專利名稱：具有備用模式的電池充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及電池充電器，特別地，本發(fā)明涉及具有備用模式的電池充電器。
背景技術(shù)：
便攜式動(dòng)力工具、室外工具以及一些廚房和家用器具使用的電池組可以包括諸如鋰、鎳鎘、鎳金屬氫化物(nickel metal hydride)以及鉛酸電池(lead-acidbattery)的可再充電電池，這樣可以為其再充電，而不必將其取代。從而節(jié)省了巨大的費(fèi)用。
典型的電池組和充電器如圖1所示。在這樣的圖中，電池組10連接到充電器20。電池組10可以包括多個(gè)串聯(lián)和/或并聯(lián)的電池組電池(battery cell)11，其限定電池組10的電壓和存儲(chǔ)容量。電池組10可以包括三個(gè)電池接點(diǎn)第一電池接點(diǎn)12、第二電池接點(diǎn)13、以及第三電池接點(diǎn)14。電池接點(diǎn)12是電池組10的B+(正極)端子。電池接點(diǎn)14是B-或負(fù)極/公用(common)端子。電池接點(diǎn)13是S或感測(cè)(sensing)端子。電池接點(diǎn)12和14接收從充電器20(最好從電流源(current source)22，如下所述)發(fā)送的充電電流，用于向電池組10充電。
如圖1所示，電池組電池11連接在電池接點(diǎn)12和14之間。此外，最好在電池接點(diǎn)13和14之間連接諸如負(fù)溫度系數(shù)(NTC)電阻器或熱敏電阻RT的溫度敏感器件(temperature sensing device)15。溫度敏感器件最好非常接近電池組電池11，用于監(jiān)控電池溫度。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以使用諸如電容等的其它元件或電路來提供表示電池溫度的信號(hào)。
電池組10還可以包括現(xiàn)有技術(shù)中已知的識(shí)別器(identifier)，以便充電器20可以識(shí)別電池組的類型和容量，并相應(yīng)地充電。
充電器20最好包括控制器21，控制器21依次包括正極端子(B+)16和負(fù)極(B-)端子17，其分別經(jīng)電池接點(diǎn)12和14與電池組10耦聯(lián)。正極端子還可以起輸入的作用，最好是模擬/數(shù)字輸入，以便控制器21檢測(cè)電池組電壓。此外，控制器21可以包括另一個(gè)輸入TC，最好是模擬/數(shù)字輸入，其經(jīng)第三電池接點(diǎn)13(S)與溫度敏感器件15耦聯(lián)。這使得控制器21可以監(jiān)控電池溫度。控制器21可以包括微處理器23，用于控制充電和監(jiān)控操作?？刂破?1可以控制用于向電池組10提供電力的充電電力源(charging power source)，諸如向電池組10提供電流的電流源22。該電流可以是快速充電電流和/或均衡電流。電流源22可以與控制器21結(jié)合為整體。
充電器20及其中的元件包括控制器21、微處理器23、以及電流源22，從電源(power supply)24接收必要的電力，電源24可以連接到車輛用電池(vehicle battery)、發(fā)電機(jī)、或交流插座(AC outlet)。如現(xiàn)有技術(shù)中所周知，電源24可以將從車輛用電池、發(fā)電機(jī)、或交流插座接收的電力轉(zhuǎn)換成不同元件的必要電源要求(power requirement)。
當(dāng)電池組10未連接到充電器20時(shí)，由于仍然向充電器20的元件提供滿功率(full power)，典型的充電器20要消耗能量。

發(fā)明內(nèi)容
依照本發(fā)明，采用改進(jìn)的電池組充電器。該充電器包括控制器，其連接到電池電力源；至少一個(gè)端子，其連接到控制器和電池電力源中至少一個(gè)；電源，其可連接到外部電力源，該電源向控制器和電池電力源中至少一個(gè)提供電力；以及開關(guān)，其連接在外部電力源和電源之間，當(dāng)電池組連接到至少一個(gè)端子時(shí)，觸發(fā)該開關(guān)。
該充電器包括控制器，其連接到電池電力源；至少一個(gè)端子，其連接到控制器和電池電力源中至少一個(gè)；電源，其可連接到外部電力源，該電源向控制器和電池電力源中至少一個(gè)提供電力；以及開關(guān)，其連接在控制器和電池電力源中至少一個(gè)與電源之間，當(dāng)電池組連接到至少一個(gè)端子時(shí)，觸發(fā)該開關(guān)。
