CN100429854C - 一种保护具有记忆性充电电池的装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种给充电电池充电的装置及其使用方法，具体涉及一种保护具有记忆性充电电池的装置及其使用方法。本发明要克服现有技术硬件装置成本高、不能够升级更新、使用时无法提供完整的信息以及更人性化的使用者接口的缺点。本发明的技术方案是包括充电控制单元，还包括微处理单元，电源管理模块、放电控制单元、温度传感单元、电量侦测单元和操作显示单元，所述的充电控制单元、放电控制单元、温度传感单元和电量侦测单元构成电路模组，所述微处理单元分别与电路模组、电源管理模块和操作显示单元连接；所述电源管理模块内储存有主控程序，该主控程序控制有电量比较程序、温度比较程序和充放电相关信息储存程序。

Description

一种保护具有记忆性充电电池的装置及其使用方法

所属技术领域：

本发明涉及一种给充电电池充电的装置及其使用方法，具体涉及一种保护具有记忆性充电电池的装置及其使用方法。

背景技术：

目前的充电电池可分不具有记忆性和具有记忆性的两种，不具有记忆性的充电电池使用过后的残存电量不会产生累积现象，具有记忆性的充电电池在使用过后其残存的电量会留存在电池内，而且随使用次数的增加其残存的电量也会随之增加，而该残存下来的部分会占据该充电电池的蓄电容量，相对使得可再充电的容量减少，但是因使用者大多不了解该种充电电池的记忆特性，强行充电而导致充电电池被损坏，或者虽了解该种充电电池的记忆特性，但也因无法了解目前电池残余电量而发生强行充电，导致充电电池被损伤，久而久之，该充电电池的使用寿命就会大幅缩短，提前报废。目前市面上电子装置所适用的充电电池仍是以镍氢、镍镉等记忆性的充电电池为主，因此如何能够对此种充电电池作有效的保护及适当的利用，是目前所急需解决的问题。现在的一种解决方法是将有关的防止充电电池过充电、过放电、过电压、过电流以及短路等功能，完全通过硬件装置来保护，它存在的问题是：1、硬件装置成本高；2、由于各功能均由硬件完成所以功能方法一旦确定就不能够升级更新；3、在使用时无法提供完整的信息以及更人性化的使用者接口给予使用者，所以该问题无法得到彻底改善。

发明内容：

本发明要克服现有技术硬件装置成本高、不能够升级更新、使用时无法提供完整的信息以及更人性化的使用者接口的缺点。

为克服现有技术的缺点，本发明提供一种保护具有记忆性充电电池的装置，包括充电控制单元50，其特殊之处在于：还包括微处理单元20，电源管理模块30、放电控制单元40、温度传感单元60、电量侦测单元70和操作显示单元，所述的充电控制单元50、放电控制单元40、温度传感单元60和电量侦测单元70构成电路模组，所述微处理单元20分别与电路模组、电源管理模块30和操作显示单元100连接；所述电源管理模块30内储存有主控程序31，该主控程序31控制有电量比较程序32、温度比较程序33和充放电相关信息储存程序34。

所述电路模组中，其充电控制单元50中设有充电电池80，该充电电池80的负极端接地，所述放电控制单元40中串联有放电限流电阻41和放电控制三极管42，放电限流电阻41的一端接地，另一端接于放电控制三极管42的输出，放电控制三极管42的基极和发射极接于微处理单元20；所述充电电池80的正极端接放电控制三极管42的发射极。

所述的温度传感单元60中是设有温度传感器，该温度传感器的两端与微处理单元20连接。

所说的温度传感单元60中设置有温度传感器，该温度传感器一端接地，另一端与过热限流单元62相连，该过热限流单元62包括参考电阻63，所说参考电阻63一端串联于温度传感器，另一端连接充电电池80，参考电阻63和温度传感器的接点与微处理单元20连接。

所述温度传感器是热敏电阻61，该热敏电阻61靠近电池盒90内的充电电池80、设置于其下方。以便更精确的求得该充电电池80在充放电时的即时温度值。

所述电量侦测单元70直接连接于充电电池80的两端。

所述的操作显示单元100是LCD的操作显示单元。

所述的操作显示单元100是发光二极体单元130和操控单元140。

一种上述保护具有记忆性充电电池的装置的使用方法是：

首先输入该外部供应电源120时，随即进行步骤S1，微处理单元20驱动该电量侦测单元70先对该充电电池80的电量进行侦测。当充电电池80的电量达到适于充电标准时，则进行步骤S2；若未达到适于充电标准时则进行步骤S6。

