CN103782443B - 用于混合电池的简单且高效的平衡电路以及方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于混合电池的平衡电路以及方法，所述混合电池具有串联耦合的两个不同的可再充电电池，所述方法包括将电量计耦合到每个电池以确定每个电池的电荷状态，比较两个电池的电荷状态，以及如果两个电池的电荷状态大于预定差别，则能使开关转换器以根据需要源出电流至电池之间的节点或从电池之间的节点吸入电流，从而趋向于均衡化两个电池的电荷状态。另外，如果两个电池的电荷状态在预定容限范围内相等，则禁用开关转换器。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年8月1日提出的U.S.临时专利申请No.61／513,986的权益。
背景技术
1.技术领域
本发明涉及监控可充电电池充电状态的电量计(fuel gauge)的领域。
2.现有技术
为了满足设计非常薄的平板或者笔记本电脑的市场需求，电池组可能需要并联或串联地混合不同容量的单元以适配在特定ID设计中。例如，高容量电池单元可能需要与电池组中的低容量单元串联。当将充电器应用到该电池组时，较低容量单元通常比较高容量单元更快达到满荷(充满)。当该系统对电池组进行放电时，如果两个单元都从电荷的相同状态开始，则较低容量单元通常比较高容量单元更快达到空荷(电荷的最小状态)。由此，对于改进的电池和笔记本外形因素，笔记本制造商希望混合并匹配不同大小的单元。这对电源管理和电量计量提出了挑战。
附图说明
图1是本发明的示例性实施例的框图。
具体实施方式
为了最大化电池容量并避免过充电和过放电较低容量单元，本发明在充电和放电两者的周期期间平衡这两个不同容量单元的电荷状态。更具体地，本发明提供一种用于在单元之间引导功率传输的双／混合电量计和算法(使用源出／吸入开关转换器(source／sinkswitching convertor))。该创新解决了单元之间功率引导控制的问题且还提供卓越的复合电量计，而不论充电和放电两者的期间的DC／DC低效以及不匹配的单元化学试剂和容量。
本发明追踪并区分串联的每个单元的电荷状态。具有电流源出和电流吸入能力的降压转换器(buck convertor)用于将能量自顶部单元移动向底部单元(源出模式)或者自底部单元移动向顶部单元(汇出模式)。为了控制能量流动方向，两个独立的电量计发动机区分每个单元的电荷状态。选择能量方向控制以将能量从具有最高电荷状态的单元移动向具有最低电荷状态的单元。当在充电状态下单元关闭时，关闭DC／DC以最小化损耗。
提供精确的复合电量计是挑战性的，因为对于电量计的所有单元仅存在单个的感测电阻器，而不是对于每个单元都有感测电阻器。此外，由于在功率转换期间存在净电荷损失，DC／DC的低效破坏了电荷守恒原理。该方法通过使用随后本文中更全面描述的基于电量计的电压来管理电荷损耗，且该额外信息克服了DC／DC低效下的电流差和／或由DC／DC低效引起的每个单元容量以及电荷损耗。
DC／DC转换器具有某程度的低效，其防止了电荷转换。电荷转换是大部分现有电量计的关键需求。这是考虑源出和吸入时DC／DC的估计的输入和输出电流的一阶补偿(first-order compensation)。
现参考图1，可见例示本发明的框图。主电源线20耦合到串联连接的电池22和24并通过感测电阻器26耦合到地。第一和第二电量计28和30的每一个跨过电池22和24的相应的一个而被耦合以监控相应的电池的电荷状态。在优选实施例中，这些电量计是基于电压的电量计，其大致根据U.S.专利No.8，198,863，且更优选根据U.S.专利No.8,203，305。U.S.专利No.8,198,863公开了本文中称为基于电压的电量计的示例，且更具体地公开了基于电压电量计，其中，使用电池模型和电池端子电压而不使用测量电池电流来确定电荷状态。如下所述，使用电池模型或等同物是十分重要的，由于简单地使用电池端子电压是十分低效的。
大致根据U.S.专利No.8,203,305的类型的电量计特别优选为这些电量计使用电池模型和库仑计(Coulomb counter)来有效地结合基于电压的电量计，所述电池模型提供优良的长期性能，所述库仑计提供优良的短期瞬态响应但随着时间经受漂移(drift)，尤其是如果电池不完全充电和／或在周期之间不完全充电时。这些电量计由马克西姆集成产品(Maxim Integrated Products)制造并销售，尽管如果需要的话可以使用其他电量计。但是，优选地，相对于简单地测量电池的端子电压，所使用的电量计对电池的电荷状态提供相当准确的测量，作为不同容量的两个电池，即使具有相同的化学成分和等同的电荷状态，当进行充电时以及当进行放电时也将具有不同的端子电压，因为电池不同的内部阻抗，从而对电池的电荷状态的不准确感测将导致过度的转换活动和低效。
结合了库仑计的马克西姆集成产品的电量计是数字化跨过感测电阻器的电压作为电流的测量并在数字域中将其施加至电池模型的基础器件。这样，该一般类型的电量计通过感测电阻器26具有可使用的电流的数字化值，所述感测电阻器26对于两个电量计均可使用。
例如，电池22和24当具有相同电荷状态时将具有跨过它们的相同电压，即具有相同化学成分并具有相等数量单元。因此，没有充电或放电电池时，在静止状态期间节点32上的电压将等于线路20上的一半电压。在该条件下，耦合到电量计28和30的输出的逻辑块34比较它们的电荷状态并感测电荷状态的等同性。因此，其使得开关转换器36失效。逻辑块可采取各种形式，例如，通过示例的方式，所述形式为集成的逻辑或者在程序控制下进行操作的硬件，且如果需要的话可以与一个或两个电量计集成在一起，通过示例的方式，其自身可以是逻辑电路或者在程序控制下进行操作的处理器型器件。
