JP2011139622A - バッテリーパック及びその充電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリーパック及びその充電方法を提供する。
【解決手段】充電可能なバッテリーセル、バッテリーセルと連結される充電端子部、バッテリーセルの充放電を制御する保護回路、バッテリーセルと充電端子部との間に連結される第１スイッチング素子、充電端子部と連結され、充電端子部に印加される入力電圧を変圧する変圧回路、変圧回路とバッテリーセルとの間に連結される第２スイッチング素子を備えることを特徴とするバッテリーパックである。これにより、多様な電圧タイプのバッテリーパック及び多様な出力電圧を有する充電器を互換して使用して、バッテリーパックを充電可能にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリーパック及びその充電方法に関する。

携帯用電子機器、例えば、携帯電話、デジタルカメラ、ノート型パソコンなどが広く使われるにつれて、それらの携帯用電子機器を動作させるための電源を供給するバッテリーに対する開発が活発に進められている。

バッテリーは、バッテリーセルと、バッテリーセルの充電及び放電を制御する保護回路とを備えるバッテリーパック形態で提供され、バッテリーセルの種類によって、リチウムイオンバッテリー、ニッケルカドミウムバッテリーなどに分類する。

このとき、バッテリーセルの種類によって、放電電圧及び充電電圧が異なる。また、バッテリーセルの種類が同じでも、バッテリーセルの内部のベアセルの構成によって充電電圧が異なりうる。バッテリーセルを充電する時には、所定の定格電圧で充電せねばならず、定格電圧以外の電圧でバッテリーセルを充電する場合、バッテリーセルが損傷するおそれがある。したがって、バッテリーパックを充電する時には、該バッテリーセルの電圧タイプに合う充電器を使用する。

本発明の実施形態が解決しようとする課題は、多様なタイプの充電器を使用して充電できるバッテリーパック及びその充電方法を提供するところにある。

前記課題を解決するために、本発明による実施形態の一側面は、充電可能なバッテリーセル、バッテリーセルと連結される充電端子部、バッテリーセルの充放電を制御する保護回路、バッテリーセルと充電端子部との間に連結される第１スイッチング素子、充電端子部と連結され、充電端子部に印加される入力電圧を変圧する変圧回路、及び変圧回路とバッテリーセルとの間に連結される第２スイッチング素子を備えることを特徴とするバッテリーパックを提供する。

かかる本実施形態の他の特徴によれば、保護回路は、入力電圧及びバッテリーセルの電圧タイプを判断する。

本実施形態のさらに他の特徴によれば、入力電圧がバッテリーセルの電圧タイプと一致する場合、保護回路は、第１スイッチング素子をオンさせる。

本実施形態のさらに他の特徴によれば、入力電圧がバッテリーセルの電圧タイプより低い電圧である場合、保護回路は、変圧回路が入力電圧を昇圧するように制御する。

本実施形態のさらに他の特徴によれば、入力電圧がバッテリーセルの電圧タイプより高い電圧である場合、保護回路は、変圧回路が入力電圧を減圧するように制御する。

本実施形態のさらに他の特徴によれば、保護回路は、第２スイッチング素子をオンさせる。

本実施形態のさらに他の特徴によれば、変圧回路は、入力電圧を昇圧する第１変圧回路及び入力電圧を減圧する第２変圧回路を備え、バッテリーパックは、第２変圧回路とバッテリーセルとの間に連結される第３スイッチング素子をさらに備え、第２スイッチング素子は、第１変圧回路とバッテリーセルとの間に連結される。

