TWI669884B

TWI669884B - 多埠電池充電器

Info

Publication number: TWI669884B
Application number: TW107116335A
Authority: TW
Inventors: 志樑陳; 羅強; 呂華偉; 陸志泉; 鄒楚鋒; 符運豪
Original assignee: 大陸商廣州昂寶電子有限公司
Priority date: 2018-04-02
Filing date: 2018-05-14
Publication date: 2019-08-21
Also published as: TW201943171A; CN108418274B; CN108418274A

Abstract

本發明涉及一種多埠電源充電器，包括：電源轉換單元，該電源轉換單元被配置為將外接電源轉換成適於該多埠電池充電器工作的電力供應；充電單元，該充電單元被配置為通過電力輸出線與電源轉換單元連接，該充電單元包括充電電路和多個充電埠，其中充電電路用於將多個充電埠並行連接至電力輸出線以向各充電埠提供電力，這多個充電埠中的每個充電埠被配置為連接充電電池。根據本發明的多埠電源充電器允許對多個充電電池進行並聯充電，並且允許對單個充電電池進行直連快充。

Description

多埠電池充電器

本發明涉及電池領域，具體地，涉及一種多埠電池充電器。

隨著科技的發展，電池的種類日益增多，充電電池得到了廣泛的應用，例如，應用于電動車、電動工具、電玩、筆記本、光伏、數碼及小型可擕式電子設備及電子電器。電池充電器是用於對充電電池進行充電的電子設備，現今廣泛使用的電池充電器是用於對單個充電電池進行充電的單埠充電器。然而，許多使用充電電池的設備需要大電流放電，一塊電池續航時間不夠，一個設備通常需要配置兩個甚至更多電池才可得到較長時間的續航。但使用單埠充電器為多個電池充電，需要排隊等待。

鑒於以上所述的一個或多個問題，本發明提供了一種多埠電池充電器。

根據本發明實施例的一種多埠電池充電器，包括：電源轉換單元，該電源轉換單元被配置為將外接電源轉換成適於該多埠電池充電器工作的電力供應；充電單元，該充電單元被配置為通過電力輸出線與電源轉換單元連接，該充電單元包括充電電路和多個充電埠，其中充電電路用於將多個充電埠並行連接至電力輸出線以向各充電埠提供電力，多個充電埠中的每個充電埠被配置為連接充電電池。

根據本發明實施例的多埠電源充電器通過配置多個充電埠來實現對多個充電電池的並聯充電，此外，還通過配置電路保護元件來實現對充電電路的保護並且允許實現對單個充電電池的直連快充。

100‧‧‧多埠電池充電器

2、3、J2、J3‧‧‧輔充電埠

1、J1‧‧‧主充電埠

V1、V2、GND‧‧‧電壓分別為

2S、3S‧‧‧電池

F1、F2、F3、F4、F5、F6‧‧‧熱敏電阻

102、302、402、502‧‧‧充電單元

101、103、401、501‧‧‧電源轉換單元

根據下面給出的詳細描述以及本發明的各種實施例的附圖，將更全面地理解本公開的實施例。然而，雖然附圖有助於解釋和理解，但是它們僅僅是一種幫助，並且不應該被認為將本公開限制於其中所描繪的具體實施例。在附圖中，相同的標號指示相同或相似的元素，其中：第1圖是根據本發明的一個實施例的多埠電池充電器的示意框圖；第2圖是根據本發明的一個實施例的包括主充電埠和輔充電埠的多埠電池充電器的示意框圖；第3圖示出了根據本發明的一個實施例的用於為2S電池充電的多埠電池充電器的圖示；第4圖示出了根據本發明的另一實施例的用於為2S電池充電的多埠電池充電器的圖示；第5圖示出了根據本發明的一個實施例的用於為3S電池充電的多埠電池充電器的圖示；第6圖示出了根據本發明的一個實施例的多埠電池充電器的實例。

