專利名稱：電池充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于可同時(shí)對(duì)多個(gè)可再充電電池充電的充電器。
背景技術(shù)：
許多便攜式電子產(chǎn)品使用可再充電電池作為它們的能源。這種電池的例子如AA或AAA大小的鎳氫電池。在對(duì)可再充電電池充電中，電能也就是電流在與放電電流相反的方向流過(guò)該電池，并轉(zhuǎn)化為該電池內(nèi)部的化學(xué)能，在該過(guò)程中伴隨著熱能的產(chǎn)生，導(dǎo)致了被充電電池的內(nèi)部及其表面溫度升高，隨著電池被充的更滿，內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)變慢，更多的電能轉(zhuǎn)化為熱能，這一直持續(xù)到充滿，此時(shí)有效的化學(xué)反應(yīng)停止，實(shí)際上所有輸入的電能轉(zhuǎn)化為熱能，該階段可由電池表面溫度的顯著增加來(lái)證明。充電期間的熱的生成限制了電池的充電速度，并因而延長(zhǎng)了電池的完全充電的時(shí)間。國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)的用于可再充電電池的“標(biāo)準(zhǔn)充電電流”指出，以0.1It的充電電流(其中It是IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)61436指明的基準(zhǔn)測(cè)試電流)，需要用長(zhǎng)的時(shí)間(如16個(gè)小時(shí))來(lái)充滿可再充電電池，這樣才能避免與充電過(guò)程中產(chǎn)熱相聯(lián)系的問(wèn)題。然而，今日世界中的消費(fèi)者正在尋求擁有他們的電子產(chǎn)品，以及為這些產(chǎn)品提供盡可能長(zhǎng)時(shí)間的供電的電池，并要求他們的重充電電池的充電時(shí)間短而又短。增加充電電流可以縮短充電時(shí)間，然而充電電流增加得越大，產(chǎn)熱問(wèn)題就越嚴(yán)重。嚴(yán)重情況下會(huì)造成電池的損壞。
在用于AA和AAA大小電池的電流充電器中，大約1小時(shí)的最小充電時(shí)間是可能的。通常，由于較短充電時(shí)間所需要的充電電流的增加會(huì)產(chǎn)生更多的熱，因而比這一時(shí)間更短的充電時(shí)間有很高的損壞或毀壞相關(guān)電池的風(fēng)險(xiǎn)。在同時(shí)對(duì)多個(gè)電池(例如，四個(gè)電池)進(jìn)行充電的充電器中，這一問(wèn)題尤為嚴(yán)重。這是因?yàn)橄M(fèi)者可接受的充電器的成本和大小的限制，電池組局限化，因而多個(gè)電池產(chǎn)生的熱量多于一個(gè)電池產(chǎn)生的熱量。
本實(shí)用新型概述本實(shí)用新型的目的是提供一種具有消費(fèi)者可接受的大小和成本的充電器，它能夠同時(shí)對(duì)多個(gè)(例如四個(gè))可再充電電池充電，充電速度顯著提高，從而比當(dāng)前可普遍獲得的大小和成本相當(dāng)?shù)某潆娖鞯某潆姇r(shí)間縮短許多。
本實(shí)用新型提供了一種用于同時(shí)對(duì)多個(gè)可再充電電池進(jìn)行充電的充電器，每個(gè)電池具有由其額定容量(以一小時(shí)的毫安量為單位)確定的額定充電電流，所述充電器包括底座，充電電路，它包含在所述底座內(nèi)，并可與電源相連接，所述底座包括多個(gè)單獨(dú)放置可再充電電池的裝置，所述放置電池的裝置包括與所述充電電路連接的觸點(diǎn)，所述觸點(diǎn)用于接觸電池的端子，以使充電電流通過(guò)所述電池，其中，所述多個(gè)放置電池的裝置相對(duì)于所述底座及彼此的位置，使放置在所述底座上的多個(gè)電池充分暴露并隔開(kāi)，由此即使用高達(dá)它們的額定充電電流大約2倍或者甚至更大的平均充電電流對(duì)多個(gè)電池進(jìn)行充電，也不會(huì)使電池過(guò)熱。