本実施形態のさらに他の特徴によれば、入力電圧がバッテリーセルの電圧タイプより低い電圧である場合、保護回路は、第２スイッチング素子をオンさせる。

本実施形態のさらに他の特徴によれば、入力電圧がバッテリーセルの電圧タイプより高い電圧である場合、保護回路は、第３スイッチング素子をオンさせる。

本実施形態のさらに他の特徴によれば、入力電圧及びバッテリーセルの電圧タイプを判断するための抵抗をさらに備える。

本実施形態のさらに他の特徴によれば、抵抗のサイズは、バッテリーセルの電圧タイプによって異なる。

本実施形態のさらに他の特徴によれば、保護回路は、バッテリーセルの電圧タイプ情報を保存する。

前記課題を解決するために、本発明による実施形態の他の側面は、バッテリーセル、バッテリーセルの充電を制御する充電制御回路を備えるバッテリーパックの充電方法であって、充電器の接続を認識するステップ、充電器から入力される第１電圧を判断するステップ、バッテリーセルの電圧タイプを判断するステップ、及び第１電圧及びバッテリーセルの電圧タイプによって、第１電圧または第１電圧を変圧した電圧のうちいずれか一つの電圧でバッテリーセルを充電するステップを含むことを特徴とするバッテリーパックの充電方法を提供する。

かかる本実施形態の他の特徴によれば、第１電圧とバッテリーセルの電圧タイプとが一致する場合、第１電圧でバッテリーセルを充電する。

本実施形態のさらに他の特徴によれば、第１電圧がバッテリーセルの電圧タイプより低い電圧である場合、第１電圧を昇圧した第２電圧でバッテリーセルを充電する。

本実施形態のさらに他の特徴によれば、第１電圧がバッテリーセルの電圧タイプより高い電圧である場合、第１電圧を減圧した第３電圧でバッテリーセルを充電する。

本実施形態のさらに他の特徴によれば、バッテリーセルを充電する電圧以外の電圧がバッテリーセルに印加される経路を遮断する。

本実施形態のさらに他の特徴によれば、充電制御回路に連結された抵抗を使用して、第１電圧及びバッテリーセルの電圧タイプを判断する。

本実施形態のさらに他の特徴によれば、充電制御回路は、バッテリーセルの電圧タイプ情報を保存する。

本発明の一実施形態によるバッテリーパックを示すブロック図である。 図１のバッテリーパックを示した回路図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーパックの充電方法を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態によるバッテリーパックを示すブロック図である。 図４のバッテリーパックを示した回路図である。 本発明の他の実施形態によるバッテリーパックの充電方法を示すフローチャートである。

以下、添付された図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
下記の説明では、本発明の実施形態による動作を理解するのに必要な部分のみが説明され、その他の部分の説明は、本発明の要旨を不明確にしない限り省略してある。また、後述する本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は、通常的または事前的な意味で限定して解釈されてはならず、本発明を最も適切に表現できるように、本発明の技術的思想に符合する意味及び概念で解釈されねばならない。

図１は、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１００を示すブロック図である。
バッテリーパック１００は、バッテリーセル１１０、充電端子部１２０、保護回路１３０、第１スイッチング素子１４０、第２スイッチング素子１５０、第１変圧回路１６０及び充放電スイッチ１７０を備える。

バッテリーセル１１０は、一つまたは二つ以上のベアセルを含み、充電端子部１２０を通じて外部装置と連結されれば、充電または放電を実施する。ベアセルは、正極板、負極板及びセパレータから形成される電極組立体と、電極組立体を収容し、上端に開口部を形成する缶と、缶の開口部に備えられて缶を密封するキャップ組立体とを備える。充電して使用することが可能な二次電池である。バッテリーセル１１０は、多様な電圧タイプを有する。バッテリーセル１１０の電圧タイプとは、バッテリーセル１１０の出力が一般電圧であるか高電圧であるかを意味する。一般電圧とは、バッテリーセル１１０の出力が約４．２Ｖである場合であり、高電圧とは、バッテリーセル１１０の出力が約４．３５ないし４．４Ｖである場合である。

充電端子部１２０は、外部充電器と連結される部分である。充電端子部１２０は、正極端子１２１及び負極端子１２２を備える。充電端子部１２０は、バッテリーセル１１０と並列に連結され、充電器と連結されてバッテリーセル１１０への充電を行う。充電端子部１２０が外部電子機器と連結される端子としても使われる場合、充電端子部１２０は、バッテリーセル１１０による放電を行う。

