CN117411106A - 用于具有自充电能力的无线电池组的高效架构 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种用于能够进行无线充电的电池组的高效架构。示例性电池组可包括无线电力接收器、电连接到该无线电力接收器的电池和电连接到该无线电力接收器的处理器。此外，该处理器至少部分地基于电池的充电水平配置该无线电力接收器的电气输出，使得输出电压和输出电流与预先确定的充电特征协调地更新。能够经由无线充电器充电的电池组可进一步包括外壳，其中该外壳包封电池、处理器和无线电力接收器。

Description

用于具有自充电能力的无线电池组的高效架构
技术领域
本公开的实施方案整体涉及一种能够进行无线充电的电池，并且更具体地，涉及一种用于为电池提供无线充电能力的高效架构。
背景技术
申请人已经认识到与用于为电池提供无线充电能力的电路相关联的许多技术挑战和困难。通过所施加的努力、智慧和创新，申请人已通过开发体现在本公开中的解决方案解决了与无线充电电路架构相关的问题，下文将详细描述这些解决方案。
发明内容
各种实施方案针对示例性电池组、计算机程序产品以及用于控制具有无线充电能力的电池组中的电池充电的方法。
根据本公开的一些实施方案，提供了示例性电池组。在一些实施方案中，该电池组可包括无线电力接收器、电连接到该无线电力接收器的电池和电连接到该无线电力接收器的处理器。此外，该处理器至少部分地基于电池的充电水平配置该无线电力接收器的电气输出，使得输出电压和输出电流与预先确定的充电特征协调地更新。
在一些实施方案中，电池组可进一步包括外壳，其中该外壳包封电池、处理器和无线电力接收器。
在一些实施方案中，电池组可进一步包括外壳，其中该外壳包封电池、处理器和无线电力接收器。
在一些实施方案中，可基于电池的化学组成来选择预先确定的充电特征。
在一些实施方案中，预先确定的充电特征可至少包括恒定电流阶段和恒定电压阶段。
在一些实施方案中，恒定电流阶段可至少包括第一恒定电流阶段和第二恒定电流阶段，其中在第一恒定电流阶段供应给电池的第一电流小于在第二恒定电流阶段供应给电池的第二电流。
在一些实施方案中，可以向处理器供应未由低压差稳压器调节的操作功率。
在一些实施方案中，供应给处理器的操作功率可以由电池供应。
在一些实施方案中，处理器可以向无线电力接收器传输控制消息，以调节由无线电力接收器供应给电池的输出电压和输出电流。
进一步提供了用于控制电池充电的示例性计算机程序产品。在一些实施方案中，该计算机程序产品可包括存储有计算机可读程序代码部分的至少一个非暂态计算机可读存储介质。在一些实施方案中，计算机可读程序代码部分可包括可执行部分，该可执行部分被配置为在处理器处接收对应于电池的充电水平的充电值；根据预先确定的充电特征确定对应于充电值的充电状态；至少部分地基于充电值和预先确定的充电特征确定输出电压和输出电流；以及配置无线电力接收器的电气输出，以根据输出电压和输出电流产生电力。
在一些实施方案中，外壳可包封电池、处理器和无线电力接收器。
在一些实施方案中，预先确定的充电特征可至少包括恒定电流阶段和恒定电压阶段。
在一些实施方案中，恒定电流阶段可至少包括第一恒定电流阶段和第二恒定电流阶段，其中在第一恒定电流阶段供应给电池的第一电流小于在第二恒定电流阶段供应给电池的第二电流。
在一些实施方案中，恒定电压阶段可包括减小无线电力接收器的输出电流，以保持恒定的输出电压。
还提供了一种用于控制无线电池组中的电池充电的示例性方法。在一些实施方案中，用于控制无线电池组中的电池充电的方法可包括在处理器处接收对应于电池的充电水平的充电值；根据预先确定的充电特征确定对应于充电值的充电状态；至少部分地基于充电值和预先确定的充电特征确定输出电压和输出电流；以及配置无线电力接收器的电气输出，以根据输出电压和输出电流产生电力。
在一些实施方案中，外壳可包封电池、处理器和无线电力接收器。
在一些实施方案中，预先确定的充电特征可至少包括恒定电流阶段和恒定电压阶段。
在一些实施方案中，恒定电流阶段可至少包括第一恒定电流阶段和第二恒定电流阶段，其中在第一恒定电流阶段供应给电池的第一电流小于在第二恒定电流阶段供应给电池的第二电流。
在一些实施方案中，恒定电压阶段可包括减小无线电力接收器的输出电流，以保持恒定的输出电压。
在一些实施方案中，可以向处理器供应未由低压差稳压器调节的操作功率。
在一些实施方案中，供应给处理器的操作功率可以由电池提供。
附图说明
现在将参考附图。在本文所述的某些实施方案中，附图中所示的部件可以存在也可以不存在。一些实施方案可以包括比根据本公开的示例性实施方案的图中所示的那些部件更少(或更多)的部件。
图1示出了用于电池的无线充电的现有技术架构的示例性框图。
图2示出了根据本公开的示例性实施方案的无线电池组的示例性框图。
图3示出了根据本公开的示例性实施方案的无线电池组的另一示例性框图。
图4描绘了根据本公开的示例性实施方案的示例性电池组充电曲线。
图5示出了根据本公开的示例性实施方案的示出无线电力控制器的示例性部件的示例性方框图。
图6描绘了示出根据本公开的示例性实施方案的由无线电力控制器执行的示例性操作的流程图。
图7描绘了示出根据本公开的示例性实施方案的无线电力控制器的基于无线电池充电电池组的状态的示例性结果。
具体实施方式
在下文中将参考附图更全面地描述示例性实施方案，在附图中示出本公开的本发明的一些但不是全部的实施方案。实际上，本公开的实施方案可以以许多不同的形式体现，并且不应该被解释为限于本文阐述的实施方案；相反，提供这些实施方案是为了使本公开满足适用的法律要求。在全篇内容中，类似的标号指代类似的元件。
