TW201821822A - 電池健康狀況評估裝置及方法 - Google Patents

Abstract

一種電池健康狀況評估方法，用於評估一電池之健康狀況，該電池健康狀況評估方法包含一充電步驟、一靜置步驟、一脈衝放電步驟、一評估指標計算步驟及一評估結果產生步驟。該評估指標計算步驟係於該充電過程、該靜置過程及該脈衝放電過程中取得一連續電壓資料及一連續電流資料，並將其用於計算複數評估指標，該等評估指標係關於該電池之健康狀況；及該評估結果產生步驟，利用該等指標評估該電池之健康狀況，並產生一評估結果。藉此，本發明電池健康狀況評估方法具有快速檢測、簡單、方便及準確度高的優點。

Description

電池健康狀況評估裝置及方法

本發明係揭露一種電池健康狀況評估裝置及方法，更特別的是關於一種快速取得診斷結果的電池健康狀況評估裝置及方法。

一般對電池健康現況之定義，主要以剩餘可用容量、直流放電內阻抗值等做為評估依據。然而，當電池處在不同的工作條件、環境溫度、剩餘電量、劣化狀態等情形時，直流放電阻抗實非固定數值。另外，剩餘可用容量，亦會因充放電電流倍率、放電深度、環境溫度等差異，會有明顯的不同。

因此，關於診知電池健康現況，實應採用一種動態且整體性的評估過程，方能正確的電池健康現況解讀。

本發明之一目的在於提供一種電池健康狀況評估裝置，其係具有快速檢測、簡單、方便及準確度高的優點。

為達上述目的及其他目的，本發明係提供一種電池健康狀況評估裝置，用於評估一電池之健康狀況，該電池健康狀況評估裝置包含一電池資料取得模組、一評估指標計算模組及一評估結果產生模組。

該電池資料取得模組係藉由連接線連接於該電池，來取得於該電池放電過程中的一連續電壓資料及一連續電流資料；該評估指標計算模組係藉由該連續電壓資料及該連續電流資料計算出一或多個評估指標；及該評估結果產生模組係將該評估指標與已儲存之歷史資料對比，以產生關於該電池之健康狀況的一或多個評估結果。

於本發明電池健康狀況評估裝置的一實施例中，該評估指標計算模組包括一尖峰值標示單元，係標示出該連續電壓資料中的三個尖峰電壓值及標示出該連續電流資料中的三個尖峰電流值。

於本發明電池健康狀況評估裝置的一實施例中，該評估指標計算模組更包括一阻抗值計算單元，係藉由該等尖峰電壓值及該等尖峰電流值計算出三個尖峰電阻值。

於本發明電池健康狀況評估裝置的一實施例中，該歷史資料包括不同健康狀況之電池的多組實驗資料。

於本發明電池健康狀況評估裝置的一實施例中，該歷史資料包括相同健康狀況之電池於不同環境溫度下的多組實驗資料。

於本發明電池健康狀況評估裝置的一實施例中，更包含一可程控負載器，以啟動該電池。

於本發明電池健康狀況評估裝置的一實施例中，該評估結果包括一剩餘容量值、一失效風險值及一剩餘生命值。

藉此，本發明電池健康狀況評估裝置藉由該評估指標計算模組來取得關於該電池之健康狀況的一或多個評估指標，此外，藉由該評估結果產生模組取得關於該電池之健康狀況的評估結果。

本發明之一目的在於提供一種電池健康狀況評估方法，其係具有快速檢測、簡單、方便及準確度高的優點。

為達上述目的及其他目的，本發明係提供一種電池健康狀況評估方法，用於評估一電池之健康狀況，該電池健康狀況評估方法包含一充電步驟、一靜置步驟、一脈衝放電步驟、一評估指標計算步驟及一評估結果產生步驟。

