CN1340873A - 一种电池充电的方法 - Google Patents

Abstract

一种电池充电方法,其中充电完毕是由检测电池温度变化而确定的,所述方法包括如下步骤:键入充电模式,周期地测量所述电池温度、测量电池温度每单位时间的变化、把电池温度每单位时间的变化与对应于环境温度和电池温度变化的第一阈值比较、和在此情形中终止充电模式,还与只包括环境温度的变化比较,并在此情形中把电池温度每单位时间的变化与对应于只包括电池温度变化的第二阈值比较和终止充电模式。

Description

一种电池充电的方法

技术领域

本发明涉及集成的镍/金属氢化物电池或镍/镉电池的一种充电方法，何时充电完毕由电池的温度变化确定。

本发明在无线电通信终端领域中找到特别有用的应用，无线电通信终端如图1所示。

背景技术

图1画出常规的无线电通信终端1，基本上包括接收天线2、屏3、引导键4、和键盘5。该终端1还包括集成的电池6和把电池6与电池充电器8连接的连接器7。电池充电器8设计成能与主电源插座引出端9连接。该终端1最后包括印刷电路IMP，内装该无线电通信终端的所有电路。测量电池6温度的装置10放在电池内部。

电池6是镍/金属氢化物电池或镍/镉电池。

镍/金属氢化物电池或镍/镉电池的充电完毕，是通过测量作为时间函数的电池温度演变的温度斜率来检测的，电池温度演变的温度斜率通常约每分钟几摄氏度的数量级。事实上，该类电池的充电完毕与构成它们的各电池单元的温度有关。因此，当电池充电完毕时，构成该电池的各电池单元的温度增加而停止充电。为了实现检测充电完毕的所有操作，无线电通信终端1包括示于图2的充电装置。这是本领域熟知的。

图2画出现有技术使用的无线电通信终端1的充电装置11。该充电装置11包括充电器8，它有两个输入端经插头9与主电源12连接。充电器8的两个输出端经充电开关13与电池6连接。该充电装置还包括与装置10连接的微处理器14，用于测量电池温度，以便控制充电开关13的闭合或断开，开始或停止向电池充电。测量电池温度的装置10恰当地放在电池内部。

充电器8有整流和滤波双重功能，以便从主电源12产生合适的电流和电压，向电池6充电。

温度测量装置10测量电池的温度。于是，微处理器14根据测量装置10提供的电池温度信息，计算电池的温度斜率，该温度斜率代表作为时间函数的电池温度的演变。在构成电池的各电池单元的温度增加时，微处理器控制充电开关的闭合或断开，开始或停止向电池充电。

移动电话技术的进展反映在增加部件的集成密度上，从而存在显著减小手机尺寸的趋势。

对非常小的手机，电池与部件非常接近，因而测量与电池充电相关的温度演变的温度传感器，受电池周围部件的功率耗散的影响。它们的功率耗散增加了环境温度即电池的外部温度，影响电池温度的测量：没有这一影响，电池温度的增加常常反映电池充电完毕。因此，电池周围环境的影响能使被检测的充电条件产生错误的充电完毕条件，从而导致电池的不合格充电。

专利文献US-A-5 627 451描述一种克服环境温度影响的方法，从而防止电池充电完毕的错误检测。为了处理环境问题对电池温度测量的干扰，按照前述专利的方法还必需测量电池的电压。上述控制电池充电的方法，包括在充电时测量作为时间函数的电池电压的变化ΔV/Δt，以及作为时间函数的电池温度的变化ΔT/Δt。如果充电时作为时间函数的电池温度的演变中，检测出显著的斜率但没有检测出ΔV/Δt值的变化，那么电池继续充电，直至作为时间函数的电压变化ΔV/Δt和作为时间函数的电池温度变化ΔT/Δt，至少分别大于某个预定的每单位时间电池电压变化和某个预定的电池温度每单位时间变化。

因此，上述方法必需使用第一装置来测量电池电压和第二装置来测量电池温度。该方法对镍/金属氢化物电池还需要十分精确的测量。事实上，镍/金属氢化物电池作为时间函数的电压变化是非常小的，从而难于检测电压的斜率。这种双重需要使前面举出的专利的方法很昂贵。

其他的方法使用第一温度传感器检测环境温度的变化，并使用第二温度传感器检测只与电池充电有关的温度变化。然后考虑电池环境带来的改变，对电池充电的温度进行修正。

该方法仍然有要求两个测量传感器的缺点，其中一个传感器放在电池外面。

因此，本发明要解决的技术问题，是消除现有技术的缺点，提供一种简单的、廉价的镍/金属氢化物电池或镍/镉电池充电完毕的温度检测方法，该方法能减小电池环境的影响，并反映在充电时作为温度函数的电池温度演变的控制中。

