CN107925259A - 用于电池充电的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于给电池充电的系统和方法。示例实施例包括接收关于电池的初始充电状态的信息。如果初始充电状态小于预定阈值并且充电器电耦合到电池，则充电器可以被配置为根据高于默认充电速率的优选充电速率对电池充电。基于电池的类型、初始充电状态、目标充电状态以及充电速率来确定充电持续时间。控制器可基于以下中的至少一个来确定部分充电条件：以所述充电速率向所述电池提供电流以充电持续时间、或者接收指示所述电池的充电状态达到所述目标充电状态的信息。

Description

用于电池充电的系统和方法

相关申请的交叉引用

本非临时专利申请要求于2015年6月4日提交的美国专利申请No.14/731,142的优先权，其内容通过引用结合于此。

背景技术

电池可以通过电化学反应来储存和供应能量。虽然有些电池可能只使用一次，但可再充电电池(也称为二次电池)在电池的使用寿命期间内可被充电和放电很多次。

各种类型的电力系统和电子设备由这种可再充电电池供电。例如，电动车辆、电动工具、智能电话、平板电脑设备、数字音乐播放器、键盘、人机界面设备和膝上型计算机等许多其他类型的设备由可再充电电池供电。随着这种系统和设备的日益丰富，对用于为这些系统和设备供电的电池进行有效充电的需求不断增长。

发明内容

系统可以包括电池、充电器和控制器。控制器可以被配置为控制充电器以确定的充电速率将电流提供给电池以确定的时间量。充电速率可高于默认充电速率。控制器可以被配置为例如通过确定电池已经达到预定的充电状态，一旦部分充电条件已经达到则停止充电器对电池充电，从而防止对电池的长期循环损坏。

在第一方面，提供了一种系统。该系统包括电池、充电器和控制器。电池具有给定的电池类型。电池类型包括完全充电容量和默认充电速率。电池最初具有初始充电状态。充电器被配置为可控制地向电池提供电流。控制器被配置为接收指示电池的初始充电状态的信息。充电器还被配置为确定初始充电状态是否小于预定阈值。充电器还被配置为确定充电器是否电耦合到电池。充电器还被配置为接收指示优选充电选项的输入。所述优选充电选项包括高于所述默认充电速率的充电速率。充电器还被配置为基于电池类型、初始充电状态、目标充电状态和充电速率来确定充电持续时间。目标充电状态基于充电速率。目标充电状态小于完全充电容量。充电器被配置为在确定所述初始充电状态小于预定阈值、并且确定所述充电器电耦合到所述电池之后，使所述充电器以所述充电速率向所述电池提供电流。充电器被配置为基于以下中的至少一个来确定部分充电条件：以所述充电速率向所述电池提供电流以充电持续时间、或者接收指示所述电池的充电状态达到所述目标充电状态的信息。控制器还被配置为响应于确定所述部分充电条件，使充电器停止向电池提供电流。

在第二方面，提供了一种方法。该方法包括：接收指示电池的初始充电状态的信息。所述电池被配置为以默认充电速率充电。该方法还包括确定初始充电状态是否小于预定阈值。该方法还包括确定充电器是否电耦合到电池，并接收指示优选充电选项的输入。所述优选充电选项包括高于所述默认充电速率的充电速率。该方法还包括基于所述电池的类型、所述初始充电状态、目标充电状态和所述充电速率来确定充电持续时间。所述目标充电状态基于所述充电速率，并且所述目标充电状态小于电池的完全充电容量。该方法包括在确定所述初始充电状态小于预定阈值、并且确定所述充电器电耦合至所述电池之后，使所述充电器以所述充电速率向所述电池提供电流。该方法还包括基于以下中的至少一个来确定部分充电条件：以所述充电速率向所述电池提供电流以充电持续时间、或者接收指示所述电池的充电状态达到所述目标充电状态的信息。该方法还包括响应于确定所述部分充电条件，使充电器停止向电池提供电流。

在第三方面，提供了一种方法。该方法包括：接收指示电池的初始充电状态的信息。所述电池被配置为以默认充电速率充电。该方法还包括确定所述初始充电状态是否小于预定阈值并确定充电器是否电耦合到电池。该方法还包括接收指示优选充电选项的输入。所述优选充电选项包括高于所述默认充电速率的充电速率。该方法还包括基于所述电池的类型、所述初始充电状态、目标充电状态和所述充电速率来确定充电持续时间。所述目标充电状态基于所述充电速率，并且所述目标充电状态小于电池的完全充电容量。该方法还包括在确定所述初始充电状态小于预定阈值、并且确定所述充电器电耦合至所述电池之后，使所述充电器以所述充电速率向所述电池提供电流。该方法还包括基于以下中的至少一个来确定部分充电条件：以所述充电速率向所述电池提供电流以充电持续时间、或者接收指示所述电池的充电状态达到所述目标充电状态的信息。该方法还包括响应于确定所述部分充电条件，使充电器停止向电池提供电流。

通过在适当的情况下参考附图来阅读下面的详细描述，其他方面、实施例和实施方式对于本领域普通技术人员将变得明显。

附图说明

图1A是根据示例实施例的系统的框图。

图1B示出根据示例实施例的充电状态(SOC)的示例。

图2是根据示例实施例的描述用于给电池充电的方法的流程图。

图3示出根据示例实施例的方法。

图4示出根据示例实施例的几个电池充电情景的示例图。

图5示出根据示例实施例的电池的估计循环性能的示例图。

图6A和图6B示出根据示例实施例的移动设备。

具体实施方式

I.概述

电池可以包括一个或多个电化学单元。此外，电化学电池可以包括电极、阳极和电解质等元件。电化学电池的每个元件可以包括各种材料。电池的电容量是能够存储在电池中的电荷量，并且可以基于单元的大小和数量及其材料组成。此外，电池类型可以表示具有已知容量、单元的大小和数量(例如电池组)，以及电化学组成(例如，锂离子)的电池。