充電端子部１２０とバッテリーセル１１０との間の経路は、充電／放電経路として使われる大電流経路であり、該大電流経路を通じて比較的大きい電流が流れる。

保護回路１３０は、バッテリーセル１１０が安定的な動作を行えるように、バッテリーパック１００の内部の動作を制御する。このために、保護回路１３０は、第１スイッチング素子１４０、第２スイッチング素子１５０、充放電スイッチ１７０を制御して、バッテリーセル１１０の充放電を制御する。保護回路１３０は、ＶＤＤ端子を通じてバッテリーセル１１０の電圧を感知し、過充電または過放電されたと判断する場合、充電制御信号Ｓｃ及び放電制御信号Ｓｄを充放電スイッチ１７０に印加する。充電制御信号Ｓｃ及び放電制御信号Ｓｄは、充放電スイッチ１７０に含まれたトランジスタを制御して電流のフローを遮断できる。

また、保護回路１３０は、充電端子部１２０に印加される入力電圧、及びバッテリーセル１１０の電圧タイプを判断する。充電端子部１２０に印加される入力電圧とは、充電器の出力電圧でありうる。前記判断結果によって、スイッチング制御信号ＣＳを、ＶＴ端子を通じて出力する。スイッチング制御信号ＣＳは、第１スイッチング素子１４０及び第２スイッチング素子１５０のうちいずれか一つがオン状態となるように制御する。充電端子部１２０に印加される入力電圧及びバッテリーセル１１０の電圧タイプは、ＶＲ端子に印加される電圧のサイズなどを通じて判断できる。

第１スイッチング素子１４０は、バッテリーセル１１０と充電端子部１２０との間の大電流経路上に直列に連結されて、充電または放電経路を形成する。第１スイッチング素子１４０は、保護回路１３０からのスイッチング制御信号ＣＳによりオン／オフが制御される。第１スイッチング素子１４０がオン状態であるとき、バッテリーセル１１０は、充電端子部１２０に連結された充電器から充電電圧を印加される。

第２スイッチング素子１５０は、バッテリーセル１１０と第１変圧回路１６０との間の大電流経路上に直列に連結されて、充電または放電経路を形成する。第２スイッチング素子１５０は、保護回路１３０からのスイッチング制御信号ＣＳによりオン／オフが制御される。第２スイッチング素子１５０がオン状態であるとき、バッテリーセル１１０は、第１変圧回路１６０の出力電圧を充電電圧として印加される。

第１変圧回路１６０は、保護回路１３０からの制御信号によって充電端子部１２０から印加される電圧を昇圧または減圧し、それを第２スイッチング素子１５０に出力する。このために、第１変圧回路１６０は、印加される電圧を昇圧する昇圧回路と、印加される電圧を減圧する減圧回路とを備える。第１変圧回路１６０に印加される電圧は、充電器の出力電圧である。充電器の出力電圧は、充電器の充電対象となるバッテリーセルの電圧タイプによって決定されている値である。したがって、第１変圧回路１６０に印加される電圧は、約４．２Ｖでありうる。あるいは、第１変圧回路１６０に印加される電圧は、約４．３ないし４．５Ｖでありうる。

充放電スイッチ１７０は、保護回路１３０から印加される充電制御信号Ｓｃ及び放電制御信号Ｓｄによって、バッテリーセル１１０の充電及び放電を制御する。

以下、図１で示したバッテリーパックの具体的な回路について説明する。
図２は、図１のバッテリーパックを示した回路図である。
充電端子部１２０は、正極端子１２１及び負極端子１２２を備えている。正極端子１２１及び負極端子１２２が電子機器と連結されるときにバッテリーセル１１０の放電がなされ、充電器と連結されるときにバッテリーセル１１０の充電がなされる。このとき、負極端子１２２には、バッテリーセル１１０の容量を表す容量認識抵抗Ｒ４が連結される。容量認識抵抗Ｒ４の一端子１２３は、外部機器と連結され、外部機器で容量認識抵抗Ｒ４の抵抗値を認識してバッテリーセル１１０の容量を判断可能にする。

保護回路１３０は、論理回路１３１、抵抗感知回路１３２、複数の過充電感知部１３３，１３４、過電流感知回路１３５などを備え、複数の入力端子及び出力端子を備える。保護回路１３０は、入力端子としてＶＳＳ，ＶＤＤ，ＩＤ，ＶＲ１，ＶＲ２，ＶＲ３端子を備える。また、保護回路１３０は、出力端子としてＶＴ，ＶＣ，ＤＣ，ＣＣ端子を備える。

