CN212499997U - 一种电能储存器的充电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电能储存器的充电系统，包括电池机构、充电机构和电池自动辨识机构，该电池机构用于连接该充电机构。其中该充电机构设有主充电器和辅充电组，该电池机构具有由若干个单体电性串联的电池组，该电池机构连接该充电机构，可使得该主充电器电性连接该电池组整体，该辅充电组分别电性连接各该单体。开始充电前，该电池种类辨识机构先行辨识该电池组的种类，随后该主充电器及该辅充电组同时对该电池组进行充电，当任一单体被充达充电截止门槛，则充电程序即全部暂停，进而所有单体的电压均将稍下降，随后各辅助充电器再对各个单体继续独立充电，因此可使各单体达到电压充到绝对平衡一致且实现最大化均衡的效果。

Description

一种电能储存器的充电系统

技术领域

本实用新型涉及电池充电技术领域，尤其涉及一种可同时将电池作绝对平衡及自动辨识电池种类的充电装置及方法。

背景技术

电池为电动车最核心的组件，其电能容量、电池电压、安全性、续航力和充电时间等，都是在实用上要考虑的因素。在这其中，电池的充电时间一直是一个不易解决的问题。虽然可采用较大电流来进行充电以缩短充电时间，但相对的会缩短电池的寿命，所以大电流充电非是一个好的解决方法。

电动车在最近的发展上，尤其是对一些电能容量相对较小、电池电压较低的电动车，如电动机车、高尔夫球车、机场内接送车、农用小货车、工厂内的推高机(叉车)等，所使用的电池均逐渐改成抽换式以免除充电行为所衍生的等待时间。

上述的抽换式电池为了便于搬放携带，一般都是具备较低电压(单体串数少)、体积较小、重量较轻的形式。然而电池的单体，虽在电池新组装完成时，都会被均衡在相等的电压，但因为充放电次数更为频繁，所以在运行一段时间后，各单体原有的的荷电能力、对应的电压、容量曲线等特性的一致性，都会产生较大的变异，很容易在短期内就产生电池无法充满以及有电无法放出的现象，进而导致缩短该电池续航力的结果。

又由于目前常用的可充电电池有锂铁、锂三元、锂锰、锂钛、镍氢、铅酸等多种，且各种电池的电压也不统一，常见的有24V、36V、48V、60V等，因此若能开发一种具有可自动辨识电池种类的功能，即可使一个充电器变成通用型，可同时对各种不同种类和不同电压的电池进行充电，将大幅提高充电器的应用价值。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电能储存器的充电系统，以解决上述因电池充放电次数频繁，致使很容易在短期内就导致电池内的单体不平衡而导致缩短续航力的问题，以及开发一种电池及一种充电器，其中该充电器具有可对各种不同种类和电压的电池进行充电的技术，且提出一种可以在充电的同时也一并将电池内的单体充到绝对平衡，以及可自动辨识电池种类的充电装置及方法。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种电能储存器的充电系统，包括电池机构、充电机构和电池自动辨识机构，所述电池机构用于连接所述充电机构。

所述电池机构包括电池组、电池管理系统和插座，其中所述电池组中包括s个电性串联的单体，且所述电池组设有电池总正极与电池总负极。s个所述单体搭配s+1条的单体电极电压采样线电性连接所述电池管理系统，以及所述电池组的所述电池总正极通过主充电流采样线电性连接所述电池管理系统。

所述插座设有s+1个单体电极充电端子，所述单体电极充电端子通过s+1条充电电流导线分别对应的电性连接s个所述单体，所述插座设有总正极端子和总负极端子，且所述总正极端子电性连接所述电池总正极，所述总负极端子电性连接所述电池总负极。

所述充电机构包括充电器模块和插头，其中所述充电器模块包括主充电器和辅充电组，所述主充电器设有充电正极和充电负极，所述主充电器内部配置有微控制器；所述辅充电组包括s个电性串联的辅助充电器，且所述辅充电组设有s+1个电极。

所述插头设有正极连接端子和负极连接端子，其中所述正极连接端子电性连接所述主充电器的所述充电正极，所述负极连接端子电性连接所述充电负极；所述插头设有s+1个辅充端子，且s+1个所述辅充端子分别对应的电性连接所述辅充电组的s+1个所述电极。

所述插座与所述插头活动连接，致使所述正极连接端子与所述总正极端子相结合，所述负极连接端子与所述总负极端子相结合，s+1个所述辅充端子与s+1个所述单体电极充电端子相结合。

所述充电机构对所述电池机构充电，所述微控制器用以控制整体充电动作，所述主充电器对所述电池组整体以较大的电流进行充电，所述辅充电组通过s+1个所述单体电极充电端子对s个所述单体以较小的电流分别充电；s+1个所述单体电极充电端子同时提供s个所述辅助充电器取得s个所述单体的各个充电状态。

所述电池自动辨识机构分别安装于所述电池机构和所述充电机构内部，且其分别与所述电池机构中的所述插座和所述充电机构中的所述插头电性连接，所述电池自动辨识机构用于先行辨识该电池组的种类。

