CN102405577B - 电池充电器、电气系统和可充电电池充电方法 - Google Patents

电池充电器、电气系统和可充电电池充电方法 Download PDF

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Abstract

本发明描述了电池充电器、电气系统和可充电电池充电方法。根据一个方案，电池充电器包括充电电路，被配置为将电能的多个主充电脉冲施加到电池的多个可充电单元，以在电池的正常充电循环中为这些可充电单元充电，并且在电池的正常充电循环中将电能的多个次充电脉冲施加到电池的部分可充电单元以为这些部分可充电单元充电。

Description

电池充电器、电气系统和可充电电池充电方法
技术领域
本公开文本涉及电池充电器、电气系统和可充电电池充电方法。
背景技术
在具有不同电能需求的各种应用场合中，可以设计和使用可充电电池。可充电电池系统包括可充电单元，这些可充电单元在充电操作中接收电能，并且在放电操作中向负载供应电能。可充电单元可以具有不同的化学成分，并且在一个示例中可以包括锂离子单元。根据负载的需求，在不同应用场合中使用的可充电单元的数量有所不同，并且在某些实施场合中，单元的数量可以是众多的。
例如，由于可充电单元的制造工艺，电池的可充电单元可能不统一。更具体地说，电池的不同可充电单元可具有不同的或不统一的参数(例如，电压、内阻或阻抗、充电-放电效率)。单元的不统一性实际上将电池的性能与最低的可充电单元联系了起来。而且，具有不统一的电压-容量特性曲线的可充电单元的重复循环可加速电池容量的减小。
在一些设置方式中，电池可以具有数百或数千个连接在一起(例如，串联)的可充电单元。典型地，这些可充电单元被串联充电。然而，由于可充电单元的不统一性，可充电单元可能会表现的不一样，并且，由于该不统一性，可充电单元的充电状态在可充电单元的充电过程中会有所不同。更具体地说，可充电单元的电压-容量特性曲线在充电或放电过程中可能是非线性的。由于单元的不统一性可能会限制电池的容量，而且在随后充电/放电循环中，电池容量可能还会进一步减小，因此，一些可充电单元完全充电或完全放电可快于其它电池单元。
图1示出了用来解决充电过程中给定的电池的可充电单元的不统一性的一种现有方法。特别地，每一个包括电阻14和诸如功率MOSFET等逻辑控制开关16的多个分流电路可以与相应的可充电单元12并联耦接。这些分流电路运行以对流过已快速达到最高电压的各个可充电单元12的过电流进行分流，从而部分或完全旁路这种可充电单元12并减慢对这种单元12的充电。
由于传导过电流的电阻14所产生的热，可能会限制被分流电路所分流的电流量，尤其在使用封装的电池组的应用场合中。因此，在一些实施场合中可限制充电电流以避免过多热的产生。而且，如果这些可充电单元的容量相差大于几个百分点，则这些电路在具有相对较多的单元的相对较大的电池中可能无效。
本公开文本中至少一些方案是针对如下更为详细描述的改进的充电器件、电气系统和相关方法。
附图说明
以下参照随后的附图来描述本公开文本的示例性实施例。
图1为现有电池和充电器的说明示意图。
图2为根据一个实施例的电气系统的功能方框图。
图3为根据一个实施例的电池的组电路的功能方框图。
图4为根据一个实施例的电气系统的说明示意图。
图5为根据一个实施例的电气系统的说明示意图。
图6为根据一个实施例的开关电路的说明示意图。
图7为根据一个实施例描述多个主脉冲和多个次脉冲的时序图。
具体实施方式
以促进美国专利法“推动科技和实用技术发展”(第1章，第8节)的宪法目的提出了本公开文本。
本公开文本中至少一些方案是针对可充电电池的充电操作。可充电电池可以各包括多个可充电单元。例如，由于制造工艺和制造公差，在给定的电池的多个可充电单元之间可能会存在不统一性。本公开文本中至少一些方案的目的是：提供电池的多个可充电单元的基本上均衡的充电，其中，多个可充电单元的充电状态在充电过程中基本上相同。本公开文本的一个实施例将增大的充电电能的量(与被提供到电池的其它可充电单元的充电电能的量相比)提供到正充电的电池的一个或多个可充电单元，上述一个或多个可充电单元的充电状态低于该电池的其它可充电单元。在一个示例中，使用电能的多个脉冲(包括主脉冲和次脉冲(secondarypulse))为电池充电。以下来讨论另外的实施例和方案。
根据一个实施例，电池充电器包括充电电路，被配置为将电能的多个主充电脉冲施加到电池的多个可充电单元，以在电池的正常充电循环中为这些可充电单元充电，以及在电池的正常充电循环中将电能的多个次充电脉冲施加到电池的多个可充电单元中的部分可充电单元以为这些部分可充电单元充电。
根据另外的实施例，电池充电器包括充电电路，被配置为在电池的正常充电循环中，对应于具有不同充电状态的多个可充电单元，将电能的不同数量的充电脉冲施加到电池的多个不同的可充电单元。
