(57)【要約】  好ましい実施形態では、家電デバイス内に組み込まれた集積回路（ＩＣ）の形態にあるバッテリ充電システムが、充電コントローラと、充電電流発生器と、接合温度センサと、デバイス電流モニタとを有する。接合温度センサは、充電コントローラに、ＩＣの測定された接合温度を送る。充電電流発生器は、増大された電流分解能を達成するために、複数の電流源のデューティ・サイクルを調節することを含むフラクショナル合成を使用する。充電コントローラは、測定された接合温度の、３つ以上の閾値温度に対する関係に基づいて、充電電流発生器によって送られた充電電流を調節する。デバイス電流モニタは、充電コントローラに、家電デバイスの電流利用に関する情報を提供し、したがって、充電コントローラは、デバイス非充電電流を決定し、家電デバイス上で動作するユーザ・アプリケーションに、使用可能な電流に関する優先権を与えることが可能になる。
2008546370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリ充電システムに関連する接合温度を測定するように適合された接合温度センサと、
充電電流を再充電可能なバッテリに送るように適合された充電電流発生器と、
前記測定された接合温度を受け取るように適合された充電コントローラとを備え、
前記測定された接合温度が第１の閾値温度未満である場合には、前記充電コントローラが、前記充電電流発生器に、第１の速度で前記充電電流を増大するように指図し、
そうでなければ、前記測定された接合温度が、前記第１の閾値温度より高い第２の閾値温度未満である場合には、前記充電コントローラが、前記充電電流発生器に、前記第１の速度と異なる第２の速度で前記充電電流を増大するように指図し、
そうでなければ、前記測定された接合温度が、前記第２の閾値温度より高い第３の閾値温度未満である場合には、前記充電コントローラが、前記充電電流発生器に、第３の速度で前記充電電流を減少するように指図し、
そうでなければ、前記測定された接合温度が前記第３の閾値温度より大きい場合には、前記充電コントローラが、前記充電電流発生器に、前記充電電流をオフにするように指図する、バッテリ充電システム。
【請求項２】
前記第１の速度の大きさが、前記第２の速度の大きさより大きい、請求項１に記載のバッテリ充電システム。
【請求項３】
前記第３の速度の大きさが、前記第１の速度の大きさより大きい、請求項１に記載のバッテリ充電システム。
【請求項４】
前記第１の速度の大きさが、前記第２の速度の大きさより大きく、
前記第３の速度の大きさが、前記第１の速度の大きさより大きい、請求項１に記載のバッテリ充電システム。
【請求項５】
前記測定された接合温度が前記第３の閾値温度より大きい場合には、前記バッテリ充電システムがオフになる、請求項１に記載のバッテリ充電システム。
【請求項６】
前記第２の閾値温度が、最小温度が前記第１の閾値温度より高く最大温度が前記第３の閾値温度より低い温度範囲であり、
前記温度範囲が１つまたは複数の下位範囲に分割され、
各下位範囲について、前記充電コントローラが、前記充電電流発生器に、下位範囲パラメータに対応する形で前記充電電流を調節するように指図する、請求項１に記載のバッテリ充電システム。
【請求項７】
前記充電コントローラが、前記充電電流を、前記充電電流発生器についての変動しない天井充電電流以下の可変の最大充電電流に制限するように適合される、請求項１に記載のバッテリ充電システム。
【請求項８】
デバイス電流モニタをさらに備え、前記充電コントローラが、
前記デバイス電流モニタによって提供された情報から、デバイス非充電電流を決定し、
少なくとも前記デバイス非充電電流に基づいて、前記最大充電電流を設定するように適合される、請求項７に記載のバッテリ充電システム。
【請求項９】
前記充電コントローラが、時間の経過につれて前記デバイス非充電電流を追跡するように適合され、
前記デバイス非充電電流が、第１の電流閾値を超えるだけ増大した場合には、前記充電コントローラが、前記増大の大きさに基づいて前記最大充電電流を減少させ、
前記デバイス非充電電流が、第２の電流閾値を超えるだけ減少した場合には、前記充電コントローラが、前記減少の大きさに基づいて前記最大充電電流を増大させる、請求項８に記載のバッテリ充電システム。
【請求項１０】
前記第１の速度の大きさが、前記第２の速度の大きさより大きく、
前記第３の速度の大きさが、前記第１の速度の大きさより大きい、請求項９に記載のバッテリ充電システム。
