专利名称：电池充电器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于对诸如镍-镉电池和镍-金属氢化物电池之类的蓄电池充电的电池充电器。
背景技术：
存在对使用蓄电池作为电源的高功率输出动力工具的需求。通常，镍-镉电池(后文称为“NiCd电池”)由于大电流输出能力以及短时间再充电能力，被广泛用于这种动力工具。使用NiCd电池的动力工具提高了工作效率。
最近，需要使用容量比NiCd电池更高的电池来进一步提高动力工具的工作效率。另外，为了环境保护的原因，还需要不使用镉的新型电池。镍-金属氢化物电池(后文称为“NiMH电池”)一般符合上述需求，并且趋向于代替NiCd电池使用。
NiCd电池和NiMH电池可以兼容使用，因为NiCd电池单元与NiMH电池单元的额定电压都是1.2V。然而，由于在利用相等水平的电流对电池充电或放大时，在电池中所包含的活性物质(activesubstances)中发生不同的反应，所以在对NiCd电池和NiMH电池充电时必须使用不同的充电方法。
图22和23分别示出了NiCd电池和NiMH电池的典型电池电压及电池温度特性。如图所示，NiCd电池和NiMH电池表现出不同的电池温度及电池电压变化率，从而这些不同类型的电池需要不同的充电方法。
为了利用单个电池充电器对NiCd电池和NiMH电池充电，日本专利申请公开No.HEI-11-150879公开了如下技术向NiCd电池和NiMH电池中每一个都提供辨别端子，并且向电池充电器提供电池类型检测器。利用这种电池充电器，当要充电的电池(可能是NiCd电池或NiMH电池)被载入到电池充电器中用于充电时，使辨别端子接触电池类型检测器。这样，利用来自电池类型检测器的输出，可以识别要充电的电池的类型，并且执行适当的充电控制，从而适于如此识别出的电池。
然而，当利用计算机程序来实现充电控制时，不同类型的电池需要不同类型的计算机程序，因此需要大存储容量的ROM。使用具有大存储容量的ROM的微计算机在成本方面是不利的。
一般来说，相同类型的电池的容量及内部电阻有微小差异，因此不能仅仅根据电池类型来确定最适于电池的充电控制。
发明内容
鉴于前述原因，本发明的目的是提供这样一种电池充电器通过参考电池温度、电池温度梯度、电池电压、电池电压梯度等来确定各自的充电电流以及确定电池完全充电的条件，可以获得要充电的电池的最优性能。
为了达到上述目的，根据本发明的电池充电器包括电池电压检测部分，其检测电池电压，并且产生关于所检测到的电池电压的电池电压信息；电池电压梯度计算部分，其计算检测电池电压的两个定时之间的电池电压的变化，所述电池电压梯度计算部分产生关于所计算的电池电压变化的电池电压梯度信息；电池温度检测部分，其检测电池温度，并且产生关于所检测到的电池温度的电池温度信息；电池温度梯度计算部分，其计算检测电池温度的两个定时之间的电池温度的变化，所述电池温度梯度计算部分产生关于所计算的电池温度变化的电池温度梯度信息；以及控制部分，其基于所述电池电压梯度信息、充电电流、以及所述电池电压信息和所述电池温度信息中的至少一个，来控制提供给电池的充电电流。
根据本发明的另一方面，所述电池充电器还包括存储部分，其存储最小电池温度梯度值，所述最小电池温度梯度值指示检测电池温度的两个定时之间的最小电池温度变化。所述控制部分还基于所述电池电压梯度信息、所述电池温度梯度信息、以及所述电池电压信息和所述电池温度信息中至少一个，来确定完全充电辨别值，并且当所计算的电池温度变化超过所述最小电池温度梯度值和所述完全充电辨别值之和时，确定所述电池达到完全充电条件。
例如，所述电池电压梯度信息指示所计算的电池电压变化是高还是低。当所计算的电池电压变化与参考电池电压变化的比较指示所计算的电池电压变化高于所述参考电池电压变化时，确定所计算的电池电压变化为高，而当所计算的电池电压变化与所述参考电池电压变化的比较指示所计算的电池电压变化低于所述参考电池电压变化时，确定所计算的电池电压变化为低。
