CN1119054A - 具有存储器的存储充电过程的电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电池充电器系统(100)，它包括一个充电器(110)，用于提供充电电流和电压，而电池(120)具有一个存储器，用以存储充电参数。充电参数包括指令向电池充电的有关的电池信息。存储在存储器(122)中的有关电池信息可包括充电指令，用以指令该充电器对该电池(122)充电的过程。

Description

具有存储器的存储充电过程的电池

本发明涉及可再充电的电池和电池充电器，特别涉及便于电池充电的操作可再充电的电池系统。

便携式设备常规地靠电池作为电源。为了减少电池更换的费用，在对现代消费品和商业产品供电方面可再充电的电池已得到了广泛的应用。例如，镍镉(Ni—Cad)电池可重复地使用来对计算机、无线电设备、寻呼机和其它这样的设备供能。众所周知，可再充电的电池使用之后(即在放电之后)可以容易地经过电池充电器再加能。

可再充电的电池根据它们的化学性质来划分可有多种类型，每种电池类型都要求有其各自的充电程序。这样的多种类型的电池包括铅酸电池，Ni—Cad和镍金属氢化物。例如，铅酸电池要求恒定电压充电过程，在整个充电过程中该电池电压保持恒定。另一方面，Ni—Cad电池要求恒定电流充电过程，提供给供电池的充电电流应保持恒定。另外，Ni—Cad电池充电过程与镍金属氢化物(Ni—MH)电池的不同，其差别在于：用于Ni—Cad电池的、使其充电过程停止的电池电压比用于Ni—MH电池的高些。再则，电池充电过程与非化学参数例如这种电池的容量和蓄电池单元电池的温度有关，电池的容量告示充电器应向该电池提供多大的电流。例如，充电器对具有1600mA小时容量的电池提供充电流要比具有900mA小时容量的电池提供充电电流的充电速率显著地高些，除了其它参数之外，单元电池的温度通告该充电器何时停止充电以避免电池爆裂。一般地，温度信息经由放置在靠近蓄电池单元电池的一个热敏元件转发给该电池。

更高级的电池组件和用一个存储器装置来存储一些与电池有关的信息。Koeneck的美国专利4,737,702公开了一个电池充电控制系统，其中设置在电池组件中的一个存储器装置存储有关该电池的工作历史的信息。Loper的美国专利4,387,344还公开了一个电池监视电路，用于监视和在存储器装置中存储代表电池提供能量的数字数据。

按照常规，充电过程是由该充电器本身的硬件或软件来实现的。充电过程可通过充电器硬件来实施，也可以通过软件对由微处理器控制的充电器编程来实施。在现代微处理器控制的充电器中，永久的存储媒体如只读存储器(ROM)存储包含充电该电池的指令或过程的固件。例如，对恒定电压(或恒定电流)充电的过程编程存入该充电器存储器，并由该充电器控制器执行该充电电池的过程。

但是，充电过程种类繁多，电池系统制造商所面临的困境是需要开发满足各种充电要求的充电器。这个需要导致增加充电器的研制费用，设计周期时间及其制造成本。

为此，现在需要一种灵活的电池充电系统，以允许在各种充电要求下对电池充电。

简言之，本发明的一种能由外部充电器充电的电池包括至少一个蓄电池单元电池和一个存储装置。该存储装置存储该充电器必需的充电参数。一旦该充电器取得该充电参数时就开始对该蓄电池单元电池充电。充电参数包括指令该充电器充电过程的信息。

图1示出本发明的一个具有一个充电器和一个电池组件的电池充电器系统的原理图。

虽然本说明书后附限定义新颖性的本发明的有关特性的权利要求书，但是可以相信，从下面参照唯一的说明书附图图1所作的描述，可以更好地理解本发明，图中相似的标号沿用下去。

现在参见图1，该图示出一个电池充电器系统100，它包括一个充电器110，用以向可再充电的电池120提供充电电流。电池120包括多方可再充电的蓄电池单元电池121，当电池120放入充电器110中时，通过电池端口126接收充电电流。电池120通过电池端口126、148、149和151以及充电器端口111、153、152和113与充电器110接口连接。蓄电池单元电池121连接到端口123和124，并且从该电池向外部设备(未示出)提供电能。二极管125接在电池端口126与蓄电池单元电池121之间以防止蓄电池单元电池通过该充电器电路放电。