下面將詳細描述本發明的各個方面的特徵和示例性實施例。在下面的詳細描述中，提出了許多具體細節，以便提供對本發明的全面理解。但是，對於本領域技術人員來說很明顯的是，本發明可以在不需要這些具體細節中的一些細節的情況下實施。下面對實施例的描述僅僅是為了通過示出本發明的示例來提供對本發明的更好的理解。本發明決不限於下面所提出的任何具體配置，而是在不脫離本發明的精神的前提下覆蓋了元素和部件的任何修改、替換和改進。在附圖和下面的描述中，沒有示出公知的結構和技術，以便避免對本發明造成不必要的模糊。

第1圖是根據本發明實施例的多埠電池充電器的示意框圖。如第1圖所示，多埠電池充電器100包括電源轉換單元101，該電源轉換單元101被配置為將外接電源轉換成適於該多埠電池充電器工作的電力供應。其中外接電源可以為交流電源或直流電源，其電能來源可以為市電或其他商用或民用發電機發出的電能，例如，外接電源為中國市電，即，220V的交流電。電源轉換單元101包括調節外接電源以將其轉換成適於本文所述的多埠電池充電器工作的電力供應的電路。在一個實施例中，所述電源轉換單元101是AC/DC轉換器，用於將例如外接的市電電源轉換為直流電，以通過電力輸出線傳輸該直流電用於為一個或多個充電電池充電。

在一個實施例中，多埠電池充電器100還包括充電單元102，充電單元102被配置為通過電力輸出線與電源轉換單元101連接。電力輸出線可以根據各種適合的線規標準，例如，美國線規(SWG)等。在一個實施例中，電力輸出線與電源轉換單元101可插拔地連接，例如，通過介面(例如，USB、Type-C介面等)連接。在一個實施例中，電力輸出線與電源轉換單元101直接連接，例如，電力輸出線與電源轉換單元101不可插拔的連接，例如，一體成型。在一個實施例中，電力輸出線與充電單元102可插拔地連接，例如，通過介面(例如，USB、Type-C介面等)連接。在一個實施例中，電力輸出線與充電單元102直接連接，例如，電力輸出線與電源轉換單元101不可插拔的連接，例如，一體成型。

充電單元102包括充電電路和多個充電埠，其中該充電電路將多個充電埠並行連接至電力輸出線以向各充電埠提供電力，所述多個充電埠中的每個充電埠被配置為連接充電電池。充電單元102可以包括兩個或更多個充電埠。應該注意的是，儘管在第1圖的實施例中示出為充電單元102包括三個充電埠，但是本領域的相關技術人員應該理解，根據本發明實施例的多埠電池充電器的充電埠的數量可以為兩個或兩個以上的任意數量。

在一個實施例中，可以使用根據本發明實施例的多埠電池充電器來進行充電的充電電池可以包括鋰離子電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰聚合物電池、或鉛蓄電池等等。在一個實施例中，可以使用根據本申請的實施例的多埠電池充電器來進行充電的充電電池可以包括一個或多個串聯電芯。

在一個實施例中，多個充電埠包括一個主充電埠和一個或多個輔充電埠，其中主充電埠被配置為在充電電路中與電力輸出線直連以在對一個充電電池進行充電的情況下對接入主充電埠的充電電池進行快速充電，一個或多個輔充電埠被配置為在充電電路中與電力輸出線通過保護元件連接以在同時對多個充電電池進行充電的情況下保護充電電路。在一個實施例中，保護元件被配置為限制充電電池間的放電電流，從而保護充電電路。

第2圖是根據本發明實施例的包括主充電埠和輔充電埠的多埠電池充電器的示意框圖。如第2圖所示，多埠電池充電器包括一個主充電埠1和兩個輔充電埠2、3。如第2圖所示，電力輸出線和輔充電埠2和3在充電電路中分別通過保護元件連接，而電力輸出線和主充電埠1在充電電路中直連。當需要同時對三個充電電池進行充電時，可以將三個充電電池分別接入主充電埠1、輔充電埠2和3。當需對一個充電電池進行充電時，可以將充電電池接入主充電埠1以實現快速充電。應該注意的是，儘管在第2圖的實施例中示出為充電單元102包括三個充電埠，但是本領域的相關技術人員應該理解，根據本發明實施例的多埠電池充電器的充電埠的數量可以為兩個或兩個以上的任意數量。

