專(zhuān)利名稱(chēng)：用于確定可充電電池的放電終止閾值的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于確定可充電電池的放電終止閾值的方法。
背景技術(shù)：
在最重要以及易碎的元件的所有情況下，電化學(xué)蓄電池，或者可充電電 池被用在各種類(lèi)型的移動(dòng)應(yīng)用(包括便攜式電子設(shè)備、熱力、電氣或者混合 動(dòng)力型汽車(chē)等等)，或者各種類(lèi)型的固定應(yīng)用(包括電信中繼，或者從諸如風(fēng) 或者光電能等的間歇性能源的電力生產(chǎn))。
為了在這些不同的應(yīng)用的范圍中優(yōu)化其壽命，可充電電池通常必須防止 任意深度的放電，其大部分時(shí)間與早期衰減含義相同，或者甚至在某些情況 下，再充電是不可能之事。在可充電電池容易達(dá)到深度的放電狀態(tài)的所有應(yīng)
用中，低壓斷開(kāi)(LVD)閾值因此用于停止放電。
一旦已經(jīng)達(dá)到這個(gè)電壓閾值，該電池被斷開(kāi)。當(dāng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)的、大量的、 漫長(zhǎng)的、并因此而昂貴的測(cè)量，來(lái)開(kāi)發(fā)新型電池的時(shí)候，用于不同放電率的 放電終止閾值被最初確定。此外，這些電壓閾值的最佳的調(diào)整是非常精密的 事情。雖然這些電壓闊值考慮到電池技術(shù)或者該系統(tǒng)的尺寸，然而它們也在 整個(gè)電池的工作期間保持恒定。但是，電池的電壓既取決于其技術(shù)，而且取 決于其工作條件，即，充電或者放電電流、衰弱周期、溫度，以及最后其健 康狀態(tài)，或者其磨損的狀態(tài)。
在電池能夠包括一系列電池單元串接的情況下，電池之間的不均勻性本 身可以對(duì)在整個(gè)電池的端子上測(cè)量的電壓具有影響。換句話說(shuō)，在電池的電 壓和其充電狀態(tài)之間沒(méi)有直接關(guān)系，或者僅僅至少近似關(guān)系。目前使用的電 壓標(biāo)準(zhǔn)因此不能夠完全地理解綜合如上所述影響因素的可充電電池的放電深 度。取決于電池或者電池單元的工作條件或者壽命條件，這些電壓闊值因此 趨向于是不理想的，并且甚至在某些情況下，可以導(dǎo)致該電池的早期衰減。
最后，應(yīng)當(dāng)注意到，為了防止這種類(lèi)別的損壞，用于停止放電的放電終止閾值在給出的調(diào)節(jié)器中被極大地過(guò)估算，以確保該電池永不下降至低于實(shí) 際臨界充電閾值。以在光伏系統(tǒng)中使用的鉛酸電池為例，無(wú)論該電池的磨損 或者工作條件，該放電終止閾值通常大約是1.9V/電池單元(即，對(duì)于6個(gè)電
池單元的電池11.4V)。但是，鉛酸電池大部分時(shí)間可以降至接近1.8V/電池單 元(即，對(duì)于6個(gè)電池單元的電池10.8V)閾值來(lái)使用，而不會(huì)對(duì)其用途有任何 不利結(jié)果。這導(dǎo)致缺乏了能夠獲得該電池容量將近10%的存儲(chǔ)能量。可充電 電池的放電終止的管理因此不是最佳的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于確定可充電電池的放電終止閾值的方 法，其是有效、易于實(shí)現(xiàn)的，并且能夠改善電池的放電終止的管理。 這個(gè)目的是通過(guò)按照所附的權(quán)利要求的方法實(shí)現(xiàn)的。


從下面僅僅對(duì)于非限制性的舉例目的給出并且在附圖中表示的本發(fā)明的 特定的實(shí)施例的描述中，其它的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)將變得更加明顯地清晰可見(jiàn)，其 中
圖1以流程圖形式舉例說(shuō)明可充電電池管理方法；
圖2以流程圖形式舉例說(shuō)明出現(xiàn)在圖1的流程圖中的放電步驟；
圖3以流程圖形式舉例說(shuō)明出現(xiàn)在圖1的流程圖中的充電步驟，其步驟
包括按照本發(fā)明的確定方法的特定的實(shí)施例的步驟；
圖4和5以流程圖形式舉例說(shuō)明兩個(gè)供選擇的用于確定新型電池的初始
放電終止閾值方法的實(shí)施例；
圖6表示在充電周期開(kāi)始時(shí)在全放電電池的端子上電壓U與時(shí)間比較的
變化；