各种示例性实施方案利用通常用于向电池提供无线充电能力的架构来解决技术问题。更具体地，通常用于提供无线充电能力的架构对于一些应用来说可能过于笨重。正如本公开内容所涉及的领域的技术人员所理解的那样，存在许多示例性场景，用户可需要在有限的空间限制情况下向电池提供无线充电能力。
例如，许多依靠来自可充电电池的电力的设备被设计和制造成不具有无线充电能力。这些设备中的一些设备可以是在无线充电是可行的或普遍的之前设计或制造的。其他设备可能由于空间、成本或制造约束被制造成不具有无线充电能力。这些被制造成不具有无线充电能力的设备的用户可从添加无线充电功能性的能力中大大受益，特别是在移动设备的使用中。
然而，为现有设备添加必要的电路以添加无线充电功能性可能是困难的或不可能的。大多数移动设备在设备壳体或电池仓内具有有限的空间。此外，许多制造商将不会或无法修改设备的形状因素来为必要的电路增加额外的空间。此外，试图在设备的外表面上附接电路可能会很麻烦，而且不美观。使问题更加严重的是，添加无线供电功能性所需的传统电路包括相当大的部件列表，包括无线电力接收器、带有低压差稳压器(LDO)的微控制器、电池充电器集成电路(IC)、电池保护电路、传感电阻器、热敏电阻器等。
本文所述的各种示例性实施方案利用各种技术来减小为现有设备添加无线供电能力所需的电路的尺寸。例如，在一些实施方案中，可以将电池充电器IC从无线电源电路中移除。为了移除电池充电器IC，可需要对微控制器或处理器进行编程以模拟电池充电器IC的功能性。这包括根据基于电池组的化学组成的标准充电特征来调节供应给电池的电流和电压。此外，在一些实施方案中，可以通过利用具有较宽输入电压容限的处理器和/或通过从通常保持较窄输出电压范围的电池向处理器提供电力来移除LDO。移除电池充电器IC和/或LDO可允许整个无线电源电路与电池一起包封在封装件中，并适配到现有的电池仓，从而允许添加无线充电能力而不改变现有设备的形状因素。
由于本文所述的示例性实施方案，在一些示例中，无线充电功能性可被添加到许多依赖可充电电池电力的设备中而不牺牲先前设计和制造的形状因素的外观和/或功能性。
现在参考图1，提供了用于无线充电电池组100的现有技术架构的示例性框图。如图1所示，示例性无线充电电池组100包括提供输出功率以为电池112充电的无线电力接收器102。在电力到达电池112之前，它必须首先通过电池充电器电路104，该电池充电器电路根据预先确定的充电特征来调节输出功率的电压和电流。所提供的充电电力在到达电池112之前必须进一步通过电池保护电路110。
此外，图1所描绘的现有技术无线充电电池组100进一步包括电池微处理器106，该电池微处理器通过串行通信总线116通信连接到电池充电器电路104和无线电力接收器102。现有技术的具体实施包括与无线电力接收器102的串行通信连接，以确定与无线电力接收器102的无线链路有关的状态。
此外，电池微处理器106借助于LDO 108从无线电力接收器102接收输出功率，该LDO从无线电力接收器102接收输出功率并将该功率调节到电池微处理器106所需的输入电平。另外，无线充电电池组100电连接并通信连接到操作设备130，从而利用串行时钟120和串行数据122连接而串行地通信并且接收来自操作设备130的通信；并通过无线DC功率输出118和电池供电端子126/128提供电力。热敏电阻器124也电连接到电池微处理器106和操作设备130，以提供电池微处理器106的热监测能力。最后，传感电阻器114电连接在电池112与操作设备130之间，以测量来自电池112的电流流量。
如图1所描绘的，示例性现有技术的无线充电电池组100包括电池充电器电路104。电池充电器电路104从诸如无线电力接收器102的DC输入源接收电力，并使用该电力对电池进行充电。电池充电器电路104采用电路来调制功率输入，以控制提供给电池保护电路110并最终提供给电池112的输出电压和电流。典型的电池充电器电路104可包括线性充电器、脉冲充电器、降压升压充电器、开关模式充电器或其他类似设备。在现有技术方法中，电池充电器电路104可控制提供给电池112的电压和电流。此外，电池充电器电路104提供充电状态，以及电池112的电压、电流和温度读数。
现在参考图2，提供了根据本公开的示例性实施方案的示例性无线充电电池组200的架构。类似于图1，图2的示例性无线充电电池组200还包括电池微处理器206，该电池微处理器通过LDO 208从无线电力接收器202接收操作功率，并通过接收器串行通信总线216通信连接到无线电力接收器202。此外，无线电力接收器202经由无线DC功率输出218向操作设备230提供操作功率。另外，类似于图1，图2的示例性无线充电电池组200通过信号串行时钟220和串行数据222通信连接到操作设备230。此外，电池212通过电池供电端子226/228向操作设备230提供电池电力。然而，图2的所描绘的实施方案不包括电池充电器电路104。相反，无线电力接收器202的无线DC功率输出218直接连接到电池保护电路210，该电池保护电路随后向电池212提供充电电力。与图1一样，图2的无线充电电池组200进一步示出了电池212与操作设备230之间的传感电阻器214，以及电连接到电池微处理器206和操作设备230的热敏电阻器224。
