專利名稱：電池充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于可同時對多個可再充電電池充電的充電器。
背景技術(shù)：
許多便攜式電子產(chǎn)品使用可再充電電池作為它們的能源。這種電池的例子如AA或AAA大小的鎳氫電池。在對可再充電電池充電中，電能也就是電流在與放電電流相反的方向流過該電池，并轉(zhuǎn)化為該電池內(nèi)部的化學(xué)能，在該過程中伴隨著熱能的產(chǎn)生，導(dǎo)致了被充電電池的內(nèi)部及其表面溫度升高，隨著電池被充的更滿，內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)變慢，更多的電能轉(zhuǎn)化為熱能，這一直持續(xù)到充滿，此時有效的化學(xué)反應(yīng)停止，實際上所有輸入的電能轉(zhuǎn)化為熱能，該階段可由電池表面溫度的顯著增加來證明。充電期間的熱的生成限制了電池的充電速度，并因而延長了電池的完全充電的時間。國際電工委員會(IEC)的用于可再充電電池的“標(biāo)準(zhǔn)充電電流”指出，以0.1It的充電電流(其中It是IEC國際標(biāo)準(zhǔn)61436指明的基準(zhǔn)測試電流)，需要用長的時間(如16個小時)來充滿可再充電電池，這樣才能避免與充電過程中產(chǎn)熱相聯(lián)系的問題。然而，今日世界中的消費者正在尋求擁有他們的電子產(chǎn)品，以及為這些產(chǎn)品提供盡可能長時間的供電的電池，并要求他們的重充電電池的充電時間短而又短。增加充電電流可以縮短充電時間，然而充電電流增加得越大，產(chǎn)熱問題就越嚴(yán)重。嚴(yán)重情況下會造成電池的損壞。
在用于AA和AAA大小電池的電流充電器中，大約1小時的最小充電時間是可能的。通常，由于較短充電時間所需要的充電電流的增加會產(chǎn)生更多的熱，因而比這一時間更短的充電時間有很高的損壞或毀壞相關(guān)電池的風(fēng)險。在同時對多個電池(例如，四個電池)進行充電的充電器中，這一問題尤為嚴(yán)重。這是因為消費者可接受的充電器的成本和大小的限制，電池組局限化，因而多個電池產(chǎn)生的熱量多于一個電池產(chǎn)生的熱量。
本實用新型概述本實用新型的目的是提供一種具有消費者可接受的大小和成本的充電器，它能夠同時對多個(例如四個)可再充電電池充電，充電速度顯著提高，從而比當(dāng)前可普遍獲得的大小和成本相當(dāng)?shù)某潆娖鞯某潆姇r間縮短許多。
本實用新型提供了一種用于同時對多個可再充電電池進行充電的充電器，每個電池具有由其額定容量(以一小時的毫安量為單位)確定的額定充電電流，所述充電器包括底座，充電電路，它包含在所述底座內(nèi)，并可與電源相連接，所述底座包括多個單獨放置可再充電電池的裝置，所述放置電池的裝置包括與所述充電電路連接的觸點，所述觸點用于接觸電池的端子，以使充電電流通過所述電池，其中，所述多個放置電池的裝置相對于所述底座及彼此的位置，使放置在所述底座上的多個電池充分暴露并隔開，由此即使用高達它們的額定充電電流大約2倍或者甚至更大的平均充電電流對多個電池進行充電，也不會使電池過熱。
已發(fā)現(xiàn)在大小和成本可被消費者接受的充電器中，只要能夠充分散熱，多個可再充電電池可同時忍受的充電電流大約是通常被認(rèn)為是用相當(dāng)大小的充電器進行快速充電的最適合的充電電流的兩倍。進一步發(fā)現(xiàn)，無需顯著地改變與所述相當(dāng)大小充電器相比較的充電器的大小，也無需添加散熱風(fēng)扇附件而使成本增加到不可接受，就可獲得這種充分的散熱。當(dāng)單個電池基本暴露在周圍的冷空氣中并基本相互隔開時，也就是它們依據(jù)底座形狀而被最大程度地分開時，就實現(xiàn)了散熱。例如，對于大致為120×80×34毫米的直角平行六面體形底座而言，同時充電的四節(jié)電池可沿著底座的頂部邊緣排列，而取代現(xiàn)有技術(shù)中的橫跨頂面的相互平行的排列?？稍诿總€頂部邊緣提供凹陷處，每個凹陷處向底座的頂部和相鄰的側(cè)面開放，從而使其內(nèi)容納的電池在所述頂面和鄰近的側(cè)面處暴露，以通過周圍的空氣流動而進行散熱。
