用於確定電池組溫度和標識的裝置的製作方法
2023-06-22 10:20:11 1
專利名稱：用於確定電池組溫度和標識的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及電池充電監視器，該監視器監視電池充電過程中的電池組參數，特別涉及這樣的電池充電監視器，它監視電池電壓、電池溫度並採用電池組內的一個標識電容器確定電池組標識，其中電池組標識和電池溫度是在電池監視器和電池組之間的單一線上監視的。
許多不同的電氣裝置，諸如某些電源裝置、峰窩式電話、家用電器等，使用可再充電的電池組。現代的電池充電器能夠對具有不同的額定電壓和不同的電池化學性質的電池組充電，即鎳鎘電池、金屬氫化物電池、鋰電池等。這些電池充電器的大多數監視充電過程中電池組的電壓，以提供不超過會導致電池組損壞的電池組的最大充電量的滿充電。授予Sar等人並且轉讓給本發明的受讓人的美國專利4388582和4392101公開了一種快速電池充電技術，此技術通過注意電壓充電曲線的轉折點監視電池組的充電，此充電曲線表示電池單元內的電化學勢隨時間的變化。通過確定充電曲線中的特定轉折點，可以在電池組滿充電時準確地結束充電。
除了監視被充電的電池組的電壓之外，電池監視器還可以確定其它的有用信息，包括電池組溫度和電池組標識。監視電池組溫度是有用的，因為充電過程中電池組過熱可能導致電池組的嚴重損壞。確定電池組標識是需要的，以便確認特定的事項諸如最大電池電壓和容量、電池化學性質、製造日期等。這種信息可由控制充電過程的充電控制算法採用，以輔助監視和調整充電過程。
監視充電過程中的電池電壓和電池溫度的電池充電器和充電監視器可以在轉讓給本申請的受讓人的美國專利5352969和美國專利申請08/834375中找到，所述專利申請是1997年4月16日受理的，名稱為「用於電池充電器的間接熱感測系統」。這些文獻公開了一個模/數轉換技術，這種技術將模擬的電池電壓信號轉換為適於微處理器分析的數字表示。電池電壓信號由一個起分壓器作用的電壓衰減或預定標電路衰減，以使電池電壓處於一個預定的窄的範圍內，無論電池電壓如何。對於一個具有變化的電壓的寬的電池組範圍，預定標電路允許電池充電器有效地監視電池電壓。美國專利申請08/834375還公開了採用一種相似的模/數轉換方法監視電池溫度的技術。
授予Pitkanen的美國專利5489834公開了一種電池類型和溫度標識電路。被充電的電池組包括一個負溫度係數電阻器、一個分壓電阻器和電連接在一個分壓電路中的一個固定的標識電阻器。對於每個不同的電池組類型，標識電阻器是不同的，由此提供了確定電池類型的根據。當電池組上的溫度變化時，分壓電路的輸出電路沿由標識電阻器調整的一條特定曲線變化。因為標識電阻器的值是根據電池組類型選擇的，並且負溫度係數電阻器的值和分壓電阻器的值對於每種電池類型選擇為相同或基本相同，因此，對於不同的電池類型，在分壓電路的輸出端產生的不同的電壓曲線是可以分開的。通過確定輸出電壓隨溫度變化的曲線，就可給出電池組標識的指示。
不過，這種技術確實存在許多缺陷和不足之處。尤其是，由於對於不同的電池組，每個電壓信號是由一個特定的標識電阻器分壓的，以使其分離，因此，電壓信號的解析度低，一條電壓曲線與相鄰電壓曲線之間的界限可能由於曲線重疊而導致錯誤。因為對應於一種電池組類型的電壓曲線與另一種電池組類型的電壓曲線是相鄰的，可能無法分辨電壓表示是處於一條電壓曲線的末端還是處於下一電壓曲線的開始。另外，由於在每條電壓曲線的範圍內以及在相接合的電壓曲線的整個範圍內，電池類型標識電路必須具有精確的解析度，因此需要非常昂貴的模/數轉換器。
1994年3月3日公告的德國專利申請DE 4225686A1公開了一種用於辨別電池組和對電池組充電的電路，其中電池組包括一個與溫度有關的電阻器和一個標識電容器。一個微處理器向電池組施加一個DC電壓信號，以確定與溫度有關的電阻器的阻值。此後，向電池組施加一個方波信號，並測量阻抗。隨後，通過等式Z=1/(sqr(1/R)2+(1/Xc)2)確定標識電容器的值，從而鑑別電池組。
