專利名稱：電池驅(qū)動(dòng)的電設(shè)備的電源裝置和充電器及其方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明一般而言涉及由可充電電池供電的電設(shè)備，具體地說(shuō)涉及用于使電設(shè)備工作以及以可變電流源對(duì)電池充電的電源裝置和充電裝置及方法。
在電設(shè)備比如蜂窩電話中，通常采用電池作為設(shè)備的電源。例如，將電話連接到被稱為充電器的外接電源，可以對(duì)電話電池充電。一般來(lái)說(shuō)，充電過(guò)程是由駐留在電話內(nèi)的軟件控制的。
根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和方法使電流控制方法從恒定電流源延伸至?xí)r變電流源，這正是新的產(chǎn)品所要求的。也就是說(shuō)，常規(guī)的恒定電流源制造成本高昂，另外為了降低制造成本，新產(chǎn)品也包括了提供時(shí)變電流的造價(jià)低廉得多的充電器。本發(fā)明利用一種新穎的方法，控制可變電流的電話電池充電和操作。該方法開(kāi)發(fā)了一種同時(shí)以變化電源對(duì)電池充電和供電的改進(jìn)型統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的電流控制公式。還建議采用一種時(shí)變的時(shí)間周期，以平滑平均輸出電流。
此前，蜂窩電話的充電器提供的是恒定電流源。該電話電池可以通過(guò)與充電器連接而直接充電，無(wú)須任何電流控制。當(dāng)向電話提供電流時(shí)，采用一個(gè)公式計(jì)算負(fù)載周期，它是在規(guī)則時(shí)間周期T上被切換為“通”的充電電流(Icharge)的百分比。因此，在這段時(shí)間周期上的平均電流(Iphone)等于優(yōu)選的電話電流。
負(fù)載周期=(Iphone/Icharge)×T----------(1)對(duì)于恒定電流源來(lái)說(shuō)，Icharge是一常數(shù)，而Iphone則是相應(yīng)于電話功率電平的常數(shù)。因此負(fù)載周期同樣是每個(gè)功率電平下的常數(shù)。
標(biāo)準(zhǔn)充電器是簡(jiǎn)單的交流-直流轉(zhuǎn)換器，它將電話經(jīng)電話的系統(tǒng)連接器與墻壁上的插孔直接相連。標(biāo)準(zhǔn)充電器提供未濾波和未整流的輸出電流，利用傳統(tǒng)的變壓器和全波整流裝置將110V(或220V)交變電流(AC)轉(zhuǎn)換成6V直流(DC)。標(biāo)準(zhǔn)充電器的輸出電流大小因時(shí)間以及其負(fù)載兩端的電壓而改變。一般而言，輸出電流是幅度在0到1.5A以及平均值在700mA左右的120Hz(或100Hz)的完整波形。這種情況下充電器的負(fù)載電壓一般是電池電壓。該負(fù)載電壓越低，輸出電流越高，反之亦然。
當(dāng)利用時(shí)變電流源對(duì)電池充電時(shí)，不能簡(jiǎn)單地驅(qū)動(dòng)充電電流對(duì)電話電池充電。必須連續(xù)地測(cè)量輸入充電電流。因此，利用恒定電流源的常規(guī)電池充電方法不再適用，需要一種新穎的方法來(lái)產(chǎn)生一段時(shí)間周期上的優(yōu)選充電電流。
