对电池/电池胞元进行自适应充电的方法和电路技术

本发明专利技术在一个方面涉及用于在充电操作期间对电池的端子施加充电脉冲的技术和/或电路，测量响应于第一充电脉冲的电池的多个电压，确定电池的充电脉冲电压(CPV)，其中，充电脉冲电压是响应于第一充电脉冲的峰电压，判断电池的CPV是否在预定范围内或者大于预定上限值，如果CPV在预定范围外或者大于预定上限值，则适配充电包的一个或更多个特征。

【技术实现步骤摘要】
对电池/电池胞元进行自适应充电的方法和电路
本专利技术涉及对电池/电池胞元进行自适应充电的方法和电路。特别地，在一个方面，本专利技术涉及使用表示充电脉冲电压(CPV)或CPV的变化的数据，对电池/电池胞元进行自适应充电的技术和/或电路。CPV的特征可以在于(i)在电池/电池胞元的端子处测量的响应于充电脉冲的峰电压和/或(ii)在电池/电池胞元的端子处测量的响应于充电脉冲的实质峰电压(即在峰电压的5-10%内)。在一个实施例中，自适应充电技术和/或电路结合特定限制或要求(下面将描述)使用和/或利用该数据，以改变、调节、控制和/或变更对电池/电池胞元的端子施加的包括其特征(例如包括充电和/或放电信号(如果有)的形状、其幅值、其持续时间、其占空比和/或休息时间段(如果有))的充电电流信号。特别地，在某些实施例中，与实现自适应充电电路和技术相关的两个考虑包括(i)最小化和/或减少电池/电池胞元的总充电时间以及(ii)最大化和/或增大电池/电池胞元的循环寿命。这里，根据本专利技术的特定方面的自适应充电电路实现如下自适应技术，该自适应技术寻求(i)最小化和/或减少电池/电池胞元的总充电时间以及(ii)最大化和/或增大电池/电池胞元的循环寿命(例如通过最小化和/或减小充电操作的劣化机制)。附图说明在下面的详细描述的过程中，对附图进行参考。这些图示出了本专利技术的不同方面，其中在适当的情况下在不同的图中示出相似的结构、部件、材料和/或元素的附图标记被相似地标出。应当理解，也构思了除了具体示出的之外的、这些结构、部件和/或元素的各种组合，并且其在本专利技术的范围内。此外，这里描述并图示了许多专利技术。本专利技术既不限于任何单个方面和其实施例，也不限于这些方面和/或实施例的任意组合和/或置换。此外，可以单独或者与本专利技术的其它方面和/或其实施例中的一个或更多个组合使用本专利技术的各方面和/或其实施例中的每个。为了简短起见，这里不分开讨论和/或图示某些置换和组合。图1A-1C图示了根据本专利技术的某些实施例的至少某些方面的与电池/电池胞元结合的示例性自适应充电电路的框图表示，其中，图1B包括耦合到控制电路的分立存储器，并且图1C图示了与适配、调节和/或控制对电池/电池胞元施加或注入到电池/电池胞元中的电荷或电流的一个或更多个特征结合，访问用于存储由控制电路使用的一个或更多个预定范围的存储器，使得响应于该电荷或电流的电池/电池胞元的端子处的电压的改变，在充电或再充电序列、操作或循环期间，在预定范围内和/或在预定值以下的外部电路；图1D和1E以框图形式图示了根据本专利技术的某些实施例的至少某些方面的与电池/电池胞元(其可以包括两个端子(例如正和负端子))结合的示例性自适应充电电路，其中，在本实施例中，充电电路可以包括电压源和/或电流源，并且监视电路可以包括电压和/或电流传感器(例如电压计和/或电流计)；图2A-2D图示了示例性波形，这些示例性波形图示了示例性充电技术的多个示例性充电信号和放电信号，其中，这些充电信号通常可以随着在充电或再充电序列、操作或循环期间电池/电池胞元的端子电压增大，根据预定速率和/或模式(例如渐近、线性或二次)减小(参见图2B和2D)；特别地，充电或再充电序列、操作或循环可以包括充电信号(其整体向电池/电池胞元中注入或施加电荷)和放电信号(其整体从电池/电池胞元中移除电荷)；图3A-3N图示了充电和放电信号(其在图2A-2D中示例性地图示)的示例