(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのバッテリーセル、前記少なくとも一つのバッテリーセルに連結された電流制御部を含むバッテリーパックを充電する方法であって、
バッテリーセル電圧を第１の電圧と比べる段階と、
前記バッテリーセル電圧を前記第１の電圧より大きい第２の電圧と比べる段階と、
前記バッテリーセル電圧が前記第１の電圧と前記第２の電圧の間にある場合、前記少なくとも一つのバッテリーセルに連結された電流制御部が、パルス充電する場合の充電器からの電流値よりも大きな値となるように前記充電器からの電流を制御して前記少なくとも一つのバッテリーセルに前記電流を供給するように制御する段階と、
前記バッテリーセルの電圧が前記第２の電圧より大きい場合、前記少なくとも一つのバッテリーセルをパルス充電する段階と、を含み、
前記電流はパルス充電する場合よりも１１０％から１３０％大きい値に制御されることを特徴とするバッテリーパックの充電方法。
【請求項２】
前記バッテリーセルの電圧を比べる段階において、
前記第１の電圧が３．０Ｖから４．２Ｖであり、前記第２の電圧が４．１Ｖから４．２５Ｖであることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパックの充電方法。
【請求項３】
前記電流制御部の制御段階は、
制御部から前記電流制御部に制御信号を提供して行われることを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリーパックの充電方法。
【請求項４】
前記少なくとも一つのバッテリーセルの温度が基準温度を超過するかを判断する段階と、
前記少なくとも一つのバッテリーセルの温度が基準温度を超過すると、前記少なくとも一つのバッテリーセルに対する充電を停止させる段階と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のバッテリーパックの充電方法。
【請求項５】
前記少なくとも一つのバッテリーセルをパルス充電する段階では、
前記充電器からの電圧をパルス状電圧に変換し、
前記少なくとも一つのバッテリーセルに前記パルス状電圧を供給することを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパックの充電方法。
【請求項６】
前記少なくとも一つのバッテリーセルの電圧が前記第１の電圧より小さい場合、
前記少なくとも一つのバッテリーセルを予備充電する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のバッテリーパックの充電方法。
【請求項７】
少なくとも一つのバッテリーセルと、
前記少なくとも一つのバッテリーセルに連結され、充電器からの電流を制御して前記少なくとも一つのバッテリーセルに供給する電流制御部と、
前記少なくとも一つのバッテリーセルに連結され、前記充電器からの電圧をパルス状電圧に変換するパルス充電部と、
を含み、
前記電流制御部は、
前記少なくとも一つのバッテリーセルが第１の電圧であるとき動作し、パルス充電する場合の充電器からの電流値よりも大きな値となるように前記充電器からの電流を制御して前記少なくとも一つのバッテリーセルに前記電流を供給するように制御し、
前記パルス充電部は、
前記少なくとも一つのバッテリーセルが前記第１の電圧より高い第２の電圧であるとき動作し、
前記電流制御部は、
前記少なくとも一つのバッテリーセルに供給される前記電流をパルス充電する場合よりも１１０％から１３０％大きい値に制御することを特徴とするバッテリーパック。
【請求項８】
前記少なくとも一つのバッテリーセルを予備充電するための予備充電部をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のバッテリーパック。
【請求項９】
前記少なくとも一つのバッテリーセルの電圧を感知するための電圧感知部と、
前記少なくとも一つのバッテリーセルの温度を感知するための温度感知部と、
をさらに含むことを特徴とする請求項７乃至８のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
【請求項１０】
前記少なくとも一つのバッテリーセルの電圧によって前記電流制御部に制御信号を供給する制御部をさらに含むことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
【請求項１１】
前記第１の電圧は３．０Ｖから４．２Ｖであり、
前記第２の電圧は４．１Ｖから４．２５Ｖであることを特徴とする請求項７乃至９いずれか一項に記載のバッテリーパック。
【請求項１２】
前記電流制御部は、
制御信号を受信するための制御電極、接地電源に連結された第１の電極、及び第２の電極からなる第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタの第２の電極に連結された制御電極、前記充電器に連結された第１の電極、及び前記少なくとも一つのバッテリーセルに連結された第２の電極からなる第２のトランジスタと、
前記第１のトランジスタの制御電極及び第２の電極の間に連結されたキャパシタと、
を含むことを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
【請求項１３】
前記電流制御部はノイズフィルタをさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載のバッテリーパック。
【請求項１４】
前記電流制御部は、
前記充電器に連結された第１の電極、第２の電極、及び制御信号を受信する制御電極からなる第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタの第２の電極に連結された第１の電極、前記少なくとも一つのバッテリーセルに連結された第２の電極、及び制御電極からなる第２のトランジスタと、
前記第１のトランジスタの第２の電極に連結された入力端子、及び前記第２のトランジスタの制御電極に連結された出力端子からなる電圧レギュレータと、
を含むことを特徴とする請求項７乃至１３のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
【請求項１５】
前記電流制御部は、
前記充電器に連結された第１の電極、第２の電極及び制御信号を受信するための制御電極からなる第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタの第２の電極に連結された第１の電極、前記少なくとも一つのバッテリーセルに連結された第２の電極、及び制御電極からなる第２のトランジスタと、
前記第２のトランジスタの制御電極に連結された入力端子、及び前記第２のトランジスタの第２の電極に連結された出力端子からなる電圧レギュレータと、
