JP2011062071A

JP2011062071A - バッテリーパックの充電方法及びバッテリーパック

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Publication number: JP2011062071A
Application number: JP2010154614A
Authority: JP
Inventors: Seongpyo Hong; 成 ▲杓▼ 洪
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2009-09-08
Filing date: 2010-07-07
Publication date: 2011-03-24
Anticipated expiration: 2030-07-07
Also published as: KR101036085B1; EP2293412B1; EP2293412A3; CN102013531B; US20110057621A1; CN102013531A; JP5181311B2; KR20110026675A; EP2293412A2; US8686690B2

Abstract

【課題】本発明は、トリクル充電電流によるバッテリーまたは外部電源の損傷を防止して、安全性を向上させることのできるバッテリーパックを提供する。
【解決手段】本発明のバッテリーパックの充電方法は、充電電流が存在するか否かを判断する充電電流存在判断段階Ｓ１と、充電電流が存在する場合には、充電電流と充電電圧が変更されるか否かを判断する充電電流及び充電電圧変更判断段階Ｓ３と、充電電流と充電電圧が変更される場合には、充電電流が第１電流レベルから第１電流レベルより小さい第２電流レベルに変更されてバッテリーの現在電圧が以前の電圧より低くなるか否かを判断するバッテリー電圧減少判断段階Ｓ４と、バッテリーの現在電圧が以前の電圧より低くなる場合には、充電電流を第２電流レベルに一定維持時間の間維持する充電電流維持段階Ｓ５とを含むことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、トリクル充電電流を防止することのできるバッテリーパックの充電方法及びバッテリーパックに関する。

二次電池は、セルラーホン（Ｃｅｌｌｕｌａｒｐｈｏｎｅ）、ノートパソコン、カムコーダ、ＰＤＡ（ｐｅｒｓｏｎａｌｄｉｇｉｔａｌａｓｓｉｓｔａｎｔ）などポータブル電子機器の開発に伴って活発に研究されている。

このような二次電池は、バッテリーセルと充放電回路を含むバッテリーパック形態で製作され、バッテリーパックに設けられた外部端子を介して外部電源または外部負荷（ｌｏａｄ）によってバッテリーセルの充電または放電が行われる。即ち、外部端子を介してバッテリーパックに外部電源が連結されると、外部端子と充放電回路を介して供給される外部電源によってバッテリーセルが充電され、外部端子を介してバッテリーパックに外部負荷が連結されると、バッテリーセルの電源が充放電回路と外部端子を介して外部負荷に供給される放電動作が行われる。この時、充放電回路は、外部端子とバッテリーセルとの間でバッテリーセルの充放電を制御する。

一般的に、バッテリーセルの充電は、バッテリーセルの電圧が一定電圧に到達するまで最大充電電流でバッテリーセルを充電し、バッテリーセルの電圧が一定電圧に到達すると、充電電流を徐々に減少させる方式で行われる。

ところが、バッテリーセルの充電中、充電電流が減少する時にバッテリーセルの電圧が同時に減少して充電電流が再び大きくなる現象、即ちトリクル充電電流（ｔｒｉｃｋｌｅｃｈａｒｇｅｃｕｒｒｅｎｔ）が発生する現象が繰り返して現れる。このようなトリクル充電電流は、バッテリーセルまたは外部電源に損傷を与えて、バッテリーセルまたは外部電源の安全性を低下させる。

本発明は、トリクル充電電流によるバッテリーまたは外部電源の損傷を防止して、安全性を向上させることのできるバッテリーパックの充電方法及びバッテリーパックを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明に係るバッテリーパックの充電方法は、充電電流が存在するか否かを判断する充電電流存在判断段階と、充電電流が存在する場合には、前記充電電流と充電電圧が変更されるか否かを判断する充電電流及び充電電圧変更判断段階と、前記充電電流と前記充電電圧が変更される場合には、前記充電電流が第１電流レベルから前記第１電流レベルより小さい第２電流レベルに変更され、バッテリーの現在電圧が以前の電圧より低くなるか否かを判断するバッテリー電圧減少判断段階と、前記バッテリーの現在電圧が以前の電圧より低くなる場合には、前記充電電流を前記第２電流レベルに一定維持時間の間維持する充電電流維持段階とを含むことを特徴とする。