根據(jù)本發(fā)明，提供統(tǒng)一的(unified)電池充電方法，以便控制恒定電流源以及時(shí)變電流源。與恒定電流源所采用的充電方法不同的是，必須在充電過(guò)程中對(duì)時(shí)變電流源的輸入電流進(jìn)行連續(xù)檢查。可以基于輸入電流測(cè)量結(jié)果選擇不同的占空比，將對(duì)電池充電或提供電話功率的電流輸出量設(shè)置為不同的期望數(shù)值。為了改進(jìn)所述的優(yōu)選輸出電流計(jì)算方法，根據(jù)預(yù)定的關(guān)系提供適用于不同電源(Iinput)和各種期望電流(Iout-des)的統(tǒng)一公式。該方法的優(yōu)點(diǎn)是，不論電流源是時(shí)變還是恒定的，控制流入電話的電流的計(jì)算方法都是準(zhǔn)確的。在對(duì)電話電池充電時(shí)，Iout-des是對(duì)電池充電所期望的電流量。當(dāng)提供電話功率時(shí)，Iout-des是驅(qū)動(dòng)處于不同工作模式的電話的電流量。當(dāng)利用恒定電源時(shí)，Iinput是來(lái)自該外部電源的恒定值。當(dāng)利用時(shí)變電源時(shí)，Iinput是改變的，必須不斷加以測(cè)量。對(duì)于所有組合的場(chǎng)合，不同的期望輸出電流可以通過(guò)改變某時(shí)間周期內(nèi)的占空比而獲得。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，建議采用可調(diào)節(jié)的時(shí)間周期t，以使平均電流更為平滑，這改進(jìn)了充電效率。在某些情況下，例如，當(dāng)輸入電流比期望電流大得多的時(shí)候，需要顯著降低占空比，使得該電流以短脈沖形式施加。由于占空比是在規(guī)則時(shí)間周期T中充電電流(Iinput)切換為“通”時(shí)間所占的百分比，這樣的短脈沖導(dǎo)致在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間段中充電電流被切換為“斷”。這樣的過(guò)渡充電過(guò)程不平滑，因而不是所期望的。對(duì)于時(shí)變電流源，期望輸出電流和輸入電流之間的差也是時(shí)變的。如果采用固定的時(shí)間周期，該差值越大，平均結(jié)果越差。這樣根據(jù)Iinput和Iout-des間的差值修改時(shí)間周期t。當(dāng)這一差值小于0(即Iinput＜Iout-des)，該時(shí)間周期繼續(xù)擴(kuò)展直至ΔI改變符號(hào)。
在例示性實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的方法包括(a)測(cè)量自電流源輸入的輸入電流(Iinput),(b)根據(jù)預(yù)定工作參數(shù)選擇期望輸出電流(Iout-des),(C)根據(jù)Iinput和Iout-des確定負(fù)載周期，以及(d)根據(jù)該負(fù)載周期提供功率(Ioutput)給電設(shè)備。步驟(b)可以通過(guò)根據(jù)電池充電工作選擇Iout-des來(lái)實(shí)施，步驟(d)可以通過(guò)提供功率使電池充電來(lái)實(shí)施。負(fù)載周期是占空比和時(shí)間周期的乘積。這樣，步驟(c)通過(guò)改變?cè)谠摃r(shí)間周期上的占空比來(lái)實(shí)施。在另一替代過(guò)程中，時(shí)間周期是(Iinput-Iout-des)的函數(shù)，而且步驟(c)是經(jīng)改變時(shí)間周期來(lái)實(shí)施的。
步驟(b)可以通過(guò)確定電池是否需要充電，并且如果需要，將Iout-des調(diào)整為電池充電電流(Ibattery)來(lái)實(shí)施。這樣，如果電池不需充電，則步驟(b)可以通過(guò)將Iout-des調(diào)整為裝置工作電流(Idevice)來(lái)實(shí)施。
在根據(jù)本發(fā)明的另一例示性實(shí)施例中，提供了一個(gè)用于電池驅(qū)動(dòng)電設(shè)備的電源裝置。該電源裝置可以耦合至恒定電流源和時(shí)變電流源之一。電源裝置包括監(jiān)測(cè)來(lái)自電流源的輸入電流(Iinput)的A/D變換器，存儲(chǔ)與預(yù)定工作參數(shù)相應(yīng)的期望輸出電流(Iout-des)的存儲(chǔ)器，以及根據(jù)Iinput和Iout-des確定占空比的控制器，其中該控制器根據(jù)負(fù)載周期控制一開(kāi)關(guān)以驅(qū)動(dòng)輸入電設(shè)備的輸入電流(Iinput)。電源裝置還可以包括與電設(shè)備耦合的可再充電電池，用于在電流源斷開(kāi)的時(shí)候驅(qū)動(dòng)電設(shè)備。