を含むことを特徴とする請求項７乃至１４のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一実施形態は、急速充電機能を有するバッテリーパック及びその充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、一度放電が終わったら再び使用できない電池を１次電池と称し、放電してもまた再充電して使用し続けることができる電池を２次電池と称する。
【０００３】
近年、フィーチャーフォン（feature phone）、スマートフォン（smart phone）、ＰＤＡフォン、デジタルカメラなどのような携帯機器の普及が拡大されることによって２次電池の需要が急増している。このような携帯機器に使用される２次電池は、容易な携帯を可能とするために高い安定性と薄い厚さが要求される一方、充電するときには十分に満充電(full charge；フル充電或いは完全充電ともいう)にすることが可能で、かつ短時間の充電でも長く使用を維持できる特性が要求される。
【０００４】
このような携帯機器に使用される２次電池の充電に一般的に使用される方法としては、定電流（constant current mode）−定電圧（constant voltage mode）充電方法（以下ＣＣ−ＣＶ充電方法とする）がある。このようなＣＣ−ＣＶ充電方法は、２次電池を充電するにあたって一定の定電流で充電した後、満充電電位に近い電圧に到達すると、定電圧で充電する方法である。
【０００５】
現在、このようなＣＣ−ＣＶ充電方法に比べてより正確な満充電が可能で、且つより速い充電速度で充電可能な様々な充電方法が研究されている。
さらに、消費電力の大きい様々な携帯機器の普及が急速に拡大されることによって、電池に対する関心がより高くなっている。したがって、より安定的で且つ速い時間に満充電が可能な、改善された充電方法及び充電装置が要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】韓国特許出願公開第２００５−００６４２５９号（日本特許出願公開第２００５−１８５０９８号公報）
【特許文献２】日本特許出願公開第２００５−２５３２１０号
【特許文献３】米国特許第５，６１７，００７号（日本特許出願公開第平８−７０５３６号公報）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の一実施形態は、急速充電機能を有するバッテリーパック及びその充電方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態による急速充電機能を有するバッテリーパックは、従来の携帯電話充電器、コンピュータＵＳＢ電源または自動車のシガージャック電源（以下、「充電器」と称する）から供給される充電電流をバッテリーパック自ら制御して充電する。
【０００９】
本発明の一実施形態によると、少なくとも一つのバッテリーセル、少なくとも一つのバッテリーセルに連結された電流制御部を含むバッテリーパックを充電する方法は、バッテリーセル電圧を第１の電圧と比べる段階と、バッテリーセル電圧を第１の電圧より大きい第２の電圧と比べる段階と、バッテリーセル電圧が第１の電圧と第２の電圧の間にある場合、少なくとも一つのバッテリーセルに連結された電流制御部が充電器からの電流を制御して少なくとも一つのバッテリーセルに供給するように制御する段階と、を含む。
【００１０】
バッテリーセルの電圧を比べる段階において、第１の電圧が３．０Ｖから４．２Ｖであり、第２の電圧が４．１Ｖから４．２５Ｖであってもよい。また、電流はパルス充電する場合よりも１１０％から１３０％大きい値に制御されてもよい。
【００１１】
電流制御部の制御段階は、制御部から電流制御部に制御信号を提供して行われてもよい。
【００１２】
本発明の一実施形態による方法は、少なくとも一つのバッテリーセルの温度が基準温度を超過するかを判断する段階と、少なくとも一つのバッテリーセルの温度が基準温度を超過すると、少なくとも一つのバッテリーセルに対する充電を停止させる段階と、をさらに含んでもよい。
【００１３】
本発明の一実施形態による方法は、バッテリーセルの電圧が第２の電圧より大きい場合、少なくとも一つのバッテリーセルをパルス充電する段階をさらに含んでもよい。少なくとも一つのバッテリーセルをパルス充電する段階では、充電器からの電圧をパルス状電圧に変換し、少なくとも一つのバッテリーセルにパルス状電圧を供給してもよい。
【００１４】
本発明の一実施形態による方法は、少なくとも一つのバッテリーセルの電圧が第１の電圧より小さい場合、少なくとも一つのバッテリーセルを予備充電する段階をさらに含んでもよい。
【００１５】
本発明の別の実施形態によるバッテリーパックは、少なくとも一つのバッテリーセルと、少なくとも一つのバッテリーセルに連結され、充電器からの電流を制御して少なくとも一つのバッテリーセルに供給する電流制御部と、を含む。
【００１６】
本発明の別の実施形態によるバッテリーパックは、少なくとも一つのバッテリーセルに連結され、充電器からの電圧をパルス状電圧に変換するパルス充電部をさらに含んでもよい。
【００１７】
本発明の別の実施形態によるバッテリーパックは、少なくとも一つのバッテリーセルを予備充電するための予備充電部をさらに含んでもよい。
【００１８】
本発明の別の実施形態によるバッテリーパックは、少なくとも一つのバッテリーセルの電圧を感知するための電圧感知部と、少なくとも一つのバッテリーセルの温度を感知するための温度感知部と、をさらに含んでもよい。
【００１９】
本発明の別の実施形態によるバッテリーパックは、少なくとも一つのバッテリーセルの電圧によって電流制御部に制御信号を供給する制御部をさらに含んでもよい。
【００２０】
電流制御部は、少なくとも一つのバッテリーセルに供給される電流をパルス充電する場合よりも１１０％から１３０％大きい値に制御してもよい。
【００２１】
電流制御部は、少なくとも一つのバッテリーセルが第１の電圧であるとき動作し、パルス充電部は、少なくとも一つのバッテリーセルが第１の電圧より高い第２の電圧であるとき動作してもよい。第１の電圧は３．０Ｖから４．２Ｖであり、第２の電圧は４．１Ｖから４．２５Ｖであってもよい。
【００２２】
電流制御部は、制御信号を受信するための制御電極、接地電源に連結された第１の電極、及び第２の電極からなる第１のトランジスタと、第１のトランジスタの第２の電極に連結された制御電極、充電器に連結された第１の電極、及び少なくとも一つのバッテリーセルに連結された第２の電極からなる第２のトランジスタと、第１のトランジスタの制御電極及び第２の電極の間に連結されたキャパシタと、を含んでもよい。また、電流制御部はノイズフィルタをさらに含んでもよい。
【００２３】