对于典型的消费电子设备，电池充电过程可能花费100分钟或更长时间来实现100％充电。为了改进电池充电速度，通常的折衷是使用更长、更薄的电极，这也可能导致能量密度的降低。由于将较大比例的非活性材料并入电池体积中，所以可能出现降低的能量密度。

在电池的充电和放电的过程中和/或在电池的循环寿命期间，二次电池的电容量可能降低。也就是说，在重复的充电循坏内，电池可以存储和提供的电荷量可能变少。电池的电容量的降低可取决于几个因素，包括电池类型和所经历的充电循坏的次数。也许最重要的是，以相对较高的充电速率给电池充电可能导致电池容量更快的劣化。

在这种场景下，如果电池被迫以高速率充电而不重新设计电极布置，则每个循环的容量劣化可能变得显著。例如，在500次充/放电循环中，如果1.2倍的更快充电则可能牺牲20-30％的循环寿命，1.5倍的更快充电可能导致30-50％的更快容量劣化。其他劣化速率是可能的。

本文公开的系统和方法可以与诸如智能电话、平板电脑、膝上型计算机、穿戴式计算设备、辅助电池以及具有可再充电电池的其他设备的消费电子设备一起使用。另外地或替代地，该系统和方法可以与诸如适合住宅或商业用途、电动车辆或无人驾驶飞行器的电池的大规格电池一起使用。

例如，可以使用电池来为从旧金山行驶到洛杉矶的电动车辆供电。考虑到在旧金山和洛杉矶之间的中途，电动车辆的电池可能需要再充电以继续到洛杉矶。一般而言，可能需要大约八个或八个小时以上的时间才将电池重新充满，例如达到100％的充电状态(SOC)。然而，从实际的观点来看，对电池充电八小时或更长时间对于驾驶员来说可能是不期望的和/或麻烦的。特别是，驾驶员可能希望避免在旧金山和洛杉矶之间的位置等待八个小时，仅为了对电动车辆的电池充电。此外，驾驶员可能希望避免从旧金山行进到洛杉矶的大约十六小时的总时间，例如八个小时用于给电池充电，加上八个小时的驾驶。

在一些实施例中，增加对电池充电的速率可以更快地给电池充电。例如，考虑上述场景，通过以诸如1C速率的标准速率对电池充电，可花费大约八个或更多个小时将电动车辆的电池再充电到100％SOC。然而，通过以更高的速率(比如1.5C速率)对电池进行充电，可需要少得多的时间来为电池充电。例如，通过以1.5C速率对电池充电，可只需要一到两个小时将电池充电至100％的SOC。

然而，一般而言，提高对电池的充电速率可能会降低电池的循环寿命，例如在电池寿命期间的充电循环次数。从实际的观点来看，电池的循环寿命的降低对于拥有电动车辆的驾驶员而言也可能是不期望的和/或麻烦的。特别是，考虑到上述场景，以1.5C速率对电池充电可能将电池的循环寿命缩短到大约400至600次循环。

应该注意的是，用于对电池智能充电的示例实施例可与各种其他应用有关。例如，考虑另一种场景，即用户正在机场对智能电话的电池充电。在这种情况下，用户可能需要在三十分钟内登机，并且可能没有足够的时间来充电到100％的SOC。在某些情况下，用户可能希望以1.5C的速率对智能电话的电池进行充电以更快速地对电池充电。然而，如上所述，简单地提高对电池充电的速率可能导致电池劣化，从而降低电池的循环寿命。

在示例实施例中，用户可选择的充电过程可以提供比默认充电速率更快的充电速率，而不损害循环性能或能量密度。具体而言，用户可选择的充电过程可以对电池完全耗尽或几乎完全耗尽并且充电时间有限的情况有帮助。例如，系统和方法可以基于具体情况向用户提供多个充电速度选项，而不牺牲原始电池容量或循环性能。

在另一示例实施例中，可以基于情景场景自动选择充电模式。例如，云服务器系统或另一设备可以基于情景场景来确定设备的用户在他们的飞行登机之前可能具有有限的时间，例如，30分钟。这样的确定可以基于已知的航班行程、登机时间、GPS位置、登机口位置、当前时间等。在这样的场景中，云服务器系统和/或另一设备可以确定快速充电速率适合在给定情景场景的情况下使用，并选择“快速”充电速率作为此处描述的方法的优选充电选项。例如，可以配置快速充电速率以在30分钟内将电池充电至70％的充电状态。

在又一种情况下，可以基于驾驶情况自动选择充电模式。例如，如果用户正在经由通常的路线驾驶上班，则云服务器系统或另一设备可以确定，基于当前的交通状况，用户的通勤将花费大约60分钟。在这种情况下，云服务器系统和/或其他设备可以自动选择“快速”充电速率，其可以被配置为在60分钟内将电池充电至高达90％的充电状态。

在另一场景中，对于云服务器系统和/或另一计算设备可以预测在充电上存在很少或者没有时间限制的情况，可以自动选择“正常”充电速率。例如，如果GPS位置、时间和/或其他用户信息指示用户在接近就寝时间时处于家中，则计算设备可以自动选择“正常”充电速率，以预期有充足的时间在大约100分钟中将电池充电至100％的SOC。本文可以设想其他环境敏感的情况。

在示例充电过程中，可以在预定充电状态停止电池的充电。例如，只要不超过45％的电量水平状态，以2C的速率充电可能不会显著影响循环性能。在这种场景下，消费电子设备可能仅在大约15分钟内以2C的速率充电至高达45％的SOC。其他充电速率、预定充电时间和预定充电状态是可能的。

在示例实施例中，可以向用户提供四种不同的充电速率/时间。在一些实施例中，可以基于情境来提供不同的速率/时间。例如，情境可以提供时间限制(例如，在出发以开会或登机前15分钟)。另外地或替代地，情境可以提供充电速率限制(例如，可用的充电硬件只能支持2C或更少的充电速率)。用户可以选择充电速率/时间中的一种，并且充电器可以根据选择的充电速率/时间对电池充电。在达到预定充电状态和/或预定时间时，充电过程可以停止。