上述方案中，所述电池自动辨识机构包括电池种类电阻模块和辨识电压检测器，其中所述电池种类电阻模块安装在所述电池机构内部，所述辨识电压检测器安装在所述充电机构内部，在所述电池机构连接所述充电机构的状态下，所述电池种类电阻模块用于电性连接所述辨识电压检测器。

上述方案中，所述电池种类电阻模块包括至少一个电池种类设定电阻，所述辨识电压检测器包括电压源和标准电阻，所述电压源电性连接一组所述标准电阻，所述标准电阻与所述电池种类设定电阻的数量相等，在所述电池机构连接所述充电机构的状态下，所述电池种类电阻模块电性连接所述辨识电压检测器，且所述标准电阻电性连接所述电池种类设定电阻。

上述方案中，所述电池种类设定电阻的两端各自连接一条电阻端点导线；所述电池机构的所述插座包括与所述电阻端点导线数量相等的种类设定端子，所述电池种类设定电阻的端点通过所述电阻端点导线电性连接所述种类设定端子；所述插头设有电池辨识端子，所述充电机构的所述插头设有与所述电阻端点导线数量相等的辨识电压电位线，其一所述辨识电压电位线为地线且用以电性连接所述电压源，其余所述辨识电压电位线用以电性连接所述标准电阻，所述辨识电压电位线与数量相等的电池辨识端子电性连接，所述电压源电性连接所述标准电阻的一端；所述插座连接所述插头，则各所述种类设定端子连接各所述电池辨识端子，且所述微控制器用以处理及识别所述电池机构的电池组种类。

上述方案中，所述辨识电压检测器内的所述标准电阻和所述电池种类电阻模块内的所述电池种类设定电阻共同对所述电压源所提供的标准电压产生不同的分压，以此判断所述电池机构的电池组种类。

上述方案中，s+1条所述充电电流导线中，其一所述充电电流导线电性连接在所述电池组一端的所述单体的负极，另一所述充电电流导线电性连接在所述电池组另一端之所述单体的正极，其余s-1条所述充电电流导线分别电性连接于s个所述单体串接连接相邻两个所述单体的正极与负极之间。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本技术方案中该充电机构设有主充电器和辅充电组，该电池机构具有由若干个单体电性串联的电池组，该电池机构连接该充电机构，可使得该主充电器电性连接该电池组整体，该辅充电组分别电性连接各该单体。开始充电前，该电池种类辨识机构先行辨识该电池组的种类，随后该主充电器及该辅充电组同时对该电池组进行充电，当任一单体被充达充电截止门槛，则充电程序即全部暂停，进而所有单体的电压均将稍下降，随后各辅助充电器再对各个单体继续独立充电，因此可使各单体达到电压充到绝对平衡一致且实现最大化均衡的效果。因此本发明在使用过程中不会缩短各种电池的续航力，可自动辨识电池种类的功能，即可使一个充电器变成通用型，可同时对各种不同种类和不同电压的电池进行充电，大幅提高充电器的工作效率。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的电池机构与充电机构架构及连接关系的示意图，其中电池机构具有s个单体，充电机构具有s个辅助充电器，且使用二个种类设定电阻；

图2为本实用新型中电池机构的连接结构框架图；

图3为本实用新型中充电机构的连接结构框架图；

图4为本实用新型另一实施例的电池机构与充电机构架构及连接关系的示意图，其中电池机构具有8个单体，充电机构具有8个辅助充电器，且只用一个种类设定电阻；

图5为本实用新型充电方法的流程图；

图中标号：

1 电池机构 2 充电机构

3 电池组 3-1～3-s 单体

3-P 电池总正极 3-N 电池总负极

4 充电器模块 4a 主充电器

4a-1 微控制器 4a-P 充电正极

4a-N 充电负极 4b 辅充电组

4b-0 负极 4b-1～4b-s 辅助充电器

5 电池管理系统(BMS) 5-0～5-s 单体电极电压采样线

5-A 主充电流采样线 5-c1 控制信号线

5-c2 通讯端口 5-d0～5-ds 充电电流导线

6 辨识电压检测器

6-1、6-2 标准电阻 6-d1、6-d2、6-d3 辨识电压电位线

6-4 电压源 7 电池种类电阻模块

7-1、7-2 电池种类设定电阻 7-d1～7-d3 种类设定电阻端点导线

8 插头 8-d1～8-d3 电池辨识端子

8-c1 控制信号端口 8-c2 通信端口

8-P 正极连接端子 8-N 负极连接端子

8-0～8-s 辅充端子 9 插座

9-d1～9-d3 种类设定端子 9-c1 控制信号端口

9-c2 通讯端口端子 9-P 总正极端子

9-N 总负极端子 9-0～9-s 单体电极充电端子

10 市电插头 10-1 零线

10-2 火线 10-G 地线

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。

实施例1，一种电能储存器的充电系统，包括特殊设计的电池机构1、充电机构2和电池自动辨识机构，以下结合图式对本发明技术方案进行详细描述。其次，说明内容中所提及之「端口」与「端子」系为说明示例，并非用以限制实质的结构形式。该电池机构1为单一电箱，该充电机构2可以具有多个容置空间供该电池插置。再者该电池机构1并非仅限于可携式的电能储存器，而是同样可适用于各种单一箱体的电能储存器。以下说明仅以一该电池机构搭配具有一该容置空间的该充电机构为例。

