專利名稱：充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種充電器，用以給二次電池充電。
在用以給二次電池如鋰電池或類似電池充電的充電器中，通常實(shí)行恒定電流充電和恒定電壓充電。
使用這種充電方法的充電器具有一定結(jié)構(gòu)，如，

圖10，圖11中所示，其示出了充電電壓V和充電電流I之間的關(guān)系(充電器的輸出特性)。圖12示出了充電電壓V·充電電流I與充電時(shí)間T之間的關(guān)系(充電特性曲線)。
在充電器100中，二次電池101和電流檢測(cè)電阻102串聯(lián)連接于電源103上，也就是說，二次電池101的正端連接于電源103的正端，二次電池101的負(fù)端連接于電流檢測(cè)電阻102的一端，并且電流檢測(cè)電阻102的另一端連接于電源103的負(fù)端。比較器104的正負(fù)輸入端連接于電流檢測(cè)電阻102的兩端，并且比較器104的輸出端連接于電源103上。
在這種結(jié)構(gòu)中，由于完成了恒定電流Ib1的充電，并在二次電池101充電結(jié)束時(shí)啟始恒定電壓Vb1的充電，所以充電電流I降低。當(dāng)比較器104檢測(cè)到充電電流I等于或小于預(yù)定值E1時(shí)，為電源103產(chǎn)生的充電持續(xù)信號(hào)SE停止，從而完成了充電。也就是說，比較器104檢測(cè)到橫跨電流檢測(cè)電阻102的電壓，由此檢測(cè)到二次電池101是否充滿了電。
作為上述的充電器100的電流檢測(cè)電阻102，可使用低阻值電阻，如(R＝0.1Ω)，這是因?yàn)殡娫聪幕蝾愃频脑颉Ｈ欢?，由于在二次電?01充電結(jié)束時(shí)的充電電流I是低電流，例如，I＝0.2A，所以由比較器104檢測(cè)到的電壓是極其微小的電壓，如E1＝I·R＝20mV。就用以檢測(cè)這種微小電壓的比較器104來說，必須使用高精度比較器，其中偏置電壓極為低，使得存在一個(gè)缺點(diǎn)，就是它太貴。
即使在充電完成以后，還會(huì)存在一種情況，就是使得電池的容量由于在電池中的消耗而降低，其消耗是由于在裝置處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)電源103的阻抗，例如，在便攜式電話主機(jī)或類似裝置中的消耗。通常，即使在充電結(jié)束以后繼續(xù)充電，也可防止電池容量的降低出現(xiàn)。然而，存在一個(gè)問題，就是在電壓持續(xù)作用于二次電池100時(shí)，電池的壽命會(huì)縮短。
另外，當(dāng)多個(gè)例如兩節(jié)二次電池并聯(lián)連接并通過使用上述充電器100來充電時(shí)，如果在一節(jié)二次電池充電過程中，連接另一節(jié)二次電池時(shí)，有一個(gè)問題，就是存在一種情況，其中充電是通過錯(cuò)誤識(shí)別來結(jié)束的，而與兩節(jié)二次電池之一正在充電的事實(shí)無關(guān)。
本發(fā)明的目的就是提供一種便宜的充電器，其可防止電池容量降低的出現(xiàn)，而不會(huì)損壞二次電池。
本發(fā)明的另一個(gè)目的就是提供一種充電器，其可防止關(guān)于充電結(jié)束的錯(cuò)誤識(shí)別，即使在多個(gè)二次電池并聯(lián)連接的情況下。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種充電器，用以控制以便于，通過恒定電流給連接的二次電池充電，其中恒定電流等于或小于恒定電壓，并且當(dāng)二次電池的端電壓上升到恒定電壓時(shí)通過恒定電壓給二次電池充電，其中恒定電壓等于或小于恒定電流，該充電器包括開關(guān)裝置，用以在一定周期時(shí)關(guān)斷充電電流；比較裝置，用以將在關(guān)斷充電電流時(shí)電源一側(cè)而不是開關(guān)裝置上的第一電壓和在二次電池側(cè)上的第二電壓之間的電壓差與第一基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較；和控制裝置，用以根據(jù)比較結(jié)果停止充電或顯示充電的結(jié)束。
