ITRM950257A1

ITRM950257A1 - Apparecchio e procedimento per preservare la carica di una batteria.

Info

Publication number: ITRM950257A1
Application number: IT95RM000257A
Authority: IT
Inventors: James F Kamke
Original assignee: Motorola Inc
Priority date: 1994-05-13
Filing date: 1995-04-21
Publication date: 1996-10-21
Also published as: ITRM950257A0; GB2295510A; TW259844B; ES2124670B1; AU2125295A; GB9600313D0; JPH09500492A; US5493198A; CN1128584A; GB2295510B; MX9600210A; WO1995031837A1; KR100200264B1; IT1276542B1; JP3118836B2; FR2719953B1; CA2165814C; CA2165814A1; BR9506225A; FR2719953A1

Abstract

Un apparecchio di carica (10) per batteria ed associato procedimento per mantenere la carica di una batteria (12). l'apparecchio carica batterie (10) contiene un elaboratore (16) ed un regolatore di potenza (15) che applicano una carica "centellinata" o carica a bassa corrente (102) ad una batteria (12). La carica centellinata (12) viene applicata selettivamente alla batteria (12) sulla base (12) della temperatura dell'ambiente.

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di Brevetto d'invenzione, avente per titolo:

"Apparecchio e procedimento per preservare la carica di una batteria"

La presente invenzione si riferisce, in linea generale, al campo del caricamento delle batterie e, in modo più particolare, al mantenimento dej_ la carica di una batteria.

Precedenti dell'Invenzione Il crescente uso di dispositivi portatili per comunicazioni con batterie ricaricabili ha crea_ to la necessità di perfezionati apparecchi per la carica delle batterie. Esempi di tali dispositivi per comunicazioni sono i radiotelefoni, gli apparec chi radio ed i modem. Un tipico apparecchio carica batterie esegue la carica con elevato livello di corrente fino a che la batteria è quasi carica, quindi riduce la velocità di carica ad una bassa c£ rica o carica di mantenimento o centellinata. E1 im portante che l'apparecchio carica batterie passi da un indice di elevata corrente ad un indice centelU nato al momento appropriato oppure la durata utile della batteria potrà esserne ridotta. 11 tempo di commutazione usualmente è determinato monitorando la temperatura della batteria.

Le nuove tipiche batterie a nichelio metallo idruro (NiMH) tipicamente perderanno la loro carica nel corso di un prolungato periodo di tempo, anche senza essere usate. Tipicamente, la carica centell^ nare viene usata per mantenere la batteria completa mente caricata fino al momento di uso. Tuttavia, i costruttori di batterie NiMH hanno suggerito che lo impiego di una carica centellinare possa ridurre la durata del ciclo delia batteria. Perciò, esiste la necessità di un procedimento e di un apparecchio per mantenere la carica di batterie NiMH senza ridurre la durata del ciclo della batteria.

Breve descrizione dei Disegni La Figura 1 rappresenta uno schema di un apparecchio carica batterie con una batteria; e

la Figura 2 rappresenta un diagramma di flus^ so di un procedimento per mantenere la carica di una batteria.

Descrizione dettagliata dei Disegni La Figura 1 rappresenta una vista schematica semplificata di un apparecchio 10 per carica di ba;t terie e di una batteria 12. L'apparecchio carica batterie 10 potrebbe essere del tipo autonomo oppure potrebbe essere interno ad un dispositivo, per esempio un telefono cellulare. L'apparecchio carica batterie 10 presenta un alimentatore di energia elettrica 14 ed un regolatore di potenza 15 per alimentare alla batteria 12 una corrente di carica. Il regolatore di potenza 15 alimenta anche potenza regolata ad un microprocessore 16. Il microprocessore 16 controlla la corrente di carica che viene alimeli tata alla batteria 12 dall'alimentatore 14 attravejr so il regolatore di alimentazione 15. Il microprocessore 16 esegue il monitoraggio della temperatura o della tensione della batteria 12 per determinare la esatta quantità di corrente di carica che deve essere applicata alla batteria 12. La batteria 12 presenta un termistore incorporato 18 che il microprocessore 16 utilizza per determinare la temperati^ ra della batteria.