现在，当耦合到线路20的器件开启时，两个电池将开始降低其电荷状态，但是如果电池22的容量低于电池24的容量，则电池22的电荷状态将以比电池24快的速度降低。在一个实施例中，当该差别变得大于满电荷的1％时，逻辑34感测电量计28和30输出上的差别以开启转换器36，从而自节点32吸入电流。这具有自节点32经由转换器36向线路22往回汲取电能的效果，以使得由电池22提供的电流降低且由电池24提供的电流增加，从而当将所需的电流提供给由电池提供能量的器件时保持电量计的输出(电荷状态)相同，或者至少将其保持在预定差别之内。
另一方面，在电池充电期间，电池22的电荷状态将正常地增加，比电池24的电荷状态快。再次地，通过逻辑34对其进行感测，所述逻辑34对由电量计28和30的输出所指示的电池的电荷状态中的发展的差别进行感测。在这种模式中，自线路20的电能经由转换器被转移到节点32以与提供至电池22的电流相比增加至电池24的充电电流，从而平衡电荷状态的变化速度，由此在预定容限内保持其充电状态相同。这一点上，应注意，暂时忽略损耗，使用电感器38的开关转换器将电流提供到节点32中，该电流不仅仅是源自线路20的电流的直接耦合，而是等于进入到转换器36中的电流乘线路20上的电压除以节点32上的电压的倍数的电流。当然，实际上将存在一些损耗，尽管开关转换器相对有效且如前文所述，该转换器36将不持续地操作，而是仅在需要时操作。
一个实施例中使用的转换器36是由本发明受让人马克西姆产品制造的MAX1685降压(step down)转换器。该转换器可以源出并吸入电流，并且由于电流吸入能够用于提供负的输出电压，尽管是受限电压。然而，节点32上的电压从不为负，所以当用作本发明中时，转换器36吸入电流的能力不经受任何这种负电压限制。
在上文的描述中，假设两个电池22和24是相同化学成分但是具有不同容量。然而，这不是本发明的限制。特别地，现在假设电池不仅具有不同容量而且具有不同化学成分(尤其化学成分子变体(chemistry subvariants))。不同于具有相同化学成分但不同容量的电池，这里两个电池的开路电压(其表示电池的电荷状态)可明显不同。通常，可再充电电池将具有预定最大电荷和同样具有预定最小电荷，在该预定最小电荷以下通过其提供能量的任何系统都将自动关闭而不是进一步对电池进行放电。由此，在范围从预定满充电状态至预定完全放电状态的电池中存在电荷的范围。电荷状态表示在电池上残留的有用电荷部分。因此，只要电量计相当精确地测量两个电池中每一个的电荷状态，优选为相对不依赖于电流，本发明系统就将正确地工作，因为电池的电荷状态不依赖于电池化学成分。
因此，一个实施例中使用的DC／DC转换器的关键特征是：
1)优良的峰值效率，超过95％。
2)具有1A功率容量的内部开关。
3)源出和吸入能力。
4)可调的电流限制。通过调整电流限制，人们可围绕峰值效率进行设计。
应当注意，在该实施例中，较低容量单元是上部单元且较高容量单元是下部单元。在充电期间，下部(较高容量)单元的电荷状态将滞后上部单元的电荷状态，以使得转换器将在源出模式下进行操作，实质上从电源转移一些电流至下部单元(经由上部单元)以减慢上部单元的电荷状态改变速度并加速下部单元电荷状态改变速度，从而在它们充电时保持两个单元的电荷状态相同。在电池组放电期间，在吸入模式下操作转换器，实质上自下部单元往回向电池组的输入吸入能量，其能量进入到上部单元。如果在源出和吸入能量(电流)之间存在转换器效率的差别，则应当正常地选择电池组中单元容量的量级以最大化电池组放电期间的整体效率(即在需要另一充电周期之前最大化可用的电池寿命)。
DC／DC电路具有用于以下模式的控制：
1)充电模式(VF _OCVtop>VF OCVbottom)(VF OCV是电量计的开路电压预测)。功率将自顶部单元移动到下部单元以在充电期间保持单元处于平衡，因为较小顶部单元将尽量过快充电。在该模式下，降压转换器在具有较高电流限制的源出模式下进行操作，以使得能够在快速充电期间实现平衡。
2)放电模式(VF OCVbottom>VF _OCVtop)。功率将自底部单元移动向顶部单元以在放电期间保持平衡，因为较小顶部单元将尽量过快排空。在该模式下，降压转换器在具有较低电流限制的吸入模式下进行操作，以优化DC／DC效率。如果使用MAX1684降压转换器，则将降压转换器将被设计为平均吸入500mA，其实际上从底部单元向顶部单元是250mA(由于DC／DC功率转换等式)。在3小时内这将支持delta-容量=1500mAh(如在3P单元中的500mAh)。
在一些实施例中，诸如两个模型测量(ModelGauge)发动机之类的电荷感测器件的两个状态的一些功能可以组合在较小的单个器件中，制造更便宜且与诸如当前模型测量设计的两个模型测量发动机之类的两个器件相比，具有较少的接触部。
因此，虽然本文中为说明目的而非限制目的已经公开并描述了本发明的某些优选实施例，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，其中可作出形式上和细节上的各种变换。
Claims (23)
1.一种用于混合电池的平衡电路，所述混合电池具有至少两个不同的串联耦合的可再充电电池，所述平衡电路的一个端子耦合到地，且所述平衡电路的一个端子被耦合作为所述两个电池的电池输出，所述平衡电路包括：
多个基于电压的电量计，所述多个基于电压的电量计中的每一个跨过所述电池中的相应的一个而被耦合以确定相应的电池的电荷状态；
