专利名称：诸如电池充电器的电子装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电子装置，例如电池充电器，尤其涉及一种电子装置及相关的电路。
背景技术：
电子装置，如典型的电池充电器，包括电路，如可与电源连接的电池充电电路。该电池充电电路能够与可充电电池相连并对电池充电。
发明内容
在一些现有的电池充电器，其电池充电电路不能在不同的交流(AC)电源下持续运行。
在一些现有的电池充电器，其电池充电电路不能尽可能有效地为电池提供充电电流。
一些现有的电池充电器不能既用于对镍镉(NiCd)电池充电，又用于对镍氢(NiMH)电池充电。
为了对两种类型的镍化学电池充电，一些现有的电池充电器需要特殊的识别元件。
在现有的电池充电器中，如果电池充电电路的一个元件出现故障或误动作，电池充电电路不能切断。特别是，其它一些现有的电池充电器使用充电和控制元件是分开的拓扑结构。在这样的电池充电器中，印刷电路板或电池上的一个故障就会导致不受控制的充电，并由此造成过充电。
对于现有的电子装置，如电池充电器，要求提供一个独立的低电压以控制电路，如电池充电电路。
对于一些现有的电池充电器，几个独立的元件和电路对于执行电池充电器的必要功能是必不可少的，这增加了电池充电器的成本和复杂性。
本发明提供了一种电子装置，如电池充电器，缓解了现有电子装置和/或现有电池充电器中存在的一个或多个独立的问题。在一些方面，本发明总的来说提供了一种电池充电器，用于对不同类型的电池充电并能够在交流电源交替源(alternate source)或直流电源交替源下运行。而且，在一些方面，本发明总的来说提供了一种电路，如电池充电电路，其在电源、电能储存装置如电池、电源开关装置和控制装置(包括微控制器)之一误动作时不会运行。
另外，在某些方面，本发明总的来说提供了一种电路，如电池充电电路，其中电能储存装置，如充电状态下的电池，导通电路；并在某些结构中，激活、启动微控制器的运行和/或为微控制器提供动力。在这种结构下，即使例如电能储存装置向微控制器提供相对很小的动力(如充电状态下的电池处于低电量或耗尽的状态)，电路(如电池充电电路)也会运行。
在一个方面，本发明提供了一种电池充电器，其通常包括可与电源和电池电连接并可对电池充电的电池充电电路，该电路包括电源开关装置，可从电源供电以对电池充电；和控制装置，用于使电路运行，该控制装置与电路电连接并向电源开关装置提供控制信号以控制电源开关装置，电源、电池、电源开关装置和控制装置可通过电路电连接，以便当电源、电池、电源开关装置和控制装置之一误动作时，电路不执行对电池充电的运行。优选地，电路以串联方式电子地与电源、电池、电源开关装置和控制装置相连接。
在另一方面，本发明提供了一种对电池充电的方法，该方法通常包括以下步骤提供电池充电器；将电池充电器连接至电源；将电池连接至电池充电器；电连接电源、电池、电源开关装置和微控制器，以便当电池连接在电路中时，如果电源、电池、电源开关装置和微控制器之一误动作，电路不会执行对电池充电的运行；对电池充电；监视电路以确定何时电源、电池、电源开关装置和微控制器之一有误动作，并在电源、电池、电源开关装置和微控制器之一误动作时，阻止电路对电池充电。优选地，电子地连接电源、电池、电源开关装置和微控制器的步骤包括以串联方式电子地连接电源、电池、电源开关装置和控制装置。
在另一方面，本发明提供了一种电池充电器，其通常包括可与电源和电池相连接并可对电池充电的电池充电电路，和与电路电连接并控制电路的微控制器。
在另一方面，本发明提供了一种电子装置，如电池充电器，通常包括一个电路，例如电池充电电路，可为电能储存装置如电池，当电池连接至电路时，充电，电能储存装置能导通电路。该电子装置可能包括一个微控制器，并且电能储存装置可以导通、激活、启动运行和/或给微控制器提供动力以导通电路。
另一方面，本发明提供了一种方法，用于操作电子装置，如电池充电器。该方法通常包括以下步骤提供电能储存装置，如电池；将电能储存装置连接至电路，如电池充电电路；并用电能储存装置激活微控制器。激活行为可能包括从电能储存装置向微控制器供电以激活该微控制器。
在另一方面，本发明总的来说提供了一个软件程序，用于运行电子装置，如电池充电器。
在本发明的某些方面，电池充电器会在交流电源交替源下连续运行，如交流电机、发电机、反相器和焊接机。
在本发明的某些方面，电池充电电路尽可能有效地为电池提供电流。
在本发明的某些方面，电池充电器能够对同一个充电器中的两种类型的镍化学电池充电。
在本发明的某些方面，电池充电器能够对两种类型的镍化学电池充电而无需任何特殊的识别电路和/或电子元件。
在本发明的某些方面，电源、电源开关装置、电能储存装置和微控制器连接在一个电路中，以便当这些元件中任一个故障时，电路不运行和/或切断(如电池充电电路不执行对电池充电的运行)。
在本发明的某些方面，电能储存装置，如正充电的电池，激活(如向低压电源供电)以导通电路(如电池充电电路)。
在本发明的某些方面，微控制器包括集成元件，其执行电池充电器的许多必要功能，以降低电池充电器的成本和复杂性。
通过阅读以下详细说明、权利要求书和附图，本发明的独特特征和独特优势对于本领域的技术人员会是很明显的。
图1是实现本发明的各方面的电子装置，如电池充电器的透视图。
图2是电池充电器和电池充电电路的框图。
图3是图2所示电池充电电路部分的示意图。
图4是图2所示电池充电电路的一个替代结构的示意图。
图5是图2所示电池充电电路的一个替代结构的示意图。
图6是用直流电源供电的电池充电电路的一个替代结构的示意图。
图7是图3和图4所示元件的放大视图。
图8-10是实现本发明的各方面的电子装置的一个替代结构的示意图。
在对至少一个本发明的实施例进行详细介绍之前，应该认识到，本发明不限于在以下说明或附图中所示的详细结构和元件布置。本发明能够用于其它的实施例并以各种方式实施。而且，应该认识到，这里所用的措辞和术语是为了说明的目的并不能认为是限制性的。这里所用的“包括”及类似的词意味着要涵盖其后所列出的项和与之相当的其它项。
具体实施例方式
图1、图2的框图和图3的示意图说明了表达本发明的各方面的一种电子装置，如电池充电器10。该电池充电器10可连接至任何类型的交流电源(未示出)，如交流电机、发电机、反相器、焊接机等等，用于给电池14充电。电池14可以是任意电压的，如从9.6V(或更低)到24V(或更高)，并可以是任何类型的电池。在图示的结构中，电池14是镍镉(NiCd)、镍氢(NiMH)或锂(Li)电池。电池充电器10包括支撑电池14的外壳16，和包括电路，如电池充电电路18，其可与电源和电池14连接，并且在图示结构中，可用于对电池14充电。
电池充电电路18包括EMI滤波电路22(电容器C6，电感器L2)，其过滤电池充电器10运行时输入电源的电子噪声。电池充电电路18还包括桥式整流器26(二极管D1-D4)，其对经过EMI滤波电路22的交流电流(AC)和电压进行整流或转换为直流电流和电压，用于产生适合于电池14的充电电流。输入滤波器30(电容器C1)过滤或使由桥式整流器26的AC至DC整流功能产生的DC电压(波动)平滑。
电池充电电路18还包括“补偿调节器(buck regulator)”。该补偿调节器包括电源开关装置34(即MOSFET晶体管Q1)、整流器(二极管D7)、电感器(L1)和充电状态的电池14。通常，电源开关装置34电连接至输入滤波器30并且除了在电子控制状态下，像机械开关一样起作用。应该认识到，在其它结构中(未示出)，另一个电子开关元件，如继电器或SCR开关，或机械开关可以包括在电源开关装置34中。