在一個實施例中，保護元件被連接在充電電路中的、將與接入一個或多個輔充電埠中的每個輔充電埠的充電電池的一個或多個電芯中的每個電芯的正端和/或負端相關聯的一個或多個線路上，以使得接入該輔充電埠的充電電池的一個或多個電芯分別與所述保護元件串聯以在並聯的充電電池的壓差較大時限制充電電池間的放電電流。

在一個實施例中，保護元件是熱敏電阻。在充電電路的線路中在每個電池中的每節電芯間都加入熱敏電阻來限制電流，當並聯的充電電池壓差較大時，產生的大電流流過熱敏電阻會使電阻阻值上升從而降低電流，當壓差變小或者無壓差時熱敏電阻的阻值極小，從而實現電池間的平衡。這可以減輕在並聯的充電電池的壓差較大時由於電流過大引起發熱溫度過大而導致燒毀電路板的風險。

下面以2S電池(包括兩節串聯的電芯)為例，參考第3圖和第4圖詳細描述用於為2S電池充電的根據本發明實施例的多埠電池充電器。第3圖示出了根據本發明的一個實施例的用於為2S電池充電的多埠電池充電器的圖示。第4圖示出了根據發明的另一實施例的用於為2S電池充電的多埠電池充電器的圖示。

如第3圖所示，用於為2S電池充電的多埠電源充電器包括電源轉換單元301和充電單元302，其中電源轉換單元301和充電單元302通過電力輸出線連接，該電力輸出線通過三條連接線將來自電源轉換單元301的電力傳輸至充電單元302，這三條連接線上的相應電壓分別為V1、V2和GND。充電單元302包括在充電電路中分別通過三條線路1、2和3並行連接的三個充電埠J1、J2和J3。如第3圖所示，各充電埠的三條線路中的線路1用於與接入該充電埠的充電電池的第一節電芯的負端相連並連接至電力輸出線中的GND連接線，線路2用於與接入該充電埠的充電電池的第一節電芯的正端以及第二節電芯的負端相連並被連接至電力輸出線中電壓為V1的連接線，線路3用於與接入該充電埠的充電電池的第二節電芯的正端相連並被連接至電力輸出線中V2的連接線。也就是說，V1和V2分別是充電埠J1、J2和J3中的2S電池的第一節電芯的正端和第二節電芯的正端，接地GND是充電埠J1、J2和J3中的2S電池的第一節電芯的負端。

充電單元302中的三個充電埠包括一個主充電埠J1和兩個輔充電埠J2和J3，GND/V1/V2與J1直連，與J2、J3分別通過熱敏電阻F1/F2、F3/F4連接。如第3圖所示，輔充電埠J2和J3通過在與電芯正端相關聯的線路2和3中連接保護元件(例如，熱敏電阻)來與電力輸出線連接以在同時對多個(例如，3個)2S電池進行充電的情況下保護充電電路，而主充電埠J1直接與電力輸出線連接，以在對一個2S電池進行充電的情況下對連接至主充電埠J1的2S電池進行快速充電。具體地，輔充電埠J2的線路2和3中分別連接了熱敏電阻F1和F2，輔充電埠J3的線路2和3中分別連接了熱敏電阻F3和F4，由此在並聯的多個2S電池間壓差較大時限制高電壓電池對低電壓電池的放電電流。

在一個實施例中，輔充電埠可以通過在與該埠處的充電電池的每個電芯的負端相關聯的線路中連接保護元件來與電力輸出線連接以在同時對多個充電電池進行充電的情況下保護充電電路。如第4圖所示，用於為2S電池充電的多埠電源充電器包括電源轉換單元401和充電單元402。其中，充電單元402中的輔充電埠J2和J3通過在與電芯負端相關聯的線路1和2中連接熱敏電阻來與電力輸出線連接以在同時對多個2S電池進行充電的情況下保護充電電路。具體地，輔充電埠J2的線路1和2中可以分別連接熱敏電阻F1和F2，輔充電埠J3的線路1和2中可以分別連接熱敏電阻F3和F4，由此在並聯的多個2S電池間壓差較大時限制高電壓電池對低電壓電池的放電電流。

