CN107093918A - 一种充电器及其充电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种充电器及该充电器的充电方法。充电器包括壳体和设置在壳体内的充电控制系统，充电控制系统包括：充电控制单元；至少两个充电部；电池包充电顺序控制电路，电池包充电顺序控制电路用来确定充电部的充电顺序；充电控制单元控制至少两个充电部中其中一充电部向该充电部对应的电池包充电，待当前充电的电池包充电时间达到充电时长T或电量充满时，充电控制单元才控制至少两个充电部中其他一充电部向该其他一充电部对应的电池包充电。本发明的充电器能对多个电池包充电，实现各电池包顺序充电；无需增大充电器功率，成本更经济；同时在插入多个电池包时仍然能保持充电器非常稳固。
Description
技术领域
本发明涉及一种充电器及该充电器的充电方法，特别是涉及一种能高效地为多个电池包充电的充电器和充电方法。
背景技术
不同功能的直流电动工具，例如电钻、电圆锯、角磨机、修枝剪、打草机、电链锯、割草机等，由于额定功率不同，通常需要为每种电动工具均配备相应规格的充电器和电池包。对于消费者而言，要满足多种工作目的，往往要购买多种具有不同使用功能和电气参数的电动工具，因此需要为每种电动工具购买配套的充电器和电池包，这大大增加了消费者的购买成本，而且消费者往往会将这些不同规格的充电器、电池包存放在一起，在使用某种电动工具工作时，消费者需要从众多的充电器和电池包中准确地找出与该电动工具规格相匹配的充电器和电池包，给消费者便捷、快速的使用电工工具造成了不小的困扰，降低了工作效率。
为此，有人将功率范围接近的不同种类的电动工具进行电池包接口、电池规格统一化，使这些不同种类的电动工具可以共用同一种规格的充电器和电池包，消费者购买多种功能的电动工具时，只需要购买同一个充电器/电池包组套，就可以满足家庭使用的要求，大大地节约消费者的直接成本，同时避免了多种不同规格的电池包/充电器并存的状态，方便了充电器/电池包的管理。
现有的共用充电器/电池包平台的不同电动工具，消费者往往会购买一个充电器和多个电池包，通过一个充电器为每个电池包充电，当需要为多个电池包充电时，充电等待时间过长，充电过程需要人工看管，当一个电池包充满需要为下一个电池包充电时，需要人工取下前一个电池包，再将后一个电池包插入充电器充电，，充电时间碎片化、充电效率不高，间接提高消费者的时间成本，完成一定的工作任务，花费的时间更长。部分厂家采用同一充电器同时对两个以上电池包同时充电，以节约电池包充电等待和看管时间，因需要长时间同时对多个电池包充电，存在充电器的可充电功率设置很高，成本不经济、发热严重等缺点，提高了最终消费者使用的直接成本。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明旨在提供成本经济、充电效率高、无需人工看管等综合效果更优的充电器和充电方法。
本发明采用如下技术方案：
一种充电器，包括壳体和设置在壳体内的充电控制系统，其特征在于：
所述充电控制系统包括：
充电控制单元；
至少两个充电部，所述充电部与所述充电控制单元连接；
电池包充电顺序控制电路，所述电池包充电顺序控制电路分别与所述充电控制单元和所述充电部连接，所述电池包充电顺序控制电路用来确定所述充电部的充电顺序；
所述充电控制单元控制所述至少两个充电部中其中一充电部向该充电部对应的电池包充电，待当前充电的电池包充电时间达到充电时长T或电量充满时，所述充电控制单元才控制所述至少两个充电部中其他一充电部向该所述其他一充电部对应的电池包充电。
优选的，所述的充电控制单元包括：
存储器，所述存储器中存储有控制程序；
微控制器；
继电器，所述继电器的数量根据所述充电部的数量对应设置；
所述电池包充电顺序控制电路包括：
充电部识别电路，所述充电部识别电路用来识别所述充电部中是否插入电池包，并将识别到的插有电池包的充电部的特征信息传送给微控制器；
电压比较电路，所述电压比较电路用来检测插入到所述充电部上的电池包的电压以确定该电池包电量是否充满，并将检测到的电池包的电压信息反馈到微控制器；
