CN108418274A - 多端口电池充电器 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种多端口电源充电器，包括：电源转换单元，该电源转换单元被配置为将外接电源转换成适于该多端口电池充电器工作的电力供应；充电单元，该充电单元被配置为通过电力输出线与电源转换单元连接，该充电单元包括充电电路和多个充电端口，其中充电电路用于将多个充电端口并行连接至电力输出线以向各充电端口提供电力，这多个充电端口中的每个充电端口被配置为连接充电电池。根据本发明的多端口电源充电器允许对多个充电电池进行并联充电，并且允许对单个充电电池进行直连快充。

Description

多端口电池充电器
技术领域
本发明涉及电池领域，具体地，涉及一种多端口电池充电器。
背景技术
随着科技的发展，电池的种类日益增多，充电电池得到了广泛的应用，例如，应用于电动车、电动工具、电玩、笔记本、光伏、数码及小型便携式电子设备及电子电器。电池充电器是用于对充电电池进行充电的电子设备，现今广泛使用的电池充电器是用于对单个充电电池进行充电的单端口充电器。然而，许多使用充电电池的设备需要大电流放电，一块电池续航时间不够，一个设备通常需要配置两个甚至更多电池才可得到较长时间的续航。但使用单端口充电器为多个电池充电，需要排队等待。
发明内容
鉴于以上所述的一个或多个问题，本发明提供了一种多端口电池充电器。
根据本发明实施例的一种多端口电池充电器，包括：电源转换单元，该电源转换单元被配置为将外接电源转换成适于该多端口电池充电器工作的电力供应；充电单元，该充电单元被配置为通过电力输出线与电源转换单元连接，该充电单元包括充电电路和多个充电端口，其中充电电路用于将多个充电端口并行连接至电力输出线以向各充电端口提供电力，多个充电端口中的每个充电端口被配置为连接充电电池。
根据本发明实施例的多端口电源充电器通过配置多个充电端口来实现对多个充电电池的并联充电，此外，还通过配置电路保护组件来实现对充电电路的保护并且允许实现对单个充电电池的直连快充。
附图说明
根据下面给出的详细描述以及本公开的各种实施例的附图，将更全面地理解本公开的实施例。然而，虽然附图有助于解释和理解，但是它们仅仅是一种帮助，并且不应该被认为将本公开限制于其中所描绘的具体实施例。在附图中，相同的标号指示相同或相似的元素，其中：
图1是根据本发明的一个实施例的多端口电池充电器的示意框图；
图2是根据本发明的一个实施例的包括主充电端口和辅充电端口的多端口电池充电器的示意框图；
图3示出了根据本发明的一个实施例的用于为2S电池充电的多端口电池充电器的图示；
图4示出了根据本发明的另一实施例的用于为2S电池充电的多端口电池充电器的图示；
图5示出了根据本发明的一个实施例的用于为3S电池充电的多端口电池充电器的图示；
图6示出了根据本发明的一个实施例的多端口电池充电器的实例。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体配置，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了元素和部件的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本发明造成不必要的模糊。
图1是根据本发明实施例的多端口电池充电器的示意框图。如图1所示，多端口电池充电器100包括电源转换单元101，该电源转换单元101被配置为将外接电源转换成适于该多端口电池充电器工作的电力供应。其中外接电源可以为交流电源或直流电源，其电能来源可以为市电或其他商用或民用发电机发出的电能，例如，外接电源为中国市电，即，220V的交流电。电源转换单元101包括调节外接电源以将其转换成适于本文所述的多端口电池充电器工作的电力供应的电路。在一个实施例中，所述电源转换单元101是AC/DC转换器，用于将例如外接的市电电源转换为直流电，以通过电力输出线传输该直流电用于为一个或多个充电电池充电。
在一个实施例中，多端口电池充电器100还包括充电单元102，充电单元102被配置为通过电力输出线与电源转换单元101连接。电力输出线可以根据各种适合的线规标准，例如，美国线规(SWG)等。在一个实施例中，电力输出线与电源转换单元101可插拔地连接，例如，通过接口(例如，USB、Type-C接口等)连接。在一个实施例中，电力输出线与电源转换单元101直接连接，例如，电力输出线与电源转换单元101不可插拔的连接，例如，一体成型。在一个实施例中，电力输出线与充电单元102可插拔地连接，例如，通过接口(例如，USB、Type-C接口等)连接。在一个实施例中，电力输出线与充电单元102直接连接，例如，电力输出线与电源转换单元101不可插拔的连接，例如，一体成型。