所需要的是這樣一種電池充電監視電路，它能夠在充電器中對電池組充電、監視電池電壓、監視電池的溫度，並且以高效的和經濟的方式提供電池組標識的指示，而且不存在上述的已有裝置的缺陷。因此，本發明的目的就是要提供這種電池監視電路。
根據本發明的教導，所公開的電池監視器採用一個熱敏電阻器與一個AC電路元件諸如電容器或電感器結合，以確定電池組溫度和電池組標識。為確定電池組溫度，在電池組電路處於穩態條件時測量熱敏電阻器的電阻。隨後，在動態電路條件下，一個AC信號施加至電池組電路，以辨別此AC電路元件和辨別電池組。由此，電池組的溫度和電池組的標識可以在單一的線上確定。
根據一個實施例，為確定在一實施例中的電池組溫度，設置了第一分壓網絡，它包括一個參考電容器，其中第一分壓網絡的輸出電壓施加至一個比較器的一個端子。還設置了第二分壓網絡，它電連接至電池組。第二分壓網絡包括一個熱敏電阻器和多個電阻器，熱敏電阻器設置在電池組內適於進行電池組溫度測量的位置處，多個電阻器設置在電池監視電路內。第二分壓網絡的輸出施加至比較器的另一端子。一旦參考電容器被充電，就允許通過第一分壓網絡放電。當參考電容器降壓至低於第二分壓網絡的輸出值時，比較器轉換為高。因為第一分壓網絡中的參考電容器和電阻器的值以及第二分壓網絡中的多個電阻器的值是已知的，根據比較器的輸出可以確定熱敏電阻器的阻值。這個阻值是表示電池組內的溫度。
根據一個實施例，第二分壓網絡和比較器還可用於確定電池組件標識。電池組中包含一個未知的標識電容器，它具有對於特定的電池組而獨有的值，並且在電路中與熱敏電阻器和第二分壓網絡連接。根據其放電速率，電池監視電路可以確定標識電容器的電容值。一旦標識電容器已經充電並且處於穩態，比較器的一個端子就轉換至低參考電位。第二分壓網絡包括一個低值電阻器，它允許標識電容器快速放電。一旦施加至比較器的正端子的第二分壓網絡的電位降至低於參考電位，監視器可以根據已知的電阻值確定電容器的值。
在另一實施例中，電池組的標識是通過電池組電路中是否存在一個熱敏電阻器和一個電容器確定的。為確定電池組電路中是否存在熱敏電阻器，對分壓網絡的電壓輸出進行測量。如果測量表明存在熱敏電阻器，那麼電壓測量就被用於確定熱敏電阻器的電阻。為確定電池組電路中是否存在電容器，電容器首先被放電，這是假定其確實存在。隨後開始對電容器充電，並且在預定的時間周期之後，測量電池組電路的電壓輸出，以確定它是高於還是低於一個預定的閾值。如果它高於此閾值，那麼電容器就不存在，而如果它低於此閾值，電容器就存在。
從以下的詳細說明、權利要求書和附圖，本領域的普通技術人員將能更清楚地理解本發明的其它優點和目的。
圖1是根據本發明的一個實施例的電池組監視電路的電路圖，該監視電路確定電池組電壓、溫度和標識；圖2是圖1中所示的電路的分壓輸出的曲線，其中水平軸表示溫度，垂直軸表示電壓；圖3是LogA/D計時器計數和溫度之間的關係曲線，其中垂直軸表示電壓，水平軸表示溫度；圖4是標識電容器的衰減時間的曲線，其中垂直軸表示時間，水平軸表示溫度；圖5是標識電容器的衰減時間的曲線，其中垂直軸表示時間，水平軸表示溫度；圖6是根據本發明的另一實施例的電池組監視電路的電路圖，該監視電路確定電池組溫度和標識；圖7是電壓輸出曲線，用於確定圖6的電池監視電路中電容器的存在，其中垂直軸表示電壓，水平軸表示時間。
以下針對一個用於測量電池充電器中的電池溫度和確定電池組標識的系統所做的優選實施例的討論僅僅是示例性的，並且絕無限制本發明或其應用之意。
圖1是根據本發明的一個實施例的電池監視電路10的電路圖，此電路被分成電池組側12和電池充電器側14。如圖所示，電池組側12在三個連接點16、18和20處電連接至電池充電器側14。電池監視電路10用於監視電池組22，此電池組包括多個電池單元24。電池監視電路10提供了三個主要功能，包括監視電池組22的充電過程、確定電池組22的溫度和辨別電池組22。連接點16連接電池組電壓測量和充電線，連接點18連接電池組溫度和電池組標識線，連接點20提供對地連接。雖然沒有特別示出，但將能理解的是，電池監視電路10將在電池充電器側14包括與該監視電路相聯的電池充電電路。電池組標識(identification)可以提供各種希望的信息，包括電池化學性質，諸如鎳隔、金屬氫化物、鋰等；電池單元24的數量；製造日期以及額定電壓等。
