專利名稱：電池充電器的制作方法
電池充電器相關申請本申請是2009年9月8日提交的共同待決的美國專利申請No. 12/555, 573的部分繼續申請，其要求2008年9月8日提交的美國臨時專利申請No. 61/095，033、2008年9月15日提交的美國臨時專利申請No. 61/097，004和2008年12月10日提交的美國臨時專利申請No. 61/121，424的權益，這些申請的全部內容都通過引用并入本申請中。
背景技術：
傳統的單端口和多端口電池充電器具有各種缺點。例如，傳統的多端口電池充電器對于每個充電端口需要獨立的電源。雖然這些電池充電器能夠為一個或多個電池組進行充電，但是需要獨立的電源使得該電池充電器在物理上是笨重的并且因操作多個電源所需的硬件和功率而導致降低該電池充電器的效率。傳統的單端口電池充電器通常比多端口充電器的體積小，但是具有與例如電池組保護、能效低、短路和電池電荷隨著時間丟失(例如，當電池組被留在充電端口一段延長的時間段時)相關的類似操作問題。 傳統電池充電器的操作還受到用于檢測充電端口中電池組的存在的設備和技術的阻礙。例如，電池充電器通常使用用于監視一對充電端口電源端子的電壓的控制電路。充電端口電源端子被連續供電,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，以便檢測電池組及為電池組充電。當電池組被插入時，電源端子處的電壓降低，控制電路確定電池組已被插入。然而，利用該電池組檢測技術的空閑電池充電器保持檢測模式幾天、幾周或者更久，其中充電端口電源端子被連續供電。可替換地，電池充電器電源在低壓狀態運轉，并周期性地將電池充電器電源轉換成高壓狀態，以提供檢查電源端子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轉換成高電壓狀態來檢查電池組的出現比上述技術使用了較少的能量，然而，該可替換的技術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。此外，盡管諸如那些現成可獲得的撥動開關已被用于檢測電池組到電池充電器的插入，每個撥動開關需要多個導線來連接印刷電路板(“PCB”)。附加的導線使得電池充電器的組裝復雜，并且導線可能變得繚亂或者變得折皺。撥動開關也易于由使用者或物體無意中壓下。撥動開關的無意中的壓下使得控制電路確定出電池組已被插入并且錯誤的充電電流被提供給充電端口。
發明內容
本發明的實施例提供單端口電池充電器。除了其他物件之外，該電池充電器包括充電端口、電源模塊、電池充電器控制模塊或控制器、功率控制安全模塊、電池組檢測設備或電池充電器開關以及一個或多個指示器。電源模塊電連接于電源，如120V AC電源。電源模塊包括用于調節來自于電源的功率并將功率從電源分配到電池充電器內的其它組件或模塊的電路，諸如控制器、指示器等。
電池充電器控制器被配置為執行充電控制過程，其用于確定電池組是否已被插入到充電端口中以及確定電池組所需的充電類型。在該充電過程的一個特別實施例中，控制器確定充電端口是否包括需要快速充電的電池組。如果該控制器確定充電端口包括需要快速充電的電池組，則來自電源模塊的功率被施加給該電池組。如果該控制器確定充電端口不包括需要快速充電電流的電池組，則該電池充電器進入低功率模式，在該低功率模式中，功率被從充電端口和指示器(例如，液晶顯示器或發光二極管)移除以減少電池充電器所需的功率。如果該電池充電器已經為插入到該電池充電器的電池組快速充電，則該電池為該電池組提供預定時間周期的小電流或維持電流充電。功率控制安全模塊包括保護模塊或功率控制安全電流，其被配置為防止電池組和/或電池充電器在失靈(例如，短路)期間損壞。功率控制安全電路包括多個電組件，其包括例如電阻、電容器、金屬氧化物半導體場效應晶體管(“M0SFET”)(例如，P型MOSFET和N型M0SFET)以及二極管。MOSFET被構造成控制流過功率控制安全電路的電流。在電池充 電器的正常運轉期間(例如，當沒有失靈發生時)，控制器提供充電信號給功率控制安全電路。響應于充電信號，多個MOSFET被轉到“開”狀態并允許充電電流為耦合到充電端口的電池組充電舉例來說，當其中一個MOSFET開關被短路且沒有充電信號由控制器提供時，失靈發生了。在功率控制安全模塊的一個實施例中，如果充電端口正在失靈，則功率控制安全電路保護電池和/或電池充電器免于損壞。例如，功率控制安全電路被構造成檢測預定節點的電壓。如果電壓在節點處被檢測到，MOSFET被轉到“開”狀態，且電流流過控制電阻。控制電阻鄰近于保險絲并與保險絲熱耦合。大部分充電電壓由控制電阻消散，這使得控制電阻在短時間內產生大量的熱量。由控制電阻產生的熱量足夠使保險絲斷路(如，爆開)并防止充電電流到達電池組。 充電控制過程和功率控制安全模塊各自依賴于電池組在充電端口中出現的準確且可靠的檢測。電池充電器開關被配置為向控制器指示電池組是否已被插入充電端口。例如，在一些實施例中，兩個或三個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電池充電端子,且為從電池充電器到電池組的充電電流提供路徑。電池充電器開關取代接觸電池組的負端子的接線柱。在電池充電器開關的一個特定實施例中，所述開關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端，且第二柔性成形件耦連于控制器并供以標準工作電壓(如，5. OV或3. 3V)。當電池組被插入到充電端口時，第一柔性成形件向內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準工作電壓降到電源負端電壓(如，OV或接地)。當開關的第二柔性成形件降到OV時，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被關閉的低電壓。因此，需要運轉電池充電器的儲用功率被最小化，且電池充電器可滿足政府效率標準。在電池充電器開關的另一實施例中，該開關包括第一固定傳導組件、第二固定傳導組件、絕緣部件和第一固定傳導組件與第二固定傳導組件之間的第一間隔或間隙。第一固定傳導組件電耦連于電池充電器電源的負端，且第二柔性成形件耦連于控制器并供以(如,經由上拉電阻)標準工作電壓(如,5. 5V或3. 3V) ο當電池組被插入時，電池組的負端為第一固定傳導組件和第二固定傳導組件之間的第一間隔搭起橋梁。第二固定傳導組件的電壓從標準工作電壓降到電源負端電壓(如，OV或接地)。當開關的第二固定傳導組件降到OV時，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。此外，電池充電器可操作以為多個不同類型的電池或電池組中的任一個充電。例如，電池充電器能夠為具有許多不 同額定電壓、額定容量、構造、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備或可從電子設備拆除的那些電池組，這些電子設備如，電動工具、測試及測量設備、真空吸塵器、戶外供電設備及車輛。電動工具例如包括鉆孔機、圓鋸、豎線鋸、帶鋸、拉動鋸、螺絲刀、角磨機、直向砂輪機、錘子、擰緊扳手、角鉆、檢驗相機等等。測試和測量設備包括數字萬用表、鉗型表、叉形表、墻壁掃描儀、IR溫度槍、熱成像儀、熱檢測器等。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。戶外供電設備包括鼓風機、鏈鋸、磨邊機、修枝剪、割草機、修邊機等等。在一個實施例中，本發明提供一種電池充電器，其包括外殼、電源模塊、控制器、保護電路和電池組檢測設備。該外殼包括被配置為用于容納電池組的充電端口。