(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-04-24
(45)【発行日】2023-05-02
(54)【発明の名称】突入電流を低減させるための充電システム及び充電器
(51)【国際特許分類】
H02J 7/10 20060101AFI20230425BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20230425BHJP
H01M 10/44 20060101ALI20230425BHJP
H01M 10/48 20060101ALI20230425BHJP
【ＦＩ】
H02J7/10 B
H02J7/00 S
H02J7/00 B
H01M10/44 Q
H01M10/48 P
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2021143850
(22)【出願日】2021-09-03
(65)【公開番号】P2022044030
(43)【公開日】2022-03-16
【審査請求日】2021-09-03
(31)【優先権主張番号】10-2020-0113197
(32)【優先日】2020-09-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】590002817
【氏名又は名称】三星エスディアイ株式会社
【氏名又は名称原語表記】ＳＡＭＳＵＮＧ ＳＤＩ Ｃｏ．， ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】１５０－２０ Ｇｏｎｇｓｅ－ｒｏ，Ｇｉｈｅｕｎｇ－ｇｕ，Ｙｏｎｇｉｎ－ｓｉ， Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ， ４４６－９０２ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】沈 世燮
(72)【発明者】
【氏名】朴 種三
【審査官】早川 卓哉
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－１０２６４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－０６８２６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／００６４７７６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開平０９－１４００６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１６３７２３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００４－１８７３６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－０３９９１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－０１４４７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－０１３１８４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｊ７／００－７／１２
Ｈ０２Ｊ７／３４－７／３６
Ｈ０２Ｊ１／００－１／１６
Ｈ０１Ｍ１０／４２－１０／４８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも一つのバッテリセル及びバッテリ管理モジュールを備えるバッテリパックと、前記バッテリパックとの連結を感知する連結部、前記バッテリ管理モジュールと通信する通信部、及び前記バッテリパックの充電を制御する制御部を備える充電器と、を備え、
前記充電器の前記制御部は、
前記連結部を通じて前記バッテリパックとの連結を感知すれば、ウェークアップ電圧を前記バッテリ管理モジュールに出力し、
前記通信部を通じて前記バッテリ管理モジュールからバッテリ電圧値を受信し、
前記バッテリ電圧値に基づいて充電開始電圧を定め、
前記充電開始電圧を出力した後、前記バッテリパックの充電を始めるように構成され、
前記充電器の前記制御部は、前記充電開始電圧を前記バッテリ電圧値より既定のマージン値ほど高く定めるように構成され、
前記マージン値は、前記少なくとも一つのバッテリセルまでの線抵抗値、及び既定の充電電流値に基づいて予め設定される、充電システム。
【請求項2】
前記充電器の前記制御部は、前記バッテリパックの充電を始めれば、既定の大きさの充電電流を前記少なくとも一つのバッテリセルに出力した後、既定の大きさの充電電圧を前記バッテリパックに出力するように構成される、請求項１に記載の充電システム。
【請求項3】
前記バッテリ管理モジュールは、前記少なくとも一つのバッテリセルが、既定の時間の間に負荷に電力を供給せず、前記充電器から電力を受信しなければ、非活性化され、
前記ウェークアップ電圧を受信すれば、活性化されるように構成される、請求項１または２に記載の充電システム。
【請求項4】
前記バッテリ管理モジュールは、前記充電器の前記通信部から送信された信号を受信することで、前記充電器との連結を感知するように構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の充電システム。
