专利名称：用于电池充电器的故障检测的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及电池充电器。
背景技术：
很多电池充电器由微处理器控制。这些微处理器包括电池充电器处理程序或子 程序，以在电池充电器发生异常时提供特殊的服务。除了处理电池充电异常情况以外， 微处理器还需要在许多其他功能中或在几个电池充电器中共享处理能量。对于充电过程 中某个紧急异常，例如充电电流的大电涌，微处理器用于观测以及向每个电池充电器的 充电过程提供服务的反应时间是不够的，如果没有迅速地处理该紧急异常，就会造成对 某种电池的严重损坏。因此，需要一种方法和装置，用于向电池充电过程中的某种紧急异常提供快速 的服务。
发明内容
一方面，本发明涉及一种用于电池充电器的故障检测方法。该方法包括利用电 阻元件感测施加在电池上的充电电流。该方法包括测量电阻元件上的电压。该方法包括 当测量到的电阻元件上的电压超过预定值时产生触发信号。该方法包括从触发信号产生 用于微处理器的中断信号。该方法包括启动微处理器中的过电流处理程序。另一方面，本发明涉及一种用于电池充电器的故障检测方法。该方法包括利用 电阻元件感测施加在电池上的充电电流。该方法包括测量电阻元件上的电压。该方法包 括当测量到的电阻元件上的电压超过预定值时产生触发信号。该方法包括将触发信号耦 合到数据总线上，该数据总线被配置为通过该微处理器查询。该方法包括启动微处理器 中的过电流处理程序。本发明实现一个或多个如下优点。这里所公开的方法和装置向电池充电过程中 的特定紧急异常提供了快速服务。对于本领域技术人员来说，通过阅读本发明的以下说 明和研究多个附图，本发明的这些和其他优点是显而易见的。
附图，其中在各个独立的图中相同的附图标记代表相同或功能相似的元件，和 下面的具体说明一起合并形成说明书的一部分，从而对包括要求保护的本发明的实施例 提供进一步的图解说明，并且解释这些实施例的各种原理和优点。图1示出了用于电池充电器的故障检测系统。图2示出了用于对多个电池充电的电池充电系统的故障检测系统。本领域技术人员可得知附图中的元件被简单清楚地说明，没有必要按照比例绘 制。例如，附图中一些元件的尺寸相对于其他元件放大，有助于理解本发明的实施例。该装置部件和方法在合适的位置用常见的图形符号来表示，仅示出了有利于理
4解本发明的实施例的那些具体细节，以便不因为那些对于本领域技术人员显而易见的细 节而在从这里的说明书获得信息时模糊本发明公开的内容。
具体实施例方式图1示出了用于电池充电器的故障检测系统。在图1中，故障检测系统100包 括电池充电站90、电阻元件50、比较器60和微处理器。电阻元件50连接到电池充电站 90，用于感测电池充电站产生的充电电流。在图1所示的实施例中，电池充电站90具有 连接到电源的第一端子91和通过电阻元件50连接到公共电压40的第二端子92。通过将 电池30与两个端子91和92相连接，电池30由充电站90充电。比较器60具有第一输 入61和第二输入62，第一输入61通过电阻元件72连接到电阻元件的第一端子51，第二 输入62连接到电阻元件的第二端子52。比较器60的第一输入还通过电阻元件74连接 到参考电压70。微处理器具有连接到比较器60的输出69的中断输入。比较器60可以 是施密特触发器、差动放大器(例如，测量放大器)、或其他类型的合理配置的运算放大器。工作时，电池充电站90在电池30上施加电压V+。施加在电池30上的充电电 流通过电阻元件50。电阻元件50上的电压由充电电流产生。比较器60的第二输入62 处的电压与施加到电池30的充电电流成正比，该充电电流在与由电阻82和电容器84的 值所确定的RC常数相关的时段上被平均。比较器60的第一输入61处的电压与参考电 压70成正比，可由电阻72和74的值确定。在正常状况下，比较器60的第二输入62处的电压低于比较器60的第一输入61 处的电压，并且比较器60的输出69处的电压将保持为高电压值。