在一些实施例中，在进行如上所述的“快速充电”过程之后，充电器可以停止预定的等待时间。在等待预定的等待时间之后，充电器可以以较低的充电速率(诸如0.7C)重新开始充电。预定的等待时间可以基于先前的“快速”充电速率和电池类型等因素。等待时间段可提供用于以下的时间：1.离子嵌入到电极块中，2.电池材料内的离子传质，和/或3.离子在电解质块中的扩散。在一些场景下，等待时间段可以用于减少快速充电的不可逆影响。

II.示例系统

图1A是根据示例实施例的系统100的框图。系统100可以包括电池110、充电器120和控制器130。电池110可以包括被配置为经由来自充电器120的充电电流来再充电的二次电池。电池110可以包括各种材料，包括但不限于，铅酸、镍镉、镍金属氢化物、磷酸锂铁、磷酸铁锂氮氧化物(LIPON)、钴酸锂、锂离子、锂离子聚合物或其它材料。电池110可以包括一个或多个电化学单元，并且可以可选地配置为薄膜电池。

电池110可以被表征为特定的电池类型。在示例实施例中，电池类型可以包括能够有助于区分电池的标称单元电压、能量密度、电池材料、电池形状、型号、序列号和/或其他标记。电池110和/或给定电池类型可以具有特性完全充电容量，其可以是电池110可操作以在标称单元电压下输送的电荷量。在给定的时间点，电池110可以具有初始充电状态，其可以指示当前充电水平。初始充电状态可以表示为充电量或充满容量的百分比。此外，可以定义默认充电速率来为电池110和/或给定的电池类型充电。默认充电速率是在正常条件下电池110可以充电的预定充电速率。

充电器120可以包括充电电路122、显示器124、通信模块126和用户接口128。充电电路122可以至少部分地由控制器130控制，以提供充电电流到电池110。显示器124可以包括灯，例如，一个或多个发光二极管、液晶显示器、和/或智能手机或另一计算设备的显示器。显示器124可以被配置为提供指示一个或多个充电选项、电池110的当前充电状态和/或当前的充电状态或速率等的数据等信息。

充电器120可以被配置为向电池110提供可控的恒定DC电流。另外地或替代地，充电器120可以被配置为向电池110提供脉冲DC电流。本文还可考虑使用充电器120可控制地提供电力的其它方式。

在示例实施例中，充电电路122可以包括恒流恒压(CC/CV)充电器。充电电路122可以包括设计用于电池充电的集成电路，诸如National Semiconductor LM3658或Maxim MAX1551。然而，其他实施例可以附加地或替代地包括不同的电路。

可以使用各种方法、处理和/或功能来给电池110充电。更具体地，电流(在本文中也被称为“脉冲电流”、“恒定电流”和/或“电流”)可以被提供给电池110用于对电池110充电。在一些实施例中，用于对给定电池充电的有效方法可能是对不同电池充电的不太有效的方法，例如如果两个电池有不同的容量。例如，电流对于标准密度电池(例如，锂电池或锂离子电池)的充电可能是足够的。但是，这种电流可能不足以对具有高能量密度的电池充电。在这种情况下，使用该电流对高能量密度电池充电可能比对标准密度电池充电花费的时间要长得多。在这样的情况下，充电电路122和/或控制器130可以被配置为检测电池110的电池类型，例如，标准密度或高能量密度。此外，充电电路122和/或控制器130可以被配置为进一步基于电池110的电池类型提供一组充电选项。

通信模块126可以被配置为提供与控制器130(即与控制器通信模块136)的无线通信链路140。通信链路140可以利用一个或多个有线和/或无线通信协议。例如，通信协议可以包括蓝牙、近场通信(NFC)和/或另一协议。

用户接口128可以包括可操作以允许用户选择、修改和/或控制充电器120的各个方面的硬件和/或软件。在示例实施例中，用户接口128可以包括开关。在另一实施例中，用户接口128可以包括软件和/或固件，并且可以包括在其上执行这样的软件和/或固件的设备。在这种场景下，显示器124可以包括触摸屏，并且用户接口128可以包括在显示器124上显示的图形用户界面。图形用户界面可以提供图形按钮、开关、滑动器或其他交互对象，以便允许系统100的用户选择和/或控制充电器120。在示例实施例中，用户可以与图形用户界面交互以从经由显示器124呈现的一组充电选项中选择优选充电选项。应该理解的是，存在许多其他选择优选充电选项的方式，这些都在本文中考虑。

控制器130可以包括存储器132和处理器134。如上所述，控制器130还可以包括通信模块136。存储器132可以被配置为存储各种非瞬时格式的信息。在示例实施例中，存储器132可以存储和/或包括可以被配置为由控制器130的处理器134执行的指令。处理器134可以包括集成电路、中央处理单元(CPU)、专用集成电路(ASIC)或与计算机相关联的另一类型的微处理器。

控制器130可以被配置为接收指示电池110的初始充电状态的信息。该信息可以包括关于由电池110提供的电流、电池110的温度、电池的电压110和/或电池110的压力的数据。本文可以设想指示电池的充电状态的其它类型的信息。

控制器130被配置为例如基于所接收的信息来确定电池110的初始充电状态是否小于预定阈值。在一些实施例中，预定阈值可以是电池110的完全充电容量的10％。然而，预定阈值的其他值也是可能的。

控制器130还被配置为确定充电器120是否电耦合到电池110。例如，所接收的信息可以包括跨充电器120的两个充电端子的电压不为零的指示。在另一实施例中，所接收的信息可以指示电池110和充电器之间的有线连接。确定充电器120电连接到电池110的其他方式是可以的。此外，应该理解，充电器120可以经由有线和/或无线方式电耦合到电池110。也就是说，充电器120可以使用电磁场，例如经由电感耦合来将能量传递到电池110。在示例实施例中，充电器120可以包括感应充电器。在这种情况下，充电器120可以包括可操作以产生交变电磁场的感应线圈。此外，电池110可以可操作地从电磁场接收电力并将其转换成可以给电池110充电的电流。

