專利名稱：多功能鎳氫、鎳鎘電池充電裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及充電裝置，尤其涉及一種在充電狀態(tài)時，數(shù)個電池自動分開在各自充電回路獨立充電，不充電時，數(shù)組回路的各電池自動串接輸出供電，形成緊急供電器狀態(tài)的多功能鎳氫、鎳鎘二次電池的充電裝置。
背景技術：
隨著數(shù)字相機、游戲機、PDA、MP3、移動電話、LED照明器具等可攜式電子產(chǎn)品需求的日益增大，對二次電池的容量也要求愈來愈大，且對充電時間要求愈短，并對充電器體積要求愈輕?。凰?，一種體積輕小又能快速充電，價格低廉又使用壽命長，并能具有多種功能于一體的充電器，成為市場所期盼的產(chǎn)品。
然而，目前現(xiàn)有的鎳氫、鎳鎘充電器，似乎各有其優(yōu)缺點，尚無法滿足前述預期的功效，故乃有改進的空間。茲分別說明如后如圖1所示，為現(xiàn)有串聯(lián)式充電器的充電裝置示意圖，其是將市電AC100V至240V的交流電，通過變壓器或交換式電源11，使其轉(zhuǎn)換為DC的電壓，由充電電路12對串聯(lián)的電池B1、B2、B3、B4進行充電；這種充電模式的優(yōu)點是結構簡單、價格便宜，但其缺點是四個電池串聯(lián)充電，當其中一顆電池充飽時，另三顆如未充飽，則會造成已充飽的電池過度充電，從而降低其使用壽命。
如圖2所示，為現(xiàn)有一種并聯(lián)式充電器的充電裝置示意圖，其是由充電電路12對并聯(lián)的電池組B1、B2、B3、B4進行充電的模式，其優(yōu)點是每一個電池的充電電壓接近，沒有前述串聯(lián)式充電存在的過度充電或充電不飽和的缺陷；但此種并聯(lián)充電模式的最大缺點是，如欲急速充電，則無法滿足急速充電的要求，因為，其電子控制零件的選擇與配設不易，例如充電電壓為2V，每一顆并聯(lián)電池充電電流為4安培，其充電電流即須16安培，而電子零件的二極管存在內(nèi)阻問題；另，三極管具有壓差問題，要形成低電壓高電流的充電回路，會有諸多問題需要克服，例如電路板線路需達16mm以上的安全規(guī)格，不易布線，致使并聯(lián)式充電器的體積無法縮小，零組件易高溫發(fā)燙，且不易達到大容量急速充電的功效；故，其無法達到市場要求。如果充電電壓欲提高，增加功率降低電流，但是，四個開關三極管Q1、Q2、Q3、Q4因壓差問題，會發(fā)生極度高溫無法克服的缺點，如果增加散熱片，體積又過大且使成本提高。
所以，現(xiàn)有的二次電池充電器，無論串聯(lián)式或并聯(lián)式充電，都存在未盡完善之處，尤其是目前的充電器大都只能供鎳氫/鎳鎘電池充電，很少能作為其他功能使用，殊為可惜，因此本發(fā)明人積極研究改進，期望能在既有的充電器結構中，不增加體積、成本及復雜零組件的前提下，使充電器也能在緊急時，成為一種供電器使用；這種需求對于并聯(lián)式充電器要將四個電池串接輸出電壓，似乎不易達到，而四個串聯(lián)的電池雖然可以達到一定的電壓，但如前所述，其存在有過度充電或充電不飽和的缺點，導致壽命降低；所以，如何克服這一問題，使充電器能夠達到最大充量容量，并具有緊急供電功能，為本發(fā)明所要解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有產(chǎn)品存在的上述缺點，而提供一種多功能鎳氫、鎳鎘電池充電裝置，其在一可容置兩個以上二次電池的充電槽上，根據(jù)分開充電、合并使用的設計思路，在充電狀態(tài)時，使數(shù)個電池自動分開在各自充電回路上獨立充電，以防止電池過度充電或充電不飽和的缺點；當不充電時，各組回路上的各電池自動串接輸出足夠電壓，能夠在缺乏外界電源的情況下，形成一個緊急供電器狀態(tài)進行使用。
本發(fā)明的又一目的是提供一種多功能鎳氫、鎳鎘電池充電裝置，其為一種攜帶型的供電器，外出時利用充電電池供給電子產(chǎn)品緊急所需的電源。