電源模塊電連接到電源且被配置為向電池充電器供電。電池充電器被配置為操作于正常操作功率模式和低操作功率模式。控制器被配置為確定充電端口是否接收第一充電電流，確定充電端口是否接收第二充電電流，以及當充電端口要接收第一充電電流或第二充電電流時以正常操作功率模式操作電池充電器。第一充電電流比第二充電電流大。保護電路包括半導體開關，該半導體開關被配置為在保護電路正在接收來自控制器的充電信號時允許第一或第二充電電流被供應給充電端口。電池組檢測設備被定位在充電端口內，并且電連接到控制器。電池組檢測設備被配置為向控制器提供在充電端口中存在電池組的指示，并在充電端口與電池組之間提供電連接。在另一實施例中，本發明提供一種電池充電器，其包括外殼、電源模塊、控制器和保護電路。該外殼包括被配置為用于容納電池組的充電端口。電源模塊電連接到電源且被配置為向電池充電器供電。控制器被配置為生成用于使充電端口能夠接收充電電流的充電信號。保護電路被配置為在保護電路處于正常操作模式中時從控制器接收充電信號，并且包括第一半導體開關和第二半導體開關。第一半導體開關在保護電路正在從控制器接收充電信號時允許充電電流被供應給充電端口，而第二半導體開關在保護電路沒有正在從控制器接收充電信號時避免充電電流被供應給充電端口。在另一實施例中，本發明提供一種電池充電器，其包括外殼、電源模塊、控制器和電池組檢測設備。該外殼包括被配置為用于容納電池組的充電端口。電源模塊電連接到電源且被配置為向電池充電器供電。控制器被配置為接收表明在充電端口中存在電池組的指示，并生成使得充電端口能夠接收充電電流的充電信號。電池組檢測設備被定位在充電端口內，并且電連接到控制器。電池組檢測設備包括耦合到電源模塊的負端子的第一傳導部件和耦合到控制器的第二傳導部件。第一傳導部件和第二傳導部件彼此分隔一定距離，并且當電池組被插入充電端口中時第一傳導部件與第二傳導部件之間的距離被跨越。參考詳細的說明及附圖，本發明的其它方面將變得顯而易見。
圖I闡釋了根據本發明的一個實施例的多端口電池充電器；圖2闡釋了根據本發明的另一個實施例的多端口電池充電器；圖3為圖I的多端口電池充電器的簡圖；圖4-6示出了用于控制電池充電器的過程；圖7闡釋了根據本發明的一個實施例的電源控制保護電路；圖8闡釋了根據本發明的一個實施例的處于打開位置的電池充電器開關；圖9闡釋了根據本發明的一個實施例的處于閉合位置的圖8的電池充電器開關；圖10闡釋了根據本發明的一個實施例的電池充電器開關。
圖11-15示出了根據本發明的實施例的單端口電池充電器。
具體實施例方式在詳細說明本發明的任意實施方案之前，要理解的是，本發明在其應用方面不限于在下面說明中所給出或在以下附圖中所示的部件的結構和布置細節。本發明能夠具有其它實施方案，或者按照各種方式實施或實現。這里描述的本發明的實施例涉及節能和小型的單端口或多端口電池充電器。除了其他物件之外，該電池充電器包括電源模塊、電池組控制模塊或控制器、功率轉換模塊、一個或多個功率控制安全模塊、一個或多個電池組檢測設備或電池充電器開關以及一個或多個指示器。電源模塊電連接于電源，如120V AC或240V AC電源。電源模塊包括用于調節來自于電源的功率并將功率從電源分配到電池充電器內的其它組件或模塊的電路。控制器、功率轉換模塊、功率控制安全模塊和電池充電器開關互相聯合工作以控制電池充電器的運轉。例如，控制器被構造成利用相應的電路執行充電控制過程，其中，相應的電路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。控制器還檢測充電端口中的電池組的出現、選擇用于充電的充電端口、控制從功率轉換模塊輸出的功率以及控制指示器的亮度或顯示。功率轉換模塊使用來自于控制器的控制信號來轉換從電源模塊接收的功率，以使得充電電流被供給單個充電端口或電池組。功率控制安全模塊包括功率控制安全或保護電路，其被配置為在充電電路失靈時，防止充電電流和/或充電電壓損壞電池充電器或電池組。電池充電器是可操作的以為多個不同類型的電池或電池組中的任一個充電。例如，電池充電器能為具有鎳金屬氫化物(“NiMH”)、鎳鎘(“NiCd”)、鋰鈷(“LiCo”)、鋰錳(“LiMn”)、Li-Mn尖晶石或其它適當的鋰或鋰基化學物的電池組充電。在一些實施例中，電池充電器例如基于端子電壓確定出入到電池充電器的電池組的類型。在其它實施例中，電池充電器接收來自于電池組的信號或信息，其指示電池組類型。電池充電器也是可操作的以便接收具有許多不同額定電壓、額定容量、構造、形狀和尺寸的電池組并為其充電。例如電池充電器是可操作的以為具有4V，8V，12V，16V，18V，20V, 24V，48V等等的額定電壓的電池組或為具有任何上述額定電壓之間的額定電壓的電池組充電。電池充電器還是可操作的以便為具有額定容量為I. 2Ah，I. 3Ah，I. 4Ah，2. OAh, 2. 4Ah，2. 6Ah，3. OAh等的單個電池的電池組充電。單個電池的額定容量被聯合以產生整個電池組的額定容量，這基于單個電池的額定容量和每個電池組中的電池的數量兩者。電池組的構造、形狀和尺寸包括但不限于可與電設備連接和可從電設備拆除的電池組的構造、形狀和尺寸，電子設備諸如為電動工具、測試及測量設備、真空吸塵器、戶外供電設備及車輛。圖I闡釋了一種電池充電器20，其包括六個用于接收多個電池或電池組并為電池組提供充電電流的充電端口 25。每個充電端口 25包括至少一個指示器30，其為使用者提供充電端口 25和電池組的狀態的指示。在一個實施例中，每個充電端口 25包括紅色的發光二極管(“LED”)和綠色的LED以向使用者指示電池組的充電水平，或者指示電池組或充電端口 25中存在的故障或缺陷。指示器例如以“穩”態或“閃”態發光。電池充電器還包括一個或多個指示器35以向使用者提供有關電池充電器20的狀態的反饋。在一個實施例中，當電池充電器20正以全功率運轉、提供充電電流或兩者都有時，指不器30和35以穩態被激活。在另一個實施例中，指不器35處于發光狀態一段時間，處于不發光狀態一段時間。例如，指不器35處于發光狀態大約O. 25秒及處于不發光狀態大約2. 5秒來指示電池充電器20正提供維持電荷給充電端口 25。在一些實施例中，當電池充電器20處于低功率運轉模式或者節能模式時，指示器35漸亮且減弱。在其它的實施例 中，指示器35漸亮且減弱并閃爍(如，三個短的閃爍)來指示電池充電器20處于節能模式以及一個或多個充電端口 25或電池組有問題。圖2闡釋了一種電池充電器20A，其包括四個用于接收多個電池或電池組并為電池組提供充電電流的充電端口 25A。電池充電器20A在操作上類似于圖I中所闡釋的電池充電器20，且相似的特征以相應的參考標記標識。關于本發明的幾個實施例，描述了六端口電池充電器20和四端口電池充電器20A之間的差別。在其它實施例中，電池充電器例如具有兩個充電端口。僅包括單個充電端口的電池充電器包括與上面參照多端口充電器20和20A所描述的指示器、指示器控制和指示器功能相類似的指示器、指示器控制和指示器功能。圖3為圖I的電池充電器20的框圖。電池充電器20包括電池充電器控制器50、電源模塊55、功率轉換模塊60、多個指示器65以及多個保護模塊或電路70。控制器50包括軟件和硬件，其中，硬件為可操作的以便控制電池充電器20、為電池充電器20提供保護(如，過壓保護)、控制來自于電池充電器20的充電電壓和充電電流、發送信息給電池組、激活多個指示器(如，LED或液晶顯示器(“LCD”))以及檢測電池組80的溫度。在一個實施例中，控制器50包括印刷電路板(“PCB”)(未示出)，其組裝有多個為電池充電器20提供運轉控制和保護的電的及電子的組件。在一些實施例中，PCB包括諸如微處理器、微控制器等等的控制或處理單元。