JP2019525706A - バッテリ管理回路、被充電機器及び電源管理方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、バッテリ管理回路、被充電機器及び電源管理方法を提供する。前記バッテリ管理回路は、第一充電チャネル、Ｃｕｋ回路及び通信制御回路を備える。第一充電チャネルはパワー供給装置によって供給される充電電圧及び/又は充電電流に基づいてバッテリを充電し、バッテリは直列に接続された第一セル及び第二セルを備える。パワー供給装置から供給される充電電圧及び/又は充電電流の大きさがバッテリの現在の充電段階とマッチングするように、通信制御回路はパワー供給装置と通信するために用いられる。前記通信制御回路は、さらにＣｕｋ回路に駆動信号を送信してＣｕｋ回路を駆動して動作させるために用いられ、第一セルと第二セルはＣｕｋ回路を介してエネルギーを伝送し、第一セルの電圧と第二セルの電圧とのバランスを取るようにする。前記バッテリ管理回路は、充電過程の発熱量を低減することができる。

Description

本発明は、充電技術分野に関し、特に、バッテリ管理回路、被充電機器及び電源管理方法に関する。

現在、被充電機器（例えば、スマートフォンである）は、消費者の間で人気が高まっているが、被充電機器は、大量の電力を消費するので頻繁に充電しなければならない。

充電速度を高めるために、被充電機器を大電流で充電する方法が実行可能である。充電電流が大きければ大きいほど、充電速度は速くなるが、被充電機器の発熱問題もますます深刻になる。

だから、充電速度を確保することを前提として、被充電機器の熱をどのように低減するかは、現在解決しようとする問題である。

これに鑑みて、本発明はバッテリ管理回路、被充電機器及び電源管理方法を提供し、充電速度を確保することを前提として、被充電機器の熱を低減することができる。

第１態様において、本発明はバッテリ管理回路を提供する。前記バッテリ管理回路は、第一充電チャネル、Ｃｕｋ回路及び通信制御回路を備える。前記第一充電チャネルは、パワー供給装置によって供給される充電電圧及び/又は充電電流を受信してから、前記充電電圧及び/又は前記充電電流をバッテリの両端に直接に印加して、前記バッテリを充電するために用いられ、その中において、前記バッテリは、直列に接続された第一セル及び第二セルを備える。前記パワー供給装置が前記第一充電チャネルを介して前記バッテリを充電する時、前記パワー供給装置から供給される充電電圧及び/又は充電電流の大きさが前記バッテリの現在の充電段階とマッチングするように、前記通信制御回路はパワー供給装置と通信するために用いられる。前記第一セルの電圧と前記第二セルの電圧が不均衡である場合、前記通信制御回路は、さらに前記Ｃｕｋ回路に駆動信号を送信して前記Ｃｕｋ回路を駆動して動作させるために用いられ、前記第一セルと前記第二セルは前記Ｃｕｋ回路を介してエネルギーを伝送し、前記第一セルの電圧と前記第二セルの電圧とのバランスを取るようにする。

第２態様において、本発明は被充電機器を提供する。前記被充電機器は、互いに直列に接続された第一セル及び第二セルを含むバッテリと、第１態様に記載されたバッテリ管理回路と、を備える。

第３態様において、本発明はバッテリ管理方法を提供する。前記バッテリ管理方法は、バッテリ管理回路に適用され、前記バッテリ管理回路は第一充電チャネル及びＣｕｋ回路を含み、前記第一充電チャネルは、パワー供給装置によって供給される充電電圧及び/又は充電電流を受信してから、前記充電電圧及び/又は前記充電電流をバッテリの両端に直接に印加して、前記バッテリを充電するために用いられ、その中において、前記バッテリは、直列に接続された第一セル及び第二セルを備え、前記バッテリ管理方法は、前記パワー供給装置が前記第一充電チャネルを介して前記バッテリを充電する時、前記パワー供給装置から供給される充電電圧及び/又は充電電流の大きさが前記バッテリの現在の充電段階とマッチングするように、パワー供給装置と通信するステップと、前記第一セルの電圧と前記第二セルの電圧が不均衡である場合、前記Ｃｕｋ回路に駆動信号を送信して、前記Ｃｕｋ回路を駆動して動作させ、前記第一セルと前記第二セルは前記Ｃｕｋ回路を介してエネルギーを伝送し、前記第一セルの電圧と前記第二セルの電圧とのバランスを取るステップと、を備える。

本発明によって提供されるバッテリ管理回路は、充電過程の発熱量を低減することができる。

本発明の実施形態に係わる充電システムの構造を示す図である。 本発明の実施形態に係わる第一セル、第二セル及びＣｕｋ回路の間の接続関係を示す図である。 本発明の実施形態に係わるＣｕｋ回路の動作状態を示す図である。 本発明の実施形態に係わるＣｕｋ回路の別の動作状態を示す図である。 本発明の他の実施形態に係わる充電システムの構造を示す図である。 本発明の実施形態に係わるＣｕｋ回路のスイッチトランジスタの制御シーケンス図（ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｄｉａｇｒａｍ）である。 本発明のさらに他の実施形態に係わる充電システムの構造を示す図である。 本発明の実施形態に係わる被充電機器の構造を示す図である。 本発明の実施形態に係わる脈動直流電流の波形を示す図である。 本発明の実施形態に係わる急速充電プロセスを示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係わるバッテリ管理方法を示すフローチャートである。

関連技術では、被充電機器を充電するために用いられるパワー供給装置が提案されている。前記パワー供給装置は定電圧モードで動作する。定電圧モードでは、前記パワー供給装置から出力される電圧はほぼ一定に維持され、例えば、５Ｖ、９Ｖ、１２Ｖ又は２０Ｖなどである。

前記パワー供給装置から出力される電圧はバッテリの両端に直接に印加するのには適していなく、被充電機器内のバッテリの予想充電電圧及び/又は充電電流を得るために、先ず被充電機器内の変換回路によって変換することを必要とする。

変換回路は、バッテリの予想充電電圧及び/又は充電電流の要求を満たすように、パワー供給装置から出力される電圧を変換するために用いられる。

一例として、変換回路は、充電集積回路（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ，ＩＣ）のような充電管理モジュールを指すことができる。バッテリの充電過程において、バッテリの充電電圧及び/又は充電電流に対する管理を実現するために用いられる。変換回路は、バッテリの充電電圧及び/又は充電電流に対する管理を実現するために、電圧フィードバックモジュールの機能及び/又は電流フィードバックモジュールの機能を有する。

例えば、バッテリの充電過程は、トリクル充電段階、定電流充電段階及び定電圧充電段階のうちの１つ又は複数を備えることができる。トリクル充電段階において、変換回路は、電流フィードバックループを利用して、トリクル充電段階でバッテリに入力される電流がバッテリの予想充電電流の大きさ（例えば、第一充電電流である）を満たすようにする。定電流充電段階において、変換回路は、電流フィードバックループを利用して、定電流充電段階でバッテリに入力される電流がバッテリの予想充電電流の大きさ（例えば、第一充電電流より大きい第二充電電流である）を満たすようにする。定電圧充電段階では、変換回路は、電圧フィードバックループを利用して、定電圧充電段階でバッテリの両端に印加される電圧がバッテリの予想充電電圧の大きさを満たすようにする。

一例として、パワー供給装置から出力される電圧がバッテリの予想充電電圧より大きい場合、変換回路はパワー供給装置から出力される電圧に対して降圧処理を行うことで、降圧変換して得られた充電電圧がバッテリの予想充電電圧の要求を満たすようにするために用いられても良い。他の一例として、パワー供給装置から出力される電圧がバッテリの予想充電電圧より小さい場合、変換回路はパワー供給装置から出力される電圧に対して昇圧処理を行うことで、昇圧変換して得られた充電電圧がバッテリの予想充電電圧の要求を満たすようにするために用いられても良い。

別の一例として、パワー供給装置から５Ｖの定電圧を出力することを例とすると、バッテリが単セル（ｓｉｎｇｌｅ ｃｅｌｌ）（リチウムバッテリセルを例とすると、単セルの充電終止電圧は４．２Ｖである）を含む場合、変換回路（例えば、Ｂｕｃｋ降圧回路である）は、降圧後に得られた充電電圧がバッテリの予想充電電圧の要求を満たすように、パワー供給装置から出力される電圧に対して降圧処理を行うことができる。

別の一例として、パワー供給装置から５Ｖの定電圧を出力することを例とすると、パワー供給装置によって２つ又はそれ以上の単セルが直列接続されてなるバッテリ（リチウムバッテリセルを例とすると、単セルの充電終止電圧は４．２Ｖである）に対して充電する場合、変換回路（例えば、Ｂｏｏｓｔ昇圧回路である）は、昇圧後に得られた充電電圧がバッテリの予想充電電圧の要求を満たすように、パワー供給装置から出力される電圧に対して昇圧処理を行うことができる。

変換回路は低い回路変換効率によって制限され、その結果、変換されていない部分の電気エネルギーは熱量の形で消散される。この部分の熱量は、被充電機器の内部に蓄積することができる。被充電機器の設計空間や放熱空間はいずれも非常に小さい（例えば、ユーザが使用する携帯端末の物理的な寸法はますます軽く薄くなるとともに、携帯端末の性能を向上させるために大量の電子部品が携帯端末内に密集して配置されている）ので、 変換回路の設計上の困難性を向上させるばかりではなく、被充電機器の内部に蓄積された熱量を速やかに除去し難くなり、従って被充電機器の異常を引き起こす。

例えば、変換回路に蓄積された熱量は、変換回路付近の電子部品に対して熱干渉を引き起こし、電子部品の動作異常を引き起こすことがある。別の例として、変換回路に蓄積された熱量は、変換回路及びその付近の電子部品の寿命を短縮する可能性がある。さらに別の例として、変換回路に蓄積された熱量は、バッテリに対して熱干渉を引き起こし、従ってバッテリの充放電の異常を引き起こすことがある。さらに別の例として、変換回路に蓄積された熱量は、被充電機器の温度が上昇する原因となり、充電過程におけるユーザの使用体験を影響することがある。さらに別の例として、変換回路に蓄積された熱量は、変換回路自体を短絡させて、パワー供給装置から出力される電圧がバッテリの両端に直接に印加されて充電の異常を引き起こすことがあり、バッテリが長時間にわたって過電圧充電状態にある場合、引いてはバッテリの爆発が発生して、ユーザーの安全を危うくする。

本発明の実施形態は、出力電圧を調節することができるパワー供給装置を提供する。パワー供給装置は、バッテリの状態情報を取得することができる。バッテリの状態情報は、バッテリの現在の電気量情報及び/又は電圧情報を備えることができる。バッテリの予想充電電圧及び/又は予想充電電流の要求を満たすように、パワー供給装置は取得したバッテリの状態情報に基づいてパワー供給装置自体の出力電圧を調節することができる。パワー供給装置によって調節された出力電圧は、バッテリの両端に直接に印加されてバッテリを充電することができる（以下、「直接充電」という）。また、バッテリ充電過程における定電流充電段階では、パワー供給装置によって調節された出力電圧をバッテリの両端に直接に印加してバッテリを充電することができる。

パワー供給装置は、電池の充電電圧及び/又は充電電流を管理するために、電圧フィードバックモジュールの機能及び電流フィードバックモジュールの機能を有することができる。

「パワー供給装置は取得したバッテリの状態情報に基づいてパワー供給装置自体の出力電圧を調節する」ことは、パワー供給装置は、バッテリの状態情報をリアルタイムで取得することができ、毎回取得したリアルタイムなバッテリの状態情報に基づいてパワー供給装置自体の出力電圧を調節して、バッテリの予想充電電圧及び/又は充電電流を満たすようにすることを意味する。

