CN104272555A - 从可调节电源充电的能量存储器 - Google Patents
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Abstract
一种能量存储设备包括被操作性地连接到所述能量存储设备的集成燃油表。所述燃油表估计所述能量存储设备的操作参数，并且动态地确定充电状态。所述燃油表利用单个通信线路向充电部件通信包括所请求的操作参数的通信信号，以及向操作系统部件指示所述能量存储设备状态的改变的信号。该信号被用于触发警报或中断，该警报或中断导致操作系统部件基于所述信号显示所述能量存储状态的改变。
Description
背景技术
可再充电电池可能要求一些形式的电池充电系统。电池充电系统将电力从诸如家用交流(AC)电的能源传输到能量存储器(例如电池)。电池中的再充电过程通常包括利用充电器调节来自电源的电压和电流，使得供应到电力存储器的电压和电流满足专门的电力存储器的充电规格。例如，如果供应到电池的电压或电流太大，电池可能被加压或损坏。另一方面，如果供应到电池的电压或电流太小，充电过程可能慢并且不充分。另外，如果充电过程没有充分执行，电池的容量可能不能被优化使用，并且其使用寿命(可用的充电/放电循环的数量)可能减小。
发明内容
在一个示例中，一种系统包括：能量存储单元，包括：能量存储设备；燃油表，与所述能量存储设备操作性地集成在一起，用于估计所述能量存储设备的操作参数，动态地确定所述能量存储设备的充电状态和经由通信线路向可调节电源和操作系统部件通信通信信号。所述燃油表向所述操作系统指示能量存储设备状态的改变，并且基于确定的所述充电状态根据预定的充电轨迹利用所述通信线路向所述可调节电源通信包括所请求的操作参数的通信信号。
在另一实施例中，一种方法包括：由燃油表监控包括能量存储设备的能量存储单元的充电状态，所述能量存储设备与所述燃油表设备操作性地集成在一起。所述方法包括：所述燃油表基于所述充电状态根据预定的充电轨迹确定所述能量存储设备的操作参数和用于所述能量存储设备的所要求的操作参数。所述方法包括：经由单个通信线路向可调节电源通信包括所述所要求的操作参数的请求，以便调节充电电流从而向所述能量存储设备充电；和经由所述单个通信线路向通信地联接到所述能量存储单元的操作系统指示能量存储设备状态的改变。
附图说明
图1为根据公开的各方面的示例充电系统。
图2为根据公开的各方面具有检测部件的示例充电系统。
图3为根据公开的各方面的充电系统的示例电路图。
图4为根据公开的各方面的用于针对多个负载组合电流充电信号的示例电路图。
图5为例示出根据公开的各方面针对能量存储设备的充电电流和充电电压与时间的图表。
图6为例示出根据公开的各方面针对能量存储设备的充电电流和充电电压与时间的图表。
图7为例示出根据公开的各方面用于向能量存储设备充电的非限制性实施例的流程图。
具体实施方式
包括用于电池单元的指定电压和再充电电流的电池特性根据电池的不同而不同。增加和减小充电电流和单元电压的循环在电流水平之间的每个过渡处可重复很多次，这导致在电池上具有不希望的加压以及不必要的延长了充电时间。并且，电池上的加压可导致相对短的电池寿命。
经常通过使用对充电电流和充电电压进行可编程设置而对电池充电。例如，完全可编程充电方法使用I2C与电池的燃油表通信，以便对充电集成电路编程。智能充电器集成电路能够从燃油表中的寄存器中读取要求的电流和要求的电压，从而对充电器编程，或者嵌入式控制器可用作主机来读取通信内容和对充电器集成电路编程。
本公开的一个或更多实施方式参照附图进行了描述，其中在整个附图中相似的附图标记被用于指代相似的元件。集成到能量存储设备的燃油表可操作从而经由单个通信线路输出单个信号，以便对诸如电池的能量存储设备的充电进行控制。单个信号被通信到可调节电源，例如AC适配器或其它电源。通过使用包括一个与燃油表接触的信号通信线路的一个信号通信线路，电源的输出根据从燃油表接收的信号被调节。结果是，在充电循环期间不需要嵌入式控制器或主机来调节能量存储设备的充电。不需要智能充电集成电路，并且小的便宜的充电系统能够完全可编程。
存储设备不限于电池，并且可包括任何能量存储设备，例如电池、电容器、超级电容器、极限电容器、燃料电池单元、电池单元库、移动电源、光学电池单元、电力网；和/或包括能够保存化学能、电能、机械能、磁能、光能、或者能够再生和转变为动能的任何潜在的能量的类似的设备。
