特開 2023-61356 スマートバッテリ装置及びその急速充電方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023061356

(43)【公開日】2023-05-01

(54)【発明の名称】スマートバッテリ装置及びその急速充電方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/10 20060101AFI20230424BHJP

   H02H 7/18 20060101ALI20230424BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20230424BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20230424BHJP

【ＦＩ】

H02J7/10 H

H02H7/18

H01M10/44 P

H02J7/00 S

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022126187

(22)【出願日】2022-08-08

(31)【優先権主張番号】110138631

(32)【優先日】2021-10-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(71)【出願人】

【識別番号】508018934

【氏名又は名称】廣達電腦股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】Ｑｕａｎｔａ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｉｎｃ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１８８，Ｗｅｎｈｕａ ２ｎｄ Ｒｄ．，Ｇｕｉｓｈａｎ Ｄｉｓｔ．，Ｔａｏｙｕａｎ Ｃｉｔｙ ３３３，Ｔａｉｗａｎ

(74)【代理人】

【識別番号】100108833

【弁理士】

【氏名又は名称】早川 裕司

(74)【代理人】

【識別番号】100162156

【弁理士】

【氏名又は名称】村雨 圭介

(72)【発明者】

【氏名】顏 維廷

【テーマコード（参考）】

5G053

5G503

5H030

【Ｆターム（参考）】

5G053AA02

5G053AA09

5G053AA12

5G053AA14

5G053BA01

5G053BA04

5G053BA06

5G053CA01

5G053EA01

5G053EC03

5G503BB02

5G503CA03

5G503CC02

5G503DA13

5G503FA17

5G503GD02

5H030AA03

5H030AA04

5H030AA10

5H030AS08

5H030BB01

5H030BB21

5H030FF22

5H030FF41

5H030FF42

5H030FF43

5H030FF44

5H030FF52

(57)【要約】      （修正有）

【課題】バッテリ装置及びその急速充電方法を提供する。
【解決手段】充電用のＣレートが１Ｃであるバッテリ装置２００であって、電池セルと、電池セルの状態に応じてバッテリ装置の保護機構の作動を決定する保護チップと、保護チップに電気的に接続され、電池セルの相対的充電状態（ＲＳＯＣ）を検出するマイクロコントローラと、を備える。マイクロコントローラは、外部電源がバッテリ装置に接続されており、電池セルのＲＳＯＣが５０％未満の場合に、電池セルを制御して１０分を超えない１．７Ｃ～１．８Ｃでの急速充電を行い、急速充電の１０分の間に、保護チップが保護機構を作動させるか又は電池セルが定電流（ＣＣ）状態から定電圧（ＣＶ）状態に変わったことを検出して急速充電を停止させ、同時に電池セルのＣレートを１Ｃに戻す。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

充電用のＣレートが１Ｃであるバッテリ装置であって、
電池セルと、
前記電池セルに電気的に接続された保護チップであって、前記電池セルの状態に応じて、前記バッテリ装置の保護機構を作動させるかどうかを決定する保護チップと、
前記保護チップに電気的に接続されたマイクロコントローラであって、前記電池セルの相対的充電状態（ＲＳＯＣ）を検出するように構成されたマイクロコントローラと、を備え、
外部電源が前記バッテリ装置に電気的に接続されており、前記電池セルの前記ＲＳＯＣが５０％未満の場合に、前記マイクロコントローラは、前記電池セルを制御して１０分を超えない急速充電を行い、前記急速充電は、前記マイクロコントローラが前記電池セルを制御して１．７Ｃ～１．８ＣのＣレートで充電するためのものであり、
前記急速充電の１０分の間に、前記保護チップが前記保護機構を作動させるか、又は、前記マイクロコントローラが、前記電池セルが定電流（ＣＣ）状態から定電圧（ＣＶ）状態に変わったことを検出し、前記マイクロコントローラは、前記急速充電を停止し、同時に前記電池セルのＣレートを１Ｃに戻す、バッテリ装置。

