DE19726603B4 - Verfahren zur Identifizierung eines Typs und einer Marke einer Batterie - Google Patents

Verfahren zur Identifizierung eines Typs und einer Marke einer Batterie Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Identifizierung eines Typs und einer Marke einer Batterie mit Thermistorvorrichtung, die mit einer tragbaren Vorrichtung verbunden ist, um diese in einem Betriebszustand mit Leistung zu versorgen, wobei die Batterie einen Speicher umfasst, der Daten speichert, die mindestens einen Markenkode, einen Typkode und eine Mehrzeichennachricht umfassen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
(a) Erkennen der Batterie an der Thermistorvorrichtung;
(b) Lesen des Markenkodes, des Typkodes und der Mehrzeichennachricht aus dem Speicher der erkannten Batterie;
(c) Bestimmen, ob der gelesene Markenkode, der Typkode und die Mehrzeichennachrichtzu einem vorbestimmten Markenkode, einem vorbestimmten Typkode und einer vorbestimmten Mehrzeichnachricht passen, und Anzeigen, wenn eine Übereinstimmung erkannt wird;
(d) Fortsetzen der Leistungsversorgung der tragbaren Vorrichtung von der Batterie, wenn eine Übereinstimmung erkannt wurde; oder
(e) Abschalten der tragbaren Vorrichtung, wenn eine Übereinstimmung nicht erkannt wurde.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zur Identifikation eines Typs und einer Marke einer Batterie gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Batteriegespeiste tragbare Vorrichtungen wurden zunehmend populär durch ihr leichtes Gewicht und ihre Kompaktheit. Diese tragbaren Vorrichtungen, wie zellulare Funktelefone, schnurlose Telefone und Laptop-Computer sind typischerweise mit einer oder mehreren wiederaufladbaren Batterien oder Batteriepaketen, von denen jedes mehrere Batteriezellen verschiedener Typen umfasst, wie beispielsweise Nickel-Cadmium (NiCd), Nickel-Metall-Hydrid (NiMH), Alkali, oder Lithiumionenzellen, versehen. Da die Batterien von irgendeinem dieser verschiedenen Typen sein können, ist es für einen zuverlässigen und sicheren Betrieb wichtig, dass es möglich ist, den Typ der Batterie zu identifizieren, bevor die tragbare Vorrichtung damit betrieben wird, oder bevor solche Batterien aufgeladen werden. Gemäß der US 5 164 652 und 5 237 257 werden Widerstände unterschiedlicher Werte verwendet, um zu identifizieren, ob die Kapazität eines speziellen Batterietyps klein, mittel oder groß ist. In letzter Zeit wurde ein Speicher, der Daten umfasst, die den Batterietyp und die Kapazität identifizieren, in Batterien eingeschlossen und durch die tragbare Vorrichtung ausgelesen, bevor solche Batterien aufgeladen wurden. Keine dieser Techniken des Standes der Technik gewährleistet jedoch, dass die tragbare Vorrichtung mit einer Batterie eines vorbestimmten bekannten Typs zuverlässig betrieben oder aufgeladen werden kann.
  • Die US 5 371 453 offenbart ein Batterieladesystem mit einem Anschluss, der sowohl zum Laden der Batterie wie auch zum Austausch von Daten benutzt werden kann. Eine an das Batterieladesystem angeschlossene Batterie weist einen Thermistor auf, der ein Temperatursignal erzeugt, welches die Temperatur der Zellen in der Batterie angibt. Das Temperatursignal wird von einer Steuereinrichtung innerhalb des Batterieladesystems ausgewertet, um die Ladebedingungen für Zellen in der Batterie zu kontrollieren.
  • Die DE 295 03 816 U1 offenbart einen mobilen auswechselbaren Akkumulator, der ein elektronisches Gerät mit Energie versorgt. Dieser Akku bzw. aufladbare Batterie weist Identifikations- und/oder Kommunikationselemente auf, in denen Informationen zur Identifizierung der Batterie. gespeichert sind. Wenn die Batterie an das elektronische Gerät angeschlossen wird, wird die in ihr gespeicherte Information mit in dem elektronischen Gerät vorgegebene Information verglichen, um festzustellen, ob es sich bei der angeschlossenen Batterie um eine vom Hersteller des Gerätes zugelassene (genehmigte) Batterie handelt. Der besagte Vergleich erfolgt in der Weise, dass Informationsdaten zwischen dem Element in der Batterie und einer geeigneten Einrichtung innerhalb des Gerätes über eine Kommunikationsverbindung ausgetauscht werden. Bei dem Identifikations- und/oder Kommunikationselement kann es sich um einen elektronischen Chip handeln.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Identifizierung eines Typs und einer Marke einer Batterie bereitzustellen, durch das die Sicherheit, mit der der Typ und die Marke der Batterie identifiziert werden kann, gegenüber gattungsgemäßen Verfahren erhöht wird.
  • Diese Aufgabe wird durch die Lehre der Patentansprüche 1 und 2 gelöst.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Gemäß Patentanspruch 1 wird die Aufgabe insbesondere dadurch gelöst, dass zur Identifizierung des Typs der Batterie das Vorhandensein einer Thermistorvorrichtung in der Batterie überprüft wird.
  • Es folgt eine detaillierte Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren.
  • 1 ist eine Darstellung einer perspektivischen Ansicht von vorn, oben, rechts einer tragbaren Vorrichtung in einer geöffneten Position, wobei eine Hauptbatterie und eine Hilfsbatterie daran befestigt sind;
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht von hinten, oben, links einer tragbaren Vorrichtung in einer geschlossenen Position, wobei die Hauptbatterie und die Hilfsbatterie gelöst sind;
  • 3 ist eine Darstellung in Blockdiagrammform eines Funkfrequenzkommunikationssystems, das die tragbare Vorrichtung der 2 verwendet, wobei die tragbare Vorrichtung eine Entlade- und eine Ladeschaltung hat;
  • 4 ist eine Darstellung in Blockdiagrammform der Entlade- und Ladeschaltung der 3;
  • 5 ist eine Darstellung in teilweise schematischer Form der Entlade- und Ladeschaltung der 3;
  • 6 ist eine Darstellung in Flussdiagrammform eines Verfahrens des Entladens der Hauptbatterie und der Hilfsbatterie;
  • 7 ist eine Darstellung in Zustandsdiagrammform eines Verfahrens des Ladens der Hauptbatterie und der Hilfsbatterie; und
  • 8 ist eine Darstellung in Flußdiagrammform eines Verfahrens der Gültigmachung der Hauptbatterie und der Hilfsbatterie.
  • In den 1, 2 und 3 ist das dargestellte, tragbare Gerät oder die Vorrichtung 100 ein tragbares, zellulares Funktelefon, das durch eine Hauptbatterie und Hilfsbatterien 101, 102 in einem Betriebszustand mit Leistung versorgt wird. Die Haupt- und Hilfsbatterien 101, 102 umfassen jeweilige Speicher 402, 410 (siehe 4 und 5) für das Speichern einer 64-Bit Registriernummer und 1024 Datenbits für die Identifizierung des Typs und der Marke solcher Batterien, die bekannt dafür sind, daß sie sowohl bei Betriebs- als auch bei Ladebetriebsarten zuverlässig und sicher sind. Die Speicher 402, 410 sind vorzugsweise EPROM-Speicher, die von Dallas Semiconductor of Dallas, Texas, USA hergestellt werden, die eine mit Laser eingravierte 64 bit Registriernummer und 1024 Datenbits speichern. Um die Batterien 101, 102 eindeutig zu identifizieren, umfaßt die 64 Bit Registriernummer einen 12-Bit Markenkode, der einen vorbestimmten Markenkodewert hat, und einen 8-Bit Typkode, der einen vorbestimmten Typkodewert hat, und die 1024 Datenbits umfassen eine eindeutige Mehrzeichennachricht. Durch Identifizierung des eindeutigen Markenkodes, Typkodes und der Mehrzeichennachricht, wenn eine Batterie in die tragbare Vorrichtung 100 eingeschoben wird, kann gewährleistet werden, daß die tragbare Vorrichtung 100 mit einer zuverlässigen und sicheren Batterie betrieben werden kann. Ansonsten wird die tragbare Vorrichtung abgeschaltet und die Batterie wird nicht geladen.
  • 1 zeigt eine tragbare Vorrichtung 100, die eine Hauptbatterie 101 und eine Hilfsbatterie 102 hat. Die tragbare Vorrichtung 100, die vorzugsweise ein Funktelefon ist, umfaßt ein Gehäuse 104, das einen unteren Gehäuseteil 106 und einen oberen Gehäuseteil 108 hat, die drehbar über ein Scharnier 110 miteinander verbunden sind. Der untere Gehäuseteil 106 umfaßt einen Halteschlitz 123 für das Befestigen der Hilfsbatterie 102, eine Anzeige 128, ein Tastenfeld 130 und eine Mikrofonöffnung 131. Die Anzeige 128 liefert eine visuelle Information an einen Benutzer, die beispielsweise die aktuelle Menge der Ladung umfaßt, die in der Hauptbatterie 101 oder der Hilfsbatterie 102 noch verbleibt. Das Tastenfeld 130 gestattet es dem Benutzer, die tragbare Vorrichtung 100 an- und auszuschalten und Gespräche zu initiieren durch das Eingeben und Senden von Zahlen. Ein (nicht gezeigtes) Mikrofon ist hinter der Mikrofonöffnung 131 verborgen. Das Gehäuseteil 108 umfaßt eine Lautsprecherabdeckung 142, die Öffnungen hat, wobei sich ein (nicht gezeigter) Lautsprecher dahinter befindet. Neben dem Liefern von Sprache an den Benutzer kann der Lautsprecher einen hörbaren Alarm liefern, wenn die Haupt- und Hilfsbatterien 101, 102 nahezu erschöpft sind. Die unteren und oberen Gehäuseteile 106, 108 umfassen an ihnen befestigte Hilfs- und Hauptbatterien 101, 102. Die Haupt- und Hilfsbatterien 101, 102 sind von der tragbaren Vorrichtung 100 abnehmar, wie das in 2 gezeigt ist.