該電源裝置還可以包括與控制器連通的充電電路，其中控制器根據(jù)所述預(yù)定參數(shù)之一使充電電路閉合，對(duì)電池充電。預(yù)定參數(shù)優(yōu)選至少包括一個(gè)充電模式和一個(gè)裝置工作模式。這樣，當(dāng)該裝置處于充電模式時(shí)，控制器將Iout-des調(diào)整為電池充電電流(Ibattery)，并且當(dāng)裝置處于裝置工作模式時(shí)，控制器將Iout-des調(diào)整為裝置工作電流(Idevice)。
本發(fā)明的各種方面和優(yōu)勢(shì)將結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明，附圖中
圖1是示意根據(jù)本發(fā)明電源裝置的框圖；圖2是由電源裝置的微處理器執(zhí)行的程序的流程圖；圖3是Iinput和Iout-des隨時(shí)間變化的電流控制圖；圖4是當(dāng)Iinput＞＞Iout-des時(shí)的平均輸出電流的圖形；圖5A-5C是示意說(shuō)明利用變化時(shí)間周期的電流控制的圖形；和圖6是根據(jù)本發(fā)明的狀態(tài)機(jī)圖。
圖1是示意根據(jù)本發(fā)明電源裝置結(jié)構(gòu)的框圖。電源裝置10包括與AC電源比如墻壁電源插孔相連的充電器12。輸入電流Ich流向開(kāi)關(guān)14，該開(kāi)關(guān)14基于來(lái)自微處理器16的信號(hào)ICTRL閉合和打開(kāi)。微處理器根據(jù)本發(fā)明的控制算法經(jīng)充電電路18控制開(kāi)關(guān)14。微處理器16訪問(wèn)存儲(chǔ)用于充電的期望輸出電流(Iout-des)數(shù)值和電話的工作參數(shù)的EEPROM。該EEPROM還存儲(chǔ)了符合下列表的其它變量
<p>當(dāng)電源裝置處于充電模式并且開(kāi)關(guān)14閉合時(shí)，裝置電池20接收對(duì)電池充電的輸入電流Ibattery。
現(xiàn)在結(jié)合圖2說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)所執(zhí)行的算法。出于說(shuō)明的緣故，蜂窩電話被描述為電裝置，但是本發(fā)明也可以應(yīng)用于其它電裝置，而且本發(fā)明不僅僅限于蜂窩電話。
當(dāng)充電器連接至電話(帶有電池)時(shí)，一個(gè)充電周期開(kāi)始了。充電功能可以在電話接通進(jìn)行完全(full)的服務(wù)或者電話關(guān)斷之時(shí)執(zhí)行。充電電流總是通過(guò)在充電周期期間控制充電開(kāi)關(guān)ICTRL來(lái)加以調(diào)制。提供給電話或電池的電流量與不同的工作方式和電池電壓有關(guān)。
在步驟S101通過(guò)測(cè)量充電電流來(lái)檢測(cè)充電器的連接。這一電流測(cè)量是使ICTRL切換至“通”并且讀取經(jīng)充電電路從充電器輸出的電流，它每秒鐘進(jìn)行一次。如果平均電流高于充電電流閾值，則表示充電器被檢測(cè)到(步驟S102)。