電池監視電路10是微處理器(型的)，它由一個微處理器26控制。微處理器26可以是用於這裡描述的目的的任何合適的微處理器，並且正如本領域的技術人員將能理解的，多種不同的微處理器可適於這種目的。對於這裡討論的目的，微處理器引腳的四個被標示為1、2、3和4。不過，根據所使用的微處理器不同，這些引腳將具有不同的引腳號碼。正如下面將詳細討論的，電池組溫度和電池組標識兩者是由引腳2處的單一連線確定的。
電池組側12包括與電池組22電連接的一個電池組電路30。電池組電路30包括一個標識電容器32和一個熱敏電阻器34。正如本領域所公知的，熱敏電阻器34是一個其電阻根據溫度變化的可變電阻器。正如本領域的技術人員可以理解的，在本發明的範圍內，可以利用其它類型的溫度敏感器件。標識電容器32被特別選擇為標識電池組22，並且因此具有不同的電容值，這取決於電池組22。熱敏電阻器34恰當地設置於電池組22內，以提供電池組22的溫度閱讀。由此，電池組側12的所有部分均可以作為單個單元從實際的電池充電器中取出，並且可以用其它電池組替換。
根據本發明的教導，電池組22的溫度和電池組22的標識均是通過連接到電池充電器側14的單一連接點確定的，這裡為連接點18。電池組22的溫度是在電池組電路30處於穩態條件下測量的，其中通過連接點18施加一個DC信號。為了確定電池組22的標識，電池組電路30被置於動態電路條件下，以確定電容器32的值。在一個變換的實施例中，電容器32可以用另一AC電路元件代替，例如電感。
電池監視電路10的電池充電器側14包括用於將電池組12的輸出電壓衰減到需要的或接近所需的電壓輸出的電壓衰減器36或預定標電路(電阻分配網絡)。電壓衰減器36的衰減量可選擇的設定，由此對不論實際電壓如何的所有電池組22，所需的電壓輸出幾乎是相同的。在微處理器26的引腳處將衰減的電壓加到比較器38的正端。加到電池組22的充電電壓是通過連接點16從一電流源(未示出)施加的，以使電池組充電。
電池監視電路10的電池充電器側14還包括一個RC電路40。RC電路40包括一個具有已知值的參考電容器42以及也具有已知值的電阻器R1和R2，它們在電路40內形成一個分壓網絡。RC電路40的輸出電壓施加至微處理器26的引腳4。當微處理器26使一個開關44轉換至一個合適的參考電位，這裡為+5V電位時，電容器42通過電阻器R2被充電。在電容器42已充電並處於穩態之後，開關44被轉換至一個高阻抗狀態，電容器42的電壓通過電阻器R1基於電容器42以及電阻器R1和R2的值以已知的耗散(dissipation)速率耗散。這個電容器耗散電壓通過一個開關46施加至比較器38的負端子。在開關44轉換至高阻抗狀態的同時，微處理器26通過一個內部的計時器以預定的時鐘脈衝頻率開始計數。一旦電容器42的電位降低至低於電池組12的衰減的電壓，比較器38的輸出Vout升高，並且微處理器26存儲計數值。
通過採用電容器42、電阻器R1和R2的值以及所選擇的電壓衰減器36的衰減值對微處理器26進行編程，電容器42的放電將是已知的，並且由此電池組22的電壓可以轉換為一個數位訊號。對於剛剛描述的電位的模-數轉換的更詳細的討論可以參照前述的美國專利5352969和美國專利申請08/834375。對於本發明的目的，按照這種方式監視電池電壓是不必要的，並且可以通過各種技術實現。
電阻器R3、R4和R5以及熱敏電阻器34組成了一個分壓網絡48。為了確定電池組22的溫度，開關44被連接至5V參考電位，以對電容器42充電，並且引腳2和3被設定為高阻抗輸入狀態，即斷開狀態，這樣電池組側12的標識電容器32通過電阻器R3被充電。在這種結構中，熱敏電阻器34和電阻器R4並聯連接，並且與電阻器R3結合而形成分壓網絡48。現在，分壓網絡48在引腳2處的輸出是電池組22的溫度的函數。圖2中示出了這個分壓輸出的曲線，其中，垂直軸代表引腳2處的電壓輸出，水平軸代表溫度。很明顯，隨著溫度升高，熱敏電阻器34的電阻減小，並且引腳2處的分壓輸出降低。
