专利名称：充电器及其充电方法
技术领域：
本发明涉及一种充电器及其充电方法，尤其涉及一种在电池接入充电器且没有市 电输入时，节省电池电能的充电器及其充电方法。
背景技术：
随着科技的发展，电池的种类日益繁多，且发展出了可充电电池，如镍镉电池、铅 酸电池和锂电池等等，分别满足了不同使用者的需求。但可充电电池的使用寿命是有限的， 由于其经常需要使用充电器进行充电，此时充电器的品质优劣对可充电电池的使用寿命产 生了巨大影响。现有的一些充电器具有许多功能，如判断电池电压、判断充电电压、判断充电电流 以及判断电池是否充满等等。但当电池接入该些充电器后，不论是否有市电输入，所述充电 器实现上述功能的电路均利用所述电池的电能开始工作，然而，如果接入到所述充电器的 电池已经过放电或者完全放电，则此时接入所述充电器后，仍旧会被充电器耗费大量电能， 如果所述充电器持续一段时间没有接入市电，此时会严重损伤所述电池，极大的缩短了所 述电池的使用寿命。
发明内容
本发明提供一种充电器及其充电方法，其能在电池接入充电器且没有市电输入 时，节省电池电能。为实现上述目的，本发明的技术方案是一种充电器，包括利用外接电源向电池 充电的充电电路；用于检测所述外接电源的输入的外接电源检测模块，并输出检测信号； 用于控制所述充电电路工作的控制器，其能够接收所述检测信号，并根据所述检测信号判 断是否有所述外接电源输入；向所述控制器供电的第一供电电路和第二供电电路，所述第 二供电电路的供电电流小于所述第一供电电路的供电电流，所述第一供电电路和所述第二 供电电路均能够从所述电池获取电能向所述控制器供电，当所述控制器判断没有所述外接 电源输入时，其控制所述第一供电电路断电。优选的，所述充电器还包括一个第三供电电路，当所述充电器存在所述外接电源 输入时，第三供电电路获取所述外接电源的电能向所述控制器供电。优选的，当所述充电器开始对所述电池充电，所述第一供电回路断电，所述第二供 电回路获取所述外接电源的电能向所述控制器供电。优选的，所述第一供电电路具有一个稳压模块，能够将所述第一供电电路的电压 进行转换，并供应给所述控制器。优选的，所述第二供电电路具有串联的电阻和稳压管。优选的，所述第二供电电路具有一个与所述稳压管并联的电容，其用于在控制器 瞬时内用电需求增大时，向控制器供电。优选的，所述充电器还包括具有纽扣电池的第四供电电路，所述第四供电电路将所述纽扣电池的电能供给所述控制器。本发明还提供一种充电器的充电方法，用于利用外接电源向电池充电，该充电器 具有控制器、外接电源检测模块和电子开关，以及给所述控制器供电的第一供电电路和第 二供电电路，且所述第二供电电路的供电电流小于所述第一供电电路的供电电流，该充电 方法包括当电池装入所述充电器，所述第一供电电路和所述第二供电电路获取所述电池 的电能向所述控制器供电；所述控制器判断所述电池是否需要充电；当所述电池需要充 电，所述控制器控制所述电子开关闭合，并由所述外接电源检测模块检测所述外接电源的 输入；当所述外接电源检测模块没有发现所述外接电源的输入时，所述控制器控制所述电 子开关断开，并控制所述第一供电电路断电，仅由所述第二供电电路向所述控制器供电；每 间隔一段时间，所述控制器接通一次所述第一供电电路，以及控制所述电子开关闭合，并由 所述外接电源检测模块检测是否有所述外接电源的输入；当所述外接电源检测模块检测到 所述外接电源的输入时，所述充电器开始对所述电池充电。优选的，所述充电器还包括充电电压检测模块，其反馈检测数据给所述控制器，所 述控制器根据所述检测数据得出电池的电压值，所述控制器判断所述电池是否需要充电 步骤还包括所述控制器控制所述第一供电电路通电；所述电池电压检测模块检测电池电 压，并反馈给所述控制器检测数据；所述控制器根据所述检测数据得出电池电压，将所述电池电压与一个预设电压值 比较；当所述电池电压大于或等于所述预设电压值时，所述控制器控制所述第一供电电路 断电，仅由所述第二供电电路向所述控制器供电。当所述电池电压小于所述预设电压值时，所述控制器控制所述充电器向所述电池 充电。