如图2所描绘的，示例性无线充电电池组200包括无线电力接收器202。无线电力接收器202可以是任何集成电路、印刷电路板(PCB)、专用集成电路(ASIC)或其他能够通过无线方式(例如磁感应)接收电力并将电力传输到电池(例如电池212)以用于充电的电路。此外，无线电力接收器202可以例如通过串行通信总线(例如，接收器串行通信总线216)接收通信，以启用无线电力接收器202的功率输出参数的配置。如图2所描绘的，这种通信是由电池微处理器206提供的。可以通过通信接口将无线电力接收器202配置为调整无线电力接收器202的功率输出参数，以符合基于电池212的化学组成的预先确定的充电特征，例如，标准锂离子充电特征。在一些实施方案中，无线电力接收器202的可调整的功率输出参数可包括无线DC功率输出218上的输出电压和电流。无线电力接收器202可以持续更新，以根据预先确定的充电特征调整功率输出参数。无线电力接收器202可以另外利用接收器串行通信总线216向电池微处理器206传送数据，例如，无线电力接收器202在无线DC功率输出218上的当前输出电压和当前输出电流。
如图2进一步所示，来自无线电力接收器202的输出功率(例如，无线DC功率输出218)被直接提供给电池保护电路210。利用电池微处理器206来控制无线电力接收器202的功率输出参数，使无线电力能够被接收并传输到电池212，而不需要像图1的现有技术架构中所需要的那样使用电池充电器电路104。移除电池充电器电路104减小了无线电源电路的整体尺寸和无线充电电池组200的整体尺寸，使得可将无线充电电池组200适配到现有的形状因素，并且在一些实施方案中，允许用户或制造商增加设备中电池的尺寸。如进一步描绘的，无线电力接收器202可以通过无线DC功率输出218电路向操作设备230提供电力。
如图2所示，示例性无线充电电池组200进一步描绘了通过LDO 208从无线电力接收器202接收电力输入的电池微处理器206。此外，所描绘的电池微处理器206通过接收器串行通信总线216通信连接到无线电力接收器202，并通过串行时钟220和串行数据222串行通信线路通信连接到操作设备230。电池微处理器206可以是任何包括硬件、软件、固件或它们的任何组合的设备，该硬件、软件、固件或它们的任何组合能够接收表示无线电力接收器202的功率输出的值和/或表示无线充电电池组200的当前状态的数据。利用表示无线电力接收器202的功率输出和无线充电电池组200的当前状态的输入参数和/或使用电池保护电路210提供的电池212处的端子电压，电池微处理器206确定电池212的充电阶段。如参考图4所描述，电池212的充电状态确定由预先确定的充电特征(例如，标准锂离子充电特征)提供的无线电力接收器202的输出参数。此外，电池微处理器206可通过串行数据信号220/222与操作设备230通信。与操作设备230的通信可使电池微处理器206进一步了解电池212的电力状态。此外，电池微处理器206可以经由电连接到电池微处理器206的热敏电阻器224接收有关无线电源电路的热特性的信息。与无线充电电池组200的热状况有关的细节可以进一步决定由电池微处理器206确定的无线电力接收器202的期望的输出功率参数。通过接收器串行通信总线216接收表示无线电力接收器202的输出电压的电压值和表示无线电力接收器202的输出电流的电流值，以及与无线充电电池组200的状态有关的其他数据，电池微处理器206可以根据预先确定的特征确定电池的充电水平和无线电力接收器202的输出功率参数，并且基于这些确定配置无线电力接收器202的电气输出。
如图2进一步所示，电池微处理器206耦合到LDO 208，以调节到电池微处理器206的输入电压。LDO 208可以是接收DC功率输入并调节该输入以匹配所耦合的设备(在此为电池微处理器206)的输入要求的任何电路或设备。当最终电源的输出功率参数与所耦合的设备的输入功率要求不匹配时，可以利用LDO 208向电子设备提供恒定的电源。例如，无线电力接收器202可以在无线DC功率输出218上提供从3伏到9伏的输出功率，然而，电池微处理器206可需要1.8伏的输入电压。LDO 208可用于调节输入功率，并向电池微处理器206提供恒定的1.8伏输入功率。如果直接从无线电力接收器202向电池微处理器206提供输入功率而没有LDO 208的调节，则电池微处理器206中的电路可能会因电路部件功率过大而损坏。
如图2所描绘的，示例性无线充电电池组200还包括电池保护电路210。电池保护电路210可以是监测电池212的充电状态的任何硬件、固件或其他电路，以保护电池212免受充电不足、过充电、过电流、过电压和可能会损坏电池212的类似的输入功率问题的影响。此外，电池保护电路210监测电池212的温度和其他状态，并基于电池212的状态更新输入功率参数。在一些实施方案中，电池保护电路210可以将充电状态传送到电池微处理器206，以便电池微处理器206确定和配置无线电力接收器202的输出功率参数。在此类实施方案中，可以利用串行时钟220和串行数据222信号经由串行通信总线向电池微处理器206提供充电状态和与电池212的状态有关的其他参数。在一些实施方案中，电池保护电路210可以使用传感电阻器214来测量来自电池212的电流流量。传感电阻器214可以使电池保护电路210确定输出电流和与电池212的充电状态有关的其他参数。此外，电池保护电路210可确定对应于电池212的端子两端的电压的充电水平。可以将该信息和其他信息传送到电池微处理器206。
