JP2020511104A - 被充電機器及び充電方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、被充電機器及び充電方法を提供する。前記被充電機器は、互いに直列に接続された複数のセルと、変換回路と、を備え、前記変換回路は、電源装置によって提供される入力電圧を受信し、入力電圧を複数のセルの充電電圧と被充電機器のシステムの供給電圧に変換し、充電電圧に基づいて複数のセルを充電し、供給電圧に基づいて被充電機器のシステムに電力を供給するために用いられる。前記被充電機器は充電過程の発熱量を低減することができる。

Description

本発明は、充電技術分野に関し、さらに具体的に、被充電機器及び充電方法に関する。

電子装置の普及に伴って、電子装置はますます頻繁に使用され、従って電子装置を頻繁に充電することを必要とする。

電子装置の充電過程は、電子装置の発熱を伴う。電子装置を長期間充電すると、電子装置の内部に大量の熱が蓄積する可能性があり、その結果、電子装置に故障が発生する可能性がある。したがって、どのように充電中の電子装置の発熱を低減するかは、現在解決すべき課題である。

第１態様において、本発明は被充電機器を提供する。被充電機器は、互いに直列に接続された複数のセルと、変換回路と、を備える。変換回路は、電源装置によって提供される入力電圧を受信し、入力電圧を複数のセルの充電電圧と被充電機器のシステムの供給電圧に変換し、充電電圧に基づいて複数のセルを充電し、供給電圧に基づいて被充電機器のシステムに電力を供給するために用いられる。

第２態様において、本発明は、充電方法を提供する。充電方法は、被充電機器に用いられる。被充電機器は、互いに直列に接続された複数のセルと、第一充電チャンネルと、第二充電チャンネルと、第一充電チャンネルに位置する変換回路と、を備える。変換回路は、電源装置によって提供される入力電圧を受信し、入力電圧を複数のセルの充電電圧と被充電機器のシステムの供給電圧に変換し、充電電圧に基づいて複数のセルを充電し、供給電圧に基づいて被充電機器のシステムに電力を供給するために用いられる。第二充電チャンネルは、電源装置の出力電圧及び出力電流を受信し、且つ電源装置の出力電圧及び出力電流を複数のセルの両端に直接に印加して、複数のセルを充電するために用いられる。充電方法は、第二充電チャンネルを介して複数のセルを充電する場合、電源装置の出力電圧及び/又は出力電流が複数のセルの現在の充電段階と一致するように、電源装置と通信して、電源装置の出力電圧及び/又は出力電流を制御することを備える。

本願は、被充電機器内のセルの構造を変更して、互いに直列に接続された複数のセルを導入し、単一セルの技術方案と比較すると、同じ充電速度に達成したい場合、複数のセルが必要とする充電電流は単一セルが必要とする充電電流の１/Ｎ（Ｎは、被充電機器内に互いに直列に接続されたセルの数量である）であり、換言すると、同じ充電速度を保証することを前提として、本願によって提供される技術方案は充電電流を大幅に減らすことができ、従って充電中の被充電機器の発熱量を減らすことができる。さらに、複数のセルの技術方案に基づいて、充電過程において、本願によって提供される技術方案は被充電機器のシステムが電源装置から電力を受け取るように制御して、複数のセルの電圧が低すぎてオンにすることはできない問題を免れ、且つ充電過程の充電効率を向上させる。

本発明の実施形態に係わる充電システムの構造を示す図である。 本発明の別の実施形態に係わる充電システムの構造を示す図である。 本発明のさらに別の実施形態に係わる充電システムの構造を示す図である。 本発明のさらに別の実施形態に係わる充電システムの構造を示す図である。 本発明のさらに別の実施形態に係わる充電システムの構造を示す図である。 本発明の実施形態に係わる急速充電プロセスを示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係わる充電方法を示すフローチャートである。

本発明の実施形態において、被充電機器は端末であることができる。この「端末」は、有線回線によって接続される装置及び/又は無線インタフェースを介して通信信号を受信/送信する装置であることができるが、それに限定されるものではない。有線回線は、例えば、公衆交換電話網（ｐｕｂｌｉｃ ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ ｎｅｔｗｏｒｋ, ＰＳＴＮ）、デジタル加入者線（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ ｌｉｎｅ, ＤＳＬ）、デジタルケーブル、直接接続ケーブル、及び/又は他のデータ接続ライン又はネットワーク接続ラインであることができる。無線インターフェースは、例えば、セルラーネットワーク、無線ローカルエリアネットワーク（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ，ＷＬＡＮ）、デジタルビデオ放送ハンドヘルド（ｄｉｇｉｔａｌ ｖｉｄｅｏ ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ ｈａｎｄｈｅｌｄ，ＤＶＢ-Ｈ）ネットワークのようなデジタルテレビネットワーク、衛星ネットワーク、振幅変調周波数変調（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ-ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ, ＡＭ−ＦＭ）放送送信機、及び/又は他の通信端末と通信することであることができる。無線インタフェースを介して通信するように構成された端末は、「無線通信端末」、「無線端末」、及び/又は「移動端末」と呼ぶことができる。移動端末の例としては、衛星又はセルラー電話、パーソナル通信システム（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ，ＰＣＳ）端末（セルラー無線電話とデータ処理、ファックス及びデータ通信能力を組み合わせることができる）、パーソナルデジタルアシスタント（Ｐｅｒｓｏｎａ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ, ＰＤＡ）（無線電話（ｒａｄｉｏ ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ）、ページャ（ｐａｇｅｒ）、インターネット/イントラネットアクセス（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ/Ｉｎｔｒａｎｅｔ ａｃｃｅｓｓ）、ウェブブラウジング（ｗｅｂ ｂｒｏｗｓｉｎｇ）、ノートブック（ｎｏｔｅｂｏｏｋ）、カレンダー（ｃａｌｅｎｄａｒ）及び/又は全地球測位システム（ｇｌｏｂａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ, ＧＰＳ）受信機を備えることができる）及び/又は通常のラップトップ型又はハンドヘルド受信機、又は無線電話機能を備えた他の電子デバイスを備えるが、それに限定されるものではない。また、本発明の実施形態において、被充電機器又は端末は、パワーバンク（ｐｏｗｅｒ ｂａｎｋ）を備えることができる。このパワーバンクは、アダプタによって充電されることができ、従って他の電子装置に電力を供給するためにエネルギーを蓄積することができる。

本発明の実施形態に用いられる電源装置は、アダプタ、電源バンク（ｐｏｗｅｒ ｂａｎｋ）又はコンピュータなどであることができる。

図１は、本発明の実施形態に係わる被充電機器の構造を示す図である。図１の被充電機器１０は、互いに直列に接続された複数のセル１１と、変換回路１２と、被充電機器１０のシステム１３と、を備える。

被充電機器１０のシステム１３は、セルによって電力を供給する必要がある被充電機器１０内の構成要素を指すことができると理解されるべきである。携帯電話を例とすると、被充電機器１０内のシステムは、携帯電話内のプロセッサ、メモリ、無線周波数モジュール、ブルートゥースモジュール、無線忠実度（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｆｉｄｅｌｉｔｙ，ＷｉＦｉ）モジュールなどを指すことができる。

変換回路１２は、電源装置２０によって提供される入力電圧を受信し、入力電圧を複数のセル１１の充電電圧（充電電圧は複数のセル１１の総電圧より大きい）に変換し、充電電圧に基づいて複数のセル１１を充電するために用いられる。

変換回路１２によって提供されるシステムの供給電圧は、システム１３の最小動作電圧以上であり、システム１３の最大動作電圧以下であると理解されるべきである。

本発明の実施例は、変換回路１２が入力電圧を受信する方式に対して具体的に限定しない。

一例として、被充電機器１０は充電インターフェースを備えることができる。変換回路１２は、充電インターフェースの電力線に接続されることができる。充電過程において、外部の電源装置２０は、充電インターフェースの電源線（例えば、ＶＢＵＳである）を介して、変換回路１２に入力電圧を伝送することができる。

本発明の実施例は、上述した充電インターフェースの種類に対して具体的に限定しない。例えば、充電インターフェースはＵＳＢインターフェースであることができる。ＵＳＢインターフェースは、例えば、ＵＳＢ２．０インターフェース、マイクロＵＳＢインターフェース、又はＵＳＢ ＴＹＰＥ−Ｃインターフェースであることができる。さらに、充電インターフェースはｌｉｇｈｔｎｉｎｇインターフェース、又は他のいかなるタイプの充電用パラレルインターフェース及び/又はシリアルインターフェースであることもできる。

他の例として、電源装置２０は無線充電方式によって被充電機器１０を充電することができ、電源装置２０は被充電機器１０に電磁信号を送信することができ、変換回路１２は被充電機器１０内の無線受信回路によって電源装置２０から提供する入力電圧を獲得することができる。

選択的に、いくつかの実施形態において、電源装置２０によって提供される入力電圧は複数のセル１１の総電圧より低いことができ、変換回路１２によって出力される充電電圧は複数の複数のセル１１の総電圧よりも大きい。例えば、変換回路１２は、電源装置２０によって提供される入力電圧に対して昇圧処理を行う昇圧回路（例えば、ｂｏｏｓｔ昇圧回路）を備えることができる。

