專利名稱:一種保護具有記憶性充電電池的裝置及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種給充電電池充電的裝置及其使用方法,具體涉及一種保護具有記憶性充電電池的裝置及其使用方法。
為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點,本發(fā)明提供一種保護具有記憶性充電電池的裝置,包括充電控制單元50,其特殊之處在于還包括微處理單元20,電源管理模塊30、放電控制單元40、溫度傳感單元60、電量偵測單元70和操作顯示單元,所述的充電控制單元50、放電控制單元40、溫度傳感單元60和電量偵測單元70構(gòu)成電路模組,所述微處理單元20分別與電路模組、電源管理模塊30和操作顯示單元100連接;所述電源管理模塊30內(nèi)儲存有主控程序31,該主控程序31控制有電量比較程序32、溫度比較程序33和充放電相關(guān)信息儲存程序34。
所述電路模組中,其充電控制單元50中設(shè)有充電電池80,該充電電池80的負極端接地,所述放電控制單元40中串聯(lián)有放電限流電阻41和放電控制三極管42,放電限流電阻41的一端接地,另一端接于放電控制三極管42的輸出,放電控制三極管42的基極和發(fā)射極接于微處理單元20;所述充電電池80的正極端接放電控制三極管42的發(fā)射極。
所述的溫度傳感單元60中是設(shè)有溫度傳感器,該溫度傳感器的兩端與微處理單元20連接。
所說的溫度傳感單元60中設(shè)置有溫度傳感器,該溫度傳感器一端接地,另一端與過熱限流單元62相連,該過熱限流單元62包括參考電阻63,所說參考電阻63一端串聯(lián)于溫度傳感器,另一端連接充電電池80,參考電阻63和溫度傳感器的接點與微處理單元20連接。
所述溫度傳感器是熱敏電阻61,該熱敏電阻61靠近電池盒90內(nèi)的充電電池80、設(shè)置于其下方。以便更精確的求得該充電電池80在充放電時的即時溫度值。
所述電量偵測單元70直接連接于充電電池80的兩端。
所述的操作顯示單元100是LCD的操作顯示單元。
所述的操作顯示單元100是發(fā)光二極體單元130和操控單元140。
一種上述保護具有記憶性充電電池的裝置的使用方法是首先輸入該外部供應(yīng)電源120時,隨即進行步驟S1,微處理單元20驅(qū)動該電量偵測單元70先對該充電電池80的電量進行偵測。當(dāng)充電電池80的電量達到適于充電標準時,則進行步驟S2;若未達到適于充電標準時則進行步驟S6。
在步驟S2中,微處理單元20驅(qū)動該放電控制單元40,用以對該充電電池80進行放電動作;在放電過程中,放電控制單元40通過該微處理器20輸出一控制電壓用以控制放電電流電流值;與此同時,通過溫度傳感單元60實時監(jiān)控該充電電池80的溫度,溫度傳感單元60偵測所得的溫度值傳送至電源管理模塊30,由溫度比較程序33與充放電相關(guān)信息儲存模塊34內(nèi)所儲存的信息相比較,以判斷目前充電電池的溫度與電量是否繼續(xù)放電或停止放電。當(dāng)放電完成時再進行步驟S3。
在步驟S3中,電源管理模塊30通過該微處理器20驅(qū)動充電控制單元50,以進行充電動作,然后進行步驟S4。
在步驟S4中,在充電過程中,溫度傳感單元60持續(xù)該充電電池80的溫度進行實時監(jiān)控,將該溫度傳感單元60偵測所得的溫度值傳送至該電源管理模塊30,再由該溫度比較程序33與充放電相關(guān)信息儲存模塊34內(nèi)所儲存的信息相比較,以判斷目前充電電池的溫度與電量是否繼續(xù)充電或停止充電,直至充電過程結(jié)束;若充電電池80的溫度正常,則進行步驟S5;一但充電電池80的溫度超過正常范圍,過熱限流單元62會立即停止充電動作。
在步驟S5中,電量偵測單元70偵測充電電池80的電量,并且通過電量比較程序32與充放電相關(guān)信息儲存模塊34內(nèi)所儲存的資料作比較,以此判斷充電電池80的電量是否已經(jīng)飽和,若是則結(jié)束充電;若否則重復(fù)步驟S3。