逻辑块，所述逻辑块耦合至每个电量计的输出，以确定所述两个电池的电荷状态何时不同；
开关转换器，所述开关转换器耦合在所述电池输出和所述地之间且能够源出以及吸入电流，所述开关转换器的输入耦合到所述逻辑块的输出，所述开关转换器的输出耦合到所述两个电池之间的结点，所述开关转换器的所述输出响应于所述逻辑块的所述输出，使得所述开关转换器的所述输出根据需要来源出或吸入电流以保持所述两个电池处于相同的电荷状态。
2.如权利要求1所述的平衡电路，其中，所述电池具有相同的化学成分但具有不同的容量。
3.如权利要求1所述的平衡电路，其中，所述电池具有不同的化学成分。
4.如权利要求1所述的平衡电路，其中，所述逻辑块的所述输出使得所述开关转换器的所述输出根据需要源出或吸入电流以保持所述两个电池在预定差别范围内处于相同的电荷状态。
5.如权利要求1所述的平衡电路，其中，电流感测电阻器与所述电池串联耦合，并且其中，所述电量计包括库仑计。
6.如权利要求5所述的平衡电路，其中，所述电量计使用电池模型。
7.一种用于混合电池的平衡电路，所述混合电池具有至少两个不同的串联耦合的可再充电电池，所述平衡电路的一个端子耦合到地，且所述平衡电路的一个端子被耦合作为所述两个电池的电池输出，所述平衡电路包括：
多个基于电压的电量计，所述多个基于电压的电量计中的每一个跨过所述电池中的相应的一个而被耦合以确定相应的电池的电荷状态；
逻辑块，所述逻辑块耦合至每个电量计的输出，以确定所述两个电池的电荷状态何时不同并提供具有第一信号和第二信号的输出，所述第一信号是使能信号以使能开关转换器，且所述第二信号是源出/吸入信号以使得所述开关转换器的输出源出或吸入电流；
开关转换器，所述开关转换器耦合在所述电池输出和所述地之间且能够源出以及吸入电流，所述开关转换器的输入耦合到所述逻辑块的输出，所述开关转换器的输出耦合到所述两个电池之间的结点，所述开关转换器的所述输出响应于所述逻辑块的所述输出，使得所述开关转换器的所述输出根据需要来源出或吸入电流以保持所述两个电池在预定差别范围内处于相同的电荷状态。
8.如权利要求7所述的平衡电路，其中，所述电池具有相同的化学成分但具有不同的容量。
9.如权利要求7所述的平衡电路，其中，所述电池具有不同的化学成分。
10.如权利要求7所述的平衡电路，其中，电流感测电阻器与所述电池串联耦合，并且其中，所述电量计包括库仑计。
11.如权利要求10所述的平衡电路，其中，所述电量计使用电池模型。
12.一种平衡两个不同的串联耦合的电池的方法，包括：
使基于电压的电量计跨过每个电池而被耦合以确定每个电池的电荷状态；
比较所述两个电池的电荷状态，以及
a)如果所述两个电池的电荷状态大于预定差别，则使能开关转换器以根据需要源出电流至所述电池之间的节点或从所述电池之间的节点吸入电流，从而趋向于均衡化所述两个电池的电荷状态；
b)如果所述两个电池的电荷状态在预定容限范围内相等，则禁用所述开关转换器。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述电量计使用电池模型和库仑计。
14.一种用于混合电池的平衡电路，所述混合电池具有至少两个不同的串联耦合的可再充电电池，所述平衡电路的一个端子耦合到地，且所述平衡电路的一个端子被耦合作为所述两个电池的电池输出，所述平衡电路包括：
多个基于电压的电量计，所述多个基于电压的电量计中的每一个都使用电池模型，所述多个基于电压的电量计中的每一个跨过所述电池中的相应的一个而被耦合以确定相应的电池的电荷状态；
逻辑块，所述逻辑块耦合至每个电量计的输出，以确定所述两个电池的电荷状态何时不同；
开关转换器，所述开关转换器耦合在所述电池输出和所述地之间且能够源出以及吸入电流，所述开关转换器的输入耦合到所述逻辑块的输出，所述开关转换器的输出耦合到所述两个电池之间的结点，所述开关转换器的所述输出响应于所述逻辑块的所述输出，使得所述开关转换器的所述输出根据需要来源出或吸入电流以保持所述两个电池处于相同的电荷状态。
15.如权利要求14所述的平衡电路，其中，所述电池具有相同的化学成分但具有不同的容量。
16.如权利要求14所述的平衡电路，其中，所述电池具有不同的化学成分。
17.如权利要求14所述的平衡电路，其中，所述逻辑块的所述输出使得所述开关转换器的所述输出根据需要源出或吸入电流以保持所述两个电池在预定差别范围内处于相同的电荷状态。
18.如权利要求14所述的平衡电路，其中，电流感测电阻器与所述电池串联耦合，并且其中，所述基于电压的电量计包括库仑计。
19.一种用于混合电池的平衡电路，所述混合电池具有至少两个不同的串联耦合的可再充电电池，所述平衡电路的一个端子耦合到地，且所述平衡电路的一个端子被耦合作为所述两个电池的电池输出，所述平衡电路包括：
多个基于电压的电量计，所述多个基于电压的电量计中的每一个都使用电池模型，所述多个基于电压的电量计中的每一个跨过所述电池中的相应的一个而被耦合以确定相应的电池的电荷状态；
逻辑块，所述逻辑块耦合至每个电量计的输出，以确定所述两个电池的电荷状态何时不同并提供具有第一信号和第二信号的输出，所述第一信号是使能信号，且所述第二信号是源出/吸入信号以使得开关转换器的输出源出或吸入电流；
开关转换器，所述开关转换器耦合在所述电池输出和所述地之间且能够源出以及吸入电流，所述开关转换器的输入耦合到所述逻辑块的输出，所述开关转换器的输出耦合到所述两个电池之间的结点，所述开关转换器的所述输出响应于所述逻辑块的所述输出，使得所述开关转换器的所述输出根据需要来源出或吸入电流以保持所述两个电池在预定差别范围内处于相同的电荷状态。
20.如权利要求19所述的平衡电路，其中，所述电池具有相同的化学成分但具有不同的容量。
