CN101483351A - 万能充电器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能够对镍镉、镍氢和锂电池等不同充电条件的充电电池都能进行充电的万能充电器。该万能充电器，包括圆柱形充电电池充电装置、方块形充电电池充电装置、可活动的AC输入插头片，该圆柱形充电电池充电装置和方块形充电电池充电装置共用一个充电器外壳，其特征在于，所述的圆柱形充电电池充电装置和方块形充电电池充电装置共用一个充电电路，该充电电路包括AC/DC控制器、充电控制器，所述的充电控制器包括DC/DC调压装置、电池识别装置、充电电流控制装置，100V～240V的AC经AC/DC控制器转换成0V～15V DC后传输给充电控制器，电池识别装置识别出连接在充电器上的充电电池的充电电压和与该充电电压相匹配的充电电流，DC/DC调压装置将输入的电压转换成该充电电压输出，充电电流控制装置将输入的电流转换成该充电电流输出。

Description

万能充电器

【技术领域】

本发明涉及一种对可充电电池进行充电的装置，尤其涉及一种能够对镍镉、镍氢和锂电池等不同充电条件的充电电池都能进行充电的装置，即万能充电器。

【背景技术】

目前小型的可充电电池有多种：镍镉、镍锌、镍氢、锂离子以及聚合物锂电池。我们把镍镉、镍锌、镍氢电池统称为普通充电电池，把锂离子、聚合物锂电池统称为锂电池，这些可充电电池的充电电压不同，例如，镍氢充电电池的充电饱和电压是1.5V～1.6V，镍镉充电电池的充电饱和电压是1.7V～1.8V，镍锌充电电池的充电饱和电压是1.9V～2.0V，锂离子和聚合物锂电池的充电饱和电压是4.1V～4.2V，目前市场上的主流普通充电电池为圆柱形，而主流锂电池为方块形，所以目前市场上出现了两种对电池直接进行夹持的充电器，一种是针对圆柱形的普通充电电池的充电器，另外一种是针对方块形的锂电池的充电器。

而在有些电器中也采用圆柱形的锂电池作为电源，也有的采用方块形的普通充电电池作为电源，这些充电电池的形状和充电电压与目前主流的充电器都不匹配，所以它们都采用专用的充电器，一旦专用的充电器无法工作或者丢失，则还需要配置专用的充电器，给消费者带来很高的成本。

出于生活的需要，人们开发了各种用途的充电器，如车载充电器、旅行充电器，目前很多车载充电器和旅行充电器都是直接对电器(如手机、MP3、MP4、数码相机等)进行充电的，充电时直接将充电器与电器的充电接口对接就行，无需将电池卸下来，但是由于很多电器的充电接口不同，所以导致很多旅行充电器或者车载充电器对不同的电器充电都不能通用，为了解决这一矛盾，目前行业内通用的标准是：充电器的接口统一采用USB接口，然后再通过一条转接线去连接不同接口的电器，此种情况然后解决了接口的问题，但是还是没有解决掉旅行充电器和车载充电器输入电压的不同的矛盾，车载充电器的输入是12V的直流电，而旅行充电器采用的市电输入，即100V～240V交流电。

目前市场上的万能充电器，造型像个大夹子，由传统的塑料底座和透明盖板组成，由透明盖板将手机电池夹持在塑料底座上，在透明盖板上有两根可以在一定角度内旋转的充电电极弹片，两根充电电极弹片调节到合适角度，分别接触到充电电池的正负极，就可以适用于对不同的手机电池进行充电。使用夹持型的锂电池万能充电器对块状的锂电池进行充电时，常常会将电池的正负极接反，一旦接反不仅无法正常对锂电池充电，还有可能发生危险。

中国专利文献(专利公开号：CN 101197485A，发明名称：万能充电器)公开了一种万能充电器，可适用于锂电池和普通充电电池的充电，它虽然给出了该万能充电器的外部构造，但是由于锂电池和充电电池的充电电压不同，如不进行适当的电压调节，实际上是很难同时适用于多种电池的充电，由于其在说明书里没有给出充电电压调节的技术方案，按照普通技术人员的理解，普通充电电池的充电装置和锂电池充电装置为两个不同的供电电路，或者采用手动调节选择电压，这显然没有自动调节电压节省成本和使用方便。

