專(zhuān)利名稱(chēng)：電池充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對(duì)諸如鎳鎘電池(Ni-Cd電池)和鎳氫電池(Ni-MH)之類(lèi)的二次電池進(jìn)行充電的充電器，尤其是，涉及一種在不執(zhí)行充電的待機(jī)模式下降低功耗的充電器。
背景技術(shù)：
諸如NiCd電池和Ni-MH電池之類(lèi)的高容量二次電池被廣泛地用作諸如電動(dòng)工具之類(lèi)的便攜式設(shè)備的電源。另一方面，隨著二次電池容量的提高，現(xiàn)在正著力于提高用于在短時(shí)間內(nèi)對(duì)這種電池進(jìn)行充電的充電器的輸出容量。
已經(jīng)提出了一種用于在不執(zhí)行充電的待機(jī)模式下降低功耗的電池充電器。JP-A-2004-187366公開(kāi)了一種電池充電器，其中，將待機(jī)模式下的輸出電壓設(shè)置為低于充電過(guò)程中的輸出電壓，從而在不執(zhí)行充電的待機(jī)模式下實(shí)現(xiàn)了低功耗。
然而，該已有充電器難以在待機(jī)模式下消除功耗。該已有充電器不足以實(shí)現(xiàn)待機(jī)模式下的低功耗。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于消除已有技術(shù)中的缺陷，并且在不執(zhí)行充電的待機(jī)模式下極大地降低充電設(shè)備的功耗。
通過(guò)以下描述和附圖，本發(fā)明的上述和其它目的和新特點(diǎn)將變得更加清楚。
以下描述了在此公開(kāi)的本發(fā)明的代表性方案的概要。
(1)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種電池充電器，具有連接到輸入電源并用于對(duì)電池進(jìn)行充電的充電電源裝置、用于控制對(duì)所述電池進(jìn)行的充電的充電控制裝置、以及用于驅(qū)動(dòng)所述充電控制裝置的恒壓電源。所述電池充電器的特征在于，當(dāng)從所述充電器卸下所述電池時(shí)，所述充電控制裝置停止所述恒壓電源的輸出。
(2)在項(xiàng)(1)中描述的電池充電器的實(shí)施例的特征在于，當(dāng)將所述電池連接到所述充電器時(shí)，通過(guò)使用電池的剩余電壓通過(guò)電路工作觸發(fā)裝置啟動(dòng)所述恒壓電源。
(3)在項(xiàng)(1)中描述的電池充電器的實(shí)施例的特征在于，以一個(gè)二極管將所述電路工作觸發(fā)裝置連接到所述恒壓電源。
(4)在項(xiàng)(2)或(3)中描述的電池充電器的實(shí)施例的特征在于，在啟動(dòng)所述恒壓電源之后，由所述充電控制裝置來(lái)使所述電路工作觸發(fā)裝置的輸出操作停止。
(5)在項(xiàng)(1)中描述的電池充電器的實(shí)施例的特征在于，由連接到所述充電電源裝置的輸入電源通過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)啟動(dòng)所述恒壓電源。
(6)在項(xiàng)(1)至(5)之一中描述的電池充電器的實(shí)施例的特征在于，所述充電控制裝置包括微型計(jì)算機(jī)，把檢測(cè)到的電池的電壓輸入到所述微型計(jì)算機(jī)的輸入端口；以及從所述微型計(jì)算機(jī)的輸出端口輸出使所述恒壓電源工作的控制信號(hào)。
(7)根據(jù)本發(fā)明的另一方案，提供一種電池充電器，具有輸入電源；充電電源裝置，連接到所述輸入電源并用于對(duì)要被充電的電池提供電壓和充電電流；充電電流控制裝置，與所述充電電源裝置電連接，并且用于根據(jù)設(shè)置值來(lái)控制提供給要被充電的電池的充電電流；主控制裝置，用于在從開(kāi)始對(duì)所述電池進(jìn)行充電到停止對(duì)所述電池進(jìn)行充電期間提供控制信號(hào)，根據(jù)所述控制信號(hào)控制所述充電電源裝置和所述充電電流控制裝置；以及恒壓電源，用于驅(qū)動(dòng)所述主控制裝置。該電池充電器的特征在于，當(dāng)要被充電的電池沒(méi)有連接到所述充電電源裝置時(shí)，所述主控制裝置通過(guò)使所述恒壓電源的輸出電壓停止輸出來(lái)停止將工作功率提供給所述主控制裝置。
(8)在項(xiàng)(7)中描述的電池充電器的實(shí)施例的特征在于，在開(kāi)始充電之前，根據(jù)所述電池的剩余電壓，由用于控制所述恒壓電源的啟動(dòng)的電路工作觸發(fā)裝置啟動(dòng)所述恒壓電源。
(9)在項(xiàng)(7)中描述的電池充電器的實(shí)施例的特征在于，由連接到所述充電電源裝置的輸入電源通過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)啟動(dòng)所述恒壓電源。
(10)在項(xiàng)(8)中描述的電池充電器的實(shí)施例的特征在于，在由所述電路工作觸發(fā)裝置的輸出來(lái)啟動(dòng)所述恒壓電源之后，所述主控制裝置停止所述電路工作觸發(fā)裝置的工作。
(11)在項(xiàng)(7)至(10)之一中描述的電池充電器的實(shí)施例的特征在于，所述主控制裝置包括微型計(jì)算機(jī)，把檢測(cè)到的要被充電的電池的電壓輸入到所述微型計(jì)算機(jī)的輸入端口，并且從所述微型計(jì)算機(jī)的輸出端口輸出使所述恒壓電源停止工作的控制信號(hào)。
