用于阻止待机功率的充电器和用于控制该充电器的方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于在对电池(21)进行充电时阻止功率的充电器(10)。所述充电器包括充电电压产生单元(15)，其产生充电电压以用于对电池进行充电。所述充电器包括：控制单元(12)，其包括至少一个微处理器以用于控制充电所需要的计算、比较以及确定；回流防止单元(11)，其被布置在所述充电电压产生单元(15)与所述电池(21)之间，包括多个二极管(D1、D2以及D3)，并且防止所述电池(21)的所述电压和充电电压(Vd)向后流动到所述充电器(10)；驱动单元(13)，其被连接在所述控制单元(12)与AC电源单元之间并且包括用于根据所述控制单元的控制将AC电力供应给所述充电器/阻止到所述充电器的AC电力的继电器(K1)；警报单元，其用于在对所述电池(21)进行充电时通知接触故障或充电完成；以及电缆连接器(16)，其用于连接到目标设备(20)。即使在充电完成或所述电池与所述目标设备分离之后所述充电器的电力插头与插座未分离，所述充电器也自动地使得功率能够被完全阻止。
【专利说明】用于阻止待机功率的充电器和用于控制该充电器的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于阻止充电器的待机功率的充电器，并且更特别地，涉及一种通过其功率在充电完成或目标设备的电池在用于电池的充电器中被分离时被自动地且完全阻止而不用从插座去除充电器的电力插头的充电器，以及一种用于控制该充电器的方法。
【背景技术】
[0002]来自国际能源机构(IEA)的最近统计表明在OECD成员国里家庭内的浪费的待机功率总计平均电力消耗的10%或更多。各种电子设备的待机功率指的是即便当特定电子设备不和与插座连接的电力插头一起使用时出于各种原因所消耗的功率。用于改进各种电子设备的能量效率的最近的重要问题之一是有效地阻止待机功率。
[0003]当前，大量的充电器在世界各地被使用。据所知用于移动电话的约48亿个充电器被使用，并且包括用于各种电子工具的充电器的充电器的数目将超过所有想象。
[0004]具体地，假定用户在使用充电器时通常不使充电器被充电一天持续20个小时并且充电器保持插入插座，据估计每个对应充电器的平均浪费的待机功率是约0.5 W。在这种情况下，可以总共一天不知不觉地浪费约2.4 GWH的功率。因此，待机功率被同样地浪费，并且这可能引起由与所浪费的待机功率相对应的功率的产生所导致的经济损失。进一步地，化石燃料的使用可以增加二氧化碳水平，这最后带来多个问题，诸如环境污染。
[0005]典型地，在用于对在各种电子设备中所用的电池进行充电的充电器中，即使充电完成或目标设备与充电器分尚，除非充电器的电力插头物理上与插座分尚，否则充电器也仍然浪费待机功率，引起功率的浪费。
[0006]韩国专利N0.956，119公开了一种用于阻止待机功率的电池充电器及其控制方法。在这里，充电器包括功率阻止单元、功率因数改进单元、功率变换单元、变换功率阻止单元、电池充电单元、过功率阻止单元、电位检测单元、电池状态检测单元、电池连接检测单元、电池容量检测单元以及程序控制单元。因为上述配置的充电器采用功率因数控制单元用于控制无功功率并且改进功率因数，所以它具有复杂的配置，并且因此产品的制造成本可能增加。因此，与常规充电器相比，需要以低成本制造具有简单配置的用于阻止待机功率的电池专用充电器。
[0007]颁发给本 申请人:的韩国专利N0.10-0981973公开了一种用来阻止待机功率的用于移动电话的充电器，通过其当移动电话或用于充电的电池外壳与移动电话充电器分离或移动电话的电池被完全地充电时，输入到充电器的AC电力被完全阻止。因此，充电器能够有效地去除在典型的移动电话充电器中一直浪费的待机功率。然而，充电器具有主要适合于移动电话的配置。因此，仍然要求制造具有比用于移动电话的充电器的那些更简单的配置和更低成本的用于阻止待机功率的充电器。
【发明内容】
