(57)【要約】      （修正有）【課題】バッテリが充電されているときだけでなく、バッテリが充電されていないときにも、バッテリ容量を正確に測定するシステムおよび方法を提供する。【解決手段】無線充電器は、バッテリ・パックを充電し前記バッテリ・パックの第１の充電容量を計算するように構成される。検出モジュールは、無線充電器に接続され、充電に関連する情報を検出するように構成される。測定装置は、当該バッテリ・パックの第２の充電容量を計算するように構成される。コントローラは、無線充電器、検出モジュール、および測定装置に接続される。コントローラは、第１の充電容量と第２の充電容量の差異があるかどうかを判定するように構成される。コントローラはまた、バッテリ・パックの第３の充電容量を充電に関する情報と当該差異とに基づいて計算するように構成される。コントローラはまた、第２の充電容量を第３の充電容量に基づいて調節するように構成される。【選択図】図２
2015039279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリ・パックと、
前記バッテリ・パックを充電し、
前記バッテリ・パックの第１の充電容量を計算する
ように構成された無線充電器と、
前記無線充電器に接続され、前記充電に関連する情報を検出するように構成された検出モジュールと、
前記バッテリ・パックの第２の充電容量を計算するように構成された測定装置と、
前記無線充電器、前記検出モジュール、および前記測定装置に接続され、
前記第１の充電容量と前記第２の充電容量の差異があるかどうかを判定し、
前記差異と前記充電に関連する前記情報とに基づいて前記バッテリ・パックの第３の充電容量を計算し、
前記第３の充電容量に基づいて前記第２の充電容量を調節する
ように構成された制御装置と、
を備える、システム。
【請求項２】
前記コントローラが、
前記第１の充電容量と前記第２の充電容量の前記差異を計算し、
前記差異が閾値より大きいかどうかを判定し、
前記差異が前記閾値より大きい場合は、前記第３の充電容量を前記測定装置に送信して前記第２の充電容量を調節する
ように構成された、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記測定装置が、
前記第３の充電容量を前記コントローラから受け取り、
前記第２の充電容量の値を前記第３の充電容量の値で置き換えて前記第２の充電容量を調節する
ように構成された、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記充電情報は充電時間と充電電流を含み、
前記コントローラは、前記充電時間と前記充電電流に基づいて前記第３の充電容量を計算するように構成された、
請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記無線充電器が前記バッテリ・パックを充電していることを前記測定装置が検出した場合、前記無線充電器は前記第１の充電容量を計算するように構成され、前記測定装置は前記第２の充電容量を計算するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記無線充電器が前記バッテリ・パックを充電していないことを前記測定装置が検出し、前記バッテリ・パックの残存容量が閾値より小さい場合、前記測定装置は前記バッテリ・システムをシャット・ダウンするように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記充電器は、何らかの異常が発生したかどうかを前記充電情報に基づいて判定し、何らかの異常が発生した場合には１つまたは複数の対応する動作を実施するように構成された複数の安全性レベル制御ユニットを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
複数の判定基準が予め設定され前記複数の安全性レベル制御ユニットに格納され、
前記複数の安全性レベル制御ユニットは、前記複数の判定基準の各々に基づいて判定を行うとともに１つまたは複数の対応する動作を実施するように構成された、
請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
第１の充電容量を計算するステップと、
前記バッテリ・システム内のバッテリ・パックが充電されているときは第２の充電容量を計算するステップと、
前記第１の充電容量と前記第２の充電容量の差異を計算するステップと、
前記差異が閾値より大きい場合は、前記第２の充電容量を調節するステップと、
を含む、バッテリ・システムを制御するための方法。
【請求項１０】
