控任何尺寸的電池，及從一電池移到另一電池，不需預(yù)先定程序。圖1繪示本發(fā)明ABMS監(jiān)控器的操作。在圖1 (A)中，由線12繪示Ca相對(duì)于時(shí)間 (示范圖中為36個(gè)月)的圖，Ca如電池DC內(nèi)部電導(dǎo)所判定(如所示，以姆歐(奧姆的倒數(shù))為單位測(cè)量，其中測(cè)量電阻)的。線12具尖突的形狀繪示Ca隨電池經(jīng)歷的充電/放電周期變化的方式；四個(gè)時(shí)間示范點(diǎn)14a至14d由數(shù)個(gè)方框表明。周期1 至14d對(duì)應(yīng)到一"電池計(jì)量器"的四個(gè)說(shuō)明，如圖I(B)的16a至16d所指明，以下將詳加討論。如所示，電池的可用能力Ca在各充電/放電周期之上大幅變化。然而，如以上的討論，當(dāng)一新電池在初次使用中完全充電時(shí)，各周期達(dá)到的Ca最大值(即Ce)在最早的數(shù)個(gè)周期中增加，達(dá)到一最大容量值(稱為Cm)，及然后當(dāng)電池老化時(shí)則隨時(shí)間而減少。劃出一線以連接線12中的數(shù)個(gè)極大值；在任何已知時(shí)刻，由此線代表的值，稱為電池的"有效容量"Ce，與其測(cè)得的值Ca相比較。如所示，測(cè)得的值Ca接近Ce的程度-通常如所示由 Ca/Ce的比率表示-是表示電池的充電狀態(tài)(SOC)，及因此表示剩余的相關(guān)能量。Ce接近在電池壽命中達(dá)到的最大值Cm的程度，通常如所示由Ce/Cm的比率表示，是表示電池的S0H。 SOC及SOH兩者在單一"燃料計(jì)量器"型顯示器上清楚顯示給使用者，如在圖I(B)的16a 至16d所舉例說(shuō)明。更特定地，單一燃料計(jì)量器借由提供具三部分的柱形圖以顯示SOC及S0H，該三部分通常是不同顏色以求清晰。如圖KA)的圖所示，顯示Ca隨著時(shí)間的變化，SOC是借由比較Ca與Ce來(lái)判定；SOH是由Ce與Cm及與一 Ceol默認(rèn)值的比較來(lái)判定，考慮電池在壽命終點(diǎn)的Ce。在圖1㈧所示范例中，Ceol設(shè)定成0. 6Cm。在圖1 (B)的16a至16d所示示范實(shí)施例中，由燃料計(jì)量器的左邊部分繪示目前S0C，由左邊及中央部分的總合代表S0H，而右邊部分代表電池能力隨著時(shí)間失去的量(在圖I(A)中稱為"損失的BL")。假定想要燃料計(jì)量器在電池壽命終點(diǎn)讀為"空"，則控制燃料計(jì)量器，以便如所示，當(dāng)Ce = Ceol = 0. 6Cm時(shí)右邊部分填滿計(jì)量器。如圖1 (A)的四個(gè)陰影區(qū)域所示，Ce在Ceol與Cm之間的相關(guān)位置判定電池壽命周期在不同階段損失的電池壽命程度。因此，如在圖I(B)的16a所示，其中Ce = Cm，但電池相對(duì)地放電，燃料計(jì)量器的左邊部分顯示SOC約為50%，但SOH是100% ；因損失的BL = O%，燃料計(jì)量器中無(wú)右邊部分。當(dāng)電池老化時(shí)，右邊部分增加。在16b，采用在Ca = Ce的一點(diǎn)，意即電池完全充電，除了右邊部分占用的部分代表在該點(diǎn)損失的BL程度外，指明SOC的左邊部分占用所有燃料計(jì)量器。同樣地，在16c中，SOC顯示為大幅地小于S0H，指明電池大幅地放電。然而，右邊部分仍較小，指明SOH是高的，及電池全面在良好狀況中。最后，在16d中，計(jì)量器的右邊部分占用其大部分面積，指明SOH是低的，意即已損失大部分電池壽命。圖I(A)顯示一〃放電警示臨限〃值預(yù)設(shè)為Cm的一部分，稍高于一目標(biāo)最大放電深度(DoD)值(低于該值會(huì)損壞電池)，Ca與該放電值比較；此比較用以提供使用者電池成為大幅放電的警示，以便要求校正動(dòng)作。應(yīng)了解為如上述操作，準(zhǔn)確判定電池的有效能力是重要的，但此并非易事。首先， 即使在電池完全充電時(shí)，如此測(cè)量的內(nèi)部電導(dǎo)值通常將在一小范圍中變化。因此，僅判定Ca 的變化率由正(充電期間)轉(zhuǎn)到負(fù)(放電期間)的折曲點(diǎn)，未必得到合適的準(zhǔn)確結(jié)果。為減少此"分散"的統(tǒng)計(jì)分析令此方法能足以用于有效用途。另一可能性是測(cè)量橫跨電池的電壓，以時(shí)間函數(shù)表示，及當(dāng)電壓在一預(yù)設(shè)時(shí)間周期(大約1小時(shí))中未變化超過(guò)一默認(rèn)值 (大約0. Iv)時(shí)，采用Ca當(dāng)作Ce。當(dāng)在充電期間得到此等狀況時(shí)，認(rèn)為電池完全充電，以便使Ce等于Ca。以上用較一般用詞討論ABMS技術(shù)，當(dāng)電池隨著多次充電-放電周期老化時(shí)，自然會(huì)失去能力。除了儲(chǔ)存最大能力值(即新電池的能力值)外，當(dāng)電池能力隨著時(shí)間變化時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)控器尚可儲(chǔ)存與電池完全充電相關(guān)聯(lián)的最大能力值。此值稱為電池的有效能力。是新電池時(shí)，有效能力值類似于最大能力值。然而，經(jīng)過(guò)多個(gè)充電/放電周期及經(jīng)過(guò)時(shí)間，有效能力值將隨著電池自然老化而減低，及經(jīng)過(guò)硫酸鹽化、腐蝕或其它電池衰退過(guò)程，慢慢失去儲(chǔ)存能量的能力。根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)控器比較一最近充電周期后判定的有效能力值與儲(chǔ)存的最大能力值。此比較用以判定電池自從是新電池以來(lái)已損失的能力數(shù)量。 此比較用百分比表示及指明電池在其壽命周期的何處。此比較相關(guān)電池壽命或健康狀態(tài)。 電池壽命周期值的變化率用以了解電池達(dá)到壽命終點(diǎn)將花費(fèi)多久時(shí)間，及仍有多少有用壽命。例如Δ Ce = (Cex-Cex+t)/t其中ACe=有效能力的變化率Cex =在時(shí)間χ判定的有效能力值Cex+t =在時(shí)間x+t判定的有效能力值t =介于Cex的測(cè)量與Cex+t的測(cè)量之間的時(shí)間在判定Ce的任一對(duì)時(shí)間點(diǎn)之間的變化率Δ Ce意味著計(jì)算圖1㈧中平滑地連接此等點(diǎn)所示該線的一線段的斜率。假定此線斜率將僅極逐步地改變，因此判定該線將分段地完全適用于所述目的，主要是判定何時(shí)Ce = Ceol。意即，變化率值A(chǔ)Ce用以預(yù)測(cè)有效能力值Ce將還有多久即到達(dá)一儲(chǔ)存臨限值Ceol，其用一最大或"如新"能力值(Cm)的百分比表示。例如T = (Cex+t-Ceol)/AceT=到達(dá)壽命終點(diǎn)的時(shí)間Ceol =在電池壽命終點(diǎn)的能力Ceol由電池的原Ah值的函數(shù)表示，意即，該值指定用于是新電池時(shí)的容量，或如上述以一判定值Cm的一部分表示。例如，Ceol定義成等于約0.6Cm;因此，當(dāng)本發(fā)明的監(jiān)控器判定有效電池能力Ce已下降到所儲(chǔ)存最大能力值Cm的60%時(shí)，建議駕駛員更換該電池。電池的有效能力變化率如上述判定為一時(shí)間函數(shù)，或是充電/放電周期總次數(shù)的函數(shù)。 因此，該結(jié)果用一計(jì)劃的周期壽命表示，即在電池到達(dá)該臨限值以前的計(jì)劃周期數(shù)。在此等式子中，Cex是單一能力測(cè)試的有效能力值，或是在多個(gè)充電/放電周期中多個(gè)測(cè)試的平均。同樣地，Cex+t是單一有效能力值，或多個(gè)有效能力值的平均。借由使用許多有效能力值的數(shù)個(gè)平均以建立有效能力的變化率，將不歸因于電池性能正常衰退的有效能力中的小變化減到最小，及改進(jìn)到達(dá)壽命終點(diǎn)的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度。上述裝置及方法幾乎連接到任何尺寸的電池，及借由常常應(yīng)用一前攝式測(cè)試，在一段時(shí)間后學(xué)習(xí)電池的尺寸屬性，及在任何時(shí)間同時(shí)指出充電程度或SOC及其健康狀態(tài) S0H，其表示計(jì)劃的電池壽命。此一裝置用以監(jiān)控許多不同應(yīng)用中所使用電池的充電程度及電池壽命。重要的是，電池在使用時(shí)施加此測(cè)試技術(shù)，提供使用先前測(cè)試方法無(wú)法提供的實(shí)時(shí)信息。圖2更詳細(xì)顯示在一汽車環(huán)境中ABMS的一可能實(shí)施。由一〃測(cè)試層〃實(shí)行與電池的互動(dòng)，其中執(zhí)行測(cè)試，較佳根據(jù)Himng的專利案及申請(qǐng)案(本文中稱為"LPR" 或"DLPR"測(cè)試)，結(jié)果是電池測(cè)試數(shù)據(jù)，包括內(nèi)部電阻(或電導(dǎo)，如所述，此等值在數(shù)學(xué)上互為倒數(shù))。此等數(shù)據(jù)接著傳送到一"應(yīng)用層"，其中如上述執(zhí)行電池?cái)?shù)據(jù)分析。如所述，此分析的結(jié)果包括電池能力Ca，Ce及Cm的數(shù)個(gè)相關(guān)測(cè)量的判定；由此等結(jié)果判定SOC 及S0H。判定電池的平均放電深度，其相關(guān)走調(diào)負(fù)載的控制；能立即追蹤放電周期數(shù)，及如上述借由比較Ca與各種臨限值以提供各種警示。