【請求項2】

前記保護機構は、過電圧保護（ＯＶＰ）、過電流保護（ＯＣＰ）、過熱保護（ＯＴＰ）、低電圧保護（ＵＶＰ）、低温保護（ＵＴＰ）、逆電圧保護及び短絡保護を含む、請求項１に記載のバッテリ装置。

【請求項3】

前記電池セルが前記ＣＣ状態から前記ＣＶ状態に変わった場合に前記電池セルの前記ＲＳＯＣは、６０％～７０％である、請求項１に記載のバッテリ装置。

【請求項4】

前記電池セルの正極に電気的に結合された充電スイッチをさらに備え、前記電池セルが充電されている場合であって、前記保護チップが前記保護機構のＯＶＰ、ＯＣＰ及びＯＴＰを作動させた場合に、前記保護チップは、前記充電スイッチをオフにする、請求項２に記載のバッテリ装置。

【請求項5】

前記充電スイッチと前記電池セルの正極との間に電気的に結合された放電スイッチをさらに備え、
前記電池セルが充電されている場合であって、前記保護チップが前記保護機構のＯＣＰ、ＯＴＰ、ＵＶＰ、ＵＴＰ、逆電圧保護及び短絡保護を作動させた場合に、前記保護チップは、前記放電スイッチをオフにする、請求項４に記載のバッテリ装置。

【請求項6】

前記電池セルの正極と前記充電スイッチとの間に電気的に接続された保護装置をさらに備え、
前記保護チップが、前記保護機構を作動させるが前記充電スイッチ又は前記放電スイッチをオフにすることができない場合に、前記マイクロコントローラは、前記保護装置を直接切断する、請求項５に記載のバッテリ装置。

【請求項7】

充電用のＣレートが１Ｃであるバッテリ装置に適用される急速充電方法であって、
外部電源が前記バッテリ装置に電気的に結合されていることを検出するステップと、
前記バッテリ装置を１ＣのＣレートで充電するように制御するステップと、
前記バッテリ装置の相対的充電状態（ＲＳＯＣ）が５０％未満であることを検出するステップと、
前記バッテリ装置を、１０分を超えない急速充電を行うように制御するステップであって、前記急速充電は、１．７Ｃ～１．８ＣのＣレートで充電するように前記バッテリ装置を制御する、ステップと、
前記急速充電中に保護機構が作動した場合に、前記急速充電を停止するステップと、
前記バッテリ装置が定電流（ＣＣ）状態から定電圧（ＣＶ）状態に変わったことを検出した場合に、前記急速充電を停止するステップと、
前記急速充電が１０分行なわれた場合に、前記急速充電を停止するステップと、を含む、急速充電方法。

【請求項8】

前記保護機構は、過電圧保護（ＯＶＰ）、過電流保護（ＯＣＰ）、過熱保護（ＯＴＰ）、低電圧保護（ＵＶＰ）、低温保護（ＵＴＰ）、逆電圧保護及び短絡保護を含む、請求項７に記載の急速充電方法。

【請求項9】

前記外部電源が前記バッテリ装置に電気的に結合されていないことを検出した場合に、前記バッテリ装置を放電するように制御するステップと、
前記バッテリ装置のＲＳＯＣが５０％以上であることを検出した場合に、前記急速充電を行なわず、１ＣのＣレートで充電するように前記バッテリ装置を制御し続けるステップと、
前記急速充電を停止した後に、１ＣのＣレートに戻して、前記バッテリ装置を充電するステップと、をさらに含む、請求項７に記載の急速充電方法。

【請求項10】

前記バッテリ装置が充電されている場合であって、前記保護機構のＯＶＰ、ＯＣＰ、ＯＴＰが作動している場合に、第１の信号を、前記バッテリ装置に含まれる充電スイッチに出力して、前記充電スイッチがオフになるようにするステップと、
前記バッテリ装置が充電されている場合であって、ＯＣＰ、ＯＴＰ、ＵＶＰ、ＵＴＰ、逆電圧保護及び短絡保護が作動している場合に、第２の信号を、前記バッテリ装置に含まれる放電スイッチに出力して、前記放電スイッチがオフになるようにするステップと、
前記保護機構が作動しているが、充電スイッチ又は放電スイッチをオフにできない場合に、第３の信号を保護装置に出力して、前記保護装置が電気的に切断されるようにするステップと、をさらに含む、請求項８に記載の急速充電方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、２０２１年１０月１９日に出願された台湾特許出願番号第１１０１３８６３１号についての優先権を主張するものであり、これらの全ては、引用によって本願に援用される。

