JP7179091B2

JP7179091B2 - バッテリーの急速充電方法、充電装置、被充電機器及び充電システム

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Publication number: JP7179091B2
Application number: JP2020567243A
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Inventors: チェン、ウェイ
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Filing date: 2019-06-06
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Description

関連出願

本出願は、中国特許出願の優先権を主張し、出願日は２０１８年６月１８日であり、出願番号はＣＮ２０１８１０６２５７６０．Ｘであり、且つ参照のためそれらの全文を本出願に組み込む。

本発明は、充電技術分野に関し、さらに具体的に、バッテリーの急速充電方法、充電装置、被充電機器及び充電システムに関する。

関連技術において、一般に、バッテリーの定格パラメータ範囲内で、できる限り充電方式を最適化して充電速度を上げる。例えば、段階的な充電方式を採用する。ただし、定格電圧及び定格電流に制限されて、段階的な充電方式も充電速度を大幅に上げることはできない。

本発明は、少なくとも関連技術における技術問題の１つをある程度解決することを目的とする。

このため、本発明の第一目的は、バッテリーの急速充電方法を提供し、バッテリーの定格パラメーターの制限を超えて、充電速度を上げることができる。

本発明の第二目的は、充電装置を提供する。

本発明の第三目的は、被充電機器を提供する。

本発明の第四目的は、充電システムを提供する。

本発明の第五目的は、非一時的なコンピューター可読記憶媒体を提供する。

本発明の第六目的は、別のバッテリーの急速充電方法を提供する。

本発明の第七目的は、別の充電装置を提供する。

本発明の第八目的は、別の被充電機器を提供する。

本発明の第九目的は、別の充電システムを提供する。

本発明の第十目的は、別の非一時的なコンピューター可読記憶媒体を提供する。

上述した目的を達成するために、本発明の第一態様において、バッテリーの急速充電方法が提供される。この方法は、以下の内容を含む。少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第一電圧に達するまで、第一充電レート（ｆｉｒｓｔｃｈａｒｇｉｎｇｒａｔｅ）で少なくとも１つのバッテリーに対して定電流充電し、第一電圧は少なくとも１つのバッテリーの定格電圧のうちの最小定格電圧より大きい。少なくとも１つのバッテリーに対して定電圧充電する。少なくとも１つのバッテリーのうちの各々のバッテリーの電流を獲得し、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの電流が対応する予め設定された閾値に達すると、対応するバッテリーの充電を停止する。

本発明の実施形態で提供されるバッテリーの急速充電方法によれば、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第一電圧に達するまで、第一充電レートで少なくとも１つのバッテリーに対して定電流充電する。次に、少なくとも１つのバッテリーのうちの各々のバッテリーの電流が対応する予め設定された閾値に達するまで、少なくとも１つのバッテリーに対して定電圧充電する。このようにして、少なくとも１つのバッテリーの両端の電圧を定格電圧よりも高い電圧に充電することができ、バッテリーの定格パラメータの制限を超えることができ、充電時間を大幅に短縮することができ、充電速度を効果的に向上させることができ、且つバッテリーの使用寿命に悪影響を与えない。

上記した目的を達成するために、本発明の第二態様において、充電装置が提供される。充電装置は、充電インターフェースを介して被充電機器に接続されてから、被充電機器と通信する。充電装置は、第一通信制御回路及び第一充電回路を含む。第一通信制御回路は、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第一電圧に達するまで、第一充電回路を介して、第一充電レートで少なくとも１つのバッテリーに対して定電流充電し、被充電機器を介して、少なくとも１つのバッテリーのうちの各々のバッテリーの電圧を獲得するために用いられ、第一電圧は少なくとも１つのバッテリーの定格電圧のうちの最小定格電圧より大きい。第一通信制御回路は、第一充電回路を介して、少なくとも１つのバッテリーに対して定電圧充電して、被充電機器を介して、少なくとも１つのバッテリーのうちの各々のバッテリーの電流を獲得し、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの電流が対応する予め設定された閾値に達すると、対応するバッテリーの充電を停止するために用いられる。

本発明の実施形態で提供される充電装置によれば、第一通信制御回路は、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第一電圧に達するまで、第一充電回路を介して、第一充電レートで少なくとも１つのバッテリーに対して定電流充電する。第一通信制御回路は、第一充電回路を介して、少なくとも１つのバッテリーに対して定電圧充電して、少なくとも１つのバッテリーのうちの各々のバッテリーの電流が対応する予め設定された閾値に達すると、対応するバッテリーの充電を停止する。このようにして、少なくとも１つのバッテリーの両端の電圧を定格電圧よりも高い電圧に充電することができ、バッテリーの定格パラメータの制限を超えることができ、充電時間を大幅に短縮することができ、充電速度を効果的に向上させることができ、且つバッテリーの使用寿命に悪影響を与えない。

上記した目的を達成するために、本発明の第三態様において、被充電機器が提供される。被充電機器は、充電インターフェースを介して充電装置に接続されてから、充電装置と通信する。被充電機器は、第二信制御回路及び第二充電回路を含む。第二通信制御回路は充電装置に第一充電レートを送信するために用いられ、その結果、充電装置は、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第一電圧に達するまで、第二充電回路を介して、第一充電レートで少なくとも１つのバッテリーに対して定電流充電する。第一電圧は少なくとも１つのバッテリーの定格電圧のうちの最小定格電圧より大きい。第二通信制御回路は充電装置に定電圧充電命令を送信するために用いられ、その結果、充電装置は、第二充電回路を介して、少なくとも１つのバッテリーに対して定電圧充電し、且つ少なくとも１つのバッテリーのうちの各々のバッテリーの電流を獲得し、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの電流が対応する予め設定された閾値に達すると、対応するバッテリーの充電を停止する。

本発明の実施形態で提供される被充電機器によれば、第二通信制御回路は充電装置に第一充電レートを送信し、その結果、充電装置は、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第一電圧に達するまで、第二充電回路を介して、第一充電レートで少なくとも１つのバッテリーに対して定電流充電する。第二通信制御回路は充電装置に定電圧充電命令を送信し、その結果、充電装置は、第二充電回路を介して、少なくとも１つのバッテリーに対して定電圧充電し、少なくとも１つのバッテリーのうちの各々のバッテリーの電流が対応する予め設定された閾値に達すると、バッテリーの充電を停止する。このようにして、少なくとも１つのバッテリーの両端の電圧を定格電圧よりも高い電圧に充電することができ、バッテリーの定格パラメータの制限を超えることができ、充電時間を大幅に短縮することができ、充電速度を効果的に向上させることができ、且つバッテリーの使用寿命に悪影響を与えない。

上記した目的を達成するために、本発明の第四態様において、充電システムが提供される。充電システムは、第二態様で説明した充電装置と、第三態様で説明した被充電機器と、を含む。

本発明の実施形態で提供される充電システムによれば、バッテリーの両端の電圧を定格電圧よりも高い電圧に充電することができ、バッテリーの定格パラメータの制限を超えることができ、充電時間を大幅に短縮することができ、充電速度を効果的に向上させることができ、且つバッテリーの使用寿命に悪影響を与えない。

上記した目的を達成するために、本発明の第五態様において、非一時的なコンピューター可読記憶媒体が提供される。非一時的なコンピューター可読記憶媒体は、バッテリーの急速充電プログラムを格納するために用いられ、プログラムがプロセッサによって実行されると、プロセッサに第一態様で説明したバッテリーの急速充電方法を実行させる。

上記した目的を達成するために、本発明の第六態様において、バッテリーの急速充電方法が提供される。この方法は、以下の内容を含む。少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第二電圧に達するまで、第二充電レートで少なくとも１つのバッテリーに対して定電流充電する。少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第三電圧に達するまで、第三充電レートで少なくとも１つのバッテリーに対して定電流充電し、第三充電レートは第二充電レートより小さく、第三電圧は第二電圧より大きく、第三電圧は少なくとも１つのバッテリーの定格電圧のうちの最小定格電圧より大きい。少なくとも１つのバッテリーに対して定電圧充電する。少なくとも１つのバッテリーのうちの各々のバッテリーの電流を獲得し、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの電流が対応する予め設定された閾値に達すると、対応するバッテリーの充電を停止する。

本発明の実施形態で提供されるバッテリーの急速充電方法によれば、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第二電圧に達するまで、第二充電レートで少なくとも１つのバッテリーに対して定電流充電する。次に、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第二電圧より高い第三電圧に達するまで、第三充電レートで少なくとも１つのバッテリーに対して定電流充電する。次に、少なくとも１つのバッテリーに対して定電圧充電し、少なくとも１つのバッテリーのうちの各々のバッテリーの電流が対応する予め設定された閾値に達すると、バッテリーの充電が停止される。このようにして、少なくとも１つのバッテリーの両端の電圧を定格電圧よりも高い電圧に充電することができ、バッテリーの定格パラメータの制限を超えることができ、充電時間を大幅に短縮することができ、充電速度を効果的に向上させることができ、且つバッテリーの使用寿命に悪影響を与えない。

上記した目的を達成するために、本発明の第七態様において、充電装置が提供される。充電装置は、充電インターフェースを介して被充電機器に接続されてから、被充電機器と通信する。充電装置は、第一通信制御回路及び第一充電回路を含む。第一通信制御回路は、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第二電圧に達するまで、第一充電回路を介して、第二充電レートで少なくとも１つのバッテリーに対して定電流充電するために用いられる。第一通信制御回路は、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第三電圧に達するまで、第一充電回路を介して、第三充電レートで少なくとも１つのバッテリーに対して定電流充電するために用いられる。第一通信制御回路は、被充電機器を介して、少なくとも１つのバッテリーのうちの各々のバッテリーの電圧を獲得し、第三充電レートは第二充電レートより小さく、第三電圧は第二電圧より大きく、第三電圧は少なくとも１つのバッテリーの定格電圧のうちの最小定格電圧より大きい。第一通信制御回路は、第一充電回路を介して、少なくとも１つのバッテリーに対して定電圧充電して、被充電機器を介して、少なくとも１つのバッテリーのうちの各々のバッテリーの電流を獲得し、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの電流が対応する予め設定された閾値に達すると、第一充電回路を介してバッテリーを充電することを停止するために用いられる。

本発明の実施形態で提供される充電装置によれば、第一通信制御回路は、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第二電圧に達するまで、第一充電回路を介して、第二充電レートで少なくとも１つのバッテリーに対して定電流充電する。第一通信制御回路は、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第二電圧より大きい第三電圧に達するまで、第一充電回路を介して、第三充電レートで少なくとも１つのバッテリーに対して定電流充電する。次に、第一通信制御回路は、第一充電回路を介して、少なくとも１つのバッテリーに対して定電圧充電して、少なくとも１つのバッテリーのうちの各々のバッテリーの電流が対応する予め設定された閾値に達すると、第一充電回路を介して対応するバッテリーを充電することを停止する。このようにして、少なくとも１つのバッテリーの両端の電圧を定格電圧よりも高い電圧に充電することができ、バッテリーの定格パラメータの制限を超えることができ、充電時間を大幅に短縮することができ、充電速度を効果的に向上させることができ、且つバッテリーの使用寿命に悪影響を与えない。