已發(fā)現(xiàn)在大小和成本可被消費(fèi)者接受的充電器中，只要能夠充分散熱，多個(gè)可再充電電池可同時(shí)忍受的充電電流大約是通常被認(rèn)為是用相當(dāng)大小的充電器進(jìn)行快速充電的最適合的充電電流的兩倍。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，無(wú)需顯著地改變與所述相當(dāng)大小充電器相比較的充電器的大小，也無(wú)需添加散熱風(fēng)扇附件而使成本增加到不可接受，就可獲得這種充分的散熱。當(dāng)單個(gè)電池基本暴露在周圍的冷空氣中并基本相互隔開(kāi)時(shí)，也就是它們依據(jù)底座形狀而被最大程度地分開(kāi)時(shí)，就實(shí)現(xiàn)了散熱。例如，對(duì)于大致為120×80×34毫米的直角平行六面體形底座而言，同時(shí)充電的四節(jié)電池可沿著底座的頂部邊緣排列，而取代現(xiàn)有技術(shù)中的橫跨頂面的相互平行的排列。可在每個(gè)頂部邊緣提供凹陷處，每個(gè)凹陷處向底座的頂部和相鄰的側(cè)面開(kāi)放，從而使其內(nèi)容納的電池在所述頂面和鄰近的側(cè)面處暴露，以通過(guò)周圍的空氣流動(dòng)而進(jìn)行散熱。
另外每個(gè)凹陷處可帶有透氣孔，透氣孔在凹陷處的底面延伸，并貫通底座的底面，從而進(jìn)一步使凹陷處中的電池暴露在周圍的冷空氣中。對(duì)于普通的圓柱形底座或截頭圓錐形底座而言，同時(shí)充電的電池(例如四節(jié)電池)可保持在垂直方向并圍繞底座的彎曲外表面等距隔開(kāi)。這種排列還可便于電池放置裝置(例如支架或夾子)的使用，以離開(kāi)所述彎曲外表面地支持電池，也就是，使電池與彎曲外表面分開(kāi)小量的距離，以通過(guò)進(jìn)一步暴露電池來(lái)進(jìn)行散熱。
優(yōu)選地，用大于1.0It并高達(dá)2.0It甚至更高的平均充電電流對(duì)電池進(jìn)行充電，其中It是定義在IEC標(biāo)準(zhǔn)614341996的第2段中的基準(zhǔn)測(cè)試電流，也就是ItA＝CnAh/1h其中It是基準(zhǔn)測(cè)試電流，單位為安培(A)；Cn是廠商指明的電池的額定容量，單位為安培時(shí)(Ah)；n是為所述額定容量指明的時(shí)間基礎(chǔ)(小時(shí))。
依照本實(shí)用新型，在充電過(guò)程中，可以按照預(yù)定的方式改變充電電流。例如，充電器可用4.0It充電10分鐘隨后用1.0It充電20分鐘，或者可以在上述每個(gè)階段中采用更大的電流。
為更好地理解本實(shí)用新型，并示出其如何實(shí)現(xiàn)，將參照附圖以示例的方式說(shuō)明本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，這些示例不是對(duì)本實(shí)用新型的限制，而僅用于說(shuō)明。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是依照實(shí)用新型的第一實(shí)施例的電池充電器的立體圖；圖2是與圖1相類似的視圖，其中示出了容納在充電器內(nèi)進(jìn)行充電的電池；圖3是圖1所示的充電器的仰視圖；圖4示意性示出了本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例；以及圖5示意性示出了本實(shí)用新型的第三個(gè)實(shí)施例。
