專(zhuān)利名稱(chēng)：多用途快速充電架的制作方法
多用途快速充電架
背景技術(shù)：
電池充電器通常通過(guò)電纜連結(jié)或端子連接對(duì)一個(gè)具體的電池驅(qū)動(dòng)的裝置進(jìn)行充電并且通常具有超過(guò)一個(gè)小時(shí)左右的充電時(shí)間。即，例如，手機(jī)充電器通常不對(duì)數(shù)字照相機(jī)等進(jìn)行充電。此類(lèi)充電器一般也不包括允許充電時(shí)間少于十五分鐘的高速充電連接或端子。電池單元技術(shù)方面的最新進(jìn)展，包括鋰離子(Li-ion)可再充電電池，已使得消費(fèi)者在數(shù)分鐘而非數(shù)小時(shí)的范圍內(nèi)完成快速電池充電的理想成為現(xiàn)實(shí)期望。鋰離子可再充電電池通常由提供恒定電流的電源來(lái)充電，然后提供恒定電壓(CC/ CV)，其中在大約4. 2V時(shí)從恒定電流轉(zhuǎn)接至恒定電壓。S卩，當(dāng)電池的電壓達(dá)到大約4. 2V時(shí)， 充電操作從恒定電流模式切換至恒定電壓模式。可提供此類(lèi)充電特征的電源由電子反饋機(jī)構(gòu)來(lái)控制。在給定時(shí)段內(nèi)對(duì)可再充電電池進(jìn)行充電涉及細(xì)心且精確地調(diào)節(jié)充電裝置的充電機(jī)構(gòu)。為了有利于精確地調(diào)節(jié)充電電流，涉及到精確地測(cè)量電池的電壓和/或電流。此外， 由于電池具有不同的容量并且要求不同水平的充電電流，因此關(guān)于電池容量的精確信息使充電操作能夠在給定時(shí)段內(nèi)完成。常規(guī)充電器依賴(lài)于機(jī)械或模擬或數(shù)字技術(shù)來(lái)確定待充電電池的類(lèi)型并因此確定要應(yīng)用的適當(dāng)?shù)某潆姺桨?。例如，一些技術(shù)是基于使用內(nèi)部電池識(shí)別電阻器，其值確定該具體電池所用的充電參數(shù)。也已采用了機(jī)械技術(shù)，例如采用接口極性鍵的位置或者特定插針的位置來(lái)區(qū)別要求不同充電參數(shù)的不同電池型號(hào)。例如，Smart Battery Bus (SMBus)標(biāo)準(zhǔn)使用串行數(shù)據(jù)通信接口來(lái)將充電參數(shù)傳送給充電裝置。以上方法使用電池功率端子以外的附加連接點(diǎn)或一些添加的機(jī)械部件，所述添加的機(jī)械部件是將存儲(chǔ)能量遞送給便攜裝置的基本電池功能所不需要的。在SMBus標(biāo)準(zhǔn)的情況下，使用電路和至少兩個(gè)附加插針來(lái)實(shí)現(xiàn)充電器和電池之間的智能接口，增加了電池的成本、復(fù)雜性和尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
一種充電架基座和快速充電電路包括單一或多個(gè)充電端子以便將一個(gè)或多個(gè)裝置同時(shí)連結(jié)到充電器。充電器與每個(gè)連結(jié)的裝置通信并且為每個(gè)裝置選擇適當(dāng)?shù)目焖俪潆娝俾省?duì)所述一個(gè)或多個(gè)裝置的充電同時(shí)進(jìn)行或按串行順序進(jìn)行。充電器封裝了高速通用或公用連接器使得幾乎任何裝置可被連結(jié)以進(jìn)行充電。一種設(shè)備包括充電器和多個(gè)連接器使得連接器包括開(kāi)關(guān)以及充電器和連接器之間的連接。充電器被構(gòu)造成引導(dǎo)與所述多個(gè)連接器中的一個(gè)相關(guān)聯(lián)的開(kāi)關(guān)以將與其相關(guān)聯(lián)的連接器連接到充電器。充電器也被構(gòu)造成根據(jù)在所述裝置中所檢測(cè)到的電池類(lèi)型來(lái)對(duì)連接到連接器的裝置進(jìn)行充電。在所述設(shè)備的一個(gè)實(shí)施方案中，所述設(shè)備包括多個(gè)裝置、連接到源自所述多個(gè)連接器的連接器的裝置，其中所述多個(gè)裝置被同時(shí)地充電。在另一個(gè)實(shí)施方案中，使用優(yōu)先化的充電方案來(lái)對(duì)所述多個(gè)裝置進(jìn)行充電。