CN105259415B - 电池内阻计算方法 - Google Patents

Abstract

一种电池内阻计算方法，其包含以下步骤：于第一阶段，判断电池的放电是否达到一定电流放电状态，以取得定电流放电的电流；若判定电池的放电达到定电流放电状态，则进入第二阶段；于第二阶段，定电流放电状态持续至预设放电时间之后，判断电池的放电是否截止，以取得截止电压；若判定电池达到截止放电状态，则进入第三阶段；于第三阶段，判断电池的截止放电状态是否持续预设静置时间，以取得稳态电压；以及根据稳态电压、截止电压及定电流放电的电流以计算电池的电池内阻。

Description

电池内阻计算方法

技术领域

本发明涉及一种电池技术，特别是一种电池内阻计算方法。

背景技术

为能准确对电池进行控制，需要合理地估算出电池的电量，而估算电池电量的主要因素之一，便是电池的内阻。上述电池内阻会成为估算电池电量的主要因素之一，是由于电池内阻会随着电池老化而提高，因此，无法单纯的以电池生产时的电池内阻，来估算电池电量，以避免电量估算的误差。

由此可见，现有的方式显然仍存在不便与缺陷，而有待改进。为了解决上述问题，相关领域莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来仍未发展出适当的解决方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电池内阻计算方法，以改善现有技术的上述问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种电池内阻计算方法，此方法包含以下步骤：于第一阶段判断电池的放电是否达到定电流放电状态，以取得定电流放电的电流；若电池的放电达到定电流放电状态，则于第二阶段持续定电流放电至预设放电时间之后，判断电池的放电是否截止，以取得电池的截止电压；若电池的放电已截止，则进入第三阶段，经过预设静置时间后，判断电池的电压是否恢复至稳态电压；以及根据稳态电压、截止电压及定电流放电的电流以计算电池的电池内阻。

本发明的技术效果在于：

本发明通过提供一种电池内阻计算方法，以即时计算出电池内阻来估算电池电量，以避免电量估算的误差。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为依照本发明一实施方式的一种电池内阻计算方法的流程图；

图2为依照本发明另一实施例的一种如图1所示的电池内阻计算方法的详细步骤示意图；

图3为依照本发明再一实施例的一种如图1所示的电池内阻计算方法的详细步骤示意图；

图4为依照本发明又一实施例的一种如图1所示的电池内阻计算方法的详细步骤示意图。

其中，附图标记

1000：方法

1100、1200、1300、1400：步骤

1110～1160：步骤

1210～1260：步骤

1310～1350：步骤

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

为了使发明内容的叙述更加详尽与完备，下文针对了本发明的实施形式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其他具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。

除非本说明书另有定义，此处所用的科学与技术词汇的含义与本发明所属技术领域技术人员所理解与惯用的意义相同。根据惯常的作业方式，附图中各种特征与元件并未依比例绘制，其绘制方式是为了以最佳的方式呈现与本发明相关的具体特征与元件。此外，在不同图间，以相同或相似的元件符号来指称相似的元件/部件。

为了解本发明的技术特征，先行介绍本发明所检测的电池的状况。此电池在放电电流不同的状况下，虽然放电截止电压相同，然而，实际对电池的放电深度不同。上述状况的成因，是由于电池内阻造成了电池压降，此电池压降会随着放电电流变大而增大。当电池放电截止并静置一段时间后，电池会缓缓回到开路电压，电池回复的开路电压会随放电电流的差异而有所不同，举例来说，倘若放电电流越大，则电池回复的开路电压会越高。

为了避免不同的负载电流，影响每次电池的放电量，进而影响电池电量估算的精准度。在电池放电时，可加入内阻补偿功能，让电池维持固定的放电深度。上述内阻补偿功能是在电池电压达到放电截止电压时，将目前电池电压加上内阻造成的压降，来估测目前电池合理的开路电压值。一旦推估的开路电压值达到放电截止电压，才停止对电池放电。