电池120包括一个存储器装置122(将在下文详细叙述)，用以存储开始对蓄电池单元电池121充电所需的充电参数。该存储器通过分接一个或多个蓄电池单元电池121而被供电，以提供存储器供电电压Vcc。存储器122是EEPROM存储器，如由NationalSemiconductor公司制造的NM24CO存储设备系列，能够以本领域公知的I²C二线协议技术规范串行地交换数据。存储器122包括两个存储器端子，亦即数据端140和时钟端150。数据端140是串行数据端，而时钟端150是同步时钟端，二者用在外部微处理器和该存储器122之间传送存储器信号。如图所示，齐纳二极管134保护端子149免受不希望的高电压的电势。数据端140接到电池端口152，以允许在电池120和充电器110之间传递数据。电池120包括一个热敏电阻129，用以通过电池端口148提供电池温度信号。电池端口148还接到时钟端150并且由齐纳二极管135保护。为了减少所需电池端口的数量，电池端口148用作以复用方式交换电池温度信号和存储器时钟信号的公共端口。

根据本发明，存储器122存储包括存储器110开始充电该电池120所需信息的充电参数。在一个实施例中，充电参数包括通知充电器110对电池120充电过程的指令。存储在存储器122中的指令专用于存储器120，并且是按照蓄电池单元电池121的充电要求。当该电池放入充电器110中时，充电器在110从存储器122检索存储的充电指令并且根据这些指令对电池120充电。如这样，充电器110相当于一个通用充电器，能够充电各种类型的并且根据电池驻留的充电过程具有特别的充电要求的电池。

充电器110包括一个控制器130，用于控制充电器的操作，和一个可编程的电流.电压源132，用于向电池120提供充电电池和电压。控制器130可以是微处理器，诸如莫托罗拉公司制造的68000系列微处理器，除了其它之外，还具有一个中央处理单元CPU、存储器、输入输出(I/D)端口和多个模数(A/D)端口。可编程的电流/电压源132以众所周知的方式响应来自控制器130的控制信号，用于控制对电池120的充电电流和电压的供给。响应控制信号135，可编程电流/电压源132可以开始、增加、减少或终止充电电流和电压的供给。这样，可根据特别的充电要求提供充电电流和电压源。例如，在充电过程期间该充电电流或充电电压源可跃变、逐渐减小或保持恒定。控制器130和可编程电流/电压源132二者都由电源134供电，它提供充电器电源电压B+。

控制器130经过一条地址总线和数据总线(一起以线133表示)与合适数量的只读存储器(ROM)136和随机存取存储器(RAM)138通信。最好控制器130的操作指令驻留在ROM136中，而温度信息可存储在RAM138中。控制器130以众所周知的方式编程，以便通过充电器端口152与存储器122交换串行数据和通过端口153交换时钟信号。当该电池放入充电器121中时，充电器端口152和153分别接到电池端口149和148。存储器122的内容可通过将时钟信号加到存储器端口150进行检索。如前所述，充电器在121以复用方式交换时钟信号和电池温度信号。当与电池120交换数据时，控制器130经过晶体管开关141提供时钟信号给存储器122。晶体管开关经B+偏置起一个开关的作用，它将在控制器I/O端口134产生的时钟信号加到充电器端口153。在这种情况下，由控制器130提供的时钟信号接到存储器122的时钟端。电池端口153还起着从电池120接收温度信号的端口的作用。电池端口153接到A/D端口143，用于取样由热敏电阻129提供的温度信号。当需要获得电池温度时，控制器开关断晶体管关141以允许控制器130接收电池温度信号，因此允许充电器110确定电池温度。控制器130包括一个D/A端口137，它接到电池120。因此如果控制器130需要确定该电池两端的电压，在D/A端口137出现的电压被取样。

