用于求取电池的预期充电持续时间的方法和设备与流程

1.本发明涉及用于求取由充电设备充电的电池的预期充电持续时间的一种设备和一种方法。


背景技术：

2.在电池的充电过程中，通常期望显示电池的预期充电持续时间。为此，以时间区间测量从0％充电状态到100％充电状态的充电持续时间，然后将其用作插值的基础，以便估算充电持续时间。但是在此未考虑可变参数，例如电池容量，其取决于电池类型、电池老化状态或充电设备电流。替代地，可以与充电电流成反比地缩放所测量的充电持续时间。然而，由此产生系统误差，因为在此具有恒定电压的充电阶段的持续时间不会线性变化。
3.到目前为止，用户在给其电池充电时，尤其是在电动自行车电池的环境中，只能不完整地看到充电进度。用户没有关于直至充电结束持续多长时间的时间预测。然而，这是值得追求的，因为用户可以通过这种充电持续时间的预测来更有效地计划他的时间。例如，他可以在旅途期间给自行车充电时计划休息的时间长度。同样在用户不想让他的自行车电池整个夜晚连接在充电设备上时，他也可以更有效地估计何时他可以在完全充电的状态下断开连接。


技术实现要素：

4.根据本发明的用于借助计算单元求取由充电设备充电的电池的预期充电持续时间的方法包括：求取充电设备的标称充电电流，针对电池的充电最大提供该标称充电电流，并且求取电池的内阻；借助第一计算规则计算电池的第一充电持续时间，该第一充电持续时间描述恒定电流充电阶段的持续时间，其中电池以恒定的充电电流从当前充电状态充电到第一充电状态，其中，以第一计算规则基于电池的内阻和标称充电电流计算第一充电状态，借助第二计算规则计算电池的第二充电持续时间，第二充电持续时间描述恒定电压充电阶段的持续时间，其中电池以恒定的充电电压进行充电，通过将第一充电持续时间和第二充电持续时间相加来计算电池的预期充电持续时间。
5.根据本发明的用于求取由充电设备充电的电池的预期充电持续时间的设备包括计算单元，该计算单元设置用于：求取充电设备的标称充电电流，针对电池的充电最大提供该标称充电电流，并且求取电池的内阻；借助第一计算规则计算电池的第一充电持续时间，该第一充电持续时间描述恒定电流充电阶段的持续时间，其中，电池以恒定充电电流从当前充电状态充电到第一充电状态，以第一计算规则基于电池的内阻和标称充电电流计算第一充电状态，借助第二计算规则计算电池的第二充电持续时间，该第二充电持续时间描述恒定电流充电阶段的持续时间，其中电池以恒定的充电电压充电，通过将第一充电持续时间和第二充电持续时间相加来计算电池的预期充电持续时间。
6.求取充电设备的标称充电电流。充电设备的标称充电电流是在充电过程之前和在充电过程期间由充电设备基本上提供的电流，并且至少在恒定电流充电阶段期间也对应于
输送给电池的恒定充电电流。为了在以下计算中使用标称充电电流，标称充电电流要么是被测量的、作为参数提供，要么是预定义的值。
7.计算电池的第一充电持续时间和第二充电持续时间。在此，第一充电持续时间描述恒定电流充电阶段的持续时间，第二充电持续时间描述恒定电压充电阶段的持续时间。在第一充电持续时间中，即在恒定电流充电阶段期间，电池从充电过程开始时存在的当前充电状态充电到第一充电状态。在恒定电压充电阶段期间，电池从第一充电状态开始充电到最终充电状态，其优选地对应于100％或者是可定义的值。由于标称充电电流已知，因此可以基于恒定电流充电阶段期间的充电状态的变化来计算第一充电持续时间。然而，为此必须已知恒定电流充电阶段结束时的第一充电状态。为此，基于电池的相关特性计算第一充电状态，在此为电池的内阻和标称充电电流。因此，第一充电状态由充电设备和电池的特性组合求取。由此能够通过计算求取第一充电状态，并且能够准确预测充电过程何时从恒定电流充电阶段转变到恒定电压充电阶段中。以这种方式，不仅可以特别精确地计算电池的第一充电持续时间，而且可以特别精确地计算电池的第二充电持续时间。然而，在此需要指出的是，电池的第二充电持续时间也可以独立于电池的第一充电持续时间并且独立于第一充电状态来计算，其中，然而同样有利的是，在计算第二充电持续时间时使用电池的内阻和标称充电电流。
8.可选的实施方式示出本发明的优选扩展方案。
