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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
allgemein das Laden von Batterien und insbesondere ein Gerät und ein
Verfahren zum Identifizieren von Batterien unterschiedlichen Typs
und zum Anpassen der Vorgehensweise, gemäß der derartige, Batterien
geladen werden, in Übereinstimmung
hiermit.
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2. Beschreibung des betreffenden
Stands der Technik
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Die Anwendung aufladbarer Batterien
zum Versorgen elektronischer Einrichtungen ist allgemein bekannt
und wünschenswert-,
zum Minimieren der Kosten und zum Maximieren der Anwendung der Ressourcen.
Beispielsweise wurden derartige Batterien außerordentlich umfangreich mit
Hand-Mobiltelefonen und anderen Funkkommunikationsgegenständen, neben
anderen Dingen, verwendet. Bei einer Anstrengung zum Maximieren
der Länge
der Zeit, gemäß der eine
Batterie die Fähigkeit
zum Bereitstellen einer adäquaten
Energie zwischen Ladevorgängen
hat, wurden mehrere unterschiedliche Typen aufladbarer Batterien
entwickelt und dies wird fortgesetzt. Dies umfasst Batterien, die
aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind, beispielsweise
Nickel-Cadmium, Nickel-Metallhydrid und Lithium. Da jeder Typ einer
wiederaufladbaren Batterie eine optimale Weise hat, gemäß der er
geladen werden sollte, ist es für
ein Ladegerät
wünschenswert,
auf jeden einzelnen maßgeschneidert
zu sein, anstelle der Bereitstellung von Strom in derselben Weise.
Dies erfordert, dass das Ladegerät
die Fähigkeit
zum Identifizieren des Typs der Batterie hat und den Ladestrom in
einer für
einen derartigen Batterietyp bevorzugten Weise bereitstellt.
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Es existieren mehrere Ladegeräte zum Bereitstellen
eines Ladevorgangs für
Batterien unterschiedlicher Größen, Formen
und Kapazitäten
(z. B. US-Patent 5,3654,159 für
Chen, US-Patent 5,357,185 für
Chen, US-Patent 5,280,229 für
Faude et al., US-Patent
5,245,266 für
Quen, US-Patent 5,157,318 für
Wang, US-Patent
5,148,094 für
Parks et al., US-Patent 4,963,812 für Mischenko et al., und US-Patent
4,816,735 für
Cook et al.). Obgleich diese Ladegeräte für ihren beabsichtigten Zweck
nützlich erscheinen,
haben sie nicht die Fähigkeit
zwischen Batterien mit im wesentlichen gleicher Größe und Form
zu unterscheiden, die aus unterschiedlichen Materialien hergestellt
sind.
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Zum Erzielen dieser Aufgabe sind
andere Ladegeräte
offenbart, die unterschiedliche Typen von Batterien mittels einer
Messschaltung hierin identifizieren, die bestimmte Information von
der Batterie empfängt.
Bespiele dieser Art von Ladegeräten
sind beschrieben in dem US-Patent 5,350,993 für Toya et al., und in dem US-Patent
5,200,686 für
Lee, in dem US-Patent 5,184,059 für Patino et al., und in dem
japanischen Patent 402237439 für
Kudo. Jedoch haben diese Ladegeräte
die Tendenz, den Prozess übermäßig zu komplizieren
und die Kosten zu erhöhen,
sowohl für
das Ladegerät
als auch für
die zugeordnete Batterie.
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Eine andere Referenz des Stands der
Technik, wie die hier oben genannten, die ein Verfahren und Gerät zum Bestimmung
des Batterietyps offenbaren, ist die europäische Patentanmeldung 0 394 074
A2 (gemäß dem US-Patent
5,164,652) für
Johnson et al., in der Betriebscharakteristiken der Anwendung und
des Ladegeräts
in Übereinstimmung
mit dem detektierten Batterietyp modifiziert sind. Insbesondere
beschreibt diese Referenz ein Batterieladegerät mit einer Schnittstelle mit
einer elektrischen Verbindung zum Empfangen einer Messeingabe zum Detektieren
des Batterietyps auf der Basis eines vorgegebenen Spannungspotentials
oder einer elektrischen Signatur, bereitgestellt durch eine elektrische Messkomponente
in einer derartigen Batterie.
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Demnach wäre es für das Ladegerät und die Batterie
bevorzugt, physikalisch so konfiguriert zu sein, dass die Fähigkeit
einer einfachen Identifikation des Batterietyps und einer geeigneten
Anwendung des anwendbaren Ladeprozesses hierfür ermöglicht ist. Ein Versuch im
Hinblick auf diese Vorgehensweise ist offenbart durch das japanische
Patent 406006938 für
Yamazaki, in dem ein Mehrfach-Batterieladegerät beschrieben ist, das eine
Zahl positiver Anschlüsse
hat, angeordnet bei unterschiedlichen Positionen, und einen getrennten
Anschluss zum Überwachen
der Temperatur für
einen Batterietyp.