【請求項１１】
前記充電電流発生器が、２つ以上の異なる電流レベルを提供するように適合され、前記異なる電流レベルのうちの少なくとも２つが非ゼロであり、
所望の電流レベルが前記異なる電流レベルのうちの２つの間にある場合には、前記充電電流発生器が、指定された比率に基づいて、前記２つの異なる電流レベルの間を行き来する、請求項１０に記載のバッテリ充電システム。
【請求項１２】
前記充電電流発生器が、フラクショナル合成を使用して所望の電流レベルを生成するように適合される、請求項１に記載のバッテリ充電システム。
【請求項１３】
前記充電電流発生器が、２つ以上の異なる電流レベルを提供するように適合され、前記異なる電流レベルのうちの少なくとも２つが非ゼロであり、
前記所望の電流レベルが前記異なる電流レベルのうちの２つの間にある場合には、前記充電電流発生器が、指定された比率に基づいて、前記２つの異なる電流レベルの間を行き来する、請求項１２に記載のバッテリ充電システム。
【請求項１４】
再充電可能なバッテリを充電するための方法であって、
接合温度を測定すること、および
充電電流を再充電可能なバッテリに送ること、
前記測定された接合温度が第１の閾値温度未満である場合には、第１の速度で前記充電電流を増大すること、
そうでなければ、前記測定された接合温度が、前記第１の閾値温度より高い第２の閾値温度未満である場合には、前記第１の速度と異なる第２の速度で前記充電電流を増大すること、
そうでなければ、前記測定された接合温度が、前記第２の閾値温度より高い第３の閾値温度未満である場合には、第３の速度で前記充電電流を減少すること、
そうでなければ、前記測定された接合温度が前記第３の閾値温度より大きい場合には、前記充電電流をオフにすることを含む方法。
【請求項１５】
装置に関連する接合温度を測定するための手段と、
充電電流を再充電可能なバッテリに送るための充電電流発生手段と、
前記測定された接合温度を受け取るための手段とを備え、
前記測定された接合温度が第１の閾値温度未満である場合には、前記受け取る手段が、前記充電電流発生手段に、第１の速度で前記充電電流を増大するように指図し、
そうでなければ、前記測定された接合温度が、前記第１の閾値温度より高い第２の閾値温度未満である場合には、前記受け取る手段が、前記充電電流発生手段に、前記第１の速度と異なる第２の速度で前記充電電流を増大するように指図し、
そうでなければ、前記測定された接合温度が、前記第２の閾値温度より高い第３の閾値温度未満である場合には、前記受け取る手段が、前記充電電流発生手段に、第３の速度で前記充電電流を減少するように指図し、
そうでなければ、前記測定された接合温度が前記第３の閾値温度より大きい場合には、前記受け取る手段が、前記充電電流発生手段に、前記充電電流をオフにするように指図する、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、再充電可能なバッテリ・システムに関し、より詳細には、再充電可能なバッテリの充電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】
本願は、整理番号Ｂａｎｄａ２−２７−１８−５−６−１８として２００５年６月１０日に出願された米国仮特許出願第６０／６８９，３１０号の出願日の利益を主張し、その教示を参照により本明細書に組み込む。
【０００３】
バッテリは、一般に、安定した電流が必要とされるが電力線から容易に使用可能でない状況において使用される。たとえばポータブル電子デバイスは、一般にバッテリによって給電される。再充電可能なバッテリは、再充電することによって同じバッテリを繰り返し使用することを可能にする。多数の再充電可能なバッテリは専用充電器内で再充電されるが、バッテリがデバイスの内部にあるままでデバイスのバッテリの再充電を可能にする、一体化された充電器を含む電子デバイスの数が増えている。諸例には、移動コンピュータおよびハンドヘルド・コンピュータ、ならびにポータブル音楽プレーヤが含まれる。バッテリを、それらが使用されるデバイスの内部で再充電することの利点には、バッテリを取り外し、挿入し直す必要がなく、それによりバッテリを紛失する、または誤って挿入する危険性が低減され、また、別個のバッテリ充電器が必要とされず、それによりポータブル電子デバイスそれ自体と共に製造、包装、追跡することを必要とする物品の数が削減されることが含まれる。さらに、電子デバイスの内部でバッテリを再充電することは、ユーザが、移動するとき、または旅行中に持ち運ぶことを必要とする可能性がある、製品に関連する構成要素を削減することにより、可搬性および移動性を増大する。