9.第一充电持续时间优选地通过以下方式计算：求取借助标称充电电流将电池的当前充电状态提高到第一充电状态所必需的时间。在此特别是还考虑使用电池的容量。基于充电状态从当前状态到第一充电状态的变化以及电池的容量可以推断出，借助标称充电电流必须向电池输送多少电荷，用以相应地对该电池充电。由于流动的电荷通过标称充电电流描述，因此能够计算对此充电过程所需的时间，从而计算第一充电持续时间。
10.进一步优选地，基于电池的充电状态和输出电压之间的预给定的关系来计算第一充电状态，其中，将针对如下的输出电压的充电状态求取为第一充电状态：在从恒定电流充电阶段变换到恒定电压充电阶段时在电池上施加该输出电压，其中，基于电池的内阻和标称充电电流计算该输出电压。因此实现基于电池的内阻和标称充电电流来推断第一充电状态的可能性。电池的充电状态和输出电压之间的关系例如通过相应的函数或曲线来预给定。这意味着，为不同的可能输出电压分别分配一个充电状态。因此，对于电池的不同可能的输出电压，可以推断出所属的充电状态。为了求取充电状态应求取的输出电压，计算在电池上存在的以下电压：该电压在从恒定电流充电阶段变换到恒定电压充电阶段时施加在电池上。该电压取决于电池的内阻和标称充电电流。特别地，该输出电压还取决于充电设备的标称充电电压，针对电池的充电最大提供该标称充电电压。如此，为了计算在从恒定电流充电阶段变换到恒定电压充电阶段时在电池上施加的所属的输出电压，尤其是将内阻乘以标称充电电流并从标称充电电压中减去该值。得出电池的输出电压。根据预给定的关系，属于如此求取的输出电压的充电状态是第一充电状态。
11.同样有利的是，求取充电设备4的标称充电电压，针对电池2的充电最大提供该标称充电电压，求取电池2的在充电过程开始时存在的当前充电状态，求取电池2的充电容量，并求取恒定电流充电阶段中的电池2的的充电状态与输出电压之间的关系，其中，用于计算第一充电持续时间的第一计算规则如下：
[0012][0013]
在此，t
cccv
为第一充电持续时间，c0为电池充电容量，r
dc
为电池内阻，u
max
为标称充电电压，i
max
是标称充电电流，soc
boc
是电池的在充电过程的开始存在的当前充电状态，φ-1
()是描述在恒定电流充电阶段中电池的充电状态与输出电压之间关系的函数。因此，提供了紧凑的计算规则，借助该计算规则能够代数地快速求取第一充电持续时间。必要的计算开销因此被最小化。
[0014]
电池的当前充电状态优选地由电池管理系统提供。电池的当前充电状态是当应求取预期充电持续时间——即实施用于求取预期充电持续时间的方法——时，电池所具有的电池充电状态。通过电池管理系统提供当前充电状态是有利的，因为该值大多通过电池管理系统连续求取。
[0015]
同样有利的是，求取关断电流，在该关断电流下充电过程结束，其中，在计算电池的第二充电持续时间时，基于标称充电电流和关断电流之间的比例计算第二充电持续时间。这是有利的，因为第二充电持续时间直接取决于该比例。在此，关断电流的求取优选地通过用户输入进行。为此，电池的目标充电状态优选通过用户定义并且由此求取所属的关断电流。
[0016]
优选地，求取电池的充电容量和以下参数，该参数定义电池的充电状态与由电池在恒压充电阶段提供的输出电压之间的线性关系，其中，用于计算第二充电持续时间的第二计算规则如下：
[0017][0018]
在此，t
cutoff
是第二充电持续时间，c0是电池2的充电容量，r
dc
是电池的内阻，i
max
是标称充电电流，i
cutoff
是关断电流，a是定义在恒压充电阶段中电池充电状态与由电池提供的输出电压之间的线性关系的参数。定义电池充电状态和由电池提供的电池电压之间的线性关系的参数在此尤其是以下参数：当关于提供的电池电压、特别是输出电压示出该参数时，该参数描述充电状态线性变化过程的斜率。
[0019]
有利的是，电池的内阻是根据电池的充电状态选择的值或者是基于电池的多个可能的充电状态形成的平均值，其中，电池的内阻尤其在测量技术上求取。电池的内阻可以取决于不同的参数，例如电池的温度。然而，由于此处的相关波动大多很小，因此使用在大多数情况下能够充分描述电池内阻的平均值是有利的。电池的内阻还取决于电池的充电状态。因此在此也有利的是形成以下平均值：该平均值基于电池的多个可能的充电状态形成。电池的内阻也优选通过测量求取，例如通过电池管理系统。
[0020]