本發(fā)明的再一目的是提供一種多功能鎳氫、鎳鎘電池充電裝置，其為具有多種功能的充電器，可利用充電回路的設計及不同的緊急供電輸出介面，供不同電子產(chǎn)品使用，達到一機多功能的效果。
本發(fā)明的目的是由以下技術方案實現(xiàn)的。
本發(fā)明多功能鎳氫、鎳鎘電池充電裝置，包括一座體，其設有一個供容置數(shù)個電池的充電槽；一電源輸入介面，是設在該座體側邊，用于連接外界的供應電源；一充電控制電路，設在該座體內(nèi)，并與充電槽、電源輸入介面分別形成電性連接；其特征在于所述充電控制電路包括一微處理器，其連接有一電流檢測電路及數(shù)個PWM驅(qū)動電路；至少一電子開關，是由一個N-MOSFET及一個P-MOSFET串接組成；該充電控制電路通過電子開關，使充電槽分成兩組以上的充電回路；該電子開關的N-MOSFET的源極(S)接地，閘極(G)連接輸入電源，汲極(D)連接在前一充電回路的電池負極端，該P-MOSFET的源極(S)連接至N-MOSFET的汲極(D)，其閘極(G)與輸入電源連接，汲極(D)連接在后一充電回路的電池正極端；當電源輸入介面通電時，該電子開關的N-MOSFET呈導通(ON)狀態(tài)，P-MOSFET呈斷開(OFF)狀態(tài)，使充電槽上的數(shù)個電池自動分開而在各自充電回路上分別充電，據(jù)以形成一充電器狀態(tài)；當電源輸入介面不通電時，該電子開關的N-MOSFET呈斷開(OFF)狀態(tài)，P-MOSFET呈導通(ON)狀態(tài)，使各充電回路上的各電池自動串接輸出供電，并由一設在該座體側邊的緊急供電輸出介面，提供電子產(chǎn)品所需的電源，以形成一緊急供電器狀態(tài)。
前述的多功能鎳氫、鎳鎘電池充電裝置，其中充電槽容置兩個電池，所述充電控制電路通過一個電子開關使充電槽分成兩組充電回路。
前述的多功能鎳氫、鎳鎘電池充電裝置，其中充電槽容置四個電池，所述充電控制電路通過三個電子開關使充電槽分成四組充電回路。
前述的多功能鎳氫、鎳鎘電池充電裝置，其中充電槽容置四個電池，所述充電控制電路通過一個電子開關使充電槽分成兩組充電回路，且每一個充電回路分別設有兩個電池。
前述的多功能鎳氫、鎳鎘電池充電裝置，其中緊急供電輸出介面之前還包括有一個手動輸出控制電路，其包括有一個多段切換開關及兩個P-MOSFET，通過多段切換開關設在座體表面的撥鍵，控制緊急供電輸出介面為斷開(OFF)/導通(ON)/緊急(EMERGENCY)其中任一使用狀態(tài)。
前述的多功能鎳氫、鎳鎘電池充電裝置，其中電源輸入介面為設在座體上的插頭或插孔。
前述的多功能鎳氫、鎳鎘電池充電裝置，其中緊急供電輸出介面為USBPORTE或連接器。
本發(fā)明多功能鎳氫、鎳鎘二次電池的充電裝置的有益效果是該充電控制裝置通過由P-MOSFET及N-MOSFET所構成的電子開關，將充電槽分成兩組以上的充電回路；當電源輸入介面通電時，該電子開關自動斷路，使充電槽上的數(shù)個電池自動分開成為數(shù)組分別充電，以形成一充電器狀態(tài)；當電源輸入介面不通電時，各充電回路上的各電池自動串接輸出供電，并由一設在該座體側邊的緊急供電輸出介面，提供電子產(chǎn)品所需的電源，據(jù)以形成一緊急供電器狀態(tài)。根據(jù)前述構成，該電源輸入介面包括以插頭設在該座體底部或以插孔設在該座體側邊；該緊急供電輸出介面包括一USB PORTS或連接器任一形式構成。
四

圖1為現(xiàn)有串聯(lián)式充電器的實施電路圖。
圖2為現(xiàn)有并聯(lián)式充電器的實施電路圖。
圖3A為本發(fā)明充電器一實施例外觀結構側視圖。
圖3B為本發(fā)明充電器一實施例外觀結構主視圖。
圖3C為本發(fā)明充電器一實施例外觀結構俯視圖。
圖4A為本發(fā)明充電器另一實施例分解結構側視圖。
圖4B為本發(fā)明充電器另一實施例外觀結構主視圖。
圖4C為本發(fā)明充電器另一實施例外觀結構俯視圖。
圖5為本發(fā)明一實施例實施電路圖。
圖6為本發(fā)明主要電路方塊圖。
圖7為圖5所示實施電路方塊圖，其顯示有電源時各電池分開充電的示意圖。
圖8為圖5所示實施電路方塊圖，其顯示沒有電源時各充電回路自動串接輸出的示意圖。