若电池管理***欲实现上述内阻补偿功能，电池管理***必须有一套机制，在电池使用中的状况下，即时地计算与更新电池内阻值。综上所述，为即时计算出电池内阻来估算电池电量，以避免电量估算的误差，本发明提出一种电池内阻计算方法，说明如后。

图1为依照本发明一实施方式的一种电池内阻计算方法的流程图。如图所示，电池内阻计算方法1000包含以下步骤：

步骤1100：于第一阶段判断电池的放电是否达到定电流放电状态；步骤1200：若电池的放电达到定电流放电状态，则于第二阶段持续定电流放电至预设放电时间之后，判断电池的放电是否截止，以取得电池的截止电压；步骤1300：若电池的放电已截止，则进入第三阶段，经过预设静置时间后，判断电池的电压是否恢复至稳态电压；以及步骤1400：若电池的电压已恢复至稳态电压，则于第四阶段根据稳态电压、截止电压及定电流放电的电流以计算电池的电池内阻。

请参阅步骤1100，此步骤的用意在于判断电池是否处于定电流放电状态，若电池的放电电流太小，将导致电池内阻计算方法1000无法有效进行计算，而造成计算误差。因此，第一阶段时，检测电池的放电电流与电池电压，并判断电池的目前放电电流(Cp)是否大于预设电流(Cm)。在一实施例中，此预设电流(Cm)的电流值可为但不限于20A(安培)。当目前放电电流(Cp)大于预设电流(Cm)可进一步判断电池是否处于定电流放电状态(稍后详述)，若是则接续后续步骤，以进入后续阶段；若目前放电电流(Cp)小于预设电流(Cm)，表示电池非处于定电流放电状态，不会进入后续阶段。

请参阅步骤1200，一旦判定电池的放电处于定电流放电状态，则进入第二阶段，以判断电池的放电是否截止，若电池放电截止则进入第三阶段(步骤1300)，若电池放电尚未截止则回到第一阶段(步骤1100)。此步骤的用意在于找出电池的截止电压，以利后续电池内阻的计算步骤。在一实施例中，详细而言，若上述电池的目前放电电流(Cp)及电池的残电量皆为零，则表示电池已放电截止，此时的电压称为电池的截止电压。所谓残电量意为电池剩余的电量，其可以0～100％的方式来表示目前剩余的电量。一旦电池的残电量为零，则代表电池已耗尽其储存的电能，换言之，电池已放电截止。

在另一实施例中，请继续参阅步骤1200。于第二阶段持续定电流放电的过程中，倘若定电流放电的电流变化大于预设差值，换言之，倘若电池放电的状况已不符合定电流放电的条件，且此时电池放电电流非为零，则回到第一阶段以重新判断电池的放电是否达到定电流放电状态。

请参阅步骤1300，一旦判定电池放电截止，则于第三阶段中，电池于静置预设时间后，判断电池的电压是否恢复至稳态电压。此步骤的用意在于找出电池的稳态电压，以利后续电池内阻的计算步骤。在一实施例中，上述静置预设时间可为但不限于30分钟，当电池静置30分钟后，电池的电压回复到稳态状况，此时的电压称为稳态电压。若于静置预设时间后，电池的电压恢复至稳态电压则进入第四阶段(步骤1400)，若电池的电压未恢复至稳态电压则回到第一阶段(步骤1100)，重新判断电池的放电是否为定电流放电。

请参阅步骤1400，一旦判定电池的电压恢复至稳态电压，则于第四阶段中，根据稳态电压、截止电压及定电流放电的电流以计算电池的电池内阻。

如此一来，通过上述电池内阻计算方法1000的各步骤，可分别得到定电流放电的电流、截止电压及稳态电压，因此，电池内阻计算方法1000确实得以即时根据上述参数以计算出电池的电池内阻，而合理估算电池电量，以避免电量估算的误差。