同样有利的是，电池在恒定电流充电阶段的不同阶段中以两个不同的标称充电电流充电，其中，对于所述阶段中的每个阶段求取部分的(partielle)第一使用寿命，其中，对于所述阶段中的每个阶段应用第一计算规则，其中，对于所述阶段中的每个阶段在实施第一计算规则时使用所属的充电电流。如此，充电过程尤其包括恒定电流充电阶段的第一阶段，其中电池以比恒定电流充电阶段的后续第二阶段中更低的标称充电电流充电。根据本发明的方法也适用于这样的充电方法。通过相应地定义标称充电电流，可以以相应的方式将不同的恒定电流充电阶段包括在预期充电持续时间的计算中。
[0021]
根据本发明的方法优选地用于电动自行车的电池，以便在电动自行车上提供对预期充电持续时间的预测。为此，电动自行车尤其包括根据本发明的设备。
附图说明
[0022]
下面参照附图详细描述本发明的实施例。在附图中：
[0023]
图1示出根据本发明的用于求取电池的预期充电持续时间的方法的流程图的图示；和
[0024]
图2示出根据本发明的用于求取电池的预期充电持续时间的设备的示意图。
具体实施方式
[0025]
图1示出了用于求取由充电设备4充电的电池2的预期充电持续时间的方法100的流程图。图2示出所属的设备1，其包括设置用于实施方法100的计算单元3。
[0026]
计算单元3在此与电池2的电池管理系统5耦合，以便从它们获得关于电池2和/或充电设备4的信息。可选地，计算单元3还与充电设备4耦合，以便从它们获得关于电池2和/或充电设备4的信息。
[0027]
电池2例如是电动自行车的电池。计算单元在此同样是电动自行车的部件。通过计算单元求取的电池2的预期充电持续时间显示在电动自行车的显示器上或通过通信接口提供，例如以便通过移动电话查询预期充电持续时间。
[0028]
当电池2为了充电过程而与充电器4连接时，通过该方法求取电池2的预期充电持续时间。该状态在图2中示出。
[0029]
电池2的预期充电持续时间的预测基本上意味着，将充电状态——也称为soc(state of charge)——考虑为关于时间t的函数。充电状态soc被定义为电池中剩余的电荷q与电池2的总可用充电容量c0的比例。
[0030][0031]
充电状态soc随着流入或流出电池2的电流而变化。
[0032][0033][0034]
在此，如此定义电流，使得当电池2充电时，电流关于时间的函数i(t)大于0。当电池2充电时，适用i(t)》0。当电池2放电时，相应地适用i(t)《0。这也可以借助微分方程示出：
[0035][0036][0037]
充电电压和充电电流通过由充电设备4提供的外部源控制。如此控制充电电压和
充电电流，使得不超过标称充电电压u
max
和标称充电电流i
max
。用于电动自行车的充电设备的标称充电电压u
max
通常为42.0伏，标称充电电流i
max
为4.0安培。充电电流还受到电池2所能容纳的电流的限制。在此，电池2的输出电压(也称为ocv)与标称充电电压u
max
之间的电压差、以及电池2的与时间相关的内阻r
bat
根据等效电路图定义了产生的电流i(t)。
[0038][0039]
当电流i(t)的限制通过标称充电电流i
max
给定时(i(t)＝i
max
)，该状态称为恒定电流充电阶段，也称为cc阶段(constant-current phase)。
[0040]
当电流i(t)被电池2限制时，则通过充电设备4基本上提供标称充电电压u
max
，并且恒定电压充电阶段开始，也称为cv阶段(constant-voltage phase)。
[0041]
在恒定电压充电阶段，在电池2的较高输出电压的情况下，电池2的内阻几乎恒定。因此，可以通过省略内阻的时间相关性实现良好的近似，并且可以将其视为电池2的内阻r
dc
。因此，对于电流适用：
[0042][0043]
在等效电路图的图示下，其中电池2具有输出电压ocv，并且电池2具有内阻r
dc
，充电过程期间流动的电流i(t)可以表示以下函数，该函数取决于与时间相关的充电电压u
ext
(t)。
[0044][0045]
由微分方程的离散化得到一阶的抽样保持(sample-and-hold)差分方程：
[0046][0047]
对于可自由选择的时间区间，这可以表示如下：
[0048][0049]
将方程式(8)代入方程式(10)得到：
