CN1140032C - 充电电池组、确定其标识的系统和方法及其电池监视系统 - Google Patents

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Abstract

一种电池监视系统，确定电池组温度和电池组标识。电池组包括电池组电路，具有热敏电阻器和AC电路元件。电池监视系统通过测量电池组电路为稳态下热敏电阻器的电阻确定电池组温度，并根据电池组电路的变化的或动态的电气条件确定AC元件值。在一实施例中，为确定电池组标识，标识电容器在电路中与热敏电阻器连接。当标识电容器已充电，比较器的一端转换为低参考电位，其输出给出电容器的放电速率的指示，由此给出其标识。

Description

充电电池组、确定其标识的系统和方法及其电池监视系统
技术领域
本发明涉及电池充电监视器，该监视器监视电池充电过程中的电池组参数，特别涉及这样的电池充电监视器，它监视电池电压、电池温度并采用电池组内的一个标识电容器确定电池组标识，其中电池组标识和电池温度是在电池监视器和电池组之间的单一线上监视的。
背景技术
许多不同的电气装置，诸如某些电源装置、峰窝式电话、家用电器等，使用可再充电的电池组。现代的电池充电器能够对具有不同的额定电压和不同的电池化学性质的电池组充电，即镍镉电池、金属氢化物电池、锂电池等。这些电池充电器的大多数监视充电过程中电池组的电压，以提供不超过会导致电池组损坏的电池组的最大充电量的满充电。授予Sar等人并且转让给本发明的受让人的美国专利4388582和4392101公开了一种快速电池充电技术，此技术通过注意电压充电曲线的转折点监视电池组的充电，此充电曲线表示电池单元内的电化学势随时间的变化。通过确定充电曲线中的特定转折点，可以在电池组满充电时准确地结束充电。
除了监视被充电的电池组的电压之外，电池监视器还可以确定其它的有用信息，包括电池组温度和电池组标识。监视电池组温度是有用的，因为充电过程中电池组过热可能导致电池组的严重损坏。确定电池组标识是需要的，以便确认特定的事项诸如最大电池电压和容量、电池化学性质、制造日期等。这种信息可由控制充电过程的充电控制算法采用，以辅助监视和调整充电过程。
监视充电过程中的电池电压和电池温度的电池充电器和充电监视器可以在转让给本申请的受让人的美国专利5352969和美国专利申请08/834375中找到，所述专利申请是1997年4月16日受理的，名称为“用于电池充电器的间接热感测系统”。这些文献公开了一个模/数转换技术，这种技术将模拟的电池电压信号转换为适于微处理器分析的数字表示。电池电压信号由一个起分压器作用的电压衰减或预定标电路衰减，以使电池电压处于一个预定的窄的范围内，无论电池电压如何。对于一个具有变化的电压的宽的电池组范围，预定标电路允许电池充电器有效地监视电池电压。美国专利中请08/834375还公开了采用一种相似的模/数转换方法监视电池温度的技术。
授予Pitkanen的美国专利5489834公开了一种电池类型和温度标识电路。被充电的电池组包括一个负温度系数电阻器、一个分压电阻器和电连接在一个分压电路中的一个固定的标识电阻器。对于每个不同的电池组类型，标识电阻器是不同的，由此提供了确定电池类型的根据。当电池组上的温度变化时，分压电路的输出电路沿由标识电阻器调整的一条特定曲线变化。因为标识电阻器的值是根据电池组类型选择的，并且负温度系数电阻器的值和分压电阻器的值对于每种电池类型选择为相同或基本相同，因此，对于不同的电池类型，在分压电路的输出端产生的不同的电压曲线是可以分开的。通过确定输出电压随温度变化的曲线，就可给出电池组标识的指示。
不过，这种技术确实存在许多缺陷和不足之处。尤其是，由于对于不同的电池组，每个电压信号是由一个特定的标识电阻器分压的，以使其分离，因此，电压信号的分辨率低，一条电压曲线与相邻电压曲线之间的界限可能由于曲线重叠而导致错误。因为对应于一种电池组类型的电压曲线与另一种电池组类型的电压曲线是相邻的，可能无法分辨电压表示是处于一条电压曲线的末端还是处于下一电压曲线的开始。另外，由于在每条电压曲线的范围内以及在相接合的电压曲线的整个范围内，电池类型标识电路必须具有精确的分辨率，因此需要非常昂贵的模/数转换器。
1994年3月3日公告的德国专利申请DE 4225686A1公开了一种用于辨别电池组和对电池组充电的电路，其中电池组包括一个与温度有关的电阻器和一个标识电容器。一个微处理器向电池组施加一个DC电压信号，以确定与温度有关的电阻器的阻值。此后，向电池组施加一个方波信号，并测量阻抗。随后，通过等式Z＝1/(sqr(1/R)2十(1/Xc)2)确定标识电容器的值，从而鉴别电池组。