圖9為本發(fā)明另一實施例實施電路方塊圖，其顯示兩個電池兩個充電回路。
圖10為本發(fā)明另一實施例實施電路方塊圖，其顯示四個電池兩個充電回路。
圖中主要標號說明20座體、21充電槽、22電源輸入介面、221插頭、23緊急供電輸出介面、24LED燈、26連接線、261點煙器插頭、27連接線、271變壓器插頭、30充電控制電路、31微處理器、32電流檢測電路、33PWM驅(qū)動電路、BAT1-BAT4充電回路、34第一電子開關、35第二電子開關、36第三電子開關、40手動輸出控制電路、41多段切換開關、42P-MOSFET、43P-MOSFET。
五具體實施例方式
參閱圖3A、3B、3C所示，為本發(fā)明一可行實施例，其包括有一座體20，一設在座體上的充電槽21，該充電槽21可容置四個鎳氫/鎳鎘二次電池B，該座體20底側設有一電源輸入介面22，本實施例所示為一插頭221形式的電源輸入介面，此外，在座體20側邊設有一緊急供電輸出介面23，該輸出介面23可為USB PORTS狀態(tài)，以方便目前市售的各種電子產(chǎn)品連接使用；當然，也可為一般連接器形式。此外，該座體20表面設有數(shù)個LED燈24，用于顯示充電槽21內(nèi)的電池B的充電狀態(tài)。
參閱圖4A、4B、4C所示，為本發(fā)明另一可行實施例的外觀結構，例如，該電源輸入介面22可為插孔222，供具有點煙器插頭261的連接線26及具有變壓器插頭271的連接線27等連接使用。該緊急供電輸出介面23，可設在其中一側邊的適當位置，也可設在其中二個側邊上，以符合需求，這些變化為本發(fā)明任意配置，故不贅述。
本發(fā)明的充電槽21，由外觀上看，似乎與一般充電槽無區(qū)別，而本發(fā)明的重要特征是，設在座體20的充電控制電路30，如圖5所示，該充電控制電路30是連接在該電源輸入介面22及充電槽21間，以對四個電池進行充電。然而，為使本發(fā)明能夠作為緊急供電器使用，該四個電池必須串接輸出才能具有足夠的電壓，這樣，該四個串聯(lián)電池充電時，就會出現(xiàn)現(xiàn)有技術中所述的過度充電或充電不飽和的缺點，導致影響使用壽命。為此，本發(fā)明采用一種分開充電、合并使用的設計結構，其實施電路方塊圖如圖6所示，當電源輸入介面22有電源輸入時，通過三個電子開關34、35、36使其自動斷路，四個電池自動分成四組充電回路充電，以避免四個電池串聯(lián)充電時的缺陷，但分開充電的電池，其各自電壓不夠供給緊急用電所需，因此，只要充電器不充電時，各電子開關34、35、36自動導通，讓原本分開充電的四組回路四個電池自動串接輸出，使其具有足夠電壓供電。該四個電池串接后的電源可經(jīng)由一手動輸出控制電路40控制其電壓輸出，也可直接自動由緊急供電輸出介面23提供電子產(chǎn)品使用。本發(fā)明另一實施例是，當電池正在充電時，輸入電壓也可不經(jīng)充電控制電路30，直接連接至手動輸出控制電路40，而由緊急供電輸出介面23供給電子產(chǎn)品使用。
根據(jù)上述分開充電、合并使用的設計結構，以圖7及圖8所示的不同充電模式及緊急供電狀況，詳述如后首先，參閱圖7所示，其顯示電池正在充電的電路圖，該充電控制電路30包括有一微處理器31，其連接有一電流檢測電路32及數(shù)個PWM驅(qū)動電路33，其各連接二極管D1至D4后，用于驅(qū)動各充電回路(BAT1)至(BAT4)及三個電子開關34、35、36，該三個電子開關是將四個電池分為四組充電回路(BAT1)至(BAT4)，也即在第一、二充電回路(BAT1)至(BAT2)之間，設有一第一電子開關34，第二、三充電回路(BAT2)、(BAT3)之間設有一第二電子開關35，第三、四充電回路(BAT3)、(BAT4)之間設有一第三電子開關36；以此類推，如有二個充電回路需要一個電子開關，如有八個充電回路需要七個電子開關，而本實施例所揭示的為目前充電器最普遍使用的可四個二次電池充電的形式；因此，使用三個電子開關34、35、36，而該每一個電子開關系由一個N通道(N-Channel)金屬氧化半導體場效三極管(MOSFET)，簡稱N-MOSFET及一P通道的P-MOSFET串接所組成，且各電子開關(例如第一電子開關34)的N-MOSFET(Q10)的源極S接地，閘極連接輸入電源VDD，汲極D連接在前一充電回路(例如第一充電回路BAT1)的電池負極端，而該P-MOSFET(Q13)的源極S則連接至N-MOSFET(Q10)的汲極D，其閘極G與輸入電源VDD連接，汲極D連接在后一充電回路(例如第二充電回路BAT2)的電池正極端。第二、第三電子開關35、36的連接方法，依此類推，故不再贅述。