前記第２の充電容量を調節するステップは、前記バッテリ・システム内のコントローラが充電電流および充電時間に基づいて前記第２の充電容量を調節するために第３の充電容量を計算するステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２の充電容量を調節するステップは、
前記第３の充電容量を前記コントローラから受け取るステップと、
前記差異が前記閾値よりも大きいとき、前記第２の充電容量を前記第３の充電容量で置き換えるステップと、
を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記バッテリ・パックが充電されておらず、かつ、前記バッテリ・パックの残存容量が第２の閾値より小さい場合には、前記バッテリ・システムをシャット・ダウンするステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
充電情報を検出するステップと、
何らかの異常が発生したかどうかを前記充電情報に基づいて判定するステップであって、前記充電情報は、前記充電プロセス中に前記バッテリ・パックの充電電圧、充電電流、充電時間および充電温度のうち少なくとも１つを含む、ステップと、
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
複数の判定基準を決定するステップと、
何らかの異常が発生したかどうかを前記複数の判定基準の各々に基づいて判定するステップと、
何らかの異常が発生した場合には１つまたは複数の対応する動作を実施するステップと、
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
バッテリ・システムを制御するためのコントローラであって、
前記バッテリ・システム内の無線充電器により計算された第１の充電容量と前記コントローラに接続された測定装置により計算された第２の充電容量との差異を計算し、
前記無線充電器が前記バッテリ・システム内のバッテリ・パックを充電している場合には、前記差異が閾値より大きいかどうかを判定する
ように構成された、判定ユニットと、
第３の充電容量を前記充電に関連する情報に基づいて計算し、
前記差異が前記閾値より大きいと前記判定ユニットが判定した場合には、前記第２の充電容量を前記第３の充電容量に基づいて調節する
ように構成された容量計算ユニットと、
を備える、コントローラ。
【請求項１６】
前記測定装置は、前記第１の充電容量と前記第２の充電容量の前記差異が前記閾値より大きいとき、前記第３の充電容量を用いて前記第２の充電容量を置き換えるように構成された、請求項１５に記載のコントローラ。
【請求項１７】
前記コントローラは、前記バッテリ・パックが充電プロセス中でなく、かつ、前記バッテリ・パックの残存容量が第２の閾値より小さい場合には、前記バッテリ・システムがシャット・ダウンされようとしていることを示す警告信号を生成するように構成された、請求項１５に記載のコントローラ。
【請求項１８】
前記コントローラはさらに、何らかの異常が発生したかどうかを判定し、１つまたは複数の対応する動作を実施するように構成された複数の安全性レベル制御ユニットをさらに備えた、請求項１５に記載のコントローラ。
【請求項１９】
複数の判定基準が予め設定され前記複数の安全性レベル制御ユニットに格納され、
前記複数の安全性レベル制御ユニットは、何らかの異常が発生したかどうかを前記複数の判定基準の各々に基づいて判定し、何らかの異常が発生した場合には１つまたは複数の対応する動作を実施するように構成された、
請求項１８に記載のコントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に電力システムの分野に関し、具体的には、本発明はバッテリを制御するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリ駆動の装置および技術がますます必要とされ普及したことが、スマート・バッテリ・システムの開発につながった。スマート・バッテリ・システムは、かかる装置で利用される独立なバッテリ・システムの設計を簡単にするものである。これらのスマート・バッテリ・システムはラップトップ・コンピュータに組み込まれるだけでなく、自動車、セキュリティ・システム、偽造防止システム、医療機器、および他のポータブル電子装置を含む幾つかの他の適用対象にも組み込まれる。
【０００３】