如果檢測(cè)到充電器，則在步驟S103啟動(dòng)充電算法。如上所表示的那樣，與恒定電流源所用的常規(guī)充電方法不同，在充電過(guò)程中必須連續(xù)地對(duì)時(shí)變電流源的輸入電流進(jìn)行檢查(步驟S104)。在步驟S105輸入電流Icharge被平均為Iinput。即，在ICTRL為“通”的同時(shí)必須讀取充電電流，并且標(biāo)準(zhǔn)AC/DC充電器的輸出電流是120Hz的全波?？紤]到在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)快速充電器中存在一個(gè)4700μF電容，該電容將導(dǎo)致只要ICTRL發(fā)生改變就會(huì)有長(zhǎng)的過(guò)渡時(shí)間，因此這一電流每五秒測(cè)量一次，辦法是設(shè)定ICTRL“通”50毫秒之后在8毫秒內(nèi)取10個(gè)樣本。新的電流讀數(shù)是10個(gè)樣本的平均值。然后利用濾波平均技術(shù)通過(guò)分別以1/32和31/32權(quán)重將新的電流讀數(shù)和先前的Iinput相加計(jì)算出Iinput。
接下來(lái)，在步驟S106確定電池是否需要充電。如果需要(在步驟S106的答案為“是”)，微處理器進(jìn)入步驟S107。如果不需要(在步驟S106的答案為“否”)，微處理器進(jìn)入步驟S108。在步驟S107和S108，分別用于對(duì)電池充電或使電話工作所需的電流根據(jù)工作模式被設(shè)置為期望輸出電流Iout-des。用于對(duì)電池充電或提供電話工作所需能量的輸出電流大小被微處理器通過(guò)基于輸入電流測(cè)量值(見(jiàn)圖3)選擇不同的占空比而設(shè)置為期望數(shù)值。不同電源(Iinput)和各種所需電流(Iout-des)的統(tǒng)一公式提供如下
Iout-des=Iinput×占空比 ………(2)以及負(fù)載周期=占空比×T………(3)其中T是獲取平均電流Iout-des的時(shí)間周期。如上所注明的那樣，統(tǒng)一公式的好處在于不論采用何種電流源，恒定的還是時(shí)變的，公式(2)總是可以用作為通用計(jì)算方法。當(dāng)對(duì)電話電池充電的時(shí)候，Iout-des是對(duì)電池充電所需的電流量，而當(dāng)提供電話功率時(shí)，Iout-des是對(duì)在不同工作模式下消耗的電話電流補(bǔ)償?shù)碾娏髁俊．?dāng)采用恒定電源時(shí)，Iinput是來(lái)自外加電源的恒定數(shù)值。當(dāng)利用時(shí)變電源時(shí)，Iinput是變化的，必須時(shí)時(shí)加以測(cè)量。對(duì)于所有的組合情形，可以通過(guò)改變某時(shí)間周期內(nèi)的占空比獲得不同的輸出電流。圖3示意了對(duì)于電池充電和電話供電兩種情況采用公式(2)和(3)的電流控制。注意，對(duì)于指定的輸出電流Iout-des，占空比隨著輸入電流Iinput的降低而增加。
在步驟S109，根據(jù)Iinput和Iout-des，由公式(2)和(3)計(jì)算負(fù)載周期，使得負(fù)載周期=(Iout-des/Iinput)×T………(4)然后輸出負(fù)載周期，用于ICTRL開(kāi)關(guān)“通”或“斷”控制，并且根據(jù)所確定的負(fù)載周期將功率(Ioutput)施加在電設(shè)備上。為了減少微處理器的計(jì)算負(fù)擔(dān)，可以預(yù)計(jì)算負(fù)載周期并將之存儲(chǔ)在EEPROM的表中。微處理器存取相應(yīng)的表格，并且根據(jù)輸入電流Iinput和期望輸出電流Iout-des檢取負(fù)載周期。
如果Iinput小于Iout-des，則設(shè)置負(fù)載周期為100％。否則利用上述公式計(jì)算該負(fù)載周期。在特定場(chǎng)合下，當(dāng)發(fā)送裝置處于“通”并且電池電壓高于5.3V時(shí)，ICTRL將在時(shí)間周期的其余時(shí)間被置低，以保護(hù)電話以免發(fā)生內(nèi)部過(guò)熱。
在負(fù)載周期“通”的期間，也許會(huì)有電池電壓測(cè)量用的ICTRL為低的短脈沖。在ICTRL斷的時(shí)間(tp-(負(fù)載周期))里，可以有用于充電器連接檢測(cè)的ICTRL為高的短脈沖。