(12)在項(xiàng)(7)至(11)之一中描述的電池充電器的實(shí)施例的特征在于，從交流電源輸出所述輸入電源的輸入功率，并且通過(guò)一個(gè)整流電路來(lái)對(duì)所述輸入功率進(jìn)行整流。
(13)在項(xiàng)(7)至(12)之一中描述的電池充電器的實(shí)施例的特征在于，所述充電電源裝置包括一個(gè)開(kāi)關(guān)電源，并且所述開(kāi)關(guān)電源的輸入電源包括一個(gè)整流電路。
根據(jù)本發(fā)明的充電器，當(dāng)要被充電的電池未安裝在所述充電器上時(shí)，使恒壓電源停止工作。因此，可極大地降低待機(jī)模式下的功耗。
而且，停止將工作功率從所述恒壓電源提供到所述充電控制裝置?？山档桶ㄋ鲋骺刂蒲b置和所述充電電流控制裝置的充電控制裝置的功耗。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的充電器的電路框圖；以及圖2是示出根據(jù)該實(shí)施例的充電器的操作的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面，將參照?qǐng)D1和2來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。順便提一下，在說(shuō)明該實(shí)施例的圖中，相同的標(biāo)號(hào)始終表示具有相同功能的部件。因此，在此省略這些部件的多于描述。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的充電器的電路框圖。如圖1所示，要被充電的組合電池(下稱(chēng)“電池組”)2包括多個(gè)串聯(lián)的可再充電電池(或電池組)2A和諸如熱敏電阻器之類(lèi)的熱敏元件2B，所述熱敏元件2B位于靠近或接觸單元電池2A的位置。例如，該組合電池2包括由8個(gè)串聯(lián)的Ni-Cd電池構(gòu)成的單元電池2A，每一Ni-Cd電池具有大約1.2V的電壓。因此，該組合電池2具有大約9.6V的電壓。
為要被充電的電池2提供電功率(即，充電電壓和充電電流)的“充電電源裝置”具有第一整流/平滑電路10、開(kāi)關(guān)電路20、和第二整流/平滑電路30。在將電池2連接到充電器和與充電器斷開(kāi)時(shí)、和在對(duì)電池2的充電開(kāi)始和充電停止時(shí)控制“充電電源裝置”的“充電控制裝置”具有充電電流控制裝置60和由微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成的主控制裝置50。
第一整流/平滑電路10包括用于對(duì)來(lái)自商用交流電源1的交流輸入執(zhí)行全波整流的全波整流電路11，還包括平滑電容器12。開(kāi)關(guān)電路20具有高頻變壓器(降壓變壓器)21、與變壓器21初級(jí)線圈串聯(lián)的MOSFET(開(kāi)關(guān)元件)22、和用于對(duì)施加到MOSFET 22柵極的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)的脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制的PWM控制IC(驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制裝置)23。根據(jù)從充電電流信號(hào)發(fā)送裝置5輸入的控制輸入信號(hào)，通過(guò)改變提供給MOSFET 22柵極的驅(qū)動(dòng)脈沖的脈沖寬度，PWM控制IC23控制MOSFET 22的接通時(shí)間，并且調(diào)整第二整流/平滑電路30的輸出電壓和電池2的充電電流。第二整流/平滑電路30包括連接到變壓器21的次級(jí)線圈的二極管31和32、扼流線圈33、和平滑電容器34。商用交流電源1將電功率提供給第一整流/平滑電路10。
因此，第一整流/平滑電路10、開(kāi)關(guān)電路20、和第二整流/平滑電路30構(gòu)成了所述充電電源裝置。在該充電電源裝置使用100V交流電源的情況下，由第一整流/平滑電路10改變要被施加的電壓值。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，從第一整流/平滑電路10獲得的電壓大約為140V，同時(shí)從第二整流/平滑電路30獲得的電壓大約為35V。
充電電流控制裝置60與包括第一整流/平滑電路10、開(kāi)關(guān)電路20、和第二整流/平滑電路30的充電電源裝置電連接。充電電流控制裝置60包括由運(yùn)算放大器61和62、輸入電阻器63和65、和反饋電阻器64和66構(gòu)成的運(yùn)算放大電路。
該充電電流控制裝置60的輸入端連接到用于檢測(cè)電池2的充電電流的檢測(cè)電阻器3。該充電電流控制裝置60的輸出端通過(guò)充電電流信號(hào)發(fā)送裝置5與PWM控制IC 23電連接。充電電流設(shè)置裝置6連接到第二級(jí)運(yùn)算放大器62的反相輸入端。響應(yīng)于從下述微型計(jì)算機(jī)50的輸出端口56a輸出的控制信號(hào)，使用充電電流設(shè)置裝置6來(lái)設(shè)置充電電流的強(qiáng)度。
