用于保护电路、可再充电电化学单元或电池的系统和方法与流程

用于保护电路、可再充电电化学单元或电池的系统和方法
1.相关申请
2.本技术根据35 u.s.c.119(e)要求于2019年12月20日提交的标题为“systems and methods for protecting a circuit,rechargeable electrochemical cell,or battery”的美国临时申请第62/951,225号和于2019年12月20日提交的标题为“system and method for circuit protection”的美国临时申请第62/951,236号的优先权，上述申请中的每一个的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
3.总体上描述了电路保护、包括电化学单元的保护以及相关的系统和方法。


背景技术：

4.常规地，电池在各种行业例如交通工具中无法成功地与已建立的动力源例如内燃机竞争。针对这种失败的一个原因是电池用户对电池常规地提供的寿命和可靠性不满意。


技术实现要素：

5.本文中公开了涉及保护电路和电化学单元以及相关系统的实施方式。在一些情况下，本发明的主题涉及：相互关联的产品、针对具体问题的替代解决方案和/或一个或更多个系统和/或制品的多种不同用途。
6.一些实施方式涉及一种用于保护至少一个电化学单元的系统。该系统可以包括电路系统，该电路系统被配置成：在基于通过至少一个继电器的第一电流流动方向的第一阈值电流幅度下断开至少一个电化学单元；以及在基于通过至少一个继电器的第二电流流动方向的第二阈值电流幅度下断开至少一个电化学单元，其中，第一电流流动方向不同于第二电流流动方向。
7.一些实施方式涉及用于保护至少一个电化学单元的方法。该方法可以包括：在基于通过至少一个继电器的第一电流流动方向的第一阈值电流幅度下断开至少一个电化学单元；以及在基于通过至少一个继电器的第二电流流动方向的第二阈值电流幅度下断开至少一个电化学单元，其中，第一电流流动方向不同于第二电流流动方向。
8.某些实施方式涉及一种系统，该系统包括电路系统，该电路系统被配置成：在基于通过至少一个继电器的第一电流流动方向的第一阈值电流幅度下断开电路的至少一个部分；以及在基于通过至少一个继电器的第二电流流动方向的第二阈值电流幅度下断开电路的至少一个部分，其中，第一电流流动方向不同于第二电流流动方向。
9.其他实施方式涉及一种用于保护电路的至少一个部分的方法。该方法可以包括：在基于通过至少一个继电器的第一电流流动方向的第一阈值电流幅度下断开电路的至少一个部分；以及在基于通过至少一个继电器的第二电流流动方向的第二阈值电流幅度下断开电路的至少一个部分，其中，第一电流流动方向不同于第二电流流动方向。
10.当结合附图考虑时，本发明的其他优点和新颖特征将根据本发明的各种非限制性
实施方式的以下详细描述变得明显。在本说明书和通过引用并入的文件包括冲突和/或不一致的公开内容的情况下，应当以本说明书为准。
附图说明
11.将参照附图通过示例的方式来描述本发明的非限制性实施方式，附图是示意性的，并且不旨在按比例绘制。在附图中，所示的每个相同或几乎相同的部件通常由单个附图标记表示。出于清楚的目的，并不是每个附图中都标记了每个部件，也没有示出本发明的每个实施方式的每个部件，其中，没有必要对每个部件进行图示以使本领域普通技术人员理解本发明。在附图中：
12.图1a是示出根据一些实施方式的代表性电化学单元保护系统的框图。
13.图1b是示出根据一些实施方式的代表性电路保护系统的框图。
14.图2是示出根据一些实施方式的代表性电路保护系统的电路图。
15.图3a是示出根据一些实施方式的代表性电池管理系统的框图。
16.图3b是示出根据一些实施方式的代表性电池组的框图。
17.图4是描绘根据一些实施方式的代表性电化学单元保护处理的流程图。
18.图5是描绘根据一些实施方式的另外的代表性电化学单元保护处理的流程图。
19.图6是描绘根据一些实施方式的代表性电路保护处理的流程图。
20.图7是描绘根据一些实施方式的另外的代表性电路保护处理的流程图。
21.图8是描绘可以用于实现某些方面的代表性计算系统的框图。
具体实施方式
22.发明人已经认识到并理解，常规的电路经常得不到充分的保护，尤其是对于电池单元和电池组。常规地，电池组可能经受由组中的模块故障引起的组分裂。这种类型的故障将导致模块两端的反向电压，从而损坏模块部件。
23.发明人已经认识到并理解，可以避免这样的问题，但是常规的解决方案，就它们存在的程度而言，太昂贵、太重且太大。发明人已经认识到并理解，用于保护电路尤其是用于电池单元的更具成本、质量和体积效率的结构和技术是可能的。例如，发明人已经认识到并理解，根据某些实施方式，在达到故障限制的情况下，或者如果组或模块内的任何电池单元在其限制之外(诸如过电压/欠电压、过电流、过温度/欠温度等)被操作，则电池组或模块可以从负载或充电源断开。
24.发明人另外地认识到并理解，用于电池单元的一些常规保护系统具有只能在一个方向上连接的磁吹(magnetic blowout)，并且它们需要与充电源的一个连接和与负载的单独连接，这增加了成本、质量和体积。
25.发明人还认识到并理解，根据某些实施方式，提供这种更具成本、质量和体积效率的电路保护的一种方式是利用具有不对称直流断路的双向继电器。发明人已经认识到并理解，根据某些实施方式，不对称断路为不同的电流方向例如为充电和放电提供不同的电流限制。发明人已经认识到并理解，电化学单元可以具有不同的充电容量与放电容量，因此可能需要或证明不同的充电保护模式与放电保护模式。例如，本文中的一些实施方式可以防止单元在对于单元安全或最有效的某些电流范围之外被充电或被放电，这对于给定单元或
电池在充电和放电之间可能不同。
26.发明人已经认识到并理解，可以通过将模块从负载和/或充电源断开来保护像电池模块这样的模块，在本文的一些实施方式中，这可以由诸如继电器的电路系统来执行。在一些实施方式中，继电器可以以开/关和双向的方式控制电流流动。发明人已经认识到并理解，根据某些实施方式，继电器可以根据输入而接通/断开，这可以用来控制充电状态或放电状态。在一些实施方式中，可以通过连接电流测量控制电路以激活继电器功能来提供这种不对称性。
27.发明人已经认识到并理解，用于可再充电电化学单元的管理和操作的常规技术已经导致单元(以及可以包括它们的电池)的先前较差的寿命和性能。例如，单元的循环寿命短(例如，在容量下降到原始容量的80％以下之前，完整的充电循环和放电循环的次数较少，就像单元通常在充分使用后的某个时间点那样)，特别是在充电速率和放电速率相似的情况下或者在充电速率高于放电速率的情况下。例如，电池中的单元的许多用户希望电池具有几乎相同的充电速率和放电速率(例如，充电4小时并且放电4小时)，并且电池制造商已经提供了提供这样的几乎相同速率的电池和电池管理系统。出于各种原因，许多用户还希望电池以比其放电更高的速率进行充电(例如，充电30分钟并且放电4小时)，来减少等待充电以使用电池的不便。
28.发明人还已经认识到并理解，根据某些实施方式，通过采用较高的放电速率与充电速率的比率，可以大大提高单元(和包括单元的电池)的循环寿命，并因此提高单元(和电池)的寿命和性能。此外，发明人已经认识到并理解，根据某些实施方式，可以通过提供如下单元和/或电池管理系统来采用这些比率，所述单元和/或电池管理系统控制一个或多个单元以提供这样的比率。
29.例如，一些实施方式涉及单元管理系统，该单元管理系统对单元进行控制，使得对于充电循环的至少一部分，以比先前放电循环的至少一部分的放电速率或电流更低的充电速率或电流对单元进行充电。
30.一些实施方式例如具有多个单元的实施方式涉及对单元进行多路复用的电池管理系统，使得可以对单元一次全部充电(或多个单元同时放电)，并且可以单独放电或者以较小的组放电。这可能导致提高其循环寿命的针对单元的放电速率与充电速率的实际比率，同时提供针对特定负载和应用所期望或要求的任何输出速率。此外，发明人已经认识到并理解，根据某些实施方式，以均匀的电流分布一次对一些单元但不是所有单元进行放电也可以提高它们的循环寿命。
31.例如，对于具有4个单元的电池，1个单元各自可以每次以0.5安培放电3小时，并且然后所有4个单元可以以0.5安培充电12小时——这样的配置将提供4:1的放电速率与充电速率的实际比率，而从用户的角度来看，该比率将是1:1，因为单元各自单独放电3小时(总共12小时的放电时间)。发明人已经认识到并理解，根据某些实施方式，这样的电池管理系统实际上可以提高电池的循环寿命，同时仍然向用户提供他们对电池的期望或需要。在一些实施方式中，提供这种双重益处的功能可以对用户隐藏，并且可以被集成到单元块和/或电池本身中。
