(57)【要約】      （修正有）【課題】自転車上の電源ユニットに対し、許容範囲外の温度条件においてもバッテリの充電を実行できるようにするバッテリの制御方法およびバッテリの充電システムを提供する。【解決手段】電子機器３用のバッテリ電源ユニット４の充電を許容範囲外の温度条件においても実行できるように、バッテリ電源ユニット４の温度がバッテリ電源ユニット４に特有の閉じた充電温度範囲内の下側温度しきい値以下の場合、バッテリ電源ユニット４に熱エネルギを供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車の電子機器（３）用の再充電可能なバッテリ電源ユニット（４）の充電を制御する方法であって、
前記電源ユニット（４）の少なくとも１つの温度（Ｔ）を検出する（６）工程と、
この検出された温度（Ｔ）が、前記電源ユニット（４）に特有の閉じた充電温度範囲（Ｔ１〜Ｔ２）内の下側温度しきい値（Ｔｌｏｗ，Ｔｒｅｆ）以下の場合、前記電源ユニット（４）に熱エネルギ（５）を供給する工程（１０２，２０２，３０３）とを備えた充電制御方法。
【請求項２】
請求項１において、さらに、
外部エネルギ源（Ｐ）を設ける工程と、
前記電源ユニットに電気エネルギを供給する工程（９１）とを備えた充電制御方法。
【請求項３】
請求項２において、前記電気エネルギを供給する工程（９１）は、前記検出された温度（Ｔ）が前記閉じた充電温度範囲（Ｔ１〜Ｔ２）内である場合にのみ実行される充電制御方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項において、さらに、
外部エネルギ源（Ｐ）を設ける工程と、
前記外部エネルギ源（Ｐ）から前記電源ユニット（４）に前記熱エネルギを供給する工程とを備えた充電制御方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項において、前記下側温度しきい値（Ｔｌｏｗ）は前記閉じた充電温度範囲（Ｔ１〜Ｔ２）の下限値（Ｔ１）よりも高い充電制御方法。
【請求項６】
請求項５において、前記下側温度しきい値（Ｔｌｏｗ）は前記閉じた充電温度範囲（Ｔ１〜Ｔ２）の下限値（Ｔ１）よりも約５℃高い充電制御方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項において、前記電源ユニット（４）に熱エネルギを供給する工程（２０２）は、前記検出された温度（Ｔ）が上側温度しきい値（Ｔｈｉｇｈ）よりも高くなる（２０３）まで実行される充電制御方法。
【請求項８】
請求項７において、前記上側温度しきい値（Ｔｈｉｇｈ）は、前記閉じた充電温度範囲（Ｔ１〜Ｔ２）の上限値（Ｔ２）よりも低い充電制御方法。
【請求項９】
請求項８において、前記上側温度しきい値（Ｔｈｉｇｈ）は、前記閉じた充電温度範囲（Ｔ１〜Ｔ２）の上限値（Ｔ２）より約２５℃低い充電制御方法。
【請求項１０】
請求項７から９のいずれか一項において、前記上側温度しきい値（Ｔｈｉｇｈ）は、前記閉じた充電温度範囲（Ｔ１〜Ｔ２）の下限値（Ｔ１）よりも約１５℃高い充電制御方法。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項において、前記熱エネルギを供給する工程（３０３）は、前記下側温度しきい値（Ｔｒｅｆ）と前記検出された温度（Ｔ）に比例する温度（ＧＡＩＮ＊Ｔ）との差（ε）の関数として熱電力を供給する充電制御方法。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項において、前記熱エネルギを供給する工程（１０２，２０２，３０３）は、前記電源ユニット（４）に熱的に結合された抵抗型の加熱エレメント（５）に、電圧または電流による電力を供給することによって実行される充電制御方法。
【請求項１３】