「パワー供給装置はリアルタイムで取得したバッテリの状態情報に基づいてパワー供給装置自体の出力電圧を調整する」ことは、充電過程でバッテリーの電圧が絶えずに上昇することにつれて、パワー供給装置は充電中の異なる時刻におけるバッテリーの現在の状態情報を得ることができ、バッテリーの現在の状態情報に基づいてパワー供給装置自体の出力電圧をリアルタイムで調整して、バッテリの予想充電電圧及び/又は充電電流を満たすようにすることを意味する。

例えば、バッテリの充電過程は、トリクル充電段階、定電流充電段階及び定電圧充電段階のうちの１つ又は複数を備えることができる。トリクル充電段階では、パワー供給装置はトリクル充電段階で第一充電電流を出力してバッテリを充電することにより、バッテリの予想充電電流の需要を満たすようにする（第一充電電流は一定の直流電流であることができる）。定電流充電段階では、パワー供給装置は、電流フィードバックループを利用して、定電流充電段階でパワー供給装置から出力されてバッテリに流入する電流がバッテリの予想充電電流の需要を満たすようにする（例えば、第二充電電流は脈動波形の電流であることができ、第二充電電流は第一充電電流より大きくことができ、定電流充電段階における脈動波形の電流ピーク値はトリクル充電段階における一定の直流電流の大きさより大きくことができ、定電流充電段階の定電流とは、脈動波形の電流ピーク又は平均値がほぼ変化しないように保持することを意味する）。定電圧充電段階では、パワー供給装置は、電圧フィードバックループを利用して、定電圧充電段階でパワー供給装置から被充電機器に出力される電圧（即ち、一定直流電圧である）が一定になることにする。

例えば、本発明の実施形態に係わるパワー供給装置は、主に、被充電機器内のバッテリの定電流充電段階を制御するために用いられることができる。他の実施形態において、被充電機器内のバッテリのトリクル充電段階及び定電圧充電段階の制御機能も、本発明の実施形態に係わるパワ定電ー供給装置と被充電機器内の余分の充電チップが協同で完成することができる。定電流充電段階に比べて、トリクル充電段階と定電圧充電段階でバッテリが受け取った充電電力は比較的に小さく、被充電機器内の充電チップの変換効率損失及び熱量累積は許容される。なお、本発明の実施形態に係わる定電流充電段階又は定電流段階は、パワー供給装置の出力電流を制御する充電モードを指すことができるが、パワー供給装置の出力電流を完全に一定に保つ必要はなく、例えば、パワー供給装置から出力される脈動波形の電流のピーク値又は平均値がほぼ変化しないように保持するか、又は一定時間内にほぼ変化しないように保持することができる。例えば、実は、パワー供給装置は定電流充電段階で通常多段階定電流充電方式（ｍｕｌｔｉ-ｓｔａｇｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｈａｒｇｉｎｇ ｍａｎｎｅｒ）でバッテリーを充電する。

多段階定電流充電（ｍｕｌｔｉ-ｓｔａｇｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｈａｒｇｉｎｇ）は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数である）の定電流段階を有することができる。多段階定電流充電は、所定の充電電流で第一段階充電を始まる。多段階定電流充電のＮ個の定電流段階は、第一段階から第（Ｎ−１）段階まで順次に実行される。定電流段階の中の前の定電流段階から次の定電流段階に移行すると、脈動波形の電流ピーク値又は平均値は小さくなることができる。バッテリ電圧が充電終止電圧閾値に達すると、定電流段階の中の前の定電流段階は次の定電流段階に移行する。隣接する２つの定電流段階の間の電流変換過程は、漸進的な変化であるか、又は、段階状の跳躍的な変化であってもよい。

さらに、パワー供給装置の出力電流が脈動直流電流（ｐｕｌｓａｔｉｎｇ ＤＣ ｃｕｒｒｅｎｔ）である場合、定電流モードは、脈動直流電流のピーク値又は平均値を制御する充電モードを指し、即ちパワー供給装置の出力電流のピーク値が定電流モードに対応する電流を超えないように制御する。また、パワー供給装置の出力電流が交流電流である場合、定電流モードは、交流電流のピーク値を制御する充電モードを指す。

さらに、説明すべきなのは、本発明の実施形態において、被充電機器は端末であることができる。この「端末」は、有線回線によって接続される装置及び/又は無線インタフェースを介して通信信号を受信/送信する装置であることができるが、それに限定されるものではない。有線回線は、例えば、公衆交換電話網（ｐｕｂｌｉｃ ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ ｎｅｔｗｏｒｋ, ＰＳＴＮ）、デジタル加入者線（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ ｌｉｎｅ, ＤＳＬ）、デジタルケーブル、直接接続ケーブル、及び/又は他のデータ接続ライン又はネットワーク接続ラインであることができる。無線インターフェースは、例えば、セルラーネットワーク、無線ローカルエリアネットワーク（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ，ＷＬＡＮ）、デジタルビデオ放送ハンドヘルド（ｄｉｇｉｔａｌ ｖｉｄｅｏ ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ ｈａｎｄｈｅｌｄ，ＤＶＢ-Ｈ）ネットワークのようなデジタルテレビネットワーク、衛星ネットワーク、振幅変調周波数変調（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ-ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ, ＡＭ−ＦＭ）放送送信機、及び/又は他の通信端末と通信することであることができる。無線インタフェースを介して通信するように構成された端末は、「無線通信端末」、「無線端末」、及び/又は「移動端末」と呼ぶことができる。移動端末の例としては、衛星又はセルラー電話、パーソナル通信システム（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ，ＰＣＳ）端末（セルラー無線電話とデータ処理、ファックス及びデータ通信能力を組み合わせることができる）、パーソナルデジタルアシスタント（Ｐｅｒｓｏｎａ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ, ＰＤＡ）（無線電話（ｒａｄｉｏ ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ）、ページャ（ｐａｇｅｒ）、インターネット/イントラネットアクセス（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ/Ｉｎｔｒａｎｅｔ ａｃｃｅｓｓ）、ウェブブラウジング（ｗｅｂ ｂｒｏｗｓｉｎｇ）、ノートブック（ｎｏｔｅｂｏｏｋ）、カレンダー（ｃａｌｅｎｄａｒ）及び/又は全地球測位システム（ｇｌｏｂａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ, ＧＰＳ）受信機を備えることができる）及び/又は通常のラップトップ型又はハンドヘルド受信機、又は無線電話機能を備えた他の電子デバイスを備えるが、それに限定されるものではない。また、本発明の実施形態において、被充電機器又は端末は、パワーバンク（ｐｏｗｅｒ ｂａｎｋ）を備えることができる。このパワーバンクは、パワー供給装置によって充電されることができ、従って他の電子装置に電力を供給するためにエネルギーを蓄積することができる。

また、本発明の実施形態において、パワー供給装置から出力される脈動波形の電圧が被充電機器のバッテリに直接印加されてバッテリを充電する場合、充電電流は、脈動波（ｐｕｌｓａｔｉｎｇ ｗａｖｅ）（例えば、饅頭状波（ｓｔｅａｍｅｄ ｂｕｎ ｗａｖｅ）である）の形式で表現されることができる。充電電流は間欠的にバッテリを充電することができると理解されるべきである。充電電流の周期は、入力交流電力、例えば交流電力網の周波数によって変化するものである。例えば、充電電流の周期に対応する周波数は、電力網周波数の整数倍又は逆数倍である。また、充電電流が間欠的にバッテリを充電する場合、該充電電流に対応する電流波形は、電力網と同期した一つ又は一組のパルスから構成することができる。

一つの実施形態として、本発明の実施形態において、バッテリは充電過程（例えば、トリクル充電段階、定電流充電段階及び定電圧充電段階のうちの少なくとも1つである）でパワー供給装置から出力される脈動直流電流（方向は一定であり、電流値は時間と共に変化する）、交流電流（方向と電流値はいずれも時間とともに変化する）又は直流電流（即ち、一定の直流電流であり、電流値と方向はいずれも時間とともに変化しない）を受け取ることができる。

従来の被充電機器にとって、通常、被充電機器は単セルのみで構成され、大きな充電電流を使用して単セルを充電する場合、被充電機器の発熱現象は深刻である。本発明の実施形態は、充電速度を確保し且つ充電時の被充電機器の発熱現象を緩和するために、被充電機器内のセル構造を改造して、直列接続されたセルを有するバッテリと、直列接続されたセルを有するバッテリに対して直接充電することができるバッテリ管理回路とを提供する。同じ充電速度を前提として、直列接続されたセルを有するバッテリが必要とする充電電流は、単セル構造のバッテリが必要とする充電電流の１/Ｎ（Ｎは被充電機器内の直列接続されたセルの数量である）である。だから、同じ充電速度を前提として、本発明の実施形態に係わるバッテリ管理回路は外部パワー供給装置からより小さい充電電流を取得するので、充電過程の発熱量を減少することができる。以下、図1を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係わる充電システムの構造を示す図である。充電システムは、パワー供給装置１０と、バッテリ管理回路２０と、バッテリ３０と、を備える。 バッテリ管理回路２０でバッテリ３０を管理することができる。 一例として、バッテリ管理回路２０は、バッテリ３０の充電過程を管理することができる（充電チャネルの選択、充電電圧及び/又は充電電流の制御などである）。他の一例として、バッテリ管理回路２０は、バッテリ３０のセルを管理することができる（バッテリ３０内のセルの電圧を均衡することなどである）。

バッテリ管理回路２０は、第一充電チャネル２１および通信制御回路２３を備えることができる。

第一充電チャネル２１は、パワー供給装置１０によって供給される充電電圧及び/又は充電電流を受信してから、充電電圧及び/又は充電電流をバッテリ３０の両端に印加して、バッテリ３０を充電するために使用することができる。

換言すると、第1充電経路２１は、パワー供給装置１０によって供給される充電電圧及び/又は充電電流をバッテリ３０の両端に直接に印加して、バッテリ３０を直接充電することができる。「直接充電」に関する説明は全文を参照することができるので、ここで詳しく説明しない。第1充電経路２１は、直接充電チャネルとも呼ばれる。直接充電チャネルは、充電ＩＣなどの変換回路を設置する必要はない。換言すると、直接充電チャネルは、従来の充電チャネルのように、先ずパワー供給装置によって供給される充電電圧及び/又は充電電流を変換してから、変換した後の充電電圧及び/又は充電電流をバッテリの両端に印加することではなく、パワー供給装置１０によって供給される充電電圧及び/又は充電電流をバッテリの両端に直接に印加することができる。

第１充電チャネル２１は、例えば、１つのワイヤであることができる。第１充電チャネル２１に充電電圧及び/又は充電電流の変換とは関係ない他の回路部品を設けることができる。例えば、バッテリ管理回路２０は第一充電チャネル２１及び第二充電チャネルを備え、第一充電チャネル２１に充電チャネルを切り替えるために構成されたスイッチング素子を設置することができる（図７に関する説明を参照してください）。

上述したように、パワー供給装置１０は出力電圧を調節することができるパワー供給装置であることができるが、本発明の実施形態はパワー供給装置２０の種類を具体的に限定しない。 例えば、パワー供給装置２０は、アダプタやパワーバンク（ｐｏｗｅｒ ｂａｎｋ）などのように、充電専用装置であってもよく、コンピュータなどのように、電力サービスとデータサービスを提供する他の装置であってもよい。

本発明の実施形態に係わるバッテリ３０は、直列に接続された複数のセル（少なくとも２つのセル）を備えることができる。直列に接続されたセルは、充電過程でパワー供給装置１０から供給される充電電圧を分圧することができる。 図１に示された第一セル３１ａ及び第二セル３１ｂは、複数のセルのうちの任意の２つのセルであることができ、複数のセルのうちの任意の２組のセルであることもできる。例えば、第一セル３１ａ（又は第二セル３１ｂ）は一組のセルを含み、当該組内の各々のセルは、直列関係又は並列関係であることができ、本発明の実施形態はこれに対して特に限定しない。

