CN1158739C - 电路中测温的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定与用电装置(101)经由单根通信线(107)相连的电池组(100)温度的方法和装置，电池组(100)和用电装置(101)均包括能够交换数字信号程序的控制和信令装置(105、108)。该电池组(100)包括一个电阻值随温度变化的电阻元件(112)。该方法包括多个在用电装置(101)和电池组(100)之间传送信号的步骤。上述步骤如下：将电池组(100)的控制和信令装置(105)与该通信线(107)断开，将温度型电阻元件(112)与该通信线(107)相连。将预定电平的电流(I1)经由该通信线(107)供到电阻元件(112)，测定通信线(107)中的电压电平。然后基于较送的电流电平和所测量的电压电平计算阻抗值。解释作为电池组(100)的温度(T1)的计算所得电阻值(R1)，将温度型电阻元件(112)与该通信线(107)断开，将电池组(100)的控制和信令装置(105)与该通信线(107)相连。

Description

电路中测温的方法及装置
本发明涉及一种能在用电装置和与该用电装置相连的电池组之间交换温度信息的方法和装置，尤其涉及一种能通过单根通信线而实现交换模拟温度信息和数字信息的方法及装置。
当向与用电装置相连的电池组充电时，上述用电装置包括移动电话或其它任一利用电池来驱动的用电装置，对于电池的温度的控制通常是很重要的。如果电池的温度过高，电池可能被损坏或发生爆炸，与电池相连的装置也会被破坏。然而，在充电过程中，一定的温升通常是不可避免的，事实上也是无害的。尽管这样，对于充电时电池应保持的温度还是有限定的。因为不同类型的电池之间的化学性质不同，所以对于不同类型的电池，其温度限定范围也各不相同。无论如何，最理想的情况是我们能够可靠、有规律地测得与装置相连的电池的温度。
为能够对与装置相连的电池组的温度进行简单、有规律地控制，有必要在靠近原电池的位置设置感温元件。该感温元件应当易于设置在与电池相连的装置中，最常见和简单的解决方法就是利用其阻抗值大小取决于温度值的阻抗元件，比如分别具有负和正温度系数的NTC热敏电阻或PTC热敏电阻。
在US5200686和US5489834中公开了利用上述阻抗值取决于大小温度值的阻抗单元这一构想的实施例。
然而，在上述公开的技术方案中，电池组和与之相连的装置之间不能够进行数字信息的交换。
如移动电话终端装置等现代数字设备具有较大的数字处理能力。除了处理执行所有与通信(在电信网中)相关的必要功能之外，处理能力可用于处理其它任务。与本发明相关的任务就是测定温度变化而引起的阻抗变化，以及根据电池的温度解释该变化。
在US5582928中公开了一种现有技术的典型例子，即数字信息在电池和装置之间交换。
其中，设有一个电池装置，该装置包括两个电压供给端和一个通用端，其中该通用端用作热信息和数字信息的公用通信线。
为实现该通用端的双模式功能，在该通用端和信号接地之间连接有一个热敏电阻，与微处理器的数字信号接口相平行。值得注意的是，当热敏电阻不用来供给热交换信息时，该电阻从不和数字电路断开连接。
在US5371453中公开了本发明的现有技术中的另一实施例。温度信息和数字信息在电池和与之相连的装置之间传送，其中，温度信息表示为热敏电阻两端的压降。
尽管在US5371453中公开了本发明的技术特征，但是值得注意的是，US5371453中并未公开利用一根公用通信线来实现模拟温度信息和数字信息之间的交换。事实上，其中明确声明经由通信线传送的数字信息是以简单的单向时钟信号表示的。
纵观如上所述的现有技术，关于在电池组和装置之间经由单根通信线实现模拟热信息和数字信息的交换，还存在许多问题需要解决。
本发明所要解决的问题就是能够对与装置相连的电池组的温度进行测定，其中，测定是通过一根通信线(该通信线能够实现在电池组和装置之间进行模拟信息和数字信息的交换)进行的。
在上述问题中，存在一个问题，即如何使得对于与装置相连的电池的温度测定位置仅限于预定的位置处。
本发明的目的在于克服上述问题，通过提供一种确定与用电装置相连的电池组的温度的方法和装置，从而实现本发明的目的。该方法需要控制该装置中的部件，在该装置中，电池和用电装置之间进行数字信息的交换，随后为能够读出与温度相对应的阻抗值，将热敏电阻与通信线相连一段时间。
