CN1894838A - 用于电池充电的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对一组电池进行充电的方法(300)。该方法包括以下步骤：通过电源(138)的充电电流对第一电池(116)进行充电(314)，在充电步骤期间监控(316)第一电池的参数以及用于对第一电池充电的至少部分充电电流能够选择性地转向(318)对第二电池(118)进行充电。在第一电池的参数达到预定阈值之后，同时对第一和第二电池进行充电。例如一个例子，该参数可以是电池电压或电池温度速率。

Description

用于电池充电的方法和系统

技术领域

本发明通常涉及可充电电池，更具体地，涉及用于对这种电池进行再充电的方法。

背景技术

便携式电子设备已经普遍存在于当今社会中。这些设备通常由一个或多个可再充电电池提供电源。例如，大多数蜂窝电话能够连接到充电器，该充电器能够在几个小时之后为电话的电池充满电，这取决于电池的损耗程度。然而，漫长的充电时间对消费者来说是主要的不便之处。

发明内容

本发明涉及一种对一组电池进行充电的方法。该方法包括以下步骤：通过电源的充电电流对第一电池进行充电，在充电步骤期间监控第一电池的参数并且用于对第一电池充电的至少部分充电电流能够选择性地转向对第二电池进行充电。在第一电池的参数达到预定阈值之后，同时对第一和第二电池进行充电。例如一个例子，该参数可以是电池电压或电池温度速率，该预定阈值可以是预定的电池电压或预定的电池温度速率。

在一种配置中，用于充电第一电池的充电电流在第一电池的参数达到预定阈值之前能够具有最大值。该方法进一步包括在第一电池的参数达到预定阈值之后减少用于充电第一电池的充电电流的步骤。用于充电第一电池的充电电流能够从最大值减少到最小值。特别地，当用于充电第一电池的充电电流减少到最小值时，用于充电第一电池的充电电流能够减少到至少一个中间值。在另一种配置中，转向对第二电池充电的充电电流部分具有先前用于充电第一电池的充电电流的最大值和用于充电第一电池的充电电流的中间值之间的差值。

该方法进一步包括增加转向对第二电池充电的充电电流部分的步骤。例如一个例子，当用于充电第一电池的充电电流达到最大值时，转向的充电电流部分会达到最大值。例如另一个例子，第一电池能够耦接到便携式电子设备并且第二电池可连接到该便携式电子设备。该方法还包括耦合该便携式电子设备和第二电池到双插槽充电器相应的插座的步骤。

本发明还涉及对一组电池进行充电的另一种方法。该方法包括以下步骤：通过电源的充电电流对第一电池进行充电，监控用于充电第一电池的充电电流并响应充电电流大小的变化，用于对第一电池充电的至少部分充电电流能够选择性地转向对第二电池进行充电。在用于充电第一电池的充电电流的大小发生改变之后，同时对第一和第二电池进行充电。

本发明还涉及对一组电池进行充电的系统。该系统包括通过电源的充电电流对第一电池进行充电的至少一个插座和处理单元。该处理单元被编程用于当通过充电电流对第一电池进行充电时监控第一电池的参数，并且当该处理单元检测到第一电池的参数达到预定阈值时，用于对第一电池充电的至少部分充电电流选择性地转向对第二电池进行充电。该检测之后，同时对第一和第二电池进行充电。该系统还包括用于执行上述处理的适当的软件和电路。

附图说明

通过所附权利要求中的特征来陈述具有新颖性的本发明的特征。结合附图，通过参考下面的描述应当更好地理解本发明的其它目的和优点，各个附图中相同的参考标记表示相同的元件，其中：

图1阐明了根据本发明配置的对一个或多个电池进行充电的系统的范例；

图2阐明了根据本发明配置的图1系统的范例原理图；

图3A和3B阐明了根据本发明配置的对一个或多个电池进行充电的方法；

图4阐明了用于说明根据图3的方法进行充电的一个或多个电池的电流和电压电平的各个图表；和

图5阐明了用于说明根据图3的方法进行充电的一个或多个电池的电流和电压电平的更多图表。

具体实施方式

尽管本说明书以定义具有新颖性的本发明特征的权利要求作为结束，相信通过下面结合附图的描述能够更好地理解本发明，其中相同的参考标记在下文继续引用。

根据需要，这里公开了本发明的详细实施例；然而，应当理解所公开的实施例仅仅是本发明的范例，本发明能够以各种形式来体现。因此，这里公开的具体结构和功能细节并不视为限定，仅是作为权利要求的基础以及用于教导本领域技术人员实际上能够以任何合适的具体结构应用本发明的典型基础。此外，这里所使用的术语和惯用语并不是用于限定的而是用于提供本发明可以理解的说明。

