專利名稱：用于蓄電池充電的方法
技術領域：
本發明涉及一種用于借助于按權利要求1前序部分的一種充電電路給電設備的，尤其是移動電話的蓄電池充電的方法。
對于至少暫時沒有與電網直接連接的要運行的許多電子和電設備，尤其是對于移動或無繩電話，主要安排了可再充電的蓄電池。為了在移動作業中重新使用，要么在各自設備的固定部分中，要么在也稱為充電殼的自己的充電站中給這樣的蓄電池充電。此時，經過一種充電能源，大多經過連接到電網上的一種充電裝置生成一種按所采用的蓄電池來調整的充電電流，并傳送到此蓄電池上。在此，一方面特別要注意不致使蓄電池過充電，尤其在較經常的過充電時這可能導至功率損失，而另一方面蓄電池應盡可能地總是提供它們最大的容量來支配。
為了滿足最后提及的要求，在考慮蓄電池的充電效率的條件下必須按照設備的，例如移動電話的自身消耗進行補充充電。一個蓄電池單元的充電效率相當于小于1的效率，因而必須總是給蓄電池輸送比已經取出的更多的能量。人們將為了求出應補充充電的電流量而應與所消耗容量相乘的系數稱為充電系數。通常固定調定該充電系數，使得不能過充電和損傷具有較少容量的較小的單元。
通常用位于充電電路中的測量電阻來進行充電電流的測量。這種分路電阻也稱為測量分路[shunt(英語)＝分路]。負載電路中的電流，放電或負載電流對于負載的某些工況是已知的，并因此通常是不測量的，而是按照負載的工況來確定。例如在模/數轉換之后將這兩種參量輸送給一種控制單元，并在那里由一種軟件來平衡。
由于確定了放電電流或負載電流，所以常常在平衡中出現誤差。負載電流受其制約的未考慮到的邊界條件是這些誤差的原因，但是在借助負載的工況或運行狀態來確定負載電流時這些邊界條件并未計入平衡。例如電子元件的離散度、蓄電池的不同電壓狀態、以及動態的電流消耗屬于這些邊界條件。
但是現在以必要的精度和在考慮變更的邊界條件下-蓄電池的不同電壓狀態、動態的電流消耗-，以及在考慮由偏差所決定的電組件的離散度的條件下，充電和放電電流曲線的準確測量常常是很困難的，并且只有以高額昂貴的工作量才能實施。
本發明所基于的任務是用簡單便宜的設備來實現蓄電池充電的一種很準確的平衡。
從權利要求1前序部分中所規定的方法出發，通過權利要求1表征中所說明的特征來解決此任務。
為此，按權利要求1采用一種位于蓄電池電路中的負載作為測量分路，其中，這種功能的負載必須具有一種與充電或放電電流成比例分布的電壓降。由用于容量計數的一種裝置對與測量分路上降低的電壓成比例的電壓經一種時間進行積分，使得生成一種表示對電壓降的積分的信號。依賴于這種積分的信號又生成一種如此控制受控充電開關的控制信號，使得在不知道蓄電池的充電和放電電流的情況下由容量計數器裝置既探測充電也探測放電。
這種方法允許采用已經含有在蓄電池電路中的具有所述特性的任意的負載。如果對于測量分路的功能仍然安排一種外加的負載，例如一種電阻，則可以采用便宜的電元件，因為在按本發明的方法上取消了所采用測量分路的可能的偏差。
此外，在蓄電池電路之內選擇測量分路的優點在于，既采集充電電流也采集放電電流(負載電流)，使得在平衡充電容量時對邊界條件的，反映在所采集值中的可能的變化進行補償。
蓄電池電路中的一種保險裝置所具有的優點在于，它具有一種電壓降，并保護蓄電池電路免受例如由于短路電流的損傷。
電阻，首先在其電阻值上具有巨大偏差的某些電阻在購置方面是很有利的，并且此外還允許蓄電池電路的一種尺寸設計。
如果采用電路的位于蓄電池電路中的一個導線段的電阻作為測量分路，則完全取消測量分路的購置費用。
為了提高充電電路的充電效率-蓄電池比充電較少地放電-，在平衡充電和放電電流之前，用不同的系數乘以充電和放電電流。