充电单元102包括充电电路和多个充电端口，其中该充电电路将多个充电端口并行连接至电力输出线以向各充电端口提供电力，所述多个充电端口中的每个充电端口被配置为连接充电电池。充电单元102可以包括两个或更多个充电端口。应该注意的是，尽管在图1的实施例中示出为充电单元102包括三个充电端口，但是本领域的相关技术人员应该理解，根据本发明实施例的多端口电池充电器的充电端口的数量可以为两个或两个以上的任意数量。
在一个实施例中，可以使用根据本发明实施例的多端口电池充电器来进行充电的充电电池可以包括锂离子电池、镍镉电池、镍氢电池、锂聚合物电池、或铅蓄电池等等。在一个实施例中，可以使用根据本申请的实施例的多端口电池充电器来进行充电的充电电池可以包括一个或多个串联电芯。
在一个实施例中，多个充电端口包括一个主充电端口和一个或多个辅充电端口，其中主充电端口被配置为在充电电路中与电力输出线直连以在对一个充电电池进行充电的情况下对接入主充电端口的充电电池进行快速充电，一个或多个辅充电端口被配置为在充电电路中与电力输出线通过保护组件连接以在同时对多个充电电池进行充电的情况下保护充电电路。在一个实施例中，保护组件被配置为限制充电电池间的放电电流，从而保护充电电路。
图2是根据本发明实施例的包括主充电端口和辅充电端口的多端口电池充电器的示意框图。如图2所示，多端口电池充电器包括一个主充电端口1和两个辅充电端口2、3。如图2所示，电力输出线和辅充电端口2和3在充电电路中分别通过保护组件连接，而电力输出线和主充电端口1在充电电路中直连。当需要同时对三个充电电池进行充电时，可以将三个充电电池分别接入充电端口1、2和3。当需对一个充电电池进行充电时，可以将充电电池接入主充电端口1以实现快速充电。应该注意的是，尽管在图2的实施例中示出为充电单元102包括三个充电端口，但是本领域的相关技术人员应该理解，根据本发明实施例的多端口电池充电器的充电端口的数量可以为两个或两个以上的任意数量。
在一个实施例中，保护组件被连接在充电电路中的、将与接入一个或多个辅充电端口中的每个辅充电端口的充电电池的一个或多个电芯中的每个电芯的正端和/或负端相关联的一个或多个线路上，以使得接入该辅充电端口的充电电池的一个或多个电芯分别与所述保护组件串联以在并联的充电电池的压差较大时限制充电电池间的放电电流。
在一个实施例中，保护组件是热敏电阻。在充电电路的线路中在每个电池中的每节电芯间都加入热敏电阻来限制电流，当并联的充电电池压差较大时，产生的大电流流过热敏电阻会使电阻阻值上升从而降低电流，当压差变小或者无压差时热敏电阻的阻值极小，从而实现电池间的平衡。这可以减轻在并联的充电电池的压差较大时由于电流过大引起发热温度过大而导致烧毁电路板的风险。
下面以2S电池(包括两节串联的电芯)为例，参考图3和图4详细描述用于为2S电池充电的根据本发明实施例的多端口电池充电器。图3示出了根据本发明的一个实施例的用于为2S电池充电的多端口电池充电器的图示。图4示出了根据发明的另一实施例的用于为2S电池充电的多端口电池充电器的图示。
如图3所示，用于为2S电池充电的多端口电源充电器包括电源转换单元301和充电单元302，其中电源转换单元301和充电单元302通过电力输出线连接，该电力输出线通过三条连接线将来自电源转换单元301的电力传输至充电单元302，这三条连接线上的相应电压分别为V1、V2和GND。充电单元302包括在充电电路中分别通过三条线路1、2和3并行连接的三个充电端口J1、J2和J3。如图3所示，各充电端口的三条线路中的线路1用于与接入该充电端口的充电电池的第一节电芯的负端相连并连接至电力输出线中的GND连接线，线路2用于与接入该充电端口的充电电池的第一节电芯的正端以及第二节电芯的负端相连并被连接至电力输出线中电压为V1的连接线，线路3用于与接入该充电端口的充电电池的第二节电芯的正端相连并被连接至电力输出线中V2的连接线。也就是说，V1和V2分别是充电端口J1、J2和J3中的2S电池的第一节电芯的正端和第二节电芯的正端，接地GND是充电端口J1、J2和J3中的2S电池的第一节电芯的负端。