  • 2 zeigt die tragbare Vorrichtung 100 in einer geschlossenen Position, wobei die Haupt- und Hilfsbatterien 101, 102 von ihr getrennt sind. Die Hauptbatterie 101 umfaßt ein Verriegelungsteil 202, das an einem Mittelpunkt eines Flansches 204 angeordnet ist, der das erste Ende der Hauptbatterie 101 bildet. Ein Vorsprung 206 ist längs an einem zweiten Ende der Hauptbatterie 101 gegenüber dem Verriegelungsteil 202 angeordnet. Die tragbare Vorrichtung 100 umfaßt eine erste Vertiefung 210, die im oberen Gehäuseteil 108 ausgebildet ist. Die erste Vertiefung 210 ist in einer vorderen Wand 211, einer rechten Wand 212, einer linken Wand 214 und einer hinteren Wand 216 ausgebildet. Eine Lippe 218 erstreckt sich nach außen von der hinteren Wand 216 und über die erste Vertiefung 210. Ein passendes Verriegelungsteil 222 umfaßt Schultern 226, 228 und ein weggeschnittes Gebiet 224 der vorderen Wand 211. Eine zweite Vertiefung 230 des oberen Gehäuseteils 108 erstreckt sich vor und über der vorderen Wand 211. Die Hauptbatterie 101 ist an der tragbaren Vorrichtung befestigt, durch Einschieben des Vorsprungs 206 der Hauptbatterie 101 zwischen die Lippe 218, wie das durch die gestrichelte Linie 231 gezeigt ist, und das Drehen der Hauptbatterie 101 nach unten in die erste Vertiefung 210. Die Hauptbatterie 101 wird gedreht bis das Verriegelungsteil 202 in die Schultern 226, 228 des passenden Verriegelungsteils 222 greift und der Flansch 204 in der zweiten Vertiefung 230 ruht. Die Hauptbatterie 101 wird gelöst durch Niederdrücken des Verriegelunsteils 202 weg von den Schultern 226, 228 und Drehen der Hauptbatterie 101 nach oben und weg von den ersten und zweiten Vertiefungen 210, 230.
  • Die Hilfsbatterie 102 umfaßt eine flexible Hakenverriegelung 232 und feste Stützen 234, 236 mit Pfosten 238 beziehungsweise 240. Die tragbare Vorrichtung 100 umfaßt einen Halteschlitz 123 der 1 und Aufnahmen 242, 244, die an einem Ende 246 des unteren Gehäuseteils 106 für das Anbringen der Hilfsbatterie 102 angeordnet sind. Die tragbare Vorrichtung 100 umfaßt eine längliche Öffnung 248, die an einem unteren Ende 246 des unteren Gehäuseteils 106 zwischen den Aufnahmen 242, 244 angeordnet ist. Die längliche Öffnung 248 liefert Zugang zu einem Stecker 314 (siehe 3), der darin angeordnet ist. Die Hilfsbatterie 102 wird befestigt durch Einschieben der flexiblen Hakenverriegelung 232 in den Halteschlitz 123, das winklige Erstrecken der Hilfsbatterie 102 nach unten, bis die festen Stützen 234, 236 das untere Ende 246 freigeben; Drehen der Hilfsbatterie 102 bis sie neben dem unteren Gehäuseteil 106 liegt; und Freigeben der Hilfsbatterie 102, um es somit den festen Stützen 234, 236 zu gestatten, sich an das untere Ende 246 zu bewegen, um es den Pfosten 238, 240 zu gestatten, sich in die Aufnahmen 242, 244 einzuschieben, wie das durch die Linien 250 gezeigt ist. Der Abstand der festen Stützen 234, 236 verhindert die Versperrung der länglichen Öffnung 248 und verhindert den Zugang zum Stecker 314, wenn die Hilfsbatterie 102 befestigt ist. Die Hilfsbatterie 102 wird von der tragbaren Vorrichtung 100 gelöst, indem im wesentlichen die vorherigen Schritte der Befestigung in umgekehrter Richtung ausgeführt werden.
  • Obwohl die tragbare Vorrichtung 100 als Funktelefon gezeigt und beschrieben ist, wird erkenntlich, daß eine beliebige tragbare Vorrichtung, wie beispielsweise Laptop-Computer, Camcorder, Funkrufempfänger, Zweiwegefunkgeräte, persönliche digitale Assistenten und dergleichen die Vorrichtung und das Verfahren zum Entladen und Laden einer Mehrfachbatterieanordnung, wie es nachfolgend beschrieben wird, verwenden können.
  • 3 ist eine Darstellung in Blockdiagrammform eines Funkfrequenzkommunikationssystems 300, wobei eine Basisstation 301 und die tragbare Vorrichtung 100 über Funkfrequenz-(RF)-Signale 302 miteinander kommunizieren. Die tragbare Vorrichtung 100 umfaßt eine Antenne 303, einen Empfänger 304, einen Sender 305, eine Steuerung 306 und eine Benutzerschnittstelle 308, die einen (nicht gezeigten Lautsprecher), die Anzeige 128 der 1, das (nicht gezeigte) Mikrofon und das Tastenfeld 130 der 1 umfaßt. Die Steuerung 306 könnte beispielsweise ein 68HC11 Mikroprozessor sein, der von Motorola Inc. erhältlich ist. Die tragbare Vorrichtung 100 wird über die abnehmbaren Haupt- und Hilfsbatterien 101, 102 mit Leistung versorgt und arbeitet in der folgenden Art. Die Antenne 303 wandelt die RF-Signale 302 in elektrische RF-Empfangssignale und verbindet die elektrische RF-Empfangssignale mit dem Empfänger 304. Der Empfänger 304 wandelt die elektrischen RF-Empfangssignale in Datenempfangssignale, die dann durch die Steuerung 306 verbunden werden und an den Benutzer als hörbare Sprache über den Lautsprecher und als Betriebsinformation über die Anzeige 128 ausgegeben werden. Sprache und Daten, die vom Benutzer über das Mikrofon und das Tastenfeld 130 eingegeben werden, werden mit dem Sender 305 als Datensendesignale verbunden. Der Sender 305 wandelt die Datensen designale in elektrische RF-Sendesignale, die durch die Antenne 303 umgewandelt werden und als RF-Signale 302 gesendet werden.
  • Die tragbare Vorrichtung 100 umfaßt eine Entlade- und Ladeschaltung 310, einen Speicher 312 und einen Stecker 314. Die Entlade- und Ladeschaltung 310 entlädt selektiv die Haupt- und Hilfsbatterien 101, 102, um eine ununterbrochene Leistung an die tragbare Vorrichtung 100 zu liefern. Die Entlade- und Ladeschaltung 310 lädt auch selektiv die Haupt- und Hilfsbatterien 101, 102 unter der Steuerung eines Programms, das durch die Steuerung 306 ausgeführt wird. Das Programm wird im Speicher 312 gespeichert. Der Speicher 312 ist vorzugsweise ein Nur-Lese-Speicher (ROM), aber er kann auch ein löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EPROM), ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) oder eine andere geeignete tragbare Speichervorrichtung sein. Obwohl der Speicher 312 getrennt von der Steueurng 306 gezeigt ist, wird erkenntlich, daß der Speicher 312 sich in der Steuerung 306 befinden kann und/oder, daß die Steuerung 306 einen anderen Speicher zusätzlich zum Speicher 312 umfassen kann. Der Stecker 314 gestattet es einen Benutzer, eine externe Leistungsversorgung 430 (siehe 4) anzuschließen, um somit Leistung zu liefern, um die tragbare Vorrichtung 100 zu betreiben (und um Batterieladung zu sparen) oder um die Haupt- und Hilfsbatterien 101, 102 zu laden.