最后，來(lái)自該應(yīng)用層的結(jié)果傳送到一 I/O Coms(即數(shù)個(gè)通訊)層，其中該判定數(shù)據(jù)用在各種功用性能中。例如，有關(guān)電池SOH的數(shù)據(jù)傳送到車輛的車內(nèi)安裝診斷(OBD)系統(tǒng)，及在適當(dāng)時(shí)間用以提供一"更換電池"信號(hào)。如在〃外部通訊(External Com.)“所示，必要時(shí)此等數(shù)據(jù)傳送到一遠(yuǎn)程接收器；例如，在一車隊(duì)場(chǎng)合中，將SOC及SOH數(shù)據(jù)傳送到一中央維修地點(diǎn)，以便許可前攝式電池(或交流發(fā)電機(jī))服務(wù)，借此避免電池故障及代價(jià)大的停工期。熟諳此藝者將明白使用本發(fā)明提供的新穎信息所提供的其它概念及優(yōu)點(diǎn)。如本文所述，由一"ABMS模塊"執(zhí)行數(shù)據(jù)分析，通常是實(shí)施上述計(jì)算及控制方法的一微處理器驅(qū)動(dòng)的元件，或借由該車輛的"中央處理器/ECU(電子控制單元)"。在任一情形中，本發(fā)明在本文中揭示的實(shí)施方式在此藝內(nèi)堪稱完善。圖3示意顯示一示范算法以用于此類分析，特定地用以依一規(guī)律基礎(chǔ)判定Ca，比較Ca與Ce，判定Cm，及使用此等值以提供預(yù)期電池壽命及瞬間充電程度的一標(biāo)示，意即有效實(shí)施圖I(B)的"燃料計(jì)量器"。因此，在一開(kāi)始步驟40中，指定一值χ用于一壽命終點(diǎn)因子feol，及一值y用于一放電深度因子dd。此等值分別控制電池在其有用壽命終點(diǎn)命定在的點(diǎn)，及電池?zé)o永久性損壞放電的最大深度。如在上述范例中，用于feol的一典型值會(huì)是0.6，及用于dd的值是0.5。在次一步驟42中，用于最大能力Cm、有效能力Ce、可用能力Ca的值，及一值η皆初始化為零，及控制該測(cè)量頻率的一參數(shù)T初始設(shè)定成60秒。在次一步驟44中，較佳根據(jù)上述Huang的專利案及申請(qǐng)案執(zhí)行測(cè)試，得到數(shù)個(gè)瞬間值以用于電池的電導(dǎo)C及電壓V。在次一步驟46中，該等瞬間值C及V與相關(guān)最近執(zhí)行類似測(cè)量所儲(chǔ)存的相比值比較。如次一步驟48所示，此比較許可充電或放電速率的判定，其具有數(shù)個(gè)含意。若電池正極緩慢放電，則認(rèn)為此判定指明未使用電池，如若在車輛中，車輛已停放。在此等環(huán)境下并不想太常執(zhí)行測(cè)試，原因是測(cè)試本身會(huì)自電池吸出一些能量，若太常執(zhí)行測(cè)試會(huì)令電池成為完全放電。若電池正在快速充電或放電，則標(biāo)示正按次序執(zhí)行較頻繁監(jiān)控。因此，在步驟 50照此調(diào)整T。在步驟52，相關(guān)電池是否充電作出判定。依數(shù)個(gè)方式中的任一者完成此判定，例如比較可用能力Ca與有效能力Ce ；若Ca例如在Ce的2%之內(nèi)，則認(rèn)為電池是完全充電。或者，若變化率如步驟48中所判定為小于一默認(rèn)值，則認(rèn)為電池是完全充電。若借此判定電池是充電，則在步驟Μ，Ce設(shè)定成等于Ca，在步驟Μ，記錄充電/放電周期數(shù)的一計(jì)數(shù)借由 η的值加1而增加；因此記錄充電/放電周期數(shù)在預(yù)測(cè)電池壽命為有用。為避免充電周期的過(guò)度頻繁開(kāi)始，實(shí)施電池充電的判定，以便僅在電池放電到一預(yù)設(shè)位準(zhǔn)時(shí)才執(zhí)行充電。在步驟55，若最大能力Cm小于Ce，則Cm設(shè)定成等于Ce (如上述，通常是發(fā)生在新電池開(kāi)始使用時(shí)成為完全充電時(shí))；依此，本發(fā)明的監(jiān)控器隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)"學(xué)會(huì)"電池的最大能力Cm。
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在步驟56，代表容許下降不損及電池能力的最小值Cd設(shè)定成等于fdd*Cm，借此使 Cd與電池的最大能力相關(guān)。Ceol同樣地設(shè)定成feol*Cm，容許基于Cm預(yù)測(cè)電池的壽命終點(diǎn)。在步驟58，比較Ce，Cm及Ceol以判定S0H，如Ce/Cm，及用以估計(jì)剩余的電池壽命，如 Ceol/Ce.在步驟60，Ca/Ce用以判定S0C，及Ca與Cd比較以確保未處于成為不適當(dāng)深度放電的危險(xiǎn)中。在步驟62，此等步驟的結(jié)果在任何各樣方式中通訊及使用。該等結(jié)果通訊給一使用者(如借由所述燃料計(jì)量器，或借由在實(shí)施一儀器面板的一計(jì)算機(jī)屏幕上顯示用于SOC 及SOH的數(shù)值)，提供到一車輛狀態(tài)監(jiān)控電路(例如用以令一充電周期開(kāi)始，或用以指出極需維修)，或傳送到一遠(yuǎn)程監(jiān)控地點(diǎn)(例如在車隊(duì)場(chǎng)合中，提供一狀態(tài)指示到一維修監(jiān)督計(jì)算機(jī)以安排服務(wù))。最后，在步驟64，時(shí)間T到期后，再開(kāi)始該過(guò)程。整合式電池監(jiān)控與充電控制根據(jù)本發(fā)明的ABMS監(jiān)控器提供準(zhǔn)確實(shí)時(shí)SOC及SOH的事實(shí)，根據(jù)本發(fā)明的再一概念用以提供改良的充電控制，其預(yù)期得到改進(jìn)的電池壽命及大幅經(jīng)濟(jì)利益。目前在深周期電池充電的典型實(shí)行方式中，即使是所謂"智能型"電池充電器，僅監(jiān)控橫跨其電極端子的電壓，及使用此電壓以控制充電速率，因此當(dāng)電池由此簡(jiǎn)陋標(biāo)準(zhǔn)顯示接近完全充電時(shí)，充電速率減低。明顯地，若一合適程序化充電器具備有準(zhǔn)確的SOC及SOH數(shù)據(jù)，則提供更為復(fù)雜的控制。假定已知充電過(guò)度或充電不足的電池會(huì)減低其有用壽命，自然看出期待負(fù)責(zé)此等重大電池參數(shù)準(zhǔn)確測(cè)量的充電控制，以得到較長(zhǎng)的電池壽命。更特定地，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)行方式，電池充電并非是內(nèi)在最適化，原因是充電器僅"知道"一般電池類型(如傳統(tǒng)的"濕電池"、吸收式玻璃墊(“AGM")，或閥控鉛酸 (“VRLA“)電池，或凝膠型電池)，此信息一般是由使用者在安裝充電器時(shí)提供。(即使根據(jù)本發(fā)明，如現(xiàn)在所想象，使用者將仍需如此做。)然而，今日的電池充電器(即使是目前可用的"智能型"或"三階段"充電器)未具備有相關(guān)電池容量或電池多快吸收及傳送能量的信息。若充電器能基于電池尺寸調(diào)整其輸出(電流及電壓)，則充電速率在適當(dāng)時(shí)間增加，同時(shí)避免過(guò)度充電。因此，充電會(huì)較快較安全。若具有充電速率控制的電池充電器具備有本發(fā)明ABMS電池監(jiān)控器來(lái)的輸入，以便充電器會(huì)"學(xué)習(xí)"電池的有效容量(Ce)(及最大容量Cm)，則充電器接著將輸出(電流及電壓)定比例以匹配電池的尺寸及充電狀態(tài)。例如，能以一最大值10安培傳送電流的一充電器在3安培操作，以最適地及安全地將一小電池充電。此外，相較于有效容量Ce，有關(guān)電池SOC的信息用以管理充電器的狀態(tài)轉(zhuǎn)變。更特定地，典型"智能型"充電器具有一"大量充電"階段(定電流)，一"吸收充電"階段(定電壓)，及一"浮動(dòng)充電"階段(較低定電壓)，分別借由監(jiān)控電壓及電流以管理該等轉(zhuǎn)變，然而，用以管理第二轉(zhuǎn)變的電流臨限值僅適用于一特定尺寸的電池。借由使用ABMS技術(shù)，充電器將能偵測(cè)該尺寸，及設(shè)定該轉(zhuǎn)變更適合該電池尺寸。當(dāng)電池老化時(shí)將提供另一有利點(diǎn)。如上述，ABMS技術(shù)偵測(cè)一電池正損失的有效容量及在某些臨限值，或其它觸發(fā)器控制該充電器以開(kāi)始一去硫化過(guò)程或一等效過(guò)程。(目前此等步驟由使用者手動(dòng)開(kāi)始及控制；無(wú)疑地許多使用者未在最適時(shí)間如此做。)現(xiàn)今僅有電壓及電流作為輸入?yún)?shù)的電池充電器，并無(wú)有關(guān)電池能力或電池改變方式的信息，及因此無(wú)法自動(dòng)地管理此過(guò)程。
