[发明专利]通过多级电压转换为电池充电

说明书

用于电池的脉冲充电包括多级电压转换。在第一级，来自电源的输入电压被分成多个中间电压。在第二级，将多个中间电压中的一个或多个进一步下转换以生成要施加到电池的充电脉冲的一个或多个部分。将输入电压下转换到输出电压伴随着施加到电池的充电电流的增加。施加于电池的更高充电电流导致电池的快速充电。而且，所描述的多级电压转换电路具有高效率，这减轻了与用于电池充电的电压转换相关的散热问题。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年6月12日提交的美国临时专利申请No.62/518,120的优先权，出于所有目的，其内容通过引用整体并入本文。

背景技术

可再充电电池是电化学能量存储系统，其在世界各地的许多应用中使用。但是，限制可再充电电池使用的问题是电池的充电速度。电池的充电速度与泵入电池的电流幅度成正比。这样，为了提高充电速度，需要向电池提供更高的电流。

然而，用于为移动设备的电池充电的常规使用的能量源能够提供有限幅度的电流。因此，需要采用功率转换器来对从能量源输入的功率进行电压转换，该能量源提供功率以对该移动设备的电池充电。功率转换器将从能量源获得的高电压低电流输入转换为用于电池的低电压高电流输出。用于这种转换的常规采用的功率转换器效率低，并且耗散的热量高于指定的极限。例如，常用的USB-C电源的输出额定值为20伏(V)5安培(A)，可转换为4.2V3A，以额定速率为移动设备充电，并且散热范围有限。但是，为了更快地给电池充电(例如快6倍)，需要将4.2V的18A电流泵入电池。因此，当USB-C输出将由常规功率转换器转换成4.2V18A时，可能耗散约3瓦(W)的热量，这是不希望的。

因此，需要一种用于电池的快速充电的改进的电池充电系统。

附图说明

关于随后的讨论，特别是关于附图，要强调的是，所示细节代表用于说明性讨论目的的示例，并且出于提供对本公开的原理和概念方面的描述的原因而给出了本公开。就这一点而言，除了基本理解本公开所需要的以外，没有尝试示出实现细节。结合附图进行的以下讨论对于本领域技术人员而言显而易见的是如何可以实践根据本公开的实施例。在各个附图和支持描述中，相似或相同的附图标记可用于识别或以其他方式指代相似或相同的元件。在附图中：

图1示出根据本公开的电池充电系统的框图。

图2A示出根据本公开的电池充电系统的示例。

图2B示出根据本公开的电池充电系统的另一示例。

图3示出根据本公开的电池充电系统的另一示例。

图4示出根据本公开的电池充电过程的流程图。

图5示出根据本公开的电池充电系统的另一示例。

图6示出根据本公开的电池充电系统的另一示例。

图7示出根据本公开的电池充电系统的另一示例。

图8A和8B分别示出根据本公开产生的充电脉冲的电压和电流波形的示例。

发明内容

本公开提出了用于电池充电的电路和技术，其包括多级电压转换。根据本公开的电池的充电涉及通过多级多周期电压转换来提供充电脉冲。在每个电压转换周期中，将从电源接收的输入电压下转换以生成多个中间电压。多个中间电压中的一个或多个被进一步下转换以生成充电脉冲的一个或多个部分。因此，每个充电脉冲由通过多个多级电压转换周期产生的多个部分组成。在电压转换周期中，流向电池的平均电流的增加弥补了输入电压的降低，并且理想地保留了提供给电池的功率。这样，电压转换周期包括将从能量源输入的低电流高电压功率转换成提供给电池的高电流低电压输出。因此，根据本公开的电池充电技术通过促进以最小的热耗散将高电流泵送到电池中来实现电池的快速充电。