在一些實施例中，控制器50包括處理單元、存儲器和總線。總線連接含有從存儲器到處理單元的控制器50的各種組件。在許多情況下，存儲器包括諸如電可擦除只讀存儲器(“EEPR0M”)的只讀存儲器(“ROM”)和隨機存取存儲器(“RAM”)。控制器50還包括輸入/輸出系統，該輸入/輸出系統包括用于在控制器50內的組件和電池充電器20的其它組件之間傳遞信息的程序。包含在電池充電器的實施中的軟件被儲存在控制器50的存儲器中。軟件包括固件應用和其它可執行指令。例如，控制器50被構造成除了別的之外執行電池組充電控制過程，如下面關于圖4-6所描述的充電控制過程。在另一個實施例中，控制器50包括附加的、較少的或不同的組件。此外，PCB包括多個附加的無源和有源組件，諸如電阻、電容、電感器、集成電路和放大器。這些組件被設置和連接以提供多個電功能給PCB，其此外還包括濾波、信號調節和電壓調整。為了描述的目的，PCB和組裝在PCB上的電組件此處全體稱作“控制器”50。控制器50還接收來自于電池充電器20內的組件或模塊的信號，調節和處理該信號，并例如將處理和調節過的信號傳遞給功率轉換模塊60或指示65。繼續參考圖I和3，電池充電器20被構造成一次為多個電池組80中的一個充電，且給每個充電端口 25分配充電端口數。例如，給充電端口 25分配字母或數字，諸如#1-#6。類似的數字或字母-數字名稱提供給四端口電池充電器或兩端口電池充電器。當電池組80被插入到電池充電器20的充電端口 25時，電池充電器20連續地循環通過充電端口 25以確定插入到電池充電器20的充電端口 25內的任何一個電池組80是否需要快速充電(從0%容量到95%容量的充電)。電池充電器20從充電端口 #1開始到充電端口 #6結束循環通過充電端口 25。例如，如果電池組80被插入到充電端口 #4，電池充電器20從充電端口#1開始并繼續到充電端口 #6循環通過充電端口 25。如果電池充電器20確定電池組80需要快速充電，電池充電器20停止循環通過充電端口 25并為被識別為需要快速充電的電池組80充電。如果電池充電器20確定例如在充電端口 #2的電池組80需要快速充電，電池充電器20先于充電端口 #4中的電池組80 (電池組80最近被插入到電池充電器20)為充電端口 #2內的電池組充電。當充電端口 #2內的電池組80已經完成快速充電時，電池充電器20重新從充電端口 #1開始循環通過充電端口 25。電池充電器20例如利用開關檢測電池組80的插入來確定什么時候電池組80已·被插入到充電端口 25。在電池充電器20確定電池組80已被插入到充電端口 25且循環通過充電端口 25以識別第一電池組80需要快速充電之后，能量通過電池保護電路70被提供給第一電池組80。每個充電端口 25包括電池保護電路70，其在失靈(例如，短路)期間防止對電池組80和/或電池充電器20的損害。在一個實施例中，電池充電器20以2A的恒定充電電流和負三角接線電壓端子來為插入的電池組80充電。負三角接線電壓端子包括當最近的電池組電壓降到閾值電壓(如，低于峰值電壓的1.0% )時，在存儲器中儲存電池組峰值電壓，將最近的電池組電壓與儲存的峰值電壓作比較并終止充電。在一些實施例中，電池充電器20例如提供2. 9A的恒定充電電流直到電池組80幾乎被充滿。于是充電電流逐漸減小(如，以線性的方式)以模擬恒定電壓充電模式。在另一個實施例中，電池充電器20以電池組80要求的電流水平(如，在大約O. 2A到大約5. OA之間)為電池組充電。例如，利用脈寬調制(“PWM”)或脈寬調制器控制充電電流。PWM信號由控制器50產生，且PWM信號的工作周期是可操作的以控制電池充電器20的充電電流。在一些實施例中，由電池充電器20產生的充電電流位于O. IA到5. OA的范圍內，雖然在該范圍之外的充電電流適用于本發明的其它實施例。圖4-6闡釋了由控制器50執行的充電控制過程100以便來控制電池充電器20。過程100還能夠用于控制單端口電池充電器，諸如參照圖11-15示出和描述的那些電池充電器。電池充電器20被加電(步驟105)到正常操作功率模式并開始檢查需要充電的電池組(步驟110)。例如，下面關于圖8-10所描述的電池充電器開關或諸如撥動開關或光束傳感器的其它類型的開關來檢測電池組的出現。當電池充電器20被加電時，能量LED或諸如指示器35的其它指示裝置被激活以為使用者指示電池充電器被上電。當電池充電器20開始被加電時，能量LED處于“不變”或“穩”態。如下面所描述的，控制能量LED以便為使用者提供電池充電器20的狀態指示。如果電池充電器20確定沒有電池組被插入，或沒有電池組需要快速充電，電池充電器20進入低能量或低操作功率模式(步驟115)。當處于低功率模式時，電池充電器20從每個充電端口和每個端口 LED移除能量并開始使能量LED來回跳動以便向使用者指示電池充電器20已經進入低功率模式(步驟120)。當處于低功率模式時，電池充電器20確定狀態開關(如，按鈕)是否已被激活(步驟125)。如果狀態開關已被激活，電池充電器20確定需要快速充電的電池組是否已被插入充電端口 25 (步驟130)。當確定電池組是否已被插入充電端口 25時，電池充電器20仍保持在低功率模式。如果電池充電器20確定電池組已被插入到充電端口 25，電池充電器退出低功率模式(步驟135)并如上所述的開始循環通過充電端口。如果電池充電器20確定沒有新的電池組已被插入充電端口 25，電池充電器20保持在低功率模式。如果狀態按鈕已被按壓，電池充電器20退出低功率模式(步驟135)并如上所述的開始循環通過充電端口 25中的每一個(步驟110)。如果在步驟110，需要快速充電的電池組已被插入充電器，過程100轉到控制部分A，其在圖5中示出，并參考圖5描述。隨后，電池充電器20確定充電端口是否有問題(如，短路，不小心被關閉等等)(步驟140)。如果充電端口被確定有問題(如，在預定的超時時間后)，電池充電器20向使用者提供諸如閃爍LED或多個閃爍LED的指示，以認定充電端口 有問題(步驟145)。例如，當功率轉換模塊60正將充電電流提供給沒在接收來自于控制器50的充電信號的端口 25時，或者當正接收來自于控制器50的充電端口 25沒在接收來自于功率轉換模塊60的充電電流(如，當保險絲已經打開時)時，有問題的充電端口由控制器50所識別。在一些實施例中，只要電池充電器20被上電，有問題的端口信號就繼續。為了重置錯誤狀態，電池充電器20的能量被循環以重置控制器50。例如，如果端口 FET短路，控制器50檢測短路的FET并使有問題的端口失效以防止電池組被有問題的端口充電。附加地或可替換地，如果所插入的電池組是有問題的，電池充電器20向使用者提供指示，諸如，閃爍的LED或多個閃爍的LED。一旦有問題的電池組被移除，錯誤狀態隨后被重置。在檢測有問題的充電端口或電池組之后，電池充電器20返回到圖4中所示出的步驟110，并重新循環通過充電端口。在一些實施例中，電池充電器20僅僅繼續循環通過沒有問題的充電端口 25。在一些實施例中，在重新在步驟110開始循環之前，電池充電器20循環到有問題的充電端口(或電池組)。在電池充電器20識別出充電端口沒問題且包括需要快速充電的第一電池組之后，功率轉換模塊60轉換來自于電源模塊55的功率，以使得充電電流將充電電流提供給充電端口 25來開始給第一電池組充電(步驟150)。功率轉換模塊60轉換來自于電源模塊55的功率以使得充電電流僅僅被提供給單個充電端口 25。基于電池組的電壓和供給給電池組的電流量，電池充電器20確定第一電池組的狀態(步驟155)。在一些實施例中，電池組的狀態例如為充滿、有問題、深度放電、保險絲斷開、恒溫器斷開等等。當第一電池組已完成快速充電時，第一電池組的快速充電完成標識由控制器50設置。