引腳2處的模擬的分壓輸出被施加至一個比較器50的正端子。來自RC電路40的電壓信號被施加至微處理器26的引腳4，此信號又通過開關46被施加至比較器50的負輸入端子。在電容器42被充電後，並且開關44轉換至高阻抗狀態，電容器42開始放電，微處理器26開始對時鐘脈衝進行計數。當引腳4處的電容器耗散電壓降至低於引腳2處電路48的分壓輸出信號時，比較器50轉換為高並且微處理器26存儲計數脈衝作為數字轉換。這個計數脈衝是溫度的數字表示。一種用於測量電池組的溫度並且按照這種方式將其轉換為數字表示的技術描述於美國專利申請08/834375中。圖3是顯示引腳2處的分壓輸出的曲線圖，垂直軸為LogAD計數，水平軸為溫度。很明顯，隨著溫度升高，熱敏電阻器的電阻減小，電壓輸出降低，並且數字計數減小。
比較器38和50以及開關44和46被顯示在微處理器26內部。這種結構是按一個非限制性例子示出的，其中這些元件可以設在微處理器26外部，並且比較器38和50的輸出可以作為輸入被施加至微處理器26。另外，上面討論的各種信號之間的比較和開關的轉換可以通過對微處理器26進行編程而由軟體實現。圖1中所示的電路圖僅僅是要給出對本發明的監視電路10的基本工作原理的理解。
根據本發明的教導，電池組22的標識也在微處理器26的引腳2處確定。為此，引腳2被設定為高阻抗輸入狀態，並且通過使一個開關52轉換至+5V電位，引腳3被設定為高輸出狀態。在這種結構中，熱敏電阻器34和電阻器R4是並聯的，並且在分壓電路48中電阻器R3和R5是並聯的。電容器32通過分壓電路48由施加至電阻器R3和R5的高輸出狀態電位充電。一個低的參考電位，這裡為0.2V通過開關46被施加至比較器50的負端子，並且微處理器26的一個內部計時器被起動。
一旦電容器32上的電壓達到穩態，通過使開關52轉移至地而將引腳3設定為低輸出狀態，電容器32放電並且內部計時器開始計數。電容器32的充電和放電提供了變化的或動態的電路電性條件。由於電阻器R5具有比熱敏電阻器34以及電阻器R3和R4低得多的值，電容器32通過電阻器R5快速放電。由此，熱敏電阻器34的隨溫度變化的電阻對電容器32的放電速率不會有明顯的影響。在這個例子中，電阻器R5的值比電阻器R3和R4的值低兩個數量級，以便形成這種快速放電。但是，這是一個非限制性例子，對於不同的設計也可以採用其它的值。
當引腳2處的電壓因電容器32的放電而降至低於0.2V參考電壓時，比較器50轉換為高，並且計數被存儲。這個計數值表示電容器32的電壓放電時間。由於電阻器R3、R4、R5和熱敏電阻器34的值是已知的，電容器32的值可以根據其放電速率確定。對於相同的電阻器值，由於不同電容器的不同值將具有不同的放電時間，通過插入一個與電池組22相聯的已知的電容器，電池組22可以被標識。
電阻器R3和R4以及熱敏電阻器34的值是這樣選擇的，即，熱敏電阻器34上的壓降落入比較器50的共模輸入電壓範圍內和所考慮的預期溫度範圍內。不過，由於大的溫度依賴性，這些值對於電容器32上的電壓衰減的測量不是最佳的。通過觀察圖4中所示的曲線，這是很清楚的，圖4示出了在沒有電阻器R5的情況下，對於電容器32的不同值衰減時間與溫度之間的關係。這表明，在沒有小值的電阻器R5的情況下，熱敏電阻器34上的溫度變化對於具有不同值的電容器的放電時間具有大的影響。在沒有電阻器R5的情況下，當由一個微控制器程序摸擬時該過程將消耗大量的軟體資源，儘管它是工作的。不過，通過增設電阻器R5，衰減時間溫度依賴性可以顯著地降低。通過將電阻器R5連接至引腳3，當電阻器R3和R5並聯時，電阻器R5的一個端子可以設定為高，或者當熱敏電阻器34與電阻器R4和R5並聯時設定為低，以便使分壓電路48的輸出動態地變化。當電阻器R5浮置時，分壓電路48對於溫度閱讀是最佳的。通過使電阻器R5比熱敏電阻器34小，並且通過將引腳3設定為高或低，分壓電路48對於測量電容器32的放電時間是最佳的。由於電阻器R5的值小，它「超越」了分壓電路48中其它電阻的作用，包括熱敏電阻器34。這種通過電阻器R5的快速充電和放電導致如圖5中曲線所示的電容器衰減時間對溫度的獨立性。
