Способ зарядки и зарядное устройство
Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам зарядки зарядных устройств. Технический результат заключается в увеличении скорости зарядки батареи и в продлении срока службы батареи. Достигается тем, что выполняют многоэтапную зарядку батареи при постоянном значении тока, при этом предельное напряжение зарядки при постоянном значении тока больше стандартного предельного напряжения зарядки при постоянном значении тока. Выполняют многоэтапную зарядку батареи при постоянном значении напряжения, при этом предельный ток зарядки при постоянном значении напряжения больше стандартного предельного тока зарядки при постоянном значении напряжения. Посредством установки большего значения предельного напряжения зарядки при постоянном значении тока и большего значения предельного тока зарядки при постоянном значении напряжения, и выполнения зарядки при постоянном значении тока многоэтапным способом и при постоянном значении тока, скорость зарядки батареи может быть увеличена. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 9 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[1] Настоящее изобретение относится к области технологий зарядки и, в частности, к способу зарядки и зарядному устройству.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[2] Элемент батареи обычно заряжают при постоянном значении тока и постоянном значении напряжения. Иными словами, элемент батареи сначала заряжают при постоянном значении тока, а когда напряжение на элементе батареи достигает стандартного предельного напряжения зарядки при постоянном значении тока, переходят к этапу зарядки при постоянном значении напряжения. На этапе зарядки при постоянном значении напряжения элемент батареи заряжают высоким напряжением (то есть, стандартным предельным напряжением зарядки при постоянном значении тока). Далее в процессе зарядки ток зарядки элемента батареи постепенно понижается. Когда ток зарядки элемента батареи достигает стандартного предельного тока зарядки при постоянном значении напряжения, зарядка завершается.
[3] В вышеописанном процессе зарядки этап зарядки при постоянном значении напряжения обычно занимает длительное время, что приводит к низкой скорости зарядки элемента батареи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
[4] Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения предоставлены способ зарядки и зарядное устройство, способные увеличить скорость зарядки элемента батареи.
[5] В первом аспекте настоящего изобретения предоставлен способ зарядки. Способ зарядки включает следующее: выполнение зарядки батареи при постоянном значении тока. Зарядка при постоянном значении тока включает несколько этапов зарядки, причем каждый из нескольких этапов зарядки соответствует некоторому току зарядки, и для любых двух смежных этапов зарядки ток зарядки, соответствующий более раннему этапу зарядки, больше, чем ток зарядки, соответствующий более позднему этапу зарядки; на каждом из нескольких этапов зарядки на батарею подают ток зарядки, соответствующий этапу зарядки, до тех пор, пока напряжение на элементе батареи в батарее не достигнет целевого предельного напряжения зарядки при постоянном значении тока, при этом целевое предельное напряжение зарядки при постоянном значении тока больше, чем стандартное предельное напряжение зарядки при постоянном значении тока элемента батареи. Выполнение зарядки батареи при постоянном значении напряжения до тех пор, пока ток зарядки элемента батареи в батарее не достигнет целевого предельного тока зарядки при постоянном значении напряжения, причем целевой предельный ток зарядки при постоянном значении напряжения больше, чем стандартный предельный ток зарядки при постоянном значении напряжения элемента батареи.
[6] Согласно второму аспекту настоящего изобретения предоставлено зарядное устройство. Зарядное устройство содержит схему подачи питания и схему контроля зарядки. Схема подачи питания выполнена с возможностью обеспечения зарядной мощности. Схема контроля зарядки выполнена с возможностью выполнения зарядки батареи при постоянном значении тока в соответствии с мощностью зарядки, обеспечиваемой схемой подачи питания; выполнения зарядки батареи при постоянном значении напряжения в соответствии с зарядной мощностью, обеспечиваемой схемой подачи питания, до тех пор, пока ток зарядки элемента батареи в батарее не достигнет целевого предельного тока зарядки при постоянном значении напряжения, причем целевой предельный ток зарядки при постоянном значении напряжения больше, чем стандартный предельный ток зарядки при постоянном значении напряжения элемента батареи. Зарядка при постоянном значении тока включает несколько этапов зарядки, причем каждый из нескольких этапов зарядки соответствует некоторому току зарядки, и для любых двух смежных этапов зарядки ток зарядки, соответствующий более раннему этапу зарядки, больше, чем ток зарядки, соответствующий более позднему этапу зарядки; на каждом из нескольких этапов зарядки на батарею подают ток зарядки, соответствующий этапу зарядки, до тех пор, пока напряжение на элементе батареи в батарее не достигнет целевого предельного напряжения зарядки при постоянном значении тока, при этом целевое предельное напряжение зарядки при постоянном значении тока больше, чем стандартное предельное напряжение зарядки при постоянном значении тока элемента батареи.
[7] Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения предельное напряжение зарядки при постоянном значении тока устанавливают более высоким, и предельный ток зарядки при постоянном значении напряжения устанавливают более высоким, и зарядку при постоянном значении тока выполняют многоэтапным способом при постоянном значении тока, повышая таким образом скорость зарядки элемента батареи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[8] На фиг. 1 показана схематическая функциональная схема способа зарядки согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
[9] На фиг. 2 показана иллюстративная блок-схема способа зарядки согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
[10] На фиг. 3 показана иллюстративная блок-схема, изображающая этапы способа зарядки согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
[11] На фиг. 4 показана иллюстративная блок-схема способа зарядки согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.
[12] На фиг. 5 показана схематическая структурная схема зарядного устройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
[13] На фиг. 6 показана иллюстративная блок-схема, изображающая способ применения зарядного устройства в архитектуре проводной зарядки.
[14] На фиг. 7 показан еще одна иллюстративная блок-схема, изображающая способ применения зарядного устройства в архитектуре проводной зарядки.
[15] На фиг. 8 показана иллюстративная блок-схема, изображающая способ применения зарядного устройства в архитектуре беспроводной зарядки.
[16] На фиг. 9 показана еще одна иллюстративная блок-схема, изображающая способ применения зарядного устройства в архитектуре беспроводной зарядки.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[17] Упоминаемая в данном документе «батарея» может быть литиевой батареей. Литиевая батарея может представлять собой обычную литий-ионную батарею или полимерную литий-ионную батарею.
[18] Упоминаемая в данном документе «батарея» может содержать один элемент батареи или несколько элементов батареи. Термин «элемент батареи» иногда может упоминаться как «батарейный блок» или «элемент».
[19] «Стандартное предельное напряжение зарядки при постоянном значении тока» также может именоваться «рекомендуемым ограниченным напряжением зарядки при постоянном значении тока» или «общеизвестным ограниченным напряжением зарядки при постоянном значении тока». Значение стандартного предельного напряжения зарядки при постоянном значении тока зависит от типа элемента батареи, который в данном документе не ограничен.
[20] Например, анод элемента батареи изготовлен из графита, мягкого углерода или твердого углерода, катод элемента батареи изготовлен из кобальтата лития, манганата лития, кобальтата-никелата лития или смешанного оксида никеля, лития, кобальта и марганца, и соответственно стандартное предельное напряжение зарядки при постоянном значении тока элемента батареи может составлять 4,2 ~ 5,0 В (вольт).
[21] Например, анод элемента батареи выполнен из графита, а катод элемента батареи изготовлен из кобальтата лития, и соответственно стандартное предельное напряжение зарядки при постоянном значении тока элемента батареи может составлять 4,40 В или 4,45 В.
[22] В другом примере анод элемента батареи выполнен из графита, а катод элемента батареи изготовлен из фосфата лития-железа, и, соответственно, стандартное предельное напряжение зарядки при постоянном значении тока элемента батареи может составлять приблизительно 3,6–3,8 В, например, 3,7 В.
[23] Термин «стандартный предельный ток зарядки при постоянном значении напряжения», используемый в данном документе, также может именоваться как «рекомендуемый ограниченный ток зарядки при постоянном значении напряжения» или «общеизвестный ограниченный ток зарядки при постоянном значении напряжения». Величина стандартного предельного тока зарядки при постоянном значении напряжения может составлять, например, 0,01~0,1C (кулон).
[24] Элемент батареи обычно заряжают при постоянном значении тока и постоянном значении напряжения. В частности, элемент батареи сначала заряжают при постоянном значении тока до тех пор, пока напряжение на элементе батареи не достигнет стандартного предельного напряжения зарядки при постоянном значении тока. Затем элемент батареи заряжают стандартным предельным напряжением зарядки при постоянном значении тока и при постоянном значении напряжения. При продолжении процесса зарядки ток зарядки элемента батареи постепенно понижается. Когда ток зарядки элемента батареи достигает стандартного предельного тока зарядки при постоянном значении напряжения, зарядка завершается.