另外每個凹陷處可帶有透氣孔，透氣孔在凹陷處的底面延伸，并貫通底座的底面，從而進一步使凹陷處中的電池暴露在周圍的冷空氣中。對于普通的圓柱形底座或截頭圓錐形底座而言，同時充電的電池(例如四節(jié)電池)可保持在垂直方向并圍繞底座的彎曲外表面等距隔開。這種排列還可便于電池放置裝置(例如支架或夾子)的使用，以離開所述彎曲外表面地支持電池，也就是，使電池與彎曲外表面分開小量的距離，以通過進一步暴露電池來進行散熱。
優(yōu)選地，用大于1.0It并高達2.0It甚至更高的平均充電電流對電池進行充電，其中It是定義在IEC標(biāo)準(zhǔn)614341996的第2段中的基準(zhǔn)測試電流，也就是ItA＝CnAh/1h其中It是基準(zhǔn)測試電流，單位為安培(A)；Cn是廠商指明的電池的額定容量，單位為安培時(Ah)；n是為所述額定容量指明的時間基礎(chǔ)(小時)。
依照本實用新型，在充電過程中，可以按照預(yù)定的方式改變充電電流。例如，充電器可用4.0It充電10分鐘隨后用1.0It充電20分鐘，或者可以在上述每個階段中采用更大的電流。
為更好地理解本實用新型，并示出其如何實現(xiàn)，將參照附圖以示例的方式說明本實用新型的優(yōu)選實施例，這些示例不是對本實用新型的限制，而僅用于說明。
附圖的簡要說明

圖1是依照實用新型的第一實施例的電池充電器的立體圖；圖2是與圖1相類似的視圖，其中示出了容納在充電器內(nèi)進行充電的電池；圖3是圖1所示的充電器的仰視圖；圖4示意性示出了本實用新型的另一個實施例；以及圖5示意性示出了本實用新型的第三個實施例。
實施例的詳細(xì)說明依照本實用新型的第一實施例(見圖1到3)的電池充電器10包括直角平行六面體形的底座11。底座的理想大小是120×80×34毫米。底座11是由通過適當(dāng)?shù)穆葆敼潭ǖ揭黄鸬捻敳?2和底板13形成的一個兩部分的罩殼。螺釘是公知的(可在圖3中看到用于這類螺釘?shù)目?5)?？赏ㄟ^對諸如ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)的適當(dāng)塑料材料進行模制以形成頂部12和底板13。底座11的頂部12帶有四個圓的上邊緣14、16、18、20。上邊緣14-20分別由底座11的頂面22和底座11的四個側(cè)面24、26、28、30之間的圓形過渡定出。底座11還有一個底面32，也就是，底板13面向下方的表面(見圖3)。圖1中的虛線輪廓34示意性地表示出了充電電路(但不是必須限于此)。該充電電路包含在底座11中，并可與內(nèi)置電源或通過插座35與合適電源相連接。與公知的一樣，合適的電源可以從主電源通過電線提供，該電線的一端帶有用于連接主電源的組合插頭/變壓器，而其另一端帶有用于連接插座35的低壓插頭。