利用顯示器或其它指示裝置，將電池組的狀態指示給使用者。指示裝置包括多個LED、IXD等等。在一個實施例中，紅色LED發光來指示電池組的出現，綠色LED發光來指示電池組已充滿。在另一個實施例中，紅色LED和綠色LED閃爍來指示有問題的電池組。在另一個實施例中，采用額外的指示器或指示方法，諸如指示電池組充電水平的一排LED或電池組狀態的語言識別(如口頭的或文字的)。隨著第一電池組的快速充電的完成，電池充電器20確定第二電池組是否已被插入電池充電器20的充電端口 25(步驟160)。如果第二電池組已被插入到充電端口 25，電池充電器返回到如4中所示的步驟110，以循環通過充電端口 25并確定所插入的電池組之一是否需要快速充電。如果沒有虛擬的電池組已被插入，電池充電器20確定電池充電器10是否已循環到最后(如，第六個)充電端口 25 (步驟165)。如果電池充電器20確定它已達到第六充電端口 25且所有的電池組已被快速充電，過程100轉到控制部分B，其在圖6中示出并參考圖6描述，且過程100確定所插入的電池組中的每一個是否需要維持充電(步驟170)。如果需要維持充電，電池充電器20選擇需要維持充電的第一充電端口 25 (以數字順序)(步驟175)。向電池組供給預定時間段的維持充電。通常，維持充電以比快速充電低的充電電流給電池組充電。然而，在一些實施例中，在維持充電期間使用的充電電流等于或幾乎等于快速充電電流，但僅僅向電池組供給較短的持續時間。在一個實施例中，維持充電具有I小時的周期。在另一個實施例中，采用不同的時間周期，諸如，30分鐘，2個小時或這基于電池組電壓的時間周期。維持電荷還能夠用于在快速充電過程之后均衡電池組中的電池的電荷，以確保電池組中的所有電池都近似被均等地充電。在維持充電期間，能量LED被設 置成間歇的脈動或閃爍以指示電池組正在接收維持充電。參考快速充電過程，按照上面所述的，使充電端口循環。在電池充電器完成在第一電池組上的維持充電(步驟180)之后，電池充電器循環到充電器中的下一個電池組(步驟185)。當執行維持充電時，電池充電器20連續檢測新電池組的插入(步驟190)。如果新的電池組被插入充電端口 25，電池充電器20轉到圖4中所示的步驟110，并開始循環通過充電端口 25以確定插入到充電端口 25的電池組中的任一個是否需要快速充電。如果沒有新的電池組被插入充電端口 25，且插入到充電端口 25的電池組中的每一個已接收了維持充電，電池充電器進入圖4中所示的低功率模式(步驟115)。在一些實施例中，維持充電僅僅在每個插入到電池充電器20的充電端口 25的電池組上執行一次。在另一個實施例中，基于時間(如，電池組被插入在充電端口 25中的時間長度)和/或電池組的電壓,維持充電在每個電池組上被周期性的執行。快速充電完成標識被設置在控制器50中，以當被插入在電池充電器20中時，防止電池組重復接收快速充電電流，且每個充電端口 25具有相關的快速充電完成標識。例如，如果電池組被插入到電池充電器20且接收快速充電和維持充電，但電池組被留在充電端口 25內較長時間(如，1-5天)，快速充電完成標識防止電池組被重復或者繼續被快速或維持充電。類似地，如果充電端口 25或電池組被確定有問題，防止電池充電器20重復以及連續地提供充電電流給那個充電端口 25。在一個實施例中，設置閾值的超時值或超時周期(如，5天或約7200分鐘的超時)。電池組不接收額外的快速或維持充電直到超過閾值超時值，且電池組被再次當作最新插入的電池組對待。通過防止電池組接收不必要的快速或維持充電，電池充電器20能延長電池組的壽命。如果電池要連續接收充電電流(如，快速或維持)，在它被插入在電池充電器20的持續時間內，電池組的溫度會保持較高。在電池組變得有問題之前，持久的、增加的電池組溫度使電池的使用壽命(如，充電次數)變短。對于每個快速充電完成標識，快速充電完成標識計數器或計數器例如每分鐘增加一次。在計數器達到閾值超時值時，快速充電完成標識被重置，且電池組可再次接收充電電流。對閾值超時值的計數被無限地重復，只要電池充電器20保持上電且電池組不從充電端口 25移除。在本發明的另一個實施例中，對諸如1-4天的不同的時間段，設置快速充電完成標識，或者電池充電器20被構造成周期性地監測電池組的電壓以確定電池組是否已失去了大量的電荷(如，它的電荷的一半)。
如果電池組已失去了大量的電荷，它可指示出電池組處于它使用壽命的末端，或者電池組有問題并需要修理。電池充電器20還通過在快速充電完成標識已被重置之后，檢測供給給電池組的電流的數量來確定電池組是否處于它使用壽命的末端。例如，隨著快速充電完成標識計數器超時，當電池組正被快速充電時，控制器監測快速充電電流供給電池組的時間量。提供由時間長度劃分的充電電流導致以伏安小時形式的再充電容量。控制器50還在超時周期期間，監測電池組的周圍溫度，并計算電池組被期望經歷的可接受的放電量。如果實際放電大于可接受的量，或超出可接受的范圍，電池組可能有問題。附加地或可選擇地，控制器50對兩個或多個超時周期執行上面的計算以確定該時間段的平均自放電。隨后，將平均自放電與已知的或計算出的所期望的放電的量比較，以確定電池組是否有問題。在一些實施例中，電池充電器還被配置為監視電池組的電壓水平隨時間的變化。例如，控制器50被配置為連續地或者以之前設置或選定的時間間隔來監視電池組的電壓。電池組的電壓水平隨之間的變化之后被確定。如果電池組的電壓水平的變化太大或者電池 組的電壓變化太快(例如，被太快地消耗)，則控制器50被配置為退出低功率操作模式并發起電池組的充電。再另一個實施例中，在快速或維持充電的末端之間，使用較短的超時周期(如，1-2天)。伴隨著超時周期，控制器50監測提供給充電端口的快速充電電流的時間量以計算再充電容量。基于再充電容量，為充電端口 25計算可變的再充電延遲。為充電端口 25設置可變的再充電延遲，例如直到電池組被移除或使到電池充電器的能量循環。結果，為臨近使用壽命末端的電池組設置較短的再充電延遲時間，且為較新的電池組設置較長的再充電延遲時間。在本發明的一些實施例中，電池充電器20可電連接于多個輸入電源。例如，電池充電器20可電連接于AC電源，諸如提供通用AC電源給電池充電器20的AC壁裝電源插座，或者電池充電器可電連接于DC電源。例如，DC電源包括點煙器、汽車電源插座或其它12VDC電源。其它DC電源包括選通諸如太陽能電池板、手動曲柄、手提電腦拖等的通用串行總線(“USB”)。電池充電器20被構造成將來自于AC或DC電源的充電電流提供給一個或多個插入到電池充電器20的電池組。在一個實施例中，當電池充電器20被連接或耦連于AC電源時，電池充電器20將提供比電池充電器20電連接或耦連于低壓DC電源(如，USB裝置)時高的充電電流給電池組。在這樣的實施例中，當電池充電器20被電連接于較高的電源時，通常以快速或迅速充電模式給電池組充電，除非如上所述的，該電池組正接收小電流充電。可替換地，當電池充電器20被電連接于DC電源，以慢充電模式為電池組充電。取決于那個電源正為電池充電器提供能量，電池充電器20的充電模式在快速充電模式和慢速充電模式之間轉換。例如,如果電池充電器20正以慢速充電模式給電池組充電，且隨后電池充電器20被連接于較高電壓的AC或DC電源，電池充電器20從慢充電模式轉換到快充電模式。如果電池充電器20正以快速充電模式為電池組充電，且電池充電器20被電連接于低能量DC電源，電池充電器20繼續以快速充電模式為電池組充電，直到電池充電器20不再電連接于較高電壓的電源或者電池組已完成快速充電。諸如過程100的步驟140中的有問題或失靈的充電端口 25的檢測，參照保護模塊70將被更詳細的描述。保護模塊70例如基于多個節點電壓檢測組件的失靈(如，短路、電池充電器開關的不小心的閉合等等)。