JP2016513352A - バッテリーパック及びその充電制御方法 - Google Patents

Abstract

本発明によるバッテリーパックは、少なくとも一つの単位セルを含むバッテリーセルと、前記バッテリーセルに電気的に接続される第１コネクターと、前記バッテリーセル及び第１コネクターに電気的に接続され、前記第１コネクターと結合可能に対応する形象を有する第２コネクターと、を含む。本発明によれば、複数個のバッテリーパックを一度に充電することができ、必要な場合、複数個のバッテリーパックを容易に接続してバッテリーの容量を増加させることで電子機器の使用可能時間を充分確保することができる。【選択図】 図４

Description

本発明は、バッテリーパック及びその充電方法に関し、より詳しくは、充電器に直接接続して充電可能であり、複数個のバッテリーパックの相互間接続が可能な構造を有するバッテリーパック及びその充電方法に関する。

本出願は、２０１３年４月１０日出願の韓国特許出願第１０−２０１３−００３９２５６号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。

携帯用機器に使用されるバッテリーパックの性能は次第に向上しており、特にバッテリーパックの体積対比容量はますます増加しつつある。

しかし、スマートフォンやノートブックＰＣなどのような携帯用器機は、そのサイズが次第に減少しながらも多様な機能と優秀なデータの処理速度などを有することに伴い、多量の電力が消耗され、一つのバッテリーパックのみでは使用時間を十分確保しにくい不具合がある。

したがって、二つまたはその以上のバッテリーパックを充電して持っている必要があるが、この場合、個々のバッテリーパックを充電するためには、電子機器の本体または充電スタンドなどにバッテリーパックを装着した後、これを充電器に接続して充電を行わなければならない。

しかし、複数のバッテリーパックを個別的に電子機器の本体または充電スタンドなどに装着して充電することは非常に煩わしく、また、ユーザは一つのバッテリーパックの充電を完了した後、他のバッテリーパックを充電器に接続する作業を繰り返して行わなければならないため、他の業務や就寝が妨げられる恐れがある。

したがって、バッテリーパックの充電に際し、バッテリーパックを電子機器または充電スタンドなどに装着することなく、充電器とバッテリーパックとを直接接続して充電できるだけでなく、バッテリーパック相互間を接続して複数のバッテリーパックを一度に充電できる構造を有するバッテリーパックの開発が求められる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーパックの充電に際し、バッテリーパックを電子機器または充電スタンドなどに装着することなく、充電器とバッテリーパックとを直接接続して充電できるだけでなく、バッテリーパック相互間を接続して複数のバッテリーパックを一度に充電できる構造を有するバッテリーパックを提供することを目的とする。

但し、本発明が解決しようとする課題は上述の課題に制限されず、言及されていないさらに他の課題は、下記する発明の説明から当業者に明確に理解されであろう。

上記の課題を達成するためのバッテリーパックは、少なくとも一つの単位セルを含むバッテリーセルと、前記バッテリーセルに電気的に接続される第１コネクターと、前記バッテリーセル及び第１コネクターに電気的に接続され、前記第１コネクターと結合可能に対応する形象を有する第２コネクターと、を含む。

前記バッテリーパックは、前記バッテリーセルの充電状態に応じて前記第１コネクターと第２コネクターとの電気的接続または第１コネクターとバッテリーセルとの電気的接続を選択的に遮断するコントローラを含み得る。

前記コントローラは、前記バッテリーセルのＳＯＣまたは電圧値が、設定された基準値以上の場合、前記第１コネクターとバッテリーセルとの電気的接続を遮断し、前記バッテリーセルのＳＯＣまたは電圧値が、設定された基準値未満の場合、前記第１コネクターと第２コネクターとの電気的接続を遮断し得る。

前記バッテリーパックは、前記第１コネクターと第２コネクターとの間に接続され、前記コントローラから出力される制御信号に応じて前記第１コネクターと第２コネクターとの電気的接続を許容するか遮断する第１スイッチと、前記第１コネクターとバッテリーセルとの間に接続され、前記制御信号に応じて前記第１コネクターとバッテリーセルとの電気的接続を許容するか遮断する第２スイッチと、をさらに含み得る。
前記バッテリーパックは、前記第１コネクター、第２コネクター及びバッテリーセルの間を電気的に接続する電力ラインをさらに含み得る。