结合附图阅读下面对优选实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将变得更加清楚，附图中图1方框图示出了根据本发明优选实施例的电池充电器的配置；图2是图示了图1所示的电池充电器的操作的流程图；图3是示出了各种参数条件下的充电电流的表；图4是示出了各种参数条件下用于检测电池的完全充电条件的临界值的表；图5是示出了电池组类型以及它们的特性的表；图6是示出了电池组<1>的电池电压和电池温度特性曲线的图形表示；图7是示出了电池组<2>的电池电压和电池温度特性曲线的图形表示；图8是示出了电池组<3>的电池电压和电池温度特性曲线的图形表示；图9是示出了电池组<4>的电池电压和电池温度特性曲线的图形表示；图10是示出了电池组<5>的电池电压和电池温度特性曲线的图形表示；图11是示出了电池组<6>的电池电压和电池温度特性曲线的图形表示；图12是示出了电池组<7>的电池电压和电池温度特性曲线的图形表示；图13是示出了电池组<8>的电池电压和电池温度特性曲线的图形表示；图14是示出了电池组<9>的电池电压和电池温度特性曲线的图形表示；图15是示出了电池组<10>的电池电压和电池温度特性曲线的图形表示；图16是示出了电池组<11>的电池电压和电池温度特性曲线的图形表示；图17是示出了电池组<12>的电池电压和电池温度特性曲线的图形表示；图18是示出了电池组<13>的电池电压和电池温度特性曲线的图形表示；图19是示出了电池组<14>的电池电压和电池温度特性曲线的图形表示；图20是示出了电池组<15>的电池电压和电池温度特性曲线的图形表示；图21是示出了电池组<16>的电池电压和电池温度特性曲线的图形表示；图22是示出了NiCd电池的电池电压和电池温度特性曲线的图形表示；以及图23是示出了NiMH电池的电池电压和电池温度特性曲线的图形表示。
具体实施例方式
将参考附图，描述根据本发明优选实施例的电池充电器。
图1的方框图示出了根据本发明实施例的电池充电器100的配置。电池充电器100包括由第一整流/平滑电路10、开关电路20、以及第二整流/平滑电路30组成的开关电源。电池组2连接到开关电源的输出。电池组2的负端子连接到充当充电电流检测器的电阻器3。电阻器3检测到的充电电流通过充电电流控制电路60和光耦合器5反馈回开关电路20。
电池电压检测电路40和电池温度检测电路90连接到电池组2。将来自这些电路40和90的输出提供给微计算机50。微计算机50通过充电电流设置电路80连接到充电电流控制电路60，并且还通过光耦合器4连接到开关电路20。电池充电器100还包括恒压电源70，用于向电池充电器100的各个部分(包括电池温度检测电路90)提供恒定的DC电压(在该实施例中是5V)。
将详细描述电池组2和电池充电器100的配置。
电池组2包括多个串连连接的原电池(cell)2a、以及与原电池2a接触或者靠近放置用于传感原电池2a的温度的热敏电阻2b。热敏电阻2b的一端连接到参考电势点，并且另一端通过电池温度检测电路90连接到微计算机50。
从开关电源向电池组2提供充电电流。构成开关电源的第一整流/平滑电路10包括全波整流器11以及平滑电容器12。开关电路20包括高频变压器21、MOSFET22、以及PWM(脉冲宽度调节)控制IC23。该IC23改变施加于MOSFET22的驱动脉冲的宽度，并且调节第二整流/平滑电路30的输出电压。响应于从PWM控制IC23反馈的信号，使MOSFET22导通或切断，由此使从第一整流/平滑电路10输出的DC电压变为AC波形，并且将得到的AC电压施加于高频变压器21。构成开关电源的第二整流/平滑电路30包括二极管31、32、扼流圈33、以及平滑电容器34。从高频变压器21输出的AC电压由二极管31、32整流，并且由平滑电容器34平滑。
电阻器3是检测电池组2中流动的充电电流的电流检测元件。将电阻器3检测到的充电电流施加于充电电流控制电路60。充电电流控制电路60连接在电阻器3与开关电路20之间，用于将充电电流维持在预定水平。充电电流控制电路60包括第一级运算放大器61及其相关输入电阻器63和反馈电阻器64、以及第二级运算放大器62及其相关输入电阻器65和反馈电阻器66。将电阻器3检测到的充电电流通过输入电阻器63施加于第一级运算放大器61的反相输入端。充电电流设置电路80的输出施加于第二级运算放大器62的反相输入端。利用这种配置，充电电流控制电路60比较电阻器3检测到的充电电流与充电电流设置电路80所设置的参考充电电流，并且输出比较结果。