上記した目的を達成するために、本発明の第八態様において、被充電機器が提供される。被充電機器は、充電インターフェースを介して充電装置に接続されてから、充電装置と通信する。被充電機器は、第二信制御回路及び第二充電回路を含む。第二通信制御回路は充電装置に第二充電レートを送信するために用いられ、その結果、充電装置は、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第二電圧に達するまで、第二充電回路を介して、第二充電レートで少なくとも１つのバッテリーに対して定電流充電する。第二通信制御回路は充電装置に第三充電レートを送信するために用いられ、その結果、充電装置は、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第三電圧に達するまで、第二充電回路を介して、第三充電レートで少なくとも１つのバッテリーに対して定電流充電する。その中において、第三充電レートは第二充電レートより小さく、第三電圧は第二電圧より大きく、第三電圧は少なくとも１つのバッテリーの定格電圧のうちの最小定格電圧より大きい。第二通信制御回路は充電装置に定電圧充電命令を送信するために用いられ、その結果、充電装置は、第二充電回路を介して、少なくとも１つのバッテリーに対して定電圧充電し、且つ少なくとも１つのバッテリーのうちの各々のバッテリーの電流を獲得し、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの電流が対応する予め設定された閾値に達すると、対応するバッテリーの充電を停止する。

本発明の実施形態で提供される被充電機器によれば、第二通信制御回路は充電装置に第二充電レートを送信し、その結果、充電装置は、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第二電圧に達するまで、第二充電回路を介して、第二充電レートで少なくとも１つのバッテリーに対して定電流充電する。第二通信制御回路は充電装置に第三充電レートを送信し、その結果、充電装置は、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第三電圧に達するまで、第二充電回路を介して、第三充電レートで少なくとも１つのバッテリーに対して定電流充電する。その中において、第三充電レートは第二充電レートより小さく、第三電圧は第二電圧より大きい。第二通信制御回路は充電装置に定電圧充電命令を送信し、その結果、充電装置は、第二充電回路を介して、少なくとも１つのバッテリーに対して定電圧充電し、各々のバッテリーの電流を獲得して、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの電流が対応する予め設定された閾値に達すると、対応するバッテリーの充電を停止する。このようにして、少なくとも１つのバッテリーの両端の電圧を定格電圧よりも高い電圧に充電することができ、バッテリーの定格パラメータの制限を超えることができ、充電時間を大幅に短縮することができ、充電速度を効果的に向上させることができ、且つバッテリーの使用寿命に悪影響を与えない。

上記した目的を達成するために、本発明の第九態様において、充電システムが提供される。充電システムは、第七態様で説明した充電装置と、第八態様で説明した被充電機器と、を含む。

上記した目的を達成するために、本発明の第十態様において、非一時的なコンピューター可読記憶媒体が提供される。非一時的なコンピューター可読記憶媒体は、バッテリーの急速充電プログラムを格納するために用いられ、プログラムがプロセッサによって実行されると、プロセッサに第六態様で説明したバッテリーの急速充電方法を実行させる。

本発明の追加の態様及び利点は、以下の説明で部分的に与えられ、いくつかは、以下の説明から明らかになるか、又は本発明の実施形態によって了解することができる。

本出願の上記及び/又は追加された様態及び利点は、以下の添付された図面を参照して実施形態を説明することにより、明らかになり、理解し易くなる。
図１は、本発明の一実施形態に係わる充電装置と被充電機器の構造を示す概略図である。図２は、本発明の一実施形態に係わるバッテリー（１つのバッテリーを含む）の急速充電方法のフローチャートである。図３は、本発明の一実施形態に係わるバッテリー（複数のバッテリーを含む）の急速充電方法のフローチャートである。図４は、本発明の一実施形態に係わる充電装置のブロック図である。図５は、本発明の一実施形態に係わる被充電機器のブロック図である。図６は、本発明の一実施形態に係わる充電システムのブロック図である。図７は、本発明の別の実施形態に係わるバッテリー（１つのバッテリーを含む）の急速充電方法のフローチャートである。図８は、本発明の別の実施形態に係わるバッテリー（複数のバッテリーを含む）の急速充電方法のフローチャートである。図９は、本発明の別の実施形態に係わる充電装置のブロック図である。図１０は、本発明の別の実施形態に係わる被充電機器のブロック図である。図１１は、本発明の別の実施形態に係わる充電システムのブロック図である。

以下、本発明の実施形態を詳細に説明し、前記実施形態の例は添付の図面に示され、同じ又は類似する番号は、文脈全体にわたって、同じ又は類似するコンポーネント、又は同じ又は類似する機能を有するコンポーネントを示す。以下、添付の図面を参照して説明される実施形態は例示であり、本発明を限定するのではなく説明することを意図している。

本発明で提供される充電装置は被充電機器を充電するために用いられることに留意されたい。本発明の実施形態において、充電装置は、脈動波形を有する電圧/電流を出力して、被充電機器を充電することができる。脈動波形の電圧/電流の大きさは周期的に変化する。従来の定電圧定電流充電方式と比較すると、脈動波形の電圧/電流を印加することにより、リチウム電池のリチウム析出を低減し、バッテリーの寿命を延ばすことができ、且つ充電インターフェースの接点のアーチの確率及び強度を低減することができ、従って充電インターフェースの耐用寿命を延長することができる。さらに、バッテリーの分極を減らし、充電速度を上げ、バッテリーの発熱を減少することができるので、充電中の安全性と信頼性が確保される。さらに、充電装置は脈動波形の電圧を出力するので、充電装置に電解コンデンサを設けることを必要としなく、充電装置の簡素化及び小型化を実現することができるだけではなく、コストも大幅に削減することができる。

図１に示されたように、１つの実施形態において、充電装置１は、第一整流ユニット１０１と、スイッチユニット１０２と、変圧器１０３と、第二整流ユニット１０４と、第一充電インターフェース１０５と、サンプリングユニット１０６と、制御ユニット１０７と、を含む。

第一整流ユニット１０１は、入力された交流電流（ＡＣ）（主電源、例えば、２２０ＶのＡＣである）を整流して、第一脈動波形の電圧（例えば、饅頭波形の電圧である）を出力する。第一整流ユニット１０１は、４つのダイオードから構成されたフルブリッジ整流回路であることができる。

スイッチユニット１０２は、制御信号に基づいて、第一脈動波形の電圧を変調するために用いられる。スイッチユニット１０２は、金属酸化物半導体（ＭＯＳ）トランジスタからなることができる。ＭＯＳトランジスタに対してパルス幅変調（ｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ＰＷＭ）制御を行うことにより、饅頭波電圧に対してチョッピング変調を行うことができる。

変圧器１０３は、変調した後の第一脈動波形の電圧に応じて、第二脈動波形の電圧を出力するために用いられる。

第二整流ユニット１０４は、第二脈動波形の電圧を整流して第三脈動波形の電圧を出力するために用いられる。１つの実施形態において、第二整流ユニット１０４は、ダイオード又はＭＯＳトランジスタからなることができ、二次側同期整流を実現することができるので、第三脈動波形と変調した後の第一脈動波形は同期を保持する。「第三脈動波形と変調した後の第一脈動波形は同期を保持する」とは、具体的には、第三脈動波形の位相と変調した後の第一脈動波形の位相とが一致し、第三脈動波形の振幅変化傾向と変調した後の第一脈動波形の振幅変化傾向とが一致することを意味する。

第一充電インターフェース１０５は、第二整流ユニット１０４に結合されており、第三脈動波形の電圧を出力して、被充電機器２を充電するために用いられる。

サンプリングユニット１０６は、第二整流ユニット１０４の出力電圧及び/又は出力電流をサンプリングして、サンプリングされた電圧値及び/又はサンプリングされた電流値を獲得するために用いられる。

制御ユニット１０７は、サンプリングユニット１０６及びスイッチユニット１０２にそれぞれ結合されている。制御ユニット１０７は、スイッチユニット１０２に制御信号を出力し、且つサンプリングされた電圧値及び/又はサンプリングされた電流値基づいて、制御信号のデューティサイクルを調整して、第二整流ユニット１０４から出力される第三脈動波形の電圧が充電要件を満たすようにする。

図１に示されたように、１つの実施形態において、被充電機器２は、第二充電インターフェース２０１及びバッテリー２０２を含む。第二充電インターフェース２０１は、バッテリー２０２に結合されている。第二充電インターフェース２０１は、第一充電インターフェース１０５に接続されると、第三脈動波形の電圧をバッテリー２０２に印加して、バッテリー２０２を充電する。

本発明の１つの実施形態において、充電装置１は、駆動ユニット、例えば、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）ドライバをさらに含むことができる。駆動ユニットは、スイッチユニット１０２と制御ユニット１０７との間に結合されている。駆動ユニットは、制御信号に基づいて、スイッチユニット１０２のオン/オフを駆動するために用いられる。別の実施形態において、駆動ユニットを制御ユニット１０７に統合することができることに留意されたい。

本発明の１つの実施形態において、充電装置１は、補助巻線及び電力供給ユニットをさらに含むことができる。補助巻線は、変調した後の第一脈動波形の電圧に応じて第四脈動波形の電圧を生成する。電力供給ユニットは補助巻線に接続される。電力供給ユニット（例えば、フィルタリング電圧安定化モジュール、電圧変換モジュールなどを含む）は、第四脈動波形の電圧を変換して直流電流（ＤＣ）を出力し、駆動ユニット及び/又は制御ユニット１０７にそれぞれ電力を供給するために用いられる。電力供給ユニットは、小さなフィルタコンデンサ、電圧安定化チップなどの要素で構成され、第四脈動波形の電圧を処理及び変換して、３．３Ｖ、５Ｖなどの低電圧ＤＣを出力することができる。

換言すると、駆動ユニットに供給される電源電圧は、電力供給ユニットによって第四脈動波形の電圧を変換して獲得することができる。制御ユニット１０７が一次側に設置される場合、制御ユニット１０７に供給される電源電圧は、電力供給ユニットによって第四脈動波形の電圧を変換して獲得するることができる。制御ユニット１０７が一次側に設置される場合、電力供給ユニットは２つのＤＣ出力を提供して、駆動ユニット及び制御ユニット１０７にそれぞれ電力を供給する。制御ユニット１０７とサンプリングユニット１０６との間に光分離ユニット（ｏｐｔｏ－ｉｓｏｌａｔｉｏｎｕｎｉｔ）を設置して、充電装置１の一次と二次との間の信号分離を実現することができる。

制御ユニット１０７が一次側に設置され且つ駆動ユニットが制御ユニット１０７に統合されている場合、電力供給ユニットは制御ユニット１０７に単独に電力を供給する。制御ユニット１０７が二次側に設置され、駆動ユニットが一次側に設置される場合、電力供給ユニットは駆動ユニットに単独に電力を供給し、制御ユニット１０７は二次側で電力が供給され、例えば、１つの電力供給ユニットによって第二整流ユニット１０４から出力される第三脈動波形の電圧をＤＣに変換して制御ユニット１０７に供給する。