バッテリー３０は、１つのバッテリー又は複数のバッテリーを備えることができる。換言すると、本発明の実施形態において、直列に接続されたセルは、１つのバッテリーを形成するために１つのバッテリーパックにパッケージングされるか、又は複数のバッテリーを形成するために複数のバッテリーパックにパッケージングされる。例えば、バッテリー３０は１つのバッテリーであることができ、この１つのバッテリーは直列に接続された第一セル３１ａ及び第二セル３１ｂを備える。別の例では、バッテリー３０は２つのバッテリーであることができ、その中の１つのバッテリーは第一セル３１ａを含み、他の１つのバッテリーは第二セル３１ｂを含む。

パワー供給装置１０が第１充電チャネル２１によってバッテリ３０を充電しているところ、通信制御回路２３はパワー供給装置１０と通信して、パワー供給装置１０によって供給される充電電圧及び/又は充電電流の大きさがバッテリ３０の現在の充電段階とマッチングするようにする（又は、パワー供給装置１０によって供給される充電電圧及び/又は充電電流の大きさがバッテリ３０の現在の充電段階における充電電圧及び/又は充電電流の需要を満たすようにする）。

上述したように、第一充電チャネル２１は直接充電チャネルであり、電源アダプタ１０によって提供される充電電圧及び/又は充電電流をバッテリー３０の両端に直接に印加することができる。本発明の実施形態において、直接充電方式を実現するために、バッテリ管理回路２０に通信機能を有する制御回路、即ち通信制御回路２３を導入する。通信制御回路２３は、直接充電過程でパワー供給装置１０と通信を保持して、閉ループフィードバック機構を形成することができる。パワー供給装置１０はバッテリの状態をリアルタイムで取得して、第一充電チャネルに注入される充電電圧及び/又は充電電流を絶えずに調整することにより、パワー供給装置１０によって供給される充電電圧及び/又は充電電流の大きさがバッテリ３０の現在の充電段階とマッチングするようにする。

バッテリ３０の現在の充電段階は、トリクル充電段階、定電流充電段階、定電圧充電段階のうちのいずれか一つであることができる。

トリクル充電段階を例とすると、バッテリ３０のトリクル充電段階において、通信制御回路２３はパワー供給装置１０と通信することにより、パワー供給装置１０は第一充電チャネル２１に提供される充電電流を調節して、この充電電流がトリクル充電段階に対応する充電電流とマッチングするようにする（又は、この充電電流がバッテリ３０のトリクル充電段階における充電電流の需要を満たすようにする）。

定電圧充電段階を例とすると、バッテリ３０の定電圧充電段階において、通信制御回路２３はパワー供給装置１０と通信することにより、パワー供給装置１０は第一充電チャネル２１に提供される充電電圧を調節して、この充電電圧が定電圧充電段階に対応する充電電圧とマッチングするようにする（又は、この充電電圧がバッテリ３０の定電圧充電段階における充電電圧の需要を満たすようにする）。

定電流充電段階を例とすると、バッテリ３０の定電流充電段階において、通信制御回路２３はパワー供給装置１０と通信することにより、パワー供給装置１０は第一充電チャネル２１に提供される充電電流を調節して、この充電電流が定電流充電段階に対応する充電電流とマッチングするようにする（又は、この充電電流がバッテリ３０の定電流充電段階における充電電流の需要を満たすようにする）。

本発明の実施形態は、通信制御回路２３とパワー供給装置１０との間の通信内容及び通信方式に対して特に限定しない。以下、具体的な実施形態と結合して詳細に説明するので、ここでは詳しく説明しない。

バッテリ管理回路２０は、Ｃｕｋ回路２２をさらに備えることができる。 第一セル３１ａの電圧と第二セル３１ｂの電圧が不均衡である場合、通信制御回路２３はＣｕｋ回路２２に駆動信号を送信して、Ｃｕｋ回路２２を動作させ、第一セル３１ａと第二セル３１ｂはＣｕｋ回路２２を介してエネルギーを伝送し、第一セル３１ａの電圧と第二セル３１ｂの電圧とのバランスを取る。

本発明の実施形態に係わるバッテリ管理回路は、バッテリに対して直接充電することができる。換言すると、本発明の実施形態に係わるバッテリ管理回路は、直接充電アーキテクチャをサポートするバッテリ管理回路である。直接充電アーキテクチャでは、直接充電チャネルに変換回路を設けることを必要としなく、従って充電過程で被充電機器の発熱量を低減する。

直接充電方式は、充電過程で被充電機器の発熱量をある程度低減することができるが、パワー供給装置１０の充電電流が大き過ぎると、例えば、パワー供給装置１０の出力電流が５Ａ〜１０Ａに達すると、バッテリ管理回路２０の発熱は依然として深刻であり、安全上の危険が発生する可能性がある。

充電速度を確保し且つ充電時の被充電機器の発熱現象をさらに緩和するために、本発明の実施形態は、セル構造を改造して、直列接続されたセルを有するバッテリを導入する。単セルバッテリに比べて、同じ充電速度を前提とすると、直列接続されたセルを有するバッテリが必要とする充電電流は、単セル構造のバッテリが必要とする充電電流の約１/Ｎである（Ｎは被充電機器内の直列接続されたセルの数量である）。換言すると、同じ充電速度を前提として、本発明の実施形態は充電電流の大きさを大幅に低減することができ、従って充電過程で被充電機器の発熱量をさらに減少することができる。

例えば、３０００ｍＡｈの単セル電池にとって、３Ｃの充電倍率に達成するためには９Ａの充電電流が必要であり、同じ充電速度に達成し且つ充電中の被充電機器の発熱量を低減するために、２つの１５００ｍＡｈのセルを直列接続して、３０００ｍＡｈの単セル電池を替えることができる。その結果、ただ４．５Ａの充電電流だけで３Ｃの充電倍率に達成することができ、９Ａの充電電流に比べて、４．５Ａの充電電流による発熱量は著しく低い。

また、本発明の実施形態に係わるバッテリ管理回路は、直列接続されたセル間の電圧の平衡を保ち、直列接続されたセルのパラメータが接近することにして、バッテリ内部のセルの統一な管理に便利をもたらす。さらに、バッテリ内部は複数のセルを備える場合、セル間のパラメータを一致に保つことは、バッテリの全体性能及び使用寿命を向上させることができる。

第一充電チャネル２１は直接充電方式を採用して直列接続された複数のセルを有するバッテリ３０を充電するので、パワー供給装置１０によって供給される充電電圧はバッテリ３０の総電圧よりも大きなければならない。一般的に、単セルの動作電圧は３．０Ｖ〜３．５Ｖであり、直列接続された２つのセルを例とすると、第一充電チャネル２１を使用して充電する過程において、パワー供給装置１０の出力電圧を１０Ｖ以上に設定することができる。

Ｃｕｋ回路は、Ｃｕｋチョッピング回路（ｃｈｏｐｐｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ）と呼ばれることもある。Ｃｕｋ回路はいつもＤＣ/ ＤＣ変換に使用されるので、Ｃｕｋ回路はＣｕｋコンバータと呼ばれることもある。

本発明の実施形態は、Ｃｕｋ回路２２が動作しているときの第一セル３１ａと第二セル３１ｂとの間のエネルギー伝達方向に対して特に限定しない。エネルギーは単一方向又は双方向に伝達されることができる。 以下、図２を参照して、第一セル３１ａと第二セル３１ｂとの間の双方向エネルギー伝達過程に対して、例を挙げて説明する。

図２に示されたように、Ｃｕｋ回路２２の両端は別々に第一セル３１ａ及び第二セル３１ｂに接続されている。第一セル３１ａと第二セル３１ｂとの間はキャパシタＣによって隔離され、第一セル３１ａと第二セル３１ｂはキャパシタＣを介してエネルギーを伝達することができる。 本発明の実施形態は、キャパシタＣの容量値に対して特に限定しなく、例えば、キャパシタＣの容量値を十分に大きく設定することができ、Ｃｕｋ回路２２の動作中、キャパシタＣは常に安定状態となり、キャパシタＣ両端の電圧はほぼ変化しないようにする。第一セル３１ａの近傍にはインダクタＬ１が設置されており、第二セル３１ｂの近傍にはインダクタＬ２が設置されている。インダクタＬ１とインダクタＬ２のおかげで、Ｃｕｋ回路における電流の脈動を大幅に低減することができる。実際の回路構成では、インダクタＬ１とインダクタＬ２の距離を非常に短くすることができ、インダクタンスＬ１とインダクタＬ２に相互インダクタンスを生成させて、Ｃｕｋ回路２２における電流の脈動をさらに低減することができる。また、Ｃｕｋ回路２２は、スイッチトランジスタＱ１及びスイッチトランジスタＱ２（スイッチトランジスタＱ１及びスイッチトランジスタＱ２は、すべて金属酸化物半導体（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ，ＭＯＳ）トランジスタであることができる）を備えることができる。第一セル３１ａの電圧と第二セル３１ｂの電圧が均衡すると、スイッチトランジスタＱ１及びスイッチトランジスタＱ２はすべてオフ状態になる。この場合、Ｃｕｋ回路２２は動作しない。通信制御回路２３は、第一セル３１ａの電圧と第二セル３１ｂの電圧が均衡しないと、所定の時間系列で別々にスイッチトランジスタＱ１及びスイッチトランジスタＱ２に駆動信号を送信して、第一セル３１ａと第二セル３１ｂとの間のエネルギー伝達方向とエネルギー伝達速度を制御する。

通信制御回路２３は、第一セル３１ａの電圧が第二セル３１ｂの電圧より高い場合、第一セル３１ａのエネルギーを第二セル３１ｂに伝達することを必要とする。通信制御回路２３は、以下のように制御論理を交互に実行することができる：先ず、スイッチトランジスタＱ１をオンに制御し、スイッチトランジスタＱ２をオフに制御し；次に、スイッチトランジスタＱ１をオフに制御し、スイッチトランジスタＱ２をオンに制御する。

図３に示されたように、スイッチトランジスタＱ１はオンであり、スイッチトランジスタＱ２はオフである場合、第一セル３１ａとインダクタＬ１は閉回路（以下、閉回路１という）を形成し；キャパシタＣ、インダクタＬ２、第二セル３１ｂは閉回路（以下、閉回路２という）を形成する。閉回路１において、第一セル３１ａは電流ｉＬ１によってインダクタＬ１にエネルギーを供給し、インダクタＬ１はエネルギーを蓄積する。閉回路２において、キャパシタＣが放電され、第二セル３１ｂにエネルギーが供給され、インダクタＬ２はエネルギーを蓄積する。

図４に示されたように、スイッチトランジスタＱ１はオフであり、スイッチトランジスタＱ２はオンである場合、第一セル３１ａ、インダクタＬ１及びキャパシタＣは閉回路（以下、閉回路３という）を形成し；インダクタＬ２と第二セル３１ｂは閉回路（以下、閉回路４という）を形成する。閉回路３において、第一セル３１ａ及びインダクタＬ１は、キャパシタＣを充電するためのエネルギーを供給する。閉回路４において、インダクタＬ２は、蓄積されたエネルギーを第二セル３１ｂに釈放する。

これにより、第一セル３１ａのエネルギーを第二セル３１ｂに伝達することができる。 電気量の観点から見ると、第一セル３１ａの電気量は低くなり、第二セル３１ｂの電気量は高くなり、即ち第一セル３１ａの電気量を第二セル３１ｂに伝達することに相当する。

図２から分かるように、本発明の実施形態において、Ｃｕｋ回路２２は対称構造を有するＣｕｋ回路である。第二セル３１ｂの電圧が第一セル３１ａの電圧より大きく、第二セル３１ｂのエネルギーを第一セル３１ａに伝達することを必要とする場合、通信制御回路２３は、上述したスイッチトランジスタ制御方式と逆のスイッチトランジスタ制御方式でスイッチトランジスタＱ１とスイッチトランジスタＱ２をオン/オフ制御して、第二セル３１ｂから第一セル３１ａへのエネルギー伝達を実現する。

