CN1545162A - 电池电量通用充电方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可对电池供电设备所用的充电电池进行充电的方法及装置。该方法包括以下步骤：1)在同一电池供电设备中更换不同规格的充电电池进行使用时，则先行下载一充电电池所适用的充电程序存储于该电池供电设备中；2)由电池供电设备上设置的电池电量通用充电装置对电池供电设备上使用的充电电池电压进行侦测，并根据所下载的充电程序内所提供的信息，判断该充电电池目前工作状态；3)依照先前侦测得知的充电电池所处的工作状态，透过电池电量通用充电装置对充电电池两端的电压及电流进行调整，根据充电程序给予充电电池所适用的充电电压及电流，对充电电池的电量进行充电。本发明可适用于各类型规格的充电电池，且不占用研发时间并可加速电池供电设备出货速度。

Description

电池电量通用充电方法及其装置

一、技术领域

本发明涉及一种电源充电技术，尤其是一种可对电池供电设备所用的充电电池进行充电的方法及装置。

二、背景技术

由于电子科技技术的进步，诸如纳米及微机电等技术均已普遍应用在电子设备的制造领域中，致使现今市面上所展售的可携式电子设备，如数字相机、行动电话及个人数字助理机(Personal Digital Assistant；PDA)等，均能以更轻薄短小的体积提供给使用者较为轻便的随身行动的操作功能，正由于这些可携式电子设备均以提供使用者行动化操作功能做为设计导向，所以这些可携式电子设备无法连接市电做为供电来源，必须改为充电电池供电方式，以提供这些电子设备运作所需的电力来源，此即所谓的电池供电设备，为配合这些电池供电设备为行动化的功能要求，各家产品制造商除需针对电池供电设备所提供的功能做创新外，还需要对如何延长电池供电设备所用充电电池的使用时间等此类问题提出具体改善办法，使电池储存电量得以提高，进而增加产品的待机时间，免除因充电电池电量快速耗竭，造成使用者随身操作电池供电设备上的不便。因此，各家产品制造商以改变充电电池内容物的方式，期待可延长充电电池的使用时间，就现今最普遍的可携式电池供电设备行动电话而言，其原本是采用镍氢电池(NI-MH Battery)做为运作时的供电来源，但随着信息及商务时代的来临，传统行动电话所提供的功能，早已不能满足现代人生活应用上的需求，取而代之的是具有上网功能的行动电话，此类型行动电话除可令使用者执行一般的上网用途外，还可提供使用者随身收发电子邮件的功能，甚至可具备有数字摄影功能并可提供一彩色影像输出的画面，以供使用者可依所需的功能进行操作。由于功能增加的结果而导致行动电话的耗电量增加，导致镍氢电池储存电量加速耗竭，因此，现今所生产的行动电话，均已改采使用期限较长的锂电池(Li-lon Battery)取代镍氢电池做为行动电话使用的充电电池，期可增加行动电话的待机时间及扩充行动电话所附加的功能。

由上述可知，如欲扩充电池供电设备所附加的功能，必须增加充电电池的使用时间，即增加充电电池所储存的电量。倘若更新后的充电电池规格与先前所用的充电电池不相同时，必须将原先电池供电设备所用的充电电路的硬件设计方式予以同步升级，方可配合完成产品的功能扩充，且现行的充电电池充电装置基本上仅可针对某种特定的充电电池进行电量充电作业，无法对其余的充电电池进行电量充电，也无法在不改变硬件设计方式的前提下，仅由软件升级的方式，对任何规格的充电电池进行电量充电作业。因此，对于现阶段不同型号规格的充电电池不断出现，以及使用充电电池做为供电来源的新产品不断推陈出新，若每一可携式电池供电设备上所用的充电电池的电量充电装置均仅适用于某些特定规格的充电电池，如欲更换新规格的充电电池，则需重新设计符合此充电电池规格的充电电池电量充电装置，此做法就实用性而言并不理想，换而言之，即不符合经济效益，其除了具有电量充电功能的集成电路芯片大多较为昂贵的因素外，变更硬件设计方式所需支出的研发成本及时间也会相对增加，且这些专用的集成电路芯片及电路一般仅可针对某些特定规格的充电电池达到较好的电量充电效果，即对其他规格的充电电池于使用上造成限制，缺乏一体适用的弹性。并且目前现行所推出的电池供电设备均附有一扩充插槽，可令使用者依自身的需求连接不同的外围设备，以扩充电池供电设备所附加的功能，于此同时，因功能增加，相对亦导致电池供电设备的耗电量增加，因此若使用者欲操作功能扩充后的电池供电设备，则需使用此时电池供电设备所适用的电力，故使用者必须另行购买辅助的电源供应装置，方可令电池供电设备得以运作顺畅，会增加电池供电设备操作上的不便及缺乏使用上的弹性；故对产品制造商而言，充电电池电量充电装置的设计研发时间、成本及以后可否配合不同规格的充电电池予以升级，成为各家产品制造商在推出电池供电设备时所需考虑的重要因素。

