用于將電池放電并確定電池狀況的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明通常涉及電池放電器，并且更具體地涉及電池診斷和確定電池狀況。
【背景技術(shù)】
[0002]在依賴于便攜式設(shè)備以指揮操作的機(jī)構(gòu)中，有用的是，除了充電狀態(tài)以外，還能夠知道用于對(duì)便攜式設(shè)備供電的電池的電池狀況。這樣的機(jī)構(gòu)的示例是公共安全機(jī)構(gòu)，例如警察、消防、救援等機(jī)構(gòu)，并且便攜式設(shè)備的示例是由這些人員在指揮操作時(shí)使用的便攜式對(duì)講機(jī)。進(jìn)行部署的公共安全人員需要具有處于良好狀況下的充滿電的電池。因此，如果充電狀態(tài)和電池狀況在進(jìn)行部署之前比較容易辨別，這將是有益的。充電狀態(tài)與燃油表類似，其近似地指示電池中的剩余電池容量的比例。除了隨著時(shí)間的隨機(jī)退化以外，電池的狀況在循環(huán)壽命(充/放電循環(huán)的次數(shù))和實(shí)際老化兩個(gè)方面指示它的老化。通常，隨著可再充電電池老化，它們的最大容量減少，并且它們的內(nèi)部阻抗增大。
[0003]一些制造商已經(jīng)在可再充電電池組內(nèi)部建立了所謂的“燃油表”，其在內(nèi)部跟蹤充電和放電以及充電/放電循環(huán)。燃油表能夠?qū)⒊潆姞顟B(tài)和狀況信息保留在可再充電電池組的存儲(chǔ)器中，該狀況和信息能夠通過由電池組供電的設(shè)備讀取。然而，許多電池組沒有燃油表功能。
[0004]沒有對(duì)電池電流放電和充電的恒定且密切的監(jiān)測(cè)，就難以確定電池組的充電狀態(tài)。如由基于諸如充電時(shí)電壓、溫度和電流的變化等電池參數(shù)的某些已知標(biāo)準(zhǔn)所指示的，確定給定電池組的容量和將其充滿的最好方法是將其放電到放電狀況結(jié)束，并且然后將其充電到充滿狀況。一旦電池組已經(jīng)被放電并且被再充電，則能夠確定電池組的容量，并且然后知道電池組被充滿。然而，確定容量和充電狀態(tài)不直接指示電池的狀況-在其循環(huán)壽命快結(jié)束時(shí)滿充的電池沒有與充電/放電循環(huán)非常少的新電池相同的容量。此外，放電電池會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的熱量，尤其是在使用大量電池的機(jī)構(gòu)中。此熱量代表了能量損失。
[0005]因此，需要用于將電池放電來確定其狀況，并進(jìn)一步地利用放電時(shí)從電池消耗的能量的裝置和方法。
【附圖說明】
[0006]附圖連同下面的【具體實(shí)施方式】并入并形成本說明書的一部分，其中在所有的各個(gè)視圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同或功能相似的元件，并且附圖有助于進(jìn)一步地闡明包括要求保護(hù)的發(fā)明的概念的實(shí)施例，以及附圖解釋這些實(shí)施例中的各種原理和優(yōu)點(diǎn)。
[0007]圖1是根據(jù)一些實(shí)施例的電池放電器系統(tǒng)的方塊圖；
[0008]圖2是根據(jù)一些實(shí)施例的可變負(fù)載的不意圖；
[0009]圖3是根據(jù)一些實(shí)施例的可變負(fù)載的不意圖；
[0010]圖4是根據(jù)一些實(shí)施例的一系列電池放電系統(tǒng)配置方塊圖；
[0011]圖5是根據(jù)一些實(shí)施例的與模塊化放電系統(tǒng)一起使用的外部模塊的方塊圖；
[0012]圖6是根據(jù)一些實(shí)施例的將電池放電和確定電池狀況的方法的流程圖；
[0013]圖7示出根據(jù)一些實(shí)施例的顯示如由可再充電電池放電器確定的電池狀況的電池供電設(shè)備。
[0014]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，附圖中的元件是為了簡(jiǎn)化和清楚而說明的，并且沒有必要按比例繪制。例如，附圖中一些元件的尺寸可能相對(duì)于其他元件被放大，以有助于提高對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的理解。
