DE10354874B4 - Battery charger - Google Patents

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DE10354874B4 DE10354874.2A DE10354874A DE10354874B4 DE 10354874 B4 DE10354874 B4 DE 10354874B4 DE 10354874 A DE10354874 A DE 10354874A DE 10354874 B4 DE10354874 B4 DE 10354874B4
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Abstract

Batterieladevorrichtung (30), die betrieben werden kann, um eine erste Batterie (20) und eine zweite Batterie (20) aufzuladen, wobei die Batterieladevorrichtung umfasst:eine Steuerung (100); undeine Ladeschaltung (95), die betrieben werden kann, um die erste und die zweite Batterie aufzuladen,wobei die erste Batterie (20) eine erste Vielzahl von Batteriezellen (60) aufweist, wobei jede Zelle in der ersten Vielzahl eine lithiumbasierte Chemie hat und wobei die erste Batterie eine erste Nennspannung in einem Nennspannungsbereich hat, undwobei die zweite Batterie eine zweite Vielzahl von Batteriezellen aufweist, wobei jede Zelle in der zweiten Vielzahl eine lithiumbasierte Chemie hat, undwobei die zweite Batterie eine zweite Nennspannung hat, wobei die zweite Nennspannung sich von der ersten Nennspannung unterscheidet und außerhalb des Nennspannungsbereichs liegt,wobei die Gesamtzahl der Zellen in der ersten Vielzahl sich von der Gesamtzahl der Zellen in der zweiten Vielzahl unterscheidet,wobei die Steuerung betrieben werden kann, um von der ersten Batterie, welche an die Batterieladevorrichtung gekoppelt ist, Informationen bezüglich eines individuellen Ladezustands mindestens einer der ersten Vielzahl von Batteriezellen zu empfangen,wobei die Steuerung betrieben werden kann, umdie Batterieladevorrichtung so zu steuern, dass sie der mit der Batterieladevorrichtung gekoppelten ersten Batterie einen Ladestrom zuführt, der zumindest teilweise auf dem individuellen Ladezustand der mindestens einen der ersten Vielzahl von Batteriezellen basiert, undden Ladestrom durch Steuern der Batterieladevorrichtung so zu steuern, dass der Ladestrom in einer Vielzahl von Pulsen geliefert wird,wobei die Vielzahl von Pulsen jeweils eine erste Zeitperiode aufweist, während der der Ladestrom der mit der Batterieladevorrichtung gekoppelten Batterie mit einer vordefinierten Amplitude zugeführt wird, und eine zweite Zeitperiode aufweist, während der die Zufuhr von Ladestrom unterbrochen wird, undden Ladestrom durch Modifizieren der ersten Zeitspanne und durch Steuern der zweiten Zeitspanne auf eine konstante Größe zu steuern.A battery charger (30) operable to charge a first battery (20) and a second battery (20), the battery charger comprising:a controller (100); and a charging circuit (95) operable to charge the first and second batteries, the first battery (20) comprising a first plurality of battery cells (60), each cell in the first plurality having a lithium-based chemistry, and wherein the first battery has a first rated voltage in a rated voltage range, and wherein the second battery has a second plurality of battery cells, each cell in the second plurality having a lithium-based chemistry, and wherein the second battery has a second rated voltage, the second rated voltage being different from the first nominal voltage and is outside the nominal voltage range, the total number of cells in the first plurality being different from the total number of cells in the second plurality, the controller being operable to operate from the first battery coupled to the battery charger, Receive information regarding an individual state of charge of at least one of the first plurality of battery cells, the controller being operable to control the battery charging device to supply the first battery coupled to the battery charging device with a charging current that is at least partially based on the individual state of charge of the at least one of the first plurality of battery cells, and to control the charging current by controlling the battery charging device so that the charging current is delivered in a plurality of pulses, the plurality of pulses each having a first time period during which the charging current of the battery coupled to the battery charging device is supplied at a predefined amplitude, and has a second time period during which the supply of charging current is interrupted, and to control the charging current by modifying the first period of time and by controlling the second period of time to a constant size.

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren und ein System für das Laden einer Batterie und insbesondere auf ein Verfahren und ein System für das Laden der Batterie eines Elektrowerkzeugs.The present invention relates generally to a method and system for charging a battery, and more particularly to a method and system for charging the battery of a power tool.

Schnurlose Elektrowerkzeuge werden typischerweise durch tragbare Batteriesätze mit Leistung versorgt. Diese Batteriesätze unterscheiden sich in der Art der Batterien und der Nennspannung und sie können verwendet werden, um viele Werkzeuge und elektrische Vorrichtungen mit Leistung zu versorgen. Typischerweise besteht die Batterie eines Elektrowerkzeugs entweder aus Nickel-Cadmium („NiCd“) oder Nickel-Metall-Hydrid („NiMH“). Die Nennspannung des Batteriesatzes reicht gewöhnlicherweise von ungefähr 2,4 V bis ungefähr 24 V.Cordless power tools are typically powered by portable battery packs. These battery packs vary in battery type and voltage rating and can be used to power many tools and electrical devices. Typically, a power tool battery is made of either nickel-cadmium (“NiCd”) or nickel-metal hydride (“NiMH”). The nominal voltage of the battery pack usually ranges from about 2.4V to about 24V.

Die US 6,362,596 B1 offenbart ein Verfahren zum Aufladen eines wiederaufladbaren Batteriepacks, bei dem die Batteriekapazität bestimmt wird und entsprechend basierend auf der Batteriekapazität die Ladeleistung festgelegt wird. Weiterhin offenbart diese Druckschrift, dass ein Batterieladegerät eine Ladevorrichtung für unterschiedliche Batterietypen besitzt und basierend auf einem Batterieidentifikationssignal zwischen den beiden Batterietypen unterscheiden kann. Die Batteriepackungen gemäß dieser Druckschrift werden für Elektroleistungswerkzeuge oder Küchen- und Hausgeräte verwendet. Die wiederaufladbaren Batterien basieren auf Lithium, Nickel, Cadmium und Blei und über den Eingangsanschluss IDIN kann die Steuerung den Typ und die Kapazität der zu ladenden Batterie bestimmen.The US 6,362,596 B1 discloses a method for charging a rechargeable battery pack, in which the battery capacity is determined and the charging power is set accordingly based on the battery capacity. Furthermore, this publication discloses that a battery charger has a charging device for different battery types and can distinguish between the two battery types based on a battery identification signal. The battery packs according to this publication are used for power tools or kitchen and household appliances. The rechargeable batteries are based on lithium, nickel, cadmium and lead and via the IDIN input connection the controller can determine the type and capacity of the battery to be charged.

Die US 6,124,698 A bezieht sich auf ein Batterieladegerät, das in der Lage ist, entweder eine Batteriepackung mit einer Nickelmetallhydridbatterie oder eine Batteriepackung mit einer Nickelcadmiumbatterie aufzuladen, wie sie beispielsweise für Bohrmaschinen verwendet werden. Die Batterieladevorrichtung kann detektieren, ob ein angeschlossenes Batteriepack ein Nickelmetallhydrid oder Nickelcadmiumbatteriepack ist, indem eine unterschiedliche Position von zwei Eingangsanschlüssen ausgewertet wird. Basierend auf dieser unterschiedlichen Position der Anschlüsse wird auf den Batterietyp geschlossen.The US 6,124,698 A refers to a battery charger capable of charging either a battery pack containing a nickel metal hydride battery or a battery pack containing a nickel cadmium battery, such as those used for power drills. The battery charger can detect whether a connected battery pack is a nickel metal hydride or nickel cadmium battery pack by evaluating a different position of two input terminals. Based on this different position of the connections, the battery type is determined.

Die US 5,656,917 A bezieht sich auf ein Batterieidentifikationssystem und ein Ladegerät zum Aufladen der jeweiligen Batterie. Diese Batterieidentifikation wird im Zusammenhang mit einem Ladesystem für ein mobiles Telefon angesprochen. Darüber hinaus wird die komplette Batterieidentifikation mit Hilfe des hier offenbarten elektronischen Geräts durchgeführt, ohne dass jedoch eine direkte Kommunikation zwischen dem Ladegerät und der Batterie erfolgt.The US 5,656,917 A refers to a battery identification system and a charger for charging the respective battery. This battery identification is addressed in the context of a charging system for a mobile phone. In addition, the complete battery identification is carried out using the electronic device disclosed here, but without direct communication between the charger and the battery.

Die US 6,222,343 B1 offenbart ein Batterieladegerät, das in der Lage ist, verschiedene Batterietypen aufzuladen und darüber hinaus auch mit verschiedenen Wechselspannungsquellen arbeiten kann. Gemäß dieser Druckschrift ist ein Thermistorsensorschaltkreis vorgesehen, um den Batterietyp zu bestimmen und darüber hinaus zu bestimmen, ob es sich um ein Nickelcadmium oder eine Nickelmetallhydridbatterie handelt.The US 6,222,343 B1 discloses a battery charger that is capable of charging various types of batteries and can also work with various AC voltage sources. According to this document, a thermistor sensor circuit is provided to determine the type of battery and also to determine whether it is a nickel cadmium or a nickel metal hydride battery.

Die US 5,963,010 A schließlich bezieht sich auf eine Batteriesteuerung zum Steuern der Aufladung von mindestens zwei Batterien unterschiedlicher Art. Dabei besitzt die Steuerung eine Detektionseinheit zum Erfassen der Batteriesorte und ist somit in der Lage, unterschiedliche Sorten von Batterien zu laden und zu entladen. Wie dies beispielsweise in Spalte 10, Zeilen 44 bis 53 ausgeführt ist, wird das Laden und Entladen entsprechend dem Batteriesortendetektionssignal durchgeführt, wobei die Batterie, die von dieser Vorrichtung erfasst wird, jede Art von Batterie sein kann, die einen Thermistoranschluss besitzt.The US 5,963,010 A finally refers to a battery control for controlling the charging of at least two batteries of different types. The control has a detection unit for detecting the type of battery and is therefore able to charge and discharge different types of batteries. For example, as stated in column 10, lines 44 to 53, charging and discharging are performed according to the battery type detection signal, and the battery detected by this device may be any type of battery having a thermistor terminal.

Aus der DE 195 04 437 A1 ist ein Universalbatterieladegerät bekannt, bei dem zum Aufladen einer Batterie, die eine unterschiedliche Anzahl von in Reihe geschalteten Zellen aufweist, mit einem entsprechenden Ladestrom, zuerst die Anzahl an Zellen der Batterie bestimmt wird. Ein Strompegel wird entsprechend der Anzahl an Zellen unter Berücksichtigung der Kapazität des Ladegerätes festgelegt. In der Batterie fließt ein Ladestrom, dessen Pegel im wesentlichen gleich dem auf diese Weise bestimmten Strompegel ist.From the DE 195 04 437 A1 A universal battery charger is known in which, in order to charge a battery that has a different number of cells connected in series with a corresponding charging current, the number of cells in the battery is first determined. A current level is set according to the number of cells taking into account the capacity of the charger. A charging current flows in the battery, the level of which is essentially equal to the current level determined in this way.

Die US 5,684,387 A offenbart ein Batterieladesystem, welches in der Lage ist eine vollständig geladene Batterie aufrechtzuerhalten, ohne die Batterie zu über- oder unterladen, unabhängig von der chemischen Art, der Anzahl der Zellen, dem Ladezustand oder dem Nennladestrom. Eine Ladetechnik ermöglicht es einem Ladegerät, einen Kapazitätsindikator der Batterie über einen Kapazitätswiderstand oder -speicher, der sich in der Batterie befindet, zu erfassen und Daten, die sich auf die Anzahl der Batteriezellen, die Batteriechemie und den Nennladestrom beziehen, in eine relative Impedanz, eine Abschaltanpassungsspannung und eine Abschaltspannung im stationären Zustand umzusetzen.The US 5,684,387 A discloses a battery charging system capable of maintaining a fully charged battery without overcharging or undercharging the battery, regardless of chemical type, number of cells, state of charge, or rated charging current. A charging technology allows a charger to measure a capacity indicator of the battery via a capacity resistor or memory, located in the battery and converting data relating to the number of battery cells, battery chemistry and rated charging current into a relative impedance, a turn-off adjustment voltage and a steady-state turn-off voltage.

Die US 5,153,496 A offenbart eine Zellenüberwachungs- und Steuerschaltung für eine mehrzellige Batterie umfassend einen mit den Zellen der Batterie gekoppelten Zellenzugriffsschalter für den elektronischen Zugriff auf einzelne Zellen der Batterie und eine mit dem Zellenzugriffsschalter gekoppelte Überwachungs- und Steuerschaltung für die elektronische Kommunikation mit den Zellen. Die Schaltung ist mit der Batterie verbunden, um sie mit Strom zu versorgen, und stellt einen unbedeutenden Stromverbrauch für die Batterie dar. Die Schaltung erfasst den Spannungszustand jeder Zelle und steuert den Ladevorgang jeder Zelle und liefert Signale für das Ende der Entladung und das Ende des Ladevorgangs.The US 5,153,496 A discloses a cell monitoring and control circuit for a multi-cell battery comprising a cell access switch coupled to the cells of the battery for electronic access to individual cells of the battery and a monitoring and control circuit coupled to the cell access switch for electronic communication with the cells. The circuit is connected to the battery to supply power to it and represents insignificant power consumption for the battery. The circuit senses the voltage state of each cell and controls the charging process of each cell and provides signals for the end of discharge and the end of the charging process.

Einige Batterietypen (wie beispielsweise Lithium („Li“), Lithium-Ionen („Li-Ionen“) und andere auf Lithium basierende chemische Zusammensetzungen) erfordern präzise Ladeschemata und Ladeoperationen mit einer gesteuerten Entladung. Ungenügende Ladeschemata und ungesteuerten Entladeschemata können eine übermäßige Wärmeerzeugung, übermäßig überladene Zustände und/oder übermäßig entladene Zustände erzeugen. Diese Zustände und Erzeugungen können den Batterien einen irreversiblen Schaden zufügen und sie können die Batteriekapazität schwer beeinträchtigen.Some battery types (such as lithium (“Li”), lithium-ion (“Li-ion”) and other lithium-based chemistries) require precise charging schemes and controlled discharge charging operations. Insufficient charging schemes and uncontrolled discharging schemes can produce excessive heat generation, excessive overcharged conditions and/or excessively discharged conditions. These conditions and generation can cause irreversible damage to batteries and can severely impact battery capacity.

Die vorliegende Erfindung liefert ein System und ein Verfahren für das Laden einer Batterie. In einigen Konstruktionen und einigen Aspekten liefert die Erfindung eine Batterieladevorrichtung, die verschiedene Batteriesätze mit Batterien unterschiedlichen chemischen Aufbaus vollständig laden können. In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten liefert die Erfindung eine Batterieladevorrichtung, die auf Lithium basierende Batterien, wie beispielsweise Lithium-Cobalt-Batterien, Lithium-Mangan-Batterien und Spinellbatterien, laden kann. In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten liefert die Erfindung eine Batterieladevorrichtung, die auf Lithium basierende Batteriesätze mit unterschiedlichen Nennspannungen oder in unterschiedlichen Nennspannungsbereichen laden kann. In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten liefert die Erfindung eine Batterieladevorrichtung, die verschiedene Lademodule aufweist, die auf der Basis unterschiedlicher Batteriezustände implementiert sind. In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten liefert die Erfindung ein Verfahren und ein System für das Laden einer auf Lithium basierenden Batterie durch das Anlegen von Pulsen konstanten Stroms. Die Zeit zwischen den Pulsen und die Länge der Pulse kann in Abhängigkeit von gewissen Batterieeigenschaften durch die Batterieladevorrichtung erhöht oder erniedrigt werden.The present invention provides a system and method for charging a battery. In some constructions and some aspects, the invention provides a battery charger that can fully charge various battery packs with batteries of different chemical makeup. In some constructions and in some aspects, the invention provides a battery charging device capable of charging lithium-based batteries, such as lithium-cobalt batteries, lithium-manganese batteries, and spinel batteries. In some constructions and in some aspects, the invention provides a battery charger that can charge lithium-based battery packs of different voltage ratings or in different voltage ranges. In some constructions and in some aspects, the invention provides a battery charging device having various charging modules implemented based on different battery conditions. In some constructions and in some aspects, the invention provides a method and system for charging a lithium-based battery by applying constant current pulses. The time between the pulses and the length of the pulses can be increased or decreased by the battery charging device depending on certain battery properties.

Unabhängige Merkmale und unabhängige Vorteile der Erfindung werden Fachleuten beim Betrachten der folgenden detaillierten Beschreibung, der Ansprüche und der Zeichnungen deutlich.Independent features and independent advantages of the invention will become apparent to those skilled in the art upon review of the following detailed description, claims and drawings.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

  • 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Batterie. 1 is a perspective view of a battery.
  • 2 ist eine andere perspektivische Ansicht einer Batterie, wie der Batterie, die in 1 gezeigt ist. 2 is another perspective view of a battery, like the battery shown in 1 is shown.
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht einer Batterie, wie der Batterie, die in 1 gezeigt ist, die elektrisch und physikalisch mit einer Batterieladevorrichtung verbunden ist. 3 is a perspective view of a battery, like the battery shown in 1 is shown, which is electrically and physically connected to a battery charging device.
  • 4 ist eine schematische Ansicht einer Batterie, die elektrisch mit einer Batterieladevorrichtung verbunden ist, wie der Batterie und der Batterieladevorrichtung, die in 3 gezeigt sind. 4 is a schematic view of a battery electrically connected to a battery charger, such as the battery and battery charger described in 3 are shown.
  • 5a und 5b sind Flussdiagramme, die den Betrieb einer Batterieladevorrichtung zeigen, die Aspekte der Erfindung verkörpert, wie der Batterieladevorrichtung, die in 3 gezeigt ist. 5a and 5b are flowcharts showing the operation of a battery charger embodying aspects of the invention, such as the battery charger described in 3 is shown.
  • 6 ist ein Flussdiagramm, das ein erstes Modul zeigt, das auf einer Batterieladevorrichtung implementiert werden kann, die Aspekte der Erfindung verkörpert, wie der Batterieladevorrichtung, die in 3 gezeigt ist. 6 is a flowchart showing a first module that may be implemented on a battery charger embodying aspects of the invention, such as the battery charger described in 3 is shown.
  • 7 ist ein Flussdiagramm, das ein zweites Modul zeigt, das auf einer Batterieladevorrichtung, die Aspekte der vorliegenden Erfindung verkörpert, wie der Batterieladevorrichtung, die in 3 gezeigt ist, implementiert werden kann. 7 is a flowchart showing a second module mounted on a battery charger embodying aspects of the present invention, such as the battery charger described in 3 shown can be implemented.
  • 8 ist ein Flussdiagramm, das ein drittes Modul zeigt, das auf einer Batterieladevorrichtung, die Aspekte der vorliegenden Erfindung verkörpert, wie der Batterieladevorrichtung, die in 3 gezeigt ist, implementiert werden kann. 8th is a flowchart showing a third module mounted on a battery charger embodying aspects of the present invention, such as the battery charger described in 3 shown can be implemented.
  • 9 ist ein Flussdiagramm, das ein viertes Modul zeigt, das auf einer Batterieladevorrichtung, die Aspekte der vorliegenden Erfindung verkörpert, wie der Batterieladevorrichtung, die in 3 gezeigt ist, implementiert werden kann. 9 is a flowchart showing a fourth module mounted on a battery charger embodying aspects of the present invention, such as the battery charger described in 3 shown can be implemented.
  • 10 ist ein Flussdiagramm, das ein fünftes Modul zeigt, das auf einer Batterieladevorrichtung, die Aspekte der vorliegenden Erfindung verkörpert, wie der Batterieladevorrichtung, die in 3 gezeigt ist, implementiert werden kann. 10 is a flowchart showing a fifth module mounted on a battery charger embodying aspects of the present invention, such as the battery charger described in 3 shown can be implemented.
  • 11 ist ein Flussdiagramm, das ein sechstes Modul zeigt, das auf einer Batterieladevorrichtung, die Aspekte der vorliegenden Erfindung verkörpert, wie der Batterieladevorrichtung, die in 3 gezeigt ist, implementiert werden kann. 11 is a flowchart showing a sixth module mounted on a battery charger embodying aspects of the present invention, such as the battery charger described in 3 shown can be implemented.
  • 12 ist ein Flussdiagramm, das einen Ladealgorithmus zeigt, der auf einer Batterieladevorrichtung, die Aspekte der Erfindung verkörpert, wie der Batterieladevorrichtung, die in 3 gezeigt ist, verkörpert werden kann. 12 is a flowchart showing a charging algorithm applied to a battery charging device embodying aspects of the invention, such as the battery charging device described in 3 shown can be embodied.
  • 13 ist ein schematisches Diagramm einer Batterie, die elektrisch mit einer Batterieladevorrichtung verbunden ist. 13 is a schematic diagram of a battery electrically connected to a battery charger.
  • 14A und 14B sind Ansichten anderer Konstruktionen einer Batterie. 14A and 14B are views of other constructions of a battery.
  • 15A und 15B sind perspektivische Ansichten einer Batterie, wie einer der Batterien, die in den 1, 2 und 14A und 14B gezeigt sind, die elektrisch und physikalisch mit einem Elektrowerkzeug verbunden ist. 15A and 15B are perspective views of a battery, like one of the batteries found in the 1 , 2 and 14A and 14B are shown, which is electrically and physically connected to a power tool.
  • 16 ist eine schematische Ansicht des Ladestroms für eine Batterie. 16 is a schematic view of the charging current for a battery.
  • 17 ist ein anderes schematisches Diagramm einer Batterie. 17 is another schematic diagram of a battery.