根据另一个实施例，电气系统包括：电池，包括各被配置为接收充电电能，并且向负载释放电能的多个可充电单元；充电电路，被配置为将多个主充电脉冲施加到可充电单元，以在电池的正常充电循环中为多个可充电单元充电，以及在电池的正常充电循环中将多个次充电脉冲施加到多个可充电单元中的至少一个可充电单元；监控电路，被配置为在电池的正常充电循环中监控多个可充电单元的充电状态，并且检测充电状态低于电池的所述多个可充电单元中的其它可充电单元的充电状态的至少一个可充电单元；以及控制电路，与监控电路耦接并被配置为使用监控电路的监控来控制充电电路，以将多个次充电脉冲施加到充电状态低于其它可充电单元的充电状态的至少一个可充电单元，使得在电池的正常充电循环中可以基本上均衡电池的可充电单元的充电状态。
根据又一个实施例，可充电电池充电方法包括：施加电能以在电池的正常充电循环中的多个第一时刻为电池的第一数量的可充电单元充电；监控可充电单元的电气特性；并使用所述监控，施加电能以在电池的正常充电循环中的多个第二时刻为电池的第二数量的可充电单元充电；其中，第二数量少于第一数量。
根据再一个实施例，可充电电池充电方法包括：在电池的正常充电循环中，施加电能的多个主充电脉冲，以为电池的多个可充电单元充电；以及在电池的正常充电循环中，施加电能的多个次充电脉冲，以为电池的至少一个可充电单元充电，与电池的其它可充电单元的充电状态相比，至少一个可充电单元的充电状态较低。
参见图2，根据一个实施例描述了电气系统20。电气系统20包括与电池充电器24耦接的可充电电池22。在一个实施例中，电池22包括多个可充电单元28。电池充电器24被配置为将充电电能提供到可充电单元28以为电池22充电。虽然图2中未示出负载，然而电池22可以被设置为在电池22的放电操作中向外部负载提供储存在可充电单元28内的电能。在一些设置方式中，在利用电池充电器24为电池22充电后，可从电池充电器24上将充电器22断开，以用于放电操作来为负载供电。在其它实施例中，电池充电器24可以设于电池22的外壳的内部，并且可以视为电池22的一部分或与电池22集成一体。而且，根据本公开文本的另外的示例实施例，一些或所有组电路(packcircuitry)26可以是电池充电器24的一部分或设于电池充电器24内部，但在一示例中，例如，组电路26设于容置可充电单元28的电池外壳的外部。
图2所示的电池22的示例实施例包括组电路26和多个可充电单元28(例如，被设置在电池22的电池组中)。可充电单元28可以在充电操作中进行充电(并储存电能)，并且在放电操作中进行放电。不同的电池20可以包括不同数量的可充电单元28，这些可充电单元28根据要被供电的负载的需求以不同的串联和/或并联配置方式设置。在一个实施例中，可以使用各提供1-5V和大约10Ah容量的可充电单元28。在一个实施例中，可充电单元28可以被实施为锂离子单元(例如，从威伦斯科技公司(ValanceTechnology，Inc.)购买的锂离子单元)，并且在一个示例中可以各具有3.2V的工作电压。在其它实施例中，可以使用具有不同配置和/或化学成分的其它可充电单元28。
组电路26被配置为执行电池22的各种操作。如下进一步描述，组电路26被配置为提供可充电单元28的监控操作，以及控制可充电单元28的充电操作。
如前所述，在示例实施例中，电池充电器24可以与电池22集成一体，或者可以被设置为与电池22相分离的个体。电池充电器24可以从诸如交流干线、交流发电机、或者其它适合的交流或直流电源等外接电源(未显示)接收电能。电池充电器24被配置为将电能施加到电池20以为可充电单元28充电。
根据一个实施例，电池充电器24的充电电路(在图2和图3中的示例配置方式中所示的充电电路)被配置为将不同的电能的量(例如，电能的不同数量的充电脉冲)提供到不同的可充电单元28，以在电池22的正常充电循环中提供可充电单元28的基本上均衡的充电。如下根据一个实施例的进一步讨论，电池充电器24的充电电路将增大的充电电能的量提供到充电状态较低的可充电单元28(与施加到具有正如在此讨论的均衡的额定充电状态的可充电单元28中其它可充电单元的充电电能的量相比)。在一个实施例中，充电电路以多个充电脉冲的形式来施加充电电能，并且充电电路将数量增大的充电脉冲施加到充电状态较低的可充电单元28。其它充电实施例也是可行的。
在一个实施例中，电池充电器24包括充电电路，该充电电路被配置为将主充电电能和次充电电能提供到可充电单元28。电池充电器24的充电电路将主充电电能提供到所有的可充电单元28，以及将次充电电能提供到部分可充电单元28(例如，如下所讨论，次充电电能被施加到充电状态低于可充电单元28的额定充电状态的可充电单元28中的一个或多个)。电池充电器24的充电电路将次充电电能提供到充电状态较低的可充电单元28，以提高这种可充电单元28的充电速率和充电状态。例如，将次充电电能供应到充电状态较低的可充电单元28，使得充电状态较低的可充电单元28进行的充电快于未接收次充电电能的可充电单元28。
