CN101312299B

CN101312299B - 电池充电器

Info

Publication number: CN101312299B
Application number: CN2008100985436A
Authority: CN
Inventors: 梅津浩二
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2007-05-22
Filing date: 2008-05-22
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2028-05-22
Also published as: US7999511B2; JP4333777B2; TW200903946A; KR20080102999A; JP2008295129A; US20080290834A1; CN101312299A; TWI369832B

Abstract

本发明披露了用于对多个二次电池充电的电池充电器。该充电器配置来与电源电路相连，以便将电路的输出连接到电池上。该电池充电器包括以下部件：用于将电池串联起来的第一开关；第二开关，用以有选择地连接具有最高电位的第一二次电池的正极性端子；具有第一和接地端子的DC-DC转换器；通过第二开关与正极性端子相连的输入端子；与具有最低电位的第二二次电池的负极性端子相连的接地端子；与DC-DC转换器的输出端子相连的外部电源输出端子；用于控制第一和第二开关的控制器。

Description

电池充电器

技术领域

本发明涉及能够对二次电池的电池组充电并能向外部电源输出端子输出稳定直流电源的电池充电器

背景技术

通过用商业电源对二次电池充电的电池充电器已为人所知。除了充电功能外，如果向二次电池充电的电力能够被用作外部直流(以下称为“DC”)电源，那么，电池充电器的使用范围还可以扩大。本发明的发明人在未经审查的日本专利申请出版物No.平-10-234139(以下称为“专利文献1”)中提出了一种电池充电器。

图7示出了在专利文献1中披露的电池充电器的配置。利用输入滤波器11和整流器电路12将商用交流(以下称为“AC”)电源转化为DC电源。开关电源包括脉冲宽度调制控制电路13、晶体管Q11和变压器T1。起着开关元件功能的晶体管Q11利用脉冲宽度调制控制电路13的输出脉冲在100kHz的频率下进行开关。来自二极管D11和电容器C11(它们与变压器T1的三次绕组N3相连)的整流输出被提供作为脉冲宽度调制控制电路13的电源。

在一次绕组N1中流动的电流由晶体管Q11来控制，在二次绕组N2和三次绕组N3中感生电力。在二次绕组N2中感生的电压由二极管D12和电容器C12来整流，整流输出V0通过输出端子21和22被提供给充电控制电路23。该输出经受电阻器R21和电阻器R22的电阻分压(voltage division)，然后被输入到运算放大器AMP1的负号端子。另一方面，将参考电压REF1输入到运算放大器AMP1的正号端子，并且通过比较输出电压V0和参考电压而检测到的误差信号经由二极管D13连接到光耦合器PH1。

从变压器T1的绕组N22上感生高于输出电压V0的电压，并且该感生电压由二极管D15和电容器C13来整流，使得其输出经由电阻器提供给光耦合器PH1。将从光耦合器PH1的第二侧上发送到第一侧上的误差信号提供给脉冲宽度调制控制电路13。电路13控制晶体管Q11的输出脉冲的ON(开启)时间周期，并控制要提供给第二侧的电力，以便能够引出(derive)在第二侧上的参考电压设置的输出电压。

在将输出电流Io提供给负载电路时，用电阻器R12来检测电流量，并将所检测的电流输入到运算放大器AMP2的负号端子上。将参考电压REF2提供给运算放大器AMP2的正号端子，并使运算放大器AMP2的正号端子的电压增加与参考电压量相应的数量。，输出电流Io的流动引起由于输出电流导致的电阻R12的电压降，因此，参考电压引起负方向的电压降。这样，在增加负载电流量时，与参考电压REF2相连的运算放大器AMP2的正号端子的电压就会下降。

照此方式，运算放大器AMP2的正号端子的电压根据在电阻器R12中流动的电流量而下降，并将最后的电压和负号端子的电压相比较。运算放大器AMP2比较根据参考电压REF2设置的电流量和在电阻器R12中流动的电流量，并通过二极管D14将通过比较而检测到的误差信号输入到光耦合器PH1中。与上述的电压控制的情况相似，将输出电流的误差信号提供给脉冲宽度调制控制电路13。这样，在第一侧上的脉冲宽度调制控制电路13就控制晶体管Q11的ON(开)的时间周期，以使得输出电流Io变为根据参考电压REF2设置的预定量的电流。