實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明依照本實(shí)用新型的第一實(shí)施例(見(jiàn)圖1到3)的電池充電器10包括直角平行六面體形的底座11。底座的理想大小是120×80×34毫米。底座11是由通過(guò)適當(dāng)?shù)穆葆敼潭ǖ揭黄鸬捻敳?2和底板13形成的一個(gè)兩部分的罩殼。螺釘是公知的(可在圖3中看到用于這類螺釘?shù)目?5)?？赏ㄟ^(guò)對(duì)諸如ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)的適當(dāng)塑料材料進(jìn)行模制以形成頂部12和底板13。底座11的頂部12帶有四個(gè)圓的上邊緣14、16、18、20。上邊緣14-20分別由底座11的頂面22和底座11的四個(gè)側(cè)面24、26、28、30之間的圓形過(guò)渡定出。底座11還有一個(gè)底面32，也就是，底板13面向下方的表面(見(jiàn)圖3)。圖1中的虛線輪廓34示意性地表示出了充電電路(但不是必須限于此)。該充電電路包含在底座11中，并可與內(nèi)置電源或通過(guò)插座35與合適電源相連接。與公知的一樣，合適的電源可以從主電源通過(guò)電線提供，該電線的一端帶有用于連接主電源的組合插頭/變壓器，而其另一端帶有用于連接插座35的低壓插頭。
底座11包括用于在底座11上單獨(dú)地放置四個(gè)可再充電電池的裝置。這樣的裝置包含在分別位于上邊緣14、16、18、20的凹陷處36、38、40、42中。凹陷處36到42的每一個(gè)都向頂面22開(kāi)放，并分別向底座11的側(cè)面24、26、28或30開(kāi)放。用于放置電池的裝置包括支架或支座44(在凹陷處36中看得最清楚)，其從底面45或每個(gè)凹陷處36到42的底板上升起，用以支撐AA大小的電池的與其含有正極端的端面相鄰的一側(cè)。用于放置電池的裝置還包括另外的常用的半圓形支座46(在凹陷處38中看得最清楚)，用于定位和支撐AA大小(或AAA大小)的電池的與其含有負(fù)極端的端面相鄰的一側(cè)。觸點(diǎn)50與每個(gè)凹陷處的壁52旁邊的支架44相鄰而相對(duì)的觸點(diǎn)47與每個(gè)凹陷處的座46相鄰，以使AA大小的電池在這兩個(gè)觸點(diǎn)之間放置。觸點(diǎn)47被成形為帶有指向觸點(diǎn)50的凸面曲線部分48，以在電池的端面(也就是電池帶有負(fù)極端子的一端)提供彈簧偏壓。該觸點(diǎn)47的曲線部分48將電池推向另一觸點(diǎn)50。因而每個(gè)凹陷處36到42包含相互面對(duì)的定位觸點(diǎn)47和50，在這兩個(gè)觸點(diǎn)之間、AA大小的可再充電電池可放置在支架44和支座46之上。每個(gè)凹陷處36到42中的支架44向觸點(diǎn)47-48延伸一小段距離以形成基本上豎直的壁54(見(jiàn)凹陷處36)，壁54向每個(gè)凹陷處36到42的底面45延伸。壁54定位了用于AAA大小的電池的正極端子的另外的觸點(diǎn)56，其中電池的負(fù)極端也與觸點(diǎn)47-48接觸，觸點(diǎn)47-48將AAA大小的電池壓向觸點(diǎn)56，要充電的AAA大小的電池以一定的角度躺在凹陷處內(nèi)的每個(gè)凹陷處36到42的支座46和底面45上。圖2示出了在凹陷處38和42內(nèi)進(jìn)行充電的AA大小的電池57以及在凹陷處36和40內(nèi)進(jìn)行充電的AAA大小的電池59。由于觸點(diǎn)47-48附近的支座46和觸點(diǎn)56附近的底面45之間具有高度差，所以電池59以一定的角度放置。這樣就形成了電池充電器10的用于容納進(jìn)行充電的AA或AAA大小的電池的各個(gè)凹陷處36到42。