充电单元302中的三个充电端口包括一个主充电端口J1和两个辅充电端口J2和J3，GND/V1/V2与J1直连，与J2、J3分别通过热敏电阻F1/F2、F3/F4连接。如图3所示，辅充电端口J2和J3通过在与电芯正端相关联的线路2和3中连接保护组件(例如，热敏电阻)来与电力输出线连接以在同时对多个(例如，3个)2S电池进行充电的情况下保护充电电路，而主充电端口J1直接与电力输出线连接，以在对一个2S电池进行充电的情况下对连接至主充电端口J1的2S电池进行快速充电。具体地，辅充电端口J2的线路2和3中分别连接了热敏电阻F1和F2，辅充电端口J3的线路2和3中分别连接了热敏电阻F3和F4，由此在并联的多个2S电池间压差较大时限制高电压电池对低电压电池的放电电流。
在一个实施例中，辅充电端口可以通过在与该端口处的充电电池的每个电芯的负端相关联的线路中连接保护组件来与电力输出线连接以在同时对多个充电电池进行充电的情况下保护充电电路。如图4所示，用于为2S电池充电的多端口电源充电器包括电源转换单元401和充电单元402。其中，充电单元402中的辅充电端口J2和J3通过在与电芯负端相关联的线路1和2中连接热敏电阻来与电力输出线连接以在同时对多个2S电池进行充电的情况下保护充电电路。具体地，辅充电端口J2的线路1和2中可以分别连接热敏电阻F1和F2，辅充电端口J3的线路1和2中可以分别连接热敏电阻F3和F4，由此在并联的多个2S电池间压差较大时限制高电压电池对低电压电池的放电电流。
在另一用于2S电池的多端口电池充电器的实施例中，保护组件(例如，热敏电阻)可以被不同地配置。在一个实施例中，辅充电端口可以分别在与充电电池的每个电芯的正端和负端相关联的线路中连接保护组件，例如，可以在分别与第一节的电芯的正端和负端相关联的线路1和2、以及分别与第二节电芯的正端和负端相关联的线路3和2中分别连接热敏电阻，也就是在线路1、2、3中分别连接热敏电阻。在一个实施例中，辅充电端口可以在与充电电池的每个电芯的正端或负端相关联的线路中连接保护组件，例如，可以分别在与第一节电芯负端相关联的线路1和与第二节电芯正端相关联的线路3中连接热敏电阻。
在一个实施例中，电力输出线可以遵循不同的标准化线规，例如，根据美国线规(AWG)。如图3和图4所示的电力输出线中，用于GND和V2的连接线可以根据20AWG，用于V1的连接线可以根据28AWG。然而，本领域的相关技术人员应该理解，根据本发明实施例的电力输出线可以采用其他线规标准，这在本文中不受限制。此外，电力输出线的长度可以为任意长度，例如，0.5m，这在本文中不受限制。
下面以3S电池(包括三节串联的电芯)为例，参考图5详细描述用于为3S电池充电的根据本发明实施例的多端口电池充电器。图5示出了根据本发明的一个实施例的用于为3S电池充电的多端口电池充电器的图示。
如图5所示，用于为3S电池充电的多端口电源充电器包括电源转换单元501和充电单元502，其中电源转换单元501和充电单元502通过电力输出线连接，该电力输出线通过四条连接线将来自电源转换单元501的电力传输至充电单元502，这四条连接线上的相应电压分别为V1、V2、V3和GND。充电单元502包括在充电电路中分别通过四条线路1、2、3和4并行连接的三个充电端口J1、J2和J3。如图5所示，用于各充电端口的四条线路中的线路1用于与接入该充电端口的充电电池的第一节电芯的负端相连并连接至电力输出线中的GND连接线，线路2用于与接入该充电端口的充电电池的第一节电芯的正端以及第二节电芯的负端相连并被连接至电力输出线中电压为V1的连接线，线路3用于与接入该充电端口的充电电池的第二节电芯的正端以及第三节电芯的负端相连并被连接至电力输出线中电压为V2的连接线，线路4用于与接入该充电端口的充电电池的第三节电芯的正端相连并被连接至电力输出线中电压为V3的连接线。也就是说，V1、V2和V3分别是充电端口J1、J2和J3中的3S电池的第一节电芯的正端、第二节电芯的正端和第三节电芯的正端，接地GND是充电端口J1、J2和J3中的3S电池的第一节电芯的负端。
充电单元502中的三个充电端口包括一个主充电端口J1和两个辅充电端口J2和J3，其中，GND/V1/V2/V3与J1直连，与J2、J3分别通过热敏电阻F1/F2/F3、F4/F5/F6连接。辅充电端口J2和J3通过在充电电路中在与电芯正端相关联的线路2、3和4中连接保护组件(例如，热敏电阻)来与电力传输线连接以在同时对多个(例如，3个)3S电池进行充电的情况下保护充电电路，而主充电端口J1直接与电力输出线连接以在只需对一个3S电池进行充电的情况下对连接至主充电端口J1的3S电池进行快速充电。如图5所示，辅充电端口J2的线路2、3和4中分别连接了热敏电阻F1、F2和F3，辅充电端口J3的线路2、3和4中分别连接了热敏电阻F4、F5和F6，由此限制电池间的放电电流。
