CN105814770B - 用于可再充电电池单体的快速充电的方法和系统 - Google Patents

Abstract

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。

Description

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。

技术领域

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。

背景技术

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。

在一个实施例中，温度传感器确定系统的一个或多个电池单体的温度。对于高于预定温度(例如，室温)的温度来说，系统的一个或多个处理器可通过室温下预定义的电流的充电时间除以温度传感器所感测的温度下预定义的电流的充电时间而定义的商来缩放预定义的电流。换句话说，在一个实施例中，一个或多个处理器通过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预定义的电流，其中多个不同温度中的第二温度比多个不同温度中的第一温度更接近所感测的温度。从该缩放，获得了充电电流的量值。在一个实施例中，此量值大于预定充电速率，例如，0.5-C速率或1-C速率。一个或多个处理器接着导致电流调节器以该量值下的充电电流对电池单体充电。

举例来说，在单电池单体系统中，温度传感器可确定电池单体的温度是40℃(室温是约23℃)。可计算、从查找表读取或以其它方式获得电池单体在室温下1-C速率下的充电时间除以电池单体在40℃下1-C速率下的充电时间而定义的商。因为电池单体的阻抗在40℃下较低，所以1-C充电时间将比室温下短。因此，商将大于1。预定充电电流(在一个或多个实施例中，是1-C)可接着通过该商来缩放以获得适用于在电池单体温度处于40℃下时使用的充电电流。随着温度改变，可重新计算或重新获得商。此外，可根据电池单体所经历的循环的数目来调整商。商的使用导致充电时间缩短。然而，因为充电电流与电池单体阻抗的减小成比例地增大，所以不发生对容量或循环寿命的负面影响。

现参照图1，图1图示根据本公开的一个或多个实施例而配置的一个说明性设备100。具有一个或多个可再充电电池单体102的可再充电电池101可与电流调节器104一起操作以从电源106或充电器接收电流。电流调节器与可再充电电池101的一个或多个可再充电电池单体102串联耦合。控制电路103可与电流调节器104一起操作以调整流动到一个或多个可再充电电池单体102的电流。

控制电路103还可与温度传感器105一起操作。温度传感器105可与可再充电电池101成整体或处于其外部。温度传感器105可操作以感测可再充电电池101的一个或多个可再充电电池单体102的温度。在一个实施例中，温度传感器105可直接确定电池单体温度。在另一实施例中，温度传感器105可应用偏移以考量一个或多个可再充电电池单体102与温度传感器105之间的热滞后。

控制电路103可与存储器107一起操作。存储器107可与控制电路103成整体，即，“板上”存储器。或者，存储器107可处于控制电路103外部。在一个实施例中，存储器107可存储用于一个或多个可再充电电池单体102的多个充电时间段。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可再充电电池单体102充电所需的时间段。

举例来说，在一个实施例中，预定义的电流是1-C电流。(应注意，预定义的电流可为其它速率，例如，0.5-C速率、2-C速率等。)因此，如果一个或多个可再充电电池单体102中的每一电池单体是1000毫安时的电池单体，那么1-C电流将是1安。在一个实施例中，存储器107存储多个充电时间段，每一充电时间段是不同温度下且使用1-C电流的充电时间段。第一充电时间段可为在预定温度(例如，室温，约23℃)下对一个或多个可再充电电池单体102充电的时间量。(应注意，预定义的温度还可为其它温度，高于室温和低于室温皆可。)第二充电时间段可为在30℃下对一个或多个可再充电电池单体102充电所需的时间量。第三充电时间段可为在35℃下对一个或多个可再充电电池单体102充电所需的时间量，诸如此类。

如上所述，在一个实施例中，温度传感器105可操作以感测可再充电电池101的一个或多个可再充电电池单体102的温度。控制电路103被配置成从温度传感器105接收电池单体温度的指示。控制电路103可接着从存储器107选择第一充电时间段。第一充电时间段由以预定义的电流(在此实例中，是1-C)在第一温度下对一个或多个可再充电电池单体102充电的第一时间段定义。控制电路103可接着选择由以预定义的电流在第二温度下对一个或多个可再充电电池单体102充电的第二时间段定义的第二充电时间段。在一个实施例中，第二温度比第一温度更接近温度传感器105所感测的一个或多个可再充电电池单体102的温度。

