CN101688901A - 用于确定电池的充电状态的方法和设备 - Google Patents

Abstract

对于医疗植入物，重要的是不仅具有向具有长运行时间的植入物供电的电池，而且准确地知道在时间中任何点处剩余运行时间是多长。在另一方面，植入物及其电池应该尽可能用户友好，不需要或者几乎不需要任何与设备的交互，除了对电池再充电。为了更好地解决这些所关心的问题，提出了用于确定电池的充电状态的方法，其包括以下步骤：对电池充电，电池放电，使用再充电预测单元预测电池的充电状态，其中，在电池放电期间，将再充电预测单元与电池断开。在电池放电期间(即，在向与电池连接的设备供电期间)预测电池的充电状态不需要在电池放电期间执行任何测量，从而使得在电池放电周期期间电池或者由电池供电的植入物能够与再充电预测单元局部分离。

Description

用于确定电池的充电状态的方法和设备

技术领域

本发明涉及用于确定电池的充电状态的方法和设备的领域。特别地，本发明涉及用于确定用来向植入人或者动物体内的医疗设备供电的电池的充电状态的方法和设备。

背景技术

US6,901,293B2公开了一种用于可植入医疗设备的电源寿命监控器。能量计数器计算由可植入医疗设备所使用的能量的量。能量转换器将所使用的能量转换为剩余电源寿命的估计值，且生成能量寿命估计值。电压监控器监控电源的电压。电压转换器将由电压监控器所监控的电压转换为电源剩余寿命的估计值且生成电压寿命估计值。计算器与能量转换器及电压转换器操作性耦合，且使用电源有效期早期的能量寿命估计值及使用电源有效期晚期的电压寿命估计值来预测电源寿命。US 6,901,293B2中所公开的设备功能性是基于电源寿命监控器分别和电源及治疗剂输送设备之间的操作性耦合。在电池放电期间，剩余电源寿命的预测依赖于对植入物的能耗以及电池电压的测量。

发明内容

有益的是，提供一种用于确定电池的充电状态的方法和设备，其需要电池用户完成很小的动作。

还希望的是，使电池本身或者由电池供电的***的复杂性保持很低，其可以植入病人的身体。

为了更好地解决这些所关心问题中的一个或者多个，在本发明的第一方面中，提供一种用于确定电池的充电状态(SoC)的方法，其包括以下步骤：对电池充电，电池放电，使用再充电预测单元预测电池的充电状态，其中，在电池放电期间，再充电预测单元与电池断开。在电池放电期间(即，在向与电池连接的设备供电期间)预测电池的充电状态不需要在电池放电期间执行任何测量，从而使得在电池放电周期中电池或者由电池供电的设备(即，医疗植入物)能够与再充电预测单元(RPU)局部分离。

根据本申请，“断开”应该表示：在RPU和电池之间没有建立用于提供能量或者信号传输的任何连接(包括有线或者无线通信)。

虽然在本发明的实施例中，在电池的整个放电期间，电池和RPU将被断开，但是可以存在可替换的实施例，在该实施例中在充电之后不久或者对电池充电之前不久，电池和RPU可以保持连接。例如，当对医疗植入物充电时，在充电已经完成且电池放电开始之后，某人可以使电池和RPU的连接保持一段时间。假如与最新充电的电池的整个运行时间相比，在充电之后的很短时内保持电池和RPU之间的连接仍然暗示着：在几乎全部的放电过程期间，电池和RPU被断开。

在本发明的一个实施例中，在必需再充电将之前，基于放电过程的精确模型来计算电池的充电状态和因此的电池剩余运行时间，所述放电过程的精确模型基于电池状态和由电池供电的设备的消耗(drainage)特征(即，设备的能耗)。

在另一个实施例中，所述模型考虑了将对其预测剩余运行时间的可充电电池的老化，这有助于考虑由于在电池整个寿命时间内改变其容量而带来的影响。

在本发明的一个实施例中，用于预测电池的充电状态的模型可以基于对在刚刚再充电后可从电池获得的充电量的假设。可从电池获得的总充电量可以如以下所详细描述的来测量，或者基于模型，而不需要对假定电池通用工况的测量。