該充電步驟以一固定電流對該電池充電；該靜置步驟停止對該電池充電並靜置該電池；該脈衝放電步驟啟動該電池，使該電池連續進行三次脈衝放電；該評估指標計算步驟係於該充電過程、該靜置過程及該脈衝放電過程中取得一連續電壓資料及一連續電流資料，並將其用於計算複數評估指標，該等評估指標係關於該電池之健康狀況；及該評估結果產生步驟，利用該等指標評估該電池之健康狀況，並產生一評估結果。

於本發明電池健康狀況評估方法的一實施例中，該充電步驟係維持一第一時間長度，該靜置步驟係維持一第二時間長度。

於本發明電池健康狀況評估方法的一實施例中，該等評估指標係包括一剩餘容量預估指標、一最大充電溫度變化率指標、一最大充電電壓變化率指標、一最大電壓回復變化率指標、一最大放電電流值指標、一最大放電阻抗值指標、及一脈衝放電阻抗值收斂趨勢指標。

於本發明電池健康狀況評估方法的一實施例中，於該脈衝放電步驟中，第二次脈衝放電之電流值為第一次脈衝放電之電流值的0.9倍，第三次脈衝放電之電流值為第一次脈衝放電之電流值的0.8倍。

於本發明電池健康狀況評估方法的一實施例中，該脈衝放電步驟之實施時間小於1秒。

於本發明電池健康狀況評估方法的一實施例中，該評估結果包括一剩餘容量值，該等評估指標係包括一剩餘容量預估指標。

於本發明電池健康狀況評估方法的一實施例中，該評估結果包括一失效風險值，該等評估指標係包括一最大充電溫度變化率指標、一最大放電電流值指標、一最大放電阻抗值指標及一脈衝放電阻抗值收斂趨勢指標。

於本發明電池健康狀況評估方法的一實施例中，該評估結果包括一剩餘生命值，該等評估指標係包括一剩餘容量預估指標、一最大充電電壓變化率指標、一最大電壓回復變化率指標及一脈衝放電阻抗值收斂趨勢指標。

於本發明電池健康狀況評估方法的一實施例中，於該評估結果產生步驟中，更包括一溫度補償步驟，係將該等評估指標及感測到的環境溫度依據歷史資料進行數值修正。

藉此，本發明電池健康狀況評估方法藉由該評估指標計算步驟來取得關於該電池之健康狀況的一或多個評估指標，此外，藉由該評估結果產生步驟來取得關於該電池之健康狀況的評估結果。

為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明，說明如後：

請參照圖1及圖2，圖1係本發明電池健康狀況評估裝置100與一電池1000連接的示意圖，該電池1000係設置於一物體2000(例如汽車)的電池槽中，該物體2000具有引擎3000或其他可啟動該電池1000之設備，圖2係本發明電池健康狀況評估裝置100之內部電路的示意圖，該電池健康狀況評估裝置100包含一連接線L、一開關S、一顯示螢幕D及複數接口P1-P3，該電池健康狀況評估裝置100的內部包含一電池資料取得模組10、一評估指標計算模組20及一評估結果產生模組30。

該連接線L連接該電池健康狀況評估裝置100及該電池1000，該開關S係決定該電池健康狀況評估裝置100之啟閉，該顯示螢幕D可用於顯示一操作介面、複數評估指標中之一或多者、及一評估結果，該等接口P1-P3係用於將該電池健康狀況評估裝置100連接於其他外部元件，該等接口P1-P3的數量不限於三個，該等接口P1-P3的類型可包括USB、SD卡等等。

該電池資料取得模組10係藉由該連接線L與該電池1000之連接，來取得於該電池1000放電過程中的一連續電壓資料D1及一連續電流資料D2，該連續電壓資料D1之可能的態樣如圖3所示，該連續電壓資料D2之可能的態樣如圖4所示。

於圖3中，電壓V₀ 代表該電池1000第一次放電前的初始電壓值，電壓V₁ 代表該電池1000第二次放電前的初始電壓值，電壓V₂ 代表該電池1000第三次放電前的初始電壓值，電壓V_peak1 代表該電池1000第一次放電的尖峰電壓值，電壓V_peak2 代表該電池1000第二次放電的尖峰電壓值，電壓V_peak3 代表該電池1000第三次放電的尖峰電壓值。