当比较器60的第二输 入62处的电压超过比较器60的第一输入61处的电压时，比较器60的输出69处的电压 从高电压值变为低电压值。这样的电压改变会产生用来作为微处理器的中断信号的触发信号。一旦微处理器接收到中断信号，唤起中断服务程序。在确定哪个装置和什么状 况产生中断之后，微处理器能够唤起相应的服务程序或子程序来处理该装置和状况所需 的服务。例如，比较器60的输出69处电压改变所产生的中断通常指示电池充电站90的 充电电流出现巨大的电涌，充电电流中这样的电涌需要被快速处理。微处理器立刻相应 地动作，唤起过电流处理程序来向电池充电站90提供合适的服务。在过电流处理程序的 一个实施例中，微处理器可简单地切断电池充电站90的供电来防止充电电流中巨大的电 涌对电池30造成损坏。在图1所示的实施例中，电阻元件50的第二端子52通过包括电阻82和电容器 84的低通滤波器连接到比较器60的第二输入62。电阻元件50的第二端子52上的高频 噪声被滤掉，以防止噪声产生假的触发信号。在图1所示的实施例中，电池充电站90具有连接到电源的第一端子91和通过电 阻元件50连接到公共电压40的第二端子92。在其他实施例中，电池充电站90具有通过 电阻元件50连接到电源的第一端子91和连接到公共电压40的第二端子92。在一些实施例中，比较器60的输出69处的电压改变可用来作为微处理器的中断 信号。在其他实施例中，比较器60的输出69处的电压改变可被锁定为状态位，该状态位可被微处理器利用特殊的高占空比10监控子程序通过GPIO总线查询。对于一些应用 和在特定的微处理器，该10监控子程序可在单独的线程上运行，该线程不同于运行主程 序的线程。图2示出了用于为多个电池充电的电池充电系统的故障检测系统。图2中，电 池充电系统包括多个电阻元件(例如，50A、50B和50C"O、多个电池充电站(例如， 90A、90B和90C...)、多个比较器(例如，60A、60B和60C...)和微处理器。电池充 电站(例如，90B)具有通过电阻元件(例如，50B)连接到公共电压40的端子(例如， 92B)。电池充电站(例如，90B)具有连接到电源V+的另一个端子(例如，91B)。一 个给定的比较器(例如，60B)与从该多个电阻元件中选出的相应电阻元件(例如，50B) 相关联。该给定的比较器(例如，60B)具有连接到相应电阻元件(例如，50B)的第一 端子(例如，51B)的第一输入(例如，61B)，并具有连接到相应电阻元件(例如，50B) 的第二端子(例如，52B)的第二输入(例如，62B)。给定比较器(例如，60B)的第一 端子连接到参考电压70。图2中，每个比较器(例如，60B)具有输出(例如，69B)，当相应电阻(例如， 50B)上的电压超过特定阈值电压时其产生电压改变。在一个实施例中，每个比较器(例 如，60B)的输出(例如，69B)可连接到微处理器的中断输入。在另一个实施例中，每 个比较器(例如，60B)的输出(例如，69B)可连接到数据总线，该数据总线配置为被微 处理器查询。在特定具体实施例中，当每个比较器(例如，60B)的输出端(例如，69B) 配置为集电极开路输出(open collector output),多个比较器(例如，60A、60B禾口600.) 的输出(例如，69B)可被连接在一起以形成一个公共输出69CM。该公共输出69CM上 的电压改变可被用作中断信号并且可直接被发送到微处理器的中断输入。替代地，在该 公共输出69CM上的电压改变被锁定为状态位，该状态位可被运行特殊高速10监控子程 序的微处理器通过GPI0总线查询。一旦微处理器被通知至少一个电池充电站处于故障状态，微处理器能够唤起相 应的服务程序或子程序来处理该故障状态。该服务程序或子程序可实现以下功能中的一 个。在第一个实施例中，微处理器可断开到所有充电站(例如，90A、90B和90C)的供 电。在第二个实施例中，微处理器可顺序地断开到一个充电站的供电直到发现故障充电 站；然后微处理器禁止该故障充电站工作，并保持所有其他充电站工作。在第三实施例 中，微处理器可顺序地向一个充电站供电直到发现出故障的充电站；然后微处理器禁止 该故障充电站工作，并保持所有其他充电站工作。