【請求項5】
前記バッテリパックは、前記バッテリ管理モジュールを強制活性化させるためのスイッチをさらに備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の充電システム。
【請求項6】
前記バッテリ管理モジュールは、充電中止条件を検出すれば、前記充電器の前記制御部に出力中止を要請する充電中止信号を送信するように構成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の充電システム。
【請求項7】
前記充電器の前記制御部は、前記充電中止信号を受信すれば、前記バッテリパックの充電を中止し、
前記バッテリパックとの連結解除を感知した後、前記バッテリパックまたは他のバッテリパックとの連結を再び感知すれば、ウェークアップ電圧を前記バッテリ管理モジュールに出力し、
前記通信部を通じて前記バッテリ管理モジュールからバッテリ電圧値を受信し、
前記バッテリ電圧値に基づいて充電開始電圧を定め、
前記充電開始電圧を出力した後、前記バッテリパックまたは前記他のバッテリパックに電圧または電流を出力するように構成される、請求項６に記載の充電システム。
【請求項8】
前記充電器の前記制御部は、前記充電中止信号を受信した後、前記バッテリパックとの連結解除を感知するまで、前記バッテリパックが連結されていても前記バッテリパックを充電しないように構成される、請求項６に記載の充電システム。
【請求項9】
前記充電器の前記制御部は、前記バッテリ電圧値が前記ウェークアップ電圧より低ければ、前記バッテリパックの充電を始めないように構成される、請求項１から８のいずれか一項に記載の充電システム。
【請求項10】
少なくとも一つのバッテリセル及びバッテリ管理モジュールを備えるバッテリパックとの連結を感知する連結部と、前記バッテリパックの前記バッテリ管理モジュールと通信する通信部と、
前記バッテリパックの充電を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記連結部を通じて前記バッテリパックとの連結を感知すれば、前記バッテリ管理モジュールにウェークアップ電圧を出力し、
前記通信部を通じて前記バッテリ管理モジュールからバッテリ電圧値を受信し、
前記バッテリ電圧値に基づいて充電開始電圧を定め、
前記充電開始電圧を出力して前記バッテリパックの充電を始めるように構成され、
前記制御部は、前記充電開始電圧を前記バッテリ電圧値より既定のマージン値ほど高く定めるように構成され、
前記マージン値は、前記少なくとも一つのバッテリセルまでの線抵抗値、及び既定の充電電流値に基づいて予め設定される、充電器。
【請求項11】
前記制御部は、前記バッテリパックの充電を始めれば、既定の大きさの充電電流を前記少なくとも一つのバッテリセルに出力した後、既定の大きさの充電電圧を前記バッテリパックに出力するように構成される、請求項１０に記載の充電器。
【請求項12】
前記制御部は、前記バッテリ管理モジュールが前記充電器との連結を感知するように、前記通信部を通じて前記バッテリ管理モジュールに信号を送信するように構成される、請求項１０または１１に記載の充電器。
【請求項13】
前記制御部は、前記バッテリ管理モジュールから前記通信部を通じて充電中止信号を受信すれば、前記バッテリパックの充電を中止し、
前記バッテリパックとの連結解除を感知した後、前記バッテリパックまたは他のバッテリパックとの連結を再び感知すれば、ウェークアップ電圧を前記バッテリ管理モジュールに出力し、
前記通信部を通じて前記バッテリ管理モジュールからバッテリ電圧値を受信し、
前記バッテリ電圧値に基づいて充電開始電圧を定め、
前記充電開始電圧を出力した後、前記バッテリパックまたは前記他のバッテリパックに電圧または電流を出力するように構成される、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の充電器。
【請求項14】
前記制御部は、前記バッテリ管理モジュールから前記通信部を通じて充電中止信号を受信した後、前記バッテリパックとの連結解除を感知するまで、前記バッテリパックが連結されていても前記バッテリパックを充電しないように構成される、請求項１０から１３のいずれか一項に記載の充電器。
【請求項15】
前記制御部は、前記バッテリ電圧値が前記ウェークアップ電圧より低ければ、前記バッテリパックの充電を始めないように構成される、請求項１０から１４のいずれか一項に記載の充電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、突入電流を低減させるための充電システム及び充電器に関する。
【背景技術】
【0002】
