JP2022551134A - 電子デバイス、充電方法、および充電システム - Google Patents

Abstract

本出願は、直列に接続されている２つのバッテリーを充電するための電子デバイス、充電方法、および充電システムを提供する。電子デバイスのコントローラが、プリセット期間における２つのバッテリーのそれぞれの電圧のうちの小さい方の電圧値を取得し、プリセット定格電圧と小さい方の電圧値との合計をターゲット電圧として設定し、それぞれのプリセット期間のターゲット電圧を充電集積回路へ送る。充電集積回路は、それぞれのプリセット期間に対応するターゲット電圧に基づいて、２つのバッテリーを充電するための充電モードを制御する。充電プロセスが延長されるにつれて、２つのバッテリーの電圧は徐々に増加し、取得されるターゲット電圧は、それぞれの期間に伴って変化する。定電流充電から定電圧充電への切り替えの転換点が、ターゲット電圧に基づいて決定され、ターゲット電圧は、それぞれのプリセット期間における２つのバッテリーの最小電圧値に関連している。充電モードは、固定されたターゲット電圧ではなく、それぞれのプリセット期間に対応するターゲット電圧に基づいて調整される。これは、バッテリーの過充電の可能性を低減し、バッテリーの充電の信頼性を改善する。

Description

本出願は、充電テクノロジーの分野に関し、詳細には、電子デバイス、充電方法、および充電システムに関する。

本出願は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれている、２０１９年１０月２２日に出願された「ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＤＥＶＩＣＥ， ＣＨＡＲＧＩＮＧ ＭＥＴＨＯＤ， ＡＮＤ ＣＨＡＲＧＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ」と題される中国特許出願第２０１９１１００８５６１５号の優先権を主張するものである。

通常、電子デバイスは、その電子デバイス上の単一のバッテリーのみを装填することによって充電され得る。電子デバイスは、モバイル電話もしくはタブレットコンピュータのようなポータブル電子デバイスであり得るか、またはスマートウォッチのようなインテリジェントなウェアラブル電子デバイスであり得るか、またはディスプレイ機能を主に提供する電子デバイス、たとえば、地下鉄の通路における電子ディスプレイデバイスであり得る。

電子デバイス上に搭載されているバッテリーは、電子デバイスに電力を供給する前に充電される必要がある。電子デバイスの充電速度、利用可能な持続時間、またはバッテリーレイアウトの柔軟性についての要件に基づいて、いくつかの電子デバイス上では、充電実装として単一のバッテリーが複数のバッテリーによって徐々に置き換えられている。電子デバイスに電力を供給するために電子デバイス上で複数のバッテリーが使用される場合には、電子デバイス上でのバッテリーのキャパシティー全体が改善されることが可能であるだけでなく、電子デバイスの充電速度が改善されることも可能であり、それによってユーザ経験が改善される。

バッテリーの過充電とは、バッテリーが充電される際にバッテリーの電圧がバッテリーの定格動作電圧を超えることを意味する。バッテリーの過充電は、充電の安全上の問題をもたらし、バッテリーの経年劣化スピードを高め、バッテリーの寿命を縮める。そのため、電子デバイスの使用プロセスにおいては、バッテリーが充電される際に過充電が最大限に回避される必要がある。

現在、マルチバッテリー構造に関しては、バッテリーの過充電を防止するための信頼できる技術的な解決策がない。

従来のテクノロジーにおける前述の技術的な問題を解決するために、本出願は、電子デバイス上のバッテリーが過充電されるのを防止すること、充電の安全上の問題を低減すること、およびバッテリーの寿命に対する充電の悪影響を低減することを行うための電子デバイス、充電方法、および充電システムを提供する。

本出願の第１の態様は、第１のバッテリーと、第２のバッテリーと、充電集積回路と、コントローラとを含む電子デバイスを提供する。

充電集積回路の入力端が、電力アダプタに接続されており、充電集積回路の出力端が、第１のバッテリーの正極に接続されており、第１のバッテリーの負極が、第２のバッテリーの正極に接続されており、第２のバッテリーの負極が接地されている。

コントローラは、プリセット周期性における第１のバッテリーおよび第２のバッテリーのそれぞれの電圧のうちの小さい方の電圧値Ｖｍｉｎを取得し、プリセット定格電圧Ｖｆｕｌｌと小さい方の電圧値Ｖｍｉｎとの合計をターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔとして使用するように構成されている。ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔの式は、下記のとおりである。
Ｖｔａｒｇｅｔ＝Ｖｆｕｌｌ＋Ｖｍｉｎ

コントローラはさらに、それぞれのプリセット期間に対応するターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔを充電集積回路へ送るように構成されており、それによって充電集積回路は、ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔに基づいて、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーを充電するための充電モードを制御する。

本出願のこの実施形態においては、充電集積回路は特に、コントローラによって提供されるターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔに基づいて、直列に接続されている２つのバッテリーを充電するための充電モードを制御する。特に、充電集積回路は、直列に接続されている２つのバッテリーを充電するための定電流モードを制御し得るか、または直列に接続されている２つのバッテリーを充電するための定電圧モードを制御し得る。ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔは、プリセット期間における２つのバッテリーの実際の最小電圧値Ｖｍｉｎに基づいて設定される。そのため、充電集積回路は、別々のプリセット期間におけるターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔに基づいてリアルタイムで充電モードを動的にかつ柔軟に制御することが可能である。これは、充電モードの不適切な制御によって引き起こされるバッテリーの過充電を防止する。本出願のこの実施形態において提供される充電デバイスは、バッテリーの過充電を効果的に回避し、バッテリーを充電することの信頼性を改善し、充電の安全上の問題を低減し、バッテリーの寿命に対する充電の悪影響を低減することが可能であるということが知られることが可能である。

任意選択で、前述の技術的な解決策においては、電子デバイスの充電集積回路は、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーが直列に接続された後に生成された端子電圧を取得すること、ならびに端子電圧がターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔに達した場合には、定電流充電から定電圧充電へ切り替えるように充電モードを制御することが可能である。言い換えれば、端子電圧がターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔに達していない場合には、２つのバッテリーは、定電流モードで充電される。端子電圧がターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔに達した場合には、定電流モードは、２つのバッテリーを充電するための定電圧モードへ切り替えられ始める。

バッテリーの電圧サンプリングポイントと、そのバッテリーの電気化学セルとの間にインピーダンスが存在し、直列に接続されているバッテリーどうしのそれぞれの電気化学セルの間における接続ラインにインピーダンスが存在する。結果として、充電電流がより大きくなった場合には、バッテリーどうしが直列に接続された後に、端子電圧がより劇的に変動する。そのため、充電ＩＣが、充電モードをタイムリーに制御して定電圧モードへ切り替える。これは、充電スピードを遅くする。本出願のこの実施形態においては、ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔは、下記の様式で補正されて、充電スピードに対する変動する端子電圧の影響を低減し得る。

任意選択で、前述の技術的な解決策においては、電子デバイスのコントローラはさらに、ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔと補正電圧との合計を、補正されたターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔ＿ｒとして使用するように構成されており、プリセット期間において、補正されたターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔ＿ｒを充電集積回路へ送る。補正電圧は、充電ラインインピーダンスと、プリセット期間において収集された充電電流との積である。充電ラインインピーダンスは、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーが直列に接続された後に生成された端子電圧のサンプリングポイントと、第１のバッテリーの電気化学セルとの間におけるインピーダンスＲａ、ならびに第１のバッテリーの電気化学セルと、第２のバッテリーの電気化学セルとの間におけるインピーダンス（Ｒｂ＋Ｒｃ）を含む。

補正されたターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔ＿ｒの式は、下記のとおりである。
Ｖｔａｒｇｅｔ＿ｒ＝Ｖｔａｒｇｅｔ＋（Ｒａ＋Ｒｂ＋Ｒｃ）×Ｉ

（Ｒａ＋Ｒｂ＋Ｒｃ）×Ｉは、補正電圧である。Ｒａは、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーが直列に接続された後に生成された端子電圧のサンプリングポイントと、第１のバッテリーの電気化学セルとの間におけるインピーダンスである。（Ｒｂ＋Ｒｃ）は、第１のバッテリーの電気化学セルと、第２のバッテリーの電気化学セルとの間におけるインピーダンスである。Ｉは充電電流である。

補正されたターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔ＿ｒは、補正されていないターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔよりも大きく、それによって、ターゲット電圧に対して補償が実施される。そのため、コントローラが、補正されたターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔ＿ｒを充電集積回路へ送った後に、充電集積回路は、補正されたターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔ＿ｒに基づいて充電モードを切り替える。この方法においては、モード切り替え時間が遅延され、定電圧充電が時期尚早に開始するのが防止される。

任意選択で、前述の技術的な解決策においては、電子デバイスはさらに、第１のスイッチおよび第２のスイッチを含む。第１のスイッチおよび抵抗器が、第１のバッテリーの両端に最初は直列に接続され、次いで並列に接続される。第２のスイッチおよび抵抗器は、第２のバッテリーの両端に最初は直列に接続され、次いで並列に接続される。

電子デバイスのコントローラはさらに、第１のバッテリーの電圧および第２のバッテリーの電圧のうちの大きい方の電圧値Ｖｍａｘが第１のプリセット電圧Ｖｔｒｉｇｇｅｒよりも大きく、第１のバッテリーと第２のバッテリーとの間における電圧差が第２のプリセット電圧Ｖｄｅｌｔａよりも大きい場合には、大きい方の電圧値Ｖｍａｘに対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチを繰り返し閉じられたり開かれたりするように制御し、スイッチが開かれるたびに、第１のバッテリーと第２のバッテリーとの間における電圧差が第３のプリセット電圧Ｖｄｏｎｅよりも小さくなるまで、第１のバッテリーの電圧および第２のバッテリーの電圧を収集するように構成されている。第１のプリセット電圧Ｖｔｒｉｇｇｅｒは、プリセット定格電圧Ｖｆｕｌｌよりも小さく、第１のプリセット電圧Ｖｔｒｉｇｇｅｒは、第２のプリセット電圧Ｖｄｅｌｔａよりも大きく、第２のプリセット電圧Ｖｄｅｌｔａは、第３のプリセット電圧Ｖｄｏｎｅよりも大きいということに留意されたい。

大きい方の電圧値Ｖｍａｘが第１のプリセット電圧Ｖｔｒｉｇｇｅｒよりも大きい場合には、そのことが示しているのは、大きい方の電圧値Ｖｍａｘに対応するバッテリーがフル充電されつつあるということである。第１のバッテリーと第２のバッテリーとの間における電圧差が第２のプリセット電圧Ｖｄｅｌｔａよりも大きい場合には、そのことが示しているのは、２つのバッテリーの間における電圧差が過度に大きく、平衡充電が実行される必要があるということである。そのため、前述の技術的な解決策においては、第１のスイッチおよび第２のスイッチにおける大きい方の電圧値Ｖｍａｘに対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチは、繰り返し閉じられたり開かれたりするように制御され、それによって、２つのバッテリーを通って流れる電流は等しくならずに、平衡充電を実施する。平衡充電を通じて、直列に接続されている２つのバッテリーは、可能な限り同期してフル充電されることが可能である。この方法においては、２つのバッテリーの全体的な充電持続時間が短縮される。

任意選択で、前述の技術的な解決策においては、電子デバイスの充電集積回路はさらに、第３のスイッチを含み得る。第３のスイッチは、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーの充電経路に直列に接続されている。言い換えれば、充電集積回路における第３のスイッチが閉じられた場合には、充電集積回路は、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーを充電する。第３のスイッチが開かれた場合には、充電集積回路は、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーを充電するのを停止する。

電子デバイスにおいて、コントローラはさらに、第１のバッテリーと第２のバッテリーとの間における電圧差が第２のプリセット電圧Ｖｄｅｌｔａよりも大きく、充電電流が第１のプリセット電流Ｉｔｅｒｍ１よりも小さいと決定した場合には、切断制御信号を充電集積回路へ送るように構成されており、それによって充電集積回路は、第３のスイッチを開かれるように制御し、コントローラはさらに、大きい方の電圧値Ｖｍａｘに対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチが閉じられた場合には、接続制御信号を充電集積回路へ送るように構成されており、それによって充電集積回路は、第３のスイッチを閉じられるように制御し、第３のスイッチのその後のオン／オフ状態が、大きい方の電圧値に対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチのオン／オフ状態と整合する。

充電電流が第１のプリセット電流Ｉｔｅｒｍ１よりも小さい場合には、充電プロセスは、ほぼ終了されている。このケースにおいては、比較的高い電圧を有するバッテリーは、フル充電されつつある。しかしながら、２つのバッテリーの間における電圧差は依然として第２のプリセット電圧Ｖｄｅｌｔａよりも大きいので、平衡充電がさらに実行される必要がある。この実装においては、平衡が実行されている間、大きい方の電圧値Ｖｍａｘに対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチ、および第３のスイッチは、同じオン／オフ状態で動作しているように保たれる。第３のスイッチが開かれるたびに、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーを通って流れる充電電流はなく、コントローラはさらに、電圧収集デバイス（たとえば、アナログ／デジタルコンバータ）を使用することによって第１のバッテリーの電圧および第２のバッテリーの電圧を収集するように構成されている。このケースにおいては、第３のスイッチが開かれるので、２つのバッテリーの収集される電圧はより正確であり、正確さは、充電電流の干渉によって影響されない。さらに、コントローラは、より正確な電圧値に基づいてターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔを設定し、ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔを充電集積回路へ送って、充電モードを制御し得る。

充電電流が第２のプリセット電流Ｉｄｏｎｅよりも小さい場合には、そのことが示しているのは、２つのバッテリーがほぼフル充電されているということである。任意選択で、前述の技術的な解決策においては、電子デバイスのコントローラはさらに、充電電流が第２のプリセット電流Ｉｄｏｎｅよりも小さいと決定した場合には、充電集積回路を制御して、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーを充電するのを停止するように構成されている。これは、継続的な充電によって引き起こされる加速されるバッテリーの経年劣化または過充電のリスクを回避する。

本出願の実施形態はさらに、過充電を回避することの実装を提供する。電子デバイスのコントローラはさらに、ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔがプリセット定格電圧Ｖｆｕｌｌの２倍よりも大きいと決定した場合には、プリセット定格電圧Ｖｆｕｌｌの２倍をターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔとして使用するように構成されている。これは、充電集積回路が充電モードの切り替えを制御する電圧切り替えポイントを変更する。加えて、それぞれのバッテリーのプリセット定格電圧はＶｆｕｌｌであるので、ターゲット電圧を２×Ｖｆｕｌｌに設定することは、バッテリーのさらなる過充電をもたらさない。

任意選択で、前述の技術的な解決策においては、電子デバイスはさらに、第１のアナログ／デジタルコンバータおよび第２のアナログ／デジタルコンバータを含む。

第１のアナログ／デジタルコンバータは、第１のバッテリーの電圧を収集し、第１のバッテリーの電圧を第１のデジタル信号へと変換し、第１のデジタル信号をコントローラへ送るように構成されている。第２のアナログ／デジタルコンバータは、第２のバッテリーの電圧を収集し、第２のバッテリーの電圧を第２のデジタル信号へと変換し、第２のデジタル信号をコントローラへ送るように構成されている。

本出願の第２の態様は、直列に接続されている第１のバッテリーおよび第２のバッテリーを充電する際に適用される充電方法を提供する。この方法は、
プリセット期間における第１のバッテリーの電圧および第２のバッテリーの電圧のうちの小さい方の電圧値Ｖｍｉｎを取得するステップと、
プリセット定格電圧Ｖｆｕｌｌと小さい方の電圧値Ｖｍｉｎとの合計をターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔとして使用し、それぞれのプリセット期間に対応するターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔを電子デバイスの充電集積回路へ送り、それによって充電集積回路が、ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔに基づいて、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーを充電するための充電モードを制御する、ステップとを含む。

ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔの式は、下記のとおりである。
Ｖｔａｒｇｅｔ＝Ｖｆｕｌｌ＋Ｖｍｉｎ

本出願のこの実施形態においては、充電集積回路は特に、コントローラによって提供されるターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔに基づいて、直列に接続されている２つのバッテリーを充電するための充電モードを制御する。特に、充電集積回路は、直列に接続されている２つのバッテリーを充電するための定電流モードを制御し得るか、または直列に接続されている２つのバッテリーを充電するための定電圧モードを制御し得る。ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔは、プリセット期間における２つのバッテリーの実際の最小電圧値Ｖｍｉｎに基づいて設定される。そのため、充電集積回路は、別々のプリセット期間におけるターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔに基づいてリアルタイムで充電モードを動的にかつ柔軟に制御することが可能である。これは、充電モードの不適切な制御によって引き起こされるバッテリーの過充電を防止する。本出願のこの実施形態において提供される充電方法は、バッテリーの過充電を効果的に回避し、バッテリーを充電することの信頼性を改善し、充電の安全上の問題を低減し、バッテリーの寿命に対する充電の悪影響を低減することが可能であるということが知られることが可能である。

任意選択で、ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔを充電集積回路へ送るステップの前に、この方法はさらに、
プリセット期間において、ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔと補正電圧との合計を、補正されたターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔ＿ｒとして使用するステップを含み、補正電圧は、充電ラインインピーダンスと、プリセット期間において収集された充電電流との積であり、充電ラインインピーダンスは、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーが直列に接続された後に生成された端子電圧のサンプリングポイントと、第１のバッテリーの電気化学セルとの間におけるインピーダンス、ならびに第１のバッテリーの電気化学セルと、第２のバッテリーの電気化学セルとの間におけるインピーダンスを含む。