図２〜図４において、Ｃｕｋ回路２２は対称構造を有するＣｕｋ回路であり、第一セル３１ａと第二セル３１ｂとの間の双方向エネルギー伝達を実現できることを例示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｃｕｋ回路２２は非対称構造のＣｕｋ回路であることもでき、ただ第一セル３１ａのエネルギーを第二セル３１ｂに伝達するか、又はただ第二セル３１ｂのエネルギーを第一セル３１ａに伝達することを理解されるべきである。例えば、図２のスイッチトランジスタＱ２をフリーホイールダイオード（ｆｒｅｅ-ｗｈｅｅｌｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）に替えることができ、このようなＣｕｋ回路は、第一セル３１ａのエネルギーを第二セル３１ｂに伝達することができるが、第二セル３１ｂのエネルギーを第一セル３１ａに伝達することはできない。別の実施形態として、図２のスイッチトランジスタＱ１をフリーホイールダイオードに替えることができ、このようなＣｕｋ回路は、第二セル３１ｂのエネルギーを第一セル３１ａに伝達することができるが、第一セル３１ａのエネルギーを第二セル３１ｂに伝達することはできない。

なお、第一セル３１ａの電圧と第二セル３１ｂの電圧の不均衡は、様々な方法で定義することができ、本発明の実施形態はこれに対して特に限定しないと理解されるべきである。一例として、第一セル３１ａと第二セル３１ｂとの間の現在の電圧及び/又は現在の電気量が等しくないと、第一セル３１ａの電圧と第二セル３１ｂの電圧が不均衡であると判定することができ、別の例として、第一セル３１ａと第二セル３１ｂの不均衡は、以下のように定義することができ、即ち第一セル３１ａと第二セル３１ｂとの間の現在の電圧及び/又は現在の電気量が等しくなく、且つ第一セル３１ａと第二セル３１ｂとの間の現在の電圧及び/又は現在の電気量の差が所定の条件を満たし、例えば、第一セル３１ａと第二セル３１ｂとの間の現在の電圧及び/又は現在の電気量の差が予め設定された閾値より大きい。同様に、通信制御回路２３はＣｕｋ回路２２によって第一セル３１ａの電圧と第二セル３１ｂの電圧を均衡させることは、以下のように定義することができ、即ち通信制御回路２３はＣｕｋ回路２２によって第一セル３１ａの電圧と第二セル３１ｂの電圧を調節して、第一セル３１ａの電圧と第二セル３１ｂの電圧を等しくする。又は通信制御回路２３はＣｕｋ回路２２によって第一セル３１ａの電圧と第二セル３１ｂの電圧を均衡させることは、以下のように定義することができ、即ち通信制御回路２３はＣｕｋ回路２２によって第一セル３１ａと第二セル３１ｂとの間の現在の電圧及び/又は現在の電気量の差をある閾値以下に低減する。

図５に示されたように、通信制御回路２３は、第一セル３１ａの正極及び第二セル３１ｂの正極に接続されて、第一セル３１ａ及び第二セル３１ｂの現在の電圧を検出することができる。通信制御回路２３は、第一セル３１ａと第二セル３１ｂとの間の現在の電圧の差が予め設定された閾値より大きい場合、Ｃｕｋ回路２２に駆動信号を送信してＣｕｋ回路２２を駆動し、Ｃｕｋ回路２２を動作させる。又は、通信制御回路２３は、第一セル３１ａ及び第二セル３１ｂの現在の電気量を監視することも可能であり、第一セル３１ａと第二セル３１ｂとの間の現在の電気量の差が予め設定された閾値より大きい場合、Ｃｕｋ回路２２に駆動信号を送信してＣｕｋ回路２２を駆動し、Ｃｕｋ回路２２を動作させる。

駆動信号の形式は、例えば、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ＰＷＭ）信号、又はスイッチトランジスタのオン/オフ状態を制御することができる他のタイプの制御信号であってもよい。

本発明の実施形態は、通信制御回路２３の回路形態に対して特に限定しない。例えば、通信制御回路２３は、マイクロコントローラユニット（ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｕｎｉｔ，ＭＣＵ）及びスイッチトランジスタドライバ（例えば、ＭＯＳトランジスタドライバである）を備えることができる。ＭＣＵは、パワー供給装置１０と通信するために用いられ、さらに第一セル３１ａと第二セル３１ｂとの間でエネルギーを伝達するか否か且つ第一セル３１ａと第二セル３１ｂとの間のエネルギー伝達方向を決定するために用いられる。ＭＣＵが第一セル３１ａと第二セル３１ｂとの間でエネルギーを伝達し且つ第一セル３１ａと第二セル３１ｂとの間のエネルギー伝達方向を決定した場合、スイッチトランジスタドライバによってスイッチトランジスタＱ１及びスイッチトランジスタＱ２のオンオフタイムシーケンス（ｏｎ-ｏｆｆ ｔｉｍｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）を制御することができ、従ってＣｕｋ回路によって第一セル３１ａと第二セル３１ｂとの間のエネルギーを伝達を実現する。

選択的に、いくつかの実施形態において、通信制御回路２３は、Ｃｕｋ回路２２の動作中にＣｕｋ回路２２の電流の大きさを調節するために駆動信号のデューティサイクルを調節することもできる。

Ｃｕｋ回路２２の電流が大きいほど、第一セル３１ａと第二セル３１ｂとの間のエネルギー伝達速度（又は電気量移送速度）が速く、第一セル３１ａと第二セル３１ｂの電圧均衡効率は高い。

本発明の実施形態に係るバッテリ管理回路２０は、第一セル３１ａと第二セル３１ｂのエネルギー伝達速度を調節することができるので、バッテリ管理回路２０による第一セル３１ａと第二セル３１ｂの電圧管理方法はより知能化である。

図６の左側は、駆動信号のデューティサイクルが第一デューティサイクルである場合のスイッチトランジスタＱ１、Ｑ２のオンオフタイムシーケンス及びＣｕｋ回路の電流ｉＬ１、ｉＬ２の波形図である。 図６の右側は、駆動信号のデューティサイクルが第二デューティサイクルである場合のスイッチトランジスタＱ１、Ｑ２のオンオフタイムシーケンス及びＣｕｋ回路の電流ｉＬ１、ｉＬ２の波形図である。第一デューティサイクルは第二デューティサイクルより大きい。

図６から分かるように、駆動信号のデューティサイクルが大きい場合、スイッチトランジスタＱ１、Ｑ２のオン時間が長くなり、それに対応してＣｕｋ回路の電流（電流ｉＬ１、ｉＬ２）は大きくなるので、第一セル３１ａと第二セル３１ｂとの間のエネルギー伝達速度も速くなる。

本発明の実施形態は、通信制御回路２３が駆動信号のデューティサイクルを調節する際に考慮する要因を特に限定しない。

一例として、第一セル３１ａ及び/又は第二セル３１ｂが電力供給状態にあるとき、通信制御回路２３は駆動信号のデューティサイクルを減少して、セル間の快速なエネルギ伝達に起因する電力供給品質が下げる問題を防止することができる。第一セル３１ａ及び/又は第二セル３１ｂが非動作状態（ｉｄｌｅ ｓｔａｔｅ）にあるとき、通信制御回路２３は駆動信号のデューティサイクルを増加することができる。

他の一例として、第一セル３１ａ及び第二セル３１ｂの一方はマスターセルであり、他方はスレーブセルであると仮定すると、被充電機器のシステムに電力を供給する場合、単セル電力供給方案を採用することができ、即ちマスターセルは電力を供給するが、スレーブセルは電力を供給しない。マスターセルとスレーブセルとの間の現在の電圧及び/又は現在の電気量の差がより大きい場合、マスタセルが高負荷であることを意味し、この場合、スレーブセルからマスターセルへのエネルギ伝達速度を高めるために、通信制御回路２３は駆動信号のデューティサイクルを大きくすることにより、マスターセルの電圧が急速に引き下げられて引き起こすシステムの停電を回避することができる。逆に、マスターセルとスレーブセルとの間の現在の電圧及び/又は現在の電気量の差がより小さい場合、マスタセルが低負荷であることを意味し、この場合、スレーブセルからマスターセルに低速でエネルギーを伝達するために、通信制御回路２３は駆動信号のデューティサイクルを小さくする。低いエネルギー伝達速度は、Ｃｕｋ回路２２の電流が小さいことを意味し、Ｃｕｋ回路２２の発熱量を低減することができる。

選択的に、いくつかの実施形態において、図５に示されたように、バッテリ管理回路２０は、Ｃｕｋ回路２２の電流を検出するために用いられる電流検出回路４１ａ、４１ｂをさらに備える。上述したように、「通信制御回路２３は駆動信号のデューティサイクルを調節してＣｕｋ回路２２の電流の大きさを調節する」とは、通信制御回路２３は第一セル３１ａと第二セル３１ｂとの間の現在の電気量及び/又は現在の電圧の差に基づいてＣｕｋ回路２２の電流の目標値を決定すること、通信制御回路２３は駆動信号のデューティサイクルを調節することにより、電流検出回路４１ａ、４１ｂによって検出されたＣｕｋ回路２２の電流が目標値に達することにすること、を備える。

図３及び図４に示されたように、Ｃｕｋ回路２２の電流は電流ｉＬ１及び電流ｉＬ２を備えることができる。図５は、バッテリ管理回路２０が２つの電流検出回路４１ａ、４１ｂを含み、電流検出回路４１ａはＣｕｋ回路２２の電流ｉＬ１を検出するために用いられ、電流検出回路４１ｂはＣｕｋ回路２２の電流ｉＬ２を検出するために用いられることを例として説明したが、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。いくつかの実施形態において、バッテリ管理回路２０は電流検出回路４１ａ、４１ｂのうちの１つのみを含むことができる。

第一セル３１ａ及び第二セル３１ｂの一方はマスターセルであり、他方はスレーブセルであり、マスターセルはシステムに電力を供給するために用いられると仮定すると、第一セル３１ａと第二セル３１ｂとの間の現在の電気量及び/又は現在の電圧の差がより大きい場合、マスタセルが高負荷であることを意味し、Ｃｕｋ回路２２の電流を増大することができ、第一セル３１ａと第二セル３１ｂとの間の現在の電気量及び/又は現在の電圧の差がより小さい場合、第一セル３１ａが低負荷であることを意味し、Ｃｕｋ回路２２の電流を減少することができる。

本発明の実施形態は、通信制御回路２３が第一セル３１ａと第二セル３１ｂとの間の現在の電気量及び/又は現在の電圧の差に基づいてＣｕｋ回路２２の電流の目標値を確定する方式に対して、特に限定しない。一つの実施形態として、第一セル３１ａと第二セル３１ｂとの間の電圧及び/又は電気量の差とＣｕｋ回路２２の電流値の対応関係を予め設定することができる。実際動作過程において、上記した対応関係を利用して、第一セル３１ａと第二セル３１ｂとの間の現在の電圧及び/又は現在の電気量の差に対応されるＣｕｋ回路２２の電流の目標値を確定することができる。別の実施形態として、第一セル３１ａと第二セル３１ｂとの間の現在の電圧及び/又は現在の電気量の差及び被充電機器（又は被充電機器のバッテリ）の現在の温度などの要因を総合的に考量して、Ｃｕｋ回路２２の電流値の目標値を確定することができる。例えば、第一セル３１ａと第二セル３１ｂとの間の現在の電圧及び/又は現在の電気量の差が大きいが、被充電機器のバッテリの温度も高い場合、Ｃｕｋ回路２２の電流値の目標値を小さく設定することにより、被充電機器（又は被充電機器のバッテリ）の温度がさらに上昇することを防止することができる。第一セル３１ａと第二セル３１ｂとの間の現在の電圧及び/又は現在の電気量の差が大きく、且つ被充電機器のバッテリの温度も低い場合、Ｃｕｋ回路２２の電流値の目標値を大きく設定することにより、第一セル３１ａと第二セル３１ｂの電圧均衡効率を高めることができる。

