(57)【要約】【課題】リチウムイオン電池で構成されるユニバーサル充電池及びその制御方法を提供する。【解決手段】前記充電池は、パッケージハウジングを含み、前記パッケージハウジング内には充放電コントローラ、正極圧接シート、リチウムイオン電池、及び負極端蓋がこの順で圧合して組み立てられ、前記充放電コントローラは、充放電コントローラハウジングと、充放電コントローラハウジング内に設けられる充放電制御回路溶接体、絶縁シート、及び充放電コントローラリテーナーと、を含み、前記充放電制御回路溶接体には、リチウムイオン電池の充放電制御回路が溶接され、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路は、それぞれ回路基板に溶接された、リチウムイオン電池の充電制御回路、リチウムイオン電池の検出回路、及びＤＣ−ＤＣ降圧型定電圧放電回路を含み、前記回路基板はそれぞれリチウムイオン電池、正極端蓋に電気的に接続され、前記回路基板は、さらに充放電コントローラハウジング及びパッケージハウジングを介して負極端蓋に電気的に接続される。【選択図】図６
2018161048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージハウジングを含み、前記パッケージハウジング内には充放電コントローラ、正極圧接シート、リチウムイオン電池、及び負極端蓋がこの順で圧合して組み立てられ、前記充放電コントローラは、充放電コントローラハウジングと、充放電コントローラハウジング内に設けられる充放電制御回路溶接体、絶縁シート、及び充放電コントローラリテーナーと、を含み、前記充放電制御回路溶接体には、リチウムイオン電池の充放電制御回路が溶接され、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路は、それぞれ回路基板に溶接された、リチウムイオン電池の充電制御回路、リチウムイオン電池の検出回路、及びＤＣ−ＤＣ降圧型定電圧放電回路を含み、前記回路基板はそれぞれリチウムイオン電池、正極端蓋に電気的に接続され、前記回路基板は、さらに充放電コントローラハウジング及びパッケージハウジングを介して負極端蓋に電気的に接続される、リチウムイオン電池で構成されるユニバーサル充電池。
【請求項２】
前記充放電コントローラの一端には、ユニバーサル充電池の正極としての正極接点がパッケージハウジングから露出される正極端蓋が設けられ、前記負極端蓋の一端には、パッケージハウジングから露出されるユニバーサル充電池の負極としての負極接点が設けられる請求項１に記載のリチウムイオン電池で構成されるユニバーサル充電池。
【請求項３】
前記リチウムイオン電池は、ハウジング負極パッケージ単体リチウムイオン電池、ハウジング正極パッケージ単体リチウムイオン電池、又はソフトパッケージ単体リチウムイオン電池であり、前記ユニバーサル充電池は、Ｒ６充電池、Ｒ０３充電池、Ｒ１充電池、又はＲ８Ｄ４２５充電池であり、前記ユニバーサル充電池は、コンピュータＵＳＢインターフェース、又はユニバーサルリチウムイオン電池の充電アダプタを充電電源としてユニバーサル充電池に対して充電を行う請求項１に記載のリチウムイオン電池で構成されるユニバーサル充電池。
【請求項４】
前記正極圧接シートは、高弾性回復率、高熱伝導率及び高導電性能を有する金属材料で製造され、表面に対して導電性酸化防止処理が実施され、前記正極端蓋、パッケージハウジング、負極端蓋、及び充放電コントローラハウジングは、いずれも高熱伝導率、高導電性能を有する金属材料で製造され、表面に導電性酸化防止処理が実施され、前記パッケージハウジングの成型プロセスは、プレキャスト薄肉パイプによる成型、板材によるロール成型、又は板材によるリール成型であり、前記充放電コントローラハウジングの成型プロセスは、プレキャスト薄肉パイプによる成型、板材によるロール成型、又は板材によるリール成型であり、前記充放電コントローラリテーナーは、光伝導型絶縁材料で製造され、充放電制御回路溶接体の取り付けのために用いられ、ユニバーサル充電池の充電状態を表示するための発光ダイオードが発生する光信号をユニバーサル充電池の外部に伝導する請求項１に記載のリチウムイオン電池で構成されるユニバーサル充電池。
【請求項５】
前記ユニバーサル充電池は、充電電源に接続される充電状態、及び充電電源から切られる放電状態を有し、充電状態において、前記リチウムイオン電池の検出回路がリチウムイオン電池の温度を検出し、リチウムイオン電池の温度が所定の充電上限温度まで上昇するとき、前記リチウムイオン電池の充電制御回路を制御してリチウムイオン電池に対する充電を停止し、リチウムイオン電池の温度が降下して所定の充電上限温度とヒステリシス温度との差より低いとき、再び充電を回復し、放電状態において、前記リチウムイオン電池の検出回路がリチウムイオン電池の温度を検出し、リチウムイオン電池の温度が所定の放電上限温度まで上昇するとき、前記ＤＣ−ＤＣ降圧型定電圧放電回路を制御して定電圧出力を停止し、リチウムイオン電池の温度が降下して所定の放電上限温度とヒステリシス温度との差より低いとき、再び定電圧出力を回復する請求項１に記載のリチウムイオン電池で構成されるユニバーサル充電池。
【請求項６】
前記ユニバーサル充電池が充電状態にあるとき、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路により接続される充電電圧が検出されると、定電圧出力をオフにするとともに、前記リチウムイオン電池の出力電圧を検出し、前記リチウムイオン電池の出力電圧の状態に基づいて、トリクル充電、定電流充電、又は定電圧充電方式を選択してリチウムイオン電池に対して充電を行い、充電過程において、前記リチウムイオン電池の充電制御回路が充電電源の最大許容出力電流を検出し、充電電源の最大許容出力電流が所定の充電電流値より小さいとき、充電電源の最大許容出力電流でリチウムイオン電池に対して充電を行い、定電圧充電状態での充電電流が所定のフル判定電流に降下するとき、リチウムイオン電池に対する充電を停止し、前記ユニバーサル充電池が放電状態にあるとき、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路は定電圧出力をオンにするとともに、前記リチウムイオン電池の出力電圧を検出し、リチウムイオン電池の出力電圧が低電力電圧ＶＬより高いとき、リチウムイオン電池の出力電圧を第１の出力電圧に降下して定電圧出力を行い、リチウムイオン電池の出力電圧が低電力電圧ＶＬ以下になるとき、リチウムイオン電池の出力電圧を第２の出力電圧に降下して定電圧出力を行い、リチウムイオン電池の出力電圧が放電終止電圧ＶＤ以下になるとき、定電圧出力をオフにし、
前記ＶＬは、所定のリチウムイオン電池の低電力電圧であり、ＶＤは、所定のリチウムイオン電池の放電終止電圧であり、前記第１の出力電圧は、１．３５Ｖ〜１．７２５Ｖであり、前記第２の出力電圧は、０．９Ｖ〜１．３５Ｖであり、好ましくは、前記第１の出力電圧は、１．５Ｖであり、前記第２の出力電圧は、１．１Ｖである請求項５に記載のリチウムイオン電池で構成されるユニバーサル充電池。
【請求項７】
前記充放電コントローラは、充放電コントローラハウジング内に充放電コントローラリテーナー、充放電制御回路溶接体、及び絶縁シートを組み立てるとともに、充放電コントローラハウジングをヘミングし、充放電コントローラハウジングのフリルをＰＣＢ２回路基板のリチウムイオン電池の充放電制御回路Ｖ−端の銅ボンド部位に溶接して構成され、
前記充放電制御回路溶接体に溶接されるリチウムイオン電池の充放電制御回路は、リチウムイオン電池の充放電制御回路の部品が溶接されるＰＣＢ１回路基板及びＰＣＢ２回路基板を接続ピンを介して一体に溶接し、正極端蓋をＰＣＢ１回路基板に溶接し、正極圧接シートをＰＣＢ２回路基板に溶接して構成され、
前記接続ピンは、高熱伝導率、高導電性能を有する金属材料で製造される請求項１に記載のリチウムイオン電池で構成されるユニバーサル充電池。
【請求項８】
前記リチウムイオン電池の充放電制御回路は、リチウムイオン電池、モノリシック集積型充電池制御チップ、負温度係数サーミスタ、第１の抵抗、第２の抵抗、第３の抵抗、第４の抵抗、第５の抵抗、発光ダイオード、第１のコンデンサー、第２のコンデンサー、及びインダクタンスを含み、
モノリシック集積型充電池制御チップ、発光ダイオード、第３の抵抗、第４の抵抗、第１のコンデンサー、及び第２のコンデンサーでリチウムイオン電池の充電制御回路が構成され、
モノリシック集積型充電池制御チップ、第１の抵抗、第２の抵抗、第５の抵抗、及び負温度係数サーミスタでリチウムイオン電池の検出回路が構成され、
モノリシック集積型充電池制御チップ、インダクタンス、第１のコンデンサー、第２のコンデンサーでＤＣ−ＤＣ降圧型定電圧放電回路が構成され、
前記リチウムイオン電池の正極は節点Ｊｂ＋に接続され、リチウムイオン電池の負極はリチウムイオン電池の充放電制御回路のＶ−端に接続され、
モノリシック集積型充電池制御チップの充電電源接続端子はリチウムイオン電池の充放電制御回路のＶ＋端に接続され、モノリシック集積型充電池制御チップのリチウムイオン電池の接続端子はリチウムイオン電池の正極に接続され、モノリシック集積型充電池制御チップの電源接地端子はリチウムイオン電池の負極及びリチウムイオン電池の充放電制御回路のＶ−端に接続され、モノリシック集積型充電池制御チップの充電状態出力端子は発光ダイオードの陰極に接続され、モノリシック集積型充電池制御チップの温度検出設置端子は節点Ｐ１でそれぞれ第１の抵抗及び第２の抵抗に接続され、モノリシック集積型充電池制御チップのＮＴＣ電圧検出端子は分圧点Ｐ２でそれぞれ第２の抵抗及び負温度係数サーミスタに接続され、モノリシック集積型充電池制御チップの充電電流設置端子は第４の抵抗の一端に接続され、モノリシック集積型充電池制御チップの余分電力放出端子は第５の抵抗の一端に接続され、モノリシック集積型充電池制御チップの放電電流設置端子はモノリシック集積型充電池制御チップのリチウムイオン電池の接続端子、又はモノリシック集積型充電池制御チップの電源接地端子に接続され、モノリシック集積型充電池制御チップの変調出力端子はインダクタンスの一端に接続され、
前記負温度係数サーミスタはリチウムイオン電池温度をセンシングする負温度係数サーミスタであり、負温度係数サーミスタの一端は分圧点Ｐ２で第２の抵抗及びモノリシック集積型充電池制御チップのＮＴＣ電圧検出端子に接続され、他端はモノリシック集積型充電池制御チップの電源接地端子に接続され、負温度係数サーミスタの本体絶縁部分はリチウムイオン電池の出力電極に接続される熱伝導回路構造に近づけるように設置され、
前記第１の抵抗は分圧点Ｐ２の上バイアス分圧抵抗であり、第１の抵抗の一端はリチウムイオン電池の正極に接続され、他端は節点Ｐ１で第２の抵抗及びモノリシック集積型充電池制御チップの温度検出設置端子に接続され、
前記第２の抵抗は分圧点Ｐ２の上バイアス分圧抵抗であり、第２の抵抗の一端は節点Ｐ１で第１の抵抗及びモノリシック集積型充電池制御チップの温度検出設置端子に接続され、他端は分圧点Ｐ２で負温度係数サーミスタ及びモノリシック集積型充電池制御チップのＮＴＣ電圧検出端子に接続され、
前記第３の抵抗は発光ダイオードの電流制限抵抗であり、第３の抵抗の一端はリチウムイオン電池の充放電制御回路のＶ＋端に接続され、他端は発光ダイオードの陽極に接続され、
前記第４の抵抗はモノリシック集積型充電池制御チップの充電電流設置抵抗であり、第４の抵抗の一端はモノリシック集積型充電池制御チップの充電電流設置端子に接続され、他端はモノリシック集積型充電池制御チップの電源接地端子に接続され、
前記第５の抵抗は第２のコンデンサーの充電余分電力の放出電流制限抵抗であり、第５の抵抗の一端はモノリシック集積型充電池制御チップの余分電力放出端子に接続され、他端は第２のコンデンサーの正極に接続され、
前記発光ダイオードはモノリシック集積型充電池制御チップの充電動作状態を表示する発光ダイオードであり、発光ダイオードの陽極は第３の抵抗の他端に接続され、発光ダイオードの陰極はモノリシック集積型充電池制御チップの充電状態出力端子に接続され、
前記第１のコンデンサーはモノリシック集積型充電池制御チップの充電出力フィルタコンデンサ及び放電出力フィルタ・補償コンデンサであり、第１のコンデンサーの正極はモノリシック集積型充電池制御チップのリチウムイオン電池の接続端子に接続され、第１のコンデンサーの負極はモノリシック集積型充電池制御チップの電源接地端子に接続され、
前記第２のコンデンサーはモノリシック集積型充電池制御チップの充電入力フィルタコンデンサ及び放電出力フィルタ・補償コンデンサーであり、第２のコンデンサーの正極はインダクタンスの他端、モノリシック集積型充電池制御チップの充電電源接続端子、及びリチウムイオン電池の充放電制御回路のＶ＋端に接続され、第２のコンデンサーの負極はモノリシック集積型充電池制御チップの電源接地端子に接続され、
前記インダクタンスはモノリシック集積型充電池制御チップの出力フィルタ・補償インダクタンスであり、インダクタンスの一端はモノリシック集積型充電池制御チップの変調出力端子に接続され、他端は第２のコンデンサーの正極及びリチウムイオン電池の充放電制御回路のＶ＋端に接続され、
前記モノリシック集積型充電池制御チップの型番はＭＧＳ４５２０Ａ、ＭＧＳ４５２０Ｂ、又はＭＧＳ４５２０Ｃである請求項１に記載のリチウムイオン電池で構成されるユニバーサル充電池。
【請求項９】
リチウムイオン電池で構成されるユニバーサル充電池は、パッケージハウジングを含み、前記パッケージハウジング内には充放電コントローラ、正極圧接シート、リチウムイオン電池、及び負極端蓋がこの順で圧合して組み立てられ、前記充放電コントローラは、充放電コントローラハウジングと、充放電コントローラハウジング内に設けられる充放電制御回路溶接体、絶縁シート、及び充放電コントローラリテーナーと、を含み、前記充放電制御回路溶接体には、リチウムイオン電池の充放電制御回路が溶接され、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路は、それぞれ回路基板に溶接された、リチウムイオン電池の充電制御回路、リチウムイオン電池の検出回路、及びＤＣ−ＤＣ降圧型定電圧放電回路を含み、前記回路基板はそれぞれリチウムイオン電池、正極端蓋に電気的に接続され、前記回路基板は、さらに充放電コントローラハウジング及びパッケージハウジングを介して負極端蓋に電気的に接続され、
前記ユニバーサル充電池の充放電制御方法は、
充電電源がユニバーサル充電池に接続されると、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路により充電電源の接続を検出したとき充電状態に入り、充電状態において、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路により定電圧放電出力をオフにするとともに、リチウムイオン電池に対する充電を行う第１の制御条件と、
充電状態において、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路により前記リチウムイオン電池の出力電圧を検出するとともに、前記リチウムイオン電池の出力電圧の状態に基づいて、トリクル充電、定電流充電又は定電圧充電を選択して、リチウムイオン電池に対して充電を行い、充電過程において、前記リチウムイオン電池の充電制御回路により充電電源の最大許容出力電流を検出し、充電電源の最大許容出力電流が所定の充電電流値より小さいとき、充電電源の最大許容出力電流でリチウムイオン電池に対して充電を行い、定電圧充電状態での充電電流が所定のフル状態判定電流まで降下するとき、リチウムイオン電池に対する充電を停止する第２の制御条件と、
ユニバーサル充電池が充電電源から切られると、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路により充電電源からの切離を検出して、充電過程でフィルタコンデンサに貯蓄された余分な電気エネルギーを放出させて、ユニバーサル充電池の正負極の間の電圧を迅速に最大開放電圧以下に降下させて放電状態に入り、放電状態において、リチウムイオン電池の充放電制御回路により充電出力をオフにするとともに、定電圧放電をオンにして、第４の制御条件に基づいて定電圧放電出力を行う第３の制御条件と、