这里使用的术语“一”解释为一个或一个以上。这里使用的术语“多个”解释为两个或两个以上。这里使用的术语“其它”解释为至少另一个或更多个。这里使用的术语“包括”和/或“具有”解释为包含(即，开放性的语言)。这里使用的术语“耦接”解释为连接，尽管不必是直接连接，也不必是机械连接。这里使用的术语“程序”，“软件应用”等解释为设计用于在计算机系统上执行的指令序列。程序，计算机程序，或软件应用可以包括子程序、函数、过程、对象方法、对象实现、可执行应用程序、小应用程序、小服务程序、源代码、目标代码、共享库/动态加载库和/或其它设计用于在计算机系统上执行的指令序列。

参考图1，示出了能够用于充电一个或多个电池的系统100。系统100包括用于充电便携式电子设备112或便携式电源(例如电池)的充电器110。例如一个例子，便携式电子设备112可以是移动电话、双向无线电台、个人数字助理或消息收发设备。然而，应当理解，本发明不限于此，因为便携式电子设备112能够是至少部分依赖于电池为其供电的任何便携式单元。

充电器110包括一个或多个用于容纳便携式电子设备112的插槽114，插槽114包括一个或多个用于传送来自电源的电力到便携式电子设备112的插座113。例如，便携式电子设备112可包括第一电池116，当便携式电子设备112耦接到插座113时，第一电池116可以被充电。

在一种配置中，充电器110可称为双插槽充电器(dual pocketcharger)，该充电器能够包括两个插槽114。其中一个插槽114被设计用于容纳便携式电子设备112，如先前提到的另一个插槽114(及其插座113)被设计用于容纳第二电池118。根据这个例子，充电器110能够对便携式电子设备112的第一电池116和第二电池118进行充电。第二电池118可连接到便携式电子设备112并且提供电力给便携式电子设备112。从而，便携式电子设备112的用户能够受益于完全充满电的第一电池116并且还具有备用电源，即，当第一电池116上的电荷耗尽时，很容易地使用到第二电池118。然而，必须指出，该充电器110决不限制于这种特定的配置，它能够包括任何适当数量的用于容纳任何适当类型的可充电产品的插槽114。

例如一个例子，第一电池116和第二电池118可以是锂离子、镍镉电池(Nickel-Cadnium)或镍金属氢化物(Nickel-Metal Hydride)电池。然而，本领域的普通技术人员应当理解任何其它适当类型的电池都能够和系统100一起使用。

参考图2，示出了图1系统100原理图的一个例子。这里，充电器110包括处理器120、电流控制元件122、第一电流传感器124、二极管126和第二电流传感器128。二极管126的输出端通向例如，第二电池118的电压输入端B+。在一种配置中，第一电流传感器124的输入端通过节点140耦接到电源138。通过第一电流传感器124，处理器120能够监控正在被传送到第二电池118的一组电池119的电流量。处理器120还能够通过控制电流控制元件122的操作调整流向第二电池118的电流量。例如一个例子，电流控制元件122能够是场效应晶体管(FET)，但是其它适当的元件也能够起到电流控制元件122的作用。

处理器120通过输入端127监控第二电池118的电压。处理器120还能够通过可擦可编程只读存储器(EPROM)输入来存取关于第二电池118的操作参数的信息并且能够通过热敏电阻(R_T)输入来监控第二电池118的温度。通过EPROM输入存取的第二电池118的信息包括最大充电电压和个别的预定充电电压、最大充电电流、最小充电电流以及在特定情况中的最大温度速率。如下文说明的，这种信息在充电过程期间是有用的。

便携式电子设备112包括处理器130、电流传感器132、电流控制元件134和二极管136。类似于第二电池118，二极管136的输出端通向例如，便携式电子设备112的第一电池116的电压输入端B+。电流传感器132的输入端通过节点140还可以耦接到电源138。此外，通过电流传感器132，处理器130能够监控第一电池116的一组电池142的电流流动。处理器130还能够通过控制电流控制元件134的操作调整第一电池116的电流，例如一个例子，电流控制元件134能够是FET。然而，本领域的普通技术人员应当理解，该电流控制元件134可以是用于调整电流的任何其它适当的设备。