[0050][0051]
上述数学关系构成了方法100的基础。
[0052]
在该方法的第一步骤101中，首先检测可供用于计算预期充电持续时间的所有值。在此，求取充电设备的标称充电电流i
max
，针对电池2的充电由充电设备4最大提供该标称充电电流。也求取充电设备的标称充电电压u
max
，针对电池的充电最大提供该标称充电电压。标称充电电流i
max
和标称充电电压u
max
在此是存储在计算单元5中的预给定值，这尤其在电池2通常通过标准化的充电设备充电时是有利的。替代地，标称充电电流i
max
和标称充电电压u
max
在测量技术上检测，或由充电设备4或电池管理系统5传送至计算单元3。
[0053]
此外，在步骤101中检测电池2的内阻r
dc
。内阻r
dc
在此是存储在计算单元5中的预给定的值。替代于此，内阻r
dc
在测量技术上检测或由电池管理系统5传送至计算单元3。可选地，在计算单元中存储电池2的内阻r
dc
的多个可能的值，并且在检测时基于电池2的当前充电状态为内阻r
dc
选择所属的值。在下文中，内阻r
dc
是可选地基于电池2的多个可能的充电状态或电池2的多个可能的内阻形成的平均值。
[0054]
在第一步骤101中还求取在充电过程开始时存在的、电池2的当前充电状态soc
boc
。该充电状态要么从电池管理系统5传输到计算单元3，要么基于电池2的使用的先前历史对于计算单元3可用。
[0055]
在第一步骤101中还求取电池2的充电容量c0。充电容量c0在此是存储在计算单元5中的预给定值。替代于此，充电容量c0由电池管理系统5传送至计算单元3。
[0056]
在第一步骤101中还求取参数a，该参数描述了在恒定电压充电阶段中电池2的充电状态与输出电压之间的线性关系。参数a在此尤其描述了电池2的输出电压随着充电状态提高而产生的斜率。参数a是正的值，其例如针对电池类型固定地存储在计算单元3中或者由电池管理系统5传输到计算单元3。
[0057]
在第一步骤101中还求取函数φ-1
()，该函数描述在恒定电流充电阶段中电池2的充电状态与输出电压之间的关系。电池2的充电状态和输出电压之间的关系在此以属于电池2的预定义的函数或曲线的形式存储在计算单元5中或者由电池管理系统5传输到计算单元3。
[0058]
在第一步骤101中还求取关断电流i
cutoff
，在该关断电流的情况下充电过程结束。在此，关断电流要么能够借助用户输入来配置，用以定义期望的充电状态，要么如此选择，使得当电池2的充电状态soc达到100％时才出现该关断电流。
[0059]
原则上，大多数前述的在第一步骤101中检测的值可以存储在计算单元3的存储器中并且因此也可以是预定义的值。这尤其适用于电池2的内阻r
dc
、充电容量c0以及用于电池2的充电状态和输出电压之间的线性关系的参数a。此外，这也适用于关断电流i
cutoff
，如果它是不可调设的。当计算单元3始终与相同的电池2或相同的电池类型一起使用时，这些值恰好是恒定的。
[0060]
电池2的当前充电状态soc
boc
是可变的，并且在要求取预期充电持续时间时被求取或查询。
[0061]
例如如果可以假设始终使用相同的充电设备3或具有相同规格的充电设备对电池2进行充电，则充电设备的标称充电电流i
max
和充电设备的标称充电电压u
max
可以固定地存储。如果事先不知道使用哪个充电设备，则有利的是将充电设备的标称充电电流i
max
和充电设备的标称充电电压u
max
传送给计算单元。
[0062]
在该方法的第二步骤102中，计算电池2的第一充电持续时间，该第一充电持续时
间描述恒定电流充电阶段的持续时间，在恒定电流充电阶段中电池2以恒定充电电流——在此是标称充电电流i
max
——从电池2的当前充电状态soc
boc
充电到第一充电状态soc
th
。第一充电状态soc
th
在此是以下充电状态：充电过程在该充电状态下从恒定电流充电阶段变换为恒定电压充电阶段。
[0063]
恒定电流充电阶段的特征在于充电电流在充电过程中受充电设备3、即源的限制。在此，充电设备3的任务之一是将提供的电流恒定地保持在标称充电电流i
max
。
[0064]
在恒定电流充电阶段，方程式(3)可以简化为：
[0065][0066]
对于所考虑的充电过程soc(t0)，充电过程开始时的充电状态是电池2的当前充电状态soc
