專(zhuān)利名稱(chēng)：情境感知電池充電的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)總體上涉及智能電池充電技術(shù)，并且更具體地涉及用于至少部分地基于設(shè)備的情境(context)智能地對(duì)電池驅(qū)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行充電的方法和裝置。
背景技術(shù)：
常規(guī)地通過(guò)使用恒流-恒壓(CC-CV)方法對(duì)基于鋰的可再充電電池進(jìn)行充電。充電電壓迅速上升到電池單體電壓上限，通常為4.2Vpc (每單體(cell)的電壓)，并且然后保持在該水平。單體電流隨著充電電壓的上升而保持恒定，并且當(dāng)充電電壓達(dá)到上限水平時(shí)開(kāi)始下降。當(dāng)充電電流達(dá)到指示充滿電的預(yù)定最小電流點(diǎn)時(shí)，充電電流被切斷。所有的電池均具有有限的壽命?？稍俪潆婋姵氐某潆娐蕦?duì)電池的壽命長(zhǎng)度具有很大影響?？焖俪潆娪捎谏婕拜^高的電流而使得單體的焦耳熱效應(yīng)增加，并且較高的溫度進(jìn)而使得化學(xué)轉(zhuǎn)換過(guò)程的速率增加。頻繁地快速充電將使得電池單體超負(fù)荷，這使得它們變得脆弱，直到其最終出故障并且縮短電池壽命。充電方式直接影響充電率并且進(jìn)一步影響電池生命期。在常規(guī)的充電過(guò)程中，充電行為通常獨(dú)立于除了電池類(lèi)型和溫度外的其他外部參數(shù)。如今的電池廣泛用在各種各樣的電池供電的端用戶(hù)設(shè)備中，例如，便攜式移動(dòng)電話、車(chē)載電話、攝像機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)等。短的電池壽命將引起差的用戶(hù)體驗(yàn)。經(jīng)常更換可再充電電池是昂貴的。

發(fā)明內(nèi)容
在權(quán)利要求中闡述了本發(fā)明示例的各個(gè)方面。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種包括監(jiān)測(cè)單元和充電控制單元的裝置。監(jiān)測(cè)單元被配置為監(jiān)測(cè)由可再充電電池驅(qū)動(dòng)的設(shè)備的至少一個(gè)數(shù)據(jù)獲取源，以及基于從所述至少一個(gè)數(shù)據(jù)獲取源獲得的數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)所述設(shè)備的情境。充電控制單元被配置為基于從監(jiān)測(cè)單元獲得的所述設(shè)備的估計(jì)情境，動(dòng)態(tài)調(diào)整應(yīng)用到所述可再充電電池的充電電壓和充電電流。所述電池包括至少一個(gè)電池單體。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種方法，包括:監(jiān)測(cè)由可再充電電池驅(qū)動(dòng)的設(shè)備的至少一個(gè)數(shù)據(jù)獲取源，并且基于從所述至少一個(gè)數(shù)據(jù)獲取源獲得的數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)所述設(shè)備的情境；以及基于從監(jiān)測(cè)單元獲得的所述設(shè)備的估計(jì)情境，動(dòng)態(tài)調(diào)整應(yīng)用到所述可再充電電池的充電電壓和充電電流。所述電池包括至少一個(gè)電池單體。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種包括至少一個(gè)處理器和至少一個(gè)存儲(chǔ)器的裝置，所述至少一個(gè)存儲(chǔ)器包括計(jì)算機(jī)程序代碼。所述至少一個(gè)存儲(chǔ)器和所述計(jì)算機(jī)程序代碼被配置成利用所述至少一個(gè)處理器使得所述裝置至少執(zhí)行:監(jiān)測(cè)由可再充電電池驅(qū)動(dòng)的設(shè)備的至少一個(gè)數(shù)據(jù)獲取源，并且基于從所述至少一個(gè)數(shù)據(jù)獲取源獲得的數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)所述設(shè)備的情境；以及基于從監(jiān)測(cè)單元獲得的所述設(shè)備的估計(jì)情境，動(dòng)態(tài)調(diào)整應(yīng)用到所述可再充電電池的充電電壓和充電電流。所述電池包括至少一個(gè)電池單體。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種裝置，包括:用于監(jiān)測(cè)由可再充電電池驅(qū)動(dòng)的設(shè)備的至少一個(gè)數(shù)據(jù)獲取源，并且基于從所述至少一個(gè)數(shù)據(jù)獲取源獲得的數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)所述設(shè)備的情境的構(gòu)件；以及用于基于從監(jiān)測(cè)單元獲得的所述設(shè)備的估計(jì)情境，動(dòng)態(tài)調(diào)整應(yīng)用到所述可再充電電池的充電電壓和充電電流的構(gòu)件。所述電池包括至少一個(gè)電池單體。


