电池充电器的制造方法
【专利说明】电池充电器
[0001]本申请是申请日为2011年11月18日、申请号为201110369709.5、发明名称为“电池充电器”的中国发明专利申请的分案申请。
[0002]相关申请
[0003]本申请是2009年9月8日提交的共同待决的美国专利申请N0.12/555，573的部分继续申请，其要求2008年9月8日提交的美国临时专利申请N0.61/095，033、2008年9月15日提交的美国临时专利申请N0.61/097，004和2008年12月10日提交的美国临时专利申请N0.61/121，424的权益，这些申请的全部内容都通过弓I用并入本申请中。
【背景技术】
[0004]传统的单端口和多端口电池充电器具有各种缺点。例如，传统的多端口电池充电器对于每个充电端口需要独立的电源。虽然这些电池充电器能够为一个或多个电池组进行充电，但是需要独立的电源使得该电池充电器在物理上是笨重的并且因操作多个电源所需的硬件和功率而导致降低该电池充电器的效率。传统的单端口电池充电器通常比多端口充电器的体积小，但是具有与例如电池组保护、能效低、短路和电池电荷随着时间丢失(例如，当电池组被留在充电端口一段延长的时间段时)相关的类似操作问题。
[0005]传统电池充电器的操作还受到用于检测充电端口中电池组的存在的设备和技术的阻碍。例如，电池充电器通常使用用于监视一对充电端口电源端子的电压的控制电路。充电端口电源端子被连续供电，且电源电压必需比电池充电器的所插入的电池组的电压大，以便检测电池组及为电池组充电。当电池组被插入时，电源端子处的电压降低，控制电路确定电池组已被插入。然而，利用该电池组检测技术的空闲电池充电器保持检测模式几天、几周或者更久，其中充电端口电源端子被连续供电。
[0006]可替换地，电池充电器电源在低压状态运转，并周期性地将电池充电器电源转换成高压状态，以提供检查电源端子电压和确定电池组是否被插入所必需的电压。尽管，周期性地从低电压状态转换成高电压状态来检查电池组的出现比上述技术使用了较少的能量，然而，该可替换的技术使得电池充电器在电池充电器频繁检查电池组的插入期间，易于引起较长的等待期。
[0007]此外，尽管诸如那些现成可获得的拨动开关已被用于检测电池组到电池充电器的插入，每个拨动开关需要多个导线来连接印刷电路板(“PCB”)。附加的导线使得电池充电器的组装复杂，并且导线可能变得缭乱或者变得折皱。拨动开关也易于由使用者或物体无意中压下。拨动开关的无意中的压下使得控制电路确定出电池组已被插入并且错误的充电电流被提供给充电端口。
【发明内容】
[0008]本发明的实施例提供单端口电池充电器。除了其他物件之外，该电池充电器包括充电端口、电源模块、电池充电器控制模块或控制器、功率控制安全模块、电池组检测设备或电池充电器开关以及一个或多个指示器。电源模块电连接于电源，如120V AC电源。电源模块包括用于调节来自于电源的功率并将功率从电源分配到电池充电器内的其它组件或模块的电路，诸如控制器、指示器等。
[0009]电池充电器控制器被配置为执行充电控制过程，其用于确定电池组是否已被插入到充电端口中以及确定电池组所需的充电类型。在该充电过程的一个特别实施例中，控制器确定充电端口是否包括需要快速充电的电池组。如果该控制器确定充电端口包括需要快速充电的电池组，则来自电源模块的功率被施加给该电池组。如果该控制器确定充电端口不包括需要快速充电电流的电池组，则该电池充电器进入低功率模式，在该低功率模式中，功率被从充电端口和指示器(例如，液晶显示器或发光二极管)移除以减少电池充电器所需的功率。如果该电池充电器已经为插入到该电池充电器的电池组快速充电，则该电池为该电池组提供预定时间周期的小电流或维持电流充电。
[0010]功率控制安全模块包括保护模块或功率控制安全电流，其被配置为防止电池组和/或电池充电器在失灵(例如，短路)期间损坏。功率控制安全电路包括多个电组件，其包括例如电阻、电容器、金属氧化物半导体场效应晶体管(“MOSFET”)(例如，P型MOSFET和N型M0SFET)以及二极管。MOSFET被构造成控制流过功率控制安全电路的电流。在电池充电器的正常运转期间(例如，当没有失灵发生时)，控制器提供充电信号给功率控制安全电路。响应于充电信号，多个MOSFET被转到“开”状态并允许充电电流为耦合到充电端口的电池组充电举例来说，当其中一个MOSFET开关被短路且没有充电信号由控制器提供时，失灵发生了。
[0011 ] 在功率控制安全模块的一个实施例中，如果充电端口正在失灵，则功率控制安全电路保护电池和/或电池充电器免于损坏。例如，功率控制安全电路被构造成检测预定节点的电压。如果电压在节点处被检测到，MOSFET被转到“开”状态，且电流流过控制电阻。控制电阻邻近于保险丝并与保险丝热耦合。大部分充电电压由控制电阻消散，这使得控制电阻在短时间内产生大量的热量。由控制电阻产生的热量足够使保险丝断路(如，爆开)并防止充电电流到达电池组。
[0012]充电控制过程和功率控制安全模块各自依赖于电池组在充电端口中出现的准确且可靠的检测。电池充电器开关被配置为向控制器指示电池组是否已被插入充电端口。例如，在一些实施例中，两个或三个接线柱被用于将电池组固定于电池充电器。该接线柱接触电池组的正负电池充电端子，且为从电池充电器到电池组的充电电流提供路径。电池充电器开关取代接触电池组的负端子的接线柱。