请参阅图1至图3所示的示意图，本实施例揭示电池机构1包括由s个单体3-1～3-s串接而成的电池组3、一电池管理系统5(即为BMS)、一电池种类电阻模块7和一插座9。上述各组件可以被安装在一电池壳体内，其中：

该电池组3系由s个单体3-1,3-2,…,3-s串接而成。上述的串接方式为：该单体3-1的负极同时为该电池组3的总负极3-N，此外该单体3-1的正极和单体3-2的负极相连接；该单体3-2的正极和该单体3-3的负极相连接；依此形式，该单体3-(s-1)的正极和该单体 3-s的负极相连接，其中该单体3-s的正极同时为电池组3的总正极3-P。该电池组3的该总正极3-P电性连接该插座9的一总正极端子9-P，该电池组3的该总负极3-N电性连接该插座9的一总负极端子9-N。

本实施包括s+1条单体电极电压采样线5-0、5-1、…、5-s。其中该单体电极电压采样线5-0电性连接在以串接的形式连接的s个该单体3-1,3-2,…,3-s的该电池组3一端的该单体3-1的负极，该单体电极电压采样线5-s电性连接在以串接的形式连接的s个该单体 3-1,3-2,…,3-s的该电池组3另一端的该单体3-s的正极；其余s-1条该单体电极电压采样线5-1、5-2…、5-(s-1)分别电性连接于s个以串接形式连接的该单体3-1,3-2,…,3-s 的相邻两个该单体的正极与负极之间。

上述的电性连接s个该单体3-1,3-2,…,3-s的s+1条该单体电极电压采样线5-0、5-1、…、5-s均电性连接该电池管理系统5以对s个该单体3-1,3-2,…,3-s进行电压采样。其次图中揭示一主充电流采样线5-A电性连接该电池组3的电池总正极3-P及该电池管理系统5。该主充电流采样线5-A为该电池组3在以一主充电器进行充电时，使该电池管理系统5对主充电流进行采样。

其次，一控制信号线5-c1电性连接该电池管理系统5及该插座9的一控制信号线端子 9-c1，因此该电池管理系统5可输出一控制信号。又该电池管理系统5具有一通讯端口5-c2，典型的该通讯端口5-c2连接4条线(包括2条电源线和2条逻辑线)且用以电性连接该插座9 的一通讯端口端子9-c2。该通讯端口5-c2为该电池管理系统5与该主充电器的通讯端口。

因电池管理系统5为现有的技术，在本实施例中，在电池管理系统5通过通讯端口5-c2 与插座9中的通讯端口端子9-c2电性连接，以及电池管理系统5通过控制信号线5-c1与插座9中的控制信号线端子9-c1电性连接，也是现有技术中的常规做法，在此不再复述。与之对应的，充电机构2中的充电器模块4以及充电器模块4内部的主充电器4a,其中插头8中还设有控制信号端口8-c1和通信端口8-c2，控制信号端口8-c1与充电器模块4电性连接，通信端口8-c2与主充电器4电性连接。当电池机构1与充电机构2配合连接时，控制信号端口8-c1与控制信号线端子9-c1连接，通信端口8-c2与通讯端口端子9-c2连接。

该电池种类电阻模块7包括一个或多个依不同种类电池而设定的电池种类设定电阻7-1 和7-2。不同种类电池的种类设定电阻值互异。以包括有两个该电池种类设定电阻7-1和7-2 的组合为例，该电池种类电阻模块7的两个电池种类设定电阻7-1、7-2端点可以由适当数量的电阻端点导线7-d1～7-d3电性连接该插座9的三个该种类设定端子9-d1～9-d3，其中该种类设定端子9-d3为零电位线。

该插座9除了具备该种类设定端子9-d1～9-d3电性连接该电池种类电阻模块7、该控制信号线端子9-c1电性连接该电池管理系统5，以及该总正极端子9-P和总负极端子9-N电性连接该电池组3的该电池总正极3-P与电池总负极3-N外，该插座9还具有s+1个单体电极充电端子9-0、9-1、9-2…、9-(s-1)、9-s以及s+1条充电电流导线5-d0、5-d1、5-d2…、 5-d(s-1)、5-ds对应的电性连接s+1个该单体3-1～3-s的电极。

本实施例揭示一充电机构2具有包括一主充电器4a及一辅充电组4b的一充电器模块4、一辨识电压检测器6，以及一插头8，其中该插头8对应的电性连接该主充电器4a、该辅充电组4b及该辨识电压检测器6，上述的各组件可以安装在一机壳内部。

