用于延长电池的循环寿命的机制制造技术

描述了一种用于延长电池单元的循环寿命的装置，其中，所述装置包括：监测器，所述监测器用于随时间推移监测电池单元降级速率；比较器，所述比较器用于将所述降级速率与阈值进行比较；以及逻辑，所述逻辑用于在所述降级速率越过所述阈值时调节所述电池单元的一个或多个充电参数。描述了一种方法，所述方法包括：随时间推移监测电池单元降级速率；将所述降级速率与阈值进行比较；以及在所述降级速率越过所述阈值时调节所述电池单元的一个或多个充电参数。描述了一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质具有存储在其上的机器可执行指令，所述机器可执行指令当被执行时使一个或多个处理器执行以上所述的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于延长电池的循环寿命的机制优先权声明本申请要求于2014年12月16日提交的题为“MECHANISMFOREXTENDINGCYCLELIFEOFABATTERY(用于延长电池的循环寿命的机制)”的美国专利申请序列号14/572,757的优先权，并且所述申请以其全文通过引用结合。
技术介绍
电池单元循环寿命(即充电/放电循环数)是若干因素的函数。电池单元成分的性质和纯度是制造环境的遗留结果，并由此是使用电池单元的设备无法改变的降级(degradation)因子的遗留结果。然而，在操作中处理电池单元的方式也影响电池单元的循环寿命。电池单元数据表设定电池单元的操作参数。电池管理系统应当确保在电池单元的数据表中所指定的限值内操作电池单元。使用电池单元的设备应当确保充电速率适合于电池单元的温度和电压，并且如果温度过高时(在用于便携式电子设备的电池的情况下，这通常意味着超过60摄氏度)应当不允许电池单元放电。电池管理系统无法做到的就是控制它们所经受的物理环境。生活在炎热气候下的用户将不可避免地使其设备经受高温(在这种高温情况下电池单元中的化学副反应使其降级)，因此降低了电池单元的循环寿命。附图说明通过以下给出的详细描述及通过本公开的各实施例的附图将更全面地理解本公开的实施例，然而，不应当将其认为是将本公开限于特定实施例，而是仅用于解释和理解。图1展示了曲线图，示出了电池单元容量与充电电压之间的关系。图2展示了曲线图，其中，电池容量暴跌或者在一定数量的充电/放电循环之后极度降级。图3展示了根据本公开的一些实施例的曲线图，示出了电池的降级斜率随充电电压的减小而得到改善。图4展示了根据本公开的一些实施例的装置，所述装置用于通过检测降级加速并改变电池的一个或多个参数以降低降级速率来延长电池的循环寿命。图5展示了根据本公开的一些实施例的装置以及具有指令的机器可读介质，所述装置以及具有指令的机器可读介质用于通过检测降级加速并改变电池的一个或多个参数以降低降级速率来延长电池的循环寿命。图6展示了根据本公开的一些实施例的方法的流程图，所述方法用于通过检测降级加速并改变电池的一个或多个参数以降低降级速率来延长电池的循环寿命。图7展示了根据本公开的一些实施例的智能设备或计算机系统或SoC(片上系统)，所述智能设备或计算机系统或SoC具有装置和/或具有指令的机器可读介质，所述装置和/或具有指令的机器可读介质用于通过检测降级加速并改变电池的一个或多个参数以降低降级速率来延长电池的循环寿命。具体实施方式通常认为锂离子(Li离子)电池单元可通过超快速地对其充电或放电而耗尽。当然，快速充电看起来最不利于电池单元。因此，相反地，慢速充电可能有望增加电池单元的循环寿命。将电池单元充电至小于其最大充电终止电压(亦被称为充电电压)增加了电池单元的循环寿命。正是出于此原因，混合电动车辆常常使用例如在电池充电状态的40％到60％之间的窗口，从而使得可以随着最小化的单元降级在一天对电池进行多次充电和放电。图1展示了曲线图100，示出了电池单元容量与充电电压之间的关系。此处，x轴为以伏特(V)为单位的充电电压，并且y轴为以百分比(％)为单位的电池单元的容量。随着充电电压增加到阈值(在此示例中，3.70V之上)之上，存储在电池单元中的能量增加。而且，减小充电电压降低了存储在电池单元中的能量。例如，将充电电压降低0.05V导致以安培小时(Ah)为单位测量的容量的大约4％、以及以瓦特小时(Wh)为单位测量的大约5％的损耗。以Wh为单元测量的更大损耗的一个原因是：除毫安培小时(mAh)容量之外，平均电池单元电压下降。Li离子电池可能不会以均匀的速率劣化。甚至来自同一生产批次的电池单元可能在循环时(即在充电和放电时)表现不同。一些电池单元表现出测量的、恒定的降级速率。其他的电池单元表现出随着电池单元的老化而劣化的降级速率。图2展示了曲线图200，其中，电池容量暴跌或者在一定数量的充电/放电循环之后极度降级。此处，x轴为充电/放电循环的数量，并且y轴为以mAh为单位的单元的单元容量。曲线图200展示了针对四个不同电池单元——单元1、单元2、单元3和单元4的容量滚降。在此示例中，大多数电池单元甚至在300充电和放电循环之后如预期地那样工作，并且然后其容量随更多数量的充电/放电循环急剧减少(即单元的劣化速率急剧增加)。此现象类似于坠落悬崖。