前記電力ラインは、前記第１コネクターと第２コネクターとを接続する第１電力ラインと、前記第１電力ラインとバッテリーセルとを接続する第２電力ラインと、を含み得る。
前記第１スイッチは、前記第１電力ライン上に設けられ、前記第２スイッチは前記第２電力ライン上に設けられ得る。
前記バッテリーパックは、前記バッテリーセルを収容するパックケースをさらに含み得る。
前記第１コネクターは、前記パックケースの第１面を通して外部に露出され、前記第２コネクターは、前記パックケースの第２面を通して外部に露出され得る。
前記コントローラは、前記バッテリーセルのＳＯＣまたは電圧値が基準値以上になれば、充電完了信号を出力し得る。
前記バッテリーパックは、前記コントローラから出力された充電完了信号に応じて点灯されるインジケーターをさらに含み得る。

また、上記技術的課題は、前記バッテリーパックが、本発明によるバッテリーパックが複数個接続されて具現されるバッテリーパックアセンブリーによっても達成することができ、この場合、互いに隣接するバッテリーパックは、前記第１コネクターと第２コネクターとが結合され相互接続し得る。

なお、上記技術的課題を達成するための本発明によるバッテリーパックの充電制御方法は、前記バッテリーパックの充電を制御する方法であって、（ａ）第１コネクターを介して充電電流が流入されるか否かを判断する段階と、（ｂ）第１コネクターを介して充電電流が流入される場合、バッテリーセルのＳＯＣを基準ＳＯＣと比較する段階と、（ｃ）比較結果に従って第１コネクターとバッテリーセルとの電気的接続または第１コネクターと第２コネクターとの電気的接続のうちいずれか一つが選択されるようにする制御信号を出力する段階と、を含む。

前記（ｃ）段階は、バッテリーセルのＳＯＣが基準ＳＯＣよりも低い場合、第１コネクターとバッテリーセルとが電気的に接続されるようにする制御信号を出力し、バッテリーセルのＳＯＣが基準ＳＯＣ以上の場合、第１コネクターと第２コネクターとが電気的に接続されるようにする制御信号を出力する段階であり得る。

本発明の一面によれば、バッテリーパックの充電時、バッテリーパックを電子機器または充電スタンドなどに装着することなく、充電器とバッテリーパックとを直接接続して充電することができる。
本発明の他面によれば、バッテリーパック相互間を接続して複数のバッテリーパックを一度に充電することができる。

本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
図１は、本発明の一実施例によるバッテリーパックの第１コネクターを示した斜視図である。 図２は、本発明の一実施例によるバッテリーパックの第２コネクターを示した斜視図である。 図３は、本発明の一実施例によるバッテリーパックが複数個接続されて具現されるバッテリーパックアセンブリーを示す斜視図である。 図４は、本発明の一実施例によるバッテリーパック内部の回路構成を示す図である。 図５は、本発明の一実施例によるバッテリーパックの充電制御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望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。

まず、図１及び図２を参照して本発明の一実施例によるバッテリーパック１０を説明する。

図１及び図２を参照すれば、本発明の一実施例によるバッテリーパック１０は、少なくとも一つの単位セルからなるバッテリーセル(図４の符号Ｂ参照)、前記バッテリーセルを収容するパックケース１１、前記パックケース１１の第１面を通して外部に露出する第１コネクター１２及び前記パックケースの第２面を通して外部に露出する第２コネクター１３を含む。また、前記バッテリーパック１０は、バッテリーセルＢに電気的に接続され、パックケース１１を通して外部に露出する外部端子１５及び点灯方式などに応じてバッテリーパック１０の充電状態を知らせるインジケーターをさらに含み得る。

前記第１コネクター１２は、バッテリーセルＢに電気的に接続され、充電器のコネクターＣが接続される接続端子及び複数のバッテリーパック１０を電気的に接続させる接続端子の役割をすることができる。前記第１コネクター１２は、多様な形態に具現され得、その一例で、パックケース１１の外側に突出しないように形成された雌コネクターであってもよく、ピンの個数は１６ピン、３０ピン等に多様に形成可能である。

