電池充電器的制造方法
【專利說明】電池充電器
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2009年9月8日、申請(qǐng)?zhí)枮?00980144701.X、發(fā)明名稱為“電池充電器”的中國專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
[0002]相關(guān)申請(qǐng)
[0003]本申請(qǐng)要求在先申請(qǐng)的共同未決的，在2008年9月8日申請(qǐng)的US臨時(shí)專利申請(qǐng)61/095，033、在2008年9月15日申請(qǐng)的US臨時(shí)專利申請(qǐng)61/097，004和在2008年12月10日申請(qǐng)的US臨時(shí)專利申請(qǐng)61/121，424的優(yōu)先權(quán)，它們所有的全部內(nèi)容合并于此作為參考。
【背景技術(shù)】
[0004]多端口電池充電器允許使用者給多個(gè)電池組充電，而不必經(jīng)常地，舉例來說，從單端口充電器取出充好電的電池組并插入用盡的電池組。由于這個(gè)以及其它的原因，多端口電池充電器可能優(yōu)于單端口電池充電器，尤其對(duì)于那些頻繁使用多個(gè)工具或工具系統(tǒng)的使用者來說。盡管在這樣的例子中，多端口電池充電器有優(yōu)勢(shì)，多端口電池充電器也具有缺點(diǎn)，諸如大小、能量效率低以及潛在的短路充電端口。
[0005]例如，傳統(tǒng)的多端口電池充電器對(duì)于每個(gè)充電端口需要獨(dú)立的電源。盡管這些電池充電器能夠?yàn)橐粋€(gè)或多個(gè)電池組充電，需要獨(dú)立的電源物理上使得電池充電器不方便。而且，由于硬件和能量被需要以便操作多個(gè)電源，用于每個(gè)充電端口的獨(dú)立電源降低了電池充電器的效率。
[0006]而且，舉例來說，傳統(tǒng)的多端口電池充電器所使用的開關(guān)電路使用繼電器或晶體管。這些開關(guān)電路易于失靈(例如，短路)，當(dāng)開關(guān)電路被用于控制到電子負(fù)載的功率分布(例如，電壓和電流分布)時(shí)，這可能為一個(gè)安全考慮。
[0007]多端口電池充電器的運(yùn)轉(zhuǎn)和效率也被用于檢測(cè)其中一個(gè)充電端口中的電池組的出現(xiàn)的設(shè)備和技術(shù)所阻礙。例如，多端口電池充電器經(jīng)常采用監(jiān)測(cè)一對(duì)充電端口電源終端的電壓的控制電路。充電端口電源終端被連續(xù)充電，且電源電壓必需比電池充電器的所插入的電池組的電壓大，以便檢測(cè)電池組及為電池組充電。當(dāng)電池組被插入時(shí)，電源終端處的電壓降低，控制電路確定電池組已被插入。然而，利用該電池組檢測(cè)技術(shù)的空閑的電池充電器(如，沒有電池組被插入充電的電池充電器)保持檢測(cè)模式幾天、幾周或者更久，其中充電端口電源終端被連續(xù)充電。
[0008]可替換地，電池充電器電源在低壓狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)，并周期性地將電池充電器電源轉(zhuǎn)換成高壓狀態(tài)，以提供檢查電源終端電壓和確定電池組是否被插入所必需的電壓。盡管，周期性地從低電壓狀態(tài)轉(zhuǎn)換成高電壓狀態(tài)來檢查電池組的出現(xiàn)比上述技術(shù)使用了較少的能量，然而，該可替換的技術(shù)使得電池充電器在電池充電器頻繁檢查電池組的插入期間，易于引起較長的等待期。