放電状態において、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路によりリチウムイオン電池の出力電圧を検出し、リチウムイオン電池の出力電圧が低電力電圧ＶＬより高いとき、リチウムイオン電池の出力電圧を第１の出力電圧に降下させて定電圧出力を行い、リチウムイオン電池の出力電圧が放電終止電圧ＶＤより高いが低電力電圧ＶＬ以下になるとき、リチウムイオン電池の出力電圧を第２の出力電圧に降下させて定電圧出力を行い、そして、リチウムイオン電池の充電後の出力電圧がＶＬ＋ΔＶ１より高いとき、第１の出力電圧に回復して定電圧出力を行い、ＶＬは、所定のリチウムイオン電池の低電力電圧であり、ΔＶ１は、所定のリチウムイオン電池の低電力電圧の検出閾値のヒステリシス電圧であり、ＶＤは、所定のリチウムイオン電池の放電終止電圧である第４の制御条件と、
放電状態において、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路によりリチウムイオン電池の出力電圧を検出し、リチウムイオン電池の出力電圧が放電終止電圧ＶＤ以下に降下するとき、定電圧出力をオフにし、そして、リチウムイオン電池の充電後の出力電圧がＶＤ＋ΔＶ２より高いとき、第４の制御条件に基づいて定電圧出力を回復し、ΔＶ２は、所定のリチウムイオン電池の放電終止電圧の検出限界のヒステリシス電圧である第５の制御条件と、
ユニバーサル充電池に対する充電過程において、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路によりリチウムイオン電池の温度を検出し、リチウムイオン電池の温度が充電上限温度ＴＣＨに上昇するとき、リチウムイオン電池に対する充電を停止し、そして、リチウムイオン電池の温度が降下してＴＣＨ−ΔＴ１より低いとき、再び充電を回復し、ＴＣＨは、所定のリチウムイオン電池の充電上限温度であり、ΔＴ１は、所定のＴＣＨ検出閾値のヒステリシス電圧に対応するヒステリシス温度である第６の制御条件と、
ユニバーサル充電池の放電過程において、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路によりリチウムイオン電池の温度を検出し、リチウムイオン電池の温度が放電上限温度ＴＤＨに上昇するとき、定電圧出力を停止し、そして、リチウムイオン電池の温度が降下してＴＤＨ−ΔＴ２より低いとき、再び定電圧出力を回復し、ＴＤＨは、所定のリチウムイオン電池の放電上限温度であり、ΔＴ２は、所定のＴＤＨ検出閾値のヒステリシス電圧に対応するヒステリシス温度である第７の制御条件と、を含み、
第１の制御条件によって充電電源がユニバーサル充電池に接続され、且つ第６の制御条件によってリチウムイオン電池に対する充電を許可するとき、第２の制御条件によってリチウムイオン電池に対して充電を行い、第６の制御条件によってリチウムイオン電池に対する充電を許可しないとき、リチウムイオン電池に対する充電を停止し、
第３の制御条件によってユニバーサル充電池が充電電源から切られ、且つ第５の制御条件及び第７の制御条件のいずれもリチウムイオン電池の放電出力を許可するとき、第４の制御条件によってリチウムイオン電池の出力電力を降圧させて定電圧出力を行い、第５の制御条件又は第７の制御条件のいずれか一方によってリチウムイオン電池の放電出力を許可しないとき、定電圧出力をオフにするリチウムイオン電池で構成されるユニバーサル充電池の制御方法。
【請求項１０】
前記充放電コントローラの一端には、ユニバーサル充電池の正極としての正極接点がパッケージハウジングから露出される正極端蓋が設けられ、前記負極端蓋の一端には、パッケージハウジングから露出されるユニバーサル充電池の負極としての負極接点が設けられ、前記リチウムイオン電池は、ハウジング負極パッケージ単体リチウムイオン電池、ハウジング正極パッケージ単体リチウムイオン電池、又はソフトパッケージ単体リチウムイオン電池であり、前記ユニバーサル充電池は、Ｒ６充電池、Ｒ０３充電池、Ｒ１充電池、又はＲ８Ｄ４２５充電池であり、前記ユニバーサル充電池は、コンピュータＵＳＢインターフェース、又はユニバーサルリチウムイオン電池の充電アダプタを充電電源としてユニバーサル充電池に対して充電を行い、前記第１の出力電圧は１．３５Ｖ〜１．７２５Ｖであり、前記第２の出力電圧は０．９Ｖ〜１．３５Ｖであり、前記最大開放電圧は１．５Ｖ〜１．７２５Ｖであり、好ましくは、前記第１の出力電圧は１．５Ｖであり、前記第２の出力電圧は１．１Ｖであり、前記最大開放電圧は１．６５Ｖである請求項９に記載のリチウムイオン電池で構成されるユニバーサル充電池の制御方法。
【請求項１１】
前記正極圧接シートは、高弾性回復率、高熱伝導率及び高導電性能を有する金属材料で製造され、表面に対して導電性酸化防止処理が実施され、前記正極端蓋、パッケージハウジング、負極端蓋、及び充放電コントローラハウジングは、いずれも高熱伝導率、高導電性能を有する金属材料で製造され、表面に導電性酸化防止処理が実施され、前記パッケージハウジングの成型プロセスは、プレキャスト薄肉パイプによる成型、板材によるロール成型、又は板材によるリール成型であり、前記充放電コントローラハウジングの成型プロセスは、プレキャスト薄肉パイプによる成型、板材によるロール成型、又は板材によるリール成型であり、前記充放電コントローラリテーナーは、光伝導型絶縁材料で製造され、充放電制御回路溶接体の取り付けのために用いられ、ユニバーサル充電池の充電状態を表示するための発光ダイオードが発生する光信号をユニバーサル充電池の外部に伝導する請求項９に記載のリチウムイオン電池で構成されるユニバーサル充電池の制御方法。
【請求項１２】
前記充放電コントローラは、充放電コントローラハウジング内に充放電コントローラリテーナー、充放電制御回路溶接体、及び絶縁シートを組み立てるとともに、充放電コントローラハウジングをヘミングし、充放電コントローラハウジングのフリルをＰＣＢ２回路基板のリチウムイオン電池の充放電制御回路Ｖ−端の銅ボンド部位に溶接して構成され、
前記充放電制御回路溶接体に溶接されるリチウムイオン電池の充放電制御回路は、リチウムイオン電池の充放電制御回路の部品が溶接されるＰＣＢ１回路基板及びＰＣＢ２回路基板を接続ピンを介して一体に溶接し、正極端蓋をＰＣＢ１回路基板に溶接し、正極圧接シートをＰＣＢ２回路基板に溶接して構成され、
前記接続ピンは、高熱伝導率、高導電性能を有する金属材料で製造される請求項９に記載のリチウムイオン電池で構成されるユニバーサル充電池の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池又は電子電源技術分野に関し、特に、リチウムイオン電池で構成されるユニバーサル充電池及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池（以下、単に「リチウムイオン電池」と称する）は、比エネルギーが大きい、迅速に充放電可能であり、サイクル寿命が長い、自己放電が小さい、公害がない、メモリ効果がないなどのメリットを有し、現在、ユニバーサル一次電池やニッケル水素充電池を代替する理想的な二次電池である。しかし、現在のリチウムイオン電池の出力電圧は高く、その出力電圧は採用されるカソード系（ｃａｔｈｏｄｅ  ｓｙｓｔｅｍｓ）によって差異がある。現在、商品化されたリチウムイオン電池の公称電圧は３．２Ｖ〜３．８Ｖである。リチウムイオン電池技術の発展につれて、リチウムイオン電池の公称電圧がさらに大きくなり、リチウムイオン電池は公称電圧が１．５Ｖであるユニバーサル電池や、公称電圧が１．２Ｖであるニッケル水素充電池を直接代替できないことは明らかである。
【０００３】
リチウムイオン電池は、よい充放電性能を有するが、過充電や過放電に対する耐性が良くない、充電過熱及び放電過熱に対する耐性が良くないなどの問題が存在する。適切に制御しない場合、通常、リチウムイオン電池が迅速に劣化し、破損してしまうが、厳重の場合は、燃焼ひいては爆発されてしまうことが発生される。従って、リチウムイオン電池の充放電技術条件に沿って充放電を厳しく制御しなくてはいけない。
【０００４】
現在、リチウムイオン電池構造に対する成熟のパッケージプロセスは、負極集電体がハウジング本体に接続されてなるハウジング負極パッケージリチウムイオン電池（通常、鋼製のハウジングによってパッケージされる）と、正極集電体がハウジング本体に接続されてなるハウジング正極パッケージリチウムイオン電池（通常、アルミ製のハウジングによってパッケージされる）と、ソフトパッケージによるハウジング準絶縁パッケージリチウムイオン電池（通常、アルミニウム・プラスチック複合膜材料によってパッケージされる）と、ハウジング本体が絶縁パッケージ材料で構成されるハウジング絶縁パッケージリチウムイオン電池（通常、ポリプロピレン及びポリエチレンのハウジングによってパッケージされる）との４つの種類を有する。
【０００５】
ユニバーサル一次電池やニッケル水素充電池の使用歴史が長く、且つ既に標準化されたため、多くのユニバーサル電池の応用分野において、電池出力電圧によってその低電力を検出する方法が形成された。例えば、デジタルカメラ、ＭＰ３、ＭＰ４、電子スマートロック、電子計器などの電子装置は、いずれも電池のリアルタイム出力電圧を検出することで、電池の低電力状態に対する判定を実現する。
【０００６】
また、現在、パソコン、タブレットＰＣ及び携帯電話などの製品の普及率が高くなり、充電池はコンピュータＵＳＢインターフェースや、ユニバーサルリチウムイオン電池の充電アダプタを充電電源とする。これによって、購買コストを削減するだけではなく、社会資源も節約できる。
【０００７】
上記の問題点に対して、出願番号がＣＮ２０１１１０２１９８９２．０（リチウムイオン電池で構成される充電池及び制御方法）である発明が公開され（特許文献１）、前記出願は、リチウムイオン電池及び放電制御回路を一体にパッケージしてユニバーサル充電池を構成し、以下の機能及び性能不足の問題が存在する。
【０００８】
第一、充電池の内部には、リチウムイオン電池の充電制御回路及び充電過熱保護回路を有しない。
【０００９】
充電池の内部にリチウムイオン電池の充電制御回路及び過熱保護回路が設置されていないため、充電するとき、ダイオードを接続することで充電・放電回路を隔離し、リチウムイオン電池の充電制御回路及び温度センサー回路を含む専用外部充電装置で充電を行う必要がある。このため、以下のような技術性能欠陥が存在する。１、充電するとき、ダイオードの順方向電圧降下は、作動電流及び温度によって変化され、充電制御回路のリチウムイオン電池に対する検出及び充電制御の精度が降下され、ダイオードの順方向電圧降下が高いとき、リチウムイオン電池がフル充電できない問題が生じられ、ダイオードの順方向電圧降下が低いとき、リチウムイオン電池が過充電される問題が容易に生じられて、リチウムイオン電池の充電性能及び安全性が降下される。２、充電回路に隔離ダイオードが接続されるため、充電池の充電入力電圧が向上される。現存のコバルトリチウム系のリチウムイオン電池の充電上限電圧が既に４．３５Ｖになり、未来はさらに大きくなるだろう。公称電圧が５Ｖ±０．２５Ｖである現存のユニバーサルリチウムイオン電池の充電アダプタ、又はコンピュータＵＳＢインターフェースで充電池に対して充電を行う場合、順方向電圧降下が低いショットキー部品を採用しても、充電入力電圧の下限及び隔離ダイオードの導通電圧降下の上限の状態において、リチウムイオン電池がフル充電できない問題がやはり存在する。この問題は、外部充電装置内に昇圧回路を設置することで解決できるものの、充電装置のコストの向上、効率及び信頼性の降下などの問題を引き起こしてしまう。３、外部温度センサー回路は、充電池のパッケージハウジングのみを介して、又は電極の間のみを介して、リチウムイオン電池の温度を間接的に検出でき、このため、リチウムイオン電池の充電温度の検出精度が降下され、充電池はリチウムイオン電池の充電過熱によるサイクル寿命及び安全性を降下する問題が存在する。
【００１０】
第二、充電池は、リチウムイオン電池の放電過熱保護回路を有しない。
【００１１】
充電池の内部には、リチウムイオン電池の温度センシング・制御回路が設けられていないため、充電池はリチウムイオン電池の放電過程における過熱保護機能を有しない。このため、充電池は高温環境において高倍率で放電する場合、リチウムイオン電池の温度が上限動作温度を超える恐れがあり、リチウムイオン電池のサイクル寿命及び安全性を降下する問題が存在する。
【００１２】
第三、充放電コントローラの構造及び組み立てプロセスが複雑である。
【００１３】
充放電コントローラの負極と充電池のパッケージハウジングとの回路接続には、径方向弾性圧接構造設計が採用され、充電池を組み立てるとき、弾性の負極を径方向に沿って所定の位置まで押し下げてから、充放電コントローラを充電池のパッケージハウジング内に押し込めることができる。なお、弾性の負極は可動部品であり、その構造は充放電コントローラの内部空間の大部分を占めるとともに、充放電コントローラのシーリングが実現されにくくなるようにする。また、充放電コントローラの体積が大きくなり、制作・組立プロセスが複雑になり、且つ難度が高くなるため、自動化生産及び組み立てに不利であり、防水密封が実現できなくなる。このため、充電池の蓄電容量が低い、生産コストが高い、湿気及び浸水後の回路失効の問題が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】中国特許出願公開第１０２２９９３９２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、リチウムイオン電池で構成されるユニバーサル充電池を提供することを目的とし、その定電圧出力が１．５Ｖであり、リチウムイオン電池が低電力であるとき、その定電圧出力が１．１Ｖであり、コンピュータＵＳＢインターフェース、又はユニバーサルリチウムイオン電池の充電アダプタで充電を行うことができ、その外形サイズ及び放電性能がＧＢ／Ｔ  ８８９７．２−２０１３及びＩＥＣ  ６００８６−２技術規格に合致するため、現存のユニバーサル一次電池及びニッケル水素充電池を直接に代替でき、高い性能を有し、その充放電コントローラの構造及び組み立てプロセスが簡単になるため、自動化生産及び組み立てに有利であり、コントローラのハウジングをリチウムイオン電池の負極として、リチウムイオン電池の充放電制御回路に接続する電極構造によれば、充放電コントローラの内部空間を大幅に節約し、充放電コントローラの密封を妨げる可動部品を取り除くことができるため、充放電コントローラの防水密封を実現でき、湿気及び浸水後の回路失効を防止できるとともに、ユニバーサル充電池の蓄電容量を大きくすることに有利であり、生産コストを下げることができる。そして、充放電コントローラ内にリチウムイオン電池の充放電制御回路が設けられるため、リチウムイオン電池の充電・放電過程における制御や保護を実現でき、これによって、リチウムイオン電池のサイクル寿命及び安全性を向上することができる。
【００１６】
本発明のもう１つの目的は、リチウムイオン電池で構成されるユニバーサル充電池の制御方法を提供することであり、リチウムイオン電池に必要な充放電動作の技術条件に基づいて、リチウムイオン電池の充放電制御回路を設けることで、リチウムイオン電池の充電・放電過程に対して制御及び保護を行うことができ、これによって、リチウムイオン電池に対する過充電保護、過放電保護、充放電倍率保護及び充放電過熱保護を実現でき、また、リチウムイオン電池のサイクル寿命及び安全性を向上することができ、ユニバーサル充電池の定電圧出力が１．５Ｖであること及びリチウムイオン電池が低電力であるときの定電圧出力が１．１Ｖであることを実現でき、コンピュータＵＳＢインターフェース、又はユニバーサルリチウムイオン電池の充電アダプタでユニバーサル充電池に対して充電することを実現でき、ユニバーサル充電池の外形サイズ及び放電性能がＧＢ／Ｔ  ８８９７．２−２０１３及びＩＥＣ  ６００８６−２技術規格に合致することを実現でき、これによって、前記リチウムイオン電池で構成されるユニバーサル充電池が現存のユニバーサル一次電池及びニッケル水素充電池を直接に代替でき、ユニバーサル充電池の性能を全面的に向上することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を実現するために、本発明の第１の態様は、リチウムイオン電池で構成されるユニバーサル充電池を提供し、ユニバーサル充電池は、パッケージハウジングを含み、前記パッケージハウジング内には充放電コントローラ、正極圧接シート、リチウムイオン電池、及び負極端蓋がこの順で圧合して組み立てられ、前記充放電コントローラは、充放電コントローラハウジングと、充放電コントローラハウジング内に設けられる充放電制御回路溶接体、絶縁シート、及び充放電コントローラリテーナーと、を含み、前記充放電制御回路溶接体には、リチウムイオン電池の充放電制御回路が溶接され、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路は、それぞれ回路基板に溶接された、リチウムイオン電池の充電制御回路、リチウムイオン電池の検出回路、及びＤＣ−ＤＣ降圧型定電圧放電回路を含み、前記回路基板はそれぞれリチウムイオン電池、正極端蓋に電気的に接続され、前記回路基板は、さらに充放電コントローラハウジング及びパッケージハウジングを介して負極端蓋に電気的に接続される。