更具体地，本发明提供一种方法，用于确定与用电装置经由通信线相连的电池组的温度。电池组和用电装置均包括能够交换数字信号序列的控制和信号发生器。该电池组包括一个阻抗值随温度变化的阻抗元件，该方法包括如下步骤：
—将第一信号序列由装置的控制和信令装置传送到电池组的控制和信令装置；
—解释第一信号序列，该解释过程包括如下步骤：
—将电池组的控制和信令装置与该通信线断开；
—将随温度变化的阻抗元件与该通信线相连；
—将预定电平的电流经由该通信线供到阻抗元件；
—测定通信线中的电压电平；
根据供给的电流电平和所测得的电压电平来计算阻抗值；
将所计算的阻抗值解释为电池组的温度；
—将随温度变化的阻抗元件与该通信线断开；
—将电池组的控制和信令装置与该通信线相连。
本发明还提供了一种装置，包括用于执行上述发明的部件。
本发明的优点在于使得在电池和与其相连的用电装置之间经由一根数字通信线而实现模拟温度信息的交换。
本发明的另一优点在于仅当需要测量温度时，才将如热敏电阻等感温元件与该通信线相连。这样，能够避免对数字通信线的干扰，这种干扰包括压降或不必要的电流消耗。
图1为本发明的装置的示意图，其中包括与用电装置相连的电池组；
图2a和图2b为本发明的方法的示意流程图；
图3为热敏电阻的温度和电阻之间关系的示意图；
本发明的装置的第一最佳实施例表示在图1中。其中，电池组100与用电装置101相电接触和机械连接。该电池组100和用电装置101在图中用虚线表示成方框形，以便表示本发明涉及不同的电池驱动的用电设备的集合。出于相同的原因，用于机械、电连接的实际部件在说明书中予以省略。同样还需指出的是，电池组100和用电装置101彼此之间可机械、电连接或不连接。
上述装置的典型实施例为配备有可拆卸电池组的便携式移动电话终端设备。然而，值得注意的是，本领域的人员能够以其它电池电驱动装置来再现本发明而不需要付出创造性的劳动。
电池组100包括带有正极123和负极124的蓄电池组电池102或电池组。该负极被指定为用信号地线符号125表示的信号地线。在电池组100中还包括一个电池处理器105和一个输入/输出单元(I/O)106，上述电池处理器105和I/O 106均与蓄电池组电池102的正极123和信号地线125相连。该电池处理器105经由第一信号连接线128与I/O 106相连，尽管第一信号连接线128用单线表示，但值得注意的是这仅是为了便于说明，因此，任何形式的多线数据总线也是可适用的。
电池处理器105内设有用于执行由软件控制的处理任务的部件，这一点是公知的。尽管未在图中表示，诸如控制逻辑和存储器、只读以及随机存取等部件包括在电池处理器105中。
I/O 106具有多个端口，除了与蓄电池组电池102的连接线之外，图1中仅表示出两上端口，即双向端口127和输出端口126。
热敏电阻112与双向端口127和输出端口126均相连。因为图1仅为本发明的装置的示意图。电池处理器105的各部件的相对位置关系实际上不是图中所示。如热敏电阻112最好与蓄电池组电池102相接触以便能够对蓄电池组电池102中的温度变化敏感。
图3表示典型的电阻—温度(R(T))关系线301，即对于一个给定温度T1，相应的阻值R1可通过R(T)关系得以确定。
电池处理器105可利用逻辑电路中的软件运行，控制通过I/O 106的信号流。特别地，对于本发明来讲，有一个先决条件，即电池处理器105执行双向端口127和输出端口126相连或断开的任务。在实际中，这可能会在I/O 106内通过转换器实现，该转换器将上述接口与高阻状态或低阻状态(即信号地线125)相连。
无须多说，电池组100中的电路元件可以在物理上设在不同的单元中(如图1所示)，或集成在单个的单元内。
用电装置101包括一个装置处理器108，该装置处理器108经由馈电线103和信号接地线104与电池组100中的蓄电池组电池102相连。与装置处理器108相连有多个单元，其中一些单元用于执行用电装置101中特定的任务，借助一个装置特定线框130作示意性的表示。装置特定线框130的一个例子为电池组100中的I/O单元相似的输入/输出单元，这种输入/输出单元用于执行将信号序列从装置处理器108和电池处理器105经由通信线107传送任务。事实上，在本发明中，假定一个功能性的装置特定方框130。
然而，装置方框也包括一个无线电收发机和所有其它公知的必需的电话特定部件(在电话终端的情况下)。