实例可帮助使先前段落的操作更清楚。假设一个或多个可再充电电池单体102的温度是36℃。控制电路103可选择在第一温度(其可为室温)下在1-C速率下对一个或多个可再充电电池单体102充电的第一充电时间段。控制电路103可接着选择在第二温度下在1-C速率下对一个或多个可再充电电池单体102充电的第二充电时间段，其中第二温度比第一温度更接近温度传感器105所感测的一个或多个可再充电电池单体102的温度。在此实例中，第二温度可为35℃，其中35℃比室温更接近36℃。

在此之后，控制电路103可将预定义的电流与第一充电时间段除以第二充电时间段所得的商相乘以获得充电电流。在此实例中，控制电路103会将1-C电流与在室温下充电的时间除以在35℃下充电的时间所得的商相乘。如果在室温下充电的时间是135分钟，且在35℃下充电的时间是111分钟，那么商将是约1.22。因此，充电电流将是1-C速率乘以1.22。控制电路103可接着导致电流调节器104以该充电电流对一个或多个可再充电电池单体102充电。此充电可继续直到一个或多个可再充电电池单体102被充满为止。或者，充电电流可随着温度改变而被重新计算。

在上文的实例中，控制电路103从存储器107选择定义商的两个充电时间段。在另一实施例中，并不是选择两个充电时间段，而是控制电路103可简单地根据温度来选择商。该商在本文中还被称为“Z因数”。在一个实施例中，Z因数被定义为在预定温度下预定义的电流的充电时间除以在大于预定温度的温度下相同电流的充电时间。因此，在预定温度是室温(其为23℃)且分母是与40℃相关联的充电时间时，40℃的Z因数可为135分钟除以102分钟，即，1.32。下文阐述了一个说明性的单个锂离子电池单体的Z因数的说明性表格：

表1

因此，并不是选择定义商的第一充电时间段和第二充电时间段，而是在一个实施例中，控制电路103简单地从存储器107选择Z因数，且相应地缩放预定义的电流。在另一实施例中，控制电路103可简单地从存储器107选择经Z因数缩放的电流，且可导致电流调节器104以经Z因数缩放的充电电流对一个或多个可再充电电池单体102充电。

应注意，虽然在表1中，以5℃增量来确定充电时间段，但也可使用其它增量。举例来说，可取决于所需的分辨率以1℃增量、2℃增量、3℃增量等获得室温以上的电流的充电时间段。还应注意，虽然在上文的实例中，室温被称为23℃，但如本文所使用，“室温”可表示约20℃±5℃或25℃±5℃的温度。因此，“室温”可包含15℃到约30℃的范围。

还应注意，Z因数可基于累积充电时间段，而不是单个充电时间段。在表1中，所示出的时间是针对单个循环。本公开的实施例设想，并不是使用单个充电时间段，而是在一个或多个实施例中，可使用充电时间段的总和。已知基于锂的电池单体的属性随着使用和老化而改变。举例来说，能量存储容量可衰退。此外，电池单体阻抗可增大。这些改变可影响充电时间。因此，可有必要校正或调整所计算的Z因数以补偿因使用和老化而发生的属性改变。

在一个或多个实施例中，表1的Z因数可根据电池循环而扩展。举例来说，可针对新电池单体根据温度来测量充电持续时间。接着，在对电池单体完全充电和放电某预定数目的循环(例如，100、200或500次循环)之后，可再次根据温度来测量充电持续时间。可在另一增量数目的循环之后重复此过程。可再次重复该过程，直到针对电池单体达到预定最大预期数目的循环为止。下文在表2中示出表1的扩展的一个实例。

累加充电时间		Z因数			Z电流
								35℃	45℃	55℃	35℃	45℃	55℃
1	1.1	1.3	1.4	1.1*C速率	1.3*C速率	1.4*C速率
							2	1.1	1.3	1.4	1.1*C速率	1.3*C速率	1.4*C速率
3	1.1	1.3	1.4	1.1*C速率	1.3*C速率	1.4*C速率
							4	1.1	1.3	1.4	1.1*C速率	1.3*C速率	1.4*C速率

表2

在一个实施例中，根据本公开的一个或多个实施例而配置的系统可监测电池单体所经历的循环的数目，且使用表2中的增量循环数目数据来计算Z因数。在另一实施例中，可优选通过追踪“累积充电”或“累积放电”容量来估计“循环数目”。举例来说，累积充电是传递到电池单体中的总库仑(或毫安时)的总和。可接着通过将累积充电除以标称电池单体容量来估计循环数目。该方法简化将现场使用的部分循环与用于产生表2的完整循环相关联的过程。