【0002】

本発明は、電子機器に関し、特に、バッテリ装置及びその急速充電方法に関する。

【背景技術】

【0003】

リチウム電池を用いる電気自動車（ＥＶ）、３Ｃ、エネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ）及び情報技術（ＩＴ）は全て、異なる充電条件に遭遇する可能性がある。しかしながら、共通しているのは、充電時間が遅いことが多いということである。現在の技術と現在の電池セルに用いられている材料により、既存のリチウム電池はＣＣ－ＣＶモードで充電される必要がある。図１は、バッテリ装置の充電曲線図である。図１は、バッテリ装置の充電容量曲線１００、充電電流曲線１０２、及び、充電電圧曲線１０４を示している。

【0004】

図１に示すように、バッテリ装置は、１ＣのＣレートで充電している。充電開始から０．６時間経過すると、バッテリ装置はＣＣモードになる。ＣＣモードでは、バッテリ容量曲線１００は直線的に増加する。充電開始から０．６時間を超えると、バッテリ装置はＣＶモードに変わる。ユーザーがバッテリ容量の約６０％に達するのに１０分しかかからないことを経験した場合、ユーザーはこれを許容範囲と考え、ここで充電を停止することができる。従って、如何にしてＣＣモードでバッテリ装置を瞬時に充電することでバッテリ低下のパニックを回避させるか、又は、バッテリ容量の特定の割合に到達させるかが重要な問題になっている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

バッテリ装置及びその急速充電方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一実施形態は、充電用のＣレートが１Ｃであるバッテリ装置を提供する。バッテリ装置は、電池セルと、保護チップと、マイクロコントローラと、を含む。保護チップは、電池セルに電気的に接続されている。保護チップは、電池セルの状態に応じて、バッテリ装置の保護機構を作動させるかどうかを決定する。マイクロコントローラは、保護チップに電気的に接続されており、電池セルの相対的充電状態（Relative State-Of-Charge；ＲＳＯＣ）を検出する。外部電源がバッテリ装置に電気的に接続され、電池セルのＲＳＯＣが５０％未満の場合、マイクロコントローラは、電池セルを制御して１０分を超えない急速充電を行う。急速充電は、マイクロコントローラが電池セルを制御して１．７Ｃ～１．８ＣのＣレートで充電するためのものである。急速充電の１０分以内に、保護チップが保護機構を作動させるか、又は、マイクロコントローラが、電池セルが定電流（ＣＣ）状態から定電圧（ＣＶ）状態に変わったことを検出すると、マイクロコントローラは、急速充電を停止して、電池セルのＣレートを１Ｃに戻す。

【0007】

上述したバッテリ装置によれば、保護機構は、過電圧保護（ＯＶＰ）、過電流保護（ＯＣＰ）、過熱保護（ＯＴＰ）、低電圧保護（ＵＶＰ）、低温保護（ＵＴＰ）、逆電圧保護、及び、短絡保護を含む。

【0008】

上述したバッテリ装置によれば、電池セルがＣＣ状態からＣＶ状態に変わる場合の電池セルのＲＳＯＣは、６０％～７０％である。

【0009】

上述したバッテリ装置によれば、バッテリ装置は、充電スイッチをさらに含む。充電スイッチは、電池セルの正極に電気的に結合されている。電池セルが充電されており、保護チップが保護機構のＯＶＰ、ＯＣＰ及びＯＴＰを作動させた場合に、保護チップは、充電スイッチをオフにする。