光耦合器5连接在充电电流控制电路60的输出与PWM控制IC23之间，用于将高频变压器21的次级一侧产生的充电电流信号返回到高频变压器21的初级一侧。
电池电压检测电路40由串连连接的两个电阻器41、42组成，并且连接在电池组2的正端子与参考电势点或地之间。电阻器41、42根据电阻器41、42的电阻比值来对电池组2两端的电压分压，并且将得到的分压施加于微计算机50。
电池温度检测电路90由串连连接的两个电阻器91、92组成，并且连接在恒定DC电压线(5V)与参考电势点之间。电阻器91、92之间的结点连接到热敏电阻2b。因为热敏电阻2b和电阻器92并联连接，所以指示电池组2a温度的电压被施加于微计算机50。
微计算机50包括通过总线彼此连接在一起的CPU51、ROM52、RAM53、定时器54、A/D转换器55、输出端口56、以及复位输入端口57。ROM52存储各种程序，包括与图2所示的流程图相对应的程序。CPU51根据运行的程序执行一系列过程。RAM53的存储区域包括用于存储电池电压检测电路40所检测到的电池电压(后文称为“BV”)的电池电压存储区域531、用于存储由电池温度检测电路90检测的电池温度(后文称为“BT”)的电池温度存储区域532、用于存储通过对检测到的电池电压进行计算得到的电池电压梯度(后文称为“BVG”)的电池电压梯度存储区域533、以及用于存储通过对检测到的电池温度进行计算得到的电池温度梯度(后文称为“BTG”)的电池温度梯度存储区域534。
A/D转换器55将从电池电压检测电路40以及电池温度检测电路90输出的模拟电压转换为数字信号。复位输入端口57连接到恒压电源70的复位IC78。当从复位IC78施加复位输入信号时，微计算机50被复位。
输出端口56连接到充电电流设置电路80以及光耦合器4。充电电流设置电路80响应于从输出端口56提供的信号，改变向第二级运算放大器62的反相输入端施加的电压。向第二级运算放大器62的反相输入端施加的电压对应于电池组2中应该流动的设置充电电流。充电电流控制电路60将目标充电电路与电阻器3检测到的实际充电电流之间的差异通过光耦合器5反馈回PWM控制IC23。光耦合器4将从微计算机50的输出端口56发出的充电开始和停止命令信号发送到开关电路20的PMW控制IC23。
CPU50在每一采样时间处接收电池电压检测电路40检测到的BV以及电池温度检测电路90检测到的BT。检测到的BV和BT分别存储在RAM53的电池电压存储区域531和电池温度存储区域532中。不是分别在电池电压存储区域531和电池温度存储区域532中存储电池电压检测电路40和电池温度检测电路90检测到的所有BV和BT，只是在其中存储最近检测到的预定数目的BV和BT。只要新检测到电池电压(后文称为“BV”)和电池温度(后文称为“BT”)，就从电池电压存储区域531和电池温度存储区域532中去除最老的BV和BT，并且存储新检测到的BV和BT，由此在相应存储区域中保持最近检测到的预定数目的BV和BT。
CPU50基于最老的BV和新检测到的BV来计算dV/dt，以获得BVG，并且将结果值存储在RAM53的电池电压梯度存储区域533中。电池电压梯度(后文称为“BVG”)是通过从当前检测到的BV减去电池电压存储区域531中存储的最老的BV得到的差值。类似地，CPU50基于最老的BT以及新检测到的BT来计算dT/dt，以获得BTG，并将结果值存储在RAM53的电池温度梯度存储区域534中。电池温度梯度(后文称为“BTG”)是通过从当前检测到的BT减去电池温度存储区域531中存储的最老的BT得到的差值。RAM53具有用于存储最小BTG的存储区域。当当前计算的BTG小于所记录的最小BTG时，存储区域更新最小BTG。
恒压电源70包括变压器71、全波整流器72、平滑电容器75～77、三端子电压整流器73、74、以及复位IC78。复位IC78向微计算机50的复位输入端口57发出复位信号，以复位微计算机50。充电电流设置电路80连接在微计算机50的输出端口56与第二级运算放大器62的反相输入端之间。充电电流设置电路80用来响应于从微计算机50输出的信号，通过改变向第二级运算放大器62的反相输入端施加的电压值，来设置目标充电电流。
