專利名稱：能夠指示剩余時間的電池充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對諸如鎳鎘電池和鎳氫電池等二次電池進行充電的電池充電器。
背景技術(shù)：
可充電電池通常用于為便攜式設備提供電能。在可以重復多次的操作中，從便攜式設備中拆卸可充電電池，使用電池充電器進行充電，然后將該電池重新安裝到便攜式設備上。由于在使用期間電池電能的突然損耗使工作效率下降，這些便攜式設備的用戶已經(jīng)表示，要求知道在開始使用時電池所具有的電量。這些用戶還表示，要求知道當對電池進行充電時，需要多長時間來完成充電操作。
為了滿足這些要求，如在日本專利申請公開No.2001-146812中所公開的那樣，近年來已經(jīng)提出了具有電量顯示器的電池。在該方案中，將微型計算機內(nèi)置到電池主體中，以累計負載電流和操作時間。通過將累計量與電池的額定容量進行比較，在LCD等上顯示電池電量(剩余容量)。此外，如日本專利申請公開No.10-174308中所公開的電池充電器提出了使用設置在電池充電器中的多個LED來顯示電池電量(剩余容量)的方法。
然而，在前一個具有電量顯示器的電池的示例中，需要給電池自身配備微型處理器或者累計負載電流和操作時間的其他裝置。而且，不能夠使用未配備這樣的微型處理器的電池來滿足上述用戶要求。在后一個電池充電器的示例中，雖然可以顯示電池電量(剩余容量)，但是電池充電器必須配備有多個LED，這在空間上和經(jīng)濟上都是不利的。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到前述問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種具有在充電操作開始時和充電操作期間，顯示需要多長時間來完成對電池的充電的功能的電池充電器。
本發(fā)明的另一目的是提供一種能夠顯示完成充電操作所需要的時間的電池充電器，該電池充電器通過提供具有單一LED的電池充電器，節(jié)約了成本，并使LED所需要的空間最小。
為了實現(xiàn)上述和其他目的，依據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出了一種對二次電池進行充電的電池充電器，包括電池電壓檢測器，檢測二次電池的電壓，并輸出指示二次電池的電壓的電壓信號；電池溫度傳感器，檢測二次電池的溫度，并輸出指示二次電池的溫度的溫度信號；控制器，依據(jù)二次電池處于預充電狀態(tài)時輸出的溫度信號和電壓信號，從指示二次電池達到充滿電狀態(tài)需要多長時間的多個不同的估計時間水平中確定估計時間水平；以及顯示器，依據(jù)控制器所進行的確定，指示與估計時間水平相關(guān)的信息。
依據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出了一種對二次電池進行充電的電池充電器，包括電池溫度傳感器，檢測二次電池的溫度，并輸出指示二次電池的溫度的溫度信號；控制器，依據(jù)溫度信號，計算預定時間間隔內(nèi)的溫度梯度，依據(jù)該溫度梯度，確定二次電池是否接近于充滿電狀態(tài)、或者二次電池是否已經(jīng)達到充滿電狀態(tài)，以及依據(jù)二次電池是否接近于充滿電狀態(tài)、或者二次電池是否已經(jīng)達到充滿電狀態(tài)，從指示二次電池需要多長時間達到充滿電狀態(tài)的多個不同估計時間水平中確定估計時間水平；以及顯示器，依據(jù)控制器所進行的與估計時間水平相關(guān)的確定，指示與估計時間水平相關(guān)的信息，其中當控制器確定二次電池接近于充滿電狀態(tài)時，控制器控制顯示器指示用于表示二次電池達到充滿電狀態(tài)所需要的最小時間的估計時間水平。
依據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出了一種對二次電池進行充電的電池充電器，包括電池溫度傳感器，檢測二次電池的溫度，并輸出指示二次電池的溫度的溫度信號；控制器，依據(jù)溫度信號，計算處于充電期間的二次電池的溫度升高，依據(jù)該溫度升高，確定二次電池是否接近于充滿電狀態(tài)、或者二次電池是否已經(jīng)達到充滿電狀態(tài)，以及依據(jù)二次電池是否接近于充滿電狀態(tài)、或者二次電池是否已經(jīng)達到充滿電狀態(tài)，從指示二次電池需要多長時間達到充滿電狀態(tài)的多個不同估計時間水平中確定估計時間水平；以及顯示器，依據(jù)控制器所進行的與估計時間水平相關(guān)的確定，指示與估計時間水平相關(guān)的信息，其中當控制器確定二次電池接近于充滿電狀態(tài)時，控制器控制顯示器指示用于表示二次電池達到充滿電狀態(tài)所需要的最小時間的估計時間水平。