補正されたターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔ＿ｒの式は、下記のとおりである。
Ｖｔａｒｇｅｔ＿ｒ＝Ｖｔａｒｇｅｔ＋（Ｒａ＋Ｒｂ＋Ｒｃ）×Ｉ

（Ｒａ＋Ｒｂ＋Ｒｃ）×Ｉは、補正電圧である。Ｒａは、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーが直列に接続された後に生成された端子電圧のサンプリングポイントと、第１のバッテリーの電気化学セルとの間におけるインピーダンスである。（Ｒｂ＋Ｒｃ）は、第１のバッテリーの電気化学セルと、第２のバッテリーの電気化学セルとの間におけるインピーダンスである。Ｉは充電電流である。

任意選択で、本出願において提供される充電方法はさらに、
第１のバッテリーの電圧および第２のバッテリーの電圧のうちの大きい方の電圧値Ｖｍａｘが第１のプリセット電圧Ｖｔｒｉｇｇｅｒよりも大きく、第１のバッテリーと第２のバッテリーとの間における電圧差が第２のプリセット電圧Ｖｄｅｌｔａよりも大きい場合には、大きい方の電圧値Ｖｍａｘに対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチを繰り返し閉じられたり開かれたりするように制御し、スイッチが開かれるたびに、第１のバッテリーと第２のバッテリーとの間における電圧差が第３のプリセット電圧Ｖｄｏｎｅよりも小さくなるまで、第１のバッテリーの電圧および第２のバッテリーの電圧を収集するステップを含む。

第１のプリセット電圧Ｖｔｒｉｇｇｅｒは、プリセット定格電圧Ｖｆｕｌｌよりも小さく、第１のプリセット電圧Ｖｔｒｉｇｇｅｒは、第２のプリセット電圧Ｖｄｅｌｔａよりも大きく、第２のプリセット電圧Ｖｄｅｌｔａは、第３のプリセット電圧Ｖｄｏｎｅよりも大きい。

任意選択で、充電集積回路は、第３のスイッチを含み、第３のスイッチは、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーの充電経路に直列に接続されている。この方法はさらに、
第１のバッテリーと第２のバッテリーとの間における電圧差が第２のプリセット電圧Ｖｄｅｌｔａよりも大きく、充電電流が第１のプリセット電流Ｉｔｅｒｍ１よりも小さいと決定した場合には、切断制御信号を充電集積回路へ送り、それによって充電集積回路が、第３のスイッチを開かれるように制御し、大きい方の電圧値Ｖｍａｘに対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチが閉じられた場合には、接続制御信号を充電集積回路へ送り、それによって充電集積回路が、第３のスイッチを閉じられるように制御するステップであって、第３のスイッチのその後のオン／オフ状態が、大きい方の電圧値に対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチのオン／オフ状態と整合する、ステップを含む。

加えて、第３のスイッチが開かれるたびに、電流収集デバイス（たとえば、アナログ／デジタルコンバータ）によって収集される第１のバッテリーおよび第２のバッテリーのそれぞれの電圧がさらに取得される。電圧は、第３のスイッチが開かれた場合に取得され、このケースにおいては、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーを通って流れる充電電流はないので、電圧値は、いかなる充電電流によっても影響されず、より正確である。このケースにおいて収集された電圧値は、ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔを設定するための基礎として使用され、設定されたターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔは、より信頼できる。

任意選択で、この方法はさらに、充電電流が第２のプリセット電流Ｉｄｏｎｅよりも小さいと決定した場合には、充電集積回路を制御して、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーを充電するのを停止するステップを含む。これは、継続的な充電によって引き起こされる加速されるバッテリーの経年劣化または過充電のリスクを回避する。

本出願の第３の態様は、直列に接続されている第１のバッテリーおよび第２のバッテリーを充電する際に適用される充電システムを提供する。この充電システムは、充電集積回路およびコントローラを含む。

充電集積回路の入力端が、電力アダプタに接続されるように構成されており、充電集積回路の出力端が、第１のバッテリーの正極に接続されるように構成されており、第１のバッテリーの負極が、第２のバッテリーの正極に接続されており、第２のバッテリーの負極が接地されている。

コントローラは、プリセット期間における第１のバッテリーの電圧および第２のバッテリーの電圧のうちの小さい方の電圧値Ｖｍｉｎを取得し、プリセット定格電圧Ｖｆｕｌｌと小さい方の電圧値Ｖｍｉｎとの合計をターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔとして使用し、それぞれのプリセット期間に対応するターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔを充電集積回路へ送るように構成されており、それによって充電集積回路は、ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔに基づいて、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーを充電するための充電モードを制御する。

ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔの式は、下記のとおりである。
Ｖｔａｒｇｅｔ＝Ｖｆｕｌｌ＋Ｖｍｉｎ

本出願のこの実施形態においては、このシステムの充電集積回路は特に、コントローラによって提供されるターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔに基づいて、直列に接続されている２つのバッテリーを充電するための充電モードを制御する。特に、充電集積回路は、直列に接続されている２つのバッテリーを充電するための定電流モードを制御し得るか、または直列に接続されている２つのバッテリーを充電するための定電圧モードを制御し得る。ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔは、プリセット期間における２つのバッテリーの実際の最小電圧値Ｖｍｉｎに基づいて設定される。そのため、充電集積回路は、別々のプリセット期間におけるターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔに基づいてリアルタイムで充電モードを動的にかつ柔軟に制御することが可能である。これは、充電モードの不適切な制御によって引き起こされるバッテリーの過充電を防止する。本出願のこの実施形態において提供されるシステムは、バッテリーの過充電を効果的に回避し、バッテリーを充電することの信頼性を改善し、充電の安全上の問題を低減し、バッテリーの寿命に対する充電の悪影響を低減することが可能であるということが知られることが可能である。

任意選択で、前述の技術的な解決策においては、この充電システムのコントローラはさらに、ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔと補正電圧との合計を、補正されたターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔ＿ｒとして使用し、プリセット期間において、補正されたターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔ＿ｒを充電集積回路へ送るように構成されており、補正電圧は、充電ラインインピーダンスと、プリセット期間において収集された充電電流との積であり、充電ラインインピーダンスは、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーが直列に接続された後に生成された端子電圧のサンプリングポイントと、第１のバッテリーの電気化学セルとの間におけるインピーダンス、ならびに第１のバッテリーの電気化学セルと、第２のバッテリーの電気化学セルとの間におけるインピーダンスを含む。

補正されたターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔ＿ｒの式は、下記のとおりである。
Ｖｔａｒｇｅｔ＿ｒ＝Ｖｔａｒｇｅｔ＋（Ｒａ＋Ｒｂ＋Ｒｃ）×Ｉ

（Ｒａ＋Ｒｂ＋Ｒｃ）×Ｉは、補正電圧である。Ｒａは、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーが直列に接続された後に生成された端子電圧のサンプリングポイントと、第１のバッテリーの電気化学セルとの間におけるインピーダンスである。（Ｒｂ＋Ｒｃ）は、第１のバッテリーの電気化学セルと、第２のバッテリーの電気化学セルとの間におけるインピーダンスである。Ｉは充電電流である。

ターゲット電圧は、充電電流が大きい場合に充電速度に対する変動する端子電圧の影響を低減するように補正される。特に、補正されたターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔ＿ｒがＶｔａｒｇｅｔよりも大きい場合には、充電集積回路によって充電モードを切り替えるための時間が遅延されることが可能であり、定電圧充電が時期尚早に実行されるのが防止されることが可能である。

任意選択で、本出願のこの実施形態において提供されるシステムはさらに、第１のスイッチおよび第２のスイッチを含む。第１のスイッチおよび抵抗器が、第１のバッテリーの両端に最初は直列に接続され、次いで並列に接続される。第２のスイッチおよび抵抗器は、第２のバッテリーの両端に最初は直列に接続され、次いで並列に接続される。

コントローラはさらに、第１のバッテリーの電圧および第２のバッテリーの電圧のうちの大きい方の電圧値Ｖｍａｘが第１のプリセット電圧Ｖｔｒｉｇｇｅｒよりも大きく、第１のバッテリーと第２のバッテリーとの間における電圧差が第２のプリセット電圧Ｖｄｅｌｔａよりも大きい場合には、大きい方の電圧値Ｖｍａｘに対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチを繰り返し閉じられたり開かれたりするように制御し、スイッチが開かれるたびに、第１のバッテリーと第２のバッテリーとの間における電圧差が第３のプリセット電圧Ｖｄｏｎｅよりも小さくなるまで、第１のバッテリーの電圧および第２のバッテリーの電圧を収集するように構成されており、第１のプリセット電圧Ｖｔｒｉｇｇｅｒは、プリセット定格電圧Ｖｆｕｌｌよりも小さく、第１のプリセット電圧Ｖｔｒｉｇｇｅｒは、第２のプリセット電圧Ｖｄｅｌｔａよりも大きく、第２のプリセット電圧Ｖｄｅｌｔａは、第３のプリセット電圧Ｖｄｏｎｅよりも大きい。

前述の実装においては、大きい方の電圧値Ｖｍａｘに対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチ（第１のスイッチまたは第２のスイッチ）が、繰り返し閉じられ、それによって、２つのバッテリーを通って流れる電流は等しくならない。この方法においては、２つのバッテリーの間における電圧差が、可能な限り早く低減され、より小さい電圧を有するバッテリーが、可能な限り早く充電される。

任意選択で、このシステムにおける充電集積回路は、第３のスイッチを含む。

第３のスイッチは、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーの充電経路に直列に接続されている。

コントローラはさらに、第１のバッテリーと第２のバッテリーとの間における電圧差が第２のプリセット電圧Ｖｄｅｌｔａよりも大きく、充電電流が第１のプリセット電流Ｉｔｅｒｍ１よりも小さいと決定した場合には、切断制御信号を充電集積回路へ送るように構成されており、それによって充電集積回路は、第３のスイッチを開かれるように制御し、コントローラはさらに、大きい方の電圧値Ｖｍａｘに対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチが閉じられた場合には、接続制御信号を充電集積回路へ送るように構成されており、それによって充電集積回路は、第３のスイッチを閉じられるように制御し、第３のスイッチのその後のオン／オフ状態が、大きい方の電圧値に対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチのオン／オフ状態と整合する。

第３のスイッチのオン／オフ状態は、大きい方の電圧値Ｖｍａｘに対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチ（第１のスイッチまたは第２のスイッチ）のオン／オフ状態と整合する。そのため、大きい方の電圧値Ｖｍａｘに対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチが開かれている場合には、第３のスイッチも開かれる。このケースにおいては、平衡が実行されるだけでなく、２つのバッテリーを通って流れる充電電流がないことも確実にされる。このケースにおいては、２つのバッテリーの電圧が収集され、取得された電圧値は、より正確であり、充電電流によって影響されない。任意選択で、このシステムにおけるコントローラはさらに、ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔがプリセット定格電圧Ｖｆｕｌｌの２倍よりも大きいと決定した場合には、プリセット定格電圧Ｖｆｕｌｌの２倍をターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔとして使用するように構成されている。これは、充電集積回路が充電モードの切り替えを制御する電圧切り替えポイントを変更する。加えて、それぞれのバッテリーのプリセット定格電圧はＶｆｕｌｌであるので、ターゲット電圧を２×Ｖｆｕｌｌに設定することは、バッテリーのさらなる過充電をもたらさない。

任意選択で、このシステムはさらに、第１のアナログ／デジタルコンバータおよび第２のアナログ／デジタルコンバータを含む。

第１のアナログ／デジタルコンバータは、第１のバッテリーの電圧を収集し、第１のバッテリーの電圧を第１のデジタル信号へと変換し、第１のデジタル信号をコントローラへ送るように構成されている。第２のアナログ／デジタルコンバータは、第２のバッテリーの電圧を収集し、第２のバッテリーの電圧を第２のデジタル信号へと変換し、第２のデジタル信号をコントローラへ送るように構成されている。

本出願の第４の態様は、直列に接続されている第１のバッテリーおよび第２のバッテリーを充電する際に適用される充電方法を提供する。この方法は、
それぞれ第１の充電段階、第２の充電段階、および第３の充電段階において、第１のバッテリーの電圧および第２のバッテリーの電圧のうちの小さい方の電圧値Ｖｍｉｎを周期的に取得し、プリセット定格電圧Ｖｆｕｌｌと小さい方の電圧値Ｖｍｉｎとの合計を電流充電段階の現在の期間のターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔとして使用し、ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔを電子デバイスの充電集積回路へ送り、それによって充電集積回路が、ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔに基づいて、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーを充電するための充電モードを制御する、ステップと、
第１の充電段階において、第１のバッテリーの電圧および第２のバッテリーの電圧のうちの大きい方の電圧値Ｖｍａｘが第１のプリセット電圧Ｖｔｒｉｇｇｅｒよりも大きく、第１のバッテリーと第２のバッテリーとの間における電圧差が第２のプリセット電圧Ｖｄｅｌｔａよりも大きい場合には、大きい方の電圧値Ｖｍａｘに対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチを繰り返し閉じられたり開かれたりするように制御し、スイッチが開かれるたびに、第１のバッテリーと第２のバッテリーとの間における電圧差が第３のプリセット電圧Ｖｄｏｎｅよりも小さくなるまで、第１のバッテリーの電圧および第２のバッテリーの電圧を収集し、充電電流が第１のプリセット電流Ｉｔｅｒｍ１よりも小さい場合には、電圧差が第２のプリセット電圧Ｖｄｅｌｔａよりも大きいかどうかを決定し、電圧差が第２のプリセット電圧Ｖｄｅｌｔａよりも大きい場合には、第２の充電段階に入り、または電圧差が第２のプリセット電圧Ｖｄｅｌｔａよりも大きくない場合には、第３の充電段階に入るステップと、
第２の充電段階において、大きい方の電圧値Ｖｍａｘに対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチを繰り返し閉じられたり開かれたりするように制御し、充電集積回路を使用することによって、第３のスイッチを繰り返し閉じられたり開かれたりするように制御し、大きい方の電圧値Ｖｍａｘに対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチのオン／オフ状態が、第３のスイッチのオン／オフ状態と整合し、大きい方の電圧値Ｖｍａｘに対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチ、および第３のスイッチが開かれるたびに、第１のバッテリーと第２のバッテリーとの間における電圧差が第３のプリセット電圧Ｖｄｏｎｅよりも小さくなるまで、第１のバッテリーの電圧および第２のバッテリーの電圧を収集し、第３の充電段階に入り、第３のスイッチが、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーの充電経路に直列に接続される、ステップと、
第３の充電段階において、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーを継続的に充電し、充電電流が第２のプリセット電流Ｉｄｏｎｅよりも小さいと決定した場合には、充電集積回路を制御して、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーを充電するのを停止するステップとを含む。

２つのバッテリーの平衡充電は、第１の充電段階、または第１の充電段階および第２の充電段階を使用することによって実施される。２つのバッテリーは、可能な限り同時にフル充電されることが可能である。それによって、２つのバッテリーの全体的な充電時間が短縮される。加えて、平衡充電プロセスにおいては、２つのバッテリーのそれぞれの電圧は、継続的に収集され、ターゲット電圧を設定するための重要な基礎として使用される。そのため、平衡プロセスにおいてバッテリーの過充電が回避されることも可能である。充電のセキュリティーおよび信頼性が改善される。

従来のテクノロジーと比較されると、本出願は、少なくとも下記の利点を有する。

本出願のこの実施形態において提供される電子デバイスは、直列に接続されている２つのバッテリーと、充電集積回路と、コントローラとを含む。コントローラは、プリセット期間における２つのバッテリーの電圧のうちの小さい方の電圧値を取得し、プリセット定格電圧と小さい方の電圧値との合計をターゲット電圧として使用し、それぞれのプリセット期間に対応するターゲット電圧を充電集積回路へ送る。さらに、充電集積回路は、それぞれのプリセット期間に対応するターゲット電圧に基づいて、２つのバッテリーを充電するための充電モードを制御する。充電プロセスが延長されるにつれて、２つのバッテリーの電圧は徐々に増加し、取得されるターゲット電圧は、それぞれの期間に伴って変化する。充電集積回路が定電圧充電モードまたは定電流充電モードでバッテリーを充電する場合には、定電流充電モードから定電圧充電モードへの切り替えの転換点が、ターゲット電圧に基づいて決定され、ターゲット電圧は、それぞれのプリセット期間に対応する２つのバッテリーの最小電圧値に関連している。そのため、直列に接続されている２つのバッテリーを充電する場合には、充電集積回路は、固定されたターゲット電圧に基づいて充電モードを切り替えるのではなく、それぞれのプリセット期間に対応するターゲット電圧に基づいて充電モードを調整する。これは、バッテリーの過充電の可能性を効果的に低減することが可能である。この技術的な解決策は、バッテリーの過充電を効果的に回避し、バッテリーを充電することの信頼性を改善し、充電の安全上の問題を低減し、バッテリーを損傷から保護することが可能であるということが知られることが可能である。

複数のバッテリーを充電するための回路接続の概略図である。 本出願の実施形態による電子デバイスの回路接続の概略図である。 充電集積回路が充電モードを制御する概略図である。 本出願の実施形態による別の電子デバイスの回路接続の概略図である。 本出願の実施形態によるさらに別の電子デバイスの回路接続の概略図である。 本出願の実施形態に従ってバッテリー上で平衡充電を実行する充電曲線の概略図である。 本出願の実施形態による充電システムの構造の概略図である。 本出願の実施形態による別の充電システムの構造の概略図である。 本出願の実施形態によるさらに別の充電システムの構造の概略図である。 本出願の実施形態によるまたさらに別の充電システムの構造の概略図である。 本出願の実施形態による充電方法のフローチャートである。 本出願の実施形態による別の充電方法のフローチャートである。 本出願の実施形態によるさらに別の充電方法のフローチャートである。 本出願の実施形態によるまたさらに別の充電方法のフローチャートである。 本出願の実施形態によるまたさらに別の充電方法のフローチャートである。