利用可調(diào)節(jié)的時(shí)間周期T可以獲得較平滑的平均電流。由于輸入電流是時(shí)變的，輸出電流和輸入電流之間的差值也是時(shí)變的。如果利用的是固定時(shí)間周期，那么該差值越大，平均結(jié)果越差(見(jiàn)圖4)。
設(shè)定t是電流平均用的可變時(shí)間周期，則公式(3)中的負(fù)載周期成為負(fù)載周期=占空比×t。在該公式中，該時(shí)間周期t是根據(jù)Iinput和Iout-des之間的差值電流修改的。一般而言，t可以表達(dá)為ΔI的函數(shù)t=f(ΔI)=f(Iinput-Iout-des)………(5)當(dāng)ΔI增加時(shí)，時(shí)間周期T減少，反之亦然。當(dāng)ΔI小于0(Iinput＜Iout-des)，該時(shí)間周期繼續(xù)擴(kuò)展，直至ΔI變號(hào)。圖5A-5C利用公式(5)計(jì)算的變化時(shí)間周期所得的平滑平均后的輸出電流。
圖6是根據(jù)本發(fā)明算法的狀態(tài)機(jī)示意圖。當(dāng)電話被電池或外加電源加電時(shí)，充電算法進(jìn)入啟動(dòng)狀態(tài)，在該狀態(tài)與算法有關(guān)的所有參數(shù)都被初始化。一個(gè)10分鐘的啟動(dòng)定時(shí)器被激活，以使電話達(dá)到電池溫度。電話開(kāi)始不斷地檢查充電器連接，并且識(shí)別被接在電話上的電源類(lèi)型。如果沒(méi)有檢測(cè)到充電器，則電話被電池驅(qū)動(dòng)，算法進(jìn)入手持狀態(tài)，在該狀態(tài)充電功能被關(guān)閉，電話按手持裝置方式工作。
一旦檢測(cè)到充電器，則激活充電，同時(shí)自手持狀態(tài)改變?yōu)榈却隣顟B(tài)。等待狀態(tài)是充電算法的分析狀態(tài)。在等待狀態(tài)，微處理器檢查所有的充電要求，以確保電池在安全的環(huán)境下充電。具體要求包括(1)啟動(dòng)定時(shí)器時(shí)間已到，(2)發(fā)送器為“斷”，(3)電話沒(méi)有訪問(wèn)系統(tǒng)或掃描通道，(4)電池溫度處于充電范圍內(nèi)，以及(5)電池電壓低于“第一次充滿”電平。如果所有的要求均被滿足，算法被切換至充電狀態(tài)。否則算法停留在等待狀態(tài)，同時(shí)維持(maintain)電池。如果經(jīng)檢測(cè)電池電壓高于充電前的“第一充滿”電平，那么算法直接進(jìn)入充電完成狀態(tài)，避免對(duì)已經(jīng)飽和的電池過(guò)充電。
在充電狀態(tài)，采用來(lái)自電源裝置的充電電流對(duì)電池充電。充電過(guò)程中，不斷地監(jiān)視一些條件，比如發(fā)送器的環(huán)境，電池溫度和電話工作模式。如果這些條件中任何一個(gè)達(dá)到不可接受的程度，那么算法返回等待狀態(tài)。否則，電池連續(xù)充電直至達(dá)到電池充滿電平。有四個(gè)條件用于確定電池是否已完全充滿(1)-ΔV檢測(cè)，(2)峰電壓檢測(cè)，(3)最大電池電壓，(4)定時(shí)器安全限度。如果上述條件的任何一個(gè)得到滿足，則中斷充電狀態(tài)。然后算法切換至充電完成狀態(tài)，同時(shí)宣布電池充滿。
在充電完成狀態(tài)，算法以調(diào)制過(guò)的充電電流維持完全充電的電池。卸扣(click out)功能被啟用，以避免電池在短時(shí)間內(nèi)再次充電。在等待狀態(tài)所檢查的條件同樣在充電完成狀態(tài)也要進(jìn)行核查。如果電壓降至備用模式的備用再充電電平之下，算法返回充電狀態(tài)，重新充電。如果電壓降至通話模式的通話再充電電平，算法返回等待狀態(tài)，然后在發(fā)送器為“斷”時(shí)返回充電狀態(tài)。
如果在充電過(guò)程中有3秒鐘未檢測(cè)到充電器，那么算法返回手持狀態(tài)，退出充電過(guò)程。