接着，将参考图1所示的方框图、图2所示的流程图、图3到5所示的表、以及图6到23所示的特性曲线来描述电池充电器100的控制方法。后文中，各个步骤由“S”开头的步骤号码来表示。
为了利用电池充电器100对电池组2中包含的原电池2a充电，必须将电池组2载入电池充电器100中，并且电池充电器100必须连接到商用AC电源1。当电池充电器100通电时，微计算机50初始化其输出端口56，然后进入待机条件，在待机条件中，其确定电池组载入到电池充电器100(S201)中。当微计算机50通过参考从电池电压检测电路40输出的信号确定电池组2被载入时(S201是)，微计算机50开始利用充电电流I0对电池充电(S202)。在开始充电同时，微计算机50的定时器54开始测量采样时间。
电池温度检测电路90检测BT(＝T)(S203)。微计算机50基于所检测的BT计算BTG(＝dT/dt)并且将结果值存储在RAM53的相关存储区域532中(S204)。然后，电池电压检测电路40检测BV(＝V)(S205)。微计算机50基于检测的BV计算BVG(＝dV/dt)并将结果值存储在RAM53的相关存储区域532中(S206)。
接着，在参考定时器54同时，确定从充电开始是否过去了预定的时间段K(S207)。预定时间段K是开始使用检测到的BV和BT来计算BVG和BTG的最小时间。在时间K过去之后，继续利用预置充电电流对电池充电。例如，希望将预定时间段K设置为2至3分钟。
当预定时间段K还没有过去时(S207否)，例程返回S202，而当预定时间段K已经过去时(S207是)，将充电电流设置为I(T，dT/dt，V，dV/dt)，如图3所示，该电流基于检测到的BT、BTG、BV(＝V)以及BVG(＝dV/dt)确定(S208)。
更具体地说，当BT为小，BV为低，并且BVG为小时，利用预先选择的设置值中最大水平的电流a来对电池充电。相反，当BT为高，BTG为大，并且BVG为大时，利用预先选择的设置值中最小水平的电流e来对电池充电。应该指出，在图3所示的表中，预先选择的设置值a、b、c、d以及e的关系是a＞b＞c＞d＞e。还应指出，用来表示BT、BTG、BV以及BVG的水平的术语“大”、“小”、“高”和“低”是与各自的参考值相比较的结果。这些参考值以及图3的表中所示的BT、BTG、BV以及BVG之间的关系存储在ROM52中。微计算机50将检测到或计算的BT、BTG、BV以及BVG与各自的参考值相比较，并且选择适当的充电电流。微计算机50将与所选择的充电电流相对应的信号通过输出端口56和充电电流设置电路80施加于充电电流控制电路60，由此控制充电电流。
在S209至S212中执行与S202至S206相似的检测、计算及存储过程，以选择适当的完全充电辨别值，用于使用BTG的参数来确定电池的完全充电条件(S213)。当所计算的BTG比寄存的最小BTG超过了大于完全充电辨别值a(T，I，V，dV/dt)的水平时，确定电池被完全充电。基于BT、充电电流(＝I)、BV和BVG确定完全充电辨别值。
例如，将完全充电辨别值设置为图4中的表所示的值。
更具体地说，当充电电流为大，BVG为小，BT为低并且BV为大时，从预定的完全充电辨别值中选择最大值f。当充电电流为小，BVG为大，BT为高并且BV为小时，从预定的完全充电辨别值中选择最小值l。在前一种情形中，当在每次采样时计算的BTG比寄存的最小BTG超过大于完全充电辨别值f的水平时，确定电池被完全充电。在后一种情形中，当BTG比寄存的最小BTG超过大于完全充电辨别值l的水平时，确定电池被完全充电。在图4所示的表中，一组完全充电辨别值具有这样的关系f＞g＞h＞j＞k＞l。稍后将描述图3和4所示的表的详情。
使用相关的完全充电辨别值，确定电池被完全充电(S214)。当电池组2从电池充电器100中卸载下来时(S215)，例程返回S201。