进一步，该主充电器4a具有一微控制器4a-1、一充电正极4a-P和一充电负极4a-N。该微控制器4a-1用以控制整体充电动作和处理及识别电池种类。该插头8具有两个端子8-P和 8-N，其一为正极连接端子8-P，另一为负极连接端子8-N。正极连接端子8-P和负极连接端子8-N对应的电性连接至该主充电器4a的该充电正极4a-P和该充电负极4a-N。其次，该辅充电组4b包括s个独立的辅助充电器4b-1～4b-s，各该辅助充电器4b-1～4b-s依序串接，且串接的s个该辅助充电器4b-1～4b-s的电极以s+1条线连接至该插头8的s+1个辅充端子 8-0～8-s。

本实施例中的该辨识电压检测器6以包括一个精确的电压源6-4及具有两个标准电阻6-1 和6-2所形成的电阻组(对应该电池种类电阻模块7)为例。该辨识电压检测器6的该电压源 6-4电性连接至两个该标准电阻6-1和6-2的一端，且这两个该标准电阻6-1、6-2的另一端各自搭配一辨识电压电位线6-d1、6-d2对应的电性连接至该插头8的该电池辨识端子8-d1、8-d2。其次该辨识电压检测器6的该电压源6-4另连接一辨识电压电位线6-d3作为一零电位线，且该零电位线电性连接至该插座9的一电池辨识端子8-d3(零电位)。

本实施例之该充电机构2具有一市电插头10。该市电插头10为市交流电的电源输入插头，一般而言可包括3条电线，其中一条电线为地线10-G，另二条为火线10-1和零线10-2 为市交流电的输入导线。市交流电用以提供电源给该主充电器4a及该辅充电组4b，其中该主充电器4a间接提供一个适当的电压给该辨识电压检测器6。

本实施例的使用状态是该插头8连接该插座9，其中该电池机构1的该插座9的各个该单体电极充电端子9-0～9-s连接该充电机构2的该插头8的各个该辅充端子8-0～8-s端子，进而使得s个该单体3-1,3-2,…,3-s对应地电性连接至s个独立的该辅助充电器4b-1～4b-s。其次，该电池机构1中该插座9的该总正极端子9-P和该总负极端子9-N对应地电性连接该充电机构2的该正极连接端子8-P和该负极连接端子8-N，以及该电池机构1的该种类设定端子9-d1～9-d3对应地电性连接该充电机构2的该电池辨识端子8-d1～8-d3。如此在市电输入该充电机构2的状态下，该充电机构2即可对该电池机构1进行充电。

一、主充电模式

由于该电池机构1与该充电机构2通过该插座9的该总正极端子9-P和该总负极端子9-N 与该插头8的该正极连接端子8-P和该负极连接端子8-N对接，所以市电输入该充电机构2，则可以对该电池组3的各该单体3-1,3-2,…,3-s进行较大电流充电。

二、电池管理系统(BMS)的侦测

该通讯端口5-c2为电池管理系统5与该主充电器4a的通讯端口，用以在该主充电器4a 正常充电时，实时的将该电池组3的状态消息，经由插座9的该通讯端口端子9-c2及该充电机构2的该插头8的一通信端口8-c2传给该主充电器4a。

若电池管理系统5测得任一单体3-1～3-s的电压达到了预设的充电截止门槛值时，即经由插座9的该控制信号线端子9-c1及该充电机构2的该插头8的该控制信号端口8-c1送出一个控制信号给该主充电器4a，致使该主充电器4a停止充电。

若电池管理系统5发现有其他异常时，包括充电电流过大、电池组温度过高、或单体有损坏等情况，即同样经由该插座9的该控制信号线端子9-c1及该插头8的控制信号端口8-c1 送出一个不同的控制信号给主充电器4a和辅充电组4b，令该主充电器4a和所有该辅助充电器4b-1～4b-s均停止充电。

三、辅助充电模式

该辅充电组4b包括s个特性相同的独立辅助充电器4b-1～4b-s且分别提供或产生V1～Vs等s个独立的电压。依图1所示，该辅充电组4b由右侧至左各该辅助充电器4b-1～4b-s 所提供或产生的电压为对应V1～Vs。

提供或产生V1电压的该辅助充电器4b-1具有一负极4b-0；该辅助充电器4b-1的一正极和提供或产生V2电压的该辅助充电器4b-2的负极相连接；提供或产生V2电压的该辅助充电器4b-2的正极和提供或产生V3电压的该辅助充电器4b-3的负极相连接；依此类推，提供或产生V(s-1)电压的该辅助充电器4b-(s-1)的正极和提供或产生Vs电压的该辅助充电器 4b-s的负极相连接；此外该辅助充电器4b-s具有一正极。