従来の被充電機器は通常単一のセルを備えるので、従来の充電方式はほとんど単一セル用に設計された充電方式である。その結果、電源装置によって提供される入力電圧は、通常複数のセルの充電要件を満たすことができない（即ち、電源装置によって提供される入力電圧は、通常複数のセルの総電圧より小さい）。携帯電話を充電することを例に挙げると、電源装置は一般的に５Ｖの入力電圧を供給することができ、被充電機器内の単一セルの電圧は一般的に３．０Ｖ〜４．３５Ｖの間である。もし従来の単一セル方案を採用すると、変換回路は、直接に５Ｖの入力電圧を利用して、単一セルに対して定電圧及び/又は定電流制御を行うことができる。しかしながら、本発明の実施形態は複数のセルを互いに直列に接続する方案を採用するので、５Ｖ電圧は複数のセルの充電要件を満たすことができない。例えば、２つのセルが直列に接続された場合、単一セルの電圧は一般的に３．０Ｖ〜４．３５Ｖの間であるので、直列に接続された２つのセルの総電圧は６．０Ｖ〜８．７Ｖであり、電源装置によって提供される５Ｖ電圧は明らかに２つのセルを充電するために使用することはできない。したがって、本発明の実施形態によって提供される変換回路１２は、先ず電源装置によって提供される入力電圧に対して昇圧処理を実行してから、昇圧後に得られる電圧に基づいて複数のセル１１に対して定電圧及び/又は定電流制御を行うことができ、変換回路１２から出力される充電電圧が複数のセル１１ｂの総電圧より大きいことにする。

選択的に、いくつかの実施形態において、電源装置２０は直接に複数のセル１１の総電圧より大きい入力電圧を提供することができ、その結果、変換回路１２は電源装置２０に対して調整してから（例えば、複数のセル１１の現在の充電段階に基づいて定電圧及び/又は定電流制御を行う）、直接に複数のセル１１を充電するために使用することができる。

変換回路１２は、入力電圧をシステム１３の供給電圧に変換し、供給電圧に基づいてシステム１３に電力を供給するために用いられることができる。変換回路１２によって提供されるシステム１３の供給電圧は、システム１３の最小動作電圧以上であり、システム１３の最大動作電圧以下であると理解されるべきである。

要約すると、充電速度を確保し、被充電機器の発熱現象を減少するために、本発明の実施形態は、被充電機器内のセル構造を改造し、直列に接続された複数のセルを導入する。単一セルの方式と比較して、同じ充電速度に達成したい場合、複数のセルが必要とする充電電流は単一セルが必要とする充電電流の約１/Ｎである（Ｎは被充電機器内の互いに直列に接続されたセルの数量である）。換言すると、同じ充電速度を確保することを前提として、本発明の実施形態は充電電流の大きさを大幅に減少することができ、それによって充電中の被充電機器の発熱量を減少することができる。

従来の被充電機器において、充電過程又は非充電過程に係わらず、通常、被充電機器内のセルを用いてシステムに電力を供給する。その結果、次のような問題が生じる。セルの電圧が低い場合、被充電機器が外部の電源装置に接続されていても、被充電機器のシステムをすぐ起動することはできなく、通常起動のために一定時間充電することを必要として、起動待ち時間がより長い。さらに、セルの充電段階は、定電流充電段階と定電圧充電段階を備え、定電圧充電段階の充電電流は一般的に比較的に小さい。セルが定電圧充電段階にある場合、セルが充電中に同時に電力を供給すると、セルから出力される供給電流と定電圧充電段階の充電電流は互いに打ち消し合う可能性があい、従って定電圧充電期間が長くなり、被充電機器の充電効率が低下する。従来の単一セル方案も充電中に電源装置によって提供される電力に基づいてシステムに電力を供給する方案を採用するが、この方案を複数のセル構成に直接に適用することはできない。

再び図１を参照すると、対照的に、本発明の実施形態において、複数のセル１１が充電段階にあるとき、変換回路１２は電源装置２０から電力を受け取り、電源装置２０によって提供される電力に基づいて被充電機器１０のシステム１３に電力を供給する。このようにすると、複数のセル１１の電圧が低くても、システム１３は依然として電源装置２０から比較的に正常な起動電圧を得ることができ、システムの起動待ち時間を短縮することができる。さらに、複数のセル１１が充電される場合、複数のセル１１はシステム１３に電力を供給することを必要としなく、それによって上述した定電圧充電期間の延長によって招く充電効率が低いという問題を回避することができる。

本発明の実施形態は、変換回路１２の形態を特に限定しない。選択的に、いくつかの実施形態では、電源装置２０によって提供される入力電圧は５Ｖであり、システム１３は３．０Ｖ〜４．３５Ｖの供給電圧を必要とする。変換回路１２は、システム１３に電力を供給するために、直接にｂｕｃｋ回路を利用して５Ｖの入力電圧を３．０Ｖ〜４．３５Ｖに下げることができる。

選択的に、いくつかの実施形態では、図２に示されたように、変換回路１２は充電管理回路１２１及び降圧回路１２２を備えることができる。

充電管理回路１２１は、電源装置２０によって提供される入力電圧を受信し、且つ入力電圧を充電電圧及び第一電圧に変換するために用いられる。その中において、第一電圧は被充電機器１０のシステム１３の最大動作電圧より大きい。

選択的に、いくつかの実施形態では、本発明の実施形態によって提供される充電管理回路１２１は、昇圧機能を有する充電管理回路であることができる。一例として、充電管理回路１２１は、昇圧機能を有する充電集積回路（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ，ＩＣ）であることができ、これはＣｈａｒｇｅｒとも呼ばれる。この昇圧機能は、例えばＢｏｏｓｔ回路によって実現することができる。

降圧回路１２２は、充電管理回路１２１から出力される第一電圧を受け取り、且つ第一電圧を被充電機器１０のシステム１３の供給電圧に変換するために用いられる。

充電管理回路１２１から出力される第一電圧は被充電機器１０のシステム１３の最大動作電圧よりも大きいことを考慮して、本発明の実施形態は、システム１３の必要とする供給電圧を得るために、降圧回路１２２を利用して第一電圧に対して降圧処理を行う。

本発明の実施形態は、充電管理回路１２１が入力電圧を充電電圧に変換する方式に対して具体的に限定しない。一例として、充電管理回路１２１は、先ず電源装置２０によって提供される入力電圧を昇圧してから、昇圧後の電圧を複数のセル１１の現在の充電段階と一致する充電電圧に変換することができる。もちろん、充電管理回路１２１は、先ず電源装置２０によって提供される入力電圧を調整し、調整後の電圧が単一セルの現在の充電段階と一致することにしてから、調整後の電圧に対して昇圧処理を行って、複数のセル１１の充電電圧を獲得する。他の例として、電源装置２０によって提供される入力電圧は複数のセル１１の総電圧より大きいことができ、充電管理回路１２１は電源装置２０から供給される入力電圧に基づいて直接に定電圧定電流制御を行って、上記の充電電圧を獲得する。

本発明の実施形態は、充電管理回路１２１が入力電圧を第一電圧に変換する方式に対して具体的に限定しない。一例として、充電管理回路１２１は、電源装置２０によって提供される入力電圧を直接に第一電圧に昇圧することができる。他の例として、充電管理回路１２１は複数のセルの充電電圧を第一電圧とすることができる。他の例として、電源装置２０によって提供される入力電圧は複数のセル１１の総電圧より大きいことができ、充電管理回路１２１は電源装置２０によって提供される入力電圧を直接に第一電圧とすることができ、電源装置２０によって提供される入力電圧が高すぎる場合、充電管理回路１２１は電源装置２０によって提供される入力電圧に対して降圧処理を行って、上記の第一電圧を得ることができる。

上述したように、従来の充電方式は単一セル用に設計されている。従来の充電方式では、被充電機器内のシステムは通常単一セルによって電力を供給されるので、被充電機器内のシステムの動作電圧は通常単一セルの電圧と一致する。本発明の実施形態は、複数のセル方式を採用し、複数のセル１１の総電圧は、被充電機器１０のシステム１３の総電圧よりも高い。したがって、複数のセル１１でシステム１３に電力を供給する前に、複数のセル１１の総電圧に対して降圧処理を行って、降圧後の電圧がシステム１３の電力供給に関する要件を満たすようにする。図２の実施形態では、充電管理回路１２１の出力端に降圧回路１２２が接続されているので、回路設計を簡単にするために、充電管理回路１２１は電力経路（ｐｏｗｅｒ ｐａｔｈ）管理機能を有する充電管理回路を選択することができる。これにより、非充電過程において、複数のセル１１がシステム１３に電力を供給する時、降圧回路１２２の降圧機能を多重化することができ、従って被充電機器内の充電回路及び電力供給回路の設計を簡単にする。