為了更加全面地理解本發(fā)明的示例實(shí)施例，現(xiàn)在結(jié)合附圖參考以下描述，在附圖中:圖1是根據(jù)示例實(shí)施例的包括用于對(duì)可再充電電池進(jìn)行情境感知充電的裝置的由可再充電電池供電的設(shè)備的圖示。圖2 Ca)是根據(jù)示例實(shí)施例圖示了根據(jù)電池電壓進(jìn)行有條件充電的方法的流程圖；圖2 (b)是根據(jù)示例實(shí)施例圖示了根據(jù)電池的環(huán)境溫度進(jìn)行有條件充電的方法的流程圖；圖3根據(jù)示例實(shí)施例提供了以下內(nèi)容的圖示說(shuō)明:(a)在常規(guī)CC-CV充電中的電池電壓與時(shí)間的對(duì)應(yīng)，以及(b)在常規(guī)CC-CV充電期間的電池電流與時(shí)間的對(duì)應(yīng)；圖4是根據(jù)示例實(shí)施例示出了情境感知充電的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式通過(guò)參照附圖的圖1到圖4理解本發(fā)明的示例實(shí)施例及其潛在的優(yōu)點(diǎn)。圖1是根據(jù)示例實(shí)施例的包括用于對(duì)電池進(jìn)行情境感知充電的裝置的由可再充電電池114 (以下通常稱(chēng)為電池)供電的設(shè)備100的圖示。該設(shè)備包括:監(jiān)測(cè)單元102，其被配置為監(jiān)測(cè)設(shè)備的所有部分以及相應(yīng)的活動(dòng)；充電控制單元104，其被配置為基于從監(jiān)測(cè)單元102獲得的信息，控制從充電器接口(IF) 112到電池114的充電電壓和充電電流。舉例來(lái)說(shuō)，充電器IFl 12可以具有諸如汽車(chē)電源充電器、墻上插座充電器或者微型USB充電器的不同類(lèi)型。對(duì)于汽車(chē)模式充電，其可以通過(guò)監(jiān)測(cè)移動(dòng)傳感器110、汽車(chē)連接活動(dòng)120 (例如藍(lán)牙、無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)或第三代連接)或汽車(chē)電源適配器112來(lái)進(jìn)行標(biāo)識(shí)。單元102監(jiān)測(cè)時(shí)鐘106、告警器108、至少一個(gè)傳感器110、用戶(hù)的日歷118、連接活動(dòng)120或設(shè)備的用戶(hù)接口 122。監(jiān)測(cè)單元102還可以與充電器IF112和包括至少一個(gè)電池單體的電池114通信，并且可以監(jiān)測(cè)諸如電壓、電流或溫度等的充電參數(shù)，或者標(biāo)識(shí)電池的類(lèi)型。電池114包括安全板116，安全板116被配置為監(jiān)測(cè)電池的充電/放電，并且基于不同的安全標(biāo)準(zhǔn)阻止危險(xiǎn)事物發(fā)生。顯然，所有不同的安全標(biāo)準(zhǔn)支配(overrule)所有的充電算法。設(shè)備100可以是任何的電池供電設(shè)備，諸如由電池驅(qū)動(dòng)的膝上型計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話、個(gè)人輔助設(shè)備。圖2 Ca)是根據(jù)示例實(shí)施例圖示了根據(jù)電池電壓進(jìn)行有條件充電的方法的流程圖。在示例實(shí)施例中，當(dāng)充電器IF112依附于電池114時(shí)，在步驟210中由監(jiān)測(cè)單元102監(jiān)測(cè)電池114的條件。在步驟211中，如果注意到電池帶負(fù)載電壓下降而低于預(yù)定的門(mén)限電壓Vt (例如電池切斷電壓(對(duì)于基于鋰的電池而言是 2.5V，但是隨著制造商而發(fā)生變化))，則電池被過(guò)量放電并且被認(rèn)為是低電壓。在步驟212中，然后利用低充電電流Ictoge對(duì)電池進(jìn)行預(yù)充電。對(duì)于基于鋰的可再充電電池，按照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)通常接受從0.2C到0.7C的充電率來(lái)開(kāi)始充電，其中“C”表示每I小時(shí)的電池容量。例如，對(duì)于IOOOmAh的電池容量，Idwg^YOOmA。即使允許較高的充電率0.7C，由快速充電引起的過(guò)量放電復(fù)原仍將對(duì)電池造成潛在的毀壞。預(yù)充電功能通常是優(yōu)選的。取決于過(guò)量放電的程度，可以通過(guò)利用低充電電流Ictoge進(jìn)行非常小心的再充電來(lái)恢復(fù)電池容量。出于安全觀點(diǎn)，以低電流啟動(dòng)的預(yù)充電通常用于高容量電池。如果電池電壓不存在相應(yīng)的上升，則表示電池中可能存在短路。這可以通過(guò)檢測(cè)電池中存在內(nèi)部電阻來(lái)標(biāo)識(shí)。在實(shí)際中，所有真實(shí)的電池都具有取決于所使用的電池化學(xué)物的內(nèi)部電阻或阻抗Rin，這是不可避免的。當(dāng)將Ictoge應(yīng)用到可再充電電池時(shí)，電池電壓從無(wú)負(fù)載空載電壓跳到僅由Rin貢獻(xiàn)的偽電壓。根據(jù)基本的歐姆定律:
