CN208174307U - 能够智能识别电池匹配电流的充电器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种能够智能识别电池匹配电流的充电器，包括外壳；以及设置在所述外壳内的开关电源、恒流电路、控制器；所述开关电源的第一输入端用于连接外部的电源；所述开关电源的第二输入端与所述恒流控制电路的输出端连接；所述开关电源的输出端用于连接外部的待充电电池；所述恒流控制电路的输入端与所述控制器的输出端连接；所述控制器的输入端连接外部的待充电电池。本申请可以识别并输出匹配电流，避免因设立充电器与电池之间的通讯通道引起的问题。

Description

能够智能识别电池匹配电流的充电器

技术领域

本申请涉及充电器技术领域，尤其是一种能够智能识别电池匹配电流的充电器。

背景技术

在日常生活中会应用各种不同品牌的摄像机，这些摄像机由于功能与功耗的差异，所使用的电池容量品类繁多，另外，同一种摄像机也可以根据不同的场景选择使用不同容量的电池。为每种容量的电池配置专用的充电器不仅会造成成本浪费，还会给摄像机的使用造成不方便。

由于这些摄像机使用的电池的接口是相同的，因此可以使用固定电流类型的充电器为其充电，然而，为充电器选择电流会很困难，选择电流偏低，充电安全有保障，然而对于大容量的电池来说充电时间会很长；选择电流偏高，充电时间会缩短，然而对于小容量的电池来说充电过充存在很大的安全隐患。

相关技术中，智能型的摄像机充电器可以根据电池规格配置合适的充电电流达到理想的效果，但这种智能型的摄像机充电器一般都需要建立充电器与电池组之间的通讯通道，充电器需要具有电流检测、电压检测、容量计量、通讯等硬件功能，配套的电池也需要具有参数检测和通讯功能，这种方案由于设计复杂，硬件成本高，而摄像机充电器属于民用消费品，对成本敏感，无法接受复杂的成本高的解决方案和技术，因此，在民用摄像机产品中并未得到广泛应用。

实用新型内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种能够智能识别电池匹配电流的充电器，包括：外壳；

设置在所述外壳内的开关电源、恒流控制电路、控制器；

所述开关电源包括：开关电源的第一输入端、开关电源的第二输入端和开关电源的输出端；

所述恒流控制电路包括：恒流控制的输入端和恒流控制的输出端；

所述控制器包括：控制器的输入端和控制器的输出端；

所述开关电源的第一输入端用于连接外部的电源；

所述开关电源的第二输入端与所述恒流控制电路的输出端连接；

所述开关电源的输出端用于连接外部的待充电电池；

所述恒流控制电路的输入端与所述控制器的输出端连接；

进一步的，所述恒流控制电路的输入端与所述控制器的输出端连接，输入信号为数字信号；所述恒流控制电路的输出端与所述开关电源的第二输入端连接，控制开关电源输出电流。

进一步的，所述充电器还包括：

设置在所述外壳内的第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述第一电阻、第二电阻和第三电阻并联连接在所述恒流电路的输入端与所述控制器的第二端之间。

进一步的，所述充电器还包括：

设置在所述外壳内的第四电阻和第五电阻；

所述第四电阻的一端连接所述控制器的第三端，另一端用于连接外部的待充电电池；

所述第五电阻的一端连接所述控制器的第三端，另一端接地。

进一步的，所述充电器还包括：

设置在所述外壳内第六电阻；

所述第六电阻设置在所述开关电源第三端与外部的待充电电池之间。

进一步的，所述充电器还包括：

充电指示灯，设置在所述外壳上，与所述控制器连接。

进一步的，所述充电指示灯包括发光二极管，所述发光二极管的一端连接所述控制器的第四端，另一端接地。

进一步的，所述充电器还包括：

输出线、插头；

所述输出线穿过所述外壳；

所述插头设置在所述外壳的外部；

所述输出线的一端连接所述开关电源，另一端连接所述插头。

进一步的，所述插头为摄像机专用B型插头。

进一步的，所述控制器为单片机。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请由于所述开关电源为所述恒流电路、所述控制器和外部电池供电；所述控制部分通过计算出不同时刻的电压差值，查询单片机内部存储压差-档位-电流关系对照表，识别出匹配电流档位并发送至恒流电路，恒流电路控制开关电源输出匹配电流。因此本申请在不需设立充电器与电池之间的通讯通道情况下就能实现充电电流与电池的智能识别并输出匹配电流，不增加额外硬件成本，且使用方便。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是本申请一个实施例提供的一种能够智能识别电池匹配电流的充电器的整体结构示意图。