前記充電電流存在判断段階において、前記充電電流を一定感知時間の間感知したときに前記充電電流が存在すると判断するようにしてもよい。ここで、前記一定感知時間は、０．５秒乃至２秒であることが好ましい。

前記充電電流存在判断段階において、前記充電電流が存在しない場合には、前記バッテリーが自己放電モードであると認識するようにしてもよい。

前記一定維持時間は、０．５秒乃至２秒であることが好ましい。

前記充電電流及び充電電圧変更判断段階において、前記バッテリーの充電を制御する外部システムから前記充電電流と前記充電電圧が両方とも変更される充電制御信号を受信すると、前記充電電流と前記充電電圧が変更されると判断するようにしてもよい。

前記充電電流維持段階において、前記充電電流を前記第２電流レベルに一定維持時間の間維持するための充電電流維持信号を生成して、前記バッテリーの充電を制御する外部システムに伝送するようにしてもよい。

前記バッテリーは、外部システムによって充電電圧が上昇する際に充電電流が階段状に減少する充電方式で充電されるものであってもよい。

上述の目的を達成するために、本発明に係るバッテリーパックは、少なくとも一つのバッテリーセルを含み、大電流経路を介して外部端子と連結されるバッテリーと、前記バッテリーと前記外部端子との間に並列に連結され、前記バッテリーの電圧を検出する保護回路部と、前記保護回路部と前記外部端子との間に直列に連結されて、前記保護回路から前記バッテリーの電圧を受信し、前記外部端子を介して外部システムと通信する制御部とを含み、前記制御部は、前記バッテリーに充電電流が存在すると判断し、前記充電電流と充電電圧が変更されると判断したときには、前記バッテリーの充電電流が第１電流レベルから前記第１電流レベルより小さい第２電流レベルに変更されたと判断し、前記バッテリーの現在電圧が以前の電圧より低くなったと判断すると、前記バッテリーの充電電流を前記第２電流レベルに一定維持時間の間維持するための充電電流維持信号を生成することを特徴とする。

また、前記バッテリーパックは、前記大電流経路に設けられ、前記制御部に連結されたセンサ抵抗をさらに含み、前記制御部は、前記センサ抵抗を介して一定感知時間の間前記バッテリーの充電電流を感知すると、前記バッテリーに充電電流が存在すると判断するようにしてもよい。ここで、前記一定感知時間は、０．５秒乃至２秒であることが好ましい。

前記制御部は、前記バッテリーに充電電流が存在しなければ、前記バッテリーが自己放電モードであると認識して、自己放電モード信号を生成して前記バッテリーの充電を制御する外部システムに伝送するようにしてもよい。

前記制御部は、前記バッテリーの充電を制御する外部システムから前記充電電流と前記充電電圧を変更する充電制御信号を受信すると、前記充電電流と前記充電電圧が変更されると判断するようにしてもよい。

前記制御部は、前記充電電流維持信号を前記バッテリーの充電を制御する外部システムに伝送するようにしてもよい。

前記制御部と前記外部端子との間には、前記バッテリーの充電を制御する外部システムと前記制御部との間の通信を可能にするＳＭＢＵＳがさらに形成してもよい。

前記バッテリーは、外部システムによって充電電圧が上昇する時に充電電流が階段状に減少する充電方式で充電されてもよい。

本発明に係るバッテリーパックの充電方法及びバッテリーパックは、バッテリーの充電時に外部システムの充電電流及び充電電圧が両方とも変更され、バッテリーの充電電流及び充電電圧が減少する場合には、バッテリーの充電電流を、減少した電流レベルに維持するようにバッテリーの充電を制御する。これにより、充電電流が再び大きくなる現象、即ちトリクル充電電流の発生を防止することができる。

従って、本発明に係るバッテリーパックの充電方法及びバッテリーパックは、トリクル充電電流によるバッテリーまたは外部電源の損傷を防止することができ、これによって安全性を向上させることができる。

本発明の一実施例に係るバッテリーパックの構成を示す回路図である。本発明の一実施例に係るバッテリーパックを充電する外部電源の充電方式を示すグラフである。図１に図示したバッテリーパックの充電方法を説明するためのフローチャートである。図３に示すバッテリーパックの充電方法が適用されない場合に、トリクル充電電流が発生することを示すグラフである。図３に示すバッテリーパックの充電方法が適用された場合に、トリクル充電電流が発生しないことを示すグラフである。