性充电和/或放电包，其中，这些充电和放电包可以包括一个或更多个充电脉冲和一个或更多个放电脉冲；特别地，在一个实施例中，图2A-2D的每个充电信号可以包括多个包(例如大约100至大约50000个包)，并且在一个实施例中，每个包可以包括多个充电脉冲、放电脉冲和休息时间段；特别地，脉冲可以是任意形状的(例如矩形、三角形、正弦或正方形)；在一个示例性实施例中，包的充电和/或放电脉冲可以包括大约1ms至大约500ms之间的持续时间，优选小于50ms；此外，如下面详细讨论的，充电和放电脉冲的特征中的一个、一些或全部(例如脉冲幅值、脉冲宽度/持续时间和脉冲形状)是经由充电电路可编程和/或可控的，其中，正和/或负脉冲的幅值在包内可以变化(并且是可编程和/或可控的)，休息时间段的持续时间和/或定时在包内可以变化(并且是可编程和/或可控的)，和/或另外，这些脉冲在包内可以相等或不相等地间隔开；充电脉冲、放电脉冲和休息时间段的组合可以是重复的，由此形成可以重复的包；脉冲、脉冲特征、时间段、包和信号特征的所有组合或置换以及配置旨在落在本专利技术的范围内；图4A和4B图示了电池/电池胞元对充电周期的多个充电脉冲的响应，其中，可以对电池/电池胞元的一个或更多个CPV(其响应于对电池/电池胞元施加的充电脉冲)进行分析，以判断是否在充电或再充电序列、操作或循环期间，调节、适配、改变和/或控制对电池/电池胞元施加或注入到电池/电池胞元中的电荷或电流的一个或更多个特征；图4C和4D图示了电池/电池胞元对充电周期的多个连续或不连续充电脉冲的响应，其中，可以对电池/电池胞元的CPV的改变(其中，每个CPV与对电池/电池胞元施加的充电脉冲相关联)进行分析，以判断是否在充电或再充电序列、操作或循环期间，调节、适配、改变和/或控制对电池/电池胞元施加或注入到电池/电池胞元中的电荷或电流的一个或更多个特征；图5A、5C和5E是根据本专利技术的某些方面的基于或使用响应于充电脉冲(在一个实施例中，其可以包含在充电和/或放电包中，其中，这些包可以包括一个或更多个充电脉冲(并且还可以包括一个或更多个放电脉冲))的电池/电池胞元的CPV，确定、适配和/或控制充电电流的特征的示例性处理的流程图；其中，该充电技术和/或电路适配、调节和/或控制对电池/电池胞元施加或注入到电池/电池胞元中的电荷或电流的一个或更多个特征，使得电池/电池胞元的CPV响应于后续充电包(i)在充电或再充电序列、操作或循环期间，小于预定上限值和/或在预定范围内(图5A)，和/或(ii)在充电或再充电序列、操作或循环期间，大于预定下限值和/或在预定范围内(图5C)，和/或(iii)在充电或再充电序列、操作或循环期间，小于预定上限值并且大于预定下限值(图5E)；图5B、5D和5F是根据本专利技术的某些方面的基于或使用响应于多个充电脉冲(在一个实施例中，其可以包含在多个充电和/或放电包中，其中，这些包可以包括一个或更多个充电脉冲(并且还可以包括一个或更多个放电脉冲))的电池/电池胞元的CPV的改变，确定、适配和/或控制充电电流的特征的示例性处理的流程图；其中，该充电技术和/或电路适配、调节和/或控制对电池/电池胞元施加或注入到电池/电池胞元中的电荷或电流的一个或更多个特征，使得电池/电池胞元的两个或更多个CPV之间的这种改变响应于后续充电包，在充电或再充电序列、操作或循环期间，(i)小于预定上限值并且在预定范围内(图5B)，(ii)大于预定下限值并且在预定范围内(图5D)，和/或(iii)小于预定上限值并且大于预定下限值(图5F)；尤其是，充电脉冲可以是充电周期的连续或非连续脉冲，和/或包含在连续或非连续的充电或放电包中；图6A图示了具有提供电池/电池胞元的示例性端子电压响应的充电脉冲的示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对电池自适应地充电的方法，其中，所述电池包括至少两个