圖7表示在以O(shè).ldo相似條件之下執(zhí)行的部分充電周期期間，接著分別 地在1.95V(曲線Al)、 1.90V(曲線A2)、 1.80V(曲線A3)和1.70V(曲線A4)的 ;故電終止閾值中斷放電，在充電時(shí)電壓驟降(coup de fouet)效應(yīng)的電參數(shù)的變化。
具體實(shí)施方式
在以下的描述中，該術(shù)語(yǔ)電池包括電池組和電化學(xué)電池兩者。為了說(shuō)明 目的給出的電壓電平將對(duì)于鉛電池給出，并且對(duì)應(yīng)于每個(gè)電池單元的值。
以常規(guī)的方式，能源例如經(jīng)由電池給負(fù)載提供電源。電池放電和充電周 期是由連接到該電池的端子的控制設(shè)備控制的，并且例如測(cè)量電池端子上的 電壓。通常，該控制設(shè)備通過(guò)啟動(dòng)第一開(kāi)關(guān)(其被設(shè)計(jì)尤其在放電之后斷開(kāi) 電池)來(lái)控制電池的放電。該控制設(shè)備通過(guò)啟動(dòng)第二開(kāi)關(guān)借助于能源來(lái)控制 電池的充電?？沙潆婋姵氐姆烹娍刂?尤其結(jié)合按照本發(fā)明用于確定放電終 止閾值方法并且將在下文中描述的)由此可以在控制設(shè)備中通過(guò)任何合適的
被編程的微處理器。
圖1以流程圖形式舉例說(shuō)明用于管理可充電電池的已知的方法。在常規(guī) 的方式中，在步驟F1，該控制設(shè)備初始化放電終止閾值的值以確定初始放電 終止閾值Usmm,其在該方法的后續(xù)步驟中將用作放電終止標(biāo)準(zhǔn)，尤其是，在
該方法的下一步(F2),即，電池;^丈電步驟中。值1.8V例如分配給Usmin。步驟 Fl對(duì)應(yīng)于管理方法的第一步，如下所述其步驟先于連串的充電和放電周期。
分配給USmin的值或者相應(yīng)于在上市之前開(kāi)發(fā)這類(lèi)電池期間而進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 的過(guò)程中預(yù)先確定的值，或者相應(yīng)于由圖4和5的流程圖代表的方法確定的
值，其將在下文進(jìn)一步描述。
假設(shè)電池在管理方法開(kāi)始時(shí)被以已知的方式充電，該控制設(shè)備然后進(jìn)行
到圖1的流程圖的步驟F2，其中電池的放電是如上所述控制的。只要在后面 放電期間在電池端子上連續(xù)測(cè)量的電壓U保持大于USmin，即，大于1.8V, 步驟F2將被保持。當(dāng)電壓U變?yōu)樾∮诨虻扔?.8V的時(shí)候，該控制設(shè)備進(jìn)行 到電池充電步驟F3，在此步驟期間，該控制設(shè)備如上所述控制電池的充電直 至滿(mǎn)充電電平。當(dāng)達(dá)到電池的滿(mǎn)充電狀態(tài)的時(shí)候，該控制設(shè)備自動(dòng)地返回到 步驟F2。在該方法的剩余部分中，步驟F2和F3在控制設(shè)備的控制之下相繼 地交替鏈?zhǔn)竭B接。
在該電池管理方法的供選擇的實(shí)施例中， 一個(gè)步驟(未示出)可以插入在步 驟F2和F3之間，以執(zhí)行斷開(kāi)該電池，尤其是，當(dāng)其對(duì)于電池而言具有間歇 時(shí)間是有好處的時(shí)候。
在進(jìn)行到步驟F2之前，如果在該方法開(kāi)始時(shí)其覺(jué)察到或者已經(jīng)知道該電 池是空的，或者部分地是空的，該控制設(shè)備當(dāng)然可以針對(duì)來(lái)自步驟F1的輸出
6無(wú)論如何直接進(jìn)行到步驟F3。步驟F2和F3的交替的鏈?zhǔn)竭B接隨后由該控制 設(shè)備控制。
圖2以流程圖形式舉例說(shuō)明在出現(xiàn)在圖1的流程圖中的放電步驟F2期 間，在步驟F4，該控制設(shè)備在電池端子上執(zhí)行電壓U的測(cè)量。在步驟F5， 該控制設(shè)備將電壓U與在步驟Fl期間初始化的值USmin比較。如果電壓U大 于Usmm(步驟F5的"否"輸出)，該控制設(shè)備返回到步驟F4,并且該電池繼續(xù)
放電。另一方面，如果電壓U小于或等于U^m(步驟F5的"是"輸出)，該控制
設(shè)備進(jìn)行到步驟F6，其中其存儲(chǔ)該電池的放電被終止的事實(shí)。從步驟F4走 到步驟F5以預(yù)置的頻率自動(dòng)地發(fā)生。
圖3以流程圖形式舉例說(shuō)明在出現(xiàn)在圖1的流程圖中的充電步驟F3期 間，在第一步驟F7，該控制設(shè)備在電池端子上執(zhí)行電壓U的測(cè)量。在使能電
確定代表電壓驟降效應(yīng)的至少 一個(gè)電參數(shù)。
