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ES2633643T3

Universal serial bus battery charger

Abstract

Procedure for charging a battery (150, 450, 550, 850, 1150, 1250) using a power supply (110, 810) using a switching regulator (410, 510, 803, 1110, 1210, 1303, 1601) that comprises: the storage of a plurality of load parameters in one or more programmable data storage elements (112); the reception (706) of a logic signal (106) indicating a maximum input current; the supply (717) of a constant current (212) from said switching regulator (410, 510, 803, 1110, 1210, 1303, 1601) through a filter (104, 804) in said battery (150, 450, 550, 850, 1150, 1250) for a first period of time, wherein the constant current (212) supplied is adjusted by a first parameter of said stored load parameters and the first parameter is variable in a range of values ​​to program the constant current (212) in a corresponding range of current values, wherein a maximum current for said battery (150, 450, 550, 850, 1150, 1250) is adjusted based on the maximum input current; and the supply (722) of a constant voltage (213) from said switching regulator (410, 510, 803, 1110, 1210, 1303, 1601) through said filter (104, 804) in said battery (150, 450 , 550, 850, 1150, 1250) for a second period of time after the first period of time if a battery voltage (150, 450, 550, 850, 1150, 1250) is above a first threshold, wherein the constant voltage (213) is adjusted by a second parameter of said stored load parameters and the second parameter is variable in a range of values ​​to program the constant voltage in a corresponding range of voltage values.

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53 claims: 2 independent, 51 dependent

  1. 1
    ES 2 633 643 T3 REIVINDICACIONES 1. Procedimiento para cargar una batería (150, 450, 550, 850, 1150, 1250) mediante una fuente de alimentación (110, 810) que usa un regulador de conmutación (410, 510, 803, 1110, 1210, 1303, 1601) que comprende:el almacenamiento de una pluralidad de parámetros de carga en uno o más elementos de almacenamiento de datos programables (112);la recepción (706) de una señal lógica (106) que indica una corriente de entrada máxima;el suministro (717) de una corriente constante (212) desde dicho regulador de conmutación (410, 510, 803, 1110, 1210, 1303, 1601) a través de un filtro (104, 804) en dicha batería (150, 450, 550, 850, 1150, 1250) durante un primer periodo de tiempo, en el que la corriente constante (212) suministrada se ajusta mediante un primer parámetro de dichos parámetros de carga almacenados y el primer parámetro es 15 variable en un intervalo de valores para programar la corriente constante (212) en un intervalo correspondiente de valores de corriente, en el que una corriente máxima para dicha batería (150, 450, 550, 850, 1150, 1250) se ajusta basándose en la corriente de entrada máxima;y el suministro (722) de un voltaje constante (213) desde dicho regulador de conmutación (410, 510, 803, 20 1110, 1210, 1303, 1601) a través de dicho filtro (104, 804) en dicha batería (150, 450, 550, 850, 1150 , 1250) durante un segundo periodo de tiempo después del primer periodo de tiempo si un voltaje en la batería (150, 450, 550, 850, 1150, 1250) está por encima de un primer umbral, en el que el voltaje constante (213) se ajusta mediante un segundo parámetro de dichos parámetros de carga almacenados y el segundo parámetro es variable en un intervalo de valores para programar el voltaje constante en un 25 intervalo correspondiente de valores de voltaje.
  2. 2
    El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho intervalo de segundos valores de parámetros de carga incluye al menos un valor más alto, un valor más bajo, y una pluralidad de valores intermedios entre los valores más alto y más bajo, y en donde dicho voltaje constante (213) se programa al valor más alto, el valor 30 más bajo, o cualquier valor intermedio mediante el segundo parámetro de carga en uno de los elementos de almacenamiento de datos programables.
  3. 3
    El procedimiento según la reivindicación 1 o 2, en el que dicho intervalo de primeros valores de parámetros de carga incluye al menos un valor más alto, un valor más bajo, y una pluralidad de valores intermedios entre 35 los valores más alto y más bajo, y en el que dicha corriente constante (212) se programa al valor más alto, el valor más bajo, o cualquier valor intermedio mediante el primer parámetro de carga en uno de los elementos de almacenamiento de datos programables.
