CN102709959A

CN102709959A - 电池充电器

Info

Publication number: CN102709959A
Application number: CN2011103697095A
Authority: CN
Inventors: S·博伊尔斯; U·拉贾尼; A·T·托科; M·奥尼克; W·S·米勒
Original assignee: Techtronic Industries Co Ltd
Current assignee: Techtronic Industries Co Ltd
Priority date: 2010-11-18
Filing date: 2011-11-18
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2031-11-18
Also published as: CA2758079C; CN104953685A; CA2758079A1; US8441230B2; EP2456038A2; AU2011250860A1; CN102709959B; AU2011250860B2; US20110121783A1; EP2456038A3

Abstract

一种节能和小型电池充电器。除了其他物件之外，该电池充电器包括充电端口、电源模块、电池充电器控制模块或控制器、功率控制安全模块、电池充电器开关以及指示器。控制器、功率控制安全模块和电池充电器开关互相联合工作以控制电池充电器的操作。控制器被配置为执行充电控制过程，其检测电池组在充电端口中的插入、控制电池组的充电以及控制指示器的亮度或显示。功率控制安全模块包括功率控制安全电路，其被配置为在失灵期间防止充电电流和/或充电电压损坏电池充电器或电池组。

Description

电池充电器

相关申请

本申请是2009年9月8日提交的共同待决的美国专利申请No.12/555,573的部分继续申请，其要求2008年9月8日提交的美国临时专利申请No.61/095,033、2008年9月15日提交的美国临时专利申请No.61/097,004和2008年12月10日提交的美国临时专利申请No.61/121,424的权益，这些申请的全部内容都通过引用并入本申请中。

背景技术

传统的单端口和多端口电池充电器具有各种缺点。例如，传统的多端口电池充电器对于每个充电端口需要独立的电源。虽然这些电池充电器能够为一个或多个电池组进行充电，但是需要独立的电源使得该电池充电器在物理上是笨重的并且因操作多个电源所需的硬件和功率而导致降低该电池充电器的效率。传统的单端口电池充电器通常比多端口充电器的体积小，但是具有与例如电池组保护、能效低、短路和电池电荷随着时间丢失(例如，当电池组被留在充电端口一段延长的时间段时)相关的类似操作问题。

传统电池充电器的操作还受到用于检测充电端口中电池组的存在的设备和技术的阻碍。例如，电池充电器通常使用用于监视一对充电端口电源端子的电压的控制电路。充电端口电源端子被连续供电，且电源电压必需比电池充电器的所插入的电池组的电压大，以便检测电池组及为电池组充电。当电池组被插入时，电源端子处的电压降低，控制电路确定电池组已被插入。然而，利用该电池组检测技术的空闲电池充电器保持检测模式几天、几周或者更久，其中充电端口电源端子被连续供电。

可替换地，电池充电器电源在低压状态运转，并周期性地将电池充电器电源转换成高压状态，以提供检查电源端子电压和确定电池组是否被插入所必需的电压。尽管，周期性地从低电压状态转换成高电压状态来检查电池组的出现比上述技术使用了较少的能量，然而，该可替换的技术使得电池充电器在电池充电器频繁检查电池组的插入期间，易于引起较长的等待期。

此外，尽管诸如那些现成可获得的拨动开关已被用于检测电池组到电池充电器的插入，每个拨动开关需要多个导线来连接印刷电路板(“PCB”)。附加的导线使得电池充电器的组装复杂，并且导线可能变得缭乱或者变得折皱。拨动开关也易于由使用者或物体无意中压下。拨动开关的无意中的压下使得控制电路确定出电池组已被插入并且错误的充电电流被提供给充电端口。

发明内容

本发明的实施例提供单端口电池充电器。除了其他物件之外，该电池充电器包括充电端口、电源模块、电池充电器控制模块或控制器、功率控制安全模块、电池组检测设备或电池充电器开关以及一个或多个指示器。电源模块电连接于电源，如120V AC电源。电源模块包括用于调节来自于电源的功率并将功率从电源分配到电池充电器内的其它组件或模块的电路，诸如控制器、指示器等。

电池充电器控制器被配置为执行充电控制过程，其用于确定电池组是否已被插入到充电端口中以及确定电池组所需的充电类型。在该充电过程的一个特别实施例中，控制器确定充电端口是否包括需要快速充电的电池组。如果该控制器确定充电端口包括需要快速充电的电池组，则来自电源模块的功率被施加给该电池组。如果该控制器确定充电端口不包括需要快速充电电流的电池组，则该电池充电器进入低功率模式，在该低功率模式中，功率被从充电端口和指示器(例如，液晶显示器或发光二极管)移除以减少电池充电器所需的功率。如果该电池充电器已经为插入到该电池充电器的电池组快速充电，则该电池为该电池组提供预定时间周期的小电流或维持电流充电。

功率控制安全模块包括保护模块或功率控制安全电流，其被配置为防止电池组和/或电池充电器在失灵(例如，短路)期间损坏。功率控制安全电路包括多个电组件，其包括例如电阻、电容器、金属氧化物半导体场效应晶体管(“MOSFET”)(例如，P型MOSFET和N型MOSFET)以及二极管。MOSFET被构造成控制流过功率控制安全电路的电流。在电池充电器的正常运转期间(例如，当没有失灵发生时)，控制器提供充电信号给功率控制安全电路。响应于充电信号，多个MOSFET被转到“开”状态并允许充电电流为耦合到充电端口的电池组充电举例来说，当其中一个MOSFET开关被短路且没有充电信号由控制器提供时，失灵发生了。

在功率控制安全模块的一个实施例中，如果充电端口正在失灵，则功率控制安全电路保护电池和/或电池充电器免于损坏。例如，功率控制安全电路被构造成检测预定节点的电压。如果电压在节点处被检测到，MOSFET被转到“开”状态，且电流流过控制电阻。控制电阻邻近于保险丝并与保险丝热耦合。大部分充电电压由控制电阻消散，这使得控制电阻在短时间内产生大量的热量。由控制电阻产生的热量足够使保险丝断路(如，爆开)并防止充电电流到达电池组。

充电控制过程和功率控制安全模块各自依赖于电池组在充电端口中出现的准确且可靠的检测。电池充电器开关被配置为向控制器指示电池组是否已被插入充电端口。例如，在一些实施例中，两个或三个接线柱被用于将电池组固定于电池充电器。该接线柱接触电池组的正负电池充电端子，且为从电池充电器到电池组的充电电流提供路径。电池充电器开关取代接触电池组的负端子的接线柱。

在电池充电器开关的一个特定实施例中，所述开关包括第一柔性成形件、第二柔性成形件和绝缘部件。第一柔性成形件耦连于电池充电器电源模块的负端，且第二柔性成形件耦连于控制器并供以标准工作电压(如，5.0V或3.3V)。当电池组被插入到充电端口时，第一柔性成形件向内弯直到它接触到第二柔性成形件。第二柔性成形件的电压于是从标准工作电压降到电源负端电压(如，0V或接地)。当开关的第二柔性成形件降到0V时，控制器确定电池组已被插入到电池充电器，且电池充电电流能被初始化。由于控制器直接检测电池组的插入，电池充电器电源模块被无限期地保持在等待开关被关闭的低电压。因此，需要运转电池充电器的储用功率被最小化，且电池充电器可满足政府效率标准。

在电池充电器开关的另一实施例中，该开关包括第一固定传导组件、第二固定传导组件、绝缘部件和第一固定传导组件与第二固定传导组件之间的第一间隔或间隙。第一固定传导组件电耦连于电池充电器电源的负端，且第二柔性成形件耦连于控制器并供以(如，经由上拉电阻)标准工作电压(如，5.5V或3.3V)。当电池组被插入时，电池组的负端为第一固定传导组件和第二固定传导组件之间的第一间隔搭起桥梁。第二固定传导组件的电压从标准工作电压降到电源负端电压(如，0V或接地)。当开关的第二固定传导组件降到0V时，控制器确定电池组已被插入到电池充电器，且电池充电电流被初始化。

