專利名稱：用于測量電池內(nèi)阻的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容一般地涉及測量電池內(nèi)阻，并且具體地涉及一種用于測量電池的內(nèi)阻并且產(chǎn)生電池上更少的消耗而且比先前使用的測量系統(tǒng)更快速地實(shí)現(xiàn)電阻測量的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
電池的內(nèi)阻表明電池向負(fù)載或者電路供給電力的容量?？梢远ㄆ诘販y量內(nèi)阻以保證電池滿足預(yù)定健康狀態(tài)(State of Health, SOH)?；诟鞣N類型的電池(如鉛、鉛酸和鉛鈣電池)的現(xiàn)場測試，一旦內(nèi)阻增加至高于它的標(biāo)稱值25%，電池就不能滿足它的容量要求并且無法進(jìn)行容量測試?，F(xiàn)在參照?qǐng)D1，示出了電池電阻的示意模型。該模型包括自然電容Xc、機(jī)電電阻& 和金屬電阻IV金屬電阻&與機(jī)電電阻&和自然電容Xc的并聯(lián)組合串聯(lián)。機(jī)電電阻&代表電池的內(nèi)阻并且包括電阻RPASTE、REi mE和I SEPEEATOK的串聯(lián)組合。 Rpaste代表在電池的金屬網(wǎng)格上使用的單元漿(cell paste)呈現(xiàn)的電阻。RElEC ote代表電池中的電解液的電阻。&ΕΡΕΚΑΤ。Κ代表電池中的隔膜(s^arator)的電阻。金屬電阻 Rm 包括電阻 Rqeid to post、Rgeidλ Rstrap、^terminal post 白勺串聯(lián)組合。Rgrid to post 代表在電池接柱與連接多個(gè)電池單元的金屬網(wǎng)格之間的結(jié)電阻呈現(xiàn)的電阻。Rckid代表金屬網(wǎng)格呈現(xiàn)的電阻。&ΤΚΑΡ代表將電池接柱連接到另一電池的接柱的傳導(dǎo)條或者線呈現(xiàn)的電阻。 Rp0ST代表電池接柱呈現(xiàn)的電阻?，F(xiàn)在參照?qǐng)D2，示波器跡線示出了在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行的內(nèi)阻測試期間的電池電壓的例子。跡線20代表電池電壓。水平軸22代表每個(gè)劃分為IOOmS的時(shí)間。在時(shí)間M 之前，電池電壓處于浮充電壓。浮充電壓是在電池完全充滿電并且無負(fù)載時(shí)的電池電壓。在時(shí)間24，向電池施加電負(fù)載。電池電壓在時(shí)間沈呈指數(shù)下降至負(fù)載電壓。電池內(nèi)阻可以估計(jì)為Δν/Ι，其中ΔΥ是無負(fù)載電壓與負(fù)載電壓之差，并且I是電池電流。在時(shí)間沈之后，去除負(fù)載并且電池電壓恢復(fù)至浮充電壓。圖2示出了電池電阻測試的每個(gè)迭代可能耗時(shí)約400mS。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面中，本公開內(nèi)容涉及一種用于測量電池的內(nèi)阻的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以包括處理器；負(fù)載模塊，用于響應(yīng)于處理器在電池兩端施加負(fù)載；電流感測子系統(tǒng)，用于感測流向負(fù)載模塊的電流并且根據(jù)電流來生成感測電流信號(hào)；以及復(fù)用器子系統(tǒng)，與電流感測子系統(tǒng)連通用于檢測在電池兩端耦合和從電池釋放負(fù)載模塊時(shí)的電壓，并且根據(jù)電壓來生成電壓信號(hào)；以及濾波和放大子系統(tǒng)，用于響應(yīng)于復(fù)用器子系統(tǒng)對(duì)每個(gè)電壓信號(hào)的電平進(jìn)行濾波和放大以產(chǎn)生處理器在確定電池的內(nèi)阻時(shí)所使用的成對(duì)修改的電壓信號(hào)。