充電器10的底座11還包括許多透氣孔60，每個(gè)透氣孔從每個(gè)凹陷處36到42的底面45延伸貫穿底座11的底面32，并優(yōu)選地如參考標(biāo)號(hào)62所指出的(見(jiàn)圖3)那樣還向底座11的相鄰側(cè)面24、26、28或30開(kāi)放。底座11還包括四個(gè)底墊64，這四個(gè)底墊64在底面32通常靠近該表面拐角的地方，這樣在例如放置在臺(tái)面上時(shí)，底座11的底面32將與該臺(tái)面隔開(kāi)一小段距離，該間距改善了通過(guò)透氣孔60的空氣循環(huán)，因而進(jìn)一步促進(jìn)了在凹陷處36到42中的AA或AAA大小的電池的冷卻。底座11的頂部12帶有沿每個(gè)凹陷處36、38、40和42的后壁垂直延伸的通道66，它們進(jìn)一步有助于電池57和59的通風(fēng)和冷卻。底座11的底板13還包括貫穿底板的透氣孔68，它用于使空氣循環(huán)通過(guò)底座11的內(nèi)部以冷卻充電電路。
像已知的那樣，充電器10還包括用來(lái)指明充電器10的電源已接通的小燈70(如綠燈)以及各個(gè)充電位置處的小燈72(如紅燈)，燈72用于指明該電池正在充電，或者燈72可被設(shè)置為在相應(yīng)的電池充滿后閃爍或關(guān)閉。另外，用于這種充電器的充電電路也是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的，除了需要注意充電電路是提供了四個(gè)串連的充電位置以同時(shí)對(duì)四個(gè)電池進(jìn)行充電的恒流充電電路以外，對(duì)充電電路34的進(jìn)一步的詳細(xì)描述是沒(méi)必要的。充電電路34可能還包括監(jiān)測(cè)和控制電路，用于在一個(gè)或多個(gè)電池充滿而其他電池繼續(xù)充電時(shí)，對(duì)這些充滿的電池進(jìn)行隔離。顯然燈72也可由這類監(jiān)測(cè)和控制電路來(lái)控制。
圖4示意性的示出了帶有截頭圓錐狀(frustoconical)底座82的充電器80。底座82可以是與圖1到3所示的充電器10的底座11相類似的兩部分的結(jié)構(gòu)(未示出)，由此具有用于容納充電電路(未示出)的中空的內(nèi)部。在底座82的曲線形的外表面84上包括成對(duì)排列的支架86和88形式的裝置，用于充電的電池90能夠可拆裝地放置在每對(duì)支架86和88之間。在曲面84周圍，可以存在的觸點(diǎn)對(duì)86和88(例如四對(duì))被均勻地分開(kāi)，并且他們被成形以在小距離遠(yuǎn)離表面84的位置處支撐電池90。因而電池90基本暴露并隔開(kāi)，以在充電時(shí)散熱。
每個(gè)支架86為相關(guān)的電觸點(diǎn)92提供了剛性底座。用于每個(gè)電池的相對(duì)的電觸點(diǎn)由相對(duì)的支架88提供，每一對(duì)都這樣。每個(gè)支架/觸點(diǎn)88可以是像懸臂一樣從曲面84伸出的金屬條以提供一種彈簧結(jié)構(gòu)，并且?guī)в杏糜谂c電池90的負(fù)極端子一端接觸的彎曲部分94。因而每個(gè)支架/觸點(diǎn)88將相伴的電池90壓向相對(duì)的觸點(diǎn)92/86結(jié)構(gòu)。如所知道的那樣，觸點(diǎn)88和92與底座82內(nèi)的充電電路連接，用于使充電電流流過(guò)位于其間的電池90。
充電器80將包括用于從合適的電源向其充電電路提供電源的公知的裝置(未示出)，并可能包括其他特征，例如用于使空氣通過(guò)底座82以冷卻充電電路的透氣孔(未示出)，或同樣已知的與用于如圖1到3所示的充電器10的相同的指示燈。此外，用于單獨(dú)放置電池90的裝置可采用不同的形式。例如，可以在曲面84周圍提供環(huán)形壁架來(lái)定位和支持正確定位的觸點(diǎn)。雖然所示出的充電器80用于容納一種大小的電池(例如AA或AAA)，它可被構(gòu)造為同時(shí)容納這兩種尺寸的電池。這是可以實(shí)現(xiàn)的，例如通過(guò)由帶有兩個(gè)縮進(jìn)位置的滑板(slide)支持每個(gè)觸點(diǎn)88，從而觸點(diǎn)92和88可以被隔開(kāi)以容納AA大小的電池或更接近些(通過(guò)將再其滑板上的滑動(dòng)觸點(diǎn)88向觸點(diǎn)92滑動(dòng))以容納AAA大小的電池。