控制器130另外被配置为接收指示优选充电选项的输入。如上所述，可以经由用户接口128和显示器124接收优选充电选项。控制器130可以经由通信链路140接收指示优选充电选项的信息。优选充电选项可以从多个充电选项选择。多个充电选项中的每一个可以包括高于默认充电速率的充电速率，例如，涉及比标准C率更高的速率充电。

控制器130还被配置为基于电池类型、初始充电状态、目标充电状态和充电速率来确定充电持续时间。在示例实施例中，目标充电状态可以基于优选充电选项的充电速率。目标充电状态小于完全充电容量。例如，如果充电速率是2C率，例如“超快”，则目标充电状态可以是45％。其他目标充电状态是可能的。也就是说，控制器130可以包括预定的目标充电状态，其可以描绘充电小于完全充电容量的“停止点”。在一些实施例中，目标充电状态可以基于使电池循环寿命的劣化最小化。

控制器130可以被配置为在确定初始充电状态小于预定阈值并且确定所述充电器电耦合到所述电池之后，使所述充电器以充电速率提供电流给电池。也就是说，控制器130初始可以确认电池110需要比正常情况更快的充电，并且电池110电连接到充电器120。控制器130可以被配置为在对电池110充电之前执行与安全性和/或电连接性相关的其他检查。如本文其他地方所述，控制器130可以控制充电器120经由各种充电条件对电池110充电。例如，充电器120可以施加恒定电流、恒定电压(CC-CV)充电条件。控制器130可以被配置为根据其他类型的充电条件、过程和/或程序对电池110充电。

控制器130被配置为基于以下中的至少一个来确定部分充电条件：以充电速率将电流提供给电池充电以持续时间、或者接收指示电池的充电状态达到目标充电状态的信息。而且，响应于确定部分充电条件，控制器130可以被配置为使充电器120停止向电池110提供电流。

在示例实施例中，控制器130可以基于至少两个不同的可能条件中的一个来确定电池充电中的“终点”或停止点。首先，控制器130可使充电器120以充电速率(其比默认充电速率更快)向电池110提供电流达预定的充电持续时间。因此，控制器130可以在充电达预定的充电持续时间时使充电器120停止向电池110提供电流。例如，预定充电持续时间可以通过将目标充电状态与当前充电状态之间的差值除以充电速率来确定。其他充电持续时间(预定或其他)是可能的。在另一实施例中，当电池110的充电状态达到目标充电状态时，控制器130可以使充电器120停止充电。即，当与预定的目标充电状态相比电池110被充分充电时，充电可以停止。

虽然图1A暗示充电器120和控制器130在物理上分开，但是一些实施例包括容纳在同一主体或框架中的充电器120和控制器130。例如，主体或框架可以包括智能电话、计算机、平板电脑、壁挂式电池、电池充电组件或被配置为对电池充电的另一类型的设备。

电池110可以与例如移动计算设备相关联。在这种情况下，控制器130还被配置为经由移动计算设备的显示器显示高于默认充电速率的多个充电速率。例如，计算设备可以经由显示器向计算设备的用户呈现几个充电速率选项。用户可以从多个充电速率中选择优选充电选项。

在示例实施例中，用户可以通过与可以用显示器124和/或用户接口128实现的触摸屏交互来选择优选充电选项。在替代实施例中，充电器120可以包括多位置开关。多位置开关的多个位置中的每一个可以与高于默认充电速率的多个充电速率相关联。在这种场景下，用户可能能够通过移动多位置开关来选择优选充电选项。本文可以预期用户经由硬件和/或软件选择优选充电选项的其他方式。

在一些实施例中，电池的一个或多个特性可以包括由电池完成的多个充电循环。在一些情况下，电池的单个充电循坏可以与将电池充电到给定的SOC并且将来自电池的电力耗散到不同的SOC充电对应。例如，单个充电循坏可以与将电池充电到大约100％SOC并且将来自电池的电力耗散到大约10％SOC或更低对应等等。

在一些实施例中，电池的状态可以包括电池的充电状态(SOC)。图1B示出根据示例实施例的充电状态(SOC)的示例。在一些情况下，计算设备可以确定电池的SOC。例如，计算设备可以确定电池具有50％的SOC 156、80％的SOC 154以及100％的SOC 152等。

在一些实施例中，电池的状态可以指示电池的物理状态。例如，控制器130可以确定电池连接到用于对电池再充电的电源。另外地或替代地，电池的状态可以指示电池的其他特性。例如，电池的特性可以包括电池的温度、电池的环境中的周围温度和/或由电池供电的系统或计算设备的温度。此外，在一些情况下，电池的特性可以包括接近、达到和/或超过温度阈值。例如，电池可接近下限或上限温度阈值。此外，电池可达到或超过下限或上限温度阈值等等。

具体地，单个充电循坏可以与将电池120充电到SOC 152并且将来自电池120的电力耗散到大约低于SOC 156对应。在一些情况下，单个充电循坏可以与对电池充电以增加SOC充电至少5％、并且耗散功率至少5％对应等等。

在一些实施例中，计算设备可以确定由电池完成的充电循坏的数量。例如，计算设备可以包括用于对电池充电次数进行计数的计数器。在一些情况下，计算设备可以对电池的SOC充电增加的次数计数。此外，在一些情况下，计算设备可以对电池的SOC充电增加给定阈值的次数计数。此外，计算设备可以对电池被增加和减少给定阈值的次数计数。例如，计算设备可以对电池增加大约5％的SOC以及电池的功率减少大约5％的SOC的次数计数等等。

