电池充电器、电池系统以及电动工具系统的制作方法

专利名称：电池充电器、电池系统以及电动工具系统的制作方法
技术领域：
本公开涉及电池充电，更具体地来说涉及锂离子电池中的基于最低点的平衡 (bottom based balancing)。
背景技术：
现在参见图1，示出了根据现有技术的电池组100的功能框图。电池组100包括多 个单元106-1、106-2、106-3和106-4，每一个都具有正极和负极端子。通过将一个单元106 的正极端子连接到下一个单元106的负极端子，单元106被串联连接。在多种应用中，单元 106可以是锂离子(Lilon)电荷存储单元。 单元106-4的负极端子被连接到外部触点，其可与电动工具(power tool)或充电 器相接。单元106-1的正极端子被连接到开关110。当开关110导通时，单元106-1的正 极端子被连接到外部触电，其可与电动工具或充电器相接。开关110由保护系统114控制。 保护系统114监测每个单元106的正、负极端子处的电压。 单元106可能具有不同的电荷存储容量。电荷存储容量较低的单元106的电压会 比存储容量较高的单元106下降得快。保护系统114测量单元106的电压，并且当其中一 个单元的电压变得过低时指示开关110停止导通。此外，如果流过开关110的电流超过安 全操作电平，其可停止导通。 现在参见图2，示出了根据现有技术的电池充电的示意图。在电池充电过程中，每 一个单元被充电到预定电压。在图2中，示出了四个单元，它们每一个均被充电到了 3. 6伏 特。然而，在3.6伏特(V)，单元可能具有不同的容量。例如，前三个单元可能具有1. l安 培-小时(Ah)的满充电容量，而第四个单元具有1.0Ah的容量。如下一幅图所示，这种不 平衡在放电过程中会产生问题。 现在参见图3，示出了根据现有技术的电池放电的示意图。当电池组在放电时，单 元的电压下降。在从单元中放出l.OAh后，前三个单元还有O. 1Ah剩余，电压可能近似为 2.5V。然而，第四个单元没有剩余容量了，电压可能较低，例如1.8V，或者甚至为负电压。 当降至低电压或负电压时，电池组单元，尤其Lilon单元，可能会被永久损坏，并 且甚至可能变得不稳定。当电池组放出1.0Ah后，第四个单元的电压可能会过低。由于这 个原因，图l中的保护系统114监测每个单元的电压。如果没有此监测，用户可能正巧在一 个或多个单元106容量用光时仍继续使用电池组。当电流从前三个单元中放出，第四个单 元甚至可能被降至负电压，这很可能对第四个单元是有害的。保护系统114能够防止这种 情况发生，但是将其包含在每个电池组中是既昂贵又复杂的。 这里提供的背景技术目的在于概括地介绍本实用新型的背景。当前署名的发明人的工作，在此背景技术部分所描述的程度，以及该描述中在申请日或许不被认定为现有技 术的方面，既没有明示也没有暗示其可认为是针对于本实用新型的现有技术。

实用新型内容—种方法，包括对电池组中的多个单元的每一个进行放电；当多个单元中的选 定单元达到预定容量时，停止对该选定电池的放电；以及当对全部所述多个单元的放电停 止后，对该多个单元进行充电。 本实用新型的第一方面提供了一种电池充电器，包括放电设备、充电设备和控制 模块。放电设备分别连接到电池组中的多个单元的每一个的两端，对每一个单元进行放电。 充电设备连接到所述电池组的正极端子和负极端子，对所述多个单元进行充电。控制模块 分别连接到所述放电设备、所述充电设备、以及所述电池组中的所有单元，选择性地指示放 电设备对多个单元进行放电。当多个单元中的选定单元达到预定的容量时，控制模块选择 性地指示放电设备停止对该选定单元的放电。在对全部所述多个单元的放电停止后，控制 模块选择性地指示充电设备开始对该多个单元进行充电。 本实用新型的第二方面提供了一种电池系统，包括如上述本发明的第一方面提 供的电池充电器；以及电池，其与所述电池充电器相连接，并具有N个单元和对应于所述N 个单元的每一个的外部电触点。