Bevor irgend welche Ausführungsformen der Erfindung im Detail erklärt werden, sollte verstanden werden, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Details der Konstruktion und die Anordnung der Komponenten, die in der folgenden Beschreibung angeführt oder in den folgenden Zeichnungen gezeigt sind, beschränkt ist. Die Erfindung kann andere Ausführungsformen annehmen und sie kann auf verschiedene Weise in die Praxis umgesetzt oder ausgeführt werden. Es sollte auch verständlich sein, dass die Ausdrucksweise und Terminologie, die hier verwendet wird, nur zur Beschreibung und nicht als Begrenzung dienen soll. Die Verwendung von „einschließen“, „umfassen“ oder „haben“ und Variationen davon sollen die Gegenstände, die nachfolgend aufgelistet sind, und Äquivalente davon als auch zusätzliche Gegenstände umfassen.Before any embodiments of the invention are explained in detail, it should be understood that the invention is not limited in its application to the details of construction and arrangement of components set forth in the following description or shown in the following drawings. The invention is capable of other embodiments and of being practiced or of being carried out in various ways. It should also be understood that the language and terminology used herein is intended to be descriptive and not limiting. The use of "include", "comprise" or "have" and variations thereof are intended to include the items listed below and equivalents thereof as well as additional items.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENDETAILED DESCRIPTION OF DRAWINGS

Ein Batteriesatz oder eine Batterie 20 ist in den 1 und 2 dargestellt. Die Batterie 20 ist konfiguriert, um Leistung an eine oder mehrere elektrische Vorrichtungen, wie beispielsweise ein Elektrowerkzeug 25 (das in den 15A und 15B gezeigt ist) und/oder eine Batterieladevorrichtung 30 (die in den 3 und 4 gezeigt ist) zu liefern oder von dort zu empfangen. In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten kann die Batterie 20 eine chemischen Aufbau aufweisen, wie beispielsweise Blei-Säure, Nickel-Cadmium („NiCd“), Nickel-Metall-Hydrid („NiMH“), Lithium („Li“), Lithium-Ionen („L-Ionen“) und andere auf Lithium basierende chemische Zusammensetzungen oder andere wiederaufladbare Batterien mit einer anderen chemischen Zusammensetzung. In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten kann die Batterie 20 einen hohen Entladestrom an elektrische Geräte, wie beispielsweise ein Elektrowerkzeug, liefern, wobei sie Entladeraten mit hohem Strom aufweist. In den dargestellten Konstruktionen weist die Batterie 20 eine chemische Zusammensetzung aus Li, Li-Ionen oder eine andere auf Lithium basierende chemische Zusammensetzung auf und liefert einen mittleren Entladestrom, der gleich oder größer als ungefähr 20 A ist. Beispielsweise kann in der dargestellten Konstruktion die Batterie 20 eine chemische Zusammensetzung aus Lithium-Cobalt („Li-Co“), Lithium-Mangan („Li-Mn“) Spinel oder Li-Mn-Nickel aufweisen.A battery pack or battery 20 is in the 1 and 2 shown. The battery 20 is configured to provide power to one or more electrical devices, such as a power tool 25 (shown in FIGS 15A and 15B is shown) and/or a battery charger 30 (which is shown in FIGS 3 and 4 shown) to deliver or receive from there. In some constructions and in some aspects, the battery 20 may have a chemical makeup such as lead-acid, nickel-cadmium (“NiCd”), nickel-metal hydride (“NiMH”), lithium (“Li”), lithium -ions (“L-ions”) and other lithium-based chemical compositions or other rechargeable batteries with a different chemical composition. In some constructions and in some aspects, the battery 20 can deliver a high discharge current to electrical devices, such as a power tool, having high current discharge rates. In the illustrated constructions, the battery 20 has a chemical composition of Li, Li-ion, or other lithium-based chemical composition and provides an average discharge current that is equal to or greater than about 20 A. For example, in the illustrated construction, the battery 20 may have a chemical composition of lithium-cobalt (“Li-Co”), lithium-manganese (“Li-Mn”) spinel, or Li-Mn-nickel.

In einigen Konstruktionen und einigen Aspekten kann die Batterie 20 auch irgend eine Nennspannung, wie beispielsweise eine Nennspannung, die von ungefähr 9,6 V bis ungefähr 50 V reicht, aufweisen. In einer Konstruktion (siehe 1 bis 3) weist die Batterie 20 beispielsweise eine Nennspannung von ungefähr 21 V auf. In einer anderen Konstruktion (siehe 14) weist die Batterie 20A eine Nennspannung von ungefähr 28 Volt auf. Es sollte verständlich sein, dass in anderen Konstruktionen die Batterie 20 eine andere Nennspannung in einem anderen Nennspannungsbereich aufweisen kann.In some constructions and some aspects, the battery 20 may also have any voltage rating, such as a voltage rating ranging from about 9.6 V to about 50 V. In a construction (see 1 until 3 ), for example, the battery 20 has a nominal voltage of approximately 21 V. In another construction (see 14 ), the battery 20A has a nominal voltage of approximately 28 volts. It should be understood that in other designs, the battery 20 may have a different voltage rating in a different voltage rating range.

Die Batterie 20 umfasst ein Gehäuse 35, das Anschlussträger 40 liefert. Die Batterie 20 umfasst weiter ein oder mehrere Batterieanschlüsse, die von den Anschlussträgern 40 getragen werden, und die mit einem elektrischen Gerät, wie einem Elektrowerkzeug 25 und/oder einer Batterieladevorrichtung 30 verbindbar sind. In einigen Konstruktionen, wie beispielsweise der Konstruktion, die in 4 dargestellt ist, umfasst die Batterie 20 einen positiven Batterieanschluss 45, einen negativen Batterieanschluss 50 und einen Messbatterieanschluss 55. In einigen Konstruktionen umfasst die Batterie 20 mehr oder weniger Anschlüsse als in der oben gezeigten Konstruktion.The battery 20 includes a housing 35 that provides connection carriers 40. The battery 20 further includes one or more battery terminals which are carried by the terminal carriers 40 and which are connectable to an electrical device, such as a power tool 25 and/or a battery charging device 30. In some constructions, such as the construction in 4 As shown, the battery 20 includes a positive battery terminal 45, a negative battery terminal 50, and a measurement battery terminal 55. In some constructions, the battery 20 includes more or fewer terminals than in the construction shown above.

Die Batterie 20 umfasst eine oder mehrere Batteriezellen 60, wobei jede einen chemischen Aufbau und eine Nennspannung aufweist. In einigen Konstruktionen weist die Batterie 20 einen chemischen Batterieaufbau aus Li-Ionen, eine Nennspannung von ungefähr 18 V oder 21 V und fünf Batteriezellen auf. In einigen Konstruktionen weist jede Batteriezelle 60 einen chemischen Aufbau aus Li-Ionen auf, und jede Batteriezelle 60 weist im wesentlichen dieselben Nennspannung, wie beispielsweise ungefähr 3,6 V oder ungefähr 4,2 V auf.The battery 20 includes one or more battery cells 60, each having a chemical structure and a rated voltage. In some constructions, the battery 20 includes a Li-ion chemical battery structure, a voltage rating of approximately 18V or 21V, and five battery cells. In some constructions, each battery cell 60 has a Li-ion chemical makeup, and each battery cell 60 has substantially the same voltage rating, such as about 3.6 V or about 4.2 V.

In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten umfasst die Batterie 20 eine Identifikationsschaltung oder eine Komponente, die elektrisch mit einem oder mehreren Batterieanschlüssen verbunden ist. In einigen Konstruktionen würde ein elektrisches Gerät, wie beispielsweise eine Batterieladevorrichtung 30 (die in den 3 und 4 gezeigt ist) die Identifikationsschaltung oder Komponente „lesen“ oder eine Eingabe empfangen auf der Basis der Identifikationsschaltung oder der Komponente, um eine oder mehrere Batterieeigenschaften zu bestimmen. In einigen Konstruktionen würden die Batterieeigenschaften beispielsweise die Nennspannung der Batterie 20, die Temperatur der Batterie 20 und/oder den chemischen Aufbau der Batterie 20 einschließen.In some constructions and in some aspects, the battery 20 includes an identification circuit or component electrically connected to one or more battery terminals. In some constructions, an electrical device such as a battery charger 30 (shown in Figs 3 and 4 shown) “read” the identification circuit or component or receive input based on the identification circuit or component to determine one or more battery characteristics. In some designs, the battery characteristics would include, for example, the voltage rating of the battery 20, the temperature of the battery 20, and/or the chemical makeup of the battery 20.

In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten umfasst die Batterie 20 eine Steuervorrichtung, eine Mikrosteuerung, einen Mikroprozessor oder eine Steuerung, die elektrisch mit einem oder mehreren Batterieanschlüssen verbunden ist. Die Steuerung kommuniziert mit den elektrischen Geräten, wie beispielsweise der Batterieladevorrichtung 30 und liefert Information an die Geräte im Hinblick auf eine oder mehrere Batterieeigenschaften oder Zustände, wie beispielsweise die Nennspannung der Batterie 20, die einzelnen Zellenspannungen, die Temperatur der Batterie 20 und/oder den chemischen Aufbau der Batterie 20. In einigen Konstruktionen, wie beispielsweise der Konstruktion, die in 4 dargestellt ist, umfasst die Batterie 20 eine Identifikationsschaltung 62, die einen Mikroprozessor oder eine Steuerung 64 aufweist.In some constructions and in some aspects, the battery 20 includes a controller, microcontroller, microprocessor, or controller electrically connected to one or more battery terminals. The controller communicates with the electrical devices, such as the battery charger 30, and provides information to the devices regarding one or more battery characteristics or conditions, such as the nominal voltage of the battery 20, the individual cell voltages, the temperature of the battery 20, and/or the chemical structure of the battery 20. In some structures, such as the structure in 4 As shown, the battery 20 includes an identification circuit 62 having a microprocessor or controller 64.

In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten umfasst die Batterie 20 eine Temperaturmessvorrichtung oder einen Thermistor. Der Thermistor ist innerhalb der Batterie 20 konfiguriert und positioniert, um eine Temperatur einer oder mehrerer Batteriezellen oder eine Temperatur der Batterie 20 als Ganzes zu messen. In einigen Konstruktionen, wie beispielsweise der Konstruktion, die in 4 gezeigt ist, umfasst die Batterie 20 einen Thermistor 66. In der dargestellten Konstruktion ist der Thermistor 66 in der Identifikationsschaltung 62 eingeschlossen.In some constructions and in some aspects, the battery 20 includes a temperature measuring device or a thermistor. The thermistor is configured and positioned within the battery 20 to measure a temperature of one or more battery cells or a temperature of the battery 20 as a whole. In some constructions, such as the construction in 4 As shown, battery 20 includes a thermistor 66. In the illustrated construction, thermistor 66 is included in identification circuit 62.

Wie in den 3 und 4 gezeigt ist, ist die Batterie 20 auch konfiguriert, um eine Verbindung mit einem elektrischen Gerät, wie einer Batterieladevorrichtung 30, herzustellen. In einigen Konstruktionen umfasst die Batterieladevorrichtung 30 ein Gehäuse 70. Das Gehäuse 70 liefert einen Verbindungsteil 75, mit dem die Batterie 20 verbunden ist. Der Verbindungsteil 75 umfasst ein oder mehrere elektrische Geräteanschlüsse, um die Batterie 20 elektrisch mit der Batterieladevorrichtung 30 zu verbinden. Die Anschlüsse, die in der Batterieladevorrichtung 30 eingeschlossen sind, sind konfiguriert, um mit den Anschlüssen, die in der Batterie 20 eingeschlossen sind, zusammen zu passen, und um Leistung und Information von der Batterie 20 zu übertragen und zu empfangen.Like in the 3 and 4 As shown, the battery 20 is also configured to connect to an electrical device, such as a battery charger 30. In some constructions, the battery charger 30 includes a housing 70. The housing 70 provides a connector portion 75 to which the battery 20 is connected. The connecting part 75 includes one or more electrical device terminals to electrically connect the battery 20 to the battery charging device 30. The terminals included in the battery charger 30 are configured to mate with the terminals included in the battery 20 and to transmit and receive power and information from the battery 20.

In einigen Konstruktionen, wie beispielsweise der Konstruktion, die in 4 gezeigt ist, umfasst die Batterieladevorrichtung 30 einen positiven Anschluss 80, einen negativen Anschluss 85 und einen Messanschluss 90. In einigen Konstruktionen ist der positive Anschluss 80 der Batterieladevorrichtung 30 konfiguriert, um mit dem positiven Batterieanschluss 45 zusammen zu passen. In einigen Konstruktionen ist der negative Anschluss 85 und der Messanschluss 90 der Batterieladevorrichtung 30 konfiguriert, um mit dem negativen Batterieanschluss 50 und dem Batteriemessanschluss 55 zusammen zu passen.In some constructions, such as the construction in 4 As shown, the battery charger 30 includes a positive terminal 80, a negative terminal 85, and a measurement terminal 90. In some constructions, the positive terminal 80 of the battery charger 30 is configured to mate with the positive battery terminal 45. In some constructions, the negative terminal 85 and the measuring terminal 90 of the battery charger 30 are configured to mate with the negative battery terminal 50 and the battery measuring terminal 55.

In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten umfasst die Batterieladevorrichtung 30 auch eine Ladeschaltung 95. In einigen Konstruktionen umfasst die Ladeschaltung 95 eine Steuervorrichtung, eine Mikrosteuerung, einen Mikroprozessor oder eine Steuerung 100. Die Steuerung 100 steuert den Transfer der Leistung zwischen der Batterie 20 und der Batterieladevorrichtung 30. In einigen Konstruktionen steuert die Steuerung 100 den Transfer von Information zwischen der Batterie 20 und der Batterieladevorrichtung 30. In einigen Konstruktionen identifiziert die Steuerung 100 und/oder bestimmt eine oder mehrere Eigenschaften oder Zustände der Batterie 20 auf der Basis von Signalen, die von der Batterie 20 empfangen werden. Die Steuerung 100 kann auch den Betrieb der Ladevorrichtung 30 auf der Basis der Identifikationseigenschaften der Batterie 20 steuern.In some constructions and in some aspects, the battery charger 30 also includes a charging circuit 95. In some constructions, the charging circuit 95 includes a controller, microcontroller, microprocessor, or controller 100. The controller 100 controls the transfer of power between the battery 20 and the Battery charger 30. In some designs, the controls Controller 100 transfers information between the battery 20 and the battery charger 30. In some constructions, the controller 100 identifies and/or determines one or more characteristics or states of the battery 20 based on signals received from the battery 20. The controller 100 may also control the operation of the charging device 30 based on the identification characteristics of the battery 20.

In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten umfasst die Steuerung 100 verschiedene Zeitmesser, Sicherungszeitmesser und Zähler und/oder kann verschiedene Zeitmess- und Zählfunktionen durchführen. Die Zeitmesser, Sicherungszeitmesser und Zähler werden durch die Steuerung 100 während verschiedener Ladeschritte und/oder Module verwendet und gesteuert. Die Zeitmesser, Sicherungszeitmesser und Steuerungen werden unten diskutiert.In some constructions and in some aspects, the controller 100 includes various timers, backup timers, and counters and/or may perform various timing and counting functions. The timers, backup timers, and counters are used and controlled by the controller 100 during various loading steps and/or modules. The timers, backup timers and controls are discussed below.

In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten umfasst die Batterieladevorrichtung 30 eine Anzeige oder einen Indikator 110. Der Indikator 110 informiert einen Nutzer über den Status der Batterieladevorrichtung 30. In einigen Konstruktionen kann der Indikator 110 den Nutzer über verschiedene Stufen der Ladung, Ladebetriebsarten oder Lademodule informieren, wie sie während des Betriebs begonnen und/oder beendet werden. In einigen Konstruktionen umfasst der Indikator 110 eine erste Leuchtdiode 115 („LED“) und eine zweite LED 120. In der dargestellten Konstruktion sind die ersten und zweiten LEDs 115 und 120 verschieden gefärbte LEDs. Beispielsweise ist die erste LED 115 eine rote LED, und die zweite LED 120 ist eine grüne LED. In einigen Konstruktionen aktiviert die Steuervorrichtung 100 den Indikator 110. In einigen Konstruktionen ist der Indikator 110 auf dem Gehäuse 70 oder im Gehäuse 70 angeordnet, so dass der Indikator 110 für den Nutzer sichtbar ist. Die Anzeige könnte auch einen Indikator einschließen, die den prozentualen Ladezustand, die verbleibende Zeit etc. zeigt. In einigen Konstruktionen kann die Anzeige oder der Indikator 110 die Ladeanzeige, die auf der Batterie 20 vorgesehen ist, einschließen.In some constructions and in some aspects, the battery charger 30 includes a display or indicator 110. The indicator 110 informs a user of the status of the battery charger 30. In some constructions, the indicator 110 may inform the user of various stages of charging, charging modes, or charging modules how they are started and/or ended during operation. In some constructions, the indicator 110 includes a first light-emitting diode 115 (“LED”) and a second LED 120. In the illustrated construction, the first and second LEDs 115 and 120 are differently colored LEDs. For example, the first LED 115 is a red LED and the second LED 120 is a green LED. In some constructions, the controller 100 activates the indicator 110. In some constructions, the indicator 110 is disposed on the housing 70 or in the housing 70 so that the indicator 110 is visible to the user. The display could also include an indicator showing the percentage of charge, remaining time, etc. In some constructions, the display or indicator 110 may include the charge indicator provided on the battery 20.

Die Batterieladevorrichtung 30 ist angepasst, um eine Eingabe von Energie von einer Leistungsquelle 130 zu empfangen. In einigen Konstruktionen besteht die Leistungsquelle 130 aus einem Signal einer Wechselspannung von ungefähr 120 Volt mit 60 Hz. In anderen Konstruktionen ist die Leistungsquelle 130 beispielsweise eine Konstantstromquelle.The battery charger 30 is adapted to receive an input of energy from a power source 130. In some constructions, the power source 130 is an alternating voltage signal of approximately 120 volts at 60 Hz. In other constructions, the power source 130 is, for example, a constant current source.

In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten kann die Batterieladevorrichtung 30 verschiedene wiederaufladbare Batterien, die verschiedene chemische Batterieaufbauten und verschiedene Nennspannungen haben, aufladen, wie das unten beschrieben ist. Beispielsweise kann die Batterieladevorrichtung 30 in einer beispielhaften Implementierung eine erste Batterie laden, die einen chemischen Batterieaufbau aus NiCd aufweist und eine Nennspannung von ungefähr 14,4 Volt hat, eine zweite Batterie, die einen chemischen Batterieaufbau von Li-Ionen und eine Nennspannung von ungefähr 18 Volt aufweist, und eine dritte Batterie, die einen chemischen Batterieaufbau von Li-Ionen und eine Nennspannung von ungefähr 28 Volt besitzt. In einer anderen beispielhaften Implementierung kann die Batterieladevorrichtung 30 eine erste Li-Ionen-Batterie, die eine Nennspannung von ungefähr 21 V aufweist, und eine zweite Li-Ionen-Batterie, die eine Nennspannung von ungefähr 28 V aufweist, laden. In dieser beispielhaften Implementierung kann die Batterieladevorrichtung 30 die Nennspannungen jeder Batterie 20 identifizieren und entweder gewisse Schwellwerte entsprechend skalieren, wie das unten diskutiert wird, oder die Spannungsablesungen oder Messungen (die während des Ladens gewonnen werden) gemäß der Nennspannung der Batterie modifizieren.In some constructions and in some aspects, the battery charger 30 may charge various rechargeable batteries having different battery chemistries and different voltage ratings, as described below. For example, in an exemplary implementation, the battery charger 30 may charge a first battery having a NiCd chemical battery structure and a voltage rating of approximately 14.4 volts, a second battery having a Li-ion battery chemical structure and a voltage rating of approximately 18 volts, and a third battery having a Li-ion chemical battery structure and a voltage rating of approximately 28 volts. In another example implementation, the battery charger 30 may charge a first Li-ion battery having a nominal voltage of approximately 21 V and a second Li-ion battery having a nominal voltage of approximately 28 V. In this exemplary implementation, the battery charger 30 may identify the nominal voltages of each battery 20 and either scale certain thresholds accordingly, as discussed below, or modify the voltage readings or measurements (obtained during charging) according to the battery's nominal voltage.

In einigen Konstruktionen kann die Batterieladevorrichtung 30 die Nennspannung einer Batterie 20 identifizieren, indem sie eine Identifikationskomponente, die in der Batterie 20 eingeschlossen ist „liest“ oder indem sie ein Signal von beispielsweise einem Batteriemikroprozessor oder einer Steuerung empfängt. In einigen Konstruktionen kann die Batterieladevorrichtung 30 einen Bereich akzeptabler Nennspannungen für verschiedene Batterien 20, die die Ladevorrichtung 30 identifizieren können, einschließen. In einigen Konstruktionen kann der Bereich akzeptabler Nennspannungen einen Bereich von ungefähr 8 Volt bis ungefähr 50 Volt einschließen. In anderen Konstruktionen kann der Bereich der akzeptablen Nennspannungen einen Bereich von ungefähr 12 V bis ungefähr 28 V einschließen. Bei weiteren Konstruktionen kann die Batterieladevorrichtung 30 Nennspannungen, die ungefähr 12 V und mehr betragen, identifizieren. In weiteren Konstruktionen kann die Batterieladevorrichtung 30 Nennspannungen von ungefähr 30 Volt oder niedriger identifizieren.In some constructions, the battery charger 30 may identify the voltage rating of a battery 20 by “reading” an identification component included in the battery 20 or by receiving a signal from, for example, a battery microprocessor or controller. In some constructions, the battery charger 30 may include a range of acceptable voltage ratings for different batteries 20 that the charger 30 can identify. In some designs, the range of acceptable voltage ratings may include a range from about 8 volts to about 50 volts. In other designs, the range of acceptable voltage ratings may include a range from about 12V to about 28V. In further designs, the battery charger 30 can identify nominal voltages that are approximately 12V and above. In further constructions, the battery charger 30 may identify nominal voltages of approximately 30 volts or lower.

In anderen Konstruktionen kann die Batterieladevorrichtung 30 einen Bereich von Werten identifizieren, die die Nennspannung der Batterie 20 einschließt. Statt der Identifikation, dass eine erste Batterie 20 eine Nennspannung von ungefähr 18 V aufweist, kann die Batterieladevorrichtung 30 beispielsweise eine Identifikation durchführen, dass die Nennspannung der ersten Batterie 20 in den Bereich von beispielsweise ungefähr 18 Volt bis ungefähr 22 Volt oder ungefähr 16 Volt bis ungefähr 24 Volt fällt. In weiteren Konstruktionen kann die Batterieladevorrichtung 30 auch andere Batterieeigenschaften, wie beispielsweise die Anzahl von Batteriezellen, die chemische Zusammensetzung der Batterie und dergleichen, identifizieren.In other constructions, the battery charger 30 may identify a range of values that include the rated voltage of the battery 20. For example, instead of identifying that a first battery 20 has a nominal voltage of approximately 18 V, the battery charger 30 may have a Perform identification that the rated voltage of the first battery 20 falls in the range of, for example, about 18 volts to about 22 volts or about 16 volts to about 24 volts. In further constructions, the battery charger 30 may also identify other battery characteristics, such as the number of battery cells, the chemical composition of the battery, and the like.