以下、図面を参照して本発明の実施例をより詳しく説明する。

図１は、本発明の一実施例に係るバッテリーパックの構成を示す回路図であり、図２は、本発明の一実施例に係るバッテリーパックを充電する外部電源の充電方式を示すグラフである。

図１及び図２を参照すると、本発明の一実施例に係るバッテリーパック１００は、バッテリー１１０と、外部端子１２０と、充電素子１３０と、放電素子１４０と、センサ抵抗１５０と、保護回路部１６０と、制御部１７０と、ＳＭＢＵＳ１８０とを含んでいる。

上記のように構成されたバッテリーパック１００は、外部端子１２０を介して外部システム２００の外部電源または外部負荷と連結されて、充電動作または放電動作を行う。外部端子１２０とバッテリー１１０との間の大電流経路（ＨＣＰ）は充放電経路として使用され、大電流経路（ＨＣＰ）を介して比較的大きい電流が流れる。このようなバッテリーパック１００は、ＳＭＢＵＳ１８０を介して外部システム２００と通信することができる。

外部システム２００は、ポータブル電子機器、例えばポータブルノートパンコンであって、電源供給のためのアダプタ（図示せず）のような外部電源を含むことができる。バッテリー１１０は、外部システム２００の外部電源によって充電される。そして、外部システム２００が外部電源から分離されると、バッテリー１１０から外部端子１２０を介して外部システム２００の外部負荷へ放電が行われる。

次に、本発明の一実施例に係るバッテリーパック１００の構成について詳しく説明する。

バッテリー１１０は、少なくとも一つのバッテリーセルＢ１、Ｂ２、Ｂ３を含むことができ、一定電圧で充電または放電される。図面において、Ｂ＋、Ｂ−は大電流端を示し、直列に連結されたバッテリーセルＢ１、Ｂ２、Ｂ３の陽極電源部及び負極電源部を示している。ここで、バッテリー１１０は、３個のバッテリーセルＢ１、Ｂ２、Ｂ３が直列に連結されて構成されているが、バッテリーセルの個数は、外部システムが必要とする容量によって変わってもよい。

外部端子１２０は、バッテリー１１０と並列に連結され、外部システム２００の外部電源または外部負荷と連結されてバッテリー１１０の充電または放電の際に端子として作動する。図面において、Ｐ＋はバッテリー１１０の陽極電源部Ｂ＋と連結された陽極端子を示し、Ｐ−はバッテリー１１０の負極電源部Ｂ−と連結された負極端子を示している。外部端子１２０を介して、外部システム２００の外部電源または外部負荷にバッテリーパック１００が連結される。即ち、外部端子１２０に対して外部電源が連結された外部システム２００が連結されると、外部電源からバッテリー１１０へ充電が行われ、外部端子１２０に対して外部電源が分離された外部システム２００が連結されると、バッテリー１１０から外部負荷へ放電が行われる。

充電素子１３０及び放電素子１４０は、バッテリー１１０と外部端子１２０との間の大電流経路ＨＣＰ上に直列に連結され、バッテリーパック１００の充電または放電を行う。充電素子１３０及び放電素子１４０は、それぞれ電界効果トランジスタ（ＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ；以下ＦＥＴとする）と寄生ダイオード（ｐａｒａｓｉｔｉｃｄｉｏｄｅ；以下Ｄとする）を含んでいる。即ち、充電素子１３０は、電界効果トランジスタＦＥＴ１と寄生ダイオードＤ１を含み、放電素子１４０は電界効果トランジスタＦＥＴ２と寄生ダイオードＤ２を含んでいる。充電素子１３０の電界効果トランジスタＦＥＴ１のソースとドレインの間の接続方向は、放電素子１４０の電界効果トランジスタＦＥＴ２の接続方向と反対方向に設定されている。このような構成において、充電素子１３０の電界効果トランジスタＦＥＴ１は、外部端子１２０からバッテリー１１０への電流の流れを制限するように接続されている。その一方で、放電素子１４０の電界効果トランジスタＦＥＴ２は、バッテリー１１０から外部端子１２０への電流の流れを制限するように接続されている。ここで、充電及び放電素子１３０、１４０の電界効果トランジスタＦＥＴ１、ＦＥＴ２はスイッチング素子であるが、これに限らず、スイッチング機能を行う他の種類の電気素子を使用してもよい。また、充電及び放電素子１３０、１４０に含まれている寄生ダイオードＤ１、Ｄ２は、電流が制限される方向と反対方向に電流が流れるように構成されている。