优选的，在每间隔一段时间检测一次是否有所述外接电源输入的步骤中，还包括 以下子步骤每间隔一段时间，所述控制器接通所述第一供电电路；所述控制器控制所述电子开关闭合；所述外接电源检测模块检测是否有所述外接 电源输入；当所述外接电源检测模块没有检测到所述外接电源的输入时，所述控制器控制 所述电子开关断开；所述控制器控制所述第一供电电路断电，仅由所述第二供电电路向所 述控制器供电。与现有技术相比，本发明的充电器及其充电方法设置有第一供电电路和第二供电 电路，当所述电池装入充电器，该二个供电电路均能够从所述电池获取电能向所述控制器 供电，若此时没有所述外接电源输入到所述充电器中，所述控制器会控制所述第一供电电 路断电，而仅由所述第二供电电路向所述控制器供电。由于第二供电电路的电阻较大，供电 电流较小，致使耗费电池的电能非常少，从而避免使所述电池进一步过放电，有效防止所述 充电器给电池造成损伤。
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。图1是第一实施方式提供的充电器的工作状态示意图；图2是图1中充电器的充电电路的框图；图3是图1中充电器的充电电路的电路图4是图1中充电器的工作流程图5是图1中充电器的充电方法的流程图6是图5中充电方法判断电池是否需要充电的子流程图7’是图5中充电方法检测是否有外接电源输入的子流程图δ是本发明第二实施方式提供的充电器的充电电路的电路图。
其中，
100, 充电器42.接收部70..控制器供电模块
10.外接电源50.转换模块71..第一供电电路
20.电池60.控制器72..第二供电电路
30.开关组件61.电池电压检测模块73..第三供电电路
31.手动开关62.充电电压检测模块74..受控部
32.电子开关63.时钟电路75..稳压模块
40.外接电源检测模块64.指示模块76..连接点
41.发光部65.充电电流检测模块77..连接点
78.电流输入线路271.第一供电电路Ql.三极管
79.连接点272.第二供电电路Q2、Q3.M0S 管
80.主供电线路278.电流输入线路DUD2. 二极管
200, 充电器Rl、R2.电阻D3、D4. 二极管
210,.外接电源R3、R4.电阻D5、D9. 二极管
220,.电池R5、R6.电阻D6、D7.发光二极管
230, 开关组件R7、R8.电阻D8.发光二极管
240,.外接电源检测模块R9、R10.电阻KM.线圈
250, 转换模块R11、R12.电阻C1、C2.电容
260,.控制器R13、R14.电阻C3、C4.电容
270,.控制器供电模块R15、R16.电阻Zl.、隐压管
具体实施例方式请参见图1，为本发明第一实施方式提供的一种充电器100的工作状态示意图。充 电器100可以利用外接电源10向电池20充电。外接电源10可以为交流电源或直流电源，其电能来源可以为市电或其他商用或 民用发电机发出的电能，在本实施方式中，外接电源10为交流电源，电能来源为市电。电池20为可充电电池，如镍镉电池、锂电池、铅酸电池以及镍氢电池等等，在本 实施方式中，其为铅酸电池。可以理解，电池20并不限于普通意义上的单节电池，其包括具有若干电池的电池包。请参阅图2，其为充电器100的充电电路的示意框图。充电器100的充电电路具有 一个与外接电源10和电池20连接的主供电线路80，在主供电线路80具有开关组件30、外 接电源检测模块40、转换模块50、控制器60和控制器供电模块70。开关组件30控制充电 器100与外接电源10连接的通断，外部电源检测模块40与开关组件30连接，检测是否有外接电源10输入，并能够向控制器60发送检测信号。转换模块50能够将外接电源10输 入的电压，转换成适宜充电器100工作的电压。控制器60控制充电器100对电池20充电， 并具有休眠状态和工作状态。控制器供电模块70获取外接电源10或电池20的电能向控 制器60供电，并满足休眠状态和工作状态不同的用电需求。请一并参阅图3，其为充电器100的充电电路的电路图。开关组件30设置于靠近 主供电线路80与外接电源10连接的位置，其包括相并联的一个手动开关31和一个电子开 关32。