本申請(qǐng)涉及一種電池儲(chǔ)能感測(cè)裝置、系統(tǒng)及方法，特別涉及一種不需要透過完全放電，就可以實(shí)時(shí)決定可儲(chǔ)存最大電量的電池儲(chǔ)能感測(cè)裝置、系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、先前技術(shù)中，電池的可儲(chǔ)存最大電量，又稱為「最大可儲(chǔ)存電化學(xué)活性離子量」(maximum?amount?of?electrochemically?active?ion?inside?the?battery)，是電池效能與壽命的重要指標(biāo)。傳統(tǒng)上，一般電池儲(chǔ)能感測(cè)系統(tǒng)，其可儲(chǔ)存電量的判斷，為根據(jù)電池的完全放電過程中所釋放的電量，以進(jìn)行最大可儲(chǔ)存電量的量測(cè)或判斷。然而，多數(shù)電池于實(shí)際操作中，完全放電過程耗時(shí)過長(zhǎng)，可能無法或不方便操作至完全放電。此外，完全放電的程序，容易對(duì)電池造成損壞，且對(duì)電池本身壽命影響很大；又，每一次完全放電所量測(cè)到的可儲(chǔ)存最大電量均不相同，即前一次完全放電中所產(chǎn)生或量測(cè)到的可儲(chǔ)存最大電量，不同于下一次完全放電后量測(cè)到的可儲(chǔ)存最大電量。

2、其他傳統(tǒng)量測(cè)可儲(chǔ)存電量的方式，例如藉由短時(shí)間內(nèi)快速放電，以進(jìn)行可儲(chǔ)存最大電量的量測(cè)。然而，快速放電更容易造成對(duì)電池本身的嚴(yán)重?fù)p壞。此外，快速放電過程中噪聲很高，并且放電過程中電流量極大，其中因焦耳效應(yīng)轉(zhuǎn)成熱能的比例很高，故可儲(chǔ)存最大電量之感測(cè)值較低，導(dǎo)致量測(cè)結(jié)果失真、極不準(zhǔn)確。

3、綜上所述，無論以傳統(tǒng)完全放電量測(cè)可儲(chǔ)存最大電量的方式，或是傳統(tǒng)快速放電以量測(cè)可儲(chǔ)存最大電量的方式，均存在許多的缺點(diǎn)，對(duì)電池造成嚴(yán)重的損壞。有鑒于此，在電池管理系統(tǒng)中，實(shí)有必要提出一無須透過完全放電或快速放電的方式，又可精確判斷與量測(cè)可儲(chǔ)存最大電量，且具有實(shí)時(shí)監(jiān)控感測(cè)能力的電池儲(chǔ)能感測(cè)裝置或系統(tǒng)，此為市場(chǎng)上極需要、卻難以達(dá)到及解決的一大課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)的目的在于，提供一種電池儲(chǔ)能感測(cè)裝置、系統(tǒng)及方法，根據(jù)電池放電過程中電池之電壓、以及放電電流與放電時(shí)間，以判斷量測(cè)電池之可儲(chǔ)存最大電量之電池儲(chǔ)能感測(cè)系統(tǒng)。

2、本申請(qǐng)的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。就其中一個(gè)觀點(diǎn)，依據(jù)本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N電池儲(chǔ)能感測(cè)裝置，可實(shí)時(shí)監(jiān)控能力且精確判斷可儲(chǔ)存最大電量。電池儲(chǔ)能感測(cè)裝置包含：一阻抗分析單元，提供一交流電訊至一電池，進(jìn)行電池的電化學(xué)阻抗譜(electrochemical?impedance?spectroscopy，eis)分析，以決定電池的阻抗；一感測(cè)單元，于電池的一放電過程中，感測(cè)電池的電壓與電流，以產(chǎn)生電壓時(shí)間紀(jì)錄與電流時(shí)間紀(jì)錄；以及一計(jì)算單元，提供電池的一可儲(chǔ)存最大電量(real-time?maximal?energy?storagecapacity)，計(jì)算單元根據(jù)阻抗、電壓時(shí)間紀(jì)錄、電流時(shí)間紀(jì)錄以及一封閉解電化學(xué)方程式，以決定并提供電池的可儲(chǔ)存最大電量；或者計(jì)算單元根據(jù)電壓時(shí)間紀(jì)錄、電流時(shí)間紀(jì)錄、一反應(yīng)速率系數(shù)以及一電壓變動(dòng)速率方程式，以決定并提供電池之可儲(chǔ)存最大電量。其中，可儲(chǔ)存最大電量與阻抗、電壓時(shí)間紀(jì)錄、電流時(shí)間紀(jì)錄以及一封閉解電化學(xué)方程式相關(guān)；或是與電壓時(shí)間紀(jì)錄、電流時(shí)間紀(jì)錄、一反應(yīng)速率系數(shù)以及一電壓變動(dòng)速率方程式相關(guān)。