21.如权利要求19所述的平衡电路，其中，所述电池具有不同的化学成分。
22.如权利要求19所述的平衡电路，其中，电流感测电阻器与所述电池串联耦合，并且其中，所述电量计包括库仑计。
23.一种平衡两个不同的串联耦合的电池的方法，包括：
使使用电池模型的基于电压的电量计跨过每个电池而被耦合以确定每个电池的电荷状态；
比较所述两个电池的电荷状态，以及
a)如果所述两个电池的电荷状态大于预定差别，则使能开关转换器以根据需要源出电流至所述电池之间的节点或从所述电池之间的节点吸入电流，从而趋向于均衡化所述两个电池的电荷状态；
b)如果所述两个电池的电荷状态在预定容限范围内相等，则禁用所述开关转换器。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12125995B2 (en) | 2021-10-18 | 2024-10-22 | Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. | Power supply circuit, charging-discharging circuit and intelligent terminal |
Families Citing this family (53)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11881814B2 (en) | 2005-12-05 | 2024-01-23 | Solaredge Technologies Ltd. | Testing of a photovoltaic panel |
| US10693415B2 (en) | 2007-12-05 | 2020-06-23 | Solaredge Technologies Ltd. | Testing of a photovoltaic panel |
| US8013472B2 (en) | 2006-12-06 | 2011-09-06 | Solaredge, Ltd. | Method for distributed power harvesting using DC power sources |
| US11296650B2 (en) | 2006-12-06 | 2022-04-05 | Solaredge Technologies Ltd. | System and method for protection during inverter shutdown in distributed power installations |
| US8947194B2 (en) | 2009-05-26 | 2015-02-03 | Solaredge Technologies Ltd. | Theft detection and prevention in a power generation system |
| US11569659B2 (en) | 2006-12-06 | 2023-01-31 | Solaredge Technologies Ltd. | Distributed power harvesting systems using DC power sources |
| US8384243B2 (en) | 2007-12-04 | 2013-02-26 | Solaredge Technologies Ltd. | Distributed power harvesting systems using DC power sources |
| US11309832B2 (en) | 2006-12-06 | 2022-04-19 | Solaredge Technologies Ltd. | Distributed power harvesting systems using DC power sources |
| US8963369B2 (en) | 2007-12-04 | 2015-02-24 | Solaredge Technologies Ltd. | Distributed power harvesting systems using DC power sources |
| US11855231B2 (en) | 2006-12-06 | 2023-12-26 | Solaredge Technologies Ltd. | Distributed power harvesting systems using DC power sources |
| US8618692B2 (en) | 2007-12-04 | 2013-12-31 | Solaredge Technologies Ltd. | Distributed power system using direct current power sources |
| US11728768B2 (en) | 2006-12-06 | 2023-08-15 | Solaredge Technologies Ltd. | Pairing of components in a direct current distributed power generation system |
| US8473250B2 (en) | 2006-12-06 | 2013-06-25 | Solaredge, Ltd. | Monitoring of distributed power harvesting systems using DC power sources |