此外，电池充电器可操作以为多个不同类型的电池或电池组中的任一个充电。例如，电池充电器能够为具有许多不同额定电压、额定容量、构造、形状和尺寸的电池组充电。这样的电池组包括那些可安装到电子设备或可从电子设备拆除的那些电池组，这些电子设备如，电动工具、测试及测量设备、真空吸尘器、户外供电设备及车辆。电动工具例如包括钻孔机、圆锯、竖线锯、带锯、拉动锯、螺丝刀、角磨机、直向砂轮机、锤子、拧紧扳手、角钻、检验相机等等。测试和测量设备包括数字万用表、钳型表、叉形表、墙壁扫描仪、IR温度枪、热成像仪、热检测器等。真空吸尘器包括棒状吸尘器、手持吸尘器、直立吸尘器、地毯吸尘器、硬表面吸尘器、滤毒吸尘器、扫帚吸尘器等等。户外供电设备包括鼓风机、链锯、磨边机、修枝剪、割草机、修边机等等。

在一个实施例中，本发明提供一种电池充电器，其包括外壳、电源模块、控制器、保护电路和电池组检测设备。该外壳包括被配置为用于容纳电池组的充电端口。电源模块电连接到电源且被配置为向电池充电器供电。电池充电器被配置为操作于正常操作功率模式和低操作功率模式。控制器被配置为确定充电端口是否接收第一充电电流，确定充电端口是否接收第二充电电流，以及当充电端口要接收第一充电电流或第二充电电流时以正常操作功率模式操作电池充电器。第一充电电流比第二充电电流大。保护电路包括半导体开关，该半导体开关被配置为在保护电路正在接收来自控制器的充电信号时允许第一或第二充电电流被供应给充电端口。电池组检测设备被定位在充电端口内，并且电连接到控制器。电池组检测设备被配置为向控制器提供在充电端口中存在电池组的指示，并在充电端口与电池组之间提供电连接。

在另一实施例中，本发明提供一种电池充电器，其包括外壳、电源模块、控制器和保护电路。该外壳包括被配置为用于容纳电池组的充电端口。电源模块电连接到电源且被配置为向电池充电器供电。控制器被配置为生成用于使充电端口能够接收充电电流的充电信号。保护电路被配置为在保护电路处于正常操作模式中时从控制器接收充电信号，并且包括第一半导体开关和第二半导体开关。第一半导体开关在保护电路正在从控制器接收充电信号时允许充电电流被供应给充电端口，而第二半导体开关在保护电路没有正在从控制器接收充电信号时避免充电电流被供应给充电端口。

在另一实施例中，本发明提供一种电池充电器，其包括外壳、电源模块、控制器和电池组检测设备。该外壳包括被配置为用于容纳电池组的充电端口。电源模块电连接到电源且被配置为向电池充电器供电。控制器被配置为接收表明在充电端口中存在电池组的指示，并生成使得充电端口能够接收充电电流的充电信号。电池组检测设备被定位在充电端口内，并且电连接到控制器。电池组检测设备包括耦合到电源模块的负端子的第一传导部件和耦合到控制器的第二传导部件。第一传导部件和第二传导部件彼此分隔一定距离，并且当电池组被插入充电端口中时第一传导部件与第二传导部件之间的距离被跨越。

参考详细的说明及附图，本发明的其它方面将变得显而易见。

附图说明

图1阐释了根据本发明的一个实施例的多端口电池充电器；

图2阐释了根据本发明的另一个实施例的多端口电池充电器；

图3为图1的多端口电池充电器的简图；

图4-6示出了用于控制电池充电器的过程；

图7阐释了根据本发明的一个实施例的电源控制保护电路；

图8阐释了根据本发明的一个实施例的处于打开位置的电池充电器开关；

图9阐释了根据本发明的一个实施例的处于闭合位置的图8的电池充电器开关；

图10阐释了根据本发明的一个实施例的电池充电器开关。

图11-15示出了根据本发明的实施例的单端口电池充电器。

具体实施方式

在详细说明本发明的任意实施方案之前，要理解的是，本发明在其应用方面不限于在下面说明中所给出或在以下附图中所示的部件的结构和布置细节。本发明能够具有其它实施方案，或者按照各种方式实施或实现。

这里描述的本发明的实施例涉及节能和小型的单端口或多端口电池充电器。除了其他物件之外，该电池充电器包括电源模块、电池组控制模块或控制器、功率转换模块、一个或多个功率控制安全模块、一个或多个电池组检测设备或电池充电器开关以及一个或多个指示器。电源模块电连接于电源，如120V AC或240V AC电源。电源模块包括用于调节来自于电源的功率并将功率从电源分配到电池充电器内的其它组件或模块的电路。控制器、功率转换模块、功率控制安全模块和电池充电器开关互相联合工作以控制电池充电器的运转。例如，控制器被构造成利用相应的电路执行充电控制过程，其中，相应的电路确定电池组是否已被插入到电池充电器的充电端口，以及确定电池组所需要的充电类型。控制器还检测充电端口中的电池组的出现、选择用于充电的充电端口、控制从功率转换模块输出的功率以及控制指示器的亮度或显示。功率转换模块使用来自于控制器的控制信号来转换从电源模块接收的功率，以使得充电电流被供给单个充电端口或电池组。功率控制安全模块包括功率控制安全或保护电路，其被配置为在充电电路失灵时，防止充电电流和/或充电电压损坏电池充电器或电池组。

电池充电器是可操作的以为多个不同类型的电池或电池组中的任一个充电。例如，电池充电器能为具有镍金属氢化物(“NiMH”)、镍镉(“NiCd”)、锂钴(“LiCo”)、锂锰(“LiMn”)、Li-Mn尖晶石或其它适当的锂或锂基化学物的电池组充电。在一些实施例中，电池充电器例如基于端子电压确定出入到电池充电器的电池组的类型。在其它实施例中，电池充电器接收来自于电池组的信号或信息，其指示电池组类型。电池充电器也是可操作的以便接收具有许多不同额定电压、额定容量、构造、形状和尺寸的电池组并为其充电。例如电池充电器是可操作的以为具有4V，8V，12V，16V，18V，20V，24V，48V等等的额定电压的电池组或为具有任何上述额定电压之间的额定电压的电池组充电。电池充电器还是可操作的以便为具有额定容量为1.2Ah，1.3Ah，1.4Ah，2.0Ah，2.4Ah，2.6Ah，3.0Ah等的单个电池的电池组充电。单个电池的额定容量被联合以产生整个电池组的额定容量，这基于单个电池的额定容量和每个电池组中的电池的数量两者。电池组的构造、形状和尺寸包括但不限于可与电设备连接和可从电设备拆除的电池组的构造、形状和尺寸，电子设备诸如为电动工具、测试及测量设备、真空吸尘器、户外供电设备及车辆。

图1阐释了一种电池充电器20，其包括六个用于接收多个电池或电池组并为电池组提供充电电流的充电端口25。每个充电端口25包括至少一个指示器30，其为使用者提供充电端口25和电池组的状态的指示。在一个实施例中，每个充电端口25包括红色的发光二极管(“LED”)和绿色的LED以向使用者指示电池组的充电水平，或者指示电池组或充电端口25中存在的故障或缺陷。指示器例如以“稳”态或“闪”态发光。电池充电器还包括一个或多个指示器35以向使用者提供有关电池充电器20的状态的反馈。

在一个实施例中，当电池充电器20正以全功率运转、提供充电电流或两者都有时，指示器30和35以稳态被激活。在另一个实施例中，指示器35处于发光状态一段时间，处于不发光状态一段时间。例如，指示器35处于发光状态大约0.25秒及处于不发光状态大约2.5秒来指示电池充电器20正提供维持电荷给充电端口25。在一些实施例中，当电池充电器20处于低功率运转模式或者节能模式时，指示器35渐亮且减弱。在其它的实施例中，指示器35渐亮且减弱并闪烁(如，三个短的闪烁)来指示电池充电器20处于节能模式以及一个或多个充电端口25或电池组有问题。