发明内容
所需要的是这样一种电池充电监视电路，它能够在充电器中对电池组充电、监视电池电压、监视电池的温度，并且以高效的和经济的方式提供电池组标识的指示，而且不存在上述的已有装置的缺陷。因此，本发明的目的就是要提供这种电池监视电路。
根据本发明的教导，所公开的电池监视器采用一个热敏电阻器与一个AC电路元件诸如电容器或电感器结合，以确定电池组温度和电池组标识。为确定电池组温度，在电池组电路处于稳态条件时测量热敏电阻器的电阻。随后，在动态电路条件下，一个AC信号施加至电池组电路，以辨别此AC电路元件和辨别电池组。由此，电池组的温度和电池组的标识可以在单一的线上确定。
根据一个实施例，为确定在一实施例中的电池组温度，设置了第一分压网络，它包括一个参考电容器，其中第一分压网络的输出电压施加至一个比较器的一个端子。还设置了第二分压网络，它电连接至电池组。第二分压网络包括一个热敏电阻器和多个电阻器，热敏电阻器设置在电池组内适于进行电池组温度测量的位置处，多个电阻器设置在电池监视电路内。第二分压网络的输出施加至比较器的另一端子。一旦参考电容器被充电，就允许通过第一分压网络放电。当参考电容器降压至低于第二分压网络的输出值时，比较器转换为高。因为第一分压网络中的参考电容器和电阻器的值以及第二分压网络中的多个电阻器的值是已知的，根据比较器的输出可以确定热敏电阻器的阻值。这个阻值是表示电池组内的温度。
根据一个实施例，第二分压网络和比较器还可用于确定电池组件标识。电池组中包含一个未知的标识电容器，它具有对于特定的电池组而独有的值，并且在电路中与热敏电阻器和第二分压网络连接。根据其放电速率，电池监视电路可以确定标识电容器的电容值。一旦标识电容器已经充电并且处于稳态，比较器的一个端子就转换至低参考电位。第二分压网络包括一个低值电阻器，它允许标识电容器快速放电。一旦施加至比较器的正端子的第二分压网络的电位降至低于参考电位，监视器可以根据已知的电阻值确定电容器的值。
在另一实施例中，电池组的标识是通过电池组电路中是否存在一个热敏电阻器和一个电容器确定的。为确定电池组电路中是否存在热敏电阻器，对分压网络的电压输出进行测量。如果测量表明存在热敏电阻器，那么电压测量就被用于确定热敏电阻器的电阻。为确定电池组电路中是否存在电容器，电容器首先被放电，这是假定其确实存在。随后开始对电容器充电，并且在预定的时间周期之后，测量电池组电路的电压输出，以确定它是高于还是低于一个预定的阈值。如果它高于此阈值，那么电容器就不存在，而如果它低于此阈值，电容器就存在。
具体地，根据本发明的一种电池监视系统，用于监视正在充电装置中充电的电池组，所述监视系统包括：一个电池监视电路，它包括第一分压网络，所述第一分压网络包括多个电阻器；一个标识电容器，它设置在电池组内，当电池组连接至电池监视电路时，所述标识电容器电连接至第一分压网络；第一比较系统，包括第一输入和第二输入，所述第一输入连接至第一分压网络的输出，所述第二输入选择性地连接至一个参考电位；和一个控制装置，所述控制装置通过第一分压网络对标识电容器进行充电和放电，其中当标识电容器通过第一分压网络放电时，第一比较系统的输出提供一个指示标识电容器的值的信号。
根据本发明的一种电池监视系统，用于监视正在充电装置中充电的电池组，所述监视系统包括：一个电池监视电路，它包括第一分压网络和第二分压网络，第一和第二分压网络均包括多个电阻器；一个标识电容器，它设置在电池组内，当电池组连接至电池监视电路时，所述标识电容器电连接至第一分压网络；一个温度敏感电阻器，它设置在电池组内，当电池组连接至电池监视电路时，所述温度敏感电阻器形成第一分压网络的一部分，所述温度敏感电阻器与第一分压网络联合起作用，以提供一个指示电池组的温度的信号，此指示电池组的温度的信号是在与提供电池组标识的信号在同一信号线上提供的；第一比较系统，包括第一输入和第二输入，所述第一输入连接至第一分压网络的输出，所述第二输入选择性地连接至一个参考电位和第二分压网络的输出；和一个控制装置，所述控制装置通过第一分压网络对标识电容器进行充电和放电，其中当标识电容器通过该分压网络放电时，第一比较系统的输出提供一个指示标识电容器的值的信号，所述控制装置还使参考电容器通过第二分压网络放电，并且其中由于第一分压网络的输出电压和第二分压网络的输出电压之间的比较结果，第一比较系统的输出还提供电池组的温度的指示。
根据本发明的一种用于确定电池组的标识的系统包括：一个电池组电路，它设置在电池组内，所述电池组的构形适于被插入一个电池组充电器中，所述电池组电路包括一个标识电容器；和一个电池组监视电路，它设置在电池组充电器内，所述电池组监视电路包括第一分压网络，当电池组插入电池充电器中时，第一分压网络电连接至标识电容器，所述第一分压网络包括多个电阻器，当标识电容器通过第一分压网络放电时，所述电池监视电路提供标识电容器的值的指示。