由此，當電源輸入介面22有電時，PWM驅(qū)動電路(33)ON，該第一、第二、第三電子開關34、35、36的N-MOSFET(Q10)、(Q11)、(Q12)呈導通(ON)狀，而P-MOSFET(Q13)、(Q14)、(Q15)呈斷路(OFF)狀，因此自動分成四組充電回路(BAT1)、(BAT2)、(BAT3)及(BAT4)，如粗黑線所指示，為充電電流的方向，分別對四個電池充電。當各充電回路(BAT1)至(BAT4)的電池充飽時，如圖5所示，微處理器31由電流檢測電路32獲得信號，令LED燈24亮啟。
參閱圖8所示，其揭示電源輸入介面22沒有電時的電路圖，此時充電槽21內(nèi)的各電池已充飽，當充電器的電源拔除，此時充電控制電路30沒有電壓，各PWM驅(qū)動電路33(OFF)，于是第一、第二、第三電子開關34、35、36的N-MOSFET(Q10)、(Q11)、(Q12)呈OFF狀態(tài)，而P-MOSFET(Q13)、(Q14)、(Q15)呈導通(ON)狀態(tài)，第一、第二、第三、第四充電回路(BAT1)至(BAT4)上的四個電池自動串接輸出供電，此時，如粗黑線所示流向緊急供電輸出介面23，由于四個電池是呈串接狀態(tài)，故，其可輸出適當足夠的電壓供電子產(chǎn)品(例如PDA、MP3、LED燈等)使用。當然，也可通過一DC轉(zhuǎn)換AC變壓器(圖中未示)，將DC電壓轉(zhuǎn)換成AC電壓，供例如PL省電燈管及CCFL冷陰極管等的AC小電子產(chǎn)品使用。
如前述圖5至圖8所示，本發(fā)明另一可行實施例，是在該緊急供電輸出介面23之前，還可包括有一手動輸出控制電路40，其包括有一多段切換開關41及二個P-MOSFET(42)、(43)所組成，借助該多段切換開關41設在該座體20表面的撥鍵411，如圖3C所示，控制該緊急供電輸出介面23為OFF或ON或EMERGENCY(緊急)其中任一使用狀態(tài)，其中OFF表示緊急供電輸出介面23不輸出任何電壓，ON則表示充電中，可不經(jīng)充電控制電路30，直接供電使用；EMERGENCY是表示要用到各充電回路所串接的電壓，使用可依需求撥切，此種多段切換開關，為現(xiàn)有技術，本發(fā)明是將其運用作為電壓輸出控制，故不贅述。
參閱圖5所示，為本發(fā)明的主要實施電路圖，熟悉此項技術的人員，都可以據(jù)此進行實施；由于微處理器31、電流檢測電路32及PWM驅(qū)動電路33為現(xiàn)有的充電電路，非本發(fā)明要求專利保護的標的，故不再贅述。本發(fā)明的特征在于，借助該電子開關的設計，將充電槽21分成四個充電回路(BAT1)至(BAT4)，且當電源拔除時，該四組充電回路的四個電池自動串接供電，形成一實用的供電器，使本發(fā)明平時是一個充電器，更可在外出或急用時，成為一個緊急供電裝置，并可對各種電子產(chǎn)品，包括PL燈管及CCFL冷陰極管等提供所需電源，確實具有方便性及實用性。
以上，雖以四個電池四個充電回路進行說明，但是并不限定于此，以數(shù)個充電回路分開充電，而電源拔除時，通過電子開關可使數(shù)個電池自動串接輸出電壓的設計，都應包括在本發(fā)明的技術范疇之內(nèi)；例如，圖9所示，其充電器上只有兩個電池，則只需一個電子開關34將其分成二個充電回路(BAT1)及(BAT2)，分開充電；當電源拔除時可以使兩個電池自動串接輸出。