專利名稱：具有可再充電電源的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有可再充電電源的裝置。本發(fā)明還涉及一種 設備，該設備包括用于管理該裝置的電源的控制器。
背景技術：
此類裝置在本領域中是已知的，下面對其示例進行描述。
美國專利4,536,757由Philips Electronics公司擁有，并且通過引 用合并于此，該專利公開了用于發(fā)信號傳遞集成在電池供電裝置(諸 如配備有再充電電池的剃須刀)中的蓄電池的具體電量情況的設備。
由比較器電路控制的開關電路，以及由開關電路控制的指示器。可 以選擇發(fā)信號的點(即，開關電路做出響應時的電池充電水平)， 使得在發(fā)信號的時刻，電池電量仍足以完成剃須。
美國專利5,973,497通過引用合并于此，該專利公開了用于確定 和顯示電池供電設備(諸如，剃須刀)的蓄電池的電量狀態(tài)的方法。 至少部分地基于設備從再充電起的累積操作時間，計算基于時間的 電量狀態(tài)。還監(jiān)控電池終端電壓。顯示基于時間的電量狀態(tài)直到電 池電壓指示低電壓條件，在該低電壓條件點處，僅當基于時間的電 量狀態(tài)在預定水平之下(即，如果累積操作時間在預定水平之上) 時，才顯示低電量告警指示。包括用于檢測電池老化以及考慮過大 電流時段的方法。某些實施方式包括以下步驟 一旦顯示低電量告 警指示，則等待一個預設的時段，并且然后顯示"零"電量狀態(tài)， 并且通過可控開關設備將耗電設備從蓄電池單元斷開。通過自動將 耗電設備從蓄電池斷開，在耗竭蓄電池之前的限定時刻顯式地向用 戶掛起設備的功能，同時蓄電池在沒有深度放電到完全耗盡時不會過度損傷(strain)。蓄電池的該剩余電量使得需要最小電壓來執(zhí)行 某些基本功能的部件(諸如微處理器或ASIC)能夠運行額外的一段 時間，這段時間的量可能是幾周。在延長的時段，優(yōu)選地通過將耗 電設備的功耗降低為零來關閉該耗電設備。例如，這對于電動剃須 刀或理發(fā)器是有優(yōu)勢的，因為可以消除由于突然關閉設備而引起的 扯住毛發(fā)的風險。速度的降低可以延長為數(shù)秒。
美國專利5,623,193通過引用合并于此，該專利公開了一種電子 設備，在該電子設備中，電子負載通過電子開關設備由電池供電。 顯示裝置執(zhí)行指示電池電量狀態(tài)的功能，并且時間測量裝置確定負 載到電池的連接時間。隨著負載到電池的預定連接時間到期，當顯 示裝置指示"零"電量狀態(tài)時，時間測量裝置將通過電子開關裝置 將電子負載從電池斷開。

發(fā)明內容
本發(fā)明人已經(jīng)認識到該類型的已知裝置的人體工學問題，其中 該類型的已知裝置諸如是無繩剃須刀、理發(fā)器、或除毛設備、無繩 電動牙刷、電池供電的家用電器(諸如手持吸塵器、手持攪拌器或 混合器、或閃光燈、或手電)、無繩電動工具(諸如電子螺絲刀、 鉆或電鋸等)。通常，在可再充電電源已經(jīng)完全放電時，在裝置再 次針對操作使用而準備就緒前，充電時間相當長。該長的充電時間 對于用戶來說很討厭，特別是當他很匆忙時。如果用戶仍然希望進 行，則他需要通過使用電源線直接從主電源來操作裝置。因此，將 充電時間減少到可接受的水平是有優(yōu)利的。于是，用戶將體驗到在 再次開始操作使用裝置之前短的再充電時間的益處。這對于制造商 也是有優(yōu)利的，因為裝置本身可以設計為不具有內置電源插頭，從 而降低了成本和重量。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種裝置，其具有耗電部件和用于 向該部件供電的可再充電電源。該裝置包括用于管理電源的控制器。 該控制器包括用于監(jiān)控電源容量的監(jiān)控器。該控制器操作用于在監(jiān)控器指示容量已經(jīng)降低到預定的低水平以下的控制下進入儲備模 式。在進入儲備模式時，該控制器將電源從部件斷開。該斷開可以 是漸進的或突然的。在儲備模式中對電源再充電時，控制器進一步 操作用于將電源與部件重新連接，并且如果容量下降到所述預定的 低水平以下，仍保持電源重新連接。
