CN1230304A - 在充电期间监视电池温度的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种电池的充电方法和装置,该电池具有一个正端(18)、一个负端(20)和一个第三端(22),其中在所述负端和所述第三端之间设置一个热敏电阻(24)。所述装置包括:一个设置用于与电池的正端(42)连接的正触点(50);一个设置用于与电池的负端(44)连接的负触点(52);一个设置用于与电池的第三端(46)连接的第三触点(54);和一个与正触点、负触点和第三触点连接的逻辑电路(72)。此外,一个用于从逻辑电路接收一个输入的开关装置(78),该逻辑电路确定开关装置是否是在闭合状态,以便把一个偏压源(82)与第三触点连接。通过把在第三触点上的电压(V2)与一个预定阈值电压比较来确定开关装置的状态。

Description

在充电期间监视电池温度的装置和方法
发明背景
1．技术领域
本发明涉及电池的充电，特别是涉及在充电期间监视电池温度的装置和方法，该装置和方法也可以给一个便携式通信装置提供电力。
2．相关技术说明
利用可充电电池给电子装置供电是已知的，并且最好是使费用最小和使电源的用途最广。这样的电池已被广泛地用于手持移动电话和其它的便携式通信装置，以及其它的装置中。一般最好尽可能快地对电池进行充电以便使停电的时间最短，因此现有充电器一般包括一个快速充电短路，当从通信装置拆下电池或该通信装置维持在一种非操作(或“断开”)状态时，能够实现这种类型的充电。然而，已经发现：用户也希望在充电过程中，能够方便地充电并且具有由通信装置连续监视输入信息的能力。因此某些电池充电器在其内部具有一个第二电路，该第二电路以一个非常慢的速率给电池提供充电电流，以便允许便携式通信装置的备用操作。
对于电池充电的另一个重要因素是电池的温度，因为当由于过充电使温度超过其额定值时，某些类型的可充电电池(例如锂、镍-镉电池)具有一种产生气体或甚至爆炸的趋势。电池温度也对手持移动电话或便携式通信装置是否应被充电或供电有影响。因此最好电池的温度不仅由充电器来监视，并且当便携式通信装置处于操作状态时也由便携式通信装置来监视电池温度。
现有几种充电器能够对同时被用于给一个通信装置提供电力的电池进行充电(例如，福特的US专利5317249、James等人的US专利5150031、Misak等人的US专利4727306和Kaminski等的US专利3767995)。虽然这些充电器对于它们要达到的目的来说好象是有用的，但是这些充电器既与通信装置直接接触，也由许多电路和/或元件构成变为复杂了，由此增加了充电器和相关电池的费用。
鉴于上述缺陷，本发明的一个主要目的是一种装置和方法，该装置和方法允许在电池充电期间由一个充电器和一个便携式通信装置同时监视电池的温度，其中电池可以被用于给便携式通信装置提供电力。
本发明的另一个目的是提供一种对电池进行充电的装置和方法，该装置和方法包括一个给该电池中的一个热敏电阻加偏压的协议，以致于由一个充电器和一个便携式通信装置能够分别地监视该电池的温度，其中充电器和便携式通信装置可以由该电池来供电。
本发明的另一个目的是提供一种对电池进行充电的装置和方法，该装置和方法消除了在一个充电器和一个便携式通信装置之间的任何矛盾，其中便携式通信装置可以由该电池来供电，以便能够读出电池温度。
本发明的另一个目的是提供一种对电池进行充电的装置和方法，该装置和方法确定一个便携式通信装置是否与这样的电池连接并且确定便携式通信装置是否处于一种操作状态中。
结合附图并参照下面的描述，本发明的这些目的和其它的特征将变得更明显。
发明概述