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Das US-Patent 5, 332,957 für Lee beschreibt ein
Batteriemodul und eine Ladegerätentwurf,
das bzw. der zum Identifizieren unterschiedlicher Batterietypen
verwendet wird. Gemäß diesem
Patent enthält
die Batterie eine Vielzahl diskreter Elektroden, bei denen eine
derartige Elektrode elektrisch entkoppelt oder gekoppelt ist in
einer Weise, die im Hinblick auf eine der anderen Elektroden redundant
ist. Die insbesondere für
jeden Batterietyp gewählte
Elektrode unterscheidet sich zum Ermöglichen einer Identifikation
durch das Ladegerät.
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Eine andere Vorgehensweise zum Identifizieren
eines Batterietyps ist in einer Veröffentlichung offenbart, mit
dem Titel "Batterietypanzeige", veröffentlicht
in dem IBM Technical Disclosure Bulletin bei Vol. 35, Nr. 4A, September
1992, bei den Seiten 449–450.
Die hier beschriebene Idee betrifft das Bereitstellen einer Batterietypanzeige
an der Batterie selbst. Insbesondere sind eine Vielzahl von elektrischen
Anschlüssen
zusätzlich
zu den positiven und negativen Energieanschlüssen vorgesehen, wo die bestimmte
Batterie durch eine Kombination von "Hoch-" und Niedrig-Signalen identifiziert ist, die derartigen
zusätzlichen
elektrischen Anschlüssen
zugewiesen sind.
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Obgleich die Beschreibung des betreffenden Stands
der Technik auf Batterieladegeräte
fokussiert ist, sowie die Vorgehensweise, gemäß denen sie Batterien unterschiedlichen
Typs identifizieren, ist zu erkennen, dass dies lediglich ein Bereich
ist, in dem eine Batterieidentifikation wünschenswert ist. Andere Komponenten
(und deren Funktionen) bei elektronischen Einrichtungen verlassen
sich oft auf oder beeinflussen die elektrischen Charakteristiken
eines bestimmten Batterietyps, beispielsweise ein Schaltkreis in
Kommunikationseinrichtungen im Zusammenhang mit dem Sendeenergiepegel
und der Länge
einer Übertragung.
Demnach betrifft die vorliegende Erfindung die Identifikation von
Batterietypen in allgemeiner Weise, sowie speziell Batterieladeeinrichtungen.
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Im Lichte der vorangehenden Ausführungen besteht
eine primäre
technische Problemstellung der vorliegenden Erfindung in der Schaffung
eines Geräts
mit der Fähigkeit
zum Identifizieren unterschiedlicher Typen der Batterien.
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Ein anderes technisches Problem der
vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Geräts mit der
Fähigkeit
zum Laden unterschiedlicher Typen wiederaufladbarer Batterien.
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Ein weiteres technisches Problem
der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Geräts mit der
Fähigkeit
zum Laden unterschiedlicher Typen wiederaufladbarer Batterien gemäß Ladealgorithmen,
die insbesondere hierauf anwendbar sind.
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Ein zusätzliches anderes technisches
Problem der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines
Geräts
mit der Fähigkeit
zum Laden wiederaufladbarer Batterien unterschiedlicher Kapazitäten.
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Ein weiteres anderes technisches
Problem der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines
Hand-Mobiltelefons mit einem Gerät
mit der Fähigkeit
zum Identifizieren und Laden unterschiedlicher Typen wiederaufladbarer
Batterien.
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Ein anderes technisches Problem der
vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Hand-Mobiltelefons
mit einem Gerät
zum automatischen Identifizieren des Typs der hiermit verbundenen
Batterie.
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Ein weiteres technisches Problem
der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Batterielade-Zusatzgeräts mit der
Fähigkeit
zum Identifizieren und zum Laden unterschiedlicher Typen wiederaufladbarer
Batterien.
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Ein technisches Problem der vorliegenden Erfindung
besteht in der Schaffung einer Schnittstelle zwischen einem Hand-MobiTtelefon und
einem Batteriepack, die die Anwendung unterschiedlicher Batterien
ermöglichen.
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Ein zusätzliches anderes technisches
Problem der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer
Schnittstelle zwischen einem Hand-Mobiltelefon und einem Batteriepack
zum automatischen Identifizieren Ales Typs einer hierin enthaltenen
Batterie derart, dass sie sich gemäß einem hierauf anwendbaren
bestimmten Ladealgorithmus laden lässt.
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Ein anderes technisches Problem der
vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens
zum Identifizieren des Typs einer zu ladenden Batterie und zum Anpassen
der Vorgehensweise, gemäß der die
Batterie geladen wird, in Ansprechen hierauf.