照此方式，运算放大器AMP1将输出电压V0控制为预定电压，运算放大器AMP2将输出电流Io控制为预定量的电流。将从电源装置输出的电压提供给充电控制电路23。

图8示出了充电控制电路23的配置。该充电控制电路适合于对镍-金属-氢化物二次电池之类的电池BAT21和BAT22充电。将电源装置的正号端子21连接到晶体管Q21和Q22的各个发射极上，并将晶体管的集电极连接到电池BAT21和BAT22的正电极上。将电源装置的负号端子连接到电池BAT21和BAT22的负电极上。

如图8所示，含有微电脑的控制器24的输出CH1和CH2分别控制晶体管Q21和Q22的开关，以便将充电电流交替地提供给电池BAT21和BAT22。换句话说，当晶体管Q21在ON(开)的状态而晶体管Q22在OFF(关)的状态下时，充电电流就流到电池BAT21，当晶体管Q21在OFF(关)的状态而晶体管Q22在ON(开)的状态下时，充电电流就流到电池BAT22。

将电池BAT21和BAT22的电池电压提供给控制器24的A/D(模拟/数字)转换器的输入AD1和AD2，并用控制器24来检测转化为数字数据的电池电压。还，在充电的时候，控制器24点亮如像LED 25(发光二极管)之类的充电显示器。将电源装置产生的电压Vcc通过稳压电源电路27提供给提供组控制器24以作为电源电压。

图10示出了在充电期间镍-金属-氢化物二次电池的电压V和电流I的典型变化。随着充电接近终点，充电电压出现了如像电压突升随后又电压下降这样的变化，对于镍-金属-氢化物二次电池而言尤其如此。电压下降通常用-Δ来表示，并通过检测-Δ来确定是否完成了充电，在此，-Δ是几毫伏(mV)的电压降。

在专利文献1中披露的电池充电器能够充电二次电池，并能为外加负载输出DC(直流)电源。在此例子中，由于能够向外输出二次电池自己的电压，因此，在商业电源断电的情况下，也能够提供电力，但是，不利的是，有可能引起电池的过度放电。此外，镍-金属-氢化物二次电池的额定电压低到大约为1.2V，因此，即使电压是作为外部电源传导的，此电源也可能是不稳定的并且其使用范围也会受到限制。

日本未经审查的专利申请出版物No.2004-304941(以下称为“专利文献2”)披露了一种电池充电器，其中，用AC-DC转换电路来对电池充电并向外输出DC输出。换句话说，在专利文献2中，从DC输出电路上通过防回流二极管向外输出来自AC-DC转换电路的输出，并通过DC-DC转换电路在DC输出电路上组合来自电池的输出。

发明内容

专利文献2披露了一种配置，其中，经过AC-DC转换的输出对电池充电并向外输出。在对镍-金属-氢化物二次电池或锂离子二次电池充电时，由于电池电压的变化，难于获得AC-DC转换电路的输出所需要的稳定电压。

此外，对于镍-金属-氢化物二次电池和锂离子二次电池而言，专利文献2并未披露构成电池组的电池单元(battery cell)的具体数量以及多个电池的连接类型。例如，镍-金属-氢化物二次电池的每单个电池的电池电压低到1.0V至1.4V，因此，在电池的电压值上很难稳定地操作AC-DC转换器，并可能引起不稳定的操作。

在专利文献2中，将二次电池与没有AC输入的DC-DC转换器相连，因此，电池是由恒定操作的DC-DC转换器来消耗的。由于DC-DC转换器的操作会消耗电流，即使来自DC-DC转换器的输出电流为零，也会引起电池的消耗。

因此，希望提供具有外部DC电源输出的电池充电器，它能够输出稳定的DC电源，并且即使使用低电池电压的二次电池，也能够得到所要求的DC电源输出，并能减少电池的消耗电流。

鉴于这些问题，提出了本发明。根据本发明的具体实施例，提出了一种用于对多个二次电池充电的电池充电器，该电池充电器配置成连接到电源电路，以便将AC输入转变为DC输出，并配置使得所述电源电路的输出连接到所述多个二次电池。该电池充电器包括：第一开关，用于将所述多个二次电池串联起来；第二开关，用以有选择地连接在所串联的二次电池中的具有最高电位的第一二次电池的正极性端子；DC-DC转换器；外部电源输出端子，连接到DC-DC转换器的输出端子以便引出稳定电源；以及控制器，用于控制第一和第二开关。DC-DC转换器具有输入端子和接地端子。输入端子经由第二开关连接到正极性端子上。接地端子将连接到在所串联的二次电池中的具有最低电位的第二二次电池的负极性端子。