【０００４】
再充電可能なバッテリは、化学エネルギーの、電気エネルギーへの変換だけを可能にし逆は可能でない再充電不可能なバッテリとは対照的に、電気エネルギーと化学エネルギーの間で双方向変換を可能にする。充電器は、電流を再充電可能なバッテリに送り、そのバッテリは、受け取った電気エネルギーを、貯蔵可能な化学エネルギーに変換して戻す。再充電可能なバッテリは、一般に、限られた寿命を有する。再充電可能なバッテリの寿命および有用性は、バッテリ・タイプ（たとえば、バッテリの化学的性質、構造、サイズ）、放電（drained）される方法、再充電される方法など、諸要因によって決まる。電流を送りすぎることや、バッテリが完全に充電された後で充電し続けることは、バッテリの具合全体を低下させる可能性が高い行為である。
【０００５】
最も単純な充電器は、比較的安定した電流をバッテリに送る。より進歩した充電器は、バッテリ電圧、バッテリ・タイプ、バッテリ電流、バッテリ・インピーダンス、バッテリ温度など、１つまたは複数の要因で変わる可能性がある、より複雑な充電特性を提供する。そのような進歩した機能は、一般に、集積回路（ＩＣ）コントローラによってもたらされる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態では、本発明は、バッテリ充電システムに関連する接合温度を測定するように適合された接合温度センサと、充電電流を再充電可能なバッテリに送るように適合された充電電流発生器と、測定された接合温度を受け取るように適合された充電コントローラとを備えるバッテリ充電システムである。測定された接合温度が第１の閾値温度未満である場合には、充電コントローラは、充電電流発生器に、第１の速度で充電電流を増大するように指図する。そうでなければ、測定された接合温度が、第１の閾値温度より高い第２の閾値温度未満である場合には、充電コントローラは、充電電流発生器に、第１の速度と異なる第２の速度で充電電流を増大するように指図する。そうでなければ、測定された接合温度が、第２の閾値温度より高い第３の閾値温度未満である場合には、充電コントローラは、充電電流発生器に、第３の速度で充電電流を減少するように指図する。そうでなければ、測定された接合温度が第３の閾値温度より大きい場合には、充電コントローラは、充電電流発生器に、充電電流をオフにするように指図する。
【０００７】
本発明の他の態様、特徴、および利点は、以下の詳細な説明、添付の特許請求の範囲、および同様の符号が同様の、または同一の要素を識別する添付の図面から、より完全に明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、本発明の一実施形態を示す。図１は、バッテリ充電システム１０１と、再充電可能なバッテリ１０２とを備える電子デバイス・サブシステム１００を示す。電子デバイス・サブシステム１００は、たとえば、音楽プレーヤまたはデジタル・カメラなどポータブル家電デバイスの一部とすることができる。また、サブシステム１００は、独立のデバイスとすることができる。再充電可能なバッテリ１０２は、好ましくはリチウムイオン・タイプのものであるが、任意の好適な再充電可能なバッテリ・タイプのものであってもよい。充電システム１０１は、充電電流発生器１０４と、充電コントローラ１０３と、接合温度センサ１０５と、任意選択のデバイス電流モニタ１０６とを備える。充電システム１０１は、モノリシックＩＣ上で実装されることが好ましい。
【０００９】
充電システム１０１は、過熱に対する自動保護のために、内部温度検知を使用する。充電システム１０１は、メディアプレーヤ、デジタル・カメラ、またはハンドヘルドもしくはインダッシュの衛星ラジオ受信器など、ポータブル・メディア製品応用分野をサポートするように、アナログ・サブセクションおよびデジタル・サブセクションを有するミックスド・シグナル・デバイスとして設計された電力管理集積回路（ＰＭＩＣ）の一部であることが好ましい。ＰＭＩＣは、ポータブル家電応用分野に対して電力、バッテリ、およびリセット管理の相補的なセットを提供するように適合される。ＰＭＩＣの機能は、ホスト・コントローラによって制御させることができる。ＰＭＩＣは、インテリジェント割込みシステム・デバイス機構を使用し、電力管理イベントについてホスト・コントローラに信号を送るように適合される。