依據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出了一種對二次電池進行充電的電池充電器，包括電池電壓檢測器，檢測二次電池的電壓，并輸出指示二次電池的電壓的電壓信號；控制器，依據(jù)電壓信號，計算預定時間間隔內(nèi)的電壓梯度，依據(jù)該電壓梯度，確定二次電池是否接近于充滿電狀態(tài)、或者二次電池是否已經(jīng)達到充滿電狀態(tài)，以及，依據(jù)二次電池是否接近于充滿電狀態(tài)、或者二次電池是否已經(jīng)達到充滿電狀態(tài)，從指示二次電池需要多長時間達到充滿電狀態(tài)的多個不同估計時間水平中確定估計時間水平；以及顯示器，依據(jù)控制器所進行的與估計時間水平相關(guān)的確定，指示與估計時間水平相關(guān)的信息，其中當控制器確定二次電池接近于充滿電狀態(tài)時，控制器控制顯示器指示用于表示二次電池達到充滿電狀態(tài)所需要的最小時間的估計時間水平。


在附圖中圖1是表示本發(fā)明優(yōu)選實施例的電池充電器的示意圖；圖2是表示對優(yōu)選實施例的電池充電器進行控制的方法中的步驟的流程圖；圖3是表示對優(yōu)選實施例的電池充電器進行控制的方法中的步驟的流程圖；圖4是表示對電池充電器進行控制的方法中所使用的標記的說明圖；圖5是表示電池充電器的充電控制的說明圖；
圖6是表示電池充電器的充電控制的說明圖；圖7是表示電池充電器的充電控制的說明圖；以及圖8是表示用在電池充電器中的LED的說明圖。
具體實施例方式
圖1是表示本發(fā)明優(yōu)選實施例的電池充電器的示意圖。如圖1所示，電池充電器包括AC電源1和電池組2。電池組2容納由多個單電池(cell)串聯(lián)組成的電池2a、溫度傳感器2b和單電池數(shù)量檢測器2c。例如，溫度傳感器2b被配置為與單電池接觸或設置在單電池附近的熱敏電阻，以便檢測單電池的溫度。單電池數(shù)量檢測器2c用于確定單電池的數(shù)量，以及例如被設置為與該數(shù)量相對應的電阻值。
電池充電器還包括電流檢測電路3，用于檢測在電池組2中流動的充電電流；以及輸出電壓檢測電路4，包括電阻器4a和4b。輸出電壓檢測電路4利用電阻4a和4b，對從次級整流/平滑電路30輸出的電壓進行分壓，并且將得到的電源輸出給輸出電壓控制電路80。該電池充電器還包括光電耦合器5，將來自次級整流/平滑電路30的輸出電壓以及充電電流信號反饋給PWM控制IC(集成電路)23；以及輸出電壓設置電路6，包括電阻6a和6b。由電阻6a和6b的分壓比所確定的電壓是輸出電壓控制電路80與來自次級整流/平滑電路30的輸出電壓進行比較的參考電壓。
該電池充電器還包括具有電阻7a-7e的充電電流設置電路7。由電阻7a和7b分壓后的電壓通過電阻7c、7d和7e施加到微型計算機50的輸出端口56。通過選擇電阻7c、7d和7e之一，即通過將輸出端口設置為低電平或高電平來設置充電電流。
該電池充電器還包括具有電阻8a和8b的電池溫度傳感器8。將電阻8a和8b與溫度傳感器2b的分壓比所確定的分壓輸入到微型計算機50的A/D轉(zhuǎn)換器55中。當由于電池的溫度所引起溫度傳感器2b的電阻值改變時，分壓比發(fā)生改變，并將分壓輸入到A/D轉(zhuǎn)換器55中。因此，可以依據(jù)電壓的變化來檢測電池組2的溫度。
該電池充電器還包括用于確定電池組2中單電池數(shù)量的電阻9。將不同的電阻值分配給與電池組2中的單電池數(shù)量相對應的單電池數(shù)量檢測器2c。由電阻9和單元數(shù)量檢測器2c(本實施例中也是電阻)對電壓VCC進行分壓，并將分壓輸入到A/D轉(zhuǎn)換器55中。由于該電壓依據(jù)單電池數(shù)量檢測器2c的電阻值變化，因此可以依據(jù)該電壓來確定電池組2中單電池的數(shù)量。例如，可以通過將電池組2的端電壓除以每個單電池的電壓，確定單電池的數(shù)量。因此，本發(fā)明不局限于將單電池數(shù)量檢測器2c添加到電池組2中的結(jié)構(gòu)。
該電池充電器還包括初級整流/平滑電路10，包括全波整流器11和平滑電容器12；以及開關(guān)電路20，包括高頻變壓器21、MOSFET22、SW控制IC23、SW控制IC的恒壓電路24、以及起動電阻25。高頻變壓器21包括第一線圈21a、第二線圈21b、第三線圈21c和第四線圈21d。將DC輸入電壓施加到第一線圈21a上。第二線圈21b是SW控制IC的輸出線圈。第三線圈21c是用于對電池組2進行充電的輸出線圈。第四線圈21d是向微型計算機50、充電電流控制器60等提供電能的電源的輸出線圈。
將第二線圈21b和第四線圈21d配置為具有與第一線圈21a相同的極性，而第三線圈21c具有相反的極性。SW控制IC23是通過改變施加到MOSFET 22的驅(qū)動脈沖的寬度來調(diào)整輸出電壓的開關(guān)電源IC。恒壓電路24包括二極管24a、三端子調(diào)節(jié)器24b以及電容24c和24d。恒壓電路24將從第二線圈21b輸出的電壓轉(zhuǎn)換為恒定電壓。
