TT VBATT) = _K(IS*RBATT)
[0042]所需的RCOMP上的Λ VSNS的生成可以用相似方式實現，即通過增加ISET流經的RCOMP的值，直到RCOMP上的電壓等于Λ VSNS。一旦確定了 RCOMP的值，電池充電器即可繼續(xù)以恒定電流模式給電池充電，而基于方程{1}的電壓為:
[0043]方程{8}IA = (IB*RS)/RA
[0044]最終電池電壓VB為:
[0045]方程{9}VB = K*VREF
[0046]電流IA現在流經RC0MP。比較器COMP的輸出在滿足如下條件時走高:
[0047]方程{10}VSNS = >VC0MP
[0048]方程{11}VCOMP = VREF+IA*RC0MP
[0049]方程{12}VSNS = K (IS*RBATT+VB)
[0050]綜合方程{11}和方程{12}可得:
[0051]方程{13}VREF+IA*RC0MP = K(IS*BRATT+VB)，其中在方程{13}中，IS = IA =O,因此 VREF = K*VB。
[0052]由此可見，所述電池充電器以恒定電流模式將電池充電到期望的最終電壓，降低了為電池充電所需的時間。以這種方式，本發(fā)明提出一種系統(tǒng)和方法，以創(chuàng)建一定電壓，此電壓可縮放至Λ VSNS，而Λ VSNS與RBATT成正比。在此示例性實施例中，通過使用電阻器和電流ISET驅動電壓的方式樣建立Λ VSNS。因此，電池阻抗RBATT的補償是以各個電池為基礎個別對待實現的。如果電池阻抗在充電周期期間內變化了，則可通過本文討論的周期性地初始化RCOMP設置的方法對其進行補償。
[0053]圖6中描述了電池充電器10的一個進一步的實施例。如果RCOMP的分辨率不夠精細，為了避免RCOMP期望值的過調，可利用如圖6所示的改進型電路。此電路設計減輕了如下關切:如果Λ VSNS被設置過高，則會發(fā)生過充或電池損壞的后果。在此電路設計中，當開關SI閉合時，電流源ICOMP可用于設置RCOMP的值。在本實施例中，ICOMP可比ISET大，從而為RCOMP提供一個較小的值。VBATT將被充至比期望值稍微小一些的值，但是當S2閉合時，VBATT將以恒壓模式被完全充至終值，從而消除電池過充的可能性。
[0054]如圖7所示，電池充電器10可在RCOMP的分辨率足夠以防止電池過充的情況下通過移除Α2、Dl和S2進一步簡化。此實施例消除了電壓回路電路并對控制邏輯進行了適當修改。但是應當理解的是，進一步的修改也在本文所公開的方法之內。舉例來說，在圖8中，可利用一個數字接口，比如I2C或其它通訊協(xié)議來與控制邏輯通信以執(zhí)行各種功能，比如ICOMP與ISET的比率和/或向系統(tǒng)提供一個相對于RCOMP值的反饋回路。在此實施例中，由于電池電壓接近于期望值，RCOMP是RBATT的一個縮放值，所以ICOMP被減小了。再舉例來說，在圖9中，RCOMP可從一個可變電阻器更換為一個電位計。在此實施例中，將RCOMP改為一個電位計而非可變電阻器使得可以將RCOMP集成到一個集成電路中。一個可變電阻器在短路時要求切換的“導通電阻”比多個電阻分段的情況下要低得多。一個電位計可以切換電阻器串的抽頭點，比如圖9中的接觸刷。開關在尺寸和電流方面要求都很小。
[0055]圖10至19為電池充電器10的性能圖示。更具體地說，圖10至12繪制了輸出模擬曲線，其中在圖10中，具有期望的電池VREF = 1.8V，期望的輸出電壓VBATT = 8.4V，恒定電流模式電流IS = 3A以及RBATT = 200mΩ的VB和VBATT得以示出。在圖11中，充電電流IS分有無RCOMP兩種情況顯示。圖12圖示了 VB和沒有RCOMP的VBATT的情況。
[0056]圖13和14分別示出了兩個模擬曲線，其中ICOMP分別為等于ISET和為ISET的110%。當ICOMP等于ISET時，電池充電器10電流在充電周期末端下降為O，盡管它被切換到恒壓電路運行模式，其中由于電池已被充至期望值，所以并無電流流向電池。ICOMP設置為ISET的110%后，電池充電器切換到恒壓模式以便為電池“飽和充電”。在許多實例中，ICOMP可被設置為一個大于ISET的值以提供一些安全裕度以確保RCOMP不被設置為會導致電池過充的大于RBATT的值。此外，得到飽和充電的鋰離子電池將比未飽和充電、在閾值電壓上快速充電并結束的電池維持更持久的高電壓。有了充電器的數字接口，ICOMP可以設置為期望的任意ISET百分值。
[0057]如圖6所示，RCOMP通過流經其上的ICOMP來增加其值。圖19中描述的數字輸出結果可用于確定RBATT的值，其可以產生有關電池狀況的信息。另外可能的狀況是當充電周期開始后VBATT接近期望值。如果IS以滿恒定電流值開始充電，則RCOMP的值將比其他情況下的值小，即如果VBAT滿足下列關系:
[0058]方程{14}K (VBATT+IS*RBATT)〈VREF
[0059]這將導致恒壓模式下時間增加，從而增加充滿電池所需的時間。這個問題可通過使ISET從OA電流跳變?yōu)橥耆愣娏鱽斫鉀Q。
