CN1075266C - 智能可变电池充电器电流控制装置和电子单元充电方法 - Google Patents

Abstract

一种电池充电器利用一个长期的恒定电流对像一个蜂窝电话机这样的便携式可充电电子装置中的电池进行充电，即使当该装置正在被使用时。利用在便携式装置(8)中的电路来控制充电电流，由此避免了在充电器或电池中需要的控制电路。一个与在便携式装置中的电池类型对应的电池—充电器连接器(4)被插入以便装配一个与电池类型匹配的充电器，因此，保证了适当的充电。此外，一个简单接触器把电池充电器与电池连接起来。当充电器没有与电池连接时一个带夹盖住电池-充电器连接器，以便防止电池被短路。

Description

智能可变电池充电器电流控制装置和电子单元充电方法

                        背景

本发明涉及对在一个便携式电子装置，例如，像一个便携式蜂窝电话机、无绳电话机、寻呼机等这样的移动无线电通信系统中电池的充电。本发明特别是涉及利用电话机中的控制逻辑电路把一个恒定电流从一个充电器传送给一个电池的方法和装置。

移动通信技术已经从早期的模拟系统进化而来，例如，在斯堪的纳维亚的NMT450和NMT900系统、在美国的AMPS系统、和在英国的TACS和ETACS服务，发展到数字系统，例如，在欧洲用于移动通信的Global系统(GSM)和在北美洲中的美国数字蜂窝系统(ADC)。现代数字通信系统除了其它的数字服务、传真发送和短的信息服务之外能够进行电话传输。

像蜂窝电话机这样的移动通信装置最好是小的、重量轻和便宜，还表现出良好的电池特性并且能够提供许多服务。该通信装置没有任何不需要昂贵的并且增加了装置的尺寸和重量的外部连接器。为了保证一个电池供电的通信装置的适当操作，对电池的正确充放电要求是颇为挑剔的。最好，当电池正在充电时通信装置应是可操作的，以致于为了对电池再次充电而不需要反复地中断操作。

在用于对一个便携式通信装置中的电池进行充电的已知技术中是通过通信装置把一个电池充电器与电池连接。通过把一个蜂窝电话机放置在一个汽车中的插销电池-充电保持架中能够进行这样的连接。经常包括这样一个开关，仅当电池被充满电时，该开关操作使充电电流被关断。只有当蜂窝电话机被放置在触接保持架中时，才将电荷传送给电池。由于在通话期间电荷被消耗，所以蜂窝电话机必须被放回到触接保持架中以便再次对电池充电并且可能产生中断。此外，这些装置不识别电池的不同类型，以致于一个蜂窝电话机可能地被连接到一个不适应的充电器上，而这会导致不正确的充电和可能损坏电池。

为了克服不正确充电的问题，U.S专利号5,164,652和5,237,257中公开了这样的装置，该装置判定与充电器连接的电池的类型并且相应地调整充电参数，以使电池被正确地充电。为了防止对电池进行不正确的放电，U.S专利号5,177,426中公开一种装置，该装置利用在充电器中的一个电路来停止电流从电池流入到电话机中。这样的装置典型地利用了作为充电器的一部分的逻辑电路，它增加充电器的费用和蜂窝系统的整个费用。

其它的已知电池-充电装置包括“智能电池”，该电池存储与电池状态、充电量和包括在电池单元中的电路中的放电量相关的信息。另外已知的装置是“智能充电器”，该智能充电器检测一个相连接的电池的状态并且相应地对电池充电。

在便携式蜂窝电话机中这样的装置是不希望，因为它们把一些部件加到了电池和充电器上，这就增加了电话机的整个费用和重量。最好把所有需要的逻辑电路设置在电池和充电器的外部，它与现有电路结合在一起将是成本上更有利的。

在欧洲专利公开号EP0450783A2中公开了另外一种用于对电池充电的装置，该专利文献中示出了在电话机中的一个控制逻辑电路，用于控制一个外部充电器。在这个装置中，在电话机和外部充电器之间必须有两路耦合，它需要一个控制线并且导致了一个复杂的电池充电过程。

                        概述

本发明的一个目的是利用简单的控制逻辑电路来控制在一个便携式可充电装置中电池的充电，例如一个蜂窝电话机，该控制逻辑电路容易地与便携式装置中的现有电路结合起来。

本发明的另一个目的是防止利用一个不适合的电池充电器对一个电池进行不正确的充电。

本发明的另一个目的是保持一个电池恒定的电流电平，以致于电池不被过充电，并且再次对电池充电也不中断便携式装置的操作。

本发明的另一个目的是利用在便携式装置中的电路来控制电池的充电而在电池充电器或电池中不需要控制电路。

根据本发明，一种电池充电器能够利用一个长期的恒定电流对在一个便携式装置例如一个蜂窝无线电电话机中的电池进行充电，即使当该单元正在被使用时也能够对电池充电。利用在该装置中的电路来控制充电电流，因此避免了在充电器或电池中需要控制电路。

