JP3239040B2 - 二次電池の充電方法 - Google Patents
二次電池の充電方法Info
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- JP3239040B2 JP3239040B2 JP08543295A JP8543295A JP3239040B2 JP 3239040 B2 JP3239040 B2 JP 3239040B2 JP 08543295 A JP08543295 A JP 08543295A JP 8543295 A JP8543295 A JP 8543295A JP 3239040 B2 JP3239040 B2 JP 3239040B2
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- battery
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、二次電池の電池電圧が
ある設定時間以上、前記二次電池の満充電電圧である第
１電圧よりも高い保護電圧を越えると前記二次電池の充
電を停止する保護回路を備えた二次電池の充電方法に関
し、特に非水系二次電池を急速充電するために有効な充
電方法に係る。
ある設定時間以上、前記二次電池の満充電電圧である第
１電圧よりも高い保護電圧を越えると前記二次電池の充
電を停止する保護回路を備えた二次電池の充電方法に関
し、特に非水系二次電池を急速充電するために有効な充
電方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】繰り返し使用可能な二次電池の中でも、
非水系二次電池であるリチウムイオン二次電池は、電池
電圧が高く、高エネルギー密度が得られ、かつサイクル
特性に優れており、携帯用電気機器の電源として注目を
浴びている。このような非水系二次電池を充電する方法
として、一般的には、特開平２−１９２６７０号公報に
示されたような定電流・定電圧充電方法がある。
非水系二次電池であるリチウムイオン二次電池は、電池
電圧が高く、高エネルギー密度が得られ、かつサイクル
特性に優れており、携帯用電気機器の電源として注目を
浴びている。このような非水系二次電池を充電する方法
として、一般的には、特開平２−１９２６７０号公報に
示されたような定電流・定電圧充電方法がある。
【０００３】この充電方法によれば、二次電池の電池電
圧が充電電源の定電圧より低い場合、二次電池は定電流
充電される。斯る定電流により二次電池の電池電圧が満
充電電圧である第１電圧（例えば、４．１Ｖ）に到達す
ると、以後二次電池はこの第１電圧により定電圧充電さ
れる。そして、定電圧充電中の充電電流が所定値以下に
減少すると、充電を終了するものである。
圧が充電電源の定電圧より低い場合、二次電池は定電流
充電される。斯る定電流により二次電池の電池電圧が満
充電電圧である第１電圧（例えば、４．１Ｖ）に到達す
ると、以後二次電池はこの第１電圧により定電圧充電さ
れる。そして、定電圧充電中の充電電流が所定値以下に
減少すると、充電を終了するものである。
【０００４】このような定電流・定電圧充電方法によれ
ば、二次電池を過充電することなく、満充電することが
できるが、二次電池を急速充電することはできない。
ば、二次電池を過充電することなく、満充電することが
できるが、二次電池を急速充電することはできない。
【０００５】そこで、本願出願人は、特開平６−１１３
４７４号公報において、二次電池をこれの満充電電圧で
ある第１電圧より高い第２の電圧（例えば、４．５Ｖ）
まで定電流充電した後、第２の電圧に規制してパルス充
電し、更にパルス充電後、第１の電圧で定電圧充電する
急速充電方法を提案している。
４７４号公報において、二次電池をこれの満充電電圧で
ある第１電圧より高い第２の電圧（例えば、４．５Ｖ）
まで定電流充電した後、第２の電圧に規制してパルス充
電し、更にパルス充電後、第１の電圧で定電圧充電する
急速充電方法を提案している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、非水系二次