根據本發明，還公開了用於確定電池組溫度和電池組標識的另一實施例，這是上述的實施例的一種簡化形式。特定的電池監視應用可能僅要求有限數量的電池組的標識，而不是上述的實施例所提出的功能。圖6是根據本發明的另一實施例的電池監視電路60的電路圖，此電路被分成電池組側62和電池充電器側64。如圖所示，電池組側62在三個分離的連接點66、68和70處電連接至電池充電器側64。電池監視電路60用於監視一個電池組72，此電池組包括多個電池單元74。連接點66連接電池組電壓測量和充電線，連接點68連接電池組溫度和電池組標識線，連接點70提供對地連接。
電池監視電路60是微處理器(型的)，它由一個微處理器76控制。微處理器76可以是用於這裡描述的目的的任何合適的微處理器，正如本領域的技術人員公知的，諸如Zilog Z86C83。對於這裡討論的目的，微處理器引腳的五個被標示為1、2、3、4和5。不過，根據所使用的微處理器，這些引腳將具有不同的引腳號碼。
電池組72由一個控制信號充電，此控制信號施加至引腳1，以接通一個電流源78。電池組72的電壓是按照與上述的相同的方式，採用一個12位logA/D轉換器80，在微處理器76的引腳2處測量的。電池組72的充電和充電監視的細節可以是本領域公知的任何適合電池監視電路60的技術。
電池組側62包括一個標識電容器82和一個熱敏電阻器84，正如上述的實施例那樣。不過，在這個實施例中，監視電路60不是通過確定電容器82的實際電容量來辨別電池組72，而是根據電容器82是否存在，不管其值和熱敏電阻器84是否存在確定電池組72的標識。對於特種電池組，諸如鎳鎘電池組，電池組的溫度可能不需要確定，或者可能通過間接的熱感測或其它熱感測技術確定，並且由此熱敏電阻器84是不需要的。由於標識電容器82僅僅具有確定電池組72的標識的用途，電容器82也可以去除。因此，對於特種類型的電池組，熱敏電阻器84和電容器82均可省略。相應地，第一類型的電池組可以通過確定其不具有熱敏電阻器或電容器來辨別，第二類型的電池組可以通過確定其具有熱敏電阻器但不具有電容器來辨別，而第三類型的電池組可以通過確定其既具有熱敏電阻器又具有電容器來辨別。
監視電路60的充電器側64包括一個電路86，此電路86包括一個連接至5V電位的上拉電阻器R6和如圖所示方式電連接的電阻器R7和R8，它們與熱敏電阻器84結合確定了一個分壓網絡。根據本發明的教導，為確定熱敏電阻器84是否存在，通過將微處理器76的引腳4處的模擬/數字I/O設定為高阻抗，電阻器R8與電路86電分離。於是，熱敏電阻器84和電阻器R6分割+5V電位。分割的電壓在微處理器76的引腳3處被測量，在此電壓被施加至一個8位模/數轉換器88，此轉換器將此電壓轉換為可以由微處理器76閱讀的數字表示。在此實施例中，採用了一個8位A/D轉換器，因為它能提供良好的絕對精確性，雖然它具有比上述的A/D轉換器低的解析度。由於電阻器R6的值是已知的，如果在電池組側62不存在熱敏電阻器84，那麼熱敏電阻器84對分割電壓將不起作用。微處理器76將通過存儲在A/D轉換器88中的值確定這種情況。同樣，如果熱敏電阻器84存在於電池組側62，一個不同的值將存儲於A/D轉換器88中。因此，微處理器76可以標識熱敏電阻器84是否存在。
如果熱敏電阻器84存在，監視電路60將通過熱敏電阻器84的電阻確定電池組72的溫度。因為熱敏電阻器84的電阻值將隨電池組72的溫度變化，存儲在A/D轉換器88中的值將隨熱敏電阻器84的電阻值變化，從而以上述的方式給出電池組溫度的指示。
如果監視電路確定在電池組側62不存在熱敏電阻器，那麼它就確定電池組72是特種電池組類型，諸如鎳鎘電池組。如果監視電路60確定在電池組側62存在熱敏電阻器84，隨後它將確定熱敏電阻器84的阻值是否落入一個特定的範圍內。如果熱敏電阻器84的阻值處於此範圍內，那麼電路60將確定電容器82是否存在。首先，引腳4被設定為輸出低，以使電容器82通過引腳4放電，假定它是存在的。在這種結構中，引腳4為數字輸出。微處理器76的引腳3則被設定為高阻抗輸入，以去除與電路86的連接。在電容器82已經具有一定的放電時間並且電路86處於穩態之後，引腳4被設定為模擬高阻抗輸入。施加至電阻器R6的5V電位開始對電容器82充電。在引腳4被設定為一個輸入之後，在引腳4處由一個8位模/數轉換器90進行預定時間周期的電壓閱讀，以測量電路86的電壓。這個預定的時間周期小於電容器82滿充電和電路86達到穩態所需的時間。如果在引腳4被設定為一個模擬輸入之後已經歷此時間周期時，所測量的電壓高於一個預定的閾值，那麼微處理器76將會知道在電池組側62不存在電容器82，因為電路86的電壓增長太快。如果引腳4處的電壓低於此預定的閾值，那麼微處理器76將確定存在電容器82。
