具有相异特性的电池的并联充电和放电制造技术

本文描述的技术提供了一种带有具有相异充电特性的至少两个电池的设备，该至少两个电池被并联连接并共享单个充电节点。该设备进一步包括在单个充电节点和这两个相异电池中的第一电池之间的充电路径中的可调电阻、以及充电控制电路系统，该充电控制电路系统基于检测到的电池参数来动态地确定第一电池的充电速率，并控制该可调电阻按所确定的充电速率来对第一电池充电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有相异特性的电池的并联充电和放电背景在电子设备中包括多个电池是增大运行时容量的一种方法。如果并联连接的电池具有等同的充电特性(例如，总容量和在任何给定时间点的相对充电状态)，则电池可被串联(以增加电压电平)或并联(以保持相同的电压电平但增加总容量)连接并被允许以基本上等同的速率来充电和放电。然而，如果所选电池具有相异充电特性，则电池寿命保持可能取决于电池在不同充电和/或放电速率下的常规操作。例如，以高于推荐的充电速率为低容量电池充电可导致严重的电池退化。以低于推荐的充电速率为高容量电池充电会增加充电时间，并因此可能限制电池放电期间的性能能力。为了解决上述充电挑战，一些系统在充电期间隔离具有相异充电特性的电池。例如，高容量电池和低容量电池可一次一个地从单个充电器循序地充电，或者可利用诸分开的充电器并联地充电。对电池循序地充电是耗时的，并且存在突然的功率损耗可能使不同电池处于不同充电状态的风险，从而导致一个电池以不安全的速率回充到另一电池中。与循序充电相比，利用不同充电器进行并联充电实现起来是昂贵的，并且在电池充电后被重新连接时可导致在平衡充电方面的复杂性。除了上面所描述的在设计并联电池电路中的充电挑战外，具有相异充电特性的电池可自然地以不同速率放电，从而导致不均等的充电状态。如果两个电耦合的电池在任何时间都具有不均等的充电状态(例如20％充电和70％充电)，则具有较高充电状态的电池可能尝试以不受控制的方式放电到另一电池中。如果该放电归因于电池电压差异和电池包内部以及电池包之间的电阻而过高，则电流保护可能被倾翻和/或接收到放电的电池的寿命可被降级。概述本文公开的设备包括具有相异充电特性的至少两个电池，该至少两个电池被并联连接并被布置成共享单个充电节点。该设备进一步包括充电控制电路系统，该充电控制电路系统控制该单个充电节点和第一电池之间的充电路径中的可调电阻。充电控制电路系统基于检测到的电池参数来确定第一电池的充电速率，并控制可调电阻来按所确定的充电速率对第一电池充电。提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的概念的选集。本概述既不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。根据以下对各种实现的更具体的书面详细描述，所要求保护的主题的其他特征、细节、效用和优点将变得显而易见，如在附图中进一步解说并且在所附权利要求中所定义的。附图简述图1解说了用于对具有相异充电特性的诸电池进行并联充电和放电的示例电子设备。图2解说了用于对具有相异充电特性的诸电池进行并联充电和放电的另一示例电路。图3解说了用于对具有相异充电特性的诸电池进行并联充电和放电的又一示例电路。图4解说了用于对具有相异充电特性的诸电池进行并联充电和放电的又一示例电路。图5解说了用于对具有相异充电特性的诸电池进行并联充电和放电的示例操作。图6解说了可基于动态地检测到的电池参数来促成充电速率选择和/或更改的处理设备的示例框图。详细描述图1解说了用于对具有相异充电特性的诸电池进行并联充电和放电的示例电子设备100。如本文中所使用的，当两个电池由基本上不等同的充电简档来表征时(诸如当这些电池具有可在同时集成到同一电子设备内时导致不同的相对充电状态的不同容量、和/或物理特性时)，这两个电池被称为“相异的”或“具有相异充电特性”。例如，如果两个电池具有不同容量、处于不同充电状态、和/或物理上位于负载附近(并因而位于阻抗附近)从而以不同速率放电(由此导致不同的充电状态)，则它们具有相异充电特性。电子设备100在图1中被示为膝上型计算机，但是在其他实现中可以是任何电池供电的电子设备。如视图A所示，电子设备100负载汲取(load-drawing)系统电子器件110(例如，处理器、存储器、显示器、扬声器、无线电路系统)由并联布置的两个相异电池(第一电池104和第二电池106)支持。当连接到外部电源，诸如连接到被插入插座或外部便携式电源中的充电器108时，这两个电池能通过单个充电节点102来再充电。在本文公开的一个实现中，如果系统负载很轻，则第一电池104和第二电池106在它们无需充电器附连也可重新平衡的意义上也是能再充电的。在不同的实现中，第一电池104和第二电池106可在相对充电容量和电子设备100内的位置方面不同。在一个示例实现中，第一电池104和第二电池106具有相同电压类型(例如，要么两者都为单电池电池包(1S)(诸如3-4.4V电池包)，要么两者都为双电池(2S)(诸如6V-8.8V电池包))。这些电池具有带有独立的电量计量表(fuelgauge)的分开的电池包。在一个实现中，第一电池104具有比第二电池106小的容量，并且第二电池106坐落得比第一电池104更靠近负载汲取系统电子器件110。