壓U比時(shí)間t的變化，在預(yù)先充分放電的電池充電開(kāi)始時(shí)，可以觀察到在充 電時(shí)的電壓驟降效應(yīng)。在充電時(shí)電壓驟降的特點(diǎn)在于在下一個(gè)階段期間，在 電壓下降回到穩(wěn)定水平之前，在充分放電的電池的最初充電階段在電池的端 子上的電壓峰值。該電壓驟降可以特征為不同的參數(shù)，諸如例如峰值電壓 Upeak，平穩(wěn)電壓Upl,在峰值電壓和平穩(wěn)電壓之間的差值A(chǔ)l^Upeak-Upl，對(duì) 于從充電開(kāi)始達(dá)到峰值電壓Upeak說(shuō)來(lái)必需的峰值時(shí)間tpeak，對(duì)達(dá)到平穩(wěn)電 壓Upl說(shuō)來(lái)必需的平穩(wěn)時(shí)間tpl,和/或在平穩(wěn)時(shí)間和峰值時(shí)間之間的差值 At=tpl-tpeak。
圖7表示在遵循分別地在1.95V(曲線Al)、 1.90V(曲線A2)、 1.80V(曲線 A3)和1.70V(曲線A4)的電壓閾值上中斷放電的類(lèi)似條件之下，當(dāng)執(zhí)行部分充 電的時(shí)候，在對(duì)于鉛酸電池單元充電時(shí)電壓驟降效應(yīng)的電參數(shù)的變化。這些 曲線圖舉例說(shuō)明在代表在充電時(shí)電壓驟降效應(yīng)的參數(shù)和先前的放電條件之間 存在的連接，尤其是相對(duì)于放電終止闊值，換句話說(shuō)，達(dá)到的放電的深度。 尤其是，放電終止閾值越低，即，放電的深度越大，在充電時(shí)電壓驟降效應(yīng) 的幅.度(Upeak和/或AU)越大。
在步驟F8(圖3),該控制設(shè)備確定代表電壓驟降效應(yīng)參數(shù)的一個(gè)的電參 數(shù)，當(dāng)在充電開(kāi)始時(shí)測(cè)量電壓U時(shí)，出現(xiàn)該電壓驟降效應(yīng)，即，在步驟F7期間，例如，代表在步驟F7期間出現(xiàn)的電壓驟降效應(yīng)的差值A(chǔ)U的電參數(shù)。 為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，代表電壓驟降效應(yīng)參數(shù)AU的該電參數(shù)對(duì)應(yīng)于AU的值。
然后，在步驟F9,該控制設(shè)備在計(jì)算值A(chǔ)U和例如構(gòu)成在25mV和35mV
之間的預(yù)先確定的數(shù)值范圍之間進(jìn)行比較。這些值對(duì)應(yīng)于稱(chēng)作In)的電流區(qū)域
(regime),即，以在10小時(shí)中獲得電池放電的電流區(qū)域。所屬技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān) 業(yè)人員將能對(duì)于其它的電流區(qū)域調(diào)整這些值。如果AU在這個(gè)數(shù)值范圍之外 (F9的"否"輸出)，則該控制設(shè)備進(jìn)行到步驟FIO,其中AU與預(yù)先確定的數(shù)值 范圍的下限，即，與25mV相比較。如果AU大于25mV(F10的"否"輸出)， AU因此大于35mV(因?yàn)榘凑誇9, AU不在構(gòu)成在25mV和35mV之間的范圍 中)。該控制設(shè)備然后進(jìn)行到步驟F12,其中該放電終止閾值Us匪增加一預(yù)定 第一值，例如等于10mV。相反地，如果AU小于25mV(F10的"是"輸出)，該
控制設(shè)備進(jìn)行到步驟Fll,其中該放電終止閾值Usmin減少一預(yù)定第二值，例
如等于10mV。
另 一方面，在步驟F9，如果該控制設(shè)備注意到AU構(gòu)成在25mV和35mV 之間的數(shù)值范圍內(nèi)，則不對(duì)放電終止閾值Usmm進(jìn)行修改。
換句話說(shuō)，在出現(xiàn)在圖1的流程圖中的步驟F3期間，該控制設(shè)備執(zhí)行以 下的步驟
-對(duì)電池充電；
-在所述充電期間，確定在充電時(shí)代表電壓驟降效應(yīng)的電參數(shù)AU; -將所述參數(shù)AU與預(yù)定的特征(構(gòu)成在25mV和35mV之間的數(shù)值范圍) 比較；
-必要時(shí)，按照所述比較的結(jié)果更新放電終止閾值Usmin以用于后續(xù)的放電。
該放電終止闊值USmin的更新在于
-當(dāng)參數(shù)AU大于所述數(shù)值范圍的時(shí)候，將放電終止閾值Us麵增加一預(yù)定 第一值(10mV),
-當(dāng)參數(shù)AU低于所述數(shù)值范圍的時(shí)候，將放電終止閾值USmin減少 一預(yù)定 第二值(10mV)。