在步骤S2中，微处理单元20驱动该放电控制单元40，用以对该充电电池80进行放电动作；在放电过程中，放电控制单元40通过该微处理器20输出一控制电压用以控制放电电流电流值；与此同时，通过温度传感单元60实时监控该充电电池80的温度，温度传感单元60侦测所得的温度值传送至电源管理模块30，由温度比较程序33与充放电相关信息储存模块34内所储存的信息相比较，以判断目前充电电池的温度与电量是否继续放电或停止放电。当放电完成时再进行步骤S3。

在步骤S3中，电源管理模块30通过该微处理器20驱动充电控制单元50，以进行充电动作，然后进行步骤S4。

在步骤S4中，在充电过程中，温度传感单元60持续该充电电池80的温度进行实时监控，将该温度传感单元60侦测所得的温度值传送至该电源管理模块30，再由该温度比较程序33与充放电相关信息储存模块34内所储存的信息相比较，以判断目前充电电池的温度与电量是否继续充电或停止充电，直至充电过程结束；若充电电池80的温度正常，则进行步骤S5；一但充电电池80的温度超过正常范围，过热限流单元62会立即停止充电动作。

在步骤S5中，电量侦测单元70侦测充电电池80的电量，并且通过电量比较程序32与充放电相关信息储存模块34内所储存的资料作比较，以此判断充电电池80的电量是否已经饱和，若是则结束充电；若否则重复步骤S3。

在步骤S6中，主控程序31会驱动充放电相关信息储存模块34，询问使用者是否仍要充电，并将信息显示在该操作显示单元100上，以提供使用者参考选择，若是则进行步骤S7；若否则结束。

在步骤S7中，主控程序31会驱动充放电相关信息储存模块34，询问使用者是否在充电前先行放电，并将信息显示在该操作显示单元100上，以提供使用者参考选择，若是则进行步骤S2，若否则进行步骤S3。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、本发明应用方便，可将其运用在一电子装置上，例如手机、个人数字助理(PDA)、电子辞典以及笔记型计算机等等，用以对充电电池提供充电和放电时的保护；

2、使用时可为用户提供完整的信息以及更人性化的使用者接口，让使用者能明确的掌握充电电池残存电量以及充放电时的相关信息，方便使用者选择不同的充电方式，以帮助使用者更合理且适当的对充电电池进行充放电；

3、本发明将软件与硬件结合，有效的降低成本；

4、可实现复杂的充电电池保护功能，并可随技术的发展通过更新驱动程序实现保护功能的升级。

附图说明：

图1为本发明的方框原理示意图；

图2为充、放电控制单元电路图；

图3为作为温度传感器的热敏电阻的设置示意图；

图4为过热限流单元的连接示意图；

图5是过热限流单元的示意图；

图6为过热限流单元的工作流程图；

图7～10为使用状态示意图；

图11为本发明使用方法的流程示意图；

图12为应用的原理示意图；

图13为充电装置的操控面板。

附图标记说明如下：

10-个人数字助理，20-微处理单元，30-电源管理模块，31-主控程序，32-电量比较程序，33-温度比较程序，34-充放电相关信息储存模块40-放电控制单元，41-放电限流电阻，42-三极管，50-充电控制单元，60-温度传感单元，61-热敏电阻，62-过热限流单元，63-参考电阻，70-电量侦测单元，80-充电电池，90-电池盒，100-操作显示单元，110-窗口接口，120-外部供电电源，130-发光二极管单元，131-发光二极管(LED)，140-操控单元，141-按键，150-充电装置。

具体实施方式：

在实施例中，本发明具体是应用在一个人数字助理(PDA)上的，但本发明并不限定应用在个人数字助理上，而是可适用在任一个电子装置上，例如笔记型计算机、行动电话等，用以对该电子装置提供一种保护具有记忆性充电电池的功能，以帮助使用者能够明确掌握充电电池的电量以及充放电时的相关信息。因此本实施例并不应理解为对本发明的限定。

参见图1，图中给出了本装置的基本架构。

本发明应用在一个人数字助理(PDA)10上，它包含有一微处理单元20、一电源管理模块30、一电路模组、一充电电池80以及LCD的操作显示单元100。该个人数字助理10还包含有其它各式的功能单元模块，在此处仅显示与本发明有关部分，且这些功能单元模块均为个人数字助理的现有配备，因此不对其用途构造作详细说明。