於圖4中，電流I₀ 代表該電池1000第一次放電前的初始電流值，電流I₁ 代表該電池1000第二次放電前的初始電流值，電流I₂ 代表該電池1000第三次放電前的初始電流值，電流I_peak1 代表該電池1000第一次放電的尖峰電流值，電流I_peak2 代表該電池1000第二次放電的尖峰電流值，電流I_peak3 代表該電池1000第三次放電的尖峰電流值。

圖3及圖4所顯示的為該電池1000於一秒內快速放電三次之檢測資料的一可能態樣，其中，電壓V₀ 大於電壓V₁ 及電壓V₂ ，電壓V_peak1 、電壓V_peak2 及電壓V_peak3 分別為每次放電過程中最低的電壓值，電流I_peak1 、電流I_peak2 及電流I_peak3 分別為每次放電過程中最高的電流值。然而，隨著所量測之電池的實際狀況不同(例如電池容量、電池剩餘電量、電池溫度及環境溫度等不同)，該連續電壓資料D1及該連續電流資料D2勢必會呈現出不同的態樣。

請復參照圖2，該評估指標計算模組20係藉由該連續電壓資料D1及該連續電流資料D2計算出一評估指標，於本實施例中，該評估指標僅包含最大放電阻抗值指標，也就是說，本實施例之評估指標的數量為一個。

於本實施例中，該評估指標計算模組20包括一尖峰值標示單元21及一阻抗值計算單元22，該尖峰值標示單元21可從該連續電壓資料D1中標示出的三個尖峰電壓值(即如圖3所示的電壓V_peak1 、電壓V_peak2 及電壓V_peak3 )，此外，該尖峰值標示單元21亦可從該連續電流資料D2中標示出三個尖峰電流值(即圖4所示的電流I_peak1 、電流I_peak2 及電流I_peak3 )。

該阻抗值計算單元22係藉由該等尖峰電壓值分別除以該等尖峰電流值，來計算出三個尖峰阻抗值R1, R2, R3，其中，R1=∣V₀ －V_peak1 ∣/∣I_peak1 －I₀ ∣，R2=∣V₁ －V_peak2 ∣/ ∣I_peak2 －I₁ ∣，R3=∣V₂ －V_peak3 ∣/ ∣I_peak3 －I₂ ∣，亦即，藉由R=V/I之公式，可得知三個尖峰電壓值及三個尖峰電流值所對應之三個尖峰阻抗值R1, R2, R3，該等尖峰阻抗值R1, R2, R3即所稱之最大放電阻抗值指標。

值得注意的是，由於本實施例之評估指標僅包含最大放電阻抗值指標，且該最大放電阻抗值指標可藉由該尖峰值標示單元21及該阻抗值計算單元22之運作來取得，故本實施例之評估指標計算模組20包括該尖峰值標示單元21及該阻抗值計算單元22，然而，該最大放電阻抗值指標的取得方式不以此為限，因此於其他可能的實施例中，該尖峰值標示單元21及該阻抗值計算單元22可能是非必要元件，此外，於其他可能的實施例中，評估指標中可不包含最大放電阻抗值指標。

該評估結果產生模組30係將該評估指標與已儲存之歷史資料對比，以產生關於該電池1000之健康狀況的一評估結果，該歷史資料可包括不同健康狀況之電池的多組實驗資料。

舉例來說，如圖5所示，該歷史資料包括100%剩餘電量、85%剩餘電量、45%剩餘電量及15%剩餘電量等四組實驗資料。於100%剩餘電量的實驗資料中，假設R1、R2及R3為0.017微歐姆、0.016微歐姆及0.015微歐姆，於85%剩餘電量的實驗資料中，假設R1、R2及R3為0.027微歐姆、0.026微歐姆及0.025微歐姆，於45%剩餘電量的實驗資料中，假設R1、R2及R3為0.050微歐姆、0.049微歐姆及0.048微歐姆，於15%剩餘電量的實驗資料中，假設R1、R2及R3為0.057微歐姆、0.056微歐姆及0.055微歐姆。

