专利名称：能够指示剩余时间的电池充电器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对诸如镍镉电池和镍氢电池等二次电池进行充电的电池充电器。
背景技术：
可充电电池通常用于为便携式设备提供电能。在可以重复多次的操作中，从便携式设备中拆卸可充电电池，使用电池充电器进行充电，然后将该电池重新安装到便携式设备上。由于在使用期间电池电能的突然损耗使工作效率下降，这些便携式设备的用户已经表示，要求知道在开始使用时电池所具有的电量。这些用户还表示，要求知道当对电池进行充电时，需要多长时间来完成充电操作。
为了满足这些要求，如在日本专利申请公开No.2001-146812中所公开的那样，近年来已经提出了具有电量显示器的电池。在该方案中，将微型计算机内置到电池主体中，以累计负载电流和操作时间。通过将累计量与电池的额定容量进行比较，在LCD等上显示电池电量(剩余容量)。此外，如日本专利申请公开No.10-174308中所公开的电池充电器提出了使用设置在电池充电器中的多个LED来显示电池电量(剩余容量)的方法。
然而，在前一个具有电量显示器的电池的示例中，需要给电池自身配备微型处理器或者累计负载电流和操作时间的其他装置。而且，不能够使用未配备这样的微型处理器的电池来满足上述用户要求。在后一个电池充电器的示例中，虽然可以显示电池电量(剩余容量)，但是电池充电器必须配备有多个LED，这在空间上和经济上都是不利的。
发明内容
考虑到前述问题，本发明的一个目的是提供一种具有在充电操作开始时和充电操作期间，显示需要多长时间来完成对电池的充电的功能的电池充电器。
本发明的另一目的是提供一种能够显示完成充电操作所需要的时间的电池充电器，该电池充电器通过提供具有单一LED的电池充电器，节约了成本，并使LED所需要的空间最小。
为了实现上述和其他目的，依据本发明的一个方面，提出了一种对二次电池进行充电的电池充电器，包括电池电压检测器，检测二次电池的电压，并输出指示二次电池的电压的电压信号；电池温度传感器，检测二次电池的温度，并输出指示二次电池的温度的温度信号；控制器，依据二次电池处于预充电状态时输出的温度信号和电压信号，从指示二次电池达到充满电状态需要多长时间的多个不同的估计时间水平中确定估计时间水平；以及显示器，依据控制器所进行的确定，指示与估计时间水平相关的信息。
依据本发明的另一方面，提出了一种对二次电池进行充电的电池充电器，包括电池温度传感器，检测二次电池的温度，并输出指示二次电池的温度的温度信号；控制器，依据温度信号，计算预定时间间隔内的温度梯度，依据该温度梯度，确定二次电池是否接近于充满电状态、或者二次电池是否已经达到充满电状态，以及依据二次电池是否接近于充满电状态、或者二次电池是否已经达到充满电状态，从指示二次电池需要多长时间达到充满电状态的多个不同估计时间水平中确定估计时间水平；以及显示器，依据控制器所进行的与估计时间水平相关的确定，指示与估计时间水平相关的信息，其中当控制器确定二次电池接近于充满电状态时，控制器控制显示器指示用于表示二次电池达到充满电状态所需要的最小时间的估计时间水平。
依据本发明的另一方面，提出了一种对二次电池进行充电的电池充电器，包括电池温度传感器，检测二次电池的温度，并输出指示二次电池的温度的温度信号；控制器，依据温度信号，计算处于充电期间的二次电池的温度升高，依据该温度升高，确定二次电池是否接近于充满电状态、或者二次电池是否已经达到充满电状态，以及依据二次电池是否接近于充满电状态、或者二次电池是否已经达到充满电状态，从指示二次电池需要多长时间达到充满电状态的多个不同估计时间水平中确定估计时间水平；以及显示器，依据控制器所进行的与估计时间水平相关的确定，指示与估计时间水平相关的信息，其中当控制器确定二次电池接近于充满电状态时，控制器控制显示器指示用于表示二次电池达到充满电状态所需要的最小时间的估计时间水平。