In anderen Konstruktionen kann die Ladevorrichtung 30 jede Nennspannung der Batterie 20 identifizieren. In diesen Konstruktionen kann die Ladevorrichtung 30 die Batterie 20 mit jeder Nennspannung laden, indem sie gewisse Schwellwerte gemäß der Nennspannung der Batterie 20 einstellt oder skaliert. Jede Batterie 20 kann in diesen Konstruktionen auch unabhängig von der Nennspannung ungefähr dieselbe Amplitude des Ladestroms für ungefähr dieselbe Menge der zeit empfangen (wenn beispielsweise jede Batterie 20 ungefähr voll geladen wird). Die Batterieladevorrichtung 30 kann gemäß der Nennspannung der Batterie 20, die geladen wird, entweder die Schwellwerte einstellen oder skalieren (wie das unten diskutiert wird) oder die Messungen einstellen oder skalieren.In other constructions, the charger 30 may identify any voltage rating of the battery 20. In these designs, the charging device 30 can charge the battery 20 at any rated voltage by setting or scaling certain thresholds according to the rated voltage of the battery 20. Each battery 20 in these designs can also receive approximately the same amplitude of charging current for approximately the same amount of time regardless of rated voltage (e.g., when each battery 20 is approximately fully charged). The battery charger 30 may either adjust or scale the thresholds (as discussed below) or adjust or scale the measurements according to the rated voltage of the battery 20 being charged.

Beispielsweise kann die Batterieladevorrichtung 30 eine erste Batterie identifizieren, die eine Nennspannung von ungefähr 21 Volt und 5 Batteriezellen aufweist. Während des Ladens modifiziert die Batterieladevorrichtung 30 jede Messung, die die Ladevorrichtung 30 abtastet (beispielsweise die Batteriespannung), um eine Messung pro Zelle zu erhalten. Das heißt, die Ladevorrichtung 30 teilt jede Messung der Batteriespannung durch 5 (bei beispielsweise fünf Zellen), um ungefähr die mittlere Spannung einer Zelle zu erhalten. Somit können alle Schwellwerte, die in der Batterieladevorrichtung 30 eingeschlossen sind, einer Messung pro Zelle entsprechen. Die Batterieladevorrichtung 30 kann auch eine zweite Batterie identifizieren, die eine Nennspannung von ungefähr 28 Volt und 7 Batteriezellen aufweist. Ähnlich wie beim Betrieb mit der ersten Batterie modifiziert die Batterieladevorrichtung 30 jede Spannungsmessung, um eine Messung pro Zelle zu erhalten. Wiederum können alle Schwellwerte, die in der Batterieladevorrichtung 30 enthalten sind, einer Messung pro Zelle entsprechen. In diesem Beispiel kann die Batterieladevorrichtung 30 dieselben Schwellwerte für das Überwachen und das Beenden der Ladung für die ersten und zweiten Batterien verwenden, um es der Batterieladevorrichtung 30 zu ermöglichen, viele Batterien in einem Bereich von Nennspannungen zu laden.For example, the battery charger 30 may identify a first battery having a voltage rating of approximately 21 volts and 5 battery cells. During charging, the battery charger 30 modifies each measurement that the charger 30 samples (e.g., battery voltage) to obtain one measurement per cell. That is, the charger 30 divides each measurement of battery voltage by 5 (for example, five cells) to obtain approximately the average voltage of a cell. Thus, all threshold values included in the battery charger 30 may correspond to one measurement per cell. The battery charger 30 may also identify a second battery having a voltage rating of approximately 28 volts and 7 battery cells. Similar to operation with the first battery, the battery charger 30 modifies each voltage measurement to obtain one measurement per cell. Again, all threshold values included in the battery charger 30 may correspond to one measurement per cell. In this example, the battery charger 30 may use the same monitoring and termination thresholds for the first and second batteries to allow the battery charger 30 to charge many batteries in a range of nominal voltages.

In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten gründet die Batterieladevorrichtung das Ladeschema oder das Verfahren für das Laden der Batterie 20 auf die Temperatur der Batterie 20. In einer Konstruktion liefert die Batterieladevorrichtung 30 einen Ladestrom an die Batterie 20, während sie periodisch die Temperatur der Batterie 20 detektiert oder überwacht. Wenn die Batterie 20 keinen Mikroprozessor oder keine Steuerung einschließt, misst die Batterieladevorrichtung 30 periodisch den Widerstand des Thermistors 66 nach vordefinierten Perioden der Zeit. Wenn die Batterie 20 einen Mikroprozessor oder eine Steuerung, wie die Steuerung 64, einschließt, so (1) fragt die Batterieladevorrichtung 30 entweder die Steuerung 64 periodisch ab, um die Batterietemperatur zu bestimmen und/oder ob die Batterietemperatur sich außerhalb eines passenden Betriebsbereiches befindet, oder (2) wartet darauf, ein Signal von der Steuerung 64 zu empfangen, das anzeigt, dass sich die Batterietemperatur nicht innerhalb eines passenden Betriebsbereichs befindet, wie das unten diskutiert wird.In some constructions and in some aspects, the battery charger bases the charging scheme or method for charging the battery 20 on the temperature of the battery 20. In one construction, the battery charger 30 delivers a charging current to the battery 20 while periodically controlling the temperature of the battery 20 detected or monitored. If the battery 20 does not include a microprocessor or controller, the battery charger 30 periodically measures the resistance of the thermistor 66 after predefined periods of time. If the battery 20 includes a microprocessor or a controller, such as the controller 64, then (1) the battery charger 30 either periodically polls the controller 64 to determine the battery temperature and/or whether the battery temperature is outside an appropriate operating range, or (2) wait to receive a signal from controller 64 indicating that the battery temperature is not within an appropriate operating range, as discussed below.

In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten gründet die Batterieladevorrichtung 30 das Ladeschema oder das Verfahren für das Laden der Batterie 20 auf die aktuelle Spannung der Batterie 20. In einigen Konstruktionen liefert die Batterieladevorrichtung 30 einen Ladestrom an die Batterie 20, während sie periodisch die Batteriespannung nach vorbestimmten Zeitabschnitten detektiert oder überwacht, wenn der Strom an die Batterie 20 geliefert wird und/oder wenn der Strom nicht geliefert wird, wie das unten diskutiert wird. In einigen Konstruktionen gründet die Batterieladevorrichtung 30 das Ladeschema oder das Verfahren für das Laden der Batterie 20 sowohl auf der Temperatur als auch der Spannung der Batterie 20. Das Ladeschema kann auch auf die Spannungen einzelner Zellen gegründet werden.In some constructions and in some aspects, the battery charger 30 bases the charging scheme or method for charging the battery 20 on the current voltage of the battery 20. In some constructions, the battery charger 30 supplies a charging current to the battery 20 while periodically increasing the battery voltage detected or monitored at predetermined time periods when power is being delivered to the battery 20 and/or when power is not being delivered, as discussed below. In some constructions, the battery charger 30 bases the charging schedule or method for charging the battery 20 on both the temperature and the voltage of the battery 20. The charging schedule may also be based on the voltages of individual cells.

Wenn die Batterietemperatur und/oder die Batteriespannung einen vordefinierten Schwellwert überschreitet oder nicht in einen passenden Betriebsbereich fällt, so unterbricht die Batterieladevorrichtung 30 den Ladestrom. Die Batterieladevorrichtung 30 detektiert oder überwacht weiter periodisch die Batterietemperatur / die Spannungen oder wartet, um ein Signal von der Steuerung 64 zu empfangen, das anzeigt, dass die Batterietemperatur / die Spannungen innerhalb eines passenden Betriebsbereichs liegen. Wenn die Batterietemperatur / die Spannungen innerhalb eines passenden Betriebsbereichs liegen, so kann die Batterieladevorrichtung 30 den Ladestrom, der an die Batterie 20 geliefert wird, wieder aufnehmen. Die Batterieladevorrichtung 30 überwacht weiter die Batterietemperatur / die Spannungen und unterbricht und nimmt den Ladestrom auf der Basis der detektierten Batterietemperatur / den Spannungen wieder auf. In einigen Konstruktionen beendet die Batterieladevorrichtung 30 das Laden nach einer vorbestimmten Zeitdauer oder wenn die Batteriekapazität einen vordefinierten Schwellwert erreicht. In anderen Konstruktionen wird das Laden beendet, wenn die Batterie 20 von der Batterieladevorrichtung 30 entfernt wird.If the battery temperature and/or the battery voltage exceeds a predefined threshold or does not fall within an appropriate operating range, the battery charging device 30 interrupts the charging current. The battery charger 30 further periodically detects or monitors the battery temperature/voltages or waits to receive a signal from the controller 64 indicating that the battery temperature/voltages are within an appropriate operating range. When the battery temperature/voltages are within an appropriate operating range, the battery charger 30 can resume the charging current supplied to the battery 20. The battery charger 30 further monitors the battery temperature/voltages and interrupts and resumes the charging current based on the detected battery temperature/voltages. In some constructions, the battery charger 30 stops charging after a predetermined period of time or when the battery capacity reaches a predefined threshold. In other constructions, charging is terminated when the battery 20 is removed from the battery charger 30.

In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten umfasst die Batterieladevorrichtung 30 ein Verfahren des Betriebs für das Laden verschiedener Batterien, wie der Batterie 20, die verschiedene chemische Zusammensetzungen und/oder Nennspannungen aufweisen. Ein Beispiel dieses Ladebetriebs 200 ist in den 5a und 5b dargestellt. In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten umfasst die Batterieladevorrichtung 30 ein Verfahren des Betriebs für das Laden von auf Li basierenden Batterien, wie Batterien, die eine chemische Li-Co Zusammensetzung, eine chemische Li-MN Zusammensetzung, eine chemische Li-Mn-Nickel Zusammensetzung und dergleichen aufweisen. In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten umfasst der Ladebetrieb 200 verschiedene Module für das Durchführen unterschiedlicher Funktionen in Erwiderung auf unterschiedliche Batteriezustände und/oder Batterieeigenschaften.In some constructions and in some aspects, the battery charging device 30 includes a method of operation for charging various batteries, such as battery 20, that have different chemical compositions and/or voltage ratings. An example of this charging operation 200 is in the 5a and 5b shown. In some constructions and in some aspects, the battery charging device 30 includes a method of operation for charging Li-based batteries, such as batteries having a Li-Co chemical composition, a Li-MN chemical composition, a Li-Mn-Nickel chemical composition and the like. In some constructions and in some aspects, the charging operation includes 200 different modules for performing different functions in response to different battery conditions and/or battery characteristics.

In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten umfasst das Verfahren zum Betrieb 200 Module für das Unterbrechen des Ladens auf der Basis abnormaler und/oder normaler Batteriezustände. In einigen Konstruktionen umfasst die Ladeoperation 200 ein Defektsatzmodul, wie das Defektsatzmodul, das im Flussdiagramm 205 der 6 dargestellt ist, und/oder ein Temperatur-aus-dem-Bereich-Modul, wie das Temperatur-aus-dem-Bereich-Modul, das im Flussdiagramm 210 der 7 dargestellt ist. In einigen Konstruktionen tritt die Batterieladevorrichtung 30 in das Defektsatzmodul 205 ein, um das Laden zu beenden, basierend auf einer abnormalen Batteriespannung, einer abnormalen Zellenspannung und/oder einer abnormalen Batteriekapazität. In einigen Konstruktionen tritt die Batterieladevorrichtung 30 in das Temperatur-aus-dem-Bereich-Modul 210 ein, um das Laden zu beenden, basierend auf einer abnormalen Batterietemperatur und/oder abnormaler Temperaturen der Batteriezellen. In einigen Konstruktionen umfasst der Ladebetrieb 200 mehr oder weniger Module, die das Laden beenden, basierend auf mehr oder weniger Batteriezuständen, als die Module und Zustände, die oben und unten diskutiert werden.In some constructions and in some aspects, the method of operation includes 200 modules for interrupting charging based on abnormal and/or normal battery conditions. In some constructions, the load operation 200 includes a defect set module, such as the defect set module shown in flowchart 205 of the 6 is shown, and/or a temperature-out-of-range module, such as the temperature-out-of-range module shown in flowchart 210 of the 7 is shown. In some constructions, the battery charger 30 enters the defect set module 205 to terminate charging based on an abnormal battery voltage, an abnormal cell voltage, and/or an abnormal battery capacity. In some constructions, the battery charger 30 enters the temperature-out-of-range module 210 to terminate charging based on abnormal battery temperature and/or abnormal battery cell temperatures. In some designs, the charging operation includes 200 more or fewer modules that complete charging based on more or fewer battery states than the modules and states discussed above and below.

In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten umfasst der Ladebetrieb 200 verschiedene Betriebsarten oder Module für das Laden der Batterie 20 auf der Basis verschiedener Batteriezustände. In einigen Konstruktionen umfasst der Ladebetrieb 200 ein Erhaltungslademodul, wie das Erhaltungslademodul, das im Flussdiagramm 215 der 8 gezeigt ist, ein Schrittlademodul, wie das Schrittlademodul, das im Flussdiagramm 220 der 9 gezeigt ist, ein Schnelllademodul, wie das Schnelllademodul, das im Flussdiagramm 225 der 10 dargestellt ist, und/oder ein Wartungslademodul, wie das Wartungslademodul, das im Flussdiagramm 230 der 11 dargestellt ist.In some constructions and in some aspects, the charging operation 200 includes different modes or modules for charging the battery 20 based on various battery conditions. In some constructions, the charging operation 200 includes a trickle charging module, such as the trickle charging module shown in flowchart 215 of the 8th is shown, a step load module, such as the step load module shown in flowchart 220 of 9 is shown, a fast charging module, such as the fast charging module shown in flowchart 225 of 10 is shown, and/or a maintenance load module, such as the maintenance load module shown in flowchart 230 of 11 is shown.

In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten wird jedes Lademodul 215 bis 230 durch die Steuerung 100 während des Ladebetriebs 200 auf der Basis gewissen Bereiche der Batterietemperatur, gewisser Bereiche der Batteriespannung und/oder gewisser Bereiche der Batteriekapazitäten ausgewählt. In einigen Konstruktionen wird jedes Modul 215 bis 230 durch die Steuerung 100 auf der Basis der in Tabelle 1 gezeigten Batterieeigenschaften ausgewählt. In einigen Konstruktionen kann der Zustand „Batterietemperatur“ oder „Temperatur der Batterie“ die Temperatur der Batterie als ein Ganzes (das sind die Batteriezellen, die Batteriekomponenten etc.) und/oder die Temperatur der Batteriezellen, die einzeln oder gemeinsam hergenommen werden, einschließen. In einigen Konstruktionen kann jedes Lademodul 215 bis 230 auf demselben Basisladeschema oder demselben Ladealgorithmus, wie beispielsweise dem Vollladestrom, basieren, wie das unten diskutiert wird.In some constructions and in some aspects, each charging module 215 to 230 is selected by the controller 100 during charging operation 200 based on certain ranges of battery temperature, certain ranges of battery voltage, and/or certain ranges of battery capacities. In some constructions, each module 215 to 230 is selected by the controller 100 based on the battery characteristics shown in Table 1. In some designs, the state “battery temperature” or “temperature of the battery” may include the temperature of the battery as a whole (i.e. the battery cells, the battery components, etc.) and/or the temperature of the battery cells taken individually or collectively. In some constructions, each charging module 215 to 230 may be based on the same basic charging scheme or charging algorithm, such as full charging current, as discussed below.

Betrieb für das Laden von auf Li basierenden Batterien Tabelle 1 Batteriespannung (V / Zelle) Batterietemperatur (°C) < T1 T1 bis T2 T2 bis T3 > T3 < V1 Kein Laden, langsames Blinken der ersten LED Erhaltungsladung erste LED stetig an Erhaltungsladung erste LED stetig an Kein Laden langsames Blinken der ersten LED V1 bis V2 Kein Laden, langsames Blinken der ersten LED Schrittladung erste LED bis nahe voller Ladung stetig an, dann ausgeschaltet. Zweite LED blinkt nahe voller Ladung Schnelle Ladung erste LED bis nahe voller Ladung stetig an, dann ausgeschaltet. Zweite LED blinkt nahe voller Ladung Kein Laden langsames Blinken der ersten LED V2 bis V3 Kein Laden, langsames Blinken der ersten LED Wartungsladung Zweite LED stetig an Wartungsladung zweite LED stetig an Kein Laden langsames Blinken der ersten LED > V3 Kein Laden, schnelles Blinken der ersten LED Kein Laden Schnelles Blinken der ersten LED Kein Laden Schnelles Blinken der ersten LED Kein Laden schnelles Blinken der ersten LED Operation for charging Li-based batteries Table 1 Battery voltage (V/cell) Battery temperature (°C) < T1 T 1 to T 2 T2 to T3 > T3 < V1 No charging, slow flashing of the first LED Trickle charge first LED constantly on Trickle charge first LED constantly on No charging, slow flashing of the first LED V1 to V2 No charging, slow flashing of the first LED Step charge first LED steadily on until near full charge, then off. Second LED flashes near full charge Fast charge first LED steadily on until near full charge, then off. Second LED flashes near full charge No charging, slow flashing of the first LED V2 to V3 No charging, slow flashing of the first LED Maintenance charging Second LED constantly on Maintenance charge second LED lights up steadily No charging, slow flashing of the first LED > V3 No charging, first LED flashes quickly No charging. First LED flashes quickly No charging. First LED flashes quickly No charging, first LED flashes quickly

In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten umfasst der Ladestrom, der an die Batterie 20 während des Erhaltungslademoduls 215 angelegt wird, das Anlegen eines vollen Ladestroms (beispielsweise „I“) an die Batterie 20 für eine erste Zeitdauer, wie beispielsweise 10 Sekunden, und dann das Aufheben des vollen Ladestroms für eine zweite Zeitdauer, beispielsweise fünfzig Sekunden. In einigen Konstruktionen ist der volle Ladestrom ein Puls des Ladestroms mit einer ungefähr vordefinierten Amplitude. In einigen Konstruktionen tritt die Batterieladevorrichtung 30 nur in das Erhaltungslademodul 215 ein, wenn die Batteriespannung kleiner als ein erster vordefinierten Spannungsschwellwert V1 ist.In some constructions and in some aspects, the charging current applied to the battery 20 during the trickle charge module 215 includes applying a full charging current (e.g., “I”) to the battery 20 for a first period of time, such as 10 seconds, and then canceling the full charging current for a second period of time, for example fifty seconds. In some designs, the full charging current is a pulse of charging current with an approximately predefined amplitude. In some constructions, the battery charger 30 enters the trickle charge module 215 only when the battery voltage is less than a first predefined voltage threshold V 1 .

In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten umfasst der Ladestrom, der an die Batterie 20 während des Schnelllademoduls 225 angelegt wird, das Anlegen des vollen Ladestroms an die Batterie 20 für eine erste Zeitdauer, wie beispielsweise eine Sekunde, und dann das Aufheben des vollen Ladestroms für eine zweite Zeitdauer, wie beispielsweise 50 ms. In einigen Konstruktionen stellt die Steuerung 100 einen ersten Sicherungszeitgeber auf eine erste vorbestimmte Zeitgrenze, wie beispielsweise auf ungefähr zwei Stunden, ein. In diesen Konstruktionen wird die Batterieladevorrichtung 30 das Schnelllademodul 225 für die vorbestimmte Zeitgrenze nicht implementieren, um eine Batteriebeschädigung zu vermeiden. In anderen Konstruktionen wird die Batterieladevorrichtung 30 abschalten (das heißt das Laden stoppen), wenn die vorbestimmte Zeitgrenze abläuft.In some constructions and in some aspects, the charging current applied to the battery 20 during the rapid charging module 225 includes applying the full charging current to the battery 20 for a first period of time, such as one second, and then releasing the full charging current for a second time period, such as 50 ms. In some constructions, the controller 100 sets a first backup timer to a first predetermined time limit, such as approximately two hours. In these designs, the battery charger 30 will not implement the fast charge module 225 for the predetermined time limit to avoid battery damage. In other constructions, the battery charger 30 will shut down (i.e., stop charging) when the predetermined time limit expires.

In einigen Konstruktionen wird die Batterieladevorrichtung 30 nur dann in das Schnelllademodul 225 eintreten, wenn die Batteriespannung sich in einem Bereich vom ersten Spannungsschwellwert V1 bis zu einem zweiten vordefinierten Spannungsschwellwert V2 befindet, und wenn die Batterietemperatur in einen Bereich von einem zweiten Batterietemperaturschwellwert T2 bis zu einem dritten Temperaturschwellwert T3 fällt. In einigen Konstruktionen ist der zweite Spannungsschwellwert V2 größer als der erste Spannungsschwellwert V1, und der dritte Temperaturschwellwert T3 ist größer als der zweite Temperaturschwellwert T2.In some constructions, the battery charger 30 will enter the rapid charge module 225 only when the battery voltage is in a range from the first voltage threshold V 1 to a second predefined voltage threshold V 2 and when the battery temperature is in a range from a second battery temperature threshold T 2 falls to a third temperature threshold T 3 . In some constructions, the second voltage threshold V 2 is greater than the first voltage threshold V 1 and the third temperature threshold T 3 is greater than the second temperature threshold T 2 .