接着，将参考图5所示的表以及图6至23所示的特性曲线来描述图3和4所示的表。这些表和特性曲线涉及四种类型的电池组(被分类为完全充电电压为24V和7.2V的NiCd和NiMH电池组)。具体地说，这四种类型的电池组包括24V NiMH电池组201、7.2V NiMH电池组203、24V NiCd电池组205、以及7.2V NiCd电池组207。
四种类型的电池201、203、205以及207中每一种依据电池温度，被进一步分类为两类一类是低温电池，例如在放电之后长时间未使用的电池；另一类是高温电池，例如刚被放电的电池。高温和低温电池中每一种依据电池中的剩余电荷，被进一步分类为两类一类是电池剩余电荷的水平接近完全充电条件，另一类是空电池。作为上述分类的结果，可以考虑十六种具有不同行为的电池组(后文称为电池组<1>至<16>)。图6至21分别示出了电池组<1>至<16>的BV和BT特性曲线，其中V1是用于确定检测到的BV是大还是小的BV参考值，并且T1是用于确定检测到的BT是高还是低的BT参考值。应该指出，虽然在图6至21中将V1和T1表示为在相同水平上，但是V1和T1的实际值在电池组<1>至<16>的每一个中不同。
图6示出了电池组<1>的BV和BT特性曲线。电池组<1>是24V NiMH电池组，并且刚被放电，并且剩余电荷接近完全充电水平。对于电池组<1>，当从充电开始时间段K到时的时刻(后文将该时刻称为“时刻K”)，BV大于V1(即，BV为高)，并且BT大于温度T1(即，BT为高)。
因为电池组<1>的剩余电荷接近完全充电水平，所以电池组<1>的BV和BT特性曲线将与图23所示的曲线中接近完全充电水平的部分(后文将该部分称作“近完全充电区域”)相类似地改变。从图23可以看到，NiMH电池的BVG和BTG在近完全充电区域中增加。因此，将用来在时刻K确定所计算的BVG和BTG为高还是低的BVG和BTG参考值设置为比处于近完全充电水平的电池组<1>的BVG和BTG低的水平。然后，当与BVG和BTG参考值相比较时，电池组<1>的BVG和BTG被确定为高。如上所述，在时刻K，电池组<1>被确定为BV和BT为高，并且BVG和BTG为大，从而电池组<1>被分类在图3的表中的区域<1>并且充电电流被设置为水平e。
图7示出了电池组<2>的BV和BT特性曲线。电池组<2>是24V NiMH电池组，并且刚被放电为空水平。这样，表现出与图23所示的曲线相类似的BV和BT特性曲线，并且温度为高。因此，在时刻K，电池组<2>被确定为BV大约V1(即，BV为高)，并且BT大于温度T1(即，BT为高)。
从图22和23可以看到，除了近完全充电区域之外，NiMH电池的BTG要高于NiCd电池。这样，将BTG参考值设置为比NiCd电池的最高BTG值高但比NiMH电池的最低BTG低的值。利用如此设置的BTG参考值，当与BTG参考值相比较时，电池组<2>的BTG被确定为大。
从图23还可以看到，在时刻K计算的BVG小于在近完全充电区域处的BVG。这样，将BVG参考值设置为比近完全充电区域中某点处的BVG低的值。利用如此设置的BVG参考值，当与BVG参考值相比较时，电池组<2>的BVG被确定为小。
如上所述，在时刻K，电池组<2>被确定为BV和BT为高，并且BTG为大且BVG为小，从而电池组<2>被分类在图3的表中的区域<2>并且充电电流被设置为水平c。
如上所述，NiMH电池被确定为在时刻K计算的BTG为大，而NiCd电池被确定为在时刻K计算的BTG为小。近完全充电水平的电池被确定为在时刻K具有大BVG，无论电池是NiCd还是NiMH。无论电池是NiCd还是NiMH，空电池与近完全充电区域上的某点处的BVG相比，在时刻K的BVG为小。因此，将BVG参考值设置为这样的水平无论电池是NiCd还是NiMH，时刻K计算的空电池的BVG小于BVG参考值。
基于完全充电时的BV来确定BV参考值。无论电池是NiCd还是NiMH，刚放电的电池一般具有高的BT。因此，这种电池被确定为在时刻K检测到的BT为高。另一方面，长时间未使用的电池通常BT为低。因此，这种电池被确定为在时刻K检测到的BT为低。
表现出图8至图20所示的BV和BT特性曲线的电池组<3>至<16>被分类在图3的表中相关的区域，并且充电电流被设置为表区域中所指示的水平。