如图2进一步描绘的，示例性无线充电电池组200包括电池212。电池212可包括任何锂离子电池、任何锂聚合物电池、碱性电池等。在各种示例中，电池212供应电力以促进操作设备230的操作。一般来讲，电池212利用化学反应来供应电力，以产生输出电力供应。电池212可能容易受到损坏，从而导致电池寿命缩短和/或来自机械、电和/或热应力的永久性损坏。电滥用/应力的示例可包括过度充电、过度放电、外部短路等。为了避免电应力并延长电池212的寿命，可以确定基于电池的化学组成的充电曲线。如关于图4进一步解释的，充电曲线可以针对电池212的当前充电状态调节电池212的输入电压和电流。
可受益于本公开的电池212中的许多电池可用于为不支持无线电力充电的设备供电。通过减小无线电源电路的尺寸，可以向电池212本身提供无线电力充电能力，同时仍然允许以相同或类似的形状因素使用电池。在一些实施方案中，无线充电电池组200可以被封装在电池组外壳232中，使得电池212和无线电力充电部件容纳在单个封装件中。在一些实施方案中，电池组外壳232可以是电池212和无线电力充电部件适配到其中的刚性结构。在一些实施方案中，电池组外壳232可以是将无线电源电路附接到电池212的外表面的塑料盖、材料、收缩膜或其他类似材料。将电池212和无线电源电路并入外壳可使电池212适配在先前制造的电池仓的形状因素内，而电池212的容量几乎没有减小。
如图2的示例性实施方案中进一步描绘的那样，接收器串行通信总线216可以使无线电力接收器202与电池微处理器206之间能够进行通信。图2的接收器串行通信总线216可以是能够低功率传输数据的任何串行通信信道，诸如集成电路(I2C)。接收器串行通信总线216使电池微处理器206与无线电力接收器202之间能够进行通信。使电池微处理器206能够配置无线电力接收器202的电气输出，并进一步使无线电力接收器202能够提供有关无线电力接收器202的电气输出的状态信息(例如，电压值和电流值)。在一些实施方案中，接收器串行通信总线216，或类似的串行总线可以使电池微处理器206与电池保护电路210之间能够进行通信。在此类实施方案中，电池保护电路210可以提供与无线电力接收器202的电气输出和/或电池212的充电状态(诸如电池212的充电水平(例如，其端子两端的电压))有关的状态信息。
类似地，如图2所描绘，电池微处理器206和其他设备可以通过由串行时钟220和串行数据222启用的串行通信线路与操作设备230进行通信。操作设备230可以向电池微处理器206提供配置数据和/或状态数据，这些数据在确定无线电力接收器202的输出功率参数方面可起到不可或缺的作用。此外，电池微处理器206可以向操作设备230提供状态信息，该状态信息是构成操作设备230的操作的必需的一部分。
如图2所示，示例性无线充电电池组200包括无线DC功率输出218线路，该线路将电力从无线电力接收器202传输到电池212、操作设备230、电池微处理器206和其他所连接的设备。如上所述，在无线充电电池组200的示例性实施方案中，电池微处理器206可以配置无线电力接收器202，以调节无线电力接收器202到无线DC功率输出218线路上的输出电流和输出功率。
图2进一步描绘了电连接到电池微处理器206和操作设备230的热敏电阻器224。热敏电阻器224可以提供与无线充电电池组200的热状态有关的数据。在确定无线电力接收器202的输出功率参数时，电池微处理器206可利用该热数据。例如，如果无线充电电池组200的操作温度高于预先确定的阈值，则电池微处理器206可确定来自无线电力接收器202的输出功率参数需要减小，或者甚至可需要关闭无线电力接收器202。例如，在一些实施方案中，热敏电阻器224可以被配置为测量电池212的单元温度。电池212的单元温度可在确定由无线电力接收器202提供的充电参数(例如，电压和电流)方面发挥关键作用。例如，在一些实施方案中，低温可表明为电池212充电的速度需要比正常慢；高温可表明需要以较低的电压为电池212充电；并且极端温度(热或冷)可表明需要完全停止充电。
如图2所示，示例性无线充电电池组200还连接到操作设备230。串行时钟320可以是需要从便携式来源诸如电池212获得电力供应的任何设备和/或便携式电子设备，包括但不限于移动电话、膝上型电脑、可穿戴设备等。将从本公开的示例性实施方案中受益的许多操作设备230可能不会被制造成能够进行无线电力充电。无线电池组，诸如无线充电电池组200，可以使操作设备230实现无线电力充电，同时仍然保持当前的形状因素。
如图2的示例性实施方案进一步所示，示例性无线充电电池组200包括作为电池保护电路210的集成部分的电量计234。电量计234可以提供与电池的健康有关的历史数据，例如，循环计数、放电速率等。此类历史数据可以在确定电池212的充电参数方面发挥作用。在一些实施方案中，电量计234也可以提供与电池212有关的操作参数，诸如，电压、电流和温度。电池微处理器206可以从电量计234和/或电池保护电路210接收操作参数，并利用这些参数来确定无线电力接收器202的配置。在一些实施方案中，电量计234可以是与电池保护电路210分开的独立的设备或电路。