【００１８】
本発明の第２の態様は、リチウムイオン電池で構成されるユニバーサル充電池の制御方法をさらに提供し、リチウムイオン電池で構成されるユニバーサル充電池は、パッケージハウジングを含み、前記パッケージハウジング内には充放電コントローラ、正極圧接シート、リチウムイオン電池、及び負極端蓋がこの順で圧合して組み立てられ、前記充放電コントローラは、充放電コントローラハウジングと、充放電コントローラハウジング内に設けられる充放電制御回路溶接体、絶縁シート、及び充放電コントローラリテーナーと、を含み、前記充放電制御回路溶接体には、リチウムイオン電池の充放電制御回路が溶接され、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路は、それぞれ回路基板に溶接された、リチウムイオン電池の充電制御回路、リチウムイオン電池の検出回路、及びＤＣ−ＤＣ降圧型定電圧放電回路を含み、前記回路基板はそれぞれリチウムイオン電池、正極端蓋に電気的に接続され、前記回路基板は、さらに充放電コントローラハウジング及びパッケージハウジングを介して負極端蓋に電気的に接続され、
前記ユニバーサル充電池の充放電制御方法は、
充電電源がユニバーサル充電池に接続されると、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路により充電電源の接続を検出したとき充電状態に入り、充電状態において、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路により定電圧放電出力をオフにするとともに、リチウムイオン電池に対する充電を行う第１の制御条件と、
充電状態において、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路により前記リチウムイオン電池の出力電圧を検出するとともに、前記リチウムイオン電池の出力電圧の状態に基づいて、トリクル充電、定電流充電又は定電圧充電を選択して、リチウムイオン電池に対して充電を行い、充電過程において、前記リチウムイオン電池の充電制御回路により充電電源の最大許容出力電流を検出し、充電電源の最大許容出力電流が所定の充電電流値より小さいとき、充電電源の最大許容出力電流でリチウムイオン電池に対して充電を行い、定電圧充電状態での充電電流が所定のフル状態判定電流まで降下するとき、リチウムイオン電池に対する充電を停止する第２の制御条件と、
ユニバーサル充電池が充電電源から切られると、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路により充電電源からの切離を検出して、充電過程でフィルタコンデンサに貯蓄された余分な電気エネルギーを放出させて、ユニバーサル充電池の正負極の間の電圧を迅速に最大開放電圧以下に降下させて放電状態に入り、放電状態において、リチウムイオン電池の充放電制御回路により充電をオフにするとともに、定電圧放電をオンにして、第４の制御条件に基づいて定電圧放電出力を行う第３の制御条件と、
放電状態において、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路によりリチウムイオン電池の出力電圧を検出し、リチウムイオン電池の出力電圧が低電力電圧ＶＬより高いとき、リチウムイオン電池の出力電圧を第１の出力電圧に降下させて定電圧出力を行い、リチウムイオン電池の出力電圧が放電終止電圧ＶＤより高いが低電力電圧ＶＬ以下になるとき、リチウムイオン電池の出力電圧を第２の出力電圧に降下させて定電圧出力を行い、そして、リチウムイオン電池の充電後の出力電圧がＶＬ＋ΔＶ１より高いとき、第１の出力電圧に回復して定電圧出力を行い、ただし、ＶＬは、所定のリチウムイオン電池の低電力電圧であり、ΔＶ１は、所定のリチウムイオン電池の低電力電圧の検出閾値のヒステリシス電圧であり、ＶＤは、所定のリチウムイオン電池の放電終止電圧である第４の制御条件と、
放電状態において、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路によりリチウムイオン電池の出力電圧を検出し、リチウムイオン電池の出力電圧が放電終止電圧ＶＤ以下に降下するとき、定電圧出力をオフにし、そして、リチウムイオン電池の充電後の出力電圧がＶＤ＋ΔＶ２より高いとき、第４の制御条件に基づいて定電圧出力を回復し、ただし、ΔＶ２は、所定のリチウムイオン電池の放電終止電圧の検出限界のヒステリシス電圧である第５の制御条件と、
ユニバーサル充電池に対する充電過程において、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路によりリチウムイオン電池の温度を検出し、リチウムイオン電池の温度が充電上限温度ＴＣＨに上昇するとき、リチウムイオン電池に対する充電を停止し、そして、リチウムイオン電池の温度が降下してＴＣＨ−ΔＴ１より低いとき、再び充電を回復し、ただし、ＴＣＨは、所定のリチウムイオン電池の充電上限温度であり、ΔＴ１は、所定のＴＣＨ検出閾値のヒステリシス電圧に対応するヒステリシス温度である第６の制御条件と、
ユニバーサル充電池の放電過程において、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路によりリチウムイオン電池の温度を検出し、リチウムイオン電池の温度が放電上限温度ＴＤＨに上昇するとき、定電圧出力を停止し、そして、リチウムイオン電池の温度が降下してＴＤＨ−ΔＴ２より低いとき、再び定電圧出力を回復し、ただし、ＴＤＨは、所定のリチウムイオン電池の放電上限温度であり、ΔＴ２は、所定のＴＤＨ検出閾値のヒステリシス電圧に対応するヒステリシス温度である第７の制御条件と、を含み、
第１の制御条件によって充電電源がユニバーサル充電池に接続され、且つ第６の制御条件によってリチウムイオン電池に対する充電を許可するとき、第２の制御条件によってリチウムイオン電池に対して充電を行い、第６の制御条件によってリチウムイオン電池に対する充電を許可しないとき、リチウムイオン電池に対する充電を停止し、
第３の制御条件によってユニバーサル充電池が充電電源から切られ、且つ第５の制御条件及び第７の制御条件のいずれもリチウムイオン電池の放電出力を許可するとき、第４の制御条件によってリチウムイオン電池の出力電力を降圧させて定電圧出力を行い、第５の制御条件又は第７の制御条件のいずれか一方によってリチウムイオン電池の放電出力を許可しないとき、定電圧出力をオフにする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るリチウムイオン電池で構成されるユニバーサル充電池は、定電圧出力が１．５Ｖであり、リチウムイオン電池が低電力であるとき、定電圧出力が１．１Ｖであり、コンピュータＵＳＢインターフェース、又はユニバーサルリチウムイオン電池の充電アダプタで充電を行うことができ、その外形サイズ及び放電性能がＧＢ／Ｔ  ８８９７．２−２０１３及びＩＥＣ  ６００８６−２技術規格に合致するため、従来のユニバーサル一次電池及びニッケル水素充電池を直接に代替でき、その充放電コントローラの構造及び組み立てプロセスが簡単になるため、自動化生産及び組み立てに有利であり、充放電コントローラハウジングをリチウムイオン電池負極としてリチウムイオン電池の充放電制御回路に接続する電極構造によれば、充放電コントローラの内部空間を大幅に節約することができ、充放電コントローラのシーリングを妨げる可動部品を取り除くことができるため、充放電コントローラの防水密封を実現でき、これによって、湿気及び浸水後の回路失効の問題を防止でき、また、ユニバーサル充電池の蓄電容量を大きくすることに有利であり、生産コストを降下でき、そして、充放電コントローラにリチウムイオン電池の充放電制御回路が設けられるため、リチウムイオン電池の充放電過程の制御及び保護を実現するとともに、リチウムイオン電池のサイクル寿命及び安全性を向上することができる。本発明に係るリチウムイオン電池で構成されるユニバーサル充電池の制御方法は、リチウムイオン電池に必要な充放電動作の技術条件に基づいて、リチウムイオン電池の充放電制御回路を設けることで、リチウムイオン電池の充放電過程に対して制御及び保護を行うことができ、これによって、リチウムイオン電池の充放電過程の充電モード、充電倍率、過充電、過放電、放電倍率及び充放電過熱に対して制御及び保護を行うことを実現でき、リチウムイオン電池のサイクル寿命及び安全性を向上するとともに、ユニバーサル充電池の定電圧出力が１．５Ｖであること及びリチウムイオン電池が低電力であるときの定電圧出力が１．１Ｖであることを実現することができ、コンピュータＵＳＢインターフェース、又はユニバーサルリチウムイオン電池の充電アダプタでユニバーサル充電池に対して充電することを実現でき、ユニバーサル充電池の外形サイズ及び放電性能がＧＢ／Ｔ  ８８９７．２−２０１３及びＩＥＣ  ６００８６−２技術規格に合致することを実現でき、これによって、従来のユニバーサル一次電池及びニッケル水素充電池を直接に代替できるとともに、サイクル充放電、放電過程の出力電圧の安定及び環境保護性などの方面で従来のユニバーサル一次電池より優れ、公称出力電圧が１．５Ｖであり、放電過程出力電圧が安定になり、充電時間が短い、メモリ効果がなし、サイクル寿命が長いなどの方面で従来のニッケル水素充電池より優れ、これによって、ユニバーサル充電池の性能を全面的に向上することができる。
【００２０】
なお、本発明の特徴及び技術内容に対してさらに了解するために、以下の本発明に関する詳細な説明及び図面を参照し、図面及び実施例に示すパラメータは参考及び説明に用いるものにすぎず、本発明を限定するものではない。
【００２１】
以下、図面を参照しながら、本発明の具体的な実施形態に対して詳細に説明することで、本発明の技術手段及び他の効果が明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】リチウムイオン電池で構成されるＲ６充電池の組み立て後の充電池正極端の構造を示す概略図である。
【図２】リチウムイオン電池で構成されるＲ６充電池の組み立て後の充電池負極端の構造を示す概略図である。
【図３】リチウムイオン電池で構成されるＲ６充電池に用いられるハウジング負極パッケージ単体リチウムイオン電池の正極端の構造を示す概略図である。
【図４】リチウムイオン電池で構成されるＲ６充電池に用いられるハウジング負極パッケージ単体リチウムイオン電池の負極端の構造を示す概略図である。
【図５】ハウジング負極パッケージ単体リチウムイオン電池で構成されるＲ６充電池が組み立てられた状態で、パッケージハウジングを軸線に沿って切断した内部組み立て構造を示す概略図である。
【図６】ハウジング負極パッケージ単体リチウムイオン電池で構成されるＲ６充電池の組み立てられた後の分解構造図である。
【図７】Ｒ６充電池に用いられる充放電コントローラの正極端蓋の一端の構造を示す概略図である。
【図８】Ｒ６充電池に用いられる充放電コントローラのリチウムイオン電池正極が接続する一端の構造を示す概略図である。
【図９】Ｒ６充電池に用いられる充放電コントローラが組み立てられた後、充放電コントローラハウジング、充放電コントローラリテーナー及び正極端蓋を軸線に沿って切断した内部組み立て構造の概略図である。
【図１０】Ｒ６充電池に用いられる充放電コントローラが組み立てられた後の分解構造図である。
【図１１】Ｒ６充電池に用いられる充放電コントローラにおけるＰＣＢ溶接体の正極端蓋の一端の構造を示す概略図である。
【図１２】Ｒ６充電池に用いられる充放電コントローラにおけるＰＣＢ溶接体のリチウムイオン電池正極が接続する一端の構造を示す概略図である。
【図１３】Ｒ６充電池に用いられる充放電コントローラにおけるＰＣＢ溶接体の分解構造図である。
【図１４】リチウムイオン電池で構成されるＲ０３充電池が組み立てられた後の充電池正極端の構造を示す概略図である。
【図１５】リチウムイオン電池で構成されるＲ０３充電池が組み立てられた後の充電池負極端の構造を示す概略図である。
【図１６】リチウムイオン電池で構成されるＲ０３充電池に用いられる、ハウジング正極パッケージ単体リチウムイオン電池の正極端の構造を示す概略図である。
【図１７】リチウムイオン電池で構成されるＲ０３充電池に用いられる、ハウジング正極パッケージ単体リチウムイオン電池の負極端の構造を示す概略図である。
【図１８】ハウジング正極パッケージ単体リチウムイオン電池で構成されるＲ０３充電池が組み立てられた後、パッケージハウジングを軸線に沿って切断した内部組み立て構造の概略図である。
【図１９】ハウジング正極パッケージ単体リチウムイオン電池で構成されるＲ０３充電池が組み立てられた後の組み立て関係を示す分解構造図である。
【図２０】Ｒ０３充電池に用いられる充放電コントローラの正極端蓋の一端の構造を示す概略図である。
【図２１】Ｒ０３充電池に用いられる充放電コントローラのリチウムイオン電池正極が接続する一端の構造を示す概略図である。
【図２２】Ｒ０３充電池に用いられる充放電コントローラが組み立てられた後、充放電コントローラハウジング、充放電コントローラリテーナー及び正極端蓋を軸線に沿って切断した内部組み立て構造の概略図である。
【図２３】Ｒ０３充電池に用いられる充放電コントローラが組み立てられた後の分解構造図である。
【図２４】Ｒ０３充電池に用いられる充放電コントローラにおけるＰＣＢ溶接体の正極端蓋の一端の構造を示す概略図である。
【図２５】Ｒ０３充電池に用いられる充放電コントローラにおけるＰＣＢ溶接体のリチウムイオン電池正極が接続する一端の構造を示す概略図である。
【図２６】Ｒ０３充電池に用いられる充放電コントローラにおけるＰＣＢ溶接体の分解構造図である。
【図２７】リチウムイオン電池で構成されるＲ１充電池が組み立てられた後の充電池正極端の構造を示す概略図である。
【図２８】リチウムイオン電池で構成されるＲ１充電池が組み立てられた後の充電池負極端の構造を示す概略図である。
【図２９】リチウムイオン電池で構成されるＲ１充電池に用いられる、ハウジング負極パッケージ単体リチウムイオン電池の正極端の構造を示す概略図である。
【図３０】リチウムイオン電池で構成されるＲ１充電池に用いられる、ハウジング負極パッケージ単体リチウムイオン電池の負極端の構造を示す概略図である。
【図３１】ハウジング負極パッケージ単体リチウムイオン電池で構成されるＲ１充電池が組み立てられた後、パッケージハウジングを軸線に沿って切断した内部組み立て構造の概略図である。
【図３２】ハウジング負極パッケージ単体リチウムイオン電池で構成されるＲ１充電池が組み立てられた後の分解構造図である。
【図３３】Ｒ１充電池に用いられる充放電コントローラの正極端蓋の一端の構造を示す概略図である。
【図３４】Ｒ１充電池に用いられる充放電コントローラのリチウムイオン電池正極が接続する一端の構造を示す概略図である。
【図３５】Ｒ１充電池に用いられる充放電コントローラが組み立てられた後、充放電コントローラハウジング、充放電コントローラリテーナー及び正極端蓋を軸線に沿って切断した内部組み立て構造の概略図である。
【図３６】Ｒ１充電池に用いられる充放電コントローラが組み立てられた後の分解構造図である。
【図３７】Ｒ１充電池に用いられる充放電コントローラにおけるＰＣＢ溶接体の正極端蓋の一端の構造を示す概略図である。
【図３８】Ｒ１充電池に用いられる充放電コントローラにおけるＰＣＢ溶接体のリチウムイオン電池正極が接続する一端の構造を示す概略図である。
【図３９】Ｒ１充電池に用いられる充放電コントローラにおけるＰＣＢ溶接体の分解構造図である。
【図４０】リチウムイオン電池で構成されるＲ８Ｄ４２５充電池が組み立てられた後の充電池正極端の構造を示す概略図である。
【図４１】リチウムイオン電池で構成されるＲ８Ｄ４２５充電池が組み立てられた後の充電池負極端の構造を示す概略図である。
【図４２】リチウムイオン電池で構成されるＲ８Ｄ４２５充電池に用いられるソフトパッケージ単体リチウムイオン電池正極端の構造を示す概略図である。
【図４３】リチウムイオン電池で構成されるＲ８Ｄ４２５充電池に用いられるソフトパッケージ単体リチウムイオン電池負極端の構造を示す概略図である。
【図４４】ソフトパッケージ単体リチウムイオン電池で構成されるＲ８Ｄ４２５充電池が組み立てられた後、パッケージハウジングを軸線に沿って切断した内部組み立て構造の概略図である。
【図４５】ソフトパッケージ単体リチウムイオン電池で構成されるＲ８Ｄ４２５充電池が組み立てられた後の分解構造図である。
【図４６】Ｒ８Ｄ４２５充電池に用いられる充放電コントローラの正極端蓋の一端の構造を示す概略図である。