根据本发明的第一个方面，提供一种电池的充电方法，该电池具有一个正端、一个负端和一个第三端，其中在负端和第三端之间设置一个热敏电阻，该充电方法包括下列步骤：确定一个电池是否与一个用于充电的电池充电器连接；确定电池是否也与一个处于操作状态的便携式通信装置连接；给热敏电阻加偏压，以致于在第三电池端上提供一个电压来代表在电池中的温度；确定电池温度是否是在一个指定的温度范围之内；和只要电池温度是在指定的温度范围之内，利用一个充电电流给电池充电。当便携式通信装置是在一种操作状态时，利用从便携式通信装置来的一个电流给热敏电阻加偏压；否则，由从充电器来的一个电流给热敏电阻加偏压。
根据本发明的第二个方面，提供一种电池的充电装置，该电池具有一个正端、一个负端和一个第三端，其中在负端和第三端之间设置一个热敏电阻，以便提供一个代表在电池中的温度的电压。该充电装置包括：一个设置用于与电池的正端连接的正触点；一个设置用于与电池的负端连接的负触点；一个设置用于与电池的第三端连接的第三触点；一个与正触点、负触点和第三触点连接的逻辑电路；和一个用于从逻辑电路接收一个输入的开关装置，该逻辑电路确定开关装置是否是在闭合状态，以便把一个偏压源与第三触点连接，或确定是否是在断开状态，其中利用从第三电池端接收的电压来确定所述开关装置的状态。当电池也与处于一种操作状态的便携式通信装置连接时，由逻辑电路把充电装置的开关装置维持在所述断开状态，否则由逻辑电路把开关装置维持到闭合状态。附图简述
虽然说明书以权利要求进行推断，其中权利要求具体指出和清楚地要求了本发明的保护范围，但是，通过下面结合附图的描述同样可以更好地理解本发明。
图1是在一个电池充电器上放置手持移动电话的示意图，其中用于给手持移动电话供电的电池组件可根据本发明进行充电；
图2A是一个用于给图1中的手持移动电话供电的电池组件的背面图，该电池组件也可以由图1中的电池充电器来充电；
图2B是一个在图2A中所示电池组件的正面图；
图3是一个图1中所示的手持移动电话和电池充电器，以及图2A和2B中所示的电池组件的电路连接图；
图4是在充电过程期间由图1和3中所示的电池充电器监视电池组件的温度所用步骤的流程图。
发明详述
下面参照附图来详细描述，其中在所有附图中相同的符号代表相同的元件，图1描述了根据本发明的由一个电池充电器12接收的手持移动电话10，以致于一个电池组件14(在图2A和2B中示出了)能够被充电，同时也能够把电源提供给手持移动电话10。手持移动电话10包括一个主机体16，该主机体16包含有信号处理电路(没有示出)，用于使手持移动电话10以指定的通信方式来操作。
能够理解的是该电池组件14具有兼容的形状和尺寸，以便能够在主机体16的背面(没有示出)上的一个凹槽中被定位。具体地说，从图3可以看到：电池组件14包括多个电池15，多个电池15具有一个正端18和一个负端20。一个第三端22借助于一个热敏电阻24与负端20连接，以便提供一个用于指示电池组件14的温度的电压，在下面将对其进行讨论。
第一组触点26,28和30位于用于电池组件14(看图2A)的一个外壳34的一个表面32上并且在该表面32上被定位，以便与手持移动电话10上对应的触点36,38和40面接触。第二组触点42,44和46位于电池组件14的一个外壳34的一个表面48(最好位于与表面32相反的表面上，如在图2B中所示的)上并且在该表面48上被定位，以便与电池充电器12上对应的触点50,52和54面接触。它将可以被看到：电池组件14的触点26和42与正端18连接，触点28和44与负端20连接，触点30和46与第三端22连接。因此手持移动电话10的触点36和38分别地与正触点26和负触点28连接，而当电池组件14正好位于手持移动电话10的主机体16中时，触点40与第三触点30连接。类似地，电池充电器12的触点50和52分别的与正触点42和负触点44连接，而当电池组件14相对于电池充电器12被正确定位时，第三触点54与第三触点46连接。应该指出的是：手持移动电话10和电池充电器12的负触点38和52分别地也接地。在电池组件14的正端18与正触点26和42之间最好设置一个可重放置的保险丝55，以便限制流入电池15中的电流，由此防止电池组件14被短路。