若本實施例之電池1000經計算後的尖峰阻抗值R1, R2, R3為0.027微歐姆、0.026微歐姆、0.025微歐姆，則可得知該電池1000的剩餘電量為85%，並產生該評估結果為剩餘電量85%。

順帶一提的是，100%剩餘電量之電池可能是從未使用過的新品，85%剩餘電量及45%剩餘電量之電池可能是已經經過多次使用的舊品，15%剩餘電量之電池可定義為無回收價值、應立即報廢的廢品。

此外，於其他的實施例中，可使用其他數量的實驗資料，例如可使用剩餘電量為100%、80%、60%、40%及20%等五組實驗資料，或使用十組、二十組等其他數量的實驗資料，本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解的是，使用越多組實驗資料作為歷史資料可使該評估結果更準確，但需要使用更大的儲存空間。

再者，若電池經計算後的尖峰阻抗值R1, R2, R3無剛好符合之實驗資料，例如，經計算後的尖峰阻抗值R1, R2, R3為0.035微歐姆、0.036微歐姆、0.037微歐姆，但儲存歷史資料的資料庫中無具有相同尖峰阻抗值R1, R2, R3之實驗資料，則可例如藉由內插法來取得接近之評估結果。

進一步地，如圖6所示，當儲存歷史資料的資料庫已累積一定數量之實驗資料時，可計算出電池剩餘容量與阻抗值的一關係式，若在查找資料庫的過程中沒有找到具有相同尖峰阻抗值R1, R2, R3之實驗資料，則可例如藉由該關係式來取得接近之評估結果。

值得注意的是，相較於習知之檢測裝置的運作方式，本發明電池健康狀況評估裝置100可於一秒內完成該評估結果，因此，本發明具有快速檢測的功效。

此外，藉由本實施例，可呈現出本發明電池健康狀況評估裝置100與習知之檢測裝置的一大差異在於：於該電池健康狀況評估裝置100運作時，該電池1000無需從該物體3000取下，也就是說，本發明電池健康狀況評估裝置100可於該電池1000在使用狀態下執行健康狀況評估，相較於習知之檢測裝置的運作方式，本發明具有簡單及方便的功效。

接著，請參照圖7A至圖7F，圖7A係顯示100%剩餘電量之電池於不同電池溫度下的時間-電壓關係圖，圖7B係顯示100%剩餘電量之電池於不同電池溫度下的時間-電流關係圖，圖7C係顯示80%剩餘電量之電池於不同電池溫度下的時間-電壓關係圖，圖7D係顯示80%剩餘電量之電池於不同電池溫度下的時間-電流關係圖，圖7E係顯示60%剩餘電量之電池於不同電池溫度下的時間-電壓關係圖，圖7F係顯示80%剩餘電量之電池於不同電池溫度下的時間-電流關係圖。

藉由圖7A至圖7F，可得知同一電池於不同電池溫度下，所呈現之電壓-時間關係及電流-時間關係將會有很大的不同，因此，應該藉由所測得之電池溫度，來修正該等評估指標及該評估結果。

於圖7A至圖7F中，所採用之電池溫度皆為-20∘C、-10∘C、0∘C、10∘C、30∘C及50∘C等六種不同溫度組成之群組，圖7A至圖7F所顯示之關係圖可作為該歷史資料的一部份，於產生該電池1000之評估結果時，可參考上述關係圖來修正評估結果。

上述之溫度補償有助於該電池健康狀況評估裝置100執行健康狀況評估，尤其是，有助於在使用狀態下之電池的健康狀況評估，這是因為相較在非使用狀態下的電池，在使用狀態下之電池的電池溫度受到環境影響大，電池溫度可能有很大差異，導致該評估結果嚴重失真，藉由上述修正方式可大幅改善失真的問題。