[0009]此外，盡管諸如那些現(xiàn)成可獲得的撥動(dòng)開關(guān)已被用于檢測(cè)電池組到電池充電器的插入，每個(gè)撥動(dòng)開關(guān)需要多個(gè)導(dǎo)線來連接印刷電路板(“PCB”)。附加的導(dǎo)線使得組裝多端口電池充電器較困難，且導(dǎo)線可能變得紊亂或者變得折皺。撥動(dòng)開關(guān)也易于由使用者或物體無意中壓下。撥動(dòng)開關(guān)的無意中壓下使得控制電路確定出電池組已被插入，并且也使得錯(cuò)誤的充電電流被供給給充電端口。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的實(shí)施例提供一種多端口電池充電器，例如其具有六個(gè)、四個(gè)或兩個(gè)充電端口。其中，該電池充電器包括電源模塊、電池充電器控制模塊或控制器、功率轉(zhuǎn)換模塊、一個(gè)或多個(gè)功率控制安全模塊、多個(gè)電池組檢測(cè)設(shè)備或電池充電器開關(guān)以及多個(gè)指示器。電源模塊電連接于電源，如120V AC電源。電源模塊包括用于調(diào)節(jié)來自于電源的功率并將功率從電源分配到電池充電器內(nèi)的諸如控制器、功率轉(zhuǎn)換模塊等等的其它組件或模塊的電路。[0011 ] 電池充電器控制器被構(gòu)造成執(zhí)行充電控制過程，例如其被用于確定電池組是否已被插入到電池充電器的充電端口，以及確定電池組所需要的充電類型。在充電過程的一個(gè)具體實(shí)施例中，控制器循環(huán)通過多個(gè)充電端口中的每一個(gè)，以便如果有的話，確定哪個(gè)充電端口包括需要快速充電的電池組。如果控制器確定充電端口包括需要快速充電的電池組，功率轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換來自于電源的功率，以使得充電電流被供給給單個(gè)電池組。如果控制器確定沒有電池組被插入到電池充電器或插入到電池充電器的電池組沒有需要快速充電的，電池充電器進(jìn)入低功率模式，其中能量被從每個(gè)充電端口和指示器(如，液晶顯示器或發(fā)光二極管)移除，以減少電池充電器所需要的能量。如果電池充電器已經(jīng)為每個(gè)插入到電池充電器的電池組快速充電，且沒有新的電池組被插入到充電端口，電池充電器為每個(gè)插入電池組提供預(yù)定時(shí)間周期的小電流充電。
[0012]每個(gè)功率控制安全模塊包括保護(hù)模塊或功率控制安全電路，其被構(gòu)造成防止電池組和/或電池充電器在失靈(如，短路)期間損壞。功率控制安全電路包括多個(gè)電子組件，例如，電阻、電容金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(“MOSFET”)(如，P型MOSFETS和N型M0SFETS)和二極管。MOSFET被構(gòu)造成控制流過功率控制安全電路的電流。在電池充電器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間(例如，當(dāng)沒有失靈發(fā)生時(shí))，控制器提供充電信號(hào)給功率控制安全電路。響應(yīng)于充電信號(hào)，多個(gè)MOSFETS被轉(zhuǎn)到“開”狀態(tài)并允許充電電流為耦連于電池充電器的充電端口的電池組充電。舉例來說，當(dāng)其中一個(gè)MOSFET開關(guān)被短路且沒有充電信號(hào)由控制器提供時(shí)，失靈發(fā)生了。
[0013]在功率控制模塊的一個(gè)實(shí)施例中，如果一個(gè)或多個(gè)電池充電器的充電端口正在失靈，功率控制安全電路保護(hù)電池和/或電池充電器免于損壞，而不會(huì)使剩余的起作用的充電端口不可操作。例如，功率控制安全電路被構(gòu)造成檢測(cè)預(yù)定節(jié)點(diǎn)的電壓。如果電壓在節(jié)點(diǎn)處被檢測(cè)到，MOSFET被轉(zhuǎn)到“開”狀態(tài)，且電流流過控制電阻?？刂齐娮栲徑诒ｋU(xiǎn)絲并與保險(xiǎn)絲熱連接。大部分充電電壓由控制電阻消散，這使得控制電阻在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的熱量。由控制電阻產(chǎn)生的熱量足夠使保險(xiǎn)絲斷路(如，爆開)并防止充電電流到達(dá)電池組。