所说的微处理器20，内建在该个人数字助理10中，用以驱动并控制电源管理模块30和电路模组。

所说的电路模组包括放电控制单元40、充电控制单元50、温度传感单元60以及电量侦测单元70。

所说的电源管理模块30储存在任何可为该微处理器20直接存取及执行程序的存储器内，例如为随机存取存储器(RAM)或只读存储器(ROM)，其内包括与电路模组中各单元功能对应的主控程序31、电量比较程序32、温度比较程序33以及充放电相关信息储存模块34，用以判断该充电电池80目前的电量及预估可使用的期间并判断所说的放电控制单元40、充电控制单元50以及温度传感单元60所提供的充电电池的电量与温度是否适于充电，与此同时将适当的充放电建议显示在所提供的LCD的操作显示单元100上，该操作显示单元100为一可触控的操作显示单元，用以显示电源管理模块30所侦测到的信息以及所建议的适当充放电等信息，并可以通过一种程序操作接口，例如一窗口接口110，使用者得通过该操作显示单元100直接操控本发明的装置，或利用该个人数字助理10所内建的键盘直接操控，帮助使用者参考判断并可提醒、建议使用者适当的进行充放电。所说的主控程序31，用以驱动电量比较程序32、温度比较程序33以及充放电相关信息储存模块34。具体说明：(1)电量比较程序32，用以将电量侦测单元70所测得的电量与标准值作比较，并将其判断结果显示在该操作显示单元100上，让使用者通过该窗口接口110操控充放电的动作；(2)温度比较程序33，用以将该温度传感单元60所测得的温度值与标准值作比较，并判断是否适合继续充放电；(3)充放电相关信息储存模块34，用以储存充放电相关数据信息。

参见图2～3，在所说的电路模组中，其充电控制单元50中设有充电电池80，该充电电池80的负极端接地；

所说的放电控制单元40中串联有放电限流电阻41和放电控制三极管42，放电限流电阻41的一端接地，另一端接于放电控制三极管42的输出，放电控制三极管42的基极和发射极接于微处理单元20；所述充电电池80的正极端接放电控制三极管42的发射极。放电控制单元40用以将充电电池80在充电前所未用完的电量完全释放并且可控制放电电路的电流值在安全范围内并且保护该充电电池不会被放电至过低的电压值。

所说的温度传感单元60中设有温度传感器，该温度传感器是热敏电阻61，该热敏电阻61的两端连接于微处理单元20，设置于电池盒90内、充电电池80的下方。所说的温度传感单元60，用以将热敏电阻61所侦测的充电电池80的温度值传送至微处理单元20，再由微处理单元20控制充电控制单元50充电的速度与状况。

所说的电量侦测单元70直接连接于充电电池80的两端。

所说的充电控制单元50，用以控制该充电电池80充电的速度与状况。

所说的电量侦测单元70，用以侦测充电电池80目前所剩余的电量。

参见图4～图5，所说的温度传感单元6中设置的温度传感器是热敏电阻61。所说热敏电阻61的一端接地，另一端与过热限流单元62相连，该过热限流单元62包括参考电阻63，所说参考电阻63一端串联于热敏电阻61，另一端连接充电电池80，参考电阻63和热敏电阻61之间与微处理单元20连接。微处理单元20中的模数转化器(ADC)将热敏电阻61测得的充电电池80温度信号转换为数字信号，再通过电源管理模组30完成过热限流保护。(请把图4中热敏电阻的一端改为接地)

参见图6，工作的过程是，充电开始后，通过微处理单元20中的模数转化器(ADC)将热敏电阻61测得的充电电池80温度信号转换为数字信号，该数字信号与电源管理模块30中的温度比较程序33内所储存的信息相比较，以判断目前充电电池80的温度是否正常，有否达到警戒温度，若未达到警戒温度，则继续进行比较；一但该充电电池80的温度超过警戒温度，则进行过热保护处理，停止充电动作。

参见图7～10，在实际操作时，使用者在对该充电电池80进行充电动作前会输入一外部供应电源120，此时该微处理单元20即驱动该电量侦测单元70先对该充电电池80的电量进行侦测，并通过该电量比较程序32与该充放电相关信息储存模块34内所储存的放电信息相比较，当该充电电池80的电量已达到适于充电的标准时，该微处理单元20再驱动该放电控制单元40，以对该充电电池80进行放电动作。在放电过程中，该放电控制单元40中所包含一由该放电限流电阻41以及该放电控制三极管42两者串联所构成的保护电路，会通过该微处理器20输出一控制电压，因限流电阻值固定，通过对限流电阻所加的电压进行控制就可以控制放电电流电流值，确保放电电流不会超过安全值。此外并通过热敏电阻61实时监控该充电电池80的温度，再将该温度传感单元60侦测所得的温度值传送至该电源管理模块30，再由该温度比较程序33与该充放电相关信息储存模块34内所储存的信息相比较，以判断目前充电电池的温度与电量是否继续放电或停止放电。当放电完成时，该电源管理模块30，会通过该微处理器20驱动该充电控制单元50，以进行充电动作，在充电过程中，该温度传感单元60持续对该充电电池80的温度进行实时监控，并将该温度传感单元60侦测所得的温度值传送至该电源管理模块30，再由该温度比较程序33与该充放电相关信息储存模块34内所储存的信息相比较，以判断目前充电电池的温度与电量是否继续充电或停止充电，直至充电过程结束。一但该充电电池80的温度超过正常范围，该过热限流单元62会立即停止充电动作。上述充放电过程可通过一窗口接口110，将相关信息显示在该操作显示单元100，以供使用者随时掌控该充放电的相关信息。