所述多個(gè)裝置包括第一裝置子組和多個(gè)其它裝置子組，并且第一裝置子組具有對(duì)所述多個(gè)其它子組的優(yōu)先權(quán)。第一裝置子組內(nèi)的多個(gè)裝置中的至少一個(gè)使用優(yōu)先化的充電方案來(lái)進(jìn)行充電。作為另外一種選擇，第一裝置子組內(nèi)的多個(gè)裝置中的至少一個(gè)使用同時(shí)充電方案來(lái)進(jìn)行充電。使用者還可通過(guò)使用者界面來(lái)確定優(yōu)先化的充電方案。此外，還基于對(duì)與所述多個(gè)裝置相關(guān)聯(lián)的電池的識(shí)別結(jié)果來(lái)確定優(yōu)先化的充電方案。在另一個(gè)實(shí)施方案中，使用連接時(shí)間串行化來(lái)對(duì)所述多個(gè)裝置進(jìn)行充電。在另一個(gè)實(shí)施方案中，使用循環(huán)串行化充電方案來(lái)對(duì)所述多個(gè)裝置進(jìn)行充電。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述設(shè)備包括第一裝置，所述第一裝置在第一時(shí)間連接到所述多個(gè)連接器內(nèi)的第一連接器。所述設(shè)備也包括第二裝置，所述第二裝置在遲于第一時(shí)間的第二時(shí)間連接到所述多個(gè)連接器內(nèi)的第二連接器。根據(jù)與所述裝置相關(guān)聯(lián)的電池的相對(duì)容量，充電器將電流從第一裝置引導(dǎo)至第二裝置。 在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述設(shè)備內(nèi)的充電器包括可變電流源和連接到所述多個(gè)連接器的電池類(lèi)型識(shí)別器。充電器也包括控制器，所述控制器包括如下部件，所述部件用于引導(dǎo)與所述多個(gè)連接器中的一個(gè)相關(guān)聯(lián)的開(kāi)關(guān)以將其所關(guān)聯(lián)的連接器連接到充電器。所述開(kāi)關(guān)被引導(dǎo)以基于由電池類(lèi)型識(shí)別器識(shí)別出的電池類(lèi)型將充電電流從所述可變電流源輸送至某個(gè)裝置。


圖1為充電架的方框圖。圖2為充電器的方框圖。圖3為充電器的電路圖，示出了與裝置的連接。圖4為描述優(yōu)先化充電過(guò)程的流程圖。圖5為描述同時(shí)充電過(guò)程的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1描繪了多端口充電器10的一個(gè)實(shí)例。在該實(shí)例中，將三個(gè)裝置12，14，16(它們每個(gè)分別具有可再充電電池12a，14a和16a)放置在連接到單一 CC/CV充電器20的充電座18內(nèi)。充電座18不限于三個(gè)裝置連接器，并且可采用更多個(gè)連接器。每個(gè)可再充電電池均具有至少一個(gè)可再充電電化學(xué)電池單元(未示出)。充電座18中的每個(gè)端口均具有連接器和開(kāi)關(guān)(未示出)，所述開(kāi)關(guān)將裝置連接到充電器20。與充電座18內(nèi)的每個(gè)裝置連接的連接器均具有正端子22a，24a, ^a、負(fù)端子22b，24b, 26b,以及通信端子22c，24c, 26c0 通過(guò)連接到AC電源30的交流電/直流電(AC/DC)功率轉(zhuǎn)換器28來(lái)向充電器供電。也可通過(guò)直接的DC連接例如12伏的電池來(lái)向充電器20供電。將某個(gè)裝置通過(guò)連接器連接到多端口充電器10的端口。充電器20引導(dǎo)對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)將充電器20與連接器連接并且根據(jù)在所述裝置中所檢測(cè)到的電池對(duì)連接到連接器的所述裝置進(jìn)行充電。充電器20被構(gòu)造成對(duì)具有至少一個(gè)電化學(xué)電池單元的電池12a，14a, 16a進(jìn)行充電。電池1 可為二次電池單元(或電池)。二次電化學(xué)電池單元可被重復(fù)地再充電。二次電池單元可被設(shè)計(jì)成適應(yīng)于在所述電池單元中可能會(huì)發(fā)生的例如溶脹之類(lèi)的變化。二次電池單元描述于例如 Falk & Salkind 的 “Alkaline Storage Batteries" (John Wiley & Sons, Inc. 1969)；以及美國(guó)專(zhuān)利345，124中；據(jù)此均以引用方式并入本文。在本文所述的實(shí)施方案中，電池1 為二次電池或可再充電電池。