根据本发明的一种可充电的电池组包括多个电池单元，所述电池组的构形适于被插入一个电池充电器中，以便对电池单元充电，所述电池组还包括一个独有的具有预定值的标识电容器，所述电池充电器可以根据标识电容器的放电速率确定标识电容器的值，所述可充电的电池组还包括一个温度敏感电阻器，所述电池充电器还可以根据温度敏感电阻器的阻值确定电池组的温度
根据本发明的一种确定电池组的标识的方法包括以下步骤：通过确定电压分压网络的电压输出来确定电池组的一个电池组电路是否包括一个温度敏感电阻器，其中所述的温度敏感电阻器是电压分压网络的一部分；使所述电池组电路的一个电容性元件放电；在所述电容性元件充分放电之后，开始所述电容性元件的再充电；在开始所述电容性元件的再充电之后，等待预定的时间周期；和测量电池组电路的电压输出，以确定电压输出是否高于一个预定的阈值，所述测量电压输出的步骤包括：如果电压输出高于阈值，确定电池组电路不包括电容性元件，而如果电压输出低于阈值，确定电池组电路包括电容性元件。
根据本发明的一种确定电池组的标识的方法包括以下步骤：通过确定一个分压网络的电压输出，确定电池组的一个电池组电路是否包括一个与温度相关的电阻性元件，其中电阻性元件是分压网络的一部分；使电池组电路的一个电容性元件放电；在所述电容性元件充分放电之后，开始所述电容性元件的再充电；在开始电容性元件的再充电的步骤之后，等待预定的时间周期；和测量电池组电路的电压输出，以确定电压输出是否高于一个预定的阈值，所述测量电压输出的步骤包括：如果电压输出高于阈值，确定电池组电路不包括电容性元件，而如果电压输出低于阈值，确定电池组电路包括电容性元件。
附图说明
从以下的详细说明、权利要求书和附图，本领域的普通技术人员将能更清楚地理解本发明的其它优点和目的。
图1是根据本发明的一个实施例的电池组监视电路的电路图，该监视电路确定电池组电压、温度和标识；
图2是图1中所示的电路的分压输出的曲线，其中水平轴表示温度，垂直轴表示电压；
图3是LogA/D计时器计数和温度之间的关系曲线，其中垂直轴表示电压，水平轴表示温度；
图4是标识电容器的衰减时间的曲线，其中垂直轴表示时间，水平轴表示温度；
图5是标识电容器的衰减时间的曲线，其中垂直轴表示时间，水平轴表示温度；
图6是根据本发明的另一实施例的电池组监视电路的电路图，该监视电路确定电池组温度和标识；
图7是电压输出曲线，用于确定图6的电池监视电路中电容器的存在，其中垂直轴表示电压，水平轴表示时间。
具体实施方式
以下针对一个用于测量电池充电器中的电池温度和确定电池组标识的系统所做的优选实施例的讨论仅仅是示例性的，并且绝无限制本发明或其应用之意。
图1是根据本发明的一个实施例的电池监视电路10的电路图，此电路被分成电池组侧12和电池充电器侧14。如图所示，电池组侧12在三个连接点16、18和20处电连接至电池充电器侧14。电池监视电路10用于监视电池组22，此电池组包括多个电池单元24。电池监视电路10提供了三个主要功能，包括监视电池组22的充电过程、确定电池组22的温度和辨别电池组22。连接点16连接电池组电压测量和充电线，连接点18连接电池组温度和电池组标识线，连接点20提供对地连接。虽然没有特别示出，但将能理解的是，电池监视电路10将在电池充电器侧14包括与该监视电路相联的电池充电电路。电池组标识(identification)可以提供各种希望的信息，包括：电池化学性质，诸如镍隔、金属氢化物、锂等；电池单元24的数量；制造日期以及额定电压等。
电池监视电路10是微处理器(型的)，它由一个微处理器26控制。微处理器26可以是用于这里描述的目的的任何合适的微处理器，并且正如本领域的技术人员将能理解的，多种不同的微处理器可适于这种目的。对于这里讨论的目的，微处理器引脚的四个被标示为1、2、3和4。不过，根据所使用的微处理器不同，这些引脚将具有不同的引脚号码。正如下面将详细讨论的，电池组温度和电池组标识两者是由引脚2处的单一连线确定的。
电池组侧12包括与电池组22电连接的一个电池组电路30。电池组电路30包括一个标识电容器32和一个热敏电阻器34。正如本领域所公知的，热敏电阻器34是一个其电阻根据温度变化的可变电阻器。正如本领域的技术人员可以理解的，在本发明的范围内，可以利用其它类型的温度敏感器件。标识电容器32被特别选择为标识电池组22，并且因此具有不同的电容值，这取决于电池组22。热敏电阻器34恰当地设置于电池组22内，以提供电池组22的温度阅读。由此，电池组侧12的所有部分均可以作为单个单元从实际的电池充电器中取出，并且可以用其它电池组替换。
