用于在升高的温度下对电池进行充电的方法和设备的利记博彩app

专利名称：用于在升高的温度下对电池进行充电的方法和设备的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种用于在升高的温度下对电池进行充电的方法和设备。本发明更具体地涉及一种对移动设备的Li-Ion(锂离子)电池 进行充电的方法。本发明涉及对移动电话内的电池进行充电。本发 明更具体地涉及对于能够进行视频呼叫的移动通信设备内电池的充 电方法。
背景技术：
标准的Li-Ion充电器通常在电池变得太热时停止对其充电。目 前，已知的是使用温度传感器在高于一个特定电池温度时中断现代 存储器手机的充电过程，以防止要充电的电池受到损坏。例如，当 电池的温度超过60°C (摄氏度)，可停止充电过程，以防止由于部 分过热以及蒸发的电解液或者由于电池单元的其中至少 一 个组件的 热学引入的化学反应所引起的电池损坏。到目前为止，仅在特定使 用情况下到达高温时，例如，将移动电话留在灼热汽车的仪表板上， 与香烟打火机充电器相连时，充电过程的这种中断是可应用的。因此，希望甚至能够在高温情况下对电池进行充电。尤其是在视 频呼叫期间，电话可到达标准充电方法将中断电池充电过程的高温。 希望避免这种充电中断，这是因为，在最需要进行充电时，例如， 正在执行能量和资源高消耗的程序的时间期间，不能够对电池进行 充电是非常不实际的。发明内容本发明提供一种方法和设备，使得，即使在高温情况下也能够对 移动设备的电池进行充电，高温情况可发生在高功率应用运行于移
动终端上的时候。通常，对Li-Ion电池进行充电直至到达4.2V的电 池电压。但是，如果Li-Ion电池温度高于60。C, 4.2V的充电电压将 损坏Li-Ion电池。具有电子元件的小型现代电话的问题在于，在进 行一般使用期间，例如，在视频呼叫期间，内部温度可提升到高于 60。C的水平。这样，不可能以通常的操作对电池进行充电而不损坏 该电池。因此，移动设备可能在视频呼叫期间用完电源(电池)， 即使是插上充电器。与低电池电压和高温相比，高电池电压和高温 将更快地降低电池性能。依照本发明的第一方面，提供一种方法，用于在升高的温度下对 电池进行充电。该方法包括确定要进行充电的至少 一个电池单元的 温度，以及依照所述确定温度，将施加到所述电池的充电电压限制 于一个最大充电电压。将充电电压施加于电池的步骤并未明确说明， 但是，显然可以看出，对电池进行充电以及限制充电电压(从而限 制充电电流)的方法需要向电池提供充电电流。本方法与热控充电中断不同，这是因为，在热控充电中断中，不 存在可能在充电过程的中断(切断电压->未充电-〉没有充电电压控制 并且没有充电电压限制)期间进行控制的所施加/所限制的充电电压。本方法需要了解施加于电池端子的电压，以及电池的温度。例如， 可能在电池端子测量电池的电压以及电池的温度，以将电池充电电 压限制于最大充电电压和/或相应地限制充电电流。应当注意到，术 语"充电电压"只是定义用于非零的充电电压(也就是，充电电压 可能不会限制为"零电压")。还可注意到，最大充电电压也定义 为非零。应当注意到，除了充电电压限制之外，可控制充电电压(或者充 电电流)，以获得流经电池对电池进行充电的恒定电流(只要不超 过最大充电电压)。例如，可由反馈系统控制充电电压或者充电电 流，以获得等于期望参考值的特定电流。应当注意到，本发明并未 限制于"电压控制充电过程"，并且并不旨在只是被理解为恒定充 电电压控制的方面。本发明还包括通过控制充电电流(或者充电电
压)获得的恒定电流充电过程，使得获得恒定的充电电压。本发明 提供依赖于至少一个电池单元温度的充电电压上限。本发明可应用 于恒定电压充电过程或者恒定电流充电过程。在恒定电流充电过程 的情况下，实际的充电电压可选择为等于或者低于(但是不高于) 最大充电电压(即使这个电压可能未到达所希望的"低温"充电电 流)。在恒定电流充电器的情况下，尤其是在几乎完全充电电池的 情况下，充电电流附加地由一个特定温度(范围)的最大充电电压 进行限制。也就是，对于低内部电池电压或者低电池温度来说，充 电过程是由恒定的充电电流确定的。在高电池单元温度和高内部电 池电压的情况下(也就是，几乎完全充电的电池单元)，充电电流 由可施加的最大充电电压进行限制。在这种情况下，用于高温的最 大充电电流由最大充电电压、电池(单元)内部电压和电;也单元的 内部阻抗进行确定。