按照本發(fā)明的另一方面，提供一種充電器，用以控制以便于通過等于或小于恒定電壓的恒定電流給多個(gè)并聯(lián)連接的二次電池組充電，并且當(dāng)每個(gè)二次電池的端電壓上升到恒定電壓時(shí)通過恒定電壓給二次電池充電，其中恒定電壓等于或小于恒定電流，其特征在于包括開關(guān)裝置，用以在一定周期時(shí)關(guān)斷二次電池之一的充電電流；第一比較裝置，用以將在關(guān)斷充電電流時(shí)電源一側(cè)而不是開關(guān)裝置上的第一電壓和在二次電池側(cè)上的第二電壓之間的電壓差與第一基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較；第二比較裝置，用以將二次電池之一的負(fù)端電壓與第二基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較；和控制裝置，用以根據(jù)每個(gè)比較結(jié)果控制充電。
按照上述結(jié)構(gòu)，由于充電是通過將二次電池的充電電壓與預(yù)定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較而繼續(xù)或停止的，所以結(jié)構(gòu)可以簡化，并且總能保持滿充電狀態(tài)。按照本發(fā)明，產(chǎn)品的成本可以降低，并且充電的可靠性可以增加。由于不需要在通常裝置中需要的電流檢測(cè)電阻，所以還可以減少部件的數(shù)量。可以消除在電流流入電流檢測(cè)電阻時(shí)出現(xiàn)的電壓降。由此，可以縮斷二次電池的充電時(shí)間。
按照上述的另一種結(jié)構(gòu)，可以檢測(cè)已充電的二次電池充電電流的方向，在充電電流的方向反向時(shí)，充電停止且裝置等待，并且，在充電電流的方向再反向時(shí)，充電重新開始，使得可以防止關(guān)于充電結(jié)束的錯(cuò)誤識(shí)別。按照本發(fā)明，即使給并聯(lián)的多個(gè)二次電池充電的話，也可以防止關(guān)于充電結(jié)束的錯(cuò)誤判定，使得可以提高充電的可靠性，并且可以防止二次電池的迅速損壞。
本發(fā)明的上述和其它的目的和特征將通過下面參照附圖的詳細(xì)描述和后面的權(quán)利要求而變得更為清楚。
附圖的簡要說明圖1是一方框圖，用以表示本發(fā)明充電器的第一實(shí)施例；圖2是一流程圖，用以說明圖1所示充電器的工作實(shí)例；圖3是第一曲線圖，表示圖1所示充電器充電電壓·電流與充電時(shí)間之間的關(guān)系(充電特性曲線)；圖4是圖3所示X部分的放大曲線圖；圖5是第二曲線圖，表示圖1所示充電器充電電壓·電流與充電時(shí)間之間的關(guān)系(充電特性曲線)；圖6是圖5所示X部分的放大曲線圖；圖7是一方框圖，表示本發(fā)明充電器的第二實(shí)施例；圖8是一流程圖，用以說明圖7所示充電器的工作實(shí)例；圖9是一曲線圖，表示圖7所示充電器充電電壓·電流與充電時(shí)間之間的關(guān)系(充電特性曲線)；圖10是一方框圖，表示常用充電器的一個(gè)實(shí)例；圖11是一曲線圖，表示通常輸出電壓與充電電流之間的關(guān)系(充電器的輸出特性)；和圖12是一曲線圖，表示圖7所示充電器充電電壓·電流與充電時(shí)間之間的關(guān)系(充電特性曲線)。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例將通過下面參照附圖而詳細(xì)地描述。
由于下面將要描述的實(shí)施例是本發(fā)明優(yōu)選的特定實(shí)例，所以給出了技術(shù)上有利的各種限制。然而，只要在下列描述中不特別地限制本發(fā)明，本發(fā)明的范圍將不限于這些實(shí)施例。
圖1是一結(jié)構(gòu)示意圖，表示本發(fā)明充電器的第一實(shí)施例。
在充電器10中，二次電池11和充電電流斷路開關(guān)12串聯(lián)連接于電源13上，也就是說，二次電池11的正端連接于電源13的正端，二次電池11的負(fù)端連接于充電電流斷路開關(guān)12的一端，并且充電電流斷路開關(guān)12的另一端連接于電源13的負(fù)端。進(jìn)一步地，二次電池11的負(fù)端連接于比較器14的正輸入端，基準(zhǔn)電源15a和15b的基準(zhǔn)電源轉(zhuǎn)換開關(guān)16的一端連接于比較器14的負(fù)輸入端，比較器14的輸出端連接于充電控制單元17上?？蓪⒊潆娍刂茊卧?7，充電電流斷路開關(guān)12，基準(zhǔn)電源轉(zhuǎn)換開關(guān)16和顯示單元18連接在一起。