和处理器120相同，处理器130能够通过输入144监控第一电池116的电压，经由EPROM输入获得关于第一电池116的信息，并且通过RT输入检验第一电池116的温度。所获得的信息涉及最大充电电压和个别的预定充电电压、最大充电电流、最小充电电流以及可能的最大温度速率，处理器130能够使用这些信息促进对第一电池116进行充电。

在一种配置中，处理器120和处理器130可以是处理单元146的一部分，处理单元146在图2中用虚线轮廓表示。在这个例子中，处理单元146包括两个分离的处理器，即处理器120和处理器130。然而，应当理解，处理单元146能够仅包括一个处理器或两个以上的处理器来控制对任何电池的充电。

例如，本领域的普通技术人员应当理解，单一处理器可以实现于便携式通信设备112中，该处理器用于执行充电处理。如更具体的例子，便携式电子设备112能够被设计成同时具有第一电池116和第二电池118。便携式电子设备112中的单一处理器或处理单元能够监控流向第一和第二电池116，118的电流及其电压。同样地，本领域的普通技术人员应当理解单一处理器或处理单元能够被并入用于执行充电序列的充电器110中。这种处理器也能够监控流向第一和第二电池116，118的电流及其电压。具有单一处理器的充电器有助于对两个电池进行充电，其中任何一个电池都不耦接到电子设备。重点强调的是本发明并不限制于这些具体例子的任何一个，其它适当的配置都属于本发明配置的精神范围内。

参考图3A和3B，示出了对一组电池进行充电的方法300。为了描述方法300，参考图1和2的系统100。然而，应当指出本发明并不限制于这种关系中，方法300能够在任何其它适当的系统中实行。还将参考图4和5示出的各个图表。方法300在步骤310开始，在步骤312，具有第一电池的便携式电子设备耦接到双插槽充电器并且第二电池耦接到该充电器。便携式电子设备和第二电池能够耦接到双插槽充电器相应的插座。例如，参考图1，具有第一电池116的便携式电子设备112耦接到充电器110的插槽114的插座113。另外，第二电池118能够耦接到其余插槽114中的插座113。当然，本发明并不限于这种具体的配置，任何数量的电池都能够耦接到任何其它适当的充电器中，该充电器能够容纳任何数量能够被充电的元件。

参考图3A，在步骤314，第一电池能够通过电源的充电电流进行充电。例如，参考图2，第一电池116能够通过电源138的充电电流进行充电。在一种配置中，这种充电电流可以是最大充电电流，电源138能够设置最大充电电流的大小。参考图4，示出了表示最大充电电流(I_MAX)的曲线图400。例如，I_MAX可以是1C，即，第一电池116的最大电流额定值。然而，这个I_MAX可以大于或小于1C。

参考图3A，在步骤316，在充电步骤期间能够监控第一电池的参数。例如，参考图2，当第一电池116通过电源138的充电电流进行充电时，处理单元146的处理器120和/或处理单元146的处理器130能够监控第一电池116任何适当的参数。在一种配置中，第一电池116的参数可以是由处理器130监控的电池电压或电池温度速率。第一电池116的参数还可以是由处理器120监控的充电电流，该充电电流是由第一电池116从电源138接收的电流。

例如一个例子，如果第一电池116是锂离子电池，则处理器130能够通过B+输入监控第一电池116的电压。此外，如果第一电池116是镍电池，则处理器130能够通过接收经由RT输入的信号来监控电池温度速率，即电池温度增加或减少的速率。在任何一个例子中，处理器120能够通过第二电流传感器128监控第一电池116的充电电流。

再回到图3A，如步骤318所示，用于对第一电池充电的至少一部分充电电流能够选择性地转向对第二电池进行充电。在一种配置中，这种转向发生在第一电池的参数达到预定阈值之后。该参数达到预定阈值之后，第一和第二电池能够通过充电电流同时进行充电。在步骤320，在第一电池的参数达到预定阈值之后，用于对第一电池充电的充电电流会减少。该充电电流能够从最大值减少到最小值。

