電池充電的改進的製作方法

2023-05-04 06:58:26 4

專利名稱：電池充電的改進的製作方法
技術領域：
本發明涉及電池充電，特別是涉及在可攜式裝置中的電池的充電。
許多可攜式裝置包含有一個電源，該電源是由一個或多個可再充電的電池組成，例如鎳鎘電池。通過把這些電池從裝置上取下並且用一個獨立的充電器為它們充電以此達到這些電池可以被再次充電;然而本發明涉及的是電池被就地充電這種型式的裝置。這樣的裝置經常的，但不總是設置有一個專用的充電器，除了在使用時以外，這種裝置的確可以半永久性的與充電器連接。
用於說明鎳鎘電池組充電的一個典型曲線在符圖的

圖1中示出了。虛線1代表滿充電，正如所看到的，在達到滿充電以後不久曲線進入到一個負區域2，並且這個負區域能夠被用作為給充電器的一個信號，該信號即可以使充電器從高速充電向低速充電轉換，也可以使充電器完全停止充電。因此普通的「智能」電池充電器將包括有用於檢測負的dv/dt的裝置並且將相應地動作。這種檢測裝置當然構成了充電器本身的一部分，然而，許多被充電的裝置自身包括作為它現有電路部分的組件，這些組件能容易地處理充電器的這些控制功能，因此本發明提供了用被充電的裝置中的電路來取代充電器的控制功能。為了達到這個優點，在被用於這種充電器控制的裝置中的這些組件應該是先存的組件，也許是已經被用於另外的或其它的目的。
作為一個例子，許多可攜式裝置包括有一個微處理機和連帶的電路，該電路依靠從一個可再充電電池組得到的功率執行某些與適用於該裝置有關的功能。這些先存的組件能夠被容易地用於控制連帶的電池充電器，並且利用這種裝置能夠減少電池充電器的複雜性和成本。除此以外，利用相對改進的電路，例如在裝置本身中也許能發現的電路，使利用進一步的充電控制特性成為可能，根據用於民用的一個相對便宜的充電器中的費用，這些控制特性也許是不合理的。
為了實現本發明，在充電器和裝置之間的連接數量從最小的限度2個(也就是與正電源和負電源充電用的連接數量)增加至3個，第3個連接是一個控制連接，它用於把控制信號從裝置傳遞給充電器。這些控制信號能夠被用於控制充電速率，例如前面所述的從高速充電到低速充電，或者能被用於完全地切斷充電。除此以外，根據在裝置中的組件的特性，能夠實現大量的改進的控制功能，例如將在下面描述的。
為了能更好的理解本發明，下面將參考附圖和舉例來詳細描述本發明的一個實施例。
圖1是電壓V對時間t的關係曲線圖，用來說明對於一個鎳鎘電池組的一個典型的充電曲線;
圖2是表示根據本發明的一個專用的充電系統的實施例的一個方塊圖，該充電系統包括具有就地可再充電的電池組的裝置和專用的電池充電器;以及圖3是描述一個用於改進的充電器控制的典型的規則系統的流程圖。
參考圖2，圖中示出了包括一個電池組4的裝置3和一個充電器5。
裝置3包括任一可攜式設置有電子電路的裝置，該電子電路是由一個可充電電池或電池組供電，例如是一個鎳鎘電池組。典型的這種裝置可能包括一個無線電話系統的電話聽筒。這樣的電話聽筒幾乎不可避免地包括有一個微處理機6，該微處理機6不僅能夠完成它的現有功能，而且也能控制充電器，正如將要對此描述的。藉助於導線7和8以常規的方式供電給微處理機。其餘與微處理機連接的常規電路沒有被示出;然而，為了充電控制的目的，微處理機具有一個電池電壓監測輸入端9和一個充電器控制輸出端10。
充電器5包括一個可控電流源11，該可控電流源11設置在與供電給充電器的電源導線12，13之一串聯的位置上。後者能被取自一個常規的電源單元(沒有示出)，如利用在電池充電器中的可控電流源，它包括用於把主電壓減小到一個適合的電壓水平的裝置和用於把交流(AC)變換成一個平滑的，可被調正的直流(DC)的裝置。另一方面，除了充電器5以外，用於電源單元的電路能被設置在一個單獨的外殼裡，充電器5通過正負電源導線14、15和控制導線16與裝置3連接。由於裝置3是便攜的並且因此實際上與相關的充電器是分離的，所以導線14至16是易破的，這一事實由在每根導線中的交叉符號「×」來表示。充電器5的電路能夠被加到裝置3中，在這種情況下，易破的連接是在導線12和13上。
在使用中，微處理機藉助於導線9監測電池電壓，並且藉助於導線10，16發送適當的控制信號給電流源11。例如由於利用dv/dt方法來檢測負區域，所以充電器5能夠從高充電速度轉換到一個低充電速度，和/或當判斷充電已完成時，充電器5能夠被完全切斷。
