從可調節電源充電的能量存儲器的制造方法
【專利摘要】能量存儲設備包括可操作地連接到能量存儲設備的集成的燃料表。該燃料表評估能量存儲設備的運行參數并且動態地確定充電狀態。充電部件利用單個通信線連接到能量存儲設備。基于確定的充電狀態，該燃料表依照預定的充電曲線，利用單個通信線將包括請求的運行參數的信息傳送給充電部件。
【專利說明】從可調節電源充電的能量存儲器
【背景技術】
[0001]可再充電電池需要由某種電池充電系統形成。電池充電系統從諸如家庭AC電力的能源傳輸電力到能量存儲器(例如電池)。電池中的再充電過程通常包括用充電器調節來自電源的電壓和電流，以使得供應給電力存儲器的電壓和電流符合特定的電力存儲器的充電規范。例如，如果供應給電池的電壓或電流太大，電池可被重壓或損壞。另一方面，如果供應給電池的電壓或電流太小，充電過程可能是緩慢而且低效的。此外，如果充電過程不能有效地執行，電池的容量不可能最優地使用并且其使用壽命(可用的充電/放電循環的數量)可被降低。
【發明內容】
[0002]在一個實施例中，系統包括能量存儲單元，其包括能量存儲設備和可操作地連接到該能量存儲設備的燃料表，燃料表評估能量存儲設備的運行參數并且動態地確定能量存儲設備的充電狀態。該系統包括利用通信線連接到能量存儲單元的充電部件。燃料表基于所確定的充電狀態，根據預定充電曲線利，用通信線傳送包括被請求的運行參數的信息給充電部件。
[0003]在另一個實施例中，方法包括通過燃料表監控能量存儲設備的充電狀態，燃料表可操作地連接到能量存儲設備以形成能量存儲單元。該方法包括通過燃料表確定能量存儲設備的運行參數，以及基于所確定的充電狀態，依照預定充電曲線，確定能量存儲設備的被請求的運行參數。該方法包括通過單獨的通信線傳送包括被請求的運行參數的請求給可調節電源，以調節用于在充電循環期間為能量存儲設備充電的充電電流。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0004]圖1是根據公開的各種方案的實例充電系統。
[0005]圖2是根據公開的各種方案的具有充電部件的實例充電系統。
[0006]圖3是根據公開的各種方案的充電系統的實例電路圖。
[0007]圖4是根據公開的各種方案的用于合并多個負載的電流充電信號的實例電路
[0008]圖5是圖解根據公開的各種方案的用于被充電的能量存儲設備的充電電流和充電電壓與時間的關系曲線的圖表。
[0009]圖6是圖解根據公開的各種方案的用于被充電的能量存儲設備的充電電流和充電電壓與時間的關系曲線的圖表。
[0010]圖7是圖解根據公開的各種方案的用于為能量存儲設備充電的非限制實施例的流程圖。
【具體實施方式】
[0011]包括用于電池單元的特定電壓和再充電電流的電池特性可因電池不同而不同。充電電流和單元電壓的增加和下降的循環可在電流電平之間的每個轉換處重復多次，導致電池上的不期望的壓力和不必須的長充電時間。而且，電池上的壓力可導致相對短的電池壽命O
[0012]電池充電通常使用充電電流和充電電壓的可編程設置進行。例如，完全可編程充電方法使用電池燃料表的I2C信息來編程充電集成電路。智能充電器集成電路可讀取來自燃料表中的寄存器的請求的電流和請求的電壓，或嵌入式控制器用作主機以讀取該信息并編程該充電器集成電路。
[0013]本公開的一個或多個實施方式參考附圖描述，其中同樣的附圖標記自始至終用于指示相同的元件。能量存儲設備的燃料表可操作地通過單條通信線輸出單個信號，以便于控制能量存儲設備的充電。單個信號被傳送到諸如AC適配器或其它電源的可調節電源。依照使用單一信號通信線從燃料表接收的信號，電源的輸出被調節。因此，在充電循環期間，無嵌入式控制器或主機必須調節能量存儲設備的充電。無智能充電器集成電路是需要的，并且小的、低成本的充電系統是完全可編程的。