【0010】

上述したバッテリ装置は、放電スイッチをさらに含む。電池セルが充電されており、保護チップが保護機構のＯＣＰ、ＯＴＰ、ＵＶＰ、ＵＴＰ、逆電圧保護及び短絡保護を作動させた場合に、保護チップは放電スイッチをオフにする。

【0011】

上述したバッテリ装置によれば、バッテリ装置は、保護装置をさらに含む。保護装置は、電池セルの正極と充電スイッチとの間に電気的に接続されている。保護チップが、保護機構を作動させるが充電スイッチ又は放電スイッチをオフにすることができない場合に、マイクロコントローラは、保護装置を直接切断する。

【0012】

また、本発明は、急速充電方法を提供する。急速充電方法は、充電用のＣレートが１Ｃであるバッテリ装置に適用されている。急速充電方法は、以下のステップを含む。
外部電源がバッテリ装置に電気的に結合されていることを検出する。
バッテリ装置を１ＣのＣレートで充電するように制御する。
バッテリ装置の相対的充電状態（ＲＳＯＣ）が５０％未満であることを検出する。
バッテリ装置が１０分を超えない急速充電を行うように制御する。
急速充電が１．７Ｃ～１．８ＣのＣレートで充電するようにバッテリ装置を制御する。
保護機構が急速充電中に作動された場合に、急速充電を停止する。
バッテリ装置が定電流（ＣＣ）状態から定電圧（ＣＶ）状態に変わったことを検出した場合に、急速充電を停止する。
急速充電が１０分行なわれた場合に、急速充電を停止する。

【0013】

上述した急速充電方法によれば、保護機構は、過電圧保護（ＯＶＰ）、過電流保護（ＯＣＰ）、過熱保護（ＯＴＰ）、低電圧保護（ＵＶＰ）、低温保護（ＵＴＰ）、逆電圧保護、及び、短絡保護を含む。

【0014】

上述した急速充電方法によれば、この方法は、以下のステップをさらに含む。外部電源がバッテリ装置に電気的に結合されていないことを検出した場合に、バッテリ装置を放電するように制御する。バッテリ装置のＲＳＯＣが５０％以上であることを検出した場合に、急速充電を行なわず、１ＣのＣレートで充電するようにバッテリ装置を制御し続ける。急速充電を停止した後に、１ＣのＣレートを戻して、バッテリ装置を充電する。

【0015】

上述した急速充電方法によれば、この方法は、以下の動作をさらに含む。バッテリ装置が充電されており、保護機構のＯＶＰ、ＯＣＰ、ＯＴＰが作動している場合に、第１の信号を、バッテリ装置に含まれる充電スイッチに出力し、充電スイッチがオフになるようにする。本発明のバッテリ装置が充電されており、ＯＣＰ、ＯＴＰ、ＵＶＰ、ＵＴＰ、逆電圧保護及び短絡保護が作動している場合に、第２の信号を、バッテリ装置に含まれる放電スイッチに出力し、放電スイッチがオフになるようにする。保護機構が作動しているが、充電スイッチ又は放電スイッチをオフにできない場合に、第３の信号を保護装置に出力して、保護装置が電気的に切断されるようにする。

【0016】

本発明は、添付の図面を参照しながら、以下の詳細な説明及び実施例を読むことによって、より完全に理解することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】バッテリ装置の充電曲線図である。

【図2】本発明のいくつかの実施形態による、バッテリ装置２００の概略図である。

【図3】本発明のいくつかの実施形態による、急速充電方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下の説明は、本発明の一般的な原理を説明する目的でなされたものであり、本発明を限定するものではない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照することによって決定される。