中国专利文献(专利授权公告号：CN201066793 Y，实用新型名称：可同时对手机和手机电池充电的万能充电器)公开了一种万能充电器，该万能充电器的壳体上开有一与内部电路相连USB输出插座，该实用新型除可通过电极片连接电池对各种手机电池外，还可通过USB输出口对各种手机以及MP3等进行充电。该实用新型的USB接口只能作为输出接口，不能作为输入接口，而在有的情况下，万能充电器无法通过插座接市电对电池进行充电，比如在车上，而车载蓄电池可以提供12V的直流电源，所以充分利用车上的电源并结合万能充电器对电池充电将更能节省成本，使万能充电器的适用性更广。

【发明内容】

本发明的目的正是为了解决上述的技术问题，提出了一种集车载充电器、旅行充电器、普通充电电池充电器、锂电池充电器于一体的，可适应各种形状电池，自动识别各种电池充电电压、自动识别电池正负极极性的新型万能充电器。

本发明所采用的具体技术方案如下：

一种万能充电器，包括圆柱形充电电池充电装置、方块形充电电池充电装置、可活动的AC输入插头片，该圆柱形充电电池充电装置和方块形充电电池充电装置共用一个充电器外壳，其特征在于，所述的圆柱形充电电池充电装置和方块形充电电池充电装置共用一个充电电路，该充电电路包括AC/DC控制器、充电控制器，所述的充电控制器包括DC/DC调压装置、电池识别装置、充电电流控制装置，100V～240V的AC经AC/DC控制器转换成0V～15V DC后传输给充电控制器，电池识别装置识别出连接在充电器上的充电电池的充电电压和与该充电电压相匹配的充电电流，DC/DC调压装置将输入的电压转换成该充电电压输出，充电电流控制装置将输入的电流转换成该充电电流输出。

所述的电池识别装置包括两组电压比较器，第一组电压比较器包括四个IC单元，第二组电压比较器包括6个IC单元，第一组电压比较器和第二组比较器的IC单元，第一组电压比较器和第二组电压比较器的IC单元错开并联，两组电压比较器根据不同的充电电池电压输出不同的高低电压。

由于方块形充电电池或者圆柱形充电电池会出现过放电的情况，当充电电池过放电时，电池识别装置会识别不出该充电电池正确的充电电压，所以通过强制启动开关启动充电电路工作，让过放电的电池瞬间充电后，其电池电压回到正常的电压范围，使电池识别装置识别出充电电池的充电电压。

所述的充电器还包括强制启动装置，所述的强制启动装置包括强制启动电路和强制启动开关，所述的强制启动电路与电池识别装置连接，通过强制启动开关启动充电电路工作。

当经AC/DC控制器转换的低压直流电的电压为0V～10V时，所述的DC/DC调压装置包括升压电路和降压控制电路。

当经AC/DC控制器转换的低压直流电的电压为10V～15V时，所述的DC/DC调压装置包括降压控制电路。

较好的，经AC/DC控制器转换的低压直流电的电压为4.7V～5.5V。

当经AC/DC控制器转换的低压直流电的电压为4.7V～5.5V时，所述的充电器还包括USB接口，AC/DC控制器将100V-240V的AC转换成4.7V～5.5V的DC由USB接口输出。

所述的USB接口还可为输入接口，即该USB为输入输出接口，即可接受直流电的输出，又可接受直流电的输入，该接口接收0V～15V的DC输入。

所述的充电控制器还包括充电指示电路，该充电指示电路包括充电指示灯，该指示灯在电池充电时亮，充电完成时熄灭。

所述的充电器还包括电池极性识别装置，所述的电池极性识别装置为方块形充电电池极性识别装置，该方块形充电电池极性识别装置包括四个三极管组成的桥式电路。

较优的，所述的充电器还包括防戴结构，该防戴结构设置在充电器外壳上，该防戴结构两端的形状与圆柱形充电电池的正负极形状相对应。

所述的充电器还包括充电夹板和电极触片，所述的电极触片包括塑料外壳和金属触片，该金属触片在充电夹板以上的部位被塑料外壳包裹，该电极触片设置在充电夹板上，充电夹板下设置圆柱形充电电池充电装置，该充电装置包括圆柱形电池的固定槽，所述的充电槽头尾设置方向与圆柱形充电电池头尾设置方向相同。