依据本发明的一个方面，提出了一种对二次电池进行充电的电池充电器，包括电池电压检测器，检测二次电池的电压，并输出指示二次电池的电压的电压信号；控制器，依据电压信号，计算预定时间间隔内的电压梯度，依据该电压梯度，确定二次电池是否接近于充满电状态、或者二次电池是否已经达到充满电状态，以及，依据二次电池是否接近于充满电状态、或者二次电池是否已经达到充满电状态，从指示二次电池需要多长时间达到充满电状态的多个不同估计时间水平中确定估计时间水平；以及显示器，依据控制器所进行的与估计时间水平相关的确定，指示与估计时间水平相关的信息，其中当控制器确定二次电池接近于充满电状态时，控制器控制显示器指示用于表示二次电池达到充满电状态所需要的最小时间的估计时间水平。
在附图中图1是表示本发明优选实施例的电池充电器的示意图；图2是表示对优选实施例的电池充电器进行控制的方法中的步骤的流程图；图3是表示对优选实施例的电池充电器进行控制的方法中的步骤的流程图；图4是表示对电池充电器进行控制的方法中所使用的标记的说明图；图5是表示电池充电器的充电控制的说明图；
图6是表示电池充电器的充电控制的说明图；图7是表示电池充电器的充电控制的说明图；以及图8是表示用在电池充电器中的LED的说明图。
具体实施例方式
图1是表示本发明优选实施例的电池充电器的示意图。如图1所示，电池充电器包括AC电源1和电池组2。电池组2容纳由多个单电池(cell)串联组成的电池2a、温度传感器2b和单电池数量检测器2c。例如，温度传感器2b被配置为与单电池接触或设置在单电池附近的热敏电阻，以便检测单电池的温度。单电池数量检测器2c用于确定单电池的数量，以及例如被设置为与该数量相对应的电阻值。
电池充电器还包括电流检测电路3，用于检测在电池组2中流动的充电电流；以及输出电压检测电路4，包括电阻器4a和4b。输出电压检测电路4利用电阻4a和4b，对从次级整流/平滑电路30输出的电压进行分压，并且将得到的电源输出给输出电压控制电路80。该电池充电器还包括光电耦合器5，将来自次级整流/平滑电路30的输出电压以及充电电流信号反馈给PWM控制IC(集成电路)23；以及输出电压设置电路6，包括电阻6a和6b。由电阻6a和6b的分压比所确定的电压是输出电压控制电路80与来自次级整流/平滑电路30的输出电压进行比较的参考电压。
该电池充电器还包括具有电阻7a-7e的充电电流设置电路7。由电阻7a和7b分压后的电压通过电阻7c、7d和7e施加到微型计算机50的输出端口56。通过选择电阻7c、7d和7e之一，即通过将输出端口设置为低电平或高电平来设置充电电流。
该电池充电器还包括具有电阻8a和8b的电池温度传感器8。将电阻8a和8b与温度传感器2b的分压比所确定的分压输入到微型计算机50的A/D转换器55中。当由于电池的温度所引起温度传感器2b的电阻值改变时，分压比发生改变，并将分压输入到A/D转换器55中。因此，可以依据电压的变化来检测电池组2的温度。
该电池充电器还包括用于确定电池组2中单电池数量的电阻9。将不同的电阻值分配给与电池组2中的单电池数量相对应的单电池数量检测器2c。由电阻9和单元数量检测器2c(本实施例中也是电阻)对电压VCC进行分压，并将分压输入到A/D转换器55中。由于该电压依据单电池数量检测器2c的电阻值变化，因此可以依据该电压来确定电池组2中单电池的数量。例如，可以通过将电池组2的端电压除以每个单电池的电压，确定单电池的数量。因此，本发明不局限于将单电池数量检测器2c添加到电池组2中的结构。
该电池充电器还包括初级整流/平滑电路10，包括全波整流器11和平滑电容器12；以及开关电路20，包括高频变压器21、MOSFET22、SW控制IC23、SW控制IC的恒压电路24、以及起动电阻25。高频变压器21包括第一线圈21a、第二线圈21b、第三线圈21c和第四线圈21d。将DC输入电压施加到第一线圈21a上。第二线圈21b是SW控制IC的输出线圈。第三线圈21c是用于对电池组2进行充电的输出线圈。第四线圈21d是向微型计算机50、充电电流控制器60等提供电能的电源的输出线圈。
将第二线圈21b和第四线圈21d配置为具有与第一线圈21a相同的极性，而第三线圈21c具有相反的极性。SW控制IC23是通过改变施加到MOSFET 22的驱动脉冲的宽度来调整输出电压的开关电源IC。恒压电路24包括二极管24a、三端子调节器24b以及电容24c和24d。恒压电路24将从第二线圈21b输出的电压转换为恒定电压。