【００１０】
充電コントローラ１０３は、充電電流発生器１０４によってライン１０４ｂおよび１０４ｃを介して再充電可能なバッテリ１０２に送られる充電電流を制御する。充電コントローラ１０３は、信号１０３ａを介して所望の電流レベルを示す。充電電流発生器１０４は、任意選択で、信号１０４ａを介して充電コントローラ１０３にフィードバックを送ることができる。信号１０４ａを介して送られるフィードバックは、充電電流発生器１０４によって送られた実際の充電電流を含むことができる。充電コントローラ１０３は、バッテリ１０２の充電を制御する際に使用するために、任意の好適なソースから、バッテリ統計（たとえば、バッテリ温度、電流、または電圧）など他のフィードバック情報を受け取ることができる。
【００１１】
充電コントローラ１０３は、温度センサ１０５から信号１０５ａを介して充電システム１０１の接合温度に関する情報を受け取る。接合温度は、充電システム１０１を実装するために使用されるＩＣ内の半導体接合部での温度である。温度センサ１０５は、好ましくは最も高温になる可能性が高い１つまたは複数の場所に、またはそれらの近くに配置される、１つまたは複数の検知要素を備えることができる。ＩＣの測定された接合温度は、一般に、ＩＣの半導体接合を流通する電流の増大により上昇することになる。また、接合温度は、ＩＣの周囲温度によって影響を受ける可能性がある。ＩＣは高温によって損傷するおそれがあり、多数のＩＣは、温度センサ１０５など、温度センサを組み込んでいる。接合温度センサを有する典型的なＩＣは、接合温度が特定の温度に到達した場合、シャットダウンするようにプログラムされる。そのようなシャットダウンは、そのＩＣが位置するデバイスの動作にとって破壊的なものとなる可能性が高いことになろう。
【００１２】
充電システム１０１は、少なくとも３つの閾値温度を監視する拡張閾値論理を使用する。充電コントローラ１０３は、受け取られた温度情報を使用する際にこの拡張閾値論理に依拠し、充電電流発生器１０４によってバッテリ１０２に送るべき電流を決定する。充電電流発生器１０４は、天井充電電流値まで充電電流を送ることができる。天井充電電流値は、充電電流発生器１０４の諸制限、バッテリ１０２の特性、および／またはサブシステム１００が準拠することを必要とされる仕様標準など、諸要因に基づく。好ましくは、天井充電電流値は、バッテリ１０２を効率的に再充電することになる最も高い充電電流になるように設定される。最大充電電流は、下記でさらに論じられるように、充電電流発生器１０４によってバッテリ１０２の充電のために使用される、また充電コントローラ１０３によって設定される可変パラメータである。最大充電電流は、バッテリ１０２を充電するために割り振ることができる、また最大で天井充電電流値に設定することができるピーク電流を表す。
【００１３】
充電システム１０１が充電を開始しようと決定した場合には、充電コントローラ１０３は、充電電流発生器１０４によって送られる充電電流を（「通常速度」で）安定的に増大し、一方、拡張閾値論理に従って、温度センサ１０５によって送られる接合温度を監視する。本明細書では、閾値温度は、最も低い温度から最も高い温度にかけて採番される。拡張閾値論理の元では、最も高い閾値に到達した場合には、ＩＣがシャットダウンし、一方、中間閾値だけに到達した場合には、充電電流が減少される。最も低い閾値だけに到達した場合には、充電電流が、低減された速度で増大される。接合温度が、最も低い閾値より低い場合には、充電電流が、最大充電電流まで通常速度で増大される。３つの閾値温度に対する例示的な値は、閾値１について１１５℃、閾値２について１２５℃、閾値３について１５０℃である。
【００１４】
図２は、温度センサ１０５からの情報に基づく、充電コントローラ１０３の動作に関する流れ図例２００を示す。最初に、充電コントローラ１０３が、充電を開始すべきであると決定する（ステップ２０１）。充電を開始しようという決定は、たとえば、バッテリ１０２と、サブシステム１００を組み込んでいるホスト・デバイスに接続された電源との状態を監視することができるホスト・コントローラからのコマンドに基づくものとすることができる。充電プロセスが開始した後で（ステップ２０１）、充電コントローラ１０３は、温度センサ１０５から現在の接合温度を取り出す（ステップ２０９）。温度センサ１０５は、大部分の電力を消費する集積回路の部分に近接して、あるいはそうでない場合には、集積回路の中央付近に位置することが好ましい。温度センサ１０５は、回路幾何形状および／または電力使用を反映するように位置する、いくつかの個々のセンサを備えることができ、その場合には、信号１０５ａを介して送られる温度は、個々のセンサのいずれかによって検知された最も高い温度であってよい。