所述的充电夹板和充电器的外壳连接处还设置有弹簧，使充电夹板能够夹紧方块形充电电池或者盖紧圆柱形的充电电池。

本发明有益的技术效果在于：

1.应用广泛，可以适用于目前所有主流充电电池的充电；

2.功能强大，集旅行充电器、USB充电器、车载充电器、普通充电电池充电器、锂电池万能充电器于一体；

3.安全性高，由于设置了电池极性识别装置，无论充电电池的正负极有没有接反，都可以正常充电，不会发生电池反接而导致的事故；

4.节省成本，由于该万能充电器功能强大，应用广泛，所以消费者只需要使用该万能充电器就可以对目前市面上所有主流的移动电器的电池进行充电，同时也减轻了消费者因丢弃废旧充电器而对环境造成的压力。

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步的详细的说明：

【附图说明】

图1是本发明的万能充电器的一个侧面的立体图；

图2是本发明的万能充电器的另一个侧面的立体图；

图3是本发明实施例一的电路连接控制原理图；

图4是本发明的电池极性识别电路的原理图；

图5是本发明的实施例二的电路连接控制原理图；

图6是本发明的实施例四的电路连接控制原理图；

图7是本发明的实施例五的电路连接控制原理图；

图8是本发明的实施例七的电路连接控制原理图；

图9是本发明的实施例八的电路连接控制原理图。

【具体实施方式】

本发明涉及一种集车载充电器、旅行充电器、普通充电电池充电器、锂电池充电器于一体的，可适应各种形状电池，自动识别各种电池充电电压、自动识别电池正负极极性的新型万能充电器。下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的阐述。

实施例一

如图1和图2所示，所述的万能充电器包括可移动的电极触片1，方块形充电电池的充电夹板2，充电指示灯透光片3，带有圆柱形电池充电槽的万能充电器外壳4，所述的外壳包括外壳上盖41和外壳下盖42，万能充电器的USB接口5，可活动的AC输入插头片6，强制启动开关7，圆柱形充电电池8，指示灯9，弹簧10，所述的电极触片1设置在块状电池的充电夹板2上，所述的电极触片1包括塑料外壳和金属触片，该金属触片在充电夹板以上的部位被塑料外壳包裹，充电夹板2上设置有滑槽21，电极触片1可绕电极在该滑槽21内转动，充电夹板2下设置半圆形的固定槽，该固定槽用来固定圆柱形的充电电池。与电极触片1连接的是方块形充电电池，该电极触片1无正负极之分，两个电极触片之一的任意一个电极触片都可与电池的正负极接触，方块形充电电池的头尾设置方向与圆柱形充电电池头尾设置方向相同，当充电夹板2下放置方块形充电电池时则不能放置圆柱形充电电池，当充电夹板2下放置圆柱形充电电池时则不能放置方块形充电电池。放置圆柱形充电电池的固定槽两端还设置有防戴结构，所述的防戴结构包括与圆柱形电池8两极形状相对应的槽，由于圆柱形电池8两极的形状不一样，正极有凸出的触点，负极没有，在与电池正极相接触的一端的槽可以刚好放下圆柱形电池8正极，而该槽的这一端防止电池负极时因为电池负极没有凸出的触点，同时这一端设置的槽的凸出部分会导致电池负极无法与充电器上的电极弹片接触，所以即使电池正负极反接也会出现无法充电的问题，不会出现安全事故。

在充电器的外壳上盖41和外壳下盖42之间设置有充电电路部分，该充电电路部分与设置在充电器外壳4上的USB接口5以及可活动的AC输入插头片6连接，在充电器外壳4上还设置有强制启动开关7与电路部分连接。

如图3所示，所述的充电电路部分包括AC/DC控制器、充电控制器、电池极性识别装置，AC/DC控制器通过输入插头片6输入100V～240V AC，该交流电经过AC/DC控制器转换成5V 1A的DC后传输给充电控制器，充电控制器将该5V 1A的DC转换成与充电电池相对应的充电电压以及与该充电电压相对应的充电电流直接传输给圆柱形电池8或者通过电池极性识别装置传输给方块形充电电池。

所述的充电控制器包括DC/DC调压装置、充电电流控制装置、电池识别装置、充电指示电路和强制启动装置，所述的DC/DC调压装置包括升压电路和降压控制电路，经AC/DC控制器转换的5V 1A的DC经升压电路升高到一定的值后传输给降压控制电路，该升压电路受电池识别装置的信号控制，电压升高的数值与电池识别装置识别出的充电电池的充电电压有关，当充电电压为8.4V时，升压电路升压至15V，当充电电压为4.2V时，升压电路升压至10V，当充电电压为1.5V时，升压电路升压至7.5V，当USB输入电压超过15V时，升压电路不工作。