此外，ABMS技術(shù)做的不僅是控制充電速率。若整合該技術(shù)，如通常在一充電器/反向器應(yīng)用中所做，則基于實(shí)際充電程度通知充電器何時(shí)開(kāi)關(guān)，而非基于電壓，其常因連接的負(fù)載而有所不同。例如，使用ABMS技術(shù)將能控制一發(fā)電機(jī)，以便在電池實(shí)際放電時(shí)啟動(dòng)它， 而非僅對(duì)一低電壓偵測(cè)作出響應(yīng)，低電壓發(fā)生在完全充電電池正供應(yīng)一突然大負(fù)載時(shí)。圖4以示意方塊圖說(shuō)明一典型系統(tǒng)，其中一深周期電池(或分離式電池庫(kù))用以供應(yīng)一或多個(gè)負(fù)載，合并有根據(jù)本發(fā)明此概念的一電池監(jiān)控及控制系統(tǒng)。以粗線說(shuō)明電力分布的路線，及以細(xì)線說(shuō)明信號(hào)測(cè)量及控制線。以20表示電池。橫跨電池電極端子22，24 連接的是一充電程度及電池壽命傳感器區(qū)段26，一充電器區(qū)段觀，及一負(fù)載管理區(qū)段30。 負(fù)載管理區(qū)段供應(yīng)電力到各種負(fù)載32a，32b，...32η。充電程度及電池壽命傳感器區(qū)段沈監(jiān)控電池。較佳使用上述Himng的專利案及申請(qǐng)案中揭示的技術(shù)，充電程度及電池壽命傳感器區(qū)段26依一規(guī)律基礎(chǔ)判定電池20的內(nèi)部電導(dǎo)，及實(shí)施上述ABMS技術(shù)，以使用此信息自此等SOH及SOC判定出該等關(guān)鍵參數(shù)，如Cm，Ce及Ca以用于電池20。由充電程度及電池壽命傳感器區(qū)段沈借此判定的該等電池參數(shù)通訊至充電器區(qū)段觀及用以控制該充電器區(qū)段的操作。充電器區(qū)段觀包括數(shù)個(gè)充電源，例如，在一船舶上， 充電自推進(jìn)引擎上的一交流發(fā)電機(jī)得到，自一分開(kāi)的引擎/發(fā)電機(jī)"genset"單元得到， 由海岸供電的電池充電器、太陽(yáng)能板、繞組驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)等得到。依電池需求及船舶操作條件 (例如，是否系在碼頭上及連接到海岸電力，在其推進(jìn)引擎下發(fā)動(dòng)，或下錨)而定，啟動(dòng)不同充電源。例如，在船舶下錨過(guò)夜，自電池20吸出電力以經(jīng)由負(fù)載管理區(qū)段30供應(yīng)各種負(fù)載 32a, 32b, ...32η的情形中，充電器區(qū)段28包括控制電路結(jié)構(gòu)，用以啟動(dòng)一 genset以響應(yīng)偵測(cè)到電池SOC正下降到接近一默認(rèn)值。如所示，提供一控制線直接從充電程度及電池壽命區(qū)段沈到負(fù)載管理區(qū)段30 ；此用以控制一或多個(gè)負(fù)載32a，32b,... 32η的失能，如在電池SOC低于一臨限值及經(jīng)由充電器區(qū)段觀中的一些瑕疵未重新供應(yīng)的事件中，用以防止會(huì)造成電池20永久性損壞的過(guò)度深放電。因此想象由充電程度及電池壽命區(qū)段沈提供代表電池SOC及SOH的信息，用在一復(fù)合式DC電力分布及電池充電系統(tǒng)控制的所有方面。假定實(shí)施本發(fā)明此概念的上述揭示及Huang的專利案及申請(qǐng)案中的信息包括在此藝技術(shù)中。具自動(dòng)取樣速率定比例的能力監(jiān)控器在本發(fā)明的另一概念中，上述ABMS監(jiān)控器自動(dòng)調(diào)整測(cè)量該等電池參數(shù)的取樣速率。依一致周期性基礎(chǔ)(例如每60秒一次)操作一測(cè)試電路及主動(dòng)測(cè)試以用于數(shù)個(gè)電池參數(shù)，在一段長(zhǎng)時(shí)間后消耗大量電力。用于一些電池應(yīng)用，例如在汽車用途中，電池監(jiān)控電路等輔助電路的效率極為重要，為了該監(jiān)控電路隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)并非自己耗費(fèi)車輛電池而已， 因此必須謹(jǐn)慎地管理其耗電。為減少如Huang的專利案及申請(qǐng)案中揭示的電池監(jiān)控電路及本文所述ABMS監(jiān)控器的耗電，由本發(fā)明監(jiān)控器包括的一微處理器比較一組計(jì)算的關(guān)鍵性能參數(shù)與一不同時(shí)間取樣的另一組，及判定該等關(guān)鍵性能參數(shù)是否正快速或緩慢地改變。若變化是快的，則指明該電池當(dāng)該車輛使用時(shí)正經(jīng)歷重復(fù)的充電/放電周期，則該微處理器將增加取樣速率，例如，每10秒一次或每秒一次執(zhí)行該測(cè)試，圖3的步驟48及50舉例說(shuō)明此情形。若變化是緩慢的，指明未使用該電池，則該微處理器將減低取樣速率，或許每小時(shí)一次或每周一次。依此，該監(jiān)控電路調(diào)整其性能以使結(jié)果準(zhǔn)確度最適化，同時(shí)使耗電減至最小。在此一電池監(jiān)控器的一較佳實(shí)施例中，測(cè)得的參數(shù)僅是電壓；在另一實(shí)施例中，測(cè)得的參數(shù)是DC內(nèi)部電導(dǎo)。該微處理器考慮用以建立測(cè)試頻率的參數(shù)為此等參數(shù)或其它任何如動(dòng)態(tài)電導(dǎo)或動(dòng)態(tài)電阻等參數(shù)的組合?；蛘撸蓙?lái)自一外部來(lái)源的一輸入設(shè)定測(cè)試頻率， 如來(lái)自一有線或無(wú)線連接網(wǎng)絡(luò)(例如一 LIN、CANBUS或IP網(wǎng)絡(luò))的一命令等。在一較佳實(shí)施例中，測(cè)試電路結(jié)構(gòu)實(shí)體地連接到車輛的電池接線挽具，以便該電池傳感器的電連接嵌在該等電池電極端的鉗內(nèi)。此方法的有利點(diǎn)在于，依此利用本發(fā)明的傳感器，未產(chǎn)生任何必須由車輛組裝工廠或售后服務(wù)技術(shù)人員管理的額外及分開(kāi)的連接。如上述當(dāng)該電池傳感器元件用在汽車應(yīng)用中時(shí)，該傳感器裝置的自行學(xué)習(xí)屬性極有用。不僅如此，若提供一些最小臨限值，則該元件提供額外的有利點(diǎn)。此等額外最小臨限值包括一值如一最小DC內(nèi)部電導(dǎo)值，以便在工廠或剛安裝電池后將極快速辨識(shí)有瑕疵的電池或不適合該應(yīng)用的電池尺寸。假設(shè)本發(fā)明的監(jiān)控元件在交車時(shí)作為該車輛的一部分來(lái)提供，此類最小臨限值由該車輛的車內(nèi)安裝計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供，或永久性儲(chǔ)存在該傳感器裝置內(nèi)存中。若本發(fā)明的監(jiān)控元件作為一修配廠配件來(lái)提供，則用熟諳此藝者已知的任一各種方式，由使用者在安裝時(shí)輸入一額定值以用于該電池的能力。儲(chǔ)存在本發(fā)明監(jiān)控元件內(nèi)存中的其它屬性是電池充電/放電周期數(shù)及放電深度， 以及其它任何自該等測(cè)量參數(shù)的一或一組合來(lái)判定的電池屬性。任何上述實(shí)施例配合傳統(tǒng)電池傳感器技術(shù)如電流傳感器使用，其使用此藝熟知的分流或霍爾效應(yīng)線圈實(shí)施。借由結(jié)合來(lái)自上述實(shí)施例的相關(guān)充電信息與來(lái)自一電流傳感器的電流流量信息，本發(fā)明的監(jiān)控元件用以建立極精準(zhǔn)"到達(dá)空的時(shí)間"及"到達(dá)滿的時(shí)間“信息，其對(duì)使用者會(huì)有價(jià)值。本文所述實(shí)施例一般參照至具有內(nèi)存及能處理原始數(shù)據(jù)(電壓、溫度、時(shí)間)的計(jì)算電路結(jié)構(gòu)的積體監(jiān)控元件，以判定(數(shù)個(gè))中間參數(shù)(DC內(nèi)部電阻)，及接著比較此參數(shù)與儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)以判定總結(jié)信息、對(duì)使用者有直接價(jià)值的參數(shù)(電池能力、充電程度、壽命周期狀態(tài)、到達(dá)滿的時(shí)間或到達(dá)空的時(shí)間)。本發(fā)明的范圍包括提供該等傳感器與一外部信息系統(tǒng)之間的有效通訊，以便原始數(shù)據(jù)(電壓、溫度、時(shí)間)或(數(shù)個(gè))中間參數(shù)(DC內(nèi)部電阻，或總結(jié)信息)自該傳感器裝置傳送到一遠(yuǎn)程信息系統(tǒng)，如一車輛中央計(jì)算機(jī)，或遠(yuǎn)離該傳感器裝置的其它處理單元。在后者實(shí)施例中，該遠(yuǎn)程系統(tǒng)的一部分包括儲(chǔ)存臨限值及歷史數(shù)值的內(nèi)存，及執(zhí)行計(jì)算及實(shí)施原始電池?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成充電程度、電池壽命、健康狀態(tài)等總結(jié)信息的微處理器。例如，在一汽車中，該電池傳感器傳送總結(jié)信息到車輛信息系統(tǒng)，及車輛信息系統(tǒng)將原始數(shù)據(jù)處理成適當(dāng)總結(jié)信息。在任一情形中，表示電池性能及能力的總結(jié)信息用以控制重要的車輛系統(tǒng)。例如， 若車輛電池在關(guān)閉引擎時(shí)用以供應(yīng)配件負(fù)載(立體音響、空調(diào))通常會(huì)成為放電，能阻止引擎重新啟動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明，該監(jiān)控電路結(jié)構(gòu)與車輛的啟動(dòng)電路結(jié)構(gòu)整合以重新啟動(dòng)主要引擎(或一輔助發(fā)電機(jī)，若有設(shè)置)，以便在充電程度到達(dá)一預(yù)設(shè)臨限值用以使該電池重新充電，或在該電池充電程度成為太低時(shí)用以關(guān)閉特定電池負(fù)載。同樣地，若電池健康狀態(tài)或電池壽命減到一預(yù)設(shè)臨限值，則在車輛診斷系統(tǒng)中設(shè)定一旗標(biāo)以通知該駕駛員或一服務(wù)技術(shù)人員°