請求項２から１２のいずれか一項において、前記電源ユニット（４）の少なくとも１つの温度（Ｔ）を検出する（６）工程は、前記電気エネルギを供給する工程（９１）の実行を制御する第１の温度と、前記熱エネルギを供給する工程（１０２，２０２，３０３）の実行を制御する第２の温度とを検出する充電制御方法。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一項において、前記温度（Ｔ）を検出する（６）工程、前記熱エネルギを供給する工程（１０２，２０２，３０３）および前記電気エネルギを供給する工程（９１）のうちの少なくとも１つが、前記再充電可能なバッテリ電源ユニット（４）の複数のバッテリのそれぞれについて個別に実行される充電制御方法。
【請求項１５】
自転車の電子機器（３）の電源システムであって、
再充電可能なバッテリ電源ユニット（４）と、
前記電源ユニット（２，２ａ）の温度（Ｔ）を検出する少なくとも１つのセンサ（６）と、
前記電源ユニット（４）に熱的に接続されることができる選択的に作動可能な（８，１１）少なくとも１つの加熱エレメント（５）と、
前記少なくとも１つの温度センサ（６）の出力を入力において受け取り、この検出された温度（Ｔ）が前記電源ユニット（４）に特有の閉じた充電温度範囲（Ｔ１〜Ｔ２）内の下側温度しきい値（Ｔｌｏｗ，Ｔｒｅｆ）以下の場合、前記加熱エレメント（５）を作動させる加熱コントローラ（８）とを備えた電源システム。
【請求項１６】
請求項１５において、さらに、
外部エネルギ源（Ｐ）からエネルギを受け取り、前記電源ユニット（４）に充電エネルギを選択的に供給する（７）電気回路（９，２３）を備えた電源システム。
【請求項１７】
請求項１５または１６において、前記電源ユニット（４）は少なくとも２つのバッテリを備え、少なくとも１つの加熱エレメント（５）が各バッテリに熱的に接続される電源システム。
【請求項１８】
請求項１５から１７のいずれか一項において、前記電源ユニット（４）は少なくとも２つのバッテリを備え、少なくとも１つの温度センサ（６）が各バッテリに熱的に接続される電源システム。
【請求項１９】
請求項１５から１８のいずれか一項において、前記電源システムの電源線（２１）と前記加熱エレメント（５）との間に接続される電力調整器（１１）であって、前記少なくとも１つの加熱エレメント（５）を選択的に作動させるように前記加熱コントローラ（８）によって駆動される電力調整器（１１）を備えた電源システム。
【請求項２０】
請求項１９において、前記電力調整器（１１）は、継電器およびソリッド・ステート・デバイスよりなるグループから選択される電源システム。
【請求項２１】
請求項１５から２０のいずれか一項において、前記加熱コントローラ（８）は、前記少なくとも１つの温度センサ（６）の出力信号（Ｔ）の乗算器（２６）と、前記下側温度しきい値（Ｔｒｅｆ）から前記乗算器の出力（ＧＡＩＮ＊Ｔ）を減算してエラー信号（ε）を取得する減算器（２７）と、前記エラー信号（ε）に作用して前記電力調整器（１１）の駆動信号（Ｓ（ε））を出力するＰ．Ｉ．Ｄ．型の調整器ブロック（２８）とを備え、前記電力調整器（１１）の駆動が、前記加熱エレメント（５）の両端間の電圧または前記加熱エレメント（５）を流れる電流を調整する電源システム。
【請求項２２】
請求項２１において、前記少なくとも１つの加熱エレメント（５）は抵抗型であり、前記Ｐ．Ｉ．Ｄ．調整器ブロック（２８）は前記加熱エレメント（５）の両端間における電圧値または前記加熱エレメント（５）を流れる電流値を発生させ、この電圧値または電流値は前記エラー信号（ε）の増加に伴って増加する電源システム。
【請求項２３】
請求項２１において、前記少なくとも１つの加熱エレメント（５）は抵抗型であり、前記Ｐ．Ｉ．Ｄ．調整器ブロック（２８）は前記加熱エレメント（５）の両端間における変調電圧（Ｖ（ｔ））または前記加熱エレメント（５）を流れる変調電流（Ｉ（ｔ））を発生させ、この変調電圧（Ｖ（ｔ））または変調電流（Ｉ（ｔ））のデューティサイクルは前記エラー信号（ε）の増加に伴って増加する電源システム。
【請求項２４】
請求項１５から２３のいずれか一項において、前記加熱エレメント（５）は、前記電源ユニット（４）の少なくとも１つのバッテリに貼付される少なくとも１つの抵抗シートを備えている電源システム。
【請求項２５】
請求項１５から２４のいずれか一項において、前記少なくとも１つの温度センサ（６）はサーミスタを備えている電源システム。
【請求項２６】