選択的に、いくつかの実装例において、 図７に示されたように、バッテリ管理回路２０は、第二充電チャネル２４をさらに備えることができる。第二充電チャネル２４には、昇圧回路２５が設置されている。パワー供給装置１０が第二充電チャネル２４によってバッテリ３０を充電する際、昇圧回路２５はパワー供給装置１０から提供される初期電圧を受け取って、初期電圧を目標電圧に昇圧するために用いられ、且つ目標電圧に基づいてバッテリ３０を充電する。初期電圧はバッテリ３０の総電圧より小さく、目標電圧はバッテリ３０の総電圧より大きい。通信制御回路２３は、第一充電チャネル２２と第二充電チャネル２４との間の切り替えを制御するためにも用いられる。

上記から分かるように、第一充電チャネル２１はバッテリ３０内のセルに対して直接充電する。このような充電モードは、パワー供給装置１０によって提供される充電電圧がバッテリ内の直列に接続されたセルの合計電圧より高いことを要求する。例えば、直列に接続された２つのセルにとって、各セルの現在の電圧が４Ｖであると仮定すると、第一充電チャネル２１を用いて２つのセルを充電する場合、パワー供給装置１０から提供される充電電圧が少なくとも８Ｖより大きいことを要求する。しかしながら、普通のパワー供給装置の出力電圧は一般的に８Ｖに達することはできない（普通のアダプタの場合、その出力電圧は通常５Ｖである）ので、普通のパワー供給装置は第一充電チャネル２１を介してバッテリ３０を充電できない。普通のパワー供給装置（例えば、普通のアダプタである）を適用するために、本発明の実施形態は第二充電チャネル２４を導入する。第二充電チャネル２４には昇圧回路２５が設けられており、昇圧回路２５はパワー供給装置１０から提供される初期電圧を目標電圧に昇圧することができ、目標電圧はバッテリ３０の総電圧よりも高く、従って普通のパワー供給装置は本発明の実施形態に係わる直列に接続された複数のセルを有するバッテリ３０を充電することができないという問題を解決する。

本発明の実施形態は、昇圧回路２５の具体的な形態を限定しない。例えば、Ｂｏｏｓｔ昇圧回路を採用することができ、チャージポンプ（ｃｈａｒｇｅ ｐｕｍｐ）を採用して昇圧することもできる。選択的に、いくつかの実施形態において、第二充電チャネル２４は従来の充電チャネル設計方式を採用することができ、即ち第二充電チャネル２４に変換回路（例えば、充電ＩＣである）を設ける。変換回路は、バッテリ３０の充電過程に対して定電圧及び定電流制御を行うことができ、且つ実際需要に応じてパワー供給装置１０から提供される初期電圧を調節することができる（昇圧又は降圧である）。本発明の実施形態は、変換回路の昇圧機能を利用して、パワー供給装置１０から提供される初期電圧を目標電圧に昇圧することができる。

通信制御回路２３は、スイッチ部品によって第一充電チャネル２１と第二充電チャネル２４を切り替えることができる。 具体的には、図７に示されたように、第一充電チャネル２１にはスイッチトランジスタＱ５が設けられている。通信制御回路２３がスイッチトランジスタＱ５をオンに制御すると、第一充電チャネル２１が動作して電池３０に対して直接充電を行う。通信制御回路２３がスイッチトランジスタＱ５をオフに制御すると、第二充電チャネル２４が動作して、第二充電チャネル２４を採用して電池３０に対して充電を行う。

本発明の実施形態は、さらに被充電機器を提供する。 図８に示されたように、被充電機器４０は上述したバッテリ管理回路２０及び電池３０を備えることができる。

現在、被充電機器（例えば、端末である）のシステムは、一般的に単セルを採用して電力を供給する。本発明の実施形態では直列に結合された複数のセルを採用し、複数のセルの総電圧が高いので、被充電機器のシステムに直接に電力を供給することに適していない。 この問題を解決するために、実現可能な方案として、被充電機器のシステムの動作電圧を調整して、複数のセルが同時に電力を供給しても問題ないようにするが、この方案は被充電機器に対する大きな変更を必要とするので、コストが高い。

選択的に、いくつかの実施形態では、被充電機器４０の電源回路に降圧回路を増加して、降圧後の電圧は被充電機器３０が電源電圧に対する需要を満たすことができる。

単セルの動作電圧範囲が３．０Ｖ〜４．３５Ｖである場合、被充電機器のシステムの正常な電源電圧を確保するために、降圧回路はバッテリ３０の総電圧を３．０Ｖ〜４．３５Ｖ間の任意値に低減することができる。降圧回路は様々な方法で実現することができ、例えば、Ｂｕｃｋ回路、チャージポンプなどを採用して降圧を実施することができる。

選択的に、別の実施形態において、被充電機器４０の電源回路の入力端は、バッテリ３０内の任意の単セルの両端に接続されている。電源回路は、単セルの電圧に基づいて、被充電機器１０のシステムに電力を供給することができる。

降圧回路によって降圧された電圧にリップル（ｒｉｐｐｌｅ）が出現することができるので、被充電機器の電力供給品質に影響を与えることができると理解されるべきである。本発明の実施形態では、依然として単セルによって被充電機器のシステムに電力を供給する。単セルから出力される電圧はより安定であるので、本発明の実施形態は、マルチセル方式での電力供給問題を解決するとともに、被充電機器のシステムの電力供給品質を確保することができる。

単セルを採用して電力を供給する場合、バッテリ３０内の異なるセルの間の電圧不均衡が発生することがある。セル間の電圧不均衡により、バッテリを管理し難くなる。バッテリ内のセルのパラメータの相違により、電池の寿命が短くなる。本発明の実施形態では、Ｃｕｋ回路２２を利用してセルに対して電圧均衡を行うので、単セルで電力を供給しても、バッテリ３０内のセルの間の電圧均衡を保持することができる。

パワー供給装置の出力電力が増大すると、パワー供給装置が被充電機器内のセルを充電する際にリチウム析出が発生し易く、従ってセルの使用寿命が短くなる。

セルの信頼性及び安全性を向上させるために、いくつかの実施形態において、パワー供給装置１０が脈動直流電流（ｐｕｌｓａｔｉｎｇ ＤＣ ｃｕｒｒｅｎｔ）（一方向脈動出力電流、脈動波形電流、又は饅頭波電流（ｓｔｅａｍｅｄ ｂｕｎ ｗａｖｅ ｃｕｒｒｅｎｔ）とも言う）を出力するように制御することができる。 第一充電チャネル２１は、バッテリ３０を直接充電するため、パワー供給装置１０から供給される脈動直流電流をバッテリ３０の両端に直接に印加することができる。 図９に示されたように、脈動直流電流の大きさは周期的に変化する。一定の直流電流と比較して、脈動直流電流は、セルのリチウム析出現象を減少して、セルの寿命を延長することができる。さらに、一定の直流電流と比較して、脈動直流電流は、充電インターフェースの接点のアーク発生の確率及び強度を減少して、充電インターフェースの寿命を延長することができる。

パワー供給装置１０から出力される充電電流を脈動直流電流に調整する方法は様々であり、例えば、パワー供給装置１０の一次フィルタリング回路と二次フィルタリング回路を除去して、パワー供給装置１０が脈動直流電流を出力することにする。

選択的に、いくつかの実施形態において、第一充電チャネル２１が受け取るパワー供給装置１０から供給される充電電流は、交流電流であることができ（例えば、パワー供給装置１０の一次フィルタリング回路、二次整流回路及び二次フィルタリング回路を除去して、パワー供給装置１０が交流電力を出力することにする）、交流電流も同様にリチウムセルのリチウム析出現象を減少して、セルの寿命を延長することもできる。

選択的に、いくつかの実施形態において、パワー供給装置１０は第一充電モード又は第二充電モードで動作可能である。第二充電モードにおけるパワー供給装置１０のバッテリ３０に対する充電速度は、第一充電モードにおけるパワー供給装置１０のバッテリ３０に対する充電速度より速い。換言すると、第一充電モードで動作するパワー供給装置と比較して、第二充電モードで動作するパワー供給装置が同じ容量のバッテリを完全に充電することに必要とする時間はさらに短い。また、いくつかの実施形態において、第一充電モードにおいて、パワー供給装置は第二充電チャネル２４によってバッテリ３０を充電し、第二充電モードにおいて、パワー供給装置は第一充電チャネル２１によってバッテリ３０を充電する。

第一充電モードは通常の充電モードであり、第二充電モードは急速充電モードである。 通常の充電モードにおいて、パワー供給装置はより小さい電流（通常、２．５Ａ未満である）を出力するか、又は低電力（通常、１５Ｗ未満である）で被充電機器内のバッテリを充電する。通常の充電モードにおいて、大容量のバッテリ（例えば、３０００ｍＡバッテリである）を完全に充電するためには通常数時間かかる。急速充電モードにおいて、パワー供給装置はより大きい電流（通常、２．５Ａより大きく、例えば、４．５Ａ、５Ａ、又はそれ以上である）を出力するか、又は高電力（通常、１５Ｗ以上である）で被充電機器内のバッテリを充電する。通常の充電モードと比較して、急速充電モードにおいて、パワー供給装置が同じ容量のバッテリを完全に充電することに必要とする時間は大幅に短縮され、充電速度はさらに速い。

また、第二充電モードにおけるパワー供給装置１０の出力を制御する（即ち、第二充電モードにおけるパワー供給装置１０から供給される充電電圧及び/又は充電電流を制御する）ように、通信制御回路２３はパワー供給装置１０と双方向通信することができる。被充電機器４０は、充電インターフェースを含むことができる。通信制御回路２３は、充電インターフェース内のデータラインを介してパワー供給装置１０と通信することができる。充電インターフェースがＵＳＢインターフェースである場合、データラインはＵＳＢインターフェース内のＤ＋ライン及び/又はＤ−ラインであることができる。または、被充電機器４０は、パワー供給装置１０と無線通信することもできる。

本発明の実施形態は、パワー供給装置１０と通信制御回路２３の通信内容、及び第二充電モードにおけるパワー供給装置１０の出力に対する通信制御回路２３の制御方式を限定しない。例えば、通信制御回路２３はパワー供給装置１０と通信し、被充電機器のバッテリ３０の現在の総電圧及び/又は総電気量と相互作用し、バッテリ３０の現在の総電圧及び/又は総電気量に基づいて、パワー供給装置１０の出力電圧及び/又は出力電流を調整することができる。以下、具体的な実施形態と結合して、パワー供給装置１０と通信制御回路２３との間の通信内容、及び第二充電モードにおけるパワー供給装置１０の出力に対する通信制御回路２３の制御方式を詳細に説明する。

以上、本発明の実施形態に関する記載は、パワー供給装置１０と被充電機器（又は被充電機器の通信制御回路２３）の主従関係を限定しない。換言すると、パワー供給装置１０と被充電機器のいずれか一方はマスターデバイスとして双方向通信を開始することができ、これに対応して他方はスレーブデバイスとしてマスタデバイスによって開始された通信に対して第一応答又は第一回復を行うことができる。実現可能な方式として、通信過程において、パワー供給装置１０と被充電機器の地面に対するレベルを比較して、マスターデバイスとスレーブデバイスの身分を確定することができる。