当电源开关装置34关闭时，整流器(D7)“增压(free wheel)”或导通，以连通电路。电源开关装置34接通或切断给电感器(L1)的电流和电压。电感器(L1)具有磁性，与电池14的电容性合作以在电源开关装置34关闭时储存能量。
电池充电电路18还包括电流感应比较器电路46(电阻器R18、R17，电容器C10，电阻器R19，电容器C16、C9，电阻器R16、R15)以测量电池充电电流和向微控制器(U1)提供信息。微控制器(U1)是可编程的集成元件，其整合并控制电池充电器10的许多功能。微控制器(U1)监视电池14充电前、中、后的状态，并通过在充电前、中、后向补偿调节器输出控制信号来监视和控制电池充电电路18的运行状态。
电池充电电路18还包括电池断开电路54(电阻器R4、R5，晶体管Q7，电阻器R30、R31，晶体管Q8)，如果电池充电器10未插在电源上或线路电压太低，其就将电池充电器控制电路断开。当电感器(L1)输出端存在过高电压时，过压断开电路58(晶体管Q6，电阻器R13，电容器C21)就关闭电源开关装置34。
电源、电池14、电源开关装置34和微控制器(U1)通过电池充电电路18电连接，以便当电池14连接至电池充电电路18时，如果电源、电池14、电源开关装置34和微控制器(U1)中任一个误动作，电池充电电路18将不会执行对电池14充电的运行。
电池充电电路18还包括低压馈电电路62(电阻器R29，电容器C5，电压调节器VR1，电容器C8、C12)，其降压、调节并提供低压电源以向控制电路特别是微控制器(U1)供电。三倍压电路66(电阻器R7、R8，电容器C2、C3、C4，二极管D8、D9、D10)产生取决于微控制器(U1)的低压电源。三倍压电路66向开关驱动器电路70(MOSFET驱动器U2，二极管D6，电容器C7，二极管D5，电阻器R3，二极管D12、D13，电阻器R6)供电。开关驱动器电路70输出驱动信号以使电源开关装置34根据从微控制器接收的控制信号开或关。开关驱动器电路70还传输和调节从微控制器(U1)到电源开关装置34的要求状态和电平的控制信号。
热敏电阻感应电路74(电阻器R22、R23、R32，晶体管Q9)提供了识别连接至电池充电电路18的电池14类型(即NiCd或NiMH)的装置。热敏电阻感应电路74感应并调节来自NiCd电池或NiMH电池的热敏电阻信号，以应用到微控制器(U1)(作为识别信号)。电池电压A/D电路78(电阻器R27，晶体管Q5，电阻器R24、R25，电容器C14，电阻器R11)与微处理器(U1)合作完成电压转换功能。该转换过程要求精确地测量电池14充电周期前和中的电压。电池电压A/D电路78与电池14电连接。用户接口电路82(发光二极管LED，电阻器R1)向用户提供反馈电池充电器10的状态和电池充电过程。
以下段落描述独立电路模块的功能。每一个模块代表一种电路功能。参考图2的框图和图3的示意图，其显示了模块的位置和内部连接信息。
EMI滤波器、桥式整流器、输入滤波电路EMI滤波器22(电容器C6，电感器L2)、桥式整流器26(二极管D1-D4)和输入滤波器30(电容器C1)提供了一种标准方法，用于将交流线电源转换为“直流总线”电压，该电压被用作补偿调节器(电源开关装置34，整流器(二极管D7)，电感器(L1)和电池14)的输入。
电源开关、整流器、电感器、电流感应比较器电路当电源开关装置34(即MOSFET晶体管Q1)开启时，电流由“直流总线”通过电感器(L1)供给电池14。电感器(L1)建立一个上升时间，并且在预定的峰值，电源开关装置34关闭。在电源开关装置34关闭的时刻，整流器(二极管D7)导通或者“增压”以提供由整流器(二极管D7)、电感器(L1)和电池14组成的闭合回路。这使得电感器(L1)释放其储存的电能给电池14。电流衰减至预定的最小值，在该点，电源开关装置34再次开启，充电周期重复进行。
电流的开/关值是通过电流感应比较器电路46(电阻器R18、R17，电容器C10，电阻器R19，电容器C16、C9，电阻器R16、R15)的滞后控制确定的。微控制器(U1)包含集成比较器，其用于同其它电路元件一起执行该功能。比较器的输出由微控制器“门控制”以允许控制和监视电源电路(EMI滤波器22、桥式整流器26、输入滤波器30、电源开关装置34、电感器(L1)、整流器(二极管D7))。微控制器(U1)控制电源电路以执行电路开启延迟、为测量电池电压和温度将电路关闭、充电终止。电源电路监视也由微控制器(U1)执行以检测正确的接通时间和电源开关装置34的频率。比较器的门控信号是以一种不断变化的脉冲串的形式，其用于调节电源开关装置34的接通时间，该接通时间又调节充电电流。
三倍压电路电路66(电阻器R7、R8，电容器C2、C3、C4，二极管D8、D9、D10)的元件起三倍压器的功能。这通过接收来自以固定的50％的占空比和频率运行的微控制器(U1)的两路独立互补的输出来实现。三倍压电路66产生一个取决于微控制器(U1)的具有足够电平的低压电源。该低压电源用于向高压端MOSFET驱动器电路(开关驱动器电路70)提供电压。由于三倍压电路提供一个13VDC电平(15VDC减去三个二极管D8-D10的压降)，来自于微控制器(U1)的多个互补的5VDC方波信号被电容性地耦合。
这种方法提供了一种有力的错误防护手段。软件控制固定的频率方波输出。如果由于任何原因微控制器(U1)误动作、出现小故障或锁定了，并造成软件程序停止运行或运行不正常，方波就会停止或变化(非50％占空比)而且三倍输出电压(见于电容器C4)会衰减并落至低于由MOSFET驱动器(U2)确定的电压阈值，从而关闭电源开关装置34和充电电流。这种三倍压的方法仅依赖50％的占空比维持方波，并且其也是依赖频率的。如果微控制器(U1)在一个更快的时钟频率上运行，三倍压电路66也将衰减并导致关闭。另外，三倍压电路66只能提供一个特定值的电能。如果MOSFET开关驱动器(U2)以过高的频率或过长的开启时间运行，三倍压器电平(见于电容器C4)将会耗尽并且电源开关装置34将再次关闭而充电电流将终止。
开关驱动器电路三倍压电路66向开关驱动器电路70或高压端MOSFET驱动器电路70(MOSFET驱动器U2，二极管D6，电容器C7，二极管D5，电阻器R3，二极管D12、D13，电阻器R6)供电。高压端开关驱动器电路70为电源开关装置34提供需要的门电压。该电压需要高于在电感器(L1)检测到的“直流总线”电压大约10VDC。因此，实际上，电源开关装置34的门电压以10V叠加在电感器(L1)的直流电压的端部。这使得电源开关装置34成为完全增强的或开启的。
MOSFET驱动器(U2)具有它自身的电荷泵功能以完成获取电压三倍变压并将其叠加在“直流总线”电压(二极管D6，电容器C7)上的任务。MOSFET驱动器(U2)还具有低压和过流保护及反馈给微控制器(U1)的错误输出信号。电阻器(R3、R10)设置电源开关装置34的上升和下降时间以帮助控制开关损耗。电阻器(R6)是电流感应电阻器，用于提供附加的MOSFET保护(即差的电能质量、波动，等等)。
低压馈电电路低压馈电电路62(电阻器R29，电容器C5，电压调节器VR1，电容器C8、C20)向微控制器(U1)和外部控制电路(电流感应比较器电路46，电池断开电路54，低压馈电电路62，三倍压电路66，开关驱动器电路70，热敏电阻感应电路74，电池电压A/D电路78和用户接82)提供调节过的5VDC电源。供给低压馈电电路62的输入的电源由正在充电的电池14提供。