  • 4 zeigt weiter in Blockdiagrammform die Haupt- und Hilfsbatterien 101, 102, die Entlade- und Ladeschaltung 310, den Stecker 314 und die Steuerung 306. Die Haupt- und Hilfsbatterien 101, 102 sind lösbar mit der Entlade- und Ladeschaltung 310 verbunden. Die Hauptbatterie 101 umfaßt eine elektrochemische Hauptzelle 404, eine Hauptspeichervorrichtung 402 und eine Hauptthermistorvorrichtung 406. In einigen Fällen kann die Hauptbatterie 101 auch eine zusätzliche Schaltung für den Schutz der elektrochemische Zelle 404 umfassen. Es wird erkenntlich, daß die elektrochemische Hauptzelle 404, wie sie dargestellt ist, eine oder eine Vielzahl miteinander verbundeneer elektrochemischer Zellen für das Erzeugen einer vorbestimmten Ausgangsspannung darstellt. Die elektrochemische Hauptzelle 404 umfaßt einen positiven Hauptanschluß 405 und einen negativen Hauptanschluß 407. Die elektrochemische Hauptzelle 404 ist vorzugsweise wiederaufladbar. Die elektrochemische Hauptzelle 404 ist vorzugsweise von folgemdem Typ: Nickel-Cadmium (NiCd), Nickel-Metall-Hydrid (NiMH), Alkaline oder Lithium-Ion. Der Hauptspeicher 402 ist vorzugsweise ein EPROM. Der Hauptspeicher 402 kennzeichnet die Hauptbatterie 101 als "Smart-Batterie", da der Hauptspeicher 402 Daten speichert, die verwendet werden können, um das Entladen und Laden zu optimieren. Solche Daten umfassen Batterietypdaten, Entlade-/Ladehysteresedaten und historische Daten. Der Hauptthermistor 406 ist mit dem negativen Hauptanschluß 407 verbunden und ist thermisch mit der Hauptzelle 404 verbunden, um die Temperatur der elektrochemischen Hauptzelle 404 über einen über ihm auftretenden Spannungsabfall anzuzeigen. Der negative Hauptanschluß 497 ist ferner mit elektrischer Erde 409 verbunden.
  • Die Hilfsbatterie 102 ist ähnlich der Hauptbatterie 101 und umfaßt eine Hilfsspeichervorrichtung 410, eine elektrochemische Hilfzelle 412, die einen positiven Hilfsanschluß 413 und einen negativen Hilfsanschluß 415 hat, und eine Hilfsthermistorvorrichtung 414. Es wird erkenntlich, daß die elektrochemische Hilfszelle 412, wie dargetellt, eine von mehreren miteinander verbundenen elektrochemischen Zellen für das Erzeugen einer vorbestimmen Ausgangsspannung darstellt. Der negative Hilfsanschluß 415 ist in ähnlicher Weise mit elektrisch Erde 409 verbunden. In der bevorzugten Ausführungsform hat die Hilfsbatterie 102 jedoch eine größere Kapazität als die Hauptbatterie 101 und kann während längerer Zeit Leistung liefern.
  • Ein Entladeteil der Entlade- und Ladeschaltung 310 verbindet schaltbar die Haupt und Hilfsbatterien 101, 102 mit einer Leistungsversorgungsleitung 408 der tragbaren Vorrichtung (mit B+ bezeichnet). Die Haupt- und Hilfsbatterien 101, 102 liefern an die Leistungsversorgungsleitung 408 der tragbaren Vorrichtung eine Spannung zwischen 2,8 V und 5,5 V. Die Versorgungsleitung 408 der tragbaren Vorrichtung versorgt die Steuerung 306, den Empfänger 304 der 3, den Sender 305 der 3, die Benutzerschnittstelle der 3 und andere Komponenten der tragbaren Vorrichtung über (nicht gezeigte) elektrische Verbindungen mit Leistung. Der Entladeteil umfaßt hauptsächlich den Hilfsbatterieschalter 420, einen Detektor 422 und einen Hauptbatterieschalter 424. Der Hilfsbatterieschalter 420 ist nur mit dem Hauptbatterieschalter 102 verbunden und wird betrieben, um die Hilfsbatterie 102 zu verbinden, um die tragbare Vorrichtung 100 mit Leistung zu versorgen. Ein Eingang des Hilfsbatterieschalters 420 ist mit dem positiven Hilfsanschluß 413 durch die Leitung 416 verbunden. Ein Ausgang des Hilfsbatterieschalters 420 ist mit der Leistungsversorgungsleitung 408 der tragbaren Vorrichtung verbunden.
  • Der Detektor 422 ist zwischen den Haupt- und Hilfsbatterien 101, 102 verbunden und erkennt, wenn sich die Hilfsbatterie 102 unterhalb eines Schwellwertpegels entladen hat und wenn eine externe Leistungsversorgung 430 an der tragbaren Vorrichtung 100 befestigt wurde. In der bevorzugten Ausführungsform beträgt die Schwellwertspannung 3,3 V. Der positive Hilfsanschluß 413 ist mit einem ersten Eingang des Detektors 422 über eine Leitung 421 verbunden. Der positive Hauptanschluß 405 ist mit einem zweiten Eingang des Detektors 422 über eine Leitung 423 verbunden. Der Stecker 314 ist mit einem dritten Eingang des Detektors 422 über eine Leitung 425 verbunden. Ein Ausgang des Detektors 422 ist mit dem Hauptbatterieschalter 424 und der Steuerung 306 über eine Leitung 426 verbunden.
  • Der Hauptbatterieschalter 424, der auf den Detektor 422 anspricht, verbindet die Hauptbatterie 101 als Leistungsquelle, die die tragbare Vorrichtung 100 betreiben kann, oder löst diese Verbindung. Ein erster Eingang des Hauptbatterieschalters 424 ist mit dem Ausgang des Detektors 422 über eine Leitung 426 verbunden. Ein zweiter Eingang des Hauptbatterieschalters 424 ist mit dem positiven Hauptanschluß 405 über eine Leitung 427 verbunden. Ein Ausgang des Hauptbatterieschalters 424 ist mit der Leistungsversorgungsleitung 404 der tragbaren Vorrichtung verbunden.
  • Die Steuerung 306 verbindet ferner den Ausgang des Detektors 422 mit der Benutzerschnittstelle 308 der 3. Die Benutzerschnittstelle 308 interpretiert den Ausgang des Detektors 422 und informiert den Benutzer, welche der Haupt- und Hilfsbatterien 101, 102 die tragbare Vorrichtung zu einer speziellen Zeit mit Leistung versorgt.
  • Der Entladeteil der Entlade- und Ladeschaltung 310 entlädt die Haupt- und Hilfsbatterien 101, 102 gemäß einer vorbestimmten Priorität – wenn beide Batterien angeschlossen sind, wird die Hilfsbatterie 102 als erstes entladen. Der Hilfsbatterieschalter 420 verbindet anfänglich den positiven Hilfsanschluß 413 mit der Leistungsversorgungsleitung 408 der tragbaren Vorrichtung, um somit die tragbare Vorrichtung 100 über die Hilfsbatterie 102 mit Leistung zu versorgen. Der Detektor 422 überwacht die elektrochemische Hilfszelle 412, während sie sich entlädt. Wenn eine Spannung des positiven Hilfsanschlußes 413 unter eine Schwellwertspannung abfällt, so schließt der Detektor 422 den Hauptbatterieschalter 424. Diese verbindet den positiven Hauptanschluß 405 mit der Leistungsversorgungsleitung 408 der tragbaren Vorrichtung, um somit die tragbare Vorrichtung über die Hauptbatterie 101 mit Leistung zu versorgen.
  • Während eine Batterie in Benutzung ist, das heißt Leistung liefert, kann die andere Batterie, die nicht in Benutzung ist, ersetzt (gelöst und wieder befestigt) werden, ohne eine Unterbrechung des Betriebs der tragbaren Vorrichtung 100. Während die Hilfsbatterie 102 in Benutzung ist, kann die Hauptbatterie 101 ersetzt werden. Während die Hauptbatterie 101 in Benutzung ist, kann die Hilfsbatterie 102 ersetzt werden. Nach Ersetzen der Hilfsbatterie 102 öffnet der Detektor 422 den Hauptbatterieschalter 424 (und löst die Verbindung der Hauptbatterie 101), wenn die Spannung des positiven Hilfsanschlußes 413 über der Schwellwertspannung liegt.
  • Auch die in Verwendung befindliche Batterie kann ohne eine Unterbrechung des Betriebes der tragbaren Vorrichtung 100 gelöst werden. Wenn die Hilfsbatterie 102 gelöst wird, während sie in Benutzung ist, schließt der Detektor 422 in Erwiderung auf die schnell abnehmende Spannung auf der Leitung 421, den Hauptbatterieschalter 424 schnell genug, um eine Unterbrechung zu verhindern. Die Unterbrechung wird auch verhindert, wenn die Hauptbatterie 101 gelöst wird, während sie in Benutzung ist, sogar nachdem die Hilfsbatterie 102 schon fast bis zur Schwellwertspannung entladen ist. Dies wird erreicht, indem die Schwellwertspannung (beispielsweise 3,3 V) höher als eine minimale Spannung gesezt wird, die notwendig ist, um die tragbare Vorrichtung 100 mit Leistung zu versorgen. In der bevorzugten Ausführungsform beträgt die minimale Spannung 2,8 V. Auch der Hilfsbatterieschalter 420 muß so gestaltet werden, daß er geschlossen bleibt, sogar nachem die Hilfsbatterie 102 bis auf die Schwellwertspannung entladen wurde. Somit wird bei einem Lösen der Hauptbatterie 101, während sie sich in Benutzung befindet, die Hilfsbatterie dennoch genug Leistung liefern, um die tragbare Vorrichtung 100 zu betreiben (zumindest für eine kurze Zeit). Der Detektor öffnet den Batteriesteuerschalter 424 auch, wenn die Anwesenheit des positiven Hauptanschlußes 405 nicht länger an seinem zweiten Eingang erkannt wird.