In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten, umfasst das Ladestrom, der an die Batterie 20 während des Schrittlademoduls 220 angelegt wird, das Anlegen des Ladestroms des Schnelllademoduls 225 an die Batterie 20, wobei aber nur ein Tastzyklus von einer Minute Laden („AN“) und einer Minute aufgehobenen Ladens („AUS“) vorkommt. In einigen Konstruktionen stellt die Steuerung 100 einen Sicherungszeitgeber auf eine zweite bevorzugte Zeitgrenze, wie beispielsweise vier Stunden, ein. In diesen Konstruktionen wird die Batterieladevorrichtung 30 das Schrittlademodul 220 für die vorbestimmte Zeitgrenze nicht implementieren, um eine Beschädigung der Batterie zu vermeiden.In some constructions and in some aspects, the charging current applied to the battery 20 during the step charging module 220 includes applying the charging current of the fast charging module 225 to the battery 20, but only a one minute duty cycle of charging ("ON") and one minute of suspended charging (“OFF”) occurs. In some constructions, the controller 100 sets a backup timer to a second preferred time limit, such as four hours. In these constructions, the battery charger 30 will not implement the step charge module 220 for the predetermined time limit to avoid damaging the battery.

In einigen Konstruktionen wird die Batterieladevorrichtung 30 nur in das Schrittlademodul 220 eintreten, wenn sich die Batteriespannung in einem Bereich vom ersten Spannungsschwellwert V1 bis zum zweiten Spannungsschwellwert V2 befindet, und wenn die Batterietemperatur in einen Bereich vom ersten Temperaturschwellwert T1 bis zum zweiten Temperaturschwellwert T2 fällt. In einigen Konstruktionen ist der zweite Spannungsschwellwert V2 größer als der erste Spannungsschwellwert V1, und der zweite Temperaturschwellwert T2 ist größer als der erste Temperaturschwellwert T1.In some constructions, the battery charger 30 will only enter the stepper charger module 220 when the battery voltage is in a range from the first voltage threshold V 1 to the second voltage threshold V 2 and when the battery temperature is in a range from the first temperature threshold T 1 to the second temperature threshold T2 falls. In some constructions, the second voltage threshold V 2 is greater than the first voltage threshold V 1 and the second temperature threshold T 2 is greater than the first temperature threshold T 1 .

In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten umfasst der Ladestrom, der an die Batterie 20 während des Wartungsmoduls 230 angelegt wird, das Anlegen eines vollen Ladestroms an die Batterie 20 nur dann, wenn die Batteriespannung auf einen gewissen vordefinierten Schwellwert fällt. In einigen Konstruktionen liegt der Schwellwert bei ungefähr 4,05 V/Zelle +/- 1% pro Zelle, In einigen Konstruktionen tritt die Batterieladevorrichtung 30 nur in das Wartungsmodul 230 ein, wenn die Batteriespannung im Bereich des zweiten Spannungsschwellwerts V2 bis zum dritten Spannungsschwellwert V3 enthalten ist, und wenn die Batterietemperatur in einen Bereich vom ersten Temperaturschwellwert T1 bis zum dritten Temperaturschwellwert T3 fällt.In some constructions and in some aspects, the charging current applied to the battery 20 during the maintenance module 230 includes applying a full charging current to the battery 20 only when the battery voltage falls to a certain predefined threshold. In some constructions, the threshold is approximately 4.05 V/cell +/- 1% per cell. In some constructions, the battery charger 30 only enters the maintenance module 230 when the battery voltage is in the range of the second voltage threshold V 2 to the third voltage threshold V 3 is included, and when the battery temperature falls within a range from the first temperature threshold T 1 to the third temperature threshold T 3 .

In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten implementiert die Steuerung 100 die verschiedenen Lademodule 220 bis 230 auf der Basis verschiedener Batteriezustände. In einigen Konstruktionen umfasst jedes Lademodul 220 bis 230 denselben Ladealgorithmus (beispielsweise einen Algorithmus für das Anlegen des vollen Ladestroms). Jedes Lademodul 220 bis 230 implementiert, wiederholt oder schließt den Ladealgorithmus auf unterschiedliche Art ein. Ein Beispiel eines Ladealgorithmus ist der Ladestromalgorithmus, wie er im Flussdiagramm 250 der 12 gezeigt ist, wie er unten diskutiert wird.In some constructions and in some aspects, the controller 100 implements the various charging modules 220 to 230 based on various battery conditions. In some constructions, each charging module 220 to 230 includes the same charging algorithm (e.g., a full charging current application algorithm). Each loading module 220 to 230 implements, repeats, or includes the loading algorithm in different ways. An example of a charging algorithm is the charging current algorithm as shown in flowchart 250 of 12 is shown as discussed below.

Wie in den 5a und 5b dargestellt ist, beginnt der Ladebetrieb 200, wenn eine Batterie, wie die Batterie 20, in die Batterieladevorrichtung 30 im Schritt 305 eingeschoben oder elektrisch mit dieser verbunden wird. Im Schritt 310 bestimmt die Steuerung 100, ob eine stabile Eingabe von Leistung, wie beispielsweise die Leistungsquelle 130, auf die Batterieladevorrichtung 30 angewandt oder mit dieser verbunden wird. Wie in 5a gezeigt ist, liegt derselbe Betrieb (das ist Schritt 305, der dem Schritt 310 voraus geht) vor, wenn die Leistung angelegt wird, nachdem die Batterie 20 elektrisch mit der Batterieladevorrichtung 30 verbunden wurde.Like in the 5a and 5b As shown, charging operation 200 begins when a battery, such as battery 20, is inserted into or electrically connected to battery charging device 30 in step 305. In step 310, controller 100 determines whether a stable input of power, such as power source 130, is applied to or connected to battery charger 30. As in 5a As shown, the same operation (that is, step 305 preceding step 310) occurs when power is applied after battery 20 has been electrically connected to battery charger 30.

Wenn die Steuerung 100 bestimmt, dass keine stabile Eingabe einer angewandten Leistung vorliegt, so aktiviert die Steuerung 100 die Anzeige 110 nicht, und es wird in Schritt 315 keine Ladung auf die Batterie 20 angewandt. In einigen Konstruktionen zieht die Batterieladevorrichtung 30 einen kleinen Entladestrom in Schritt 315. In einigen Konstruktionen beträgt der Entladestrom weniger als ungefähr 0,1 mA.If the controller 100 determines that there is no stable input of applied power, the controller 100 does not activate the display 110 and no charge is applied to the battery 20 in step 315. In some constructions, the battery charger 30 draws a small discharge current in step 315. In some constructions, the discharge current is less than about 0.1 mA.

Wenn die Steuerung 100 bestimmt, dass eine stabile Leistung an die Batterieladevorrichtung 30 im Schritt 310 angelegt wird, so geht der Betrieb 200 zum Schritt 320 weiter. Im Schritt 320 bestimmt die Steuerung 100, ob alle Verbindungen zwischen den Batterieanschlüssen 45, 50 und 55 und den Anschlüssen 80, 85 und 90 der Batterieladevorrichtung stabil sind. Wenn die Verbindungen im Schritt 320 nicht stabil sind, so geht die Steuerung 100 zum Schritt 315 weiter.If the controller 100 determines that stable power is being applied to the battery charger 30 in step 310, operation 200 proceeds to step 320. In step 320, controller 100 determines whether all connections between battery terminals 45, 50, and 55 and battery charger terminals 80, 85, and 90 are stable. If the connections in step 320 are not stable, control 100 proceeds to step 315.

Wenn die Verbindungen.im Schritt 320 stabil sind, identifiziert die Steuerung 100 den chemischen Aufbau der Batterie 20 über den Messanschluss 55 der Batterie 20 im Schritt 325. In einigen Konstruktionen zeigt ein Widerstandsmessdraht von der Batterie 20, wie er durch die Steuerung 100 gemessen wird, dass die Batterie 20 einen chemischen Aufbau aus NiCd oder NiMH aufweist. In einigen Konstruktionen wird die Steuerung 100 den Widerstand der Widerstandsmessleitung messen, um den chemischen Aufbau der Batterie 20 zu bestimmen. Beispielsweise besteht in einigen Konstruktionen, wenn der Widerstands der Messleitung in einen ersten Bereich fällt, der chemische Aufbau der Batterie 20 aus NiCd. Wenn der Widerstand der Messleitung in einen zweiten Bereich fällt, dann besteht der chemische Aufbau der Batterie 20 aus NiMH.If the connections are stable in step 320, the controller 100 identifies the chemical makeup of the battery 20 via the measurement terminal 55 of the battery 20 in step 325. In some constructions, a resistance measurement wire from the battery 20 shows as being measured by the controller 100 that the battery 20 has a chemical structure made of NiCd or NiMH. In some constructions, the controller 100 will measure the resistance of the resistance test lead to determine the chemical makeup of the battery 20. For example, in some designs, if the resistance of the test lead falls within a first range, the chemical makeup of the battery 20 is NiCd. If the resistance of the measuring line falls into a second range, then the chemical structure of the battery 20 consists of NiMH.

In einigen Konstruktionen werden NiCd-Batterien und NiMH-Batterien durch die Batterieladevorrichtung 30 unter Verwendung eines einzigen Ladealgorithmus, der sich von einem Ladealgorithmus, der für Batterien implementiert wird, die einen auf Li basierende chemischen Aufbau aufweisen, unterscheidet, geladen. In einigen Konstruktionen ist der einzige Ladealgorithmus für NiCd- und NiMH-Batterien beispielsweise ein existierender Ladealgorithmus für NiCd/NiMH-Batterien. In einigen Konstruktionen verwendet die Batterieladevorrichtung 30 den einzigen Ladealgorithmus für das Laden von NiCd-Batterien und NiMH-Batterien aber beendet das Ladeverfahren für NiCd-Batterien mit einem anderen Beendigungsschema als das Beendigungsschema, das verwendet wird, um das Laden für NiMH-Batterien zu beenden. In einigen Konstruktionen beendet die Batterieladevorrichtung 30 das Laden für NiCd-Batterien, wenn eine negative Änderung in der Batteriespannung (beispielsweise -dV) durch die Steuerung 100 detektiert wird. In einigen Konstruktionen beendet die Batterieladevorrichtung 30 das Laden für NiMH-Batterien, wenn eine Änderung der Temperatur der Batterie über der Zeit (beispielsweise ΔT/dt) einen vordefinierten Beendigungsschwellwert erreicht oder überschreitet.In some constructions, NiCd batteries and NiMH batteries are charged by the battery charger 30 using a single charging algorithm that is different from a charging algorithm implemented for batteries having a Li-based chemical structure. For example, in some designs, the only charging algorithm for NiCd and NiMH batteries is an existing charging algorithm for NiCd/NiMH batteries. In some constructions, the battery charger 30 uses the only charging algorithm for charging NiCd batteries and NiMH batteries but terminates the charging process for NiCd batteries with a different termination scheme than the termination scheme used to terminate charging for NiMH batteries . In some constructions, the battery charger 30 terminates charging for NiCd batteries when a negative change in battery voltage (e.g., -dV) is detected by the controller 100. In some constructions, the battery charger 30 terminates charging for NiMH batteries when a change in the temperature of the battery over time (e.g., ΔT/dt) reaches or exceeds a predefined termination threshold.

In einigen Konstruktionen werden NiCd- und/oder NiMH-Batterien unter Verwendung eines Konstantstromalgorithmus geladen. Beispielsweise kann die Batterieladevorrichtung 30 dieselbe Ladeschaltung für das Laden unterschiedlicher Batterien, die einen unterschiedlichen chemische Aufbau der Batterie aufweisen, wie NiCd, NiMH, Li-Ionen und dergleichen, einschließen. In einer beispielhaften Konstruktion kann die Ladevorrichtung 30 die Ladeschaltung verwenden, um denselben vollen Ladestrom an NiCd- und NiMH-Batterien anzulegen, da Li-Ionen-Batterien einen Konstantstromalgorithmus statt einer Pulsladung verwenden. In einer anderen beispielhaften Konstruktion kann die Batterieladevorrichtung 30 den vollen Ladestrom durch die Ladeschaltung gemäß dem chemischen Aufbau der Batterie skalieren.In some designs, NiCd and/or NiMH batteries are charged using a constant current algorithm. For example, the battery charger 30 can use the same charging circuit include charging different batteries that have different battery chemistry, such as NiCd, NiMH, Li-ion and the like. In an exemplary construction, the charging device 30 may use the charging circuitry to apply the same full charging current to NiCd and NiMH batteries because Li-ion batteries use a constant current algorithm instead of pulse charging. In another exemplary construction, the battery charger 30 may scale the full charging current through the charging circuit according to the chemical makeup of the battery.

In anderen Konstruktionen bestimmt die Steuerung 100 nicht den exakten chemischen Aufbau der Batterie 20. Stattdessen implementiert die Steuerung 100 ein Lademodul, das sowohl NiCd-Batterien als auch NiMH-Batterien wirksam laden kann.In other designs, the controller 100 does not determine the exact chemical makeup of the battery 20. Instead, the controller 100 implements a charging module that can effectively charge both NiCd batteries and NiMH batteries.

In anderen Konstruktionen könnte der Widerstand der Messleitung anzeigen, dass die Batterie 20 einen auf Li basierenden chemischen Aufbau aufweist. Wenn beispielsweise der Widerstand der Messleitung in einen dritten Bereich fällt, so basiert der chemische Aufbau der Batterie 20 auf Li.In other designs, the resistance of the test lead could indicate that the battery 20 has a Li-based chemical makeup. For example, if the resistance of the measuring line falls into a third range, the chemical structure of the battery 20 is based on Li.

In einigen Konstruktionen zeigt eine serielle Kommunikationsverbindung zwischen der Batterieladevorrichtung 30 und der Batterie 20, die durch die Messanschlüsse 55 und 90 errichtet wird, dass die Batterie 20 einen auf Li basierenden chemischen Aufbau aufweist. Wenn eine serielle Kommunikationsverbindung in Schritt 325 errichtet wird, so sendet ein Mikroprozessor oder eine Steuerung, wie die Steuerung 64 in der Batterie 20, Information in Bezug auf die Batterie 20 an die Steuerung 100 in der Batterieladevorrichtung 30. Eine solche Information, die zwischen der Batterie 20 und der Batterieladevorrichtung 30 übertragen wird, kann den chemischen Aufbau der Batterie, die Batterienennspannung, die Batteriekapazität, die Batterietemperatur, einzelne Zellenspannungen, die Anzahl der Ladezyklen, die Anzahl der Entladezyklen, den Status einer Schutzschaltung oder eines Netzes (beispielsweise aktiviert, gesperrt, freigeschaltet etc.) etc. umfassen.In some constructions, a serial communication link between the battery charger 30 and the battery 20 established through the measurement terminals 55 and 90 indicates that the battery 20 has a Li-based chemical structure. When a serial communication link is established in step 325, a microprocessor or controller, such as controller 64 in battery 20, sends information relating to battery 20 to controller 100 in battery charger 30. Such information between the Battery 20 and the battery charging device 30 is transmitted, the chemical structure of the battery, the battery nominal voltage, the battery capacity, the battery temperature, individual cell voltages, the number of charging cycles, the number of discharging cycles, the status of a protection circuit or a network (for example activated, blocked , unlocked etc.) etc. include.

Im Schritt 330 bestimmt die Steuerung 100, ob der chemische Aufbau der Batterie 20 auf Li basiert oder ob dies nicht der Fall ist. Wenn die Steuerung 100 im Schritt 330 bestimmt, dass die Batterie 20 einen chemischen Aufbau aus NiCd oder NiMH besitzt, dann geht der Betrieb 200 zum NiCd/NiMH-Ladealgorithmus in Schritt 335 weiter.In step 330, the controller 100 determines whether the chemical makeup of the battery 20 is Li based or not. If the controller 100 determines in step 330 that the battery 20 has a NiCd or NiMH chemical makeup, then operation 200 proceeds to the NiCd/NiMH charging algorithm in step 335.

Wenn die Steuerung 100 im Schritt 330 bestimmt, dass die Batterie 20 einen chemischen Aufbau auf Li-Basis besitzt, dann geht der Betrieb 200 zum Schritt 340 weiter. Im Schritt 340 setzt die Steuerung 100 jede Batterieschutzschaltung, wie beispielsweise einen Schalter, der in der Batterie 20 enthalten ist, zurück und bestimmt die Nennspannung der Batterie 20 über die Kommunikationsverbindung. Im Schritt 345 stellt die Steuerung 100 den Analog-Digital-Wandler („A/D“) auf der Basis der Nennspannung auf den passenden Pegel ein.If the controller 100 determines in step 330 that the battery 20 has a Li-based chemical makeup, then operation 200 proceeds to step 340. In step 340, the controller 100 resets any battery protection circuit, such as a switch, included in the battery 20 and determines the voltage rating of the battery 20 over the communication link. In step 345, the controller 100 adjusts the analog-to-digital converter (“A/D”) to the appropriate level based on the nominal voltage.

Im Schritt 350 misst die Steuerung 100 die aktuelle Spannung der Batterie 20. Wenn eine Messung vorgenommen wurde, so bestimmt die Steuerung 100 im Schritt 355, ob die Spannung der Batterie 20 größer als 4,3 Volt/Zelle ist. Wenn die Batteriespannung größer als 4,3 Volt/Zelle im Schritt 355 ist, so geht der Betrieb 200 zum Defektsatzmodul 205 im Schritt 360 weiter. Das Defektsatzmodul 205 wird unten diskutiert.In step 350, controller 100 measures the current voltage of battery 20. If a measurement has been made, controller 100 determines in step 355 whether the voltage of battery 20 is greater than 4.3 volts/cell. If the battery voltage is greater than 4.3 volts/cell in step 355, operation 200 continues to the defect set module 205 in step 360. The defect set module 205 is discussed below.

Wenn im Schritt 355 die Batteriespannung nicht größer als 4,3 Volt/Zelle ist, so misst die Steuerung 100 im Schritt 365 die Temperatur der Batterie und bestimmt im Schritt 370, ob die Temperatur der Batterie unter -20°C fällt oder 65°C übersteigt. Wenn im Schritt 370 die Temperatur der Batterie unterhalb -20°C oder über 65°C liegt, dann geht der Betrieb 200 im Schritt 375 zum Temperatur-aus-dem-Bereich-Modul 210 weiter. Das Temperatur-aus-dem-Bereich-Modul 210 wird unten diskutiert.If in step 355 the battery voltage is not greater than 4.3 volts/cell, the controller 100 measures the temperature of the battery in step 365 and determines in step 370 whether the temperature of the battery falls below -20°C or 65°C exceeds. If in step 370 the temperature of the battery is below -20°C or above 65°C, then operation 200 proceeds to the temperature-out-of-range module 210 in step 375. The temperature-out-of-range module 210 is discussed below.

Wenn im Schritt 370 die Temperatur der Batterie nicht unter - 20°C liegt und 65°C nicht übersteigt, dann bestimmt die Steuerung 100 im Schritt 380 (der in 5b gezeigt ist), ob die Temperatur der Batterie in den Bereich zwischen -20°C und 0°C fällt. Wenn die Temperatur der Batterie im Schritt 380 in den Bereich zwischen -20°C und 0°C fällt, so geht der Betrieb 200 zum Schritt 385 weiter. Im Schritt 385 bestimmt die Steuerung 100, ob die Batteriespannung weniger als 3,5 Volt/Zelle beträgt. Wenn die Spannung der Batterie weniger als 3,5 Volt/Zelle beträgt, so geht der Betrieb 200 zum Erhaltungslademodul 215 im Schritt 390. Das Erhaltungslademodul 215 wird unten diskutiert.If in step 370 the temperature of the battery is not less than -20°C and does not exceed 65°C, then the controller 100 determines in step 380 (the in 5b shown) whether the temperature of the battery falls within the range between -20°C and 0°C. If the temperature of the battery falls within the range between -20°C and 0°C in step 380, operation 200 proceeds to step 385. In step 385, controller 100 determines whether the battery voltage is less than 3.5 volts/cell. If the voltage of the battery is less than 3.5 volts/cell, operation 200 goes to the trickle charge module 215 in step 390. The trickle charge module 215 is discussed below.

Wenn die Spannung der Batterie im Schritt 385 nicht kleiner als 3,5 Volt/Zelle ist, so bestimmt die Steuerung 100 im Schritt 395, ob die Spannung der Batterie im Spannungsbereich von 3,5 Volt/Zelle bis 4,1 Volt/Zelle enthalten ist. Wenn die Spannung der Batterie sich nicht im Spannungsbereich von 3,5 Volt/Zelle bis 4,1 Volt/Zelle im Schritt 395 befindet, so geht der Betrieb 200 im Schritt 400 weiter zum Wartungsmodul 230. Das Wartungsmodul 230 wird unten diskutiert.If the voltage of the battery is not less than 3.5 volts/cell in step 385, the controller 100 determines in step 395 whether the voltage of the battery is in the voltage range of 3.5 volts/cell to 4.1 volts/cell is. If the battery voltage is not within the voltage range of 3.5 volts/cell to 4.1 volts/cell is in step 395, operation 200 proceeds to maintenance module 230 in step 400. Maintenance module 230 is discussed below.

Wenn sich die Spannung der Batterie im Schritt 395 im Spannungsbereich von 3,5 Volt/Zelle bis 4,1 Volt/Zelle befindet, so löscht die Steuerung 100 im Schritt 405 einen Zähler, wie einen Ladezähler. Wenn der Ladezähler im Schritt 405 gelöscht ist, so geht der Betrieb 200 im Schritt 410 zum Schrittlademodul 220 weiter. Das Schrittlademodul 220 und der Ladezähler werden unten diskutiert.If the voltage of the battery is in the voltage range of 3.5 volts/cell to 4.1 volts/cell in step 395, the controller 100 clears a counter, such as a charge counter, in step 405. If the load counter is cleared in step 405, operation 200 continues to step load module 220 in step 410. The step load module 220 and load counter are discussed below.

Man kehre zum Schritt 380 zurück, wo, wenn die Temperatur der Batterie nicht im Bereich von -20°C und 0°C enthalten ist, die Steuerung 100 im Schritt 415 bestimmt, ob die Batteriespannung weniger als 3,5 Volt/Zelle beträgt. Wenn die Spannung im Schritt 415 weniger als 3,5 Volt/Zelle beträgt, so geht der Betrieb 200 im Schritt 420 weiter zum Erhaltungslademodul 215.Return to step 380 where, if the temperature of the battery is not in the range of -20°C and 0°C, controller 100 determines in step 415 whether the battery voltage is less than 3.5 volts/cell. If the voltage in step 415 is less than 3.5 volts/cell, operation 200 continues to trickle charge module 215 in step 420.