在另一方面中，本公開內(nèi)容涉及一種用于測量電池的內(nèi)阻的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以包括處理器；負(fù)載模塊，用于響應(yīng)于處理器在電池兩端施加負(fù)載；電流感測子系統(tǒng)，用于感測流向負(fù)載模塊的電流并且根據(jù)電流來生成感測電流信號(hào)；以及復(fù)用器模塊，與電流感測子系統(tǒng)連通用于檢測在負(fù)載模塊兩端的電壓并且根據(jù)電壓來生成成對(duì)電壓信號(hào)，一個(gè)電壓信號(hào)是在電池兩端耦合負(fù)載時(shí)，而一個(gè)電壓信號(hào)是在電池兩端未耦合負(fù)載時(shí)；以及電平移位、濾波和放大子系統(tǒng)，響應(yīng)于復(fù)用器模塊和電流感測子系統(tǒng)，對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行濾波以減少每個(gè)電壓信號(hào)的帶寬，以由此產(chǎn)生帶寬減少的電壓信號(hào)；對(duì)帶寬減少的電壓信號(hào)進(jìn)行電平移位以產(chǎn)生電平移位的電壓信號(hào)；并且放大電平移位的電壓信號(hào)以產(chǎn)生成對(duì)修改的電壓信號(hào)，并且其中修改的電壓信號(hào)在已經(jīng)向電池施加負(fù)載之后隨著電池恢復(fù)而形成電平移位的電壓信號(hào)的電壓階躍的放大部分。在另一方面中，本公開內(nèi)容涉及一種用于測量電池的內(nèi)阻的方法。該方法可以包括在電池的成對(duì)端子兩端施加負(fù)載；感測流過負(fù)載的電流并且根據(jù)電流來生成感測的電流信號(hào)；測量在電池兩端的電壓改變以產(chǎn)生電壓信號(hào)；對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行濾波以產(chǎn)生帶寬減少的電壓信號(hào)；對(duì)帶寬減少的電壓信號(hào)進(jìn)行電平移位以產(chǎn)生移位的電壓信號(hào)；放大移位的電壓信號(hào)以產(chǎn)生放大的電壓信號(hào)；并且使用放大的電壓信號(hào)和感測的電流信號(hào)以計(jì)算電池的內(nèi)阻。


這里描述的附圖僅出于示例目的而不用來以任何方式限制本公開內(nèi)容的范圍。圖1是示出了典型現(xiàn)有技術(shù)的電池的電池電阻的示意模型；圖2是示出了在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行內(nèi)阻測試期間的電池電壓的例子的示波器跡線.
一入 ，圖3A是根據(jù)本公開內(nèi)容一個(gè)方面的電池測試器的一個(gè)實(shí)施例的框圖；圖;3B是圖3A的電池測試器的電平移位、濾波和放大子系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的框圖；圖4是示出了在圖3A的電池測試器進(jìn)行電池電阻測試之時(shí)可能在受測試的電池兩端出現(xiàn)的電壓波形的例子的示波器跡線；圖5是圖4中所示示波器跡線的部分的放大圖，該圖更詳細(xì)地圖示了圖1的電池測試器分析的電壓波形的階躍部分；并且圖6是示出了圖3A的系統(tǒng)可以進(jìn)行的操作的流程圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參照?qǐng)D3A，示出了根據(jù)本公開內(nèi)容一個(gè)方面的電池測試器50的一個(gè)實(shí)施例的功能框圖。電池測試器50可以采用電平移位、濾波和放大模塊52。為了方便，該部件將通篇簡稱為“放大模塊” 52，其中理解放大模塊52不僅僅執(zhí)行放大功能。放大模塊52還可以包括高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)模塊52a。放大模塊52的速度允許電池測試器50利用電池的性質(zhì)以進(jìn)行比現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)可能的電池電阻測試更快的電池電阻測試。在圖3A中圖示了電池40-1.....40-N并且為了方便將它們統(tǒng)一簡稱為“電池40”。