电池断开电路如果电池充电器10未插在电源上或线路电压太低，电池断开电路54(电阻器R4、R5，晶体管Q7，电阻器R30、R31，晶体管Q8)就将电池充电器控制电路(微控制器(U1)和外部控制电路)断开。这样如果电池留在电池充电器10内并且交流线电压归零或电池充电器10未插在电源上时，防止电池14放电。另外，当没有电池连接在电池充电器10中时，电池充电器10仅使AC输入降低几毫瓦的电能。
过压断开电路当电感器(L1)的输出端存在过压情况时，过压断开电路58(晶体管Q6，电阻器R13，电容器C21)关闭电源开关装置34。过压断开电路58电连接至开关驱动器电路70。当电池14在充电过程中从电池充电电路18中取出时和/或错误情况下会产生过压情况。过压断开电路58经开关驱动器电路70通过对来自微控制器(U1)的控制信号进行“钳位”来将电源开关装置34关闭。
微控制器微控制器(U1)的功能是作为电池充电器10的“心脏”存在。微控制器(U1)是可编程的、并运行以提供五项主要功能在充电之前识别电池14；监视并控制电源电路和供给电池14的充电电流；确定电池4充电时的电压；确定电池14在充电前、中、后的温度；向用户发出电池充电器10的充电状态信号。
应该认识到，在其它结构中(未示出)，由微控制器(U1)执行的功能能够由分离的电子元件和电路执行。
电池电压A/D电路电池电压A/D电路78(电阻器R27，晶体管Q5，电阻器R24、R25，电容器C14，电阻器R11)将模拟电池电压转换为数字表示以被微控制器(U1)处理。它基于双斜率模拟至数字转换器技术，由此电容器(C14)先在固定长度的时间由已知的基准电压充电(积分)，然后向同样已知的基准电压放电(反积分)。电容器(C14)向基准电压放电的时间被微控制器(U1)测量并转换为电池电压。
热敏电阻感应电路热敏电阻感应电路74(电阻器R22、R23、R32，晶体管Q9)调节并提供施加和移除测量镍镉和镍氢电池热敏电阻阻抗所需的电压电源的能力。基于镍镉和镍氢电池具有不同的热敏电阻阻抗值的事实，当电压电源施加到电池14时，通过热敏电阻产生的电压降是不同的。电压降由微控制器(U1)内电路板上的A/D转换器测量出，并且将结果与存储在微控制器(U1)中的计算值进行对比。从对比结果得出确定电池化学特性(镍镉或镍氢)、电池14的温度和热敏电阻是否断开或短接的能力。
用户接口用户接口82(发光二极管LED，电阻器R1)向用户发出电池充电器10的充电状态的信号。用户接口82是形式为发光二极管(LED)的装置。LED的状态有“灭”、“亮”和“闪烁”。当没有电池时，当电池充电器处于充电就绪状态时，当充电完成时，或在充电维持中，LED是灭的。在充电过程中，LED是亮的。当电池14太热或太凉而不能充电时，LED是闪烁的。
电路工作当电池14放入并且电池充电器10插到电源上时，其运行状态如下电池14被放入电池充电器10内。电压调节器(VR1)和相关的电路开启并向微控制器(U1)提供调节过的5VDC。微控制器(U1)初始化一个启动序列。经过一个延迟之后，三倍压电路66运转至达到它的大约为13VDC的稳定态电平，以使MOSFET驱动器(U2)摆脱低压锁定状态。微控制器(U1)门控(gates)充电电流比较器为“开”，而且一个5VDC信号倍供给MOSFET驱动器(U2)，MOSFET驱动器(U2)又在电源开关装置34(即MOSFET晶体管Q1)上从门到电源提供一个12V信号。电源开关装置34开启，使电流开始经电感器(L1)流入电池14。
在启动过程中，热敏电阻感应电路74根据电池14的热敏电阻值，识别连接至电池充电电路18的电池14的类型(即镍镉或镍氢)。热敏电阻感应电路74将电池类型识别信号提供给微控制器(U1)，以便微控制器(U1)能够控制电池充电电路18以适于给定电池类型的方式对电池14充电。
电流感应比较器电路46监视电流电平并适当地开启和关闭电源开关装置34，以调节电流。在关闭时间内，三倍压电路66补充电容器(C4)的电荷，以保持必要的电压电平为高。微控制器(U1)监视电池14的电压和温度以在适合电池14类型(即镍镉或镍氢)的时间(终止点)终止充电过程。
如果电池14从电池充电器10取出，过压断开电路58将立即关闭电源开关装置34，以阻止在输出端出现高电压。低压馈电电路62的输入端的电阻器(R29)和电容器(C5)用于在调节过程中保护低压馈电电路62的电压调节器(VR1)。
电池充电器10的一个独特特征是控制和感应电路是经微控制器(U1)与电池充电电路18串连。如上所述，某些其它现有的电池充电器使用拓扑结构，其充电和控制元件是分离的。在这样的现有充电器中，印刷电路板或电池上的一个故障会导致不可控制的充电，从而造成过充电。
当没有使用却插在电源上(与电源连接)时，电池充电器10实际上时是关闭和没有供电的。当连接在交流电源上时，微控制器(U1)没有机会被损坏或锁定(即由于差的电源质量(电压尖脉冲和/或波动))。这是因为控制电路和微控制器(U1)从电池14接收电源，而没有电池存在。控制电路，包括微控制器(U1)是关闭的并且与任何电源断开。
当电压施加到输入电源时，除非电池14连接在电池充电电路18中，电池充电电路18将保持不激活状态，并仅从交流线输入电源耗用几毫瓦电能。当电池14连接到直流输出时，电池充电电路18成为可运行的。因为电池充电电路18保持不激活状态直到连接上电池14，所以电池充电电路18是非常高效的，即使电池充电器10连接在交流线但没放电池或没用于给电池14充电。
因为电池14被用作包括微控制器(U1)的控制电路的电源，当电池14被放入时，电池充电电路18成为激活的。电池14供电给低压馈电电路62，低压馈电电路62又供电给微控制器(U1)。当微控制器(U1)激活时，在阻止或开始给电池14充电之前，经电池电压A/D电路78和热敏电阻感应电路74，微控制器(U1)对电池14进行检测和/或调节。如果充电开始，微控制器(U1)向开关驱动器电路70发出信号，以开始将电源开关装置34开启和关闭，从而经补偿调节器(电源开关装置34，整流器(二极管D7)，电感器(L1)和电池14)产生充电电流。如果微控制器(U1)没有向开关驱动器电路70发出信号，电池充电电路18和电源开关装置34保持不激活状态。因为从微控制器(U1)发出的开/关信号被用于产生给开关驱动器电路70的电能，如果开关驱动器电路70没有电能，电源开关装置34就不能开启。
图4表示包括电池充电电路18’的电池充电器10’的另一种结构。共有的元件用同样的参考数字标识。电池充电电路18’与上述电池充电电路18相似，其不同在于以下几点(1)电池充电电路18’不包括电容器(C12)；(2)过压断开电路58’不包括电容器(C21)；(3)开关驱动器电路70’不包括电阻器(R10和R14)和电容器(C13)；和
(4)热敏电阻感应电路74’包括TEMP SENSE(温度感应)#2。
电池充电电路18’的运行状况上述电池充电电路18的运行状况相似。
图5也表示表达本发明的各方面的另一种结构。在这种结构中，即使在电池充电器10”中放入一块深度放电的电池14，电池充电器10”也会运行。例如，如果电池14的初始电压至少是0.5伏，电池充电器10”也会运行。
对于图5所示的结构，三倍压电路66’还包括与输入滤波器30电连接的电阻器R20和与电容器C4电跨越连接的齐纳二极管D14。由R20产生的连接使得电流从输入滤波器30流向三倍压电路66’，并由此使得从交流电源向充电电容器C4供电。齐纳二极管D14保持或冠以(cap)跨越电容器C4的电压至齐纳二极管击穿电压(如15伏)。该冠加电压是使开关驱动器电路70的MOSFET驱动器U2运行所必需的电压。由于从输入滤波器30提供的电能，由三倍压器66’提供的电源信号电压是不依赖微处理器U1的输出电压的。因此，三倍压电路66’并非是真的三倍压器，而是电压调节器或控制器。
