专利名称：基于电池与其环境温度差的可变充电电流电池充电器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一个电池充电器，用于对可充电的电池进行充电，包括用于把输入电压转换为对电池进行充电的充电电流的装置；第一个传感器，用于产生代表电池环境温度的第一个信号；第二个传感器，用于产生代表电池内部温度的第二个信号；用于响应第一个信号与第二个信号之差改变充电电流的装置。
这样的电池充电器已见于专利号为4,816,737的美国专利中，特别是可被用于可重复充电电池的电子装置中，如电动剃须刀。这种类型的电池充电器可当作快速充电器来使用，它允许用较大的充电电流来充电。一旦被充电的电池的温度相对于其环境温度升高，电池的充电过程就被终止或由快速充电切换到微电流充电。事实上，如果充电过程没有在适当的事件终止，一旦电池已经充分地充电，其温度将迅速上升。第一个传感器测量环境温度并被安置在适合这个目的的位置。第二个传感器测量电池的温度，并且出于这个目的，它与电池保持热接触。在给定的两个传感器之间的温度差下，充电过程终止或快速充电切换到微电流充电。
用于对输入电压进行转换的装置具有一定的转换效率，因此它们在电池的充电过程中也会变热。所产生的热量会导致环境温度的额外升高。产生的热量依赖于输入电压。产生的热量总是随着输入电压的增加而增加。在充电过程中，环境温度也会上升，因此在电池与其环境温度之间的温度差不再会形成一个恰当的关断判据。为了确保电池不会被过度充电，应该对于环境温度额外升高到最大值时的温度差来确定电池充电器的关断点，该环境温度的额外升高是由转换装置内部产生的热量引起的。这就是说，在产生较少热量的输入电压，即通常为较低输入电压时，充电过程就被提前终止了，因此电池不会被100％的充电。
克服这个缺点是本发明的一个目标。出于这个目的，按本发明，在开篇定义的这种类型的电池充电器的特点是，这种电池充电器还包括用于产生代表输入电压的第三个信号的装置并且响应于第三个信号，对第一个和第二个信号之差产生影响的装置。
第三个信号是预期的额外所产生热量的一个测度，并被用于针对由这种额外产生的热量而引起的环境温度的升高对由第一个和第二个传感器测量到的温度差进行补偿。
第三个信号可以通过多种方式来产生，例如可以通过一个放在电池充电器电源的发热部位的温度传感器。用一个不同的方法来测量产生热量的实施方案的特点是，用于产生第三个信号的装置包括一个与输入电压相连的分压器，该分压器含有一个抽头，用于产生第三个信号。
这个实施方案非常简单而且适用于上述的目的，因为在电源中热量的产生与电池和输入电压之间的电压差有关。对于输入电压是经过整流的交流电网电压的电池充电器尤其是这样。
使用第三个信号来补偿温度差的方法依赖于电子线路的线路接法。把来自第一个和第二个传感器的信号处理为一个差信号，并把这个差信号与第三个信号合并到一起是可能的。另一种可能性是首先把第三个信号与来自某一个传感器的信号合并到一起，然后把它处理为一个差信号。如果一个电桥中含有第一个和第二个传感器。那么把两个传感器之一与所说的分压器的抽头连到一起是有利的。对于第一个和第二个传感器，可使用热变电阻，热变电阻最好具有负温度系数。
参照附图，将描述本发明的这些和另外一些方面，在附图中
图1所示为按本发明的电池充电器的一个实施方案。
图2所示为按本发明的电池充电器的另一个实施方案。
图3所示为使用可重复充电电池的电动剃刀和一个本发明电池充电器。
在这些图中，参考符号相同的部分或元件具有相同的功能或目的。
图1所示为按本发明的电池充电器的一个实施方案。电池B通过电源PS充电，电源PS把输入电压Vi转换为充电电流Ich。输入电压Vi可以是任意可变的直流电压。负输入电压端起信号参考点的作用并与信号地相连接。例如，输入电压Vi是一个经过整流的电网电压，该电网电压作用到端点T1和T2上，并且通过整流器D进行整流而通过电容C进行滤波。电源PS可以是任意需要类型的电源，例如可以是一个切换模式的电源或是一个交流/直流转换器，通过这个电源可以产生充电电流Ich，借助于一个控制信号UC，充电电流的实际电流强度可以改变，变化的范围介于对电池B进行快速充电的较大值和进行微电流充电的较小值之间。另一种可能是通过控制信号UC导通或切断充电电流Ich，借助于由控制信号UC控制的可控电流源CS，这些被象征性地表示出来。控制信号UC由比较器CMP提供，比较器CMP的一个输入端连接在位于电阻R1和第一个热变电阻或传感器RA之间的节点N1上，比较器CMP的另一个输入连接在位于电阻R2和第二个热变电阻或传感器RB之间的节点N2上。电阻RA测量环境温度并且最好是一个具有负温度系数(NTC)的电阻。例如，电阻RA可以与印刷电路板作热触点内，该印刷电路板容纳了电源PS的所有元件。电阻RB热耦合于电池B，测量电池B的温度，并且最好是一个具有负温度系数的电阻。电阻R1和R2连接于一个电压源VS，该电压源提供相对于地的稳定的参考电压。电阻RB直接与地相接而电阻RA与分压器R3-R4的抽头N3相连。分压器R3-R4连接在输入电压Vi两端。在抽头N3上，是输入电压Vi的一部分K*Vi。所以，抽头N3上的电压是代表输入电压Vi的测度的一个信号。