32.图1a描绘了代表性电化学单元保护系统100a。在一些实施方式中，代表性系统100a可以包括电路系统(例如，118)，该电路系统可以包括控制器(例如，114)和/或一个或
更多个传感器(例如，116)或者连接至控制器(例如，114)和/或一个或更多个传感器(例如，116)。在一些实施方式中，系统可以包括电化学单元(例如，121a)。在一些实施方式中，单元121a可以单独存在。在其他实施方式中，另外的单元(例如，图1a中的可选单元121b和121c)和/或另外的单元组(例如，图1a中的可选单元组122)可以存在(例如，以形成电池120)。在一些实施方式中，单元可以是电池组(例如，图3b中所示的210)的一部分。在一些实施方式中，电路系统可以连接在单元与负载(例如，117a)和/或充电源(例如，117b)之间。在一些实施方式中，该连接可以包括至少一个继电器(例如，104)，所述至少一个继电器也可以被包括为电路系统的一部分。在一些实施方式中，可以沿着相同的电路径(例如，通过继电器104、电路系统118等)对单元进行充电和放电二者。
33.在一些实施方式中，代表性系统100a可以包括控制器(例如，114)。在一些实施方式中，系统100a可以包括一个或更多个传感器(例如，116)。例如，传感器可以包括至少一个电流测量控制装置，其可以测量第一电流流动方向上的工作电流和/或第二电流流动方向上的工作电流。在一些实施方式中，响应于测量通过至少一个继电器的第一电流流动方向上的阈值电流和/或第二电流流动方向上的阈值电流，电路系统可以被激活以执行单元(例如，从负载和/或充电源)的断开。在一些实施方式中，该激活可以由控制器执行以及/或者由至少一个电流测量控制装置执行。在一些实施方式中，电流测量控制装置可以包括电流测量电路系统和控制器，例如关于图2讨论的。例如，电流测量电路系统可以包括206、201和202的电路系统，并且控制器可以包括电路系统203。在一些实施方式中，阈值可以包括故障或操作限制，例如电压或温度。在一些实施方式中，电流测量控制装置可以是模拟的。可替选地，电流测量控制装置可以是数字的。例如，电流测量控制装置的至少一部分可以例如通过使用模数转换器对来自仪表放大器(例如，206)的输出进行数字化，并且基于产生了多个数字信号中的哪个数字信号来确定电流流动的方向。
34.在一些实施方式中，电路系统可以在基于通过继电器的第一电流流动方向的第一阈值电流幅度下断开单元，以及/或者电路系统可以在基于通过继电器的第二电流流动方向的第二阈值电流幅度下断开单元。
35.在一些实施方式中，第一阈值电流幅度可以不同于第二阈值电流幅度。在一些实施方式中，第一阈值电流幅度可以比第二阈值电流高至少0.1安培、至少1安培、至少5安培或至少10安培。在一些实施方式中，第一阈值电流幅度可以比第二阈值电流高多达50安培、多达100安培、多达500安培或多达1000安培。例如，第一阈值电流幅度可以是25安培、50安培、100安培、300安培、500安培或介于两者之间的任何值(在一些实施方式中，可以向这些中的任一个添加额外的0.01安培)；并且第二阈值电流幅度可以是1安培、6安培、12安培、25安培、75安培、125安培或介于两者之间的任何值(在一些实施方式中，可以向这些中的任一个添加额外的0.01安培)。可替选地，第一阈值电流幅度可以与第二阈值电流幅度相同。在一些实施方式中，电流阈值可以刚好高于预期的最大电流，并且不高于给定的单元布置可以分别安全地提供或采用的电流。
36.在一些实施方式中，第一电流流动方向可以不同于第二电流流动方向。例如，第一电流流动方向和第二电流流动方向可以彼此相反(例如，一个流入而另一个流出)。在一些实施方式中，单元可以在电路的一个或更多个部分处或系统内的一个或更多个位置处断开。发明人已经认识到并理解，根据某些实施方式，这可以允许在例如电池组电路内的任何
点处断开电路。
37.在一些实施方式中，这些阈值电流可以是对单元进行放电或充电的电流。例如，第一电流流动方向可以对应于单元的放电。可替选地或另外地，第二电流流动方向可以对应于单元的充电。
38.在一些实施方式中，第一电流流动方向上的工作电流和/或第二电流流动方向上的工作电流可以是直流电流或者包括直流电流。发明人已经认识到并理解，根据某些实施方式，为直流电流提供本文中的特征可能特别适合与电池单元一起使用。
39.在一些实施方式中，继电器可以包括至少一些固态部件，例如在集成电路封装内的一个或更多个半导体管芯上设置/形成的一个或更多个晶体管。发明人已经认识到并理解，与非固态继电器相比，固态继电器缺少产生电弧、燃烧或劣化的物理接触点。此外，固态继电器比非固态继电器需要更少的电力来接通和关断。另外，固态继电器在通过它们的电流增加时不需要更多的电力来接通，这与非固态不同，非固态需要越来越大的继电器来应对更高的电流情况。可替选地，继电器可以包括至少一个机电开关。
40.在一些实施方式中，第一阈值电流幅度和/或第二阈值电流幅度可以例如响应于系统的操作条件而自动地和/或手动地被调整。例如，如果对于任一方向需要阈值电流更低或更高的某些改变，则可以相应地改变阈值。可替选地或另外地，当单元被使用并且充电速率与放电速率的期望比率改变时，可以调整阈值电流以满足任何这样的期望比率。
41.在一些实施方式中，第一电流流动方向(例如，放电方向)上的平均工作电流可以比第二电流流动方向(例如，充电方向)上的平均工作电流高至少2倍。例如，第一电流流动方向上的平均工作电流可以比第二电流流动方向上的平均工作电流高4倍。
42.在一些实施方式中，用于执行所述断开的电路系统可以被包括在单个集成电路封装内或被包括为单个部件，其任一者可以包括电路系统118、控制器114和/或传感器116的任意组合(例如，作为集成电路封装或单个部件110)。例如，示例性集成电路封装可以包括在一个或更多个半导体管芯上设置/形成的图2所示的电路系统。一些实施方式可以不包括集成电路封装内的电阻器205、电阻器201和晶体管204。例如，电阻器205和晶体管204可以被包括为与集成电路封装分离的充电/放电电路的一部分。在另一示例中，电阻器201可以耦接至集成电路封装并且可访问以由用户重新配置(例如，用户可以提供他们自己的电阻器201)，以设置系统的阈值电流幅度。示例性单个部件可以包括安装至(例如，表面安装至)或以其他方式附接至单个基板(例如，印刷电路板)的集成电路封装(例如，单独或与其他电路系统组合)。
43.在一些实施方式中，可以在断开单元的时间间隔内重新连接单元。例如，电路系统可以通过以下操作允许重新连接断开的单元：在断开单元之后，在小于1秒的时间间隔内闭合继电器(即，继电器的“快速复位”)。在一些实施方式中，可以在断开之后在5微秒或更短的时间间隔内执行该重新连接。发明人已经认识到并理解，根据某些实施方式，使用固态继电器可以实现这种快速的重新连接。
44.应当理解，尽管在图1a中仅示出了单个控制器114和单个传感器116等，但是可以使用任何合适数量的这些部件。可以采用多种不同实现方式的模式中的任何一种。
45.根据一些实施方式，单元可以包括至少一种锂金属电极活性材料。另外，每个单元组(例如，单元组121)可以包括一个或更多个单元(例如，121a至121c)。在一些实施方式中，
每个单元组可以具有单个单元。可替选地，每个单元组可以包括多个单元并且可以形成单元“块”，或者多个单元组可以一起形成单元块。另外，每个单元(在电池中、在电池组中的所有电池中或在单元组中)或单元组可以利用相同的电化学。也就是说，在一些实施方式中，每个单元可以使用相同的阳极活性材料和相同的阴极活性材料。
46.在一些实施方式中，例如具有多个单元的实施方式，多路复用开关装置(图1a中未示出)可以被包括，例如下面关于图3a所描述的，并且多路复用开关装置可以包括开关的阵列，例如下面关于图3a和图3b进一步描述的那些。另外，多路复用开关装置可以单独地连接至每个单元组和/或连接至每个单元。在一些实施方式中，控制器例如114可以使用多路复用开关装置来选择性地对单元或单元组进行放电。
47.在一些实施方式中，控制器(例如，114)可以包括可编程逻辑阵列，例如现场可编程门阵列(fpga)和/或专用集成电路(asic)。可替选地或另外地，控制器可以包括可以具有适合于应用的任何复杂度的一个或更多个处理器。可替选地或另外地，控制器可以包括模拟控制电路系统，例如反馈控制回路。