  • Ein solches Lösen der sich in Benutzung befindlichen Batterie ist ein vorteilhaftes Merkmals bei Benutzern, die die sich in Benutzung befindliche Batterie während eines Telefongesprächs ersetzen wollen, ohne das Telefongespräch zu unterbrechen. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Hauptbatterie 101 kleiner als die Hilfsbatterie 102 (siehe 1 und 2) und somit besser tragbar. Es wird daher angenommen, daß Benutzer mehr Hauptbatterien als Hilfsbatterien bei sich tragen. Das Ersetzen der Hauptbatterie 101, während sie in Benutzung ist, ist daher vorteilhaft.
  • Wenn eine externe Leistungsversorgung 430 (die als EXTERNAL B+ bezeichnet ist), am Stecker 314 befestigt wird, wird das Entladen der Hauptbatterie 101 oder der Hilfsbatterie 102 gestoppt und die tragbare Vorrichtung 100 wird über die externe Leistungsversorgung 430 mit Leistung versorgt. Die externe Leistungsversorgung 430 versorgt die Leistungsversorgungsleitung 408 der tragbaren Vorrichtung mit einer Spannung, die ungefähr 1,4 Volt höher liegt als die Spannung, die von den Haupt- und Hilfsbatterien 101, 102 geliefert wird. Nach dem Befestigen wird die Diode 432, die zwischen dem Stecker 314 und der Leistungsversorgungsleitung 408 der tragbaren Vorrichtung geschaltet ist, in Durchlaßrichtung vorgespannt und verbindet die Spannung, die von der externe Leistungsversorgung 430 geliefert wird, mit der Leistungsversorgungsleitung 408 der tragbaren Vorrichtung. (Wenn die externe Leistungsversorgung 430 nicht befestigt ist, verhindert die Diode 432 daß die Haupt- und Hilfsbatterien 101, 102 sich in den Stecker 314 entladen). In Erwiderung auf den höheren Spannungspegel auf der Leistungsversorgungsleitung 408 der tragbaren Vorrichtung öffnet der Hilfsbatterieschalter 420 und das Entladen der Hilfsbatterie 102 stoppt. Der Detektor 422 öffnet, nach Erkennen des Vorhandenseins der externen Leistungsversorgung 430 (über den dritten Eingang) den Hauptbatterieschalter 424 und das Entladen der Hauptbatterie 101 stoppt.
  • Ein Ladeteil der Entlade- und Ladeschaltung 310 lädt selektriv die Haupt- und Hilfsbatterien 101, 102. Der Ladeteil der Entlade- und Ladeschaltung 310 umfaßt einen Speicherschalter 440, einen Ladeschalter 442 und eine interne Ladevorrichtung 444 und einen Thermistorschalter 446. Der Ladeteil der Entlade- und Ladeschaltung 310 arbeitet unter der Steuerung der Steuerung 306.
  • Die Steuerung 306 liest selektiv die Inhalte der Haupt- und Hilfsspeicher 402, 410 über den Speicherschalter 440. Der Hauptspeicher 402 wird mit einem ersten Eingang des Speicherschalter 440 über eine Datenbusleitung 448 verbunden. Der Hilfsspeicher 410 wird mit einem zweiten Eingang des Speicherschalters 440 über eine Datenbusleitung 450 verbunden. Die Steuerung 306 ist mit einem dritten Eingang des Speicherschalters 440 über eine Leitung 452 verbunden. Der Speicherschalter 440 umfaßt einen Ausgang, der mit der Steuerung 306 über die Leitung 454 verbunden ist. Die Steuerung 306 signalisiert dem Speicherschalter 440 über die Leitung 452, entweder den Hauptspeicher 402 oder den Hilfsspeicher 410 mit der Steuerung 306 über den Ausgang des Speicherschalters 440 und der Leitung 454 zu verbinden. Wenn die Verbindung errichtet ist, so liest die Steuerung 306 die Batteriedaten.
  • Die Steuerung 306 wählt entweder die Hauptbatterie 101 oder die Hilfsbatterie 102 für das Laden über den Ladeschalter 442 aus. Der Ladeschalter 442 umfaßt einen ersten Ausgang, der mit der elektrochemischen Hauptzelle 404 über die Leitung 456 verbunden ist. Der Ladeschalter 442 umfaßt einen zweiten Ausgang, der mit der elektrochemischen Hilfszelle 412 über eine Leitung 458 verbunden ist. Die interne Ladevorrichtung 444 ist mit einem ersten Eingang des des Ladeschalters 442 über eine Leitung 460 verbunden. Die Steuerung 306 ist mit einem zweiten Eingang des Ladeschalters 442 über eine Leitung 452 verbunden. Die Steuerung 306 signalisiert dem Ladeschalter 442 über die Leitung 452, die interne Ladevorrichtung 444 über den ersten Eingang des Ladeschalters und der Leitung 460 mit entweder der elektrochemischen Hauptzelle 404 oder der elektrochemischen Hilfszelle 412 zu verbinden. Wenn die Verbindung hergestellt ist, wird ein Ladestrom durch die interne Ladevorrichtung 444 geliefert, der die elektrochemische Hauptzelle 404 oder die elektrochemische Hilfszelle 412 lädt.
  • Die Steuerung 306 bestimmt die Anwesenheit der Haupt- und Hilfsbatterien 101, 102 über den Thermistorschalter 446. Der Hauptthermistor 406 ist mit einem ersten Eingang des Thermistorschalters 446 über die Leitung 462 verbunden. Der Hilfsthermistor 414 ist mit einem zweiten Eingang des Thermi storschalters 446 über die Leitung 464 verbunden. Die Steuerung 306 ist mit einem dritten Eingang des Thermistorschalters 446 über eine Leitung 465 verbunden. Der Thermistorschalter 446 umfaßt einen Ausgang, der mit der Steuerung 306 über die Leitung 466 verbunden ist. Die Steuerung 306 signalisiert dem Thermistorschalter 446 über die Leitung 464, entweder den Hauptthermistor 406 oder den Hilfsthermistor 414 mit der Steuerung 306 über den Ausgang des Thermistorschalters und der Leitung 466 zu verbinden. Wenn die Verbindung hergestellt ist, bestimmt die Steuerung 306 das Vorhandensein der Hauptbatterie 101 oder der Hilfsbatterie 102 durch einen Spannungsabfall über dem jeweiligen Thermistor.
  • Die interne Ladevorrichtung 444 umfaßt eine Ladesteuerung 470, einen Stromregler 472 und einen Rückkoppelschalter 474. Die Ladesteuerung 470 ist mit dem Stecker 314 über die Leitung 478, die Steuerung 306 über die Leitung 480 und der Ladestrom über die Leitung 481 verbunden. Die Ladesteuerung 470 gibt in Reaktion auf den Stecker 314, die Steuerung 306 und den Ladestrom, ein Stromsignal an den Stromregler 472 aus. Neben den Eingängen für das Aufnehmen des Stromes von der Ladesteuerung 470 umfaßt die Stromregelung 472 einen Eingang, der mit dem Stecker 314 über die Leitung 482 verbunden ist. Der Stromregler 472, der auf den Strom reagiert, gibt den Ladestrom mit einer ersten oder einer zweiten Rate an den Ladeschalter 442 über eine Leitung 460 aus. Beim Ausgeben des Ladestroms schließt der Stromregler 472 den Rückkoppelschalter 474 über die Leitung 484. Der Rückkoppelschalter 474, verbindet, wenn er geschlossen ist, die Ladespannung auf der Leitung 460 über die Leitung 486 mit dem Stecker 314. Die Ladespannung wird für eine Spurvervolgung durch die externe Leistungsversorgung 430 verwendet.
  • Der Ladeteil der Entlade- und Ladeschaltung 310 lädt die Haupt- und Hilfsbatterien 101, 102 gemäß einer vorbestimmten Priorität – wenn beide Batterien befestigt sind, wird die Hauptbatterie 101 zuerst geladen. Das Laden wird begonnen beim Befestigten der externe Leistungsquelle, die Batterien laden kann, wie beispielsweise der externe Leistungsversorgung 430, am Stecker 314. Die Steuerung 306 mißt die Befestigung der externe Leistungsversorgung über die Leitung 488, schaltet zwischen den Haupt- und Hilfsthermistoren 406, 414 über den Thermistorschalter 446 hin und her, um zu bestimmen, welche Batterien vorhanden sind. Wenn sowohl die Haupt- als auch die Hilfsbatterien 101, 102 befestigt sind, schaltet die Steuerung 306 den Speicherschalter 440 und liest die Daten vom Hauptspeicher 402 über die Leitung 454. Die externe Leistungsversorgung 430 versorgt die Ladesteuerung 470 über die Leitung 478. Die Steuerung 306 konfiguriert die Ladesteuerung 470 über die Leitung 480, so daß die Ladesteuerung 470 ein Stromsignal gemäß den Daten, die von der Hauptbatterie 101 gelesen wird, liefert. Eine Rückkoppelung wird auf der Leitung 481 geliefert, so daß die Ladesteuerung 470 das Stromsignal einstellen kann, wenn dies notwendig ist. Die Stromsteuerung 470 gibt den Ladestrom über den Ladeschalter 442 über die Leitung 460 aus. Die Steuerung 306 schaltet den Ladeschalter 442, um den Ladestrom mit der elektrochemischen Hauptzelle 404 über die Leitung 456 zu verbinden. Die Hauptbatterie 101 wird für eine Dauer geladen, die den Ladedaten entspricht, die aus dem Hauptspeicher 402 gelesen wurden. Nachdem sie für diese Zeitdauer geladen wurde, wird die Hauptbatterie 101 als voll angesehen.