請求項１６から２５のいずれか一項において、さらに、
前記少なくとも１つの温度センサ（６）の出力を入力において受け取り、前記検出された温度（Ｔ）が前記閉じた充電温度範囲（Ｔ１〜Ｔ２）内である場合にのみ電気充電エネルギの供給を作動させるように前記電気回路（９）を制御する充電コントローラ（７）を備えた電源システム。
【請求項２７】
請求項２６において、前記少なくとも１つの温度センサ（６）は、前記充電コントローラ（７）に接続される少なくとも１つの第１の温度センサと、前記加熱コントローラ（８）に接続される少なくとも１つの第２の温度センサとを備えている電源システム。
【請求項２８】
請求項１６から２７のいずれか一項において、前記電気回路（９，２３）は、線形型またはスイッチング型の少なくとも１つの充電回路（９）を備えている電源システム。
【請求項２９】
請求項２８において、前記充電回路（９）は、定電流で第１の時間の充電工程を実行し、定電圧で第２の時間の充電工程を実行するように、前記充電コントローラ（７）によって制御される電源システム。
【請求項３０】
請求項２６から２９のいずれか一項において、前記充電コントローラ（７）と前記加熱コントローラ（８）とは、共通のマイクロプロセッサに実装されている電源システム。
【請求項３１】
請求項１６から３０のいずれか一項において、さらに、
前記システムに調整された電力供給（２１）をもたらすように、前記外部エネルギ源（Ｐ）に接続されることができる電源調整器回路（２３）を備えた電源システム。
【請求項３２】
請求項１５から３１のいずれか一項において、さらに、
少なくとも１つのユーザ・インタフェース装置（１０）を備えた電源システム。
【請求項３３】
請求項１５から３２のいずれか一項において、さらに、
電子式ギヤシフトを制御し、さらに／あるいは、自転車のライディング・パラメータおよび他の機能を取得し、表示しかつ制御する少なくとも１つの電子機器（３）を備えた電源システム。
【請求項３４】
請求項１５から３３のいずれか一項において、前記電源システムの構成要素は、自転車のフレームに固定された単一のケーシング（１４）に収納されている電源システム。
【請求項３５】
請求項１６から３３のいずれか一項において、前記充電回路（９，２３）は第１のケーシング（１）内に収納され、かつ前記電源ユニット（４）は第２のケーシング（２，２ａ）内に収納されて、前記第１のケーシング（１）および前記第２のケーシング（２，２ａ）は取外しが可能な形態で機械的かつ電気的に接続可能である電源システム。
【請求項３６】
請求項２６において、前記充電回路（９，２３）は第１のケーシング（１）内に収納され、かつ前記電源ユニット（４）は第２のケーシング（２，２ａ）内に収納されて、前記第１のケーシング（１）および前記第２のケーシング（２，２ａ）は取外しが可能な形態で機械的かつ電気的に接続可能であり、
前記充電コントローラ（７）は前記第１のケーシング（１）に収納されている電源システム。
【請求項３７】
請求項３２において、前記充電回路（９，２３）は第１のケーシング（１）内に収納され、かつ前記電源ユニット（４）は第２のケーシング（２，２ａ）内に収納されて、前記第１のケーシング（１）および前記第２のケーシング（２，２ａ）は取外しが可能な形態で機械的かつ電気的に接続可能であり、
前記少なくとも１つのインタフェース装置（１０）は前記第１のケーシング（１）に収納されている電源システム。
【請求項３８】
請求項３５から３７のいずれか一項において、前記少なくとも１つの温度センサ（６）は前記第２のケーシング（２，２ａ）に収納されている電源システム。
【請求項３９】
請求項３５から３８のいずれか一項において、前記少なくとも１つの加熱エレメント（５）は前記第２のケーシング（２，２ａ）に収納されている電源システム。
【請求項４０】
請求項３５から３９のいずれか一項において、前記加熱コントローラ（８）は前記第１のケーシング（１）に収納されている電源システム。
【請求項４１】
請求項３５から３９のいずれか一項において、前記加熱コントローラ（８）は前記第２のケーシング（２ａ）に収納されている電源システム。
【請求項４２】