根据一个示例实施例，电池充电器24的充电电路以多个主充电脉冲的形式提供主充电电能，以及以多个次充电脉冲的形式提供次充电电能。在一个实施例中，电池充电器24的充电电路可以包括主充电器和一个或多个次充电器(图2中未示出)，以将各个主充电电能和次充电电能提供到可充电单元28。在一个实施例中，主充电器和次充电器(一个或多个)可以彼此电气隔离。例如，主充电器和次充电器可以被设置为不共享相同的地线，并且，在一个实施例的一个配置中，次充电器可以经由变压器与主充电器(例如，在一个实施例中，该主充电器可以与外部电力来源的地线处于相同的基准)的地线隔离。以下为描述根据本公开文本的示例实施例的充电操作的更多细节。
参见图3，示出组电路26的一个实施例。在一个实施例中，组电路26包括监控电路30、控制电路32和开关电路34。包括更多、更少和/或可替换的电路的组电路26的其它实施例也是可行的。
在一个配置中，监控电路30被配置为监控可充电单元28的电气特性。例如，在一个实施例中，期望监控各个可充电单元28的的充电状态，以提供可充电单元28的基本上均衡的充电。在一个实施例中，监控电路30被配置为监控各个可充电单元28的电压，电压可以用来提供有关可充电单元28的充电状态的信息。在其它实施例中，可以监控可充电单元28或电气系统20的另外的和/或可替换的电气特性。例如，在一些设置方式中可以监控充电电流。
在说明性的配置方式中，控制电路32被配置为处理信息和控制电池22的各种操作。在一个实施例中，控制电路32包括被配置为以有序指令的形式来执行可执行代码的处理器。控制电路32可以另外或可替换地包括其它硬件(例如，ASICs)，以控制电池22的运行。在一个实施例中，控制电路32被配置为监控电池22(例如，利用来自监控电路30的输出来监控电池22的电气特性)，并且响应于所述监控来控制电池22的运行。在一个特定的示例中，控制电路32被配置为从监控电路30接收有关可充电单元28的一个或多个电气特性的信息(例如，可充电单元28的电压)，并且利用所接收的信息来确定可充电单元28的充电状态。如下为根据本公开文本的示例实施例的更多细节的描述，控制电路32可以使用可充电单元28的充电状态的信息来控制开关电路34，以将不同的电能的量提供到不同的可充电单元28，从而提供可充电单元28的基本上均衡的充电。
在一个实施例中，开关电路34被配置为选择性地将次充电电能施加到可充电单元28中的一个或多个。根据示例实施例，开关电路34可以分别将电池充电器24的一个或多个次充电器与可充电单元28中的一个或多个耦接，或者适时地在不同的时刻利用多工功能将单一的次充电器与可充电单元28中的一个或多个耦接。
参见图4，根据一个实施例示出了电气系统20的一个示例。电池22包括多个可充电单元28彼此串联耦接成的单串29。在一些配置方式中，包括串联耦接的可充电单元28的另外的串可以与图示的可充电单元28的串29并联耦接，以增大电池22的容量。而且，在说明性的示例实施例中，图3示出了在单一的电路元件内的监控电路30和控制电路32。在其它实施例中，监控电路30和控制电路32可以被实施为单独的元件。而且，在说明性的实施例中，图2的电池充电器24的充电电路40包括主充电器42和次充电器44。
在一个实施例中，主充电器42被配置为在电池22的充电循环中将主充电电能提供到电池22所有的可充电单元28。如上所述并根据一个实施例，主充电器42被配置为以多个主充电脉冲的形式提供主充电电能，所述多个主充电脉冲在电池22的正常充电循环中的多个时刻适时地(例如，根据周期)被施加到电池22所有的可充电单元28。在一个实施例中，电池20的正常充电循环指的是在可充电单元28部分或完全放电之后为电池20的可充电单元28充电至增大的充电状态(例如，电池22的满充)，并在可充电单元28的下一次放电之前。在一个实施例中，主充电器42按照整个充电循环中的周期来提供主充电脉冲。
另外，在电池22的正常充电循环中，次充电器44也可以将次充电电能施加到可充电单元28中的一个或多个，其中主充电器42处于为可充电单元28充电的过程中。在一个实施例中，次充电器44以多个次充电脉冲的形式提供次充电电能。在一个示例中，在一对主充电脉冲之间，各个次充电脉冲被提供到可充电单元28中的一个或多个。