此處所描述的保護模塊70能保護包括單個充電電路或多個單獨的充電電路的多端口電池充電器。如果充電端口 25的其中之一發生失靈時，保護電路70還防止剩余功能正常的充電端口不能操作。因此，如果失靈發生時，電池充電器20能為插入到電池充電器20的功能正常的端口的剩余電池組充電。圖7闡釋了在保護模塊70內的功率控制安全電路200。功率控制安全電路200被構造成當一個或多個充電端口 25中發生失靈時，防止對電池組和/或電池充電器20的損害，而不會使剩余的功能正常的充電端口不可操作。功率控制安全電路200包括多個電組件，其包括電阻、電容、金屬氧化物半導體場效應晶體管(“M0SFET”)，以及二極管。在其他實施例中，采用繼電器或繼電器和MOSFET的組合。功率控制安全電路200基于多個觸發電壓，給電池充電器20和電池組提供保護。所闡釋的功率控制安全電路200給單個充電端口 25提供保護。功率控制安全電路200可被并入僅僅包括單個充電端口的電池充電器或并入包括多個充電端口(如，2個充電端口、4個充電端口、6個充 電端口等等)的電池充電器。用于保護電池充電器內的附加充電端口的附加功率控制安全電路200基本具有類似的構造并包括類似的電組件。在一些實施例中，在充電端口 25之間，電組件在值上變化，但是每一個功率控制安全電路的功能基本類似。 電源模塊55將充電電壓和電流提供給功率轉換模塊60，反過來，在保險絲205的第一端，功率轉換模塊將充電電壓和電流提供給功率控制安全電路200。在本發明的一些實施例中，電源模塊55提供高達38V的充電電壓。在其他的實施例中，電源模塊55提供不同的電壓等級。保險絲205的第二端連接于第一 P型MOSFET ( “PM0SFET”)215的源極210。第一電阻220設置在保險絲205的第二端和第一 PM0SFET 215的柵極225之間。第二電阻230設置在第一 PM0SFET 215的柵極225和第一 N型MOSFET ( “NM0SFET”)240的漏極之間。第一和第二電阻220和230形成可操作來降低第一 PM0SFET 215的柵極225處的電壓的分壓器網絡。在所闡釋的實施例中，第一電阻220具有比第二電阻230大的阻抗。第一PM0SFET 215和此處所描述的其它MOSFET起到開關的作用。當被施加了充足的正的或負的柵-源電壓Vgs時，MOSFET被稱為處于“導通”狀態。如果被施加了不充足的柵-源電壓Vgs時，MOSFET被稱為處于“截止”狀態。描述MOSFET的工作狀態的術語“導通”和“截止”的使用此處將與每個MOSFET外加電壓和電流的描述聯合使用。小于第一 PM0SFET 215的負閾值電壓的第一 PM0SFET 215的柵極225和源極210之間的柵-源電壓Vgs引起P型反轉層(即，P型通道)以形成第一 PM0SFET 215。如果形成P型反轉層，常規電流從第一 PM0SFET 215的源極210流向第一 PM0SFET 215的漏極250。如果柵-源電壓Vgs不充分負(如，比第一 PM0SFET 215的負閾值電壓小)，沒有P型反轉層被形成，且常規電流不從第一 PM0SFET 215的源極210流向PM0SFET 215的漏極250。如果第一 PM0SFET 215處于“導通”狀態，來自于電源模塊55的充電電流通過第一 PM0SFET215流向肖特基二極管260的陽極255。肖特基二極管260使完全充電電池組免受穿過第
一PM0SFET 215到電源模塊55或多端口電池充電器的不同端口的反饋電流的影響。肖特基二極管260的陰極265被連接于電池組80的正端。肖特基二極管260具有低的正向電壓(如，從陽極255到陰極265的壓降)并從導通狀態迅速轉換到不導通狀態。在本發明的其它實施例中，采用了不同類型的二極管。如上所述的，控制器50檢測充電端口 25中的電池組80的出現。當控制器50發送充電信號給功率控制安全電路200時，電池組80的充電被初始化。充電信號被發送到第一 NMOSFET 240的柵極275和第二 NM0SFET 285的柵極280。來自于控制器50的充電信號為大于第一和第二 NM0SFET240和285兩者的閾值電壓的正電壓。第一 NMOSFET 240的源極245被耦連于電池充電器的地線，且來自于控制器50的充電信號提供充足的柵-源電壓Vgs以形成N型反轉層，其允許常規電流從第一 NMOSFET 240的漏極235流到第一 NMOSFET240的源極245。當第一 NMOSFET 240處于“導通”狀態，第一 PM0SFET 215的柵-源電壓Vgs變得充分負(如，比負閾值電壓負)以便P型反轉層被形成。P型反轉層允許常規電流(如，充電電流)從第一 PM0SFET 215的源極210流到第一 PM0SFET 215的漏極250。當第
一PM0SFET 215處于“導通”狀態時，充電電壓和充電電流出現在肖特基二極管260的陽極255 處。
第二 NMOSFET 285的源極290被耦連于電池充電器的地線。第二 NMOSFET 285的柵-源電壓Vgs也是充分的，以形成第二 NMOSFET 285的漏極295和源極290之間的N型反轉層，且常規電流能從第二 NM0SFET285的漏極295流到第二 NMOSFET 285的源極290。第
二NMOSFET 285的漏極295被連接于第三NMOSFET 305的柵極300。當第二 NMOSFET 285處于“導通”狀態時，第三NMOSFET 305的柵極300處的電壓近似為0V。因此，第三NMOSFET305不具有充足的柵-源電壓Vgs來形成N型反轉層。因此，常規電流不從第三NMOSFET 305的漏極310流向第三NMOSFET 305的源極315。第三NMOSFET 305的漏極310被連接于控制電阻320的第一端，第三NMOSFET 305的源極315被耦連于電池充電器的地線。控制電阻320的第二端被連接于保險絲205的第二端。控制電阻320被設置成與保險絲205相鄰并與其熱耦連。控制電阻320如此選擇，當電流流過它時產生大量的熱(如，斷開保險絲的足夠的熱量)。第三NMOSFET 305的柵極300通過分壓器網絡耦連于肖特基二極管260的陽極255。分壓器網絡包括設置在肖特基二極管260的陽極255和第三NMOSFET 305的柵極300之間的第三電阻325，和設置在第三NM0SFET305的柵極和電池充電器的地線之間的第四電阻330。在本發明的一些實施例中，第三電阻325和第四電阻330幾乎具有相同的阻抗值。在其他的實施例中，第三電阻和第四電阻具有不同的阻抗值。當來自于控制器50的充電信號被施加到第一和第二 NMOSFET 240和285兩者的柵極275和280，電源模塊55和功率轉換模塊60繼續提供充電電流給電池組80。電池組繼續充電例如直到控制器50確定電池組80已被充滿，或者電池組80被從充電端口移除。如果控制器50已不或正在不發送充電信號給功率控制安全電路200，但失靈已發生(如，短路)，功率控制安全電路200被構造成中斷對電池組270的正電池端子的充電電流。如果沒有充電信號被控制器提供，第一和第二 NMOSFET 240和285的柵極275和280不具有充足的柵-源電壓Vgs來形成N型反轉層及允許常規電流從第一和第二 NMOSFET 240和285的漏極235和295流向源極245和290 (即，第一和第二 NMOSFET處于“截止”狀態)。如果第一 NMOSFET 240處于“截止”狀態，第一 PM0SFET 215不具有足夠的負柵-源電壓Vgs來形成P型反轉層以及允許常規電流從第一 PM0SFET 215的源極210流向漏極250。如果第二NMOSFET 285處于“截止”狀態，第三NMOSFET 305的柵極300不與地線耦連。