48.在一些实施方式中，控制器可以控制单元，使得对于单元的充电循环的至少一部分，以比先前放电循环的至少一部分的放电速率或电流更低的充电速率或电流对单元进行充电。例如，控制器可以使单元以如下充电速率或电流被充电至一定百分比的单元的再充电容量(例如，从1％的再充电容量至100％的再充电容量的任何地方)，所述充电速率或电流比已经平均用于一定百分比的单元的放电容量(例如，从1％的放电容量至100％的放电容量的任何地方)的放电速率或电流低平均至少2倍(即，充电速率或电流是放电速率或电流的一半快)。可替选地或另外地，控制器可以使单元以比放电速率低至少4倍的充电速率或电流被充电(例如，由于这种控制，在最后的放电/充电循环内，单元被充电至一定百分比的单元的再充电容量的速度是单元已经被放电至一定百分比的单元的放电容量的速度的四分之一)。发明人已经认识到并理解，根据某些实施方式，这样的充电速率与放电速率的比率可以提高单元的性能和循环寿命。
49.在一些实施方式中，控制单元可以包括：控制何时以及如何开始和停止充电和放电、感应放电、增加或减少充电或放电的速率或电流等。例如，控制单元的充电或放电可以分别包括开始充电或放电、停止充电或放电、增加或减少充电或放电的速率或电流等。
50.本文中使用的术语“完整的充电循环”通常是指约100％的单元的再充电容量被充电的时间段，术语“完整的放电循环”通常用于指代约100％的单元的放电容量(这可以不同于其再充电容量)被放电的时间段。另一方面，本文中使用的术语“充电步骤”通常是指在不放电的情况下进行充电的连续时间段，本文中使用的术语“放电步骤”通常是指在不充电的情况下进行放电的连续时段。
51.术语“充电循环”通常用于指代单元被充电的时间段，并且它不必是完整的充电循环。术语“放电循环”通常用于指代单元被放电的时间段，并且它不必是完整的放电循环。术语“先前放电循环”通常用于指代单元已经被放电或正在被放电的时间段。例如，该“先前”放电循环可能已经被完成或者可能仍然在进行中——它不必指代总计约为100％的单元的放电容量的最近完成的放电步骤。如果尚未执行完整的放电循环，则先前放电循环可以指代任何先前完成的放电步骤。
52.术语“容量”通常用于指代一个或多个单元可以在给定电压或额定电压下输送的
电荷的量，并且通常以安培小时(例如毫安小时或mah)被测量。在一些实施方式中，容量可以是一个或多个单元可以在给定时间点保持的mah(其可能在多个充电循环或放电循环内变化)，它可以是在给定时间点处一个或多个单元中剩余的mah，或者它可以是一个或多个单元需要完全再充电的mah。
53.如本文所使用的，当单元在给定时间段内(例如，在充电步骤的一部分内、在整个充电步骤内或在一系列充电步骤内)以多个不同速率被充电时，在该给定时间段内的平均充电速率被计算如下：
[0054][0055]
其中，cr
avg
是在给定时间段内的平均充电速率，n是单元被充电的不同速率的数量，cri是充电速率，ccapi是在给定时间段期间以充电速率cri被充电的单元的再充电容量的部分，并且ccap
total
是在整个时间段内被充电的单元的再充电容量的总和。举例来说，如果在充电步骤期间单元以20mah/分钟的速率从其再充电容量的0％被充电至其再充电容量的50％，然后以10mah/分钟的速率从其再充电容量的50％被充电至其再充电容量的80％，则充电步骤期间的平均充电速率将被计算为：
[0056][0057]
如本文中所使用的，当单元在给定时间段内(例如，在给定充电步骤或一系列充电步骤内)以多个不同速率被放电时，该给定时间段内的平均放电速率被计算如下：
[0058][0059]
其中，dr
avg
是给定时间段内的平均放电速率，n是单元被放电的不同速率的数量，dri是放电速率，dcapi是在给定时间段期间以放电速率dri被放电的单元的放电容量的部分，并且dcap
total
是在整个时间段内被放电的单元的放电容量的总和。举例来说，如果在放电步骤期间单元以25mah/分钟的速率从其放电容量的90％被放电至其放电容量的50％，然后以15mah/分钟的速率从其放电容量的50％被放电至其放电容量的20％，则放电步骤期间的平均放电速率将被计算为：
[0060][0061]
图1b描绘了代表性电路保护系统100b。在一些实施方式中，代表性系统100b可以包括电路系统(例如，118)，该电路系统可以包括控制器(例如，114)和/或一个或更多个传感器(例如，116)或者连接至控制器(例如，114)和/或一个或更多个传感器(例如，116)。在一些实施方式中，电路系统可以连接在电路的部分(例如，119)与负载(例如，117a)和/或充电源(例如，117b)之间。在一些实施方式中，该连接可以包括至少一个继电器(例如，104)，其也可以被包括为电路系统的一部分。
[0062]
在一些实施方式中，代表性系统100b可以包括控制器(例如，114)。在一些实施方
式中，系统100b可以包括一个或更多个传感器(例如，116)。例如，传感器可以包括至少一个电流测量控制装置，其可以测量第一电流流动方向上的工作电流和/或第二电流流动方向上的工作电流。在一些实施方式中，响应于测量通过至少一个继电器的第一电流流动方向上的阈值电流和/或通过至少一个继电器的第二电流流动方向上的阈值电流，电路系统可以被激活以执行电路部分(例如，从负载和/或充电源)的断开。在一些实施方式中，该激活可以由控制器执行和/或由至少一个电流测量控制装置执行。
[0063]
在一些实施方式中，电路系统可以在基于通过继电器的第一电流流动方向的第一阈值电流幅度下断开电路部分，以及/或者电路系统可以在基于通过继电器的第二电流流动方向的第二阈值电流幅度下断开电路部分。在一些实施方式中，第一阈值电流幅度可以不同于第二阈值电流幅度，例如参照图1a所描述的。可替选地，第一阈值电流幅度可以与第二阈值电流幅度相同。在一些实施方式中，电流阈值可以刚好高于预期的最大电流，并且不高于给定的单元布置可以分别安全地提供或采用的电流。
[0064]
在一些实施方式中，第一电流流动方向可以不同于第二电流流动方向(例如，如本文中的一些实施方式中所描述的)。
[0065]
在一些实施方式中，电路部分可以在系统内的一个或更多个位置处断开。
[0066]
在一些实施方式中，例如在电路部分包括单元的情况下，这些阈值电流可以是对单元进行放电或充电的电流。例如，第一电流流动方向可以对应于单元的放电。可替选地或另外地，第二电流流动方向可以对应于单元的充电。
[0067]
在一些实施方式中，第一电流流动方向上的工作电流和/或第二电流流动方向上的工作电流可以是直流电流或者包括直流电流。
[0068]
在一些实施方式中，继电器可以包括固态部件(例如，如本文中其他地方所描述的)。
[0069]
在一些实施方式中，第一阈值电流幅度和/或第二阈值电流幅度可以被自动地和/或手动地调整。例如，如果对于任一方向需要阈值电流更低或更高的某些改变，则可以相应地改变阈值。
[0070]
在一些实施方式中，第一电流流动方向(例如，放电方向)上的平均工作电流可以比第二电流流动方向(例如，充电方向)上的平均工作电流高至少2倍。例如，第一电流流动方向上的平均工作电流可以比第二电流流动方向上的平均工作电流高4倍
[0071]
在一些实施方式中，用于执行所描述的断开的电路系统可以被包括在单个集成电路封装内或被包括为单个部件，其可以包括电路系统118、控制器114和传感器116的任意组合(例如，作为集成电路封装或单个部件110)。
[0072]
在一些实施方式中，可以在断开单元的时间间隔内重新连接单元(例如，如本文中其他地方所描述的)。
[0073]
应当理解，尽管与图1a中一样在图1b中仅示出了单个控制器114和单个传感器116等，但是可以使用任何合适数量的这些部件。可以采用多种不同实现方式的模式中的任何一种。
[0074]
图2描绘了代表性电路保护系统200。在一些实施方式中，系统200可以包括至少一个负载和/或充电源(例如117，如本文中其他地方所描述的)和至少一个电池或单元(例如120，如本文中其他地方所描述的)。在一些实施方式中，系统200可以包括在这些之间的例
如图2所示的电路系统，该电路系统可以提供本文中描述的特征。
[0075]
在一些实施方式中，系统200可以包括至少一个继电器，例如包括一对晶体管204。可替选地，继电器可以包括至少一个机电开关。在一些实施方式中，继电器可以使单元与负载/充电源断开和重新连接。在一些实施方式中，继电器可以是能够处理非常高的电流的非常低阻抗的晶体管或开关。
[0076]
在一些实施方式中，系统200可以包括至少一个感测电阻器(或分流电阻器)，例如电阻器205。在一些实施方式中，感测电阻器可以位于单元与负载/充电源之间的电路中。在一些实施方式中，感测电阻器可以与继电器串联。可替选地，第一电流(例如，充电电流/放电电流)可以通过继电器，并且代表第一电流(例如，与第一电流成比例)的第二电流可以通过感测电阻器。