在另一用於2S電池的多埠電池充電器的實施例中，保護元件(例如，熱敏電阻)可以被不同地配置。在一個實施例中，輔充電埠可以分別在與充電電池的每個電芯的正端和負端相關聯的線路中連接保護元件，例如，可以在分別與第一節的電芯的正端和負端相關聯的線路1和2、以及分別與第二節電芯的正端和負端相關聯的線路3和2中分別連接熱敏電阻，也就是在線路1、2、3中分別連接熱敏電阻。在一個實施例中，輔充電埠可以在與充電電池的每個電芯的正端或負端相關聯的線路中連接保護元件，例如，可以分別在與第一節電芯負端相關聯的線路1和與第二節電芯正端相關聯的線路3中連接熱敏電阻。

在一個實施例中，電力輸出線可以遵循不同的標準化線規，例如，根據美國線規(AWG)。如第3圖和第4圖所示的電力輸出線中，用於GND和V2的連接線可以根據20AWG，用於V1的連接線可以根據28AWG。然而，本領域的相關技術人員應該理解，根據本發明實施例的電力輸出線可以採用其他線規標準，這在本文中不受限制。此外，電力輸出線的長度可以為任意長度，例如，0.5m，這在本文中不受限制。

下面以3S電池(包括三節串聯的電芯)為例，參考第5圖詳細描述用於為3S電池充電的根據本發明實施例的多埠電池充電器。第5圖示出了根據本發明的一個實施例的用於為3S電池充電的多埠電池充電器的圖示。

如第5圖所示，用於為3S電池充電的多埠電源充電器包括電源轉換單元501和充電單元502，其中電源轉換單元501和充電單元 502通過電力輸出線連接，該電力輸出線通過四條連接線將來自電源轉換單元501的電力傳輸至充電單元502，這四條連接線上的相應電壓分別為V1、V2、V3和GND。充電單元502包括在充電電路中分別通過四條線路1、2、3和4並行連接的三個充電埠J1、J2和J3。如第5圖所示，用於各充電埠的四條線路中的線路1用於與接入該充電埠的充電電池的第一節電芯的負端相連並連接至電力輸出線中的GND連接線，線路2用於與接入該充電埠的充電電池的第一節電芯的正端以及第二節電芯的負端相連並被連接至電力輸出線中電壓為V1的連接線，線路3用於與接入該充電埠的充電電池的第二節電芯的正端以及第三節電芯的負端相連並被連接至電力輸出線中電壓為V2的連接線，線路4用於與接入該充電埠的充電電池的第三節電芯的正端相連並被連接至電力輸出線中電壓為V3的連接線。也就是說，V1、V2和V3分別是充電埠J1、J2和J3中的3S電池的第一節電芯的正端、第二節電芯的正端和第三節電芯的正端，接地GND是充電埠J1、J2和J3中的3S電池的第一節電芯的負端。

充電單元502中的三個充電埠包括一個主充電埠J1和兩個輔充電埠J2和J3，其中，GND/V1/V2/V3與J1直連，與J2、J3分別通過熱敏電阻F1/F2/F3、F4/F5/F6連接。輔充電埠J2和J3通過在充電電路中在與電芯正端相關聯的線路2、3和4中連接保護元件(例如，熱敏電阻)來與電力傳輸線連接以在同時對多個(例如，3個)3S電池進行充電的情況下保護充電電路，而主充電埠J1直接與電力輸出線連接以在只需對一個3S電池進行充電的情況下對連接至主充電埠J1的3S電池進行快速充電。如圖5所示，輔充電埠J2的線路2、3和4中分別連接了熱敏電阻F1、F2和F3，輔充電埠J3的線路2、3和4中分別連接了熱敏電阻F4、F5和F6，由此限制電池間的放電電流。

在另一用於3S電池的多埠電池充電器的實施例中，保護元件(例如，熱敏電阻)可以被不同地配置。例如，在一個實施例中，輔充電埠可以在與充電電池的每個電芯的負端相關聯的線路中連接保護元件。在一個實施例中，輔充電埠可以在與充電電池的每個電芯的正端和負端相關聯的線路中連接保護元件。在一個實施例中，輔充電埠可以在與充電電池的每個電芯的正端或負端相關聯的線路中連接保護元件。