上述s个串接的该辅助充电器4b-1～4b-s的s+1个电极以s+1条导线与由该插头8的 s+1个该辅充端子8-0～8-s及该电池机构1的该插座9的s+1个该单体电极充电端子9-0～ 9-s的电性连接，一一对应的连接至该电池机构1内串接的s个该单体3-1,-2,…,3-s的s+1个电极，致使s个该辅助充电器4b-1～4b-s可以分别独立的对每一个该单体3-1,3-2,…, 3-s进行充电；此外透过s+1个该辅充端子8-0～8-s连接s+1个该单体电极充电端子9-0～ 9-s，致使该充电机构2能同时对每一单体的电压进行采样。

四、电池种类自动辨识

该电池自动辨识机构包括两个部分，其一为安装在该充电机构2内的该辨识电压检测器 6，另一为安装在该电池机构1内的该电池种类电阻模块7。

该电池种类电阻模块7内包括一个或多个依电池种类而设定的电阻，不同种类的电池具有不同的该电池种类电阻模块7。依图1所示，该电池机构1的该电池种类电阻模块7包括两个该电池种类设定电阻7-1和7-2，且该电池种类电阻模块7连接三条电阻端点导线7-d1～ 7-d3用以对应的电性连接三条该种类设定端子9-d1～9-d3。

所以由该插座9的各该种类设定端子9-d1～9-d3连接该充电机构2的该插头8的各该电池辨识端子8-d1～8-d3，可以使该电池种类电阻模块7电性连接该辨识电压检测器6。其中该辨识电压检测器6包括有一个精确的电压源6-4用以产生精确稳定的标准电压Vr，且该电压源6-4接至两个该标准电阻6-1和6-2的一端。

依上述该电池机构1与该充电机构2的架构及组合，可同时对该电池机构1作绝对平衡及自动辨识电池种类的充电，其动作说明如下：

假设该充电机构2的该插头8和该电池机构1的插座9已经连接上，且该充电机构1的该市电插头10亦已连接到市交流电，此时该主充电器4a和所有的各该辅助充电器4b-1～4b-s 并不会立即对该电池组3充电，而是该主充电器4a先提供一个适当的电压给该辨识电压检测器6，再由该电压源6-4产生一个精确稳定的标准电压Vr。此标准电压Vr即同时加至两个该标准电阻6-1和6-2的一端，且这两个该标准电阻6-1和6-2另一端的两条该辨识电压电位线6-d1、6-d2及该电压源6-4的该辨识电压电位线(地线)6-d3，则分别经由该插头8的三该电池辨识端子8-d1～8-d3，以及该插座9的三个该种类设定端子9-d1～9-d3电性连接该电池机构1的该电池种类电阻模块7的三条该电阻端点导线7-d1～7-d3，如此该电池种类电阻模块7电性连接该辨识电压检测器6。

此时该标准电阻6-1(阻值为R_6-1)和该种类设定电阻7-1(阻值为R_7-1)即会将标准电压Vr 分压，进而在该辨识电压电位线6-d1上产生一个辨识电压V_6-d1,其值为V_6-d1＝Vr×R_7-1/ (R_6-1+R_7-1)；同样的，该标准电阻6-2(阻值为R_6-2)和该电池种类设定电阻7-2(阻值为R_7-2) 会将标准电压Vr分压，并且在该辨识电压电位线6-d2上产生一辨识电压V_6-d2，其值为V_6-d2＝Vr×R_7-2/(R_6-2+R_7-2)。

此组辨识电压{V_6-d1,V_6-d2}即传送至主充电器4a的该微控制器4a-1，且该微控制器4a-1 即将此组辨识电压与预存在其记忆体(图中未显示)内的数据比对，即可判断得知此该电池的种类，包括是何种单体、单体的充满电压门槛、电池组的串数、及可容许的最大充电电流等信息。此时该微控制器4a-1再依据这些信息及从该通信端口8-c2取得的电池状态信息进行比对，若该电池组3无异常，才开始启动该主充电器4a和所有的各该辅助充电器4b-1～4b-s 对该电池组3充电。

举例来说，假设标准电压Vr＝5V，辨识电压的分辨率为0.2V，则若使用一个种类设定电阻，即可产生5V/0.2V＝25区的可辨识电压，即(0～0.2)、(0.2～0.4)、……(4.8～5.0)；亦即以中心电压为0.1V,0.3V,…,4.7V,4.9V等25种。若扣除4.9V+/-0.1V(4.8V～5.0V) 表示电池未接至充电器(若电池未接上，辨识电压约为5V)，及0.1V+/-0.1V(0V～0.2V)表示电池故障(若电池有任何故障，包括充电电流过大、温度过高或单体有损坏等情况时，电池机构会自动将种类设定电阻旁路短路，使辨识电压为0)外，尚有23区的可辨识电压可以使用，故使用一个电池种类设定电阻可用以辨识23种不同的电池。

若使用两个种类设定电阻即可产生25×25＝625区的可辨识电压组合。若以中心电压表示，即{0.1,0.1}、{0.1,0.3}、……、{4.9,4.7}、{4.9,4.9}。若扣除{4.9,4.9} 表示电池未接至充电器，及{0.1,0.1}表示电池故障外，尚有623种的可辨识电压可以使用，故使用二个种类设定电阻可用以辨识623种不同的电池。