为此，按照本发明解决所述技术问题的方法，包括使用电池内的单个温度传感器，测量电池充电时作为时间函数的电池温度变化。该温度传感器的功能，是先检测第一斜率值然后再检测第二斜率值，第一斜率值是由于电池周围部件功率耗散并使电池中各电池单元温度增加，从而产生的每分钟(X+Y)摄氏度的斜率值，而第二斜率值是在电池温度作为时函数的演变中，仅仅由于表明充电完毕的电池中各电池单元温度的增加而产生的Y摄氏度的斜率值。

因此，用检测等于每分钟X摄氏度的斜率值来考虑部件的功率耗散，而用检测等于每分钟Y摄氏度的斜率值来考虑表明充电完毕的电池的温升。斜率值X和Y可以改变且与使用的无线电通信终端类型及使用的电池类型有关。不过，它们通常都在从每分钟十分之几摄氏度到每分钟几摄氏的范围内。例如，X值可以等于0.5℃/分钟和Y值可以等于1℃/分钟。

发明内容

因此，本发明提供一种电池充电方法，其中充电完毕由检测的电池温度变化确定，该方法包括如下步骤：

a)键入充电模式，

b)周期地测量电池温度，

c)测量电池温度每单位时间的变化，

d)把电池温度每单位时间的变化与：

d1)对应于环境温度和电池温度变化的第一阈值比较，并在此情形中：

-终止充电模式，和

d2)只包括环境温度的变化比较，并在此情形中：

-把电池温度每单位时间的变化与对应于只包括电池温度变化的第二阈值比较，和

-终止充电模式。

本发明还提供一种包括印刷电路与充电装置的无线电通信终端，该充电装置包括一充电器，该充电器经连接器与主电源连接，经充电开关与电池连接，还与适合控制充电开关的且连接至温度测量装置的微处理器连接，该微处理器适合在该终端上实现上述方法。

参照附图阅读下面一个特定实施例的描述后，本发明的其他性能和优点将变得更为明显，该描述只作为非限制意义下的举例给出。

附图说明

图1画出一种常规的无线电通信终端，已经在上面介绍性陈述中说明。

图2画出图1所示无线电通信终端使用的一种电池充电装置，本领域熟知其使用方式，亦已在上面介绍性陈述中说明。

图3画出按照本发明的一种方法的步骤。

图4是一代表作为时间函数的电池温度演变的曲线图，说明本发明的双斜率检测原理。

具体实施方式

图3按照本发明的方法，画出步骤E1、E2、E3、E4、和E5，以及它们如何衔接。

本方法第一步骤E1包括键入充电模式。在充电模式中，例如，电池经连接至主电源插座引线的电池充电器，接收特定的电池充电电流。在证实电池是在充电条件下，即在温度和电压的正确范围内之后，开始充电模式。

第二步骤E2包括周期地测量电池温度。为此，放在电池内的温度测量装置周期地测量电池温度。该温度测量装置可以是，例如一负温度系数的可变电阻器，即其电阻随温度增加而减小的电阻器。当然，可以使用不改变本发明特征的其他温度传感器。电池温度两次测量的时间间隔，最好是10秒的数量级。于是，测量装置每10秒测量电池的温度一次。不过，为获得改进的精度，可以更频繁地测量电池的温度。

第三步骤E3是检测作为时间函数的电池温度变化斜率的第一步，并计及环境温度的变化。

步骤E3监控电池温度每单位时间的变化。在该步骤中，目的是检测表明电池充完电的、具有每分钟X+Y摄氏度的斜率值。该斜率值以每分钟X摄氏度的值依赖于环境温度的增加，又以每分钟Y摄氏度的值依赖于只包括电池温度的增加。在检测出该斜率时，停止充电。

如果检测出每分钟X摄氏度的斜率值，可以认为电池没有充完电，因为该斜率只反映环境温度的增加。于是继续充电。步骤E3的检测过程要持续一段足够长的时间，直至电池周围环境的温升已经稳定。该段时间与使用的无线电通信终端类型有关。

因此，步骤E3监控电池温度每单位时间的变化，直至该变化达到第一阈值，该变化对应于：

-环境温度和电池温度的变化，在此情况下，可以认为已经检测出充电完毕，和

-只包括环境温度的变化，在此情况下，可以认为还没有检测出充电完毕。

如果在该步骤中检测出充电完毕，换句话说，如果检测出每分钟X+Y摄氏度的斜率，则在步骤E5直接终止充电模式。相反，如果电池没有充完电而检测出只包括环境温度的增加，就是说，检测出每分钟X摄氏度的斜率值，则经过一段足够长的时间后，可以认为电池周围的温升已经稳定后，过程前进至下一步骤，即步骤E4。

在电池充电时，可以适当地使步骤E3的检测阈值计及无线电通信终端键入呼叫模式的可能性。事实上，如果电话键入呼叫模式，部件的功率耗散增加，同时环境温度也显著增加，因而对电池温度的测量产生更大干扰。在此情况下，把第一斜率的检测阈值设定在更高的值，换句话说，增加代表部件功率耗散的斜率值X。

