[发明专利]对电池/电池胞元进行自适应充电的方法和电路

说明书

技术领域

本发明涉及对电池/电池胞元进行自适应充电的方法和电路。特别地，在一个方面，本发明涉及使用表示充电脉冲电压(CPV)或CPV的变化的数据，对电池/电池胞元进行自适应充电的技术和/或电路。CPV的特征可以在于(i)在电池/电池胞元的端子处测量的响应于充电脉冲的峰电压和/或(ii)在电池/电池胞元的端子处测量的响应于充电脉冲的实质峰电压(即在峰电压的5-10%内)。

在一个实施例中，自适应充电技术和/或电路结合特定限制或要求(下面将描述)使用和/或利用该数据，以改变、调节、控制和/或变更对电池/电池胞元的端子施加的包括其特征(例如包括充电和/或放电信号(如果有)的形状、其幅值、其持续时间、其占空比和/或休息时间段(如果有))的充电电流信号。

特别地，在某些实施例中，与实现自适应充电电路和技术相关的两个考虑包括(i)最小化和/或减少电池/电池胞元的总充电时间以及(ii)最大化和/或增大电池/电池胞元的循环寿命。这里，根据本发明的特定方面的自适应充电电路实现如下自适应技术，该自适应技术寻求(i)最小化和/或减少电池/电池胞元的总充电时间以及(ii)最大化和/或增大电池/电池胞元的循环寿命(例如通过最小化和/或减小充电操作的劣化机制)。

附图说明

在下面的详细描述的过程中，对附图进行参考。这些图示出了本发明的不同方面，其中在适当的情况下在不同的图中示出相似的结构、部件、材料和/或元素的附图标记被相似地标出。应当理解，也构思了除了具体示出的之外的、这些结构、部件和/或元素的各种组合，并且其在本发明的范围内。

此外，这里描述并图示了许多发明。本发明既不限于任何单个方面和其实施例，也不限于这些方面和/或实施例的任意组合和/或置换。此外，可以单独或者与本发明的其它方面和/或其实施例中的一个或更多个组合使用本发明的各方面和/或其实施例中的每个。为了简短起见，这里不分开讨论和/或图示某些置换和组合。

图1A-1C图示了根据本发明的某些实施例的至少某些方面的与电池/电池胞元结合的示例性自适应充电电路的框图表示，其中，图1B包括耦合到控制电路的分立存储器，并且图1C图示了与适配、调节和/或控制对电池/电池胞元施加或注入到电池/电池胞元中的电荷或电流的一个或更多个特征结合，访问用于存储由控制电路使用的一个或更多个预定范围的存储器，使得响应于该电荷或电流的电池/电池胞元的端子处的电压的改变，在充电或再充电序列、操作或循环期间，在预定范围内和/或在预定值以下的外部电路；

图1D和1E以框图形式图示了根据本发明的某些实施例的至少某些方面的与电池/电池胞元(其可以包括两个端子(例如正和负端子))结合的示例性自适应充电电路，其中，在本实施例中，充电电路可以包括电压源和/或电流源，并且监视电路可以包括电压和/或电流传感器(例如电压计和/或电流计)；

图2A-2D图示了示例性波形，这些示例性波形图示了示例性充电技术的多个示例性充电信号和放电信号，其中，这些充电信号通常可以随着在充电或再充电序列、操作或循环期间电池/电池胞元的端子电压增大，根据预定速率和/或模式(例如渐近、线性或二次)减小(参见图2B和2D)；特别地，充电或再充电序列、操作或循环可以包括充电信号(其整体向电池/电池胞元中注入或施加电荷)和放电信号(其整体从电池/电池胞元中移除电荷)；

图3A-3N图示了充电和放电信号(其在图2A-2D中示例性地图示)的示例性充电和/或放电包，其中，这些充电和放电包可以包括一个或更多个充电脉冲和一个或更多个放电脉冲；特别地，在一个实施例中，图2A-2D的每个充电信号可以包括多个包(例如大约100至大约50000个包)，并且在一个实施例中，每个包可以包括多个充电脉冲、放电脉冲和休息时间段；特别地，脉冲可以是任意形状的(例如矩形、三角形、正弦或正方形)；在一个示例性实施例中，包的充电和/或放电脉冲可以包括大约1ms至大约500ms之间的持续时间，优选小于50ms；此外，如下面详细讨论的，充电和放电脉冲的特征中的一个、一些或全部(例如脉冲幅值、脉冲宽度/持续时间和脉冲形状)是经由充电电路可编程和/或可控的，其中，正和/或负脉冲的幅值在包内可以变化(并且是可编程和/或可控的)，休息时间段的持续时间和/或定时在包内可以变化(并且是可编程和/或可控的)，和/或另外，这些脉冲在包内可以相等或不相等地间隔开；充电脉冲、放电脉冲和休息时间段的组合可以是重复的，由此形成可以重复的包；脉冲、脉冲特征、时间段、包和信号特征的所有组合或置换以及配置旨在落在本发明的范围内；