在一个或多个实施例中，在温度传感器105所感测的一个或多个可再充电电池单体102的温度大于预定温度(在一个或多个实施例中，是室温)时使用Z因数。因此，在一个或多个实施例中，只要一个或多个可再充电电池单体102的温度小于室温，控制电路103就将导致电流调节器104以预定义的电流(在此实例中，是1-C速率)对一个或多个可再充电电池单体102充电。

现参照图2，图2图示通过试验测试而获得的三条充电时间段曲线201、202、203，这些曲线图示充电时间段如何根据温度而缩短。每一充电时间段曲线201、202、203对应于不同型号的锂离子电池单体。每一充电时间段曲线201、202、203是通过如下方式而获得：针对单个电池，以1-C速率放电到3.0伏，且接着以1-C速率充电到4.35伏，其中在将电压保持在恒定电压(例如，4.35伏)的同时，电流渐减到0.05安。如清楚地示出的，与电池单体型号无关，充电时间段随着温度上升而缩短。本公开的实施例正是将此发现用于在室温以上缩短充电时间，而不出现电镀、循环寿命退化或容量退化。

现参照图3，图3图示根据本公开的一个或多个实施例的对一个或多个电池单体调整充电电流的方法300。在步骤301中，方法300获得多个充电时间段。在一个实施例中，步骤301可包含将多个充电时间段存储在可与一个或多个处理器一起操作的存储器中。在一个或多个实施例中，多个充电时间段可各自包括跨越多个充电循环而累加的充电时间段。

在一个实施例中，多个充电时间段可来自实验室中的实验测试，该实验测试以类似于图2中所获得的充电时间段曲线(201、202、203)的方式而将所使用的一个或多个电池单体的充电时间与温度性能特性化。在一个实施例中，步骤301中所获得的每一个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。

在步骤302中，方法300确定一个或多个电池单体的温度。在一个或多个实施例中，温度是使用温度传感器来确定的。

在决定步骤303中，方法300决定步骤302中所确定的温度是高于还是低于预定温度。在一个实施例中，当温度低于预定温度(室温或另一温度)时，在步骤304中，以预定电流对一个或多个电池单体充电。因此，在一个实施例中，当一个或多个电池单体的温度低于预定温度时，方法300以预定电流(在一个或多个实施例中，是1-C)对一个或多个电池单体充电。预定温度的实例包含介于0℃与30℃之间的值。在一个实施例中，预定温度是室温。然而，预定温度可高于或低于预定温度。

当步骤302中所确定的温度高于预定温度(其可为室温)时，在步骤306中，在一个实施例中，方法300通过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预定电流。在一个实施例中，预定电流是1-C电流。(商可选地是在可选的步骤305中计算。)在一个实施例中，多个不同温度中的第一温度小于多个不同温度中的第二温度。

在一个实施例中，第一充电时间段是在预定温度(其可为室温)下发生的充电时间段。在一个实施例中，第二充电时间段是在步骤302中所确定的温度的预定义的范围(例如，5℃)内发生的充电时间段。在一个实施例中，多个不同温度中的第二温度比多个不同温度中的第一温度更接近该温度。在一个实施例中，步骤302获得充电电流的量值。

在步骤307中，方法300接着以步骤306中所计算的量值下的充电电流对一个或多个电池单体充电。如上所述，在一个实施例中，仅在多个不同温度中的第一温度小于该温度时发生步骤306中所计算的量值下的充电。否则，步骤307可包括以预定电流对一个或多个电池单体充电。

在一个或多个实施例中，在可选的步骤308中，方法300可减小充电电流。举例来说，步骤308可包含当一个或多个电池单体的电压超过预定阈值时，减小充电电流的量值。或者，步骤308可包含当一个或多个电池单体的电压超过预定阈值时，渐减充电电流。举例来说，如果方法300在电池单体具有4.35伏的终止电压的情况下对单电池单体系统充电，那么步骤308可在电池单体达到4.35伏时减小电流。或者，当电池单体的容量跨过容量的预定阈值(例如，满充容量的90％)时，步骤308可将电流从步骤306中所计算的量值渐减到例如0.05安的渐减电流。

现参照图4，图4图示因图3的方法(300)而发生的三个充电电流401、402、403。以1-C速率404对电池单体充电的充电电流401是在温度是室温或更低时发生。然而，在大于室温的第一温度下，充电电流402已通过Z因数缩放而高于1-C速率404。在高于第一温度和室温两者的第二温度下，充电电流403已通过较大Z因数缩放成高于充电电流402。图4实际上定义通过图2所定义的充电持续时间的倒数缩放的充电电流。每一充电电流导致随着温度上升更快速地充电的电池单体电压405。如上所述，在一个或多个实施例中，充电电流可在电池单体电压405增大到预定阈值407以上时渐减406。