在一些實(shí)施方案中，可再充電電池1加，1如，16a包括鋰離子電池單元，所述鋰離子電池單元具有石墨陽(yáng)極材料或鈦酸鋰陽(yáng)極材料、以及磷酸鐵鋰陰極材料，它們適于使基于此類(lèi)材料的可再充電電池能夠快速再充電。裝置12，14，16被接納在多端口充電座18的充電隔室內(nèi)，使得充電端子36a和36b 分別電耦接和機(jī)械耦接到充電器對(duì)接端子18的端子22a，b,24a, b,26a, b，并且傳感端子 36c分別電耦接和機(jī)械耦接到電池12a的傳感端子22c。在一些實(shí)施方案中，端子22a，22b 和22c為銷(xiāo)軸，所述銷(xiāo)軸適于以配合配置與定位在充電器20的充電隔室內(nèi)的相應(yīng)的端子 36a, 36b和36c連接。充電器20確定要施加到電池1 上的適當(dāng)?shù)某潆婋娏鞑⑶覍⒃摮潆婋娏魍ㄟ^(guò)端子36a和36b經(jīng)由充電座18的端子2 和22b施加到電池1 上?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖2，充電器20具有微控制器32和使用者界面34。微控制器32被構(gòu)造成控制充電過(guò)程，包括調(diào)節(jié)施加到每個(gè)裝置12，14，16上的電壓和/或電流。包括這種對(duì)充電過(guò)程的控制以便在給定時(shí)段內(nèi)將電池12a，14a，16a充電至其預(yù)定的充電水平。此外，還包括這種控制以便每個(gè)裝置12，14，16內(nèi)的電池12a，14a, 16a的電壓不超過(guò)預(yù)定的電壓上限。最后，包括這種控制以便電壓增加速率，即每個(gè)電池12a，b,14a, b，16a，b的充電端子處的電壓隨著充電操作的進(jìn)程而增加速率，符合指定的充電特征；例如，其在充電操作的第一個(gè)1分鐘內(nèi)以特定速率增加。使用者界面34包括輸出裝置例如LED，它們向使用者提供關(guān)于連接到其上的充電器20和/或每個(gè)裝置12，14，16的狀態(tài)信息。使用者界面34包括例如藍(lán)色LED 40、紅色 LED 42、以及黃色LED 44，46和48。使用者界面；34也包括綠色LED 50，52，54。當(dāng)充電器處在運(yùn)行中并且連接到外部電源例如通過(guò)AC功率端口 30連接到充電器 20上的AC電源上時(shí)，藍(lán)色LED 40被點(diǎn)亮。當(dāng)將不能夠適用于充電器20的裝置插入到充電隔室中時(shí)，紅色LED 42被啟動(dòng)以產(chǎn)生穩(wěn)定的紅色燈光。這種電池包括例如可再充電電池，其ID電阻器38具有代表微控制器 32的配置所不能處理的容量或電池類(lèi)型的值。當(dāng)將具有缺陷電池的裝置插入到充電隔室中時(shí)，紅色LED 42也可被啟動(dòng)以產(chǎn)生閃爍的紅色燈光。例如，初始電壓水平低于例如2V的電池可能會(huì)受損，并且因此充電器20不開(kāi)始充電操作，直到被懷疑受損的電池被移除。紅色 LED也可在檢測(cè)到故障狀況時(shí)被點(diǎn)亮，所述故障狀況會(huì)不利地影響充電器的運(yùn)行和/或損害充電器或電池。此類(lèi)故障狀況包括在電池的端子處檢測(cè)到異常電壓水平、電池和/或充電器的過(guò)熱狀況(例如，如果檢測(cè)到溫度超過(guò)60°C)等。一種用以檢測(cè)并響應(yīng)在對(duì)電池進(jìn)行充電的過(guò)程中所發(fā)生的故障狀況的示例性規(guī)程的發(fā)明詳述提供于題目為“i^ast Battery Charger Device and Method”的專(zhuān)利申請(qǐng)USSN 11/776，021中，該專(zhuān)利申請(qǐng)的內(nèi)容據(jù)此以引用方式全文并入本文。