在步驟S6中,主控程序31會驅(qū)動充放電相關(guān)信息儲存模塊34,詢問使用者是否仍要充電,并將信息顯示在該操作顯示單元100上,以提供使用者參考選擇,若是則進行步驟S7;若否則結(jié)束。
在步驟S7中,主控程序31會驅(qū)動充放電相關(guān)信息儲存模塊34,詢問使用者是否在充電前先行放電,并將信息顯示在該操作顯示單元100上,以提供使用者參考選擇,若是則進行步驟S2,若否則進行步驟S3。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的優(yōu)點是1、本發(fā)明應(yīng)用方便,可將其運用在一電子裝置上,例如手機、個人數(shù)字助理(PDA)、電子辭典以及筆記型計算機等等,用以對充電電池提供充電和放電時的保護;2、使用時可為用戶提供完整的信息以及更人性化的使用者接口,讓使用者能明確的掌握充電電池殘存電量以及充放電時的相關(guān)信息,方便使用者選擇不同的充電方式,以幫助使用者更合理且適當(dāng)?shù)膶Τ潆婋姵剡M行充放電;3、本發(fā)明將軟件與硬件結(jié)合,有效的降低成本;4、可實現(xiàn)復(fù)雜的充電電池保護功能,并可隨技術(shù)的發(fā)展通過更新驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)保護功能的升級。
圖2為充、放電控制單元電路圖;圖3為作為溫度傳感器的熱敏電阻的設(shè)置示意圖;圖4為過熱限流單元的連接示意圖;圖5是過熱限流單元的示意圖;圖6為過熱限流單元的工作流程圖;圖7~10為使用狀態(tài)示意圖;
圖11為本發(fā)明使用方法的流程示意圖;圖12為應(yīng)用的原理示意圖;圖13為充電裝置的操控面板。
附圖標記說明如下10-個人數(shù)字助理,20-微處理單元,30-電源管理模塊,31-主控程序,32-電量比較程序,33-溫度比較程序,34-充放電相關(guān)信息儲存模塊40-放電控制單元,41-放電限流電阻,42-三極管,50-充電控制單元,60-溫度傳感單元,61-熱敏電阻,62-過熱限流單元,63-參考電阻,70-電量偵測單元,80-充電電池,90-電池盒,100-操作顯示單元,110-窗口接口,120-外部供電電源,130-發(fā)光二極管單元,131-發(fā)光二極管(LED),140-操控單元,141-按鍵,150-充電裝置。
參見圖1,圖中給出了本裝置的基本架構(gòu)。
本發(fā)明應(yīng)用在一個人數(shù)字助理(PDA)10上,它包含有一微處理單元20、一電源管理模塊30、一電路模組、一充電電池80以及LCD的操作顯示單元100。該個人數(shù)字助理10還包含有其它各式的功能單元模塊,在此處僅顯示與本發(fā)明有關(guān)部分,且這些功能單元模塊均為個人數(shù)字助理的現(xiàn)有配備,因此不對其用途構(gòu)造作詳細說明。
所說的微處理器20,內(nèi)建在該個人數(shù)字助理10中,用以驅(qū)動并控制電源管理模塊30和電路模組。
所說的電路模組包括放電控制單元40、充電控制單元50、溫度傳感單元60以及電量偵測單元70。
所說的電源管理模塊30儲存在任何可為該微處理器20直接存取及執(zhí)行程序的存儲器內(nèi),例如為隨機存取存儲器(RAM)或只讀存儲器(ROM),其內(nèi)包括與電路模組中各單元功能對應(yīng)的主控程序31、電量比較程序32、溫度比較程序33以及充放電相關(guān)信息儲存模塊34,用以判斷該充電電池80目前的電量及預(yù)估可使用的期間并判斷所說的放電控制單元40、充電控制單元50以及溫度傳感單元60所提供的充電電池的電量與溫度是否適于充電,與此同時將適當(dāng)?shù)某浞烹娊ㄗh顯示在所提供的LCD的操作顯示單元100上,該操作顯示單元100為一可觸控的操作顯示單元,用以顯示電源管理模塊30所偵測到的信息以及所建議的適當(dāng)充放電等信息,并可以通過一種程序操作接口,例如一窗口接口110,使用者得通過該操作顯示單元100直接操控本發(fā)明的裝置,或利用該個人數(shù)字助理10所內(nèi)建的鍵盤直接操控,幫助使用者參考判斷并可提醒、建議使用者適當(dāng)?shù)倪M行充放電。