便携式可充电电池的方法和充电器技术

便携式可充电电池的充电方法产生一个代表电池输出电压的电信号。当代表电池输出电压的信号降到一个预选的较低门限以下时，通过向电池提供大充电电流来开始对电池快速充电。在这一较低门限上的电池电压足以维持由电池供电的设备继续工作。当代表电池输出电压的信号上升到一个预选的较高门限之后，就停止对电池快速充电，在较高门限处的电池电压明显地低于电池被充电到其１００％额定容量时的输出电压。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及为便携式可充电电池充电的电池充电系统，例如用于手提蜂窝电话的电池的充电。这类电池通常是镍-镉电池或镍-金属氢化物电池。本专利技术的主要目的是提供一种改进的电池充电系统，它可以在各种各样的工作条件下为便携式可充电电池迅速并安全地充电。不同的条件可以包括大范围的环境温度和湿度，向充电系统提供宽变化范围的输入电压的车辆电力系统，并且可以使用各种不同厂商制造的电池，电池可以具有不同的尺寸，容量和充电特性。本专利技术的一个重要的目标是提供这样一种改进的充电系统，在电池被充电的整段时间期间，允许电池维持由电池供电的蜂窝电话或其他设备的工作。本专利技术的目的之一是提供这样一种改进的电池充电系统，它在为电池迅速充电的同时还能保护电池免受过充电的损害。在这种连接方式下，与此有关的一个目的是提供一种改进的充电系统，它可以自动补偿温度的变化或是车辆电力系统所提供的输入电压的变化。本专利技术的另一目的是提供一种改进的电池充电系统，它在充电过程期间利用电池的固有特性来补偿电池的使用。本专利技术的又一目的是提供一种改进的电池充电系统，它在充电周期中的快速充电部分期间可以高效率地操作，从而不必使用复杂的散热器。本专利技术的再一目的是提供一种电池充电系统，它可以改善电池的过充电保护。通过以下结合附图的说明可以看到本专利技术的其它目的和优点。按照本专利技术，是这样来实现上述各目的的，由电池充电系统监视电池的输出电压，并且当电池输出电压下降到一个预选的较低门限以下时向电池提供大充电电流，从而开始对电池快速充电。这一较低门限电压值足以维持由电池供电的设备的操作。当电池输出电压上升到一个预选的较高门限电压后，就停止快速充电。在本专利技术的一个最佳实施例中，在达到较高门限电压之后，在一段预选的时间间隔中继续快速充电，并且在预选时间间隔期满时结束快速充电。在快速充电结束以后，最好以缓慢的速率继续对电池充电。各个门限电压应该是能够自动调节的，以便补偿温度的变化及供给充电系统的输入电压的变化。附图说明图1是体现本专利技术的一个电池充电系统的方框图；以及图2是用于实现图1所示电池充电系统的一个专用电路的示意图。首先参见图1，图1示出了一个电池充电系统，用于从普通车辆的电力系统11为便携式可充电电池10充电。充电系统的电源通常是从车中的香烟点火器插座上获得的。由车辆电力系统11供给充电系统的额定电压应为13.8伏，但在实际情况下这一输入电压是在10.5伏到33伏的范围内变化的。图示的充电系统包括两个充电恒流源12和13，用于向电池10提供充电电流。两个电流源均由车辆电力系统11供电。电流源12是一个提供相对较大的充电电流例如700mA的大电流源，用于电池的快速充电。第二电流源13是一个提供相对较小的充电电流例如25mA的小电流源。用于以缓慢的速率为电池充电。如果把电池充电系统连接在车辆电力系统11和电池10之间，小电流源13就连续地工作。而大电流源12则仅当其被一个电压比较器14接通时才工作。比较器14不断地把通过电压检测器15确定的电池10的输出电压与来自基准电压源16的基准电压进行比较。如下文中所述，因此便携式可充电电池的电池电压与充电容量百分数之间的关系是已知的，所以该基准电压被用来确定由检测器15监测的电池输出电压何时代表了预定的充电百分数。当可充电电池的温度由于环境温度的变化和/或充电的延续而上升时，对应任一给定的电荷输入量(通常用电池额定容量的百分数来表示)的电池电压就会下降。因此，最好把来自源16的基准电压值作为一或多个检测温度的函数来调节，以便在一个宽的温度范围内使这一基准电压值更准确地体现特定的电荷输入量。例如，当电池的充电温度为25℃时，可以用1.44伏的基准电压来代表50％的电荷输入量，但是，如果温度上升到60℃，就可以仅用1.4伏的基准电压来表示50％的电荷输入量。为了补偿这种变化，需要采用温度传感器17的输出连续地调节基准电压源16的输出。传感器17可以设在仅检测环境温度的位置，环境温度是影响电池温度的主要因素之一，或是使传感器能更直接地反映出电池的温度。例如，传感器可以由通常包含在蜂窝电话的电池操作电路中的热敏电阻构成，或是使传感器靠近甚至附着在电池的壳体上。必要时可以采用多个温度传感器，将传感器的输出加以组合，以便向基准电压源16提供一个补偿输入信号。然而本专利技术充电系统的特点是使用了一个环境温度传感器，这是通用的充电器中最便利的形式，它可以用于任意可充电电池及任何由电池操作的设备。如下文中所述，本专利技术充电系统中的安全装置允许使用一个环境温度传感器，而不会使电池或充电系统的可靠性受到威胁。还可以把基准电压源16的输出作为车辆电力系统11所提供的输入电压的函数来调节，在实际操作中，该输入电压会在相对较宽的范围内变化。加到充电器上的输入电压的变化会对充电电流的幅值产生虽然小但却明显的影响，这种影响随后会使电池电压上升或下降1/10或2/10伏。为了补偿这种变化，用一个输入电压电流检测器18监测从车辆电力系统11供给充电系统的输入，并且响应输入电压的变化而连续地调节源16输出的基准电压。电压比较器14不断地把通过电压检测器15监测的被充电电池的端电压与基准电压源16的输出所设定的一个门限值进行比较。选择的较低门限电压对应的电荷输入量大约占电池额定容量的50％，而选择的较高门限电压对应的电荷输入量大约占电池额定容量的70％。随着电池的使用和放电，其端电压(由检测器15监测)最终会下降到较低门限电压以下。当电池电压下降到由基准电压源16的输出设定的较低门限电平以下时，比较器14就相应地产生一个输出信号，接通大电流源12。结果使大电流源12输出的大电流为电池10快速充电，直至电流源12被关断为止。在电池放电到不能再操作蜂窝电话或其它由电池供电的设备的程度之前，这一快速充电过程就开始了，因此，充电工作不会使电话或其它设备的操作发生中断。可以看出，如果把一个已经低于50％电荷量的电池连接到充电系统，比较器14会立即检测到这一状态，并且接通大电流源12为电池快速充电。这样就可使电池的电荷量迅速上升到足以操作其正在供电的设备的程度，并且能在持续快速充电的同时使用用电设备。每当比较器14接通大电流源12时，由源16的输出设定的门限电平就被升高到预选的较高门限电压。如果采用一个等于较高和较低门限之间的所需差值的量值来人为地改变输入到比较器的电池电压，并且同时维持固定的基准电压输入，也可以获得相同的效果。当电池10被充电到接近其额定容量的70％时，由检测器15监测的电池端电压就上升到较高门限电压的电平。比较器14在该点处向终止定时器19输出一个信号，开始一个预选时间周期的测量。这一预选时间周期大约为25分钟，所选的这一时间长度足以令大电流源把电荷输入量从电池额定容量的70％增加到80％，甚至达到85％至90％。当这一时间周期结束时，终止定时器19就产生一个关断大电流源12的输出信号。然后由小电流源以缓慢的速率继续对电池10充电。在电池额定容量的80％至90％处停止对电池快速充电的理由是为了有效地消除任何由于大电流源12对电池过度充电而损坏电池的可能性。镍-镉电池特别容易受到过度充电的损害。为了针对过充电提供进一步的保护，每当充电器被连接到电池10或车辆电力本文档来自技高网...