[25] На этапе зарядки при постоянном значении тока напряжение на элементе батареи обычно содержит две части: первую со стабильным напряжением между положительным электродом и отрицательным электродом элемента батареи, и вторую с напряжением, вызванным внутренним сопротивлением и/или поляризацией элемента батареи. На этапе зарядки при постоянном значении напряжения ток зарядки постепенно понижается, и напряжение, вызванное внутренним сопротивлением и/или поляризацией элемента батареи, также постепенно понижается. Когда ток зарядки элемента батареи понизится до стандартного предельного тока зарядки при постоянном значении напряжения, напряжение, вызванное внутренним сопротивлением и/или поляризацией элемента батареи, будет достаточно низким, чтобы его не учитывать, а напряжение на элементе батареи достигнет приблизительно стандартного предельного напряжения зарядки при постоянном значении тока.
[26] Однако этап зарядки при постоянном значении напряжения в описанном выше способе зарядки обычно занимает длительное время, что приводит к низкой скорости зарядки элемента батареи. Кроме того, на этапе зарядки при постоянном значении напряжения батарея всегда находится в состоянии высокого напряжения, что сокращает срок службы батареи. Если этап зарядки при постоянном значении напряжения исключить, оставив только зарядку при постоянном значении тока, будет сложно проконтролировать, чтобы элемент батареи был полностью заряжен. Следовательно, чтобы увеличить скорость зарядки при постоянном значении напряжения и при постоянном значении тока, необходимо улучшить обычный способ зарядки при постоянном значении напряжения и постоянном значении тока.
[27] На фиг. 1 показана схематическая функциональная схема способа зарядки согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Способ зарядки, изображенный на фиг. 1, включает операции в блоках 12–14, которые будут подробно описаны далее.
[28] В блоке 12 выполняют зарядку при постоянном значении тока батареи. Зарядка при постоянном значении тока включает несколько этапов зарядки, при этом каждый из нескольких этапов зарядки соответствует некоторому току зарядки (также называемому «скоростью зарядки»), а для любых двух смежных этапов зарядки ток зарядки (также называемый «скоростью зарядки»), соответствующий более раннему этапу зарядки, больше тока зарядки (также именуемого «скоростью зарядки»), соответствующего более позднему этапу зарядки. На каждом из нескольких этапов зарядки на батарею подают ток зарядки, соответствующий этапу зарядки, до тех пор, пока напряжение на элементе батареи в батарее не достигнет целевого предельного напряжения зарядки при постоянном значении тока, при этом целевое предельное напряжение зарядки при постоянном значении тока больше, чем стандартное предельное напряжение зарядки при постоянном значении тока элемента батареи.
[29] В блоке 14 выполняют зарядку батареи при постоянном значении напряжения до тех пор, пока ток зарядки элемента батареи в батарее не достигнет целевого предельного тока зарядки при постоянном значении напряжения, причем целевой предельный ток зарядки при постоянном значении напряжения больше, чем стандартный предельный ток зарядки при постоянном значении напряжения элемента батареи. Напряжение, используемое во время зарядки при постоянном значении напряжения, может быть, например, вышеупомянутым предельным напряжением зарядки при постоянном значении тока, то есть предельное напряжение зарядки при постоянном значении тока может быть непосредственно использовано в качестве напряжения зарядки для этапа зарядки при постоянном значении напряжения. Например, анод элемента батареи изготовлен из графита, мягкого углерода или твердого углерода, катод элемента батареи изготовлен из кобальтата никеля, манганата лития, кобальтата-никелата лития или смешанного оксида никеля, лития, кобальта и марганца, и соответственно стандартное предельное напряжение зарядки при постоянном значении тока элемента батареи может составлять 4,2–5,0 В. Например, анод элемента батареи выполнен из графита, а катод элемента батареи изготовлен из кобальтата лития, и соответственно стандартное предельное напряжение зарядки при постоянном значении тока элемента батареи может составлять 4,40 В или 4,45 В. В другом примере анод элемента батареи выполнен из графита, а катод элемента батареи изготовлен из фосфата лития-железа, и, соответственно, стандартное предельное напряжение зарядки при постоянном значении тока элемента батареи может составлять приблизительно 3,6–3,8 В, например, 3,7 В. В некоторых вариантах осуществления напряжение, используемое на этапе зарядки при постоянном значении напряжения, также может быть больше или меньше предельного напряжения зарядки при постоянном значении тока, в соответствии с фактическими потребностями, при условии, что напряжение, используемое на этапе зарядки при постоянном значении напряжения, больше напряжения на батарее (не включая напряжение поляризации батареи), когда этап зарядки при постоянном значении тока завершен, что не ограничено в вариантах осуществления изобретения.
[30] Применяя способ зарядки, предоставленный в вариантах осуществления изобретения, можно увеличить предельное напряжение зарядки при постоянном значении тока во время зарядки при постоянном значении тока, и предельное напряжение зарядки при постоянном значении напряжения во время зарядки при постоянном значении напряжения, так что этап зарядки при постоянном значении тока может быть продлен, а этап зарядки при постоянном значении напряжения может быть сокращен для повышения скорости зарядки батареи. С другой стороны, в вариантах осуществления изобретения зарядку при постоянном значении тока выполняют как многоэтапную зарядку при постоянном значении тока. По сравнению с традиционной зарядкой при постоянном значении тока, в которой используется ток только одной величины, на основе многоэтапной зарядки при постоянном значении тока этап зарядки при постоянном значении тока может быть дополнительно продлен, а этап зарядки при постоянном значении напряжения может быть дополнительно сокращен, тем самым дополнительно повышая скорость зарядки батареи. В итоге, предоставленный в данном документе способ зарядки может обеспечить достижение следующих полезных эффектов. Без снижения зарядной мощности батареи этап зарядки при постоянном значении напряжения может быть сокращен, что увеличивает скорость зарядки. Дополнительно, более короткий этап зарядки при постоянном значении напряжения приведет к более короткому периоду зарядки при высоком значении напряжения, что может продлить срок службы батареи.
[31] Величина целевого предельного напряжения зарядки при постоянном значении тока не ограничена в вариантах осуществления изобретения. Целевое предельное напряжение зарядки при постоянном значении тока может быть сконфигурировано в соответствии с типом батареи, расчетной скоростью зарядки или тому подобным. В одном варианте осуществления целевое предельное напряжение зарядки при постоянном значении тока может быть сконфигурировано следующим образом. Разность ΔV напряжения между целевым предельным напряжением зарядки при постоянном значении тока и стандартным предельным напряжением зарядки при постоянном значении тока удовлетворяет условию 0 <ΔV <0,2 В.
[32] Величина целевого предельного тока зарядки при постоянном значении напряжения не ограничена в вариантах осуществления изобретения. Целевой предельный ток зарядки при постоянном значении напряжения может быть сконфигурирован в соответствии с типом батареи, расчетной скоростью зарядки, ожидаемой мощностью полностью заряженной батареи или тому подобным. В одном варианте осуществления целевой предельный ток зарядки при постоянном значении напряжения сконфигурирован так, чтобы мощность элемента батареи достигала емкости батареи элемента батареи после завершения зарядки при постоянном значении напряжения.
[33] Выражение «достигать» означает «быть примерно равным» и не требует, чтобы мощность элемента батареи была полностью равна емкости батареи элемента батареи. В качестве примера, стандартная емкость элемента батареи составляет Q0. Целевой предельный ток зарядки при постоянном значении напряжения может быть сконфигурирован таким образом, чтобы фактическая емкость батареи Qz удовлетворяла условию 0,98Q0＜Qz＜1,02Q0 когда этап зарядки при постоянном значении напряжения завершен.
[34] В одном варианте осуществления целевой предельный ток зарядки при постоянном значении напряжения может быть сконфигурирован следующим образом. Отношение N целевого предельного тока зарядки при постоянном значении напряжения к стандартному предельному току зарядки при постоянном значении напряжения элемента батареи удовлетворяет условию 1 <N <40, где N может быть целым числом или десятичной дробью.