【００１５】
充電コントローラ１０３が、温度が閾値３より高いと決定した場合には（ステップ２０２）、充電コントローラ１０３は、充電システム１０１、および／または充電システム１０１が位置する可能性があるＩＣ全体をシャットダウンする（ステップ２０３）。接合温度が閾値３より高くない場合には（ステップ２０２）、充電コントローラ１０３は、接合温度が閾値２より高いかどうか判定する（ステップ２０４）。接合温度が閾値２より高い場合には（ステップ２０４）、充電コントローラ１０３は、ゼロの最小値を用いて充電電流を減少させ（ステップ２０６）、次いで、接合温度を取得しつつあるステップ２０９に戻る。ステップ２０６の充電電流の減分の大きさは、通常の増大の増分の大きさより大きいことが好ましい。したがって、たとえば、増大の通常速度（ステップ２０７）は、５０ミリ秒で１ｍＡの増分である可能性があり、一方、減少の速度（ステップ２０６）は、５０ミリ秒で５ｍＡである可能性がある。これらの例は、例示のためのものにすぎず、本発明の範囲を限定することは意図されていない。
【００１６】
接合温度が閾値２より高くない場合には、充電コントローラ１０３は、接合温度が閾値１より高いかどうか判定する（ステップ２０５）。接合温度が閾値１より高い場合には（ステップ２０５）、充電コントローラ１０３は、充電電流を最大充電電流まで、低減された速度で増大し（ステップ２０８）、次いで、接合温度を取得しつつあるステップ２０９に戻る。低減された速度での充電電流の増大（ステップ２０８）の例示的な例は、５０ミリ秒で０．５ｍＡの漸進的増大である可能性がある。接合温度が閾値１より高くない場合には（ステップ２０５）、充電コントローラ１０３は、充電電流を最大充電電流まで通常増大速度で増大し（ステップ２０７）、次いで、接合温度を取得しつつあるステップ２０９に戻る。
【００１７】
充電システム１０１が家電デバイスなど一体型製品の一部である場合には、充電コントローラ１０３は、信号１０６ａを介してデバイス電流モニタ１０６からそのデバイスの電流利用に関する情報を受け取ることができる。デバイス電流モニタ１０６は、充電電流を含む、家電デバイスによって使用されている総電流を監視することも、充電電流を除いて、家電デバイスによって使用されている電流だけ監視することもできる。充電コントローラ１０３は、信号１０６ａを介して受け取られた値、および充電電流の値を使用し、総電流ならびにデバイス非充電電流を決定することができる。この情報は、家電デバイスにとって使用可能な総電流が限られる場合、たとえば、家電デバイスがコンピュータのＵＳＢバスに接続されている場合に、電流を割り振るのに有用となる可能性がある。この情報は、１つまたは複数のユーザ・アプリケーションによる電流需要など、非充電電流によって示されるデバイスの他の電流需要に応答して、充電コントローラが充電電流を動的に修正することを可能にする。この動的な応答は、充電コントローラがユーザ・アプリケーションに優先順位を与え、それによりユーザ・アプリケーションに、それらが必要とする電力を率先して提供することを可能にする。これは、ユーザ・アプリケーションについて、より安定した動作を促進する助けとなる。
【００１８】
一実施形態において、充電コントローラ１０３が、デバイス電流モニタ１０６からの情報に基づいて、非充電電流と最大充電電流値の和が、使用可能な限界にある、またはそれに近づきつつある場合には、充電コントローラ１０３は、最大充電電流値を減少させ、必要な場合、充電電流をも減少させる。また、充電コントローラ１０３は、充電電流の増大の速度を減少させることができる。デバイス電流モニタ１０６が、家電デバイスによって使用されている非充電電流の減少を示す場合には、充電コントローラ１０３は、最大充電電流値を天井充電電流まで増大することができ、また充電電流の増大の速度を上げることもできる。
【００１９】
図３は、温度センサ１０５およびデバイス電流モニタ１０６からの情報に基づく、充電コントローラ１０３の動作に関する流れ図例３００を示す。デバイス電流および接合温度の監視は、実質的に平行で行われ、その結果、２つのプロセスを表す、順序付ける、また一体化するための複数の方法がある。１つのそのような方法が図３に示されている。図２の流れ図２００内のステップと同様のステップは、同様の符号を有するが、接頭辞が異なる。