由于第一 PM0SFET 215處于“截止”狀態，充電電流和充電電壓沒有出現在肖特基二極管260的陽極255處。然而，在第一 PM0SFET 215發生失靈(如，短路)時，充電電流和充電電壓可出現在肖特基二極管260的陽極255，即使控制器50沒有在或已沒在發送充電信號給功率控制安全電路200。為了防止對電池組80和/或電池充電器的損害，功率控制安全電路200可操作以中斷流向電池組80的正端的電流。如果充電電壓和充電電流出現在肖特基二極管260的陽極255且控制器50不施加充電信號給第二 NMOSFET285的柵極280，第三NMOSFET 305的柵極300不與電池充電器的地線耦連，且第三NMOSFET 305的柵極300處的電壓近似等于充電電壓的一半。出現在第三NMOSFET 305的柵極300處的電壓取決于第三和第四電阻325和330的阻值。在一些實施例中，第三和第四電阻325和330具有近似相同的阻值。在另一些實施例中，第三和第四電阻325和330具有不同的阻值，且第三NMOSFET 305的柵極300處的電壓不近似等于充電電壓的一半。如果第二 NMOSFET 285處于“截止”狀態且第三NMOSFET 305的柵極300處的電壓至少與閾值電壓一樣大，N型反轉層形成在第三NMOSFET 305內，且常規電流能從第三NMOSFET 305的漏極310流向源極315。控制電阻320具有比第三和第四電阻325和330的阻值小的阻值，以使得控制電阻320和第三NMOSFET 305 (當處于“導通”狀態時)提供到電
池充電器的地線的低阻抗電流路徑。充電電流的大部分流過控制電阻320和第三NMOSFET305。控制電阻320具有例如小于1000歐姆的電阻和1/4W的額定功率。結果，控制電阻320在短時期內提供大量的熱量。如上所述的，控制電阻320熱耦連于保險絲205。由控制電阻320產生的熱量足夠使保險絲205的開路(如，爆開)。在保險絲205已爆開之后，充電電流不再能流過短路的PM0SFET 215，并且對電池充電器或電池組的損害被阻止了。電源模塊55和功率控制安全電路各自被配置為用于單端口和多端口電池充電器。上述的充電控制過程100和功率控制安全電路200兩者都至少部分地依賴于充電端口中的電池組的出現的準確且可靠的檢測。每個充電端口 25包括一個或多個電池組檢測設備或電池充電器開關以用于檢測電池組什么時候被插入到電池充電器20種，或者可替換地，電池組什么時候從電池充電器20移除。電池充電器開關允許電池充電器20在空閑或低功率操作模式期間使用最少的能量，且不施加充電電壓給正或負的電池充電端直到開關被激活(如，閉合)。在一個實施例中，開關包括第一柔性成形件，第二柔性成形件，和絕緣部件。利用電傳導和柔性材料(如，金屬)形成第一和第二柔性成形件。絕緣部件由電絕緣體構建并使第一和第二柔性成形件電隔離。第一柔性成形件、第二柔性成形件以及絕緣部件為廉價的(與成品開關相比)沖壓件和成形件，其不采用比用于將電池組固定于電池充電器20的標準夾子明顯更大量的材料。在本發明的其它實施例中，第一和第二柔性從成形件為模制的。根據這樣的實施例的電池組檢測設備或電池充電器開關410在圖8中以打開位置示出。開關410包括第一柔性成形件415、第二柔性成形件420和絕緣部件425。第一柔性成形件415包括用于接觸導體或將開關410附連于(如，焊接)諸如PCB的裝置的第一和第二端子430。在所闡釋的實施例中，第一和第二端子430被連接于第一柔性成形件415的第一直部435并與其共線。在其他實施例中，以關于第一直部435不共線設置的方式構造第一和第二端子340。第一直部435穿過絕緣部件425的內部并延伸超出絕緣部件425第一間距。在其他的實施例中，第一直部435附連于絕緣部件425的外部。第一直部435的充電約為絕緣部件425的長度的兩倍。第一直部435被連接于第一柔性成形件415的第一角部440。第一角部440包括小于或等于90°的內角。在本發明的其他實施例中，第一角部440具有大于或等于90°的內角。詞“直”在此處僅僅用于描述的目的，并不打算暗示電池充電器開關的直部，例如當接收作用力時，不能為折曲或彎曲的。第一柔性成形件415的第二直部445也連接于第一角部440。第二直部445延伸出近似等于第一直部435的長度的一半的長度。第二直部445和第一直部435形成等于第一角部440的內角的角度。第一柔性成形件415的第二角部450連接于第二直部445。第二角部450包括小于180°的且在某些實施例中約等于90°的內角。在某些情況下，第二角部450的內角大于第一角部440的內角。在其他的實施例中，第二角部450的內角小于第一角部440的內角。第二角部450也連接于第一柔性成形件415的第三直部455。第三直部455在長度上近似等于第二直部445并與第二直部445形成等于第二角部450的內角的角度。第一柔性成形件415的第三角部460也連接于第三直部455并包括小于180°的內 角。第三角部460與近似平行于第二直部445延伸的第一柔性成形件415的第四直部465連接。第四直部465和第三直部455形成等于第三角部460的內角的角度。第二柔性成形件420包括第五直部470，其與第一直部435平行并大約為第一直部435的一半長。第一直部435和第五直部470被分隔開并由絕緣部件425彼此電絕緣。第六直部475垂直連接于第五直部470。在所闡釋的實施例中，示出第六直部475穿過絕緣部件425的內部。在其他實施例中，第六直部475不穿過絕緣部件425的內部。第二柔性成形件420也包括通過第四角部485連接于第六直部475的第三和第四端子480。第四角部485在第六直部475和第四端子480之間形成約90°的角度。在所闡釋的實施例中，第三和第四端子480近似平行于第一和第二端子430、第一直部435和第五直部470。第三和第四端子480被構造成與導體接觸或附連于(如，焊接)PCB。絕緣部件425使第一柔性成形件415和第二柔性成形件420分隔開并使它們電隔離。例如，絕緣部件425為圍繞第一柔性成形件415和第二柔性成形件420模制的塑料材料。在本發明的其他實施例中，絕緣部件425為將第一柔性成形件415粘貼到第二柔性成形件420并在兩個部件之間提供電隔離的膠布或可替換的材料。開關410不需要如許多成品型的開關的外部塑料外殼。成品開關通常需要塑料外殼來防止灰塵中斷開關的電連通。成品開關被設計有標準外殼(即，具有已知大小和尺寸的外殼)并被用于各種各樣的應用。然而，在空間有限的應用中，很難與具有外殼的開關接合。同樣地，不具有外殼的開關410是有利的。此外，由于第一、第二、第三和第四端子直接連接于(如，焊接)PCB，開關410不需要導線將電池充電器開關連接于PCB。圖9闡釋了處于閉合位置的開關410。第一和第二端子430、第一直部435、第二直部445、第三直部455、第四直部465、第五直部470、第六直部475、第三和第四端子480以及第四角部485在形狀和定向上基本上與上述關于圖8的描述相似。然而，第一柔性成形件415和第二柔性成形件420在打開位置時,被互相分隔開或間隔開。如圖9中所不的，第一柔性成形件415和第二柔性成形件420之間的距離或間隔已被第一柔性成形件415橫越或跨越。例如，當電池組被插入到電池組充電器的充電端口時，開關410處于閉合位置。當電池組被插入到充電端口時，電池組接觸第二直部445。由于電池組深入行進到充電端口，電池組施加力到第二直部445上，其被彎向第一直部435，并使第一角部440的內角減小。第二角部450、第三直部455、第三角部460和第四直部465關于第一角部440朝向第五直部470彎曲地行進直到第三角部460接觸到第五直部470。