當(dāng)充電器以例如6A的電流對(duì)所述裝置12，14，16進(jìn)行充電時(shí)，黃色LED 44,46,48 被點(diǎn)亮。這種充電電流可指示放置在充電器20的充電隔室內(nèi)的電池具有500mAh的容量， 其中“Ah”為電池容量的單位安培小時(shí)，在6A的充電電流下，將在大約5分鐘內(nèi)完成充電操作。當(dāng)充電器以例如8. 5A的電流對(duì)所述裝置12，14，16進(jìn)行充電時(shí)，綠色LED 50，52， 討被點(diǎn)亮。這種充電電流可指示放置在充電器10的充電隔室內(nèi)的電池具有700mAh的容量，其在8. 5A的充電電流下也將在大約5分鐘內(nèi)完成充電操作。
使用者界面34可包括附加LED，所述附加LED可各自對(duì)應(yīng)于不同的狀況(例如不同的故障狀況)、不同的電池容量等。此外，還可修改本文所述的顏色方案和/或燈光方案以便不同的顏色可對(duì)應(yīng)于不同的電池容量或不同的狀況。使用者界面34包括被構(gòu)造成向使用者提供輸出信息的顯示裝置56。例如，在被懷疑受損的電池或與充電器不相容的電池被放置在充電座18中的情況下，使用者界面將顯示“缺陷電池”或“非法電池”的訊息。使用者界面34也包括使用者輸入?yún)^(qū)(未示出)，所述輸入?yún)^(qū)可包括開(kāi)關(guān)、按鈕和/ 或旋鈕，使用者通過(guò)它們指示例如充電時(shí)段、和/或與充電過(guò)程相關(guān)的其它類(lèi)型的參數(shù)。因此，如果使用者期望以如下速率將電池充電，所述速率不同于可在大約5分鐘內(nèi)完成電池至少90%充電操作的速率，則使用者可使用者界面34的使用者輸入?yún)^(qū)作出這樣的具體指
7J\ ο基于電池的特性(其可通過(guò)識(shí)別機(jī)構(gòu)諸如ID電阻器以如下方式確定通過(guò)使用者輸入?yún)^(qū)、或通過(guò)其它電池確定方案指定電池類(lèi)型和/或容量)，充電器可查閱查找表，所述查找表可基于充電時(shí)段和電池特性和/或容量索引到合適的充電電流值。例如，可使用計(jì)算技術(shù)來(lái)確定所述適當(dāng)?shù)某潆婋娏?。作為另一個(gè)實(shí)例，使用者界面34的使用者輸入?yún)^(qū)包括輸入元件，所述輸入元件控制電流向多端口充電座18中的所述各種裝置的分布。例如，所述裝置可同時(shí)地被充電。在該情況下，電流在已經(jīng)處于充電器中的裝置12，14，16 (根據(jù)它們的相應(yīng)電池12a，14a, 16a 的容量)之間分流。如果有新裝置被添加到可用的充電端口中，則取決于裝置12，14，16的充電狀態(tài)，電流從充電裝置轉(zhuǎn)移至所述新裝置。由于充電器為恒定電壓，當(dāng)輸出電流被遞送給所述裝置時(shí)，所述裝置分享所述輸出電流。充電器20的更多細(xì)節(jié)示出于圖3中。所述AC/DC開(kāi)關(guān)模式電源被構(gòu)造成用于恒定電壓(CV)和恒定電流(CC)輸出。即，當(dāng)直接在裝置(所述裝置中不存在充電電路)中對(duì)鋰離子電池或類(lèi)似電池進(jìn)行充電時(shí)，輸出電壓保持在大約4V，并且輸出電流被限制在例如 IOA0充電器20包括整流濾波器21、控制集成電路27、變壓器33、輔助線(xiàn)圈35、齊納二極管31、以及AC至DC轉(zhuǎn)換器37。整流濾波器21包括橋式整流器23和電容濾波器25。整流濾波器獲取輸入的 120V、60Hz的AC信號(hào)并且將其轉(zhuǎn)換成160V的DC信號(hào)。控制IC 27為內(nèi)部開(kāi)關(guān)晶體管，并且將源自整流濾波器21的DC信號(hào)斬波為高頻脈沖。輔助線(xiàn)圈35向控制IC 27提供功率，以及向輔助銷(xiāo)軸四提供反饋以幫助調(diào)節(jié)至所期望的輸出電壓。齊納二極管31提供對(duì)輔助線(xiàn)圈的電壓保護(hù)。