[0014]存儲設備不限于電池并且可包括任意能量存儲設備，諸如電池、電容器、超級電容器、雙電層電容器、燃料電池、移動電池、移動電源、光學部件、電網、和/或可存儲化學能量、電能、機械能、磁能、光能或可再生的并且可轉換成動能的任意勢能的類似設備。
[0015]在一個實施例中，燃料表和能量存儲設備集成到一個能量存儲單元中。當在電源上充電的能量存儲設備缺乏額外的負載時，燃料表和能量存儲設備僅通過使用信號來設置電源的電流，而實現期望的充電曲線，除了電源調節電源的電流，而不要求能量存儲設備的額外的感應。
[0016]公開了從可調節電源為智能能量存儲設備充電的各種方案。例如，在一個實施例中，公開的方法包括監控包括可操作地連接到能量存儲設備的燃料表的能量存儲單元的充電狀態。充電狀態可由電壓和/或電流和/或能量的運行計算和/或評估的全部的百分比，或充電狀態的其它這樣的測量組成。例如，燃料表和能量存儲設備(例如電池)集成為一個電路。確定能量存儲設備的運行參數，諸如充電電壓或充電電流。進一步的，基于充電狀態，依照預定的充電曲線確定能量存儲設備的請求的運行參數。燃料表通過通信線傳送包括所請求的運行參數的請求給可調節電源。在另一個實施例中，通信線是包括從燃料線到可調節電源的單個連接的單條通信線。因此可調節電源通過通信線受到來自燃料表的請求信號的控制，以在充電循環期間調節充電電流并為能量存儲設備充電。
[0017]現在參照圖1，圖解的是從可調節電源為能量存儲設備充電的系統100的高層框圖的實例。在一個實例構造中，系統100包括用于監控能量存儲單元112的狀況或狀態的計算設備102。實例的計算設備包括但不限于個人計算機、服務器計算機、手持或便攜式設備、平板、移動設備(諸如移動電話、個人數字助理(PDA)、iPads、iPods、Mp3播放器、媒體播放器等)、或例如任意消費電子產品等。
[0018]計算設備102包括處理單元104和存儲器106。存儲器106可以是易失的(例如RAM)、非易失的(例如ROM、閃存等)或兩個的某個組合。系統100包括用于管理系統的硬件和軟件的運行系統部件108，如由虛線所示的。計算設備102可包括額外的特征和/或功能性。例如，設備102還可包括額外的存儲器(例如可移動的和/或非可移動的)，其包括但不限于磁存儲器、光存儲器等。
[0019]計算設備102還可包括能使計算設備102與諸如用于為計算設備102供電的能量存儲單元112的其它設備進行通信的通信部件110。計算設備102可包括諸如鍵盤、鼠標、書寫筆、音頻輸入設備、觸摸輸入設備、紅外照相機、視頻輸入設備和/或任何其它輸入設備的輸入設備(未不出)。諸如一個或多個顯不器、揚聲器、打印機和/或任何其它輸出設備的輸出設備(未示出)還可包括在計算設備102中。
[0020]計算設備102進一步包括用于為能量存儲單元112的能量存儲設備116充電的電力供應或電源114。電源例如運行為供應電能給諸如計算設備102的一個或多個電子負載的設備，并且可以是控制輸出電壓或電流到特定值的可調節的電力供應，比如AC適配器或可以是在系統100的內部或外部的其它可調節電力供應。
[0021]在一個實例中，能量存儲單元112包括能量存儲設備116和可操作地連接到能量存儲設備116的燃料表118，形成集成的單個能量存儲單元。能量存儲單元112可以是可再充電的、可移動的并且在連接到適當的電源114時，可利用燃料表118控制其自身的充電，燃料表118可以是完全可編程的智能燃料表。能量存儲器116可包括一個或多個能量存儲單元(例如電池單元或電力庫單元)，并且可以利用充電錐形算法(charge taperalgorithm)被編程，充電錐形算法基于能量存儲設備的狀態，將充電電流逐漸減少到不同電平。錐形算法可符合與能量存儲器的單元相當的逐步充電要求。