_0019] Rin=UJimp/10,其中，％_是當(dāng)提供初始充電電流Itl時(shí)，從無(wú)負(fù)載空載電壓到僅由Rin貢獻(xiàn)的偽電壓的電壓跳變。在示例實(shí)施例中，電壓跳變可以發(fā)生在充電開(kāi)始后0.5秒，并且在步驟213中檢測(cè)到電池內(nèi)部阻抗Rin。如果需要快速充電，則由于充電電流的突然增加而造成電池電壓增加得相當(dāng)快，從而壓倒了 Rin的影響。當(dāng)沒(méi)有充電電流被應(yīng)用在電池上時(shí)，需要考慮Rin上的電壓下降。當(dāng)Ictoge達(dá)到指示電池被充滿電的終止電流時(shí)，電壓下降通常是非常小的，并且可以被忽略。內(nèi)部電阻Rin隨著電池的年齡而增加，但是對(duì)于大部分電池類(lèi)型而言，其范圍從幾分之一歐姆變化到幾歐姆。優(yōu)選的是在每次充電的時(shí)間估計(jì)Rin。然后在步驟214中充電電流Ictoge增加到正常的充電率，例如，對(duì)于CC充電過(guò)程，Idiaw最高可允許為0.7C。電池電壓Vbat還隨著充電電流而相應(yīng)增力卩。在步驟215中，當(dāng)電池電壓Vbat達(dá)到最優(yōu)恒定電壓Vtcv時(shí)，在步驟216中開(kāi)始正常的CV充電過(guò)程。對(duì)于正常的CV充電，Vtcv通常小于每單體的電壓上限，優(yōu)選盡可能地接近該界限，例如，對(duì)于基于鋰的電池是4.2Vpc。充電電流然后開(kāi)始下降，直到達(dá)到指示電池被充滿電的終止電流。

圖3根據(jù)示例實(shí)施例提供了以下內(nèi)容的圖示說(shuō)明:(a)在常規(guī)CC-CV充電中的電池電壓與時(shí)間的對(duì)應(yīng)，以及(b)在常規(guī)CC-CV充電期間的電池電流與時(shí)間的對(duì)應(yīng)。希望具有更溫和(lenient)的充電開(kāi)始以及更溫和的充電“拐點(diǎn)(knee)”。充電“拐點(diǎn)”對(duì)應(yīng)于具有如圖3 (a)中所指示的高電壓高電流的過(guò)渡期，并且對(duì)電池單體具有高應(yīng)力(stress)。對(duì)于溫和充電，不是將充電電流突然增加到用于CC充電的最大可允許充電電流，而是在步驟214中，可以將充電電流Idmge逐漸增加。最優(yōu)的恒定電壓V.不一定接近每單體的電壓上限并且可以被預(yù)定義，例如，V.是例如在考慮了 Rin上的電壓下降之后將電池差不多充電80%的電壓。例如，針對(duì)在4.2Vpc的上限和Rin上的0.1V電壓下降的情況下對(duì)3.1Vpc基于鋰的電池進(jìn)行充電而言，當(dāng)每單體的電池電壓為4.0V時(shí)，其被充電80%。按這種方式的充電電流比常規(guī)的CC-CV充電開(kāi)始下降得要早，直到達(dá)到終止電流。溫和充電限制了電極中的快速容積擴(kuò)展或收縮的影響，并且消除了若非如此則在充電拐點(diǎn)處出現(xiàn)的高電流高電壓的組合。此外，溫和充電促使較低的電阻性損失，這對(duì)于在電池中出現(xiàn)局部臨時(shí)應(yīng)力現(xiàn)象時(shí)(即，與其余擴(kuò)展較少的材料對(duì)照，具有較高溫度的局部地方提高了局部機(jī)械擴(kuò)展性)尤為重要。溫和充電還允許更平滑的過(guò)渡，其防止了局部應(yīng)力斷裂(即，彈性和塑性變形之間的差異)。溫和充電相比于常規(guī)充電花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間將電池充滿電。例如在某些環(huán)境下，用戶(hù)并不立即需要電池驅(qū)動(dòng)設(shè)備或者沒(méi)必要將電池充滿電，溫和充電延長(zhǎng)了電池的壽命而不損害用戶(hù)體驗(yàn)。圖2 (b)是根據(jù)示例實(shí)施例圖示了根據(jù)電池的環(huán)境溫度進(jìn)行有條件充電的方法的流程圖。在示例實(shí)施例中，在步驟220中監(jiān)測(cè)溫度傳感器110。高的環(huán)境溫度可以使電池超出其安全運(yùn)行溫度界限，而低電池溫度則降低了充電接受能力，即使完全充電被應(yīng)用于電池。在步驟221中如果檢測(cè)到電池的環(huán)境溫度Ttraip低于預(yù)定的室溫范圍或值(例如在200C -30°C之間或在27°C處)，則在正常充電開(kāi)始之前，在步驟222中利用低充電電流對(duì)電池進(jìn)行預(yù)充電。充電過(guò)程由于所涉及的充電電流和內(nèi)部電阻而提高了電池的焦耳熱效應(yīng)，并且使得電池溫度升高。如之前所指示的，在步驟223中能夠在預(yù)充電開(kāi)始后隨即測(cè)量電池的內(nèi)部阻抗Rin。電池溫度Ttraip將隨著預(yù)充電而升高。然后在步驟224中基于電池溫度Ttemp的變化而調(diào)整充電電流Idmget5在步驟225中如果電池溫度達(dá)到正常的室溫，則在步驟226中將開(kāi)始正常的充電過(guò)程。否則，充電電流基于電池溫度不斷地自我調(diào)整。在步驟221中，如果電池溫度使得電池具有可接受的充電接受能力，例如在室溫處，則在步驟226中將立即開(kāi)始正常的充電過(guò)程。