[0014]充電控制過程和功率控制安全模塊都依賴于電池組在充電端口出現(xiàn)的準(zhǔn)確且可靠的檢測(cè)。電池充電器開關(guān)被構(gòu)造成向控制器指示電池組是否已被插入充電端口。例如，在一些實(shí)施例中，兩個(gè)或三個(gè)接線柱被用于將電池組固定于電池充電器。該接線柱接觸電池組的正負(fù)電池充電終端，且為從電池充電器到電池組的充電電流提供路徑。電池充電器開關(guān)取代接觸電池組的負(fù)端的接線柱。
[0015]在電池充電器開關(guān)的一個(gè)具體實(shí)施例中，該開關(guān)包括第一柔性成形件、第二柔性成形件和絕緣部件。第一柔性成形件耦連于電池充電器電源模塊的負(fù)端，且第二柔性成形件耦連于控制器并供以標(biāo)準(zhǔn)工作電壓(如，5.0V或3.3V)。當(dāng)電池組被插入到充電端口時(shí)，第一柔性成形件向內(nèi)彎直到它接觸到第二柔性成形件。第二柔性成形件的電壓于是從標(biāo)準(zhǔn)工作電壓降到電源負(fù)端電壓(如，OV或接地)。當(dāng)開關(guān)的第二柔性成形件降到OV時(shí)，控制器確定電池組已被插入到電池充電器，且電池充電電流能被初始化。由于控制器直接檢測(cè)電池組的插入，電池充電器電源模塊被無限期地保持在等待開關(guān)被關(guān)閉的低電壓。因此，需要運(yùn)轉(zhuǎn)電池充電器的儲(chǔ)用功率被最小化，且電池充電器可滿足政府效率標(biāo)準(zhǔn)。
[0016]在電池充電器開關(guān)的另一個(gè)實(shí)施例，開關(guān)包括第一固定傳導(dǎo)組件、第二固定傳導(dǎo)組件、絕緣部件和第一固定傳導(dǎo)組件和第二固定傳導(dǎo)組件之間的第一間隔或間隙。第一固定傳導(dǎo)組件電耦連于電池充電器電源的負(fù)端，且第二柔性成形件耦連于控制器并供以(如，經(jīng)由上拉電阻)標(biāo)準(zhǔn)工作電壓(如，5.5V或3.3V)。當(dāng)電池組被插入時(shí)，電池組的負(fù)端為第一固定傳導(dǎo)組件和第二固定傳導(dǎo)組件之間的第一間隔搭起橋梁。第二固定傳導(dǎo)組件的電壓從標(biāo)準(zhǔn)工作電壓降到電源負(fù)端電壓(如，OV或接地)。當(dāng)開關(guān)的第二固定傳導(dǎo)組件降到OV時(shí)，控制器確定電池組已被插入到電池充電器，且電池充電電流被初始化。
[0017]此外，電池充電器可操作以為多個(gè)不同類型的電池或電池組中的任一個(gè)充電。例如，電池充電器能夠?yàn)榫哂性S多不同額定電壓、額定容量、構(gòu)造、形狀和尺寸的電池組充電。這樣的電池組包括那些可安裝到電子設(shè)備或可從電子設(shè)備拆除的那些電池組，這些電子設(shè)備如，電動(dòng)工具、測(cè)試及測(cè)量設(shè)備、真空吸塵器、戶外供電設(shè)備及車輛。電動(dòng)工具例如包括鉆孔機(jī)、圓鋸、豎線鋸、帶鋸、拉動(dòng)鋸、螺絲刀、角磨機(jī)、直向砂輪機(jī)、錘子、擰緊扳手、角鉆、檢驗(yàn)相機(jī)等等。測(cè)試及測(cè)量設(shè)備包括數(shù)字萬用表、鉗型表、叉型表、墻壁掃描儀、IR溫度槍等等。真空吸塵器包括棒狀吸塵器、手持吸塵器、直立吸塵器、地毯吸塵器、硬表面吸塵器、濾毒吸塵器、掃帚吸塵器等等。戶外供電設(shè)備包括鼓風(fēng)機(jī)、鏈鋸、磨邊機(jī)、修枝剪、割草機(jī)、修邊機(jī)等等。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種電池充電器，其被構(gòu)造成與用于多個(gè)電設(shè)備之一的電池組連接并為其充電。電池充電器包括外殼、電源模塊、控制器、至少一個(gè)保護(hù)電路和電池組檢測(cè)裝置。該外殼包括多個(gè)充電端口，且多個(gè)充電端口中的每一個(gè)被構(gòu)造成接收電池組。