電池監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的遠(yuǎn)距顯示為解決先前提到一電池的位置與使用電池信息的使用者或系統(tǒng)的位置比較造成不便的問(wèn)題，提供具有周期性或不斷傳送數(shù)據(jù)到一遠(yuǎn)程顯示器或信息系統(tǒng)的監(jiān)控元件是有用的。任何上述實(shí)施例輸出測(cè)量及計(jì)算的信息到一分開(kāi)的顯示元件或信息系統(tǒng)，其遠(yuǎn)離該監(jiān)控系統(tǒng)的測(cè)試電路結(jié)構(gòu)。任何模擬或數(shù)字通訊技術(shù)用以傳送信息到一遠(yuǎn)程顯示器或系統(tǒng)。此類現(xiàn)有通訊技術(shù)使用有線或非有線連接來(lái)實(shí)施；后者包括無(wú)線通訊、紅外線或其它技術(shù)。通訊協(xié)議包括任何現(xiàn)有或稍晚研發(fā)的單向或雙向模擬、數(shù)字、串聯(lián)或封包式通訊協(xié)議， 包括(但不限于)RS232、IP、TCP/IP、GPRS、USB、CAN、SNMP, LIN、WiFi、Zigbe 及其它協(xié)議。 該遠(yuǎn)程顯示器或信息系統(tǒng)使用該通訊系統(tǒng)以傳送一信息請(qǐng)求或命令給該電池監(jiān)控元件的測(cè)試電路結(jié)構(gòu)，或用以設(shè)定或重新設(shè)定該監(jiān)控元件中的一儲(chǔ)存參考值或臨限值。信息遠(yuǎn)距顯示及特定電池監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)本發(fā)明的另一實(shí)施例解決具有超過(guò)一電池的應(yīng)用的需求；例如船舶、休旅車或軍用車輛通常將具有一啟動(dòng)引擎電池及一或多個(gè)深周期電池庫(kù)。為提供完整的監(jiān)控能力，系統(tǒng)中的各電池(或分開(kāi)連接的電池庫(kù))與上述適當(dāng)類型的一適當(dāng)電池監(jiān)控元件配合。各監(jiān)控元件監(jiān)控上述對(duì)應(yīng)電池，及使用一單向或雙向通訊鏈接將電池測(cè)試數(shù)據(jù)通訊到一或多個(gè)遠(yuǎn)程顯示器或信息系統(tǒng)。該等監(jiān)控元件與該系統(tǒng)的數(shù)個(gè)顯示器一起定義一單一特定電池監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。該一或多個(gè)監(jiān)控元件及一網(wǎng)絡(luò)的一或多個(gè)顯示器配置成，僅僅與其特定網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)個(gè)監(jiān)控元件及遠(yuǎn)程顯示器共享信息，以便許多特定電池監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)接近地操作，不會(huì)共享其間的數(shù)據(jù)或互相干擾。在一特定電池監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中，各個(gè)遠(yuǎn)程顯示器或信息系統(tǒng)由使用者操作以自該等監(jiān)控元件的任一者擷取數(shù)據(jù)。此一系統(tǒng)例如用于船舶、休旅車或軍用車輛應(yīng)用中，其中各用于不用應(yīng)用的多個(gè)電池全部各由一專屬監(jiān)控元件個(gè)別地監(jiān)控，及作為結(jié)果的數(shù)據(jù)及來(lái)自許多電池各個(gè)的重大電池信息顯示在單一顯示器上，或顯示在位置方便駕駛員的使用者接口上。彈性、可延伸、特定電池監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)本發(fā)明的另一實(shí)施例包括一特定電池監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，包括有一或多個(gè)電池監(jiān)控元件及一或多個(gè)遠(yuǎn)程顯示器，配置成便于數(shù)個(gè)監(jiān)控元件及顯示器彈性地加入或自該特定電池監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)移除，借此產(chǎn)生一可延伸的特定電池監(jiān)控系統(tǒng)。一可延伸網(wǎng)絡(luò)是有用的，其中單一系統(tǒng)中有多個(gè)電池，或多個(gè)系統(tǒng)各具有單一電池，借此數(shù)個(gè)電池或數(shù)個(gè)系統(tǒng)依一權(quán)宜基礎(chǔ)加入服務(wù)或自服務(wù)中移除。數(shù)個(gè)范例包括倉(cāng)庫(kù)中使用的一隊(duì)堆高機(jī)，或具有多個(gè)電池庫(kù)的一船舶。在兩情況中，該網(wǎng)絡(luò)中加入或移除多個(gè)電池，及重新定出該監(jiān)控系統(tǒng)的程序以適應(yīng)該改變。固定式特定電池監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)本發(fā)明的另一實(shí)施例是一特定電池監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，包括安裝在一或多個(gè)機(jī)動(dòng)車輛上的數(shù)個(gè)監(jiān)控元件，如倉(cāng)庫(kù)設(shè)施中操作的材料管理設(shè)備，或安裝在一隊(duì)送貨或服務(wù)卡車上。該等監(jiān)控元件各個(gè)將數(shù)據(jù)如電池狀況通訊到遠(yuǎn)離該等車輛的一中央信息系統(tǒng)。該信息系統(tǒng)通常是一靜止系統(tǒng)，用以收集來(lái)自該等監(jiān)控元件的連續(xù)或間歇數(shù)據(jù)，因此一車隊(duì)監(jiān)督員用以判定何時(shí)個(gè)別車輛電池需要更換。在一些環(huán)境中，該電池監(jiān)控元件大致不斷地與該遠(yuǎn)程信息系統(tǒng)通訊；例如，在一倉(cāng)庫(kù)中，具有電池監(jiān)控元件的所有車輛不斷地傳送數(shù)據(jù)到該固定位置接收站?；蛘?，該等電池監(jiān)控元件將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)累積及儲(chǔ)存在自己的內(nèi)存中，及周期性地將所有或一部分?jǐn)?shù)據(jù)通訊給該信息系統(tǒng)；例如，當(dāng)具有一監(jiān)控元件的機(jī)動(dòng)車輛在工作天結(jié)束回到其基地時(shí)，用以查詢?cè)摫O(jiān)控元件及令其下載該工作天儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)。此一應(yīng)用的一范例是各具有數(shù)個(gè)電池監(jiān)控系統(tǒng)的一隊(duì)貨車，當(dāng)回到他們的倉(cāng)庫(kù)及進(jìn)入與該固定位置信息系統(tǒng)通訊的范圍時(shí)，將無(wú)線地通訊其數(shù)據(jù)。而且，此一系統(tǒng)在辨識(shí)需要更換電池時(shí)將極為有用，借此避免因車輛損壞而損失時(shí)間。在另一替代例中，來(lái)自車輛內(nèi)安裝的監(jiān)控器的數(shù)據(jù)借由因特網(wǎng)或其它現(xiàn)有技術(shù)通訊到一遠(yuǎn)程位置，以便在該等車輛的特定位置外實(shí)施服務(wù)決策。電池狀況及其它車輛數(shù)據(jù)的傳輸上述電池監(jiān)控系統(tǒng)的再一較佳實(shí)施例中，一車輛中安裝的電池監(jiān)控元件提供的數(shù)據(jù)與該車輛的其它相關(guān)診斷信息合并及一起傳送。例如，基本上所有車輛現(xiàn)在均設(shè)置有車內(nèi)安裝的診斷(OBD)能力，借此儲(chǔ)存來(lái)自該車輛管理系統(tǒng)的診斷碼。一服務(wù)技術(shù)人員接著借由經(jīng)由一 OBD端口存取該系統(tǒng)，用以下載該車輛的操作狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的此概念，使上述電池監(jiān)控元件能儲(chǔ)存該OBD及電池狀況信息，及傳送該信息到一想望的遠(yuǎn)程位置(如該裝置在該固定位置信息系統(tǒng)的范圍內(nèi)時(shí))。借此立即傳送稍早所述電池性能信息，及傳送車內(nèi)安裝的診斷系統(tǒng)提供的任何診斷碼。依此，一車隊(duì)的維修經(jīng)理可(事先規(guī)劃)積極自動(dòng)地獲知重要的電池狀況及車輛診斷信息。假定若及時(shí)提出重要信息便?？杀荛_(kāi)即將發(fā)生的故障，此代表車輛維修的真正進(jìn)展。更特定地，根據(jù)本發(fā)明的此概念提供給車隊(duì)維修經(jīng)理及類似人事的信息是有幫助的， 原因是常未前攝地檢查該等車輛以用于診斷碼或電池問(wèn)題。為幫助大規(guī)模作業(yè)的經(jīng)理們， 自該等車輛擷取該信息的固定位置信息系統(tǒng)連接到因特網(wǎng)，及借此每次車輛進(jìn)入該固定位置信息系統(tǒng)的通訊范圍，即用來(lái)自一大車隊(duì)的每一車輛的重要診斷信息來(lái)更新一遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)配置成維護(hù)車輛診斷信息歷史，及配置成提供周期性報(bào)告及前攝的重大警告給維修經(jīng)理，幫助經(jīng)理們將珍貴資源集中在非發(fā)生重大故障時(shí)才發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題上。