请参阅图1的步骤1400，在此实施例中，步骤1400还包含以下步骤：将稳态电压减去截止电压以得到电压差值；以及将电压差值除以定电流放电的电流以得到电池内阻。依据上述步骤则可准确计算出电池内阻。为使上述步骤易于理解，将其整理如以下式子，然本发明并不以此为限：

需说明的是，电池内阻计算方法1000的各步骤1100～1400可由硬件或软件来加以执行。举例而言，步骤1100～1300的判断的机制可由中央处理器、适当的电子元件或软件来执行，而步骤1400的计算电池内阻的步骤亦可由中央处理器、适当的电子元件或软件来加以执行。另外，步骤1100～1400中所述的第一阶段～第四阶段，仅用以便于阐释电池内阻计算方法1000的各个执行状况，而利于理解，其并非用以限制本发明。后文将分别详述第一阶段～第四阶段的各个执行状况。

图2为依照本发明实施例如图1所示的电池内阻计算方法的第一阶段的详细步骤示意图。首先，于步骤1110中，检测电池的放电电流与电池电压，以取得目前放电电流(Cp)与最新电池电压。接着，于步骤1120中，判断电池的目前放电电流(Cp)是否大于预设电流(Cm)。随后，若判定电池的目前放电电流(Cp)大于预设电流，进一步执行步骤1130，以判断目前放电电流(Cp)的电流变化是否大于预设差值。若判定目前放电电流(Cp)的电流变化不大于预设差值，则接续步骤1140。在一实施例中，上述电流变化为计算目前放电电流(Cp)与原始放电电流(Cd)之间的差值(Cp-Cd)，上述预设差值可为但不限于2A(安培)。

在一实施例中，于执行上述步骤1140时，除更新电池的目前放电电流(Cp)为原始放电电流(Cd)外，亦可同时计算电池的放电电流大于预设电流的持续放电时间。接着，于步骤1150中，判断持续放电时间是否大于预设放电时间。随后，若判定持续放电时间大于预设放电时间，则进入步骤1200所示的第二阶段，以判断持续放电的电池是否截止放电。需说明的是，上述步骤的用意在于，确保电池处于定电流放电状态，且此状态持续一段时间，以进一步避免计算误差的产生。在一实施例中，上述预设放电时间可为但不限于150秒。

倘若步骤1120判定出电池的目前放电电流(Cp)不大于预设电流、步骤1130判定出目前放电电流(Cp)的电流变化大于预设差值或步骤1150判定出持续放电时间不大于预设放电时间，则执行步骤1160，将目前放电电流(Cp)设定为原始放电电流(Cd)，并将持续放电时间设定为零，换言之，将参数重设，然后回到步骤1110，重新执行电池的放电电流的检测步骤。

图3为依照本发明实施例如图1所示的电池内阻计算方法的第二阶段的详细步骤示意图。首先，于步骤1210中，持续检测电池的放电电流与电池电压，以取得目前放电电流(Cp)与最新电池电压。接着，于步骤1220中，判断目前放电电流(Cp)的电流变化是否大于预设差值。上述电流变化为计算目前放电电流(Cp)与原始放电电流(Cd)之间的差值(Cp-Cd)。在一实施例中，上述预设差值可为但不限于2A(安培)。随后，若判定目前放电电流(Cp)的电流变化大于预设差值，则执行步骤1250，以判断目前放电电流(Cp)及电池电压的截止电压是否为零，若判定目前放电电流(Cp)及电池电压的截止电压为零时，则进入第三阶段1300，以判断电池的电压是否恢复至稳态电压。

在另一实施例中，请参阅步骤1220，若判定目前放电电流(Cp)的电流变化不大于预设差值，则如步骤1230所示，更新目前放电电流(Cp)为原始放电电流(Cd)。于执行步骤1230以更新原始放电电流(Cd)后，则执行步骤1240，以判断原始放电电流(Cd)是否大于预设电流。若判定原始放电电流大于预设电流，则回头执行步骤1210，以持续检测电池的放电电流，表示电池放电尚未截止，而仍在持续定电流放电。在一实施例中，上述预设电流可为但不限于20A(安培)。