図１は、従来型のスマート・バッテリ・システム１００を示す。当該システム１００は、一般に、コイル１０２、無線充電器１０４、およびバッテリ・パック１０６を備える。大抵の従来型のスマート・バッテリ・システムでは、コイル１０２は、電源（図１では図示せず）により供給された電力を電磁信号に変換するように構成されている。無線充電器１０４は、バッテリ・パック１０６に接続され、当該電磁信号により誘導された充電電力をバッテリ・パック１０６に対して生成するように構成されている。無線充電器１０４は、充電プロセス中に充電容量を計算することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
エネルギ制約のため、従来型のスマート・バッテリ・システム１００内の無線充電器１０４は大まかな充電容量しか計算することができない。このような大まかな推定は、ユーザが確実に充電プロセスを監視するかまたは計算された充電容量に基づいて残りの充電時間を推定するのに十分なほど正確ではない。さらに、無線充電器１０４が動作中でないかまたは機能しておらず、バッテリ・パックが充電されていない場合は、スマート・バッテリ・システムにより電力供給される装置を使用しているユーザは、バッテリ・パック１０６の容量を正確に決定することができず、ユーザが自分の作業を保存する機会を有する前にバッテリが不足した場合は重要なデータを失うリスクを負うこととなる。
【０００５】
したがって、バッテリが充電されているときだけでなく、バッテリが充電されていないときにも、バッテリ容量を正確に測定するシステムおよび方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書で説明する諸態様は、バッテリを制御するための方法、装置、およびシステムに関する。
【０００７】
１態様では、バッテリを制御するためのシステムが開示される。当該システムは、バッテリ・パック、無線充電器、検出モジュール、測定装置およびコントローラを備える。無線充電器は、バッテリ・パックを充電しバッテリ・パックの第１の充電容量を計算するように構成される。無線充電器に接続された検出モジュールは、充電に関連する情報を検出するように構成される。測定装置は、バッテリの第２の充電容量を計算するように構成される。コントローラが、無線充電器、検出モジュール、および測定装置に接続される。コントローラは、第１の充電容量と第２の充電容量の差異があるかどうかを判定するように構成される。コントローラはまた、当該差異と充電に関する情報とに基づいてバッテリ・パックの第３の充電容量を計算し、第３の充電容量に基づいて第２の充電容量を調節するように構成される。
【０００８】
別の態様では、バッテリ・システムを制御するための方法が開示される。当該方法は、バッテリ・システム内のバッテリ・パックが充電プロセス中のときに、バッテリ・システム内の無線コントローラにより第１の充電容量を計算しバッテリ・システム内の測定装置により第２の充電容量を計算するステップと、第１の充電容量と第２の充電容量の差異を計算するステップと、当該差異が第２の閾値より大きいときは第２の充電容量を調節するステップと、を含む。
【０００９】
さらに別の態様では、バッテリ・システムを制御するためのコントローラが開示される。コントローラは、判定ユニットおよび容量計算ユニットを備える。判定ユニットは、バッテリ・システム内の無線充電器が計算した第１の充電容量とコントローラに接続された測定装置が計算した第２の充電容量との間の差異を計算するように構成される。判定ユニットはまた、無線充電器がバッテリ・システム内のバッテリ・パックを充電している場合は、当該差異が第２の閾値より大きいかどうかを判定するように構成される。容量計算ユニットは、充電に関連する情報に基づいて第３の充電容量を計算するように構成される。第３の充電容量は、当該差異が第２の閾値より大きいと判定ユニットが判定した場合に、容量計算ユニットにより第２の充電容量を調節するために使用される。
【００１０】
さらなる利点および新規な特徴は下記の説明から部分的に明示され、下記の説明および添付図面を検討することで当業者に明らかになり、または、開示した諸態様を生成または実施することにより理解することができる。本諸態様の利点は、上記方法の様々な態様、下記の詳細な説明で説明する手段および組合せを実施または使用することにより実現し取得することができる。
【００１１】
クレームした発明特定事項の諸態様の特徴および利点は、下記の詳細な説明が進むにつれ、および、添付図面を参照することにより明らかになろう。添付図面では同じ番号は同じ部分を示す。これらの例示的な諸態様を、図面を参照して詳細に説明する。これらの諸態様は非限定的で例示的な諸態様であり、同じ参照番号は図面の幾つかの図にわたって同様な構造を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来型のバッテリ・システムを示す図である。