根据本发明的教导，电池组22的温度和电池组22的标识均是通过连接到电池充电器侧14的单一连接点确定的，这里为连接点18。电池组22的温度是在电池组电路30处于稳态条件下测量的，其中通过连接点18施加一个DC信号。为了确定电池组22的标识，电池组电路30被置于动态电路条件下，以确定电容器32的值。在一个变换的实施例中，电容器32可以用另一AC电路元件代替，例如电感。
电池监视电路10的电池充电器侧14包括用于将电池组12的输出电压衰减到需要的或接近所需的电压输出的电压衰减器36或预定标电路(电阻分配网络)。电压衰减器36的衰减量可选择的设定，由此对不论实际电压如何的所有电池组22，所需的电压输出几乎是相同的。在微处理器26的引脚处将衰减的电压加到比较器38的正端。加到电池组22的充电电压是通过连接点16从一电流源(未示出)施加的，以使电池组充电。
电池监视电路10的电池充电器侧14还包括一个RC电路40。RC电路40包括一个具有已知值的参考电容器42以及也具有已知值的电阻器R1和R2，它们在电路40内形成一个分压网络。RC电路40的输出电压施加至微处理器26的引脚4。当微处理器26使一个开关44转换至一个合适的参考电位，这里为+5V电位时，电容器42通过电阻器R2被充电。在电容器42已充电并处于稳态之后，开关44被转换至一个高阻抗状态，电容器42的电压通过电阻器R1基于电容器42以及电阻器R1和R2的值以已知的耗散(dissipation)速率耗散。这个电容器耗散电压通过一个开关46施加至比较器38的负端子。在开关44转换至高阻抗状态的同时，微处理器26通过一个内部的计时器以预定的时钟脉冲频率开始计数。一旦电容器42的电位降低至低于电池组12的衰减的电压，比较器38的输出Vout升高，并且微处理器26存储计数值。
通过采用电容器42、电阻器R1和R2的值以及所选择的电压衰减器36的衰减值对微处理器26进行编程，电容器42的放电将是已知的，并且由此电池组22的电压可以转换为一个数字信号。对于刚刚描述的电位的模-数转换的更详细的讨论可以参照前述的美国专利5352969和美国专利申请08/834375。对于本发明的目的，按照这种方式监视电池电压是不必要的，并且可以通过各种技术实现。
电阻器R3、R4和R5以及热敏电阻器34组成了一个分压网络48。为了确定电池组22的温度，开关44被连接至5V参考电位，以对电容器42充电，并且引脚2和3被设定为高阻抗输入状态，即断开状态，这样电池组侧12的标识电容器32通过电阻器R3被充电。在这种结构中，热敏电阻器34和电阻器R4并联连接，并且与电阻器R3结合而形成分压网络48。现在，分压网络48在引脚2处的输出是电池组22的温度的函数。图2中示出了这个分压输出的曲线，其中，垂直轴代表引脚2处的电压输出，水平轴代表温度。很明显，随着温度升高，热敏电阻器34的电阻减小，并且引脚2处的分压输出降低。
引脚2处的模拟的分压输出被施加至一个比较器50的正端子。来自RC电路40的电压信号被施加至微处理器26的引脚4，此信号又通过开关46被施加至比较器50的负输入端子。在电容器42被充电后，并且开关44转换至高阻抗状态，电容器42开始放电，微处理器26开始对时钟脉冲进行计数。当引脚4处的电容器耗散电压降至低于引脚2处电路48的分压输出信号时，比较器50转换为高并且微处理器26存储计数脉冲作为数字转换。这个计数脉冲是温度的数字表示。一种用于测量电池组的温度并且按照这种方式将其转换为数字表示的技术描述于美国专利申请08/834375中。图3是显示引脚2处的分压输出的曲线图，垂直轴为LogAD计数，水平轴为温度。很明显，随着温度升高，热敏电阻器的电阻减小，电压输出降低，并且数字计数减小。
比较器38和50以及开关44和46被显示在微处理器26内部。这种结构是按一个非限制性例子示出的，其中这些元件可以设在微处理器26外部，并且比较器38和50的输出可以作为输入被施加至微处理器26。另外，上面讨论的各种信号之间的比较和开关的转换可以通过对微处理器26进行编程而由软件实现。图1中所示的电路图仅仅是要给出对本发明的监视电路10的基本工作原理的理解。
根据本发明的教导，电池组22的标识也在微处理器26的引脚2处确定。为此，引脚2被设定为高阻抗输入状态，并且通过使一个开关52转换至+5V电位，引脚3被设定为高输出状态。在这种结构中，热敏电阻器34和电阻器R4是并联的，并且在分压电路48中电阻器R3和R5是并联的。电容器32通过分压电路48由施加至电阻器R3和R5的高输出状态电位充电。一个低的参考电位，这里为0.2V通过开关46被施加至比较器50的负端子，并且微处理器26的一个内部计时器被起动。
