專利名稱：具有電池壽命判斷功能的電池充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及用于鎳-金屬-氫化物電池或者其他蓄電池的電池充電器，具體而言，涉及在電池充電器中使用的電池壽命判斷裝置。
背景技術(shù)：
可充電電池通常用作便攜裝置的電源。當(dāng)這樣的裝置中的電池的容量喪失，電池從便攜裝置中移除，用充電裝置充電，接著重新安裝到便攜裝置中。通過重復(fù)此過程，可充電電池可以多次使用。但是，隨著充電/放電循環(huán)的重復(fù)，電池的放電電容下降，如圖5中所示。由于電池的初始性能這樣下降，電池可以充電和放電的次數(shù)受到限制。傳統(tǒng)上，用戶必須使用他們的經(jīng)驗(yàn)等在不同情況的基礎(chǔ)上來確定電池壽命到期。結(jié)果，需要一種技術(shù)來了解電池壽命到期的時(shí)間。為了達(dá)到這個(gè)要求，日本專利No.3,336,790提出了一種電池壽命判斷裝置，用于基于電池電壓是否超過預(yù)定的壽命判斷閾值來確定電池壽命到期的時(shí)間，所述預(yù)定的壽命判斷閾值對(duì)應(yīng)于形成電池的電池單元(battery cells)數(shù)目確定。
圖6顯示了當(dāng)對(duì)正常操作的電池充電時(shí)的電池電壓和充電電流。如圖6中所示，當(dāng)電池用恒定水平的充電電流充電時(shí)，電池電壓在初始充電階段緩慢上升。圖7顯示了當(dāng)對(duì)已經(jīng)惡化了的電池充電時(shí)的電池電壓和充電電流。如圖7中所示，當(dāng)電池在與圖6相同的條件下充電時(shí)，電池電壓在初始充電階段突然上升。因此，根據(jù)日本專利No.3336790的電池壽命判斷裝置確定該電池的壽命已經(jīng)到期，因?yàn)槌跏茧A段中的突然電壓上升超過了預(yù)定的壽命判斷閾值。
但是，由于電池根據(jù)電池的類型、內(nèi)部材料、制造方法等顯示了不同的電壓特征，簡(jiǎn)單基于電池電壓是否超出壽命判斷閾值通常難于判斷電池壽命是否到期。例如，在一些類型的電池中，電壓在充電的初始階段沒有突然上升，不管電池是正常的(好的)還是壞的。對(duì)于顯示該性能的電池，電池的壽命不能簡(jiǎn)單地通過判斷電池電壓已經(jīng)超出了壽命判斷閾值而進(jìn)行確定。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于前述，本發(fā)明的目的是提供一種可靠地確定電池壽命到期的時(shí)間而不管電池的類型的電池壽命判斷裝置。
本發(fā)明的另外的目的是提供一種電池壽命判斷裝置，所述電池壽命判斷裝置可以容易地通知用戶電池處于惡化的狀態(tài)中。
上述和其他的目的通過一種電池壽命判斷裝置來獲得，所述電池壽命判斷裝置包括電池電壓檢測(cè)電路，所述電池電壓檢測(cè)電路檢測(cè)電池電壓；存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)通過電池電壓檢測(cè)電路檢測(cè)的電池電壓；電池電壓梯度計(jì)算單元，所述電池電壓梯度計(jì)算單元從電池電壓檢測(cè)電路檢測(cè)的電池電壓以及早預(yù)定時(shí)間所檢測(cè)的電池電壓來計(jì)算電池電壓梯度；和判斷單元，所述判斷單元在充電開始之后、指定的時(shí)間周期之內(nèi)的電池電壓梯度超過第一指定值時(shí)，判斷電池的壽命到期。
具有如上構(gòu)造的電池壽命判斷裝置建立了用于電池電壓梯度的第一指定值并當(dāng)在初始充電階段中的電池電壓梯度大于或者等于第一指定值時(shí)判斷電池的壽命到期。因此，本發(fā)明增加了壽命到期可以被確定的電池的類型的數(shù)目。
根據(jù)本發(fā)明的另外一方面，提供了一種電池壽命判斷裝置，包括電池電壓檢測(cè)電路，所述電池電壓檢測(cè)電路檢測(cè)電池電壓；存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)通過電池電壓檢測(cè)電路檢測(cè)的電池電壓；電池電壓梯度計(jì)算單元，所述電池電壓梯度計(jì)算單元從電池電壓檢測(cè)電路檢測(cè)的電池電壓以及早預(yù)定時(shí)間所檢測(cè)的電池電壓來計(jì)算電池電壓梯度；和判斷單元，所述判斷單元在充電開始之前、電池電壓小于或者等于指定的電壓時(shí)以及在充電開始之后、指定的時(shí)間周期之內(nèi)的電池電壓梯度超過第一指定值時(shí)，判斷電池的壽命到期。