根据本发明的一个方面，插入一个电池-充电器连接器以便装配一个与便携式装置中的电池类型对应的充电器，因此，电池适当地与一个适合的电池充电器连接。根据本发明另一个方面，提供一个简单的接触器以便把一个电池充电器与电池连接。当充电器没有与电池连接时，还可以提供一个带夹来盖住电池-充电器连接器，以便防止电池被短路。

根据本发明的一个方面提供了一种控制便携式可充电电子单元中电池的充电电流的方法，包括步骤：把一个充电电流从一个电池充电器提供给便携式可充电电子单元中的电池；检测由电池充电器提供的充电电流的一个电流电平；和利用在便携式可充电电子单元中的控制逻辑电路来控制充电电流的流动，控制逻辑电路根据第二电流电平把由电池充电器提供的充电电流接通和关断以能够获得一个长期的恒定电流。

根据本发明的另一个方面提供了一种利用便携式可充电电子单元中的控制逻辑电路控制便携式可充电电子单元中电池的充电电流的装置，包括：电连接至电池充电器的连接装置和电路装置，用于把充电电流从电池充电器传送给便携式可充电电子单元中的电池；位于电池和电池充电器之间的检测装置，用于检测充电电流的电流电平和为控制逻辑电路提供检测的电流电平；和位于检测装置和电池充电器之间并由便携式可充电电子单元中的控制逻辑电路控制的开关装置，用于根据检测的电流电平可变地控制充电电流的流动。

                        附图简述

本发明的特征和优点通过结合下面附图的描述将变得更明显。

图1是一个蜂窝系统图，在该图中一个电池充电器与在一个蜂窝电话机中的电池连接；和

图2是图1中的电池充电器、电池和蜂窝电话机的详图。

                        详细描述

图1示出了一个在蜂窝电话机2中的可充电电池，该蜂窝电话机2与一个电池充电器3连接。电话机2可以是一个普通的手持蜂窝电话机，它包括一个无线电收发信机、键盘和通常在蜂窝电话机中发现的其它特征，这些其它的常规特征在此不进行详细的描述。电话机2由电池1来供电，它也可以是通常用于为蜂窝电话机供电的任何型式的电源。

电池充电器3是一种简单AC/DC或DC/DC变换器，例如它能够适合于插入到常规的墙插座中或与一个汽车中的香烟点火器连接。电池充电器3能够产生一个接近600毫安(mA)的高电平电流用于对电池进行快速充电。电池充电器3通过电池-充电器连接器4把电流提供给电池1和电话机2。

如在图2中所示的，电池-充电器连接器4与电池1的地端连接并且通过单导体5把充电电流提供给电话机2。例如，电池-充电器连接器4能够被设置在电池1的底部并且通过一个电缆与电池充电器3连接。

根据电池的类型能够制造不同的电池-充电器连接器4，即，连接器能够这样地制造，以致于该连接器仅能被插入并适配一个与电池类型相同的电池充电器。这是很重要的，因为虽然不同类型的电池，例如镍-镉、铅-酸、碱性、锂等等电池能够经常地可相互交换地被用于给蜂窝电话机供电，但是这些电池具有不同的特性并且需要不同的充电速率和条件。例如，适合一种类型电池的充电电流对于另一种类型的电池来说就太大了，并且在极端的情况下，可能引起其它类型电池的爆炸。通过使用一个电池-充电器连接器，该电池-充电器连接器适合插入一个与在电话机中的电池类型相同的电池充电器，它能够保证该电池被适当地充电，从而将延长该电池的使用寿命。

参照图2，利用一个单导体5和一个电池-电话机连接器6通过电池1把一个充电电流直接地提供给电话机2。需要三个接触器通过电池-电话机连接器6把电池与电话机连接起来。第一和第二个接触器把电池1的正端和负端分别地与电话机2中的正端和负端连接起来。第三个接触器把电池与在电话机中的控制电路连接起来。这些接触器能够被制造成一个部件以便把费用减小到最小。

在电话机中的控制电路包括：一个开关7、一个控制逻辑电路8和一个电流传感器9。当电池正在被充电时开关7被闭合，而当电池没有被充电时开关7被打开。通过重复打开和闭合，开关7控制从充电器来的电流的流动。控制逻辑电路8操作开关7并且能够容易被加入作为在电话机中现有电路的一小部分。控制逻辑电路8检测电池的状态并且与电流传感器9互通。根据这个信息，控制逻辑电路8打开和闭合开关7，控制从电池充电器3来的电流流动，以致于在一个长的时间周期上电流的流动是恒定的。

开关7、控制逻辑电路8和电流传感器9能够容易地与在电话机中现有电路结合在一起，以致于保持该电话机电路的简单。由于利用在电话机中的控制电路来控制充电电流，所以在电池和充电器中不需要控制电路，这样电池和充电器能够被制造得尽可能的简单。一个低费用未稳压的AC/DC变换器或DC/DC变换器能够被用于电池充电器3，并且任何被用在蜂窝系统中的常规电池能够被用作为电池1，这样导致了一个简单和便宜的综合通信系统。此外，利用一个简单的充电器和常规的电池能够在充电器/电池故障的情况下容易进行替代，因此，能够容易地维持该通信装置的正常工作状态。