電池等の二次電池にあっては、特開平６−１０５４５７
号公報に記載されているように、通常、電池電圧が前記
二次電池の満充電電圧である第１電圧よりも高い保護電
圧（例えば、４．２Ｖ）を越えると、前記二次電池の充
電を停止する保護回路を備えている。従って、二次電池
を急速充電するべく、前述のように、保護電圧より高い
第２の電圧まで定電流充電を行わんとしても、二次電池
の電池電圧が第２の電圧に到達する前に保護回路が働
き、二次電池の充電が停止する。その結果、二次電池の
急速充電が行われないこととなる。
電池等の二次電池にあっては、特開平６−１０５４５７
号公報に記載されているように、通常、電池電圧が前記
二次電池の満充電電圧である第１電圧よりも高い保護電
圧（例えば、４．２Ｖ）を越えると、前記二次電池の充
電を停止する保護回路を備えている。従って、二次電池
を急速充電するべく、前述のように、保護電圧より高い
第２の電圧まで定電流充電を行わんとしても、二次電池
の電池電圧が第２の電圧に到達する前に保護回路が働
き、二次電池の充電が停止する。その結果、二次電池の
急速充電が行われないこととなる。
【０００７】そこで、本発明の目的は、二次電池の電池
電圧がある設定時間以上、前記二次電池の満充電電圧で
ある第１電圧よりも高い保護電圧を越えると前記二次電
池の充電を停止する保護回路を備えた二次電池を、保護
回路の動作による充電を停止を生ぜしめることなく、二
次電池の急速充電を可能とするものである。
電圧がある設定時間以上、前記二次電池の満充電電圧で
ある第１電圧よりも高い保護電圧を越えると前記二次電
池の充電を停止する保護回路を備えた二次電池を、保護
回路の動作による充電を停止を生ぜしめることなく、二
次電池の急速充電を可能とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、二次電池の電
池電圧がある設定時間以上、前記二次電池の満充電電圧
である第１電圧よりも高い保護電圧を超えると、前記二
次電池の充電を停止する保護回路を備えた二次電池の充
電方法であって、前記設定時間より短い時間、前記二次
電池をパルス充電する工程と、前記二次電池の電池電圧
に関係なく前記二次電池をパルス放電して、前記設定時
間を超えて前記二次電池の電池電圧が前記保護電圧を超
えないようにする工程と、前記二次電池の充放電を一時
的に休止して、この休止期間中において前記二次電池の
電圧を検出する工程とを繰り返して前記二次電池を充電
し、前記二次電池の電圧の検出結果に基づいて前記二次
電池の充電を制御することを備えたことを特徴としてい
る。
池電圧がある設定時間以上、前記二次電池の満充電電圧
である第１電圧よりも高い保護電圧を超えると、前記二
次電池の充電を停止する保護回路を備えた二次電池の充
電方法であって、前記設定時間より短い時間、前記二次
電池をパルス充電する工程と、前記二次電池の電池電圧
に関係なく前記二次電池をパルス放電して、前記設定時
間を超えて前記二次電池の電池電圧が前記保護電圧を超
えないようにする工程と、前記二次電池の充放電を一時
的に休止して、この休止期間中において前記二次電池の
電圧を検出する工程とを繰り返して前記二次電池を充電
し、前記二次電池の電圧の検出結果に基づいて前記二次
電池の充電を制御することを備えたことを特徴としてい
る。
【０００９】
【作用】本発明によれば、まず、保護回路が動作する設
定時間より短い時間、二次電池をパルス充電した後、前
記設定時間を越えて前記二次電池の電池電圧が前記保護
電圧を越えないように、前記二次電池をパルス放電す
る。これにより、二次電池の電池電圧は、パルス充電に
よって一旦保護電圧を越えたとしても、その後のパルス
放電によって前記設定時間内に保護電圧以下に下がり、
従って、保護回路が働くことはない。
定時間より短い時間、二次電池をパルス充電した後、前
記設定時間を越えて前記二次電池の電池電圧が前記保護
電圧を越えないように、前記二次電池をパルス放電す
る。これにより、二次電池の電池電圧は、パルス充電に
よって一旦保護電圧を越えたとしても、その後のパルス