由于電池組繼續施加力到第二直部445上，第二角部450的內角增加。第三角部460于是以推進移動的方式向下施力到第五直部470上，直到電池組牢牢插入到充電端口。第三角部460的推進移動具有多個功能。推進移動能夠清除第五直部470的灰塵，其可能自上一次將電池組插入電池充電器以后開始累積。推進移動還允許較長的接觸-移動距離，在該期間開關410被激活。在成品開關中，由于當開關被激活時，開關在較小的移動范圍行進，公差導致了電連通問題。鑒于電池組沒有精確一致的尺寸或形狀的情形，或當電池組插入到充電器時發生擺動或搖動，開關410的移動的較大范圍確保電連通性。例如,每一個充電端口 25包括一個或多個標準夾子和電池充電器開關410。標準夾子利用一個或多個焊接端固定于PCB，且電池充電器開關410經由上述關于圖8和9所描述的第一、第二、第三和第四端子固定于PCB。標準夾子的端子連接于正電壓模塊端子(如，正充電電壓端)。開關410的第一和第二端子430連接于負參考電源模塊端子(如，OV或接地)。電池充電器開關410的第三和第四端子480連接于控制器50。第三和第四端子480被上拉到例如5. OV或3. 3V( S卩，控制器50的標準工作電壓)的控制電壓。同樣地，第五直部470也處于標準工作電壓。由于電池充電器20的充電端口 25內的開關410的位置，開關410更不易受到錯誤的激活，該錯誤的激活會使得控制器50啟動充電電流。當電池組被插入到充電端口 20時，開關410閉合且第五直部470的電壓被從標準工作電壓拉到負充電端子電壓(如，OV或接地)。控制器50檢測第五直部470的電壓變化(經由第三和第四端子480)并確定電池組已被插入或出現在充電端口 25。在控制器50確定電池組出現后，控制器50能啟動充電電流。由于控制器50直接檢測電池組的插入，電源模塊55被無限期地保持在等待開關410閉合的低電壓。因此，需要運轉電池充電器20的備用功率被最小化，且電池充電器20能滿足或超過政府效率標準。圖10闡釋了根據另一個實施例的電池充電器開關500。開關500包括絕緣部件505、第一柔性成形件510、第二柔性成形件515、第三柔性成形件520以及第四柔性成形件525。第一、第二、第三和第四柔性成形件中的每一個是電傳導的。第一、第二、第三和第四柔性成形件通常被闡釋為直的，但是在遠離絕緣部件505的末端或尖端彎曲。彎曲的端部允許電池組更容易地插入到充電端口 25。術語“直”用于描述的目的，并不打算暗示當接收外力時，電池充電器開關500的直部不能，例如，折曲或彎曲。 第一柔性成形件510和第二柔性成形件515電連接于第一和第二端子530以用于接觸導體或將開關附連于(如，焊接)諸如PCB的裝置。在所闡釋的實施例中，第一和第二端子530連接于并垂直于絕緣部件505。在其他實施例中，第一和第二端子530以關于絕緣部件505不垂直的設置方式構造。第一和第二柔性成形件510和515穿過絕緣部件505的內部并延伸超出絕緣部件505的一距離。第一柔性成形件510、第二柔性成形件515和第一及第二端子530的組合此處被稱為第一傳導部件535。第三柔性成形件520和第四柔性成形件525電連接于第三和第四端子540以用于接觸導體或將開關附連于PCB。在所闡釋的實施例中，第三和第四端子540連接于且垂直于絕緣部件505，并近似平行于第一和第二端子530。在其他實施例中，第三和第四端子540被以關于絕緣部件505不垂直的設置方式構造。第三和第四柔性成形件520和525穿過絕緣部件505的內部并延伸超出絕緣部件505的一距離。第三柔性成形件520、第四柔性成形件525和第三及第四端子540的組合此處被稱為第二傳導部件545。在所闡釋的實施例中，第二傳導部件545延伸超出絕緣部件505的距離比第一傳導部件535的大。這一點下面被更詳細地描述，選擇第一和第二傳導部件535和545的相對長度以確保接地端或零電位端首先由插入到充電端口 25的電池組接觸。絕緣部件505使第一傳導部件535和第二傳導部件545間隔開并使它們電隔離。例如，絕緣部件505為圍繞第一傳導部件535和第二傳導部件545模制的塑料材料。在本發明的其他實施例中，絕緣部件505為將第一傳導部件535粘貼到第二傳導部件545的膠帶或可選擇的材料，并在第一和第二傳導部件535和545之間提供電隔離。第一傳導部件535和第二傳導部件545互相分隔固定距離D。距離D被選擇的足夠小以減少或最小化電池充電器開關500在PCB上的印跡，并被選擇的足夠大以便當第一傳導部件535和第二傳導部件545處于不同電壓時，防止第一傳導部件535到第二傳導部件545的電弧作用，反之亦然。第一和第二柔性成形件510和515在第一接合點P1S相彈性接觸。第三和第四·柔性成形件520和525在第二接合點P2互相彈性接觸。在第一和第二柔性成形件510和515與第二和第四柔性成形件520和525之間的接合點P1和P2分別起到電池充電器開關500和插入到充電端口 25間的電觸點的作用。例如，當電池組被插入到充電端口 25時，電池組的端子(如，負端或接地端)在第一、第二、第三和第三柔性成形件的彎曲末端處接觸第一和第二傳導部件535和545。第二傳導部件545的相對長度大于第一傳導部件535的長度，以使得在第一傳導部件535電連接于電池組之前，第二傳導部件545電連接于電池組。在一個實施例中，在電壓被施加到任一個電池組的端子之前，第二傳導部件545處于地電平或零電位電平，且因此電池組被安全地接地。電池組到充電端口 25并由此到電池充電器開關500的插入力是充足的，以便電池組的端子(如，負端)使第一、第二、第三和第四柔性成形件折曲或彎曲，并分別中斷第一和第二柔性成形件510和515于第三和第四柔性成形件520惡化525在點P1和P2之間的接觸。電池組端子橋接第一傳導部件535和第二傳導部件545之間的距離D以便電連接第一傳導部件535和第二傳導部件545。當第一傳導部件535和第二傳導部件545互相電連接時,第一和第二傳導部件535和545保持在相同的電壓電位。控制器50檢測第一傳導部件545的電壓中的變化,確定電池組出現在充電端口 25中，并以與上述關于開關410的描述類似的方式啟動充電電流。以與上面關于圖8和9所描述的電池充電器開關410類似的方式，開關500不需要外部塑料外殼來防止，例如灰塵，中斷開關500的電連通性。此外，由于第一、第二、第三和第四端子直接連接于(如，焊接)PCB，開關500不需要導線來連接于PCB。電池充電器開關410和電池充電器開關500兩者都被配置為用于單端口和多端口電池充電器。當電池組80被從電池充電器20移除時，開關410和500也改善了電池充電器20的效率。舉例來說并參考上述關于圖4-6所描述的過程100和開關410，具有用于接收多個電池組的多個充電端口 25的電池充電器20被構造成，僅僅當第一電池組已達到最大充電時,從為第一電池組充電轉換到為第二電池組充電。然而，當電池組被從電池充電器20移除時，在第三和第四端子480上的電壓被從OV上拉到5V，這向控制器50指示，電池組不再插入到充電端口 25。從OV到5V的轉變對控制器50起到信號的作用，該信號為電池組不再插入在電池充電器20中且電池充電器20將要轉到下一個插入在充電端口 25中的電池組。可選擇地，如果插入在電池充電器20的充電端口 25中的每一個電池組已被充電但沒有移除，對于每一個具有電池組插在其中的電池充電器20的充電端口 25，開關410 (即，第三和第四端子480)的電壓保持在0V。電池充電器20于是在所有插入的電池組上啟動維持充電(如，小電流充電)預定時間段(如，I小時)。如果在電池充電器已完成維持充電后，電池組沒有移除，控制器50進入空閑模式以減小能量消耗。電池充電器20不退出低功率操作模式直到控制器50從開關410上感應到高到低的轉變(如，從5V到0V)。