JP2010522533A - Ultrafast battery charger with battery detection - Google Patents

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ジョーダン、トドロフ、ブーリルコフ
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ザ ジレット カンパニー
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Abstract

少なくとも1つの充電式電気化学セルを有する充電式電池を充電する方法が開示されている。本方法は、充電式電池から受信された識別情報に基づいて、対応する電池容量を決定する工程と、電池が15分以内の充電期間内で到達される所定の充電を達成するように、決定された対応する電池容量に基づいて、充電式電池に印加する充電電流レベルを決定する工程と、実質的に略決定された電流レベルを有する充電電流を電池に印加する工程と、を含む。  A method for charging a rechargeable battery having at least one rechargeable electrochemical cell is disclosed. The method determines the corresponding battery capacity based on the identification information received from the rechargeable battery and determines so that the battery achieves a predetermined charge that is reached within a charging period of less than 15 minutes. Determining a charging current level to be applied to the rechargeable battery based on the corresponding corresponding battery capacity and applying a charging current having a substantially substantially determined current level to the battery.

Description

リチウムイオン充電式電池は、定電流の供給源により充電され、続いて約4.2Vで定電圧から定電流へのクロスオーバーを伴う定電圧(CC/CV)により充電される(即ち充電動作は、電池の電圧が約4.2Vに到達するとき、定電流モードから定電圧モードに切り替わる)。かかる充電特性の供給源は、電子フィードバック機構により制御される。   Lithium ion rechargeable batteries are charged by a constant current source and subsequently charged by a constant voltage (CC / CV) with a crossover from constant voltage to constant current at about 4.2V (ie, the charging operation is When the battery voltage reaches about 4.2 V, the constant current mode is switched to the constant voltage mode). The source of such charging characteristics is controlled by an electronic feedback mechanism.

所与の期間内で充電式電池を充電するには、また、誤った充電電流の印加による電池へ損傷を避けるには、充電デバイスの充電機構を注意深く正確に制御することが要求される。充電電流の正確な制御を促進するために、電池の電圧及び/又は電流の正確な測定が要求される。更に、電池は異なる容量を有し、異なるレベルの充電電流を必要とするため、所与の期間内で充電動作を完了させ、充電式電池及び/又は充電器の損傷を避けるために、電池容量に関する正確な情報が必要となる。   Careful and precise control of the charging mechanism of the charging device is required to charge the rechargeable battery within a given period of time and to avoid damage to the battery due to improper charging current application. Accurate measurement of battery voltage and / or current is required to facilitate accurate control of the charging current. In addition, since batteries have different capacities and require different levels of charging current, battery capacities are required to complete charging operations within a given period and avoid damage to rechargeable batteries and / or chargers. Accurate information about is needed.

異なる充電式電池及び/又は異なる充電容量を所与の充電期間内(例えば、5分で90%の容量を充電する)で充電することができる超高速充電器が開示されている。   An ultra-fast charger is disclosed that can charge different rechargeable batteries and / or different charge capacities within a given charge period (eg, charge 90% capacity in 5 minutes).

1つの態様では、少なくとも1つの充電式電気化学セルを有する充電式電池を充電する方法が開示されている。本方法は、充電式電池から受信された識別情報に基づいて、対応する電池容量を決定する工程と、電池が15分以内の充電期間内で到達される所定の充電を達成するように、決定された対応する電池容量に基づいて、充電式電池に印加する充電電流レベルを決定する工程と、実質的に略決定された電流レベルを有する充電電流を電池に印加する工程と、を含む。   In one aspect, a method for charging a rechargeable battery having at least one rechargeable electrochemical cell is disclosed. The method determines the corresponding battery capacity based on the identification information received from the rechargeable battery and determines so that the battery achieves a predetermined charge that is reached within a charging period of less than 15 minutes. Determining a charging current level to be applied to the rechargeable battery based on the corresponding corresponding battery capacity and applying a charging current having a substantially substantially determined current level to the battery.

実施形態は、以下の1つ以上を含んでもよい。   Embodiments may include one or more of the following.

対応する電池容量を決定する工程は、試験電流を充電式電池の識別抵抗器に印加する工程であって、識別抵抗器が対応する電池容量を表す工程と、識別抵抗器での識別電圧降下を測定する工程と、を含むことができる。   The step of determining the corresponding battery capacity is a step of applying a test current to the identification resistor of the rechargeable battery, wherein the identification resistor represents the corresponding battery capacity, and the identification voltage drop at the identification resistor is Measuring.

充電電流を決定する工程は、識別電圧降下に基づいて充電式電池に印加できるように、充電電流レベルに対応する値をルックアップテーブルから読み出す工程を含むことができる。   Determining the charging current can include reading a value corresponding to the charging current level from a lookup table so that it can be applied to the rechargeable battery based on the identification voltage drop.

充電電流を決定する工程は、測定された識別電圧降下及び試験電流に基づいて、抵抗値を計算する工程と、計算された抵抗値に基づいて、充電式電池に印加されるべき充電電流レベルをルックアップテーブルから選択する工程と、を含むことができる。   The step of determining the charging current includes calculating a resistance value based on the measured identification voltage drop and the test current, and determining a charging current level to be applied to the rechargeable battery based on the calculated resistance value. Selecting from a look-up table.

本方法は、充電式電池の温度を決定する工程と、決定された温度に基づいて、充電電流を調整する工程と、を更に含むことができる。   The method can further include determining the temperature of the rechargeable battery and adjusting the charging current based on the determined temperature.

本方法は、充電期間と実質的に等しい充電時間が経過した後に、充電電流を終了する工程を更に含むことができる。   The method may further include terminating the charging current after a charging time substantially equal to the charging period has elapsed.

電池の所定の充電は、電池の電池容量の少なくとも90%であり、充電期間が約5分であることができる。   The predetermined charge of the battery can be at least 90% of the battery capacity of the battery and the charge period can be about 5 minutes.

充電電流を印加する工程は、充電器デバイスの第1組の端子を介して、充電電流を充電式電池に印加する工程を含み、第1組の端子は電流を印加するように構成されている。本方法は、充電器デバイスの第2組の検出端子を介して、充電式電池の端子での電圧を監視する工程を更に含むことができ、第2組の端子は電圧を測定するように構成されている。   Applying the charging current includes applying a charging current to the rechargeable battery via a first set of terminals of the charger device, the first set of terminals being configured to apply the current. . The method can further include monitoring a voltage at a terminal of the rechargeable battery via a second set of detection terminals of the charger device, wherein the second set of terminals is configured to measure the voltage. Has been.

別の態様では、少なくとも1つの充電式電気化学セルを有する充電式電池を充電する方法が公開されている。本方法は、充電器デバイスの第1組の充電端子を介して、充電電流を充電式電池に印加する工程であって、第1組の端子が電流を印加するように構成されている工程と、充電器デバイスの第2組の検出端子を介して、充電式電池の端子での電圧を監視する工程であって、第2組の端子が電圧を測定するように構成されている工程と、を含む。   In another aspect, a method for charging a rechargeable battery having at least one rechargeable electrochemical cell is disclosed. The method includes applying a charging current to the rechargeable battery via a first set of charging terminals of the charger device, wherein the first set of terminals is configured to apply the current; Monitoring the voltage at the terminal of the rechargeable battery via the second set of detection terminals of the charger device, wherein the second set of terminals is configured to measure the voltage; including.

上記の第1の方法の態様のように、他の方法の実施形態は、第1の方法の態様に関して上記で説明した特徴のいずれかに対応する任意の特徴を含むことができる。   As with the first method aspect described above, other method embodiments may include any feature corresponding to any of the features described above with respect to the first method aspect.

更なる態様では、少なくとも1つの充電式電気化学セルを有する充電式電池を充電するように構成された充電器デバイスが開示され、充電式電池は、充電式電池に関連する、対応する電池容量を表す識別情報を通信するように構成された電池識別機構を含む。デバイスは、充電式電池を受容するように構成された充電区画であって、充電式電池の各電池端子に連結されるように構成された充電端子と、充電式電池の電池識別機構と通信するように構成され、識別情報を受信するための電池識別読み取り機構と、を含む充電区画を含む。デバイスは、充電式電池の通信された識別情報に基づいて、対応する電池容量を決定するように構成され、電池が15分以内の充電期間内に到達される所定の充電を達成するように、決定された対応する電池容量に基づいて、充電式電池に印加されるべき充電電流レベルを決定するように構成され、実質的に略決定された電流レベルを有する充電電流を充電式電池に印加するように構成されたコントローラを更に含む。   In a further aspect, a charger device configured to charge a rechargeable battery having at least one rechargeable electrochemical cell is disclosed, the rechargeable battery having a corresponding battery capacity associated with the rechargeable battery. A battery identification mechanism configured to communicate identification information representing is included. The device is a charging compartment configured to receive a rechargeable battery and communicates with a charging terminal configured to be coupled to each battery terminal of the rechargeable battery and a battery identification mechanism of the rechargeable battery. And a charging section including a battery identification reading mechanism for receiving identification information. The device is configured to determine a corresponding battery capacity based on the communicated identification information of the rechargeable battery so that the battery achieves a predetermined charge that is reached within a charging period of 15 minutes or less. Based on the determined corresponding battery capacity, the charging current level to be applied to the rechargeable battery is determined, and a charging current having a substantially substantially determined current level is applied to the rechargeable battery. And a controller configured as described above.

本方法の態様のように、デバイスの実施形態は、本方法の上記で説明した特徴の、並びに以下の特徴のいずれかに対応する任意の特徴を含むことができる。   As with the method aspects, device embodiments can include any feature corresponding to any of the features described above as well as the following features of the method.

デバイスは、充電式電池を含んでもよい。   The device may include a rechargeable battery.

しかし、別の態様では、少なくとも1つの充電式電気化学セルを有する充電式電池を充電するように構成された充電器デバイスが開示されている。デバイスは、充電式電池を受容するように構成された充電区画を含み、充電区画は、充電式電池の各電池端子に電流を印加するように構成された第1組の充電端子と、充電式電池の電圧を測定するように構成された第2組の検出端子と、を含む。デバイスは、充電器デバイスの第1組の充電端子を介して、充電式電池に充電電流を印加し、第2組の検出端子を介して、充電式セルの端子間で電圧を監視するように構成されているコントローラを更に含む。   However, in another aspect, a charger device is disclosed that is configured to charge a rechargeable battery having at least one rechargeable electrochemical cell. The device includes a charging compartment configured to receive a rechargeable battery, the charging compartment including a first set of charging terminals configured to apply current to each battery terminal of the rechargeable battery, and the rechargeable battery. And a second set of detection terminals configured to measure the voltage of the battery. The device applies a charging current to the rechargeable battery via the first set of charging terminals of the charger device and monitors the voltage between the terminals of the rechargeable cell via the second set of detection terminals. It further includes a configured controller.