主控制裝置包括微型計(jì)算機(jī)50。微型計(jì)算機(jī)50包括用于執(zhí)行控制程序的中央處理單元(CPU)51的功能塊、用于存儲(chǔ)用于CPU 51的控制程序的只讀存儲(chǔ)器(ROM)52、用作CPU 51的工作區(qū)和臨時(shí)存儲(chǔ)區(qū)的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)53、定時(shí)器54、用于將諸如表示組合電池(電池組)2的充電電壓的檢測(cè)信號(hào)和表示組合電池2的溫度的檢測(cè)信號(hào)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換器55、用于輸出控制信號(hào)的輸出端口56a、用于將停用信號(hào)輸出到下述電路工作觸發(fā)裝置100和恒壓電源70的輸出端口56b、和用于在從恒壓電源70提供電功率的情況下輸入復(fù)位信號(hào)的復(fù)位輸入端口57。這些功能塊通過(guò)內(nèi)部總線彼此連接。例如，根據(jù)存儲(chǔ)在RAM 53中的表示最近的電池溫度的數(shù)據(jù)，并根據(jù)存儲(chǔ)在RAM 53中且在每一采樣周期采樣的表示電池溫度的多個(gè)數(shù)據(jù)，CPU 51計(jì)算相對(duì)于時(shí)間的電池溫度的斜率。
組合電池2的電壓由包括分壓電阻器41和42的電池電壓檢測(cè)裝置40檢測(cè)，并且被輸入到微型計(jì)算機(jī)50的A/D轉(zhuǎn)換器55。
通過(guò)將設(shè)置在組合電池2中的熱敏元件2B連接到電池溫度檢測(cè)裝置90，根據(jù)隨著溫度改變而變化的分壓來(lái)檢測(cè)組合電池2的溫度，所述電池溫度檢測(cè)裝置90包括與5V恒壓電源串聯(lián)的電阻器91和92。將該檢測(cè)到的電壓輸入到微型計(jì)算機(jī)50的A/D轉(zhuǎn)換器55。
根據(jù)微型計(jì)算機(jī)50執(zhí)行的控制程序，從微型計(jì)算機(jī)50的輸出端口56a通過(guò)一充電控制信號(hào)發(fā)送裝置4將指示(組合)電池2開(kāi)始充電或停止充電的信號(hào)提供給PWM控制IC 23的控制輸入端。開(kāi)關(guān)電路20根據(jù)從充電控制信號(hào)發(fā)送裝置4輸出的控制信號(hào)來(lái)控制充電開(kāi)始或停止。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)恒壓電源70的輸出線OL來(lái)提供用于微型計(jì)算機(jī)50、充電電流控制裝置60、和電池溫度檢測(cè)裝置90的電功率(Vc)或偏壓電功率。該恒壓電源70具有變壓器71、集電極連接到變壓器71的初級(jí)線圈的開(kāi)關(guān)晶體管72、包括連接到變壓器71的輔助線圈711的整流二極管79和平滑電容器78的工作電壓提供電路、和連接到開(kāi)關(guān)晶體管72的基極的恒壓控制裝置(基極驅(qū)動(dòng)控制裝置)77。恒壓電源70還具有連接到變壓器71的次級(jí)線圈的功率輸出電路，該功率輸出電路包括整流二極管710、平滑電容器74和75、和三端調(diào)節(jié)器73。在工作過(guò)程中，該恒壓電源70將電壓Vc輸出到輸出線OL。將工作電壓Vd提供給恒壓控制裝置77。尤其是，在啟動(dòng)時(shí)，從下述電路工作觸發(fā)裝置100、或通過(guò)下述觸發(fā)開(kāi)關(guān)電路80從第一整流/平滑電路(或輸入電源電路)10瞬時(shí)地提供該電壓Vd作為觸發(fā)電壓。在啟動(dòng)之后，恒壓電源70自身產(chǎn)生的電壓被作為工作電壓Vd。
從工作電壓提供電路將工作電壓Vd提供給恒壓控制裝置77。然而，在開(kāi)始充電時(shí)，恒壓電源70不工作，從而不產(chǎn)生工作電壓Vd。因此，從下述電路工作觸發(fā)裝置(觸發(fā)電壓電源)100、或通過(guò)下述觸發(fā)開(kāi)關(guān)電路80從第一整流/平滑電路(或輸入電源電路)10將電壓施加到恒壓控制裝置77。因此，啟動(dòng)恒壓電源70。
當(dāng)電路工作觸發(fā)裝置100或觸發(fā)開(kāi)關(guān)電路80將電壓提供給恒壓控制裝置77作為工作電壓Vd時(shí)，根據(jù)由一恒壓信號(hào)發(fā)送裝置76發(fā)送的電壓，恒壓控制裝置77開(kāi)始控制晶體管72以執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作，從而電容器74兩端的電壓是預(yù)定電壓。
開(kāi)關(guān)晶體管72一旦開(kāi)始開(kāi)關(guān)操作，包括整流二極管79和平滑電容器78的工作電壓提供電路就將工作電壓Vd反饋，所述工作電壓提供電路形成在變壓器71的輔助線圈711側(cè)。因此，即使停止從電路工作觸發(fā)裝置100或通過(guò)觸發(fā)開(kāi)關(guān)電路80從第一整流/平滑電路(輸入電源電路)施加觸發(fā)電壓，恒壓控制裝置77也能使晶體管72執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作。
另一方面，通過(guò)恒壓信號(hào)發(fā)送裝置76將通過(guò)變壓器71的次級(jí)線圈側(cè)的二極管710整流的電壓反饋給恒壓控制裝置77。將恒壓控制裝置77的輸出電壓控制為具有預(yù)定脈沖寬度。據(jù)此進(jìn)行的開(kāi)關(guān)晶體管72的開(kāi)關(guān)操作使得在變壓器71的次級(jí)線圈上設(shè)置的電源輸出電路將預(yù)定恒壓Vc輸出到輸出線OL。例如，此電壓Vc是5V。該電源輸出電路具有整流二極管710、平滑電容器74和75、及三端調(diào)節(jié)器73。