本発明の別の実施形態において、充電装置１は、第一電圧検出ユニットをさらに含むことができる。第一電圧検出ユニットは、補助巻線及び制御ユニット１０７にそれぞれ結合されており、第四脈動波形の電圧を検出して電圧検出値を生成するために用いられる。制御ユニット１０７は、電圧検出値に基づいて、制御信号のデューティサイクルを調整するために用いられる。

換言すると、制御ユニット１０７は、第一電圧検出ユニットによって検出された補助巻線の出力電圧に基づいて、第二整流ユニット１０４の出力電圧を反映することができる。次に、制御ユニット１０７は、第二整流ユニット１０４の出力がバッテリーの充電要件を満たすように、電圧検出値に基づいて制御信号のデューティサイクルを調整する。

本明細書で提供される充電装置は、急速充電用の充電装置、例えば、低電圧及び大電流で急速充電する充電装置、又は高電圧及び小電流で急速充電する充電装置であることができると理解されるべきである。本明細書で提供される充電装置は、通常の充電装置、例えば、関連技術における５Ｖ/１Ａ出力を採用する充電装置であることができる。本発明の実施形態はこれに対して限定しない。

上述した被充電機器の充電装置に基づいて、本発明は、バッテリーの急速充電方法、充電装置、被充電機器及び充電システムを提供する。

以下は、添付の図面を参照して、本発明の実施形態に係わるバッテリーの急速充電方法、充電装置、被充電機器及び充電システムを説明する。

リチウムイオンバッテリーの充電過程において、カソードの電位は連続的に増加し、アノードの電位は連続的に減少することに留意されたい。アノードの電位が０Ｖ未満の場合、Ｌｉ＋（リチウムイオン）がアノードから析出して、リチウム樹枝状結晶を形成する（つまり、「リチウム析出」が発生する）。リチウム析出は、バッテリーの電気化学的性能に影響を与えるだけではなく、バッテリーの安全性にも影響を与える可能性がある。そのため、バッテリーの使用過程でバッテリーのリチウム析出をできるかぎり避けることを必要とする。

本出願の発明者は、３電極法を用いて得られたバッテリーの充電曲線を分析することにより、以下の内容を発見した。即ち、充電過程において、カソードの電位がリチウム析出電位に達していない限り、バッテリーの充電パラメータ（充電電圧、充電電流など）は全てバッテリーの定格パラメーターを超えることができる。例えば、バッテリーの定格電圧は４．４Ｖであり、バッテリーの定格充電電流は３．０Ａである場合、実際の充電過程において、バッテリーの両端の電圧が４．４Ｖを超えるまでバッテリーを充電することができ、且つバッテリーの電流も定格充電電流３．０Ａを超えることもできる。

バッテリーの定格パラメーター（定格充電レート、定格電圧、定格容量など）は、バッテリーの製造メーカーによって指定できることを理解されるべきである。

従って、テストによって、バッテリーの充電中にリチウムの析出が発生するときの電圧Ｖａを取得することができる。換言すると、バッテリーの両端の電圧がＶａに達していないと、バッテリーの充電過程全体でリチウムの析出は発生しない。バッテリーの充電中にリチウムの析出が発生するときの電圧Ｖａを取得してから、バッテリーの充電中にリチウムの析出が発生するときの電圧Ｖａに基づいて、バッテリーの定格電圧を超えるバッテリーの充電電圧を獲得することができ、例えば、以下の実施例において説明される第一電圧及び第三電圧である。

本発明の実施形態において、バッテリーの定格電圧を超えるバッテリーの充電電圧を予め設定する。実際の充電過程において、先ず、バッテリーの両端の電圧がバッテリーの定格電圧を超える充電電圧に達するまで、バッテリーに対して定電流充電することができる。次に、バッテリーに対して定電圧充電する。このようにして、バッテリーの定格パラメータの制限を超えることができ、充電時間を大幅に短縮することができ、充電速度を効果的に向上させることができ、且つバッテリーの使用寿命に影響を与えない。

本発明の実施形態において、充電装置と被充電機器は充電インターフェースを介して接続されてから、充電装置と被充電機器は双方向通信を実行できることに留意されたい。充電装置は、充電インターフェースの電力線を介して被充電機器のバッテリーを充電し、充電インターフェースのデータラインを介して被充電機器と通信することができる。

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。端末は、スマートフォン、コンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ウェアラブルデバイス、ブルートゥースヘッドホン、ゲームデバイス、カメラデバイスなどを含むことができるが、これらに限定されない。充電装置は、アダプタ、パワーバンク（携帯用充電器）、車両用充電器などのような端末充電用装置であることができる。本発明の実施形態に係わるバッテリーの急速充電方法は、充電装置又は被充電機器に適用可能である。この方法が充電装置に適用される場合、被充電機器は、バッテリーの状態パラメーター（電圧、電流など）を取得し、且つ充電インターフェースのデータラインを介して状態パラメーターを充電装置に送信する。あるいは、この方法が被充電機器に適用される場合、被充電機器は、充電パラメータ（充電電圧、充電電流、充電モードなど）を充電装置に送信することができる。

被充電機器は、１つのバッテリー又は直列に接続された複数のバッテリーを含むことができる。以下、特定の例（１つのバッテリー含むこと、又は複数のバッテリーを含むことを例とする）と併せて、バッテリーの急速充電方法について詳しく説明する。

１）被充電機器は１つのバッテリーを含む。

図２は、本発明の実施形態に係わるバッテリーの急速充電方法のフローチャートである。図２に示されたように、この方法は以下の内容を含む。

Ｓ１、バッテリーの両端の電圧が第一電圧に達するまで、第一充電レートでバッテリーに対して定電流充電し、第一電圧はバッテリーの定格電圧より大きい。

具体的には、第一充電レートと第一電圧を予め設定することができる。第一充電レートでバッテリーに対して定電流充電する場合、被充電機器のバッテリーに対して定電流充電するように、充電電流を第一充電レートに対応するように調整することができる。即ち、定電流充電するとき、充電電流は一定のままであり、バッテリーの両端の電圧は充電過程に伴って徐々に増加する。

本発明の実施形態において、第一充電レートはバッテリーの定格充電レート以下（定格充電レートを含む）であることができる。例えば、バッテリーの定格充電レートが１．５Ｃ（クーロン）である場合、第一充電レートは１．３Ｃであることができる。ここで、バッテリーの充電レートとは、バッテリーの充電電流とバッテリーの定格容量の比を指す。

第一電圧の範囲は定格電圧の１．０１～１．２倍であることができ、具体的には、第一電圧の範囲は定格電圧の１．０１～１．０２倍であることができる。例えば、定格電圧が４．４Ｖである場合、第一電圧は４．４５Ｖ以上（４．４５Ｖを含む）であることができる。さらに、バッテリーの定格電圧は、バッテリーの充電中にリチウムの析出が発生するときの電圧よりも低い（小さい）。もちろん、バッテリーの充電中にリチウムの析出が発生しないことを確保するために、第一電圧もバッテリーの充電中にリチウムの析出が発生するときの電圧より低い。

第一電圧は実験的試験によって確定することができ、異なる形番のバッテリーは異なる第一電圧に対応することができる。具体的には、第一電圧はオフラインで確定することができ、実際の相互作用中に、テストによって確定された第一電圧を直接に使用することができる。

第一電圧は、バッテリーの充電中にリチウムの析出が発生するときの電圧に基づいて確定されることを理解されるべきである。例えば、各々の形番のバッテリーの第一電圧を確定するとき、先ずバッテリーの充電中にリチウム析出が発生するときの電圧を確定することができる。次に、充電中にリチウムの析出が発生しないことを前提として、定格電圧よりも高い第一電圧を選択するように、バッテリーの充電中にリチウム析出が発生するときの電圧に基づいて適切な第一電圧を選択する。換言すると、充電過程全体でリチウムの析出が発生しない限り、第一電圧は定格電圧よりも高い範囲内で選択することができ、第一電圧は十分に高い電圧値を選択することができる。

Ｓ２、バッテリーに対して定電圧充電する。

具体的には、バッテリーに第一電圧を印加して定電圧充電する。

Ｓ３、バッテリーの電流を獲得し、バッテリーの電流が予め設定された閾値に達すると、バッテリーの充電を停止する。

具体的には、バッテリーに第一電圧を印加して定電圧充電する場合、被充電機器のバッテリーに対して定電圧充電するように、充電電圧を第一電圧に調整することができる。即ち、定電圧充電するとき、充電電圧は一定のままであり、バッテリーの電流は充電過程に伴って徐々に減少する。

選択的に、１つの実施形態において、バッテリーの両端の電圧が第一電圧に達するまで、ステップＳ１の定電流充電方式でバッテリーを充電する場合、バッテリーの容量は定格容量の０％から比較的高い容量になり、例えば、８０％以上（８０％を含む）になることができる。次に、ステップＳ２の定電圧充電方式でバッテリーを充電する場合、定格容量の２０％未満の残量を充電して、残りの充電を完成すればよい。

定電圧充電の進行に伴い、バッテリーの容量が増加し、第一電圧を維持するために必要な電流はだんだん小さくなり、バッテリーの電流が予め設定された閾値に達すると、充電が停止される。この状況では、バッテリーは完全に充電されていると見なすことができる。換言すると、バッテリーに第一電圧を印加して定電圧充電する場合、充電電圧は第一電圧に維持され、バッテリーの電流をリアルタイムで取得することができ、バッテリーの電流が予め設定された閾値に達すると、バッテリーの充電が停止される。

このように、バッテリーに第一電圧を印加して、バッテリーに対して定電圧充電すると、大電流カットオフを実現することができ、充電時間を大幅に短縮することができ、充電速度及び充電効率を効果的に向上させることができる。上述した充電パラメータ（第一充電レート、第一電圧、予め設定された閾値電流）は、充電装置又は被充電機器に格納することができ、これは本発明の実施形態に係わるバッテリーの急速充電方法が充電装置によって実行されるか、それとも被充電機器によって実行されるかに依存する。

例えば、この方法が充電装置に適用される場合、被充電機器は、バッテリーの状態パラメーター（本実施形態では、バッテリーの両端の電圧及びバッテリーの電流である）を取得してから、充電インターフェースのデータラインを介してバッテリーの両端の電圧及びバッテリーの電流を充電装置に送信する。充電装置は、充電インターフェースを介して被充電機器に接続されてから、第一充電レートでバッテリーに対して定電流充電し、即ち、充電電流を第一充電レートに対応するように調整し、定電流充電中に被充電機器によってバッテリー両端の電圧を獲得し、バッテリー両端の電圧が第一電圧に達すると、バッテリーに第一電圧を印加して定電圧充電し、即ち、充電電圧を第一電圧に調整し、定電圧充電中に被充電機器によってバッテリーの電流を獲得し、バッテリーの電流が予め設定された閾値に達すると、バッテリーの充電を停止する。別の例として、この方法が被充電機器に適用される場合、被充電機器は、バッテリーの状態パラメーター（本実施形態では、バッテリーの両端の電圧及びバッテリーの電流である）を取得するだけではなく、且つ充電パラメータ（ここでは、第一充電レート、第一電圧、予め設定された閾値である）を充電装置に送信する。被充電機器は、充電インターフェースを介して充電装置に接続されてから、第一充電レート及び定電流充電命令を充電装置に送信することができる。充電装置は、第一充電レート及び定電流充電命令を受信すると、受信された第一充電レートでバッテリに対して定電流充電し、即ち、充電電流を第一充電レートに対応するように調整する。被充電機器は、定電流充電中にバッテリーの両端の電圧を獲得し、バッテリー両端の電圧が第一電圧に達すると、第一電圧及び定電圧充電命令を充電装置に送信する。充電装置は、バッテリーに第一電圧を印加して定電圧充電し、即ち、充電電圧を第一電圧に調整する。被充電機器は、定電圧充電中にバッテリーの電流を獲得し、バッテリーの電流が予め設定された閾値に達すると、バッテリーの充電を停止する。