  4. 4
    El procedimiento según la reivindicación 1, en el que el suministro de una corriente constante (212) 40 comprende:el suministro de una primera corriente de precarga constante (210) en dicha batería (150, 450, 550, 850, 1150, 1250) si un voltaje en dicha batería (150, 450, 550, 850, 115, 1250) está por debajo de un segundo umbral;y el suministro de una segunda corriente constante en dicha batería (150, 450, 550, 850, 1150, 1250) si un voltaje en dicha batería (150, 450, 550, 850, 150, 1250) está por encima del segundo umbral, en el que la primera corriente de precarga constante (210) y la segunda corriente constante se ajustan mediante parámetros almacenados en al menos uno de los elementos de almacenamiento de datos 50 programables.
  5. 5
    El procedimiento según la reivindicación 4, en el que el segundo umbral se ajusta mediante un parámetro almacenado en al menos uno de los elementos de almacenamiento de datos programables. 55
  6. 6
    El procedimiento según la reivindicación 1, que comprende además la reprogramación de uno o más de los parámetros de carga almacenados en los elementos de almacenamiento de datos.
  7. 7
    El procedimiento según la reivindicación 6, en el que los parámetros de carga se reprograman mientras la batería (150, 450, 550, 850, 1150, 1250) se está cargando.
  8. 8
    El procedimiento según la reivindicación 6, en el que la corriente constante (212) se reprograma a una pluralidad de valores diferentes durante el primer periodo de tiempo.
  9. 9
    El procedimiento según la reivindicación 6, en el que el uno o más parámetros de carga se reprograman de 65 acuerdo con un algoritmo de software predefinido. ES 2 633 643 T3
  10. 10
    El procedimiento según la reivindicación 9, en el que el algoritmo cambia uno o más parámetros de carga mientras la batería (150, 450, 550, 850, 1150, 1250) se está cargando.
  11. 11
    El procedimiento según la reivindicación 9, en el que el algoritmo cambia uno o más parámetros de carga en múltiples ciclos de carga.
  12. 12
    El procedimiento según la reivindicación 9, en el que el algoritmo cambia la corriente constante (212) basándose en un voltaje o corriente de la batería detectados.
  13. 13
    El procedimiento según la reivindicación 9, en el que el algoritmo se ejecuta en un procesador y el procesador reprograma uno o más de los elementos de almacenamiento de datos y, de acuerdo con los mismos, cambia uno o más parámetros de carga correspondientes.
  14. 14
    El procedimiento según la reivindicación 9, en el que el algoritmo se almacena en una memoria no volátil.
  15. 15
    El procedimiento según la reivindicación 1, en el que el elemento de almacenamiento de datos es un dispositivo de almacenamiento volátil.
  16. 16
    El procedimiento según la reivindicación 1, en el que el elemento de almacenamiento de datos es un dispositivo de almacenamiento no volátil.
  17. 17
    El procedimiento según la reivindicación 16, en el que la pluralidad de parámetros de carga se almacenan en el dispositivo de almacenamiento no volátil y se transfieren a un dispositivo de almacenamiento volátil.
  18. 18
    El procedimiento según la reivindicación 1, en el que el regulador de conmutación (410, 510, 803, 1110, 1210, 1303, 1601) conmuta a una primera frecuencia, y en el que la primera frecuencia se ajusta mediante un parámetro almacenado en uno de los elementos de almacenamiento de datos programables.
  19. 19
    El procedimiento según la reivindicación 4, que comprende además la medición de un tiempo en que la primera corriente de precarga constante se suministra a la batería (150, 450, 550, 850, 1150, 1250) y la finalización de la primera corriente de precarga constante si un voltaje en dicha batería (150, 450, 550, 850, 1150, 1250) está por debajo del segundo umbral después de un período de tiempo predeterminado, en el que el periodo de tiempo predeterminado se ajusta mediante un parámetro almacenado en uno de los elementos de almacenamiento de datos programables.
  20. 20
    El procedimiento según la reivindicación 4, que comprende además la medición de un tiempo en que la segunda corriente constante se suministra a la batería (150, 450, 550, 850, 1150, 1250) y la finalización de la segunda corriente constante si un voltaje en dicha batería (150, 450, 550, 850, 1150, 1250) está por debajo del primer umbral después de un período de tiempo predeterminado, en el que el periodo de tiempo predeterminado se ajusta mediante un parámetro almacenado en uno de los elementos de almacenamiento de datos programables.