本实用新型的第三方面提供了一种电动工具系统，包括如上述本发明的第二方
面提供的电池系统；以及连接到该电池的电动工具。
本实用新型的第四方面提供了一种电池系统，包括 电池，其包括N个串联布置的单元，每一个单元具有正极端子和负极端子；以及 N+1个外部电触点，其分别对应于N个单元的每一个的正极端子和N个单元中的一个的负极 端子；以及 电池充电器，其包括与电池的N+l个外部电触点电连接的多个端子；确定N个单
元的每一个的容量的容量确定设备，连接到所述每一个单元的正极端子和负极端子；以及
N个放电设备，其通过所述多个端子分别被选择性地施加到N个单元的每一个。 通过下文提供的详细描述，本公开适用的其他领域将变得显而易见。应当理解的
是，虽然该详细描述和具体实施例显示了本公开的优选实施方式，但是其目的仅在举例说
明，并不意在限制本公开的范围。

通过详细描述以及附图，本公开将变得更易完全理解，其中 图1是根据现有技术的电池组的功能框图； 图2是根据现有技术的电池充电的示意图； 图3是根据现有技术的电池放电的示意图； 图4A-4B是根据本公开的原理的基于最低点平衡的示意图； 图5是从根据本公开的原理的从最低点平衡状态开始的充电示意图； 图6是根据本公开的原理的电池充电器进行的示例性步骤的流程图； 图7是在根据本公开的原理的在最低点平衡和充电中进行的示例性步骤的流程
5图； 图8A-8B是根据本公开的原理的示例性充电系统的功能框图； 图9是根据本公开的原理的另一个示例性电池充电系统的功能框图； 图10是根据本公开的原理的示例性电池组的功能框图； 图11是根据本公开的原理的另一个示例性电池组的功能框图； 图12是根据本公开的原理的另一个示例性电池组的功能框图。
具体实施方式下述叙述实质上仅仅是示例性的，决不是意图限制本实用新型、其应用或使用。为 清楚起见，在附图中使用相同的标号以便识别相似的元件。如这里所使用的，使用一个非排 他性的逻辑"或"时，短语"A、B和C中的至少一个"应当被理解为表示逻辑的(A或B或C)。 应当理解的是，方法中的步骤在不改变本公开的原理的情况下可以不同的顺序执行。 如这里所使用的，术语"模块"指的是特定用途集成电路(ASIC)、电子电路、处理器 (共享的、专用的或成组的)以及执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路 和/或其他能够提供所述功能的适宜组件。 在电池充电的现有技术方法中，不考虑单元中产生的容量，每个单元被充电至预 定电压。根据本公开的原则，每个电池单元被放电至预定的低容量。 一旦这些单元在低容 量被平衡，等量的容量会被加到所有的单元中。为实现此，这些单元会从预定的低容量开始 充电直到任一个单元达到最大电压。在这一点，可以停止对所有单元的充电。图4A-B和5 图示了根据这些原理的充电。 图6示出了电池充电器执行的示例性步骤，该电池充电器实施根据本公开的原理 的基于最低点平衡的充电。图7举例说明了将单元放电到达到平衡的低(最低)水平所执 行的示例性步骤。图8A-9示出了实施这些方法的示例性充电系统，而图10-12示出了能够 在这些电池充电系统中使用的示例性电池组。 现在参见图4A，示出了基于最低点平衡的示意图。尽管根据本公开的原理的电池 组可以有更多或更少的单元，但示出了示例性电池组中的四个单元。这四个单元的每一个 都被放电至预定的最低容量。例如，在图4A中，预定的最低容量被示为0. 1Ah。 为了在每个单元中达到这个最低容量，可以测量该单元的电压，并且根据已知的 电压衰减特性可以确定其容量。图4B示出了两个单元放电时的示例性电压曲线。例如，充 满电的单元的电压在3V以上，并且随着单元被放电，其电压可能最初下降得相当缓慢。一 旦单元的容量达到低水平，电压将开始快速下降。这种电压下降速率的变化可以称作拐点。 