具体的には、図１に示されたように、第一充電レートでバッテリーに対して定電流充電すると、第二整流ユニットから出力される第三脈動波形が第一充電レートを使用して定電流充電する要件を満たすように、制御ユニットは、第一充電レート及び第二整流ユニットの出力電流に基づいて、制御信号のデューティサイクルを調整することができる。バッテリーに第一電圧を印加して定電圧充電すると、第二整流ユニットから出力される第三脈動波形が第一電圧を使用して定電圧充電する要件を満たすように、制御ユニットは、第一電圧及び第二整流ユニットの出力電圧に基づいて、制御信号のデューティサイクルを調整することができる。

本発明の実施形態で提供されるバッテリーの急速充電方法は、先ず、バッテリーの両端の電圧が第一電圧に達するまで、第一充電レートを使用してバッテリーに対して定電流充電し、次に、バッテリーの電流が予め設定された閾値に達するまで、バッテリーに第一電圧を印加して定電圧充電し、従って、充電によって、バッテリーの両端の電圧は定格電圧よりも高い電圧に達することができ、バッテリーの定格パラメータの制限を超えることができ、充電時間を大幅に短縮することができ、充電速度を効果的に向上させることができ、且つバッテリーの使用寿命に影響を与えない。

２）被充電機器は、複数のバッテリーを含む。

図３は、本発明の実施形態に係わるバッテリーの急速充電方法のフローチャートである。図３に示されるように、この方法は以下の内容を含む。

Ｓ１１、複数のバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第一電圧に達するまで、第一充電レートで複数のバッテリーに対して定電流充電し、第一電圧は複数のバッテリーの定格電圧のうちの最小定格電圧より大きい。

具体的には、複数のバッテリーは直列に接続されることができる。第一充電レート及び第一電圧は予め設定されることができる。第一充電レートで複数のバッテリーに対して定電流充電する場合、被充電機器の複数のバッテリーに対して定電流充電するように、充電電流を第一充電レートに対応するように調整することができる。即ち、定電流充電するとき、充電電流は一定のままであり、複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの両端の電圧は充電過程に伴って徐々に増加する。

さらに、複数のバッテリーの定電流充電中に、各々のバッテリーの両端の電圧を監視することができ、各々のバッテリーの両端の電圧に応じて、複数のバッテリーの電圧バランス制御を行うことができ、複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの両端の電圧はほぼ等しい。従って、複数のバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第一電圧に達するまで、複数のバッテリーに対して定電流充電する。

本発明の実施形態において、第一充電レートは複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの定格充電レート以下（定格充電レートを含む）であることができる。複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの定格パラメータ（定格充電レート、定格電圧など）は、同じであっても異なってもよいことを理解されたい。例えば、複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの定格充電レートが同じである場合、各々のバッテリーの定格充電レートが１．５Ｃであると、第一充電レートは１．３Ｃであることができる。別の例として、複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの定格充電レートが異なる場合、複数のバッテリーの定格充電レートのうちの最小定格充電レートが１．５Ｃであると、第一充電レートは１．３Ｃであることができる。

第一電圧は最小定格電圧の１．０１～１．２倍であることができる。異なるバッテリーは、同じ定格電圧又は異なる定格電圧を有することができることを理解されるべきである。例えば、各バッテリーの定格電圧が４．４Ｖである場合、第一電圧は４．４Ｖの１．０１～１．２倍であることができ、例えば、４．４５Ｖ以上（４．４５Ｖを含む）であることができる。別の例として、複数のバッテリーは２つのバッテリーを含み、２つのバッテリーのうちの第一バッテリーは４．４Ｖの定格電圧を有し、第二バッテリーは４．２Ｖの定格電圧を有する場合、第一電圧は４．２５Ｖ以上（４．２５Ｖを含む）であることができる。

さらに、バッテリーの定格電圧は、バッテリーの充電中にリチウムの析出が発生するときの電圧よりも低い（小さい）。もちろん、バッテリーの充電中にリチウムの析出が発生しないことを保証するために、第一電圧も各々のバッテリーの充電中にリチウムの析出が発生するときの電圧より低い。

第一電圧は実験的試験によって確定することができる。具体的には、第一電圧はオフラインで確定することができ、実際の相互作用中に、テストによって確定された第一電圧を直接に使用することができる。

第一電圧は、複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの充電中にリチウムの析出が発生するときの電圧に基づいて確定されることを理解されるべきである。例えば、第一電圧を確定するとき、先ず、複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの充電中にリチウム析出が発生するときの電圧を確定することができ、次に、充電中にリチウムの析出が発生しないことを前提として、複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの定格電圧よりも高い第一電圧を選択するように、複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの充電中にリチウム析出が発生するときの電圧に基づいて適切な第一電圧を選択する。換言すると、充電過程全体でリチウムの析出が発生しない限り、第一電圧は複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの定格電圧よりも高い範囲内で選択することができ、第一電圧は十分に高い電圧値を選択することができる。

Ｓ１２、複数のバッテリーに対して定電圧充電する。

具体的には、第一電圧の数倍になる電圧が複数のバッテリーに印加されて定電圧充電する。

Ｓ１３、複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの電流を獲得し、複数のバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの電流が予め設定された閾値に達すると、対応するバッテリーの充電を停止する。

具体的には、例えば、複数のバッテリーはＮ（Ｎは１より大きい整数である）個のバッテリーを含み、第一電圧のＮ倍になる電圧（即ち、Ｖ１×Ｎ）がＮ個のバッテリーに印加されて定電圧充電する。定電圧充電中に複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの電圧を監視し、複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの電圧に応じて、複数のバッテリーに対して電圧バランス制御を行うことができ、複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの両端の電圧はほぼ等しい。

さらに、Ｎ個のバッテリーは別々にＮ個の予め設定された閾値に対応する。定電圧充電中に各々のバッテリーの電流を監視して、ｉ番目のバッテリーの電流がｉ番目のバッテリーの予め設定された閾値に達すると、ｉ番目のバッテリーの充電が停止され、

である。例えば、スイッチによってｉ番目のバッテリーを切断して、ｉ番目のバッテリーの充電を停止することができる。

さらに、ｉ番目のバッテリーの充電を停止した後、第一電圧のＮ倍になる電圧を第一電圧の（Ｎ－１）倍になる電圧に調整することができ、第一電圧の（Ｎ－１）倍になる電圧が（Ｎ－１）個のバッテリーに印加されて定電圧充電し、且つ残りの（Ｎ－１）個のバッテリーに対して電圧バランス制御を行うとともに、残りの（Ｎ－１）個のバッテリーの電流を監視して、ｊ番目のバッテリーの電流がｊ番目のバッテリーの予め設定された閾値に達すると、ｊ番目のバッテリーの充電が停止され、ｊ≠ｉであり、

である。

上記のステップは、Ｎ個のバッテリーのうちの各々のバッテリーの電流が対応する予め設定された閾値電流に達するまで繰り返され、充電プロセス全体を完了する。

具体的には、第一電圧の数倍になる電圧を使用して複数のバッテリーに対して定電圧充電する場合、被充電機器の複数のバッテリーに対して定電圧充電するために、充電電圧を第一電圧の数倍になる電圧に調整することができる。即ち、定電圧充電するとき、充電電圧は一定のままであり、バッテリーの電流は充電過程に伴って徐々に減少する。

選択的には、１つの実施形態として、複数のバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第一電圧に達するまで、ステップＳ１１の定電流充電方式で複数のバッテリーを充電する場合、複数のバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの容量は定格容量の０％から比較的高い容量になり、例えば、８０％以上（８０％を含む）になることができる。次に、ステップＳ１２の定電圧充電方式で複数のバッテリーを充電する場合、複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの残りの容量を完全に充電して、残りの充電を完成すればよい。

定電圧充電の進行に伴い、バッテリーの容量が増加し、第一電圧を維持するために必要な電流はだんだん小さくなり、バッテリーの電流が予め設定された閾値電流に達すると、充電が停止される。この状況では、バッテリーは完全に充電されていると見なすことができる。換言すると、第一電圧の数倍になる電圧が複数のバッテリーに印加されて定電圧充電する場合、充電電圧は第一電圧の数倍になる電圧に維持され、複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの電流をリアルタイムで取得することができ、複数のバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの電流が対応する予め設定された閾値に達すると、対応するバッテリーの充電が停止される。

このように、第一電圧の数倍になる電圧を複数のバッテリーに印加して定電圧充電することにより、大電流カットオフを実現することができ、充電時間を短縮し、充電速度及び充電効率を効果的に向上させることができる。

上述した充電パラメータ（第一充電レート、第一電圧、予め設定された閾値電流）は充電装置又は被充電機器に格納することができると理解されるべきである。これは本発明の実施形態に係わるバッテリーの急速充電方法が充電装置によって実行されるか、それとも被充電機器によって実行されるかに依存する。

例えば、この方法が充電装置に適用される場合、被充電機器は、バッテリーの状態パラメーター（ここでは、バッテリーの両端の電圧及びバッテリーの電流である）を取得してから、充電インターフェースのデータラインを介してバッテリーの両端の電圧及びバッテリーの電流を充電装置に送信する。充電装置は、充電インターフェースを介して被充電機器に接続されてから、第一充電レートでバッテリーに対して定電流充電し、即ち、充電電流を第一充電レートに対応するように調整し、定電流充電中に被充電機器によって複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの両端の電圧を獲得し、複数のバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリー両端の電圧が第一電圧に達すると、第一電圧の数倍になる電圧を複数のバッテリーに印加して定電圧充電し、即ち、充電電圧を第一電圧の数倍になる電圧に調整し、定電圧充電中に被充電機器によって複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの電流を獲得し、複数のバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの電流が対応する予め設定された閾値に達すると、対応するバッテリーの充電を停止する。

