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    自適應地給電池/電池單元充電的方法和電路系統技術方案

    技術編號:8292237 閱讀:204 留言:0更新日期:2013-02-01 12:49
    一方面,本發明專利技術致力于使用代表電池/電池單元的端電壓的變化的數據來自適應地給電池/電池單元充電的技術和/或電路系統。另一方面,本發明專利技術致力于使用代表電池/電池單元的部分弛豫時間的數據來自適應地給電池/電池單元充電的技術和/或電路系統。又一方面,本發明專利技術致力于使用代表電池/電池單元的過電位或者整個弛豫時間的數據來自適應地給電池/電池單元充電的技術和/或電路系統。另一方面,本發明專利技術致力于使用代表電池/電池單元的充電狀態的數據來自適應地給電池/電池單元充電的技術和/或電路系統。

    【技術實現步驟摘要】
    【國外來華專利技術】自適應地給電池/電池單元充電的方法和電路系統相關申請本非臨時申請要求以下申請的優先權(1)2010年5月21日提交的題為“Methodand Circuitry to Control the Charging of a RechargeabIeBattery,,的美國臨時申請第 61/346,953 號,(2) 2010 年 6 月 24 日提交的題為“Method and Circuitry to Measurethe State of Charge andlmpedance of a Rechargeable Battery and to AdaptivelyControl theCharging of Same”的美國臨時申請第 61/358,384 號,(3)2010 年 7 月 27 日提交的題為“Method and Circuitry to Adaptively Charge aRechargeable Battery,,的美國臨時申請第61/368,158號,(4)2011年2月4日提交的題為“Method and Circuitry toAdaptively Charge aBattery/Cell”的美國臨時申請第 61/439, 400 號,以及(5)2011 年 3月 27 日提交的題為“Method and Circuitry to Charge a Battery/Cell Using theStateof Health Thereof and Measure the State of Health of a Battery/Cell,,的美國臨時申請第61/468,051號(下文統稱為“美國臨時專利申請”);這些美國臨時專利申請的全部內 容通過引用合并到本文中。概述本專利技術涉及自適應地給電池/電池單元(battery/cell)充電的方法和電路系統。具體地,一方面,本專利技術致力于使用代表電池/電池單元的端電壓的變化的數據來自適應地給電池/電池單元充電的技術和/或電路系統。又一方面,本專利技術致力于使用代表電池/電池單元的部分弛豫時間(relaxation time)的數據來自適應地給電池/電池單元充電的技術和/或電路系統。另一方面,本專利技術致力于使用代表電池/電池單元的過電位或者整個弛豫時間的數據來自適應地給電池/電池單元充電的技術和/或電路系統。另一方面,本專利技術致力于使用代表電池/電池單元的充電狀態的數據來自適應地給電池/電池單元充電的技術和/或電路系統。另一方面,本專利技術致力于使用代表電池/電池單元的健康狀態的數據來自適應地給電池/電池單元充電的技術和/或電路系統。