在对于低温的恒定电流充电过程的情况下，可 认为本发明在电池的温度(以及电池的内部充电电流)超过预先确 定的限制时提供从恒定电流充电过程到恒定电压充电过程的转换。可分别地并且独立地对电池的多个电池单元中的一个、两个或多 个进行考察(以及充电)。但是，只要在充电过程期间至少测量一 个电池单元的温度，这就应当属于这个实施方式的范围内。例如， 考虑测量具有最小热扩展能力的电池单元的温度。在本发明的一个示例性实施方式中，依照将所述最大充电电压 (从而，将最大充电电流)与所确定温度相关联的函数，将施加于 电池的所述充电电压限制于最大充电电压。这个实施方式可用于实 现当前电池温度和当前所选(最大)电池充电电压/电流之间的软转 换或者软关联。这个实施方式能够实现使用例如连续函数，以依照 当前或者连续确定的电池(单元)温度限制充电电压/电流。这个实 施方式涉及在升高的温度下的闭环控制充电过程。在本发明的另 一 个示例性实施方式中，所述将施加于电池的所述 充电电压限制于最大充电电压包括，在低于第 一 阈值温度的温度处， 将施加于电池的充电电压限制于第一最大充电电压，以及在高于所
述第 一 阈值温度的温度处，将施加于电池的充电电压限制于第二最 大充电电压，其中所述第二最大充电电压低于所述第一最大充电电 压。这个实施方式涉及使用可最大地施加于电池的充电电压阶跃函 数的充电特性。高于特定温度，在充电过程期间可施加的最大充电 电压降低为较低电压，以防止电池损坏。通过测量(电池电压和)电池温度，可能在高于例如60。C (摄氏度)的温度处对Li-Ion电池 进行充电，只要最大施加于电池的绝对充电电压低于3.8V。对于 Li-Ion电池的第一阈值应当设置为60°C (摄氏度)。这表示，在这 个60。C温度阈值之下Li-Ion电池的最大充电电压可以设置为4.2V, 而在这个60。C温度阈值之上Li-Ion电池的最大充电电压可以^殳置为 3.8V。应当注意到，其它(未来的)电池单元(具有其它化学组件) 可需要其他(更高或者更低)的阈值温度以及其它最大充电电压。在本发明的另一个示例性实施方式中，所述将施加于所述电池的 所述充电电压限制于最大充电电压包括在高于所述第一阈值温度 和低于第二阈值温度的温度处，将施加于所述电池的所述电压限制于所述第二最大充电电压，其中所述第二阈值温度高于所述第一阈 值温度，以及高于所述第二阈值温度时不将充电电压施加于所述电 池。这个实施方式涉及一种实现方式，其中高于所选的电池温度限 制时，(连续函数或者)阶跃函数结合有电压切断。这个选项可用 于防止在高于第二阈值温度的温度时的电池损坏，在高于第二阈值 温度的温度时，甚至对升高的温度降低最大充电电压，也可能对电 池造成损坏。通过测量电池的温度，例如，可能在例如60°C和70°C之间的 温度范围内对锂(例如，Li-Ion)电池进行充电。在低于60°C的温 度处，最大可施加于Li-Ion电池的电压，也就是最大充电电压限制 于4.2V。在60。C和70。C之间的温度范围内，充电电压可限制于例 如3.8V的绝对最大充电电压。高于70。C,可能必须完全中断Li-Ion 电池的充电过禾呈。已经发现可以在60°C-70°C的范围内将Li-Ion电池充电至最大充
电电压3.8V。例如，这允许使用这种电池供电的移动电话如所指定 地在这个温度范围内进行工作。例如，如果用户进行视频呼叫，并 且将电话插入到充电器中以继续进行呼叫，甚至当功率电能要用完 时，也可能对电池进行充电，即使视频呼叫的栽荷将电话和电池的 温度升高到一个临界温度限制。在本发明的另一个示例性实施方式中，该方法进一步包括检测与 外部功率源的连接。当检测到与外部功率源的连接时，充电方法可 从检测与外部功率源(也就是，充电器)的所述连接开始。在本发明的另一个示例性实施方式中，该方法进一步包括确定所 述至少一个电池单元的电子参数，以及依照所述确定的电子参数， 将施加于所述电池的充电电压限制于最大充电电压。电子参数的确定可包括充电过程期间(至少一个电池单元的)内 部阻抗的确定、(至少一个电池单元的)内部电压的确定、(至少 一个电池单元的)电流功率消耗/能量沉积的确定，或者例如(至少 一个电池单元的)的所定义力文电电流或者作为例如积分充电电流的 (至少一个电池单元的)的电容量。使用这些附加的测量值，可提供最佳(最快、最安全或者到达最 高充电条件)的充电过程。在本发明方法的另 一个示例性实施方式中，进一步包括依照所述 确定的温度控制施加于所述电池的充电电压(低于所述最大充电电 压)，以获得恒定的充电电流。也考虑依照所述确定的电子参数控 制施加于所述电池的充电电压(低于所述最大充电电压)，以获得 恒定的充电电流。考虑在各个设备中提供恒定电流充电控制器，其 可与各个充电电压限制器相连(以对充电电压限制器和恒定电流充电的特性加以合并)。这个实施方式涉及一种使用恒定电流充电的 应用，这可能对于特定的电池充电应用是有好处的。应当注意到， 也考虑使用充电电压限制器实现恒定电压充电器。在本发明的另一个示例性实施方式中，该方法在移动终端设备上 执行。在本发明的这个实施方式中，充电电子部分位于移动终端设