如前所讨论的，本公开文本的一些实施例在电池22的充电操作中提供可充电单元28的基本上均衡的充电。例如，在一个实施例中，可充电单元28在充电循环中具有基本上相同的充电状态。如果可充电单元28被理想化地统一，则它们将以基本上相同的额定速率进行充电。而且，统一的可充电单元28在充电过程中将具有基本上相同的额定充电状态(例如，仅使用主充电电能)。然而，例如，由于制造公差，多个可充电单元28可能会不统一，并且多个可充电单元28可能具有诸如不同内阻等的不统一性，这可能会导致多个可充电单元28以不同速率充电。因此，可充电单元28中一个或多个的充电状态会与使用主充电电能的可充电单元28中其它可充电单元的额定充电状态不均衡。在一个实施例中，监控电路30和控制电路32被配置为监控可充电单元28的一个或多个电气特性，并且它们被用来控制电池22和/或电池充电器24的充电操作，以在正常的充电循环中提供可充电单元28的基本上均衡的充电，在正常的充电循环中，可充电单元28的充电状态基本上均衡(例如，多个可充电单元28的充电状态彼此相差小于大约1％)。
根据一个实施例，监控电路30和控制电路32监控对应的各个可充电单元281-28n(或者对应的各个单元组，所述单元组可以各包括所描述的单元281-28n以及其它串的单元，所述其它串的单元可以分别与图示串的各单元281-28n并联耦接)的电压V1-Vn。在一个实施例中，监控电路30和控制电路32可以使用所接收的电压V1-Vn来确定可充电单元281-28n的充电状态。
监控电路30和控制电路32被配置为控制开关电路34，以将来自一个或多个次充电器44的次充电电能施加到可充电单元281-28n中的一个或多个，所述一个或多个可充电单元281-28n所处的充电状态低于可充电单元281-28n中其它可充电单元的充电状态基本上相同的额定充电状态(例如，由所接收的单元的电压来表示)。如上所述，典型地，可充电单元281-28n在电池22的充电循环中以相同的额定充电速率进行充电，以及典型地，大多数可充电单元281-28n在充电循环中被提供同样增大的额定充电状态(也就是说，可充电单元28(以及电池22)的额定充电状态在充电循环中增大了)。然而，如上所述，由于不统一性，可充电单元281-28n中的一个或多个(或单元组)会以慢于可充电单元28中其它可充电单元的额定充电速率的速率进行充电。在一个实施例中，如果可充电单元281-28n中一个或多个的充电状态与可充电单元281-28n中其它可充电单元的额定充电状态相差大于约1％，则可充电单元281-28n中的一个或多个会被视为不均衡。在一个实施例中，与仅接收主充电电能的均衡的可充电单元281-28n的充电速率相比，将次充电电能施加到一个或多个不均衡的可充电单元281-28n则使这种不均衡的单元以更快的速率进行充电。
在施加次充电电能(例如，脉冲)的过程中，充电状态低并接收次充电电能的可充电单元281-28n中一个或多个单元的充电状态可以变得与可充电单元281-28n中其它可充电单元的额定充电状态均衡。监控电路30和控制电路32可以控制开关电路34，以在可充电单元281-28n中一个或多个单元已获得基本上均衡的充电状态之后，在正常的充电循环中停止将次充电脉冲施加到所述可充电单元281-28n中一个或多个，在所述基本上均衡的充电状态中，这种单元的充电状态与其它均衡的可充电单元281-28n的额定充电状态基本上均衡。
参见图5，参照参考20a示出电气系统的另一个实施例。在说明性的示例实施例中，控制电路32和主充电器42被实施为单一的元件，而监控电路30未明确示出。在所描述的实施例中，四个可充电单元280-283串联耦接。主充电器42和次充电器44可以与直流或交流外接电源耦接(经由直流或交流输入端)。控制电路32被配置为接收有关节点b1-b4处电压的信息，并且在充电循环中确定可充电单元280-283的充电状态。
在一个实施例中，主充电器42在电池22的充电循环中将主充电电能提供到所有的可充电单元28。控制电路32可以控制开关电路34(例如，经由控制信号a0-a3)选择性地将次充电电能(例如，来自次充电器44经由连接点c0和c1被接收)施加到与可充电单元280-283中其它单元不均衡的可充电单元280-283中的一个或多个。在所描述的实施例中，开关电路34经由相应的节点b1-b4将次充电电能施加到适合的可充电单元280-283。在一个实施例中，控制电路32可以控制开关器件46在充电循环中选择性地将以主充电脉冲形式的主充电电能和以次充电脉冲形式的次充电电能施加到可充电单元280-283。
参见图6，以多路开关(multiplexer)50的形式示出了图5中的开关电路34的一个实施例。多路开关50包括多个开关52，所述多个开关52被配置为选择性地将经由端子c0和c1(例如图5)接收的次充电电能施加到节点b1-b4中相应的节点。图5中的控制电路32将选址控制信号a0-a3施加到这些开关52，以控制将来自次充电器44的次充电电能分别施加到与节点b1-b4耦接且不均衡的可充电单元280-283中的一个或多个。该说明性的设置方式允许来自单个次充电器44的次充电电能在一次正常的充电循环中(其中，主充电电能也用于充电)被施加到可充电单元28中的一个或多个。在一些实施例中，可以使用另外的次充电器来将次充电电能提供到多个可充电单元28中相应的可充电单元。