例如，参考图2，如果正被监控的参数是第一电池116的电压，则当该电压达到预定阈值或第一电池116的设置时，一部分充电电流开始转向对第二电池118进行充电。这种预定阈值可以是最大充电容量或电池电压，或低于最大充电容量的电压值，并且该预定阈值可通过EPROM输入获得。

在这个例子中，处理器130能够监控第一电池116的电压，而处理器120能够监控用于对第一电池116进行充电的充电电流。当第一电池116的电压达到其预定阈值时，处理器130通过操作电流控制元件134使充电电流的大小从其最大值开始减少。从而，在第一电池116的参数，在这种情况中，即电池电压达到预定阈值之前，用于对第一电池116进行充电的充电电流具有最大值。通过第二电流传感器128，处理器120能够感测到用于对第一电池116进行充电的充电电流的减少。相应地，处理器120操作电流控制元件122，这有助于电源138的一部分充电电流的转向。

如果用于对第一电池116进行充电的充电电流被认为是正被监控的第一电池116的参数，则该预定阈值可以是当该充电电流降低到其最大值(I_MAX)以下。从而，当用于对第一电池116进行充电的充电电流的大小变化时，例如减少，也认为会发生充电电流的转向。

转向期间，处理器130不断地调整电流控制元件134，从而进一步减少第一电池116的充电电流。在用于对第一电池116进行充电的充电电流减少到最小值之前会发生这种减少过程，这在图4的曲线图400中示出(最小充电电流表示为I_MIN)。当用于对第一电池116进行充电的充电电流达到最小值时，在那个时刻或预定的稍后时刻处理器130关闭电流控制元件134，则不再有来自电源138的电流流向第一电池116。在减少期间，用于对第一电池116进行充电的充电电流可减小至一系列中间值的每一个，这也在曲线图400中示出。所示充电电流的中间值用一系列圆点表示并标注为I_INT。这些值仅表示充电电流的减少并且决不是用于反映电流的实际减少。

如先前指出的，处理器120能够感测用于对第一电池116进行充电的充电电流的减少。参考图3B的方法300(通过转接符号圆A)，在步骤322，转向对第二电池进行充电的充电电流部分增加。而且，当用于对第一电池进行充电的充电电流达到最小值时，转向的充电电流部分能够达到最大值。例如，参考图2和4，随着用于对第一电池116进行充电的充电电流的减少，处理器120通过调整电流控制元件122能够相应地增加流向第二电池118的电流量。在一种配置中，转向第二电池118的充电电流的大小或值是先前用于对第一电池116进行充电的充电电流的最大值和用于对第一电池116进行充电的充电电流的中间值之间的差值。

例如，曲线图410中示出了转向并用于对第二电池118进行充电的充电电流。该转向的充电电流还具有相应于曲线图400的中间值的中间值，该中间值用一系列圆点表示并标注为I_INTC。根据本发明的配置，转向的充电电流的I_INTC可以是曲线图400的I_MAX和I_INTC的相应曲线图400的I_INT之间的差值。当用于对第一电池116进行充电的充电电流最终达到其最小值(I_MIN)并且处理器130关闭电流控制元件134时，所有的充电电流立刻转向对第二电池118进行充电。转向的充电电流立刻达到最大值，或I_MAX。回到图3B，方法300在步骤324结束。

上述描述了关于锂离子电池的例子，但是本领域的普通技术人员应当理解本发明可以应用于任何其它适当的电池。例如，参考图5，所示的各个图表中曲线图500示出了第一镍电池的充电电流曲线，而曲线图510示出了第二镍电池的充电电流曲线。和锂离子例子相同，参考图2和5，第一(镍)电池116在第一电池116的参数达到预定阈值之前能够通过最大充电电流进行充电。这里，预定阈值可以是预定的温度速率，例如第一电池116温度增加的最大速率，这能够通过EPROM输入来获得。

当这个事件发生时，处理器130能够减少流向第一电池116的充电电流量。在一种配置中，这个减少可以几乎立即是相对低的中间值，即I_INT(预定阈值还可以是，当充电电流降低到其最大值I_MAX以下时，并且，例如，当用于对第一电池116进行充电的充电电流的大小改变时，例如当它降低到预定阈值之下时，会认为产生电流转向)。这种具有低中间值的充电电流可以用于保持第一电池116上的电荷并且能够持续任何适当的时间周期。

