專利名稱：用于監(jiān)控蓄電池組的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種操作蓄電池組的方法和蓄電池組設(shè)備，更具體地講，本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)控蓄電池組的特性的方法和蓄電池組設(shè)備。
背景技術(shù)：
通常，可充電/可放電蓄電池(具體地講，二次蓄電池)通過電化學(xué)反應(yīng)進行化學(xué)能和電能之間的轉(zhuǎn)換，在所述電化學(xué)反應(yīng)中，由于充電/放電導(dǎo)致內(nèi)部活性物質(zhì)氧化/減少。二次蓄電池的性能受充電方法、放電深度、工作溫度、外部負載電平、充電/放電次數(shù)等的影響。
蓄電池分為裸電池和蓄電池組。裸電池只適應(yīng)于充電/放電，其上沒有安裝任何保護電路或控制電路。然而，蓄電池組具有裸電池和安裝在裸電池上的各種電路，并且與將使用它們的外部裝置一起被包裝。
電路控制二次蓄電池的充電/放電，并且當(dāng)蓄電池過充電/過放電時，電路被中斷從而延長蓄電池的壽命并保護用戶免于危險的情形。
然而，傳統(tǒng)蓄電池組不能在最佳條件下被使用/保養(yǎng)，并且不能準確地預(yù)測替換它們的確切時間。出現(xiàn)這種情況是因為傳統(tǒng)蓄電池組不能分別監(jiān)控其最大充電/放電電壓、最大充電/放電電流、裸電池的溫度、充電/放電開關(guān)的溫度以及蓄電池容量。然而，傳統(tǒng)蓄電池組能夠控制充電/放電條件，并能夠在過電壓或電流的情況下中斷它們的電路。
此外，傳統(tǒng)蓄電池組不能分別存儲諸如如上所述的充電/放電電壓、充電/放電電流、溫度和容量的數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)發(fā)送到外部裝置。這使得難以獲知蓄電池組出現(xiàn)故障的確切原因，并難以定期診斷它們。
此外，傳統(tǒng)蓄電池組不能基于蓄電池組的條件提供適當(dāng)?shù)木瘓蠡蛘哳A(yù)先避免失調(diào)以確保外部裝置的穩(wěn)定操作。這引起外部裝置的操作不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
因此，提供本發(fā)明以針對出現(xiàn)在現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題。本發(fā)明提供一種蓄電池組監(jiān)控設(shè)備和一種監(jiān)控蓄電池組的各種特性的方法，從而當(dāng)蓄電池組出現(xiàn)故障時，可獲知確切的原因。
為了實現(xiàn)此目的，提供了一種蓄電池組監(jiān)控設(shè)備，該設(shè)備包括適應(yīng)于用預(yù)定電壓充電/放電的裸電池。電壓傳感器感知裸電池的充電/放電電壓，并將該電壓作為預(yù)定電信號輸出。電流傳感器感知裸電池的充電/放電電流，并將該電流作為預(yù)定電信號輸出?？刂茊卧獙碾妷簜鞲衅骱碗娏鱾鞲衅鬏斎氲男盘栟D(zhuǎn)換成數(shù)字信號，根據(jù)預(yù)定控制命令操作和處理所述數(shù)字信號，并參考所輸入的電壓和電流來計算蓄電池容量。數(shù)據(jù)存儲單元存儲由控制單元處理的裸電池的充電/放電電壓、充電/放電電流和蓄電池容量。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于監(jiān)控蓄電池組的方法，該方法包括以下步驟當(dāng)可充電裸電池連接至充電器時，以預(yù)定間隔感知該裸電池的充電電壓、充電電流和溫度以及充電和放電開關(guān)的溫度。所述方法還包括存儲該裸電池的充電電壓、充電電流和溫度，充電和放電開關(guān)的溫度，以及預(yù)先計算的蓄電池容量。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于監(jiān)控蓄電池組的方法，該方法包括以下步驟當(dāng)可充電裸電池連接至外部裝置時，以預(yù)定間隔感知該裸電池的放電電壓、放電電流和溫度以及充電和放電開關(guān)的溫度。所述方法還包括存儲該裸電池的放電電壓、放電電流和溫度，充電和放電開關(guān)的溫度，以及預(yù)先計算的蓄電池容量。


圖1a是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例的蓄電池組監(jiān)控設(shè)備的方框圖；圖1b是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例的當(dāng)連接至外部裝置時的蓄電池組監(jiān)控設(shè)備的方框圖；圖2a是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例的用于監(jiān)控蓄電池組的充電的方法的流程圖；圖2b是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例的用于監(jiān)控蓄電池組的放電的方法的流程圖；