在一個實施例中，電力輸出線可以遵循不同的標準化線規，例如，根據美國線規(AWG)。如第5圖所示的電力輸出線中，用於GND和V3的連接線可以根據20AWG，用於V1和V2的連接線可以根據28AWG。然而，本領域的相關技術人員應該理解，根據本發明的實施例的電力輸出線可以採用其他線規標準，這在本文不受限制。此外，電力輸出線的長度可以為任意長度，例如，0.5m，這在本文中不受限制。

應該理解的是，儘管以2S電池和3S電池為例描述了具有三個充電埠的多埠電池充電器，但是本領域的相關技術人員容易理解，根據本發明實施例的多埠電池充電器可以被設計用於不同類型的充電電池、可以被設計為具有不同數量的充電埠、並且還可以具有不同的保護元件配置。

第6圖示出了根據本發明的實施例的多埠電池充電器的實例。如第6圖所示，充電單元的充電電路被封裝在殼體中，而充電單元的多個充電埠在殼體表面用於與多個充電電池介面連接。在一個實施例中，充電埠可以是例如USB、Type-C介面。在一個實施例中，充電埠可以與充電電池的埠相同，例如，為XH-2.54mm介面。在一個實施例中，充電埠可以採用任何能夠與充電電池的端子相連的介面。如第6圖所示，充電單元通過電力輸出線與轉換頭(即，電源轉換單元)通過介面連接，在一個實施例中，該介面可以是USB、Type-C或任何能夠與電源轉換單元相連的介面。然而，應該理解的是，如上文提到的，電力輸出線可以分別與電源轉換單元和充電單元直接連接或間接(例如，通過介面)連接。

應該理解的是，儘管第6圖所示的多埠電池充電器被示出為包括三個充電埠，但是本領域的相關技術人員容易理解，根據本發明實施例的多埠電池充電器可以被設計為具有不同數量的充電埠。

本發明可以以其他的具體形式實現，而不脫離其精神和本質特徵。例如，特定實施例中所描述的演算法可以被修改，而系統體系結構並不脫離本發明的基本精神。因此，當前的實施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本發明的範圍由所附權利要求而非上述描述定義，並且，落入權利要求的含義和等同物的範圍內的全部改變從而都被包括在本發明的範圍之中。

Claims

一種多埠電池充電器，包括：電源轉換單元，所述電源轉換單元被配置為將外接電源轉換成適於所述多埠電池充電器工作的電力供應；充電單元，所述充電單元被配置為通過電力輸出線與所述電源轉換單元連接，並且所述充電單元包括充電電路和多個充電埠，其中所述充電電路用於將所述多個充電埠並行連接至所述電力輸出線以向各充電埠提供電力，所述多個充電埠中的每個充電埠被配置為連接充電電池；其中，所述多個充電埠包括一個主充電埠和一個或多個輔充電埠，所述主充電埠被配置為在所述充電電路中與所述電力輸出線直連以在對一個充電電池進行充電的情況下對接入所述主充電埠的充電電池進行快速充電，所述一個或多個輔充電埠被配置為在所述充電電路中與所述電力輸出線通過保護元件連接以在同時對多個充電電池進行充電的情況下保護所述充電電路。
根據申請專利範圍第1項所述的多埠電池充電器，其中，所述保護元件被連接在所述充電電路中的、將與接入所述一個或多個輔充電埠中的每個輔充電埠的充電電池的一個或多個電芯中的每個電芯的正端和/或負端相關聯的一個或多個線路上，以使得接入每個輔充電埠的充電電池的一個或多個電芯分別與所述保護元件串聯以限制充電電池間的放電電流。
根據申請專利範圍第1項或第2項所述的多埠電池充電器，其中，所述保護元件是熱敏電阻。
根據申請專利範圍第1項所述的多埠電池充電器，其中，所述電力輸出線與所述充電單元直接連接。
根據申請專利範圍第1項所述的多埠電池充電器，其中，所述電力輸出線與所述充電單元通過介面連接。
根據申請專利範圍第1項所述的多埠電池充電器，其中，所述電力輸出線與所述電源轉換單元直接連接。
根據申請專利範圍第1項所述的多埠電池充電器，其中，所述電力輸出線與所述電源轉換單元通過介面連接。
根據申請專利範圍第1項所述的多埠電池充電器，其中，所述充電埠包括USB介面或Type-C介面或與充電電池的介面相同的介面。