論理回路１３１は、保護回路１３０の動作を制御し、バッテリーセル１１０の充電及び放電のための全般的な制御を行う。論理回路１３１は、充電器の出力電圧、バッテリーセル１１０の電圧タイプ、バッテリーセル１１０の充電／放電状態、バッテリーパック１００の内部の電流フロー状態などによって、スイッチング制御信号ＣＳ、充電制御信号Ｓｃ、放電制御信号Ｓｄ、昇圧制御信号を生成する。前記生成した信号は、それぞれＶＴ端子、ＤＣ端子、ＣＣ端子及びＶＣ端子を通じて外部に出力される。また、論理回路１３１には、バッテリーセル１１０の電圧タイプがあらかじめ保存されている。

あるいは、バッテリーセル１１０の電圧タイプを判断するために、保護回路１３０は、抵抗感知回路１３２を備える。抵抗感知回路１３２は、保護回路１３０のＶＲ１，ＶＲ２及びＶＲ３端子間に連結された抵抗Ｒａ，Ｒｂを認識する。充電器が充電端子部１２０に連結されれば、Ｒａ及びＲｂに電圧が印加され、抵抗感知回路１３２は、Ｒａ及びＲｂにかかる電圧値を通じてバッテリーセル１１０の電圧タイプ及び充電器の出力電圧が分かる。抵抗Ｒａ，Ｒｂの抵抗値は、バッテリーセル１１０の電圧タイプによって異なりうる。ここで、バッテリーセル１１０の電圧タイプ及び充電器の出力電圧を判断する方法について説明する。

バッテリーセル１１０の電圧タイプを判断する方法の一例として、抵抗Ｒａと抵抗Ｒｂとの比率を使用できる。すなわち、Ｒａ：Ｒｂ＝２：１であれば、バッテリーセル１１０の電圧タイプは一般電圧タイプであり、Ｒａ：Ｒｂ＝１：２であれば、バッテリーセル１１０の電圧タイプは高電圧タイプでありうる。また、ＲａとＲｂの抵抗値の和を一定にして、充電器の出力電圧を判断可能にする。

具体的に、Ｒ３＝３０ｋΩ、Ｒａ＝２０ｋΩ、Ｒｂ＝１０ｋΩであり、充電器の出力電圧が４．２Ｖであると仮定するとき、ＶＲ１端子とＶＲ２端子との間には、１．４Ｖがかかり、ＶＲ２端子とＶＲ３端子との間には、０．７Ｖがかかる。抵抗感知回路１３２は、前記１．４Ｖ及び０．７Ｖを感知して、その割合からバッテリーセル１１０の電圧タイプが一般電圧タイプであると判断できる。また、ＶＲ１端子とＶＲ３端子との間にかかる電圧は２．１Ｖであり、抵抗感知回路１３２は、前記２．１Ｖを感知して、その電圧値から充電器の出力電圧が４．２Ｖであるということを判断できる。

もし、Ｒ３＝３０ｋΩ、Ｒａ＝１０ｋΩ、Ｒｂ＝２０ｋΩであり、充電器の出力電圧が４．３５Ｖであると仮定すれば、ＶＲ１端子とＶＲ２端子との間には、０．７２５Ｖがかかり、ＶＲ２端子とＶＲ３端子との間には、１．４５Ｖがかかる。抵抗感知回路１３２は、前記０．７２５Ｖ及び１．４５Ｖを感知して、その割合からバッテリーセル１１０の電圧タイプが高電圧タイプであると判断できる。また、ＶＲ１端子とＶＲ３端子との間にかかる電圧は２．１７５Ｖであり、抵抗感知回路１３２は、前記２．１７５Ｖを感知して、その電圧値から充電器の出力電圧が４．３５Ｖであるということを判断できる。

前述したバッテリーセル１１０の電圧タイプ及び充電器の出力電圧の判断方法は、例示的なものであって、これに限定されるものではなく、多様な方法でバッテリーセル１１０の電圧タイプ及び充電器の出力電圧の判断が可能である。