請求項３３において、前記充電回路（９，２３）は第１のケーシング（１）内に収納され、かつ前記電源ユニット（４）は第２のケーシング（２，２ａ）内に収納されて、前記第１のケーシング（１）および前記第２のケーシング（２，２ａ）は取外しが可能な形態で機械的かつ電気的に接続可能であり、
前記少なくとも１つの電子機器（３）は前記第２のケーシング（２ａ）に収納されている電源システム。
【請求項４３】
請求項４１において、前記少なくとも１つの電子機器（３）は前記第２のケーシング（２ａ）に収納されており、
前記加熱コントローラ（８）は前記電子機器（３）のプリント回路に搭載された電子回路を備えている電源システム。
【請求項４４】
請求項４１において、前記少なくとも１つの電子機器（３）は前記第２のケーシング（２ａ）に収納されており、
前記加熱コントローラ（８）は前記電子機器（３）のマイクロプロセッサに組み込まれている電源システム。
【請求項４５】
請求項１９において、前記充電回路（９，２３）は第１のケーシング（１）内に収納され、かつ前記電源ユニット（４）は第２のケーシング（２，２ａ）内に収納されて、前記第１のケーシング（１）および前記第２のケーシング（２，２ａ）は取外しが可能な形態で機械的かつ電気的に接続可能であり、
前記電力調整器（１１）は前記第１のケーシング（１）に収納されている電源システム。
【請求項４６】
請求項１９において、前記充電回路（９，２３）は第１のケーシング（１）内に収納され、かつ前記電源ユニット（４）は第２のケーシング（２，２ａ）内に収納されて、前記第１のケーシング（１）および前記第２のケーシング（２，２ａ）は取外しが可能な形態で機械的かつ電気的に接続可能であり、
前記電力調整器（１１）は前記第２のケーシング（２，２ａ）に収納されている電源システム。
【請求項４７】
請求項３５から４６のいずれか一項において、前記少なくとも１つの電子機器（３）は第３のケーシング（３）に収納され、前記第２のケーシング（２，２ａ）は前記第３のケーシング（３）に機械的かつ電気的に接続可能である電源システム。
【請求項４８】
請求項４７において、前記加熱コントローラ（８）は前記第３のケーシング（３）に収納されている電源システム。
【請求項４９】
請求項４８において、前記加熱コントローラ（８）は前記電子機器（３）のプリント回路に搭載された電子回路を備えている電源システム。
【請求項５０】
請求項４９において、前記加熱コントローラ（８）は前記電子機器（３）のマイクロプロセッサに組み込まれている電源システム。
【請求項５１】
請求項４７から５０のいずれか一項において、前記電力調整器（１１）は前記第３のケーシング（３）に収納されている電源システム。
【請求項５２】
自転車の電子機器用の電源装置（２，２ａ）であって、
少なくとも１つの再充電可能なバッテリを有する電源ユニット（４）と、
バッテリ充電器との取外しが可能な電力およびデータの接続用コネクタ（ＣＮ１）と、
前記電源ユニット（４）に熱的に結合される少なくとも１つの温度センサ（６）と、
前記電源ユニット（４）に熱的に結合される選択的に作動可能な少なくとも１つの加熱エレメント（５）とを備え、
前記電源装置（２，２ａ）が前記バッテリ充電器（１）に接続され、かつ前記センサによって検出された温度（Ｔ）が前記電源ユニット（４）に特有の閉じた充電温度範囲内にある下側温度しきい値（Ｔｌｏｗ，Ｔｒｅｆ）以下の場合、前記加熱エレメント（５）は選択的に作動される電源装置（２，２ａ）。
【請求項５３】
請求項５２において、さらに、
前記加熱エレメント（５）の選択的作動用の電力調整器（１１）を備え、前記電力調整器（１１）は前記バッテリ充電器（１）によって制御される電源装置（２，２ａ）。
【請求項５４】
請求項５２において、さらに、
電子式ギヤシフトを制御し、さらに／あるいは自転車のライディング・パラメータおよび他の関数を取得し、表示しかつ制御する電子機器（３）との取外しが可能な電力およびデータの接続用コネクタ（ＣＮ２）と、前記加熱エレメント（５）の選択的作動のための電力調整器（１１）とを備え、前記電力調整器（１１）は前記電子機器（３）によって制御される電源装置（２，２ａ）。
【請求項５５】
自転車の電子機器（３）用のバッテリ充電器（１）であって、