所說的主控程序31,用以驅(qū)動電量比較程序32、溫度比較程序33以及充放電相關(guān)信息儲存模塊34。具體說明(1)電量比較程序32,用以將電量偵測單元70所測得的電量與標準值作比較,并將其判斷結(jié)果顯示在該操作顯示單元100上,讓使用者通過該窗口接口110操控充放電的動作;(2)溫度比較程序33,用以將該溫度傳感單元60所測得的溫度值與標準值作比較,并判斷是否適合繼續(xù)充放電;(3)充放電相關(guān)信息儲存模塊34,用以儲存充放電相關(guān)數(shù)據(jù)信息。
參見圖2~3,在所說的電路模組中,其充電控制單元50中設(shè)有充電電池80,該充電電池80的負極端接地;所說的放電控制單元40中串聯(lián)有放電限流電阻41和放電控制三極管42,放電限流電阻41的一端接地,另一端接于放電控制三極管42的輸出,放電控制三極管42的基極和發(fā)射極接于微處理單元20;所述充電電池80的正極端接放電控制三極管42的發(fā)射極。放電控制單元40用以將充電電池80在充電前所未用完的電量完全釋放并且可控制放電電路的電流值在安全范圍內(nèi)并且保護該充電電池不會被放電至過低的電壓值。
所說的溫度傳感單元60中設(shè)有溫度傳感器,該溫度傳感器是熱敏電阻61,該熱敏電阻61的兩端連接于微處理單元20,設(shè)置于電池盒90內(nèi)、充電電池80的下方。所說的溫度傳感單元60,用以將熱敏電阻61所偵測的充電電池80的溫度值傳送至微處理單元20,再由微處理單元20控制充電控制單元50充電的速度與狀況。
所說的電量偵測單元70直接連接于充電電池80的兩端。
所說的充電控制單元50,用以控制該充電電池80充電的速度與狀況。
所說的電量偵測單元70,用以偵測充電電池80目前所剩余的電量。
參見圖4~圖5,所說的溫度傳感單元6中設(shè)置的溫度傳感器是熱敏電阻61。所說熱敏電阻61的一端接地,另一端與過熱限流單元62相連,該過熱限流單元62包括參考電阻63,所說參考電阻63一端串聯(lián)于熱敏電阻61,另一端連接充電電池80,參考電阻63和熱敏電阻61之間與微處理單元20連接。微處理單元20中的模數(shù)轉(zhuǎn)化器(ADC)將熱敏電阻61測得的充電電池80溫度信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,再通過電源管理模組30完成過熱限流保護。(請把圖4中熱敏電阻的一端改為接地)參見圖6,工作的過程是,充電開始后,通過微處理單元20中的模數(shù)轉(zhuǎn)化器(ADC)將熱敏電阻61測得的充電電池80溫度信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,該數(shù)字信號與電源管理模塊30中的溫度比較程序33內(nèi)所儲存的信息相比較,以判斷目前充電電池80的溫度是否正常,有否達到警戒溫度,若未達到警戒溫度,則繼續(xù)進行比較;一但該充電電池80的溫度超過警戒溫度,則進行過熱保護處理,停止充電動作。