該電池充電器還包括次級整流/平滑電路30，包括二極管31、平滑電容器32和電阻器33；電池電壓檢測電路40，包括用于對橫跨電池組2兩端的電壓進行分壓的電阻器41和42。將分壓后的電壓通過A/D轉(zhuǎn)換器55，輸入到CPU51中。微型計算機50包括CPU51、ROM52、RAM53、計時器54、A/D轉(zhuǎn)換器55、輸出端口56和復位輸入端口57。
CPU51以指定的時間間隔對輸入到A/D轉(zhuǎn)換器55中的信號進行采樣，并將當前電池溫度與前幾個采樣溫度進行比較。依據(jù)這些比較，CPU51確定電池組2的充電狀態(tài)是否接近于充滿電的狀態(tài)，或者電池組2是否已經(jīng)達到充滿電狀態(tài)。RAM53只存儲預定數(shù)量的電池電壓和溫度的采樣。
該電池充電器還包括充電電流控制器60，該充電電流控制器60包括運算放大器61和62、電阻63-67和二極管68。將電流檢測電路3所檢測到的充電電流施加到運算放大器61，通過運算放大器61對與該充電電流相對應的電壓進行放大和反向。運算放大器62對運算放大器61的輸出電壓與充電電流設置電路7所設置的充電電流設置參考電壓之間的差進行放大，并將該差值通過光電耦合器5反饋給SW控制IC23。
SW控制IC23使MOSFET22導通和截止，以便將充電電流保持在恒定的電流。具體地，產(chǎn)生并且施加到高頻變壓器21的脈沖在充電電流較大時的窄脈沖寬度和充電電流較小時的寬脈沖寬度之間變化。在被施加到電池組2之前，由次級整流/平滑電路30將該脈沖平滑為直流。因此，電流檢測電路3、充電電流控制器60、光電耦合器5、開關(guān)電路20以及次級整流/平滑電路30用于將電池組2的充電電流保持在微型計算機50所設置的電流值。
該電池充電器還包括恒壓電路70，該恒壓電路70具有二極管71、電容72和73、三端子調(diào)節(jié)器74和復位IC75。恒壓電路70輸出為微型計算機50、充電電流控制器60等提供電能的電壓。復位IC75向復位輸入端口57輸出復位信號，以便將微型計算機50復位到初始狀態(tài)。
該電池充電器還包括輸出電壓控制電路80，該輸出電壓控制電路80具有運算放大器81、電阻82-85和二極管86。運算放大器81對來自輸出電壓檢測電路4的電壓與來自輸出電壓設置電路6的電壓之間的差進行放大，并將該差值通過光電耦合器5反饋給SW控制IC23，借此對次級整流/平滑電路30的輸出電壓進行控制。
該電池充電器還包括具有LED91和92以及晶體管93-96的顯示電路90。例如，將LED91和92配置有紅色發(fā)光二極管R和綠色發(fā)光二極管G。這些LED是可以依據(jù)來自微型計算機50的輸出端口56的輸出，發(fā)出紅光、綠光、或者同時發(fā)出兩種顏色的光而產(chǎn)生橙光的類型的LED。在優(yōu)選實施例中，LED91在開始充電過程之前發(fā)出紅光，而在完成充電過程時發(fā)出綠光。LED92在電池過程期間的三個階段中改變其顯示，以表示需要多長時間完成充電。按照從最長剩余充電時間到最短剩余充電時間的順序，發(fā)光的顏色為紅色、橙色和綠色。在下表中總結(jié)了LED91和LED92發(fā)光顏色的意義。
表1LED91的顯示

表2LED92的顯示完成充電所需的時間

下面，將參考圖1的示意圖和圖2和圖3中的流程圖，對控制電池充電器的方法進行描述。當接通電池充電器的電源時，微型計算機50進入等待狀態(tài)，等待電池組2的連接。在S201中，微型計算機50依據(jù)來自電池電壓檢測電路40、電池溫度傳感器8和由電阻9和單電池數(shù)量檢測器2c構(gòu)成的單電池數(shù)量檢測電阻的信號，確定電池組2是否連接。
當連接了電池組2時，微型計算機50在S202中將存儲在RAM53中的所有標記復位為初始值。這些標記用于顯示電池狀態(tài)。如圖4所示，這些標記包括較大剩余電池電量標記、中等剩余電池電量標記、較小剩余電池電量標記、較高電池溫度標記、顯示電池的放電狀態(tài)的LED92紅光標記以及依據(jù)檢測到的電池電壓指示充滿電狀態(tài)的ΔV標記。
在S203中，電池電壓檢測電路40在開始充電過程之前，檢測電池電壓V0，并將該值通過A/D轉(zhuǎn)換器55輸入到微型計算機50中。在S204中，微型計算機50依據(jù)在電阻9與單電池數(shù)量檢測器2c之間的連接處通過A/D轉(zhuǎn)換器55輸入到微型計算機50中的輸出電壓，確定電池組2的單電池數(shù)量n。此時，將內(nèi)置于電池組2中的單電池數(shù)量檢測器2c設置為與單電池數(shù)量相對應的電阻值。由于單電池數(shù)量檢測器2c和電阻器9的分壓依據(jù)單電池的數(shù)量而不同，可以依據(jù)該分壓來確定電池組2中單電池的數(shù)量。