在一个实施例中，燃油表和能量存储设备被集成到一个能量存储单元中。不同于调节电源电流的电源的是，当在电源上充电的能量存储设备上不存在额外的负载时，燃油表和能量存储设备能够仅通过使用信号来设置电源的电流而得到期望的充电轨迹，而不需要另外检测能量存储设备。
公开从可调节电源对智能能量存储设备进行充电的各方面。例如，公开的方法包括：利用可操作地集成到能量存储设备的燃油表监控包括能量存储设备的能量存储单元的充电状态。充电状态可包括电压和/或电流和/或能量的流水数和/或估计的满额的百分比，或充电状态的其它这种测量。例如，燃油表和能量存储设备(例如电池)被集成为作为一个单元可移动和可再充电的一个电路。能量存储设备的操作参数，例如充电电压或充电电流由用作智能燃油表的燃油表确定。用于能量存储设备所要求的操作参数基于充电状态根据预定的充电轨迹被确定，并且被通信到可调节电源，例如AC适配器，以便提供所要求的操作参数。
另外，单个通信线路被用于指示能量存储设备状态针对操作系统的部件的改变。例如，燃油表在充电循环期间向可调节电源通信所要求的参数。燃油表能够向可调节电源通信多个不同的要求，包括不同的充电电流/电压，这导致在充电循环期间的不同的时间处，不同的充电参数被提供到能量存储单元。燃油表使用相同的信号来向操作系统部件触发通知(例如警报或中断)，以便指示能量存储状态的改变。例如，充电开始点、充电结束点、放电开始点、放电结束点、满容量寄存器更新或燃油表百分比更新。
现在参见图1，例示出从可调节电源对能量存储设备充电的系统100的高水平框图的示例。在一个示例配置中，系统100包括计算设备102来监控能量存储单元112的状况或状态。示例计算设备包括但不限于个人计算机、服务器计算机、手持或膝上设备、平板电脑、移动设备(例如移动电话、个人数字助理(PDA)、iPad、iPod、Mp3播放器、媒体播放器等)、或例如任何消费电子产品，等等。
计算设备102包括处理单元104和内存器106。内存器106可为易失性的(例如RAM)、非易失性的(例如ROM、闪存等)或者二者的结合。系统100包括管理系统的硬件和软件的操作系统部件108，如虚线示出的那样。计算设备102可包括另外的特性和/或功能。例如，设备102还可包括另外的存储器(例如可移动和/或不可移动的)，包括但不限于磁性存储器、光学存储器等。
计算设备102还可包括能够使计算设备102与诸如能量存储单元112的其它设备通信的通信部件110，以便向计算设备102供电。计算设备102可包括输入设备(未示出)，例如键盘、鼠标、笔、音频输入设备、触摸输入设备、红外摄像机、视频输入设备和/或任何其它的输入设备。计算设备102还可包括输出设备(未示出)，例如一个或多个显示器、扬声器、打印机和/或任何其它输出设备。
计算设备102进一步包括电源供应器或电源114，用于对能量存储单元112的能量存储设备116充电。例如，电源用作向诸如计算设备102的一个或多个电负载供应电能的设备，并且可为可调节电源供应器，用于将输出电压或电流控制到指定值，例如AC适配器或者可在系统100内部或外部的其它可调节电源供应器。
在一个示例中，能量存储单元112包括能量存储设备116和操作性地连接到能量存储设备116的燃油表(fuel gauge)118，形成集成的单个能量存储单元。能量存储单元112可为可再充电的、可移除的和当连接到适当的电源114时能够利用可为完全可编程的智能燃油表的燃油表118控制其自己的充电。能量存储器116可包括一个或多个能量存储单元(例如电池单元或移动电源单元)，并且可利用充电渐变算法被编程，充电渐变算法基于能量存储设备的状态而将充电电流渐变式变化为不同的水平。渐变算法可对应于阶梯式充电要求，而阶梯式充电要求与能量存储的单元对应。
能量存储器116可包括可编程处理器，可编程处理器被配置为接收数据和对数据执行处理操作，并且接收和执行处理指令。例如，符合智能电池系统实施论坛发布的智能电池数据规格的电池可以是适合的，还有不是智能电池的其它电池和/或不是电池的其它智能电能存储单元(例如电容器组、燃料电池单元等)。
电源114是经由通信线路120、充电控制部件122和调节信号124被操作性地连接到能量存储单元112的可调节电源/供应器。例如，通信线路120为单个通信线路，包括能量存储单元112与充电控制部件122之间或能量存储单元112与充电控制部件122处的单个连接，这将单个通信线路120信号转变成调节信号124，该调节信号124被用于控制可调节电源114。在一方面，通信线路120被直接连接到能量存储单元112的燃油表118，并且通过与燃油表118的一个连接而被连接到充电控制部件122。