以這種結(jié)構(gòu)，將首先參照?qǐng)D2的流程圖描述充電的工作實(shí)例。
首先，在一定狀態(tài)(非負(fù)載狀態(tài))下即不連接二次電池11時(shí)調(diào)整并設(shè)定電源的輸出電壓V0，使其等于二次電池11的滿充電電壓Vb0(參照?qǐng)D8)，如，8.4V。將AC插頭19連接到AC電源(AC 100V)上，并且連接二次電池11(步驟STP1)。
充電控制單元17操作基準(zhǔn)電源轉(zhuǎn)換開關(guān)16，以便轉(zhuǎn)換到如基準(zhǔn)電源15a的接觸(a)側(cè)(步驟STP2)。充電控制單元17開始快速充電，并且也開啟定時(shí)器(步驟STP3，4)，在定時(shí)器停止時(shí)完成快速充電(步驟STP5，6)。也就是說，充電控制單元17的通/斷在快速充電開始以后在預(yù)定周期或任意周期下控制充電電流斷路開關(guān)12。例如，充電電流斷路開關(guān)12在快速充電開始以后只接通三分鐘，由此提供充電電流。在經(jīng)過三分鐘以后，充電電流斷路開關(guān)12斷開，由此切斷充電電流。
比較器14在切斷充電電流時(shí)將在無提供給正輸入端負(fù)載的時(shí)候的電源13的輸出電壓V0和開路電池電壓VB之間的電壓差VA與提供給負(fù)輸入端的基準(zhǔn)電源15a的基準(zhǔn)電壓Ea進(jìn)行比較，由此檢測(cè)橫跨充電電流斷路開關(guān)12的電壓ΔV，并且產(chǎn)生一檢測(cè)信號(hào)SD給充電控制單元17。
當(dāng)檢測(cè)信號(hào)SD處于高電平時(shí)，充電控制單元17確定充電的繼續(xù)，允許顯示單元18顯示“充電中”，返同到步驟STP3，并且重復(fù)上述過程(步驟STP7)。當(dāng)檢測(cè)信號(hào)SD處于低電平時(shí)，充電控制單元17確定充電已經(jīng)停止，并允許顯示單元18顯示“充電停止”，由此停止充電(步驟STP8)。
在上述步驟的過程中涉及的是充電操作的例子。
圖3是一曲線圖，表示充電器10的充電電壓V·充電電流I，電壓差VA和充電時(shí)間T之間的關(guān)系(充電特性曲線)。圖4是圖3中X部分的放大圖。充電電壓V和充電電流I之間的關(guān)系(充電器的輸出特性)類似于圖11。
在充電電流I斷開時(shí)期(充電電壓V降低的時(shí)期)，在無負(fù)載時(shí)的電源13的輸出電壓V0和開路電池電壓VB之間的電壓差VA被提供給比較器14，并且與基準(zhǔn)電源15a的基準(zhǔn)電壓Ea進(jìn)行比較。檢測(cè)橫跨充電電流斷路開關(guān)12的電壓ΔV，并將檢測(cè)信號(hào)SD輸出給充電控制單元17。當(dāng)檢測(cè)信號(hào)SD處于低電平時(shí)，也就是說，當(dāng)電壓差VA等于或小于基準(zhǔn)電壓Ea時(shí)，停止充電。
比較器14的檢測(cè)信號(hào)SD的輸出只有在充電電流I的斷開周期時(shí)才有效，并且可以確定，除該周期以外的時(shí)間周期為無效檢測(cè)。因此，在不斷開充電電流I的時(shí)間周期中的檢測(cè)信號(hào)SD的輸出根據(jù)電路的設(shè)置處于高或低電平。
在如上所述的結(jié)構(gòu)中，可將電壓ΔV設(shè)定為如80mV。就用于檢測(cè)80mV電壓ΔV的比較器14來說，即使考慮到大約5mV電壓為偏置電壓誤差，它也是不成問題的電平，因此可以使用一般的IC。由于充電控制單元17不檢測(cè)高精度模擬電壓，所以可以使用1k ROM或以下的便宜IC如邏輯電路，單片微機(jī)，或類似物。
現(xiàn)將參照?qǐng)D2的流程圖來描述充電停止以后的再充電的工作實(shí)例。
當(dāng)二次電池11的充電停止時(shí)(步驟STP8)，充電控制單元17操作基準(zhǔn)電源轉(zhuǎn)換開關(guān)16，由此轉(zhuǎn)換到如基準(zhǔn)電源15b的接觸(b)側(cè)(步驟STP9)。將基準(zhǔn)電源15b的基準(zhǔn)電壓Eb和基準(zhǔn)電源15a的基準(zhǔn)電壓Ea設(shè)定為Eb(如，120mV)＞Ea(如，80mV)。