| US8816535B2 (en) | 2007-10-10 | 2014-08-26 | Solaredge Technologies, Ltd. | System and method for protection during inverter shutdown in distributed power installations |
| US8319483B2 (en) | 2007-08-06 | 2012-11-27 | Solaredge Technologies Ltd. | Digital average input current control in power converter |
| US11687112B2 (en) | 2006-12-06 | 2023-06-27 | Solaredge Technologies Ltd. | Distributed power harvesting systems using DC power sources |
| US8319471B2 (en) | 2006-12-06 | 2012-11-27 | Solaredge, Ltd. | Battery power delivery module |
| US11735910B2 (en) | 2006-12-06 | 2023-08-22 | Solaredge Technologies Ltd. | Distributed power system using direct current power sources |
| US9088178B2 (en) | 2006-12-06 | 2015-07-21 | Solaredge Technologies Ltd | Distributed power harvesting systems using DC power sources |
| US11888387B2 (en) | 2006-12-06 | 2024-01-30 | Solaredge Technologies Ltd. | Safety mechanisms, wake up and shutdown methods in distributed power installations |
| US11264947B2 (en) | 2007-12-05 | 2022-03-01 | Solaredge Technologies Ltd. | Testing of a photovoltaic panel |
| JP2011507465A (ja) | 2007-12-05 | 2011-03-03 | ソラレッジ テクノロジーズ リミテッド | 分散型電力据付における安全機構、ウェークアップ方法およびシャットダウン方法 |
| US8049523B2 (en) | 2007-12-05 | 2011-11-01 | Solaredge Technologies Ltd. | Current sensing on a MOSFET |
| EP2294669B8 (en) | 2008-05-05 | 2016-12-07 | Solaredge Technologies Ltd. | Direct current power combiner |
| US10673222B2 (en) | 2010-11-09 | 2020-06-02 | Solaredge Technologies Ltd. | Arc detection and prevention in a power generation system |
| GB2485527B (en) | 2010-11-09 | 2012-12-19 | Solaredge Technologies Ltd | Arc detection and prevention in a power generation system |
| US10673229B2 (en) | 2010-11-09 | 2020-06-02 | Solaredge Technologies Ltd. | Arc detection and prevention in a power generation system |
| GB2483317B (en) | 2011-01-12 | 2012-08-22 | Solaredge Technologies Ltd | Serially connected inverters |
| GB2498365A (en) | 2012-01-11 | 2013-07-17 | Solaredge Technologies Ltd | Photovoltaic module |
| GB2498790A (en) | 2012-01-30 | 2013-07-31 | Solaredge Technologies Ltd | Maximising power in a photovoltaic distributed power system |
| US9853565B2 (en) | 2012-01-30 | 2017-12-26 | Solaredge Technologies Ltd. | Maximized power in a photovoltaic distributed power system |
| GB2498791A (en) | 2012-01-30 | 2013-07-31 | Solaredge Technologies Ltd | Photovoltaic panel circuitry |