別の例として、この方法が被充電機器に適用される場合、被充電機器は、バッテリーの状態パラメーター（ここでは、バッテリーの両端の電圧及びバッテリーの電流である）を取得するだけではなく、且つ充電パラメータ（ここでは、第一充電レート、第一電圧、予め設定された閾値電流）を充電装置に送信する。被充電機器は、充電インターフェースを介して充電装置に接続されてから、第一充電レート及び定電流充電命令を充電装置に送信することができる。充電装置は、第一充電レート及び定電流充電命令を受信すると、受信された第一充電レートで複数のバッテリに対して定電流充電し、即ち、充電電流を第一充電レートに対応するように調整する。被充電機器は、定電流充電中に複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの両端の電圧を獲得し、複数のバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第一電圧に達すると、第一電圧の数倍になる電圧の情報及び定電圧充電命令を充電装置に送信する。充電装置は、第一電圧の数倍になる電圧を複数のバッテリーに印加して定電圧充電し、即ち、充電電圧を第一電圧の数倍になる電圧に調整する。被充電機器は、定電圧充電中に複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの電流を獲得し、複数のバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの電流が対応する予め設定された閾値電流に達すると、対応するバッテリーの充電を停止する。

具体的には、図１に示されたように、第一充電レートで複数のバッテリーに対して定電流充電すると、第二整流ユニットから出力される第三脈動波形の電流が第一充電レートを使用して定電流充電する要件を満たすように、制御ユニットは、第一充電レート及び第二整流ユニットの出力電流に基づいて、制御信号のデューティサイクルを調整することができる。第一電圧の数倍になる電圧を複数のバッテリーに印加して定電圧充電すると、第二整流ユニットから出力される第三脈動波形の電圧が第一電圧の数倍になる電圧を使用して定電圧充電する要件を満たすように、制御ユニットは、第一電圧の数倍になる電圧及び第二整流ユニットの出力電圧に基づいて、制御信号のデューティサイクルを調整することができる。

本発明の実施形態で提供されるバッテリーの急速充電方法は、先ず、複数のバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第一電圧に達するまで、第一充電レートを使用して複数のバッテリーに対して定電流充電し、次に、複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの電流が予め設定された閾値に達するまで、第一電圧の数倍になる電圧を複数のバッテリーに印加して定電圧充電し、従って、充電によって、バッテリーの両端の電圧は定格電圧よりも高い電圧に達することができ、バッテリーの定格パラメータの制限を超えることができ、充電時間を大幅に短縮することができ、充電速度を効果的に向上させることができ、且つバッテリーの使用寿命に悪影響を与えない。

以下、図４～図５を参照して、本発明の実施形態に係わる充電装置及び被充電機器を詳細に説明する。上述したバッテリーの急速充電方法の実施例に関する説明は、充電装置及び被充電機器にも適用可能であり、ここでは繰り返されないことに留意されたい。

図４は、本発明の実施形態に係わる充電装置のブロック図である。充電装置は、充電インターフェースを介して被充電機器に接続されてから、被充電機器と通信する。図４に示されたように、充電装置１０は、第一通信制御回路１１及び第一充電回路１２を含む。

第一通信制御回路１１は、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第一電圧に達するまで、第一充電回路１２を介して、第一充電レートで少なくとも１つのバッテリーに対して定電流充電し、被充電機器を介して、少なくとも１つのバッテリーのうちの各々のバッテリーの電圧を獲得するために用いられ、第一電圧は少なくとも１つのバッテリーの定格電圧のうちの最小定格電圧より大きい。第一通信制御回路１１は、第一充電回路１２を介して、少なくとも１つのバッテリーに対して定電圧充電して、被充電機器を介して、少なくとも１つのバッテリーのうちの各々のバッテリーの電流を獲得し、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの電流が対応する予め設定された閾値に達すると、対応するバッテリーの充電を停止するために用いられる。

少なくとも１つのバッテリーは直列に接続されている。第一通信制御回路１１は、第一充電回路１２を介して、少なくとも１つの第一電圧の合計を少なくとも１つのバッテリーに印加して定電圧充電するために用いられる。

本実施形態に係わる充電装置のユニットの分割は論理機能の分割にすぎず、実際には他の分割方法が存在することができると理解されるべきである。例えば、図１に示された充電装置を参照すると、第一充電回路１２は、第一整流ユニット１０１、スイッチユニット１０２、変圧器１０３、第二整流ユニット１０４及び第一充電インターフェース１０５の電力線を含むことができる。第一通信制御回路１１は、サンプリングユニット１０６、制御ユニット１０７及び第一充電インターフェース１０５の通信ラインを含むことができる。

本発明の１つの実施形態において、第一充電レートは、少なくとも１つのバッテリーのうちの各々のバッテリーの定格充電レート以下（定格充電レートを含む）である。

本発明の１つの実施形態において、第一電圧の範囲は最小定格電圧の１．０１～１．２倍である。

本発明の１つの実施形態において、少なくとも１つのバッテリーのうちの各々のバッテリーの定格電圧は、バッテリーの充電中にリチウム析出が発生するときの電圧より低い。

このようにして、充電によって、バッテリーの両端の電圧は定格電圧よりも高い電圧に達することができ、バッテリーの定格パラメータの制限を超えることができ、充電時間を大幅に短縮することができ、充電速度を効果的に向上させることができ、且つバッテリーの使用寿命に悪影響を与えない。

図５は、本発明の実施形態に係わる被充電機器のブロック図である。被充電機器は、充電インターフェースを介して充電装置に接続されてから、充電装置と通信する。図５に示されたように、被充電機器２０は、第二信制御回路２１及び第二充電回路２２を含む。

第二通信制御回路２１は充電装置に第一充電レートを送信するために用いられ、その結果、充電装置は、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第一電圧に達するまで、第二充電回路２２を介して、第一充電レートで少なくとも１つのバッテリーに対して定電流充電する。第一電圧は少なくとも１つのバッテリーの定格電圧のうちの最小定格電圧より大きい。第二通信制御回路２１は充電装置に定電圧充電命令を送信するために用いられ、その結果、充電装置は、第二充電回路２２を介して、少なくとも１つのバッテリーに対して定電圧充電し、且つ少なくとも１つのバッテリーのうちの各々のバッテリーの電流を獲得し、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの電流が対応する予め設定された閾値に達すると、対応するバッテリーの充電を停止する。

少なくとも１つのバッテリーは直列に接続される。第二通信制御回路２１は、充電装置が第二充電回路２２を介して少なくとも１つの第一電圧の合計を少なくとも１つのバッテリーに印加して定電圧充電するように、少なくとも１つの第一電圧の合計と定電圧充電命令を充電装置に送信するために用いられる。

本実施形態に係わる被充電機器のユニットの分割は論理機能の分割にすぎず、実際には他の分割方法が存在することができると理解されるべきである。例えば、図１に示された被充電機器を参照すると、第二充電回路２２は、第二充電インターフェース２０１の電力線と、第二充電インターフェース２０１とバッテリー２０２との間に設置された充電回路と、を含むことができる。第二通信制御回路２１は、第二充電インターフェース２０１の通信ラインと、通信ラインに接続され、充電装置によって少なくとも１つのバッテリを充電することを制御するために用いられる制御ユニットと、を含むことができる。

本発明の１つの実施形態において、第一充電レートは、少なくとも１つのバッテリーの各々のバッテリーの定格充電レート以下（定格充電レートを含む）である。

本発明の１つの実施形態において、少なくとも１つのバッテリーの各々のバッテリーの定格電圧は、バッテリーの充電中にリチウム析出が発生するときの電圧より低い。

図６は、本発明の実施形態に係わる充電システムのブロック図である。図６の充電システム３０は、図４に示された充電装置１０及び図５に示された被充電機器２０を含む。

上述した実施形態を実現するために、本発明はさらに非一時的なコンピュータ可読記憶媒体を提供する。非一時的なコンピューター可読記憶媒体は、バッテリーを急速充電するためのプログラムを格納するために用いられ、プログラムがプロセッサによって実行されると、上述した実施形態で説明したバッテリーの急速充電方法を実現する。

被充電機器は１つのバッテリー又は直列に接続された複数のバッテリーを含むことができると理解されるべきである。以下、特定の例（１つのバッテリー含むこと、又は複数のバッテリーを含むことを例とする）と併せて、他の実施形態に係わるバッテリーの急速充電方法について詳しく説明する。

１）被充電機器は１つのバッテリーを含む。

図７は、本発明の実施形態に係わるバッテリーの急速充電方法のフローチャートである。図７に示されたように、この方法は以下の内容を含む。

Ｓ１０、バッテリーの両端の電圧が第二電圧に達するまで、第二充電レートでバッテリーに対して定電流充電する。

Ｓ２０、バッテリーの両端の電圧が第三電圧に達するまで、第三充電レートでバッテリーに対して定電流充電し、第三充電レートは第二充電レートより小さく、第三電圧は第二電圧より大きく、第三電圧はバッテリーの定格電圧より大きい。

具体的には、第二充電レートと第二電圧を予め設定することができる。第二充電レートでバッテリーに対して定電流充電する場合、被充電機器のバッテリーに対して定電流充電するように、充電電流を第二充電レートに対応するように調整することができる。第三充電レートと第三電圧を予め設定することができる。第三充電レートでバッテリーに対して定電流充電する場合、被充電機器のバッテリーに対して定電流充電するように、充電電流を第三充電レートに対応するように調整することができる。即ち、定電流充電するとき、充電電流は一定のままであり、バッテリーの両端の電圧は充電過程に伴って徐々に増加する。

本発明の実施形態において、第二充電レートはバッテリーの定格充電レートであることができ、第三充電レートはバッテリーの定格充電レートより小さいことができる。例えば、バッテリーの定格充電レートが１．５Ｃである場合、第三充電レートは１．０Ｃであることができる。

第二電圧はバッテリーの定格電圧であることができ、第三電圧の範囲は定格電圧の１．０１～１．２倍であることができる。例えば、定格電圧が４．４Ｖである場合、第三電圧は４．４５Ｖ以上（４．４５Ｖを含む）であることができる。さらに、バッテリーの定格電圧は、バッテリーの充電中にリチウムの析出が発生するときの電圧よりも低い（小さい）。もちろん、バッテリーの充電中にリチウムの析出が発生しないことを保証するために、第三電圧もバッテリーの充電中にリチウムの析出が発生するときの電圧より低い。

第三電圧は実験的試験によって確定することができ、異なる形番のバッテリーは異なる第三電圧に対応することができる。具体的には、第三電圧はオフラインで確定することができ、実際の相互作用中に、テストによって確定された第三電圧を直接に使用することができる。

第三電圧は、バッテリーの充電中にリチウムの析出が発生するときの電圧に基づいて確定されることを理解されるべきである。例えば、各々の形番のバッテリーの第三電圧を確定するとき、先ずバッテリーの充電中にリチウム析出が発生するときの電圧を確定することができる。次に、充電中にリチウムの析出が発生しないことを前提として、定格電圧よりも高い第三電圧を選択するように、バッテリーの充電中にリチウム析出が発生するときの電圧に基づいて適切な第三電圧を選択する。換言すると、充電過程全体でリチウムの析出が発生しない限り、第三電圧はバッテリーの定格電圧よりも高い範囲内で選択することができ、第三電圧は十分に高い電圧値を選択することができる。