顯然，有條件的充電與不考慮電池的任何真實(shí)條件的常規(guī)充電相比將花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間，但是電池得到了較少的來(lái)自高充電電流的化學(xué)應(yīng)力，從而延長(zhǎng)了壽命。由于電池的損耗伴隨著有條件充電而降低，因此單體的內(nèi)部電阻將保持很低，并且保留的容量在較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)將維持最優(yōu)的放電時(shí)間?，F(xiàn)今，電池充電通常通過(guò)電壓、電流和溫度來(lái)控制。常規(guī)CC-CV充電方法的充電行為獨(dú)立于除了電池類(lèi)型和溫度外的其他外部參數(shù)。在充電期間可能存在對(duì)充電參數(shù)的調(diào)節(jié)。然而，充電參數(shù)是固定的(例如，在跳躍于各級(jí)別間的范圍內(nèi)有效)，并且除了溫度和電壓外沒(méi)有考慮其他條件。即使溫度具有粗糙的調(diào)整粒度，該調(diào)整粒度在充電參數(shù)的調(diào)節(jié)上也沒(méi)有提供足夠的精確性。從用戶(hù)方面來(lái)看，大部分用戶(hù)主要在夜晚充電。這根據(jù)時(shí)鐘106容易獲知在夜晚的時(shí)間。因此有可能具有額外的溫和充電而不損害任何用戶(hù)體驗(yàn)。假定用戶(hù)在夜晚期間不需要設(shè)備，就不需要提供對(duì)于在夜晚充電的滿充電率，因?yàn)椴徽摮潆姾馁M(fèi)172小時(shí)還是6小時(shí)，用戶(hù)體驗(yàn)并沒(méi)有不同。如果電池的生命期可以以那種方式擴(kuò)展，則將會(huì)隨著時(shí)間而提高用戶(hù)質(zhì)量體驗(yàn)并且增強(qiáng)品牌認(rèn)可度?？梢蕴峁┰谝归g檢測(cè)用戶(hù)的相對(duì)活動(dòng)的機(jī)制，并且僅當(dāng)需要時(shí)初始化較快的充電。還可以在假定用戶(hù)僅短時(shí)間地使用充電器的情況下加速充電?？梢詫?lái)自設(shè)備的喚醒鬧鐘的輸入用于合理的充電計(jì)劃，并且確保設(shè)備中的電池在喚醒時(shí)刻充滿電，而在此之前其可能具有較低的目標(biāo)電壓。希望通過(guò)在用戶(hù)沒(méi)有活動(dòng)時(shí)進(jìn)行溫和的充電來(lái)智能地調(diào)整充電參數(shù)并且提高電池壽命。從充電的周?chē)h(huán)境的一個(gè)方面來(lái)看，通過(guò)監(jiān)測(cè)諸如移動(dòng)傳感器110、汽車(chē)連接活動(dòng)120 (例如藍(lán)牙連接)或者例如充電器識(shí)別充電適配器112，電池被充電的地點(diǎn)通常是已知的。通常需要維持性充電來(lái)大體上維持電池的滿容量，并且當(dāng)電池電壓達(dá)到特定的級(jí)別時(shí)觸發(fā)維持性充電。如果已知汽車(chē)行程為大約1-2小時(shí)，或者駕駛汽車(chē)是用戶(hù)的職業(yè)，則降低維持性充電觸發(fā)電壓或者當(dāng)CC充電結(jié)束時(shí)的電壓(或者當(dāng)CV充電開(kāi)始時(shí)的電壓河能是有利的。從充電的周?chē)h(huán)境的另一方面來(lái)看，通過(guò)監(jiān)測(cè)溫度傳感器110，充電環(huán)境的溫度通常為已知的。當(dāng)環(huán)境溫度接近o°c時(shí)，充電處在針對(duì)電池的額外的電化學(xué)和機(jī)械應(yīng)力條件中。如今充電算法僅限制了用于低溫充電的每單體的電壓上限，但是充電電流卻重要得多，尤其是在接近完全放電和充電的條件下。在完整步驟中調(diào)節(jié)充電電流可能并不明智，因?yàn)槿缟纤觯@將使得應(yīng)力增加。希望具有智能的充電方案，通過(guò)逐步地調(diào)整充電參數(shù)來(lái)延長(zhǎng)電池壽命，而不損害用戶(hù)體驗(yàn)。情境感知充電考慮了用戶(hù)的行為以及充電的周?chē)h(huán)境以便相應(yīng)地調(diào)整充電電流。通過(guò)監(jiān)測(cè)不同數(shù)據(jù)獲取單元(諸如時(shí)鐘106、告警器108、用戶(hù)日歷118、傳感器110、連接活動(dòng)120等)，可以檢測(cè)用戶(hù)的行為。也可以將學(xué)習(xí)算法用于自適應(yīng)。圖4是根據(jù)示例實(shí)施例示出了與情境未知充電相比較的情境感知充電的方法的流程圖。在步驟400中，監(jiān)測(cè)單元102與不同數(shù)據(jù)獲取單元通信并且獲得不同信息。在步驟401中，不知道有關(guān)電池環(huán)境的任何情境，則不會(huì)存在預(yù)充電過(guò)程，并且充電電流電壓將被調(diào)節(jié)為最大值。在步驟402中，確定最大充電電流Ictoge _，并且在步驟403中開(kāi)始進(jìn)行