  • Wenn die Hauptbatterie 101 voll geladen ist, so wird das Laden der Hilfsbatterie 102 begonnen. Die Steuerung 306 schaltet den Speicherschalter 440 und liest Batteriedaten vom Hilfsspeicher 410. Die Steuerung 306 konfiguriert die interne Ladevorrichtung 444, so daß sie den Ladestrom gemäß den Daten ausgibt, die von der Hilfsbatterie 102 gelesen werden. Die Steuerung 306 schaltet den Ladeschalter 442, um den Ladestrom mit der elektrochemischen Hilfszelle 412 über die Leitung 416 zu verbinden. Die Hilfsbatterie 102 wird für eine Zeitdauer geladen, die den optimalen Ladezeitdaten entspricht, die aus dem Hilfsspeicher 410 gelesen wurden, und wird dann als voll angenommen. Wenn die Hauptbatterie 101 ersetzt wird, während die Hilfsbatterie 102 geladen wird, unterbricht die Steuerung 306 (die kontinuierlich den Thermistorschalter 446 zwischen den Haupt- und Hilfsthermistoren 406, 414 hin- und her schaltet, um das Vorhandensein der Batterie während des Ladens zu bestimmen) das Laden der Hilfsbatterie 102 und beginnt mit dem Laden der Hauptbatterie 101 in der vorher erwähnten Art. Wenn sowohl die Haupt- und die Hilfsbatterie 101, 102 voll sind, wendet die interne Ladevorrichtung 444 wiederholt eine Erhaltungsladung auf jede der Haupt- und Hilfsbatterien 101, 102 für eine Zeitdauer von ungefähr 1800 Sekunden an. Die Erhaltungsladung besteht aus einer Tröpfelladung oder dem Nachfüllen, um die Batterieentladung zu verzögern. Das Laden endet beim Lösen der externe Leistungsversorgung 430.
  • Obwohl die tragbare Vorrichtung 100 eine interne Ladevorrichtung 444 für das Laden der Mehrfachbatterieanordnung umfaßt, wird erkenntlich, daß die Ladevorrichtung der Haupt- und Hilfsbatterien 101, 102 außerhalb der tragbaren Vorrichtung 100 angebracht sein kann. Beispielsweise kann ohne die interne Ladevorrichtung 444 das Laden der Haupt- und Hilfsbatterien 101, 102 über eine externe Ladevorrichtung stattfinden, die am Stecker 314 befestigt ist. Neben der Verbindung mit der Steuerung 306 würde der Stecker 314 auch direkt mit dem Thermistorschalter 446, dem Speicherschalter 440 und dem Ladeschalter 442 verbunden sein. Nach Befestigen der externen Ladevorrichtung wird das Vorhandensein der Batterie über den Thermistorschalter 446 festgestellt, Daten werden entweder vom Hauptspeicher 402 oder vom Hilfsspeicher 410 ausgelesen, und der Ladestrom, basierend auf den Batteriedaten, wird an die Hauptbatterie 101 oder die Hilfsbatterie 102 über den Ladeschalter 442 geliefert.
  • 5 ist eine Darstellung in teilweise schematischer Form der Entlade- und Ladeschaltung 310. Wie ausgeführt wurde, wird das Entladen der Haupt- und Hilfsbatterien 101, 102 durch den Hilfsbatterieschalter 420, den Detektor 422 und den Hauptbatterieschalter 424 erreicht. Der Hilfsbatterieschalter 420 umfaßt die Diode 500, die vorzugsweise ein Schottky-Gleichrichter ist. Der Eingang der Diode 500 ist mit dem positiven Hilfsanschluß 413 über die Leitung 416 verbunden. Der Ausgang der Diode 500 ist mit der Leistungsversorgungsleitung 408 der tragbaren Vorrichtung verbunden.
  • Der Detektor 422 umfaßt primär einen Vergleicher 502, einen Transistor 504, eine Diode 510 und ein ODER-Gatter 506. Der Vergleicher 502 hat eine Referenzspannung 508 (als VREF bezeichnet), um die Schwellwertspannung der Hilfsbatterie 102 einzustellen, wobei er mit einem positiven (+) Anschluß davon verbunden ist. Der positive Hilfsanschluß 413 ist mit einem negativen (–) Anschluß des Vergleichers 502 über die Leitung 421 verbunden. Der Ausgang des Vergleichers 502 ist mit einem ersten Eingang des ODER-Gatters 506 verbunden. Ein Gate-Anschluß des Transistors 504, bei dem es sich vorzugsweise um einen n-Kanal MOSFET handelt, ist mit dem positiven Hauptanschluß 405 über die Leitung 423 verbunden. Ein Drain-Anschluß des Transistors 504 ist mit dem positiven Hilfsanschluß 413 und mit einem zweitenn Eingang des ODER-Gatters 506 verbunden. Die Diode 510 ist zwischen dem Drain-Anschluß des Transistors 504 und dem ODER-Gatter 506 geschaltet. Der zweite Eingang des ODER-Gatters 506 ist auch mit dem Steccker 314 verbunden. Der Ausgang des ODER-Gatters 506 ist mit dem Hauptbatterieschalter 424 über die Leitung 426 verbunden.
  • Der Hauptbatterieschalter 424 umfaßt den Transistor 512, der vorzugsweise ein p-Kanal MOSFET des Anreicherungstyps ist, und eine Diode 514. Ein Gate-Anschluß des Transistors 512 ist mit dem Ausgang des ODER-Gatters 506 über eine Leitung 426 verbunden. Ein Drain-Anschluß des Transistors 512 ist mit dem Ausgang des ODER-Gatters 506 über eine Leitung 426 verbunden. Ein Drain-Anschluß des Transistors 512 ist mit dem positiven Hauptanschluß 405 über eine Leitung 427 verbunden. Ein Source-Anschluß des Transistors 512 ist mit der Versorgungsleitung 408 der tragbaren Vorrichtung verbunden. Die Diode 514 ist zwischen dem Source-Anschluß und dem Drain-Anschluß des Transistors 512 verbunden.
  • Wenn die Haupt- und Hilfsbatterien 101, 102 befestigt sind (und die externe Leistungsversorgung 430 nicht befestigt ist), wird die Diode 500 in Durchlaßrichtung vorgespannt und verbindet den positiven Hilfsanschluß 413 mit der Leistungsversorgungsleitung 408 der tragbaren Vorrichtung. Wenn der Spannungspegel des positiven Hilfsanschlußes 413 größer als oder ungefähr gleich wie die Referenzspannung 508 ist, so gibt der Vergleicher 502 ein logisch hohes Signal aus. Dies bewirkt, daß das ODER-Gatter 506 ein logisch hohes Signal auf der Leitung 426 ausgibt. Dies wiederum bewirkt, daß der Transistor 512 abschaltet, um somit zu verhindern, daß der positive Hauptanschluß 405 die Leistungsversorgungsleitung 408 der tragbaren Vorrichtung versorgt. Die Diode 514 verhindert, daß Strom von der Leistungsversorgungsleitung 408 zurückfließt und die Hauptbatterie 101 lädt.
  • Wenn der Spannungspegel des positiven Hilfsanschlußes 413 unter die Referenzspannung 508 fällt, so gibt der Vergleicher 502 ein logisch niedriges Signal an das ODER-Gatter 506. Dies bewirkt, daß das ODER-Gatter 506 ein logisch niedriges Signal auf Leitung 426 ausgibt. Wenn sowohl die Haupt- als auch die Hilfsbatterien 101, 102 noch vorhanden sind, so gibt der Transistor 504 auch ein logisch niedriges Signal an das ODER-Gatter 506. Dies bewirkt, daß das ODER-Gatter 506 ein logisch niedriges Signal auf der Leitung 426 ausgibt. Dies wiederum bewirkt, daß der Transistor 512 sich anschaltet und den positiven Hauptanschluß 405 mit der Leistungsversorgungsleitung 408 der tragbaren Vorrichtung verbindet.
  • Wenn die Hauptbatterie 101 gelöst wird (und die Hilfsbatterie 102 befestigt ist), so wird der Gate-Anschluß des Transistors 504 nicht länger mehr den positiven Hauptanschluß 405 sehen und durch ihn versorgt werden. Dies führt dazu, daß der Drain-Anschluß des Transistors 504 hochgezogen wird durch den positiven Hilfsanschluß 413. Dies bewirkt wiederum, daß das ODER-Gatter 506 das logisch hohe Signal auf der Leitung 426 ausgibt und der Transistor 512 aus bleibt.
