專利名稱：一種鋰電池電量監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鋰電池電量監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)電池剩余電量的精確測量，準確預估 電池剩余工作時間。
背景技術：
由于鋰電池具有能量高、無記憶等優(yōu)良特性，鋰電池在便攜設備中得到了廣泛的 應用。隨著便攜設備對電池電量準確指示、剩余工作時間精確預估的要求日益提高，現(xiàn)有的 鋰電池電量監(jiān)測系統(tǒng)越來越無法滿足用戶的需要?，F(xiàn)有的電池電量監(jiān)測系統(tǒng)主要使用電壓監(jiān)測法和庫倫計數(shù)法，其主要的弊端有1.電壓監(jiān)測法結合當前電池電壓和常溫放電曲線確定電池剩余電量。由于電壓監(jiān) 測法既沒有考慮負載條件的影響，也沒有考慮工作溫度的影響，所以電壓監(jiān)測法的測量結 果誤差較大。2.庫倫計數(shù)法通過不間斷的庫倫積分計算出消耗的電荷量，結合預知的電池容量 確定電池剩余容量。由于庫倫計數(shù)法不對電池容量進行周期矯正，所以隨著使用時間的加 長，庫倫計數(shù)法的誤差會逐漸增大。隨著電池使用時間的增長，電池容量會下降，電池阻抗會增加，這將導致電池運行 時間的縮短。由于電壓監(jiān)測法和庫倫計數(shù)法均無法解決以上問題，使用電壓檢測法和庫倫 計數(shù)法設計的電池電量監(jiān)測系統(tǒng)為了防止突然關機，必須預留能量，這將造成電能的浪費。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術解決問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種鋰電池電量監(jiān)測系統(tǒng)， 該方法動態(tài)更新電池容量，消除電池容量變化的影響，能夠?qū)崿F(xiàn)電池剩余電量的精確測量， 準確預估電池剩余工作時間。本發(fā)明的技術解決方案是一種鋰電池電量監(jiān)測系統(tǒng)，包括狀態(tài)監(jiān)測單元、電量記錄單元、阻抗跟蹤單元、運 算單元和鋰電池；其中狀態(tài)監(jiān)測單元監(jiān)測鋰電池當前的輸出電壓、輸出電流以及環(huán)境溫度，電量記 錄單元記錄鋰電池充電時的輸入電量和放電時的輸出電量；阻抗跟蹤單元在鋰電池每次充 電完成之后計算鋰電池內(nèi)部阻抗，運算單元則根據(jù)輸入數(shù)據(jù)計算鋰電池的剩余電量和鋰電 池的剩余工作時間； 在鋰電池充電時，狀態(tài)檢測單元監(jiān)測出鋰電池的輸入電流之后等待電量記錄單元 的查詢指令，狀態(tài)監(jiān)測單元收到所述查詢指令之后即將監(jiān)測到得鋰電池當前輸入電流發(fā)送 給電量記錄單元；電量記錄單元計算從鋰電池開始充電到鋰電池充電完成累計的輸入電量 Qfflax,并將所述累計輸入電量Qmax發(fā)送給運算單元，當鋰電池充電完成時，阻抗跟蹤單元開始 工作，計算鋰電池的當前內(nèi)阻，并將所述鋰電池的當前內(nèi)阻發(fā)送給運算單元；
在鋰電池放電時，狀態(tài)檢測單元監(jiān)測出鋰電池的輸出電流、輸出電壓和環(huán)境溫度之后等待電量記錄單元的查詢指令，狀態(tài)監(jiān)測單元收到所述查詢指令之后即將監(jiān)測到得鋰 電池當前輸出電流發(fā)送給電量記錄單元，同時將監(jiān)測到的鋰電池的輸出電壓和環(huán)境溫度發(fā) 送給運算單元；電量記錄單元計算從鋰電池開始放電到當前時刻鋰電池累計的輸出電量 Q (η)，并將所述累計輸出電量Q (η)發(fā)送給運算單元，由運算單元計算出鋰電池的剩余電量 和剩余工作時間。在鋰電池充電完成時，所述計算累計輸入電量Qmax通過如下公式進行
權利要求
1.一種鋰電池電量監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于包括狀態(tài)監(jiān)測單元、電量記錄單元、阻抗跟 蹤單元、運算單元和鋰電池；其中狀態(tài)監(jiān)測單元監(jiān)測鋰電池當前的輸出電壓、輸出電流以及環(huán)境溫度，電量記錄單 元記錄鋰電池充電時的輸入電量和放電時的輸出電量；阻抗跟蹤單元在鋰電池每次充電完 成之后計算鋰電池內(nèi)部阻抗，運算單元則根據(jù)輸入數(shù)據(jù)計算鋰電池的剩余電量和鋰電池的 剩余工作時間；在鋰電池充電時，狀態(tài)檢測單元監(jiān)測出鋰電池的輸入電流之后等待電量記錄單元的查 詢指令，狀態(tài)監(jiān)測單元收到所述查詢指令之后即將監(jiān)測到得鋰電池當前輸入電流發(fā)送給電 量記錄單元；電量記錄單元計算從鋰電池開始充電到鋰電池充電完成累計的輸入電量Qmax， 并將所述累計輸入電量Qmax發(fā)送給運算單元，當鋰電池充電完成時，阻抗跟蹤單元開始工 作，計算鋰電池的當前內(nèi)阻，并將所述鋰電池的當前內(nèi)阻發(fā)送給運算單元；在鋰電池放電時，狀態(tài)檢測單元監(jiān)測出鋰電池的輸出電流、輸出電壓和環(huán)境溫度之后 等待電量記錄單元的查詢指令，狀態(tài)監(jiān)測單元收到所述查詢指令之后即將監(jiān)測到得鋰電池 當前輸出電流發(fā)送給電量記錄單元，同時將監(jiān)測到的鋰電池的輸出電壓和環(huán)境溫度發(fā)送給 運算單元；電量記錄單元計算從鋰電池開始放電到當前時刻鋰電池累計的輸出電量Q(n)， 并將所述累計輸出電量Q(n)發(fā)送給運算單元，由運算單元計算出鋰電池的剩余電量和剩 余工作時間。