當(dāng)通過(guò)將充電器連接至電話而對(duì)電話加電或者當(dāng)在充電器處于連接狀態(tài)的同時(shí)電話掉電的時(shí)候進(jìn)入僅有充電的模式。在該僅有充電的模式中，收發(fā)機(jī)單元處于“關(guān)”狀態(tài)，而鍵盤(pán)被禁用。電池充電過(guò)程是所激活的僅有功能。充電控制軟件是經(jīng)設(shè)計(jì)能同時(shí)用于正常模式和僅有充電的模式的統(tǒng)一功能。
在與充電器相連時(shí)，可以通過(guò)按壓<END>鍵使電話在正常模式和僅有充電的模式之間切換。在模式過(guò)渡期間，充電過(guò)程平滑地從當(dāng)前工作模式轉(zhuǎn)移到另一模式。保存了一些充電狀況，以繼續(xù)充電過(guò)程。當(dāng)電話由于工作模式切換而被復(fù)位時(shí)充電循環(huán)不會(huì)重新啟動(dòng)。這一設(shè)計(jì)也可以適用于用軟件使電話重新啟動(dòng)(熱啟動(dòng)或冷啟動(dòng)reboot)的場(chǎng)合。
由于充電電流是時(shí)變的，同樣必須自始至終對(duì)使電池充電或向電話供電所需要的電流進(jìn)行調(diào)制。該調(diào)制產(chǎn)生一個(gè)是規(guī)則時(shí)間周期的一定百分含量的負(fù)載周期，使得在這一時(shí)間周期上的平均電流等于優(yōu)選的充電電流。負(fù)載周期是一個(gè)變量，其數(shù)值不僅取決于充電電流和所需要電流的大小，還取決于許多其它參數(shù)，比如充電狀態(tài)，電池電壓，發(fā)送器通/斷及其功率電平，和背照光開(kāi)/關(guān)選擇。關(guān)于這一點(diǎn)負(fù)載周期=(Iout-des/Iinput)×Tp………(6)其中Tp是規(guī)則時(shí)間周期(5秒),Icharge是來(lái)自充電器的平均充電電流，并且Iout-des是對(duì)電池充電或提供電話電流的所需電流。
為了對(duì)電池充電，負(fù)載周期是Iinput和電池充電電流Ibattery的函數(shù)。
負(fù)載周期=(Ibattery/Iinput)×Tp………(7)為了提供電話電流，負(fù)載周期是Iinput和電話電流Iphone的函數(shù)。負(fù)載周期中另有10％用于充電效率方面，使得負(fù)載周期=(Iphone/Iinput)×Tp×100％………(8)如果背照光狀態(tài)為“通”，那么由背照光電流Ibacklight對(duì)負(fù)載周期進(jìn)行補(bǔ)償，以及
負(fù)載周期=((Ibattery+Ibacklight)/Iinput)×Tp………(9)或負(fù)載周期=((Iphone+Ibacklight)/Iinput)×Tp×110％………(10)如果發(fā)送器處于“通”狀態(tài)并且電池電壓大于5.3V，或者電話正在訪問(wèn)系統(tǒng)或掃描信道并且電池電壓大于4.5V，那么負(fù)載周期被置零。如果發(fā)送器為“通”并且電池電壓低于4.5V，那么利用方程(7)計(jì)算負(fù)載周期。
在“充電”狀態(tài)，如果在“等待”狀態(tài)所檢查的所有充電條件均得到滿足的話，充電電流被送往電池，直至電池充滿狀態(tài)被確認(rèn)。由于電池中沒(méi)有設(shè)置熱敏電阻，所述的電池充滿檢測(cè)僅是依據(jù)電壓讀數(shù)進(jìn)行的。每分鐘通過(guò)比較新的電壓讀數(shù)和先前讀數(shù)，計(jì)算平均電壓VMEAN并檢查。如果充電曲線在上升，那么用新的讀數(shù)VMEAN更新最大讀數(shù)VMEAN MAX。否則，如果VMEAN MAX已經(jīng)在電池充滿電平之上，則激活電池充滿判斷操作。采用下列方法確定電池是否充滿。