根据本发明的另一个具体实施例，提出了一个电池充电器，用于充电多个二次电池并将由DC-DC转换器产生的DC电力传导到外部的DC电源端子上，该电池充电器配置来与电源电路相连，以便将AC输入转换为DC输出，并配置来以使得电源电路的输出与二次电池相连。该电池充电器配置来通过若干处理程序进行控制，这些处理程序包括如下步骤：确定是否存在AC输入；当确定存在AC输入时，确定所述DC-DC转换器的操作是否开启：如果确定所述DC-DC转换器要被开启，则将在所述电源电路中产生的DC电力提供给所述DC-DC转换器的输入端子，并将所述DC-DC转换器的输出电源输出到所述外部DC电源端子；当确定不存在AC输入时，确定所述DC-DC转换器的操作是否开启：如果确定要所述DC-DC转换器要被开启，则将串连的所述多个二次电池的最高电位的电压提供给所述DC-DC转换器的输入端子，并将所述DC-DC转换器的输出电源输出到所述外部DC电源端子；检测是否完成了所述多个二次电池的放电；以及当检测到放电完成时，停止所述DC-DC转换器的输出电源的输出和DC-DC转换器的操作。

在本发明的实施例中，经过AC-DC转换的输出和一输出经由DC-DC转换器从二次电池引出到外部DC电源输出端子，以便提供稳定DC电力。相应地，除了充电功能外，还可将存储在二次电池中的电力用作为外部的DC电源。

此外，在本发明的实施例中，将多个二次电池串联起来，并将最高电位的电池电压提供给DC-DC转换器，以便获得外部的DC电源，从而使得能够稳定地操作DC-DC转换器。例如，如果使用单个的镍-金属-氢化物二次电池，就要将输出限制到低电池电压，以致不可能正常操作DC-DC转换器。根据本发明的实施例，可以通过串联电池来产生能够操作DC-DC转换器的电压。

此外，在本发明的实施例中，为DC-DC转换器的输入和输出提供了开关，以便和DC电源输出的开启/关闭一起，来控制DC-DC转换器的操作。相应地，可以减少二次电池的消耗。

本发明的上面的概括并不是想说明所列举的每个实施例和本发明的每个实施方案。以下的附图和详细说明更具体地解释了这些实施例。

附图说明

图1A和1B是平面图和侧面图，它们根据本发明的实施例，分别示出了电池充电器的外部形状。

图2是布线图，该图根据本发明的实施例示出了充电控制电路的例子。

图3是粗线图，该图根据本发明的实施例示出了DC输出特征的例子。

图4是粗线图，该图根据本发明的实施例示出了电池的放电特征的例子。

图5是流程图，该图说明了在本发明的实施例中的操作进程。

图6是时刻图，该图示出了在本发明实施例中的操作。

图7是布线图，该图示出了已知的电源电路的结构的例子。

图8是布线图，该图示出了已知的充电控制电路的结构的例子。

图9是时刻图，该图示出了已知的充电控制电路的操作。

图10是粗线图，该图示出了在对镍-金属-氢化物二次电池充电时的电压和电流的变化。

具体实施方式

以下将说明本发明的实施例。参照图1描述了电池充电器的外观。如图 1A所示，该电池充电器有多个二次电池，例如，具有相同电池容量的两个镍-金属-氢化物二次电池，在电池充电器101盒体上面的电池槽中安装了电池BAT1和BAT2。在盒体中还装有电源单元和充电控制电路，电池充电器101通过电缆和电源插头102接收商业电源。相应地，如下所述，用电源单元和充电控制电路对二次电池BAT1和BAT2充电。

在电池充电器101的上面装有使用手动机械开关(如像触觉开关)的机械开关SW和发光元件L1和L2。机械开关SW的作用是在DC的输出和非输出之间切换。发光元件L1和L2是由LED(发光二极管)构成的，控制发光元件L1的光发射状态以响应放电状态，在响应充电状态时控制发光元件L2的光发射。