本完整發(fā)明提供的額外揭露如上述，此完整申請(qǐng)案主張2007年7月23日提出申請(qǐng)的臨時(shí)申請(qǐng)案序號(hào) 60/935，017的優(yōu)先權(quán)，以下參照至數(shù)個(gè)后續(xù)發(fā)現(xiàn)及進(jìn)一步研發(fā)。如上述，一電路元件的電導(dǎo)C是其電阻R在數(shù)學(xué)上的倒數(shù)，即C = 1/R ；電阻測(cè)量單位是奧姆，而電導(dǎo)是姆歐。為各種原因，用以執(zhí)行涉及根據(jù)本發(fā)明的一電池評(píng)估的計(jì)算， 及相關(guān)本文討論本發(fā)明較佳實(shí)施例的情形，使用以姆歐計(jì)的電導(dǎo)值比使用以?shī)W姆計(jì)的電阻值更方便。更特定地，一電池(如汽車內(nèi)安裝者)的內(nèi)部電阻頂以?shī)W姆表示。然而，電池的內(nèi)部電阻頂極小。因此，為更清楚解釋本發(fā)明，在附圖及以下討論中使用內(nèi)部電阻的倒數(shù)(即1/IR)，以姆歐表示。然而，除非特別說(shuō)明，否則電阻視為同等于電導(dǎo)。更特別地，在根據(jù)圖1操作的ABMS的上述討論中，利用數(shù)個(gè)有關(guān)電池"能力"的值，即電池的最大能力Cm，電池的有效能力Ce，及目前能力Ca ；SOC表示成同等于Ca/Ce，及 SOH由Ce/Cm表示。電池的電導(dǎo)直接表示其能力；電導(dǎo)的值越高，儲(chǔ)存的能量越多。上述 ABMS系統(tǒng)的自行學(xué)習(xí)能力極有用，但為使記錄的Cm值將真正表示電池在其壽命中的最大能力，唯若監(jiān)控器連接到新電池，提供的SOH值將是準(zhǔn)確的。然而，最近已發(fā)現(xiàn)一完全充電電池的電導(dǎo)某種程度上依是否在測(cè)量時(shí)進(jìn)行充電而有所不同，此外其間的差異表示其S0H。 因此，根據(jù)本發(fā)明此概念的一裝置連接到不知年齡或額定容量的一電池及用以預(yù)測(cè)其S0H。此外，根據(jù)再一最近研發(fā)，假定已知電池已完全充電，用以后續(xù)地監(jiān)控進(jìn)出電池的電荷流量及隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)用以追蹤S0C。圖5與6的比較說(shuō)明該發(fā)現(xiàn)，其由本發(fā)明的方法及儀器利用以評(píng)估一電池的狀況。 圖5及6各以實(shí)線繪出橫跨一電池測(cè)量的電壓，圖的右側(cè)是單位。(請(qǐng)注意，為求簡(jiǎn)明，此等圖是測(cè)量數(shù)據(jù)的"干凈"繪圖。)由虛線顯示內(nèi)部電導(dǎo)，圖的左側(cè)是姆歐計(jì)的單位。兩圖代表大約90分鐘的一段時(shí)間所作的測(cè)量，每一分鐘測(cè)量一次。圖5繪示的測(cè)量是用于已使用兩個(gè)月近乎新的一電池，而圖6顯示比較的測(cè)量，是用于具有類似額定特性的一較舊電池， 特指已使用二十個(gè)月的一電池。以下將詳細(xì)討論的圖9是一用以比較的圖，顯示有關(guān)本發(fā)明額外概念的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。圖5及6以坐標(biāo)圖顯示一完全充電電池的橫跨電壓及電導(dǎo)，在電池正充電時(shí)及充電前后所測(cè)量。在圖5中，在充電期間的電壓Vgl大約是14. 4，其發(fā)生時(shí)機(jī)從第四分鐘到第51分鐘，及在充電前后的電壓Vg2皆大約是12. 75。在圖6中，在充電期間的電壓Vg3大約是14，從第25分鐘到第61分鐘，而在充電前后的電壓Vg4大約是12. 6。如兩圖所示，電池的電導(dǎo)在充電期間增加；意即Cc(在此使用此變量名稱以參照至完全充電電池在充電期間測(cè)量的電導(dǎo))大于Cn(對(duì)應(yīng)地參照至電池在完全充電時(shí)但在充電后測(cè)量的電導(dǎo))。然而， 如圖5與6的比較立即明白，與相關(guān)圖5的較新電池相比，相關(guān)于圖6的不良狀況電池在Cc 與Cn之間的差異更明顯。本發(fā)明人顯然已發(fā)現(xiàn)此事實(shí)，本發(fā)明使用此發(fā)現(xiàn)以提供一種用以評(píng)估一電池狀況的方法及儀器。更特定地，如以下更完整的討論，此發(fā)現(xiàn)結(jié)合以上根據(jù)圖1及3的討論操作的一電池評(píng)估元件的"自行學(xué)習(xí)"能力，以提供遠(yuǎn)超過(guò)先前技藝的電池評(píng)估能力。較佳地，利用完全充電電池在充電后的電導(dǎo)Cn作為能力值Ce，用以根據(jù)圖1及3技術(shù)以判定S0H。將由圖6見(jiàn)到較舊電池的電導(dǎo)在充電后有點(diǎn)大于先前。如所述，先前技藝教示一電池內(nèi)部電阻(或電導(dǎo))的測(cè)量用以評(píng)估其狀況，及此圖顯示此教示在評(píng)估電池充電狀態(tài) SOC時(shí)能有效。圖9及圖9A更詳細(xì)解決電導(dǎo)測(cè)量在SOC評(píng)估中的使用。然而，熟諳此藝者應(yīng)了解充電前后在電導(dǎo)中的差異較細(xì)微及能容易由溫度變化等其它效應(yīng)掩蓋。借由比較， Cc與Cn之間的差異十分明顯及其本身有助于SOH評(píng)估技術(shù)。因此，除了根據(jù)圖1及3評(píng)估電池的狀況外，該評(píng)估需要隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)追蹤電池狀況中的變化，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)現(xiàn)，借由Cn除以Cc得到一百分比值SOHactual，用以評(píng)估一完全充電電池的S0H。必要時(shí)，SOHactual與代表一新充電狀況的一對(duì)應(yīng)值SOHnominal比較， 用以指明該電池的實(shí)際狀況。因此，若判定該電池在其有效能力Ce已下降到其最大能力Cm 的0. 6時(shí)，將視為已達(dá)其有用壽命終點(diǎn)，則建立一壽命終點(diǎn)值Ceol = 0. 6Cm。若SOHactual 接著等于或小于0. 6S0HnOminal，則提供一標(biāo)示指明應(yīng)更換該電池。若SOHactual以百分比表示作為替代，則因此用于一新電池的SOH = 100%及在其有用壽命終點(diǎn)的電池的SOH = 0%，則用(Cn-0. 6Cc)/(Cc-0. 6Cc)算出 SOH。在圖5的范例中，在充電期間曲線Cc具有大約181姆歐的一平均值，及充電后曲線Cn具有大約170姆歐的一平均值。Cn/Cc代表由本發(fā)明方法得出的測(cè)試電池的實(shí)際狀況，是0.944 ；以百分比表示為94.4%。已知此電池較新，此值視為SOHnominal，用于未知狀況的電池的對(duì)應(yīng)值與此值比較。在圖6中，在充電期間曲線Cc具有大約182姆歐的一平均值，及充電后曲線Cn具有大約130姆歐的一平均值。Cn/Cc代表該根據(jù)本發(fā)明狀況的測(cè)試電池的實(shí)際狀況，因此是 0. 714，或以百分比表示，SOHactual為71. 4%。此與對(duì)應(yīng)值SOHnominal比較以判定該電池是否能使用；將采用該范例中測(cè)量的值以指明該電池僅是勉勉強(qiáng)強(qiáng)有用。通常，若測(cè)得的內(nèi)部電阻Cn小于Cc的60%，將提供一信號(hào)以指明應(yīng)以一新電池更換掉一用過(guò)電池；決定該百分比的準(zhǔn)確值是依待測(cè)量電池的類型而定。由圖5與6的比較將進(jìn)一步了解，用于一新充電及使用良好的電池，Cc基本上完全相等。此事實(shí)在本發(fā)明的應(yīng)用中極為重要，因意味著能在一電池壽命期間的任何時(shí)間測(cè)量Ce，簡(jiǎn)單地借由電池充電及測(cè)量其電導(dǎo)，及與充電后測(cè)量的電導(dǎo)Cn比較，用以判定該電池的相關(guān)狀況。因此，不需要輸入一值以用于一新電池的Ce，不用輸入一值以用于 SOHnominal。此外，此事實(shí)尚意味著本發(fā)明用以判定電池SOH的技術(shù)能在任何時(shí)間應(yīng)用到任何完全充電的電池，不用提供更多信息。圖7顯示本發(fā)明方法中響應(yīng)上述發(fā)現(xiàn)的數(shù)個(gè)主要步驟，用以評(píng)估一電池狀況，意即健康狀態(tài)(或S0H)。在步驟81中，其如上述式選步驟，選定一默認(rèn)值(即SOHnominal) 以代表一新電池的狀況。在步驟82中，當(dāng)繼續(xù)充電時(shí)測(cè)量一完全充電電池的電導(dǎo)，及以姆歐計(jì)表示為Ce。在步驟83中，在完成充電后測(cè)量該電池的電導(dǎo)，及以姆歐計(jì)表示為Cn。在電池84中，Cn除以Cc得出SOHactual用以表示該電池的實(shí)際狀況。若在步驟81中提供用于SOHnominal的一值，則在步驟85中將SOHactual與該值比較。在步驟86中，若電池故障迫近則發(fā)出一警示。圖8顯示相關(guān)圖7方法的一較詳細(xì)流程圖。在對(duì)應(yīng)圖3步驟81的步驟93中，選擇性地設(shè)定對(duì)應(yīng)至一新電池SOH的一值SOHnominal。在步驟94中，使用一充電元件將該電池充電，當(dāng)電池完全充電時(shí)(如以下討論所判定)，測(cè)量該電池的電導(dǎo)C，以姆歐表示，及儲(chǔ)存在內(nèi)存中。