BV和BT特性曲线如图8所示的电池组<3>被确定为BV和BT为高，BVG为大，并且BTG为小。电池组<3>的充电电流被设置为水平c。BV和BT特性曲线如图9所示的电池组<4>被确定为BV和BT为高，并且BVG和BTG为小。电池组<4>的充电电流被设置为水平c。BV和BT特性曲线如图10所示的电池组<5>被确定为BV为低，BT为高，并且BVG和BTG为大。电池组<5>的充电电流被设置为水平e。BV和BT特性曲线如图11所示的电池组<6>被确定为BV为低，BT为高，BVG为小，并且BTG为大。电池组<6>的充电电流被设置为水平d。BV和BT特性曲线如图12所示的电池组<7>被确定为BV为低，BT为高，BVG为大，并且BTG为小。电池组<7>的充电电流被设置为水平c。BV和BT特性曲线如图13所示的电池组<8>被确定为BV为低，BT为高，并且BVG和BTG为小。电池组<8>的充电电流被设置为水平c。BV和BT特性曲线如图14所示的电池组<9>被确定为BV为高，BT为低，并且BVG和BTG为大。电池组<9>的充电电流被设置为水平e。BV和BT特性曲线如图15所示的电池组<10>被确定为BV为高，BT为低，BVG为小，并且BTG为大。电池组<10>的充电电流被设置为水平d。BV和BT特性曲线如图16所示的电池组<11>被确定为BV为高，BT为低，BVG为大，并且BTG为小。电池组<11>的充电电流被设置为水平c。BV和BT特性曲线如图17所示的电池组<12>被确定为BV为高，BT为低，并且BVG和BTG为小。电池组<12>的充电电流被设置为水平b。BV和BT特性曲线如图18所示的电池组<13>被确定为BV和BT为低，并且BVG和BTG为大。电池组<13>的充电电流被设置为水平e。BV和BT特性曲线如图19所示的电池组<14>被确定为BV和BT为低，BVG为小，并且BTG为大。电池组<14>的充电电流被设置为水平a。BV和BT特性曲线如图20所示的电池组<15>被确定为BV和BT为低，BVG为大，并且BTG为小。电池组<15>的充电电流被设置为水平a。BV和BT特性曲线如图21所示的电池组<16>被确定为BV和BT为低，并且BVG和BTG为大。电池组<16>的充电电流被设置为水平a。充电电流的示例是a＝9(A)，b＝7.5(A)，c＝6(A)，d＝5(A)，以及e＝4(A)。
接着，将参考图4所示的表，描述用来确定电池组达到完全充电条件的完全充电确定BTG值。
对于电池组<1>(见图6)，确定BV为高并且BT为高，因为电池组<1>是24V NiMH电池组201，并且刚被放电。另外，因为电池组<1>处于近完全充电条件，所以确定BVG为大。根据图3所示的表中的区域<1>，充电电流被设置为水平e。通过将用来确定充电电流是大还是小的充电电流参考值设置为比充电电流c的水平高的水平，确定电池组<1>的充电电流为小。因此，电池组<1>被分类在图4的表中的区域<1>，并且使用温度k℃来确定完全充电条件。具体地说，当所计算的BTG比时刻K之后寄存的最小BTG超过大于k℃的水平时，确定电池组<1>完全充电。
对于电池组<2>(见图7)，确定BV为高并且BT为高，因为电池组<2>是24V NiMH电池组，并且刚被放电。另外，因为电池组<2>是空电池，所以确定BVG为小。根据图3所示的表中的区域<2>，充电电流被设置为水平c。通过将用来确定充电电流是大还是小的充电电流参考值设置为比充电电流c的水平高的水平，确定电池组<2>的充电电流为小。因此，电池组<2>被分类在图4的表中的区域<2>，并且使用温度j℃来确定完全充电条件。具体地说，当所计算的BTG比时刻K之后寄存的最小BTG超过大于j℃的水平时，确定电池组<2>完全充电。
类似地，电池组<3>至<16>被分类在图4的表中的区域<3>至<16>并且使用相应的温度来确定完全充电条件。完全充电确定BTG值的示例是f＝6.3℃，g＝5.6℃，h＝5.0℃，j＝3.8℃，k＝3.1℃，以及1＝2.5℃。