情況下的CC充電。具有軟(soft) “拐點(diǎn)”的充電不需要感知環(huán)境。希望盡可能避免不必要的高電壓高電流場(chǎng)合以便降低充電期間電池單體上的化學(xué)應(yīng)力。對(duì)于軟“拐點(diǎn)”充電來(lái)說(shuō)，逐漸地調(diào)節(jié)或增加電壓直到其達(dá)到用于常規(guī)CV充電的電池電壓的上限Vmax或者用于溫和充電的ν_?？梢杂捎脩?hù)定義如何逐漸地增加電壓。在步驟404中的軟“拐點(diǎn)”電壓Vsoftjinee是觸發(fā)了步驟405中的軟“拐點(diǎn)”充電的特定電壓。在步驟406中，當(dāng)Vbat達(dá)到電池電壓的上限Vmax時(shí)，在步驟407中，以恒定的Vmax和降低的充電電流開(kāi)始CV充電，以便維持電池中的滿能量，直到用戶(hù)將充電器IF112從充電控制單元104拔下。在步驟401中，如果設(shè)備感知到可以影響對(duì)充電參數(shù)的調(diào)節(jié)的任何信息，諸如電池電壓、電池大小和類(lèi)型、當(dāng)前時(shí)間、鬧鐘設(shè)置、充電模式或環(huán)境、日歷中用戶(hù)的活動(dòng)設(shè)置，則如之前所述，在步驟409中將開(kāi)始在低Ictoge情況下的預(yù)充電，并且在步驟410中在初始的電壓跳變處測(cè)量電池的內(nèi)部阻抗。在步驟411中，然后基于與充電電流調(diào)節(jié)相關(guān)的感知情境來(lái)更新充電電流Ictog-存在很多因子可以智能地影響充電電流Ictog-根據(jù)示例實(shí)施例,通過(guò)下式來(lái)定義充電電流: Icharge-1ps X Fcbat X Ftemp
其中Ips是來(lái)自充電器IF112的電源供應(yīng)的最大電流。在進(jìn)行確定時(shí)考慮五個(gè)不同的因子。較低的溫度增加了充電時(shí)間并且降低了充電接受能力。Ftemp是用于校正溫度對(duì)充電電流的影響的因子，例如，當(dāng)溫度在0°C或大于45°C時(shí)，F(xiàn)temp等于0.5，當(dāng)溫度在15°C -30°C時(shí)，F(xiàn)temp等于1，當(dāng)溫度大于30°C時(shí)，F(xiàn)temp等于0.8，以及當(dāng)溫度大于最大充電溫度界限(例如60°C)時(shí)，F(xiàn)tanp等于O。Fs。。是用于充電狀態(tài)(SOC)的因子。SOC指示了電池的剩余電荷，并且受到很多不同的原因(諸如溫度或電池年齡)的影響。例如，電池可以不一定接收完全充電，即使在低溫下其被指示充滿電；或者充滿電的老化單體可具有80%的有效充電容量。SOC還影響充電效率，從而使得需要相應(yīng)地評(píng)定充電電流。因子Fs。?？梢员痪€性地從3.4V空載電壓(即，無(wú)負(fù)載電池電壓)處的0.5調(diào)節(jié)到3.7V空載電壓處的I。如果請(qǐng)求快速充電，則這可以不予考慮。Fctat是用于電池的最大允許充電電流的校正因子。對(duì)于最大具有IpsXFebat=950mA的基于鋰的電池來(lái)說(shuō)，其可能不容忍比950mA高的充電電流。本質(zhì)上，這可以在能夠容納電池較大跨度的情況下進(jìn)行考慮，例如在從400mA到1500mA的充電器的充電電流情況下的800mAh到2000mAh的電池容量。因子Fnight考慮了用戶(hù)的行為。如果從時(shí)鐘106注意到正在半夜并且用戶(hù)在日歷118中沒(méi)有指示特定的計(jì)劃，那么如果通過(guò)將充電電流降低一半(即Fnight=0.5)而使電池空載電壓大于4.0V，則可以調(diào)適Idmgetl Fknee是平滑用于溫和充電的充電“拐點(diǎn)”的調(diào)適因子。例如，取決于充電“拐點(diǎn)”如何柔和，可以將Fknee線性地從4.0V處的I調(diào)節(jié)到4.2V處的0.5?；贗ctoge以及電池容量BatCap的信息，在步驟412中有可能估計(jì)將花費(fèi)多長(zhǎng)時(shí)間來(lái)將電池充滿電，即tend=BatCap/Ieha,ge。維持性充電是在充滿電之后具有足夠的能量與本質(zhì)上沒(méi)有將電池嚴(yán)重?fù)p耗之間的平衡。這尤其適用于在白天期間將設(shè)備留在充電器中的人們，例如，適用于出租車(chē)司機(jī)。通過(guò)使用情境感知的智能充電，可以調(diào)適維持性充電或完全避免維持性充電，從而使得電池不會(huì)因?yàn)樵诰S持性充電期間的長(zhǎng)時(shí)間高電壓高電流而嚴(yán)重耗損。在步驟413中，利用經(jīng)更新的Ictoge繼續(xù)進(jìn)行情境感知充電，直到在步驟414中電池電壓達(dá)到Vstjft k■，其在步驟415中觸發(fā)軟拐點(diǎn)充電。在步驟416中，如果電池電壓達(dá)到預(yù)定的V.，則在步驟417中維持Ictoge并且開(kāi)始CV充電過(guò)程，直到電池電壓達(dá)到上限。在步驟418中，如果不需要額外的溫和充電，則在步驟421中結(jié)束充電過(guò)程。否則，如果基于最新的簡(jiǎn)檔檢測(cè)到在tmd (其仍在前方很長(zhǎng)時(shí)間)之前用戶(hù)不需要電池驅(qū)動(dòng)設(shè)備100，例如，用戶(hù)正在睡覺(jué)或進(jìn)行長(zhǎng)期駕駛，則在步驟419中充電過(guò)程將暫停，直到在預(yù)期的充電過(guò)程結(jié)束之前不久。這使得充電的暫停和重啟之間的維持性充電周期最小化。在充電過(guò)程由于自放電而終止之后，電池的空載電壓開(kāi)始下降。