[0015]裝置和方法的組件已在附圖中適當(dāng)?shù)牡胤接沙Ｒ?guī)的符號(hào)表示，其中僅示出與理解本發(fā)明的實(shí)施例有關(guān)的這些特定細(xì)節(jié)，從而不會(huì)以對(duì)于受益于本說明書的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的那些細(xì)節(jié)而模糊本公開。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例包括將可再充電電池放電的方法，并且在將該可再充電電池放電的同時(shí)，監(jiān)測(cè)該可再充電電池的動(dòng)態(tài)電池電流和動(dòng)態(tài)電池電壓，同時(shí)將該可再充電電池放電。該方法可進(jìn)一步包括響應(yīng)于監(jiān)測(cè)所述動(dòng)態(tài)電池電流和動(dòng)態(tài)電池電壓，確定該可再充電電池的動(dòng)態(tài)阻抗。該方法還可以包括通過將該動(dòng)態(tài)阻抗分類為多個(gè)電池狀況類別中的一個(gè)，確定電池狀況類別。
[0017]圖1是根據(jù)一些實(shí)施例的電池放電器系統(tǒng)100的方塊圖。系統(tǒng)100包括電池放電器102，其可以連接到可再充電電池或電池組104，并且將該電池放電，其還確定該可再充電電池(意味著可再充電電池電池胞)的狀況?？稍俪潆婋姵?04可以包括一組電池接觸件，其包括正極接觸件106、數(shù)據(jù)接觸件108和負(fù)極接觸件112。電池組104可以包括存儲(chǔ)器110，其連接到數(shù)據(jù)接觸件108，并且可以用來存儲(chǔ)信息，包括電池狀況信息。放電器102可以讀取該信息來確定關(guān)于電池104的額定參數(shù)和信息，諸如額定容量，電池胞的化學(xué)屬性，等等。電池放電器102可以包括與電池接觸件配合的一組接觸件，包括正極放電器接觸件114、放電器數(shù)據(jù)接觸件116和放電器負(fù)極接觸件118。術(shù)語(yǔ)“接觸件”指的是導(dǎo)電部件，其用來與配合接觸件形成物理接觸，并因此形成電接觸。放電器可以還包括控制器120，其例如可以是根據(jù)本文的教導(dǎo)執(zhí)行指令代碼的微控制器。放電器還可以包括內(nèi)部負(fù)載網(wǎng)絡(luò)122，其包括可變負(fù)載。如在本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“負(fù)載”指的是電阻，來自電池的電流經(jīng)過該電阻以將電池放電。負(fù)載可以是無源的、有源的或存儲(chǔ)負(fù)載，或它們的組合。無源負(fù)載例如可以是定值電阻。有源負(fù)載的電阻可以改變，并且有源負(fù)載可以被調(diào)整。在電池放電時(shí)，例如當(dāng)一個(gè)電池用于對(duì)另一個(gè)電池充電時(shí)，存儲(chǔ)負(fù)載存儲(chǔ)由電池提供的能量中的一些能量。
[0018]一旦將電池104連接到放電器102，放電器就可以開始通過可變負(fù)載122將電池104放電。該控制器可以調(diào)節(jié)或改變可變負(fù)載122的負(fù)載大小，并且在一些實(shí)施例中，可變負(fù)載122可以被控制為從基本上開路到接近于短路，或者控制為在兩者之間的任何電阻值。為了確定電池104的狀況，控制器將可變負(fù)載設(shè)置為第一值，并且測(cè)量電池電壓(接觸件114、118之間的電壓)和放電電流，如例如由感測(cè)電阻124兩端的電壓所指示的。如圖所示，感測(cè)電阻在可變負(fù)載122和負(fù)極接觸件118之間的返回路徑中的“低”側(cè)，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，電流同樣能夠在正極接觸件114和可變負(fù)載之間的高側(cè)被感測(cè)。一旦在第一負(fù)載上的電池電壓和電流被確定，不同的負(fù)載就通過改變可變負(fù)載122的值而施加到電池上，使得能夠感測(cè)第二電池電壓和電流。然后，電池的動(dòng)態(tài)阻抗可以被確定為第一電壓和第二電壓的差與第一電流和第二電流的差的比率。也就是，Zd= (Vl1-VL2)/(Il1-1l2),其中Zd是動(dòng)態(tài)阻抗，Vu是第一負(fù)載下的電池電壓，V u是第二負(fù)載下的電池電壓，Iu是第一負(fù)載下的電池電流，并且L是第二負(fù)載下的電池電流。第一負(fù)載和第二負(fù)載可以大不相同。例如，第一負(fù)載可以被選擇為以基本上“C”率(以安培小時(shí)表示的電池的容量除以一小時(shí))消耗電流，而第二負(fù)載可以被選擇為以接近1/10的“C”率消耗。一旦動(dòng)態(tài)阻抗被確定，則將固定負(fù)載施加到電池，諸如通過將可變負(fù)載設(shè)置為放電值并使其保留在放電值直到電池完全放電，如由已知的充電終止標(biāo)準(zhǔn)所確定的(例