3、一實(shí)施例中，電壓變動(dòng)速率方程式為電池的可儲(chǔ)存最大電量、電壓變動(dòng)速率、電流時(shí)間紀(jì)錄以及電池的反應(yīng)速率系數(shù)間的關(guān)系式。

4、一實(shí)施例中，電池阻抗包含：電池的電極電阻、電極到電解液的電阻、以及瓦堡擴(kuò)散阻抗(warburg?impedance)。

5、一實(shí)施例中，交流電訊為單頻訊號(hào)、多頻組合訊號(hào)、或方波訊號(hào)。

6、一實(shí)施例中，池的反應(yīng)速率系數(shù)，為電池中電極與電解液間接口間反應(yīng)效能的速率系數(shù)。

7、一實(shí)施例中，電池的放電過程為可變電流值的放電。

8、就其中另一個(gè)觀點(diǎn)，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N電池儲(chǔ)能感測(cè)系統(tǒng)，包含：一阻抗分析單元，提供一交流電訊至一電池，進(jìn)行電池的電化學(xué)阻抗譜(electrochemical?impedancespectroscopy)分析，以決定電池阻抗；一充放電單元，用于對(duì)電池進(jìn)行充放電；一感測(cè)單元，于電池的放電過程中，感測(cè)電池的電壓時(shí)間紀(jì)錄與電流時(shí)間紀(jì)錄；以及一計(jì)算單元，將阻抗、電壓時(shí)間紀(jì)錄、電流時(shí)間紀(jì)錄，藉由一微調(diào)程序，代入一封閉解電化學(xué)方程式計(jì)算，以得到并提供電池的一可儲(chǔ)存最大電量。

9、一實(shí)施例中，微調(diào)程序含工程校正或參數(shù)求解程序，而參數(shù)求解程序又包含：曲線擬合(curve?fitting)。

10、根據(jù)又一觀點(diǎn)，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N電池儲(chǔ)能感測(cè)方法，包含：提供一交流電訊至一電池，進(jìn)行電池的電化學(xué)阻抗譜(electrochemical?impedance?spectroscopy)分析，以決定電池的阻抗；當(dāng)電池在一放電過程中時(shí)，感測(cè)電池的電壓時(shí)間紀(jì)錄與電流時(shí)間紀(jì)錄；以及計(jì)算電池的一可儲(chǔ)存最大電量。其中可儲(chǔ)存最大電量的計(jì)算步驟包含根據(jù)阻抗、電壓時(shí)間紀(jì)錄、電流時(shí)間紀(jì)錄以及一封閉解電化學(xué)方程式，以決定并提供電池的可儲(chǔ)存最大電量；或者，可儲(chǔ)存最大電量的計(jì)算步驟包含根據(jù)電壓時(shí)間紀(jì)錄、電流時(shí)間紀(jì)錄、一反應(yīng)速率系數(shù)以及一電壓變動(dòng)速率方程式，以決定并提供電池之可儲(chǔ)存最大電量。