具体的には、充電管理回路１２１は、被充電機器１０が電源装置２０に接続されていない場合、複数のセル１１から出力された第二電圧を受信し、且つ第二電圧を降圧回路１２２に送信するために用いられることもできる。第二電圧は複数のセル１１の総電圧であり、第二電圧は被充電機器のシステムの最大動作電圧よりも大きい。降圧回路１２２は、さらに第二電圧を被充電機器１０のシステム１３の供給電圧に変換するために用いられる。

本発明の実施形態によって提供される充電管理回路１２１は電力経路管理機能を有する充電管理回路である。充電段階では、充電管理回路１２１は降圧回路１２２を制御して電源装置から電力を受け取ることができ、非充電段階では、充電管理回路１２１は降圧回路１２２を制御して複数のセル１１から電力を受け取ることができる。すなわち、本発明の実施形態は、実際の状況に応じて最適な電力経路を選択してシステム１３に電力を供給することができ、電力経路の効率的な管理及び動的な切り替えを実現する。

電力経路管理機能は様々な方法で実施することができる。図３に示されたように、充電管理回路１２１の内部に電力経路管理回路１２１１が設置されていてもよく、電力経路管理回路１２１１は、例えば、ＭＯＳ（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタやダイオードで実現することができ、電力経路管理回路の具体的な設計方法は従来の技術を参照することができ、本明細書では詳細に説明しない。図３の電力経路管理回路１２１１は、充電ＩＣに統合することができる。

以下、具体的な実施形態と結合して、降圧回路１２２に対して詳しく説明する。

単一セルの動作電圧範囲は３．０Ｖ〜４．３５Ｖであることを例に挙げると、被充電機器１０のシステム１３は単一セル構造に基づいて設計されているので、その動作電圧範囲も３．０Ｖ〜４．３５Ｖであり、即ちシステム１３の最低動作電圧は通常３．０Ｖであり、システム１３の最高動作電圧は通常４．３５Ｖである。システム１３の正常な供給電圧を確保するために、降圧回路１２２は、複数のセル１１の総電圧を３．０Ｖ〜４．３５Ｖの範囲内の任意の値に下げることができる。降圧回路１２２は様々な方法で実現することができ、例えば、Ｂｕｃｋ回路、チャージポンプなどで降圧を実現することができる。

回路を簡素化するために、降圧回路１２２はチャージポンプであることができる。チャージポンプによって、降圧回路１２２に入力された電圧（上記の第一電圧又は第二電圧である）を直接に現在の総電圧の１/Ｎに下げることができる。ここで、Ｎは複数のセル１１が含むセルの数量を表示する。従来のＢｕｃｋ回路はスイッチトランジスタやインダクタなどの部品を備える。インダクタの消費電力は大きいので、Ｂｕｃｋ回路で降圧すると、消費電力が大きくなる可能性がある。Ｂｕｃｋ回路と比較して、チャージポンプは主にスイッチトランジスタとコンデンサを利用して降圧し、コンデンサはほとんど余分なエネルギーを消費しないので、チャージポンプを採用すると、降圧過程の電力消耗を低減することができる。具体的には、チャージポンプ内のスイッチトランジスタは一定の方法でコンデンサの充放電を制御し、入力電圧を一定の係数（本発明の実施形態で選択される係数は１/Ｎ）で下げて、必要とする供給電圧を獲得する。

以下、具体的な実施例と結合して、本発明の実施形態をさらに詳細に説明する。図４の例は、当業者が本発明の実施形態を理解するのを助けるためのものであり、本発明の実施形態を特定の数値又は特定の例に限定するためのものではない。当業者であれば、図４の実施形態に基づいて様々な修正又は変更を行うことができ、このような修正又は変更も本発明の実施形態の範囲内にある。

図４に示されたように、充電管理回路１２１は、電力経路管理機能を有するＢｏｏｓｔ Ｃｈａｒｇｅｒを選択することができる。Ｂｏｏｓｔ ＣｈａｒｇｅｒのＶＣＣピンは充電インタフェースのＶＢＵＳに接続されることができ、電源装置２０によって提供される入力電圧（例えば、５Ｖ）を受信するために用いられる。Ｂｏｏｓｔ ＣｈａｒｇｅｒのＶＢＡＴピンは複数のセル１１に接続されることができ、充電電圧（複数のセルの総電圧よりも大きい）を供給するために用いられる。Ｂｏｏｓｔ Ｃｈａｒｇｅｒは、さらにシステム１３に電力を供給するために用いられるピンを備えることができ、第一電圧を出力するために用いられ、第一電圧又は第二電圧は降圧回路１２２によって降圧されてからシステム１３の供給電圧を形成する。また、Ｂｏｏｓｔ Ｃｈａｒｇｅｒは電力経路管理機能を有し、降圧回路１２２を制御して電源装置２０又は複数のセル１１から動的に電力を獲得するようにする。

説明しなければならないことは、図４の実施形態では、降圧回路１２２とＢｏｏｓｔ Ｃｈａｒｇｅｒは分離して設置されているが、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、いくつかの実施形態では、降圧回路１２２をＢｏｏｓｔ Ｃｈａｒｇｅｒに統合することもでき、Ｂｏｏｓｔ Ｃｈａｒｇｅｒの電力供給用ピンから出力される電圧がシステム１３の電力供給要件を満たす供給電圧になることにする。

関連技術において、被充電機器を充電するための電源装置が提案されている。電源装置は定電圧モードで動作する。定電圧モードでは、電源装置の出力電圧はほぼ一定のままであり、例えば、５Ｖ、９Ｖ、１２Ｖ又は２０Ｖなどである。

電源装置の出力電圧は、バッテリの両端に直接に印加することに適していない。被充電機器内のバッテリの予想充電電圧及び/又は充電電流を得るために、被充電機器内の変換回路によって変換されることを必要とする。

バッテリの予想充電電圧及び/又は充電電流に関する要件を満たすように、変換回路は電源装置の出力電圧を変換するために用いられる。

一例として、変換回路は、充電集積回路（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ，ＩＣ）のような充電管理モジュールであることができる。バッテリーの充電過程で、変換回路はバッテリーの充電電圧及び/又は充電電流を管理するために用いられる。変換回路は、バッテリの充電電圧及び/又は充電電流を管理するために、電圧フィードバックモジュール及び/又は電流フィードバックモジュールの機能を有する。

例えば、バッテリーの充電過程は、トリクル充電段階、定電流充電段階及び定電圧充電段階のうちの少なくとも１つを含むことができる。トリクル充電段階において、変換回路は電流フィードバックループを利用して、トリクル充電段階でバッテリに流れる電流がバッテリの予想充電電流の大きさ（例えば、第一充電電流）を満足することにする。定電流充電段階において、変換回路は電流フィードバックループを利用して、定電流充電段階でバッテリに流れる電流がバッテリの予想充電電流の大きさ（例えば、第二充電電流であり、第二充電電流は第一充電電流より大きいことができる）を満足することにする。定電圧充電段階において、変換回路は電圧フィードバックループを利用して、定電圧充電段階でバッテリの両端に印加された電圧の大きさがバッテリの予想充電電圧の大きさを満足することにする。

一例として、電源装置の出力電圧がバッテリの予想充電電圧よりも高い場合、降圧変換後の充電電圧がバッテリの予想充電電圧需要を満たすように、変換回路は電源装置の出力電圧に対して降圧処理を行うことができる。他の例として、電源装置の出力電圧がバッテリの予想充電電圧より低い場合、昇圧変換後の充電電圧がバッテリの予想充電電圧需要を満たすように、変換回路は電源装置の出力電圧に対して昇圧処理を行うことができる。

さらに他の例として、電源装置の出力電圧は、例えば、５Ｖの一定電圧であり、バッテリが単一のセル（リチウムバッテリセルを例に挙げると、単一のセルの充電カットオフ電圧は４．２Ｖである）を含む場合、変換回路（例えば、Ｂｕｃｋ降圧回路）は電源装置の出力電圧に対して降圧処理を行うことができ、従って降圧してから獲得した充電電圧がバッテリの予想充電電圧需要を満たすようにする。

さらに他の例として、電源装置の出力電圧は、例えば、５Ｖの一定電圧であり、電源装置が直列に接続された２つ以上の単セル（リチウムバッテリセルを例に挙げると、単一のセルの充電カットオフ電圧は４．２Ｖである）を含むバッテリを充電する場合、変換回路１３２（例えば、Ｂｏｏｓｔ昇圧回路）は電源装置の出力電圧に対して昇圧処理を行うことができ、従って昇圧してから獲得した充電電圧がバッテリの予想充電電圧需要を満たすようにする。

変換回路は、回路変換効率が低いという理由に制限されて、変換されなかった電気エネルギーは熱の形で消散される。この部分の熱は被充電機器の内部に蓄積される可能性がある。被充電機器の設計スペース及び放熱スペースはいずれも非常に小さい（例えば、ユーザーが使用する携帯端末の物理的サイズはますます軽量化、薄型化になるとともに、携帯端末の性能を向上させるために、携帯端末内に多数の電子部品が密集して配置されている）ので、変換回路の設計難易度が向上するだけではなく、被充電機器の内部に蓄積された熱を速やかに除去することは困難であり、結果的に被充電機器の異常が発生する。