充電控制單元17啟動(dòng)定時(shí)器(步驟STP10)。當(dāng)定時(shí)器停止時(shí)(步驟STP11)，比較器14將在無負(fù)載提供給正輸入端的時(shí)候的電源13的輸出電壓V0和開路電池電壓VB之間的電壓差VA與提供給負(fù)輸入端的基準(zhǔn)電源15b的基準(zhǔn)電壓Eb進(jìn)行比較，由此在與步驟STP4和STP5相同的周期檢測(cè)到橫跨充電電流斷路開關(guān)12的電壓ΔV。將檢測(cè)信號(hào)SD傳輸給充電控制單元17。
當(dāng)檢測(cè)信號(hào)SD處于高電平時(shí)，充電控制單元17決定再進(jìn)行充電，允許顯示單元18顯示“處于再充電”，返同步驟STP2，并且重復(fù)上述過程(步驟STP12)。當(dāng)檢測(cè)信號(hào)SD處于低電平時(shí)，充電控制單元17確定，充電停止?fàn)顟B(tài)繼續(xù)，允許顯示單元18繼續(xù)顯示“充電停止”，返回到步驟STP10，并且重復(fù)上述過程。當(dāng)設(shè)定比較器14的比較過程即使在充電停止以后仍繼續(xù)時(shí)，可省略充電控制單元17的時(shí)計(jì)過程(步驟STP10，11)。
上述步驟涉及再充電的例子。
圖5是一曲線圖，表示充電器10的充電電壓·電流與充電時(shí)間之間的關(guān)系(充電特性曲線)。圖6是圖5中X部分的放大曲線圖。
當(dāng)電池容量在充電停止以后降低時(shí)，電壓差VA將隨著在充電停止時(shí)候與其比較而上升。接著，在充電停止以后經(jīng)過預(yù)定時(shí)間，將在無負(fù)載時(shí)的電源13的輸出電壓V0和開路電池電壓VB之間的電壓差VA在預(yù)定周期輸入給比較器14，并且與基準(zhǔn)電源15b的基準(zhǔn)電壓Eb進(jìn)行比較，由此檢測(cè)橫跨充電電流斷路開關(guān)12的電壓ΔV。將檢測(cè)信號(hào)SD輸出給充電控制單元17。當(dāng)檢測(cè)信號(hào)SD處于高電平時(shí)，也就是說，當(dāng)電壓差VA等于或高于基準(zhǔn)電壓Eb時(shí)，開始再充電。
如上所述，在充電器10中，由于使用一般比較器來檢測(cè)電壓，并且使用一般微機(jī)來控制充電，所以降低了機(jī)器本身的成本。充電將持續(xù)進(jìn)行直到電壓差VA在充電啟動(dòng)以后達(dá)到基準(zhǔn)電壓Ea。另外，當(dāng)電壓差VA在充電停止以后達(dá)到基準(zhǔn)電壓Eb時(shí)，開始再充電。因此，二次電池11的壽命不會(huì)損壞，并且總是能保持滿充電。
雖然設(shè)定了兩個(gè)基準(zhǔn)電源，并且在上述第一實(shí)施例中是檢測(cè)充電停止和再充電開始，但也只是顯示充電中/充電結(jié)束(持續(xù)提供充電電流)。例如，通過設(shè)定多個(gè)基準(zhǔn)電源，還可以通過在充電過程中轉(zhuǎn)換顯示來檢測(cè)充電量。
圖7是一結(jié)構(gòu)示意圖，表示本發(fā)明充電器的第二實(shí)施例。在該實(shí)施例中，就可給并聯(lián)的多個(gè)二次電池充電的充電器來說，將要描述充電器的一個(gè)作用就是連接一個(gè)二次電池并充電，和另一作用是連接一設(shè)備或類似物如便攜式電話或其中帶有一個(gè)二次電池連到輸出端的類似物并充電。
在充電器20中，二次電池21A和充電電流斷路開關(guān)22串聯(lián)連接于電源23上。另外，在設(shè)備40如便攜式電話或類似物中設(shè)置的二次電池21B通過輸出端與二次電池21A并聯(lián)連接。也就是說，二次電池21A和21B的正端連接于電源23的正端，并且將二次電池21A的負(fù)端連接于充電電流斷路開關(guān)22的一端。充電電流斷路開關(guān)22的另一端，二次電池21B的負(fù)端，和電源23的負(fù)端均接地。電阻30與充電電流斷路開關(guān)22并聯(lián)連接。
二次電池21A的負(fù)端與比較器24A和24B的正輸入端并聯(lián)連接，基準(zhǔn)電源25A和25B的基準(zhǔn)電源轉(zhuǎn)換開關(guān)26的一端連接于比較器24A的負(fù)輸入端，比較器24A的輸出端連接于充電控制單元27。另外，基準(zhǔn)電源25c的負(fù)端連接于比較器24B的負(fù)輸入端，比較器24B的輸出端連接于充電控制單元27。充電電流斷路開關(guān)22，基準(zhǔn)電源轉(zhuǎn)換開關(guān)26，和顯示單元28連接于充電控制單元27。