【図４７】Ｒ８Ｄ４２５充電池に用いられる充放電コントローラのリチウムイオン電池正極が接続する一端の構造を示す概略図である。
【図４８】Ｒ８Ｄ４２５充電池に用いられる充放電コントローラが組み立てられた後、充放電コントローラハウジング、充放電コントローラリテーナー及び正極端蓋を軸線に沿って切断した内部組み立て構造の概略図である。
【図４９】Ｒ８Ｄ４２５充電池に用いられる充放電コントローラが組み立てられた後の分解構造図である。
【図５０】Ｒ８Ｄ４２５充電池に用いられる充放電コントローラにおけるＰＣＢ溶接体の正極端蓋の一端の構造を示す概略図である。
【図５１】Ｒ８Ｄ４２５充電池に用いられる充放電コントローラにおけるＰＣＢ溶接体のリチウムイオン電池正極が接続する一端の構造を示す概略図である。
【図５２】Ｒ８Ｄ４２５充電池に用いられる充放電コントローラにおけるＰＣＢ溶接体の分解構造図である。
【図５３】本発明におけるＲ６充電池の充電結線原理を示す概略図である。
【図５４】本発明充電池における、モノリシック集積型充電池制御チップで充電池の、リチウムイオン電池の充放電制御回路を構成する電気原理を示す概略図である。
【図５５】充電池がコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）電池及びリン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）電池を採用する、放電過程の電圧グラフと充電池の放電過程の電圧グラフとを対比する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の好ましい実施例及びその図面を結合して，本発明が採用する技術手段及びその効果をさら詳細に説明する。
【００２４】
本発明は、パッケージハウジングを含み、前記パッケージハウジング内に充放電コントローラ、正極圧接シート、リチウムイオン電池、及び負極端蓋がこの順で圧合して組み立てられ、前記充放電コントローラの一端には、ユニバーサル充電池の正極としての正極接点がパッケージハウジングから露出される正極端蓋が設けられ、前記負極端蓋の一端には、パッケージハウジングから露出されるユニバーサル充電池の負極としての負極接点が設けられる、リチウムイオン電池で構成されるユニバーサル充電池を提供する。
【００２５】
図７〜図１３、図２０〜図２６、図３３〜図３９、図４６〜図５２及び図５４を参照すると、前記充放電コントローラ５５０（７５０、８５０、９５０）は、充放電コントローラハウジング５５１（７５１、８５１、９５１）と、充放電コントローラハウジング５５１（７５１、８５１、９５１）内に設けられる、リチウムイオン電池の充放電制御回路が溶接された充放電制御回路溶接体５６０（７６０、８６０、９６０）、充放電コントローラリテーナー５５２（７５２、８５２、９５２）、及び絶縁シート５６３（７６３、８６３、９６３）とを含む。
【００２６】
具体的に、前記充放電コントローラ５５０の構造は、Ｒ６充電池の技術条件を満足し、前記充放電コントローラ７５０の構造は、Ｒ０３充電池の技術条件を満足し、前記充放電コントローラ８５０の構造は、Ｒ１充電池の技術条件を満足し、前記充放電コントローラ９５０の構造は、Ｒ８Ｄ４２５充電池の技術条件を満足する。
【００２７】
前記充放電コントローラは、充放電コントローラハウジング内に、充放電コントローラリテーナー、充放電制御回路溶接体、絶縁シートを組み立てるとともに、充放電コントローラハウジングをヘミングし、そして、充放電コントローラハウジングのフリルをＰＣＢ２回路基板のリチウムイオン電池の充放電制御回路のＶ−端の銅ボンド部位に溶接して構成され、前記充放電制御回路溶接体に溶接されるリチウムイオン電池の充放電制御回路は、リチウムイオン電池の充放電制御回路の部品が溶接されたＰＣＢ１回路基板及びＰＣＢ２回路基板を接続ピンを介して一体に溶接するとともに、正極端蓋をＰＣＢ１回路基板に溶接し、正極圧接シートをＰＣＢ２回路基板に溶接して構成され、前記接続ピンは、高熱伝導率、高導電性能を有する金属材料で製造される。
【００２８】
前記充放電制御回路溶接体５６０（７６０、８６０、９６０）の組み立てステップは、ＰＣＢ１回路基板５７１（７７１、８７１、９７１）の両面にサーミスタＲｔ以外のリチウムイオン電池の充放電制御回路の部品を溶接して、ＰＣＢ１溶接体５７０（７７０、８７０、９７０）を構成するステップ１と、ＰＣＢ２回路基板５８１（７８１、８８１、９８１）の正面にサーミスタＲｔを溶接して、ＰＣＢ２溶接体５８０（７８０、８８０、９８０）を構成するステップ２と、板間接続ピン５６２（７６２、８６２、９６２）によってＰＣＢ１溶接体５７０（７７０、８７０、９７０）及びＰＣＢ２溶接体５８０（７８０、８８０、９８０）を溶接して接続するステップ３と、ＰＣＢ１回路基板５７１（７７１、８７１、９７１）のリチウムイオン電池の充放電制御回路のＶ＋端の銅ボンド部位に、正極端蓋５０１（７０１、８０１、９０１）を溶接するステップ４と、ＰＣＢ２回路基板５８１（７８１、８８１、９８１）の背面のリチウムイオン電池の充放電制御回路の節点Ｊｂ＋の銅ボンド部位に、正極圧接シート５６１（７６１、８６１、９６１）を溶接して、充放電制御回路溶接体５６０（７６０、８６０、９６０）を構成するステップ５と、を含む。
【００２９】
前記充放電コントローラ５５０（７５０、８５０、９５０）の組み立てステップは、充放電コントローラリテーナー５５２（７５２、８５２、９５２）を充放電コントローラハウジング５５１（７５１、８５１、９５１）内に装入するステップ１と、充放電制御回路溶接体５６０（７６０、８６０、９６０）及び絶縁シート５６３（７６３、８６３、９６３）を充放電コントローラリテーナー５５２（７５２、８５２、９５２）内に装入するステップ２と、ヘミング機により充放電コントローラハウジング５５１（７５１、８５１、９５１）をヘミングするステップ３と、ＰＣＢ２回路基板５８１（７８１、８８１、９８１）のリチウムイオン電池の充放電制御回路Ｖ−端の銅ボンド部位、及び充放電コントローラハウジング５５１（７５１、８５１、９５１）がヘミングされた後のフリルを溶接するステップ４と、ＰＣＢ２回路基板５８１（７８１、８８１、９８１）の注入孔を介してパッケージ用接着剤を注入し、パッケージ用接着剤が固化されて充放電コントローラ５５０（７５０、８５０、９５０）を構成するステップ５と、を含む。組み立てが終わった充放電コントローラ５５０（７５０、８５０、９５０）は、充放電コントローラハウジング５５１（７５１、８５１、９５１）がリチウムイオン電池の充放電制御回路Ｖ−端に接続される接続電極になり、正極端蓋５０１（７０１、８０１、９０１）がリチウムイオン電池の充放電制御回路のＶ＋端に接続される接続電極になり、正極圧接シート５６１（７６１、８６１、９６１）がリチウムイオン電池の充放電制御回路の節点Ｊｂ＋（図５４に示すように）に接続される接続電極になる。
【００３０】
充放電制御回路溶接体５６０（７６０、８６０、９６０）の取り付け用の前記充放電コントローラリテーナー５５２（７５２、８５２、９５２）は、光伝導型絶縁材料で製造され、ユニバーサル充電池の充電状態を表示するように、前記ユニバーサル充電池の充電状態を表示するための発光ダイオードＤ１が発光する光信号をユニバーサル充電池の外部に伝導する。
【００３１】
前記リチウムイオン電池は、ハウジング負極パッケージ単体リチウムイオン電池、ハウジング正極パッケージ単体リチウムイオン電池、又はソフトパッケージ単体リチウムイオン電池を選用する。
【００３２】
単体リチウムイオン電池でユニバーサル充電池を組み立てるステップは、スポット溶接機により負極端蓋をリチウムイオン電池の負極に溶接するステップ１と、充放電コントローラ、単体リチウムイオン電池及び負極端蓋を軸方向に沿ってパッケージハウジングに装入するとともに、ヘミング機の絶縁位置決めツールに入れて圧合固定された後、パッケージハウジングをヘミングしてユニバーサル充電池の組み立てを完成するステップ２と、組み立てが終わったユニバーサル充電池のパッケージハウジングに対して絶縁材料及び外装材料で被覆や塗布してユニバーサル充電池の完成品を構成するステップ３と、を含む。このような組み立て方法を採用する実施例は、ハウジング負極パッケージ単体リチウムイオン電池で構成されるＲ６充電池と、ハウジング正極パッケージ単体リチウムイオン電池で構成されるＲ０３充電池と、ハウジング負極パッケージ単体リチウムイオン電池で構成されるＲ１充電池とが含まれる。
【００３３】
本発明において、前記正極端蓋、パッケージハウジング、負極端蓋、充放電コントローラハウジング及び接続ピンは、いずれも高熱伝導率、高導電性能を有する金属材料で製造され、表面に対して導電性酸化防止処理が実施される。前記パッケージハウジングの成型プロセスは、プレキャスト薄肉パイプによる成型、板材によるロール成型、又は板材によるリール成型であり、前記充放電コントローラハウジングの成型プロセスは、プレキャスト薄肉パイプによる成型、板材によるロール成型、又は板材によるリール成型である。前記正極圧接シートは、高弾性回復率、高熱伝導率及び高導電性能を有する金属材料で製造され、表面に対して導電性酸化防止処理が実施され、前記ＰＣＢ１回路基板及びＰＣＢ２回路基板は、高熱伝導率の絶縁材料で製造されるため、リチウムイオン電池及び部品が生成する熱量をパッケージハウジングに伝達して放熱できる。
【００３４】
組み立てが終わった前記ユニバーサル充電池の放熱原理は、リチウムイオン電池の充放電制御回路のパワー部品が生成する熱量がＰＣＢ１回路基板、ＰＣＢ２回路基板及び回路銅ボンド熱伝導構造、充放電コントローラハウジングを介して、ユニバーサル充電池のパッケージハウジングに伝達されて放熱することである。また、前記リチウムイオン電池が生成する熱量は、リチウムイオン電池の正極端において、正極圧接シート、ＰＣＢ回路基板（ＰＣＢ１及びＰＣＢ２）及び回路銅ボンド熱伝導構造、充放電コントローラハウジングを介して、ユニバーサル充電池のパッケージハウジングに伝達されて放熱し、リチウムイオン電池の負極端において、負極端蓋を介して、ユニバーサル充電池のパッケージハウジングに伝達されて放熱する。
【００３５】
前記充放電制御回路溶接体には、リチウムイオン電池の充放電制御回路が溶接され、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路は、それぞれ回路基板に溶接された、リチウムイオン電池の充電制御回路、リチウムイオン電池の検出回路、及びＤＣ−ＤＣ降圧型定電圧放電回路を含み、前記回路基板はそれぞれリチウムイオン電池、正極端蓋に電気的に接続され、前記回路基板は、さらに充放電コントローラハウジング及びパッケージハウジングを介して負極端蓋に電気的に接続される。本発明のユニバーサル充電池は、コンピュータＵＳＢインターフェースやユニバーサルリチウムイオン電池の充電アダプタで充電され、ユニバーサル充電池が充電電源に接続される場合、前記リチウムイオン電池の検出回路により接続される充電電圧を検出したとき、ＤＣ−ＤＣ降圧型定電圧放電回路を制御して定電圧出力をオフにするとともに、リチウムイオン電池の充電制御回路を制御してリチウムイオン電池に対する充電をオンする。
【００３６】
本発明に係るリチウムイオン電池で構成されるユニバーサル充電池における、リチウムイオン電池の充放電制御回路は、充電電源に接続される充電状態、及び充電電源から切られる放電状態を有する。前記ユニバーサル充電池の充放電制御方法は、以下の制御条件を含む。
【００３７】
第１の制御条件：充電電源がユニバーサル充電池に接続されると、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路により充電電源の接続を検出したとき充電状態に入る。充電状態において、リチウムイオン電池の充放電制御回路により定電圧放電出力をオフにするとともに、リチウムイオン電池に対する充電を行う。
【００３８】
第２の制御条件：充電状態において、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路により前記リチウムイオン電池の出力電圧を検出するとともに、前記リチウムイオン電池の出力電圧の状態に基づいて、トリクル充電、定電流充電又は定電圧充電を選択して、リチウムイオン電池に対して充電を行い、充電過程において、前記リチウムイオン電池の充電制御回路により充電電源の最大許容出力電流を検出し、充電電源の最大許容出力電流が所定の充電電流値より小さいとき、充電電源の最大許容出力電流でリチウムイオン電池に対して充電を行う。定電圧充電状態での充電電流が所定のフル状態判定電流まで降下するとき、リチウムイオン電池に対する充電を停止する。
【００３９】
第３の制御条件：ユニバーサル充電池が充電電源から切られると、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路により充電電源からの切離を検出して、充電過程でフィルタコンデンサに貯蓄された余分な電気エネルギーを放出させて、ユニバーサル充電池の正負極の間の電圧を迅速に最大開放電圧以下に降下させて放電状態に入る。放電状態において、リチウムイオン電池の充放電制御回路により充電をオフにするとともに、定電圧放電をオンにして、第４の制御条件に基づいて定電圧出力を行う。
【００４０】
第４の制御条件：放電状態において、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路によりリチウムイオン電池の出力電圧を検出し、リチウムイオン電池の出力電圧が低電力電圧ＶＬより高いとき、リチウムイオン電池の出力電圧を第１の出力電圧に降下させて定電圧出力を行い、リチウムイオン電池の出力電圧が放電終止電圧ＶＤより高いが低電力電圧ＶＬ以下になるとき、リチウムイオン電池の出力電圧を第２の出力電圧に降下させて定電圧出力を行い、そして、リチウムイオン電池の充電後の出力電圧がＶＬ＋ΔＶ１より高いとき、第１の出力電圧に回復して定電圧出力を行う。ただし、ＶＬは、電圧検出回路がユニバーサル充電池に用いられるリチウムイオン電池の電圧／容量特性に基づいて設定されるリチウムイオン電池の低電力電圧であり、ΔＶ１は、電圧検出回路が設定するリチウムイオン電池の低電力電圧の検出閾値のヒステリシス電圧であり、ＶＤは、電圧検出回路がユニバーサル充電池に用いられるリチウムイオン電池の放電特性に基づいて設定されるリチウムイオン電池の放電終止電圧である。
【００４１】
第５の制御条件：放電状態において、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路によりリチウムイオン電池の出力電圧を検出し、リチウムイオン電池の出力電圧が放電終止電圧ＶＤ以下に降下するとき、定電圧出力をオフにし、そして、リチウムイオン電池の充電後の出力電圧がＶＤ＋ΔＶ２より高いとき、第４の制御条件に基づいて定電圧出力に回復する。ただし、ΔＶ２は、電圧検出回路が設定するリチウムイオン電池の放電終止電圧の検出限界のヒステリシス電圧である。
【００４２】
第６の制御条件：ユニバーサル充電池に対する充電過程において、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路によりリチウムイオン電池の温度を検出し、リチウムイオン電池の温度が充電上限温度ＴＣＨに上昇するとき、リチウムイオン電池に対する充電を停止し、そして、リチウムイオン電池の温度が降下して充電上限温度とヒステリシス温度との差（即ち、ＴＣＨ−ΔＴ１）より低いとき、再び充電を回復する。ただし、ＴＣＨは、ユニバーサル充電池に用いられるリチウムイオン電池の充電技術条件に基づいて設定されるリチウムイオン電池の充電上限温度であり、ΔＴ１は、サーミスタＲｔの電圧検出回路が設定するＴＣＨ検出閾値のヒステリシス電圧に対応するヒステリシス温度である。
【００４３】
第７の制御条件：ユニバーサル充電池の放電過程において、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路によりリチウムイオン電池の温度を検出し、リチウムイオン電池の温度が放電上限温度ＴＤＨに上昇するとき、定電圧出力を停止し、そして、リチウムイオン電池の温度が降下して放電上限温度とヒステリシス温度との差（即ち、ＴＤＨ−ΔＴ２）より低いとき、再び定電圧出力を回復する。ただし、ＴＤＨは、ユニバーサル充電池に用いられるリチウムイオン電池の放電技術条件に基づいて設定されるリチウムイオン電池の放電上限温度であり、ΔＴ２は、サーミスタＲｔの電圧検出回路が設定するＴＤＨ検出閾値のヒステリシス電圧に対応するヒステリシス温度である。
【００４４】