根據(jù)本發(fā)明，將恒壓電源70的輸出線OL上的輸出電壓Vc提供給微型計(jì)算機(jī)50、充電電流控制裝置60、和電池溫度檢測(cè)裝置90，作為工作電源電壓或偏壓電壓。將復(fù)位IC 8連接到恒壓電源70的輸出線OL。當(dāng)從恒壓電源70通過(guò)輸出線OL將工作電源電壓Vc提供給微型計(jì)算機(jī)50時(shí)，復(fù)位IC 8將復(fù)位信號(hào)輸出到微型計(jì)算機(jī)50的輸入端口57，以便將微型計(jì)算機(jī)復(fù)位到初始狀態(tài)。
將從微型計(jì)算機(jī)50的輸出端口56b輸出的自動(dòng)斷電信號(hào)通過(guò)自動(dòng)斷電信號(hào)發(fā)送裝置9輸入到恒壓電源70的恒壓控制裝置77。當(dāng)電池2充滿(mǎn)電從而將其從充電器移走時(shí)，從微型計(jì)算機(jī)50將自動(dòng)斷電信號(hào)輸入到恒壓控制裝置77。因此，停止恒壓電源70的恒壓輸出操作。因此，停止提供微型計(jì)算機(jī)50的工作電壓(Vc)，從而徹底停止整個(gè)充電器的工作。
根據(jù)本發(fā)明，與恒壓電源70相關(guān)聯(lián)地設(shè)置觸發(fā)開(kāi)關(guān)電路80。觸發(fā)開(kāi)關(guān)電路80包括開(kāi)關(guān)81和電阻器82，并且瞬時(shí)地提供觸發(fā)電壓作為電源電壓Vd。除非從外部接通，否則開(kāi)關(guān)81通常處在斷開(kāi)狀態(tài)。即，開(kāi)關(guān)81是常開(kāi)開(kāi)關(guān)，并且當(dāng)通過(guò)將觸發(fā)電壓Vd瞬時(shí)地提供給恒壓控制裝置77來(lái)啟動(dòng)恒壓電源70時(shí)，開(kāi)關(guān)81被瞬態(tài)地接通。
根據(jù)本發(fā)明，用作另一觸發(fā)產(chǎn)生裝置的電路工作觸發(fā)裝置100與恒壓電源70相關(guān)聯(lián)地設(shè)置。電路工作觸發(fā)裝置100具有變壓器101、連接到變壓器101的初級(jí)線圈的晶體管102和恒壓控制裝置104、連接到變壓器101的次級(jí)線圈的整流二極管105和平滑電容器106構(gòu)成的整流電路、和用于將整流二極管105的輸出電壓反饋給恒壓控制裝置104的反饋電壓發(fā)送裝置103。電路工作觸發(fā)裝置100構(gòu)成觸發(fā)電壓電源。
類(lèi)似于恒壓控制裝置77，由脈沖產(chǎn)生電路構(gòu)成恒壓控制裝置104。當(dāng)將電池(或電池組)2安裝到充電器中時(shí)，將電池2的剩余電壓Va提供為恒壓控制裝置104和開(kāi)關(guān)晶體管102每一個(gè)的工作電源電壓。即，電池2的剩余能量使得恒壓控制裝置104開(kāi)始工作。例如，恒壓控制裝置104根據(jù)反饋電壓發(fā)送裝置103反饋的電壓來(lái)控制產(chǎn)生的脈沖電壓的脈沖寬度，從而預(yù)定電壓Vb成為平滑電容器106兩端的電壓。而且，恒壓控制裝置104使得晶體管102執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作。因此，從電路工作觸發(fā)裝置100的電容器106兩端輸出恒定電壓Vb。即，電路工作觸發(fā)裝置100是屬于將電池2的剩余電壓轉(zhuǎn)換為預(yù)定電壓的直流－直流轉(zhuǎn)換器類(lèi)型。
而且，恒壓控制裝置104具有這樣的功能，即，響應(yīng)于從微型計(jì)算機(jī)50的輸出端口56b輸出的停止信號(hào)來(lái)停止晶體管102的開(kāi)關(guān)操作，以便將電路工作觸發(fā)裝置100的輸出電壓設(shè)置為0，或中斷電路工作觸發(fā)裝置100的輸出電壓。
根據(jù)本發(fā)明，將電路工作觸發(fā)裝置100的輸出電壓Vb通過(guò)觸發(fā)提供裝置7由而瞬態(tài)地提供給恒壓控制裝置77作為觸發(fā)電壓Vd。在本發(fā)明的實(shí)施例中，觸發(fā)提供裝置7由二極管構(gòu)成。當(dāng)啟動(dòng)恒壓控制裝置77時(shí)，二極管7導(dǎo)通，并且將觸發(fā)電壓Vb提供給恒壓控制裝置77。然而，當(dāng)使恒壓控制裝置77進(jìn)入平穩(wěn)工作狀態(tài)，從而二極管79產(chǎn)生的反饋電壓Vd高于啟動(dòng)初始階段的觸發(fā)電壓Vb時(shí)，二極管79進(jìn)入反偏壓狀態(tài)并且不導(dǎo)通。因此，使用二極管7的優(yōu)點(diǎn)在于二極管79具有這樣的功能，即，將電路工作觸發(fā)裝置100與恒壓電源70電分離的功能，也就是將電路工作觸發(fā)裝置100的輸出電壓Vb提供給恒壓控制裝置77作為瞬時(shí)觸發(fā)電壓Vd的功能。
當(dāng)通過(guò)將電池2安裝在充電器中來(lái)開(kāi)始充電操作時(shí)，電路工作觸發(fā)裝置100將觸發(fā)電壓Vb瞬時(shí)地提供給恒壓控制裝置77，以便啟動(dòng)恒壓電源70。因此，隨后由電路工作觸發(fā)裝置100執(zhí)行的操作變得不必要。如果在充電過(guò)程中電路工作觸發(fā)裝置100的操作繼續(xù)進(jìn)行，則對(duì)充電操作有一定影響。然而，這會(huì)導(dǎo)致浪費(fèi)功耗。根據(jù)本發(fā)明，如上所述，在啟動(dòng)恒壓電源70之后，從微型計(jì)算機(jī)50的輸出端口56b將停止信號(hào)發(fā)送到恒壓控制裝置104。因此，晶體管102的開(kāi)關(guān)操作停止。因此，將電路工作觸發(fā)裝置100的輸出電壓Vb設(shè)置為0，或?qū)⑵渲袛唷Ｒ虼?，可以?shí)現(xiàn)低功耗充電器。