突入電流（ｉｎｒｕｓｈ ｃｕｒｒｅｎｔ）は、充電器の電圧とバッテリの電圧との差が大きい場合に発生する。充電器の出力によって発生する突入電流を最小化するために、例えば、キャパシタを追加するなどの回路設計を行うか、または定格の大きい回路部品を使う方法が存在する。しかし、充電器の出力電圧または出力電流が大きい場合、突入電流を低減させるための回路部品のサイズも大きくしなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明が解決しようとする課題は、突入電流を低減させるための充電システム及び充電器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明の一実施形態による充電システムは、少なくとも一つのバッテリセル及びバッテリ管理モジュールを備えるバッテリパックと、前記バッテリパックとの連結を感知する連結部、前記バッテリ管理モジュールと通信する通信部、及び前記バッテリパックの充電を制御する制御部を備える充電器と、を備え、前記充電器の前記制御部は、前記連結部を通じて前記バッテリパックとの連結を感知すれば、ウェークアップ電圧を出力し、前記通信部を通じて前記バッテリ管理モジュールからバッテリ電圧値を受信し、前記バッテリ電圧値に基づいて充電開始電圧を定め、前記充電開始電圧を出力した後、前記バッテリパックの充電を始める。
【0005】
一実施形態によれば、前記充電器の前記制御部は、前記バッテリパックの充電を始めれば、既定の充電電流を前記少なくとも一つのバッテリセルに出力した後、既定の充電電圧を前記バッテリパックに出力する。
【0006】
一実施形態によれば、前記充電開始電圧は、前記バッテリ電圧値より既定のマージン値ほど高い。
【0007】
一実施形態によれば、前記マージン値は、前記少なくとも一つのバッテリセルまでの線抵抗値、及び既定の充電電流値に基づいて予め設定されてもよい。
【0008】
一実施形態によれば、前記バッテリ管理モジュールは、既定の時間の間に前記少なくとも一つのバッテリセルが負荷に電力も供給せず、前記充電器から電力も受信しなければ、非活性化され、前記ウェークアップ電圧を受信すれば、活性化される。
【0009】
一実施形態によれば、前記バッテリ管理モジュールは、前記充電器の前記通信部から送信された信号を受信することで、前記充電器との連結を感知する。
【0010】
一実施形態によれば、前記バッテリ管理モジュールは、前記バッテリ管理モジュールを強制活性化させるためのスイッチをさらに備えてもよい。
【0011】
一実施形態によれば、前記バッテリ管理モジュールは、充電中止条件を検出すれば、前記充電器の前記制御部に出力中止を要請する充電中止信号を送信する。
【0012】
一実施形態によれば、前記制御部は、前記充電中止信号を受信すれば、前記バッテリパックの充電を中止し、前記バッテリパックとの連結解除を感知した後、前記バッテリパックまたは他のバッテリパックとの連結を再び感知すれば、前記バッテリパックまたは他のバッテリパックに電圧または電流を出力する。
【0013】
一実施形態によれば、前記制御部は、前記充電中止信号を受信した後、前記バッテリパックとの連結解除を感知するまで、前記バッテリパックが連結されていても前記バッテリパックを充電しなくてもよい。
【0014】
一実施形態によれば、前記充電器の前記制御部は、前記バッテリ電圧値が前記ウェークアップ電圧より低ければ、前記バッテリパックの充電を始めなくてもよい。
【0015】
本発明の一実施形態による充電器は、少なくとも一つのバッテリセル及びバッテリ管理モジュールを備えるバッテリパックとの連結を感知する連結部と、前記バッテリパックの前記バッテリ管理モジュールと通信する通信部と、前記バッテリパックの充電を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記連結部を通じて前記バッテリパックとの連結を感知すれば、ウェークアップ電圧を出力し、前記通信部を通じて前記バッテリ管理モジュールからバッテリ電圧値を受信し、前記バッテリ電圧値に基づいて充電開始電圧を定め、前記充電開始電圧を出力して前記バッテリパックの充電を始める。
【0016】
一実施形態によれば、前記制御部は、前記バッテリパックの充電を始めれば、既定の充電電流を前記少なくとも一つのバッテリセルに出力した後、既定の充電電圧を前記バッテリパックに出力する。
【0017】
一実施形態によれば、前記充電開始電圧は、前記バッテリ電圧値より既定のマージン値ほど高い。
【0018】
一実施形態によれば、前記マージン値は、前記少なくとも一つのバッテリセルまでの線抵抗値、及び既定の充電電流値に基づいて予め設定されてもよい。
【0019】
一実施形態によれば、前記制御部は、前記通信部を通じて前記バッテリ管理モジュールに信号を送信することで、前記バッテリ管理モジュールをして、前記充電器との連結を感知可能にする。
【0020】
一実施形態によれば、前記制御部は、前記バッテリ管理モジュールから前記通信部を通じて充電中止信号を受信すれば、前記バッテリパックの充電を中止し、前記バッテリパックとの連結解除を感知した後、前記バッテリパックまたは他のバッテリパックとの連結を再び感知すれば、前記バッテリパックまたは他のバッテリパックに電圧または電流を出力する。
【0021】
一実施形態によれば、前記制御部は、前記バッテリ管理モジュールから前記通信部を通じて充電中止信号を受信した後、前記バッテリパックとの連結解除を感知するまで、前記バッテリパックが連結されていても前記バッテリパックを充電しなくてもよい。
【0022】
一実施形態によれば、前記制御部は、前記バッテリ電圧値が前記ウェークアップ電圧より低ければ、前記バッテリパックの充電を始めなくてもよい。
【0023】
前述したもの以外の他の側面、特徴、利点が、以下の図面、特許請求範囲及び発明の詳細な説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明の一実施形態による充電システム１００の構成の例を示す図面である。