AC至DC轉(zhuǎn)換器37從控制IC 27獲取電壓調(diào)節(jié)的高頻脈沖輸出并且將其轉(zhuǎn)換成 3-5V的DC恒定電流信號(hào)。初始時(shí)，充電為斷開(kāi)的，因?yàn)樗械腗OSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)開(kāi)關(guān)51均為“斷開(kāi)”的，如由MCU(微控制器單元)53所決定的那樣。在成功地識(shí)別了被插入到所述各座中的一個(gè)中的某個(gè)裝置時(shí)，通過(guò)串行通信，并且在預(yù)編程的算法設(shè)定了充電序列優(yōu)先級(jí)之后，MCU 53 “接通”MOSFET 51中的一個(gè)以使得能夠?qū)υ撗b置進(jìn)行充電。理想的是，MCU 53應(yīng)當(dāng)向充電器提供反饋以設(shè)定所述適當(dāng)?shù)某潆婋娏?。如圖所示，充電電流被電源自身限制為用于任何要充電的合法裝置的安全值。當(dāng)任何裝置完成充電(通常在5分鐘或更短的時(shí)間內(nèi))，其向MCU 53提供訊息以斷開(kāi)該裝置的MOSFET 51并且接通下一個(gè)裝置的MOSFET。作為另外一種選擇，該過(guò)程可改為基于所經(jīng)過(guò)的時(shí)間(5分鐘后無(wú)條件終止)以便簡(jiǎn)化通信。該過(guò)程通過(guò)保證及時(shí)地終止充電而提供了額外的安全性。對(duì)并聯(lián)的一個(gè)以上的裝置進(jìn)行充電是可能的，但充電電流將被分享因而充電時(shí)間將會(huì)對(duì)應(yīng)地延長(zhǎng)。此外，充電電流的分配取決于獨(dú)立裝置的充電狀態(tài)和電池阻抗，因而不能夠得到保證。同時(shí)充電過(guò)程示出于圖4中。使用者可任選地通過(guò)使用者界面34來(lái)編制60任何充電優(yōu)選方案。充電優(yōu)選方案的實(shí)例包括優(yōu)選的充電時(shí)間和要充電的裝置的最大數(shù)目。使用者插入62裝置以用來(lái)按任何方便的序列進(jìn)行充電。在插入了某個(gè)裝置之后，充電器連通 64并識(shí)別裝置。識(shí)別過(guò)程包括測(cè)量耦接到如前所述的多端口充電座通信端子的ID電阻器的電阻。在識(shí)別了裝置并認(rèn)為相容之后，充電器向所述裝置提供恒定電壓電流。所述裝置根據(jù)其關(guān)聯(lián)的電池的容量來(lái)分享可用的輸出電流。在對(duì)其它裝置的充電開(kāi)始之后，使用者向充電器中添加更多裝置。充電器連通64 并識(shí)別所述其它裝置并且識(shí)別過(guò)程如前所述地進(jìn)行。作為另一個(gè)實(shí)例，任選地根據(jù)使用者所限定的指定優(yōu)先級(jí)，一次一個(gè)地對(duì)所述裝置進(jìn)行充電。這種充電方案具有如下優(yōu)點(diǎn)，能夠按需要在其它裝置之前對(duì)所選裝置進(jìn)行充 H1^ ο任選地，使用者通過(guò)使用者界面34的使用者輸入?yún)^(qū)來(lái)編制充電器以選擇充電端口來(lái)充電的順序。所述編制過(guò)程通過(guò)例如使用者界面或文本編輯器來(lái)進(jìn)行。編制過(guò)程還可用公用腳本語(yǔ)言例如VBkript、JavaScript或Perl來(lái)進(jìn)行。任選地，充電器基于裝置標(biāo)識(shí)符來(lái)自動(dòng)地設(shè)定充電優(yōu)先級(jí)，所述裝置標(biāo)識(shí)符通過(guò)所述多端口充電座的通信端子傳送給充電器。這種對(duì)充電優(yōu)先級(jí)的設(shè)定可例如通過(guò)編制界面來(lái)進(jìn)行。任選地，一些裝置組被優(yōu)先化成優(yōu)先于其它裝置或裝置組。這種對(duì)充電優(yōu)先級(jí)的設(shè)定可例如通過(guò)編制界面來(lái)進(jìn)行。一次一個(gè)的充電過(guò)程的一個(gè)實(shí)例示出于圖5中。使用者通過(guò)使用者界面34編制 68任何充電優(yōu)選方案。充電優(yōu)選方案的實(shí)例包括優(yōu)選的充電時(shí)間、要充電的裝置的最大數(shù)目、以及優(yōu)先化裝置充電的方法。