【図２】本発明の１実施形態に従うバッテリ・システムの例示的なブロック図である。
【図３】本発明の１実施形態に従うコントローラの例示的なブロック図である。
【図４】本発明の１実施形態に従う測定装置の例示的なブロック図である。
【図５】本発明の１実施形態に従うバッテリ・システムを制御するための方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の諸実施形態について詳細に言及する。本発明をこれらの諸実施形態に関連して説明するが、これは本発明をこれらの諸実施形態に限定しようとするものではないことは理解される。むしろ、本発明は、代替物、修正物、および均等物を包含しようとするものであり、これらの代替物、修正物、および均等物は添付の特許請求の範囲で定義される本発明の趣旨および範囲の中に含まれる。
【００１４】
さらに、本発明の以下の詳細な説明では、多数の具体的な詳細を説明して本発明の徹底的な理解を与える。しかし、本発明をこれらの具体的な詳細なしに実施できることは当業者には理解される。他の事例では、公知な方法、手続き、構成要素、および回路は、本発明の諸態様を不必要に不明瞭にしないために詳細には説明しない。
【００１５】
図２は、本発明の１実施形態に従うバッテリ・システム２００のブロック図を示す。図２に示すように、バッテリ・システム２００は、コイル２０２、無線充電器２０４、検出モジュール２０６、コントローラ２０８、測定装置２１０、セル・ベース・コントローラ２１２およびバッテリ・パック２１４を備える。検出モジュール２０６は、電圧検出ユニット２１６、電流検出ユニット２１８および温度検出ユニット２２０を備える。コイル２０２は、電源（図２では図示せず）が供給する電力を電磁信号に変換するように構成される。無線充電器２０４は、バッテリ・パック２１４に接続され、電磁信号により誘導されたバッテリ・パック２１４を充電するための充電電力を生成するように構成される。無線充電器２０４はまた、バッテリ・パック２１４の充電プロセス中に第１の充電容量を計算するように構成される。検出モジュール２０６は、無線充電器２０４に接続され、充電プロセス中に充電情報を検出するように構成される。測定装置２１０は、バッテリ・パック２１４の充電プロセス中に第２の充電容量を計算するように構成される。例えば、測定装置２１０はゲージであることができる。コントローラ２０８は、検出モジュール２０６および測定装置２１０に接続される。コントローラ２０８は、充電情報を検出モジュール２０６から取得し、当該充電情報に基づいてバッテリ・パック２１４の第３の充電容量を計算し、必要ならば第２の充電容量を補正するように構成される。
【００１６】
１実施形態では、コイル２０２は、電源（図２では図示せず）により供給された電力を電磁信号に変換する。電磁信号を誘導すると、無線充電器２０４はバッテリ・パック２１４を充電するための充電電力を生成する。本実施形態の検出モジュール２０６は、充電情報をリアルタイムに検出する。充電情報は、充電電圧、充電電流、温度および充電時間のような、充電に関連する情報を含んでもよい。より具体的には、無線充電器２０４に接続された本実施形態の電圧検出ユニット２１６は、バッテリ・パック２１４の充電電圧Ｕを検出する。無線充電器２０４に接続された本実施形態の電流検出ユニット２１８は、バッテリ・パック２１４の充電電流Ｉを検出する。温度検出ユニット２２０は、バッテリ・パック２１４内の各バッテリ・セルの正極と負極の両方に取り付けられた熱抵抗から温度情報を受け取り、受け取った温度情報に基づいて各バッテリ・セルの温度を計算する。本実施形態の測定装置２１０は、バッテリ・パック２１４の充電容量を計算する。本実施形態のセル・ベース・コントローラ２１２は、各バッテリ・セルの充電特性に基づいて充電電流および充電電圧を制御し調節する。当該充電特性を、充電プロセス中にどのようにバッテリ・セルの充電電圧が時間とともに変化するかを示す充電曲線により表してもよい。コントローラ２０８はバッテリ・パック２１４に接続され、各バッテリ・セルの温度情報や充電特性（例えば、充電曲線のグラフ）のような、バッテリ・パック２１４のステータス情報を検出する。さらに、コントローラ２０８は、検出モジュール２０６、測定装置２１０、およびセル・ベース・コントローラ２１２と通信し対応する動作を行うために、検出モジュール２０６、測定装置２１０、およびセル・ベース・コントローラ２１２に接続される。例えば、本実施形態のコントローラ２０８は、検出された充電曲線をセル・ベース・コントローラ２１２に送信する。セル・ベース・コントローラ２１２は、各バッテリ・セルに適合した所望の充電電圧および所望の充電電流を計算し、当該所望の充電電圧および所望の充電電流をコントローラ２０８にフィードバックする。コントローラ２０８は無線充電器２０４と通信して、無線充電器２０４を制御してバッテリ・パック２１４に所望の充電電圧および所望の充電電流で充電する。
