[发明专利]以处于或接近谐振的固定频率向电池提供充电信号的方法和装置

说明书

优先权要求

本申请要求2007年4月20日提出的、序列号为NO.60/925,436、名称为“以处于或接近谐振的固定频率向电池提供充电信号的方法和装置”的美国临时申请的优先权，其内容通过参考并入这里。

相关申请的交叉参考

本申请涉及2007年3月26日提出的、序列号为11/728,462、名称为“用于带有自备电源的远程电池充电器的方法和装置”的在审专利申请，其内容通过参考并入这里。

技术领域

本发明总体上涉及电池充电器，更具体地涉及以处于或接近待充电电池的谐振频率进行充电的固定频率电池充电器。

背景技术

当今的电池充电器通常向电池提供恒定电流、恒定电压(CCCV)类型的充电信号。这种充电信号不能以最大能效方式对电池充电。以CCCV方法给电池充电浪费能量，该能量表现为电池内的热量，从而减少电池的寿命。随着时间推移，这种一成不变的CCCV电池充电方案也降低了电池的性能。

申请人当前使用的方法是利用锁相环(PLL)在电池充电时跟踪电池的谐振。存在与PLL的使用相关的某些成本，如用于电压和电流的模拟-数字转换器(ADC)和需要高强度处理功率的相关运算。另外，需要相位校正，将电压/电流相位调整回零和对于频率在哪个相角处等于零的连续判定。

发明内容

本发明实现了采用处于或接近被充电电池谐振频率的固定频率充电信号的电池充电器的技术进步。本发明的一个实施例利用微处理器在处于或接近被充电电池谐振频率处调制电流源，而不使用PLL。为了简化电池充电器，PLL被去掉，减少了用于调整相角所需的大部分计算，从而减少了净重和因此减少了成本和复杂度。由此导致了低成本的解决方案，其中以处于或接近电池的谐振频率进行充电，产生了优于传统CCCV充电方法的结果。

附图说明

图1是根据本发明的示例性实施例的框图；并且

图2是根据本发明的示例性实施例的频率与充电状态(SOC)的对应关系的图表。

具体实施方式

使用任何波形的固定频率调制信号用于提供充电信号给电池。执行提供电流给电池的过程直到终止事件发生。探查电池以确定某些电池特性，这些特性表明电池的化学特性、电压确定、容量确定和其它相关参数。将电池的这些特性与一查找表关联起来，以确定最佳的充电参数，如用于电池的谐振频率、充电持续时间等等。

参考图1，10标示出了被配置为向电池充电的电流源的框图。充电设备10包括电源12和调制设备14。电源是配置为用作电流源的开关模式电源，其输出被微处理器16调制。任何波形的固定频率、调制信号都被用于给电池18充电。用处于或接近电池18的谐振频率的经调制的电流源进行充电，向电池提供了有效的能量传送。

现在参考图2，20标示出了根据本发明的示例性实施例的频率(F)与充电状态(SOC)的对应关系的图表。电池充电开始于对于低SOC的相对高的频率，在一些情况下为5kHz到10kHz。接着电池开始充电。随着SOC随充电时间增加，视在谐振频率(apparent resonancefrequency)最终稳定在了最终数值上。在位于曲线最平坦的部分的范围22内，在该示例中大约30％SOC之后，谐振点出现在作为电池类型的函数的组谐振带24中。将选作对于该电池类型的充电电流的调制频率的特定组频率施加到电池SOC带24最平坦的部分。带24的宽度根据不同的电池类型(类型、化学性质和制造商)而改变，其大致在典型带的中点。

在用于特定电池类型的一个实施例中，谐振带处于大概为350Hz的最大频率Fmax和大概下至75Hz之间的任意位置。确定了示出用于充电的最佳频率边界的F带。