本発明の実施形態は、パワー供給装置１０と被充電機器との間の双方向通信の具体的な実施態様を限定しない。即ち、パワー供給装置１０と被充電機器のいずれか一方はマスターデバイスとして通信を開始すると、これに対応して他方はスレーブデバイスとしてマスタデバイスによって開始された通信会話に対して第一応答又は第一回復を行い、マスターデバイスはスレーブデバイスの第一応答又は第一回復に対する第二応答を行うことができ、即ちマスターデバイスとスレーブデバイスとの間で１つの充電モードの話し合いを完成したものと見なすことができる。実現可能な方式として、マスターデバイスとスレーブデバイスとの間で複数回の話し合いが完了した後に、マスターデバイスとスレーブデバイスとの間で充電動作を実行することにより、話し合いの上で充電過程の安全性、信頼性を確保する。

マスターデバイスは、通信会話に対するスレーブデバイスの第一応答又は第一回復に基づいて、第二応答を以下のように行うことができる。マスターデバイスは、通信会話に対するスレーブデバイスの第一応答又は第一回復を受信してから、受信したスレーブデバイスの第一応答又は第一回復に対する第二応答を行うことができる。１つの実施例として、マスターデバイスは、予め設定された時間内に通信会話に対するスレーブデバイスの第一応答又は第一回復を受信すると、スレーブデバイスの第一応答又は第一回復に対して第二応答を行うことは、具体的に、マスターデバイスとスレーブデバイスは一回の充電モードの話し合いを完成し、話し合いの結果に基づいて、第一充電モード又は第二充電モードでマスターデバイスとスレーブデバイスとの間で充電操作を行い、即ちパワー供給装置１０は話し合いの結果に基づいて第一充電モード又は第二充電モードで作動して被充電機器を充電することを指す。

マスターデバイスは、通信会話に対するスレーブデバイスの第一応答又は第一回復に基づいて、第二応答を以下のように行うことができる。マスターデバイスは、予め設定された時間内に通信会話に対するスレーブデバイスの第一応答又は第一回復を受信しなかったとしても、依然としてスレーブデバイスの第一応答又は第一回復に対して第二応答を行う。例えば、マスターデバイスは、予め設定された時間内に通信会話に対するスレーブデバイスの第一応答又は第一回復を受信しなかったとしても、依然としてスレーブデバイスの第一応答又は第一回復に対して第二応答を行うことは、具体的に、マスターデバイスとスレーブデバイスは一回の充電モードの話し合いを完成し、第一充電モードでマスターデバイスとスレーブデバイスとの間で充電操作を行い、即ちパワー供給装置１０は第一充電モードで作動して被充電機器を充電することを指す。

選択的に、いくつかの実施形態において、被充電機器がマスタデバイスとして通信会話を開始し、パワー供給装置１０がスレーブデバイスとしてマスタデバイスによって開始された通信会話に対して第一応答又は第一回復を行う場合、被充電機器はパワー供給装置１０の第一応答又は第一回復に対して第二応答を行う必要はない。即ち、パワー供給装置１０と被充電機器は一回の充電モードの話し合いを完成したので、パワー供給装置１０は、話し合い結果に基づいて、第一充電モード又は第二充電モードで被充電機器を充電することができる。

選択的に、いくつかの実施形態において、通信制御回路２３は、パワー供給装置１０と双方向通信して、第二充電モードでのパワー供給装置１０の出力を制御することは、通信制御回路２３は、パワー供給装置１０と双方向通信して、パワー供給装置１０と被充電機器との間の充電モードを話し合うことを含む。

選択的に、いくつかの実施形態において、通信制御回路２３は、パワー供給装置１０と双方向通信して、パワー供給装置１０と被充電機器との間の充電モードを話し合うことは、通信制御回路２３はパワー供給装置１０が送信する第一指令（第一指令は、被充電機器に第二充電モードをオンにするか否かを問い合わせるために用いられる）を受信すること、通信制御回路２３はパワー供給装置１０に第一指令の応答指令（第一指令の応答指令は、被充電機器が第二充電モードをオンにすることに同意するか否かを指示するために用いられる）を送信すること、被充電機器が第二充電モードをオンにすることに同意する場合、通信制御回路２３はパワー供給装置１０を制御して第一充電チャネル２１を介してバッテリ３０を充電すること、を含む。

選択的に、いくつかの実施形態において、通信制御回路２３は、パワー供給装置１０と双方向通信して、第二充電モードでのパワー供給装置１０の出力を制御することは、通信制御回路２３は、パワー供給装置１０と双方向通信して、第二充電モードでのパワー供給装置１０の出力すべき、被充電機器を充電するための充電電圧を特定することを含む。

選択的に、いくつかの実施形態において、通信制御回路２３は、パワー供給装置１０と双方向通信して、第二充電モードでのパワー供給装置１０が出力すべき、被充電機器を充電するための充電電圧を特定することは、通信制御回路２３はパワー供給装置１０が送信する第二指令（第二指令は、パワー供給装置１０の出力電圧が被充電機器のバッテリ３０の現在の総電圧とマッチングするか否かを問い合わせるために用いられる）を受信すること、通信制御回路２３はパワー供給装置１０に第二指令の応答指令（第二指令の応答指令は、パワー供給装置１０の出力電圧が被充電機器のバッテリ３０の現在の総電圧とマッチングするか、高いか、又は低いかを指示するために用いられる）を送信すること、を含む。又は、第二指令は、パワー供給装置１０の現在の出力電圧を、第二充電モードでのパワー供給装置１０の出力すべき、被充電機器を充電するための充電電圧とするのに適切であるか否かを問い合わせるために用いられ、第二指令の応答指令は、パワー供給装置１０の現在の出力電圧が適切であるか、高いか、又は低いかを指示するために用いられる。パワー供給装置１０の現在の出力電圧がバッテリの現在の総電圧とマッチングするか、又はパワー供給装置１０の現在の出力電圧を、第二充電モードでのパワー供給装置１０の出力すべき、被充電機器を充電するための充電電圧とするのに適切であることは、パワー供給装置１０の現在の出力電圧はバッテリの現在の総電圧よりわずかに高く、且つパワー供給装置１０の出力電圧とバッテリの現在の総電圧との間の差は予め設定された範囲内にある（通常は数百ミリボルト（ｍＶ）のレベルである）ことを意味する。

選択的に、いくつかの実施形態において、通信制御回路２３は、パワー供給装置１０と双方向通信して、第二充電モードでのパワー供給装置１０の出力を制御することは、通信制御回路２３は、パワー供給装置１０と双方向通信して、第二充電モードでのパワー供給装置１０が出力すべき、被充電機器を充電するための充電電流を特定することを含むことができる。

選択的に、いくつかの実施形態において、通信制御回路２３は、パワー供給装置１０と双方向通信して、第二充電モードでのパワー供給装置１０が出力すべき、被充電機器を充電するための充電電流を特定することは、通信制御回路２３はパワー供給装置１０が送信する第三指令（第三指令は、被充電機器の現在支持する最大充電電流を問い合わせるために用いられる）を受信すること、通信制御回路２３はパワー供給装置１０に第三指令の応答指令（第三指令の応答指令は、被充電機器の現在支持する最大充電電流を指示するために用いられ、従ってパワー供給装置１０は、被充電機器の現在支持する最大充電電流に基づいて、第二充電モードでのパワー供給装置１０が出力すべき、被充電機器を充電するための充電電流を特定することができる）を送信すること、を含む。通信制御回路２３は、被充電機器の現在支持する最大充電電流に基づいて、第二充電モードでのパワー供給装置１０が出力すべき、被充電機器を充電するための充電電流を特定することは、多くの方法があることを理解されるべきである。例えば、パワー供給装置１０は、被充電機器の現在支持する最大充電電流を、第二充電モードでのパワー供給装置１０が出力すべき、被充電機器を充電するための充電電流に特定することができ、又は被充電機器の現在支持する最大充電電流及び自身の電流出力能力などの要因を総合的に考量してから、第二充電モードでのパワー供給装置１０が出力すべき、被充電機器を充電するための充電電流を特定することができる。

選択的に、いくつかの実施形態において、通信制御回路２３は、パワー供給装置１０と双方向通信して、第二充電モードでのパワー供給装置１０の出力を制御することは、第二充電モードを使用して充電しているところ、通信制御回路２３は、パワー供給装置１０と双方向通信して、パワー供給装置１０の出力電流を調整することを含むことができる。

具体的に、通信制御回路２３は、パワー供給装置１０と双方向通信して、パワー供給装置１０の出力電流を調整することは、通信制御回路２３はパワー供給装置１０が送信する第四指令（第四指令は、バッテリの現在の総電圧を問い合わせるために用いられる）を受信すること、通信制御回路２３はパワー供給装置１０に第四指令の応答指令（第四指令の応答指令は、バッテリの現在の総電圧を指示するために用いられ、従ってパワー供給装置１０は、バッテリの現在の総電圧に基づいて、パワー供給装置１０の出力電流を調整することができる）を送信すること、を含む。

選択的に、いくつかの実施形態において、通信制御回路２３は、パワー供給装置１０と双方向通信して、第二充電モードでのパワー供給装置１０の出力を制御することは、通信制御回路２３は、パワー供給装置１０と双方向通信して、充電インターフェースに接触不良が発生しているか否かを判断することを含むことができる。

具体的に、通信制御回路２３は、パワー供給装置１０と双方向通信して、充電インターフェースに接触不良が発生しているか否かを判断することは、通信制御回路２３はパワー供給装置１０が送信する第四指令（第四指令は、被充電機器のバッテリの現在の電圧を問い合わせるために用いられる）を受信すること、通信制御回路２３はパワー供給装置１０に第四指令の応答指令（第四指令の応答指令は、被充電機器のバッテリの現在の電圧を指示するために用いられ、従ってパワー供給装置１０は、パワー供給装置１０の出力電圧及び被充電機器のバッテリの現在の電圧に基づいて、充電インターフェースに接触不良が発生しているか否かを特定することができる）を送信すること、を含むことができる。例えば、パワー供給装置１０は、パワー供給装置１０の出力電圧と被充電機器の現在の電圧との間の電圧差が予め設定された電圧閾値より大きいと判断した場合、この電圧差をパワー供給装置１０現在の出力電流値で割ったインピーダンスが予め設定されたインピーダンス閾値より大きいことを示し、即ち、充電インターフェースに接触不良が発生していることを特定することができる。

選択的に、いくつかの実施形態において、充電インターフェースの接触不良は被充電機器によって特定することもできる。例えば、通信制御回路２３はパワー供給装置１０に第六指令（第六指令は、パワー供給装置１０の出力電圧を問い合わせるために用いられる）を送信し；通信制御回路２３はパワー供給装置１０が送信する第六指令の応答指令（第六指令の応答指令は、パワー供給装置１０の出力電圧を指示するために用いられる）を受信し；通信制御回路２３は、バッテリの現在の電圧とパワー供給装置１０の出力電圧に基づいて、充電インターフェースに接触不良が発生しているか否かを判断する。通信制御回路２３は、充電インターフェースに接触不良が発生していると判断した場合、パワー供給装置１０に第五指令（第五指令は、充電インターフェースの接触不良を指示するために用いられる）を送信することができる。パワー供給装置１０は、第五指令を受信してから、第二充電モードを終了することができる。

以下、図１０を参照して、パワー供給装置１０と被充電機器４０（具体的に、被充電機器４０内の通信制御回路２３であることができる）との間の通信過程をさらに詳細に説明する。図１０の実施例は、ただ当業者を助けて本発明の実施形態を理解するために用いられ、本発明の実施形態は例示した具体的な数値又は具体例の特定の状況に限定されるものではないと理解されるべきである。当業者であれば、図１０の実施例に基づいて、種々の等価な修正や変更が可能であり、そのような修正や変更も本発明の実施例の範囲に含まれることは明らかである。