【００１７】
１実施形態では、測定装置２１０は、無線充電器２０４のステータス（例えば、バッテリ・パック２１４が無線充電器２０４により充電されているかどうか）を検出する。無線充電器２０４が動作中でない場合（例えば、バッテリ・パック２１４が無線充電器２０４により充電されていない場合）、測定装置２１０はバッテリ・パック２１４から電力を受け取り、バッテリ・パック２１４の残存容量Ｑｒｅｍａｉｎを計算することができる。残存容量Ｑｒｅｍａｉｎが第１の閾値Ｑ１未満に低下すると、コントローラ２０８は警告信号を生成し、測定装置２１０はバッテリ・システム２００全体をシャット・ダウンする。
【００１８】
無線充電器２０４が動作中である（例えば、バッテリ・パック２１４が充電されている）ことを測定装置２１０が検出した場合、測定装置２１０はバッテリ・パック２１４ではなく無線充電器２０４から電力を受け取る。次に、測定装置および無線充電器２０４の各々がバッテリ・パック２１４の充電容量を計算することができる。無線充電器２０４が計算した第１の充電容量Ｑｃｈａｒｇｅｒおよび測定装置２１０が計算した第２の充電容量Ｑｇａｕｇｅの両方がコントローラ２０８に送信される。無線充電器２０４内のアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器の変換精度が、測定装置２１０内のＡ／Ｄ変換器の変換精度と異なってもよい。無線充電器２０４と測定装置２１０のＡ／Ｄ変換器の変換精度の差異により、第１の充電容量Ｑｃｈａｒｇｅｒと第２の充電容量Ｑｇａｕｇｅの差異が生じうる。コントローラ２０８は、第１の充電容量Ｑｃｈａｒｇｅｒと第２の充電容量Ｑｇａｕｇｅの差異を所定の時間間隔で計算してもよい。例えば、当該所定の時間間隔が５０ミリ秒であってもよい。次に、コントローラ２０８は、第１の充電容量Ｑｃｈａｒｇｅｒと第２の充電容量Ｑｇａｕｇｅの差異を第２の閾値Ｑ２と比較してもよい。当該差異が第２の閾値Ｑ２よりも小さい場合は、コントローラ２０８は、測定装置２１０が計算した第２の充電容量Ｑｇａｕｇｅを補正する必要はないと判断する。当該差異が第２の閾値Ｑ２よりも大きい場合は、コントローラ２０８は第２の充電容量Ｑｇａｕｇｅの補正が必要であると判断する。
【００１９】
１実施形態では、コントローラ２０８は充電電流Ｉを示す情報を電流検出ユニット２１８から受け取る。コントローラ２０８はまた、タイマ（図２では図示せず）が記録した充電時間ｔを受け取る。本実施形態では、コントローラ２０８は、変換精度が無線充電器２０４および測定装置２１０のＡ／Ｄ変換器の変換精度よりも高いＡ／Ｄ変換器を備える。例えば、コントローラ２０８内のＡ／Ｄ変換器の変換精度が５Ｖ／２１２であってもよい。当該コントローラは、式（１）に基づいて第３の充電容量Ｑｃｏｎｔｒｏｌを計算する。
【００２０】
【数１】
2015039279.tif 000003
【００２１】
ここで、ｔは充電時間を表し、Ｉは充電電流を表す。
【００２２】
第２の充電容量Ｑｇａｕｇｅを調節または補正する必要があるとコントローラ２０８が判断した場合、コントローラ２０８は第３の充電容量Ｑｃｏｎｔｒｏｌを測定装置２１０に送信する。測定装置２１０は第３の充電容量Ｑｃｏｎｔｒｏｌを受け取って、第２の充電容量Ｑｇａｕｇｅを第３の充電容量Ｑｃｏｎｔｒｏｌで置き換えることにより、第２の充電容量Ｑｇａｕｇｅを補正する。
【００２３】
図３は、本発明の１実施形態に従う、図２のコントローラ２０８の例示的なブロック図を示す。図２および図３において同じ番号を付した要素は同様な機能を有する。図３を、図２と組み合わせて説明することができる。図３に示すように、コントローラ２０８は、判定ユニット３０２、複数の安全性レベル制御ユニット３０４、容量計算ユニット３０６および充電ステータス制御ユニット３０８を備える。
【００２４】
１例では、バッテリ・パック２１４が充電プロセス中でなく、かつ、バッテリ・パック２１４の残存容量Ｑｒｅｍａｉｎが第１の閾値Ｑ１より小さい場合は、充電ステータス制御ユニット３０８が、バッテリ・システム２００全体がシャット・ダウンされようとしていることを示す警告信号を生成する。
【００２５】