如图1B所示，在电池充电器101的侧面103上装有USB端口104，它起着外部DC电源输出端子的作用。USB插头111与USB端口104相连，以向便携式音乐播放器112提供DC电源，从而可能对便携式音乐播放器112中的二次电池充电。在此情况下，使用仅限于USB插头的电源终端，而不使用通信终端。此外，便携式音乐播放器112只是一个例子，也可以对如像移动电话之类的其它器件的二次电池充电。在本发明的实施例中，外部DC电源输出端子并非仅限于USB端口，它们可以是环形的DC输出端子或具有专门形状的连接器。

DC输出通常处于停止状态，以便防止由于电池BAT1和BAT2的放电而引起的容量减低。在需要DC输出时，打开机械开关SW以产生DC输出。如下所述，机械开关SW是提供来控制DC-DC转换器的操作以及来自USB端口104的输出，在此，USB端口104起着外部DC电源输出端子的作用。

照此方式，由于电池充电器101具有USB端口104，因此，该充电器就可用在移动电话和便携式音乐播放器上，即使在不能利用作为电源的商业电源来充电和运行这些器件的情况下也是如此。相应地，提高了用户的可利用性。

图2示出了根据实施例的充电控制电路的结构。将由电源电路产生的DC电力输入到正号方(plus side)的输入端子1和负号方(minus side)的输入端子2上，并将DC电压Vcc输入到输入端子3上。如图7的说明中所提出的那样，由开关电源电路将商业电源转换为DC电源的结构可以应用到图2中的电源电路上。另外的办法是，也可以使用其它结构的电源电路。

具有微电脑的控制器4通过执行预定的程序来控制充电控制电路的晶体管、场效应晶体管和类似器件的操作。将工作电源从稳压电源电路5上提供给控制器4。通过二极管D1向稳压电源电路5提供电源电压Vcc，并通过二极管D2提供从DC-DC转换器7的端口7b上输出的DC电压。此外，向控制器4提供电源电压Vcc，以检测是否存在AC输入。

控制器4控制显示器6，显示器6包括发光元件L1和L2。DC-DC转换器7包括输入端子7a、输出端子7b、接地端子7c和开(可操作的)/关(不可操作的)控制端子7d。例如，使用增压DC-DC转换器7(产生高于输入电压的输出电压)。在开启/关闭控制端子7d的高电平下，DC-DC转换器7d操作，在开启/关闭控制端子7d的低电平下，DC-DC转换器7停止操作。

通过外部DC电源输出端子8并经由P沟道(以下称为“Pch”)场效应晶体管F5(以下称其为“FET-F5”)来传导在DC-DC转换器7上产生的、例如5V的DC输出电压。外部DC电源输出端子8的一个例子是USB端口。

例如，二次电池BAT1和BAT2可以是镍-金属-氢化物二次电池，两个电池的正电极通过PNP晶体管Q1和Q2分别连接到正号方输入端子1上。电池BAT1的负电极连接到负号方输入端子2上，电池BAT2的负电极经由N沟道(以下称为“Nch”)FET-F2连接到负号方输入端子2上。Nch FET-F1连接在电池BAT1的正电极和电池BAT2的负电极之间。

由控制器4的输出So1和CH3来控制FET-F1和FET-F2。在FET-F1处于OFF(关)状态和FET-F2处在ON(开)状态的情况下，将控制器4的输出CH1和CH2提供给晶体管Q1和Q2的基极，和图9的例子相似，将充电电流交替地提供给二次电池BAT1和BAT2以便对二次电池充电。

将二次电池BAT1和BAT2的各个正电极的电压提供给控制器4的A/D转换器的输入AD1和AD2，以便用控制器4来测量这些电压。将DC电压Vcc输入到控制器4中，以便检测是否存在AC电源。

在FET-F1处于ON(开)状态和FET-F2处在OFF(关)状态的情况下，将电池BAT1和BAT2串联起来。将二次电池BAT2的正电极(它是串联起来的电池BAT1和BAT2的最高电位)通过Pch FET-F3连接到DC-DC转换器7的输入端子7a上。

将二次电池BAT2的正电极连接到PNP晶体管Q3和Q4的各个发射极上。通过电阻器和机械开关SW将晶体管Q4的集电极连接到晶体管Q3的基极和负号方的输入端子2上。将控制器4的输出CH4输入到晶体管Q4的基极上，并将连接电阻器和机械开关SW的布线的中点作为信号SW1输入到控制器4中。