如在图3中所示的，手持移动电话10包括一个逻辑电路56，该逻辑电路56具有一个用于手持移动电话10接通/断开控制的输出端58，该输出端58与一个稳压器60连接，该稳压器60与手持移动电话10的正触点36连接。在稳压器60与一个节点68之间设置一个偏压电阻器66，节点68与手持移动电话10的第三触点40连接。可以理解的是：仅当输出端58被设置到使手持移动电话10处于一个操作或“导通”状态时，由稳压器60给偏压电阻器66提供一个稳压电压V1。由此当手持移动电话10处于一个非操作或“关断”状态时，没有电压提供给偏压电阻器66。利用该方法，一个电流I1从手持移动电话10的第三触点40经过电池组件14的第三触点30提供给热敏电阻24。也可以看到：逻辑电路56具有一个与节点68连接的输入端70，在逻辑电路56中的一个模数变换器能够读出由电池组件14提供的电压并且把该电压变换成一个温度。接着，在充电期间，该逻辑电路56能够监视电池组件14的的温度，并且能够确定手持移动电话10是否应该被充电和/或供电。
电池充电器12同样包括一个逻辑电路72，该逻辑电路72具有一个与电池充电器12的第三触点54连接的输入端74。输入端74接收从电池组件14的第三触点46来的一个电压V2，它代表在电池组件14中热敏电阻24上的电压。然后电压V2与一个阈值电压Vt比较，以致于逻辑电路72能够确定电池组件14是否与手持移动电话10连接和手持移动电话10是否处于一个操作状态。可以看到电池充电器12的逻辑电路72具有一个第一输出端76，它与一个像晶体管这样的开关装置78连接。当电压V2比一个阈值电压Vt小时，第一输出端76使开关装置78处于一个“闭合”位置，否则维持开关装置78在一个“断开”位置。开关装置78的状态与逻辑电路72的第二输出端80的输出相关，该输出用于驱动一个稳压器82，以便给与开关装置78连接的偏压电阻器84提供一个稳压电压。当开关装置78闭合时，电流I1被用于给电池组件14中的热敏电阻24提供偏压；否则由手持移动电话10来的电流I1被用于给热敏电阻24提供偏压(而电流I2不能给热敏电阻24加偏压)。
可以理解的是：当由于稳压器60没有提供电压V1使手持移动电话10不操作时，电压V2将实际上为零并且电压V2也将接地。因此，电压V2将比一个阈值电压Vt小(实际上大约为25-50毫伏量级)，它对逻辑电路72的意义在于：把开关装置78设置在一种闭合状态。否则，当设置电压V1并且电池组件14是冷温度时，电压V2将保持比阈值电压Vt大，而当如在图中所示的加偏压时，热敏电阻24最好是一个负温度系数的热敏电阻。在设置电压V1并且电池组件14的热温度的情况下，电压V2将保持为比阈值电压Vt大的一个最小电压，以便对于逻辑电路72来说，开关装置78保持断开。
应该指出的是：电池充电器12的正触点50与一个充电开关86连接，该充电开关86也与逻辑电路72连接。充电开关86也与一个交流电源88连接，例如一个公用墙插座。因此，逻辑电路72通过正触点50能够控制提供给电池组件14的充电电流，其中一个因数是从电池组件14中读出电池温度。实际上，逻辑电路72确定分别从电池组件14和电池充电器12的第三触点46和54读出的电池温度是否位于指定的温度范围(最好0-45℃)之内。把设置的电池温度维持在指定的范围之内，然后逻辑电路72仅需要确定电池组件14的充电是否被完成(通过参照一些已知的特性，如绝对温度、负的ΔV、增加温度梯度、绝对电压等等)或确定充电过程是否必须被继续。