[35] Батарея в вариантах осуществления, изображенных на фиг. 1, может содержать один элемент батареи или несколько элементов батареи, например, несколько элементов батареи, соединенных последовательно. Если батарея содержит несколько элементов батареи, элемент батареи в вариантах осуществления, показанных на фиг. 1, может быть одним из нескольких элементов батареи.
[36] Способы определения того, достигает ли напряжение на элементе батареи в батарее целевого предельного напряжения зарядки при постоянном значении тока, могут быть различными. Например, можно предсказать, достигнет ли напряжение на элементе батареи целевого напряжения зарядки при постоянном значении тока, в зависимости от того, как долго элемент батареи заряжался. В другом примере напряжение на элементе батареи в батарее можно непрерывно отслеживать с помощью схемы отслеживания, чтобы определить, достигает ли напряжение на элементе батареи целевого предельного напряжения зарядки при постоянном значении тока.
[37] Подобным образом, способы определения того, достигает ли ток зарядки на элементе батареи в батарее целевого предельного тока зарядки при постоянном значении напряжения, могут быть различными. Например, можно предсказать, достигнет ли ток зарядки на элементе батареи целевого тока зарядки при постоянном значении напряжения, в зависимости от того, как долго элемент батареи заряжался. В другом примере ток зарядки на элементе батареи можно непрерывно отслеживать с помощью схемы отслеживания, чтобы определить, достигает ли ток зарядки на элементе батареи целевого предельного тока зарядки при постоянном значении напряжения.
[38] Далее будет более подробно описан способ зарядки, предоставленный в вариантах осуществления изобретения, с примерами в связи с фиг. 2–фиг. 4.
[39] На фиг. 2 показана иллюстративная блок-схема способа зарядки согласно варианту осуществления настоящего изобретения. В примере, показанном на фиг. 2, батарея содержит единственный элемент батареи. Дополнительно, в примере, показанном на фиг. 2, токи I0, I1, I2...In зарядки, применяемые для зарядки при постоянном значении тока, установлены для батареи заранее, причем I0>I1>I2>…>In. Способ зарядки, изображенный на фиг. 2, включает операции в блоках 22–28, которые будут описаны ниже.
[40] В блоке 22 на батарею подают ток I0 зарядки до тех пор, пока напряжение на батарее не достигнет Vtr (Vtr представляет целевое предельное напряжение зарядки при постоянном значении тока), а затем ток зарядки уменьшают до I1.
[41] В блоке 24 на батарею подают ток I1 зарядки до тех пор, пока напряжение на батарее не достигнет Vtr, а затем ток зарядки уменьшают до I2.
[42] В блоке 26 подобным образом на батарею подают ток зарядки In до тех пор, пока напряжение на батарее не достигнет Vtr, а затем способ продолжают переходом на этап зарядки при постоянном значении напряжения.
[43] В блоке 28 выполняют зарядку при постоянном значении напряжения, подавая напряжение Vtr зарядки на батарею, и зарядка заканчивается, когда ток зарядки понижается до Itr (Itr представляет предельный ток зарядки при постоянном значении напряжения).
[44] В примере, изображенном на фиг. 2, ток зарядки батареи понижается ступенчатым образом от операций в блоке 22 до операций в блоке 28. Таким образом, во время зарядки при постоянном значении тока батарею можно заряжать многоэтапно при постоянном значении тока, тем самым максимально продлевая зарядку при постоянном значении тока. На фиг. 3 изображено изменение тока на протяжении всего процесса зарядки при n, равном 2.
[45] На фиг. 4 показана иллюстративная блок-схема способа зарядки согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. Способ зарядки, изображенный на фиг. 4 подобен тому, что изображен на фиг. 2. Отличие заключается в том, что, в примере, изображенном на фиг. 4, батарея содержит несколько элементов батареи, соединенных последовательно. Способ, изображенный на фиг. 4, включает операции в блоках 42–48, которые будут описаны ниже.
[46] В блоке 42 на батарею подают ток I0 зарядки, и отслеживают напряжение на каждом из нескольких элементов батареи во время зарядки. Когда напряжение на любом из нескольких элементов батареи достигает Vtr, ток зарядки снижается до I1.
[47] В блоке 44 на батарею подают ток I1 зарядки, и отслеживают напряжение на каждом из нескольких элементов батареи во время зарядки. Когда напряжение на любом из нескольких элементов батареи достигает Vtr, ток зарядки снижается до I2.
[48] В блоке 46 схожим образом на батарею подают ток In зарядки, и отслеживают напряжение на каждом из нескольких элементов батареи во время зарядки. Когда напряжение на любом из нескольких элементов батареи достигает Vtr, способ продолжают переходом на этап зарядки при постоянном значении напряжения.
[49] В блоке 48 выполняют зарядку при постоянном значении напряжения, подавая напряжение Vtr зарядки на батарею, и отслеживают во время зарядки ток зарядки любого из нескольких элементов батареи (или каждого из нескольких элементов батареи). Зарядка заканчивается, когда ток зарядки любого из нескольких элементов батареи (или каждого из нескольких элементов батареи) понижается до Itr.
[50] Следует отметить, что сценарий, согласно которому применяют способ, изображенный на фиг. 1, не ограничен вариантами осуществления изобретения. Способ зарядки, изображенный на фиг. 1, применим к архитектуре проводной зарядки или архитектуре беспроводной зарядки. Например, способ зарядки, изображенный на фиг. 1, применим к архитектуре проводной зарядки и осуществляется посредством устройства подачи питания (такого как адаптер питания) в архитектуре проводной зарядки. В качестве еще одного примера, способ зарядки, изображенный на фиг. 1, применим к архитектуре беспроводной зарядки и осуществляется посредством беспроводного передающего устройства (такого как беспроводная зарядная база) или устройства, подлежащего зарядке, в архитектуре беспроводной зарядки. Далее в данном документе варианты осуществления способа зарядки, изображенные на фиг. 1, в различных архитектурах зарядки будут разобраны с примерами в связи с конкретными вариантами осуществления.
[51] Например, способ зарядки, изображенный на фиг. 1, может применяться в проводной архитектуре зарядки. В проводной архитектуре зарядки устройство подачи питания может быть связано с устройством, подлежащим зарядке, через интерфейс зарядки. Тип интерфейса зарядки не ограничен вариантами осуществления изобретения. Например, интерфейс зарядки может быть интерфейсом универсальной последовательной шины (USB) или интерфейсом Lightning. Интерфейс USB может быть стандартным интерфейсом USB, интерфейсом микро-USB или интерфейсом Type-C.
[52] Для проводной архитектуры зарядки способ зарядки, изображенный на фиг. 1, может быть выполнен устройством подачи питания или устройством, подлежащим зарядке.
[53] В одном варианте осуществления способ зарядки, изображенный на фиг. 1, выполняется устройством подачи питания. Операции в блоке 12 включают следующее. Во время зарядки при постоянном значении тока устройство подачи питания осуществляет связь с устройством, подлежащим зарядке, через интерфейс зарядки, и регулирует, в соответствии с информацией, возвращаемой устройством, подлежащим зарядке, выходной ток устройства подачи питания таким образом, чтобы выходной ток устройства подачи питания был равен току зарядки, соответствующему текущему этапу зарядки.
[54] Способ связи, передаваемый контент или отношения типа «ведущий-ведомый» в связи между устройством подачи питания и устройством, подлежащим зарядке, не ограничены в вариантах осуществления изобретения. Например, устройство подачи питания может устанавливать связь с устройством, подлежащим зарядке, через линию интерфейса зарядки (такую как линия D+ и/или линия D－ интерфейса USB). Устройство подачи питания может осуществлять одностороннюю связь с устройством, подлежащим зарядке, или осуществлять двустороннюю связь (такуюкак связь, достигаемую посредством запроса (запросов) и ответа (ответов)) с устройством, подлежащим зарядке. Содержимое, передаваемое между устройством подачи питания и устройством, подлежащим зарядке (то есть информация, возвращаемая устройством, подлежащим зарядке), может быть, например, информацией о состоянии батареи (такой как напряжение на батарее или мощность батареи), или информацией для подачи команды устройству подачи питания увеличить или уменьшить собственный выходной ток.
[55] В вышеуказанном варианте осуществления устройство подачи питания регулирует свой выходной ток в соответствии с информацией, возвращаемой устройством, подлежащим зарядке, таким образом, чтобы выходной ток устройства подачи питания был равен току зарядки, соответствующему текущему этапу зарядки. Как таковой, выходной ток устройства подачи питания может быть непосредственно подан на батарею для прямой зарядки, и для устройства, подлежащего зарядке, нет необходимости выполнять контроль постоянства тока для тока зарядки батареи, что может снижать нагревание устройства, подлежащего зарядке.