三、发明内容

本发明为解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种电池电量通用充电方法及装置，其可适用于各类型规格的充电电池，且不占用研发时间并可加速电池供电设备出货速度。

本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种电池电量通用充电方法，其特殊之处在于：该方法包括以下步骤：1)在同一电池供电设备中更换不同规格的充电电池进行使用时，则先行下载一充电电池所适用的充电程序存储于该电池供电设备中；2)由电池供电设备上设置的电池电量通用充电装置对电池供电设备上使用的充电电池电压进行侦测，并根据所下载的充电程序内所提供的信息，判断该充电电池目前工作状态；3)依照先前侦测得知的充电电池所处的工作状态，透过电池电量通用充电装置对充电电池两端的电压及电流进行调整，根据充电程序给予充电电池所适用的充电电压及电流，对充电电池的电量进行充电。

一种应用上述的电池电量通用充电方法的电池电量通用充电装置，其特殊之处在于：该充电装置包括将输入电池供电设备的电流值调整至该电池供电设备内部单元模块运作时所适用的范围内输出的电流变换单元40，用来对电池供电设备使用的充电电池目前的电压值进行侦测，并将所测得的电压值转换成一数字信号输出至电池电量通用充电装置内部组设的数据处理单元50中进行处理的信号转换模块70；由信号转换模块所测得的充电电池两端的电压值及开关模块执行电流流经路径导通及关闭作业时的时间比，及下载充电程序所提供资料产生一控制信号输出的数据处理单元50；用来根据数据处理单元50所输出的控制信号调整该充电电池两端的充电电压及充电电流大小的控制模块60以及控制电量输入和输出的电源输入模块30和电源输出模块80，电源输入模块30和数据处理单元50的输出端分别接电流变换单元40的输入端，电流变换单元40的输出。

上述信号转换模块70为模拟\数字转换器。

上述电流变换单元40为直流对直流变换器。

上述电流变换单元40由通过控制电流流经路径上的电流导通与否方式，对输入该电池供电设备的电流值进行初步调整的开关模块41和用来调节开关模块所输出的电流量，以输出该电池供电设备内部单元模块运作时所适用的电流值的储能模块42构成。

一种利用上述的电池电量通用充电装置进行充电的方法，其特殊之处在于：该方法包括以下步骤：

S1)先将一电量充电程序预存至储存单元中，由信号转换模块70对充电电池20两端的电压值进行侦测，并将所测得的电压值反馈至数据处理单元50中，数据处理单元50根据该电压值判断充电电池20以及电池供电设备内部电路目前所处的状态，然后进行步骤S2)。

S2)开始充电时，先以电流较小的充电电流C1对充电电池20进行预先充电，然后进至步骤S3。

S3)数据处理单元50根据信号转换模块70侦测充电电池20两端电压状况后所反馈的信息，以及电量充电程序所提供的讯息，判断充电电池20目前所处的工作状态是否正常，若正常，进行步骤S4，若不正常，则直接进至步骤S5。

S4)数据处理单元50令控制模块60输出较大的充电电流C2持续对充电电池20进行预先充电作业，接着步骤S5。

S5)数据处理单元50再次根据信号转换模块70所反馈的资料及充电电池20的充电程序所提供的讯息，针对充电电池20目前所处的工作状态是否正常进行判断，若充电电池20的工作状态正常，进行步骤S6，如充电电池20的工作状态不正常，则直接进行步骤S8。

S6)数据处理单元50根据充电电池20为正常工作状态的判断结果传送一指令信号至开关模块41和控制模块60，令这些功能模块改以最大的充电电流C3对充电电池20进行充电，同时，数据处理单元50令信号转换模块70以一定的频率，对充电电池20的工作状态进行检测，并将检测的结果反馈回数据处理单元50，接着进行步骤S7。

S7)当数据处理单元50发现经由信号转换模块70侦测后所反馈的充电电池20两端的电压值趋近饱和电压时，数据处理单元50传送一指令信号至开关模块41及控制模块60，令功能模块再以充电电流C2对充电电池20进行充电作业，然后进行步骤S8。