在S205中，電池溫度傳感器8在開始充電過程之前，檢測溫度T0，并將該數(shù)值輸入到微型計算機50中。依據(jù)溫度傳感器2b的電阻值確定來自電池溫度傳感器8的輸出電壓。由于當電池溫度改變時，溫度傳感器2b的電阻值也發(fā)生變化，可以依據(jù)從電池溫度傳感器8輸出的電壓來確定電池溫度。
接下來，微型計算機50依據(jù)預充電電池電壓V0和單電池數(shù)量n，計算電池組2中的單電池電壓。通過將預充電電池電壓V0除以單電池數(shù)量n，得到單電池電壓。在S206中，微型計算機50確定單電池電壓是否大于或者等于1.40V/單電池。如果單電池電壓大于或者等于1.40V/單電池，則表示正在充電的電池組2的剩余電池電量較大，則在S207，微型計算機50將RAM53中的較大剩余電池電量標記設置為1，并且跳到S211。
但是，如果微型計算機50在S206中確定單電池電壓小于1.40V/單電池，則在S208中，微型計算機50確定單電池電壓是否小于等于1.25V/單電池。如果單電池電壓小于等于1.25V/單電池，則表示要被充電的電池組2中的剩余電池電量較低，則在S209中，微型計算機50將RAM53中的較小剩余電池電量標記設置為1。然而，如果微型計算機50在步驟S208確定單電池電壓大于1.25V/單電池，則表示電池組2具有中等剩余電池電量，則在S210中，微型計算機50將RAM53中的中等剩余電池電量標記設置為1。
在S211中，微型計算機50確定電池組2中的預充電溫度T0是否大于等于40℃。如果預充電溫度T0大于等于40℃，則在S213中，微型計算機50將較高電池溫度標記設置為1，并在S214中，確定RAM53中的較大剩余電池電量標記是否被設置為1。如果較大剩余電池電量標記被設置為1，則表示在電池組2中的剩余電荷較多，微型計算機50確定完成充電所需要的時間將較短，并在S215中，微型計算機50啟動LED92的綠光。然后，微型計算機50跳到S220。
但是，如果在S214中，較大剩余電池電量標記為0，則在S216中，微型計算機50確定中等剩余電池電量標記是否被設置為1。如果中等剩余電池電量標記被設置為1，表示要被充電的電池組2具有中等的剩余電荷，則微型計算機50確定將需要中等數(shù)量的時間來完成充電。因此，在S217中，微型計算機50啟動LED92中的橙色光，然后，跳到S220。
當在S216中，中等剩余電池電量標記不為1時，則微型計算機50確定電池組2具有較少的剩余電荷。因此，在S218中，微型計算機50將LED92的紅光標記設置為1，并在S219中，啟動LED92的紅光。在S220中，微型計算機50確定RAM53中的較高電池溫度標記是否被設置為1。如果較高電池溫度標記被設置為1，則微型計算機50確定電池組2已經(jīng)達到較高的溫度。因此，在S222中，微型計算機50開始以適合于電池組2的高溫狀態(tài)的充電電流I3，對電池組2進行充電，隨后跳到過程S227。在優(yōu)選實施例中，將充電電流設置為三個電平I1、I2和I3，使得I1＞I2＞I3。
但是，如果在S220中，較高電池溫度標記不為1，則表示確定電池組2在下述過程S212中處于低溫。因此，在S221中，微型計算機50開始以適合于電池組2的低溫狀態(tài)的充電電流I2，對電池組2進行充電，然后跳到過程S227。
為了將充電電流設置為I3，微型計算機50可以將通向充電電流設置電路7中的電阻器7c的輸出端口設置為低電平，而將通向其余電阻7d和7e的輸出設置為高電平。將從充電電流設置電路7輸出的充電電流設置參考電壓V3施加到運算放大器62上，并與電池組2中正在流動的充電電流進行比較。將實際充電電流與設置充電電流之間的差，通過光電耦合器5反饋給SW控制IC23，從而能夠通過對施加到MOSFET22上的脈沖寬度進行控制，將充電電流控制在I3。
按照類似的方式，對充電電流I2進行控制。微型計算機50通過將通向充電電流設置電路7的電阻器7d的輸出端口設置為低電平，而將通向其余電阻器7c和7e的輸出端口設置為高電平，設置與充電電流I2相對應的充電電流設置參考電壓V2。
如果在S211中，預充電溫度T0小于40℃，則在S212中，微型計算機50確定預充電溫度T0是否小于等于5℃。如果預充電溫度T0小于等于5℃，則執(zhí)行步驟S214-S222中的上述過程。
但是，如果在S212中，預定溫度T0大于5℃，則依據(jù)上述過程S211和S212，微型計算機50確定電池組2既不處于高溫也不處于低溫，即處于有助于快速充電的溫度。換句話說，當電池溫度大于等于40℃時，以最小的充電電流I3(I3＜I2＜I1)對電池組2進行充電，當電池溫度小于等于5℃時，以充電電流I2進行充電，以及例如，當預充電溫度T0為可以進行快速充電的40℃＞T0＞5℃時，以最大充電電流I1進行充電。在S212之后，微型計算機50在S223中確定較大電池電量標記是否被設置為1。如果較大電池電量標記被設置為1，則微型計算機50確定將在較短的時間內(nèi)完成充電。因此，在S224中，微型計算機50使LED92發(fā)出綠光。