[56] Следует понимать, что выходной ток устройства подачи питания может представлять собой постоянный ток (DC)постоянного значения или ток с изменяющимся сигналом, такой как пульсирующий DC или переменный ток (AC). В качестве примера, выходной ток устройства подачи питания представляет собой ток с изменяющимся сигналом. Выражение «выходной ток устройства подачи питания соответствует току зарядки, соответствующему текущему этапу зарядки» означает, что пиковое значение или среднее значение выходного тока устройства подачи питания равно току зарядки, соответствующему текущему этапу зарядки. При зарядке батареи током с изменяющимся сигналом может быть уменьшена поляризация батареи, что продлит срок службы батареи.
[57] Способы установки выходного тока устройства подачи питания на ток с изменяющимся сигналом могут быть различными, и один пример приведен ниже.
[58] Устройство подачи питания обычно содержит блок переключения и трансформатор, первичную схему в цепи первичной обмотки трансформатора и вторичную схему в цепи вторичной обмотки трансформатора. Первичная схема обычно содержит схему выпрямления и схему фильтрации. Чтобы устройство подачи питания давало на выходе ток с изменяющимся сигналом, схему фильтрации в первичной схеме можно исключить, так что напряжение пульсирующего сигнала на выходе схемы выпрямления может быть подано на блок переключения и трансформатор, а энергия может передаваться через блок переключения и трансформатор с первичной обмотки на вторичную обмотку.
[59] Для вышеуказанного варианта осуществления способ зарядки, изображенный на фиг. 1, дополнительно включает следующее: AC на входе выпрямляют для получения на выходе напряжения пульсирующего сигнала. Напряжение пульсирующего сигнала передается посредством индуктивной связи с первичной обмотки трансформатора на вторичную обмотку трансформатора. Выходной ток устройства подачи питания генерируется в соответствии с выходным напряжением трансформатора.
[60] Выходной ток устройства подачи питания регулируют в соответствии с информацией, возвращаемой устройством, подлежащим зарядке, таким образом, чтобы выходной ток устройства подачи питания был равен току зарядки, соответствующему текущему этапу зарядки, как указано далее. Выходной ток устройства подачи питания регулируют в соответствии с информацией, возвращаемой устройством, подлежащим зарядке, таким образом, чтобы пиковое значение или среднее значение выходного тока устройства подачи питания было равно току зарядки, соответствующему текущему этапу зарядки.
[61] В схеме фильтрации в цепи первичной обмотки для фильтрации обычно используется алюминиевый электролитический конденсатор на основе жидкого электролита. Однако алюминиевый электролитический конденсатор на основе жидкого электролита имеет большой объем и легко разрывается. Принимая во внимание вышеизложенное, схему фильтрации в цепи первичной обмотки можно исключить, а напряжение пульсирующего сигнала, полученного после выпрямления, непосредственно подавать на блок переключения и трансформатор, тем самым уменьшая объем устройства подачи питания. Кроме того, поскольку алюминиевый электролитический конденсатор на основе жидкого электролита в цепи первичной обмотки имеет короткий срок службы и имеет тенденцию к разрыву, алюминиевый электролитический конденсатор на основе жидкого электролита в цепи первичной обмотки может быть исключен, так что устройство подачи питания может иметь более длительный срок службы и быть более безопасным.
[62] Как еще один пример, способ зарядки, изображенный на фиг. 1, может быть применен к архитектуре беспроводной зарядки, в которой для беспроводной зарядки используется беспроводное передающее устройство.
[63] В этом примере способ зарядки, изображенный на фиг. 1, может быть выполнен беспроводным передающим устройством или устройством, подлежащим зарядке.
[64] В одном варианте осуществления способ зарядки, изображенный на фиг. 1, выполняется беспроводным передающим устройством. В этом случае операции в блоке 12 включают следующее. Во время зарядки при постоянном значении тока беспроводное передающее устройство осуществляет беспроводную связь с устройством, подлежащим зарядке, и регулирует, в соответствии с информацией, возвращаемой устройством, подлежащим зарядке, мощность передачи беспроводного передающего устройства таким образом, чтобы мощность передачи беспроводного передающего устройства была равна току зарядки, соответствующему текущему этапу зарядки.
[65] Нет ограничения в отношении способа связи, передаваемого содержимого или отношения типа «ведущий-ведомый» между беспроводным передающим устройством и устройством, подлежащим зарядке, в вариантах осуществления изобретений.
[66] Например, беспроводное передающее устройство может осуществлять беспроводную связь с устройством, подлежащим зарядке, на основе Bluetooth, стандарта беспроводной достоверности (Wi-Fi) или модуляции обратного рассеяния (или модуляции нагрузки).
[67] Беспроводное передающее устройство может осуществлять одностороннюю связь или двустороннюю связь (такуюкак связь, осуществляемую посредством запроса (запросов) и ответа (ответов)) с устройством, подлежащим зарядке. Содержимое, передаваемое между беспроводным передающим устройством и устройством, подлежащим зарядке (то есть информация, возвращаемая устройством, подлежащим зарядке), может быть, например, информацией о состоянии батареи (такой как напряжение на батарее или мощность батареи) или информацией для подачи команды беспроводному передающему устройству увеличить или уменьшить собственную мощность передачи.
[68] Способы, которыми беспроводное передающее устройство регулирует свою собственную мощность передачи, могут быть различными. Например, беспроводное передающее устройство может быть соединено с устройством подачи питания и передавать сигнал беспроводной зарядки согласно входному напряжению, обеспечиваемому устройством подачи питания. В этой ситуации беспроводное передающее устройство может связываться с устройством подачи питания, чтобы давать команду устройству подачи питания отрегулировать входное напряжение, тем самым регулируя мощность передачи сигнала беспроводной зарядки. В другом примере беспроводное передающее устройство содержит устройство регулировки мощности и выполнено с возможностью регулировки мощности передачи сигнала беспроводной зарядки путем регулировки рабочего цикла и / или частоты управляющего сигнала, передаваемого устройством регулировки мощности.
[69] В одном варианте осуществления способ зарядки, изображенный на фиг. 1, выполняет устройство, подлежащее зарядке. Способ зарядки, изображенный на фиг. 1, дополнительно включает следующее: Полученный сигнал беспроводной зарядки преобразуют посредством беспроводной приемной схемы во входное напряжение линии зарядки между беспроводной приемной схемой и батареей. Операции в блоке 12 включают следующее. Снижение с помощью понижающей схемы напряжения в линии зарядки и выполнение с помощью схемы управления зарядкой контроля постоянства тока для тока, подаваемого на батарею.
[70] Нет ограничений в положении понижающей схемы на линии зарядки в вариантах осуществления изобретения. Например, понижающая схема может быть расположена между схемой управления зарядкой и батареей или расположена между беспроводной приемной схемой и схемой управления зарядкой.
[71] В этом варианте осуществления устройство, подлежащее зарядке, снабжено понижающей схемой. Таким образом, сигнал беспроводной зарядки может передаваться при высоком напряжении между беспроводным передающим устройством и устройством, подлежащим зарядке, что благоприятно для уменьшения тока в беспроводной приемной схеме, что тем самым уменьшает нагревание устройства, подлежащего зарядке.
[72] Понижающая схема может быть понижающей схемой, имеющей большую эффективность преобразования с понижением, чем у схемы управления зарядкой, и может быть, например, схемой с накачкой заряда.
[73] В одном варианте осуществления, чтобы дополнительно уменьшить нагревание устройства, подлежащего зарядке, способ зарядки, изображенный на фиг. 1, дополнительно включает следующее: Осуществление беспроводной связи с беспроводным передающим устройством и подача команды беспроводному передающему устройству для регулирования сигнала беспроводной зарядки в соответствии с разностью напряжения между входным напряжением схемы управления зарядкой и выходным напряжением схемы управления зарядкой, с целью снижения разности напряжений. Поскольку эффективность преобразования схемы управления зарядкой имеет положительную корреляцию с разностью напряжений между входным напряжением схемы управления зарядкой и выходным напряжением схемы управления зарядкой, эффективность преобразования схемы управления зарядкой можно повысить, уменьшив разность напряжений, тем самым дополнительно уменьшая нагревание устройства, подлежащего зарядке.