反之，若该电量侦测单元70所侦测出该充电电池80的电量尚未达到适当的充电标准，则该电源管理模块30会提供适当的建议，例如为建议使用者继续使用至适当的充电标准时再行充电，若使用者仍要直接充电，该电源管理模块30会建议使用者先行放电再充电，并提醒使用者未放电即进行充电对该充电电池80会造成损坏。上述充放电过程可通过一窗口接口110，将相关信息显示在该操作显示单元100上，以供使用者随时掌控该充放电的相关信息。

请参阅图11，图中显示的是上面所述装置的使用方法：

首先当使用者想将该充电电池80充电而输入该外部供应电源120时，随即进行步骤S1，该微处理单元20即驱动该电量侦测单元70先对该充电电池80的电量进行侦测。当该充电电池80的电量已达到适于充电标准时，则进行步骤S2；若未达到适于充电标准时则进行步骤S6。

在步骤S2中，该微处理单元20驱动该放电控制单元40，用以对该充电电池80进行放电动作。在放电过程中，该放电控制单元40会通过该微处理器20输出一控制电压用以控制放电电流电流值，确保放电电流不会超过安全值。此外并通过该温度传感单元60，实时监控该充电电池80的温度，再将该温度传感单元60侦测所得的温度值传送至该电源管理模块30，由该温度比较程序33与该充放电相关信息储存模块34内所储存的信息相比较，以判断目前充电电池的温度与电量是否继续放电或停止放电。当放电完成时再进行步骤S3。

在步骤S3中，该电源管理模块30，再通过该微处理器20驱动该充电控制单元50，以进行充电动作，然后进行步骤S4。

在步骤S4中，在充电过程中，该温度传感单元60持续对该充电电池80的温度进行实时监控，再将该温度传感单元60侦测所得的温度值传送至该电源管理模块30，再由该温度比较程序33与该充放电相关信息储存模块34内所储存的信息相比较，以判断目前充电电池的温度与电量是否继续充电或停止充电，直至充电过程结束。若该充电电池80的温度正常，则进行步骤S5；一但该充电电池80的温度超过正常范围，该过热限流单元62会立即停止充电动作。

在步骤S5中，该电量侦测单元70会侦测该充电电池80的电量，并且通过该电量比较程序32与该充放电相关信息储存模块34内所储存的资料作比较，以此判断该充电电池80的电量是否已经饱和，若是则结束充电；若否则重复步骤S3。

在步骤S6中，该主控程序31会驱动该充放电相关信息储存模块34，询问使用者是否仍要充电，并将该信息显示在该操作显示单元100上，以提供使用者参考选择，若是则进行步骤S7；若否则结束。

在步骤S7中，该主控程序31会驱动该充放电相关信息储存模块34，询问使用者是否在充电前先行放电，并将该信息显示在该操作显示单元100上，以提供使用者参考选择，若是则进行步骤S2，若否则进行步骤S3。

参见图12，实施例2，这是本发明的另一实施例的基本架构，本发明的保护具有记忆性充电电池的装置内建在充电装置150内。本实施例与前一实施例的不同处在于，该充电装置150并不具有LCD的操作显示单元，它包括发光二极体单元130和操控单元140，以发光二极体单元130将该充电相关信息储存模块34所判断出的信息，以数个不同的发光二极管LED131表示出来，用以让使用者了解目前该充电电池80的电量以及充放电的相关信息，再通过该充电装置150所内建的操控单元140，例如按键，让使用者操控该充电装置150。

参见图13，是内建在充电装置150内的装置，其操控面板上设置有发光二极管单元130和操控单元140，发光二极管单元130是数个发光二极管(LED)131，操控单元140是数个按键141，分别实现不同的功能显示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依据本发明所做的等效变化或修正，皆应属于本发明专利的保护范围。

Claims (9)