该电池充电器还包括次级整流/平滑电路30，包括二极管31、平滑电容器32和电阻器33；电池电压检测电路40，包括用于对横跨电池组2两端的电压进行分压的电阻器41和42。将分压后的电压通过A/D转换器55，输入到CPU51中。微型计算机50包括CPU51、ROM52、RAM53、计时器54、A/D转换器55、输出端口56和复位输入端口57。
CPU51以指定的时间间隔对输入到A/D转换器55中的信号进行采样，并将当前电池温度与前几个采样温度进行比较。依据这些比较，CPU51确定电池组2的充电状态是否接近于充满电的状态，或者电池组2是否已经达到充满电状态。RAM53只存储预定数量的电池电压和温度的采样。
该电池充电器还包括充电电流控制器60，该充电电流控制器60包括运算放大器61和62、电阻63-67和二极管68。将电流检测电路3所检测到的充电电流施加到运算放大器61，通过运算放大器61对与该充电电流相对应的电压进行放大和反向。运算放大器62对运算放大器61的输出电压与充电电流设置电路7所设置的充电电流设置参考电压之间的差进行放大，并将该差值通过光电耦合器5反馈给SW控制IC23。
SW控制IC23使MOSFET22导通和截止，以便将充电电流保持在恒定的电流。具体地，产生并且施加到高频变压器21的脉冲在充电电流较大时的窄脉冲宽度和充电电流较小时的宽脉冲宽度之间变化。在被施加到电池组2之前，由次级整流/平滑电路30将该脉冲平滑为直流。因此，电流检测电路3、充电电流控制器60、光电耦合器5、开关电路20以及次级整流/平滑电路30用于将电池组2的充电电流保持在微型计算机50所设置的电流值。
该电池充电器还包括恒压电路70，该恒压电路70具有二极管71、电容72和73、三端子调节器74和复位IC75。恒压电路70输出为微型计算机50、充电电流控制器60等提供电能的电压。复位IC75向复位输入端口57输出复位信号，以便将微型计算机50复位到初始状态。
该电池充电器还包括输出电压控制电路80，该输出电压控制电路80具有运算放大器81、电阻82-85和二极管86。运算放大器81对来自输出电压检测电路4的电压与来自输出电压设置电路6的电压之间的差进行放大，并将该差值通过光电耦合器5反馈给SW控制IC23，借此对次级整流/平滑电路30的输出电压进行控制。
该电池充电器还包括具有LED91和92以及晶体管93-96的显示电路90。例如，将LED91和92配置有红色发光二极管R和绿色发光二极管G。这些LED是可以依据来自微型计算机50的输出端口56的输出，发出红光、绿光、或者同时发出两种颜色的光而产生橙光的类型的LED。在优选实施例中，LED91在开始充电过程之前发出红光，而在完成充电过程时发出绿光。LED92在电池过程期间的三个阶段中改变其显示，以表示需要多长时间完成充电。按照从最长剩余充电时间到最短剩余充电时间的顺序，发光的颜色为红色、橙色和绿色。在下表中总结了LED91和LED92发光颜色的意义。
表1LED91的显示
表2LED92的显示完成充电所需的时间
下面，将参考图1的示意图和图2和图3中的流程图，对控制电池充电器的方法进行描述。当接通电池充电器的电源时，微型计算机50进入等待状态，等待电池组2的连接。在S201中，微型计算机50依据来自电池电压检测电路40、电池温度传感器8和由电阻9和单电池数量检测器2c构成的单电池数量检测电阻的信号，确定电池组2是否连接。
当连接了电池组2时，微型计算机50在S202中将存储在RAM53中的所有标记复位为初始值。这些标记用于显示电池状态。如图4所示，这些标记包括较大剩余电池电量标记、中等剩余电池电量标记、较小剩余电池电量标记、较高电池温度标记、显示电池的放电状态的LED92红光标记以及依据检测到的电池电压指示充满电状态的ΔV标记。
在S203中，电池电压检测电路40在开始充电过程之前，检测电池电压V0，并将该值通过A/D转换器55输入到微型计算机50中。在S204中，微型计算机50依据在电阻9与单电池数量检测器2c之间的连接处通过A/D转换器55输入到微型计算机50中的输出电压，确定电池组2的单电池数量n。此时，将内置于电池组2中的单电池数量检测器2c设置为与单电池数量相对应的电阻值。由于单电池数量检测器2c和电阻器9的分压依据单电池的数量而不同，可以依据该分压来确定电池组2中单电池的数量。