參見圖7~10,在實際操作時,使用者在對該充電電池80進行充電動作前會輸入一外部供應(yīng)電源120,此時該微處理單元20即驅(qū)動該電量偵測單元70先對該充電電池80的電量進行偵測,并通過該電量比較程序32與該充放電相關(guān)信息儲存模塊34內(nèi)所儲存的放電信息相比較,當(dāng)該充電電池80的電量已達到適于充電的標準時,該微處理單元20再驅(qū)動該放電控制單元40,以對該充電電池80進行放電動作。在放電過程中,該放電控制單元40中所包含一由該放電限流電阻41以及該放電控制三極管42兩者串聯(lián)所構(gòu)成的保護電路,會通過該微處理器20輸出一控制電壓,因限流電阻值固定,通過對限流電阻所加的電壓進行控制就可以控制放電電流電流值,確保放電電流不會超過安全值。此外并通過熱敏電阻61實時監(jiān)控該充電電池80的溫度,再將該溫度傳感單元60偵測所得的溫度值傳送至該電源管理模塊30,再由該溫度比較程序33與該充放電相關(guān)信息儲存模塊34內(nèi)所儲存的信息相比較,以判斷目前充電電池的溫度與電量是否繼續(xù)放電或停止放電。當(dāng)放電完成時,該電源管理模塊30,會通過該微處理器20驅(qū)動該充電控制單元50,以進行充電動作,在充電過程中,該溫度傳感單元60持續(xù)對該充電電池80的溫度進行實時監(jiān)控,并將該溫度傳感單元60偵測所得的溫度值傳送至該電源管理模塊30,再由該溫度比較程序33與該充放電相關(guān)信息儲存模塊34內(nèi)所儲存的信息相比較,以判斷目前充電電池的溫度與電量是否繼續(xù)充電或停止充電,直至充電過程結(jié)束。一但該充電電池80的溫度超過正常范圍,該過熱限流單元62會立即停止充電動作。上述充放電過程可通過一窗口接口110,將相關(guān)信息顯示在該操作顯示單元100,以供使用者隨時掌控該充放電的相關(guān)信息。
反之,若該電量偵測單元70所偵測出該充電電池80的電量尚未達到適當(dāng)?shù)某潆姌藴剩瑒t該電源管理模塊30會提供適當(dāng)?shù)慕ㄗh,例如為建議使用者繼續(xù)使用至適當(dāng)?shù)某潆姌藴蕰r再行充電,若使用者仍要直接充電,該電源管理模塊30會建議使用者先行放電再充電,并提醒使用者未放電即進行充電對該充電電池80會造成損壞。上述充放電過程可通過一窗口接口110,將相關(guān)信息顯示在該操作顯示單元100上,以供使用者隨時掌控該充放電的相關(guān)信息。
請參閱圖11,圖中顯示的是上面所述裝置的使用方法首先當(dāng)使用者想將該充電電池80充電而輸入該外部供應(yīng)電源120時,隨即進行步驟S1,該微處理單元20即驅(qū)動該電量偵測單元70先對該充電電池80的電量進行偵測。當(dāng)該充電電池80的電量已達到適于充電標準時,則進行步驟S2;若未達到適于充電標準時則進行步驟S6。
在步驟S2中,該微處理單元20驅(qū)動該放電控制單元40,用以對該充電電池80進行放電動作。在放電過程中,該放電控制單元40會通過該微處理器20輸出一控制電壓用以控制放電電流電流值,確保放電電流不會超過安全值。此外并通過該溫度傳感單元60,實時監(jiān)控該充電電池80的溫度,再將該溫度傳感單元60偵測所得的溫度值傳送至該電源管理模塊30,由該溫度比較程序33與該充放電相關(guān)信息儲存模塊34內(nèi)所儲存的信息相比較,以判斷目前充電電池的溫度與電量是否繼續(xù)放電或停止放電。當(dāng)放電完成時再進行步驟S3。
在步驟S3中,該電源管理模塊30,再通過該微處理器20驅(qū)動該充電控制單元50,以進行充電動作,然后進行步驟S4。
在步驟S4中,在充電過程中,該溫度傳感單元60持續(xù)對該充電電池80的溫度進行實時監(jiān)控,再將該溫度傳感單元60偵測所得的溫度值傳送至該電源管理模塊30,再由該溫度比較程序33與該充放電相關(guān)信息儲存模塊34內(nèi)所儲存的信息相比較,以判斷目前充電電池的溫度與電量是否繼續(xù)充電或停止充電,直至充電過程結(jié)束。若該充電電池80的溫度正常,則進行步驟S5;一但該充電電池80的溫度超過正常范圍,該過熱限流單元62會立即停止充電動作。
在步驟S5中,該電量偵測單元70會偵測該充電電池80的電量,并且通過該電量比較程序32與該充放電相關(guān)信息儲存模塊34內(nèi)所儲存的資料作比較,以此判斷該充電電池80的電量是否已經(jīng)飽和,若是則結(jié)束充電;若否則重復(fù)步驟S3。