放電によって前記設定時間内に保護電圧以下に下がり、
従って、保護回路が働くことはない。
【００１０】その後、二次電池の充放電を一時的に休止
して前記二次電池の電圧を検出し（即ち、二次電池の開
放電圧を検出し）、この電圧が、第１の電圧に達する
と、前記二次電池の急速充電を停止する。
して前記二次電池の電圧を検出し（即ち、二次電池の開
放電圧を検出し）、この電圧が、第１の電圧に達する
と、前記二次電池の急速充電を停止する。
【００１１】
【実施例】図１は本発明により充電されるパック電池Ｐ
を示している。このパック電池Ｐは、リチウムイオン二
次電池からなる二次電池Ｂの電池電圧がある設定時間以
上、二次電池Ｂの満充電電圧である第１電圧Ｖ１（例え
ば、４．１Ｖ）よりも高い保護電圧Ｅ（例えば、４．２
Ｖ）を越えると二次電池Ｂの充電を停止する保護回路１
を備えている。保護回路１は、二次電池Ｂの電池電圧と
保護電圧Ｅとを比較して出力を「Ｈｉｇｈ」「Ｌｏｗ」
に反転させるシュミットトリガ回路２と、シュミットト
リガ回路２の出力を反転させる反転増幅回路３と、反転
増幅回路３の出力でオンオフ制御されるスイッチング回
路４とを備えている。なお、スイッチング回路４は、ト
ランジスタ５と、寄生ダイオード７を備えるＭＯＳＦＥ
Ｔ６とより構成されている。保護回路１は、二次電池Ｂ
の電池電圧が１００msecの時間以上、保護電圧を越える
と、ＭＯＳＦＥＴ６をオフとし、二次電池Ｂの充電を停
止する。
を示している。このパック電池Ｐは、リチウムイオン二
次電池からなる二次電池Ｂの電池電圧がある設定時間以
上、二次電池Ｂの満充電電圧である第１電圧Ｖ１（例え
ば、４．１Ｖ）よりも高い保護電圧Ｅ（例えば、４．２
Ｖ）を越えると二次電池Ｂの充電を停止する保護回路１
を備えている。保護回路１は、二次電池Ｂの電池電圧と
保護電圧Ｅとを比較して出力を「Ｈｉｇｈ」「Ｌｏｗ」
に反転させるシュミットトリガ回路２と、シュミットト
リガ回路２の出力を反転させる反転増幅回路３と、反転
増幅回路３の出力でオンオフ制御されるスイッチング回
路４とを備えている。なお、スイッチング回路４は、ト
ランジスタ５と、寄生ダイオード７を備えるＭＯＳＦＥ
Ｔ６とより構成されている。保護回路１は、二次電池Ｂ
の電池電圧が１００msecの時間以上、保護電圧を越える
と、ＭＯＳＦＥＴ６をオフとし、二次電池Ｂの充電を停
止する。
【００１２】一方、図２は前述のパック電池Ｐを充電す
る充電回路を示している。電源回路２１は、ＡＣ１００
Ｖの商用交流電源に含まれる雑音を除去する入力フィル
タと、入力された交流を直流に変換する整流回路と、整
流回路の直流を高周波の交流に変換するスイッチング部
と、高周波の交流を所定の電圧に変換する変換トランス
と、変換トランスの交流出力を整流して平滑な直流に変
換する整流平滑回路等の周知の直流電源回路からなる。
る充電回路を示している。電源回路２１は、ＡＣ１００
Ｖの商用交流電源に含まれる雑音を除去する入力フィル
タと、入力された交流を直流に変換する整流回路と、整
流回路の直流を高周波の交流に変換するスイッチング部
と、高周波の交流を所定の電圧に変換する変換トランス
と、変換トランスの交流出力を整流して平滑な直流に変
換する整流平滑回路等の周知の直流電源回路からなる。
【００１３】この充電回路は、電源回路２１の出力を調
整して二次電池Ｂの充電電圧及び充電電流を制御する定
電圧・定電流充電回路２２と、演算回路２３と、充電電
流を検出する電流検出回路２４と、電池電圧を検出する
電圧検出回路２５と、電源回路２１と二次電池Ｂとの間
に接続された充電制御スイッチＳＷ１と、二次電池Ｂに
並列に接続された放電抵抗２６及び放電制御スイッチＳ
Ｗ２の放電回路とから構成される。
整して二次電池Ｂの充電電圧及び充電電流を制御する定
電圧・定電流充電回路２２と、演算回路２３と、充電電
流を検出する電流検出回路２４と、電池電圧を検出する
電圧検出回路２５と、電源回路２１と二次電池Ｂとの間
に接続された充電制御スイッチＳＷ１と、二次電池Ｂに
並列に接続された放電抵抗２６及び放電制御スイッチＳ
Ｗ２の放電回路とから構成される。
【００１４】定電圧・定電流充電回路２２は、定電流回