複数の過充電感知部１３３，１３４は、ＶＤＤ端子に印加される電圧を基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２と比較して、バッテリーセル１１０が過充電状態であるか否かを感知する。ＶＤＤ端子は、バッテリーセル１１０の正極とバッテリーセル１１０の負極との間に直列連結される抵抗Ｒ１とキャパシタＣ１との間の端子に連結される。

過電流感知回路１３５は、ＩＤ端子に印加される電流を測定して、バッテリーパック１００の内部に過電流が流れることを感知する。ＩＤ端子と負極端子１２２との間に抵抗Ｒ２が連結される。

保護回路１３０は、接地端子としてＶＳＳ端子をバッテリーセル１１０の負極と連結する。

一方、第１スイッチング素子１４０及び第２スイッチング素子１５０は、電界効果トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＦＥＴ）及び寄生ダイオードから形成される。すなわち、第１スイッチング素子１４０は、ＦＥＴ１及びＤ１から形成され、第２スイッチング素子１５０は、ＦＥＴ２及びＤ２から形成される。バッテリーセル１１０を充電するとき、第１スイッチング素子１４０及び第２スイッチング素子１５０は、選択的にオン状態となる。したがって、同じ制御信号で第１スイッチング素子１４０及び第２スイッチング素子１５０を同時に制御するために、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２は、相異なるチャネルタイプを有しうる。例えば、ＦＥＴ１は、ｎチャネルＦＥＴを使用し、ＦＥＴ２は、ｐチャネルＦＥＴを使用し、あるいはそれと逆に構成してもよい。ただし、第１スイッチング素子１４０及び第２スイッチング素子１５０は、いずれも充電のための経路を形成する。したがって、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２のソース電極をバッテリーセル１１０の正極に連結させる。これにより、充電時に第１スイッチング素子１４０及び第２スイッチング素子１５０を通じて充電電流が同時にバッテリーセル１１０に流入されることを防止できる。ここで、第１スイッチング素子１４０及び第２スイッチング素子１５０の電界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２は、スイッチング素子であり、本発明の技術的範囲は、これに限定されず、他の種類のスイッチング機能を行う電気素子が使われる。

充放電スイッチ１７０として充電制御スイッチ１７１及び放電制御スイッチ１７２を備え、充電制御スイッチ１７１及び放電制御スイッチ１７２それぞれは、ＦＥＴ及び寄生ダイオードから形成される。すなわち、充電制御スイッチ１７１は、ＦＥＴ３及びＤ３から形成され、放電制御スイッチ１７２は、ＦＥＴ４及びＤ４から形成される。充電制御スイッチ１７１のＦＥＴ３のソースとドレインとの間の接続方向は、放電制御スイッチ１７２のＦＥＴ４とは逆方向に設定する。かかる構成により、充電制御スイッチ１７１のＦＥＴ３は、充電端子部１２０からバッテリーセル１１０への電流フローを制限するように接続される一方、放電制御スイッチ１７２のＦＥＴ４は、バッテリーセル１１０から充電端子部１２０への電流フローを制限するように接続される。ここで、充電制御スイッチ及び放電制御スイッチ１７１，１７２のＦＥＴ３，ＦＥＴ４は、スイッチング素子であり、本発明の技術的範囲は、これに限定されず、他の種類のスイッチング機能を行う電気素子が使われる。また、充電制御スイッチ及び放電制御スイッチ１７１，１７２に含まれた寄生ダイオードＤ３，Ｄ４は、電流が制限される方向と逆方向に電流が流れるように構成する。

前述したバッテリーパック１００の充電方法について説明する。
図３は、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１００の充電方法を示すフローチャートである。