燃油表118能够输出单个信号，该单个信号启动能量存储器的充电、在充电循环期间改变能量存储器的充电水平(例如充电电流和/或充电电压)、和/或终止能量存储器的充电。在一个示例中，燃油表118经由单个通信线路120控制能量存储器116的充电，以便控制对电源114(例如可调节电源)的调节。燃油表118在充电循环期间确定能量存储器的充电状况，并且基于该充电状况，将操作参数(例如充电电流和/或充电电压)与根据预定充电轨迹的充电状况进行比较。确定的充电轨迹能够被保存在系统和/或能量存储单元112的存储位置(例如内存器106或一些其它的内存器、寄存器、缓存等)，这在下面进一步进行描述。
在一个实施例中，燃油表118利用单个通信线路120控制对电源114的调节并且还向操作系统部件108提供表明能量存储设备的状态已经发生改变的指示或通知。操作系统部件108经由单个通信线路120从燃油表118接收状况信息(例如操作参数的充电状况)，该单个通信线路120与燃油表具有单个连接。例如，通信线路或通道110可直接连接到通信线路120以便接收与发送到电源的信号的相同的信号。从燃油表118被信号发送到电源114的信息被用于提供与充电循环相关的指示或触发事件。
例如，被通信的信号数据能够显示在计算设备102的用户显示器中，并且被操作系统部件108解释为用于能量存储器116的触发事件(例如警报或指示电池正在充电)。响应在通信线路120上从燃油表118发送的信号的是，操作系统108因此被配置为解释触发事件并且使得警报和/或中断来指示能量存储器状态，例如满状况、空状况、百分比更新、充电开始点、充电结束点、放电开始点和/或放电结束点。
在另一实施例中，当充电状态或状况已经超过预定阈值时，启动信号或终止信号能够由燃油表产生。燃油表检测到充电状况低时基于预定的充电轨迹信号通知电源114期望的操作参数。燃油表118随后可操作以便更新或保存操作参数(充电电流或充电电压)在能量存储单元112(未示出)的寄存器或内存器中。
与电源114接收信号(例如启动或终止信号)并行的是，操作系统108被配置为也通过通信线路110从通信线路120接收信号。基于被发送的信号，操作系统部件108能够指示能量存储状态。例如，被指示的能量存储状态的改变可以是充电开始指示、充电结束点、放电开始点、放电结束点、对满容量寄存器更新的指示和/或燃油表百分比的满指示符的更新。
燃油表118可操作以便接收和报告能量存储器116的每个单元的电压、总电压以及充电和放电电流。例如，充电状况(电流放电电流/电压、充电电流/电压、每单元或总的能量存储)因此被用于确定所要求的操作参数(例如所要求的充电电流/电压)。燃油表118在充电过程或循环期间连续更新所要求的操作参数(例如以预定的间隔)，以便经由单个通信线路120上的一个信号在整个充电期间指示期望的充电电流/电压。例如，燃油表118在通信线路120上产生信号，该信号是对应于期望的恒定电流的脉宽调制信号。
现在参见图2，例示出从可调节电源对能量存储设备进行充电的系统200的示例，所述系统200包括用于调制操作参数(例如电流输出)的调制电路210。系统200进一步包括充电控制部件122、差错放大器204和过滤器206，用于在能量存储器116的充电循环期间将充电电流/电压控制到期望的轨迹。燃油表118与能量存储单元112中的能量存储器116集成作一个集成单元，其可移除、可再充电并且可在充电期间控制其自己的充电电流，而不需要外部微处理器。燃油表118向单个通信线路120上的充电部件输出单个信号，该单个信号由充电控制部件122读取。响应读取信号的是，在不使用I2C信号、外部微控制器和/或手动信号的情况下，充电控制部件122启动能量存储器116的充电、将充电电流/充电电压变化到任何期望的轨迹和/或终止充电。当然，燃油表118经由通信线路120上的单个信号信号通知这些充电状况事件。另外，充电控制部件122可以可替代地定位在电源114内，如图2中所示那样。在一个示例中，充电控制部件122包括差错放大器204和过滤器206。燃油表118将通信信号沿通信线路120传输到充电控制部件122。传输的通信信号例如是脉宽调制(PWM)信号。PWM信号能够具有例如与期望的充电电流/电压成比例的占空比。期望的充电电流能够对应于在充电循环或过程期间相对于时间的预定操作轨迹。期望的电流例如在充电过程期间在任何给定的时间由操作轨迹确定，并且能够由充电控制部件122用作参考，以便将期望的充电电流与充电电流状况进行比较。例如，能量存储器的实际的电流/电压被检测和与所要求的电流/电压进行比较。作为回应，充电控制部件122能够经由第二或不同的通信线路208输出调节信号。来自充电部件122的调节信号能够调节充电控制部件电流的输出，和/或调节诸如AC适配器的电源114的输出电流/电压。