(1)-ΔV檢測(cè)如果連續(xù)兩個(gè)循環(huán)電池電壓VMEAN均比最大讀數(shù)VMEAN MAX小兩個(gè)A/D讀數(shù)(相當(dāng)于28毫伏)，則電池已經(jīng)完全充滿。
(2)峰值電壓檢測(cè)如果在10分鐘的時(shí)間內(nèi)電池電壓VMEAN均小于或等于最大讀數(shù)VMEAN MAX，則充電過(guò)程完成。
(3)最大電壓限值如果最大電壓讀數(shù)VMEAN MAX達(dá)到或超過(guò)電池電壓的最大電平，則充電過(guò)程停止。
(4)安全定時(shí)器限值如果充電已經(jīng)達(dá)到最大充電時(shí)間，則中斷充電。該定時(shí)器在電池實(shí)際進(jìn)行充電時(shí)有效。
對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)充電器而言，充電電流的變化也促使電池電壓發(fā)生變化。電壓不能通過(guò)讀取A/D轉(zhuǎn)換器直接測(cè)得。在ICTRL處于“斷”狀態(tài)的同時(shí)，電壓測(cè)量每5秒激活一次。在將ICTRL設(shè)定為“斷”100毫秒之后對(duì)電壓采樣，并且新的平均電壓是新的采樣值和先前平均電壓的平均值。
在沒(méi)有內(nèi)置熱敏電阻的情況下，電池溫度被當(dāng)作為振蕩器熱敏電阻所提供的電話內(nèi)部溫度。由于實(shí)際的電池溫度不能由熱敏電阻加以精確測(cè)量，故此它被用作為充電過(guò)程中電話環(huán)境溫度的參考值。如果該溫度超出某一具體范圍，則不對(duì)電池充電。每秒鐘檢查溫度一次，并且通過(guò)將新的溫度讀數(shù)和先前平均溫度數(shù)值分別以1/8和7/8的權(quán)重相加利用濾波平均方法加以平均。這些溫度限值在整個(gè)充電過(guò)程中均是必要的。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種電源裝置和方法，用于使電設(shè)備工作，并對(duì)設(shè)備電池充電，而不管電流源是恒定或時(shí)變的與否。這樣，可以采用不太昂貴的充電器，比如提供如上所述的時(shí)變電流的標(biāo)準(zhǔn)充電器，減少了總的產(chǎn)品成本。
此外，利用進(jìn)行電流平均的可調(diào)節(jié)時(shí)間周期，獲得更為平滑的平均電流，并因而使充電更為有效。
盡管本文已結(jié)合當(dāng)前被認(rèn)為是最可行和優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了描述，但是本發(fā)明并不為所披露的實(shí)施例所限，相反本發(fā)明旨在涵蓋包含于后附權(quán)利要求書(shū)的精神和范圍內(nèi)的各種修改方案和等效裝置。
權(quán)利要求
1．以電流源使電池驅(qū)動(dòng)下的電設(shè)備工作的方法，其中電流源是恒定電流源和時(shí)變電流源之一，該方法包括(a)測(cè)量自電流源輸入的輸入電流(Iinput)；(b)根據(jù)預(yù)定工作參數(shù)選擇期望輸出電流(Iout-des)；(c)根據(jù)Iinput和Iout-des確定負(fù)載周期；以及(d)根據(jù)該負(fù)載周期提供功率(Ioutput)給電設(shè)備。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(b)是通過(guò)根據(jù)電池充電操作選擇Iout-des而實(shí)施的，并且其中步驟(d)是通過(guò)提供功率對(duì)電池充電來(lái)實(shí)施的。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于負(fù)載周期是占空比和時(shí)間周期的乘積，并且其中步驟(c)通過(guò)改變?cè)谠摃r(shí)間周期上的占空比來(lái)實(shí)施。