S8)数据处理单元50根据信号转换模块70所反馈的充电电池20的电压值，得知充电电池20的电量已达饱和状态，令控制模块60停止对充电电池20进行供电，充电完毕。

上述步骤S8)中数据处理单元50根据信号转换模块70所反馈的充电电池20的电压值，得知充电电池20的电量已达饱和状态，数据处理单元50令开关模块41及控制模块60以二分之一充电电流C1继续对充电电池20提供微量的充电电流，使充电电池20的工作状态进入浮充状态，并由数据处理单元50传送警示信号至电池供电设备，同时，数据处理单元50令控制模块60停止对充电电池20进行供电。

本发明.的电池电量通用充电方法及装置可对供电设备提供在不变更充电电池电量充电硬件设计方式的前提下，通过充电程序的改变，完成不同规格充电电池的电源充电工作，可免除电池供电设备制造商在同一设备上更换不同规格的充电电池时，需变更硬件设计的问题，使得电池供电设备的生产成本得以降低，也可省取因变更硬件设计所需付出的时间成本，可增进产品的出货速度，提升产品的竞争优势；并且因现行所推出的电池供电设备均附有扩充插槽，令使用者可依自身的需求连接不同之外围设备，以扩充电池供电设备所附加之功能，但因功能增加，导致电池供电设备的耗电量增加，应用本发明的电池供电设备，可令使用者根据自己操作上所需的电力，随时更换电池供电设备上的充电电池规格，以增进电池供电设备使用上的弹性及便利性。

四、附图说明

图1为本发明的电池电量通用充电装置应用在个人数字助理上的结构框图；

图2为图1中电量通用充电装置内部的脉波宽度调变转换器与各单元模块间的电路连接示意图；

图3为本发明充电过程中控制充电电流大小的波形图；

图4至图5为本发明在充电及放电过程中电流的曲线图；

图6为本发明的具体流程图。

五、具体实施方式

本发明可适用于任何电池供电设备上，尤其是可携式电池供电设备。在以下实施例中，是以本发明的电池电量通用充电方法及装置是应用于个人数字助理机上为例进行说明。

参见图1，当使用者在本发明在个人数字助理机内部设置的电池电量通用充电装置10上使用某一规格的充电电池20做为个人数字助理机运作所需的电力来源时，电池电量通用充电装置10中的数据处理单元30随即通过控制模块40读取充电电池20所附的充电程序，并将此充电程序加载至个人数字助理机内部所设的储存装置中存放，做为以后对充电电池20执行电量充电作业的依据。

当使用者利用电源输入模块30输入外加电源对充电电池20执行充电任务时，电流转换单元40对外加电源所输入的电流值大小进行调整，以输出符合电池电量通用充电装置10内部的单元模块工作所需的电流值，该电流转换单元40借助数据处理单元50对其内所设的开关模块41及储能模块42进行控制，以导通或关闭输入电流流经路径的方式，先行对输入电流值的大小做一初步调整，随后再由储能模块42将经由开关模块41初步调整后的输入电流执行进一步的处理程序，数据处理单元50透过对开关模块41及储能模块42的输出电流进行控制使得电流转换单元40形成一直流\直流(DC\DC)转换器，通过调整输入电流的程序，将电流输入至控制模块60以令其对充电电池20的充电电流大小进行控管，控制模块60按照图2所示的脉波宽度调变转换器的信号点A所输出的方波控制信号(图3)，做为调整信号点B的弦波波形的参考依据，以控制充电电池20的充电电流值，此脉波宽度调变转换器是由电池电量通用充电装置10内部组设的数据处理单元50及信号转换模块70及部份电路组件以电性连接方式组合而成，信号转换模块70用来侦测充电电池20的电压输出值，并将此电压输出值转换成数字信号反馈至数据处理单元50，以供数据处理单元50根据该电压估算出充电电池20目前的状态，并输出一控制信号以改变信号点A处所输出之方波波形(图3)，以此改变信号点B所输出的弦波波形，进而控制充电电池20的充电电流及放电电流大小，以达到对充电电池进行充电目的。