【図2】本発明の一実施形態による充電システム１００のバッテリパック１０の回路図の例を示す図面である。
【図3】本発明の一実施形態によるバッテリパック１０のバッテリ管理モジュール１１と充電器２０の制御部２３との間の信号のフローの例を示す図面である。
【図4】本発明の一実施形態による充電器２０の出力電圧及び出力電流のグラフの例を示す図面である。
【図5】本発明の一実施形態による充電器２０の制御部２３の動作の例を示す図面である。
【図6】本発明の多様な実施形態による充電器２０の出力電圧のグラフＧ１及びＧ２の例を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
本発明は、多様な変換を加えることができ、かつ様々な実施形態を持つことができるところ、特定の実施形態を図面に例示し、詳細な説明で詳細に説明する。本発明の効果及び特徴、そしてそれらを果たす方法は、図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すれば、明らかになるであろう。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、多様な形態に具現されうる。
【0026】
以下、添付された図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明し、図面を参照して説明する時、同一または対応する構成要素には同じ図面符号を付し、これについての重複説明は省略する。
【0027】
以下の実施形態において、第１、第２などの用語は限定的な意味ではなく、一つの構成要素を、他の構成要素から区別する目的で使われた。
【0028】
以下の実施形態において、単数の表現は、文脈上明らかに異なる意味を内包しない限り、複数の表現を含んでいる。
【0029】
以下の実施形態において、「含む」または「持つ」などの用語は、明細書上に記載の特徴または構成要素が存在するということを意味するものであり、一つ以上の他の特徴や構成要素が加えられる可能性を予め排除するものではない。
【0030】
図面では、説明の便宜のために、構成要素のサイズが誇張または縮小されうる。例えば、図面に示される夫々の構成のサイズは、説明の便宜のために任意に示されるため、本発明が必ずしも図示されたところに限定されるものではない。
【0031】
以下の実施形態において、領域、構成要素、部、ブロック、モジュールなどが連結されたという時、領域、構成要素、部、ブロック、モジュールが直接的に連結された場合だけではなく、領域、構成要素、部、ブロック、モジュールの中間に他の領域、構成要素、部、ブロック、モジュールが介在されて間接的に連結された場合も含む。
【0032】
【0033】
図１及び図２を参照すれば、本発明の一実施形態による充電システム１００は、バッテリパック１０及び充電器２０を備える。バッテリパック１０は、バッテリ管理モジュール１１、少なくとも一つのバッテリセル１２、保護回路１３を備える。バッテリ管理モジュール１１は、バッテリセル１２の状態（例えば、電圧、電流、温度）を感知することができ、充電状態または充電容量を計算することができ、異常状態を感知することができる。
【0034】
充電器２０は、連結部２１、通信機能を行う通信部２２、及び出力電圧を制御して出力遮断機能を行う制御部２３を備える。
【0035】
多様な実施形態において、バッテリパック１０及び充電器２０は、他の構成要素をさらに含むことができるということは言うまでもない。
【0036】
バッテリパック１０は、コネクタ１７を通じて充電器２０と連結されて、少なくとも一つのバッテリセル１２の充電動作が行える。また、バッテリパック１０は、コネクタ１７を通じて外部負荷（図示せず）に連結されて、バッテリセル１２の放電動作が行える。バッテリセル１２とコネクタ１７との間の大電流経路は、充放電経路として使われる。充電器２０あるいは外部負荷（図示せず）の電源端子は、コネクタ１７の第１パック端子（Ｐ＋）及び第２パック端子（Ｐ－）と連結される。
【0037】
一実施形態によれば、バッテリパック１０及び充電器２０は、バッテリパック１０と充電器２０との間に、電源と通信信号をやり取りすることができる信号線を備える。例えば、充電器２０の通信部２２（例えば、通信端子）は、コネクタ１７の通信端子ＤＡＴＡと連結される。
【0038】
バッテリセル１２は、一つ以上のバッテリセルＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４を備え、一定電圧で充電または放電される。図２のＢ＋及びＢ－はそれぞれ、直列連結されたバッテリセルＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４の正極端子（Ｂ＋）及び負極端子（Ｂ－）を示す。前記バッテリセル１２の数は、外部負荷が必要とする容量によって変わる。
【0039】
バッテリパック１０の保護回路１３は、充電素子１４及び放電素子１５を含む。
【0040】