第１の制御条件によって充電電源がユニバーサル充電池に接続され、且つ第６の制御条件によってリチウムイオン電池に対する充電を許可するとき、第２の制御条件によってリチウムイオン電池に対して充電を行い、第６の制御条件によってリチウムイオン電池に対する充電を許可しないとき、リチウムイオン電池に対する充電を停止する。
【００４５】
第３の制御条件によってユニバーサル充電池が充電電源から切られ、且つ第５の制御条件及び第７の制御条件のいずれもリチウムイオン電池の放電出力を許可するとき、第４の制御条件によってリチウムイオン電池の出力電力を降圧させて定電圧出力を行い、第５の制御条件又は第７の制御条件のいずれか一方によってリチウムイオン電池の放電出力を許可しないとき、リチウムイオン電池の充放電制御回路が定電圧出力をオフにする。
【００４６】
ここで、本発明におけるユニバーサル充電池の第１の出力電圧は、１．３５Ｖ〜１．７２５Ｖの任意の電圧値であってもよい、第２の出力電圧は、０．９Ｖ〜１．３５Ｖの任意の電圧値であってもよい、前記最大開放電圧は、１．５Ｖ〜１．７２５Ｖの任意の電圧値であってもよい、好ましくは、前記第１の出力電圧が１．５Ｖであり、前記第２の出力電圧が１．１Ｖであり、前記最大開放電圧が１．６５Ｖである。
【００４７】
図５４を参照すると、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路は、リチウムイオン電池ＬＩＢ、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１、負温度係数サーミスタＲｔ、第１の抵抗Ｒ１、第２の抵抗Ｒ２、第３の抵抗Ｒ３、第４の抵抗Ｒ４、第５の抵抗Ｒ５、発光ダイオードＤ１、第１のコンデンサーＣ１、第２のコンデンサーＣ２、インダクタンスＬ１を含み、ここで、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１、発光ダイオードＤ１、第３の抵抗Ｒ３、第４の抵抗Ｒ４、第１のコンデンサーＣ１、第２のコンデンサーＣ２でリチウムイオン電池の充電制御回路が構成され、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１、第１の抵抗Ｒ１、第２の抵抗Ｒ２、第５の抵抗Ｒ５、負温度係数サーミスタＲｔでリチウムイオン電池の検出回路が構成され、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１、インダクタンスＬ１、第１のコンデンサーＣ１、第２のコンデンサーＣ２でＤＣ−ＤＣ降圧型定電圧放電回路が構成される。前記リチウムイオン電池ＬＩＢの正極は節点Ｊｂ＋に接続され、リチウムイオン電池ＬＩＢの負極はリチウムイオン電池の充放電制御回路のＶ−端に接続される。モノリシック集積型充電池制御チップＵ１の充電電源接続端子Ｖｃｃはリチウムイオン電池の充放電制御回路のＶ＋端に接続され、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１のリチウムイオン電池の接続端子ＢＡＴはリチウムイオン電池ＬＩＢの正極に接続され、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１の電源接地端子ＧＮＤはリチウムイオン電池ＬＩＢの負極及びリチウムイオン電池の充放電制御回路のＶ−端に接続され、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１の充電状態出力端子ＬＤＤは発光ダイオードＤ１の陰極に接続され、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１の温度検出設置端子ＤＴＣＳは節点Ｐ１でそれぞれ第１の抵抗Ｒ１及び第２の抵抗Ｒ２に接続され、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１のＮＴＣ電圧検出端子ＮＴＣは分圧点Ｐ２でそれぞれ第２の抵抗Ｒ２及び負温度係数サーミスタＲｔに接続され、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１の充電電流設置端子ＩＢＳＥＴは第４の抵抗Ｒ４の一端に接続され、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１の余分電力放出端子ＤＥＣＯは第５の抵抗Ｒ５の一端に接続され、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１の放電電流設置端子ＩＯＳＥＴはモノリシック集積型充電池制御チップＵ１のリチウムイオン電池の接続端子ＢＡＴ又はモノリシック集積型充電池制御チップＵ１の電源接地端子ＧＮＤに接続され、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１の変調出力端子ＳＷはインダクタンスＬ１の一端に接続される。前記負温度係数サーミスタＲｔはリチウムイオン電池ＬＩＢの温度をセンシングする負温度係数サーミスタであり、負温度係数サーミスタＲｔの一端は分圧点Ｐ２でそれぞれ第２の抵抗Ｒ２及びモノリシック集積型充電池制御チップＵ１のＮＴＣ電圧検出端子ＮＴＣに接続され、他端はモノリシック集積型充電池制御チップＵ１の電源接地端子ＧＮＤに接続され、負温度係数サーミスタＲｔの本体絶縁部分はリチウムイオン電池ＬＩＢの出力電極に接続する熱伝導回路構造に近づけるように設置される。前記第１の抵抗Ｒ１は分圧点Ｐ２の上バイアス分圧抵抗であり、第１の抵抗Ｒ１の一端はリチウムイオン電池ＬＩＢの正極に接続され、他端は節点Ｐ１でそれぞれ第２の抵抗Ｒ２及びモノリシック集積型充電池制御チップＵ１の温度検出設置端子ＤＴＣＳに接続される。前記第２の抵抗Ｒ２は分圧点Ｐ２の上バイアス分圧抵抗であり、第２の抵抗Ｒ２の一端は節点Ｐ１でそれぞれ第１の抵抗Ｒ１及びモノリシック集積型充電池制御チップＵ１の温度検出設置端子ＤＴＣＳに接続され、他端は分圧点Ｐ２でそれぞれ負温度係数サーミスタＲｔ及びモノリシック集積型充電池制御チップＵ１のＮＴＣ電圧検出端子ＮＴＣに接続される。前記第３の抵抗Ｒ３は発光ダイオードＤ１の電流制限抵抗であり、第３の抵抗Ｒ３の一端はリチウムイオン電池の充放電制御回路のＶ＋端に接続され、他端は発光ダイオードＤ１の陽極に接続される。前記第４の抵抗Ｒ４はモノリシック集積型充電池制御チップＵ１の充電電流設置抵抗であり、第４の抵抗Ｒ４の一端はモノリシック集積型充電池制御チップＵ１の充電電流設置端子ＩＢＳＥＴに接続され、他端はモノリシック集積型充電池制御チップＵ１の電源接地端子ＧＮＤに接続される。前記第５の抵抗Ｒ５は第２のコンデンサーＣ２の充電余分電力放出電流制限抵抗であり、第５の抵抗Ｒ５の一端はモノリシック集積型充電池制御チップＵ１の余分電力放出端子ＤＥＣＯに接続され、他端は第２のコンデンサーＣ２の正極に接続される。前記発光ダイオードＤ１はモノリシック集積型充電池制御チップＵ１の充電動作状態を表示する発光ダイオードであり、発光ダイオードＤ１の陽極は第３の抵抗Ｒ３の他端に接続され、発光ダイオードＤ１の陰極はモノリシック集積型充電池制御チップＵ１の充電状態出力端子ＬＤＤに接続される。前記第１のコンデンサーＣ１はモノリシック集積型充電池制御チップＵ１の充電出力フィルタコンデンサ及び放電出力フィルタ・補償コンデンサーであり、第１のコンデンサーＣ１の正極はモノリシック集積型充電池制御チップＵ１のリチウムイオン電池の接続端子ＢＡＴに接続され、第１のコンデンサーＣ１の負極はモノリシック集積型充電池制御チップＵ１の電源接地端子ＧＮＤに接続される。前記第２のコンデンサーＣ２はモノリシック集積型充電池制御チップＵ１の充電入力フィルタコンデンサ及び放電出力フィルタ・補償コンデンサーであり、第２のコンデンサーＣ２の正極はそれぞれインダクタンスＬ１の他端、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１の充電電源接続端子Ｖｃｃ及びリチウムイオン電池の充放電制御回路のＶ＋端に接続され、第２のコンデンサーＣ２の負極はモノリシック集積型充電池制御チップＵ１の電源接地端子ＧＮＤに接続される。前記インダクタンスＬ１はモノリシック集積型充電池制御チップＵ１の出力フィルタ・補償インダクタンスであり、インダクタンスＬ１の一端はモノリシック集積型充電池制御チップＵ１の変調出力端子ＳＷに接続され、他端は第２のコンデンサーＣ２の正極及びリチウムイオン電池の充放電制御回路のＶ＋端に接続される。前記モノリシック集積型充電池制御チップＵ１の型番は、深せん市麦格松電気科技有限会社（ＳｈｅｎＺｈｅｎ  Ｍｉｇｉｓｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ）のＭＧＳ４５２０ＡやＭＧＳ４５２０ＢやＭＧＳ４５２０Ｃであり、その主制御パラメータは、入力電圧が２．２５Ｖ〜６Ｖであり、充電上限電圧ＶＨの場合、ＭＧＳ４５２０Ａが４．２Ｖであり、ＭＧＳ４５２０Ｂが３．６５Ｖであり、ＭＧＳ４５２０Ｃが４．３５Ｖであり、定電流状態での充電電流（ＩＣＨＧ）が５００ｍＡであり、フル判定電流がＩＣＨＧ／１０であり、ＮＴＣ電圧検出閾値が０．３ＶＬＩＢであり、放電終止電圧ＶＤの場合、ＭＧＳ４５２０Ａが３．０Ｖであり、ＭＧＳ４５２０Ｂが２．５Ｖであり、ＭＧＳ４５２０Ｃが３．０Ｖであり、放電低電力電圧ＶＬの場合、ＭＧＳ４５２０Ａが３．４Ｖであり、ＭＧＳ４５２０Ｂが３．１Ｖであり、ＭＧＳ４５２０Ｃが３．４Ｖであり、余分電力放出閾値が１．６５Ｖであり、定電圧出力電圧が１．５Ｖ（ＶＬＩＢ≦ＶＬになるとき、１．１Ｖである）であり、最大定電圧出力電流が２Ａ（ＩＯＳＥＴ端子がＧＮＤに接続するとき、１．０Ａである）である。
【００４８】
前記リチウムイオン電池の充放電制御回路のそれぞれの動作状態に対する具体的な制御方法は、以下の通りである。
【００４９】
充放電モード切替制御方法：ユニバーサル充電池が充電電源に接続しない状態において、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１の充電電源接続端子Ｖｃｃの電圧が４Ｖより小さく、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１が充電をオフにして定電圧放電出力をオンにし、ユニバーサル充電池が定電圧放電状態に入る。充電電源が接続されると、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１の充電電源接続端子Ｖｃｃの電圧が４Ｖより高く、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１が定電圧放電出力をオフにし、リチウムイオン電池ＬＩＢに対する充電をオンにし、ユニバーサル充電池が充電状態に入り、充電電源が切断されると、放電状態に切り替えられて放電出力を回復する。なお、充電電源から切られて、ユニバーサル充電池が充電状態から放電状態に切り替えるとき、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１の余分電力放出端子ＤＥＣＯの出力が低レベルであり、充電において第２のコンデンサーＣ２に充電される余分な電気エネルギーが第５の抵抗Ｒ５により制限放出され、これによって、ユニバーサル充電池の無負荷電圧が迅速に最大開放電圧まで降下され、第２のコンデンサーＣ２の電圧が最大開放電圧以下に降下すると、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１の余分電力放出端子ＤＥＣＯの出力がハイインピーダンスに切り替えられる。
【００５０】
充電過程の制御方法：充電電源がユニバーサル充電池に接続される場合、充電電源の正極がユニバーサル充電池の正極Ｖ＋に接続され、充電電源の負極がユニバーサル充電池の負極Ｖ−に接続される。ユニバーサル充電池の正極Ｖ＋がリチウムイオン電池の充放電制御回路のＶ＋端であり、ユニバーサル充電池の負極Ｖ−がリチウムイオン電池の充放電制御回路のＶ−端であるため、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１の充電電源入力端子Ｖｃｃが充電電源の正極に接続され、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１の電源接地端子ＧＮＤが充電電源の負極に接続されることに相当し、この場合、リチウムイオン電池ＬＩＢの温度がＴＣＨより低いと、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１はリチウムイオン電池ＬＩＢに対する充電をオンにし、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１はリチウムイオン電池の接続端子ＢＡＴを介してリチウムイオン電池ＬＩＢの出力電圧ＶＬＩＢを検出し、ＶＬＩＢの状態に基づいてリチウムイオン電池の接続端子ＢＡＴの出力によってリチウムイオン電池ＬＩＢに対して充電を行う。リチウムイオン電池ＬＩＢの出力電圧ＶＬＩＢがチウムイオン電池ＬＩＢの放電終止電圧ＶＤ以下（ＶＬＩＢ≦ＶＤ）になるとき、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１はリチウムイオン電池ＬＩＢに対してトリクル充電を行い、リチウムイオン電池ＬＩＢの出力電圧ＶＬＩＢがリチウムイオン電池ＬＩＢの放電終止電圧ＶＤより大きいがリチウムイオン電池ＬＩＢの充電上限電圧ＶＨより小さい（ＶＤ＜ＶＬＩＢ＜ＶＨ）とき、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１はＩＣＨＧでリチウムイオン電池ＬＩＢに対して定電流充電を行い、リチウムイオン電池ＬＩＢの出力電圧ＶＬＩＢがリチウムイオン電池ＬＩＢの充電上限電圧ＶＨに等しい（ＶＬＩＢ＝ＶＨ）とき、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１は充電上限電圧ＶＨでリチウムイオン電池ＬＩＢに対して定電圧充電を行い、充電電流がＩＣＨＧ／１０に降下した後、充電を停止する。充電過程において、発光ダイオードＤ１が充電電源によって給電され、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１によって充電状態出力端子ＬＤＤを介して充電過程の動作状態を駆動表示する。
【００５１】
充電電流の制御方法：モノリシック集積型充電池制御チップＵ１がリチウムイオン電池ＬＩＢに対する充電する定電流状態での最大充電電流は、第４の抵抗Ｒ４の抵抗値によって設定される。即ち、Ｒ４＝１０００Ｖ／ＩＣＨＧ（ＩＣＨＧは、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１が定電流充電状態で出力する最大充電電流である）、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１のリチウムイオン電池ＬＩＢに対するフル状態判定電流は、ＩＣＨＧ／１０である。
【００５２】
充電電源の出力電流の適応制御方法：モノリシック集積型充電池制御チップＵ１は、充電電源接続端子Ｖｃｃを介して充電電源の無負荷状態での出力電圧及び線形負荷状態での出力電圧の電圧降下の振幅値を検出し、充電電源の出力許容最大電流を判定する。充電電源の出力許容最大電流がＩＣＨＧより小さいとき、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１は、充電電源の出力許容最大電流を限流値として、リチウムイオン電池ＬＩＢに対して充電を行う。
【００５３】
定電圧出力電圧の制御方法：ユニバーサル充電池が充電電源に接続しない放電状態において、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１は、リチウムイオン電池の接続端子ＢＡＴを介してリチウムイオン電池ＬＩＢの出力電圧ＶＬＩＢを検出し、リチウムイオン電池ＬＩＢの出力電圧ＶＬＩＢが低電力電圧より高い（ＶＬＩＢ＞ＶＬ）とき、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１はリチウムイオン電池ＬＩＢの出力電圧を１．５Ｖに降下して定電圧出力を行う。リチウムイオン電池ＬＩＢの出力電圧ＶＬＩＢが低電力電圧以下になる（ＶＬＩＢ≦ＶＬ）とき、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１は、リチウムイオン電池ＬＩＢの出力電圧を１．１Ｖに降下して定電圧出力を行う。モノリシック集積型充電池制御チップＵ１がリチウムイオン電池ＬＩＢの低電力電圧ＶＬに対する検出判定値は、多点サンプリングの平均値であり、そのサンプリング周波数はリチウムイオン電池ＬＩＢの出力電圧変化率に正比例し、その検出閾値のヒステリシス電圧がΔＶ１である。従って、リチウムイオン電池ＬＩＢの充電後の電圧ＶＬＩＢがＶＬ＋ΔＶ１以上に上昇すると、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１は１．５Ｖの定電圧出力を回復する。