對於一個特定的例子，電容器82為10μf，閾值為0.7V。圖7示出了變化曲線，其中垂直軸表示電壓V，水平軸表示時間t。電容器82是通過使引腳4為輸出低而放電的，如上所述。在電容器82放電並且電路86處於穩態之後，引腳4處的電壓為V1。在時間t1時，引腳4轉換為一個模擬A/D輸入，並且引腳4處的電壓開始升高。在時間t2時，這裡為時間t1後1ms(毫秒)，在引腳4處電壓由轉換器90測量。如果電容器82不存在，如曲線92所示，在時間t2時引腳4處的電壓應為V2，它高於閾值。如果在電池組側62中存在電容器82，在時間t2時引腳4處的電壓應為V3，它低於閾值VT，如曲線94所示。
前面的討論所公開和描述的僅僅是本發明的示範性實施例。從這種討論中以及從附圖和權利要求書中，本領域的普通技術人員將能容易地認識到，在不脫離權利要求限定的本發明的精神和範圍的情況下，可以作出多種修改、調整和變換。
權利要求
1．一種電池監視系統，用於監視正在充電裝置中充電的電池組，所述監視系統包括一個電池監視電路，它包括第一分壓網絡，所述第一分壓網絡包括多個電阻器；一個標識電容器，它設置在電池組內，當電池組連接至電池監視電路時，所述標識電容器電連接至第一分壓網絡；第一比較系統，包括第一輸入和第二輸入，所述第一輸入連接至第一分壓網絡的輸出，所述第二輸入選擇性地連接至一個參考電位；和一個控制裝置，所述控制裝置通過第一分壓網絡對標識電容器進行充電和放電，其中當標識電容器通過第一分壓網絡放電時，第一比較系統的輸出提供一個指示標識電容器的值的信號。
2．根據權利要求1的系統，其中，當控制裝置對標識電容器進行充電時，控制裝置向第一分壓網絡中的多個電阻器之一施加第一電位，而當控制裝置對標識電容器進行放電時，控制裝置向第一分壓網絡中的這個電阻器施加第二電位，所述的多個電阻器之一具有的阻值明顯低於第一分壓網絡中其餘電阻器的阻值，以允許標識電容器通過所述的多個電阻器之一快速放電。
3．根據權利要求2的系統，其中，第一分壓網絡至少包括第一電阻器、第二電阻器和第三電阻器，所述的多個電阻器之一為第一電阻器，其中控制裝置向第一分壓網絡提供輸出信號，以便當控制裝置對標識電容器進行充電時第一電阻器和第二電阻器並聯連接，而當控制裝置對標識電容器進行放電時第一電阻器和第三電阻器並聯連接。
4根據權利要求2的系統，其中，所述的多個電阻器之一具有的阻值比第一分壓網絡中其餘電阻器的阻值小至少兩個數量級。
5．根據權利要求1的系統，還包括一個溫度敏感電阻器，它設置在電池組內並且當電池組連接至電池監視電路時形成第一分壓網絡的一部分，所述溫度敏感電阻器與第一分壓網絡聯合起作用，以提供一個指示電池組的溫度的信號，此信號是在與提供電池組標識的指示的信號在同一線上被提供的。
6. 根據權利要求5的系統，其中電池監視電路還包括第二分壓網絡，所述第二分壓網絡包括多個電阻器和一個參考電容器，其中第二分壓網絡的輸出選擇性地連接至第一比較系統的第二輸入，所述控制裝置使參考電容器通過第二分壓網絡放電，並且其中由於第一分壓網絡的輸出電壓和第二分壓網絡的輸出電壓之間的比較結果，第一比較系統的輸出提供電池組的溫度的指示。
7．根據權利要求1的系統，還包括一個電壓衰減器，所述電壓衰減器響應電池組的輸出電壓並且提供衰減的電壓輸出，所述電池監視系統還包括第二比較系統，該第二比較系統包括第一輸入和第二輸入，所述的第二比較系統的第一輸入響應於電壓衰減器的衰減電壓，所述電池監視電路還包括第二分壓網絡，所述第二分壓網絡包括一個參考電容器和多個電阻器，其中第二分壓網絡的電壓輸出選擇性地連接至第二比較系統的第二輸入，當控制裝置通過第二分壓網絡使參考電容器放電時，所述第二比較系統向控制裝置提供一個輸出，此輸出指示電池組的衰減的電壓。