充电电池20进行充电或放电作业过程中，信号转换模块70所反馈的电压变化数值，反应了当前充电电池20所处的状态，此时，信号转换模块70的输出电压与充电电池20的电压为一相等值，参见图4，若充电电流曲线C1为电池电量通用充电装置10依据充电电池20提供的充电程序产生的充电电流曲线，充电电池20在进行单体充电过程中，当其电压为1.45V时，电压达到最大值，如继续对充电电池20进行充电作业的话，电压将开始下降，与此同时，数据处理单元50通过充电电池20所属的充电程序所提供的讯息，判断得知充电电池20的电量已充满至其总容量的95％左右，数据处理单元50随即对信号点A所输出的方波波形进行调变，以控制信号点B的弦波波形大小，以令控制模块60依据信号点B此时的弦波波形减少对充电电池20所提供的充电电流，以对充电电池20的电量执行实时的管理措施。参见图5，因个人数字助理机的耗电量是可预估的，因此根据个人数字助理机的耗电量使充电电池20按放电特性曲线D1的电流大小执行放电程序，若信号转换模块70测得充电电池20之电压为1.3V时，数据处理单元50是根据充电电池20的充电程序判断得知，充电电池20还有约70％的储存电量，当信号转换模块70测得充电电池20的电压降至1.2V时，则表示充电电池20已消耗90％的电量，其仅剩的10％储存电量并不足以供应个人数字助理接下来的运作所需，此时，数据处理单元50发送一警示信号通过个人数字助理机传送至外界，以提醒使用者更换储存电量已濒临耗竭的充电电池20并防止因过放电现象所导致的电池膨胀、漏液甚至电池爆炸的情况发生。

参见图5，本发明的电池电量通用充电方法的具体流程如下：

S1)先将充电电池20所属的充电程序预存至个人数字助理机所设的储存单元中存放，以做为电池电量通用充电装置10后面对充电电池20施行电量充电的参考依据，随后由信号转换模块70对充电电池20两端的电压值进行侦测，并将所测得的电压值反馈至数据处理单元50，令数据处理单元50可根据信号转换模块70所反馈的电压值判断充电电池20及个人数字助理机内部组设电路目前所处的状态，随后进行步骤S2。

S2)在充电过程初期，先以电流较小的充电电流C1对充电电池20进行预先充电，随后进行步骤S3。

S3)数据处理单元50根据信号转换模块70在侦测充电电池20两端电压状况后所反馈的信息，再辅以充电电池20的充电程序所提供的相关讯息，判断充电电池20目前所处的工作状态是否正常，若充电电池20的工作状态正常，进行步骤S4，若充电电池20的工作状态不正常，则进行步骤S5。

S4)然后数据处理单元50令控制模块60输出较大充电电流C2持续对充电电池20进行预先充电作业，随后进行步骤S5。

S5)数据处理单元50再次根据信号转换模块70所反馈的资料及充电电池20的充电程序所提供的讯息，针对充电电池20目前所处的工作状态是否正常进行判定，若充电电池20的工作状态正常，进行步骤S6，如充电电池20的工作状态不正常，则直接进行步骤S8。

S6)数据处理单元50根据充电电池20为正常工作状态的判断结果传送一指令信号至开关模块41及控制模块60，令这些功能模块改以最大的充电电流C3对充电电池20进行充电，令充电电池20的充电模式提升为快速充电状态，与此同时，数据处理单元50也同步要求信号转换模块70以每分钟一次的频率，对充电电池20的工作状态进行检测，并将检测的结果反馈回数据处理单元50，以供数据处理单元50做为充电电池20的电量充电过程的参考依据，随后进行步骤S7。

S7)当数据处理单元50发现经由信号转换模块70侦测后所反馈的充电电池20两端的电压值已达1.5V的趋近饱和电压时，数据处理单元50立即发送一指令信号至开关模块41及控制模块60，令这些功能模块将充电电池20的充电电流调降并改以较小的充电电流C2对充电电池20进行充电作业，以防过高的充电电流C3加速充电电池20的电量超出饱和电量而烧毁个人数字助理机内部所含的芯片及电路，随后进行步骤S8。

S8)数据处理单元50根据信号转换模块70所反馈的充电电池20的电压值，得知充电电池20的电量已达饱和状态，令电流转换单元40组设的开关模块41及控制模块60将充电电池20的充电电流由C2再度调降而改以二分之一的充电电流C1继续对充电电池20提供微量的充电电电流，以使充电电池20的工作状态进入浮充状态，一方面供应充电电池20充电电流，另一方面则避免充电电池20的储存电量达到过饱和，数据处理单元50在以充电电流C1的一半值对充电电池20进行充电时，送出警示讯号予个人数字助理机，以使个人数字助理机可发出警示讯息传达于使用者，充电电池20的储存电量已达饱和，同时，数据处理单元50亦令控制模块60停止对充电电池20进行供电，以防充电电池20的异常，导致个人数字助理机内部芯片及工作电路烧毁。

Claims (7)