端子，所述方法包括：对所述电池的所述端子施加充电信号，其中，所述充电信号包括多个充电包，其中，第一充电包包括第一充电脉冲；测量响应于所述第一充电脉冲的多个端子电压，其中，每个端子电压是所述电池的所述端子之间的电压；确定所述电池的充电脉冲电压CPV，其中，所述充电脉冲电压是响应于所述第一充电脉冲的峰电压；判断所述电池的所述CPV是否在预定范围内或者大于预定上限值；以及如果所述CPV在所述预定范围外或者大于预定上限值，则适配在时间上在所述第一充电包之后的所述充电信号的第二充电包的一个或更多个特征，其中，所述预定范围和/或所述预定上限值在所述电池的充电期间、根据所述电池的充电状态的改变而改变。

【技术特征摘要】
2012.09.25 US 13/626,6051.一种对电池自适应地充电的方法，其中，所述电池包括至少两个端子，所述方法包括：对所述电池的所述端子施加充电信号，其中，所述充电信号包括多个充电包，其中，第一充电包包括第一充电脉冲；测量响应于所述第一充电脉冲的多个端子电压，其中，每个端子电压是所述电池的所述端子之间的电压；确定所述电池的充电脉冲电压CPV，其中，所述充电脉冲电压是响应于所述第一充电脉冲的峰电压；判断所述电池的所述CPV是否在预定范围内或者大于预定上限值；以及如果所述CPV在所述预定范围外或者大于预定上限值，则适配在时间上在所述第一充电包之后的所述充电信号的第二充电包的一个或更多个特征，其中，所述预定范围和/或所述预定上限值在所述电池的充电期间、根据所述电池的充电状态的改变而改变。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定范围和/或所述预定上限值根据所述电池的健康状态的改变而改变。3.根据权利要求1所述的方法，其中，适配所述第二充电包的一个或更多个特征包括：改变所述第二充电包的至少充电脉冲的幅值。4.根据权利要求1所述的方法，其中，适配所述第二充电包的一个或更多个特征包括：使用表示所述电池的所述CPV的量的数据，来改变所述第二充电包的至少充电脉冲的幅值。5.根据权利要求1所述的方法，其中，适配所述第二充电包的一个或更多个特征包括：改变所述第二充电包的至少充电脉冲的持续时间。6.根据权利要求1所述的方法，还包括：判断所述电池的所述CPV是否小于预定下限值；以及如果所述电池的所述CPV小于预定下限值，则适配所述第二充电包的一个或更多个特征。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二充电包紧接在所述第一充电包之后。8.根据权利要求1所述的方法，其中，与所述电池的第一充电状态相对应的预定范围和/或预定上限值大于与所述电池的第二充电状态相对应的预定范围和/或预定上限值，其中，所述电池的所述第一充电状态小于所述电池的所述第二充电状态。9.一种对电池自适应地充电的方法，其中，所述电池包括至少两个端子，所述方法包括：对所述电池的所述端子施加充电信号，其中，所述充电信号包括多个充电包，其中，第一充电包包括第一充电脉冲，并且第二充电包包括第二充电脉冲；测量响应于所述第一和第二充电脉冲的多个端子电压，其中，每个端子电压是所述电池的所述端子之间的电压；确定所述电池的第一充电脉冲电压CPV，其中，所述第一CPV是响应于所述第一充电脉冲的峰电压；确定所述电池的第二充电脉冲电压CPV，其中，所述第二CPV是响应于所述第二充电脉冲的峰电压；确定所述第一CPV和所述第二CPV之间的改变；以及如果所述第一CPV和所述第二CPV之间的改变在预定范围外或者大于预定上限值，则适配第三充电包的一个或更多个特征。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗雷德·伯科威茨，达尼亚·甘图斯，纳迪姆·马卢夫，克里斯蒂娜·皮博迪，
申请(专利权)人：奇诺沃公司，
类型：发明
国别省市：美国;US