具有如上構(gòu)造的電池壽命判斷裝置建立了用于電池電壓梯度的第一指定值并當(dāng)充電開始之前的電池電壓小于或者等于指定的電壓時(shí)和當(dāng)在初始充電階段中的電池電壓梯度大于或者等于第一指定值時(shí)判斷電池的壽命到期。
當(dāng)充電開始之后指定時(shí)間周期之內(nèi)的電池電壓梯度小于第一指定值且大于或者等于第二指定值時(shí)，判斷裝置可以確定電池的壽命幾乎到期。此處，第二指定值小于第一指定值。
具有如上構(gòu)造的電池壽命判斷裝置建立了小于第一指定值的第二指定值。當(dāng)充電開始之后指定時(shí)間周期之內(nèi)的電池電壓梯度小于第一指定值且大于或者等于第二指定值時(shí)，電池壽命判斷裝置確定電池的壽命幾乎到期。
當(dāng)充電開始之后指定時(shí)間周期之內(nèi)的電池電壓梯度小于第二指定值時(shí)，電池壽命判斷裝置判斷電池是正常的(healthy)。
優(yōu)選地，電池壽命判斷裝置具有顯示單元，所述顯示單元通知用戶電池的判斷結(jié)果。特別地，電池壽命判斷裝置可以通過顯示單元通知用戶關(guān)于電池壽命是否到期、電池壽命是否快要到期或者電池是正常的的情況。
進(jìn)一步優(yōu)選地，當(dāng)電池被判斷是好時(shí)，顯示單元發(fā)出第一光，當(dāng)電池的壽命被判斷幾乎到期時(shí)，發(fā)出第二光，當(dāng)電池的壽命被判斷到期時(shí)發(fā)出第三光。第一光、第二光和第三光顏色不同。
根據(jù)本發(fā)明的另外一方面，提供了一種電池壽命判斷裝置，包括電池電壓檢測(cè)電路，所述電池電壓檢測(cè)電路檢測(cè)電池電壓；存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)通過電池電壓檢測(cè)電路檢測(cè)的電池電壓；微機(jī)，所述微機(jī)基于在充電開始之后指定的時(shí)間周期之內(nèi)的電池電壓梯度和充電開始之前的電池電壓至少其中之一執(zhí)行電池壽命判斷，并根據(jù)電池壽命的殘余長(zhǎng)度提供判斷結(jié)果；和顯示單元，所述顯示單元指示判斷結(jié)果同時(shí)根據(jù)電池壽命的殘余長(zhǎng)度發(fā)出不同顏色的光。
具有電池壽命判斷功能的電池充電器可以在較短的時(shí)間量之內(nèi)可靠地確定不同電池的壽命。電池充電器也可以在電池的狀態(tài)惡化時(shí)很容易通知用戶。


本發(fā)明的特定的特征和優(yōu)點(diǎn)將在結(jié)合附圖并從下述的說明中變得顯而易見，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的充電裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖；圖2是顯示了電池電壓和充電電流與用于正常的電池的充電時(shí)間的依賴關(guān)系的視圖；圖3是顯示了電池電壓和充電電流與用于圖2中已經(jīng)惡化的電池的充電時(shí)間的依賴關(guān)系的視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的充電裝置的操作的流程圖；圖5是顯示了電池的充電/放電循環(huán)壽命的視圖；圖6是一種類型的正常的電池的電池電壓和充電電流與充電時(shí)間的依賴關(guān)系的視圖；和圖7是顯示用于已經(jīng)惡化的與圖6中相同類型電池的電池電壓和充電電流與充電時(shí)間的依賴關(guān)系的視圖。
具體實(shí)施例方式
接著，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例將參照附圖進(jìn)行說明。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的電池壽命判斷裝置用于確定多種類型的電池的電池壽命到期時(shí)間并在充電裝置中提供作為另外的功能來對(duì)電池組或者由鎳鉻電池或者鎳-金屬-氫化物電池構(gòu)成的電池進(jìn)行充電。