当部件的温升已经稳定时，如果还没有检测出充电完毕，第四步骤E4构成检测的第二步，即检测作为时间函数的电池温度变化的斜率。在该步骤中，目的是检测较低的斜率，属于每分钟Y摄氏度的量级，反映只包括电池温度的增加，不受环境的影响。事实上，得益于检测的第一步即步骤E3，部件的温升现在已经稳定。因而，该检测的第二步比前面的检测步骤更精确，因为要检测的斜率更小。

因此，步骤E4监控电池温度每单位时间的变化，直至该变化达到对应于只包括电池温度变化的第二阈值。第二阈值与被检测的每分钟Y摄氏度的斜率对应。当达到该阈值时，可以认为电池已最佳充电，因此，电池充电完毕是在步骤E4真实地检测的。

应当指出，上述充电完毕的第一和第二检测阈值，即X和Y值可以随使用的电池类型而改变，也随使用的无线电通信终端类型而改变。事实上，使用的无线电通信终端类型规定了电池的周围环境。

末了，最后的步骤E5包括发出指令停止充电。当作为时间函数的电池温度变化的斜率在第二步检测中已经完成，或者，在步骤E3的结尾已经检测出电池充完电，那么，充电模式终止。

上述本方法各步骤是专供图1和2所述无线电通信终端1的充电装置11的微处理器14实现的。

因此，得益于上面说明的双斜率检测原理，按照本发明的方法改善了电池充电完毕的温度检测，从而避免充电完毕的错误检测。

该原理示于图4，这是一曲线图，代表作为时间t函数的电池温度T的演变。时间t以分为单位画在横坐标上，而温度T以摄氏度为单位画在纵坐标上。该曲线图有分开的两部分A和B。第一部分A是时间t0和t1之间的曲线S1，而第二部分B是在时间t1开始的曲线。

在时间t0，无线电通信终端键入充电模式。曲线图第一部分A参照图3，画出前述方法的步骤E3。在电池正被充电和之后被停止充电的状态中，曲线S1的斜率具有每分钟X+Y摄氏度的值，该值考虑了部件的功率耗散和电池本身的温升。如果电池不是正在充电，曲线S1的斜率不那样陡，其值等于每分钟X摄氏度，并仅代表环境温度的增加，于是，充电完毕的检测过程继续进行。因此，在向电池充电的情形中，曲线S1与检测电池充电完毕的第一阈值对应。

曲线图的B部分参照图3，画出前述本发明方法的步骤E4。曲线S2的斜率值等于每分钟Y摄氏度，该值考虑只包括电池温度的增加，环境温度已经稳定。因此，曲线S2的斜率不如曲线S1那样陡。曲线S2的斜率对应于电池充电完毕的第二检测阈值，即对应于每分钟Y摄氏度的斜率值。检测该第二阈值S2的过程，在一段时间t1之后开始，在该段时间的终了，部件的温升已经稳定。该段时间t1与使用的无线电通信终端类型有关，并在大多数情形下，约为10分钟。

因为电池周围部件的功率耗散，已经用检测第一斜率而考虑在内，所以，对电池温度测量的干扰不再成为问题。因此，按照本发明的方法优化了无线电通信终端的设计。

如图1所示，在本发明的另一个实施例中，与已经说明的测量装置10等价的电池温度测量装置10′，可以直接放在无线电通信终端1的印刷电路IMP上，而不是放在电池6之内。即使该温度测量装置10′比放在电池6之内更靠近各部件，但考虑了电池周围环境温升的第一斜率的检测允许这样做。

Claims (8)

1.一种电池充电方法，其中充电完毕是由检测电池温度变化而确定的，所述方法包括如下步骤：

a)键入充电模式，

b)周期地测量所述电池温度，

c)测量所述电池温度每单位时间的变化，

d)把所述电池温度每单位时间的变化与：

d1)对应于环境温度和电池温度变化的第一阈值比较，并在此情形中：

-终止所述充电模式，和

d2)只包括环境温度的变化比较，并在此情形中：

-把所述电池温度每单位时间的变化与对应于只包括电池温度变化的第二阈值比较，和

-终止所述充电模式。

2.按照权利要求1的方法，其中所述第一和第二阈值可随使用的电池类型及随所述电池的周围环境而改变。

3.按照权利要求1的方法，其中所述步骤d1)是在考虑所述环境温度已经稳定的一段足够长的时间上实现的。

4.按照权利要求1的方法，其中所述步骤b)包括每10秒对所述电池温度至少测量一次。

5.一种包括一印刷电路和一充电装置的无线电通信终端，该充电装置包括一电池充电器，该充电器经一连接器与主电源连接，经一充电开关与电池连接，还与适合控制所述充电开关的且连接至温度测量装置的微处理器连接，所述微处理器适合在该终端上实现权利要求1中要求的方法。

6.按照权利要求5的无线电通信终端，其中所述温度测量装置包括一负温度系数的可变电阻器。

7.按照权利要求5的无线电通信终端，其中所述温度测量装置放在所述电池之内。

8.按照权利要求5的无线电通信终端，其中所述温度测量装置直接放在所述无线电通信终端的印刷电路上。

Images