[0077]
在一些实施方式中，系统200可以包括至少一个放大器，例如仪表放大器206。在一些实施方式中，感测电阻器(例如，205)可以生成代表在单元与负载/源之间流动的电流的电压。在一些实施方式中，放大器可以基于感测电阻器两端的电压来确定电流流动的方向。例如，在包括仪表放大器的实施方式中，提供给仪表放大器的电压参考可以设置方向电压阈值。作为示例，从仪表放大器输出的高于电压参考的电压可以指示通过感测电阻器的第一方向上的电流，而高于电压参考的电压可以指示通过感测电阻器的与第一方向相反的第二方向上的电流。在一些实施方式中，电压参考可以被设置为0伏。在其他实施方式中，电压参考可以被设置在0伏和电路的最高电压之间的任何位置或者0伏和电路的最低电压之间的任何位置。
[0078]
在一些实施方式中，感测电阻器可以具有10欧姆至100欧姆的电阻(例如，图2中所示的rs)，发明人已经认识到该电阻可以限制电压降和/或热积聚。
[0079]
在一些实施方式中，系统200可以包括比较器电路系统，例如双比较器配置(例如，202)。在一些实施方式中，放大器输出端可以连接至比较器电路系统的一个或更多个输入端。在一些实施方式中，系统200可以包括电阻分压器(例如，3电阻器链201)，其可以连接至比较器电路系统的其他输入端。在一些实施方式中，电阻分压器可以设置每个方向上的阈值或跳闸电流。例如，电阻器的电阻值可以控制输入至比较器电路系统的电压，以与放大器的输出进行比较。比较器可以输出指示放大器的输出是否超过由电阻分压器提供的电压的信号，其可以指示由感测电阻器感测的电流是否超过特定方向上的阈值。因此，可以设置电流幅度的一种方式是通过配置电阻分压器的电阻值。应当理解，根据各种实施方式，可以在电阻分压器中包括任意数量的电阻器。
[0080]
在一些实施方式中，电阻分压器中的电阻器的电阻(例如，图2中所示的r1、r2和r3)可以是10千欧姆至100千欧姆，发明人已经认识到该电阻可以限制功耗。
[0081]
在一些实施方式中，系统200可以包括控制电路系统，例如包括d触发器(例如，203)和/或d锁存器，它们中的任一个或两者可以被设置在fpga或asic中。可替选地，微控制器或处理器可以被配置成执行触发器或锁存器的功能。在一些实施方式中，控制电路系统可以包括输入d(数据)、s(设置)和c(清除)。另外，控制电路系统可以包括输出q(结果)。在一些实施方式中，控制电路系统可以包括连接至时钟引脚的复位输入。
[0082]
在一些实施方式中，控制电路系统可以基于所确定的电流流动方向和幅度来控制继电器。例如，如果工作电流满足给定方向的阈值幅度，则比较器电路系统可以向控制电路
系统输出指示阈值被满足的信号，使控制电路系统控制继电器断开，从而断开电路。在一些实施方式中，控制电路系统可以被配置成频繁地监测感测电阻器以检测是否已经达到电流幅度阈值。例如，示出的控制电路系统的c输入可以被配置成：响应于比较器电路系统提供指示已经达到电流幅度阈值的信号而更新q输出。在这种情况下，q输出可以向继电器提供电压，该电压打开或闭合继电器以使电池与负载/充电器断开或连接。耦接至时钟引脚的复位输入可以使控制电路系统(例如，根据时钟信号)频繁地监测d输入、s输入和/或c输入。例如，控制电路系统可以利用每个时钟信号脉冲来检查c输入以确定感测电阻器处的电流的状态。在一些实施方式中，时钟信号可以在诸如数百兆赫兹(mhz)或几千兆赫兹(ghz)的高频下操作，以便于对过电压/欠电压或过电流状况的快速响应，以及/或者便于一旦这样的状况不再存在就快速返回到正常操作。在包括处理器的实施方式中，来自比较器电路系统的输出可以被输入至处理器，并且处理器可以基于指令集和系统时钟来确定是打开还是闭合继电器以使电池与负载/充电器断开或连接。
[0083]
在一些实施方式中，系统200可以包括如图2所示的具有电阻r4、r5和r6的电阻器。对于给定的应用，这些电阻可以具有任何合适的值，例如10欧姆至100千欧姆。
[0084]
在一些实施方式中，系统200可以是可扩展的。例如，可以添加任何种类的更多部件，以使系统200具有任何适当的尺寸并适合于任何适当数量的外部部件，例如单元或负载或充电源。在一些实施方式中，系统200可以是可调的，例如通过仅改变一些部件或改变部件值(例如，电压参考、电阻器值等)。例如，系统200不限于图2所示的电路图，因为可以使用其他部件和示出的部件的其他配置。
[0085]
图3a描绘了代表性电池管理系统300a。在一些实施方式中，例如具有多个电池的实施方式，代表性系统300a可以包括多路复用开关装置(例如，112)、控制器(例如，114)、一个或更多个传感器(例如，116)以及一个或更多个电池(例如，120、130、140、150等)。应当理解，尽管图3a中示出了仅单个多路复用开关装置112、控制器114、传感器116以及仅四个电池120至150，但是可以使用任何合适数量的这些部件。可以采用多种不同实现方式的模式中的任何一种。此外，尽管本文使用单数形式的标记来指代多路复用开关装置，但是应当理解，本文描述的用于多路复用和切换的部件可以分布在任何合适数量的设备(例如，开关)上。
[0086]
根据一些实施方式，电池或多个电池可以包括至少一个锂金属电池。另外，电池或多个电池(例如，120至150)可以分别包括一个或更多个单元组(例如，121至124、131至132、141至142、151至152等)，所述单元组也称为单元的组。在一些实施方式中，两个或更多个单元组包括在每个电池中，例如121至122等。另外，每个单元组(例如，单元组121)可以包括一个或更多个单元(例如，121a至121c)。在一些实施方式中，每个单元组可以具有单个单元。可替选地，每个单元组可以包括多个单元，并且可以形成单元“块”，或者多个单元组可以一起形成单元块。另外，每个单元(在电池中、在电池组中的所有电池中或在单元组中)或单元组可以利用相同的电化学。也就是说，在一些实施方式中，每个单元可以使用相同的阳极活性材料和相同的阴极活性材料。
[0087]
在一些实施方式中，控制器可以使用多路复用开关装置以不同的可编程速率选择性地对单元或单元组进行放电和充电。例如，控制器可以使用多路复用开关装置以第一速率选择性地对单元或单元组进行放电，该第一速率是对单元组进行充电的第二速率的至少
2倍高(即，放电是充电的两倍快)。可替选地或另外地，进行放电的第一速率可以是对单元组进行充电的第二速率的至少4倍高(即，放电是充电的4倍快)。发明人已经认识到并理解，根据某些实施方式，这样的放电速率与充电速率的比率可以提高单元的性能和循环寿命。
[0088]
在一些实施方式中，负载可以是交通工具的至少一个部件。交通工具可以是适于在陆地、海洋和/或空中行驶的任何合适的交通工具。例如，交通工具可以是汽车、卡车、摩托车、船、直升机、飞机以及/或者任何其他合适类型的交通工具。
[0089]
可替选地或另外地，控制器可以使用多路复用开关装置(例如，112)来将单元组以负载所采用或需要的拓扑连接至负载。
[0090]
在一些实施方式中，控制器可以使用多路复用开关装置(例如，112)来隔离单个单元组以进行放电，而其他单元组不放电。可替选地或另外地，每次可以隔离单个单元。例如，控制器可以使用多路复用开关装置来隔离单个单元组或单个单元以进行放电，而其他单元或单元组不放电。根据一些实施方式(例如，使用顺序放电的情况，但不限于这样的实施方式)，针对给定的循环，每个单元可以在任何单元放电两次之前放电一次。
[0091]
至于充电，在一些实施方式中，控制器可以使用多路复用开关装置来并联地对单元组和/或组内的单元进行充电。例如，单元块、电池或多个电池中的所有单元可以以放电速率的四分之一的速率并联地充电。
[0092]
图3b描绘了代表性电池组210。在一些实施方式中，代表性电池组210可以包括开关控制系统(例如，218)和一个或更多个电池(例如，120、130、140、150等)。应当理解，尽管图3b中示出了仅单个开关控制系统218和仅四个电池120至150，但是可以使用任何合适数量的这些部件。可以采用多种不同实现方式的模式中的任何一种。此外，尽管本文使用单数形式的标记来指代开关控制系统，但是应当理解，本文描述的用于控制和切换的部件可以分布在任何合适数量的设备(例如，开关、控制器等)上。
[0093]