圖5示意性地示出了依據(jù)本實(shí)用新型的充電器100的又一實(shí)施例，其帶有圓柱形的底座102。在其他方面，充電器100與圖4所示的充電器80相似，因此可相應(yīng)地參考相應(yīng)的部件。
對(duì)于額定容量為1800毫安時(shí)(這意味著使電池以1800毫安的電流進(jìn)行充電或放電要1個(gè)小時(shí))的電池而言，30分鐘的充電需要3.6安培的充電電流，15分鐘的充電需要7.2安培的充電電流，等等。對(duì)于額定容量為2100毫安時(shí)的電池(目前AA型NiMH電池的最大速率)，30分鐘充電需要4.2安培的充電電流，15分鐘的充電需要8.2安培的充電電流，等等。實(shí)驗(yàn)表明，利用本實(shí)用新型在圖1-3中所示的實(shí)施例，可以在30分鐘或15分鐘或者甚至更短的時(shí)間內(nèi)將這類電池充電到額定容量而不損害電池。例如，對(duì)于1800毫安時(shí)的鎳氫(NiMH)可再充電電池，依據(jù)這些實(shí)驗(yàn)，在3.6安培的充電電流下，其平均溫度的上升與現(xiàn)有技術(shù)的充電器相比降低了大約5到10℃。圖1到圖3中的充電器設(shè)計(jì)還具有易于在充電器上安裝和取出電池的優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一個(gè)例子如下條件-電池AA大小1800MAh(NiMH類型)充電電流3.6A充電時(shí)間30分鐘充電器大小120×80×34毫米環(huán)境溫度25℃電池的現(xiàn)有技術(shù)布局(也就是并排布局)

如圖1所示的電池布局

上表所示的電池溫度是每個(gè)電池都充電30分鐘之后的多個(gè)測(cè)試電池的平均溫度。
本文描述的實(shí)用新型是可以進(jìn)行變換、修改和/或在這些特定描述的內(nèi)容之外的添加。應(yīng)該理解為本實(shí)用新型包括所有落在權(quán)利要求范圍內(nèi)的這些變換、修改和/或添加。
權(quán)利要求1.一種用于同時(shí)對(duì)多個(gè)可再充電電池進(jìn)行充電的電池充電器，所述充電器的特征在于包括底座，充電電路，它包含在所述底座內(nèi)，并可與電源相連接，所述底座包括多個(gè)單獨(dú)放置可再充電電池的裝置，所述放置電池的裝置包括與所述充電電路連接的觸點(diǎn)，所述觸點(diǎn)用于接觸電池的端子，以使充電電流通過(guò)所述電池，其中，所述多個(gè)放置電池的裝置相對(duì)于所述底座及彼此的位置，使放置在所述底座上的多個(gè)電池充分暴露并隔開(kāi)，由此避免電池過(guò)熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充電器，其特征在于，所述底座為帶有四個(gè)上邊緣的平行六面體形，其中每個(gè)所述放置電池的裝置大致上沿每個(gè)所述邊緣放置電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池充電器，其特征在于，所述每個(gè)放置電池的裝置設(shè)立在所述每個(gè)上邊緣的凹陷處中，所述每個(gè)凹陷處向所述底座的頂面和側(cè)面開(kāi)放，從而使其內(nèi)容納的電池在所述頂面和側(cè)面處暴露用以散熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池充電器，其特征在于，所述每個(gè)凹陷處包括一個(gè)用于支撐電池的支架，所述每個(gè)支架位于一對(duì)觸點(diǎn)之間，電池可插入所述一對(duì)觸點(diǎn)之間以進(jìn)行充電，所述觸點(diǎn)被設(shè)置成可將電池可拆裝地保持在所述支架上的一個(gè)凹陷處。