電流制御部は、充電器に連結された第１の電極、第２の電極、及び制御信号を受信する制御電極からなる第１のトランジスタと、第１のトランジスタの第２の電極に連結された第１の電極、少なくとも一つのバッテリーセルに連結された第２の電極、及び制御電極からなる第２のトランジスタと、第１のトランジスタの第２の電極に連結された入力端子、及び第２のトランジスタの制御電極に連結された出力端子からなる電圧レギュレータと、を含んでもよい。
【００２４】
電流制御部は、充電器に連結された第１の電極、第２の電極及び制御信号を受信するための制御電極からなる第１のトランジスタと、第１のトランジスタの第２の電極に連結された第１の電極、少なくとも一つのバッテリーセルに連結された第２の電極、及び制御電極からなる第２のトランジスタと、第２のトランジスタの制御電極に連結された入力端子、及び第２のトランジスタの第２の電極に連結された出力端子からなる電圧レギュレータと、を含んでもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の一実施形態によるバッテリーパック及びその充電方法によると、電流制御−パルス充電方式を利用することで、バッテリーパックの充電時間が大幅に短縮される。一例として、従来の充電時間は略３〜４時間であったのに対して、本発明の一実施形態による充電時間は略１．５時間以内である。
【００２６】
また、本発明の一実施形態によるバッテリーパック及びその充電方法によると、初期充電時に少量の電流をバッテリーセルに供給してバッテリーセルを充電し、次にバッテリーセルの電圧を感知し、バッテリーセルの電圧が上昇すると異常がないと判断して電流制御−パルス充電方式で充電し、バッテリーセルの電圧が上昇しないとバッテリーセルが内部微細ショートや満放電されたと判断して充電を停止させるため、バッテリーパックの安全性が向上する。
【００２７】
また、本発明の一実施形態によるバッテリーパック及びその充電方法によると、バッテリーパックの充電中バッテリーセルの温度を感知して、バッテリーセルの温度が基準温度を超過すると充電を停止させたり充電電流を減少させるため、バッテリーパックの安全性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態による急速充電機能を有するバッテリーパックを示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による急速充電機能を有するバッテリーパックの電流制御部及びノイズフィルタの一例を示す回路図である。
【図３】本発明の一実施形態による急速充電機能を有するバッテリーパックの電流制御部及びノイズフィルタの別の例を示す回路図である。
【図４】本発明の一実施形態による急速充電機能を有するバッテリーパックの電流制御部及びノイズフィルタの別の例を示す回路図である。
【図５】本発明の一実施形態による急速充電機能を有するバッテリーパックの予備充電部の一例を示す回路図である。
【図６】本発明の一実施形態による急速充電機能を有するバッテリーパックのパルス充電部の一例を示す回路図である。
【図７】本発明の一実施形態による急速充電方法を概略的に示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態による急速充電方法の別の例を概略的に示すフローチャートである。
【図９】本発明の一実施形態による急速充電方法を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の一実施形態による急速充電中の電流、セル電圧、容量及び充電時間の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できるように本発明の好ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００３０】
ここで、明細書全体において類似の構成及び動作を有する部分には同じ参照符号を付する。また、ある部分が他の部分と電気的に連結されているとする場合、これは直接的に連結されている場合だけでなく、その間に他の素子を介在して連結されている場合も含む。
【００３１】
図１は、本発明の一実施形態による急速充電機能を有するバッテリーパックを示すブロック図である。図１に示すように、本発明の一実施形態による急速充電機能を有するバッテリーパック１００は、少なくとも一つのバッテリーセル１１０と、バッテリーセル１１０と充電器１９０の間に連結され、充電器１９０からの電流を制御してバッテリーセル１１０を急速充電する電流制御部１２０と、バッテリーセル１１０と充電器１９０の間に連結され、充電器１９０からの電圧を下げてバッテリーセル１１０を予備充電する予備充電部１３０と、バッテリーセル１１０と充電器１９０の間に連結され、充電器１９０からの電圧をパルス状に変換してバッテリーセル１１０をパルス充電するパルス充電部１４０とを含む。
【００３２】
また、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１００は、電圧感知部１５０及び温度感知部１６０を含んでもよい。さらに、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１００は、電圧感知部１５０及び温度感知部１６０の信号を入力信号にして、既定のアルゴリズムによって電流制御部１２０、予備充電部１３０及びパルス充電部１４０を制御する制御部１７０を含んでもよい。さらに、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１００は、パック正極端子Ｐ＋及びパック負極端子Ｐ−を含み、パック正極端子Ｐ＋及びパック負極端子Ｐ−が外部の充電器１９０または負荷（図示せず）に連結される。
【００３３】
バッテリーセル１１０は、セル正極端子Ｂ＋及びセル負極端子Ｂ−を有する再充電可能な２次電池であってもよい。一例として、バッテリーセル１１０はリチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、リチウムイオンポリマー電池及びその等価物のうち選択された何れか一つであってもよいが、これらに本発明を限定するものではない。また、バッテリーセル１１０は、円筒形電池、角形電池、パウチ形電池及びその等価物のうち選択された何れか一つであってもよいが、これらに本発明を限定するものではない。
【００３４】
