CN1074314A - 电池充电的改进 - Google Patents

Abstract

便携式装置(3)包括有电子电路，该电子电路包 括，例如一个由电池组4供电的微处理机6，电池组4 借助于导线14和15由一个外部充电器(未画出)来 充电，该外部充电器包括有一个可控电流源11。在 该装置中微处理机6不仅执行它的正常功能，而且它 也监视在一个导线9上的电池电压并且分析这个监 视信息以便借助于输出端10和导线16控制电流源 11。在这种方法中，利用在便携式装置中已先存的 电路能够实现充电流的改进的控制。

Description

本发明涉及电池充电，特别是涉及在便携式装置中的电池的充电。

许多便携式装置包含有一个电源，该电源是由一个或多个可再充电的电池组成，例如镍镉电池。通过把这些电池从装置上取下并且用一个独立的充电器为它们充电以此达到这些电池可以被再次充电;然而本发明涉及的是电池被就地充电这种型式的装置。这样的装置经常的，但不总是设置有一个专用的充电器，除了在使用时以外，这种装置的确可以半永久性的与充电器连接。

用于说明镍镉电池组充电的一个典型曲线在符图的图1中示出了。虚线1代表满充电，正如所看到的，在达到满充电以后不久曲线进入到一个负区域2，并且这个负区域能够被用作为给充电器的一个信号，该信号即可以使充电器从高速充电向低速充电转换，也可以使充电器完全停止充电。因此普通的“智能”电池充电器将包括有用于检测负的dv/dt的装置并且将相应地动作。这种检测装置当然构成了充电器本身的一部分，然而，许多被充电的装置自身包括作为它现有电路部分的组件，这些组件能容易地处理充电器的这些控制功能，因此本发明提供了用被充电的装置中的电路来取代充电器的控制功能。为了达到这个优点，在被用于这种充电器控制的装置中的这些组件应该是先存的组件，也许是已经被用于另外的或其它的目的。

作为一个例子，许多便携式装置包括有一个微处理机和连带的电路，该电路依靠从一个可再充电电池组得到的功率执行某些与适用于该装置有关的功能。这些先存的组件能够被容易地用于控制连带的电池充电器，并且利用这种装置能够减少电池充电器的复杂性和成本。除此以外，利用相对改进的电路，例如在装置本身中也许能发现的电路，使利用进一步的充电控制特性成为可能，根据用于民用的一个相对便宜的充电器中的费用，这些控制特性也许是不合理的。

为了实现本发明，在充电器和装置之间的连接数量从最小的限度2个（也就是与正电源和负电源充电用的连接数量）增加至3个，第3个连接是一个控制连接，它用于把控制信号从装置传递给充电器。这些控制信号能够被用于控制充电速率，例如前面所述的从高速充电到低速充电，或者能被用于完全地切断充电。除此以外，根据在装置中的组件的特性，能够实现大量的改进的控制功能，例如将在下面描述的。

为了能更好的理解本发明，下面将参考附图和举例来详细描述本发明的一个实施例。

图1是电压V对时间t的关系曲线图，用来说明对于一个镍镉电池组的一个典型的充电曲线;

图2是表示根据本发明的一个专用的充电系统的实施例的一个方块图，该充电系统包括具有就地可再充电的电池组的装置和专用的电池充电器;以及

图3是描述一个用于改进的充电器控制的典型的规则系统的流程图。

参考图2，图中示出了包括一个电池组4的装置3和一个充电器5。

装置3包括任一便携式设置有电子电路的装置，该电子电路是由一个可充电电池或电池组供电，例如是一个镍镉电池组。典型的这种装置可能包括一个无线电话系统的电话听筒。这样的电话听筒几乎不可避免地包括有一个微处理机6，该微处理机6不仅能够完成它的现有功能，而且也能控制充电器，正如将要对此描述的。借助于导线7和8以常规的方式供电给微处理机。其余与微处理机连接的常规电路没有被示出;然而，为了充电控制的目的，微处理机具有一个电池电压监测输入端9和一个充电器控制输出端10。

充电器5包括一个可控电流源11，该可控电流源11设置在与供电给充电器的电源导线12，13之一串联的位置上。后者能被取自一个常规的电源单元（没有示出），如利用在电池充电器中的可控电流源，它包括用于把主电压减小到一个适合的电压水平的装置和用于把交流（AC）变换成一个平滑的，可被调正的直流（DC）的装置。另一方面，除了充电器5以外，用于电源单元的电路能被设置在一个单独的外壳里，充电器5通过正负电源导线14、15和控制导线16与装置3连接。由于装置3是便携的并且因此实际上与相关的充电器是分离的，所以导线14至16是易破的，这一事实由在每根导线中的交叉符号“×”来表示。充电器5的电路能够被加到装置3中，在这种情况下，易破的连接是在导线12和13上。