【００５４】
過放電保護の方法：ユニバーサル充電池が充電電源に接続しない放電状態において、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１は、リチウムイオン電池の接続端子ＢＡＴを介してリチウムイオン電池ＬＩＢの出力電圧ＶＬＩＢを検出し、リチウムイオン電池ＬＩＢの出力電圧ＶＬＩＢが放電終止電圧により高い（ＶＬＩＢ＞ＶＤ）とき、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１は定電圧出力をオンにする。リチウムイオン電池ＬＩＢの出力電圧ＶＬＩＢが放電終止電圧以下になる（ＶＬＩＢ≦ＶＤ）とき、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１は定電圧出力をオフにする。モノリシック集積型充電池制御チップＵ１がリチウムイオン電池ＬＩＢの放電終止電圧ＶＤに対する検出判定値は、多点サンプリングの平均値であり、そのサンプリング周波数はリチウムイオン電池ＬＩＢの出力電圧変化率が正比例し、その検出閾値のヒステリシス電圧がΔＶ２である。従って、リチウムイオン電池ＬＩＢの充電後の出力電圧ＶＬＩＢがＶＤ＋ΔＶ２以上に上昇すると、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１は定電圧出力を回復する。
【００５５】
出力過負荷又は短絡制御方法：モノリシック集積型充電池制御チップＵ１には、限流値の設定が可能な出力過負荷保護回路が設けられる。ユニバーサル充電池が出力過負荷又は短絡になるとき、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１は、設定された最大出力電流ＩＬＩＭを限流値として定電圧出力を行う。モノリシック集積型充電池制御チップＵ１の定電圧出力の限流値は、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１の放電電流設置端子ＩＯＳＥＴの接続レベルの状態によって設定され、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１の放電電流設置端子ＩＯＳＥＴがモノリシック集積型充電池制御チップＵ１のリチウムイオン電池の接続端子ＢＡＴに接続されるとき、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１の最大出力電流ＩＬＩＭが２Ａであり、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１の放電電流設置端子ＩＯＳＥＴがモノリシック集積型充電池制御チップＵ１の電源接地端子ＧＮＤに接続されるとき、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１の最大出力電流ＩＬＩＭが１Ａである。ユニバーサル充電池に用いられるリチウムイオン電池の放電倍率特性に基づいてモノリシック集積型充電池制御チップＵ１の最大出力電流ＩＬＩＭを設定すると、ユニバーサル充電池が出力過負荷又は短絡になるとき、リチウムイオン電池ＬＩＢが高倍率で放電して損傷されることを避ける。
【００５６】
充電過熱保護の制御方法：モノリシック集積型充電池制御チップＵ１のＮＴＣ電圧検出端子ＮＴＣの限界電圧は０．３ＶＬＩＢであり、充電状態において、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１の温度検出設置端子ＤＴＣＳの出力はハイインピーダンスであり、第１の抵抗Ｒ１、第２の抵抗Ｒ２、及び負温度係数サーミスタＲｔの抵抗値は、２．３３ＲＴＣＨ＝Ｒ１＋Ｒ２（Ｒｔｃｈは、リチウムイオン電池温度がＴＣＨであるときの負温度係数サーミスタＲｔの抵抗値である）という数式を満足することが必要である。リチウムイオン電池ＬＩＢの作動温度が設定された充電上限温度ＴＣＨより低いとき、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１のＮＴＣ電圧検出端子ＮＴＣの電圧が０．３ＶＬＩＢより高くなり、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１はリチウムイオン電池ＬＩＢに対する充電をオンにする。リチウムイオン電池ＬＩＢの作動温度が充電上限温度ＴＣＨ以上に上昇すると、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１のＮＴＣ電圧検出端子ＮＴＣの電圧が０．３ＶＬＩＢ以下になり、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１はリチウムイオン電池ＬＩＢに対する充電をオフにする。モノリシック集積型充電池制御チップＵ１のＮＴＣ電圧検出閾値のヒステリシス電圧はΔＶＴであるため、リチウムイオン電池ＬＩＢの作動温度が降下して、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１のＮＴＣ電圧検出端子ＮＴＣの電圧を０．３ＶＬＩＢ＋ΔＶＴ以上に上昇させるとき、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１はリチウムイオン電池ＬＩＢに対する充電を回復する。
【００５７】
放電過熱保護の制御方法：モノリシック集積型充電池制御チップＵ１のＮＴＣ電圧検出端子ＮＴＣの閾値電圧は０．３ＶＬＩＢであり、放電状態において、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１の温度検出設置端子ＤＴＣＳはモノリシック集積型充電池制御チップＵ１のリチウムイオン電池の接続端子ＢＡＴに接続され、第２の抵抗Ｒ２及び負温度係数サーミスタＲｔの抵抗値は２．３３Ｒｔｄｈ＝Ｒ２（Ｒｔｄｈは、リチウムイオン電池温度がＴＤＨであるときの負温度係数サーミスタＲｔの抵抗値である）という数式を満足する。リチウムイオン電池ＬＩＢの作動温度が放電上限温度ＴＤＨより低いとき、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１のＮＴＣ電圧検出端子ＮＴＣの電圧が０．３ＶＬＩＢより高くなり、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１は定電圧出力をオンにする。リチウムイオン電池ＬＩＢの作動温度が放電上限温度ＴＤＨ以上に上昇すると、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１のＮＴＣ電圧検出端子ＮＴＣの電圧が０．３ＶＬＩＢ以下になり、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１は定電圧出力をオフにする。モノリシック集積型充電池制御チップＵ１のＮＴＣ電圧検出閾値のヒステリシス電圧はΔＶＴであるため、リチウムイオン電池ＬＩＢの放電停止後の作動温度が降下して、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１のＮＴＣ電圧検出端子ＮＴＣの電圧が０．３ＶＬＩＢ＋ΔＶＴ以上に上昇するとき、モノリシック集積型充電池制御チップＵ１は定電圧出力を回復する。
上記のＲ６充電池５００、Ｒ０３充電池７００、Ｒ１充電池８００及びＲ８Ｄ４２５充電池９００が、その型番に対応する外形サイズの技術規格及び充放電コントローラ構造の技術条件の下で、構成されるユニバーサル充電池の構造方法及び回路接続方法は、以下の通りである。
【００５８】
（１）ハウジング負極パッケージ単体リチウムイオン電池５１０を用いて構成されるＲ６充電池５００
【００５９】
図１〜図６を参照すると、Ｒ６充電池５００は、パッケージハウジング５０２と、パッケージハウジング５０２内にパッケージされる充放電コントローラ５５０、リチウムイオン電池５１０、及び負極端蓋５０３とを含む。Ｒ６充電池５００の正極端において、パッケージハウジング５０２から露出される正極端蓋５０１の突出構造がＲ６充電池５００の正極とし、正極端蓋５０１とパッケージハウジング５０２との間に、光伝導型絶縁材料で製造された充放電コントローラリテーナー５５２の導光フランジ構造がＲ６充電池５００の充電動作状態の発光表示体とし、Ｒ６充電池５００の負極端において、パッケージハウジング５０２から露出する負極端蓋５０３の突出構造がＲ６充電池５００の負極とする。
Ｒ６電池構造の技術規格及び充放電コントローラ５５０構造の技術条件の下で、ハウジング負極パッケージ単体リチウムイオン電池５１０を用いて構成されるＲ６充電池５００の構造方法及び回路接続方法は、以下の通りである。
【００６０】
図３及び図４を参照すると、ハウジング負極パッケージ単体リチウムイオン電池５１０の円筒形ハウジング本体及び底端は、単体リチウムイオン電池５１０の負極５１２であり、他端の凸蓋は、単体リチウムイオン電池５１０の正極５１１であり、ハウジング負極パッケージ単体リチウムイオン電池５１０は、鋼材質のハウジング本体又は他の導電材料のハウジング本体によってパッケージされる、ハウジング本体が負極であるリチウムイオン電池であり、本実施例において、ユニバーサル充電池の蓄電容量を大きくすることを優先で考慮する条件の下で、前記ハウジング負極パッケージ単体リチウムイオン電池５１０はＲ１４４３０鋼材質のハウジングで９２０ｍＡｈの高エネルギーコバルト酸リチウム電池をパッケージして構成される。
【００６１】
図５４を参照すると、本実施例に係るリチウムイオン電池の充放電制御回路に用いられるモノリシック集積型充電池制御チップＵ１は、ＭＧＳ４５２０Ｃを採用し、その主制御パラメータは、充電入力電圧が４Ｖ〜６Ｖであり、充電上限電圧（ＶＨ）が４．３５Ｖであり、最大充電出力電流が５００ｍＡ（ＩＣＨＧ）であり、フル状態判定電流がＩＣＨＧ／１０であり、放電低電力電圧が３．４Ｖ（ＶＬ）であり、放電終止電圧が３．０Ｖ（ＶＤ）であり、最大定電圧出力電流が２Ａ（モノリシック集積型充電池制御チップＵ１の放電電流設置端子ＩＯＳＥＴがモノリシック集積型充電池制御チップＵ１のリチウムイオン電池の接続端子ＢＡＴに接続する）である。これに基づいて、実現可能な本実施例に係るＲ６充電池の主制御パラメータは、充電入力電圧が５Ｖ±０．７Ｖであり、最大充電電流（ＩＣＨＧ）が３７０ｍＡ（リチウムイオン電池ＬＩＢの最大充電倍率がほぼ０．４Ｃである）に設計され、リチウムイオン電池ＬＩＢの充電上限温度ＴＣＨが４５℃に設計され、リチウムイオン電池ＬＩＢの放電上限温度ＴＤＨが５５℃に設計され、定電圧出力電圧が１．５Ｖであり、低電力定電圧出力電圧が１．１Ｖであり、最大定電圧出力電流が２Ａ（リチウムイオン電池ＬＩＢの最大放電倍率がほぼ１Ｃである）であり、蓄電容量がほぼ２２００ｍＡｈである。
【００６２】
図１〜図６及び図５４を参照すると、本実施例において、前記リチウムイオン電池ＬＩＢは、ハウジング負極パッケージ単体リチウムイオン電池５１０であり、単体リチウムイオン電池５１０の正極５１１は、リチウムイオン電池ＬＩＢの正極であり、単体リチウムイオン電池５１０の負極５１２は、リチウムイオン電池ＬＩＢの負極である。ハウジング負極パッケージ単体リチウムイオン電池５１０を用いてＲ６充電池５００を組み立てるステップは、前述した組み立てステップに沿って直接に行うことができ、組み立てられた後の放熱原理は前述した放熱原理と同じであるため、ここで繰り返して説明しない。
図７〜図１３及び図５４を参照すると、前記Ｒ６充電池５００に用いられる充放電コントローラ５５０の組み立てステップは、前述した組み立てステップに沿って直接に行うことができるため、ここで繰り返して説明しない。組み立て後の回路接続関係は以下の通りである。
【００６３】
図１〜１３及び図５４を参照すると、ハウジング負極パッケージ単体リチウムイオン電池５１０を用いて構成されるＲ６充電池５００の組み立て後の回路接続関係は、図５４におけるＶ＋に溶接される正極端蓋５０１をＲ６充電池５００の放電出力及び充電入力の正極とし、単体リチウムイオン電池５１０の正極５１１と図５４における節点Ｊｂ＋に溶接される正極圧接シートとが弾性圧接し、回路接続の意味から言うと、リチウムイオン電池５１０の正極５１１が図５４における節点Ｊｂ＋に接続することに相当し、パッケージハウジング５０２を介して図５４におけるＶ−に溶接される充放電コントローラハウジング５５１と単体リチウムイオン電池５１０の負極５１２に溶接される負極端蓋５０３とが圧合して回路接続を確立し、回路接続の意味から言うと、単体リチウムイオン電池５１０の負極５１２が負極端蓋５０３、充電池パッケージハウジング５０２及び充放電コントローラハウジング５５１を介して図５４におけるＶ−に接続し、負極端蓋５０３がＲ６充電池５００の放電出力及び充電入力の負極になることに相当する。
【００６４】
（２）ハウジング正極パッケージ単体リチウムイオン電池７２０を用いて構成されるＲ０３充電池７００
【００６５】
Ｒ０３電池構造の技術規格及び充放電コントローラ７５０構造の技術条件の下で、ハウジング正極パッケージ単体リチウムイオン電池７２０を用いて構成されるＲ０３充電池７００の構造方法及び回路接続方法は、以下の通りである。
【００６６】
図１４〜図１９を参照すると、Ｒ０３充電池７００は、パッケージハウジング７０２と、パッケージハウジング７０２内にパッケージされる充放電コントローラ７５０、ハウジング正極パッケージ単体リチウムイオン電池７２０、及び負極端蓋７０３とを含む。Ｒ０３充電池７００の正極端において、パッケージハウジング７０２から露出する正極端蓋７０１の突出構造がＲ０３充電池７００の正極とし、正極端蓋７０１とパッケージハウジング７０２との間に、光伝導型絶縁材料で製造される充放電コントローラリテーナー７５２の導光フランジ構造がＲ０３充電池７００の充電動作状態の発光表示体とする。Ｒ０３充電池７００の負極端において、パッケージハウジング７０２から露出する負極端蓋７０３の突出構造がＲ０３充電池７００の負極とする。
【００６７】
図１６及び図１７を参照すると、ハウジング正極パッケージ単体リチウムイオン電池７２０の円筒形ハウジング本体及び底端は、リチウムイオン電池７２０の正極７２１であり、他端の凸蓋は、リチウムイオン電池７２０の負極７２２であり、リチウムイオン電池７２０の円筒形ハウジング本体には、熱可塑性プラスチック絶縁膜７２３が被覆され、ハウジング本体熱可塑性プラスチック絶縁膜７２３はハウジング本体を被覆した後、底端のみがハウジング本体の一部の底部を露出させてリチウムイオン電池７２０の正極７２１とし、ハウジング正極パッケージ単体リチウムイオン電池７２０は、アルミ材のハウジング本体又は他の導電材料のハウジング本体でパッケージされるハウジング本体が正極であるリチウムイオン電池である。本実施例において、ユニバーサル充電池容量のコストパフォーマンスを向上することを優先で考慮する条件の下で、前記リチウムイオン電池７２０はＲ１０３８０アルミハウジングで３００ｍＡｈのニッケル・コバルト・マンガン酸リチウム電池をパッケージして構成される。
図５４を参照すると、本実施例に係るリチウムイオン電池の充放電制御回路に用いられるモノリシック集積型充電池制御チップＵ１は、ＭＧＳ４５２０Ａを採用し、その主制御パラメータは、充電入力電圧が４Ｖ〜６Ｖであり、充電上限電圧（ＶＨ）が４．２Ｖであり、最大充電出力電流が５００ｍＡ（ＩＣＨＧ）であり、フル状態判定電流がＩＣＨＧ／１０であり、放電低電力電圧が３．４Ｖ（ＶＬ）であり、放電終止電圧が３．０Ｖ（ＶＤ）であり、最大定電圧出力電流が１Ａ（モノリシック集積型充電池制御チップＵ１の放電電流設置端子ＩＯＳＥＴがモノリシック集積型充電池制御チップＵ１の電源接地端子ＧＮＤに接続する）である。これに基づいて、実現可能な本実施例に係るＲ０３充電池の主制御パラメータは、充電入力電圧が５Ｖ±０．７Ｖであり、最大充電電流（ＩＣＨＧ）が１５０ｍＡ（リチウムイオン電池ＬＩＢの最大充電倍率がほぼ０．５Ｃである）に設計され、リチウムイオン電池ＬＩＢの充電上限温度ＴＣＨが４５℃に設計され、リチウムイオン電池ＬＩＢの放電上限温度ＴＤＨが５５℃に設計され、定電圧出力電圧が１．５Ｖであり、低電力定電圧出力電圧が１．１Ｖであり、最大定電圧出力電流が１Ａ（リチウムイオン電池ＬＩＢの最大放電倍率がほぼ１．５Ｃである）であり、蓄電容量がほぼ７００ｍＡｈである。
【００６８】