圖3a是顯示蓄電池組與其連接的外部裝置的一系列操作的流程圖；圖3b是顯示外部裝置與其連接的蓄電池組的一些列操作的流程圖；圖4a是顯示在充電期間隨著充電時間的流逝充電電壓和充電電流之間的關(guān)系的曲線圖；和圖4b是顯示在放電期間隨著放電時間的流逝放電電壓和放電電流之間的關(guān)系的曲線圖。
具體實施例方式
如圖1a和圖1b所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的蓄電池組監(jiān)控設(shè)備100包括裸電池110、電壓傳感器120、電流傳感器130、電池溫度傳感器140、開關(guān)溫度傳感器150、控制單元160、數(shù)據(jù)存儲單元170和通信接口單元180。
至少一個裸電池110串聯(lián)和/或并聯(lián)連接，并且適應(yīng)于用預(yù)定電壓充電或放電。裸電池110連接至外部接線端191和192。參照圖1b，充電器(未示出)或外部裝置200連接至外部接線端191和192。裸電池110可以是任何類型的二次蓄電池。例如，裸電池110可以是鋰離子蓄電池、鋰聚合物蓄電池或燃料電池。
電壓傳感器120與裸電池110并聯(lián)連接以感知裸電池110充電時的充電電壓或裸電池110放電時的放電電壓。感知的電壓被轉(zhuǎn)換成電信號并被輸出到控制單元160。
電流傳感器130串聯(lián)連接至裸電池110和外部接線端192之間的大電流路徑中以感知裸電池110充電時的充電電流或裸電池110放電時的放電電流。感知的電流被轉(zhuǎn)換成電信號并被輸出到控制單元160。
電池溫度傳感器140被置于與裸電池110相鄰以感知裸電池110充電/放電時的溫度。感知的溫度被轉(zhuǎn)換成電信號并被輸出到控制單元160。電池溫度傳感器140可包括但并不限于熱敏電阻、繞組電阻器型傳感器、大面積電阻傳感器、半導(dǎo)體二極管傳感器、金屬鐵心型傳感器、熱電偶或其等同物。
開關(guān)溫度傳感器150被置于充電開關(guān)151和放電開關(guān)152的上部，用于在大電流路徑中控制充電/放電。當(dāng)裸電池110充電/放電時，開關(guān)溫度傳感器150感知充電開關(guān)151和放電開關(guān)152的表面溫度。感知的表面溫度被轉(zhuǎn)換成電信號并被輸出到控制單元160。充電開關(guān)151和放電開關(guān)152串聯(lián)連接至裸電池110和外部接線端192之間的大電流路徑中。作為示例，充電開關(guān)151和放電開關(guān)152可以是FET，F(xiàn)ET的柵極電壓由分離的保護電路153控制。當(dāng)裸電池110充電/放電時，保護電路153可分別從電壓傳感器120和電流傳感器130接收關(guān)于電壓和電流的信息的輸入。當(dāng)裸電池110過充電時，保護電路153可在充電期間觸發(fā)斷開充電開關(guān)151，或者當(dāng)裸電池110過放電時，保護電路153可在放電期間觸發(fā)斷開放電開關(guān)152。以這種方式，可保護裸電池110免于過充電或過放電。
控制單元160將從電壓傳感器120、電流傳感器130、電池溫度傳感器140和開關(guān)溫度傳感器150輸入的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并根據(jù)預(yù)定控制命令處理轉(zhuǎn)換的數(shù)字數(shù)據(jù)。例如，控制單元160使用從所述傳感器獲得的關(guān)于電壓、電流和溫度的信息來計算蓄電池的容量或工作時間。
數(shù)據(jù)存儲單元170存儲已由控制單元160處理的與裸電池110有關(guān)的數(shù)據(jù)，該有關(guān)的數(shù)據(jù)包括裸電池110的充電/放電電壓、充電/放電電流、溫度、開關(guān)溫度和蓄電池容量。具體地講，數(shù)據(jù)存儲單元170可更新并存儲現(xiàn)有數(shù)據(jù)，該現(xiàn)有數(shù)據(jù)包括最高或最低充電/放電電壓、最高或最低充電/放電電流、最高或最低電池溫度、最高或最低開關(guān)溫度以及最高或最低蓄電池容量。
更具體地講，當(dāng)用大于現(xiàn)有充電電壓的充電電壓、小于現(xiàn)有充電電流的充電電流、大于或小于現(xiàn)有裸電池溫度的裸電池溫度、大于或小于現(xiàn)有開關(guān)溫度的開關(guān)溫度以及大于現(xiàn)有蓄電池容量的蓄電池容量對裸電池110充電時，數(shù)據(jù)存儲單元170可更新并存儲這些值。當(dāng)裸電池110的充電電壓接近完全充電電平時，充電器可以以如下方式控制裸電池110的充電電壓當(dāng)充電電流逐漸減小時，充電電壓不再增加。當(dāng)裸電池110用小于現(xiàn)有放電電壓的放電電壓、大于現(xiàn)有放電電流的放電電流、大于或小于現(xiàn)有裸電池溫度的裸電池溫度、大于或小于現(xiàn)有開關(guān)溫度的開關(guān)溫度以及小于現(xiàn)有蓄電池容量的蓄電池容量放電時，數(shù)據(jù)存儲單元170可更新并存儲這些值。當(dāng)放電電流逐漸增加時，隨著放電時間的流逝，裸電池110的放電電壓逐漸減小，從而總電能保持不變。