本出願の実施形態において提供される技術的な解決策を当業者によりよく理解させるために、以降では、添付の図面を参照しながら技術的な解決策について記述する。

電子デバイスにおけるマルチバッテリー構造に基づいて、バッテリーの過充電が、下記の様式で回避されることが可能である。

以降では、図１を参照しながら、バッテリーの過充電を回避することの実装について記述する。

図１は、複数のバッテリーを充電するための回路接続の概略図である。

図１において示されているように、電子デバイスの複数のバッテリーが、バッテリーａ、バッテリーｂ、およびバッテリーｃを含む。バッテリーａ、バッテリーｂ、バッテリーｃは、直列に接続されており、バッテリーａの負極が、バッテリーｂの正極に接続されており、バッテリーｂの負極が、バッテリーｃの正極に接続されており、バッテリーａの正極が、電力アダプタに直接または間接的に接続されるように構成されており、バッテリーｃの負極が接地されている。

図１において、それぞれのバッテリーは、それに対応してバイパススイッチを有しており、バイパス抵抗器が、それぞれのバッテリーバイパスに直列に接続されている。バッテリーａに対応するバイパススイッチが、スイッチＡであり、バイパス抵抗器が、それに対応してＲｂａｌ１である。バッテリーｂに対応するバイパススイッチが、スイッチＢであり、バイパス抵抗器が、それに対応してＲｂａｌ２である。バッテリーｃに対応するバイパススイッチが、スイッチＣであり、バイパス抵抗器が、それに対応してＲｂａｌ３である。バイパス抵抗器Ｒｂａｌ１、Ｒｂａｌ２、およびＲｂａｌ３の抵抗値は、同じであってもよく、または異なっていてもよい。実際の適用においては、同じ抵抗値を有するバイパス抵抗器どうしが使用され得、すなわち、Ｒｂａｌ１＝Ｒｂａｌ２＝Ｒｂａｌ３である。３つのアナログ／デジタルコンバータ（Ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ、ＡＤＣ）は、バッテリーの電圧を収集するようにそれぞれ構成されている。アナログ／デジタルコンバータＡＤＣ ０１、ＡＤＣ ０２、およびＡＤＣ ０３は、バッテリーａ、バッテリーｂ、およびバッテリーｃの電圧を収集し、変換を通じて取得された電圧値Ｖａ、Ｖｂ、およびＶｃをコントローラ（図１においては示されていない）へそれぞれ送信するようにそれぞれ構成されている。

特定の実装においては、電子デバイスのコントローラは、アナログ／デジタルコンバータＡＤＣから取得された電圧値Ｖａ、Ｖｂ、およびＶｃに基づいてリアルタイムでそれぞれのバッテリーの電圧値をモニタする。いずれかのバッテリーの電圧がプリセット電圧しきい値よりも高いと決定した場合には、コントローラは、バッテリーのバイパススイッチを閉じられるように制御して分路を実行する。たとえば、Ｖａがプリセット電圧しきい値よりも大きいと決定した場合には、コントローラは、バッテリーａのバイパススイッチＡを閉じられるように制御し、それによって充電経路上の電流の一部がバイパス抵抗器Ｒｂａｌを通って流れ、バッテリーａを通って流れる電流を低減することによって、バッテリーａの充電スピードが低減される。他のバッテリーの電圧が上昇してＶａに近づいた場合には、スイッチＡは開かれる。それぞれのバイパススイッチのオン／オフ状態が、前述の様式で制御され、バッテリーの充電プロセスが、バイパス電流を通じて制御されて、バッテリーが過充電されるのを防止する。

前述の実装においては、バイパス電流が小さすぎる場合には、分路効果が明らかではなく、バッテリーの過充電を抑制する効果が明らかではない。バイパス電流が大きすぎる場合には、電子デバイスは容易に熱くなり得る。これは、モバイル電話およびスマートイヤリングなどの小型の電子デバイスにとって許容できない。加えて、バイパス電流が大きすぎる場合には、バッテリーどうしの間における電流の差が、それに応じて大きくなりすぎることがある。このケースにおいては、バッテリーの内部抵抗によって影響されて、サンプリングによって取得されたバッテリー電圧値が著しく変動し、このことは、バッテリーの過充電を防止するために電圧を正確に調節する際の困難を大幅に高める。

以降では、図１を参照しながら、バッテリーの過充電を回避することの別の実装について記述する。

実際の適用においては、バッテリーの充電および放電を交互に行うことによって、バッテリーの過充電が回避され得る。図１において示されているバッテリー構造は、例として使用されており、コントローラ（図１においては示されていない）は、アナログ／デジタルコンバータＡＤＣを使用することによって、それぞれのバッテリーの電圧を周期的にサンプリングし、バッテリー（たとえば、バッテリーａ）の電圧が高すぎるということに気づいた場合には、電子デバイスのバッテリーを充電するのを停止し、スイッチＡを閉じてバッテリーａを放電する。バッテリーａの電圧値が別のバッテリーの電圧値に等しくなるかまたはその電圧値に近くなるまでバッテリーａが放電された場合には、電子デバイスのそれぞれのバッテリーに関して充電が再開される。バッテリーが過充電されない程度に充電プロセス全体が繰り返される。

前述の実装においては、充電プロセスにおいて放電が実行されることがさらに必要である。そのため、バッテリーの充電速度が影響され、ユーザ経験がさらに影響される。加えて、前述の実装においては、バッテリーの充電プロセス全体において過充電を防止することの正確な制御を実施することも困難である。

前述の２つの実装においてバッテリーの過充電を防止することにおける欠陥を考慮して、本出願はさらに、電子デバイス、充電方法、および充電システムを提供する。それぞれのプリセット期間において、電子デバイス上で直列に接続されている２つのバッテリーの収集された電圧値に基づいてターゲット電圧が設定され、そのターゲット電圧に基づいてバッテリーの充電モードが最終的に制御されて、充電プロセスを正確かつ動的に制御してバッテリーの過充電を防止する。

電子デバイスは、モバイル電話もしくはタブレットコンピュータのようなポータブル電子デバイスであり得るか、スマートウォッチのようなインテリジェントなウェアラブル電子デバイスであり得るか、またはディスプレイ機能を主に提供する電子デバイス、たとえば、地下鉄の通路における広告掲示板であり得る。電子デバイスのタイプおよび機能は、本明細書においては限定されない。

図２ａは、本出願の実施形態による電子デバイスの回路接続の概略図である。

図２ａにおいて示されているように、この実施形態において提供される電子デバイスは、
第１のバッテリーＢａｔ１、第２のバッテリーＢａｔ２、充電集積回路（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ、ＩＣ）、およびコントローラＡＰを含む。

第１のバッテリーＢａｔ１および第２のバッテリーＢａｔ２が、直列に接続されており、第１のバッテリーＢａｔ１の負極が、第２のバッテリーＢａｔ２の正極に接続されており、第２のバッテリーＢａｔ２の負極が接地されている。電子デバイスにおいては、充電ＩＣの入力端が、電力アダプタに接続されるように構成されており、充電ＩＣの出力端が、第１のバッテリーＢａｔ１の正極に接続されるように構成されている。

コントローラＡＰは、電子デバイスの中央処理装置（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ、ＣＰＵ）のコントローラであり得る。コントローラＡＰは、電子デバイスの回路に統合され得、または電子デバイス自体から切り離され得る。コントローラＡＰの実装形式は、本明細書においては限定されない。

コントローラＡＰは、プリセット期間における第１のバッテリーＢａｔ１の電圧および第２のバッテリーＢａｔ２の電圧のうちの小さい方の電圧値Ｖｍｉｎを取得し、プリセット定格電圧Ｖｆｕｌｌと小さい方の電圧値Ｖｍｉｎとの合計をターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔとして使用し、それぞれのプリセット期間に対応するターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔを充電ＩＣへ送るように構成されており、それによって充電ＩＣは、ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔに基づいて、第１のバッテリーＢａｔ１および第２のバッテリーＢａｔ２を充電するための充電モードを制御する。本明細書においては、第１のバッテリーＢａｔ１の電圧は、第１のバッテリーＢａｔ２の正極と負極との間における電圧である。第２のバッテリーＢａｔ２の電圧は、第２のバッテリーＢａｔ２の正極と負極との間における電圧である。プリセット期間は、電子デバイスが納品される前に設定されることが可能である。より短い期間は、より正確な制御を示す。たとえば、プリセット期間は、５秒、１５秒、３０秒などであり得る。

この実施形態においては、第１のバッテリーＢａｔ１および第２のバッテリーＢａｔ２は、同じ工場仕様を有するバッテリーであり得、同じ定格電圧Ｖｆｕｌｌを有し得る。第１のバッテリーＢａｔ１の電圧が定格電圧Ｖｆｕｌｌを超えた場合には、第１のバッテリーＢａｔ１は過充電されているとみなされる。第２のバッテリーＢａｔ２の電圧が定格電圧Ｖｆｕｌｌを超えた場合には、第２のバッテリーＢａｔ２は過充電されているとみなされる。コントローラＡＰに関しては、Ｖｆｕｌｌは、ターゲット電圧を取得するために使用されるプリセット電圧値として使用される。そのため、Ｖｆｕｌｌはさらに、本出願においてはプリセット定格電圧と呼ばれる。

図２ａにおいて示されているように、電子デバイスはさらに、第１のアナログ／デジタルコンバータＡＤＣ１および第２のアナログ／デジタルコンバータＡＤＣ２を含み得る。第１のアナログ／デジタルコンバータＡＤＣ１は、第１のバッテリーＢａｔ１の電圧を収集し、第１のバッテリーＢａｔ１の電圧を第１のデジタル信号Ｖａへと変換し、第１のデジタル信号Ｖａをコントローラへ送信するように構成されている。第２のアナログ／デジタルコンバータＡＤＣ２は、第２のバッテリーＢａｔ２の電圧を収集し、第２のバッテリーＢａｔ２の電圧を第２のデジタル信号Ｖｂへと変換し、第２のデジタル信号Ｖｂをコントローラへ送信するように構成されている。Ｖａは、第１のバッテリーの両端の間における電圧を指し、Ｖｂは、第１のバッテリーの両端の間における電圧を指す。

小さい方の電圧値Ｖｍｉｎの式に関しては、下記の公式（１）を参照されたく、大きい方の電圧値Ｖｍａｘの式に関しては、下記の公式（２）を参照されたい。
Ｖｍｉｎ＝ｍｉｎ｛Ｖａ，Ｖｂ｝ 公式（１）
Ｖｍａｘ＝ｍａｘ｛Ｖａ，Ｖｂ｝ 公式（２）

ＶａがＶｂよりも大きい場合には、Ｖｍｉｎ＝ＶｂおよびＶｍａｘ＝Ｖａであり、ＶａがＶｂよりも小さい場合には、Ｖｍｉｎ＝ＶａおよびＶｍａｘ＝Ｖｂであり、ＶａがＶｂに等しい場合には、Ｖｍｉｎ＝Ｖｍａｘ＝Ｖａ＝Ｖｂであるということが、前述の公式（１）および（２）から知られることが可能である。

コントローラＡＰは、下記の公式（３）に従ってターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔを設定する。
Ｖｔａｒｇｅｔ＝Ｖｆｕｌｌ＋Ｖｍｉｎ 公式（３）

実際の適用においては、充電ＩＣが、直列に接続されている第１のバッテリーＢａｔ１および第２のバッテリーＢａｔ２を充電することを開始した後に、それらの２つのバッテリーの電圧のうちの大きい方の電圧値Ｖｍａｘは通常、プリセット定格電圧Ｖｆｕｌｌを超えない。公式（３）に従って設定されたターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔは、第１のバッテリーＢａｔ１および第２のバッテリーＢａｔ２の端子電圧Ｖｏｕｔ以上である。

充電ＩＣは、充電モードの切り替えを制御するコンポーネントであり、充電電流の大きさを制御することが可能である。この実施形態においては、充電ＩＣは、第１のバッテリーＢａｔ１および第２のバッテリーＢａｔ２が配置されている充電経路上に配置されており、第１のバッテリーＢａｔ１および第２のバッテリーＢａｔ２を充電するための充電モードを制御するように構成されている。充電ＩＣの機能を理解することを容易にするために、以降では、例示的な図を参照しながら充電ＩＣについて記述する。

図２ｂは、充電集積回路が充電モードを制御する概略図である。図２ｂにおいては、横座標は充電時間を表しており、縦座標は電流および電圧を表している。

図２ｂにおいて、実線によって描かれている曲線ｓ１は、充電ＩＣの制御下で充電時間に伴って充電電流の大きさが変化していることを示す曲線である。一点鎖線によって描かれている曲線ｓ２は、充電ＩＣの制御下で充電時間に伴って端子電圧が変化していることを示す曲線である。端子電圧とは、充電されるバッテリーの組合せ（単一のバッテリーまたは複数バッテリーの組合せ）のサンプリングポイントの電圧であって、かつ充電ＩＣによってサンプリングされる電圧を指す。破線は充電時間ｔ０を表している。ｔ０の前では、充電モードは定電流充電モードであり、定電流充電モードでは、充電電流は一定のままであり、その一方で端子電圧は増加し続けている。ｔ０の後では、充電モードは定電圧充電モードであり、定電圧充電モードでは、端子電圧は一定のままであり、その一方で充電電流は減少し続けている。

図２ｂにおいて、充電時間ｔ０に対応する端子電圧は、Ｖ０である。Ｖ０は、充電モードを切り替えるための電圧切り替えポイントと呼ばれる。言い換えれば、端子電圧がＶ０に達しない場合には、充電ＩＣは、バッテリーを充電するための定電流モードを制御し、端子電圧がＶ０に達した場合には、充電ＩＣは、バッテリーを充電するための定電圧モードを制御する。言い換えれば、バッテリーが充電された場合には、充電モードは、定電流モードから定電圧モードへ切り替えられる。図２ｂは、充電ＩＣが充電モードの切り替えを制御するプロセスについて説明および記述する概略図にすぎない。図における曲線ｓ１およびｓ２は、本出願のこの実施形態の実施を限定することを意図されているものではない。

図２ｂを参照すると、充電ＩＣは、バッテリーを充電するための定電流モードまたは定電圧モードを制御する機能を有する。この実施形態においては、公式（３）に従ってターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔを設定した後に、コントローラＡＰは、ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔを充電ＩＣへ直接送り得る。充電ＩＣは、充電モードの切り替えを制御する電圧切り替えポイントとしてターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔを使用する。加えて、充電ＩＣはまた、リアルタイムで第１のバッテリーＢａｔ１および第２のバッテリーＢａｔ２の端子電圧Ｖｏｕｔを自動的に収集し得る。さらに、充電ＩＣは、ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔおよび端子電圧Ｖｏｕｔに基づいてバッテリーの充電モードを制御し得る。例として、充電ＩＣのモデルは、テキサスインスツルメンツＴＩのＢＱ２５８８２の充電集積回路であってよく、またはもちろん充電集積回路の別のモデルであってもよい。充電ＩＣの製造業者および具体的なモデルは、本明細書においては限定されない。

特定の実装においては、端子電圧Ｖｏｕｔがターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔに達した場合には、充電ＩＣは、定電流充電から定電圧充電へ切り替えるように充電モードを制御する。言い換えれば、端子電圧Ｖｏｕｔがターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔよりも小さい場合には、２つのバッテリーは、定電流モードで充電される。端子電圧Ｖｏｕｔがターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔに達した場合には、２つのバッテリーは、定電圧モードで充電される。この実施形態の実際の適用において、第１のバッテリーＢａｔ１および第２のバッテリーＢａｔ２を充電するための定電圧モードを制御することは、充電電圧が絶対に変化しないということを保証することではなく、比較的安定した電圧でバッテリーを充電することを意味するということに留意されたい。たとえば、定電圧モードでの充電電圧の変動振幅は、プリセット電圧差よりも大きくない。たとえば、プリセット電圧差は８０ｍＶである。プリセット電圧差は、電子デバイスにおけるそれぞれのコンポーネントの実際の要件およびパラメータに基づいて設定され得るということが理解され得る。プリセット電圧差は、本明細書においては特に限定されない。

バッテリーの両端の間における電圧は、基本的には、バッテリーの電気化学セルの電圧Ｖｏと、バッテリーの内部抵抗の電圧との合計である。バッテリーＢａｔ１が例として使用され、第１のバッテリーＢａｔ１の端子電圧は、Ｖａ＝Ｖｏ＋Ｉ＊Ｒという公式を使用することによって表される。充電モードが定電流モードから定電圧モードへ切り替えられた場合には、充電電流は減少する。Ｉが減少した場合には、バッテリーの内部抵抗の電圧Ｉ×Ｒが減少するということが図２ｂから理解されることも可能である。このケースにおいては、Ｖｏは増加するが、Ｖａは変化しないままである可能性があり、増加する可能性があり、または減少する可能性がある。

実際の適用においては、充電ＩＣは、直列に接続されている第１のバッテリーＢａｔ１および第２のバッテリーＢａｔ２を定電流モードで充電し始め、定電圧モードへ切り替える前の期間において、充電されている２つのバッテリーの電圧が継続的に増加しているということが理解され得る。それに対応して、Ｖｍｉｎも増加し続けることになる。ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔが設定されているので、たとえバッテリーが最初にプリセット定格電圧まで充電されても、充電ＩＣは、端子電圧Ｖｏｕｔがターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔに達した後に現在のプリセット期間内に端子電圧Ｖｏｕｔをターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔで安定化されるようにタイムリーに制御して、端子電圧Ｖｏｕｔの継続的な上昇に起因して２つのバッテリーのいずれかが過充電されるのを防止する。