在一个或多个实施例中，可动态地发生图3的步骤(306)中所发生的商缩放。这说明性地示出在图5中。现参照图5，在步骤501中，图3的方法300可再次确定一个或多个电池单体的另一温度。在步骤502中，方法300可以可选地再次计算第一充电时间段除以多个不同温度中的第三温度所定义的第三充电时间段所得的另一商。在一个或多个实施例中，多个不同温度中的第三温度比上文参照图3所述的多个不同温度中的第二温度更接近该温度。在替代实施例中，步骤502可包括从存储器装置的查找表读取商。

在步骤503中，方法300可再次将预定义的电流与另一商相乘以获得充电电流的另一量值。在步骤504中，方法300可将充电电流从图3所确定的量值调整到另一量值，以使得可将一个或多个电池单体以不同电流充电。

现参照图6，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600。在图6的说明性系统600中，充电单元603被示出为耦合到电池602和电源604。电池602包含一个或多个可再充电电池单体601。电源604可将充电电流提供到充电单元603，而充电单元603可根据本文所述的一种或更多种方法而将充电电流馈送到电池602。如下文将解释的，充电单元603可包含控制电路605，控制电路605被配置成控制流动到电池602的充电电流的量。

图6的说明性实施例将电池602和充电单元603图示为独立的单元。然而，在一个或多个实施例中，充电单元603和电池602可集成为单个电子装置。在一个或多个实施例中，在通过Z因数增大充电电流以在高于室温的温度下更快速地对一或更多个电池单体601充电之前，充电单元603可被配置成向用户确认此调整是否是允许的。举例来说，在一个实施例中，控制电路605可被配置成通过可与控制电路605一起操作的用户界面606提示对一个或多个电池单体601增大充电电流的授权。当从用户接收到表示授权的电子信号时，可如上所述增大充电电流。

在一个或多个实施例中，电池602包括一个或多个电池单体601，其中电池单体601是锂离子电池单体。充电单元603可为能够引导且控制流动到电池602的充电电流的任何装置。作为实例，充电单元603可为移动通信装置(例如，蜂窝式电话、平板计算机、双向无线电装置或个人数字助理)或可将电力提供到移动通信装置的电池的台式充电器。当然，本发明不限于这些特定实例，这是因为其它适当装置也可用作充电单元603。

如图6所示，充电单元603可包含(例如)可与控制电路605一起操作的电流控制电路607。电池602可包含(例如)存储器608。信息可被写入到存储器608，包含Z因数的表格，或其分子和分母，如表1所示。当控制电路60通过以Z因数缩放来增大充电电流时，在一个或多个实施例中，可简单地从存储器608读取此增大的电流量值。在一个布置中，电池602的存储器608可为电可擦可编程只读存储器，但其它适当类型的存储器装置也可与电池602一起使用。

充电单元603的电流控制电路607可包含(例如)感测电阻器609、场效应晶体管610和二极管611。控制电路605可使用感测电阻器609的任一侧上所设置的连接作为输入。控制电路605还可控制场效应晶体管610的操作。电流控制电路607的输出可引导到B+触点，而B+触点可耦合到电池602的一个或多个电池单体601。来自B+触点的输入还可耦合到控制电路605。一个或多个电池单体601的负侧可耦合到B-触点，而B-触点可耦合到充电单元603中的接地端子612。此外，数据可经由数据触点而在控制电路605与存储器608之间传递。可在控制电路605与存储器608之间交换的数据类型的实例包含Z因数或其分子和分母、或根据温度经Z因数缩放的充电电流、表格(例如，上文的表1)和其它信息。

在一个或多个实施例中，电池602还可包含热敏电阻器613。如上所述，控制电路605可经由热敏电阻器触点从热敏电阻器613监测电池单体温度。充电单元110可还包含电源的上拉电阻器616以使控制电路605能够测量热敏电阻器613所产生的温度读数。虽然未示出，但控制电路605可包含模/数(AID)转换器和输入/输出(I/O)，如所属领域的技术人员应了解，它们可使控制电路605能够接收且处理从上述组件产生的信息。