這些順序的步驟是在該電池的每個(gè)放電(步驟F2)直至放電終止閾值Us誦 之后執(zhí)行的。因此，在圖1的流程圖的管理方法的每個(gè)放電步驟F2期間使用 的放電終止閾值USmin,必要時(shí)，在下一個(gè)充電步驟F3期間被更新(步驟Fll
8和F12)，以便必要時(shí)，修改該放電終止闊值Usmin，其將在下一個(gè)周期的放電
步驟F2期間被使用。該電池管理方法(包括充電F3和放電F2的周期的鏈)因
此結(jié)合用于確定放電終止閾值Usmin的方法，其在每個(gè)周期被執(zhí)行。必要時(shí)， 在步驟F1期間初始化的初始放電終止閾值Usmin的第一周期的過(guò)程中，和在 接著的周期的過(guò)程中，適用這個(gè)確定方法來(lái)執(zhí)行先前周期中使用的放電終止 閾值Us,的更新。
在步驟F8，作為一個(gè)供選擇的實(shí)施例，該控制設(shè)備可以確定一個(gè)代表電 壓驟降效應(yīng)的另一個(gè)參數(shù)的電參數(shù)，例如峰值電壓Upeak。步驟F9至F12因 此必須被修改，尤其是，例如基于圖7，關(guān)注就在步驟F9和F10中使用的數(shù) 值范圍的限定值而言。由于其取決于電池的壽命，該Upeak參數(shù)與AU相比保 持很小的興趣。
用于確定放電終止閾值USmin的這個(gè)方法從每個(gè)充電/放電周期的放電終 止開(kāi)始，以便當(dāng)在后面的周期中執(zhí)行放電的時(shí)候，知道要使用的放電終止閣 值Usmin?？紤]到先前周期的條件影響，其尤其呈現(xiàn)在整個(gè)電池壽命期間調(diào)整 放電終止閾值USmin的優(yōu)點(diǎn)。其因此可能考慮到該電池的整個(gè)電子歷史以?xún)?yōu)化 在每個(gè)周期上適用的放電終止閾值Us,，從而優(yōu)化該電池的可靠性、壽命和 性能。此外，在這個(gè)周期開(kāi)始時(shí)，通過(guò)簡(jiǎn)單分析在電池端子的電壓響應(yīng)(即， 在充電開(kāi)始時(shí)分析電壓驟降效應(yīng))，直接執(zhí)行在每個(gè)周期適用的放電終止閾值
Usmin的確定，分析在這個(gè)周期的充電期間，并且借助于這個(gè)周期的充電進(jìn)行， 因此不需要任何冗余的步驟。
盡管如此，當(dāng)執(zhí)行該電池的至少部分充電的時(shí)候測(cè)量的代表在充電時(shí)電 壓驟降效應(yīng)的電參數(shù)的分析，可用于選擇在電池的后續(xù)充電步驟中使用的充 電策略。 一般說(shuō)來(lái)，可以使用所有類(lèi)型的充電策略。標(biāo)準(zhǔn)充電策略通常包括 順序的階段，在其期間充電是電流控制或者電壓控制的。這些階段通常針對(duì) 按照電壓閾值或者充電量的停止標(biāo)準(zhǔn)被中斷?；谠谠撾姵氐某潆婇_(kāi)始時(shí)注 意到代表在充電時(shí)電壓驟降效應(yīng)的電參數(shù)而確定的放電的幅度(本身是放電 終止閾值Usmm的函凄t)，新的充電策略例如可以在于在適用快速充電或者脈 沖電流時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)充電過(guò)程之后，增加過(guò)量充電階段。
在已知的技術(shù)中，確定新型電池的初始放電終止閾值Us,(例如在圖1 的流程圖的步驟Fl中使用)代表開(kāi)發(fā)這種新型的電池的漫長(zhǎng)和昂貴的步驟。 該初始放電終止閾值Usmin事實(shí)上必須對(duì)于可以設(shè)想的所有放電條件被確定。圖4和5以流程圖形式舉例說(shuō)明用于確定新型電池的初始放電終止閾值USmin 的兩個(gè)方法，使能夠解決以上所述的問(wèn)題。圖4的方法使用與圖3相同的常
規(guī)確定原理。用于其部分的圖5的方法構(gòu)成一個(gè)供選擇的實(shí)施例，允許放電
終止閾值通過(guò)計(jì)算使用本發(fā)明的基本原理更新的兩個(gè)放電終止閾值的平均值 被確定。
圖4的方法適用于預(yù)先充電的電池。在步驟F13,該控制設(shè)備初始化放
電終止閾值Usmin為一個(gè)任意值，例如等于1.9V。在步驟F14，該控制設(shè)備在
