用于可再充电电池单体的快速充电的方法和系统技术方案

本公开提供对一个或多个电池单体(601)调整充电电流的方法(300)和系统(600)。所述方法包含：获得(301)多个充电时间段，其中每一充电时间段被定义为在多个不同温度中的一个温度下以预定义的电流对所述一个或多个电池单体充电所需的时间段。确定(302)所述一个或多个电池单体的温度。通过所述多个不同温度中的第一温度所定义的第一充电时间段除以所述多个不同温度中的第二温度所定义的第二充电时间而获得的商来缩放(306)预定电流以获得所述充电电流的量值。以所述量值下的充电电流对所述电池单体充电(307)以在高于室温的温度下更快速地对所述一个或多个电池单体充电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于可再充电电池单体的快速充电的方法和系统相关申请案的交叉引用本公开要求2013年12月4日提交的美国临时专利申请No.61/911,584号和2014年4月28日提交的美国非临时专利申请No.14/262,954的优先权，所述两个专利申请的全部内容以引用方式并入本文中。
本公开总的来说涉及对可再充电电池单体充电，且更具体地说，涉及快速地对可再充电电池单体充电。
技术介绍
例如蜂窝式电话、膝上型计算机、平板计算机、寻呼机和双向无线电装置等便携式电子装置从具有可再充电电池单体的电池取得其便携能力。可再充电电池允许这些装置无论用户去到哪里都被用户随身携带。这些装置中的一个内所设置的典型可再充电电池可在其使用寿命内充电和放电数百次。由于人们日常愈加依赖于其个人电子装置，所以情况更是如此。当可再充电电池的可再充电电池单体内所存储的能量耗尽时，必须将电源附接到可再充电电池所附接到的装置或可再充电电池自身以对电池单体充电。充电需要花费时间。在电池单体系连到充电器的同时，不可被用户随身携带。充电过程花费的时间越长，用户在其能够随身携带其移动装置之前必须等待的时间越长。有利的是具有更快速地对耗尽的可再充电电池单体充电的方法或系统。附图说明图1图示根据本公开的一个或多个实施例而配置的说明性系统。图2图示根据本公开的一个或多个实施例的可再充电电池单体的说明性充电时间与温度。图3图示根据本公开的一个或多个实施例的说明性方法。图4图示根据本公开的一个或多个实施例的说明性充电曲线。图5图示根据本公开的一个或多个实施例的说明性方法的额外步骤。图6图示根据本公开的一个或多个实施例而配置的说明性系统的示意图。图7图示本公开的各种实施例。所属领域的技术人员应了解，附图中的元件是为了简单且清楚起见而说明，且未必按比例绘制。举例来说，附图中的元件中的一些的尺寸可相对于其它元件而被夸示，以帮助改进对本公开的实施例的理解。具体实施方式在详细描述根据本公开的实施例之前，应观察到，实施例主要在于与根据本公开的一个或多个实施例快速地对可再充电电池单体充电相关的方法步骤和设备组件的组合。流程图中的任何过程描述或方框应被理解为表示包含用于实施该过程中的特定逻辑功能或步骤的一个或多个可执行指令的模块、段或代码部分。包含了替代实施方案，且应注意，可取决于所涉及的功能性按照与所示出或论述的次序不同的次序(包含基本上同时或按相反次序)执行功能。因此，在适当时，设备组件和方法步骤在附图中由常规符号表示，附图仅仅示出了与理解本公开的实施例有关的那些特定细节，以便不因为对受益于本文的描述的所属领域的技术人员将很容易显而易见的细节而混淆本公开。应了解，本文所述的本公开的实施例可包括一个或多个常规处理器和控制一个或多个处理器结合某些非处理器电路实施如本文所述根据温度而快速地对可再充电电池单体充电的部分、大部分、或全部功能的唯一存储的程序指令。非处理器电路可包含(但不限于)无线电接收器、无线电发送器、信号驱动器、时钟电路、电源电路以及用户输入装置。因此，这些功能可被解释为用于根据温度而执行快速充电的方法的步骤。