在运行状态下，当电池14放入电池充电器10时，电压调节器和相关电路开启并产生经调节的Vcc信号。该Vcc信号以类似于上述前一个结构的方式供电给或激活或启动微控制器U1的运行。在图示结构中，如果从低压电源的电压(即Vcc)足以发动微控制器U1，微控制器U1将会运行。例如，如果微控制器U1需要一个最小三伏的电压以运行，那么发动微控制器U1就只需一个三伏的Vcc，而且由此，电池14只需一个三伏的电压以使电池充电电路18”运行。再进一步，如果微控制器U1需要一个最小一伏的电压以运行，那么发动微控制器U1就只需一个一伏的Vcc，而且由此，电池14只需一个一伏的电压以使电池充电电路18”运行。
然而，需要一个比微控制器U1的Vcc电压高的电压来运行或驱动MOSFET驱动器U2。如上所述在其它结构中，微控制器U1的输出被加到三倍压电路66’以控制三倍压器66’。但是，与电池充电器10或10’不同，额外的电能从输入滤波器30提供给电容器C4，而且三倍压器66’产生必需的电能或电压信号以使开关驱动器70运行。因此，即使电池14处于深度放电状态(如只有低至一伏的电压)，只要电池14有足够的电压发动微控制器U1，电池充电器10”就会给电池14充电。
图6示意性地说明了体现本发明各方面的另一个电池充电器10。电池充电器10可与任何类型的直流电源或供应源(未示出)连接，包括车载直流电源(如汽车点火器插座)。电池充电器10对电池14充电，电池14可以是任意电压，例如从9.6V(或更低)到24V(或更高)中的之一电压，并可以是任何电池类型。与电池充电器10类似，电池充电器10被设计成同时要有一个直流电源或输入Vin’和电池14存在才启动充电。这样如果充电器10插在电源上并且不存在电池，会保持电流消耗是低的。它还确保每次放入电池而加电时，微控制器U1’(在下面论述)被复位。
对于图6所示的结构，电池充电电路18通常包括输入电路100’(二极管D1’、电容器C1’和变阻器Z1’)、升压电路105’(电阻器R1’、R2’、R6’、R7’、R8’、R9’、R31’、R32’、R33’、R38’、R39’、R40’和R44’、电容器C2’、C3’、C4’、C11’、C21’、C22’、C23’和C24’、电感器L1’、二极管D2’、齐纳二极管Z4’、场效应晶体管Q1’和Q10’、晶体管Q11’、Q12’和Q13’、驱动器U2’)、补偿电路110’(晶体管Q2’、二极管D3’和D4’、电感器L2’)、电流调节电路115’(晶体管R15’、R16’、R17’、R18’和R19’、电容器C9’和C10’)、电源电路120’(电阻器R4’、R5’、R28’、R29’和R30’、电容器C7’、C8’和C12’、晶体管Q7’和Q8’、电压调节器VR1’、齐纳二极管Z22’)、电池A/D电路125’(电阻器R24’、R25’和R27’、电容器C14’和C16’、晶体管Q5’和二极管D8’)、热敏电阻感应电路130’(电阻器R22’、R23’、R26’、R35’和R36’、晶体管Q9’)、充电控制电路135’(电阻器R10’、R12’、R13’、R14、R20’和R34’、电容器C5’、C13’和C15’、晶体管Q3’、Q4’和Q6’、二极管D5’、D6’和D7’、齐纳二极管Z3’)和微控制器电路(电阻器R11’、R21’、R42’和R43’、电容器C18’、C19’、C20’和C25’、微控制器U1’、LED1)。
以下段落描述了各个电路模块的功能。每一个模块代表一种电路功能。参考示意图(图6)，其显示了模块位置和内部连接信息。
输入电路输入电路包括二极管D1’、电容器C1’、变阻器Z1’和装有保险丝的电源线(未示出)。二极管D1’阻止由升压电路105’产生的电能通过直流电源(如车载电池)，并阻止电池系统从C1’耗用电能。来自直流电源的电流在Vin+处经二极管D1’流向电容器C1’。电容器C1’充电至低于Vin+电平的电压(如约0.4V)。当晶体管Q1’和Q10’开启时，电容器C1’帮助提供升压电路105’所需的大电流。电容器C1’优选地是一个低ESR高波动电流电容器，其在高度充电/放电时只有较低温度上升而被选用。变阻器Z1’吸收可能在从直流电源输入产生的电压尖峰值。电源线包括车载适配器插头、保险丝和SPT-2电缆。如果充电器输入时发生短路，保险丝会保护车载电子系统。
在一个结构中，充电器输入是由线绳装置插头保险丝保护的，以防止车载电子系统的损坏，并保护接在插头上的每一个外部装置，如充电器和电线。当放生输出短路时，电路中的另一个元件，如Q2’，必定首先出现故障。
升压电路对于升压电路105’，驱动器U2’控制晶体管Q1’和Q10’的导通以维持在电容器C4’和C11’处为期望的电压。驱动器U2’经分压器(电阻器R7’和R9’)可检测到在电容器C4’处的一部分电压。驱动器U2’检测到的电压与一个内部基准电压进行比较。驱动器U2’以一个由电阻器R6’和电容器C3’设定的频率循环开启晶体管。这些循环的频率优选地设置为高于两倍的最大充电频率，以减少电路中的干扰和噪声。每一个循环，驱动器U2’保持晶体管Q1’和Q10’输出足够长以控制电容器C4’的电压为期望的电平。如果直流输入低于保持充电所需的电压(如九伏)，调节器U2’就产生使装置不运行的内部断开。
由于晶体管Q1’和Q10’导通，电流从输入电路流经电感器L1’和晶体管Q1’或Q10’。电能储存在电感器L1’的磁场中。当每一个循环中晶体管关闭时，这些电能的大部分经二极管D2’被卸到电容器C4’和C11’。晶体管Q1’和Q10’并联用于保持其内部温度更低。
升压转换器的电流模式运行可以通过增加斜率补偿电路、并且通过利用串联增加电阻器R44’来增加电流感应电阻R1’的值得到提高，该斜率补偿电路包括晶体管Q11’、电容器C22’和电阻器R38’、R39’。斜率补偿电路将加在振荡器电容C3’上的电压的一部分注入调节器U2’(管脚3)的电流感应输入。输入信号帮助使晶体管Q1’和Q10’在由电阻器R6’和电容器C3’确定的频率上开关。电流感应电阻器R1’和R44’的阻值越大，就需要越多的电感器L1’充电电流导入到驱动器U2’并允许更好的反复循环运行调整。电容器C21’的增加放慢了电流感应输入响应，以减少电路中的噪声影响。
两个存储电容器C4’和C11’优选地是低ESR高波动电流电容器，用于向补偿电路110’提供充电电流。该两个电容器用于提高波动电流容量和保持内部温度更低。当然，任何数量的电容器都可以使用。
电阻器R1’和R44’与晶体管Q1’和Q10’控制升压电路105’在任何时刻都关闭直到通过设置微控制器U1’为高(管脚18)从而微控制器U1’允许电路18运行。这样，除非放入一个电池，一直保持从直流电源耗用的电流为最小值。
电路中的地平面是这样设计的，所有的升压面都一起连结在J2的末端(Vin-)。因此，高电流升压面可以从驱动器U2’接地点分离开。
补偿电路补偿电路110’将电能输送给正在充电的电池。当晶体管Q2’开启时，电流从电容器C4’或C11’流经晶体管Q2’，经电感器L2’和二极管D4’到电池14。在存储电能的电感器L2’内建立一个磁场。当晶体管Q2’关闭时，随着电流从电感器L2’流向电池14和二极管D3’，该电能释放给电池14。晶体管Q2’在由电流调节电路(在下面论述)确定的频率上开关。如果直流电源被取掉，二极管D4’阻止电池14向电池电路18供电。