装置处理器108还经由转换器控制线131与转换器109相连，经由公用控制线133与模拟一数字(A/D)转换器110和电流发生器111相连。A/D转换器110和电流发生器111均与转换器109相连。众所周知，A/D转换器110产生数字输出，且经由数字读出线132与装置处理器108相连。
在转换器109和电池组100的双向端口127之间连接有一个通信线107。如上所示，本发明不对一些特定的连接部件如位于用电装置101和电池组100之间的电、机械连接的部件作具体说明。
类似于电池组100内的电池处理器105，众所周知，装置处理器108包括用于执行由软件控制的处理任务。尽管图中未示，诸如控制逻辑和存储器、只读以及随机存取等也包括在装置处理器108中。
装置处理器108中的运行软件控制转换器109使其能处于第一状态或第二状态。在第一状态下，通信线107被连接到装置特定线路区130上，并从A/D转换器A/D转换器110和电流发生器111上切断。在第二状态下，通信线107与装置特定线路区130间断开，并连接到A/D转换器A/D转换器110和电流发生器111上。
下面，参考图2a和2b中所示的流程图，将说明确定电池组100温度的方法，该温度理论上代表蓄电池组电池102的温度。该温度将在用电装置101中被确定。即代表上述物理参考温度的信息将从电池组100传送到该装置上的装置处理器108中。如下所述，通过热敏电阻112后被测得的电压电平即为代表电池组100温度的信息。
所有步骤被认为通过装置处理器108和电池处理器105中的软件指令被实现，并以一种本领域普通技术人员能实现的方式被完成。
关于代表温度的信息是如何在用本发明方法确定后在装置用电装置101中被使用或处理的这一说明不属于本发明的范围。不过，该温度信息如何被使用的实施例包括如何将该温度显示给装置使用者，以及如何利用该温度控制蓄电池组电池102的再次充电。
本发明方法由许多顺序步骤组成，在这些步骤中，负载信息的信号在用电装置101的装置处理器108和电池组100的电池处理器105之间被交换。电池处理器105、装置处理器108的软件产生、传递、接收和解释这些信号的确切方式和信号的具体格式均易于由本领域的普通技术人员实施。然而，由于本发明最佳实施例包括一条连接在电池组100和用电装置101之间的单一通信线107，所以必须采用串行通信协议。
参考图2a，本方法是从在装置处理器108中执行的传送步骤202开始的。在该步骤中，代表去测定电池组100温度的命令的指令通过通信线107从装置处理器108传送到电池处理器105。
紧随该传送步骤210，装置处理器108等待电池处理器去执行下文结合如图2b所示的步骤，其中该步骤包括对测量温度命令的应答。在定时步骤204中，根据公知技术，设置一个计时器(图中未示)，在超时步骤206中，在由内置时钟(未标示)测定的预定时刻起动超时条件。在本实施例中，超时之前的时间段是根据存储于装置处理器存储器中的固定时间限制而预定的。所设定的该等待周期的确切时间段要足够长以保证由如下所述的电池处理器105执行的步骤被圆满地完成。
当计时步骤204中超时准备被执行时，装置处理器108接收到从电池处理器105传送来的该处理器成功接收到传送指令的应答信号。在步骤202中，该应答信号的内容最好以温度测定指令的回送信号形式传给电池处理器105。该应答回送信号在图2a中所示的三个步骤中，应答指令被接收的接收步骤208和检查该指令是否被电池处理器105解释为正确的温度测定指令的解释步骤208。如果回送指令被发觉为错误指令，该方法被中止，如判断步骤212所示，在该步骤中，如果是否定的应答指令就立即中止本方法，肯定的应答则继续进行本方法。
在电池处理器105中执行的下一步骤为接收步骤252，如图2b所示。该电池处理器105接收到从装置处理器108通过通信线107传来的指令。该指令通过I/O单元I/O 106传导电池处理器105的确切路径与本发明无关，因此不作深入讨论。
接着在解释步骤254中，解释该被接收到的指令。根据该指令是否以任何方式被编码或以指令是否是在一个较大指令族中的多个可能指令之一，该解释过程也许有些复杂化。为便于叙述，这样解释所接收的指令，获得需要对由装置处理器108测定电池组100温度的命令作肯定识别的结果。
由于在解释步骤254中，命令已经被肯定识别，所以该电池处理器105便起动测定温度的程序。
在切断步骤256中，该电池处理器105控制I/O元件I/O 106中的转换器(图中未示)以便该通信线107与I/O元件I/O 106切断。事实上，该操作需要将双向端口127通过一个具有高阻抗值的阻抗元件连接到信号地线125上。