boc
。因此，soc(t)是恒定电流充电的任意点。为了推导出描述恒定电流充电阶段和恒定电压充电阶段之间的转变的阈值的表达式，主要目标是考虑第一充电状态soc
th
，在第一充电状态中充电过程从恒定电流充电阶段变换为恒定电压充电阶段。
[0067]
所述点可以通过使方程式(7)中的两个可能的最小值相等来计算。在该变换下，电池2的输出电压的所属的阈值电压ocv
th
由以下得出：
[0068][0069]
在此，阈值电压ocv
th
由以下得出
[0070]
ocv
th
＝u
max-r
dc
·imax
ꢀꢀꢀ
方程式(17)
[0071]
基于该结果，可以使用soc-ocv曲线计算所属的第一充电状态soc
th
。该曲线定义前述的电池2的充电状态和输出电压之间的关系。在此，该曲线被定义为将确定的电池类型的开路电压(leerlaufspannung)和充电状态联系起来的函数，并且在下文中表示如下:
[0072]
φ(soc)＝ocv.
ꢀꢀꢀ
方程式(18)
[0073]
根据方程式(18)中给出的符号得出第一充电状态：
[0074]
soc
th
＝φ-1(u
max-rdc
·imax
)
ꢀꢀꢀ
方程式(19)
[0075]
因此可以由方程式(15)求取时间区间：
[0076][0077]
该时间区间应如此选择，使得该时间区间从在充电状态soc
boc
下充电过程的开始延伸到第一充电状态soc
th
出现的时间点。因此，时间区间描述了第一充电持续时间，其中，第一充电持续时间被称为t
cccv
：
[0078][0079]
方程式(22)因此给出了第一计算规则。需要指出的是，前面描述的第一计算规则的推导不一定必须由计算单元实施。只要存储适合用于借助在第一步骤101中检测的数值来解方程式(22)的算法就足够了。
[0080]
可以看出，根据第一计算规则，基于电池2的内阻r
dc
和标称充电电流i
max
来计算第一充电状态soc
th
。方程式(21)还示出了求取借助标称充电电流i
max
将电池2的当前充电状态soc
boc
提高到第一充电状态soc
th
所需的时间。
[0081]
第一充电状态soc
th
在此同样是基于电池2的充电状态和输出电压之间的预给定的关系来计算的，这通过使用函数φ-1
()给定。在此，将针对以下这种输出电压ocv的充电状态求取为第一个充电状态soc
th
：所述输出电压是在从恒定电流充电阶段变换到恒定电压充电阶段时施加到电池2上的。基于电池2的内阻r
dc
和标称充电电流i
max
计算该输出电压ocv。
[0082]
在第三步骤103中，计算电池2的第二充电持续时间，该第二充电持续时间描述恒定电压充电阶段的持续时间，在该恒定电压充电阶段中电池2以恒定的充电电压、尤其以标称充电电压u
max
充电。这借助第二计算规则进行。
[0083]
按照上述方法，将方程式(8)代入方程式(5)得出：
[0084][0085]
为了在下面使用该方程式，将电池2的输出电压ocv近似为充电状态soc的线性函数。
[0086]
ocv＝a
·
soc+b
ꢀꢀꢀ
方程式(24)
[0087]
实验结果表明，方程式(24)的方案给出了对现实的良好近似。参数a在此定义电池2的充电状态soc与由电池2提供的输出电压ocv之间的线性关系。将方程式(24)代入方程式(23)得到：
[0088][0089]
微分方程的齐次(homogen)部分可以直接求解：
[0090][0091]
通过积分因此得出
[0092][0093]
通过改变常数获得非齐次方程的完整解。根据方法
[0094][0095]
微分方程可以表示如下：
[0096][0097]
比较方程(25)和(29)的系数，得到以下微分方程：
[0098][0099]
这可以解为：
[0100][0101]
将方程式(31)再次代入方程式(28)得到微分方程的解，其中仅需确定其余常数：
[0102][0103]
可以通过使用边界条件找到常数。如果电池2被无限长时间地充电，则电池2的充电状态soc因此达到值“1”。所以以下适用：
[0104][0105]
值得注意的是，参数a为正，因为电池2的输出电压随着充电状态的提高而连续提高。
[0106][0107]
然后通过定义初始条件来确定常数c3：