電池40串聯(lián)連接以形成電池串42。將電池40-N表示為相連接的受測試的電池；然而應(yīng)當(dāng)理解任意電池40可以是受測試的電池。電池測試器50可以包括處理器M。處理器M與計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器56連通。存儲(chǔ)器56可以存儲(chǔ)由處理器M執(zhí)行的指令。指令可以實(shí)施如下方法控制向受測試的電池 40-N施加的負(fù)載、經(jīng)由復(fù)用器(MUX)模塊58和放大模塊52讀取電池電流和電池電壓，并且基于讀數(shù)來計(jì)算受測試的電池40-N的電池內(nèi)阻。處理器M可以經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)模塊60和光纖或者有線網(wǎng)絡(luò)模塊62中的至少一個(gè)模塊傳達(dá)讀數(shù)和電池電阻估計(jì)?？商鎿Q地，這樣的信息可以存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存檔74中，數(shù)據(jù)存檔74可選地包括可拆卸存儲(chǔ)器用于在以后時(shí)間的后續(xù)分析。處理器M可以經(jīng)由溫度模塊 64讀取受測試的電池40-N的溫度。溫度模塊64可以包括提供如下電信號(hào)的熱電偶和熱敏電阻，該電信號(hào)表明受測試的電池40-N的溫度?？膳渲秘?fù)載模塊70可以用來選擇性地向電池串42施加負(fù)載。負(fù)載模塊70可以包括按照來自處理器M的適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)、在電池串42兩端或者僅在電池串42的一個(gè)或者多個(gè)單獨(dú)的電池的子集兩端選擇性地并聯(lián)連接的多個(gè)負(fù)載電阻器。更具體地，由處理器 M控制的晶體管或者其它適當(dāng)?shù)拈_關(guān)元件可以開關(guān)負(fù)載，使得可以在電池串42兩端耦合具體所期望的負(fù)載。在一個(gè)方面中，負(fù)載模塊70可以包括由晶體管或者其它適當(dāng)?shù)拈_關(guān)元件開關(guān)的4歐姆負(fù)載、3歐姆負(fù)載和0. 3歐姆負(fù)載。然而負(fù)載模塊70可以包括更大或者更少數(shù)目的可開關(guān)負(fù)載，并且具體的電阻值4、3和0. 3歐姆僅為示例，因?yàn)槠渌娮柝?fù)載可以用來滿足具體應(yīng)用的需要。處理器M可以基于存儲(chǔ)器56中存儲(chǔ)的表來選擇負(fù)載組合。該表可以表明針對(duì)電池串42中的電池電壓和電池40的數(shù)目的特定組合來打開哪個(gè)或者哪些負(fù)載。電池測試器50還可以包括生成如下信號(hào)的電流感測模塊72，該信號(hào)代表流過電池串 42的電流量。電流感測模塊可以包括向復(fù)用器模塊58提供信號(hào)的0.01歐姆的分流電阻器。在一個(gè)例子中，0. 01歐姆的分流電阻器可以具有1. 0%的初始容差和75ppm/°C的溫度系數(shù)。在一個(gè)例子中，分流電阻器在電池串42兩端耦合的施加時(shí)間持續(xù)時(shí)間限于約50ms， 并且更優(yōu)選地限于持續(xù)時(shí)間約為IOms的脈沖。復(fù)用器模塊58選擇性地將多個(gè)信號(hào)之一耦合到A/D模塊52的輸入。在復(fù)用器模塊58的輸入處的信號(hào)包括在負(fù)載和無負(fù)載條件之下獲得的受測試的電池的電壓和來自電流感測模塊72的信號(hào)。如果未使用復(fù)用器模塊58，則可以分別采用兩個(gè)A/D模塊52來數(shù)字化電池電壓信號(hào)和來自電流感測模塊72的信號(hào)。電力供給模塊76可以用來調(diào)節(jié)來自電池串42的電力以向電池測試器50的各種部件供電。為了方便，已經(jīng)省略從電力供給模塊76到電池測試器50的各種部件的連接線。 可選地，可以在電池測試器50中包括獨(dú)立電池78以向用于向電池測試器的各種部件供電的電力模塊76提供電力。這將無需從電池串42獲得電力以向電池測試器50的部件供電?，F(xiàn)在參照?qǐng)D:3B，框圖示出了放大模塊52的一個(gè)示例性實(shí)施例。放大模塊52可以包括對(duì)來自復(fù)用器模塊58的信號(hào)進(jìn)行濾波的可選低通濾波器(“LPF”)模塊59。在一個(gè)實(shí)施例中，LPF模塊59形成如下濾波器，該濾波器提供在約IKHz與50KHz之間的截止頻率。 在一個(gè)具體實(shí)施例中，LPF濾波器模塊59形成如下處理器可配置濾波器，該濾波器具有在用于電壓、電流、電池單元間和級(jí)間(intercell and intertier)測量的IkHz與用于電阻測量的50kHz之間可選擇的截止頻率。經(jīng)由從處理器M接收的控制信號(hào)進(jìn)行精確截止頻率的選擇。