1、一种保护具有记忆性充电电池的装置，包括充电控制单元(50)，其特征在于：还包括微处理单元(20)，电源管理模块(30)、放电控制单元(40)、温度传感单元(60)、电量侦测单元(70)和操作显示单元(100)，所述的充电控制单元(50)、放电控制单元(40)、温度传感单元(60)和电量侦测单元(70)构成电路模组，所述微处理单元(20)分别与电路模组、电源管理模块(30)和操作显示单元(100)连接；所述电源管理模块(30)内储存有主控程序(31)，该主控程序(31)控制有电量比较程序(32)、温度比较程序(33)和充放电相关信息储存程序(34)。

2、如权利要求1所述的一种保护具有记忆性充电电池的装置，其特征在于：所述电路模组中，其充电控制单元(50)中设有充电电池(80)，该充电电池(80)的负极端接地，所述放电控制单元(40)中串联有放电限流电阻(41)和放电控制三极管(42)，放电限流电阻(41)的一端接地，另一端接于放电控制三极管(42)的输出，放电控制三极管(42)的基极和发射极接于微处理单元(20)；所述充电电池(80)的正极端接放电控制三极管(42)的发射极。

3、如权利要求2所述的一种保护具有记忆性充电电池的装置，其特征在于：所述的温度传感单元(60)中设有温度传感器，该温度传感器的两端与微处理单元(20)连接。

4、如权利要求2所述的一种保护具有记忆性充电电池的装置，其特征在于：所述温度传感单元(60)中设置有温度传感器，该温度传感器的一端接地，另一端与过热限流单元(62)相连，该过热限流单元(62)包括参考电阻(63)，所说参考电阻(63)一端串联于温度传感器，另一端连接充电电池(80)，参考电阻(63)和温度传感器的接点与微处理单元(20)连接。

5、如权利要求3或4所述的一种保护具有记忆性充电电池的装置，其特征在于：所述温度传感器是热敏电阻(61)，该热敏电阻(61)靠近电池盒(90)内的充电电池(80)、设置于其下方。

6、如权利要求5所述的一种保护具有记忆性充电电池的装置，其特征在于：所述电量侦测单元(70)直接连接于充电电池(80)的两端。

7、如权利要求6所述的一种保护具有记忆性充电电池的装置，其特征在于：所述的操作显示单元(100)是LCD的操作显示单元。

8、如权利要求6所述的一种保护具有记忆性充电电池的装置，其特征在于：所述的操作显示单元(100)是发光二极体单元(130)和操控单元(140)。

9、一种上述保护具有记忆性充电电池的装置的使用方法是：

首先输入该外部供应电源120时，随即进行步骤S1，微处理单元20驱动该电量侦测单元70先对该充电电池80的电量进行侦测，当充电电池80的电量达到适于充电标准时，则进行步骤S2；若未达到适于充电标准时则进行步骤S6；

在步骤S2中，微处理单元20驱动该放电控制单元40，用以对该充电电池80进行放电动作；在放电过程中，放电控制单元40通过该微处理器20输出一控制电压用以控制放电电流电流值；与此同时，通过温度传感单元60实时监控该充电电池80的温度，温度传感单元60侦测所得的温度值传送至电源管理模块30，由温度比较程序33与充放电相关信息储存模块34内所储存的信息相比较，以判断目前充电电池的温度与电量是否继续放电或停止放电，当放电完成时再进行步骤S3；

在步骤S3中，电源管理模块30通过该微处理器20驱动充电控制单元50，以进行充电动作，然后进行步骤S4；

在步骤S4中，在充电过程中，温度传感单元60持续该充电电池80的温度进行实时监控，将该温度传感单元60侦测所得的温度值传送至该电源管理模块30，再由该温度比较程序33与充放电相关信息储存模块34内所储存的信息相比较，以判断目前充电电池的温度与电量是否继续充电或停止充电，直至充电过程结束；若充电电池80的温度正常，则进行步骤S5；一但充电电池80的温度超过正常范围，过热限流单元62会立即停止充电动作；

在步骤S5中，电量侦测单元70侦测充电电池80的电量，并且通过电量比较程序32与充放电相关信息储存模块34内所储存的资料作比较，以此判断充电电池80的电量是否已经饱和，若是则结束充电，若否则重复步骤S3；

在步骤S6中，主控程序31会驱动充放电相关信息储存模块34，询问使用者是否仍要充电，并将信息显示在该操作显示单元100上，以提供使用者参考选择，若是则进行步骤S7，若否则结束；

在步骤S7中，主控程序31会驱动充放电相关信息储存模块34，询问使用者是否在充电前先行放电，并将信息显示在该操作显示单元100上，以提供使用者参考选择，若是则进行步骤S2，若否则进行步骤S3。

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