在一些实施例中，电池的一个或多个特性可以包括电池的容量(在本文中也称为电池的“放电容量”)。在一些情况下，电池的容量可被描述为百分比。此外，在一些情况下，电池的容量可被描述为最大容量的百分比容量，其中最大容量可以是给定电池在电池的整个使用寿命期间可以具有的最高容量。例如，具有100％容量的电池可以与能够充电到电池的最大容量的新电池对应。因此，电池的容量可能随着时间的推移或随着电池完成的充电循环的次数等等而劣化。

在一些实施例中，电池的容量可以随着由电池完成的充电循环的次数而减少。例如，完成1至100次充电循环的电池可具有大于或等于其最大容量的大约95％的容量。此外，完成101至300次充电循环的电池可具有其最大容量的大约85％至95％的容量。此外，已经完成了超过300次充电循环的电池具有小于其最大容量的约85％的容量。此外，旧电池可能具有其最大容量的大约15％等等。

在一些实施例中，随着电池老化和/或朝向电池寿命的后期阶段，电池的容量可随着时间而降低。例如，已使用1至6个月的电池可具有大于或等于其最大容量的大约95％的容量。此外，已经使用6至12个月的电池可具有其最大容量的大约85％至95％的容量。另外，已经使用了12至24个月的电池可具有小于其最大容量的大约85％的容量。另外，已经使用了超过24个月的电池可具有其最大容量的大约15％的容量。

在示例实施例中，控制器130还可以被配置为基于电池类型和充电速率来确定等待时间。也就是说，在停止确定充电完成条件(例如，在达到目标充电状态时)之后，控制器130可以等待预定的等待时间。如上所述，等待时间段可以提供用于以下的时间：1.离子嵌入到电极块中，2.电池材料内的离子传质，和/或3.电解质块中离子的扩散。

在等待预定等待时间之后，控制器130可选地被配置为使得充电器以默认充电速率向电池110提供电流。在示例实施例中，默认充电速率可以是0.7C，然而其他默认充电速率是可能的。在一些实施例中，默认充电速率可以是这样的充电速率：在该充电速率下，如果用于给电池110完全充电则对循环寿命造成的损害相对较小。

控制器130可以可选地被配置为基于接收指示电池110达到完全充电容量的充电状态的信息来确定完全充电条件。也就是说，控制器130可以接收可以提供电池的充电状态的直接或间接证据的信息，其可以包括等效于完全充电容量。该信息可以包括但不限于单元/端子电压、电池电流、电池的温度、电池的压力或可用于确定电池的充电状态的任何其它信息。

可选地，示例实施例包括控制器130响应于确定完全充电条件而使得充电器停止向电池提供电流。也就是说，在确定电池110已经达到完全充电条件之后，控制器130可以使充电器120停止向电池110提供充电。

图6A和图6B示出根据示例实施例的移动设备600。移动设备600可以是智能电话、平板电脑或另一类型的移动计算设备。移动设备600可以包括存储器和处理器。移动设备600还可以包括显示器602和可再充电电池(未示出)。替代地或另外地，图6A和图6B可以示出显示器602上的用户界面。在一些实施例中，显示器602和移动设备600可以位于可再充电电池的本地或远离可再充电电池。

在示例实施例中，可再充电电池可具有小于预定阈值的充电状态。在这种场景下，低电池指示604可以显示在显示器602上。在一些实施例中，时间指示606可以显示在显示器602上。

如图6A所示，可以经由显示器602将一个或多个充电选项呈现为可选择的图标。在示例实施例中，移动设备600可以提供请求用户交互的通知610，例如，“请选择充电模式”。在这种场景下，显示器602可以呈现常规充电选项612、快充电选项614、快速充电选项616和超快速充电选项618。充电选项可以表示不同的充电模式和/或充电速率。在示例实施例中，可以在显示器602上显示完成相应充电模式的大致时间量。

在这种场景下，用户可以选择可选图标中的一个。作为响应，移动设备的控制器可以使诸如参考图1A所示并描述的充电器120的充电器以与所选择的充电选项相关的充电速率对可再充电电池充电。

另外地或替代地，图6B示出了控制器可以至少基于情景场景来自动选择特定充电选项并且对可再充电电池充电的场景。此外，移动设备600可操作为经由显示器602提供通知622。

在示例实施例中，移动设备600的用户可以具有在特定时间(例如，11:30AM)从芝加哥伊利诺伊州到加利福尼亚州圣何塞的即将到来的航班。移动设备可以基于各种类型的情景信息来确定该情景与设备相关联。例如，提供通知622的移动设备应用可能已经被用户的许可授权访问与设备相关联的用户账户的日历和/或电子邮件。另外地或可选地，移动设备600可具有GPS能力以确定地理位置。此外，移动设备600可以可操作为确定当前时间和即将到来的飞行时间之间的时间量。移动设备600还可以被配置为确定它被插入到充电电源(例如，辅助电池、墙上插座等)中，并且在一些实施例中，可以在设备被插入时仅显示通知622。

在这样的场景中，移动设备600可以提供与即将到来的日历事件相关的通知624，例如，“事件：ORD到SJC，11:30AM登机”。此外，移动设备600可以确定其当前地理位置处于ORD并且经由显示器602提供通知626(例如“您已经到达ORD”)。另外，如果连接了电源，则移动设备600可以提供通知628，例如，“充电器已连接”。

在这样的情况下，移动设备600可以至少基于情景场景自动选择充电速率。在这个示例中，移动设备600可以确定用户在登机之前可能只有19分钟的可用充电时间。如此，移动设备600可以选择如本文其他地方所述的超快速充电速率。移动设备600可以提供关于自动选择的充电速率的通知630，例如，“以超快速率充电(约15分钟)”。当可再充电电池正在充电时，移动设备600可以提供充电通知620。

