專利名稱：包括可再充電電池的無線電信系統的移動終端和防止所述可再充電電池膨脹的方法
技術領域：
本發明涉及包括可再充電電池的無線通信系統的移動終端和防止這種移動終端的可再充電電池膨脹的方法。
諸如GSM系統等無線通信系統的移動終端通常是由可再充電電池供電的，該電池包含在電可拆卸的電池容器中，機械上可連接到該移動終端的外殼上。因而，有不同種類的電池，例如，鎳鎘，鎳氫或鋰離子電池。鋰離子電池由于它們很好循環性能(無存儲影響)，低的漏電流和很高的存儲能量的容量，變得越來越通用了。
在無線通信系統的移動終端中的可再充電電池的使用需要各種矛盾的參數的最佳化。首先，該電池應盡可能大以便能盡可能存貯多的能量。反之，無線電信系統的移動終端必須是盡可能小。第二，電池能存貯的能量越多，電池通常就越重。反之，無線通信系統的移動終端必須是盡可能輕。另外，該移動終端和該可再充電電池用在很寬的溫度范圍，特別是在夏天，可能經受很高的溫度。
而暴露在高溫之下對于這類電池會產生一些問題。例如鋰離子電池當它們充滿電經受高溫時有膨脹的傾向。這一特征對于棱柱形電池特別危險。膨脹意味著當達到電池的一定高溫值和／或一定的電壓值時電池體積增加。通常該臨界電壓值基本上對應于電池的滿充電狀態。該膨脹是一種必須考慮的影響，并且要對電池或包含電池的電池容器的結構進行補償。例如，在電池容器的塑性外殼與電池或電池組之間提供空隙，以便當達到一定溫度和／或電壓值時電池或電池組能夠增加它們的體積。然而，這就增加了電池和電池容器的尺寸和制造的復雜性。
該膨脹現象伴有電池的電性能的惡化，即電解質和／或電池的活性物質的惡化導致了電池容量的減少。結果是該電池不能達到它的原有容量值或只能在顯著地加長再充電過程之后達到。JP 08045549提議一種二次(可再充電)電池的保護裝置包括電壓檢測器，用于檢測電池的終端電壓；溫度檢測器，用于檢測電池和控制器的溫度。當電壓與溫度之間的關系落在表示惡化了容量的預定范圍時，控制器發出一個致令請求。這就啟動了對該二次電池進行冷卻的致令部件。從而防止了容量的降低以及該二次電池的惡化。EP 0477908B1也公開了一種二次電池的保護裝置。該保護裝置包括檢測電池的電壓的電壓檢測裝置和檢測電池或接近電池的溫度的溫度檢測裝置。另外，該保護裝置包括一個放電裝置，根據檢測的溫度和檢測的電壓對電池進行放電。因此該放電裝置是一個放電電阻，將電池的電能轉換為熱，以逐漸地降低電池電壓。然而，對該電池放電的電阻的使用，在防止電池膨脹中不是有效的，因為該膨脹現象呈現在電池的一定高溫和一定的充電電壓上。而通過將電能轉換為熱來降低電池的充電電壓，進一步增加了電池中或接近電池的溫度，故不能有效地防止膨脹的影響。
因此本發明的目的是提供一種包括一個可再充電電池的無線電信系統的移動終端，其中能夠有效地防止電池的膨脹。本發明的還一目的是提供一種有效地防止在無線通信系統的移動終端里可再充電電池的膨脹的方法。
通過按照權利要求1的無線通信系統的移動終端達到了上述目的，該移動終端包括一個可再充電電池，為該移動終端提供電源電壓；電壓檢測裝置，用于檢測電池的電壓；溫度檢測裝置，用于檢測電池或接近電池的溫度；和放電裝置，用于根據檢測的溫度和檢測的電壓對電池放電，故所述放電裝置包括轉換裝置，用于將電能轉換為機械能，以便對電池放電。
通過按照權利要求9的防止在無線通信系統的移動終端里可再充電電池的膨脹的方法也達到了上述的目的，該方法包括步驟檢測電池的電壓；檢測電池或接近電池的溫度；根據檢測的溫度和檢測的電壓，通過將電能轉換為機械能對電池放電。