通过电阻器将晶体管Q3的集电极连接到FET-F1的栅极上，也连接到DC-DC转换器7的开启/关闭控制端子7d上。

在打开机械开关SW时，晶体管Q3的基极变为成低电平以打开晶体管Q3。此外，提高FET-F1的栅极电压以打开FET-F1。因此，将电池BAT1的正电极和电池BAT2的负电极串联起来并将FET-F1连在其间。在此情况下，控制器4的输出CH3就将FET-F2控制为OFF(关)的状态。

照此方式，由FET-F1来控制在电池BAT1和BAT2之间的串联，用电池BAT2的电压来控制FET-F1的栅极-源极电压。如果FET-F1的栅极的ON(开)电压为1.0V，电池BAT2的电压为1V或更高，就打开FET-F1，如果电池BAT2的电压为0.9V或更低，这就表示电压处于放电状态，就不能打开FET-F1。这样，防止了电池BAT1和BAT2的过度放电。

通过电阻器和二极管D3将FET-F1的栅极连接到DC-DC转换器7的输出端子7b上。因此，如果DC-DC转换器7在运行状态下，就将DC-DC转换器7的输出电压(例如，5V)加到FET-F1的栅极上，以提高FET-F1的栅极电压。这样就适当地打开了FET-F1，以使得FET-F1的ON(开)电阻变得最小。

晶体管Q4的发射极和基极之间连接位于晶体管Q3的发射极和集电极之间，并通过打开晶体管Q4来防止打开晶体管Q3。在输入商业电源时，用控制器4的输出CH4来打开晶体管Q4，从而防止打开晶体管Q3。

在串连的电池的正电极和DC-DC转换器7的输入端子7a之间连接FET-F3。在没有商业电源输入(到晶体管)并且又要操作DC-DC转换器7的情况下，通过向(FET-F3的)栅极提供控制器4的输出So2来控制FET-F3的打开。

在另一方面，通过Pch FET-F4将DC-DC转换器7的输入端子7a连接到电源输出的Vcc端子3上。在有商业电源输入(到晶体管)并且又要运转DC-DC转换器7的情况下，通过向FET-F4的栅极提供来自控制器4的输出So3来控制FET-F4的打开。

如上所述，在操作状态下的DC-DC转换器7根据是否存在商业电源，并通过打开FET-F3或FET-F4来接收DC输入。

通过稳压电源电路5来产生要提供给控制器4的电源电压(例如，2.5V)。在连接商业电源时，通过二极管D1将电源电路的输出电压Vcc提供给稳压电源电路5。通过二极管D2将从DC-DC转换器7的输出端子7b上输出的电压提供给稳压电源电路5。相应地，在不连接商业电源时，通过二极管D2将DC-DC转换器7的输出电压(例如，5V)提供给稳压电源电路5。因此，稳压电源电路5能够稳定地提供控制器4的工作电压。

通过电阻器将DC-DC转换器7的开启/关闭控制端子7d连接到晶体管Q3的集电极上。在没有连接商业电源的情况下，在打开机械开关SW时，就打开了晶体管Q3(晶体管Q4处于OFF(关闭)状态)，并从晶体管Q3的集电极上向开启/关闭控制端子7d输入高电平电压。

在将高电平电压加到DC-DC转换器7的开启/关闭控制端子7d上时，DC-DC转换器7就开始操作，并通过二极管D2和稳压电源电路5从DC-DC转换器7的输出端子7b上向控制器4提供稳定的电压。启动控制器4以响应电压的提供，并将控制器4的输出So4(高电平电压)提供给DC-DC转换器7的开启/关闭控制端子7d。即使在用开关SW来关闭晶体管Q3的情况下，DC-DC转换器7的操作也仍然继续。

如上所述，在输入商业电源时，从晶体管Q1和Q2上将充电电流交替地提供给电池BAT1和BAT2，以便对电池充电。此外，通过打开开关SW来开始DC-DC转换器7的ON(开)的状态，输入到控制器4的信号SW1变成低电平，并由此开始DC-DC转换器7的操作。在此阶段，FET-F4变为ON(开)的状态，从电源电路的Vcc端子3上向DC-DC转换器7的输入端子7a提供DC输入。

另一方面，如果不输入商业电源，就通过打开机械开关SW来打开晶体管Q3和FET-F1，从而将电池BAT1和BAT2串联起来。此外，从晶体管Q3的集电极上将高电平电压加到DC-DC转换器7的开启/关闭控制端子7d上，以使得DC-DC转换器7变成ON(开)的状态。