参见图7，根据一个实施例示出随施加到电池22的可充电单元28的充电脉冲对向右发展的时间的时序图。尤其，根据一个实施例，在多个第一时刻适时地将多个主充电脉冲60提供到电池22所有的可充电单元28。在一个示例中，根据电池22的充电循环中的周期来确定多个第一时刻。
图7还描述了多个次充电脉冲62a、62b，它们被分别施加到两个可充电单元28(或者两个组，各包括并联耦接的多个可充电单元28)，在充电循环的充电过程中，与电池22的可充电单元28中的其他可充电单元的额定充电状态相比，这两个充电单元的充电状态较低。在一个实施例中，次脉冲62a、62b可以在主脉冲60的工作周期的空闲部分期间被施加到可充电单元28中的一个或多个。例如，在一个实施例中，可在与主充电脉冲60相对应的多个第一时刻之间的多个第二时刻施加次脉冲62a、62b。
第一个次充电脉冲62a可以被施加到不均衡的可充电单元28中的一个，并且另一个次充电脉冲62b可以被施加到不均衡的可充电单元28中的另一个，直到这种不均衡的可充电单元28的充电状态与电池22的均衡的可充电单元28的额定充电状态基本上均衡为止。在另一个实施例中，还可以提供另外的次充电脉冲来为不均衡的其它可充电单元28充电。如上所述，次充电脉冲62a、62b可以在主充电电能的工作周期(dutycycle)的空闲部分期间被施加到相应的可充电单元28。在随着时间从左向右发展的图7的示例中，在一对主充电脉冲60(图7中出现的最初的两个脉冲60)之间适时出现最初的次脉冲62a、62b，该对主充电脉冲60紧邻最初的次脉冲62a、62b适时出现。
在一个实施例中，可利用由单个次充电器44提供的次充电电能的时分复用来产生次充电脉冲62a、62b。或者，可以提供多个次充电器44来产生次充电脉冲62a、62b中相应的次充电脉冲。在包括多个次充电器44的这种示例设置方式中，可以适时地在相同的时刻或不同的时刻产生用于不同可充电单元28的次脉冲62a、62b，并将它们施加到相应的可充电单元28。
在不同的实施例中，充电电路40可以被配置为提供具有不同特性的主充电脉冲60和次充电脉冲62。例如，对于不同实施例，主充电脉冲60和次充电脉冲62的幅度(或幅值)和/或工作周期可能会有所不同。在一个实施例中，主充电脉冲60和次充电脉冲62的电气特性可以被选择为对应于电池22的容量。
在一些设置方式中，可充电单元28(例如，锂离子单元)在可充电单元28的充电循环中可以使用恒流/恒压充电方案进行充电。在一个使用恒流/恒压充电方案的更为具体的示例中，可充电单元28首先使用具有恒流的主充电脉冲60和次充电脉冲62进行充电。在可充电单元28被充电到特定的充电状态(例如，90％)之后，电池充电器24可以切换操作以提供恒压的脉冲60、62。在其它实施例中，其它充电方案也是可行的。
在一个实施例中，在充电循环的恒流部分期间，可以使用电池22的容量和脉冲60、62的工作周期来确定主充电脉冲60和次充电脉冲62的电流。例如，如果电池22具有10Ah的容量，则一半容量的充电电流为5A。在一个示例中，利用具有10％工作周期的脉冲60、62，则用于主脉冲60和次脉冲62的十倍于5A的充电电流将以基本上相同的速率为可充电单元28充电，好像它们以具有5A电流的恒定无脉冲的充电电能充电。在一个示例实施例中，在充电循环的恒流部分期间，主脉冲60和次脉冲62可以各具有20-50A的恒流和10％的工作周期。使用具有较高电流的脉冲60、62可以缩短可充电单元28的充电时间。在一些实施例中，次脉冲62具有的电流可以低于主脉冲60的电流(例如，20-30A)。在具有10秒周期的图7的一个示例中，脉冲60、62可以各具有1秒的持续时间。
在一个实施例中，控制电路32(图3)被配置为在充电操作中监控可充电单元28的电气特性，以控制电池充电器24的操作。例如，控制电路32可以监控可充电单元28的一个或多个电气特性以确定适合的时刻来将电池充电器24的操作从恒流操作模式切换到恒压操作模式。在一个实施例中，控制电路32在充电操作中监控可充电单元28的电压，以监控可充电单元28的充电状态。在一个实施例中，可以在每一个周期的脉冲60之后且脉冲62a之前监控单元28的电压。在一个实施例中，在利用恒流电能的充电过程中，达到单元的最高电压(例如，对于石墨/磷酸亚铁锂单元，每单元3.7V)的可充电单元28表示这种可充电单元28已经达到规定的充电状态(例如，大约80-90％的容量)。