前記は、本出願のこの実施形態において提供される電子デバイスについて記述している。この電子デバイスは、直列に接続されている２つのバッテリーＢａｔ１およびＢａｔ２と、充電ＩＣと、コントローラＡＰとを含む。コントローラＡＰは、プリセット期間における２つのバッテリーの電圧のうちの小さい方の電圧値Ｖｍｉｎを取得し、プリセット定格電圧Ｖｆｕｌｌと小さい方の電圧値Ｖｍｉｎとの合計をターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔとして設定し、それぞれのプリセット期間に対応するターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔを充電ＩＣへ送る。さらに、充電ＩＣは、それぞれのプリセット期間に対応するターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔに基づいて、２つのバッテリーを充電するための充電モードを制御する。充電ＩＣは、バッテリーを充電する際に一定の電流または一定の電圧を制御する機能を有する。充電ＩＣは、それぞれのプリセット期間における対応するターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔに基づいて充電モードを制御するので、ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔは、プリセット期間における２つのバッテリーの実際の最小電圧値Ｖｍｉｎに基づいて設定される。そのため、充電ＩＣは、別々のプリセット期間におけるターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔに基づいてリアルタイムで充電モードを動的にかつ柔軟に制御して、充電モードの不適切な制御によって引き起こされるバッテリーの過充電を防止することが可能である。本出願の技術的な解決策においては、バッテリーの過充電が効果的に回避されることが可能であり、バッテリーを充電することの信頼性が改善されることが可能であり、充電の安全上の問題が低減されることが可能であり、バッテリーの寿命に対する充電の悪影響が低減されることが可能であるということが知られることが可能である。

加えて、この電子デバイスは、バイパスによる迂回または繰り返される充電および放電という様式でバッテリーの過充電を抑制しない。そのため、過度に大きいバイパス電流によって引き起こされる加熱の問題および充電の安全性の問題が回避されることが可能であり、バッテリーの充電スピードが影響されない。このようにして、ユーザ経験が改善される。

それぞれのプリセット期間のターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔは、２つのバッテリーの最小電圧値Ｖｍｉｎと、プリセット定格電圧Ｖｆｕｌｌとの合計に基づいてコントローラＡＰによって設定され、充電後のそれぞれのプリセット期間のターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔは、充電ＩＣが充電モードの切り替えを制御するための重要な基礎として使用される。バッテリーの固定電圧値または定格電圧の代わりに、可変最小電圧値Ｖｍｉｎが、ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔを設定するための基礎として使用され、それによってターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔは、良好なフォルトトレランス能力を有する。たとえば、実際の適用においては、２つのバッテリーの電圧に高低変換（たとえば、Ｖａ＞ＶｂがＶｂ＞Ｖａへ変化する）が起こり得る。このケースにおいては、２つのバッテリーの電圧に高低変換が起こった後に起こり得るバッテリーの過充電が、ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔを使用して充電モードの切り替えを制御することによって十分に抑制されることが可能である。

バッテリーの電圧サンプリングポイントと、そのバッテリーの電気化学セルとの間にインピーダンスが存在し、直列に接続されているバッテリーどうしのそれぞれの電気化学セルの間における接続ラインにインピーダンスが存在する。結果として、充電電流がより大きくなった場合には、バッテリーどうしが直列に接続された後に、端子電圧がより劇的に変動する。そのため、充電ＩＣが、充電モードをタイムリーに制御して定電圧モードへ切り替える。これは、充電スピードを遅くする。

これに基づいて、この実施形態において提供される電子デバイスはさらに、ターゲット電圧を補正して、バッテリーどうしが直列に接続された後に変動する端子電圧によって充電スピードが影響されるという問題を解決し得る。

図３は、本出願の実施形態による別の電子デバイスの回路接続の概略図である。

図３において示されているように、充電ラインインピーダンスは、第１のバッテリーＢａｔ１の正電圧サンプリングポイントと、第１のバッテリーＢａｔ１の電気化学セルとの間における第１のインピーダンスＲａ、第２のバッテリーＢａｔ２の正電圧サンプリングポイントと、第２のバッテリーＢａｔ２の電気化学セルとの間における第２のインピーダンスＲｂ、ならびに第１のバッテリーＢａｔ１と第２のバッテリーＢａｔ２との間の接続ラインにおける第３のインピーダンスＲｃを含む。第３のインピーダンスＲｃは、第１のバッテリーＢａｔ１の負電圧サンプリングポイントと、第２のバッテリーＢａｔ２の正電圧サンプリングポイントとの間に配置されている。第１のバッテリーＢａｔの正電圧サンプリングポイントは、第１のバッテリーＢａｔ１および第２のバッテリーＢａｔ２が直列に接続された後に取得される端子電圧Ｖｏｕｔのサンプリングポイントでもある。

この実施形態においては、第１のインピーダンスＲａ、第２のインピーダンスＲｂ、および第３のインピーダンスＲｃは、下記の様式でさらに分類され得る。

充電ラインインピーダンスは、第１のバッテリーの電気化学セルと、第１のバッテリーＢａｔ１および第２のバッテリーＢａｔ２が直列に接続された後に取得される端子電圧Ｖｏｕｔのサンプリングポイントとの間におけるインピーダンス、すなわち、第１のインピーダンスＲａ、ならびに、第１のバッテリーＢａｔ１の電気化学セルと、第２のバッテリーＢａｔ２の電気化学セルとの間におけるインピーダンス（特に第２の抵抗器Ｒｂおよび第３の抵抗器Ｒｃを含む）を含む。

電子デバイスのコントローラＡＰ（図３においては示されていない）が、充電電流Ｉを周期的に取得し得る。可能な実装においては、充電ＩＣが、充電電流Ｉを収集する機能を有している場合には、コントローラＡＰは、充電ＩＣを使用することによって、プリセット期間に基づいて充電電流Ｉを取得する。別の可能な実装においては、充電ＩＣが、充電電流Ｉを収集する機能を有していない場合には、コントローラＡＰは、クーロブメータまたはアナログ／デジタルコンバータＡＤＣなど、電子デバイスにおける別のコンポーネントを使用することによって、バッテリーの充電電流を取得し得る。

この実施形態においては、コントローラＡＰはさらに、充電ラインインピーダンスと、プリセット期間において収集された充電電流Ｉとの積を補正電圧として使用し、ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔと補正電圧との合計を、補正されたターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔ＿ｒとして使用し、プリセット期間において、補正されたターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔ＿ｒを充電ＩＣへ送るように構成されており、それによって充電ＩＣは、補正されたターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔ＿ｒに基づいて、第１のバッテリーＢａｔ１および第２のバッテリーＢａｔ２を充電するための充電モードを制御する。ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔを補正するための式は、下記のとおりである。
Ｖｔａｒｇｅｔ＿ｒ＝Ｖｔａｒｇｅｔ＋（Ｒａ＋Ｒｂ＋Ｒｃ）×Ｉ 公式（５）

公式（５）において、Ｖｔａｒｇｅｔはターゲット電圧であり、ターゲット電圧の式に関しては、公式（３）または公式（４）を参照されたい。Ｒａは第１のインピーダンスであり、Ｒｂは第２のインピーダンスであり、Ｒｃは第３のインピーダンスであり、Ｉは充電電流である。

補正されたターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔ＿ｒは、補正されていないターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔよりも大きく、それによって、ターゲット電圧に対して補償が実施される。充電ＩＣにとっては、モード切り替え時間が遅延されることは明らかである。たとえば、充電時間ｔ１において、端子電圧ＶｏｕｔがＶｔａｒｇｅｔに達する。このケースにおいては、充電ＩＣは、定電流モードから定電圧モードへ切り替えるように充電モードを制御しない。充電時間ｔ２（ｔ２はｔ１よりも大きい）において、端子電圧Ｖｏｕｔが、補正されたターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔ＿ｒに達した場合には、充電ＩＣは、定電流モードから定電圧モードへ切り替えるように充電モードを制御する。そのため、充電ＩＣが定電流モードでバッテリーを充電する時間期間が延長され、すなわち、その時間期間はｔ２－ｔ１だけ増加される。ｔ１からｔ２までの時間間隔においては、充電ＩＣは、依然として定電流モードでバッテリーを充電する。通常、定電流モードでの充電速度は、定電圧モードでの充電速度よりも速い。そのため、バッテリーの充電速度が増加され、それによってバッテリーは、より迅速にフル充電されることが可能であり、ユーザ経験が改善される。

実際の適用においては、充電ＩＣが、直列に接続されている複数のバッテリーを充電する同期速度を制御することは、通常は困難であり、直列に接続されているバッテリーのうちの１つが最初にフル充電される可能性が高い。このケースにおいては、電子デバイス上で直列に接続されている複数のバッテリーが可能な限り同期してフル充電されることを可能にし、全体的なバッテリー充電持続時間を短縮するために、本出願はさらに、バッテリーの平衡充電のための下記の実装を提供する。

図４ａは、本出願の実施形態によるさらに別の電子デバイスの回路接続の概略図である。

図４ａにおいて示されているように、この実施形態において提供される電子デバイスは、第１のバッテリーＢａｔ１、第２のバッテリーＢａｔ２、充電ＩＣ、コントローラＡＰ、第１のスイッチＫＡ、第２のスイッチＫＢ、第１のアナログ／デジタルコンバータＡＤＣ１、第２のアナログ／デジタルコンバータＡＤＣ２、および抵抗器Ｒｂａｌを含む。

第１のスイッチＫＡおよび抵抗器Ｒｂａｌは、第１のバッテリーＢａｔ１の両端に最初は直列に接続され、次いで並列に接続される。第２のスイッチＫＢおよび抵抗器Ｒｂａｌは、第２のバッテリーＢａｔ２の両端に最初は直列に接続され、次いで並列に接続される。

この実施形態においては、複数の電圧値がプリセットされている。第１のプリセット電圧Ｖｔｒｉｇｇｅｒは、プリセット定格電圧Ｖｆｕｌｌよりも小さく、第１のプリセット電圧Ｖｔｒｉｇｇｅｒは、第２のプリセット電圧Ｖｄｅｌｔａよりも大きく、第２のプリセット電圧Ｖｄｅｌｔａは、第３のプリセット電圧Ｖｄｏｎｅよりも大きい。

たとえば、第１のバッテリーＢａｔ１および第２のバッテリーＢａｔ２のうちのそれぞれのプリセット定格電圧Ｖｆｕｌｌは４．４Ｖであり、第１のプリセット電圧は、プリセット定格電圧に近くてプリセット定格電圧よりも小さい値である。たとえば、第１のプリセット電圧Ｖｔｒｉｇｇｅｒは４．１Ｖである。

第１のバッテリーＢａｔ１の電圧Ｖａおよび第２のバッテリーＢａｔ２の電圧Ｖｂのうちの大きい方の電圧値Ｖｍａｘが第１のプリセット電圧Ｖｔｒｉｇｇｅｒよりも大きい、すなわち、ｍａｘ｛Ｖａ，Ｖｂ｝＞Ｖｔｒｉｇｇｅｒである場合には、それらの２つのバッテリーのうちの少なくとも１つがフル充電されつつある。

第１のバッテリーＢａｔ１と第２のバッテリーＢａｔ２との間における電圧差は、｜Ｖａ－Ｖｂ｜として表され得る。第１のバッテリーＢａｔ１の電圧Ｖａおよび第２のバッテリーＢａｔ２の電圧Ｖｂのうちの大きい方の電圧値Ｖｍａｘが第１のプリセット電圧Ｖｔｒｉｇｇｅｒよりも大きい、すなわち、ｍａｘ｛Ｖａ，Ｖｂ｝＞Ｖｔｒｉｇｇｅｒであり、第１のバッテリーＢａｔ１と第２のバッテリーＢａｔ２との電圧差｜Ｖａ－Ｖｂ｜が第２のプリセット電圧Ｖｄｅｌｔａよりも大きい、すなわち、｜Ｖａ－Ｖｂ｜＞Ｖｄｅｌｔａである場合には、そのことが示しているのは、１つのバッテリーがフル充電されつつあるが、２つのバッテリーの間における電圧差が大きく、平衡充電を有効にすることが必要であり、それによって充電ＩＣは、より小さな電圧で時間内にバッテリーを再充電することが可能であるということである。たとえば、第２のプリセット電圧Ｖｄｅｌｔａは１０ｍＶである。

平衡充電が有効にされた後には、２つのバッテリーの電圧は徐々に近づき、第１のバッテリーＢａｔ１と第２のバッテリーＢａｔ２との間における電圧差｜Ｖａ－Ｖｂ｜は小さくなる。電圧差｜Ｖａ－Ｖｂ｜が第３のプリセット電圧Ｖｄｏｎｅよりも小さい、すなわち、｜Ｖａ－Ｖｂ｜＜Ｖｄｏｎｅである場合には、２つのバッテリーの間における電圧差は十分に小さく、バッテリーレベルどうしは、平衡を終了するのに十分なほど近いと決定されることが可能である。たとえば、第３のプリセット電圧Ｖｄｏｎｅは５ｍＶである。

理解を容易にするために、以降では、平衡充電の具体的なプロセスについて記述する。

特定の実装においては、電子デバイスのコントローラＡＰはさらに、第１のバッテリーＢａｔ１の電圧Ｖａおよび第２のバッテリーＢａｔ２の電圧Ｖｂのうちの大きい方の電圧値Ｖｍａｘが第１のプリセット電圧Ｖｔｒｉｇｇｅｒよりも大きく、第１のバッテリーＢａｔ１と第２のバッテリーＢａｔ２との間における電圧差が第２のプリセット電圧Ｖｄｅｌｔａよりも大きい場合には、大きい方の電圧値Ｖｍａｘに対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチを繰り返し閉じられたり開かれたりするように制御し、スイッチが開かれるたびに、第１のバッテリーＢａｔ１と第２のバッテリーＢａｔ２との間における電圧差が第３のプリセット電圧Ｖｄｏｎｅよりも小さくなるまで、第１のバッテリーＢａｔ１の電圧Ｖａおよび第２のバッテリーＢａｔ２の電圧Ｖｂを収集するように構成されている。

例として、Ｖｍａｘ＝Ｖａであり、Ｖｍａｘ＞Ｖｔｒｉｇｇｅｒであり、｜Ｖａ－Ｖｂ｜がＶｄｅｌｔａよりも大きい、たとえば、Ｖａ＝４．４Ｖ、Ｖｂ＝４．３５Ｖ、Ｖｄｅｌｔａ＝１０ｍＶであって、かつ｜Ｖａ－Ｖｂ｜＝５０ｍＶ＞１０ｍＶであることが明らかである場合には、コントローラＡＰは、第１のスイッチＫＡを閉じられるように、および第２のスイッチＫＢを開いているように制御し、それによって、第１のバッテリーＢａｔ１を通って流れる電流が、第２のバッテリーＢａｔ２を通って流れる電流に等しくなくなる。Ｂａｔ１を通って流れる電流が、Ｂａｔ２を通って流れる電流よりも小さいということは明らかである。そのため、２つのバッテリーＢａｔ１およびＢａｔ２の間における電圧差が低減される。時間の期間Ｔｂａｌの後に、コントローラＡＰは、第１のスイッチＫＡを開かれるように制御する。第１のスイッチＫＡの繰り返される開閉プロセスにおいては、第２のスイッチＫＢは常に開かれている。

ＫＡが閉じられている場合には、第１のバッテリーＢａｔ１は放電され得るということが理解され得る。これはさらに、２つのバッテリーの電流を等しくないようにして、２つのバッテリーの間における電圧差を可能な限り早く短縮する。

第１のスイッチＫＡが開かれている場合には、ＶａおよびＶｂを収集することは、２つのバッテリーの電圧収集環境が整合していることを確実にすることが可能である。これは、収集エラーおよび計算エラーを低減し、平衡プロセスにおける充電制御の精度を改善する。ＶａおよびＶｂを収集することの安定性および精度を改善するために、ＶａおよびＶｂは、第１のスイッチＫＡが時間の期間Ｔｒｅｌａｘにわたって開かれた後にさらに収集され得る。

別の例においては、Ｖｍａｘ＝Ｖｂであり、Ｖｍａｘ＞Ｖｔｒｉｇｇｅｒであり、｜Ｖａ－Ｖｂ｜がＶｄｅｌｔａよりも大きい場合には、コントローラＡＰは、第２のスイッチＫＢを閉じられるように制御する。第１のバッテリーＢａｔ１を通って流れる電流は、第２のバッテリーＢａｔ２を通って流れる電流に等しくない。第２のバッテリーＢａｔ２を通って流れる電流と比較されると、第１のバッテリーＢａｔ１を通って流れる電流は、第１のバッテリーＢａｔ１を充電するために、および可能な限り早く電力の平衡を促進するために、より大きい。時間の期間Ｔｂａｌの後に、コントローラＡＰは、第２のスイッチＫＢを開かれるように制御する。第２のスイッチＫＢの繰り返される開閉プロセスにおいては、第１のスイッチＫＡは常に開かれている。第２のスイッチＫＢが開かれている場合には、ＶａおよびＶｂを収集することは、２つのバッテリーの電圧収集環境が整合していることを確実にすることが可能である。これは、収集エラーおよび計算エラーを低減し、平衡プロセスにおける充電制御の精度を改善する。ＶａおよびＶｂを収集することの安定性および精度を改善するために、ＶａおよびＶｂは、第２のスイッチＫＢが時間の期間Ｔｒｅｌａｘにわたって開かれた後にさらに収集され得る。