使用者插入70裝置以用來(lái)按任何方便的序列進(jìn)行充電。 在插入了所述裝置之后，充電器即連通72并識(shí)別所有存在的裝置。識(shí)別過(guò)程包括測(cè)量耦接到如前所述的多端口充電座通信端子的ID電阻器的電阻。充電器首先向最高優(yōu)先級(jí)的裝置或裝置組提供功率并對(duì)其進(jìn)行充電74。應(yīng)當(dāng)注意，在某個(gè)組內(nèi)，使用者可使用同時(shí)充電方案或優(yōu)先化的充電方案。最后，在完成對(duì)優(yōu)先化裝置或組的充電之后，充電器提供功率給下一個(gè)優(yōu)先級(jí)裝置并對(duì)其進(jìn)行充電76。該規(guī)程繼續(xù)進(jìn)行直到所有裝置均被充電。其它充電方案包括例如按連接時(shí)間串行化的那些和使用循環(huán)方案的那些。對(duì)于任何上述充電方案，充電器包括用以識(shí)別電池特征的電路。以下討論涉及裝置12，其代表了旨在連接到充電器20的所有裝置12，14，16。為了執(zhí)行對(duì)施加到電池12a上的電壓和/或電流的調(diào)節(jié)，執(zhí)行對(duì)充電座22a，22b
7的端子處的電壓的測(cè)量。為了減小電壓測(cè)量效應(yīng)的不精確性，充電座18使用一組端子22a， 22b，所述端子連接到每個(gè)電池12a以施加充電電流。使用獨(dú)立的專(zhuān)用端子22c來(lái)確定電池容量和/或關(guān)于電池12a的其它相關(guān)信息。具體地講，充電器20包括電池識(shí)別閱讀機(jī)構(gòu)， 所述機(jī)構(gòu)包括ID傳感端子36c。識(shí)別(ID)傳感端子36c被構(gòu)造成機(jī)械耦接且電耦接到電池1 的識(shí)別機(jī)構(gòu)。識(shí)別機(jī)構(gòu)被構(gòu)造成向充電器10提供識(shí)別信息，所述信息代表電池的容量、類(lèi)型、型號(hào)和/或關(guān)于要對(duì)電池1 執(zhí)行的充電操作的其它數(shù)據(jù)。微控制器32被構(gòu)造成與電池識(shí)別機(jī)構(gòu)通信并且接收識(shí)別信息?；趶碾姵? 接收到的識(shí)別信息，微控制器 32確定要施加到電池12a上的充電電流。電池識(shí)別機(jī)構(gòu)的一個(gè)此類(lèi)實(shí)例為電池ID電阻器38，所述電阻器具有代表電池1 的對(duì)應(yīng)的電池容量、類(lèi)型和/或型號(hào)的電阻值。ID電阻器38可設(shè)置在電池1 的殼體的內(nèi)部中，或其可設(shè)置在電池1 的外部上。在圖1所示的實(shí)例中，ID電阻器38電耦接到專(zhuān)用的電池ID端子22c，所述端子適于機(jī)械耦接且電耦接到充電器20的端子36c。ID電阻器38電耦接到功率端子22a，22b和充電座18的傳感端子22c。為了獲得代表電池的容量和/或特性的信息，充電器20通過(guò)ID端子36將預(yù)定測(cè)試電流I (測(cè)試) 施加到ID電阻器38上。ID電阻器38兩端的電壓降VRl使用耦接到端子36的充電器20 的電壓傳感器來(lái)測(cè)量。ID電阻器38處的實(shí)測(cè)電壓降被傳送給微控制器32，所述微控制器使用所述實(shí)測(cè)電壓根據(jù)Rl = VR1/I (測(cè)試)來(lái)計(jì)算ID電阻器38的電阻。將所述計(jì)算出的對(duì)應(yīng)于ID電阻器38的電阻Rl用作索引或地址以查閱存有每個(gè)與多個(gè)不同的電阻值相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)的查找表。此類(lèi)數(shù)據(jù)包括與電阻值相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)的電池容量、容許施加到電池上的充電電流值和/或關(guān)于充電過(guò)程的其它信息。作為另外一種選擇，使用實(shí)測(cè)電壓VRl來(lái)查閱查找表。在一些實(shí)施方案中，ID電阻器38為熱敏電阻器，其電阻可隨變化的溫度而變化。 