电池电路18这样设计，晶体管Q2’由微控制器U1’驱动。如果电池14取出，微控制器U1’失去电源，晶体管Q2’保持关闭。补偿电路110’和充电控制电路135’的接地点是共同的，并从其它接地点分离开。而且，充电电流经过电阻器R15’流经该接地点。该接地点在J2’处与其它接地点连接。
电流调节电路对于电流调节电路115’，由于充电电流流经电池14，在电阻R15’上形成一个电压。微控制器U1’的内部比较器利用这个电压控制充电电流为开或关。电阻器R15’上的电压经电阻器R16’和电容器C9’滤波。比较器基准和反馈电平由电阻器R17’、R18’和R19’设定。电容器C10’对在电阻器R17’上形成的基准电压进行滤波。
电源电路电源电路120’由直流电源Vin’驱动。还必须将充电的电池14提供给电池充电器10以运行。当放入电池14时，晶体管Q7’导通，晶体管Q7’又使晶体管Q8’导通。来自于直流输入的电流提供电压给调节器VR1’，其提供经调节的Vcc(如五伏)。如果电池电压大于一个低电压(大约2伏但甚至低至最小约0.5伏)并且电流大于一个低电流(大约800毫安培)，晶体管Q7’就使电路运行。这使得深度放电的电池可以充电。另外，晶体管Q7’被设计为仅从留在未通电充电器中的充过电的电池中耗用1mA至2mA。
电池A/D电路对于电池A/D电路125’，电池电压利用微控制器的A/D输入和由电阻器R24’、R25’、电容器C14’、晶体管Q5’组成的电路来测量。当测量电池电压时，充电器的运行被打断以获得一个更精确的测量结果。电容器C14可以经电阻器R24’和R25’充电至某一确定的电平，然后通过电阻器R25’和晶体管Q5’放电。比较电容器C14的充电和放电速率可更好地分辨电池的真实电压。利用箝位电容器C14(如约5.5伏)，二极管D5’用于在高电压时保护微控制器U1’。
热敏电阻感应电路对于热敏电阻感应电路130’，利用热敏电阻感应电路130’产生电池14的温度读数。当微控制器U1复位之后时，在末端J5’和J6’之间的电压被测量出。测量结果显示是否放入了镍镉或镍氢电池，或热敏电阻连接是否开路。电池14的温度从管脚J5’的电压推出。电压由电阻R22’、热敏电阻(对应于镍镉电池)或电阻R23’、热敏电阻(对应于镍氢电池)构成的分压器产生的。
充电控制电路充电控制电路135’控制Q2’的导通。微控制器U1’可控制地开关晶体管Q2’、Q3’和Q4’。晶体管Q3’和Q6、电阻器R10’、R12’、R13’和R14，二极管D5’和电容器C5’快速地开启和关闭晶体管Q2’以减少开关损耗。仅当晶体管Q6’驱动电路激活时，晶体管Q2’被开启。电容器C13’、C15’、二极管D7’、D8’和电阻器R34’组成一个倍压电路，其驱动晶体管Q6’。该倍压电路要求微控制器U1’的管脚19从Vcc振荡到0伏，以在齐纳二极管Z3’产生一个大于Vcc的电压(如约6.2V)。该电压使齐纳二极管Z3’和晶体管Q6’导通并使晶体管Q2’控制电路完整。
微控制器电路对于微控制器电路135’，微控制器U1’利用从充电器的其它部分，如电池A/D电路125’和热敏电阻感应电路135’得到的信息来控制充电。在加电、激活或启动运行时，微控制器U1’使热敏电阻感应电路130’可运行，从该电路读取信息，并确定电池14的类型。如果没有感应到热敏电阻，在充电电路可运行之前，将运行停止。
微控制器U1’还计算电池14的温度。在图示的结构中，如果电池14介于5℃到45℃之间，正常的快速充电将被允许。如果电池低于-10℃或高于60℃，则进行点滴式充电(trickle charge)。在快速充电和点滴式充电之间的温度时，对电池进行阶梯式充电。微控制器U1’还利用电池A/D电路125’测量电池14的电压。
微控制器U1’使电流调节电路115’中的比较器可运行，使管脚19’振荡并开启晶体管Q6’。其还通过设定管脚18’为高使得升压电路105’运行。在这一点，经晶体管Q2’开始进行充电。
除了在计算间隙(如5秒)进行测量时，微控制器U1’的电流调节电路115’独立地运行。由电阻器R42’和R43’构成的分压器允许在10伏电源以下运行。微控制器U1’经该由电阻器R42’和R43’构成的分压器测量在电容器C1’的输入电压。如果电压降至低于10伏，补偿电路110’在电流调节限制之外运行。这使得充电器10在输入电压低至9伏时也可运行。
微控制器电路135’和其它的噪声敏感电路，如热敏电阻感应电路130’和电池A/D电路125’，具有分离的低电流接地点，该接地点与其它接地点在管脚J2’处连接。
为了开始向电池14充电，电源电路120’和微控制器U1’都必须正确地运行。如果充电控制电路135’中的倍压器没有被微控制器U1’驱动，那么Q2’不能被开启。当微控制器U1’在放入电池14而被复位时，其经电阻器R41’和晶体管Q13’使升压电路105’可运行。如果电池14不存在，补偿电路110’的电压将比直流电源低。而且，如果直流电源电压低于9伏，电路将不会运行。
如上所述，电池充电器10连接至电源，如一个直流或交流电源，以对电池14进行充电。当连接至充电器10时，电池14的残余电压，通过低压电源62或电源电路120’供电给微控制器U1’，或激活或启动图示结构中微控制器U1’的运行。微控制器U1’依赖于特殊的结构，又控制晶体管Q1或Q2’，以从电源向电池14提供电能。
图8表示体现本发明的各方面的电子装置200的另一种结构。电子装置200包括微控制器204，如上面所述的U1或U1’。微控制器204与电能储存装置208连接。
在某些结构中，电能储存装置208允许、激活、启动微控制器204的运行(如电能储存装置208向微控制器提供信号)。在某些结构中，电能储存装置208供电给或启动微控制器204(如电能储存装置208向微控制器204提供电压、电流、电压信号或电流信号)。
在某些结构中，当电能储存装置208与电子装置200连接时(如在此期间或之后)，电能储存装置208能够允许、激活、启动微控制器204的运行或发动微控制器204。在某些结构中，电能储存装置208可与电子装置200连接，并且电能储存装置208在运行(例如，在操作者控制之下，(如通过电能储存装置208中的开关、元件等等))之后，能够允许、激活、启动微控制器204的运行或发动微控制器204。
电子装置200还包括可运行电路212，即在上述结构中所示的子电路，至少它的一部分被微控制器204控制。可运行电路212被用于从电源200接收电能并产生和输出至少一个电路信号224。可运行电路212可能包括开关216。一旦电能储存装置208允许、激活、启动微控制器204的运行或发动微控制器204，微控制器204控制可运行电路212(如通过输出信号给至少可运行电路212的一部分)。在某些结构中，电能储存装置208允许、激活、启动微控制器204的运行或发动微控制器204，并向可运行电路212供电(具有或不具有来自电源220的电能)以产生和输出电路信号224。
在某些结构中，电能储存装置208可能引起微控制器204(如可以使微控制器204不激活)关闭可运行电路212以停止产生和输出电路信号224。在某些结构中，电能储存装置208可以使可运行电路212不激活以停止产生和输出电路信号224。在某些结构中，电能储存装置208激活开关216移动到一个位置以切断来自电源220的供电。然后在这样的结构中，可运行电路212停止运行及产生和输出电路信号224。