所述微控制器根据所述充电识别电路传送的充电部的特征信息和所述电压比较电路反馈的电池包电压信息，通过所述存储器中的控制程序控制其中一个所述继电器向该继电器对应的充电部输出电压，从而为该充电部对应的电池包充电，待待当前充电的电池包电量充满时，所述充电控制单元才控制所述至少两个充电部中其他一充电部向该所述其他一充电部对应的电池包充电。
优选的，所述的充电控制系统还包括计时电路，所述计时电路与所述充电控制单元连接，所述计时电路用来计时当前充电电池包的充电时长T，所述充电时长T设定为0至120分钟。
优选的，所述的充电控制单元包括：
存储器，所述存储器中存储有控制程序；
微控制器；
继电器，所述继电器的数量根据所述充电部的数量对应设置；
所述电池包充电顺序控制电路包括：
充电部识别电路，所述充电部识别电路用来识别所述充电部(中是否插入电池包，并将识别到的插有电池包的充电部的特征信息传送给微控制器；
电压比较电路，所述电压比较电路用来检测插入到所述充电部上的电池包的电压，并将检测到的电池包的电压信息反馈到微控制器；
所述微控制器根据所述充电识别电路传送的充电部的特征信息和所述电压比较电路反馈的电池包电压信息，通过所述存储器中的控制程序每次只控制一个所述继电器向该继电器对应的充电部输出电压，从而为该充电部对应的电池包充电。
优选的，所述的充电控制单元还包括计时电路，
当当前正在充电的电池包停止充电时，微控制器延时0至120分钟控制下一个继电器向对应的充电部输出电压，从而为下一个电池包充电。
优选的，所述壳体包括底面、侧面和顶面，所述侧面上设置有至少两个电池包插槽，所述充电部设置在电池包插槽内。
优选的，所述侧面包括两个沿充电器纵向轴线对称的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面和所述第二侧面上设置有所述电池包插槽，所述电池包插槽内设置有充电部。
优选的，所述电池包插槽包括导向面和电池包固定面，所述充电部设置在所述电池包固定面上。
优选的，所述电池包固定面与所述底面之间的夹角为0至90度。
优选的，所述电池包固定面与所述底面之间的夹角为45至85度。
优选的，所述电池包的额定电压为3.6至40V之间。
优选的，所述充电控制系统还包括一个电源指示灯和至少两个对应充电部数量的充电状态指示灯，每个充电状态指示灯对应一个充电部，所述电源指示灯指示充电器通电与否，所述每个充电状态指示灯指示对应充电部上的电池包的充电状态。
优选的，所述充电状态指示灯为双色灯，所述充电状态指示灯根据对应充电部上的电池包的不同充电状态，分别指示如下：
电池包未充电时，所述充电状态指示灯不亮；
电池包充电时，所述充电状态指示灯亮红色；
电池包充满电时，所述充电状态指示灯亮绿色。
优选的，所述的电源指示灯和充电状态指示灯设置在所述的顶面上。
本发明还公开一种充电器的充电控制方法，包括以下步骤：
1)将电池包插入充电部；
2)电池包充电顺序控制电路检测各充电部上是否插入电池包；
3)电池包充电顺序控制电路将有电池包插入的充电部的特征信息和该充电部上对应电池包的电压信息传送给充电控制单元；
4)充电控制单元按照预先设定的程序控制各充电部向对应的电池包充电，充电控制单元控制所述充电部中其中一充电部向该充电部对应的电池包充电，待当前充电的电池包充电时间达到充电时长T或电量充满时，所述充电控制单元才控制所述至少两个充电部中其他一充电部向该所述其他一充电部对应的电池包充电。
4)充电控制单元按照预先设定的程序控制各充电部为对应的电池包充电，充电控制单元每次仅控制一个充电部向对应的电池包充电。本发明的充电器具有如下有益效果：
1、能够实行多个电池包交替轮流充电，充电过程能自动切换；
2、充电器的功率无需额外提高，因此成本更经济；
3、结构设计紧凑，相对于现有技术中的充电器设计，插入同样数量的电池包，本发明的充电器体积更小，更便于携带和储藏，同时在插入多个电池包时仍然能保持充电器非常稳固。
附图说明
图1是本发明的充电器插入电池包进行充电的一示意图；
图2是本发明的充电器插入电池包进行充电的另一示意图；
图3是本发明的充电器的结构示意图；
图4是本发明的充电器另一结构示意图；
图5是本发明的充电器对应图3沿F-F剖面线的剖视图；
图6是本发明的充电器的控制系统示意图。