Wenn die Spannung der Batterie im Schritt 415 nicht weniger als 3,5 Volt /Zelle beträgt, so bestimmt die Steuerung 100 im Schritt 425, ob die Spannung der Batterie im Spannungsbereich von 3,5 Volt/Zelle bis 4,1 Volt/Zelle enthalten ist. Wenn die Spannung der Batterie im Schritt 425 nicht im Spannungsbereich von 3,5 Volt/Zelle bis 4,1 Volt/Zelle enthalten ist, dann geht der Betrieb 200 im Schritt 430 weiter zum Wartungsmodul 230.If the voltage of the battery is not less than 3.5 volts/cell in step 415, then the controller 100 determines in step 425 whether the voltage of the battery is in the voltage range of 3.5 volts/cell to 4.1 volts/cell is. If the voltage of the battery in step 425 is not in the voltage range of 3.5 volts/cell to 4.1 volts/cell, then operation 200 continues to maintenance module 230 in step 430.

Wenn die Spannung der Batterie im Schritt 425 im Spannungsbereich von 3,5 Volt/Zelle bis 4,1 Volt/Zelle enthalten ist, so löscht die Steuerung im Schritt 435 einen Zähler, wie den Ladezähler. Wenn der Ladezähler im Schritt 435 gelöscht wurde, so geht der Betrieb 200 im Schritt 440 zum Schnelllademodul 225 weiter. Das Schnelllademodul 225 wird unten diskutiert.If the voltage of the battery is in the voltage range of 3.5 volts/cell to 4.1 volts/cell in step 425, then control clears a counter, such as the charge counter, in step 435. If the charge counter was cleared in step 435, operation 200 continues in step 440 to the quick charge module 225. The quick charge module 225 is discussed below.

6 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Defektsatzmoduls 205 darstellt. Der Betrieb des Moduls 205 beginnt, wenn im Schritt 460 der Hauptladebetrieb 200 in das Defektsatzmodul 205 eintritt. Die Steuerung 100 unterbricht im Schritt 465 den Ladestrom und aktiviert die Anzeige 110, wie die erste LED, im Schritt 470. In der dargestellten Konstruktion steuert die Steuerung 100 die erste LED, damit diese mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 4 Hz blinkt. Wenn die Anzeige 110 im Schritt 470 aktiviert ist, so endet das Modul 205 im Schritt 475, und der Betrieb 200 kann auch enden. 6 is a flowchart depicting the operation of the defect set module 205. Operation of the module 205 begins when the main loading operation 200 enters the defect set module 205 in step 460. The controller 100 interrupts the charging current in step 465 and activates the indicator 110, like the first LED, in step 470. In the illustrated construction, the controller 100 controls the first LED to flash at a rate of approximately 4 Hz. If display 110 is activated in step 470, module 205 ends in step 475, and operation 200 may also end.

7 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Temperatur-aus-dem-Bereich-Moduls 210 zeigt. Der Betrieb des Moduls 210 beginnt, wenn der Hauptladebetrieb 200 im Schritt 490 in das Temperatur-aus-dem-Bereich-Modul 210 eintritt. Die Steuerung 100 unterbricht in Schritt 495 den Ladestrom und aktiviert die Anzeige 110, wie die erste LED, im Schritt 500. In der dargestellten Konstruktion steuert die Steuerung 100 die erste LED, damit diese mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 1 Hz blinkt, um einen Nutzer zu zeigen, dass sich die Batterieladevorrichtung 30 aktuell im Temperatur-aus-dem-Bereich-Modul 210 befindet. Wenn die Anzeige 110 im Schritt 500 aktiviert wird, so verlässt der Betrieb 200 das Modul 210 und kehrt dorthin zurück, wo der Betrieb 200 weggegangen war. 7 is a flowchart showing the operation of the temperature-out-of-range module 210. Operation of the module 210 begins when the main charging operation 200 enters the temperature-out-of-range module 210 in step 490. The controller 100 interrupts the charging current in step 495 and activates the indicator 110, like the first LED, in step 500. In the illustrated construction, the controller 100 controls the first LED to flash at a rate of approximately 1 Hz to alert a user to show that the battery charger 30 is currently in the temperature-out-of-range module 210. When the display 110 is activated in step 500, the operation 200 leaves the module 210 and returns to where the operation 200 left.

8 ist ein Flussdiagramm, das das Erhaltungslademodul 215 zeigt. Der Betrieb des Moduls 215 beginnt, wenn die Hauptladeoperation 200 im Schritt 520 in das Erhaltungslademodul 215 eintritt. Die Steuerung 100 aktiviert die Anzeige 110, wie die erste LED 115 im Schritt 525, um einem Nutzer anzuzeigen, dass die Batterieladevorrichtung 30 aktuell die Batterie 20 lädt. In der dargestellten Konstruktion aktiviert die Steuerung 100 die erste LED 115, so dass sie konstant angeschaltet erscheint. 8th is a flowchart showing the trickle charge module 215. Operation of the module 215 begins when the main charge operation 200 enters the trickle charge module 215 in step 520. The controller 100 activates the display 110, such as the first LED 115 in step 525, to indicate to a user that the battery charger 30 is currently charging the battery 20. In the illustrated construction, the controller 100 activates the first LED 115 so that it appears constantly on.

Wenn die Anzeige 110 im Schritt 525 aktiviert wurde, so initialisiert die Steuerung 100 im Schritt 530 einen Zähler, wie einen Erhaltungsladezähler. In der dargestellten Konstruktion weist der Erhaltungsladezähler eine Zählgrenze von zwanzig auf.If the display 110 was activated in step 525, the controller 100 initializes a counter, such as a trickle charge counter, in step 530. In the construction shown, the trickle charge counter has a counting limit of twenty.

Im Schritt 540 beginnt die Steuerung 100 zwei jeweils eine Sekunde (1 s) lange Vollstrompulse an die Batterie 20 zu legen, und unterbricht dann das Laden für fünfzig Sekunden („50 s“). In einigen Konstruktionen gibt es 50 ms Zeitintervalle zwischen den Pulsen von 1 Sekunde.In step 540, the controller 100 begins to apply two one second (1 second) full current pulses to the battery 20 and then stops charging for fifty seconds (“50 seconds”). In some designs there are 50 ms time intervals between 1 second pulses.

Im Schritt 545 misst die Steuerung 100 die Spannung der Batterie, wenn ein Ladestrom an die Batterie 20 (beispielsweise während Zeiten des angeschalteten Stroms) angelegt wird, um zu bestimmen, ob die Spannung der Batterie 4,6 Volt/Zelle übersteigt. Wenn die Spannung der Batterie 4,6 Volt/Zelle während der Zeiten des angeschalteten Stroms im Schritt 545 übersteigt, so geht das Modul 215 zum Defektsatzmodul 205 im Schritt 550 weiter und würde im Schritt 552 enden. Wenn die Spannung der Batterie 4,6 Volt/Zelle während des angeschalteten Stroms in Schritt 545 nicht übersteigt, misst die Steuerung 100 im Schritt 555 die Temperatur der Batterie und die Spannung der Batterie, wenn kein Ladestrom an die Batterie 20 angelegt wird (beispielsweise während Zeiten des ausgeschalteten Stroms).In step 545, the controller 100 measures the voltage of the battery when a charging current is applied to the battery 20 (e.g., during times of power on) to determine whether the voltage of the battery exceeds 4.6 volts/cell. If the voltage of the battery exceeds 4.6 volts/cell during the power-on times in step 545, the module 215 proceeds to the defect set module 205 in step 550 and would end in step 552. If the voltage of the battery does not exceed 4.6 volts/cell during the current on in step 545, the controller 100 measures in step 555 the temperature of the battery and the voltage of the battery when no charging current is being applied to the battery 20 (for example, during times of power off).

Im Schritt 560 bestimmt die Steuerung 100, ob die Temperatur der Batterie unter -20°C fällt oder 65°C übersteigt. Wenn im Schritt 560 die Temperatur der Batterie unter -20°C oder über 65°C beträgt, so geht das Modul 215 zum Temperatur-aus-dem-Bereich-Modul 210 im Schritt 565 weiter und würde im Schritt 570 enden. Wenn die Temperatur der Batterie im Schritt 560 nicht unter -20°C beträgt oder wenn sie nicht über 65°C liegt, so bestimmt die Steuerung 100 im Schritt 575, ob sich die Spannung der Batterie im Bereich von 3,5 Volt/Zelle bis 4,1 Volt/Zelle befindet.In step 560, controller 100 determines whether the temperature of the battery falls below -20°C or exceeds 65°C. If in step 560 the temperature of the battery is below -20°C or above 65°C, the module 215 proceeds to the temperature-out-of-range module 210 in step 565 and would end in step 570. If the temperature of the battery is not below -20°C in step 560 or if it is not above 65°C, then the controller 100 determines in step 575 whether the voltage of the battery is in the range of 3.5 volts/cell to 4.1 volts/cell.

Wenn sich die Spannung der Batterie im Schritt 575 im Bereich von 3,5 Volt/Zelle bis 4,1 Volt/Zelle befindet, so bestimmt die Steuerung 100 im Schritt 580, ob die Temperatur im Bereich von -20°C bis 0°C enthalten ist. Wenn sich die Temperatur der Batterie im Bereich von -20°C bis 0°C im Schritt 580 befindet, so geht das Modul 215 im Schritt 590 zum Schnelllademodul 225.If the voltage of the battery is in the range of 3.5 volts/cell to 4.1 volts/cell in step 575, the controller 100 determines in step 580 whether the temperature is in the range of -20°C to 0°C is included. If the temperature of the battery is in the range of -20 ° C to 0 ° C in step 580, the module 215 goes to the fast charging module 225 in step 590.

Wenn sich die Spannung der Batterie im Schritt 575 nicht im Bereich von 3,5 Volt/Zelle bis 4,1 Volt/Zelle befindet, so erhöht die Steuerung 100 im Schritt 595 den Erhaltungsladezähler. Im Schritt 600 bestimmt die Steuerung 100, ob der Erhaltungsladezähler die Zählergrenze, die beispielsweise bei zwanzig liegt, erreicht hat. Wenn der Zähler im Schritt 600 die Zählergrenze nicht erreicht hat, so geht das Modul 215 zum Schritt 540 weiter. Wenn der Zähler im Schritt 600 die Zählergrenze erreicht hat, so geht das Modul 215 zum Defektsatzmodul 205 im Schritt 605 weiter und würde im Schritt 610 enden.If the voltage of the battery is not in the range of 3.5 volts/cell to 4.1 volts/cell in step 575, the controller 100 increments the trickle charge counter in step 595. In step 600, the controller 100 determines whether the trickle charge counter has reached the count limit, which is, for example, twenty. If the counter has not reached the counter limit in step 600, the module 215 proceeds to step 540. If the counter has reached the counter limit in step 600, the module 215 proceeds to the defect set module 205 in step 605 and would end in step 610.

9 ist ein Flussdiagramm, das das Schrittlademodul 220 zeigt. Der Betrieb des Moduls 220 beginnt, wenn die Hauptladeoperation 200 im Schritt 630 in das Schrittlademodul 220 eintritt. Die Steuerung 100 aktiviert die Anzeige 110, wie die erste LED 115, im Schritt 635, um einem Nutzer anzuzeigen, dass die Batterieladevorrichtung 30 aktuell die Batterie 20 lädt. In der dargestellten Konstruktion aktiviert die Steuerung 100 die erste LED 115, so dass sie konstant an erscheint. 9 is a flowchart showing the step load module 220. Operation of the module 220 begins when the main load operation 200 enters the step load module 220 in step 630. The controller 100 activates the display 110, such as the first LED 115, in step 635 to indicate to a user that the battery charger 30 is currently charging the battery 20. In the illustrated construction, the controller 100 activates the first LED 115 so that it appears constantly on.

Im Schritt 640 startet die Steuerung 100 einen ersten Zeitmesser oder einen Ladevorgangszeitmesser. In der dargestellten Konstruktion zählt der Ladevorgangsmesser von einer Minute herab. Im Schritt 645 geht das Modul 220 zum Ladestromalgorithmus 250 weiter. Wenn der Ladestromalgorithmus 250 durchgeführt wird, so bestimmt die Steuerung 100, ob der Ladezähler die Zählgrenze, wie beispielsweise 7200, im Schritt 650 erreicht hat. Wenn der Ladezähler im Schritt 650 die Zählgrenze erreicht hat, so geht das Modul 220 zum Defektsatzmodul 205 im Schritt 655 weiter, und das Modul 220 würde am Schritt 660 enden.In step 640, the controller 100 starts a first timer or a charging timer. In the construction shown, the charging process meter counts down from one minute. In step 645, the module 220 proceeds to the charging current algorithm 250. When the charge current algorithm 250 is performed, the controller 100 determines whether the charge counter has reached the count limit, such as 7200, in step 650. If the load counter has reached the count limit in step 650, the module 220 proceeds to the defect set module 205 in step 655 and the module 220 would end at step 660.

Wenn der Ladezäher im Schritt 650 die Zählgrenze nicht erreicht hat, so bestimmt die Steuerung 100 im Schritt 665, ob die Wartezeit zwischen Strompulsen (wie das unten beschrieben werden wird) größer oder gleich einem ersten Wartezeitschwellwert, wie beispielsweise zwei Sekunden, ist. Wenn die Wartezeit größer oder gleich dem ersten Wartezeitschwellwert im Schritt 665 ist, so aktiviert die Steuerung 100 im Schritt 670 die Anzeige, wobei sie beispielsweise die erste LED 115 abschaltet und die zweite LED 120 aktiviert, so dass sie mit ungefähr 1 Hz blinkt. Wenn die Wartezeit nicht größer oder gleich dem ersten Wartezeitschwellwert im Schritt 665 ist, so geht das Modul 220 zum Schritt 690 weiter, der nachfolgend diskutiert wird.If the charge counter has not reached the count limit in step 650, the controller 100 determines in step 665 whether the waiting time between current pulses (as will be described below) is greater than or equal to a first waiting time threshold, such as two seconds. If the waiting time is greater than or equal to the first waiting time threshold in step 665, the controller 100 activates the display in step 670, for example turning off the first LED 115 and activating the second LED 120 so that it flashes at approximately 1 Hz. If the waiting time is not greater than or equal to the first waiting time threshold in step 665, the module 220 proceeds to step 690, which is discussed below.

Wenn die Anzeige 110 im Schritt 670 aktiviert wird, so bestimmt die Steuerung 100 im Schritt 675, ob die Wartezeit zwischen Strompulsen größer oder gleich einem zweiten Wartezeitschwellwert, beispielsweise fünf Sekunden, ist. Wenn die Wartezeit größer oder gleich dem zweiten Wartezeitschwellwert in Schritt 675 ist, so ändert die Steuerung 100 die Anzeige 110 im Schritt 680, indem sie beispielsweise die zweite LED 120 aktiviert, so dass die zweite LED 120 konstant an zu sein scheint. Das Modul 220 geht dann zum Wartungsmodul 230 im Schritt 685 weiter.If the display 110 is activated in step 670, the controller 100 determines in step 675 whether the waiting time between current pulses is greater than or equal to a second waiting time threshold, for example five seconds. If the waiting time is greater than or equal to the second waiting time threshold in step 675, the controller 100 changes the display 110 in step 680, for example by activating the second LED 120 so that the second LED 120 appears to be constantly on. Module 220 then proceeds to maintenance module 230 in step 685.

Wenn die Wartezeit nicht größer als oder gleich dem zweiten Wartezeitschwellwert im Schritt 675 ist, so bestimmt die Steuerung 100 im Schritt 690, ob die Batterietemperatur größer als 0°C ist. Wenn die Batterietemperatur im Schritt 690 größer als 0°C ist, so geht das Modul 220 zum Schnelllademodul 225 im Schritt 695 weiter. Wenn die Batterietemperatur im Schritt 690 nicht größer als 0°C ist, so bestimmt die Steuerung im Schritt 700, ob der Ladevorgangszeitmesser abgelaufen ist.If the wait time is not greater than or equal to the second wait time threshold in step 675, then controller 100 determines in step 690 whether the battery temperature is greater than 0°C. If the battery temperature is greater than 0°C in step 690, the module 220 proceeds to the fast charging module 225 in step 695. If the battery temperature is not greater than 0°C in step 690, then control determines in step 700 whether the charging timer has expired.

Wenn der Ladevorgangszeitmesser im Schritt 700 nicht abgelaufen ist, so geht das Modul 220 im Schritt 645 zum Ladestromalgorithmus 250 weiter. Wenn der Ladevorgangszeitmesser im Schritt 700 abgelaufen ist, so aktiviert die Steuerung 100 einen zweiten Zeitmesser oder einen Nichtladezeitmesser im Schritt 705 und setzt das Laden aus. Im Schritt 710 bestimmt die Steuerung 100, ob der Nichtladezeitmesser abgelaufen ist. Wenn der Nichtladezeitmesser im Schritt 710 nicht abgelaufen ist, so wartet die Steuerung 100 eine vorbestimmte Zeit im Schritt 715 und kehrt dann zum Schritt 710 zurück. Wenn der Nichtladezeitmesser im Schritt 710 abgelaufen ist, so geht das Modul 220 zurück zum Schritt 640, um den Ladevorgangszeitmesser wieder zu starten.If the charging timer has not expired in step 700, the module 220 proceeds to the charging current algorithm 250 in step 645. If the charging timer expires in step 700, the controller 100 activates a second timer or a non-charging timer in step 705 and suspends charging. In step 710, controller 100 determines whether the no charge timer is off is running. If the no charge timer has not expired in step 710, the controller 100 waits a predetermined time in step 715 and then returns to step 710. If the no charge timer expires in step 710, the module 220 returns to step 640 to restart the charge timer.

10 ist ein Flussdiagramm, das das Schnelllademodul 225 zeigt. Der Betrieb des Moduls 225 beginnt, wenn der Hauptladebetrieb 200 im Schritt 730 in das Schnelllademodul eintritt. Die Steuerung 100 aktiviert die Anzeige 110, wie die erste LED 115 im Schritt 735, um einem Nutzer anzuzeigen, dass die Batterieladevorrichtung 30 aktuell die Batterie 20 lädt. In der dargestellten Konstruktion aktiviert die Steuerung 100 die erste LED 115, so dass sie konstant an zu sein scheint. 10 is a flowchart showing the fast charging module 225. The operation of the module 225 begins when the main charging operation 200 enters the fast charging module in step 730. The controller 100 activates the display 110, such as the first LED 115 in step 735, to indicate to a user that the battery charger 30 is currently charging the battery 20. In the illustrated construction, the controller 100 activates the first LED 115 so that it appears to be constantly on.

Im Schritt 740 geht das Modul 225 zum Ladestromalgorithmus 250 weiter. Wenn der Ladestromalgorithmus 250 durchgeführt wird, so bestimmt die Steuerung 100 im Schritt 745, ob der Ladezähler der Zählgrenze (beispielsweise 7200) entspricht. Wenn der Ladezähler im Schritt 650 die Zählgrenze erreicht hat, so geht das Modul 220 weiter zum Defektsatzmodul 205 im Schritt 750, und das Modul 220 würde am Schritt 755 enden.In step 740, module 225 proceeds to charging current algorithm 250. When the charge current algorithm 250 is executed, the controller 100 determines in step 745 whether the charge counter equals the count limit (e.g., 7200). If the load counter has reached the count limit in step 650, then module 220 proceeds to defect set module 205 in step 750, and module 220 would end at step 755.

Wenn der Ladezähler im Schritt 745 nicht der Zählgrenze entspricht, so bestimmt die Steuerung 100 im Schritt 760, ob die Wartezeit zwischen Strompulsen größer als oder gleich dem ersten Wartezeitschwellwert (beispielsweise zwei Sekunden) ist. Wenn die Wartezeit größer oder gleich dem ersten Wartezeitschwellwert im Schritt 760 ist, aktiviert die Steuerung 100 die Anzeige 110 im Schritt 765, wobei sie beispielsweise die erste LED 115 ausschaltet und die zweite LED 120 aktiviert, so dass sie mit ungefähr 1 Hz blinkt. Wenn die Wartezeit nicht größer oder gleich dem ersten Wartezeitschwellwert in Schritt 760 ist, so geht das Modul 225 zum Schritt 785 weiter, der unten diskutiert wird.If the load count does not meet the count limit in step 745, the controller 100 determines in step 760 whether the waiting time between current pulses is greater than or equal to the first waiting time threshold (e.g., two seconds). If the waiting time is greater than or equal to the first waiting time threshold in step 760, the controller 100 activates the display 110 in step 765, for example turning off the first LED 115 and activating the second LED 120 to flash at approximately 1 Hz. If the waiting time is not greater than or equal to the first waiting time threshold in step 760, the module 225 proceeds to step 785, discussed below.

Wenn die Anzeige im Schritt 755 aktiviert ist, so bestimmt die Steuerung 100 im Schritt 770, ob die Wartezeit zwischen Strompulsen größer oder gleich einem zweiten Wartezeitschwellwert (beispielsweise fünfzehn Sekunden) ist. Wenn die Wartezeit größer als oder gleich dem zweiten Wartezeitschwellwert in Schritt 770 ist, ändert die Steuerung 100 die Anzeige 110 im Schritt 775, aktiviert beispielsweise die zweite LED 120, so dass die zweite LED 120 konstant angeschaltet erscheint. Das Modul 225 geht dann im Schritt 780 zum Wartungsmodul weiter.If the display is activated in step 755, the controller 100 determines in step 770 whether the waiting time between current pulses is greater than or equal to a second waiting time threshold (e.g., fifteen seconds). If the waiting time is greater than or equal to the second waiting time threshold in step 770, the controller 100 changes the display 110 in step 775, for example activating the second LED 120 so that the second LED 120 appears constantly on. Module 225 then proceeds to the maintenance module in step 780.

Wenn die Wartezeit nicht größer als oder gleich dem zweiten Wartezeitschwellwert in Schritt 770 ist, so bestimmt die Steuerung 100, ob die Batterietemperatur im Bereich von -20°C bis 0°C im Schritt 785 enthalten ist. Wenn die Batterietemperatur im Schritt 785 im Bereich enthalten ist, so geht das Modul 225 zum Schrittlademodul 220 im Schritt 790 weiter. Wenn die Temperatur der Batterie im Schritt 785 nicht in diesem Bereich enthalten ist, so geht das Modul 225 im Schritt 740 zurück zum Ladestromalgorithmus 250.If the waiting time is not greater than or equal to the second waiting time threshold in step 770, the controller 100 determines whether the battery temperature in the range of -20 ° C to 0 ° C is included in step 785. If the battery temperature is in range at step 785, module 225 proceeds to step charge module 220 at step 790. If the temperature of the battery is not included in this range in step 785, the module 225 goes back to the charging current algorithm 250 in step 740.