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Diese technischen Probleme und andere Merkmale
der vorliegenden Erfindung ergeben sich unmittelbar durch Bezugnahme
auf die folgende Beschreibung im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt
der vorliegenden Erfindung wird ein Gerät zum Laden von Batterien unterschiedlichen
Typs offenbart, enthaltend eine Haltevorrichtung zum Empfangen einer Batterie
mit einem positiven Anschluss und einem negativen Anschluss, eine
Batterie-Schnittstelle zum elektrischen Koppeln des Batterieladegeräts mit der aufgenommenen
Batterie, und eine Schaltung zu Identifizieren des bestimmten Typs
der aufgenommenen Batterie und zum Zuführen eines Ladestroms zu der
aufgenommenen Batterie in Übereinstimmung mit
einem spezifizierten Ladealgorithmus, der auf den bestimmten Batterietyp
anwendbar ist. Die Batterie-Schnittstelle
enthält
einen positiven Kontakt, positioniert in der Haltevorrichtung für einen
Eingriff mit dem positiven Anschluss der aufgenommenen Batterie,
einen negativen Kontakt, positioniert in der Halte- bzw. Trägervorrichtung
für einen
Eingriff mit dem negativen Anschluss der aufgenommenen Batterie,
und zumindest einen Messkontakt, positioniert in der Trägervorrichtung
zum Messen einer Spannung von der empfangenen Batterie zum Anzeigen
eines bestimmten Batterietyps. Die Schaltung identifiziert den bestimmten
Batterietyp durch Bestimmen, ob der Messkontakt mit einem der Batterieanschlüsse in Eingriff gelangt
oder nicht, ob die durch den Messkontakt gemessene Spannung im wesentlichen äquivalent
zu einer durch eine von den Batterieanschlüssen empfangenen Spannung ist
oder nicht, ob die durch die Messschaltung gemessene Spannung in
der Schaltung einen hohen oder niedrigen Logikpegel kreiert oder
nicht, oder anhand der Kombination der Logikstifte, die in Eingriff
mit den Batterieanschlüssen
gelangt.
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In Übereinstimmung mit einem zweiten
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Batteriepack für ein Hand-Mobiltelefon
offenbart, enthaltend ein Gehäuse,
eine in dem Gehäuse
positionierte Batterie, und eine Schnittstelle zum elektrischen
Koppeln der Batterie an eine Batterie-Schnittstelle in dem Hand-Mobiltelefon,
mit einem positiven Kontakt, einem negativen Kontakt und einem Messkontakt.
Die Schnittstelle der Batterie enthält ferner einen positiven Anschluss,
verbunden mit der Batterie bei einem ersten Ende, und einem negativen
Anschluss, verbunden mit der Batterie bei einem zweiten Ende, wobei
der Typ der in dem Gehäuse
positionierten Batterie mittels einer Spannung unterschieden wird,
die zu dem Messkontakt durch die Schnittstelle der Batterie gesendet
wird.
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Gemäß einem dritten Aspekt der
vorliegendeh Erfindung wird ein Hand-Mobiltelefon offenbart, enthaltend
ein Hauptgehäuse,
eine Signalverarbeitungsschaltung, angeordnet in dem Hauptgehäuse für den Betrieb
mit dem Hand-Mobiltelefon in einem bestimmten Modus der Kommunikation,
ein an dem Hauptgehäuse
angebrachtes Batteriepack für
die Energieversorgung des Hand-Mobiltelefons, eine Schnittstelle
zum elektrischen Kopplen des Batteriepacks mit der Signalverarbeitungsschaltung,
wobei die Schnittstelle zumindest einen Messkontakt enthält, zum
Messen einer Spannung von dem Batteriepack zum Anzeigen eines bestimmten
Batterietyps, und eine Schaltung in Zuordnung zu der Signalverarbeitungsschaltung
zum Identifizieren des bestimmten Typs des Batteriepacks. Das Hand-Mobiltelefon
kann ebenso eine Schaltung in Zuordnung zu der Signalverarbeitungsschaltung
enthalten, zum Laden des Batteriepacks in Übereinstimmung mit einem bestimmten
Ladealgorithmus, der auf die elektrischen Charakteristiken des Batteriepacks
anwendbar ist.
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In Übereinstimmung mit einem vierten
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Laden unterschiedlicher
Typen von Batterien in einem Gerät
offenbart, und zwar gemäß einem
hierauf anwendbaren Ladealgorithmus. Das Verfahren enthält die Schritte:
Das Bereitstellen jeder Batterie mit einer Schnittstelle zum Anzeigen
des bestimmten Batterietyps, wobei die Schnittstelle einen positiven Anschluss
und einen negativen Anschluss enthält; elektrisches Koppeln der
Batterie-Schnittstelle mit dem Gerät; Messen einer spezifischen
Spannung von der Batterie-Schnittstelle; Identifizieren des bestimmten
Typs der Batterie anhand der spezifischen Spannung, empfangen von
der Batterie-Schnittstelle; und
Zuführen
eines Ladestroms zu der Batterie in Übereinstimmung mit einem Ladealgorithmus,
der auf den bestimmten Typ der Batterie anwendbar ist.