數(shù)據(jù)存儲單元170可包括但并不限于傳統(tǒng)EEPROM、閃存或其等同物。
通信接口單元180連接至控制單元160，以將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)存儲單元170發(fā)送到外部裝置200或者將信號從外部裝置200發(fā)送到控制單元160。通信接口單元180可采用包括UART芯片的傳統(tǒng)的RS-232C(推薦標(biāo)準232版本C)模式以將從控制單元160輸出的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行比特，但是在本發(fā)明的本實施例中并不限于此模式。通信接口單元180可具有連接至外部裝置200的時鐘接線端193和數(shù)據(jù)接線端194。
外部裝置200可包括控制單元210、顯示單元220、數(shù)據(jù)存儲單元230和通信接口單元240。通信接口單元240可具有與蓄電池組監(jiān)控設(shè)備100通信的時鐘接線端253和數(shù)據(jù)接線端254，以及被供給電源的外部接線端251和252。
為控制和處理，控制單元210經(jīng)通信接口單元240將控制信號輸出到蓄電池組監(jiān)控設(shè)備100或者經(jīng)通信接口單元240從蓄電池組監(jiān)控設(shè)備100接收信號。
顯示單元220可顯示經(jīng)通信接口單元240發(fā)送的關(guān)于蓄電池組監(jiān)控設(shè)備100的各種信息，例如，裸電池110的電壓、電流和溫度，充電開關(guān)151和放電開關(guān)152的溫度，蓄電池容量等。
數(shù)據(jù)存儲單元230可存儲經(jīng)通信接口單元240發(fā)送的關(guān)于蓄電池組監(jiān)控設(shè)備100的各種信息，例如，裸電池110的電壓、電流和溫度，充電開關(guān)151和放電開關(guān)152的溫度，蓄電池容量等。數(shù)據(jù)存儲單元230可包括但并不限于傳統(tǒng)的EEPROM、閃存、硬盤、磁盤、CD、DVD或其等同物。
通信接口單元240連接至控制單元210，以將數(shù)據(jù)請求信號輸出到蓄電池組監(jiān)控設(shè)備100并將各種數(shù)據(jù)從蓄電池組監(jiān)控設(shè)備100發(fā)送到控制單元210。通信接口單元240可采用包括UART芯片的傳統(tǒng)的RS-232C模式以將從控制單元210輸出的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行比特，但是在本發(fā)明中并不限于此模式。
可同時執(zhí)行充電監(jiān)控和放電監(jiān)控。然而，為便于描述，現(xiàn)在將分別描述充電監(jiān)控和放電監(jiān)控。
如圖2a所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的用于監(jiān)控可充電蓄電池室(batterycell)的充電條件的方法包括當(dāng)裸電池連接至充電器時，以預(yù)定間隔感知蓄電池室的充電電壓、充電電流、溫度以及充電和放電開關(guān)的溫度(S1)。該方法還可包括當(dāng)感知的充電電壓大于現(xiàn)有充電電壓時(S2)，將現(xiàn)有充電電壓更新為感知的充電電壓(S3)并存儲感知的充電電壓(S3)。該方法還可包括當(dāng)感知的充電電流小于現(xiàn)有充電電流時(S4)，將現(xiàn)有充電電流更新為感知的充電電流(S5)并存儲該充電電流(S5)。該方法還可包括當(dāng)感知的裸電池溫度高于(或低于)現(xiàn)有裸電池溫度時(S6)，將現(xiàn)有裸電池溫度更新為感知的裸電池溫度(S7)并存儲該裸電池溫度(S7)。該方法還可包括當(dāng)感知的充電和放電開關(guān)的溫度高于(或低于)充電和放電開關(guān)的現(xiàn)有溫度時(S8)，將現(xiàn)有溫度更新為感知的溫度(S9)并存儲該開關(guān)溫度(S9)。該方法還可包括當(dāng)基于所述充電電壓、電流和溫度最近計算的蓄電池容量大于現(xiàn)有蓄電池容量時(S10)，將現(xiàn)有蓄電池容量更新為最近計算的蓄電池容量(S11)并存儲該蓄電池容量(S11)。