デバイスの実施形態は、本方法及びデバイスの上記で説明した特徴のいずれかに対応する任意の特徴を含んでもよい。   Device embodiments may include any feature corresponding to any of the above-described features of the method and device.

更なる態様では、充電装置が開示されている。装置は、少なくとも1つの充電式電気化学セルを有する充電式電池を含み、充電式電池は、充電式電池に関連する、対応する電池容量を表す識別情報を通信するように構成された電池識別機構を有する。装置は、充電式電池を受容するように構成された充電区域を更に含み、充電区画は、充電式電池の各端子に連結されるように構成された充電端子と、充電式電池の電池識別機構と通信するように構成され、識別情報を受信するための電池識別読み取り機構と、を含む。装置は、充電式電池の識別情報に基づいて、対応する電池容量を決定するように構成され、電池が15分以内の充電期間内に到達される所定の充電を達成するように、決定された対応する電池容量に基づいて、充電式電池に印加されるべき充電電流レベルを決定するように構成され、実質的に略決定された電流レベルを有する充電電流を電池に印加するように構成されたコントローラを更に含む。   In a further aspect, a charging device is disclosed. The apparatus includes a rechargeable battery having at least one rechargeable electrochemical cell, wherein the rechargeable battery is configured to communicate identification information associated with the rechargeable battery and representing a corresponding battery capacity. Have The apparatus further includes a charging zone configured to receive a rechargeable battery, the charging zone being configured to be coupled to each terminal of the rechargeable battery, and a battery identification mechanism for the rechargeable battery. And a battery identification reading mechanism for receiving identification information. The device is configured to determine a corresponding battery capacity based on the identification information of the rechargeable battery, and determined to achieve a predetermined charge that the battery reaches within a charging period of less than 15 minutes. Based on the corresponding battery capacity, configured to determine a charging current level to be applied to the rechargeable battery, and configured to apply a charging current having a substantially substantially determined current level to the battery A controller is further included.

装置の実施形態は、本方法及びデバイスの上記で説明した特徴のいずれかに対応する任意の特徴を含んでもよい。   Apparatus embodiments may include any feature corresponding to any of the above-described features of the present methods and devices.

更なる態様では、ドッキングステーションシステムが開示されている。ドッキングシステムは、少なくとも1つの充電式電池を有する、電池で動作可能なデバイスを受容するように構成された充電区画を含み、充電区画は、電池で動作可能なデバイスの各接続部に接続するための接続部と、電池で動作可能なデバイスの識別機構と通信するように構成された識別読み取り機構と、少なくとも1つの充電式電池に関連する電池容量を表す識別情報を通信するように構成された識別機構と、を含む。ドッキングステーションシステムは、通信された識別情報に基づいて、対応する電池容量を決定するように構成され、少なくとも1つの充電式電池が15分以内の充電期間内に到達される所定の充電を達成するように、決定された対応する電池容量に基づいて、電池で動作可能なデバイスの、少なくとも1つの充電式電池に印加されるべき充電電流レベルを決定するように構成されたコントローラを更に含む。   In a further aspect, a docking station system is disclosed. The docking system includes a charging compartment configured to receive a battery-operable device having at least one rechargeable battery, the charging compartment being connected to each connection of the battery-operable device. And an identification reading mechanism configured to communicate with an identification mechanism of a battery operable device, and an identification information representative of a battery capacity associated with at least one rechargeable battery. An identification mechanism. The docking station system is configured to determine a corresponding battery capacity based on the communicated identification information to achieve a predetermined charge in which at least one rechargeable battery is reached within a charging period of 15 minutes or less. As such, it further includes a controller configured to determine a charge current level to be applied to the at least one rechargeable battery of the battery operable device based on the determined corresponding battery capacity.

ドッキングステーションシステムの実施形態は、本方法、デバイス、装置の上記で説明した特徴のいずれかに対応する任意の特徴、並びに以下の特徴を含んでもよい。   Embodiments of the docking station system may include any feature corresponding to any of the above-described features of the method, device, apparatus, as well as the following features.

本システムは、電池で動作可能なデバイスを更に含んでもよい。電池で動作可能なデバイスには、例えば携帯電話、携帯情報端末(PDA)、デジタルカメラ、オーディオデバイス及び/又はマルチメディア機器の1つが挙げられる。   The system may further include a battery operable device. Examples of a battery operable device include one of a mobile phone, a personal digital assistant (PDA), a digital camera, an audio device, and / or a multimedia device.

本発明の1以上の実施形態の詳細を、添付図及び以下の説明で明らかにする。本発明の他の特徴、目的及び利点は、説明及び図面並びに請求項から明らかになる。   The details of one or more embodiments of the invention are set forth in the accompanying drawings and the description below. Other features, objects, and advantages of the invention will be apparent from the description and drawings, and from the claims.

充電器及び電池を含む充電装置の代表的な実施形態のブロック図。1 is a block diagram of an exemplary embodiment of a charging device including a charger and a battery. 図1に示される充電器の代表的な実施形態のブロック図。FIG. 2 is a block diagram of an exemplary embodiment of the charger shown in FIG. 図2の充電器の代表的な回路の回路図。The circuit diagram of the typical circuit of the charger of FIG. AC/DC切り換え装置の代表的な実施形態。1 is a representative embodiment of an AC / DC switching device. 充電手順の代表的な実施形態のフローチャート。6 is a flowchart of an exemplary embodiment of a charging procedure. 電池で動作可能なデバイスを受容するドッキングステーションの代表的な実施形態。1 is an exemplary embodiment of a docking station that accepts a battery-operable device.

図1は、少なくとも1つの電気化学セルを有する電池12を充電するように構成された充電器10を示す。電池12は、二次セル(若しくは電池)又は一次セルであってもよい。一次電気化学セルとは、1度だけ、例えば完全に消費されるまで放電され、その後廃棄されることを意図する。一次電池は、再充電を意図しない。一次電池は、例えば、デヴィッド・リンデン(David Linden)の「電池ハンドブック(Handbook of Batteries)」(マグロー−ヒル(McGraw-Hill)、1995年、第2版)に記載されている。二次電気化学電池は、多数回、例えば50回を超えて、100回を超えて又はそれより多くの回数再充電することができる。場合によって、二次セルには、比較的頑丈なセパレータ、例えば、多数の層を有するセパレータ及び/又は比較的厚いセパレータなどが包含されることがある。二次セルは、セルの中で生じ得る膨張などの変化に適応する設計にすることもできる。二次セルは、例えば、フォーク・アンド・サルキンド(Falk & Salkind)の「アルカリ蓄電池(Alkaline Storage Batteries)」(ジョン・ワイリー・アンド・サンズ社(John Wiley & Sons, Inc.)、1969年)、米国特許第345,124号及び仏国特許第164,681号に記載されており、これらを全て本明細書に参照により組み込む。本明細書で記載されている実施形態では、電池12は二次又は充電式電池である。   FIG. 1 shows a charger 10 configured to charge a battery 12 having at least one electrochemical cell. The battery 12 may be a secondary cell (or battery) or a primary cell. A primary electrochemical cell is intended to be discharged only once, for example until it is completely consumed, and then discarded. Primary batteries are not intended for recharging. Primary batteries are described, for example, in David Linden's “Handbook of Batteries” (McGraw-Hill, 1995, 2nd edition). The secondary electrochemical cell can be recharged many times, eg, more than 50 times, more than 100 times or more. In some cases, secondary cells may include relatively robust separators, such as separators having multiple layers and / or separators that are relatively thick. The secondary cell can also be designed to accommodate changes such as expansion that can occur in the cell. Secondary cells are, for example, Falk & Salkind's “Alkaline Storage Batteries” (John Wiley & Sons, Inc., 1969), U.S. Pat. No. 345,124 and French Patent 164,681, all of which are incorporated herein by reference. In the embodiments described herein, the battery 12 is a secondary or rechargeable battery.

いくつかの実施形態では、充電式電池12は、黒鉛状のアノード材料又はチタン酸リチウムアノード材料、及びかかる材料に基づいて、充電式電池の高速充電を可能にするように適合されたリチオ化リン酸鉄カソード材料を有するリチウムイオンセルを含む。充電器10は、例えば円筒形電池、角柱電池、ボタンセル電池などを含む、異なるタイプの電池を充電するように更に構成されてもよい。   In some embodiments, the rechargeable battery 12 comprises a graphite-like anode material or a lithium titanate anode material, and a lithiated phosphorous acid adapted to allow fast charging of the rechargeable battery based on such materials. A lithium ion cell having an iron oxide cathode material is included. The charger 10 may be further configured to charge different types of batteries, including, for example, cylindrical batteries, prismatic batteries, button cell batteries, and the like.

電池12は、充電端子14a及び14bが電気的及び機械的に電池12の端子18a及び18bにそれぞれ連結し、検出端子16a及び16bが電気的及び機械的に電池12の検出端子20a及び20にそれぞれ連結するように、充電器10の充電区画内に受容される。いくつかの実施形態では、端子18a、18b、20a及び20は、充電器10の充電区画内に位置する各端子14a、14b、16a及び16bと係合する形態で接続されるように適合されたピンである。充電器10は、電池12に印加されるべき適切な充電電流を決定し、端子14a及び14bを通るその充電電流を、電池12の端子18及び18を介して電池12に印加する。端子16a及び16bに電気的に連結された電圧センサは、端子20及び20bでの電圧(電池12の端子18a及び18bでの電圧に対応する)を測定する。測定された電圧に基づいて、充電器10は、電池12に印加される充電電圧及び/又は電流に必要な調整を行って、充電器10が電池12の特定の充電プロファイル(例えば、15分未満内に80〜90%の充電容量を達成する)に従って電池12の充電動作を完了することができるようにする。充電器10はまた、いくつかの実施形態では、充電器10の充電端子14a及び14bに接続されている1つ以上の電流センサを含んでもよい。図1は単一の電池12を示すが、充電器10は追加の充電式電池を受容し、充電するように適合されてもよい。更に、充電器10は、円筒形電池、角柱電池、コイン又はボタン電池などを含む、異なる電池タイプを受容し充電するように構成されてもよい。   In the battery 12, charging terminals 14a and 14b are electrically and mechanically connected to terminals 18a and 18b of the battery 12, respectively, and detection terminals 16a and 16b are electrically and mechanically connected to detection terminals 20a and 20 of the battery 12, respectively. Receivable within the charging compartment of charger 10 to be coupled. In some embodiments, the terminals 18a, 18b, 20a and 20 are adapted to be connected in a manner that engages each terminal 14a, 14b, 16a and 16b located within the charging compartment of the charger 10. It is a pin. The charger 10 determines the appropriate charging current to be applied to the battery 12 and applies that charging current through the terminals 14 a and 14 b to the battery 12 via the terminals 18 and 18 of the battery 12. A voltage sensor electrically connected to terminals 16a and 16b measures the voltage at terminals 20 and 20b (corresponding to the voltage at terminals 18a and 18b of battery 12). Based on the measured voltage, the charger 10 makes the necessary adjustments to the charging voltage and / or current applied to the battery 12 so that the charger 10 can have a specific charging profile for the battery 12 (eg, less than 15 minutes). The charging operation of the battery 12 can be completed. The charger 10 may also include one or more current sensors connected to the charging terminals 14a and 14b of the charger 10 in some embodiments. Although FIG. 1 shows a single battery 12, the charger 10 may be adapted to accept and charge additional rechargeable batteries. Furthermore, the charger 10 may be configured to accept and charge different battery types, including cylindrical batteries, prismatic batteries, coin or button batteries, and the like.