底座11包括用于在底座11上單獨地放置四個可再充電電池的裝置。這樣的裝置包含在分別位于上邊緣14、16、18、20的凹陷處36、38、40、42中。凹陷處36到42的每一個都向頂面22開放，并分別向底座11的側(cè)面24、26、28或30開放。用于放置電池的裝置包括支架或支座44(在凹陷處36中看得最清楚)，其從底面45或每個凹陷處36到42的底板上升起，用以支撐AA大小的電池的與其含有正極端的端面相鄰的一側(cè)。用于放置電池的裝置還包括另外的常用的半圓形支座46(在凹陷處38中看得最清楚)，用于定位和支撐AA大小(或AAA大小)的電池的與其含有負(fù)極端的端面相鄰的一側(cè)。觸點50與每個凹陷處的壁52旁邊的支架44相鄰而相對的觸點47與每個凹陷處的座46相鄰，以使AA大小的電池在這兩個觸點之間放置。觸點47被成形為帶有指向觸點50的凸面曲線部分48，以在電池的端面(也就是電池帶有負(fù)極端子的一端)提供彈簧偏壓。該觸點47的曲線部分48將電池推向另一觸點50。因而每個凹陷處36到42包含相互面對的定位觸點47和50，在這兩個觸點之間、AA大小的可再充電電池可放置在支架44和支座46之上。每個凹陷處36到42中的支架44向觸點47-48延伸一小段距離以形成基本上豎直的壁54(見凹陷處36)，壁54向每個凹陷處36到42的底面45延伸。壁54定位了用于AAA大小的電池的正極端子的另外的觸點56，其中電池的負(fù)極端也與觸點47-48接觸，觸點47-48將AAA大小的電池壓向觸點56，要充電的AAA大小的電池以一定的角度躺在凹陷處內(nèi)的每個凹陷處36到42的支座46和底面45上。圖2示出了在凹陷處38和42內(nèi)進行充電的AA大小的電池57以及在凹陷處36和40內(nèi)進行充電的AAA大小的電池59。由于觸點47-48附近的支座46和觸點56附近的底面45之間具有高度差，所以電池59以一定的角度放置。這樣就形成了電池充電器10的用于容納進行充電的AA或AAA大小的電池的各個凹陷處36到42。
充電器10的底座11還包括許多透氣孔60，每個透氣孔從每個凹陷處36到42的底面45延伸貫穿底座11的底面32，并優(yōu)選地如參考標(biāo)號62所指出的(見圖3)那樣還向底座11的相鄰側(cè)面24、26、28或30開放。底座11還包括四個底墊64，這四個底墊64在底面32通常靠近該表面拐角的地方，這樣在例如放置在臺面上時，底座11的底面32將與該臺面隔開一小段距離，該間距改善了通過透氣孔60的空氣循環(huán)，因而進一步促進了在凹陷處36到42中的AA或AAA大小的電池的冷卻。底座11的頂部12帶有沿每個凹陷處36、38、40和42的后壁垂直延伸的通道66，它們進一步有助于電池57和59的通風(fēng)和冷卻。底座11的底板13還包括貫穿底板的透氣孔68，它用于使空氣循環(huán)通過底座11的內(nèi)部以冷卻充電電路。
像已知的那樣，充電器10還包括用來指明充電器10的電源已接通的小燈70(如綠燈)以及各個充電位置處的小燈72(如紅燈)，燈72用于指明該電池正在充電，或者燈72可被設(shè)置為在相應(yīng)的電池充滿后閃爍或關(guān)閉。另外，用于這種充電器的充電電路也是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的，除了需要注意充電電路是提供了四個串連的充電位置以同時對四個電池進行充電的恒流充電電路以外，對充電電路34的進一步的詳細(xì)描述是沒必要的。充電電路34可能還包括監(jiān)測和控制電路，用于在一個或多個電池充滿而其他電池繼續(xù)充電時，對這些充滿的電池進行隔離。顯然燈72也可由這類監(jiān)測和控制電路來控制。
圖4示意性的示出了帶有截頭圓錐狀(frustoconical)底座82的充電器80。底座82可以是與圖1到3所示的充電器10的底座11相類似的兩部分的結(jié)構(gòu)(未示出)，由此具有用于容納充電電路(未示出)的中空的內(nèi)部。在底座82的曲線形的外表面84上包括成對排列的支架86和88形式的裝置，用于充電的電池90能夠可拆裝地放置在每對支架86和88之間。在曲面84周圍，可以存在的觸點對86和88(例如四對)被均勻地分開，并且他們被成形以在小距離遠(yuǎn)離表面84的位置處支撐電池90。因而電池90基本暴露并隔開，以在充電時散熱。