在本发明的另一个实施例中，通过使用指示从对电池再充电完成已消逝时段的参数来执行预测电池的充电状态的步骤。对从再充电已流逝的时段的该考虑允许准确预测电池的充电状态，即，在电流放电周期期间电池的剩余运行时间。

本发明的一个实施例是所希望的，其中，预测电池的充电状态的步骤通过可替换地或者以其任意组合的方式使用以下参数来执行：指示电池特征的参数，例如，其容量、其标称电流或者其标称电压；指示电池和/或被供电的设备的环境参数(例如，温度)的参数；指示由电池供电的设备的能耗、设备供电的操作周期数等的参数。

在本发明的一个实施例中，预测电池的充电状态的步骤通过对电池老化建模来执行。

在一个实施例中，根据本发明的方法进一步包括步骤：在充电之前将再充电预测单元与电池连接；对电池充电；在对电池充电期间测量电池参数；在电池放电之前将再充电预测单元与电池断开；在对电池充电期间使用所测量的电池参数预测电池的充电状态。

根据本申请，测量值“在对电池充电期间”意味着包括直接在充电之前和直接在充电之后的间隔。

与先前描述的实施例相比，该实施例有助于更加精确地在放电周期期间预测电池的充电状态，这是由于结合了电池充电周期期间所测量的参数。

在对电池充电期间，电池必须与电池充电器连接，便于向电池传输能量。因此，在充电周期期间，在任何情况下电池和因而与电池连接的设备必须与充电设备接触。因而，要求再充电预测单元接触电池不会对包括电池、由电池供电的设备、电池充电器和再充电预测单元的***的使用增加任何进一步的麻烦或者复杂性。

然而，在电池充电期间的电池参数测量允许精确地确定充电周期结束时的充电状态，即，在再充电之后确定可从电池获得的总充电量，而且允许不仅通过建模而且通过探测电池实际状态，相对于其整个寿命来考虑电池的老化效应。

在下面的描述中，给出提供用于确定电池的充电状态的模型的本发明实施例的实例。在对电池再充电期间，充电状态和从电池可以获得的最大充电状态被更新。为了实现这一点，执行以下步骤：测量充电之前的充电状态；确定充电周期期间流入电池的充电量；在充电周期已经成功完成之后测量充电状态(state of charge)。

在充电之前的充电状态，可以通过当电池处于松弛(relax)状态或者备用(stand-by)状态从而以非常低的电流或者没有任何消耗电流操作时测量电池电压(即，所谓的平衡电压值(EMF))来获得。根据EMF，充电状态可以通过使用查询表来计算。然而，在许多实践应用(例如，医疗设备)中的电池消耗太低，以致在实践中电池以非常接近其备用状态操作，所以所测量的电池电压直接得出EMF。因而，在本发明的实施例中，EMF和由此的SoC_si可以直接在充电过程开始之前确定，而不需要电池任何的完全松弛(relaxation)。

在一个实施例中，确定了在对电池再充电开始之前的充电状态SoC_si。

在充电周期期间流入电池的充电量Q_ch可以简单地通过将在充电周期期间流入电池的充电电流积分来获得。

在本发明的一个实施例中，在充电已经完成之后再次测量EMF。该测量可以在其中电池(由于电池充电)的过电压(overpotential)松弛的“过渡”时期之后完成。根据该所测量的EMF，估计充电之后的充电状态SoC_sf。然后，在充电之后从电池可以获得的整个最大充电容量Q_max可以根据下式来计算：

$Q_{\max }=\frac{100}{{\mathrm{SoC}}_{\mathrm{sf}}-{\mathrm{SoC}}_{\mathrm{si}}}{Q}_{\mathrm{ch}}$

该方法校正了电池的老化，且考虑了充电之前的剩余电池容量。可获得的用于设备操作的充电量Q_av根据下式来计算：

Q_av＝Q_max*SoC_sf。

在本发明的一个实施例中，对电池再充电，同时由电池供电的设备仍然工作。在这些情况下，可能是如下情形：在充电期间的电池放电率太高以至于不允许直接确定电池的EMF。然后，用于对电池再充电的方法将通过将作为电源的电池替换为外部再充电器(recharger)来启动，所述外部充电器传输操作先前由电池供电的设备所需要的电能。然后，电池置为备用，同时外部电源(即，充电器)继续为设备供电。然后，电池电压松弛到EMF。然后，可以通过从电池的松弛到已松弛状态的动态来确定EMF和由此的电池充电状态，或者通过EMF的最终值来确定。在电池松弛为备用模式之后，如以上所描述启动电池的充电。