如圖8所示，於另一實施例中，該電池健康狀況評估裝置100可包括一可程控負載器40，該可程控負載器40可為引擎或其他可模擬引擎之功能的元件，以啟動該電池1000，於此一實施例中，該電池1000可無須放置於該物體3000之電池槽中，亦即，由於非使用狀態之電池仍需要被啟動以放電，故此一實施例提供了啟動非使用狀態之電池的其中一種方式，以利於進行非使用狀態之電池的健康狀況評估。

於本發明電池健康狀況評估裝置之其他可能的實施例中，該等評估指標可包括一剩餘容量預估指標、一最大充電溫度變化率指標、一最大充電電壓變化率指標、一最大電壓回復變化率指標、一最大放電電流值指標、一最大放電阻抗值指標、及一脈衝放電阻抗值收斂趨勢指標中之一或多者，該評估結果包括一剩餘容量值、一失效風險值、及一剩餘生命值中之一或多者，該等評估指標及該評估結果的明確定義將於說明電池健康狀況評估方法的過程中再詳細描述。

請參照圖9，圖9係本發明電池健康狀況評估方法S100之一實施例的流程圖，該方法S100用於評估一電池之健康狀況，該方法S100包含一充電步驟S110、一靜置步驟S120、一脈衝放電步驟S130、一評估指標計算步驟S140、及一評估結果產生步驟S150。

該充電步驟S110係以一固定電流對該電池充電，該充電步驟可維持一第一時間長度，該第一時間長度可約為300秒，該固定電流的大小可為1C，該靜置步驟S120係停止對該電池充電並靜置該電池，該靜置步驟S120可維持一第二時間長度，該第二時間長度可約為60秒。

該脈衝放電步驟S130係啟動該電池，使該電池於一秒內連續進行三次脈衝放電，第二次脈衝放電之尖峰電流值I_peak2 可為第一次脈衝放電之電流值I_peak1 的0.9倍，第三次脈衝放電I_peak3 之電流值可為第一次脈衝放電I_peak1 之電流值的0.8倍。

該脈衝放電步驟S130採用短時間內連續進行三次脈衝放電的理由在於：此過程相當貼近實際電池之使用情形，亦即，於各種應用系統中，啟動電池啟動後都需要在短時間內以大電流提供電力，以啟動發電機，故取得此過程之資料可作為評估電池之健康狀況的重要依據。上述之應用系統至少包括燃油動力車輛系統、燃油發電系統、不斷電系統(UPS)等。若電池的健康現況明顯劣化或老化，則其提供快速釋放啟動用瞬間電流值之能力必將隨之降低，伴隨無法順利啟動的失效風險將同時增加。

另外，關於取得脈衝放電之資料，說明如下：啟動電池於發動機順利啟動後，隨即將由其帶動之發電機，進行充電或浮充(即涓流充電)，所以啟動電池通常是處在飽電電壓狀態下(即剩餘電量SoC 95%~100%)執行快速釋放啟動瞬間電流的工作。根據一般電化學電池固有特性，於飽電狀態下，啟動電池之直流內阻抗最低，提供大電流瞬間供電之能力最佳；隨剩餘電量SoC減少，直流阻抗亦隨之增加，提供大電流瞬間放電之能力將同時隨之降低，將越不利於啟動發電機。

此外，如圖10所示，在各種不同溫度環境下，啟動電池(統一工業承製，型號TEV12500)之最大瞬間放電電流值隨著剩餘電量SoC縮減而減少。另外，溫度越低，啟動電池之大電流瞬間放電之能力將同時隨之顯著降低。

順帶一提的是，本說明書所述之某些實施例的啟動電池係應用於Toyota Corona Premio 2.0汽油車，該車至少需要350安培之啟動電流，始能順利啟動發動機。

請復參照圖9，該評估指標計算步驟S140係於該充電過程、該靜置過程及該脈衝放電過程中取得一連續電壓資料D1及一連續電流資料D2，並將該連續電壓資料D1及該連續電流資料D2用於計算複數評估指標，該等評估指標係關於該電池之健康狀況。