LPF模塊59的輸出與運(yùn)算放大器61的第一輸入(例如非反相輸入)連通。可以向運(yùn)算放大器61的第二輸入(例如反相輸入)施加基準(zhǔn)電壓。基準(zhǔn)電壓可以由數(shù)模(D/A) 模塊63生成，在一個(gè)實(shí)施例中數(shù)模(D/A)模塊63可以形成8位D/A模塊。D/A模塊63可以由處理器M編程。運(yùn)算放大器61的輸出基于在它的第一和第二輸入兩端的電壓差生成電壓。向運(yùn)算放大器61的第一輸入提供的信號(hào)可以被認(rèn)為是“帶寬減少的信號(hào)”，因?yàn)樵撔盘?hào)已經(jīng)由LPF模塊50濾波。向運(yùn)算放大器61的第二輸入施加的輸入信號(hào)可以被認(rèn)為是基準(zhǔn)信號(hào)，因?yàn)樵撔盘?hào)分量旨在于幫助對(duì)復(fù)用器模塊58測量的電壓信號(hào)的電平進(jìn)行移位。在一個(gè)例子中，D/A模塊63可以施加適用于按照預(yù)定因子，如因子四，來縮減測量的電壓信號(hào)的基準(zhǔn)信號(hào)。當(dāng)處理電壓時(shí)，運(yùn)算放大器61的輸出可以被認(rèn)為是“電平移位的電壓信號(hào)”。D/A模塊63和運(yùn)算放大器61操作用以進(jìn)行合作地、選擇性地DC移位和/或放大由LPF模塊59提供的帶寬減少的信號(hào)。對(duì)帶寬減少的信號(hào)進(jìn)行移位之所以有利是因?yàn)檫@去除了它的部分DC電壓，這允許它隨后被放大而不超過放大模塊52的A/D模塊52a的范圍。放大帶寬減少的信號(hào)也允許更容易分辨小電壓階躍。最終結(jié)果是增加了電池電壓階躍 Δ V的動(dòng)態(tài)范圍，這在分析的電池電壓階躍內(nèi)允許更大的A/D分辨率(即增加的A/D計(jì)數(shù)的數(shù)目)。 可以向可編程增益放大器65施加運(yùn)算放大器61的輸出。放大器65的增益可以由處理器M控制。在一個(gè)實(shí)施例中，放大器65的增益可以由處理器M選擇成增益1、10或者40以優(yōu)化所得電壓測量。放大器65的輸出可以被認(rèn)為是可以由第二 LPF模塊67濾波的“修改的”電壓信號(hào)?？梢葬槍?duì)受測試的電池的負(fù)載和無負(fù)載條件產(chǎn)生修改的電壓信號(hào)。 在一些實(shí)施例中，第二 LPF模塊67可以實(shí)施為五階巴特沃斯(Butterworth)濾波器。截止頻率可以是25kHz。第二 LPF模塊67的輸出與A/D模塊52a的輸入連通。在一些實(shí)施例中，A/D 模塊 52a 可以是逐次逼近寄存器(Successive Approximation Register，SAR) ADC。 A/D模塊的分辨率5 可以是16位。A/D模塊5 將A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果傳達(dá)到處理器M。現(xiàn)在參照?qǐng)D4，示波器跡線示出了在電池測試器50進(jìn)行電池電阻測試之時(shí)在受測試的電池(例如電池40-N)兩端出現(xiàn)的電壓波形的例子。跡線100代表電池電壓。在時(shí)間 102，負(fù)載模塊70向電池串42施加負(fù)載。在一個(gè)例子中，負(fù)載代表持續(xù)時(shí)間為IOms的脈沖。 首先對(duì)在負(fù)載電阻兩端的分流電壓進(jìn)行采樣、并且此后允許例如約為5ms的短時(shí)間延遲以允許復(fù)用器模塊58穩(wěn)定(settle)也可以是有利的。當(dāng)負(fù)載耦合到受測試的電池(例如電池40-N)時(shí)，電池電壓以第一、快速的速率減少直至?xí)r間104。在時(shí)間104，電池電壓開始以比它在時(shí)間102與104之間的時(shí)段期間減少的速率更慢的速率減少。在時(shí)間106，處理器M從電池串42斷開(S卩“釋放”)負(fù)載模塊 70。從時(shí)間106直至?xí)r間108，電池電壓然后以第一、快速的速率增加。在時(shí)間108，電池電壓開始以比它在時(shí)間106與108之間的時(shí)段期間增加的速率更慢的速率增加。電池電壓在時(shí)間108之后繼續(xù)增加或者恢復(fù)。受測試的電池的內(nèi)阻可以估計(jì)為Δν/Ι，其中Δ V是分別在時(shí)間102和104的電壓之差或者分別在時(shí)間106和108的電壓之差。