在本发明的一个实施例中，在充电之后，电池可以在确定EMF之前再次进入备用模式。然后，在设备再次由最新充电的电池供电之前确定电池的最终充电状态。

在一个实施例中，在充电期间测量电池电压和充电电流。使用电池的数学模型，从电池电压和充电电流之间的关系来推出Q_max。

在一个实施例中，在充电期间，电池充电被中断一次或者多次，以让电池电压松弛到产生中间SoC估计值的EMF。通过将一个或者多个所积分的充电电流和SoC的中间测量以及最终测量相结合，使用以上所描述的方法可以获得Q_max的更加精确的估计值。

在本发明的实施例中，将在测量期间所确定的充电状态与对应的模型值相比较，且电池的模型电池适应性地更新到所使用的电池。

在本发明的实施例中，存储了SoC值、Q_max值和来自一个或多个或至少最后一个在充电期的在充电时间戳。实施例中的该存储发生在电池中或者与电池相关联的设备中，从而使得在电池放电期间存储器与RPU分开。

在实施例中，用从电流充电期所测量的SoC_si和从先前充电期所存储的SoC_sf和Q_max，以及充电事件之间的消逝时间来估计平均电池消耗I_drain。

在另一个实施例中，在电池放电开始时测量电池电压V_bat。然后，确定V_bat和充电之后的EMF之间的差值。该差值被称为过电压(overpotential)。典型地，V_bat将低于EMF。过电压受到例如电池老化或者温度的影响。因而，过电压可以有助于确定在预定条件下可从电池抽取的充电量。可从电池抽取的充电量与电池中可获得的充电量明显不同。根据经验关系，充电状态剩余SoC_l可以以给定的C-rate放电电流(C)来根据以下公式来计算：

${\mathrm{SoC}}_l=\frac{{\left[C{\left(\frac{{\mathrm{SoC}}_{\mathrm{st}}}{100}\right)}^{\mathrm{\ζ}(\mathrm{\θ}-C)}\right]}^{\mathrm{\γ}+\mathrm{\δT}}}{\mathrm{\α}+\mathrm{\βT}}$

其中，以％为单位的SoC_st表示放电开始时以C-rate电流C且以℃为单位的温度T的SoC。ζ，θ，γ，δ，α，β是通过实验测量的SoC_l数据的拟合而经验地确定的参数。当在以下关系式中代替由以上公式所描述的SoC_l函数，

$t_r\left[\min \right]=\frac{0.06\frac{Q_{\max }}{100}({\mathrm{SoC}}_d-{\mathrm{SoC}}_l)}{I_d}$

其中，SoC_d和I_d分别是在放电已经启动之后的即刻充电状态和电流，在放电已经启动之后不久，以时间为单位的任何点处的剩余运行时间t_r可以被精确地预测。在充电后可以从电池获得的整个最大充电容量Q_max可以如以上所述、根据以下公式来计算：

$Q_{\max }=\frac{100}{{\mathrm{SoC}}_{\mathrm{sf}}-{\mathrm{SoC}}_{\mathrm{si}}}{Q}_{\mathrm{ch}},$

其中，SoC_si和SoC_sf分别是电池再充电开始之前和充电之后的充电状态。Q_ch是充电期间流入电池的充电量，其可以通过在充电期间积分(integrate)流入电池的电流来获得。根据本发明实施例预测剩余运行时间t_r的方式考虑了电池再充电之后的过电压(overpotential)并由此考虑了电池老化。

在根据本发明的方法的实施例中，平均电池消耗(drain)通过使用来自至少一个先前充电期的所存储的值来适应性地计算。在RPU中实现平均电池消耗的计算。

在实施例中，由可再充电电池或者与电池相关联的设备供电的设备含有测量平均电池消耗的装置和将该信息发送给RPU的装置。

可以根据设备中可获得的充电量、电池消耗、和充电临界状态水平SoC_min来计算由可再充电电池供电的设备的自治时间(autonomytime)T_a，其中，再充电变为所希望的：

