专利名称：对电池充电的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及对可充电电池充电的方法和装置。
用于可携带动力工具，户外工具，及某些厨房和家用器具的电池组一般为串联的几个电池单元。用户通常在快速充电过程完毕后从电池充电器中取出电池组，然而，此时尚未达到将充足的均等的电荷提供至电池以实现各电池单元的均等的容量。长此下去，电池单元的容量将更不平衡，某些单元的容量将明显低于其它单元。
电池组一般可用至低容量单元中的电荷耗尽为止，于是，用户发现电池组的容量和/或电池的寿命减少并且或许不正确地将此种情况归结为是“记忆”问题。用户或许还会发现电池组可能有缺陷。
最好有一种方法及装置，能使用户均衡或者“更新(refresh)”电池单元的容量，以恢复电池组的容量。
本发明的目的是提出一种对可充电电池组充电的方法，该充电方法包括提供一个具有第一和第二充电过程的充电器，并且手动选择第一和第二充电过程之一。该充电方法可以包括指示所选充电过程之一的状态及结束的步骤。该第一充电过程可以包括提供快速充电电流，指示快速充电电流结束及提供均衡电流的若干步骤。第二充电过程可以包括提供快速充电电流，依次提供均衡电流和指示均衡电流结束的若干步骤。第一或第二充电过程还可以包括温度检查步骤。
本发明还在此公开了一种电池充电装置，包括具有第一和第二充电过程的电池充电器，连接至充电器上用以手动选择第一和第二充电过程之一的开关。该充电器可以包括微处理器。另外，该装置还可以包括连接至该充电器的显示输出和/或声音输出部件。该显示输出和/或声音输出部件可以指示所选充电过程之一的状态及结束。显示输出部件中可以包括灯泡，发光二极管和/或液晶显示部件。该声音输出部件可以包括扬声器和/或压电(piezo-electric)器件。
以下结合附图对本发明进行说明后，其特点和优越性将更加明显，该附图以本发明原理的实际应用情况说明了本发明的优选实施例，其中图1是本发明电池充电器的电路示意图；以及图2是说明本发明充电过程的流程图。
下面参照
本发明，附图中相同的数字指示相同的部件。并在本说明书中引用Saar美国专利文献No.4,388,582和4,392,101的全部内容做为参考。
参照图1，充电器控制电路20接有电池10，电池10包括多个串联的电池单元11，他们标明了电池10的电压和存储容量。电池10包括三个电池充电连接件(contact)第一电池连接件12，第二电池连接件13和第三电池连接件14。电池连接件12是电池10的B+(正)端。电池连接件13是B-或负/公共端。电池连接件14是S端或传感端。电池连接件12和13从对电池10充电的充电器控制电路20中(最好如下所述从电流源22中)接收发出的充电电流。
如图1所示，电池单元11连接于电池连接件12与13之间。另外，最好在电池连接件13和14之间连接一个温度传感装置15，如负温度系数(NTC)电阻，或电热调温器，RT。温度传感器装置尽可能接近电池单元11以监测电池的温度。本领域内技术人员应能认识到其它如电容器等的元件或电路也可以用来获得一代表电池温度的信号。
充电器控制电路20包括正端(B+)16和负(B-)端17，他们分别通过电池连接件12和13连接至电池10。正端也可以起到模拟/数字输入A/D INPUTV的作用，以使充电器控制电路20检测电池电压。另外，充电器控制电路20也可以包括模拟/数字输入A/D INPUTT，将其通过第三电池连接件14(S)连接至温度传感装置15。这样充电器控制电路20便可以监测电池温度。充电器控制电路20包括微处理器21，用于控制充电和监视工作。充电器控制器20还可以控制向电池10提供电流的电流源22。该电流可以是快速充电电流和/或均衡电流。电流源22可以与充电器控制电路20制成一体。
开关S1通过开关输入SWIN连接至充电器控制电路20。开关S1用来选择所需的充电方式，或充电过程，如下所述。
声音输出电路30可以通过声音输出SOUT连接至充电器控制电路20。电路30可以包括扬声器31和/或压电器件32。电路30将发出声音信号以指示充电过程的状态和/或结束，如下将述。本领域技术人员应能认识到电路30还可以与充电器控制电路20制成一体。
类似地，显示输出电路40可以通过显示输出DOUT连至充电器控制电路20。电路40可以包括液晶显示器(LCD)41，灯泡42和/或发光二极管(LED)43。电路40将发出视觉信号以指示充电过程的状态和/或结束，如下将述。本领域技术人员应能认识到电路40可与充电器控制电路20制成一体。