电压拐点可对应于特定的容量，该容量对多个单元来说相当一致。仅仅举例来说，电压拐点 可能对应于0. 15Ah。 于是，所有的单元被放电至能够观察到它们各自的电压拐点的点，在此时它们将 具有近似相等的容量。然而，为了精确确定拐点而快速监测电压速率并确定其导数需要附 加的电路，这增加了实施复杂性和成本。作为替代，通过监测电池何时经过低于拐点电压的 电压阈值，能够近似确定拐点的位置。 当达到拐点电压后，电压将下降得相当快。因此，将在电压拐点之后很快达到电压 阈值，并且在单元电压通过电压阈值的这一点是拐点电压位置的可靠指示。在电压阈值处的单元容量可能会略低于拐点电压处。例如，单元容量可能是O. 1Ah。 在图4A-B中，示出了 2. 5V的阈值电压。当近似确定拐点电压时，每个单元可以被 放电，直至其达到2. 5V。 一旦单元达到2. 5V，使停止对该单元进行放电。2. 5V的阈值电压 仅仅是举例。可以选择其他的阈值电压。此外，阈值电压可基于单元的化学原理和结构而 变化。可以通过跨越每个单元施加负载来对它们进行放电。例如，负载可以是恒流负载，比 如晶体管，或者可以是电阻负载。 为了达到快速放电、从而快速充电，可以对单元施加大负载。大负载可以使单元快 速放电，却不能允许准确确定容量。为了结合大负载的快速放电和小负载的准确性，可以直 至单元达到第二阈值电压前施加大负载。 一旦单元达到第二阈值电压，使对单元施加较小 的负载，直到其达到阈值电压为止，例如图4A-B中的2. 5V。这些单元可以全部同时放电，当 各个单元达到阈值电压时就停止对该单元放电。 在各种实施方式中，第二阈值电压可以设置为近似等于阈值电压。在这样的实施 方式中，一旦单元达到阈值电压，便能够将大负载从单元移除。当移除大负载时，单元电压 会回弹到高于该阈值的水平。然后用较小的负载对该单元放电，直到它再一次达到阈值电 压。 —旦所有单元都达到阈值电压，可选地，平衡电容器可以被依次施加到电池单元 上。电容器能够使跨越单元的电压精确地均衡化。 一旦单元都被放电至一个相同的容量， 能够从这个最低点平衡的情况开始充电。 现在参见图5，示出了从最低点平衡状态开始充电的示意图。被串联布置 (arrange)的四个示例性单元可以用公共的电流充电。随着单元容量的增加，单元的电压开 始出现不同。 一旦其中一个单元达到了预定的最大电压，可以停止所有单元的充电。在这 一点，每个单元应该近似具有相同的容量。 仅仅作为例子，在图5中，四个单元被充电直到第四个单元达到3. 6V。在这一点， 每一个单元都具有大约1. 0Ah的容量。然而，前三个单元在容量为1. 0Ah时电压才3. 2V。 与图4B相类似，可以选择阈值电压3. 6V，作用在电压的快速上升期间经过的电压，这指示 最大单元容量。可以对阈值电压进行选择。 当包括以这种方式充电的单元的电池组被用于工具中时，这些单元的容量会以相 同的速率降低。随着容量的降低，用户会注意到工具的功率(power)降低，并在任何单元受 到损害之前给电池充电。这与电池充电的现有技术方法形成鲜明对比，在该现有技术方法 中，即使当其中一个单元降至低压时仍然有足够的功率来运转工具。 在用户不会察觉到功率减少的应用中，例如在工作用灯中，一旦电池组的总电压 降至低水平，电池组或工具中的电子器件可断开电池电源。由于单元的容量达到平衡，不会 出现任一单元的明显下降或甚至负的电压。 现在参见图6，示出了根据本公开的原理的电池充电器执行的示例性步骤的流程 图。控制在步骤200开始，此处重置计时器。控制继续到步骤202，此处测量单元电压。仅 仅作为举例，可以使用单个测量设备依次测量单元电压。仅仅作为举例，多路复用器可以将 每个单元的正极和负极端子输出到模数转换器(ADC)。随后，多路复用器可以选择每一个单 元，可使用ADC测量其电压。 控制继续到步骤204，此处控制确定单元电压是否低于较低的阈值。例如，控制可