在步驟420中，正常的CC-CV充電過(guò)程開(kāi)始并且確保在tend處已準(zhǔn)備好充滿電的電池。在情境感知充電場(chǎng)景的示例中，感知到:在正午，具有1200mAh容量以及4.2Vpc上限的電池處于室溫中；電池電壓低，并且沒(méi)有負(fù)載的空載電壓為3.5V;以及在最大電源供應(yīng)電流1200mA情況下利用AC-10適配器對(duì)電池進(jìn)行充電。由用戶(hù)定義=Ftemp=I(對(duì)于室溫)，F(xiàn)soc=0.85, Fnight=I (由于白天充電)，F(xiàn)knee=I (假定這是沒(méi)有軟“拐點(diǎn)”的正常充電過(guò)程)。根據(jù)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，用于CC充電的0.7C充電率被允許用于具有1200mAh容量的電池。因此，最大充電電流為IpsXFebat=0.7X 1200mA，并且通過(guò)Febat=IpsXFebat/1200(對(duì)于該情況其等于0.7)來(lái)評(píng)定所允許的充電電流。充電初始根據(jù)在例如0.5秒之后所測(cè)量的初始電壓增加來(lái)計(jì)算阻抗，然后Ictoge被定義為0.7 X 1200 X I X 0.85 X I X l=714mA。電池電壓在Ictoge的恒定電流處在CC充電期間增加，直到其達(dá)到4.2Vpc。然后在CV情況下的充電開(kāi)始，直到Idmge小于終止電流，例如最大充電電流的10% (IpsXFebat/10)。假定定義了軟“拐點(diǎn)”充電，并且Fknee=0.5,Vocv=4.2Vpc，則充電電流被線性降低一半(即，357mA)并且在CC充電期間維持，直到電池電壓達(dá)到4.2Vpc 。充電器在4.2V的接觸電壓處開(kāi)始對(duì)電池進(jìn)行充電，直到電壓下降到初始最大充電電流的10% (IpsXFebat/20)，其指示電池被充滿電。在情境感知充電場(chǎng)景的另一個(gè)示例中，假定在夜晚的23:00，處于室溫下具有1500mAh的容量并且上限為4.2Vpc的電池由最大電源供應(yīng)電流1200mA的AC-10充電器進(jìn)行充電。在充電之前，電池低并且無(wú)負(fù)載空載電壓為3.5V。根據(jù)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，允許0.7C的充電率用于具有1500mAh容量的電池。通過(guò)IpsXFd3at=0.7X1500來(lái)確定最大充電電流。最大允許的充電電流可以通過(guò)Fd3at=IpsXF-t/1200 (對(duì)于該情況其等于0.87)來(lái)進(jìn)行評(píng)定。此外，通過(guò)用戶(hù)定義:對(duì)于軟“拐點(diǎn)”充電，F(xiàn)temp=I, Fsoc=I, Fnight=0.5 (夜晚時(shí)間)，F(xiàn)knee=0.5，Vocv=4.0Vpc (電池被充電80% )。充電初始根據(jù)在0.5秒之后所測(cè)量的初始電壓增加來(lái)計(jì)算阻抗。通過(guò)0.87X 1200X 1X 1X 1X0.5=522mA來(lái)確定充電率。在IelOTge=522mA情況下的CC充電開(kāi)始，直到電池電壓達(dá)到4.0Vpc，然后由于用戶(hù)在短時(shí)間內(nèi)不打算使用設(shè)備100(例如，用戶(hù)在睡覺(jué))而暫停充電。在用戶(hù)恰要醒來(lái)之前，在Idiaw情況下對(duì)電池繼續(xù)充電，直到電池電壓達(dá)到4.2Vpc。在Idmge下降的情況下通過(guò)CV繼續(xù)對(duì)電池充電，直到電流已下降到初始最大充電電流的10%，其為IpsXFebat/20。作為經(jīng)驗(yàn)法則，對(duì)于以上定義并且半途充電到3.8V的電池，充電完成可能會(huì)花費(fèi)大概2小時(shí)。在一些示例實(shí)施例中，用戶(hù)還可以通過(guò)用戶(hù)接口 122指示何時(shí)期望處于充電的設(shè)備被充滿電，或者用戶(hù)更喜愛(ài)哪種類(lèi)型的充電，諸如正常充電、有條件充電、溫和充電、情境感知充電或快速充電。在沒(méi)有以任何方式限制以下所出現(xiàn)的權(quán)利要求的范圍、解釋或應(yīng)用的情況下，在此所公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)示例實(shí)施例的技術(shù)效果是通過(guò)提供在電池壽命和可用能量之間最可能的妥協(xié)來(lái)得到更好的用戶(hù)體驗(yàn)。在此所公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)示例實(shí)施例的另一個(gè)技術(shù)效果是利用情境感知充電來(lái)允許適應(yīng)性的細(xì)緩充電或者避免完全進(jìn)行細(xì)緩充電。在此所公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)示例實(shí)施例的另一個(gè)技術(shù)效果是:伴隨著使用夜晚感知來(lái)降低電源消耗的其他電源管理自發(fā)性，用戶(hù)將在上午或在需要時(shí)總是具有充滿的電池。