  • Wenn die externe Leistungsversorgung 430 am Stecker 314 angeschlossen wird, so hören die Haupt- und Hilfsbatterien 101, 102 mit der Entladung auf. Nach dem Anbringen bewirkt das Vorhandensein der externen Leistungsversorgung 430 auf Leitung 425, daß das ODER-Gatter 506 ein logisch hochpegeliges Signal auf Leitung 426 ausgibt. Dies bewirkt, daß der Transistor 512 ausgeschaltet wird. Die Diode 510 verhindert, daß Strom von der externen Leistungsversorgung 430 zurück fließt und die Hauptbatterie 101 lädt. Die höhere Spannung, die an die Leistungsversorgungsleitung 408 der tragbaren Vorrichtung durch die externe Leistungsversorgung 430 gelegt wird, verhindert die Vorspannung der Diode 500 in Durchlaßrichtung.
  • Wie ausgeführt wurde umfaßt, um das Laden der Haupt- und Hilfsbatterien 101, 102 vorzunehmen, die Entlade- und Ladeschaltung 310 den Speicherschalter 440, den Ladeschalter 442, die Ladesteuerung 470, den Stromregler 472 und den Rückkoppelschalter 474 der internen Ladevorrichtung, und den Thermistorschalter 446. Die Speicher- und Thermistorschalter 440, 446 sind vorzugsweise Zweikanal-Multiplexer/Demultiplexer, die mit einer Versorgung 520 von 2,75 V versorgt werden. Jeder der Speicher- und Thermistorschalter 440, 446 umfaßt primär erste und zweite Kanalanschlüsse 522, 524, die mit den Leitungen 448, 464 beziehungsweise den Leitungen 450, 462 verbunden sind; einen Kommunikationsanschluß 526, der mit den Leitungen 454, 466 verbunden ist; und einen Auswahlanschluß 528, der mit den Leitungen 452, 465 verbunden ist. Ein logisch niedriges Signal, das mit dem Auswahlanschluß 528 von der Steuerung 306 verbunden ist, verbindet den ersten Kanalanschluß 522 (der mit der Hauptbatterie 101 verbunden ist) mit dem Kommunikationsanschluß 526 und weiter mit der Steuerung 306. Ein logisch hohes Signal, das mit dem Auswahlanschluß 528 von der Steuerung 306 verbunden ist, verbindet den zweiten Kanalanschluß 524 (der mit der Hilfsbatterie 102 verbunden ist) mit dem Kommunikationsanschluß 526 und weiter mit der Steuerung 306.
  • Der Ladeschalter 442 umfaßt Transistoren 530, 532, 534, 536. Die Transistoren 530, 532, 534, 536 sind vorzugsweise p-Kanal MOSFETs des Anreicherungstyps. Die Gate-Anschlüsse der Transistoren 530, 532 sind mit der Leitung 452 verbunden. Die Gate-Anschlüsse der Transistoren 534, 536 sind mit der Leitung 452 über ein Invertiergatter 538 verbunden. Die Source-Anschlüsse der Transistoren 530, 534 sind mit der Leitung 460 verbunden. Die Source-Anschlüsse der Transistoren 532, 536 sind mit den positiven Haupt- und Hilfsanschlüssen 405, 413 über Leitungen 456 beziehungsweise 458 verbunden. Die Drain-Anschlüsse der Transistoren 530, 532 sind miteinander verbunden. Die Drain-Anschlüsse der Transistoren 534, 536 sind miteinander verbunden. Die Dioden 540, 542, 544, 546 sind mit den Transistoren 530, 532, 534 beziehungsweise 536 vom Drain-Anschluß zum Source-Anschluß verbunden. Ein logisch niedriges Signal auf Leitung 452 schaltet die Transistoren 534, 536 an, so daß Ladestrom auf der Leitung 460 zur Hilfsbatterie 102 fließen kann. Die Dioden 540, 542, 544, 546 verhindern, daß der Ladestrom, der zur Batterie fließt, nicht für das Laden ausgewählt wird.
  • Die Ladesteuerung 470, die vorzugsweise eine integrierte Schaltung ist, besteht primär aus einer gesteuerten Stromquelle 550, wie beispielsweise einem Pulsbreitenmodulator (PWM), der ein Ausgangsstromsignal mit einem Pegel erzeugt, der durch Ladesteuerung 470 bestimmt ist. Die Stromquelle 550 wird durch den Stecker 314 über die Leitung 478 von einem ersten Eingangsanschluß, der durch die Steuerung 306 über die Leitung 480 konfiguriert wird, von einem zweiten Eingangsanschluß, und eingestellt über die Leitung 481 von einem dritten Eingangsanschluß versorgt. Die Ladesteuerung 470 verbindet ein Stromsignal, das durch die Stromquelle 550 erzeugt wird, in Erwiderung auf die Steuerung 306 und Einstellungen, die auf der Rückkoppelung beruhen, die über 481 empfangen wurde, mit dem Stromregler 472 über einen Ausgangsanschluß 551 und einen Meßanschluß 552.
  • Der Stromregler 472 umfaßt einen primären Transistor 553, eine Diode 554 und eine Diode 556. Der Transistor 553 ist vorzugsweise ein p-Kanal MOSFET des Anreicherungstyps. Ein Gate-Anschluß des Transistors 553 ist mit dem Ausgangsanschluß 551 der Ladesteuerung 470 verbunden. Ein Source-Anschluß des Transistors 553 ist mit dem Meßanschluß 552 der Ladesteuerung 470 und dem Stecker 314 (und der externen Leistungsversorgung 430) über eine Leitung 482 verbunden. Ein Drain-Anschluß des Transistors 553 wird zum Rückkoppelschalter 474 über einen Leitung 484 und über eine Diode 556 zur Leitung 460 herausgeführt. Der Transistor 552, der auf das Ladesignal reagiert, das vom Ausgangsanschluß 551 der Ladesteuerung 470 empfangen wird, schaltet an und verbindet den Strom, der durch die externe Leistungsversorgung 430 und die Stromquelle 550 (das Ladesignal wird über den Meßanschluß 552 der Ladesteuerung 470 geliefert) erzeugt wurde, mit der Leitung 460 über die Diode 556. Die Diode 556 ist vorzugsweise ein Schottky-Gleichrichter. Die Diode 554 wird mit dem Transistor 553 vom Drain-Anschluß zum Source-Anschluß verbunden und verhindert, daß der Ladestrom in die Leitung 460 fließt, wenn der Transistor 550 ausgeschaltet ist.
  • Der Rückkoppelschalter 474 umfaßt primär Transistoren 560, 562. Die Transistoren 560, 562 sind vorzugsweise bipolare Verbindungstransistoren. Der Transistor 560 ist ein npn Transistor. Eine Basis des Transistors 560 ist mit dem Stromregler 472 über eine Leitung 484 verbunden. Ein Kollektor des Transistors 560 ist mit der Basis des Transistors 562 verbunden. Der Transistor 560 schaltet ein in Erwiderung auf den Ladestrom, der durch den Stromregler 472 erzeugt wird. Der Transistor 562 ist ein pnp Transistor. Ein Emitter des Transistors 562 ist mit der Leitung 460 verbunden. Ein Kollektor des Transistors 562 ist mit dem Stecker 314 über eine Leitung 486 verbunden. Der Transistor 562 verbindet die Ladespannung, die durch den Stromregler 472 ausgegeben wird, mit dem Stekker 314, wenn der Transitor 560 an ist. Dies gestattet der externen Leistungsversorgung 430 die Ladespannung zu verfolgen.
  • 6 ist eine Darstellung in Flußdiagrammform eines Verfahrens zum Entladen der Haupt- und Hilfsbatterien 101, 102 der 1-5. In der bevorzugten Ausführungsform wird dieses Verfahren oder dieser Prozeß allein durch den Hilfsbatterieschalter 420, den Detektor 422 und den Hauptbatterieschalter 424 der Entlade- und Ladeschaltung 310 der 4 und 5 implementiert. Es wird jedoch erkenntlich, daß dieses Verfahren auch durch einen Mikroprozessor oder eine Steuerung implementiert werden kann, die ein Softwareprogramm ausführen.
  • Das Verfahren wird in Block 600 initiiert. In einem Entscheidungsblock 602 wird bestimmt, ob die externe Leistungsversorgung 430 der 4 und 5 an der tragbaren Vorrichtung 100 der 1-3 befestigt ist oder nicht. Wenn die externe Leistungsversorgung 430 befestigt ist, so wird die tragbare Vorrichtung 100 über die externe Leistungsversorgung 430 in einem Block 604 versorgt, und das Verfahren wird zum Entscheidungsblock 602 rückgeführt. Wenn die externe Leistungsversorgung 430 nicht befestigt ist, so geht das Verfahren zum Entscheidungsblock 606 weiter.
  • Im Entscheidungsblock 606 wird bestimmt, ob die Hilfsbatterie 102 der 1-5 an der tragbaren Vorrichtung 100 befestigt ist oder nicht. Wenn die Hilfsbatterie 102 nicht befestigt ist, so geht das Verfahren zum Entscheidungsblock 608 weiter. Wenn die Hilfsbatterie 102 befestigt ist, so wird bestimmt, ob die Spannung der Hilfsbatterie 102 größer als die Referenzspannung 508 der 5 im Entscheidungsblock 610 ist oder nicht. Wenn die Spannung der Hilfsbatterie 102 größer ist, so wird die tragbare Vorrichtung 100 über die Hilfsbatterie 102 in Block 612 mit Leistung versorgt und das Verfahren wird zum Entscheidungsblock 602 rückgeführt. Wenn die Spannung der Hilfsbatterie 102 nicht größer ist, so geht das Verfahren zum Entscheidungsblock 608.