從附圖和下文的描述中，將描述本發(fā)明的其它特點(diǎn)和好處，并使其變得明顯。


附圖根據(jù)本發(fā)明原理的實(shí)際應(yīng)用，說明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中圖1是現(xiàn)有技術(shù)電池組和充電器的電路圖；
圖2說明了本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的充電器，其中圖2A是充電器的電路圖，而圖2B是電池組和充電器的側(cè)視圖；圖3是本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的充電器的電路圖；圖4是本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的充電器的電路圖；以及圖5是本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例的充電器和電池組的電路圖，其中圖5A和5B分別顯示了電池組處于已移開和已安裝的情況。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖描述本發(fā)明，其中相同的數(shù)字代表相同的零件。
圖2說明了本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例，其中電池充電器200最好包括控制器21，所述控制器21依次包括正極端子(B+)16和負(fù)極(B-)端子17，其最終分別經(jīng)電池接點(diǎn)12和14與電池組10耦聯(lián)。正極端子還可以起輸入的作用，最好是模擬/數(shù)字輸入，以便控制器21檢測(cè)電池組電壓。此外，控制器21可以包括另一個(gè)輸入TC，最好是模擬/數(shù)字輸入，其經(jīng)第三電池接點(diǎn)13(S)與溫度敏感器件15耦聯(lián)。這使得控制器21可以監(jiān)控電池溫度?？刂破?1可以包括微處理器23，用于控制充電和監(jiān)控操作。控制器21可以控制用于向電池組10提供電力的充電電力源(power source)，諸如向電池組10提供電流的電流源22。該電流可以是快速充電電流和/或均衡電流。電流源22可以與控制器21結(jié)合為整體。
控制器21還可以控制風(fēng)扇25。風(fēng)扇25最好向電池組10吹動(dòng)空氣，以使電池組10變涼。
充電器200及其中的元件包括控制器21、微處理器23、風(fēng)扇25、以及電流源22，從電源24接收必要的電力，電源24可以連接到車輛用電池、發(fā)電機(jī)、或交流插座。如現(xiàn)有技術(shù)中所周知，電源24可以將從車輛用電池、發(fā)電機(jī)、或交流插座接收的電力轉(zhuǎn)換成不同元件的必要電源要求。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，電源24可以向充電器200內(nèi)的其它部件或元件提供電力。
為了防止充電器200在電池組10未連接到充電器200時(shí)消耗能量，最好提供開關(guān)裝置，以切斷充電器200中不同元件與外部電力源的連接。在圖2的實(shí)施例中，將開關(guān)26放置在外部電力源和電源24之間。開關(guān)26可以是偏向于打開位置的瞬時(shí)閉合單極(momentarily-closed single-pole)開關(guān)。如圖2A所示，開關(guān)26具有從密封充電器200中不同元件的充電器外殼27突出的按鈕。因此，當(dāng)將電池組10放置在充電器200上時(shí)，開關(guān)26閉合，使得電力可以從外部電力源流入電源24，并最終流入不同的充電器元件。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，盡管公開了確定類型的機(jī)電開關(guān)(electro-mechanical switch)，但是其它開關(guān)也可以用于同樣的目的。例如，開關(guān)26可以是機(jī)械觸點(diǎn)開關(guān)(mechanical contact switch)、光觸點(diǎn)開關(guān)、光接近開關(guān)(optical proximity switch)、電容接近開關(guān)或磁接近開關(guān)。