前記第２コネクター１３は、内部回路を通して第１コネクター１２と電気的に接続され、パックケース１１において第１コネクター１２が露出する面とは異なる面を通して外部に露出する。また、前記第２コネクター１３は、第１コネクター１２と結合されて相互隣接するバッテリーパック１０が物理的／電気的に結合可能であるよう第１コネクター１２に対応する形象を有する。すなわち、前記第２コネクター１３は、一例でパックケース１１の外部に突出した形態を有する雄コネクターであってもよく、ピンの個数は第１コネクター１２と同一に形成される。

なお、本発明の図面では、第１コネクター１２が雌コネクターの形態を有し、第２コネクター１３が雄コネクターの形態を有する場合を示したが、本発明がこれに限定されることではない。すなわち、これとは逆に、第１コネクター１２が雄コネクターの形態を有し、第２コネクター１３が雌コネクターの形態を有することも可能である。

図３を参照すれば、前記第１コネクター１２と第２コネクター１３とが相互結合されることによって、複数のバッテリーパック１０が接続されてバッテリーパックアセンブリーを具現することができる。
このようなバッテリーパックアセンブリーは、第１コネクター１２を介して充電器のコネクターＣに接続されることによって順次充電可能である。

すなわち、前記バッテリーパックアセンブリーの充電は、充電器と直接接続されたバッテリーパック１０の充電が完了した後、次に位置するバッテリーパック１０が充電される方式で行われ得る。ここで、一つのバッテリーパック１０の充電が完了する時点は、バッテリーパック１０のＳＯＣまたは電圧値が設定された基準値以上となるときを示し、完全充電を含む概念である。

このような順次充電は、それぞれのバッテリーパック１０に備えられた第１コネクター１２とバッテリーセルＢとの電気的接続または接続解除、及び第１コネクター１２と第２コネクター１３との電気的接続または接続解除によって実現することができる。前記順次充電を可能にする回路構成の一例については図４を参照して以下に詳しく説明する。

図４を参照すれば、前記バッテリーパック１０は、第１コネクター１２、第２コネクター１３及びバッテリーセルＢの間を電気的に接続する電力ラインＬ、前記電力ラインＬ上に設けられるスイッチＳ及び前記スイッチＳのスイチング動作を制御するコントローラ１６をさらに含み得る。

前記電力ラインＬは、第１コネクター１２と第２コネクター１３とを接続する第１電力ラインＬ１、及びバッテリーセルＢと第１電力ラインＬ１とを接続する第２電力ラインＬ２を含む。このような電力ラインＬ１、Ｌ２のそれぞれは、バッテリーセルＢの正極に接続される高電位ライン及びバッテリーセルＢの負極に接続される低電位ラインからなることを当業者であれば理解することができるだろう。また、前記第１電力ラインＬ１の高電位ラインは第２電力ラインＬ２の高電位ラインに接続され、第１電力ラインＬ１の低電位ラインは第２電力ラインＬ２の低電位ラインに接続されることは自明である。

前記スイッチＳは、電力ラインＬ上に設けられ、第１コネクター１２、第２コネクター１３及びバッテリーセルＢの間の電気的接続を許容または遮断し、このようなスイッチＳの設置個数及び設置位置は、多様に変更可能である。一例として、前記スイッチＳは、第１電力ラインＬ１上に設けられる第１スイッチＳ１及び第２電力ラインＬ２上に設けられる第２スイッチＳ２を含み得る。

前記第１スイッチＳ１は、第１コネクター１２と第２コネクター１３との電気的接続を許容または遮断する役割をし、第２スイッチＳ２は、第１コネクター１２とバッテリーセルＢとの電気的接続を許容または遮断する役割をする。前記スイッチＳ１、Ｓ２のスイチング動作による充電電流の流れについて詳細は後述する。

本発明の図面では、前記スイッチＳ１、Ｓ２が高電位ライン上に設けられた場合を示したが、これは例示的なものに過ぎず、これによって本発明が限定されることはない。前記スイッチＳ１、Ｓ２は、高電位ラインまたは低電位ラインのいずれのライン上に設られても構わない。

前記コントローラ１６は、バッテリーセルＢの両端間の電圧及び／またはバッテリーセルＢを構成する単位セルそれぞれの両端間の電圧及び／または第２電力ラインＬ２上に流れる電流を用いてバッテリーセルＢのＳＯＣを算出し、算出されたＳＯＣを参照してバッテリーセルＢの充電を管理することができる。