但是，如果在S223中，較大電池電量標記不為1，則電池組2中的剩余容量較小為中等電量，但是電池處于可以使用較大充電電流進行快速充電的溫度。因此，微型計算機50確定需要中等數(shù)量的時間來完成充電，并在S225中，使LED92發(fā)出橙色光。在S226中，微型計算機50開始以充電電流I1(I1＞I2、I3)，對電池組2進行充電。
通過將通向電阻器7c、7d和7e的輸出端口設置為高電平，以便產(chǎn)生與充電電流I1相對應的充電電流設置參考電壓V1，來獲得充電電流I1。
在開始充電過程之后，微型計算機50在S227中開始使用計時器54對過程進行時間測量。在S228中，微型計算機50確定從充電過程開始是否已經(jīng)經(jīng)過了指定的時間。當已經(jīng)經(jīng)過了指定的時間時，微型計算機50在S229中確定LED92紅光標記是否被設置為1。當LED92紅光標記被設置為1時，則自從微型計算機50確定需要大量時間來完成充電過程以來，已經(jīng)經(jīng)過了足夠多的時間。因此，微型計算機50確定現(xiàn)在完成充電所需的時間為中等數(shù)量的時間，并在S230中，將LED92紅光標記復位為0。在S231中，微型計算機50使LED92發(fā)出橙色光。
但是，如果在S228中，從充電過程開始之后并未經(jīng)過指定的時間，則微型計算機50跳到S232。類似地，如果在S229中，LED92紅光標記不為1，則微型計算機50跳到S232。
如上所述，在開始充電之前，依據(jù)單電池電壓來確定剩余電池電量，并在開始充電操作之前、或者在充電的初始階段，依據(jù)電池組的溫度來設置充電電流。接下來，依據(jù)電池的剩余容量和充電電流的大小，估算完成充電所需的時間。該剩余時間被劃分為三個水平，并顯示與當前水平相對應的顏色，使用戶能夠在開始充電過程時，就知道需要多長時間來完成該過程。
接下來，將參考圖3對用于確定電池組2是否接近于充滿電狀態(tài)，或者電池組2是否已經(jīng)達到充滿電狀態(tài)的過程中的步驟進行描述。在S232中，電池溫度傳感器8將最近的電池溫度Tin輸入到微型計算機50中。以指定的時間間隔對電池溫度傳感器8的輸出信號進行采樣，并存儲在RAM53中。在S233中，微型計算機50通過對充電過程期間的采樣電池溫度數(shù)據(jù)進行比較，計算和保存充電過程期間的最小電池溫度Tmin。
在S234中，電池電壓檢測電路40檢測電池組2最近的電池電壓Vin。在S235中，微型計算機50依據(jù)來自電池溫度傳感器8的輸出，在來自充電過程期間所采樣的電池溫度數(shù)據(jù)中的預定數(shù)目的采樣中，計算最近的電池溫度梯度dT/dt。在S236中，微型計算機50通過將最近的電池溫度梯度dT/dt與已經(jīng)保存為最小dT/dt的數(shù)據(jù)進行比較，保存指定數(shù)量的采樣內(nèi)電池溫度梯度dT/dt的最小dT/dt(min)。
此外，在S237中，微型計算機50依據(jù)來自電池電壓檢測電路40的輸出，在充電過程期間計算得到的電池電壓數(shù)據(jù)中的預定數(shù)目的采樣中，計算最近的電池電壓梯度ΔV。在S238中，微型計算機50通過對電池電壓梯度ΔV中的數(shù)據(jù)進行比較，計算并保存在指定數(shù)量的采樣上電池電壓梯度的最小值ΔVmin。
接下來，將對確定電池組2是否接近于充滿電狀態(tài)的過程進行描述。依據(jù)來自過程S232-S238的數(shù)據(jù)，將最近的電池電壓梯度ΔV與根據(jù)充電過程期間所獲得的抽樣而計算的電池電壓梯度的最小值ΔVmin進行比較。在S239中，微型計算機50確定最近的電池電壓梯度ΔV是否已經(jīng)上升到超過充電過程期間所測量到的電池電壓梯度的最小值ΔVmin預定數(shù)值R1或者更大。
如果微型計算機50在S239確定電池電壓梯度ΔV已經(jīng)上升到超過ΔVmin預定數(shù)值R1或者更大，則微型計算機50確定電池組2接近于充滿電狀態(tài)。因此，在S240中，微型計算機50將RAM 53中的ΔV標記設置為1。在這種情況下，微型計算機50確定完成充電所需的時間已經(jīng)變得很短。因此，微型計算機50在S241中使LED92發(fā)出綠光，然后跳到過程S244。
但是，如果微型計算機50在S239中確定最近的電池電壓梯度ΔV還沒有上升到超過充電過程期間所測量到的電池電壓梯度的最小值ΔVmin預定數(shù)值R1或者更大，則微型計算機50將最近的電池溫度梯度dT/dt與根據(jù)充電期間得到的采樣而計算的電池溫度梯度的最小值dT/dtmin進行比較。在S242中，微型計算機50確定最近的電池溫度梯度dT/dt是否已經(jīng)上升到超過充電過程期間所測量的電池溫度梯度的最小值dT/dtmin預定數(shù)值Q1或者更大。如果微型計算機50確定最近的電池溫度梯度dT/dt已經(jīng)上升到超過該最小值預定數(shù)值Q1或者更大(即，電池溫度梯度的A/D轉(zhuǎn)換值已經(jīng)達到或者超過圖5所示的水平“B”)，則微型計算機50確定電池組2接近于充滿電狀態(tài)。因此，在S241中，微型計算機50使LED92發(fā)出綠光，然后跳到過程S244。