[74] Варианты осуществления способа согласно изобретению были подробно описаны выше со ссылкой на фиг. 1– 4. Далее будут подробно описаны варианты осуществления устройства согласно изобретению со ссылкой на фиг. 5. Следует понимать, что варианты осуществления способа и варианты осуществления устройства соответствуют друг другу в отношении описания. Следовательно, для подробностей, не раскрытых в вариантах осуществления устройства, может быть сделана ссылка на вышеупомянутые варианты осуществления способа.
[75] На фиг. 5 показана схематическая структурная схема зарядного устройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Как изображено на фиг. 5,зарядное устройство 50 содержит схему 52 подачи питания и схему 54 управления зарядкой. Схема 52 подачи питания выполнена с возможностью обеспечения зарядной мощности. Схема 54 управления зарядкой выполнена с возможностью выполнения зарядки при постоянном значении тока батареи в соответствии с зарядной мощностью, обеспечиваемой схемой 52 подачи питания; выполнения зарядки батареи при постоянном значении напряжения в соответствии с мощностью зарядки, обеспечиваемой схемой 52 подачи питания до тех пор, пока ток зарядки элемента батареи в батарее не достигнет целевого предельного тока зарядки при постоянном значении напряжения, причем целевой предельный ток зарядки при постоянном значении напряжения больше, чем стандартный предельный ток зарядки при постоянном значении напряжения элемента батареи. Зарядка при постоянном значении тока включает несколько этапов зарядки, причем каждый из нескольких этапов зарядки соответствует некоторому току зарядки, и для любых двух смежных этапов зарядки ток зарядки, соответствующий более раннему этапу зарядки, больше, чем ток зарядки, соответствующий более позднему этапу зарядки; на каждом из нескольких этапов зарядки на батарею подают ток зарядки, соответствующий этапу зарядки, до тех пор, пока напряжение на элементе батареи в батарее не достигнет целевого предельного напряжения зарядки при постоянном значении тока, при этом целевое предельное напряжение зарядки при постоянном значении тока больше, чем стандартное предельное напряжение зарядки при постоянном значении тока элемента батареи.
[76] В одном варианте осуществления батарея содержит несколько элементов батареи, соединенных последовательно. Схема управления зарядкой дополнительно выполнена с возможностью отслеживания напряжения на элементе батареи во время зарядки при постоянном значении тока.
[77] В одном варианте осуществления разность ΔV напряжения между целевым предельным напряжением зарядки при постоянном значении тока и стандартным предельным напряжением зарядки при постоянном значении тока удовлетворяет условию 0 <ΔV <0,2 В.
[78] В одном варианте осуществления отношение N целевого предельного тока зарядки при постоянном значении напряжения к стандартному предельному току зарядки при постоянном значении напряжения элемента батареи удовлетворяет условию 1 <N <40.
[79] В одном варианте осуществления целевой предельный ток зарядки при постоянном значении напряжения сконфигурирован так, чтобы мощность элемента батареи достигала емкости батареи элемента батареи после завершения зарядки при постоянном значении напряжения.
[80] Следует отметить, что сценарий, в отношении которого применяется зарядное устройство 50, не ограничен в вариантах осуществления изобретения. Зарядное устройство 50 применимо к архитектуре проводной зарядки или архитектуре беспроводной зарядки. Например, зарядное устройство 50 может быть устройством подачи питания (таким как адаптер питания) в архитектуре проводной зарядки. В качестве другого примера, зарядное устройство 50 может быть беспроводным передающим устройством (таким как беспроводная зарядная база) или устройством, подлежащим зарядке, в архитектуре беспроводной зарядки. Далее в данном документе варианты осуществления зарядного устройства 50 в разных архитектурах зарядки будут разобраны с примерами в связи с фиг. 6–фиг. 9.
[81] В качестве примера, как показано на фиг. 6, зарядное устройство 50 представляет собой устройство подачи питания (такое как адаптер питания). Зарядное устройство 50 может быть соединено с устройством 60, подлежащим зарядке, через интерфейс 56 зарядки. Тип интерфейса 56 зарядки не ограничен вариантами осуществления изобретения. Например, интерфейс 56 зарядки может быть интерфейсом USB или интерфейсом Lightning. Интерфейс USB может быть стандартным интерфейсом USB, интерфейсом микро-USB или интерфейсом Type-C.
[82] Как изображено на фиг. 6, схема 54 контроля зарядки содержит схему 542 управления связью и схему 544 регулировки мощности. Схема 542 управления связью выполнена с возможностью, во время зарядки при постоянном значении тока, осуществлять связь с устройством 60, подлежащим зарядке, через интерфейс 56 зарядки, и регулировать посредством схемы 544 регулировки мощности выходной ток зарядного устройства 50 в соответствии с информацией, возвращаемой устройством 60, подлежащим зарядке, таким образом, чтобы выходной ток зарядного устройства 50 был равен току зарядки, соответствующему текущему этапу зарядки.
[83] Схема 52 подачи питания зарядного устройства 50 может обеспечивать устройство 60, подлежащее зарядке, зарядной мощностью через линию питания интерфейса 56 зарядки. Если интерфейс 56 зарядки является интерфейсом USB, линия питания может быть линией VBUS в интерфейсе USB. Схема 52 подачи питания может быть реализована традиционным образом, что не ограничено в данном документе. Например, схема 52 подачи питания содержит трансформатор, схему выпрямления и схему фильтрации в цепи первичной обмотки трансформатора, а также схему выпрямления и схему фильтрации в цепи вторичной обмотки трансформатора.
[84] Схема 544 регулировки мощности может содержать, например, контроллер широтно-импульсной модуляции (ШИМ), схему обратной связи по напряжению и / или схему обратной связи по току.
[85] Схема 542 управления связью может представлять собой, например, MCU или другие схемные блоки с функцией контроля. Способы, которыми схема 542 управления связью регулирует выходной ток зарядного устройства 50, могут быть различными. Например, схема 542 управления связью регулирует опорное напряжение и/или опорный ток в схеме обратной связи по напряжению и/или схеме обратной связи по току схемы 544 регулировки мощности для регулировки рабочего цикла или частоты ШИМ-контроллера схемы 544 регулировки мощности, тем самым регулируя выходной ток зарядного устройства 50.
[86] Способ связи, передаваемое содержимое или отношения типа «ведущий-ведомый» между схемой 542 управления связью и устройством 60, подлежащим зарядке, не ограничены в вариантах осуществления изобретения. Например, схема 542 управления связью может устанавливать связь с устройством 60, подлежащим зарядке, через линию интерфейса 56 зарядки (такую как линия D+ и/или линия D-интерфейса USB). Схема 542 управления связью может осуществлять одностороннюю связь или двустороннюю связь (такуюкак связь, достигаемую посредством запроса (запросов) и ответа (ответов)) с устройством 60, подлежащим зарядке. Содержимое, передаваемое между схемой 542 управления связью и устройством 60, подлежащим зарядке (то есть информация, возвращаемая устройством 60, подлежащим зарядке), может быть, например, информацией о состоянии батареи (такой как напряжение на батарее или мощность батареи) или информацией для подачи команды зарядному устройству 50 увеличить или уменьшить собственный выходной ток.
[87] В вышеуказанном варианте осуществления зарядное устройство 50 регулирует свой выходной ток в соответствии с информацией, возвращаемой устройством 60, подлежащим зарядке, таким образом, чтобы выходной ток зарядного устройства 50 был равен току зарядки, соответствующему текущему этапу зарядки. Как таковой, выходной ток зарядного устройства 50 может быть непосредственно подан на батарею для прямой зарядки, и для устройства 60, подлежащего зарядке, нет необходимости выполнять контроль постоянства тока для тока зарядки батареи, что может снижать нагревание устройства, подлежащего зарядке.
[88] Следует понимать, что выходной ток зарядного устройства 50 может представлять собой DC при постоянном значении тока или ток с изменяющимся сигналом, такой как пульсирующий DC или AC. В качестве примера, выходной ток зарядного устройства 50 представляет собой ток с изменяющимся сигналом. Выражение «выходной ток зарядного устройства 50 равен току зарядки, соответствующему текущему этапу зарядки» означает, что пиковое значение или среднее значение выходного тока зарядного устройства 50 равно току зарядки, соответствующему текущему этапу зарядки. При зарядке батареи током с изменяющимся сигналом может быть уменьшена поляризация батареи, что продлит срок службы батареи.