平衡プロセスにおいては、大きい方の電圧値Ｖｍａｘに対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチが開かれた後にＶａおよびＶｂが収集される後たびに、電圧差｜Ｖａ－Ｖｂ｜が第３のプリセット電圧Ｖｄｏｎｅと比較され得る。電圧差｜Ｖａ－Ｖｂ｜が第３のプリセット電圧Ｖｄｏｎｅよりも小さい場合には、そのことが示しているのは、２つのバッテリーの間における電圧差が十分に小さいということであり、このケースにおいては、平衡が停止され得る。しかしながら、電圧差｜Ｖａ－Ｖｂ｜が第３のプリセット電圧Ｖｄｏｎｅ以上である場合には、そのことが示しているのは、２つのバッテリーの間における電圧差がまだ十分に小さくなく、２つのバッテリーの電力レベルの間には依然として大きな差があるということである。このケースにおいては、大きい方の電圧値Ｖｍａｘに対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチ（第１のスイッチＫＡまたは第２のスイッチＫＢ）の前述の繰り返される開閉操作がさらに繰り返されて、バッテリー上での平衡充電を継続的に実行する必要がある。

２つのバッテリーの電圧が収集された場合には、充電ＩＣは、２つのバッテリーを引き続き充電する。結果として、充電電流は、依然として２つのバッテリーを通って流れる。このことは、依然としてバッテリー電圧収集の正確さに影響を与え得る。さらにサンプリングの正確さを改善し、収集されるＶａおよびＶｂの精度を改善するために、本出願のこの実施形態において提供される電子デバイスはさらに、第３のスイッチＫＣを含み得る。

図４ａにおいて示されているように、第３のスイッチＫＣは、充電ＩＣに配置されており、第３のスイッチＫＣは、第１のバッテリーＢａｔ１および第２のバッテリーＢａｔ２の充電経路に直列に接続されている。充電ＩＣは、電圧変換回路を含み、電圧変換回路は、コントローラＡＰに接続されており、また第３のスイッチＫＣに接続されている。充電ＩＣが２つのバッテリーを充電する際には、第３のスイッチＫＣは、デフォルトで閉じられる。

コントローラＡＰはさらに、第１のバッテリーＢａｔ１と第２のバッテリーＢａｔ２との間における電圧差｜Ｖａ－Ｖｂ｜が第２のプリセット電圧Ｖｄｅｌｔａよりも大きく、充電電流Ｉが第１のプリセット電流Ｉｔｅｒｍ１よりも小さいと決定した場合には、切断制御信号を充電ＩＣへ送るように構成されており、それによって充電ＩＣは、第３のスイッチＫＣを開いているように制御し、コントローラＡＰはさらに、大きい方の電圧値Ｖｍａｘに対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチが閉じられた場合には、接続制御信号を充電ＩＣへ送るように構成されており、それによって充電ＩＣは、第３のスイッチを閉じられるように制御する。

充電電流Ｉが第１のプリセット電流Ｉｔｅｒｍ１よりも小さい場合には、充電は、ほぼ終了されている。そのことが示しているのは、比較的高い電圧を有するバッテリーがフル充電されつつあるということである。しかしながら、電圧差｜Ｖａ－Ｖｂ｜は依然として第２のプリセット電圧Ｖｄｅｌｔａよりも大きいので、平衡がさらに実行される必要がある。平衡のこの段階においては、大きい方の電圧値Ｖｍａｘに対応するバッテリーと並列に接続されているスイッチ（第１のスイッチＫＡまたは第２のスイッチＫＢ）の繰り返される開閉操作が、繰り返し制御される。コントローラＡＰは、スイッチを閉じられたり開かれたりするように制御しながら充電ＩＣへ信号を送り、それによって充電ＩＣにおける第３のスイッチＫＣは、繰り返し閉じられたり開かれたりする。第３のスイッチＫＣを繰り返し開閉するプロセスにおいて、充電ＩＣは、第３のスイッチＫＣが閉じられている期間においてのみ、第１のバッテリーＢａｔ１および第２のバッテリーＢａｔ２を充電する。言い換えれば、充電ＩＣは、パルス電流を使用することによって２つのバッテリーを充電する。

平衡プロセスにおいては、大きい方の電圧値Ｖｍａｘに対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチ（第１のスイッチＫＡまたは第２のスイッチＫＢ）は、閉じられるように制御され、それによって、第１のバッテリーＢａｔ１を通って流れる電流は、第２のバッテリーＢａｔ２を通って流れる電流に等しくならない。このようにして、２つのバッテリーの間における電圧差が低減され、電圧の平衡が達成される。

言い換えれば、第１のバッテリーＢａｔ１の電圧がより大きい場合には、第１のスイッチＫＡを閉じられるように制御する際に、コントローラＡＰはさらに、制御信号を送ることによって、充電ＩＣを制御して第３のスイッチＫＣを閉じられるように制御し、または第１のスイッチＫＡを開いているように制御する際に、コントローラＡＰはさらに、制御信号を送ることによって、充電ＩＣを制御して第３のスイッチＫＣを開かれるように制御する。第２のバッテリーＢａｔ２の電圧がより大きい場合には、第２のスイッチＫＢを閉じられるように制御する際に、コントローラＡＰはさらに、制御信号を送ることによって、充電ＩＣを制御して第３のスイッチＫＣを閉じられるように制御し、または第２のスイッチＫＢを開いているように制御する際に、コントローラＡＰはさらに、制御信号を送ることによって、充電ＩＣを制御して第３のスイッチＫＣを開かれるように制御する。

上述されているように、平衡プロセスにおいては、ＶａおよびＶｂは、大きい方の電圧値Ｖｍａｘに対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチが開かれていることを前提として収集される。そのスイッチが開かれている場合には、充電ＩＣは、第３のスイッチＫＣも開かれるように制御する。そのため、２つのバッテリーを通って流れる充電電流はない。このケースにおいては、２つのバッテリーは充電も放電もされず、第１のアナログ／デジタルコンバータＡＤＣ１によってコントローラＡＰへ送られる第１のデジタル信号Ｖａおよび第２のアナログ／デジタルコンバータＡＤＣ２によってコントローラＡＰへ送られる第２のデジタル信号Ｖｂの正確さが改善される。ＶａおよびＶｂの正確さが改善され、平衡充電制御および充電モード（定電流または定電圧）制御の両方がＶａおよびＶｂに依存するので、平衡充電制御および充電モード制御の精度が改善されるということが理解され得る。そのため、この実施形態において提供される電子デバイスは、バッテリーの過充電を防止する比較的良好な効果、および平衡充電の比較的良好な効果を有し、バッテリーおよび電子デバイス全体は、使用される上でさらに安全になる。

この実施形態におけるコントローラＡＰはさらに、ＶａおよびＶｂを収集しながら充電電流Ｉを収集し、充電電流Ｉおよび第２のプリセット電流Ｉｄｏｎｅの値を決定し、充電電流Ｉが第２のプリセット電流Ｉｄｏｎｅよりも小さい場合には、充電ＩＣを制御して、第１のバッテリーＢａｔ１および第２のバッテリーＢａｔ２を充電するのを停止するように構成されている。第２のプリセット電流Ｉｄｏｎｅは、第１のプリセット電流Ｉｔｅｒｍ１よりも小さい。充電電流Ｉが第２のプリセット電流Ｉｄｏｎｅよりも小さい場合には、２つのバッテリーのそれぞれが、最終的に定格電圧Ｖｆｕｌｌまで充電される。

前述の実施形態において提供されている電子デバイスは、安全で十分に充電されていないケースにおいて少なくとも１つのバッテリーを迅速にフル充電することが可能である。電子デバイスと電源（またはアダプタ）との間における充電ケーブルをユーザが抜かない場合には、複数のバッテリーのうちでより低い電圧を有するバッテリーが連続してフル充電され得る。この電子デバイスは、バッテリーの過充電を回避することが可能であり、そのため、バッテリーの充電の安全性が改善される。加えて、複数のバッテリーが均等に充電され、それによってバッテリーは、強固なバッテリー寿命を有し、ユーザ経験が改善される。

以降では、記述のために平衡充電プロセスを３つの段階へと分ける。

以降で記述されている第１の充電段階、第２の充電段階、および第３の充電段階においては、コントローラＡＰは、第１のバッテリーＢａｔ１の電圧Ｖａおよび第２のバッテリーＢａｔ２の電圧Ｖｂのうちの小さい方の電圧値Ｖｍｉｎを周期的に取得し、プリセット定格電圧Ｖｆｕｌｌと小さい方の電圧値Ｖｍｉｎとの合計を電流充電段階の現在の期間のターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔとして使用し、ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔを充電ＩＣへ送り、それによって充電ＩＣは、ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔに基づいて、第１のバッテリーＢａｔ１および第２のバッテリーＢａｔ２を充電するための充電モードを制御するということに留意されたい。言い換えれば、充電ＩＣは、平衡プロセス全体においてコントローラＡＰによって設定されたターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔに基づいて充電モードの切り替えを制御する。

理解を容易にするために、バッテリー上で平衡充電を実行するプロセスにおける時間に伴う充電電流および充電電圧の変化が、以降で図４ｂを参照しながら記述される。

図４ｂは、本出願の実施形態に従ってバッテリー上で平衡充電を実行する充電曲線の概略図である。図４ｂにおいては、横座標は充電時間を表しており、縦座標は電流および電圧を表している。

図４ｂにおいて、実線によって描かれている曲線ｓ３は、充電ＩＣの制御下で充電時間に伴って充電電流の大きさが変化していることを示す曲線である。一点鎖線によって描かれている曲線ｓ４は、充電ＩＣの制御下で充電時間に伴って端子電圧が変化していることを示す曲線である。

第１の充電段階において、第１のバッテリーＢａｔ１の電圧および第２のバッテリーＢａｔ２の電圧のうちの大きい方の電圧値Ｖｍａｘが第１のプリセット電圧Ｖｔｒｉｇｇｅｒよりも大きく、第１のバッテリーＢａｔ１と第２のバッテリーＢａｔ２との間における電圧差｜Ｖａ－Ｖｂ｜が第２のプリセット電圧Ｖｄｅｌｔａよりも大きい場合には、大きい方の電圧値Ｖｍａｘに対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチが、繰り返し閉じられたり開かれたりするように制御され、スイッチが開かれるたびに、第１のバッテリーＢａｔ１と第２のバッテリーＢａｔ２との間における電圧差｜Ｖａ－Ｖｂ｜が第３のプリセット電圧Ｖｄｅｌｔａよりも小さくなるまで、第１のバッテリーＢａｔ１の電圧Ｖａおよび第２のバッテリーＢａｔ２の電圧Ｖｂが収集され、充電電流が第１のプリセット電流Ｉｔｅｒｍ１よりも小さい場合には、電圧差｜Ｖａ－Ｖｂ｜が第２のプリセット電圧Ｖｄｅｌｔａよりも大きいかどうかが決定され、電圧差｜Ｖａ－Ｖｂ｜が第２のプリセット電圧Ｖｄｅｌｔａよりも大きい場合には、第２の充電段階が開始し、または電圧差｜Ｖａ－Ｖｂ｜が第２のプリセット電圧Ｖｄｅｌｔａよりも大きくない場合には、第３の充電段階が開始する。

実際の適用においては、２つのバッテリーの端子電圧Ｖｏｕｔが第１の充電段階（ｔ３より前）で初めてターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔに達し得る場合には、充電ＩＣは、充電モードを制御して充電のための定電圧モードへ切り替える。図４ｂにおいて示されているＶｔａｒｇｅｔは、定電圧モードへの切り替えのポイントにすぎない。ｔ３の後のプリセット期間においては、充電が続くにつれて、ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔは増加し得る。

第２の充電段階（パルス充電段階）において、コントローラＡＰは、大きい方の電圧値Ｖｍａｘに対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチを繰り返し閉じられたり開かれたりするように制御し、充電ＩＣを使用することによって、第３のスイッチＫＣを繰り返し閉じられたり開かれたりするように制御し、大きい方の電圧値Ｖｍａｘに対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチのオン／オフ状態が、第３のスイッチＫＣのオン／オフ状態と整合し、コントローラＡＰは、大きい方の電圧値Ｖｍａｘに対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチおよび第３のスイッチＫＣが開かれるたびに、第１のバッテリーＢａｔ１と第２のバッテリーＢａｔ２との間における電圧差が第３のプリセット電圧Ｖｄｏｎｅよりも小さくなるまで、第１のバッテリーＢａｔ１の電圧Ｖａおよび第２のバッテリーＢａｔ２の電圧Ｖｂを制御し、第３の充電段階に入る。

図４ｂにおいて、ｔ３からｔ４までの充電時間間隔は、第２の充電段階に対応し、充電電流は間隔パルスの形態であり、これは、第３のスイッチＫＣを繰り返し開閉することによってバッテリー上で平衡が実行されるということを示している。

第３の充電段階において、第１のバッテリーＢａｔ１および第２のバッテリーＢａｔ２は、継続的に充電され、充電電流が第２のプリセット電流Ｉｄｏｎｅよりも小さいと決定した場合には、充電ＩＣは、第１のバッテリーＢａｔ１および第２のバッテリーＢａｔ２を充電するのを停止するように制御される。

図４ｂにおいて、充電時間ｔ４の後の間隔は、第３の充電段階に対応し、充電電流は徐々に減少し、これは、第１のバッテリーＢａｔ１および第２のバッテリーＢａｔ２が平衡のその後の段階で徐々にフル充電されるということを示している。

充電モードは、定電圧モードへ切り替えられているが、端子電圧は、第１の充電モード切り替えポイントＶ１から、プリセット定格電圧の２倍、すなわち２×Ｖｆｕｌｌへ依然としてわずかに増加しているということが図４ｂから知られることが可能である。電圧が２×Ｖｆｕｌｌに達した場合には、両方のバッテリーがフル充電される。たとえば、図４ｂにおいて示されている第１の充電モード切り替えポイントＶ１は、８．６５Ｖであり、２×Ｖｆｕｌｌは、８．８Ｖである。

実際の適用においては、バッテリー環境が変化した場合には、プリセット定格電圧は、環境変化に伴って更新され、たとえば、プリセット定格電圧は小さくなる。結果として、２つのバッテリーの電圧は、プリセット定格電圧を超える。このケースにおいては、過充電のさらなる影響を回避するために、抑制措置が直ちに取られる必要がある。これは、ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔが公式（３）に従って引き続き設定される場合には、充電モードが時間内に切り替えられないことがあるからである。これは、継続的な過充電につながる。

この問題を解決するために、本出願のこの実施形態において提供される電子デバイスにおいては、コントローラＡＰはさらに、ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔがプリセット定格電圧の２倍よりも大きいと決定した場合には、プリセット定格電圧の２倍をターゲット電圧として使用するように構成され得る。

言い換えれば、（Ｖｆｕｌｌ＋Ｖｍｉｎ）＞２×Ｖｆｕｌｌである場合には、ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔは、下記の公式（４）に従って再設定される。
Ｖｔａｒｇｅｔ＝２×Ｖｆｕｌｌ 公式（４）

コントローラＡＰは、公式（４）に従ってターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔを設定し、ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔを充電ＩＣへ送り、それによって充電ＩＣは、プリセット期間における充電モードの切り替えを制御するための切り替えポイントとしてターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔを使用して、定電圧モードへのタイムリーでない切り替えによって引き起こされるバッテリーの過充電を防止することが可能である。

前述の実施形態において提供されている電子デバイスに基づいて、それに対応して、本出願はさらに充電システムを提供する。この充電システムは、直列に接続されている複数のバッテリーを充電するように構成されている。以降では、実施形態および添付の図面を参照しながら、充電システムの特定の実装について記述する。

図５は、本出願の実施形態による充電システムの構造の概略図である。

図５において示されているように、この実施形態において提供される充電システムは、充電集積回路５０１（略して充電ＩＣ）およびコントローラＡＰを含む。

充電集積回路５０１は、電子デバイスに配置され、電子デバイス内に特別に統合され得るか、または電子デバイスに取り外し可能に設置され得る。コントローラＡＰは、電子デバイスのＣＰＵのコントローラであり得るか、または電子デバイスから独立したコントローラであり得る。

この充電システムは、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーを充電するように構成されており、それらの２つのバッテリーは、直列に接続されている。充電集積回路５０１の入力端が、電力アダプタに接続されるように構成されており、充電集積回路５０１の出力端が、第１のバッテリーの正極に接続されるように構成されており、第１のバッテリーの負極が、第２のバッテリーの正極に接続されており、第２のバッテリーの負極が接地されている。この実施形態において提供される充電システムにおける充電集積回路５０１と充電される２つのバッテリーとの間における接続関係に関しては、前述の実施形態において記述されている電子デバイスに関連した回路接続の概略図を参照されたい。詳細に関しては、図２ａから図４ａを参照されたい。

コントローラＡＰは、プリセット期間における第１のバッテリーの電圧および第２のバッテリーの電圧のうちの小さい方の電圧値を取得し、プリセット定格電圧と小さい方の電圧値との合計をターゲット電圧として使用し、それぞれのプリセット期間に対応するターゲット電圧を充電集積回路５０１へ送るように構成されており、それによって充電集積回路５０１は、ターゲット電圧に基づいて、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーを充電するための充電モードを制御する。