7以确定是否任一个单元电压都小于该较低的阈值，或者是否全部单元的平均单元电压低于 该较低的阈值。或者，由于单元电压轨迹应彼此接近，控制可以仅仅测量一个单元电压，以 确定其是否低于该较低的阈值。 如果单元电压低于该较低的阈值，控制转换为最低点平衡和充电操作。例如，最低 点平衡和充电操作可以是下面图7中所示的操作。这个操作以后，控制在步骤208中继续。 如果在步骤204中的单元电压不低于较低的阈值，则控制转到步骤212。 在步骤212中，控制确定单元电压是否大于较高的阈值。如果是，则控制转到步骤 208 ;否则，控制转到步骤216。在步骤216中，单元电压不低于较低的阈值，意味着它们不 需要进行充分放电和再充电。然而，它们低于较高的阈值，因此可以对其逐渐进行充电。 在步骤216中，控制开始对全部单元充电。在步骤220中，控制继续，此处控制确 定是否任一单元都已经达到满容量。如果是，则控制转到步骤224 ;否则，控制留在步骤220 中。控制可以通过确定单元是否达到预定最大电压来确定该单元是否达到满容量。在步骤 224中，控制停止对全部单元充电，并且在步骤208中，控制继续。 在步骤208中，控制可以确定是否计时器大于阈值。如果是，则控制转到步骤228 ; 否则，控制留在步骤208。计时器可以以天为单位测定时间。在预定天数后，例如30天后， 此时电池组仍留在充电器上，可执行新的最低点平衡充电程序。同样地，在步骤228中，控 制重置计时器，然后执行最低点平衡和充电，例如根据图7所示。 现在参见图7，示出了根据本公开的原理的底部平衡和充电中执行的示例性步骤 的流程图。控制在步骤302开始，此处控制开始对电池组中的所有单元放电。控制可以在 电池组被插入到充电器中时开始。 在步骤306中，控制继续，此处控制确定是否任何单元都达到了低容量。如果是， 则控制转到步骤310 ;否则，控制转到步骤314。控制可以通过确定跨越单元的电压何时降 低到低于阈值电平，来确定单元已经达到低容量。 在步骤310中，控制确定是否将大负载施加到已经达到低容量的单元上。如果是， 则控制转到步骤318 ;否则，控制转到步骤322。在步骤318中，从单元移走大负载，并将小 负载施加到该单元上。随后，控制在步骤314中继续。控制可以通过包括多于两个的负载 大小来进行修改。仅仅作为举例，当对单元进行放电时，可以依次施加三个或更多的负载。 另外，负载大小可以是可变的，其随着单元容量降低而增加。 在步骤322中，控制停止对单元放电，并且控制在步骤314中继续。步骤310和 318是可选的，当大、小负载均被用于放电时可以使用该步骤。如果单个负载被施加到单元 上，则步骤306可以直接通过步骤310达到步骤322。在步骤314中，控制确定是否全部单 元已经停止放电。如果是，则控制回到步骤306 ;否则，控制转到步骤326。 步骤306可以很容易地被修改，以确定单元是否在施加大负载时已经过了第一阈 值电压，或在施加小负载时已经过了第二阈值电压。在步骤326中，控制开始对全部单元充 电，并且控制在步骤330中继续。在步骤330中，控制确定是否有任何单元已经达到满容量。 如果是，则控制转到步骤334 ;否则，控制继续留在步骤330。当跨越单元的电压已经达到预 定最大电压时，控制可以确定单元已经达到满容量。在步骤334中，控制停止对全部单元充 电。控制随后结束。 现在参见图8A，示出了示例性充电系统的功能框图。电池组402包括4个单元404-1 、404-2、404-3以及404_4。仅为了举例说明，电池组402被示出有四个单元404，但可 以存在更少的单元。电池组402已经被简化，没有示出短路保护或任何其他特征。 电池充电器410包括多路复用器414，其接收来自每个单元404的正极和负极端子 的电压。多路复用器414被控制模块418控制。基于来自控制模块418的输入，多路复用 器414选择其中一个单元404-1的正极和负极端子，并将选定的端子的电压输出到模数转 换器(ADC)422。 