[89] Способы приведения выходного тока зарядного устройства 50 к току с изменяющимся сигналом могут быть различными, и один пример приведен ниже.
[90] Схема 52 подачи питания зарядного устройства 50 обычно содержит блок переключения и трансформатор, первичную схему в цепи первичной обмотки трансформатора и вторичную схему в цепи вторичной обмотки трансформатора. Первичная схема обычно содержит схему выпрямления и схему фильтрации. Для того чтобы зарядное 50 устройство давало на выходе ток с изменяющимся сигналом, схему фильтрации в первой схеме можно исключить, так что напряжение пульсирующего сигнала на выходе схемы выпрямления может быть подано на блок переключения и трансформатор, и может передаваться через блок переключения и трансформатор с первичной обмотки на вторичную обмотку.
[91] Как изображено на фиг. 7, схема 52 подачи питания содержит схему 522 выпрямления, блок переключения (такой как МОП-транзистор) и трансформатор 524, а также вторичную схему 528 (в том числе, например, вторичную схему выпрямления и вторичную схему фильтрации). Схема 522 выпрямления выполнена с возможностью выпрямления входного AC для вывода напряжения пульсирующего сигнала. Блок переключения и трансформатор 524 выполнены с возможностью передачи посредством индуктивной связи напряжения пульсирующего сигнала с первичной обмотки трансформатора на вторичную обмотку трансформатора. Вторичная схема 528 выполнена с возможностью генерирования выходного тока зарядного устройства 50 в соответствии с выходным напряжением трансформатора 528. Схема 542 управления связью выполнена с возможностью регулировки с помощью схемы 544 регулировки мощности выходного тока зарядного устройства 50 (например, регулировки с помощью схемы 544 регулировки мощности (то есть времени включения и включения) блока переключения) в соответствии с информацией, возвращаемой устройством 60, подлежащим зарядке, таким образом, чтобы пиковое значение или среднее значение выходного тока зарядного устройства 50 было равно току зарядки, соответствующему текущему этапу зарядки.
[92] В схеме фильтрации в цепи первичной обмотки для фильтрации обычно используется алюминиевый электролитический конденсатор на основе жидкого электролита. Однако алюминиевый электролитический конденсатор на основе жидкого электролита имеет большой объем и легко разрывается. Принимая во внимание вышеизложенное, схему фильтрации в цепи первичной обмотки можно исключить, а напряжение пульсирующего сигнала, полученного после выпрямления, непосредственно подавать на блок переключения и трансформатор, тем самым уменьшая объем устройства подачи питания. Кроме того, поскольку алюминиевый электролитический конденсатор на основе жидкого электролита в цепи первичной обмотки имеет короткий срок службы и имеет тенденцию к разрыву, алюминиевый электролитический конденсатор на основе жидкого электролита в цепи первичной обмотки может быть исключен, так что устройство подачи питания может иметь более длительный срок службы и быть более безопасным.
[93] В качестве другого примера, зарядное устройство 50 может быть применено в архитектуре беспроводной зарядки. В архитектуре беспроводной зарядки зарядное устройство 50 может быть беспроводным передающим устройством или устройством, подлежащим зарядке.
[94] В одном варианте осуществления зарядное устройство 50 является беспроводным передающим устройством. Как изображено на фиг. 8, зарядное устройство 50 дополнительно содержит беспроводную передающую схему 57. Схема 54 контроля зарядки выполнена с возможностью осуществления во время зарядки при постоянном значении тока беспроводной связи посредством беспроводного передающего устройства, с устройством 80, подлежащим зарядке, и регулирования, в соответствии с информацией, возвращаемой устройством 80, подлежащим зарядке, мощности передачи беспроводной передающей схемы 57 таким образом, чтобы мощность передачи беспроводной передающей схемы 57была равна току зарядки, соответствующему текущему этапу зарядки.
[95] Схема 52 подачи питания может быть реализована разными способами. Например, схема 52 подачи питания может содержать схему выпрямления и схему фильтрации, которые выполнены с возможностью преобразования AC во входное напряжение беспроводной передающей схемы 57. В другом примере зарядное устройство 50 соединено с устройством подачи питания (таким как адаптер питания, который не изображен на фиг. 8) через интерфейс и обеспечивает питание, подаваемое через интерфейс от устройства подачи питания на беспроводную передающую схему. В этой ситуации схема 52 подачи питания может быть схемой интерфейса в зарядном устройстве 50, соответствующей интерфейсу, выполненному с возможностью связи с устройством подачи питания.
[96] Способы, которыми реализуют схему 54 контроля зарядки, и способы, которыми схема 54 контроля зарядки регулирует мощность передачи беспроводной передающей схемы 57, могут быть различными. Например, схема 54 контроля зарядки содержит только схему с функцией связи. Схема 54 контроля зарядки выполнена с возможностью получения информации, возвращаемой устройством 80, подлежащим зарядке, и связи с устройством подачи питания в соответствии с информацией, возвращаемой устройством 80, подлежащим зарядке, чтобы давать команду устройству подачи питания отрегулировать выходное напряжение и/или выходной ток, тем самым регулируя мощность передачи беспроводной передающей схемы 57. В другом примере схема 54 контроля зарядки содержит схему управления связью и схему регулировки мощности (не изображена на фиг. 8). Схема управления связью может регулировать, согласно информации, возвращаемой устройством 80, подлежащим зарядке, рабочий цикл или частоту управляющего сигнала, передаваемого схемой регулировки мощности, для настройки мощности передачи беспроводной передающей схемы 57.
[97] Нет ограничения в отношении способа связи, передаваемого содержимого или отношения типа «ведущий-ведомый» между схемой 54 контроля зарядки и устройством 80, подлежащим зарядке, в вариантах осуществления изобретений.
[98] Например, схема 54 контроля зарядки может осуществлять беспроводную связь с устройством 80, подлежащим зарядке, на основе Bluetooth, Wi-Fi или модуляции обратного рассеяния (или модуляции нагрузки).
[99] Схема 54 контроля зарядки может осуществлять одностороннюю связь или двустороннюю связь (такую как связь, достигаемую посредством запроса (запросов) и ответа (ответов)) с устройством 80, подлежащим зарядке. Содержимое, передаваемое между схемой 54 контроля зарядки и устройством 80, подлежащим зарядке (то есть информация, возвращаемая устройством 80, подлежащим зарядке), может быть, например, информацией о состоянии батареи (такой как напряжение на батарее или мощность батареи) или информацией для подачи команды беспроводному передающему устройству увеличить или уменьшить собственную мощность передачи.
[100] В одном варианте осуществления зарядное устройство 50 является устройством, подлежащим зарядке. Как изображено на фиг. 9, схема подачи питания содержит беспроводную приемную схему 523. Схема контроля зарядки содержит схему 543 управления зарядкой. Беспроводная приемная схема 523 выполнена с возможностью преобразования принятого сигнала беспроводной зарядки во входное напряжение линии 58 зарядки между беспроводной приемной схемой 523 и батареей. Зарядное устройство 50 дополнительно содержит понижающую схему 59. Понижающая схема 59 выполнена с возможностью снижения напряжения в линии 58 зарядки. Схема 543 управления зарядкой выполнена с возможностью контроля постоянства тока для тока, подаваемого на батарею.
[101] В этом варианте осуществления зарядное устройство снабжено понижающей схемой. Таким образом, сигнал беспроводной зарядки может передаваться при высоком напряжении между беспроводным передающим устройством и зарядным устройством, что благоприятно для уменьшения тока в беспроводной приемной схеме, что тем самым уменьшает нагревание устройства, подлежащего зарядке.
[102] Понижающая схема 59 может быть расположена между беспроводной приемной схемой 523 и схемой 543 управления зарядкой или расположена между схемой 543 управления зарядкой и батареей.
[103] Понижающая схема 59 может быть понижающей схемой, имеющей большую эффективность преобразования с понижением, чем у схемы 543 управления зарядкой, и может быть, например, схемой с накачкой заряда.
[104] В одном варианте осуществления, чтобы дополнительно уменьшить нагревание устройства, подлежащего зарядке, зарядное устройство 50 дополнительно содержит схему 53 управления связью. Схема 53 управления связью выполнена с возможностью осуществления беспроводной связи с беспроводным передающим устройством 90 и подачи команды беспроводному передающему устройству 90 для регулирования сигнала беспроводной зарядки в соответствии с разностью напряжений между входным напряжением схемы 543 управления зарядкой и выходным напряжением схемы 543 управления зарядкой, с целью снижения разности напряжений.