响应于控制电路32检测可充电单元28达到最高电压，控制电路32可以控制电池充电器24，以在单元28的充电循环中将操作模式从恒流操作模式切换到恒压操作模式，这时具有恒压的主充电电能和次充电电能分别被用来为可充电单元28充电。在一个实施例中，在恒压操作模式期间，可以使用具有可充电单元28的最高电压(例如，3.7V)的分别以主脉冲和次脉冲的形式的主充电电能和次充电电能。在一个实施例中，可充电单元28的恒压充电可被视为涓流充电，其将可充电单元28充电到最大的充电状态，并可用于将可充电单元28维持在最高电压和最大充电状态。在充电循环的恒压充电部分期间，恒压充电电能的电流可以从初始量(例如，1-2A)降低为零(或相对较小的电流(～mA))，这表示可充电单元28被完全充电(在一个实施例中，电池充电器24可以断开)。在其它实施例中，可充电单元28的其它充电状态可以被用来将使用恒流充电电能切换到使用恒压充电电能。而且，在其它实施例中，可以使用其它充电方案。
本公开文本的至少一些设置方式提供包括多个可充电单元28的电池22的有效充电。例如，在一个实施例中，可以使用相对较大的电流脉冲来为电池22快速充电，同时提供可充电单元28的基本上均衡的充电。与仅使用主充电电能进行充电的设置方式相比，在一些实施例中，选择性地将次充电电能施加到充电状态低于可充电单元28中其它可充电单元(此外，主充电电能被施加到所有的可充电单元)的可充电单元28，这提供了电池22的可充电单元28的增强的充电状态的均衡。另外，根据一些实施例的主充电电能和次充电电能的使用可以提供处于电池的满容量(或基本上满容量)的操作以及在大量充电和放电循环中保持电池容量。而且，本公开文本的至少一些实施例在不用电阻器分流方案(该电阻器分流方案能够产生热和提高操作温度)的情况下实现了均衡。
按照法规，就结构特征和方法特征而论，已在语言上或多或少具体地描述了本发明。然而，应理解，由于在此公开文本的手段包括将本发明付诸实施的优选形式，因而本发明不局限于示出和描述的具体特征。因此，在根据等同原则而适当地解释的所附权利要求的适当范围内，可以以任何形式或变型要求本发明。
而且，已在此提出方案以指导本公开文本说明性实施例的构建和/或操作。申请人认为，除了那些明确公开的之外，这些描述的说明性的实施例还包括、公开和描述另外的创造性方案。例如，与说明性的实施例中描述的那些相比，另外的创造性方案可以包括更少、更多和/或可替换的特征。在更为具体的示例中，申请人认为本公开文本包括、公开和描述的方法和装置，比那些明确公开的方法包括更少、更多和/或可替换的步骤，比明确公开的结构包括更少、更多和/或可替换的结构。

Claims (34)

1.一种电气系统，包括：
充电电路，被配置为将恒流电能的多个主充电脉冲施加到电池的所有多个可充电单元，以在所述电池的正常充电循环中为所述所有多个可充电单元充电，以及在所述电池的正常充电循环中将恒流电能的多个次充电脉冲在所述主充电脉冲的工作周期的空闲部分期间且在所述主充电脉冲之间施加到所述电池的所述多个可充电单元中的部分可充电单元以为所述部分可充电单元充电，使得在所述电池的正常充电循环中基本上均衡所述电池的所述多个可充电单元的充电状态，
其中在所述正常充电循环期间，所述充电电路被配置为将所述次充电脉冲之一仅施加到所述可充电单元之一，并将所述次充电脉冲中的另一个仅施加到所述可充电单元中的另一个。
2.根据权利要求1所述的电气系统，其中，在所述电池的正常充电循环中，所述充电电路将电能的次充电脉冲施加到所述电池的所述部分可充电单元，所述部分可充电单元中每个的充电状态低于未接收电能的次充电脉冲的其它可充电单元的充电状态。
3.根据权利要求2所述的电气系统，其中，在所述电池的正常充电循环中，所述充电电路将电能的次充电脉冲施加到所述部分可充电单元中的每一个，使得与未接收电能的次充电脉冲的所述其它可充电单元的充电速率相比，以较快的充电速率为所述部分可充电单元中的每一个充电。
4.根据权利要求1所述的电气系统，其中，所述充电电路被配置为，响应于充电状态低于未接收电能的次充电脉冲的其它可充电单元的充电状态的所述电池的部分可充电单元中的每一个，在所述电池的正常充电循环中，将电能的次充电脉冲施加到所述电池的部分可充电单元。
5.根据权利要求1所述的电气系统，其中，所述充电电路只对所述多个可充电单元中的一个施加电能的次充电脉冲。
6.根据权利要求1所述的电气系统，其中，所述充电电路被配置为在所述正常充电循环中向部分可充电单元中的每一个施加位于多个各对主充电脉冲之间的电能的各个次充电脉冲，所述各对主充电脉冲紧邻电能的各个次充电脉冲。
7.根据权利要求1所述的电气系统，其中，所述充电电路包括主充电器和多个次充电器，所述主充电器被配置为将电能的多个主充电脉冲施加到所述多个可充电单元，所述多个次充电器被配置为将电能的各个次充电脉冲施加到部分可充电单元。