【技术保护点】
为便携式可充电电池充电的方法包括以下步骤：产生一个代表电池输出电压的电信号；当代表电池输出电压的信号下降到一个预选的较低门限以下时，就提供一个大充电电流，开始对电池快速充电，对应上述较低门限的电池输出电压是足以维持由上述电池供电的设 备继续工作；以及在代表电池输出电压的信号上升到预选的较高门限时停止对电池的快速充电，对应上述较高门限的电池输出电压明显地低于该电池被充电到其１００％额定容量时的输出电压。

【技术特征摘要】
US 1994-8-29 2972341.为便携式可充电电池充电的方法包括以下步骤产生一个代表电池输出电压的电信号；当代表电池输出电压的信号下降到一个预选的较低门限以下时，就提供一个大充电电流，开始对电池快速充电，对应上述较低门限的电池输出电压是足以维持由上述电池供电的设备继续工作；以及在代表电池输出电压的信号上升到预选的较高门限时停止对电池的快速充电，对应上述较高门限的电池输出电压明显地低于该电池被充电到其100％额定容量时的输出电压。2.按照权利要求1的方法，其特征在于还包括以下步骤当上述代表电池输出电压的信号上升到上述预选的较高门限时，就开始测量一个预选的时间间隔；并且经过上述预选的时间间隔之后，就停止对电池快速充电，并且向电池提供小充电电流，开始对其缓慢地充电。3.按照权利要求2的方法，其特征是包括以下步骤响应电池输出电压的幅值，调节上述预选的时间间隔。4.按照权利要求2的方法，其特征是包括以下步骤每当充电系统被通电，就开始测量后备时间间隔，并且如果在充电系统被断电之前，上述后备时间间隔期满，就降低上述门限电压。5.按照...

【专利技术属性】
技术研发人员：RN纳尔逊，RR包姆，
申请(专利权)人：安德鲁公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]