如圖2b所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的用于監(jiān)控可放電蓄電池室的放電條件的方法可包括當(dāng)裸電池連接至外部裝置時，以預(yù)定間隔感知蓄電池室的放電電壓、放電電流、溫度以及充電和放電開關(guān)的溫度(S21)；當(dāng)感知的放電電壓小于現(xiàn)有放電電壓時(S22)，將現(xiàn)有放電電壓更新為感知的放電電壓(S23)并存儲該放電電壓(S23)。該方法還可包括當(dāng)感知的放電電流大于現(xiàn)有放電電流時(S24)，將現(xiàn)有放電電流更新為感知的放電電流(S25)并存儲該放電電流(S25)。該方法還可包括當(dāng)感知的裸電池溫度高于(或低于)現(xiàn)有裸電池溫度時(S26)，將現(xiàn)有裸電池溫度更新為感知的裸電池溫度(S27)并存儲該裸電池溫度(S27)。該方法還可包括當(dāng)感知的充電和放電開關(guān)的溫度高于(或低于)充電和放電開關(guān)的現(xiàn)有溫度時(S28)，將現(xiàn)有溫度更新為感知的溫度(S29)并存儲該開關(guān)溫度(S29)。該方法還可包括并且當(dāng)基于所述放電電壓、電流和溫度最近計算的蓄電池容量小于現(xiàn)有蓄電池容量時(S30)，將現(xiàn)有蓄電池容量更新為最近計算的蓄電池容量(S31)并存儲該蓄電池容量(S31)。
如圖3a所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的用于執(zhí)行蓄電池組監(jiān)控設(shè)備和外部裝置之間的通信的方法可包括決定蓄電池組是否已連接至外部裝置(S41)；當(dāng)確認蓄電池組已連接至外部裝置時，決定是否存在來自外部裝置的數(shù)據(jù)請求(S42)；當(dāng)確認存在數(shù)據(jù)請求時，將預(yù)先已感知的裸電池的充電/放電電壓、充電/放電電流、溫度、充電和放電開關(guān)的溫度以及蓄電池容量轉(zhuǎn)換成電信號并輸出這些電信號(S43)。
如圖3b所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的用于執(zhí)行蓄電池組監(jiān)控設(shè)備和外部裝置之間的通信的方法可包括決定外部裝置是否已連接至蓄電池組(S51)；當(dāng)確認外部裝置已連接至蓄電池組時，請求從蓄電池組發(fā)送數(shù)據(jù)(S52)；接收關(guān)于蓄電池組的裸電池的信息(S53)，這些信息包括裸電池的充電/放電電壓、充電/放電電流、溫度、充電和放電開關(guān)的溫度以及蓄電池容量；經(jīng)顯示單元顯示接收到的關(guān)于裸電池的信息(S54)并將該信息存儲在存儲單元上(S54)，所述信息包括裸電池的充電/放電電壓、充電/放電電流、溫度、充電和放電開關(guān)的溫度以及蓄電池容量。
如圖4a所示，當(dāng)蓄電池組充電時，隨著充電時間的流逝充電電壓逐漸增大到預(yù)定電平，此后，充電電壓保持不變。相反，充電電流逐漸減小。這種行為可由充電器控制。
如圖4b所示，當(dāng)蓄電池組放電時，隨著放電時間的流逝放電電壓逐漸減小從而總電能保持不變。相反，放電電流逐漸增大。
現(xiàn)在將描述根據(jù)本發(fā)明實施例的用于監(jiān)控蓄電池組的上述設(shè)備和方法的操作。
當(dāng)根據(jù)本發(fā)明實施例的蓄電池組同時連接至充電器和外部裝置時，蓄電池組監(jiān)控設(shè)備可操作。然而，為便于理解和描述，將分別描述蓄電池組連接至充電器的情況和蓄電池組連接至外部裝置的另一種情況。
參照圖1a、圖2a和圖4a，當(dāng)蓄電池組連接至充電器時，電流經(jīng)正外部接線端191、充電開關(guān)151和放電開關(guān)152、裸電池110、電壓傳感器120和電流傳感器130流向負外部接線端192。
電壓傳感器120感知裸電池110充電的充電電壓，電流傳感器130感知流經(jīng)裸電池110的充電電流，電池溫度傳感器140感知裸電池110的溫度，開關(guān)溫度傳感器150感知充電開關(guān)151和放電開關(guān)152的溫度(S1)。每10至30分鐘可更新和執(zhí)行一次感知處理。
所有以這種方式感知的模擬信號被輸入到控制單元160。然后，通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(被置于控制單元內(nèi))模擬信號被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并根據(jù)預(yù)定控制命令被處理。
其后，決定在步驟S1中感知的充電電壓是否大于已存儲在數(shù)據(jù)存儲單元170上的現(xiàn)有充電電壓(S2)。
當(dāng)在決定之后確認最近感知的充電電壓大于現(xiàn)有充電電壓時，最近感知的充電電壓被更新為新的最高充電電壓并被存儲在數(shù)據(jù)存儲單元170上(S3)。
當(dāng)確認感知的充電電壓不大于現(xiàn)有充電電壓時，或者在將感知的充電電壓更新為新的最高充電電壓并將感知的充電電壓存儲在數(shù)據(jù)存儲單元170上(S2，S3)之后，決定在S1中感知的充電電流是否小于已存儲在數(shù)據(jù)存儲單元170上的現(xiàn)有充電電流(S4)。