L 'apparecchio carica batterie 10 presenta una pluralità di modi di carica. Un modo di carica rapida viene usato per ricaricare la batteria. Il microprocessore 16 inizia il modo di carica rapida trasmettendo un segnale di avviamento al regolatore di alimentazione 15. Durante il modo di carica rapi da, una grande corrente di carica viene applicata alla batteria. Questa corrente è di circa un ampere per grandi batterie. Se il modo di carica rapida viene applicato per un tempo troppo lungo, esso può ridurre la durata del ciclo della batteria. Allo scopo di evitare ciò, l'apparecchio carica batterie 10 può utilizzare una varietà di metodi per determ_i_ nare quando far terminare il modo di carica rapida. Un metodo implica la determinazione se la temperata ra della batteria superi o meno un certo limite ed 11 termine del modo di carica rapida quando tale Π mite viene superato. Un altro metodo è stato quello di monitorare la variazione della temperatura della batteria nel corso di un periodo di tempo stabilito. Se la temperatura della batteria sale per più di un ammontare stabilito, il modo di carica rapida viene fatto terminare. Il microprocessore 16 esegue il mo nitoraggio della temperatura della batteria oppure della tensione della batteria utilizzando uno di questi metodi e determina quando la batteria 12 è completamente caricata. Quando la batteria 12 è com pletamente caricata, il microprocessore 16 trasmette un segnale di arresto al regolatore di alimentazione 15 e la corrente di carica viene interrotta.

Una volta che il modo di carica rapida sia stato fatto terminare, viene impiegato un modo di carica centellinare per assicurare che la batteria rimanga completamente caricata fino al momento in cui viene usata. Il microprocessore avvia la carica centellinare trasmettendo un segnale di carica di mantenimento al regolatore di alimentazione 15. Il modo di carica centellinare utilizza basse correnti approssimativamente di diciotto milliampere. Il modo di carica centellinare viene usato per batterie a NiMH poiché esse tipicamente perdono la loro car_i ca nei corso di un tempo prolungato, anche senza es_ sere usate. Sfortunatamente, i costruttori di batt£ rie ad NiMH suggeriscono che le batterie a NiMH non vengano sottoposte a carica centellinare, poiché e_s sa riduce la durata del ciclo della batteria. Utilizzando l'apparecchio ed il metodo descritti nella presente descrizione viene reso possibile il caric£ mento centellinare della batteria senza ridurre la durata del ciclo della batteria. L'invenzione implj_ ca un apparecchio ed un metodo per controllare la temperatura dell'ambiente mentre la batteria si trova nel modo di carica centellinare ed eseguono la carica soltanto quando la temperatura ambiente è inferiore ad un certo valore di soglia. Il micropr^ cessore 16 interrompe la carica centellinare a meno che la temperatura dell'ambiente non sia inferiore al valore di soglia, trasmettendo un segnale di pausa al regolatore di alimentazione 15.

La Figura 2 rappresenta un diagramma di flu_s so dell'algoritmo che il microprocessore 16 esegue per il caricamento centellinare della batteria 12, senza ridurre la durata del ciclo della batteria. Nel blocco 100, la carica rapida è stata fatta terminare in conformità con una serie di criteri, come quelli precedentemente discussi. La carica centelU nare viene quindi applicata alla batteria 12 per un periodo di dodici ore, come riportato nel blocco 102. Successivamente, alla batteria 12 non viene a£ plicata alcuna carica per un periodo di trenta min£ ti, come rappresentato nel blocco 104. Ciò consente alla batteria un tempo sufficiente per raffreddarsi alla temperatura ambiente. Quindi, la temperatura della batteria 12 viene misurata, nel blocco 106, che sarà anche la temperatura ambiente. Nel blocco 108, la temperatura della batteria viene confrontata con un valore di soglia che è rappresentato come 30°C nella Figura 2. Sebbene il valore dì 3Q°C sia stato scelto per scopi di illustrazione, si ritiene che possa essere usata una qualsiasi temperatura f_i_ no a 45°C. Se la temperatura della batteria è superiore a 30°C, allora alla batteria non viene applicata alcuna carica per dodici ore, come rappresene to nel blocco 110. Dal blocco 110, l'algoritmo salta al blocco 106 nel quale la temperatura della batteria viene ancora misurata. Se la temperatura della batteria nel blocco 108 non è superiore a 30°C, allora l'algoritmo salta al blocco 102 e la carica centellinare viene applicata per dodici ore.

I periodi di tempo scelti nella Figura 2 po.s sono essere variati senza influenzare significativi mente le prestazioni dell'invenzione. Il periodo di carica centellinare di dodici ore potrebbe essere allungato per esempio fino a quattordici ore. Tutti via, periodi più lunghi rischiano il caricamento centellinare della batteria quando la temperatura ambiente è superiore alla temperatura di soglia e quindi di ridurre la durata del ciclo della batteria. Il periodo di carica centellinare potrebbe essere ridotto per esempio a due ore, risultando ciò nel fatto che la batteria non venga caricata in altrettanta misura, poiché la batteria deve raffreddarsi a temperatura ambiente prima che la temperata ra possa essere analizzata e questo periodo di raffreddamento è essenzialmente indipendente dal perio do di tempo della carica centellinare.