[0022]能量存儲器116可包括可編程處理器，可編程處理器被配置成接收和對數據執行處理操作，并且接收和執行處理指令。例如，符合由智能電池系統實施者論壇發布的智能電池數據規范的電池可以是合適的，而且不是智能電池的其它電池和/或不是電池(例如電容器庫、燃料電池等)的其它智能能量存儲單元也是合適的。
[0023]電源114是通過通信線120、充電控制部件122和調節信號124可操作地連接到能量存儲單元112的可調節電源/電力供應。例如，通信線120是包括介于或在能量存儲單元112和充電控制部件122之間的單個連接的單條通信線，充電控制單元122將信號通信線120轉換成調節信號124，調節信號124使用在可調節電源114的控制中。在一個方案中，通信線120直接連接到能量存儲單元112的燃料表118，并且利用到燃料表118的一個連接而連接到充電控制部件122。
[0024]燃料表118可輸出發起能量存儲器的充電的單個信號，在充電循環期間改變能量存儲器的充電電平(例如充電電流和/充電電壓)、和/或終止能量存儲器的充電。在一個實例中，燃料表118通過單個通信線120控制能量存儲器116的充電，以控制電源114 (例如可調節電源)的調節。燃料表118在充電循環期間確定能量存儲器的充電狀況并且基于該充電狀況將運行參數(例如充電電流和/或充電電壓)與依照預定的充電曲線的充電狀況進行比較。該預定的充電曲線可存儲在系統和/或能量存儲單元112的存儲器位置中(例如存儲器106或某些其它存儲器、寄存器、緩沖器等)，其在后面進一步詳述。
[0025]在一個實施例中，燃料表118利用單個通信線120來控制電源114的調節，還提供在能量存儲器設備狀態中發生變化的指示或通知給運行系統部件108。運行系統部件108接收通過單個通信線120的來自燃料表118的狀況信息(例如運行參數的充電狀況)，單個通信線120具有到燃料表的單個連接。例如，通信線或通道110可直接地連接到通信線120以接收發送給電源的相同信號。從燃料表118發送給電源114的信息用于提供與充電循環相關的指示或觸發事件。
[0026]例如，發送的信號數據可以顯示在計算機設備102的用戶顯示器中，并且由運行系統部件108解釋為能量存儲器116的觸發事件(例如電池充電的警告或指示)。響應于自燃料表118發送的在通信線120上的信號，運行系統108進而配置成解釋觸發事件并引起警告和/或中斷以指示能量存儲器狀態，諸如完全狀況、充電結束節點、放電開始節點、和/或放電結束節點。
[0027]在另一個實施例中，初始信號和終止信號在充電狀態或狀況越過預定閾值時由燃料表生成。燃料表檢測充電狀況是低的，并且基于預定的充電曲線的期望的運行參數，發信號給電源114。燃料表118進而可操作地更新或存儲運行參數(充電電流或充電電壓)給能量存儲單元112的寄存器或存儲器(未示出)。
[0028]與電源114接收信號(例如初始信號和終止信號)同時發生的，運行系統108配置成通過通信線Iio也接收來自通信線120的信號。基于發送的信號，運行系統部件108可指示能量存儲器狀態。例如，能量存儲器狀態指示的變化可以是充電開始指示、充電結束節點、放電開始節點、放電結束節點、更新全容量寄存器指示、和/或燃料表全部百分比指示器的更新。
[0029]燃料表118可操作地接收和報告能量存儲器116的每個單元的電壓、總電壓以及充電和放電電流。例如，充電狀況(能量存儲器的每個單元的或總的目前的放電電流/電壓、充電電流/電壓)因而被用于確定請求的運行參數(例如請求的充電電流/電壓)。在充電過程或循環期間燃料表118通過單個通信線120上的一個信號，持續地更新請求的運行參數(例如以預定時間間隔)以便于持續地指示整個充電過程中的期望的充電電流/電壓。例如，燃料表118生成通信線120上的信號，其是對應于期望電流的脈寬調制信號。