图2阐释了一种电池充电器20A，其包括四个用于接收多个电池或电池组并为电池组提供充电电流的充电端口25A。电池充电器20A在操作上类似于图1中所阐释的电池充电器20，且相似的特征以相应的参考标记标识。关于本发明的几个实施例，描述了六端口电池充电器20和四端口电池充电器20A之间的差别。在其它实施例中，电池充电器例如具有两个充电端口。仅包括单个充电端口的电池充电器包括与上面参照多端口充电器20和20A所描述的指示器、指示器控制和指示器功能相类似的指示器、指示器控制和指示器功能。

图3为图1的电池充电器20的框图。电池充电器20包括电池充电器控制器50、电源模块55、功率转换模块60、多个指示器65以及多个保护模块或电路70。控制器50包括软件和硬件，其中，硬件为可操作的以便控制电池充电器20、为电池充电器20提供保护(如，过压保护)、控制来自于电池充电器20的充电电压和充电电流、发送信息给电池组、激活多个指示器(如，LED或液晶显示器(“LCD”))以及检测电池组80的温度。在一个实施例中，控制器50包括印刷电路板(“PCB”)(未示出)，其组装有多个为电池充电器20提供运转控制和保护的电的及电子的组件。在一些实施例中，PCB包括诸如微处理器、微控制器等等的控制或处理单元。在一些实施例中，控制器50包括处理单元、存储器和总线。总线连接含有从存储器到处理单元的控制器50的各种组件。在许多情况下，存储器包括诸如电可擦除只读存储器(“EEPROM”)的只读存储器(“ROM”)和随机存取存储器(“RAM”)。控制器50还包括输入/输出系统，该输入/输出系统包括用于在控制器50内的组件和电池充电器20的其它组件之间传递信息的程序。包含在电池充电器的实施中的软件被储存在控制器50的存储器中。软件包括固件应用和其它可执行指令。例如，控制器50被构造成除了别的之外执行电池组充电控制过程，如下面关于图4-6所描述的充电控制过程。在另一个实施例中，控制器50包括附加的、较少的或不同的组件。

此外，PCB包括多个附加的无源和有源组件，诸如电阻、电容、电感器、集成电路和放大器。这些组件被设置和连接以提供多个电功能给PCB，其此外还包括滤波、信号调节和电压调整。为了描述的目的，PCB和组装在PCB上的电组件此处全体称作“控制器”50。控制器50还接收来自于电池充电器20内的组件或模块的信号，调节和处理该信号，并例如将处理和调节过的信号传递给功率转换模块60或指示65。

继续参考图1和3，电池充电器20被构造成一次为多个电池组80中的一个充电，且给每个充电端口25分配充电端口数。例如，给充电端口25分配字母或数字，诸如#1-#6。类似的数字或字母-数字名称提供给四端口电池充电器或两端口电池充电器。当电池组80被插入到电池充电器20的充电端口25时，电池充电器20连续地循环通过充电端口25以确定插入到电池充电器20的充电端口25内的任何一个电池组80是否需要快速充电(从0％容量到95％容量的充电)。电池充电器20从充电端口#1开始到充电端口#6结束循环通过充电端口25。例如，如果电池组80被插入到充电端口#4，电池充电器20从充电端口#1开始并继续到充电端口#6循环通过充电端口25。如果电池充电器20确定电池组80需要快速充电，电池充电器20停止循环通过充电端口25并为被识别为需要快速充电的电池组80充电。如果电池充电器20确定例如在充电端口#2的电池组80需要快速充电，电池充电器20先于充电端口#4中的电池组80(电池组80最近被插入到电池充电器20)为充电端口#2内的电池组充电。当充电端口#2内的电池组80已经完成快速充电时，电池充电器20重新从充电端口#1开始循环通过充电端口25。

电池充电器20例如利用开关检测电池组80的插入来确定什么时候电池组80已被插入到充电端口25。在电池充电器20确定电池组80已被插入到充电端口25且循环通过充电端口25以识别第一电池组80需要快速充电之后，能量通过电池保护电路70被提供给第一电池组80。每个充电端口25包括电池保护电路70，其在失灵(例如，短路)期间防止对电池组80和/或电池充电器20的损害。在一个实施例中，电池充电器20以2A的恒定充电电流和负三角接线电压端子来为插入的电池组80充电。负三角接线电压端子包括当最近的电池组电压降到阈值电压(如，低于峰值电压的1.0％)时，在存储器中储存电池组峰值电压，将最近的电池组电压与储存的峰值电压作比较并终止充电。在一些实施例中，电池充电器20例如提供2.9A的恒定充电电流直到电池组80几乎被充满。于是充电电流逐渐减小(如，以线性的方式)以模拟恒定电压充电模式。在另一个实施例中，电池充电器20以电池组80要求的电流水平(如，在大约0.2A到大约5.0A之间)为电池组充电。例如，利用脉宽调制(“PWM”)或脉宽调制器控制充电电流。PWM信号由控制器50产生，且PWM信号的工作周期是可操作的以控制电池充电器20的充电电流。在一些实施例中，由电池充电器20产生的充电电流位于0.1A到5.0A的范围内，虽然在该范围之外的充电电流适用于本发明的其它实施例。

图4-6阐释了由控制器50执行的充电控制过程100以便来控制电池充电器20。过程100还能够用于控制单端口电池充电器，诸如参照图11-15示出和描述的那些电池充电器。电池充电器20被加电(步骤105)到正常操作功率模式并开始检查需要充电的电池组(步骤110)。例如，下面关于图8-10所描述的电池充电器开关或诸如拨动开关或光束传感器的其它类型的开关来检测电池组的出现。当电池充电器20被加电时，能量LED或诸如指示器35的其它指示装置被激活以为使用者指示电池充电器被上电。当电池充电器20开始被加电时，能量LED处于“不变”或“稳”态。如下面所描述的，控制能量LED以便为使用者提供电池充电器20的状态指示。如果电池充电器20确定没有电池组被插入，或没有电池组需要快速充电，电池充电器20进入低能量或低操作功率模式(步骤115)。当处于低功率模式时，电池充电器20从每个充电端口和每个端口LED移除能量并开始使能量LED来回跳动以便向使用者指示电池充电器20已经进入低功率模式(步骤120)。当处于低功率模式时，电池充电器20确定状态开关(如，按钮)是否已被激活(步骤125)。如果状态开关已被激活，电池充电器20确定需要快速充电的电池组是否已被插入充电端口25(步骤130)。当确定电池组是否已被插入充电端口25时，电池充电器20仍保持在低功率模式。如果电池充电器20确定电池组已被插入到充电端口25，电池充电器退出低功率模式(步骤135)并如上所述的开始循环通过充电端口。如果电池充电器20确定没有新的电池组已被插入充电端口25，电池充电器20保持在低功率模式。如果状态按钮已被按压，电池充电器20退出低功率模式(步骤135)并如上所述的开始循环通过充电端口25中的每一个(步骤110)。