在對(duì)實(shí)施例的以上描述中，已經(jīng)對(duì)應(yīng)于用在兩種情況下的兩種電路系統(tǒng)分別描述了具有用于恒壓電源70的觸發(fā)提供裝置7的充電器，一種情況是通過(guò)二極管7將電路工作觸發(fā)裝置100的輸出電壓Vb提供為觸發(fā)電壓，另一種情況是通過(guò)觸發(fā)開(kāi)關(guān)電路80從連接到充電電源裝置10、20、和30的輸入電源提供觸發(fā)電壓。然而，在通過(guò)僅使用將被充電的電池2的剩余電壓(或能量)來(lái)啟動(dòng)恒壓電源70的情況下，不需要將觸發(fā)開(kāi)關(guān)電路80安裝到充電器中。反之，當(dāng)充電器是專(zhuān)門(mén)用于對(duì)不能利用剩余電壓(或能量)的電池進(jìn)行充電的充電器時(shí)，安裝電路工作觸發(fā)裝置100對(duì)于這種充電器并非必要。前述實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，可在兩種情況下使用該充電器，一種情況是能夠利用要被充電的電池2的剩余電壓(或能量)，另一種情況是不能利用電池2的剩余電壓(即，剩余電壓基本為0)。
將前述實(shí)施例構(gòu)造為，對(duì)從交流電源1提供的電功率進(jìn)行整流的整流電路側(cè)的電路系統(tǒng)、和在要被充電的電池2側(cè)的電路系統(tǒng)是絕緣的。因此，將電路工作觸發(fā)裝置100構(gòu)造為使用變壓器101的絕緣直流－直流轉(zhuǎn)換器類(lèi)型。然而，根據(jù)本發(fā)明的充電器的電路工作觸發(fā)裝置100不限于此。在不必絕緣的情況下，可將電路工作觸發(fā)裝置100構(gòu)造為非絕緣簡(jiǎn)化直流－直流轉(zhuǎn)換器類(lèi)型。而且，在不必進(jìn)行用于獲得用作觸發(fā)電壓Vd的預(yù)定電壓的轉(zhuǎn)換的情況下，可將要被充電的電池2的(剩余)電壓用作輸出電壓，而不必將專(zhuān)用電路工作觸發(fā)裝置100安裝在充電器中。在每種情況下，在平穩(wěn)工作狀態(tài)下，恒壓控制裝置77的工作電源電壓Vd遵照以下不等式Vd＞Vb，從而使二極管7進(jìn)入不導(dǎo)通狀態(tài)。因此，直流一直流轉(zhuǎn)換器或要被充電的電池2與恒壓電源70電分離。
提供監(jiān)視電路120來(lái)向用戶(hù)指示充電器的工作狀態(tài)，即，是否正在執(zhí)行充電，和充電是否完成。監(jiān)視電路120具有紅色發(fā)光二極管(LED)123和綠色發(fā)光二極管(LED)124，還具有分別限制流入LED 123和124的電流的電阻器122和121。根據(jù)微型計(jì)算機(jī)50的輸出端口56c的輸出來(lái)控制紅色LED 123和綠色LED 124每一個(gè)的打開(kāi)。例如，通過(guò)打開(kāi)綠色LED 124來(lái)顯示指示“正在充電”。通過(guò)打開(kāi)紅色LED 123來(lái)顯示指示“充電完成”。在因?yàn)閷⒈怀潆姷碾姵?的剩余電壓很低所以充電器不工作的情況下，LED 123和124二者都不打開(kāi)。尤其是，如下所述，在LED 123和124二者均未打開(kāi)的情況下，用戶(hù)可通過(guò)瞬態(tài)地接通觸發(fā)開(kāi)關(guān)電路80的常開(kāi)開(kāi)關(guān)81來(lái)啟動(dòng)充電器。因此，用戶(hù)可通過(guò)監(jiān)視電路120來(lái)掌握充電器的工作狀態(tài)。除LED之外的其他顯示裝置也可用來(lái)構(gòu)成監(jiān)視電路120。
圖2是示出用戶(hù)操作和圖1中所示的充電器的操作的流程圖。下面參照?qǐng)D2中所示的流程圖來(lái)描述充電器的操作的示例。
首先，將充電器連接到交流電源1。即使將交流電源1提供給充電器，觸發(fā)開(kāi)關(guān)電路80也處在常開(kāi)狀態(tài)。因此，不將觸發(fā)電壓施加到恒壓控制裝置77。不啟動(dòng)該恒壓控制裝置77。因此，恒壓電源70不工作。在輸出線OL上不產(chǎn)生電源電壓Vc。
在步驟S101，將要被充電的電池2(電池組2)與連接到交流電源1的充電器相連接。
在步驟S102，用戶(hù)通過(guò)監(jiān)視器120看到指示，并且判斷電池2的(剩余)電壓是否大于等于預(yù)定值。
在步驟S102，當(dāng)判斷電池2具有剩余電壓(是)時(shí)，電路工作觸發(fā)裝置100在充電器和電池2連接的同時(shí)開(kāi)始工作，并且輸出電源電壓Vb。將恒壓控制裝置77的電源電壓Vd瞬時(shí)地提供給恒壓電源70，從而使得恒壓電源70開(kāi)始工作。當(dāng)恒壓電源70一旦啟動(dòng)并且開(kāi)始平穩(wěn)工作時(shí)，從變壓器71的線圈711通過(guò)二極管79和平滑電容器78提供恒壓控制裝置77的電源電壓Vd，并且其高于觸發(fā)電壓Vb。在這種平穩(wěn)工作狀態(tài)下，如上所述，恒壓控制裝置77的電源電壓Vd高于觸發(fā)電壓Vb。從電路工作觸發(fā)裝置100提供觸發(fā)電壓Vb并非必需。恒壓電源70處在平穩(wěn)工作狀態(tài)，并且將電源電壓Vc提供給微型計(jì)算機(jī)50、充電電流控制裝置60、復(fù)位IC 8等。與提供該電源電壓Vc同時(shí)，將復(fù)位信號(hào)從復(fù)位IC 8輸入到輸入端口57。微型計(jì)算機(jī)50根據(jù)ROM 52中存儲(chǔ)的充電程序開(kāi)始工作。