在給兩節(jié)并聯(lián)二次電池充電的情況下，其電池電壓通常是不同的。因此，充電器不給高電池電壓的二次電池充電，而只給低電池電壓的二次電池充電。例如，在二次電池21A由充電電壓V0A充電的同時(shí)，當(dāng)未充電二次電池21B在圖9所示的計(jì)時(shí)下連接時(shí)，將充電電壓設(shè)定為V0B?，F(xiàn)在，假設(shè)充電電壓V0B低于充電電壓V0A，二次電池21A的充電在充電的中期截止，并二次電池21A的電流反向流入二次電池21B。
在這種情況下，如果比較器24A這樣構(gòu)成以便檢測(cè)橫跨充電電流斷路開關(guān)22的電壓ΔV的話，盡管二次電池21A正被充電，比較器24A仍可檢測(cè)二次電池21A充電的結(jié)束，并且在顯示單元28上顯示充電結(jié)束的錯(cuò)誤判定顯示。因此，比較器24B可這樣構(gòu)成，以便將二次電池21A負(fù)端上的電壓與接地電壓進(jìn)行比較，并用以檢測(cè)由二次電池21A到二次電池21B的反向電流。
在這種結(jié)構(gòu)中，現(xiàn)將參照?qǐng)D8的流程圖描述充電操作的實(shí)例。
首先，在不連接二次電池21A和21B的情況下(無負(fù)載的時(shí)候)，調(diào)整并設(shè)定電源23的輸出電壓V0，以便成為二次電池21A和21B的滿充電電壓Vb0(參見圖11)，如，8.4V。將AC插頭29連接到AC電源(AC 100V)上，并且連接二次電池21A(步驟STP21)。
充電控制單元27操作基準(zhǔn)電源轉(zhuǎn)換開關(guān)26，以便轉(zhuǎn)換到如基準(zhǔn)電源25a的接觸(a)側(cè)(步驟STP22)。充電控制單元27開始快速充電，并且也開啟定時(shí)器(步驟STP23，24)。比較器24B檢測(cè)出是否在二次電池21A負(fù)端上的電壓低于接地電壓，并且產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)SB給充電控制單元27。
當(dāng)檢測(cè)信號(hào)SB處于低電平時(shí)，也就是說，當(dāng)二次電池21A負(fù)端上的電壓高于接地電壓時(shí)，充電控制單元27在定時(shí)器停止時(shí)完成快速充電(步驟STP25，26，27)。也就是，充電控制單元27在快速充電開始以后在預(yù)定周期或任意周期下通/斷控制充電電流斷路開關(guān)22。例如，充電控制單元27接通充電電流斷路開關(guān)22，其在快速充電以后只接通三分鐘，提供充電電流，并且在經(jīng)過三分鐘以后，斷開充電電流斷路開關(guān)22，并斷開充電電流。
比較器24A在切斷充電電流時(shí)將在無輸入給正輸入端負(fù)載的時(shí)候的電源23的輸出電壓V0和開路電池電壓VB之間的電壓差VA與輸入給負(fù)輸入端的基準(zhǔn)電源25a的基準(zhǔn)電壓Ea進(jìn)行比較，由此檢測(cè)橫跨充電電流斷路開關(guān)22的電壓ΔV，并且產(chǎn)生一檢測(cè)信號(hào)SA給充電控制單元27。
當(dāng)檢測(cè)信號(hào)SA處于高電平時(shí)，充電控制單元27確定充電的繼續(xù)，允許顯示單元28顯示“充電中”，返同到步驟STP3，并且重復(fù)上述過程(步驟STP28)。當(dāng)檢測(cè)信號(hào)SA處于低電平時(shí)，充電控制單元27確定充電已經(jīng)停止，并允許顯示單元28顯示“充電停止”，并且停止充電(步驟STP29)。
當(dāng)二次電池21A的充電停止時(shí)(步驟STP29)，充電控制單元27操作基準(zhǔn)電源轉(zhuǎn)換開關(guān)26，由此轉(zhuǎn)換到如基準(zhǔn)電源25B的接觸(b)側(cè)(步驟STP30)。將基準(zhǔn)電源25b的基準(zhǔn)電壓Eb和基準(zhǔn)電源25a的基準(zhǔn)電壓Ea設(shè)定為Eb(如，120mV)＞Ea(如，80mV)。
比較器24A將在無輸入給正輸入端負(fù)載的時(shí)候的電源23的輸出電壓V0和開路電池電壓VB之間的電壓差VA與輸入給負(fù)輸入端的基準(zhǔn)電源25b的基準(zhǔn)電壓Eb進(jìn)行比較，在與步驟STP24，STP25相同的周期下檢測(cè)橫跨充電電流斷路開關(guān)22的電壓ΔV，并且將檢測(cè)信號(hào)SA傳遞給充電控制單元27。