1、一种电池电量通用充电方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：1)在同一电池供电设备中更换不同规格的充电电池进行使用时，则先行下载一充电电池所适用的充电程序存储于该电池供电设备中；2)由电池供电设备上设置的电池电量通用充电装置对电池供电设备上使用的充电电池电压进行侦测，并根据所下载的充电程序内所提供的信息，判断该充电电池目前工作状态；3)依照先前侦测得知的充电电池所处的工作状态，透过电池电量通用充电装置对充电电池两端的电压及电流进行调整，根据充电程序给予充电电池所适用的充电电压及电流，对充电电池的电量进行充电。

2、一种应用如权利要求1所述的电池电量通用充电方法的电池电量通用充电装置，其特征在于：该充电装置包括将输入电池供电设备的电流值调整至该电池供电设备内部单元模块运作时所适用的范围内输出的电流变换单元(40)，用来对电池供电设备使用的充电电池目前的电压值进行侦测，并将所测得的电压值转换成一数字信号输出至电池电量通用充电装置内部组设的数据处理单元(50)中进行处理的信号转换模块(70)；由信号转换模块所测得的充电电池两端的电压值及开关模块执行电流流经路径导通及关闭作业时的时间比，及下载充电程序所提供资料产生一控制信号输出的数据处理单元(50)；用来根据数据处理单元(50)所输出的控制信号调整该充电电池两端的充电电压及充电电流大小的控制模块(60)以及控制电量输入和输出的电源输入模块(30)和电源输出模块(80)，所述电源输入模块(30)和数据处理单元(50)的输出端分别接电流变换单元(40)的输入端，所述电流变换单元(40)的输出。

3、根据权利要求2所述的电池电量通用充电装置，其特征在于：所述信号转换模块(70)为模拟\数字转换器。

4、根据权利要求2所述的电池电量通用充电装置，其特征在于：所述电流变换单元(40)为直流对直流变换器。

5、根据权利要求2所述的电池电量通用充电装置，其特征在于：所述电流变换单元(40)由通过控制电流流经路径上的电流导通与否方式，对输入该电池供电设备的电流值进行初步调整的开关模块(41)和用来调节开关模块所输出的电流量，以输出该电池供电设备内部单元模块运作时所适用的电流值的储能模块(42)构成。

6、一种利用如权利要求2所述的电池电量通用充电装置进行充电的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1)先将一电量充电程序预存至储存单元中，由信号转换模块70对充电电池20两端的电压值进行侦测，并将所测得的电压值反馈至数据处理单元50中，数据处理单元50根据该电压值判断充电电池20以及电池供电设备内部电路目前所处的状态，然后进行步骤S2)。

S2)开始充电时，先以电流较小的充电电流C1对充电电池20进行预先充电，然后进至步骤S3。

S3)数据处理单元50根据信号转换模块70侦测充电电池20两端电压状况后所反馈的信息，以及电量充电程序所提供的讯息，判断充电电池20目前所处的工作状态是否正常，若正常，进行步骤S4，若不正常，则直接进至步骤S5。

S4)数据处理单元50令控制模块60输出较大的充电电流C2持续对充电电池20进行预先充电作业，接着步骤S5。

S5)数据处理单元50再次根据信号转换模块70所反馈的资料及充电电池20的充电程序所提供的讯息，针对充电电池20目前所处的工作状态是否正常进行判断，若充电电池20的工作状态正常，进行步骤S6，如充电电池20的工作状态不正常，则直接进行步骤S8。

S6)数据处理单元50根据充电电池20为正常工作状态的判断结果传送一指令信号至开关模块41和控制模块60，令这些功能模块改以最大的充电电流C3对充电电池20进行充电，同时，数据处理单元50令信号转换模块70以一定的频率，对充电电池20的工作状态进行检测，并将检测的结果反馈回数据处理单元50，接着进行步骤S7。

S7)当数据处理单元50发现经由信号转换模块70侦测后所反馈的充电电池20两端的电压值趋近饱和电压时，数据处理单元50传送一指令信号至开关模块41及控制模块60，令功能模块再以充电电流C2对充电电池20进行充电作业，然后进行步骤S8。

S8)数据处理单元50根据信号转换模块70所反馈的充电电池20的电压值，得知充电电池20的电量已达饱和状态，令控制模块60停止对充电电池20进行供电，充电完毕。

7、根据权利要求6所述的电池电量通用充电方法，其特征在于：所述步骤S8)中数据处理单元50根据信号转换模块70所反馈的充电电池20的电压值，得知充电电池20的电量已达饱和状态，数据处理单元50令开关模块41及控制模块60以二分之一充电电流C1继续对充电电池20提供微量的充电电流，使充电电池20的工作状态进入浮充状态，并由数据处理单元50传送警示信号至电池供电设备，同时，数据处理单元50令控制模块60停止对充电电池20进行供电。

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