如果用戶(hù)看到LED 123和124的指示并且在步驟S102中判斷還未開(kāi)始對(duì)使用剩余電壓的電池2進(jìn)行充電(步驟S102為否)，則該處理進(jìn)行到步驟S103，因此瞬態(tài)地接通觸發(fā)開(kāi)關(guān)電路80的開(kāi)關(guān)81。當(dāng)接通開(kāi)關(guān)81時(shí)，將啟動(dòng)電壓Vd從第一整流/平滑電路10通過(guò)開(kāi)關(guān)81和電阻器82提供給恒壓控制裝置77。類(lèi)似于使用電池組2的剩余電壓的啟動(dòng)，恒壓電源70開(kāi)始工作。當(dāng)恒壓電源70開(kāi)始工作時(shí)，從變壓器71的線圈711通過(guò)二極管79和平滑電容器78提供恒壓控制裝置77的電源電壓Vd。因此，使恒壓電源70進(jìn)入平穩(wěn)工作狀態(tài)，并且將電壓Vc輸出到輸出線OL。
其后，該處理進(jìn)行到步驟S104，因此，被提供了電源電壓Vc的微型計(jì)算機(jī)50將工作停止信號(hào)從輸出端口56b輸出到電路工作觸發(fā)裝置100的恒壓控制裝置104，從而停止恒壓控制裝置104的工作。而且，停止電路工作觸發(fā)裝置100的工作。因此，可以消除其電路工作觸發(fā)裝置100并非必要的工作造成的功耗浪費(fèi)。
在步驟S105，微型計(jì)算機(jī)50從輸出端口56a輸出控制信號(hào)以通過(guò)使用預(yù)定充電電流來(lái)開(kāi)始充電。因此，微型計(jì)算機(jī)50將用于設(shè)置充電電流的基準(zhǔn)電壓提供給充電電流設(shè)置裝置6。
在步驟S106，從微型計(jì)算機(jī)50的輸出端口56a輸出通過(guò)使用預(yù)定充電電流使得充電開(kāi)始的充電啟動(dòng)信號(hào)，并且將該信號(hào)通過(guò)充電控制信號(hào)發(fā)送裝置4輸入到PWM控制IC 23，以便使PWM控制IC 23進(jìn)入工作狀態(tài)。此時(shí)，充電電流設(shè)置裝置6通過(guò)使用給予其的充電電流設(shè)置基準(zhǔn)電壓來(lái)控制運(yùn)算放大器62。充電電流控制裝置60根據(jù)提供給運(yùn)算放大器62的基準(zhǔn)電壓控制電池2的充電電流，以便具有預(yù)定值。與充電開(kāi)始同時(shí)，電流檢測(cè)器件3檢測(cè)流經(jīng)電池2的充電電流。通過(guò)使用充電電流控制裝置60來(lái)放大表示檢測(cè)到的電壓和充電電流設(shè)置基準(zhǔn)值之間的差的差信號(hào)。通過(guò)充電電流信號(hào)發(fā)送裝置5將放大的信號(hào)反饋到PWM控制IC 23。因此，根據(jù)該差信號(hào)的量來(lái)調(diào)制PWM控制IC 23產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)的脈沖寬度。因此，在電池2的充電電流很大的情況下，開(kāi)關(guān)元件22將具有窄脈沖寬度的脈沖電壓(或電流)提供給高頻變壓器21。反之，在電池2的充電電流很小的情況下，開(kāi)關(guān)元件22將具有寬脈沖寬度的脈沖電壓(或電流)提供給高頻變壓器21。其后，第二整流/平滑電路30使得脈沖電壓平滑，從而使得要被充電的電池2的充電電流維持在恒定值。即，電流檢測(cè)器件3、充電電流控制裝置60、充電電流信號(hào)發(fā)送裝置5、開(kāi)關(guān)電路20、和整流/平滑電路30構(gòu)成反饋電路?？刂齐姵亟M2的充電電流以具有預(yù)定值。
在開(kāi)始充電之后，該處理進(jìn)行到步驟S107，因此，在某一時(shí)刻，微型計(jì)算機(jī)50啟動(dòng)采樣定時(shí)器以接收表示電池電壓檢測(cè)裝置40檢測(cè)到的充電狀態(tài)下的電池電壓的數(shù)據(jù)，還接收表示電池溫度檢測(cè)裝置90檢測(cè)到的電池溫度的數(shù)據(jù)。
在步驟S108，判斷在步驟S107啟動(dòng)的采樣定時(shí)器是否檢測(cè)到經(jīng)過(guò)了一段預(yù)定時(shí)間。如果是，即，如果判斷已經(jīng)經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間，則在步驟S109再次啟動(dòng)采樣定時(shí)器。
其后，在步驟S110，通過(guò)使用電池溫度檢測(cè)裝置90的分壓電阻器91和92來(lái)將從熱敏元件2B輸出的電壓分壓。由A/D轉(zhuǎn)換器55將所分壓的值進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。其后，微型計(jì)算機(jī)50接收表示電池溫度的數(shù)據(jù)。
其后，該處理進(jìn)行到步驟S111，因此，通過(guò)使用電池電壓檢測(cè)裝置40的分壓電阻器41和42來(lái)對(duì)充電狀態(tài)下的電池組2的電池電壓進(jìn)行分壓。由A/D轉(zhuǎn)換器55將所分壓的值進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。其后，微型計(jì)算機(jī)50接收表示電池電壓的數(shù)據(jù)。與每一采樣時(shí)刻相對(duì)應(yīng)，將表示電池溫度和電池電壓的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在微型計(jì)算機(jī)50的RAM 53中，并且將其用于在下一步驟S112中執(zhí)行充滿(mǎn)電處理。