前記電子機器（３）の電源ユニット（４）との取外しが可能な電力およびデータの接続用コネクタ（ＣＮ１）と、
外部エネルギ源（Ｐ）からエネルギを受け取り、充電エネルギを前記電源ユニット（４）に選択的に供給する（７）電気回路（９，２３）と、
前記電源ユニット（４）の検出された温度（Ｔ）を示す信号（６）を入力において受け取り、この検出された温度（Ｔ）が前記電源ユニット（４）に特有の閉じた充電温度範囲内にある下側温度しきい値（Ｔｌｏｗ，Ｔｒｅｆ）以下の場合、前記電源ユニット（４）の加熱エレメント（５）を作動するための信号を供給する加熱コントローラ（８）とを備えたバッテリ充電器（１）。
【請求項５６】
自転車の電子機器（３）であって、
電源ユニット（４）との取外しが可能な電力およびデータの接続用コネクタ（ＣＮ２）と、
前記電源ユニット（４）の検出された温度（Ｔ）を示す信号（６）を入力において受け取り、この検出された温度（Ｔ）が前記電源ユニット（４）に特有の閉じた充電温度範囲内にある下側温度しきい値（Ｔｌｏｗ，Ｔｒｅｆ）以下の場合、前記電源ユニット（４）の加熱エレメント（５）を作動させる信号を供給する加熱コントローラ（８）とを備えた自動車の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリ電源ユニット、詳細には、自転車に取り付けられる電子機器に電力を供給するバッテリ電源ユニットの充電を制御する方法およびそのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば電子式ギヤシフトを制御し、さらに／あるいはライディング・パラメータおよび様々な関数を取得し、表示しかつ制御する、自転車に取り付けられる電子機器は、電源ユニットを使用する。
【０００３】
電源ユニットは、一般的には直列接続された１つまたは複数のバッテリからなり、バッテリ・パックとも呼ばれる。このような電子機器に使用されるバッテリが再充電可能なタイプである場合、バッテリは、例えばコンセントまたはシガレット・ライタのソケットを介した自動車バッテリなどの外部エネルギ源によって、充電される必要がある。
【０００４】
バッテリの充電プロセスは、バッテリのタイプ、詳細にはバッテリの化学的性質に依存した、バッテリ自体の特性パラメータを考慮する必要がある。このような特性パラメータは、バッテリのメーカーによって提供される。
【０００５】
詳細には、必ずしもバッテリの閉じた動作温度範囲に一致せず、通常はこれよりもさらに限定さている、所定の閉じた固有の温度範囲外の温度におけるバッテリの充電が、バッテリ自体を損傷させることがある。
【０００６】
以後の本明細書および請求の範囲では、このような閉じた範囲を閉じた充電温度範囲とする。
【０００７】
欧州公開公報EP 1 557 926 A1は、自転車の電子機器用のバッテリ電源ユニットを充電する方法およびシステムであって、前記電源ユニットには温度センサが接続され、バッテリ充電器内には制御論理が設けられて、センサによって検出される温度が所定の限界温度よりも高い場合は、オーバーヒートを知らせ、バッテリの充電を中断する方法およびシステムを開示する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
寒冷期には、バッテリ電源ユニットは、先述の充電温度限定範囲の下限よりも低い温度に達することがある。したがって、戸外または暖房されていないガレージに置かれた自転車上の電源ユニットに充電を実行することはできない。また、自転車から取り外した電源ユニットを暖房された場所で充電することも、電源ユニットの温度が下限温度よりも高くなるまでは行えない。
【０００９】
本発明の基底にある技術的課題は、許容範囲外の温度条件においてもバッテリの充電を実行できるようにする、バッテリの制御方法およびバッテリの充電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、その第１構成において、自転車の電子機器用の再充電可能なバッテリ電源ユニットの充電を制御する方法に関し、
−  前記電源ユニットの少なくとも１つの温度を検出する工程と、