其端子上的電壓U達(dá)到1.9V之前執(zhí)行該電池的放電。這個(gè)步驟F14與圖1 的管理方法的步驟F2是相同的，并且按照?qǐng)D2的步驟F4至F6實(shí)現(xiàn)。然后， 在步驟F15,該控制設(shè)備對(duì)該電池執(zhí)行部分充電，并且測(cè)量電池端子上的電 壓U。這個(gè)部分充電被執(zhí)行充足的一段時(shí)間以允許電壓驟降效應(yīng)出現(xiàn)(大約幾 分鐘)。該控制設(shè)備然后在步驟F16確定代表電壓驟降效應(yīng)的至少一個(gè)電參數(shù)。 更確切地說(shuō)，該控制設(shè)備確定一個(gè)代表電壓驟降效應(yīng)(當(dāng)在部分充電期間電 壓U被測(cè)量時(shí)其出現(xiàn))參數(shù)的一個(gè)的電參數(shù)，例如一個(gè)代表在步驟F15期間 出現(xiàn)的電壓驟降效應(yīng)的差值A(chǔ)U的電參數(shù)。為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，代表電壓驟降效應(yīng) 參數(shù)AU的該電參數(shù)對(duì)應(yīng)于AU的值。
然后在步驟F17,該控制設(shè)備在計(jì)算值A(chǔ)U和例如構(gòu)成在25mV和35mV 的預(yù)定數(shù)值范圍之間進(jìn)行比較。如果MJ在這個(gè)數(shù)值范圍外邊(F17的"否"輸 出)，該控制設(shè)備進(jìn)行到步驟F18，其中AU與預(yù)定的數(shù)值范圍的下限，即， 與25mV相比較。如果AU大于25mV(F18的"否"輸出)，AU因此大于35mV(因 為按照F17, AU不在構(gòu)成在25mV和35mV之間的范圍內(nèi))。該控制設(shè)備進(jìn) 行到步驟F20,其中該放電終止閾值Usmin增加第一預(yù)定值，例如等于10mV。 另一方面，如果AU小于25mV(F18的"是"輸出)，該控制設(shè)備進(jìn)行到步驟F19， 其中該放電終止閾值USmin減少 一第二預(yù)定值，例如等于1 OmV。在從步驟F19 和F20輸出時(shí)，該控制設(shè)備返回到步驟F14,并且再現(xiàn)后面的步驟F15至F17。
另 一方面，在步驟F17，如果該控制設(shè)備注意到AU構(gòu)成在25mV和35mV
之間的數(shù)值范圍內(nèi)，則不對(duì)放電終止閾值Usmin進(jìn)行更新。圖4的方法然后被 終止，并且新型電池的初始》文電終止閾值Usmin被確定。
當(dāng)該控制設(shè)備經(jīng)由"是，，輸出退出步驟F17的時(shí)候，用于確定新型電池的 初始放電終止閾值的這個(gè)方法被終止。只有在步驟F13初始化的放電終止閾 值Usmm使能直接獲得構(gòu)成在25mV和35mV之間的差值A(chǔ)U的時(shí)候，該順序的步驟F14至F17因此被執(zhí)行一次。如果情況不是這樣的，該控制設(shè)備經(jīng)由
"否，，輸出退出步驟F17,以執(zhí)行步驟F18,然后步驟F19或者F20。步驟F18 至F20執(zhí)行放電終止閾值的更新。在已經(jīng)執(zhí)行更新之后，該控制設(shè)備再次執(zhí) 行步驟F14至F17。在該放電終止閾值Usmin使能構(gòu)成在25mV和35mV之間 的差值A(chǔ)U在步驟F16獲得之前，執(zhí)行這個(gè)循環(huán)順序。
換句話說(shuō)，在圖4的方法期間，該控制設(shè)備執(zhí)行以下的步驟
-將該電池放電F14直至在步驟F13初始化的閾值；
-對(duì)該電池部分充電F15;
-在所述充電期間，確定F16在充電時(shí)代表電壓驟降效應(yīng)的電參數(shù)MJ; -將所述參數(shù)AU與預(yù)定的特征(構(gòu)成在25mV和35mV之間的數(shù)值范圍) 比較F17;
-必要時(shí)，按照所述比較的結(jié)果更新F18、 F19、 F20放電終止閾值Us,。
必要時(shí)，該放電終止閾值Usmm的更新在于
-當(dāng)參數(shù)AU大于所述數(shù)值范圍的時(shí)候，將放電終止閾值Us,增加F20 — 預(yù)定第一值(10mV);
-當(dāng)參數(shù)AU低于所述數(shù)值范圍的時(shí)候，將放電終止閾值Usmin減少F19 —
預(yù)定第二值(10mV)。
在步驟F16 ，該控制設(shè)備可以確定一個(gè)代表電壓驟降效應(yīng)的另 一個(gè)參數(shù)， 例如峰值電壓Upeak的電參數(shù)。步驟F17至F20因此必須被修改，尤其是， 關(guān)注就在步驟F17和F18中使用的數(shù)值范圍的限定值而言。
用于確定新型電池的初始放電終止閾值Usmi。的圖5的方法，是一個(gè)通過(guò)