本發(fā)明基于以下基本原理。在操作使用期間(即放電期間)， 保留 一部分電池能量作為儲備。在電池已經(jīng)放電到該儲備部分的水 平時，關閉裝置部件(例如，電機、燈)。當用戶已經(jīng)對裝置再充 電一段時間之后，該儲備可再次供操作使用。該方法模擬了超快充 電操作。由于一個操作周期(例如，剃須刀的一次剃須)所需的能 量大于快速充電時間中提供的充電量，所以根據(jù)保留作為儲備的能 量數(shù)量，該儲備優(yōu)選地能夠僅供使用一次或使用兩次。
控制器優(yōu)選地操作用于，根據(jù)重新連接時的容量的進一 步水平， 控制在儲備模式中對部件的供電。在這些情況中的供電僅僅是在電 源已經(jīng)完全再充電時對部件的供電的一部分。該方法基于以下基本 原理。 一個操作周期(例如，剃須刀的一次剃須)所需的能量大于 快速充電時間中提供的額外充電量，其中在快速充電時間中，容量 提升到進一步的水平。因此，為了不鼓勵使用快速充電模式并且強 調其應急特性，所以優(yōu)選地，控制供電，使得在電源完全再充電之 前打開裝置時，使供電低于正常水平。例如，該部件包括電機，在
儲備模式中，按以下方式主動控制電才幾即該方式是該電機每單位
時間的轉數(shù)取決于前述的容量的進一步水平。作為另一示例，該部 件包括發(fā)光設備。在儲備模式中，主動控制發(fā)光設備的電源，從而 取決于容量的進一步水平來呈現(xiàn)光強或開/關頻率。
本發(fā)明還涉及包括用于管理在上述裝置中使用的可再充電電源 的控制器的設備，并且還涉及包括可再充電電源與用于管理該電源 的控制器的組合的設備，該組合設計為在該裝置中使用。此類設備 可以作為購買后插件或作為舊設備的替換部分而提供。


通過示例并且參考附圖，更詳細地說明本發(fā)明，在附圖中 圖1是根據(jù)本發(fā)明的電池供電的裝置的框圖； 圖2和圖3是示出了取決于該裝置的電池中所剩電量的相關可 操作事件的示圖。
在所有附圖中，類似或相應的特征由相同的參考數(shù)字指示。
具體實施例方式
快速充電功能是可再充電裝置(諸如，剃須刀)的已知特征。 該特征的目的是指示在可再充電電池中何時存在可用于一個操作周 期(例如， 一次剃須)的足夠能量。如果電池完全放電，則將該數(shù) 量的能量提供給電池會花費一些時間。通常，針對剃須刀的快速充 電時間規(guī)定為介于3到6分鐘之間。本發(fā)明描述了針對剃須刀而言 可以實現(xiàn)大約30秒的快速充電時間的方式。利用該非常短的快速充 電時間，不再需要提供直接從主電源來操作裝置的選項。因此，本 發(fā)明向其用戶提供了人體工學優(yōu)勢。作為另一優(yōu)勢，本發(fā)明使得可 以實現(xiàn)在裝置處沒有內置電源插頭的新設計，因此降低了重量和制 造成本。
下面，將在電池供電的剃須刀的情況中描述本發(fā)明，但是本發(fā) 明同樣可以4艮好地應用于其他電池供電的裝置，例如電動牙刷、無 繩廚房調拌器、以及其他無繩工具。
應該注意，無論電池的》文電狀態(tài)如何，獲得短的充電時間的一 個方式是應用非常高的充電電流。然而，該方案在商業(yè)上對于很多 裝置沒有意義，因為僅為了執(zhí)行該功能，完成的充電系統(tǒng)必須是超 尺寸的，因此增加了成本。
根據(jù)本發(fā)明，在操作使用期間，即，放電期間，保留一部分電 池能量作為儲備。在電池已經(jīng)放電到該儲備部分的水平時，關閉該 裝置的電機。當用戶已經(jīng)對裝置再充電一小段時間之后，該備用能 量可再次供操作使用。該方法模擬超快充電操作。由于一個操作周期(例如，剃須刀的一次剃須)所需的能量超過在快速充電時間中 提供的充電量，因此優(yōu)選地，根據(jù)儲備能量的數(shù)量，該技巧僅執(zhí)行 一次或兩次。為了不鼓勵使用快速充電模式并且強調其應急特性， 優(yōu)選地，控制電機速度，使得在快速充電時間過去之前打開剃須刀 時，使電機速度低于正常水平。因此，用戶體驗到電壓具有逐漸增