バッテリ管理モジュール１１は、バッテリセル１２の電圧を検出し、充電素子１４及び放電素子１５の動作を制御することでバッテリセル１２の充放電を制御する。例えば、コネクタ１７を通じてバッテリパック１０と充電器２０とが連結される場合、バッテリ管理モジュール１１は、充電素子１４をオン状態に、放電素子１５をオフ状態に設定して、バッテリセル１２が充電されるようにする。また、コネクタ１７を通じてバッテリパック１０と外部システム（図示せず）とが連結される場合、バッテリ管理モジュール１１は、充電素子１４をオフ状態に、放電素子１５をオン状態に設定し、バッテリセル１２を放電させる。一方、バッテリ管理モジュール１１は、バッテリセルＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４それぞれの電圧を感知する。
【0041】
充電素子１４と放電素子１５とは、バッテリセル１２とコネクタ１７との間の大電流経路上に連結され、バッテリセル１２の充電または放電を行うことができる。充電素子１４は、電界効果トランジスタ（ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下ＦＥＴ１）及び寄生ダイオード（ｐａｒａｓｉｔｉｃ Ｄｉｏｄｅ、以下、Ｄ１）を含む。放電素子１５は、電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴ２）及び寄生ダイオード（以下、Ｄ２）を含む。ＦＥＴ１のソースとドレーンとの間の接続方向は、ＦＥＴ２と逆方向に設定される。このような構成で、ＦＥＴ１は、コネクタ１７からバッテリセル１２への電流フローを制限する。ＦＥＴ２は、バッテリセル１２からのコネクタ１７の電流フローを制限するように接続される。Ｄ１及びＤ２は、電流が制限される方向の逆方向に電流が流れるように構成されてもよい。
【0042】
コネクタ１７は、少なくとも一つのバッテリセル１２と連結されており、充電時に充電器２０と連結されてバッテリセル１２の充電のための端子として作動する。コネクタ１７は、放電時に外部負荷（図示せず）と連結されて、バッテリセル１２の放電のための端子として作動する。このために、コネクタ１７は、第１パック端子（Ｐ＋）及び第２パック端子（Ｐ－）を含む。第１パック端子（Ｐ＋）は、バッテリセル１２の正極端子（Ｂ＋）と連結される正極パック端子でもある。第２パック端子（Ｐ－）は、バッテリセル１２の負極端子（Ｂ－）と連結される負極パック端子でもある。コネクタ１７に充電器２０が連結されれば、充電器２０からバッテリセル１２への充電が行われ、コネクタ１７に外部負荷が連結されれば、バッテリセル１２から外部負荷への放電が行われる。
【0043】
一実施形態によれば、コネクタ１７は、バッテリ管理モジュール１１と連結される通信端子ＤＡＴＡを含む。一実施形態によれば、コネクタ１７に充電器２０が連結されれば、通信端子は、バッテリ管理モジュール１１と充電器２０（例えば、通信部２２）との間の通信を可能にする。例えば、通信端子ＤＡＴＡは、バッテリ管理モジュール１１からバッテリセル１２の電圧情報、充電制御情報などを充電器２０に伝達する。例えば、通信端子は、バッテリ管理モジュール１１から出力されるアラーム信号などを外部システム（図示せず）に伝達する。
【0044】
センサー抵抗１６は、バッテリセル１２とコネクタ１７との間の大電流経路上に連結される。具体的な例を挙げれば、センサー抵抗１６は、バッテリセル１２の負極端子（Ｂ－）と第２パック端子（Ｐ－）との間に連結される。また、センサー抵抗１６は、バッテリ管理モジュール１１と連結される。これによって、センサー抵抗１６は、バッテリ管理モジュール１１をして、センサー抵抗１６の両端の電圧値及びセンサー抵抗１６の抵抗値を確認して、充放電電流を確認可能にする。よって、センサー抵抗１６は、バッテリセル１２の充電電流または放電電流に関する情報を、バッテリ管理モジュール１１に伝達する。
【0045】
本発明の一実施形態によれば、充電器２０の制御部２３は、連結部２１を通じてコネクタ１７と連結されたことを感知する。連結部２１は、例えば、連結端子を含む。
【0046】
制御部２３は、連結部２１を通じてバッテリパック１０と連結されたことを感知する間に、バッテリパック１０（例えば、バッテリ管理モジュール１１）に所定の通信信号を伝送することができて、バッテリパック１０（例えば、バッテリ管理モジュール１１）をして、充電器２０と連結されていることを感知可能にする。例えば、制御部２３は、バッテリパック１０と連結されている間に、通信部２２を通じて所定の周期で所定の通信信号を伝送する。
【0047】
制御部２３は、充電器２０の出力電圧を制御する。制御部２３は、連結部２１を通じてバッテリパック１０との連結を感知すれば、バッテリ管理モジュール１１を活性化させるウェークアップ電圧を出力する。
【0048】
制御部２３は、通信部２２を通じてバッテリ管理モジュール１１から、通信信号を受信する。一実施形態によれば、制御部２３は、通信部２２を通じてバッテリ管理モジュール１１から、バッテリ電圧値を示す信号、充電可能な状態であるかどうかを示す信号を受信する。バッテリ電圧値は、少なくとも一つのバッテリセル１２の電圧値を示す。バッテリ電圧値は、例えば、直列連結されたバッテリセルＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４の正極端子（Ｂ＋）と負極端子（Ｂ－）との間の電圧値を示す。
【0049】