在一個實施方式中,自適應充電技術和/或電路系統結合特定的約束或者要求(以下將描述)來使用和/或采用這樣的數據,以對施加到電池/電池單元的端子的充電電流信號進行改變、調整、控制和/或變化,充電電流信號包括關于自身的特性(包括,例如,充電信號和/或放電信號(如果有的話)的形狀、充電信號和/或放電信號(如果有的話)的幅度、充電信號和/或放電信號(如果有的話)的持續時間、充電信號和/或放電信號(如果有的話)的占空比和/或休息期(如果有的話))。在某些實施方式中,與實現自適應充電電路系統和技術有關的兩個考慮包括(i)最小化和/或減少總充電時間以及(ii)最大化和/或增加循環壽命。在這一點上,因為實際的原因,在給定時間段(例如,最大允許時間段)之內給電池/電池單元充電。通常,取決于應用來定義或者選擇規格值。例如,針對用于家用電器的電池規格值大約是2至4小時,針對用于運輸應用的電池,規格值可以最高達8小時。這導致用于充電周期的持續時間中的凈有效平均充電電流的規格。此外,為了最大化和/或增加電池/電池單元的循環壽命,可以期望以下述方式給電池/電池單元充電,(i)以較低電流給電池/電池單元充電和/或(ii)在充電周期內或者充電周期之間(例如,各個充電信號或者充電包之間)設置其中沒有電荷被施加到電池/電池單元或者注入到電池/電池單元中的休息期。由此,在某些方面,本專利技術的充電電路系統實現下述自適應技術該自適應技術設法(i)最小化和/或減少電池/電池單元的總充電時間和(ii)(通過,例如,最小化和/或降低充電操作的老化機構)最大化和/或增加電池/電池單元的循環壽命。本專利技術還涉及估計、測量、計算、評估和/或確定電池/電池單元的特性或者參數的技術或者方法,該電池/電池單元的特性或者參數包括例如電池/電池單元的端電壓(和/或端電壓的變化)、電池/電池單元的充電狀態(和/或充電狀態的變化)和/或電池/電池單元的弛豫時間(和/或弛豫時間的變化)、電池/電池單元的健康狀態(和/或健康狀態的變化)。特別地,代表電池/電池單元的特性或者參數(例如,充電狀態、弛豫時間、阻抗、健康狀態和/或端電壓)的數據會取決于溫度。因此在以下討論中基于這樣的理念,關于用于自適應地給電池充電的電路系統和技術,將暗示會存在對溫度的依賴。同樣地,盡管以下未必會提到溫度,但是這樣的數據會取決于電池的溫度。·
    技術實現思路
    本文中描述和示出了許多專利技術。本專利技術既不限于任何單一方面或其實施方式,也不限于這樣的方面和/或實施方式的任何組合和/或排列。此外,本專利技術的各個方面和/或其實施方式中的每個可以被單獨使用或者結合本專利技術的其他方面和/或其實施方式中的一個或更多個來使用。為了簡潔起見,本文中將不分別討論這些排列與組合中的許多排列與組合。重要地,本概述可能不反映由本申請或者本申請的延續/分案申請中的權利要求所保護的專利技術或者不與由本申請或者本申請的延續/分案申請中的權利要求所保護的專利技術相互關聯。即使在本概述反映由本申請的權利要求保護的專利技術或者與由本申請的權利要求保護的專利技術相互關聯的情況下,本概述也不會窮盡本專利技術的范圍。 在第一原理方面中,本專利技術致力于自適應地給電池充電的方法,其中,電池包括至少兩個端子,該方法包括將充電信號施加到電池的端子,其中,充電信號包括多個充電包(charge packet),其中,每個充電包包括至少一個脈沖(例如,至少一個充電脈沖或者至少一個放電脈沖)。該方法還包括測量電池的端子處的電壓以及確定代表電池的弛豫時間的數據,其中,弛豫時間是下述(i)與(ii)之間的時間量(i)與(a)充電信號的充電包中的至少一個脈沖的結束和/或(b)由于充電包中的至少一個脈沖造成的在電池的端子處的電壓的變化的峰值對應的時間,(ii)與電池/電池單元的端子處的電壓衰減到至少預定電壓(例如,小于或者等于由于充電包的至少一個脈沖造成的在電池的端子處的電壓的變化的峰值的5%或者10%的電壓)時對應的時間。方法基于或者使用代表弛豫時間的數據來適應性修改充電信號的一個或更多個特性。在該方面的一個實施方式中,方法還包括確定弛豫時間是否在預定范圍之內和/或是否大于預定值,并且其中,所述適應性修改充電信號的一個或更多個特性還包括當弛豫時間超出預定范圍和/或大于預定值時適應性修改充電信號的一個或更多個特性。在這里,預定范圍和/或預定值可以在電池充電期間根據電池的充電狀態和/或電池的健康狀態的變化而動態地變化。在另一個實施方式中,所述基于或者使用代表弛豫時間的數據來適應性修改充電信號的一個或更多個特性還包本文檔來自技高網