電流制御部１２０は、パック正極端子Ｐ＋とセル正極端子Ｂ＋との間に連結される。このような電流制御部１２０は、制御部１７０の制御信号Ｔｂによって動作し、充電器１９０から供給される電流を制御してバッテリーセル１１０に供給する。ここで、制御部１７０は、基本的に電圧感知部１５０で感知されたバッテリーセル１１０の電圧が例えば略３．０〜４．２Ｖの間にあると判断される場合、電流制御部１２０を動作させるための制御信号Ｔｂを電流制御部１２０に出力する。また、電流制御部１２０は、充電器１９０から供給される電圧は増幅せず、電流のみを制御してバッテリーセル１１０に供給する。電流制御部１２０は、例えば充電器１９０から供給される電流をパルス充電する場合よりも略１１０％から１３０％大きい値、好ましくは略１２５％大きい値に制御してバッテリーセル１１０に供給する。電流がパルス充電時の略１１０％未満である場合には、バッテリーセル１１０の充電時間の短縮率が従来に比べてそれほど大きくない。ここで、従来にはバッテリーセル１１０の満充電時間が略３〜４時間であった。また、電流がパルス充電時の略１３０％を超過すると、バッテリーセル１１０が劣化するおそれがある。すなわち、バッテリーセル１１０の寿命が短縮されるおそれがある。一方、電流制御部１２０とバッテリーセル１１０の間には、ノイズフィルタ１２１がさらに連結されてもよい。このようなノイズフィルタ１２１は、電流制御部１２０から発生した各種の電気的ノイズをフィルタリングする。
【００３５】
予備充電部１３０は、パック正極端子Ｐ＋とセル正極端子Ｂ＋の間に連結される。このような予備充電部１３０は、制御部１７０の制御信号Ｍ１ｇによって動作し、充電器１９０から供給される電圧を下げてバッテリーセル１１０に供給する。ここで、制御部１７０は、基本的に電圧感知部１５０で感知されたバッテリーセル１１０の電圧が、例えば略３．０Ｖ未満であると判断される場合、予備充電部１３０を動作させるための制御信号Ｍ１ｇを予備充電部１３０に出力する。予備充電部１３０は、例えば充電器１９０から供給される電圧の略１０〜４０％の電圧をバッテリーセル１１０に供給する。例えば、充電器１９０から供給される電圧が略４．２Ｖであれば、予備充電部１３０は略４．２＊（１/１０）Ｖから４．２＊（４/１０）Ｖの電圧をバッテリーセル１１０に供給する。予備充電電圧が１０％未満である場合は、予備充電時間が非常に長くなる。また、予備充電電圧が４０％を超過する場合は、バッテリーセル１１０が劣化するおそれがある。
【００３６】
一方、制御部１７０は、予備充電時に既定の時間が経過してもバッテリーセル１１０の電圧が３．０Ｖを超過しないと、バッテリーセル１１０が内部微細ショートまたは満放電されたと判断し、バッテリーセル１１０の充電を停止させる。
【００３７】
パルス充電部１４０は、パック正極端子Ｐ＋とセル正極端子Ｂ＋との間に連結される。このようなパルス充電部１４０は、制御部１７０の制御信号Ｍ２ｇによって動作し、充電器１９０から供給される電圧をパルス状に変換してバッテリーセル１１０に供給する。ここで、制御部１７０は、基本的に電圧感知部１５０で感知されたバッテリーセル１１０の電圧が、例えば略４．１〜４．２５Ｖ、好ましくは４．２Ｖを超過すると判断される場合、パルス充電部１４０を動作させるための制御信号Ｍ２ｇを出力する。電圧が４．１Ｖ未満である場合、バッテリーセル１１０の万充電時間が非常に長くなる。また、電圧が４．２５Ｖを超過する場合は、バッテリーセル１１０が劣化するおそれがある。ここで、電流制御部１２０は、バッテリーセル１１０の電圧が略３．０〜４．２Ｖである場合に動作し、パルス充電部１４０はバッテリーセル１１０の電圧が略４．１〜４．２５Ｖである場合に動作するので、バッテリーセル１１０の電圧に相互重畳する範囲が存在するように見える。しかし、実質的にバッテリーパックの製造時には重畳する範囲が除去される。一例として、電流制御部１２０は、バッテリーセル１１０の電圧が略３．０〜４．１Ｖである場合に動作し、パルス充電部１４０は、バッテリーセル１１０の電圧が略４．１Ｖを超過する場合に動作する。別の例として、電流制御部１２０は、バッテリーセル１１０の電圧が略３．０〜４．２Ｖである場合に動作し、パルス充電部１４０はバッテリーセル１１０の電圧が略４．２Ｖを超過する場合に動作する。このようなバッテリーセル１１０の電圧範囲は、バッテリーパックの容量または用途によって様々に変更されてもよく、ここでその電圧範囲を限定するものではない。
【００３８】
電圧感知部１５０は、バッテリーセル１１０に並列に連結され、バッテリーセル１１０の電圧を感知する。また、このような電圧感知部１５０は、感知されたバッテリーセル１１０のアナログ電圧値をデジタル電圧値に変換して制御部１７０に提供する。
【００３９】
温度感知部１６０は、バッテリーセル１１０に密着したりまたはその周辺に設けられ、バッテリーセル１１０の温度を感知する。また、このような温度感知部１６０は、感知されたバッテリーセル１１０のアナログ温度値をデジタル温度値に変換して制御部１７０に提供する。
【００４０】
制御部１７０は、電圧感知部１５０及び温度感知部１６０の信号を入力信号として、既定のアルゴリズムによって電流制御部１２０、予備充電部１３０及びパルス充電部１４０にそれぞれ制御信号を出力する。例えば、制御部１７０は、電圧感知部１５０で感知されたバッテリーセル１１０の電圧が略３．０〜４．２Ｖであると、制御信号Ｔｂを電流制御部１２０に出力することで、電流制御部１２０が充電器１９０からの電流を制御してバッテリーセル１１０に供給するようにする。また、制御部１７０は、電圧感知部１５０で感知されたバッテリーセル１１０の電圧が略３．０Ｖ未満であると、制御信号Ｍ１ｇを予備充電部１３０に出力することで、予備充電部１３０が充電器１９０からの電圧を下げてバッテリーセル１１０に供給するようにする。また、制御部１７０は、電圧感知部１５０で感知されたバッテリーセル１１０の電圧が略４．１〜４．２５Ｖ、好ましくは４．２Ｖを超過すると、制御信号Ｍ２ｇをパルス充電部１４０に出力することで、パルス充電部１４０が充電器１９０からの電圧をパルス状に変換してバッテリーセル１１０に供給するようにする。また、制御部１７０は、温度感知部１６０で感知されたバッテリーセル１１０の温度が略５５〜６０℃を超過すると、バッテリーセルの充電を停止させる。すなわち、制御部１７０は、電流制御部１２０、予備充電部１３０またはパルス充電部１４０の動作を停止させることで、バッテリーセル１１０の温度がこれ以上上昇しないようにする。勿論、制御部１７０は、バッテリーセル１１０の温度が上昇すると、電流を低下させたり、予備充電電圧を下げたり、またはパルス幅を小さくすることで、バッテリーセル１１０の温度上昇現象を抑制することもできる。
【００４１】
充電器１９０は、パック正極端子Ｐ＋及びパック負極端子Ｐ-に並列に連結され、バッテリーセル１１０に充電電圧及び電流を供給する。充電器１９０は、例えば略４．２Ｖ、６００〜８００ｍＡの出力電圧及び電流を供給する携帯電話充電器１９０（標準充電器）または略５Ｖ、５００ｍＡの出力電圧及び電流を有するコンピュータＵＳＢ電源であってもよい。ここで、携帯電話充電器１９０及びコンピュータＵＳＢ電源の出力電圧及び電流は国際的に統一されている。さらに、充電器１９０は、１２Ｖ、５００ｍＡの出力電圧及び電流を有する自動車のシガージャック（cigar jack）電源であってもよい。
【００４２】