路を構成する２つのトランジスタ２９、３０と、トラン
ジスタ２９のベースに接続された差動アンプ３１と、差
動アンプ３１の＋入力端子に接続された第２電圧Ｖ２
（例えば、４．５Ｖ）とを備える。差動アンプ３１は、
電流制御トランジスタ２９のベース電圧を制御して充電
電圧を制限し、充電電圧が第２電圧Ｖ２を越えないよう
に制御する。
路を構成する２つのトランジスタ２９、３０と、トラン
ジスタ２９のベースに接続された差動アンプ３１と、差
動アンプ３１の＋入力端子に接続された第２電圧Ｖ２
（例えば、４．５Ｖ）とを備える。差動アンプ３１は、
電流制御トランジスタ２９のベース電圧を制御して充電
電圧を制限し、充電電圧が第２電圧Ｖ２を越えないよう
に制御する。
【００１５】演算回路２３はマイクロコンピュータから
なる。演算回路２３はＡ／Ｄ変換器からなる電流検出回
路２４及び電圧検出回路２５の出力を演算して二次電池
Ｂの充電状態を検出し、充電制御スイッチＳＷ１及び放
電制御スイッチＳＷ２のオンオフ制御を行い、二次電池
Ｂのパルス充電及びパルス放電を行う。これらパルス充
電及びパルス放電の時間を制御するために、演算回路２
３は、タイマー回路（図示していない）を内蔵してい
る。
なる。演算回路２３はＡ／Ｄ変換器からなる電流検出回
路２４及び電圧検出回路２５の出力を演算して二次電池
Ｂの充電状態を検出し、充電制御スイッチＳＷ１及び放
電制御スイッチＳＷ２のオンオフ制御を行い、二次電池
Ｂのパルス充電及びパルス放電を行う。これらパルス充
電及びパルス放電の時間を制御するために、演算回路２
３は、タイマー回路（図示していない）を内蔵してい
る。
【００１６】以下に、本発明の充電方法の一実施例を、
図３のフローチャート及び図４のグラフを参照して説明
する。
図３のフローチャート及び図４のグラフを参照して説明
する。
【００１７】ステップＳ１〜Ｓ４において、充電制御ス
イッチＳＷ１をオン状態とし、二次電池Ｂの充電電圧を
第２電圧Ｖ２（４．５Ｖ）に規制して、言い換えれば、
二次電池Ｂの電池電圧が第２電圧Ｖ２を越えないように
して、設定時間Ｔ１の間（８０msec）、二次電池Ｂを１
Ｃ〜３Ｃの定電流によりパルス充電する。
イッチＳＷ１をオン状態とし、二次電池Ｂの充電電圧を
第２電圧Ｖ２（４．５Ｖ）に規制して、言い換えれば、
二次電池Ｂの電池電圧が第２電圧Ｖ２を越えないように
して、設定時間Ｔ１の間（８０msec）、二次電池Ｂを１
Ｃ〜３Ｃの定電流によりパルス充電する。
【００１８】ステップＳ５において、設定時間Ｔ１が経
過すると、充電制御スイッチＳＷ１をオフ状態として二
次電池Ｂのパルス充電を中断する。
過すると、充電制御スイッチＳＷ１をオフ状態として二
次電池Ｂのパルス充電を中断する。
【００１９】ステップＳ６〜Ｓ８において、放電制御ス
イッチＳＷ２をオン状態とし、設定時間Ｔ２の間（１０
msec）、二次電池Ｂをパルス放電する。従って、仮に前
述のパルス充電によって二次電池Ｂの電池電圧が、保護
回路１の保護電圧を越えていたとしても、このパルス放
電に伴って二次電池Ｂの電池電圧は、急速に保護電圧を
下回る。即ち、二次電池Ｂの電池電圧は、保護回路１が
動作する１００msecの時間を越えて保護電圧を上回るこ
とがない。
イッチＳＷ２をオン状態とし、設定時間Ｔ２の間（１０
msec）、二次電池Ｂをパルス放電する。従って、仮に前
述のパルス充電によって二次電池Ｂの電池電圧が、保護
回路１の保護電圧を越えていたとしても、このパルス放
電に伴って二次電池Ｂの電池電圧は、急速に保護電圧を
下回る。即ち、二次電池Ｂの電池電圧は、保護回路１が
動作する１００msecの時間を越えて保護電圧を上回るこ
とがない。
【００２０】ステップＳ９〜Ｓ１２において、放電制御
スイッチＳＷ２をオフ状態として二次電池Ｂのパルス放
電を中断し、設定時間Ｔ３（１０msec）が経過後、二次
電池Ｂの電池電圧を測定する。この電池電圧は開放電圧
を示すものであり、二次電池Ｂの内部抵抗、パック電池
Ｐの装着部分の接触抵抗等の影響を受けない二次電池の
電池電圧を測定することができる。
スイッチＳＷ２をオフ状態として二次電池Ｂのパルス放