充電集積回路５０１は、バッテリーを充電する際に一定の電流または一定の電圧を制御する機能を有する。充電集積回路５０１は、それぞれのプリセット期間における対応するターゲット電圧に基づいて充電モードを制御し、ターゲット電圧は、プリセット期間における２つのバッテリーの実際の最小電圧値に基づいて設定されるので、充電集積回路５０１は、別々のプリセット期間におけるターゲット電圧に基づいてリアルタイムで充電モードを動的にかつ柔軟に制御して、充電モードの不適切な制御によって引き起こされるバッテリーの過充電を防止することが可能である。本出願のこの実施形態において提供される充電システムは、バッテリーの過充電を効果的に回避し、バッテリーを充電することの信頼性を改善し、充電の安全上の問題を低減し、バッテリーの寿命に対する充電の悪影響を低減することが可能であるということが知られることが可能である。

加えて、この充電システムにおいては、バッテリーの過充電は、バイパスによる迂回または繰り返される充電および放電という様式で防止されることはない。そのため、過度に大きいバイパス電流によって引き起こされる加熱の問題および充電の安全性の問題が回避されることが可能であり、バッテリーの充電スピードが影響されない。このようにして、ユーザ経験が改善される。

それぞれのプリセット期間のターゲット電圧は、２つのバッテリーの最小電圧値と、プリセット定格電圧とに基づいてコントローラＡＰによって設定され、充電後のそれぞれのプリセット期間のターゲット電圧は、充電集積回路５０１によって充電モードの切り替えを制御するための重要な基礎として使用される。バッテリーの固定電圧値または定格電圧の代わりに、可変最小電圧値が、ターゲット電圧を設定するための基礎として使用され、それによってターゲット電圧は、良好なフォルトトレランス能力を有する。たとえば、実際の適用においては、２つのバッテリーの電圧に高低変換が起こり得る。このケースにおいては、２つのバッテリーの電圧に高低変換が起こった後に起こり得るバッテリーの過充電が、ターゲット電圧を使用して充電モードの切り替えを制御することによって十分に抑制されることが可能である。

バッテリーの電圧サンプリングポイントと、そのバッテリーの電気化学セルとの間にインピーダンスが存在し、直列に接続されているバッテリーどうしのそれぞれの電気化学セルの間における接続ラインにインピーダンスが存在する。結果として、充電電流がより大きくなった場合には、バッテリーどうしが直列に接続された後に、端子電圧がより劇的に変動する。そのため、充電集積回路５０１は、充電モードをタイムリーに制御して定電圧モードへ切り替える。これは、充電スピードを遅くする。

これに基づいて、この実施形態において提供される充電システムはさらに、ターゲット電圧を補正して、バッテリーどうしが直列に接続された後に変動する端子電圧によって充電スピードが影響されるという問題を解決し得る。

このシステムにおいては、コントローラＡＰはさらに、ターゲット電圧と補正電圧との合計を、補正されたターゲット電圧として使用し、プリセット期間において、補正されたターゲット電圧を充電集積回路５０１へ送るように構成されている。補正電圧は、充電ラインインピーダンスと、プリセット期間において収集された充電電流との積である。充電ラインインピーダンスは、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーが直列に接続された後に生成された端子電圧のサンプリングポイントと、第１のバッテリーの電気化学セルとの間におけるインピーダンス、ならびに第１のバッテリーの電気化学セルと、第２のバッテリーの電気化学セルとの間におけるインピーダンスを含む。

補正されたターゲット電圧は、ターゲット電圧に対して補償を実施するために、補正されていないターゲット電圧に比べて増加する。充電集積回路５０１にとっては、バッテリーどうしが直列に接続された後に生成される端子電圧が、補正されたターゲット電圧に達するスピードが減速されること、すなわち、充電モードが切り替えられる時点が、それに対応して遅延されることは明らかである。このようにして、充電集積回路５０１は、定電圧充電の前に、一定の電流でバッテリーを充電するためのさらに多くの時間を有し得る。これは、バッテリーの充電スピードを改善し、それによってバッテリーは、より迅速にフル充電されることが可能であり、ユーザ経験が改善される。

実際の適用においては、充電集積回路５０１が、直列に接続されている複数のバッテリーを充電する同期速度を制御することは、通常は困難であり、直列に接続されているバッテリーのうちの１つが最初にフル充電される可能性が高い。このケースにおいては、直列に接続されている複数のバッテリーが可能な限り同期してフル充電されることを可能にし、全体的なバッテリー充電持続時間を短縮するために、本出願はさらに、バッテリーの平衡充電のための下記の実装を提供する。

図６は、本出願の実施形態による別の充電システムの構造の概略図である。

図６において示されているように、この充電システムは、充電集積回路５０１およびコントローラＡＰを含み、さらに第１のスイッチＫＡおよび第２のスイッチＫＢを含む。

第１のスイッチおよび抵抗器が、第１のバッテリーの両端に最初は直列に接続され、次いで並列に接続される。第２のスイッチおよび抵抗器は、第２のバッテリーの両端に最初は直列に接続され、次いで並列に接続される。

コントローラＡＰはさらに、第１のバッテリーの電圧および第２のバッテリーの電圧のうちの大きい方の電圧値が第１のプリセット電圧よりも大きく、第１のバッテリーと第２のバッテリーとの間における電圧差が第２のプリセット電圧よりも大きい場合には、大きい方の電圧値に対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチを繰り返し閉じられたり開かれたりするように制御し、スイッチが開かれるたびに、第１のバッテリーと第２のバッテリーとの間における電圧差が第３のプリセット電圧よりも小さくなるまで、第１のバッテリーの電圧および第２のバッテリーの電圧を収集するように構成されている。

第１のプリセット電圧は、プリセット定格電圧よりも小さく、第１のプリセット電圧は、第２のプリセット電圧よりも大きく、第２のプリセット電圧は、第３のプリセット電圧よりも大きい。

前述の様式においては、直列に接続されている２つのバッテリーは均等に充電され、それによって、比較的低い電圧を有するバッテリーが迅速に充電されることが可能である。このことは、２つのバッテリーの全体的なバッテリー寿命を改善する。

２つのバッテリーの電圧が収集された場合には、充電ＩＣは、２つのバッテリーを引き続き充電する。結果として、充電電流は、依然として２つのバッテリーを通って流れる。このことは、依然としてバッテリー電圧収集の正確さに影響を与え得る。さらにサンプリングの正確さを改善し、収集されるＶａおよびＶｂの精度を改善するために、本出願の実施形態はさらに、さらに別の充電システムを提供する。

図７は、本出願の実施形態によるさらに別の充電システムの構造の概略図である。

図７において示されているように、図６において示されている充電システムと比較されると、この充電システムはさらに、充電集積回路５０１という基礎の上に第３のスイッチＫＣを含む。

第３のスイッチＫＣは、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーの充電経路に直列に接続されている。回路における第３のスイッチと別のコンポーネントとの間における接続関係に関しては、図４ａを参照されたい。

コントローラＡＰはさらに、第１のバッテリーと第２のバッテリーとの間における電圧差が第２のプリセット電圧よりも大きく、充電電流が第１のプリセット電流よりも小さいと決定した場合には、切断制御信号を充電集積回路へ送るように構成されており、それによって充電集積回路は、第３のスイッチを開かれるように制御し、コントローラＡＰはさらに、大きい方の電圧値に対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチが閉じられた場合には、接続制御信号を充電集積回路へ送るように構成されており、それによって充電集積回路は、第３のスイッチを閉じられるように制御する。

上述されているように、平衡プロセスにおいては、ＶａおよびＶｂは、大きい方の電圧値に対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチが開かれていることを前提として収集される。そのスイッチが開かれている場合には、充電集積回路５０１は、第３のスイッチＫＣも開かれるように制御し、それによって、２つのバッテリーを通って流れる充電電流はなくなる。この方法においては、２つのバッテリーの取得される電圧ＶａおよびＶｂは、より正確である。ＶａおよびＶｂの正確さが改善され、平衡充電制御および充電モード（定電流または定電圧）制御の両方がＶａおよびＶｂに依存するので、平衡充電制御および充電モード制御の精度が改善されるということが理解され得る。そのため、この実施形態において提供される充電システムは、バッテリーの過充電を防止する比較的良好な効果、および平衡充電の比較的良好な効果を有し、バッテリーおよび充電システムは、使用される上でさらに安全になる。

図８は、本出願の実施形態によるまたさらに別の充電システムの構造の概略図である。

図８において示されているように、この充電システムはさらに、第１のアナログ／デジタルコンバータＡＤＣ１および第２のアナログ／デジタルコンバータＡＤＣ２を含む。

第１のアナログ／デジタルコンバータＡＤＣ１は、第１のバッテリーの電圧を収集し、第１のバッテリーの電圧を第１のデジタル信号へと変換し、第１のデジタル信号をコントローラＡＰへ送るように構成されている。

第２のアナログ／デジタルコンバータＡＤＣ２は、第２のバッテリーの電圧を収集し、第２のバッテリーの電圧を第２のデジタル信号へと変換し、第２のデジタル信号をコントローラＡＰへ送るように構成されている。

第１のアナログ／デジタルコンバータＡＤＣ１または第２のアナログ／デジタルコンバータＡＤＣ２はさらに、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーが配置されている充電経路の充電電流を収集するように構成され得る。加えて、このシステムはさらに、充電電流を収集するように構成されているクーロブメータを含み得る。

コントローラＡＰはさらに、充電電流が第２のプリセット電流よりも小さいと決定した場合には、充電集積回路５０１を制御して、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーを充電するのを停止するように構成されている。

実際の適用においては、２つのバッテリーの電圧が何らかの理由のためにプリセット定格電圧を超えた場合には、過充電のさらなる影響を回避するために、抑制措置が直ちに取られる必要がある。

この実施形態において提供される充電システムにおいては、コントローラＡＰはさらに、ターゲット電圧がプリセット定格電圧の２倍よりも大きいと決定した場合には、プリセット定格電圧の２倍をターゲット電圧として使用するように構成されている。

コントローラＡＰは、前述の様式でターゲット電圧を設定し、ターゲット電圧を充電集積回路５０１へ送り、それによって充電集積回路５０１は、充電モードの切り替えを制御するための切り替えポイントとして、このプリセット期間のターゲット電圧（すなわち、プリセット定格電圧の２倍）を使用して、定電圧モードへのタイムリーでない切り替えによって引き起こされるバッテリーの過充電を防止することが可能である。

前述の実施形態において提供されている電子デバイスおよび充電システムに基づいて、それに対応して、本出願はさらに充電方法を提供する。以降では、実施形態および添付の図面を参照しながら、充電方法について記述する。

図９は、本出願の実施形態による充電方法のフローチャートである。この方法は、前述の実施形態において提供されている電子デバイス上で直列に接続されている複数のバッテリーを充電するために使用される。

図９において示されているように、この充電方法は、下記のステップを含む。

ステップ９０１： プリセット期間における第１のバッテリーの電圧および第２のバッテリーの電圧のうちの小さい方の電圧値を取得する。

第１のバッテリーおよび第２のバッテリーは、電子デバイス上で直列に接続されている２つのバッテリーである。

ステップ９０２： プリセット定格電圧と小さい方の電圧値との合計をターゲット電圧として使用し、それぞれのプリセット期間に対応するターゲット電圧を電子デバイスの充電集積回路へ送り、それによって充電集積回路は、ターゲット電圧に基づいて、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーを充電するための充電モードを制御する。

プリセット定格電圧は、それぞれ第１のバッテリーおよび第２のバッテリーのそれぞれの定格電圧である。

充電集積回路は、バッテリーを充電する際に一定の電流または一定の電圧を制御する機能を有する。充電集積回路は、それぞれのプリセット期間における対応するターゲット電圧に基づいて充電モードを制御し、ターゲット電圧は、プリセット期間における２つのバッテリーの実際の最小電圧値に基づいて設定されるので、ターゲット電圧が充電集積回路へ送られた後に、充電集積回路は、別々のプリセット期間におけるターゲット電圧に基づいてリアルタイムで充電モードを動的にかつ柔軟に制御して、充電モードの不適切な制御によって引き起こされるバッテリーの過充電を防止することが可能である。本出願のこの実施形態において提供される充電方法は、バッテリーの過充電を効果的に回避し、バッテリーを充電することの信頼性を改善し、充電の安全上の問題を低減し、バッテリーの寿命に対する充電の悪影響を低減することが可能であるということが知られることが可能である。

加えて、この充電方法によれば、バッテリーの過充電は、バイパスによる迂回または繰り返される充電および放電という様式で防止されることはない。そのため、過度に大きいバイパス電流によって引き起こされる加熱の問題および充電の安全性の問題が回避されることが可能であり、バッテリーの充電スピードが影響されない。このようにして、ユーザ経験が改善される。

それぞれのプリセット期間のターゲット電圧は、２つのバッテリーの最小電圧値と、プリセット定格電圧とに基づいてコントローラによって設定され、充電後のそれぞれのプリセット期間のターゲット電圧は、充電集積回路によって充電モードの切り替えを制御するための重要な基礎として使用される。バッテリーの固定電圧値または定格電圧の代わりに、可変最小電圧値が、ターゲット電圧を設定するための基礎として使用され、それによってターゲット電圧は、良好なフォルトトレランス能力を有する。たとえば、実際の適用においては、２つのバッテリーの電圧に高低変換が起こり得る。このケースにおいては、２つのバッテリーの電圧に高低変換が起こった後に起こり得るバッテリーの過充電が、ターゲット電圧を使用して充電モードの切り替えを制御することによって十分に抑制されることが可能である。

実際の適用においては、２つのバッテリーの電圧が何らかの理由のためにプリセット定格電圧を超えた場合には、過充電のさらなる影響を回避するために、抑制措置が直ちに取られる必要がある。

図１０は、実施形態による別の充電方法のフローチャートである。

図１０において示されているように、この充電方法は、下記のステップを含む。

ステップ１００１は、前述の実施形態におけるステップ９０１と同じである。詳細が再びここで記述されることはない。

ステップ１００２： プリセット定格電圧と小さい方の電圧値との合計をターゲット電圧として使用する。

ステップ１００３： ターゲット電圧がプリセット定格電圧の２倍よりも大きいかどうかを決定する。ターゲット電圧がプリセット定格電圧の２倍よりも大きい場合には、ステップ１００４が実行される。ターゲット電圧がプリセット定格電圧の２倍よりも大きくない場合には、ステップ１００５が実行される。

ステップ１００４： ターゲット電圧がプリセット定格電圧の２倍よりも大きい場合には、プリセット定格電圧の２倍をターゲット電圧として使用する。次いでステップ１００５が実行される。

ステップ１００５： ターゲット電圧を充電集積回路へ送り、それによって充電集積回路は、ターゲット電圧に基づいて、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーを充電するための充電モードを制御する。

この方法においては、ターゲット電圧が再設定され、再設定されたターゲット電圧は、充電集積回路へ送られ、それによって充電集積回路は、プリセット期間において、充電モードの切り替えを制御するための切り替えポイントとしてプリセット定格電圧の２倍を使用して、定電圧モードへのタイムリーでない切り替えによって引き起こされるバッテリーの過充電を防止することが可能である。

バッテリーの電圧サンプリングポイントと、そのバッテリーの電気化学セルとの間にインピーダンスが存在し、直列に接続されているバッテリーどうしのそれぞれの電気化学セルの間における接続ラインにインピーダンスが存在する。結果として、充電電流がより大きくなった場合には、バッテリーどうしが直列に接続された後に、端子電圧がより劇的に変動する。そのため、充電集積回路は、充電モードをタイムリーに制御して定電圧モードへ切り替える。これは、充電スピードを遅くする。

これに基づいて、この実施形態において提供される充電システムはさらに、ターゲット電圧を補正して、バッテリーどうしが直列に接続された後に変動する端子電圧によって充電スピードが影響されるという問題を解決し得る。

図１１は、実施形態によるさらに別の充電方法のフローチャートである。

図１１において示されているように、この充電方法は、下記のステップを含む。

ステップ１１０１は、前述の実施形態におけるステップ９０１と同じである。詳細が再びここで記述されることはない。

ステップ１１０２： プリセット定格電圧と小さい方の電圧値との合計をターゲット電圧として使用する。

ステップ１１０３： プリセット期間において、ターゲット電圧と補正電圧との合計を、補正されたターゲット電圧として使用する。

補正電圧は、充電ラインインピーダンスと、プリセット期間において収集された充電電流との積であり、充電ラインインピーダンスは、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーが直列に接続された後に生成された端子電圧のサンプリングポイントと、第１のバッテリーの電気化学セルとの間におけるインピーダンス、ならびに第１のバッテリーの電気化学セルと、第２のバッテリーの電気化学セルとの間におけるインピーダンスを含む。

ステップ１１０４： 補正されたターゲット電圧を充電集積回路へ送り、それによって充電集積回路は、補正されたターゲット電圧に基づいて、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーを充電するための充電モードを制御する。

補正されたターゲット電圧は、ターゲット電圧に対して補償を実施するために、補正されていないターゲット電圧に比べて増加する。充電集積回路にとっては、バッテリーどうしが直列に接続された後に生成される端子電圧が、補正されたターゲット電圧に達するスピードが減速されること、すなわち、充電モードが切り替えられる時点が、それに対応して遅延されることは明らかである。このようにして、充電集積回路は、定電圧充電の前に、一定の電流でバッテリーを充電するためのさらに多くの時間を有し得る。これは、バッテリーの充電スピードを改善し、それによってバッテリーは、より迅速にフル充電されることが可能であり、ユーザ経験が改善される。

実際の適用においては、充電集積回路が、直列に接続されている複数のバッテリーを充電する同期速度を制御することは、通常は困難であり、直列に接続されているバッテリーのうちの１つが最初にフル充電される可能性が高い。このケースにおいては、直列に接続されている複数のバッテリーが可能な限り同期してフル充電されることを可能にし、全体的なバッテリー充電持続時間を短縮するために、本出願はさらに、バッテリーの平衡充電のための下記の実装を提供する。