図１４〜図１９及び図５４を参照すると、前記リチウムイオン電池ＬＩＢは、ハウジング正極パッケージ単体リチウムイオン電池７２０であり、ハウジング正極パッケージ単体リチウムイオン電池７２０の正極７２１は、リチウムイオン電池ＬＩＢの正極であり、ハウジング正極パッケージ単体リチウムイオン電池７２０の負極７２２は、リチウムイオン電池ＬＩＢの負極である。ハウジング正極パッケージ単体リチウムイオン電池７２０を用いて組み立てられるＲ０３充電池７００の組み立てステップは、前述した組み立てステップに沿って、直接に行うことができ、組み立て後の放熱原理は前述した放熱原理と同じであるため、ここで繰り返して説明しない。
【００６９】
図２０〜図２６及び図５４を参照すると、前記Ｒ０３充電池７００に用いられる充放電コントローラ７５０の組み立てステップは、前述した組み立てステップに沿って、直接に行うことができ、ここで繰り返して説明しない、組み立て後の回路接続関係は以下の通りである。
【００７０】
図１４〜２６及び図５４を参照すると、ハウジング正極パッケージ単体リチウムイオン電池７２０を用いて組み立てて構成されるＲ０３充電池７００の組み立て後の回路接続関係は、図５４におけるＶ＋に溶接される正極端蓋７０１をＲ０３充電池７００の放電出力及び充電入力の正極とし、リチウムイオン電池７２０の正極７２１と図５４における節点Ｊｂ＋に溶接される正極圧接シート７６１とが弾性圧接し、回路接続の意味から言うと、リチウムイオン電池７２０の正極７２１が正極圧接シート７６１を介して図５４における節点Ｊｂ＋に接続することに相当し、パッケージハウジング７０２を介して、図５４におけるＶ−に溶接される充放電コントローラハウジング７５１と単体リチウムイオン電池７２０の負極７２２に溶接される負極端蓋７０３とが圧合して回路接続を確立し、回路接続の意味から言うと、リチウムイオン電池７２０の負極７２２が負極端蓋７０３、パッケージハウジング７０２及び充放電コントローラハウジング７５１を介して図５４におけるＶ−に接続し、負極端蓋７０３がＲ０３充電池７００の放電出力及び充電入力の負極になることに相当する。
【００７１】
（３）ハウジング負極パッケージ単体リチウムイオン電池８１０を用いて構成されるＲ１充電池８００
【００７２】
Ｒ１電池構造の技術規格及び充放電コントローラ８５０構造の技術条件の下で、ハウジング負極パッケージ単体リチウムイオン電池８１０を用いて構成されるＲ１充電池８００の構造方法及び回路接続方法は、以下の通りである。
【００７３】
図２７〜図３２を参照すると、Ｒ１充電池８００は、パッケージハウジング８０２と、パッケージハウジング８０２内にパッケージされる充放電コントローラ８５０、ハウジング負極パッケージ単体リチウムイオン電池８１０、及び負極端蓋８０３とを含む。Ｒ１充電池８００の正極端において、パッケージハウジング８０２から露出する正極端蓋８０１の突出構造をＲ１充電池８００の正極とし、正極端蓋８０１とパッケージハウジング８０２との間に、光伝導型絶縁材料で製造される充放電コントローラリテーナー８５２の導光フランジ構造をＲ１充電池８００の充電動作状態の発光表示体とする。Ｒ１充電池８００の負極端において、パッケージハウジング８０２から露出する負極端蓋８０３の突出構造をＲ１充電池８００の負極とする。
【００７４】
図２９及び図３０を参照すると、ハウジング負極パッケージ単体リチウムイオン電池８１０の円筒形ハウジング本体及び底端は、リチウムイオン電池８１０の負極８１２であり、他端の凸蓋は、リチウムイオン電池８１０の正極８１１であり、ハウジング負極パッケージ単体リチウムイオン電池８１０は、鋼材質のハウジング本体又は他の導電材料のハウジング本体よりパッケージされる、ハウジング本体が負極であるリチウムイオン電池であり、本実施例において、ユニバーサル充電池のサイクル寿命及び安全性を向上することを優先で考慮する条件の下で、前記リチウムイオン電池８１０はＲ１１２５０鋼材質のハウジングで１６０ｍＡｈのリン酸鉄リチウム電池をパッケージして構成される。
【００７５】
図５４を参照すると、本実施例に係るリチウムイオン電池の充放電制御回路に用いられるモノリシック集積型充電池制御チップＵ１は、ＭＧＳ４５２０Ｂを採用し、その主制御パラメータは、充電入力電圧が４Ｖ〜６Ｖであり、充電上限電圧（ＶＨ）が３．６５Ｖであり、最大充電出力電流が５００ｍＡ（ＩＣＨＧ）であり、フル状態判定電流がＩＣＨＧ／１０であり、放電低電力電圧が３．１Ｖ（ＶＬ）であり、放電終止電圧が２．５Ｖ（ＶＤ）であり、最大定電圧出力電流が１Ａ（モノリシック集積型充電池制御チップＵ１の放電電流設置端子ＩＯＳＥＴがモノリシック集積型充電池制御チップＵ１の電源接地端子ＧＮＤに接続する）である。これに基づいて、実現可能な本実施例に係るＲ１充電池の主制御パラメータは、充電入力電圧が５Ｖ±０．７Ｖであり、最大充電電流（ＩＣＨＧ）が８０ｍＡ（リチウムイオン電池ＬＩＢの最大充電倍率がほぼ０．５Ｃである）に設計され、リチウムイオン電池ＬＩＢの充電上限温度ＴＣＨが５０℃に設計され、リチウムイオン電池ＬＩＢの放電上限温度ＴＤＨが６０℃に設計され、定電圧出力電圧が１．５Ｖであり、低電力定電圧出力電圧が１．１Ｖであり、最大定電圧出力電流が１Ａ（リチウムイオン電池ＬＩＢの最大放電倍率がほぼ３．２Ｃでる）であり、蓄電容量がほぼ３４０ｍＡｈである。
【００７６】
図２７〜図３２及び図５４を参照すると、前記リチウムイオン電池ＬＩＢは、ハウジング負極パッケージ単体リチウムイオン電池８１０で構成され、リチウムイオン電池８１０の正極８１１は、リチウムイオン電池ＬＩＢの正極であり、リチウムイオン電池８１０の負極８１２は、リチウムイオン電池ＬＩＢの負極である。ハウジング負極パッケージ単体リチウムイオン電池８１０を用いて組み立てて構成されるＲ１充電池８００の組み立てステップ、組み立て後の放熱原理は、いずれもハウジング負極パッケージ単体リチウムイオン電池５１０を用いて構成されるＲ６充電池５００の組み立てステップ及び組み立て後の放熱原理と同じであるため、ここで繰り返して説明しない。
【００７７】
図３３〜図３９及び図５４を参照すると、前記Ｒ１充電池８００に用いられる充放電コントローラ８５０の組み立てステップは、前述した組み立てステップに沿って、直接に行うことができ、ここで繰り返して説明しない、組み立て後の回路接続関係は以下の通りである。
【００７８】
図２７〜図３９及び図５４を参照すると、ハウジング負極パッケージ単体リチウムイオン電池８１０を用いて構成されるＲ１充電池８００の組み立て後の回路接続関係は、図５４におけるＶ＋に溶接される正極端蓋８０１をＲ１充電池８００の放電出力及び充電入力の正極とし、リチウムイオン電池８１０の正極８１１と図５４における節点Ｊｂ＋に溶接される正極圧接シート８６１とが弾性圧接し、回路接続の意味から言うと、リチウムイオン電池８１０の正極８１１が正極圧接シート８６１を介して図５４における節点Ｊｂ＋に接続することに相当し、パッケージハウジング８０２を介して、図５４におけるＶ−に溶接される充放電コントローラハウジング８５１とリチウムイオン電池８１０の負極８１２に溶接される負極端蓋８０３とが圧合して回路接続を確立し、回路接続の意味から言うと、リチウムイオン電池８１０の負極８１２が負極端蓋８０３、パッケージハウジング８０２及び充放電コントローラハウジング８５１を介して図５４におけるＶ−に接続し、負極端蓋８０３がＲ１充電池８００の放電出力及び充電入力の負極になることに相当する。
【００７９】
（４）ソフトパッケージ単体リチウムイオン電池９３０を用いて構成されるＲ８Ｄ４２５充電池９００
【００８０】
Ｒ８Ｄ４２５電池構造の技術規格及び充放電コントローラ９５０構造の技術条件の下で、ソフトパッケージ単体リチウムイオン電池９３０を用いて構成されるＲ８Ｄ４２５充電池９００の構造方法及び回路接続方法は、以下の通りである。
【００８１】
図４０〜図４５を参照すると、Ｒ８Ｄ４２５充電池９００は、パッケージハウジング９０２と、パッケージハウジング９０２内にパッケージされる充放電コントローラ９５０、ソフトパッケージ単体リチウムイオン電池９３０、及び負極端蓋９０３とを含む。Ｒ８Ｄ４２５充電池９００の正極端において、パッケージハウジング９０２から露出する正極端蓋９０１の突出構造をＲ８Ｄ４２５充電池９００の正極とし、正極端蓋９０１とパッケージハウジング９０２との間に、光伝導型絶縁材料で製造される充放電コントローラリテーナー９５２の導光フランジ構造をＲ８Ｄ４２５充電池９００の充電動作状態の発光表示体とする。Ｒ８Ｄ４２５充電池９００の負極端において、パッケージハウジング９０２から露出する負極端蓋９０３の突出構造をＲ８Ｄ４２５充電池９００の負極とする。
【００８２】
図４２及び図４３を参照すると、ソフトパッケージ単体リチウムイオン電池９３０の一端は、リチウムイオン電池９３０の正極９３１であり、他端は、リチウムイオン電池９３０の負極９３２であり、ソフトパッケージ単体リチウムイオン電池９３０は、アルミニウムプラスチック複合膜９３３、又は他の材料で製造されるソフトパッケージ単体リチウムイオン電池であり、本実施例において、ユニバーサル充電池の蓄電容量を大きくすることを優先で考慮する条件の下で、前記リチウムイオン電池９３０はＲ０８３５０アルミニウムプラスチック膜で１９０ｍＡｈの通常のコバルト酸リチウム電池をソフトパッケージして構成される。
【００８３】
図５４を参照すると、本実施例に係るリチウムイオン電池の充放電制御回路に用いられるモノリシック集積型充電池制御チップＵ１は、ＭＧＳ４５２０Ａを採用し、その主制御パラメータは、充電入力電圧が４Ｖ〜６Ｖであり、充電上限電圧（ＶＨ）が４．２Ｖであり、最大充電出力電流が５００ｍＡ（ＩＣＨＧ）であり、フル状態判定電流がＩＣＨＧ／１０であり、放電低電力電圧が３．４Ｖ（ＶＬ）であり、放電終止電圧が３．０Ｖ（ＶＤ）であり、最大定電圧出力電流が１Ａ（モノリシック集積型充電池制御チップＵ１の放電電流設置端子ＩＯＳＥＴがモノリシック集積型充電池制御チップＵ１の電源接地端子ＧＮＤに接続する）である。これに基づいて、実現可能な本実施例に係るＲ８Ｄ４２５充電池の主制御パラメータは、充電入力電圧が５Ｖ±０．７Ｖであり、最大充電電流（ＩＣＨＧ）が１００ｍＡ（リチウムイオン電池ＬＩＢの最大充電倍率がほぼ０．５Ｃである）に設計され、リチウムイオン電池ＬＩＢの充電上限温度ＴＣＨが４５℃に設計され、リチウムイオン電池ＬＩＢの放電上限温度ＴＤＨが５５℃に設計され、定電圧出力電圧が１．５Ｖであり、低電力定電圧出力電圧が１．１Ｖであり、最大定電圧出力電流が１Ａ（リチウムイオン電池ＬＩＢの最大放電倍率がほぼ２．２Ｃである）であり、蓄電容量がほぼ４６０ｍＡｈである。
【００８４】
図４２〜図４５を参照すると、前記リチウムイオン電池ＬＩＢは、ソフトパッケージ単体リチウムイオン電池９３０で構成され、リチウムイオン電池９３０の正極９３１は、リチウムイオン電池ＬＩＢの正極であり、リチウムイオン電池９３０の負極９３２は、リチウムイオン電池ＬＩＢの負極である。ソフトパッケージ単体リチウムイオン電池９３０を用いて組み立て構成されるＲ８Ｄ４２５充電池９００の組み立てステップは、リチウムイオン電池９３０を絶縁タブ湾曲定形ツールに入れて、正極タブ９３１及び負極タブ９３２を湾曲定形するステップ１と、正極の絶縁位置決めリテーナー９３５のタブ係合溝の開口を湾曲された正極タブ９３１に位置合わせて押し込んで、正極タブ９３１を正極の絶縁位置決めリテーナー９３５のタブ係合溝に嵌入させるステップ２と、負極の絶縁位置決めリテーナー９３６のタブ係合溝の開口を湾曲された負極タブ９３２に位置合わせて押し込んで、負極タブ９３２を負極の絶縁位置決めリテーナー９３６のタブ係合溝に嵌入させるステップ３と、スポット溶接機により負極端蓋９０３をリチウムイオン電池９３０の負極タブ９３２に溶接するステップ４と、充放電コントローラ９５０、リチウムイオン電池９３０及び負極端蓋９０３を軸方向を沿ってパッケージハウジング９０２に順番に装入するとともに、ヘミング機の絶縁位置決めツールに入れて圧合固定するステップ５と、ヘミング機でパッケージハウジング９０２をヘミングしてＲ８Ｄ４２５充電池９００の組み立てを完成するステップ６と、組み立て後のＲ８Ｄ４２５充電池９００のパッケージハウジング９０２の外部に絶縁材料及び外装材料を被覆又は塗布してＲ８Ｄ４２５充電池９００の完成品を構成するステップ７とを含む。組み立て後の放熱原理は前記実施例の放熱原理と同じであるため、ここで繰り返して説明しない。
【００８５】
図４６〜図５２及び図５４を参照すると、前記Ｒ８Ｄ４２５充電池９００に用いられる充放電コントローラ９５０の組み立てステップは、前述した組み立てステップに沿って、直接に行うことができ、ここで繰り返して説明しない、組み立て後の回路接続関係は以下の通りである。
【００８６】
図４０〜図５２及び図５４を参照すると、ソフトパッケージ単体リチウムイオン電池９３０を用いて構成されるＲ８Ｄ４２５充電池９００の組み立て後の回路接続関係は、図５４におけるＶ＋に溶接される正極端蓋９０１をＲ８Ｄ４２５充電池９００の放電出力及び充電入力の正極とし、リチウムイオン電池９３０の正極９３１と図５４における節点Ｊｂ＋に溶接される正極圧接シート９６１とが弾性圧接し、回路接続の意味から言うと、リチウムイオン電池９３０の正極９３１が図５４における節点Ｊｂ＋に接続することに相当し、パッケージハウジング９０２を介して、図５４におけるＶ−に溶接される充放電コントローラハウジング９５１とリチウムイオン電池９３０の負極９３２に溶接される負極端蓋９０３とが圧合して回路接続を確立し、回路接続の意味から言うと、リチウムイオン電池９３０の負極９３２が負極端蓋９０３、パッケージハウジング９０２及び充放電コントローラハウジング９５１を介して図５４におけるＶ−に接続し、負極端蓋９０３がＲ８Ｄ４２５充電池９００の放電出力及び充電入力の負極になることに相当する。
【００８７】
図５３を参照すると、本発明において、リチウムイオン電池で構成されるユニバーサル充電池は、コンピュータＵＳＢインターフェース、又はユニバーサルリチウムイオン電池充電アダプタを充電電源としてユニバーサル充電池に対して充電を行う。単一の充電池の充電装置回路は、２つの電極及び２本の導線が設けられる最も簡単な構造であり、そのうちの一本の導線は充電電源の正極をユニバーサル充電池の正極に接続させ、他の一本は充電電源の負極をユニバーサル充電池の負極に接続させる。前記Ｒ０３、Ｒ１、Ｒ８Ｄ４２５充電池の充電装置回路接続原理はＲ６充電池の充電装置回路接続原理と同じであり、本発明に係るユニバーサル充電池は、直接に並列して充電（異なる型番を含む）してもよいが、充電電源の最大出力電流が並列後のすべてのユニバーサル充電池の最大充電電流の和より小さいとき、必要な充電時間が長い。
【００８８】
図５５は、本発明において、リチウムイオン電池で構成されるユニバーサル充電池の放電過程における、リチウムイオン電池の出力電圧グラフ及びユニバーサル充電池の出力電圧グラフの対比概略図である。ここで、ＬＣは、ユニバーサル充電池に用いられるコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）電池の放電過程の出力電圧グラフであり、ＬＦは、ユニバーサル充電池に用いられるリン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）電池の放電過程の出力電圧グラフであり、ＬＥは、ユニバーサル充電池の放電過程の出力電圧グラフであり、ユニバーサル充電池がフル充電された後、放電過程のリチウムイオン電池の出力電圧とユニバーサル充電池の出力電圧との対応関係は、リチウムイオン電池の出力電圧がＶＬＩＢ＞ＶＬになる時、ユニバーサル充電池の出力電圧が１．５Ｖであり、リチウムイオン電池の出力電圧がＶＬ≧ＶＬＩＢ＞ＶＤになるとき、ユニバーサル充電池の出力電圧が１．１Ｖであり、リチウムイオン電池の出力電圧がＶＬＩＢ≦ＶＤになるとき、ユニバーサル充電池が出力をオフにする。同図に示されるリチウムイオン電池の放電グラフは、環境温度がほぼ２５℃であり、放電倍率がほぼ０．４Ｃである条件の下での概略図であり、環境温度及び放電倍率が異なる条件の下で、リチウムイオン電池の出力電圧ｖと時間ｔとの関数関係は図５５に示されるものと異なる。異なるカソード系、負極体系、電解液及び電池構造で構成されるリチウムイオン電池の放電グラフ、充電完了時の端電圧ＶＨ、放電終止電圧ＶＤなどは図５５に示されるパラメータと異なる。
【００８９】
本発明に開示される前述したすべてのパラメータ及び実施例の制御パラメータの配置、実施例のリチウムイオン電池の設計等は、あくまで本発明の技術原理を補助的に説明することにすぎず、本発明の技術原理を限定するものではない。
【００９０】