系统200进一步包括能够经由通信线路120检测信号的检测部件202。检测部件202包括可为低通过滤器的检测过滤器212，其可经由线路120过滤出信号用于可调节电源114并且能够检测到频率变化。燃油表118沿通信线路120向充电部件202传输通信信号。被传输的通信信号例如为脉宽调制(PWM)信号。PWM信号能够包括例如与期望的充电电流/电压成比例的占空比。期望的充电电流能够对应于在充电循环或过程期间相对于时间的预定操作轨迹。期望的电流例如由充电过程期间在任何给定的时间处的操作轨迹确定，并且能够由充电部件202用作参考以便将期望的充电电流与充电电流状况进行比较。例如，能量存储器的实际的电流/电压被检测和与所要求的电流/电压进行比较。作为回应，充电控制部件122能够经由第二或不同的通信线路208输出调节信号。来自充电部件202的调节信号能够被用于调节充电部件电流的输出，和/或调节诸如AC适配器的电源114的输出电流/电压。
在另一实施例中，来自燃油表118的PWM信号对应于在过滤器206处接收的要求的电流。过滤器206是使低频信号通过但衰减比某一截止频率高的信号的低通过滤器。过滤器206衰减和过滤PWM信号使之为DC平均值。被过滤的信号随后由差错放大器204接收。参考电流由将所要求的电流与检测到的电流比较的差错放大器204检测，并且例如针对锂聚合物电池或一些其它电池或电力/能量存数设备(例如电容器等)导致电流/电压轨迹的恒定电流区段。充电部件因此操作以便向能量存储设备产生恒定电流，并且来自燃油表118的PWM信号产生过渡到各种充电水平。
响应PWM信号的减小或增加超出某一阈值的是，检测部件202的低通检测过滤器212检测改变并且向操作系统部件108提供信号以便指示能量存储状态已经发生改变。因此，燃油表还可操作以向操作系统部件108指示状态的改变。不利用外部或另外的处理器来与操作系统通信，燃油表118能够经由触发事件(例如警报或中断信号)来信号通知能量存储状态的改变。过滤器206和检测过滤器212可为同一个过滤器或者如所示为分开的过滤器。
到达操作部件108的信号通过改变有待被检测部件206检测的PWM信号而能够被用来产生中断。例如，PWM信号的频率可临时降低，这可被过滤器206检测到。来自燃油表118的PWM的标准频率可被过滤掉，而例如低频率可被检测到。另外，还能够检测到PWM的开始和PWM的结束。当检测部件202检测到来自燃油表118的PWM信号改变或修改时，在计算设备102的操作系统部件208的硬件或软件中可产生改变标志或中断脉冲。可替代地，PWM可停止和重新启动翻转器，或者如果信号没有翻转，它可以翻转两次，以便触发检测部件206进行检测，并且产生中断。另外或可替代地，燃油表118能够触发处于特定的能量存储状态的检测部件202。例如，在通信线路120上通信的PWM频率可以以操作参数的方差进行变化。例如，24kHz或一些其它频率的PWM频率可能指示能量存储设备(例如电池)116处于0％至90％满额之间，但8kHz可能指示容量被充电了90％或更多。这些指示符由燃油表118触发、通信或导致，并且能够使得操作系统部件直接或间接产生中断，而不需要微控制器或处理器来与操作系统部件108通信。操作系统部件108随后可操作以便更新显示指示符204，该显示指示符204响应由燃油表116启动的中断或警报来指示满额百分比、满容量、充电开始点、充电结束点、放电开始或放电结束点。
检测过滤器206例如可为低通过滤器，其使低频信号通过但衰减比某一截止频率高的信号。被过滤的信号则能够进一步与由电源114的电压调节器204检测到的参考电流进行比较，电压调节器204将所要求的电压/电流与检测到的电压/电流进行比较并且随后在恒定的电流/电压轨迹期间相应地改变电流。充电部件因此操作以便为能量存储设备产生恒定的电流，并且来自燃油表118的PWM信号在能量存储设备116的单个充电循环期间产生向各种充电水平的过渡。