図２は、本発明の一実施形態による急速充電機能を有するバッテリーパックの電流制御部及びノイズフィルタの一例を示す回路図である。図２に示すように、電流制御部１２０ａは、第１の抵抗Ｒ２１、第１のトランジスタＱ２１、第１のキャパシタＣ２１、第２の抵抗Ｒ２２及び第２のトランジスタＱ２２を含む。
【００４３】
第１の抵抗Ｒ２１は、第１のトランジスタＱ２１と制御部１７０との間に連結される。すなわち、第１の抵抗Ｒ２１の第１の電極は制御部１７０に連結され、第１の抵抗Ｒ２１の第２の電極は第１のトランジスタＱ２１に連結される。よって、第１の抵抗Ｒ２１を介して、制御部１７０の制御信号Ｔｂが第１のトランジスタＱ２１に印加される。
【００４４】
第１のトランジスタＱ２１は、制御電極、第１の電極及び第２の電極を含む。第１のトランジスタＱ２１の制御電極に第１の抵抗Ｒ２１の第２の電極が連結される。第１のトランジスタＱ２１の第１の電極に第１のキャパシタＣ２１及び第２のトランジスタＱ２２が連結される。第１のトランジスタＱ２１の第２の電極に第２の抵抗Ｒ２２が連結される。ここで、第１のトランジスタＱ２１はＮＰＮパワートランジスタであってもよい。
【００４５】
第１のキャパシタＣ２１は、第１のトランジスタＱ２１の第１の電極と制御電極との間に連結される。すなわち、第１のキャパシタＣ２１の第１の電極が第１のトランジスタＱ２１の第１の電極に連結され、第１のキャパシタＣ２１の第２の電極が第１のトランジスタＱ２１の制御電極に連結される。
【００４６】
第２の抵抗Ｒ２２は、第１のトランジスタＱ２１の第２の電極と接地との間に連結される。すなわち、第２の抵抗Ｒ２２の第１の電極が第１のトランジスタＱ２１の第２の電極に連結され、第２の抵抗Ｒ２２の第２の電極が接地される。
【００４７】
第２のトランジスタＱ２２は、制御電極、第１の電極及び第２の電極を含む。第２のトランジスタＱ２２の制御電極に第１のキャパシタＣ２１の第１の電極及び第１のトランジスタＱ２１の第１の電極が連結される。また、第２のトランジスタＱ２２の第１の電極にパック正極端子Ｐ＋が連結される。よって、充電器１９０からの電流が第２のトランジスタＱ２２の第１の電極に供給される。また、第２のトランジスタＱ２２の第２の電極にセル正極端子Ｂ＋が電気的に連結される。よって、バッテリーセル１１０は、第２のトランジスタＱ２２の第２の電極を介して制御された電流の供給を受ける。ここで、第２のトランジスタＱ２２はＰＮＰパワートランジスタであってもよい。
【００４８】
一方、ノイズフィルタ１２１は、実質的に第２のトランジスタＱ２２の第２の電極とセル正極端子Ｂ＋との間に連結されてもよい。ここで、ノイズフィルタ１２１はインダクタＬであってもよい。
【００４９】
このようにして、電流制御部１２０ａは、充電器１９０からの電流をブースト（boost）してバッテリーセル１１０に供給する略パワートランジスタカスケード対（cascaded pair of power transistors）形態であってもよい。
【００５０】
このような電流制御部１２０ａの動作を説明する。まず、制御部１７０が略０．７Ｖ以上の制御信号Ｔｂを第１の抵抗Ｒ２１に供給する。それにより、第１の抵抗Ｒ２１、第１のトランジスタＱ２１の制御電極及び第２の電極、そして第２の抵抗Ｒ２２を介して電流Ｉｂｅ（current from base to emitter）が流れる。
【００５１】
第１のトランジスタＱ２１及び第２のトランジスタＱ２２はパワートランジスタであるため、増幅率（gain）が略５０倍である。すなわち、第１のトランジスタＱ２１の第１の電極から第２の電極を介して流れる電流Ｉｃｅ(current from collector to emitter)は電流Ｉｂｅの５０倍程度であり得る。
【００５２】
ここで、第１のトランジスタＱ２１の第１の電極及び第２の電極を介して流れる電流Ｉｃｅは、第２のトランジスタＱ２２の制御電極から供給されたものである。また、第２のトランジスタＱ２２の制御電極を介して流れる電流によって、第２のトランジスタＱ２２の第１の電極及び第２の電極を介して流れる電流も略５０倍に増幅される。
【００５３】
このようにして、結局パック正極端子Ｐ＋を介して供給される充電電流が第２のトランジスタＱ２２によって制御されて、セル正極端子Ｂ＋に供給される。一例として、充電器１９０から供給される略５００ｍＡの電流は、略１Ａ〜１．５Ａの電流に制御されてバッテリーセル１１０に供給されることができる。このようにして、電流制御部１２０ａは、第１のトランジスタＱ２１及び第２のトランジスタＱ２２の電流が適切に調節され、上述したように充電器１９０から供給される電流がパルス充電時の略１１０〜１３０％大きい値に制御されてバッテリーセル１１０に供給されることができる。
【００５４】
さらに、このように制御された電流にあり得る電気的ノイズは、第２のトランジスタＱ２２とセル正極端子Ｂ＋に直列に連結されたノイズフィルタ１２１によってフィルタリングされる。
【００５５】
また、このような電流制御部１２０ａは、充電器１９０が通常の携帯電話充電器及びコンピュータＵＳＢ電源である場合に適切である。すなわち、電流制御部１２０ａによってパック正極端子Ｐ＋を介して供給される電圧とセル正極端子Ｂ＋に供給される電圧とが類似し、電流は制御されるためである。
【００５６】
図３は、本発明の一実施形態による急速充電機能を有するバッテリーパックの電流制御部及びノイズフィルタの別の例を示す回路図である。図３に示すように、本発明の別の電流制御部１２０ｂは、第１のトランジスタＱ３１、定電圧レギュレータＶＲ、第２のトランジスタＱ３２及びダイオードＤ３１を含む。
【００５７】
第１のトランジスタＱ３１は、制御電極、第１の電極及び第２の電極を含む。第１のトランジスタＱ３１の制御電極は制御部１７０に連結され、よって制御部１７０から制御信号Ｔｂの供給を受ける。第１のトランジスタＱ３１の第１の電極はパック正極端子Ｐ＋に連結され、第１のトランジスタＱ３１の第２の電極は定電圧レギュレータＶＲ及び第２のトランジスタＱ３２に連結される。
【００５８】
定電圧レギュレータＶＲは、入力端子Ｉ、出力端子Ｏ及び接地端子Ｇを含む。定電圧レギュレータＶＲの入力端子Ｉは第１のトランジスタＱ３１の第２の電極及び第２のトランジスタＱ３２に連結される。定電圧レギュレータＶＲの出力端子Ｏは第２のトランジスタＱ３２に連結される。定電圧レギュレータＶＲの接地端子ＧはダイオードＤ３１に連結される。
【００５９】
第２のトランジスタＱ３２は、制御電極、第１の電極及び第２の電極を含む。第２のトランジスタＱ３２の制御電極は定電圧レギュレータＶＲの出力端子Ｏに連結される。第２のトランジスタＱ３２の第１の電極は、第１のトランジスタＱ３１の第２の電極及び定電圧レギュレータＶＲの入力端子Ｉに連結される。第２のトランジスタＱ３２の第２の電極はセル正極端子Ｂ＋に連結される。
【００６０】