在运行中，电能储存装置208与电子装置200相连接。电能储存装置208允许、激活、启动微控制器204的运行或发动微控制器204。微控制器204激活并控制可运行电路212以产生电路信号224。在某些结构中，电路信号224从电源220向电能储存装置208提供电能(在可运行电路212和电能储存装置208之间用虚线表示)以给电能储存装置208再充电或补充至可运行状态。在其它结构中，电路信号224是由电子装置200输出的关联信号(在下面论述)或允许、激活、启动其它装置、元件或系统的运行，以执行特定的功能。当相关的运行完成时，在操作者的控制下(如通过开关、其它用户接口等)，在电能储存装置208的控制下，等等，可运行电路212可以在微控制器204的控制下停止运行。
在一个结构中，电子装置200是电池充电器，如上面所述的电池充电器10、10’、10”或10。在某些结构中，电能储存装置208是电池，如上面所述的电池14，将被电池充电器充电。而且，在这样的结构中，可执行电路212是电池充电电路，如电池充电电路18，其可运行产生电路信号224以给电池充电(如从电源220向电池提供电源以给电池充电)，如同在可运行电路212(如电池充电电路)和电能储存装置208(如正在充电的电池)之间用虚线表示的。
在这个结构中，如上所述关于电池充电器10、10’、10”或10，当电池连接到电子装置200时，电池向微控制器204供电以允许、激活或启动微控制器204的运行。微控制器204控制可运行电路212(电池充电电路)，例如，通过输出控制信号激活开关216，以使可运行电路212从电源220向电池传输电能给电池充电。根据由微控制器204、可运行电路212的元件、电能储存装置208等提供的充电终止程序(如在充电结束时、发生故障时，等等)，可运行电路212可以停止运行。在这样的结构中，电池充电器可以用于对某种装置的电池充电，如动力工具、移动电话、视频设备、其它的电池供电装置，等等。
在其它结构中，电子装置200可以是另一种类型的电子装置，如立体声收音机、视频磁带录象机、数字视频硬盘播放器、数字视频录象机、电视机、小型硬盘播放器、磁带重放机、MP3播放器、计算机、移动电话、咖啡壶、烤面包机、搅拌机、面包机、食品加工机、烤箱、洗碗机、微波炉、电炉、其它的电子设备、动力工具，等等。在这样的结构中，可运行电路212是与电子装置200相关联的可运行电路(如音频电路、视频电路、家用电路、工具电路，等等)。至少可运行电路的一部分被微控制器204控制(当微控制器被电能储存装置208允许、激活、启动或供电时)以输出电子装置200的相关的电路信号224，如可运行电路212开启并输出相关的电路信号224(从可运行电路212延伸用带箭头的虚线表示)(电池充电、产生音频/视频信号、冲咖啡，等等)。当相关的运行完成时(电池充电完毕、音频/视频信号(歌曲、影片等)结束、咖啡冲好等)，在微控制器204的控制下、在操作者的控制(如通过开关、其它的用户接口等)下、在电能储存装置的控制下等等，可运行电路212可以停止运行。
在其它结构中，电能储存装置208可以是或可以包括电池(上述要充电的电池、或独立的电池或电源)、电容器、电感器、变压器、磁体或任何其它能够储存电能和/或向微控制器204提供信号的装置、元件或系统。
电能储存装置208还可以是或可以包括电能发生装置，如压电元件。通过按钮或开关操作、通过将电能储存装置208与电子装置200连接等，这样的电能储存装置208可以产生信号以允许、激活、启动微控制器204的运行或发动微控制器204。
如上所述，电源220可以是交流(AC)或直流(DC)。电源220还可以是燃料的、太阳能电池、燃料电池或任何其它能够向可运行电路212提供电能的装置、元件或系统。
典型地，电子装置、仪表和其它电子控制系统保持与电源220连接(如操作者保持电子装置200插在墙上的插座上)。在本发明的各方面，电子装置、仪表和系统，当与电源连接时，现在只从电源220耗用几毫瓦电能直到电能储存装置208允许、激活、启动微控制器204的运行或发动微控制器204，然后微控制器204控制可运行电路212。这提供了能源节约、环境保护等等。对于存储相对有限的电源，如电池、燃料、燃料电池、太阳能电池等，在有些装置用于遥远的地区时(远离线路电源、远离电源补给站(气站)、极短的电源补充时间(即对于太阳能电源，天气恶劣、晚上等等))，能量节约可能是很重要的。
这种电子装置的一个例子是燃料供应的、发电机供电的电池充电器，如在2001年8月28日提交的，名称为“PORTABLE BATTERYCHARGER(便携式电池充电器)”，申请号为09/941,192的未决美国专利申请中公开的，该申请以引用方式融入本说明书。这样的电池充电器可以是电子装置200，并且电能储存装置208可以是要充电的电池。在这样的结构中，一旦允许、激活、启动微控制器204或发动微控制器204，其可以操作电子点火器(未示出)以启动从发电机经充电电路给要充电电池的电源供给。在充电结束时，发电机可以自动关闭。这种运行将存储便携式电池充电器的燃料供应。
如图8中以仿真方式所示，在另一种结构中，微控制器204、电能储存装置208和可运行电路212可以与电子装置合为一体作为一个系统228。系统228可以包括上述任意电子装置。
在运行中，在这样的结构中，系统228被激活(如按下“开”按钮、利用计时器等)以允许、激活、启动微控制器204的运行(如电能储存装置208向微控制器204提供信号、电能等)。微控制器204又控制可运行电路212以运行系统228(如电池充电、产生音频/视频信号、冲咖啡等)。
在另一个结构中，电子装置228可以是适配器，其连接在电源220和另一个电子装置(未示出)之间，如立体声收音机、视频磁带录象机、数字视频硬盘播放器、数字视频录象机、电视机、小型硬盘播放器、磁带重放机、MP3播放器、计算机、移动电话、咖啡壶、烤面包机、搅拌机、面包机、食品加工机、烤箱、洗碗机、微波炉、电炉、其它的电子设备、动力工具，等等。例如，电子装置200可以包括插头(未示出)，用于连接在墙壁插座上，和插孔(未示出但类似于墙壁插口)，用于接入其它电子装置的电源线(未示出)。
在这样的结构中，电子装置228包括电能储存装置208、微控制器204和可运行电路212。在运行中，可运行电路212从电源220接收电能并且可运行以从电源向其它电子装置输送电能，从而使其它电子装置运行。
在一个结构中，其它电子装置可以通过遥控来运行，并且适配器电子装置228可以包括必需的电路，用于接收来自遥控装置的信号(如红外线端口和相关电路用于接收来自遥控器的红外线信号)。在这样的结构中，遥控信号使电能储存装置208允许、激活、启动微控制器204的运行或发动微控制器204。然后微控制器204控制可运行电路212以从电源220向其它电子装置输送电能。
在其它结构中，适配器电子装置228可以包括按钮、开关等，用于使电能储存装置208允许、激活、启动微控制器204的运行或发动微控制器204，然后微控制器204控制可运行电路212。
这样的适配器允许使用当前市场上的产品，如立体声收音机、视频磁带录象机、数字视频硬盘播放器、数字视频录象机、电视机、小型硬盘播放器、磁带重放机、MP3播放器、计算机、移动电话、咖啡壶、烤面包机、搅拌机、面包机、食品加工机、烤箱、洗碗机、微波炉、电炉、其它的电子设备、动力工具，等等。这些现有的产品可以经过改进以适应本发明提供的能源节约、成本节约等。
图9表示实施本发明的各方面的电子装置300的另一种结构。电子装置300是并联布置的。电子装置300可以包括除图所示路径之外的附加的并联路径而且不限于所示的三个并联路径。电子装置300包括微控制器304，如上面所述的U1或U1’。微控制器304可与多个电能储存装置308连接。