電源模塊被電連接于電源并被構(gòu)造成將能量分配給電池充電器。電池充電器包括正常操作功率模式和低操作功率模式。控制器被構(gòu)造成確定多個(gè)充電端口中的任一個(gè)是否將要接收第一充電電流，確定多個(gè)充電端口中的任一個(gè)是否將要接收第二充電電流，以及當(dāng)多個(gè)充電端口中的一個(gè)或多個(gè)要接收第一充電電流或第二充電電流時(shí)，以正常操作功率模式運(yùn)轉(zhuǎn)電池充電器。該至少一個(gè)保護(hù)電路包括至少一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)，其被構(gòu)造成當(dāng)關(guān)于充電端口的缺陷條件被檢測(cè)到時(shí)，防止充電電流被供給給充電端口。電池組檢測(cè)裝置被定位在多個(gè)充電端口中的至少一個(gè)內(nèi)，且被電連接于控制器。電池組檢測(cè)裝置被構(gòu)造成為控制器提供在多個(gè)充電端口中的至少一個(gè)中出現(xiàn)電池組的指示，并在多個(gè)充電端口的至少一個(gè)和電池組之間提供電連接。
[0019]在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種電池充電器，其被構(gòu)造成與用于多個(gè)電設(shè)備之一的電池組連接并為其充電。電池充電器包括外殼、電源模塊、控制器、至少一個(gè)保護(hù)電路和電池組檢測(cè)裝置。該外殼包括一個(gè)或多個(gè)充電端口，且一個(gè)或多個(gè)充電端口中的每一個(gè)被構(gòu)造成接收電池組。電源模塊被電連接于電源并被構(gòu)造成將能量分配給電池充電器?？刂破鞅粯?gòu)造成接收在多個(gè)充電端口中的一個(gè)中電池組出現(xiàn)的指示。該至少一個(gè)保護(hù)電路包括至少一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)，其被構(gòu)造成當(dāng)關(guān)于充電端口的缺陷條件被檢測(cè)到時(shí)，防止充電電流被供給給充電端口。電池組檢測(cè)裝置被定位在一個(gè)或多個(gè)充電端口中的至少一個(gè)內(nèi)，且被電連接于控制器。電池組檢測(cè)裝置包括第一傳導(dǎo)部件、第二傳導(dǎo)部件、第一終端和第二終端。第一終端的電壓為電池充電器參考電壓，第二終端的電壓為電池充電器控制電壓，且當(dāng)電池組被插入到一個(gè)或多個(gè)充電端口中的至少一個(gè)時(shí)，第一傳導(dǎo)部件和第二傳導(dǎo)部件開始互相電連接。在開始與第一終端連接后，第二終端的電壓從電池充電器控制電壓減小到電池充電器參考電壓。
[0020]在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種電池充電器，其被構(gòu)造成與用于多個(gè)電設(shè)備之一的電池組連接并為其充電。電池充電器包括外殼、電源模塊、控制器和至少一個(gè)保護(hù)電路。該外殼包括多個(gè)充電端口，且多個(gè)充電端口中的每一個(gè)被構(gòu)造成接收電池組。電源模塊被電連接于電源并被構(gòu)造成將能量分配給電池充電器?？刂破鞅粯?gòu)造成選擇多個(gè)充電端口中的一個(gè)接收充電電流，并產(chǎn)生傳導(dǎo)信號(hào)以允許所選擇的多個(gè)充電端口中的一個(gè)接收充電電流。至少一個(gè)保護(hù)電路被構(gòu)造成當(dāng)至少一個(gè)保護(hù)電路處于正常操作模式時(shí)，接收來自于控制器的充電信號(hào)。至少一個(gè)保護(hù)電路包括第一半導(dǎo)體開關(guān)和第二半導(dǎo)體開關(guān)。當(dāng)至少一個(gè)保護(hù)電路正接收來自于控制器的充電信號(hào)時(shí)，第一半導(dǎo)體開關(guān)允許充電電流供給