本發(fā)明的實(shí)施例可以在軟件、硬件、應(yīng)用邏輯或者軟件、硬件和應(yīng)用邏輯的組合中實(shí)現(xiàn)。軟件、應(yīng)用邏輯和/或硬件可以駐留在電池驅(qū)動(dòng)設(shè)備中。如果期望的話，部分軟件、應(yīng)用邏輯和/或硬件可以駐留在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)上。在示例實(shí)施例中，應(yīng)用邏輯、軟件或指令集被保持在各種常規(guī)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的任何一個(gè)上。在本文檔的上下文中，“計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)”可以是可含有、存儲(chǔ)、傳送、傳播或傳輸用于由指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備(諸如計(jì)算機(jī)，一個(gè)例子是圖1中所描述和描繪的計(jì)算機(jī))使用或者結(jié)合指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備(諸如計(jì)算機(jī)，一個(gè)例子是圖1中所描述和描繪的計(jì)算機(jī))來(lái)使用的指令的任何介質(zhì)或構(gòu)件。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其可以是可含有或存儲(chǔ)用于由指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備(例如計(jì)算機(jī))使用或者結(jié)合指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備(例如計(jì)算機(jī))來(lái)使用的指令的任何介質(zhì)或構(gòu)件。如果需要的話，可以按照不同順序和/或彼此并行地執(zhí)行在此所討論的不同功能。進(jìn)一步地，如果需要的話，以上所描述的一個(gè)或多個(gè)功能可以是可選的或者可以被組
口 ο雖然在獨(dú)立權(quán)利要求中闡述了本發(fā)明的各個(gè)方面，但是本發(fā)明的其他方面包括來(lái)自所描述的實(shí)施例和/或具有獨(dú)立權(quán)利要求的特征的從屬權(quán)利要求的其他特征組合，而不僅僅是權(quán)利要求中明確闡述的組合。在此還注意到，雖然以上描述了本發(fā)明的示例實(shí)施例，但不應(yīng)該以限制的意義來(lái)看待這些描述。而是，可以在不脫離如所附權(quán)利要求中所定義的本發(fā)明范圍的情況下，進(jìn)行若干變型和修改。
權(quán)利要求
1.一種裝置，其包括: 監(jiān)測(cè)單元，其被配置為監(jiān)測(cè)由可再充電電池驅(qū)動(dòng)的設(shè)備的至少一個(gè)數(shù)據(jù)獲取源，并且基于從所述至少一個(gè)數(shù)據(jù)獲取源獲得的數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)所述設(shè)備的情境； 充電控制單元，其被配置為基于從所述監(jiān)測(cè)單元獲得的所述設(shè)備的估計(jì)情境，動(dòng)態(tài)調(diào)整應(yīng)用到所述可再充電電池的充電電壓和充電電流， 其中所述可再充電電池包括至少一個(gè)電池單體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述充電控制單元進(jìn)一步被配置為確定所期望的充電周期的結(jié)束。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述可再充電電池在所期望的充電周期結(jié)束時(shí)被充滿電。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的裝置，其中所述設(shè)備的情境包括所述可再充電電池的溫度和剩余電壓。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的裝置，其中所述設(shè)備的情境包括所述可再充電電池的充電環(huán)境。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的裝置，其中所述設(shè)備的情境包括用戶(hù)的活動(dòng)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的裝置，其中，通過(guò)包括恒定電流(CC)充電過(guò)程和恒定電壓(CV)充電過(guò)程的充電過(guò)程對(duì)所述可再充電電池進(jìn)行充電。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述CC充電過(guò)程包括最大充電電壓，并且所述充電控制單元進(jìn)一步被配置為:至少基于恒定充電電流以及所述電池的內(nèi)部阻抗來(lái)確定所述最大充電電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述最大充電電壓是基于預(yù)定因子對(duì)所述電池進(jìn)行部分充電的電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述充電過(guò)程進(jìn)一步包括:當(dāng)所期望的充電周期長(zhǎng)于正常的CC-CV充電過(guò)程的充電周期時(shí)便暫停，其中正常的CC充電過(guò)程的恒定電流大體上等于預(yù)定的最高可允許充電電流，并且正常的CV充電過(guò)程的恒定充電電壓大體上等于所述至少一個(gè)可再充電電池單體的預(yù)定上限電壓。