11 ist ein Flussdiagramm, das das Wartungsmodul 230 zeigt. Der Betrieb des Moduls 230 beginnt, wenn die Hauptladeoperation 200 im Schritt 800 in das Wartungsmodul 230 eintritt. Die Steuerung 100 bestimmt im Schritt 805, ob die Spannung der Batterie im Bereich von 3,5 Volt/Zelle bis 4,05 Volt/Zelle enthalten ist. Wenn die Batteriespannung im Schritt 805 nicht im Bereich enthalten ist, so bleibt die Steuerung 100 weiter im Schritt 805, bis die Spannung der Batterie im Bereich enthalten ist. Wenn im Schritt 805 die Spannung der Batterie im Bereich enthalten ist, so initialisiert die Steuerung 100 im Schritt 810 einen Wartungszeitgeber. In einigen Konstruktionen zählt der Wartungszeitgeber von dreißig Minuten herab. 11 is a flowchart showing the maintenance module 230. Operation of the module 230 begins when the main load operation 200 enters the maintenance module 230 in step 800. The controller 100 determines in step 805 whether the voltage of the battery is in the range of 3.5 volts/cell to 4.05 volts/cell. If the battery voltage is not in range in step 805, controller 100 continues in step 805 until the battery voltage is in range. If the battery voltage is within range in step 805, the controller 100 initializes a maintenance timer in step 810. In some designs, the maintenance timer counts down from thirty minutes.

Im Schritt 815 bestimmt die Steuerung 100, ob die Temperatur der Batterie unter -20°C fällt oder 65°C übersteigt. Wenn die Temperatur der Batterie im Schritt 815 unter -20°C fällt oder 65°C übersteigt, so geht das Modul 230 im Schritt 820 zum Temperatur-aus-dem-Bereich-Modul 210 weiter, und das Modul würde im Schritt 825 enden. Wenn die Temperatur der Batterie im Schritt 815 nicht unter -20°C fällt oder 65°C nicht übersteigt, so geht das Modul 230 im Schritt 830 zum Ladestromalgorithmus 250 weiter.In step 815, controller 100 determines whether the temperature of the battery falls below -20°C or exceeds 65°C. If the temperature of the battery falls below -20°C or exceeds 65°C in step 815, the module 230 proceeds to the temperature-out-of-range module 210 in step 820 and the module would end in step 825. If the temperature of the battery does not fall below -20°C or exceed 65°C in step 815, the module 230 proceeds to the charging current algorithm 250 in step 830.

Wenn der Ladestromalgorithmus 250 im Schritt 830 durchgeführt wird, so bestimmt die Steuerung im Schritt 835, ob der Wartungszeitgeber abgelaufen ist. Wenn der Wartungszeitgeber abgelaufen ist, so geht das Modul 230 im Schritt 840 zum Defektsatzmodul 840 weiter, und das Modul 230 würde am Schritt 845 enden. Wenn der Wartungszeitgeber im Schritt 835 nicht abgelaufen ist, so bestimmt die Steuerung 100 im Schritt 850, ob die Wartezeit zwischen den Strompulsen größer als oder gleich einer ersten vordefinierten Wartungswartezeitdauer, wie beispielsweise fünfzehn Sekunden, ist.When the charging current algorithm 250 is performed in step 830, control determines in step 835 whether the maintenance timer has expired. If the maintenance timer expires, the module 230 proceeds to the defect set module 840 at step 840 and the module 230 would end at step 845. If the maintenance timer has not expired in step 835, then in step 850 the controller 100 determines whether the waiting time between power pulses is greater than or equal to a first predefined maintenance waiting period, such as fifteen seconds.

Wenn die Wartezeit im Schritt 850 größer als die erste vorbestimmte Wartungswartezeit ist, so geht das Modul 230 zum Schritt 805 weiter. Wenn die Wartezeit im Schritt 850 nicht größer als oder gleich der ersten vorbestimmten Wartungswartezeit ist, so geht das Modul 230 im Schritt 830 zum Ladestromalgorithmus weiter. In einigen Konstruktionen wird die Batterieladevorrichtung 30 im Wartungsmodul 230 bleiben, bis der Batteriesatz 20 aus der Batterieladevorrichtung 30 entfernt wird.If the waiting time in step 850 is greater than the first predetermined maintenance waiting time, the module 230 proceeds to step 805. If the waiting time in step 850 is not greater than or equal to the first predetermined maintenance waiting time, then the module 230 proceeds to the charging current algorithm in step 830. In some constructions, the battery charger 30 will remain in the maintenance module 230 until the battery pack 20 is removed from the battery charger 30.

12 ist ein Flussdiagramm, das das Basisladeschema oder den Ladestromalgorithmus 250 zeigt. Der Betrieb des Moduls 250 beginnt, wenn die anderen Module 220 bis 230 oder der Hauptladebetrieb 200 im Schritt 870 in den Ladestromalgorithmus 250 eintritt. Die Steuerung 100 legt einen vollen Strompuls für ungefähr eine Sekunde im Schritt 875 an. Im Schritt 880 bestimmt die Steuerung 100, ob die Batteriespannung 880 größer als 4,6 Volt/Zelle ist, wenn der Strom auf die Batterie 20 angewandt wird. 12 is a flowchart showing the basic charging scheme or charging current algorithm 250. Operation of the module 250 begins when the other modules 220 to 230 or the main charging operation 200 enters the charging current algorithm 250 in step 870. The controller 100 applies a full current pulse for approximately one second in step 875. In step 880, controller 100 determines whether battery voltage 880 is greater than 4.6 volts/cell when current is applied to battery 20.

Wenn die Spannung der Batterie im Schritt 880 größer als 4,6 Volt/Zelle ist, so geht der Algorithmus 250 im Schritt 885 zum Defektsatzmodul 205 weiter, und der Algorithmus 250 würde am Schritt 890 enden. Wenn die Batteriespannung im Schritt 880 nicht größer als 4,6 Volt/Zelle ist, so unterbricht die Steuerung 100 den Ladestrom, erhöht einen Zähler, wie den Ladestromzähler und speichert den Zählwert im Schritt 895.If the voltage of the battery is greater than 4.6 volts/cell at step 880, the algorithm 250 proceeds to the defect set module 205 at step 885 and the algorithm 250 would end at step 890. If the battery voltage is not greater than 4.6 volts/cell in step 880, the controller 100 interrupts the charging current, increments a counter, such as the charging current counter, and stores the count in step 895.

Im Schritt 900 bestimmt die Steuerung 100, ob die Temperatur der Batterie unter -20°C fällt oder 65°C übersteigt. Wenn die Temperatur der Batterie im Schritt 900 unter -20°C fällt oder 65°C übersteigt, so geht der Algorithmus 250 im Schritt 905 zum Temperatur-aus-dem-Bereich-Modul 205 weiter, und der Algorithmus 250 wird im Schritt 910 enden. Wenn die Temperatur der Batterie im Schritt 900 nicht unter -20°C fällt oder 65°C übersteigt, so misst die Steuerung 100 im Schritt 915 die Batteriespannung, wenn der Ladestrom nicht an die Batterie 20 geliefert wird.In step 900, the controller 100 determines whether the temperature of the battery falls below -20°C or exceeds 65°C. If the temperature of the battery falls below -20°C or exceeds 65°C in step 900, the algorithm 250 proceeds to the temperature-out-of-range module 205 in step 905 and the algorithm 250 will end in step 910 . If the temperature of the battery does not fall below -20° C. or exceeds 65° C. in step 900, the controller 100 measures the battery voltage in step 915 when the charging current is not supplied to the battery 20.

Im Schritt 920 bestimmt die Steuerung 100, ob die Spannung der Batterie kleiner als 4,2 Volt/Zelle ist. Wenn die Spannung der Batterie im Schritt 920 kleiner als 4,2 Volt/Zelle ist, so geht der Algorithmus 250 zum Schritt 875 weiter. Wenn die Spannung der Batterie nicht kleiner als 4,2 Volt/Zelle im Schritt 920 ist, so wartet die Steuerung 100 im Schritt 925, bis die Spannung der Batterie ungefähr 4,2 Volt/Zelle beträgt. Im Schritt 925 speichert die Steuerung 100 auch die Wartezeit. Der Algorithmus 250 endet am Schritt 930.In step 920, controller 100 determines whether the voltage of the battery is less than 4.2 volts/cell. If the voltage of the battery is less than 4.2 volts/cell in step 920, the algorithm 250 proceeds to step 875. If the battery voltage is not less than 4.2 volts/cell in step 920, the controller 100 waits in step 925 until the battery voltage is approximately 4.2 volts/cell. In step 925, the controller 100 also saves the waiting time. The algorithm 250 ends at step 930.

In einer anderen Konstruktion kann der volle Ladestrom oder der volle Ladepuls, der durch die Batterieladevorrichtung 30 angewandt wurde, gemäß den einzelnen Zellenspannungen in der Batterie 20 skaliert werden. Diese Implementierung wird unter Bezug auf die 4 und 16 beschrieben.In another construction, the full charge current or pulse applied by the battery charger 30 may be scaled according to the individual cell voltages in the battery 20. This implementation is made with reference to the 4 and 16 described.

Wie in 4 gezeigt ist, so kann die Steuerung 100 in der Batterieladevorrichtung 30 Information zur Mikrosteuerung 64 in der Batterie 20 senden oder von dort empfangen. In einigen Konstruktionen kann die Mikrosteuerung 64 entweder automatisch oder in Erwiderung auf einen Befehl von der Batterieladevorrichtung verschiedene Batterieeigenschaften während des Ladens überwachen, wobei die Spannungen oder aktuelle Ladezustände jeder der Batteriezellen 60 eingeschlossen sind. Die Mikrosteuerung 64 kann gewisse Batterieeigenschaften und Verfahrensmessungen oder Mittelwertmessungen während Perioden des Ladestroms (das heißt in Zeitabschnitten mit „eingeschaltetem Strom“) Ton überwachen. In einigen Konstruktionen kann die Zeitdauer mit eingeschaltetem Ladestrom ungefähr eine Sekunde („1-s“) betragen. In Zeitabschnitten Toff, in denen kein Ladestrom fließt (das heißt in Zeitabschnitten mit „ausgeschaltetem Strom“), kann Information im Hinblick auf gewisse Batterieeigenschaften (beispielsweise die Spannungen der Zellen oder den Ladezustand der Zellen) von der Batterie 20 an die Ladevorrichtung 30 übertragen werden. In einigen Konstruktionen beträgt der Zeitabschnitt Toff mit ausgeschaltetem Strom ungefähr 50 ms. Die Batterieladevorrichtung 30 kann die Information, die von der Batterie 20 gesendet wird, verarbeiten und die Zeitabschnitte Ton mit eingeschaltetem Strom entsprechend modifizieren. Wenn beispielsweise eine oder mehrere Batteriezellen 60 einen höheren aktuellen Ladezustand als die verbleibenden Batteriezellen 60 aufweisen, so kann die Batterieladevorrichtung 30 die nachfolgenden Zeitabschnitte Ton mit eingeschalteten Strom erniedrigen, um eine Überladung der einen oder mehreren Batteriezellen mit höherer Ladung zu verhindern.As in 4 is shown, the controller 100 in the battery charging device 30 can send or receive information to the microcontroller 64 in the battery 20. In some constructions, the microcontroller 64 may monitor various battery characteristics during charging, including the voltages or current states of charge of each of the battery cells 60, either automatically or in response to a command from the battery charger. The microcontroller 64 may monitor certain battery characteristics and process or average measurements during periods of charging current (i.e., “power on” periods). In some designs, the amount of time with charging current on may be approximately one second (“1-s”). During periods of time T off in which no charging current is flowing (i.e., in periods of “power off”), information regarding certain battery characteristics (e.g., the voltages of the cells or the state of charge of the cells) may be transmitted from the battery 20 to the charging device 30 become. In some designs, the power off period T off is approximately 50 ms. The battery charger 30 may process the information sent from the battery 20 and modify the power-on periods T on accordingly. For example, if one or more battery cells 60 have a higher current state of charge than the remaining battery cells 60, the battery charging device 30 may reduce the subsequent periods T on with current on to prevent overcharging of the one or more battery cells with a higher charge.

In einigen Konstruktionen kann die Batterieladevorrichtung 30 jede einzelne Zellspannung mit einer mittleren Zellspannung vergleichen, und wenn die Differenz zwischen der einzelnen Zellspannung und der mittleren Zellspannung gleich einem vordefinierten Schwellwert ist oder diesen übersteigt (beispielsweise ein Ungleichgewichtsschwellwert), so kann die Ladevorrichtung 30 die Zelle als eine Zelle identifizieren, die einen höheren Ladezustand aufweist. Die Batterieladevorrichtung 30 kann den Zeitabschnitt Ton mit eingeschaltetem Strom modifizieren. In anderen Konstruktionen kann die Batterieladevorrichtung den Ladezustand für eine spezielle Batteriezelle (wie eine Batteriezelle, die als eine Zelle mit höherer Spannung identifiziert wurde) während dem Zeitabschnitt mit eingeschaltetem Strom auf der Basis der Information, die von der Batterie 20 empfangen wird, schätzen. In diesen Konstruktionen kann, wenn die Schätzung des aktuellen Ladezustands für die Zelle einen Schwellwert überschreitet, die Batterieladevorrichtung 30 die Dauer des Zeitabschnitts Ton mit eingeschaltetem Strom modifizieren.In some constructions, the battery charger 30 may compare each individual cell voltage to an average cell voltage, and if the difference between the individual cell voltage and the average cell voltage is equal to or exceeds a predefined threshold (e.g., an imbalance threshold), then the charger 30 may use the cell as identify a cell that has a higher state of charge. The battery charger 30 may modify the power-on period T on . In other designs, the battery charger may determine the state of charge for a specific battery cell (such as a battery cell identified as a higher voltage cell was) during the power-on period based on the information received from the battery 20. In these designs, if the estimate of the current state of charge for the cell exceeds a threshold, the battery charger 30 may modify the duration of the power-on period T on .

Beispielsweise kann, wie das in 16 gezeigt ist, die Batterieladevorrichtung 30 die Batterie 20 anweisen, die Zellspannungsmessungen, die während der nächsten Zeitdauer Ton1 mit eingeschaltetem Strom gemessen werden, zu mitteln. Der Befehl kann während der ersten Zeitdauer Toff1 mit ausgeschaltetem Strom gesendet werden. Somit misst während der ersten Zeitdauer Ton1 mit eingeschaltetem Strom die Mikrosteuerung 64 die Zellspannungen als auch andere Batterieparameter und mittelt diese. Während des nächsten Zeitabschnitts Toff2 mit ausgeschaltetem Strom kann die Batterie 30 die gemittelten Messungen an die Batterieladevorrichtung 30 übertragen. In einigen Konstruktionen kann die Batterie 20 acht gemittelte Messungen, wie beispielsweise einen gemittelten Satzzustand der Ladungsmessung und einen gemittelten einzelnen Zellzustand der Ladung für jede der sieben Batteriezellen 60 senden. Beispielsweise kann die Batterie 20 die folgende Information senden: Zelle 1 14%, Zelle 2 14%, Zelle 3 15%, Zelle 4 14%, Zelle 5 16%, Zelle 6 14%, Zelle 7 14% und Spannung des Satzes (beispielsweise die Zellen 1 bis 7) 29,96 Volt. In diesem Beispiel identifiziert die Batterieladevorrichtung 30 die Zelle 5 als eine höhere Batteriezelle. Die Ladevorrichtung 30 zeichnet auch die Batteriespannung, wie sie sowohl von der Mikrosteuerung 64 der Batterie als auch der Batterieladevorrichtung 30 gemessen wurde, auf. In diesem Beispiel misst die Batterieladevorrichtung 30 die Spannung der Batterie zu ungefähr 30,07 Volt. Die Batterieladevorrichtung 30 berechnet die Differenz bei den Messungen der Spannung der Batterie (beispielsweise 110 mV) und bestimmt den Spannungsabfall über den Anschlüssen und Leitern zu ungefähr 110 mV.For example, as in 16 As shown, the battery charger 30 instructs the battery 20 to average the cell voltage measurements taken during the next power-on period T on1 . The command can be sent with the power off during the first period T off1 . Thus, during the first time period T on1 with the power switched on, the microcontroller 64 measures the cell voltages as well as other battery parameters and averages them. During the next power-off period T off2 , the battery 30 may transmit the averaged measurements to the battery charger 30. In some constructions, the battery 20 may send eight averaged measurements, such as an averaged set state of charge measurement and an averaged individual cell state of charge for each of the seven battery cells 60. For example, the battery 20 may send the following information: cell 1 14%, cell 2 14%, cell 3 15%, cell 4 14%, cell 5 16%, cell 6 14%, cell 7 14% and voltage of the set (for example cells 1 to 7) 29.96 volts. In this example, the battery charger 30 identifies the cell 5 as a higher battery cell. The charger 30 also records the battery voltage as measured by both the battery microcontroller 64 and the battery charger 30. In this example, the battery charger 30 measures the voltage of the battery to be approximately 30.07 volts. The battery charger 30 calculates the difference in measurements of the battery's voltage (e.g., 110 mV) and determines the voltage drop across the terminals and conductors to be approximately 110 mV.

Während dem nachfolgenden Zeitabschnitt Ton2 mit eingeschaltetem Strom „schätzt“ die Batterieladevorrichtung 30 die Spannung der Zelle 5. Beispielsweise tastet die Batterieladevorrichtung 30 die Messungen der Spannung der Batterie 20 ab und für jede Messung der Spannung der Batterie schätzt sie den Ladezustand für die Zelle 5 gemäß der folgenden Gleichung: ( V Batterie / 1a V Anchl u ¨ sse ) × V Zelle

Figure DE000010354874B4_0001
wobei VBatterie/la die Spannung der Batterie 20 als Messung durch die Ladevorrichtung 30 ist, wobei VAnschlüsse der Spannungsabfall über den Anschlüssen (beispielsweise 110 mV) ist, und wobei VZelle die Spannung der Zelle, die als ein Prozentsatz der Batteriespannung geschätzt wird, ist. Wenn die Schätzung der Spannung der Zelle 5 einen Schwellwert überschreitet, dann kann die Batterieladevorrichtung 30 den nachfolgenden Zeitabschnitt Ton3 mit eingeschaltetem Strom modifizieren. Wie in 16 gezeigt ist, identifiziert die Ladevorrichtung 30 die Zelle 5 als eine hohe Batteriezelle und modifiziert den nachfolgenden Zeitabschnitt Ton3 mit eingeschaltetem Strom so, dass er ungefähr 800 ms beträgt. Somit ist die Länge T2 des Stroms im Zeitabschnitt Ton3 kleiner als die Länge T1 der vorherigen Zeitabschnitte Ton1 und Ton2 mit eingeschaltetem Strom.During the subsequent time period T on2 with the power on, the battery charger 30 “estimates” the voltage of the cell 5. For example, the battery charger 30 samples the measurements of the voltage of the battery 20 and for each measurement of the battery voltage it estimates the state of charge for the cell 5 according to the following equation: ( v battery / 1a v Ancl u ¨ sse ) × v cell
Figure DE000010354874B4_0001
where V battery/la is the voltage of the battery 20 as measured by the charging device 30, where V terminals is the voltage drop across the terminals (e.g. 110 mV), and where V cell is the voltage of the cell estimated as a percentage of the battery voltage , is. If the estimate of the cell 5 voltage exceeds a threshold, then the battery charger 30 may modify the subsequent power-on period T on3 . As in 16 As shown, the charging device 30 identifies the cell 5 as a high battery cell and modifies the subsequent power-on period T on3 to be approximately 800 ms. Thus, the length T 2 of the current in the time period T on3 is smaller than the length T 1 of the previous time periods T on1 and T on2 with the current switched on.

In einigen Konstruktionen stellt die Ladevorrichtung 30 die nachfolgenden Zeitabschnitte mit eingeschaltetem Strom (beispielsweise Ton4-5) auf ungefähr die Länge T2 des vorherigen Zeitabschnitts Ton3 mit eingeschaltetem Strom (beispielsweise 800 ms) ein. Wenn die Zelle 5 (oder eine andere Zelle) weiter als eine hohe Zelle identifiziert wird, dann kann die Ladevorrichtung 30 die Länge des nachfolgenden Zeitabschnitts mit eingeschaltetem Strom (beispielsweise Ton6) beispielsweise von der Länge T2 (beispielsweise ungefähr 800 ms) bis zur Länge T3 (beispielsweise ungefähr 600 ms) modifizieren.In some constructions, the charging device 30 sets the subsequent power-on periods (e.g., T on4-5 ) to approximately the length T 2 of the previous power-on period T on3 (e.g., 800 ms). If cell 5 (or another cell) is further identified as a high cell, then charging device 30 may vary the length of the subsequent power-on period (e.g., T on6 ) from, for example, the length T2 (e.g., approximately 800 ms) to Modify length T 3 (e.g. approximately 600 ms).

Ein weiteres schematisches Diagramm der Batterie 20' ist schematisch in 13 dargestellt. Die Batterie 20' ist ähnlich der Batterie 20, und gemeinsame Elemente werden durch dieselben Bezugszahlen „'“ bezeichnet.Another schematic diagram of the battery 20' is shown schematically in 13 shown. The battery 20' is similar to the battery 20, and common elements are designated by the same reference numerals "'".