當(dāng)在決定之后確認最近感知的充電電流小于現(xiàn)有充電電流時，最近感知的充電電流被更新為新的最低充電電流并被存儲在數(shù)據(jù)存儲單元170上(S5)。更新并存儲最低充電電流的原因是由于隨著充電時間的流逝充電電流逐漸減小(參照圖4a)，所以必須確定充電進程的程度。
當(dāng)確認感知的充電電流不小于現(xiàn)有充電電流時，或者在將感知的充電電流更新為新的最低充電電流并將感知的充電電流存儲在數(shù)據(jù)存儲單元170上(S4，S5)之后，決定在S1中感知的裸電池110的電池溫度是否高于已存儲在數(shù)據(jù)存儲單元170上的現(xiàn)有電池溫度(S6)。
當(dāng)在決定之后確認最近感知的電池溫度高于現(xiàn)有電池溫度時，最近感知的電池溫度被更新為新的最高電池溫度并被存儲在數(shù)據(jù)存儲單元170上(S7)。相反，當(dāng)所述電池溫度低于現(xiàn)有電池溫度時，所述電池溫度可被更新為較小的值并被存儲在數(shù)據(jù)存儲單元170上。
當(dāng)確認感知的電池溫度不高于現(xiàn)有電池溫度時，或者在將感知的電池溫度更新為新的最高電池溫度并將感知的電池溫度存儲在數(shù)據(jù)存儲單元170上(S6，S7)之后，決定在S1中感知的充電開關(guān)151和放電開關(guān)152的溫度是否高于已存儲在數(shù)據(jù)存儲單元170上的現(xiàn)有開關(guān)溫度(S8)。
當(dāng)在決定之后確認最近感知的開關(guān)溫度高于現(xiàn)有開關(guān)溫度時，最近感知的開關(guān)溫度被更新為新的最高開關(guān)溫度并被存儲在數(shù)據(jù)存儲單元170上(S9)。相反，當(dāng)所述開關(guān)溫度低于現(xiàn)有開關(guān)溫度時，所述開關(guān)溫度可被更新為較低的值并被存儲在數(shù)據(jù)存儲單元170上。
在參考所有如在以上方法中所提到的已感知的裸電池的充電電壓、充電電流、溫度和開關(guān)溫度的同時計算蓄電池容量，并決定蓄電池容量是否大于現(xiàn)有蓄電池容量(S10)。為該計算，已將蓄電池容量與充電電壓、充電電流和溫度的關(guān)系列成表格并存儲在數(shù)據(jù)存儲單元170中。
當(dāng)在決定之后確認最近計算的蓄電池容量大于現(xiàn)有蓄電池容量時，最近計算的蓄電池容量被更新為最高容量并被存儲在數(shù)據(jù)存儲單元170上(S11)。
包括執(zhí)行S2、S3，執(zhí)行S4、S5，執(zhí)行S6、S7，執(zhí)行S8、S9，以及執(zhí)行S10、S11的次序的以上方法的次序可被修改為期望的次序，并且不限于僅在這里描述的這些實施例。
參照圖1b、圖2b和圖4b，當(dāng)蓄電池組連接至外部裝置時，電流經(jīng)裸電池110的正極、充電開關(guān)151和放電開關(guān)152、外部接線端191、外部裝置、外部接線端192和電流傳感器130流向裸電池110的負極和電壓傳感器120。
電壓傳感器120感知裸電池110的放電電壓，電流傳感器130感知裸電池110的放電電流，電池溫度傳感器140感知裸電池110的溫度，開關(guān)溫度傳感器150感知充電開關(guān)151和放電開關(guān)152的溫度(S21)。每10至30分鐘可更新和執(zhí)行一次感知處理。
所有以這種方式感知的模擬信號被輸入到控制單元160。然后，通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(被置于控制單元內(nèi))模擬信號被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并根據(jù)預(yù)定控制命令被處理。
其后，決定在步驟S21中感知的放電電壓是否小于已存儲在數(shù)據(jù)存儲單元170上的現(xiàn)有放電電壓(S22)。
當(dāng)在決定之后確認最近感知的放電電壓小于現(xiàn)有放電電壓時，最近感知的放電電壓被更新為新的最低放電電壓并被存儲在數(shù)據(jù)存儲單元170上(S23)。
當(dāng)確認感知的放電電壓不小于現(xiàn)有放電電壓時，或者在將感知的放電電壓更新為新的最低放電電壓并將感知的放電電壓存儲在數(shù)據(jù)存儲單元170上(S22，S23)之后，決定在S21中感知的放電電流是否大于已存儲在數(shù)據(jù)存儲單元170上的現(xiàn)有放電電流(S24)。
當(dāng)在決定之后確認最近感知的放電電流大于現(xiàn)有放電電流時，最近感知的放電電流被更新為新的最高放電電流并被存儲在數(shù)據(jù)存儲單元170上(S25)。更新并存儲最高放電電流的原因是由于隨著放電時間的流逝放電電流逐漸增大(參照圖4b)，所以必須確定放電進程的程度。
當(dāng)確認感知的放電電流不大于現(xiàn)有放電電流時，或者在將感知的放電電流更新為新的最高的放電電流并將感知的放電電流存儲在數(shù)據(jù)存儲單元170上(S24，S25)之后，決定在S21中感知的裸電池110的電池溫度是否高于已存儲在數(shù)據(jù)存儲單元170上的現(xiàn)有電池溫度(S26)。