通过FET-F3将串联的电池BAT2的正电极的DC电压提供给DC-DC转换器7的输入端子7a，并从DC-DC转换器7上产生输出。结果，通过二极管D2和稳压电源电路5将输出提供给控制器4，从而启动控制器4。这样的安排是为了防止FET-F3的损耗，即使在用控制器4打开FET-F3并增加DC-DC转换器7的电耗的情况下也是如此。为打开FET-F3的时刻准备了延迟时间，以便打开FET-F5。相应地，从外部的DC输出端子8上输出DC电压(例如， 5V)。

图3示出了DC-DC转换器7的输出特征的例子，在此转换器中，外部的DC电源输出端子8是USB端口。将输出电压控制为5V的恒定电压。此外，在图3中表示500mA的输出电流的垂直虚线示出了一种情况的特性例子(property example)，在此情况下，用500mA的恒定电流来控制输出电流并有电压降发生。恒定的电流特征是在实行保护情况下的特征，以便防止过电流流入要与USB端口相连的器件之中。

图4根据实施例示出了检测电池放电完成的操作。控制器4监控串联起来的电池BAT1和BAT2的电容，并且为了防止过放电，在完成放电时进行控制以使操作停止。在运行DC-DC转换器7时，电池BAT1和BAT2放电。分别将电池BAT1和BAT2的正电极电压提供给控制器4的A/D转换器的输入AD1和AD2，并用控制器4来检测电压。

通过用V1来代表电池BAT1的正电极电压并用V2来代表电池BAT2的正电极电压，可用下列方程来表达电池BAT1和BAT2的各个电压：

V1(BAT1的电压)＝AD1

V2(BAT2的电压)＝AD2-AD1-EV

在此方程中，EV代表由FET-F1的ON(开)电阻引起的电压降。相应地，串联起来的电池BAT1和BAT2的总电压可以通过用控制器4调节电压降EV来设置。

全充电状态的镍-金属-氢化物二次电池的电池电压大约在1.3V到1.4V的范围内，电池电压随着电池放电的进行而下降。图4的垂直轴并行示出每个电池的电压V1和V2的变化。如果电池电压V1和V2二者之一变得低于设置的阈值电压V1a和V2a，例如，1.05V，控制器就确定电池的放电就要完结。如果电池进一步放电，那么，电池电压V1或V2就会变得低于设置的阈值电压V1a和V2a，例如，0.9V，此时，控制器就确定放电完成了。

在从确定电池处于全充电状态到确定电池放电就要完成的时间周期T1中，显示器的发光元件L1继续发光，在从确定电池放电就要结束到测出放电结束的时间周期T2中，控制器4控制显示器6，以使发光元件L1闪烁。在时间周期T3中DC-DC转换器7操作，这个时间周期包括时间周期T1和T2，并在测出放电完成时停止操作。

在检测出放电完成时，关闭连接在DC-DC转换器7的输出终端7b和外部DC电源输出端子8之间的FET-F5，以便停止从外部DC电源输出端子8上的电源输出。在关闭FET-F5并经过了预定的延迟时间之后，就停止DC-DC转换器7的运行。通过停止DC-DC转换器7的运行，从DC-DC转换器7的输出端子上提供的控制器4的工作电压就变成OFF(关)的状态。相应地，停止控制器4的操作，电路就完全不能工作，以使得电池BAT1和BAT2的放电完全停止，以防止过放电。

图5的流程图示出了在本发明实施例的控制器4的控制下的操作进程。在步骤S1中确定是否有AC(商业电源)输入。一旦确定有AC输入，就在步骤S2中确定是否有电池(BAT1和BAT2)存在。如果确定没有电池存在，进程就进入到步骤S6，以确定机械开关SW的ON/OFF(开启/关闭)。

在步骤S2中，如果确定有电池存在，进程就进入到步骤S3(开始充电)。在开始充电时，用控制器4的输出So1来关闭FET-F1(在下面的说明和图5中表示为“F1(So1)：OFF”)。下面将相似地来说明一些操作。按照顺序依次进行如下操作：“F2(CH3)：ON，CH1/CH2起动ON，L2ON(发光)”。