[0030]現在參照圖2，圖解的是系統200的實例，其從包括用于調節運行參數(例如電流輸出)的調節電路210的可調節電源為能量存儲單元充電。系統200進一步包括充電控制部件122，其包括誤差放大器204以及濾波器206，并且在能量存儲器116的充電循環期間控制充電電流/電壓為期望曲線。燃料表118與能量存儲器116集成在能量存儲單元112中。燃料表118輸出單個信號給在單個通信線120上的充電部件，單個信號由充電控制部件122讀取。響應于讀取該信號，充電控制部件122啟動能量存儲器116的充電，改變充電電流/充電電壓到任意期望的曲線，和/或終止充電，而沒有使用I2C信號、外部微控制器和/或握手信號。相反地，燃料表118通過通信線120上的信號發送這些充電狀況事件。
[0031]此外，充電控制部件122可替換地放置在電源114中，如圖2中所示。在一個實例中，充電控制部件122包括誤差放大器204和濾波器206。燃料表118沿著通信線120傳輸通信信號給充電控制部件122。被傳輸的通信信號例如是脈寬調制(PWM)信號。PWM信號可具有例如成比例于期望的充電電流/電壓的占空比。期望的充電電流可對應于關于在充電循環或過程期間的時間的預定的運行參數。期望的電流，例如其是根據在充電過程期間的任意給定時間的運行曲線確定的，并且可用作充電控制部件122的參考，以便于對期望的充電電流和充電電流狀況進行比較。例如，能量存儲器的實際電流/電壓被感應并與請求的電流/電壓進行比較。作為回報，充電控制部件122可通過第二或不同的通信線208輸出調節信號。來自充電控制部件122的調節信號可調節充電部件電流的輸出，和/或調節諸如AC適配器的電源114的輸出電流/電壓。
[0032]在另一個實施例中，來自燃料表118的PWM信號對應于在濾波器206處接收的請求的電流。濾波器206是流通低頻信號的低通濾波器，但是削弱的信號高于確定的截斷信號。濾波器206將PWM信號削弱和濾波成DC平均數。濾波的信號進而由誤差放大器204接收。由誤差放大器204發送的參考電流用于比較請求的電流和發送的電流并生成電流/電壓曲線的恒定電流部分，例如鋰聚合物電池或其它電池或電力/能量存儲單元(例如電容器等)的。充電部件進而運行以生成恒定電流給能量存儲單元，并且來自燃料表118的PWM信號生成到各種充電電平的躍遷。
[0033]因為燃料表118和/或充電控制部件122可被用于計算或估計生成電池的期望電壓的充電電流，因為該請求的電流是動態的。請求的電流例如在周期的時間間隔(例如每秒、兩秒等)內更新以便于促使電壓被調節。例如，總電池電壓(所有單元或能量存儲單元的)、或個別單元電壓、或最高的單元電壓等可被調節。因而，能量存儲單元112被配置成控制要求多個電壓步驟的充電算法的逐漸減少電流。
[0034]能量存儲單元112或燃料表118輸出被用于設置充電電流的信號。電源114配置成接收該信號，以通過調節電路210動態地調節輸出電流來設置電源114的輸出電流限制。因而，能量存儲器進行充電的地方僅僅是電源上的重要負載，燃料表可直接傳遞PWM信號給電源，而不需要硬件塊或額外的感應電路。例如，電源114可以是為平板電腦的外圍設備供電的可調節AC適配器，這里外圍設備包含可再充電能量存儲單元，但是沒有其它功能部件被供電。
[0035]在具有超過一個能量存儲單元的系統中，每個能量存儲單元可輸出來自各自燃料表的信號。如果該系統可選擇能量存儲單元進行充電，進而其可選擇來自能量存儲單元的信號，并且額外地阻塞來自其它電池的信號。作為來自電源114的期望的或請求的電流指示的替代，來自燃料表118的信號可同樣地指示來自電源114的期望電壓。額外地或替換地，這里進行充電而同時電源為另一個并列負載供電，并且傳遞給其它負載的期望電流是已知的，進而對應于其它負載的類似信號可生成，并且最終與來自能量存儲單元燃料表的信號求和。