別の例では、バッテリ・パック２１４が充電プロセス中である場合は、容量計算ユニット３０６が、充電電流Ｉを示す情報を電流検出ユニット３０６から受け取り、タイマ（図３では図示せず）が記録した充電時間ｔを受け取る。容量計算ユニット３０６は次に、充電電流Ｉと充電時間ｔに基づいて第３の充電容量Ｑｃｏｎｔｒｏｌを計算する。判定ユニット３０２は、第１の充電容量Ｑｃｈａｒｇｅｒを無線充電器２０４から受け取り、第２の充電容量Ｑｇａｕｇｅを測定装置２１０から受け取って、第１の充電容量Ｑｃｈａｒｇｅｒと第２の充電容量Ｑｇａｕｇｅの差異を例えば所定の時間間隔で計算する。当該差異が第２の所定の閾値Ｑ２より小さい場合は、充電ステータス制御ユニット３０８は信号ＳＩＮを第１のレベル、例えばロジックｈｉｇｈ（ｌｏｇｉｃ  ｈｉｇｈ）で生成する。これは、第２の充電容量Ｑｇａｕｇｅを補正する必要がないことを意味する。当該差異が第２の所定の閾値Ｑ２より大きい場合は、充電ステータス制御ユニット３０８は信号ＳＩＮを第２のレベル、例えばロジックｌｏｗ（ｌｏｇｉｃ  ｌｏｗ）で生成する。これは、第２の充電容量Ｑｇａｕｇｅを補正する必要があることを意味する。さらに、容量計算ユニット３０６は、第３の充電容量Ｑｃｏｎｔｒｏｌを測定装置２１０に送信する。
【００２６】
さらに、本発明の１実施形態に従うコントローラ２０８が複数の安全性レベル制御ユニット３０４を備えてもよい。本実施形態の複数の安全性レベル制御ユニット３０４は、何らかの異常が充電プロセス中に発生したかどうかを充電情報（例えば、充電電圧、充電電流およびバッテリ温度）に基づいて判定し、何らかの異常が発生した場合には対応する動作を実施するように構成される。１実施形態では、複数の判定基準を予め設定し、複数の安全性レベル制御ユニット３０４に格納することができる。複数の安全性レベル制御ユニット３０４は、当該判定基準の各々に基づいて判定を行い、当該判定基準に関連する１つまたは複数の動作を実施することができる。
【００２７】
１実施形態では、複数の安全性レベル制御ユニット３０４は、充電電圧Ｕを示す情報を電圧検出ユニット２１６から受け取り、当該充電電圧Ｕを所定の電圧Ｕｒｅｆと比較する。充電電圧Ｕが所定の電圧Ｕｒｅｆより大きい場合は、複数の安全性レベル制御ユニット３０４は無線充電器２０４をバッテリ・パック２１４から切断し、測定装置２１０の電源を切る。次いで、複数の安全性レベル制御ユニット３０４は電圧検出ユニット２１６を再開する。さらに、充電電圧Ｕと比較するためのＵｒｅｆ１、Ｕｒｅｆ２、・・・、ＵｒｅｆＮのような複数の所定の電圧を、充電電圧の複数の判定基準により安全性検出を実現するために予め設定することができる。
【００２８】
さらに、本実施形態の複数の安全性レベル制御ユニット３０４が、充電電流Ｉを示す情報を電流検出ユニット２１８から受け取り、当該充電電流Ｉを所定の電流Ｉｒｅｆと比較してもよい。１実施形態では、充電電流Ｉが所定の電流Ｉｒｅｆより大きい場合は、複数の安全性レベル制御ユニット３０４は無線充電器２０４をバッテリ・パック２１４から切断し、測定装置２１０の電源を切る。次いで、複数の安全性レベル制御ユニット３０４は電流検出ユニット２１６を再開する。別の実施形態では、充電電流Ｉが所定の電流Ｉｒｅｆより大きい場合に、複数の安全性レベル制御ユニット３０４は充電電流を所定の電流Ｉｒｅｆまで低下させ、電流検出ユニット２１８を再開する。さらに、充電電流Ｉと比較するためのＩｒｅｆ１、Ｉｒｅｆ２、・・・、ＩｒｅｆＮのような複数の所定の電流を、充電電流の複数の判定基準により安全性検出を実現するために予め設定することができる。
【００２９】
さらに、１実施形態の複数の安全性レベル制御ユニット３０４は、バッテリ・パック２１４内の各バッテリ・セルの温度ＴＥＭＰ１、ＴＥＭＰ２、・・・、ＴＥＭＰｎを、各バッテリ・セルの両端に取り付けた熱抵抗（図２では図示せず）からの温度情報に基づいて計算する。ここで、ｎはバッテリ・パック２１４内のバッテリ・セルの数を表す。複数の安全性レベル制御ユニット３０４は、受け取った温度を所定の温度Ｔｒｅｆと比較する。温度ＴＥＭＰ１、ＴＥＭＰ２、・・・、ＴＥＭＰｎのうち何れか１つが所定の温度Ｔｒｅｆより高い場合は、複数の安全性レベル制御ユニット３０４は無線充電器２０４をバッテリ・パック２１４から切断し、測定装置２１０の電源を切る。次いで、複数の安全性レベル制御ユニット３０４は温度検出ユニット２２０を再開する。さらに、充電温度ＴＥＭＰ１、ＴＥＭＰ２、・・・、ＴＥＭＰｎと比較するためのＴｒｅｆ１、Ｔｒｅｆ２、・・・、ＴｒｅｆＮのような所定の温度を、充電温度の複数の判定基準により安全性検出を実現するために予め設定することができる。
【００３０】
本発明の様々な諸実施形態によれば、充電プロセス中は、充電電圧、充電電流および温度のような充電情報を検出し何らかの異常が発生したかどうかを複数の判定基準に基づいて判定することによって、安全な受電動作を実現することができる。
【００３１】
