CN1700559A - 电池充电器 - Google Patents

Abstract

一种电池充电器，为了减少在不给二次电池充电时的功率损耗，在该二次电池从电池充电器上拆下时使第一供电电路失效而使第二供电电路工作。在电池装入充电器时使第一和第二供电电路都工作。第一供电电路用来给二次电池供电。第二供电电路用来给使用第一电压工作的部件提供第一电压，给使用第二电压工作的部件提供第二电压，其中第二电压高于第一电压。在电池从充电器上拆下时，第二供电电路仅提供第一电压，而在电池置于充电器中时，第二供电电路给相应的部件提供第一电压和第二电压。

Description

电池充电器

技术领域

本发明涉及为二次电池进行充电的电池充电器。

背景技术

各种各样的电池充电器已经被开始用于对二次电池充电，例如对镍-镉电池、镍-金属电池或者锂离子电池等二次电池充电。日本专利申请公开号第2003-116230提出了在不对电池充电时减少功率损耗的方法。根据上面这个公开的专利，在不给电池充电时，不向电池提供能量，使充电控制电路失效，同时光指示器关闭。然而，使用上面描述的电池充电器，因为充电控制电路失效，所以不能显示充电器的工作状态。

发明内容

本发明的目的是要解决上面提到的问题，提出一种电池充电器，当不对电池充电时，这种电池充电器可以降低其功耗。

为了实现上面的目的和其它目的，这里提出了一种电池充电器，它包括与二次电池跨接的一对连接端子、一个第一供电电路、一个第二供电电路、一个第一部件、一个第二部件以及一个控制部分。第一供电电路与连接端子对跨接，并且向二次电池提供电源，当对第一部件施加一个第一电压时，第一部件工作，当给第二部件施加第二电压时，第二部件工作，其中第二电压大于第一电压。第二供电电路产生一个第一电压和一个第二电压，第一电压将提供给第一部件，第二电压将提供给第二部件。控制部分既控制第一供电电路又控制第二供电电路，使得在二次电池没有跨接到连接端子对上时，使第一供电电路失效而使第二供电电路工作，而在二次电池跨接到连接端子对上时，使第一供电电路和第二供电电路全部工作。当二次电池没有跨接到连接端子对上时，第二供电电路产生一个第一电压，而当二次电池跨接到连接端子对上时，第二供电电路既产生一个第一电压也产生一个第二电压。

最优地，控制部分包括一个微型计算机，其中二次供电电路给微型计算机供电，使得在二次电池没有跨接到连接端子对上时，使微型计算机运行。

可以将电池充电器配置成：根据来自控制部分的第一指令，第二供电电路仅产生第一电压，根据来自控制部分的第二指令产生第一和第二电压。

第二供电电路可以配置成包括一个开关电源、一个第一电压产生电路和一个第二电路。可以控制这个开关电源，从而根据控制部分发出的第一指令和第二指令，有选择地分别提供一个第一输出和第二输出；第一电压产生电路根据第一和第二输出产生一个第一电压；第二电压产生电路根据第二输出产生一个第二电压。

最优地，第一电压产生电路可以由一个三端稳压器组成，该三端稳压器具有一个输入端子、一个输出端子和一个接地端，其中输入端子与开关电源连接，输出端子输出第一电压。

开关电源包括一个具有一个初级绕组和一个次级绕组的变压器、和一个开关装置，这个开关装置与控制电路相连从而由选择地接收第一和第二指令，同时该开关装置还与变压器初级绕组串连，以致执行与第一指令和第二指令相对应的开/关切换动作。

控制部分可以由一个与变压器初级绕组磁耦合的第三绕组组成。

控制部分可以包括一个电池连接检测电路，该检测电路检测跨接在连接端子对上的二次电池。

根据本发明的另一方面，提供一个电池充电器，这个电池充电器包括一对连接端子、一个第一供电电路、一个第一部件、一个第二部件、一个第二供电电路和一个第三供电电路。设置一对用于连接二次电池的连接端子。第一供电电路与一对连接端子相连，向二次电池提供电源。当对第一供电电路提供电能时，第一供电电路工作；反之，当不向第一供电电路提供电能时，这个第一供电电路失效。当向第一部件施加第一电压时，这个第一部件工作；当第二部件上施加大于第一电压的第二电压时，这个第二部件工作。第二供电电路产生要施加到第一部件上的第一电压和要施加到第二部件上的第二电压。当第二供电电路产生第一电压时，第三供电电路不向第一供电电路提供电能，但是当第二供电电路产生第二电压时，第三供电电路向第一供电电路提供电能。