該等評估指標可包括該剩餘容量預估指標、該最大充電溫度變化率指標、該最大充電電壓變化率指標、該最大電壓回復變化率指標、該最大放電電流值指標、該最大放電阻抗值指標、及該脈衝放電阻抗值收斂趨勢指標中之一或多者。

其中，該剩餘容量預估指標、該最大充電溫度變化率指標、及該最大充電電壓變化率指標可取得自該充電步驟S110，該最大電壓回復變化率指標可取得自該靜置步驟S120，該最大放電電流值指標、該最大放電阻抗值指標、及該脈衝放電阻抗值收斂趨勢指標可取得自該脈衝放電步驟S130。

請參照圖11及圖12，圖11為一實施例之在該充電步驟S110及該靜置步驟S120中電池電壓-時間的關係圖，圖12為一實施例之在該充電步驟S110及該靜置步驟S120中電池溫度-時間的關係圖。

於圖11及圖12中，時間t1到時間t2為該充電步驟S110執行的期間，時間t2到時間t3為該靜置步驟S120執行的期間，電壓V_b0 為電池之初始電壓值，電壓V_b1 為電壓上升率最大之轉折電壓值，電壓V_b2 為靜置程序之起始電壓值，電壓V_b3 為靜置程序之截止電壓值，溫度T_b0 為電池之初始溫度值，溫度T_b1 為溫度上升率最大之轉折溫度值，溫度T_b2 為靜置程序之起始溫度值，溫度T_b3 為靜置程序之截止溫度值。

該剩餘容量預估指標之計算方式可為(V_upper -V_lower )/*1C，其中，電壓V_upper 為電池之上限電壓，電壓V_lower 為電池之下限電壓，電壓變化率等於│V_b2 - V_b1 │/│t2- t1│，1C為電量。

該最大充電溫度變化率指標之計算方式可為(T_b1 -T_b0 )/t1，該最大充電電壓變化率指標之計算方式可為(V_b1 -V_b0 )/t1，該最大電壓回復變化率指標之計算方式可為│V_b3 - V_b2 │/│t3- t2│。

請複參照圖3及圖4，該最大放電電流值指標之計算方式可為I_peak1 -I₀ ，該最大放電阻抗值指標之計算方式不再贅述，該脈衝放電阻抗值收斂趨勢指標之計算方式為比較R1、R2及R3的值，若符合R1＞R2＞R3則代表該電池內部之電化學反應正常，該電池可正常使用。

該評估結果產生步驟S150係利用該等指標評估該電池之健康狀況，並產生一評估結果，該評估結果可包括該剩餘容量值、該失效風險值、及該剩餘生命值中之一或多者，所謂剩餘容量值係指該電池剩餘容量之估計值，所謂失效風險值係指該電池無法正常使用之機率大小，若失效風險值為95%則表示該電池有95%機率無法正常啟動，該剩餘生命值係指該電池未來可供使用的時間長短，若該剩餘生命值為180天則表示該電池尚可供使用180天。

藉由上述之評估結果，可在短時間內讓使用者得知電池之健康狀況的初步判斷結果，以供使用者決定是否對該電池進行更仔細的健康狀況檢測，因此，僅管在某些特殊情況下該評估結果與真實情況間存在較大誤差，例如，3%~5%的誤差，歸功於本發明快速檢測的功能，本發明仍具有一定實用價值。

若該等評估指標包括前述之七種指標，則該評估結果可包括前述三種，其中，該評估結果中之剩餘容量值的取得可僅利用該等評估指標中之剩餘容量預估指標，該評估結果中之失效風險值的取得可利用該等評估指標中之最大充電溫度變化率指標、最大放電電流值指標、最大放電阻抗值指標及脈衝放電阻抗值收斂趨勢指標，該評估結果中之剩餘生命值的取得可利用該等評估指標中之剩餘容量預估指標、最大充電電壓變化率指標、最大電壓回復變化率指標及脈衝放電阻抗值收斂趨勢指標。