图2是本申请一个实施例提供的一种能够智能识别电池匹配电流的充电器的内部结构示意图。

图3是本申请一个实施例提供的一种能够智能识别电池匹配电流的充电器的充电流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

图1是本申请一个实施例提供的一种能够智能识别电池匹配电流的充电器的整体结构示意图。

如图1所示，本实施例提供的充电器包括：

外壳12；

设置在所述外壳12内的开关电源、恒流控制电路和控制器；

所述开关电源包括：开关电源的第一输入端、开关电源的第二输入端和开关电源的输出端；

所述恒流控制电路包括：恒流控制电路的输入端和恒流控制电路的输出端；

所述控制器包括：控制器的输入端和控制器的输出端；

所述开关电源的第一输入端用于连接外部的电源；

所述开关电源的第二输入端与所述恒流控制电路的输出端连接；

所述开关电源的输出端用于连接外部的待充电电池；

所述恒流控制电路的输入端与所述控制器的输出端连接；

所述控制器的输入端连接外部的待充电电池。

如图1所示，开关电源、恒流控制电路和控制器可以集成在主板13上，主板13设置在外壳12的内部。

进一步的，如图1所示，该充电器还可以包括输入接口11。

输入接口11可以镶嵌在外壳12上。

输入接口11的输出端连接主板13，具体可以与主板13上的开关电源的第一输入端连接，输入接口11的输入端用于接入外部的电源，外部的电源例如为交流电源，具体可以为市电。

进一步的，如图1所示，该充电器还可以包括：输出线14，输出线14穿过外壳12。比如，外壳12上设置有通孔，输出线14通过该通孔穿出外壳。输出线14可以为普通电线。

输出线14的一端连接主板13，具体可以与主板13上的开关电源的输出端连接，输出线14的另一端用于连接待充电电池。从而，开关电源通过输出线14可以为待充电电池进行充电。

进一步的，如图1所示，该充电器还可以包括：插头15。

当待充电电池是摄像机电池时，插头15可以具体为摄像机专用B型插头。

通过输出线14和插头15，开关电源可以对摄像机电池进行充电。

进一步的，如图1所示，该充电器还可以包括：充电指示灯16，设置在外壳12上，比如，镶嵌在外壳上。

充电指示灯16用于指示充电状态。比如，当充电指示灯熄灭时，表示未充电；当充电指示灯亮红色时，表示充电进行中，电池未充满电量；当充电指示灯亮绿色时，表示电池已充满电量。

控制器具有获取待充电电池的电池电压值和充电电流值的能力，比如是单片机。具体的，控制器的输入端可以分为两个输入端，分别采集不同的电压值，并根据采集的电压值分别计算电池电压值和充电电流值。

控制器在获取到待充电电池的相关信息，比如电池电压值和充电电流值后，可以依据上述相关信息产生控制信号，并将控制信号发送给恒流控制电路，恒流控制电路根据控制器产生的控制信号控制开关电源输出相应的恒定电流。

开关电源是通过控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压，开关电源的主控芯片可以是NCP1230芯片，该芯片执行一个标准的电流型反激变换器控制结构，它是用在元件少，低成本适配器的最佳候选芯片。开关电源在工作时能够输出恒定电压，并在特定条件下在恒流控制电路的控制下输出恒定电流。另外，开关电源还可以为恒流控制电路和控制器进行供电。

恒流控制电路控制开关电源电流输出，恒流控制电路可以由LM2902、TL431和2N7002三个芯片组成，2N7002芯片是晶体管，通过与基准电压比较实现数字信号与模拟信号转换，TL431是可控精密稳压源，为数字信号与模拟信号转换电路转换提供基准电压，LM2902是低功耗四运算放大器，可以将模拟信号放大。2N7002芯片接收数字信号，通过与TL431芯片提供的基准电压比较输出模拟信号，LM2902芯片将模拟信号放大后输出至开关电源控制电流输出。

控制器为单片机，采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断***、定时器/计数器等集成，可以实现存储表单、采集、记录电压，计算压差、将采集到的电压转换成电流等功能。