本実施形態において、先ず、バッテリーの両端の電圧がバッテリーの定格電圧に達するまで、バッテリーの定格充電レートでバッテリーに対して定電流充電する。バッテリーの両端の電圧がバッテリーの定格電圧に達すると、バッテリーの両端の電圧が定格電圧より高い第三電圧に達するまで、バッテリーの定格充電レートより低い第三充電レートでバッテリーに対して定電流充電する。このようにして、充電速度及び充電効率をさらに向上させることができ、且つバッテリーの両端の電圧を第三電圧に正確に維持することができ、充電過程全体でリチウムの析出が発生しないことを確保する。

Ｓ３０、バッテリーに対して定電圧充電する。

具体的には、バッテリーに第三電圧を印加して定電圧充電する。

Ｓ４０、バッテリーの電流を獲得し、バッテリーの電流が予め設定された閾値電流に達すると、バッテリーの充電を停止する。

具体的には、バッテリーに第三電圧を印加して定電圧充電する場合、被充電機器のバッテリーに対して定電圧充電するように、充電電圧を第三電圧に調整することができる。即ち、定電圧充電中、充電電圧は一定のままであり、バッテリーの電流は充電過程に伴って徐々に減少する。

選択的に、１つの実施形態において、バッテリーの両端の電圧が第三電圧に達するまで、ステップＳ１０～Ｓ２０の定電流充電方式でバッテリーを充電する場合、バッテリーの容量は定格容量の０％から比較的高い容量になり、例えば、８０％以上（８０％を含む）になることができる。次に、ステップＳ３０の定電圧充電方式でバッテリーを充電する場合、バッテリーの残りの容量（定格容量の２０％未満）を完全に充電して、残りの充電を完成すればよい。

定電圧充電の進行に伴い、バッテリーの容量が増加し、第三電圧を維持するために必要な電流はだんだん小さくなり、バッテリーの電流が予め設定された閾値に達すると、充電が停止される。この状況では、バッテリーは完全に充電されていると見なすことができる。換言すると、バッテリーに第三電圧を印加して定電圧充電する場合、充電電圧は第三電圧に維持され、バッテリーの電流をリアルタイムで取得することができ、バッテリーの電流が予め設定された閾値に達すると、バッテリーの充電が停止される。

このように、バッテリーに第三電圧を印加して、バッテリーに対して定電圧充電することにより、大電流カットオフを実現することができ、充電時間を大幅に短縮することができ、充電速度及び充電効率を効果的に向上させることができる。

上述した充電パラメータ（第二充電レート、第三充電レート、第二電圧、第三電圧、予め設定された閾値）は、充電装置又は被充電機器に格納することができ、これは本発明の実施形態に係わるバッテリーの急速充電方法が充電装置によって実行されるか、それとも被充電機器によって実行されるかに依存する。

例えば、この方法が充電装置に適用される場合、被充電機器は、バッテリーの状態パラメーター（ここでは、バッテリーの両端の電圧及びバッテリーの電流である）を取得してから、充電インターフェースのデータラインを介してバッテリーの両端の電圧及びバッテリーの電流を充電装置に送信する。充電装置は、充電インターフェースを介して被充電機器に接続されてから、第二充電レートでバッテリーに対して定電流充電し、即ち、充電電流を第二充電レートに対応するように調整し、定電流充電中に被充電機器によってバッテリー両端の電圧を獲得し、バッテリー両端の電圧が第二電圧に達すると、第三充電レートでバッテリーに対して定電流充電し、即ち、充電電流を第三充電レートに対応するように調整し、定電流充電中に被充電機器によってバッテリー両端の電圧を獲得し、バッテリー両端の電圧が第三電圧に達すると、バッテリーに第三電圧を印加して定電圧充電し、即ち、充電電圧を第三電圧に調整し、定電圧充電中に被充電機器によってバッテリーの電流を獲得し、バッテリーの電流が予め設定された閾値に達すると、バッテリーの充電を停止する。

別の例として、この方法が被充電機器に適用される場合、被充電機器は、バッテリーの状態パラメーター（ここでは、バッテリーの両端の電圧及びバッテリーの電流である）を取得するだけではなく、且つ充電パラメータ（ここでは、第二充電レート、第三充電レート、第二電圧、第三電圧、予め設定された閾値電流）を充電装置に送信する。被充電機器は、充電インターフェースを介して充電装置に接続されてから、第二充電レート及び定電流充電命令を充電装置に送信することができる。充電装置は、第二充電レート及び定電流充電命令を受信すると、受信された第二充電レートでバッテリに対して定電流充電し、即ち、充電電流を第二充電レートに対応するように調整する。被充電機器は、定電流充電中にバッテリーの両端の電圧を獲得し、バッテリー両端の電圧が第二電圧に達すると、第三充電レート及び定電流充電命令を充電装置に送信する。充電装置は、第三充電レート及び定電流充電命令を受信すると、受信された第三充電レートでバッテリに対して定電流充電し、即ち、充電電流を第三充電レートに対応するように調整する。被充電機器は、定電流充電中にバッテリーの両端の電圧を獲得し、バッテリー両端の電圧が第三電圧に達すると、第三電圧及び定電圧充電命令を充電装置に送信する。充電装置は、バッテリーに第三電圧を印加して定電圧充電し、即ち、充電電圧を第三電圧に調整する。被充電機器は、定電圧充電中にバッテリーの電流を獲得し、バッテリーの電流が予め設定された閾値に達すると、バッテリーの充電を停止する。

具体的には、図１に示されたように、第二充電レートでバッテリーに対して定電流充電すると、第二整流ユニットから出力される第三脈動波形の電流が第二充電レートを使用して定電流充電する要件を満たすように、制御ユニットは、第二充電レート及び第二整流ユニットの出力電流に基づいて、制御信号のデューティサイクルを調整することができる。第三充電レートでバッテリーに対して定電流充電すると、第二整流ユニットから出力される第三脈動波形の電流が第三充電レートを使用して定電流充電する要件を満たすように、制御ユニットは、第三充電レート及び第二整流ユニットの出力電流に基づいて、制御信号のデューティサイクルを調整することができる。バッテリーに第三電圧を印加して定電圧充電すると、第二整流ユニットから出力される第三脈動波形の電圧が第三電圧を使用して定電圧充電する要件を満たすように、制御ユニットは、第三電圧及び第二整流ユニットの出力電圧に基づいて、制御信号のデューティサイクルを調整することができる。

本発明の実施形態で提供されるバッテリーの急速充電方法は、先ず、バッテリーの両端の電圧が第二電圧に達するまで、第二充電レートを使用してバッテリーに対して定電流充電し、次に、バッテリーの両端の電圧が第二電圧よりも高い第三電圧に達するまで、第三充電レートを使用してバッテリーに対して定電流充電し、最後に、バッテリーに第三電圧を印加して定電圧充電し、バッテリーの電流が予め設定された閾値に達すると、バッテリーの充電を停止し、従って、充電によって、バッテリーの両端の電圧は定格電圧よりも高い電圧に達することができ、バッテリーの定格パラメータの制限を超えることができ、充電時間を大幅に短縮することができ、充電速度を効果的に向上させることができ、且つバッテリーの使用寿命に影響を与えない。

２）被充電機器は、複数のバッテリーを含む。

図８は、本発明の実施形態に係わるバッテリーの急速充電方法のフローチャートである。図８に示されたように、この方法は以下の内容を含む。

Ｓ２１、複数のバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第二電圧に達するまで、第二充電レートで複数のバッテリーに対して定電流充電する。

複数のバッテリーは直列に接続される。

Ｓ２２、複数のバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第三電圧に達するまで、第三充電レートで複数のバッテリーに対して定電流充電し、第三充電レートは第二充電レートより小さく、第三電圧は第二電圧より大きく、第三電圧は複数のバッテリーの定格電圧のうちの最小定格電圧より大きい。

具体的には、第二充電レート及び第二電圧は予め設定されることができる。第二充電レートで複数のバッテリーに対して定電流充電する場合、被充電機器の複数のバッテリーに対して定電流充電するように、充電電流を第二充電レートに対応するように調整することができる。第三充電レート及び第三電圧は予め設定されることができる。第三充電レートで複数のバッテリーに対して定電流充電する場合、被充電機器の複数のバッテリーに対して定電流充電するように、充電電流を第三充電レートに対応するように調整することができる。即ち、定電流充電するとき、充電電流は一定のままであり、複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの両端の電圧は充電過程に伴って徐々に増加する。

さらに、複数のバッテリーの定電流充電中に、複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの両端の電圧を監視することができ、各々のバッテリーの両端の電圧に応じて、複数のバッテリーのバランス制御を行うことができ、複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの両端の電圧はほぼ等しい。従って、複数のバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第二電圧又は第三電圧に達するまで、複数のバッテリーに対して定電流充電する。

本発明の実施形態において、第二充電レートは少なくとも１つのバッテリーの定格充電レートにおける最小定格充電レートであり、第三充電レートは最小定格充電レートより小さい。複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの定格パラメータ（定格充電レート、定格電圧など）は、同じであっても異なってもよいことを理解されたい。例えば、複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの定格充電レートが同じである場合、各々のバッテリーの定格充電レートが１．５Ｃであると、第二充電レートは１．５Ｃであることができ、第三充電レートは１．０Ｃであることができる。別の例として、複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの定格充電レートが異なる場合、複数のバッテリーの定格充電レートの最小定格充電レートが１．５Ｃであると、第二充電レートは１．５Ｃであることができ、第三充電レートは１．０Ｃであることができる。

第二電圧は最小定格電圧であり、第三電圧の範囲は最小定格電圧の１．０１～１．２倍である。異なるバッテリーは、同じ定格電圧又は異なる定格電圧を有することができること理解されるべきである。例えば、各バッテリーの定格電圧が４．４Ｖである場合、第三電圧は４．４Ｖの１．０１～１．２倍であることができ、例えば、４．４５Ｖ以上（４．４５Ｖを含む）であることができる。別の例として、複数のバッテリーは２つのバッテリーを含み、２つのバッテリーのうちの第一バッテリーの定格電圧は４．４Ｖであり、第二バッテリーの定格電圧は４．２Ｖである場合、第三電圧は４．２５Ｖ以上（４．２５Ｖを含む）であることができる。

さらに、バッテリーの定格電圧は、バッテリーの充電中にリチウムの析出が発生するときの電圧よりも低い（小さい）。もちろん、バッテリーの充電中にリチウムの析出が発生しないことを保証するために、第三電圧も各々のバッテリーの充電中にリチウムの析出が発生するときの電圧より低い。

第三電圧は実験的試験によって確定することができる。具体的には、第三電圧はオフラインで確定することができ、実際の相互作用中に、テストによって確定された第三電圧を直接に使用することができる。

第三電圧は、複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの充電中にリチウムの析出が発生するときの電圧に基づいて確定されることを理解されるべきである。例えば、第三電圧を確定するとき、先ず、複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの充電中にリチウム析出が発生するときの電圧を確定することができ、次に、充電中にリチウムの析出が発生しないことを前提として、複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの定格電圧よりも高い第三電圧を選択するように、複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの充電中にリチウム析出が発生するときの電圧に基づいて適切な第三電圧を選択する。換言すると、充電過程全体でリチウムの析出が発生しない限り、第三電圧は複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの定格電圧よりも高い範囲内で選択することができ、第三電圧は十分に高い電圧値を選択することができる。