ダイオードＤ３１は、定電圧レギュレータＶＲの接地端子Ｇと接地の間に連結される。すなわち、ダイオードＤ３１の第１の電極が定電圧レギュレータＶＲの接地端子Ｇに連結され、ダイオードＤ３１の第２の電極が接地に連結される。ダイオードＤ３１は、第２のトランジスタＱ３２の制御電極と第２の電極との間の電圧低下を補償する役割を果たす。
【００６１】
一方、ノイズフィルタ１２１は、実質的に第２のトランジスタＱ３２の第２の電極とセル正極端子Ｂ＋の間に電気的に連結されてもよい。ここで、ノイズフィルタ１２１はインダクタＬであってもよい。
【００６２】
このようにして、本発明の別の電流制御部１２０ｂは、制御部１７０が制御信号Ｔｂを第１のトランジスタＱ３１の制御電極に供給すると、第１のトランジスタＱ３１がターンオンされることにより動作する。第１のトランジスタＱ３１がターンオンされると、パック正極端子Ｐ＋からの電源が定電圧レギュレータＶＲの入力端子Ｉ及び第２のトランジスタＱ３２の第１の電極にそれぞれ供給される。
【００６３】
公知のように、定電圧レギュレータＶＲは接地端子Ｇと出力端子Ｏの間の電圧が常に一定な特徴を有する。よって、結果的に第２のトランジスタＱ３２の第２の電極を介してセル正極端子Ｂ＋に供給される電流が制御される。すなわち、パック正極端子Ｐ＋からの電流が制御されて、セル正極端子Ｂ＋に供給される。言い換えれば、充電器１９０からの電流が制御されてバッテリーセル１１０に供給される。
【００６４】
このような電流制御部１２０ｂは、充電器１９０が自動車用シガージャック電源である場合に適切である。すなわち、電流制御部１２０ｂは、パック正極端子Ｐ＋を介して供給される電圧がセル正極端子Ｂ＋に供給される電圧より高いためである。言い換えれば、通常、定電圧レギュレータＶＲは入力端子に入力される電圧が出力端子を介して出力される電圧より高くなければならないためである。
【００６５】
図４は、本発明の一実施形態による急速充電機能を有するバッテリーパックの電流制御部及びノイズフィルタの別の例を示す回路図である。図４に示すように、本発明の別の電流制御部１２０ｃは、第１のトランジスタＱ４１、第２のトランジスタＱ４２、抵抗Ｒ４１及び定電圧レギュレータＶＲを含む。
【００６６】
第１のトランジスタＱ４１は、制御電極、第１の電極及び第２の電極を含む。第１のトランジスタＱ４１の制御電極は制御部１７０に連結され、よって制御部１７０から制御信号Ｔｂの供給を受ける。第１のトランジスタＱ４１の第１の電極はパック正極端子Ｐ＋に連結され、第１のトランジスタＱ４１の第２の電極は第２のトランジスタＱ４２及び抵抗Ｒ４１に連結される。
【００６７】
第２のトランジスタＱ４２は、制御電極、第１の電極及び第２の電極を含む。第２のトランジスタＱ４２の制御電極は、抵抗Ｒ４１及び定電圧レギュレータＶＲに連結され、第２のトランジスタＱ４２の第１の電極は、第１のトランジスタＱ４１の第２の電極及び抵抗Ｒ４１に連結され、第２のトランジスタＱ４２の第２の電極は、定電圧レギュレータＶＲ及びセル正極端子Ｂ＋に連結される。
【００６８】
抵抗Ｒ４１は、第１のトランジスタＱ４１、第２のトランジスタＱ４２及び定電圧レギュレータＶＲの間に連結される。すなわち、抵抗Ｒ４１の第１の電極は、第１のトランジスタＱ４１の第２の電極及び第２のトランジスタＱ４２の第１の電極に連結され、抵抗Ｒ４１の第２の電極は、第２のトランジスタＱ４２の制御電極及び定電圧レギュレータＶＲの入力端子Ｉに連結される。
【００６９】
定電圧レギュレータＶＲは、入力端子Ｉ、出力端子Ｏ及び接地端子Ｇを含む。定電圧レギュレータＶＲの入力端子Ｉは、抵抗Ｒ４１の第２の電極及び第２のトランジスタＱ４２の制御電極に連結される。定電圧レギュレータＶＲの出力端子Ｏは、第２のトランジスタＱ４２の第２の電極及びセル正極端子Ｂ＋に連結される。定電圧レギュレータＶＲの接地端子Ｇは接地される。
【００７０】
ノイズフィルタ１２１は、実質的に第２のトランジスタＱ４２の第２の電極とセル正極端子Ｂ＋の間に電気的に連結されてもよい。ここで、ノイズフィルタ１２１はインダクタＬであってもよい。
【００７１】
実質的に、図３に示された電流制御部１２０ｂはＮＰＮ型の第２のトランジスタＱ３２を用いるため、定電圧レギュレータＶＲの出力電圧が元の出力電圧より低くなる。しかし、図４に示された電流制御部１２０ｃはＰＮＰ型の第２のトランジスタＱ４２（パワートランジスタ）を用いることで、定電圧レギュレータＶＲの元の出力電圧を維持することができる。
【００７２】
ここで、図４に示された電流制御部１２０ｃの動作は図３に示されたものと殆ど同じであるため、その説明は省略する。
【００７３】
また、このような電流制御部１２０ｃも、充電器１９０が自動車用シガージャック電源である場合に適切である。すなわち、電流制御部１２０ｃは、パック正極端子Ｐ＋を介して供給される電圧がセル正極端子Ｂ＋に供給される電圧より高いためである。
【００７４】
図５は、本発明の一実施形態による急速充電機能を有するバッテリーパックの予備充電部の一例を示す回路図である。図５に示すように、予備充電部１３０は、抵抗Ｒ１及びトランジスタＭ１を含む。抵抗Ｒ１の第１の電極がパック正極端子Ｐ＋に連結され、抵抗Ｒ１の第２の電極がトランジスタＭ１に連結される。トランジスタＭ１は、制御電極、第１の電極及び第２の電極を含む。制御電極は、制御部１７０から制御信号Ｍ１ｇの印加を受ける。トランジスタＭ１の第１の電極は抵抗Ｒ１の第２の電極に連結される。トランジスタＭ１の第２の電極はセル正極端子Ｂ＋に連結される。ここで、トランジスタＭ１はボディダイオードを有するＰチャネルＭＯＳＦＥＴであってもよい。
【００７５】
このようにして、予備充電部１３０は、制御部１７０が制御信号Ｍ１ｇをトランジスタＭ１の制御電極に印加すると動作する。このとき、抵抗Ｒ１に一定の電圧が印加されるため、その分パック正極端子Ｐ＋から供給される電圧が低くなってセル正極端子Ｂ＋に供給される。すなわち、充電器１９０から供給される電圧が低くなってバッテリーセル１１０に供給される。
【００７６】
このようにして、予備充電部１３０は、充電器１９０から供給される電圧の略１０〜４０％の電圧をバッテリーセル１１０に供給することができる。
【００７７】
図６は、本発明の一実施形態による急速充電機能を有するバッテリーパックのパルス充電部の一例を示す回路図である。図６に示すように、パルス充電部１４０はトランジスタＭ２を含む。トランジスタＭ２は、制御電極、第１の電極及び第２の電極を含む。制御電極は、制御部１７０から制御信号Ｍ２ｇの印加を受ける。第１の電極はパック正極端子Ｐ＋に連結される。第２の電極はセル正極端子Ｂ＋に連結される。ここで、トランジスタＭ２は、ボディダイオードを有するＰチャネルＭＯＳＦＥＴであってもよい。
【００７８】
このようにして、パルス充電部１４０は、制御部１７０が制御信号Ｍ２ｇをトランジスタＭ１の制御電極に印加すると動作する。ここで、制御信号Ｍ２ｇは略３ｍｓ〜３ｓ間隔で供給されることで、パック正極端子Ｐ＋から供給される電圧がパルス状に変換されてセル正極端子Ｂ＋に供給される。すなわち、充電器１９０から供給される電圧がパルス状に変換されてバッテリーセル１１０に供給される。