首先，充電裝置100將參照?qǐng)D1進(jìn)行說明。充電裝置100連接到交流電源1，用于對(duì)電池組2充電。充電裝置100具有由初級(jí)整流電路/平滑電路(smoothing circuit)10構(gòu)成的電源電路、切換電路20和用于供給電源來對(duì)電池組2充電的次級(jí)整流電路/平滑電路30。
構(gòu)建在電池組2的內(nèi)部的有具有多個(gè)串聯(lián)連接的單元的電池2a，溫度檢測(cè)元件2b，例如由熱敏電阻構(gòu)造，并設(shè)置與一個(gè)單元接觸或者設(shè)置在所述單元的附近來檢測(cè)電池2a的溫度，和單元數(shù)目確定電阻器2c，所述電阻器2c具有與包含在電池組2內(nèi)的單元數(shù)目對(duì)應(yīng)的電阻值。
初級(jí)整流電路/平滑電路10包括全波整流電路11和平滑電容器12。切換電路20包括高頻變壓器21、MOSEFT22、SW控制IC23、用于SW控制IC23的恒壓電路24和啟動(dòng)電阻器25。高頻變壓器21包括初級(jí)繞組21a、次級(jí)繞組21b、第三繞組21c和第四繞組21d。初級(jí)繞組21a用于施加輸入電壓。次級(jí)繞組21b是用于SW控制IC23的輸出繞組。第三繞組21c是用于對(duì)電池組2充電的輸出繞組。第四繞組21d是用于將電源電壓供給到微機(jī)50、充電電流控制電路60等的恒壓電路70的輸出繞組。次級(jí)繞組21b和第四繞組21d由與初級(jí)繞組21a相同的極性構(gòu)造，同時(shí)第三繞組21c具有相反的極性。
SW控制IC23是通過改變施加到MOSFET22的驅(qū)動(dòng)脈沖的寬度調(diào)節(jié)輸出電壓的切換電源供給IC。恒壓電路24包括二極管24a、三端子調(diào)節(jié)器24b和電容器24c、24d。恒壓電路24將從次級(jí)繞組21b輸出的電壓轉(zhuǎn)換為恒壓。次級(jí)整流/平滑電路30包括二極管31、平滑電容器32和電阻器33。
為了恒定地保持來自電源電路的輸出電流，充電裝置100也包括用于檢測(cè)流到電池組2的充電電流的電流檢測(cè)電阻器3、充電電流控制電路60和充電電流設(shè)定電路7。充電電流控制電路60通過光電耦合器5被連接到電流檢測(cè)電阻器3和切換電路20之間的反饋路徑。電流檢測(cè)電阻器3檢測(cè)流到電池組2的充電電流并將所檢測(cè)的值輸入充電電流控制電路60。充電電流設(shè)定電路7連接到充電電流控制電路60用于設(shè)定參考電流值。充電電流設(shè)定電路7包括電阻器7a、7b并將通過這些電阻器的分壓比(division ratio)所確定的電壓設(shè)為用于設(shè)定充電電流的參考電壓。
充電電流控制電路60包括運(yùn)算放大器61、62、電阻器63-67和二極管68。充電電流控制電路60施加以流到電流檢測(cè)電路3的充電電流。第一運(yùn)算放大器61反向地放大對(duì)應(yīng)該充電電流的電壓。第二運(yùn)算放大器62也反向地來自第一運(yùn)算放大器61和通過充電電流設(shè)定電路7設(shè)置的參考電壓之間的差異。來自第二運(yùn)算放大器62的輸出通過光電耦合器5反饋回到SW控制IC23。具體而言，充電電流控制電路60當(dāng)充電電流較大時(shí)施加窄寬度脈沖，當(dāng)充電電流較小時(shí)施加寬度更大的脈沖以將來自次級(jí)整流電路/平滑電路30的電流平滑為直流電流并保持均勻的充電電流。換言之，充電電流通過電流檢測(cè)電路3、充電電流控制電路60、充電電流設(shè)定電路7、光電耦合器5、切換電路20和次級(jí)整流電路/平滑電路30控制以產(chǎn)生設(shè)定的電流值。
為了將來自電源電路的輸出電壓保持恒定，充電裝置100包括輸出電壓檢測(cè)電路4、輸出電壓控制電路80和輸出電壓設(shè)定電路6。輸出電壓控制電路80通過光電耦合器5連接到輸出電壓檢測(cè)電路4和切換電路20之間的反饋路徑。輸出電壓檢測(cè)電路4包括電阻器4a、4b，所述電阻器4a、4b分壓從電源電路的次級(jí)整流電路/平滑電路30輸出的電壓，并將所得的分壓輸入到輸出電壓控制電路80。輸出電壓設(shè)定電路6連接到輸出電壓控制電路80用于設(shè)定參考電壓。輸出電壓設(shè)定電路6包括電阻器6a、6b，并設(shè)定通過電阻器6a、6b的分壓比所確定的電壓作為用于與從次級(jí)整流電路/平滑電路30輸出的電壓比較的參考電壓。光電耦合器5用作信號(hào)傳輸裝置，所述信號(hào)傳輸裝置提供用于將次級(jí)整流電路/平滑電路30的輸出電壓和充電電流反饋至SW控制IC23。