這種熱敏電阻器識(shí)別將要充電的電池的類(lèi)型并且同時(shí)監(jiān)測(cè)電池的溫度。充電器20基于熱敏電阻器的電阻的變化來(lái)確定電池的溫度。例如，對(duì)電池的溫度的確定可以如下方式執(zhí)行 測(cè)量由施加某個(gè)預(yù)定水平的電流所引起的熱敏電阻器處的電壓，并且將測(cè)量的電壓、或基于測(cè)量的電壓和所施加的電流計(jì)算出的電阻與查找表相匹配，所述查找表針對(duì)特定的電池容量或類(lèi)型將測(cè)量值與對(duì)應(yīng)的溫度相關(guān)聯(lián)。當(dāng)電池的溫度達(dá)到被認(rèn)為不安全的水平時(shí)，充電器20即基于所確定的溫度降低或或終止充電電流以使電池的溫度下降。任選地，充電器 20被實(shí)現(xiàn)成不具有熱控制機(jī)構(gòu)和/或熱監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)，并且在此類(lèi)情況下，不執(zhí)行對(duì)電池和/或充電器的溫度的確定和對(duì)其的響應(yīng)。其它類(lèi)型的電池識(shí)別機(jī)構(gòu)包括射頻識(shí)別(RFID)機(jī)構(gòu)，其中響應(yīng)啟動(dòng)信號(hào)(例如， 無(wú)線(xiàn)電信號(hào))，向微控制器32傳送代表電池的容量、類(lèi)型、電池的充電狀態(tài)/性能狀態(tài)等的電信號(hào)。其它合適的識(shí)別機(jī)構(gòu)包括實(shí)現(xiàn)串行通信技術(shù)來(lái)識(shí)別電池的機(jī)構(gòu)例如SMBus標(biāo)準(zhǔn)以將代表電池的容量和/或類(lèi)型的識(shí)別數(shù)據(jù)通過(guò)串行數(shù)據(jù)通信接口傳送給微控制器32。在一些實(shí)施方案中，對(duì)充電電流的確定按如下方式來(lái)執(zhí)行測(cè)量指示電池的容量和/或類(lèi)型 (例如，電池的DC充電電阻或AC阻抗)的電池電特征中的至少一種。一種基于電池的實(shí)測(cè)特征來(lái)自適應(yīng)地確定充電電流的充電器裝置的發(fā)明詳述提供于題目為“Adaptive Charger Device and Method”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)USSN 11/775，987中，該專(zhuān)利申請(qǐng)的內(nèi)容據(jù)此以引用方式全文并入本文。
已描述了本發(fā)明的許多實(shí)施方案。然而應(yīng)當(dāng)理解，在不背離本發(fā)明精神和范圍的條件下，可以進(jìn)行各種修改。因此，其它實(shí)施方案在以下權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，所述設(shè)備包括多個(gè)連接器，其中每個(gè)連接器均被構(gòu)造成接納包括電池的裝置；和充電器，所述充電器耦接到所述多個(gè)連接器以根據(jù)在每一所述裝置中所檢測(cè)到的電池類(lèi)型對(duì)連接到所述多個(gè)連接器的每個(gè)裝置的電池進(jìn)行充電。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，所述設(shè)備還包括多個(gè)開(kāi)關(guān)，其中所述多個(gè)開(kāi)關(guān)與所述多個(gè)連接器相關(guān)聯(lián)以將所述多個(gè)連接器電耦接到所述充電器。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述充電器包括可變電流源；和電池類(lèi)型識(shí)別器，所述電池類(lèi)型識(shí)別器連接到所述多個(gè)連接器。