备内部。这个实施方式提供以下优势，可使用任何可兼容的充电器 设备对移动设备的电池进行充电，例如，已知可能使用任何诺基亚 蜂窝电话充电器对(几乎)任何诺基亚蜂窝电话进行充电，而不会 损坏设备的电池。使用这个概念，另一个优势在于，几乎不可能通 过使用"错误"的充电器设备而损坏电池。
在本发明的另一个示例性实施方式中，该方法在移动电话上执 行。在移动和/或蜂窝电话对于电池电源平均工作时间、重量和用户 友好程度以及可靠性和直观操作性的要求仍然不断增加时这尤其有 用。因此，尤其在移动电话的领域中，希望与充电器相连的电话真 正地在任何情况下对电池进行充电。否则，用户可能认为是受到损 坏或者有瑕疵的产品，并且可能认为他花钱买了破损或者受到损坏 的移动电话或者移动电话充电器。
在本发明的另一个示例性实施方式中，该方法在移动终端设备的 电池上执行。这个实施方式表示具有内建充电器逻辑或者充电器控 制器或者充电电压限制器的电池。这个实施方式对于在没有工作中 损坏电池的危险的情况下改进具有高级电池的移动电话尤其有用。
在本发明的另一个示例性实施方式中，该方法在移动终端设备的 电池充电器上执行。这个实施方式表示智能电池的一个对应部分， 即自动地确定电池温度以及据此将可施加于电池的充电电压限制于 最大充电电压(或者充电电流)的充电器。对于这个实施方式，可 能需要实现与所述充电器设备相连的电池温度传感器。
依照本发明的另一方面，提供一种软件工具，其包括程序代码装 置，当所述程序产品运行于计算机或者网络设备上时，该代码装置 用于实现前述描述的方法。
依照本发明的另 一 方面，提供一种用于实现前述描述的方法的可 从服务器下载的计算机程序产品，其包括程序代码装置，当所述程 序运行于计算机或者网络设备上时，该代码装置用于实现前述方法 的所有步骤。
依照本发明的另一方面，提供一种计算机程序产品，其包括存储
在计算机可读介质上的程序代码装置，当所述程序产品运行于计算 机或者网络设备上时，该程序代码装置用于实现前述描述的方法。依照本发明的另一方面，提供一种计算机数据信号。该计算机数 据信号在载波中实现，代表当所述计算机程序运行于计算机或者网 络设备上时使计算机实现包含在前述描述中的方法步骤的程序。优选地，所述计算机程序和计算机程序产品分布在不同的部分和 设备中。计算机程序和计算机产品设备运行于设备、充电器和/或电 池的不同设备中。因此，计算机程序和计算机程序设备必须在功能 和源代码上有所不同。例如，考虑在充电器或者设备中实现恒定电 流充电元件，以及在电池(或者设备)中实现充电电压限制器。依照本发明的另一方面，提供一种模块，用于在升高的温度下对 电池进行充电。该模块包括电池端子、功率端子、传感器端子和电 压限制器。提供所述电池端子，用于将所述模块与要在升高的温度 下进行充电的电池相连。提供所述功率端子，用于将所述模块与功率源，例如，充电器、扩展鸡(docking station)或者功率网络相连。提供传感器端子，用于将所述模块连接到与要进行充电的电池相连或者处于其附近的温度传感器。电压限制器或者选择器与所述电池端子、所述功率端子和所述传感器端子相连。电压限制器或者选择器被配置为依照在所述传感器端子接收的温度传感器信号将施加于所述电池端子的充电电压限制于最大电池充电电压，其中，所述温度传感器信号表示所连电池的至少一个电池单元的温度。在一个非常简单的示例性实施方式中，本发明可实现为例如与至少一个电池单元有热学接触(表示与热学传感器的连接)的双金属片开关，并且将电池端子与两个不同电压(或者电流)源的其中一个相连，每个电压(或者电流)源限制于从与功率端子相连的功率源提供的最大充电电压。还考虑利用用于控制例如电压控制转换器的NTC (负温度系数)或者PTC (正温度系数)实现这种模块，使得将施加于电池的充电电压限制或者降低为等于或者低于最大充电电压，最大充电电压在出现较高的电池温度时较低。