| US9548619B2 (en) | 2013-03-14 | 2017-01-17 | Solaredge Technologies Ltd. | Method and apparatus for storing and depleting energy |
| US9929572B2 (en) * | 2014-08-14 | 2018-03-27 | II Gene Lee Armstrong | Battery cell charge management system and method |
| KR102222305B1 (ko) | 2014-10-14 | 2021-03-03 | 삼성전자주식회사 | 배터리 관리 장치 및 방법 |
| US9696782B2 (en) | 2015-02-09 | 2017-07-04 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Battery parameter-based power management for suppressing power spikes |
| US10158148B2 (en) | 2015-02-18 | 2018-12-18 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Dynamically changing internal state of a battery |
| US20160241048A1 (en) * | 2015-02-18 | 2016-08-18 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Battery Assembly Combining Multiple Different Batteries |
| US9748765B2 (en) | 2015-02-26 | 2017-08-29 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Load allocation for multi-battery devices |
| US9939862B2 (en) | 2015-11-13 | 2018-04-10 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Latency-based energy storage device selection |
| US10061366B2 (en) | 2015-11-17 | 2018-08-28 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Schedule-based energy storage device selection |
| US9793570B2 (en) | 2015-12-04 | 2017-10-17 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Shared electrode battery |
| US11018623B2 (en) | 2016-04-05 | 2021-05-25 | Solaredge Technologies Ltd. | Safety switch for photovoltaic systems |
| US11177663B2 (en) | 2016-04-05 | 2021-11-16 | Solaredge Technologies Ltd. | Chain of power devices |
| US12057807B2 (en) | 2016-04-05 | 2024-08-06 | Solaredge Technologies Ltd. | Chain of power devices |
| JP6814437B2 (ja) * | 2017-02-13 | 2021-01-20 | ＮＥｘＴ−ｅ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ株式会社 | 制御装置、バランス補正装置、蓄電システム、及び、装置 |
| US10439404B2 (en) * | 2017-04-13 | 2019-10-08 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Hybrid battery pack including bi-directional charge regulator |
| JP7007681B2 (ja) | 2017-09-29 | 2022-01-25 | ＮＥｘＴ－ｅ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ株式会社 | 制御装置、バランス補正システム、蓄電システム、及び、装置 |
| EP3937292A4 (en) * | 2019-03-22 | 2022-03-09 | Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. | METHOD OF CHARGE AND DISCHARGE CONTROL AND DEVICE TO BE CHARGED |
| CN113574714B (zh) * | 2019-05-16 | 2024-07-12 | Oppo广东移动通信有限公司 | 供电电路、充放电电路与智能终端 |