结合图6A和图6B描述的情景场景或情形可触发由移动设备600和/或相关联的控制器进行的充电选项和/或自动充电过程的呈现。另外，情景场景可以包括公路旅程中的休息站、乘坐火车、乘坐飞机、在新位置(例如在旅行途中)或已知位置(例如在家或在工作时)与充电源电连接。响应于这样的情景场景，控制器可以基于时间和位置约束自动地提示用户适当的充电场景。例如，如果用户连接到火车上的充电源并且行程约35分钟，则控制器可以呈现以快速率或超快速充电速率充电的选项。另外地或者替代地，控制器可以基于情景场景自动选择充电速率或选项。例如，在乘坐火车的场景下，控制器可以基于乘坐火车还剩35分钟的事实来自动选择快速率。

替代地，移动设备可以检测到特定情景场景与设备相关联(例如，“在机场”或“在排程的航班之前20分钟”)，确定适合于该特定的情景场景的建议的充电速率，并且(例如，经由图形显示和/或听觉通知)响应性地通知用户建议的充电速率。这样，用户可以被自动提供选择建议的充电速率的机会，并且替代地可能选择其他充电速率。此外，在一些实施例中，可以响应于移动设备检测到其已经连接到电插座来充电而触发情景提示。

应该注意的是，诸如图6A和图6B所示的图形用户界面(GUI)可以经由用户选择性地安装或者预先安装在用户的设备上的应用来提供。此外，这样的应用可以可选地是在后台运行的“永远开启”的应用。在后台运行可以允许这样的应用自动检测情景信息(例如，时间、位置、移动、温度、日历信息、环境数据等)，并且当情景信息指示特定的充电速率在与设备相关的当前情景中可以是有用的时，自动提示用户。替代地，用户可以根据需要打开这样的应用。

可以理解的是，这里所描述的场景表示许多不同的情景场景的子集，在这些情景场景中，可再充电电池可能需要在指定的时间段和/或以指定的充电速率充电。例如，本文可以预期充电时间是有限的和/或指定充电速率是优选的情景场景。此外，设想了包括维持期望的电池循环寿命的情景场景。

通常，单个用户或一组用户可以创建基于数据的“用户账户”，其也可以被简称为“账户”。用于特定用户或用户组的用户账户可以包括与该特定用户或用户组有关的数据，该用户或用户组选择为用户账户提供所述数据。这样，特定用户的帐户在某种意义上可以是该特定用户的基于数据的表示。例如，用户可以为各种应用、网站和/或在线服务创建账户。用户帐户的示例包括电子邮件帐户、社交网络帐户、在线财务帐户、与服务提供商的帐户以及可与电话号码相关联的蜂窝服务帐户等。此外，在一些情况下，用户可以具有用作多个服务、网站、应用等的用户的基于数据的表示的单个用户账户。例如，用户可以选择使用他们的电子邮件账户或社交网络帐户作为由多个不同实体提供的各种在线服务和应用的通用登录。此外，诸如移动电话、膝上型计算机或可穿戴计算设备的计算设备的用户可以将他们的用户账户与计算设备本身相关联，使得当用户正在操作计算设备时，他们的账户将与在计算设备上提供的应用相关联(只要用户已经允许如此使用他们的账户)。

在这里讨论的系统收集关于用户的个人信息或者可以利用个人信息的情况下，可以向用户提供以控制程序或特征是否收集用户信息(例如关于用户的社交网络、社交行为或活动、专业、用户的偏好或用户的当前位置的信息)，或者控制是否和/或如何从内容服务器接收可能与用户更相关的内容的机会。另外，某些数据在存储或使用之前可以用一种或多种方式进行处理，使得删除个人可识别信息。例如，可以对用户的身份进行处理，使得不能对用户确定个人可识别信息，或者在获得位置信息(例如城市、邮政编码或州级)的情况下可以将用户的地理位置概括化，使得不能确定用户的特定位置。因此，用户可以控制如何收集关于用户并由内容服务器使用的信息。

III.示例方法

图2是根据示例实施例的描述用于给电池充电的方法200的流程图。方法200可以包括各种框或步骤。这些框或步骤可以单独或组合进行。框或步骤可以以任何顺序和/或串联或并行地执行。此外，框或步骤可以被省略或者添加到方法200。可以执行方法200的框，其中系统100的一些或全部元件如参考图1A和1B所示出和描述。

在框202中，该方法可以包括检查诸如电池110的电池的充电状态(SOC)。框204可以包括确定SOC是否小于用户可定义的水平，例如，小于10％。如果SOC大于用户可定义的水平，则方法200可以返回到框202。

如果SOC小于用户可定义的水平，则框206可以包括确定是否连接充电器。充电器可以包括如参考图1A所示和描述的充电器120。该确定可以包括连接性检查，其可以包括测量跨电池的电压和/或通过电池的电流。本文可以设想用于确定充电器是否连接到电池的其他方式。

如果连接充电器，则方法200可以包括在框208中选择充电选项。在这种情况下，用户可以经由硬件和/或软件从多个充电选项中选择优选充电选项。多个充电选项可以与高于默认充电速率的充电速率相关联。例如，充电选项可以包括1.0、1.5和/或2.0的C率。其他的C率是可能的。如果选择优选充电选项，则框212、214和216包括以与优选充电选项相关联的充电速率充电以预定时间量。例如，框212包括以2.0C“超快速”充电15分钟。此外，框214包括以1.5C“快速”充电30分钟。另外，框216可以包括以1.0C“快”充电60分钟。其他预定的时间量是可能的。

当在对电池充电时经过了预定时间量时，充电器(和/或充电器的控制器)可以停止充电(框220)。替代地，充电器可以在“常规充电”条件下继续，以提供0.7C充电速率以100分钟。

在一些实施例中，充电器和/或充电器的控制器可以基于电池类型和充电速率来确定等待时间。例如，基于先前的“超快”充电速率为2.0C，等待时间可以被确定为30分钟。这样的等待时间可以提供电池内的离子的嵌入。