充電器10は、異なる容量を持つ電池を充電するように構成されている。充電器は、充電器10に接続されている充電式電池12の容量を決定する。電池12の所定の充電(例えば90%容量)が、例えば約5分以内に到達されるように、決定された電池容量に基づいて、充電器10は、充電式電池12に印加されるべき電流レベルを決定する。この充電性能を達成するために、約10〜15Cに相当する充電電流が必要とされている(1Cは、特定の充電式電池が1時間で充電されることになる充電電流に相当する充電率であり、12Cの充電率は、特定の電池を5分(即ち1時間の1/12)で充電する電流レベルに相当する)。   The charger 10 is configured to charge batteries having different capacities. The charger determines the capacity of the rechargeable battery 12 connected to the charger 10. Based on the determined battery capacity, the charger 10 determines the current to be applied to the rechargeable battery 12 such that a predetermined charge (eg, 90% capacity) of the battery 12 is reached, for example, within about 5 minutes. Determine the level. In order to achieve this charging performance, a charging current corresponding to about 10 to 15 C is required (1 C is a charging rate corresponding to a charging current at which a specific rechargeable battery is charged in one hour. And a charging rate of 12 C corresponds to a current level at which a specific battery is charged in 5 minutes (ie, 1/12 of an hour)).

充電器は、異なる容量を持つ電池を充電するように構成されているため、電池12の容量は、可能性のある複数の容量の1つであり得、異なるレベルの充電電流が、電池12の容量に従って印加される。典型的に、電池の容量は50mAh〜3Ahの範囲であり、「Ah」は電池容量アンペア時の単位である。他の容量に対応することができる。したがって、例えば、12Cの充電率(即ち約5分で)で、500mAh容量電池を最大容量の90%超過まで充電するために、約6Aの充電電流が必要とされる(即ち6A×1/12時間=500mAh)。一方、12Cの充電率の700mAh電池を充電するのに、約8.5Aの充電電流が必要とされる。   Since the charger is configured to charge batteries with different capacities, the capacity of the battery 12 can be one of several possible capacities, and different levels of charging current can be Applied according to capacitance. Typically, battery capacity ranges from 50 mAh to 3 Ah, where “Ah” is a unit of battery capacity ampere-hours. Other capacities can be accommodated. Thus, for example, to charge a 500 mAh capacity battery to over 90% of its maximum capacity at a charging rate of 12C (ie in about 5 minutes), a charging current of about 6A is required (ie 6A × 1/12). Time = 500 mAh). On the other hand, a charging current of about 8.5 A is required to charge a 700 mAh battery with a charging rate of 12 C.

充電器10は、(a)電池12が、所定の期間内にその所定の充電レベルに充電されるのを確実にするために、(b)電池の電圧が所定の上限電圧を超えないのを確実にするために、及び/又は(c)電圧上昇率(即ち電池12の充電端子での電圧が、充電動作が進むにつれて上昇する率)が、規定の充電プロファイルに従う(例えば、充電動作の最初の1分間に特定の率で上昇する)のを確実にするために、電池12に印加される電圧及び/又は電流を制御することなど、充電プロセスを制御するように更に構成される。   The charger 10 (a) ensures that the battery 12 is charged to its predetermined charge level within a predetermined period of time (b) that the battery voltage does not exceed a predetermined upper limit voltage. To ensure and / or (c) the rate of voltage increase (i.e. the rate at which the voltage at the charging terminal of the battery 12 increases as the charging operation proceeds) follows a prescribed charging profile (e.g. Is configured to control the charging process, such as controlling the voltage and / or current applied to the battery 12.

充電プロセスの制御は、電池12の端子での電圧の監視を必要とする。したがって、電池12に印加される電圧及び/又は電流に必要な調整を実行するために、電池12の端子での電圧の正確な測定が必要とされる。しかしながら、充電器の充電端子は無視できない抵抗を有するので、電圧検出が充電器の充電端子に連結している状況では、測定された電圧降下は、充電器の充電端子の抵抗がもたらす、充電器10の充電端子での電圧降下を含むであろう。その結果、充電器の充電端子に直接接続されている電圧検出を含む充電器は、ある程度の測定エラーをもたらし得る。   Control of the charging process requires monitoring of the voltage at the battery 12 terminals. Accordingly, accurate measurements of the voltage at the terminals of the battery 12 are required to perform the necessary adjustments to the voltage and / or current applied to the battery 12. However, since the charging terminal of the charger has a non-negligible resistance, in a situation where voltage detection is coupled to the charging terminal of the charger, the measured voltage drop is caused by the resistance of the charging terminal of the charger. It will include a voltage drop at 10 charging terminals. As a result, a charger that includes voltage detection that is directly connected to the charging terminal of the charger can introduce some measurement error.

したがって、電圧測定の誤差の影響を低減するために、充電器10は1組の端子(即ち端子14a及び14b)を使用して充電電流を印加し、別の専用の端子の組(即ち端子16a及び16b)を使用して電池の電圧を測定する。充電器10の2つの充電端子14a及び14bは、電池12の対応する充電端子18a及び18bに連結するように適合され、充電器10の2つの別の検出端子16a及び16bは、電池12の対応する専用の検出端子20a及び20bに電気的に連結するように適合される。図1に示されているもののような、かかる4−端子構成は、ケルビン構成又はケルビン接続と呼ばれることがある。充電器10の検出端子16a及び16bは、充電器10の充電端子14a及び14bから電気的に分離され、よって、さもなければ2組の端子が互いに連結されるときに起こり得る電圧測定エラーを低減する。別の充電端子及び別の検出端子の使用により、充電プロセスを正確に制御できる。端子18aは検出端子20aと電気的に連通しており、同様に端子18bは、検出端子20bと電気的に連通しており、このように電圧フィードバックは電池12の充電端子での電圧に対応する。   Therefore, to reduce the effects of voltage measurement errors, the charger 10 applies a charging current using one set of terminals (ie, terminals 14a and 14b) and another dedicated set of terminals (ie, terminal 16a). And 16b) to measure the battery voltage. The two charging terminals 14 a and 14 b of the charger 10 are adapted to be coupled to the corresponding charging terminals 18 a and 18 b of the battery 12, and the two other detection terminals 16 a and 16 b of the charger 10 are compatible with the battery 12. Adapted to be electrically connected to dedicated detection terminals 20a and 20b. Such a 4-terminal configuration, such as that shown in FIG. 1, may be referred to as a Kelvin configuration or Kelvin connection. The detection terminals 16a and 16b of the charger 10 are electrically isolated from the charging terminals 14a and 14b of the charger 10, thus reducing voltage measurement errors that may otherwise occur when the two sets of terminals are coupled together. To do. By using a separate charging terminal and a separate detection terminal, the charging process can be accurately controlled. Terminal 18a is in electrical communication with detection terminal 20a, similarly terminal 18b is in electrical communication with detection terminal 20b, and thus voltage feedback corresponds to the voltage at the charging terminal of battery 12. .

いくつかの実施形態では、充電器の充電区画内の追加の端子又はピンを使用して、電池容量、及び/又は電池12に関する他の関連情報の決定を可能にすることができる。具体的には、充電器10は、電池の容量、タイプ、モデル及び/又は充電式電池12上で実行される充電動作と密接に関係するその他のデータを表す識別情報を充電器10に供給するように構成された電池12の識別機構に機械的かつ電気的に連結するように構成されたID検出端子22を含む電池識別読み取り機構を含む。充電器10は、識別機構と通信し、識別情報を受信するように構成されている。電池12から受信された識別情報に基づいて、充電器10は電池12に印加する充電電流を決定する。   In some embodiments, additional terminals or pins within the charging compartment of the charger may be used to allow determination of battery capacity and / or other relevant information regarding the battery 12. Specifically, the charger 10 provides the charger 10 with identification information representing the battery capacity, type, model and / or other data closely related to the charging operation performed on the rechargeable battery 12. A battery identification reading mechanism including an ID detection terminal 22 configured to be mechanically and electrically coupled to the identification mechanism of the battery 12 configured as described above. The charger 10 is configured to communicate with an identification mechanism and receive identification information. Based on the identification information received from the battery 12, the charger 10 determines a charging current to be applied to the battery 12.

電池識別機構のかかる例の1つは、対応する電池、タイプ及び/又は電池12のモデルを表す抵抗値を有する電池ID抵抗器26である。ID抵抗器26は、電池12のケーシングの内部に配置されてもよく、又は電池12の外部に配置されてもよい。図1に示される例では、ID抵抗器26は、充電器10の端子22に機械的かつ電気的に連結するように適合されている専用の電池ID端子24に電気的に連結している。   One such example of a battery identification mechanism is a battery ID resistor 26 having a resistance value that represents the model of the corresponding battery, type and / or battery 12. The ID resistor 26 may be disposed inside the casing of the battery 12 or may be disposed outside the battery 12. In the example shown in FIG. 1, the ID resistor 26 is electrically coupled to a dedicated battery ID terminal 24 that is adapted to mechanically and electrically couple to the terminal 22 of the charger 10.