在又一实施例中，倘若步骤1240判定出原始放电电流(Cd)不大于预设电流或步骤1250判定出目前放电电流(Cp)及电池电压的截止电压不为零时，则执行步骤1260，将目前放电电流(Cp)设定为原始放电电流(Cd)，并将持续放电时间设定为零，换言之，将参数重设，然后回到步骤1100的第一阶段，以重新执行判断电池的放电电流是否大于预设电流等步骤。

图4为依照本发明实施例如图1所示的电池内阻计算方法的第三阶段的详细步骤示意图。首先，于步骤1310中，持续检测电池的放电电流与电池电压，以取得目前放电电流(Cp)与最新电池电压。接着，于步骤1320中，判断目前放电电流(Cp)是否为零。随后，若判定目前放电电流(Cp)为零，则如步骤1330所示，更新放电电流为零的持续时间。然后，于步骤1340中，判断放电电流为零的持续时间是否大于预设静置时间。若判定放电电流为零的持续时间大于预设静置时间，表示电池完成静置，完成静置时所测得电池电压即为稳态电压，接着进入步骤1400所示的第四阶段，以计算电池的电池内阻。在一实施例中，上述预设时间可为但不限于30分钟。

在另一实施例中，请参阅步骤1340，若判定放电电流为零的持续时间不大于预设静置时间，则回到步骤1310，重新检测电池的放电电流与电池电压。

在又一实施例中，倘若步骤1320判定出目前放电电流(Cp)不为零，则执行步骤1350，将目前放电电流(Cp)设定为原始放电电流(Cd)、将持续放电时间设定为零，并将预设静置时间设定为零，换言之，将参数重设，然后回到步骤1100的第一阶段，以重新执行电池的放电电流的检测步骤。

本领域技术人员当可明白，电池内阻计算方法1000中的各步骤依其执行的功能予以命名，仅为了让本发明的技术更加明显易懂，并非用以限定该等步骤。将各步骤予以整合成同一步骤或分拆成多个步骤，或者将任一步骤更换到另一步骤中执行，皆仍属于本发明内容的实施方式。

由上述本发明实施方式可知，应用本发明具有下列优点。本发明实施例通过提供一种电池内阻计算方法，以即时计算出电池内阻来估算电池电量，以避免电量估算的误差的问题。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种电池内阻计算方法，其特征在于，包含：