在使用中，微处理机借助于导线9监测电池电压，并且借助于导线10，16发送适当的控制信号给电流源11。例如由于利用dv/dt方法来检测负区域，所以充电器5能够从高充电速度转换到一个低充电速度，和/或当判断充电已完成时，充电器5能够被完全切断。

然而，应用微处理机6能够利用更多的改进的充电控制。在正常使用一个电话听筒期间，听筒被设置在充电器上并由此被充电，对于大多数时间来说，为了打电话或接收一个电话，听筒能单独地从充电器上取下。偶然地使用电话听筒，例如一天说10次每次说15分钟等于一个满载电池被放掉了它的满容量的大约5%的电量，并且被立即再充电。每次使用电话听筒时这种情况偶然发生。由于dv/dt方法的慢速特性，所以为减少达到充满电所需要的时间和瓿少过量充电的发生率增加了下列几项：

1、当对于至少连续的5分钟电池电压的变化率小于每分钟大约+2mV时，停止充电。这比普通的dv/dt方法充电（它需要在电池电压中有一个减小）更早停止充电10至15分钟，但仍然维持电池的满充电。

对于为一个电压下降的电池充电的第一个5分钟，由于对于一个过放电电池，当电池首先处在充电时电压可以迅速地上升然后下降，所以上述是不适用的。

2、由微处理机6保持一个上升/下降计数。当电话听筒被充满电时该计数设置到零并且当电话听筒用在一个电话时（也就是为电池放电）对于每2分钟该计数增加1。当听筒断开一个电话并接在充电器上快速充电时，对于每分钟该计数减1。如果该计数达到零，那么不考虑电池电压的变化终止快速充电。

作为这种方法的一个例子，假设有一个具有一个充满电的电池的听筒并该听筒放在它的充电器上。从充电器上取下电话听筒和打一个5分钟的电话。然后把电话听筒放回到充电器上。如果单独使用dv/dt方法，那么在大约12分钟以后终止快速充电。如果使用改进的方法，那么仅在3分钟以后将终止快速充电。

一般，快速充电与放电的速率比是3∶1。在快速充电期间的效率大约是100%（也就是，100mA用于1小时将在一个电池中提供大约100mAH的容量增加，该电池没有充满电）。因此基本的方法将过量充电大约7倍于所需要的充电（近似于电池容量的16%）。改进的方法过量充电大约是2∶1。经过一整天，未改进的方法将对电池过量充电为总量是大约电池容量的300%。改进的方法过量充电为大约电池容量的40%。考虑到在电池放电电流（听筒供电电流）中的变化和充电器快速充电电流中的变化，后者过量充电的量是需要的。

作为例子，为了充电控制和结合上述增加的特征的目的在图3中示出了一个被用于控制微处理机6的规则系统。这个图是自身说明问题的和将不被详细说明;不用说，所给出的具体符号仅仅是例子。

Claims (10)

1、一种电子系统包括有便携式装置，该便携式装置安装有由一个可再充电电池或电池组供电的电子电路，所述装置具有装有端子的电流源装置，利用所述端子电池或电池组可以从一个外部电池充电器来充电，并且在端子上所述电子电路安装有用于控制由充电器提供的电流的装置。

2、根据权利要求1所述的电子系统，其特征是所述的电流控制装置包括一个构成所述部分电子电路的微处理机，所述微处理机进一步执行所述便携式装置的现有功能。

3、根据权利要求1或2所述的电子系统，其特征是：电流控制装置包括用于在充电期间监测供给电池或电池组的充电电压并在一个控制输出端上产生一个代表充电电压的控制信号的装置。

4、根据权利要求3所述的电子系统，其特征是：所述控制信号是表示充电电压对时间的变化率。

5、根据权利要求3或4所述的电子系统，其特征是：它进一步包括一个与所述电流源装置串联或并联连接的充电器控制装置，该控制装置根据所述控制信号控制由充电器提供的电流。

6、根据权利要求5所述的电子系统，其特征是：所述充电器控制装置包括一个与所述电流源串联安装的可控电流源，并且设置了用于把所述控制装置的控制输出端连接到所述电流源的一个控制输入端上的连接装置。

7、根据权利要求5或6所述的电子系统，其特征是：所述充电器控制装置构成了部分所述便携式装置。

8、根据权利要求5或6所述的电子系统，其特征是：它进一步包括一个用于给所述电池或电池组充电的外部电池充电器，所述充电器包括有所述充电器控制装置，并且使用三个端子把便携式装置和电池充电器相互连接起来以达到充电的目的：第1和第2端子用于正向供给电流和返回电流，第3端子用于所述控制信号。

9、根据权利要求1至8中所述的任一电子系统，其特征是：当判断充电已被完成时，所述电流控制装置能够把充电电流从一个高速充电转换到一个低速充电。

10、根据权利要求1至8中所述的任一电子系统，其特征是：当判断充电已被完成时，所述电流控制装置能够切断充电电流。

Images