但是，也可能将这个模块实现为可连接在电池和功率源之间的控 制器(可能实现为具有相应软件的小型计算机)，其对充电电流函 数使用复温度，从而为每个电池温度提供最佳的可能最大充电电压。在本发明的一个示例性实施方式中，所述电压限制器被配置为依 照将所述最大充电电压与所接收温度传感器信号相关联的函数，将 所述充电电压限制于最大充电电压。在上述的示例性实现方式例子 中，双金属片可提供阶跃函数，而最大充电电压和所确定电池(单 元)温度之间的关系可任意选择。将所述最大充电电压和所确定电 池温度相关联的函数可由机械或者电子电路或者由软件方式实现。在另 一 个示例性实施方式中，所述模块进 一 步包括温度传感器。 这个实施方式可用于将模块实现为自包含组件，其可集成到移动设 备或者移动设备的电池中。在本发明的另一个示例性实施方式中，所述电压限制器被配置为 在低于第 一 阈值温度的温度处将施加于电池的充电电流限制于第一 最大充电电压，以及在高于所述第 一 阈值温度的温度处将施加于电 池的充电电压限制于第二最大充电电压，其中所述第二最大充电电 压低于所述第一最大充电电压。这个实施方式可保证电池的内部阻抗连同充电电流不会增加电池的温度(尤其是在Li-Ion或者锂聚合 体电池的情况下)。在本发明的另一个示例实施方式中，所述电压限制器被配置为在 高于所述第一阈值温度和低于第二阈值温度的温度处将施加于所述 电池的所述充电电压限制于第二充电电压，其中所述第二阈值温度 高于所述第一阈值温度，并且所述电压限制器被进一步配置为在高 于所述第二阈值温度时不对所述电池施加充电电压。这个实施方式 表示最大充电电压(或者电流)的(至少)两阶跃函数，如果超过 所选的电池温度上限(临界值)则进行切断。在本发明的另一个示例性实施方式中，所述电压限制器被配置为 检测与外部功率源的连接，所述外部功率源与所述功率端子相连。 通过这个特性，模块能够在其已经确定功率供应(例如，充电器)
已经与模块相连后开始基于温度的充电过程。这个实施方式用于具 有内建电池充电电路的设备或者电池充电器设备自身。在本发明的另一个示例性实施方式中，所述电压限制器被配置为 检测与(要充电的)电池的连接，所述电池与所述电池端子相连。 这个实施方式用于内建于终端设备的充电模块，不同的电池单元可与该终端设备相连。这个实施方式用于能够使用例如Li-Ion电池单 元而不具备集成在电池中的充电设备的设备。在本发明的另 一 个附加示例性实施方式中，所述电压限制器被配 置为检测与温度传感器的连接，所述温度传感器与所述温度传感器 端子相连。这个实施方式可实现在充电器或者其中使用具有内部温 度传感器的电池的移动电子设备中。这个实施方式还可用于指示特 定类型的电池，例如不具有^f壬何温度传感器的传统电池以及例如具 有内部热学传感器的Li-Ion电池。在本发明的另 一 个示例性实施方式中，模块的所述电压限制器被 配置为确定所述电池的至少一个电池单元的电子参数，以及所述电 压限制器被进一步配置为依照所述确定的电子参数，将施加于所述 电池的充电电压限制于最大充电电压。电压限制器被配置为确定电池(单元)的电子参数，例如，通过 估计电池的电子和充电参数的方式。这些参数可包括实际施加于电 池单元的充电电压、充电电流，并且还可包括充电过程期间或者在 定义的(至少一个电池单元的)；改电电流或者作为积分充电电流的 (至少一个电池单元的)电容量处的，(至少一个电池单元的)内 部阻抗、(至少一个电池单元的)内部电压、(至少一个电池单元 的)的电流功率消耗/能量沉积。通过这些附加的测量值，可能提供最佳(最快、最安全或者达到 最高充电条件)的充电过程。依照本发明的另一方面，提供一种移动终端设备，用于在升高的 温度下对所述移动终端设备的电池进行充电。移动终端设备包括所 述移动终端设备的电池、功率端子、与所述至少一个电池单元中的