手动开关31为一个非自锁机械开关，当手动开关31被按下，其连接的电路导通， 当施加的外力撤销时，手动开关31自动断开。电子开关32可以为继电器、三极管或其他可控制具备通断功能的电子元件，在本 实施方式中，其为一个继电器。该继电器主要包括一个线圈KM、三极管Q1、电阻Rll、R12。 三极管Ql为一个NPN型三极管，其基极通过电阻Rll与控制器60连接。电阻R12与三极 管Ql的基极和发射极相并联。线圈KM与三极管Ql的集电极相电性连接，以及与控制器供 电模块70相电性连接。当控制器60控制电子开关32闭合时，会向三极管Ql的基极提供一个高电平，从 而使三极管Ql导通，线圈KM产生磁力，进而使所述继电器吸合，实现其连接的电路导通。外接电源检测模块40用于检测是否有外接电源10的电能输入，其与开关组件30 以及控制器60连接，并能够向控制器60发送检测信号。外接电源检测模块40可以为一个 采样电路、一个光耦电源检测电路或由多个电阻组成的检测电路，在本实施方式中，其为一 个光耦电源检测电路。外接电源检测模块40包括发光部41和接收部42，发光部41包括相 互并联且反向的发光二极管D8和二极管D9，并通过一个电阻R13与开关组件30连接，当开 关组件30导通且外接电源10输入电能时，发光部41发出光线。接收部42为一个光敏三 极管，其接收所述光线而导通向控制器60发出检测信号。转换模块50设置于主供电线路80中，将外接电源10经过主供电线路80输入的电 压进行转换，以适合对电池20进行充电。转换模块50可以为一个AC/DC转换电路，也可以 为一个DC/DC转换电路，也可以兼具AC/DC转换电路和DC/DC转换电路，在本实施方式中， 其为一个AC/DC转换电路，将外接电源10输入的交流电转换成直流电。可以理解，转换模块50还可以设置具备对电池20恒流充电和恒压充电的功能，由 于限于篇幅，且为本领域公知技术，在此不做详细介绍。控制器供电模块70包括一个第一供电电路71、一个第二供电电路72以及一个第 三供电电路73。当没有外接电源10输入时，第一供电电路71在控制器60的控制下能够获 取电池20的电能向控制器60供电，第二供电电路72直接获取电池20的电能向控制器60 供电，第三供电电路73不能向控制器60供电；当有外接电源10输入时，控制器60电能来 源仅为外接电源10。第一供电电路71与第二供电电路72具有相同的电流输入线路78，并且电流输入 线路78与主供电线路80相电性连接，形成一个连接点79，且连接点79位于主供电线路80 靠近电池20的位置，在连接点79与转换模块50之间设置有一个二极管D1，防止电池20的 电流流入转换模块50。第一供电电路71主要包括一个受控模块74和一个稳压模块75。受控模块74用于接受控制器60的控制，使第一供电电路71具有两个状态，即通电状态和断电状态，进而 实现控制第一供电电路71是否向控制器60供电。受控模块74包括电阻R4、M0S管Q3、电容Cl、电阻R2、电阻Rl以及MOS管Q2。MOS 管Q3与电容Cl相并联后与MOS管Q2的栅极连接，MOS管Q3的栅极经过电阻R4与控制器 60连接，电阻Rl与MOS管的源极和栅极相并联。当电池20接入充电器100后的瞬间内，由 于电容Cl充电相当于短路，因此电流能够流经电阻Rl为MOS管Q2提供一个开启电压，使 MOS管Q2导通，使第一供电电路71处于通电状态，电流经过稳压模块75进入控制器60，此 时控制器60会向MOS管Q3的栅极提供一个电压，使其导通，从而维持第一供电电路71的通 电状态。当需要第一供电电路71进入断电状态时，控制器60停止向MOS管Q3提供电压， 则受控模块74不再形成通路，则MOS管Q2的栅极不再有电压输入，则电流无法通过MOS管 Q3，此时第一供电电路71为断电状态。可以理解，MOS管Q2、Q3还可以替换成其他具有电路通断控制的电子元件，如三极 管、继电器等，在此限于篇幅，不进行详细列举，但只要其实现的功能和效果与本发明相同 或相近似，均应涵盖于本发明保护范围内。