在操作中，当电池602和电源604耦合到充电单元603时，充电电流可经由充电单元603从电源604流动到电池602，以将一个或多个电池单体601从其放电电压极限充电到额定充电极限。控制电路605可通过感测温度且接着从存储器608访问前述数据而确定是否根据Z因数来增大充电电流。控制电路605可从感测电阻器609监测传递到电池602的充电电流。控制电路605可经由来自B+触点的输入监测电池602上的电压。在充电过程期间，控制电路605还可监测来自热敏电阻器613的电池602的温度。如果温度改变，那么充电电流可通过新的Z因数来缩放，且控制电路605可因此调整充电电流的流动。

在一个实施例中，控制电路605可执行作为可执行指令存储在可与控制电路605一起操作的一个或多个存储器中的方法660。在一个实施例中，方法可包含通过热敏电阻器613或另一温度传感器确定一个或多个电池单体601的温度。控制电路605可接着通过对应于所感测的温度的Z因数来缩放预定电流(例如，1-C电流)以获得充电电流。在一个实施例中，Z因数包括在第一温度下以预定义的电流对一个或多个电池单体601充电的第一时间段所定义的第一充电时间段除以在第二温度下以预定义的电流对一个或多个电池单体601充电的第二时间段所定义的第二充电时间段所得的结果。控制电路605可接着导致电流控制电路607以充电电流对一个或多个电池单体601充电。

在一个实施例中，控制电路605可导致电流控制电路607在一个或多个电池单体的电压达到预定义的阈值时减小充电电流。在一个实施例中，控制电路605可导致电流控制电路607随着一个或多个电池单体601的的温度改变根据一个或多个电池单体601的温度来调整充电电流。

在一个或多个实施例中，电池602可以可选地包含其自身的独立的能量管理电路614。当包含此能量管理电路时，充电单元603的控制电路605的许多功能可完全嵌入在电池602内。与依赖于例如充电单元603的充电器相反，能量管理电路614的包含允许完全在电池602内执行本发明的方法。

现参照图7，图7图示本公开的各种实施例。在701中，一种对一个或多个电池单体调整充电电流的方法包含获得多个充电时间段。在一个实施例中，在701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701中，温度传感器可确定一个或多个电池单体的温度。在701中，一个或多个处理器可通过Z因数来缩放预定电流。在一个实施例中，Z因数是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。在一个实施例中，多个不同温度中的第二温度比多个不同温度中的第一温度更接近该温度。701的缩放将获得充电电流的量值。在一个实施例中，在701中，一个或多个处理器可导致电流调节器以该量值下的充电电流对一个或多个电池单体充电。

在702中，701的预定义的电流可为1-C速率。在703中，701的多个不同温度中的第一温度小于多个不同温度中的第二温度。在704中，701中的多个不同温度中的第一温度是室温。在705中，701的方法还包括通过可操作的一个或多个处理器来计算商。

在706中，701的方法还包括再次确定一个或多个电池单体的另一温度。在706中，701的方法还包括再次通过一个或多个处理器将预定义的电流与第一充电时间段除以多个不同温度中的第三温度所定义的第三充电时间段所得的另一商相乘以获得充电电流的另一量值。在一个实施例中，在706中，多个不同温度中的第三温度比多个不同温度中的第二温度更接近该温度。在706中，一个或多个处理器可导致电流调节器将充电电流从该量值调整到另一量值。

在707中，仅在多个不同温度中的第一温度小于该温度时发生701的导致。在708中，701的方法还包括监测一个或多个电池单体所经历的循环的数目且根据循环的数目来调整商。在709中，708的监测包括通过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循环的数目。

在710中，701的方法还包括将多个充电时间段存储在可与一个或多个处理器一起操作的存储器中。在711中，701的方法还包括当一个或多个电池单体的电压超过预定阈值时，减小充电电流的量值。

在712中，一种设备包括一个或多个电池单体、与一个或多个电池单体串联耦合的电流调节器、可与电流调节器一起操作的控制电路以及可与控制电路一起操作以感测一个或多个电池单体的温度的温度传感器。在一个实施例中，712的控制电路从可与控制电路一起操作的存储器中选择：在第一温度下以预定义的电流对一个或多个电池单体充电的第一时间段所定义的第一充电时间段；以及在第二温度下以预定义的电流对一个或多个电池单体充电的第二时间段所定义的第二充电时间段。在一个实施例中，第二温度比第一温度更接近一个或多个电池单体的温度。在712中，控制电路将预定义的电流与第一充电时间段除以第二充电时间段所得的商相乘以获得充电电流且导致电流调节器以该充电电流对一个或多个电池单体充电。