制御部２３は、通信部２２を通じて受信された信号（例えば、バッテリ電圧値及び充電可能な状態であるかどうか）を確認して、バッテリセル１２の充電が必要な場合、充電開始電圧を出力する。充電開始電圧は、バッテリ電圧値によって制御部２３によって定められる。充電開始電圧は、例えば、ウェークアップ電圧より大きく、既定の満充電電圧より小さい。充電開始電圧は、バッテリ電圧値よりマージン値ほど高い。マージン値は、例えば、予め設定されるが、これに限定されるものではない。
【0050】
次いで、バッテリ管理モジュール１１が充電素子１４をオン状態にスイッチングして充電電流が流れ始める。充電電流が流れ始めれば、充電器２０の制御部２３は、既定の充電電流をバッテリセル１２に出力する。次いで、制御部２３は、既定の充電電圧（例えば、満充電電圧）をバッテリパック１０に出力する。
【0051】
制御部２３は、通信部２２を通じて充電禁止状態であると感知するか、またはバッテリ管理モジュール１１から充電中止信号を受信すれば、電流及び／または電圧の出力を中止する。
【0052】
例えば、バッテリ管理モジュール１１は、充電中止条件を検出すれば、制御部２３に（通信部２２を通じて）出力中止を要請する出力中止信号を送信する。例えば、バッテリ管理モジュール１１は、バッテリセル１２が満充電状態であるということを感知すれば、制御部２３に前記充電中止信号を送信する。充電器２０の制御部２３は、前記充電中止信号を受信すれば、バッテリパック１０の充電を中止する。
【0053】
制御部２３は一度充電を中止すれば、連結部２１を通じてバッテリパック１０との連結解除を感知するまでには、バッテリパック１０が連結されていてもバッテリパック１０を充電しなくてもよい。言い換えれば、制御部２３は、充電中止信号を受信した後、バッテリパック１０との連結解除を感知するまでバッテリパック１０を充電しなくてもよい。
【0054】
制御部２３は、連結部２１を通じてバッテリパック１０との連結解除を感知した後、連結部２１を通じてバッテリパック１０または他のバッテリパックとの連結を再び感知すれば、連結されたバッテリパックに電圧または電流を出力する。
【0055】
一方、バッテリパック１０は、バッテリ管理モジュール１１を強制活性化させるためのスイッチを備える。例えば、スイッチは、バッテリ管理モジュール１１の動作を活性化またはシャットダウンすることができる。
【0056】
一実施形態によれば、バッテリ管理モジュール１１は、充電容量を保護するために、放電中でも、充電中でもない間には、非活性化される。例えば、バッテリ管理モジュール１１は、既定の時間の間にバッテリセル１２が負荷に電力を供給せず、また充電器２０から電力を受信しなければ、非活性化される。バッテリ管理モジュール１１は、前記ウェークアップ電圧を受信すれば、活性化される。
【0057】
バッテリ管理モジュール１１は、充電器２０の通信部２２から信号を受信することで充電器２０との連結を感知する。例えば、バッテリ管理モジュール１１は、充電器２０の通信部２２から送信される所定の信号を使って充電器２０との連結を感知する。
【0058】
図３は、本発明の一実施形態によるバッテリパック１０のバッテリ管理モジュール１１と充電器２０の制御部２３との間の信号のフローの例である。図４は、本発明の一実施形態による充電器２０の出力電圧及び出力電流のグラフの例である。以下では、図３及び図４を共に参照して説明する。
【0059】
Ｓ１０１で、制御部２３は、連結部２１を用いて、充電器２０がバッテリパック１０と連結されたことを感知する。
【0060】
Ｓ１０２で、制御部２３は、バッテリパック１０との連結の感知に応答して、ウェークアップ電圧Ｖ１を出力する（図４参照）。例えば、制御部２３は、充電器２０がウェークアップ電圧Ｖ１を出力するように回路を制御する。
【0061】
Ｓ１０３で、バッテリ管理モジュール１１は、ウェークアップ電圧Ｖ１を受信することに基づいて活性化される。
【0062】
Ｓ１０４で、活性化されたバッテリ管理モジュール１１は、バッテリセル１２の電圧を測定する。例えば、バッテリ管理モジュール１１は、一つ以上のバッテリセルの正極端子（Ｂ＋）と負極端子（Ｂ－）との間の直列電圧値を測定する。
【0063】
Ｓ１０５で、バッテリ管理モジュール１１は、測定されたバッテリ電圧値を示す信号を充電器２０の制御部２３に伝送する。例えば、バッテリ管理モジュール１１は、コネクタ１７の通信端子ＤＡＴＡを通じて、バッテリ電圧値を示すデータを制御部２３に伝送する。充電器２０の制御部２３は、通信部２２（例えば、通信端子）を通じてバッテリ電圧値を受信する。
【0064】
Ｓ１０６で、制御部２３は、バッテリ電圧値に基づいて充電開始電圧Ｖ２を定める。充電開始電圧Ｖ２は、バッテリパック１０の充電を始める時、または始めるために出力される電圧でもある。
【0065】
図４を参照すれば、充電開始電圧Ｖ２は、バッテリ電圧値Ｖｂよりマージン値Ｖｍほど高い。マージン値Ｖｍは、例えば、予め設定される。マージン値Ｖｍは、線抵抗値及び既定の充電電流値に基づいて予め設定される。例えば、マージン値Ｖｍは、充電器２０からバッテリセル１２までの線抵抗値に既定の充電電流を掛けた値に設定される。充電開始電圧Ｖ２は、ウェークアップ電圧Ｖ１より高くて満充電電圧Ｖｃより低い。
【0066】
Ｓ１０７で、制御部２３は、定められた充電開始電圧Ｖ２を出力する。図示されてはいないが、以後、バッテリ管理モジュール１１は、充電素子１４をオン状態にスイッチングして充電電流が流れるようにする。例えば、バッテリ管理モジュール１１は、充電器２０から充電開始電圧Ｖ２が受信されれば、充電素子１４をオン状態にスイッチングし、前記スイッチングによって充電電流が流れる。