圖3說明本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例，其中相同的數(shù)字代表相同的零件。作為參考，上述實(shí)施例中所講述的內(nèi)容全部合并于此。其與第一個(gè)實(shí)施例的主要差異在于，在本實(shí)施例中，可以將開關(guān)26放置在不同的充電器元件之間，而不是將其放置在外部電力源和電源24之間。如圖3所示，開關(guān)26可以具有多個(gè)電極(pole)。至少一個(gè)電極連接到電源24，而其它電極可以連接到控制器21、電流源22、以及/或者風(fēng)扇25等。因此，當(dāng)將電池組10放置在充電器200上時(shí)，開關(guān)26閉合，使得電力可以從電源24流入不同的充電器元件。
盡管圖3顯示了所有充電器元件與電源24斷開連接，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，設(shè)計(jì)者可以通過在一些充電器元件和電源24之間不放置開關(guān)26，保持其間的連接。
圖4說明了本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例，其中相同的數(shù)字代表相同的零件。作為參考，上述實(shí)施例中所講述的內(nèi)容全部合并于此。其與第一個(gè)實(shí)施例的主要差異在于，在本實(shí)施例中，開關(guān)26最好連接到繼電器28，繼電器28依次放置在外部電力源和電源24之間。這樣，外部電力源和電源24將保持不連接，直到開關(guān)26和繼電器28閉合。因此，當(dāng)將電池組10放置在充電器200上時(shí)，開關(guān)26閉合，繼電器28閉合，使得電力可以從外部電力源流入電源24，并最終流入不同的充電器元件。
圖5說明了本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施例，其中相同的數(shù)字代表相同的零件。作為參考，上述實(shí)施例中所講述的內(nèi)容全部合并于此。其與第一個(gè)實(shí)施例的主要差異在于，在本實(shí)施例中，沒有使用分離的獨(dú)立開關(guān)26。作為替代，一個(gè)或多個(gè)電池端子起開關(guān)的作用。
如圖5所示，最好將接觸電池端子的充電器端子的至少之一分開。具體地說，最好將接觸負(fù)極電池端子14的充電器端子30A、30B分離或分開，從而一旦電池組10連接到充電器200，端子30A、30B之間的間隙就閉合。當(dāng)間隙閉合時(shí)，電力可以流入電流源22、控制器21以及/或者風(fēng)扇25。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，電力仍然流經(jīng)電容器24C。因此，如果設(shè)計(jì)者決定任何部件或元件應(yīng)該一直接收電力，而不僅僅是在安裝了電池組10時(shí)接收電力，那么，設(shè)計(jì)者可以將諸如元件31的那些部件或元件并聯(lián)放置在電容器24C和端子30A之間。
最好還提供分開的充電器端子30C、30D與正極電池端子12的接觸。一旦電池組10連接到充電器200，來自電流源22的電力將經(jīng)端子30C流入電池組10。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，端子30D是無效(dummy)端子，其最好不連接到任何地方。提供無效端子的一個(gè)理由在于其使得制造商可以使用更多公用零件，從而降低材料成本。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，圖5中所示的電源24構(gòu)成一個(gè)基本整流器(rectifier)，但是可以在電源24中添加或替換諸如變壓器(transformer)或電力變換器(power converter)集成電路的典型電源元件。
最后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白對(duì)在此公開的裝置的附加物或替代品。然而，所有這些附加物和/或替代品都被認(rèn)為與本發(fā)明等價(jià)。
根據(jù)35USC§119(e)，本發(fā)明從2002年2月19日提交的、現(xiàn)審理中的美國(guó)申請(qǐng)No.60/357,921獲得優(yōu)先權(quán)。