一旦电容器32上的电压达到稳态，通过使开关52转移至地而将引脚3设定为低输出状态，电容器32放电并且内部计时器开始计数。电容器32的充电和放电提供了变化的或动态的电路电性条件。由于电阻器R5具有比热敏电阻器34以及电阻器R3和R4低得多的值，电容器32通过电阻器R5快速放电。由此，热敏电阻器34的随温度变化的电阻对电容器32的放电速率不会有明显的影响。在这个例子中，电阻器R5的值比电阻器R3和R4的值低两个数量级，以便形成这种快速放电。但是，这是一个非限制性例子，对于不同的设计也可以采用其它的值。
当引脚2处的电压因电容器32的放电而降至低于0.2V参考电压时，比较器50转换为高，并且计数被存储。这个计数值表示电容器32的电压放电时间。由于电阻器R3、R4、R5和热敏电阻器34的值是已知的，电容器32的值可以根据其放电速率确定。对于相同的电阻器值，由于不同电容器的不同值将具有不同的放电时间，通过插入一个与电池组22相联的已知的电容器，电池组22可以被标识。
电阻器R3和R4以及热敏电阻器34的值是这样选择的，即，热敏电阻器34上的压降落入比较器50的共模输入电压范围内和所考虑的预期温度范围内。不过，由于大的温度依赖性，这些值对于电容器32上的电压衰减的测量不是最佳的。通过观察图4中所示的曲线，这是很清楚的，图4示出了在没有电阻器R5的情况下，对于电容器32的不同值衰减时间与温度之间的关系。这表明，在没有小值的电阻器R5的情况下，热敏电阻器34上的温度变化对于具有不同值的电容器的放电时间具有大的影响。在没有电阻器R5的情况下，当由一个微控制器程序摸拟时该过程将消耗大量的软件资源，尽管它是工作的。不过，通过增设电阻器R5，衰减时间温度依赖性可以显著地降低。通过将电阻器R5连接至引脚3，当电阻器R3和R5并联时，电阻器R5的一个端子可以设定为高，或者当热敏电阻器34与电阻器R4和R5并联时设定为低，以便使分压电路48的输出动态地变化。当电阻器R5浮置时，分压电路48对于温度阅读是最佳的。通过使电阻器R5比热敏电阻器34小，并且通过将引脚3设定为高或低，分压电路48对于测量电容器32的放电时间是最佳的。由于电阻器R5的值小，它“超越”了分压电路48中其它电阻的作用，包括热敏电阻器34。这种通过电阻器R5的快速充电和放电导致如图5中曲线所示的电容器衰减时间对温度的独立性。
根据本发明，还公开了用于确定电池组温度和电池组标识的另一实施例，这是上述的实施例的一种简化形式。特定的电池监视应用可能仅要求有限数量的电池组的标识，而不是上述的实施例所提出的功能。图6是根据本发明的另一实施例的电池监视电路60的电路图，此电路被分成电池组侧62和电池充电器侧64。如图所示，电池组侧62在三个分离的连接点66、68和70处电连接至电池充电器侧64。电池监视电路60用于监视一个电池组72，此电池组包括多个电池单元74。连接点66连接电池组电压测量和充电线，连接点68连接电池组温度和电池组标识线，连接点70提供对地连接。
电池监视电路60是微处理器(型的)，它由一个微处理器76控制。微处理器76可以是用于这里描述的目的的任何合适的微处理器，正如本领域的技术人员公知的，诸如Zilog Z86C83。对于这里讨论的目的，微处理器引脚的五个被标示为1、2、3、4和5。不过，根据所使用的微处理器，这些引脚将具有不同的引脚号码。
电池组72由一个控制信号充电，此控制信号施加至引脚1，以接通一个电流源78。电池组72的电压是按照与上述的相同的方式，采用一个12位1ogA/D转换器80，在微处理器76的引脚2处测量的。电池组72的充电和充电监视的细节可以是本领域公知的任何适合电池监视电路60的技术。
电池组侧62包括一个标识电容器82和一个热敏电阻器84，正如上述的实施例那样。不过，在这个实施例中，监视电路60不是通过确定电容器82的实际电容量来辨别电池组72，而是根据电容器82是否存在，不管其值和热敏电阻器84是否存在确定电池组72的标识。对于特种电池组，诸如镍镉电池组，电池组的温度可能不需要确定，或者可能通过间接的热感测或其它热感测技术确定，并且由此热敏电阻器84是不需要的。由于标识电容器82仅仅具有确定电池组72的标识的用途，电容器82也可以去除。因此，对于特种类型的电池组，热敏电阻器84和电容器82均可省略。相应地，第一类型的电池组可以通过确定其不具有热敏电阻器或电容器来辨别，第二类型的电池组可以通过确定其具有热敏电阻器但不具有电容器来辨别，而第三类型的电池组可以通过确定其既具有热敏电阻器又具有电容器来辨别。