【0019】

図２は、本発明のいくつかの実施形態による、バッテリ装置２００の概略図である。図２に示すように、バッテリ装置２００は、電池セル２０２と、保護チップ２０４と、マイクロコントローラ２０６と、充電スイッチ２０８と、放電スイッチ２１０と、保護装置２１２と、副保護チップ２１４と、温度センサ２１６と、感知抵抗器２１８と、通信バスＳＭＢＵＳ＿ＤＡＴＡ及びＳＭＢＵＳ＿ＣＬＯＣＫと、バッテリ識別インジケーターＢＡＴＴＥＲＹ＿ＩＤ及びＳＹＳＴＥＭ＿ＩＤと、正極Ｐ＋と、負極Ｐ－と、を含む。電池セル２０２は、受け取った電気エネルギーを化学エネルギーに変換して貯蔵するか、又は、貯蔵した化学エネルギーを電気エネルギーに変換して出力する。保護チップ２０４は、電池セル２０２に電気的に接続されており、電池セル２０２の状態に応じて（例えば、充電電圧、充電電流又は放電電流等に基づいて）、バッテリ装置２００の保護機構を作動させるかどうかを決定する。いくつかの実施形態では、保護機構は、過電圧保護（ＯＶＰ）、過電流保護（ＯＣＰ）、過熱保護（ＯＴＰ）、低電圧保護（ＵＶＰ）、低温保護（ＵＴＰ）、逆電圧保護及び短絡保護を含む。

【0020】

いくつかの実施形態では、電池セル２０２が充電されており、保護チップ２０４が保護機構のＯＶＰ、ＯＣＰ及びＯＴＰを作動させた場合に、保護チップ２０４は、信号２３０を充電スイッチ２０８に出力して、充電スイッチ２０８がオフになり、バッテリ装置２００が充電を停止するようにする。いくつかの実施形態では、電池セル２０２が放電されており、保護チップ２０４がＯＣＰ、ＯＴＰ、ＵＶＰ、ＵＴＰ、逆電圧保護及び短絡保護を作動させた場合に、保護チップ２０４は、信号２３２を放電スイッチ２１０に出力して、放電スイッチ２１０がオフになり、バッテリ装置２００が放電を停止するようにする。

【0021】

図２に示すように、充電スイッチ２０８は、保護装置２１２と放電スイッチ２１０との間に電気的に接続されている。放電スイッチ２１０は、正極Ｐ＋と充電スイッチ２０８との間に電気的に接続されている。充電スイッチ２０８は、保護チップ２０４からの信号２３０に従って、その状態を変える。例えば、信号２３０が「０」等の論理ローレベルにある場合、充電スイッチ２０８は、電流がノードＢからノードＡに流れることのみを可能にし、ノードＡからノードＢに電流を流すことを禁止する。信号２３０が「１」等の論理ハイレベルにある場合、充電スイッチ２０８は、完全導通（fully conductive）状態にある。放電スイッチ２１０は、保護チップ２０４からの信号２３２に従って、その状態を変える。例えば、信号２３２が「０」等の論理ローレベルにある場合、放電スイッチ２１０は、電流がノードＡからノードＢに流れることのみを可能にし、ノードＢからノードＡに電流を流すことを禁止する。信号２３２が「１」等の論理ハイレベルにある場合、放電スイッチ２１０は、完全導電状態にある。

【0022】

マイクロコントローラ２０６は、保護チップ２０４に電気的に接続されており、電池セル２０２の相対的充電状態（Relative State-Of-Charge；ＲＳＯＣ）を検出する。いくつかの実施形態では、マイクロコントローラ２０６は、通信インターフェース２４０を介して保護チップ２０４と通信する。例えば、マイクロコントローラ２０６は、通信インターフェース２４０を介して、保護チップ２０４から電池セル２０２の充放電電流及び充放電電圧等の情報を取得することができる。いくつかの実施形態では、通信インターフェースは、Ｉ２Ｃ通信インターフェースであるが、本発明はそれに限定されない。マイクロコントローラ２０６は、電池セル２０２からの電荷が、バッテリ装置２００の正極Ｐ＋を介して出力され、バッテリ装置２００の負極Ｐ－から電池セル２０２に戻るように制御することができる。あるいは、マイクロコントローラ２０６は、バッテリ装置２００の外部の外部電源（図示省略）を制御して、電池セル２０２を充電することができる。