在某些结构中，单个电能储存装置308允许、激活、启动微控制器304的运行等(如电能储存装置308向微控制器304提供信号)。在某些结构中，电能储存装置308供电给或启动微控制器304(如电能储存装置308向微控制器304提供电压、电流、电压信号或电流信号)。
在某些结构中，当电能储存装置308与电子装置300连接时(在此期间或之后)，单个电能储存装置308能够允许、激活、启动微控制器304的运行或发动微控制器304。在某些结构中，电能储存装置308能够与电子装置300连接，并且在经过一个运行(例如，在操作者控制下(如通过电能储存装置308中的开关或任何元件))后，电能储存装置308能够允许、激活、启动微控制器304的运行或启动微控制器304。
电子装置300还包括多个可运行电路312，即上述结构中所示的子电路，至少其中的一部分被微控制器304控制。替代地，电子装置300可以包括一个可运行电路，其由多个独立的可运行子电路312组成。每一个可运行电路312用于从电源320接收电能并产生和输出电路信号324。每一个可运行电路312可以包括开关316。一旦电能储存装置308允许、激活、启动微控制器304的运行或发动微控制器304，微控制器304控制相应的可运行电路312(如通过向至少相应可运行电路312的一部分输出控制信号)。替代地，一旦电能储存装置308允许、激活、启动微控制器304的运行或给微控制器304上电，微控制器304控制一个以上的可运行电路312(如通过向至少相应可运行电路312的一部分输出控制信号)。
在某些结构中，电能储存装置308可以使微控制器304控制一个以上的可运行电路312(或可运行子电路)。在某些结构中，电能储存装置308允许、激活、启动微控制器304的运行或给微控制器304上电，并向相应的可运行电路312(具有或没有来自电源320的电能)提供电能以产生和输出相应的电路信号324。
在某些结构中，电能储存装置308可以使微控制器304(如可以不激活微控制器304)关闭可运行电路312从而停止产生和输出电路信号324。在某些结构中，电能储存装置308可以不激活相应的可运行电路312从而停止产生和输出相应的电路信号324。在某些结构中，电能储存装置308激活相应的开关316以移至一个位置，切断来自电源320的供电。在这样的结构中，相应的可运行电路312停止运行及产生和输出相应的电路信号324。
在运行中，电能储存装置308(或一个以上的电能储存装置308)与电子装置300连接。电能储存装置308允许、激活、启动微控制器304的运行或发动微控制器304。微控制器304激活并控制相应的可运行电路312以产生相应的电路信号324。在某些结构中，电路信号324从电源320向电能储存装置308提供电能(在可运行电路312和电能储存装置308之间用虚线表示)，以给电能储存装置308再充电或补充至可运行状态。在其它结构中，电路信号324是由电子装置300输出的相关信号(在下面论述)或者允许、激活、启动另一个装置、元件或系统的运行以执行特定的功能。当相应的运行完成时，在微控制器304的控制下、在操作者的控制下(如通过开关、其它用户接口等)、在电能储存装置308的控制下等，可运行电路312可以停止运行。
在一个结构中，电子装置300是电池充电器，如上面所述的电池充电器10、10’、10”或10。在某些结构中，至少一个电能储存装置308是电池，如上面所述的电池14，将被电池充电器充电。在这样的结构中，电池充电器可运行以同时给多个电池14充电。而且，在这样的结构中，至少一个可执行电路312是电池充电电路，如电池充电电路18，其可运行产生电路信号324以给每一个电池充电(如从电源320向电池提供电源以给电池充电)，如同在可运行电路312(如电池充电电路)和电能储存装置308(如正在充电的电池)之间用虚线表示的。
在这个结构中，如上所述关于电池充电器10、10’、10”或10，当电池连接到电子装置300时，电池向微控制器304供电以允许、激活或启动微控制器304的运行。微控制器304控制相应的可运行电路312(电池充电电路)，例如，通过输出控制信号激活相应的开关316，以使可运行电路312从电源320向相应的电池14传输电能给电池充电。根据由微控制器304、可运行电路312的元件、电能储存装置308等提供的充电终止程序(如在充电结束时、发生故障时，等等)，可运行电路312可以停止运行。在这样的结构中，电池充电器可以用于对某种装置的电池充电，如动力工具、移动电话、视频设备、其它的电池供电装置，等等。
图10表示实施本发明的各方面的电子装置400的另一种结构。电子装置400以级联方式布置。电子装置400可以包括除图示之外的附加的级联路径且不限于所示的三个级联路径。电子装置400包括微控制器404，如上面所述的U1或U1’。微控制器404可与多个电能储存装置408连接。
在某些结构中，单个电能储存装置408允许、激活、启动微控制器404的运行等(如电能储存装置408向微控制器404提供信号)。在某些结构中，电能储存装置408供电给或发动微控制器404(如电能储存装置408向微控制器404提供电压、电流、电压信号或电流信号)。
在某些结构中，当电能储存装置408与电子装置400连接时(在此期间或之后)，单个电能储存装置408能够允许、激活、启动微控制器404的运行或给微控制器404上电。在某些结构中，电能储存装置408能够与电子装置400连接，并且在经过一个运行(例如，在操作者控制下(如通过电能储存装置408中的开关或任何元件))后，电能储存装置408能够允许、激活、启动微控制器404的运行或给微控制器404上电。
电子装置400还包括多个可运行电路412，即上述结构中所示的子电路，至少其中的一部分被微控制器404控制。替代地，电子装置400可以包括一个可运行电路，其由多个独立的可运行子电路412组成。每一个可运行电路412用于从电源420接收电能并产生和输出电路信号424。每一个可运行电路412可以包括开关416。一旦电能储存装置408允许、激活、启动微控制器404的运行或给微控制器404上电，微控制器404控制任何的可运行电路412(如通过向可运行电路412的至少一部分输出控制信号)。替代地，一旦电能储存装置408允许、激活、启动微控制器404的运行或给微控制器404上电，微控制器404控制一个以上的可运行电路412(如通过向可运行电路412的至少一部分输出控制信号)。
在某些结构中，电能储存装置408可以使微控制器404控制一个以上的可运行电路412(或可运行子电路)。在某些结构中，电能储存装置408允许、激活、启动微控制器404的运行或给微控制器404上电，并向相应的可运行电路412(具有或没有来自电源420的电能)提供电能以产生和输出相应的电路信号424。
在某些结构中，单个电能储存装置408可以使微控制器404(如可以不激活微控制器404)关闭可运行电路412从而停止产生和输出电路信号424。在某些结构中，电能储存装置408可以不激活相应的可运行电路412从而停止产生和输出相应的电路信号424。在某些结构中，电能储存装置408激活相应的开关416以移至一个位置，切断来自电源420的供电。在这样的结构中，相应的可运行电路412停止运行及产生和输出相应的电路信号424。
在运行中，电能储存装置408(或一个以上的电能储存装置408)与电子装置400连接。电能储存装置408允许、激活、启动微控制器404的运行或给微控制器404上电。微控制器404激活并控制相应的可运行电路412以产生相应的电路信号424。在某些结构中，电路信号424从电源420向电能储存装置408提供电能(在可运行电路412和电能储存装置408之间用虚线表示)，以给电能储存装置408再充电或补充至可运行状态。在其它结构中，电路信号424是由电子装置400输出的相关信号(在下面论述)或者允许、激活、启动另一个装置、元件或系统的运行以执行特定的功能。当相关的运行完成时，在微控制器404的控制下、在操作者的控制下(如通过开关、其它用户接口等)、在电能储存装置408的控制下等，可运行电路412可以停止运行。
