[发明专利]用于持续测量电池(尤其是安装在机动车内的电池)效率的方法以及利用该方法的设备

说明书

以FIAMM S.p.A.的名义 

说明书

本发明涉及一种用于持续测量电池(尤其是安装在机动车内的电池)效率的方法，以及基于该方法的用途的相应设备。 

更具体地，本发明涉及一种提供关于电池在机动车中使用期间的电荷状态(SOC)、健康状态(SOH)以及功能状态(SOF)的信息的方法；本发明根据该方法还涉及一种直接连接至安装在机动车内的电池、能够连续监视上述电池状态并检测不允许发动机重起动的临界条件的趋近的设备。 

如所知的，机动车中用于发动机起动并用于向电气设备供电的起动器电池倾向于逐渐放电，并且在发动机运行的情况下，交流发电机补偿这些电池的能量损耗。然而，随着时间的流逝，即使在存在来自交流发电机的恒定再充电时，电池效率也会降低。此效率降低通常无法检测到，也不会用信号通知用户，因此通常导致所述用户需要在为时已晚时解决该问题，即，当电池的电荷和/或功能不足以起动发动机时。此情形造成了极大的不便，并且还常常因为用户发现自己身处无法容易地获得可用电池更换服务的地方而更为糟糕。 

还应当考虑到，越来越多的车辆配备有‘怠速熄火’技术。这包括在停止时自动关闭发动机-以便于减少有害气体的大气排放以及降低油耗的设备。在这些情况下，处于不良状况的电池可能在耐受连续的发动机重起动方面有困难，因此实际上会有突发强制停车的危险。在解决此问题的尝试中，相同申请人已经设计了能够检测电池效率的方法和设备，如意大利专利No.1.357.179/2003所述。然而，这一专利权涉及确定电池在开路状况下的电荷状态。由SOH(健康状态)指示的电池的健康状态被作为电池状况的标识参数，且其值确定所述电池是充电的、未充电的还是要更换的。 SOH是可直接从电池本身的开路电压及其老化程度确定的电池的电荷状态SOC的函数，电池的老化程度可量化地导致电池内电阻的增大，以上引用专利中所述的方法通过在预定义条件下施加受控电流负载来测量所述电池内电阻。该方法尽管有效却更适于实现工作台设备(bench device)，假定其标识出开路或切断状况下的电荷状态。 

用于检测接通状况下电池的电荷状态的其它方法和设备也是已知的，但这些方案基于电流的测量，因此导致复杂且昂贵的装备。从例如US 6,453,129和US 6,369,578以及DE 19952693和EP 0908737可知，这种类型的方案是已知的。 

本发明的目的是克服前面提到的缺陷。 

更具体地，本发明的目的是提供一种在开路或切断状态以及闭路或接通状态下都能对电池的SOC、SOF和SOH状态以及各自的变化进行连续监视的方法和设备。 

本发明的另一个目的是提供一种用于确定电池的残余自主性的方法和设备。 

本发明的又一个目的是提供一种能够检测电池放电的电流率的方法和设备。 

这些和其它目的通过根据所附权利要求所限定的本发明的用于持续测量电池效率的方法以及利用该方法的设备来实现。 

从以下参照应被视为仅具有例示而非限定目的的附图进行的详细描述，可更佳地理解本发明的用于持续测量电池效率的方法的特征，这些附图分别是： 

图1是有关根据本发明方法的计算电池健康状态SOH的框图； 

图2、3和4用作根据本发明的方法的参考图。 

参照附图，根据本发明的用于持续测量电池效率的方法包括至少一个第一阶段，该第一阶段确定随着车辆发动机关闭(即处于关断状态)电池的电荷状态(SOC)和健康状态(SOH)水平。SOC％由电池的开路电压(OCV)确定，该OCV仅在车辆发动机关闭时车辆停留的时段之后才达到。该OCV值从关系式V_ocv＝f(t)获得，该关系式因变于关断时间外插稳定后OCV的值。 

该开路电压OCV实现初始SOC％的计算，该初始SOC％在被量化时允 许确定SOH；这是通过施加受控电流负载(例如在15A与50A之间)、同时记录在给定时间段发生的电压降ΔV(即，所测得的两个电压值之间的差)来实现的。给定时间段优选在0.1秒与30秒之间。 

以此方式获得的SOH值是SOC％和ΔV的函数，即SOH＝f(SOC％，ΔV)。该结果指示电池的健康状态，从而允许通过具体但不是唯一的对车辆中存在怠速熄火设备的参考来确定是否处于要起动发动机的状况。 

这两个参数SOC％和ΔV(还因此像参数SOH)是温度的函数。因此，通过这些测量确定的值必须关于测量时记录的温度为固定的。