8．一種電池監視系統，用於監視正在充電裝置中充電的電池組，所述監視系統包括一個電池監視電路，它包括第一分壓網絡和第二分壓網絡，第一和第二分壓網絡均包括多個電阻器；一個標識電容器，它設置在電池組內，當電池組連接至電池監視電路時，所述標識電容器電連接至第一分壓網絡；一個溫度敏感電阻器，它設置在電池組內，當電池組連接至電池監視電路時，所述溫度敏感電阻器形成第一分壓網絡的一部分，所述溫度敏感電阻器與第一分壓網絡聯合起作用，以提供一個指示電池組的溫度的信號，此信號是在與提供電池組標識的信號在同一線上被提供的；第一比較系統，包括第一輸入和第二輸入，所述第一輸入連接至第一分壓網絡的輸出，所述第二輸入選擇性地連接至一個參考電位和第二分壓網絡的輸出；和一個控制裝置，所述控制裝置通過第一分壓網絡對標識電容器進行充電和放電，其中當標識電容器通過該分壓網絡放電時，第一比較系統的輸出提供一個指示標識電容器的值的信號，所述控制裝置還使參考電容器通過第二分壓網絡放電，並且其中由於第一分壓網絡的輸出電壓和第二分壓網絡的輸出電壓之間的比較結果，第一比較系統的輸出還提供電池組的溫度的指示。
9．根據權利要求8的系統，其中，當控制裝置對標識電容器進行充電時，控制裝置向第一分壓網絡中的多個電阻器之一施加第一電位，而當控制裝置對標識電容器進行放電時，控制裝置向第一分壓網絡中的這個電阻器施加第二電位，所述的多個電阻器之一具有的阻值明顯低於第一分壓網絡中其餘電阻器的阻值，以允許標識電容器通過所述的多個電阻器之一快速放電。
10．根據權利要求9的系統，其中，第一分壓網絡至少包括第一電阻器、第二電阻器和第三電阻器，所述的多個電阻器之一為第一電阻器，其中控制裝置向第一分壓網絡提供輸出信號，以便當控制裝置對標識電容器進行充電時第一電阻器和第二電阻器並聯連接，而當控制裝置對標識電容器進行放電時第一電阻器和第三電阻器並聯連接。
11．根據權利要求9的系統，其中，所述的多個電阻器之一具有的阻值比第一分壓網絡中其餘電阻器的阻值小至少兩個數量級。
12．根據權利要求8的系統，還包括一個電壓衰減器，所述電壓衰減器響應於電池組的輸出電壓並且提供一個衰減的電壓輸出，所述電池監視系統還包括第二比較系統，該第二比較系統包括第一輸入和第二輸入，所述的第二比較系統的第一輸入響應於電壓衰減器的衰減電壓，所述電池監視電路還包括第二分壓網絡，所述第二分壓網絡包括一個參考電容器和多個電阻器，其中第二分壓網絡的電壓輸出選擇性地連接至第二比較系統的第二輸入，當控制裝置通過第二分壓網絡使參考電容器放電時，所述第二比較系統向控制裝置提供一個輸出，此輸出指示電池組的衰減的電壓。
13．一種用於確定電池組的標識的系統，所述系統包括一個電池組電路，它設置在電池組內，所述電池組的構形適於被插入一個電池組充電器中，所述電池組電路包括一個標識電容器；和一個電池組監視電路，它設置在電池組充電器內，所述電池組監視電路包括第一分壓網絡，當電池組插入電池充電器中時，第一分壓網絡電連接至標識電容器，所述第一分壓網絡包括多個電阻器，當標識電容器通過第一分壓網絡放電時，所述電池監視電路提供標識電容器的值的指示。
14．根據權利要求13的系統，其中電池組監視電路包括用於當電池組監視電路對標識電容器進行充電時，施加第一電位到第一分壓網絡中多個電阻器之一上，而當電池組監視電路對標識電容器進行放電時，向第一分壓網絡中的這個電阻器施加第二電位的裝置，所述的多個電阻器之一具有的阻值明顯低於第一分壓網絡中其餘電阻器的阻值，以允許標識電容器通過所述的多個電阻器之一快速放電。
15．根據權利要求13的系統，其中電池組電路還包括一個溫度敏感電阻器，它電連接至標識電容器並且當電池組連接至電池監視電路時形成第一分壓網絡的一部分，所述溫度敏感電阻器與第一分壓網絡聯合起作用，以提供一個指示電池組的溫度的信號，此信號是在與提供電池組標識的指示的信號在同一線上被提供的。
16. 根據權利要求15的系統，其中電池監視電路還包括第二分壓網絡，所述第二分壓網絡包括多個電阻器和一個參考電容器，所述電池監視電路通過第二分壓網絡對參考電容器進行充電和放電，其中根據第一分壓網絡的輸出電壓和第二分壓網絡的輸出電壓之間的比較結果，電池組監視電路提供電池組的溫度的指示。