時(shí)間102對(duì)應(yīng)于向電池串42施加負(fù)載的瞬間，并且時(shí)間106與從電池串42釋放(即去除)負(fù)載的瞬間重合。時(shí)間104表示電壓波形從它的快速的下降速率轉(zhuǎn)變成較慢的下降速率的時(shí)間點(diǎn)。時(shí)間108表示電壓波形從快速的增加速率轉(zhuǎn)變成較慢的增加速率的時(shí)間點(diǎn)?，F(xiàn)在參照?qǐng)D5，示出了按照因子250來放大的圖4的電壓波形跡線100的視圖。高度放大的視圖更詳細(xì)地示出了在時(shí)間106與108之間形成的電壓“階躍”和在時(shí)間108開始向較慢電壓增加的轉(zhuǎn)變。應(yīng)當(dāng)理解在時(shí)間106與108之間的流逝時(shí)間(以及類似地在時(shí)間102與104之間的流逝時(shí)間)被期望范圍基于電池串42中的電池類型和數(shù)量以及電池 40的健康狀態(tài)從約2微秒到約400微秒。最終結(jié)果是增加了圖4和圖5中所示電壓“階躍” 的動(dòng)態(tài)范圍，這對(duì)于更小的輸入電壓改變而言造成更大的A/D轉(zhuǎn)換器計(jì)數(shù)差異。作為電池測試器50的潛在性能的一個(gè)具體例子，考慮應(yīng)用30A的測試電流和內(nèi)阻為100微歐姆的受測試的電池GO-N)。測量的電壓將近似為3mV。在沒有放大模塊52提供的增益時(shí)，A/D模塊5 將近似地測量3mV/62. 5 μ V,這將近似等于48次計(jì)數(shù)。這將少于每微歐姆1個(gè)計(jì)數(shù)。在放大模塊52的轉(zhuǎn)移函數(shù)中包括增益40將明顯增加每微歐姆的計(jì)數(shù)次數(shù)如下(3mv/62. 5 μ V) * 40 = 1920 次計(jì)數(shù)；并且1920次計(jì)數(shù)/100微歐姆=每微歐姆的近似19. 2次計(jì)數(shù)，這將最小可檢測分辨率設(shè)置成少于1微歐姆。也應(yīng)當(dāng)理解，圖4-5中所示估計(jì)電池電阻的方法比現(xiàn)有技術(shù)的方法快若干倍。負(fù)載電流的短暫持續(xù)時(shí)間允許負(fù)載模塊70采用比現(xiàn)有技術(shù)更小(即具有更少的吸收能量的熱質(zhì)量)的負(fù)載。同時(shí)，負(fù)載電流的短暫持續(xù)時(shí)間與現(xiàn)有技術(shù)相比，對(duì)受測試的電池放電更少。負(fù)載電流的短暫持續(xù)時(shí)間還允許在比使用現(xiàn)有技術(shù)的方法時(shí)更少的時(shí)間內(nèi)完成所有電池40的電池電阻測試。負(fù)載電流的短暫持續(xù)時(shí)間和在時(shí)間106與108之間的流逝時(shí)間(以及類似地在時(shí)間102與104之間的流逝時(shí)間)的短暫持續(xù)時(shí)間需要適當(dāng)快速的A/D模塊52a。在一些實(shí)施例中，可以用逐次逼近寄存器(SAR)模數(shù)轉(zhuǎn)換器來實(shí)施A/D模塊52a。在一些實(shí)施例中， A/D模塊5 提供16位結(jié)果?？梢栽黾踊蛘邷p少位數(shù)以分別增加和減少電池電阻估計(jì)的分辨率。參照?qǐng)D6，圖示了流程圖200，該流程圖提供了電池測試器50在進(jìn)行電池電阻確定的操作期間可以進(jìn)行的各種操作。在操作202，處理器M可以選擇要向電池串42(或者可替代地僅向電池42的電池子集)施加的負(fù)載。在操作204，可以在電池串42兩端施加來自負(fù)載模塊70的所選負(fù)載。在操作206，電流感測模塊72可以對(duì)流過所選負(fù)載的分流電阻器的電流進(jìn)行采樣并且提供給處理器M。在操作208，復(fù)用器模塊58感測在電池單元測量點(diǎn)兩端的電壓。在操作210，可以從溫度模塊64獲得受測試的電池的溫度。在操作212，放大模塊52可以進(jìn)行對(duì)分流電阻器兩端的感測電壓的電平移位、濾波和放大以產(chǎn)生負(fù)載、修改的電壓信號(hào)。在操作214，處理器M可以釋放負(fù)載。在操作216，復(fù)用器模塊58可以獲得在電池單元測量點(diǎn)兩端的無負(fù)載電壓。在操作218，再次進(jìn)行感測電壓信號(hào)的電平移位、 濾波和放大以產(chǎn)生用于無負(fù)載電壓測量的無負(fù)載、修改的電壓信號(hào)。