或者，一些或全部功能可由不具有存储的程序指令的状态机实施或实施在一个或多个专用集成电路(ASIC)中，其中每一功能或某些功能的一些组合可被实施为定制逻辑。当然，可使用两种方法的组合。因此，已在本文中描述这些功能的方法和构件。此外，期望的是，尽管可能由例如可用时间、现有技术以及经济上的考虑引起重大努力和许多设计选择，但是当由本文公开的概念和原理指导时，所属领域的技术人员将能够以最少的试验很容易地产生此类软件指令、程序和IC。现详细描述本公开的实施例。参照附图，相似附图标记在全部视图中指示相似部分。如本文的描述和随附权利要求书中所使用，以下术语采用本文中明确相关联的含义，除非上下文另有清楚表示：“一”和“该”的含义包含复数形式的引用，“在……中”的含义包含“在……中”和“在……上”。例如第一和第二、顶部和底部等关系术语可仅用于将一个实体或动作与另一实体或动作相区别，而未必要求或暗示在这些实体或动作之间的任何实际的此种关系或次序。而且，本文中以括号示出的参考标记指示除所论述的附图之外的附图中所示的组件。举例来说，在论述图A的同时谈及装置(10)将表示除图A之外的图中所示的元件10。对具有增加的电力和功能性的便携式电子装置的市场需求正急剧增长。例如移动电话、膝上型计算机、平板装置、媒体播放器、游戏装置、健康监测器、导航装置等便携式电子装置在其计算能力和特征组正增加的同时在物理上正持续变小。因此，在这些装置中的能量的需求正增长的同时，其减小的大小限制了内部可再充电电池有多大。如上所述，缩短的充电时间将是有利的。然而，在充电系统中，通常存在能量密度(即，电池单体可存储多少能量)与可对电池单体充电的最大速率之间的权衡。因此，相比仅在单个充电循环上仅操作六个小时的平板，通常花费较长时间来对可在单个充电循环上操作平板持续十个小时的电池充电。这给同时想要较短充电时间和较长电池寿命的设计者产生难题。大多数现代便携式电子装置将基于锂的电池单体用于操作。锂离子技术是在许多移动装置中普遍使用的流行的可再充电电池单体技术。以每单位体积的能量(瓦时/升)为单位而测量的锂离子电池单体的能量密度高度取决于电池单体内所设置的阳极和阴极的活性材料涂层的密度。阳极和阴极上的较高密度涂层通常增大电池单体的能量密度。然而，当涂层密度增大时，电池单体的内部阻抗也增大。高密度涂层在电池单体内导致较高阻抗。较高阻抗限制电池单体的最大充电和放电速率能力。此外，此增大的阻抗可还对循环寿命和热稳定性具有负面影响。当高能量密度的电池单体以高于其额定电流的电流充电或放电时，阳极电位可降到允许活性锂电镀在阳极上的级别。锂与电池单体的电解质反应，从而在阳极上形成盐沉积物，进而被截留，这转而导致容量衰退和缩短的循环寿命。所造成的电镀还可损坏电池单体的操作可靠性。试验测试已确定锂离子电池单体的内部阻抗随着温度提高而减小。从电气观点来看，这与一般预期相反，其中在一般预期中，导电元件具有随着温度升高而增大(而不是减小)的阻抗。(超导体被冷却而不是被加热。)在某些情形下，本公开的实施例使用此减小的阻抗来缩短充电时间。本公开的实施例通过利用温度对阻抗的影响来缩短锂离子电池单体的充电时间。然而，仅在某些情形下，下文所公开的方法和系统是如此，而不随着充电速率增大而负面地影响循环寿命。在一个实施例中，一种缩短充电时间的方法包含在高于预定温度的某些温度下选择性地增大充电电流，其中在一个实施例中，预定温度是室温。在一个实施例中，一种对一个或多个电池单体调整充电电流的方法包括获得多个充电时间段。在一个实施例中，每一充电时间段被定义为在多个不同温度中的一个温度下以预定义的电流对一个或多个电池单体充电所需的时间段。在一个实施例中，预定义的电流是“1-C”速率。“C”速率因与电池单体的容量相关而表示充电电流。在电池单体具有以毫安时为单位的额定容量时，其“1-C”速率将为容量测量值的毫安数。举例来说，1600毫安时的可再充电电池单体具有1600毫安(即，1.6安)的1-C速率。