【0067】
Ｓ１０８で、制御部２３は、充電電流が流れれば、充電電圧及び／または充電電流を出力してバッテリパック１０の充電を始める。例えば、制御部２３は、充電開始電圧Ｖ２を出力しながらバッテリパック１０の充電を始める。例えば、制御部２３は、充電電流が流れることに基づいて充電電圧または充電電流を出力する。
【0068】
一実施形態によれば、制御部２３は、既定のサイズの充電電流Ｉｃをバッテリセル１２に出力する。次いで、制御部２３は、既定の充電電圧Ｖｃをバッテリパック１０に出力する。
【0069】
図４の充電素子１４のスイッチンググラフを参照すれば、バッテリ管理モジュール１１は、満充電を検出すれば、充電素子１４をオフ状態にスイッチングする。
【0070】
また図示されてはいないが、バッテリ管理モジュール１１は、充電中止条件を検出すれば、制御部２３に（例えば、通信部２２を通じて）出力中止を要請する充電中止信号を送信する。例えば、バッテリ管理モジュール１１は、充電中止条件として満充電を検出すれば、制御部２３に出力中止信号を送信する。
【0071】
また制御部２３は、前記充電中止信号を受信すれば、バッテリパック１０の充電を中止する。例えば、制御部２３は、充電中止信号を受信すれば、充電電圧または充電電流を出力しない。
【0072】
図５は、本発明の一実施形態による充電器２０の制御部２３の動作の例である。図５は、図３での制御部２３の動作の詳細な実施形態に該当する。また、図５のＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０６、Ｓ１０７、Ｓ１０８は、それぞれ図３の同じ番号の動作に対応するため、具体的な説明は省略する。
【0073】
Ｓ１０１で、制御部２３は、連結部２１を通じて、充電器２０がバッテリパック１０と連結されたことを感知する。
【0074】
Ｓ１０２で、制御部２３は、バッテリパック１０との連結の感知に応答して、ウェークアップ電圧Ｖ１を出力する（図４参照）。一実施形態によれば、バッテリ管理モジュール１１がウェークアップ電圧Ｖ１を受信して活性化されるまで、数ミリ秒（ｍｓ）の時間がかかる。
【0075】
Ｓ２０１で、制御部２３は、通信部２２を通じて、バッテリ管理モジュール１１からバッテリ電圧値が受信されるかどうかを感知する。一実施形態によれば、制御部２３は、所定の時間の間にバッテリ電圧値が受信されるかどうかを確認する。例えば、前記所定の時間は、バッテリ管理モジュール１１の活性化にかかる時間に設定される。例えば、前記所定の時間は、数ないし数十ミリ秒（ｍｓ）でもある。Ｓ２０１で、バッテリ電圧値Ｖｂが受信されなければ、制御部２３はＳ２０５に進み、再試行回数が指定された回数（ｎ）より小さければ、再試行が行われる。再試行は、例えば、Ｓ１０１段階から再び行われることでもある。
【0076】
Ｓ２０１で、所定の時間内にバッテリ電圧値が受信されれば、制御部２３はＳ２０２に進み、受信されたバッテリ電圧値Ｖｂがウェークアップ電圧Ｖ１より高いかどうかを判断する。バッテリセル１２が定常状態であれば、バッテリ電圧値Ｖｂは、ウェークアップ電圧Ｖ１より高い。
【0077】
バッテリ電圧値Ｖｂがウェークアップ電圧Ｖ１以下であると確認されれば、制御部２３はＳ２０５に進み、再試行回数が指定された回数（ｎ）より小さければ、再試行が行われる。再試行回数が指定された回数（ｎ、例えば、３回）以上であれば、制御部２３は、バッテリパック１０の充電を始めなくもよい。すなわち、制御部２３は、充電開始電圧、充電電圧または充電電流を出力しなくてもよい。よって、バッテリ電圧値Ｖｂがウェークアップ電圧Ｖ１より低ければ、制御部２３は、バッテリパック１０の充電を始めなくてもよい。
【0078】
Ｓ２０２で、バッテリ電圧値Ｖｂがウェークアップ電圧Ｖ１より高ければ、制御部２３はＳ２０３に進み、バッテリ管理モジュール１１からバッテリ管理モジュール１１の状態情報が受信されるかどうかを感知する。例えば、制御部２３は、通信部２２を通じて、所定の時間内にバッテリ管理モジュール１１の状態情報が受信されるかどうかを感知する。前記状態情報は、例えば、バッテリセル１２の状態情報を含む。前記状態情報は、例えば、バッテリパック１０の充電可否を示す信号を含む。
【0079】
例えば、所定の時間内に前記状態情報が受信されなければ、制御部２３はＳ２０５に進む。制御部２３は、再試行回数が指定された回数（ｎ）より小さければ、例えば、Ｓ１０１段階から再試行する。再試行回数が指定された回数（ｎ）以上であれば、制御部２３は、バッテリパック１０の充電を始めなくもよい。
【0080】
制御部２３は、所定の時間内にバッテリ管理モジュール１１の状態情報が受信されれば、Ｓ２０４に進み、バッテリパック１０が充電可能な状態であるかどうかを感知する。制御部２３は、前記受信された状態情報に基づいて、バッテリパック１０が充電可能な状態であるかどうかを感知する。
【0081】
前記状態情報が充電不可能な状態を示せば、制御部２３はＳ２０５に進み、再試行回数が指定された回数（ｎ、例えば、３回）より小さければ、再試行が行われる。再試行回数が指定された回数（ｎ）以上であれば、制御部２３は、バッテリパック１０の充電を始めなくもよい。
【0082】
前記状態情報が充電可能な状態を示せば、制御部２３はＳ１０６に進み、充電開始電圧Ｖ２を定める。
【0083】