輸出電壓控制電路80包括運(yùn)算放大器81、電阻器82-85和二極管86。輸出電壓控制電路80放大來自輸出電壓檢測(cè)電路4的電壓和來自輸出電壓設(shè)定電路6的電壓之間的差異，并將該差異通過光電耦合器5反饋回SW控制IC23，從而控制次級(jí)整流電路/平滑電路30的輸出電壓。具體而言，輸出電壓控制電路80將在輸出電壓較大時(shí)施加具有較窄寬度、在輸出電壓較小時(shí)具有更大寬度的脈沖施加到高頻變壓器21以將從次級(jí)整流電路/平滑電路30的輸出電流平滑為直流電流并保持均勻的輸出電壓。換言之，輸出電壓被控制以通過輸出電壓檢測(cè)電路4、輸出電壓控制電路80、輸出電壓設(shè)定電路6、光電耦合器5、切換電路20和次級(jí)整流電路/平滑電路30設(shè)定輸出值。
充電裝置100也具有電池電壓檢測(cè)電路40、電池溫度檢測(cè)電路8和單元數(shù)目確定電路9。電池電壓檢測(cè)電路40包括用于電阻器41、42用于對(duì)電池組2的端子電壓進(jìn)行分壓并將分壓電壓輸入微機(jī)50的A/D轉(zhuǎn)換器55。
電池溫度檢測(cè)電路8包括電阻器8a、8b，并將通過電阻器8a、8b的分壓比確定的分壓電壓輸入微機(jī)50的A/D轉(zhuǎn)換器55。根據(jù)電池溫度確定的分壓電壓可以輸入微機(jī)50的A/D轉(zhuǎn)換器55，因?yàn)闇囟葯z測(cè)元件2b的電阻值根據(jù)電池2a的溫度的改變而改變。
單元數(shù)目確定電路9包括用于將單元數(shù)目確定電阻器2c的分壓電壓輸入到微機(jī)50的A/D轉(zhuǎn)換器55的電阻器。單元數(shù)目確定電阻器2c根據(jù)形成電池2a的單元數(shù)目具有不同的電阻值。
微機(jī)50具有運(yùn)算電路(CPU)51、ROM 52、RAM 53、計(jì)時(shí)器54、A/D轉(zhuǎn)換器55、輸出端口(OUT)56和復(fù)位輸入端口(IN)57。微機(jī)50儲(chǔ)存在RAM53中在指定的采樣間隔上輸入A/D轉(zhuǎn)換器55的電池電壓，CPU51基于電流電池電壓和早指定時(shí)間確定的電池電壓計(jì)算電池電壓梯度。
充電裝置100也包括具有二極管71、電容器72、73、3端子調(diào)節(jié)器74和復(fù)位IC75的恒壓電路70。恒壓電路70用作微機(jī)50、充電電流控制器60等的電源。復(fù)位IC 75將復(fù)位信號(hào)輸出到復(fù)位輸入端口57以將微機(jī)50復(fù)位到初始化狀態(tài)。
充電裝置100還包括具有LED91、92以及電阻器93-96的顯示電路90。LED91、92每個(gè)能夠發(fā)出紅光和綠光并能夠通過來自微機(jī)50的輸出端口56的輸出產(chǎn)生紅光和綠光，以及當(dāng)同時(shí)發(fā)紅光和綠光時(shí)的桔色光。在優(yōu)選的實(shí)施例中，LED91在開始充電過程之前點(diǎn)亮為紅色，并在完成充電過程時(shí)點(diǎn)亮為綠色。LED92指示電池的壽命作為在壽命判斷過程期間的三個(gè)等級(jí)之一，使用桔色來指示電池是正常的，紅色指示電池壽命到期，綠色指示電池壽命幾乎到期。
接著，通過充電裝置100執(zhí)行的電池壽命判斷操作將參照如圖1中的電路圖、圖2、3中的電池電壓和充電電流的視圖以及圖4中的流程圖來說明。當(dāng)充電裝置100的電源打開時(shí)，在圖4的S701中，微機(jī)50通過輸出端口56將LED91以紅色閃動(dòng)以指示充電還沒有開始。在S702中，微機(jī)50進(jìn)入等待狀態(tài)以等待電池組2被連接。電池組2的連接可以基于來自電池電壓檢測(cè)電路40、電池溫度檢測(cè)電路8或者單元數(shù)目確定電路9的信號(hào)確定。