本实施例中，开关电源的第一输入端用于连接外部的电源，以及开关电源的输出端用于连接外部的待充电电池，因此，开关电源可以为待充电电池进行充电；控制器连接待充电电池，因此控制器可以检测待充电电池的相关信息，比如电池电压值和充电电流值；控制器的输出端与恒流控制电路的输入端连接，以及恒流控制电路的输出端连接开关电源的第二输入端，因此，控制器可以通过恒流控制电路对开关电源进行控制；综上，开关电源在为待充电电池进行充电的过程中，控制器可以根据待充电电池的相关信息对开关电源进行控制，进而可以根据待充电电池的实际情况调节开关电源输出的充电电流，实现智能识别电池匹配电流。

图2是本申请一个实施例提供的一种能够智能识别电池匹配电流的充电器的内部结构示意图。

如图2所示，在上一实施例的基础上，进一步的：

开关电源21的第一输入端用于接入交流电源，开关电源21的第二输入端连接恒流控制电路22的输出端，开关电源21的输出端用于通过输出线连接外部的待充电电池，即提供充电输出。

恒流控制电路22的输入端连接控制器23的输出端。

进一步的，恒流控制电路22与控制器23之间可以设置一条或多条连接线。具体的连接线的条数可以根据充电电流的档位个数确定，比如，充电电流有7个档位，则设置如图2所示的三条连接线。可以理解的是，三条连接线最多可以支持8个档位，在实际实施时，可以根据需要选择需要的档位个数。

进一步的，每条连接线上可以设置电阻，以避免短路，保护电路。

例如，如图2所示，三条连接线路上分别设置的电阻可以称为第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3。第一电阻、第二电阻和第三电阻的阻值可以根据实际需要选择，可以相同或不同，比如，第一电阻、第二电阻和第三电阻均选择为100Ω。

所述控制器23的输入端用于连接外部的待充电电池，比如，如图2所示，控制器23有两个输入端，一个输入端通过第四电阻R4连接到输出线上，从而通过第四电阻和输出线与待充电电池连接，另一个输入端直接连接到输出线上，通过输出线与待充电电池连接。

所述控制器23通过输入端与待充电电池连接，可以获取待充电电池的相关信息，比如，电池电压值和充电电流值。

在获取电池电压值时，如图2所示，该充电器还可以包括：第五电阻R5，第五电阻R5的一端连接控制器23的输入端，另一端接地。

具体的，所述控制器23可以检测第五电阻的电压值，并根据第四电阻的阻值和第五电阻的阻值，计算出电池电压值，比如，检测的第五电阻的电压值为V0，第四电阻的阻值和第五电阻的阻值分别用R4和R5表示，则电池电压值V＝V0*(R4/R5)。

为了保护控制器，避免检测到过大的电压，一般来讲，第五电阻的阻值小于第四电阻的阻值，比如，第四电阻的阻值为10kΩ、第五电阻的阻值为3.3kΩ。

进一步的，所述充电器还包括第六电阻R6，比如，阻值为10mΩ，设置在输出线上。

所述控制器23还用于采集第六电阻R6上的电压，再根据采集的电压与第六电阻的阻值计算出第六电阻R6上通过的电流值，将计算得到的电流值作为充电电流值，当所述充电电流值小于阈值时确定电量已充满。所述阈值比如为0.3A。

所述控制器23在得到上述的电池电压值和充电电流值后，可以基于获取的电池电压值和充电电流值，通过恒流控制电路22对开关电源21进行控制，使得开关电源21在不同情况下输出不同的恒定电流对电池进行充电。

所述控制器23内部预设电流档位(或电流)与控制信号之间的关系对照表，因此，所述控制器23在确定出电流档位(或电流)后，可以依据该关系对照表产生相应的控制信号。

所述控制器23可以通过与恒流控制电路22之间的线路，将控制信号发送给恒流控制电路22，恒流控制电路22再将接收的控制信号转换为开关电源21可识别的形式发送给开关电源21，以使得开关电源21在控制信号的控制下进行相应的输出。