當(dāng)在決定之后確認最近感知的電池溫度高于現(xiàn)有電池溫度時，最近感知的電池溫度被更新為新的最高電池溫度并被存儲在數(shù)據(jù)存儲單元170上(S27)。相反，當(dāng)所述電池溫度低于現(xiàn)有電池溫度時，所述電池溫度可被更新為較小的值并被存儲在數(shù)據(jù)存儲單元170上。
當(dāng)確認感知的電池溫度不高于現(xiàn)有電池溫度時，或者在將感知的電池溫度更新為新的最高電池溫度并將感知的電池溫度存儲在數(shù)據(jù)存儲單元170上(S26，S27)之后，決定在S21中感知的充電開關(guān)151和放電開關(guān)152的溫度是否高于已存儲在數(shù)據(jù)存儲單元170上的現(xiàn)有開關(guān)溫度(S28)。
當(dāng)在決定之后確認最近感知的開關(guān)溫度高于現(xiàn)有開關(guān)溫度時，最近感知的開關(guān)溫度被更新為新的最高開關(guān)溫度并被存儲在數(shù)據(jù)存儲單元170上(S29)。相反，當(dāng)所述開關(guān)溫度低于現(xiàn)有開關(guān)溫度時，所述開關(guān)溫度可被更新為較低的值并被存儲在數(shù)據(jù)存儲單元170上。
在參考已在以上方法中感知的裸電池的放電電壓、放電電流、溫度和開關(guān)溫度的同時計算蓄電池容量，并決定該蓄電池容量是否小于現(xiàn)有蓄電池容量(S30)。
當(dāng)在決定之后確認最近計算的蓄電池容量小于現(xiàn)有蓄電池容量時，最近計算的蓄電池容量被更新為最低容量并被存儲在數(shù)據(jù)存儲單元170上(S31)。為了計算蓄電池容量，已將蓄電池容量與放電電壓、放電電流和溫度的關(guān)系列成表格并存儲在數(shù)據(jù)存儲單元170中。
以上包括執(zhí)行S22、S23，執(zhí)行S24、S25，執(zhí)行S26、S27，執(zhí)行S28、S29，以及執(zhí)行S30、S31的方法的次序可被修改為期望的次序，并且不限于僅在這里描述的這些實施例。
通過通信接口單元180，存儲在數(shù)據(jù)存儲單元170上的數(shù)據(jù)作為預(yù)定信號被發(fā)送到外部裝置200，所述數(shù)據(jù)包括最高或最低充電/放電電壓、最高或最低充電/放電電流、最高或最低電池溫度、最高或最低開關(guān)溫度以及最高或最低蓄電池容量。具體地講，數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)接線端194被發(fā)送到外部裝置200上的另一數(shù)據(jù)存儲單元230。這使得可以容易地用外部裝置200監(jiān)控關(guān)于蓄電池組的各種信息并可安全操作外部裝置200。當(dāng)蓄電池組出現(xiàn)故障時，通過檢查已記錄在外部裝置上的蓄電池組的充電/放電電壓、電流、電池溫度、開關(guān)溫度和蓄電池容量可發(fā)現(xiàn)原因。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明實施例的用于監(jiān)控蓄電池組的設(shè)備和方法的優(yōu)點是蓄電池組的充電電壓、充電電流、放電電壓、放電電流、電池溫度、開關(guān)溫度和蓄電池容量被監(jiān)控，從而在最佳條件下保養(yǎng)和使用蓄電池組。此外，可預(yù)測替換蓄電池組的確切時間。
充電電壓、充電電流、放電電壓、放電電流、電池溫度、開關(guān)溫度和蓄電池容量可被存儲在所述設(shè)備自身的存儲器上或者可被發(fā)送到外部裝置，從而當(dāng)蓄電池組出現(xiàn)故障時，可準確地發(fā)現(xiàn)原因。
為了更容易地診斷蓄電池組，可用外部裝置一直監(jiān)控蓄電池組的情況。
為了外部裝置更安全地操作，外部裝置可包含具有下述功能的程序根據(jù)蓄電池組的情況提供警報。
盡管為了示例性的目的已描述了本發(fā)明的實施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離如權(quán)利要求中所公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以進行各種修改、添加和替換。
權(quán)利要求
1.一種蓄電池組監(jiān)控設(shè)備，包括裸電池，適應(yīng)于用預(yù)定電壓充電或放電；電壓傳感器，適應(yīng)于感知所述裸電池的充電電壓或放電電壓，并將感知的充電電壓或感知的放電電壓作為第一預(yù)定電信號輸出；電流傳感器，適應(yīng)于感知所述裸電池的充電電流或放電電流，并將感知的充電電流或感知的放電電流作為第二預(yù)定電信號輸出；控制單元，適應(yīng)于將所述第一預(yù)定電信號和所述第二預(yù)定電信號轉(zhuǎn)換成第一數(shù)字信號和第二數(shù)字信號，根據(jù)預(yù)定控制命令操作和處理所述第一數(shù)字信號和所述第二數(shù)字信號，并參考所述第一預(yù)定電信號和所述第二預(yù)定電信號來計算蓄電池容量；和數(shù)據(jù)存儲單元，適應(yīng)于存儲由所述控制單元處理的所述裸電池的感知的充電電壓或感知的放電電壓、感知的充電電流或感知的放電電流和計算的蓄電池容量。