亦即，該評估結果中之剩餘容量值、失效風險值及剩餘生命值皆可利用該等評估指標中之一或多者來取得，值得注意的是，取得該評估結果中之剩餘容量值、失效風險值及剩餘生命值的過程中可能運用一些特定運算法則，該特定運算法則可能是內插法或曲線擬合(Curve-fitting)法等等，該內插法可為多維度之內插法，例如多項式擬合(ploynomial)方法、類神經網路(artificial neural network) 方法、模糊邏輯(fussy logic)方法、基因演算(gernetic algorithm)方法、模擬退火(stimulation annealing)方法、ANFIS方法等之其一者或組合，以藉由設計出一套預估模型來計算該剩餘容量值、該失效風險值及該剩餘生命值。

於該評估結果產生步驟S150中，可包括一溫度補償步驟S151，係將該等評估指標及感測到的環境溫度依據歷史資料進行數值修正，溫度補償功能已於圖7A~圖7F的實施例中進行說明，故於此不再贅述。

此外，本發明電池健康狀況評估裝置及方法可將每次評估結果作為歷史資料，因此，經過檢測多個電池後，本發明電池健康狀況評估裝置及方法的精準度能夠獲得提升。

再者，本發明電池健康狀況評估裝置及方法可採用多個評估指標加入計算，且可加入溫度調整功能，因此，評估結果具有高精準度。

綜上所述，本發明電池健康狀況評估裝置藉由該評估指標計算模組來取得關於該電池之健康狀況的一或多個評估指標，此外，藉由該評估結果產生模組取得關於該電池之健康狀況的評估結果。本發明電池健康狀況評估方法藉由該評估指標計算步驟來取得關於該電池之健康狀況的一或多個評估指標，此外，藉由該評估結果產生步驟來取得關於該電池之健康狀況的評估結果。

本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧電池資料取得模組

20‧‧‧評估指標計算模組

21‧‧‧尖峰值標示單元

22‧‧‧阻抗值計算單元

30‧‧‧評估結果產生模組

40‧‧‧可程控負載器

100‧‧‧電池健康狀況評估裝置

1000‧‧‧電池

2000‧‧‧物體

3000‧‧‧引擎

D‧‧‧顯示螢幕

D1‧‧‧連續電壓資料

D2‧‧‧連續電壓資料

I_peak1, I_peak2, I_peak3‧‧‧電流

L‧‧‧連接線

P1-P3‧‧‧接口

R1, R2, R3‧‧‧尖峰阻抗值

S‧‧‧開關

S110~S150‧‧‧步驟

t1, t2, t3‧‧‧時間

T_b0, T_b1, T_b2, T_b3‧‧‧溫度

V₀, V₁, V₂‧‧‧電壓

V_b0, V_b1, V_b2, V_b3‧‧‧電壓

V_peak1, V_peak2, V_peak3‧‧‧電壓

[圖1]係本發明電池健康狀況評估裝置與一電池連接的示意圖。 [圖2]係本發明電池健康狀況評估裝置之內部電路的示意圖。 [圖3]係本發明的一連續電壓資料可能之一態樣的圖。 [圖4]係本發明的一連續電流資料可能之一態樣的圖。 [圖5]係歷史資料之一示例的圖。 [圖6]係藉由一關係式來取得評估結果的一示意圖。 [圖7A至圖7F]係同一電池於不同電池溫度下的電壓-時間關係圖或電流-時間關係圖。 [圖8]係本發明電池健康狀況評估裝置之另一實施例的示意圖。 [圖9]係本發明電池健康狀況評估方法之一實施例的流程圖。 [圖10] 係一實施例中啟動電池之最大瞬間放電電流值變化的示意圖。 [圖11] 係一實施例中在該充電步驟及該靜置步驟中電池電壓-時間的關係圖。 [圖12] 係一實施例中在該充電步驟及該靜置步驟中電池溫度-時間的關係圖。

Claims (16)