每個支架86為相關(guān)的電觸點92提供了剛性底座。用于每個電池的相對的電觸點由相對的支架88提供，每一對都這樣。每個支架/觸點88可以是像懸臂一樣從曲面84伸出的金屬條以提供一種彈簧結(jié)構(gòu)，并且?guī)в杏糜谂c電池90的負(fù)極端子一端接觸的彎曲部分94。因而每個支架/觸點88將相伴的電池90壓向相對的觸點92/86結(jié)構(gòu)。如所知道的那樣，觸點88和92與底座82內(nèi)的充電電路連接，用于使充電電流流過位于其間的電池90。
充電器80將包括用于從合適的電源向其充電電路提供電源的公知的裝置(未示出)，并可能包括其他特征，例如用于使空氣通過底座82以冷卻充電電路的透氣孔(未示出)，或同樣已知的與用于如圖1到3所示的充電器10的相同的指示燈。此外，用于單獨放置電池90的裝置可采用不同的形式。例如，可以在曲面84周圍提供環(huán)形壁架來定位和支持正確定位的觸點。雖然所示出的充電器80用于容納一種大小的電池(例如AA或AAA)，它可被構(gòu)造為同時容納這兩種尺寸的電池。這是可以實現(xiàn)的，例如通過由帶有兩個縮進位置的滑板(slide)支持每個觸點88，從而觸點92和88可以被隔開以容納AA大小的電池或更接近些(通過將再其滑板上的滑動觸點88向觸點92滑動)以容納AAA大小的電池。
圖5示意性地示出了依據(jù)本實用新型的充電器100的又一實施例，其帶有圓柱形的底座102。在其他方面，充電器100與圖4所示的充電器80相似，因此可相應(yīng)地參考相應(yīng)的部件。
對于額定容量為1800毫安時(這意味著使電池以1800毫安的電流進行充電或放電要1個小時)的電池而言，30分鐘的充電需要3.6安培的充電電流，15分鐘的充電需要7.2安培的充電電流，等等。對于額定容量為2100毫安時的電池(目前AA型NiMH電池的最大速率)，30分鐘充電需要4.2安培的充電電流，15分鐘的充電需要8.2安培的充電電流，等等。實驗表明，利用本實用新型在圖1-3中所示的實施例，可以在30分鐘或15分鐘或者甚至更短的時間內(nèi)將這類電池充電到額定容量而不損害電池。例如，對于1800毫安時的鎳氫(NiMH)可再充電電池，依據(jù)這些實驗，在3.6安培的充電電流下，其平均溫度的上升與現(xiàn)有技術(shù)的充電器相比降低了大約5到10℃。圖1到圖3中的充電器設(shè)計還具有易于在充電器上安裝和取出電池的優(yōu)點。
實驗結(jié)果的一個例子如下條件-電池AA大小1800MAh(NiMH類型)充電電流3.6A充電時間30分鐘充電器大小120×80×34毫米環(huán)境溫度25℃電池的現(xiàn)有技術(shù)布局(也就是并排布局)

如圖1所示的電池布局

上表所示的電池溫度是每個電池都充電30分鐘之后的多個測試電池的平均溫度。
本文描述的實用新型是可以進行變換、修改和/或在這些特定描述的內(nèi)容之外的添加。應(yīng)該理解為本實用新型包括所有落在權(quán)利要求范圍內(nèi)的這些變換、修改和/或添加。
權(quán)利要求1.一種用于同時對多個可再充電電池進行充電的電池充電器，所述充電器的特征在于包括底座，充電電路，它包含在所述底座內(nèi)，并可與電源相連接，所述底座包括多個單獨放置可再充電電池的裝置，所述放置電池的裝置包括與所述充電電路連接的觸點，所述觸點用于接觸電池的端子，以使充電電流通過所述電池，其中，所述多個放置電池的裝置相對于所述底座及彼此的位置，使放置在所述底座上的多個電池充分暴露并隔開，由此避免電池過熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充電器，其特征在于，所述底座為帶有四個上邊緣的平行六面體形，其中每個所