监视电路60的充电器侧64包括一个电路86，此电路86包括一个连接至5V电位的上拉电阻器R6和如图所示方式电连接的电阻器R7和R8，它们与热敏电阻器84结合确定了一个分压网络。根据本发明的教导，为确定热敏电阻器84是否存在，通过将微处理器76的引脚4处的模拟/数字I/O设定为高阻抗，电阻器R8与电路86电分离。于是，热敏电阻器84和电阻器R6分割+5V电位。分割的电压在微处理器76的引脚3处被测量，在此电压被施加至一个8位模/数转换器88，此转换器将此电压转换为可以由微处理器76阅读的数字表示。在此实施例中，采用了一个8位A/D转换器，因为它能提供良好的绝对精确性，虽然它具有比上述的A/D转换器低的分辨率。由于电阻器R6的值是已知的，如果在电池组侧62不存在热敏电阻器84，那么热敏电阻器84对分割电压将不起作用。微处理器76将通过存储在A/D转换器88中的值确定这种情况。同样，如果热敏电阻器84存在于电池组侧62，一个不同的值将存储于A/D转换器88中。因此，微处理器76可以标识热敏电阻器84是否存在。
如果热敏电阻器84存在，监视电路60将通过热敏电阻器84的电阻确定电池组72的温度。因为热敏电阻器84的电阻值将随电池组72的温度变化，存储在A/D转换器88中的值将随热敏电阻器84的电阻值变化，从而以上述的方式给出电池组温度的指示。
如果监视电路确定在电池组侧62不存在热敏电阻器，那么它就确定电池组72是特种电池组类型，诸如镍镉电池组。如果监视电路60确定在电池组侧62存在热敏电阻器84，随后它将确定热敏电阻器84的阻值是否落入一个特定的范围内。如果热敏电阻器84的阻值处于此范围内，那么电路60将确定电容器82是否存在。首先，引脚4被设定为输出低，以使电容器82通过引脚4放电，假定它是存在的。在这种结构中，引脚4为数字输出。微处理器76的引脚3则被设定为高阻抗输入，以去除与电路86的连接。在电容器82已经具有一定的放电时间并且电路86处于稳态之后，引脚4被设定为模拟高阻抗输入。施加至电阻器R6的5V电位开始对电容器82充电。在引脚4被设定为一个输入之后，在引脚4处由一个8位模/数转换器90进行预定时间周期的电压阅读，以测量电路86的电压。这个预定的时间周期小于电容器82满充电和电路86达到稳态所需的时间。如果在引脚4被设定为一个模拟输入之后已经历此时间周期时，所测量的电压高于一个预定的阈值，那么微处理器76将会知道在电池组侧62不存在电容器82，因为电路86的电压增长太快。如果引脚4处的电压低于此预定的阈值，那么微处理器76将确定存在电容器82。
对于一个特定的例子，电容器82为10μf，阈值为0.7V。图7示出了变化曲线，其中垂直轴表示电压V，水平轴表示时间t。电容器82是通过使引脚4为输出低而放电的，如上所述。在电容器82放电并且电路86处于稳态之后，引脚4处的电压为V1。在时间t1时，引脚4转换为一个模拟A/D输入，并且引脚4处的电压开始升高。在时间t2时，这里为时间t1后1ms(毫秒)，在引脚4处电压由转换器90测量。如果电容器82不存在，如曲线92所示，在时间t2时引脚4处的电压应为V2，它高于阈值。如果在电池组侧62中存在电容器82，在时间t2时引脚4处的电压应为V3，它低于阈值VT，如曲线94所示。
前面的讨论所公开和描述的仅仅是本发明的示范性实施例。从这种讨论中以及从附图和权利要求书中，本领域的普通技术人员将能容易地认识到，在不脱离权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以作出多种修改、调整和变换。

Claims (31)

1.一种电池监视系统，用于监视正在充电装置中充电的电池组，所述监视系统包括：
一个电池监视电路，它包括第一分压网络，所述第一分压网络包括多个电阻器；
一个标识电容器，它设置在电池组内，当电池组连接至电池监视电路时，所述标识电容器电连接至第一分压网络；
第一比较系统，包括第一输入和第二输入，所述第一输入连接至第一分压网络的输出，所述第二输入选择性地连接至一个参考电位；和
一个控制装置，所述控制装置通过第一分压网络对标识电容器进行充电和放电，其中当标识电容器通过第一分压网络放电时，第一比较系统的输出提供一个指示标识电容器的值的信号。
2.根据权利要求1的系统，其中，当控制装置对标识电容器进行充电时，控制装置向第一分压网络中的多个电阻器之一施加第一电位，而当控制装置对标识电容器进行放电时，控制装置向第一分压网络中的这个电阻器施加第二电位，所述的多个电阻器之一具有的阻值明显低于第一分压网络中其余电阻器的阻值，以允许标识电容器通过所述的多个电阻器之一快速放电。