所述控制器23将控制信号发送给恒流控制电路22时，可以用控制器23与恒流控制电路22之间的连接线的不同状态对应不同的控制信号。

假设每条连接线有两种输出状态例如为0或1，则三条连接线可以最多表征出8种电流档位。假设需要7个电流档位，则可以配置电流档位与连接线状态对应关系如表1所示：

表1

进一步的，所述控制器23可以记录不同时刻的电压值，例如，记录连接电池时的电压值和充电10分钟之后的电压值，并计算出不同时刻的电压差值，通过查找内部预先存储的压差-档位-电流关系对照表识别出与待充电电池相匹配的电流档位和电流值，并根据识别出的电流档位以及电流档位与控制信号之间的关系对照表，确定出控制信号，并将控制信号发送至所述恒流控制电路22，所述恒流控制电路22根据控制信号对开关电源21进行控制，开关电源21根据恒流控制电路22的控制产生相应的输出电流。所述压差-档位-电流关系对照表可以如表2所示：

表2

例如，若计算得到的压差V3为80mV，控制器根据压差-档位-电流关系对照表得到与之匹配的电流档位为5档，对应的恒流充电电流为6A，从而控制器23通过恒流控制电路22控制开关电源21输出5档即6A电流。

一些实施例中，以对摄像机的电池进行充电为例，将充电过程分为预充电过程、标准充电过程、恒流充电过程和恒压充电过程四个阶段，在各个阶段中，控制器不断采集电池电压与充电电流。

第一阶段为预充电过程，包括：充电器连接上摄像机后，控制器采集第五电阻R5电压并根据第四电阻R4和第五电阻R5阻值比例获取电池电压值，对电池电压值进行判断，若所述电池电压值低于第一电压值，则开始进行预充电，控制器通过恒流控制电路控制开关电源输出第一电流值，以采用第一电流值对摄像机的电池进行充电。第一电压值和第一电流值均为较小值，比如，第一电压值是14.4V，第一电流值为2A。

另外，在预充电过程中，若充电器连接上摄像机后，控制器获取的电池电压值大于或等于第一电压值，可直接略过此过程，直接进入第二阶段或第四阶段。

第二阶段为标准充电过程，包括：当控制器获取的电池电压值大于或等于第一电压值且小于第二电压值时，则进入标准充电过程。在标准充电过程中，控制器通过恒流控制电路控制开关电源输出第二电流值且持续预设时间后结束标准充电过程，以采用第二电流值对摄像机的电池充电预设时间。比如，第二电压值为16.8V，第二电流值为3A，预设时间为10分钟。

另外，在标准充电过程中，控制器还用于记录进入标准充电过程时的电池电压值V1，以及结束标准充电过程时的电池电压值V2，并计算V2与V1的差值V3＝V2-V1。

若充电器连接上摄像机后，控制器采集到的电压值高于或等于第二电压值，可直接略过此过程，直接进入第四阶段。

第三阶段为恒流充电过程，包括：在标准充电过程结束后，控制器通过查询预先存储的压差-档位-电流关系对照表获取与计算得到的压差V3对应的电流值I，并通过恒流控制电路控制开关电源输出大小为I的电流。比如，计算出的压差V3是80mV，则根据表2，对应的电流值I是6A，则控制开关电源恒流输出6A对电池进行充电。

第四阶段为恒压充电过程，包括：当控制器获取到的电池电压值大于或等于第二电压值时，控制器判断计算得到的充电电流值是否小于充电电流阈值，若充电电流值小于充电电流阈值则直接结束充电过程；若充电电流值不小于充电电流阈值，则维持第二电压值的电压继续充电，此时充电电流不受控制器与恒流控制电路控制，依据电池特性决定，当控制器计算得到的充电电流值小于充电电池阈值时，确定电池电量已充满。

结合上述数值示例，即，假设第一电压值为14.4V，第二电压值为16.8V，第一电流值为2A，第二电流值为3A，预设时间为10分钟，充电电流阈值为0.3A，下面对充电器对摄像机电池的充电过程进行描述。

图3是本申请一个实施例提供的一种能够智能识别电池匹配电流的充电器的充电流程图。

如图3所示，充电过程包括：

S301：充电器采用插头与摄像机连接后，控制器获取电池电压值。

S302：控制器判断电池电压值所属的范围，如果电池电压值小于14.4V，则执行S303；如果电池电压值大于或等于14.4V且小于16.8V，则执行S306；如果电池电压值大于或等于16.8V则执行S310。

S303：控制器通过恒流控制电路控制开关电源输出2A电流对摄像机的电池进行充电，以及，在开关电源采用2A电流对摄像机的电池进行充电过程中，控制器实时获取电池电压值，此时充电指示灯亮起红灯。