在步驟S6中,該主控程序31會驅(qū)動該充放電相關(guān)信息儲存模塊34,詢問使用者是否仍要充電,并將該信息顯示在該操作顯示單元100上,以提供使用者參考選擇,若是則進行步驟S7;若否則結(jié)束。
在步驟S7中,該主控程序31會驅(qū)動該充放電相關(guān)信息儲存模塊34,詢問使用者是否在充電前先行放電,并將該信息顯示在該操作顯示單元100上,以提供使用者參考選擇,若是則進行步驟S2,若否則進行步驟S3。
參見圖12,實施例2,這是本發(fā)明的另一實施例的基本架構(gòu),本發(fā)明的保護具有記憶性充電電池的裝置內(nèi)建在充電裝置150內(nèi)。本實施例與前一實施例的不同處在于,該充電裝置150并不具有LCD的操作顯示單元,它包括發(fā)光二極體單元130和操控單元140,以發(fā)光二極體單元130將該充電相關(guān)信息儲存模塊34所判斷出的信息,以數(shù)個不同的發(fā)光二極管LED131表示出來,用以讓使用者了解目前該充電電池80的電量以及充放電的相關(guān)信息,再通過該充電裝置150所內(nèi)建的操控單元140,例如按鍵,讓使用者操控該充電裝置150。
參見圖13,是內(nèi)建在充電裝置150內(nèi)的裝置,其操控面板上設(shè)置有發(fā)光二極管單元130和操控單元140,發(fā)光二極管單元130是數(shù)個發(fā)光二極管(LED)131,操控單元140是數(shù)個按鍵141,分別實現(xiàn)不同的功能顯示。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例,凡依據(jù)本發(fā)明所做的等效變化或修正,皆應(yīng)屬于本發(fā)明專利的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種保護具有記憶性充電電池的裝置,包括充電控制單元(50),其特征在于還包括微處理單元(20),電源管理模塊(30)、放電控制單元(40)、溫度傳感單元(60)、電量偵測單元(70)和操作顯示單元(100),所述的充電控制單元(50)、放電控制單元(40)、溫度傳感單元(60)和電量偵測單元(70)構(gòu)成電路模組,所述微處理單元(20)分別與電路模組、電源管理模塊(30)和操作顯示單元(100)連接;所述電源管理模塊(30)內(nèi)儲存有主控程序(31),該主控程序(31)控制有電量比較程序(32)、溫度比較程序(33)和充放電相關(guān)信息儲存程序(34)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種保護具有記憶性充電電池的裝置,其特征在于所述電路模組中,其充電控制單元(50)中設(shè)有充電電池(80),該充電電池(80)的負極端接地,所述放電控制單元(40)中串聯(lián)有放電限流電阻(41)和放電控制三極管(42),放電限流電阻(41)的一端接地,另一端接于放電控制三極管(42)的輸出,放電控制三極管(42)的基極和發(fā)射極接于微處理單元(20);所述充電電池(80)的正極端接放電控制三極管(42)的發(fā)射極。
3.如權(quán)利要求2所述的一種保護具有記憶性充電電池的裝置,其特征在于所述的溫度傳感單元(60)中設(shè)有溫度傳感器,該溫度傳感器的兩端與微處理單元(20)連接。
4.如權(quán)利要求2所述的一種保護具有記憶性充電電池的裝置,其特征在于所述溫度傳感單元(60)中設(shè)置有溫度傳感器,該溫度傳感器的一端接地,另一端與過熱限流單元(62)相連,該過熱限流單元(62)包括參考電阻(63),所說參考電阻(63)一端串聯(lián)于溫度傳感器,另一端連接充電電池(80),參考電阻(63)和溫度傳感器的接點與微處理單元(20)連接。
5.如權(quán)利要求3或4所述的一種保護具有記憶性充電電池的裝置,其特征在于所述溫度傳感器是熱敏電阻(61),該熱敏電阻(61)靠近電池盒(90)內(nèi)的充電電池(80)、設(shè)置于其下方。