例えば、変換回路に蓄積された熱は、変換回路の近傍の電子部品に熱干渉を招く、その結果、電子部品の動作異常を引き起こす可能性がある。さらに、一例では、変換回路に蓄積された熱は、変換回路及び変換回路の近傍の電子部品の寿命を短縮する可能性がある。さらに別の例では、変換回路に蓄積された熱は、バッテリに熱干渉を招く、バッテリの異常充電及び異常放電を引き起こす可能性がある。さらに別の例では、変換回路に蓄積された熱は、被充電機器の温度を上昇させて、充電過程でユーザーの使用経験に影響を与える可能性がある。さらに別の例では、変換回路に蓄熱された熱は、変換回路自体を短絡させる可能性があり、その結果、電源装置の出力電圧が直接にバッテリの両端に印加されて、充電異常を引き起こし、もしバッテリが長時間過電圧で充電される場合、バッテリの爆発を引き起こし、ユーザーの安全が危険になる可能性がある。

本発明の実施形態は、出力電圧を調整することができる電源装置を提供する。電源装置は、バッテリの状態情報を取得することができる。バッテリの状態情報は、バッテリの現在の電力情報及び/又は現在の電圧情報を含む。電源装置は、取得したバッテリの状態情報に応じて電源装置自身の出力電圧を調整して、バッテリの予想充電電圧及び/又は予想充電電流に関する要件を満たすようにする。電源装置によって調整された出力電圧を直接にバッテリの両端に印加してバッテリを充電することができる（以下、「直接充電」という）。さらに、バッテリ充電過程の定電流充電段階において、電源装置によって調整された出力電圧を直接にバッテリの両端に印加してバッテリを充電することができる。

電源装置は、バッテリの充電電圧及び/又は充電電流を管理するために、電圧フィードバックモジュール及び電流フィードバックモジュールの機能を有することができる。

電源装置は、次のように取得したバッテリの状態情報に応じて電源装置自身の出力電圧を調整することができる。即ち、電源装置は、バッテリの状態情報をリアルタイムで取得し、毎回取得されるバッテリのリアルタイム状態情報に応じて電源装置自身の出力電圧を調整して、バッテリの予想充電電圧及び/又は充電電流を満たすようにする。

電源装置は、次のようにリアルタイムで取得したバッテリの状態情報に応じて電源装置自身の出力電圧を調整する。即ち、充電過程でバッテリの電圧が絶えずに上昇すると、電源装置は充電過程の異なる時点でバッテリの現在の状態情報を取得し、且つバッテリの現在の状態情報に応じて電源装置自身の出力電圧をリアルタイムで調整して、バッテリの予想充電電圧及び/又は充電電流に関する要件を満たすようにする。

例えば、バッテリの充電過程は、トリクル充電段階、定電圧充電段階及び定電流充電段階のうちの少なくとも１つを備えることができる。トリック充電段階では、電源装置はトリック充電段階で第一充電電流を出力してバッテリを充電することができ、従ってバッテリの予想充電電流に関する要件（第一充電電流は一定の直流電流であることができる）を満たすようにする。定電流充電段階では、電源装置は電流フィードバックループを利用して定電流充電段階で電源装置から出力され且つバッテリに入る電流がバッテリの予想充電電流（例えば、第二充電電流であり、脈動波形の電流であり、第二充電電流は第一充電電流より大きいことができ、定電流充電段階の脈動波形の電流ピークがトリクル充電段階の一定の直流電流の大きさより大きいことができ、定電流充電段階における「定電流」とは、脈動波形の電流ピーク又は平均値がほぼ一定のままであることを指す）に関する要件を満たすようにする。定電圧充電段階では、電源装置は電圧フィードバックループを利用して定電圧充電段階で電源装置から被充電機器へ出力される電圧（即ち、一定の直流電圧である）が一定になるようにする。

例えば、本発明の実施形態で言及される電源装置は、主に被充電機器内のバッテリの定電流充電段階を制御するために用いられる。他の実施形態において、本発明の実施形態で言及される電源装置と被充電機器内の追加の充電チップが協同して、被充電機器内のバッテリのトリクル充電段階及び定電圧充電段階を制御することができる。定電流充電段階と比較して、バッテリがトリクル充電段階及び定電圧充電段階で受け取る充電電力は小さいので、被充電機器内の充電チップの効率変換損失及び熱蓄積は許容できる。なお、本発明の実施形態で言及される定電流充電段階又は定電流段階は、電源装置の出力電流を制御する充電モードを指すことができ、電源装置の出力電流が完全に一定のままであることを必要とせず、例えば、電源装置から出力される脈動波形の電流のピーク値又は平均値がほぼ一定のままであり、又は一定期間内で一定のままであることを指す。例えば、実際には、電源装置は定電流充電段階で一般的に多段定電流充電方法で充電する。

多段定電流充電（Ｍｕｌｔｉ-ｓｔａｇｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｈａｒｇｉｎｇ）は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数である）の定電流段階を有することができる。多段階定電流充電は、所定の充電電流で第一段階充電を始まる。多段階定電流充電のＮ個の定電流段階は、第一段階から第（Ｎ−１）段階まで順次に実行される。定電流段階の中の前の定電流段階から次の定電流段階に移行すると、脈動波形の電流ピーク値又は平均値は小さくなることができる。バッテリ電圧が充電終止電圧閾値に達すると、定電流段階の中の前の定電流段階は次の定電流段階に移行する。隣接する２つの定電流段階の間の電流変換過程は、漸進的な変化であるか、又は、段階状の跳躍的な変化であってもよい。

さらに、電源装置の出力電流が脈動直流電流である場合、定電流モードとは、脈動直流電流のピーク値又は平均値を制御する充電モード、即ち電源装置の出力電流のピーク値が定電流モードに対応する電流を超えないように制御することを指すことができる。また、電源装置の出力電流が交流電流である場合、定電流モードとは、交流電流のピーク値を制御する充電モードを指すことができる。

また、本発明の実施形態において、電源装置から出力される脈動波形の電圧が被充電機器のバッテリに直接印加されてバッテリを充電する場合、充電電流は、脈動波（ｐｕｌｓａｔｉｎｇ ｗａｖｅ）（例えば、饅頭状波（ｓｔｅａｍｅｄ ｂｕｎ ｗａｖｅ）である）の形式で表現されることができる。充電電流は間欠的にバッテリを充電するできると理解されるべきである。充電電流の周期は、入力交流電力、例えば交流電力網の周波数によって変化するものである。例えば、充電電流の周期に対応する周波数は、電力網周波数の整数倍又は逆数倍である。また、充電電流が間欠的にバッテリを充電する場合、該充電電流に対応する電流波形は、電力網と同期した一つ又は一組のパルスから構成することができる。

一例として、本発明の実施形態において、バッテリは充電過程（例えば、トリクル充電段階、定電流充電段階及び定電圧充電段階のうちの少なくとも1つである）で電源装置から出力される脈動直流電流（方向は一定であり、電流値は時間と共に変化する）、交流電流（方向と電流値はいずれも時間とともに変化する）又は直流電流（即ち、一定の直流電流であり、電流値と方向はいずれも時間とともに変化しない）を受け取ることができる。

関連技術の電源装置及び本発明の実施形態に係わる出力電圧が調整可能である電源装置の作動方式と協同するために、本発明の実施形態において、被充電機器１０は第一充電チャンネルと第二充電チャンネルを備える。以下、図５を参照しながら詳細に説明する。

図５に示されたように、被充電機器１０は第一充電チャンネル１４及び第二充電チャンネル１５とを備えることができる。変換回路１２は、第一充電チャンネル１４に位置することができる。第二充電チャンネル１５は、電源装置２０の出力電圧及び出力電流を受信し、且つ電源装置２０の出力電圧及び出力電流を複数のセル１１の両端に直接に印加して、複数のセル１１を充電するために用いられる。

また、図５に示す被充電機器１０は通信制御回路１６をさらに備えることができる。第二充電チャンネル１５で複数のセル１１を充電する場合、電源装置２０の出力電圧及び/又は出力電流が複数のセル１１の現在の充電段階と一致するように、通信制御回路１６は電源装置２０と通信して（双方向通信であり、例えば、図５に示された通信回線１８を介して通信することができ、通信回線１８は電源装置２０と被充電機器１０との間の通信インタフェースのデータ線であることができる）、電源装置２０の出力電圧及び/又は出力電流を制御することができる。

例えば、複数のセル１１が定電圧充電段階にあるとき、電源装置２０の出力電圧が定電圧充電段階に対応する充電電圧と一致するように、通信制御回路１６は電源装置２０と通信して、電源装置２０の出力電圧及び/又は出力電流を制御することができる。

また、複数のセル１１が定電流充電段階にあるとき、電源装置２０の出力電流が定電流充電段階に対応する充電電流と一致するように、通信制御回路１６は電源装置２０と通信して、電源装置２０の出力電圧及び/又は出力電流を制御することができる。

また、いくつかの実施形態において、通信制御回路１６は、さらに第一充電チャンネル１４と第二充電チャンネル１５との間の切り替えを制御するために用いられる。具体的には、図５に示されたように、通信制御回路１６は、スイッチ１７を介して第二充電チャンネル１５に接続され、スイッチ１７のオンオフを制御することによって第一充電チャンネル１４と第二充電チャンネル１５との間の切り替えを制御することができる。