图中：1-壳体，2-充电控制系统，3-电池包，3.1-第一电池包，3.2-第二电池包，11-底面，12-侧面，12.1-第一侧面，12.2-第二侧面，13-顶面，14-电池包插槽，14.1-电池包导向面，14.2-电池包固定面，14.3-电池包导向面，21-充电控制单元，22-电池包充电顺序控制电路，23-充电部，23.1-第一充电部，23.2-第二充电部，41-电源指示灯，42-充电状态指示灯，X-充电器纵向轴线，a-电池包固定面与底面之间的夹角
具体实施方式
如图1至6所示，本发明的充电器包括壳体1和充电控制系统2，壳体1由底面11、侧面12和顶面13包围形成，充电控制系统2设置在壳体1内。侧面12同时连接到底面11和顶面13，侧面12上设置有至少两个电池包插槽14，电池包3可插入到电池包插槽14中进行充电。
作为本发明的一种优选实施例，侧面12包括沿充电器纵向周线X对称设置的第一侧面12.1和第二侧面12.2，在第一侧面12.1和第二侧面12.2上分别设置有电池包插槽14，电池包插槽14中设置有充电部23可为电池包3充电。电池包插槽14具有电池包固定面14.1和分别垂直于电池包固定面的电池包导向面14.1和电池包导向面14.3，电池包固定面14.1在电池包3插入时用来支撑电池包3，电池包导向面14.1和电池包导向面14.3在将电池包3插入到电池包插槽14中时起导向作用。
充电部23设置在电池包固定面14.1靠近电池包插槽14下端的位置处，电池包固定面14.2与底面11之间形成0至90度之间的夹角a，更佳的，夹角a设置在45至85度之间，如此设计可以使充电器的壳体2更加紧凑，以更小的体积便能插入更多的电池包3，在插入电池包3时，电池包3的重心能够落在底面11的范围内，充电器更佳稳固，不易翻倒。
充电控制系统2包括充电控制单元21、电池包充电顺序控制电路22和至少两个充电部23，电池包充电顺序控制电路22与充电控制单元21连接，充电部23分别与充电控制单元21和电池包充电顺序控制电路22连接，充电控制单元21顺序控制各充电部23向该充电部23对应的电池包3充电。
以具有两个充电部23的情形为例，如图6所示，在第一电池包3.1和第二电池包3.2均插入充电器的充电部23中时，充电顺序控制控制电路22识别第一充电部23.1和第二充电部23.2的特征信息，并检测第一充电部23.1上第一电池包3.1和第二充电部23.2上第二电池包3.2的电压，然后将第一充电部23.1和第二充电部23.2的特征信息及第一电池包3.1和第二电池包3.2的电压信息传送给充电控制单元21，充电控制单元21根据充电顺序控制电路22传送来的充电部特征信息和电池包电压信息决定是控制第一充电部23.1对第一电池包3.1进行充电还是第二充电部23.2对第二电池包3.2进行充电。
充电控制单元21包括存储器、微控制器、继电器，存储器连接到微控制器，微控制器通过第一继电器连接到第一充电部23.1，通过第二继电器连接到第二充电部23.2，存储器中存储有控制程序。
电池包充电顺序控制电路22包括充电部识别电路和电压比较电路，充电部识别电路分别连接到第一充电部23.1、第二充电部23.2和微控制器，充电部识别电路用来识别充电部23中是否插入有电池包3，并将识别到的插入有电池包3的充电部3的特征信息传送给微控制器。
典型的，众多的充电部23具有不同的特征信息，充电部识别电路可以通过识别充电部23所具有的不同的物理的、电气的或其他特征信息识别充电部3的身份。
电压比较电路，分别连接到第一充电部23.1、第二充电部23.2和微控制器，电压比较电路检测插入到第一充电部23.1上的第一电池包3.1和插入到第二充电部23.2上的第二电池包3.2的电压，以确定第一电池包和第二电池包的电量是否满，并将检测信息反馈到微控制器。
以锂电池为例，电压比较电路检测到电池包(3)中单节电压达到4.15-4.25V之间时，认为电池包(3)电量为满电量。除了检测单节电池电压外，也可以检测整个电池包的电压。