因此，相对于手持移动电话10、电池充电器12和电池组件14，从图4中所示的流程图中可以看到一种用于对电池组件14进行充电的过程。如所看到的，一旦电池组件14开始被供电，逻辑电路72首先通过读出正触点50和负触点52上的参数确定一个电池组件14是否被正确定位在充电位置。如果一个电池组件14被正确地定位在充电位置，那么逻辑电路72把开关装置78设置在一种断开状态，以致于如果手持移动电话10处于操作状态，手持移动电话10将给热敏电阻24加偏压。如果手持移动电话10处于操作状态，那么它将给热敏电阻24提供偏压电流I1。电池充电器12确定在第三触点54上接收的电压V2是否小于阈值电压Vt。如果回答是肯定的，那么逻辑电路72使开关装置78闭合，以致于电池充电器12的偏压电流I2被用于给热敏电阻24加偏压。如果回答是否定的，那么开关装置78保持断开状态。实质上，逻辑电路72确定电池组件14是否与一个处于操作状态的便携式通信装置连接，以致于它能够知道电池充电器12将给热敏电阻24提供偏压电流的时间。
一旦开关装置78已经被正确地定位，逻辑电路72从第三触点54读出电压V2并且借助于一个模数变换器把该电压变换成一个电池组件14的温度。在确定电池组件14已变换成温度的参数是否位于一个指定的温度范围(最好为0-45℃)之内之前，逻辑电路72使开关装置78被设置一个断开位置。如果已被变换的电池温度不是在指定的温度范围之内，那么逻辑电路72使电池充电器12停止充电并且借助于一个反馈环返回到程序的开始位置。如果已被变换的电池温度是在指定的温度范围之内，那么逻辑电路72确定电池组件14的充电是否被完成(在电池组件14的电压被维持的情况下)，或确定是否继续充电。无论那一种情况，只要电池充电器12与电池组件14连接，上述的整个过程将被继续。
上面已经描述了本发明的最佳实施例，由本领域里的普通技术人员通过对其适当的变型能够得到对电池进行充电的其它装置和方法，它们能够对一个便携式通信装置供电，而这些变型都属于本发明的保护范围之内。

Claims (29)

1．一种电池的充电方法，该电池具有一个正端、一个负端和一个第三端，其中在所述负端和所述第三端之间设置一个热敏电阻，所述充电方法包括下列步骤：
(a)确定一个电池是否与一个用于充电的电池充电器连接；
(b)确定所述电池是否也与一个处于操作状态的便携式通信装置连接；
(c)给所述热敏电阻加偏压，以致于在所述第三电池端上提供一个电压来代表在所述电池中的温度；
(d)确定所述电池温度是否是在一个指定的温度范围之内；
(e)只要所述电池温度是在所述指定的温度范围之内，利用一个充电电流给所述电池充电。
2．根据权利要求1的充电方法，其中利用从所述便携式通信装置来的一个电流给所述热敏电阻加偏压。
3．根据权利要求2的充电方法，其中所述便携式通信装置是处于一种操作状态。
4．根据权利要求2的充电方法，在所述电池充电器中的一个电阻器与所述第三电池端之间设置一个开关装置，该方法还包括步骤：把所述开关装置设置到这样一种位置，在该位置上能够防止由所述电池充电器偏压电流给所述热敏电阻加偏压。
5．根据权利要求1的充电方法，其中利用从所述电池充电器来的一个电流给所述热敏电阻加偏压。
6．根据权利要求5的充电方法，其中所述电池只与所述电池充电器连接。
7．根据权利要求5的充电方法，其中所述便携式通信装置是处于一种非操作状态。
8．根据权利要求5的充电方法，在所述电池充电器中的一个电阻器与所述第三电池端之间设置一个开关装置，该方法还包括步骤：把所述开关装置设置到这样一种位置，在该位置上能够由所述电池充电器来的偏压电流给所述热敏电阻加偏压。
9．根据权利要求1的充电方法，所述步骤(b)还包括下列步骤：
(a)读出由所述电池充电器在所述第三触点上得到的所述电压；和
(b)把所述电压与一个预定阈值电压比较。