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    【技術保護點】

    【技術特征摘要】
    【國外來華專利技術】2010.05.21 US 61/346,953;2010.06.24 US 61/358,384;1.一種自適應地給電池充電的方法,其中,所述電池包括至少兩個端子,所述方法包括 將充電信號施加到所述電池的所述端子,其中,所述充電信號包括多個充電包,其中,每個充電包包括至少一個脈沖; 測量所述電池的所述端子處的電壓; 確定代表所述電池的弛豫時間的數據,其中,所述弛豫時間是下述(i)與(ii)之間的時間量(i)與(a)所述充電信號的充電包中的所述至少一個脈沖的結束和/或(b)由于所述充電包中的所述至少一個脈沖造成的在所述電池的所述端子處的電壓的變化的峰值對應的時間,(ii)與所述電池/電池單元的所述端子處的所述電壓衰減到至少預定電壓時對應的時間;以及 基于或者使用代表所述弛豫時間的數據來適應性修改所述充電信號的一個或更多個特性。2.根據權利要求I所述的方法,其中,所述預定電壓是小于或者等于由于所述充電包中的所述至少一個脈沖造成的在所述電池的所述端子處的電壓的變化的峰值的10%的電壓。3.根據權利要求I所述的方法,其中,所述預定電壓是小于或者等于由于所述充電包中的所述至少一個脈沖造成的在所述電池的所述端子處的電壓的變化的峰值的5%的電壓。4.根據權利要求I所述的方法,還包括 確定所述弛豫時間是否在預定范圍之內和/或大于預定值;以及其中,所述適應性修改所述充電信號的一個或更多個特性還包括當所述弛豫時間超出所述預定范圍和/或大于所述預定值時,適應性修改所述充電信號的一個或更多個特性。5.根據權利要求4所述的方法,其中,所述預定范圍和/或所述預定值在所述電池充電期間根據所述電池的充電狀態和/或所述電池的健康狀態的變化而動態地變化。6.根據權利要求I所述的方法,其中,所述基于或者使用代表所述弛豫時間的數據來適應性修改所述充電信號的一個或更多個特性包括改變所述多個充電包中的時間連續的充電包中的脈沖之間的時間量。7.根據權利要求I所述的方法,其中,所述基于或者使用代表所述弛豫時間的數據來適應性修改所述充電信號的一個或更多個特性包括改變所述多個充電包中的一個充電包中的至少一個脈沖的幅度和/或持續時間。8.根據權利要求I所述的方法,其中,所述將充電信號施加到所述電池的所述端子還包括施加多個充電包,其中,每個充電包包括至少一個充電脈沖和至少一個放電脈沖。9.根據權利要求8所述的方法,其中,每個充電包還包括在每個充電包中的最終脈沖終結處的休息期,并且所述方法還包括基于代表所述弛豫時間的數據來適應性修改(i)每個充電包中的至少一個充電脈沖和/或至少一個放電脈沖的幅度和/或脈沖寬度以及(ii)所述休息期的時間長度。10.一種自適應地給電池充電的方法,其中,所述電池包括至少兩個端子,所述方法包括將充電信號施加到所述電池的所述端子,其中,所述充電信號包括多個充電包,其中,每個充電包包括至少一個脈沖; 測量所述電池的所述端子處的電壓; 確定代表所述電池的第一弛豫時間的數據,其中,所述第一弛豫時間是下述(i)與(ii)之間的時間量(i)與(a)所述充電信號的第一充電包中的所述至少一個脈沖的結束和/或(b)由于所述第一充電包中的所述至少一個脈沖造成的在所述電池的所述端子處的電壓的變化的峰值對應的時間,(ii)與所述電池/電池單元的所述端子處的所述電壓衰減到至少第一預定電壓時對應的時間; 