至少一个进行热学接触的(至少一个)温度传感器以及电压限制器。 所述移动终端设备的电池具有至少一个电池单元。提供了功率端子， 用于将所述移动终端设备与外部功率源(例如，所述移动终端设备 的充电器或者扩展鸡)相连。温度传感器与所述至少一个电池单元 中的至少一个进行热学接触，以能够确定所述至少一个电池单元中 的至少 一个的温度。还考虑对于每个电池使用独立的温度传感器。 温度传感器与(至少一个所述)电池单元相连，或者在其附近。电 压限制器与所述电池、所述功率端子以及所述温度传感器相连，用 于依照从所述(至少一个)温度传感器接收的温度传感器信号，将 施加于所述电池的电池充电电压限制于最大电池充电电压，其中所 述温度传感器信号表示所连接的至少一个电池单元的温度。在本发明的 一 个示例性实施方式中，移动终端设备的电压限制器 被配置为依照将所述最大充电电压与所接收的温度传感器信号相关 联的函数，将施加于所述电池的充电电压限制于所述最大充电电压。 可通过机械、电力、电子或者甚至软件实现方式获得这个将可施加 于电池的所述最大充电电压与所接收的温度传感器信号相关联的函 数。例如，可能使用自复位温度保险丝连同电压分压器，以将可施 加于电池的最大充电电压从特定的阈值温度进行降低。在这种硬件 实现方式中，传感器部件位于温度保险丝中，限制器部件部分地实 现在例如电压分压器中，并且部分地实现在温度保险丝中。还考虑 使用提供不同最大充电电压的功率源，使得可实现本发明，而无需 生成附加热量的电压分压器。还可能使用开关电源，以降低电压限 制器产生的热量，同时将可施加于电池的最大充电电压从最大低温 充电电压降低为最大升高温度的充电电压。在本发明的另一个示例性实施方式中，所述电压限制器被配置为 在低于第 一 阈值温度的温度处将施加于电池的充电电压限制于第一 最大充电电压，以及在高于所述第 一 阈值温度的温度处将施加于电 池的充电电压限制于第二最大充电电压，其中所述第二最大充电电 压小于所述第一最大充电电压。如果电池单元的温度升高至高于一
个特定的限制(阈值温度)，则降低可施加于电池的最大充电电压， 以防止电池(单元)的更高温度，该更高温度可能造成对电池(单 元)的损坏。可注意到，考虑使用多个温度传感器(例如，每个电 池单元至少一个)连同仅单个电压限制设备，使得可施加于电池的 最大充电电压可在其中一个达到临界温度(也就是，阈值温度)的 电池单元中降低。通过这种实施方式，可以基本上相似地对电池单 元进行充电，使得每个电池单元的充电条件可能是相似的。通过这 种多单元的电池，可能防止在多单元的电池中的反向充电电池单元。可能使用温度传感器(例如，在移动电话的专用集成电路(AISC ) 中)，以确定电池(单元)的温度。还考虑在电话ASIC (和软件算 法)中使用A-D转换器，以确定电池电压和温度。可能使用运行于 主计算单元上的控制充电开关的软件实现本发明，使得即使在60。C之上(但是低于70。C)的温度，仍然可继续Li-Ion电池的充电，只 要电池电压低于3.8V。可注意到，对于锂电池，尤其是对于Li-Ion 电池，电压值的单位是"每电池单元的电压，，。在本发明的另 一 个示例性实施方式中，所述移动终端设备是移动 电话。移动电话和相似的通信设备具有对于处理功率的更高要求， 因此，需要具有增强功能和性能的电池。尤其是，当使用移动电子 设备时，希望使用高性能电池，例如，Li-Ion和锂聚合体电池，这些 电池在高于55。C的温度范围上使用普通最大充电电压或者充电电流 进行充电时，或者工作于高于60°C的温度范围内时，容易受到损坏。在本发明的另 一 个示例性实施方式中，所述移动终端设备是移动 设备的电池。这个实施方式涉及具有内建电池的"移动电源终端"， 也就是，具有内部电池和内建充电电压限制器或者充电温度限制器 的功率端子。这个实施方式对于容易受到错误(最大)充电电压/电 流和状态(也就是，深度放电)、工作电流以及工作温度以及甚至 存储温度损坏的Li-Ion和锂聚合体电池尤其有用。在所述移动终端设备的另一个示例性实施方式中，所述电压限制 器被配置为检测与温度传感器的连接，所述温度传感器与所述温度
传感器端子相连。电压限制器可通过在功率端子处提供的专用开关 接触或者功率端子的电压测量来检测外部功率源。在本发明的另 一 个示例实施方式中，移动终端设备的电压限制器 被配置为确定所述电池中的至少一个电池单元的电子参数，以及电 压限制器进一步配置为依照所述确定的电子参数，将施加于电池(端 子)的充电电压限制于最大充电电压。电子参数的确定可明确地包括充电过程期间或者在(至少一个电 池单元的)所定义的》文电电流或者作为积分的充电电流的(至少一 个电池单元的)电容量处，(至少一个电池单元的)内部阻抗的确 定、(至少一个电池单元的)确定、(至少一个电池单元的)电流 功率消耗/能量沉积的确定。使用这些附加的测量值，可能提供最佳(最快、最安全或者到达 最高充电条件)的充电过程。