計(jì)算必要時(shí)使用本發(fā)明的基本原理更新的兩個(gè)放電終止閾值USminl和USmin2 的平均值執(zhí)行的變形。圖5的方法適用于已經(jīng)預(yù)先充電的電池。在步驟F21, 該控制設(shè)備將第一放電終止闊值USminl和第二放電終止閾值Us,2初始化為 任意值，例如分別地等于1.95V和1.65V。在步驟F22,該控制設(shè)備在其端子 上的電壓U達(dá)到USminl,即1.95V之前執(zhí)行該電池的放電。這個(gè)步驟F22與 圖1的管理方法的步驟F2是相同的，并且按照?qǐng)D2的步驟F4至F6發(fā)生。然 后，在步驟F23,該控制設(shè)備對(duì)該電池執(zhí)行部分充電，并且在該電池的端子 上測(cè)量電壓U。這個(gè)部分充電^皮執(zhí)行充足的一段時(shí)間以允許在充電時(shí)電壓驟 降效應(yīng)出現(xiàn)(大約幾分鐘)。該控制設(shè)備然后在步驟F24確定代表電壓驟降效 應(yīng)的至少一個(gè)電參數(shù)。更確切地說(shuō)，該控制設(shè)備確定一個(gè)代表電壓驟降效應(yīng)
ii(當(dāng)在部分充電期間電壓U被測(cè)量時(shí)其出現(xiàn))參數(shù)的一個(gè)的電參數(shù)，例如一
個(gè)代表在步驟F23期間出現(xiàn)的電壓驟降效應(yīng)的差值A(chǔ)U的電參數(shù)。為了簡(jiǎn)化起 見(jiàn)，代表電壓驟降效應(yīng)參數(shù)AUi的該電參數(shù)對(duì)應(yīng)于A"的值。
然后，在步驟F25,該控制設(shè)備將計(jì)算值A(chǔ)Ui和單個(gè)預(yù)定的閾值，例如 30mV進(jìn)行比較。如果AU!大于或等于這個(gè)閾值(F25的"否"輸出)，該控制設(shè)
備進(jìn)行到步驟F26,其中該放電終止閾值Usmin增加一第三預(yù)定值，例如等于
10mV。在從步驟F26輸出時(shí)，該控制設(shè)備返回到步驟F22,并且再現(xiàn)以下的 步驟F23至F25。
另 一方面，在步驟F25，如果該控制設(shè)備注意到AU小于30mV(F25的"是" 輸出)，則不對(duì)第 一放電終止閾值USminl進(jìn)行更新。
當(dāng)該控制設(shè)備經(jīng)由"是"輸出退出步驟F25的時(shí)候，用于確定新型電池的 初始放電終止閾值的該方法的第一部分被終止。只有在步驟F21初始化的放 電終止閾值Usmmt允許直接獲得小于30mV的差值A(chǔ)U,的時(shí)候，該順序的步驟 F22至F25因此被執(zhí)行一次。如果情況不是這樣的，該控制設(shè)備經(jīng)由"否"輸 出退出步驟F25以執(zhí)行步驟F26,步驟F26執(zhí)行放電終止闊值Usmim的更新。 跟隨更新，該控制設(shè)備再次執(zhí)行步驟F22至F25。只要第一放電終止閾值USminl 不允許在步驟F24獲得的差值MJ小于30mV，執(zhí)行這個(gè)循環(huán)順序。
當(dāng)圖5的該方法的第一部分被終止的時(shí)候，在電池端子上的電壓U達(dá)到 USmin2,即1.65V之前，在步驟F27，該控制設(shè)備對(duì)該電池執(zhí)行放電。這個(gè)步 驟F27與圖1的管理方法的步驟F2是相同的，并且按照?qǐng)D2的步驟F4至F6 發(fā)生。然后，在步驟F28,該控制設(shè)備對(duì)該電池執(zhí)行部分充電，并且測(cè)量電 池端子上的電壓U。這個(gè)部分充電被執(zhí)行充足的一段時(shí)間以允許在充電時(shí)電 壓驟降效應(yīng)出現(xiàn)(大約幾分鐘)。然后，在步驟F29，該控制設(shè)備確定一個(gè)例如 代表電壓驟降效應(yīng)參數(shù)AU2的電參數(shù)，其電參數(shù)例如相應(yīng)于AU2的值。
然后，在步驟F30,該控制設(shè)備將計(jì)算值A(chǔ)U2和等于30mV的單個(gè)閾值進(jìn) 行比較。如果AU2低于這個(gè)閾值(F30的"否"輸出)，則該控制設(shè)備進(jìn)行到步驟 F31,其中該放電終止閾值Usmin2減少一第四預(yù)定值，例如等于10mV。針對(duì) 步驟F31的輸出，該控制設(shè)備返回到步驟F27,并且再現(xiàn)以下的步驟F28至 F30。
另 一方面，在步驟F30,如果該控制設(shè)備注意到AU2大于或等于30mV(F30 的"是"輸出)，則不對(duì)第二放電終止閾值Us她2進(jìn)行更新。當(dāng)該控制設(shè)備經(jīng)由其"是"輸出退出步驟F30的時(shí)候，用于確定新型電池
的初始放電終止閾值的該方法的第二部分被終止。只有在步驟F21中初始化