電を中断し、設定時間Ｔ３（１０msec）が経過後、二次
電池Ｂの電池電圧を測定する。この電池電圧は開放電圧
を示すものであり、二次電池Ｂの内部抵抗、パック電池
Ｐの装着部分の接触抵抗等の影響を受けない二次電池の
電池電圧を測定することができる。
【００２１】ステップＳ１３において、測定された二次
電池Ｂの電池電圧が、設定電圧Ｖ１（即ち、満充電電圧
である４．１Ｖ）に到達しているか否かが判断される。
未だ設定電圧Ｖ１に到達していないとすると、処理はス
テップＳ２に戻り、以後、パルス充電、パルス放電及び
電池電圧検出の処理が繰り返される。
電池Ｂの電池電圧が、設定電圧Ｖ１（即ち、満充電電圧
である４．１Ｖ）に到達しているか否かが判断される。
未だ設定電圧Ｖ１に到達していないとすると、処理はス
テップＳ２に戻り、以後、パルス充電、パルス放電及び
電池電圧検出の処理が繰り返される。
【００２２】そして、電池電圧が設定電圧Ｖ１に到達す
ると、ステップＳ１４において満充電検出となり、二次
電池Ｂの充電動作は終了する。なお、満充電検出後は、
直ちに二次電池Ｂの充電を終了せず、設定電圧Ｖ１で定
電圧充電を行い、所定時間経過後、または充電電流が所
定値以下になった後に充電を終了するようにしてもよ
い。
ると、ステップＳ１４において満充電検出となり、二次
電池Ｂの充電動作は終了する。なお、満充電検出後は、
直ちに二次電池Ｂの充電を終了せず、設定電圧Ｖ１で定
電圧充電を行い、所定時間経過後、または充電電流が所
定値以下になった後に充電を終了するようにしてもよ
い。
【００２３】
【発明の効果】本発明は、二次電池の電池電圧がある設
定時間以上、前記二次電池の満充電電圧である第１電圧
よりも高い保護電圧を越えると、前記二次電池の充電を
停止する保護回路を備えた二次電池の充電方法であっ
て、前記設定時間より短い時間、前記二次電池をパルス
充電する工程と、前記設定時間を越えて前記二次電池の
電池電圧が前記保護電圧を越えないように、前記二次電
池をパルス放電する工程と、前記二次電池の充放電を一
時的に休止して前記二次電池の電圧を検出する工程と、
この検出結果に基づいて前記二次電池の充電を制御する
工程とを備えているので、電池電圧が保護電圧を越える
と前記二次電池の充電を停止する保護回路を備えた二次
電池を、保護回路の動作による充電を停止を生ぜしめる
ことなく、急速充電することができる。
定時間以上、前記二次電池の満充電電圧である第１電圧
よりも高い保護電圧を越えると、前記二次電池の充電を
停止する保護回路を備えた二次電池の充電方法であっ
て、前記設定時間より短い時間、前記二次電池をパルス
充電する工程と、前記設定時間を越えて前記二次電池の
電池電圧が前記保護電圧を越えないように、前記二次電
池をパルス放電する工程と、前記二次電池の充放電を一
時的に休止して前記二次電池の電圧を検出する工程と、
この検出結果に基づいて前記二次電池の充電を制御する
工程とを備えているので、電池電圧が保護電圧を越える
と前記二次電池の充電を停止する保護回路を備えた二次
電池を、保護回路の動作による充電を停止を生ぜしめる
ことなく、急速充電することができる。
【図１】本発明により充電されるパック電池の一実施例
を示す回路図である。
を示す回路図である。
【図２】本発明の一実施例を示す回路図である。
【図３】本発明の一実施例を示すフローチャートであ
る。
る。
【図４】本発明の一実施例により充電される二次電池の
電池電圧及び充電電流を部分的に示すグラフである。
電池電圧及び充電電流を部分的に示すグラフである。
Ｐ パック電池 Ｂ 二次電池 １ 保護回路 ２１ 直流電源 ２２ 定電圧・定電流充電回路 ２３ 演算回路 ２６ 放電抵抗 ＳＷ１ 充電制御スイッチ ＳＷ２ 放電制御スイッチ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−138195（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−149709（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−150980（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−54835（ＪＰ，Ａ) 特公 昭46−31702（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02J 7/00 H01M 10/44 H02J 7/04