在这种场景下，充电器可等待以等待时间，例如，不提供任何充电电流给电池。在等待以等待时间后，充电器可继续对电池充电。例如，充电器可以以默认充电速率(例如，0.7C)向电池提供电流。然后，充电器可以基于接收指示电池的充电状态达到完全充电容量的信息来确定完全充电条件。当确定完全充电条件时，充电器可停止向电池提供电流。

图3示出了根据示例实施例的方法300。方法300可以包括各种框或步骤。这些框或步骤可以单独或组合进行。框或步骤可以以任何顺序和/或串联或并行地执行。此外，框或步骤可以被省略或被添加到方法300。

方法300的框可以由系统100执行，如参考图1A和1B所示和所述的。方法300可以包括与方法200类似或相同的框，如参考图2所示和所述的。

方法300可以由诸如参考图1A描述的控制器130的控制器来执行。控制器可以包括至少一个处理器和存储器。控制器可以包括专用集成电路或另一类型的电路和/或计算机。

框302包括接收指示电池的初始充电状态的信息。电池被配置为以默认的充电速率充电，其可以是0.7C或另一充电速率。电池可以与如参考图1A所示和描述的电池110类似或相同。

框304包括确定初始充电状态是否小于预定阈值。如上所述，确定初始充电状态可以包括接收指示电池的端子电压、电流、温度和/或压力的信息。

框306包括确定充电器是否电耦合到电池。这样的确定可以包括连接性检查。确定电耦合的其他类型的检查是可能的。

框308包括接收指示优选充电选项的输入。例如，用户可以经由硬件和/或软件输入优选充电选项。优选充电选项包括高于默认充电速率的充电速率。例如，优选充电速率可以包括1.0C、1.5C和/或2.0C。其他优选充电速率是可能的。

框310包括基于电池的类型、初始充电状态、目标充电状态和充电速率来确定充电持续时间。换句话说，可以确定对电池充电的时间长度。在示例实施例中，可基于初始和目标充电状态(例如，两个状态之间的差)以及由用户选择的充电速率(例如2C)来进行确定。在这种场景下，目标充电状态是基于充电速率的。例如，对于2C充电速率，目标充电状态可以是45％。目标充电状态小于电池的完全充电容量。

框312包括：在确定初始充电状态小于预定阈值并确定充电器电耦合到电池之后，使充电器以充电速率向电池提供电流。也就是说，如果电池适当连接到充电器并且电池的初始充电状态小于最小阈值，则可以控制充电器以用户定义的充电速率对电池充电。

框314包括基于以下中的至少一个来确定部分充电条件：以充电速率向电池提供电流以充电持续时间、或者接收指示电池的充电状态达到目标充电状态的信息。换句话说，该方法可以包括：一旦电池已经达到预定的充电状态或者一旦电池以充电速率充电达预定的时间段，就确定已经满足条件。

框316包括响应于确定部分充电条件，使充电器停止向电池提供电流。换句话说，一旦电池已经达到预定充电状态或者已经以充电速率充电达预定的时间段，则充电器可以停止向电池提供充电电流。

方法300可以包括向用户呈现多个充电选项。充电选项可以包括“超快速充电”、“快速充电”和“快充电”。

超快速充电可以包括2.0×C的充电速率。如上所述，C可以包括等于在一小时或类似的时间段内将电池从空状态充电到完全充电状态的充电速率。超快速充电还可以包括15分钟的充电持续时间和45％的目标充电状态。

快速充电可以包括1.5×C的充电速率。快速充电可以包括30分钟的充电持续时间和70％的目标充电状态。

快充电可以包括1.0×C的充电速率。快充电可以包括60分钟的充电持续时间和90％的目标充电状态。

可以理解的是，充电选项可以包括除本文列出的之外的许多其他变化。例如，充电选项可以包括不同的充电速率、目标充电状态、初始充电状态等。本公开设想所有这样的变化。

图4示出根据示例实施例的几个电池充电场景的示例图。即，该图示出了在各种充电场景下的充电状态对时间。例如，图402示出了以“超快速”充电速率充电15分钟直到45％SOC的示例电池。图404示出了以“快速”充电速率充电30分钟直到70％SOC的示例电池。图406示出了以“快”充电速率充电60分钟直到90％SOC的示例电池。图408示出了以“默认”充电速率充电100分钟直到100％SOC的示例电池。图4中示出的示例图仅仅是示例目的，并不意味着以任何方式限制本公开。例如，在目前公开的方法和系统下，电池在充电之前不需要是0％SOC。此外，电池可以以与所示不同的充电速率充电。

图5示出根据示例实施例的电池的估计循环性能的示例图。具体而言，该图示出了在许多充电/再充电循环中的一个或多个示例电池的循环性能。图502示出了在许多再充电循坏中相对于“新”电池的45％的SOC水平。一般来说，可以理解的是，在电池的整个生命循坏中，充电容量减少。因此，图504、506和508示出了在许多充电循环中，一个或多个示例电池的70％、90％和100％的SOC水平的类似的单调的降低。目前公开的方法和系统可以消除或至少减少电池容量的这种劣化。

附图中所示的特定布置不应被视为限制。应该理解，其他实施例可以包括给定附图中更多或更少的所示的每个元件。此外，所示元件中的一些可以被组合或省略。另外，说明性实施例可以包括未在附图中示出的元件。

虽然已经公开了各种示例和实施例，但是其他示例和实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。各种公开的示例和实施例是用于说明的目的并且不旨在限制，真正的范围由所附权利要求书指示。

Claims (20)