図２及び図３を参照すれば、充電端子部１２０に充電器が連結されれば、バッテリーパック１１は、充電器が接続されたことを感知する（Ｓ１００）。

充電器は、バッテリーパック１００の内部の抵抗値を認識して、バッテリーセル１１０の容量を判断できる。バッテリーパック１００は、充電器が接続されるとき、抵抗感知回路１３２を通じてバッテリーセル１１０の電圧タイプ及び充電器の出力電圧を判断する（Ｓ１０２，Ｓ１０３）。すなわち、バッテリーセル１１０の出力電圧が高電圧であるか一般電圧であるかを判断する。また、充電器が一般電圧タイプのバッテリーセル用充電器であるか、高電圧タイプのバッテリーセル用充電器であるかを判断する。一般電圧は約４．２Ｖである場合であり、高電圧は４．３５ないし４．４Ｖである場合でありうる。バッテリーセル１１０の電圧タイプは、保護回路１３０に連結された抵抗値を使用して判断できる。しかし、これは例示的なものであって、これに限定されるものではない。すなわち、バッテリーパック１００の製造時に論理回路１３１にあらかじめバッテリーセル１１０の電圧タイプを記憶させるなと、多様な方法でバッテリーセル１１０の電圧タイプを判断することが可能である。

バッテリーセル１１０の電圧タイプ及び充電器の出力電圧を判断すれば、充電器の出力電圧が充電電圧と同一であるか（Ｓ１０３）、あるいは充電電圧が充電器の出力電圧より高いかを判断する（Ｓ１０５）。充電電圧は、バッテリーセル１１０を充電するのに使用する電圧であって、バッテリーセル１１０の電圧タイプによる。

充電器の出力電圧と充電電圧とが同じ場合、論理回路１３１は、第１スイッチング素子１４０にローレベルのスイッチング制御信号ＣＳを印加して、ＦＥＴ１をオンさせる（Ｓ１０４）。また、論理回路１３１は、充電制御スイッチ１７１にハイレベルの充電制御信号Ｓｃを印加して、ＦＥＴ３をオンさせる。これにより、正極端子１２１、ＦＥＴ１、バッテリーセル１１０、Ｄ４、ＦＥＴ３、負極端子１２２に続く大電流経路が形成される。

充電電圧が充電器の出力電圧より高い場合、論理回路１３１は、充電器の出力電圧を昇圧して充電電圧と同じサイズの電圧を出力するように、第１変圧回路１６０を制御する（Ｓ１０６）。一方、充電電圧が充電器の出力電圧より低い場合、論理回路１３１は、充電器の出力電圧を減圧して充電電圧と同じサイズの電圧を出力するように、第１変圧回路１６０を制御する（Ｓ１０７）。そして、論理回路１３１は、第２スイッチング素子１５０にローレベルのスイッチング制御信号ＣＳを印加して、ＦＥＴ２をオンさせる。これにより、正極端子１２１、第１変圧回路１６０、ＦＥＴ２、バッテリーセル１１０、Ｄ４、ＦＥＴ３、負極端子１２２に続く大電流経路が形成される。

形成された大電流経路を通じて、バッテリーセル１１０は充電を行う（Ｓ１０９）。満充電如何を感知し（Ｓ１１０）、満充電されたならば、充電動作を終了し、そうでない場合には、ステップＳ１０９に戻って充電動作を行い続ける。

このように、本実施形態によるバッテリーパックは、自体的にバッテリーセルの種類及び充電器の出力電圧を判断し、判断結果によって充電器の出力電圧を変圧するか、またはそのまま使用して最適の充電を行える。

図４は、本発明の他の実施形態によるバッテリーパック３００を示すブロック図であり、図５は、図４のバッテリーパックを示した回路図である。本実施形態によるバッテリーパック３００は、図１及び図２によるバッテリーパック１００と類似した構成及び機能を有するので、相違点についてのみ説明する。

本実施形態によるバッテリーパック３００は、第２変圧回路３６１及び第３スイッチング素子３５１をさらに備える。図１のバッテリーパック１００では、第１変圧回路１６０が入力電圧の昇圧及び減圧をいずれも行ったが、本実施形態の場合、第１変圧回路３６０は、入力電圧を昇圧する機能を行い、第２変圧回路３６１は、入力電圧を減圧する機能を行う。また、第３スイッチング素子３５１は、バッテリーセル３１０と第２変圧回路３６１との間の大電流経路上に直列に連結されて、充電または放電経路を形成する。第３スイッチング素子３５１は、保護回路３３０からの制御信号によりオン／オフが制御される。第３スイッチング素子３５１がオン状態であるとき、バッテリーセル３１０は、第２変圧回路３６１の出力電圧を充電電圧として印加される。