【００２０】
最初に、充電コントローラ１０３が、充電を開始すべきであると決定する（ステップ３０１）。ステップ３０１に続いて、充電コントローラ１０３は、接合温度センサ１０５から、接合温度を表す信号１０５ａを受け取る（ステップ３０９）。次に、充電コントローラ１０３は、接合温度が閾値３より大きいかどうか判定し（ステップ３０２）、大きい場合には、充電コントローラ１０３は、充電システム１０１をシャットダウンする（ステップ３０３）。接合温度が閾値３より大きくない場合には（ステップ３０２）、充電コントローラ１０３は、送られる充電電流が最大許容充電電流より大きいかどうか判定し（ステップ３１５）、この状態は、下記のステップ３１６で最大充電電流値が減少される場合に発生する可能性がある。充電電流が最大充電電流より大きい場合には（ステップ３１５）、充電コントローラ１０３は、充電電流を減少させ（ステップ３１０）、次いでステップ３０９に戻る。ステップ３１０での充電電流の減少は、１つの連続するステップでの最大充電電流の減少とすることができ、あるいは、この減少は、ステップ３０６（下記参照）で充電電流の減少が実行される方法と同様の漸進的減少とそれに続くステップ３０９とすることができるであろう。後者の場合には、ステップ３０６でステップ３１０を置き換えることができる。
【００２１】
充電電流が最大充電電流より大きくない場合には（ステップ３１５）、充電コントローラ１０３は、接合温度が閾値２より高いかどうか判断し（ステップ３０４）、高い場合には、充電コントローラ１０３は、充電電流を、ゼロの最小値を用いて、増大された速度で減少させ（ステップ３０６）、次いでステップ３０９に戻る。接合温度が閾値２より高くない場合には（ステップ３０４）、充電コントローラ１０３は、家電デバイスによって使用されている非充電電流を決定し（ステップ３１１）、次いで、デバイス非充電電流レベルが、指定された電流変化閾値を超えるだけ、その以前のレベルから変化したかどうか判定する（ステップ３１２）。
【００２２】
デバイス非充電電流レベルが変化していない場合には（ステップ３１２）、充電コントローラ１０３は、接合温度が閾値１より高いかどうか判定し（ステップ３０５）、高い場合には、充電電流を最大充電電流まで、低減された速度で増大し（ステップ３０８）、次いでステップ３０９に戻る。接合温度が閾値１より高くない場合には（ステップ３０５）、充電コントローラ１０３は、充電電流を最大充電電流まで通常増大速度で増大し（ステップ３０７）、次いでステップ３０９に戻る。
【００２３】
デバイス非充電電流レベルが十分に変化している場合には（ステップ３１２）、充電コントローラ１０３は、デバイス非充電電流レベルが十分に減少しているかどうか判定し（ステップ３１３）、減少している場合には、充電コントローラ１０３は、減少の大きさだけ、天井充電電流まで最大充電電流の値を上げ（ステップ３１４）、次いでステップ３０５に進む。デバイス非充電電流レベルが減少していない（ステップ３１３）場合、すなわちデバイス非充電電流レベルが十分に増大している場合には（ステップ３１２および３１３）、充電コントローラ１０３は、ゼロの限界を用いて、増大の大きさだけ最大充電電流の値を減少させ（ステップ３１６）、次いでステップ３０５に進む。
【００２４】
例示的な実施形態では、充電コントローラ１０３は、約５０ミリ秒ごとにステップ３０９を実行することに戻ることになる。流れ図２００および３００によって例示されているように循環、監視、および増分が連続的であるため、「ｒａｔｅ（速度）」という用語に対する参照は、「ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ（増分、漸進）」という用語と相互交換可能なものとすることができる。したがって、たとえば、５０ミリ秒で１ｍＡの速度での充電電流の増大は、充電コントローラ１０３が新しい接合温度を得て（たとえばステップ２０９または３０９）、後続のテスト（ステップ２０２または３０２）を５０ミリ秒ごとに実行する場合、１ｍＡの増分だけ充電電流を増大することに実質的に等しい。
【００２５】
上述の強化された閾値および動的応答を使用して、充電システム１０１は、ユーザ・アプリケーションにそれらが必要とする電力を動的に送り、したがってシステム・ノイズを低減しながら、バッテリ１０２を効率的に再充電することができる。