如上所述，根据本发明实施例的电池充电器100检测BV和BT，并计算BVG和BTG，并且基于所检测到的以及所计算的值来控制充电电流。另外，当每一采样时间处计算的BTG比最小BTG超过大于完全充电辨别值(其中，基于BV、BT、BVG以及充电电流来确定完全充电辨别值)的水平时，电池充电器100确定电池组达到完全充电条件。因此，根据本发明实施例的电池充电器100能够以低成本来对不同类型的电池组充电，而不需要采用具有大容量ROM的微计算机。另外，电池充电器100能够以与电池类型相关的充电电流水平来对电池组充电。这样，可以有效地执行充电控制，以满足电池特性。
虽然参考本发明的具体实施例详细描述了本发明，但是本领域的技术人员应该清楚，在不脱离本发明的范围的前提下，可以对其做出各种改变和修改。
例如，虽然在上述实施例中，使用四个参数来执行充电电流控制和完全充电确定，但是可以减少参数数目来执行相同的控制和相同的确定。例如，可以使用包括BVG和BTG、以及BV和BT之一在内的三个参数来执行充电电流控制。
在上述实施例中，使用单个参考电压V1来估计所检测到的BV是高还是低。然而，可以使用两个参考电压V1和V2来估计BV是高、中或是低，其中V1高于V2。具体地说，当检测到的BV大于第一参考电压V1时，确定BV为高。当检测到的BV低于第一参考电压V1但大于第二参考电压V2时，确定BV为中。当检测到的BV低于第二参考电压V2时，确定BV为低。在估计所检测到的BV时采用这三个不同等级使得可以更精确且确切地设置充电电流以及确定完全充电。
另外，时刻K可以基于BV和BT而不同。
权利要求
1.一种电池充电器，包括电池电压检测部分，其检测电池电压，并且产生关于所检测到的电池电压的电池电压信息；电池电压梯度计算部分，其计算检测电池电压的两个定时之间的电池电压变化，所述电池电压梯度计算部分产生关于所计算的电池电压变化的电池电压梯度信息；电池温度检测部分，其检测电池温度，并且产生关于所检测到的电池温度的电池温度信息；电池温度梯度计算部分，其计算检测电池温度的两个定时之间的电池温度变化，所述电池温度梯度计算部分产生关于所计算的电池温度变化的电池温度梯度信息；以及控制部分，其基于所述电池电压梯度信息、所述电池温度梯度信息、以及所述电池电压信息和所述电池温度信息中的至少一个，来控制提供给电池的充电电流。
2.根据权利要求1所述的电池充电器，还包括存储部分，其存储最小电池温度梯度值，所述最小电池温度梯度值指示检测电池温度的两个定时之间的最小电池温度变化，其中所述控制部分还基于所述电池电压梯度信息、所述充电电流、以及所述电池电压信息和所述电池温度信息中的至少一个，来确定完全充电辨别值，并且当所计算的电池温度变化超过所述最小电池温度梯度值和所述完全充电辨别值之和时，确定所述电池达到完全充电条件。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的电池充电器，其中所述电池电压梯度信息指示所计算的电池电压变化是高还是低，其中当所计算的电池电压变化与参考电池电压变化的比较指示所计算的电池电压变化高于所述参考电池电压变化时，确定所计算的电池电压变化为高，而当所计算的电池电压变化与所述参考电池电压变化的比较指示所计算的电池电压变化低于所述参考电池电压变化时，确定所计算的电池电压变化为低。
4.根据权利要求1和2中任一项所述的电池充电器，其中所述电池电压梯度信息指示所计算的电池电压变化是高、中还是低，其中，当所计算的电池电压变化与第一参考电池电压变化的比较指示所计算的电池电压变化高于所述第一参考电池电压变化时，确定所计算的电池电压变化为高，其中，当所计算的电池电压变化与所述第一参考电池电压变化的比较指示所计算的电池电压变化低于所述第一参考电池电压变化，并且所计算的电池电压变化与第二参考电池电压变化的比较指示所计算的电池电压变化高于所述第二参考电池电压变化时，确定所计算的电池电压变化为中，所述第一参考电池电压变化大于所述第二参考电池电压变化；并且其中，当所计算的电池电压变化与所述第二参考电池电压变化的比较指示所计算的电池电压变化低于所述第二参考电池电压变化时，确定所计算的电池电压变化为低。
5.根据权利要求1和2中任一项所述的电池充电器，其中所述电池温度梯度信息指示所计算的电池温度变化是高还是低，其中当所计算的电池温度变化与参考电池温度变化的比较指示所计算的电池温度变化高于所述参考电池温度变化时，确定所计算的电池温度变化为高，而当所计算的电池温度变化与所述参考电池温度变化的比较指示所计算的电池温度变化低于所述参考电池温度变化时，确定所计算的电池温度变化为低。