在其他實施例中，當電池組已被從充電端口 25移除時，電池充電器20退出低功率操作模式。同樣地，與常規的用于檢測電池組到電池充電器的充電端口的插入的技術不一樣，控制器50需要較少的編程。例如，控制器50監測管腳(即，管腳 到電池充電器的第三和第四端子480)的電壓。如果檢測到電壓變化(如，5V到OV或OV到5V)，控制器50執行相應的指令。控制器50不必執行附加的計算或測試來確定電池組是否已被插入到充電端口 25或從其移除。在一些實施例中，電池充電器包括單個充電端口。例如，圖11-15示出了包括單個充電端口的電池充電器600、700、800、900、1000和1100。除了其他物件之外，這些充電器包括與上面參照本發明的多端口實施例描述的那些控制器、電源、指示器、保護電路和電池組檢測設備類似的控制器、電源、指示器、保護電路和電池組檢測設備。單端口充電器600-1100在用于對電池組充電的輸出充電電壓(例如，位于近似9V與20V之間)或者輸出充電電流方面可以變化。在一些實施例中，電池充電器20、20A和600-1100還被配置為執行詳細的電池組估計。例如，充電器包括估計單元，其用于確定電池組的阻抗隨時間的變化以估計電池組的狀態。電池組的阻抗與其他信息(例如，溫度)相結合來確定例如電池組的健康、電池組保持電荷的能力、電池組是否壽命終止等。充電器通過將檢測到的電池組阻抗與期望的電池組阻抗進行比較、通過監視充電期間的阻抗變化、通過監視電池充電和放電時間與速率(例如，變化)等來確定該信息。基于該信息，充電器被配置為選擇性地使能或禁止電池組的充電。因此，除了其他物件之外，本發明提供一種小型且節能的多端口電池充電器。該電池充電器包括構造成執行充電過程的控制器，在該充電過程中，一次為電池充電器的多個端口中的一個充電。與多個充電端口中的每一個相關的功率控制安全模塊為電池充電器和插入的電池組提供保護以抵抗例如短路的情形。電池充電器還包括用于多個端口中的每一個的至少一個電池充電器開關，其為控制器提供端口中存在電池組的指示。本發明的各種特征和優點將在隨后的權利要求中闡明。
權利要求
1.一種電池充電器,該電池充電器包括 外殼，該外殼包括被配置為用于容納電池組的充電端口； 電源模塊，該電源模塊被電連接到電源且被配置為向所述電池充電器供電， 其中，所述電池充電器被配置為操作于正常操作功率模式和低操作功率模式； 控制器，該控制器被配置為 確定所述充電端口是否要接收第一充電電流， 確定所述充電端口是否要接收第二充電電流，其中所述第一充電電流大于所述第二充電電流， 當所述充電端口要接收所述第一充電電流或所述第二充電電流時，操作所述電池充電器于所述正常操作功率模式中，以及 檢測所述充電端口中所述電池組的存在；以及 保護電路，該保護電路包括半導體開關，該半導體開關被配置為在所述保護電路正在從所述控制器接收充電信號時允許所述第一充電電流或所述第二充電電流被供應給所述充電端口。
2.根據權利要求I所述的電池充電器，其中，所述第二充電電流為小電流充電電流。
3.根據權利要求I所述的電池充電器，其中，所述充電電流流過所述半導體開關。
4.根據權利要求I所述的電池充電器，其中，所述保護電路還包括第二半導體開關。
5.根據權利要求4所述的電池充電器，其中，所述保護電路還包括保險絲。
6.根據權利要求5所述的電池充電器，其中，當所述充電電流正被供應給所述充電端口并且所述保護電路沒有正在從所述控制器接收所述充電信號時，所述第二半導體開關促使所述保險絲斷開。
7.—種電池充電器,該電池充電器包括 外殼，該外殼包括被配置為用于容納電池組的充電端口 ； 電源模塊，該電源模塊被電連接到電源且被配置為向所述電池充電器供電， 控制器，該控制器被配置為生成用于使所述充電端口能夠接收充電電流的充電信號；以及 保護電路，該保護電路被配置為在所述保護電路處于正常操作模式中時從所述控制器接收所述充電信號，所述保護電路包括第一半導體開關和第二半導體開關， 其中所述第一半導體開關在所述保護電路正在從所述控制器接收所述充電信號時允許所述充電電流被供應給所述充電端口，以及 其中所述第二半導體開關在所述保護電路沒有正在從所述控制器接收所述充電信號時阻止所述充電電流被供應給所述充電端口。
8.根據權利要求7所述的電池充電器，其中，所述保護電路還包括保險絲。
9.根據權利要求8所述的電池充電器，其中，當所述充電電流被供應給所述充電端口并且所述保護電路沒有正在從所述控制器接收所述充電信號時，所述第二半導體開關促使所述保險絲斷開。
10.根據權利要求7所述的電池充電器，其中，所述充電電流流過所述第一半導體開關。
11.根據權利要求7所述的電池充電器，該電池充電器還包括被定位于所述充電端口中并電連接到所述控制器的電池組檢測設備。
12.根據權利要求11所述的電池充電器，其中，所述電池組檢測設備包括耦合到所述電源模塊的負端子的第一傳導部件和耦合到所述控制器的第二傳導部件。
13.根據權利要求12所述的電池充電器，其中，所述第一傳導部件和所述第二傳導部件彼此間隔一距離。
14.根據權利要求13所述的電池充電器，其中，所述第一傳導部件與所述第二傳導部件之間的所述距離在所述電池組被插入所述充電端口中時被跨越。
15.—種電池充電器,該電池充電器包括 外殼，該外殼包括被配置為用于容納電池組的充電端口 ； 電源模塊，該電源模塊被電連接到電源且被配置為向所述電池充電器供電； 控制器，該控制器被配置為接收表明在所述充電端口中存在所述電池組的指示，并生成使得所述充電端口能夠接收充電電流的充電信號；以及 電池組檢測設備，該電池組檢測設備被定位于所述充電端口中并電連接到所述控制器，該電池組檢測設備包括 第一傳導部件，該第一傳導部件耦合到所述電源模塊的負端子，以 及 第二傳導部件，該第二傳導部件耦合到所述控制器， 其中所述第一傳導部件和所述第二傳導部件彼此間隔一距離，以及其中所述第一傳導部件與所述第二傳導部件之間的所述距離在所述電池組被插入所述充電端口中時被跨越。
16.根據權利要求15所述的電池充電器，該電池充電器還包括保護電路，該保護電路包括被配置為在所述保護電路正在從所述控制器接收所述充電信號時允許所述充電電流被供應給所述充電端口的半導體開關。
17.根據權利要求15所述的電池充電器，其中，所述電池組檢測設備向所述控制器提供在所述充電端口中存在所述電池組的指示。
18.根據權利要求15所述的電池充電器，該電池充電器還包括估計單元，該估計單元用于確定所述電池組的阻抗并基于所述阻抗估計所述電池組的狀態。
19.根據權利要求15所述的電池充電器，其中，所述第一傳導部件的電壓為電池充電器參考電壓，而所述第二傳導部件的電壓為電池充電器控制電壓。
20.根據權利要求19所述的電池充電器，其中，所述第二傳導部件的電壓在所述電池組被插入所述充電端口中時被從所述電池充電器控制電壓降低到所述電池充電器參考電壓。
全文摘要
一種節能和小型電池充電器。除了其他物件之外，該電池充電器包括充電端口、電源模塊、電池充電器控制模塊或控制器、功率控制安全模塊、電池充電器開關以及指示器。控制器、功率控制安全模塊和電池充電器開關互相聯合工作以控制電池充電器的操作。控制器被配置為執行充電控制過程，其檢測電池組在充電端口中的插入、控制電池組的充電以及控制指示器的亮度或顯示。功率控制安全模塊包括功率控制安全電路，其被配置為在失靈期間防止充電電流和/或充電電壓損壞電池充電器或電池組。
文檔編號H02J7/00GK102709959SQ201110369709
公開日2012年10月3日 申請日期2011年11月18日 優先權日2010年11月18日
發明者A·T·托科, M·奧尼克, S·博伊爾斯, U·拉賈尼, W·S·米勒 申請人:創科電動工具科技有限公司