因此，本發明使用通過將電池的電能轉換為機械能的對移動終端的電池放電的簡單有效的方法來放電該電池，結果防止了電池的膨脹。故電能到機械能的轉換通常未達到100％，而只將電能的某一部分轉換為機械能，將其余的轉換為熱。
優越的是，根據檢測的溫度和檢測的電壓可起動根據本發明的移動終端的該轉換裝置，從而可防止電池的膨脹。
更優越的是，用于將電能轉換為機械能以便對電池放電的該轉換裝置可為振動裝置。另外，該轉換裝置可方便的為蜂鳴器。在兩種情況中，可將該轉換裝置方便地用于向移動終端的用戶機械地輸出信號。該信號例如可是警報信號，呼叫信號等等，即替代或伴隨移動終端正常操作的聲信號的信號。
在該放電裝置包括例如一振動裝置作為將電能轉換為機械能的轉換裝置的情況下，可將該移動終端的正常輸出信號，即警報信號，控制信號，指示信號等作為由該振動裝置輸出的振動信號。另一方面，當該放電裝置的轉換裝置為蜂鳴時，則可以蜂鳴信號的形式由該蜂鳴器輸出該移動終端的正常輸出信號。
更優越的是，當電壓檢測裝置檢測出該電壓超過預置的閾值電壓、溫度檢測裝置檢測出該電池或接近該電池的溫度超過預置的閾值溫度時，該放電裝置可將該電池放電。因此，設置溫度和電壓的固定水平，當兩個水平同時超過時將導致該放電裝置的啟動，來降低該電池的充電電壓，以便防止膨脹。
可替代地，該放電裝置可根據該電壓與溫度之間的預置函數關系方便地對電池放電，使得當檢測到較低電壓和較高溫度或較高電壓較低溫度時對該電池放電。當所選電池的種類表示該膨脹現象不是來自固定的溫度值和固定的電壓值，而是來自按照預置的函數關系相互依賴的電壓和溫度值時，這種替代是優越的。換句話說，在這種情況下該膨脹現象由于電壓和溫度的水平而開始。電壓和溫度彼此成反比，即從較低電壓和較高溫度或較高電壓和較低溫度開始。
更優越的是，該移動終端包括一個可拆卸的電池容器，其中包含有電池，電壓檢測裝置，溫度檢測裝置和放電裝置。另外，該可拆卸電池容器可只包括電池，電壓檢測裝置和溫度檢測裝置，故該放電裝置是移動終端的其余部分。再一個可替代的，該可拆卸電池容器可只包括電池和溫度檢測裝置，故電壓檢測裝置和放電裝置包括在移動終端的其余部分。
在下面，將基于本發明的最佳實施例，結合附圖，詳細地描述本發明，其中
圖1表示根據本發明的移動終端的示意圖，圖2表示說明根據本發明的防止膨脹的方法的實施例的流程圖，圖3是用于說明表現出膨脹現象的上述電壓和溫度之間的函數關系的電壓／溫度曲線圖。
在圖1中，示意地表示根據本發明的移動終端1。該移動終端1可以是，例如GSM系統或UMTS系統的移動終端，包括天線2，用于向電信系統的基地臺發送高頻信號或從基地臺接收高頻信號。將該天線又連接到移動終端1的通信塊，該通信塊包括例如發送和接收裝置3，例如包括該移動終端1的高頻部分，用于對信號下變頻和上變頻；和控制裝置4，用于控制移動終端1的操作。移動終端1的通信塊5還包括用于操作在各個無線電信系統中的移動終端必須部件，比如編碼器、譯碼器、顯示器、鍵盤等等。從本發明的觀點這些部件不是有關的，故為清楚起見沒有示出。
根據本發明的移動終端1還包括電池容器6，包含有可再充電電池，用于為移動終端1的通信塊5提供電源電壓，可將電池容器6電和機械地連接到移動終端1。為了在空時或在故障時替換該電池容器6，可將該電池容器6從移動終端1除去，以換上充滿電的電池容器。雖然在圖1中示出只有單個電池7，但根據所需的應用該電池容器6用包括許多電池7，或者一個或多個電池組。