现在参考图3，提供了根据本公开的示例性实施方案的示例性无线充电电池组300。类似于图2，图3的示例性无线充电电池组300包括电池微处理器306，该电池微处理器通过接收器串行通信总线316通信连接到无线电力接收器302，并通过串行通信信号320/322通信连接到操作设备330和电池保护电路310。此外，类似于图2，无线电力接收器302的无线DC功率输出318直接连接到电池保护电路310，这使得可以直接从电池保护电路310和电池312提供充电电力，而无需使用电池充电器电路104。与图2一样，图3的无线充电电池组300进一步示出了电池312与操作设备330之间的传感电阻器314，以及电连接到电池微处理器306和操作设备330的热敏电阻器324。此外，图3所示的无线电力接收器302经由无线DC功率输出318向操作设备330提供操作功率。此外，电池312通过电池供电端子326/328向操作设备330提供电池电力。然而，图3所描绘的实施方案不包括使电池微处理器306能够从无线电力接收器302接收电力的LDO 208。相反，图3的电池微处理器306描绘了通过电池供电端子326/328从电池312接收电力。
如图3所示，示例性无线充电电池组300不包括LDO 208。如参考图2所描述的，LDO208可以调节到电池微处理器206的功率输入，从而允许电池微处理器206从无线电力接收器202接收电力。LDO 208调节来自无线电力接收器202的电力(在一些实施方案中，该电力的范围可以从3伏到9伏)，并且向电池微处理器206提供恒定的输入功率，诸如1.8伏。然而，为了进一步减小电路的数量和无线充电电池组300的无线电源电路的整体尺寸，图3的所描绘的无线充电电池组300不再利用LDO，诸如图2中所示的。相反，图3中所示的电池微处理器306必须是支持一系列输入功率参数的电池微处理器306。例如，通常制造的微处理器可以支持1.8伏至5.5伏的输入电压范围。通过利用支持一系列输入电压的微处理器(例如，电池微处理器306)，电池微处理器306可以在不需要LDO的情况下操作。然而，一般来说，支持一系列足够宽的输入电压以覆盖无线电力接收器302的可能输出电压范围(例如，3伏至9伏)的微处理器可不适合用于向现有电池添加无线供电能力。此外，仅当无线电力发射器向无线电力接收器302传输电力时，来自无线电力接收器302的无线电力才可用。因此，如图3所示，电池312可以作为在没有LDO的情况下操作的电池微处理器306的电源。在一些示例中，例如，电池312可具有2.5伏至4.5伏的输出电压范围，这完全在所描绘的电池微处理器306的操作范围内。
现在参考图4，提供了示例性预先确定的充电特征(例如，电池组充电曲线400)。为了延长锂离子电池或类似电池的寿命，并且避免由于过度充电而损坏电池，制造商建议根据充电特征(例如，图4中所描绘的充电特征)对电池进行充电。充电特征可基于电池的化学组成(例如，化学构成)、电池的输出特点、电池的容量、充电器特点或类似的物理特性来确定。处理器(例如，电池微处理器206、电池微处理器306)可以被配置为基于预先确定的充电特征(诸如电池组充电曲线400)来控制无线电力接收器(例如，无线电力接收器202、无线电力接收器302)的输出。
如图4所示，示例性电池组充电曲线400由三个阶段组成：较低的恒定电流阶段402(例如，第一恒定电流阶段)、较高的恒定电流阶段404(例如，第二恒定电流阶段)，以及恒定电压阶段406。处理器将基于电池(例如，电池212、电池312)的端子电压确定充电的阶段，并基于预先确定的特征(例如，电池组充电曲线400)中的位置持续地配置无线电力接收器(例如，无线电力接收器202、无线电力接收器302)的输出。在一些实施方案中，阶段之间的过渡将基于预先确定的阈值电压进行。例如，容量为5伏的锂离子电池可具有3伏的第一阈值电压(例如，过渡线420)和4伏的第二阈值电压(例如，过渡线422)。如果处理器基于来自无线电力接收器和/或电池保护电路的数据确定电池的电压低于3伏，则处理器在较低的恒定电流阶段402开始充电，并且将无线电力接收器配置为以低恒定电流(例如，第一输出电流408)输出。在较低的恒定电流阶段402期间，电池的电压将以第一充电速率414增加。一旦处理器确定电池的电压处于或高于第一阈值电压(例如，过渡线420)，该处理器就可以进入较高的恒定电流阶段404，并且配置无线电力接收器以较高的电流(例如，第二输出电流410)输出电力。在较高的恒定电流阶段404，电池的电压将以第二充电速率416增加。当处理器确定电池电压已超过第二阈值电压(例如，过渡线422)时，该处理器就可以进入恒定电压阶段406，并且持续配置无线电力接收器的输出电流以保持恒定电压(例如，恒定电压418)。在恒定电压阶段406期间，输出电流可波动以维持恒定电压418，并且可类似于图4中所描绘的输出电流线来调整可变输出电流412。
如预先确定的充电特征所定义的预先确定的阈值电压(例如，过渡线420，过渡线422)可以取决于电池的物理特点(例如，化学组成、容量等)。例如，容量为5伏的锂离子电池可具有3伏的第一阈值电压和4伏的第二阈值电压。
图5示出了根据本公开的至少一些示例性实施方案的示例性电池微处理器装置。具体地，图5描绘了根据本公开的至少一些示例性实施方案专门配置的示例性电池微处理器装置500。在一些实施方案中，电池微处理器(例如，电池微处理器206、电池微处理器306)和/或其一部分由一个或多个系统体现，诸如图5中描绘和描述的电池微处理器装置500。电池微处理器装置500包括处理器502、输入/输出电路504、数据存储介质506、通信电路508，以及无线电力控制器电路510。在一些实施方案中，电池微处理器装置500被配置为使用电路502、504、506、508和/或510的组中的一个或多个电路执行和实行本文所述的操作。