１実施形態によれば、バッテリ・パック２１４が充電プロセス中である（例えば、充電されている）場合には、充電プロセスの開始時に測定した残存容量Ｑｒｅｍａｉｎと充電プロセス中に測定装置２１０により計算した第２の充電容量Ｑｇａｕｇｅの和が評価された最大容量Ｑｆｕｌｌに達したとき、充電ステータス制御ユニット３０８は無線充電器２０４をバッテリ・パック２１４から切断し、充電プロセスを停止する。第１の充電容量Ｑｃｈａｒｇｅｒと第２の充電容量Ｑｇａｕｇｅの差異が第２の閾値Ｑ２より大きい場合は、測定装置２１０により計算された第２の充電容量Ｑｇａｕｇｅをコントローラ２０８により補正することができる。
【００３２】
図４は、本発明の１実施形態に従う図２の測定装置２１０の例示的なブロック図を示す。図２および図４において同じ番号を付した要素は同様な機能を有する。図４を、図２と組み合わせて説明することができる。図４に示すように、測定装置２１０は、容量計算ユニット４１０、容量補正ユニット４１２および容量制御ユニット４１４を備える。容量計算ユニット４１０は、バッテリ・パック２１４の残存容量Ｑｒｅｍａｉｎを計算するように構成される。容量計算ユニット４１０はさらに、バッテリ・パック２１４が充電されているか否かを判定することができる。バッテリ・パック２１４が充電されていないと容量計算ユニット４１０が判断した場合には、これは無線充電器２０４が動作中でないことを意味するが、測定装置２１０はバッテリ・パック２１４から電力を受け取る。バッテリ・パック２１４の残存容量Ｑｒｅｍａｉｎが第１の閾値Ｑ１未満に低下すると、容量制御ユニット４１４はバッテリ・システム２００全体をシャット・ダウンする。
【００３３】
バッテリ・パック２１４が充電されていると容量計算ユニット４１０が判断した場合には、これは無線充電器２０４が動作中であることを意味するが、測定装置２１０は無線充電器２０４から電力を受け取る。無線充電器２０４は第１の充電容量Ｑｃｈａｒｇｅｒを計算する。容量計算ユニット４１０は第２の充電容量Ｑｇａｕｇｅを計算する。
【００３４】
第１の充電容量Ｑｃｈａｒｇｅｒと第２の充電容量Ｑｇａｕｇｅの差異が第２の閾値Ｑ２より小さい場合には、容量補正ユニット４１２は信号ＳＩＮを第１のレベル、例えばロジックｈｉｇｈでコントローラ２０８内の充電ステータス制御ユニット３０８から受け取る。第１のレベルの信号ＳＩＮは、測定装置２１０により計算された第２の充電容量Ｑｇａｕｇｅを補正する必要がないことを示す。第１の充電容量Ｑｃｈａｒｇｅｒと第２の充電容量Ｑｇａｕｇｅの差異が第２の閾値Ｑ２より大きい場合には、容量補正ユニット４１２は信号ＳＩＮを第２のレベル、例えばロジックｌｏｗで充電ステータス制御ユニット３０８から受け取る。第２のレベルの信号ＳＩＮは、測定装置２１０により計算された第２の充電容量Ｑｇａｕｇｅを補正する必要があることを示す。次に、容量補正ユニット４１２は、第３の充電容量Ｑｃｏｎｔｒｏｌをコントローラ２０８内の容量計算ユニット３０６から受け取り、第３の充電容量Ｑｃｏｎｔｒｏｌを測定装置２１０内の容量計算ユニット４１０へ送信して第２の充電容量Ｑｇａｕｇｅを補正する。１実施形態では、容量計算ユニット４１０は、第２の充電容量Ｑｇａｕｇｅの値を第３の充電容量Ｑｃｏｎｔｒｏｌの値で置き換えることによって、第２の充電容量Ｑｇａｕｇｅを補正する。
【００３５】
図５は、本発明の１実施形態に従う、バッテリ・システムを制御するための方法５００を示す流れ図である。図５を図２と組み合わせて説明することができる。
【００３６】
５０２で、バッテリ・パック２１４の残存容量Ｑｒｅｍａｉｎを計算する。５０４で、測定装置２１０が無線充電器２０４のステータスを検出する。５０６に移って、無線充電器２０４が動作中でない場合（即ち、無線充電器２０４がバッテリ・パック２１４を充電していない場合）には、測定装置２１０は、バッテリ・パック２１４の残存容量Ｑｒｅｍａｉｎが第１の閾値より小さいかどうかを判定する。バッテリ・パック２１４の残存容量Ｑｒｅｍａｉｎが第１の閾値より小さい場合は、プロセスは５０８に移る。そうでなく、バッテリ・パック２１４の残存容量Ｑｒｅｍａｉｎが第１の閾値より大きい場合、プロセスは５０２に戻る。
【００３７】
５０８で、コントローラ２０８が警告信号を生成する。測定装置２１０がバッテリ・システム２００をシャット・ダウンする。５１０で、無線充電器２０４が動作中である（例えば、無線充電器２０４がバッテリ・パック２１４を充電している）場合、無線充電器２０４および測定装置２１０の各々がバッテリ・パック２１４の充電容量を計算する。無線充電器２０４により計算された充電容量は第１の充電容量Ｑｃｈａｒｇｅｒである。測定装置２１０により計算された充電容量は第２の充電容量Ｑｇａｕｇｅである。コントローラ２０８は、検出モジュール２０６が取得した充電電流、充電時間に基づいて、第３の充電容量Ｑｃｏｎｔｒｏｌを計算する。