[0036]描述的系統的優點是系統提供了具有最小硬件的完全可編程充電系統。例如，因為燃料表118可用于其它原因，完全可編程充電系統可以最小成本使用。其可以以小的恒定電力AC適配器的方式使用，或以可在不用額外微控制器的情況下，生成在運行范圍可調節的電壓的足夠的供電速度的任意AC適配器的方式使用。
[0037]現在參照圖3，圖解的是依照本文公開的各種方案的用于為能量存儲單元充電的系統300的電路圖的實例。系統300包括能量/電力存儲單元302、充電控制部件304以及運行為可調節電源用于控制充電電流為各種電平的電源或電力供應306。
[0038]能量存儲單元302包括燃料表308和一個或多個能量存儲單元310和312，諸如電池、具有多個單元或其它勢能存儲單元的電池。燃料表308和能量存儲單元集成在同一個能量存儲單元302中，其可運行為可移動的和可再充電的能量存儲單元，諸如便攜式電池、或其它手持設備能量存儲器設備(例如可移動的燃料電池、任意一個生物、電化學、電容裝置等)，例如。燃料表308接收并報告每個能量存儲單元310和312各自的或組合的電壓。燃料表308和能量存儲器312和310連接到能量存儲單元302中的電流感應電阻或電阻器Rl0能量存儲單元310和312可組合成一個能量/電力存儲器庫或乘法以形成各種庫中的多個單元。
[0039]燃料表308進一步可操作地接收并報告能量存儲單元310和312 二者的總電壓，并且通過讀取跨接Rl的電壓獲得其任意組合的充電或放電電流。例如，單個通信線或通道307可操作地連接到燃料表和充電控制部件304。在圖3的實例構造中，通信線307具有用于燃料表和電源306之間的通信的一個連接。通信通過充電控制部件304進行。燃料表308傳送包括占空比的PWM信號。例如，PWM占空比可被設置為成比例地對應于期望的或請求的充電電流。PWM通過緩沖裝置314(例如運行的放大器、聯合增益放大器、比較器等)被傳送到濾波器309 (例如低通濾波器)。濾波器309包括低通濾波器，其包括接收輸入信號的電阻器R3、以及并聯配置的電阻器R4和電容器Cl，其平均化和削弱輸入信號成電流參考。
[0040]充電部件304進一步包括用于在瞬變狀態之前和之后維持電源306的恒定電流電平的電流調節器311。電源306包括運算放大器316，其包括反饋回路中的電容器C2以及在電流感應電阻器R2的正極端子處的輸入。運算放大器感應通過能量存儲單元302的R2的電流并將其與來自包括請求的電流/電壓的燃料表的濾波的PWM電流參考信號進行比較。基于該比較，運算放大器輸出端控制包括電阻器R6的晶體管318以形成電流信號，稱為調節信號。該調節信號用于修改或調節可調節電源306的輸出電壓。例如，運算放大器316的同相輸入端的反饋電壓被調節，并與感應的電流參考進行比較以生成誤差信號。因而，PWM信號中的變化使得誤差信號生成在運算放大器316的輸出端，其導致流經充電控制部件304進入能量存儲單元302的硬件的充電電流中的變化。
[0041]可調節電源306或適配器進一步包括運行的放大器322，其包括在正極端子處的電壓參考二極管320和來自由在負極端子處的電阻器R7、R8和R9形成的分壓器的輸入。這些形成電壓調節器用于控制可調節電源306的輸出電壓。電流調節器311感應并調節電流用于恒定電流/恒定電壓充電曲線，其在圖5中進一步詳述。
[0042]在一個實施例中，給電流調節器311的PWM信號具有與能量存儲器設備302的期望的充電電流成比例的占空比。該期望的充電電流用作充電部件304的參考，其還感應實際電流。電壓調節器311例如將請求的或期望的電流與實際充電電流狀況進行比較，并且輸出調節信號給晶體管318，其調節充電器輸出電流或調節電源306或適配器的輸出電壓。