通過放大在測量分路上降低的電壓來實現一種較準確的平衡。
比較器的采用允許調節一種從其開始應轉接充電開關的閾值。因此達到一種在控制充電開關時的附加的靈活性，以便補償例如探測轉接條件時的誤差、或實現一種阻止充電開關持續轉接的可調節的滯后。
按權利要求8的改進方案的優點在于節省用于生成控制信號的裝置，并因此在于進一步的簡化和成本下降。
借助附

圖1至2闡述本發明的一個實施例。在此所展示的圖1為實施按本發明方法的電路裝置的一種模型。
圖2為在實施按本發明方法時的幾個重要的電路技術參量的分布和關系。
附圖1展示一種可以經耦合裝置連接到一種充電電路UL，R上的電設備EG的模型。
在耦合的狀態下在閉合的受控充電開關GLS上閉合充電電路，并給位于電設備EG中的蓄電池AK充電。這種受控充電開關GLS例如是構成為晶體管的，這種晶體管為了作為開關晶體管的功能具有一種相應的布線。
由一種位于充電電路中的，例如通過相應布線的運算放大器所實現的比較器V2來生成一種開關受控充電開關GLS的控制信號ST。
為此，如此來尺寸設計比較器V2的布線，使得出現一種尤其是具有0伏值的所希望的基準電壓，將此基準電壓與一種積分信號KP相比較，其中，在由積分信號KP達到基準電壓的值時，如此生成具有一種值的控制信號ST，使得受控充電開關GLS中斷充電電路。
通過一種合適的布線來實現一種阻止受控充電開關GLS持續轉接的滯后也是可能的。
替代于此地，也可以將積分信號KP直接采用為控制信號ST。
由位于充電電路中的容量計數器KAP生成積分信號KP。為此，在由計時器ZG給定的時間之內對施加在容量計數器KAP上的電壓US′進行積分。
電壓US′是測量分路MS上降低的電壓US與一種第一或一種第二系數相乘的結果，其中，降低的電壓US在負號時與第一系數相乘，而在正號時與第二系數相乘。通過一種放大器V1實施乘法，此時，例如通過具有相應布線的至少一種運算放大器來實現這種放大器V2，如此尺寸設計這種布線，使得它們保證第一和第二放大系數。通過與這兩種系數的有區別的相乘可以實施充電電流IL和放電電流IE的不同的加權，以便因此實現充電效率的一種補償-蓄電池AK比放電較多地充電。
此外，可以如此選擇兩種系數，使得當例如降低的電壓US可能只具有很微小的，對于容量計數器KAP不能使用的值時，這些系數實現測量分路MS上降低的電壓US的放大。
另可選擇地，也可以舍棄放大和/或有區別的乘法，使得成比例的電壓US′在絕對值和/或正負號方面相當于降低的電壓US。
將本身是蓄電池電路部分的一種保險裝置SI選擇作為測量分路MS。保險裝置SI的電阻值在此對于在蓄電池AK充電和放電時，電壓US在構成為保險裝置SI的測量分路MS上的降低負責。這種降低的電壓US基于它在蓄電池電路中的位置是與充電電流IL或放電電流IE成比例的，使得在不知道這些參量的情況下能夠分析處理用于平衡充電電流IL和放電電流IE的電壓US。
也可以采用蓄電池電路中的一種電阻來代替保險裝置SI作為測量分路MS。也可以采用蓄電池電路中的一個導線段作為測量分路MS，以便例如降低成本，因為一個導線段具有一種-即使是微小的-電阻值，并因此同樣降低電壓US。
也存在著將實施按本發明方法的一種電路構成為集成電路的可能性，其中，將要采集的值數字化，使得例如由一種用于平衡的控制單元來采用它們。
為此，尤其在由計時器給定的某些離散的時間區間中可以進行積分。
在此，例如可以采用一種已經存在于電設備中的微處理機作為控制單元，其中，必須進行軟件與本方法的適配。