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的裝置，其中所述至少一個(gè)數(shù)據(jù)獲取源至少部分地包括:告警器、時(shí)鐘、傳感器、用戶(hù)日歷、用戶(hù)接口或連接活動(dòng)。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的裝置，其中所述電池是基于鋰的電池。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的裝置，其包括移動(dòng)設(shè)備。
14.一種裝置，其包括: 至少一個(gè)處理器；以及 至少一個(gè)存儲(chǔ)器，其包括計(jì)算機(jī)程序代碼； 其中所述至少一個(gè)存儲(chǔ)器和所述計(jì)算機(jī)程序代碼被配置成利用所述至少一個(gè)處理器使得所述裝置至少執(zhí)行以下操作: 監(jiān)測(cè)由可再充電電池驅(qū)動(dòng)的設(shè)備的至少一個(gè)數(shù)據(jù)獲取源，并且基于從所述至少一個(gè)數(shù)據(jù)獲取源獲得的數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)所述設(shè)備的情境； 基于從所述監(jiān)測(cè)單元獲得的所述設(shè)備的估計(jì)情境，動(dòng)態(tài)調(diào)整應(yīng)用到所述可再充電電池的充電電壓和充電電流，其中所述可再充電電池包括至少一個(gè)電池單體。
15.—種方法,其包括: 監(jiān)測(cè)由可再充電電池驅(qū)動(dòng)的設(shè)備的至少一個(gè)數(shù)據(jù)獲取源，并且基于從所述至少一個(gè)數(shù)據(jù)獲取源獲得的數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)用戶(hù)的所述設(shè)備的情境；以及 基于從所述監(jiān)測(cè)單元獲得的所述設(shè)備的估計(jì)情境，動(dòng)態(tài)調(diào)整應(yīng)用到所述可再充電電池的充電電壓和充電電流， 其中所述可再充電電池包括至少一個(gè)電池單體。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述充電控制單元進(jìn)一步被配置為確定所期望的充電周期的結(jié)束，并且所述可再充電電池在所期望的充電周期結(jié)束時(shí)被充滿電。
17.根據(jù)權(quán)利要求15和16所述的方法，其中所述設(shè)備的情境部分地包括以下中的至少一個(gè):所述可再充電電池的溫度、剩余電壓、充電環(huán)境，以及所述用戶(hù)的活動(dòng)。
18.一種裝置，其包括: 用于監(jiān)測(cè)由可再充電電池驅(qū)動(dòng)的設(shè)備的至少一個(gè)數(shù)據(jù)獲取源，并且基于從所述至少一個(gè)數(shù)據(jù)獲取源獲得的數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)所述設(shè)備的情境的構(gòu)件；以及 用于基于從所述監(jiān)測(cè)單元獲得的所述設(shè)備的估計(jì)情境來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整應(yīng)用到所述可再充電電池的充電電壓和充電電流的構(gòu)件， 其中所述可再充電電池包括至少一個(gè)電池單體。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，提供了一種包括監(jiān)測(cè)單元(102)和充電控制單元(104)的裝置。所述監(jiān)測(cè)單元被配置為監(jiān)測(cè)由可再充電電池(114)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備(100)的至少一個(gè)數(shù)據(jù)獲取源，并且基于從所述至少一個(gè)數(shù)據(jù)獲取源獲得的數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)所述設(shè)備的情境。所述充電控制單元(104)被配置為基于從所述監(jiān)測(cè)單元(102)獲得的所述設(shè)備的估計(jì)情境，動(dòng)態(tài)調(diào)整應(yīng)用到所述可再充電電池(114)的充電電壓和充電電流。所述電池(114)包括至少一個(gè)電池單體。
文檔編號(hào)H01M10/48GK103222147SQ201080070271
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者R·S·貝里奎斯特, K·S·瓦盧, M·J·特魯伯格 申請(qǐng)人:諾基亞公司