[0008]技术问题
因此，已鉴于上面提到的问题做出了本发明，并且本发明的方面在于提供用于阻止待机功率的充电器及其控制方法，通过其功率被自动地供应以从而在电池被连接到充电器以便充电时对电池进行充电。同时，当在电池的充电期间发生充电器与电池之间的接触故障时，充电器可以提供警报。进一步地，当电池与充电器分离或电池被完全充电时，输入到充电器的功率被自动地阻止，以从而完美地防止待机功率的浪费。
[0009]本发明的另一方面在于提供用于阻止待机功率的充电器及其控制方法，通过其即便当致使充电器将不被操作的过度放电的电池与充电器连接时，充电器也能够通过手动地操作开关而正常地操作。
[0010]技术解决方案
依照本发明的一个方面，提供了用于在对电池(21)进行充电时阻止功率的充电器。所述充电器包括:充电电压产生单元(15)，其通过供应预定AC电力来产生充电电压以用于对电池(21)进行充电；
控制单元，其包括至少一个微处理器以用于控制充电器(10)的充电操作所需要的计算、比较以及确定；
回流防止单元(11)，其被定位于充电电压产生单元(15)与电池(21)之间，包括多个二极管(D1、D2以及D3)，并且防止电池(21)的电压和充电电压(Vd)向后流动到充电器
(10)；
驱动单元(13)，其被连接在控制单元(12)与AC电源单元之间，并且包括至少一个继电器(Kl)以用于根据控制单元的控制将AC电力供应给充电电压产生单元(15)/阻止到充电电压产生单元(15)的AC电力；
警报单元，其用于在对电池(21)进行充电时通知接触故障或充电完成；以及电缆连接器(16)，其在充电时将容纳电池(21)的目标设备(20)与充电器连接。
[0011]优选地，所述充电器进一步包括开关(14)，所述开关(14)被并联连接在AC电源单元的端子与充电电压产生单元(15)之间以便于在电池(21)被过度放电时手动地操作充电器(1)0
[0012]优选地，用于防止电池(21)的电压和充电电压向后流动的回流防止单元(11)包括:二极管(Dl和D2)，其被连接以将充电电压供应给目标设备(20)的电池和控制单元的微处理器的电源端子(Vc);以及二极管(D3)，其被连接以将电池的电压转移到微处理器的电源端子(Vc)。
[0013]选择性地，警报单元包括蜂鸣器(16)，其根据控制单元(12)的控制信号发出预定警报声音。
[0014]依照本发明的另一方面，提供了用于控制用于在对电池(21)进行充电时阻止功率的充电器的方法。所述方法包括:
连接电池(21)以便于将电池的电力供应给控制单元(12)以便使得微处理器(μ-COM)被正常地操作；控制驱动单元(13)以从而将AC电力供应给充电器(10);
当充电正常地完成以从而达到预定充电电压(Vs)时，控制驱动单元(13)关断晶体管(Ql)以断开继电器(Kl)以从而阻止待机功率；以及控制控制单元的微处理器以在睡眠模式下操作以便于使其功率消耗最小化。
[0015]优选地，当在充电器(10)的充电期间发生电池的接触故障并且充电电压(Vd)突然改变时，确定了充电电压的改变是否在预定时间(tl)内超过预定电压(Vv)，并且如果充电电压的改变超过预定电压(Vv)，则警报单元被控制成提供预定警报。
[0016]有益效果
根据本发明，当电池被连接到充电器时充电器被自动地操作，并且当电池被完全地充电或与充电器分离时充电器的功率被自动地阻止，以从而完全地阻止充电器的功率，而不用使所对应的充电器与插座分离。因此，在所浪费的功率的阻止情况下，能够减少浪费的能量和由电力生产所产生的CO2的总量，这防止全球环境污染。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是根据本发明的实施例的充电器的配置的电路图。
【具体实施方式】