技術(shù)特征：

1.一種電池儲(chǔ)能感測(cè)裝置，用于一電池管理系統(tǒng)中，其特征在于，所述電池儲(chǔ)能感測(cè)裝置包含：

2.如權(quán)利要求1所述的電池儲(chǔ)能感測(cè)裝置，其特征在于，所述電壓變動(dòng)速率方程式為所述電池的電壓變動(dòng)速率、所述電流時(shí)間紀(jì)錄、所述反應(yīng)速率系數(shù)、以及所述可儲(chǔ)存最大電量間的關(guān)系式。

3.如權(quán)利要求1所述的電池儲(chǔ)能感測(cè)裝置，其特征在于，所述電池阻抗包含：所述電池的電極電阻、電極到電解液的電阻、以及瓦堡擴(kuò)散阻抗(warburg?impedance)。

4.如權(quán)利要求1所述的電池儲(chǔ)能感測(cè)裝置，其特征在于，所述阻抗分析單元，根據(jù)不同頻率的所述交流電訊輸入至所述電池，進(jìn)行所述電池阻抗的判斷。

5.如權(quán)利要求1所述的電池儲(chǔ)能感測(cè)裝置，其特征在于，所述交流電訊為單頻訊號(hào)、多頻組合訊號(hào)、或方波訊號(hào)。

6.如權(quán)利要求1所述的電池儲(chǔ)能感測(cè)裝置，其特征在于，所述電池的所述反應(yīng)速率系數(shù)，為所述電池中電極與電解液間接口間反應(yīng)效能的速率系數(shù)。

7.如權(quán)利要求1所述的電池儲(chǔ)能感測(cè)裝置，其特征在于，所述電池的所述放電過程為可變電流值的放電。

8.一種電池儲(chǔ)能感測(cè)系統(tǒng)，用于一電池管理系統(tǒng)中，其特征在于，所述電池儲(chǔ)能感測(cè)系統(tǒng)包含：

9.如權(quán)利要求8所述的電池儲(chǔ)能感測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述微調(diào)程序包含工程校正或參數(shù)求解程序，而所述參數(shù)求解程序又包含曲線擬合(curve?fitting)。

10.如權(quán)利要求8所述的電池儲(chǔ)能感測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算單元根據(jù)所述電池阻抗、所述電壓時(shí)間紀(jì)錄、所述電流時(shí)間紀(jì)錄、所述微調(diào)程序以及一封閉解電化學(xué)方程式，以決定并提供所述電池的所述可儲(chǔ)存最大電量；或者，所述計(jì)算單元根據(jù)所述電壓時(shí)間紀(jì)錄、所述電流時(shí)間紀(jì)錄、一反應(yīng)速率系數(shù)以及一電壓變動(dòng)速率方程式，以及所述微調(diào)程序，以決定并提供所述電池之所述可儲(chǔ)存最大電量。

11.一種電池儲(chǔ)能感測(cè)方法，用于一電池管理系統(tǒng)中，其特征在于，所述電池儲(chǔ)能感測(cè)方法包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及一種電池儲(chǔ)能感測(cè)裝置及系統(tǒng)，包含：阻抗分析單元，提供一交流電訊至一電池，進(jìn)行電池的電化學(xué)阻抗譜(Electrochemical?impedance?spectroscopy)分析，以決定電池的阻抗；感測(cè)單元，于電池的放電過程中，感測(cè)電池的電壓與電流，以產(chǎn)生電壓時(shí)間紀(jì)錄與電流時(shí)間紀(jì)錄；以及計(jì)算單元，提供電池的一可儲(chǔ)存最大電量(Real?time?maximal?energy?storage?capacity)，其中計(jì)算單元根據(jù)阻抗、電壓時(shí)間紀(jì)錄、電流時(shí)間紀(jì)錄以及一封閉解電化學(xué)方程式，決定電池的可儲(chǔ)存最大電量；或者計(jì)算單元根據(jù)電壓時(shí)間紀(jì)錄、電流時(shí)間紀(jì)錄、一反應(yīng)速率系數(shù)以及一電壓變動(dòng)速率方程式，決定電池之可儲(chǔ)存最大電量。

技術(shù)研發(fā)人員：陳培煒,陳始明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：連恩微電子有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21