的第二放電終止閾值Usmin2允許直接獲得大于或等于30mV的差值A(chǔ)U2的時(shí)
候，該順序的步驟F27至F30因此被執(zhí)行一次。如果情況不是這樣的，該控 制設(shè)備經(jīng)由其"否，，輸出退出步驟F30，并且執(zhí)行用于更新放電終止閾值USmin2 的步驟F31。跟隨更新，該控制設(shè)備再次執(zhí)行步驟F27至F30。在第二放電終 止閾值Usmin2允許在步驟F29獲得大于或等于30mV的差值A(chǔ)U2之前，這個(gè)循 環(huán)順序被重復(fù)。
當(dāng)圖5的方法的第二部分已經(jīng)結(jié)束的時(shí)候，該控制設(shè)備在步驟F32計(jì)算
第一和第二放電終止閾值Usm^和UsmM的平均值。圖5的方法然后被終止， 并且新型電池的初始放電終止閾值Usmin被確定，并且對(duì)應(yīng)于計(jì)算的平均值。
步驟F32構(gòu)成圖5的該方法的第三步驟。
換句話說(shuō)，用于確定新型電池的初始放電終止閾值Us隱的圖5的方法在
于
-對(duì)電池放電F22直至預(yù)先確定的第一放電終止閾值USminl，和按照代表 電壓驟降效應(yīng)的參數(shù)AU與閾值(30mV)比較F25的結(jié)果，更新FM所述第一
放電終止閾值Us,^,;
-對(duì)電池放電F27直至預(yù)先確定的第二放電終止闞值USmin2,其低于預(yù)先 確定的第一放電終止闊值USminl，和按照代表電壓驟降效應(yīng)的參數(shù)AU2與所述 閾值(30mV)比較F30的結(jié)果，更新F31所述第二放電終止闞值USmin2;
-通過(guò)計(jì)算如果可用更新的第一和第二放電終止閾值Usmim和Usmin2的平
均值，確定當(dāng)使用這種類(lèi)型的電池的時(shí)候最初使用的初始放電終止閾值USmin 。 第一放電終止閾值USminl的更新在于如果參數(shù)AU！大于或等于閾值 (30mV)，則將所述第一放電終止閾值USminl增加F26 —預(yù)定第三值(10mV)。 第二放電終止閾值USmin2的更新在于如果參數(shù)AU2低于閾值(30mV)，則將所 述第二放電終止閾值Us偷2減少F31 —預(yù)定第四值(10mV)。
因此，圖1、 4和5的方法每個(gè)結(jié)合用于確定放電終止闊值Us謹(jǐn)?shù)闹辽?一個(gè)方法，包括以下步驟
-將電池放電F2、 F14、 F22、 F27直到預(yù)先確定的放電終止閾值USmin、
Usminl 、 Usmin2;
-對(duì)電池至少部分充電F3、 F15、 F23、 F28;-在所述充電期間，確定F8、 F16、 F24、 F29—個(gè)代表在充電時(shí)電壓驟降 效應(yīng)的電參數(shù)AU;
隱將所述參數(shù)與預(yù)定的特征比較F9、 F10、 F17、 F18、 F25、 F30;
-必要時(shí)，按照所述比較的結(jié)果，更新Fll、 F12、 F19、 F20、 F26、 F31 放電終止閾值USmin以用于后續(xù)的放電操作。
用于如上所述確定的方法適用于所有類(lèi)型的電池。它們尤其是很適合于 鉛酸電池的放電管理，其用途廣泛分布在能量產(chǎn)生是間歇性的應(yīng)用中，以便 使能量產(chǎn)生適合需求，例如在光伏的應(yīng)用中。
一般說(shuō)來(lái)，考慮到電池的類(lèi)型和/或使用這種電池的應(yīng)用的類(lèi)型，假如在 充電時(shí)電壓驟降效應(yīng)是看得見(jiàn)的，可以使用所有類(lèi)型的充電或者放電。以已 知的方式，在該電池的端子上的充電和放電電壓(并且可能地電流)是在充電和 放電期間控制和/或測(cè)量的。以同樣的方式，可以使用任何的充電終止標(biāo)準(zhǔn)， 例如基于電壓閾值或者基于時(shí)間的電壓和/或電流分布。
權(quán)利要求
1.一種用于確定可充電電池的放電終止電壓閾值的方法，其特征在于包括以下順序的步驟集合-將電池放電(F2，F(xiàn)14，F(xiàn)22，F(xiàn)27)直到預(yù)先確定的放電終止閾值(USmin，USmin1，USmin2)；-對(duì)電池至少部分充電(F3，F(xiàn)15，F(xiàn)23，F(xiàn)28)；-在所述充電開(kāi)始時(shí)，確定(F8，F(xiàn)16，F(xiàn)24，F(xiàn)29)代表在充電時(shí)的電壓驟降效應(yīng)的電參數(shù)(ΔU)；-將所述參數(shù)與預(yù)定特征進(jìn)行比較(F9，F(xiàn)10，F(xiàn)17，F(xiàn)18，F(xiàn)25，F(xiàn)30)；-必要時(shí)，按照所述比較的結(jié)果，更新(F11，F(xiàn)12，F(xiàn)19，F(xiàn)20，F(xiàn)26，F(xiàn)31)用于后續(xù)放電的放電終止閾值(USmin，USmin1，USmin2)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于參數(shù)(AU)代表在充電 