附图说明

在下面的附图中：

图1是根据本发明实施方式的电池充电器的电路图；

图2是根据本发明实施方式的电池充电器的工作流程图。

具体实施方式

下面，参照附图描述根据本发明优选实施方式的电池充电器。图1是电池充电器的示意图，示出了电池充电器的结构。使用时，将电池充电器连接到交流电源1上，并将电池组2放入电池充电器中。如图1所示，设置了一对连接端子，用于跨接电池组2。电池组2包括多个串连连接的电池单元2a和一个热敏电阻2b，这里热敏电阻2a用作一个温度传感元件。电池组2中使用的电池单元既可以是镍-镉电池，也可以是镍-金属氢化物电池，，或者锂离子电池。

电池充电器包括一个向电池组2充电的第一供电电路10A，第一供电电路10A由整流/滤波电路10和开关电路20组成。使用时，将整流/滤波电路10与交流电源1相连，整流/滤波电路10包括一个全波整流器11和一个滤波电容12。开关电路20与全波整流器11的输出相连，开关电路20包括一个高频变压器21、一个MOSFET管22和一个PWM(脉宽调制)控制集成电路23。

一个整流/滤波电路30与高频变压器21的次级绕组相连，其包括二极管31、二极管32、一个扼流圈33和一个滤波电容34。整流/滤波电路30的输出与电池组2相连，并通过整流/滤波电路30产生的能量给电池组2充电电。

电池充电器包括一个电阻3和一个充电电流控制电路60。电阻3与电池组2相连，它在这里作为电流检测器，用于检测流入电池组2的电流。

充电电流控制电路60包括运算放大器61、运算放大器62、电阻63-66以及二极管67。充电电流检测电阻3检测到的充电电流加到运算放大器61上，使用运算放大器61，与充电电流相应的电压被反向放大，。运算放大器61的输出电压和充电电流设置电路7设置的参考电压之间具有一个差值，运算放大器62将这个差值放大，并将放大后的差值通过光耦合器5b馈送到PWM控制集成电路32。

充电电流设置电路7由在第一供电电压V_CC和地之间的两个串连的电阻7a和电阻7b组成。电阻7b上得到的电压作为参考电压，并将提供给充电电流控制电路60。充电电流控制电路60比较与流入电池组2中的充电电流相应的电压和来自充电电流设置电路7的输出电压，充电电流设置电路7的输出电压表征了参考充电电流。

为了检测电池组2端子两端的电压，设置了一个电池电压检测电路40。电池电压检测电路40包括跨接在电池组2的端子两端的两个串连的电阻41和42。电阻42上得到的电压通过一个A/D转换器52提供给微型计算机50。

电池充电器还包括输出电压控制电路80，输出电压控制电路80具有一个运算放大器81、电阻82-85和一个二极管86。来自输出电压检测电路4的电压和来自输出电压设置电路6输出的电压之间具有一个差值，运算放大器81放大这个差值，并将放大后的差值通过光耦合器5b馈送到PWM控制集成电路23，借此控制次级整流/滤波电路30的输出电压。

输出电压设置电路6由电阻6a、6b和6c组成，这里电阻6a和6b串连在第一供电电压V_CC和地之间。电阻6c连接在微型计算机50的输出端口53d与电阻6a、6b的连接节点之间。

在充电电流控制电路60工作时，为了将充电电流保持在一个恒定值，PWM控制集成电路23控制MOSFET管22进行开/关动作；而当在输出电压控制电路80工作时，为了将充电电压保持在一个恒定值，PWM控制集成电路23也要控制MOSFET管22进行开/关动作。特别地，在进行恒流控制时，产生并加在高频变压器21上的脉冲宽度在宽、窄之间变化，当充电电流大的时候，脉冲宽度窄，而在充电电流小的时候，脉冲宽度宽。在将这个电流施加到电池组2之前，使用整流/滤波电路30将该电流滤成直流。因此，电流检测电阻3、充电电流控制电路60、光耦合器5b、开关电路20和整流/滤波电路30的功能就是将电池组2的充电电流值维持在充电电流设置电路7设置的电流值。