センサ抵抗１５０は、バッテリー１１０と外部端子１２０との間の大電流経路ＨＣＰ上に直列に連結されている。センサ抵抗１５０の両端は、保護回路部１６０または制御部１７０に連結することができる。これによって、保護回路部１６０または制御部１７０はセンサ抵抗１５０の両端の電圧値とセンサ抵抗１５０の抵抗値とを確認して、充放電電流を確認することができる。よって、センサ抵抗１５０は、バッテリー１１０の充電電流または放電電流に対する情報を保護回路部１６０または制御部１７０に伝達する。

保護回路部１６０は、バッテリー１１０と充電素子１３０及び放電素子１４０との間に並列に連結され、バッテリー１１０と制御部１７０との間に直列に連結されている。保護回路部１６０は、バッテリー１１０の電圧を検出して、検出された電圧を制御部１７０に伝達し、制御部１７０の制御によって充電素子１３０及び放電素子１４０を動作させる。ここで、保護回路部１６０は、保護回路ＩＣ（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔ）またはアナログフロントエンド（ＡｎａｌｏｇＦｒｏｎｔＥｎｄ；ＡＦＥ）ＩＣで具現することができる。

例えば、バッテリー１１０に、外部電源が連結された外部システム２００が連結されている場合、保護回路部１６０は、制御部１７０の制御の下で、充電素子１３０の電界効果トランジスタＦＥＴ１をオン（ｏｎ）状態に、放電素子１４０の電界効果トランジスタＦＥＴ２をオン（ｏｎ）状態に設定して、バッテリー１１０が充電されるようにする。同様に、バッテリー１１０に、外部システム２００の外部負荷が連結されると、保護回路部１６０は、制御部１７０の制御の下で、充電素子１３０の電界効果トランジスタＦＥＴ１をオン（ｏｎ）状態に、放電素子１４０の電界効果トランジスタＦＥＴ２をオン（ｏｎ）状態に設定して、バッテリー１１０が放電されるようにする。一方、図示していないが、保護回路部１６０は、バッテリーセルＢ１、Ｂ２、Ｂ３のそれぞれの電圧を全て感知することができる。

制御部１７０は、保護回路部１６０と外部端子１２０との間に直列に連結されている集積回路（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ；ＩＣ）であって、保護回路部１６０を介して受信したバッテリー１１０の電圧を格納し、内部に予め設定された電圧レベルと比較し、この比較結果に応じて制御信号を保護回路部１６０に出力して、充電素子１３０及び放電素子１４０をオン／オフ（ｏｎ／ｏｆｆ）する。

例えば、制御部１７０で受信したバッテリー１１０の電圧が、内部に予め設定された過充電レベル電圧値、例えば４．３５Ｖ以上であれば、制御部１７０は、過充電状態と判断し、それに対応する制御信号を保護回路部１６０に出力して、充電素子１３０の電界効果トランジスタＦＥＴ１をオフ（ｏｆｆ）する。すると、外部システム２００の外部電源からバッテリー１１０の充電が遮断される。この時、充電素子１３０の寄生ダイオードＤ１は、充電素子１３０の電界効果トランジスタＦＥＴ１がオフ（ｏｆｆ）されても、バッテリーパックの放電機能が行われることができるようにする。一方、制御部１７０で受信したバッテリー１１０の電圧が、内部に予め設定された過放電レベル電圧値、例えば２．３０Ｖ以下であれば、制御部１７０は、過放電状態と判断し、それに対応する制御信号を保護回路部１６０に出力して、放電素子１４０の電界効果トランジスタＦＥＴ２をオフ（ｏｆｆ）する。すると、バッテリー１１０から外部システム２００の外部負荷への放電が遮断される。この時、放電素子１４０の寄生ダイオードＤ２は、放電素子１４０の電界効果トランジスタＦＥＴ２がオフ（ｏｆｆ）されても、バッテリーパック１００の充電機能を行えるようにする。