在一些实施例中，当对电池单元进行充电和放电时，随着时间的推移对电池单元的劣化速率(降级速率)进行监测。在一些实施例中，当检测到降级加速时，对与电池单元相关联的充电参数进行调节以便降低充电应力。在一些情况下，调节充电参数可能使电池单元花费较长的时间对可以加载的稍微更少的能量进行充电和递送，但是劣化速率被减慢。存在各实施例的许多技术效果。例如，此处讨论的装置和方法使得能够以在合理的时间(例如，大约2小时，典型的便携式电子产品)内将电池完全充满电的速率将新电池充电至高充电电压，以便最小化充电时间并且最大化能量存储。在老化的电池组中，如果检测到加速降级，则可以保留长期的能量存储能力。可以通过牺牲充电时间或短期容量来缓解加速的降级。此处讨论的装置和方法通过提供通过调节充电参数(例如，通过调节充电电流和/或充电电压)达到循环寿命目标的机制使得具有有限循环寿命的新技术电池用于更长的时间。此处讨论的各实施例还延长了电池组的有用寿命，从而引起更少的替换并且确保电池组符合其广告宣传的、指定的且保证的寿命。此处讨论的一些实施例还使得能够更快速地进行充电，而无需担心更快速的充电操作使得达到电池寿命的保证失败。一个优点是仅针对单元(也许由于其操作环境)使得性能权衡已经发展了更快节奏的降级。通过对各实施例的讨论，其他技术效果将是明显的。在以下描述中，讨论到许多细节以便提供对本公开的实施例的更透彻的解释。然而，对本领域技术人员而言将明显的是，可以在没有这些特定细节的情况下实践本公开的实施例。在其他实例中，采用框图形式、而非详细地示出了公知结构和设备，以避免模糊本公开的实施例。注意的是，在实施例的对应附图中，以线条表示信号。一些线条可能更粗，以指示更多的组成信号路径，和/或在一个或多个端处具有箭头，以指示主要信息流方向。这种指示并非旨在是限制性的。相反，这些线条与一个或多个示例性实施例结合使用以促进易于理解电路或逻辑单元。如由设计需要或偏好决定的，任何表示的信号实际上可以包括可以在任一方向上行进的一个或多个信号，并且可以利用任何合适类型的信号方案来实现。贯穿本说明书并且在权利要求书中，术语“连接”意指连接的物之间的直接电连接或无线连接，无需任何中间设备。术语“耦合”意指连接的物之间的直接电连接或无线连接、或者通过一个或多个无源或有源中间设备的间接连接。术语“电路”意指一个或多个无源和/或有源部件，所述一个或多个无源和/或有源部件被安排成用于彼此协作以提供期望的功能。术语“信号”意指至少一个电流信号、电压信号或数据/时钟信号。“一个(a)”、“一种(an)”以及“所述”的意义包括复数的指代。“内(in)”的意义包括“内”和“上”。术语“缩放”通常指将设计(简图及布局)从一种处理技术转换为另一种处理技术并且随后在布局区域中减小。术语“缩放”通常还指缩小相同技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器可读存储介质，具有存储在所述机器可读存储介质上的机器可执行指令，所述机器可执行指令当被执行时使一个或多个机器执行操作，所述操作包括：随时间推移监测电池单元的降级速率；将所述降级速率与阈值进行比较；以及当所述降级速率越过所述阈值时，调节所述电池单元的一个或多个充电参数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.16 US 14/572,7571.一种机器可读存储介质，具有存储在所述机器可读存储介质上的机器可执行指令，所述机器可执行指令当被执行时使一个或多个机器执行操作，所述操作包括：随时间推移监测电池单元的降级速率；将所述降级速率与阈值进行比较；以及当所述降级速率越过所述阈值时，调节所述电池单元的一个或多个充电参数。2.如权利要求1所述的机器可读存储介质，具有存储在所述机器可读存储介质上的机器可执行指令，所述机器可执行指令当被执行时使所述一个或多个机器执行操作，所述操作包括：当所述降级速率保持基本相同时，将所述一个或多个充电参数维持在所述一个或多个充电参数的当前值处。3.如权利要求1所述的机器可读存储介质，其中，将所述降级速率与阈值进行比较包括：对多个充放电循环的所述降级速率的平均值进行比较。4.如权利要求1所述的机器可读存储介质，其中，调节所述一个或多个充电参数包括：减小充电电流。5.如权利要求1所述的机器可读存储介质，其中，调节所述一个或多个充电参数包括：减小充放电电压。6.如权利要求1所述的机器可读存储介质，其中，调节所述一个或多个充电参数包括：减小充电电流，并且减小充放电电压。7.如权利要求1所述的机器可读存储介质，其中，所述阈值是可编程阈值。8.如权利要求1所述的机器可读存储介质，其中，所述一个或多个充电参数是以下各项中的至少一项：充电电流；充放电电压；或者充电电流与充放电电压的组合。9.一种装置，包括：监测器，所述监测器用于随时间推移监测电池单元的降级速率；比较器，所述比较器用于将所述降级速率与阈值进行比较；以及逻辑，所述逻辑用于在所述降级速率越过所述阈值时调节所述电池单元的一个或多个充电参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·基茨，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国,US