II periodo di tempo di attesa, nel blocco 104, di trenta minuti è stato scelto in modo da essere il minimo intervallo di tempo necessario per assicurare che la batteria si sia raffreddata a temperatura ambiente. Ovviamente, questo tempo potrebbe essere aumentato, ma ciò diminuirà il tempo nel corso del quale la batteria viene sottoposta aj^ la carica centellinare ed aumenterà la possibilità che la batteria non risulti completamente caricata nel momento in cui sarà necessario.

Il periodo di attesa, nel blocco 110, può an_ che essere fatto variare da un'attesa nulla ad una attesa di quattordici o più ore. Se il periodo di attesa è significativamente ridotto, esso comporta soltanto il fatto che la temperatura della batteria venga sottoposta ad un campionamento più frequente. Periodi di attesa più lunghi possono significare che la batteria non venga sottoposta alla carica centellinare quando ciò potrebbe avvenire, senza r_i_ durre la durata del ciclo della batteria.

Sono stati descritti un apparecchio ed un procedimento per mantenere la carica di una batteria a NiMH, i quali non riducono la durata del ciclo della batteria. Ciò viene realizzato tramite un apparecchio carica batterie avente un microprocesso re che esegue un procedimento che comporta la carica centellinare di una batteria soltanto quando la temperatura dell'ambiente è inferiore ad un livello di sog1ia.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Apparecchio per mantenere la carica di una batteria (12) avente un termistore (18) per misurare la temperatura dell abatteria, l'apparecchio comprendendo : un alimentatore di potenza (14) per applicare una carica centellinare alla batteria (12); un regolatore di potenza (15), collegato all'alimentatore di potenza (14) ed alla batteria (12), per regolare la carica centellinare alla batteria (12); e un elaboratore (16), collegato al regolatore di potenza (15) ed al termistore (18), per controllare il regolatore di potenza (15), caratterizzato dal fatto che la carica centellinare viene applicata alla batteria (12) sulla base della temperatura della batteria.
2. Apparecchio secondo la rivendicazione 1, in cui l'alimentatore di potenza (14) applica la c£ rica centellinare per un primo predeterminato peri^ do di tempo ed ulteriormente caratterizzato dal fat to che l'alimentatore di potenza (14) quindi cessa di applicare la carica centellinare per un secondo predeterminato periodo di tempo, in modo tale che la temperatura della batteria discenda fino alla temperatura ambiente prima che la temperatura della batteria venga misurata.
3. Apparecchio secondo la rivendicazione 2, ulteriormente caratterizzato dal fatto che, dopo che la temperatura della batteria viene misurata e se la temperatura della batteria non è superiore ad una temperatura predeterminata, l'alimentatore di potenza (14) applica una carica centellinare alla batteria (12) per il primo predeterminato periopdo di tempo.
4. Apparecchio secondo la rivendicazione 2, ulteriormente caratterizzato dal fatto che, dopo che la temperatura de11a.batteria è stata misurata e se la temperatura della batteria è superiore ad una temperatura predeterminata, l'alimentatore di potenza (14) cessa di applicare la carica centellinare per un terzo predeterminato periodo di tempo, prima di rimisurare la temperatura della batteria.
5. Apparecchio secondo la rivendicazione 1, ulteriormente caratterizzato dal fatto che la batte ria (12) che deve essere caricata è una batteria al NiMH,
6. Procedimento per mantenere la carica di una batteria (12), il procedimento essendo caratterizzato dalle seguenti operazioni: (a) applicare una carica centellinare alla batteria (12) da un alimentatore di potenza (14) per un predeterminato periodo di tempo di carica centellinare; (b) cessare l'applicazione delia carica centellinare per un primo predeterminato periodo di tempo di non caricamento, per cui la temperatura della batteria discende fino alla temperatura ambiente prima che la temperatura della batteria venga misurata; (c) misurare la temperatura della batteria; (d) se la temperatura della batteria misurata è superiore ad una temperatura predeterminata, non applicare alcuna carica per un secondo predetejr minato periodo di non caricamento prima di ritornare all'operazione (c); e (e) se la temperatura della batteria misurata non è superiore ad una temperatura predeterminata, allora ritornare all'operazione (a).
7. Procedimento secondo la rivendicazione 6, ulteriormente caratterizzato dal fatto che la predeterminata temperatura può essere compresa fra 30 e 45°C.
8. Procedimento secondo la rivendicazione 6, ulteriormente caratterizzato dal fatto che il se^ condo predeterminato periodo di non caricamento può essere compreso fra zero e quattordici ore.
9. Procedimento secondo la rivendicazione 6, ulteriormente caratterizzato dal fatto che il predeterminato periodo di tempo di carica centellinare può essere compreso fra due e quattordici ore.
10. Procedimento secondo la rivendicazione 6, ulteriormente caratterizzato dal fatto che il primo predeterminato periodo di non caricamento può essere di trenta minuti o più.