[0043]額外地或替換地，在能量存儲器充電僅僅是電源306上的重要負載時，并且電源306的輸出電壓中的變化與單個通信線307的更新速度相比相對慢時，以及電源配置成接收信號來設置其輸出電流限制時，燃料表308在不需要包括微處理器、硬件塊或額外的感應電路的充電部件的情況下可操作地直接傳遞信號給電源306。例如，可調節的AC適配器可為平板電腦的外圍設備供電，這里外圍設備可包含可再充電電池，但是沒有其它功能部件被供電。
[0044]替換地，在具有超過一個電池的系統中，每個電池可輸出來自各自燃料表的信號。該系統可選擇電池或電池單元進行充電，選擇來自電池裝置的信號，并且阻塞來自沒有選擇的其它電池的信號。作為來自電源的期望的或請求的電流指示的替代，來自燃料表的信號可同樣地指示來自電源的期望電壓。
[0045]在另一個實施例中，在進行充電時而同時電源306為另一個負載供電，并且傳遞給其它負載的期望電流是已知的，進而對應于其它負載的類似信號可生成，并且進而來自燃料表308的信號最終求和。例如，來自燃料表的PWM信號可由R-C濾波器低通濾波進平均(DC)電平，并且來自另一個負載的另一個PWM信號可被低通濾波進R-C濾波器400的同一個電容器，如圖4中所示。總計的信號可控制充電和其它負載的總計的總電流。
[0046]在另一個實施例中，電池狀態發生變化的、來自燃料表308的位于通信線307處的信號中的額外的信息可被用于觸發警報或中斷指示給運行系統(例如運行系統108)。例如，充電開始、充電結束、放電開始、放電結束、全容量寄存器的更新、燃料表全部百分比的更新、和/或可由來自燃料表308的PWM信號指示的其它觸發事件。這樣的事件可由PWM信號的頻率變化、啟動/停止順序、以及幅度變化或信號中的其它特定的可檢測的異常情況。在一個實施例中，在燃料表指示能量存儲低于全部的90%時，在通信線307處的信號可以是24kHzPWM信號，但是在指示能量存儲是90%或更大時是12kHzPWM信號。觸發或警報還可導致信息通過單獨的信號傳送，諸如I2C通信線。
[0047]現在參照圖5，圖解的是依照公開的各種方案的用于能量存儲設備的運行的參數曲線的圖表500。垂直軸502描繪了相對于用于使用單個逐漸減少充電減少的充電循環的水平時間軸504的充電電壓和充電電流。能量存儲設備(例如電池)的單元的電壓、或能量存儲設備116在時間零點在指示在垂直軸502的初始電壓電平VO處開始。例如，這個初始電壓基本上小于由能量存儲設備116和/或電源310、312支撐的最大電壓電平512。
[0048]通過供應恒定充電電流給能量存儲設備充電過程或循環開始，如在Il處開始并維持大約恒定值的電流506處指示的。在電流穩定地供應時，能量存儲設備的電壓沿著電壓曲線510增加。在單元電壓達到閾值Vl時，圖解在曲線區域508處的充電電流下降導致支持的電壓基本上恒定在曲線區域512。
[0049]圖6圖解的是依照本文公開的各種方案的能量存儲設備的運行參數曲線的圖表600。垂直軸602描繪了相對于用于使用具有兩個逐漸減少的充電錐形算法的充電循環的水平時間軸604的充電電壓和充電電流。能量存儲設備(例如電池)的單元的電壓、或能量存儲設備116在時間零點在指示在垂直軸602的初始電壓電平VO處開始。例如，這個初始電壓基本上小于由能量存儲設備116和/或電源310、312支撐的最大電壓電平618。
[0050]通過供應恒定充電電流給能量存儲設備充電過程或循環開始，如在Il處開始并維持大約恒定值的電流606處指示的。在電流穩定地供應給能量存儲設備時，能量存儲設備的電壓可沿著電壓曲線608持續地增加。在單元電壓達到閾值Vl時，圖解在對應的電流曲線下降區域610處的充電電流下降，導致支持的電壓基本上恒定在曲線區域612—個周期的時間。