選択的に、いくつかの実施形態において、電源装置２０が第二充電チャンネル１５を介して複数のセル１１を充電する場合、被充電機器１０は電源装置２０によって提供される入力電圧に基づいてシステム１３に電力を供給することができる。

選択的に、いくつかの実施形態において、電源装置２０は第一充電モード又は第二充電モードで動作可能である。電源装置２０が第二充電モードで被充電機器１０を充電する充電速度は、電源装置２０が第一充電モードで被充電機器１０を充電する充電速度より速い。換言すると、第一充電モードで動作する電源装置２０と比較して、第二充電モードで動作する電源装置２０が同じ容量のバッテリを完全に充電することに必要とする時間はさらに短い。また、いくつかの実施形態において、第一充電モードにおいて、電源装置２０は第一充電チャネル１４によって複数のセル１１を充電し、第二充電モードにおいて、電源装置２０は第二充電チャネル１５によって複数のセル１１を充電する。

第一充電モードは通常の充電モードであり、第二充電モードは急速充電モードである。 通常の充電モードにおいて、電源装置２０はより小さい電流（通常、２．５Ａ未満である）を出力するか、又は低電力（通常、１５Ｗ未満である）で被充電機器内のバッテリを充電する。通常の充電モードにおいて、大容量のバッテリ（例えば、３０００ｍＡバッテリである）を完全に充電するためには通常数時間かかる。急速充電モードにおいて、電源装置２０はより大きい電流（通常、２．５Ａより大きく、例えば、４．５Ａ、５Ａ、又はそれ以上である）を出力するか、又は高電力（通常、１５Ｗ以上である）で被充電機器内のバッテリを充電する。通常の充電モードと比較して、急速充電モードにおいて、電源装置２０が同じ容量のバッテリを完全に充電することに必要とする時間は大幅に短縮され、充電速度はさらに速い。

本発明の実施形態は、電源装置２０と通信制御回路１６との間の通信内容、及び第二充電モードにおける電源装置２０の出力に対する通信制御回路１６の制御方式を限定しない。例えば、通信制御回路１６は電源装置２０と通信し、被充電機器内の複数のセルの現在の総電圧又は総電気量と交渉し、且つ複数のセル１１の現在の総電圧又は総電気量に基づいて、電源装置２０の出力電圧又は出力電流を調整することができる。以下、具体的な実施形態と結合して、通信制御回路１６と電源装置２０との間の通信内容、及び第二充電モードにおける電源装置２０の出力に対する通信制御回路１６の制御方式を詳細に説明する。

以上、本発明の実施形態に関する記載は、電源装置２０と被充電機器（又は被充電機器の通信制御回路１６）の主従関係を限定しない。換言すると、電源装置２０と被充電機器のいずれか一方はマスターデバイスとして双方向通信を開始することができ、これに対応して他方はスレーブデバイスとしてマスタデバイスによって開始された通信に対して第一応答又は第一回復を行うことができる。実現可能な方式として、通信過程において、電源装置２０と被充電機器の地面に対するレベルを比較して、マスターデバイスとスレーブデバイスの身分を確定することができる。

本発明の実施形態は、電源装置２０と被充電機器との間の双方向通信の具体的な実施態様を限定しない。即ち、電源装置２０と被充電機器のいずれか一方はマスターデバイスとして通信を開始すると、これに対応して他方はスレーブデバイスとしてマスタデバイスによって開始された通信会話に対して第一応答又は第一回復を行い、マスターデバイスはスレーブデバイスの第一応答又は第一回復に対する第二応答を行うことができ、即ちマスターデバイスとスレーブデバイスとの間で１つの充電モードの話し合いを完成したものと見なすことができる。実現可能な方式として、マスターデバイスとスレーブデバイスとの間で複数回の話し合いが完了した後に、マスターデバイスとスレーブデバイスとの間で充電動作を実行することにより、話し合いの上で充電過程の安全性、信頼性を確保する。

マスターデバイスは、通信会話に対するスレーブデバイスの第一応答又は第一回復に基づいて、第二応答を以下のように行うことができる。マスターデバイスは、通信会話に対するスレーブデバイスの第一応答又は第一回復を受信してから、受信したスレーブデバイスの第一応答又は第一回復に対する第二応答を行うことができる。１つの実施例として、マスターデバイスは、予め設定された時間内に通信会話に対するスレーブデバイスの第一応答又は第一回復を受信すると、スレーブデバイスの第一応答又は第一回復に対して第二応答を行うことは、具体的に、マスターデバイスとスレーブデバイスは一回の充電モードの話し合いを完成し、話し合いの結果に基づいて、第一充電モード又は第二充電モードでマスターデバイスとスレーブデバイスとの間で充電操作を行い、即ち電源装置２０は話し合いの結果に基づいて第一充電モード又は第二充電モードで作動して被充電機器を充電することを指す。

マスターデバイスは、通信会話に対するスレーブデバイスの第一応答又は第一回復に基づいて、第二応答を以下のように行うことができる。マスターデバイスは、予め設定された時間内に通信会話に対するスレーブデバイスの第一応答又は第一回復を受信しなかったとしても、依然としてスレーブデバイスの第一応答又は第一回復に対して第二応答を行う。例えば、マスターデバイスは、予め設定された時間内に通信会話に対するスレーブデバイスの第一応答又は第一回復を受信しなかったとしても、依然としてスレーブデバイスの第一応答又は第一回復に対して第二応答を行うことは、具体的に、マスターデバイスとスレーブデバイスは一回の充電モードの話し合いを完成し、第一充電モードでマスターデバイスとスレーブデバイスとの間で充電操作を行い、即ち電源装置２０は第一充電モードで作動して被充電機器を充電することを指す。

選択的に、いくつかの実施形態において、被充電機器がマスタデバイスとして通信会話を開始し、電源装置２０がスレーブデバイスとしてマスタデバイスによって開始された通信会話に対して第一応答又は第一回復を行う場合、被充電機器は電源装置２０の第一応答又は第一回復に対して第二応答を行う必要はない。即ち、電源装置２０と被充電機器は一回の充電モードの話し合いを完成したので、電源装置２０は、話し合い結果に基づいて、第一充電モード又は第二充電モードで被充電機器を充電することができる。

選択的に、いくつかの実施形態において、通信制御回路１６は、充電インターフェース内のデータ線を介して電源装置２０と双方向通信して、第二充電モードでの電源装置２０の出力を制御することは、通信制御回路１６は、電源装置２０と双方向通信して、電源装置２０と被充電機器との間の充電モードを話し合うことを含む。

選択的に、いくつかの実施形態において、通信制御回路１６は、電源装置２０と双方向通信して、電源装置２０と被充電機器との間の充電モードを話し合うことは、通信制御回路１６は電源装置２０が送信する第一指令（第一指令は、被充電機器に第二充電モードをオンにするか否かを問い合わせるために用いられる）を受信すること、通信制御回路１６は電源装置２０に第一指令の応答指令（第一指令の応答指令は、被充電機器が第二充電モードをオンにすることに同意するか否かを指示するために用いられる）を送信すること、被充電機器が第二充電モードをオンにすることに同意する場合、通信制御回路１６は電源装置２０を制御して第一充電チャネル１４を介して複数のセルを充電すること、を含む。

選択的に、いくつかの実施形態において、通信制御回路１６は、データ線を介して電源装置２０と双方向通信して、第二充電モードにおける電源装置２０の出力を制御することは、通信制御回路１６は、電源装置２０と双方向通信して、第二充電モードでの電源装置２０が出力すべき、被充電機器を充電するための充電電圧を特定することを含む。

選択的に、いくつかの実施形態において、通信制御回路１６は、電源装置２０と双方向通信して、第二充電モードでの電源装置２０が出力すべき、被充電機器を充電するための充電電圧を特定することは、通信制御回路１６は電源装置２０が送信する第二指令（第二指令は、電源装置２０の出力電圧が被充電機器の複数のセル１１の現在の総電圧と一致するか否かを問い合わせるために用いられる）を受信すること、通信制御回路１６は電源装置２０に第二指令の応答指令（第二指令の応答指令は、電源装置２０の出力電圧が複数のセル１１の現在の総電圧と一致するか、高いか、又は低いかを指示するために用いられる）を送信すること、を含む。又は、第二指令は、電源装置２０の現在の出力電圧を、第二充電モードでの電源装置２０が出力すべき、被充電機器を充電するための充電電圧とするのに適切であるか否かを問い合わせるために用いられ、第二指令の応答指令は、電源装置２０の現在の出力電圧が適切であるか、高いか、又は低いかを指示するために用いられる。電源装置２０の現在の出力電圧が複数のセルの現在の総電圧と一致するか、又は電源装置２０の現在の出力電圧を、第二充電モードでの電源装置２０が出力すべき、被充電機器を充電するための充電電圧とするのに適切であることは、電源装置２０の現在の出力電圧は複数のセルの現在の総電圧よりわずかに高く、且つ電源装置２０の出力電圧と複数のセルの現在の総電圧との間の差は予め設定された範囲内にある（通常は数百ミリボルト（ｍＶ）のレベルである）ことを意味する。