监控充电时的电池电压，以确定是否完成了充电(步骤S4)。如果确定没有完成充电，进程就进入到步骤S6，以确定机械开关SW的ON/OFF(开启/关闭)，如果确定完成了充电，就在步骤S5中进行完成充电的处理程序。换句话说，按照顺序依次进行如下操作：“CH1/CH2起动OFF，F2(CH3)：OFF，L2：OFF(灯光关闭)”。

在步骤S6中，如果确定没有打开机械开关SW，进程就回到步骤S1，并重复处理程序，如果确定打开了机械开关SW，就在步骤S7中确定DC输出是否是OFF(关闭)的。如果在操作机械开关SW时DC输出是OFF(关闭)的，就在步骤S8中进行打开DC-DC转换器7的处理程序。换句话说，按照顺序依次进行如下操作：“F4(So3)：ON，DC-DC转换器(So4)：ON，L1：ON，F5(So5)：ON”。

如果在操作机械开关SW时DC输出是ON(打开)的，就在步骤S9中进行关闭DC-DC转换器7的处理程序。这就是说，按照顺序依次进行如下操作：“F5(So5)：OFF，F4(So3)：OFF，L1：OFF，DC-DC转换器(So4)：OFF”。一旦完成了步骤S8和S9中的处理程序，进程就回到步骤S1并重复操作。

在步骤S11中，一旦确定不存在AC输入，就确定机械开关是ON(打开) 的还是OFF(关闭)的，如果确定机械开关位于ON(打开)的状态，就在步骤S12中确定DC输出是否是OFF(关闭)的。如果DC输出处于ON(打开)的状态，就确定在步骤S14中要完成电池电压的放电。

如果在操作机械开关SW时，DC输出是OFF(关闭)的，就在步骤S13中进行打开DC-DC转换器7的处理程序。换句话说，按照顺序依次进行如下操作：“F2(CH3)：OFF，F1(So1)：ON，F3(So2)：ON，DC-DC转换器(So4)：ON，L1：ON，F5(So5)：ON”。

一旦完成步骤S13中的处理程序，就在步骤S14中确定是否完成了电池电压的放电，如果确定没有完成放电，进程就回到步骤S1并重复操作。如果在步骤S14中确定完成了电池电压的放电，就在步骤S15中进行关闭DC-DC转换器7的处理程序。换句话说，按照顺序依次进行如下的操作：“F2(CH3)：OFF，F5(So5)：OFF，L1：OFF，F3(So2)：OFF，DC-DC转换器(So4)：OFF，F1(So1)：OFF”。

图6示出了在本发明的实施例中的操作时刻图。图6示出了检测AC(商业电源)输入的情况和不检测AC输入的情况，并表明了在两种情况下由于机械开关SW的操作而引起的信号变化。AC输入的开关取决于用户是否将AC插头连接到插座上。在操作机械开关SW时，将控制器4的信号SW1改变为低电平。在用户想要使用DC输出时或者在用户使用DC输出后DC输出处于OFF(关)的状态下时，就打开或关闭机械开关SW。

在检测AC输入时(图5中的步骤S3)，图6中的时刻t1表示充电的开始。在操作机械开关SW时，时刻t2表示信号SW1变成低电平的时间。在操作机械开关SW时，停止运行DC-DC转换器7，以便进行启动DC-DC转换器7的运行的处理程序(图5中的步骤S8)，并从外部的DC电源输出端子(USB端口)上传导DC电源。

时刻t3表示充电完成的时间，相应地，在此时刻上进行完成充电的处理程序(图5中的步骤S5)。

在时刻t4上，在检测AC输入的情况下，如果DC-DC转换器7正在工作，就操作机械开关SW。在此情况下，进行停止DC-DC转换器7的操作的处理程序(图5中的步骤9)，以便关闭外部的DC电源输出端子(USB端口)的DC电流。

在时刻t5上，在不检测AC输入的情况下，如果DC-DC转换器7没有工作，就操作机械开关SW。在此情况下，进行启动DC-DC转换器7的运行的处理程序(图5中的步骤S13)，并从外部的DC电源输出端子(USB端口)上传导DC电源。在时刻t6上观察信号So5(用于开启/关闭FET-F5的信号)的变化，在时刻t5之后经过延迟时间DL1才到达时刻t6。

在时刻t7上，没有检测到AC输入，如果DC-DC转换器7正在工作，就检测放电是否结束。在此情况下，进行停止DC-DC转换器7运行的处理步骤(图5中步骤S15)，以便关闭外部的DC电源输出端子(USB端口)的DC电流。在时刻t8上改变信号So5(用于开启/关闭FET-F5的信号)，在时刻t7之后经过延迟时间DL2才到达时刻t8。