稳压模块75为一个DC/DC转换电路，将第一供电电路71的电压转换成适合控制 器60的直流电压并供给控制器60。当没有外接电源10输入时，此时第一供电电路71获取 电池20的电能向控制器60供电，稳压模块75会将电池20输入的电压进行降压以适合控 制器60，并能够持续稳定的保持输出该电压。在本实施方式中，假设电池20的电压为28V 并在不断下降，而控制器60的工作电压为5V，则稳压模块75会将电池20提供的电压降至 5V后，再提供给控制器60。当有外接电源10输入时，由于经过转换模块50转换输出的直 流电的电压可能过高，如果直接向控制器60供电，则可能烧毁控制器60，此时，稳压模块75 会对转换模块50输出的电流进行降压，并且使其更加稳定，以适合向控制器60供电。第二供电电路72中仅设置有一个电阻R10，且第二供电电路72的带负载能力小于 第一供电电路71的带负载能力，即第一供电电路71能够驱动更多的电路元件。电阻RlO 可以设置成1M、1.5M或2M等等，在本实施方式中，其阻值为1M。第二供电电路72与第一 供电电路71具有一个连接点76，二者连接后共同接入控制器60的电源输入端子。连接点 76位于稳压模块75与控制器60之间，且为了防止在第一供电电路71处于断电状态时，电 流会流向稳压模块75，在连接点76与稳压模块75之间设置一个二极管D5。当控制器60仅由第二供电电路72供电时，由于供电电流较小，且不够稳定，控制 器60不会进行数据比较或判断之类的工作，能够进入并维持休眠状态，当其被唤醒时能够 控制受控模块74使第一供电电路71进入通电状态，进而能够控制电子开关32闭合。可以理解，为了使第二供电电路72向控制器60供电更加稳定，且防止第二电路中 瞬时电压过高烧毁控制器60，可以在连接点76处连接一个稳压管Zl，此时第二供电电路72 通过电阻RlO和稳压管Zl串联向控制器60供电，由于电阻RlO阻止大，且产生压降较大，致 使稳压管Zl的输出电压小于其额定电压，从而实现流向控制器60的电流较小且稳定。另 外，第二供电电路72通过与稳压管Zl并联设置一个电容C2，以满足控制器60从睡眠状态 被唤醒时，瞬时内对电能需求激增的需要，防止因供电不足，导致控制器60死机。第三供电电路73能够利用外接电源10的电能向控制器60供电，其直接与主供电 线路80连接，且连接点位于经转换模块50将外接电能转换成直流电能之后的部分。
第三供电电路73上设置有稳压模块，即DC/DC转换电路，为了实现电路优化，第三 供电电路73和第一供电电路71可以共用一个稳压模块75，即第一供电电路71与第三供电 电路73连接后再与稳压模块75连接，从而形成一个连接点77，并且在第一供电电路71靠 近连接点77的位置设置二极管D3，以及在第三供电电路73靠近连接点77的位置设置二极 管D2，限定电流的方向，避免第三供电电路73的电流流入第一供电电路71，或者第一供电 电路71的电流流入第三供电电路73。为了防止电路接通瞬间，电路中电流过大烧毁稳压模 块75，可以在连接点77与稳压模块75之间设置电阻R9，以保护稳压模块75。可以理解，转换模块50可以具有两个正极输出端，且该两个输出端的输出电压不 同，一个适用于用于给电池20充电，另一个适用于用于向控制器60供电，此时第三供电电 路73直接与转换模块50给控制器60供电的输出端连接，如此，第三供电电路73可以不连 接稳压模块75，直接向控制器60供电。第一供电电路71、第二供电电路72以及第三供电电路73向控制器60供电情况如 下表一。表一
权利要求
1.一种充电器，包括利用外接电源向电池充电的充电电路；用于检测所述外接电源的输入的外接电源检测模块，并输出检测信号； 用于控制所述充电电路工作的控制器，其能够接收所述检测信号，并根据所述检测信 号判断是否有所述外接电源输入；向所述控制器供电的第一供电电路和第二供电电路，所述第二供电电路的供电电流小 于所述第一供电电路的供电电流，其特征在于所述第一供电电路和所述第二供电电路均能够从所述电池获取电能向所 述控制器供电，当所述控制器判断没有所述外接电源输入时，其控制所述第一供电电路断 H1^ ο