當(dāng)檢測(cè)信號(hào)SA處于高電平時(shí)，充電控制單元27確定“再充電”，允許顯示單元28顯示“在再充電中”，返回步驟STP22，并重復(fù)上述過程(STP31)。
當(dāng)在步驟STP23-STP28的過程中連接二次電池21B時(shí)，比較器24B在二次電池21A的負(fù)端上輸入一電壓(電壓低于基準(zhǔn)電源25c的基準(zhǔn)電壓Ec)，其低于通過充電電流斷路開關(guān)22阻抗值r的接地電壓，使得其在高電平下產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)SB給充電控制單元27。
當(dāng)接收到高電平下的檢測(cè)信號(hào)SB時(shí)，充電控制單元27確定由二次電池21A反向流入二次電池21B的電流，并立即完成快速充電(步驟STP25，32)，也就是說，充電控制單元27切斷充電電流斷路開關(guān)22，由此，反向電流通過電阻30并反向流動(dòng)。
當(dāng)在步驟STP12中完成快速充電時(shí)，充電控制單元27由檢測(cè)信號(hào)SB識(shí)別通過電阻30的反向電流是否繼續(xù)(步驟STP33)。當(dāng)檢測(cè)信號(hào)SB設(shè)為低電平時(shí)，啟動(dòng)ΔV非檢測(cè)定時(shí)器，并暫時(shí)停止比較器24A的橫跨充電電流斷路開關(guān)22電壓ΔV的檢測(cè)(步驟STP34)。當(dāng)停止ΔV非檢測(cè)定時(shí)器時(shí)，充電控制單元27再啟動(dòng)比較器24A的橫跨充電電流斷路開關(guān)22電壓ΔV的檢測(cè)，返回步驟STP23，并重復(fù)上述過程(步驟STP35)。
只要將在高電平下的檢測(cè)信號(hào)SB由比較器24B輸入給充電控制單元27，或當(dāng)啟動(dòng)ΔV非檢測(cè)定時(shí)器時(shí)，切斷充電電流斷路開關(guān)22。然而，通過持續(xù)地將顯示單元28的顯示“充電中”如此時(shí)間周期，就可以防止充電結(jié)束的錯(cuò)誤決定。
圖9是一曲線圖，表示充電器20中每個(gè)二次電池21A和21B的充電電壓V·充電電流I，電壓差VA和充電時(shí)間T之間的關(guān)系(充電特性曲線)。充電電壓V和充電電流I之間的關(guān)系(充電器的輸出特性)類似于圖11。
如上所述，當(dāng)在二次電池21A充電過程中連接二次電池21B時(shí)，電流由二次電池21A反向流入二次電池21B。然而，當(dāng)假設(shè)充電電流斷路開關(guān)22的阻抗值r等于50mΩ，并且基準(zhǔn)電源25c的基準(zhǔn)電壓Ec等于10mV時(shí)，反向電流設(shè)置為Ec/r＝0.2A。因此，比較器24B檢測(cè)導(dǎo)0.2A或以上反向電流的產(chǎn)生。當(dāng)基準(zhǔn)電源25c的基準(zhǔn)電壓Ec進(jìn)一步降低時(shí)，可以檢測(cè)到更小的反向電流產(chǎn)生。
另外，在切斷充電電流斷路開關(guān)22以后反向電流會(huì)相反地流入電阻30。然而，現(xiàn)在假設(shè)，電阻30的阻值R等于100Ω，反向電流設(shè)定為Ec/R＝0.1mA，并且開關(guān)被轉(zhuǎn)換，使得二次電池21A的反向電流可通過微小電流來檢測(cè)。如上所述，通過切斷充電電流斷路開關(guān)22，反向電流會(huì)極小。
當(dāng)開關(guān)轉(zhuǎn)為給二次電池21B充電時(shí)，充電電壓V0B升高。當(dāng)充電電壓V0B達(dá)到V0時(shí)，充電電流IbB降低(恒定電壓充電)。另一方面，由于充電電壓降為V0，使充電電流IbA開始流入二次電池21A。充電電流IbA上升到通過二次電池21B的連接而切斷的電流值，并在此之后(類似充電狀態(tài))開始降低。充電電流IbA是通過一定時(shí)間周期的二次電池21B的充電時(shí)間而確定的，在該時(shí)間周期過程中，開關(guān)由反向電流轉(zhuǎn)為實(shí)際充電，并且電流達(dá)到充電電流IbA的峰值。因此，ΔV非檢測(cè)定時(shí)器以一定方式啟動(dòng)，使得即使在比較器24B高電平下的檢測(cè)信號(hào)SB發(fā)出以后，充電停止?fàn)顟B(tài)仍不立即消除。雖然如果ΔV非檢測(cè)周期與二次電池21B的定時(shí)恒定電流充電周期相同的話沒有問題，但其還可以通過實(shí)驗(yàn)和檢查來設(shè)定。