[0051]圖6中描繪的方法中的初始充電電流維持在恒定值，直到單元電壓達到第一電壓閾值或觸發值VI，在其點充電電流逐漸減少或下降如610處所指示的。這導致充電電壓維持基本恒定，如612處所示。在某些情況下(未示出在圖6中)，逐漸減少該充電電流可導致電壓增加或下降若干數量的時間，而不是僅僅維持恒定。充電電流逐漸減少持續直到電流達到允許電壓在第一電壓觸發值Vl之上的值。在這點上，電流維持恒定值如616所指示的，并且電壓增加如614所指示的。
[0052]進一步的，在單元電壓達到第二電壓閾值或觸發值V2時，充電電流再次逐漸減少，如620處所示。這再次導致基本上恒定的充電電壓,如618處所示。
[0053]在恒定的充電電流處為能量存儲設備充電并進而逐漸減少充電電流的上文描述的循環可以在任意期望的電壓閾值、偏移值、充電電流值和充電電流逐漸減少速度下重復任意期望數量的時間。響應于接近最大值的單元電壓，如618處所指示的，充電電流將朝向零電流下降。這可逐漸地進行，或作為錐形算法的部分或作為接近其全部充電的電池的固有屬性，以避免單元電壓中的歸因于內部單元阻抗的不期望的相應下降。
[0054]描述在這個公開中的方法圖解為并被本文描述為一系列的行為或事件時，一些行為可以不同次序發生和/或與除了本文圖解和/或描述的那些之外的其它行為或事件同時發生。此外，不是所有圖解的行為被要求實施本文說明書的一個或多個方案或實施例。進一步的，本文描述的一個或多個行為可以一個或多個分離的行為和/或階段執行。
[0055]用于實施包括能量存儲設備和集成的燃料表的能量存儲單元的方法的實例方法700圖解在圖7中。對上面描述的圖形進行附圖標記以簡化說明書。然而，方法700不限于提供在這個公開中的任意特定實施例或實例。
[0056]在702，監控能量存儲單元的充電狀態，該能量存儲單元包括可操作地連接到能量存儲設備的燃料表。能量存儲設備可以例如是電池、包括多個單元的電池、或其它能量存儲設備，諸如燃料電池或電容器。
[0057]在704，確定能量存儲設備的運行參數，并且確定能量存儲設備的請求的運行參數。在一個實施例中，這些確定基于能量存儲設備的充電狀態依照預定的充電曲線做出。例如，電流狀態與預定的充電曲線進行比較，并且差別被用于確定充電循環期間的期望的或請求的運行參數(例如充電電流/電壓)。這可依照如上所述的錐形算法(例如圖6)執行。
[0058]在706，將包括所請求的運行參數的請求通過通信線發送給可調節電源。例如，通信線可包括如上所述位于充電部件之間的單個通信線，以請求來自可調節電源的充電電流或電壓給能量存儲單元，以在例如沒有任何外部微控制器的情況下控制其自身的充電循環。
[0059]在708，比較所請求的運行參數與測量的運行參數，并且確定該差別。例如，得到所請求的充電電流和測量的充電電流之間的差別。
[0060]在710，該差別被放大并轉換成調節信號，以調節充電電流來在充電循環期間為能量存儲設備充電。
[0061]在712，利用調節信號來控制能量存儲單元的充電。在714，調節信號被用于修改為能量存儲設備充電的可調節電源的輸出電壓。在716，能量存儲單元由可調節電源的輸出或輸出的一部分進行充電。
[0062]在另一個實施例中，請求的運行參數包括在充電循環期間由燃料表以周期性間隔被更新的請求的充電電流或充電電壓。響應于可調節電源為能量存儲設備的額外負載供電，利用請求的電流或電壓以及傳遞給額外負載的電流對請求進行總和。
[0063]方法700可進一步包括從多個單元中選擇單元進行充電，并傳送被選擇單元的請求的充電信號給可調節電源，并且阻塞多個單元中的除被選擇單元之外的其它單元的充電信號。
[0064]可對上述的實例進行許多變形和修改。所有這樣的修改和變形意欲包括在本文的公開的和由隨后權利要求書保護的范圍內。將注意到單數形式“一”、“一個”和“該”包括復數，除非上下文有明確相反的指示。
【權利要求】