在步驟S112中，判斷電池組2是否達(dá)到充滿(mǎn)電的狀態(tài)。可采用各種已知方法作為檢測(cè)電池組2是否達(dá)到充滿(mǎn)電的狀態(tài)的方法。這種已知方法的實(shí)例是“-ΔV檢測(cè)”方法，該方法根據(jù)電池電壓檢測(cè)裝置40的輸出來(lái)檢測(cè)在充電結(jié)束時(shí)電池電壓從峰值電壓下降了預(yù)定量。而且，可采用以下的已知方法。即，這種方法之一是“二階微分”方法，該方法通過(guò)檢測(cè)二階時(shí)間微分的值變?yōu)樨?fù)值來(lái)獲得電池電壓改變的二階時(shí)間微分并開(kāi)始充電，從而在電池電壓達(dá)到峰值電壓之前停止充電。這種方法的另一個(gè)實(shí)例是“ΔT檢測(cè)”方法，該方法根據(jù)電池溫度檢測(cè)裝置90的輸出從充電開(kāi)始時(shí)檢測(cè)組合電池2的溫度提高率，并且檢測(cè)該提高率等于或高于預(yù)定提高率，從而控制充電。而且，這種方法的又一實(shí)例是“dT/dt檢測(cè)”方法，該方法在充電時(shí)在每一預(yù)定時(shí)刻檢測(cè)電池溫度的提高率(溫度斜率)，并且檢測(cè)電池溫度的提高率等于或高于預(yù)定值，從而控制充電。在JP-A-62-193518、JP-A-2-246739、JP-A-3-34638、和JP-A-2001-169473中描述了該“dT/dt檢測(cè)”方法?？蓪⑵渲忻枋龅募夹g(shù)用于在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備和方法中。
如果在步驟S112判斷電池組2達(dá)到充滿(mǎn)電的狀態(tài)(步驟S112為是)，則該處理進(jìn)行到步驟S113，因此，微型計(jì)算機(jī)50將充電停止信號(hào)從輸出端口56a通過(guò)充電控制信號(hào)發(fā)送裝置4發(fā)送到PWM控制IC 23。
其后，該處理進(jìn)行到步驟S114，因此，判斷是否將電池組2從充電器卸下。例如，可由電池電壓檢測(cè)裝置40或電池溫度檢測(cè)裝置90檢測(cè)是否卸下電池。
如果判斷已經(jīng)卸下了電池組2，則該處理進(jìn)行到步驟S115，因此，微型計(jì)算機(jī)50通過(guò)從輸出端口56b經(jīng)過(guò)自動(dòng)斷電信號(hào)發(fā)送裝置9發(fā)送充電停止信號(hào)來(lái)停止恒壓控制裝置77的工作。當(dāng)恒壓控制裝置77停止工作時(shí)，恒壓電源70也停止工作。輸出線OL上的輸出電壓Vc變?yōu)?。因此，使用恒壓電源70的輸出作為電源的微型計(jì)算機(jī)50、充電電流控制裝置60、和電池溫度檢測(cè)裝置90完全停止工作。而且，在變壓器71的線圈711中不產(chǎn)生電壓。停止向恒壓控制裝置77提供電功率。即，充電器的工作停止。因此可極大地減少功耗。
如從前述描述可見(jiàn)，根據(jù)本發(fā)明，在充電器的工作完全停止的情況下，即，在待機(jī)功耗為零的情況下，使用要被充電的電池組的剩余電壓來(lái)將充電器從待機(jī)狀態(tài)恢復(fù)到正常工作狀態(tài)，從而為所述電池組充電。其后，隨著充電完成，從充電器中取出電池組，從而充電器的工作停止，并且待機(jī)功耗可降低到零。而且，根據(jù)本發(fā)明，在一種對(duì)完全沒(méi)有剩余電壓的電池組充電的罕見(jiàn)情況下，可通過(guò)使用簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)電路來(lái)將充電器從待機(jī)狀態(tài)恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。因此，可極大地降低待機(jī)功耗。
盡管已經(jīng)根據(jù)實(shí)施例具體描述了本發(fā)明人實(shí)現(xiàn)的發(fā)明，但是，本發(fā)明不限于前述實(shí)施例。可在不脫離本發(fā)明的要點(diǎn)的情況下進(jìn)行各種調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種電池充電器，包括連接到輸入電源并用于對(duì)電池進(jìn)行充電的充電電源裝置；用于控制對(duì)所述電池進(jìn)行的充電的充電控制裝置；以及用于驅(qū)動(dòng)所述充電控制裝置的恒壓電源，其中，當(dāng)從所述充電器卸下所述電池時(shí)，所述充電控制裝置停止所述恒壓電源的輸出。
2.如權(quán)利要求1所示的電池充電器，其中，當(dāng)將所述電池連接到所述充電器時(shí)，通過(guò)使用電池的剩余電壓通過(guò)電路工作觸發(fā)裝置啟動(dòng)所述恒壓電源。
3.如權(quán)利要求2所示的電池充電器，其中，通過(guò)一個(gè)二極管將所述電路工作觸發(fā)裝置連接到所述恒壓電源。
4.如權(quán)利要求2所示的電池充電器，其中，在啟動(dòng)所述恒壓電源之后，由所述充電控制裝置來(lái)使所述電路工作觸發(fā)裝置的輸出操作停止。
5.如權(quán)利要求1所示的電池充電器，其中，由連接到所述充電電源裝置的輸入電源通過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)啟動(dòng)所述恒壓電源。