在713中，712的控制电路导致电流调节器在一个或多个电池单体的温度小于第一温度时以预定义的电流对一个或多个电池单体充电。在714中，713的第一温度是室温。在715中，714的预定义的电流介于0.5-C速率与1-C速率之间。在716中，712的控制电路将在一个或多个电池单体的电压超过预定阈值时，通过渐减充电电流来减小充电电流。

在717中，一种对一个或多个可再充电电池单体充电的方法包括通过温度传感器来确定一个或多个电池单体的温度。在717中，该方法包括通过一个或多个处理器，通过在第一温度下以预定义的电流对一个或多个电池单体充电的第一时间段所定义的第一充电时间段除以在第二温度下以预定义的电流对一个或多个电池单体充电的第二时间段所定义的第二充电时间段所得的结果缩放预定义的电流来获得充电电流。在717中，该方法包含通过充电电路来以该充电电流对一个或多个电池单体充电。

在718中，717的第二温度比第一温度更接近一个或多个电池单体的温度。在719中，717的方法还包含当一个或多个电池单体的电压达到预定义的阈值时，通过充电电路来减小充电电流。在720中，717的方法还包括随着一个或多个电池单体的温度改变根据一个或多个电池单体的温度来调整充电电流。

在前文的说明书中，已描述本公开的特定实施例。然而，所属领域的技术人员应了解，在不偏离所附权利要求书所阐述的本公开的范围的情况下，可进行各种修改和改变。因此，虽然已说明和描述本公开的优选实施例，但显然，本公开不限于此。所属领域的技术人员将清楚许多修改、改变、变化、替代和等同物将发生，而不偏离所附权利要求书所定义的本公开的精神和范围。因此，本说明书和附图应被视为说明性的而不是限制性的，且所有这些修改旨在被包含在本公开的范围内。益处、优点、问题的解决方案以及可导致任何益处、优点或解决方案出现或变得更显著的任何元素不应解释为任何或全部权利要求的关键的、所需的或基本的特征或元素。

Claims (19)

1.一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预定阈值时，减小所述充电电流的所述量值。

12.一种设备，包括：

一个或多个电池单体，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；

电流调节器，所述电流调节器与所述一个或多个电池单体串联耦合；

控制电路，所述控制电路能够与所述电流调节器一起操作；

温度传感器，所述温度传感器能够与所述控制电路一起操作，以感测所述一个或多个电池单体的温度；

所述控制电路用于：

从能够与所述控制电路一起操作的存储器中选择：

第一充电时间段，所述第一充电时间段是通过在第一温度下以预定义的电流对所述一个或多个电池单体充电的第一时间段而定义的；以及

第二充电时间段，所述第二充电时间段是通过在第二温度下以所述预定义的电流对所述一个或多个电池单体充电的第二时间段而定义的，所述第二温度比所述第一温度更接近所述一个或多个电池单体的所述温度；

将所述预定义的电流与所述第一充电时间段除以所述第二充电时间段所得的商相乘，以获得充电电流；以及

导致所述电流调节器以所述充电电流对所述一个或多个电池单体充电。

13.根据权利要求12所述的设备，在所述一个或多个电池单体的所述温度小于所述第一温度时，所述控制电路导致所述电流调节器以所述预定义的电流对所述一个或多个电池单体充电。

14.根据权利要求13所述的设备，所述第一温度是室温。

15.根据权利要求14所述的设备，所述预定义的电流介于0.5-C速率与1-C速率之间，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。

16.根据权利要求12所述的设备，在所述一个或多个电池单体的电压超过预定阈值时，所述控制电路通过渐减所述充电电流来减小所述充电电流。

17.一种对一个或多个可再充电电池单体充电的方法，包括：

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，通过第一充电时间段除以第二充电时间段所得的结果来缩放预定义的电流，以获得充电电流，所述第一充电时间段是通过用于在第一温度下以所述预定义的电流对所述一个或多个电池单体充电的第一时间段来定义的，所述第二充电时间段是通过用于在第二温度下以所述预定义的电流对所述一个或多个电池单体充电的第二时间段来定义的；以及

利用充电电路，以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，以及

其中，所述第二温度比所述第一温度更接近所述一个或多个电池单体的所述温度。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括：当所述一个或多个电池单体的电压达到预定义的阈值时，利用所述充电电路来减小所述充电电流。

19.根据权利要求17所述的方法，还包括：随着所述一个或多个电池单体的所述温度改变，根据所述一个或多个电池单体的所述温度来调整所述充电电流。