在上述結(jié)構(gòu)中，電壓ΔV可設(shè)定為如80mV。然而，用以檢測(cè)80mV電壓ΔV的比較器24A即使考慮到約5mV的電壓為偏置電壓誤差也仍處于無問題電平下，因此可使用一般IC。由于充電控制單元27不檢測(cè)高精度模擬電壓，例如，可以使用1k ROM或以下的便宜IC如邏輯電路，單片微機(jī)，或類似物。
如上所述，由于充電器20可使用一般比較器來檢測(cè)電壓，并且可使用一般微機(jī)來控制充電，所以機(jī)器本身可以便宜地制成。另外，在充電停止以后，當(dāng)電壓差VA達(dá)到基準(zhǔn)電壓Eb時(shí)，開始再充電。因此，不會(huì)出現(xiàn)二次電池21A壽命的損壞，并且總能保持滿充電狀態(tài)。
雖然上述實(shí)施例已描述了針對(duì)兩節(jié)二次電池的并聯(lián)充電，但即使在多個(gè)二次電池(三個(gè)或以上)并聯(lián)充電情況下，通過提供對(duì)于每個(gè)二次電池的上述反向電流檢測(cè)裝置，均可獲得類似的效果。
參照附圖已描述了本發(fā)明的特定優(yōu)選實(shí)施例，可以理解，本發(fā)明不限于其具體實(shí)施例，并且本技術(shù)領(lǐng)域的普通專業(yè)人員可以對(duì)其進(jìn)行各種變化和改型，但均不會(huì)脫離后面權(quán)利要求所限定的范圍或精神。
權(quán)利要求
1.一種充電器，用以控制以便通過等于或小于恒定電壓的恒定電流給連接的二次電池充電，并在所述二次電池的端電壓上升到所述恒定電壓時(shí)，通過等于或小于所述恒定電流的恒定電壓給所述電池充電，其特征在于，它包括開關(guān)裝置，用以在一定周期下切斷充電電流；比較裝置，用以在切斷所述充電電流時(shí)將在電源側(cè)而不是所述開關(guān)裝置側(cè)上的第一電壓和在所述二次電池側(cè)上的第二電壓的電壓差與第一基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較；和控制裝置，用以根據(jù)比較結(jié)果停止充電或顯示充電結(jié)束。
2.按照權(quán)利要求1的充電器，其中當(dāng)所述電壓差等于或小于所述第一基準(zhǔn)電壓時(shí)，充電停止，或顯示充電結(jié)束。
3.一種充電器，用以控制以便通過等于或小于恒定電壓的恒定電流給連接的二次電池充電，并在所述二次電池的端電壓上升到所述恒定電壓時(shí)，通過等于或小于所述恒定電流的恒定電壓給所述電池充電，其特征在于，它包括開關(guān)裝置，用以在一定周期下切斷充電電流；比較裝置，用以在切斷所述充電電流時(shí)在由充電停止經(jīng)過預(yù)定時(shí)間以后將在電源側(cè)而不是所述開關(guān)裝置側(cè)上的第一電壓和在所述二次電池側(cè)上的第二電壓的電壓差與第一基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較；和控制裝置，用以根據(jù)所述比較結(jié)果啟動(dòng)再充電。
4.按照權(quán)利要求3的充電器，其中當(dāng)所述電壓差等于或高于所述第二基準(zhǔn)電壓時(shí)，開始再充電。
5.一種充電器，用以控制以便通過等于或小于恒定電壓的恒定電流給連接的二次電池充電，并在所述二次電池的端電壓上升到所述恒定電壓時(shí)，通過等于或小于所述恒定電流的恒定電壓給所述電池充電，其特征在于，它包括開關(guān)裝置，用以在一定周期下切斷所述二次電池中之一的充電電流；第一比較裝置，用以在切斷所述充電電流時(shí)將在電源側(cè)而不是所述開關(guān)裝置側(cè)上的第一電壓和在所述二次電池側(cè)上的第二電壓的電壓差與第一基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較；第二比較裝置，用以將所述二次電池之一的負(fù)端電壓與第二基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較；和控制裝置，用以根據(jù)所述比較結(jié)果的每個(gè)控制充電。
6.按照權(quán)利要求5的充電器，其中當(dāng)所述二次電池之一的負(fù)端電壓等于或小于所述第二基準(zhǔn)電壓時(shí)，停止所述二次電池之一的充電。