當(dāng)電池組2已經(jīng)被連接(S702是)，在S703中，微機(jī)50通過A/D轉(zhuǎn)換器55將預(yù)充電電池電壓V0讀入RAM53。在S704中，微機(jī)50開始在指定的充電電流I上對(duì)電池組2充電。微機(jī)50在充電開始時(shí)通過使用電流檢測(cè)電阻器3控制充電電流來檢測(cè)流入到電池組2的充電電流，并使用充電電流控制電路60從充電電流設(shè)定電路7將對(duì)應(yīng)檢測(cè)的充電電流的電壓和參考電壓V之間的差異通過光電耦合器5反饋到SW控制IC23。特別地，微機(jī)50減小了當(dāng)充電電流較大時(shí)施加到高頻變壓器21的脈沖寬度并當(dāng)充電電流較小時(shí)增加脈沖寬度，從而在次級(jí)整流電路/平滑電路30中平滑充電電流至直流電流并保持均勻的充電電流。這樣，微機(jī)50通過電流檢測(cè)電阻器3、充電電流控制電路60、光電耦合器5、切換電路20和次級(jí)整流電路/平滑電路30調(diào)整充電電流來實(shí)現(xiàn)指定的充電電流I。
在充電開始之后，微機(jī)50在S705中通過輸出端口56關(guān)閉LED91。在S706中，微機(jī)50將LED92以桔色閃動(dòng)以指示執(zhí)行過程來確定電池壽命。在S707中，微機(jī)50啟動(dòng)計(jì)時(shí)器54，在S708中等待經(jīng)過采樣時(shí)間，在S709中重啟定時(shí)器54。在S701中，微機(jī)50通過A/D轉(zhuǎn)換器55獲取在電池電壓檢測(cè)電路40中通過電阻器41、42對(duì)端子電壓分壓所獲得的值作為電池電壓Vin。
在S711中，微機(jī)50確定在充電開始之后采樣指定時(shí)間t的電池電壓Vt被存儲(chǔ)在微機(jī)50的RAM 53中。如果電池電壓Vt被存儲(chǔ)在RAM53中(S711是)，那么微機(jī)50跳到S714。如果為否(S711否)，那么在S712，微機(jī)50確定從充電開始經(jīng)過指定時(shí)間t。
如果從充電開始沒有經(jīng)過指定時(shí)間t(S712否)，那么在S723，微機(jī)50確定電池組2被完全充電。但是，如果經(jīng)過了指定的時(shí)間t(S712是)，那么在S713中，微機(jī)50將電流電池電壓Vin存儲(chǔ)作為在微機(jī)50的RAM53中充電開始之后的指定時(shí)間t上取樣的電池電壓Vt。
在S714中，微機(jī)50確定在充電開始之后指定時(shí)間T(T＞t)上采樣的電池電壓VT是否被存儲(chǔ)在微機(jī)50的RAM53中。在優(yōu)選的實(shí)施例中，時(shí)間T被設(shè)為1分鐘，而時(shí)間t被設(shè)置為30秒。但是，時(shí)間T和t沒有限于這些值并可以適當(dāng)設(shè)置。如果電池電壓VT被存儲(chǔ)在RAM53中(S714是)，那么在S723中，微機(jī)50確定電池2a完全充電。但是，如果電池電壓VT沒有被存儲(chǔ)在RAM53中(S714否)，那么在S715中，微機(jī)50確定從充電開始是否經(jīng)過指定時(shí)間T。
如果從充電開始沒有經(jīng)過指定時(shí)間T(S715否)，那么在S723中，微機(jī)50確定電池2a是否被完全充電。但是，如果經(jīng)過了指定時(shí)間T(S715是)，那么在S716中，微機(jī)50將微機(jī)50的RAM53中的電流電池電壓儲(chǔ)存為在充電開始之后指定時(shí)間T上采樣的電池電壓VT。
在S717中，微機(jī)50確定存儲(chǔ)在微機(jī)50的RAM53中的預(yù)充電電池電壓VO大于或者等于指定值J。預(yù)充電電池電壓VO與指定值J比較以確定電池仍然具有一定的容量。該確定在后面描述的后續(xù)S718、S719中的確定之前執(zhí)行，用于當(dāng)通過CPU51計(jì)算的電池電壓梯度分別大于或者等于第一指定值或者第二指定值時(shí)，確定電池壽命是否到期或者幾乎到期，因?yàn)楫?dāng)電池中保留一定的容量，在充電期間電池電壓梯度可能太大。在這樣的情況下，不可能確定電池壽命到期或者幾乎到期，即使電池電壓梯度大于或者等于第一指定值或者第二指定值。因此，在S717中，微機(jī)50確定保留在電池中的容量的程度。