如果微型計算機50在S242中確定最近的電池溫度梯度dT/dt還沒有上升到超過該最小值預定數(shù)值Q1或者更大，則微型計算機50在S243中將最近的電池溫度Tin與充電過程期間所測量到的電池溫度的最小值Tmin進行比較，并確定最近的電池溫度Tin是否已經(jīng)上升到超過充電過程期間測量到的電池溫度的最小Tmin預定數(shù)值P1或者更大(即最近的電池溫度Tin已經(jīng)達到或者超過圖6所示的水平“D”)。如圖6所示，如果最近的電池溫度Tin已經(jīng)上升到超過最小電池溫度Tmin預定數(shù)值P1或者更大，則微型計算機50確定該電池組2接近于充滿電狀態(tài)。因此，在S241中，微型計算機50使LED92發(fā)出綠光，然后跳到過程S244。
接下來，將對確定電池組2是否已經(jīng)達到充滿電狀態(tài)的過程進行描述。在S244中，微型計算機50確定最近的電池溫度Tin是否已經(jīng)上升到超過充電過程期間測量到的電池溫度的最小Tmin預定數(shù)值P2(P2＞P1)或者更大。如果電池溫度Tin已經(jīng)上升到超過最小電池溫度Tmin預定數(shù)值P2或者更大(即，最近的電池溫度已經(jīng)達到或者超過圖6所示的水平“E”)，則微型計算機50確定該電池組2已經(jīng)充滿。此時，微型計算機50停止充電過程，并將充電電流設置為執(zhí)行連續(xù)補充充電(trickle charge)的數(shù)值。通過將通向電阻7c、7d和7e的輸出端口設置為低電平，設置連續(xù)補充充電的電流。在S248中，將與連續(xù)補充充電電流相對應的電流設置參考電壓施加到運算放大器62上以執(zhí)行連續(xù)補充充電，而且微型計算機50關(guān)閉LED92。在S249中，微型計算機50確定電池組2是否已經(jīng)從電池充電器中拆除。如果電池組2已拆除，則微型計算機50返回到S201，并等待執(zhí)行下一個充電過程。
如果微型計算機50在S245中確定最近的電池溫度梯度dT/dt還沒有上升到超過充電過程期間所測量到的電池溫度梯度的最小值dT/dtmin預定數(shù)值Q2或者更大(即，電池溫度梯度的A/D轉(zhuǎn)換值還沒有達到圖5所示的水平“A”)，則微型計算機50在S246中確定RAM53中的ΔV標記是否被設置為1。如果ΔV標記未被設置為1，則微型計算機50確定電池組2還沒有達到充滿電狀態(tài)，并返回到S228。
但是，如果在S246中，ΔV標記被設置為1，則在S247中，微型計算機50確定最近的電池電壓梯度ΔV是否小于等于預定值R2(圖7)。如果最近的電池電壓梯度ΔV小于等于預定值R2，則微型計算機50確定電池組2已經(jīng)達到充滿電狀態(tài)，并執(zhí)行上述步驟S248和S249中的過程。但是，如果最近的電池電壓梯度ΔV大于預定值R2，則微型計算機50返回到S228中的過程。
如上所述，在依據(jù)優(yōu)選實施例開始充電過程之后，微型計算機50依據(jù)針對電池電壓Vin和電池溫度Tin的計算信號，確定電池組2是否接近于充滿電狀態(tài)，并在確定電池組2處于接近于充滿電狀態(tài)時，改變LED顯示。按照這種方式，用戶可以在充電過程已經(jīng)開始之后，知道電池組2是否接近于充滿電狀態(tài)、或者電池組2是否已經(jīng)達到充滿電狀態(tài)。
在上述優(yōu)選實施例中，電池充電器通過比較最小電池溫度Tmin、最小電池溫度梯度dT/dtmin和最小電池電壓梯度ΔVmin，確定電池組2是否接近于或是否達到充滿電狀態(tài)，但本發(fā)明不局限于此方法。例如，電池充電器可以通過將最近的數(shù)據(jù)與預定數(shù)值進行比較來執(zhí)行所述這些確定。
此外，雖然在優(yōu)選實施例中并未對LED91的操作進行描述，但是LED91可以用來在等待開始充電過程時發(fā)出紅光，以及在已完成充電過程時(切換到連續(xù)補充充電之后)發(fā)出綠光。
雖然在電池已經(jīng)達到充滿電狀態(tài)之后，對優(yōu)選實施例中的電池充電器進行控制以提供連續(xù)補充充電(最小電流)，但可以由獨立的電源向控制系統(tǒng)供電，從而在完成充電過程之后可以斷開主電源，以使充電電流完全停止。