微型计算机50包括一个CPU51、A/D转换器52、输出端口53a、输出端口53b、输出端口53c，输出端口53d，以及复位输入端口54。当施加第一供电电压V_CC时，微型计算机50开始工作。输出端口53b输出一个开始/停止指令信号，通过光耦合器5c将这个指令信号送到PWM控制集成电路23，从而命令PWM控制PWM控制集成电路23开始或停止充电。

电池充电器还包括一个电池温度检测电路90。电路90由两个串连在第一供电电压V_CC和地之间的电阻91、92构成。电阻91和电阻92的连接节点与热敏电阻2b相连，同时也与微型计算机50的A/D转换器52相连，以致使电阻92上得到的电压加在微型计算机50上。电阻92上的电压随着热敏电阻2b阻值的变化而改变，因此可以指示电池的温度。

电池充电器设置了一个冷却风扇8和冷却风扇驱动电路9。冷却风扇8挨着电池组2设置，从而对电池组2进行冷却。驱动电路9由一个三极管9a、连接在三极管9a的基极和输出端口53a之间的一个电阻9b，以及连接在三极管9a的基极和发射极之间的电阻9c组成。利用这种结构，当提供第二供电电压V_CC2，并且微型计算机50的输出端口53a向驱动电路9输出高平信号时，冷却风扇8被驱动。将第二供电电压V_CC2的电压值设置的比第一供电电压V_CC大。

电池充电器还包括一个第二供电电路100。第二供电电路100包括一个开关电源、一个第一供电电压产生电路、一个第二供电电压产生电路。第一供电电压产生电路产生第一供电电压V_CC，第二供电电压产生电路产生第二供电电压Vcc2。第一供电电压Vcc提供给微型计算机50、输出电压设置电路6、充电电流设置电路7、电池温度检测电路90和光耦合器5b和5c。第二供电电压Vcc2提供给风扇驱动电路9。

第二供电电路100包括：带有初级绕组101a和次级绕组101b的电源变压器101、与初级绕组101a串联连接的开关装置102、与次级绕组101b正极线连接的整流二极管103、以及跨接在次级绕组10b的正极线和负极线上的滤波电容器104。

第二供电电路100还包括三端稳压器111、滤波电容112和复位集成电路113。三端稳压器111具有与次级绕组101b正极线连接的输入端、产生第一供电电压Vcc的输出端和与变压器101的次级绕组101b负极线连接的接地端。复位集成电路113连接在三端稳压器111的输出端和次级绕组101b负极线之间，并且也与微型计算机50的复位输入端口54连接。复位集成电路113给复位输入端口54输出一个复位信号，从而使微型计算机50回复到初始状态。第二供电电路100还包括连接在次级绕组101b正极线和负极线之间的滤波电容110，用于产生第二供电电压Vcc2。

第二供电电路100还包括：电阻107、108和109、并联稳压器106、反馈单元(光耦合器)105。电阻109的一个端子与微型计算机50的输出端口53c连接，另一个端子与串联连接的电阻107、108的连接节点连接。电阻107和108连接在次级绕组101b的正极线和负极线之间。电阻108上得到的电压根据微型计算机50输出部分53c输出的指令来确定。电阻108两端的电压对并联稳压器106进行控制，因此与微型计算机50输出端口53c发出的指令对应的信号经由反馈单元105送到开关装置102处。

响应于输出端口53c发出的第一指令和第二指令，控制开关电源从而选择性地提供第一输出V1和第二输出V2。第一供电电压产生电路响应于第一和第二输出V1、V2产生第一供电电压Vcc，第二供电电压产生电路仅响应于第二输出V2而产生第二供电电压Vcc2。第二输出V2可以设置成第二供电电压Vcc2。