ID抵抗器26は、電池10の電力端子18b及び検出端子20bと電気的に連結している。したがって、電流又は電圧を充電器10の端子22から電池12のID端子24に印加すると、電池12の端子18bと24との間の閉じた電気経路が形成されて、ID抵抗器26を通る電流の流れができる。電池の容量及び/又は識別を得るために、所定の試験電流、Itestが、充電器10によりID端子24を介してID抵抗器26に印加される。ID抵抗器26全体にわたる電圧降下VR1は、端子22に連結した充電器10の電圧センサを使用して測定される。ID抵抗器26で測定された電圧降下は、充電器10に通信され、これが、測定された電圧を使ってR1=VR1/ItestによりID抵抗器26の抵抗を計算する。 The ID resistor 26 is electrically connected to the power terminal 18b and the detection terminal 20b of the battery 10. Thus, when a current or voltage is applied from the terminal 22 of the charger 10 to the ID terminal 24 of the battery 12, a closed electrical path is formed between the terminals 18b and 24 of the battery 12 and the current through the ID resistor 26. Can flow. In order to obtain battery capacity and / or identification, a predetermined test current, I test, is applied by the charger 10 to the ID resistor 26 via the ID terminal 24. The voltage drop V R1 across the ID resistor 26 is measured using the voltage sensor of the charger 10 coupled to terminal 22. The voltage drop measured at the ID resistor 26 is communicated to the charger 10, which calculates the resistance of the ID resistor 26 with R1 = V R1 / I test using the measured voltage.

ID抵抗器26に対応する計算された抵抗R1が使用されて、異なる複数の抵抗値に関するデータのそれぞれを保持するルックアップテーブルにアクセスする。かかるデータは、抵抗値、電池に印加する許容可能な充電電流値、及び/又は充電プロセスと密接に関係するその他の情報に関連する各電池容量を含んでもよい。あるいは、測定された電圧VR1は、ルックアップテーブルにアクセスするのに使用されてもよい。 The calculated resistor R1 corresponding to the ID resistor 26 is used to access a look-up table that holds each of the data for different resistance values. Such data may include each battery capacity associated with a resistance value, an acceptable charging current value applied to the battery, and / or other information closely related to the charging process. Alternatively, the measured voltage V R1 may be used to access the lookup table.

いくつかの実施形態では、ID抵抗器26は、変化する温度と共に抵抗が変わるサーミスタである。かかるIDサーミスタはこのように、充電されるべき電池のタイプの識別と、電池の温度の監視との両方に使用できる。充電器10は、サーミスタの抵抗における変化に基づいて、電池の温度を決定する。例えば、電池の温度の決定は、ある所定のレベルの電流を印加することからもたらされる、サーミスタでの電圧を測定することにより、並びに測定された電圧、又は測定された電圧に基づいて計算された抵抗及び印加された電流を、特定の電池容量又はタイプに関して、測定された値を対応する温度に関係づけるルックアップテーブルに一致させることにより、実行される。安全でないと判断されるレベルに電池の温度が到達すると、充電器10は、決定された温度に基づいて、充電電流を下げるか又は終了するかのいずれかで、電池の温度を下げる。いくつかの実施形態では、充電器10は、温度制御機構及び/又は温度監視機構を実装しなくてもよく、したがって、かかる実施形態では、電池及び/又は充電器の温度決定の作業、並びにそれらへの反応は、実行されない。   In some embodiments, the ID resistor 26 is a thermistor whose resistance changes with changing temperature. Such an ID thermistor can thus be used both for identifying the type of battery to be charged and for monitoring the temperature of the battery. The charger 10 determines the temperature of the battery based on the change in resistance of the thermistor. For example, the determination of the battery temperature was calculated by measuring the voltage at the thermistor, resulting from applying a certain level of current, as well as based on the measured voltage or the measured voltage. This is done by matching the resistance and applied current to a look-up table relating the measured value to the corresponding temperature for a particular battery capacity or type. When the battery temperature reaches a level that is determined to be unsafe, the charger 10 reduces the battery temperature based on the determined temperature, either by reducing the charging current or terminating. In some embodiments, the charger 10 may not implement a temperature control mechanism and / or a temperature monitoring mechanism; therefore, in such an embodiment, the battery and / or charger temperature determination tasks, and those The reaction to is not performed.

その他のタイプの電池識別機構が採用されてもよい。好適な電池識別機構には、無線識別(RFID)機構を挙げることができ、これは起動信号(例えば無線信号)に反応して、RFIDデバイスが電池の容量、タイプ、電池の充電状況/健康状態等を表す電気信号を充電器10に通信する。その他の好適な識別機構には、電池(例えば、スマートバッテリー(Smart Battery)SMBus規格)を識別して、充電器10に通信されるべき電池の容量及び/又はタイプを表す識別データをシリアルデータ通信インターフェースを介してもたらす、シリアル通信技術を実行する機構が挙げられる。いくつかの実施形態では、充電電流の決定は、電池の容量及び/又はタイプを表す電池の電気的特性の少なくとも1つ(例えば電池のDC充電抵抗)を測定することにより実行されてもよい。電池の測定された特性に基づいて、充電電流を適応的に決定する、代表的な充電器デバイスの詳細な記載が、同時に出願された特許出願である、名称「適応性のある充電器デバイス及び方法(Adaptive Charger Device and Method)」に提供されており、その内容を、その記載の全てを参考により本明細書に組み込む。   Other types of battery identification mechanisms may be employed. A suitable battery identification mechanism may include a radio frequency identification (RFID) mechanism, which reacts to an activation signal (eg, a radio signal) to cause the RFID device to have a battery capacity, type, battery charge status / health status. And so on, to communicate to the charger 10. Other suitable identification mechanisms include identifying the battery (e.g., Smart Battery SMBus standard) and identifying data representing the capacity and / or type of battery to be communicated to the charger 10 via serial data communication. A mechanism for executing serial communication technology provided through an interface is mentioned. In some embodiments, the determination of the charging current may be performed by measuring at least one of the battery's electrical characteristics that represent the capacity and / or type of the battery (eg, the battery's DC charging resistance). A detailed description of a representative charger device that adaptively determines the charging current based on the measured characteristics of the battery is a patent application filed concurrently with the name “Adaptive Charger Device and The method is provided in “Adaptive Charger Device and Method”, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

図1に更に示されているように、充電器10は、ユーザーインターフェース30を含む。ユーザーインターフェース30は、充電器10及び/又はそれに接続された電池12に関して、ステータス情報をユーザーに提供する、LEDなどの出力デバイスを含む。ユーザーインターフェース30は、充電器が作動し、外部電源(AC電力ポート28を介して充電器10に接続されるAC電源など)に接続されるときに点灯される、例えば、青色のLED 32「充電器オン(Charger On)」を含む。ユーザーインターフェースは、充電器10により対応できない電池が充電区画に挿入されたときに起動して定常な赤い照明を作り出す、例えば赤色のLED 34を含む。かかる電池には、例えば、ID抵抗器26が、充電器10が対応するように構成されていない容量又は電池タイプを表す値を有する、使い捨ての非充電式電池、又は充電式電池が挙げられる。赤色LED 34は、不良品の電池が充電区画内に挿入されたときに点滅する赤い照明を作り出すように起動してもよい。例えば、初期の電圧レベルが、例えば2V未満である電池は破損している可能性があり、したがって充電器10は、疑わしい破損した電池が取り外されるまで、充電動作を開始できない。赤色LEDは、充電器の動作に悪影響を与える及び/又は充電器若しくは電池を故障させる可能性のある障害状態を検出すると点灯してもよい。かかる障害状態には、電池の端子での異常な電圧レベルの検出、電池及び/又は充電器の過熱状態(例えば、60℃を超える温度が検出された場合)などが挙げられる。電池を充電する過程に生じる障害状態を検出し、それに反応する、代表的な手順の詳細な記載は、同時に出願された特許出願である、名称「高速電池充電器デバイス及び方法(Fast Battery Charger Device and Method)」に提供されており、その内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。   As further shown in FIG. 1, the charger 10 includes a user interface 30. The user interface 30 includes an output device, such as an LED, that provides status information to the user regarding the charger 10 and / or the battery 12 connected thereto. The user interface 30 is lit when the charger is activated and connected to an external power source (such as an AC power source connected to the charger 10 via the AC power port 28), for example, a blue LED 32 "Charge Includes “Charger On”. The user interface includes, for example, a red LED 34 that is activated when a battery that cannot be accommodated by the charger 10 is inserted into the charging compartment, creating a steady red illumination. Such batteries include, for example, disposable non-rechargeable batteries or rechargeable batteries in which the ID resistor 26 has a value that represents a capacity or battery type that the charger 10 is not configured to accommodate. The red LED 34 may be activated to create a red light that flashes when a defective battery is inserted into the charging compartment. For example, a battery with an initial voltage level of, for example, less than 2V may be damaged, so that the charger 10 cannot begin a charging operation until a suspected damaged battery is removed. The red LED may be lit upon detecting a fault condition that may adversely affect the operation of the charger and / or cause the charger or battery to fail. Such fault conditions include detection of abnormal voltage levels at the terminals of the battery, overheating conditions of the battery and / or charger (eg, when a temperature exceeding 60 ° C. is detected), and the like. A detailed description of a typical procedure for detecting and reacting to fault conditions occurring in the process of charging a battery is a patent application filed concurrently with the name “Fast Battery Charger Device. and the contents of which are incorporated herein by reference in their entirety.

ユーザーインターフェース30は、充電器が、例えば6Aの電流で電池12を充電しているときに点灯する黄色LED 36も含む。かかる充電電流は、充電器10の充電区画内に設置された電池が500mAhの容量を有し、6Aの充電電流にて充電動作を約5分で完了させるということを示し得る。ユーザーインターフェース30は、充電器が、例えば8.5Aの電流で電池12を充電しているときに点灯する緑色LED 38も含む。かかる充電電流は、充電器10の充電区画内に設置された電池が700mAhの容量を有し、8.5Aの充電電流にて充電動作をこれもやはり約5分で完了させることを示し得る。ユーザーインターフェース30は、それぞれが異なる状態(例えば、異なる障害状態)、異なる電池容量などに対応できる追加のLEDを含むことができる。更に、本明細書で記載された色及び/又は照明スキームは、異なる色が異なる電池容量又は異なる状態に対応できるように変更されてもよい。   The user interface 30 also includes a yellow LED 36 that lights when the charger is charging the battery 12 with a current of, for example, 6A. Such a charging current may indicate that the battery installed in the charging compartment of the charger 10 has a capacity of 500 mAh and completes the charging operation in about 5 minutes with a charging current of 6A. The user interface 30 also includes a green LED 38 that is lit when the charger is charging the battery 12 with a current of, for example, 8.5A. Such a charging current may indicate that the battery installed in the charging compartment of the charger 10 has a capacity of 700 mAh and that the charging operation is also completed in about 5 minutes at a charging current of 8.5 A. The user interface 30 can include additional LEDs that can each correspond to different states (eg, different fault conditions), different battery capacities, and the like. Further, the colors and / or lighting schemes described herein may be altered so that different colors can accommodate different battery capacities or different conditions.