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種鋰電池電量監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于在在鋰電池充電完 成時，所述計算累計輸入電量^iax通過如下公式進行
3.根據(jù)權利要求1所述的一種鋰電池電量監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述計算鋰電池內(nèi) 阻通過如下方式進行當鋰電池充電完成時，阻抗跟蹤單元通過先后兩次調(diào)整可變電阻的阻值，得到所述可變電阻的電壓值和電流值，阻抗跟蹤單元通過如下公式計算鋰電池內(nèi)阻 RB
4.根據(jù)權利要求1所述的一種鋰電池電量監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于在鋰電池放電時，所 述電量記錄單元計算從鋰電池開始放電到當前時刻鋰電池累計的輸出電量Q(n)通過如下 公式進行
5.根據(jù)權利要求1所述的一種鋰電池電量監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述計算鋰電池剩 余電量通過如下公式進行Qr = Qmax-Q ，其中，A為鋰電池剩余電量，Qfflax為鋰電池充電完成時的累計輸入電量，Q(η)為從鋰電 池開始放電到當前時刻鋰電池累計的輸出電量。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種鋰電池電量監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述計算鋰電池的 剩余工作時間通過如下步驟進行(1)通過公式Vstop(i)= Voc(stop)-RB*I(i)計算鋰電池的放電終止電壓Vstop(i)，其中， voc(stop)為放電終止電壓Vstop對應的電池開路電壓，為鋰電池默認參數(shù)凡為鋰電池內(nèi)阻， I(i)為鋰電池當前輸出電流；(2)根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測單元發(fā)送的當前環(huán)境溫度和當前輸出電流確定鋰電池放電曲線，根 據(jù)當前輸出電壓和步驟(1)中得到的放電終止電壓Vstop(i)確定鋰電池的剩余工作時間； 鋰電池放電曲線為預設參數(shù)。
7.根據(jù)權利要求3所述的一種鋰電池電量監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述可變電阻第一 次調(diào)整阻值R1的大小等于鋰電池的初始內(nèi)阻值。
8.根據(jù)權利要求3所述的一種鋰電池電量監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述可變電阻第二 次調(diào)整阻值R2的大小等于鋰電池經(jīng)循環(huán)充/放電500次后的內(nèi)阻值。
全文摘要
一種鋰電池電量監(jiān)測系統(tǒng)，包括狀態(tài)監(jiān)測單元、電量記錄單元、阻抗跟蹤單元、運算單元和鋰電池；狀態(tài)監(jiān)測單元監(jiān)測鋰電池當前的輸出電壓、輸出電流以及環(huán)境溫度，電量記錄單元記錄鋰電池充電時的輸入電量和放電時的輸出電量；阻抗跟蹤單元在鋰電池每次充電完成之后計算鋰電池內(nèi)部阻抗，運算單元則根據(jù)輸入數(shù)據(jù)計算鋰電池的剩余電量和鋰電池的剩余工作時間；本系統(tǒng)監(jiān)測鋰電池的整個充/放電過程，以一個完整的充放電時間為周期，基于積分法動態(tài)更新電池容量，消除電池容量變化的影響，在每次電池充滿電后啟動鋰電池阻抗跟蹤單元，實時更新鋰電池內(nèi)阻，最后綜合環(huán)境溫度、負載條件等計算鋰電池的剩余電量和剩余工作時間。
文檔編號G01R31/36GK102147450SQ201010617578
公開日2011年8月10日 申請日期2010年12月22日 優(yōu)先權日2010年12月22日
發(fā)明者俞能杰, 劉曉蕾, 張春澤 申請人:航天恒星科技有限公司