  21. 21
    El procedimiento según la reivindicación 1, que comprende además el tercer y cuarto parámetros almacenados, en el que el tercer parámetro se usa para programar un límite de sobre-temperatura y el cuarto parámetro se usa para programar un límite de sub-temperatura, y en donde si la temperatura de la batería (150, 450, 550, 850, 1150, 1250) está por encima del límite de sobre-temperatura o por debajo del límite de sub-temperatura, entonces la carga se suspende.
  22. 22
    El procedimiento según la reivindicación 22, que comprende además un quinto parámetro almacenado, en el que el quinto parámetro se usa para programar una corriente de polarización en un sensor de temperatura de la batería.
  23. 23
    El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la corriente constante (212) comprende una primera corriente de precarga constante, y la primera corriente de precarga constante se ajusta mediante un primer parámetro de carga almacenado como una pluralidad de bits digitales.
  24. 24
    El procedimiento según la reivindicación 23, en el que la corriente constante (212) comprende además una segunda corriente constante mayor que la primera corriente de precarga constante, y la segunda corriente constante se ajusta mediante un segundo parámetro de carga almacenado como una pluralidad de bits digitales.
  25. 25
    El procedimiento según la reivindicación 24, que comprende además un segundo umbral para seleccionar entre la primera corriente de precarga constante y la segunda corriente constante, en el que el segundo umbral se ajusta mediante un tercer parámetro de carga almacenado como una pluralidad de bits digitales.
  26. 26
    El procedimiento según la reivindicación 1, en el que el segundo parámetro correspondiente al voltaje ES 2 633 643 T3 constante (212) se almacena como una pluralidad de bits digitales.
  27. 27
    El procedimiento según la reivindicación 1, en el que cada uno de la pluralidad de parámetros de carga se almacenan como una pluralidad de bits digitales, y cada parámetro de carga es programable por separado.
  28. 28
    El procedimiento según la reivindicación 27, en el que los bits digitales correspondientes a la pluralidad de parámetros de carga se convierten en un parámetro analógico.
  29. 29
    El procedimiento según la reivindicación 28, en el que el parámetro analógico es un voltaje o corriente analógica.
  30. 30
    El procedimiento según la reivindicación 27, en el que los bits digitales se convierten a un parámetro analógico usando un convertidor digital-a-analógico.
  31. 31
    El procedimiento según la reivindicación 1, en el que los elementos de almacenamiento de datos se programan usando un bus digital.
  32. 32
    El procedimiento según la reivindicación 31, en el que el bus digital comprende un bus serie.
  33. 33
    El procedimiento según la reivindicación 31, en el que el bus digital comprende un bus paralelo.
  34. 34
    El procedimiento según la reivindicación 31, en el que dicha batería comprende una batería de iones de litio, una batería de hidruro de níquel-metal o una batería de níquel-cadmio.
  35. 35
    El procedimiento según la reivindicación 1, en el que los parámetros de carga cambian una corriente de precarga constante, un umbral de precarga, una corriente de carga constante mayor que la corriente de precarga constante, un voltaje flotante, un umbral de corriente constante a voltaje constante, un umbral de corriente de finalización, un tiempo de espera de precarga, un tiempo de espera de carga rápida, un límite de sobre-temperatura, un límite de sub-temperatura, una corriente de polarización del termistor de coeficiente de temperatura negativo, o una frecuencia del regulador de conmutación en un intervalo de valores.