ユーザーインターフェース30は、ユーザーに出力情報を提供するように構成された表示デバイスを含むことができる。例えば、疑いのある故障した電池又は不正な電池が充電区画に設置された状況では、ユーザーインターフェースは「不良品の電池」又は「不正電池」のメッセージを生じさせ、表示させるであろう。   User interface 30 may include a display device configured to provide output information to a user. For example, in situations where a suspected faulty battery or an illegal battery is installed in the charging compartment, the user interface will generate and display a “bad battery” or “illegal battery” message.

ユーザーインターフェース30は、ユーザーが、例えば充電期間及び/又は充電プロセスに関する他のタイプのパラメータを示すことができる、スイッチ、ボタン及び/又はノブを含み得るユーザー入力区域(図示せず)を更に含んでもよい。したがって、電池が約5分以内で少なくとも90%充電されるようになる率以外の率で、ユーザーが電池を交換したい場合、ユーザーはインターフェース30のユーザー入力区域を介して、そのように指定することができる。電池の識別(ユーザー入力区域により電池タイプ及び/又は容量を指定することによって、ID抵抗器などの識別機構を介して、又は他の電池決定スキームを介して決定され得る)に基づいて、充電器は、充電期間、並びに電池識別及び/又は容量に基づいて好適な充電電流を示すルックアップテーブルにアクセスすることができる。いくつかの実施形態では、計算技術を使って適切な充電電流を決定してもよい。ユーザーインターフェース30のユーザー入力区域は、充電器10を有効又は無効にするための入力要素(例えば、スイッチ)も含んでよい。   The user interface 30 may further include a user input area (not shown) that may include switches, buttons, and / or knobs that allow the user to indicate other types of parameters related to, for example, a charging period and / or charging process. Good. Thus, if the user wants to replace the battery at a rate other than the rate at which the battery will be charged at least 90% within about 5 minutes, the user must do so via the user input area of the interface 30. Can do. Charger based on battery identification (determined by specifying battery type and / or capacity via user input area, via identification mechanism such as ID resistor, or via other battery determination scheme) Can access a look-up table showing preferred charging currents based on charging duration and battery identification and / or capacity. In some embodiments, a suitable charging current may be determined using computational techniques. The user input area of the user interface 30 may also include input elements (eg, switches) for enabling or disabling the charger 10.

いくつかの実施形態では、充電器10は、ソケット又はデバイス(例えば、充電式電池が、充電動作中に携帯電話の中に残される携帯電話)に設置された電池を充電するように適合されてもよい。かかる実施形態では、デバイスにはめ込まれた電池は、デバイスケース上に配置された、例えば5ピン端子に電気的に連結される。あるいは、かかる電池は、電池の短絡を避けるために、メス型コネクタに連結されてもよい。充電器はこれらの状況下で、AC又はCLA(12Vの、自動車のタバコ用ライターアダプター)により電力供給され、はめ込まれた充電式電池を有するデバイスを受容するように構築された、ドッキングステーションを含むことができる。デバイスは係合構成でドッキングステーション内に設置される。ドッキングステーションはID確認を開始し、約5分でデバイスの電池を充電するように、電池容量(ID確認により決定される)に基づいて決定された、対応する充電電流を印加する。図6を参照すると、代表的なドッキングステーション100、及びドッキングステーション100と係合する構成で受容されるように構成されている携帯情報端末(PDA)102など、電池で動作可能なデバイスが示されている。ドッキングステーションは、電池で動作可能なデバイス(この場合は、PDA 102)上に配置された接続部(これも図示せず)にそれぞれ連結している接続部104を含む。いくつかの実施形態では、電池で動作可能なデバイスは、携帯電話、携帯情報端末(PDA)、デジタルカメラ、オーディオデバイス及びマルチメディア機器の1つを含む。いくつかの実施形態では、充電器10は、充電器の接続部のアーク放電を防ぐために、充電電流を増大させてもよい。   In some embodiments, the charger 10 is adapted to charge a battery installed in a socket or device (eg, a mobile phone where a rechargeable battery is left in the mobile phone during a charging operation). Also good. In such an embodiment, the battery fitted in the device is electrically coupled to, for example, a 5-pin terminal disposed on the device case. Alternatively, such a battery may be coupled to a female connector to avoid a short circuit of the battery. The charger includes a docking station that is powered by an AC or CLA (12V, automotive cigarette lighter adapter) and built to accept a device with an embedded rechargeable battery under these circumstances. be able to. The device is installed in the docking station in an engaged configuration. The docking station starts the ID confirmation and applies a corresponding charging current determined based on the battery capacity (determined by the ID confirmation) to charge the device battery in about 5 minutes. Referring to FIG. 6, a battery-operable device such as a representative docking station 100 and a personal digital assistant (PDA) 102 configured to be received in a configuration that engages the docking station 100 is shown. ing. The docking station includes connections 104 that are each coupled to a connection (also not shown) located on a battery-operable device (PDA 102 in this case). In some embodiments, the battery-operable device includes one of a mobile phone, a personal digital assistant (PDA), a digital camera, an audio device, and a multimedia device. In some embodiments, the charger 10 may increase the charging current to prevent arcing of the charger connections.

図2は、充電器10の代表的な実施形態の詳細を図示する。充電器10は、85V〜265V及び50Hz〜60Hzの定格で電力を供給する源など、充電器の外側にあるAC電源に電気的に連結しているAC−DCコンバータ42を含む電力変換モジュール40を含み、そのAC電力を低いDC電圧(例えば5〜24V)に変換し、例えばこの低いDC電圧を、例えばDC−DC変換器44に送って、充電式電池を充電するのに適したレベルを供給する(例えば、上記のリチウムイオンセルにはDC電圧は約3.7〜4.2Vの間のレベルのDC電圧。その他のタイプのセルは、異なる電圧レベルを有してもよい。)AC−DCコンバータ42は、第1交流電圧での入力電力を受け入れ、それをより低いDC定電圧に変換するように構成された、分離したAC/DC切り換え装置として実装される。AC/DC切り換え装置70の代表的な実施形態が、図4に示されている。AC−DCコンバータ42は、AC入力ラインとDC出力との間のガルバニック絶縁を含んで、入力AC電流が、AC−DCコンバータ42のDC出力区域に到達するのを防ぐ。   FIG. 2 illustrates details of an exemplary embodiment of charger 10. The charger 10 includes a power conversion module 40 that includes an AC-DC converter 42 that is electrically coupled to an AC power source external to the charger, such as a source that supplies power at a rating of 85 V to 265 V and 50 Hz to 60 Hz. Including, converting the AC power into a low DC voltage (e.g. 5-24V), for example sending this low DC voltage to e.g. a DC-DC converter 44 to provide a level suitable for charging a rechargeable battery (For example, in the above lithium ion cell, the DC voltage is a DC voltage at a level between about 3.7-4.2 V. Other types of cells may have different voltage levels.) AC- The DC converter 42 is implemented as a separate AC / DC switching device configured to accept input power at the first AC voltage and convert it to a lower DC constant voltage. An exemplary embodiment of the AC / DC switching device 70 is shown in FIG. The AC-DC converter 42 includes galvanic isolation between the AC input line and the DC output to prevent input AC current from reaching the DC output area of the AC-DC converter 42.

AC−DCコンバータ42は、実質的に定電圧のレベルがコンバータの出力で供給されるように、コンバータ42のDC出力電圧を制御するためのフィードバック機構(図示せず)も含んでよい。   The AC-DC converter 42 may also include a feedback mechanism (not shown) for controlling the DC output voltage of the converter 42 such that a substantially constant voltage level is provided at the output of the converter.

いくつかの実施形態では、DC−DCコンバータ44は、電力変換モジュール40の中に組み込まれて、自動車のDC電力供給などの外部DC電源を、充電式電池を充電するのに適したDC電力レベルに変換する。例えば、自動車のDC電力供給は、約11.5〜14.3VのDC電力を供給し、DC−DCコンバータ44は、その電力レベルを適した電力レベルに変換する。他の電力変換構成が使用されてもよい。   In some embodiments, the DC-DC converter 44 is incorporated into the power conversion module 40 to provide an external DC power source, such as a vehicle DC power supply, suitable for charging a rechargeable battery. Convert to For example, a DC power supply for an automobile supplies approximately 11.5-14.3 V DC power, and the DC-DC converter 44 converts the power level to a suitable power level. Other power conversion configurations may be used.

いくつかの実施形態では、電力変換モジュール40は、充電器10のハウジング内に配置されている。あるいは、電力変換モジュール40は、充電器10に電気的に接続されるように適合されている別のハウジング内に配置されてもよい。   In some embodiments, the power conversion module 40 is disposed within the housing of the charger 10. Alternatively, the power conversion module 40 may be disposed in a separate housing that is adapted to be electrically connected to the charger 10.

充電器10は、電池12に印加する充電電流を決定し、決定された充電電流を電池12に印加させる、コントローラ50を含む。コントローラ50はまた、規定の又は所定の期間が経過した後、充電電流を終了させる。コントローラ50は、所定の電池電圧又は充電が到達した時点で、充電電流を終了させるように構成されることもできる。本明細書で記載されているように、充電電流の決定は、例えば、電池12の容量及び/又はタイプを表すデータを通信する識別機構を使用して、充電器10の充電区画内に設置された電池(複数可)の容量及び/又はタイプを識別することにより実行されてもよい。   The charger 10 includes a controller 50 that determines a charging current to be applied to the battery 12 and applies the determined charging current to the battery 12. The controller 50 also terminates the charging current after a specified or predetermined period has elapsed. The controller 50 can also be configured to terminate the charging current when a predetermined battery voltage or charge has been reached. As described herein, the determination of the charging current is installed in the charging compartment of the charger 10 using, for example, an identification mechanism that communicates data representing the capacity and / or type of the battery 12. May be performed by identifying the capacity and / or type of the battery (s).