【００７９】
図７は、本発明の一実施形態による急速充電方法を概略的に示すフローチャートである。図７に示すように、本発明の一実施形態による急速充電方法は、充電器から供給される電流を制御して充電する電流制御充電段階Ｓ１１及び充電器から供給される電圧をパルス状に変換して充電するパルス充電段階Ｓ１２を含む。ここで、充電器は、国際標準の携帯電話充電器、コンピュータＵＳＢ電源または自動車のシガージャック電源であってもよい。
【００８０】
電流制御充電段階Ｓ１１では、充電器から供給される電流をパルス充電時の略１１０〜１３０％、好ましくは１２５％に制御してバッテリーセルに供給することで、制御された電流によってバッテリーセルが充電されるようにする。
【００８１】
パルス充電段階Ｓ１２では、充電器から供給される直流電圧をパルス状に変換してバッテリーセルに供給することで、パルス状の電圧でバッテリーセルが充電されるようにする。
【００８２】
図８は、本発明の一実施形態による急速充電方法を概略的に示す別のフローチャートである。図８に示すように、本発明の一実施形態による急速充電方法は、バッテリーセル電圧が第１の電圧を超過するかを判断する段階Ｓ２１、バッテリーセル電圧が第２の電圧を超過するかを判断する段階Ｓ２２、充電器から供給される電流を制御して充電する段階Ｓ２３、バッテリーセル電圧が第２の電圧を超過するかを判断する段階Ｓ２４及びパルス充電段階Ｓ２５を含む。
【００８３】
バッテリーセル電圧が第１の電圧を超過するかを判断する段階Ｓ２１では、バッテリーセルの電圧が第１の電圧を超過するかを判断する。すなわち、バッテリーセルの電圧が略３．０Ｖを超過するかを判断する。
【００８４】
バッテリーセル電圧が第２の電圧を超過するかを判断する段階Ｓ２２では、バッテリーセルの電圧が第２の電圧を超過するかを判断する。すなわち、バッテリーセルの電圧が略４．１〜４．２５Ｖ、好ましくは４．２Ｖを超過するかを判断する。
【００８５】
充電器から供給される電流を制御して充電する段階Ｓ２３では、バッテリーセルの電圧が略３．０Ｖ〜４．２Ｖの範囲にあると、充電器から供給される電流を制御してバッテリーセルを充電する。
【００８６】
バッテリーセル電圧が第２の電圧を超過するかを判断する段階Ｓ２４では、バッテリーセルの電圧が略４．１〜４．２５Ｖ、好ましくは４．２Ｖを超過するかを判断する。
【００８７】
パルス充電段階Ｓ２５では、バッテリーセルの電圧が略４．１〜４．２５Ｖ、好ましくは４．２Ｖを超過すると、充電器から供給される直流電圧をパルス状に変換してバッテリーセルを充電する。
【００８８】
図９は、本発明の一実施形態による急速充電方法を示すフローチャートである。また、図１０は、本発明の一実施形態による急速充電中の電流、セル電圧、容量及び充電時間の間の関係を示すグラフである。
【００８９】
図１、図９及び図１０を一緒に参照して、本発明の一実施形態による急速充電方法を説明する。ここで、本発明の一実施形態による急速充電方法の制御主体は図１に示された制御部１７０であることを明らかにする。
【００９０】
図９に示すように、本発明の一実施形態による急速充電方法は、バッテリーセルの電圧が第１の電圧を超過するかを判断する段階Ｓ３１、バッテリーセルの電圧が第２の電圧を超過するかを判断する段階Ｓ３２、電流制御充電段階Ｓ３３、バッテリーセルの電圧が第２の電圧を超過するかを判断する段階Ｓ３５及びパルス充電段階Ｓ３６を含む。
【００９１】
また、本発明の一実施形態による急速充電方法は、バッテリーセルの温度が基準温度を超過するかを判断する段階Ｓ３４をさらに含んでもよい。
【００９２】
また、本発明の一実施形態による急速充電方法は、予備充電段階Ｓ３７及びバッテリーセルの電圧が第１の電圧を超過するかを判断する段階Ｓ３８をさらに含んでもよい。
【００９３】
このような本発明の一実施形態による急速充電方法をより具体的に説明する。バッテリーセルの電圧が第１の電圧を超過するかを判断する段階Ｓ３１では、制御部１７０が電圧感知部１５０を利用してバッテリーセル１１０の電圧が第１の電圧を超過するかを判断する。ここで、第１の電圧は略３．０Ｖに設定されてもよいが、このような数値に本発明が限定されるものではない。
【００９４】
判断の結果、バッテリーセル１１０の電圧が第１の電圧を超過すると、制御部１７０は次の段階Ｓ３２に進む。また、判断の結果、バッテリーセル１１０の電圧が第１の電圧以下であると、制御部１７０は次の段階Ｓ３７に進む。段階Ｓ３７については後述する。
【００９５】
バッテリーセル１１０の電圧が第２の電圧を超過するかを判断する段階Ｓ３２では、制御部１７０が電圧感知部１５０を利用してバッテリーセル１１０の電圧が第２の電圧を超過するかを判断する。ここで、第２の電圧は略４．１〜４．２５Ｖ、好ましくは４．２Ｖに設定されてもよいが、このような数値に本発明が限定されるものではない。
【００９６】
判断の結果、バッテリーセル１１０の電圧が第２の電圧を超過すると、制御部１７０は次の段階Ｓ３６に進む。判断の結果、バッテリーセル１１０の電圧が第２の電圧以下であると、制御部１７０は次の段階Ｓ３３に進む。段階Ｓ３６については後述する。
【００９７】
電流制御充電段階Ｓ３３では、制御部１７０が電流制御部１２０に制御信号Ｔｂを供給することで、電流制御部１２０を動作させる。電流制御部１２０は、パック正極端子Ｐ＋から供給される電流をパルス充電段階Ｓ３６の略１１０〜１３０％、好ましくは１２５％に制御させて、セル正極端子Ｂ＋に供給する。すなわち、電流制御部１２０は、充電器１９０から供給されるオリジナル（original）充電電流をパルス充電段階Ｓ３６の略１１０〜１３０％、好ましくは１２５％に制御させて、バッテリーセル１１０に供給する。ここで、電流がパルス充電段階Ｓ３６の略１１０％未満である場合には、バッテリーセル１１０の充電時間が相対的に長くなる。また、電流がパルス充電段階Ｓ３６の略１３０％を超過する場合には、バッテリーセル１１０の劣化速度が早くなって、バッテリーセル１１０の寿命が短縮されるおそれがある。
【００９８】
例えば、図１０に示すように、充電器１９０から供給される電流が略１Ａだと仮定すれば、電流制御部１２０によって電流が略１．１〜１．３Ａまで制御される。このような制御電流による充電時間はバッテリーセル１１０の容量ごとに異なるが、通常の携帯電話などに使用されるバッテリーセル１１０の場合、略１時間が所要され、このときバッテリーセル１１０は実質的に略９３〜９６％の容量まで充電される。ここで、従来のような通常の定電流−定電圧充電方式は、略１時間の充電によって、バッテリーセル１１０が略８３〜８６％の容量まで充電される。よって、本発明の一実施形態によると、従来のような時間に比べて略１０％の容量がさらに充電される。