さらに、前記コントローラ１６は、バッテリーパックＢが充電モードにある場合、すなわち、前記第１コネクター１２に充電器が接続された場合、バッテリーセルＢのＳＯＣに応じてスイッチＳ１、Ｓ２がそれぞれ独立的にスイチング動作を行うようにスイチング制御信号を出力する。ここで、前記充電モードの該当有無は、例えば、電力ラインＬ上に接続された電流センサーによって判断され得る。

具体的に、前記コントローラ１６は、バッテリーセルＢのＳＯＣが、設定された基準値未満の場合、第１スイッチＳ１はオフ状態となり、第２スイッチＳ２はオン状態となるようにするスイチング制御信号を出力する。これによって、前記バッテリーセルＢには充電電流が供給される一方、第２コネクター１３を介して接続された隣接するバッテリーパック１０には充電電流が供給されない。

また、前記コントローラ１６は、バッテリーセルＢの充電量が基準値以上の場合、すなわち、バッテリーセルＢのＳＯＣが設定された基準値以上の場合は、第１スイッチＳ１がオン状態となり、第２スイッチＳ２がオフ状態となるようにするスイチング制御信号を出力する。これによって、前記バッテリーセルＢにこれ以上充電電流が供給されず、第２コネクター１３を介して接続された隣接するバッテリーパック１０に充電電流が供給される。ここで、前記ＳＯＣが基準値以上となるということは、完全充電を含む概念であることは前述のとおりである。

一方、前記コントローラ１６は、本発明によるバッテリーパック１０に充電完了を知らせるインジケーター１４が備えられた場合において、バッテリーセルＢのＳＯＣが基準値以上となれば、充電完了信号を出力するように設定され得る。この場合、前記インジケーター１４は、コントローラ１６から出力された充電完了信号に応じて点灯されることによって、ユーザに充電完了事実を認知させる。

上述のように、本発明によるバッテリーパック１０は第１コネクター１２を備えることで充電器と直接接続の可能な構造を有する。また、前記バッテリーパック１０は、第１コネクター１２及びこれに対応する形象を有する第２コネクター１３を備えることで複数個が接続され、バッテリーパックアセンブリーを成した状態で一度に充電可能な構造を有する。
さらに、本発明によるバッテリーパック１０は、バッテリーセルＢのＳＯＣに応じて充電電流の流れを変える内部回路を備えることで、順次充電が可能である。
次は、図５を参照して本発明の一実施例によるバッテリーパック１０の充電を制御する方法を説明する。

図５を参照すれば、本発明の一実施例によるバッテリーパックの充電制御方法は、（ａ）充電装置の接続有無を判断する段階、（ｂ）バッテリーの充電状態を判断する段階及び（ｃ）スイチング制御信号を出力する段階を含む。

前記 (ａ)段階は、バッテリーパック１０に備えられた第１コネクター１２を通して充電電流が流入されるか否かを判断する段階である。ここで、前記充電電流の流入有無の判断は、電力ラインＬ上に接続された電流センサーによって行われ得る。

前記（ｂ）段階は、第１コネクター１２を通して充電電流が流入される場合、バッテリーセルＢのＳＯＣを基準ＳＯＣと比較する段階である。ここで、前記基準ＳＯＣは、バッテリーセルＢが充分充電された場合のＳＯＣを示し、完全充電されたバッテリーセルＢのＳＯＣを含む概念であることは前述とおりである。

前記（ｃ）段階は、段階（ｂ）における比較結果に従って第１コネクター１２とバッテリーセルＢとの電気的接続または第１コネクター１２と第２コネクター１３との電気的接続のうちいずれか一つが選択されるようにする制御信号を出力する段階である。前記制御信号は、相違する種類の第１制御信号と第２制御信号とを含む概念である。ここで、前記第１制御信号は、バッテリーセルＢのＳＯＣが基準ＳＯＣよりも低い場合、第１コネクター１２とバッテリーセルＢとが電気的に接続されるようにする制御信号であり、第２制御信号は、バッテリーセルＢのＳＯＣが基準ＳＯＣ以上の場合、第１コネクター１２と第２コネクター１３とが電気的に接続されるようにする制御信号である。

なお、本発明を説明するに際し、図４に示した回路を成す各構成は、物理的に区分される構成要素というよりは論理的に区分される構成要素として理解すべきである。

即ち、それぞれの構成は、本発明の技術思想を実現するための論理的な構成要素に該当するため、それぞれの構成要素が統合または分離して実施されるとしても、本発明の論理構成が行う機能が実現可能であれば、本発明の範囲内にあると解釈されるべきであり、同一または類似の機能を行う構成要素であれば、その名称の如何とは係わらず、本発明の範囲内にあると解釈すべきことは言うまでもない。