コントローラ50は、電池12に実行される充電動作を制御するように構成されたプロセッサデバイス52を含む。プロセッサデバイス52は、マイクロチップテクノロジー社(Microchip Technology Inc.)からのPIC18F1320マイクロコントローラなど、いかなるタイプの計算及び/又は処理デバイスであってもよい。コントローラ50の実施に使用されるプロセッサデバイス52には、プロセッサベースのデバイスの一般動作を可能にするためのコンピューター命令を含むソフトウェアを格納するように構成された揮発性メモリ及び/又は不揮発性メモリ要素、並びに、例えば、少なくとも90%の充電容量を約5分で達成する充電動作、及び電池12の容量及び/又はタイプを識別する、ないしは決定する動作を含む、充電器に接続されている電池12に充電動作を実行する実行プログラムが含まれる。   The controller 50 includes a processor device 52 configured to control the charging operation performed on the battery 12. The processor device 52 may be any type of computing and / or processing device, such as a PIC18F1320 microcontroller from Microchip Technology Inc. The processor device 52 used to implement the controller 50 includes a volatile memory and / or a non-volatile memory element configured to store software including computer instructions to enable general operation of the processor-based device. And a battery 12 connected to the charger including, for example, a charging operation that achieves a charging capacity of at least 90% in about 5 minutes, and an operation to identify or determine the capacity and / or type of the battery 12 Includes an execution program for executing the charging operation.

プロセッサ52には、複数のアナログ及びデジタルの入力ライン及び出力ラインを備えるアナログ−デジタル(A/D)コンバータ54が含まれる。A/Dコンバータ54は、充電動作の調整及び制御を促進するために、充電器10の検出端子16a及び16bに連結された電圧センサなど、電池12に連結されたセンサからの信号を受信するように構成される。いくつかの実施形態では、コントローラ50は、制御デバイスの処理機能のいくつか又は全てを実行するために、デジタル信号プロセッサ(DSP)を含んでもよい。   The processor 52 includes an analog-to-digital (A / D) converter 54 having a plurality of analog and digital input and output lines. The A / D converter 54 receives signals from sensors connected to the battery 12, such as voltage sensors connected to the detection terminals 16a and 16b of the charger 10, to facilitate adjustment and control of the charging operation. Configured. In some embodiments, the controller 50 may include a digital signal processor (DSP) to perform some or all of the processing functions of the control device.

コントローラ50は、デジタル−アナログ(D/A)コンバータデバイス56、及び/又はプロセッサデバイス52により生成されたデジタル信号を受信し、それに応じて充電池10のバックコンバータ60などのスイッチング回路を制御する電気信号を生成するパルス幅変調器(PMW)58も含む。   The controller 50 receives the digital signals generated by the digital-to-analog (D / A) converter device 56 and / or the processor device 52 and controls the switching circuit such as the back converter 60 of the rechargeable battery 10 accordingly. A pulse width modulator (PMW) 58 that generates a signal is also included.

いくつかの実施形態では、電池の端子(充電及び/又は検出)が、充電器10のそれぞれの端子と電気的に連通しているように、充電器10は、自動的に電池及び/又は充電区画を充電器10上の第1のエントリー位置から第2の位置に動かす、自動取り付け/取り外し機構(図示せず)を含んでもよい。本明細書でその内容全体を参照により組み込む、同時に出願された特許出願名称「電池を自動的に取り付け及び取り外す機構を備えた電池充電器(Battery Charger with Mechanism to Automatically Load and Unload Batteries)」で開示されているように、充電動作の最後に、充電器10は、自動取り付け/取り外し機構に電池を取り外させて、電池をその第2の位置からそのエントリー位置に動かす。   In some embodiments, the charger 10 automatically battery and / or charge so that the battery terminals (charging and / or sensing) are in electrical communication with the respective terminals of the charger 10. An automatic attachment / detachment mechanism (not shown) may be included that moves the compartment from a first entry position on the charger 10 to a second position. Disclosed in the patent application title “Battery Charger with Mechanism to Automatically Load and Unload Batteries,” filed at the same time and incorporated herein by reference in its entirety. As is done, at the end of the charging operation, the charger 10 causes the automatic attachment / removal mechanism to remove the battery and move the battery from its second position to its entry position.

図3は、2つの、例えばバイポーラ接合トランジスタ(BJT)62及び64、並びに電力変換モジュール40がバックコンバータ60と電気的に連通しているときにエネルギーを格納し、電力変換モジュール40がバックコンバータ60から電気的に分離している期間中にそのエネルギーを電流として放電するインダクタ66を含む、バックコンバータ60を示す。図3に示されているバックコンバータ60は、エネルギー貯蔵要素としても使用されるコンデンサ68も含む。インダクタ66及びコンデンサ68は、バックコンバータ60の出力でのスイッチング電流及び電圧リップルを減少させるための出力フィルタとしても機能する。   FIG. 3 stores energy when two, for example, bipolar junction transistors (BJT) 62 and 64, and the power conversion module 40 are in electrical communication with the buck converter 60. 1 illustrates a buck converter 60 that includes an inductor 66 that discharges its energy as a current during electrical isolation from the current. The buck converter 60 shown in FIG. 3 also includes a capacitor 68 that is also used as an energy storage element. Inductor 66 and capacitor 68 also function as an output filter to reduce switching current and voltage ripple at the output of buck converter 60.

電力変換モジュール40から電池12に伝送された電力は、トランジスタ62及び64のべースに印加される電圧レベルを制御することにより調整される。電力変換モジュール40からの電力を電池12の端子18a及び18bに印加させるために、コントローラ50の端子50d(SW1と印されている)からの動作電気信号がトランジスタ62のベースに印加され、電力変換モジュール40からトランジスタ62及び電池12への電流の流れとなる。   The power transmitted from the power conversion module 40 to the battery 12 is adjusted by controlling the voltage level applied to the bases of the transistors 62 and 64. In order to apply the power from the power conversion module 40 to the terminals 18a and 18b of the battery 12, an operating electrical signal from the terminal 50d (marked SW1) of the controller 50 is applied to the base of the transistor 62 for power conversion. A current flows from the module 40 to the transistor 62 and the battery 12.

トランジスタ62のベースに印加された動作信号が停止されると、電力変換モジュール40からの電流の流れは停止し、インダクタ66及び/又はコンデンサ68はその中に貯蔵されたエネルギーから電流を供給する。トランジスタ62のオフ期間の間、第2の動作信号がコントローラ50の端子50e(SW2と印されている)によりトランジスタ64のベースに印加されて、電池12を通る電流の流れが(トランジスタ62のオン期間の間にインダクタ66及び/又はコンデンサ68内で貯蔵されたエネルギーを使用して)可能になる。いくつかの実施形態では、トランジスタ64の代わりに整流ダイオードが利用されるが、そのダイオードは、トランジスタ64と似た機能性を供給する。   When the operating signal applied to the base of transistor 62 is turned off, current flow from power conversion module 40 stops and inductor 66 and / or capacitor 68 supplies current from the energy stored therein. During the off period of transistor 62, a second operating signal is applied to the base of transistor 64 by terminal 50e of controller 50 (marked SW2), and current flow through battery 12 (turning on of transistor 62). (Using energy stored in inductor 66 and / or capacitor 68 during the period). In some embodiments, a rectifier diode is utilized in place of transistor 64, which provides functionality similar to transistor 64.

コントローラ又はフィードバックループが出力電流及び電圧を測定する間、トランジスタのオン期間、即ちデューティサイクルは、初めにデューティサイクル0%から上昇する。電池12に印加されるべき決定された充電電流に到達すると、フィードバック制御ループは、閉ループリニアフィードバックスキーム(closed loop linear feedback scheme)、例えば、比例−積分−微分(proportional-integral-differential)、即ちPIDメカニズムを使用して、トランジスタデューティサイクルを管理する。充電器電圧出力又は電池端子電圧がクロスオーバー電圧に到達すると、類似の制御機構を使用してトランジスタのデューティサイクルを制御してもよい。   While the controller or feedback loop measures the output current and voltage, the on period of the transistor, i.e. the duty cycle, initially increases from 0% duty cycle. When the determined charging current to be applied to the battery 12 is reached, the feedback control loop is closed loop linear feedback scheme, eg, proportional-integral-differential, ie PID. A mechanism is used to manage the transistor duty cycle. When the charger voltage output or battery terminal voltage reaches the crossover voltage, a similar control mechanism may be used to control the duty cycle of the transistor.

したがって、トランジスタ62のオン期間中に電力変換モジュール40により供給される電流、並びにトランジスタ62のオフ期間の間にインダクタ66及び/又はコンデンサ68により供給される電流は、必要とされる充電電流と実質的に等しい有効電流となるはずである。   Thus, the current supplied by the power conversion module 40 during the on period of the transistor 62 and the current supplied by the inductor 66 and / or capacitor 68 during the off period of the transistor 62 is substantially equal to the required charging current. The effective current should be equal to each other.

いくつかの実施形態では、コントローラ50は、例えば、コントローラ50の端子50c(ISENSEと印されている)を介して測定された値を通信する電流センサにより測定された、電池12を通って流れる電流の測定値を、定期的(例えば0.1秒毎)に受信する。この受信されて測定された電流に基づいて、コントローラ50は、電流が充電電流レベルに実質的に等しい値に集束するように、デューティサイクルを調整して、電池12を通って流れる電流を調整させる。したがって、バックコンバータ60は、調整可能なデューティサイクルと動作するように構成されて、調整可能な電流レベルが電池12に供給される。   In some embodiments, the controller 50 may measure the current flowing through the battery 12, as measured by a current sensor that communicates a value measured, for example, via the terminal 50c of the controller 50 (marked ISENSE). Are measured periodically (for example, every 0.1 second). Based on this received and measured current, controller 50 adjusts the duty cycle to adjust the current flowing through battery 12 such that the current converges to a value substantially equal to the charge current level. . Thus, the buck converter 60 is configured to operate with an adjustable duty cycle so that an adjustable current level is supplied to the battery 12.