在一些实施方式中，开关控制系统(例如，218)可以包括开关的阵列，例如下面关于图3a和图3b进一步描述的那些，并且开关控制系统可以包括控制器。另外，开关控制系统可以单独地连接至每个单元组和/或电池的每个单元，如上面关于图3a所讨论的。在一些实施方式中，开关控制系统可以集成到电池组中。
[0094]
根据一些实施方式，开关控制系统可以执行任何数量的其他功能，例如以上关于图1a至图1b和图3a描述的控制器的功能。
[0095]
应当理解，代表性系统300a或代表性电池组210的任何部件都可以使用硬件部件和/或软件组件的任何合适的组合来实现。照此，各种部件可以被认为是可以采用硬件部件和/或软件组件的任何合适的集合来执行所描述的功能的控制器。
[0096]
本文所描述的电化学单元的阳极可以包括多种阳极活性材料。如本文所使用的，术语“阳极活性材料”是指与阳极相关联的任何电化学活性物质。例如，阳极可以包括含锂材料，其中，锂是阳极活性材料。在本文所描述的电化学单元的阳极中用作阳极活性材料的合适的电活性材料包括但不限于锂金属，例如沉积到导电基板上的锂箔和锂，以及锂合金(例如，锂铝合金和锂锡合金)。用于将负电极材料(例如，碱金属阳极例如锂)沉积到基板上的方法可以包括诸如热蒸发、溅射、喷射气相沉积以及激光烧蚀的方法。可替选地，在阳极包括锂箔或锂箔和基板的情况下，可以通过本领域已知的层压工艺将它们层压在一起以形成阳极。
[0097]
在一个实施方式中，阳极活性层的电活性含锂材料包括大于按重量计的50％的锂。在另一实施方式中，阳极活性层的电活性含锂材料包括大于按重量计的75％的锂。在又一实施方式中，阳极活性层的电活性含锂材料包括按重量计的90％的锂。在scordilis-kelley等人于2009年8月4日提交的标题为“application of force in electrochemical cells”的美国专利公开第2010/0035128号中描述了适用于在阳极中使用的另外的材料和布置，出于所有目的，该美国专利的全部内容通过引用并入本文中。
[0098]
本文所描述的电化学单元中的阴极可以包括多种阴极活性材料。如本文所使用的，术语“阴极活性材料”是指与阴极相关联的任何电化学活性物质。在一些实施方式的电化学单元的阴极中用作阴极活性材料的合适的电活性材料包括但不限于一种或更多种金属氧化物、一种或更多种嵌入材料、电活性过渡金属硫属化物、电活性导电聚合物、硫、碳以及/或者其组合。
[0099]
在一些实施方式中，阴极活性材料包括一种或更多种金属氧化物。在一些实施方式中，可以使用嵌入阴极(例如，锂嵌入阴极)。可以嵌入电活性材料的离子(例如，碱金属离子)的合适材料的非限制性示例包括金属氧化物、硫化钛和硫化铁。在一些实施方式中，阴极是包括锂过渡金属氧化物或锂过渡金属磷酸盐的嵌入阴极。另外的示例包括li
x
coo2(例如，li
1.1
coo2)、li
x
nio2、li
x
mno2、li
x
mn2o4(例如，li
1.05
mn2o4)、li
x
copo4、li
x
mnpo4、lico
x
ni
(1-x)
o2和lico
x
niymn
(1-x-y)
o2(例如，lini
1/3
mn
1/3
co
1/3
o2、lini
3/5
mn
1/5
co
1/5
o2、lini
4/5
mn
1/10
co
1/10
o2、lini
1/2
mn
3/10
co
1/5
o2)。x可以大于或等于0且小于或等于2。当电化学单元完全放电时，x通常大于或等于1且小于或等于2，以及当电化学单元完全充电时，x小于1。在一些实施方式中，完全充电的电化学单元可以具有大于或等于1且小于或等于1.05、大于或等于1且小于或等于1.1、或大于或等于1且小于或等于1.2的x值。另外的示例包括li
x
nipo4(其中，(0《x≤1))、limn
x
niyo4(其中，(x y＝2))(例如，limn
1.5
ni
0.5
o4)、lini
x
coyalzo2(其中，(x y z＝1))、lifepo4及其组合。在一些实施方式中，阴极内的电活性材料包括锂过渡金属磷酸盐(例如，lifepo4)，在某些实施方式中，可以使用硼酸盐和/或硅酸盐代替。
[0100]
如以上所提到的，在一些实施方式中，阴极活性材料包括一种或更多种硫属化合物。如本文所使用的，术语“硫属化合物”是指包含氧、硫和硒元素中的一种或更多种的化合物。合适的过渡金属硫属化合物的示例包括但不限于过渡金属的电活性氧化物、硫化物和硒化物，所述过渡金属选自由以下组成的组：mn、v、cr、ti、fe、co、ni、cu、y、zr、nb、mo、ru、rh、pd、ag、hf、ta、w、re、os和ir。在一个实施方式中，过渡金属硫属化合物选自由镍、锰、钴和钒的电活性氧化物以及铁的电活性硫化物组成的组。在一个实施方式中，阴极包括以下材料中的一种或更多种：二氧化锰、碘、铬酸银、氧化银和五氧化二钒、氧化铜、氧磷酸铜、硫化铅、硫化铜、硫化铁、铋酸铅、三氧化二铋、二氧化钴、氯化铜、二氧化锰和碳。在另一实施方式中，阴极活性层包括电活性导电聚合物。合适的电活性导电聚合物的示例包括但不限于选自由聚吡咯、聚苯胺、聚苯、聚噻吩和聚乙炔组成的组的电活性和导电聚合物。导电聚合物的示例包括聚吡咯、聚苯胺和聚乙炔。
[0101]
在一些实施方式中，在本文描述的电化学单元中用作阴极活性材料的电活性材料包括电活性含硫材料。如本文所使用的“电活性含硫材料”涉及包括任何形式的元素硫的阴极活性材料，其中，电化学活性涉及硫原子或部分(moieties)的氧化或还原。如本领域所知，可用于实施一些实施方式的电活性含硫材料的性质可以变化很大。例如，在一个实施方
polymer batteries”的美国专利第5,961,672号；于1997年5月21日提交的标题为“novel composite cathodes,electrochemical cells comprising novel composite cathodes,and processes for fabricating same”的美国专利第5,919,587号；于2006年4月6日提交、被公开为美国公开第2007-0221265号并且标题为“rechargeable lithium/water,lithium/air batteries”的美国专利申请序列第11/400,781号；于2008年7月29日提交、被公开为国际公开第wo/2009017726号并且标题为“swelling inhibition in lithium batteries”的国际专利申请序列第pct/us2008/009158号；于2009年5月26日提交、被公开为美国公开第2010-0129699号并且标题为“separation of electrolytes”的美国专利申请序列第12/312,764号；于2008年10月23日提交、被公开为国际公开第wq/2009054987号并且标题为“primer for battery electrode”的国际专利申请序列第pct/us2008/012042号；于2008年2月8日提交、被公开为美国公开第2009-0200986号并且标题为“protective circuit for energy-storage device”的美国专利申请序列第12/069,335号；于2006年4月6日提交、被公开为美国公开第2007-0224502号并且标题为“electrode protection in both aqueous and non-aqueous electrochemical cells,including rechargeable lithium batteries”的美国专利申请序列第11/400,025号；于2007年6月22日提交、被公开为美国公开第2008/0318128号并且标题为“lithium alloy/sulfur batteries”的美国专利申请序列第11/821,576号；于2005年4月20日提交、被公开为美国公开第2006-0238203号并且标题为“lithium sulfur rechargeable battery fuel gauge systems and methods”的专利申请序列第11/111,262号；于2007年3月23日提交、被公开为美国公开第2008-0187663号并且标题为“co-flash evaporation of polymerizable monomers and non-polymerizable carrier solvent/salt mixtures/solutions”的美国专利申请序列第11/728,197号；于2008年9月19日提交、被公开为国际公开第wo/2009042071号并且标题为“electrolyte