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In Übereinstimmung mit einem fünften Aspekt
der vorliegenden Erfindung wird ein Gerät zum Identifizieren unterschiedlicher
Typen von Batterien offenbart, enthaltend einen positiven Kontakt,
positioniert für
einen Eingriff mit einem positiven Anschluss einer Batterie, einen
negativen Kontakt, positioniert für einen Eingriff mit einem-negativen
Anschluss der Batterie, zumindest einen Messkontakt zum Messen einer
Spannung von der Batterie zum Anzeigen eines bestimmten Batterietyps,
und einen Mikrocomputer, verbunden mit den positiven, negativen
und Messkontakten, der anhand der gemessenen Spannung den bestimmten
Batterietyp der Batterie identifiziert.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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Obgleich die Beschreibung mit Ansprüchen schließt, die
besonders die vorliegende Erfindung herausstellen und diese klar
beanspruchen, wird davon ausgegangen, dass sich dieselbe besser
anhand der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung
verstehen lässt;
es zeigen:
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1 eine
perspektivische Frontansicht eines Hand-Mobiltelefons mit einem Batterie-Identifizier-
und Ladegerät
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
perspektivische Teilrückansicht des
in 1 aufgegriffenen
Hand-Mobiltelefons, wobei aus Gründen
der Klarheit das Batteriepack entfernt wurde;
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3 eine
perspektivische Teilansicht eines Batterielade-Zusatzgeräts mit den Batterie-Identifizier-
und Ladegeräten
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung;
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4 ein
schematisches Diagramm zum Aufgreifen einer ersten Ausführungsform
des Batterie-Identifizier- und Ladegeräts der vorliegenden Erfindung,
das in dem Hand-Mobiltelefon und dem Batterielade-Zusatzgerät, gezeigt
in den 1–3, verwendet werden kann;
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5A ein
schematisches Diagramm eines Batteriepacks, das in dem Hand-Mobiltelefon
nach 1–2 aufnehmbar ist, sowie dem
Batterielade-Zusatzgerät
nach 3, mit einem ersten
Typ einer Batterie;
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5B ein
schematisches Diagramm eines Batteriepacks, das in dem Hand-Mobiltelefon
der 1–2 aufnehmbar ist, sowie dem
Batterielade-Zusatzgerät
nach 3, mit einem zweiten
Typ einer Batterie;
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5C ein
schematisches Diagramm eines Batteriepacks, das in dem Hand-Mobiltelefon
nach den 1–2 aufnehmbar ist, sowie dem
Batterielade-Zusatzgerät
nach 3, mit einem dritten
Typ einer Batterie;
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5D ein
schematisches Diagramm eines Batteriepacks, das in dem Hand-Mobiltelefon
nach 1–2 aufnehmbar ist, sowie dem
Batterielade-Zusatzgerät
nach 3 für den Batterietyp,
aufgegriffen in 5B,
mit einer alternativen Konfiguration;
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6A eine
perspektivische Ansicht eines in 5A gezeigten
Batteriepacks;
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6B eine
perspektivische Ansicht des in 5B gezeigten
Batteriepacks;
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6C eine
perspektivische Ansicht des in 5C gezeigten
Batteriepacks;
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7 ein
schematisches Diagramm zum Aufgreifen einer zweiten Ausführungsform
des Battperie-Identifizierund Ladegeräts der vorliegenden Erfindung;
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8A ein
schematisches Diagramm einer dritten Ausführungsform des Batterie-Identifizier-
und Ladegeräts
der vorliegenden Erfindung;
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8B ein
schematisches Diagramm einer Alternative zu der dritten Ausführungsform
des in 8A aufgegriffenen
Batterie-Identifizier- und Ladegeräts;
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9A ein
schematisches Diagramm eines Batteriepacks mit einer Konfiguration,
die zu dem in den 8A und 8B gezeigten Batterie-Identifizier- und
Ladegerät
kompatibel ist; und
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9B ein
schematisches Diagramm eines Batteriepacks mit einer Konfiguration,
die zu dem in den 8A und 8B gezeigten Batterie-Identifizier- und
Ladegerät
kompatibel ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Unter Bezug auf die Zeichnung, in
der identische Bezugszeichen dieselben Elemente durchgehend über die
Figuren bezeichnen, veranschaulicht nun die 1 ein Hand-Mobiltelefon 10 mit
einem Batterie-Identifizier- und Ladegerät in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung. Insbesondere ist zu erkennen, dass das Hand-Mobiltelefon 10 ein Hauptgehäuse 12 enthält, von
dem eine obere Oberfläche 14 einen
Zugang zu einer Tastatur (nicht gezeigt) anbietet, hinter einer
Abdeckung 16, eine Anzeige 18 und einen Lautsprecher 20.