電圧センサ及び/又は電流センサに加えて、充電器10は、電池12及び/又は充電器10のいずれかの他の特性を測定するように構成された他のセンサを含んでよい。例えば、充電器10は、電池12に連結された温度センサ及び/又はコントローラ50が上に配置されている回路基板を含んでもよい。記述したとおり、電池12がサーミスタをID抵抗器26として機能するために含む状況では、サーミスタは電池の温度を測定し、電池が過熱している可能性があるかどうかを判断するために使用される。充電器10は、温度センサ(例えば、サーミスタベースのセンサ又は温度計)も含んで、上にコントローラ50のモジュールが配置されている回路基板の温度を測定して、基板が過熱している(例えば基板の温度が60℃を超える)場合に、コントローラ50が補正又は予防処置を取ることができるようにしてもよい。危険動作状況を無効にするための補正及び/又は予防処置は、充電動作を終了すること、又は電池12及び/又は充電器10の温度を下げるために充電電流を減じることを含む。   In addition to the voltage sensor and / or current sensor, the charger 10 may include other sensors configured to measure any other characteristic of the battery 12 and / or the charger 10. For example, the charger 10 may include a circuit board on which a temperature sensor and / or controller 50 coupled to the battery 12 is disposed. As described, in situations where the battery 12 includes a thermistor to function as the ID resistor 26, the thermistor is used to measure the temperature of the battery and determine whether the battery may be overheated. The The charger 10 also includes a temperature sensor (eg, a thermistor-based sensor or thermometer) to measure the temperature of the circuit board on which the controller 50 module is disposed and the board is overheated (eg, If the temperature of the substrate exceeds 60 ° C., the controller 50 may be able to take corrective or preventive measures. Corrective and / or preventive actions to invalidate the dangerous operating situation include terminating the charging operation or reducing the charging current to reduce the temperature of the battery 12 and / or the charger 10.

いくつかの実施形態では、電圧及び/又は電流センサにより測定された電圧のレベル及び電流レベルを決定するために、例えば、閾値コンパレータを含んでもよい専用の充電制御デバイスなどのアナログロジック処理要素(図示せず)を使用して、受信され測定された信号が処理される。充電器10は、アナログ及び/又はデジタル入力信号に信号フィルタリング及び処理を実施するために、フィルタ51及び53などの信号調整ブロックを更に含んで、回路レベルのノイズなど外部の要因により引き起こされ得る不正確な測定(例えば、電圧、温度などの不正確な測定)を防いでもよい。   In some embodiments, an analog logic processing element (e.g., a dedicated charge control device that may include a threshold comparator) to determine the voltage level and current level measured by the voltage and / or current sensor (see FIG. (Not shown) is used to process the received and measured signal. The charger 10 further includes signal conditioning blocks such as filters 51 and 53 to perform signal filtering and processing on the analog and / or digital input signals, and can be caused by external factors such as circuit level noise. Accurate measurement (for example, inaccurate measurement of voltage, temperature, etc.) may be prevented.

上限に到達された時点で、コントローラ50は、電池12の端子における電圧を実質的に一定の所定の上限電圧(クロスオーバー電圧とも呼ばれる)付近で維持するように更に構成される。電池12が、充電電流に実質的に等しい電流で充電されている間、電池の端子での電圧は上昇する。電池の端子での電圧が所定の上限電圧を超えないことを確実にするために(電池が過熱しないように、又はそうでなければ電池の動作若しくは期待される寿命に悪影響が与えられないように)、電圧センサを使って電池12の端子での電圧が定期的(例えば0.1秒毎)に測定されて、所定の上限電圧がいつ到達されたかを判断する。測定された電圧は、端子50b(VSENSEと印されている)を介してコントローラ50に通信される。電池12の端子での電圧が所定の上限電圧に到達したとき、電流/電圧制御回路は、電池12の端子で実質的に定電圧になるよう制御される。   When the upper limit is reached, the controller 50 is further configured to maintain the voltage at the terminals of the battery 12 near a substantially constant predetermined upper limit voltage (also referred to as a crossover voltage). While the battery 12 is being charged with a current substantially equal to the charging current, the voltage at the battery terminal increases. To ensure that the voltage at the battery terminals does not exceed a predetermined upper voltage limit (so that the battery does not overheat or otherwise adversely affect battery operation or expected life) ), Using a voltage sensor, the voltage at the terminal of the battery 12 is measured periodically (eg every 0.1 seconds) to determine when a predetermined upper limit voltage has been reached. The measured voltage is communicated to the controller 50 via terminal 50b (marked VSENSE). When the voltage at the terminal of the battery 12 reaches a predetermined upper limit voltage, the current / voltage control circuit is controlled to become a substantially constant voltage at the terminal of the battery 12.

いくつかの実施形態では、コントローラ50は、定期的に電池12の端子で電圧を測定することにより電圧上昇率を監視するように構成され、また所定の上限電圧がある指定された電圧上昇期間内に到達されるように、電池12に印加された充電電流を調整するように構成されている。所定の上限電圧が、指定された電圧上昇期間内に到達されるように、測定された電圧上昇率に基づいて充電電流レベルが調整されて、充電電流が増大又は低減される。充電電流レベルの調整は、例えばカルマンフィルタ(Kalman filter)を使用する予測子修正子技法に従って、実行されてもよい。上限電圧を達成するための電流に対する調整を決定するその他の方法を使用してもよい。   In some embodiments, the controller 50 is configured to monitor the rate of voltage rise by periodically measuring the voltage at the terminals of the battery 12 and within a specified voltage rise period with a predetermined upper limit voltage. So that the charging current applied to the battery 12 is adjusted. The charge current level is adjusted based on the measured voltage increase rate so that the predetermined upper limit voltage is reached within the specified voltage increase period, and the charge current is increased or decreased. The adjustment of the charging current level may be performed according to a predictor corrector technique using, for example, a Kalman filter. Other methods of determining adjustments to the current to achieve the upper voltage limit may be used.

図5は、充電器10の充電区画に挿入された充電式電池12を充電するための代表的な充電手順80を図示する。充電区画内に設置されたとき、充電器10の充電端子14a及び14は、電池12の充電端子18a及び18bに電気的に連結され、充電器10の検出端子16a及び16bは、電池12の充電端子20a及び20bに電気的に連結される。本明細書で説明されているように、充電器10の充電端子を介するよりも、充電器10の専用の検出端子を介して、電池の電圧及び/又は電流を測定することにより、測定エラーの発生が減少し、したがって、充電器10により実行される充電手順のより正確な制御がもたらされる。   FIG. 5 illustrates an exemplary charging procedure 80 for charging the rechargeable battery 12 inserted into the charging compartment of the charger 10. When installed in the charging compartment, the charging terminals 14 a and 14 of the charger 10 are electrically connected to the charging terminals 18 a and 18 b of the battery 12, and the detection terminals 16 a and 16 b of the charger 10 are charged to the battery 12. It is electrically connected to terminals 20a and 20b. By measuring the voltage and / or current of the battery through the dedicated detection terminal of the charger 10 rather than through the charging terminal of the charger 10, as described herein, Occurrence is reduced, thus providing more precise control of the charging procedure performed by the charger 10.

所望により、充電器10は、充電動作の開始前に、いずれかの障害状態が存在するかどうかを判断する。このように、充電器10は、電池12の温度及び電圧を測定する(82)。充電器10は、最初に測定された温度T及び電圧Vが、所定の範囲内(例えば、Vは2〜3.8V、温度Tは60℃未満)にあるかどうかを判断する(84)。したがって、測定された温度及び/又は電圧が所定の許容範囲内にないと判断される状況では、現在の状況下での充電動作を安全でないものにし、充電器は充電動作を開始せず、手順80は終了する。 If desired, the charger 10 determines whether any fault conditions exist before the start of the charging operation. Thus, the charger 10 measures the temperature and voltage of the battery 12 (82). The charger 10 determines whether the initially measured temperature T 0 and voltage V 0 are within a predetermined range (eg, V 0 is 2 to 3.8 V, temperature T 0 is less than 60 ° C.). (84). Therefore, in situations where the measured temperature and / or voltage is determined not to be within a predetermined tolerance range, the charging operation under the current situation is made unsafe, the charger does not start the charging operation and the procedure 80 ends.

測定された温度T及び電圧Vが、それぞれの所定限界内である場合、充電器10は、所定の値の試験電流Itestを電池12のID抵抗器26に印加する(86)。ID抵抗器26での得られた電圧降下VR1は、充電器10の端子22に連結された電圧センサを使用して測定される。 If the measured temperature T 0 and voltage V 0 are within their respective predetermined limits, the charger 10 applies a predetermined value of the test current I test to the ID resistor 26 of the battery 12 (86). The resulting voltage drop V R1 at ID resistor 26 is measured using a voltage sensor coupled to terminal 22 of charger 10.

電圧VR1を測定して、ID抵抗器26の抵抗が以下のように計算される(88)。

Figure 2010522533
Measuring the voltage VR1 , the resistance of the ID resistor 26 is calculated as follows (88).
Figure 2010522533

計算された抵抗は、充電器10に接続された電池12を表し、したがって、電池の容量を表す。したがって、抵抗の計算された値が使用されて、電池12に印加する充電電流を決定する(90)。プロセッサ50は、計算された抵抗値に関連する容量に対応する好適な充電電流を示すルックアップテーブルにアクセスする。決定された容量が複数の充電電流エントリーに関連しているという状況では、ユーザーの所望の充電期間(例えば、ユーザーインターフェース30の入力区域を使用して指定される)を使用して、ID抵抗器26電池特性の計算された抵抗から識別された電池容量及び/又はタイプに関連する適切なエントリーを選択してもよい。一般に、5分の充電期間が使用される実施形態では、決定された電池容量を有する電池12を5分で充電する充電電流値は、ルックアップテーブルから読み出される。例えば、ID抵抗器26の計算された抵抗に基づいて、接続された電池が500mAhの容量を有すると判断された場合、6Aの充電電流を表す値は、ルックアップテーブルから読み出される。   The calculated resistance represents the battery 12 connected to the charger 10 and thus represents the capacity of the battery. Accordingly, the calculated value of resistance is used to determine the charging current applied to battery 12 (90). The processor 50 accesses a look-up table that shows the preferred charging current corresponding to the capacity associated with the calculated resistance value. In situations where the determined capacity is associated with multiple charging current entries, the user's desired charging period (eg, specified using the input area of the user interface 30) is used to identify the ID resistor. The appropriate entry associated with the battery capacity and / or type identified from the calculated resistance of the 26 battery characteristics may be selected. In general, in embodiments where a charging period of 5 minutes is used, the charging current value that charges the battery 12 having the determined battery capacity in 5 minutes is read from the lookup table. For example, if it is determined based on the calculated resistance of the ID resistor 26 that the connected battery has a capacity of 500 mAh, a value representing a charging current of 6 A is read from the lookup table.