3.根据权利要求2的系统，其中，第一分压网络至少包括第一电阻器、第二电阻器和第三电阻器，所述的多个电阻器之一为第一电阻器，其中控制装置向第一分压网络提供输出信号，以便当控制装置对标识电容器进行充电时第一电阻器和第二电阻器并联连接，而当控制装置对标识电容器进行放电时第一电阻器和第三电阻器并联连接。
4.根据权利要求2的系统，其中，所述的多个电阻器之一具有的阻值比第一分压网络中其余电阻器的阻值小至少两个数量级。
5.根据权利要求1的系统，还包括一个温度敏感电阻器，它设置在电池组内并且当电池组连接至电池监视电路时形成第一分压网络的一部分，所述温度敏感电阻器与第一分压网络联合起作用，以提供一个指示电池组的温度的信号，此指示电池组的温度的信号是在与提供电池组标识的指示的信号在同一信号线上提供的。
6.根据权利要求5的系统，其中电池监视电路还包括第二分压网络，所述第二分压网络包括多个电阻器和一个参考电容器，其中第二分压网络的输出选择性地连接至第一比较系统的第二输入，所述控制装置使参考电容器通过第二分压网络放电，并且其中由于第一分压网络的输出电压和第二分压网络的输出电压之间的比较结果，第一比较系统的输出提供电池组的温度的指示。
7.根据权利要求1的系统，还包括一个电压衰减器，所述电压衰减器响应电池组的输出电压并且提供衰减的电压输出，所述电池监视系统还包括第二比较系统，该第二比较系统包括第一输入和第二输入，所述的第二比较系统的第一输入响应于电压衰减器的衰减电压，所述电池监视电路还包括第二分压网络，所述第二分压网络包括一个参考电容器和多个电阻器，其中第二分压网络的电压输出选择性地连接至第二比较系统的第二输入，当控制装置通过第二分压网络使参考电容器放电时，所述第二比较系统向控制装置提供一个输出，此输出指示电池组的衰减的电压。
8.一种电池监视系统，用于监视正在充电装置中充电的电池组，所述监视系统包括：
一个电池监视电路，它包括第一分压网络和第二分压网络，第一和第二分压网络均包括多个电阻器；
一个标识电容器，它设置在电池组内，当电池组连接至电池监视电路时，所述标识电容器电连接至第一分压网络；
一个温度敏感电阻器，它设置在电池组内，当电池组连接至电池监视电路时，所述温度敏感电阻器形成第一分压网络的一部分，所述温度敏感电阻器与第一分压网络联合起作用，以提供一个指示电池组的温度的信号，此指示电池组的温度的信号是在与提供电池组标识的信号在同一信号线上提供的；
第一比较系统，包括第一输入和第二输入，所述第一输入连接至第一分压网络的输出，所述第二输入选择性地连接至一个参考电位和第二分压网络的输出；和
一个控制装置，所述控制装置通过第一分压网络对标识电容器进行充电和放电，其中当标识电容器通过该分压网络放电时，第一比较系统的输出提供一个指示标识电容器的值的信号，所述控制装置还使参考电容器通过第二分压网络放电，并且其中由于第一分压网络的输出电压和第二分压网络的输出电压之间的比较结果，第一比较系统的输出还提供电池组的温度的指示。
9.根据权利要求8的系统，其中，当控制装置对标识电容器进行充电时，控制装置向第一分压网络中的多个电阻器之一施加第一电位，而当控制装置对标识电容器进行放电时，控制装置向第一分压网络中的这个电阻器施加第二电位，所述的多个电阻器之一具有的阻值明显低于第一分压网络中其余电阻器的阻值，以允许标识电容器通过所述的多个电阻器之一快速放电。
10.根据权利要求9的系统，其中，第一分压网络至少包括第一电阻器、第二电阻器和第三电阻器，所述的多个电阻器之一为第一电阻器，其中控制装置向第一分压网络提供输出信号，以便当控制装置对标识电容器进行充电时第一电阻器和第二电阻器并联连接，而当控制装置对标识电容器进行放电时第一电阻器和第三电阻器并联连接。
11.根据权利要求9的系统，其中，所述的多个电阻器之一具有的阻值比第一分压网络中其余电阻器的阻值小至少两个数量级。
12.根据权利要求8的系统，还包括一个电压衰减器，所述电压衰减器响应于电池组的输出电压并且提供一个衰减的电压输出，所述电池监视系统还包括第二比较系统，该第二比较系统包括第一输入和第二输入，所述的第二比较系统的第一输入响应于电压衰减器的衰减电压，所述电池监视电路还包括第二分压网络，所述第二分压网络包括一个参考电容器和多个电阻器，其中第二分压网络的电压输出选择性地连接至第二比较系统的第二输入，当控制装置通过第二分压网络使参考电容器放电时，所述第二比较系统向控制装置提供一个输出，此输出指示电池组的衰减的电压。
13.一种用于确定电池组的标识的系统，所述系统包括：
一个电池组电路，它设置在电池组内，所述电池组的构形适于被插入一个电池组充电器中，所述电池组电路包括一个标识电容器；和
一个电池组监视电路，它设置在电池组充电器内，所述电池组监视电路包括第一分压网络，当电池组插入电池充电器中时，第一分压网络电连接至标识电容器，所述第一分压网络包括多个电阻器，当标识电容器通过第一分压网络放电时，所述电池监视电路提供标识电容器的值的指示。