Obgleich nicht gezeigt, enthält
das Hand-Mobiltelefon 10 ferner eine Signalverarbeitungsschaltung
in dem Hauptgehäuse 12 zum
Betreiben desselben in einem bezeichneten Modus einer Kommunikation.
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Wie am besten anhand von 2 zu erkennen, hat eine
Rückoberfläche 24 des
Hauptgehäuses 12 einen
Hohlraum 26, in dem ein Batteriepack 28 einer
kompatiblen Form und Größe positioniert
werden kann, zum Versorgen des Hand-Mobiltelefons 10 mit Energie.
Das Batteriepack 28 ist in 2 nicht
gezeigt, um eine Schnittstelle 30 zu zeigen, die in dem Hohlraum 26 angeordnet
ist, und die zum elektrischen Koppeln des Batteriepacks 28 mit
dem Hand-Mobiltelefon 10 vorgesehen ist. Insbesondere enthält die Schnittstelle 30 einen
ersten Kontakt 32, einen zweiten Kontakt 34 und
einen dritten Kontakt 36, wobei der erste Kontakt 32 bevorzugt
ein positiver Kontakt ist, positioniert für einen Eingriff mit einem
positiven Anschluss des Batteriepacks 28, und der zweite
Kontakt 34 bevorzugt ein negativer Kontakt ist, positioniert
für einen
Eingriff mit einem negativen Anschluss eines Batteriepacks 28.
Es ist in den 4 und 7 zu erkennen, dass der erste
Kontakt 32 zum Empfangen der Spannung von dem Batteriepack 28 verwendet
wird, und der zweite Kontakt 34 wird als Masse verwendet
(obgleich die jeweiligen Funktionen denen der Kontakte umgekehrt
sein können).
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In Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung wird ein dritter Kontakt 36 bei einer ersten Ausführungsform
als Messkontakt verwendet. Bevorzugt ist der dritte Kontakt 36 angrenzend
zu dem ersten Kontakt 32 so positioniert, dass sich der
bestimmte Typ einer Batterie in dem Batteriepack 28 dadurch identifizieren
lässt,
ob der positive Anschluss des Batteriepacks 28 jeweils
sowohl den ersten und dritten Kontakt 32 und 36 kontaktiert,
oder lediglich den ersten Kontakt 32. Selbstverständlich können der dritte
Kontakt 36 angrenzend zu dem zweiten Kontakt 34 so
positioniert sein, dass sich der Typ der Batterie in dem Batteriepack 28 in
derselben Weise dadurch identifizieren ließe, ob der negative Anschluss
des Batteriepacks 28 jeweils sowohl den zweiten und dritten
Kontakt 34 und 36 kontaktiert, oder lediglich
den zweiten Kontakt 34. Es ist zu erkennen, dass zusätzliche
Messkontakte mit der Schnittstelle 30 vorgesehen sein können, zum
Erhöhen
der Zahl der Batterietypen, die sich identifizieren lassen. Der
Grund hierfür
besteht darin, dass die maximale Zahl der Batterietypen Bmax, der sich durch die Schnittstelle 30 identifizieren
lässt, äquivalent
zu der Zahl der Messkontakte als eine Potenz von zwei ist (d. h.,
Bmax = 2x mit x
als Zahl der Messkontakte).
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Es ist zu erkennen, dass unterschiedlichen Typen
von Batterien in dem Batteriepack 28 verwendet werden können, einschließlich derjenigen
hergestellt aus Nickel, Metallhydrid, Lithium (z. B., Flüssig-Lithium-Ion
und Plastik-Lithium-Ion), und Alkali. Die Nickel-Metallhydrid- und
Lithium-Batterietypen sind wiederaufladbar, jedoch hat jede eine
vorgegebene Zahl von Ladevorgängen
für die
optimale Anwendung. Ferner können derartige
Batterien so konfiguriert sein, dass sie unterschiedliche Spannungskapazitäten haben.
Jedoch stellen in dem Hand-Mobiltelefonumfeld die Batterien allgemein
eine Spannung in dem Bereich von näherungsweise 3 bis näherungsweise
4 Volt bereit. Weiterhin ist, obgleich die Positionen Anschlüsse für jedes
Batteriepack 28 bevorzugt im wesentlichen an derselben
Stelle positioniert sind, zu erkennen, dass unterschiedliche Stellen für derartige
positive Anschlüsse
für jeden
Batterietyp vorgesehen sein können,
wenn gewünscht
(was das Bereitstellen zusätzlicher
positive Kontakte für die
Schnittstelle 30 erfordern würde).