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于負(fù)載周期是占空比和時(shí)間周期的乘積，并且該時(shí)間周期是(Iinput-Iout-des)的函數(shù)，其中步驟(c)是通過(guò)改變?cè)摃r(shí)間周期來(lái)實(shí)施的。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(b)可以通過(guò)確定電池是否需要充電，并且如果需要，將(Iout-des)調(diào)整為電池充電電流(Ibattery)而實(shí)施。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于如果電池不需充電，則步驟(b)可以通過(guò)將Iout-des調(diào)整為裝置工作電流(Idevice)而實(shí)施。
7．一個(gè)用于電池驅(qū)動(dòng)電設(shè)備的電源裝置，所述電源裝置可以耦合至恒定電流源和時(shí)變電流源之一，該電源裝置包括監(jiān)測(cè)來(lái)自電流源的輸入電流(Iinput)的A/D變換器；存儲(chǔ)與預(yù)定工作參數(shù)相應(yīng)的期望輸出電流(Iout-des)的存儲(chǔ)器；以及與所述A/D變換器和所述存儲(chǔ)器相連通的控制器，該控制器基于所述預(yù)定工作參數(shù)選擇Iout-des并且根據(jù)Iinput和Iout-des確定占空比，其中該控制器根據(jù)負(fù)載周期驅(qū)動(dòng)輸入電設(shè)備的輸入電流(Iinput)。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的電源裝置，其特征在于還包括與所述電設(shè)備耦合的可再充電電池，用于在電流源斷開(kāi)的時(shí)候?qū)﹄娫O(shè)備供電。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的電源裝置，其特征在于該電源裝置還包括與所述控制器連通的充電開(kāi)關(guān)，所述控制器根據(jù)所述預(yù)定參數(shù)之一使充電開(kāi)關(guān)閉合，對(duì)所述電池充電。
10．根據(jù)權(quán)利要求7所述的電源裝置，其特征在于所述預(yù)定參數(shù)至少包括一個(gè)充電模式和一個(gè)裝置工作模式。
11．根據(jù)權(quán)利要求10所述的電源裝置，其特征在于當(dāng)所述裝置處于所述充電模式時(shí)，所述控制器將Iout-des調(diào)整為電池充電電流(Ibattery)。
12．根據(jù)權(quán)利要求10所述的電源裝置，其特征在于當(dāng)所述裝置處于裝置工作模式時(shí)，所述控制器將Iout-des調(diào)整為裝置工作電流(Idevice)。
全文摘要
統(tǒng)一式電池充電方法可以控制恒定和時(shí)變電流源。與恒定電流源所采用的充電方法不同的是，必須在充電過(guò)程中對(duì)時(shí)變電流源的輸入電流進(jìn)行連續(xù)檢查。通過(guò)基于輸入電流測(cè)量值選擇占空比，對(duì)電池充電或提供電話功率的輸出電流大小被設(shè)置為期望值。適用于不同電源和各種所需電流的統(tǒng)一公式改進(jìn)了優(yōu)選的輸出電流計(jì)算。這樣，可以用該統(tǒng)一公式控制輸入和輸出電流，而不論使用的是恒定電流源或時(shí)變電流源。為了獲得較平滑的平均電流，本方法引入了可調(diào)的時(shí)間周期，它根據(jù)輸入電流和期望輸出電流之間的差而確定。
文檔編號(hào)H02J7/10GK1238070SQ97199902
公開(kāi)日1999年12月8日 申請(qǐng)日期1997年9月19日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月20日
發(fā)明者J·劉 申請(qǐng)人:艾利森公司