4.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述充電器還包括電路，所述電路用以基于由所述電池類(lèi)型識(shí)別器識(shí)別出的電池類(lèi)型來(lái)引導(dǎo)與所述多個(gè)連接器相關(guān)聯(lián)的所述多個(gè)開(kāi)關(guān)以將所述連接器連接到所述充電器，從而允許充電電流從所述可變電流源流至連接到所述多個(gè)連接器的裝置。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中如果有多個(gè)裝置連接到所述多個(gè)連接器，則所述充電器同時(shí)地對(duì)多個(gè)裝置進(jìn)行充電。
6.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中如果有多個(gè)裝置連接到所述多個(gè)連接器，則所述充電器使用優(yōu)先化的充電方案對(duì)所述多個(gè)裝置進(jìn)行充電。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述優(yōu)先化的充電方案向第一裝置子組中的裝置給予優(yōu)先于多個(gè)其它裝置子組的優(yōu)先級(jí)。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述充電器使用優(yōu)先化的充電方案對(duì)所述第一裝置子組內(nèi)的裝置進(jìn)行充電。
9.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述充電器同時(shí)地對(duì)所述第一子組內(nèi)的裝置進(jìn)行充H1^ ο
10.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，所述設(shè)備還包括使用者界面，所述使用者界面用于從使用者接收指令，所述使用者限定所述優(yōu)先化的充電方案。
11.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述充電器接收對(duì)與所述多個(gè)裝置相關(guān)聯(lián)的電池的識(shí)別結(jié)果并且使用所述結(jié)果來(lái)確定所述優(yōu)先化的充電方案。
12.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述充電器根據(jù)裝置連接到所述多個(gè)連接器的順序來(lái)串行地對(duì)裝置進(jìn)行充電。
13.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述充電器根據(jù)所述連接器的排序情況對(duì)裝置進(jìn)行充電。
14.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中如果第一裝置在第一時(shí)間連接到所述多個(gè)連接器內(nèi)的第一連接器并且第二裝置在遲于所述第一時(shí)間的第二時(shí)間連接到所述多個(gè)連接器內(nèi)的第二連接器，則所述充電器根據(jù)與所述裝置相關(guān)聯(lián)的電池的相對(duì)容量將電流從所述第一裝置轉(zhuǎn)移至所述第二裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種設(shè)備，所述設(shè)備包括充電器和多個(gè)連接器，使得連接器包括開(kāi)關(guān)以及充電器和連接器之間的連接。充電器被構(gòu)造成引導(dǎo)與所述多個(gè)連接器中的一個(gè)相關(guān)聯(lián)的開(kāi)關(guān)以將與其相關(guān)聯(lián)的連接器連接到充電器。充電器也被構(gòu)造成根據(jù)在所述裝置中所檢測(cè)到的電池類(lèi)型來(lái)對(duì)連接到連接器的裝置進(jìn)行充電。使用優(yōu)先化的充電方案來(lái)對(duì)多個(gè)裝置進(jìn)行充電。
文檔編號(hào)H02J7/00GK102428620SQ201080021714
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2010年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月19日
發(fā)明者D·N·克萊恩, G·M·辛德拉, J·M·洛托多, J·T·伯瑞爾科夫, L·匹內(nèi)爾 申請(qǐng)人:吉列公司