  • Im Entscheidungsblock 608 wird bestimmt, ob die Hauptbatterie 101 der 1-5 befestigt ist oder nicht. Wenn die Haupt batterie 101 befestigt ist, so wird die tragbare Vorrichtung 100 über die Hauptbatterie 101 im Block 614 mit Leistung versorgt und das Verfahren wird zum Entscheidungsblock 602 rückgeführt. Wenn die Hauptbatterie 101 nicht befestigt ist, so stoppt das Verfahren am Block 615, da keine leistungslieferenden Quellen an der tragbaren Vorrichtung 100 befestigt sind.
  • 7 ist eine Darstellung in Zustandsdiagrammform eines Verfahrens des Ladens der Haupt- und Hilfsbatterien 101, 102 der 1-5. In der bevorzugten Ausführungsform wird dieses Verfahren oder dieser Prozeß unter Verwendung eines Softwareprogramms, das durch die Steuerung 306 der 3-5 ausgeführt wird, implementiert. Gemäß dem Programm betreibt die Steuerung 306 den Speicherschalter 440, den Ladeschalter 442, die interne Ladevorrichtung 444 und den Thermistorschalter 446 der Entlade- und Ladeschaltung 310 der 4 und 5, um die Haupt- und Hilfsbatterien 101 und 102 zu laden. Es wird jedoch erkenntlich, daß dieses Verfahren unter ausschließlicher Verwendung diskreter Hardwarekomponenten implementiert werden kann. Jeder Zustand wird durch einen Block dargestellt. Die Zahl in der oberen linken Ecke jedes Blocks zeigt die Zahl der Batterien, die an der tragbaren Vorrichtung 100 der 1-3 während dieses Zustandes befestigt sind.
  • Block 700 zeigt einen Zustand, in welchem keine Batterien befestigt sind. Wenn die Hauptbatterie 101 an die tragbare Vorrichtung 100 in Block 700 angefügt wird, so geht das Verfahren zu Block 702. Wenn die Hilfsbatterie 102 in Block 700 befestigt wird, so geht das Verfahren zu Block 704.
  • Block 702 zeigt einen Zustand, in welchem nur die Hauptbatterie 101 angefügt ist und lädt. Wenn die Hauptbatterie 101 in Block 702 entfernt wird, so geht das Verfahren zu Block 700. Wenn die Hilfsbatterie 102 in Block 702 befestigt wird, so geht das Verfahren zu Block 706. Wenn die Hauptbatterie 101 in Block 702 vollständig geladen ist, so geht das Verfahren zu Block 708.
  • Block 704 zeigt einen Zustand, in dem nur die Hilfsbatterie 102 befestigt ist und lädt. Wenn die Hilfsbatterie 102 in Block 702 entfernt wird, so geht das Verfahren zu Block 700. Wenn die Hauptbatterie 101 in Block 704 befestigt wird, so geht das Verfahren zu Block 706. Wenn die Hilfsbatterie 102 in Block 704 vollständig geladen ist, so geht das Verfahren zu Block 710.
  • Block 706 zeigt einen Zustand, in dem sowohl die Haupt- als auch die Hilfsbatterien 101, 102 befestigt sind und die Hauptbatterie 101 lädt. Wenn die Hauptbatterie 101 in Block 706 entfernt wird, so geht das Verfahren zu Block 704. Wenn die Hilfsbatterie 102 in Block 706 entfernt wird, so geht das Verfahren zu Block 702. Wenn die Hauptbatterie 101 in Block 706 voll geladen ist, so geht das Verfahren zu Block 712.
  • Block 708 zeigt einen Zustand, in welchem nur die Hauptbatterie 101 angefügt ist und eine Erhaltungsladung durchführt. Wenn die Hauptbatterie 101 in Block 708 entfernt wird, so geht das Verfahren zu Block 700. Wenn die Hilfsbatterie 102 in Block 708 angefügt wird, so geht das Verfahren zu Block 712.
  • Block 710 zeigt einen Zustand, in welchem nur die Hilfsbatterrie 102 angebracht ist und eine Erhaltungsladung durchführt. Wenn die Hilfsbatterie 102 in Block 710 entfernt wird, so geht das Verfahren zu Block 700. Wenn die Hauptbatterie 101 in Block 710 befestigt wird, so geht das Verfahren zu Block 714.
  • Block 712 zeigt einen Zustand, in dem sowohl die Haupt- und Hilfsbatterien 101, 102 befestig sind und die Hilfsbatterie 102 lädt. Wenn die Hauptbatterie 101 in Block 712 entfernt wird, so geht das Verfahren zu Block 704. Wenn die Hilfsbatterie 102 in Block 712 entfernt wird, so geht das Verfahren zu Block 708. Wenn die Hilfsbatterie 102 in Block 712 vollständig geladen ist, so geht das Verfahren zu Block 716.
  • Block 714 zeigt einen Zustand, in dem sowohl die Haupt- und die Hilfsbatterien 101, 102 befestigt sind, und die Hauptbatterie 101 lädt, während die Hilfsbatterie 102 voll geladen ist. Wenn die Hauptbatterie 101 in Block 714 entfernt wird, so geht das Verfahren zu Block 710. Wenn die Hilfsbatterie 102 in Block 714 entfernt wird, so geht das Verfahren zu Block 702. Wenn die Hauptbatterie 101 in Block 714 voll geladen ist, so geht das Verfahren zu Block 716.
  • Block 716 zeigt einen Zustand, in dem sowohl die Haupt- und die Hilfsbatterien 101, 102 angebracht sind und eine Erhaltungsladung durchführen. Wenn die Hauptbatterie 101 in Block 716 entfernt wird, so geht das Verfahren zu Block 710 weiter. Wenn die Hilfsbatterie 102 in Block 716 entfernt wird, so geht das Verfahren zu Block 708.
  • 8 ist eine Darstellung in Flußdiagrammform eines Verfahrens zur Gültigmachung der Haupt- und Hilfsbatterien 101, 102 der 1-5, wenn die tragbare Vorrichtung 100 angeschaltet wird, wenn eine Batterie in die tragbare Vorrichtung 100 eingeschoben wird, wenn die tragbare Vorrichtung 100 mit der externen Versorgung 430 verbunden wird, oder wenn die tragbare Vorrichtung 100 oder eine Batterie 101, 102 mit einer externen Ladevorrichtung verbunden wird. In der bevorzugten Ausführungsform wird dieses Verfahren oder dieser Prozeß implementiert durch ein durch einen Mikroprozessor oder eine Steuerung ausgeführtes Softwareprogramm.
  • Wenn man annimmt, daß die Leistung gerade eingeschaltet wurde, durch Drücken der Leistungstaste auf der tragbaren Vorrichtung 100 und deren Plazieren in einen Betriebszustand, so wird das Verfahren in Block 800 initiiert. Dann werden in Block 802 Haupt- und Hilfsbatterien 101, 102 erkannt, durch eine Abfrage, um zu sehen ob die jeweiligen Thermistoren 404, 414 vorhanden sind, Lesen der Daten aus den EPROM-Speichern 402, 410 und Lesen mittels Analog-digital-Wandlern der Spannung jeder der Haupt- und Hilfsbatterien 101, 102. Die Thermistoren 404, 414 können einzelnen abgefragt werden, um zu bestimmen, ob die jeweiligen Haupt- oder Hilfsbatterien 101, 102 vorhanden sind.
  • Die Daten, die aus den EPROM-Speicchern 402, 410 ausgelesen werden, umfassen eine 64-Bit Registriernummer und 1024 Bits Daten, die sich auf den Typ der Batterie und ihre Betriebs- und Ladeeeigenschaften beziehen. Die 64-Bit Registriernummer ist mit Laser in die EPROM-Speicher 402, 410 eingeschrieben und umfaßt eine 8-Bit CRC, einen 12-Bit Markenkode, der einen vorbestimmten Wert hat, einen 36-Bit Seriennummernkode und einen 8-bit Typkode. Die 1024 Bits Daten sind in vier Seiten mit jeweils 256 Bits aufgeteilt. Jede Seite umfaßt eine Datenprüfsumme, einen Batterieidentifikationskode und bezogene Lade- und Entladeparameter, die sich auf einen speziellen Typ der Batterie beziehen, wie beispielsweise Nickel-Cadmium (NiCd), Nickel-Metall-Hydrid (NiMH), Alkaline oder Lithiumionenbatterien. Die erste Seite enthält Daten für tragbare FDMA Vorrichtungen, die zweite Seite Daten für tragbare TDMA Vorrichtungen, die dritte Seite Daten für Schreibtischladegeräte und die vierte Seite Daten für eine vorbestimmte aus mehreren Zeichen bestehende Nachricht. In der bevorzugten Ausführungsform liest sich die vorbestimmte Nachricht folgendermaßen:
    "COPR1996MOTOROLA_E.P_CHARGE_ONLY".