相应地，处理器120能够感测到用于对第一电池116进行充电的充电电流的减少并且能够操作电流控制元件122来相应地增加转向第二电池118的充电电流量。类似于锂离子的例子，转向的充电电流能够具有相应的中间值I_INTC，该中间值可以是曲线图500的I_MAX和I_INT之间的差值。最后，处理器130通过关闭电流控制元件134阻止电流流向第一电池116，并且用于对第一电池116进行充电的充电电流会减少到I_MIN，I_MIN可以具有零值。一旦不再有电流流向第一电池116，处理器120能够使所有的充电电流转向第二电池118使得转向的充电电流具有I_MAX值。

尽管本发明的一个具体实施例已经描述了双插槽充电器中的锂离子或镍电池，其中一个电池连接于便携式电子设备进行充电并且两个处理器协力操作用于执行这种功能，重要指出的是本发明并不限于此。使用本发明的方法，能够使用任何适当的充电器和任何适当数量的处理器对可用于对任何适当类型的设备提供电源的任何适当类型和数量的电池进行充电。

此外，尽管本发明的优选实施例已经阐明并描述了，应当清楚本发明并不限于此。本领域的技术人员应当认识到不脱离所附权利要求所定义的本发明的精神和范围进行的各种修改，变化，改变，替代以及等效物。

Claims (14)

1.一种用于充电一组电池的方法，包括以下步骤：

通过电源的充电电流对第一电池进行充电；

在所述充电步骤期间监控第一电池的参数；和

用于对第一电池充电的至少部分充电电流选择性地转向对第二电池进行充电，其中在第一电池的参数达到预定阈值之后，同时对第一和第二电池进行充电。

2.如权利要求1的所述方法，其中该参数是电池电压和电池温度速率中的至少一个。

3.如权利要求1的所述方法，其中该预定阈值是预定的电池电压和预定的电池温度速率中的至少一个。

4.如权利要求1的所述方法，其中用于充电第一电池的充电电流具有最大值，直到第一电池的参数达到预定阈值。

5.如权利要求4的所述方法，进一步包括在第一电池的参数达到预定阈值之后减少用于充电第一电池的充电电流的步骤，其中用于充电第一电池的充电电流从最大值减少到最小值。

6.如权利要求5的所述方法，其中在用于充电第一电池的充电电流减少到最小值时，用于充电第一电池的充电电流减少到至少一个中间值。

7.如权利要求6的所述方法，其中转向对第二电池充电的充电电流部分具有先前用于充电第一电池的充电电流的最大值和用于充电第一电池的充电电流的中间值之间的差值。

8.如权利要求7的所述方法，进一步包括增加转向对第二电池充电的充电电流部分的步骤，其中当用于充电第一电池的充电电流达到最小值时，转向的充电电流部分达到最大值。

9.一种对一组电池进行充电的系统，包括：

通过电源的充电电流对第一电池进行充电的至少一个插座；和

处理单元，其中该处理单元被编程用于：

当通过充电电流对第一电池进行充电时，监控第一电池的参数；和

当该处理单元检测到第一电池的参数达到预定阈值时，用于对第一电池充电的至少部分充电电流选择性地转向对第二电池进行充电，其中在该检测之后，同时对第一和第二电池进行充电。

10.如权利要求9的所述系统，其中用于充电第一电池的充电电流具有最大值，直到该处理单元检测到第一电池的参数已经达到预定阈值。

11.如权利要求10的所述系统，其中该处理单元进一步被编程用于在该处理单元检测到第一电池的电池电压和电池温度中的至少一个达到预定阈值之后减少用于充电第一电池的充电电流，其中该处理单元使用于充电第一电池的充电电流从最大值减少到最小值。

12.如权利要求11的所述系统，其中该处理单元进一步被编程用于在用于充电第一电池的充电电流减少到最小值时，使用于充电第一电池的充电电流减少到至少一个中间值。

13.如权利要求12的所述系统，其中由处理单元驱使转向对第二电池充电的充电电流部分具有先前用于充电第一电池的充电电流的最大值和用于充电第一电池的充电电流的中间值之间的差值。

14.如权利要求13的所述系统，其中该处理单元进一步被编程用于增加转向对第二电池充电的充电电流部分，其中当用于充电第一电池的充电电流达到最小值时，转向的充电电流部分达到最大值。

Images