电池识别装置包括两组电压比较器，第一组电压比较器包括四个IC单元，第二组电压比较器包括6个IC单元，第一组电压比较器和第二组比较器的IC单元，第一组电压比较器和第二组电压比较器的IC单元错开并联，当待充电电池电压低于2.5V时，第一组电压比较器的两个IC单元输出低电压，第二组电压比较器的四个IC单元输出高电压，控制降压控制电路输出电压为1.5V，控制充电电流控制装置输出充电电流为1A，当待充电电压高于2.5V低于5V时，第一组电压比较器的一个IC单元输出低电压，第二组电压比较器的两个IC单元输出低电压，控制降压控制电路输出电压为4.2V，控制充电电流控制装置输出充电电流为650mA，当待充电电压高于5V时，第一组电压比较器的两个IC单元输出高电压，第二组电压比较器的四个IC单元输出低电压，控制降压控制电路输出电压为8.4V，控制充电电流控制装置输出电流为500mA。

所述的充电电流控制装置与降压控制电路连接，通过降压控制电路输出充电电流。所述的充电指示电路包括充电指示灯，该充电指示电路与充电电流控制装置相连接，同时接收电池识别装置从降压控制电路和充电电流控制装置接收到的充电信号，根据该信号，充电指示灯在电池充电时亮，充电完成时熄灭。

当充电电池过放电时，其电池内部电压已经低于正常的电压范围，电池识别装置会将其识别为更低一个层级的充电电压，当充电电路按此充电电压给电池充电时，电池会无法充电，整个充电电路也无法工作。

所以所述的强制启动装置还包括强制启动电路和强制启动开关，所述的强制启动电路与电池识别装置连接，通过强制启动充电电路工作，给充电电池充电，当充电电池充电后，可以迅速达到正常的电压范围，电池识别装置又可以重新识别出该充电电池的充电电压，所以充电电路会继续工作。

如图4所示，所述的电池极性识别装置包括四个三极管，这四个三极管两两组成在一起，形成桥式电路。

所述的USB接口5即为输出接口，也为输入接口，USB接口5并联在AC/DC控制器与充电控制器连接，当USB接口为输入接口时，其能接受车载12V直流电，或者接受计算机USB接口输入的5V电压。

实施例二

在上述实施例一的基础之上，在外部结构和功能不改变的基础之上，可以对充电器的电路部分做适当的修改。

如图5所示，所述的升压电路不受电池识别装置的信号控制，经AC/DC控制器转换的5V 1A的DC传输给升压电路，升压电路将5V的电压升高到10V，降压控制电路和充电电流控制装置接受电池识别装置识别的充电电压的控制信号，降压控制电路将10V DC降低到与充电电池相对应的充电电压，充电电流控制装置将充电电流控制到与充电电压相匹配的数值。

电路其他部分的连接控制关系不发生改变。

这种电路连接关系稍简单，但是由于升压电路将电压一次性升高到一定的值，一方面加重了降压控制电路的负担，另外一方面在电压的大幅度升高和大幅度降低之间有很多的能量损耗，降低了电路的工作效率。

实施例三

在上述实施例二的基础之上，升压电路也可将5V的电压升高到15V，该电压最高也只能升高到15V，因为再高电压将会加重降压控制电路的负担，甚至会损坏降压控制电路。

实施例四

在上述实施一的基础之上，在外部结构和功能不改变的基础之上，还可以对充电器的电路部分做如下修改：

如图6所示，所述的AC/DC控制器直接将100V～240V的AC转变成10V的DC，AC/DC控制器的输出端连接两个分支，一个分支通过一个降压电路将10V电压降低到5V通过USB接口输出，另一个分支直接连接降压控制电路，将10V DC降低到与充电电池相对应的充电电压，充电电流控制装置将充电电流控制到与充电电压相匹配的数值。该USB接口只能作为输出接口，当需要作为输入接口时，并且输入12V DC给降压控制电路时，可直接连接降压控制电路。

实施例五

如图7所示，在上述实施例四的基础之上，当USB输入接口连接5V DC电源时，该USB输入接口直接连接降压控制电路时，5V的输入电压不能对8.4V的电池进行充电，所以需要在USB输入接口与降压控制电路之间设置升压电路与其串联。