在另一用于3S电池的多端口电池充电器的实施例中，保护组件(例如，热敏电阻)可以被不同地配置。例如，在一个实施例中，辅充电端口可以在与充电电池的每个电芯的负端相关联的线路中连接保护组件。在一个实施例中，辅充电端口可以在与充电电池的每个电芯的正端和负端相关联的线路中连接保护组件。在一个实施例中，辅充电端口可以在与充电电池的每个电芯的正端或负端相关联的线路中连接保护组件。
在一个实施例中，电力输出线可以遵循不同的标准化线规，例如，根据美国线规(AWG)。如图5所示的电力输出线中，用于GND和V3的连接线可以根据20AWG，用于V1和V2的连接线可以根据28AWG。然而，本领域的相关技术人员应该理解，根据本发明的实施例的电力输出线可以采用其他线规标准，这在本文不受限制。此外，电力输出线的长度可以为任意长度，例如，0.5m，这在本文中不受限制。
应该理解的是，尽管以2S电池和3S电池为例描述了具有三个充电端口的多端口电池充电器，但是本领域的相关技术人员容易理解，根据本发明实施例的多端口电池充电器可以被设计用于不同类型的充电电池、可以被设计为具有不同数量的充电端口、并且还可以具有不同的保护组件配置。
图6示出了根据本发明的实施例的多端口电池充电器的实例。如图6所示，充电单元的充电电路被封装在壳体中，而充电单元的多个充电端口在壳体表面用于与多个充电电池接口连接。在一个实施例中，充电端口可以是例如USB、Type-C接口。在一个实施例中，充电端口可以与充电电池的端口相同，例如，为XH-2.54mm接口。在一个实施例中，充电端口可以采用任何能够与充电电池的端子相连的接口。如图6所示，充电单元通过电力输出线与转换头(即，电源转换单元)通过接口连接，在一个实施例中，该接口可以是USB、Type-C或任何能够与电源转换单元相连的接口。然而，应该理解的是，如上文提到的，电力输出线可以分别与电源转换单元和充电单元直接连接或间接(例如，通过接口)连接。
应该理解的是，尽管图6所示的多端口电池充电器被示出为包括三个充电端口，但是本领域的相关技术人员容易理解，根据本发明实施例的多端口电池充电器可以被设计为具有不同数量的充电端口。
本发明可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。例如，特定实施例中所描述的算法可以被修改，而系统体系结构并不脱离本发明的基本精神。因此，当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本发明的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明的范围之中。

Claims (9)

1.一种多端口电池充电器，包括：
电源转换单元，所述电源转换单元被配置为将外接电源转换成适于所述多端口电池充电器工作的电力供应；
充电单元，所述充电单元被配置为通过电力输出线与所述电源转换单元连接，并且所述充电单元包括充电电路和多个充电端口，其中所述充电电路用于将所述多个充电端口并行连接至所述电力输出线以向各充电端口提供电力，所述多个充电端口中的每个充电端口被配置为连接充电电池。
2.根据权利要求1所述的多端口电池充电器，其中，所述多个充电端口包括一个主充电端口和一个或多个辅充电端口，所述主充电端口被配置为在所述充电电路中与所述电力输出线直连以在对一个充电电池进行充电的情况下对接入所述主充电端口的充电电池进行快速充电，所述一个或多个辅充电端口被配置为在所述充电电路中与所述电力输出线通过保护组件连接以在同时对多个充电电池进行充电的情况下保护所述充电电路。
3.根据权利要求2所述的多端口电池充电器，其中，所述保护组件被连接在所述充电电路中的、将与接入所述一个或多个辅充电端口中的每个辅充电端口的充电电池的一个或多个电芯中的每个电芯的正端和/或负端相关联的一个或多个线路上，以使得接入每个辅充电端口的充电电池的一个或多个电芯分别与所述保护组件串联以限制充电电池间的放电电流。
4.根据权利要求2或3所述的多端口电池充电器，其中，所述保护组件是热敏电阻。
5.根据权利要求1所述的多端口电池充电器，其中，所述电力输出线与所述充电单元直接连接。
6.根据权利要求1所述的多端口电池充电器，其中，所述电力输出线与所述充电单元通过接口连接。
7.根据权利要求1所述的多端口电池充电器，其中，所述电力输出线与所述电源转换单元直接连接。
8.根据权利要求1所述的多端口电池充电器，其中，所述电力输出线与所述电源转换单元通过接口连接。
9.根据权利要求1所述的多端口电池充电器，其中，所述充电端口包括USB接口或Type-C接口或与充电电池的接口相同的接口。
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