加的電壓。同樣，在低電機速度(低rpm)時，從電池汲取的功率低 于全速時汲取的功率。根據(jù)電池的設計，使得快速充電時間盡可能 短的另 一措施是主動控制充電電流高至特定的最大值。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的裝置100的示圖。裝置100包括板載 (onboard)可再充電電源102，這里電池諸如是鎳鎘或鋰離子電池。 電源102驅動諸如電才幾之類的部件104。在其他實施方式中，部件 104可以具有在裝置100中的操作使用中需要供電的另一功能，例 如，作為閃光燈或者手電的燈。在本發(fā)明中，部件104在如下所述 的控制器106的控制下從電源102接收其功率。控制器106包括用 于監(jiān)控電源102的容量的監(jiān)控器108。監(jiān)控器108使控制器106能夠 在必需時控制用戶接口 110來向用戶指示電源102的狀態(tài)，如下所 述。當監(jiān)控器108確定容量已經(jīng)降低到預定的低水平以下，控制器 106進入儲備模式。在儲備模式中，控制器106將電源102從部件 104斷開。在對處于儲備模式中的電源102再充電時，控制器106 將電源102重新連接至部件104,并且如果容量下降到預定的低水平 之下，仍保持電源102被重新連接。因此，給用戶一種裝置100已 經(jīng)經(jīng)歷了非?？焖俚脑俪潆姷挠∠蟆?br> 控制器106優(yōu)選地使用微控制器和合適的軟件實現(xiàn)。可替換地， 裝置106以硬件實現(xiàn)。然而，軟件實現(xiàn)在針對用戶特定需求或針對 裝置100的特殊設計的調整操作中給予了更大靈活性。在本領域中 已知用于管理電池功率和/或監(jiān)控電池狀態(tài)的裝置，例如從上面引用 的專利5,973,497和5，623，193中的每一個專利中知道，并且不需要 在此進一步詳細描述。
圖2和圖3是闡明裝置100中的放電情況的示圖200和300。圖2中的示圖200示出了電池102的電量"Q"作為裝置100的操作使 用時間"t"的函數(shù)的典型曲線202。當電量Q已經(jīng)達到預定水平204 時，控制器106被配置成通過用戶接口 110向用戶給出警告指示， 即，電池102的電量已經(jīng)變?yōu)榈?。如果用戶繼續(xù)操作裝置100，則電 量Q進一步下降并且達到水平206。在水平206處，裝置106控制 用戶接口 110以向用戶發(fā)送信號表示電池102為空，并且還關閉到 部件104的電源。在給出空信號之后，在沒有首先對電池102再充 電的情況下，不再可能從電池102驅動部件104。在電池102中，仍 舊剩余某些電量，其足以對部件104進行供電，縱然是僅供電某個 短的時間。曲線202之下的影線區(qū)域208指示在控制器106將電 池102從部件104斷開時，電池102中所剩的儲備容量。
圖3中的示圖300指示在對電池102部分再充電之后(例如， 快速再充電之后)的容量302?？刂破?06現(xiàn)在將電池102重新連接 至部件104，并且使得容量302可用于裝置100的操作使用。
根據(jù)控制器106將電池102從部件104斷開所處的容量水平， 如參考圖2描述的，容量302可以是全部可用于操作使用。可替換 地，可以引入低于上述水平206的另一水平304,從而經(jīng)歷另一快速 再充電周期。這意味著，在如參考圖2描述的第一快速再充電周期 后推薦的操作使用之后，現(xiàn)在在比圖2的情況中的更低的容量水平 處，控制器106經(jīng)由用戶接口重復警告周期，并且將電源102從部 件104斷開。這具有以下優(yōu)勢，即，用戶現(xiàn)在具有兩個可用的周期， 其賦予了快速再充電周期的印象。
如果將裝置被設計為以間歇周期操作使用，則根據(jù)所期望的儲 備容量水平，在裝置100中僅存在有限數(shù)量的此類可用的快速再充 電操作。此類裝置100通常在一個有限的時段(即，操作周期)內 使用，并且連續(xù)的操作周期之間的時段長于操作周期的持續(xù)時間。 如果裝置IOO是剃須刀，則其通常每天使用幾分鐘的時段。如果裝 置IOO是廚房用具，則其通常使用一分鐘或在預備膳食期間使用， 一天一次或兩次。如果裝置100是可再充電的閃光燈或者手電，其通常在日落之后使用半個小時。如果裝置100是無繩業(yè)余愛好工具
(諸如電鉆或電鋸)，其通常是每天連續(xù)使用最多幾個小時?？焖?再充電周期的數(shù)量是有限的，因為在快速再充電期間增加的容量低 于一個完全操作周期所需的容量。這意味著如果不能進行完全再充 電，則儲備水平的容量將耗盡，并且用戶總是依靠快速再充電的情況。
優(yōu)選地，控制器106操作為在電源102已經(jīng)經(jīng)歷快速再充電之 后，控制在裝置100的操作使用中對部件104的供電，并且電源102 的容量還未完全恢復。裝置100的一個操作周期，例如剃須刀的一 次剃須，所需的能量大于在快速充電時間中提供的額外的充電量。 因此，為了不鼓勵太頻繁地使用快速充電模式并且強調其應急特性， 控制器106控制對部件104的供電，從而在電源102已經(jīng)完全再充 電之前打開裝置100時，使得對部件104的供電處于比完全再充電 的電池102情況下低的水平?？刂破?06可以控制用戶接口 IIO在 已經(jīng)完成快速充電時向用戶給出信號。