根据从电流传感器9来的信息，利用控制逻辑电路8以一个频率和占空因数使开关7打开和闭合，该占空因数导致了从充电器提供一个长期的恒定电流流动。为了对一个放电的电池进行充电，电流电平被设置到高电平，例如600mA，用于一个快速充电。在控制逻辑电路8确定电池被充满电之后，利用开关7的操作把充电电流转换到一个低电平，以便避免过充电和损坏电池。

当电话机进入操作时，在电话机中利用相同的用于快速充电的控制逻辑电路8，通过开关7的操作使充电电流被接通。该充电电流被设置到一个与由电话机操作损耗的正常电流量对应的电平。因此，即使在电话机的操作期间，电池被保持充满电而不过充电。由于相同的电路被用于快速充电和用于在电话机操作期间的正常充电，所以整个通信系统的费用和尺寸被减小。

像一个二极管这样的整流器10与开关7和电流传感器9串联连接作为一个安全措施。即使在电池充电器3中或在电池-充电器连接器4中的一个短路的情况下，整流器10能够防止电池短路。开关7、电流传感器9和整流器10能够以多种方式串联连接，这些方式对于本领域里的技术人员来说是显而易见的。

一个简单电池充电接触器可以被用于代替电池-充电器连接器4或与电池-充电器连接器4一起使用。例如，两个小接触点11可以被设置在电话机的后面，用于与电池充电器3连接。通过把这些接触器设置电话机的后面，能够通过一个底架或触接架对电池进行充电。

接触点11可以被隐藏在一个带夹的后面。该带夹允许使用者把电话机系到一个带或衣服上的某些其它物品上，因此允许电话机被携带同时使手保持自由。当该电话机没有被放置在保持架中时，该带夹也能通过避免短路保证良好的通信连接，例如，由于与像钥匙等这样的导电物体接触而引起的短路。为了防止短路的额外措施是：整流器10能够与接触点11连接。

充电器通过一个在电话机上的接触器12也能够与电池1直接地连接，尽管这样是更昂贵但可以防止把某种电池插入到某种充电器中。例如，为了容易地插入，接触器12能够被设置在电话机2的侧面。

如上所述，本发明提供一种电池充电器，该充电器能够利用一个长期的恒定电流对在一个蜂窝单元中的电池进行充电，即使当该单元正在被使用时。利用在蜂窝单元中的电路来控制充电电流。因此避免了在充电器或电池中需要的控制电路。一个电池-充电器连接器仅能够插入并适配一个与电话机中的电池类型对应的充电器，因此，保证了适当的充电。当充电器没有与电池连接时，可以提供一个带夹来盖住电池-充电器连接器，以便防止电池被短路。

虽然为了说明的目的已经描述了本发明的一个蜂窝电话机的实施例，但是本发明不限于蜂窝电话系统。本发明适合于移动通信系统，例如，寻呼机、无绳电话机等，也适合于任何便携式可充电电子装置。本发明的各种变化和变型都属于附加权利要求所限定的精神和保护范围之内。

Claims (8)

1．一种控制便携式可充电电子单元中电池的充电电流的方法，包括步骤：

把一个充电电流从一个电池充电器提供给便携式可充电电子单元中的电池；

检测由电池充电器提供的充电电流的一个电流电平；和

利用在便携式可充电电子单元中的控制逻辑电路来控制充电电流的流动，控制逻辑电路根据第二电流电平把由电池充电器提供的充电电流接通和关断以能够获得一个长期的恒定电流。

2．一种利用便携式可充电电子单元中的控制逻辑电路控制便携式可充电电子单元中电池的充电电流的装置，其特征在于包括：

电连接至电池充电器的连接装置和电路装置，用于把充电电流从电池充电器传送给便携式可充电电子单元中的电池；

位于电池和电池充电器之间的检测装置，用于检测充电电流的电流电平和为控制逻辑电路提供检测的电流电平；和

位于检测装置和电池充电器之间并由便携式可充电电子单元中的控制逻辑电路控制的开关装置，用于根据检测的电流电平可变地控制充电电流的流动。

3．根据权利要求2的装置，其特征在于便携式可充电电子单元是一个移动通信单元。

4．根据权利要求2的装置，其特征在于电池充电器是一个AC/DC变换器和一个DC/DC变换器中的一种变换器。

5．根据权利要求2的装置，其特征在于连接装置包括用于对应不同类型电池的不同类型的电池-充电器连接器。

6．根据权利要求2的装置，其特征在于连接装置是一个接触器。

7．根据权利要求6的装置，其特征在于利用一个夹子来盖住接触器。

8．根据权利要求2的装置，其特征在于开关装置把充电电流接通和关断以便获得一个长期的恒定电流。

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