在附圖2中示出了在未知充電電流IL和放電電流IE的情況下，實施用于蓄電池充電的按本發明平衡方法時的，幾個重要電路技術參量的分布和關系。降低電壓的所展示的分布在此是任意選擇的，并只應用來說明相互關聯。通過基于測量分路MS上降低的電壓US的平衡，在此應滿足以下的條件QL＝QEQL表示所輸入的電荷(充電)，并從下式中得出QL＝IL*t＝(US*t)/RS，US為正的，QE表示所獲取的電荷(放電)，并從下式中得出QE＝IE*t＝(US*t)/RS，US為負的，
式中，RS表示所采用測量分路MS的電阻值，而t表示時間。
對于一種所選擇的時間區間(0；τ)進行對降低的電壓US的積分，使得如下地得出一種積分信號KPKP=∫0τ-US*dt]]>從這些相互關聯中得出，在積分信號KP不等于零的值時蓄電池AK是未充滿的。因此在積分信號KP的這些值時將受控充電開關GLS閉合(接通)。
在所述的值和條件下，涉及例如出于電路技術的原因在實踐中可能偏離的，或接近的理想值。
所述的實施例僅示出了通過本發明而可能的實施形式的一部分。因此從事于此領域的專業人員有能力，通過有利的變型創造許多其它的實施形式，而在此不改變本發明的特性(本質)-在不知道充電和放電電流的情況下準確平衡蓄電池的充電和放電。同樣應由本發明隨同包括了這些實施形式。
權利要求
1.用于借助于一種充電電路(UL，R)給電設備(EG)的，尤其是移動電話的至少一種蓄電池(AK)充電的方法，其特征在于，a)采用一種位于蓄電池(AK)電路中的負載作為測量分路(MS)，一種與充電電流IL或放電電流IE成比例分布的電壓(US)在此負載上降低，b)由一種用于容量計數的裝置(KAP)如此對與在測量分路(MS)上降低的電壓(US)成比例的電壓(US′)經一時間進行積分，使得生成一種積分信號(KP)，c)依賴于積分信號(KP)生成一種開關受控充電開關(GLS)的控制信號(ST)，d)通過控制信號(ST)如此開關受控充電開關(GLS)，使得容量計數裝置(KAP)既探測蓄電池(AK)的充電，也探測蓄電池(AK)的放電。
2.按權利要求1的方法，其特征在于，采用一種位于蓄電池(AK)電路中的保險裝置(SI)作為測量分路(MS)。
3.按權利要求1的方法，其特征在于，采用一種位于蓄電池(AK)電路中的電阻作為測量分路(MS)。
4.按權利要求1的方法，其特征在于，采用位于蓄電池(AK)電路中的一種導線的電阻作為測量分路(MS)。
5.按以上權利要求之一的方法，其特征在于，將測量分路(MS)上降低的電壓(US)由放大器級(V1)在負號時與一種第一系數相乘，而在正號時與一種第二系數相乘，使得將它作為成比例的電壓(US′)傳送到容量計數裝置(KAP)上。
6.按以上權利要求之一的方法，其特征在于，將通過放大器級(V1)使與測量分路(MS)上降低的電壓(US)相乘的一種系數的絕對值選擇為大于1，使得將測量分路上降低的電壓(US)作為成比例的電壓(US′)傳送到容量計數裝置(KAP)上。
7.按以上權利要求之一的方法，其特征在于，由一種比較器級(V2)生成控制信號(ST)，作為積分信號(KP)與一種可調節閾值的比較結果。
8.按權利要求1至6之一的方法，其特征在于，采用積分信號(KP)作為控制信號(ST)。
全文摘要
為了準確平衡蓄電池的充電和放電，采用一種位于蓄電池電路中的任意的負載作為測量分路。為此，由一種容量計數器采集測量分路上降低的電壓，并經一個時間如此對此降低的電壓進行積分，使得生成一種積分信號，其中，在此積分信號的基礎上接通或關斷受控的充電開關。
文檔編號H02J7/00GK1391717SQ00815884
公開日2003年1月15日 申請日期2000年9月15日 優先權日1999年9月17日
發明者T·普盧格, W·門茨 申請人:西門子公司