由于燃油表118和/或充电部件202能够被用于计算或估计导致电池期望电压的充电电流，因此所要求的电流是动态的。例如，所要求的电流以周期性的间隔(例如每秒、每两秒等)更新，以便产生有待被调制的电压。例如，总的电池电压(所有的电池单元或能量存储设备的总电池电压)、或单独电池单元电压或最高的电池单元电压等能够被调制。因此，能量存储单元112被配置为控制要求多个电压阶梯的用于充电算法的渐变电流。
能量存储单元112或燃油表118输出被用于设定充电电流的信号。电源114被配置为接收信号以便通过利用调制电路210动态地调节输出电流而设定其输出电流极限。因此，当能量存储器充电是电源上仅有的大的负载时，燃油表可将PWM信号直接输送到电源，而不需要硬件块或额外的检测电路。例如，电源114可为向平板电脑的套配件供电的AC适配器，其中套包含可再充电能量存储设备，但不向其它的功能键供电。
在具有一个以上的能量存储设备的系统中，每个能量存储设备能够从相应的燃油表输出信号。如果系统能够选择能量存储设备来充电，则它能够选择来自那个能量存储设备的信号，并且另外阻止来自其它电池的信号。代替指示来自电源114的期望的或所要求的电流的是，来自燃油表118的信号能够同样指示来自电源114的期望的电压。另外或可替代地，当充电完成而电源向另一并行负载供电时并且输送到该另一负载的期望的电流已知时，则应该产生与该另一负载对应的类似的信号，并且最后与来自能量存储设备燃油表的信号进行叠加。
描述的系统的优点是，系统以最少的硬件提供了完全可编程的充电系统。例如，当燃油表118因其它原因被使用时，可采用完全可编程充电系统，而具有最小的成本。其可用于小型恒定功率AC适配器，或者用于具有足够的额定功率以在不具有额外微控制器(例如键盘控制器)的情况下产生在可操作范围内可调节的电压的任何AC适配器。
现在参见图3，例示出根据这里公开的各方面用于向能量存储设备充电的系统300的电路图的示例。系统300包括能量/电力存储单元302、充电控制部件304和用作可调节电源以便将充电电流控制到各水平的电源或电力供应器306。
能量存储单元302包括燃油表308和一个或多个能量存储电池单元310和312，例如电池、具有多个电池单元的电池或其它可能的能量存储电池单元。燃油表308和能量存储电池单元310和312集成在同一个能量存储单元302中，该能量存储单元302用作可移除的和可再充电能量存储单元，例如笔记本电池或其它手持设备能量存储设备(例如可移除燃料电池单元，为生物、化学电子、电容式单元等)。燃油表308独立或组合地接收和报告每个能量存储电池单元310和312的电压。燃油表308和能量存储器312和310被联接到能量存储单元302内的电流感应电阻或电阻器R1。能量存储电池单元310和312能够被组合成一个能量/电力存储库或者被并联形成各种库中的多个电池单元。
燃油表308进一步可操作以便接收和报告能量存储电池单元310和312二者的总电压，并且通过读取R1两端电压，接收或报告其任何组合的充电或放电电流。例如，单个通信线路或通道307可操作地连接燃油表和充电控制部件304。在图3的示例配置中，通信线路307具有一个连接用于在燃油表和电源306之间通信。通过充电控制部件304完成通信。燃油表308通信PWM信号，包括占空比。例如，PWM占空比能够被设置为成比例地对应于期望的或所要求的充电电流。PWM经由缓存单元314(例如运算放大器、单一增益放大器、比较器等)被通信到过滤器309(例如，低通过滤器)。过滤器309包括低通过滤器，该低通过滤器包括接收输入信号的电阻器R3和并联配置的电阻器R4和电容器C1，将输入信号平均化和衰减到电流参考值。
充电部件304进一步包括在瞬时条件之前或之后将电源306维持为恒定电流水平的电流调制器311。电源306包括运算放大器316，该运算放大器316包括在反馈回路中的电容器C2和在电流感应电阻器R2的正端子处的输入。运算放大器感应通过能量存储单元302的R2的电流，并且将其与来自燃油表的包括要求的电流/电压的过滤的PWM电流参考信号进行比较。基于该比较结果，运算放大器输出控制包括电阻器R6的晶体管318，以便形成电流信号，该电流信号称为调节信号。调节信号被用于修改或调节可调节电源306的输出电压。例如，运算放大器316的非反相输入的反馈电压被调制，并且与感应到的电流参考值进行比较，从而产生差错信号。因此，PWM信号的改变导致了运算放大器316的输出处产生了差错信号，这导致流过充电控制部件304进入能量存储单元302硬件的充电电流改变。