微控制器根据充电识别电路传送的第一充电部23.1、第二充电部23.2的特征信息和电压比较电路检测到的第一电池包3.1电压、第二电池包3.2电压的信息，通过存储器中预先设定的控制程序控制其中一个继电器向对应的充电部23输出电压，从而为该充电部23对应的电池包3充电。存储器中的控制程序可以按照预先设定的规则确定哪个继电器向对应的充电部23输出电压，控制其中一个继电器向其对应的充电部23输出电压，从而为该充电部23对应的电池包(3)充电，待当前充电的电池包(3)充满电时，才控制另一个继电器向该继电器对应的充电部输出电压，从而为另一个电池包(3)充电，如此控制充电顺序，充电器的功率不用设置的非常高，有利于降低温升
类似的，对于充电器具有两个以上充电部23和两个以上电池包3的情形，具有类似的控制结构和控制方式，充电控制单元21每次控制一个充电部23对一个电池包3进行充电，直到对所有电池包3充满电。
本发明的实施例中，电池包3适用不同电压等级的电池包，例如3.6V、7.2V、10.8V、14.4V、18V、36V电压规格的电池包。
作为另外一种优选的实施例，充电控制系统2还包括计时电路，计时电路连接到微控制器，当当前正在充电的电池包3开始充电时，计时电路开始计时，待当前充电的电池包3充电时间达到充电时长T时，控制下一个继电器向对应的充电部23输出电压，从而为下一个电池包3充电，充电时长T可设置在0-120分钟之间，可结合电池包充满电所需时间进行设置。如此设置，在前一个电池包快充满电时，启动下一个电池包充电，可以避免充电器持续长久同时给多个电池包3充电而导致充电器过热从而影响充电器的寿命。
充电控制系统2还包括一个电源指示灯41和至少两个对应充电部23数量的充电状态指示灯42，每个充电状态指示灯42对应一个充电部23，电源指示灯41指示充电器通电与否，充电状态指示灯42指示对应充电部23上的电池包3的充电状态。
充电状态指示灯42采用双色灯，充电状态指示灯42根据对应充电部23上的电池包3的不同充电状态，分别指示如下：
电池包3未充电时，所述充电状态指示灯不亮；电池包3充电时，所述充电状态指示灯亮红色；电池包3充满电时，所述充电状态指示灯亮绿色。
电源指示灯41和充电状态指示灯42设置在顶面13上，易于观察指示不同电池包3的充电状态。
本发明的充电器设置有至少两个充电部23，可以通过每个充电部23为其上对应的电池包3进行充电，并按照一定的优先顺序依次充电，而不是同时对各电池包3进行充电，本发明的充电器对电池包3进行充电的原理过程如下：
将一个或多个电池包3插入相应的充电部23，电池包充电顺序控制电路22检测各充电部23上是否插入电池包3并检测电池包3的电压信息；电池包充电顺序控制电路22将检测到有电池包3插入的充电部23的特征信息和该充电部23上的电池包3的电压信息传送给充电控制单元21；充电控制单元21按照预先设定的程序控制各充电部23向对应的电池包3充电，充电控制单元21控制一个充电部23向对应的电池包3充电，只有当当前充电的电池包充电时间达到充电时长T或电量充满时，充电控制单元21才控制下一个充电部23该充电部对应的电池包3充电。
以上所述仅是本发明的优选实施例，应当理解，对本领域技术人员来说，在不脱离本发明实质精神的前提下，还可以对本发明作出若干润饰和变形，这些润湿和变形仍然在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种充电器，包括壳体(1)和设置在壳体内的充电控制系统(2)，其特征在于：
所述充电控制系统(2)包括：
充电控制单元(21)；
至少两个充电部(23)，所述充电部(23)与所述充电控制单元(21)连接；
电池包充电顺序控制电路(22)，所述电池包充电顺序控制电路(22)分别与所述充电控制单元(21)和所述充电部(23)连接，所述电池包充电顺序控制电路(22)用来确定所述充电部(23)的充电顺序；
所述充电控制单元(21)控制所述至少两个充电部(3)中其中一充电部(23)向该充电部(23)对应的电池包(3)充电，待当前充电的电池包(3)充电时间达到充电时长T或电量充满时，所述充电控制单元(21)才控制所述至少两个充电部(3)中其他一充电部(23)向该所述其他一充电部(23)对应的电池包(3)充电。
2.根据权利要求1所述的充电器，其特征在于：
所述的充电控制单元(21)包括：
存储器，所述存储器中存储有控制程序；
微控制器；
继电器，所述继电器的数量根据所述充电部(23)的数量对应设置；