S304：控制器判断电池电压值是否大于或等于14.4V，若是，执行S305，否则，重复执行S303及其后续步骤。

S305：控制器记录此刻电池电压值V1，并通过恒流控制电路控制开关电源输出3A电流对摄像机的电池进行充电，充电10分钟后获取并记录电池电压值V2；

S306：控制器计算V2与V1的差值V3＝V2-V1，通过查询预先存储的压差-档位-电流关系对照表获取与计算得到的压差V3对应的电流值I。

S307：控制器通过恒流控制电路控制开关电源输出大小为I的电流对摄像机的电池进行充电，以及，在开关电源采用恒定电流I对摄像机的电池进行充电过程中，控制器实时获取电池电压值。

例如，压差V3是80mV，则根据表2，对应的电流值I是6A，则控制开关电源恒流输出6A对电池进行充电。

S308：控制器判断电池电压值是否大于或等于16.8V，若是，执行S309，否则重复执行S307及其后续步骤。

S309：控制器判断计算得到的充电电流值是否小于充电电流阈值0.3A，若充电电流值小于0.3A则执行S310；若充电电流值不小于0.3A，则执行S311。维持第二电压值的电压继续充电，直至充电电流值小于0.3A。

S310：结束充电过程，充电指示灯亮起绿灯。

S311：维持16.8V的恒定电压继续充电，并实时计算充电电流值，之后重复执行S309及其后续步骤。

本实施例中，控制器通过采集电池电压，计算压差并查询压差与电流关系对照表，识别与电池匹配的充电电流档位，并将档位信号发送给恒流电路，恒流电路将所述档位转换成充电电流控制开关电源输出。通过采集电池电流值判断充电过程是否结束。因此，通过建立一张压差-档位-电流关系对照表就可以识别出与电池相匹配的充电电流档位并输出所述档位充电电流为电池充电，不需额外硬件设备支持，从而降低硬件成本，适应民用需求。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

需要说明的是，本发明不局限于上述最佳实施方式，本领域技术人员在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种能够智能识别电池匹配电流的充电器，其特征在于，包括：

外壳；

设置在所述外壳内的开关电源、恒流控制电路、控制器；

所述开关电源包括：开关电源的第一输入端、开关电源的第二输入端和开关电源的输出端；

所述恒流控制电路包括：恒流控制电路的输入端和恒流控制电路的输出端；

所述控制器包括：控制器的输入端和控制器的输出端；

所述开关电源的第一输入端用于连接外部的电源；

所述开关电源的第二输入端与所述恒流控制电路的输出端连接；

所述开关电源的输出端用于连接外部的待充电电池；

所述恒流控制电路的输入端与所述控制器的输出端连接；

所述控制器的输入端连接外部的待充电电池。

2.根据权利要求1所述的充电器，其特征在于，还包括：

设置在所述外壳内的第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述第一电阻、第二电阻和第三电阻并联连接在所述恒流电路的输入端与所述控制器的输出端之间。

3.根据权利要求1所述的充电器，其特征在于，还包括：

输出线，所述输出线的一端连接所述开关电源的输出端，另一端用于连接待充电电池。

4.根据权利要求3所述的充电器，其特征在于，所述控制器的输入端包括第一输入端，所述充电器还包括：

设置在所述外壳内的第四电阻和第五电阻；

所述第四电阻的一端连接所述控制器的第一输入端，另一端连接所述输出线；

所述第五电阻的一端连接所述控制器的第一输入端，另一端接地。

5.根据权利要求3所述的充电器，其特征在于，所述控制器的输入端包括第二输入端，所述充电器还包括：

设置在所述外壳内第六电阻；

所述第六电阻设置在所述输出线上，且位于所述开关电源的第二输入端与待充电电池之间。

6.根据权利要求1所述的充电器，其特征在于，还包括：

充电指示灯，设置在所述外壳上，与所述控制器连接。

7.根据权利要求6所述的充电器，其特征在于，所述充电指示灯包括发光二极管。

8.根据权利要求3所述的充电器，其特征在于，还包括：

插头；

所述输出线穿过所述外壳；

所述插头设置在所述外壳的外部；

所述输出线的一端连接所述开关电源，另一端连接所述插头。

9.根据权利要求8所述的充电器，其特征在于，所述插头为摄像机专用B型插头。

10.根据权利要求1所述的充电器，其特征在于，所述控制器为单片机。