可调节电源306或适配器进一步包括运算放大器322，该运算放大器322包括在正端子处的电压参考二极管320和来自由负端子处的电阻器R7、R8和R9形成的分压器的输入。这些形成电压调制器，用于控制可调节电源306的输出电压。电流调制器311感应和调制电流用于恒定电流/恒定电压充电轨迹，这在图5中进一步详细示出。
在一个实施例中，到达电流调制器311的PWM信号具有与能量存储设备302的期望充电电流成比例的占空比。期望的充电电流被用作用于还感应实际电流的充电部件304的参考值。电压调制器311例如将要求的或期望的电流与实际的充电电流状况进行比较，并且向晶体管318输出调节信号，晶体管318调节充电器输出电流或者调节电源306或适配器的输出电压。
另外或可替代地，当能量存储器充电是电源306上仅有的大的负载并且电源306的输出电压的改变与单个通信线路307的更新率相比相对慢时，电源被配置为接收信号以便设置其输出电流极限，燃油表308可操作以便将信号直接输送到电源306，而不需要包括微处理器、硬件块或额外感应电炉的充电部件。例如，可调节AC适配器可向用于平板电脑的套附件供电，其中套包含可再充电电池，但其它功能部件没有被供电。
可替代地，在具有一个以上的电池的系统中，每个电池能够从相应的燃油表输出信号。系统能够选择电池或电池单元来充电，选择来自那个电池单元的信号，并且阻止来自未被选的其它电池的信号。代替指示来自电源的期望的或所要求的电流的是，来自燃油表的信号能够同样指示来自电源的期望的电压。
在另一实施例中，当充电完成而电源306向另一负载充电，并且被输送到该另一负载的期望的电流已知时，则与该另一负载对应的类似的信号可产生，并且随后与来自燃油表308的信号叠加。例如，来自燃油表的PWM信号可被R-C滤波器低通滤波成平均(DC)水平，而来自另一负载的另一PWM信号可被低通滤波成与R-C滤波器400具有相同的容量，如图4中所示。被叠加的信号可针对充电和另一负载的和来控制总电流。
在另一实施例中，在通信线路307上来自燃油表306的信号中的附加信息能够被用来触发警报或中断，以便向操作系统(例如操作系统部件108)指示电池状态的改变已经发生。例如，充电开始、充电结束、放电开始、放电结束、对全容量寄存器的更新、对燃油表满额百分比的更新和/或其他触发事件能够由来自燃油表306的PWM信号指示。这种事件可以由PWM信号频率的改变、开始/停止序列和幅值的改变或者信号中的其它特定的可检测异常情况来指示。在一个实施例中，当燃油表指示能量存储在满额的90％以下时，通信线路307处的信号可为24kHzPWM信号，但是当指示能量存储为90％或更大时，可为12kHzPWM信号。触发或警报还可导致信息通过诸如I2C通信线路的单独的信号而被通信。
现在参见图5，例示出根据公开的各方面用于能量存储设备的操作参数轨迹的图500的示例。竖直轴线502描绘了充电电压和充电电流，相对于水平时间轴线504用于使用单个渐变充电锥形的充电循环。用于能量存储设备(例如电池)或能量存储设备116的电池单元的电压在时间零处启动，在竖直轴线502上由初始电压水平V0指示。该初始电压基本上小于例如由能量存储设备116和/或电池单元310、312支撑的最大电压水平512。
通过向能量存储设备供应恒定充电电流，充电过程或循环开始，如在I1处起始且保持为接近恒定值n的电流506所指示的那样。当电流被稳定地供应时，能量存储设备的电压沿电压曲线510增加。当电池单元电压达到阈值V1时，充电电流减小，如弯曲区域508中例示的那样，这导致电压在弯曲区域512处被保持为基本恒定。
图6例示出根据这里公开的各方面用于能量存储设备的操作参数轨迹的图600的示例。竖直轴线602描绘了充电电压和充电电流，相对于水平时间轴线604用于充电循环，该充电循环使用具有两个锥形的充电渐变算法。用于能量存储设备(例如电池)或能量存储设备116的电池单元的电压在时间零处启动，在竖直轴线602上由初始电压水平V0指示。该初始电压基本上小于例如由能量存储设备116和/或电池单元310、312支撑的最大电压水平612。