6.如權(quán)利要求5所述的一種保護具有記憶性充電電池的裝置,其特征在于所述電量偵測單元(70)直接連接于充電電池(80)的兩端。
7.如權(quán)利要求6所述的一種保護具有記憶性充電電池的裝置,其特征在于所述的操作顯示單元(100)是LCD的操作顯示單元。
8.如權(quán)利要求6所述的一種保護具有記憶性充電電池的裝置,其特征在于所述的操作顯示單元(100)是發(fā)光二極體單元(130)和操控單元(140)。
9.一種上述保護具有記憶性充電電池的裝置的使用方法是首先輸入該外部供應(yīng)電源120時,隨即進行步驟S1,微處理單元20驅(qū)動該電量偵測單元70先對該充電電池80的電量進行偵測,當(dāng)充電電池80的電量達到適于充電標準時,則進行步驟S2;若未達到適于充電標準時則進行步驟S6;在步驟S2中,微處理單元20驅(qū)動該放電控制單元40,用以對該充電電池80進行放電動作;在放電過程中,放電控制單元40通過該微處理器20輸出一控制電壓用以控制放電電流電流值;與此同時,通過溫度傳感單元60實時監(jiān)控該充電電池80的溫度,溫度傳感單元60偵測所得的溫度值傳送至電源管理模塊30,由溫度比較程序33與充放電相關(guān)信息儲存模塊34內(nèi)所儲存的信息相比較,以判斷目前充電電池的溫度與電量是否繼續(xù)放電或停止放電,當(dāng)放電完成時再進行步驟S3;在步驟S3中,電源管理模塊30通過該微處理器20驅(qū)動充電控制單元50,以進行充電動作,然后進行步驟S4;在步驟S4中,在充電過程中,溫度傳感單元60持續(xù)該充電電池80的溫度進行實時監(jiān)控,將該溫度傳感單元60偵測所得的溫度值傳送至該電源管理模塊30,再由該溫度比較程序33與充放電相關(guān)信息儲存模塊34內(nèi)所儲存的信息相比較,以判斷目前充電電池的溫度與電量是否繼續(xù)充電或停止充電,直至充電過程結(jié)束;若充電電池80的溫度正常,則進行步驟S5;一但充電電池80的溫度超過正常范圍,過熱限流單元62會立即停止充電動作;在步驟S5中,電量偵測單元70偵測充電電池80的電量,并且通過電量比較程序32與充放電相關(guān)信息儲存模塊34內(nèi)所儲存的資料作比較,以此判斷充電電池80的電量是否已經(jīng)飽和,若是則結(jié)束充電,若否則重復(fù)步驟S3;在步驟S6中,主控程序31會驅(qū)動充放電相關(guān)信息儲存模塊34,詢問使用者是否仍要充電,并將信息顯示在該操作顯示單元100上,以提供使用者參考選擇,若是則進行步驟S7,若否則結(jié)束;在步驟S7中,主控程序31會驅(qū)動充放電相關(guān)信息儲存模塊34,詢問使用者是否在充電前先行放電,并將信息顯示在該操作顯示單元100上,以提供使用者參考選擇,若是則進行步驟S2,若否則進行步驟S3。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種給充電電池充電的裝置及其使用方法,具體涉及一種保護具有記憶性充電電池的裝置及其使用方法。本發(fā)明要克服現(xiàn)有技術(shù)硬件裝置成本高、不能夠升級更新、使用時無法提供完整的信息以及更人性化的使用者接口的缺點。本發(fā)明的技術(shù)方案是包括充電控制單元,還包括微處理單元,電源管理模塊、放電控制單元、溫度傳感單元、電量偵測單元和操作顯示單元,所述的充電控制單元、放電控制單元、溫度傳感單元和電量偵測單元構(gòu)成電路模組,所述微處理單元分別與電路模組、電源管理模塊和操作顯示單元連接;所述電源管理模塊內(nèi)儲存有主控程序,該主控程序控制有電量比較程序、溫度比較程序和充放電相關(guān)信息儲存程序。
文檔編號H02J7/10GK1431746SQ03114458
公開日2003年7月23日 申請日期2003年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月23日
發(fā)明者陳淮琰, 趙珺 申請人:無敵科技(西安)有限公司