虽然针对功能限制描述了这些部件，但应当理解，特定的具体实施必定包括特定计算硬件的使用。还应当理解，在一些实施方案中，本文所述的某些部件包括类似或常见的硬件。例如，两个电路组均可以利用相同的处理器、网络接口、存储介质等的使用来执行它们相关联的功能，使得每个电路组均不需要重复的硬件。因此，应当理解，如本文相对于本文所述的装置的部件所用的术语“电路”的用户包括被配置为执行与本文所述的特定电路相关联的功能的特定硬件。
具体地，术语“电路”应被广义地理解为包括硬件，并且在一些实施方案中，包括用于配置硬件的软件。例如，在一些实施方案中，“电路”包括处理电路、存储介质、网络接口、输入/输出设备等。另选地或附加地，在一些实施方案中，电池微处理器装置500的其他元件提供或补充其他特定电路组的功能性。例如，在一些实施方案中，处理器502向电路组中的任一个电路提供处理功能性，数据存储介质506向电路组中的任一个电路提供存储功能性，通信电路508向电路组中的任一个电路提供网络接口功能性等。
在一些实施方案中，处理器502(和/或协处理器或协助该处理器或以其他方式与该处理器相关联的任何其他处理电路)经由总线与数据存储介质506进行通信，以用于在电池微处理器装置500的部件之间传递信息。在一些实施方案中，例如，数据存储介质506是非暂态的，并且可以包括例如一个或多个易失性和/或非易失性存储器。换句话讲，例如，在一些实施方案中，数据存储介质506包括或体现电子存储设备(例如，计算机可读存储介质)。在一些实施方案中，数据存储介质506被配置为存储用于使电池微处理器装置500能够根据本公开的示例性实施方案执行各种功能的信息、数据、内容、应用程序、指令等。
处理器502可以以多种不同的方式体现。例如，在一些示例性实施方案中，处理器502包括被配置为独立执行的一个或多个处理设备。附加地或另选地，在一些实施方案中，处理器502包括经由总线串联配置的一个或多个处理器，以实现指令、流水线和/或多线程的独立执行。术语“处理器”和“处理电路”的使用应当被理解为包括单核处理器、多核处理器、电池微处理器装置500内部的多个处理器和/或电池微处理器装置500外部的一个或多个远程或“云”处理器。
在示例性实施方案中，处理器502被配置为执行存储在数据存储介质506中或能够以其他方式供该处理器访问的指令。另选地或附加地，在一些实施方案中，处理器502被配置为执行硬编码功能性。因此，无论通过硬件方法或软件方法配置，还是通过它们的组合配置，处理器502均表示能够根据本公开的实施方案执行操作同时进行相应配置的实体(例如，以电路形式物理地体现)。另选地或附加地，又如，在一些示例性实施方案中，当处理器502体现为软件指令的执行器时，这些指令将处理器502专门配置为在执行此类指令时执行在本文所述的具体操作中体现的算法。
作为一个特定的示例性实施方案，处理器502被配置为执行与基于电池(例如，电池212、电池312)的充电状态和预先确定的充电特征(例如，电池组充电曲线400)确定功率输出参数相关联的各种操作，并且基于所确定的功率输出参数配置无线电力接收器(例如，无线电力接收器202、无线电力接收器302)的功率输出参数。在一些实施方案中，处理器502包括接收对应于电池的充电水平的充电值的硬件、软件、固件和/或它们的组合。附加地或另选地，在一些实施方案中，处理器502包括硬件、软件、固件和/或它们的组合，该硬件、软件、固件和/或它们的组合根据对应于充电值的预先确定的充电特征来确定充电状态。附加地或另选地，在一些实施方案中，处理器502包括硬件、软件、固件和/或它们的组合，该硬件、软件、固件和/或它们的组合至少部分地基于充电值和预先确定的充电特征来确定输出电压和输出电流。附加地或另选地，在一些实施方案中，处理器502包括硬件、软件、固件和/或它们的组合，该硬件、软件、固件和/或它们的组合配置无线电力接收器的电气输出，以根据所确定的输出电压和输出电流产生电力。
在一些实施方案中，电池微处理器装置500包括输入/输出电路504，该输入/输出电路向用户提供输出，并且在一些实施方案中，用于接收用户输入的指示。在一些实施方案中，输入/输出电路504与处理器502进行通信以提供此类功能性。输入/输出电路504可以包括一个或多个用户界面(例如，用户界面)，并且在一些实施方案中包括显示器，该显示器包括渲染为web用户界面、应用程序用户界面、用户设备、后端系统等的界面。处理器502和/或包括处理器的输入/输出电路504可以被配置为通过存储在处理器可访问的存储器(例如，数据存储介质506等)上的计算机程序指令(例如，软件和/或固件)来控制一个或多个用户界面元素的一个或多个功能。在一些实施方案中，输入/输出电路504包括或利用面向用户的应用程序来向客户端设备和/或与用户相关联的其他显示器提供输入/输出功能性。
在一些实施方案中，电池微处理器装置500包括通信电路508。通信电路508包括任何装置，诸如以硬件或者硬件和软件的组合体现的设备或电路，该设备或电路被配置为从/向网络和/或与电池微处理器装置500进行通信的任何其他设备、电路或模块接收和/或传输数据。就这一点而言，通信电路508包括，例如在一些实施方案中，用于实现与有线或无线通信网络通信的网络接口。附加地或另选地，在一些实施方案中，通信电路508包括一个或多个网络接口卡、天线、总线、交换机、路由器、调制解调器和支持硬件、固件和/或软件，或适用于经由一个或多个通信网络实现通信的任何其他设备。附加地或另选地，通信电路508包括用于与天线和/或其他硬件或软件交互以引起经由天线传输信号或处理经由天线所接收的信号的接收的电路。在一些实施方案中，通信电路508使得能够向和/或从与电池微处理器装置500进行通信的客户端设备传输和/或接收数据。