所述电池包充电顺序控制电路包括：
充电部识别电路，所述充电部识别电路用来识别所述充电部(23)中是否插入电池包(3)，并将识别到的插有电池包(3)的充电部的特征信息传送给微控制器；
电压比较电路，所述电压比较电路用来检测插入到所述充电部(23)上的电池包(3)的电压以确定该电池包(3)电量是否充满，并将检测到的电池包(3)的电压信息反馈到微控制器；
所述微控制器根据所述充电识别电路传送的充电部(23)的特征信息和所述电压比较电路反馈的电池包(3)电压信息，通过所述存储器中的控制程序控制其中一个所述继电器向该继电器对应的充电部(23)输出电压，从而为该充电部(23)对应的电池包(3)充电，待待当前充电的电池包(3)电量充满时，所述充电控制单元(21)才控制所述至少两个充电部(3)中其他一充电部(23)向该所述其他一充电部(23)对应的电池包(3)充电。
3.根据权利要求1所述的充电器，其特征在于：
所述的充电控制系统(2)还包括计时电路，所述计时电路与所述充电控制单元(21)连接，所述计时电路用来计时当前充电电池包(3)的充电时长T，所述充电时长T设定为0至120分钟。
4.根据权利要求1所述的充电器，其特征在于：所述壳体包括底面(11)、侧面(12)和顶面(13)，所述侧面(12)上设置有至少两个电池包插槽(14)，所述充电部(23)设置在电池包插槽内(14)。
5.根据权利要求4所述的充电器，其特征在于：所述侧面(12)包括两个沿充电器纵向轴线(X)对称的第一侧面(12.1)和第二侧面(12.2)，所述第一侧面(12.1)和所述第二侧面(12.1)上设置有所述电池包插槽(14)，所述电池包插槽(14)内设置有所述充电部(23)。
6.根据权利要求5所述的充电器，其特征在于：所述电池包插槽(14)包括导向面(14.1、14.3)和电池包固定面(14.2)，所述充电部(23)设置在所述固定面(14.2)上。
7.根据权利要求6所述的充电器，其特征在于：所述电池包固定面(14.2)与所述底面(11)之间的夹角a为0至90度。
8.根据权利要求7所述的充电器，其特征在于：所述电池包固定面(14.2)与所述底面(11)之间的夹角a为45至85度。
9.根据权利要求1所述的充电器，其特征在于：所述电池包(3)的额定电压为3.6至40V之间。
10.根据权利要求1至3任一所述的充电器，其特征在于：所述充电控制系统(2)还包括一个电源指示灯(41)和至少两个对应充电部数量的充电状态指示灯(42)，每个充电状态指示灯(42)对应一个充电部(23)，所述电源指示灯(41)指示充电器通电与否，所述每个充电状态指示灯(42)指示对应充电部(23)上的电池包(3)的充电状态。
11.根据权利要求10所述的充电器，其特征在于：所述充电状态指示灯(42)为双色灯，所述充电状态指示灯(42)根据对应充电部(23)上的电池包(3)的不同充电状态，分别指示如下：
电池包未充电时，所述充电状态指示灯不亮；
电池包充电时，所述充电状态指示灯亮红色；
电池包充满电时，所述充电状态指示灯亮绿色。
12.根据权利要求11所述的充电器，其特征在于：所述的电源指示灯和充电状态指示灯设置在所述的顶面(13)上。
13.根据权利要求1所述的充电器的充电控制方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将电池包(3)插入充电部(23)；
2)电池包充电顺序控制电路(22)检测各充电部(23)上是否插入电池包(3)；
3)电池包充电顺序控制电路(22)将有电池包(3)插入的充电部的特征信息和该充电部上对应电池包的电压信息传送给充电控制单元(21)；
4)充电控制单元(21)按照预先设定的程序控制各充电部(23)向对应的电池包(3)充电，充电控制单元(21)控制所述充电部(3)中其中一充电部(23)向该充电部(23)对应的电池包(3)充电，待当前充电的电池包(3)充电时间达到充电时长(T)或电量充满时，所述充电控制单元(21)才控制所述至少两个充电部(3)中其他一充电部(23)向该所述其他一充电部(23)对应的电池包(3)充电。
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