ADC 422将跨越选定单元404的模拟电压转换成输出到控制模块418的数字值。 ADC 422可以周期性地采样，或当控制模块418使用多路复用器414选择一个新的单元404 时被触发进行采样。为给单元404充电，控制模块418控制电流源426。电流源426向电池 组402中的单元404-1的正极端子输出电流。或者，可以将电流输出到单元404-4的负极 端子。 电流源426的电流可以经过过压保护模块430。过压保护模块430提供冗余保护 以防止电池组402的过充。如果跨越电池组的电压超过了预定阈值，则过压保护模块430 可以将电流源426与电池组402断开。 电流源426可以输出预定电流，或者基于来自控制模块418的值输出电流。为了 使单元404放电，将负载电阻434-1 、434-2、434-3和434-4排列为分别跨越单元404-1、 404-2、404-3以及404-4。开关438-1 、438-2、438-3和438-4分别控制负载电阻434-1、 434-2、434-3和434-4。 开关438由来自控制模块418的各个控制线控制。负载电阻434将单元404中储 存的能量消耗掉。当放电发生时，控制模块418通过多路复用器414和ADC 422来监测单 元404的电压。当每一个单元404达到预定的电压阈值时，控制模块418指示相关联的开 关438断开相关联的负载电阻454。 —旦控制模块418断开全部负载电阻434，控制模块418便可以依次对每个单元 404施加电容器442。电容器可以通过第一和第二开关446和450来通断。电容器442可以 通过多路复用器414施加到每个单元404上。电容器442可以被快速施加到每个单元404 上很多次，以精确平衡跨越单元404的电压。或者，ADC 422可以监测单元电压，来确定何 时基于电容器的平衡可以结束。 现在参见图8B，示出了电池充电系统的功能框图，其中各种元件被放置在电池组 中。图8A中的电池充电器410的一个或多个电路组件可以作为替代放置在电池组402中。 例如，可以基于关于电池组和电池充电器的相对成本的商业决定，来确定电路组件的位置。 通过将更多的组件的放置在电池组中，与电池组的电触点数量可能会减少。另外， 电池组中的组件可以给出统一的外部接口，从而允许单个电池充电器与各种不同的电池组 进行操作。 仅仅作为举例，图8B示出了结构，其中电池组462中放置有负载电阻434、开关 438、446和450、多路复用器414、ADC 422、电容器442、以及与图8A中的控制模块418类似 的控制模块460。电池充电器470包括电流源426和过压保护模块430。 电池充电器470还可以包括与控制模块460交换数据的充电控制模块472。控制 模块460可以向控制模块472指示期望的充电电流。此外，控制模块460可以指出过压值， 其可由控制模块472传送(未示出)到过压保护模块430。过压保护模块430可以使用过
9压值来确定过压情况何时发生。 控制模块460可以从可由用户界面(未示出)控制的控制模块472接收充电指令。 控制模块472还可以显示有关电池组462充电水平信息以及当前是否正在充电或放电。电 池组462可以包括稳压器，以基于接收到的充电电压为控制模块460的操作提供稳定的电 源电压。或者，控制模块460可以从控制模块472连同数据一起接收电源。 现在参见图9，示出了根据本公开的原理的另一个示例性电池充电系统的功能框 图。电池充电器502可以包括与图8A中的电池充电器410的组件相类似的组件。电池充 电器502可以包括用于每一个单元404的第一和第二负载电阻506和508。 将负载电阻506和508的一个端子连接到相关联的单元404的正极端子。将负载 电阻506和508的相反的端子通过开关510和512分别连接到相关联的单元的负极端子。 