典型的な電流源は、いくつかの電流値、したがって限られた電流分解能を提供するにすぎない。例示的な実装では、充電電流発生器１０４は、５００ｍＡ（たとえば、天井電流）、２５０ｍＡ、１２５ｍＡの電流、ならびに電流なし（すなわち、０ｍＡの電流）を提供することができるデジタル電流源（図示せず）を備える。しかし、充電コントローラ１０３は、数ミリアンペアの端数の増分、および正確な中間電流値で電流を送ることを必要とする可能性がある。充電電流発生器１０４は、フラクショナル合成（fractional synthesis）を使用することによって、必要とされる電流分解能を実現することができる。フラクショナル合成は、所望の電流より高い、また低い使用可能な電流のデューティ・サイクルを、所望の電流を実現することになる比率で変調することである。換言すれば、フラクショナル合成は、使用可能な電流レベル間で時間ベースの補間（time-based interpolation）を実現する。
【００２６】
相対的なデューティ・サイクルは、数学的に計算することができる。高い方の電流に関するデューティ・サイクル分数は、（所望の電流−低い方の電流）／（高い方の電流−低い方の電流）であり、低い方の電流に関するデューティ・サイクル分数は、（高い方の電流−所望の電流）／（高い方の電流−低い方の電流）である。たとえば、上記のデジタル電流源を使用して、２００ｍＡの電流が望ましい場合には、デジタル電流源は、１サイクルの３／５の間、２５０ｍＡを、また１サイクルの２／５の間、１２５ｍＡを提供することができるであろう。したがって、充電電流発生器１０４のデジタル電流源が３０ミリ秒の間、２５０ｍＡを、また２０ミリ秒の間、１２５ｍＡを提供する場合には、５０ミリ秒サイクルに関する平均電流は、２００ｍＡになるであろう。充電電流発生器１０４は、フラクショナル合成に起因する平均電流を平滑化するために、コンデンサなど、回路要素を備えることができる。フラクショナル合成を使用して、ゼロと天井電流の間で、事実上どのような電流レベルをも提供することができる。
【００２７】
代替の実施形態では、充電システム１０１は、バッテリ１０２を充電するための独立の充電デバイスである。
代替の実施形態では、接合温度センサ１０５は、半導体接合温度以外の、またはそれに加えて、温度を測定する。そのような追加の温度には、ダイ温度、リード温度、パッケージ温度、および／またはボード温度が含まれる。したがって、「ｊｕｎｃｔｉｏｎ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（接合温度）」という用語は、あらゆるそのような測定量を包含する。当業者には理解されるように、これらの代替の温度を使用することは、温度測定値に最も適切に応答するために、閾値温度および論理を調整することを必要とする可能性がある。
【００２８】
代替の実装では、充電コントローラ１０３は、３つを超える接合温度閾値を使用する。追加の閾値は、プログラミングの柔軟性を高めることを可能にし、閾値によって線引きされる様々な温度範囲により、充電電流に対する様々な特定の修正、および／または充電電流のゼロ変化速度を含めて、充電電流の増大または減少の様々な速度が規定され得る。追加の閾値および温度範囲は、第２の閾値を、単一の温度から、最小値が閾値１より高く最大値が閾値３より低い、また１つまたは複数の下位範囲に分割される温度範囲に拡張することによって実施することができる。各下位範囲について、充電コントローラ１０３は、充電電流発生器に、その下位範囲に対応する形で充電電流を調節するように指図する。（ｉ）閾値１未満、（ｉｉ）閾値１と閾値２の最小との間、（ｉｉｉ）閾値２の最大と閾値３の間、および（ｉｖ）閾値３を超える範囲について、バッテリ充電システム１０１は、引き続き上述のように動作する。
【００２９】
本発明は、（ＡＳＩＣまたはＦＰＧＡなど）単一の集積回路、マルチチップ・モジュール、単一のカード、またはマルチカード回路パックとしての可能な実装を含めて、回路ベースのプロセスとして実施することができる。当業者には明らかとなるように、回路要素の様々な機能もまた、ソフトウェア・プログラム内の処理ブロックとして実装することができる。そのようなソフトウェアは、たとえば、デジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラ、または汎用コンピュータ内で使用することができる。
【００３０】