在下面，将通过参考附图详细描述本发明，其中图1表示作为温度函数的最大充电电压的现有充电特性；图2表示依照作为温度函数的最大充电电压的本发明的充电特性；图3表示本发明方法的流程图；图4表示本发明方法的另一个实施方式的另一个流程图；图5是依照本发明的充电模块的一个示例；图6是能够实现本发明充电过程的移动终端设备的 一 个示例。
具体实施方式
在以下详细描述中，相同的组件具有给定的相同参考标号，无说明本发明，附图不必按照比例绘制，而且特定的特性可以示意性 的方式进行表示。
图1表示作为温度函数的Li-Ion电池的最大充电电压的现有充 电特性。可以从图中看出，在0。C和60。C之间的温度范围内，将 4.2V的恒定最大充电电压施加于Li-Ion电池。高于60。C温度时，中 断Li-Ion电池的充电过禾呈，不再对要进4亍充电的电池施加电压。图2表示依照作为温度函数的最大充电电压的本发明的充电特 性。(应当注意到，附图表示对于充电电压的上限而不是实际上施 加的充电电压(或者得自恒定电流充电的充电电压)。)还可注意 到，图2用于Li-Ion电池，并且温度限制/阈值和最大充电电压限制 对于Li-Ion电池单元是特定的。可以从图中看出，在0。C和60。C之 间的温度范围内，将4.2V的恒定最大充电电压施加于Li-Ion电池(单 元)。在高于60。C低于70。C的温度，将最大充电电压降低为3.8V。 在高于70。C的温度，中断充电过程，不再对要充电的电池施加任何 电压。应当注意到，其它(未来的)电池单元(具有其他化学成分) 可需要其他(更高或者更低)的阈值温度以及其他最大充电电压。图3表示本发明方法的流程图。用于在升高的温度下对电池进 行充电的方法开始于确定要充电的电池的至少一个电池单元的温 度，以及继续依照所述确定的温度将施加于电池的充电电压限制于 最大充电电压。例如，考虑在每个Li-Ion电池单元处，如果这个电池单元的温 度低于58。C至62。C，将可施加于Li-Ion电池的充电电压限制于 4.2V。在58。C和62。C之间和68。C至72。C之间的温度范围内，将 可施加的最大充电电压限制于3.8V。如果电池单元的温度超过68°C 和72。C之间的阈值温度，则可停止充电过程，以防止电池单元的损 坏。应当注意到，本发明也可应用于其它(未来的)电池单元，这 些电池单元利用了使用其他(更高或者更低)的阈值温度以及其他 最大充电电压限制的化学成分的另一种组合。图4表示本发明方法的另一个实施方式的另一个流程图。图4 的流程图通过确定电池的内部阻抗、电池的充电条件或者电池(单 元)的当前内部电压等附加电子电池参数，对图3的流程图进行扩
展。本发明的这个实施方式一方面可用于通过在60。C和70。C之间 温度范围内的温度依赖性扩展已知的充电过程，以在高温条件下对 Li-Ion电池进行充电操作。本发明的这个实施方式另一方面可用于实 现充电过程，其可在60。C和70。C之间的温度范围内进行充电过程， 其中，最大充电电压还依赖于进行充电的Li-Ion电池单元的电子参 数。图5是依照本发明的充电模块的一个示例。在这个实施方式中， 充电模块具有与功率源(功率端子)相连、与电池(电池端子)相 连以及与温度传感器(温度传感器端子)相连的端子。由于本发明 的主要部分位于本发明的方法内，存在可能不同的充电模块实现方 式。在一个简单的实施方式中，Li-Ion电池单元的充电模块具有两个 不同的最大充电电压，例如3.8V和4.2V。Li-Ion电池单元的充电模块与温度传感器相连，例如，双金属开 关，在高于60°C的温度上断开连接。Li-Ion电池单元/电池的充电模块可直接将限制于最大电压或者 3.8V的功率端子与电池端子相连(通过二极管)，使得，总是可能 将达到最大充电电压3.8V的充电电压施加于Li-Ion电池(单元)。双金属开关(如传感器)可与在限制于4.2V最大充电电压的功 率端子和Li-Ion电池端子之间连接成环的传感器端子相连，使得开 关/传感器的开路可中断温度传感器端子。如果电池单元的温度低于 60°C,则将限制于4.2V最大电压的充电电压(电流)施加于Li-Ion 电池。在这种情况下，3.8V电源线中的二极管用于防止从最大4.2V 到最大3.8V功率源终端的任何电流。如果Li-Ion电池单元的温度高 于60。C,则双金属开关中断到电池(单元)的最大4.2V连接，并且 使用来自3.8V功率端子的限制于下降的3.8V的最大充电电压对 Li-Ion电池单元进行充电。图6是能够实现本发明充电过程的移动终端设备的一个示例。 