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Es ist in hohem Maße wünschenswert,
dass das Hand-Mobiltelefon 10 eine Schaltung enthält, angezeigt
allgemein durch das Bezugszeichen 38 in den 4 und 7, die ein Laden des Batteriepacks 28 bei
Positionierung in dem Hohlraum 26 ermöglichen würden. Insbesondere wäre die Ladeschaltung 38 bevorzugt
der Signalverarbeitungsschaltung zugewiesen, und sie würde einen
Strom dem Batteriepack 28 zum Laden in Übereinstimmung mit einem bestimmten
Ladealgorithmus zuführen,
der für
den bestimmten Batterietyp hierin und den elektrischen Charakteristiken
hiervon anwendbar ist. Obgleich die Ladeschaltung 38 einen
direkten Pfad zwischen dem Batteriepack 28 und einer Stromquelle 40 bilden kann
(z. B., einen AC/DC-Adapter
von einem normalen Wandauslass, der mit einem komplementären Schlitz 41 in
dem Hand-Mobiltelefon 10 verbunden ist), ist bevorzugt,
dass eine Schalteinrichtung 42 (beispielsweise ein Feldeffekttransistor)
zwischen der Stromquelle 40 und dem dritten Kontakt 36 vorgesehen
ist, um besser den Ladeprozess zu variieren.
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Ein Mikrocomputer 44 oder
ein anderes ähnliches
Modul einer gedruckten Schaltung in einem Hand-Mobiltelefon 10 enthält die zahlreichen
Ladealgorithmen für
die unterschiedlichen Batterietypen, und übernimmt demnach die Verantwortung
für das Öffnen und
Schließen
der Schalteinrichtung 42 in dieser Ausführungsform. Der Mikrocomputer 44 wird auch
zum Identifizieren des bestimmten Batterietyps in dem Batteriepack 28 verwendet,
wie nachfolgend detaillierter beschrieben.
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Im Hinblick auf die erste Ausführungsform
ist anhand der 4 und 5A–5C zu
erkennen, dass der Mikrocomputer 44 Spannungen VB und VC liest, die jeweils
bei einem ersten Kontakt 32 und einem dritten Kontakt 36 empfangen
werden, zum Bestimmen des Batterietyps. Die Spannung VB wird
dem Mikrocomputer 44 bei einem Eingang 43 bereitgestellt,
und die Spannung VC wird dem Mikrocomputer 44 bei
dem Eingang 45 bereitgestellt. Demnach sind die Spannungen
VB und VC dieselben
für die
in der 5A gezeigten
Nickel-Metallhydrid-Batterie, unabhängig von dem Zustand der Ladeschaltung 38,
da sie beide von dem positiven Anschluss 38A der Batterie 54A empfangen
werden. Die Spannung VB für die Lithium-Batterie,
gezeigt in 5B, ist relativ
konstant und unabhängig
von der Spannung VC, da sie von unterschiedlichen
Anschlüssen
(jeweils dem positiven Anschluss 58B und dem Ladeanschluss 62B)
der an der Batterie 54B empfangen werden; demnach hat die
Schalteinrichtung 42 die Fähigkeit, die Spannung VC hierin zu variieren. Da die Alkali-Batterie, veranschaulicht
in 5C, nicht einen getrennten
Ladeanschluss hat und ein positiver Anschluss 58C hiervon
nicht in Eingriff mit einem dritten Anschluss 36 gelangt,
kann der Mikrocomputer 44 bestimmen, dass es sich nicht
um eine wiederaufladbare Batterie handelt (d. h., es wird kein Strom
dann gemessen, wenn eine hohe Spannung VC bereitgestellt
wird).
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Für
die wiederaufladbaren Batterien nach 5A und 5B ist zu erkennen, dass
die Schalteinrichtung 42 durch den Mikrocomputer 44 bei
einer spezifischen Frequenz moduliert wird, zum Bilden des Pegels
des Ladestroms, angezeigt durch eine Pfeil Ic1,
wie er für
ein schnelles Laden oder ein Trickle-Laden erforderlich ist, wie
gewünscht.
Der Ladestrom Ic1 wird durch den Mikrocomputer 44 überwacht,
zum Identifizieren, dass er in Übereinstimmung
mit dem bestimmten verwendeten Ladealgorithmus vorliegt. Dies wird
erzielt durch Lesen des Spannungsabfalls über eine Last 46 in
der Form eines Widerstands (bevorzugt in der Größenordnung von 0.10 Ohm). Die
Spannung stromaufwärts
der Last 46 (d. h., zwischen der Schalteinrichtung 42 und der
Last 46) wird als VA bezeichnet,
und die Spannung stromabwärts
der Last 46 (d. h., zwischen der Last 46 und einem
dritten Kontakt 36) ist eine Spannung VC.