[0018]在下文中，将参考附图详细地描述根据本发明的用于阻止待机功率的充电器及其控制方法的实施例。在实施例的以下详细描述中，诸如目标设备、回流防止单元、充电电压产生单元、驱动单元、微处理器(μ-coM)、电池、连接器、开关以及电缆之类的特定元件的名称被用于一般地理解本发明的目的，但是本发明不限于此。对于本领域的技术人员而言显而易见的是，在不背离由所附权利要求所限定的本发明的范围和构思的情况下，这些特定元件可以用具有类似功能的设备代替或者可以被变换或修改成其等同物。
[0019]在下文中，将参考附图详细地描述根据本发明的用于阻止待机功率的充电器的配置和操作。图1是根据本发明的实施例的充电器的配置的电路图。参考充电器10的配置，充电器10包括控制充电所需要的计算、比较以及确定的控制单元(μ-COM) 12。控制单元12可以是在商业上可获得的微计算机或微处理器，并且可以由本领域内的众所周知的技术来实现。进一步地，充电器10包括防止电池21的电压和充电电压向后流动的回流防止单元11并且包括例如三个或更多个二极管Dl、D2以及D3的组合。在这里，二极管D2和D3的负电极与控制单元12的微处理器的端子Vc连接。充电器包括:驱动单元13，其具有用于供应和阻止功率的继电器Kl和晶体管Q1，其一端晶体管Ql与继电器Kl连接；以及充电电压产生单元15，其在控制单元12的控制下产生并且供应DC电力以用于在充电器10供应有电力的同时对电池21进行充电。
[0020]控制单元12的输出端子02与晶体管Ql的基极端子连接以用于驱动驱动单元13的继电器Kl以从而接通或断开继电器，并且其另一输出端子O3与在需要情况下发出预定警报声音的蜂鸣器16连接。
[0021]同时，当待充电的电池21被过度充电时，即使电池21被连接到充电器10，控制单元12也可能不正常地操作。为此目的，开关14作为用于正常地操作充电器10的装置被采用。开关14被并联连接在AC电力端子与充电电压产生单元15之间并且起手动开关的作用。此外，蜂鸣器16被连接到控制单元12的输出端子O3并且当在充电期间发生接触故障或充电完成时提供预定警报。进一步地，提供了连接器16以便于连接具有容纳在其中的电池21的目标设备20以用于通过电缆17用充电器10进行充电。
[0022]在下文中，将详细地描述根据本发明的充电器的操作。
[0023]如果目标设备20被连接到充电器10的连接器16以便在到充电器10的电力被阻止的同时进行充电，则电池21中的剩余电力通过回流防止单元11的二极管D2被供应给控制单元12，即微处理器(μ-COM)。然后，微处理器被正常地操作并且在输出端子O2输出“高”功率以便于将外部AC电力供应给充电器10。因此，驱动单元13的晶体管Ql被接通以使继电器Kl通电，以便使得触点Cl和C2以及触点C3和C4分别与彼此连接，并且因此AC电力被供应给充电器10。
[0024]在触点与彼此连接之后，AC电力被供应给充电电压产生单元15，并且对于充电所必需的电压，即，通过回流防止单元11的二极管Dl比点B的电压(在下文中，被称为电压Vb)低约0.6 V的点A的电压(在下文中，被称为电压Va)通过电缆17和连接器18被供应给电池21以从而开始充电。
[0025]这时，因为通过二极管D3比电压Vb低0.6 V的点C的电压(在下文中，被称为电压Vc)通过控制单元12的端子Vc代替电池的电压被供应给微处理器(μ-COM)，所以微处理器可以继续正常地操作。这时，在二极管D2的两端的电压是比电压Vb低0.6V，所以在点A与C之间的电路成为断开状态并且电流不在点A与C之间流动。控制单元12的微处理器可以通过通过输入端子ADl来监测点D的充电电压(在下文中，被称为电压Vd)来通过输出端子(^控制充电电压产生单元15，以从而使适当的充电电压Vd被连续地供应给目标设备20。
[0026]回流防止单元11被连接在充电电压产生单元15与目标设备20之间以及连接到控制单元12的输入端子Vc，并且包括如图中所示出的三个二极管D1、D2以及D3。因此，可以在没有附加的电缆的情况下通过使用两个电缆阻止待机功率，与在其中电力被供应给电池21和充电器10的典型充电器中一样。