[105] Поскольку эффективность преобразования схемы 543 управления зарядкой имеет положительную корреляцию с разностью напряжений между входным напряжением схемы 543 управления зарядкой и выходным напряжением схемы 543 управления зарядкой, эффективность преобразования схемы 543 управления зарядкой можно повысить, уменьшив разность напряжений, тем самым дополнительно уменьшая нагревание устройства, подлежащего зарядке.
[106] В вариантах осуществления настоящего изобретения термин «устройство, подлежащее зарядке» может включать, но без ограничения, устройство, выполненное с возможностью приема/передачи сигналов связи через проводную линию и/или беспроводной интерфейс. Примеры проводной линии могут включать, но без ограничения, по меньшей мере одно из следующего: коммутируемую телефонную сеть общего пользования (PSTN), цифровую абонентскую линию (DSL), цифровой кабель, кабель прямого подключения и/или другую линию передачи данных или линию сетевого подключения. Примеры беспроводного интерфейса могут включать, но без ограничения, беспроводной интерфейс с сотовой сетью, беспроводной локальной сетью (WLAN), сетью цифрового телевидения (такой как сеть системы цифрового вещания для карманных устройств (DVB-H)), спутниковой сетью, радиовещательным передатчиком с амплитудно-частотной модуляцией (AM-FM) и/или с другим терминалом связи. Терминал связи, выполненный с возможностью установления связи через беспроводной интерфейс, может называться «беспроводным терминалом связи», «беспроводным терминалом» и/или «мобильным терминалом». Примеры мобильного терминала могут включать, но без ограничения, спутниковый или сотовый телефон, терминал системы персональной связи (PCS) с возможностью осуществления сотовой радиотелефонии, обработки данных, факсимильной связи и/или передачи данных, карманный персональный компьютер (PDA), оснащенный радиотелефоном, пейджером, доступом в Интернет/Интранет, веб-браузером, записной книжкой, календарем и/или приемником системы глобального позиционирования (GPS), и/или другие электронные устройства, оснащенные функцией радиотелефона, такие как обычный портативный компьютер или портативный приемник. В некоторых вариантах осуществления устройство, подлежащее зарядке, может относиться к мобильному терминальному устройству или портативному терминальному устройству, такому как мобильный телефон, планшет и т. д. В других вариантах осуществления устройство, подлежащее зарядке, согласно изобретению, может представлять собой систему на кристалле, где батарея терминального устройства может принадлежать или не принадлежать системе на кристалле.
[107] Вышеуказанные варианты осуществления могут быть полностью или частично реализованы в программном обеспечении, аппаратном обеспечении, встроенном программном обеспечении или любой их комбинации. При реализации в программном обеспечении варианты осуществления могут полностью или частично принимать форму компьютерных программных продуктов. Компьютерный программный продукт содержит одну или более машинных команд. Когда компьютерные команды загружаются и выполняются на компьютере, процедуры или функции вариантов осуществления изобретения могут быть полностью или частично реализованы. Компьютер может представлять сбой компьютер общего назначения, компьютер специального назначения, компьютерную сеть или другие программируемые устройства. Машинные команды можно хранить в машиночитаемом носителе данных или передавать с одного машиночитаемого носителя данных на другой машиночитаемый носитель данных. Например, компьютерные команды можно передавать с одного веб-сайта, компьютера, сервера или центра обработки данных на другой веб-сайт, компьютер, сервер или центр обработки данных проводным способом (таким как коаксиальный кабель, оптоволокно, цифровая абонентская линия (DSL)) или беспроводным способом (таким как инфракрасный, беспроводной, микроволновый или тому подобное). Машиночитаемый носитель данных может представлять собой любой пригодный для использования носитель с возможностью доступа к компьютеру, или устройство хранения (такое как сервер, центр обработки данных и т. п.), которое содержит один или более пригодных для использования встроенных носителей. Используемый носитель может представлять собой магнитный носитель (такой как гибкий диск, жесткий диск или магнитная лента), оптический носитель (такой как цифровой видеодиск (DVD)) или полупроводниковый носитель (такой как твердотельный диск (SSD)) и т. д.
[108] Следует понимать, что системы, устройства и способы, описанные в вариантах осуществления в данном документе, также могут быть реализованы другим образом. Например, вышеприведенные варианты осуществления устройства являются только иллюстративными, к примеру, разделение блоков является разделением только логических функций, и на практике могут существовать другие способы разделения, например, несколько блоков или компонентов могут быть объединены или могут быть интегрированы в другую систему, или могут быть проигнорированы или не включены некоторые признаки. В других отношениях показанные или описанные соединение, или прямое соединение, или коммуникационное соединение могут представлять собой косвенное соединение или коммуникационное соединение посредством некоторого интерфейса, устройства или блока и могут быть электрическими, механическими или иными.
[109] Изображенные отдельные блоки могут быть или не быть физически разделены. Компоненты или части, отображенные в качестве блоков, могут быть или не быть физическими блоками, и могут находиться в одном месте или могут быть распределены по нескольким сетевым блокам. Некоторые или все блоки могут быть выборочно использованы в соответствии с практическими потребностями для достижения требуемых целей настоящего изобретения.
[110] Кроме того, различные функциональные блоки, описанные в вариантах осуществления в данном документе, могут быть интегрированы в один блок обработки или могут присутствовать в виде ряда физически отдельных блоков, и два или более блоков могут быть интегрированы в один.
Хотя настоящее изобретение было описано в связи с определенными вариантами осуществления, следует понимать, что настоящее изобретение не должно ограничиваться описанными вариантами осуществления, а, напротив, должно быть предназначено для охвата различных модификаций и эквивалентных решений, включенных в объем прилагаемой формулы изобретения, объем которой подлежит самому широкому толкованию, чтобы охватить все такие модификации и эквивалентные структуры, которые разрешены законодательством.
1. Способ зарядки, включающий:
выполнение зарядки батареи при постоянном значении тока, при этом зарядка батареи при постоянном значении тока включает множество этапов зарядки, причем
каждый из множества этапов зарядки соответствует току зарядки, и для каждых двух смежных этапов зарядки ток зарядки, соответствующий более раннему этапу зарядки, больше тока зарядки, соответствующего более позднему этапу зарядки; и
на каждом из множества этапов зарядки на батарею подают ток зарядки, соответствующий этапу зарядки, до тех пор, пока напряжение на элементе батареи в батарее не достигнет целевого предельного напряжения зарядки при постоянном значении тока, при этом целевое предельное напряжение зарядки при постоянном значении тока больше, чем стандартное предельное напряжение зарядки при постоянном значении тока элемента батареи; и
зарядку батареи выполняют при постоянном значении напряжения до тех пор, пока ток зарядки элемента батареи в батарее не достигнет целевого предельного тока зарядки при постоянном значении напряжения, причем целевой предельный ток зарядки при постоянном значении напряжения больше, чем стандартный предельный ток зарядки при постоянном значении напряжения элемента батареи.
2. Способ зарядки по п. 1, отличающийся тем, что
батарея содержит множество элементов батареи, соединенных последовательно; и
при этом способ зарядки дополнительно включает:
отслеживание напряжения на элементе батареи во время зарядки при постоянном значении тока.
3. Способ зарядки по п. 1 или 2, отличающийся тем, что разность ΔV напряжения между целевым предельным напряжением зарядки при постоянном значении тока и стандартным предельным напряжением зарядки при постоянном значении тока удовлетворяет условию 0 <ΔV <0,2 В.
4. Способ зарядки по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что отношение N целевого предельного тока зарядки при постоянном значении напряжения к стандартному предельному току зарядки при постоянном значении напряжения удовлетворяет условию 1 <N <40.
5. Способ зарядки по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что целевой предельный ток зарядки при постоянном значении напряжения сконфигурирован так, чтобы мощность элемента батареи достигала емкости батареи элемента батареи после завершения зарядки при постоянном значении напряжения.
6. Способ зарядки по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что способ зарядки выполняют посредством устройства подачи питания, и выполнение зарядки батареи при постоянном значении тока включает:
во время зарядки при постоянном значении тока, осуществление связи посредством устройства подачи питания, с устройством, подлежащим зарядке, через интерфейс зарядки, и регулирование, в соответствии с информацией, возвращаемой устройством, подлежащим зарядке, выходного тока устройства подачи питания таким образом, чтобы выходной ток устройства подачи питания был равен току зарядки, соответствующему текущему этапу зарядки.