圖1中所示的移動終端的電池容器6還包括并聯到電池7的電壓檢測裝置8，用于檢測電池7的充電電壓。另外，電池容器6包括一個溫度檢測裝置9，用于檢測電池7或接近電池7的溫度。將溫度檢測裝置9和電壓檢測裝置8連接到諸如微處理器或簡單模擬ASIC的控制裝置10，該控制裝置10從電壓檢測裝置8和溫度檢測裝置9接收相應的檢測信號。該控制裝置10控制包括轉換裝置12和開關11的放電裝置，連接或斷開轉換裝置到電池7的連接。當開關11為閉合狀態時該轉換裝置12并聯到電池7以便從電池7放電。該控制裝置10根據從電壓檢測裝置8和溫度檢測裝置9接收的檢測信號來控制開關11的打開和閉合。溫度和電池電壓一達到臨界范圍，控制裝置10就閉合開關11，轉換裝置12產生電池7的電壓，使電池7的膨脹被防止。轉換裝置12將來自電池7的電能轉換為機械能，使電池7的電壓減少。轉換裝置12可以是，例振動裝置，蜂鳴器等等。在呼叫被接收的情況等，可將該轉換器12用于向移動電話的用戶輸出機械信號。在轉換裝置12為振動裝置的情況，將該移動電話的正常輸出信號，例如警報信號，控制信號，指示信號等等作為該振動裝置輸出的振動信號。在轉換裝置12為蜂鳴器時同樣是正確的。在這種情況，可將移動終端的正常輸出信號作為該蜂鳴器的蜂鳴信號輸出。在這種情況，可將轉換裝置12連接到移動終端1的控制裝置10。然后，控制裝置10控制轉換裝置12，以輸出相應的輸出信號，例如警報信號，呼叫信號等等。
控制裝置10可以兩種不同的方式控制電池7的放電。在一個簡單的例子中，當溫度檢測裝置9測得的溫度超過預定的閾值，同時電壓檢測裝置8檢測的電壓超過預定的閾值時，控制裝置10啟動放電裝置，即閉合開關11，以使轉換裝置12將電池7放電。例如，該溫度閾值可為60℃，而該電壓閾值可為電池7的最大充電電壓的90％。換句話說，當電池7或接近電池7的溫度超過60℃，與此同時電池7的充電電壓超過其最大充電電壓的90％時，該控制裝置使電池7放電。然后，控制裝置10閉合開關11，轉換裝置12將來自電池7的電能很快地轉換為機械能，使電池7的電壓顯著地降低。當電壓檢測裝置8檢測的電壓一降到第二電壓閾值之下(該第二電壓閾值低于例如為最大充電電壓的90％的第一電壓閾值)，控制裝置10重新打開開關11，電池容器6繼續正常地操作。當溫度檢測裝置9測量的溫度降到第二溫度閾值以下例如低于60℃的第一溫度閾值，出現同樣的情況。該第一實施例提供了根據本發明防止移動終端的電池7膨脹的簡單，廉價和有效的可能性。
應指出，即使當電池容器7不被連到移動終端1時，根據本發明的移動終端的電池容器6也能避免膨脹。例如，當電池容器6位于窗口的彎曲部或輻射器的頂部內，轉換裝置12工作，將電池7的電能轉換為機械能，將電池放電，從而防止了電池的膨脹。因而，電池容器6不必連接到移動終端1。
雖然在圖1中所示的移動終端內，所示和描述的電池容器6包括了本發明的重要部件，即可再充電電池7、電壓檢測裝置8、溫度檢測裝置9和放電裝置11，12，但這些部件的一個或多個可以實現在移動終端1的其余部分中。例如，放電裝置11，12可以是移動終端的部分而不是電池容器6的部分。另外，可將放電裝置11，12以及電壓檢測裝置8實現在移動終端1里而不是在電池容器6中。