如果在步骤110，需要快速充电的电池组已被插入充电器，过程100转到控制部分A，其在图5中示出，并参考图5描述。随后，电池充电器20确定充电端口是否有问题(如，短路，不小心被关闭等等)(步骤140)。如果充电端口被确定有问题(如，在预定的超时时间后)，电池充电器20向使用者提供诸如闪烁LED或多个闪烁LED的指示，以认定充电端口有问题(步骤145)。例如，当功率转换模块60正将充电电流提供给没在接收来自于控制器50的充电信号的端口25时，或者当正接收来自于控制器50的充电端口25没在接收来自于功率转换模块60的充电电流(如，当保险丝已经打开时)时，有问题的充电端口由控制器50所识别。在一些实施例中，只要电池充电器20被上电，有问题的端口信号就继续。为了重置错误状态，电池充电器20的能量被循环以重置控制器50。例如，如果端口FET短路，控制器50检测短路的FET并使有问题的端口失效以防止电池组被有问题的端口充电。附加地或可替换地，如果所插入的电池组是有问题的，电池充电器20向使用者提供指示，诸如，闪烁的LED或多个闪烁的LED。一旦有问题的电池组被移除，错误状态随后被重置。在检测有问题的充电端口或电池组之后，电池充电器20返回到图4中所示出的步骤110，并重新循环通过充电端口。在一些实施例中，电池充电器20仅仅继续循环通过没有问题的充电端口25。在一些实施例中，在重新在步骤110开始循环之前，电池充电器20循环到有问题的充电端口(或电池组)。在电池充电器20识别出充电端口没问题且包括需要快速充电的第一电池组之后，功率转换模块60转换来自于电源模块55的功率，以使得充电电流将充电电流提供给充电端口25来开始给第一电池组充电(步骤150)。功率转换模块60转换来自于电源模块55的功率以使得充电电流仅仅被提供给单个充电端口25。基于电池组的电压和供给给电池组的电流量，电池充电器20确定第一电池组的状态(步骤155)。在一些实施例中，电池组的状态例如为充满、有问题、深度放电、保险丝断开、恒温器断开等等。当第一电池组已完成快速充电时，第一电池组的快速充电完成标识由控制器50设置。

利用显示器或其它指示装置，将电池组的状态指示给使用者。指示装置包括多个LED、LCD等等。在一个实施例中，红色LED发光来指示电池组的出现，绿色LED发光来指示电池组已充满。在另一个实施例中，红色LED和绿色LED闪烁来指示有问题的电池组。在另一个实施例中，采用额外的指示器或指示方法，诸如指示电池组充电水平的一排LED或电池组状态的语言识别(如口头的或文字的)。

随着第一电池组的快速充电的完成，电池充电器20确定第二电池组是否已被插入电池充电器20的充电端口25(步骤160)。如果第二电池组已被插入到充电端口25，电池充电器返回到如4中所示的步骤110，以循环通过充电端口25并确定所插入的电池组之一是否需要快速充电。如果没有虚拟的电池组已被插入，电池充电器20确定电池充电器10是否已循环到最后(如，第六个)充电端口25(步骤165)。如果电池充电器20确定它已达到第六充电端口25且所有的电池组已被快速充电，过程100转到控制部分B，其在图6中示出并参考图6描述，且过程100确定所插入的电池组中的每一个是否需要维持充电(步骤170)。如果需要维持充电，电池充电器20选择需要维持充电的第一充电端口25(以数字顺序)(步骤175)。向电池组供给预定时间段的维持充电。通常，维持充电以比快速充电低的充电电流给电池组充电。然而，在一些实施例中，在维持充电期间使用的充电电流等于或几乎等于快速充电电流，但仅仅向电池组供给较短的持续时间。在一个实施例中，维持充电具有1小时的周期。在另一个实施例中，采用不同的时间周期，诸如，30分钟，2个小时或这基于电池组电压的时间周期。维持电荷还能够用于在快速充电过程之后均衡电池组中的电池的电荷，以确保电池组中的所有电池都近似被均等地充电。在维持充电期间，能量LED被设置成间歇的脉动或闪烁以指示电池组正在接收维持充电。参考快速充电过程，按照上面所述的，使充电端口循环。在电池充电器完成在第一电池组上的维持充电(步骤180)之后，电池充电器循环到充电器中的下一个电池组(步骤185)。

当执行维持充电时，电池充电器20连续检测新电池组的插入(步骤190)。如果新的电池组被插入充电端口25，电池充电器20转到图4中所示的步骤110，并开始循环通过充电端口25以确定插入到充电端口25的电池组中的任一个是否需要快速充电。如果没有新的电池组被插入充电端口25，且插入到充电端口25的电池组中的每一个已接收了维持充电，电池充电器进入图4中所示的低功率模式(步骤115)。在一些实施例中，维持充电仅仅在每个插入到电池充电器20的充电端口25的电池组上执行一次。在另一个实施例中，基于时间(如，电池组被插入在充电端口25中的时间长度)和/或电池组的电压，维持充电在每个电池组上被周期性的执行。

快速充电完成标识被设置在控制器50中，以当被插入在电池充电器20中时，防止电池组重复接收快速充电电流，且每个充电端口25具有相关的快速充电完成标识。例如，如果电池组被插入到电池充电器20且接收快速充电和维持充电，但电池组被留在充电端口25内较长时间(如，1-5天)，快速充电完成标识防止电池组被重复或者继续被快速或维持充电。类似地，如果充电端口25或电池组被确定有问题，防止电池充电器20重复以及连续地提供充电电流给那个充电端口25。在一个实施例中，设置阈值的超时值或超时周期(如，5天或约7200分钟的超时)。电池组不接收额外的快速或维持充电直到超过阈值超时值，且电池组被再次当作最新插入的电池组对待。通过防止电池组接收不必要的快速或维持充电，电池充电器20能延长电池组的寿命。如果电池要连续接收充电电流(如，快速或维持)，在它被插入在电池充电器20的持续时间内，电池组的温度会保持较高。在电池组变得有问题之前，持久的、增加的电池组温度使电池的使用寿命(如，充电次数)变短。

对于每个快速充电完成标识，快速充电完成标识计数器或计数器例如每分钟增加一次。在计数器达到阈值超时值时，快速充电完成标识被重置，且电池组可再次接收充电电流。对阈值超时值的计数被无限地重复，只要电池充电器20保持上电且电池组不从充电端口25移除。在本发明的另一个实施例中，对诸如1-4天的不同的时间段，设置快速充电完成标识，或者电池充电器20被构造成周期性地监测电池组的电压以确定电池组是否已失去了大量的电荷(如，它的电荷的一半)。

如果电池组已失去了大量的电荷，它可指示出电池组处于它使用寿命的末端，或者电池组有问题并需要修理。电池充电器20还通过在快速充电完成标识已被重置之后，检测供给给电池组的电流的数量来确定电池组是否处于它使用寿命的末端。例如，随着快速充电完成标识计数器超时，当电池组正被快速充电时，控制器监测快速充电电流供给电池组的时间量。提供由时间长度划分的充电电流导致以伏安小时形式的再充电容量。控制器50还在超时周期期间，监测电池组的周围温度，并计算电池组被期望经历的可接受的放电量。如果实际放电大于可接受的量，或超出可接受的范围，电池组可能有问题。附加地或可选择地，控制器50对两个或多个超时周期执行上面的计算以确定该时间段的平均自放电。随后，将平均自放电与已知的或计算出的所期望的放电的量比较，以确定电池组是否有问题。

在一些实施例中，电池充电器还被配置为监视电池组的电压水平随时间的变化。例如，控制器50被配置为连续地或者以之前设置或选定的时间间隔来监视电池组的电压。电池组的电压水平随之间的变化之后被确定。如果电池组的电压水平的变化太大或者电池组的电压变化太快(例如，被太快地消耗)，则控制器50被配置为退出低功率操作模式并发起电池组的充电。

再另一个实施例中，在快速或维持充电的末端之间，使用较短的超时周期(如，1-2天)。伴随着超时周期，控制器50监测提供给充电端口的快速充电电流的时间量以计算再充电容量。基于再充电容量，为充电端口25计算可变的再充电延迟。为充电端口25设置可变的再充电延迟，例如直到电池组被移除或使到电池充电器的能量循环。结果，为临近使用寿命末端的电池组设置较短的再充电延迟时间，且为较新的电池组设置较长的再充电延迟时间。