0.5-C速率将为800毫安。2-C速率将为3.2安，诸如此类。在一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种调整一个或多个电池单体的充电电流的方法，包括：获得多个充电时间段，每一充电时间段被定义为在多个不同温度中的一个温度下以预定义的电流对所述一个或多个电池单体充电所需的时间段；利用温度传感器来确定所述一个或多个电池单体的温度；利用一个或多个处理器，通过所述多个不同温度中的第一温度所定义的第一充电时间段除以所述多个不同温度中的第二温度所定义的第二充电时间段而获得的商，来缩放所述预定义的电流，以获得所述充电电流的量值，其中所述多个不同温度中的所述第二温度比所述多个不同温度中的所述第一温度更接近所述温度；以及利用所述一个或多个处理器，来导致电流调节器以处于所述量值的所述充电电流对所述一个或多个电池单体充电。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.04 US 61/911,584;2014.04.28 US 14/262,9541.一种调整一个或多个电池单体的充电电流的方法，包括：获得多个充电时间段，每一充电时间段被定义为在多个不同温度中的一个温度下以预定义的电流对所述一个或多个电池单体充电所需的时间段；利用温度传感器来确定所述一个或多个电池单体的温度；利用一个或多个处理器，通过所述多个不同温度中的第一温度所定义的第一充电时间段除以所述多个不同温度中的第二温度所定义的第二充电时间段而获得的商，来缩放所述预定义的电流，以获得所述充电电流的量值，其中所述多个不同温度中的所述第二温度比所述多个不同温度中的所述第一温度更接近所述温度；以及利用所述一个或多个处理器，来导致电流调节器以处于所述量值的所述充电电流对所述一个或多个电池单体充电，其中，所述一个或多个电池单体的内部阻抗随着温度提高而减小。2.根据权利要求1所述的方法，所述预定义的电流是1-C速率，其中，所述C速率因与所述一个或多个电池单体的容量相关而表示充电电流。3.根据权利要求1所述的方法，所述多个不同温度中的所述第一温度小于所述多个不同温度中的所述第二温度。4.根据权利要求3所述的方法，所述多个不同温度中的所述第一温度介于0与30摄氏度之间。5.根据权利要求1所述的方法，还包括：利用可操作的所述一个或多个处理器来计算所述商。6.根据权利要求1所述的方法，还包括：利用所述温度传感器来再次确定所述一个或多个电池单体的另一温度；利用所述一个或多个处理器，将所述预定义的电流与另一商再次相乘以获得所述充电电流的另一量值，所述另一商是所述第一充电时间段除以所述多个不同温度中的第三温度所定义的第三充电时间段而获得的，其中所述多个不同温度中的所述第三温度比所述多个不同温度中的所述第二温度更接近所述另一温度；以及利用所述一个或多个处理器，来导致所述电流调节器将所述充电电流从所述量值调整到所述另一量值。7.根据权利要求1所述的方法，仅在所述多个不同温度中的所述第一温度小于所述温度时发生所述导致。8.根据权利要求1所述的方法，还包括：监测所述一个或多个电池单体所经历的循环的数目；以及根据所述循环的数目来调整所述商。9.根据权利要求8所述的方法，所述监测包括：利用所述一个或多个电池单体的累积充电或累积放电中的一个，来估计所述循环的数目。10.根据权利要求1所述的方法，还包括：将所述多个充电时间段存储在能够与所述一个或多个处理器一起操作的存储器中。11.根据权利要求1所述的方法，还包括：当所述一个或多个电池单体的电压超过...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯赛因·马利基，杰森·N·霍华德，
申请(专利权)人：谷歌技术控股有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US