また、制御部１７０は、バッテリーパック１００の充放電動作に関して、ＳＭＢＵＳ１８０を介して外部システム２００と通信する。即ち、制御部１７０は、バッテリー１１０の電圧のような情報を、保護回路部１６０を介して受信し、外部システム２００に伝達する。これによって、制御部１７０は、外部システム２００の外部電源がバッテリー１１０の電圧のような情報を確認できるようにして、バッテリー１１０の充電を制御することができる。本発明の実施例では、外部システム２００の外部電源は、図２に示すように充電電圧が上昇すると充電電流が階段状に減少する多段電流充電方式であり、バッテリー１１０の充電を制御する。

例えば、外部システム２００の外部電源は、制御部１７０から受信したバッテリー１１０の電圧が充電電圧Ｖ１より小さいことを確認すると、充電電圧がＶ１乃至Ｖ２である時にはＩ１に設定された充電電流でバッテリー１１０を充電するように制御する。すると、バッテリー１１０の電圧は、充電電圧Ｖ１を経てＶ２まで上昇することができる。そして、外部システム２００の外部電源は、制御部１７０から受信したバッテリー１１０の電圧が充電電圧Ｖ２まで上昇したことを確認すると、充電電圧がＶ２乃至Ｖ３である時にはＩ２に設定された充電電流でバッテリー１１０を充電するように制御する。すると、バッテリー１１０の電圧は、充電電圧Ｖ２を経てＶ３まで上昇することができる。そして、外部システム２００の外部電源は、制御部１７０から受信したバッテリー１１０の電圧が充電電圧Ｖ３まで上昇したことを確認すると、充電電圧がＶ３乃至Ｖ４である時にはＩ３に設定された充電電流でバッテリー１１０を充電するように制御する。すると、バッテリー１１０の電圧は、充電電圧Ｖ３を経てＶ４まで上昇することができる。ここで、Ｖ４は、バッテリー１１０の充電を制限するための最大充電電圧であり得る。

多段電流充電方式において、制御部１７０は、バッテリー１１０に充電電流が存在して充電電流と充電電圧が両方とも変更される時点で、バッテリー１１０の充電電流が第１電流レベルから第１電流レベルより小さい第２電流レベルに変更され、バッテリー１１０の現在電圧が以前の電圧より低くなることを確認すると、バッテリー１１０の充電電流が第１電流レベルに再び大きくなる現象を防止するために、バッテリー１１０の充電電流を第２電流レベルに一定時間維持する。このとき制御部１７０は、変更された充電電流を維持するための充電電流維持信号を生成する。そして、制御部１７０は、充電電流維持信号を外部システム２００の外部電源に伝送する。すると、外部システム２００の外部電源は、バッテリー１１０の充電電流を第２電流レベルに一定時間維持するように、バッテリー１１０の充電を制御する。これによって、バッテリー１１０に充電電流が存在して充電電流と充電電圧が両方とも変更される時点において、バッテリー１１０の充電電流が第１電流レベルから第１電流レベルより小さい第２電流レベルに変更され、バッテリー１１０の現在電圧が以前の電圧より低くなる状態になっても、バッテリー１１０の充電電流が第１電流レベルに再び大きくなる現象、即ちトリクル充電電流が発生する現象を防止することができる。一方、充電電流を一定に維持する一定維持時間は０．５秒乃至２秒であることが好ましい。これは、一定維持時間が０．５秒より小さければ、バッテリー１１０の充電電流を第２電流レベルに維持する時間が短すぎてバッテリー１１０の充電電流が第１電流レベルに再び大きくなる恐れがあるからである。また、一定維持時間が２秒より大きければ、バッテリー１１０の充電時間が無駄に長くなる恐れがある。

バッテリー１１０に充電電流が存在して充電電流と充電電圧が両方とも変更される時点において、バッテリー１１０の充電電流が第１電流レベルから第１電流レベルより小さい第２電流レベルに変更され、バッテリー１１０の現在電圧が以前の電圧より減少することは、トリクル充電電流が発生する可能性のある条件である。

制御部１７０は、トリクル充電電流が発生する可能性のある条件として、まずバッテリー１１０に充電電流が存在するか、即ちバッテリー１１０が充電中であるか否かを判断する。そのために、制御部１７０は、センサ抵抗１５０の両端に流れる充電電流を一定感知時間感知すれば、充電電流が存在すると判断する。一方、制御部１７０は、センサ抵抗１５０の両端に流れる充電電流を一定感知時間感知できなければ、バッテリー１１０が自己放電モードであると認識し、自己放電モード信号を生成して外部システム２００の外部電源に伝送する。ここで、一定感知時間は０．５秒乃至２秒であることが好ましい。これは、一定感知時間が０．５秒より小さいと、バッテリー１１０の充電電流をノイズまたはＥＳＤ（ＥｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃＤｉｓｃｈａｒｇｅ）と間違って認識する恐れがあるからである。また、一定感知時間が２秒以上であれば、充電電流を感知する時間が無駄に長くなる恐れがある。