6.根据权利要求1和2中任一项所述的电池充电器，其中所述电池温度梯度信息指示所计算的电池温度变化是高、中还是低，其中，当所计算的电池温度变化与第一参考电池温度变化的比较指示所计算的电池温度变化高于所述第一参考电池温度变化时，确定所计算的电池温度变化为高，其中，当所计算的电池温度变化与所述第一参考电池温度变化的比较指示所计算的电池温度变化低于所述第一参考电池温度变化，并且所计算的电池温度变化与第二参考电池温度变化的比较指示所计算的电池温度变化高于所述第二参考电池温度变化时，确定所计算的电池温度变化为中，所述第一参考电池温度变化大于所述第二参考电池温度变化；并且其中，当所计算的电池温度变化与所述第二参考电池温度变化的比较指示所计算的电池温度变化低于所述第二参考电池温度变化时，确定所计算的电池温度变化为低。
7.根据权利要求1和2中任一项所述的电池充电器，其中所述电池电压信息指示所检测到的电池电压是高还是低，其中当所检测到的电池电压与参考电池电压的比较指示所检测到的电池电压高于所述参考电池电压时，确定所检测到的电池电压为高，而当所检测到的电池电压与所述参考电池电压的比较指示所检测到的电池电压低于所述参考电池电压时，确定所检测到的电池电压为低。
8.根据权利要求1和2中任一项所述的电池充电器，其中所述电池电压信息指示所检测到的电池电压是高、中还是低，其中，当所检测到的电池电压与第一参考电池电压的比较指示所检测到的电池电压高于所述第一参考电池电压时，确定所检测到的电池电压为高，其中，当所检测到的电池电压与所述第一参考电池电压的比较指示所检测到的电池电压低于所述第一参考电池电压，并且所检测到的电池电压与第二参考电池电压的比较指示所检测到的电池电压高于所述第二参考电池电压时，确定所检测到的电池电压为中，所述第一参考电池电压大于所述第二参考电池电压；并且其中，当所检测到的电池电压与所述第二参考电池电压的比较指示所检测到的电池电压低于所述第二参考电池电压时，确定所检测到的电池电压为低。
9.根据权利要求1和2中任一项所述的电池充电器，其中所述电池温度信息指示所检测到的电池温度是高还是低，其中当所检测到的电池温度与参考电池温度的比较指示所检测到的电池温度高于所述参考电池温度时，确定所检测到的电池温度为高，而当所检测到的电池温度与所述参考电池温度的比较指示所检测到的电池温度低于所述参考电池温度时，确定所检测到的电池温度为低。
10.根据权利要求1和2中任一项所述的电池充电器，其中所述电池温度信息指示所检测到的电池温度是高、中还是低，其中，当所检测到的电池温度与第一参考电池温度的比较指示所检测到的电池温度高于所述第一参考电池温度时，确定所检测到的电池温度为高，其中，当所检测到的电池温度与所述第一参考电池温度的比较指示所检测到的电池温度低于所述第一参考电池温度，并且所检测到的电池温度与第二参考电池温度的比较指示所检测到的电池温度高于所述第二参考电池温度时，确定所检测到的电池温度为中，所述第一参考电池温度大于所述第二参考电池温度；并且其中，当所检测到的电池温度与所述第二参考电池温度的比较指示所检测到的电池温度低于所述第二参考电池温度时，确定所检测到的电池温度为低。
11.根据权利要求1所述的电池充电器，其中所述电池电压梯度计算部分在从充电开始过去预定时间段之后计算电池电压的变化，并且所述电池温度梯度计算部分在从充电开始过去预定时间段之后计算电池温度的变化。
全文摘要
一种电池充电器，其检测电池电压、电池温度，并且计算检测电池电压的两个定时之间的电池电压变化以及检测电池温度的两个定时之间的电池温度变化。基于电池电压梯度信息、电池温度梯度信息、以及电池电压信息与电池温度信息中至少一个，来确定充电电流。还基于上述至少三个参数来确定完全充电辨别值。当所计算的电池温度变化超过最小电池温度梯度值与完全充电辨别值之和时，确定电池达到完全充电条件。
文档编号H02J7/10GK1787327SQ20051002281
公开日2006年6月14日 申请日期2005年12月8日 优先权日2004年12月8日
发明者荒馆卓央, 高野信宏, 船桥一彦 申请人:日立工机株式会社