在操作220，處理器M 可以分析無負(fù)載、修改的電壓信號(hào)和負(fù)載、修改的電壓信號(hào)以確定電池內(nèi)阻。在操作222，處理器52可以使用有線網(wǎng)絡(luò)模塊62或者無線網(wǎng)絡(luò)模塊60之一將電池內(nèi)阻傳達(dá)到外部子系統(tǒng)(例如顯示器)?？商娲兀梢栽跀?shù)據(jù)存檔74中保存電池內(nèi)阻以供將來分析。已經(jīng)提供示例實(shí)施例使得本公開內(nèi)容將是透徹的并且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員完全傳達(dá)范圍。闡述了許多具體細(xì)節(jié)如具體部件、設(shè)備和方法的例子以提供對(duì)本公開內(nèi)容的實(shí)施例的透徹理解。本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚不需要運(yùn)用具體細(xì)節(jié)、示例實(shí)施例可以用許多不同形式來實(shí)施并且不應(yīng)理解為限制本公開內(nèi)容的范圍。在一些示例實(shí)施例中并未詳細(xì)描述公知過程、公知設(shè)備結(jié)構(gòu)和公知技術(shù)。這里所用術(shù)語僅出于描述特定示例實(shí)施例的目的而不用于進(jìn)行限制。如這里所用，除非上下文另有明示，單數(shù)形式“一個(gè)/ 一種”和“該/所述”可以用來也包括復(fù)數(shù)形式。 術(shù)語“包括”、“具有”為包含意義并且因此指明存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件、但是并不排除存在或者添加一個(gè)或者多個(gè)其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/ 或其組合。除非具體標(biāo)識(shí)為執(zhí)行順序，這里描述的方法步驟、過程和操作將不理解為必然要求它們以討論或者圖示的特定順序來執(zhí)行。也將理解可以采用附加或者替代步驟。當(dāng)元件或者層被稱為“在另一元件或者層上”、“對(duì)接到”、“連接到”或者“耦合到” 另一元件或者層時(shí)，它可以直接在另一元件或者層上或者對(duì)接、連接或者耦合到另一元件或者層，或者可以存在居間元件或者層。對(duì)照而言，當(dāng)元件或者層被稱為“直接在另一元件或者層上”、“直接對(duì)接到”、“直接連接到”或者“直接耦合到”另一元件或者層時(shí)，可以沒有居間元件或者層存在。應(yīng)當(dāng)以類似方式解釋用來描述元件之間關(guān)系的其它字眼(例如
“在......之間”比對(duì)“直接在......之間”、“相鄰”比對(duì)“直接相鄰”等)。如這里所用，
術(shù)語“和/或”包括一個(gè)或者多個(gè)關(guān)聯(lián)列舉項(xiàng)目中的任何或者所有組合。
權(quán)利要求
1.一種用于測量電池的內(nèi)阻的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括處理器；負(fù)載模塊，用于響應(yīng)于所述處理器在所述電池兩端施加負(fù)載；電流感測子系統(tǒng)，用于感測流向所述負(fù)載模塊的電流并且根據(jù)所述電流來生成感測電流信號(hào)；以及復(fù)用器子系統(tǒng)，與所述電流感測子系統(tǒng)連通，用于檢測在所述電池兩端耦合和從所述電池釋放所述負(fù)載模塊時(shí)的電壓，并且根據(jù)所述電壓來生成電壓信號(hào)；以及濾波和放大子系統(tǒng)，用于響應(yīng)于所述復(fù)用器子系統(tǒng)對(duì)每個(gè)所述電壓信號(hào)的電平進(jìn)行濾波和放大以產(chǎn)生所述處理器在確定所述電池的所述內(nèi)阻時(shí)所使用的成對(duì)修改的電壓信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述負(fù)載模塊包括可配置負(fù)載模塊，用于響應(yīng)于所述處理器、根據(jù)向所述負(fù)載模塊施加的控制信號(hào)在所述電池兩端施加多個(gè)不同負(fù)載之ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述復(fù)用器響應(yīng)于所述處理器將所述電壓信號(hào)和感測電流信號(hào)中的所選信號(hào)輸出到所述濾波和放大子系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述濾波和放大子系統(tǒng)包括用于對(duì)所述電壓信號(hào)進(jìn)行濾波并且產(chǎn)生帶寬減少的電壓信號(hào)的低通濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述濾波和放大子系統(tǒng)還包括用于對(duì)每個(gè)所述電壓信號(hào)進(jìn)行電平移位的電平移位部件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述濾波和放大子系統(tǒng)包括低通濾波器，用于生成帶寬減少的電壓信號(hào)；以及放大器，用于響應(yīng)于所述處理器、根據(jù)預(yù)定增益來放大所述帶寬減少的電壓信號(hào)以生成所述修改的電壓信號(hào)；以及所述修改的電壓信號(hào)形成濾波放大的電壓信號(hào)，其中所述處理器能夠分析來自所述濾波放大的電壓信號(hào)的階躍部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述預(yù)定增益包括所述處理器選擇的多個(gè)不同增Irft-Z-"‘ O
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括溫度模塊，用于監(jiān)視所述電池的溫度并且將表明所述電池的所述溫度的溫度信號(hào)提供給所述處理器的輸入。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括電力供給模塊，用于對(duì)來自用來向所述系統(tǒng)供電的所述電池的信號(hào)進(jìn)行濾波。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，還包括獨(dú)立電池，用于向所述電力供給模塊76供給電力。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述修改的電壓信號(hào)限定在已經(jīng)向所述電池施加所述負(fù)載之后、由于所述電池恢復(fù)而形成的電壓階躍的放大部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括以下模塊中的至少一個(gè)模塊無線網(wǎng)絡(luò)模塊，用于傳達(dá)所述處理器的與所述電池的所述內(nèi)阻有關(guān)的輸出；以及有線網(wǎng)絡(luò)模塊，用于傳達(dá)所述處理器的與所述電池的所述內(nèi)阻有關(guān)的輸出。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，還包括數(shù)據(jù)存檔，用于存儲(chǔ)由所述處理器生成的與所述電池的所述內(nèi)阻有關(guān)的信息。
14.一種用于測量電池的內(nèi)阻的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 處理器；負(fù)載模塊，用于響應(yīng)于所述處理器在所述電池兩端施加負(fù)載； 電流感測子系統(tǒng)，用于感測流向所述負(fù)載模塊的電流并且根據(jù)所述電流來生成感測電流信號(hào)；以及復(fù)用器模塊，與所述電流感測子系統(tǒng)連通，用于檢測在所述負(fù)載模塊兩端的電壓并且根據(jù)所述電壓來生成成對(duì)電壓信號(hào)，一個(gè)電壓信號(hào)是在所述電池兩端耦合所述負(fù)載時(shí)，而一個(gè)電壓信號(hào)是在所述電池兩端未耦合所述負(fù)載時(shí)；以及電平移位、濾波和放大子系統(tǒng)，響應(yīng)于所述復(fù)用器模塊和所述電流感測子系統(tǒng)， 對(duì)所述電壓信號(hào)進(jìn)行濾波以減少每個(gè)所述電壓信號(hào)的帶寬，以由此產(chǎn)生帶寬減少的電壓信號(hào)；對(duì)所述帶寬減少的電壓信號(hào)進(jìn)行電平移位以產(chǎn)生電平移位的電壓信號(hào)；并且放大所述電平移位的電壓信號(hào)以產(chǎn)生成對(duì)修改的電壓信號(hào)，并且其中所述修改的電壓信號(hào)在已經(jīng)向所述電池施加負(fù)載之后、隨著所述電池恢復(fù)而形成所述電平移位的電壓信號(hào)的電壓階躍的放大部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述負(fù)載模塊包括可配置負(fù)載模塊，用于響應(yīng)于所述處理器、根據(jù)所述處理器向所述負(fù)載模塊施加的控制信號(hào)在所述電池兩端施加多個(gè)不同負(fù)載之一。