在连接步骤258中，电池处理器105控制在I/O单元106中的开关(未示)以通过I/O单元106将热敏电阻112连接到信号地。实际中，这需要将较出端口126连接到信号地125。
在应答步骤260中，为了应答电池处理器105已经在电池组中准备好温度测定电路线，被接收到的测定温度的指令被反馈回装置处理器108中。
为了使装置处理器108能执行测温步骤，电池处理器105如下所述执行一系列等待。本实施例中该等待周期是根据存储于电池处理器存储器中的固定时间限制而预定的。在定时步骤262中，根据公知技术设置一个计时器(图中未示)，在超时步骤264中，在由电池处理器105内置的时钟(图中未示)测定的预定时刻，起动超时条件。超时之前的时间段(即等待周期)是根据存储于电池处理器存储器中的固定时间限制而预定的。
该等待周期的持续时间段要足够长以保证由装置处理器108执行的步骤如下所述被圆满完成。
在如上关于步骤260、208、210、212所述的电池处理器105肯定应答之后，接着说明在装置处理器108中执行的步骤。
在第一转换步骤214中，该装置处理器108将装置130与通信线107断开，并将A/D转换器110和电流发生器111连接到通信线107上。在实际中，由于装置处理器108通过转换控制线131控制转换器109，该步骤操作是由装置处理器108按照现有数字技术执行的。
在电流发生步骤216中，该装置处理器108通过一根普通控制公用控制线133控制电流发生器111而产生预定的恒定电流I1，该电流I1通过转换器109流经通信线107和热敏电阻112并经由信号接地线104流回。
在电流发生步骤216执行期间，该装置处理器108也在执行电压探测步骤218。预定电流I1流经热敏电阻112而形成电压降。该该值等于由A/D转换器探测的电压值V1的电压降，并根据公知技术转换为一个通过数据读出线132由装置处理器108阅读的数字值。
在探测步骤218中对电压值V1阅读之后，该装置处理器108执行计算步骤220。在该装置处理器108中软件可以利用电压值V1以及预定电流值I1。简而言之，根据欧姆定律将电压值V1除以预定电流值I1得到一个电阻值R1。
在解释步骤222中，该装置处理器108执行对计算步骤220的计算结果的译解。图3中所示的电阻—温度R(I)根据公知技术被存储于装置处理器108中，并用于获得标示电阻值R1的温度T1。
在对计算结果解释之后，该装置处理器108将A/D转换器110和电流发生器111与通信线107断开，且再次将130与通信线107相连。在实际中，上述操作是在第二转换步骤224中以与第一转换步骤214中相同方式进行的。
现返回到由电池处理器105执行的步骤，值得注意的是该等待周期已经结束，上述等待周期如已经相结合上述步骤262、264中讨论过的等待周期。
在步骤266中，电池处理器105经由第一信号连接线128控制I/O 106以便将热敏电阻112与信号地线125断开，这一步骤与步骤258恰好相反。
为结束该方法，该电池处理器105执行连接步骤268，在步骤268中，双向端口127与通信线107再次相连，这样，使得电池处理器105和装置处理器108之间再次进行数字信息的交换。

Claims (9)

1、一种用于测定经由单根通信线(107)与用电装置(101)相连的电池组(100)温度的方法，电池组(100)和用电装置(101)均包括能够交换数字信号序列的控制和信令装置(105、108)。该电池组(100)包括一个阻抗值随温度变化的阻抗元件(112)，其特征在于该方法包括如下步骤：
—将第一信号序列从装置(101)的控制和信令装置(108)传送到电池组(100)的控制和信令装置(105)；
—解释第一信号序列，根据解释执行如下步骤：
—将电池组(100)的控制和信令装置(105)与该通信线(107)断开；
—将阻抗随温度变化的阻抗元件(112)与该通信线(107)相连；
—将预定电平的电流(I1)经由该通信线(107)输送到阻抗元件(112)；
—测定通信线(107)中的电压电平；
根据供给的电流电平(I1)和所测得的电压电平来计算阻抗值(R1)；
解释所计算的阻抗值(R1)作为电池组(100)的温度(T1)；
—将阻抗随温度变化的阻抗元件(112)与该通信线(107)断开；
—将电池组(100)的控制和信令装置(105)与该通信线(107)相连。