図１０に示されたように、パワー供給装置１０と被充電機器４０との間の通信手順（又は急速充電過程の通信手順である）は、以下の５つの段階を含むことができる。

段階１：

被充電機器４０は、パワー供給装置１０に接続された後、データラインＤ＋、Ｄ−を介してパワー供給装置１０の種類を検出することができる。パワー供給装置１０がアダプタなどのような充電専用のパワー供給装置であると検出された場合、被充電機器４０に吸収される電流は予め設定された電流閾値Ｉ２（例えば、１Ａであることができる）より大きいことができる。パワー供給装置１０は、予め設定された時間（例えば、連続Ｔ１時間であることができる）内のパワー供給装置１０の出力電流がＩ２以上であると検出された場合、被充電機器４０がもうパワー供給装置の種類を識別したと見なすことができる。次に、パワー供給装置１０は、被充電機器４０との話し合いを開始し、被充電機器４０に指令１（上記した第一指令に対応する）を送信して、被充電機器４０に以下の内容を問い合わせ、即ちパワー供給装置１０が第二充電モードで被充電機器４０に対して充電することを同意するか否かを問い合わせる。

パワー供給装置１０は被充電機器４０から送信した指令１の応答指令を受信し、且つ指令１の応答指令は、パワー供給装置１０が第二充電モードで被充電機器４０に対して充電することを、被充電機器４０が同意しないと指示する場合、パワー供給装置１０は、再びパワー供給装置１０の出力電流を検出する。予め設定された連続時間（例えば、連続Ｔ１時間であることができる）内のパワー供給装置１０の出力電流が依然としてＩ２以上である場合、パワー供給装置１０は再び被充電機器４０に指令１を送信して、被充電機器４０に以下の内容を問い合わせ、即ちパワー供給装置１０が第二充電モードで被充電機器４０に対して充電することを同意するか否かを問い合わせる。パワー供給装置１０が第二充電モードで被充電機器４０に対して充電することを、被充電機器４０が同意するまで、又はパワー供給装置１０の出力電流がＩ２以上である条件を満たさなくなるまで、パワー供給装置１０は段階１の上記したステップを繰り返す。

パワー供給装置１０が第二充電モードで被充電機器４０に対して充電することを、被充電機器４０が同意すると、通信手順は段階２に入る。

段階２：

パワー供給装置１０の出力電圧は、複数の等級を含むことができる。パワー供給装置１０は被充電機器４０に指令２（上記した第二指令に対応する）を送信して、パワー供給装置１０の出力電圧（現在の出力電圧）は被充電機器４０内のバッテリ３０の現在の電圧とマッチングするか否かを問い合わせる。

被充電機器４０はパワー供給装置１０に指令２の応答指令を送信して、パワー供給装置１０の出力電圧が被充電機器４０のバッテリの現在の電圧とマッチングするか、高いか、又は低いかを指示する。指令２の応答指令が、パワー供給装置１０の出力電圧が高い又は低いと指示する場合、パワー供給装置１０は、パワー供給装置１０の出力電圧を１つの等級ほど調整し、且つ再び被充電機器４０に指令２を送信して、再びパワー供給装置１０の出力電圧が被充電機器４０のバッテリの現在の電圧とマッチングするか否かを問い合わせる。被充電機器４０によって、パワー供給装置１０の出力電圧が被充電機器４０のバッテリの現在の電圧とマッチングすると特定するまで、段階２の上記したステップを繰り返し、段階３に入る。

段階３：

パワー供給装置１０は、被充電機器４０に指令３（上記した第三指令に対応する）を送信して、被充電機器４０の現在支持する最大充電電流を問い合わせる。被充電機器４０は、パワー供給装置１０に指令３の応答指令を送信して、被充電機器４０の現在支持する最大充電電流を指示し、段階４に入る。

段階４：

パワー供給装置１０は、被充電機器４０の現在支持する最大充電電流に基づいて、第二充電モードでのパワー供給装置１０が出力すべき、被充電機器を充電するための充電電流を特定し、段階５、即ち定電流充電段階に入る。

段階５：

定電流充電段階に入った後、パワー供給装置１０は、所定時間間隔で被充電機器４０に指令４（上記した第四指令に対応する）を送信して、被充電機器４０のバッテリの現在の電圧を問い合わせる。被充電機器４０は、パワー供給装置１０に指令４の応答指令を送信して、バッテリの現在の電圧をフィードバックする。パワー供給装置１０は、バッテリの現在の電圧に基づいて、充電インターフェースに接触不良が発生しているか否か、及びパワー供給装置１０の出力電流を低減する必要があるか否かを判断する。パワー供給装置１０は、充電インターフェースに接触不良が発生していると判断する場合、被充電機器４０に指令５（上記した第五指令に対応する）を送信して、第二充電モードを終了し、それからリセットして再び段階１に入る。

選択的に、いくつかの実施形態において、段階１において、被充電機器４０が指令１の応答指令を送信する時、指令１の応答指令は被充電機器４０の経路インピーダンスのデータ（又は情報）を含むことができる。被充電機器４０の経路インピーダンスのデータは、段階５において、充電インターフェースが良好な接触状態にあるか否かを判断するために用いられる。

選択的に、いくつかの実施形態において、段階２において、パワー供給装置１０が第二充電モードで被充電機器４０に対して充電することを、被充電機器４０が同意してから、パワー供給装置１０がその出力電圧を適切な充電電圧に調整するまでにかかる時間を所定の範囲内に制御することができる。もしこの時間が所定の範囲を超えると、パワー供給装置１０又は被充電機器４０は通信過程に異常があると判断して、リセットして再び段階１に入る。

選択的に、いくつかの実施形態において、段階２において、パワー供給装置１０の出力電圧が被充電機器４０のバッテリの現在の電圧よりΔＶ（ΔＶを２００〜５００ｍＶに設定することができる）ほど高いと、被充電機器４０はパワー供給装置１０に指令２の応答指令を送信して、パワー供給装置１０の出力電圧が被充電機器のバッテリの電圧とマッチングすることを指示する。

選択的に、いくつかの実施形態において、段階４において、パワー供給装置１０の出力電流の調整速度を所定範囲内に制御することができ、このようにすると、過度に速い調整速度による充電過程の異常を免れることができる。

選択的に、いくつかの実施形態において、段階５において、パワー供給装置１０の出力電流の変動を５％内に制御することができる。

選択的に、いくつかの実施形態において、段階５において、パワー供給装置１０は充電経路のインピーダンスをリアルタイムで監視することができる。具体的には、パワー供給装置１０は、パワー供給装置１０の出力電圧、出力電流及び被充電機器４０によってフィードバックされたバッテリの現在の電圧に基づいて、充電経路のインピーダンスを監視することができる。「充電経路のインピーダンス」＞「被充電機器４０の経路インピーダンス＋充電ケーブルのインピーダンス」である場合、充電インターフェースに接触不良が生じていると見なすことができ、パワー供給装置１０は、第二充電モードで被充電機器４０を充電することを停止する。

選択的に、いくつかの実施形態において、パワー供給装置１０が第二充電モードで被充電機器４０に対して充電し始めてから、過度に短い通信時間間隔による通信過程の異常を避けるために、パワー供給装置１０と被充電機器４０との間の通信時間間隔を所定範囲内に制御することができる。

選択的に、いくつかの実施形態において、充電過程の停止（又はパワー供給装置１０が第二充電モードで被充電機器４０に対して充電することを停止する）は、回復可能な停止と回復不可能な停止の二種に分けられることができる。

例えば、被充電機器４０のバッテリが満充電されるか又は充電インターフェースに接触不良が発生した場合、充電過程が停止され、充電通信過程がリセットされ、充電過程は再び段階１に入る。それから、パワー供給装置１０が第二充電モードで被充電機器４０に対して充電することを、被充電機器４０が同意しないと、通信手順は段階２に入らない。この場合の充電過程の停止は、回復不可能な停止であると見なすことができる。

別の実施例として、パワー供給装置１０と被充電装置４０との間に通信異常が発生した場合、充電過程が停止され、充電通信過程がリセットされ、充電過程は再び段階１に入る。段階１の要求を満たす場合、パワー供給装置１０が第二充電モードで被充電機器４０に対して充電することを、被充電機器４０が同意し、充電過程を回復する。この場合の充電過程の停止は、回復可能な停止であると見なすことができる。

さらに別の実施例において、被充電装置４０がバッテリの異常を検出すると、充電過程が停止され、リセットされ、再び段階１に入る。それから、パワー供給装置１０が第二充電モードで被充電機器４０に対して充電することを、被充電機器４０が同意しない。バッテリが正常に戻り、段階１の要求を満たす場合、パワー供給装置１０が第二充電モードで被充電機器４０に対して充電することを、被充電機器４０が同意する。この場合の急速充電過程の停止は、回復可能な停止であると見なすことができる。

以上、図１０に示された通信ステップ又は操作はただ例示である。例えば、段階１において、被充電装置４０はパワー供給装置１０に接続されてから、被充電装置４０とパワー供給装置１０との間のハンドシェイク通信（ｈａｎｄｓｈａｋｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）は、被充電装置４０によって開始されることができる。即ち、被充電装置４０は指令１を送信して、パワー供給装置１０に第二充電モードをオンにするか否かを問い合わせる。被充電装置４０がパワー供給装置１０の応答指令を受信して、パワー供給装置１０が第二充電モードで被充電機器４０に対して充電することを、パワー供給装置１０が同意する場合、パワー供給装置１０は第二充電モードで被充電機器４０に対して充電し始める。

別の実施例において、段階５の後に、定電圧充電段階をさらに含むことができる。具体的には、段階５において、被充電装置４０はパワー供給装置１０にバッテリの現在の電圧をフィードバックすることができる。バッテリの現在の電圧が定電圧充電電圧の閾値に達すると、充電段階は定電流充電段階から定電圧充電段階に切り替わる。定電圧充電段階において、充電電流が徐々に減少されて、充電電流がある閾値まで減少すると、被充電装置４０のバッテリが完全に充電されたことを示し、充電過程全体が停止される。

以上、図１〜図１０を参照して、本発明の装置に関する実施形態を詳細に説明した。以下、図１１を参照して、本発明の方法に関する実施形態を詳細に説明する。方法に関する説明と装置に関する説明は互いに対応することを理解されるべきである。簡単にするために、繰り返した説明は適切に省略する。

図１１は、本発明の実施形態に係わるバッテリ管理方法を示すフローチャートである。図１１のバッテリ管理方法は、バッテリ管理回路に適用することができる。バッテリ管理回路は、例えば、上述したバッテリ管理回路２０であることができる。バッテリ管理回路は、第一充電チャネルと、Ｃｕｋ回路と、を含むことができる。第一充電チャネルは、パワー供給装置から供給される充電電圧及び/又は充電電流を受信してから、充電電圧及び/又は充電電流をバッテリの両端に直接に印加して、バッテリを充電するために用いられる。バッテリは、互いにに直列に接続された第一セル及び第二セルを含む。

バッテリ管理方法は、ステップ１１１０〜１１２０を含む。以下、図１１の各ステップについて詳細に説明する。

ステップ１１１０において、パワー供給装置が第一充電チャネルを介してバッテリを充電する時、パワー供給装置から供給される充電電圧及び/又は充電電流の大きさがバッテリの現在の充電段階とマッチングするように、パワー供給装置と通信する。

ステップ１１２０において、第一セルの電圧と第二セルの電圧が不均衡である場合、Ｃｕｋ回路に駆動信号を送信して、Ｃｕｋ回路を駆動して動作させ、第一セルと第二セルはＣｕｋ回路を介してエネルギーを伝送し、第一セルの電圧と第二セルの電圧とのバランスを取る。

選択的に、いくつかの実施形態において、バッテリ管理方法は、Ｃｕｋ回路に駆動信号を送信してＣｕｋ回路を駆動して動作させる前に、第一セル及び第二セルの現在の電気量及び/又は現在の電圧を取得することをさらに含むことができる。Ｃｕｋ回路に駆動信号を送信してＣｕｋ回路を駆動して動作させることは、第一セルと第二セルとの間の現在の電気量及び/又は現在の電圧の差が予め設定された閾値より大きい場合、Ｃｕｋ回路に駆動信号を送信してＣｕｋ回路を駆動して動作させることを含む。