In einigen Konstruktionen umfasst die Schaltung 62' eine elektrische Komponente, wie beispielsweise einen Identifikationswiderstand 950, und der Identifikationswiderstand 950 kann einen eingestellten Widerstand aufweisen. In anderen Konstruktionen kann die elektrische Komponente ein Kondensator, eine Spule, ein Transistor, ein Halbleiterelement, eine elektrische Schaltung oder eine andere Komponente, die einen Widerstand aufweist, oder die elektrische Signale senden kann, wie beispielsweise ein Mikroprozessor, eine Digitallogikkomponente und dergleichen sein. In der dargestellten Konstruktion kann der Widerstandswert des Identifikationswiderstandes 950 auf der Basis der Eigenschaften der Batterie 20', wie der Nennspannung und dem chemischen Aufbau der Batteriezelle(n) 60' gewählt werden. Ein Messanschluss 55' kann elektrisch mit dem Identifikationswiderstand 950 verbunden sein.In some constructions, the circuit 62' includes an electrical component, such as an identification resistor 950, and the identification resistor 950 may have a set resistance. In other constructions, the electrical component may be a capacitor, an inductor, a transistor, a semiconductor element, an electrical circuit, or other component that has a resistance or that can send electrical signals, such as a microprocessor, a digital logic component, and the like. In the illustrated construction, the resistance value of the identification resistor 950 can be selected based on the characteristics of the battery 20', such as the voltage rating and the chemical makeup of the battery cell(s) 60'. A measuring connection 55 'can be electrically connected to the identification resistor 950.

Die Batterie 20', die schematisch in 13 gezeigt ist, kann elektrisch mit einem elektrischen Gerät, wie beispielsweise einer Batterieladevorrichtung 960 (auch schematisch dargestellt) verbunden werden. Die Batterieladevorrichtung 960 kann einen positiven Anschluss 964, einen negativen Anschluss 968 und einen Messanschluss 972 einschließen. Jeder Anschluss 964, 968, 972 der Batterieladevorrichtung 960 kann (jeweils) elektrisch mit dem entsprechenden Anschluss 45', 50', 55' der Batterie 20' verbunden werden. Die Batterieladevorrichtung 960 kann auch eine Schaltung einschließen, die elektrische Komponenten aufweist, wie beispielsweise einen ersten Widerstand 976, einen zweiten Widerstand 980, ein elektronisches Halbleiterbauelement oder einen Halbleiter 984, eine Vergleichsvorrichtung 988 und einen Prozessor, eine Mikrosteuerung oder eine (nicht gezeigte) Steuerung. In einigen Konstruktionen kann der Halbleiter 984 einen Transistor einschließen, der in der Sättigung oder einem „AN“-Zustand arbeiten kann, und der in einem ausgeschalteten oder „AUS“-Zustand arbeiten kann. In einigen Konstruktionen kann die Vergleichsvorrichtung 988 eine zugewiesene Spannungsüberwachungsvorrichtung, ein Mikroprozessor oder eine Verarbeitungseinheit sein. In anderen Konstruktionen kann die Vergleichsvorrichtung 988 in der Steuerung enthalten sein (nicht gezeigt).The battery 20', which is shown schematically in 13 shown may be electrically connected to an electrical device such as a battery charger 960 (also shown schematically). The battery charger 960 may include a positive terminal 964, a negative terminal 968, and a measurement terminal 972. Each terminal 964, 968, 972 of the battery charger 960 can (respectively) be electrically connected to the corresponding terminal 45', 50', 55' of the battery 20'. The battery charger 960 may also include a circuit that includes electrical components such as a first resistor 976, a second resistor 980, a semiconductor electronic device or semiconductor 984, a comparator 988, and a processor, microcontroller, or controller (not shown). . In some constructions, semiconductor 984 may include a transistor that can operate in saturation or an "ON" state and that can operate in an off or "OFF" state. In some constructions, the comparator 988 may be a dedicated voltage monitor, a microprocessor, or a processing unit. In other constructions, the comparator 988 may be included in the controller (not shown).

In einigen Konstruktionen kann die (nicht gezeigte) Steuerung programmiert werden, um den Widerstandswert der elektrischen Komponente in der Batterie 20', wie den Identifikationswiderstand 958, zu identifizieren. Die Steuerung kann auch programmiert sein, um eine oder mehrere Eigenschaften der Batterie 20' zu bestimmen, wie beispielsweise den chemischen Aufbau der Batterie und die Nennspannung der Batterie 20'. Wie vorher erwähnt wurde, kann der Widerstandswert des Identifikationswiderstands 958 einem zugewiesenen Wert entsprechen, der mit einem oder mehreren gewissen Batterieeigenschaften verbunden ist. Beispielsweise kann der Widerstandswert des Identifikationswiderstands 958 in einem Bereich von Widerstandswerten eingeschlossen sein, die dem chemischen Aufbau und der Nennspannung der Batterie 20' entsprechen.In some constructions, the controller (not shown) may be programmed to identify the resistance of the electrical component in the battery 20', such as the identification resistor 958. The controller may also be programmed to determine one or more characteristics of the battery 20', such as the chemical makeup of the battery and the voltage rating of the battery 20'. As previously mentioned, the resistance value of the identification resistor 958 may correspond to an assigned value associated with one or more certain battery characteristics. For example, the resistance value of the identification resistor 958 may be included in a range of resistance values that correspond to the chemical makeup and voltage rating of the battery 20'.

In einigen Konstruktionen kann die Steuerung programmiert werden, um eine Vielzahl von Widerstandsbereiche des Identifikationswiderstands 958 zu erkennen. In diesen Konstruktionen entspricht jeder Bereich einem chemischen Aufbau einer Batterie, wie beispielsweise NiCd, NiMH, Li-Ionen und dergleichen. In einigen Konstruktionen kann die Steuerung zusätzliche Widerstandsbereiche erkennen, wobei jeder einem anderen chemischen Aufbau der Batterie oder anderen Batterieeigenschaften entspricht.In some constructions, the controller may be programmed to recognize a variety of resistance ranges of the identification resistor 958. In these constructions, each region corresponds to a chemical structure of a battery, such as NiCd, NiMH, Li-ion and the like. In some designs, the controller may recognize additional resistance ranges, each corresponding to a different battery chemistry or other battery characteristics.

In einigen Konstruktionen kann die Steuerung programmiert sein, um eine Vielzahl von Spannungsbereichen zu erkennen. Die Spannungen, die in den Spannungsbereichen eingeschlossen sind, können dem Widerstandswert des Identifikationswiderstands 958 entsprechen oder von diesem abhängen, so dass die Steuerung den Wert des Widerstands 958 auf der Basis der gemessenen Spannung bestimmen kann.In some designs, the controller may be programmed to recognize a variety of voltage ranges. The voltages included in the voltage ranges may correspond to or depend on the resistance value of the identification resistor 958 so that the controller can determine the value of the resistor 958 based on the measured voltage.

In einigen Konstruktionen kann der Widerstandswert des Identifikationswiderstands 958 weiter so gewählt werden, dass er eindeutig für jeden möglichen Nennspannungswert der Batterie 20' ist. Beispielsweise kann in einem Bereich von Widerstandswerten, ein erster zugewiesener Widerstandswert einer Nennspannung von 21 Volt entsprechen, ein zweiter zugewiesener Widerstandswert kann einer Nennspannung von 16,8 Volt entsprechen, und ein dritter zugewiesener Widerstandswert kann einer Nennspannung von 12,6 Volt entsprechen. In einigen Konstruktionen können mehr oder weniger zugewiesene Widerstandswerte vorhanden sein, wobei jeder einer anderen möglichen Nennspannung der Batterie 20' in Verbindung mit dem Widerstandsbereich entspricht.In some constructions, the resistance value of the identification resistor 958 may be further selected to be unique to each possible voltage rating of the battery 20'. For example, in a range of resistance values, a first assigned resistance value may correspond to a nominal voltage of 21 volts, a second assigned resistance value may correspond to a nominal voltage of 16.8 volts, and a third assigned resistance value may correspond to a nominal voltage of 12.6 volts. In some designs, there may be more or fewer assigned resistance values, each corresponding to a different possible voltage rating of the battery 20' associated with the resistance range.

In der beispielhaften Implementierung ist die Batterie 20' elektrisch mit der Batterieladevorrichtung 960 verbunden. Um eine erste Batterieeigenschaft zu identifizieren, schaltet der Halbleiter 984 in den „AN“-Zustand unter der Steuerung einer zusätzlichen (nicht gezeigten) Schaltung. Wenn der Halbleiter 984 sich im „AN“-Zustand befindet, so schaffen der Identifikationswiderstand 958 und die Widerstände 976 und 980 ein Spannungsteilernetzwerk. Das Netzwerk errichtet eine Spannung VA an einem ersten Referenzpunkt 992. Wenn der Widerstandswert des Widerstands 980 signifikant niedriger als der Widerstandswert des Widerstands 976 ist, so wird die Spannung VA von den Widerstandswerten des Identifikationswiderstands 958 und des Widerstands 980 abhängen. In dieser Implementierung befindet sich die Spannung VA in einem Bereich, der durch den Widerstandswert des Identifikationswiderstands 958 bestimmt wird. Die (nicht gezeigte) Steuerung misst die Spannung VA am ersten Referenzpunkt 992 und bestimmt den Widerstandswert des Identifikationswiderstands 958 auf der Basis der Spannung VA. In einigen Konstruktionen vergleicht die Steuerung die Spannung VA mit einer Vielzahl von Spannungsbereichen, um die Batterieeigenschaften zu bestimmen.In the exemplary implementation, the battery 20′ is electrically connected to the battery charger 960. To identify a first battery characteristic, semiconductor 984 switches to the “ON” state under the control of additional circuitry (not shown). When semiconductor 984 is in the "ON" state, identification resistor 958 and resistors 976 and 980 create a voltage divider network. The network establishes a voltage V A at a first reference point 992. If the resistance of resistor 980 is significantly lower than the resistance of resistor 976, then voltage V A will depend on the resistance values of identification resistor 958 and resistor 980. In this implementation, the voltage V A is in a range determined by the resistance of the identification resistor 958. The controller (not shown) measures the voltage V A at the first reference point 992 and determines the resistance value of the identification resistor 958 based on the voltage V A . In some designs, the controller compares voltage V A to a variety of voltage ranges to determine battery characteristics.

In einigen Konstruktionen kann die erste zu identifizierende Batterieeigenschaft den chemischen Aufbau der Batterie einschließen. Beispielsweise kann jeder Widerstandswert unterhalb 150 kOhm anzeigen, dass die Batterie 20' einen chemischen Aufbau aus NiCd oder NiMH aufweist, und jeder Widerstandswert von ungefähr 150 kOhm oder darüber kann anzeigen, dass die Batterie 20' einen chemischen Aufbau aus Li oder Li-Ionen aufweist. Wenn die Steuerung den chemischen Aufbau der Batterie 20' bestimmt und identifiziert hat, kann ein passender Ladealgorithmus oder ein Ladeverfahren ausgewählt werden. In anderen Konstruktionen gibt es mehr Widerstandsbereiche als im obigen Beispiel, die jeweils einem anderen chemischen Aufbau der Batterie entsprechen.In some designs, the first battery characteristic to be identified may include the chemical makeup of the battery. For example, any resistance value below 150 kOhm may indicate that the battery 20' has a NiCd or NiMH chemical makeup, and any resistance value of approximately 150 kOhm or above may indicate that the battery 20' has a Li or Li-ion chemical makeup . Once the controller has determined and identified the chemical makeup of the battery 20', an appropriate charging algorithm or method can be selected. In other designs there are more resistance ranges than in the example above, each corresponding to a different chemical makeup of the battery.

Wenn man mit der beispielhaften Implementierung fortfährt, so schaltet der Halbleiter 984, um eine zweite Batterieeigenschaft zu identifizieren, unter der Steuerung der zusätzlichen Schaltung in den „AUS“-Zustand. Wenn der Halbleiter 984 in den „AUS“-Zustand schaltet, schaffen der Identifikationswiderstand 958 und der Widerstand 976 ein Spannungsteilernetzwerk. Die Spannung VA am ersten Referenzpunkt 992 wird nun durch die Widerstandswerte des Identifikationswiderstands 958 und des Widerstands 976 bestimmt. Der Widerstandswert des Identifikationswiderstands 958 wird so gewählt, dass wenn die Spannung VBATT an einem zweiten Referenzpunkt 880 im wesentlichen gleich der Nennspannung der Batterie 20' ist, die Spannung VA am ersten Referenzpunkt 992 im wesentlichen gleich einer Spannung VREF an einem dritten Referenzpunkt 996 ist. Wenn die Spannung VA am ersten Referenzpunkt 992 die feste Spannung VREF am dritten Referenzpunkt 996 übersteigt, so ändert ein Ausgang VOUT der Vergleichsvorrichtung 988 seinen Zustand. In einigen Konstruktionen kann der Ausgang VOUT verwendet werden, um das Laden zu beenden oder um als ein Anzeiger zu dienen, um zusätzliche Funktionen, wie eine Wartungsroutine, eine Abgleichroutine, eine Entladefunktion, zusätzliche Ladeschemata und dergleichen zu beginnen. In einigen Konstruktionen kann die Spannung VREF eine feste Referenzspannung sein.Continuing with the example implementation, to identify a second battery characteristic, the semiconductor 984 switches to the “OFF” state under the control of the additional circuitry. When semiconductor 984 switches to the “OFF” state, identification resistor 958 and resistor 976 create a voltage divider network. The voltage V A at the first reference point 992 is now determined by the resistance values of the identification resistor 958 and the resistor 976. The resistance value of the identification resistor 958 is selected such that when the voltage V BATT at a second reference point 880 is substantially equal to the nominal voltage of the battery 20', the voltage V A at the first reference point 992 is substantially equal to a voltage V REF at a third reference point 996 is. If the voltage V A at the first reference point 992 exceeds the fixed voltage V REF at the third reference point 996, an output V OUT of the comparison device 988 changes its state. In some constructions, the V OUT output may be used to terminate charging or to serve as an indicator to begin additional functions such as a maintenance routine, a balancing routine, a discharge function, additional charging schemes, and the like. In some designs, the voltage V REF may be a fixed reference voltage.

In einigen Konstruktionen kann die zweite zu identifizierende Batterieeigenschaft eine Nennspannung der Batterie 20' einschließen. Beispielsweise kann eine allgemeine Gleichung für das Berechnen des Widerstandswertes für den Identifikationswiderstand 958 folgendermaßen aussehen: R 100 = ( V REF R 135 ) / ( V BATT V REF )

Figure DE000010354874B4_0002
wobei R100 der Widerstandswert des Identifikationswiderstands 958 ist, wobei R135 der Widerstandswert des Widerstands 976 ist, wobei VBATT die Nennspannung der Batterie 20' ist, und wobei VREF eine feste Spannung, wie beispielsweise ungefähr 2,5 Volt, ist. Beispielsweise kann im Bereich der Widerstandswerte für den (oben angegebenen) chemischen Aufbau in Form von Li-Ionen, ein Widerstandswert von ungefähr 150 kOhm für den Identifikationswiderstand 958 einer Nennspannung von ungefähr 21 Volt entsprechen, ein Widerstandswert von ungefähr 194 kOhm kann einer Nennspannung von ungefähr 16,8 Volt entsprechen, und ein Widerstandswert von ungefähr 274,7 kOhm kann einer Nennspannung von ungefähr 12,6 Volt entsprechen. In anderen Konstruktionen können mehr oder weniger zugewiesene Widerstandswerte zusätzlichen oder unterschiedlichen Nennspannungswerten des Batteriesatzes entsprechen.In some constructions, the second battery characteristic to be identified may include a rated voltage of the battery 20'. For example, a general equation for calculating the resistance value for the identification resistor 958 may look like this: R 100 = ( v REF R 135 ) / ( v BATT v REF )
Figure DE000010354874B4_0002
where R 100 is the resistance of identification resistor 958, where R 135 is the resistance of resistor 976, where V BATT is the nominal voltage of battery 20', and where V REF is a fixed voltage, such as approximately 2.5 volts. For example, in the range of resistance values for the Li-ion chemical structure (noted above), a resistance value of approximately 150 kOhm for the identification resistor 958 may correspond to a nominal voltage of approximately 21 volts, a resistance value of approximately 194 kOhm may correspond to a nominal voltage of approximately 16.8 volts, and a resistance value of approximately 274.7 kOhm can correspond to a nominal voltage of approximately 12.6 volts. In other designs, more or less assigned resistance values may correspond to additional or different voltage ratings of the battery pack.

In der dargestellten Konstruktion können sowohl der Identifikationswiderstand 958 als auch der dritte Referenzpunkt 996 auf der „hohen“ Seite eines Strommesswiderstands 1000 angeordnet sein. Das Positionieren des Identifikationswiderstands 958 und des dritten Referenzpunktes 996 in dieser Art kann jede relative Spannungsfluktuation zwischen VA und VREF reduzieren, wenn ein Ladestrom vorhanden ist. Die Spannungsfluktuationen können in der Spannung VA erscheinen, wenn der Identifikationswiderstand 958 und der dritte Referenzpunkt 996 sich auf Erde 1004 beziehen, und ein Ladestrom an die Batterie 20' angelegt wurde.In the construction shown, both the identification resistor 958 and the third reference point 996 can be arranged on the “high” side of a current measuring resistor 1000. Positioning the identification resistor 958 and the third reference point 996 in this manner can reduce any relative voltage fluctuation between V A and V REF when a charging current is present. The voltage fluctuations may appear in the voltage V A when the identification resistor 958 and the third reference point 996 are referenced to ground 1004 and a charging current has been applied to the battery 20'.

In einigen Konstruktionen kann die Batterieladevorrichtung 960 auch eine Ladevorrichtungssteuerfunktion einschließen. Wie vorher diskutiert wurde, so ändert, wenn die Spannung VA im wesentlichen gleich der Spannung VREF ist (was anzeigt, dass die Spannung VBATT der Nennspannung der Batterie 20' entspricht), der Ausgang VOUT der Vergleichsvorrichtung 988 den Zustand. In einigen Konstruktionen wird der Ladestrom nicht länger an die Batterie 20' geliefert, wenn der Ausgang VOUT der Vergleichsvorrichtung 988 den Zustand ändert. Wenn der Ladestrom unterbrochen wird, so beginnt die Batteriespannung VBATT abzunehmen. Wenn die Spannung VBATT einen unteren Schwellwert erreicht, so ändert der Ausgang VOUT der Vergleichsvorrichtung 988 den Zustand. Wenn der Ladestrom unterbrochen wird, so beginnt die Batteriespannung VBATT abzunehmen. Wenn die Spannung VBATT einen unteren Schwellwert erreicht, so ändert der Ausgang VOUT der Vergleichsvorrichtung 988 den Zustand wieder. In einigen Konstruktionen wird der untere Schwellwert der Spannung VBATT durch einen Widerstandswert eines Hysteresewiderstands 1008 bestimmt. Der Ladestrom wird wieder aufgenommen, wenn der Ausgang VOUT der Vergleichsvorrichtung 988 den Zustand wieder ändert. In einigen Konstruktionen wiederholt sich dieser Zyklus für eine vorbestimmte Zeit, wie sie durch die Steuerung bestimmt wird, oder er wiederholt sich für eine gewisse Anzahl von Zustandsänderungen, die durch die Vergleichsvorrichtung 988 durchgeführt werden. In einigen Konstruktionen wiederholt sich dieser Zyklus, bis die Batterie 20' aus der Batterieladevorrichtung 960 entfernt wird.In some constructions, the battery charger 960 may also include a charger control function. As previously discussed, when the voltage V A is substantially equal to the voltage V REF (indicating that the voltage V BATT corresponds to the nominal voltage of the battery 20'), the output V OUT of the comparator 988 changes state. In some constructions, the charging current is no longer provided to the battery 20' when the output V OUT of the comparator 988 changes state. If the charging current is interrupted, the battery voltage V BATT begins to decrease. When the voltage V BATT reaches a lower threshold, the output V OUT of the comparator 988 changes state. If the charging current is interrupted, the battery voltage V BATT begins to decrease. When the voltage V BATT reaches a lower threshold value, the output V OUT of the comparator 988 changes state again. In some constructions, the lower threshold voltage V BATT is determined by a resistance of a hysteresis resistor 1008. The charging current is resumed when the output V OUT of the comparator 988 changes state again. In some designs, this cycle repeats for a predetermined time, as determined by the controller, or it repeats itself for a certain number of state changes carried out by the comparison device 988. In some constructions, this cycle repeats until the battery 20' is removed from the battery charger 960.

In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten kann eine Batterie, wie die Batterie 20, die in 17 gezeigt ist, so entladen werden, dass die Batteriezellen 60 nicht genug Spannung haben mögen, um mit einer Batterieladevorrichtung 30 zu kommunizieren. Wie in 17 gezeigt ist, so kann die Batterie 20 eine oder mehrere Batteriezellen 60, einen positiven Anschluss 1105, einen negativen Anschluss 1110 und einen oder mehrere Messanschlüsse 1120a und 1120b einschließen (wie in 17 gezeigt, wobei der zweite Messanschluss oder der Aktivierungsanschluss 120b in der Batterie 20 eingeschlossen oder nicht eingeschlossen sein kann). Die Batterie 20 kann auch eine Schaltung 1130 einschließen, die eine Mikrosteuerung 1140 einschließt.In some constructions and in some aspects, a battery, such as battery 20, in 17 is shown, are discharged so that the battery cells 60 may not have enough voltage to communicate with a battery charger 30. As in 17 As shown, the battery 20 may include one or more battery cells 60, a positive terminal 1105, a negative terminal 1110, and one or more measurement terminals 1120a and 1120b (as in 17 shown, wherein the second measurement terminal or the activation terminal 120b may or may not be included in the battery 20). The battery 20 may also include a circuit 1130 that includes a microcontroller 1140.