在本发明的一些实施例中，电池充电器20可电连接于多个输入电源。例如，电池充电器20可电连接于AC电源，诸如提供通用AC电源给电池充电器20的AC壁装电源插座，或者电池充电器可电连接于DC电源。例如，DC电源包括点烟器、汽车电源插座或其它12V DC电源。其它DC电源包括选通诸如太阳能电池板、手动曲柄、手提电脑扽等的通用串行总线(“USB”)。电池充电器20被构造成将来自于AC或DC电源的充电电流提供给一个或多个插入到电池充电器20的电池组。在一个实施例中，当电池充电器20被连接或耦连于AC电源时，电池充电器20将提供比电池充电器20电连接或耦连于低压DC电源(如，USB装置)时高的充电电流给电池组。在这样的实施例中，当电池充电器20被电连接于较高的电源时，通常以快速或迅速充电模式给电池组充电，除非如上所述的，该电池组正接收小电流充电。可替换地，当电池充电器20被电连接于DC电源，以慢充电模式为电池组充电。取决于那个电源正为电池充电器提供能量，电池充电器20的充电模式在快速充电模式和慢速充电模式之间转换。例如，如果电池充电器20正以慢速充电模式给电池组充电，且随后电池充电器20被连接于较高电压的AC或DC电源，电池充电器20从慢充电模式转换到快充电模式。如果电池充电器20正以快速充电模式为电池组充电，且电池充电器20被电连接于低能量DC电源，电池充电器20继续以快速充电模式为电池组充电，直到电池充电器20不再电连接于较高电压的电源或者电池组已完成快速充电。

诸如过程100的步骤140中的有问题或失灵的充电端口25的检测，参照保护模块70将被更详细的描述。保护模块70例如基于多个节点电压检测组件的失灵(如，短路、电池充电器开关的不小心的闭合等等)。此处所描述的保护模块70能保护包括单个充电电路或多个单独的充电电路的多端口电池充电器。如果充电端口25的其中之一发生失灵时，保护电路70还防止剩余功能正常的充电端口不能操作。因此，如果失灵发生时，电池充电器20能为插入到电池充电器20的功能正常的端口的剩余电池组充电。

图7阐释了在保护模块70内的功率控制安全电路200。功率控制安全电路200被构造成当一个或多个充电端口25中发生失灵时，防止对电池组和/或电池充电器20的损害，而不会使剩余的功能正常的充电端口不可操作。功率控制安全电路200包括多个电组件，其包括电阻、电容、金属氧化物半导体场效应晶体管(“MOSFET”)，以及二极管。在其他实施例中，采用继电器或继电器和MOSFET的组合。功率控制安全电路200基于多个触发电压，给电池充电器20和电池组提供保护。所阐释的功率控制安全电路200给单个充电端口25提供保护。功率控制安全电路200可被并入仅仅包括单个充电端口的电池充电器或并入包括多个充电端口(如，2个充电端口、4个充电端口、6个充电端口等等)的电池充电器。用于保护电池充电器内的附加充电端口的附加功率控制安全电路200基本具有类似的构造并包括类似的电组件。在一些实施例中，在充电端口25之间，电组件在值上变化，但是每一个功率控制安全电路的功能基本类似。

电源模块55将充电电压和电流提供给功率转换模块60，反过来，在保险丝205的第一端，功率转换模块将充电电压和电流提供给功率控制安全电路200。在本发明的一些实施例中，电源模块55提供高达38V的充电电压。在其他的实施例中，电源模块55提供不同的电压等级。保险丝205的第二端连接于第一P型MOSFET(“PMOSFET”)215的源极210。第一电阻220设置在保险丝205的第二端和第一PMOSFET 215的栅极225之间。第二电阻230设置在第一PMOSFET 215的栅极225和第一N型MOSFET(“NMOSFET”)240的漏极之间。第一和第二电阻220和230形成可操作来降低第一PMOSFET 215的栅极225处的电压的分压器网络。在所阐释的实施例中，第一电阻220具有比第二电阻230大的阻抗。第一PMOSFET 215和此处所描述的其它MOSFET起到开关的作用。当被施加了充足的正的或负的栅-源电压V_gs时，MOSFET被称为处于“导通”状态。如果被施加了不充足的栅-源电压V_gs时，MOSFET被称为处于“截止”状态。描述MOSFET的工作状态的术语“导通”和“截止”的使用此处将与每个MOSFET外加电压和电流的描述联合使用。

小于第一PMOSFET 215的负阈值电压的第一PMOSFET 215的栅极225和源极210之间的栅-源电压V_gs引起P型反转层(即，P型通道)以形成第一PMOSFET 215。如果形成P型反转层，常规电流从第一PMOSFET 215的源极210流向第一PMOSFET 215的漏极250。如果栅-源电压V_gs不充分负(如，比第一PMOSFET 215的负阈值电压小)，没有P型反转层被形成，且常规电流不从第一PMOSFET 215的源极210流向PMOSFET 215的漏极250。如果第一PMOSFET 215处于“导通”状态，来自于电源模块55的充电电流通过第一PMOSFET 215流向肖特基二极管260的阳极255。肖特基二极管260使完全充电电池组免受穿过第一PMOSFET 215到电源模块55或多端口电池充电器的不同端口的反馈电流的影响。肖特基二极管260的阴极265被连接于电池组80的正端。肖特基二极管260具有低的正向电压(如，从阳极255到阴极265的压降)并从导通状态迅速转换到不导通状态。在本发明的其它实施例中，采用了不同类型的二极管。

如上所述的，控制器50检测充电端口25中的电池组80的出现。当控制器50发送充电信号给功率控制安全电路200时，电池组80的充电被初始化。充电信号被发送到第一NMOSFET 240的栅极275和第二NMOSFET 285的栅极280。来自于控制器50的充电信号为大于第一和第二NMOSFET240和285两者的阈值电压的正电压。第一NMOSFET 240的源极245被耦连于电池充电器的地线，且来自于控制器50的充电信号提供充足的栅-源电压V_gs以形成N型反转层，其允许常规电流从第一NMOSFET 240的漏极235流到第一NMOSFET 240的源极245。当第一NMOSFET 240处于“导通”状态，第一PMOSFET 215的栅-源电压V_gs变得充分负(如，比负阈值电压负)以便P型反转层被形成。P型反转层允许常规电流(如，充电电流)从第一PMOSFET 215的源极210流到第一PMOSFET 215的漏极250。当第一PMOSFET 215处于“导通”状态时，充电电压和充电电流出现在肖特基二极管260的阳极255处。

第二NMOSFET 285的源极290被耦连于电池充电器的地线。第二NMOSFET 285的栅-源电压V_gs也是充分的，以形成第二NMOSFET 285的漏极295和源极290之间的N型反转层，且常规电流能从第二NMOSFET285的漏极295流到第二NMOSFET 285的源极290。第二NMOSFET 285的漏极295被连接于第三NMOSFET 305的栅极300。当第二NMOSFET 285处于“导通”状态时，第三NMOSFET 305的栅极300处的电压近似为0V。因此，第三NMOSFET 305不具有充足的栅-源电压V_gs来形成N型反转层。因此，常规电流不从第三NMOSFET 305的漏极310流向第三NMOSFET 305的源极315。

第三NMOSFET 305的漏极310被连接于控制电阻320的第一端，第三NMOSFET 305的源极315被耦连于电池充电器的地线。控制电阻320的第二端被连接于保险丝205的第二端。控制电阻320被设置成与保险丝205相邻并与其热耦连。控制电阻320如此选择，当电流流过它时产生大量的热(如，断开保险丝的足够的热量)。

第三NMOSFET 305的栅极300通过分压器网络耦连于肖特基二极管260的阳极255。分压器网络包括设置在肖特基二极管260的阳极255和第三NMOSFET 305的栅极300之间的第三电阻325，和设置在第三NMOSFET305的栅极和电池充电器的地线之间的第四电阻330。在本发明的一些实施例中，第三电阻325和第四电阻330几乎具有相同的阻抗值。在其他的实施例中，第三电阻和第四电阻具有不同的阻抗值。