additives for lithium batteries and related methods”的国际专利申请序列第pct/us2008/010894号；于2009年1月8日提交、被公开为国际公开第wo/2009/089018号并且标题为“porous electrodes and associated methods”的国际专利申请序列第pct/us2009/000090号；于2009年8月4日提交、被公开为美国公开第2010/0035128号并且标题为“application of force in electrochemical cells”的美国专利申请序列第12/535,328号；于2010年3月19日提交的标题为“cathode for lithium battery”的美国专利申请序列第12/727,862号；于2009年5月22日提交并且标题为“hermetic sample holder and method for performing microanalysis under controlled atmosphere environment”的美国专利申请序列第12,471,095号；于2010年8月24日提交的标题为“release system for electrochemical cells”的美国专利申请序列第12/862,513号(其要求于2009年8月24日提交的标题为“release system for electrochemical cells”的临时专利申请序列第61/236,322号的优先权)；于2010年8月24日提交的标题为“electrically non-conductive materials for electrochemical cells”的美国临时专利申请序列第61/376,554号；于2010年8月24日提交的标题为“electrochemical cell”的美国临时专利申请序列第12/862,528号；于2010年8月24日提交、被公开为美国公开第2011/0070494号、标题为“electrochemical cells comprising porous structures comprising sulfur”的美国专利申请序列第12/862,563号；于2010年8月24日提交、被公开
为美国公开第2011/0070491号、标题为“electrochemical cells comprising porous structures comprising sulfur”的美国专利申请序列第12/862,551号；于2010年8月24日提交、被公开为美国公开第2011/0059361号、标题为“electrochemical cells comprising porous structures comprising sulfur”的美国专利申请序列第12/862,576号；于2010年8月24日提交、被公开为美国公开第2011/0076560号、标题为“electrochemical cells comprising porous structures comprising sulfur”的美国专利申请序列第12/862,581号；于2010年9月22日提交的、标题为“low electrolyte electrochemical cells”的美国专利申请序列第61/385,343号；以及于2011年2月23日提交的、标题为“porous structures for energy storage devices”的美国专利申请序列第13/033,419号。出于所有目的，本文公开的所有其他专利和专利申请的全部内容也通过引用被并入。
[0109]
图4描绘了用于电化学单元保护的代表性高级处理400。代表性处理400的动作在以下段落中详细描述。
[0110]
在一些实施方式中，代表性处理400可以包括动作430，其中，可以在基于通过至少一个继电器(其可以是本文中其他地方所描述的电路系统118的一部分)的第一电流流动方向的第一阈值电流幅度下断开至少一个电化学单元(例如，本文中其他地方所描述的电化学单元121a)。
[0111]
在一些实施方式中，可以在动作430和/或动作440之后或之前将单元连接至或重新连接至充电源或负载。
[0112]
在一些实施方式中，代表性处理400可以进行至动作440或者执行动作440而不是动作430(基于关于图5更详细地描述的确定)，其中，可以在基于通过继电器的第二电流流动方向的第二阈值电流幅度下断开单元。在一些实施方式中，第一阈值电流幅度可以不同于第二阈值电流幅度。在一些实施方式中，第一电流流动方向可以不同于第二电流流动方向(例如，这些方向可以彼此相反)。
[0113]
例如，如果第一电流流动方向对应于单元的放电，并且第一电流流动方向上的工作电流是25安培或更大(在任何时间或对于给定的时间间隔)，则电路系统可以将单元从充电源断开。另一方面，根据一些实施方式，如果第二电流流动方向对应于单元的充电，并且第二电流流动方向上的工作电流是1安培或更大(在任何时间或对于给定的时间间隔)，则电路系统可以将单元从负载断开。在一些实施方式中，将单元从负载断开和将单元从充电源断开可以是相同的操作。例如，如本文中其他地方所描述的，可以沿着相同的电路径对单元进行充电和放电二者。
[0114]
在一些实施方式中，处理400然后可以根据需要结束或重复。
[0115]
图5描绘了用于电化学单元保护的代表性处理500。代表性处理500的动作在以下段落中详细描述。
[0116]
在一些实施方式中，代表性处理500可以可选地在动作510处开始，其中，可以沿着相同的电路径对至少一个电化学单元(例如，121a)进行充电和放电二者(例如，如本文中其他地方所描述的)。
[0117]
在一些实施方式中，单元可以是电池组(例如，图3b中所示的210)的一部分。
[0118]
在一些实施方式中，代表性处理500然后可以可选地进行至动作515，其中，可以使用至少一个电流测量控制装置(例如，如本文中其他地方所描述的传感器116)来测量通过
至少一个继电器(其可以是本文中其他地方所描述的电路系统118的一部分)的第一电流流动方向上的工作电流和/或第二电流流动方向上的工作电流。在一些实施方式中，动作515可以包括确定电流流动的方向。在一些实施方式中，第一电流流动方向上的工作电流和/或第二电流流动方向上的工作电流可以是直流电流或者包括直流电流。
[0119]
在一些实施方式中，继电器可以是固态的(例如，如本文中其他地方所描述的)。
[0120]
在一些实施方式中，代表性处理500然后可以可选地进行至动作520，其中，可以考虑至少一个阈值来确定它是否已经被满足(例如，如本文中其他地方所描述的)。例如，阈值可以是第一电流流动方向上的工作电流的阈值测量值和/或第二电流流动方向上的工作电流的阈值测量值，例如对单元进行放电或充电的阈值电流。在一些实施方式中，第一电流流动方向可以对应于单元的放电。可替选地或另外地，第二电流流动方向可以对应于单元的充电。在一些实施方式中，可以调整第一阈值电流幅度和/或第二阈值电流幅度。例如，如果对于任一方向需要阈值电流更低或更高的某些改变，则可以相应地改变阈值。
[0121]
在一些实施方式中，第一电流流动方向(例如，放电方向)上的平均工作电流可以比第二电流流动方向(例如，充电方向)上的平均工作电流高至少2倍。例如，第一电流流动方向上的平均工作电流可以比第二电流流动方向上的平均工作电流高4倍。
[0122]
在一些实施方式中，如果已经满足阈值，则代表性处理500可以可选地进行至动作525，其中，可以例如由控制器(例如，114)激活用于断开单元的电路系统(例如，如本文中其他地方所描述的)。可替选地，如果尚未满足阈值，则可以继续测量工作电流。
[0123]
在一些实施方式中，用于执行所描述的断开的电路系统可以被包括在单个集成电路内或被包括为单个部件。
[0124]
在一些实施方式中，单元可以在电路的一个或更多个部分处断开。
[0125]
在一些实施方式中，动作525可以可选地包括动作526，其中，单元可以从负载和/或充电源断开。
[0126]
在一些实施方式中，动作526可以可选地包括动作530，其中，可以在基于通过继电器的第一电流流动方向的第一阈值电流幅度下断开单元(例如，如本文中其他地方所描述的)。
[0127]
在一些实施方式中，代表性处理500可以进行至动作540，或者可以与动作530同时执行动作540或者在与动作530具有一些交叠的情况下执行动作540，其中，可以在基于通过继电器的第二电流流动方向的第二阈值电流幅度下断开单元。在一些实施方式中，第一阈值电流幅度可以不同于第二阈值电流幅度。在一些实施方式中，第一电流流动方向可以不同于第二电流流动方向。
