[發(fā)明專利]用于在鋰離子快速充電期間為了更好的功率流效率而重新使用脈沖放電能量的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780053883.4
• 申請日: 2017-07-26
• 公開（公告）號: CN109643904B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: A·貝比;S·R·萊拉
• 申請（專利權(quán)）人: 太浩研究有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J7/34;H02M3/158;G06F1/26
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇

公開了一種用于利用來自輸入電源的電壓對電池進(jìn)行充電的電池充電器及其使用的方法。在一個實(shí)施例中，電池充電器包括：電源路徑，用于在脈沖充電序列期間以第一模式驅(qū)動電池以及用于在脈沖充電序列期間以升壓模式操作時，反轉(zhuǎn)來自電池的功率流；以及能量存儲組件，該能量存儲組件耦合到電源路徑以用于當(dāng)電路級以升壓模式操作時，捕獲脈沖充電序列期間的脈沖放電能量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于計算系統(tǒng)的可充電電池領(lǐng)域；更具體地，本發(fā)明的實(shí)施例涉及捕獲和重新使用在用于對電池充電的脈沖充電序列期間生成的放電能量。

背景技術(shù)

對電池進(jìn)行快速充電是現(xiàn)在任何高性能便攜式計算機(jī)系統(tǒng)的主要要求。目前正在使用許多快速充電方法。其中，脈沖充電是在依次提供這樣一種方法，其中，在另一個驅(qū)動電荷脈沖之前，高電流電荷脈沖之后是靜止期和放電脈沖。這樣可以在不影響電池壽命的情況下快速充電。有研究表明，與750次循環(huán)后以相同速率充電的脈沖充電相比，傳統(tǒng)直流(DC)充電的電池容量減少了25％。

脈沖充電中的放電脈沖有助于在電池內(nèi)適當(dāng)?shù)胤峙潆姾桑⒃谑┘酉乱粋€高電流電荷脈沖之前將電池阻抗保持在最小。如果沒有先前的放電脈沖，電池將在充電期間以較高的電壓操作，消耗更多的功率，并使電池保持在較高的溫度。這可能導(dǎo)致晶體生長，金屬晶體形成和電池內(nèi)阻增加，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)熱、電池充電效率差、電池容量變差和電池壽命變短。

尺寸放電脈沖通常約為電荷脈沖持續(xù)時間的2％，但大于電荷脈沖幅度的兩倍。最近發(fā)布的支持快速充電的充電器使用外部功率耗散電阻器與串聯(lián)開關(guān)相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)放電脈沖。需要通過此類電路消耗的功率可以是充電功率本身的5％或更多。這給在快速充電期間可能已經(jīng)在邊界處操作的熱解決方案帶來了相當(dāng)大的負(fù)擔(dān)。由于整體系統(tǒng)損耗和電池本身的損耗，由于皮膚溫度和電池溫度限制，這還可以將充電速率限制到較低水平。

如今大多數(shù)帶有1S電池的便攜式計算設(shè)備使用降壓型充電器，該充電器從標(biāo)準(zhǔn)通用串行總線(USB)或USB?C型連接器中獲取輸入功率。它還具有反向升壓特性，在從設(shè)備連接到USB端口的情況下，用于從電池往回向USB端口供電。這通常稱為反向升壓功能。驅(qū)動電池和系統(tǒng)的相同電源路徑用于升壓模式中的反向電源。由于使用相同的高功率路徑，因此可以實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)換效率。

高功率計算設(shè)備(諸如超級本、二合一計算設(shè)備和工作站)通常配備2S、3S或4S電池。隨著USB-C獲得牽引力，需要降壓升壓型充電器，該充電器可以獲得4.5V至21V的輸入電壓，并將輸出電壓調(diào)節(jié)到2S-4S電池電壓范圍。降壓升壓型充電器固有地支持任一方向的功率流，而不管兩側(cè)的電壓電平如何。

附圖說明

從以下給出的詳細(xì)描述并從本發(fā)明的各實(shí)施例的附圖，可更全面地理解本發(fā)明，然而這些詳細(xì)描述和附圖不應(yīng)當(dāng)被理解為將本發(fā)明限于具體的實(shí)施例，而是僅用于解釋和理解。

圖1是電池充電器電路的一個實(shí)施例。

圖2是降壓-升壓型充電器電源電路的一個實(shí)施例。

圖3是電池充電過程的一個實(shí)施例的流程圖。

圖4是描繪放電-充電-靜止序列的一個實(shí)施例的另一流程圖。

圖5是計算系統(tǒng)的一個實(shí)施例的框圖。

具體實(shí)施方式

在以下描述中，闡述了眾多細(xì)節(jié)以提供對本發(fā)明的更透徹解釋。然而，對本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，沒有這些具體細(xì)節(jié)也可實(shí)踐本發(fā)明。在其他實(shí)例中，公知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備以框圖形式而非詳細(xì)示出，以避免模糊本發(fā)明。

公開了重新利用脈沖充電序列期間產(chǎn)生的放電能量的技術(shù)。在一個實(shí)施例中，這可以在不向系統(tǒng)添加任何附加有源部件的情況下來完成，同時將功率損耗降低25％以上(基于典型充電器中典型的10％轉(zhuǎn)換損耗和無源放電電路中的5％或更多損耗)。