控制器106控制對部件104的供電，從而在再充電之后，使得 電源102的剩余容量可逐漸用于用戶。如果部件104包括電^li,則 用戶在快速充電信號之后已經(jīng)停止充電時，電機速度明顯可覺察地 低于完全充電的電池的情況下的電機速度。這肯定鼓勵用戶在完成 應急快速充電剃須之后繼續(xù)充電。當然，如果用戶重復使用快速充 電功能，則該系統(tǒng)將失效，因為電池102的儲備容量在有限次數(shù)的 快速再充電之后已經(jīng)耗盡?？刂破?06試圖通過甚至第二次降低電 機速度以及通過延遲快速充電完成信號來防止該情況。
上述快速充電功能可以通過經(jīng)由用戶接口 110的"準備好剃須" 信號而得到延長。在電池102充進了用于一次完全剃須的能量時， 可以給出該信號。然后，電機速度恢復到正常值。
控制器106優(yōu)選地具有存儲器112以記錄用戶歷史?；诶?操作使用的持續(xù)時間和快速充電情況的使用頻率，控制器106可以 確定何時進入儲備模式，即，在什么容量水平下，將電源102從部件104斷開。于是，針對各個用戶的需求來調整裝置100'
權利要求
1. 一種裝置(100)，具有耗電部件(104)和用于向所述部件供電的可再充電電源(102)，其中所述裝置包括用于管理所述電源的控制器(106)；所述控制器包括用于監(jiān)控所述電源的容量的監(jiān)控器(108)；所述控制器操作用于在所述監(jiān)控器指示所述容量已經(jīng)降低到預定的低水平以下的控制下進入儲備模式；在進入所述儲備模式時，所述控制器將所述電源從所述部件斷開；以及在所述儲備模式中對所述電源再充電時，所述控制器進一步操作用于將所述電源重新連接到所述部件，并且如果所述容量下降到所述預定的低水平以下，仍保持所述電源重新連接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中所述控制器操作用于，根 據(jù)重新連接時所述容量的進一步水平，控制在所述儲備模式中對所 述部件的供電。
3. 根據(jù)權利要求2所述的裝置，其中所述部件包括電機，并且 所述控制器操作用于，根據(jù)重新連接時所述容量的進一步水平，控 制在所述儲備模式中所述電機每時間單位的轉數(shù)。
4. 根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中所述控制器具有存儲器 (112)，用以記錄所述裝置的使用情況，以確定所述預定的水平。
5. 根據(jù)權利要求1所述的裝置，包括下列之一剃須刀、牙刷、 除毛設備、理發(fā)器、電動工具、家用電器、以及閃光燈。
6. —種設備，包括在裝置(100)中使用的控制器，所述裝置具 有耗電部件(104)和用于向所述部件供電的可再充電電源(102)， 其巾所述控制器(106)操作用于管理所述電源； 所述控制器包括用于監(jiān)控所述電源的容量的監(jiān)控器(108); 所述控制器操作用于在所述監(jiān)控器指示所述容量已經(jīng)降低到預定的低水平以下的控制下進入儲備模式；在進入所述儲備模式時，所述控制器將所述電源從所述部件斷開；以及在所述儲備模式中對所述電源再充電時，所述控制器進 一 步操作 用于將所述電源重新連接到所述部件，并且如果所述容量下降到所 述預定的低水平以下，仍保持所述電源重新連接。
7.根據(jù)權利要求6所述的設備，包括所述可再充電電源。
全文摘要
在電池供電裝置的操作使用期間，保留一部分電池能量作為儲備。在電池已經(jīng)放電到該儲備部分的水平時，關閉該裝置。當用戶已對該裝置再充電一小段時間之后，該儲備可再次供操作使用。該方法模擬超快充電操作。
文檔編號H02J9/00GK101548450SQ200780044341
公開日2009年9月30日 申請日期2007年11月29日 優(yōu)先權日2006年12月1日
發(fā)明者O·J·比斯肖普, S·赫林加 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司