第１スイッチング素子ないし第３スイッチング素子３４０，３５０，３５１は、それぞれＦＥＴ及び寄生ダイオードから形成される。すなわち、第１スイッチング素子３４０は、ＦＥＴ１及びＤ１から形成され、第２スイッチング素子３５０は、ＦＥＴ２及びＤ２から形成される。また、第３スイッチング素子３５１は、ＦＥＴ５及びＤ５から形成される。バッテリーセル３１０を充電するとき、第１スイッチング素子ないし第３スイッチング素子３４０，３５０，３５１のうち一つのスイッチング素子がオン状態となる。したがって、本実施形態の場合、一つの制御信号で三つのスイッチング信号をいずれも制御しがたく、それぞれのＦＥＴには、論理回路３３１で生成された相異なる制御信号が印加される。第１スイッチング素子ないし第３スイッチング素子３４０，３５０，３５１は、いずれも充電のための経路を形成する。したがって、ＦＥＴ１，ＦＥＴ２，ＦＥＴ５のソース電極をバッテリーセル３１０の正極に連結させる。これにより、充電時に第１スイッチング素子ないし第３スイッチング素子３４０，３５０，３５１を通じて、充電電流が同時にバッテリーセル３１０に流入されることを防止できる。

図６は、本発明の他の実施形態によるバッテリーパックの充電方法を示すフローチャートである。
本実施形態によるバッテリーパック３００の充電方法は、図３によるバッテリーパック１００の充電方法と類似しているので、相違点についてのみ説明する。

本実施形態によるバッテリーパック３００は、充電器からの電圧を昇圧する回路及び減圧する回路が別途に備えられる。したがって、論理回路３３１は、充電器からの電圧を昇圧するように制御するか、または減圧するように制御する必要がない。したがって、充電電圧が充電器の出力電圧より高い場合、第１変圧回路３６０が充電器の出力電圧を昇圧する（Ｓ３０６）。そして、昇圧された電圧がバッテリーセル３１０に印加されるように、論理回路３３１は、第２スイッチング素子３５０にローレベルの制御信号を印加して、ＦＥＴ２をオンさせる（Ｓ３０７）。これにより、正極端子３２１、第１変圧回路３６０、ＦＥＴ２、バッテリーセル３１０、Ｄ４、ＦＥＴ３、負極端子３２２に続く大電流経路が形成される。

一方、充電電圧が充電器の出力電圧より低い場合、第２変圧回路３６０が充電器の出力電圧を減圧する（Ｓ３０８）。そして、減圧された電圧がバッテリーセル３１０に印加されるように、論理回路３３１は、第３スイッチング素子３５１にローレベルの制御信号を印加して、ＦＥＴ５をオンさせる（Ｓ３０９）。これにより、正極端子３２１、第２変圧回路３６１、ＦＥＴ５、バッテリーセル３１０、Ｄ４、ＦＥＴ３、負極端子３２２に続く大電流経路が形成される。

以上で言及された本実施形態及びその変形例による充電方法をバッテリーパックで実行させるためのプログラムは記録媒体に保存される。ここで、記録媒体とは、例えば、プロセッサで読み取り可能な媒体であって、半導体記録媒体（例えば、フラッシュメモリ）を使用できる。前記媒体は、プロセッサにより読み取り可能であり、前記プロセッサで実行される。

本発明は、図面に示した実施形態を参考にして説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、添付された特許請求の範囲の技術的思想により決まらねばならない。

本発明は、バッテリー関連の技術分野に適用可能である。

１００ バッテリーパック
１１０ バッテリーセル
１２０ 充電端子部
１２１ 正極端子
１２２ 負極端子
１３０ 保護回路
１４０ 第１スイッチング素子
１５０ 第２スイッチング素子
１６０ 第１変圧回路
１７０ 充放電スイッチ

Claims (19)