図４ａにおいて示されている電子デバイスに関して、前述の実施形態において提供されている充電方法に基づいて、この実施形態において提供される充電方法はさらに、
第１のバッテリーの電圧および第２のバッテリーの電圧のうちの大きい方の電圧値が第１のプリセット電圧よりも大きく、第１のバッテリーと第２のバッテリーとの間における電圧差が第２のプリセット電圧よりも大きい場合には、大きい方の電圧値に対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチを繰り返し閉じられたり開かれたりするように制御し、スイッチが開かれるたびに、第１のバッテリーと第２のバッテリーとの間における電圧差が第３のプリセット電圧よりも小さくなるまで、第１のバッテリーの電圧および第２のバッテリーの電圧を収集するステップを含む。

第１のプリセット電圧は、プリセット定格電圧よりも小さく、第１のプリセット電圧は、第２のプリセット電圧よりも大きく、第２のプリセット電圧は、第３のプリセット電圧よりも大きい。

平衡プロセスにおいては、大きい方の電圧値に対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチが開かれるたびに、および２つのバッテリーの電圧が収集された後に、電圧差が第３のプリセット電圧と比較され得る。電圧差｜Ｖａ－Ｖｂ｜が第３のプリセット電圧よりも小さい場合には、そのことが示しているのは、２つのバッテリーの間における電圧差が十分に小さいということであり、このケースにおいては、平衡が停止され得る。しかしながら、電圧差が第３のプリセット電圧以上である場合には、そのことが示しているのは、２つのバッテリーの間における電圧差がまだ十分に小さくなく、２つのバッテリーの電力レベルの間には依然として大きな差があるということである。このケースにおいては、大きい方の電圧値Ｖｍａｘに対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチ（第１のスイッチＫＡまたは第２のスイッチＫＢ）の前述の繰り返される開閉操作がさらに繰り返されて、バッテリー上での平衡充電を継続的に実行する必要がある。

２つのバッテリーの電圧が収集された場合には、充電ＩＣは、２つのバッテリーを引き続き充電する。結果として、充電電流は、依然として２つのバッテリーを通って流れる。このことは、依然としてバッテリー電圧収集の正確さに影響を与え得る。この問題を解決するために、図４ａにおいて示されている電子デバイスに関して、この実施形態において提供される充電方法はさらに、
第１のバッテリーと第２のバッテリーとの間における電圧差が第２のプリセット電圧よりも大きく、充電電流が第１のプリセット電流よりも小さいと決定した場合には、切断制御信号を充電集積回路へ送り、それによって充電集積回路が、第３のスイッチを開かれるように制御し、大きい方の電圧値に対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチが閉じられた場合には、接続制御信号を充電集積回路へ送り、それによって充電集積回路が、第３のスイッチを閉じられるように制御するステップを含み得る。

充電電流が第１のプリセット電流よりも小さい場合には、そのことが示しているのは、比較的高い電圧を有するバッテリーがフル充電されつつあるということである。しかしながら、電圧差は依然として第２のプリセット電圧よりも大きいので、平衡がさらに実行される必要がある。平衡のこの段階においては、大きい方の電圧値に対応するバッテリーと並列に接続されているスイッチ（第１のスイッチまたは第２のスイッチ）の繰り返される開閉操作が、繰り返し制御される。コントローラは、スイッチを閉じられたり開かれたりするように制御しながら充電集積回路へ信号を送り、それによって充電集積回路における第３のスイッチは、繰り返し閉じられたり開かれたりする。

第３のスイッチが開かれている場合には、２つのバッテリーを通って流れる充電電流はない。このケースにおいては、２つのバッテリーは充電も放電もされず、それぞれ２つのバッテリーの収集される電圧の正確さが改善される。平衡充電制御および充電モード（定電流または定電圧）制御の両方がバッテリーの電圧に依存し、それによって平衡充電制御および充電モード制御の両方の正確さが改善される。そのため、この実施形態において提供される充電方法は、バッテリーの過充電を防止する比較的良好な効果、および平衡充電の比較的良好な効果を有し、バッテリーおよび電子デバイス全体は、使用される上でさらに安全になる。

任意選択で、この実施形態において提供される充電方法はさらに、
充電電流が第２のプリセット電流よりも小さいと決定した場合には、充電集積回路を制御して、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーを充電するのを停止するステップを含む。

複数のバッテリーの平衡充電のプロセスの理解を容易にするために、さらに別の充電方法の特定の実装が、図１２Ａおよび図１２Ｂを参照しながら、この実施形態において記述される。この方法は、電子デバイス上で直列に接続されている第１のバッテリーおよび第２のバッテリーを充電する際に適用される。

図１２Ａおよび図１２Ｂは、本出願の実施形態によるまたさらに別の充電方法のフローチャートである。

図１２において示されているように、この実施形態において提供されるまたさらに別の充電方法は、下記のステップを含む。

ステップ１２０１： 第１のバッテリーおよび第２のバッテリーを充電することを開始する。

ステップ１２０２： 第１のバッテリーの電圧および第２のバッテリーの電圧を取得する。

ステップ１２０３： 第１のバッテリーの電圧および第２のバッテリーの電圧のうちの大きい方の電圧値が第１のプリセット電圧よりも大きいかどうか、ならびに第１のバッテリーと第２のバッテリーとの間における電圧差が第２のプリセット電圧よりも大きいかどうかを決定する。第１のバッテリーの電圧および第２のバッテリーの電圧のうちの大きい方の電圧値が第１のプリセット電圧よりも大きく、第１のバッテリーと第２のバッテリーとの間における電圧差が第２のプリセット電圧よりも大きい場合には、第１の充電段階が開始する。

第１の充電段階は、主にステップ１２０４から１２０６を参照しながら記述される。

ステップ１２０４： 大きい方の電圧値に対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチを繰り返し閉じられたり開かれたりするように制御し、スイッチが開かれるたびに、第１のバッテリーの電圧および第２のバッテリーの電圧を収集する。

ステップ１２０５： 第１のバッテリーと第２のバッテリーとの間における電圧差が第３のプリセット電圧よりも小さいかどうかを決定する。第１のバッテリーと第２のバッテリーとの間における電圧差が第３のプリセット電圧よりも小さい場合には、ステップ１２０６が実行される。第１のバッテリーと第２のバッテリーとの間における電圧差が第３のプリセット電圧よりも小さくない場合には、ステップ１２０４が実行される。

ステップ１２０６： 充電電流が第１のプリセット電流よりも小さいかどうかを決定する。充電電流が第１のプリセット電流よりも小さい場合には、第１の充電段階における平衡は終了され、ステップ１２０７が実行される。

ステップ１２０７： 第１のバッテリーと第２のバッテリーとの間における電圧差が第２のプリセット電圧よりも大きいかどうかを決定する。第１のバッテリーと第２のバッテリーとの間における電圧差が第２のプリセット電圧よりも大きい場合には、第２の充電段階が開始する。第１のバッテリーと第２のバッテリーとの間における電圧差が第２のプリセット電圧よりも大きくない場合には、第３の充電段階が開始する。

第２の充電段階は、主にステップ１２０８および１２０９を参照しながら記述される。第２の充電段階においては、低電圧バッテリーが再充電されて、そのバッテリーの電圧を増加させ、それによって、そのバッテリーの電圧は徐々に他方のバッテリーの電圧に近づく。第２の充電段階においては、第３のスイッチが、大きい方の電圧値に対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチとともに同期して閉じられたり開かれたりするように制御されて、電圧収集の正確さを改善する。

ステップ１２０８： 大きい方の電圧値に対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチを繰り返し閉じられたり開かれたりするように制御し、充電集積回路を使用することによって、第３のスイッチを繰り返し閉じられたり開かれたりするように制御し、大きい方の電圧値に対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチのオン／オフ状態が、第３のスイッチのオン／オフ状態と整合し、大きい方の電圧値に対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチ、および第３のスイッチが開かれるたびに、第１のバッテリーの電圧および第２のバッテリーの電圧を収集する。

ステップ１２０９： 第１のバッテリーと第２のバッテリーとの間における電圧差が第３のプリセット電圧よりも小さいかどうかを決定する。第１のバッテリーと第２のバッテリーとの間における電圧差が第３のプリセット電圧よりも小さい場合には、第２の充電段階における平衡は終了され、第３の充電段階が開始する。第１のバッテリーと第２のバッテリーとの間における電圧差が第３のプリセット電圧よりも小さくない場合には、ステップ１２０８が実行される。

第３の充電段階は、主にステップ１２１０および１２１１を参照しながら記述される。

ステップ１２１０： 第１のバッテリーおよび第２のバッテリーを引き続き充電し、充電電流が第２のプリセット電流よりも小さいかどうかを決定する。充電電流が第２のプリセット電流よりも小さい場合には、ステップ１２１１が実行される。

ステップ１２１１： 充電集積回路を制御して、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーを充電するのを停止し、充電は終了する。

この実施形態において提供される充電方法においては、第１の充電段階、第２の充電段階、および第３の充電段階において、第１のバッテリーの電圧および第２のバッテリーの電圧のうちの小さい方の電圧値が、それぞれ周期的に取得されるということに留意されたい。プリセット定格電圧と小さい方の電圧値との合計が、電流充電段階の現在の期間のターゲット電圧として使用され、ターゲット電圧は、電子デバイスの充電集積回路へ送られ、それによって充電集積回路は、ターゲット電圧に基づいて、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーを充電するための充電モードを制御する。

上述されているように、平衡プロセスにおいては、直列に接続されている２つのバッテリーの電圧は、大きい方の電圧値に対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチが開かれていることを前提として収集される。そのスイッチが開かれている場合には、充電集積回路は、第３のスイッチも開かれるように制御するので、それによって、２つのバッテリーを通って流れる充電電流はない。この方法においては、２つのバッテリーの収集される電圧は、より正確である。取得される電圧の正確さが改善され、平衡充電制御および充電モード（定電流または定電圧）制御の両方がバッテリーの電圧に依存するので、平衡充電制御および充電モード制御の両方の正確さが改善されるということが理解され得る。そのため、この実施形態において提供される充電システムは、バッテリーの過充電を防止する比較的良好な効果、および平衡充電の比較的良好な効果を有し、バッテリーおよび充電システムは、使用される上でさらに安全になる。

本出願においては、「少なくとも１つ」は、１つまたは複数を意味し、「複数の」は、２つ以上を意味するということを理解されたい。「および／または」という用語は、関連付けられている対象どうしの間における関連付け関係を記述するために使用され、３つの関係が存在し得るということを表す。たとえば、「Ａおよび／またはＢ」は、「Ａのみが存在する」、「Ｂのみが存在する」、ならびに「ＡおよびＢの両方が存在する」という３つのケースを表し得、ＡおよびＢは、単数または複数であり得る。「／」という文字は通常、関連付けられている対象どうしの間における「または」の関係を示す。「次の項目（個片）のうちの少なくとも１つ」またはその類似の表現は、単一の項目（個片）、または複数の項目（個片）の任意の組合せを含む、これらの項目の任意の組合せを示す。たとえば、ａ、ｂ、またはｃのうちの少なくとも１つ（一片）は、ａ、ｂ、ｃ、「ａおよびｂ」、「ａおよびｃ」、「ｂおよびｃ」、または「ａ、ｂ、およびｃ」を表し得、ａ、ｂ、およびｃは、単数または複数であり得る。

前述の記述は、本出願の好ましい実施形態にすぎず、本出願を限定することを意図されているものではない。本出願の好ましい実施形態が上で開示されているが、それらの実施形態は、本出願を限定することを意図されているものではない。上で開示されている方法および技術的な内容を使用することによって、当技術分野における普通のスキルを有するいずれの者も、本出願の技術的な解決策の保護範囲から逸脱することなく、本出願の技術的な解決策に対して複数の可能な変更および修正を行うこと、またはその技術的な解決策を、同等の変形を通じて等しい効果を有する実施形態になるように改変することが可能である。そのため、本出願の技術的な解決策の内容から逸脱することなく、本出願の技術的な本質に従って上記の実施形態に対して行われるいずれの単純な改変、同等の変形、および修正も、本出願の技術的な解決策の保護範囲内に収まるものとする。

コントローラＡＰは、プリセット期間における第１のバッテリーＢａｔ１の電圧および第２のバッテリーＢａｔ２の電圧のうちの小さい方の電圧値Ｖｍｉｎを取得し、プリセット定格電圧Ｖｆｕｌｌと小さい方の電圧値Ｖｍｉｎとの合計をターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔとして使用し、それぞれのプリセット期間に対応するターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔを充電ＩＣへ送るように構成されており、それによって充電ＩＣは、ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔに基づいて、第１のバッテリーＢａｔ１および第２のバッテリーＢａｔ２を充電するための充電モードを制御する。本明細書においては、第１のバッテリーＢａｔ１の電圧は、第１のバッテリーＢａｔ１の正極と負極との間における電圧である。第２のバッテリーＢａｔ２の電圧は、第２のバッテリーＢａｔ２の正極と負極との間における電圧である。プリセット期間は、電子デバイスが納品される前に設定されることが可能である。より短い期間は、より正確な制御を示す。たとえば、プリセット期間は、５秒、１５秒、３０秒などであり得る。

前記は、本出願のこの実施形態において提供される電子デバイスについて記述している。この電子デバイスは、直列に接続されている２つのバッテリーＢａｔ１およびＢａｔ２と、充電ＩＣと、コントローラＡＰとを含む。コントローラＡＰは、プリセット期間における２つのバッテリーの電圧のうちの小さい方の電圧値Ｖｍｉｎを取得し、プリセット定格電圧Ｖｆｕｌｌと小さい方の電圧値Ｖｍｉｎとの合計をターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔとして設定し、それぞれのプリセット期間に対応するターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔを充電ＩＣへ送る。さらに、充電ＩＣは、それぞれのプリセット期間に対応するターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔに基づいて、２つのバッテリーを充電するための充電モードを制御する。充電ＩＣは、バッテリーを充電する際に一定の電流または一定の電圧を制御する機能を有する。充電ＩＣは、それぞれのプリセット期間における対応するターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔに基づいて充電モードを制御し、ターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔは、プリセット期間における２つのバッテリーの実際の最小電圧値Ｖｍｉｎに基づいて設定される。そのため、充電ＩＣは、別々のプリセット期間におけるターゲット電圧Ｖｔａｒｇｅｔに基づいてリアルタイムで充電モードを動的にかつ柔軟に制御して、充電モードの不適切な制御によって引き起こされるバッテリーの過充電を防止することが可能である。本出願の技術的な解決策においては、バッテリーの過充電が効果的に回避されることが可能であり、バッテリーを充電することの信頼性が改善されることが可能であり、充電の安全上の問題が低減されることが可能であり、バッテリーの寿命に対する充電の悪影響が低減されることが可能であるということが知られることが可能である。

図３において示されているように、充電ラインインピーダンスは、第１のバッテリーＢａｔ１の正電圧サンプリングポイントと、第１のバッテリーＢａｔ１の電気化学セルとの間における第１のインピーダンスＲａ、第２のバッテリーＢａｔ２の正電圧サンプリングポイントと、第２のバッテリーＢａｔ２の電気化学セルとの間における第２のインピーダンスＲｂ、ならびに第１のバッテリーＢａｔ１と第２のバッテリーＢａｔ２との間の接続ラインにおける第３のインピーダンスＲｃを含む。第３のインピーダンスＲｃは、第１のバッテリーＢａｔ１の負電圧サンプリングポイントと、第２のバッテリーＢａｔ２の正電圧サンプリングポイントとの間に配置されている。第１のバッテリーＢａｔ１の正電圧サンプリングポイントは、第１のバッテリーＢａｔ１および第２のバッテリーＢａｔ２が直列に接続された後に取得される端子電圧Ｖｏｕｔのサンプリングポイントでもある。

電子デバイスのコントローラＡＰ（図３においては示されていない）が、充電電流Ｉを周期的に取得し得る。可能な実装においては、充電ＩＣが、充電電流Ｉを収集する機能を有している場合には、コントローラＡＰは、充電ＩＣを使用することによって、プリセット期間に基づいて充電電流Ｉを取得する。別の可能な実装においては、充電ＩＣが、充電電流Ｉを収集する機能を有していない場合には、コントローラＡＰは、クーロメータまたはアナログ／デジタルコンバータＡＤＣなど、電子デバイスにおける別のコンポーネントを使用することによって、バッテリーの充電電流を取得し得る。

平衡プロセスにおいては、大きい方の電圧値Ｖｍａｘに対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチが開かれた後にＶａおよびＶｂが収集されるたびに、電圧差｜Ｖａ－Ｖｂ｜が第３のプリセット電圧Ｖｄｏｎｅと比較され得る。電圧差｜Ｖａ－Ｖｂ｜が第３のプリセット電圧Ｖｄｏｎｅよりも小さい場合には、そのことが示しているのは、２つのバッテリーの間における電圧差が十分に小さいということであり、このケースにおいては、平衡が停止され得る。しかしながら、電圧差｜Ｖａ－Ｖｂ｜が第３のプリセット電圧Ｖｄｏｎｅ以上である場合には、そのことが示しているのは、２つのバッテリーの間における電圧差がまだ十分に小さくなく、２つのバッテリーの電力レベルの間には依然として大きな差があるということである。このケースにおいては、大きい方の電圧値Ｖｍａｘに対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチ（第１のスイッチＫＡまたは第２のスイッチＫＢ）の前述の繰り返される開閉操作がさらに繰り返されて、バッテリー上での平衡充電を継続的に実行する必要がある。