2、根据权利要求1所述的方法，进一步的特征在于，该传送第一信号序列的步骤之前有如下步骤：
—将测量温度的指令编码成数字信息块，该数字信息块形成下述传输步骤中的至少部分信号序列。
3、根据权利要求1或2所述的方法，进一步的特征在于，该解释信号序列的步骤包括如下步骤：
—将至少部分信号序列解码成测量温度的指令。
4、根据权利要求1或2所述的方法，进一步特征在于，给通信线(107)输送电流和步骤之前包括如下步骤：
—将装置(101)的控制和信令装置(108)与通信线(107)断开；
—将电流发生器(111)与通信线(107)相连；
—将模拟数字转换器(110)与通信线(107)相连；
测量电压的步骤包括：
—将模拟数字转换器(110)与通信线(107)断开；
—将电流发生器(111)与通信线(107)断开；
—将装置(101)的控制和信令装置(108)与通信线(107)相连。
5、一种用于测定经由单根通信线(107)与用电装置(101)相连的电池组(100)温度的装置，电池组(100)和用电装置(101)分别包括能够交换数字信号序列的第一处理装置(105)和第二处理装置(108)，该电池组(100)包括一个阻抗值随温度变化的阻抗元件(112)，所说的测量电池组温度的装置的特征在于包括：
一个输入/输出装置(106)，用于将电池组(100)的第一处理单元(105)与该通信线(107)断开；
一个发生器(111)，用于将预定电平的电流(I1)经由该通信线(107)提供给阻抗元件(112)；
一个测定通信线(107)中的电压电平的装置；其中
第二处理装置(108)用于将第一信号序列从装置(101)传送到电池组(100)；
第一处理装置(105)用于解释第一信号序列；
输入/输出装置(106)用于将温度型电阻元件(112)与该通信线(107)相连；
第二处理装置(108)根据供给的电流电平(I1)和所测得的电压电平来计算阻抗值(R1)；
第二处理装置(108)将所计算的阻抗值(R1)解释作为电池组(100)的温度(T1)；
输入/输出装置(106)将温度型电阻元件(112)与该通信线(107)断开；
输入/输出装置(106)将电池组(100)的第一处理装置(105)与该通信线(107)相连。
6、根据权利要求5所述的装置，其特征在于：
该第二处理装置(108)用于将测量温度的顺序编码成数字信息块，该数字信息块形成至少信号的一部分。
7、根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于：
该第一处理装置(105)用于将所述至少部分信号序列解码成测量温度的循顺序。
8、根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于：发生器(111)为一个电流发生器(111)，用于测量电压的装置为一个模拟数字转换器(110)，该测量电池组温度的装置还包括：
一个开关(109)，用于将装置(101)的控制和信令装置(108)与通信线(107)断开；
其中，该开关(109)还用于将电流发生器(111)与通信线(107)相连；
该开关(109)还用于将模拟数字转换器(110)与通信线(107)相连；
该开关(109)还用于将模拟数字转换器(110)与通信线(107)断开；
该开关(109)还用于将电流发生器(111)与通信线(107)断开；
该开关(109)还用于将装置(101)的控制和信令装置(108)与通信线(107)相连。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，发生器(111)为一个电流发生器(111)，用于测量电压的装置为一个模拟数字转换器(110)，该测量电池组温度的装置还包括：
一个开关(109)，用于将装置(101)的控制和信令装置(108)与通信线(107)断开；
其中，该开关(109)还用于将电流发生器(111)与通信线(107)相连；
该开关(109)还用于将模拟数字转换器(110)与通信线(107)相连；
该开关(109)还用于将模拟数字转换器(110)与通信线(107)断；
该开关(109)还用于将电流发生器(111)与通信线(107)断开；
该开关(109)还用于将装置(101)的控制和信令装置(108)与通信线(107)相连。
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