T_a＝Q_max(SoC_sf-SoC_min)/I_drain。

剩余运行时间被计算为自治时间和自从最后再充电的流逝时间之间的差值。

剩余运行时间可以显示给用户，且当剩余运行时间下降到临界预存储值之下时，对于剩余运行时间，可以可替代地或者附加地给出警告信号。

在实施例中，可以使用根据本发明的方法，以便提供用来向医疗植入物供电的电池的充电状态的指示，且由此确定电池的剩余运行时间。医疗植入物中的电池具有如下优点：在众所周知的条件下(即，以恒定温度和恒定且可再生的功耗)操作，使得在放电操作期间可以对电池消耗非常精确地建模。

为了更好地解决以上所关心问题中的一个或者多个，在本发明的另一方面中，提供了一种再充电预测单元，其包括：处理器，和连接设备，其中，处理器布置用于在电池放电期间预测电池的充电状态，同时再充电预测单元与电池断开，且其中，连接设备布置成在再充电预测单元和电池之间建立连接。

在实施例中，连接设备可以是公或者母连接器。然而，根据本发明的连接设备还可以是用于传输能量或者信息的任何其它装置，例如，射频接收器/发射器或者电感耦合。

在另一个实施例中，再充电预测单元可以包括存储器，用于存储预测电池充电状态的至少一个参数。所述至少一个参数在实施例中可以是用于如上所讨论的预测充电状态的参数中的一个。

根据本发明实施例的再充电预测单元可以包括更新设备，用于更新所述至少一个参数。在对电池充电期间，当连接设备与电池或者和电池相关联的任何设备连接时，该更新设备更新参数。所更新的参数可以存储在存储器中。所更新的参数可以是在对设备充电期间所确定的参数，但是也可以是在放电期间已经由电池或者任何相关联的设备所获得和存储的参数，所述参数仅仅在充电操作期间传送给再充电预测单元。

能够通过使用根据本发明实施例的方法预测电池充电状态的再充电预测单元可以集成在电池充电器中。可替换地，再充电预测单元可以是与电池以及电池充电器分离的单元。

在另一个实施例中，其可以是可植入设备本身，包括：根据本发明实施例的再充电预测单元。然而，根据本发明实施例的再充电预测单元可以可替换地集成到电池本身中。

参考以下所描述的实施例，本发明的这些和其他方面将是显而易见且被阐述。

附图说明

图1概略性地示出了根据本发明实施例的再充电预测单元的组件。

图2示意性地示出了由根据本发明实施例的再充电预测单元来执行以估计电池剩余运行时间的方法。

图3示出了具有根据本发明实施例的再充电预测单元的可再充电植入医疗设备。

图4示意性地示出了具有根据本发明实施例的独立再充电预测单元的烟雾探测器。

图5示意性地示出了结合了根据本发明实施例的独立再充电预测单元的闹钟。

图6是示意性地说明了根据本发明的实施例的用于估计电池能含量的过程的流程图。

图7是示意性地说明了根据本发明的可替换实施例的用于估计电池剩余运行时间的过程的流程图。

具体实施方式

图1示意性地示出了根据本发明实施例的再充电预测单元1的组件。它包括四个元件C1-C4：

由C1所表示的(初始能含量估计器)是初始能含量估计器。在再充电操作发生之后使用由可再充电电源供电的设备之前，元件C1估计电能量源(即，电池)的能含量。对电能量源的能含量的该估计要求预测可从能量源获得的总充电量(overall charge)。