【0023】

一般に、通常の充放電プロセスでは、バッテリ装置２００の充電用のＣレートは１Ｃであり、放電用のバッテリ装置２００のＣレートは２Ｃであるが、本発明はそれに限定されない。外部電源がバッテリ装置２００に電気的に結合されており、電池セル２０２のＲＳＯＣが５０％未満である場合に、マイクロコントローラ２０６は、電池セル２０２を制御して、１０分を超えない急速充電を行う。急速充電中、マイクロコントローラ２０６は、電池セル２０２を制御して、１７．７Ｃから１．８ＣのＣレートで充電する。急速充電の１０分間に、保護チップ２０４は、保護機構を作動させるか、又は、マイクロコントローラ２０６が、電池セル２０２が定電流（ＣＣ）状態から定電圧（ＣＶ）状態に変わったことを検出し、マイクロコントローラ２０６は、急速充電を停止し、同時に電池セル２０２のＣレートを戻して、１Ｃで充電する。いくつかの実施形態では、電池セル２０２のＲＳＯＣは、電池セル２０２がＣＣ状態からＣＶ状態に変わった場合に、６０％～７０％である。

【0024】

いくつかの実施形態では、バッテリ装置２００は、少なくとも１つのプロセッサを有する電子機器に含まれる。電子機器は、例えば、ラップトップ、タブレット、ウェアラブルデバイス、又は、スマートフォンであり得る。いくつかの実施形態では、マイクロコントローラ２０６は、通信バスＳＭＢＵＳ＿ＣＯＬＯＫ及びＳＭＢＵＳ＿ＴＡＴＡを介して、バッテリ装置２００を含む電子機器のプロセッサと通信することができる。例えば、電子機器のプロセッサは、通信バスＳＭＢＵＳ＿ＣＯＬＯＫ及びＳＭＢＵＳ＿ＤＡＴＡを介して、マイクロコントローラ２０６が急速充電を行うための最大時間（例えば、１０分）及びＣレート（例えば、１．７Ｃ～１．８Ｃ）を調整することができる。いくつかの実施形態では、バッテリ装置２００を含む電子機器のプロセッサは、バッテリ装置２００の電池識別インジケーターＢＡＴＴＥＲＹ＿ＩＤ及びＳＹＳＴＥＭ＿ＩＤを介して、バッテリ装置２００が電子機器に取り付けられていることを検出することができる。

【0025】

温度センサ２１６は、バッテリ装置２００の温度を検出し、検出された温度の情報を保護チップ２０４に送信する。いくつかの実施形態では、温度センサ２１６は、温度感知チップである。いくつかの実施形態では、温度センサ２１６は、温度によって抵抗値が変化するサーミスタを含む。温度センサ２１６は、サーミスタに電力を供給し、サーミスタの両端の電圧を測定することによって、サーミスタの両端の電圧の変化（抵抗の変化に対応する）を温度の変化に変換する。いくつかの実施形態では、マイクロコントローラ２０６は、感知抵抗器２１８の両端の電圧（例えば、ノードＤ及びＥの両端の電圧）を測定することによって、充電モードでの充電電流の大きさを計算することができる。

【0026】

表１は、本発明のいくつかの実施形態による、充電用の異なるＣレートに対応する１０分あたりのバッテリ２００の容量増分の比較表である。

【表1】

【0027】

表１に示すように、マイクロコントローラ２０６が電池セル２０２を１．１ＣのＣレートで充電するように制御した場合に、電池セル２０２は、３０分の充電後にバッテリ容量の５０％に達することができる。従って、充電用のＣレートが１．１Ｃである場合、バッテリ装置２００の１０分あたりの容量増分は１６．６７％である。マイクロコントローラ２０６が、１．５ＣのＣレートで充電するように電池セル２０２を制御した場合に、電池セル２０２は、２０分の充電後にバッテリ容量の５０％に達することができる。従って、充電用のＣレートが１．５Ｃである場合に、バッテリ装置２００の１０分あたりの容量増分は２５．００％である。マイクロコントローラ２０６が、電池セル２０２を１．７Ｃ～１．８ＣのＣレートで充電するように制御した場合に、電池セル２０２は、１２分の充電後にバッテリ容量の３５％に達することができる。従って、充電用のＣレートが１．７Ｃである場合に、バッテリ装置２００の１０分あたりの容量増分は２９．１７％である。