[0060]ISETRAMP可以以二元步進方式增加，并且當比較器COMP開始RCOMP設定周期時，ISET的值將停止跳變，而ICOMP將與ISET值相等，然后RCOMP將取與RBATT成比例的一個值。在設置RCO MP后，ISET將取全恒定電流值，并且恒壓模式的時間將會減少。但是應當理解的是，電流跳變的步數和每步的持續(xù)時間可能變化。參考圖8，ICOMP跳變設置的值用于設置RCOMP為一個值，其導致RCOMP與RBATT的值成一定比例關系。在RCOMP設置后，電池繼續(xù)以ISET的最大值充電，減少恒壓模式的時間。
[0061]盡管關于本發(fā)明的示例性實施例已得到詳細地描述，然而本說明書并無限制的意味。以上示例性實施例的各種修改和組合，以及本發(fā)明的其它實施例參照本說明書后對本領域的技術人員而言是顯而易見的。因此，附加的權利要求書旨在包含任何此類修改或實施例。
【主權項】
1.一種用于增加可充電電池(12)電量的電池充電器(10),所述電池充電器(10)包括: 充電電源的輸入端，被配置為通過置于其與可充電電池(12)之間的輸出電路部分(16)向可充電電池(12)提供充電功率，所述輸出電路部分(16)帶有與其相關的預定的基準電壓； 傳輸函數電路部分，被配置為感測出可充電電池(12)的電壓作為感測電壓，其中所述感測電壓的變化直接與可充電電池(12)的內阻成正比； 控制邏輯電路部分(20)，被配置為可在恒定電流、可變電壓運行模式，恒定電流、可縮放電壓運行模式，以及可變電流、恒定電壓運行模式之間進行選擇； 所述恒定電流、可變電壓運行模式驅動輸出電路部分(16)向可充電電池(12)提供恒定電流、可變電壓的電力充電功率，直到感測電壓等于預定的基準電壓； 所述恒定電流、可縮放電壓運行模式驅動輸出電路部分(16)，響應超出預定的基準電壓的感測電壓，向可充電電池(12)提供恒定電流、可縮放電力充電功率，可縮放電壓隨感測電壓相應縮放； 所述可變電流、恒定電壓運行模式驅動輸出電路部分(16)，響應超出一比較電壓的感測電壓，向可充電電池(12)提供可變電流、恒定電壓的電力充電功率；并且 補償電路部分，設置在控制邏輯電路部分(20)和輸出電路部分(16)之間，所述補償電路部分(26)被配置為在所述恒定電流、可縮放電壓運行模式下產生感測電壓的變化。
2.根據權利要求1所述的電池充電器(10)，其中補償電路部分(26)最初被設置為0Ω。
3.根據權利要求1所述的電池充電器(10)，其中補償電路部分(26)進一步包括可變電阻器。
4.根據權利要求1所述的電池充電器(10)，其中控制邏輯電路部分(20)進一步包括第一和第二放大器電路部分，分別定義了電流回路電路(22)和電壓回路電路(24)。
5.一種用于增加可充電電池(12)電量的電池充電器(10),所述電池充電器(10)包括: 充電電源的輸入端(14)，被配置為通過置于其與電可充電電池(12)之間的輸出電路部分(16)向可充電電池(12)提供充電功率，所述輸出電路部分(16)帶有與其相關的預設的基準電壓； 傳輸函數電路部分，被配置為感測出可充電電池(12)的電壓作為感測電壓，其中所述感測電壓的變化直接與可充電電池(12)的內阻成正比； 控制邏輯電路部分(20)，被配置為可在恒定電流、可變電壓運行模式和恒定電流、可縮放電壓運行模式之間進行選擇； 所述恒定電流、可變電壓運行模式驅動輸出電路部分(16)向可充電電池(12)提供恒定電流、可變電壓的電力充電功率，直到感測電壓等于預定的基準電壓； 所述恒定電流、可縮放電壓運行模式驅動輸出電路部分(16)，響應超出預定的基準電壓的感測電壓，向可充電電池(12)提供恒定電流、可縮放電力充電功率，所述可縮放電壓隨感測電壓相應縮放； 補償電路部分(26)，設置在控制邏輯電路部分(20)和輸出電路部分(16)之間，所述補償電路部分(26)被配置為在所述恒定電流、可縮放電壓運行模式下產生感測電壓的變化。
6.根據權利要求5所述的電池充電器(10)，其中補償電路部分(26)最初被設置為0Ω。
7.根據權利要求5所述的電池充電器(10)，其中補償電路部分(26)進一步包括可變電阻器。
8.根據權利要求5所述的電池充電器(10)，其中控制邏輯電路部分(20)進一步包括第一和第二放大器電路部分，分別定義了電流回路電路(22)和電壓回路電路(24)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種增加電池電量的電池充電器以及系統(tǒng)及其使用方法。在所述電池充電器(10)的一個實施例中，電力充電電源輸入(14)被配置為通過置于其與可充電電池(14)之間的輸出電路部分(16)向此可充電電池提供電力充電功率。傳輸函數電路部分被配置為感測可充電電池(12)的電壓，而感測電壓的改變與可充電電池(12)的內阻抗成正比?？刂七壿嬰娐凡糠?20)被配置為可在恒定電流、可變電壓運行模式，恒定電流、可縮放電壓運行模式以及可變電流、恒定電壓運行模式之間進行選擇，以向可充電電池(12)提供快速充電。
【IPC分類】H02J7-00
【公開號】CN104641531
【申請?zhí)枴緾N201380040424
【發(fā)明人】N·卡爾普
【申請人】N·卡爾普
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2013年8月8日
【公告號】US8963485, US20140042959, WO2014026016A2, WO2014026016A3