確定代表所述電池的第二弛豫時間的數據,其中,所述第二弛豫時間是下述(i)與(ii)之間的時間量(i)與(a)所述充電信號的第二充電包中的所述至少一個脈沖的結束和/或與(b)由于所述第二充電包中的所述至少一個脈沖造成的在所述電池的所述端子處的電壓的變化的峰值對應的時間,(ii)與所述電池/電池單元的所述端子處的所述電壓衰減到至少第二預定電壓對應的時間;以及 基于或者使用代表所述第一弛豫時間和所述第二弛豫時間的數據來適應性修改所述充電信號的一個或更多個特性。11.根據權利要求10所述的方法,其中,所述第一預定電壓是小于或者等于由于所述第一充電包中的所述至少一個脈沖造成的在所述電池的所述端子處的電壓的變化的峰值的10%的電壓。12.根據權利要求10所述的方法,其中,所述第一預定電壓是小于或者等于由于所述第一充電包中的所述至少一個脈沖造成的在所述電池的所述端子處的電壓的變化的峰值的5%的電壓。13.根據權利要求10所述的方法,其中,所述第二預定電壓是在所述第二充電包之后并且在充電信號沒有施加到所述電池的情況下恒定或者基本恒定的電壓。14.根據權利要求10所述的方法,其中,所述第二預定電壓是大于由于所述第二充電包中的所述至少一個脈沖造成的在所述電池的所述端子處的電壓的變化的峰值的50%的電壓。15.根據權利要求10所述的方法,其中,所述第二預定電壓是下述電壓在該電壓處能夠基于或者使用在所述電池的所述端子處的電壓的衰減的形式、形狀和/或比率來確定所述第二弛豫時間,在所述電池的所述端子處的電壓的衰減是由于所述第二充電包中的所述至少一個脈沖造成的。16.根據權利要求10所述的方法,還包括 確定所述第一弛豫時間是否在第一預定范圍之內和/或大于第一預定值;以及 其中,所述適應性修改所述充電信號的一個或更多個特性還包括當所述第一弛豫時間超出所述第一預定范圍和/或大于所述第一預定值的時,適應性修改所述充電信號的一個或更多個特性。17.根據權利要求16所述的方法,其中,所述第一預定范圍和/或所述第一預定值在所述電池充電期間根據所述電池的充電狀態和/或所述電池的健康狀態的變化而動態地變化。18.根據權利要求10所述的方法,還包括確定所述第二弛豫時間是否在第二預定范圍之內和/或大于第二預定值;以及 其中,所述適應性修改所述充電信號的一個或更多個特性還包括當所述第二弛豫時間超出所述第二預定范圍和/或大于所述第二預定值時,適應性修改所述充電信號的一個或更多個特性。19.根據權利要求18所述的方法,其中,所述第二預定范圍和/或所述第二預定值在所述電池充電期間根據所述電池的充電狀態和/或所述電池的健康狀態的變化而動態地變化。20.根據權利要求10所述的方法,其中,所述確定代表所述電池的第二弛豫時間的數據包括確定所述電池的過電位。21.根據權利要求20所述的方法,還包括 確定所述所述電池的所述過電位是否在第二預定范圍之內和/或大于第二預定值;以及 其中,所述適應性修改所述充電信號的一個或更多個特性還包括當所述過電位超出所述第二預定范圍和/或大于所述第二預定值時,適應性修改所述充電信號的一個或更多個特性。22.根據權利要求21所述的方法,其中,所述第二預定范圍和/或所述第二預定值在所述電池充電期間根據所述電池的充電狀態和/或所述電池的健康狀態的變化而動態地變化。23.根據權利要求10所述的方法,其中,基于或者使用代表所述第一弛豫時間的數據來適應性修改所述充電信號的一個或更...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:納迪姆·馬盧夫,達尼亞·甘圖斯弗雷德·伯科威茨,
    申請(專利權)人:奇諾沃公司
    類型:
    國別省市:

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