14.根据权利要求13的系统，其中电池组监视电路包括用于当电池组监视电路对标识电容器进行充电时，施加第一电位到第一分压网络中多个电阻器之一上，而当电池组监视电路对标识电容器进行放电时，向第一分压网络中的这个电阻器施加第二电位的装置，所述的多个电阻器之一具有的阻值明显低于第一分压网络中其余电阻器的阻值，以允许标识电容器通过所述的多个电阻器之一快速放电。
15.根据权利要求13的系统，其中电池组电路还包括一个温度敏感电阻器，它电连接至标识电容器并且当电池组连接至电池监视电路时形成第一分压网络的一部分，所述温度敏感电阻器与第一分压网络联合起作用，以提供一个指示电池组的温度的信号，此指示电池组的温度的信号是在与提供电池组标识的指示的信号在同一信号线上提供的。
16.根据权利要求15的系统，其中电池监视电路还包括第二分压网络，所述第二分压网络包括多个电阻器和一个参考电容器，所述电池监视电路通过第二分压网络对参考电容器进行充电和放电，其中根据第一分压网络的输出电压和第二分压网络的输出电压之间的比较结果，电池组监视电路提供电池组的温度的指示。
17.一种可充电的电池组，包括多个电池单元，所述电池组的构形适于被插入一个电池充电器中，以便对电池单元充电，所述电池组还包括一个独有的具有预定值的标识电容器，所述电池充电器可以根据标识电容器的放电速率确定标识电容器的值，所述可充电的电池组还包括一个温度敏感电阻器，所述电池充电器还可以根据温度敏感电阻器的阻值确定电池组的温度
18.一种确定电池组的标识的方法，所述方法包括以下步骤：
通过确定电压分压网络的电压输出来确定电池组的一个电池组电路是否包括一个温度敏感电阻器，其中所述的温度敏感电阻器是电压分压网络的一部分；
使所述电池组电路的一个电容性元件放电；
在所述电容性元件充分放电之后，开始所述电容性元件的再充电；
在开始所述电容性元件的再充电之后，等待预定的时间周期；和
测量电池组电路的电压输出，以确定电压输出是否高于一个预定的阈值，所述测量电压输出的步骤包括：如果电压输出高于阈值，确定电池组电路不包括电容性元件，而如果电压输出低于阈值，确定电池组电路包括电容性元件。
19.根据权利要求18的方法，其中测量电压输出的步骤包括采用一个模/数转换器测量电压输出。
20.根据权利要求18的方法，其中预定的时间周期为1ms。
21.根据权利要求18的方法，其中预定的阈值为0.7V。
22.根据权利要求18的方法，其中使电容性元件放电的步骤包括将一个微处理器的模/数输入/输出设定为数字输出低，并且开始电容性元件的再充电的步骤包括将模/数输入/输出设定为模拟输入，所述测量电池组电路的电压输出的步骤包括测量在模拟输入时的电压输出。
23.根据权利要求18的方法，其中确定电池组电路是否包括一个电阻性元件的步骤包括确定一个分压网络的电压输出的步骤，其中电阻性元件是分压网络的一部分。
24.根据权利要求23的方法，还包括以下步骤：如果确定电阻性元件存在，根据分压网络的电压输出，确定电阻性元件的电阻。
25.根据权利要求24的方法，其中分压网络的电压输出是由一个模/数转换器确定的。
26.一种确定电池组的标识的方法，所述方法包括以下步骤：
通过确定一个分压网络的电压输出，确定电池组的一个电池组电路是否包括一个与温度相关的电阻性元件，其中电阻性元件是分压网络的一部分；
使电池组电路的一个电容性元件放电；
在所述电容性元件充分放电之后，开始所述电容性元件的再充电；
在开始电容性元件的再充电的步骤之后，等待预定的时间周期；和
测量电池组电路的电压输出，以确定电压输出是否高于一个预定的阈值，所述测量电压输出的步骤包括：如果电压输出高于阈值，确定电池组电路不包括电容性元件，而如果电压输出低于阈值，确定电池组电路包括电容性元件。
27.根据权利要求26的方法，其中测量电压输出的步骤包括采用一个模/数转换器测量电压输出。
28.根据权利要求26的方法，其中预定的时间周期为1ms。
29.根据权利要求26的方法，其中预定的阈值为0.7V。
30.根据权利要求26的方法，其中使电容性元件放电的步骤包括将一个微处理器的模/数输入/输出设定为数字输出低，以及开始电容性元件的再充电的步骤包括将模/数输入/输出设定为模拟输入，所述测量电池组电路的电压输出的步骤包括测量在模拟输入时的电压输出。
31.根据权利要求26的方法，还包括以下步骤：如果确定电阻性元件存在，根据分压网络的电压输出，确定电阻性元件的电阻。
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