由于靠近负载汲取系统电子器件110，因此与在第一电池104和负载汲取系统电子器件110之间流动的电流相比，在第二电池106和负载汲取系统电子器件110之间流动的电流经受更大的阻抗量。由于这个原因，使用第一电池104来辅助负载瞬变可显著地改善源阻抗，同时还在运行时期间供应更多的总容量。图1的视图B解说了可用于控制在单个充电节点102、第一电池104、和第二电池106之间的电流流动的并联电池电路130。并联电池电路130被简化以用于概念说明，并且可排除所公开技术的实际实现中存在的一些组件。并联电池电路130第一电池104的充电路径112中包括在充电器108下游的可调恒定电流限制器114(例如，可调电阻)。在一个实现中，可调恒定电流限制器114限制沿充电路径112的电流按与由充电控制电子器件(未示出)设置的有源电流限制相对应的恒定速率来对第一电池104充电。在一些实现中，电子设备100的充电控制电子器件基于动态地检测到的电池和系统参数(诸如充电状态或温度)来可调地控制有源电流限制。尽管可调恒定电流限制器114和充电控制电子器件可包括各种硬件和/或软件配置，但是下面相对于图2-6进一步讨论了一些具体的非限制性示例。在一些实现中，可调恒定电流限制器114由充电控制电子器件来控制，该充电控制电子器件与耦合至第一电池104和/或第二电池106的电子器件通信以动态地评估电池参数并使用此类参数来动态地调整第一电池104的充电速率。例如，第一电池104和第二电池106可各自包括内部计量表(通常被称为fuelgauge(电量计量表)或gasgauge(电量计量表))，其监视诸如电压、充电状态和温度等电池参数并将这些电池参数的变化报告给充电器。通过从第一电池104采样该信息，充电控制电路系统可动态地标识在给定时间点对于第一电池104最优的充电速率，并更改可调恒定电流限制器114和/或充电器108的(诸)设置以确保按所标识出的充电速率来向第一电池104提供恒定充电电平。在一个实现中，电子设备100的充电控制电子器件响应于检测到的电池参数的变化来更改由可调电流限制器114设置的恒定充电速率。例如，当第一电池104的充电状态和/或温度中的变化被检测到时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设备，包括：/n具有相异充电特性的两个电池，所述两个电池被并联连接并共享单个充电节点；/n在所述单个充电节点和所述两个电池中的第一电池之间的充电路径中的可调电阻；以及/n充电控制电路系统，所述充电控制电路系统基于检测到的电池参数来确定所述第一电池的充电速率，并控制所述可调电阻按所确定的充电速率来对所述第一电池充电。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180110 US 15/867,0281.一种设备，包括：
具有相异充电特性的两个电池，所述两个电池被并联连接并共享单个充电节点；
在所述单个充电节点和所述两个电池中的第一电池之间的充电路径中的可调电阻；以及
充电控制电路系统，所述充电控制电路系统基于检测到的电池参数来确定所述第一电池的充电速率，并控制所述可调电阻按所确定的充电速率来对所述第一电池充电。


2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述充电控制电路系统还控制充电器的电流输出按所确定的充电速率来对所述电池充电。


3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述充电控制电路系统被配置成响应于所检测到的电池参数中的检测到的变化而动态地更改所述第一电池的充电速率。


4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述可调电阻包括运算放大器，所述运算放大器控制工作在线性模式中的晶体管，以控制所述充电路径中的阻抗来按所确定的充电速率对所述第一电池充电。


5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所检测到的电池参数包括所述第一电池的当前充电状态。


6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括：
放电控制电路系统，所述放电控制电路系统响应于检测到所述单个充电节点的电压降低于预定阈值而沿着绕过所述可调电阻的放电路径对来自所述第一电池的电流选择性地放电。


7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述放电控制电路系统包括比较器和运算放大器中的至少一者，以将针对所述单个充电节点检测到的电压与针对所述第一电池检测到的电压进行比较。


8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一电池能要么通过耦合至所述单个充电节点的外部电源、要么通过来自所述两个电池中的第二电池的电流回流而沿着所述充电路径充电。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·J·克里斯蒂安松，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US