2.如權(quán)利要求1所述的蓄電池組監(jiān)控設(shè)備，還包括電池溫度傳感器，被置于所述裸電池附近以感知所述裸電池的溫度，將所述裸電池的溫度轉(zhuǎn)換成第三預(yù)定電信號，并將該第三預(yù)定電信號輸出到所述控制單元；和充電開關(guān)溫度和放電開關(guān)，連接在所述裸電池和外部接線端之間，開關(guān)溫度傳感器被置于充電開關(guān)和放電開關(guān)附近，適應(yīng)于感知所述充電開關(guān)或所述放電開關(guān)的溫度的所述開關(guān)溫度傳感器將溫度轉(zhuǎn)換成第四電信號，并將該第四電信號輸出到所述控制單元。
3.如權(quán)利要求2所述的蓄電池組監(jiān)控設(shè)備，其中，所述控制單元適應(yīng)于參考所述裸電池的溫度和所述充電開關(guān)或所述放電開關(guān)的溫度來計算蓄電池容量。
4.如權(quán)利要求2所述的蓄電池組監(jiān)控設(shè)備，其中，所述數(shù)據(jù)存儲單元適應(yīng)于存儲由所述電池溫度傳感器感知的所述裸電池的溫度，并存儲由所述開關(guān)溫度傳感器感知的所述充電開關(guān)或所述放電開關(guān)的溫度。
5.如權(quán)利要求2所述的蓄電池組監(jiān)控設(shè)備，其中，當(dāng)所述感知的充電電壓大于現(xiàn)有充電電壓時，所述控制單元適應(yīng)于更新并存儲所述感知的充電電壓。
6.如權(quán)利要求2所述的蓄電池組監(jiān)控設(shè)備，其中，當(dāng)所述感知的放電電壓小于現(xiàn)有放電電壓時，所述控制單元適應(yīng)于更新并存儲所述感知的放電電壓。
7.如權(quán)利要求2所述的蓄電池組監(jiān)控設(shè)備，其中，當(dāng)所述裸電池的溫度高于現(xiàn)有電池溫度時，所述控制單元適應(yīng)于更新并存儲所述裸電池的溫度。
8.如權(quán)利要求2所述的蓄電池組監(jiān)控設(shè)備，其中，所述充電開關(guān)或所述放電開關(guān)連接至至少一個保護電路，該保護電路根據(jù)來自所述電壓傳感器的所述第一預(yù)定電信號或者來自所述電流傳感器的所述第二預(yù)定電信號的輸入來觸發(fā)閉合/斷開所述充電開關(guān)或所述放電開關(guān)。
9.如權(quán)利要求4所述的蓄電池組監(jiān)控設(shè)備，其中，所述控制單元連接至通信接口單元，其中，所述通信接口單元適應(yīng)于將存儲在所述數(shù)據(jù)存儲單元上的數(shù)據(jù)發(fā)送到外部裝置，其中，所述數(shù)據(jù)包括充電電壓或放電電壓、充電電流或放電電流、裸電池溫度、所述充電開關(guān)的溫度和所述放電開關(guān)的溫度以及蓄電池容量。
10.如權(quán)利要求9所述的蓄電池組監(jiān)控設(shè)備，其中，所述通信接口單元采用RS-232C模式。
11.如權(quán)利要求2所述的蓄電池組監(jiān)控設(shè)備，其中，所述電池溫度傳感器從包括熱敏電阻、繞組電阻器型傳感器、大面積電阻傳感器、半導(dǎo)體二極管傳感器、金屬鐵心型傳感器和熱電偶的組中被選擇。
12.如權(quán)利要求9所述的蓄電池組監(jiān)控設(shè)備，其中，所述外部裝置包括裝置通信接口單元，連接至所述蓄電池組的通信接口單元；裝置控制單元，適應(yīng)于處理從所述裝置通信接口單元輸入的信號；和裝置數(shù)據(jù)存儲單元，適應(yīng)于在所述裝置控制單元的控制下存儲關(guān)于所述蓄電池組的數(shù)據(jù)，其中，所述數(shù)據(jù)包括充電電壓或放電電壓、充電電流或放電電流、裸電池溫度、所述充電開關(guān)的溫度和所述放電開關(guān)的溫度以及蓄電池容量。
13.如權(quán)利要求12所述的蓄電池組監(jiān)控設(shè)備，其中，所述裝置控制單元具有與其相連以顯示存儲在所述裝置數(shù)據(jù)存儲單元上的關(guān)于所述蓄電池組的數(shù)據(jù)的裝置顯示單元，所述數(shù)據(jù)包括充電電壓或放電電壓、充電電流或放電電流、裸電池溫度、所述充電開關(guān)的溫度或所述放電開關(guān)的溫度以及蓄電池容量。