【0028】

マイクロコントローラ２０６が、２．５ＣのＣレートで充電するように電池セル２０２を制御した場合に、電池セル２０２は、１０分の充電後にバッテリ容量の４０％に達することができる。従って、充電用のＣレートが２．５Ｃである場合に、バッテリ装置２００の１０分あたりの容量増分は４０％である。表１の結果によれば、バッテリ装置２００の充電用のＣレートが高いほど、バッテリ装置２００の１０分あたりの容量増分も高くなる。しかしながら、本発明は、バッテリ装置２００を充電するために２．５ＣのＣレートを用いず、その理由は、以下のとおりであり、表２に示されている。

【0029】

表２は、本発明のいくつかの実施形態による、充電用の異なるＣレートに対応するバッテリ装置２００の性能比の比較表である。性能比は、充電用のＣレートを１分あたりの容量増分で割ったものとして定義される。

【表2】

【0030】

表２に示すように、マイクロコントローラ２０６が、電池セル２０２を１．１ＣのＣレートで充電するように制御した場合に、バッテリ装置２００の性能比（即ち、充電用のＣレートと１分あたりの容量増分の比率）は１．５２である。マイクロコントローラ２０６が、電池セル２０２を１．５ＣのＣレートで充電するように制御した場合に、バッテリ装置２００の性能比は１．６７である。マイクロコントローラ２０６が、電池セル２０２を１．７Ｃ～１．８ＣのＣレートで充電するように制御した場合に、バッテリ装置２００の性能比は１．７２である。マイクロコントローラ２０６が、電池セル２０２を２．５ＣのＣレートで充電するように制御した場合に、バッテリ装置２００の性能比は１．６である。表２に示すように、本発明は、バッテリ装置２００を充電するために１．７Ｃ～１．８ＣのＣレートを用いており、最も高い性能比（即ち、充電用のＣレートと１分あたりの容量増分の比率）を得ることができる。

【0031】

図２では、保護装置２１２は、電池セル２０２の正極（ノードＢ）と充電スイッチ２０８との間に電気的に接続されている。いくつかの実施形態では、保護チップ２０４が、保護機構を作動させるが充電スイッチ２０８又は放電スイッチ２１０をオフにすることができない場合に、或いは、保護チップが、電池セル２０２のコアストリップ（core strip）が不均衡又は異常であることを検出した場合に、マイクロコントローラ２０６は、信号２３４を保護装置２１２に直接出力して、保護装置２１２を切断することができる。いくつかの実施形態では、保護チップ２０４が、保護機構のＯＶＰを作動させるが充電スイッチ２０８又は放電スイッチ２１０をオフにすることができない場合に、副保護チップ２１４は、信号２３６を保護装置２１２に出力して、保護装置２１２を切断することができる。

【0032】

図３は、本発明のいくつかの実施形態による、急速充電方法のフローチャートである。本発明の急速充電方法は、充電用の１ＣのＣレートのバッテリ装置（例えば、図２のバッテリ装置２００）に適している。図３に示すように、急速充電方法は、以下のステップを含む。外部電源がバッテリ装置に電気的に結合されていることが検出される（ステップＳ３００）。バッテリ装置は、１ＣのＣレートで充電するように制御される（ステップＳ３０２）。５０％未満のバッテリ装置の相対的充電状態（ＲＳＯＣ）が検出される（ステップＳ３０４）。バッテリ装置は、１０分を超えない急速充電を行うように制御され、急速充電は、１．７Ｃ～１．８ＣのＣレートで充電するようにバッテリ装置を制御する（ステップＳ３０６）。保護機構が急速充電中に作動すると、急速充電が停止される（ステップＳ３０８）。バッテリ装置が定電流（ＣＣ）状態から定電圧（ＣＶ）状態に変わったことを検出した場合に、急速充電が停止される（ステップＳ３１０）。急速充電が１０分行なわれた場合に、急速充電が停止される（ステップＳ３１２）。