為改進(jìn)該值的準(zhǔn)確度，較佳執(zhí)行該測(cè)量復(fù)數(shù)次K及采用一平均且儲(chǔ)存為Ce。 在步驟95中，停止充電，及測(cè)量該電池的電導(dǎo)，以姆歐表示，及儲(chǔ)存在內(nèi)存中；而且較佳儲(chǔ)存一平均值作為Cn。在步驟96中，Cn與Cc相比以得到一百分比值SOHactual，其表示該電池的實(shí)際狀況。若提供一值用于SOHnominal，則該值在步驟97中與SOHactual比較。在步驟98中，基于該比較作出該電池是否能使用的判定，或僅對(duì)SOHactual作出回應(yīng)。若該電池不能使用，則指示一 1/0裝置(例如一警示光)發(fā)出一警示。請(qǐng)注意，在汽車場(chǎng)合中， 在引擎運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)基本上繼續(xù)充電的情況中，當(dāng)引擎運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將重復(fù)地測(cè)量Ce，及關(guān)掉引擎時(shí)測(cè)量Cn。如以下配合圖9的討論，通常較佳在充電停止后數(shù)分鐘再測(cè)量Cn，以容許導(dǎo)致錯(cuò)誤讀數(shù)的"表面電荷"消散。若接著判定SOH已下降到表示電池初發(fā)故障的一點(diǎn)，則提供一對(duì)應(yīng)警示信號(hào)。圖9以圖顯示當(dāng)一電池首次經(jīng)由一重負(fù)載放電，接著充電，及接著靜止時(shí)，在橫跨該電池的電壓中的變化及經(jīng)過(guò)一段大約400分鐘時(shí)間的電導(dǎo)。如在圖5及6中，由一虛線顯示電導(dǎo)C，以圖左側(cè)上標(biāo)示的姆歐單位表示，及由一較粗線顯示電池電壓V，以圖右側(cè)上標(biāo)示的姆歐單位表示。而且，該繪圖是實(shí)際數(shù)據(jù)的一"干凈"版本。在第1分鐘至第106分鐘，該電池先借由連接到一重負(fù)載而放電。如所見(jiàn)，當(dāng)電池成為放電時(shí)，電壓V及電導(dǎo)C兩者皆快速下降。在第106分鐘，移除該負(fù)載及連接一充電器。 如圖中在A所標(biāo)示，當(dāng)初始連接充電器時(shí)，V快速?gòu)?0伏上升到13. 2伏，及接著經(jīng)過(guò)一段大約二小時(shí)的時(shí)間再緩慢地上升到近乎14. 5伏的一最后值。當(dāng)?shù)谝淮芜B接該充電器時(shí)，電導(dǎo)C初始地快速上升，但之后以一非線性方式上升，最終到達(dá)大約210姆歐的一穩(wěn)定值Ce。 當(dāng)C達(dá)到一較穩(wěn)定值，如當(dāng)一連串測(cè)量中的變化小于一專特值L時(shí)，該電池視為完全充電。 如圖9所示，在該傳導(dǎo)信號(hào)中有一些噪聲，會(huì)需要較復(fù)雜的信號(hào)處理技術(shù)以得到用于C的該等最佳可能值。在大約第295分鐘，點(diǎn)B，中斷該充電器，但未連接任何負(fù)載。當(dāng)金屬板上的"表面電荷"消散及電池借此達(dá)到平衡時(shí)，經(jīng)過(guò)數(shù)十分鐘后，電壓V逐漸下降到一最后值。傳導(dǎo)性 C同樣逐漸下降，最后到達(dá)一值Cn，其準(zhǔn)確表示該電池中儲(chǔ)存的能量。此值Cn與Cc比較以評(píng)估電池的S0H，及應(yīng)利用以作為圖3方法中的目前能力Ce，如應(yīng)用相關(guān)圖I(A)解釋的分析及造成圖I(B)燃料計(jì)量器顯示。此外，借由儲(chǔ)存電池在充電后達(dá)平衡后測(cè)量的Cn與稍后測(cè)量的C比較，也能判定電池的S0C。如以上的討論，相關(guān)圖1及3說(shuō)明的ABMS技術(shù)在自動(dòng)儲(chǔ)存及更新一最大能力值Cm 的方面是"自行學(xué)習(xí)"，借此本發(fā)明的監(jiān)控器"學(xué)習(xí)"相關(guān)電池的最大能力；與進(jìn)行中的電壓及電導(dǎo)測(cè)量結(jié)合，此Cm值大體上在任何狀況中容許判定SOH以用于任何電池，及然后容許準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)電池的剩余有用壽命。也能規(guī)律地測(cè)量Ca，及與Ce比較，以得到用于SOC 的一值。此外，借由在電池已充電后測(cè)量Cn，該元件"自行校準(zhǔn)"。本發(fā)明的自行學(xué)習(xí)及校準(zhǔn)屬性克服先前技藝的重大缺點(diǎn)，原因是根據(jù)本發(fā)明制成的監(jiān)控器在廣泛使用條件中安裝在各式各樣的電池尺寸、類型及年齡上，及極快速"學(xué)會(huì)"該電池的關(guān)鍵屬性及開(kāi)始報(bào)告有用的SOC及SOH信息。由圖9看出，當(dāng)電池正放電時(shí)(第1至106分鐘)，傳導(dǎo)曲線C較成直線，因此一 SOC計(jì)算，比較C與一先前建立值以用于Cn，將得到一較準(zhǔn)確值以用于SOC ；借由比較，在重新充電期間(例如第106至209分鐘)執(zhí)行的一類似計(jì)算，由于在C中的變化較非線性，將不如此準(zhǔn)確。在必須極準(zhǔn)確知道SOC的情形中，如在上述起止式車輛中，一傳統(tǒng)“分流“ 或"VIT"感測(cè)電路與根據(jù)本發(fā)明提供的資料結(jié)合，以連續(xù)不斷地提供高度準(zhǔn)確的SOC信息。如上述，先前技藝VIT傳感器產(chǎn)生高度準(zhǔn)確電流流量信息，但遭遇的困難是，不知道其它有關(guān)該電池重要獨(dú)特信息，隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)難以使該信息與電池SOC相關(guān)聯(lián)。借由結(jié)合上述實(shí)施例的自行學(xué)習(xí)及自行校準(zhǔn)屬性與來(lái)自一簡(jiǎn)單分流的電流流量信息，其測(cè)量進(jìn)出該電池的電流，提供具有較高SOC準(zhǔn)確度的一電池感測(cè)元件。此外，結(jié)合放電期間的實(shí)時(shí)內(nèi)部電路測(cè)量與同一放電期間的實(shí)際電流積分，能判定該電池的總絕對(duì)容量。圖9A重復(fù)圖9中的同一曲線C，省略曲線V以求簡(jiǎn)明，及加入一充電/放電的實(shí)曲線，指明進(jìn)出該電池的電荷積分流量。借由一分流、霍爾效應(yīng)傳感器、電感線圈或此藝熟知的其它方式測(cè)量電荷流量，及在系統(tǒng)微處理器控制單元(MCU)中實(shí)行該積分運(yùn)算(以下配合圖11加以討論)。因此，用于該電池不時(shí)完全充電時(shí)所建立的SOC的一值持續(xù)地更新及維持準(zhǔn)確。如所示，通常該積分電荷在放電及充電期間將線性地變化，但因直接測(cè)量該流量，因此用于SOC的計(jì)算值的準(zhǔn)確度未依線性未依不變的流量速率而定。更特定地，每次建立一值以用于Ce (或Cn，其中使用內(nèi)部電導(dǎo)作為能力度量)及執(zhí)行在內(nèi)存中，意即每次電池充電，SOC設(shè)定成100%。然后，使用該分流以測(cè)量進(jìn)出電池的電流流量，容許由電流積分運(yùn)算有效追蹤S0C?；贑m而設(shè)定一目標(biāo)最大放電程度深度Cdod， 及視需要用以控制重新充電。例如，在起止式車輛場(chǎng)合中，追蹤S0C，當(dāng)Ca = Cdod時(shí)，意即在電池到達(dá)電池將無(wú)法用以放電的一放電深度前，用以啟動(dòng)引擎將該電池重新充電。此外，經(jīng)過(guò)一段足夠時(shí)間(短如數(shù)分鐘到長(zhǎng)如數(shù)小時(shí))，使測(cè)得電導(dǎo)C中的減低與累積的實(shí)際電流放電Ci相關(guān)聯(lián)，及計(jì)算該電池的總絕對(duì)容量。換句話說(shuō)，為評(píng)估S0H，需要如上述Cc簡(jiǎn)單地除以Cn，但此計(jì)算未提供一實(shí)際值以用于電池中的充電量。然而，若在追蹤電池電導(dǎo)C中的變化時(shí)測(cè)量流進(jìn)或流出電池的實(shí)際電流量，則得出一準(zhǔn)確值以用于電池的實(shí)際能力。一旦如上述建立絕對(duì)能力范圍(滿到空，Ce到Cdod)，在每一完全充電情況， 建立一新值以用于Ce，及再開(kāi)始電流積分運(yùn)算過(guò)程。依此，在任何已知時(shí)間提供一高度準(zhǔn)確值以用于S0C。此外，因每次電池完全充電皆重新開(kāi)始電流積分運(yùn)算的過(guò)程，因此避免過(guò)量錯(cuò)誤的累積；因此該過(guò)程兼有自行學(xué)習(xí)及自行校準(zhǔn)兩者。此容許該過(guò)程用以評(píng)估未知額定尺寸及狀況的電池。此外，當(dāng)電池老化及SOH自然減低時(shí)，借由積分運(yùn)算電流流量以提供正確SOC的功用及準(zhǔn)確度仍高。一比喻有助于了解。假設(shè)一電池是一貯水槽，儲(chǔ)存未知初始能力Cm，但具有一簡(jiǎn)單計(jì)量器指明其裝滿的程度，隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)電池能力已減低，就像以碎石裝滿到一未知程度， 因此未知其目前能力Ce。先裝滿貯水槽，及記錄其位準(zhǔn)Ce。接著當(dāng)將釋出的水量作積分運(yùn)算時(shí)，貯水槽逐漸排空。在稍后一些時(shí)間再記錄其相關(guān)位準(zhǔn)Ca。Ca/Ce指明貯水槽已排空的程度；若為50%，及已釋出十加侖的水，則Ce是20加侖。從此，每次開(kāi)始重新裝滿貯水槽， 自20加侖減去釋出的水量以判定剩下的實(shí)際水量。