初始能含量估计器可以基于对可再充电能量源的精确建模，或者附加地基于在能量源再充电过程中所进行的测量。

在实施例中，通过现在结合图6所描述的过程，C1估计能量源的能含量。当在步骤10(RPU：电池需要被再充电)中，再充电预测单元(RPU)1确定：电池需要被再充电，操作者(例如，具有电动植入物的病人或者医生)在步骤11(将再充电器/RPU与电池连接)中将再充电器与电池连接。在所描述的实施例中，再充电器以及再充电预测单元被集成到单个设备中。在步骤12(再充电器接管能量传输)中，再充电器与电池连接且由此与由电池供电的设备连接，接管对被供电设备的能量传输，使得在步骤13(电池松弛)中电池松弛(relax)为示出任何或者非常低的电池放电电流的备用(standby)模式。在电池已经松弛之后，在步骤14(RPU：测量EMF)中测量所松弛电池的电池电压(EMF)。然而，在可替换的实施例中，在操作过程中，如果电池消耗非常小，从而使得电池处于准松弛状态，则电池的松弛可以忽略，从而使得所测量的电压是EMF很好的近似值。在步骤15(RPU：确定SoC_si)中，所测量的EMF用来根据查询表确定充电状态SoC_si(即，从处于完全充电条件下的电池中可以获得的最大充电量的百分比)。然后，在步骤16(对电池充电)中电池由再充电器再充电。在步骤17(RPU：确定充电量Q_ch)中，在充电期间进入电池的总充电量Q_ch通过在充电期间将进入电池的充电电流积分来确定。在充电已经完成之后，在步骤18(RPU：测量EMF)中针对电池的充电状态再次测量EMF，并且由此在步骤19(RPU：确定SoC_sf)中根据查询表确定充电状态SoC_sf。在步骤20(RPU：计算Q_max)中，然后根据以下公式计算在再次充电之后从电池中可以获得的整个最大充电容量Q_max：

$Q_{\max }=\frac{100}{{\mathrm{SoC}}_{\mathrm{sf}}-{\mathrm{SoC}}_{\mathrm{si}}}{Q}_{\mathrm{ch}}.$

可用于向设备供电的充电量由Q_max*SoC_sf来给出。在步骤21(断开充电器/RPU)中，放电器和RPU然后分别和电池断开。

参考图1，组件C2(能量消耗估计器)然后接管再充电预测单元的操作，以便在电池能量消耗期间确定新近再充电电池的实际充电状态。C2因此考虑电池和被供电的设备的环境参数(例如，温度)以及由电池供电的设备的能耗。由于与再充电器连接的RPU确定何时再充电过程完成且由此确定何时电池再次从再充电器接管设备供电，所以再充电预测单元可以确定自从完成电池再次充电已经流逝的时间。

根据由C1所估计的初始能含量以及由C2所估计的在放电操作期间电池已经消耗的能量，组件C3(剩余时间估计器)计算电池的剩余运行时间。以指示以天、小时和分钟为单位的剩余运行时间的显示器，组件C4(对用户的再充电指示)将该剩余运行时间指示给用户。如果电池的充电状态已经到了临界水平(在示出的实例中，最初充电状态的20％)，组件C4额外启动一个警告信号，指示用户对电池再充电。这可以以分等级的方式来执行，即，当充电状态变得越来越临界时，发出越来越多的警告。

在以上详细描述的实例中，电池是锂离子(液体或者聚合物)电池。然而，当使用其它的可充电电源/电池(例如，全固态电池)时，可以获得相似的解决方案。

在图2中，示范性示出了相对于时间t的可从电池中获得的估计能量水平E。当可从电池中获得的整个能量水平在给定时间8处下降到临界能量水平E_C以下时，由再充电预测单元来通知电池供电的设备的用户：电池需要再充电。在操作9结束之前，这很好地发生。

在图7中以流程图的形式示意性描述了根据本发明的用于确定充电状态以及由此确定电池剩余运行时间的方法的可替代实施例。该可替换的实施例考虑所谓的过电压(overpotential)，其被定义为在充电即刻之后的EMF和在电池放电恰好开始时电池电压之间的差值。过电压强烈地受到电池老化的影响。因而，考虑过电压使得允许在确定电池剩余运行时间t_r时考虑到电池的老化。

根据该实施例的方法依赖于在电池中实际剩余充电状态SoC_l和放电开始时的充电状态SoC_st之间的经验关系：

${\mathrm{SoC}}_l=\frac{{\left[C{\left(\frac{{\mathrm{SoC}}_{\mathrm{st}}}{100}\right)}^{\mathrm{\ζ}(\mathrm{\θ}-C)}\right]}^{\mathrm{\γ}+\mathrm{\δT}}}{\mathrm{\α}+\mathrm{\βT}},$