Es ist zu erkennen, dass ein Differenzverstärker 48 bevorzugt
in der Ladeschaltung 28 angeordnet ist, und er empfängt Spannungen
VA und VC bei seinen
Eingängen,
zum Hinzufügen
einer Verstärkung,
so dass die Differenz hier zwischen, dargestellt durch einen Ausgang 49 des
Differentialverstärkers 48),
die zu dem Eingang 47 des Mikrocomputers 44 gesendet
wird, bei einem Pegel liegt, der ein Überwachen des Ladestrom Ic1 zulässt.
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Ein Spannungsregler bzw. eine Spannungsreguliereinheit 50 ist
bevorzugt zwischen dem ersten Kontakt 32 und einem Eingang 52 zu
dem Mikrocomputer 44 vorgesehen, zum Bereitstellen einer
regulierten Spannung VR als Energieversorgung
für den Mikrocomputer 44.
Der Spannungsregler 50 wird auch zum Terminieren des Ladevorgangs
des Batteriepacks 28 verwendet, wenn die Batteriespannung VB einen spezifizierten Pegel erreicht. Der
Mikrocomputer 44 enthält
bevorzugt Analog/Digital-Umsetzer bzw. -Wandler bei jedem der Eingänge 43, 45 und 47 zum
Umsetzen der Signale zum Darstellen jeweils der Spannung VB, der Spannung VC und
der Differenz der Spannungen VA und VC, von dem ersten Kontakt 32, dem
dritten Kontakt 36 und dem Ausgang 49 des Differentialverstärkers 48.
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Im Hinblick auf das Batteriepack 48 ist
in den 5A–D und 6A–C zu erkennen, dass es ein Gehäuse 52 enthält, eine
in dem Gehäuse 52 positionierte
Batterie 54 und eine Schnittstelle 56 zum elektrischen
Koppeln der Batterie 54 mit dem Hand-Mobiltelefon 10. Die Schnittstelle 56 enthält einen
positiven Anschluss 58, der mit der Batterie 54 bei
einem ersten Ende verbunden ist, und einen negativen Anschluss 60,
der mit der Batterie 54 bei einem zweiten Ende verbunden
ist. Der Typ der Batterie 54, die in dem Gehäuse 52 positioniert
ist, wird mittels einem vorgegebenen Merkmal der Schnittstelle 56 unterschieden.
Das vorgegebene Merkmal betrifft bevorzugt die Größe entweder
der positiven Anschlusses 58 oder des negativen Anschlusses 60,
wobei ein derartiger Anschluss eine unterschiedliche Größe abhängig vom
Batterietyp hat. Wie oben beschrieben, kontaktiert einer dieser
Anschlüsse 58/60 lediglich
seinen entsprechenden Kontakt 32/34 der Schnittstelle 30 des
Hand-Mobiltelefons 10 für
einen Typ einer Batterie und zusätzlich
hierzu den dritten Kontakt 36 für einen zweiten Typ einer Batterie.
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Im Hinblick auf den Lithiumtyp des
Batteriepacks 28, wie in 5B und 6B zu erkennen, ist zu erwähnen, dass
ein Ladeanschluss 52B getrennt von dem positiven Anschluss 58B vorgesehen
sein kann, der ausgerichtet ist mit dem dritten Kontakt 36 der Schnittstelle 30.
Auf diese Weise lässt
sich nicht nur das Spannungssignal von dem Batteriepack 28B unterscheiden,
sondern es können
getrennte Spannungssicherheits- und Ladesicherheitsschaltungen 64 und 66 in
Serie in dem Batteriepack 28 vorgesehen sein. Andernfalls
sind die Spannungssicherheitsschaltung 64 und die Ladesicherheitsschaltung 66 parallel
angeordnet und mit dem positiven Anschluss 58D dann verbunden,
wenn kein getrennter Ladeanschluss vorgesehen ist siehe 5D).
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Eine zweite Ausführungsform einer Ladeschaltung 38,
wie in 7 gezeigt, betrifft
einen dritten Kontakt 36 zum Empfangen einer Messspannung Vs
von dem Batteriepack 28. Während die Ladeschaltung 38 allgemein
dieselbe bleibt, ist zu erwähnen,
dass die Spannung stromabwärts
der Last 46 eine Batteriespannung VB anstelle
der bei dem dritten Anschluss 36 empfangenen Spannung ist.