图2是本发明方法的步骤流程图。第一步(ST1)用来启动充电过程，充电控制电路20检查开关SW1的状态以确定采用哪一种充电方式或过程(ST2)。在该实施例中，用户可以在快速充电过程和更新过程之间进行选择以均衡电池单元。
本领域技术人员应能认识到检查步骤ST2可以在图2的整个过程中周期地执行，以使用户在该方法中的任何时间都可以选择和改变充电过程。相应地，在本实施例中，用户可以在该方法的过程中的任何时间选择快速充电过程和更新过程。
假定用户选择了快速充电过程，充电器控制电路20，通过其A/D输入端，可以检测到电池的温度T(ST3)。充电器控制电路20最好继续检测电池温度直至该温度低于预定的温度X(ST4)。NiCd电池的预定温度X最好位于摄氏45°和65°之间，并且最佳的温度应是55°摄氏度左右。该最佳温度是在增加电池组充电所需时间的电池冷却时间和电池电荷接受特性之间权衡后选择的。
当电池温度低于X时，充电器控制电路20传送快速充电电流至电池，以再次对电池充电(ST5)。充电器控制电路20可以监视不同的电池参数，如电流，电压和电池温度，以终止快速充电电流(ST6)。
本领域技术人员应能认识到，任何电压监视方法，包括美国专利No.4,388,582和4,392,101所述的Saar双弯曲终止(double inflection termination)方法，负增量电压方法(minus-delta-voltage method)，峰值检测方法，和/或电压斜度(slope)检测方法都可以被用来终止快速充电电流。相似地，本领域技术人员应能认识到包括绝对温度终止方法和/或温度变化率终止方法的温度监视方法可以用来终止快速充电电流。
终止快速充电电流后，电路30和/或40可以指示快速充电过程的结束(ST7)。相应地，扬声器31和/或压电器件32可以发出声音信号。相似地，液晶显示器(LCD)41，灯泡42和/或发光二极管(LED)43可以发出视觉信号。视觉信号最好由LED43发出。
与此同时或随继此后，向电池10加载一小均衡电流(ST8)。充电器控制电路20最好继续加载均衡电流，直至电池10脱离或直至经过了预定时间期间(ST9)。时间期间最好在4到8小时之间，之后，充电过程结束(ST10)。
若用户选择更新方式，则充电器控制电路20，通过其A/D输入端，可以检测电池温度T(ST11)。充电器控制电路20最好继续检测电池温度，直到其低于预定温度Y(ST12)。预定温度Y最好低于预定温度X的范围的低端或在其附近。相应地，对于NiCd电池来说，预定温度的优选温度是45°摄氏度左右。该温度是以增加等待时间换取电池的电荷接受来选择的。
或者，充电器控制电路20可以暂停充电过程，直到经过到达了预定的时间期间(ST18)，该时间期限最好为2小时左右。
当电池温度低于Y或在经过预定时间期间后，充电器控制电路20最好发出电流至电池。充电器控制电路20最好发出一快速充电电流至电池10(ST13)，如上已述。然而，本领域技术人员应能理解在本发明的实施中电路20可以发送任何其它的电流至电池10中。然后，电池控制电路20可以监视不同的电池参数，包括电流，电压和电池温度，以终止快速充电电流(ST14)，如上所述。
当快速充电电流终止后，可以向电池10加载均衡电流(ST15)。充电器控制电路20最好继续加载均衡电流，直到电池10脱离或直到经过了预定时间期间(ST16)。时间期间最好在四到八小时之间。
当经过了预定时间期间时，电路30和/或40可以指示更新方式的结束(ST17)。相应地，扬声器31和/或压电器件32可以发出声音信号。相似地，液晶显示器(LCD)41，灯泡42和/或发光二极管(LED)43可以发出可视信号。之后，充电过程结束(ST10)。
本领域技术人员应能认识到在该优选实施例的更新方式中电池组10没有被彻底放电后再充电。
本领域技术人员应能认识到在此公开的措施和步骤还有其它的替换形式及附加形式，然而这些替换形式和附加形式均应被视为是本发明的等同物。
权利要求
1．一种电池充电装置，包括具有第一和第二充电过程的对电池充电的充电器；以及连接至该充电器的用于手动在所述第一及第二充电过程之间进行选择的开关，其中，所述第一充电过程是一快速充电过程以及所述第二充电过程是一均衡过程。
2．如权利要求1所述的装置，其中所述充电器包括微处理器。
3．如权利要求1所述的装置，其中还包括一连接至充电器的显示输出部件。
4．如权利要求3所述的装置，其中所述显示输出部件至少包括一个具有发光二极管，液晶显示器和灯泡的组件。
5．如权利要求3所述的装置，其中所述显示输出部件指示所选充电过程的状态。
6．如权利要求3所述的装置，其中所述显示输出部件指示所选充电过程的结束。