[0013]在电池充电器开关的一个特定实施例中，所述开关包括第一柔性成形件、第二柔性成形件和绝缘部件。第一柔性成形件耦连于电池充电器电源模块的负端，且第二柔性成形件耦连于控制器并供以标准工作电压(如，5.0V或3.3V)。当电池组被插入到充电端口时，第一柔性成形件向内弯直到它接触到第二柔性成形件。第二柔性成形件的电压于是从标准工作电压降到电源负端电压(如，OV或接地)。当开关的第二柔性成形件降到OV时，控制器确定电池组已被插入到电池充电器，且电池充电电流能被初始化。由于控制器直接检测电池组的插入，电池充电器电源模块被无限期地保持在等待开关被关闭的低电压。因此，需要运转电池充电器的储用功率被最小化，且电池充电器可满足政府效率标准。
[0014]在电池充电器开关的另一实施例中，该开关包括第一固定传导组件、第二固定传导组件、绝缘部件和第一固定传导组件与第二固定传导组件之间的第一间隔或间隙。第一固定传导组件电耦连于电池充电器电源的负端，且第二柔性成形件耦连于控制器并供以(如，经由上拉电阻)标准工作电压(如，5.5V或3.3V)。当电池组被插入时，电池组的负端为第一固定传导组件和第二固定传导组件之间的第一间隔搭起桥梁。第二固定传导组件的电压从标准工作电压降到电源负端电压(如，OV或接地)。当开关的第二固定传导组件降到OV时，控制器确定电池组已被插入到电池充电器，且电池充电电流被初始化。
[0015]此外，电池充电器可操作以为多个不同类型的电池或电池组中的任一个充电。例如，电池充电器能够为具有许多不同额定电压、额定容量、构造、形状和尺寸的电池组充电。这样的电池组包括那些可安装到电子设备或可从电子设备拆除的那些电池组，这些电子设备如，电动工具、测试及测量设备、真空吸尘器、户外供电设备及车辆。电动工具例如包括钻孔机、圆锯、竖线锯、带锯、拉动锯、螺丝刀、角磨机、直向砂轮机、锤子、拧紧扳手、角钻、检验相机等等。测试和测量设备包括数字万用表、钳型表、叉形表、墙壁扫描仪、IR温度枪、热成像仪、热检测器等。真空吸尘器包括棒状吸尘器、手持吸尘器、直立吸尘器、地毯吸尘器、硬表面吸尘器、滤毒吸尘器、扫帚吸尘器等等。户外供电设备包括鼓风机、链锯、磨边机、修枝剪、割草机、修边机等等。
[0016]在一个实施例中，本发明提供一种电池充电器，其包括外壳、电源模块、控制器、保护电路和电池组检测设备。该外壳包括被配置为用于容纳电池组的充电端口。电源模块电连接到电源且被配置为向电池充电器供电。电池充电器被配置为操作于正常操作功率模式和低操作功率模式。控制器被配置为确定充电端口是否接收第一充电电流，确定充电端口是否接收第二充电电流，以及当充电端口要接收第一充电电流或第二充电电流时以正常操作功率模式操作电池充电器。第一充电电流比第二充电电流大。保护电路包括半导体开关，该半导体开关被配置为在保护电路正在接收来自控制器的充电信号时允许第一或第二充电电流被供应给充电端口。电池组检测设备被定位在充电端口内，并且电连接到控制器。电池组检测设备被配置为向控制器提供在充电端口中存在电池组的指示，并在充电端口与电池组之间提供电连接。
[0017]在另一实施例中，本发明提供一种电池充电器，其包括外壳、电源模块、控制器和保护电路。该外壳包括被配置为用于容纳电池组的充电端口。电源模块电连接到电源且被配置为向电池充电器供电。控制器被配置为生成用于使充电端口能够接收充电电流的充电信号。保护电路被配置为在保护电路处于正常操作模式中时从控制器接收充电信号，并且包括第一半导体开关和第二半导体开关。第一半导体开关在保护电路正在从控制器接收充电信号时允许充电电流被供应给充电端口，而第二半导体开关在保护电路没有正在从控制器接收充电信号时避免充电电流被供应给充电端口。
[0018]在另一实施例中，本发明提供一种电池充电器，其包括外壳、电源模块、控制器和电池组检测设备。该外壳包括被配置为用于容纳电池组的充电端口。电源模块电连接到电源且被配置为向电池充电器供电。控制器被配置为接收表明在充电端口中存在电池组的指示，并生成使得充电端口能够接收充电电流的充电信号。电池组检测设备被定位在充电端口内，并且电连接到控制器。电池组检测设备包括耦合到电源模块的负端子的第一传导部件和耦合到控制器的第二传导部件。第一传导部件和第二传导部件彼此分隔一定距离，并且当电池组被插入充电端口中时第一传导部件与第二传导部件之间的距离被跨越。
[0019]参考详细的说明及附图，本发明的其它方面将变得显而易见。
【附图说明】
[0020]图1阐释了根据本发明的一个实施例的多端口电池充电器；
[0021]图2阐释了根据本发明的另一个实施例的多端口电池充电器；
[0022]图3为图1的多端口电池充电器的简图；
[0023]图4-6示出了用于控制电池充电器的过程；
[0024]图7阐释了根据本发明的一个实施例的电源控制保护电路；
[0025]图8阐释了根据本发明的一个实施例的处于打开位置的电池充电器开关；
[0026]图9阐释了根据本发明的一个实施例的处于闭合位置的图8的电池充电器开关；
[0027]图10阐释了根据本发明的一个实施例的电池充电器开关。
[0028]图11-15示出了根据本发明的实施例的单端口电池充电器。
【具体实施方式】
[0029]在详细说明本发明的任意实施方案之前，要理解的是，本发明在其应用方面不限于在下面说明中所给出或在以下附图中所示的部件的结构