管理电池充电以延长电池寿命的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及管理环境控制系统控制器的电池充电，W延长电池寿命的装置，系统 和方法。
【背景技术】
[0002] 本节提供涉及本公开内容的背景信息，其并不一定是现有技术。
[0003] 数字温控器及其它环境控制系统的控制器通常具有微型计算机和连续使用电能 的其它组件。在各种温控器中，送样的组件可W从电池获得至少一些它们的工作电能。
【发明内容】
[0004] 本节提供了本公开内容的一般性概括，但并不是对其全部范围或其全部特征的全 面掲示。
[0005] 依据各个方面，掲示了在环境控制系统中使用的控制器和相关方法的示例实施 例。在示例实施例中，在环境控制系统中使用的控制器大体上包括用于向控制器的电池提 供充电电流的充电器。该控制器还包括用于可选地限制充电电流的可变电阻。控制装置被 配置成监控充电电流和电池的电压。基于送种监控，控制装置改变电阻W使被监控电压保 持在由（a)低于电池满容量的上充电电压与化）高于电池截止电压的放电终止电压所限定 的范围内。被监控电压具有在该范围内被充分地最小化的变化比率。
[0006] 同时，掲示了一种管理在环境控制系统中所使用的控制器的电池的充电的方法。 该方法是通过控制控制器执行的，并且大体上包括监控由连接电池的充电器提供的充电电 流。该方法还包括监控电池电压。基于该监控，通过改变用于限制被监控充电电流的电阻 而使被监控电压的变化比率充分地最小化。执行送种改变W使被监控电压保持在由（a)低 于电池的满容量的上充电电压和化）高于电池的截止电压的放电终止电压所定义出的范 围内。
[0007] 根据在此所提供的说明，其它适用的方面将变得显而易见。在本
【发明内容】
中的说 明和特定示例仅旨在进行说明的目的，而并不意图限制本掲示内容的范围。
【附图说明】
[0008] 在此所说明的附图仅为了说明所选实施例，而非所有可能实施的目的，且并不意 图限定本掲示内容的范围。
[0009] 图1是示例性环境控制系统的示图，其包括依据本公开内容的示例性实施例的温 控器；
[0010] 图2是依据本公开内容的示例性实施例的示例性窃电电路的示图；
[0011] 图3是依据本公开内容的示例性实施例的示例性充电电路的示图；
[0012] 图4是使渭流电流最大化的示例性方法的流程图；
[001引图5是依据本公开内容的示例性实施例的示例性操作顺序的示图，W及；
[0014] 图6是依据本公开内容的示例性实施例的示例性迟滞回路的示图。
[0015] 贯穿附图中的若干视图，相应的参考编号指示相应的部件。
【具体实施方式】
[0016] 现在将参考附图更为全面地说明示例性实施例。
[0017] 本发明的发明人已经认识到，可再充电裡离子电池的再充电周期次数有限，超过 送些周期，电池可能就不能再被充电了。不同电池的再充电周期的次数一般不超过500个 周期。发明人已经观察到，当电池通过渭流电流被充电至低于该电池可被充电的最大电压 的电压，且此时电池被保持为处于或接近该较小电压（例如尽可能长的时间）时，电池寿命 可能延长。
[001引据此，发明人研发出并在此公开了可控制裡电池的充电比率和极限电压水平的装 置和方法的示例性实施例。在一些实施例中，可使用电阻器组和微处理器来控制电池的充 电比率和电压水平W延长电池寿命。在一个示例实施例中，可将温控器或其它控制器的电 池充电至低于电池最大容量电压的初始电压水平，然后放电例如20 %至30%，达到电池最 低允许（即，截止）电压W上的充电水平，并然后渭流充电回到初始电压水平。在一些示例 实施例中，渭流充电电流可被调节并设定成，例如，从该电池接收电能的温控器或其它控制 器的当前"可见"负载的函数。在不同的实施例中，充电电路可被提供成与温控器或其它环 境控制系统控制器的窃电电路（例如电流受限窃电电路）相结合。虽然参考了不可替换的 可再充电电池说明了不同的实施例，但是应该理解的是，该公开内容的各个方面也可关于 可替换电池来实现。
[0019] 在各种实施例中，提供了具有窃电电路和可再充电裡电池的方法和电路设计，并 且其中对电池的电压水平和从中抽取的电能进行监控。响应于该监控，关断一个或多个负 载，并且通过微处理器选定适当的充电电压值。该充电电压确定被提供给电池的电流量并 被设计成使得电池的使用寿命被最大化。此外，如果被监控的电池电压降至特定值W下，贝U 关断一个或多个较大的电流耗电负载（例如，Wi-Fi射频），并通过窃电电路向电池提供电 能。在各种实施例中，该窃电电路为限流窃电电路。