| KR20220029109A (ko) | 2020-09-01 | 2022-03-08 | 삼성전자주식회사 | 배터리 상태 추정 방법 및 장치 |
| HUE062267T2 (hu) | 2020-12-30 | 2023-10-28 | Contemporary Amperex Technology Co Ltd | Akkumulátormodul kiegyenlítésére szolgáló eljárás és készülék, akkumulátormodul és teljesítménykezelõ vezérlõ |
| US12078682B2 (en) | 2021-03-03 | 2024-09-03 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and apparatus for estimating state of battery |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6271645B1 (en) * | 2000-02-11 | 2001-08-07 | Delphi Technologies, Inc. | Method for balancing battery pack energy levels |
| US7126310B1 (en) * | 2001-04-20 | 2006-10-24 | Abiomed, Inc. | Apparatus and method for balanced charging of a multiple-cell battery pack |
| US6789026B2 (en) * | 2002-12-29 | 2004-09-07 | Texas Instruments Incorporated | Circuit and method for monitoring battery state of charge |
| US6873134B2 (en) * | 2003-07-21 | 2005-03-29 | The Boeing Company | Autonomous battery cell balancing system with integrated voltage monitoring |
| JP2005160233A (ja) * | 2003-11-26 | 2005-06-16 | Makita Corp | 組電池及び電池パック |
| DE102004021437B4 (de) * | 2004-04-30 | 2007-08-23 | Texas Instruments Deutschland Gmbh | Gleichspannungs-Hochfrequenz-Aufwärtswandler |
| US7525285B2 (en) * | 2004-11-11 | 2009-04-28 | Lg Chem, Ltd. | Method and system for cell equalization using state of charge |
| US8198863B1 (en) | 2006-12-13 | 2012-06-12 | Maxim Integrated Products, Inc. | Model-based battery fuel gauges and methods |
| US8203305B1 (en) | 2008-07-02 | 2012-06-19 | Maxim Integrated Products, Inc. | Enhanced voltage-based fuel gauges and methods |
| US8704494B2 (en) * | 2010-03-30 | 2014-04-22 | Maxim Integrated Products, Inc. | Circuit topology for pulsed power energy harvesting |
-
2012
- 2012-08-01 WO PCT/US2012/049219 patent/WO2013019899A2/en active Application Filing
- 2012-08-01 CN CN201280038495.6A patent/CN103782443B/zh active Active
-
2014
- 2014-01-31 US US14/170,033 patent/US9787118B2/en active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12125995B2 (en) | 2021-10-18 | 2024-10-22 | Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. | Power supply circuit, charging-discharging circuit and intelligent terminal |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| US9787118B2 (en) | 2017-10-10 |
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