8.根据权利要求1所述的电气系统，其中，所述充电电路包括主充电器和次充电器，所述主充电器被配置为将电能的多个主充电脉冲施加到所述多个可充电单元，所述次充电器被配置为产生所述多个次充电脉冲，并且所述充电电路还包括开关电路，被配置为将所述多个次充电脉冲提供到所述部分可充电单元中不同的可充电单元。
9.根据权利要求1所述的电气系统，其中，所述充电电路被配置为将所述多个主充电脉冲和所述多个次充电脉冲施加到所述多个可充电单元，以在所述电池的正常充电循环中提供所述多个可充电单元的基本上均衡的充电过程，其中所述多个可充电单元在所述正常的充电循环中具有基本上相同的充电状态。
10.根据权利要求1所述的电气系统，其中，所述充电电路被配置为施加包括恒压充电脉冲的多个另外的主充电脉冲。
11.根据权利要求10所述的电气系统，其中，所述充电电路被配置为将恒流充电脉冲施加到充电状态低于规定的充电状态的可充电单元，并且将所述恒压充电脉冲施加到充电状态高于所述规定的充电状态的可充电单元。
12.一种电池充电器，包括：
充电电路，被配置为在所述电池的正常充电循环中，对应于具有不同充电状态的多个可充电单元，将电能的不同数量的充电脉冲施加到电池的多个不同的可充电单元，
其中，所述充电电路被配置为施加包括恒流充电脉冲和恒压充电脉冲的所述多个充电脉冲；以及
其中，所述充电电路还被配置为将所述恒流充电脉冲施加到充电状态低于规定的充电状态的可充电单元，并且将所述恒压充电脉冲施加到充电状态高于所述规定的充电状态的可充电单元，
其中，与所述多个可充电单元中的其它可充电单元的充电状态相比，所述多个可充电单元中的至少一个可充电单元的充电状态较低，并且其中所述充电电路被配置为在所述正常的充电循环中将包括主充电脉冲的多个所述充电脉冲施加到所述多个可充电单元中的全部，并且在所述主充电脉冲的工作周期的空闲部分期间且在所述主充电脉冲之间只对所述多个可充电单元中的至少一个施加包括次充电脉冲的多个所述充电脉冲，使得在所述电池的正常充电循环中基本上均衡所述电池的所述多个可充电单元的充电状态。
13.根据权利要求12所述的充电器，其中，所述充电电路被配置为与在所述正常的充电循环中被施加到所述其它可充电单元的电能的各数量的充电脉冲相比，在所述正常的充电循环中将电能的数量增大的充电脉冲施加到所述至少一个可充电单元。
14.一种电气系统，包括：
电池，包括多个可充电单元，各被配置为接收充电电能，并且向负载释放电能；
充电电路，被配置为将多个恒流主充电脉冲施加到所有所述多个可充电单元，以在所述电池的正常充电循环中为所述多个可充电单元充电，并且在所述电池的正常充电循环中将多个恒流次充电脉冲在所述主充电脉冲的工作周期的空闲部分期间且在所述主充电脉冲之间施加到所述多个可充电单元中的至少一个可充电单元；
监控电路，被配置为在所述电池的正常充电循环中监控所述多个可充电单元的充电状态，并且检测充电状态低于所述电池的所述多个可充电单元中的其它可充电单元的充电状态的所述至少一个可充电单元；以及
控制电路，与所述监控电路耦接并被配置为使用所述监控电路的监控来控制所述充电电路，以在所述电池的正常充电循环中将所述多个恒流次充电脉冲施加到充电状态低于所述其它可充电单元的充电状态的所述至少一个可充电单元，使得所述至少一个可充电单元的充电状态与所述其它可充电单元的充电状态基本上均衡；
其中，所述充电电路被配置为施加包括恒流充电脉冲和恒压充电脉冲的所述多个主充电脉冲；以及
其中，所述充电电路还被配置为将所述恒流充电脉冲施加到充电状态低于规定的充电状态的可充电单元，并且将所述恒压充电脉冲施加到充电状态高于所述规定的充电状态的可充电单元。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述控制电路被配置为在所述至少一个可充电单元的充电状态与所述其它可充电单元的充电状态基本上均衡之后，在所述正常的充电循环中停止将所述多个次充电脉冲施加到所述至少一个可充电单元。
16.一种可充电电池充电方法，包括：
在多个第一时刻适时地将电能施加到电池的第一数量的可充电单元，以在所述电池的正常充电循环中为所述第一数量的可充电单元充电，
其中，将电能施加到所述第一数量的可充电单元包括施加包括恒流充电脉冲和恒压充电脉冲的充电脉冲；以及
其中，将电能施加到所述第一数量的可充电单元还包括将所述恒流充电脉冲施加到充电状态低于规定的充电状态的可充电单元，并且将所述恒压充电脉冲施加到充电状态高于所述规定的充电状态的可充电单元，
监控所述可充电单元的电气特性；
使用所述监控，在多个第二时刻适时地将电能施加到所述电池的第二数量的可充电单元，以在所述电池的正常充电循环中为所述第二数量的可充电单元充电，其中所述第二数量少于所述第一数量；以及