其中，T是以℃为单位的实际恒定温度且C是C-rate的放电电流。因此，在使用该方法以便确定在实际领域应用中使用的电池的剩余运行时间之前，必须针对给定的温度T和C-rate的放电电流C而实验地测量各个电池的典型工况，以便确定五个参数ζ，θ，γ，δ，α，β。

因而，在图7中的步骤200(确定SoC_l vs.SoC_st)中，对于放电开始时的不同充电状态SoC_st，特定电池中剩余充电状态SoC_l根据以上所陈述的EMF测量来确定。对于那些测量，选定温度T以及放电电流C，使得它们类似这样的条件：在该条件下电池将被使用，例如，用于在37℃及50mV恒定电流下向植入物供电。在步骤201(使经验公式符合被测曲线)中，根据测量的曲线由以上关系来拟合，接下来在步骤202(获取参数ζ，θ，γ，δ，α，β)中提取五个参数ζ，θ，γ，δ，α，β。在步骤202已经成功地完成之后，可以使用所获得的经验关系，以便确定在操作条件下用于相同电池设备的剩余运行时间t_r。

在步骤203(确定再充电之前电池的充电状态)中，确定电池的充电状态SoC_si，随后在步骤204(对电池充电)中开始电池再充电。在步骤205(确定Q_ch)中通过对在整个充电期间流入电池的充电电流Q_ch积分来确定在再充电期间流入电池的充电量。在再充电已经完成之后，在步骤206(确定SoC_sf)中确定充电状态SoC_sf。在步骤207中(计算Q_max)，通过下式根据在充电过程中所确定的三个参数SoC_si，SoC_sf和Q_ch，计算从电池中可以获得的最大充电容量Q_max

$Q_{\max }=\frac{100}{{\mathrm{SoC}}_{\mathrm{sf}}-{\mathrm{SoC}}_{\mathrm{si}}}{Q}_{\mathrm{ch}}$

在步骤208(确定SoC_sf)中，如以上所描述的，确定具有电流C且在环境温度T的放电过程开始时的电池充电状态SoC_sf。然后，在步骤209(计算SoC_l)中，从测量导出的以％为单位的SoC_st值来根据以上关系来计算剩余充电状态SoC_l。在步骤210(确定SoC_d和I_d)，当已开始电池以恒定电流C放电，立即测量充电状态SoC_d以及放电电流I_d。

在步骤211(计算t_r)中，在已经获得了所有必要参数Q_max、SoC_d、SoC_l和I_d后，可以根据以下表达式来计算以分钟为单位的剩余运行时间t_r：

$t_r\left[\min \right]=\frac{0.06\frac{Q_{\max }}{100}({\mathrm{SoC}}_d-{\mathrm{SoC}}_l)}{I_d}.$

图3到5示出了根据本发明实施例的用于确定电池充电状态的方法和再充电预测单元的应用。图3中示出了设想的应用。该实例涉及可再充电的深度脑刺激设备100。该设备借助于由可再充电电池102供电的编程单元101被编程为特别的刺激程序。该设备由充电器103充电。电池的能含量通过设备中的电源管理单元来测量，且被传送给与充电器103。在所示的实例中，对应于图1中组件C1的电源管理单元被并入编程单元101中，同时其它的组件是再充电预测单元104本身的一部分。在充电终止时，充电器103将更新的能含量传送给再充电预测单元104。基于再充电之后的电池102的充电状态以及刺激程序的参数(即，设备100的能耗)，再充电预测单元接下来估计电池消耗曲线。在再充电已经完成之后，再充电预测单元104重新设置内部时钟并跟踪流逝时间。当所估计的能量水平或者所估计的剩余运行时间下降到临界值(例如，由内科医生设置或者预编程在设备中)以下时，再充电预测单元在显示器(其可以是计算器显示器或者电视机)上向用户提供信息，从而建议用户对设备再充电。用户可以是病人、内科医生或者病人的亲属。