以上描述的方法和装置具有以下优点中的一个。它可提高了电池充电器的安全 等级。它可保护充电过程中某种电池免遭突然的损坏。其他的优点是本领域技术人员可 以得知的。在前述说明中，具体的实施例已被描述。但是，本领域技术人员可以进行各种 修改和改变而不脱离本发明的所附权利要求所设定的范围。因此，说明书和附图被视为 说明性而不是限制性，和所有这样的修改确定为包含在当前教导的范围内。好处、优点、问题的解决方案和任何可能使好处、优点或解决方案产生或使其 变得更加明显的因素不作为任一个或所有权利要求的决定性的、必需的或必要的特点或 因素。本发明由所附权利要求单独地限定为包括在本发明未授权期间所作的任何修改和公开权利要求的所有等效。此外在本文档中，例如第一和第二、上和下、和类似的有关用语被使用来仅将 一个实体或动作与另一个实体或动作区别开，而不是必需要或暗示在这些实体或动作之 间任何实际的关系或次序。用语“包括” “包含” “具有” “含有”或其他的变形规定 为覆盖非排他性的包含，以使得包括、包含、具有、含有一系列部件的过程、方法、制 品，或装置不仅包括这些元件而可包括其他对于该过程、方法、制品，或装置来说没有 特别地列举出或固有的其他部件。当没有更多限制时由“包括一个” “包含一个” “具 有一个” “含有一个”限定的部件不排除在过程、方法、制品，或装置中存在其他同样 的部件。如果在这里没有另外地明确说明，用语“一”限定为一个或多个。用语“实 际上”、“本质上”、“大约”、“大概”或其他形式限定为接近本领域技术人员的理 解，以及在非限制的实施例中该用语限定为在10%以内，在另一实施例中在5%以内， 在又一个实施例中以内和在另一个实施例中0.5%以内。这里使用的用语“连接”被 定义为连接，尽管没有必要直接地和没有必要机械地。以特定方式“配置”的装置或结 构被至少用这种方式配置的，但是也可以是没有列举的方式。可以得出，一些实施例可由一个或多个通用或专用处理器(或处理装置)，例如 微处理器、数字信号处理器、定制处理器和现场可编程门阵列(FPGA)和单一存储程序 指令(包括软件和固件)组成，该程序指令与特定非处理器电路相结合，控制一个或多 个处理器来执行这里所描述的方法和/或装置的一些、大部分或所有的功能。可选地， 一些或所有功能可由没有存储程序指令的状态机或一个或多个专用集成电路(ASIC)来实 现，其中每个功能或一些特定功能的组合是由定制逻辑来实现。当然，可使用两种方法 的结合。此外，实施例可使用其上存储了计算机可读代码的计算机可读取存储介质来实 现，该计算机可读代码用来给计算机(例如，包括处理器)编程以执行这里描述和要求保 护的方法。这种计算机可读取存储介质的实例包括，但不局限于，硬盘、CD-ROM，光 存储盘、磁存储盘、ROM (只读存储器)、PROM (可编程只读存储器)、EPROM (可擦 除可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)和闪存。进一步，可预 期的是，普通技术人员，不经过显著的努力和由有限的时间、现有技术和经济考虑确定 的大量设计选择，在这里所公开的构想和原理的引导下，能够容易地以最小限度的实验 产生这样的软件指令和程序和IC。所公开内容的摘要用来使读者快速地确定公开技术的本质。可以理解的是它不 是用于说明或限制权利要求的范围或含义。另外，在前述详细的说明中，可以看到在多 个实施例中多种特性集合在一起，是为了使公开的内容流畅。所公开的方法不被认为其 目的是反映发明要求保护的实施例所需要的特征比每个权利要求所陈述的多。相反地， 正如所附权利要求所反映的，发明主题比所公开单个实施例的所有特征要少。因此所附 权利要求与详细的说明相结合，且每个权利要求单独作为单个要求保护的主题。
权利要求
1. 一种方法，包括利用电阻元件感测施加到电池的充电电流； 测量所述电阻元件上的电压；当测量到的所述电阻元件上的电压超过预定值时产生触发信号； 从触发信号产生用于微处理器的中断信号；和 启动所述微处理器中的过电流处理程序。
