使用电路模型化进行电池充电的系统和方法与流程

本发明的实施例大体上涉及用于对电池进行充电的系统和方法，且更具体来说是与在施加到电池之前对信号进行整形和/或从信号过滤不希望的频率分量时涉及的电路组件模型有关的经整形充电信号的产生。

背景技术：

1、无数不同类型的电动装置，例如电力工具、移动计算和通信装置、便携式电子装置以及所有种类的包含小型机车和自行车的电动交通工具，使用可再充电电池作为操作电力源。可再充电电池受到有限电池容量的限制且在耗尽后必须再充电。对电池再充电可能不方便，因为供电装置必须通常在对电池再充电所需的时间期间静止。取决于电池大小，再充电可能花费数小时。此外，电池充电经常伴随着电池性能的降级。因此，已投入大量工作来开发电池充电技术以减少对电池再充电所需的时间，改进电池性能，减少电池因充电的降级等等。

2、其中，正是考虑到这些观察，还设想并开发了本公开的各个方面。

技术实现思路

1、本公开的方面涉及一种用于对电池进行充电的系统，其包含与电力供应器可操作地耦合的第一开关。所述系统进一步涉及与第一开关可操作通信的第一电感元件，所述第一电感元件可以是电感器、串联或并联耦合或其组合的电感器、变压器或变压器的电感部分，例如变压器的初级或次级绕组，以及其它可能的电感元件。所述系统进一步包含与所述开关通信且与所述电感元件的模型通信的处理器。也可以模型化额外组件。处理器被配置成执行指令以控制开关，以响应于运行所述模型以产生经整形充电波形而在第一电感元件处产生脉冲序列以产生所述经整形充电波形。

2、在各种方面中，处理器可以进一步被配置成以所述模型执行脉冲序列且调整所述脉冲序列以产生经整形波形。可以模型化其它特征。在一个实例中，所述模型包括可配置电感值和可配置电阻值。所述处理器可以进一步被配置成执行指令以通过以下操作校准模型：将已知信号施加到电感元件且获得在第一点对所述已知信号的第一测量值(例如，电流或电压)和在第二点对所述已知信号的第二测量值(例如，电流或电压)，以及当在第一点的第一测量值或在第二点的第二测量值中的至少一者不匹配于在第一点的相应第一既定测量值或在第二点的第二既定测量值时改变所述可配置电感值或可配置电阻值中的至少一者。

3、在各种额外方面中，所述系统可进一步包含在共同节点处与第一开关(例如，晶体管)通信的第二开关(例如，晶体管或二极管)，其中所述共同节点与所述电感元件、或更一般来说包含所述电感元件的滤波器可操作地耦合。可以模型化滤波器的各种方面以及开关。

4、所述系统可进一步包含与第一电感元件耦合的第二电感器，其中第一元件和第二元件都是滤波器的部分。在各种可能的实施例中，电池可以与第一电感器、第二电感器或更一般来说滤波器可操作地耦合，且接收经整形充电波形。各种实施例是对充电波形进行整形且不施加常规恒定电流或恒定电压类型充电信号，但可设想有时信号将被整形为恒定信号。也可以视为滤波器的一部分的电容器可以耦合于第一电感元件和第二电感器与中性(接地)之间。

5、在另一方面中，电容器可以与电力供应器和第一开关可操作地耦合。电容器被配置并布置成通过开关递送能量，例如可整形的电流，以借助于第一电感元件和/或更一般来说滤波器来产生经整形充电波形。

6、所述模型还可以包括第二电感器元件的模型和正充电的电池的模型。第一电感器元件和第二电感器元件以及电池的模型元件可以组合且由电感器值表示。所述模型还可包含用于各种滤波器元件的电阻值，所述各种滤波器元件也可以组合。

7、在本公开的另一方面中，一种对电池进行充电的方法包括从与开关通信且与包括与开关耦合的第一电感元件的滤波器的模型通信的处理器控制所述开关，以响应于运行所述模型以产生经整形充电波形而在滤波器处产生脉冲序列以产生所述经整形充电波形。所述方法可以进一步涉及：在滤波器元件处产生脉冲序列以从滤波器产生已知信号；以及当所述已知信号的测得属性不匹配于既定测量值时，通过调整所述模型的至少一个属性而校准所述模型。