在主充电模式时，该主充电器4a和辅充电组4b内所有的各该辅助充电器4b-1～4b-s同时作用，且经由该插头8和该插座9而电性连接至该电池机构1内的该电池组3。其中该主充电器4a的该充电正极4a-P和该充电负极4a-N分别电性连接至该电池组3的电池总正极3-P和电池总负极3-N，因此整串该电池组3中的各该单体3-1,3-2,…,3-s能获得较大的电流进行充电；此外s个辅助充电器4b-1～4b-s的各独立电压V1,V2,…,Vs一一对应连接至各该单体3-1,3-2,…,3-s，且各该辅助充电器4b-1～4b-s以较小的电流分别对各该单体3-1,3-2,…,3-s同时独立充电。

在主充电过程中，当任一该单体的电压被充达预设的充电截止门槛时，充电程序即全部暂停。然而在暂停充电的瞬间，所有的该单体的电压均将稍下降到预设的充电截止门槛值以下。如此一来，不受主充电器4a中的微控制器4a-1控制的各该辅助充电器4b-1～4b-s，即分别各自测得各该单体3-1,3-2,…,3-s的电压均低于预设的充电截止门槛，且分别以V1, V2,…,Vs电压继续对各个该单体3-1,3-2,…,3-s独立充电。

当各个单体3-1,3-2,…,3-s受所有的该辅助充电器4b-1～4b-s分别充电达到充电截止门槛值而停充时，即可使得该电池机构1内的各该单体3-1,3-2,…,3-s的电压都充到绝对平衡一致，实现最大化均衡。

举例来说，假设该单体的充电截止门槛电压为3.65V，该主充电器的充电电流为20A，每一个辅助充电器的充电电流为2A，则在充电时，主充电器的最大充电功率为3.65V/串×s 串×20A＝73×sW；每一个辅助充电器的最大充电功率为3.65V/串×1串×2A＝7.3W，为该主充电器的(10/s)％，全部s个辅助充电器的最大总充电功率为7.3W/个×s个＝7.3 ×s W，为主充电器的10％。因该辅助充电器的充电功率很小，约一般手机充电器的大小，所以在实际实现上可以用一个小充电模块来达成，因此在实际上非常可行且非常容易。

实施例2，请参阅图4，本实施例列举一个具有8个单体的电池机构，使用一个电池种类设定电阻，及与其匹配的充电机构为例，说明如下：

该电池机构1包括由8个单体3-1,3-2,…,3-8串接而成的该电池组3、该电池管理系统5、该电池种类电阻模块7及该插座9。该充电机构2包括该充电器模块4，且该充电器模块4包括该主充电器4a和该辅充电组4b，其中该辅充电组4b包括8个该辅助充电器4b-1～4b-8。该充电机构2还包括该辨识电压检测器6，以及该插头8用以匹配该电池机构1的该插座9。此外该充电机构2具有该市电插头10用以电性连接外部市交流电。该电池机构1和该充电器机构2间的电流与该电池管理系统5等讯号的传送则均经由该插座9和该插头8作连接。

本实施例可以同时将电池作绝对平衡及自动辨识电池种类以进行充电，其动作说明如下：

假设该充电机构2的该插头8和该电池机构1的该插座9已经连接上，且该充电机构2 的该市电插头10亦已连接到市交流电，此时该主充电器4a和所有的各该辅助充电器4b-1～4b-8并不马上对该电池组3充电，而是该主充电器4a先提供一个适当的电压给该辨识电压检测器6，再由该电压源6-4产生一个精确稳定的标准电压Vr。以包括一个标准电阻6-1为例，此标准电压Vr即加至标准电阻6-1的一端，而该标准电阻6-1另一端的该辨识电压电位线6-d1，及该电压源的该辨识电压电位线(地线)6-d3，分别经由该插头8的两个该电池辨识端子8-d1及8-d3及该插座9的两个该种类设定端子9-d1及9-d3，连接该电池种类电阻模块7的两个该种类设定电阻端点导线7-d1及7-d3，致使该电池种类电阻模块7电性连接该辨识电压检测器6。

此时标准电阻6-1(阻值为R_6-1)和种类设定电阻7-1(阻值为R_7-1)即会将标准电压Vr分压，在该辨识电压电位线6-d1上产生一个辨识电压V_6-d1，其值为V_6-d1＝Vr×R_7-1/(R_6-1 +R_7-1)。此辨识电压即传送至该主充电器4a的该微控制器4a-1，该微控制器4a-1即将此辨识电压与预存在一记忆体(图中未显示)内的数据比对，即可判断得知此电池的种类，包括是何种单体、单体的充满电压门槛、电池组的串数及可容许的最大充电电流等信息。该微控制器4a-1再依据这些信息及从该通信端口8-c2取得的电池状态信息，若电池组无异常，才启动该主充电器4a和所有的该辅助充电器4b-1～4b-8对该电池组3充电。