1. 一種電池健康狀況評估裝置，用於評估一電池之健康狀況，該電池健康狀況評估裝置包含： 一電池資料取得模組，係藉由連接線連接於該電池，來取得於該電池放電過程中的一連續電壓資料及一連續電流資料； 一評估指標計算模組，係藉由該連續電壓資料及該連續電流資料計算出一或多個評估指標；以及 一評估結果產生模組，係將該評估指標與已儲存之歷史資料對比，以產生關於該電池之健康狀況的一或多個評估結果。
2. 如請求項1所述之電池健康狀況評估裝置，其中該評估指標計算模組包括一尖峰值標示單元，係標示出該連續電壓資料中的三個尖峰電壓值及標示出該連續電流資料中的三個尖峰電流值。
3. 如請求項2所述之電池健康狀況評估裝置，其中該評估指標計算模組更包括一阻抗值計算單元，係藉由該等尖峰電壓值及該等尖峰電流值計算出三個尖峰電阻值。
4. 如請求項1所述之電池健康狀況評估裝置，其中該歷史資料包括不同健康狀況之電池的多組實驗資料。
5. 如請求項4所述之電池健康狀況評估裝置，其中該歷史資料包括相同健康狀況之電池於不同環境溫度下的多組實驗資料。
6. 如請求項1所述之電池健康狀況評估裝置，更包含一可程控負載器，以啟動該電池。
7. 如請求項1所述之電池健康狀況評估裝置，其中該評估結果包括一剩餘容量值、一失效風險值及一剩餘生命值。
8. 一種電池健康狀況評估方法，用於評估一電池之健康狀況，該電池健康狀況評估方法包含： 一充電步驟，以一固定電流對該電池充電； 一靜置步驟，停止對該電池充電並靜置該電池； 一脈衝放電步驟，啟動該電池，使該電池連續進行三次脈衝放電； 一評估指標計算步驟，係於該充電過程、該靜置過程及該脈衝放電過程中取得一連續電壓資料及一連續電流資料，並將其用於計算複數評估指標，該等評估指標係關於該電池之健康狀況；以及 一評估結果產生步驟，利用該等指標評估該電池之健康狀況，並產生一評估結果。
9. 如請求項8所述之電池健康狀況評估方法，其中該充電步驟係維持一第一時間長度，該靜置步驟係維持一第二時間長度。
10. 如請求項8所述之電池健康狀況評估方法，其中該等評估指標係包括一剩餘容量預估指標、一最大充電溫度變化率指標、一最大充電電壓變化率指標、一最大電壓回復變化率指標、一最大放電電流值指標、一最大放電阻抗值指標、及一脈衝放電阻抗值收斂趨勢指標。
11. 如請求項8所述之電池健康狀況評估方法，其中，於該脈衝放電步驟中，第二次脈衝放電之電流值為第一次脈衝放電之電流值的0.9倍，第三次脈衝放電之電流值為第一次脈衝放電之電流值的0.8倍。
12. 如請求項8所述之電池健康狀況評估方法，其中該脈衝放電步驟之實施時間小於1秒。
13. 如請求項8所述之電池健康狀況評估方法，其中該評估結果包括一剩餘容量值，該等評估指標係包括一剩餘容量預估指標。
14. 如請求項8所述之電池健康狀況評估方法，其中該評估結果包括一失效風險值，該等評估指標係包括一最大充電溫度變化率指標、一最大放電電流值指標、一最大放電阻抗值指標及一脈衝放電阻抗值收斂趨勢指標。
15. 如請求項8所述之電池健康狀況評估方法，其中該評估結果包括一剩餘生命值，該等評估指標係包括一剩餘容量預估指標、一最大充電電壓變化率指標、一最大電壓回復變化率指標及一脈衝放電阻抗值收斂趨勢指標。
16. 如請求項8所述之電池健康狀況評估方法，其中，於該評估結果產生步驟中，更包括一溫度補償步驟，係將該等評估指標及感測到的環境溫度依據歷史資料進行數值修正。