负载电阻506可以具有低阻抗，为对应的单元404提供大负载。负载电阻508可以具有较 高阻抗，为单元404提供较低的负载。在各种实施方式中，负载电阻506和508可都被施加 到跨越单元404上，以产生较小的并联电阻和由此较大的负载。 控制模块520感测跨越每一个单元404的电压。控制模块520起初可向单元404 施加大负载506。当单元404达到预定电压阈值时，控制模块520可断开大负载506并连 接小负载504。在小负载504已被连接后，一旦单元404达到第二预定电压阈值，控制模块 520便断开小负载504。电池充电器502中的各种组件可以被放置在电池组402内，类似于 图8B的例子。 现在参见图10，示出了根据本公开的原理的示例性电池组600的功能框图。电池 组600包括多个单元602。仅为了举例说明，电池组600被示为具有4个单元602-1 、602-2、 602-3和602-4，但更多或更少个单元也是可能的。每一个单元602都具有正极和负极端子。 单元602-1的正极端子连接到与电动工具或电池充电器相接的外部触点。单元 602-4的负极端子连接到与电动工具或电池充电器相接的外部触点。单元602-1、602-2和 602-3的负极端子连接到与电池充电器相接的外部触点。由于电池充电器对单元602进行 最低点平衡，而后将单元602充电至共同的容量，因此电池组600不需要具有低压保护系 统。 现在参见图11，示出了根据本公开的原理的另一个示例性电池组620的功能框 图。电池组620类似于电池组600，但包括了短路保护622。短路保护可位于单元的正极端 子和外部触点之间。或者，短路保护622可位于单元602-4的负极端子和外部触点之间。当 检测到超过预定阈值的电流时短路保护622可以停止导通。 现在参见图12，示出了根据本公开的原理的另一个示例性电池组640的功能框 图。电池组640包括短路保护622。短路保护622可位于单元602-4的负极端子和与工具 相接的外部触点之间。单元602-l的正极端子连接到与电动工具或电池充电器相接的外部 触点。 充电保护模块624位于单元602-4的负极端子和与电池充电器相接的外部触点之 间。与短路保护622相比，充电保护模块624可以允许更大的电流流过。这样，在电流电平 对于短路保护622来说可能是短路的情况下，充电器可以对电池组640的单元602进行快 速放电。 电池组640可以还包括温度传感器626，其可位于单元602-4的负极端子和与工具和充电器相接的外部触点之间。这样，工具和/或充电器可以确定电池组640的温度。在 各种实施方式中，温度传感器626可以包括热电偶。 根据本公开的原理的电池充电可以允许使用非常有限的电子元件制造电池组，如 图10-12所示。这种充电技术防止任何一个电池单元过早地用光容量并面临损害的风险。 这样，在无监测电子元件的同时，电池组可以较低成本和较低重量来制造。此外，电池充电 器中的电子元件与插入到无线电动工具中的电池组中的电子元件相比可以更少地遭受振 动和挤压。无论电池或电池组中是否设有电子元件，电池寿命和安全性方面的优势也得到 认可。 本领域技术人员能够从以上描述中认识到，本公开的广泛启示可以多种形式实 现。因此，尽管本公开包括特定的实施例，本公开的真正范围不应当被限制于此，因为对于 技术人员来说，在学习了附图、说明书和所附的权利要求后，其他修改将变得显而易见。
权利要求一种电池充电器，其特征在于包括放电设备，分别连接到电池组中的多个单元的每一个的两端，对每一个单元进行放电；充电设备，连接到所述电池组的正极端子和负极端子，对所述多个单元进行充电；以及控制模块，分别连接到所述放电设备、所述充电设备、以及所述电池组中的所有单元，选择性地指示放电设备对所述多个单元进行放电，当多个单元中的选定单元达到预定容量时，选择性地指示放电设备停止对该选定单元放电，以及在对全部所述多个单元的放电停止后，选择性地指示充电设备对该多个单元开始充电。