  36. 36
    Un cargador de baterías programable (103, 400, 500, 801, 1100, 1200, 1300) que comprende:un regulador de conmutación (410, 510, 803, 1110, 1210, 1303, 1601) que tiene una primera entrada para recibir una fuente de alimentación (110, 810), una salida para proporcionar una salida regulada a través de un filtro (104, 804) a al menos una batería (150, 450, 550, 850, 1150, 1250), y una entrada de control;un controlador de corriente constante (420, 520, 823, 1120, 1220, 1302, 1620) que tiene una primera entrada acoplada a un primer elemento de almacenamiento de datos programable, una entrada de realimentación acoplada a al menos una entrada de detección de corriente, y una salida acoplada a la entrada de control del regulador de conmutación (410, 510, 803, 1110, 1210, 1303, 1601), en el que el primer elemento de almacenamiento de datos programable configura el controlador de corriente constante (212) para suministrar una primera corriente constante programada a dicha batería (150, 450, 550, 850, 1150, 1250) si un voltaje en dicha batería (150, 450, 550, 850, 1150, 1250) está por debajo de un primer umbral, en el que una corriente máxima para dicha batería (150, 450, 550, 850, 1150, 1250) se ajusta basándose en una corriente de entrada máxima indicada por una señal lógica recibida (106);y un controlador de voltaje constante (430, 530, 1130, 1230, 1301) que tiene una primera entrada acoplada a un segundo elemento de almacenamiento de datos programable, una segunda entrada acoplada a al menos una entrada de detección de voltaje, y una salida acoplada a la entrada de control del regulador de conmutación (410, 510, 803, 1110, 1210, 1303, 1601), en el que el segundo elemento de almacenamiento de datos programable configura el controlador de voltaje constante (430, 530, 1130, 1230, 1301) para suministrar uno de una pluralidad de voltajes constantes programados (212) a dicha batería (150, 450, 550, 850, 1150, 1250) si el voltaje en dicha batería (150, 450, 550, 850, 1150, 1250) está por encima del primer umbral, en el que los voltajes constantes programados (212) son variables en un intervalo de valores.
  37. 37
    El cargador de baterías (103, 400, 500, 801, 1100, 1200, 1300) de la reivindicación 36, en el que dicho intervalo de valores de voltaje incluye al menos un valor más alto, un valor más bajo, y una pluralidad de valores intermedios entre los valores más alto y más bajo, y en el que dicho voltaje constante se programa al valor más alto, el valor más bajo, o cualquier valor intermedio mediante el segundo elemento de almacenamiento de datos programable.
  38. 38
    El cargador de baterías (103, 400, 500, 801, 1100, 1200, 1300) de la reivindicación 36, que comprende además un tercer elemento de almacenamiento de datos programable acoplado al controlador de corriente constante (420, 520, 823, 1120, 1220, 1302, 1620), en el que el tercer elemento de almacenamiento de datos configura el controlador de corriente constante (420, 520, 823, 1120, 1220, 1302, 1620) para suministrar una ES 2 633 643 T3 segunda corriente de precarga programada a dicha batería (150, 450, 550, 850, 1150, 1250) si un voltaje en dicha batería (150, 450, 550, 850, 1150, 1250) está por debajo del segundo umbral de precarga, y en el que la corriente de precarga es menor que la primera corriente constante programada.
  39. 39
    El cargador de baterías (103, 400, 500, 801, 1100, 1200, 1300) de la reivindicación 38, que comprende además un cuarto elemento de almacenamiento de datos programable acoplado al controlador de corriente constante (420, 520, 823, 1120, 1220, 1220, 1620), en el que el cuarto elemento de almacenamiento de datos programable ajusta el segundo umbral de precarga.
  40. 40
    El cargador de baterías (103, 400, 500, 801, 1100, 1200, 1300) de la reivindicación 39, que comprende además un multiplexor que tiene una primera entrada acoplada al primer elemento de almacenamiento de datos programable, una segunda entrada acoplada al tercer elemento de almacenamiento de datos programable, una entrada de control acoplada al cuarto elemento de almacenamiento de datos programable, y una salida acoplada al controlador de corriente constante (420, 520, 823, 1120, 1220, 1302, 1620).
  41. 41
    El cargador de baterías (103, 400, 500, 801, 1100, 1200, 1300) de la reivindicación 40, que comprende además un comparador que tiene una primera entrada acoplada a un voltaje de referencia, una segunda entrada acoplada al cuarto elemento de almacenamiento de datos programable, y una salida acoplada a la entrada de control del multiplexor.
  42. 42
    El cargador de baterías (103, 400, 500, 801, 1100, 1200, 1300) de la reivindicación 36, que comprende además un convertidor digital-a-analógico que tiene una primera entrada acoplada al primer elemento de almacenamiento de datos programable y una salida analógica acoplada al controlador de corriente constante (420, 520, 823, 1120, 1220, 1302, 1620).
  43. 43
    El cargador de baterías (103, 400, 500, 801, 1100, 1200, 1300) de la reivindicación 38, que comprende además un convertidor digital-a-analógico que tiene una primera entrada acoplada al primer elemento de almacenamiento de datos programable o al tercer elemento de almacenamiento de datos programable, y una salida analógica acoplada al controlador de corriente constante (420, 520, 823, 1120, 1220, 1302, 1620).