[0108]
soc0＝soc(t＝0)＝c3+1
ꢀꢀꢀ
方程式(36)
[0109]
这导致：
[0110][0111]
当充电电流下降至低于预给定的关断电流i
cutoff
时，充电过程结束。因此，借助方程式(5)和(37)将电流表示为时间的函数，由此适用：
[0112][0113]
充电过程结束的终止条件定义为：
[0114][0115]
关断时间和因此第二充电持续时间t
cutoff
在此是从恒定电压充电阶段的开始达到关断电流i
cutoff
所需的时间。
[0116]
因此得出第二充电持续时间t
cutoff
：
[0117][0118]
该方程式在此与方程式(36)中t＝0点的定义一致。
[0119]
因此，以方程式(41)给定第二计算规则。前面描述的第二计算规则的推导不一定必须由计算单元3实施。只要存储适合用于借助在第一步骤101中检测的值来解方程式(41)的算法就足够了。
[0120]
由方程式(41)可以看出，在计算电池2的第二充电持续时间t
cutoff
时，基于标称充电电流i
max
与关断电流i
cutoff
的比值来计算第二充电持续时间。
[0121]
在第四步骤104中，通过将第一充电持续时间t
cccv
与第二充电持续时间t
cutoff
相加来计算电池的预期充电持续时间。
[0122]
计算出的预期充电持续时间由计算单元传送至另一系统或显示给用户。例如，将预期充电持续时间通过自行车的显示器显示或通过耦合的智能手机显示。
[0123]
上述方法100也可以用于多个电池2的组合，其中，电池的组合可以考虑为单个电池。
[0124]
可选地，恒定电流充电阶段包括两个或多个不同的阶段。在此，电池2在恒定电流充电阶段的不同阶段中以两个或更多不同的标称充电电流充电。在这种情况下，通过计算与阶段数量对应的数量的部分阶段来求取第一使用寿命，其中，对于所述阶段中的每个阶段以相应的方式应用第一计算规则，其中，在所述阶段中的每个阶段中在实施第一计算规则时使用所属的充电电流。

技术特征：
1.一种用于借助计算单元(3)求取电池(2)的预期充电持续时间的方法(100)，所述电池(2)由充电设备(4)充电，所述方法包括：-求取(101)所述充电设备(4)的标称充电电流，针对所述电池(2)的充电最大提供所述标称充电电流，并且求取所述电池(2)的内阻；-借助第一计算规则计算(102)所述电池(2)的第一充电持续时间，所述第一充电持续时间描述恒定电流充电阶段的持续时间，在所述恒定电流充电阶段中，所述电池(2)以恒定的充电电流从当前充电状态充电到第一充电状态，其中，以所述第一计算规则基于所述电池(2)的内阻和所述标称充电电流计算所述第一充电状态；-借助第二计算规则计算(103)所述电池(2)的第二充电持续时间，所述第二充电持续时间描述恒定电压充电阶段的持续时间，在所述恒定电压充电阶段中，所述电池(2)以恒定充电电压充电；并且-通过将所述第一充电持续时间和所述第二充电持续时间相加来计算(104)所述电池(2)的预期充电持续时间。2.根据权利要求1所述的方法(100)，其中，所述第一充电持续时间通过以下方式计算：求取借助所述标称充电电流将所述电池(2)的当前充电状态提高到所述第一充电状态所需的时间。3.根据权利要求1或2所述的方法(100)，其中，基于所述电池(2)的充电状态和输出电压之间的预给定的关系来计算所述第一充电状态，其中，将针对如下的输出电压的充电状态求取为第一充电状态：在从所述恒定电流充电阶段变换到所述恒定电压充电阶段的情况下，在所述电池(2)上施加所述输出电压，其中，基于所述电池(2)的内阻和所述标称充电电流计算所述输出电压。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，所述方法包括：-求取所述充电设备(4)的标称充电电压，针对所述电池(2)的充电最大提供所述标称充电电压；-求取所述电池(2)的在充电过程开始时存在的当前充电状态；-求取所述电池(2)的充电容量；以及-求取在所述恒定电流充电阶段中所述电池(2)的充电状态与输出电压之间的关系；其中，用于计算所述第一充电持续时间的第一计算规则是如下：其中：t
cccv
是所述第一充电持续时间，c0是所述电池(2)的充电容量，r
dc
是所述电池(2)的内阻，u