在圖2中以流程圖示意地表示了這個第一實施例，其中在第一步S1，溫度檢測裝置9測量電池7或接近電池7的溫度T。在第二步S2，控制裝置10將從溫度檢測裝置9接收的溫度值T與第一溫度閾值比較。當從溫度檢測裝置9接收的測量溫度T不超過第一溫度閾值時，在步驟S3，控制裝置10檢查是否開關11被閉合，即在此時轉換裝置12是否正將電池7放電。在打開開關11時，該過程返回到步驟S1。當在步驟S3控制裝置10檢測到，開關11閉合和電池7正在被轉換裝置12放電時，將開關11打開，使轉換裝置12對電池7的放電中斷。然后，該過程返回到步驟S1。
當在步驟S2控制裝置10檢測到，從溫度檢測裝置9接收的測量溫度T超過了第一溫度閾值時，控制裝置10啟動電壓檢測裝置8以測量電池7的電壓。然后，在步驟S6控制裝置10將從電壓檢測裝置8接收的測量電壓值與第一電壓閾值比較。當從電壓檢測裝置8接收的電壓值不超過第一電壓閾值時，該控制裝置進入步驟S3，其中檢查開關11打開或沒有。當在步驟S6控制裝置10確定從電壓檢測裝置8接收的電壓值超過第一閾值時，在步驟S7將開關11閉合，使轉換裝置12將電池7放電。將第一溫度閾值和第一電壓閾值。例如，存儲在連接到控制裝置10的存儲器中。
根據第二個更復雜的實施例，控制裝置10根據電壓和溫度之間預置的函數關系來控制電池7的放電。從而，假定該膨脹現象發生在由圖3的曲線所示的電池7的電壓和溫度之間的函數關系確定的臨界區域中。在圖3所示的曲線中，水平軸表示以℃表示的溫度，而垂直軸表示以電池7的最大充電電壓的百分比劃分的電池7的電壓V．100％意味著電池7充滿電。電壓和溫度之間的函數關系是，至少溫度在40-70℃范圍，電壓在50～100％的范圍，故當檢測到低電壓和高溫度或高電壓和低溫度時產生膨脹。例如，如果控制裝置10從溫度檢測裝置9接收70℃的溫度值，而來自電壓檢測裝置8的電壓值對應于最大充電電壓的50％，將開關11閉合，使轉換裝置12將電池7放電以避免膨脹。在另一方面，如果控制裝置10例如從溫度檢測裝置9接收對應于40℃的溫度值，而來自電壓檢測裝置8的電壓值對應于最大充電電壓的100％，它也閉合開關11，使電池7被轉換裝置12放電。因為膨脹只發生在圖3中所示的區域中，即當超過相應的電壓／溫度值時，將圖3的曲線中所示的函數關系存儲在控制裝置10中，使得當超過對應的電壓／溫度值時控制裝置10將開關11閉合，以有效和精確的方式防止電池7的膨脹。
應注意，電池7是例如鋰離子電池，或其它類型電池，當超過一定的電壓和／或溫度值時表現出膨脹現象。另外，根據本發明的電池容器6可具有附加的安全特征，比如過充電保護、過流保護、溫度控制，使電池7在高溫等情況完全不充電。另外，可將電壓檢測裝置8，、控制裝置10、開關11、轉換裝置12和溫度檢測裝置中的一個或多個部件設在移動終端1中而不是在電池容器6里。因為電池容器6包括電連接到移動終端1的電池7，故當相應的控制部件包含在移動終端1時同樣可執行根據本發明的放電控制。
權利要求
1．一種無線通信系統的移動終端(1)，具有可再充電電池(7)，為該移動終端(1)提供電源電壓，電壓檢測裝置(8)，用于檢測電池(7)的電壓，溫度檢測裝置(9)，用于檢測電池(7)或接近電池(7)的溫度，和放電裝置(11，12)，根據所檢測的溫度和所檢測的電壓將電池(7)放電，從而，所述的放電裝置(11，12)包括轉換裝置(12)，用于將電能轉換為機械能以對該電池放電。
2．根據權利要求1的無線通信系統的移動終端，其特征在于，根據所檢測的溫度和所檢測的電壓啟動所述的轉換裝置(12)，以防止所述電池(7)的膨脹。
3．根據權利要求1或2的無線通信系統的移動終端，其特征在于，所述的轉換裝置(12)包括一個振動裝置。
4．根據權利要求1或2的無線通信系統的移動終端，其特征在于，所述的轉換裝置(12)包括一個蜂鳴器。