  44. 44
    El cargador de baterías (103, 400, 500, 801, 1100, 1200, 1300) de la reivindicación 36, que comprende además un convertidor digital-a-analógico que tiene una primera entrada acoplada al segundo elemento de almacenamiento de datos programable y una salida analógica acoplada al controlador de voltaje constante (430, 530, 1130, 1230, 1301).
  45. 45
    El cargador de baterías (103, 400, 500, 801, 1100, 1200, 1300) de la reivindicación 36, que comprende además un tercer elemento de almacenamiento de datos programable acoplado a un circuito de desconexión, en el que el tercer elemento de almacenamiento de datos programable se usa para finalizar la carga de la batería si una corriente en dicha batería (150, 450, 550, 850, 1150, 1250) está por debajo de un umbral de corriente de finalización programado.
  46. 46
    El cargador de baterías (103, 400, 500, 801, 1100, 1200, 1300) de la reivindicación 45, que comprende además un convertidor digital-a-analógico que tiene una primera entrada acoplada al tercer elemento de almacenamiento de datos programable y una salida analógica acoplada al circuito de desconexión.
  47. 47
    El cargador de baterías (103, 400, 500, 801, 1100, 1200, 1300) de la reivindicación 45, que comprende además un comparador que tiene una primera entrada acoplada a al menos un terminal de detección de corriente, una segunda entrada acoplada al tercer elemento de almacenamiento de datos programable, y una salida acoplada al circuito de desconexión.
  48. 48
    El cargador de baterías (103, 400, 500, 801, 1100, 1200, 1300) de la reivindicación 36, que comprende además un tercer elemento de almacenamiento de datos programable y un cuarto elemento de almacenamiento de datos programable, en el que el tercer elemento de almacenamiento de datos programable se usa para programar un límite de sobre-temperatura y el cuarto elemento de almacenamiento de datos programable se utiliza para programar un límite de sub-temperatura, y en el que si la temperatura de la batería (150, 450, 550, 850, 1150, 1250) está por encima del límite de sobre-temperatura o por debajo del límite de sub-temperatura, entonces la carga se suspende.
  49. 49
    El cargador de baterías (103, 400, 500, 801, 1100, 1200, 1300) de la reivindicación 48, que comprende además un quinto elemento de almacenamiento de datos programable, en el que el quinto elemento de almacenamiento de datos programable se usa para programar una corriente de polarización en un sensor de temperatura de la batería.
  50. 50
    El cargador de baterías (103, 400, 500, 801, 1100, 1200, 1300) de la reivindicación 36, que comprende además un tercer elemento de almacenamiento de datos programable, y en el que el tercer elemento de almacenamiento de datos programable se usa para programar la frecuencia de conmutación del regulador de ES 2 633 643 T3 conmutación (410, 510, 803, 1110, 1210, 1303, 1601).
  51. 51
    El cargador de baterías (103, 400, 500, 801, 1100, 1200, 1300) de la reivindicación 36, en el que una pluralidad de elementos de almacenamiento de datos programables almacenan una pluralidad 5 correspondiente de parámetros de carga, en el que los parámetros de carga cambian una corriente de precarga constante, un umbral de precarga, una corriente de carga constante mayor que la corriente de precarga constante, un voltaje flotante, un umbral de corriente constante a voltaje constante, un umbral de corriente de finalización, un tiempo de espera de precarga, un tiempo de espera de carga rápida, un límite de sobre-temperatura, un límite de sub-temperatura, una corriente de polarización del termistor de coeficiente de 10 temperatura negativo, o una frecuencia del regulador de conmutación en un intervalo de valores.
  52. 52
    El cargador de baterías (103, 400, 500, 801, 1100, 1200, 1300) de la reivindicación 36, que comprende además un controlador acoplado al primer y segundo elementos de almacenamiento de datos programables para reprogramar el primer y segundo elementos de almacenamiento de datos programables.
  53. 53
    El cargador de baterías (103, 400, 500, 801, 1100, 1200, 1300) de la reivindicación 36, que comprende además un procesador del sistema acoplado al primer y segundo elementos de almacenamiento de datos programables, en el que el procesador del sistema incluye un algoritmo de software para controlar la reprogramación del primer y segundo elementos de almacenamiento de datos programables.
Independent claims53