第１のアナログ／デジタルコンバータＡＤＣ１または第２のアナログ／デジタルコンバータＡＤＣ２はさらに、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーが配置されている充電経路の充電電流を収集するように構成され得る。加えて、このシステムはさらに、充電電流を収集するように構成されているクーロメータを含み得る。

Claims (20)

1. 第１のバッテリーと、第２のバッテリーと、充電集積回路と、コントローラとを含む電子デバイスであって、
   前記充電集積回路の入力端が、電力アダプタに接続されるように構成されており、前記充電集積回路の出力端が、前記第１のバッテリーの正極に接続されるように構成されており、前記第１のバッテリーの負極が、前記第２のバッテリーの正極に接続されており、前記第２のバッテリーの負極が接地されており、
   前記コントローラは、プリセット期間における前記第１のバッテリーの電圧および前記第２のバッテリーの電圧のうちの小さい方の電圧値を取得し、プリセット定格電圧と前記小さい方の電圧値との合計をターゲット電圧として使用し、それぞれのプリセット期間に対応する前記ターゲット電圧を前記充電集積回路へ送るように構成されており、それによって前記充電集積回路は、前記ターゲット電圧に基づいて、前記第１のバッテリーおよび前記第２のバッテリーを充電するための充電モードを制御する、電子デバイス。
2. 前記充電集積回路は、前記第１のバッテリーおよび前記第２のバッテリーが直列に接続された後に生成された端子電圧を取得し、前記端子電圧が前記ターゲット電圧に達した場合には、定電流充電から定電圧充電へ切り替えるように前記充電モードを制御するように構成されている請求項１に記載の電子デバイス。
3. 前記コントローラはさらに、前記ターゲット電圧と補正電圧との合計を、補正されたターゲット電圧として使用し、前記プリセット期間において前記補正されたターゲット電圧を前記充電集積回路へ送るように構成されており、前記補正電圧は、充電ラインインピーダンスと、前記プリセット期間において収集された充電電流との積であり、前記充電ラインインピーダンスは、前記第１のバッテリーおよび前記第２のバッテリーが直列に接続された後に生成された端子電圧のサンプリングポイントと、前記第１のバッテリーの電気化学セルとの間におけるインピーダンス、ならびに前記第１のバッテリーの前記電気化学セルと、前記第２のバッテリーの電気化学セルとの間におけるインピーダンスを含む請求項１または２に記載の電子デバイス。
4. 第１のスイッチおよび第２のスイッチをさらに含み、
   前記第１のスイッチおよび抵抗器が、前記第１のバッテリーの両端に最初は直列に接続され、次いで並列に接続され、前記第２のスイッチおよび前記抵抗器は、前記第２のバッテリーの両端に最初は直列に接続され、次いで並列に接続され、
   前記コントローラはさらに、前記第１のバッテリーの前記電圧および前記第２のバッテリーの前記電圧のうちの大きい方の電圧値が第１のプリセット電圧よりも大きく、前記第１のバッテリーと前記第２のバッテリーとの間における電圧差が第２のプリセット電圧よりも大きい場合には、前記大きい方の電圧値に対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチを繰り返し閉じられたり開かれたりするように制御し、前記スイッチが開かれるたびに、前記第１のバッテリーと前記第２のバッテリーとの間における前記電圧差が第３のプリセット電圧よりも小さくなるまで、前記第１のバッテリーの前記電圧および前記第２のバッテリーの前記電圧を収集するように構成されており、
   前記第１のプリセット電圧は、前記プリセット定格電圧よりも小さく、前記第１のプリセット電圧は、前記第２のプリセット電圧よりも大きく、前記第２のプリセット電圧は、前記第３のプリセット電圧よりも大きい請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電子デバイス。
5. 前記充電集積回路は、第３のスイッチを含み、
   前記第３のスイッチは、前記第１のバッテリーおよび前記第２のバッテリーの充電経路に直列に接続されており、
   前記コントローラはさらに、前記第１のバッテリーと前記第２のバッテリーとの間における前記電圧差が前記第２のプリセット電圧よりも大きく、前記充電電流が第１のプリセット電流よりも小さいと決定した場合には、切断制御信号を前記充電集積回路へ送るように構成されており、それによって前記充電集積回路は、前記第３のスイッチを開かれるように制御し、前記コントローラはさらに、前記大きい方の電圧値に対応する前記バッテリーに並列に接続されている前記スイッチが閉じられた場合には、接続制御信号を前記充電集積回路へ送るように構成されており、それによって前記充電集積回路は、前記第３のスイッチを閉じられるように制御し、前記第３のスイッチのその後のオン／オフ状態が、前記大きい方の電圧値に対応する前記バッテリーに並列に接続されている前記スイッチのオン／オフ状態と整合する請求項４に記載の電子デバイス。
6. 前記コントローラはさらに、前記充電電流が第２のプリセット電流よりも小さいと決定した場合には、前記充電集積回路を制御して、前記第１のバッテリーおよび前記第２のバッテリーを充電するのを停止するように構成されている請求項４または５に記載の電子デバイス。
7. 前記コントローラはさらに、前記ターゲット電圧が前記プリセット定格電圧の２倍よりも大きいと決定した場合には、前記プリセット定格電圧の２倍を前記ターゲット電圧として使用するように構成されている請求項１に記載の電子デバイス。
8. 第１のアナログ／デジタルコンバータおよび第２のアナログ／デジタルコンバータをさらに含み、
   前記第１のアナログ／デジタルコンバータは、前記第１のバッテリーの前記電圧を収集し、前記第１のバッテリーの前記電圧を第１のデジタル信号へと変換し、前記第１のデジタル信号を前記コントローラへ送るように構成されており、
   前記第２のアナログ／デジタルコンバータは、前記第２のバッテリーの前記電圧を収集し、前記第２のバッテリーの前記電圧を第２のデジタル信号へと変換し、前記第２のデジタル信号を前記コントローラへ送るように構成されている請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電子デバイス。
9. 直列に接続されている第１のバッテリーおよび第２のバッテリーを充電する際に適用される充電方法であって、前記方法は、
   プリセット期間における前記第１のバッテリーの電圧および前記第２のバッテリーの電圧のうちの小さい方の電圧値を取得するステップと、
   プリセット定格電圧と前記小さい方の電圧値との合計をターゲット電圧として使用し、それぞれのプリセット期間に対応する前記ターゲット電圧を充電集積回路へ送り、それによって前記充電集積回路が、前記ターゲット電圧に基づいて、前記第１のバッテリーおよび前記第２のバッテリーを充電するための充電モードを制御する、ステップとを含む、充電方法。
10. 前記ターゲット電圧を前記充電集積回路へ送る前記ステップの前に、前記方法は、
    前記プリセット期間において、前記ターゲット電圧と補正電圧との合計を、補正されたターゲット電圧として使用するステップをさらに含み、前記補正電圧は、充電ラインインピーダンスと、前記プリセット期間において収集された充電電流との積であり、前記充電ラインインピーダンスは、前記第１のバッテリーおよび前記第２のバッテリーが直列に接続された後に生成された端子電圧のサンプリングポイントと、前記第１のバッテリーの電気化学セルとの間におけるインピーダンス、ならびに前記第１のバッテリーの前記電気化学セルと、前記第２のバッテリーの電気化学セルとの間におけるインピーダンスを含む請求項９に記載の方法。
11. 前記第１のバッテリーの前記電圧および前記第２のバッテリーの前記電圧のうちの大きい方の電圧値が第１のプリセット電圧よりも大きく、前記第１のバッテリーと前記第２のバッテリーとの間における電圧差が第２のプリセット電圧よりも大きい場合には、前記大きい方の電圧値に対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチを繰り返し閉じられたり開かれたりするように制御し、前記スイッチが開かれるたびに、前記第１のバッテリーと前記第２のバッテリーとの間における前記電圧差が第３のプリセット電圧よりも小さくなるまで、前記第１のバッテリーの前記電圧および前記第２のバッテリーの前記電圧を収集するステップをさらに含み、
    前記第１のプリセット電圧は、前記プリセット定格電圧よりも小さく、前記第１のプリセット電圧は、前記第２のプリセット電圧よりも大きく、前記第２のプリセット電圧は、前記第３のプリセット電圧よりも大きい請求項９または１０に記載の方法。
12. 前記充電集積回路は、第３のスイッチを含み、前記第３のスイッチは、前記第１のバッテリーおよび前記第２のバッテリーの充電経路に直列に接続されており、
    前記方法は、
    前記第１のバッテリーと前記第２のバッテリーとの間における前記電圧差が前記第２のプリセット電圧よりも大きく、前記充電電流が第１のプリセット電流よりも小さいと決定した場合には、切断制御信号を前記充電集積回路へ送り、それによって前記充電集積回路が、前記第３のスイッチを開かれるように制御し、前記大きい方の電圧値に対応する前記バッテリーに並列に接続されている前記スイッチが閉じられた場合には、接続制御信号を前記充電集積回路へ送り、それによって前記充電集積回路が、前記第３のスイッチを閉じられるように制御するステップであって、前記第３のスイッチのその後のオン／オフ状態が、前記大きい方の電圧値に対応する前記バッテリーに並列に接続されている前記スイッチのオン／オフ状態と整合する、ステップをさらに含む請求項１１に記載の方法。
13. 前記充電電流が第２のプリセット電流よりも小さいと決定した場合には、前記充電集積回路を制御して、前記第１のバッテリーおよび前記第２のバッテリーを充電するのを停止するステップをさらに含む請求項１２に記載の方法。
14. 直列に接続されている第１のバッテリーおよび第２のバッテリーを充電する際に適用される充電システムであって、前記充電システムは、充電集積回路およびコントローラを含み、
    前記充電集積回路の入力端が、電力アダプタに接続されるように構成されており、前記充電集積回路の出力端が、前記第１のバッテリーの正極に接続されるように構成されており、前記第１のバッテリーの負極が、前記第２のバッテリーの正極に接続されており、前記第２のバッテリーの負極が接地されており、
    前記コントローラは、プリセット期間における前記第１のバッテリーの電圧および前記第２のバッテリーの電圧のうちの小さい方の電圧値を取得し、プリセット定格電圧と前記小さい方の電圧値との合計をターゲット電圧として使用し、それぞれのプリセット期間に対応する前記ターゲット電圧を前記充電集積回路へ送るように構成されており、それによって前記充電集積回路は、前記ターゲット電圧に基づいて、前記第１のバッテリーおよび前記第２のバッテリーを充電するための充電モードを制御する、充電システム。
15. 前記コントローラはさらに、前記ターゲット電圧と補正電圧との合計を、補正されたターゲット電圧として使用し、前記プリセット期間において前記補正されたターゲット電圧を前記充電集積回路へ送るように構成されており、前記補正電圧は、充電ラインインピーダンスと、前記プリセット期間において収集された充電電流との積であり、前記充電ラインインピーダンスは、前記第１のバッテリーおよび前記第２のバッテリーが直列に接続された後に生成された端子電圧のサンプリングポイントと、前記第１のバッテリーの電気化学セルとの間におけるインピーダンス、ならびに前記第１のバッテリーの前記電気化学セルと、前記第２のバッテリーの電気化学セルとの間におけるインピーダンスを含む請求項１４に記載のシステム。
16. 第１のスイッチおよび第２のスイッチをさらに含み、
    前記第１のスイッチおよび抵抗器が、前記第１のバッテリーの両端に最初は直列に接続され、次いで並列に接続され、前記第２のスイッチおよび前記抵抗器は、前記第２のバッテリーの両端に最初は直列に接続され、次いで並列に接続され、
    前記コントローラはさらに、前記第１のバッテリーの前記電圧および前記第２のバッテリーの前記電圧のうちの大きい方の電圧値が第１のプリセット電圧よりも大きく、前記第１のバッテリーと前記第２のバッテリーとの間における電圧差が第２のプリセット電圧よりも大きい場合には、前記大きい方の電圧値に対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチを繰り返し閉じられたり開かれたりするように制御し、前記スイッチが開かれるたびに、前記第１のバッテリーと前記第２のバッテリーとの間における前記電圧差が第３のプリセット電圧よりも小さくなるまで、前記第１のバッテリーの前記電圧および前記第２のバッテリーの前記電圧を収集するように構成されており、
    前記第１のプリセット電圧は、前記プリセット定格電圧よりも小さく、前記第１のプリセット電圧は、前記第２のプリセット電圧よりも大きく、前記第２のプリセット電圧は、前記第３のプリセット電圧よりも大きい、請求項１４または１５に記載のシステム。
17. 前記充電集積回路は、第３のスイッチを含み、
    前記第３のスイッチは、前記第１のバッテリーおよび前記第２のバッテリーの充電経路に直列に接続されており、
    前記コントローラはさらに、前記第１のバッテリーと前記第２のバッテリーとの間における前記電圧差が前記第２のプリセット電圧よりも大きく、前記充電電流が第１のプリセット電流よりも小さいと決定した場合には、切断制御信号を前記充電集積回路へ送るように構成されており、それによって前記充電集積回路は、前記第３のスイッチを開かれるように制御し、前記コントローラはさらに、前記大きい方の電圧値に対応する前記バッテリーに並列に接続されている前記スイッチが閉じられた場合には、接続制御信号を前記充電集積回路へ送るように構成されており、それによって前記充電集積回路は、前記第３のスイッチを閉じられるように制御し、前記第３のスイッチのその後のオン／オフ状態が、前記大きい方の電圧値に対応する前記バッテリーに並列に接続されている前記スイッチのオン／オフ状態と整合する請求項１６に記載のシステム。
18. 前記コントローラはさらに、前記ターゲット電圧が前記プリセット定格電圧の２倍よりも大きいと決定した場合には、前記プリセット定格電圧の２倍を前記ターゲット電圧として使用するように構成されている請求項１４に記載のシステム。
19. 第１のアナログ／デジタルコンバータおよび第２のアナログ／デジタルコンバータをさらに含み、
    前記第１のアナログ／デジタルコンバータは、前記第１のバッテリーの前記電圧を収集し、前記第１のバッテリーの前記電圧を第１のデジタル信号へと変換し、前記第１のデジタル信号を前記コントローラへ送るように構成されており、
    前記第２のアナログ／デジタルコンバータは、前記第２のバッテリーの前記電圧を収集し、前記第２のバッテリーの前記電圧を第２のデジタル信号へと変換し、前記第２のデジタル信号を前記コントローラへ送るように構成されている請求項１４乃至１８のいずれか一項に記載のシステム。
20. 直列に接続されている第１のバッテリーおよび第２のバッテリーを充電する際に適用される充電方法であって、
    前記方法は、
    それぞれ第１の充電段階、第２の充電段階、および第３の充電段階において、前記第１のバッテリーの電圧および前記第２のバッテリーの電圧のうちの小さい方の電圧値を周期的に取得し、プリセット定格電圧と前記小さい方の電圧値との合計を電流充電段階の現在の期間のターゲット電圧として使用し、前記ターゲット電圧を充電集積回路へ送り、それによって前記充電集積回路が、前記ターゲット電圧に基づいて、前記第１のバッテリーおよび前記第２のバッテリーを充電するための充電モードを制御する、ステップと、
    前記第１の充電段階において、前記第１のバッテリーの前記電圧および前記第２のバッテリーの前記電圧のうちの大きい方の電圧値が第１のプリセット電圧よりも大きく、前記第１のバッテリーと前記第２のバッテリーとの間における電圧差が第２のプリセット電圧よりも大きい場合には、前記大きい方の電圧値に対応するバッテリーに並列に接続されているスイッチを繰り返し閉じられたり開かれたりするように制御し、前記スイッチが開かれるたびに、前記第１のバッテリーと前記第２のバッテリーとの間における前記電圧差が第３のプリセット電圧よりも小さくなるまで、前記第１のバッテリーの前記電圧および前記第２のバッテリーの前記電圧を収集し、充電電流が第１のプリセット電流よりも小さい場合には、前記電圧差が前記第２のプリセット電圧よりも大きいかどうかを決定し、前記電圧差が前記第２のプリセット電圧よりも大きい場合には、前記第２の充電段階に入り、または前記電圧差が前記第２のプリセット電圧よりも大きくない場合には、前記第３の充電段階に入るステップと、
    前記第２の充電段階において、前記大きい方の電圧値に対応する前記バッテリーに並列に接続されている前記スイッチを繰り返し閉じられたり開かれたりするように制御し、前記充電集積回路を使用することによって、第３のスイッチを繰り返し閉じられたり開かれたりするように制御し、前記大きい方の電圧値に対応する前記バッテリーに並列に接続されている前記スイッチのオン／オフ状態が、前記第３のスイッチのオン／オフ状態と整合し、前記大きい方の電圧値に対応する前記バッテリーに並列に接続されている前記スイッチ、および前記第３のスイッチが開かれるたびに、前記第１のバッテリーと前記第２のバッテリーとの間における前記電圧差が前記第３のプリセット電圧よりも小さくなるまで、前記第１のバッテリーの前記電圧および前記第２のバッテリーの前記電圧を収集し、前記第３の充電段階に入り、前記第３のスイッチが、前記第１のバッテリーおよび前記第２のバッテリーの充電経路に直列に接続される、ステップと、
    前記第３の充電段階において、前記第１のバッテリーおよび前記第２のバッテリーを継続的に充電し、前記充電電流が第２のプリセット電流よりも小さいと決定した場合には、前記充電集積回路を制御して、前記第１のバッテリーおよび前記第２のバッテリーを充電するのを停止するステップとを含む、充電方法。

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