權(quán)利要求
1.一種用于向電池電力源充電的充電器，所述電池電力源可拆卸地放置在該充電器上，并可電連接到該充電器，該充電器包括控制器，其可電連接到電池電力源；至少一個(gè)端子，其連接到控制器和電池電力源中至少一個(gè)；電源，其可連接到外部電力源，該電源向控制器和電池電力源中至少一個(gè)提供電力；以及開關(guān)，其連接在外部電力源和電源之間，當(dāng)電池電力源連接到至少一個(gè)端子時(shí)，觸發(fā)該開關(guān)。
2.如權(quán)利要求1所述的充電器，還包括風(fēng)扇，其與所述電源連接。
3.如權(quán)利要求2所述的充電器，其中用所述控制器控制所述風(fēng)扇。
4.如權(quán)利要求1所述的充電器，還包括電流源，其與所述電源連接。
5.如權(quán)利要求4所述的充電器，其中用所述控制器控制所述電流源。
6.一種用于向電池電力源充電的充電器，所述電池電力源可拆卸地放置在該充電器上，并可電連接到該充電器，該充電器包括控制器，其可電連接到電池電力源；至少一個(gè)端子，其連接到控制器和電池電力源中至少一個(gè)；電源，其可連接到外部電力源，該電源向控制器和電池電力源中至少一個(gè)提供電力；以及開關(guān)，其連接在外部電力源和電源之間，當(dāng)電池電力源放置在充電器上時(shí)，觸發(fā)該開關(guān)。
7.如權(quán)利要求6所述的充電器，還包括風(fēng)扇，其與所述電源連接。
8.如權(quán)利要求7所述的充電器，其中用所述控制器所述控制風(fēng)扇。
9.如權(quán)利要求6所述的充電器，還包括電流源，其與所述電源連接。
10.如權(quán)利要求9所述的充電器，其中用所述控制器控制所述電流源。
11.一種用于向電池電力源充電的充電器，所述電池電力源可拆卸地放置在該充電器上，并可電連接到該充電器，該充電器包括控制器，其可電連接到電池電力源；至少一個(gè)端子，其連接到控制器和電池電力源中至少一個(gè)；電源，其可連接到外部電力源，該電源向控制器和電池電力源中至少一個(gè)提供電力；以及開關(guān)，其連接在控制器和電池電力源中至少一個(gè)與電源之間，當(dāng)電池組連接到至少一個(gè)端子時(shí)，觸發(fā)該開關(guān)。
12.如權(quán)利要求11所述的充電器，還包括風(fēng)扇，其與所述電源連接。
13.如權(quán)利要求12所述的充電器，其中用所述控制器控制所述風(fēng)扇。
14.如權(quán)利要求11所述的充電器，還包括電流源，其與所述電源連接。
15.如權(quán)利要求14所述的充電器，其中用所述控制器控制所述電流源。
16.一種用于向電池電力源充電的充電器，所述電池電力源可拆卸地放置在該充電器上，并可電連接到該充電器，該充電器包括控制器，其可電連接到電池電力源；至少一個(gè)端子，其連接到控制器和電池電力源中至少一個(gè)；電源，其可連接到外部電力源，該電源向控制器和電池電力源提供電力，其中如果電池電力源不與電源連接，則電源將不向控制器提供電力。
17.如權(quán)利要求16所述的充電器，還包括風(fēng)扇，其與所述電源連接。
18.如權(quán)利要求16所述的充電器，還包括電流源，其與所述電源連接。
19.如權(quán)利要求18所述的充電器，其中如果所述電池電力源不與所述電源連接，則所述電源將不向所述電流源提供電力。
全文摘要
一種用于向電池電力源充電的充電器，所述電池電力源可拆卸地放置在該充電器上，并可電連接到該充電器，該充電器包括控制器，其可電連接到電池電力源；至少一個(gè)端子，其連接到控制器和電池電力源中至少一個(gè)；電源，其可連接到外部電力源，該電源向控制器和電池電力源中至少一個(gè)提供電力；以及開關(guān)，其連接在外部電力源和電源之間，當(dāng)電池組連接到至少一個(gè)端子時(shí)，觸發(fā)該開關(guān)。
文檔編號(hào)H02J7/00GK1440103SQ0310610
公開日2003年9月3日 申請(qǐng)日期2003年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月19日
發(fā)明者杰弗里·S·霍華德, 愛德華·A哈里森, 內(nèi)森·J·克魯斯, 克里斯托弗·R·赫爾德, 羅伯特·A尤塞爾曼, 托馬斯·J·加蘭 申請(qǐng)人:布萊克和戴克公司