然而，應用微處理機6能夠利用更多的改進的充電控制。在正常使用一個電話聽筒期間，聽筒被設置在充電器上並由此被充電，對於大多數時間來說，為了打電話或接收一個電話，聽筒能單獨地從充電器上取下。偶然地使用電話聽筒，例如一天說10次每次說15分鐘等於一個滿載電池被放掉了它的滿容量的大約5%的電量，並且被立即再充電。每次使用電話聽筒時這種情況偶然發生。由於dv/dt方法的慢速特性，所以為減少達到充滿電所需要的時間和瓿少過量充電的發生率增加了下列幾項1、當對於至少連續的5分鐘電池電壓的變化率小於每分鐘大約+2mV時，停止充電。這比普通的dv/dt方法充電(它需要在電池電壓中有一個減小)更早停止充電10至15分鐘，但仍然維持電池的滿充電。
對於為一個電壓下降的電池充電的第一個5分鐘，由於對於一個過放電電池，當電池首先處在充電時電壓可以迅速地上升然後下降，所以上述是不適用的。
2、由微處理機6保持一個上升/下降計數。當電話聽筒被充滿電時該計數設置到零並且當電話聽筒用在一個電話時(也就是為電池放電)對於每2分鐘該計數增加1。當聽筒斷開一個電話並接在充電器上快速充電時，對於每分鐘該計數減1。如果該計數達到零，那麼不考慮電池電壓的變化終止快速充電。
作為這種方法的一個例子，假設有一個具有一個充滿電的電池的聽筒並該聽筒放在它的充電器上。從充電器上取下電話聽筒和打一個5分鐘的電話。然後把電話聽筒放回到充電器上。如果單獨使用dv/dt方法，那麼在大約12分鐘以後終止快速充電。如果使用改進的方法，那麼僅在3分鐘以後將終止快速充電。
一般，快速充電與放電的速率比是3∶1。在快速充電期間的效率大約是100%(也就是，100mA用於1小時將在一個電池中提供大約100mAH的容量增加，該電池沒有充滿電)。因此基本的方法將過量充電大約7倍於所需要的充電(近似於電池容量的16%)。改進的方法過量充電大約是2∶1。經過一整天，未改進的方法將對電池過量充電為總量是大約電池容量的300%。改進的方法過量充電為大約電池容量的40%。考慮到在電池放電電流(聽筒供電電流)中的變化和充電器快速充電電流中的變化，後者過量充電的量是需要的。
作為例子，為了充電控制和結合上述增加的特徵的目的在圖3中示出了一個被用於控制微處理機6的規則系統。這個圖是自身說明問題的和將不被詳細說明;不用說，所給出的具體符號僅僅是例子。
權利要求
1.一種電子系統包括有可攜式裝置，該可攜式裝置安裝有由一個可再充電電池或電池組供電的電子電路，所述裝置具有裝有端子的電流源裝置，利用所述端子電池或電池組可以從一個外部電池充電器來充電，並且在端子上所述電子電路安裝有用於控制由充電器提供的電流的裝置。
2.根據權利要求1所述的電子系統，其特徵是所述的電流控制裝置包括一個構成所述部分電子電路的微處理機，所述微處理機進一步執行所述可攜式裝置的現有功能。
3.根據權利要求1或2所述的電子系統，其特徵是電流控制裝置包括用於在充電期間監測供給電池或電池組的充電電壓並在一個控制輸出端上產生一個代表充電電壓的控制信號的裝置。
4.根據權利要求3所述的電子系統，其特徵是所述控制信號是表示充電電壓對時間的變化率。
5.根據權利要求3或4所述的電子系統，其特徵是它進一步包括一個與所述電流源裝置串聯或並聯連接的充電器控制裝置，該控制裝置根據所述控制信號控制由充電器提供的電流。
6.根據權利要求5所述的電子系統，其特徵是所述充電器控制裝置包括一個與所述電流源串聯安裝的可控電流源，並且設置了用於把所述控制裝置的控制輸出端連接到所述電流源的一個控制輸入端上的連接裝置。
7.根據權利要求5或6所述的電子系統，其特徵是所述充電器控制裝置構成了部分所述可攜式裝置。
8.根據權利要求5或6所述的電子系統，其特徵是它進一步包括一個用於給所述電池或電池組充電的外部電池充電器，所述充電器包括有所述充電器控制裝置，並且使用三個端子把可攜式裝置和電池充電器相互連接起來以達到充電的目的第1和第2端子用於正向供給電流和返回電流，第3端子用於所述控制信號。
9.根據權利要求1至8中所述的任一電子系統，其特徵是當判斷充電已被完成時，所述電流控制裝置能夠把充電電流從一個高速充電轉換到一個低速充電。
10.根據權利要求1至8中所述的任一電子系統，其特徵是當判斷充電已被完成時，所述電流控制裝置能夠切斷充電電流。
全文摘要
可攜式裝置(3)包括有電子電路，該電子電路包括，例如一個由電池組4供電的微處理機6，電池組4藉助於導線14和15由一個外部充電器(未畫出)來充電，該外部充電器包括有一個可控電流源11。在該裝置中微處理機6不僅執行它的正常功能，而且它也監視在一個導線9上的電池電壓並且分析這個監視信息以便藉助於輸出端10和導線16控制電流源11。在這種方法中，利用在可攜式裝置中已先存的電路能夠實現充電流的改進的控制。
文檔編號H02J7/04GK1074314SQ9211483
公開日1993年7月14日 申請日期1992年11月28日 優先權日1991年11月29日
發明者P·J·施萊登 申請人:謝伊通訊有限公司