已经说明了本发明的实施例，但是，本发明并不只限于这些实施例，在不偏离本发明的宗旨的情况下，可以进行各种变更和修改。例如，可以使用三个或更多的二次电池，此外，除了镍-金属-氢化物二次电池之外，还可以使用如像锂离子二次电池之类的二次电池。在使用锂离子二次电池时，由于它的电池电压高，因此，通常要用增压DC-DC转换器。另外的办法是，可以使用增压型的DC-DC转换器和降压型的DC-DC转换器的组合。

Claims

1.一种用于对多个二次电池进行充电的电池充电器，该电池充电器配置成连接到电源电路，以便将AC输入转变为DC输出，并配置使得所述电源电路的输出连接到所述多个二次电池，该电池充电器包括：

第一开关，用于将所述多个二次电池串联起来；

第二开关，用以连接在所串联的二次电池中的具有最高电位的第一二次电池的正极性端子；

具有输入端子和接地端子的DC-DC转换器，输入端子经由第二开关连接到正极性端子上，接地端子连接到在所串联的二次电池中的具有最低电位的第二二次电池的负极性端子；

外部电源输出端子，连接到DC-DC转换器的输出端子以便引出稳定电源；

控制器，用于控制第一和第二开关，

其中，第一开关连接在所述第一二次电池和所述第二二次电池之间，并且在被所述控制器开启之后被所述DC-DC转换器的输出电压开启。

2.根据权利要求1所述的电池充电器，还包括第三开关，用于将DC-DC转换器的输入端子连接到电源电路的输出端子，

其中：

在检测到AC输入时，控制器控制第一和第二开关转换到关闭状态，并控制第三开关转换到开启状态，并且电源电路的DC输出被输入到所述DC-DC转换器的输入端子；

在没检测到AC输入时，控制器控制第一和第二开关转换到开启状态，并控制第三开关转换到关闭状态，并且所述多个二次电池串联起来，同时所述二次电池的最高电位的电压经由第二开关被输入到所述DC-DC转换器的输入端子。

3.根据权利要求1的电池充电器，还包括要用手动操作来开启/关闭的第四开关，

其中，第四开关开启时，所述稳定电源通过第四开关被引到所述外部电源输出端子。

4.根据权利要求1的电池充电器，其中，在所述控制器没有AC输入时，所述DC-DC转换器的输出电压被提供作为工作电压。

5.一种电池充电器，该电池充电器被配置来连接到电源电路，以便将AC输入转变为DC输出，并且被配置使得电源电路的输出连接到多个二次电池上，该电池充电器包括：第一开关，用于将所述多个二次电池串联起来；第二开关，用以连接在所串联的二次电池中的具有最高电位的第一二次电池的正极性端子；具有输入端子和接地端子的DC-DC转换器，输入端子经由第二开关连接到正极性端子上，接地端子连接到在所串联的二次电池中的具有最低电位的第二二次电池的负极性端子；外部电源输出端子，连接到DC-DC转换器的输出端子以便引出稳定电源；控制器，用于控制第一和第二开关，该电池充电器用于为多个二次电池充电并把DC-DC转换器产生的DC电力引出到外部电源输出端子，并通过包括如下步骤的处理而受到控制：

确定是否存在AC输入；

当确定存在AC输入时，确定所述DC-DC转换器的操作是否开启：

如果确定所述DC-DC转换器要被开启，则将在所述电源电路中产生的DC电力提供给所述DC-DC转换器的输入端子，并将所述DC-DC转换器的输出电源输出到所述外部电源输出端子；

当确定不存在AC输入时，确定所述DC-DC转换器的操作是否开启：

如果确定所述DC-DC转换器要被开启，则将串连的所述多个二次电池的最高电位的电压提供给所述DC-DC转换器的输入端子，并将所述DC-DC转换器的输出电源输出到所述外部电源输出端子，其中，第一开关连接在所述第一二次电池和所述第二二次电池之间，并且在被所述控制器开启之后被所述DC-DC转换器的输出电压开启；

检测是否完成了所述多个二次电池的放电；

当检测到放电完成时，停止所述DC-DC转换器的输出电源的输出和DC-DC转换器的操作。