所述的移动设备实现为具有显示器、小键盘、扬声器、麦克风(mic)、 电池、RF功率端子(连接电池充电器)以及主计算单元(MCU)的 移动或者蜂窝电话，以实现必需的所有电话功能。在所述的移动设备中，显示器、小键盘、扬声器、麦克风(mic)、电池、功率端子 以及RF级都与主计算单元相连，以实现所有电话功能。在所述的实施方式中，移动电话具有与电池(单元)热学相连 以及与MCU电子相连的温度传感器。例如，可能使用内置温度传感 器(例如，在移动电话MCU的专用集成电路(ASIC)),以确定 电池(单元)的温度。也考虑在电话ASIC (和软件算法)中使用 A-D转换器，以确定电池电压和温度。可能使用运行于主计算单元 (MCU)上的控制充电开关的软件实现本发明，使得即使在高于 60°C (但是低于70。C)的温度上充电还可以继续进行，只要Li-Ion 电池电压〗氐于例如3.8V。通过本发明，可能对于充电电池使用更少的热量限制。这允许 诸如电话等设备更小型和/或在相同用户使用的情况下具有更高性能 的硬件。与高温下高电池电压相比，高温下降低的电池电压将减慢 电池损坏。本申请包含通过示例对本发明各实现方式和实施方式的描述。 本领域中熟练的技术人员将了解到，本发明并未限于上述的实施方 式细节，在不偏离本发明特性的前提下，本发明还可以实现为另一 种方式。上述实施方式应当被认为是说明性的，而不会特别限制于 锂尤其是对于Li-Ion电池的电压和温度给定值。应当注意到，其它 (未来的)电池单元(具有其他化学成分)可需要其他(更高或者 更低)的阈值温度以及其他最大充电电压。从而，实现和使用本发 明的可能性只是由所附权利要求书进行限制。因此，实现本发明的 多个选项由权利要求书确定，包括等效的实现方式，也属于本发明 的范围。
权利要求
1.一种用于在升高的温度下对电池进行充电的方法，包括确定要进行充电的电池的至少一个电池单元的温度，以及依照所述确定的温度，将施加于所述电池的充电电压限制于最大充电电压。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中依照将所述最大充电电压 与所确定的温度相关联的函数，来控制所述最大充电电压。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中所述限制所述最大充电电 压包括在低于第一阈值温度的温度处，将施加于所述电池的该充电电压 限制于第一最大充电电压，以及在高于所述第 一 阈值温度的温度处，将施加于所述电池的该充电 电压限制于第二最大充电电压，其中所述第二最大充电电压低于所述第一最大充电电压。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中所述限制所述最大充电电 压包括在高于所述第一阈值温度和低于所述第二阈值温度的温度处，将 施加于所述电池的该充电电压限制于所述第二最大充电电压，其中 所述第二阈值温度高于所述第一阈值温度，以及高于所述第二阈值温度时不将充电电压施加于所述电池。
5. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括检测与外部功率源 的连接。
6. 根据权利要求5所述的方法，进一步包括 确定所述电池的至少一个电池单元的电子参数，以及 依照所述确定的电子参数，将施加于所述电池的该充电电压限制于最大充电电压。
7. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括依照所述确定的温 度控制该充电电压以获得恒定充电电流。
8. 根据权利要求1所述的方法，其中该方法在移动终端设备上 执行。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中该方法在移动终端设备的 电池上执行。
10. 根据权利要求8所述的方法，其中该方法在移动终端设备的电池充电器上执行。
11. 一种计算机程序产品，用于执行能够用于在升高的温度下对电池进行充电的方法，该计算机程序产品包括程序代码段，当所述 程序运行于电池、控制器、基于处理器的设备、移动电话等移动终 端设备或者移动终端设备的充电器上时，该程序代码段用于实现权 利要求1所述的方法。
12. —种计算机程序产品，用于执行能够用于在升高的温度下对 电池进行充电的方法，该计算机程序产品包括程序代码段，当所述 程序运行于电池、控制器、基于处理器的设备、移动电话等移动终 端设备或者移动终端设备的充电器上时，该程序代码段用于实现权 利要求1所述的方法。