當然，也可如圖10所示，由一個電子開關34，將其分成二個充電回路(BAT1)及(BAT2)，且每一個充電回路上有二顆電池，使兩個兩個分開充電，緊急時四個電池自動串接輸出供電，由于兩個電池一起充電時，目前的電流檢測電路可獲得飽和電壓信號，基本沒有過充問題，雖然沒有四個分開充電精準，但在合理范圍內(nèi)仍可使用，故也屬于本發(fā)明顆實施的范圍。綜上，本發(fā)明所揭示的技術方案，確實具有新穎性、創(chuàng)造性和實用性。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種多功能鎳氫、鎳鎘電池充電裝置，包括一座體，其設有一個供容置數(shù)個電池的充電槽；一電源輸入介面，是設在該座體側邊，用于連接外界的供應電源；一充電控制電路，設在該座體內(nèi)，并與充電槽、電源輸入介面分別形成電性連接；其特征在于所述充電控制電路包括一微處理器，其連接有一電流檢測電路及數(shù)個PWM驅(qū)動電路；至少一電子開關，是由一個N-MOSFET及一個P-MOSFET串接組成；該充電控制電路通過電子開關，使充電槽分成兩組以上的充電回路；該電子開關的N-MOSFET的源極(S)接地，閘極(G)連接輸入電源，汲極(D)連接在前一充電回路的電池負極端，該P-MOSFET的源極(S)連接至N-MOSFET的汲極(D)，其閘極(G)與輸入電源連接，汲極(D)連接在后一充電回路的電池正極端；當電源輸入介面通電時，該電子開關的N-MOSFET呈導通(ON)狀態(tài)，P-MOSFET呈斷開(OFF)狀態(tài)，使充電槽上的數(shù)個電池自動分開而在各自充電回路上分別充電，據(jù)以形成一充電器狀態(tài)；當電源輸入介面不通電時，該電子開關的N-MOSFET呈斷開(OFF)狀態(tài)，P-MOSFET呈導通(ON)狀態(tài)，使各充電回路上的各電池自動串接輸出供電，并由一設在該座體側邊的緊急供電輸出介面，提供電子產(chǎn)品所需的電源，以形成一緊急供電器狀態(tài)。
2.根據(jù)權利要求1所述的多功能鎳氫、鎳鎘電池充電裝置，其特征在于，所述充電槽容置兩個電池，所述充電控制電路通過一個電子開關使充電槽分成兩組充電回路。
3.根據(jù)權利要求1所述的多功能鎳氫、鎳鎘電池充電裝置，其特征在于，所述充電槽容置四個電池，所述充電控制電路通過三個電子開關使充電槽分成四組充電回路。
4.根據(jù)權利要求1所述的多功能鎳氫、鎳鎘電池充電裝置，其特征在于，所述充電槽容置四個電池，所述充電控制電路通過一個電子開關使充電槽分成兩組充電回路，且每一個充電回路分別設有兩個電池。
5.根據(jù)權利要求1所述的多功能鎳氫、鎳鎘電池充電裝置，其特征在于，所述緊急供電輸出介面之前還包括有一個手動輸出控制電路，其包括有一個多段切換開關及兩個P-MOSFET，通過多段切換開關設在座體表面的撥鍵，控制緊急供電輸出介面為斷開(OFF)/導通(ON)/緊急(EMERGENCY)其中任一使用狀態(tài)。
6.根據(jù)權利要求1所述的多功能鎳氫、鎳鎘電池充電裝置，其特征在于，所述電源輸入介面為設在座體上的插頭或插孔。
7.根據(jù)權利要求1所述的多功能鎳氫、鎳鎘電池充電裝置，其特征在于，所述緊急供電輸出介面為USB PORTE或連接器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多功能鎳氫、鎳鎘電池充電裝置，其包括一設有充電槽的座體，該座體內(nèi)設有充電控制電路分別與充電槽及電源輸入介面形成電性連接；該充電控制電路由一電子開關將充電槽分成兩組以上充電回路；當該電源輸入介面通電時，電子開關自動斷路，使充電槽上的數(shù)個電池自動分開，在各自充電回路分別充電，據(jù)以形成一充電器型態(tài)；當該電源輸入介面不通電時，各充電回路上的各電池自動串接輸出供電，并由一設在座體側一邊的緊急供電輸出介面，提供電子產(chǎn)品所需電源，據(jù)以形成一緊急供電器狀態(tài)；以分開充電、合并使用的特征，保護充電電池，并能在缺乏外界電源時，緊急供電使用。
文檔編號H02J7/00GK1805236SQ20051000211
公開日2006年7月19日 申請日期2005年1月14日 優(yōu)先權日2005年1月14日
發(fā)明者楊福義 申請人:楊福義