此實(shí)際水量當(dāng)然同等于一電池的S0C。 此外，因上述的電池例子中借由比較Cn與Ce，以判定電池的相關(guān)S0H(在該貯水槽比喻中將是不可能)，因此能判定初始最大能力Cm，其將已大致等于Ce。圖10以流程圖顯示用以執(zhí)行此計(jì)算的一示范算法中的數(shù)個(gè)步驟。在此，該等步驟許多大致與圖3者完全相同，在此將省略其說(shuō)明。應(yīng)尚了解有許多修改及變化。因此，步驟100及101初始化使用的數(shù)個(gè)變量。在步驟102中，測(cè)量測(cè)試中的一電池的電導(dǎo)C及電壓V。使用美國(guó)專利申請(qǐng)案序號(hào)11/984,669中揭示的UR測(cè)試完成此測(cè)量，及再總結(jié)如下，若合適，或借由另一方法以測(cè)量C及V。在步驟103中此等值與儲(chǔ)存值Ca 及Va比較，及在步驟113中判定其變化率；在步驟114中，此變化率用以設(shè)定重復(fù)該過(guò)程的時(shí)間間隔T。步驟116判定該電池是否接著完全充電及正充電；若是，在步驟115中Cc設(shè)定成等于測(cè)量值C。若不是，但若在步驟118判定電池已充電而非正充電，則Cn設(shè)定成等于 C，及Ci (該積分運(yùn)算的電流值，如上述橫跨一分流或另外情況所測(cè)量)設(shè)定成等于零。若電池未完全充電，則控制直接跳到方塊104，其中Cd(代表待許可最大放電深度)設(shè)定成等于fdd*Cc，及Ceol設(shè)定成等于feol*Cc。(Ce作為用于此等數(shù)量的參考值，以便壽命終點(diǎn)目標(biāo)值Ceol及最大許可放電深度值Cd未隨著電池老化而有所不同)。因此，當(dāng)電池不時(shí)完全充電時(shí)，將重復(fù)比較C的能力值加以更新以反映電池的狀態(tài)，借此"自行校準(zhǔn)"該元件，以便例如電流積分中的錯(cuò)誤不會(huì)隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)而累積。在步驟105，測(cè)量通過(guò)分流的電流I及乘以消逝時(shí)間T以得到一積分值以用于總能量流量，及借此更新Ci。在步驟105A中，其在該元件在安裝初始化時(shí)執(zhí)行，或在使用期間不時(shí)地執(zhí)行，判定一標(biāo)度因子SF用以將該積分運(yùn)算的電流流量用的值Ci轉(zhuǎn)換成數(shù)個(gè)能力值，如通常對(duì)電池的電導(dǎo)測(cè)量作出響應(yīng)所判定。如以下討論來(lái)判定該標(biāo)度因子SF。在步驟 106中，比較Ci與SF以判定用于SOC的瞬間值(電流)，意即得出用于SOC的一值以回應(yīng)電流流量Ci的測(cè)量。在步驟107中，判定S0C，以傳導(dǎo)性的函數(shù)表示，例如用以確認(rèn)該轉(zhuǎn)換
25值SF。在步驟108中，比較Cn、Cc與Ceol以判定S0H。在步驟109中，比較SOC與SOH以警示數(shù)個(gè)極限，若適當(dāng)，則在步驟110提供一警示。不然，在步驟111將該等結(jié)果顯示在一輸出元件上。如步驟112所示，在一時(shí)間間隔T后重復(fù)該過(guò)程。更特定地，若想要基于該電流流量的測(cè)量以提供一進(jìn)行值以用于S0C，則必須判定從100% SOC到0% SOC對(duì)應(yīng)到電池放電的電流量。然而，當(dāng)測(cè)量所提供的總電流量時(shí)，明顯地不想要借由電池完全放電來(lái)作判定。反而，根據(jù)本發(fā)明的一概念，本發(fā)明的過(guò)程包括一初始化性能步驟，用以判定電荷流量與電導(dǎo)變化之間的關(guān)系。例如，執(zhí)行一完全充電電池的 Cn,及用于Cdd的一值判定為fdd*Cn。因此Cdd對(duì)應(yīng)到0% SOC0當(dāng)積分運(yùn)算電流流量及監(jiān)控電池電導(dǎo)中的變化時(shí)，該完全充電電池接著僅需要部分地放電；接著預(yù)測(cè)對(duì)應(yīng)到0% SOC 的放電的電流流量。例如，若Cn是200姆歐(MHO)及fdd是0. 5，則Cdd將會(huì)是100姆歐。 假設(shè)當(dāng)C下降到150姆歐時(shí)，記錄一總電流流量是10安培，則SOC將會(huì)是100-[ (200-150) / O00-100)]，或50%;由此將立即看出從100% SOC到0% SOC電池放電所需的總電流將是 20安培。此建立之后相關(guān)該特定電池待利用的標(biāo)度因子SF。在此范例中，SF是5，即測(cè)得的電流乘以5及減去Cc的姆歐數(shù)以得到C，其接著與Cdd比較而得到S0C。然后，每次已知電池完全充電，SOC重新設(shè)定成100%，及然后監(jiān)控的電流隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)用以追蹤S0C。診斷式充電系統(tǒng)圖11根據(jù)本發(fā)明以電子方塊圖說(shuō)明用以評(píng)估一電池狀況的一裝置160。用以測(cè)量該電池電導(dǎo)的基本電路及技術(shù)如美國(guó)專利申請(qǐng)案序號(hào)11/984，669中所揭示。裝置160包括一穩(wěn)壓電路161用以在操作中供應(yīng)一穩(wěn)定電壓到裝置160，一 MCU(微處理器控制單元)162 用以控制裝置160，及用以在數(shù)個(gè)模擬至數(shù)字(A/D)輸入，在連接到MCU 162的電路中的數(shù)個(gè)點(diǎn)測(cè)量電壓，一負(fù)載電阻值R 163，一瞬間電流控制電路165，及一 1/0(輸出入)單元 167。I/O單元167可用熟諳此藝者熟悉的數(shù)個(gè)方式實(shí)施，如作為一或多個(gè)顯示器、一鍵盤(pán)輸入、一無(wú)線通訊元件，及因特網(wǎng)的無(wú)線存取。更特定地，裝置160包括一瞬間電流控制電路165，實(shí)施為二并聯(lián)晶體管Ql及Q2， 各代表一控制負(fù)載，加以連接以便令Ql與Q2任一者或兩者將電流自電池B經(jīng)由一電阻R 163吸引出。對(duì)來(lái)自MCU 162的數(shù)個(gè)控制信號(hào)作出響應(yīng)，自電池B控制地吸引出大〃瞬間〃 電流(意即在極短時(shí)間內(nèi)吸引的大電流，以便限制消散的電量)，該電池將由第一及第二晶體管加以評(píng)估。若僅Ql導(dǎo)通，則使用連接16 及163D測(cè)量橫跨R的一參考負(fù)載電壓VLR ； 接著令Q2導(dǎo)通。因Ql與Q2是并聯(lián)且具有內(nèi)部電阻，因此將吸引一不同電流量，及測(cè)量橫跨R的一不同負(fù)載電壓VLL。接著由MCU借由VLR與VLL之間的差除以R算出自電池吸引出的電流I。當(dāng)僅有Ql導(dǎo)通時(shí)測(cè)得橫跨電池的電壓VBR及Ql與Q2兩者皆導(dǎo)通時(shí)測(cè)得的電壓VBL將已在同時(shí)間測(cè)得。接著借由VBR與VBL之間的差除以I算出電池的內(nèi)部電阻 r。在美國(guó)專利申請(qǐng)序號(hào)11/984，669文件中已揭示該內(nèi)部電阻測(cè)量的進(jìn)一步細(xì)節(jié)，該文件以引用方式并入本文中。接著反轉(zhuǎn)算出用于電池內(nèi)部電阻的值r，以得到電導(dǎo)C。根據(jù)本發(fā)明的一概念，圖11電路顯示，借由響應(yīng)一相關(guān)聯(lián)控制線168操作的一開(kāi)關(guān)SW1171連接到一充電器G或其它能量源170。顯示服務(wù)負(fù)載L 172的連接，為具有一對(duì)電壓感測(cè)連接176的一分流電阻174，用以測(cè)量流進(jìn)或流出電池B的電流。在以下范例中，假想初始想要判定一汽車內(nèi)安裝的一電池的狀況，然后追蹤其狀況及控制其充電。該儀器連接到該電池，理想地經(jīng)由開(kāi)爾文連接，如圖11所示。使用序號(hào)11/984，669詳細(xì)揭示的技術(shù)先測(cè)量?jī)?nèi)部電導(dǎo)以建立其Ce。接著供應(yīng)能量到充電源170將以該電池充電；繼續(xù)充電直到電壓及/或電導(dǎo)穩(wěn)定。接著將SOC當(dāng)作100%。接著將該電導(dǎo)值儲(chǔ)存為Ce，及重新供應(yīng)能量至該充電器；在足以容許表面電荷消散的一段時(shí)間后(或測(cè)量的電壓已穩(wěn)定后，指明表面電荷消散)，再測(cè)量該電導(dǎo)值及儲(chǔ)存為Cn。接著借由比較Cn 與Cc以判定S0H。接著使用電壓感測(cè)引線176以測(cè)量橫跨一已知電阻的分流174的電壓降，及以此追蹤SOC中的變化，在未來(lái)追蹤S0C。為提供剩余充電的一準(zhǔn)確測(cè)量，導(dǎo)出該電池實(shí)際容量(與SOH提供的"相關(guān)"容量相對(duì))的一標(biāo)示。如上述，此借由監(jiān)控隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)流進(jìn)流出電池的充電量，及測(cè)量其電導(dǎo)中的實(shí)際變化而完成。由MCU控制I/O元件，例如用以提供指明電池SOH及SOC的一輸出；例如SOC顯示為一百分比值，或顯示一值以用于電池中儲(chǔ)存的剩余能量。 本文中所揭示電池評(píng)估過(guò)程及設(shè)備的各種概念以各種方式結(jié)合，得到不同想望特性的元件，包括(但不限于)使充電速率最適化的電池充電器、用以判定未知起源電池的 SOH的電池評(píng)估設(shè)備，用于起止式車輛的充電及引擎啟動(dòng)控制系統(tǒng)，用于具有多個(gè)電池及充電源的船舶、軍車、卡車、RV休旅車等的電池監(jiān)控及充電源控制系統(tǒng)，用于小客車的電池監(jiān)控器，及其它許多裝置。因此，雖然已詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的數(shù)個(gè)特定實(shí)施例，但本發(fā)明未局限于此等實(shí)施例，而僅由后附申請(qǐng)專利范圍所限制。