当来自于控制器50的充电信号被施加到第一和第二NMOSFET 240和285两者的栅极275和280，电源模块55和功率转换模块60继续提供充电电流给电池组80。电池组继续充电例如直到控制器50确定电池组80已被充满，或者电池组80被从充电端口移除。如果控制器50已不或正在不发送充电信号给功率控制安全电路200，但失灵已发生(如，短路)，功率控制安全电路200被构造成中断对电池组270的正电池端子的充电电流。如果没有充电信号被控制器提供，第一和第二NMOSFET 240和285的栅极275和280不具有充足的栅-源电压V_gs来形成N型反转层及允许常规电流从第一和第二NMOSFET 240和285的漏极235和295流向源极245和290(即，第一和第二NMOSFET处于“截止”状态)。如果第一NMOSFET 240处于“截止”状态，第一PMOSFET 215不具有足够的负栅-源电压V_gs来形成P型反转层以及允许常规电流从第一PMOSFET 215的源极210流向漏极250。如果第二NMOSFET 285处于“截止”状态，第三NMOSFET 305的栅极300不与地线耦连。

由于第一PMOSFET 215处于“截止”状态，充电电流和充电电压没有出现在肖特基二极管260的阳极255处。然而，在第一PMOSFET 215发生失灵(如，短路)时，充电电流和充电电压可出现在肖特基二极管260的阳极255，即使控制器50没有在或已没在发送充电信号给功率控制安全电路200。为了防止对电池组80和/或电池充电器的损害，功率控制安全电路200可操作以中断流向电池组80的正端的电流。如果充电电压和充电电流出现在肖特基二极管260的阳极255且控制器50不施加充电信号给第二NMOSFET285的栅极280，第三NMOSFET 305的栅极300不与电池充电器的地线耦连，且第三NMOSFET 305的栅极300处的电压近似等于充电电压的一半。出现在第三NMOSFET 305的栅极300处的电压取决于第三和第四电阻325和330的阻值。在一些实施例中，第三和第四电阻325和330具有近似相同的阻值。在另一些实施例中，第三和第四电阻325和330具有不同的阻值，且第三NMOSFET 305的栅极300处的电压不近似等于充电电压的一半。

如果第二NMOSFET 285处于“截止”状态且第三NMOSFET 305的栅极300处的电压至少与阈值电压一样大，N型反转层形成在第三NMOSFET 305内，且常规电流能从第三NMOSFET 305的漏极310流向源极315。控制电阻320具有比第三和第四电阻325和330的阻值小的阻值，以使得控制电阻320和第三NMOSFET 305(当处于“导通”状态时)提供到电池充电器的地线的低阻抗电流路径。充电电流的大部分流过控制电阻320和第三NMOSFET 305。控制电阻320具有例如小于1000欧姆的电阻和1/4W的额定功率。结果，控制电阻320在短时期内提供大量的热量。如上所述的，控制电阻320热耦连于保险丝205。

由控制电阻320产生的热量足够使保险丝205的开路(如，爆开)。在保险丝205已爆开之后，充电电流不再能流过短路的PMOSFET 215，并且对电池充电器或电池组的损害被阻止了。电源模块55和功率控制安全电路各自被配置为用于单端口和多端口电池充电器。

上述的充电控制过程100和功率控制安全电路200两者都至少部分地依赖于充电端口中的电池组的出现的准确且可靠的检测。每个充电端口25包括一个或多个电池组检测设备或电池充电器开关以用于检测电池组什么时候被插入到电池充电器20种，或者可替换地，电池组什么时候从电池充电器20移除。电池充电器开关允许电池充电器20在空闲或低功率操作模式期间使用最少的能量，且不施加充电电压给正或负的电池充电端直到开关被激活(如，闭合)。在一个实施例中，开关包括第一柔性成形件，第二柔性成形件，和绝缘部件。利用电传导和柔性材料(如，金属)形成第一和第二柔性成形件。绝缘部件由电绝缘体构建并使第一和第二柔性成形件电隔离。第一柔性成形件、第二柔性成形件以及绝缘部件为廉价的(与成品开关相比)冲压件和成形件，其不采用比用于将电池组固定于电池充电器20的标准夹子明显更大量的材料。在本发明的其它实施例中，第一和第二柔性从成形件为模制的。

根据这样的实施例的电池组检测设备或电池充电器开关410在图8中以打开位置示出。开关410包括第一柔性成形件415、第二柔性成形件420和绝缘部件425。第一柔性成形件415包括用于接触导体或将开关410附连于(如，焊接)诸如PCB的装置的第一和第二端子430。在所阐释的实施例中，第一和第二端子430被连接于第一柔性成形件415的第一直部435并与其共线。在其他实施例中，以关于第一直部435不共线设置的方式构造第一和第二端子340。第一直部435穿过绝缘部件425的内部并延伸超出绝缘部件425第一间距。在其他的实施例中，第一直部435附连于绝缘部件425的外部。第一直部435的充电约为绝缘部件425的长度的两倍。第一直部435被连接于第一柔性成形件415的第一角部440。第一角部440包括小于或等于90°的内角。在本发明的其他实施例中，第一角部440具有大于或等于90°的内角。词“直”在此处仅仅用于描述的目的，并不打算暗示电池充电器开关的直部，例如当接收作用力时，不能为折曲或弯曲的。

第一柔性成形件415的第二直部445也连接于第一角部440。第二直部445延伸出近似等于第一直部435的长度的一半的长度。第二直部445和第一直部435形成等于第一角部440的内角的角度。第一柔性成形件415的第二角部450连接于第二直部445。第二角部450包括小于180°的且在某些实施例中约等于90°的内角。在某些情况下，第二角部450的内角大于第一角部440的内角。在其他的实施例中，第二角部450的内角小于第一角部440的内角。第二角部450也连接于第一柔性成形件415的第三直部455。第三直部455在长度上近似等于第二直部445并与第二直部445形成等于第二角部450的内角的角度。第一柔性成形件415的第三角部460也连接于第三直部455并包括小于180°的内角。第三角部460与近似平行于第二直部445延伸的第一柔性成形件415的第四直部465连接。第四直部465和第三直部455形成等于第三角部460的内角的角度。

第二柔性成形件420包括第五直部470，其与第一直部435平行并大约为第一直部435的一半长。第一直部435和第五直部470被分隔开并由绝缘部件425彼此电绝缘。第六直部475垂直连接于第五直部470。在所阐释的实施例中，示出第六直部475穿过绝缘部件425的内部。在其他实施例中，第六直部475不穿过绝缘部件425的内部。

第二柔性成形件420也包括通过第四角部485连接于第六直部475的第三和第四端子480。第四角部485在第六直部475和第四端子480之间形成约90°的角度。在所阐释的实施例中，第三和第四端子480近似平行于第一和第二端子430、第一直部435和第五直部470。第三和第四端子480被构造成与导体接触或附连于(如，焊接)PCB。

绝缘部件425使第一柔性成形件415和第二柔性成形件420分隔开并使它们电隔离。例如，绝缘部件425为围绕第一柔性成形件415和第二柔性成形件420模制的塑料材料。在本发明的其他实施例中，绝缘部件425为将第一柔性成形件415粘贴到第二柔性成形件420并在两个部件之间提供电隔离的胶布或可替换的材料。

开关410不需要如许多成品型的开关的外部塑料外壳。成品开关通常需要塑料外壳来防止灰尘中断开关的电连通。成品开关被设计有标准外壳(即，具有已知大小和尺寸的外壳)并被用于各种各样的应用。然而，在空间有限的应用中，很难与具有外壳的开关接合。同样地，不具有外壳的开关410是有利的。此外，由于第一、第二、第三和第四端子直接连接于(如，焊接)PCB，开关410不需要导线将电池充电器开关连接于PCB。