通过向能量存储设备供应恒定的充电电流，如I1处起始的电流曲线606指示的那样，并且维持接近恒定的值，充电过程或循环开始。当电流被稳定地供应到能量存储设备时，能量存储设备的电压继续沿电压曲线608增加。当电池单元电压达到阈值V1时，充电电流快速降低，如对应的电流曲线下降区域610处所例示那样，并且电压在弯曲区域612处保持在一个时间段上基本上恒定。
在图6中呈现出的方法中的起始充电电流被维持在恒定值，直到电池单元电压达到第一电压阈值或触发值V1为止，在该点处，充电电流如610所指示的那样渐变或减小。这导致充电电压维持接近恒定，如612处指示的那样。在一些情况(图6中未示出)下，使充电电流渐变可导致电压变为恒定或者在一些时间上减小，而不是仅仅维持恒定。充电电流继续渐变直到电流达到允许电压在第一电压触发值V1以上时为止。此时，电流被维持为恒定值，如616指示的那样，并且电压增加，如614指示的那样。
进一步，当电池单元电压达到第二电压阈值或触发值V2时，充电电流再次渐变，如620处指示的那样。这再次导致接近恒定的充电电压，如618处指示的那样。
上面描述的以恒定的充电电流向能量存储设备充电的循环以及随后使充电电流渐变可重复任何期望的次数，并且由这里讨论的具有任何期望的电压阈值、偏移值、充电电流值和充电电流渐变速率的燃油表指示。响应电池单元电压接近最大值的是，如618所指示的那样，充电电流将朝向零电流减小。或者是作为渐变算法的一部分或者是作为接近其满额充电的电池的固有特征，这能够逐渐完成，从而避免由于内部电池单元阻抗导致的电池单元电压的不期望的对应的降低。
尽管这里将本公开中描述的方法描述和例示为一系列动作或事件，一些动作可以以不同的顺序发生，和/或与除了这里例示和/或描述的之外的其它动作或事件并存。另外，不是所有例示的动作都需要实施这里的说明的一个或多个方面或实施例。进一步，这里描绘的一个或多个动作可以以一个或多个分开的动作和/或阶段执行。
图7例示出示例方法论700，用于实施用于包括能量存储设备和集成燃油表的能量存储单元的方法。为了易于说明，参见上面描述的附图。然而，方法700不限于本公开内提供的任何特定的实施例或示例。
在702处，利用与能量存储设备操作性地集成的燃油表监控能量存储单元的充电状态。能量存储设备可为电池、包括多个电池单元的电池或其它能量存储设备，例如燃料电池单元或电容器。
在704处，能量存储设备的操作参数被确定，并且能量存储设备所要求的操作参数被确定。在一个实施例中，这些确定是基于能量存储设备的充电状态根据预定充电轨迹进行的。例如，电流参数或电压参数与预定的充电轨迹进行比较，并且差值被用来在充电循环期间向可调节电源指示期望的或要求的操作参数(例如充电电流/电压)。
在706处，包括所要求的操作参数的请求经由通信线路被通信到可调节电源。例如，通信线路可包括在充电部件之间的单个通信线路，如上面描述的那样，和/或直接到达用于能量存储单元的可调节电源，从而在没有例如任何外部微控制器的情况下控制器自身的充电循环。
在708处，燃油表使用相同的信号到达可调节电源，以便向操作系统部件指示能量存储设备状态的改变。例如，能量存储设备状态的改变能够包括充电开始点、充电结束点、放电开始点、放电结束点和/或满额百分比指示符更新或满容量指示符更新。
燃油表可操作以便修改被传输的通信信号。例如，修改可调节电源的输出电流的脉宽调制信号的修改能够导致响应能量存储设备状态的改变而向操作系统部件发送中断或警报。另外，调节信号还可为被修改的PWM信号或者来自燃油表的不同的信号。调节信号能够在能量存储设备的充电期间修改例如可调节电源的输出电流，使得输出电流不同于在充电开始时由存储设备初始接收的电流。
另外或可替代地，响应操作系统部件检测到来自燃油表的脉宽调制信号的修改的是，操作系统部件能够产生根据脉宽调制信号的频率而变化的改变标志或中断脉冲。在另一实施例中，通过燃油表翻转脉宽调制信号，能够执行脉宽调制信号的修改，从而触发操作系统部件的事件的检测器。
可调节电源被经由通信线路来自燃油表的通信请求控制，从而调节在充电循环期间向能量存储设备充电的充电电流。在一个实施例中，该控制包括对操作参数与能量存储设备的充电状态的进行比较。这可根据上面描述(例如图6)的渐变算法执行。可产生(例如由燃油表产生)调节信号来将向能量存储设备充电的可调节电源的输出电流修改为与当确定所要求的操作参数时由能量存储设备接收的充电电流不同的在能量存储设备的充电循环期间的电流。