電池12に印加されるべき充電電流を決定して、図3に示されているバックコンバータ60などの電流/電圧制御回路が制御されて(92)、電力変換モジュール40からの電圧が充電式電池12に定電流を供給する。説明したように、90で計算された充電電流レベル値は、処理されてデューティサイクル信号を生成し、電池12に印加されるべき充電電流に実質的に等しい電流を発生させる。コントローラの出力信号が、例えばバックコンバータ60のトランジスタ62に印加されて、電力変換モジュール40からの電圧が電池12に印加される。特定のデューティサイクルのオフ時間中に、電力変換モジュール40は電池12から切断され、インダクタ66及び/又はコンデンサ68内に貯蔵されたエネルギーは、電流として電池に放電される。電力変換モジュール40から印加された、合わされた電流、及びインダクタ66及び/又はコンデンサ68から放電された電流は、決定された充電電流に実質的に等しい有効な電流となる。   The charging current to be applied to the battery 12 is determined, and a current / voltage control circuit such as the buck converter 60 shown in FIG. 3 is controlled (92) so that the voltage from the power conversion module 40 is rechargeable battery. 12 is supplied with a constant current. As explained, the charging current level value calculated at 90 is processed to generate a duty cycle signal, generating a current substantially equal to the charging current to be applied to the battery 12. The controller output signal is applied to, for example, the transistor 62 of the buck converter 60, and the voltage from the power conversion module 40 is applied to the battery 12. During a specific duty cycle off time, the power conversion module 40 is disconnected from the battery 12 and the energy stored in the inductor 66 and / or capacitor 68 is discharged to the battery as current. The combined current applied from power conversion module 40 and the current discharged from inductor 66 and / or capacitor 68 is an effective current substantially equal to the determined charging current.

電池12が実質的に定電流で充電されている間、電池の端子での電圧は上昇する。電池の端子での電圧が、所定の上限電圧を超えないということを確実にするために、電池12の端子での電圧が定期的(例えば0.1秒毎)に測定されて(94)、所定の上限電圧がいつ到達されたかを判断する。電池12の端子での電圧が所定の上限電圧に到達すると、定電圧レベルが電池12の端子で作られるように、(例えば、トランジスタ62及び64の電気作動を介して)電流/電圧制御回路が制御される。   While the battery 12 is being charged with a substantially constant current, the voltage at the battery terminal increases. To ensure that the voltage at the battery terminal does not exceed a predetermined upper limit voltage, the voltage at the battery 12 terminal is measured periodically (eg, every 0.1 second) (94), It is determined when a predetermined upper limit voltage has been reached. When the voltage at the terminal of the battery 12 reaches a predetermined upper limit voltage, the current / voltage control circuit (e.g., via electrical actuation of the transistors 62 and 64) is configured so that a constant voltage level is created at the terminal of the battery 12. Be controlled.

所望により、電圧上昇率は、定期的に測定されて(96)、指定された電圧上昇期間内に所定の上限電圧に到達させる。測定された電圧上昇率に基づいて、所定の上限電圧が指定された電圧上昇期間内に到達されるように充電電流を増大させる又は低減させるために、(電流/電圧制御回路に印加される動作信号の、対応する調整と共に)充電電流レベルが調整される。   If desired, the rate of voltage rise is measured periodically (96) to reach a predetermined upper limit voltage within a specified voltage rise period. Based on the measured voltage rise rate, an operation applied to the current / voltage control circuit to increase or decrease the charging current so that a predetermined upper limit voltage is reached within a specified voltage rise period. The charge current level is adjusted (with corresponding adjustment of the signal).

充電期間と実質的に等しい時間が経過した後に、決定された(98)ように、電池12に印加された充電電流は、(例えば、トランジスタ62の電気動作を停止して電力変換モジュール40から供給される電力を終了させることによって)終了する。充電手順は、電池12の所定の上限電圧が到達された後、又は電池12のある指定された充電レベルが到達された後に、特定の期間が終わった時点で終了する。   After a time substantially equal to the charging period has elapsed, as determined (98), the charging current applied to the battery 12 is supplied from the power conversion module 40 (eg, the electrical operation of the transistor 62 is stopped). Exit by terminating the power being played. The charging procedure ends when a certain period of time has expired after a predetermined upper limit voltage of battery 12 has been reached, or after a specified charge level of battery 12 has been reached.

その他の実施形態
以上、本発明の多くの実施形態を述べた。しかしながら、本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく様々な修正が可能である点が理解されるであろう。したがって、他の実施形態は下記の特許請求の範囲の範疇にある。
Other Embodiments A number of embodiments of the invention have been described. However, it will be understood that various modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, other embodiments are within the scope of the following claims.

Claims (10)

少なくとも1つの充電式電気化学セルを有する充電式電池を充電する方法であって、前記方法は、
前記充電式電池から受信された識別情報に基づいて、対応する電池容量を決定する工程と、
前記電池が15分以内の充電期間内で到達される所定の充電を達成するように、前記決定された対応する電池容量に基づいて、前記充電式電池に印加する充電電流レベルを決定する工程と、
実質的に略前記決定された電流レベルを有する充電電流を前記電池に印加する工程と、
を含む、方法。
A method of charging a rechargeable battery having at least one rechargeable electrochemical cell, the method comprising:
Determining a corresponding battery capacity based on the identification information received from the rechargeable battery;
Determining a charge current level to be applied to the rechargeable battery based on the determined corresponding battery capacity so that the battery achieves a predetermined charge reached within a charging period of 15 minutes or less; ,
Applying a charging current having substantially the determined current level to the battery;
Including a method.
前記対応する電池容量を決定する工程は、
試験電流を前記充電式電池の識別抵抗器に印加する工程であって、前記識別抵抗器が前記対応する電池容量を表す工程と、
前記識別抵抗器での識別電圧降下を測定する工程と、
を含む、請求項1に記載の方法。
Determining the corresponding battery capacity,
Applying a test current to an identification resistor of the rechargeable battery, wherein the identification resistor represents the corresponding battery capacity;
Measuring an identification voltage drop at the identification resistor;
The method of claim 1 comprising:
前記充電電流を決定する工程は、前記識別電圧降下に基づいて前記充電式電池に印加できるように、前記充電電流レベルに対応する値をルックアップテーブルから読み出す工程を含む、請求項2に記載の方法。   The method of claim 2, wherein determining the charging current includes reading a value corresponding to the charging current level from a lookup table so that the charging current can be applied to the rechargeable battery based on the identification voltage drop. Method. 前記充電電流を決定する工程は、
前記測定された識別電圧降下及び前記試験電流に基づいて、抵抗値を計算する工程と、
前記計算された抵抗値に基づいて、前記充電式電池に印加されるべき前記充電電流レベルをルックアップテーブルから選択する工程と、
を含む、請求項2に記載の方法。
Determining the charging current comprises:
Calculating a resistance value based on the measured identification voltage drop and the test current;
Selecting from the look-up table the charging current level to be applied to the rechargeable battery based on the calculated resistance value;
The method of claim 2 comprising:
前記充電式電池の温度を決定する工程と、
前記決定された温度に基づいて、前記充電電流を調整する工程と、
を更に含む、請求項2に記載の方法。
Determining the temperature of the rechargeable battery;
Adjusting the charging current based on the determined temperature;
The method of claim 2 further comprising:
前記充電期間と実質的に等しい充電時間が経過した後に、前記充電電流を終了する工程を更に含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, further comprising terminating the charging current after a charging time substantially equal to the charging period has elapsed. 前記電池の前記所定の充電は、前記電池の前記電池容量の少なくとも90%であり、前記充電期間が、約5分である、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the predetermined charge of the battery is at least 90% of the battery capacity of the battery and the charge period is about 5 minutes. 前記充電電流を印加する工程は、充電器デバイスの第1組の端子を介して、充電電流を前記充電式電池に印加する工程を含み、前記第1組の端子は電流を印加するように構成されている、請求項1に記載の方法。   The step of applying the charging current includes the step of applying a charging current to the rechargeable battery via a first set of terminals of a charger device, wherein the first set of terminals is configured to apply a current. The method of claim 1, wherein: 少なくとも1つの充電式電気化学セルを有する充電式電池を充電する方法であって、前記方法は、
充電器デバイスの第1組の充電端子を介して、充電電流を前記充電式電池に印加する工程であって、前記第1組の端子が電流を印加するように構成されている工程と、
前記充電器デバイスの第2組の検出端子を介して、前記充電式電池の端子での電圧を監視する工程であって、前記第2組の端子が電圧を測定するように構成されている工程と、
を含む方法。
A method of charging a rechargeable battery having at least one rechargeable electrochemical cell, the method comprising:
Applying a charging current to the rechargeable battery via a first set of charging terminals of a charger device, wherein the first set of terminals is configured to apply a current; and
Monitoring a voltage at a terminal of the rechargeable battery via a second set of detection terminals of the charger device, wherein the second set of terminals is configured to measure the voltage. When,
Including methods.
少なくとも1つの充電式電気化学セルを有する充電式電池を充電するように構成された充電器デバイスであって、前記充電式電池は、前記充電式電池に関連する、対応する電池容量を表す識別情報を通信するように構成された電池識別機構を含み、前記デバイスは、
前記充電式電池を受容するように構成された充電区画であって、
前記充電式電池の各電池端子に連結されるように構成された充電端子と、
前記充電式電池の前記電池識別機構と通信するように構成され、前記識別情報を受信するための電池識別読み取り機構と、
を含む充電区画と、
前記充電式電池の前記通信された識別情報に基づいて、前記対応する電池容量を決定するように構成され、
前記電池が15分以内の充電期間内に到達される所定の充電を達成するように、前記決定された対応する電池容量に基づいて、前記充電式電池に印加されるべき充電電流レベルを決定するように構成され、
実質的に略前記決定された電流レベルを有する充電電流を前記充電式電池に印加するように構成されたコントローラと、
を含む、充電器デバイス。
A charger device configured to charge a rechargeable battery having at least one rechargeable electrochemical cell, the rechargeable battery being associated with the rechargeable battery and identifying information representing a corresponding battery capacity A battery identification mechanism configured to communicate, the device comprising:
A charging compartment configured to receive the rechargeable battery,
A charging terminal configured to be connected to each battery terminal of the rechargeable battery;
A battery identification reading mechanism configured to communicate with the battery identification mechanism of the rechargeable battery and for receiving the identification information;
A charging compartment including
Configured to determine the corresponding battery capacity based on the communicated identification information of the rechargeable battery;
Determine a charging current level to be applied to the rechargeable battery based on the determined corresponding battery capacity so that the battery achieves a predetermined charge that is reached within a charging period of less than 15 minutes. Configured as
A controller configured to apply a charging current having substantially the determined current level to the rechargeable battery;
Including a charger device.
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