Wie in 17 gezeigt ist, so kann die Schaltung 1130 einen Halbleiterschalter 1180 einschließen, der den Entladestrom unterbricht, wenn die Schaltung 1130 (beispielsweise der Mikroprozessor 1140) einen Zustand oberhalb oder unterhalb eines vorbestimmten Schwellwerts bestimmt oder misst (das ist ein „abnormaler Batteriezustand“). In einigen Konstruktionen umfasst der Schalter 1180 eine Unterbrechungsbedingung, bei der der Strom von oder zur Batterie 20 unterbrochen wird, und einen Gestattungsbedingung, in der der Strom von oder zur Batterie 20 gestattet wird. In einigen Konstruktionen kann ein abnormaler Batteriezustand beispielsweise hohe oder niedrige Temperaturen der Batteriezelle, hohe oder niedrige Batterieladezustände, hohe oder niedrige Ladezustände der Batteriezelle, hohen oder niedrigen Entladestrom, hohen oder niedrigen Ladestrom und dergleichen einschließen. In den dargestellten Konstruktionen umfasst der Schalter 1180 einen Leistungs-FET oder einen Metalloxidhalbleiter-FET („MOSFET“). In anderen Konstruktionen können die Schalter 1180 parallel angeordnet sein. Parallele Schalter 1180 können in Batteriesätzen eingeschlossen sein, die einen hohen mittleren Entladestrom liefern (wie beispielsweise die Batterie 20, die Leistung an eine Kreissäge, eine Bohrmaschine und dergleichen liefert).As in 17 As shown, circuit 1130 may include a semiconductor switch 1180 that interrupts the discharge current when circuit 1130 (e.g., microprocessor 1140) determines or measures a condition above or below a predetermined threshold (i.e., an “abnormal battery condition”). In some constructions, switch 1180 includes an interrupt condition in which power to or from battery 20 is interrupted and a permit condition in which power to or from battery 20 is permitted. In some designs, an abnormal battery condition may include, for example, high or low battery cell temperatures, high or low battery charge levels, high or low battery cell charge levels, high or low discharge current, high or low charge current, and the like. In the illustrated constructions, switch 1180 includes a power FET or a metal oxide semiconductor FET (“MOSFET”). In other constructions, switches 1180 may be arranged in parallel. Parallel switches 1180 may be included in battery packs that provide a high average discharge current (such as battery 20 that supplies power to a circular saw, a drill, and the like).

In einigen Konstruktionen kann es sein, dass wenn der Schalter 1180 nicht leitend wird, der Schalter 1180 sich nicht zurückstellt, sogar dann, wenn der abnormale Zustand nicht länger detektiert wird. In einigen Konstruktionen kann die Schaltung 1130 (beispielsweise der Mikroprozessor 1140) den Schalter 180 nur dann zurücksetzen, wenn ein elektrisches Gerät, wie beispielsweise eine Batterieladevorrichtung 30 den Mikroprozessor 1140 anweist, dies zu tun. Wie vorher erwähnt wurde, kann die Batterie 20 so entladen werden, dass die Batteriezellen 60 nicht genug Spannung aufweisen, um den Mikroprozessor 1140 mit Leistung zu versorgen, um mit einer Batterieladevorrichtung 30 zu kommunizieren.In some constructions, if the switch 1180 does not conduct, the switch 1180 may not reset, even if the abnormal condition is no longer detected. In some constructions, circuitry 1130 (e.g., microprocessor 1140) may reset switch 180 only when an electrical device, such as a battery charger 30, instructs microprocessor 1140 to do so. As previously mentioned, the battery 20 may be discharged such that the battery cells 60 do not have enough voltage to power the microprocessor 1140 to communicate with a battery charger 30.

In einigen Konstruktionen kann, wenn die Batterie 20 nicht mit der Ladevorrichtung 30 kommunizieren kann, die Batterieladevorrichtung 30 einen kleinen Ladestrom durch die Körperdiode 1210 des Schalters 1180 liefern, um die Batteriezellen 60 langsam zu laden. Wenn die Zellen 60 genug Ladestrom empfangen, um den Mikroprozessor 1140 mit Leistung zu versorgen, so kann der Mikroprozessor 1140 den Zustand des Schalters 1180 ändern. Das heißt, die Batterie 20 kann sogar dann geladen werden, wenn sich der Schalter 1180 im nicht leitenden Zustand befindet. Wie in 17 gezeigt ist, kann der Schalter 180 die Körperdiode 1210 einschließen, die in einigen Konstruktionen integral mit einem MOSFET und anderen Transistoren ausgebildet ist. In anderen Konstruktionen kann die Diode 1210 elektrisch parallel mit dem Schalter 1180 verbunden sein.In some constructions, if the battery 20 cannot communicate with the charger 30, the battery charger 30 may provide a small charging current through the body diode 1210 of the switch 1180 to slowly charge the battery cells 60. If the cells 60 receive enough charging current to power the microprocessor 1140, the microprocessor 1140 may change the state of the switch 1180. That is, the battery 20 can be charged even when the switch 1180 is in the non-conductive state. As in 17 As shown, switch 180 may include body diode 1210, which in some constructions is formed integrally with a MOSFET and other transistors. In other constructions, diode 1210 may be electrically connected in parallel with switch 1180.

In einigen Konstruktionen kann, wenn die Batterie 20 nicht mit der Ladevorrichtung 30 kommunizieren kann, die Batterieladevorrichtung 30 einen kleinen mittleren Strom durch eine Messleitung, wie beispielsweise die Messleitung 120a oder den zugewiesenen Aktivierungsanschluss 120b, anlegen. Der Strom kann einen Kondensator 1150 laden, der wiederum genug Spannung an den Mikroprozessor 1140 liefern kann, um den Betrieb zu ermöglichen.In some constructions, if the battery 20 cannot communicate with the charger 30, the battery charger 30 may apply a small average current through a measurement line, such as the measurement line 120a or the dedicated activation terminal 120b. The current can charge a capacitor 1150, which in turn can provide enough voltage to the microprocessor 1140 to enable operation.

Die Konstruktionen, die oben beschrieben sind, und die in den Figuren dargestellt sind, werden nur beispielhaft präsentiert und sollen nicht als eine Begrenzung für die Konzepte und Prinzipien der vorliegenden Erfindung dienen. Somit wird ein Durchschnittsfachmann erkennen, dass verschiedene Änderungen in den Elementen und ihrer Konfiguration und ihrer Anordnung möglich sind, ohne vom Wesen und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.The constructions described above and illustrated in the figures are presented by way of example only and are not intended to serve as a limitation on the concepts and principles of the present invention. Thus, one of ordinary skill in the art will recognize that various changes in the elements and their configuration and arrangement are possible without departing from the spirit and scope of the present invention.

Claims (9)

Batterieladevorrichtung (30), die betrieben werden kann, um eine erste Batterie (20) und eine zweite Batterie (20) aufzuladen, wobei die Batterieladevorrichtung umfasst: eine Steuerung (100); und eine Ladeschaltung (95), die betrieben werden kann, um die erste und die zweite Batterie aufzuladen, wobei die erste Batterie (20) eine erste Vielzahl von Batteriezellen (60) aufweist, wobei jede Zelle in der ersten Vielzahl eine lithiumbasierte Chemie hat und wobei die erste Batterie eine erste Nennspannung in einem Nennspannungsbereich hat, und wobei die zweite Batterie eine zweite Vielzahl von Batteriezellen aufweist, wobei jede Zelle in der zweiten Vielzahl eine lithiumbasierte Chemie hat, und wobei die zweite Batterie eine zweite Nennspannung hat, wobei die zweite Nennspannung sich von der ersten Nennspannung unterscheidet und außerhalb des Nennspannungsbereichs liegt, wobei die Gesamtzahl der Zellen in der ersten Vielzahl sich von der Gesamtzahl der Zellen in der zweiten Vielzahl unterscheidet, wobei die Steuerung betrieben werden kann, um von der ersten Batterie, welche an die Batterieladevorrichtung gekoppelt ist, Informationen bezüglich eines individuellen Ladezustands mindestens einer der ersten Vielzahl von Batteriezellen zu empfangen, wobei die Steuerung betrieben werden kann, um die Batterieladevorrichtung so zu steuern, dass sie der mit der Batterieladevorrichtung gekoppelten ersten Batterie einen Ladestrom zuführt, der zumindest teilweise auf dem individuellen Ladezustand der mindestens einen der ersten Vielzahl von Batteriezellen basiert, und den Ladestrom durch Steuern der Batterieladevorrichtung so zu steuern, dass der Ladestrom in einer Vielzahl von Pulsen geliefert wird, wobei die Vielzahl von Pulsen jeweils eine erste Zeitperiode aufweist, während der der Ladestrom der mit der Batterieladevorrichtung gekoppelten Batterie mit einer vordefinierten Amplitude zugeführt wird, und eine zweite Zeitperiode aufweist, während der die Zufuhr von Ladestrom unterbrochen wird, und den Ladestrom durch Modifizieren der ersten Zeitspanne und durch Steuern der zweiten Zeitspanne auf eine konstante Größe zu steuern.A battery charger (30) operable to charge a first battery (20) and a second battery (20), the battery charger comprising: a controller (100); and a charging circuit (95) operable to charge the first and second batteries, wherein the first battery (20) includes a first plurality of battery cells (60), each cell in the first plurality having a lithium-based chemistry and wherein the first battery has a first nominal voltage in a nominal voltage range, and wherein the second battery comprises a second plurality of battery cells, each cell in the second plurality having lithium-based chemistry, and wherein the second battery has a second nominal voltage, the second nominal voltage being different from the first nominal voltage and outside the nominal voltage range, where the total number of cells in the first plurality is different from the total number of cells in the second plurality, wherein the controller can be operated to receive information regarding an individual charge state of at least one of the first plurality of battery cells from the first battery, which is coupled to the battery charging device, whereby the control can be operated to to control the battery charging device so that it supplies the first battery coupled to the battery charging device with a charging current that is based at least in part on the individual state of charge of the at least one of the first plurality of battery cells, and to control the charging current by controlling the battery charging device so that the charging current is delivered in a plurality of pulses, wherein the plurality of pulses each have a first time period during which the charging current is supplied to the battery coupled to the battery charging device at a predefined amplitude, and a second time period during which the supply of charging current is interrupted, and to control the charging current by modifying the first time period and by controlling the second time period to a constant value. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerung betrieben werden kann, um den Wert einer Identifikationskomponente in der ersten Batterie zu erkennen, wobei der Wert die erste Nennspannung oder den Nennspannungsbereich repräsentiert.Battery charging device Claim 1 , wherein the controller is operable to detect the value of an identification component in the first battery, the value representing the first nominal voltage or the nominal voltage range. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Steuerung weiterhin betrieben werden kann, um einen Batterieeigenschaftsschwellwert für eine Ladefunktion auszuwählen, wenn die Steuerung den Wert der Identifikationskomponente identifiziert.Battery charging device Claim 2 , wherein the controller is further operable to select a battery characteristic threshold for a charging function when the controller identifies the value of the identification component. Batterieladevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung betrieben werden kann, um den Wert einer Chemieidentifikationskomponente in der ersten Batterie zu identifizieren und wobei der Wert die lithiumbasierte Chemie der ersten Batterie repräsentiert.A battery charging device according to any preceding claim, wherein the controller is operable to identify the value of a chemistry identification component in the first battery and wherein the value represents the lithium-based chemistry of the first battery. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend mindestens einen Anschluss (90), wobei die Steuerung betrieben werden kann, um die Gesamtzahl der lithiumbasierten Batteriezellen der ersten Vielzahl zu identifizieren, wenn die erste Batterie elektrisch mit dem mindestens einen Anschluss verbunden ist, und um die Gesamtzahl der lithiumbasierten Batteriezellen der zweiten Vielzahl zu identifizieren, wenn die zweite Batterie elektrisch mit dem mindestens einen Anschluss verbunden ist.Battery charging device Claim 1 , further comprising at least one terminal (90), wherein the controller is operable to identify the total number of lithium-based battery cells of the first plurality when the first battery is electrically connected to the at least one terminal, and the total number of lithium-based battery cells of the to identify the second plurality when the second battery is electrically connected to the at least one connection. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Ladeschaltung betrieben werden kann, um die erste Batterie mindestens teilweise basierend auf der Gesamtzahl der lithiumbasierten Batteriezellen der ersten Vielzahl aufzuladen, wenn die erste Batterie elektrisch mit dem mindestens einen Anschluss verbunden ist, und um die zweite Batterie mindestens teilweise basierend auf der Gesamtzahl der lithiumbasierten Batteriezellen der zweiten Vielzahl aufzuladen, wenn die zweite Batterie elektrisch mit dem mindestens einen Anschluss verbunden ist.Battery charging device Claim 5 , wherein the charging circuit is operable to charge the first battery at least in part based on the total number of lithium-based battery cells of the first plurality when the first battery is electrically connected to the at least one terminal, and to charge the second battery at least in part based on the total number to charge the lithium-based battery cells of the second plurality when the second battery is electrically connected to the at least one terminal. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Steuerung weiter betrieben werden kann, um die erste Batterienennspannung der ersten Batterie mindestens teilweise basierend auf der Gesamtzahl der lithiumbasierten Batteriezellen der ersten Vielzahl zu bestimmen.Battery charging device Claim 6 , wherein the controller may further operate to determine the first battery voltage rating of the first battery based at least in part on the total number of lithium-based battery cells of the first plurality. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Steuerung weiterhin betrieben werden kann, um die zweite Batterienennspannung der zweiten Batterie mindestens teilweise basierend auf der Gesamtzahl der lithiumbasierten Batteriezellen der zweiten Vielzahl zu bestimmen.Battery charging device Claim 7 , wherein the controller is further operable to determine the second battery voltage rating of the second battery based at least in part on the total number of lithium-based battery cells of the second plurality. Batterieladevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Batterie eine erste lithiumbasierte Batteriezelle umfasst, die einen Ladezustand hat, und wobei die Steuerung betrieben werden kann, um den Ladezustand der ersten lithiumbasierten Batteriezelle zu identifizieren, und wobei die Ladeschaltung weiterhin betrieben werden kann, um die erste Batterie zumindest teilweise basierend auf dem Ladezustand der ersten lithiumbasierten Batteriezelle zu laden.A battery charging device according to any one of the preceding claims, wherein the first battery comprises a first lithium-based battery cell having a state of charge, and wherein the controller is operable to identify the state of charge of the first lithium-based battery cell, and wherein the charging circuit is further operable to to charge the first battery at least partially based on the state of charge of the first lithium-based battery cell.
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US44069203P 2003-01-17 2003-01-17
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US60/440692 2003-01-17
US52371203P 2003-11-19 2003-11-19
US60/523712 2003-11-19
US10/719,680 US7176654B2 (en) 2002-11-22 2003-11-20 Method and system of charging multi-cell lithium-based batteries
US10/719680 2003-11-20

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GB (7) GB2419243B (en)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7714538B2 (en) 2002-11-22 2010-05-11 Milwaukee Electric Tool Corporation Battery pack
US7253585B2 (en) 2002-11-22 2007-08-07 Milwaukee Electric Tool Corporation Battery pack
US7270910B2 (en) 2003-10-03 2007-09-18 Black & Decker Inc. Thermal management systems for battery packs
DE102004030037B4 (en) * 2003-11-19 2012-01-12 Milwaukee Electric Tool Corp. accumulator
WO2006055303A2 (en) * 2004-11-08 2006-05-26 Black & Decker Inc. Ergonomically efficient cordless power tool
US20070240892A1 (en) * 2005-11-04 2007-10-18 Black & Decker Inc. Cordless outdoor power tool system
KR100824888B1 (en) * 2006-08-22 2008-04-23 삼성에스디아이 주식회사 Hybrid battery pack, and charging method and discharging method thereof
DE102007034605A1 (en) * 2007-07-06 2009-01-08 Robert Bosch Gmbh Battery charger
JP5355999B2 (en) * 2008-11-25 2013-11-27 株式会社マキタ Battery pack
AT507703B1 (en) * 2008-12-22 2012-06-15 Moove Gmbh E ENERGY STORAGE ARRANGEMENT AND METHOD FOR OPERATING SUCH AN ARRANGEMENT
JP5476177B2 (en) * 2010-03-26 2014-04-23 パナソニック株式会社 Electric tool
JP5849842B2 (en) * 2011-12-21 2016-02-03 ソニー株式会社 Power supply device, power supply system, and electronic device
US9166417B2 (en) * 2012-08-21 2015-10-20 Makita Corporation Charger
DE102013226220A1 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 Robert Bosch Gmbh Induction hand tool battery device
US10186877B2 (en) 2017-03-14 2019-01-22 Lockheed Martin Corporation Battery controller for multiple battery technologies
TWI655528B (en) * 2017-08-18 2019-04-01 聚明科技股份有限公司 Charging system and its power adapter
CN108172917A (en) * 2018-03-04 2018-06-15 江苏东成机电工具有限公司 A kind of charging combination, charger and battery pack recognition methods
CN110676521B (en) * 2019-09-23 2021-02-09 Oppo(重庆)智能科技有限公司 Battery management method, device, storage medium and electronic equipment
CN111740466B (en) * 2020-07-08 2021-11-19 东莞市乐丰电器科技有限公司 Charging method of charger capable of intelligently identifying types and strings of lithium batteries

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5153496A (en) 1990-09-27 1992-10-06 Baxtrer International Inc. Cell monitor and control unit for multicell battery
DE19504437A1 (en) 1994-02-10 1995-08-17 Hitachi Koki Kk Computer-controlled battery charging unit with self-regulating feature
US5656917A (en) 1995-12-14 1997-08-12 Motorola, Inc. Battery identification apparatus and associated method
US5684387A (en) 1996-08-15 1997-11-04 Motorola, Inc. Voltage cutoff compensation method for a battery in a charger
US5963010A (en) 1996-10-31 1999-10-05 Hitachi, Ltd. Battery controller for controlling batteries of different kinds and including battery monitoring means for calculating remaining operation time and an information processing apparatus including such battery controller
US6124698A (en) 1998-06-09 2000-09-26 Makita Corporation Battery charger
US6222343B1 (en) 1998-08-14 2001-04-24 Milwaukee Electric Tool Corporation Battery charger, a method for charging a battery, and a software program for operating the battery charger
US6362596B1 (en) 1998-06-17 2002-03-26 Black & Decker Inc. Method for varying sampling interval length

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US598640A (en) * 1898-02-08 James f
DE3637669A1 (en) * 1986-11-05 1988-05-19 Bosch Gmbh Robert Device for automatically detecting the electrical characteristic values of an accumulator (rechargeable battery)
JP2506350Y2 (en) * 1989-09-27 1996-08-07 株式会社マキタ Charger
DE4036374A1 (en) * 1990-11-15 1992-05-21 Bsg Schalttechnik CHARGING DEVICE FOR RECHARGEABLE BATTERIES
US5547775A (en) * 1991-04-26 1996-08-20 Sony Corporation Circuit for preventing overcharge and overdischarge of secondary batteries
US5206097A (en) * 1991-06-05 1993-04-27 Motorola, Inc. Battery package having a communication window
JPH05198293A (en) * 1992-01-20 1993-08-06 Sanyo Electric Co Ltd Battery pack
US5355073A (en) * 1992-09-30 1994-10-11 Compaq Computer Corporation Battery pack sensor for an AC adapter
GR1001561B (en) * 1993-03-19 1994-04-29 Eleytherios Tsantilis Battery charging system, stepping and interactively self-adjusting to the normal voltage of the battery.
JPH08196042A (en) * 1995-01-12 1996-07-30 Fuji Photo Film Co Ltd Charging and discharging protection unit for secondary battery
JPH08308119A (en) * 1995-05-11 1996-11-22 Makita Corp Battery charging system
WO1997032384A1 (en) * 1996-02-27 1997-09-04 Advanced Charger Technology, Inc. Method and apparatus for charging a battery
US5764030A (en) * 1997-03-14 1998-06-09 International Components Corporation Microcontrolled battery charger
US6523447B2 (en) * 1997-09-26 2003-02-25 Black & Decker Inc. Cordless chop saw
WO1999063613A1 (en) * 1998-06-03 1999-12-09 International Components Corporation Microcontrolled battery charger
US5986430A (en) * 1998-07-06 1999-11-16 Motorola, Inc. Method for ultra-rapidly charging a rechargeable battery using multi-mode regulation in a vehicular recharging system
US6084523A (en) * 1998-07-13 2000-07-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Non-intrusive battery status indicator and inventory system
JP2000102185A (en) * 1998-09-21 2000-04-07 Mitsubishi Cable Ind Ltd Secondary battery pack
US6296065B1 (en) * 1998-12-30 2001-10-02 Black & Decker Inc. Dual-mode non-isolated corded system for transportable cordless power tools
US6191552B1 (en) * 1999-01-25 2001-02-20 Dell Usa, L.P. External universal battery charging apparatus and method
US6184659B1 (en) * 1999-02-16 2001-02-06 Microchip Technology Incorporated Microcontroller with integral switch mode power supply controller
EP1049187A3 (en) * 1999-04-27 2004-04-28 Hitachi, Ltd. Lithium secondary battery
US6366056B1 (en) * 1999-06-08 2002-04-02 Enrev Corporation Battery charger for lithium based batteries
JP2001112182A (en) * 1999-10-01 2001-04-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd Protective circuit for secondary battery
IT1313833B1 (en) * 1999-10-28 2002-09-23 St Microelectronics Srl BATTERY END CURRENT CONTROL CIRCUIT, ESPECIALLY FOR LITHIUM BATTERIES
EP1266725A1 (en) * 2001-06-16 2002-12-18 Atlas Copco Electric Tools GmbH Electric power tool with rechargeable energy accumulator
DE10153083B4 (en) * 2001-10-30 2006-08-10 Fahrzeugausrüstung Berlin GmbH loader
JP2003164066A (en) * 2001-11-21 2003-06-06 Hitachi Koki Co Ltd Battery pack

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5153496A (en) 1990-09-27 1992-10-06 Baxtrer International Inc. Cell monitor and control unit for multicell battery
DE19504437A1 (en) 1994-02-10 1995-08-17 Hitachi Koki Kk Computer-controlled battery charging unit with self-regulating feature
US5656917A (en) 1995-12-14 1997-08-12 Motorola, Inc. Battery identification apparatus and associated method
US5684387A (en) 1996-08-15 1997-11-04 Motorola, Inc. Voltage cutoff compensation method for a battery in a charger
US5963010A (en) 1996-10-31 1999-10-05 Hitachi, Ltd. Battery controller for controlling batteries of different kinds and including battery monitoring means for calculating remaining operation time and an information processing apparatus including such battery controller
US6124698A (en) 1998-06-09 2000-09-26 Makita Corporation Battery charger
US6362596B1 (en) 1998-06-17 2002-03-26 Black & Decker Inc. Method for varying sampling interval length
US6222343B1 (en) 1998-08-14 2001-04-24 Milwaukee Electric Tool Corporation Battery charger, a method for charging a battery, and a software program for operating the battery charger

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GB2419245A9 (en) 2006-10-04
GB2419242B (en) 2007-01-31
GB2419244B (en) 2007-01-31
GB2434704A8 (en) 2009-09-16
GB0600649D0 (en) 2006-02-22
GB2419245A (en) 2006-04-19

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