述放置電池的裝置大致上沿每個所述邊緣放置電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池充電器，其特征在于，所述每個放置電池的裝置設(shè)立在所述每個上邊緣的凹陷處中，所述每個凹陷處向所述底座的頂面和側(cè)面開放，從而使其內(nèi)容納的電池在所述頂面和側(cè)面處暴露用以散熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池充電器，其特征在于，所述每個凹陷處包括一個用于支撐電池的支架，所述每個支架位于一對觸點之間，電池可插入所述一對觸點之間以進行充電，所述觸點被設(shè)置成可將電池可拆裝地保持在所述支架上的一個凹陷處。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池充電器，其特征在于，所述每個凹陷處包括一個透氣孔，所述透氣孔從所述凹陷處的底部延伸到所述底座的一個底面，用于進一步使電池暴露以進行散熱。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池充電器，其特征在于，所述每個透氣孔還向所述底座的一個側(cè)面開放。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池充電器，其特征在于，所述每個凹陷處和所述每個凹陷處內(nèi)的所述放置電池的裝置以及相關(guān)的觸點被安排成使所述凹陷處可容納AA或AAA大小的電池。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池充電器，其特征在于，所述每個凹陷處包括一個用于接觸AA或AAA大小的電池的負(fù)極的負(fù)極觸點以及一個用于支撐所述電池的靠近的支架，所述凹陷處進一步包括一個用于接觸AA大小的電池的正極的正極觸點，以及用于接觸AAA大小的電池的正極的另一正極觸點，以及靠近各個正極觸點用于分別支撐電池的各個支架，由此AA大小的電池可被放置在所述負(fù)極觸點和所述正極觸點中的一個之間，并且可選擇放置AAA大小的電池在所述負(fù)極觸點和另一個正極觸點之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充電器，其特征在于，所述底座為帶有彎曲外表面的圓柱形或截頭圓錐形，其中，所述放置電池的裝置包括從所述彎曲外表面伸出的觸點，用以使電池沿豎直方向插入到觸點之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池充電器，其特征在于，所述用于保持電池的各對觸點將電池與所述彎曲外表面隔開，以增加電池的暴露以進行散熱。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充電器，其特征在于，所述每個放置電池的裝置可容納AA或AAA大小的電池。
專利摘要一種可對多個可再充電電池(例如AA或AAA大小的電池)同時進行充電的充電器，本實用新型允許這類電池以先前認(rèn)為的時間的一半的時間來充滿電池，也不會傷害或毀壞所述的電池。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過將電池放置在充電的底座上，并使它們充分暴露和隔開，從而可采用高達兩倍于先前認(rèn)為可能的充電電流或者甚至更高的充電電流對電池進行充電，也不會使電池過熱。
文檔編號H01M10/50GK2762369SQ200420050728
公開日2006年3月1日 申請日期2004年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月6日
發(fā)明者沈景武 申請人:志順電業(yè)有限公司