1. 充電可能なバッテリーセルと、
   前記バッテリーセルと連結される充電端子部と、
   前記バッテリーセルの充放電を制御する保護回路と、
   前記バッテリーセルと前記充電端子部との間に連結される第１スイッチング素子と、
   前記充電端子部と連結され、前記充電端子部に印加される入力電圧を変圧する変圧回路と、
   前記変圧回路と前記バッテリーセルとの間に連結される第２スイッチング素子と、を備えることを特徴とするバッテリーパック。
2. 前記保護回路は、前記入力電圧及び前記バッテリーセルの電圧タイプを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。
3. 前記入力電圧が前記バッテリーセルの電圧タイプと一致する場合、前記保護回路は、前記第１スイッチング素子をオンさせ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。
4. 前記入力電圧が前記バッテリーセルの電圧タイプより低い電圧である場合、前記保護回路は、前記変圧回路が前記入力電圧を昇圧するように制御す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。
5. 前記入力電圧が前記バッテリーセルの電圧タイプより高い電圧である場合、前記保護回路は、前記変圧回路が前記入力電圧を減圧するように制御す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。
6. 前記保護回路は、前記第２スイッチング素子をオンさせることを特徴とする請求項４または５に記載のバッテリーパック。
7. 前記変圧回路は、前記入力電圧を昇圧する第１変圧回路及び前記入力電圧を減圧する第２変圧回路を備え、
   前記バッテリーパックは、前記第２変圧回路と前記バッテリーセルとの間に連結される第３スイッチング素子をさらに備え、
   前記第２スイッチング素子は、前記第１変圧回路と前記バッテリーセルとの間に連結され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。
8. 前記入力電圧が前記バッテリーセルの電圧タイプより低い電圧である場合、前記保護回路は、前記第２スイッチング素子をオンさせることを特徴とする請求項７に記載のバッテリーパック。
9. 前記入力電圧が前記バッテリーセルの電圧タイプより高い電圧である場合、前記保護回路は、前記第３スイッチング素子をオンさせることを特徴とする請求項７に記載のバッテリーパック。
10. 前記入力電圧及び前記バッテリーセルの電圧タイプを判断するための抵抗をさらに備え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。
11. 前記抵抗のサイズは、前記バッテリーセルの電圧タイプによって異な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。
12. 前記保護回路は、前記バッテリーセルの電圧タイプ情報を保存してい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。
13. バッテリーセル、前記バッテリーセルの充電を制御する充電制御回路を備えるバッテリーパックの充電方法であって、
    充電器の接続を認識するステップと、
    前記充電器から入力される第１電圧を判断するステップと、
    前記バッテリーセルの電圧タイプを判断するステップと、
    前記第１電圧及び前記バッテリーセルの電圧タイプによって、前記第１電圧または前記第１電圧を変圧した電圧のうちいずれか一つの電圧で前記バッテリーセルを充電するステップと、を含むことを特徴とするバッテリーパックの充電方法。
14. 前記第１電圧と前記バッテリーセルの電圧タイプとが一致する場合、
    前記第１電圧で前記バッテリーセルを充電することを特徴とする請求項１３に記載のバッテリーパックの充電方法。
15. 前記第１電圧が前記バッテリーセルの電圧タイプより低い電圧である場合、
    前記第１電圧を昇圧した第２電圧で前記バッテリーセルを充電することを特徴とする請求項１３に記載のバッテリーパックの充電方法。
16. 前記第１電圧が前記バッテリーセルの電圧タイプより高い電圧である場合、
    前記第１電圧を減圧した第３電圧で前記バッテリーセルを充電することを特徴とする請求項１３に記載のバッテリーパックの充電方法。
17. 前記バッテリーセルを充電する電圧以外の電圧が前記バッテリーセルに印加される経路を遮断することを特徴とする請求項１３に記載のバッテリーパックの充電方法。
18. 前記充電制御回路に連結された抵抗を使用して、前記第１電圧及び前記バッテリーセルの電圧タイプを判断することを特徴とする請求項１３に記載のバッテリーパックの充電方法。
19. 前記充電制御回路は、前記バッテリーセルの電圧タイプ情報を保存していることを特徴とする請求項１３に記載のバッテリーパックの充電方法。

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