本実施形態において、先ず、複数のバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が複数のバッテリーの最小定格電圧に達するまで、複数のバッテリーの最小定格レートで複数のバッテリーに対して定電流充電する。複数のバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が最小定格電圧に達すると、複数のバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が最小定格電圧より大きい第三電圧に達するまで、最小定格レートより小さい第三充電レートで複数のバッテリーに対して定電流充電する。このようにして、充電速度及び充電効率をさらに向上させることができるとともに、複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの両端の電圧を第三電圧に正確に維持することができ、充電過程全体でリチウムの析出が発生しないことを確保する。

Ｓ２３、複数のバッテリーに対して定電圧充電する。

具体的には、第三電圧の数倍になる電圧が複数のバッテリーに印加されて定電圧充電する。

Ｓ２４、複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの電流を獲得し、複数のバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの電流が予め設定された閾値に達すると、対応するバッテリーの充電を停止する。

具体的には、例えば、複数のバッテリーはＮ（Ｎは１より大きい整数である）個のバッテリーを含み、第三電圧のＮ倍になる電圧（即ち、Ｖ３×Ｎ）がＮ個のバッテリーに印加されて定電圧充電する。定電圧充電中に複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの電圧を監視し、複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの電圧に応じて、複数のバッテリーに対して電圧バランス制御を行うことができ、複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの両端の電圧はほぼ等しい。

さらに、Ｎ個のバッテリーは別々にＮ個の予め設定された閾値に対応する。定電圧充電中にＮ個のバッテリーのうちの各々のバッテリーの電流を監視して、ｉ番目のバッテリーの電流がｉ番目のバッテリーの予め設定された閾値に達すると、ｉ番目のバッテリーの充電が停止され、

さらに、ｉ番目のバッテリーの充電を停止した後、第三電圧のＮ倍になる電圧を第三電圧の（Ｎ－１）倍になる電圧に調整することができ、第三電圧の（Ｎ－１）倍になる電圧が（Ｎ－１）個のバッテリーに印加されて定電圧充電し、且つ残りの（Ｎ－１）個のバッテリーに対して電圧バランス制御を行うとともに、残りの（Ｎ－１）個のバッテリーの電流を監視して、ｊ番目のバッテリーの電流がｊ番目のバッテリーの予め設定された閾値に達すると、ｊ番目のバッテリーの充電が停止され、ｊ≠ｉであり、

である。

上記のステップは、Ｎ個のバッテリーのうちの各々のバッテリーの電流が対応する予め設定された閾値に達するまで繰り返され、充電プロセス全体を完了する。

具体的には、第三電圧の数倍になる電圧を使用して複数のバッテリーに対して定電圧充電する場合、被充電機器の複数のバッテリーに対して定電圧充電するために、充電電圧を第三電圧の数倍になる電圧に調整することができる。即ち、定電圧充電するとき、充電電圧は一定のままであり、複数のバッテリーの各々のバッテリーの電流は充電過程に伴って徐々に減少する。

選択的には、１つの実施形態として、複数のバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第三電圧に達するまで、ステップＳ２２の定電流充電方式で複数のバッテリーを充電する場合、複数のバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの容量は定格容量の０％から比較的高い容量になり、例えば、８０％以上（８０％を含む）になることができる。次に、ステップＳ２３の定電圧充電方式で複数のバッテリーを充電する場合、複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの残りの容量を完全に充電して、残りの充電を完成すればよい。

定電圧充電の進行に伴い、バッテリーの容量が増加し、第三電圧を維持するために必要な電流はだんだん小さくなり、バッテリーの電流が予め設定された閾値に達すると、充電が停止される。この状況では、バッテリーは完全に充電されていると見なすことができる。換言すると、第三電圧の数倍になる電圧がバッテリーに印加されて定電圧充電する場合、充電電圧は第三電圧の数倍になる電圧に維持され、複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの電流をリアルタイムで取得することができ、複数のバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの電流が予め設定された閾値に達すると、対応するバッテリーの充電を停止する。

このように、第三電圧の数倍になる電圧を複数のバッテリーに印加して定電圧充電することにより、大電流カットオフを実現することができ、充電時間を短縮し、充電速度及び充電効率を効果的に向上させることができる。

上述した充電パラメータ（第二充電レート、第三充電レート、第二電圧、第三電圧、予め設定された閾値電流）は充電装置又は被充電機器に格納することができると理解されるべきである。これは本発明の実施形態に係わるバッテリーの急速充電方法が充電装置によって実行されるか、それとも被充電機器によって実行されるかに依存する。

例えば、この方法が充電装置に適用される場合、被充電機器は、バッテリーの状態パラメーター（ここでは、バッテリーの両端の電圧及びバッテリーの電流である）を取得してから、充電インターフェースのデータラインを介してバッテリーの両端の電圧及びバッテリーの電流を充電装置に送信する。充電装置は、充電インターフェースを介して被充電機器に接続されてから、第二充電レートでバッテリーに対して定電流充電し、即ち、充電電流を第二充電レートに対応するように調整し、定電流充電中に被充電機器によって複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの両端の電圧を獲得し、複数のバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリー両端の電圧が第二電圧に達すると、第三充電レートでバッテリーに対して定電流充電し、即ち、充電電流を第三充電レートに対応するように調整し、定電流充電中に被充電機器によって複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの両端の電圧を獲得し、複数のバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリー両端の電圧が第三電圧に達すると、第三電圧の数倍になる電圧を複数のバッテリーに印加して定電圧充電し、即ち、充電電圧を第三電圧の数倍になる電圧に調整し、定電圧充電中に被充電機器によって複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの電流を獲得し、複数のバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの電流が予め設定された閾値電流に達すると、対応するバッテリーの充電を停止する。

別の例として、この方法が被充電機器に適用される場合、被充電機器は、バッテリーの状態パラメーター（ここでは、バッテリーの両端の電圧及びバッテリーの電流である）を取得するだけではなく、且つ充電パラメータ（ここでは、第二充電レート、第三充電レート、第二電圧、第三電圧、予め設定された閾値電流）を充電装置に送信する。被充電機器は、充電インターフェースを介して充電装置に接続されてから、第二充電レート及び定電流充電命令を充電装置に送信することができる。充電装置は、第二充電レート及び定電流充電命令を受信すると、受信された第二充電レートで複数のバッテリに対して定電流充電し、即ち、充電電流を第二充電レートに対応するように調整する。被充電機器は、定電流充電中に複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの両端の電圧を獲得し、複数のバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第二電圧に達すると、第三充電レート及び定電流充電命令を充電装置に送信することができる。充電装置は、第三充電レート及び定電流充電命令を受信すると、受信された第三充電レートで複数のバッテリに対して定電流充電し、即ち、充電電流を第三充電レートに対応するように調整する。被充電機器は、定電流充電中に複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの両端の電圧を獲得し、複数のバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第三電圧に達すると、第三電圧の数倍になる電圧の情報及び定電圧充電命令を充電装置に送信する。充電装置は、第三電圧の数倍になる電圧を複数のバッテリーに印加して定電圧充電し、即ち、充電電圧を第三電圧の数倍になる電圧に調整する。被充電機器は、定電圧充電中に複数のバッテリーのうちの各々のバッテリーの電流を獲得し、複数のバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの電流が対応する予め設定された閾値に達すると、対応するバッテリーの充電を停止する。

具体的には、図１に示されたように、第二充電レートで複数のバッテリーに対して定電流充電すると、第二整流ユニットから出力される第三脈動波形の電流が第二充電レートを使用して定電流充電する要件を満たすように、制御ユニットは、第二充電レート及び第二整流ユニットの出力電流に基づいて、制御信号のデューティサイクルを調整することができる。次に、第三充電レートで複数のバッテリーに対して定電流充電すると、第二整流ユニットから出力される第三脈動波形の電流が第三充電レートを使用して定電流充電する要件を満たすように、制御ユニットは、第三充電レート及び第二整流ユニットの出力電流に基づいて、制御信号のデューティサイクルを調整することができる。第三電圧の数倍になる電圧を複数のバッテリーに印加して定電圧充電すると、第二整流ユニットから出力される第三脈動波形の電圧が第三電圧の数倍になる電圧を使用して定電圧充電する要件を満たすように、制御ユニットは、第三電圧の数倍になる電圧及び第二整流ユニットの出力電圧に基づいて、制御信号のデューティサイクルを調整することができる。

本発明の実施形態で提供されるバッテリーの急速充電方法は、先ず、複数のバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第二電圧に達するまで、第二充電レートを使用して複数のバッテリーに対して定電流充電し、次に、複数のバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第二電圧より高い第三電圧に達するまで、第三充電レートを使用して複数のバッテリーに対して定電流充電し、最後に、第三電圧の数倍になる電圧を複数のバッテリーに印加して定電圧充電し、複数のバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの電流が対応する予め設定された閾値電流に達すると、対応するバッテリーの充電を停止する。従って、充電によって、バッテリーの両端の電圧は定格電圧よりも高い電圧に達することができ、バッテリーの定格パラメータの制限を超えることができ、充電時間を大幅に短縮することができ、充電速度を効果的に向上させることができ、且つバッテリーの使用寿命に悪影響を与えない。

以下、図９～図１０を参照して、本発明の実施形態に係わる充電装置及び被充電機器を詳細に説明する。上述したバッテリーの急速充電方法の実施例に関する説明は、充電装置及び被充電機器にも適用可能であり、ここでは繰り返されないことに留意されたい。

図９は、本発明の実施形態に係わる充電装置のブロック図である。充電装置は、充電インターフェースを介して被充電機器に接続されてから、被充電機器と通信する。図９に示されたように、充電装置１０００は、第一通信制御回路１００１及び第一充電回路１００２を含む。

第一通信制御回路１００１は、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第二電圧に達するまで、第一充電回路１００２を介して、第二充電レートで少なくとも１つのバッテリーに対して定電流充電するために用いられる。第一通信制御回路１００１は、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第三電圧に達するまで、第一充電回路１００２を介して、第三充電レートで少なくとも１つのバッテリーに対して定電流充電するために用いられる。第一通信制御回路１００１は、被充電機器を介して、少なくとも１つのバッテリーのうちの各々のバッテリーの電圧を獲得し、第三充電レートは第二充電レートより小さく、第三電圧は第二電圧より大きく、且つ第三電圧は少なくとも１つのバッテリーの定格電圧のうちの最小定格電圧より大きい。第一通信制御回路１００１は、第一充電回路１００２を介して、少なくとも１つのバッテリーに対して定電圧充電して、被充電機器を介して、少なくとも１つのバッテリーのうちの各々のバッテリーの電流を獲得し、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの電流が予め設定された閾値に達すると、対応するバッテリーの充電を停止するために用いられる。

少なくとも１つのバッテリーは直列に接続されている。第一通信制御回路１００１は、第一充電回路１００２を介して、少なくとも１つのバッテリーに少なくとも１つの第三電圧の合計を印加して定電圧充電するために用いられる。