【００３８】
５１２で、コントローラ２０８は第１の充電容量Ｑｃｈａｒｇｅｒと第２の充電容量Ｑｇａｕｇｅの差異を計算する。５１４で、コントローラ２０８は、当該差異を第２の閾値と比較し、当該差異が第２の閾値より大きいかどうかを判定する。第１の充電容量Ｑｃｈａｒｇｅｒと第２の充電容量Ｑｇａｕｇｅの差異が第２の閾値より小さい場合は、プロセスは５１６に移る。そうでなく、当該差異が第２の閾値より大きい場合は、プロセスは５１８に移る。５１６で、コントローラ２０８は、第２の充電容量Ｑｇａｕｇｅを補正する必要がないと判断する。次いで、プロセスは５２０に移る。５１８で、コントローラ２０８は、第２の充電容量Ｑｇａｕｇｅを補正する必要があると判断する。測定装置２１０は、第３の充電容量Ｑｃｏｎｔｒｏｌをコントローラ２０８から受け取り、第２の充電容量Ｑｇａｕｇｅを第３の充電容量Ｑｃｏｎｔｒｏｌで置き換えて第２の充電容量Ｑｇａｕｇｅを補正する。次いで、プロセスは５２０に移る。
【００３９】
５２０で、測定装置２１０は、バッテリ・パック２１４が完全に充電されたかどうかをチェックする。バッテリ・パックが完全に充電された場合は、測定装置２１０は無線充電器２０４をシャット・ダウンして充電プロセスを終了する。そうでない場合は、プロセスは５１０に戻る。
【００４０】
さらに、方法５００が、充電電圧、充電電流、充電時間および充電温度のうち少なくとも１つを含む充電情報を充電プロセス中に検出するステップと、何らかの異常が発生したかどうかを当該充電情報に基づいて判定するステップとをさらに含んでもよい。さらに、様々なユーザの要求に従って複数の判定基準を予め設定することができる。次いで、各判定基準に従って対応する動作を実施してもよい。
【００４１】
したがって、本発明はバッテリ・システム、ならびに、バッテリ・システムを制御するためのコントローラおよび方法を提供する。充電プロセス中は、バッテリ・システムは、無線充電器により計算された第１の充電容量を測定装置により計算された第２の充電容量と比較し、第１の充電容量と第２の充電容量の差異が閾値より大きい場合は第２の充電容量を補正して、測定装置に格納された充電容量が正確であるようにする。ユーザは、より正確に、充電プロセスを管理して充電時間を推定することができる。バッテリ・パックの過充電または充電不足を回避することができる。さらに、測定装置がバッテリの残存容量を計算できるので、ユーザは、バッテリが充電されていないときでも依然としてバッテリの残存容量を知ることができる。ユーザがタイムリにデータを格納し、バッテリを充電または交換するのは好都合である。さらに、複数の検出基準により、バッテリ異常の安全性検出が実現される。
【００４２】
本発明の諸実施形態を様々な修正物および／または改良物へと補正可能であることは当業者には理解される。例えば、上述の様々な構成要素の実装をハードウェア装置で具体化してもよいが、ソフトウェアのみのソリューション、例えば、既存のサーバへのインストールとして実装することもできる。さらに、本明細書で開示した動的な関連／事象検出器とその構成要素を、ファームウェアとして、ファームウェア／ソフトウェアの組合せとして、ファームウェア／ハードウェアの組合せとして、またはハードウェア／ファームウェア／ソフトウェアの組合せとして、実装することができる。
【００４３】
以上の説明および図面は本発明の諸実施形態を示すが、添付の特許請求の範囲で定義した本発明の趣旨および範囲から逸脱しない様々な追加、修正、および置換を当該諸実施形態において行ってもよいことは理解される。本発明を、形態、構造、配置、割合、材料、要素、および構成要素の多数の修正とともに使用してもよく、あるいは、本発明の実施において使用してもよいことは当業者に理解される。これらの修正は、本発明の原理から逸脱せずに具体的な環境および動作環境に特に適合されたものである。したがって、本明細書で開示した諸実施形態は全ての点において例示的であり限定的ではないことが予定されており、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲とその法的な均等物によって示され、以上の説明には限定されない。
【符号の説明】
【００４４】
２０２  コイル
２０４  無線充電器
２０８  コントローラ
２１０  測定装置
２１２  セル・ベース・コントローラ
２１４  バッテリ・パック
２１６  電圧検出ユニット
２１８  電流検出ユニット
２２０  温度検出ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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