選択的に、いくつかの実施形態において、通信制御回路１６は、データ線を介して電源装置２０と双方向通信して、第二充電モードでの電源装置２０の出力を制御することは、通信制御回路１６は、電源装置２０と双方向通信して、第二充電モードでの電源装置２０が出力すべき、被充電機器を充電するための充電電流を特定することを含むことができる。

選択的に、いくつかの実施形態において、通信制御回路１６は、電源装置２０と双方向通信して、第二充電モードでの電源装置２０が出力すべき、被充電機器を充電するための充電電流を特定することは、通信制御回路１６は電源装置２０が送信する第三指令（第三指令は、被充電機器の現在支持する最大充電電流を問い合わせるために用いられる）を受信すること、通信制御回路１６は電源装置２０に第三指令の応答指令（第三指令の応答指令は、被充電機器の現在支持する最大充電電流を指示するために用いられ、従って電源装置２０は、被充電機器の現在支持する最大充電電流に基づいて、第二充電モードでの電源装置２０が出力すべき、被充電機器を充電するための充電電流を特定することができる）を送信すること、を含む。通信制御回路１６は、被充電機器の現在支持する最大充電電流に基づいて、第二充電モードでの電源装置２０が出力すべき、被充電機器を充電するための充電電流を特定することは、多い方法があると理解されるべきである。例えば、電源装置２０は、被充電機器の現在支持する最大充電電流を、第二充電モードでの電源装置２０が出力すべき、被充電機器を充電するための充電電流に特定することができ、又は被充電機器の現在支持する最大充電電流及び自身の電流出力能力などの要因を総合的に考量してから、第二充電モードでの電源装置２０が出力すべき、被充電機器を充電するための充電電流を特定することができる。

選択的に、いくつかの実施形態において、通信制御回路１６は、データ線を介して電源装置２０と双方向通信して、第二充電モードでの電源装置２０の出力を制御することは、第二充電モードを使用して充電しているところ、通信制御回路１６は、電源装置２０と双方向通信して、電源装置２０の出力電流を調整することを含むことができる。

具体的に、通信制御回路１６は、電源装置２０と双方向通信して、電源装置２０の出力電流を調整することは、通信制御回路１６は電源装置２０が送信する第四指令（第四指令は、複数のセルの現在の総電圧を問い合わせるために用いられる）を受信すること、通信制御回路１６は電源装置２０に第四指令の応答指令（第四指令の応答指令は、複数のセルの現在の総電圧を指示するために用いられ、従って電源装置２０は、複数のセルの現在の総電圧に基づいて、電源装置２０の出力電流を調整することができる）を送信すること、を含む。

選択的に、いくつかの実施形態において、通信制御回路１６は、データ線を介して電源装置２０と双方向通信して、第二充電モードでの電源装置２０の出力を制御することは、通信制御回路１６は、電源装置２０と双方向通信して、充電インターフェースに接触不良が発生しているか否かを判断することを含むことができる。

具体的に、通信制御回路１６は、電源装置２０と双方向通信して、充電インターフェースに接触不良が発生しているか否かを判断することは、通信制御回路１６は電源装置２０が送信する第四指令（第四指令は、被充電機器のバッテリの現在の電圧を問い合わせるために用いられる）を受信すること、通信制御回路１６は電源装置２０に第四指令の応答指令（第四指令の応答指令は、被充電機器のバッテリの現在の電圧を指示するために用いられ、従って電源装置２０は、電源装置２０の出力電圧及び被充電機器のバッテリの現在の電圧に基づいて、充電インターフェースに接触不良が発生しているか否かを特定することができる）を送信すること、を含むことができる。例えば、電源装置２０は、電源装置２０の出力電圧と被充電機器の現在の電圧との間の電圧差が予め設定された電圧閾値より大きいと判断した場合、この電圧差を電源装置２０現在の出力電流値で割ったインピーダンスが予め設定されたインピーダンス閾値より大きいことを示し、即ち、充電インターフェースに接触不良が発生していることを特定することができる。

選択的に、いくつかの実施形態において、充電インターフェースの接触不良は被充電機器によって特定することもできる。例えば、通信制御回路１６は電源装置２０に第六指令（第六指令は、電源装置２０の出力電圧を問い合わせるために用いられる）を送信し；通信制御回路１６は電源装置２０が送信する第六指令の応答指令（第六指令の応答指令は、電源装置２０の出力電圧を指示するために用いられる）を受信し；通信制御回路１６は、バッテリの現在の電圧と電源装置２０の出力電圧に基づいて、充電インターフェースに接触不良が発生しているか否かを判断する。通信制御回路１６は、充電インターフェースに接触不良が発生していると判断した場合、電源装置１６に第五指令（第五指令は、充電インターフェースの接触不良を指示するために用いられる）を送信することができる。電源装置２０は、第五指令を受信してから、第二充電モードを終了することができる。

以下、図６を参照して、電源装置と被充電機器（具体的に、被充電機器内の制御ユニットによって実行することができる）との間の通信過程をさらに詳細に説明する。図６の実施例は、ただ当業者を助けて本発明の実施形態を理解するために用いられ、本発明の実施形態は例示した具体的な数値又は具体例の特定の状況に限定されるものではないと理解されるべきである。当業者であれば、図６の実施例に基づいて、種々の等価な修正や変更が可能であり、そのような修正や変更も本発明の実施例の範囲に含まれることは明らかである。

図６に示されたように、電源装置と被充電機器との間の通信手順（又は急速充電過程の通信手順である）は、以下の５つの段階を含むことができる。

段階１：

被充電機器は、電源装置に接続された後、データラインＤ＋、Ｄ−を介して電源装置の種類を検出することができる。電源装置がパワー供給装置であると検出された場合、被充電機器に吸収される電流は予め設定された電流閾値Ｉ２（例えば、１Ａであることができる）より大きいことができる。電源装置は、予め設定された時間（例えば、連続Ｔ１時間であることができる）内の電源装置の出力電流がＩ２以上であると検出された場合、被充電機器がもう電源装置の種類を識別したと見なすことができる。次に、電源装置は、被充電機器との話し合いを開始し、被充電機器に指令１（上記した第一指令に対応する）を送信して、被充電機器に以下の内容を問い合わせ、即ち電源装置が第二充電モードで被充電機器に対して充電することを同意するか否かを問い合わせる。

電源装置は被充電機器から送信した指令１の応答指令を受信し、且つ指令１の応答指令は、電源装置が第二充電モードで被充電機器に対して充電することを、被充電機器が同意しないと指示する場合、電源装置は、再び電源装置の出力電流を検出する。予め設定された連続時間（例えば、連続Ｔ１時間であることができる）内の電源装置の出力電流が依然としてＩ２以上である場合、電源装置は再び被充電機器に指令１を送信して、被充電機器に以下の内容を問い合わせ、即ち電源装置が第二充電モードで被充電機器に対して充電することを同意するか否かを問い合わせる。電源装置が第二充電モードで被充電機器に対して充電することを、被充電機器が同意するまで、又は電源装置の出力電流がＩ２以上である条件を満たさなくなるまで、電源装置は段階１の上記したステップを繰り返す。

電源装置が第二充電モードで被充電機器に対して充電することを、被充電機器が同意すると、通信手順は段階２に入る。

段階２：

電源装置の出力電圧は、複数の等級を含むことができる。電源装置は被充電機器に指令２（上記した第二指令に対応する）を送信して、電源装置の出力電圧（現在の出力電圧）が被充電機器内のバッテリの現在の電圧（複数のセルの現在の総電圧）と一致するか否かを問い合わせる。

被充電機器は電源装置に指令２の応答指令を送信して、電源装置の出力電圧が被充電機器のバッテリの現在の電圧（複数のセルの現在の総電圧）と一致するか、高いか、又は低いかを指示する。指令２の応答指令が、電源装置の出力電圧が高い又は低いと指示する場合、電源装置は、電源装置の出力電圧を１つの等級ほど調整し、且つ再び被充電機器に指令２を送信して、再び電源装置の出力電圧が被充電機器のバッテリの現在の電圧（複数のセルの現在の総電圧）と一致するか否かを問い合わせる。被充電機器によって、電源装置の出力電圧が被充電機器のバッテリの現在の電圧（複数のセルの現在の総電圧）と一致すると特定するまで、段階２の上記したステップを繰り返し、段階３に入る。

段階３：

電源装置は、被充電機器に指令３（上記した第三指令に対応する）を送信して、被充電機器の現在支持する最大充電電流を問い合わせる。被充電機器は、電源装置に指令３の応答指令を送信して、被充電機器の現在支持する最大充電電流を指示し、段階４に入る。

段階４：

電源装置は、被充電機器の現在支持する最大充電電流に基づいて、第二充電モードでの電源装置が出力すべき、被充電機器を充電するための充電電流を特定し、段階５、即ち定電流充電段階に入る。