以上のように、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。

Claims (15)

1. 少なくとも一つの単位セルを含むバッテリーセルと、
   前記バッテリーセルに電気的に接続される第１コネクターと、
   前記バッテリーセル及び第１コネクターに電気的に接続され、前記第１コネクターと結合可能に対応する形象を有する第２コネクターとを備えてなることを特徴とする、バッテリーパック。
2. 前記バッテリーセルの充電状態に応じて、前記第１コネクターと第２コネクターとの電気的接続又は前記第１コネクターと前記バッテリーセルとの電気的接続を選択的に遮断するコントローラを備えてな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. 前記コントローラが、
   前記バッテリーセルのＳＯＣまたは電圧値が、設定された基準値以上の場合、前記第１コネクターとバッテリーセルとの電気的接続を遮断し、
   前記バッテリーセルのＳＯＣまたは電圧値が、設定された基準値未満の場合、前記第１コネクターと第２コネクターとの電気的接続を遮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。
4. 前記第１コネクターと第２コネクターとの間に接続され、前記コントローラから出力される制御信号に応じて前記第１コネクターと第２コネクターとの電気的接続を許容し又は遮断する第１スイッチと、
   前記第１コネクターとバッテリーセルとの間に接続され、前記制御信号に応じて前記第１コネクターとバッテリーセルとの電気的接続を許容し又は遮断する第２スイッチとをさらに備えてな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。
5. 前記第１コネクター、前記第２コネクター及び前記バッテリーセルの間を電気的に接続する電力ラインをさらに備えてなることを特徴とする、請求項４に記載のバッテリーパック。
6. 前記電力ラインが、
   前記第１コネクターと前記第２コネクターとを接続する第１電力ラインと、
   前記第１電力ラインと前記バッテリーセルとを接続する第２電力ラインとを備えてなることを特徴とする、請求項５に記載のバッテリーパック。
7. 前記第１スイッチが、前記第１電力ライン上に設けられてなり、
   前記第２スイッチが、前記第２電力ライン上に設けられてなることを特徴とする、請求項６に記載のバッテリーパック。
8. 前記バッテリーセルを収容するパックケースをさらに備えてな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。
9. 前記第１コネクターが、前記パックケースの第１面を通して外部に露出され、
   前記第２コネクターが、前記パックケースの第２面を通して外部に露出することを特徴とする、請求項８に記載のバッテリーパック。
10. 前記コントローラが、前記バッテリーセルのＳＯＣ又は電圧値が基準値以上になれば、充電完了信号を出力するものであ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。
11. 前記コントローラから出力された充電完了信号に応じて点灯されるインジケーターをさらに備えて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. 請求項１〜１１の何れか一項に記載のバッテリーパックを複数備えてなる、バッテリーパックアセンブリー。
13. 互いに隣接するバッテリーパックが、前記第１コネクターと前記第２コネクターとが結合され相互接続することを特徴とする、請求項１２に記載のバッテリーパックアセンブリー。
14. 請求項１〜１１の何れか一項によるバッテリーパックの充電を制御する方法であって、
    （ａ）第１コネクターを介して充電電流が流入するか否かを判断する段階と、
    （ｂ）第１コネクターを介して充電電流が流入する場合、バッテリーセルのＳＯＣを基準ＳＯＣと比較する段階と、
    （ｃ）比較結果に従って第１コネクターとバッテリーセルとの電気的接続または第１コネクターと第２コネクターとの電気的接続のうちいずれか一つが選択されるようにする制御信号を出力する段階とを備えてなる、バッテリーパックの充電制御方法。
15. 前記（ｃ）段階が、
    前記バッテリーセルのＳＯＣが基準ＳＯＣよりも低い場合、前記第１コネクターと前記バッテリーセルとが電気的に接続されるようにする制御信号を出力し、
    前記バッテリーセルのＳＯＣが基準ＳＯＣ以上の場合、前記第１コネクターと前記第２コネクターとが電気的に接続されるようにする制御信号を出力する段階であることを特徴とする、請求項１４に記載のバッテリーパックの充電制御方法。