假设标准电压Vr＝5V，辨识电压的分辨率为0.2V，即可产生5V/0.2V＝25区的可辨识电压，即(0～0.2)、(0.2～0.4)、…,(4.8～5.0)，亦即以中心电压为0.1V、0.3V、…,4.7V、4.9V等25种。若扣除4.9V+/-0.1V(4.8V～5.0V)表示电池未接至充电器，及 0.1V+/-0.1V(0V～0.2V)表示电池故障外，尚有23种的可辨识电压可以使用，亦即0.3V＝第1种,0.5V＝第2种,…,1.5V＝第8种,…,4.7V＝第23种，故本实施可用以辨识23种不同的电池。例如标准电阻6-1的阻值R6-1＝1kOhm，该电池种类设定电阻7-1的阻值R_7-1＝0.429 kOhm，则会得辨识电压V_6-d1＝Vr×R_7-1/(R_6-1+R_7-1)＝5×0.429/(1+0.429)＝ 1.501V(即属于区域1.40V～1.60V)，亦即此电池为第8种。

此辨识电压即传送至该主充电器4a的微控制器4a-1，该微控制器4a-1即将此辨识电压与预存在该记忆体内的数据比对，即可判断得知此电池的种类，包括是何种单体、单体的充满电压门槛、电池组的串数及可容许的最大充电电流等信息。该微控制器4a-1再依据这些信息及从该通信端口8-c2取得的电池状态信息，若该电池组3无异常，则才启动该主充电器 4a和所有的该辅助充电器4b-1～4b-8对该对电池组3进行充电。

在充电时，该主充电器4a和该辅充电组4b内所有的该辅助充电器4b-1～4b-8同时作用，且电力经由该插头8和该电池机构的插座9输入该电池机构内的电池组3。其中该主充电器 4a的该充电正极4a-P和该充电负极4a-N分别连接该电池组3的该总正极3-P和该总负极3-N，如此可以对整串电池组3的各该单体3-1,3-2,…,3-8以较大的电流进行充电，而s个辅助充电器4b-1～4b-s的电压V1,V2,…,Vs则一一对应各单体3-1,3-2,…,3-8并以较小的电流对其同时独立充电。

在充电过程中，当任一单体的电压被充达预设的充电截止门槛时，假设为3.65V，则充电程序即全部暂停。而在暂停充电的瞬间，所有单体的电压均将稍下降到预设的充电截止门槛值3.65V以下。如此一来，各该辅助充电器4b-1～4b-s(不受主充电器4a中的微控制器4a-1 控制)，即分别各自测得各该单体3-1,3-2,…,3-s的电压均低于预设的充电截止门槛，而以电压V1,V2,…,V8分别继续对各个单体3-1,3-2,…,3-8独立充电。当所有的该辅助充电器4b-1～4b-8都分别将各个单体3-1,3-2,…,3-8充达充电截止门槛值3.65V而停充时，即达到该电池组3内所有该单体3-1,3-2,…,3-8的电压都充到绝对平衡一致且实现最大化均衡。

假设该主充电器4a的充电电流为20A，每一个该辅助充电器3-1,3-2,…,3-8的充电电流为2A，则在充电时，该主充电器4a的最大充电功率为3.65V/串×8串×20A＝584W；每一个辅助充电器4b-1～4b-8的最大充电功率为3.65V/串×1串×2A＝7.3W，为该主充电器4a的1.25％，全部8个辅助充电器4b-1～4b-8的最大总充电功率为7.3W/个×8个＝ 58.4W,为主充电器4a的10％。

请参阅图5，根据上述说明，本实施例揭示的充电方法包括以下步骤及内容：

一电池机构连接一充电机构的步骤，其中由该电池机构的一插座连接该充电机构的一插头。

一电池种类辨识的步骤，其中由一电池种类辨识机构来辨识该电池组的种类。进一步，该电池种类辨识机构包括安装于该电池机构的一电池种类电阻模块，以及安装于该充电机构的一辨识电压检测器，由该电池种类电阻模块电性连接该辨识电压检测器，并用以对一标准电压进行分压以形成一辨识电压，进而依该辨识电压可获知该电池机构的电池组种类。该电池种类电阻模块及该辨识电压检测器的结构形式及分压辨识方法，于前述内容已有详述，故不予重复赘述。

一主充电与一辅助充电同时进行的步骤，为安装于该充电机构的一主充电器及一辅充电组，由该插座连接该插头而使电力传输至该电池组，其中主充电器对该电池组整体充电，该辅充电组则对构成该电池组的各个单体独立充电。

一充达充电截止门槛的步骤，当任一该单体的电压被充达预设的充电截止门槛时，则充电程序即全部暂停。在暂停充电的瞬间，所有单体的电压均将稍下降到预设的充电截止门槛以下。

一绝对平衡充电的步骤，为该充电机构的该主充电器维持停止充电，而该辅充电组的各辅助充电器分别继续对各个单体独立充电，当所有的该辅助充电器都分别将各个单体充达充电截止门槛而停充时，即完成充电程序。