[0020] 现在参考附图，图1示出了示例性环境控制系统10,其包括实施本公开内容的一 个或多个方面的控制器。如图1所示，环境控制系统10包括两个电源，例如，分别为加热子 系统22和冷却子系统24供电的两个变压器14和18。加热子系统变压器14具有火线（通 常为24伏）侧28和公共侧（commonside)，即中性侧30。冷却子系统变压器18具有火线 侧（通常为24伏）32和公共侧，即中性侧34。该冷却子系统24包括被连接到变压器18的 公共侧34的风扇38和压缩机42。该加热子系统22包括被连接到加热子系统变压器14的 公共侧30的炉气阀46。在本示例中，C端可为例如由变压器18的公共侧34连接的公共C 线提供。但是，在本公开内容的各种备选实施例中，也可能未提供C线端。
[0021] 在一个示例实施例中，提供了控制器（例如温控器50)用于控制环境控制系统10 的工作。该示例温控器50包括窃电电路60,其可从温控器50的变压器14和/或18获取 电能。所窃取的电能可被用于供给温控器50的一个或多个组件。所窃取的电能还可被存 储在一个或多个可选电容器64中和/或可被用于例如供电给辅助温控器50的一个或多个 电路，送些电路包括但不限于射频收发器68、背光72,和/或一个或多个传感器76。在各种 实施例中，来自电池（图I中未示出）的电能可W在例如窃电不可用的情形下提供。
[0022] 应该注意到一般来说，根据本公开各种方面的温控器实施例和/或窃电电路实施 例可W被安装在其他类型的环境控制系统中，包括但不限于具有单个变压器的系统、单加 热系统、单冷却系统、热泉系统等等。在一些实施例中，C端可W例如从变压器14的公共侧 30提供。在一些其他实施例中，温控器或者其它控制器可W不设置有到公共C线的连接。 进一步，尽管图1中示出的环境控制系统10提供了单级加热（single-stageheat)和单级 冷却（single-stagecooling),但在各种实施例中，温控器或其它控制器也可W设置在具 有多级加热和/或冷却的环境控制系统中。
[0023] 窃电电路的示例实施例在图2中由参考数字100表示。窃电电路100可W适用于 温控器中，该温控器用于多种类型的环境控制系统中的任意一种，例如，具有单个变压器、 两个变压器的系统、单加热系统、单冷却系统、热泉系统等等。在各种实施例中，如下文进一 步所述，窃电电路100可被配置成通过一个或多个环境控制系统负载窃电。所窃取的电能 可从一个或多个环境控制系统的"火"线沿一个或多个路径被传送W产生例如用于操作射 频收发机和/或其它温控器组件的DC输出电压。在各种实施例中，窃电电路100可从处于 "离线"模式的负载和/或处于"在线"模式的另一个负载窃电。
[0024] 在本示例实施例中，窃电电路100被配置成在示例环境控制系统106的温控器104 中。在本示例实施例中，开关102可W例如是跨接线（jumper)、继电器、基于晶体管的开关、 可手动操作的开关，等等，其可W被设置成将窃电电路100有选择地连接到环境控制系统 106的变压器火线RC或RH。环境控制系统106被配置成具有负载108a至IOSf(大体上参 见负载108)。两个炉加热级IOSe和IOSf可通过线路W和W2供电。两个冷却级108c和 IOSd可通过线路Y2和Y供电。风扇108b可通过线路G供电，且热泉换向阀108a可通过线 路0/B供电。温控器继电器IlOa至IlOf可选择地操作来将一个或多个负载108切换到环 境控制系统108的操作之中或者操作之外。
[00巧]在本示例实施例中，窃电电路100可通过一个或多个负载108窃电。在各种实施 例中，窃电电路100被配置成从处于"离线模式"的负载108窃电。额外地或备选地，在一些 示例实施例中，电能可从处于"在线模式"的负载中窃取。示例窃电电路100包括"在线模 式"窃电电路112和"离线模式"窃电电路114。电路112和114分别被跨接于电容器120 和调节器电路124,例如降压电路。电容器120可W例如是4000UF的电容器。窃电电路中 所使用的组件的电容和配置可W根据例如其中使用窃电电路的环境控制系统配置、要窃取 和/或存储的电能量等等，而改变。在各种实施例中，"在线模式"窃电电路可被用于代替 "离线模式"窃电电路来为电池供电或者与离线模式"窃电电路一起来为电池供电。
[0026] 继续参考图2,窃电电路100的"离线模式"窃电电路114包括整流器电路140,例 如全波桥式整流器。该整流器电路140包括限流电路或恒流整流器电路142。如在下面进 一步说明的，在各种实施例中，整流器电路124向电池充电电路提供了"离线模式"窃电，W 用于为温控器104的可再充电电池充电。在一些实施例中，限流电路或恒流调节器电路142 可提供IOmA的电流。送样的电流可被调节和/或限制W至于例如避免将环境控制