選択的に、いくつかの実施形態において、バッテリ管理方法は、Ｃｕｋ回路の作動中に、Ｃｕｋ回路の電流の大きさを調節するために駆動信号のデューティサイクルを調節することをさらに含む。

選択的に、いくつかの実施形態において、バッテリ管理回路は、Ｃｕｋ回路の電流を検出するために用いられる電流検出回路をさらに含む。Ｃｕｋ回路の電流の大きさを調節するために駆動信号のデューティサイクルを調節することは、第一セルと第二セルとの間の現在の電気量及び/又は現在の電圧の差に基づいてＣｕｋ回路の電流の目標値を確定すること、電流検出回路によって検出されたＣｕｋ回路の電流が目標値に達するように駆動信号のデューティサイクルを調節すること、を含む。

選択的に、いくつかの実施形態において、バッテリ管理回路は、第二充電チャネルをさらに備えることができる。第二充電チャネルには、昇圧回路が設置されている。パワー供給装置が第二充電チャネルによってバッテリを充電しているところ、昇圧回路はパワー供給装置から提供される初期電圧を受け取り且つ初期電圧を目標電圧に昇圧するために用いられ、目標電圧に基づいてバッテリを充電する。初期電圧はバッテリの総電圧より小さく、目標電圧はバッテリの総電圧より大きい。バッテリ管理方法は、第一充電チャネルと第二充電チャネルとの間の切り替えを制御することをさらに含むことができる。

本願に開示された実施例に基づいて記載される各例示のユニット及びアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、又はコンピュータープログラムと電子ハードウェアとの組み合わせにより実現され得ることは、当業者とって明らかである。これらの機能は、ハードウェアにより実行されるか又はソフトウェアにより実行されるかについて、技術方案の特定の応用場合や設計の制限条件などによって決められる。当業者は、特定応用ごとに異なる方法を使用して記載される機能を実現できるが、これらの実現は、本発明の範囲を超えると見なされるべきではない。

当業者とっては、説明を便宜且つ簡潔にするように、前述したシステム、装置、及びユニットの具体的な動作の過程について、前記方法の実施例の対応する過程を参照することが理解可能であるため、ここで省略する。

本願によって提供される幾つかの実施形態において、開示されるシステム、装置及び方法は、他の形態により実現され得ると理解されるべきである。例えば、上記に説明された装置の実施例は、例示するためのものに過ぎない。例えば、ユニットの分割は、ロジック機能の分割に過ぎず、実際に実現するときに別の分割形態を有してもよい。例えば、複数のユニット又は部品を組み合わせ、又は別のシステムに集積し、又は若干の特徴を無視し、又は実行しなくてもよい。さらに、図示又は検討する相互間の結合や直接結合や通信接続は、いくつかのインタフェース、装置、又はユニットの間接結合や通信接続であってもよいし、電気、機械や他の形態であってもよい。

分離部品として記載されたユニットは、物理的に分離してもよいし、分離しなくてもよい。ユニットとして表示される部品は、物理的なユニットであってもよいし、物理的なユニットではなくておもよい。即ち、一つの箇所に設置してもよいし、複数のネットワークユニットに設置してもよい。実際の要求に応じて一部又は全部のユニットを選択して本実施例の技術方案の目的を実現することができる。

また、本発明に係る各実施例の各機能ユニットは、１つの処理ユニットに集積されてもよいし、物理的に分離された複数のユニットとして存在してもよいし、２つ以上のユニットは１つのユニットに集積してもよい。

前記機能は、ソフトウェアの機能ユニットとして実現され、かつ、独立の製品として販売されたり使用されたりする場合、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されてもよい。この理解によれば、本発明の技術方案について、本質的な部分、又は従来技術に貢献できた部分、又は該技術方案の一部は、ソフトウェア製品として表現され得る。このコンピュータソフトウェア製品は、記憶媒体に記憶されており、１つのコンピュータ（パソコン、サーバー、又はネットワーク機器などであってもよい）に本発明の各実施例に係る方法の全部又は一部の過程を実行するための複数のコマンドが含まれている。前記した記憶媒体は、フラッシュメモリー、ポータブルハードディスク、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ、Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ、Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、磁気ディスク又は光ディスクなどの各種のプログラムコードを記憶可能な媒体を含むことができる。

Claims (11)

1. 第一充電チャネル、Ｃｕｋ回路及び通信制御回路を備えるバッテリ管理回路であって、
   前記第一充電チャネルは、パワー供給装置によって供給される充電電圧及び/又は充電電流を受信してから、前記充電電圧及び/又は前記充電電流をバッテリの両端に直接に印加して、前記バッテリを充電するために用いられ、その中において、前記バッテリは、直列に接続された第一セル及び第二セルを備え、
   前記パワー供給装置が前記第一充電チャネルを介して前記バッテリを充電する時、前記パワー供給装置から供給される充電電圧及び/又は充電電流の大きさが前記バッテリの現在の充電段階とマッチングするように、前記通信制御回路はパワー供給装置と通信するために用いられ、
   前記第一セルの電圧と前記第二セルの電圧が不均衡である場合、前記通信制御回路は、さらに前記Ｃｕｋ回路に駆動信号を送信して前記Ｃｕｋ回路を駆動して動作させるために用いられ、前記第一セルと前記第二セルは前記Ｃｕｋ回路を介してエネルギーを伝送し、前記第一セルの電圧と前記第二セルの電圧とのバランスを取るようにする、
   ことを特徴とするバッテリ管理回路。
2. 前記通信制御回路が前記Ｃｕｋ回路に駆動信号を送信して前記Ｃｕｋ回路を駆動して動作させる前に、前記通信制御回路はさらに前記第一セル及び前記第二セルの現在の電気量及び/又は現在の電圧を取得するために用いられ、
   前記通信制御回路が前記Ｃｕｋ回路に駆動信号を送信して前記Ｃｕｋ回路を駆動して動作させることは、
   前記第一セルと前記第二セルとの間の現在の電気量及び/又は現在の電圧の差が予め設定された閾値より大きい場合、前記通信制御回路は前記Ｃｕｋ回路に駆動信号を送信して前記Ｃｕｋ回路を駆動して動作させることを含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ管理回路。
3. 前記Ｃｕｋ回路の作動中に、前記通信制御回路は、さらに前記Ｃｕｋ回路の電流の大きさを調節するために前記駆動信号のデューティサイクルを調節するために用いられる、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のバッテリ管理回路。
4. 前記バッテリ管理回路は、前記Ｃｕｋ回路の電流を検出するために用いられる電流検出回路をさらに含み、
   前記通信制御回路は、前記Ｃｕｋ回路の電流の大きさを調節するために前記駆動信号のデューティサイクルを調節することは、
   前記通信制御回路は、前記第一セルと前記第二セルとの間の現在の電気量及び/又は現在の電圧の差に基づいて、前記Ｃｕｋ回路の電流の目標値を確定すること、
   前記電流検出回路によって検出された前記Ｃｕｋ回路の電流が前記目標値に達するように、前記通信制御回路は前記駆動信号のデューティサイクルを調節すること、を含む、
   ことを特徴とする請求項３に記載のバッテリ管理回路。
5. 前記バッテリ管理回路は第二充電チャネルをさらに備え、前記第二充電チャネルには昇圧回路が設置されており、前記パワー供給装置が前記第二充電チャネルによって前記バッテリを充電しているところ、前記昇圧回路は前記パワー供給装置から提供される初期電圧を受け取り且つ前記初期電圧を目標電圧に昇圧するために用いられ、前記目標電圧に基づいて前記バッテリを充電し、その中において、前記初期電圧は前記バッテリの総電圧より小さく、前記目標電圧は前記バッテリの総電圧より大きく、
   前記通信制御回路は、さらに前記第一充電チャネルと前記第二充電チャネルとの間の切り替えを制御するために用いられる、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のバッテリ管理回路。
6. 互いに直列に接続された第一セル及び第二セルを含むバッテリと、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載のバッテリ管理回路と、
   を備えることを特徴とする被充電機器。
7. バッテリ管理回路に適用されるバッテリ管理方法であって、前記バッテリ管理回路は第一充電チャネル及びＣｕｋ回路を含み、前記第一充電チャネルは、パワー供給装置によって供給される充電電圧及び/又は充電電流を受信してから、前記充電電圧及び/又は前記充電電流をバッテリの両端に直接に印加して、前記バッテリを充電するために用いられ、その中において、前記バッテリは、直列に接続された第一セル及び第二セルを備え、
   前記バッテリ管理方法は、
   前記パワー供給装置が前記第一充電チャネルを介して前記バッテリを充電する時、前記パワー供給装置から供給される充電電圧及び/又は充電電流の大きさが前記バッテリの現在の充電段階とマッチングするように、パワー供給装置と通信するステップと、
   前記第一セルの電圧と前記第二セルの電圧が不均衡である場合、前記Ｃｕｋ回路に駆動信号を送信して、前記Ｃｕｋ回路を駆動して動作させ、前記第一セルと前記第二セルは前記Ｃｕｋ回路を介してエネルギーを伝送し、前記第一セルの電圧と前記第二セルの電圧とのバランスを取るステップと、を備える、
   ことを特徴とするバッテリ管理方法。
8. 前記Ｃｕｋ回路に駆動信号を送信して、前記Ｃｕｋ回路を駆動して動作させる前に、前記バッテリ管理方法は、
   前記第一セル及び前記第二セルの現在の電気量及び/又は現在の電圧を取得するステップをさらに備え、
   前記Ｃｕｋ回路に駆動信号を送信して前記Ｃｕｋ回路を駆動して動作させることは、
   前記第一セルと前記第二セルとの間の現在の電気量及び/又は現在の電圧の差が予め設定された閾値より大きい場合、前記Ｃｕｋ回路に駆動信号を送信して前記Ｃｕｋ回路を駆動して動作させることを含む、
   ことを特徴とする請求項７に記載のバッテリ管理方法。
9. 前記バッテリ管理方法は、
   前記Ｃｕｋ回路の作動中に、前記Ｃｕｋ回路の電流の大きさを調整するために前記駆動信号のデューティサイクルを調整するステップをさらに備える、
   ことを特徴とする請求項７又は８に記載のバッテリ管理方法。
10. 前記バッテリ管理回路は、前記Ｃｕｋ回路の電流を検出するために用いられる電流検出回路をさらに含み、
    前記Ｃｕｋ回路の電流の大きさを調節するために前記駆動信号のデューティサイクルを調節することは、
    前記第一セルと前記第二セルとの間の現在の電気量及び/又は現在の電圧の差に基づいて、前記Ｃｕｋ回路の電流の目標値を確定すること、
    前記電流検出回路によって検出された前記Ｃｕｋ回路の電流が前記目標値に達するように、前記駆動信号のデューティサイクルを調節すること、を含む、
    ことを特徴とする請求項９に記載のバッテリ管理方法。
11. 前記バッテリ管理回路は第二充電チャネルをさらに備え、前記第二充電チャネルには昇圧回路が設置されており、前記パワー供給装置が前記第二充電チャネルによって前記バッテリを充電しているところ、前記昇圧回路は前記パワー供給装置から提供される初期電圧を受け取り且つ前記初期電圧を目標電圧に昇圧するために用いられ、前記目標電圧に基づいて前記バッテリを充電し、その中において、前記初期電圧は前記バッテリの総電圧より小さく、前記目標電圧は前記バッテリの総電圧より大きく、
    前記バッテリ管理方法は、
    前記第一充電チャネルと前記第二充電チャネルとの間の切り替えを制御するステップをさらに備える、
    ことを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載のバッテリ管理方法。

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