14.一種用于監(jiān)控蓄電池組的方法，包括當(dāng)可充電裸電池連接至充電器時，以預(yù)定間隔感知充電電壓并輸出感知的充電電壓，感知充電電流并輸出感知的充電電流，感知所述可充電裸電池的溫度并輸出充電開關(guān)或放電開關(guān)的溫度；和將所述感知的充電電壓、所述感知的充電電流和所述充電開關(guān)或所述放電開關(guān)的溫度和計算的蓄電池容量一起存儲。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述存儲的步驟包括以下步驟當(dāng)感知的充電電壓大于現(xiàn)有充電電壓時，將現(xiàn)有充電電壓更新為感知的充電電壓，并存儲該感知的充電電壓；當(dāng)感知的充電電流小于現(xiàn)有充電電流時，將現(xiàn)有充電電流更新為感知的充電電流，并存儲該感知的充電電流；當(dāng)感知的裸電池溫度高于現(xiàn)有裸電池溫度時，將現(xiàn)有裸電池溫度更新為感知的裸電池溫度，并存儲該感知的裸電池溫度；當(dāng)所述充電和放電開關(guān)的感知的溫度高于所述充電和放電開關(guān)的現(xiàn)有的溫度時，將所述現(xiàn)有的溫度更新為所述感知的溫度，并存儲所述感知的溫度；和當(dāng)計算的蓄電池容量大于現(xiàn)有蓄電池容量時，將現(xiàn)有蓄電池容量更新為計算的蓄電池容量，并存儲該計算的蓄電池容量。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述間隔大約為10至30分鐘。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括將所述充電電壓、充電電流、所述充電開關(guān)或所述放電開關(guān)的溫度以及所述蓄電池容量發(fā)送到外部裝置，并且從外部裝置發(fā)送所述充電電壓、充電電流、所述充電開關(guān)或所述放電開關(guān)的溫度以及所述蓄電池容量。
18.一種用于監(jiān)控蓄電池組的方法，該方法包括當(dāng)裸電池連接至外部裝置時，以預(yù)定間隔感知放電電壓并輸出所述裸電池的感知的放電電壓、感知放電電流并輸出感知的放電電流，感知可充電裸電池的溫度并輸出所述可充電裸電池的感知的溫度，和感知充電開關(guān)或放電開關(guān)的溫度并輸出充電開關(guān)或放電開關(guān)的感知的溫度；和存儲所述裸電池的感知的放電電壓、感知的放電電流、所述充電開關(guān)或所述放電開關(guān)的感知的溫度以及先前計算的蓄電池容量。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述存儲的步驟包括以下步驟當(dāng)感知的放電電壓小于現(xiàn)有放電電壓時，將現(xiàn)有放電電壓更新為感知的放電電壓，并存儲該感知的放電電壓；當(dāng)感知的放電電流大于現(xiàn)有放電電流時，將現(xiàn)有放電電流更新為感知的放電電流，并存儲該感知的放電電流；當(dāng)感知的裸電池溫度高于現(xiàn)有裸電池溫度時，將現(xiàn)有裸電池溫度更新為感知的裸電池溫度，并存儲該感知的裸電池溫度；當(dāng)所述充電和放電開關(guān)的感知的溫度高于所述充電和放電開關(guān)的現(xiàn)有的溫度時，將所述現(xiàn)有的溫度更新為所述感知的溫度，并存儲該感知的溫度；和當(dāng)計算的蓄電池容量小于現(xiàn)有蓄電池容量時，將現(xiàn)有蓄電池容量更新為計算的蓄電池容量，并存儲該計算的蓄電池容量。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括將所述裸電池的放電電壓、放電電流、所述充電或放電開關(guān)的溫度以及所述蓄電池容量發(fā)送到外部裝置，并且從外部裝置發(fā)送所述裸電池的放電電壓、放電電流、所述充電或放電開關(guān)的溫度以及所述蓄電池容量。
21.如權(quán)利要求2所述的蓄電池組監(jiān)控設(shè)備，其中，當(dāng)所述感知的充電電流小于現(xiàn)有充電電流時，所述控制單元適應(yīng)于更新并存儲所述感知的充電電流。
22.如權(quán)利要求2所述的蓄電池組監(jiān)控設(shè)備，其中，當(dāng)所述感知的放電電流大于現(xiàn)有放電電流時，所述控制單元適應(yīng)于更新并存儲所述感知的放電電流。
23.如權(quán)利要求2所述的蓄電池組監(jiān)控設(shè)備，其中，當(dāng)至少一個開關(guān)溫度高于現(xiàn)有開關(guān)溫度時，所述控制單元適應(yīng)于更新并存儲所述至少一個開關(guān)溫度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種蓄電池組監(jiān)控設(shè)備和一種監(jiān)控蓄電池組的各種特性的方法，從而當(dāng)蓄電池組出現(xiàn)故障時，可獲知出現(xiàn)故障的確切原因。該設(shè)備包括裸電池，適應(yīng)于用預(yù)定電壓充電/放電；電壓傳感器，感知裸電池的充電/放電電壓，并將該電壓作為預(yù)定電信號輸出；電流傳感器，感知裸電池的充電/放電電流，并將該電流作為預(yù)定電信號輸出；控制單元；電流傳感器和數(shù)據(jù)存儲單元。
文檔編號H01M10/44GK1782729SQ20051012654
公開日2006年6月7日 申請日期2005年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月29日
發(fā)明者金佑徹 申請人:三星Sdi株式會社