于一第一阶段，判断一电池的放电是否达到一定电流放电状态，以取得一定电流放电的电流；

若判定该电池的放电达到该定电流放电状态，则进入一第二阶段；

于该第二阶段，该定电流放电状态持续至一预设放电时间之后，判断该电池的放电是否截止，以取得一截止电压；

若判定该电池达到截止放电状态，则进入一第三阶段；

于该第三阶段，判断该电池的该截止放电状态是否持续一预设静置时间，以取得一稳态电压；

根据该稳态电压、该截止电压及该定电流放电的电流以计算该电池的一电池内阻；

其中，于该第一阶段判断电池的放电是否达到定电流放电状态的步骤包含：

检测该电池的该放电电流，以取得一目前放电电流；

判断该目前放电电流是否大于一预设电流；

若判定该目前放电电流大于该预设电流，则判断该目前放电电流的电流变化是否大于一预设差值；

若判定该目前放电电流的电流变化不大于该预设差值，则更新该目前放电电流为一原始放电电流；

计算该电池的该放电电流大于该预设电流的一持续放电时间；

判断该持续放电时间是否大于一预设放电时间；

若判定该持续放电时间大于该预设放电时间，则进入该第二阶段以判断该电池的放电是否截止，以取得该截止电压；以及

于该第二阶段，若该定电流放电的电流变化大于一预设差值且该定电流放电的放电电流非为零，则回到该第一阶段以重新判断该电池的放电是否达到该定电流放电状态。

2.如权利要求1所述的电池内阻计算方法，其特征在于，还包含：

于该第二阶段，若该定电流放电的电流变化大于一预设差值且该定电流放电的放电电流非为零，则回到该第一阶段以重新判断该电池的放电是否达到该定电流放电状态。

3.如权利要求1所述的电池内阻计算方法，其特征在于，根据该稳态电压、该截止电压及该放电电流以计算该电池的该电池内阻的步骤包含：

将该稳态电压减去该截止电压以得到一电压差值；以及

将该电压差值除以该放电电流以得到该电池内阻。

4.如权利要求1所述的电池内阻计算方法，其特征在于，该目前放电电流的电流变化为计算该目前放电电流与前一时间点的一原始放电电流之间的差值。

5.如权利要求1所述的电池内阻计算方法，其特征在于，于该第二阶段该定电流放电状态持续至该预设放电时间之后，判断该电池的放电是否截止，以取得该截止电压的步骤包含：

检测该电池的该放电电流与一电池电压，以取得一目前放电电流与一电池电压；

判断该目前放电电流的电流变化是否大于一预设差值；

若判定该目前放电电流的电流变化大于该预设差值，则判断该目前放电电流及该电池电压的截止电压是否为零；以及

若判定该目前放电电流及该电池电压的截止电压为零，则进入该第三阶段以判断电池的电压是否恢复至该稳态电压。

6.如权利要求5所述的电池内阻计算方法，其特征在于，于该第二阶段该定电流放电状态持续至该预设放电时间之后，判断该电池的放电是否截止，以取得该截止电压的步骤还包含：

若判定该目前放电电流的电流变化不大于该预设差值，则更新该目前放电电流为该原始放电电流；

判断该原始放电电流是否大于一预设电流；以及

若判定该原始放电电流大于该预设电流，则重新执行检测该电池的该放电电流与该电池电压的步骤。

7.如权利要求6所述的电池内阻计算方法，其特征在于，于该第二阶段该定电流放电状态持续至该预设放电时间之后，判断该电池的放电是否截止，以取得该截止电压的步骤还包含：

若判定该目前放电电流及该电池电压的截止电压不为零或该原始放电电流不大于该预设电流，则将该目前放电电流设定为该原始放电电流且将一持续放电时间设定为零，并回到该第一阶段以重新判断该电池的放电是否达到该定电流放电状态。

8.如权利要求1所述的电池内阻计算方法，其特征在于，于该第三阶段判断该电池的该截止放电状态是否持续该预设静置时间以取得该稳态电压的步骤包含：

检测该电池的该放电电流，以取得一目前放电电流；

判断该目前放电电流是否为零；

若判定该目前放电电流为零，则更新该放电电流为零的一持续时间；

判断该放电电流为零的该持续时间是否大于该预设静置时间；以及

若判定该放电电流为零的该持续时间大于该预设静置时间，则进入该第四阶段以计算该电池的该电池内阻。

9.如权利要求8所述的电池内阻计算方法，其特征在于，于该第三阶段判断该电池的该截止放电状态是否持续该预设静置时间以取得该稳态电压的步骤还包含：

若判定该放电电流为零的该持续时间不大于该预设静置时间，则重新执行该检测该电池的该放电电流的步骤。

10.如权利要求9所述的电池内阻计算方法，其特征在于，于该第三阶段判断该电池的该截止放电状态是否持续该预设静置时间以取得该稳态电压的步骤还包含：

若判定该目前放电电流不为零，则将该目前放电电流设定为该原始放电电流、将一持续放电时间设定为零且将该预设静置时间设定为零，并回到该第一阶段以重新判断该电池的放电是否达到该定电流放电状态。