段階５：

定電流充電段階に入った後、電源装置は、所定時間間隔で被充電機器に指令４（上記した第四指令に対応する）を送信して、被充電機器のバッテリの現在の電圧（複数のセルの現在の総電圧）を問い合わせる。被充電機器は、電源装置に指令４の応答指令を送信して、バッテリの現在の電圧（複数のセルの現在の総電圧）をフィードバックする。電源装置は、バッテリの現在の電圧（複数のセルの現在の総電圧）に基づいて、充電インターフェースに接触不良が発生しているか否か、及び電源装置の出力電流を低減する必要があるか否かを判断する。電源装置は、充電インターフェースに接触不良が発生していると判断する場合、被充電機器に指令５（上記した第五指令に対応する）を送信して、第二充電モードを終了し、それからリセットして再び段階１に入る。

選択的に、いくつかの実施形態において、段階１において、被充電機器が指令１の応答指令を送信する時、指令１の応答指令は被充電機器の経路インピーダンスのデータ（又は情報）を含むことができる。被充電機器の経路インピーダンスのデータは、段階５において、充電インターフェースが良好な接触状態にあるか否かを判断するために用いられる。

選択的に、いくつかの実施形態において、段階２において、電源装置が第二充電モードで被充電機器に対して充電することを、被充電機器が同意してから、電源装置がその出力電圧を適切な充電電圧に調整するまでにかかる時間を所定の範囲内に制御することができる。もしこの時間が所定の範囲を超えると、電源装置又は被充電機器は通信過程に異常があると判断して、リセットして再び段階１に入る。

選択的に、いくつかの実施形態において、段階２において、電源装置の出力電圧が被充電機器のバッテリの現在の電圧（複数のセルの現在の総電圧）よりΔＶ（ΔＶを２００〜５００ｍＶに設定することができる）ほど高いと、被充電機器は電源装置に指令２の応答指令を送信して、電源装置の出力電圧が被充電機器のバッテリの電圧（複数のセルの現在の総電圧）と一致することを指示する。

選択的に、いくつかの実施形態において、段階４において、電源装置の出力電流の調整速度を所定範囲内に制御することができ、このようにすると、過度に速い調整速度による充電過程の異常を免れることができる。

選択的に、いくつかの実施形態において、段階５において、電源装置の出力電流の変動を５％内に制御することができる。

選択的に、いくつかの実施形態において、段階５において、電源装置は充電経路のインピーダンスをリアルタイムで監視することができる。具体的には、電源装置は、電源装置の出力電圧、出力電流及び被充電機器によってフィードバックされたバッテリの現在の電圧（複数のセルの現在の総電圧）に基づいて、充電経路のインピーダンスを監視することができる。「充電経路のインピーダンス」＞「被充電機器の経路インピーダンス＋充電ケーブルのインピーダンス」である場合、充電インターフェースに接触不良が生じていると見なすことができ、電源装置は、第二充電モードで被充電機器を充電することを停止する。

選択的に、いくつかの実施形態において、電源装置が第二充電モードで被充電機器に対して充電し始めてから、過度に短い通信時間間隔による通信過程の異常を避けるために、電源装置と被充電機器との間の通信時間間隔を所定範囲内に制御することができる。

選択的に、いくつかの実施形態において、充電過程の停止（又は電源装置が第二充電モードで被充電機器に対して充電することを停止する）は、回復可能な停止と回復不可能な停止の二種に分けられることができる。

例えば、被充電機器のバッテリ（複数のセル）が満充電されるか又は充電インターフェースに接触不良が発生した場合、充電過程が停止され、充電通信過程がリセットされ、充電過程は再び段階１に入る。それから、電源装置が第二充電モードで被充電機器に対して充電することを、被充電機器が同意しないと、通信手順は段階２に入らない。この場合の充電過程の停止は、回復不可能な停止であると見なすことができる。

別の実施例として、電源装置と被充電機器との間に通信異常が発生した場合、充電過程が停止され、充電通信過程がリセットされ、充電過程は再び段階１に入る。段階１の要求を満たす場合、電源装置が第二充電モードで被充電機器に対して充電することを、被充電機器が同意し、充電過程を回復する。この場合の充電過程の停止は、回復可能な停止であると見なすことができる。

さらに別の実施例において、被充電機器がバッテリ（複数のセル）の異常を検出すると、充電過程が停止され、リセットされ、再び段階１に入る。それから、電源装置が第二充電モードで被充電機器に対して充電することを、被充電機器が同意しない。バッテリ（複数のセル）が正常に戻り、段階１の要求を満たす場合、電源装置が第二充電モードで被充電機器に対して充電することを、被充電機器が同意する。この場合の急速充電過程の停止は、回復可能な停止であると見なすことができる。

以上、図６に示された通信ステップ又は操作はただ例示である。例えば、段階１において、被充電機器は電源装置に接続されてから、被充電機器と電源装置との間のハンドシェイク通信（ｈａｎｄｓｈａｋｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）は、被充電機器によって開始されることができる。即ち、被充電機器は指令１を送信して、電源装置に第二充電モードをオンにするか否かを問い合わせる。被充電機器が電源装置の応答指令を受信して、電源装置が第二充電モードで被充電機器に対して充電することを、電源装置が同意する場合、電源装置は第二充電モードで被充電機器のバッテリ（複数のセル）に対して充電し始める。

別の実施例において、段階５の後に、定電圧充電段階をさらに含むことができる。具体的には、段階５において、被充電機器は電源装置にバッテリの現在の電圧（複数のセルの現在の総電圧）をフィードバックすることができる。バッテリの現在の電圧（複数のセルの現在の総電圧）が定電圧充電電圧の閾値に達すると、充電段階は定電流充電段階から定電圧充電段階に切り替わる。定電圧充電段階において、充電電流が徐々に減少されて、充電電流がある閾値まで減少すると、被充電機器のバッテリ（複数のセル）が完全に充電されたことを示し、充電過程全体が停止される。

以上、図１〜図６を参照して、本発明の装置に関する実施形態を詳細に説明した。以下、図７を参照して、本発明の方法に関する実施形態を詳細に説明する。方法に関する説明と装置に関する説明は互いに対応することを理解されるべきである。簡単にするために、繰り返した説明は適切に省略する。

図７は、本発明の実施形態に係わる充電方法を示すフローチャートである。図７の充電方法は、被充電機器（上述した被充電機器１０である）に適用することができる。被充電機器は、互いに直列に接続された複数のセルと、第一充電チャンネルと、第二充電チャンネルと、第一充電チャンネルに位置する変換回路と、を備える。変換回路は、電源装置によって提供される入力電圧を受信し、入力電圧を複数のセルの充電電圧と被充電機器のシステムの供給電圧に変換し、充電電圧に基づいて複数のセルを充電し、供給電圧に基づいて被充電機器のシステムに電力を供給するために用いられる。第二充電チャンネルは、電源装置の出力電圧及び出力電流を受信し、且つ電源装置の出力電圧及び出力電流を複数のセルの両端に直接に印加して、複数のセルを充電するために用いられる。図７の方法は、
７１０、第二充電チャンネルを介して複数のセルを充電する場合、電源装置の出力電圧及び/又は出力電流が複数のセルの現在の充電段階と一致するように、電源装置と通信して、電源装置の出力電圧及び/又は出力電流を制御することを備える。

選択的に、いくつかの実施形態では、変換回路は充電管理回路及び降圧回路を備える。充電管理回路は、入力電圧を受信し、且つ入力電圧を充電電圧と第一電圧に変換するために用いられ、第一電圧は被充電機器のシステムの最大動作電圧より大きい。降圧回路は、第一電圧を受信し、且つ第一電圧を被充電機器のシステムの供給電圧に変換するために用いられる。

選択的に、いくつかの実施形態では、充電管理回路は、さらに、被充電機器が電源装置に接続されていない場合、複数のセルから出力された第二電圧を受信し、且つ第二電圧を降圧回路に送信するために用いられる。第二電圧は複数のセルの総電圧であり、第二電圧は被充電機器のシステムの最大動作電圧よりも大きい。降圧回路は、さらに第二電圧を被充電機器のシステムの供給電圧に変換するために用いられる。