[0027]在例如在充电期间在连接器16处发生接触故障的情况下，充电电压Vd在短时间内突然上升。这时，控制单元12通过输入端子ADl来监测充电电压中的这样的突然改变。然后，控制单元12确定例如，目标设备20的连接器已被分离并且例如从“高”和“低”切换在控制单元12的端子03处的输出功率，以从而使蜂鸣器16发出预定警报声音。因此，用户可以认识到目标设备的电缆被分离或连接器的连接是有故障的。
[0028]在充电正常地完成并且充电电压Vd已达到充电完成电压(在下文中，被称为电压Vs)后，控制单元的微处理器通过输入端子ADl来监测该充电完成电压。这时，当充电电压达到充电完成电压(Vd = Vs)时，控制单元12确定电池已被完全地充电，并且控制在端子02处的输出功率为“低”以从而断开驱动单元13的晶体管Q1。因此，继电器Kl被切换成去通电状态并且触点Cl和C2以及触点C3和C4成为断开状态，以便使得待机功率通过阻止功率而被完全阻止。
[0029]因此，在AC电力由于触点Cl和C2以及触点C3和C4的断开状态而被阻止之后，不供应充电电压Vd，并且控制单元通过回流防止单元11的二极管D2供应有电池21的电力。这时，电池21到充电器的放电可以通过在相反方向上连接的二极管Dl和D3而防止。进一步地，为了使控制单元的微处理器的功率消耗最小化，微处理器在充电完成时进行到睡眠模式并且保持在睡眠模式下直到电池21被分离为止。如果电池21与目标设备20分离并且然后再次连接到其，可以重复上面提到的控制过程以从而阻止待机功率。
[0030]如上面所描述的那样，用于控制充电操作的微处理器(μ-COM)可以通过使用作为德州仪器公司(TI)的产品的低功率MiCOM来实现。在采用低功率MiCOM的情况下，在睡眠模式下的电流消耗等于或小于I μΑ并且据估计对于1000 mAh的对应电池来说花费至少1，000，000个小时(约115年)以得到其全放电，这可以是微量的。
[0031]同时，在其中电池21被过放度电并且即使目标设备的电池21被连接控制单元也不正常地操作的情况下，包括触点C5和C6以及触点C7和C8的手动开关14被提供在AC电力端子与充电电压产生单元15之间。如果开关14的旋钮被按下，例如，当电池被过度放电或在紧急情况下时，触点C5和C6以及触点C7和C8分别与彼此连接，以操作充电电压产生单元15。因此，电力通过回流防止单元11的二极管D3而被供应给控制单元12的微处理器。因此，AC电力通过控制起电力的供应/阻止的作用的驱动单元13由于触点Cl和C2以及触点C3和C4的连接而被供应。当旋钮被释放时，触点C5和C6以及触点C7和C8成为“断开”状态，以便使得手动开关被断开。这时，如果充电电压被产生和供应，则电池开始像上面所陈述的那样被充电。
[0032]现在，将描述用于在充电期间确定和控制接触故障的方法。如果电池被分离，则充电电压Vd可以突然改变成充电完成电压Vs。这时，如果电压的改变在特定时间(在下文中，被称为假定为I分钟的时间tl)内超过特定电压(在下文中，被称为假定为0.3 V的电压Vv)，则控制单元12的微处理器确定发生接触故障并且控制该接触故障。也就是说，如果电压在时间tl内改变超过Vv，则微处理器监测该电压并且控制蜂鸣器16以发出预定警报声音以向用户通知在电池充电器/目标设备中发生接触故障。
[0033]如上面所描述的那样，能够操作根据本发明的实施例的充电器以便于完全阻止功率。
[0034]虽然已经连同特定实施例描述和举例说明了本发明，但是本领域的技术人员将理解的是，在不背离由所附权利要求及其等同物所限定的本发明的范围和构思的情况下，可以在形式和详细配置方面不同地修改本发明。
【权利要求】