【００９９】
また、図１０に示すように、電流制御部１２０によって制御された電流は時間の経過によって徐々に減少する。これはバッテリーセル１１０の電圧が増加するから発生する現象であって、電流制御部１２０の回路をより精密に設計して、制御された電流を時間の経過にかかわらず常に一定に出力させることもできる。
【０１００】
一方、バッテリーセル１１０の温度が基準温度を超過するかを判断する段階Ｓ３４では、制御部１７０が温度感知部１６０を利用してバッテリーセル１１０の温度が略５５〜６０℃を超過するかを判断する。判断の結果、バッテリーセル１１０の温度が略５５〜６０℃を超過すると、制御部１７０はバッテリーセル１１０の安全のために充電を停止させる。さらに、判断の結果、バッテリーセル１１０の温度が略５５〜６０℃以下であると、制御部１７０は次の段階Ｓ３５に進む。
【０１０１】
さらに、このような段階Ｓ３４は、本発明の一実施形態による急速充電方法のうち何れの段階で行ってもよく、ここに説明されたように必ずしも段階Ｓ３３と段階Ｓ３５の間で行う必要はない。すなわち、本発明の一実施形態では、バッテリーセル１１０の温度が略５５〜６０℃を超過すると、何れの段階でも制御部１７０が電流制御部１２０、予備充電部１３０及びパルス充電部１４０の動作を停止させて、バッテリーセル１１０の安全性を確保する。さらに、より複雑なアルゴリズムを利用して、バッテリーセル１１０の温度が略５５〜６０℃を超過する場合、充電を停止させずに電流を低下させたり、予備充電電圧を下げたり、またはパルス充電幅を減少させて、バッテリーセル１１０の安全性を確保することもできる。
【０１０２】
バッテリーセルの電圧が第２の電圧を超過するかを判断する段階Ｓ３５では、制御部１７０が電圧感知部１５０を利用してバッテリーセル１１０の電圧が第２の電圧を超過するかを判断する。ここで、第２の電圧は、略４．１〜４．２５Ｖ、好ましくは４．２Ｖに設定されてもよいが、このような数値に本発明が限定されるものではない。
【０１０３】
判断の結果、バッテリーセル１１０の電圧が第２の電圧を超過すると、制御部１７０は段階Ｓ３６に進み、バッテリーセル１１０の電圧が第２の電圧以下であると、制御部１７０は段階Ｓ３３に戻る。すなわち、制御部１７０は、バッテリーセル１１０の電圧が第２の電圧に到逹するまで、充電器１９０からの電流を制御してバッテリーセル１１０を充電する。ここで、バッテリーセル１１０の電圧が第２の電圧に到逹するまで略１時間が所要されるのは既に説明している。
【０１０４】
さらに、判断の結果、バッテリーセル１１０の電圧が第２の電圧を超過すると、制御部１７０は制御信号Ｔｂの出力を停止することで、電流制御部１２０の動作を停止させる。
【０１０５】
パルス充電段階Ｓ３６では、制御部１７０がパルス充電部１４０に制御信号Ｍ２ｇを供給することで、パルス充電部１４０を動作させる。パルス充電部１４０は、上述したように、パック正極端子Ｐ＋から供給される電圧をパルス状に変換してセル正極端子Ｂ＋に供給する。すなわち、パルス充電部１４０は、充電器１９０から供給される直流電圧をパルス状に変換してバッテリーセル１１０に供給する。より具体的に説明すると、パルス充電部１４０は、充電器１９０から供給される電圧を略３ｍｓ〜３ｓ間隔のパルス信号状に変換してバッテリーセル１１０に供給する。例えば、図１０に示すように、パルス充電部１４０は充電器１９０からの電圧を略３ｍｓ〜３ｓの間パルス信号状に変換してバッテリーセル１１０に供給し、次に充電器１９０からの電圧を３ｍｓ〜３ｓの間バッテリーセル１１０に供給しない。パルス充電部１４０は、このような動作を略０．４〜０．６時間の間繰り返し、停止する。すなわち、上記の時間以後に制御部１７０は制御信号Ｍ２ｇの出力を停止することで、パルス充電部１４０の動作が停止される。
【０１０６】
一方、本発明の一実施形態による急速充電方法は、制御部１７０がバッテリーセル１１０の電圧が第１の電圧を超過するかを判断する段階Ｓ３１で、バッテリーセル１１０の電圧が第１の電圧以下であると判断されると、予備充電段階Ｓ３７に進む。
【０１０７】
すなわち、制御部１７０は予備充電部１３０に制御信号Ｍ１ｇを供給することで、予備充電部１３０を動作させる。予備充電部１３０は、上述したように、パック正極端子Ｐ＋から供給される電圧の略１０〜４０％の電圧をセル正極端子Ｂ＋に供給する。すなわち、予備充電部１３０は、充電器１９０から供給される電圧の略１０〜４０％の電圧をバッテリーセル１１０に供給する。予備充電電圧が１０％未満である場合には、予備充電時間が非常に長くなる。また、予備充電電圧が４０％を超過する場合には、バッテリーセル１１０が劣化するおそれがある。
【０１０８】
さらに、制御部１７０は、一定時間の間バッテリーセル１１０を予備充電した後、電圧感知部１５０を利用してバッテリーセル１１０の電圧が第１の電圧を超過するかを判断する段階Ｓ３８に進む。判断の結果、バッテリーセル１１０の電圧が略３．０Ｖを超過すると、制御部１７０は段階Ｓ３２に進む。しかし、判断の結果、バッテリーセル１１０の電圧が相変らず３．０Ｖ以下であると、制御部１７０は、バッテリーセル１１０が内部微細ショートまたは満放電されたと判断し、バッテリーセル１１０の充電を停止させる。さらに、制御部１７０は、予備充電段階Ｓ３７の終了時に制御信号Ｍ１ｇの出力を停止することで、予備充電部１３０の動作を停止させる。
【０１０９】
以上で説明したものは本発明による急速充電機能を有するバッテリーパック及びその充電方法を実施するための一つの実施形態に過ぎないものであって、本発明は上記の実施形態に限定されず、以下の特許請求の範囲で請求するように本発明の要旨を逸脱することなく当該発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば誰でも様々な変更実施が可能な範囲まで本発明の技術的思想がある。
【符号の説明】
【０１１０】
１００ 本発明の一実施形態による急速充電機能を有するバッテリーパック
１１０ バッテリーセル
１２０ 電流制御部
１２１ ノイズフィルタ
１３０ 予備充電部
１４０ パルス充電部
１５０ 電圧感知部
１６０ 温度感知部
１７０ 制御部
Ｐ＋ パック正極端子
Ｐ− パック負極端子
Ｂ＋ セル正極端子
Ｂ− セル負極端子
１９０ 充電器
【図１】
0005380489.tif 000002
【図２】
0005380489.tif 000003
【図３】
0005380489.tif 000004
【図４】
0005380489.tif 000005
【図５】
0005380489.tif 000006
【図６】
0005380489.tif 000007
【図７】
0005380489.tif 000008
【図８】
0005380489.tif 000009
【図９】
0005380489.tif 000010
【図１０】
0005380489.tif 000011