无线电力控制器电路510包括硬件、软件、固件和/或它们的组合，该硬件、软件、固件和/或它们的组合支持与经由串行通信总线从各种来源接收状态信息相关联的各种功能性，例如，无线电力接收器(例如，无线电力接收器202、无线电力接收器302)；电池保护电路(例如，电池保护电路210、电池保护电路310)；操作设备(例如，操作设备230、操作设备330)；和热敏电阻器(例如，热敏电阻器224、热敏电阻器324)。此外，无线电力控制器电路510包括硬件、软件、固件和/或它们的组合，该硬件、软件、固件和/或它们的组合支持与以下相关联的附加功能性：确定电池(例如，电池212、电池312)的充电状态、根据预先确定的充电特征(例如，电池组充电曲线400)确定功率输出参数，以及配置无线电力接收器以根据所确定的功率输出参数输出电力。附加地或另选地，无线电力控制器电路510包括硬件、软件、固件和/或它们的组合，该硬件、软件、固件和/或它们的组合准备和/或传输电子数据信号以激活缓解动作，例如，触发致动元件、改变开关的状态、配置和/或重新配置缓解设备等的电子信号。在一些实施方案中，无线电力控制器电路510包括单独的处理器、专门配置的现场可编程门阵列(FPGA)或专门编程的专用集成电路(ASIC)。
附加地或另选地，在一些实施方案中，电路502至510的组中的一个或多个电路是能够组合的。附加地或另选地，在一些实施方案中，电路组中的一个或多个电路执行与另一部件相关联的所述功能性中的一些或全部功能性。例如，在一些实施方案中，电路502至510的组中的一个或多个电路组合成以硬件、软件、固件和/或它们的组合形式体现的单个模块。类似地，在一些实施方案中，电路组中的一个或多个电路(例如无线电力控制器电路510)被组合，使得处理器502单独执行以上关于这些电路中的每个电路描述的操作中的一个或多个操作。
现在参考图6，示出了根据本公开的一些实施方案的用于配置无线电力接收器(例如，无线电力接收器202、无线电力接收器302)的功率输出参数的示例性方法600的流程图。当电池微处理器206、306接收对应于电池的充电水平的充电值时，示例性方法600在框602处开始。如关于图2和图3所描述的，电池微处理器206、306可以通过串行通信接收与电池212、312的功率输出参数有关的信息，诸如通过源自无线电力接收器202、302的接收器串行通信总线216、316和/或通过源自电池保护电路210、310的串行通信线路。所接收的信息可以包括与电池212、312的充电状态有关的信息，诸如电池212、312的端子电压。
在框604处，电池微处理器206、306根据对应于充电值的预先确定的充电特征确定充电状态。如关于图4所描述的，诸如电池组充电曲线400的预先确定的充电特征可以基于电池212、312的化学组成、容量和其他物理参数来确定。电池微处理器206、306可以使用所接收的充电值来确定电池212、312的充电状态或充电阶段，例如，电池212、312是否处于较低的恒定电流阶段402、较高的恒定电流阶段404或恒定电压阶段406。
在框606处，电池微处理器206、306至少部分地基于充电值和预先确定的充电特征来确定输出电压和输出电流。如关于图4进一步描述的，电池微处理器206、306可以基于预先确定的充电特征确定无线电力接收器202、302的必要输出电压和/或输出电流。例如，如果基于充电水平，电池微处理器206、306确定电池212、312处于较高的恒定电流阶段404，则电池微处理器206、306可确定无线电力接收器202、302的输出功率可以以匹配第二输出电流410的恒定电流输出。
在框608处，电池微处理器206、306配置无线电力接收器202、302的电气输出，以根据所确定的输出电压和输出电流产生电力。如关于图2和图3所描述的，电池微处理器206、306可以经由接收器串行通信总线216、316直接配置无线电力接收器202、302。一旦电池微处理器206、306根据预先确定的充电特征确定了输出功率参数，电池微处理器206、306就可以配置无线电力接收器202、302以根据所确定的功率参数输出电力。
现在参考图7，提供了进一步示出根据本公开的示例性实施方案的电池微处理器206、306的基于无线充电电池组200、300的状态的示例性结果的示例性充电特征决策算法700。如框702所示并关于图2和图3所描述，电池微处理器206、306可以接收与电池212、312的端子电压有关的充电值。
如框704所示，电池微处理器206、306可以使用所接收的充电值来确定充电状态。在一些实施方案中，诸如在图4中所描绘的和在图7中进一步示出的实施方案中，电池充电特征可包括基于电池212、312的充电水平或端子电压确定的三个阶段。如果充电水平处于或低于第一阈值电压(例如，3伏)，则电池微处理器206、306将进入框712，并且配置无线电力接收器202、302的输出功率参数，从而以较低的恒定电流(例如，0.5A)输出电力。
如果在框704处，电池微处理器206、306确定充电水平高于第一阈值电压(例如，3伏)但处于或低于第二阈值电压(例如，4伏)，则电池微处理器206、306将进入框714并且配置无线电力接收器202、302的输出功率参数，使得电力以较高的恒定电流(例如，1.2A)输出。
如果在框704处，电池微处理器206、306确定充电水平高于第二阈值电压(例如，4伏)，则电池微处理器206、306将进入框716并且持续配置无线电力接收器202、302的输出功率参数，使得电力以恒定电压(例如4.4伏)输出，并且持续调整电流以保持恒定电压。