6.如權(quán)利要求1所示的電池充電器，其中，所述充電控制裝置包括微型計(jì)算機(jī)，其中，把檢測(cè)到的電池的電壓輸入到所述微型計(jì)算機(jī)的輸入端口，并且其中，從所述微型計(jì)算機(jī)的輸出端口輸出使所述恒壓電源工作的控制信號(hào)。
7.如權(quán)利要求3所示的電池充電器，其中，在啟動(dòng)恒壓電源之后，充電控制裝置停止電路工作觸發(fā)裝置的輸出操作。
8.如權(quán)利要求2所示的電池充電器，其中，所述充電控制裝置包括微型計(jì)算機(jī)，其中，把檢測(cè)到的要被充電的電池的電壓輸入到所述微型計(jì)算機(jī)的輸入端口，并且其中，從所述微型計(jì)算機(jī)的輸出端口輸出使所述恒壓電源工作的控制信號(hào)。
9.如權(quán)利要求3所示的電池充電器，其中，所述充電控制裝置包括微型計(jì)算機(jī)，其中，把檢測(cè)到的要被充電的電池的電壓輸入到所述微型計(jì)算機(jī)的輸入端口，并且其中，從所述微型計(jì)算機(jī)的輸出端口輸出使所述恒壓電源工作的控制信號(hào)。
10.如權(quán)利要求4所示的電池充電器，其中，所述充電控制裝置包括微型計(jì)算機(jī)，其中，把檢測(cè)到的要被充電的電池的電壓輸入到所述微型計(jì)算機(jī)的輸入端口，并且其中，從所述微型計(jì)算機(jī)的輸出端口輸出使所述恒壓電源工作的控制信號(hào)。
11.如權(quán)利要求5所示的電池充電器，其中，所述充電控制裝置包括微型計(jì)算機(jī)，其中，把檢測(cè)到的要被充電的電池的電壓輸入到所述微型計(jì)算機(jī)的輸入端口，并且其中，從所述微型計(jì)算機(jī)的輸出端口輸出使所述恒壓電源工作的控制信號(hào)。
12.一種電池充電器，包括輸入電源；充電電源裝置，連接到所述輸入電源并用于對(duì)要被充電的電池進(jìn)行充電；充電電流控制裝置，與所述充電電源裝置電連接，并且用于根據(jù)設(shè)置值來(lái)控制提供給電池的充電電流；主控制裝置，用于在從開(kāi)始對(duì)所述電池進(jìn)行充電到停止對(duì)所述電池進(jìn)行充電期間提供控制信號(hào)，根據(jù)所述控制信號(hào)控制所述充電電源裝置和所述充電電流控制裝置；以及恒壓電源，用于驅(qū)動(dòng)所述主控制裝置，其中，當(dāng)電池沒(méi)有連接到所述充電電源裝置時(shí)，所述主控制裝置通過(guò)使所述恒壓電源的輸出電壓停止輸出來(lái)停止將工作功率提供給所述主控制裝置。
13.如權(quán)利要求12所示的電池充電器，其中，在開(kāi)始充電之前，根據(jù)所述電池的剩余電壓，由用于控制所述恒壓電源啟動(dòng)的電路工作觸發(fā)裝置來(lái)啟動(dòng)所述恒壓電源。
14.如權(quán)利要求12所示的電池充電器，其中，由連接到所述充電電源裝置的輸入電源通過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)啟動(dòng)所述恒壓電源。
15.如權(quán)利要求13所示的電池充電器，其中，在由所述電路工作觸發(fā)裝置的輸出來(lái)啟動(dòng)所述恒壓電源之后，所述主控制裝置停止所述電路工作觸發(fā)裝置的工作。
16.如權(quán)利要求12所示的電池充電器，其中，所述主控制裝置包括微型計(jì)算機(jī)，其中，把檢測(cè)到的電池的電壓輸入到所述微型計(jì)算機(jī)的輸入端口，并且其中，從所述微型計(jì)算機(jī)的輸出端口輸出使所述恒壓電源開(kāi)始工作的控制信號(hào)。
17.如權(quán)利要求13所示的電池充電器，其中，所述主控制裝置包括微型計(jì)算機(jī)，其中，把檢測(cè)到的電池的電壓輸入到所述微型計(jì)算機(jī)的輸入端口，并且其中，從所述微型計(jì)算機(jī)的輸出端口輸出使所述恒壓電源開(kāi)始工作的控制信號(hào)。
18.如權(quán)利要求14所示的電池充電器，其中，所述主控制裝置包括微型計(jì)算機(jī)，其中，把檢測(cè)到的電池的電壓輸入到所述微型計(jì)算機(jī)的輸入端口，并且其中，從所述微型計(jì)算機(jī)的輸出端口輸出使所述恒壓電源開(kāi)始工作的控制信號(hào)。
19.如權(quán)利要求15所示的電池充電器，其中，所述主控制裝置包括微型計(jì)算機(jī)，其中，把檢測(cè)到的電池的電壓輸入到所述微型計(jì)算機(jī)的輸入端口，并且其中，從所述微型計(jì)算機(jī)的輸出端口輸出使所述恒壓電源開(kāi)始工作的控制信號(hào)。
20.如權(quán)利要求12所示的電池充電器，其中，從交流電源輸出所述輸入電源的輸入功率，并且通過(guò)一個(gè)整流電路來(lái)對(duì)所述輸入功率進(jìn)行整流。
全文摘要
一種電池充電器包括連接到輸入電源并用于對(duì)要被充電的電池進(jìn)行充電的充電電源電路、用于控制對(duì)所述電池進(jìn)行的充電的充電控制電路、以及用于驅(qū)動(dòng)所述充電控制電路的恒壓電源，其中，當(dāng)從所述充電器卸下所述電池時(shí)，所述充電控制電路停止所述恒壓電源的輸出。
文檔編號(hào)H02J7/02GK1835331SQ200610057348
公開(kāi)日2006年9月20日 申請(qǐng)日期2006年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月11日
發(fā)明者船橋一彥, 高野信宏, 石丸健朗, 荒館卓央 申請(qǐng)人:日立工機(jī)株式會(huì)社