選択的に、いくつかの実施形態では、降圧回路はチャージポンプである。

選択的に、いくつかの実施形態では、電源装置によって提供される入力電圧は複数のセルの総電圧より小さく、充電管理回路はＢｏｏｓｔ昇圧回路及び充電ＩＣを備える。

選択的に、いくつかの実施形態では、Ｂｏｏｓｔ昇圧回路及び充電ＩＣは同じチップに統合される。

選択的に、いくつかの実施形態では、図７の方法は、第一充電チャンネルと第二充電チャンネルとの間の切り替えを制御することをさらに備える。

上述した実施形態において、全部又は一部はソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア（ｆｉｒｍｗａｒｅ）、又は任意の他の組み合わせによって実現することができる。ソフトウェアによって実現する場合、全部又は一部は、コンピュータプログラム製品の形式で実現することができる。コンピュータプログラム製品は、１つ又は複数のコンピュータ命令を含む。コンピュータにコンピュータプログラム命令をアップロードして実行される場合、本発明の実装形態のプロセス又は機能の全部または一部が実行される。コンピュータは、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、コンピュータネットワーク、又は他のプログラム可能な装置であることができる。コンピュータ命令は、コンピュータ可読記憶媒体に記憶することができ、又は１つのコンピュータ可読記憶媒体から別のコンピュータ可読記憶媒体に送信することができる。例えば、コンピュータ命令は、有線（例えば、同軸ケーブル、光ファイバ、デジタル加入者線（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ ｌｉｎｅ, ＤＳＬ）である）又は無線（赤外線、無線、マイクロ波などである）方式によって、あるウェブサイト、コンピュータ、サーバ、又はデータセンタから別のウェブサイト、コンピュータ、サーバ、又はデータセンタに送信することができる。コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータがアクセスすることができる任意の利用可能な媒体、又は１つ又は複数の利用可能な媒体統合を含むサーバ、データセンタなどのデータ記憶装置であることができる。使用可能な媒体は、磁気媒体（例えば、ソフトディスク、ハードディスク、磁気テープである）、光学媒体（例えば、デジタルビデオディスク（ｄｉｇｉｔａｌ ｖｉｄｅｏ ｄｉｓｃ，ＤＶＤ）である）、又は半導体媒体（例えば、ソリッドステートディスク（ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｄｉｓｋ，ＳＳＤ）である）などであることができる。

本願に開示された実施例に基づいて記載される各例示のユニット及びアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、又はコンピュータープログラムと電子ハードウェアとの組み合わせにより実現され得ることは、当業者とって明らかである。これらの機能は、ハードウェアにより実行されるか又はソフトウェアにより実行されるかについて、技術方案の特定の応用場合や設計の制限条件などによって決められる。当業者は、特定応用ごとに異なる方法を使用して記載される機能を実現できるが、これらの実現は、本発明の範囲を超えると見なされるべきではない。

本願によって提供される幾つかの実施形態において、開示されるシステム、装置及び方法は、他の形態により実現され得ると理解されるべきである。例えば、上記に説明された装置の実施例は、例示するためのものに過ぎない。例えば、ユニットの分割は、ロジック機能の分割に過ぎず、実際に実現するときに別の分割形態を有してもよい。例えば、複数のユニット又は部品を組み合わせ、又は別のシステムに集積し、又は若干の特徴を無視し、又は実行しなくてもよい。さらに、図示又は検討する相互間の結合や直接結合や通信接続は、いくつかのインタフェース、装置、又はユニットの間接結合や通信接続であってもよいし、電気、機械や他の形態であってもよい。

分離部品として記載されたユニットは、物理的に分離してもよいし、分離しなくてもよい。ユニットとして表示される部品は、物理的なユニットであってもよいし、物理的なユニットではなくておもよい。即ち、一つの箇所に設置してもよいし、複数のネットワークユニットに設置してもよい。実際の要求に応じて一部又は全部のユニットを選択して本実施例の技術方案の目的を実現することができる。

また、本発明に係る各実施例の各機能ユニットは、１つの処理ユニットに集積されてもよいし、物理的に分離された複数のユニットとして存在してもよいし、２つ以上のユニットは１つのユニットに集積してもよい。

上述したのは、ただ本願の具体的な実施形態であり、本願の保護範囲はこれに限定されるものではない。当業者であれば、本願に開示された技術範囲内で変更又は置換を容易に想到しうることであり、全て本出願の範囲内に含まれるべきである。従って本願の保護範囲は特許請求の範囲によって決めるべきである。

Claims (14)

1. 互いに直列に接続された複数のセルと、変換回路と、を備える被充電機器であって、
   前記変換回路は、電源装置によって提供される入力電圧を受信し、前記入力電圧を前記複数のセルの充電電圧と前記被充電機器のシステムの供給電圧に変換し、前記充電電圧に基づいて前記複数のセルを充電し、前記供給電圧に基づいて前記被充電機器のシステムに電力を供給するために用いられる、
   ことを特徴とする被充電機器。
2. 前記変換回路は、充電管理回路及び降圧回路を備え、
   前記充電管理回路は、前記入力電圧を受信し、且つ前記入力電圧を前記充電電圧と第一電圧に変換するために用いられ、前記第一電圧は前記被充電機器のシステムの最大動作電圧より大きく、
   前記降圧回路は、前記第一電圧を受信し、且つ前記第一電圧を前記被充電機器のシステムの供給電圧に変換するために用いられる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の被充電機器。
3. 前記充電管理回路は、さらに、前記被充電機器が前記電源装置に接続されていない場合、前記複数のセルから出力された第二電圧を受信し、且つ前記第二電圧を前記降圧回路に送信するために用いられ、前記第二電圧は前記複数のセルの総電圧であり、前記第二電圧は前記被充電機器のシステムの最大動作電圧よりも大きく、
   前記降圧回路は、さらに前記第二電圧を前記被充電機器のシステムの供給電圧に変換するために用いられる、
   ことを特徴とする請求項２に記載の被充電機器。
4. 前記降圧回路は、チャージポンプである、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の被充電機器。
5. 前記電源装置によって提供される入力電圧は前記複数のセルの総電圧より小さく、前記充電管理回路はＢｏｏｓｔ昇圧回路及び充電ＩＣを備える、
   ことを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の被充電機器。
6. 前記Ｂｏｏｓｔ昇圧回路及び前記充電ＩＣは同じチップに統合される、
   ことを特徴とする請求項５に記載の被充電機器。
7. 前記被充電機器は、第一充電チャンネルと、第二充電チャンネルと、通信制御回路と、を備え、
   前記変換回路は前記第一充電チャンネルに位置し、前記第二充電チャンネルは、電源装置の出力電圧及び出力電流を受信し、且つ前記電源装置の出力電圧及び出力電流を前記複数のセルの両端に直接に印加して、前記複数のセルを充電するために用いられ、
   前記通信制御回路は、前記第二充電チャンネルを介して前記複数のセルを充電する場合、前記電源装置の出力電圧及び/又は出力電流が前記複数のセルの現在の充電段階と一致するように、前記電源装置と通信して、前記電源装置の出力電圧及び/又は出力電流を制御し、
   前記通信制御回路は、さらに前記第一充電チャンネルと前記第二充電チャンネルとの間の切り替えを制御する、
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の被充電機器。
8. 被充電機器に適用される充電方法であって、
   前記被充電機器は、互いに直列に接続された複数のセルと、第一充電チャンネルと、第二充電チャンネルと、第一充電チャンネルに位置する変換回路と、を備え、
   前記変換回路は、電源装置によって提供される入力電圧を受信し、前記入力電圧を前記複数のセルの充電電圧と前記被充電機器のシステムの供給電圧に変換し、前記充電電圧に基づいて前記複数のセルを充電し、前記供給電圧に基づいて前記被充電機器のシステムに電力を供給するために用いられ、
   前記第二充電チャンネルは、電源装置の出力電圧及び出力電流を受信し、且つ前記電源装置の出力電圧及び出力電流を前記複数のセルの両端に直接に印加して、前記複数のセルを充電するために用いられ、
   前記充電方法は、
   前記第二充電チャンネルを介して前記複数のセルを充電する場合、前記電源装置の出力電圧及び/又は出力電流が前記複数のセルの現在の充電段階と一致するように、前記電源装置と通信して、前記電源装置の出力電圧及び/又は出力電流を制御することを備える、
   ことを特徴とする充電方法。
9. 前記変換回路は、充電管理回路及び降圧回路を備え、
   前記充電管理回路は、前記入力電圧を受信し、且つ前記入力電圧を前記充電電圧と第一電圧に変換するために用いられ、その中において、前記第一電圧は前記被充電機器のシステムの最大動作電圧より大きく、
   前記降圧回路は、前記第一電圧を受信し、且つ前記第一電圧を前記被充電機器のシステムの供給電圧に変換するために用いられる、
   ことを特徴とする請求項８に記載の充電方法。
10. 前記充電管理回路は、さらに、前記被充電機器が前記電源装置に接続されていない場合、前記複数のセルから出力された第二電圧を受信し、且つ前記第二電圧を前記降圧回路に送信するために用いられ、その中において、前記第二電圧は前記複数のセルの総電圧であり、前記第二電圧は前記被充電機器のシステムの最大動作電圧よりも大きく、
    前記降圧回路は、さらに前記第二電圧を前記被充電機器のシステムの供給電圧に変換するために用いられる、
    ことを特徴とする請求項９に記載の充電方法。
11. 前記降圧回路は、チャージポンプである、
    ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の充電方法。
12. 前記電源装置によって提供される入力電圧は前記複数のセルの総電圧より小さく、前記充電管理回路はＢｏｏｓｔ昇圧回路及び充電ＩＣを備える、
    ことを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項に記載の充電方法。
13. 前記Ｂｏｏｓｔ昇圧回路及び前記充電ＩＣは同じチップに統合される、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の充電方法。
14. 前記方法は、
    前記第一充電チャンネルと前記第二充電チャンネルとの間の切り替えを制御することをさらに備える、
    ことを特徴とする請求項８〜１３のいずれか一項に記載の充電方法。

Images