2. 如权利要求1所述的电池充电器，还包括测量设备，连接到每一个单元的两端，测量 所述每一个单元的电压，当所测量到的选定单元的电压小于阈值电压时，控制模块确定该 选定单元已经达到预定容量。
3. 如权利要求1所述的电池充电器，还包括测量设备，连接到每一个单元的两端，测量 所述每一个单元的电压，当所测量到的多个单元中的一个的电压大于阈值电压时，控制模 块确定该多个单元的所述一个已经达到预定最大容量。
4. 如权利要求1所述的电池充电器，其中放电设备包括被选择性施加到多个单元上的 第一负载和被选择性施加到多个单元上的第二负载，放电设备在将第一负载之一施加到多 个单元的第一单元之后，将第二负载之一施加到该第一单元上，并且，放电设备在将第二负 载之一施加到第一单元之后，停止对第一单元放电。
5. 如权利要求4所述的电池充电器，还包括测量设备，连接到每一个单元的两端，测量 所述每一个单元的电压，在与测量到的第一单元对应的电压小于第一阈值电压之后，放电 设备将第二负载之一施加到该第一单元上，以及，在与测量到的第一单元对应的电压小于 第二阈值电压之后，放电设备停止对第一单元放电。
6. —种电池系统，其特征在于包括 如权利要求1所述的电池充电器；以及电池，其与所述电池充电器相连接，并具有N个单元和对应于所述N个单元的每一个的 外部电触点。
7. —种电动工具系统，其特征在于包括 如权利要求6所述的电池系统；以及 连接到该电池的电动工具。
8. —种电池系统，其特征在于包括 电池，其包括N个串联布置的单元，每一个单元具有正极端子和负极端子；以及 N+l个外部电触点，其分别对应于N个单元的每一个的正极端子和N个单元中的一个的 负极端子；以及电池充电器，其包括与电池的N+l个外部电触点电连接的多个端子；确定N个单元的每一个的容量的容量确定设备，连接到所述每一个单元的正极端子和 负极端子；以及N个放电设备，其通过所述多个端子分别被选择性地施加到N个单元的每一个。
9. 如权利要求8所述的电池系统，其中电池还包括充电保护设备，当通过充电保护设 备的电流超过第一阈值时，该充电保护设备停止导通，充电保护设备被连接在N+1个外部 电触点中的一个、与N个单元之一的正极端子和负极端子之一之间。
10. 如权利要求9所述的电池系统，其中电池还包括 附加的外部电触点，用于连接到工具；以及短路保护设备，当通过短路保护设备的电流超出第二阈值时，该短路保护设备停止导 通，短路保护设备被连接在附加的外部电触点、与N个单元之一的正极端子和负极端子之 一之间。
11. 如权利要求8所述的电池系统，其中电池还包括测量电池温度的温度测量设备，位 于电池组的负极端子、和与工具和充电器相接的外部触点之间。
12. 如权利要求8所述的电池系统，其中N个放电设备各自包括选择性地在第一时间施 加的第一负载和在第二时间施加的第二负载。
13. 如权利要求8所述的电池系统，其中容量确定设备包括 多路复用器，连接到所述每一个单元的正极端子和负极端子；以及 连接到多路复用器的模数转换器，其将所述多路复用器所接收的电压转换为数字值。
14. 如权利要求13所述的电池系统，其中电池充电器还包括被选择性连接到多路复用器的输出的平衡电容器。
专利摘要本实用新型涉及一种电池充电器，包括对电池组中的多个单元的每一个进行放电的放电设备；对所述多个单元进行充电的充电设备；以及控制模块，选择性地指示放电设备对所述多个单元进行放电，当多个单元中的选定单元达到预定容量时，选择性地指示放电设备停止对该选定单元放电，以及在对全部所述多个单元的放电停止后，选择性地指示充电设备对该多个单元开始充电。
文档编号H01M10/44GK201466159SQ20082017987
公开日2010年5月12日 申请日期2008年10月15日 优先权日2007年10月15日
发明者丹尼尔·J·怀特, 内森·克鲁斯, 莱尔·马特森 申请人:布莱克和戴克公司