在一个结构中，电子装置400是电池充电器，如上面所述的电池充电器10、10’、10”或10。在某些结构中，至少一个电能储存装置408是电池，如上面所述的电池14，将被电池充电器充电。在这样的结构中，电池充电器可运行以同时给多个电池14充电。而且，在这样的结构中，至少一个可执行电路412是电池充电电路，如电池充电电路18，其可运行产生电路信号424以给每一个电池充电(如从电源420向电池提供电源以给电池充电)，如同在可运行电路412(如电池充电电路)和电能储存装置408(如正在充电的电池)之间用虚线表示的。
在这个结构中，如上所述关于电池充电器10、10’、10”或10，当电池连接到电子装置400时，电池向微控制器404供电以允许、激活或启动微控制器404的运行。微控制器404控制任何的可运行电路412(电池充电电路)，例如，通过输出控制信号激活相应的开关416，以使可运行电路412从电源420向相应的可运行电路412(通过任何其它必需的可运行电路412)传输电能给电池14充电。根据由微控制器404、可运行电路412的元件、电能储存装置408等提供的充电终止程序(如在充电结束时、发生故障时，等等)，可运行电路412可以停止运行。在这样的结构中，电池充电器可以用于对某种装置的电池充电，如动力工具、移动电话、视频设备、其它的电池供电装置，等等。
应该认识到，在其它结构中，电子装置300或400可以是上述任何可替代的电子装置。在这样的结构中，至少一个可运行电路312或412可能是与电子装置300或400相关的可运行电路。还应该认识到，在其它结构中，电能储存装置308或408可以是上述任何电能储存装置。另外，应该认识到，在其它的结构中，电源320或420可以是上述任何电源。
权利要求书中阐述了本发明的一个或多个的独特的特征和优点。
权利要求
1.一种用于给电能储存装置补充电能的装置，该装置包括可与电源连接并包括开关的电路；和由所述电能储存装置激活的控制器，所述控制器在被激活时可操作地激活所述开关。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述电能储存装置是电池，并且所述电路是充电电路，所述充电电路可操作地从所述电源向所述电池供电从而对该电池充电。
3.如权利要求1所述的装置，其中，为了被激活，所述控制器从所述电能储存装置接收电能。
4.如权利要求1所述的装置，其中，当激活所述开关时，所述电路可操作地从所述电源向所述电能储存装置供电从而为该电能储存装置补充电能。
5.一种用于为电能储存装置补充电能的装置，该装置包括可与电源电连接的电路；和可与所述电路电连接的控制器，所述控制器由所述电能储存装置激活，所述电路由所述控制器激活、并可操作地从所述电源向所述电能储存装置输送电能，从而为所述电能储存装置补充电能。
6.如权利要求5所述的装置，其中，所述电能储存装置是电池，并且所述电路是充电电路，所述充电电路可操作地从所述电源向该电池供电从而对该电池充电。
7.如权利要求5所述的装置，其中，为了被激活，所述控制器从所述电能储存装置接收电能。
8.如权利要求5所述的装置，其中，所述电路包括开关，当被激活时，所述控制器可操作地激活所述开关，并且，当激活所述开关时，所述电路可操作地从所述电源向所述电能储存装置供电从而为该电能储存装置补充电能。
9.一种装置，其包括包括开关的电路，所述电路可操作地从电源接收电能并产生电路信号；和与所述电路电连接、并可与电能储存装置连接的控制器，所述控制器是由该电能储存装置激活的，当激活时，所述控制器可操作地激活所述开关。
10.如权利要求9所述的装置，其中，所述电路可操作地从所述电源向所述电能储存装置输送电能从而为该电能储存装置补充电能。
11.如权利要求10所述的装置，其中，所述电能储存装置是电池，并且所述电路是充电电路，所述充电电路可操作地从所述电源向该电池供电从而对该电池充电。
12.如权利要求9所述的装置，其中，为了被激活，所述控制器从所述电能储存装置接收电能。
13.一种装置，其包括电路，其响应控制信号，可操作地从电源接收电能并产生电路信号；和与所述电路电连接、并可与电能储存装置连接的控制器，所述控制器是由该电能储存装置激活，并可操作地产生控制信号。
14.如权利要求13所述的装置，其中，所述电路可操作地从所述电源向所述电能储存装置输送电能从而为该电能储存装置补充电能。
15.如权利要求14所述的装置，其中，所述电能储存装置是电池，并且所述电路是充电电路，所述充电电路可操作地从所述电源向该电池供电从而对该电池充电。
16.如权利要求13所述的装置，其中，为了被激活，所述控制器从所述电能储存装置接收电能。
17.一种电子组合设备，其包括电能储存装置；和包括如下部件的装置电路，其响应控制信号，可操作地从电源接收电能并产生电路信号；和与所述电路电连接、并可与电能储存装置连接的控制器，所述控制器是由电能储存装置激活，并可操作地产生控制信号。
18.如权利要求17所述的组合设备，其中，所述装置包括用于支撑所述电路和控制器的装置外壳。
19.如权利要求18所述的组合设备，其中，所述电能储存装置包括与所述装置外壳分离的设备外壳，和由所述设备外壳支撑的电能储存元件，所述电能储存元件可与所述控制器电连接、并可操作地激活所述控制器。
20.如权利要求17所述的组合设备，其中，所述电路可操作地从所述电源向所述电能储存装置输送电能从而为该电能储存装置补充电能。
21.如权利要求20所述的组合设备，其中，所述电能储存装置是电池，并且所述电路是充电电路，所述充电电路可操作地从所述电源向该电池供电从而对该电池充电。
22.如权利要求17所述的组合设备，其中，为了被激活，所述控制器从所述电能储存装置接收电能。
23.一种对一装置进行操作的方法，所述装置包括可操作地从电源接收电能并产生电路信号的电路；和与所述电路电连接并可与电能储存装置连接的控制器，所述控制器可操作地产生控制信号，该方法包括以下步骤将所述控制器连接至所述电能储存装置；由所述电能储存装置激活所述控制器；当激活所述控制器时，产生控制信号；将所述控制信号传输到所述电路；和响应所述控制信号，从电源接收电能并输出电路信号。
24.如权利要求23所述的方法，其中，所述激活步骤包括用所述电能储存装置给所述控制器加电。
25.如权利要求23所述的方法，其中，所述输出步骤包括从所述电源向所述电能储存装置提供充电信号以给该电能储存装置补充电能。
全文摘要
本发明公开了一种电子装置，如电池充电器，一种操作电子装置的方法，一种对电池充电的方法，一种用于操作电子装置和/或电池充电器的软件程序。在某些方面，电池充电器能够对不同类型的电池充电，并能在交流电源交替源或直流电源交替源下运行。而且，如果电源、电池、电源开关装置和控制装置(包括微控制器)之一误动作时，电池充电电路不会工作。另外，在电池充电电路中，正在充电的电池使电池充电电路能够工作。
文档编号H02J7/00GK1592030SQ20041005670
公开日2005年3月9日 申请日期2004年8月11日 优先权日2003年8月11日
发明者罗伯特·克里斯普, 凯文·格拉斯哥, 约瑟夫·威尔海德, 格伦·C·斯彭斯, 小乔治·L·桑塔娜 申请人:密尔沃基电动工具公司