在操作上，电池不在充电器110中，控制器130初始化所有的充电参数并且擦除RAM138的内容。然后，控制器130周期地发送众所周知的数据读出命令到存储器122直到收到响应为止。当收到响应时，控制器130确定电池120是放在充电器110中。然后，控制器执行存储器检索，因而在存储器122中存储的信息(即充电过程)传送到充电器110并且存储在RAM138中。在完成信息交换之后，充电器110按照存储在存储器122中的充电过程对电池120充电。所存储的过程可包括在预定的电池操作过程下控制器130可懂的指令和命令。本发明的电池操作过程包括用于执行任何数量的充电过程的程序算法。基本上，存储在该电池存储器122中的充电过程包括较高级的软件命令，它们经过电池操作系统(存储在ROM中)转换为控制器130的机器语言可懂的较低级命令。低级命令建立I/O端口和A/D端口，以便输入或输出用于执行特别的充电过程的各种信号。例如，电池充电过程的一些步骤要求读出电池温度，高级执行的“读温度”命令使得控制器130关断晶体管141并且使控制器端口143适应于取样由热敏电阻129提供的温度信号。而且，根据存储在电池存储器122中的命令，到该电池的充电电流和电压源通过控制控制信号135可适应于跃变，逐渐减少或恒定。如这样，根据由存储器122提供的信息，通过控制器130控制由电流源132提供的充电电源和电压。

一旦该电池从充电器110取出来，当与该电池的串行通信已不再可能时，该控制器130就能确定电池已取出。在这时，RAM的内容被擦除直到新电池放入充电器110为止。

在另一个实施例中，存储在存储器120中的充电参数包括有关电池安全特性的信息。一些电池需要按照各个行政的和/或非行政的管理机构提出的标准进行充电。因此，存储在存储器122中的信息可包括有关电池安全特性的充电参数。这些参数指令充电器按照这些标准要求的电压电平和充电容量。在又一个实施例中，存储器122可提供具有有关制造信息所需信息的控制器、销售信息和质量信息。这些信息可包括制造地点信息、销售点、型号、序列号和在开始充电该电池120之前所需的其它信息阵列。控制器130处理所接收的电池数据，因此作好准备对电池充电。

如上所述，本发明提供一个高度灵活的电池充电器系统。因在电池中存储充电过程，故单个充电器在平台可用于对具有各种充电要求的电池充电。据此，随着充电器硬件和软件不再与电池充电过程有关，该电池充电器的研制费用和设计周期时间显著地减少了。

虽然已经图示和叙述本发明的优选实施例，很清楚，本发明不应如此地被限定住。在不脱离由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可进行各种修改、改变、变化、替换和作出等同物。

Claims (8)

1.电池组件经由外部电池充电器可进行充电，其特征在于，包括：

至少一个可再充电的蓄电池单元电池；和

一个存储器，其内已存储了充电参数；所述充电参数包括在所述充电器从所述存储器中检索到所述充电参数时使所述外部充电器开始对该至少一个蓄电池单元电池充电的信息。

2.根据权利要求1的电池组件，其特征在于，所述充电参数包括指令所述充电器对所述蓄电池单元电池充电的过程的充电指令。

3.根据权利要求1的电池组件，其特征在于，所述充电参数包括有关所述电池出售的信息。

4.根据权利要求1的电池组件，其特征在于，所述充电参数包括有关所述电池组制造的信息。

5.一种电池组件，经由外部电池充电器进行充电，其特征在，包括：

至少一个可再充电的蓄电池单元电池；和

一个存储器，其内已存储充电指令；所述充电指令包括指令所述外部充电器对该至少一个蓄电池单元电池充电的过程的信息。

6.根据权利要求5的电池组件，其特征在于，所述充电指令包括有关所述电池安全特性的信息。

7.一种电池充电器，能够对可再充电的电池组件充电，该电池组件具有一个存储器，用于存储充电参数，其特征在于，包括：

一个充电电流源，用以向所述电池提供充电电流和电压；

用于从所述存储器检索充电指令的装置；和

控制器装置，响应所述的充电指令，用以控制向所述电池组件提供的所述充电电流；所述充电指令包括指令所述控制器充电过程的信息。

8.一种电池充电系统，其特征在于，包括：

一个电池充电器；

一个电池组件，它包括：

至少一个可再充电的蓄电池单元电池；和

一个存储器，其内已存储充电指令；所述充电指令包括指令所述电池充电器向该至少一个蓄电池单元电池充电的过程的信息。

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