7.按照權(quán)利要求5的充電器，其中當(dāng)所述二次電池之一的負(fù)端電壓等于或高于所述第二基準(zhǔn)電壓時(shí)，所述第一比較裝置的操作通過定時(shí)而停止預(yù)定的時(shí)間周期。
8.一種充電方法，用以控制以便通過等于或小于恒定電壓的恒定電流給連接的二次電池充電，并在所述二次電池的端電壓上升到所述恒定電壓時(shí)，通過等于或小于所述恒定電流的恒定電壓給所述電池充電，其特征在于，它包括下列步驟通過開關(guān)裝置在一定周期下切斷充電電流；在切斷所述充電電流時(shí)將在電源側(cè)而不是所述開關(guān)裝置側(cè)上的第一電壓和在所述二次電池側(cè)上的第二電壓的電壓差與第一基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較；和根據(jù)比較結(jié)果來控制停止充電或顯示充電結(jié)束。
9.按照權(quán)利要求8的充電方法，其中當(dāng)所述電壓差等于或小于所述第一基準(zhǔn)電壓時(shí)，停止充電或顯示充電結(jié)束。
10.一種充電方法，用以控制以便通過等于或小于恒定電壓的恒定電流給連接的二次電池充電，并在所述二次電池的端電壓上升到所述恒定電壓時(shí)，通過等于或小于所述恒定電流的恒定電壓給所述電池充電，其特征在于，它包括下列步驟通過開關(guān)裝置在一定周期下切斷充電電流；在切斷所述充電電流時(shí)將在電源側(cè)而不是所述開關(guān)裝置側(cè)上的第一電壓和在所述二次電池側(cè)上的第二電壓的電壓差在由充電停止經(jīng)過預(yù)定時(shí)間以后與第二基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較；和根據(jù)所述比較結(jié)果控制以便開始再充電。
11.按照權(quán)利要求10的充電方法，其中當(dāng)所述電壓差等于或高于所述第二基準(zhǔn)電壓時(shí)，開始再充電。
12.一種充電方法，用以控制以便通過等于或小于恒定電壓的恒定電流給連接的二次電池充電，并在所述二次電池的端電壓上升到所述恒定電壓時(shí)，通過等于或小于所述恒定電流的恒定電壓給所述電池充電，其特征在于，它包括下列步驟通過開關(guān)裝置在一定周期下切斷所述二次電池之一充電電流的關(guān)斷步驟；在切斷所述充電電流時(shí)將在電源側(cè)而不是所述開關(guān)裝置側(cè)上的第一電壓和在所述二次電池側(cè)上的第二電壓的電壓差與第一基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較的第一比較步驟；將所述二次電池之一的負(fù)端電壓與第二基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較的第二比較步驟；和根據(jù)在所述第一和第二比較步驟中所獲得的所述比較結(jié)果的每個(gè)控制充電的控制步驟。
13.按照權(quán)利要求12的充電方法，其中當(dāng)所述二次電池之一的負(fù)端電壓等于或小于所述第二基準(zhǔn)電壓時(shí)，停止所述二次電池之一的充電。
14.按照權(quán)利要求12的充電方法，其中當(dāng)所述二次電池之一的負(fù)端電壓等于或高于所述第二基準(zhǔn)電壓時(shí)，在所述第一比較步驟中的操作將通過定時(shí)而停止預(yù)定的時(shí)間周期。
全文摘要
一種充電器，用以控制以便通過等于或小于恒定電壓的恒定電流給連接的二次電池充電，并在所述二次電池的端電壓上升到所述恒定電壓時(shí)，通過等于或小于所述恒定電流的恒定電壓給所述電池充電，其構(gòu)成包括開關(guān)裝置，用以在一定周期下切斷充電電流；比較裝置，用以在切斷所述充電電流時(shí)將在電源側(cè)而不是所述開關(guān)裝置側(cè)上的第一電壓和在所述二次電池側(cè)上的第二電壓的電壓差與第一基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較；和控制裝置，用以根據(jù)比較結(jié)果停止充電或顯示充電結(jié)束。
文檔編號(hào)H02J7/00GK1164771SQ9710957
公開日1997年11月12日 申請(qǐng)日期1997年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月29日
發(fā)明者梅津浩二 申請(qǐng)人:索尼公司