如果預(yù)充電電池電壓VO大于或者等于指定值J(S717是)，那么微機(jī)50跳到S722。但是，如果預(yù)充電電池電壓VO小于指定值J(S717否)，那么微機(jī)50的CPU51通過從存儲(chǔ)在RAM 53中的電池電壓VT減去電池電壓Vt而計(jì)算電池電壓梯度V(T-t)，并確定該結(jié)果大于或者等于用作電池壽命判斷值的第一指定值K。
接著，電池電壓和充電電流對(duì)充電時(shí)間的依賴性將對(duì)一種類型的電池(正常的狀態(tài)以及惡化的狀態(tài))進(jìn)行描述。圖2顯示了當(dāng)對(duì)正常的電池充電時(shí)電池電壓和充電電流。圖3顯示了當(dāng)對(duì)圖2中的已經(jīng)惡化的相同電池充電時(shí)的電池電壓和充電電流。在圖2、3中，X軸表示充電時(shí)間tc，而Y軸表示充電電壓Vin和充電電流I。
如圖2、3中所示，在初始充電階段期間，正常的電池和惡化的電池的電壓都沒有顯示突然上升。但是，達(dá)到它們的壽命的特定類型的電池在初始充電階段顯示了較高的電池電壓梯度，而相同類型的正常的電池顯示了較低的電池電壓梯度。因此，第一指定值K被設(shè)定并與電池電壓梯度比較以確定電池是否已經(jīng)到期。在優(yōu)選的實(shí)施例中，第一指定值K被設(shè)置為值0.06V/單元。但是，第一指定值不限于該值，并可以適當(dāng)設(shè)置。
如果電池電壓梯度V(T-t)大于或者等于該第一指定值K(0.06V/單元；S718是)，即，當(dāng)電池電壓梯度V(T-t)是0.065V/單元，如圖3所示，微機(jī)50確定電池壽命到期。因此，在S720中，微機(jī)50通過輸出端口56將LED92點(diǎn)亮為紅色來指示電池已經(jīng)到期。
但是，如果電池電壓梯度V(T-t)小于第一指定值K(S718否)，那么在S719中，微機(jī)50確定電池電壓梯度V(T-t)大于或者等于用作當(dāng)電池幾乎到期時(shí)進(jìn)行判斷的值的第二指定值S(K＞S)。在優(yōu)選實(shí)施例中，第二指定值S被設(shè)置為值0.05V/單元。但是，第二指定值S不限于該值并可以適當(dāng)設(shè)置。如果電池電壓梯度V(T-t)大于或者等于第二指定值S(S719是)，那么微機(jī)50確定電池幾乎到期，在S721中，通過輸出端口56將LED92點(diǎn)亮為桔色來指示電池幾乎到期。
但是，如果電池電壓梯度V(T-t)小于第二指定值S(0.05V/單元)，即當(dāng)電池電壓梯度V(T-t)是0.04V/單元時(shí)，如圖2中所示，那么微機(jī)50確定電池是正常的，在S722中將LED92通過輸出端口56點(diǎn)亮為綠色來指示電池是正常的。接著，微機(jī)50在S723中確定電池是否被完全充電。
有各種傳統(tǒng)的方法來確定電池組2是否被完全充電。例如，-ΔV方法檢測(cè)方法基于當(dāng)電壓在充電期間從峰值電壓下降指定量時(shí)從電池電壓檢測(cè)電路40的輸出確定電池被完全充電。在二次差分方法中，在電池電壓達(dá)到其峰值之前停止以減小過度充電，目的是增加電池的循環(huán)壽命，當(dāng)電池電壓的二次時(shí)間差分值為負(fù)時(shí)，電池被確定完全充電。此外，ΔT方法檢測(cè)方法通過檢測(cè)當(dāng)電池的溫度上升在充電開始之后超過指定的值時(shí)電池基于來自電池溫度傳感器8的輸出確定完全充電。
此外，在日本未審查專利申請(qǐng)出版物Nos.SHO-62-193518和HEI-2-246739以及日本未審查實(shí)用新型申請(qǐng)出版物No.HEI-3-34638中公開的dT/dt檢測(cè)方法等通過檢測(cè)在充電期間在指定時(shí)間上的電池溫度增加(溫度梯度)的速率超過指定值時(shí)被用于確定電池變得完全充電的時(shí)間。優(yōu)選實(shí)施例的充電裝置100可以使用任何一個(gè)或者多個(gè)這些檢測(cè)方法。
如果電池被確定完全充電(S723是)，那么在S724中，微機(jī)50通過輸出端口56關(guān)閉LED 92，在S725中將LED91點(diǎn)亮為綠色以指示完成充電。接著，微機(jī)50在S726中確定電池組2是否已經(jīng)從充電裝置100移除，并當(dāng)電池組2已經(jīng)被移除時(shí)回到S702。但是，如果微機(jī)50在S723中確定電池沒有完全充電(S723否)，那么微機(jī)50回到S708。