1.一種系統，包括: 能量存儲單元，包括: 能量存儲設備； 燃料表，可操作地連接到所述能量存儲設備，所述燃料表用于評估所述能量存儲設備的運行參數并動態地確定所述能量存儲設備的充電狀態；和 充電部件，利用通信線聯接到所述能量存儲單元； 所述燃料表基于所確定的充電狀態，依照預定的充電曲線，利用所述通信線將包括請求的運行參數的信息傳送給所述充電部件。
2.根據權利要求1所述的系統，所述充電部件包括可調節電源，所述可調節電源受來自所述燃料表的位于所述通信線上的信息控制。
3.根據權利要求2所述的系統，其中所述充電部件利用所述通信線可操作地連接到所述燃料表，所述通信線包括一條通信線以及到所述燃料表和所述充電控制部件的一個連接。
4.根據權利要求2所述的系統，其中所述燃料表基于所確定的充電狀態，依照預定的充電曲線，存儲請求的充電電流和請求的充電電壓在寄存器中，并且在所述能量存儲設備的整個充電循 環中持續地更新所請求的充電電流或所請求的充電電壓。
5.根據權利要求4所述的系統，其中所述充電控制部件接收所述信息，并生成感應電流與來自所述燃料表的包括所請求的充電電流的所述信息的比較結果，并且基于所述比較結果調節電流輸出。
6.根據權利要求5所述的系統，其中在所述能量存儲設備的充電循環期間，所述燃料表利用包括單條通信線的所述通信線，向所述充電部件傳送包括所述能量存儲設備的多個單元中的每一個的電壓、總電壓以及感應的充電電流或感應的放電電流的信息。
7.根據權利要求1所述的系統，其中所述燃料表與所述能量存儲設備集成在運行為可移動的、可再充電能源的所述能量存儲單元中。
8.一種方法，包括: 通過可操作地連接到能量存儲設備以形成能量存儲單元的燃料表，監控所述能量存儲設備的充電狀態； 基于所述充電狀態，依照預定的充電曲線，通過所述燃料表確定所述能量存儲設備的運行參數和請求的所述能量存儲設備的運行參數；以及 通過單條通信線將包括所請求的運行參數的請求傳送給可調節電源，以調節用于在充電循環期間為所述能量存儲設備充電的充電電流。
9.根據權利要求8所述的方法，進一步包括: 生成所述運行參數與所述能量存儲設備的所述充電狀態的比較結果。
10.根據權利要求9所述的方法，進一步包括: 生成用于修改所述可調節電源的輸出電流或電壓的調節信號，所述可調節電源在所述能量存儲設備的充電循環期間，以與在確定所請求的運行參數時由所述能量存儲設備接收的所述充電電流相比不同的電流為所述能量存儲設備充電。
11.根據權利要求8所述的方法，其中所請求的運行參數包括請求的充電電流或請求的充電電壓，所請求的充電電流或所請求的充電電壓在所述充電循環期間通過所述燃料表以周期性間隔被更新。
12.根據權利要求9所述的方法，進一步包括: 響應于所述可調節電源為來自所述能量存儲設備的額外負載供電，對包括請求的電流的請求與被傳遞給所述額外負載的電流進行求和。
13.根據權利要求9所述的方法，其中通過單條通信線將包括所請求的運行參數的請求傳送給可調節電源包括:通過包括位于所述燃料表和所述可調節電源之間的一個連接的單條通信線傳送所述請求。
14.根據權利要求9所述的方法，進一步包括: 利用可操作地連接到所述能量存儲設備的多個單元的每一個的所述燃料表，確定所述多個單元的每一個單元的充電狀態和運行參數。
15.根據權利要求14所述的方法，進一步包括: 從所述多個單元中選擇一個單元進行充電，并且傳送被選擇的單元的請求的充電信號給所述可調節電源；以及 阻 塞所述多個單元中的除被選擇的單元之外的其它單元的充電信號。
【文檔編號】H01M10/46GK104081624SQ201280068670
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2012年4月30日 優先權日:2012年4月30日
【發明者】托馬斯·P·索耶斯, 約翰·A·沃希尼亞克, 克里斯托弗·K·馬修斯, 容·G·洛伊德 申請人:惠普發展公司，有限責任合伙企業