电池充电器还包括用于给PWM控制集成电路23供电的第三供电电路120。PWM控制集成电路23在由第三供电电路120对其供电时可以工作，而在第三供电电路120不对其供电时不工作。第三供电电路120包括：与第二供电电路100的初级绕组101a磁耦合的第三绕组101c、与第三绕组101c的正极线连接的二极管121，和跨接在第三绕组101c的正极线和负极线上的电容。第三供电电路120在开关电源输出第二电压V2时对PWM控制集成电路23供电，并在开关电源输出第一电压V1时不给PWM控制集成电路23供电。

微型计算机50、电阻107-109、并联稳压器106、反馈单元105和第三供电电路120用作控制第一供电电路10A和第二供电电路100的控制部分。

下面，参考图2的流程图描述控制电池充电器的方法。

当给电池充电器加上电的时候，可以完成对微型计算机50输出端口53a、53b、53c和53d的初始设置，于是执行步骤101。在步骤101中，开关电源100A的输出，即将施加给第一供电电压产生电路100B的稳压器111的电压，设置成V1。电压V1是使稳压器111产生第一供电电压Vcc的最低电压。也就是说，在给稳压器111施加电压V1时，稳压器111可以产生第一供电电压Vcc。为了产生第一供电电压Vcc，第一指令信号从微型计算机50的输出端口53c发出并经由电阻107-109、并联稳压器106和反馈单元105送到开关装置102处。尤其是，输出端口53c设置为高阻抗值，这样可以控制并联稳压器106产生一个输出量，这个输出量根据电阻107和108连接节点处的电压来确定，反过来说，这个量由输出端口53c处的高阻抗值确定。因此，反馈单元105给开关装置102提供了一个信号，该信号对应于输出端口53c处的高阻抗值。

当开关电源100A产生电压V1时，第三供电电路120产生了一个输出电压，用于使PWM控制集成电路23失效。因此，第一供电电路10A不工作，所以电池组2没有从第一供电电路10A得到电。

接下来，在步骤102中，CPU51确定电池组2是否置于电池充电器中或是否与连接端子连接。电池组2是否置于电池充电器中可以根据电池电压检测电路40施加给微型计算机50的电压来确定，或者根据电池温度检测电路90的电压来确定。

当CPU51确定了电池组2置于电池充电器中(S102：是)时，开关电源100A的输出设置到V2以在第二供电电压产生电路100C中产生第二供电电压Vcc2。与此同时，也给第一供电电压产生电路100B在其输入端施加电压V2，电压V2要高于电压V1，所以第一供电电压Vcc从其输出端连续输出。为了产生第二供电电压Vcc2，第二指令信号从微型计算机50的输出端口53c处发出并经由电阻107-109、并联稳压器106和反馈单元105送到开关装置102处。具体地说，输出端口53c设置为低阻抗值，这样可以控制并联稳压器106产生一个输出量，这个输出量根据电阻107和108连接节点处的电压来确定，也就是说，这个量由输出端口53c上的低阻抗值确定。因此，反馈单元105给开关装置102提供了一个信号，该信号对应于输出部分53c处的低阻抗值。

当第二供电电压产生电路100C产生电压V2时，第三供电电路120产生了一个输出电压，用于使PWM控制集成电路23工作。因此，第一供电电路10A工作。进而在PWM控制集成电路23接收到微型计算机50发出的充电开始信号时，电池组2可以由第一供电电路10A提供的电能进行充电。因为电压V2要高于电压V1，所以三端稳压器111可以连续产生第一供电电压Vcc以使各种部件保持工作状态。

接下来，在步骤104中，微型计算机50的输出端口53a设置为高电平，进而允许第二供电电压Vcc2驱动冷却风扇8。之后，步骤S105中，输出部分53b经由光耦合器5c给PWM集成电路23发出充电开始信号，以开始用充电电流I给电池组2充电。

在电池组2开始充电后，微型计算机50在步骤106中确定电池组2是否已经到达充满状态。在本领域已经公知有各种用于确定电池是否达到充满状态的方法，比如-ΔV方法、dT/dt方法。简单来说，-ΔV方法是在电池电压从峰值下降了一个预定电压时来确定电池是否充满。dT/dt方法是在电池温度梯度已经超过预定值时来确定电池是否充满。上述和其它确定电池充满状态的方法已经被公开了，例如，在日本专利申请公开Nos.SHO-62-193518、HEI-2-246793和日本实用新型申请公开No.HEI-3-34638。