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池充電器，其特征在于，所述每個(gè)凹陷處包括一個(gè)透氣孔，所述透氣孔從所述凹陷處的底部延伸到所述底座的一個(gè)底面，用于進(jìn)一步使電池暴露以進(jìn)行散熱。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池充電器，其特征在于，所述每個(gè)透氣孔還向所述底座的一個(gè)側(cè)面開(kāi)放。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池充電器，其特征在于，所述每個(gè)凹陷處和所述每個(gè)凹陷處內(nèi)的所述放置電池的裝置以及相關(guān)的觸點(diǎn)被安排成使所述凹陷處可容納AA或AAA大小的電池。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池充電器，其特征在于，所述每個(gè)凹陷處包括一個(gè)用于接觸AA或AAA大小的電池的負(fù)極的負(fù)極觸點(diǎn)以及一個(gè)用于支撐所述電池的靠近的支架，所述凹陷處進(jìn)一步包括一個(gè)用于接觸AA大小的電池的正極的正極觸點(diǎn)，以及用于接觸AAA大小的電池的正極的另一正極觸點(diǎn)，以及靠近各個(gè)正極觸點(diǎn)用于分別支撐電池的各個(gè)支架，由此AA大小的電池可被放置在所述負(fù)極觸點(diǎn)和所述正極觸點(diǎn)中的一個(gè)之間，并且可選擇放置AAA大小的電池在所述負(fù)極觸點(diǎn)和另一個(gè)正極觸點(diǎn)之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充電器，其特征在于，所述底座為帶有彎曲外表面的圓柱形或截頭圓錐形，其中，所述放置電池的裝置包括從所述彎曲外表面伸出的觸點(diǎn)，用以使電池沿豎直方向插入到觸點(diǎn)之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池充電器，其特征在于，所述用于保持電池的各對(duì)觸點(diǎn)將電池與所述彎曲外表面隔開(kāi)，以增加電池的暴露以進(jìn)行散熱。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充電器，其特征在于，所述每個(gè)放置電池的裝置可容納AA或AAA大小的電池。
專利摘要一種可對(duì)多個(gè)可再充電電池(例如AA或AAA大小的電池)同時(shí)進(jìn)行充電的充電器，本實(shí)用新型允許這類電池以先前認(rèn)為的時(shí)間的一半的時(shí)間來(lái)充滿電池，也不會(huì)傷害或毀壞所述的電池。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將電池放置在充電的底座上，并使它們充分暴露和隔開(kāi)，從而可采用高達(dá)兩倍于先前認(rèn)為可能的充電電流或者甚至更高的充電電流對(duì)電池進(jìn)行充電，也不會(huì)使電池過(guò)熱。
文檔編號(hào)H01M10/50GK2762369SQ200420050728
公開(kāi)日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2004年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月6日
發(fā)明者沈景武 申請(qǐng)人:志順電業(yè)有限公司