在S205中，电池温度传感器8在开始充电过程之前，检测温度T0，并将该数值输入到微型计算机50中。依据温度传感器2b的电阻值确定来自电池温度传感器8的输出电压。由于当电池温度改变时，温度传感器2b的电阻值也发生变化，可以依据从电池温度传感器8输出的电压来确定电池温度。
接下来，微型计算机50依据预充电电池电压V0和单电池数量n，计算电池组2中的单电池电压。通过将预充电电池电压V0除以单电池数量n，得到单电池电压。在S206中，微型计算机50确定单电池电压是否大于或者等于1.40V/单电池。如果单电池电压大于或者等于1.40V/单电池，则表示正在充电的电池组2的剩余电池电量较大，则在S207，微型计算机50将RAM53中的较大剩余电池电量标记设置为1，并且跳到S211。
但是，如果微型计算机50在S206中确定单电池电压小于1.40V/单电池，则在S208中，微型计算机50确定单电池电压是否小于等于1.25V/单电池。如果单电池电压小于等于1.25V/单电池，则表示要被充电的电池组2中的剩余电池电量较低，则在S209中，微型计算机50将RAM53中的较小剩余电池电量标记设置为1。然而，如果微型计算机50在步骤S208确定单电池电压大于1.25V/单电池，则表示电池组2具有中等剩余电池电量，则在S210中，微型计算机50将RAM53中的中等剩余电池电量标记设置为1。
在S211中，微型计算机50确定电池组2中的预充电温度T0是否大于等于40℃。如果预充电温度T0大于等于40℃，则在S213中，微型计算机50将较高电池温度标记设置为1，并在S214中，确定RAM53中的较大剩余电池电量标记是否被设置为1。如果较大剩余电池电量标记被设置为1，则表示在电池组2中的剩余电荷较多，微型计算机50确定完成充电所需要的时间将较短，并在S215中，微型计算机50启动LED92的绿光。然后，微型计算机50跳到S220。
但是，如果在S214中，较大剩余电池电量标记为0，则在S216中，微型计算机50确定中等剩余电池电量标记是否被设置为1。如果中等剩余电池电量标记被设置为1，表示要被充电的电池组2具有中等的剩余电荷，则微型计算机50确定将需要中等数量的时间来完成充电。因此，在S217中，微型计算机50启动LED92中的橙色光，然后，跳到S220。
当在S216中，中等剩余电池电量标记不为1时，则微型计算机50确定电池组2具有较少的剩余电荷。因此，在S218中，微型计算机50将LED92的红光标记设置为1，并在S219中，启动LED92的红光。在S220中，微型计算机50确定RAM53中的较高电池温度标记是否被设置为1。如果较高电池温度标记被设置为1，则微型计算机50确定电池组2已经达到较高的温度。因此，在S222中，微型计算机50开始以适合于电池组2的高温状态的充电电流I3，对电池组2进行充电，随后跳到过程S227。在优选实施例中，将充电电流设置为三个电平I1、I2和I3，使得I1＞I2＞I3。
但是，如果在S220中，较高电池温度标记不为1，则表示确定电池组2在下述过程S212中处于低温。因此，在S221中，微型计算机50开始以适合于电池组2的低温状态的充电电流I2，对电池组2进行充电，然后跳到过程S227。
为了将充电电流设置为I3，微型计算机50可以将通向充电电流设置电路7中的电阻器7c的输出端口设置为低电平，而将通向其余电阻7d和7e的输出设置为高电平。将从充电电流设置电路7输出的充电电流设置参考电压V3施加到运算放大器62上，并与电池组2中正在流动的充电电流进行比较。将实际充电电流与设置充电电流之间的差，通过光电耦合器5反馈给SW控制IC23，从而能够通过对施加到MOSFET22上的脉冲宽度进行控制，将充电电流控制在I3。
按照类似的方式，对充电电流I2进行控制。微型计算机50通过将通向充电电流设置电路7的电阻器7d的输出端口设置为低电平，而将通向其余电阻器7c和7e的输出端口设置为高电平，设置与充电电流I2相对应的充电电流设置参考电压V2。
如果在S211中，预充电温度T0小于40℃，则在S212中，微型计算机50确定预充电温度T0是否小于等于5℃。如果预充电温度T0小于等于5℃，则执行步骤S214-S222中的上述过程。