  • Als nächstes geht das Verfahren zu Block 804, wo eine Prüfung durchgeführt wird, ob entweder die Haupt- oder die Hilfsbatterien 101, 102 erkannt wurden. Wenn nicht, so wird die NEIN-Verzweigung zu Block 806 genommen, wo eine Prüfung gemacht wird, um zu sehen, ob die externe Leistungsversorgung 430 erkannt wird. Die externe Leistungsversorgung 430 wird erkannt durch Messung deren Spannung, die mittels eines Analog-Digital-Wandlers gelesen wird. Wenn sie erkannt wird, so wird die JA-Verzweigung zu Block 840 genommen, um das Verfahren zu beenden.
  • Wenn die externe Leistungsversorgung 430 in Block 806 nicht erkannt wird, so wird die NEIN-Verzweigung zu Block 830 genommen, wo eine visuelle und/oder hörbare Anzeige vorbereitet wird, um den Benutzer zu informieren, daß eine ungültige Batterie erkannt wurde. Wenn die tragbare Vorrichtung 100 eingeschaltet wird, so wird die Nachricht "BAD BAT" in der Anzeige plaziert, wenn die Hauptbatterie 101 nicht erkannt wurde, und die Notiz "BAD AUX" wird in der Anzeige plaziert, wenn die Hilfsbatterie 102 nicht erkannt wurde. Die tragbare Vorrichtung 100 liefert auch einen hörbaren Alarm durch Abgabe eines Tones. Wenn sich ein Telefongespräch im Gang befindet, so wird die tragbare Vorrichtung 100 das Gespräch in ordentlicher Weise durch das Senden einer Rufbeendigungsnachricht an die zellulare Basisstation beenden. Wenn die tragbare Vorrichtung 100 sich in der Schreibtischladevorrichtung befindet, so wird die Schreibtischladevorrichtung das rote LED aufleuchten lassen, um eine visuelle Anzeige der Erkennung einer ungültigen Batterie zu liefern. Dann wird in Block 836 die tragbare Vorrichtung weiterhin einen Anzeigeton einer schlechten Batterie für 10 Sekunden ertönen lassen. Wenn die tragbare Vorrichtung sich im Schreibtischladegerät befindet, so wird das Schreibtischladegerät die rote LED für zehn Sekunden aufleuchten lassen. Danach wird in Block 840 die tragbare Vorrichtung 100 abgeschaltet, wenn sie sich im eingeschalteten oder Betriebszustand befunden hat. Wenn sich die tragbare Vorrichtung in der Schreibtischladevorrichtung befindet, so wird die Schreibtischladevorrichtung das Laden der Haupt- oder Hilfsbatterien 101, 102 unterbrechen.
  • Kehrt man zu Block 804 zurück, so wird, wenn eine der Haupt- oder Hilfsbatterien 101, 102 erkannt wird, die JA-Verzweigung zu Block 812 genommen, wo der 12-Bit Typkode geprüft wird, um zu verifizieren, daß es sich um einen vorbestimmten Typ-Kode handelt. Wenn nicht, so wird die NEIN-Verzweigung zu Block 830 genommen, um die Batterie mit dem falschen Produkttypkode als ungültige Batterie zu behandeln.
  • Wenn in Block 812 bestimmt wird, daß der Typkode dem vorbestimmten Typkode entspricht, so wird die JA-Verzweigung zu Block 814 genommen, wo der Markenkode geprüft wird, um zu verifizieren, daß es sich um einen vorbestimmten Markenkode handelt. Wenn nicht, so wird die NEIN-Verzweigung zu Block 830 genommen, um die Batterie mit dem falschen Markenkode als ungültige Batterie zu behandeln.
  • Wenn in Block 814 bestimmt wird, daß der Markenkode dem vorbestimmten Markenkode entspricht, so wird die JA-Verzweigung zu Block 816 genommen, wo die Daten in der vierten Seite geprüft werden, um zu verifizieren, daß sie jedes Zeichen der vorbestimmten Nachricht mit mehreren Zeichn hat, mit Ausnahme der "1996" Zeichen. Wenn nicht, so wird die NEIN-Verzweigung zu Block 830 genommen, um die Batterie mit der falschen Nachricht als ungültige Batterie zu behandeln.
  • Wenn in Block 816 festgestellt wird, daß die Daten in der vierten Seite jedes Zeichen der vorbestimmten Nachricht mit mehreren Buchstaben haben, so wird die JA-Verzweigung zu Block 818 genommen, wo eine Prüfung durchgeführt wird, um zu bestimmen, ob alle Batterien verifiziert wurden. Wenn nicht, so wird die NEIN-Verzweigung zu Block 812 genommen, um die Schritte 812, 814 und 816 für die andere Batterie zu wiederholen. Wenn alle Batterien verifizert werden, so geht das Verfahren zu Block 820, wo der aktive Zustand fortgesetzt wird, das ist der Betriebszustand, wenn die tragbare Vorrichtung eingeschaltet ist, oder der Ladezustand der Batterie wird fortgesetzt durch die Ladeschaltung 310 oder die Schreibtischladevorrichtung. Als nächstes werden in Block 822 neu eingeschobenen Batterien 101, 102 erkannt durch eine Abfrage, um zu sehen, ob die jeweiligen Thermistoren 406, 414 vorhanden sind, die Daten aus den EPROM-Speichern 402, 410 werden gelesen und die Spannung jeder der Haupt- und Hilfsbatterien 101, 102 wird mitttels Analog-Digital-Wandlern gelesen. Wenn nur eine der Batterien 101, 102 eingeschoben wurde, oder eine der zwei Batterien aus der tragbaren Vorrichtung 100 entfernt wurde, so kann die andere eingeschoben werden, während sich die tragbare Vorrichtung im Betriebszustand befindet. Als nächstes wird in Block 824 eine Prüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob eine andere Batterie erkannt wurde. Wenn nicht, so wird die NEIN-Verzweigung genommen, um zu Block 820 zurückzukehren, um den aktiven Zustand fortzusetzen und eine Überwchung der anderen Batterie durchzuführen. Wenn die andere Batterie 101, 102 in Block 824 erkannt wurde, so geht das Verfahren zu Block 812, um die folgenden Verifizierungsschritte zu wiederholen.
  • Insgesamt verifiziert eine tragbare Vorrichtung, die abnehmbare Haupt- und Hilfsbatterien und eine Entlade- und Ladeschaltung für das Entladen und Laden der Batterien hat, die Marke und den Typ solcher Batterien, bevor sie diese verwendet oder sie wieder auflädt. Durch Verifizieren der Marke und des Typs der Haupt- und Hilfsbatterien, bevor diese verwendet oder wieder aufgeladen werden, kann gewährleistet werden, daß die tragbare Vorrichtung zuverlässig und sicher mit Batterien hoher Qualität betrieben wird.

Claims (2)

  1. Verfahren zur Identifizierung eines Typs und einer Marke einer Batterie mit Thermistorvorrichtung, die mit einer tragbaren Vorrichtung verbunden ist, um diese in einem Betriebszustand mit Leistung zu versorgen, wobei die Batterie einen Speicher umfasst, der Daten speichert, die mindestens einen Markenkode, einen Typkode und eine Mehrzeichennachricht umfassen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: (a) Erkennen der Batterie an der Thermistorvorrichtung; (b) Lesen des Markenkodes, des Typkodes und der Mehrzeichennachricht aus dem Speicher der erkannten Batterie; (c) Bestimmen, ob der gelesene Markenkode, der Typkode und die Mehrzeichennachrichtzu einem vorbestimmten Markenkode, einem vorbestimmten Typkode und einer vorbestimmten Mehrzeichnachricht passen, und Anzeigen, wenn eine Übereinstimmung erkannt wird; (d) Fortsetzen der Leistungsversorgung der tragbaren Vorrichtung von der Batterie, wenn eine Übereinstimmung erkannt wurde; oder (e) Abschalten der tragbaren Vorrichtung, wenn eine Übereinstimmung nicht erkannt wurde.
  2. Verfahren zur Identifizierung eines Typs und einer Marke einer Batterie mit Thermistorvorrichtung, die mit einer tragbaren Vorrichtung verbunden ist und von ihr geladen wird, wobei die tragbare Vorrichtung mit einer externen Leistungsversorgung verbunden ist, wobei die Batterie einen Speicher umfasst, der Daten speichert, die mindestens einen Markenkode, einen Typkode und eine Mehrzeichennachricht umfassen, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: (a) Erkennen der Batterie an der Thermistorvorrichtung; (b) Lesen des Markenkodes, des Typkodes und der Mehrzeichennachricht aus dem Speicher der erkannten Batterie (c) Bestimmen, ob der gelesene Markenkode, Typkode und die Mehrzeichennachricht einem vorbestimmten Markenkode, einem vorbestimmten Typkode und einer vorbestimmten Mehrzeichennachricht entsprechen, und Anzeigen, wenn eine Übereinstimmung erkannt wurde; (d) Fortsetzen des Ladens der Batterie, wenn eine Übereinstimmung erkannt wurde; oder (e) Beenden des Ladens der Batterie, wenn keine Übereinstimmung erkannt wurde.
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