圖8示出了用在本發(fā)明電池充電器中的樣本LED。該LED的整體結(jié)構(gòu)在本領(lǐng)域中是公知的。如圖所示，該LED包括襯底D、用于從LED的頂部表面發(fā)出綠光的元件G、以及用于從頂部表面發(fā)出紅光的元件R。兩個元件G和R被密封地封裝在由玻璃、塑料等形成的容器E中，并且接線端A、B和C延伸到容器E的外部。
當電流在接線端A和C之間流動時，LED發(fā)出綠光。當電流在接線端B和C之間流動時，LED發(fā)出紅光。此外，當電流同時在接線端A和C之間以及接線端B和C之間流動時，元件G和R分別地同時發(fā)出綠光和紅光。當從容器E外部觀察時，這樣發(fā)出的光的合成效果表現(xiàn)為橙色光。
在上述本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，將達到充滿電狀態(tài)的剩余時間劃分為三個水平，并且從LED發(fā)出的光的顏色依據(jù)所述水平而改變。然而，本發(fā)明不局限于該級別數(shù)量。
雖然已經(jīng)參考特定實施例，對本發(fā)明進行了詳細的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明的精神的前提下，可以進行許多修改和變化，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種對二次電池進行充電的電池充電器，包括電池電壓檢測器，檢測二次電池的電壓，并輸出對二次電池的電壓進行指示的電壓信號；電池溫度傳感器，檢測二次電池的溫度，并輸出對二次電池的溫度進行指示的溫度信號；控制器，依據(jù)二次電池處于預充電狀態(tài)時輸出的溫度信號和電壓信號，從對二次電池達到充滿電狀態(tài)需要多長時間進行指示的多個不同的估計時間水平中確定估計時間水平；以及顯示器，依據(jù)控制器所進行的確定，指示與估計時間水平相關(guān)的信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充電器，其特征在于還包括充電電流設置裝置，設置要提供給二次電池的目標充電電流，并輸出對充電電流設置裝置所設置的目標充電電流進行指示的目標電流信號；以及充電電流控制器，依據(jù)目標電流信號，對二次電池中流動的充電電流進行控制，以使其與目標充電電流一致，其中，控制器依據(jù)溫度信號，確定要提供給二次電池的目標充電電流的大小，并向充電電流設置裝置輸出對控制器所確定的目標充電電流的大小進行指示的電流信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充電器，其特征在于控制器在從開始充電開始，經(jīng)過預定的時間周期之后，將目標充電電流的大小改變?yōu)楸瓤刂破魉_定的大小低一級的另一大小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充電器，其特征在于二次電池包括串聯(lián)的多個單電池，并形成電池組。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充電器，其特征在于顯示器包括LED，所述LED包括容器、第一發(fā)光二極管和第二發(fā)光二極管，第一發(fā)光二極管和第二發(fā)光二極管分別發(fā)出第一顏色和第二顏色的光，并被密封在所述容器中，其中當估計時間水平處于第一水平時，向第一發(fā)光二極管供電以發(fā)出第一顏色的光；當估計時間水平處于第二水平時，向第二發(fā)光二極管供電以發(fā)出第二顏色的光；以及當估計時間水平處于第三水平時，同時向第一發(fā)光二極管和第二發(fā)光二極管供電以發(fā)出第三顏色的光。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池充電器，其特征在于控制器依據(jù)溫度信號，計算電池溫度梯度，其中當最近的電池溫度梯度與電池溫度梯度的最小值之間的差已經(jīng)變?yōu)楸鹊谝活A定值大的數(shù)值時，控制器將估計時間水平改變?yōu)榱硪还烙嫊r間水平，并且還改變從LED發(fā)出的光的顏色。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池充電器，其特征在于控制器依據(jù)溫度信號，選擇電池溫度的最小值，其中當最近的電池溫度與電池溫度的最小值之間的差已經(jīng)變?yōu)楸鹊诙A定值大的數(shù)值時，控制器將估計時間水平改變?yōu)榱硪还烙嫊r間水平，并且還改變從LED發(fā)出的光的顏色。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池充電器，其特征在于控制器依據(jù)電壓信號，計算電池電壓梯度的最小值，其中當最近的電池電壓梯度與電池電壓梯度的最小值之間的差已經(jīng)變?yōu)楸鹊谌A定值大的數(shù)值時，控制器將估計時間水平改變?yōu)榱硪还烙嫊r間水平，并且還改變從LED發(fā)出的光的顏色。