7. Способ зарядки по п. 6, отличающийся тем, что
способ зарядки дополнительно включает:
выпрямление входного переменного тока (AC) для вывода напряжения пульсирующего сигнала;
передачу посредством индуктивной связи напряжения пульсирующего сигнала с первичной обмотки трансформатора на вторичную обмотку трансформатора; и
генерирование выходного тока устройства подачи питания в соответствии с выходным напряжением трансформатора; и
регулирование, в соответствии с информацией, возвращаемой устройством, подлежащим зарядке, выходного тока устройства подачи питания таким образом, чтобы выходной ток устройства подачи питания был равен току зарядки, соответствующему текущему этапу зарядки, включающее:
регулирование, в соответствии с информацией, возвращаемой устройством, подлежащим зарядке, выходного тока устройства подачи питания таким образом, чтобы пиковое значение или среднее значение выходного тока устройства подачи питания было равно току зарядки, соответствующему текущему этапу зарядки.
8. Способ зарядки по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что способ зарядки выполняют посредством беспроводного передающего устройства, и выполнение зарядки батареи при постоянном значении тока включает:
во время зарядки при постоянном значении тока, осуществление беспроводной связи посредством беспроводного передающего устройства, с устройством, подлежащим зарядке, и регулирование, в соответствии с информацией, возвращаемой устройством, подлежащим зарядке, мощности передачи беспроводного передающего устройства таким образом, чтобы мощность передачи беспроводного передающего устройства была равна току зарядки, соответствующему текущему этапу зарядки.
9. Способ зарядки по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что
способ зарядки выполняют для устройства, подлежащего зарядке, и он дополнительно включает
преобразование с помощью беспроводной приемной схемы принятого сигнала беспроводной зарядки во входное напряжение линии зарядки между беспроводной приемной схемой и батареей; и
выполнение зарядки батареи при постоянном значении тока, включающее:
снижение с помощью понижающей схемы напряжения в линии зарядки и выполнение с помощью схемы управления зарядкой контроля постоянства тока для тока, подаваемого на батарею.
10. Способ зарядки по п. 9, отличающийся тем, что дополнительно включает:
осуществление беспроводной связи с беспроводным передающим устройством и подачу команды беспроводному передающему устройству для регулирования сигнала беспроводной зарядки в соответствии с разностью напряжения между входным напряжением схемы управления зарядкой и выходным напряжением схемы управления зарядкой, с целью снижения разности напряжений.
11. Зарядное устройство, содержащее:
схему подачи питания, выполненную с возможностью обеспечения зарядной мощности;
схему контроля зарядки, выполненную с возможностью:
выполнения зарядки батареи при постоянном значении тока в соответствии с зарядной мощностью, обеспечиваемой схемой подачи питания, при этом зарядка при постоянном значении тока включает множество этапов зарядки, причем каждый из множества этапов зарядки соответствует некоторому току зарядки, и для любых двух смежных этапов зарядки ток зарядки, соответствующий более раннему этапу зарядки, больше, чем ток зарядки, соответствующий более позднему этапу зарядки; на каждом из множества этапов зарядки на батарею подают ток зарядки, соответствующий этапу зарядки, до тех пор, пока напряжение на элементе батареи в батарее не достигнет целевого предельного напряжения зарядки при постоянном значении тока, при этом целевое предельное напряжение зарядки при постоянном значении тока больше, чем стандартное предельное напряжение зарядки при постоянном значении тока элемента батареи; и
выполнения зарядки батареи при постоянном значении напряжения в соответствии с зарядной мощностью, обеспечиваемой схемой подачи питания, до тех пор, пока ток зарядки элемента батареи в батарее не достигнет целевого предельного тока зарядки при постоянном значении напряжения, причем целевой предельный ток зарядки при постоянном значении напряжения больше, чем стандартный предельный ток зарядки при постоянном значении напряжения элемента батареи.
12. Зарядное устройство по п. 11, отличающееся тем, что
батарея содержит множество элементов, соединенных последовательно; и
схема контроля зарядки дополнительно выполнена с возможностью:
отслеживания напряжения на элементе батареи во время зарядки при постоянном значении тока.
13. Зарядное устройство по п. 11 или 12, отличающееся тем, что разность ΔV напряжения между целевым предельным напряжением зарядки при постоянном значении тока и стандартным предельным напряжением зарядки при постоянном значении тока удовлетворяет условию 0 <ΔV <0,2 В.
14. Зарядное устройство по любому из пп. 11-13, отличающееся тем, что отношение N целевого предельного тока зарядки при постоянном значении напряжения к стандартному предельному току зарядки при постоянном значении напряжения элемента батареи удовлетворяет условию 1 <N <40.
15. Зарядное устройство по любому из пп. 11-14, отличающееся тем, что целевой предельный ток зарядки при постоянном значении напряжения сконфигурирован так, чтобы мощность элемента батареи могла достигать емкости батареи элемента батареи после завершения зарядки при постоянном значении напряжения.
16. Зарядное устройство по любому из пп. 11-15, отличающееся тем, что
зарядное устройство представляет собой устройство подачи питания, соединенное с устройством, подлежащим зарядке, через интерфейс зарядки; и
схема контроля зарядки содержит схему управления связью и схему регулировки мощности, при этом схема управления связью выполнена с возможностью, во время зарядки при постоянном значении тока, осуществления связи с устройством, подлежащим зарядке, через интерфейс зарядки, и регулирования посредством схемы регулировки мощности выходного тока зарядного устройства в соответствии с информацией, возвращаемой устройством, подлежащим зарядке, таким образом, чтобы выходной ток зарядного устройства был равен току зарядки, соответствующему текущему этапу зарядки.
17. Зарядное устройство по п. 16, отличающееся тем, что
схема подачи питания содержит:
схему выпрямления, выполненную с возможностью выпрямления входного переменного тока (AC) для вывода напряжения пульсирующего сигнала;
блок переключения и трансформатор, выполненные с возможностью передачи посредством индуктивной связи напряжения пульсирующего сигнала с первичной обмотки трансформатора на вторичную обмотку трансформатора; и
вторичную схему, выполненную с возможностью генерирования выходного тока зарядного устройства в соответствии с выходным напряжением трансформатора; и
схема управления связью выполнена с возможностью:
регулирования, посредством схемы регулировки мощности, выходного тока зарядного устройства в соответствии с информацией, возвращаемой устройством, подлежащим зарядке, таким образом, чтобы пиковое значение или среднее значение выходного тока зарядного устройства было равно току зарядки, соответствующему текущему этапу зарядки.
18. Зарядное устройство по любому из пп. 11-15, отличающееся тем, что
зарядное устройство представляет собой беспроводное передающее устройство; и
зарядное устройство дополнительно содержит беспроводную передающую схему, и схема контроля зарядки выполнена с возможностью, во время зарядки при постоянном значении тока, осуществления беспроводной связи посредством беспроводного передающего устройства, с устройством, подлежащим зарядке, и регулирования, в соответствии с информацией, возвращаемой устройством, подлежащим зарядке, мощности передачи беспроводной передающей схемы таким образом, чтобы мощность передачи беспроводной передающей схемы была равна току зарядки, соответствующему текущему этапу зарядки.
19. Зарядное устройство по любому из пп. 11-15, отличающееся тем, что зарядное устройство представляет собой устройство, подлежащее зарядке, при этом схема подачи питания содержит беспроводную приемную схему, при этом схема контроля зарядки содержит схему управления зарядкой, и зарядное устройство дополнительно содержит понижающую схему;
беспроводная приемная схема выполнена с возможностью преобразования принятого сигнала беспроводной зарядки во входное напряжение линии зарядки между беспроводной приемной схемой и батареей;
понижающая схема выполнена с возможностью снижения напряжения в линии зарядки; и
схема управления зарядкой выполнена с возможностью выполнения контроля постоянства тока для тока, подаваемого на батарею.
20. Зарядное устройство по п. 19, отличающееся тем, что дополнительно содержит:
схему управления связью, выполненную с возможностью осуществления беспроводной связи с беспроводным передающим устройством и подачи команды беспроводному передающему устройству для регулирования сигнала беспроводной зарядки в соответствии с разностью напряжения между входным напряжением схемы управления зарядкой и выходным напряжением схемы управления зарядкой, с целью снижения разности напряжений.