本実施形態に係わる充電装置のユニットの分割は論理機能の分割にすぎず、実際には他の分割方法が存在することができると理解されるべきである。例えば、図１に示された充電装置を参照すると、第一充電回路１００２は、第一整流ユニット１０１、スイッチユニット１０２、変圧器１０３、第二整流ユニット１０４及び第一充電インターフェース１０５の電力線を含むことができる。第一通信制御回路１００１は、サンプリングユニット１０６、制御ユニット１０７及び第一充電インターフェース１０５の通信ラインを含むことができる。

本発明の１つの実施形態において、第二充電レートは少なくとも１つのバッテリーの定格充電レートにおける最小定格充電レートであり、第三充電レートは最小定格充電レートより小さい。

本発明の１つの実施形態において、第二電圧は最小定格電圧であり、第三電圧の範囲は最小定格電圧の１．０１～１．２倍である。

図１０は、本発明の実施形態に係わる被充電機器のブロック図である。被充電機器は、充電インターフェースを介して充電装置に接続されてから、充電装置と通信する。図１０に示されたように、被充電機器２０００は、第二信制御回路２００１及び第二充電回路２００２を含む。

第二通信制御回路２００１は充電装置に第二充電レートを送信するために用いられ、その結果、充電装置は、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第二電圧に達するまで、第二充電回路２００２を介して、第二充電レートで少なくとも１つのバッテリーに対して定電流充電する。第二通信制御回路２００１は充電装置に第三充電レートを送信するために用いられ、その結果、充電装置は、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第三電圧に達するまで、第二充電回路２００２を介して、第三充電レートで少なくとも１つのバッテリーに対して定電流充電する。第三充電レートは第二充電レートより小さく、第三電圧は第二電圧より大きく、且つ第三電圧は少なくとも１つのバッテリーの定格電圧のうちの最小定格電圧より大きい。第二通信制御回路２００１は充電装置に定電圧充電命令を送信するために用いられ、その結果、充電装置は、第二充電回路２００２を介して、少なくとも１つのバッテリーに対して定電圧充電し、且つ少なくとも１つのバッテリーのうちの各々のバッテリーの電流を獲得し、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの電流が予め設定された閾値に達すると、対応するバッテリーの充電を停止する。

少なくとも１つのバッテリーは直列に接続される。第二通信制御回路２００１は、充電装置が第二充電回路２００２を介して少なくとも１つのバッテリーに少なくとも１つの第三電圧の合計を印加して定電圧充電するように、少なくとも１つの第三電圧の合計と定電圧充電命令を充電装置に送信するために用いられる。

本実施形態に係わる被充電機器のユニットの分割は論理機能の分割にすぎず、実際には他の分割方法が存在することができると理解されるべきである。例えば、図１に示された被充電機器を参照すると、第二充電回路２００２は、第二充電インターフェース２０１の電力線と、第二充電インターフェース２０１とバッテリー２０２との間に設置された充電回路と、を含むことができる。第二通信制御回路２００１は、第二充電インターフェース２０１の通信ラインと、通信ラインに接続され、充電装置によって少なくとも１つのバッテリを充電することを制御するために用いられる制御ユニットと、を含むことができる。

図１１は、本発明の実施形態に係わる充電システムのブロック図である。図１１の充電システム３０００は、図９に示された充電装置１０００及び図１０に示された被充電機器２０００を含む。

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。

前記機能は、ソフトウェアの機能ユニットとして実現され、かつ、独立の製品として販売されたり使用されたりする場合、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されてもよい。この理解によれば、本発明の技術方案について、本質的な部分、又は従来技術に貢献できた部分、又は該技術方案の一部は、ソフトウェア製品として表現され得る。このコンピュータソフトウェア製品は、記憶媒体に記憶されており、１つのコンピュータ（パソコン、サーバー、又はネットワーク機器などであってもよい）に本発明の各実施例に係る方法の全部又は一部の過程を実行するための複数のコマンドが含まれている。前記した記憶媒体は、フラッシュメモリー、ポータブルハードディスク、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ、Ｒｅａｄ－ＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ、ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、磁気ディスク又は光ディスクなどの各種のプログラムコードを記憶可能な媒体を含む。

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

バッテリーの急速充電方法であって、
少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第一電圧に達するまで、第一充電レートで前記少なくとも１つのバッテリーに対して定電流充電するステップと、
前記少なくとも１つのバッテリーに対して定電圧充電するステップと、
前記少なくとも１つのバッテリーのうちの各々のバッテリーの電流を獲得し、前記少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの電流が対応する予め設定された閾値に達すると、対応するバッテリーの充電を停止するステップと、
を含み、前記第一電圧は前記少なくとも１つのバッテリーの定格電圧のうちの最小定格電圧より大きく且つ前記バッテリーの充電中にリチウムの析出が発生するときの電圧より低く、前記バッテリーの充電中にリチウムの析出が発生するときの電圧はテストによって取得し且つ前記バッテリーの定格電圧より大きく、
前記少なくとも１つのバッテリーは、直列に接続されたＮ個のバッテリーであって、Ｎは１より大きい整数であり、前記少なくとも１つのバッテリーに対して定電圧充電することは、
前記Ｎ個のバッテリーに前記第一電圧のＮ倍になる電圧を印加して定電圧充電することを含む、
ことを特徴とするバッテリーの急速充電方法。
前記少なくとも１つのバッテリーは、直列に接続された２つ以上のバッテリーを含み、
前記第一充電レートは、前記少なくとも１つのバッテリーのうちの各々のバッテリーの定格充電レート以下である、
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーの急速充電方法。
前記第一電圧の範囲は前記最小定格電圧の１．０１～１．２倍である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のバッテリーの急速充電方法。
前記バッテリーの定格電圧は、前記バッテリーの充電中にリチウムの析出が発生するときの電圧より低い、
ことを特徴とする請求項１～３の中のいずれか一項に記載のバッテリーの急速充電方法。
前記Ｎ個のバッテリーのうちの各々のバッテリーの電流は、対応する予め設定された閾値を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーの急速充電方法。
前記バッテリーの急速充電方法は、充電装置によって実行され、前記充電装置は、被充電機器に接続され、且つ前記被充電機器を充電するために用いられ、
前記バッテリーの急速充電方法は、
前記Ｎ個のバッテリーに前記第一電圧のＮ倍になる電圧を印加して定電圧充電する前に、前記被充電機器から前記第一電圧のＮ倍になる電圧の情報及び定電圧充電命令を受信するステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーの急速充電方法。
充電装置であって、
前記充電装置は、充電インターフェースを介して被充電機器に接続されてから、前記被充電機器と通信し、
前記充電装置は、第一通信制御回路及び第一充電回路を含み、
前記第一通信制御回路は、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第一電圧に達するまで、前記第一充電回路を介して、第一充電レートで少なくとも１つのバッテリーに対して定電流充電し、前記被充電機器を介して、前記少なくとも１つのバッテリーのうちの各々のバッテリーの電圧を獲得するために用いられ、前記第一電圧は前記少なくとも１つのバッテリーの定格電圧のうちの最小定格電圧より大きく且つ前記バッテリーの充電中にリチウムの析出が発生するときの電圧より低く、前記バッテリーの充電中にリチウムの析出が発生するときの電圧はテストによって取得し且つ前記バッテリーの定格電圧より大きく、
前記第一通信制御回路は、前記第一充電回路を介して、前記少なくとも１つのバッテリーに対して定電圧充電して、前記被充電機器を介して、前記少なくとも１つのバッテリーのうちの各々のバッテリーの電流を獲得し、前記少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの電流が対応する予め設定された閾値に達すると、対応するバッテリーの充電を停止するために用いられ、
前記少なくとも１つのバッテリーは、直列に接続されたＮ個のバッテリーであって、Ｎは１より大きい整数であり、前記第一通信制御回路は、前記第一充電回路を介して、前記少なくとも１つのバッテリーに対して定電圧充電することは、
前記第一通信制御回路は、前記第一充電回路を介して、前記Ｎ個のバッテリーに前記第一電圧のＮ倍になる電圧を印加して定電圧充電することを含む、
ことを特徴とする充電装置。
前記少なくとも１つのバッテリーは、直列に接続された２つ以上のバッテリーを含み、前記第一充電レートは、前記少なくとも１つのバッテリーのうちの各々のバッテリーの定格充電レート以下である、
ことを特徴とする請求項７に記載の充電装置。
前記第一電圧の範囲は前記最小定格電圧の１．０１～１．２倍であり、前記バッテリーの定格電圧は、前記バッテリーの充電中にリチウムの析出が発生するときの電圧より低い、
ことを特徴とする請求項７又は８に記載の充電装置。
被充電機器であって、
前記被充電機器は、充電インターフェースを介して充電装置に接続されてから、前記充電装置と通信し、
前記被充電機器は、第二通信制御回路及び第二充電回路を含み、
前記第二通信制御回路は、前記充電装置に第一充電レートを送信するために用いられ、前記充電装置は、少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの両端の電圧が第一電圧に達するまで、前記第二充電回路を介して、前記第一充電レートで前記少なくとも１つのバッテリーに対して定電流充電し、前記第一電圧は前記少なくとも１つのバッテリーの定格電圧のうちの最小定格電圧より大きく且つ前記バッテリーの充電中にリチウムの析出が発生するときの電圧より低く、前記バッテリーの充電中にリチウムの析出が発生するときの電圧はテストによって取得し且つ前記バッテリーの定格電圧より大きく、
前記第二通信制御回路は、前記充電装置に定電圧充電命令を送信するために用いられ、前記充電装置は、前記第二充電回路を介して、前記少なくとも１つのバッテリーに対して定電圧充電し、且つ前記少なくとも１つのバッテリーのうちの各々のバッテリーの電流を獲得し、前記少なくとも１つのバッテリーのうちのいずれか１つのバッテリーの電流が対応する予め設定された閾値電流に達すると、対応するバッテリーの充電を停止し、
前記少なくとも１つのバッテリーは、直列に接続されたＮ個のバッテリーであって、Ｎは１より大きい整数であり、前記充電装置は、前記第二充電回路を介して、前記少なくとも１つのバッテリーに対して定電圧充電することは、
前記充電装置は、前記第二充電回路を介して、前記Ｎ個のバッテリーに前記第一電圧のＮ倍になる電圧を印加して定電圧充電することを含む、
ことを特徴とする被充電機器。
前記少なくとも１つのバッテリーは、直列に接続された２つ以上のバッテリーを含み、前記第一充電レートは、前記少なくとも１つのバッテリーのうちの各々のバッテリーの定格充電レート以下である、
ことを特徴とする請求項１０に記載の被充電機器。
前記第一電圧の範囲は前記最小定格電圧の１．０１～１．２倍であり、前記バッテリーの定格電圧は、前記バッテリーの充電中にリチウムの析出が発生するときの電圧より低い、
ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の被充電機器。
バッテリーを急速充電するためのプログラムを格納するために用いられ、前記プログラムがプロセッサによって実行されると、請求項１～６の中のいずれか一項に記載のバッテリーの急速充電方法を実現する、
ことを特徴とする非一時的なコンピューター可読記憶媒体。