图4和5中示出了另一些应用，其中，相同的部分已经被分配相同的附图标记。

图4示出了在可再充电电池102上运行的烟雾探测器110。当探测器的电池需要再充电时，并入再充电器103的物理上独立的再充电指示器104预测剩余操作时间并通知给用户。

图5示出了由可再充电电池102供电的闹钟120。当钟的电池需要再充电时，并入了再充电单元103中的物理上独立的再充电指示器104预测剩余运行时间并通知给用户。

虽然已经在附图和在前的描述中详细说明和描述了本发明，但是这些说明和描述将被认为是说明性的或者示范性的，而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。

通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的本发明中可以理解和实现对所公开实施例的其它改变。在权利要求中，文字“包括”不排除其它元件或者步骤，并且不定冠词“一”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中陈述某些方法的事实并不表示这些方法的结合不能被有利地使用。任何附图标记和权利要求不应该被理解为限制其范围。

附图标记列表

1          再充电预测单元

C1-C4      基本元件

10         RPU：电池需要被再充电

11         连接再充电器/RPU和电池

12         再充电器接管能量传输

13         电池松弛

14         RPU：测量EMF

15         RPU：确定SoC_si

16         对电池充电

17         RPU：确定充电量Q_ch

18         RPU：测量EMF

19         RPU：确定SoC_sf

20         RPU：计算Q_max

21         断开充电器/RPU

100        刺激设备

101        编程单元

102        可再充电电池

103        充电器

104        预测单元

110        烟雾探测器

120        闹钟

200        确定SoC_l vs.SoC_s

201        使经验公式符合被测曲线

202        获得拟合的参数ζ，θ，γ，δ，α，β

203        确定再充电前电池的充电状态

204        对电池充电

205        确定Q_ch

206        确定SoC_sf

207        计算Q_max

208        确定SoC_st

209        计算SoC_l

210        确定SoC_d和I_d

211        计算剩余运行时间t_r

Claims (16)

1.用于确定电池的充电状态的方法，其包括步骤：

对电池充电；

电池放电，

使用再充电预测单元预测电池的充电状态，

其中，在电池放电期间，再充电预测单元与电池断开。

2.根据权利要求1的方法，包括以下附加步骤：

在充电之前将再充电预测单元与电池连接，

对电池充电，

在对电池充电期间测量电池参数，

在电池放电之前将再充电预测单元与电池断开，

在对电池充电期间，使用所测量的电池参数预测电池的充电状态。

3.根据权利要求1的方法，其中，该预测电池的充电状态的步骤通过使用参数来执行，该参数指示从完成电池再充电后已流逝时段。

4.根据权利要求1的方法，其中，使用指示电池特性的参数来实现预测电池的充电状态的步骤。

5.根据权利要求1的方法，其中使用指示电池环境参数的参数来实现预测电池的充电状态的步骤。

6.根据权利要求1的方法，其中，通过对电池老化建模来实现预测电池的充电状态的步骤。

7.根据权利要求1的方法，其中，在考虑了对电池再充电之后的过电压情况下，执行预测剩余运行时间的另一步骤。

8.再充电预测单元(1)，包括：

处理器，以及

连接设备，

其中，该处理器布置用于在电池放电期间预测电池的充电状态，同时再充电预测单元与电池断开，以及

其中，连接设备布置成再充电预测单元和电池之间建立连接。

9.根据权利要求8的再充电预测单元，包括：存储器，用于存储用于预测电池的充电状态的至少一个参数。

10.根据权利要求9的再充电预测单元，包括：更新设备，用于更新所述至少一个参数。

11.根据权利要求8的再充电预测单元，能够根据权利要求1进行预测电池的充电状态。

12.电池充电器，包括根据权利要求8的再充电预测单元。

13.可植入设备，包括根据权利要求8的再充电预测单元。

14.电池，包括根据权利要求8的再充电预测单元。

15.一种***，具有：再充电预测单元(1)，其包括处理器，该处理器布置成使得其能够在电池放电期间预测电池的充电状态，和连接设备，该连接设备用于在再充电预测单元和电池之间建立连接；以及电池，该电池布置成向电负载供电，其中，在电池放电期间，再充电预测单元与电池断开。

16.根据权利要求15的***，其中，电负载是医疗设备(100)。

Images