13. —种用于在升高的温度下对电池进行充电的模块，包括 电池端子，用于将所述模块与要充电的电池相连， 功率端子，用于将所述模块与功率源相连， 传感器端子，用于连接温度传感器，以及电压限制器，与所述电池端子、所述功率端子和所述传感器端子 相连，用于依照所述传感器端子所接收到的温度传感器信号，将施 加于所述电池端子的电池充电电压限制于最大充电电压，其中所述温度传感器信号表示所连接电池的至少一个电池单元 的温度。
14. 根据权利要求13所述的模块，其中所述电压限制器被配置 为依照将所述最大充电电压与所接收到的温度传感器信号相关联的 函数，将该充电电压限制于所述最大充电电压。
15. 根据权利要求13所述的模块，其中所述电压限制器被配置 为在低于第一阈值温度的温度处，将施加于所述电池的充电电压限 制于第一最大充电电压，以及在高于所述第 一阈值温度的温度处，将施加于所述电池的充电电 压限制于第二最大充电电压，其中所述第二最大充电电压低于所述第一最大充电电压。
16. 根据权利要求14所述的模块，其中所述电压限制器被配置 为在高于所述第一阈值温度和低于第二阈值温度的温度处，将施 加于所述电池的所述充电电压限制于所述第二最大充电电压，其中 所述第二阈值温度高于所述第一阈值温度，以及高于所述第二阈值温度时不将充电电压施加于所述电池。
17. 根据权利要求13所述的模块，其中所述电压限制器被配置 为检测与外部功率源的连接，该外部功率源与所述功率端子相连。
18. 根据权利要求13所述的模块，其中所述电压限制器被配置 为片全测与要充电电池的连接，该电池与所述电池端子相连。
19. 根据权利要求17所述的模块，其中所述电压限制器被配置 为检测与温度传感器的连接，该温度传感器与所述温度传感器端子 相连。
20. 根据权利要求16所述的模块，其中所述电压限制器被配置 为确定所述电池的至少一个电池单元的电子参数，以及所迷电压限 制器被进一 步配置为依照所述确定的电子参数，将施加于该电池的 充电电压限制于最大充电电压。
21. —种用于在升高的温度下对所述移动终端设备的电池进行 充电的移动终端设备，包括所述移动终端i殳备的电池，具有至少一个电池单元， 功率端子，用于将所述移动终端设备与(外部)功率源相连， 温度传感器，与所述至少一个电池单元中的至少一个进行热学接 触，用于确定所述至少一个电池单元中的至少一个的温度，以及 电压限制器，与所述电池、所述功率端子和所述温度传感器相连， 用于依照来自所述温度传感器的温度传感器信号，将施加于所述电 池的该充电电压限制于最大电池充电电压，其中所述温度传感器信号表示所连电池的其中至少一个电池单 元的温度。
22. 根据权利要求21所述的移动终端设备，其中所述电压限制 器被配置为依照将所述最大充电电压与所接收的温度传感器信号相 关联的函数，将施加于所述电池的该充电电压限制于所述最大充电 电压。
23. 根据权利要求21所述的移动终端设备，其中所述电压限制 器被配置为在低于第 一 阈值温度的温度处，将施加于所述电池的该充电电压 限制于第一最大充电电压，以及在高于所述第 一 阈值温度的温度处，将施加于所述电池的该充电 电压限制于第二最大充电电压，其中所述第二最大充电电压低于所述第一最大充电电压。
24. 根据权利要求21所述的移动终端设备，其中所述移动终端 i殳备是移动电话。
25. 根据权利要求21所述的移动终端设备，其中所述移动终端 设备是移动设备的电池。
26. 根据权利要求21所述的移动终端设备，其中所述电压限制 器被配置为检测与温度传感器的连接，该温度传感器与所述温度传 感器端子相连。
27. 根据权利要求25所述的移动终端设备，其中所述电压限制 器被配置为确定所述至少一个电池单元的电子参数，以及所述电压 限制器被进一步配置为依照所述确定的电子参数，将施加于所述电 池的该充电电压限制于最大充电电压。
全文摘要
本发明涉及一种用于在升高的温度下对电池进行充电的方法和设备。本发明尤其涉及能够使用在升高的温度下对电池进行充电的方法和设备，包括确定要充电的至少一个电池单元的温度，以及依照所述确定的温度将施加于所述电池的充电电压限制于最大充电电压。
文档编号H01M10/44GK101118979SQ20071012820
公开日2008年2月6日 申请日期2007年7月4日 优先权日2006年8月4日
发明者M·阿尔托南, R·维尔莱弗朗斯 申请人:诺基亚公司