1.一种系统，包括：

电池，其中所述电池具有给定的电池类型，其中所述电池类型包括完全充电容量和默认充电速率，并且其中所述电池最初具有初始充电状态；

充电器，被配置为可控制地向电池提供电流；

控制器，被配置为：

接收指示所述电池的初始充电状态的信息；

确定所述初始充电状态是否小于预定阈值；

确定所述充电器是否电耦合到所述电池；

接收指示优选充电选项的输入，其中所述优选充电选项包括高于所述默认充电速率的充电速率；

基于电池类型、初始充电状态、目标充电状态和充电速率来确定充电持续时间，其中所述目标充电状态基于所述充电速率，并且其中所述目标充电状态小于完全充电容量；

在确定所述初始充电状态小于预定阈值、并且确定所述充电器电耦合到所述电池之后，使所述充电器以所述充电速率向所述电池提供电流；

基于以下中的至少一个来确定部分充电条件：以所述充电速率向所述电池提供电流以所述充电持续时间、或者接收指示所述电池的充电状态达到所述目标充电状态的信息；以及

响应于确定所述部分充电条件，使充电器停止向电池提供电流。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述电池与移动计算设备相关联，并且其中所述控制器还被配置为经由所述移动计算设备的显示器显示高于所述默认充电速率的多个充电速率，并且其中所述优选充电选项是从所述多个充电速率选择的。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器还被配置为：

基于电池类型和充电速率确定等待时间；

在确定充电完成条件之后，等待以所述等待时间；

在等待以所述等待时间之后，使充电器以默认充电速率向电池提供电流；

基于接收指示电池的充电状态达到完全充电容量的信息来确定完全充电条件；以及

响应于确定完全充电条件，使充电器停止向电池提供电流。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述电池类型至少包括一种锂离子单元。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述电池与外部电池组相关联，其中所述充电器包括多位置开关，其中所述多位置开关的多个位置与高于所述默认充电速率的多个充电速率相关联，并且其中接收指示优选充电选项的输入是基于所述多位置开关的位置的。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述默认充电速率包括0.7×C，其中C包括等于在一小时内将所述电池从空状态充电到完全充电状态的充电速率。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述充电器还被配置为向所述电池可控地提供恒定的DC电流。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述充电器还被配置为向所述电池可控地提供脉冲DC电流。

9.一种方法，包括：

接收指示电池的初始充电状态的信息，其中所述电池被配置为以默认充电速率充电；

确定所述初始充电状态是否小于预定阈值；

确定充电器是否电耦合到所述电池；

接收指示优选充电选项的输入，其中所述优选充电选项包括高于所述默认充电速率的充电速率；

基于所述电池的类型、所述初始充电状态、目标充电状态和所述充电速率来确定充电持续时间，其中，所述目标充电状态基于所述充电速率，并且其中，所述目标充电状态小于所述电池的完全充电容量；

在确定所述初始充电状态小于预定阈值、并且确定所述充电器电耦合至所述电池之后，使所述充电器以所述充电速率向所述电池提供电流；

基于以下中的至少一个来确定部分充电条件：以所述充电速率向所述电池提供电流以充电持续时间、或者接收指示所述电池的充电状态达到所述目标充电状态的信息；以及

响应于确定所述部分充电条件，使充电器停止向电池提供电流。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述目标充电状态还基于维持所述电池的长期循环性能。

11.根据权利要求9所述的方法，其中所述电池与移动计算设备相关联，其中所述移动计算设备包括显示器，所述方法还包括使所述移动计算设备显示高于所述默认充电速率的多个充电速率，并且其中所述优选充电选项是从所述多个充电速率选择的。

12.根据权利要求9所述的方法，还包括：

基于电池类型和充电速率确定等待时间；

在确定充电完成条件之后，等待以等待时间；

在等待以等待时间之后，使充电器以默认充电速率向电池提供电流；

基于接收指示电池的充电状态达到完全充电容量的信息来确定完全充电条件；以及

响应于确定所述完全充电条件，使充电器停止向电池提供电流。

13.根据权利要求9所述的方法，其中所述电池与外部电池组相关联，其中所述充电器包括多位置开关，其中所述多位置开关的多个位置与高于所述默认充电速率的多个充电速率相关联，并且其中接收指示优选充电选项的输入是基于所述多位置开关的位置的。

14.根据权利要求9所述的方法，其中所述默认充电速率包括0.7×C，其中C包括等于在一小时内将所述电池从空状态充电到完全充电状态的充电速率。

15.根据权利要求9所述的方法，其中使所述充电器以所述充电速率向所述电池提供电流包括：向所述电池提供脉冲DC电流。

16.一种方法，包括：

接收指示电池的初始充电状态的信息，其中所述电池被配置为以默认充电速率充电；

基于所述初始充电状态小于预定阈值来确定充电所需条件；

基于充电器电耦合到所述电池来确定充电器连接条件；

提供多个充电选项，其中每个充电选项包括基于所述电池的类型和所述初始充电状态的充电速率、充电持续时间和目标充电状态，其中所述充电速率高于所述默认充电速率；

接收指示优选充电选项的输入，其中所述优选充电选项是从所述多个充电选项选择的，其中所述优选充电选项包括优选充电速率、优选充电持续时间和优选目标充电状态；

响应于充电所需条件和充电器连接条件，使充电器以优选充电速率向电池提供电流；

基于以下中的至少一个来确定部分充电条件：以所述优选充电速率向所述电池提供电流以优选充电持续时间、或者接收指示所述电池的充电状态达到所述优选目标充电状态的信息；以及

响应于确定部分充电条件，使所述充电器停止向所述电池提供电流。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述充电选项至少包括超快速充电、快速充电和快充电。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述超快速充电包括2.0×C的充电速率，其中C包括等于在一小时内将所述电池从空状态充电到完全充电状态的充电速率，其中所述超快速充电还包括15分钟的充电持续时间和45％的目标充电状态。

19.根据权利要求17所述的方法，其中所述快速充电包括1.5×C的充电速率，其中C包括等于在一小时内将所述电池从空状态充电到完全充电状态的充电速率，其中所述快速充电还包括30分钟的充电持续时间和70％的目标充电状态。

20.根据权利要求17所述的方法，其中所述快充电包括1.0×C的充电速率，其中C包括等于在一小时内将所述电池从空状态充电到完全充电状态的充电速率，其中所述快充电还包括60分钟的充电持续时间和90％的目标充电状态。