【0033】

いくつかの実施形態では、ステップＳ３００～Ｓ３１２は、図２のマイクロコントローラ２０６によって行われる。ステップＳ３００では、本発明の急速充電方法が、外部がバッテリ装置に電気的に結合されていることを検出しない場合に、マイクロコントローラ（図２のマイクロコントローラ２０６等）は、電池セルを放電するように制御する。即ち、バッテリ装置は、放電モードに入る。ステップＳ３０４では、マイクロコントローラが、バッテリ装置のＲＳＯＣが５０％以上であることを検出した場合に、本発明の急速充電方法は、急速充電を行なわず、１ＣのＣレートで充電するようにバッテリ装置を制御し続ける。ステップＳ３０６では、保護機構は、過電圧保護（ＯＶＰ）、過電流保護（ＯＣＰ）、過熱保護（ＯＴＰ）、低電圧保護（ＵＶＰ）、低温保護（ＵＴＰ）、逆電圧保護及び短絡保護を含む。ステップＳ３１２では、マイクロコントローラが急速充電を停止した後に、マイクロコントローラは、１ＣのＣレートに戻して、バッテリ装置を充電する。

【0034】

いくつかの実施形態では、本発明のバッテリ装置（例えば、図２のバッテリ装置２００）が充電されており、保護メカニズムのＯＶＰ、ＯＣＰ及びＯＴＰが作動している場合に、本発明の急速充電方法は、第１の信号（例えば、信号２３０）を、バッテリ装置に含まれる充電スイッチ（例えば、図２の充電スイッチ２０８）に出力して、充電スイッチがオフになるようにする。

【0035】

いくつかの実施形態では、本発明のバッテリ装置が充電されており、ＯＣＰ、ＯＴＰ、ＵＶＰ、ＵＴＰ、逆電圧保護及び短絡保護が作動している場合に、本発明の急速充電方法は、第２の信号（例えば、信号２３２）を、バッテリ装置に含まれる放電スイッチ（例えば、図２の放電スイッチ２１０）に出力して、放電スイッチがオフになるようにする。いくつかの実施形態では、保護チップ（例えば、図２の保護チップ２０４）が保護機構を作動させたが、充電スイッチ又は放電スイッチ（例えば、損傷した充電スイッチ及び／又は損傷した放電スイッチ）をオフにできない場合に、本発明の急速充電方法は、第３の信号（例えば、信号２３４）を保護装置（図２の保護装置２１２等）に出力して、保護装置を切断する。

【0036】

本発明は、例として及び望ましい実施形態の観点から説明されているが、本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。逆に、（当業者には明らかなように）様々な変更及び同様の構成をカバーすることが意図されている。よって、添付の特許請求の範囲は、全てのこのような変更及び同様の構成を包含するように、最も広義な解釈が与えられるべきである。

【符号の説明】

【0037】

ＣＣ…定電流
ＣＶ…定電圧
１００…充電容量曲線
１０２…充電電流曲線
１０４…充電電圧曲線
２００…バッテリ装置
２０２…電池セル
２０４…保護チップ
２０６…マイクロコントローラ
２０８…充電スイッチ
２１０…放電スイッチ
２１２…保護装置
２１４…副保護チップ
２１６…温度センサ
２１８…感知抵抗器
２３０、２３２、２３４…信号
Ｐ＋…正極
Ｐ－…負極
ＳＭＢＵＳ＿ＤＡＴＡ、ＳＭＢＵＳ＿ＣＬＯＣＫ…通信バス
ＢＡＴＴＥＲＹ＿ＩＤ、ＳＹＳＴＥＭ＿ＩＤ…バッテリ識別インジケーター
Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅ…ノード
Ｓ３００、Ｓ３０２、Ｓ３０４、Ｓ３０６…ステップ
Ｓ３０８、Ｓ３１０、Ｓ３１２…ステップ

【図1】

【図2】

【図3】