但是，如果在S212中，预定温度T0大于5℃，则依据上述过程S211和S212，微型计算机50确定电池组2既不处于高温也不处于低温，即处于有助于快速充电的温度。换句话说，当电池温度大于等于40℃时，以最小的充电电流I3(I3＜I2＜I1)对电池组2进行充电，当电池温度小于等于5℃时，以充电电流I2进行充电，以及例如，当预充电温度T0为可以进行快速充电的40℃＞T0＞5℃时，以最大充电电流I1进行充电。在S212之后，微型计算机50在S223中确定较大电池电量标记是否被设置为1。如果较大电池电量标记被设置为1，则微型计算机50确定将在较短的时间内完成充电。因此，在S224中，微型计算机50使LED92发出绿光。
但是，如果在S223中，较大电池电量标记不为1，则电池组2中的剩余容量较小为中等电量，但是电池处于可以使用较大充电电流进行快速充电的温度。因此，微型计算机50确定需要中等数量的时间来完成充电，并在S225中，使LED92发出橙色光。在S226中，微型计算机50开始以充电电流I1(I1＞I2、I3)，对电池组2进行充电。
通过将通向电阻器7c、7d和7e的输出端口设置为高电平，以便产生与充电电流I1相对应的充电电流设置参考电压V1，来获得充电电流I1。
在开始充电过程之后，微型计算机50在S227中开始使用计时器54对过程进行时间测量。在S228中，微型计算机50确定从充电过程开始是否已经经过了指定的时间。当已经经过了指定的时间时，微型计算机50在S229中确定LED92红光标记是否被设置为1。当LED92红光标记被设置为1时，则自从微型计算机50确定需要大量时间来完成充电过程以来，已经经过了足够多的时间。因此，微型计算机50确定现在完成充电所需的时间为中等数量的时间，并在S230中，将LED92红光标记复位为0。在S231中，微型计算机50使LED92发出橙色光。
但是，如果在S228中，从充电过程开始之后并未经过指定的时间，则微型计算机50跳到S232。类似地，如果在S229中，LED92红光标记不为1，则微型计算机50跳到S232。
如上所述，在开始充电之前，依据单电池电压来确定剩余电池电量，并在开始充电操作之前、或者在充电的初始阶段，依据电池组的温度来设置充电电流。接下来，依据电池的剩余容量和充电电流的大小，估算完成充电所需的时间。该剩余时间被划分为三个水平，并显示与当前水平相对应的颜色，使用户能够在开始充电过程时，就知道需要多长时间来完成该过程。
接下来，将参考图3对用于确定电池组2是否接近于充满电状态，或者电池组2是否已经达到充满电状态的过程中的步骤进行描述。在S232中，电池温度传感器8将最近的电池温度Tin输入到微型计算机50中。以指定的时间间隔对电池温度传感器8的输出信号进行采样，并存储在RAM53中。在S233中，微型计算机50通过对充电过程期间的采样电池温度数据进行比较，计算和保存充电过程期间的最小电池温度Tmin。
在S234中，电池电压检测电路40检测电池组2最近的电池电压Vin。在S235中，微型计算机50依据来自电池温度传感器8的输出，在来自充电过程期间所采样的电池温度数据中的预定数目的采样中，计算最近的电池温度梯度dT/dt。在S236中，微型计算机50通过将最近的电池温度梯度dT/dt与已经保存为最小dT/dt的数据进行比较，保存指定数量的采样内电池温度梯度dT/dt的最小dT/dt(min)。
此外，在S237中，微型计算机50依据来自电池电压检测电路40的输出，在充电过程期间计算得到的电池电压数据中的预定数目的采样中，计算最近的电池电压梯度ΔV。在S238中，微型计算机50通过对电池电压梯度ΔV中的数据进行比较，计算并保存在指定数量的采样上电池电压梯度的最小值ΔVmin。
接下来，将对确定电池组2是否接近于充满电状态的过程进行描述。依据来自过程S232-S238的数据，将最近的电池电压梯度ΔV与根据充电过程期间所获得的抽样而计算的电池电压梯度的最小值ΔVmin进行比较。在S239中，微型计算机50确定最近的电池电压梯度ΔV是否已经上升到超过充电过程期间所测量到的电池电压梯度的最小值ΔVmin预定数值R1或者更大。