Ｓ１０７で、制御部２３は、定められた充電開始電圧Ｖ２を出力する。例えば、バッテリ管理モジュール１１は、充電開始電圧Ｖ２の受信に基づいて、充電素子１４をオン状態にスイッチングして充電電流が流れるようにする。
【0084】
Ｓ１０８で、制御部２３は、バッテリパック１０の充電を始める。一実施形態によれば、制御部２３は、充電電流が流れることを感知することに基づいて既定の充電電流Ｉｃを出力し、以後に、既定の充電電圧Ｖｃを出力する。
【0085】
Ｓ２０１ないしＳ２０４、及びＳ１０６の順序は、これに限定されるものではない。例えば、前記順序が変更されてもよく、並列的または独立的に行われてもよい。
【0086】
図６は、本発明の多様な実施形態による充電器２０の出力電圧のグラフＧ１及びＧ２の例である。
【0087】
グラフＧ１を参照すれば、本発明の一実施形態による充電器２０の制御部２３は、ウェークアップ電圧Ｖ１を出力した状態でバッテリ管理モジュール１１からバッテリ電圧値Ｖｂを受信した後、出力開始電圧Ｖ２まで所定の時間の間に出力電圧を徐々に上昇させる。制御部２３が、ウェークアップ電圧Ｖ１から出力開始電圧Ｖ２まで出力を徐々に上昇させることで、充電器の初期出力電圧を安定化させることができる。
【0088】
グラフＧ２を参照すれば、本発明の他の実施形態による充電器２０の制御部２３は、ウェークアップ電圧Ｖ１を出力した状態でバッテリ管理モジュール１１からバッテリ電圧値Ｖｂを受信した後、出力開始電圧Ｖ２まで出力電圧を短期に上昇させる。例えば、制御部２３は、出力開始電圧Ｖ２より小さな第１電圧を短期に出力した後、第１電圧から出力開始電圧Ｖ２まで電圧を徐々に上昇させる。例えば、制御部２３は、出力開始電圧Ｖ２内で短期に出力制御可能な最高の電圧を出力した後、出力開始電圧Ｖ２まで出力電圧を徐々に上昇させる。これを通じて、充電器２０は、初期の出力電圧の安定化にかかる時間を縮めることができる。
【0089】
前述したように行われた本発明の一実施形態によれば、充電器の出力電圧を制御することで突入電流を最小化することができる。また、充電システムで突入電流に対応する回路部品の定格を低めることができる。勿論、これらの効果によって本発明の範囲が限定されるものではない。
【0090】
本明細書において図示され、説明された特定の具現例は、説明のための例であり、いかなる方式でも、実施形態の範囲を限定しようとするものではない。簡潔さのために、従来の電子的な構成、制御システム、ソフトウェア、前記システムの他の機能的な側面の記載は省略される。また、図面に図示された構成要素間の線の連結または連結部材は、機能的な連結及び／または物理的または回路的な連結を例示的に示すものであり、実際の装置では、代替可能な、または追加的な多様な機能的な連結、物理的な連結、または回路連結で具現されうる。また、「必須的な」、「重要に」などの具体的な言及がなければ、必須の構成要素と見なされない。
【0091】
実施形態（特に特許請求の範囲）を記述するに当って、「前記」の用語及びこれと類似した指示用語の使用は、単数及び複数いずれにも該当する。また、実施形態で範囲（ｒａｎｇｅ）を記載した場合、前記範囲に属する個別的な値を適用した発明を含むものであって（これに反する記載がなければ）、発明の詳細な説明に前記範囲を構成する夫々の個別の値を記載したものと同じである。最後に、本発明による方法を構成する段階について明らかに順序を記載するか、またはそれに反する記載がなければ、前記段階は適当な順序で行われる。必ずしも前記段階の記載順序によって本発明が限定されるものではない。本発明ですべての例または例示的な用語（例えば、など）の使用は、単純に本発明を詳細に説明するためのものであって、特許請求の範囲によって限定されない以上、前記例または例示的な用語によって実施形態の範囲が限定されるものではない。また、当業者は多様な修正、組み合わせ及び変更が加えられた特許請求の範囲またはその均等物の範ちゅう内で、設計条件及びファクタによって構成されうるということが分かる。
【0092】
例示的な実施形態が本明細書に提示され、特定の用語が使われたとしても、該用語は限定の目的で使ったものではなく、一般的な説明のためのものであると解釈されねばならない。一部の例で、本出願の出願時の当業者には明らかであろうが、特定の実施形態に関して説明される特徴、及び／または構成要素は、具体的に他に記載されていない限り、単独で使われてもよく、他の実施形態に関して説明される特徴、及び／または構成要素と共に使われてもよい。よって、本発明の思想は、前記説明された実施形態に限って定められねばならず、後述する特許請求の範囲だけではなく、該特許請求の範囲と均等なまたはこれより等価的に変更されたすべての範囲は、本発明の思想の範ちゅうに属するといえる。
【符号の説明】
【0093】
１０ バッテリパック
１１ バッテリ管理モジュール
１２ バッテリセル
１３ 保護回路
１４ 充電素子
１５ 放電素子
１６ センサー抵抗
１７ コネクタ
２０ 充電器
２１ 連結部
２２ 通信部
２３ 制御部
１００ 充電システム
１１ バッテリ管理モジュール
１２ バッテリセル
１３ 保護回路
１４ 充電素子
１５ 放電素子
１６ センサー抵抗
１７ コネクタ
２０ 充電器
２１ 連結部
２２ 通信部
２３ 制御部
１００ 充電システム
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】