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池充電器，其特征在于二次電池包括串聯(lián)的多個單電池，控制器依據(jù)在預充電狀態(tài)下檢測到的電壓信號，計算構(gòu)成二次電池的每一個單電池的電壓，并且依據(jù)每一個單電池的電壓來確定估計時間水平。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池充電器，其特征在于控制器依據(jù)在預充電狀態(tài)下檢測到的溫度信號，確定電池溫度是否處于預定的范圍內(nèi)，并控制充電電流設置裝置，使得在電池溫度在預定的范圍內(nèi)時，將第一充電電流提供給二次電池，以及在電池溫度處于預定的范圍之外時，將第二充電電流提供給二次電池，第一充電電流的電流電平大于第二電流的電流電平。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電池充電器，其特征在于控制器確定在設置充電電流之后，是否已經(jīng)經(jīng)過了預定的時間段，并將估計時間水平改變?yōu)榱硪还烙嫊r間水平，并改變從LED發(fā)出的光的顏色。
12.一種對二次電池進行充電的電池充電器，包括電池溫度傳感器，檢測二次電池的溫度，并且輸出對二次電池的溫度進行指示的溫度信號；控制器，依據(jù)溫度信號，計算在預定的時間間隔內(nèi)的溫度梯度；依據(jù)該溫度梯度，確定二次電池是否接近于充滿電狀態(tài)、或者二次電池是否已經(jīng)達到充滿電狀態(tài)；以及依據(jù)二次電池是否接近于充滿電狀態(tài)或者二次電池是否已經(jīng)達到充滿電狀態(tài)，從對二次電池需要多長時間達到充滿電狀態(tài)進行指示的多個不同估計時間水平中確定估計時間水平，以及顯示器，依據(jù)由控制器進行的關(guān)于估計時間水平的確定，指示與估計時間水平相關(guān)的信息，其中，當控制器確定二次電池接近于充滿電狀態(tài)時，控制器控制顯示器以指示用于表示二次電池達到充滿電狀態(tài)所需要的最小時間的估計時間水平。
13.一種對二次電池進行充電的電池充電器，包括電池溫度傳感器，檢測二次電池的溫度，并輸出對二次電池的溫度進行指示的溫度信號；控制器，依據(jù)溫度信號，計算處于充電期間的二次電池的溫度升高，依據(jù)該溫度升高，確定二次電池是否接近于充滿電狀態(tài)、或者二次電池是否已經(jīng)達到充滿電狀態(tài)，以及依據(jù)二次電池是否接近于充滿電狀態(tài)、或者二次電池是否已經(jīng)達到充滿電狀態(tài)，從對二次電池需要多長時間達到充滿電狀態(tài)進行指示的多個不同估計時間水平中確定估計時間水平；以及顯示器，依據(jù)控制器所進行的與估計時間水平相關(guān)的確定，指示與估計時間水平相關(guān)的信息，其中當控制器確定二次電池接近于充滿電狀態(tài)時，控制器控制顯示器指示用于表示二次電池達到充滿電狀態(tài)所需要的最小時間的估計時間水平。
14.一種對二次電池進行充電的電池充電器，包括電池電壓檢測器，檢測二次電池的電壓，并輸出對二次電池的電壓進行指示的電壓信號；控制器，依據(jù)電壓信號，計算預定時間間隔內(nèi)的電壓梯度，依據(jù)該電壓梯度，確定二次電池是否接近于充滿電狀態(tài)、或者二次電池是否已經(jīng)達到充滿電狀態(tài)，以及，依據(jù)二次電池是否接近于充滿電狀態(tài)、或者二次電池是否已經(jīng)達到充滿電狀態(tài)，從對二次電池需要多長時間達到充滿電狀態(tài)進行指示的多個不同估計時間水平中確定估計時間水平；以及顯示器，依據(jù)控制器所進行的與估計時間水平相關(guān)的確定，指示與估計時間水平相關(guān)的信息，其中當控制器確定二次電池接近于充滿電狀態(tài)時，控制器控制顯示器指示用于表示二次電池達到充滿電狀態(tài)所需要的最小時間的估計時間水平。
全文摘要
電池充電器包括用于檢測二次電池的電壓的電池電壓檢測器和用于檢測二次電池的溫度的電池溫度傳感器?？刂破饕罁?jù)電池電壓檢測器的輸出，確定在開始充電過程之前二次電池的電壓?？刂破鬟€依據(jù)二次電池的確定電壓和來自電池溫度傳感器的輸出，從對二次電池需要多長時間達到充滿電狀態(tài)進行指示的多個水平中確定充電水平。設置顯示器用于顯示對達到充滿電狀態(tài)的剩余時間進行解釋的充電水平。
文檔編號H02J7/04GK1503428SQ20031011831
公開日2004年6月9日 申請日期2003年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月18日
發(fā)明者高野信宏, 央, 荒館卓央, 夫, 溝口利夫, 中山榮二, 二, 彥, 船橋一彥 申請人:日立工機株式會社