如果微型计算机50在S239确定电池电压梯度ΔV已经上升到超过ΔVmin预定数值R1或者更大，则微型计算机50确定电池组2接近于充满电状态。因此，在S240中，微型计算机50将RAM 53中的ΔV标记设置为1。在这种情况下，微型计算机50确定完成充电所需的时间已经变得很短。因此，微型计算机50在S241中使LED92发出绿光，然后跳到过程S244。
但是，如果微型计算机50在S239中确定最近的电池电压梯度ΔV还没有上升到超过充电过程期间所测量到的电池电压梯度的最小值ΔVmin预定数值R1或者更大，则微型计算机50将最近的电池温度梯度dT/dt与根据充电期间得到的采样而计算的电池温度梯度的最小值dT/dtmin进行比较。在S242中，微型计算机50确定最近的电池温度梯度dT/dt是否已经上升到超过充电过程期间所测量的电池温度梯度的最小值dT/dtmin预定数值Q1或者更大。如果微型计算机50确定最近的电池温度梯度dT/dt已经上升到超过该最小值预定数值Q1或者更大(即，电池温度梯度的A/D转换值已经达到或者超过图5所示的水平“B”)，则微型计算机50确定电池组2接近于充满电状态。因此，在S241中，微型计算机50使LED92发出绿光，然后跳到过程S244。
如果微型计算机50在S242中确定最近的电池温度梯度dT/dt还没有上升到超过该最小值预定数值Q1或者更大，则微型计算机50在S243中将最近的电池温度Tin与充电过程期间所测量到的电池温度的最小值Tmin进行比较，并确定最近的电池温度Tin是否已经上升到超过充电过程期间测量到的电池温度的最小Tmin预定数值P1或者更大(即最近的电池温度Tin已经达到或者超过图6所示的水平“D”)。如图6所示，如果最近的电池温度Tin已经上升到超过最小电池温度Tmin预定数值P1或者更大，则微型计算机50确定该电池组2接近于充满电状态。因此，在S241中，微型计算机50使LED92发出绿光，然后跳到过程S244。
接下来，将对确定电池组2是否已经达到充满电状态的过程进行描述。在S244中，微型计算机50确定最近的电池温度Tin是否已经上升到超过充电过程期间测量到的电池温度的最小Tmin预定数值P2(P2＞P1)或者更大。如果电池温度Tin已经上升到超过最小电池温度Tmin预定数值P2或者更大(即，最近的电池温度已经达到或者超过图6所示的水平“E”)，则微型计算机50确定该电池组2已经充满。此时，微型计算机50停止充电过程，并将充电电流设置为执行连续补充充电(trickle charge)的数值。通过将通向电阻7c、7d和7e的输出端口设置为低电平，设置连续补充充电的电流。在S248中，将与连续补充充电电流相对应的电流设置参考电压施加到运算放大器62上以执行连续补充充电，而且微型计算机50关闭LED92。在S249中，微型计算机50确定电池组2是否已经从电池充电器中拆除。如果电池组2已拆除，则微型计算机50返回到S201，并等待执行下一个充电过程。
如果微型计算机50在S245中确定最近的电池温度梯度dT/dt还没有上升到超过充电过程期间所测量到的电池温度梯度的最小值dT/dtmin预定数值Q2或者更大(即，电池温度梯度的A/D转换值还没有达到图5所示的水平“A”)，则微型计算机50在S246中确定RAM53中的ΔV标记是否被设置为1。如果ΔV标记未被设置为1，则微型计算机50确定电池组2还没有达到充满电状态，并返回到S228。
但是，如果在S246中，ΔV标记被设置为1，则在S247中，微型计算机50确定最近的电池电压梯度ΔV是否小于等于预定值R2(图7)。如果最近的电池电压梯度ΔV小于等于预定值R2，则微型计算机50确定电池组2已经达到充满电状态，并执行上述步骤S248和S249中的过程。但是，如果最近的电池电压梯度ΔV大于预定值R2，则微型计算机50返回到S228中的过程。
如上所述，在依据优选实施例开始充电过程之后，微型计算机50依据针对电池电压Vin和电池温度Tin的计算信号，确定电池组2是否接近于充满电状态，并在确定电池组2处于接近于充满电状态时，改变LED显示。按照这种方式，用户可以在充电过程已经开始之后，知道电池组2是否接近于充满电状态、或者电池组2是否已经达到充满电状态。