制御部１７０は、バッテリー１１０に充電電流が存在すると判断したら、充電電流と充電電圧が両方とも変更されるか否かを判断する。例えば、制御部１７０は、外部システム２００の外部電源から充電電圧がＶ１からＶ２に変更され、充電電流がＩ１からＩ２に変更される充電制御信号を受信すれば、充電電流と充電電圧が両方とも変更されると判断する。この時、制御部１７０は、バッテリー１１０の充電電流が第１電流レベル（例えば、Ｉ１）から第１電流レベルＩ１より小さい第２電流レベル（例えば、Ｉ２）に変更されることを確認し、バッテリー１１０の現在電圧が以前の電圧より低くなることを確認したら、トリクル充電電流が発生すると判断する。

このように、制御部１７０は、バッテリー１１０の充電中にトリクル充電電流が発生することを防止するために、トリクル充電電流が発生する条件を判断して、バッテリー１１０の充電を制御する。

ＳＭＢＵＳ１８０は、制御部１７０と外部端子１２０との間に形成され、制御部１７０と外部システム２００との通信を可能にする。そのために、ＳＭＢＵＳ１８０は、クロック端子ＣＬＯＣＫとデータ端子ＤＡＴＡとを含んでいる。

上記のように、本発明の一実施例に係るバッテリーパック１００は、バッテリー１１０の充電中に充電電流及び充電電圧が両方とも変更される時点において、バッテリー１１０の充電電流が第１電流レベルから第１電流レベルより小さい第２電流レベルに変更され、バッテリー１１０の現在電圧が以前の電圧より低くなる場合に、充電電流が第１電流レベルへ再び大きくなることを防止するために、第２電流レベルに一定維持時間だけ維持するように、バッテリー１１０の充電を制御する制御部１７０を具備している。それによって、トリクル充電電流が発生する現象を防止することができる。

従って、本発明の一実施例に係るバッテリーパック１００は、トリクル充電電流によるバッテリー１１０または外部電源の損傷を防止することができ、これによって安全性を向上させることができる。

次に、図１に図示した本発明の一実施例に係るバッテリーパック１００の充電方法について詳しく説明する。

図３は、図１に図示したバッテリーパック１００の充電方法を示すフローチャートである。

図３を参照すると、本発明の一実施例に係るバッテリーパック１００の充電方法は、充電電流存在判断段階Ｓ１と、自己放電モード認識段階Ｓ２と、充電電流及び充電電圧変更判断段階Ｓ３と、バッテリー電圧減少判断段階Ｓ４と、充電電流維持段階Ｓ５とを含んでいる。ここで、バッテリー１１０は、外部システム２００の外部電源によって充電電圧が上昇する時に、充電電流が階段状に減少する多段電流充電方式で充電されると仮定する。

充電電流存在判断段階Ｓ１において、制御部１７０は、バッテリー１１０に充電電流が存在するか、即ちバッテリー１１０が充電中であるか否かを判断する。制御部１７０は、センサ抵抗１５０の両端の電圧を感知することで充電電流を感知することができ、一定感知時間だけ充電電流を感知すれば充電電流が存在すると判断する。ここで、一定感知時間は０．５秒乃至２秒であることが好ましい。

充電電流存在判断段階Ｓ１において、バッテリー１１０に充電電流が存在しないと判断された場合、即ち制御部１７０がセンサ抵抗１５０の両端の電圧を感知できないか、あるいは一定感知時間未満しか感知できなかった場合には、自己放電モード認識段階Ｓ２において、制御部１７０は、バッテリー１１０が自己放電モードであると認識し、自己放電モード信号を生成して外部システム２００の外部電源に伝送する。