2.如权利要求1的方法，其中所述测量所述电阻元件上的电压包括 利用比较器测量所述电阻元件上的电压。
3.如权利要求1的方法，其中所述测量所述电阻元件上的电压包括 利用差动放大器测量所述电阻元件上的电压。
4.如权利要求1的方法，其中所述测量所述电阻元件上的电压包括 利用低通滤波器滤波所述电阻元件上的电压。
5.如权利要求1的方法，其中所述利用电阻元件感测施加到电池的充电电流包括 使所述充电电流流过所述电阻元件。
6.—种方法，包括利用电阻元件感测施加到电池的充电电流； 测量所述电阻元件上的电压；当测量到的所述电阻元件上的电压超过预定值时产生触发信号；将所述触发信号耦合到数据总线，所述数据总线配置为被微处理器查询；和启动所述微处理器中的过电流处理程序。
7.如权利要求6的方法，其中所述测量所述电阻元件上的电压包括 利用比较器测量所述电阻元件上的电压。
8.如权利要求6的方法，其中所述测量所述电阻元件上的电压包括 利用低通滤波器滤波所述电阻元件上的电压。
9.如权利要求6的方法，其中所述利用电阻元件感测施加到电池的充电电流包括 使所述充电电流流过所述电阻元件。
10.—种装置，包括 电池充电站；电阻元件，其连接到所述电池充电站用于感测由所述电池充电站产生的充电电流； 比较器，其具有连接到所述电阻元件的第一端子的第一输入和连接到所述电阻元件 的第二端子的第二输入，并且其中所述比较器的第一端子连接到参考电压；和 微处理器，其具有连接到所述比较器的输出的中断输入。
11.如权利要求10的装置，进一步包括电池充电站，其具有连接到电源的第一端子和通过所述电阻元件连接到公共电压的第二端子。
12.如权利要求10的装置，进一步包括电池充电站，其具有通过所述电阻元件连接到电源的第一端子和连接到公共电压的第二端子。
13.如权利要求10的装置，其中所述比较器是施密特触发器。
14.如权利要求10的装置，其中所述比较器是差动放大器。
15.如权利要求10的装置，进一步包括电容元件，其连接在所述比较器的第二端子和公共电压之间。
16.如权利要求10的装置，进一步包括低通滤波器，其连接在所述电阻元件的所述第二端子和所述比较器的所述第二输入 之间。
17.—种装置，包括 多个电池充电站；多个电阻元件，其中电阻元件连接到电池充电站用于感测由所述电池充电站产生的 充电电流；多个比较器，其中给定的比较器与从所述多个电阻元件中选出的相应电阻元件相关 联，所述给定的比较器具有连接到所述相应电阻元件的第一端子的第一输入和连接到所 述相应电阻元件的第二端子的第二输入，并且其中所述给定的比较器的第一端子连接到 参考电压；微处理器，其具有中断输入；以及其中所述多个比较器包括若干比较器，每个比较器具有连接到所述微处理器的所述 中断输入的输出。
18.—种装置，包括 多个电池充电站；多个电阻元件，其中电阻元件连接到电池充电站用于感测由所述电池充电站产生的 充电电流；多个比较器，其中给定的比较器与从所述多个电阻元件中选出的相应电阻元件相关 联，所述给定的比较器具有连接到所述相应电阻元件的第一端子的第一输入和连接到所 述相应电阻元件的第二端子的第二输入，并且其中所述给定的比较器的第一端子连接到 参考电压； 微处理器；数据总线，其配置为被所述微处理器查询；以及其中所述多个比较器包括若干比较器，每个比较器具有连接到所述数据总线的输出ο
全文摘要
本发明涉及一种用于电池充电器的故障检测方法，该方法包括利用电阻元件感测施加到电池的充电电流。该方法包括测量电阻元件上的电压。该方法包括当测量到的电阻元件上的电压超过预定值时产生触发信号。该方法包括从触发信号产生用于微处理器的中断信号。该方法包括启动微处理器中的过电流处理程序。
文档编号H02H7/18GK102017351SQ200980115771
公开日2011年4月13日 申请日期2009年5月1日 优先权日2008年5月1日
发明者克里斯托弗·R·保罗, 凯文·科迪斯, 帕特里克·里切尔, 肯尼斯·J·里瓦尔西 申请人:符号技术有限公司