5．根據權利要求3或4的無線通信系統的移動終端，其特征在于，還將所述的轉換裝置(12)用于機械地輸出信號給移動終端(1)的用戶。
6．根據權利要求1-5中任一項的無線通信系統的移動終端，其特征在于，當所述的電壓檢測裝置(8)檢測到電池(7)的電壓超過預置的閾值、所述的溫度檢測裝置(9)檢測到所述電池(7)或接近它的溫度超過預置的閾值時，所述的放電裝置(11，12)將所述的電池(7)放電。
7．根據權利要求1-5中任一項的無線通信系統的移動終端，其特征在于，所述的放電裝置(11，12)根據所述電壓和所述溫度之間的預置函數關系將所述電池(7)放電，使得當檢測到低電壓和高溫度或高電壓和低溫度時將所述電池(7)放電。
8．根據權利要求1-7中任一項的無線通信系統的移動終端，其特征在于，可拆卸的電池容器(6)包括所述電池(7)、所述電壓檢測裝置(8)、所述溫度檢測裝置(9)和所述放電裝置(11，12)。
9．根據權利要求1-8中的任一項的無線通信系統的移動終端，其特征在于，所述的放電裝置(12)以該移動終端的正常操作模式輸出正常的輸出信號。
10．一種用于無線通信系統的移終終端(1)的電池容器(6)，具有可再充電電池(7)，為該移動終端(1)提供電源電壓，電壓檢測裝置(8)，用于檢測電池(7)的電壓，溫度檢測裝置(9)，用于檢測電池(7)或接近它的溫度，和放電裝置(11，12)，根據所檢測的溫度和所檢測的電壓將電池(7)放電，從而，所述的放電裝置(11，12)包括轉換裝置(12)，用于將電能轉換為機械能，以便將該電池放電。
11．一種防止無線通信系統的移動終(1)的可再充電電池(7)的膨脹的方法，包括步驟檢測電池(7)的電壓，檢測電池(7)或接近它的溫度，和根據所檢測的溫度和所檢測的電壓，通過將電能轉換為機械能將電池(7)放電。
12．根據權利要求11的防止可再充電電池的膨脹的方法，其特征在于，通過振動裝置執行電能到機械能的所述轉換。
13．根據權利要求11的防止可再充電電池的膨脹的方法，其特征在于，通過蜂鳴器來執行電能到機械能的所述轉換。
14．根據權利要求11，12或13的防止可再充電電池的膨脹的方法，其特征在于，當檢測到該電池的電壓超過預置的閾值電壓、所述電池或接近它的溫度超過預置的閾值溫度低，將所述的電池(7)放電。
15．根據權利要求11，12或13的防止可再充電電池的膨脹的方法，其特征在于，根據所述電壓和所述溫度之間的預置函數關系將所述電池(7)放電使得當檢測到低電壓和高溫度或高電壓和低溫度時將所述電池(7)放電。
全文摘要
本發明涉及無線通信系統的移動終端(1),具有:可再充電電池(7),用于為移動終端(1)提供電源電壓;電壓檢測裝置(8),用于檢測電池(7)的電壓;溫度檢測裝置(9),用于檢測電池(7)或接近它的溫度;和放電裝置(11,12),根據檢測的溫度和檢測的電壓將電池(7)放電,所以該放電裝置(11,12)包括轉換裝置(12),用于將電能轉換為機械能,以便將該電池放電。另外,本發明還涉及一種防止無線通信系統的移動終端(1)中的可再充電電池(7)的膨脹的方法。從而本發明使用防止移動終端的可再充電電池膨脹的簡單有效的方法,使得可降低移動終端的體積和制造成本,并增加了電池的性能。
文檔編號H01M6/50GK1294472SQ00131488
公開日2001年5月9日 申請日期2000年10月23日 優先權日1999年10月21日
發明者G·溫克勒 申請人:索尼國際(歐洲)股份有限公司