以上を纏めると、本発明に係るリチウムイオン電池で構成されるユニバーサル充電池は、定電圧出力が１．５Ｖであり、リチウムイオン電池が低電力であるとき、定電圧出力が１．１Ｖであり、コンピュータＵＳＢインターフェース、又はユニバーサルリチウムイオン電池の充電アダプタで充電を行うことができ、その外形サイズ及び放電性能がＧＢ／Ｔ  ８８９７．２−２０１３及びＩＥＣ  ６００８６−２技術規格に合致するため、従来のユニバーサル一次電池及びニッケル水素充電池を直接に代替でき、その充放電コントローラの構造及び組み立てプロセスが簡単になるため、自動化生産及び組み立てに有利であり、充放電コントローラハウジングをリチウムイオン電池負極としてリチウムイオン電池の充放電制御回路に接続する電極構造によれば、充放電コントローラの内部空間を大幅に節約することができ、充放電コントローラのシーリングを妨げる可動部品を取り除くことができるため、充放電コントローラの防水密封を実現でき、これによって、湿気及び浸水後の回路失効の問題を防止でき、また、ユニバーサル充電池の蓄電容量を大きくすることに有利であり、生産コストを降下でき、そして、充放電コントローラにリチウムイオン電池の充放電制御回路が設けられるため、リチウムイオン電池の充放電過程の制御及び保護を実現するとともに、リチウムイオン電池のサイクル寿命及び安全性を向上することができる。本発明に係るリチウムイオン電池で構成されるユニバーサル充電池の制御方法は、リチウムイオン電池に必要な充放電動作の技術条件に基づいて、リチウムイオン電池の充放電制御回路を設けることで、リチウムイオン電池の充放電過程に対して制御及び保護を行うことができ、これによって、リチウムイオン電池の充放電過程の充電モード、充電倍率、過充電、過放電、放電倍率及び充放電過熱に対して制御及び保護を行うことを実現でき、リチウムイオン電池のサイクル寿命及び安全性を向上するとともに、ユニバーサル充電池の定電圧出力が１．５Ｖであること及びリチウムイオン電池が低電力であるときの定電圧出力が１．１Ｖであることを実現することができ、コンピュータＵＳＢインターフェース、又はユニバーサルリチウムイオン電池の充電アダプタでユニバーサル充電池に対して充電することを実現でき、ユニバーサル充電池の外形サイズ及び放電性能がＧＢ／Ｔ  ８８９７．２−２０１３及びＩＥＣ  ６００８６−２技術規格に合致することを実現でき、これによって、従来のユニバーサル一次電池及びニッケル水素充電池を直接に代替できるとともに、サイクル充放電、放電過程の出力電圧の安定及び環境保護性などの方面で従来のユニバーサル一次電池より優れ、公称出力電圧が１．５Ｖであり、放電過程出力電圧が安定になり、充電時間が短い、メモリ効果がなし、サイクル寿命が長いなどの方面で従来のニッケル水素充電池より優れ、これによって、ユニバーサル充電池の性能を全面的に向上することができる。
【００９１】
以上のように、当業者であれば、本発明の技術手段及び技術思想に基づいて他の様々な変更や変形を行うことが可能であり、更に、すべての変更や変形も本発明の保護範囲に属する。
【図１】
2018161048.tif 000003
【図２】
2018161048.tif 000004
【図３】
2018161048.tif 000005
【図４】
2018161048.tif 000006
【図５】
2018161048.tif 000007
【図６】
2018161048.tif 000008
【図７】
2018161048.tif 000009
【図８】
2018161048.tif 000010
【図９】
2018161048.tif 000011
【図１０】
2018161048.tif 000012
【図１１】
2018161048.tif 000013
【図１２】
2018161048.tif 000014
【図１３】
2018161048.tif 000015
【図１４】
2018161048.tif 000016
【図１５】
2018161048.tif 000017
【図１６】
2018161048.tif 000018
【図１７】
2018161048.tif 000019
【図１８】
2018161048.tif 000020
【図１９】
2018161048.tif 000021
【図２０】
2018161048.tif 000022
【図２１】
2018161048.tif 000023
【図２２】
2018161048.tif 000024
【図２３】
2018161048.tif 000025
【図２４】
2018161048.tif 000026
【図２５】
2018161048.tif 000027
【図２６】
2018161048.tif 000028
【図２７】
2018161048.tif 000029
【図２８】
2018161048.tif 000030
【図２９】
2018161048.tif 000031
【図３０】
2018161048.tif 000032
【図３１】
2018161048.tif 000033
【図３２】
2018161048.tif 000034
【図３３】
2018161048.tif 000035
【図３４】
2018161048.tif 000036
【図３５】
2018161048.tif 000037
【図３６】
2018161048.tif 000038
【図３７】
2018161048.tif 000039
【図３８】
2018161048.tif 000040
【図３９】
2018161048.tif 000041
【図４０】
2018161048.tif 000042
【図４１】
2018161048.tif 000043
【図４２】
2018161048.tif 000044
【図４３】
2018161048.tif 000045
【図４４】
2018161048.tif 000046
【図４５】
2018161048.tif 000047
【図４６】
2018161048.tif 000048
【図４７】
2018161048.tif 000049
【図４８】
2018161048.tif 000050
【図４９】
2018161048.tif 000051
【図５０】
2018161048.tif 000052
【図５１】
2018161048.tif 000053
【図５２】
2018161048.tif 000054
【図５３】
2018161048.tif 000055
【図５４】
2018161048.tif 000056
【図５５】
2018161048.tif 000057
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月25日(2018.6.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リチウムイオン電池とともにユニバーサル充電池を構成する充放電コントローラであって、
充放電コントローラハウジングと、
前記充放電コントローラハウジング内に設けられる充放電コントローラリテーナーと、
前記充放電コントローラリテーナー内に設けられる充放電制御回路溶接体及び絶縁シートと、を備え、
前記充放電制御回路溶接体には、リチウムイオン電池の充放電制御回路が溶接され、
前記リチウムイオン電池の充放電制御回路は、それぞれ前記充放電制御回路溶接体の回路基板に溶接された、リチウムイオン電池の充電制御回路、リチウムイオン電池の検出回路、及びＤＣ−ＤＣ降圧型定電圧放電回路を備え、
前記充放電コントローラハウジングは、前記リチウムイオン電池の負極として、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路の電極構造に接続される、ことを特徴とする充放電コントローラ。
【請求項２】
前記リチウムイオン電池の充放電制御回路には、充電状態を表示する発光ダイオード（Ｄ１）を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の充放電コントローラ。
【請求項３】
前記充放電コントローラリテーナーは、前記発光ダイオード（Ｄ１）からの光信号を透過させるように光伝導型絶縁材料からなる、ことを特徴とする請求項２に記載の充放電コントローラ。
【請求項４】
前記リチウムイオン電池の充電制御回路は、モノリシック集積型充電池制御チップ（Ｕ１）、発光ダイオード（Ｄ１）、第３の抵抗（Ｒ３）、第４の抵抗（Ｒ４）、第１のコンデンサー（Ｃ１）、第２のコンデンサー（Ｃ２）からなり、
前記モノリシック集積型充電池制御チップ（Ｕ１）の充電状態出力端子（ＬＤＤ）が前記発光ダイオード（Ｄ１）の陰極に接続され、
前記第３の抵抗（Ｒ３）は、前記発光ダイオード（Ｄ１）の電流制限抵抗であり、その一端が前記リチウムイオン電池の充放電制御回路のＶ＋端に接続され、その他端が前記発光ダイオード（Ｄ１）の陽極に接続され、
前記第４の抵抗（Ｒ４）は、前記モノリシック集積型充電池制御チップ（Ｕ１）の充電電流設置抵抗であり、その一端が前記モノリシック集積型充電池制御チップ（Ｕ１）の充電電流設置端子（ＩＢＳＥＴ）に接続され、その他端が前記モノリシック集積型充電池制御チップ（Ｕ１）の電源接地端子（ＧＮＤ）に接続され、
前記第１のコンデンサー（Ｃ１）は、前記モノリシック集積型充電池制御チップ（Ｕ１）の充電出力フィルタコンデンサ及び放電出力フィルタ・補償コンデンサーであり、その正極が前記モノリシック集積型充電池制御チップ（Ｕ１）の前記リチウムイオン電池の接続端子（ＢＡＴ）及び前記リチウムイオン電池（ＬＩＢ）の正極に接続され、その負極が前記モノリシック集積型充電池制御チップ（Ｕ１）の電源接地端子（ＧＮＤ）に接続され、
前記第２のコンデンサー（Ｃ２）は、前記モノリシック集積型充電池制御チップ（Ｕ１）の充電入力フィルタコンデンサ及び放電出力フィルタ・補償コンデンサーであり、その正極が前記モノリシック集積型充電池制御チップ（Ｕ１）の充電電源接続端子（Ｖｃｃ）及び前記リチウムイオン電池の充放電制御回路のＶ＋端に接続され、その負極が前記モノリシック集積型充電池制御チップ（Ｕ１）の電源接地端子（ＧＮＤ）に接続される、ことを特徴とする請求項１に記載の充放電コントローラ。
【請求項５】
前記リチウムイオン電池の充電制御回路は、モノリシック集積型充電池制御チップ（Ｕ１）、第１の抵抗（Ｒ１）、第２の抵抗（Ｒ２）、負温度係数サーミスタ（Ｒｔ）からなり、
前記モノリシック集積型充電池制御チップ（Ｕ１）の温度検出設置端子（ＤＴＣＳ）は節点（Ｐ１）でそれぞれ前記第１の抵抗（Ｒ１）及び前記第２の抵抗（Ｒ２）に接続され、前記モノリシック集積型充電池制御チップ（Ｕ１）のＮＴＣ電圧検出端子（ＮＴＣ）は分圧点（Ｐ２）でそれぞれ前記第２の抵抗（Ｒ２）及び前記負温度係数サーミスタ（Ｒｔ）に接続され、
前記負温度係数サーミスタ（Ｒｔ）は前記リチウムイオン電池（ＬＩＢ）の温度をセンシングする負温度係数サーミスタであり、その一端が分圧点（Ｐ２）でそれぞれ前記第２の抵抗（Ｒ２）及び前記モノリシック集積型充電池制御チップ（Ｕ１）のＮＴＣ電圧検出端子（ＮＴＣ）に接続され、その他端が前記モノリシック集積型充電池制御チップ（Ｕ１）の電源接地端子（ＧＮＤ）に接続され、
前記第１の抵抗（Ｒ１）は、分圧点（Ｐ２）の上バイアス分圧抵抗であり、その一端が前記リチウムイオン電池（ＬＩＢ）の正極及び前記モノリシック集積型充電池制御チップ（Ｕ１）の前記リチウムイオン電池の接続端子（ＢＡＴ）に接続され、その他端が節点（Ｐ１）でそれぞれ前記第２の抵抗（Ｒ２）及び前記モノリシック集積型充電池制御チップ（Ｕ１）の温度検出設置端子（ＤＴＣＳ）に接続され、
前記第２の抵抗（Ｒ２）は、分圧点（Ｐ２）の上バイアス分圧抵抗であり、その一端が節点（Ｐ１）でそれぞれ第１の抵抗（Ｒ１）及び前記モノリシック集積型充電池制御チップ（Ｕ１）の温度検出設置端子（ＤＴＣＳ）に接続され、その他端が分圧点（Ｐ２）でそれぞれ前記負温度係数サーミスタ（Ｒｔ）及び前記モノリシック集積型充電池制御チップ（Ｕ１）のＮＴＣ電圧検出端子（ＮＴＣ）に接続される、ことを特徴とする請求項１に記載の充放電コントローラ。
【請求項６】
前記ＤＣ−ＤＣ降圧型定電圧放電回路は、モノリシック集積型充電池制御チップ（Ｕ１）、インダクタンス（Ｌ１）、第１のコンデンサー（Ｃ１）、第２のコンデンサー（Ｃ２）からなり、
前記モノリシック集積型充電池制御チップ（Ｕ１）の変調出力端子（ＳＷ）が前記インダクタンス（Ｌ１）の一端に接続され、前記インダクタンス（Ｌ１）の他端が前記第２のコンデンサー（Ｃ２）の正極及び前記リチウムイオン電池の充放電制御回路のＶ＋端に接続され、前記第２のコンデンサー（Ｃ２）の負極が前記モノリシック集積型充電池制御チップ（Ｕ１）の電源接地端子（ＧＮＤ）に接続され、前記第１のコンデンサー（Ｃ１）は、前記モノリシック集積型充電池制御チップ（Ｕ１）の充電出力フィルタコンデンサ及び放電出力フィルタ・補償コンデンサーであり、その正極が前記モノリシック集積型充電池制御チップ（Ｕ１）の前記リチウムイオン電池の接続端子（ＢＡＴ）及び前記リチウムイオン電池（ＬＩＢ）の正極に接続され、その負極が前記モノリシック集積型充電池制御チップ（Ｕ１）の電源接地端子（ＧＮＤ）に接続される、ことを特徴とする請求項１に記載の充放電コントローラ。
【請求項７】
パッケージハウジング内に、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の充放電コントローラ、正極圧接シート、リチウムイオン電池、及び負極端蓋がこの順で圧合して組み立てられてなる、ことを特徴とするユニバーサル充電池。
【請求項８】
充電状態において、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路により、前記リチウムイオン電池の電圧を検出するとともに、前記リチウムイオン電池の電圧の状態に基づいて、トリクル充電、定電流充電又は定電圧充電を選択して、前記リチウムイオン電池に対して充電を行い、
放電状態において、前記リチウムイオン電池の充放電制御回路により、前記リチウムイオン電池の出力電圧を検出し、前記リチウムイオン電池の出力電圧が低電力電圧ＶＬより高いとき、前記リチウムイオン電池の出力電圧を第１の出力電圧に降下させて定電圧出力を行い、前記リチウムイオン電池の出力電圧が低電力電圧ＶＬ以下になるとき、前記リチウムイオン電池の出力電圧を第２の出力電圧に降下させて定電圧出力を行い、そして、前記リチウムイオン電池の出力電圧が放電終止電圧ＶＤ以下になるとき、定電圧出力を停止し、
前記ＶＬは、所定のリチウムイオン電池の低電力電圧であり、前記ＶＤは、所定のリチウムイオン電池の放電終止電圧であり、
前記第１の出力電圧は１．３５Ｖ〜１．７２５Ｖであり、前記第２の出力電圧は０．９Ｖ〜１．３５Ｖである、ことを特徴とする請求項７に記載のユニバーサル充電池。
【請求項９】
充電状態において、前記リチウムイオン電池の検出回路が前記リチウムイオン電池の温度を検出し、前記リチウムイオン電池の温度が所定の充電上限温度まで上昇するとき、前記リチウムイオン電池の充電制御回路を制御して、前記リチウムイオン電池に対する充電を停止し、前記リチウムイオン電池の温度が降下して所定の充電上限温度とヒステリシス温度との差より低いとき、再び充電を回復し、
放電状態において、前記リチウムイオン電池の検出回路が前記リチウムイオン電池の温度を検出し、前記リチウムイオン電池の温度が所定の放電上限温度まで上昇するとき、前記ＤＣ−ＤＣ降圧型定電圧放電回路を制御して定電圧出力を停止し、前記リチウムイオン電池の温度が降下して所定の放電上限温度とヒステリシス温度との差より低いとき、再び定電圧出力を回復する、ことを特徴とする請求項７に記載のユニバーサル充電池。
【請求項１０】
充電過程において、前記リチウムイオン電池の充電制御回路が充電電源の最大許容出力電流を検出し、充電電源の最大許容出力電流が所定の充電電流値より小さいとき、充電電源の最大許容出力電流で前記リチウムイオン電池に対して充電を行う、ことを特徴とする請求項７に記載のユニバーサル充電池。
【請求項１１】
前記第１の出力電圧は、１．５Ｖであり、前記第２の出力電圧は、１．１Ｖである、ことを特徴とする請求項８に記載のユニバーサル充電池。
【請求項１２】
前記充放電コントローラの一端には、ユニバーサル充電池の正極としての正極接点がパッケージハウジングから露出される正極端蓋が設けられ、前記負極端蓋の一端には、パケージハウジングから露出されるユニバーサル充電池の負極としての負極接点が設けられる、ことを特徴とする請求項７に記載のユニバーサル充電池。
【請求項１３】
コンピュータＵＳＢインターフェース、又はユニバーサルリチウムイオン電池の充電アダプタを充電電源として充電を行う、ことを特徴とする請求項７に記載のユニバーサル充電池。
【請求項１４】
前記正極圧接シートは、高弾性回復率、高熱伝導率及び高導電性能を有する金属材料で製造され、表面に対して導電性酸化防止処理が実施され、
前記正極端蓋、前記パッケージハウジング、前記負極端蓋、及び前記充放電コントローラハウジングは、いずれも高熱伝導率、高導電性能を有する金属材料で製造され、表面に導電性酸化防止処理が実施される、ことを特徴とする請求項１２に記載のユニバーサル充電池。
【外国語明細書】
2018161048000001.pdf