Claims (2)
- 【請求項１】 二次電池の電池電圧がある設定時間以
上、前記二次電池の満充電電圧である第１電圧よりも高
い保護電圧を超えると、前記二次電池の充電を停止する
保護回路を備えた二次電池の充電方法であって、前記設
定時間より短い時間、前記二次電池をパルス充電する工
程と、前記二次電池の電池電圧に関係なく前記二次電池
をパルス放電して、前記設定時間を超えて前記二次電池
の電池電圧が前記保護電圧を超えないようにする工程
と、前記二次電池の充放電を一時的に休止して、この休
止期間中において前記二次電池の電圧を検出する工程と
を繰り返して前記二次電池を充電し、前記二次電池の電
圧の検出結果に基づいて前記二次電池の充電を制御する
ことを備えたことを特徴とする二次電池の充電方法。 - 【請求項２】 前記パルス充電は、前記二次電池の電池
電圧が前記保護電圧より高い第２の電圧を超えないよう
に充電電圧を制限して行われることを特徴とする請求項
１の二次電池の充電方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08543295A JP3239040B2 (ja) | 1995-04-11 | 1995-04-11 | 二次電池の充電方法 |
| US08/595,961 US5654622A (en) | 1995-02-16 | 1996-02-06 | Secondary battery charging method and apparatus which controls protecting voltage level of battery protecting circuit |
| CN96104017A CN1070648C (zh) | 1995-02-16 | 1996-02-12 | 二次电池的充电方法及充电装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08543295A JP3239040B2 (ja) | 1995-04-11 | 1995-04-11 | 二次電池の充電方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08289478A JPH08289478A (ja) | 1996-11-01 |
| JP3239040B2 true JP3239040B2 (ja) | 2001-12-17 |
Family
ID=13858692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08543295A Expired - Fee Related JP3239040B2 (ja) | 1995-02-16 | 1995-04-11 | 二次電池の充電方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3239040B2 (ja) |
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| US10097592B2 (en) | 2013-05-07 | 2018-10-09 | Yellowpages.Com Llc | Systems and methods to provide multiple connections for anonymous communication in a virtual environment |
| KR102530291B1 (ko) * | 2022-05-04 | 2023-05-10 | (주)케이엔씨 | 충전 장치 |
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