Der Grund hierfür
besteht darin, dass die Messspannung Vs lediglich mit dem Eingang 45 des
Mikrocomputers 44 verbunden ist, und nicht mit der Schaltung,
die die Schalteinrichtung 42 enthält. Demnach liest der Mikrocomputer 44 die
Messspannung Vs zum Bestimmen des Batterietyps, und den Spannungsabfall über der
Last 46 (Spannung VA minus Spannung
VB) zum Bestimmung des Ladestrom Ic2. Beispielsweise kann die Messspannung
Vs einen hohen Logikpegel für die
Nickel-Metallhydrid-Batterie nach 5A haben (wobei
deren positiver Anschluss 58A in Eingriff zu dem dritten
Kontakt 36 zusätzlich
zu dem ersten Kontakt 32 gelangt), und einen niedrigen
Logikpegel für die
Lithium-Batterie
nach 5B (wobei deren
positiver Anschluss 58B in Eingriff lediglich mit dem ersten
Kontakt 32 gelangt). Die Ladestrommessung und Modulation
ist ansonsten die gleiche, wie oben im Zusammenhang mit der ersten
Ausführungsform
beschrieben.
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Ferner ist eine dritte Ausführungsform
einer Ladeschaltung 38 in den 8A und 8B veranschaulicht,
unter Verwendung von einem oder mehreren Logikstiften 68 für einen
dritten Kontakt 36 bei der Schnittstelle 30. Das
Batteriepack 28 hat dann für seinen Teil eine unterschiedliche
Konfiguration für
jeden Batterietyp (siehe 9A und 9B), so dass der hier vorliegende
bestimmte Typ einer Batterie 54 anhand der Kombination
der Logikstifte 68 identifiziert wird, die in Eingriff
durch das Batteriepack 28 gelangen. Ein. derartiger Eingriff
tritt bevorzugt mittels unterschiedlicher Größen und Stellen des positiven
Anschlusses 58 und/oder des negativen Anschlusses 60 auf.
Diese Identifikation wird direkt durch eine Logikschaltung 70 erzielt,
wie in 8A gezeigt, und diese
enthält
einen Mikrocomputer wie denjenigen, der oben diskutiert ist. Alternativ
kann die Identifikation durch Bilden einer Digital/Analog-Widerstandsleiter 52 in
Zuordnung zu den Logikstiften 68 gebildet werden, zudem
enthaltend einen Analog/Digital-Wandler 74 bei einem Eingang
der Logikschaltung 70 (siehe 8B).
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Es ist zu erkennen, dass die Ladeschaltung 38 und
das Batteriepack 28 so entworfen sind, dass sie ein Verfahren
zum Laden unterschiedlicher Typen von Batterien 54, aufgenommen
in dem Batteriepack 28, bereitstellen. Die Schritte eines
derartigen Verfahrens umfassen das Bereitstellen jeder Batterie 54 mit
einer Schnittstelle 56 zum Anzeigen des bestimmen Batterietyps,
das elektrische Koppeln der Batterie-Schnittstelle 56 mit der Ladeschaltung 38,
das Messen einer spezifischen Spannung von der Batterie-Schnittstelle 56 mittels
einem Messkontakt 36, das Identifizieren des bestimmen
Typs der Batterie 54 anhand der an der Batterie-Schnittstelle 56 empfangenen
spezifischen Spannung, und das Zuführen eines Ladestroms Ic zu der Batterie, ausgehend von der Ladeschaltung 38 in Übereinstimmung
mit dem anwendbaren Ladealgorithmus für einen derartigen Batterietyp.
Wie hier angegeben, diktieren die Größe jeweils der positiven und
negativen Anschlüsse 58 oder 50 des
Batteriepacks 28 bevorzugt den bestimmten Typ der hier
vorliegenden Batterie 54. Dies wird durch Bestimmen erzielt,
ob die spezifizierte Spannung im wesentlichen äquivalent zu einer Spannung
ist, die bei entweder dem positiven oder negativen Kontakt 32 oder 34 empfangen
wird, ob die spezifizierte Spannung von dem Batteriepack 28 einen hohen
oder niedrige Logikpegel in der Ladeschaltung 38 erzeugt,
oder durch die Kombination der Logikstifte 68 in Eingriff
durch das Batteriepack 28. In jedem Fall wird der Mikrocomputer 44 oder
eine andere Logikschaltung in der Ladeschaltung 38 zum
Identifizieren des Typs der Batterie 54 in dem Batteriepack 28 und
zum Implementieren des hierauf anwendbaren Ladealgorithmus verwendet.
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Nach Darstellung und Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung lassen sich weitere Adaptionen des Geräts und Verfahrens
unterschiedlicher Typen von Batterien durch geeignete Modifikationen
durch einen Fachmann erzielen, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung
abzuweichen. Beispielsweise kann die hier beschriebene Ladeschaltung
in einem Hand-Mobiltelefon 10 oder in einem Batterielade-Zusatzgerät 100 enthalten
sein, beispielsweise dem in 3 veranschaulichten
Tischladegerät.