[發明專利]電池熱加速機制

在審

• 申請號: 201510347684.7
• 申請日: 2015-06-19
• 公開（公告）號: CN105322509A
• 公開（公告）日: 2016-02-10
• 發明（設計）人: 林照源
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: H02H7/18
• 分類號: H02H7/18;G01K13/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 鄭立柱

技術領域

本公開涉及電池，并且更具體地涉及與電池充電有關的技術和電路。

背景技術

電池被用于許多不同的電氣或電子設備中。在一些示例中，電池可以是可再充電的。因此，用于對這樣的電池充電的系統，在一些情況下，用于對這樣的電池更快速地充電的系統可能是有用的。例如，移動電話、平板電腦和其它電氣或電子設備通常會變得更復雜。因此，在許多情況下，這些設備正在使用更多的功率并且正在運行要求更多功率的應用。在一些情況下，為了提供更多的功率，這樣的設備內的電池通常變得越來越大。隨著電池尺寸的增大，充電可能花費更長時間。因此，提高充電速度以使得設備可以被快速充電可能是重要的。

對電池充電可能導致電池發熱。例如，在高溫下，陰極材料可能潛在地釋放氧氣，其能夠消耗電解質并且導致失控(runaway)反應。陰極可以包括層狀LiCoO₂、LiNiO₂和LiMn₂O₄，其當在高氧化充電狀態下被加熱時可能遇氧分解。通常，從陰極放電相比于氧釋放相對穩定。因此，從陰極放電可能通常受到較少的關注。

發明內容

一般而言，描述了技術和電路，其可以使用電池溫度變化的加速變化來停止與電池相關聯的電流流動(例如到電池的充電電流、從電池供給的電流或者兩者)以防止進一步的熱升溫而保護系統和用戶免于熱失控。

在一些示例中，本公開涉及基于處理器的方法，該方法可以從電池上的溫度傳感器讀取溫度數據。用于實施該方法的指令可以存儲在例如固件或存儲器上，或者可以利用數字邏輯或者一個或多個處理器和數字邏輯的一些組合來實施該方法，上述處理器和數字邏輯可以被用于處理溫度數據(諸如溫度、溫度變化、溫度變化的加速或者其它依賴于溫度的因素)以考慮熱失控的特征，并且在一些示例中提供對充電期間溫度加速的早期檢測并因此停止對電池充電以允許電池冷卻。

在一個示例中，本公開涉及一種電池支持裝置，該裝置包括：溫度測量裝置；被耦合至溫度測量裝置的控制器，控制器被配置為確定溫度的加速變化；以及被耦合至控制器的開關，被配置為當測量到溫度加速的變化時斷開與電池相關聯的電流。

在另一個示例中，本公開涉及一種包括電池支持裝置和電池的電池支持系統，電池支持裝置包括：溫度測量裝置；被耦合至溫度測量裝置的控制器，控制器被配置為確定溫度的加速變化；以及被耦合至控制器的開關，被配置為當測量到溫度加速的變化時斷開與電池相關聯的電流。電池被耦合至電池充電器并且被配置為由電池充電器充電。

在另一個示例中，本公開涉及一種對電池充電的方法，該方法包括：測量溫度；確定溫度變化的加速；以及當測量到溫度的加速的變化時停止充電電流。

一個或多個示例的細節在以下附圖和描述中被闡述。本公開的其他特征、目的和優點從說明書和附圖以及權利要求書中將變得顯而易見。

附圖說明

圖1是圖示對于根據本公開的一個或多個方面的可以被充電的電池而言在電池外部的溫度傳感器和電池內部的溫度傳感器之間的示例溫差的曲線圖。

圖2是圖示電池充電的示例熱失控場景的一系列曲線圖。

圖3是圖示根據本公開的一個或多個方面的示例電池系統的框圖。

圖4是圖示根據本公開的一個或多個方面的示例充電電路的框圖。

圖5是圖示根據本公開的一個或多個方面的溫度和充電電流隨時間的示例的曲線圖。

圖6是圖示根據本公開的一個或多個方面的溫度和充電電流隨時間的另一示例的另一曲線圖。

圖7是圖示根據本公開的一個或多個方面的溫度和充電電流隨時間的另一示例的另一曲線圖。

圖8A和圖8B是圖示根據本公開的一個或多個方面的平均電流和溫度分別隨時間的示例的曲線圖。

圖9是圖示根據本公開的一個或多個方面的用于對電池充電的示例方法的流程圖。

具體實施方式

關于電池故障的一些監測和預防機制包括過壓保護、欠壓保護、過充電保護和過電流保護。這些或其他監測和預防機制可以被用于電池供電的電子設備中，以保護電池免受這些故障。例如，保護關機和電池充電百分比測量可以被用于欠壓和過充電保護。電池的充電狀態和絕對溫度也可以被用于確定電池的充電電流。例如，可以通過測量例如當電流小于電池的額定電流的一小部分時電池的電壓并且計算隨時間所使用的充電電流來確定充電狀態。一些現有系統在比可能被用作主要機制的充電電流低得多的充電電流下對電池充電，以避免熱失控。