在上述优选实施例中，电池充电器通过比较最小电池温度Tmin、最小电池温度梯度dT/dtmin和最小电池电压梯度ΔVmin，确定电池组2是否接近于或是否达到充满电状态，但本发明不局限于此方法。例如，电池充电器可以通过将最近的数据与预定数值进行比较来执行所述这些确定。
此外，虽然在优选实施例中并未对LED91的操作进行描述，但是LED91可以用来在等待开始充电过程时发出红光，以及在已完成充电过程时(切换到连续补充充电之后)发出绿光。
虽然在电池已经达到充满电状态之后，对优选实施例中的电池充电器进行控制以提供连续补充充电(最小电流)，但可以由独立的电源向控制系统供电，从而在完成充电过程之后可以断开主电源，以使充电电流完全停止。
图8示出了用在本发明电池充电器中的样本LED。该LED的整体结构在本领域中是公知的。如图所示，该LED包括衬底D、用于从LED的顶部表面发出绿光的元件G、以及用于从顶部表面发出红光的元件R。两个元件G和R被密封地封装在由玻璃、塑料等形成的容器E中，并且接线端A、B和C延伸到容器E的外部。
当电流在接线端A和C之间流动时，LED发出绿光。当电流在接线端B和C之间流动时，LED发出红光。此外，当电流同时在接线端A和C之间以及接线端B和C之间流动时，元件G和R分别地同时发出绿光和红光。当从容器E外部观察时，这样发出的光的合成效果表现为橙色光。
在上述本发明的优选实施例中，将达到充满电状态的剩余时间划分为三个水平，并且从LED发出的光的颜色依据所述水平而改变。然而，本发明不局限于该级别数量。
虽然已经参考特定实施例，对本发明进行了详细的描述，本领域的技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神的前提下，可以进行许多修改和变化，本发明的范围由所附权利要求限定。
权利要求
1.一种对二次电池进行充电的电池充电器，包括电池电压检测器，检测二次电池的电压，并输出对二次电池的电压进行指示的电压信号；电池温度传感器，检测二次电池的温度，并输出对二次电池的温度进行指示的温度信号；控制器，依据二次电池处于预充电状态时输出的温度信号和电压信号，从对二次电池达到充满电状态需要多长时间进行指示的多个不同的估计时间水平中确定估计时间水平；以及显示器，依据控制器所进行的确定，指示与估计时间水平相关的信息。
2.根据权利要求1所述的电池充电器，其特征在于还包括充电电流设置装置，设置要提供给二次电池的目标充电电流，并输出对充电电流设置装置所设置的目标充电电流进行指示的目标电流信号；以及充电电流控制器，依据目标电流信号，对二次电池中流动的充电电流进行控制，以使其与目标充电电流一致，其中，控制器依据温度信号，确定要提供给二次电池的目标充电电流的大小，并向充电电流设置装置输出对控制器所确定的目标充电电流的大小进行指示的电流信号。
3.根据权利要求1所述的电池充电器，其特征在于控制器在从开始充电开始，经过预定的时间周期之后，将目标充电电流的大小改变为比控制器所确定的大小低一级的另一大小。
4.根据权利要求1所述的电池充电器，其特征在于二次电池包括串联的多个单电池，并形成电池组。
5.根据权利要求1所述的电池充电器，其特征在于显示器包括LED，所述LED包括容器、第一发光二极管和第二发光二极管，第一发光二极管和第二发光二极管分别发出第一颜色和第二颜色的光，并被密封在所述容器中，其中当估计时间水平处于第一水平时，向第一发光二极管供电以发出第一颜色的光；当估计时间水平处于第二水平时，向第二发光二极管供电以发出第二颜色的光；以及当估计时间水平处于第三水平时，同时向第一发光二极管和第二发光二极管供电以发出第三颜色的光。
6.根据权利要求5所述的电池充电器，其特征在于控制器依据温度信号，计算电池温度梯度，其中当最近的电池温度梯度与电池温度梯度的最小值之间的差已经变为比第一预定值大的数值时，控制器将估计时间水平改变为另一估计时间水平，并且还改变从LED发出的光的颜色。
7.根据权利要求5所述的电池充电器，其特征在于控制器依据温度信号，选择电池温度的最小值，其中当最近的电池温度与电池温度的最小值之间的差已经变为比第二预定值大的数值时，控制器将估计时间水平改变为另一估计时间水平，并且还改变从LED发出的光的颜色。