時(shí)電壓驟降效應(yīng)的峰值電壓(Upeak)和平穩(wěn)電壓(Upl)之間的差值 (AU)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1和2的一個(gè)的方法，其特征在于預(yù)定特征 是由數(shù)值范圍構(gòu)成的，更新放電終止闊值(U^m)在于-當(dāng)參數(shù)(AU)大于所述數(shù)值范圍的時(shí)候，將放電終止閾值(Us,) 增加一預(yù)定第一值；-當(dāng)參數(shù)(MJ)低于所述數(shù)值范圍的時(shí)候，將放電終止閾值(Usmm)減少一預(yù)定第二值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于數(shù)值范圍構(gòu)成在25mV 和35mV之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3和4的一個(gè)的方法，其特征在于預(yù)定第一 值等于10mV。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3至5的一個(gè)的方法，其特征在于預(yù)定第二 值等于10mV。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1和2的一個(gè)的方法，其特征在于，可充電電 池是新型的電池，其用于確定當(dāng)使用這種類(lèi)型的電池的時(shí)候最初使用的初始放電終止電壓閾值(Us皿)，并且預(yù)定特征是由單個(gè)閾值構(gòu)成的，i亥方法在于-利用預(yù)先確定的第一放電終止閾值(Usmim)執(zhí)行所述步驟集合至單個(gè)閾值，在每個(gè)步驟集合中,更新第一放電終止閾值(Usm^)在于，如果參數(shù)(AU!)大于該闊值，則將所述第一放電終止閾值(Us^m)增加 一預(yù)定第三值；-利用預(yù)先確定的第二放電終止閾值(Us幽2)執(zhí)行所述步驟集合至單個(gè)閾值，在每個(gè)步驟集合中,更新第二放電終止閾值(Us幽2)在于， 如果參數(shù)(AU2)低于該閾值，則將所述第二放電終止閾值(Us她2)減少一預(yù)定第四值；-通過(guò)計(jì)算如果可用更新的第 一 和第二放電終止閾值(uSmin,，USmin2)的平均值，確定初始放電終止闊值(Us,)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于閾值是30mv。
9.根據(jù)權(quán)利要求7和8的一個(gè)的方法，其特征在于預(yù)定 值等于10mV。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7至9的一個(gè)的方法，其特征在于預(yù)定第四 值等于10mV。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10的任何一個(gè)的方法，其特征在于電 池是鉛電池。少一次，直到少一次，直到
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于確定可充電電池的放電終止閾值(U_Smin)的方法，包括將電池放電直到預(yù)定放電終止閾值；對(duì)電池至少部分充電；在所述充電過(guò)程期間，確定(F8)代表充電電壓驟降效應(yīng)的電參數(shù)(ΔU)；將所述參數(shù)與預(yù)定特征進(jìn)行比較(F9，F(xiàn)10)；按照所述比較的結(jié)果，隨意地更新(F11，F(xiàn)12)用于后續(xù)放電的放電終止閾值(U_Smin)。
文檔編號(hào)H02J7/00GK101568846SQ200780047525
公開(kāi)日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2007年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月22日
發(fā)明者瑪麗昂·佩林, 阿諾·德萊爾 申請(qǐng)人:原子能委員會(huì)