充電電流存在判断段階Ｓ１において、バッテリー１１０に充電電流が存在すると判断された場合には、充電電流及び充電電圧変更判断段階Ｓ３において、制御部１７０は充電電流と充電電圧が変更されるか否かを判断する。制御部１７０は、外部システム２００の外部電源から充電電流及び充電電圧が変更されることを示す充電制御信号を受信すれば、充電電流と充電電圧が両方とも変更されると判断する。

充電電流及び充電電圧変更判断段階Ｓ３において、充電電流と充電電圧が変更されると判断されれば、バッテリー電圧減少判断段階Ｓ４において、制御部１７０は、バッテリー１１０の充電電流が第１電流レベルから第１電流レベルより小さい第２電流レベルに変更され、バッテリー１１０の現在電圧が以前の電圧より低くなるか否かを判断する。ここで、バッテリー１１０の充電電流が第１電流レベルから第２電流レベルに変更されることは、センサ抵抗１５０で感知した充電電流を確認することで認識することができ、バッテリー１１０の現在電圧が以前の電圧より低くなることは、制御部１７０に保存されたバッテリー１１０の現在電圧と以前の電圧とを比べることによって認識することができる。

バッテリー電圧減少判断段階Ｓ４において、バッテリー１１０の充電電流が第１電流レベルから第１電流レベルより小さい第２電流レベルに変更され、バッテリー１１０の現在電圧が以前の電圧より低いと判断されれば、充電電流維持段階Ｓ５において、制御部１７０は、バッテリー１１０の充電電流を第２電流レベルに一定維持時間の間維持するための充電電流維持信号を生成して、外部システム２００の外部電源に伝送する。すると、外部システム２００の外部電源は、バッテリー１１０の充電電流を第２電流レベルに一定維持時間だけ維持するように、バッテリー１１０の充電を制御する。ここで、一定維持時間は、０．５秒乃至２秒であることが好ましい。

次に、上記した充電方法の適用有無によってトリクル充電電流が発生するか否かについて、図４ａ及び図４ｂを参照して説明する。

図４ａは、図３のバッテリーパックの充電方法を適用しない場合にトリクル充電電流が発生することを示すグラフであり、図４ｂは、図３のバッテリーパックの充電方法を適用した場合、トリクル充電電流が発生しないことを示すグラフである。図４ａ及び図４ｂのグラフにおいて、横軸は時間を表し、縦軸はバッテリーの電圧及び充電電流を表している。

図４ａを参照すると、図３のバッテリーパックの充電方法を適用しなかった場合、バッテリーの電圧が一定電圧に到達するまでバッテリーが一定充電電流で充電されている。そして、バッテリーの電圧が一定電圧に到達した後、充電電流が減少することによってバッテリーの電圧が低くなり、それ以後には充電電流が繰り返し増加する現象、即ちトリクル充電電流が繰り返し発生する現象が現れていることが分かる。このトリクル充電電流が発生すると、バッテリーまたは外部電源が損傷して安全性が低下する。

一方、図４ｂを参照すると、図３のバッテリーパックの充電方法を適用した場合、バッテリーの電圧が一定電圧に到達するまでバッテリーが一定の充電電流で充電されている。そして、バッテリーの電圧が一定電圧に到達した後、充電電流が減少してバッテリーの電圧が低くなる状態になっても、充電電流が減少した状態で一定維持時間維持されるので、充電電流が繰り返し増加する現象、即ちトリクル充電電流が繰り返し発生する現象が現れていないことが分かる。この場合には、バッテリーまたは外部電源の損傷を防止することができて、安全性を向上させることができる。

本発明は、上述した特定の好ましい実施例に限定されるわけではなく、特許請求の範囲で請求した本発明の要旨を逸脱することなく、当該発明の属する技術分野において通常の知識を有する者であれば誰でも多様に変形して実施することが可能であることはいうまでもない。また、そのような変更は特許請求の範囲に属するものである。

１００バッテリーパック
１１０バッテリーセル
１２０外部端子
１３０充電素子
１４０放電素子
１５０センサ抵抗
１６０保護回路部
１７０制御部
１８０ＳＭＢＵＳ
２００外部システム