本発明は、方法、およびそれらの方法を実施するための装置の形態で実施することができる。本発明は、磁気記録媒体、光記録媒体、固体メモリ、フロッピ・ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ハード・ドライブ、または任意の他の機械可読記憶媒体など、有形の媒体内で実施されるプログラム・コードの形態で実施することができ、そのプログラム・コードが、コンピュータなど機械内にロードされ、機械によって実行されたとき、その機械は、本発明を実施するための装置となる。また、本発明は、たとえば、記憶媒体内に記憶されようと、機械内にロードされ、かつ／または機械によって実行されようと、電気配線もしくはケーブルを介して、または光ファイバを介して、または電磁放射を介してなど、何らかの伝送媒体または搬送波を介して伝送されようと、プログラム・コードの形態で実施することができ、そのプログラム・コードが、コンピュータなど機械内にロードされ、機械によって実行されたとき、その機械は、本発明を実施するための装置となる。汎用プロセッサ上で実装されたとき、プログラム・コードのセグメントは、プロセッサと組み合わされ、特定の論理回路と同様に動作する独特のデバイスを実現する。
【００３１】
別段の明示的な記載がない限り、各数値および範囲は、「ａｂｏｕｔ（約）」または「ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ（約）」という語がその値または範囲の値の前にあるのと同様に、近似的なものと解釈すべきである。
【００３２】
さらに、以下の特許請求の範囲に述べられている本発明の範囲から逸脱することなしに、本発明の性質を説明するために述べられている、また例示されている部分の詳細、材料、および構成において、様々な変更を当業者が加えることができることが理解されるであろう。
【００３３】
特許請求の範囲における図の番号および／または図の参照ラベルの使用は、特許請求の範囲の解釈を容易にするために、特許請求されている主題の１つまたは複数の可能な実施形態を識別することが意図されている。そのような使用は、これらの特許請求の範囲を、対応する図に示されている実施形態に必然的に限定するものと解釈すべきでない。
【００３４】
以下の方法クレーム内の要素があれば、それらは対応するラベリングを有する特定の順序で列挙されているが、特許請求の範囲の列挙が、他の形でそれらの要素のいくつか、またはすべてを実施するための特定の順序を暗示しない限り、それらの要素は、その特定の順序で実施されることに限定されることを必ずしも意図されていない。同様に、追加のステップがそのような方法に含まれる可能性があり、ある種のステップが、本発明の様々な実施形態に適合する方法において、省略され、または組み合わされる可能性がある。
【００３５】
本明細書における「ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ（一実施形態）」または「ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ（一実施形態）」に対する参照は、その実施形態に関連して述べられている特定の特徴、構造、または特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれる可能性があることを意味する。本明細書内の様々な箇所において「ｉｎ  ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ（一実施形態では）」という句が現れることは、必ずしもすべてが、同じ実施形態を参照しているものでも、別個の、または代替の実施形態が、必ずしも他の実施形態を相互に排除するものでもない。同じことが、「ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ（実装、実施）」という用語にも当てはまる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態によるバッテリ充電システムの簡略化されたブロック図である。
【図２】図１の温度センサからの情報を使用する、図１の充電コントローラの動作に関する流れ図例である。
【図３】図１の温度センサおよびユーザ電流利用モニタからの情報を使用する、図１の充電コントローラの動作に関する流れ図例である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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