如上所述，優(yōu)選實(shí)施例的充電裝置100在充電之前測(cè)量電池組2的電壓并將該電壓與指定值J比較。充電裝置100也在開始充電過程之后直到其一分鐘之后的指定時(shí)間(例如30秒)測(cè)量電池電壓梯度，并將該梯度與第一指定值K和第二指定值S比較。如果電壓被確定小于或者等于指定值J且電池電壓梯度被確定大于或者等于第一指定值K，那么微機(jī)50確定電池組2的壽命到期并將LED92點(diǎn)亮為紅色。當(dāng)電壓小于或者等于指定值J且電池電壓梯度大于或者等于第二指定值S但是小于第一指定值K，那么微機(jī)50確定電池組2幾乎到期并將LED92點(diǎn)亮為綠色。此外，當(dāng)電壓小于或者等于指定值J，且電池電壓梯度小于第二指定值S，那么微機(jī)50確定電池組2是正常的，并將LED92點(diǎn)亮為桔色。這樣，充電裝置100可以在較短的時(shí)間量中可靠地確定電池組的壽命并可以可視地通知用戶該電池的狀態(tài)。
盡管本發(fā)明的電池壽命判斷裝置已經(jīng)參照了特定的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)的說明，很顯然，普通技術(shù)人員可以在不背離本發(fā)明的精神的情況下進(jìn)行多種修改和變化，其范圍通過所附權(quán)利要求限定。例如，在如上所述的優(yōu)選實(shí)施例中，用于確定電池到期的時(shí)間的閾值被設(shè)置為K＝0.06V/單元，而用于確定當(dāng)電池幾乎到期的閾值被設(shè)定為S＝0.05V/單元。但是，由于電池電壓梯度區(qū)域在較低的溫度上更高，就可能基于在充電過程的開始的電池的充電溫度調(diào)節(jié)閾值。例如，當(dāng)電池溫度是10℃或者更低，閾值可以設(shè)定為優(yōu)選實(shí)施例中的大約1.3倍。換言之，閾值不限于如上所述的值。
此外，用于與第一指定值K相同或者不同的電池電壓梯度的另外的指定值(第三指定值)可以被提供，微機(jī)可以當(dāng)電池電壓梯度大于或者等于第三指定值時(shí)確定電池的壽命到期，當(dāng)電池電壓梯度大于或者等于第二指定值S并小于第三指定值時(shí)電池幾乎到期，而不管預(yù)充電電池電壓VO小于或者等于指定值J。在這種情況下，指定值可以根據(jù)電池的類型、測(cè)量環(huán)境等調(diào)整。
本發(fā)明的電池壽命判斷裝置可以用于判斷用于諸如動(dòng)力工具中的電池的壽命。
權(quán)利要求
1.一種電池壽命判斷裝置，包括電池電壓檢測(cè)電路，所述電池電壓檢測(cè)電路檢測(cè)電池電壓；存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)通過電池電壓檢測(cè)電路檢測(cè)的電池電壓；電池電壓梯度計(jì)算單元，所述電池電壓梯度計(jì)算單元從電池電壓檢測(cè)電路檢測(cè)的電池電壓以及早預(yù)定時(shí)間所檢測(cè)的電池電壓來計(jì)算電池電壓梯度；和判斷單元，所述判斷單元在充電開始之后、指定的時(shí)間周期之內(nèi)的電池電壓梯度超過第一指定值時(shí)，判斷電池的壽命到期。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池壽命判斷裝置，其中，當(dāng)充電開始之后指定時(shí)間周期之內(nèi)的電池電壓梯度小于第一指定值且大于或者等于第二指定值時(shí)，判斷單元確定電池的壽命幾乎到期，此處，第二指定值小于第一指定值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池壽命判斷裝置，其中，當(dāng)充電開始之后指定時(shí)間周期之內(nèi)的電池電壓梯度小于第二指定值，電池壽命判斷裝置判斷電池是正常的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池壽命判斷裝置，其中，還包括顯示單元，所述顯示單元通知用戶電池的判斷結(jié)果。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池壽命判斷裝置，其中，當(dāng)電池被判斷是正常時(shí)，顯示單元發(fā)出第一光，當(dāng)電池的壽命被判斷幾乎到期時(shí)，發(fā)出第二光，當(dāng)電池的壽命被判斷到期時(shí)發(fā)出第三光，其中第一光、第二光和第三光顏色不同。