图9阐释了处于闭合位置的开关410。第一和第二端子430、第一直部435、第二直部445、第三直部455、第四直部465、第五直部470、第六直部475、第三和第四端子480以及第四角部485在形状和定向上基本上与上述关于图8的描述相似。然而，第一柔性成形件415和第二柔性成形件420在打开位置时，被互相分隔开或间隔开。如图9中所示的，第一柔性成形件415和第二柔性成形件420之间的距离或间隔已被第一柔性成形件415横越或跨越。例如，当电池组被插入到电池组充电器的充电端口时，开关410处于闭合位置。当电池组被插入到充电端口时，电池组接触第二直部445。由于电池组深入行进到充电端口，电池组施加力到第二直部445上，其被弯向第一直部435，并使第一角部440的内角减小。

第二角部450、第三直部455、第三角部460和第四直部465关于第一角部440朝向第五直部470弯曲地行进直到第三角部460接触到第五直部470。由于电池组继续施加力到第二直部445上，第二角部450的内角增加。第三角部460于是以推进移动的方式向下施力到第五直部470上，直到电池组牢牢插入到充电端口。第三角部460的推进移动具有多个功能。推进移动能够清除第五直部470的灰尘，其可能自上一次将电池组插入电池充电器以后开始累积。推进移动还允许较长的接触-移动距离，在该期间开关410被激活。在成品开关中，由于当开关被激活时，开关在较小的移动范围行进，公差导致了电连通问题。鉴于电池组没有精确一致的尺寸或形状的情形，或当电池组插入到充电器时发生摆动或摇动，开关410的移动的较大范围确保电连通性。

例如，每一个充电端口25包括一个或多个标准夹子和电池充电器开关410。标准夹子利用一个或多个焊接端固定于PCB，且电池充电器开关410经由上述关于图8和9所描述的第一、第二、第三和第四端子固定于PCB。标准夹子的端子连接于正电压模块端子(如，正充电电压端)。开关410的第一和第二端子430连接于负参考电源模块端子(如，0V或接地)。电池充电器开关410的第三和第四端子480连接于控制器50。第三和第四端子480被上拉到例如5.0V或3.3V(即，控制器50的标准工作电压)的控制电压。同样地，第五直部470也处于标准工作电压。由于电池充电器20的充电端口25内的开关410的位置，开关410更不易受到错误的激活，该错误的激活会使得控制器50启动充电电流。当电池组被插入到充电端口20时，开关410闭合且第五直部470的电压被从标准工作电压拉到负充电端子电压(如，0V或接地)。控制器50检测第五直部470的电压变化(经由第三和第四端子480)并确定电池组已被插入或出现在充电端口25。在控制器50确定电池组出现后，控制器50能启动充电电流。由于控制器50直接检测电池组的插入，电源模块55被无限期地保持在等待开关410闭合的低电压。因此，需要运转电池充电器20的备用功率被最小化，且电池充电器20能满足或超过政府效率标准。

图10阐释了根据另一个实施例的电池充电器开关500。开关500包括绝缘部件505、第一柔性成形件510、第二柔性成形件515、第三柔性成形件520以及第四柔性成形件525。第一、第二、第三和第四柔性成形件中的每一个是电传导的。第一、第二、第三和第四柔性成形件通常被阐释为直的，但是在远离绝缘部件505的末端或尖端弯曲。弯曲的端部允许电池组更容易地插入到充电端口25。术语“直”用于描述的目的，并不打算暗示当接收外力时，电池充电器开关500的直部不能，例如，折曲或弯曲。

第一柔性成形件510和第二柔性成形件515电连接于第一和第二端子530以用于接触导体或将开关附连于(如，焊接)诸如PCB的装置。在所阐释的实施例中，第一和第二端子530连接于并垂直于绝缘部件505。在其他实施例中，第一和第二端子530以关于绝缘部件505不垂直的设置方式构造。第一和第二柔性成形件510和515穿过绝缘部件505的内部并延伸超出绝缘部件505的一距离。第一柔性成形件510、第二柔性成形件515和第一及第二端子530的组合此处被称为第一传导部件535。

第三柔性成形件520和第四柔性成形件525电连接于第三和第四端子540以用于接触导体或将开关附连于PCB。在所阐释的实施例中，第三和第四端子540连接于且垂直于绝缘部件505，并近似平行于第一和第二端子530。在其他实施例中，第三和第四端子540被以关于绝缘部件505不垂直的设置方式构造。第三和第四柔性成形件520和525穿过绝缘部件505的内部并延伸超出绝缘部件505的一距离。第三柔性成形件520、第四柔性成形件525和第三及第四端子540的组合此处被称为第二传导部件545。在所阐释的实施例中，第二传导部件545延伸超出绝缘部件505的距离比第一传导部件535的大。这一点下面被更详细地描述，选择第一和第二传导部件535和545的相对长度以确保接地端或零电位端首先由插入到充电端口25的电池组接触。

绝缘部件505使第一传导部件535和第二传导部件545间隔开并使它们电隔离。例如，绝缘部件505为围绕第一传导部件535和第二传导部件545模制的塑料材料。在本发明的其他实施例中，绝缘部件505为将第一传导部件535粘贴到第二传导部件545的胶带或可选择的材料，并在第一和第二传导部件535和545之间提供电隔离。

第一传导部件535和第二传导部件545互相分隔固定距离D。距离D被选择的足够小以减少或最小化电池充电器开关500在PCB上的印迹，并被选择的足够大以便当第一传导部件535和第二传导部件545处于不同电压时，防止第一传导部件535到第二传导部件545的电弧作用，反之亦然。

第一和第二柔性成形件510和515在第一接合点P₁互相弹性接触。第三和第四柔性成形件520和525在第二接合点P₂互相弹性接触。在第一和第二柔性成形件510和515与第二和第四柔性成形件520和525之间的接合点P₁和P₂分别起到电池充电器开关500和插入到充电端口25间的电触点的作用。例如，当电池组被插入到充电端口25时，电池组的端子(如，负端或接地端)在第一、第二、第三和第三柔性成形件的弯曲末端处接触第一和第二传导部件535和545。第二传导部件545的相对长度大于第一传导部件535的长度，以使得在第一传导部件535电连接于电池组之前，第二传导部件545电连接于电池组。在一个实施例中，在电压被施加到任一个电池组的端子之前，第二传导部件545处于地电平或零电位电平，且因此电池组被安全地接地。电池组到充电端口25并由此到电池充电器开关500的插入力是充足的，以便电池组的端子(如，负端)使第一、第二、第三和第四柔性成形件折曲或弯曲，并分别中断第一和第二柔性成形件510和515于第三和第四柔性成形件520恶化525在点P₁和P₂之间的接触。电池组端子桥接第一传导部件535和第二传导部件545之间的距离D以便电连接第一传导部件535和第二传导部件545。当第一传导部件535和第二传导部件545互相电连接时，第一和第二传导部件535和545保持在相同的电压电位。控制器50检测第一传导部件545的电压中的变化，确定电池组出现在充电端口25中，并以与上述关于开关410的描述类似的方式启动充电电流。

以与上面关于图8和9所描述的电池充电器开关410类似的方式，开关500不需要外部塑料外壳来防止，例如灰尘，中断开关500的电连通性。此外，由于第一、第二、第三和第四端子直接连接于(如，焊接)PCB，开关500不需要导线来连接于PCB。电池充电器开关410和电池充电器开关500两者都被配置为用于单端口和多端口电池充电器。

当电池组80被从电池充电器20移除时，开关410和500也改善了电池充电器20的效率。举例来说并参考上述关于图4-6所描述的过程100和开关410，具有用于接收多个电池组的多个充电端口25的电池充电器20被构造成，仅仅当第一电池组已达到最大充电时，从为第一电池组充电转换到为第二电池组充电。然而，当电池组被从电池充电器20移除时，在第三和第四端子480上的电压被从0V上拉到5V，这向控制器50指示，电池组不再插入到充电端口25。从0V到5V的转变对控制器50起到信号的作用，该信号为电池组不再插入在电池充电器20中且电池充电器20将要转到下一个插入在充电端口25中的电池组。可选择地，如果插入在电池充电器20的充电端口25中的每一个电池组已被充电但没有移除，对于每一个具有电池组插在其中的电池充电器20的充电端口25，开关410(即，第三和第四端子480)的电压保持在0V。电池充电器20于是在所有插入的电池组上启动维持充电(如，小电流充电)预定时间段(如，1小时)。如果在电池充电器已完成维持充电后，电池组没有移除，控制器50进入空闲模式以减小能量消耗。电池充电器20不退出低功率操作模式直到控制器50从开关410上感应到高到低的转变(如，从5V到0V)。在其他实施例中，当电池组已被从充电端口25移除时，电池充电器20退出低功率操作模式。

同样地，与常规的用于检测电池组到电池充电器的充电端口的插入的技术不一样，控制器50需要较少的编程。例如，控制器50监测管脚(即，管脚到电池充电器的第三和第四端子480)的电压。如果检测到电压变化(如，5V到0V或0V到5V)，控制器50执行相应的指令。控制器50不必执行附加的计算或测试来确定电池组是否已被插入到充电端口25或从其移除。

在一些实施例中，电池充电器包括单个充电端口。例如，图11-15示出了包括单个充电端口的电池充电器600、700、800、900、1000和1100。除了其他物件之外，这些充电器包括与上面参照本发明的多端口实施例描述的那些控制器、电源、指示器、保护电路和电池组检测设备类似的控制器、电源、指示器、保护电路和电池组检测设备。单端口充电器600-1100在用于对电池组充电的输出充电电压(例如，位于近似9V与20V之间)或者输出充电电流方面可以变化。

在一些实施例中，电池充电器20、20A和600-1100还被配置为执行详细的电池组估计。例如，充电器包括估计单元，其用于确定电池组的阻抗随时间的变化以估计电池组的状态。电池组的阻抗与其他信息(例如，温度)相结合来确定例如电池组的健康、电池组保持电荷的能力、电池组是否寿命终止等。充电器通过将检测到的电池组阻抗与期望的电池组阻抗进行比较、通过监视充电期间的阻抗变化、通过监视电池充电和放电时间与速率(例如，变化)等来确定该信息。基于该信息，充电器被配置为选择性地使能或禁止电池组的充电。

因此，除了其他物件之外，本发明提供一种小型且节能的多端口电池充电器。该电池充电器包括构造成执行充电过程的控制器，在该充电过程中，一次为电池充电器的多个端口中的一个充电。与多个充电端口中的每一个相关的功率控制安全模块为电池充电器和插入的电池组提供保护以抵抗例如短路的情形。电池充电器还包括用于多个端口中的每一个的至少一个电池充电器开关，其为控制器提供端口中存在电池组的指示。本发明的各种特征和优点将在随后的权利要求中阐明。

Claims

1.一种电池充电器，该电池充电器包括：

外壳，该外壳包括被配置为用于容纳电池组的充电端口；

电源模块，该电源模块被电连接到电源且被配置为向所述电池充电器供电，

其中，所述电池充电器被配置为操作于正常操作功率模式和低操作功率模式；

控制器，该控制器被配置为：

确定所述充电端口是否要接收第一充电电流，

确定所述充电端口是否要接收第二充电电流，其中所述第一充电电流大于所述第二充电电流，

当所述充电端口要接收所述第一充电电流或所述第二充电电流时，操作所述电池充电器于所述正常操作功率模式中，以及

检测所述充电端口中所述电池组的存在；以及

保护电路，该保护电路包括半导体开关，该半导体开关被配置为在所述保护电路正在从所述控制器接收充电信号时允许所述第一充电电流或所述第二充电电流被供应给所述充电端口。

2.根据权利要求1所述的电池充电器，其中，所述第二充电电流为小电流充电电流。

3.根据权利要求1所述的电池充电器，其中，所述充电电流流过所述半导体开关。

4.根据权利要求1所述的电池充电器，其中，所述保护电路还包括第二半导体开关。

5.根据权利要求4所述的电池充电器，其中，所述保护电路还包括保险丝。

6.根据权利要求5所述的电池充电器，其中，当所述充电电流正被供应给所述充电端口并且所述保护电路没有正在从所述控制器接收所述充电信号时，所述第二半导体开关促使所述保险丝断开。

7.一种电池充电器，该电池充电器包括：

外壳，该外壳包括被配置为用于容纳电池组的充电端口；

控制器，该控制器被配置为生成用于使所述充电端口能够接收充电电流的充电信号；以及

保护电路，该保护电路被配置为在所述保护电路处于正常操作模式中时从所述控制器接收所述充电信号，所述保护电路包括第一半导体开关和第二半导体开关，

其中所述第一半导体开关在所述保护电路正在从所述控制器接收所述充电信号时允许所述充电电流被供应给所述充电端口，以及

其中所述第二半导体开关在所述保护电路没有正在从所述控制器接收所述充电信号时阻止所述充电电流被供应给所述充电端口。

8.根据权利要求7所述的电池充电器，其中，所述保护电路还包括保险丝。

9.根据权利要求8所述的电池充电器，其中，当所述充电电流被供应给所述充电端口并且所述保护电路没有正在从所述控制器接收所述充电信号时，所述第二半导体开关促使所述保险丝断开。

10.根据权利要求7所述的电池充电器，其中，所述充电电流流过所述第一半导体开关。

11.根据权利要求7所述的电池充电器，该电池充电器还包括被定位于所述充电端口中并电连接到所述控制器的电池组检测设备。

12.根据权利要求11所述的电池充电器，其中，所述电池组检测设备包括耦合到所述电源模块的负端子的第一传导部件和耦合到所述控制器的第二传导部件。

13.根据权利要求12所述的电池充电器，其中，所述第一传导部件和所述第二传导部件彼此间隔一距离。

14.根据权利要求13所述的电池充电器，其中，所述第一传导部件与所述第二传导部件之间的所述距离在所述电池组被插入所述充电端口中时被跨越。

15.一种电池充电器，该电池充电器包括：

外壳，该外壳包括被配置为用于容纳电池组的充电端口；

电源模块，该电源模块被电连接到电源且被配置为向所述电池充电器供电；

控制器，该控制器被配置为接收表明在所述充电端口中存在所述电池组的指示，并生成使得所述充电端口能够接收充电电流的充电信号；以及

电池组检测设备，该电池组检测设备被定位于所述充电端口中并电连接到所述控制器，该电池组检测设备包括：

第一传导部件，该第一传导部件耦合到所述电源模块的负端子，以

及

第二传导部件，该第二传导部件耦合到所述控制器，

其中所述第一传导部件和所述第二传导部件彼此间隔一距离，以及

其中所述第一传导部件与所述第二传导部件之间的所述距离在所述电池组被插入所述充电端口中时被跨越。

16.根据权利要求15所述的电池充电器，该电池充电器还包括保护电路，该保护电路包括被配置为在所述保护电路正在从所述控制器接收所述充电信号时允许所述充电电流被供应给所述充电端口的半导体开关。

17.根据权利要求15所述的电池充电器，其中，所述电池组检测设备向所述控制器提供在所述充电端口中存在所述电池组的指示。

18.根据权利要求15所述的电池充电器，该电池充电器还包括估计单元，该估计单元用于确定所述电池组的阻抗并基于所述阻抗估计所述电池组的状态。

19.根据权利要求15所述的电池充电器，其中，所述第一传导部件的电压为电池充电器参考电压，而所述第二传导部件的电压为电池充电器控制电压。

20.根据权利要求19所述的电池充电器，其中，所述第二传导部件的电压在所述电池组被插入所述充电端口中时被从所述电池充电器控制电压降低到所述电池充电器参考电压。