Claims

充電電流が存在するか否かを判断する充電電流存在判断段階と、
充電電流が存在する場合には、前記充電電流と充電電圧が変更されるか否かを判断する充電電流及び充電電圧変更判断段階と、
前記充電電流と前記充電電圧が変更される場合には、前記充電電流が第１電流レベルから前記第１電流レベルより小さい第２電流レベルに変更され、バッテリーの現在電圧が以前の電圧より低くなるか否かを判断するバッテリー電圧減少判断段階と、
前記バッテリーの現在電圧が以前の電圧より低くなる場合には、前記充電電流を前記第２電流レベルに一定維持時間の間維持する充電電流維持段階と
を含むことを特徴とするバッテリーパックの充電方法。
前記充電電流存在判断段階において、前記充電電流を一定感知時間の間感知したときに前記充電電流が存在すると判断することを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパックの充電方法。
前記一定感知時間は、０．５秒乃至２秒であることを特徴とする請求項２に記載のバッテリーパックの充電方法。
前記充電電流存在判断段階において、前記充電電流が存在しない場合には前記バッテリーが自己放電モードであると認識することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のバッテリーパックの充電方法。
前記一定維持時間は、０．５秒乃至２秒であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のバッテリーパックの充電方法。
前記充電電流及び充電電圧変更判断段階において、前記バッテリーの充電を制御する外部システムから前記充電電流と前記充電電圧が両方とも変更される充電制御信号を受信すると、前記充電電流と前記充電電圧が変更されると判断することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のバッテリーパックの充電方法。
前記充電電流維持段階において、前記充電電流を前記第２電流レベルに一定維持時間の間維持するための充電電流維持信号を生成して、前記バッテリーの充電を制御する外部システムに伝送することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のバッテリーパックの充電方法。
前記バッテリーは、外部システムによって充電電圧が上昇する際に充電電流が階段状に減少する充電方式で充電されることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のバッテリーパックの充電方法。
少なくとも一つのバッテリーセルを含み、大電流経路を介して外部端子と連結されるバッテリーと、
前記バッテリーと前記外部端子との間に並列に連結され、前記バッテリーの電圧を検出する保護回路部と、
前記保護回路部と前記外部端子との間に直列に連結されて、前記保護回路から前記バッテリーの電圧を受信し、前記外部端子を介して外部システムと通信する制御部とを含み、
前記制御部は、
前記バッテリーに充電電流が存在すると判断し、前記充電電流と充電電圧が変更されると判断したときには、
前記バッテリーの充電電流が第１電流レベルから前記第１電流レベルより小さい第２電流レベルに変更されたと判断し、前記バッテリーの現在電圧が以前の電圧より低くなったと判断すると、
前記バッテリーの充電電流を前記第２電流レベルに一定維持時間の間維持するための充電電流維持信号を生成することを特徴とするバッテリーパック。
前記大電流経路に設けられ、前記制御部に連結されたセンサ抵抗をさらに含み、
前記制御部は、前記センサ抵抗を介して一定感知時間の間前記バッテリーの充電電流を感知すると、前記バッテリーに充電電流が存在すると判断することを特徴とする請求項９に記載のバッテリーパック。
前記一定感知時間は、０．５秒乃至２秒であることを特徴とする請求項１０に記載のバッテリーパック。
前記制御部は、前記バッテリーに充電電流が存在しなければ、前記バッテリーが自己放電モードであると認識して、自己放電モード信号を生成して前記バッテリーの充電を制御する外部システムに伝送することを特徴とする請求項９乃至請求項１１のいずれか１項に記載のバッテリーパック。
前記一定維持時間は、０．５秒乃至２秒であることを特徴とする請求項９乃至請求項１２のいずれか１項に記載のバッテリーパック。
前記制御部は、前記バッテリーの充電を制御する外部システムから前記充電電流と前記充電電圧を変更する充電制御信号を受信すると、前記充電電流と前記充電電圧が変更されると判断することを特徴とする請求項９乃至請求項１３のいずれか１項に記載のバッテリーパック。
前記制御部は、前記充電電流維持信号を前記バッテリーの充電を制御する外部システムに伝送することを特徴とする請求項９乃至請求項１４のいずれか１項に記載のバッテリーパック。
前記制御部と前記外部端子との間に形成され、前記バッテリーの充電を制御する外部システムと前記制御部との間の通信を可能にするＳＭＢＵＳをさらに含むことを特徴とする請求項９乃至請求項１５のいずれか１項に記載のバッテリーパック。
前記バッテリーは、外部システムによって充電電圧が上昇する時に充電電流が階段状に減少する充電方式で充電されることを特徴とする請求項９乃至請求項１６のいずれか１項に記載のバッテリーパック。