max
是所述标称充电电压，i
max
是所述标称充电电流，soc
boc
是所述电池(2)的在所述充电过程开始时存在的当前充电状态，以及φ-1
()是描述在所述恒定电流充电阶段中所述电池(2)的充电状态与输出电压之间的关系的函数。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，其中，所述电池(2)的当前充电状态
由电池管理系统(5)提供。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，所述方法还包括：-求取关断电流，在所述关断电流的情况下所述充电过程结束，-其中，在计算所述电池(2)的第二充电持续时间的情况下，基于所述标称充电电流与所述关断电流之间的比例来计算所述第二充电持续时间。7.根据权利要求6所述的方法(100)，所述方法还包括：-求取所述电池(2)的充电容量和以下参数：所述参数定义在所述恒定电压充电阶段中在所述电池(2)的充电状态与由所述电池(2)提供的输出电压之间的线性关系，其中，用于计算所述第二充电持续时间的第二计算规则是如下：其中：t
cutoff
是第二充电持续时间，c0是所述电池(2)的充电容量，r
dc
是所述电池(2)的内阻，i
max
是所述标称充电电流，i
cutoff
是所述关断电流，a是定义在所述恒定电压充电阶段中所述电池(2)的充电状态与由所述电池(2)提供的输出电压之间的线性关系的参数。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，其中，所述电池(2)的内阻是根据所述电池(2)的充电状态选择的值，或者是基于所述电池(2)的多个可能的充电状态形成的平均值，其中，所述电池(2)的内阻尤其在测量技术上求取。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，其中，所述电池(2)在所述恒定电流充电阶段的不同阶段中以两个不同的标称充电电流充电，其中，对于所述阶段中的每个阶段求取部分的第一使用寿命，其中，对于所述阶段中的每个阶段应用所述第一计算规则，其中，在所述阶段中的每个阶段中，在实施所述第一计算规则时使用所属的充电电流。10.一种用于求取电池(2)的预期充电持续时间的设备(1)，所述电池由充电设备(4)充电，所述设备包括计算单元(3)，所述计算单元(3)设置用于实施以下步骤：-求取(101)所述充电设备(4)的标称充电电流，针对所述电池(2)的充电最大提供所述标称充电电流，并且求取所述电池(2)的内阻；-借助第一计算规则计算(102)所述电池(2)的第一充电持续时间，所述第一充电持续时间描述恒定电流充电阶段的持续时间，在所述恒定电流充电阶段中，所述电池(2)以恒定的充电电流从当前充电状态充电到第一充电状态，其中，以所述第一计算规则基于所述电池(2)的内阻和所述标称充电电流计算所述第一充电状态；-借助第二计算规则计算(103)所述电池(2)的第二充电持续时间，所述第二充电持续时间描述恒定电压充电阶段的持续时间，在所述恒定电压充电阶段中所述电池(2)以恒定充电电压充电；并且-通过将所述第一充电持续时间和所述第二充电持续时间相加来计算(103)所述电池(2)的预期充电持续时间。11.一种电动自行车，所述电动自行车包括根据权利要求10所述的设备(1)。

技术总结
本发明涉及一种用于借助计算单元求取由充电设备充电的电池的预期充电持续时间的方法，其包括：求取充电设备的标称充电电流，针对电池的充电最大提供标称充电电流，求取电池的内阻，借助第一计算规则计算电池的第一充电持续时间，第一充电持续时间描述恒定电流充电阶段的持续时间，其中电池以恒定的充电电流从当前充电状态充电到第一充电状态，以第一计算规则基于电池的内阻和标称充电电流计算第一充电状态，借助第二计算规则计算电池的第二充电持续时间，第二充电持续时间描述恒定电压充电阶段的持续时间，其中电池以恒定充电电压充电，通过将第一充电持续时间和第二充电持续时间相加来计算电池的预期充电持续时间。间相加来计算电池的预期充电持续时间。间相加来计算电池的预期充电持续时间。


技术研发人员：M
受保护的技术使用者：罗伯特
技术研发日：2023.04.06
技术公布日：2023/10/19