10．根据权利要求9的充电方法，其中当所述电压大于所述阈值电压时，所述电池与处于一种操作状态的所述便携式通信装置连接。
11．根据权利要求9的充电方法，其中当所述电压小于所述阈值电压时，所述电池不与所述便携式通信装置连接。
12．根据权利要求9的充电方法，其中当所述电压小于所述阈值电压时，所述电池与处于一种非操作状态的所述便携式通信装置连接。
13．根据权利要求9的充电方法，该方法还包括步骤：在所述电池充电器中的一个电阻器与所述第三电池端之间设置一个开关装置，其中当所述开关装置处于一种闭合状态时，由该开关装置提供偏压电流。
14．根据权利要求13的充电方法，该方法还包括步骤：当所述电压大于所述阈值电压时，把所述开关装置设置到一种断开状态，以便能够防止由所述电池充电器的偏压电流给所述热敏电阻加偏压。
15．根据权利要求13的充电方法，该方法还包括步骤：当所述电压小于所述阈值电压时，把所述开关装置设置到一种闭合状态，以便能够由所述电池充电器的偏压电流给所述热敏电阻加偏压。
16．根据权利要求1的充电方法，该方法还包括步骤：把在所述第三电池端上的电压变换成一个电池的温度。
17．根据权利要求16的充电方法，该方法还包括步骤：在所述电压变化步骤之后把所述开关装置设置在一种断开状态。
18．根据权利要求1的充电方法，该方法还包括步骤：确定所述电池的充电是否被完成。
19．根据权利要求1的充电方法，所述步骤(a)还包括步骤：读出所述电池充电器12的正触点与负触点之间的电压。
20．根据权利要求1的充电方法，其中当所述电池与处于一种操作状态的所述便携式通信装置连接时，调整所述充电电流。
21．一种电池的充电装置，该电池具有一个正端、一个负端和一个第三端，其中在所述负端和所述第三端之间设置一个热敏电阻，以便提供一个代表在所述电池中的温度的电压，所述装置包括：
(a)一个设置用于与所述电池的所述正端连接的正触点；
(b)一个设置用于与所述电池的所述负端连接的负触点；
(c)一个设置用于与所述电池的所述第三端连接的第三触点；
(d)一个与所述正触点、负触点和第三触点连接的逻辑电路；
(e)一个用于从所述逻辑电路接收一个输入的开关装置，该逻辑电路确定所述开关装置是否是在闭合状态，以便把一个偏压源与所述第三触点连接，或确定是否是在断开状态；
其中利用从所述第三电池端接收的电压来确定所述开关装置的状态。
22．根据权利要求21的电池充电装置，其中当所述电池也与处于一种操作状态的便携式通信装置连接时，由所述逻辑电路把所述开关装置维持在所述断开状态。
23．根据权利要求21的电池充电装置，其中当所述电池只与所述电池充电装置连接时，由所述逻辑电路把所述开关装置设置到所述闭合状态。
24．根据权利要求21的电池充电装置，其中当所述电池也与处于一种非操作状态的便携式通信装置连接时，由所述逻辑电路把所述开关装置设置到所述闭合状态。
25．根据权利要求21的电池充电装置，其中当所述第三触点上的所述电压大于一个阈值电压时，由所述逻辑电路把所述开关装置维持在所述断开状态。
26．根据权利要求21的电池充电装置，其中当所述第三触点上的所述电压小于一个阈值电压时，由所述逻辑电路把所述开关装置设置到所述闭合状态。
27．根据权利要求21的电池充电装置，所述偏压源还包括一个在稳压电压源与所述开关装置之间设置的偏压电阻器，其中当由所述逻辑电路把所述开关装置设置到所述闭合状态时，利用所述偏压电阻器上的电流给所述热敏电阻加偏压
28．根据权利要求21的电池充电装置，其中只要所述电池温度是在一个指定的温度范围之内，所述电池的充电将继续。
29．根据权利要求21的电池充电装置，所述逻辑电路还包括一个模数变换器，用于连续地从所述第三触点接收所述电压并且把该电压变换成电池温度。
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