实施例六

在实施例四或实施例五的基础之上，同实施例三的道理，可通过AC/DC控制器将100V～240V AC转换成15V DC。

实施例七

在实施例一的基础之上，还可以在充电指示电路上做些改进，如图8所示，所述的电池识别装置的信号传输给充电指示电路，充电指示电路还包括过放电指示灯，当电池识别装置识别出电池过放电时，过放电指示灯亮，通过强制启动开关启动电路充电，过放电指示灯熄灭。

实施例八

在上述实施例一的基础之上，去掉USB接口后，该充电器的电路部分还可以做进一步简化，如图9所示，AC/DC控制器直接受电池识别装置控制，将100V～240V AC转换成与充电电池相对应的充电电压，充电电流控制装置将充电电流控制到与充电电压相匹配的数值。

在上述实施例的启发下，本领域的普通技术人员还可以对本发明的技术方案作若干变化和调整，这些变化和调整依然在本专利的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种万能充电器，包括圆柱形充电电池充电装置、方块形充电电池充电装置、可活动的AC输入插头片，该圆柱形充电电池充电装置和方块形充电电池充电装置共用一个充电器外壳，其特征在于，所述的圆柱形充电电池充电装置和方块形充电电池充电装置共用一个充电电路，该充电电路包括AC/DC控制器、充电控制器，所述的充电控制器包括DC/DC调压装置、电池识别装置、充电电流控制装置，100V～240V的AC经AC/DC控制器转换成0V～15V DC后传输给充电控制器，电池识别装置识别出连接在充电器上的充电电池的充电电压和与该充电电压相匹配的充电电流，DC/DC调压装置将输入的电压转换成该充电电压输出，充电电流控制装置将输入的电流转换成该充电电流输出。

2.根据权利要求1所述的万能充电器，其特征在于，所述的电池识别装置包括两组电压比较器，第一组电压比较器包括四个IC单元，第二组电压比较器包括6个IC单元，第一组电压比较器和第二组比较器的IC单元，第一组电压比较器和第二组电压比较器的IC单元错开并联，两组电压比较器根据不同的充电电池电压输出不同的高低电压。

3.根据权利要求1所述的万能充电器，其特征在于，所述的充电器还包括强制启动装置，所述的强制启动装置包括强制启动电路和强制启动开关，所述的强制启动电路与电池识别装置连接，通过强制启动开关启动充电电路工作。

4.根据权利要求1所述的万能充电器，其特征在于，经AC/DC控制器转换的低压直流电的电压为0V～10V时，所述的DC/DC调压装置包括升压电路和降压控制电路。

5.根据权利要求1所述的万能充电器，其特征在于，经AC/DC控制器转换的低压直流电的电压为10V～15V时，所述的DC/DC调压装置包括降压控制电路。

6.根据权利要求4所述的万能充电器，其特征在于，所述的经AC/DC控制器转换的低压直流电的电压为4.7V～5.5V。

7.根据权利要求6所述的万能充电器，其特征在于，所述的充电器还包括USB接口，AC/DC控制器将100V-240V的AC转换成4.7V～5.5V的DC由USB接口输出。

8.根据权利要求6所述的万能充电器，其特征在于，所述的USB接口为输入输出接口，该接口接收0V～15V的DC输入。

9.根据权利要求1-8任一所述的万能充电器，其特征在于，所述的充电控制器还包括充电指示电路，该充电指示电路包括充电指示灯，该指示灯在电池充电时亮，充电完成时熄灭。

10.根据权利要求1-8任一所述的万能充电器，其特征在于，所述的充电器还包括电池极性识别装置，所述的电池极性识别装置为方块形充电电池极性识别装置，该方块形充电电池极性识别装置包括四个三极管组成的桥式电路。

11.根据权利要求9所述的万能充电器，其特征在于，所述的充电器还包括电池极性识别装置，所述的电池极性识别装置为方块形充电电池极性识别装置，该方块形充电电池极性识别装置包括四个三极管组成的桥式电路。

12.根据权利要求1所述的万能充电器，其特征在于，所述的充电器还包括防戴结构，该防戴结构设置在充电器外壳上，该防戴结构的正负极的形状与圆柱形充电电池的正负极形状相对应。

13.根据权利要求1所述的万能充电器，其特征在于，所述的充电器还包括充电夹板和电极触片，所述的电极触片包括塑料外壳和金属触片，该金属触片在充电夹板以上的部位被塑料外壳包裹，该电极触片设置在充电夹板上，充电夹板下设置圆柱形充电电池充电装置，该充电装置包括圆柱形电池充电槽，所述的充电槽头尾设置方向与圆柱形充电电池头尾设置方向相同。

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