其中，将电能施加到所述第二数量的可充电单元包括在所述多个第二时刻施加电能，各个第二时刻位于与其紧邻的一对第一时刻之间。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，在所述多个第一时刻和多个第二时刻适时地施加电能各包括施加电能的多个充电脉冲。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，与在所述多个第二时刻未接收电能的可充电单元的充电状态相比，所述第二数量的可充电单元中每一个的充电状态较低。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，响应于监控检测的充电状态较低的所述第二数量的可充电单元中的每一个，将电能施加到所述第二数量的可充电单元。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，将电能施加到所述第二数量的可充电单元增大了所述第二数量的可充电单元中每一个的充电速率。
21.根据权利要求16所述的方法，其中，将电能施加到所述第二数量的可充电单元包括只对一个可充电单元施加电能。
22.根据权利要求16所述的方法，其中，将电能施加到所述第二数量的可充电单元包括在所述多个第二时刻中的一个之前将电能施加到第一种可充电单元和第二种可充电单元，并且在所述多个第二时刻中的一个之后仅将电能施加到所述第一种可充电单元和第二种可充电单元两者中的一种。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，将电能施加到所述第二数量的可充电单元包括在所述第二时刻中的一个之后停止将电能施加到所述第一种可充电单元和第二种可充电单元两者中的另一种。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述停止包括响应于监控检测的所述第一种可充电单元和第二种可充电单元两者中另一种的充电状态与所述第一数量的可充电单元的充电状态基本均衡时停止。
25.根据权利要求16所述的方法，其中，所述施加包括施加以在所述正常的充电循环中基本上均衡所述电池的可充电单元而在所述正常的充电循环中提供处于基本上相同的充电状态的可充电单元。
26.根据权利要求16所述的方法，其中，将电能施加到所述第一数量的可充电单元包括将电能施加到所述电池的所有可充电单元。
27.根据权利要求16所述的方法，其中，所述施加各包括首先施加具有恒流的多个充电脉冲的第一施加，以及其后施加具有恒压的多个充电脉冲的第二施加。
28.根据权利要求27所述的方法，还包括，在所述可充电单元获得规定的充电状态之后，从所述第一施加改变为所述第二施加。
29.根据权利要求16所述的方法，还包括，使用次充电器提供电能以为所述第二数量的可充电单元充电，其中，将电能施加到所述第二数量的可充电单元包括，在不同时刻选择性地将所述次充电器与所述第二数量的可充电单元中的每一个耦接。
30.一种可充电电池充电方法包括：
在所述电池的正常充电循环中，施加电能的多个主充电脉冲以为电池的多个可充电单元充电；以及
在所述电池的正常充电循环中，施加电能的多个次充电脉冲以为所述电池的所述多个充电单元中的至少一个可充电单元充电，与所述电池的所述多个充电单元中的其它可充电单元的充电状态相比，所述至少一个可充电单元的充电状态较低；
其中，施加所述多个主充电脉冲包括施加包括恒流充电脉冲和恒压充电脉冲的主充电脉冲；
其中，施加所述多个主充电脉冲还包括将所述恒流充电脉冲施加到充电状态低于规定的充电状态的可充电单元，并且将所述恒压充电脉冲施加到充电状态高于所述规定的充电状态的可充电单元；以及
其中，施加所述多个次充电脉冲以为充电状态较低的所述至少一个可充电单元充电包括在各对主充电脉冲之间施加所述多个次充电脉冲中的每一个。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，施加所述多个主充电脉冲包括施加到所述电池的所述多个可充电单元的全部，以及所述施加所述多个次充电脉冲包括施加到所述电池的所述多个可充电单元的部分可充电单元。
32.根据权利要求30所述的方法，还包括：
监控所述电池的所述多个可充电单元的电气特性；以及
检测充电状态较低的所述至少一个可充电单元，其中，响应于所述检测，进行所述多个次充电脉冲的施加。
33.根据权利要求30所述的方法，还包括，在所述正常的充电循环中，响应于与所述其它可充电单元的充电状态基本上均衡的所述至少一个可充电单元的充电状态，而停止所述施加所述多个次充电脉冲。
34.根据权利要求30所述的方法，其中，与所述其它可充电单元的充电速率相比，施加所述多个次充电脉冲增大了所述至少一个可充电单元的充电速率。
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