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，還包括以下模塊中的至少一個(gè)模塊 溫度模塊，用于感測所述電池的溫度并且向所述處理器提供相關(guān)信號(hào)；以及存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)所述處理器在所述系統(tǒng)的操作期間使用的信息。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述電平移位、濾波和放大子系統(tǒng)包括 低通濾波器，用于對(duì)所述電壓信號(hào)進(jìn)行濾波以產(chǎn)生帶寬減少的電壓信號(hào)；以及可變增益放大器，由來自所述控制器的增益信號(hào)進(jìn)行控制。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，還包括以下模塊中的至少一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)模塊，用于傳達(dá)所述處理器的與所述電池的所述內(nèi)阻有關(guān)的輸出；以及有線網(wǎng)絡(luò)模塊，用于傳達(dá)所述處理器的與所述電池的所述內(nèi)阻有關(guān)的輸出。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，還包括以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng) 獨(dú)立電池，用于向所述系統(tǒng)提供電力；以及數(shù)據(jù)存檔，用于存儲(chǔ)與所述電池的內(nèi)阻有關(guān)的信息以供將來使用。
20.一種用于測量電池的內(nèi)阻的方法，所述方法包括 在所述電池的成對(duì)端子兩端施加負(fù)載；感測流過所述負(fù)載的電流并且根據(jù)所述電流來生成感測的電流信號(hào)； 測量在所述電池兩端的電壓改變以在所述電池兩端施加所述負(fù)載時(shí)和在從所述電池釋放所述負(fù)載時(shí)產(chǎn)生成對(duì)電壓信號(hào)；對(duì)所述電壓信號(hào)進(jìn)行濾波以產(chǎn)生帶寬減少的電壓信號(hào)； 對(duì)所述帶寬減少的電壓信號(hào)進(jìn)行電平移位以產(chǎn)生移位的電壓信號(hào)； 放大所述移位的電壓信號(hào)以產(chǎn)生放大的電壓信號(hào)；并且使用所述放大的電壓信號(hào)和所述感測的電流信號(hào)以計(jì)算所述電池的所述內(nèi)阻。
全文摘要
在一個(gè)方面中，本發(fā)明內(nèi)容涉及一種用于測量電池的內(nèi)阻的系統(tǒng)(50)。該系統(tǒng)可以包括處理器(54)；負(fù)載模塊(70)，用于響應(yīng)于處理器在電池兩端施加負(fù)載；電流感測子系統(tǒng)(72)，用于感測流向負(fù)載模塊的電流并且根據(jù)電流來生成感測電流信號(hào)；復(fù)用器模塊(58)，與電流感測子系統(tǒng)連通，用于檢測在電池兩端耦合和從電池釋放負(fù)載時(shí)的電壓，并且根據(jù)電壓來生成電壓信號(hào)；以及濾波和放大子系統(tǒng)(52)，用于響應(yīng)于復(fù)用器模塊對(duì)每個(gè)電壓信號(hào)的電平進(jìn)行濾波和放大以產(chǎn)生處理器在確定電池內(nèi)阻時(shí)所使用的修改的電壓信號(hào)。
文檔編號(hào)G01R31/36GK102216793SQ200980107882
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2009年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月5日
發(fā)明者愛德華·溫莎·德沃, 馬克·杰弗里·拉齊科夫斯基 申請(qǐng)人:利厄伯特公司