1.一种用于在对电池(21)进行充电时阻止待机功率的充电器，所述充电器包括: 充电电压产生单元(15)，其通过供应预定AC电力来产生充电电压以用于对所述电池(21)进行充电； 控制单元(12)，其包括至少一个微处理器以用于控制所述充电器(10)的充电操作所需要的计算、比较以及确定； 回流防止单元(11)，其被定位于所述充电电压产生单元(15)与所述电池(21)之间，包括多个二极管(D1、D2以及D3)，并且防止所述电池(21)的所述电压和充电电压(Vd)向后流动到所述充电器(10); 驱动单元(13)，其被连接在所述控制单元(12)与AC电源单元之间，并且包括至少一个继电器(Kl)以用于根据所述控制单元的控制将所述AC电力供应给所述充电电压产生单元(15)/阻止到所述充电电压产生单元(15)的所述AC电力； 警报单元，其在对所述电池(21)进行充电时通知接触故障或充电完成；以及 电缆连接器(16)，其在充电时将容纳所述电池(21)的目标设备(20)与所述充电器连接。
2.根据权利要求1所述的充电器，进一步包括开关(14)，所述开关(14)被并联连接在所述AC电源单元的端子与所述充电电压产生单元(15)之间，并且在所述电池(21)被过度放电时手动地操作所述充电器(10)。
3.根据权利要求1或2所述的充电器，其中用于防止所述电池(21)的所述电压和所述充电电压向后流动的所述回流防止单元(11)包括: 二极管(Dl和D2)，其被连接以将所述充电电压供应给所述目标设备(20)的所述电池和所述控制单元的所述微处理器的电源端子(Vc);以及 二极管(D3)，其被连接以将所述电池的所述电压转移到所述微处理器的所述电源端子(Vc)0
4.根据权利要求1或2所述的充电器，其中所述警报单元包括蜂鸣器(16)，其根据所述控制单元(12)的控制信号发出预定警报声音。
5.根据权利要求1或2所述的充电器，其中所述驱动单元(13)包括至少一个晶体管(Ql)，其中基极供应有所述控制单元(12)的控制信号输出，并且继电器(Kl)被控制成根据接通/断开晶体管而被通电/去通电。
6.根据权利要求5的所述的充电器，其中所述充电器(10)采用两条线的电缆用于将所述电池(21)与所述充电器(10)连接。
7.根据权利要求5所述的充电器，其中，当所述目标设备(20)与所述充电器(10)的连接器(16)连接以用于在到所述充电器(10)的功率被阻止的同时进行充电时，所述电池(21)的剩余电力通过所述回流防止单元(11)的所述二极管(D2)被供应给所述控制单元(12)，并且所述控制单元(12)输出“高”状态的电力(O2)以将外部AC电力供应给所述充电器(10)并且接通所述驱动单元(13)的所述晶体管Ql以从而使所述继电器(Kl)通电，以便使得所述AC电力被供应给所述充电器(10)。
8.—种用于控制用于在对电池(21)进行充电时阻止功率的充电器的方法，所述方法包括: 连接所述电池(21)以便于将所述电池的电力供应给控制单元(12)以便使得微处理器(μ-coM)正常地操作； 控制驱动单元(13)以从而将AC电力供应给所述充电器(10); 当充电正常地完成以达到预定充电电压(Vs)时，控制所述驱动单元(13)以关断所述晶体管(Ql)以断开继电器(Kl)以从而阻止功率；以及 控制所述控制单元的所述微处理器以在睡眠模式下操作以便于使其功率消耗最小化。
9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括: 当在通过所述充电器(10)进行充电期间发生所述电池的接触故障并且充电电压(Vd)突然改变时，确定所述充电电压的所述改变是否在预定时间(tl)内超过预定电压(Vv);以及 如果所述充电电压的所述改变超过所述预定电压(Vv)，则控制警报单元以提供预定警报。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述预定时间(tl)被基本上配置为约一分钟，并且所述电压被基本上配置为约0.3V。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述警报单元包括蜂鸣器(16)，其根据来自所述控制单元(12)的控制信号来提供警报。
【文档编号】H02J7/00GK104471823SQ201380027529
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年3月26日 优先权日:2012年3月26日
【发明者】金昌镐 申请人:米尔普罗斯有限公司