[0128]
在一些实施方式中，处理500然后可以可选地进行至动作550，其中，可以在断开单元的时间间隔内重新连接单元(例如，如本文中其他地方所描述的)。
[0129]
在一些实施方式中，处理500然后可以根据需要结束或重复。
[0130]
图6描绘了用于系统内的电路保护的代表性高级处理600。代表性处理600的动作在以下段落中详细描述。
[0131]
在一些实施方式中，代表性处理600可以包括动作630，其中，可以在基于通过至少一个继电器(其可以是本文中其他地方所描述的电路系统118的一部分)的第一电流流动方向的第一阈值电流幅度下断开系统内的电路的至少一个部分。
[0132]
在一些实施方式中，可以在动作630和/或动作640之后或之前将电路部分连接至或重新连接至源或负载。
[0133]
在一些实施方式中，代表性处理600可以进行至动作640或执行动作640而不是动作630(基于关于图7更详细地描述的确定)，其中，可以在基于通过继电器的第二电流流动方向的第二阈值电流幅度下断开电路部分。在一些实施方式中，第一阈值电流幅度可以不同于第二阈值电流幅度。在一些实施方式中，第一电流流动方向可以不同于第二电流流动方向(例如，这些方向可以彼此相反)。
[0134]
例如，如果第一电流流动方向上的工作电流是1安培或更大(在任何时间或对于给定的时间间隔)，则电路系统可以断开电路部分。另一方面，如果第二电流流动方向上的工作电流是25安培或更大(在任何时间或对于给定的时间间隔)，则电路系统可以断开电路部分。
[0135]
在一些实施方式中，处理600然后可以根据需要结束或重复。
[0136]
图7描绘了用于系统内的电路保护的代表性处理700。代表性处理700的动作在以下段落中详细描述。
[0137]
在一些实施方式中，代表性处理700可以可选地在动作715处开始，其中，可以使用至少一个电流测量控制装置(例如，如本文中其他地方所描述的传感器116)来测量通过至少一个继电器(其可以为本文中其他地方所描述的电路系统118的一部分)的第一电流流动方向上的工作电流和/或第二阈值电流幅度流动方向上的工作电流。在一些实施方式中，动作715可以包括确定电流流动的方向。在一些实施方式中，第一电流流动方向上的工作电流和/或第二电流流动方向上的工作电流可以是直流电流或者包括直流电流。
[0138]
在一些实施方式中，继电器可以是固态的(例如，如本文中其他地方所描述的)。
[0139]
在一些实施方式中，代表性处理700然后可以可选地进行至动作720，其中，可以考虑至少一个阈值来确定它是否已经被满足(例如，如本文中其他地方所描述的)。例如，阈值可以是第一电流流动方向上的工作电流的阈值测量值和/或第二电流流动方向上的工作电流的阈值测量值。在一些实施方式中，可以调整第一阈值电流幅度和/或第二阈值电流幅度。例如，如果对于任一方向需要阈值电流更低或更高的某些改变，则可以相应地改变阈值。
[0140]
在一些实施方式中，第一电流流动方向(例如，放电方向)上的平均工作电流可以比第二电流流动方向(例如，充电方向)上的平均工作电流高至少2倍。例如，第一电流流动方向上的平均工作电流可以比第二电流流动方向上的平均工作电流高4倍。
[0141]
在一些实施方式中，如果已经满足阈值，则代表性处理700可以可选地进行至动作725，其中，可以例如由控制器(例如，114)激活用于断开电路部分的电路系统(例如，如本文中其他地方所描述的)。可替选地，如果尚未满足阈值，则可以继续测量工作电流。
[0142]
在一些实施方式中，用于执行所描述的断开的电路系统可以被包括在单个集成电路内或被包括为单个部件。
[0143]
在一些实施方式中，电路部分可以在系统内的一个或更多个位置处断开。
[0144]
在一些实施方式中，动作725可以可选地包括动作726，其中，单元可以从负载和/或充电源断开。
[0145]
在一些实施方式中，动作726可以可选地包括动作730，其中，可以在基于通过继电
器的第一电流流动方向的第一阈值电流幅度下断开单元(例如，如本文中其他地方所描述的)。
[0146]
在一些实施方式中，代表性处理700可以进行至动作740，或者与动作730同时执行动作740或者在与动作730具有一些交叠的情况下执行动作740，其中，可以在基于通过继电器的第二电流流动方向的第二阈值电流幅度下断开单元。在一些实施方式中，第一阈值电流幅度可以不同于第二阈值电流幅度。在一些实施方式中，第一电流流动方向可以不同于第二电流流动方向。
[0147]
在一些实施方式中，处理700然后可以可选地进行至动作750，其中，可以在断开单元的时间间隔内重新连接单元(例如，如本文中其他地方所描述的)。
[0148]
在一些实施方式中，处理700然后可以可选地进行至动作760，其中，可以调整第一阈值电流幅度和/或第二阈值电流幅度。例如，如果对于任一方向需要阈值电流更低或更高的某些改变，则可以相应地改变阈值(例如，如本文中其他地方所描述的)。
[0149]
在一些实施方式中，处理700然后可以根据需要结束或重复。
[0150]
应当理解，在一些实施方式中，上面参照图4至图7描述的方法可以以多种方式中的任何方式变化。例如，在一些实施方式中，以上描述的方法的步骤可以以不同于所描述的顺序来执行，方法可以涉及上面没有描述的另外的步骤，以及/或者方法可以不涉及上面描述的所有步骤。
[0151]
从前面的描述中还应当理解，一些方面可以使用计算设备来实现。图8描绘了系统800中的以计算机810的形式的通用计算设备，其可以用于实现某些方面，例如本文中其他地方所描述的任何控制器(例如，114)。
[0152]
在计算机810中，部件包括但不限于处理单元820、系统存储器830以及将包括系统存储器在内的各种系统部件耦接至处理单元820的系统总线821。系统总线821可以是若干类型的总线结构中的任何一种，包括存储器总线或存储器控制器、外围总线以及使用各种总线体系结构中的任何一种的局部总线。作为示例而非限制，这样的体系结构包括工业标准体系结构(isa)总线、微通道体系结构(mca)总线、增强型isa(eisa)总线、视频电子标准协会(vesa)本地总线以及也被称为夹层总线的外围组件互连(pci)总线。
[0153]
计算机810通常包括各种计算机可读介质。计算机可读介质可以是可以由计算机810访问的任何可用介质，并且包括易失性和非易失性介质、可移除和不可移除介质两者。作为示例而非限制，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以用于存储信息例如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储器、盒式磁带、磁带、磁盘存储器或其他磁存储设备、或者可以用于存储所需信息并且可由计算机810访问的任何其他一个或更多个介质。通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或调制数据信号形式例如载波或其他传输机制的其他数据，并且包括任何信息传递介质。术语“调制数据信号”意指以在信号中编码信息的方式设置或改变其一个或更多个特征的信号。作为示例而非限制，通信介质包括有线介质例如有线网络或直接有线的连接，以及无线介质例如声学、rf、红外的和其他无线介质。以上任何的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。
[0154]
系统存储器830包括易失性和/或非易失性存储器形式的计算机存储介质，例如只读存储器(rom)831和随机存取存储器(ram)832。包含例如在启动期间帮助在计算机810内的元件之间传输信息的基本例程的基本输入/输出系统833(bios)通常存储在rom 831中。ram 832通常包含处理单元820可以立即访问和/或当前正在操作的数据和/或程序模块。作为示例而非限制，图8示出了操作系统834、应用程序835、其他程序模块839以及程序数据837。
[0155]
计算机810还可以包括其他可移除/不可移除、易失性/非易失性计算机存储介质。仅作为示例，图8示出了：从不可移除、非易失性磁介质读取或向其写入的硬盘驱动器841；从可移除、非易失性磁盘852读取或向其写入的磁盘驱动器851；以及从可移除、非易失性光盘859例如cd rom或其他光学介质读取或向其写入的光盘驱动器855。可以在示例性计算系统中使用的其他可移除/不可移除、易失性/非易失性计算机存储介质包括但不限于磁带盒、闪存卡、数字多功能盘、数字录像带、固态ram、固态rom等。硬盘驱动器841通常通过不可移除存储器接口例如接口840连接至系统总线821，并且磁盘驱动器851和光盘驱动器855通常通过可移除存储器接口例如接口850连接至系统总线821。