因此，根据本实例揭示的方法可使该电池组内所有该单体的电压都充到绝对平衡一致且呈现最大化均衡。此外该辨识电压系可传送至该主充电器的一微控制器，该微控制器即可将此电压与预存在一记忆体内的数据比对，进而判断得知此该电池组的种类。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”、“第二”之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。另外，文中的“以较大的电流”、“以较小的电流”为相对于该单体3-1～3-s的标准电流来说的。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，并不用于限定本实用新型保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电能储存器的充电系统，其特征在于：包括电池机构、充电机构和电池自动辨识机构，所述电池机构用于连接所述充电机构；

所述电池机构包括电池组、电池管理系统和插座，其中：

所述电池组中包括s个电性串联的单体，且所述电池组设有电池总正极与电池总负极；s个所述单体搭配s+1条的单体电极电压采样线电性连接所述电池管理系统，以及所述电池组的所述电池总正极通过主充电流采样线电性连接所述电池管理系统；

所述插座设有s+1个单体电极充电端子，所述单体电极充电端子通过s+1条充电电流导线分别对应的电性连接s个所述单体，所述插座设有总正极端子和总负极端子，且所述总正极端子电性连接所述电池总正极，所述总负极端子电性连接所述电池总负极；

所述充电机构包括充电器模块和插头，其中：

所述充电器模块包括主充电器和辅充电组，所述主充电器设有充电正极和充电负极，所述主充电器内部配置有微控制器；所述辅充电组包括s个电性串联的辅助充电器，且所述辅充电组设有s+1个电极；

所述插头设有正极连接端子和负极连接端子，其中所述正极连接端子电性连接所述主充电器的所述充电正极，所述负极连接端子电性连接所述充电负极；所述插头设有s+1个辅充端子，且s+1个所述辅充端子分别对应的电性连接所述辅充电组的s+1个所述电极；

所述插座与所述插头活动连接，致使所述正极连接端子与所述总正极端子相结合，所述负极连接端子与所述总负极端子相结合，s+1个所述辅充端子与s+1个所述单体电极充电端子相结合；

所述充电机构对所述电池机构充电，所述微控制器用以控制整体充电动作，所述主充电器对所述电池组整体以较大的电流进行充电，所述辅充电组通过s+1个所述单体电极充电端子对s个所述单体以较小的电流分别充电；s+1个所述单体电极充电端子同时提供s个所述辅助充电器取得s个所述单体的各个充电状态；

所述电池自动辨识机构分别安装于所述电池机构和所述充电机构内部，且其分别与所述电池机构中的所述插座和所述充电机构中的所述插头电性连接，所述电池自动辨识机构用于先行辨识该电池组的种类。

2.根据权利要求1所述的一种电能储存器的充电系统，其特征在于：所述电池自动辨识机构包括电池种类电阻模块和辨识电压检测器，其中所述电池种类电阻模块安装在所述电池机构内部，所述辨识电压检测器安装在所述充电机构内部，在所述电池机构连接所述充电机构的状态下，所述电池种类电阻模块用于电性连接所述辨识电压检测器。

3.根据权利要求2所述的一种电能储存器的充电系统，其特征在于：所述电池种类电阻模块包括至少一个电池种类设定电阻，所述辨识电压检测器包括电压源和标准电阻，所述电压源电性连接一组所述标准电阻，所述标准电阻与所述电池种类设定电阻的数量相等，在所述电池机构连接所述充电机构的状态下，所述电池种类电阻模块电性连接所述辨识电压检测器，且所述标准电阻电性连接所述电池种类设定电阻。

4.根据权利要求3所述的一种电能储存器的充电系统，其特征在于：所述电池种类设定电阻的两端各自连接一条电阻端点导线；所述电池机构的所述插座包括与所述电阻端点导线数量相等的种类设定端子，所述电池种类设定电阻的端点通过所述电阻端点导线电性连接所述种类设定端子；所述插头设有电池辨识端子，所述充电机构的所述插头设有与所述电阻端点导线数量相等的辨识电压电位线，其一所述辨识电压电位线为地线且用以电性连接所述电压源，其余所述辨识电压电位线用以电性连接所述标准电阻，所述辨识电压电位线与数量相等的电池辨识端子电性连接，所述电压源电性连接所述标准电阻的一端；所述插座连接所述插头，则各所述种类设定端子连接各所述电池辨识端子，且所述微控制器用以处理及识别所述电池机构的电池组种类。

5.根据权利要求3所述的一种电能储存器的充电系统，其特征在于：所述辨识电压检测器内的所述标准电阻和所述电池种类电阻模块内的所述电池种类设定电阻共同对所述电压源所提供的标准电压产生不同的分压，以此判断所述电池机构的电池组种类。

6.根据权利要求1所述的一种电能储存器的充电系统，其特征在于：s+1条所述充电电流导线中，其一所述充电电流导线电性连接在所述电池组一端的所述单体的负极，另一所述充电电流导线电性连接在所述电池组另一端之所述单体的正极，其余s-1条所述充电电流导线分别电性连接于s个所述单体串接连接相邻两个所述单体的正极与负极之间。

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