17．一種可充電的電池組，包括多個電池單元，所述電池組的構形適於被插入一個電池充電器中，以便對電池單元充電，所述電池組還包括一個獨有的具有預定值的標識電容器，所述電池充電器可以根據標識電容器的放電速率確定標識電容器的值。
18．根據權利要求17的電池組，還包括一個溫度敏感電阻器，所述電池充電器還可以根據溫度敏感電阻器的阻值確定電池組的溫度。
19．一種確定電池組的標識的方法，所述方法包括以下步驟使電池組的一個電池組電路的一個可能的電容性元件放電；在所述電容性元件充分放電之後，開始所述可能的電容性元件的再充電；在開始所述可能的電容性元件的再充電之後，等待預定的時間周期；和在預定的時間周期之後，測量電池組電路的電壓輸出，以確定電壓輸出是高於還是低於一個預定的閾值。
20．根據權利要求19的方法，其中測量電壓輸出的步驟包括如果電壓輸出高於閾值，確定電池組電路不包括可能的電容性元件，而如果電壓輸出低於閾值，確定電池組電路包括可能的電容性元件。
21．根據權利要求19的方法，其中測量電壓輸出的步驟包括採用一個模/數轉換器測量電壓輸出。
22．根據權利要求19的方法，其中預定的時間周期為1ms。
23．根據權利要求19的方法，其中預定的閾值為0.7V。
24．根據權利要求19的方法，其中使可能的電容性元件放電的步驟包括將一個微處理器的模/數輸入/輸出設定為數字輸出低，並且開始可能的電容性元件的再充電的步驟包括將模/數輸入/輸出設定為模擬輸入，所述測量電池組電路的電壓輸出的步驟包括測量在模擬輸入時的電壓輸出。
25. 根據權利要求19的方法，還包括確定電池組是否包括一個可能的與溫度相關的電阻性元件。
26．根據權利要求25的方法，其中確定電池組電路是否包括一個可能的電阻性元件的步驟包括確定一個分壓網絡的電壓輸出的步驟，其中電阻性元件是分壓網絡的一部分。
27．根據權利要求26的方法，還包括以下步驟如果確定可能的電阻性元件存在，根據分壓網絡的電壓輸出，確定電阻性元件的電阻。
28．根據權利要求27的方法，其中分壓網絡的電壓輸出是由一個模/數轉換器確定的。
29．一種確定電池組的標識的方法，所述方法包括以下步驟通過確定一個分壓網絡的電壓輸出，確定電池組的一個電池組電路是否包括一個可能的與溫度相關的電阻性元件，其中電阻性元件是分壓網絡的一部分；使電池組電路的一個可能的電容性元件放電；在所述電容性元件充分放電之後，開始所述可能的電容性元件的再充電；在開始可能的電容性元件的再充電的步驟之後，等待預定的時間周期；和測量電池組電路的電壓輸出，以確定電壓輸出是否高於一個預定的閾值，所述測量電壓輸出的步驟包括如果電壓輸出高於閾值，確定電池組電路不包括可能的電容性元件，而如果電壓輸出低於閾值，確定電池組電路包括可能的電容性元件。
30．根據權利要求29的方法，其中測量電壓輸出的步驟包括採用一個模/數轉換器測量電壓輸出。
31．根據權利要求29的方法，其中預定的時間周期為1ms。
32．根據權利要求29的方法，其中預定的閾值為0.7V。
33．根據權利要求29的方法，其中使可能的電容性元件放電的步驟包括將一個微處理器的模/數輸入/輸出設定為數字輸出低，以及開始可能的電容性元件的再充電的步驟包括將模/數輸入/輸出設定為模擬輸入，所述測量電池組電路的電壓輸出的步驟包括測量在模擬輸入時的電壓輸出。
34．根據權利要求29的方法，還包括以下步驟如果確定可能的電阻性元件存在，根據分壓網絡的電壓輸出，確定電阻性元件的電阻。
全文摘要
一種電池監視系統，確定電池組溫度和電池組標識。電池組包括電池組電路，具有熱敏電阻器和AC電路元件。電池監視系統通過測量電池組電路為穩態下熱敏電阻器的電阻確定電池組溫度，並根據電池組電路的變化的或動態的電氣條件確定AC元件值。在一實施例中，為確定電池組標識，標識電容器在電路中與熱敏電阻器連接。當標識電容器已充電，比較器的一端轉換為低參考電位，其輸出給出電容器的放電速率的指示，由此給出其標識。
文檔編號H01M10/48GK1238462SQ9910951
公開日1999年12月15日 申請日期1999年6月9日 優先權日1998年6月9日
發明者丹尼爾·C·布羅託, 達恩·T·特林 申請人:布萊克和戴克公司