7．如权利要求1所述的装置，其中还包括连接至所述充电器的声音输出部件。
8．如权利要求7所述的装置，其中所述声音输出部件至少包括一个具有扬声器和压电器件的组件。
9．如权利要求7所述的装置，其中所述显示输出部件指示所选充电过程的状态。
10．如权利要求7所述的装置，其中所述显示输出部件指示所选充电过程的结束。
11．如权利要求1所述的装置，其中所述第一充电过程包括对电池提供快速充电电流，指示快速充电电流的结束和对电池提供均衡电流。
12．如权利要求1所述的装置，其中所述第二充电过程包括对电池提供快速充电电流，对电池提供均衡电流和指示均衡电流的结束。
13．如权利要求1所述的装置，其中所述第二充电过程包括对电池提供均衡电流和指示均衡电流的结束。
14．如权利要求1所述的装置，其中所述第一充电过程包括检测电池温度。
15．如权利要求1所述的装置，其中所述第二充电过程包括检测电池温度。
16．如权利要求1所述的装置，其中所述第二充电过程在不实质性对所述电池放电的情况下均衡所述电池。
17．一种对电池充电的方法，包括提供具有第一和第二充电过程的充电器；以及手动在所述第一和第二充电过程之间选择；其中所述第一充电过程是一快速充电过程和所述第二充电过程是一均衡过程。
18．如权利要求17所述的充电方法，其中还包括指示所选充电过程的状态。
19．如权利要求17所述的充电方法，其中还包括指示所选充电过程的结束。
20．如权利要求17所述的充电方法，其中所述第一充电过程包括提供快速充电电流，指示快速充电电流的结束和提供均衡电流。
21．如权利要求20所述的充电方法，其中所述第一充电过程包括检测电池温度。
22．如权利要求17所述的充电方法，其中所述第二充电过程包括对电池提供快速充电电流，对电池提供均衡电流和指示均衡电流的结束。
23．如权利要求22所述的充电方法，其中所述第二充电过程包括检测电池温度。
24．如权利要求17所述的充电方法，其中所述第二充电过程包括对电池提供均衡电流和指示均衡电流的结束。
25．如权利要求17所述的充电方法，其中所述第二充电过程在不实质性对所述电池放电的情况下均衡所述电池。
26．一种电池充电装置，包括具有快速充电过程和更新过程的对电池充电的充电器；以及连接至该充电器的用于手动在所述快速充电及更新过程之间进行选择的开关，其中所述快速充电过程包括对电池提供快速充电电流，指示快速充电电流的结束和提供均衡电流，和其中所述更新过程包括对电池提供均衡电流和指示均衡电流的结束。
27．如权利要求26所述的装置，其中所述充电器包括微处理器。
28．如权利要求26所述的装置，其中还包括一连接至充电器的显示输出部件。
29．如权利要求28所述的装置，其中所述显示输出部件至少包括一个具有发光二极管，液晶显示器和灯泡的组件。
30．如权利要求28所述的装置，其中所述显示输出部件指示快速充电电流或均衡电流的结束。
31．如权利要求26所述的装置，其中所述更新过程包括检测电池温度。
32．如权利要求26所述的装置，其中所述更新过程包括暂停发送给所述电池的电流，直到经过了预定时间期间。
33．如权利要求26所述的装置，其中所述更新过程包括对电池提供快速充电电流。
34．如权利要求26所述的装置，其中所述更新过程在不实质性对所述电池放电的情况下均衡所述电池。
35．一种对电池充电的方法，包括提供具有快速充电和更新过程的充电器；以及手动在所述快速充电和更新过程之间切换充电器，其中所述快速充电过程包括对电池提供快速充电电流，指示快速充电电流的结束和对电池提供均衡电流，以及所述更新过程包括对电池提供均衡电流和指示均衡电流的结束。
36．如权利要求35所述的充电方法，其中所述更新过程包括检测电池温度。
37．如权利要求35所述的充电方法，其中所述更新过程包括暂停发送给所述电池的电流，直到经过了预定时间期间。
38．如权利要求35所述的充电方法，其中所述更新过程包括对电池提供快速充电电流。
全文摘要
一种具有第一第二过程并能在两种过程之间手动选择的能指示过程状态及结束的电池组充电的方法,该第一过程包括提供快速充电电流、指示该电流结束及提供均衡电流的步骤,该第二过程包括提供快速充电电流、均衡电流和指示均衡电流结束的步骤,还可包括温度检查步骤。一种按上述方法实现的包括充电器及显示输出部件和声音输出部件的、充电器上带有微处理器的电池充电装置。
文档编号H02J7/00GK1235385SQ99104170
公开日1999年11月17日 申请日期1999年3月22日 优先权日1998年3月24日
发明者罗伯特·布拉达斯, 珍妮特·恩布里 申请人:布莱克和戴克公司