8、模型的校准可以涉及当模型的所述至少一个属性包括可配置电感值和可配置电阻值时，将所述已知信号施加到滤波器且获得在第一点对所述已知信号的第一测量值和在第二点对所述已知信号的第二测量值，以及当在第一点的第一测量值或在第二点的第二测量值中的至少一者不匹配于在第一点的相应第一既定测量值或在第二点的第二既定测量值时改变所述可配置电感值或可配置电阻值中的至少一者。

9、所述滤波器还可以包括与所述第一电感元件耦合的第二电感器，所述第一电感元件是第一电感器，以及耦合于所述第一电感器和所述第二电感器与中性之间的电容器。所述模型可以单独或组合地模型化各种这些额外滤波器组件。所述模型还可以包括一个或多个开关。所述模型还可以包括与电力供应器可操作地耦合且与开关可操作地耦合的电容器。

技术特征：

1.一种用于对电池进行充电的系统，其包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一开关与电力供应器可操作地耦合，且所述处理器进一步被配置成以所述模型执行所述脉冲序列且调整所述脉冲序列以产生所述经整形波形。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述模型包括可配置电感值和可配置电阻值，且其中所述处理器进一步被配置成执行指令以通过以下操作校准所述模型：将已知信号施加到所述电感器且获得在第一点对所述已知信号的第一测量值和在第二点对所述已知信号的第二测量值，以及当在所述第一点的所述第一测量值或在所述第二点的所述第二测量值中的至少一者不匹配于在所述第一点的相应第一既定测量值或在所述第二点的第二既定测量值时改变所述可配置电感值或所述可配置电阻值中的至少一者。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述第一测量值是第一电流或第一电压，所述第二测量值是第二电流或第二电压，且所述相应第一既定测量值是第一既定电流或第一既定电压，且所述相应第二既定测量值是第二既定电流或第二既定电压。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器包括微控制器。

6.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括第二开关，所述第二开关在共同节点处与所述第一开关通信，所述共同节点与所述电感元件可操作地耦合。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述第一开关是第一晶体管，且所述第二开关是第二晶体管。

8.根据权利要求6所述的系统，其中所述第一开关是晶体管，且所述第二开关是二极管。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一电感元件是第一电感器。

10.根据权利要求9所述的系统，其进一步包括第二电感器、电池、以及电容器，所述第二电感器与所述第一电感器耦合，所述电池与所述第二电感器可操作地耦合以接收所述经整形充电波形，所述电容器耦合于所述第一电感器和所述第二电感器与中性之间。

11.根据权利要求1所述的系统，其中所述电感元件是变压器的一部分。

12.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括与电力供应器和所述第一开关可操作地耦合的电容器，所述电容器被配置成递送能量以产生所述经整形充电波形。

13.根据权利要求1所述的系统，其中所述模型进一步包括第二电感器元件的模型和电池的模型。

14.根据权利要求1所述的系统，其中所述模型包括表示所述第一电感器、与所述第一电感器串联的第二电感器和电池的电感器值。

15.根据权利要求14所述的系统，其中所述模型进一步包括电阻值。

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述电感器值与所述电阻值串联。

17.一种对电池进行充电的方法，其包括：

18.根据权利要求17所述的对电池进行充电的方法，其进一步包括：

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述模型的所述至少一个属性包括可配置电感值和可配置电阻值，校准所述模型进一步包括：

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述滤波器进一步包括与所述第一电感元件耦合的第二电感器，所述第一电感元件是第一电感器，以及耦合于所述第一电感器和所述第二电感器与中性之间的电容器。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述模型进一步包括所述开关。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述模型进一步包括与电力供应器可操作地耦合且与所述开关可操作地耦合的电容器。

23.一种对电化学装置进行充电的方法，其包括：

24.根据权利要求23所述的方法，其进一步包括：

25.根据权利要求23所述的方法，其中所述充电电路的所述模型包括模型化电感器装置。

26.根据权利要求23所述的方法，其中所述充电电路的所述切换装置包括耦合到电力供应器的晶体管，且对所述晶体管的控制提供经调整的充电波形。

技术总结
一种用于对电池(104)进行充电的系统(100)，其包括与电力供应器(302)耦合的第一开关(312，412)。可为滤波器的一部分的电感元件(318)连接到所述开关。所述系统包含与所述开关(312，412)通信且与所述电感元件的模型(114)通信的处理器(106，306，406)。所述开关由所述处理器控制以在第一电感元件处产生脉冲序列，以产生关于所述电感元件(318)的所述模型的经整形充电波形。

技术研发人员：大卫·凯斯纳,约翰·R·豪利特三世
受保护的技术使用者：英奥创公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15