电池B组成了电子装置的一部分，例如一部带有马达M的电动剃刀，该马达通过一个开关SW与电池B相连。显而易见，本发明也可用于其他带有可重复充电电池的装置，比如说电子牙刷，钻和其他工具，声频/视频/计算机装置，便携电话等。
电阻R1，RA，R2和RB构成了一个电桥电路BR。当电池已被充分充电时，电池B的温度较快的上升。电桥电路BR如此确定，使得比较器CMP的输出电压倒转，同时电流源CS从快速充电切换到微电流充电或关断。这样防止了电池B被过度充电或毁坏。
电源PS具有一定的转换效率，因此当电网电压增加时会产生更多的热量，从而影响环境温度。这种影响同电阻RA的测量得到，但这种影响几乎不会改变电池B的温度，因为充电过程的时间周期较短。因此，由电桥BR测量的温度不再是终止电池B的充电过程的一个恰当的判据。当电网电压增加时，误差也增加，因为电网电压增加，电源产生的热量也增加。通过把测量环境温度的带有负温度系数NTC的电阻RA连接在抽头N3上，可以得到对因电网电压增加而产生的热量的补偿。在分压器R3-R4的抽头N3上的较高电压K*Vi补偿了发热的带有负温度系数的电阻RA两端的较低电压，因此类似于低电网电压时的情形，现在当电池温度升高后，就实现了从快速充电到微电流充电的切换。
图2所示的是一个变形后的电路，在这个电路中，电桥BR与一个微分放大器DA相连，微分放大器的输出与比较器CMP的一个输入相连。比较器CMP的另一个输入连接在位于电阻R5和第三个热变电阻或传感器RC之间的节点N4上，RC和电阻R5串联连接在参考电压VR和地之间。在这里电桥BR的电阻RA直接与地相接。电阻RC热耦合于电源PS的一部分，在电源中热量的产生代表了输入电压Vi的幅度。
应当指出，除了通过电桥电路，还可能用其他方式产生温度差信号。例如，通过分别测量环境温度和电池温度的分立传感器，就能产生温度差信号，分立传感器的信号通过各自的电子线路被放大，并被处理为或者是模拟或者是数字的差信号，差信号由第三个信号来补偿，其中第三个信号代表输入电压或预期的温度升高的测度，这种温度的升高是因为电池充电器的电源中额外产生的热量所导致的。
图3所示的是一个带有外壳1的电动剃刀，它含有马达M、电源PS和可重复充电电池B。驱动旋转剃刀头2的马达M通过在外壳1上的开关SW而被启动或关闭。
权利要求
1.一种用于可重复充电电池(B)的电池充电器，包括用于把输入电压转换为对电池(B)进行充电电流的装置(PS)；第一个传感器(RA)，用于产生代表电池(B)环境温度的第一个信号；第二个传感器(RB)，用于产生代表电池(B)内部温度的第二个信号；用于响应第一个信号与第二个信号之差改变充电电流的装置(CMP，CS)，其特征是，电池充电器还包括用于产生代表输入电压的第三个信号的装置(R3，R4，R5，RC)，并且对应于第三个信号，对第一个和第二个信号之差产生影响的装置(N3；N4)。
2.按照权利要求1的电池充电器，其特点是，用于产生第三个信号的装置包括一个与输入电压相连的分压器，该分压器含有一个抽头(N3)，用于产生第三个信号。
3.按照权利要求2的电池充电器，其特点是，在第一个传感器(RA)和第二个传感器(RB)之中，一个传感器(RA)与抽头(N3)相连。
4.按照权利要求3的电池充电器，其特点是，第一个传感器(RA)和第二个传感器(RB)包含于电桥电路(BR)之中。
5.按照权利要求3或4的电池充电器，其特点是，第一个传感器(RA)是一个具有负温度系数的电阻，该电阻与电池(B)的环境保持热接触。
6.按照权利要求3或4的电池充电器，其特点是，第二个传感器(RB)是一个具有负温度系数的电阻，该电阻与电池(B)保持热接触。
7.按照权利要求1，2，3，4，5或6的电池充电器，其特点是，输入电压是经过整流的交流电网电压。
8.按照权利要求1，2，3，4，5，6或7的电池充电器，其特点是，运行过程中，用于转换的装置(PS)使环境温度发生了变化。
9.按照权利要求8的电池充电器，其特点是，用于转换的装置(PS)和电池(B)被容纳在一个共同的支架内，该支架的温度由第一个传感器(RA)来测量。
10.一个电动剃刀，包括一个剃须装置(2)，一个用于驱动剃须装置(2)的马达(M)，一个用于为马达(M)提供电流的可重复充电的电池(B)，以及一个上述任一权利要求所述的用于对电池(B)进行充电的电池充电器。
全文摘要
一个电池充电器,其充电电流根据电池环境温度与电池温度之间的温度差而被关断,其中环境温度由第一个传感器(R
文档编号H02J7/00GK1200203SQ97191183
公开日1998年11月25日 申请日期1997年6月26日 优先权日1996年9月5日
发明者W·林德布姆, O·J·比斯朝普 申请人:菲利浦电子有限公司