2.根据权利要求1所述的充电器，其特征在于所述充电器还包括一个第三供电电路， 当所述充电器存在所述外接电源输入时，第三供电电路获取所述外接电源的电能向所述控 制器供电。
3.根据权利要求2所述的充电器，其特征在于当所述充电器开始对所述电池充电，所 述第一供电回路断电，所述第二供电回路获取所述外接电源的电能向所述控制器供电。
4.根据权利要求1所述的充电器，其特征在于所述第一供电电路具有一个稳压模块， 能够将所述第一供电电路的电压进行转换，并供应给所述控制器。
5.根据权利要求1至4中任一个所述的充电器，其特征在于所述第二供电电路具有 串联的电阻和稳压管。
6.根据权利要求5所述的充电器，其特征在于所述第二供电电路具有一个与所述稳 压管并联的电容，其用于在控制器瞬时内用电需求增大时，向控制器供电。
7.根据权利要求1或2所述的充电器，其特征在于所述充电器还包括具有纽扣电池 的第四供电电路，所述第四供电电路将所述纽扣电池的电能供给所述控制器。
8.一种充电器的充电方法，用于利用外接电源向电池充电，该充电器具有控制器、外接 电源检测模块和电子开关，以及给所述控制器供电的第一供电电路和第二供电电路，且所 述第二供电电路的供电电流小于所述第一供电电路的供电电流，其特征在于该充电方法 包括当电池装入所述充电器，所述第一供电电路和所述第二供电电路获取所述电池的电能 向所述控制器供电；所述控制器判断所述电池是否需要充电；当所述电池需要充电，所述控制器控制所述电子开关闭合，并由所述外接电源检测模 块检测所述外接电源的输入；当所述外接电源检测模块没有发现所述外接电源的输入时，所述控制器控制所述电子 开关断开，并控制所述第一供电电路断电，仅由所述第二供电电路向所述控制器供电；每间隔一段时间，所述控制器接通一次所述第一供电电路，以及控制所述电子开关闭 合，并由所述外接电源检测模块检测是否有所述外接电源的输入；当所述外接电源检测模块检测到所述外接电源的输入时，所述充电器开始对所述电池 充电。
9.根据权利要求8所述充电器的充电方法，其特征在于所述充电器还包括充电电压检测模块，其反馈检测数据给所述控制器，所述控制器根据所述检测数据得出电池的电压 值，所述控制器判断所述电池是否需要充电步骤还包括 所述控制器控制所述第一供电电路通电；所述电池电压检测模块检测电池电压，并反馈给所述控制器检测数据；所述控制器根据所述检测数据得出电池电压，将所述电池电压与一个预设电压值比较；当所述电池电压大于或等于所述预设电压值时，所述控制器控制所述第一供电电路断 电，仅由所述第二供电电路向所述控制器供电。当所述电池电压小于所述预设电压值时，所述控制器控制所述充电器向所述电池充
10.根据权利要求7所述充电器的充电方法，其特征在于在每间隔一段时间检测一次 是否有所述外接电源输入的步骤中，还包括以下子步骤 每间隔一段时间，所述控制器接通所述第一供电电路； 所述控制器控制所述电子开关闭合； 所述外接电源检测模块检测是否有所述外接电源输入；当所述外接电源检测模块没有检测到所述外接电源的输入时，所述控制器控制所述电 子开关断开；所述控制器控制所述第一供电电路断电，仅由所述第二供电电路向所述控制器供电。
全文摘要
本发明提供一种充电器，包括利用外接电源向电池充电的充电电路，用于控制所述充电器工作的控制器，用于检测外接电源的外接电源检测模块，以及向所述控制器供电的第一供电电路和第二供电电路，所述第二供电电路的供电电流小于所述第一供电电路的供电电流，所述第一供电电路和所述第二供电电路均能够从所述电池获取电能向所述控制器供电，当所述外接电源检测模块没有发现所述外接电源输入时，所述控制器控制所述第一供电电路断电。所述充电器能够在电池装入且没有外接电源输入时，节省所述电池的电能。另，本发明还提供一种充电方法。
文档编号H02J7/02GK102148512SQ201010114910
公开日2011年8月10日 申请日期2010年2月5日 优先权日2010年2月5日
发明者刘芳世, 强尼·鲍瑞那图 申请人:苏州宝时得电动工具有限公司