当确定了电池组2已经充满电(S106：是)时，微型计算机50经由光耦合器5c给PWM控制集成电路23发出充电停止信号以停止充电(步骤107)。当CPU51确定电池组2从充电器上拆下时(步骤108：是)，CPU51将其输出端口53a设置为低电平以驱动冷却风扇8(步骤109)。之后，程序转到步骤101，该步骤中开关电源100A的输出电压设置为电压V1。

正如所描述的，根据前述实施例的电池充电器可以在备用期间实现低电耗。

虽然本发明是参照具体的实施方式进行详细描述的，但是对本领域技术人员来说，可以在不偏离本发明精神的条件下作出各种改变和调整，本发明的范围是由所附权利要求限定的。

例如，上面描述点实施方式可以改为仅当电池温度高于预定值时驱动冷却风扇8。

Claims (9)

1、一种电池充电器，其中包括：

一对连接端子，其与二次电池跨接；

第一供电电路，其与该连接端子对连接并给该二次电池供电；

在提供第一电压时工作的第一部件；

在提供第二电压时工作的第二部件，第二电压高于第一电压；

第二供电电路，其产生要提供给第一部件的第一电压和提供给第二部件的第二电压；

控制部分，其控制第一供电电路和第二供电电路，以致在二次电池没有与该连接端子对跨接时使第一供电电路失效而第二供电电路工作，当二次电池与所述连接端子对跨接时使第一供电电路和第二供电电路工作，其中在二次电池没有与该连接端子对跨接时该第二供电电路产生第一电压，而在二次电池与该连接端子对跨接时产生第一和第二电压。

2、根据权利要求1所述的电池充电器，其特征在于：

该控制部分包括一个微型计算机，其中该第二供电电路给该微型计算机供电，使得在二次电池没有与]该连接端子对跨接时该微型计算机工作。

3、根据权利要求1所述的电池充电器，其特征在于该第二供电电路响应于控制部分发出的第一指令仅产生第一电压，以及响应于控制部分发出的第二指令产生第一和第二电压。

4、根据权利要求3所述的电池充电器，其特征在于第二供电电路包括：

开关电源，该开关电源受控分别响应于控制部分发出的第一指令和第二指令选择性地提供第一输出和第二输出；

第一电压产生电路，其响应于第一和第二输出产生第一电压；

第二电压产生电路，其响应于第二输出产生第二电压。

5、根据权利要求4所述的电池充电器，其特征在于第一电压产生电路包括具有输入端子、输出端子和接地端子的三端子稳压器，其中该输入端子与开关电源连接，该输出端子输出第一电压。

6、根据权利要求4所述的电池充电器，其特征在于开关电源包括具有一个初级绕组和一个次级绕组的变压器，还包括一个开关装置，该开关装置与控制部分连接以选择性地接收控制部分发出的第一和第二指令，并且该开关装置还与变压器的初级绕组串联连接，以致该开关装置执行与第一和第二指令相对应的开/关切换操作。

7、根据权利要求6所述的电池充电器，其特征在于该控制部分包括第三绕组，该第三绕组与变压器的初级绕组磁耦合。

8、根据权利要求1所述的电池充电器，其特征在于该控制部分包括电池连接检测电路，其对与连接端子对跨接的二次电池进行检测。

9、一种电池充电器，其中包括：

一对连接端子，其与二次电池跨接；

第一供电电路，其与该连接端子对连接并给二次电池供电，该第一供电电路在加电的时候可以工作，而在没有加电的时候失效；

在被提供第一电压时工作的第一部件，

在被提供第二电压时工作的第二部件，其中第二电压高于第一电压；

第二供电电路，其产生提供给第一部件的第一电压和提供给第二部件的第二电压；和

第三供电电路，其在第二供电电路产生第一电压时不给第一供电电路供电，而在第二供电电路产生第二电压时给第一供电电路供电。

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