本发明所属领域的技术人员将想到本文所阐述的本发明的许多修改和其他实施方案，其具有前述描述和相关附图中呈现的教导的益处。尽管附图仅示出了本文所述的装置和系统的某些部件，但应当理解，各种其他部件可与系统结合使用。因此，应当理解，本发明不限于所公开的特定实施方案，并且修改和其他实施方案旨在被包括在所附权利要求的范围内。此外，上述方法中的步骤可能不一定以附图中所描绘的顺序发生，并且在一些情况下，所描绘的步骤中的一个或多个可基本上同时发生，或者可涉及附加步骤。尽管本文采用了特定术语，但它们仅以一般性和描述性意义使用，而不是出于限制的目的。
尽管上文已经示出和描述了根据本文所公开的原理的各种实施方案，但在不脱离本公开的实质和教导的情况下，本领域的技术人员可以对其做出修改。本文所述的实施方案仅是代表性的而并非意在进行限制。许多变化、组合和修改都是可能的，且在本公开的范围内。由于合并、整合和/或省略一个或多个实施方案的特征而得到的替代实施方案也在本公开的范围内。因此，保护范围不受上述描述的限制。
另外，本文所使用的章节标题是为了与37C.F.R.1.77的建议一致或者提供组织线索。这些标题不应限制或表征可以从本公开公布的任何权利要求书中所阐述的一个或多个发明。
诸如“包括(comprises)”、“包括(includes)”和“具有(having)”等广义术语的使用应当被理解为提供对诸如“由……组成(consisting of)”、“基本上由……组成(consisting essentially of)”和“基本上由……构成(comprised substantially of)”等狭义术语的支持。关于实施方案的任何元件的术语“可选地(optionally)”、“可以(may)”、“可能(might)”、“可能(possibly)”等的使用意味着该元件不是必需的，或者另选地，该元件是必需的，两种另选方案都在实施方案的范围内。另外，对示例的提及仅仅用于说明目的，并非意在是排他性的。

Claims (10)

1.一种电池组，包括：
无线电力接收器；
电池，所述电池电连接到所述无线电力接收器；和
处理器，所述处理器电连接到所述无线电力接收器；
其中，所述处理器至少部分地基于所述电池的充电水平配置所述无线电力接收器的电气输出，使得输出电压和输出电流与预先确定的充电特征协调地更新。
2.根据权利要求1所述的电池组，进一步包括外壳，其中所述外壳包封所述电池、所述处理器和所述无线电力接收器。
3.根据权利要求1所述的电池组，其中所述预先确定的充电特征至少包括恒定电流阶段和恒定电压阶段，
其中，所述恒定电流阶段至少包括第一恒定电流阶段和第二恒定电流阶段，
其中，在所述第一恒定电流阶段供应给所述电池的第一电流小于在所述第二恒定电流阶段供应给所述电池的第二电流，并且
其中，所述恒定电压阶段包括减小所述无线电力接收器的所述输出电流，以保持恒定的输出电压。
4.根据权利要求1所述的电池组，其中，向所述处理器供应未由低压差稳压器调节的操作功率。
5.根据权利要求4所述的电池组，其中，向所述处理器供应的所述操作功率是由所述电池供应的。
6.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述处理器向所述无线电力接收器传输控制消息，以调节由所述无线电力接收器供应给所述电池的所述输出电压和所述输出电流。
7.一种用于控制电池充电的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储有计算机可读程序代码部分的至少一个非暂态计算机可读存储介质，所述计算机可读程序代码部分包括可执行部分，所述可执行部分被配置为：
在处理器处接收对应于电池的充电水平的充电值；
根据预先确定的充电特征确定对应于所述充电值的充电状态；
至少部分地基于所述充电值和所述预先确定的充电特征确定输出电压和输出电流；以及
配置无线电力接收器的电气输出，以根据所述输出电压和所述输出电流产生电力。
8.根据权利要求7所述的计算机程序产品，其中，所述预先确定的充电特征至少包括恒定电流阶段和恒定电压阶段，
其中，所述恒定电流阶段至少包括第一恒定电流阶段和第二恒定电流阶段，其中，在所述第一恒定电流阶段供应给所述电池的第一电流小于在所述第二恒定电流阶段供应给所述电池的第二电流，并且
其中，所述恒定电压阶段包括减小所述无线电力接收器的所述输出电流，以保持恒定的输出电压。
9.一种用于控制无线电池组中的电池充电的方法，所述方法包括：
在处理器处接收对应于电池的充电水平的充电值；
根据预先确定的充电特征确定对应于所述充电值的充电状态；
至少部分地基于所述充电值和所述预先确定的充电特征确定输出电压和输出电流；以及
配置无线电力接收器的电气输出，以根据所述输出电压和所述输出电流产生电力。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述预先确定的充电特征至少包括恒定电流阶段和恒定电压阶段，并且
其中，所述恒定电流阶段至少包括第一恒定电流阶段和第二恒定电流阶段，其中，在所述第一恒定电流阶段供应给所述电池的第一电流小于在所述第二恒定电流阶段供应给所述电池的第二电流，并且
其中，所述恒定电压阶段包括减小所述无线电力接收器的所述输出电流，以保持恒定的输出电压。
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