在另一实施例中，所要求的操作参数可包括所要求的充电电流或所要求的充电电压，其在充电循环期间以周期性间隔被燃油表更新。响应可调节电源向来自能量存储设备的额外负载供电的是，所要求的电流/电压可与输送到额外负载的电流叠加。
方法700可进一步包括从有待被充电的多个电池单元选择电池单元并且将用于该被选的电池单元所要求的充电信号通信给可调节电源，并且阻挡来自于多个电池单元中不同于被选的电池单元的其它电池单元的充电信号。
能够向上面描述的示例做出很多变型和修改。所有的这些修改和变型在这里都倾向于包括在本公开的范围内并且由下面的权利要求保护。将注意到，单数形式“一”、“一个”和“所述”包括复数形式的参考，除非上下文另有明确指示。
Claims (15)
1.一种系统，包括：
能量存储单元，包括：
能量存储设备；
燃油表，与所述能量存储设备操作性地集成在一起，用于估计所述能量存储设备的操作参数，动态地确定所述能量存储设备的充电状态和经由通信线路向可调节电源和操作系统部件通信通信信号；
所述燃油表向所述操作系统部件指示能量存储设备状态的改变，并且基于确定的所述充电状态根据预定的充电轨迹利用所述通信线路向所述可调节电源通信包括所请求的操作参数的通信信号。
2.如权利要求1所述的系统，所述操作系统部件响应于经由所述通信线路的通信信号而产生对所述能量存储设备状态的显示更新。
3.如权利要求1所述的系统，所述燃油表引起通向所述操作系统部件的警报或中断，以便经由所述通信线路指示所述能量存储设备状态的所述改变。
4.如权利要求3所述的系统，进一步包括：
检测部件，检测所述能量存储设备状态的所述改变，所述改变包括充电开始点、充电结束点、放电开始点、放电结束点或满额百分比指示符更新。
5.如权利要求1所述的系统，所述通信线路包括单个通信线路，该单个通信线路包括通向所述燃油表的一个连接。
6.如权利要求1所述的系统，所述燃油表经由所述通信线路通信包括脉宽调制信号的通信信号，其中所述燃油表修改所述脉宽调制信号，以导致响应于检测部件检测到的所述能量存储设备状态的改变而通向所述操作系统部件的中断。
7.如权利要求6所述的系统，所述操作系统部件被联接到所述检测部件，所述检测部件包括低通滤波器，所述低通滤波器检测临时减小的脉宽调制信号，并且产生所述中断或警报来更新用于所述能量存储设备状态的显示。
8.如权利要求1所述的系统，所述燃油表利用经由与所述通信线路的一个连接的通信来控制所述可调节电源，并且所述可调节电源调节充电电流以便在充电循环期间根据渐变算法向所述能量存储设备充电。
9.如权利要求1所述的系统，所述燃油表基于确定的所述充电状态根据所述预定的充电轨迹在所述能量存储单元的寄存器中写入所要求的充电电流或所要求的充电电压，并且在所述能量存储设备的整个充电循环中连续地更新所要求的充电电流和所要求的充电电压。
10.一种方法，包括：
由燃油表监控包括能量存储设备的能量存储单元的充电状态，所述能量存储设备与所述燃油表设备操作性地集成在一起；
所述燃油表基于所述充电状态根据预定的充电轨迹确定所述能量存储设备的操作参数和用于所述能量存储设备的所要求的操作参数；
经由单个通信线路向可调节电源通信包括所要求的操作参数的请求，以便调节充电电流从而向所述能量存储设备充电；以及
经由所述单个通信线路向通信地联接到所述能量存储单元的操作系统指示能量存储设备状态的改变。
11.如权利要求10所述的方法，所述能量存储设备状态的所述改变包括充电开始点、充电结束点、放电开始点、放电结束点或满额百分比指示符更新。
12.如权利要求10所述的方法，进一步包括：
经由所述单个通信线路利用来自所述燃油表的所述请求控制所述可调节电源，以便在充电循环期间根据渐变算法调节向所述能量存储设备充电的充电电流。
13.如权利要求10所述的方法，进一步包括：
产生调节信号，该调节信号将所述可调节电源的输出电流修改为与当充电开始时由所述能量存储设备初始接收的充电电流不同的在所述能量存储设备的充电期间的电流；以及
修改脉宽调制信号，以导致响应于所述能量存储设备状态的所述改变而通向所述操作系统部件的中断。
14.如权利要求13所述的方法，进一步包括：
响应于所述操作系统部件检测到所述脉宽调制信号的修改，产生根据所述脉宽调制信号的频率而变化的改变标志或中断脉冲。
15.如权利要求13所述的方法，其中修改所述脉宽调制信号包括翻转所述脉宽调制信号，以便触发所述操作系统部件的事件检测器。
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