權(quán)利要求
1.一種用以追蹤一電池隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)的健康狀態(tài)及充電狀態(tài)的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟每隔一段時(shí)間評(píng)估一代表該電池能力的參數(shù)，得到一串值Ca ； 判定用于Ca的該串值中達(dá)到的數(shù)個(gè)最大值，及儲(chǔ)存此等值以作為Ce ； 判定在該電池壽命期間由Ce達(dá)到的最大值，及儲(chǔ)存此值以作為Cm ； 借由比較Ce與Cm以判定該電池的健康狀態(tài)；及借由比較Ca與Ce以判定該電池的充電狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的追蹤一電池隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)的健康狀態(tài)及充電狀態(tài)的方法，其特征在于該方法尚包括借由比較Ce與一默認(rèn)值Ceol以預(yù)測(cè)初發(fā)電池故障的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的追蹤一電池隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)的健康狀態(tài)及充電狀態(tài)的方法，其特征在于Ceol設(shè)定為Cm的一預(yù)設(shè)部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的追蹤一電池隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)的健康狀態(tài)及充電狀態(tài)的方法，其特征在于該方法尚包括借由比較Ca與一用于最大許可放電深度的默認(rèn)值Cdod以控制該電池充電的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的追蹤一電池隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)的健康狀態(tài)及充電狀態(tài)的方法，其特征在于Cdod設(shè)定為Cm的一預(yù)設(shè)部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的追蹤一電池隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)的健康狀態(tài)及充電狀態(tài)的方法，其特征在于表示該電池能力的該參數(shù)是該電池的直流(DC)內(nèi)部電導(dǎo)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的追蹤一電池隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)的健康狀態(tài)及充電狀態(tài)的方法，其特征在于借由以下步驟的進(jìn)行以判定Ce 施加充電電流至該電池，直到判定該電池大體上完全充電； 中止施加充電電流至該電池；當(dāng)不再施加充電電流時(shí)，測(cè)量該完全充電電池的電導(dǎo)Cn ；及設(shè)定Ce等于Cn。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的追蹤一電池隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)的健康狀態(tài)及充電狀態(tài)的方法，其特征在于該電池已于充電后達(dá)到平衡時(shí)，執(zhí)行當(dāng)不再施加充電電流時(shí)測(cè)量該完全充電電池的電導(dǎo)Cn的該步驟。
9.一種用以追蹤一電池隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)的健康狀態(tài)及充電狀態(tài)的儀器，其特征在于，該儀器包括一測(cè)量電路，用以測(cè)量一表示該電池能力的參數(shù)，及用以每隔一段時(shí)間提供一信號(hào)以響應(yīng)該參數(shù)的一測(cè)量值，得到一串值Ca ；及一控制器，響應(yīng)該測(cè)量電路用以監(jiān)控該串值Ca，及用以 判定用于Ca的該串值中達(dá)到的該等最大值，及儲(chǔ)存此等值以作為Ce ； 判定在該電池壽命期間由Ce達(dá)到的最大值，及儲(chǔ)存該值以作為Cm ； 借由比較Ce與Cm以判定該電池的健康狀態(tài)；及借由比較Ca與Ce以判定該電池的充電狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的追蹤一電池隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)的健康狀態(tài)及充電狀態(tài)的儀器， 其特征在于該控制器尚借由比較Ce與一默認(rèn)值Ceol以預(yù)測(cè)初發(fā)電池故障。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的追蹤一電池隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)的健康狀態(tài)及充電狀態(tài)的儀器，其特征在于Ceol設(shè)定為Cm的一預(yù)設(shè)部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的追蹤一電池隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)的健康狀態(tài)及充電狀態(tài)的儀器， 其特征在于該控制器尚借由比較Ca與一用于最大許可放電深度的默認(rèn)值Cdod，以控制該電池的充電。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的追蹤一電池隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)的健康狀態(tài)及充電狀態(tài)的儀器， 其特征在于Cdod設(shè)定為Cm的一預(yù)設(shè)部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的追蹤一電池隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)的健康狀態(tài)及充電狀態(tài)的儀器， 其特征在于該測(cè)量電路測(cè)量該電池的DC內(nèi)部電導(dǎo)。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的追蹤一電池隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)的健康狀態(tài)及充電狀態(tài)的儀器， 其特征在于該儀器尚包括一可控式元件，用以施加充電電流至該電池，該元件對(duì)該控制器有反應(yīng)，其中該控制器借由以下步驟的進(jìn)行以判定Ce 當(dāng)監(jiān)控該電池的狀況時(shí)，令充電電流施加至該電池直到該控制器判定該電池大體上完全充電；中止充電電流施加至該電池；當(dāng)充電電流不再施加充電電流時(shí)，測(cè)量該完全充電電池的電導(dǎo)Cn ；及設(shè)定Ce等于Cn。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的追蹤一電池隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)的健康狀態(tài)及充電狀態(tài)的儀器， 其特征在于該控制器尚判定該電池于充電后何時(shí)已達(dá)到平衡，及當(dāng)不再施加充電電流時(shí)， 接著測(cè)量該完全充電電池的電導(dǎo)Cn。
全文摘要
本發(fā)明相關(guān)于用以判定一電池狀況的現(xiàn)存技術(shù)借以通訊至一使用者(例如通訊至個(gè)人車輛所有人，或通訊至一車隊(duì)服務(wù)經(jīng)理)，或通訊至該車輛操作系統(tǒng)的該等方法中，及用以評(píng)估該電池狀況的該等方法中兩者的改進(jìn)。本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)一完全充電電池于充電期間與充電后測(cè)量的內(nèi)部電阻差異，與一新電池相比，用于一狀況差的電池的差異較大。本發(fā)明部分相關(guān)于數(shù)種利用此發(fā)現(xiàn)以評(píng)估一電池狀況的儀器及對(duì)應(yīng)方法。
文檔編號(hào)G01R31/36GK102279368SQ20101029152
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2008年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月23日
發(fā)明者安竹·卡芬斯, 黃永升 申請(qǐng)人:安竹·卡芬斯, 黃永升