[0156]
上文讨论并在图8中示出的驱动器及其相关联的计算机存储介质为计算机810提供了计算机可读指令、数据结构、程序模块以及其他数据的存储。例如，在图8中，硬盘驱动器841被示为存储操作系统844、应用程序845、其他程序模块849以及程序数据847。注意，这些部件可以与操作系统834、应用程序835、其他程序模块539以及程序数据837相同或不同。操作系统844、应用程序845、其他程序模块849和程序数据847在此被赋予不同的附图标记，以说明至少它们是不同的副本。用户可以通过通常称为鼠标、跟踪球或触摸板的输入设备例如键盘892和定点设备891向计算机810输入命令和信息。其他输入设备(未示出)可以包括麦克风、操纵杆、游戏手柄、圆盘式卫星天线、扫描仪等。这些和其他输入设备通常通过耦接至系统总线的用户输入接口590连接至处理单元820，但是也可以通过其他接口和总线结构例如并行端口、游戏端口或通用串行总线(usb)连接。监视器891或其他类型的显示设备也通过接口例如视频接口890连接至系统总线821。除了监视器之外，计算机还可以包括可以通过输出外围接口895连接的其他外围输出设备例如扬声器897和打印机899。
[0157]
计算机810可以使用到一个或更多个远程计算机例如远程计算机880的逻辑连接在网络化环境中操作。远程计算机880可以是个人计算机、服务器、路由器、网络pc、对等设备或其他公共网络节点，并且通常包括以上关于计算机810描述的许多或所有元件，尽管在图8中仅示出了存储器存储设备881。图8中描绘的逻辑连接包括局域网(lan)871和广域网(wan)873，但是也可以包括其他网络。这样的网络环境在办公室、企业范围的计算机网络、内联网以及因特网中是常见的。
[0158]
当在lan网络环境中使用时，计算机810通过网络接口或适配器870连接至lan 871。当在wan网络环境中使用时，计算机810通常包括调制解调器872或用于通过wan 873例如因特网来建立通信的其他装置。可以是内置或外置的调制解调器872可以经由用户输入接口890或其他适当的机制连接至系统总线821。在网络化环境中，关于计算机810描绘的程序模块或其部分可以存储在远程存储器存储设备中。作为示例而非限制，图8示出了驻留在存储设备881上的远程应用程序885。应当理解，所示的网络连接是示例性的，并且可以使用在计算机之间建立通信链路的其他装置。
[0159]
实施方式可以体现为编码有一个或更多个程序的计算机可读存储介质(或多个计算机可读介质)(例如，计算机存储器、一个或更多个软盘、致密碟(cd)、光碟、数字视频盘(dvd)、磁带、闪存、现场可编程门阵列或其他半导体设备中的电路配置、或其他有形的计算机存储介质)，当在一个或更多个计算机或其他处理器上执行所述一个或更多个程序时，执行实现以上讨论的各种实施方式的方法。根据前述示例明显的是，计算机可读存储介质可以将信息保留足够长的时间，以提供非暂态形式的计算机可执行指令。这样的计算机可读存储介质或多个介质可以是可运输的，使得存储在其上的程序或多个程序可以加载到一个或更多个不同的计算机或其他处理器上，以实现以上讨论的本发明的各个方面。如本文所使用的，术语“计算机可读存储介质”仅包括计算机可以从中读取信息的有形机器、机构或设备。可替选地或另外地，一些实施方式可以体现为除计算机可读存储介质之外的计算机可读介质。不是计算机可读存储介质的计算机可读介质的示例包括瞬态介质如传播信号。
[0160]
虽然本文已经描述并示出了本发明的若干实施方式，但是本领域普通技术人员将容易想到用于执行本文描述的功能以及/或者获得本文描述的结果和/或本文描述的一个或更多个优点的各种其他手段和/或结构，并且这样的变化和/或修改中的每一个都被认为在本发明的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易理解，本文描述的所有参数、尺寸、材料和配置都是示例性的，并且实际的参数、尺寸、材料和/或配置将取决于使用本发明的教导的特定应用或多个特定应用。本领域的技术人员将认识到，或者能够仅使用常规实验来确定本文描述的本发明的具体实施方式的许多等同方案。因此，应当理解的是，前述实施方式仅作为示例给出，并且在所附权利要求及其等同方案的范围内，本发明可以以不同于具体描述和要求的方式实施。本发明可以包括本文描述的每个单独的特征、系统、物品、材料和/或方法。另外，如果这样的特征、系统、物品、材料和/或方法不相互矛盾，则两个或更多个这样的特征、系统、物品、材料和/或方法的任何组合都包括在本发明的范围内。
[0161]
除非有相反的明确指示，否则在说明书和权利要求书中使用的不定冠词“一”和“一个”应当被理解为“至少一个”。
[0162]
本文中在说明书和权利要求书中使用的短语“和/或”应当理解为是指如此结合的元件中的“任一个或两者”：即在某些情况下结合存在而在其他情况下分离存在的元件。除非有相反的明确指示，否则除了由“和/或”子句具体标识的元素之外，可以可选地存在其他元素，无论与具体标识的那些元素相关还是无关。因此，作为非限制性示例，当与开放式语言例如“包括”结合使用时，对“a和/或b”的引用在一个实施方式中可以指a而没有b(可选地包括除b之外的元素)；在另一实施方式中可以指b而没有a(可选地包括除a以外的元素)；在又一实施方式中可以指a和b二者(可选地包括其他元素)；等等。
[0163]
如本文中在说明书和权利要求书中所使用的，“或”应当理解为具有与上面定义的“和/或”相同的含义。例如，当分离列表中的项目时，“或”或者“和/或”应当被解释为包括性的，即包括至少一个，但也包括多个元件或元件的列表的大于一个元件以及可选地另外的未列出的项目。只有明确表示相反的术语例如“仅一个”或“恰好一个”，或者当在权利要求中使用“由
……
组成”时将指的是包含多个元件或元件的列表中的恰好一个元件。一般而言，当前面有排他性的术语例如“任一”、
“……
之一”、“仅一个”或“恰好一个”时，本文使用的术语“或”仅应当被解释为指示排他性的替选物(即，“一个或另一个而不是两者”)。当在权利要求中使用“基本上由
……
组成”时应当具有其在专利法领域中使用的普通含义。
[0164]
如本文中在说明书和权利要求书中所使用的，关于一个或更多个元素的列表的短语“至少一个”应当被理解为表示从元素列表中的任何一个或更多个元素中选择的至少一个元素，但不一定包括元素列表中具体列出的每个元素中的至少一个，并且不排除元素列表中元素的任何组合。该定义还允许可选地存在除了在短语“至少一个”所指的元素列表中具体标识的元素之外的元素，无论与那些具体标识的元素相关还是不相关。因此，作为非限制性示例，“a和b中的至少一个”(或者，等效地，“a或b中的至少一个”，或者等效地“a和/或b中的至少一个”)在一个实施方式中可以指至少一个(可选地包括多于一个)a而不存在b(以及可选地包括除b之外的元素)；在另一个实施方式中指至少一个(可选地包括多于一个)b而不存在a(以及可选地包括除a之外的元素)；在又一实施方式中指至少一个(可选地包括多于一个)a以及至少一个(可选地包括多于一个)b(以及可选地包括其他元素)；等等。
[0165]
一些实施方式可以体现为已经描述了其各种示例的方法。作为方法的一部分执行的动作可以以任何合适的方式排序。因此，可以构建以不同于所示的顺序来执行动作的实施方式，其可以包括与所描述的不同(例如，更多或更少)的动作，以及/或者可以涉及同时执行一些动作，即使这些动作在上面具体描述的实施方式中被示为顺序执行。
[0166]
在权利要求中用于修改权利要求元素的顺序术语例如“第一”、“第二”、“第三”等的使用本身并不意味着一个权利要求元素相对于另一个权利要求元素的任何优先级、优先顺序或顺序，或者方法的动作被执行的时间顺序，而是仅被用作将具有特定名称的一个权利要求元素与具有相同名称的另一个元素区分开来的标签(但是使用序数术语)来区分权利要求元素。
[0167]
在权利要求中以及在以上说明书中，所有过渡短语例如“包括”、“包含”、“带有”、“具有”、“含有”、“涉及”、“保持”等都应当被理解为是开放式的，即，意味着包括但不限于。如美国专利局专利审查程序手册第2111.03节所说明的，仅过渡短语“由
……
组成”和“基本由
……
组成”应当分别是封闭或半封闭的过渡短语。