8.根据权利要求5所述的电池充电器，其特征在于控制器依据电压信号，计算电池电压梯度的最小值，其中当最近的电池电压梯度与电池电压梯度的最小值之间的差已经变为比第三预定值大的数值时，控制器将估计时间水平改变为另一估计时间水平，并且还改变从LED发出的光的颜色。
9.根据权利要求5所述的电池充电器，其特征在于二次电池包括串联的多个单电池，控制器依据在预充电状态下检测到的电压信号，计算构成二次电池的每一个单电池的电压，并且依据每一个单电池的电压来确定估计时间水平。
10.根据权利要求5所述的电池充电器，其特征在于控制器依据在预充电状态下检测到的温度信号，确定电池温度是否处于预定的范围内，并控制充电电流设置装置，使得在电池温度在预定的范围内时，将第一充电电流提供给二次电池，以及在电池温度处于预定的范围之外时，将第二充电电流提供给二次电池，第一充电电流的电流电平大于第二电流的电流电平。
11.根据权利要求10所述的电池充电器，其特征在于控制器确定在设置充电电流之后，是否已经经过了预定的时间段，并将估计时间水平改变为另一估计时间水平，并改变从LED发出的光的颜色。
12.一种对二次电池进行充电的电池充电器，包括电池温度传感器，检测二次电池的温度，并且输出对二次电池的温度进行指示的温度信号；控制器，依据温度信号，计算在预定的时间间隔内的温度梯度；依据该温度梯度，确定二次电池是否接近于充满电状态、或者二次电池是否已经达到充满电状态；以及依据二次电池是否接近于充满电状态或者二次电池是否已经达到充满电状态，从对二次电池需要多长时间达到充满电状态进行指示的多个不同估计时间水平中确定估计时间水平，以及显示器，依据由控制器进行的关于估计时间水平的确定，指示与估计时间水平相关的信息，其中，当控制器确定二次电池接近于充满电状态时，控制器控制显示器以指示用于表示二次电池达到充满电状态所需要的最小时间的估计时间水平。
13.一种对二次电池进行充电的电池充电器，包括电池温度传感器，检测二次电池的温度，并输出对二次电池的温度进行指示的温度信号；控制器，依据温度信号，计算处于充电期间的二次电池的温度升高，依据该温度升高，确定二次电池是否接近于充满电状态、或者二次电池是否已经达到充满电状态，以及依据二次电池是否接近于充满电状态、或者二次电池是否已经达到充满电状态，从对二次电池需要多长时间达到充满电状态进行指示的多个不同估计时间水平中确定估计时间水平；以及显示器，依据控制器所进行的与估计时间水平相关的确定，指示与估计时间水平相关的信息，其中当控制器确定二次电池接近于充满电状态时，控制器控制显示器指示用于表示二次电池达到充满电状态所需要的最小时间的估计时间水平。
14.一种对二次电池进行充电的电池充电器，包括电池电压检测器，检测二次电池的电压，并输出对二次电池的电压进行指示的电压信号；控制器，依据电压信号，计算预定时间间隔内的电压梯度，依据该电压梯度，确定二次电池是否接近于充满电状态、或者二次电池是否已经达到充满电状态，以及，依据二次电池是否接近于充满电状态、或者二次电池是否已经达到充满电状态，从对二次电池需要多长时间达到充满电状态进行指示的多个不同估计时间水平中确定估计时间水平；以及显示器，依据控制器所进行的与估计时间水平相关的确定，指示与估计时间水平相关的信息，其中当控制器确定二次电池接近于充满电状态时，控制器控制显示器指示用于表示二次电池达到充满电状态所需要的最小时间的估计时间水平。
全文摘要
电池充电器包括用于检测二次电池的电压的电池电压检测器和用于检测二次电池的温度的电池温度传感器。控制器依据电池电压检测器的输出，确定在开始充电过程之前二次电池的电压。控制器还依据二次电池的确定电压和来自电池温度传感器的输出，从对二次电池需要多长时间达到充满电状态进行指示的多个水平中确定充电水平。设置显示器用于显示对达到充满电状态的剩余时间进行解释的充电水平。
文档编号H02J7/04GK1503428SQ20031011831
公开日2004年6月9日 申请日期2003年11月18日 优先权日2002年11月18日
发明者高野信宏, 央, 荒馆卓央, 夫, 沟口利夫, 中山荣二, 二, 彦, 船桥一彦 申请人:日立工机株式会社