6.一種電池壽命判斷裝置，包括電池電壓檢測(cè)電路，所述電池電壓檢測(cè)電路檢測(cè)電池電壓；存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)通過電池電壓檢測(cè)電路檢測(cè)的電池電壓；電池電壓梯度計(jì)算單元，所述電池電壓梯度計(jì)算單元從電池電壓檢測(cè)電路檢測(cè)的電池電壓以及早預(yù)定時(shí)間所檢測(cè)的電池電壓來計(jì)算電池電壓梯度；和判斷單元，所述判斷單元在充電開始之前、電池電壓小于或者等于指定的電壓時(shí)以及在充電開始之后、指定的時(shí)間周期之內(nèi)的電池電壓梯度超過第一指定值時(shí)，判斷電池的壽命到期。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池壽命判斷裝置，其中，當(dāng)充電開始之后指定時(shí)間周期之內(nèi)的電池電壓梯度小于第一指定值且大于或者等于第二指定值時(shí)，判斷單元確定電池的壽命幾乎到期，此處，第二指定值小于第一指定值。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池壽命判斷裝置，其中，當(dāng)充電開始之后指定時(shí)間周期之內(nèi)的電池電壓梯度小于第二指定值時(shí)，所述判斷裝置判斷電池是正常的。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池壽命判斷裝置，其中，還包括顯示單元，所述顯示單元通知用戶電池的判斷結(jié)果。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池壽命判斷裝置，其中，當(dāng)電池被判斷是正常時(shí)，顯示單元發(fā)出第一光，當(dāng)電池的壽命被判斷幾乎到期時(shí)，發(fā)出第二光，當(dāng)電池的壽命被判斷到期時(shí)發(fā)出第三光，第一光、第二光和第三光顏色不同。
11.一種電池充電器，包括電池電壓檢測(cè)電路，所述電池電壓檢測(cè)電路檢測(cè)電池電壓；存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)通過電池電壓檢測(cè)電路檢測(cè)的電池電壓；微機(jī)，所述微機(jī)基于在充電開始之后指定的時(shí)間周期之內(nèi)的電池電壓梯度和充電開始之前的電池電壓至少其中之一執(zhí)行電池壽命判斷，并根據(jù)電池壽命的殘余長(zhǎng)度提供判斷結(jié)果；和顯示單元，所述顯示單元指示判斷結(jié)果，同時(shí)根據(jù)電池壽命的殘余長(zhǎng)度發(fā)出不同顏色的光。
全文摘要
提供了一種充電裝置，包括用于檢測(cè)電池組的電壓的電池電壓檢測(cè)電路；和微機(jī)，所述微機(jī)具有用于臨時(shí)存儲(chǔ)由電池電壓檢測(cè)電路檢測(cè)的電池電壓的RAM，和CPU，用于從通過電池電壓檢測(cè)電路檢測(cè)的電池電壓和從早預(yù)定時(shí)間采樣的電池電壓計(jì)算電池電壓梯度。當(dāng)在充電之前電池組的電壓小于或者等于指定值(J)以及在充電開始之后指定時(shí)間周期之內(nèi)的電池電壓梯度大于或者等于第一指定值(K)時(shí)，充電裝置確定電池壽命到期。充電裝置也包括當(dāng)電池組的壽命惡化時(shí)通知用戶的顯示電路。
文檔編號(hào)H01M10/48GK1896762SQ20061010155
公開日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2006年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月12日
發(fā)明者荒館卓央, 高野信宏, 船橋一彥 申請(qǐng)人:日立工機(jī)株式會(huì)社