−  この検出された温度が、前記電源ユニットに特有の閉じた充電温度範囲内の下側温度しきい値以下の場合、前記電源ユニットに熱エネルギを供給する工程とを備える。
【００１１】
ここで、「閉じた温度範囲」には、極端に大きい温度値および／または極端に小さい温度値が含まれる。
【００１２】
前記特有の閉じた充電温度範囲の下限よりも気温が低い場合であっても、加熱によって、充電を行うことができる。
【００１３】
好ましくは、さらに、外部エネルギ源を設ける工程と、この外部エネルギ源から前記電源ユニットに電気エネルギを供給する工程とを備える。
【００１４】
好ましくは、前記電気エネルギを供給する工程は、検出される温度が閉じた充電温度範囲内である場合にのみ実行され、これにより、前記電源ユニットは損傷の危険性から防護される。
【００１５】
外部エネルギ源が設けられている場合、本方法は、代わりにもしくはさらに、前記外部エネルギ源から前記電源ユニットに前記熱エネルギを供給してもよい。
【００１６】
好ましくは、前記下側温度しきい値は、前記閉じた充電温度範囲の下限値よりも高い。電気エネルギを供給する工程すなわち充電工程と、熱エネルギを供給する工程すなわち加熱工程との間で結果として生じる重複域、つまりこれらの工程が並行されうることは、温度の検出が不正確である場合にも充電工程が実行されることを保証する。なお、この場合、加熱工程は充電工程よりも前、および／または充電工程の少なくとも一部と同時に実行される。
【００１７】
前記下側温度しきい値は、好ましくは、温度センサによる検出が不正確である場合、または２つの温度センサ、すなわち加熱工程の制御を目的とする第１の温度センサと充電工程の制御を目的とする第２の温度センサとの間で検出が不正確である場合に、十分な安全域をもたらすように実験的に基づいて選択される。前記下側温度しきい値は、より好ましくは前記閉じた充電温度範囲の下限値よりも数度高く、さらに好ましくは、約５℃高い。
【００１８】
一実施形態においては、前記電源ユニットに熱エネルギを供給する前記工程は、検出される温度が上側温度しきい値よりも高くなるまで実行される。２つのしきい値を規定することによって、電源ユニットの温度が下側温度しきい値の周辺で急激に変化しても、電源ユニットのより継続的な加熱を達成することが可能である。具体的には、このように電源ユニットの温度が変化した場合には、加熱用のエレメントをオン、オフ切換する頻度が過度になってシステムが不安定になるおそれがあるが、その危険性が回避される。
【００１９】
好ましくは、前記上側温度しきい値は、前記閉じた充電温度範囲の上限値よりも低く、より好ましくは、約２５℃低い。
【００２０】
上側温度しきい値は、加熱用エレメントによって供給され得る最大電力をも考慮して実験に基づいて決定される。好ましくは、前記上側温度しきい値は、前記下側温度しきい値よりも数度高く、より好ましくは、約１５℃高い。
【００２１】
一実施形態においては、前記熱エネルギを供給する工程は、下側温度しきい値と検出される温度との差の関数として熱電力を供給する。このようにして、閉ループのフィードバック制御が実装される。
【００２２】
前記関数は、好ましくは、比例、積分および／または微分の関数である。
【００２３】
好ましくは、前記熱エネルギを供給する工程は、バッテリ電源ユニットと熱的に結合された抵抗型の加熱エレメントに電圧または電流を供給することによって実行される。
【００２４】
一実施形態においては、前記電源ユニットの少なくとも１つの温度を検出する工程は、前記電気エネルギを供給する工程の実行を制御する第１の温度と、前記熱エネルギを供給する工程の実行を制御する第２の温度とを検出する。電気エネルギを供給する工程と熱エネルギを供給する工程とが２つの物理的に区別された制御ユニットによって制御されてそれぞれが自律的にその固有のセンサを管理することができる場合には、２つのセンサを使用するのが有利である。
【００２５】
一実施形態において、温度を検出する工程、熱エネルギを供給する工程および電気エネルギを供給する工程のうちの少なくとも１つが、前記バッテリ電源ユニットの複数のバッテリのそれぞれについて別個に実行される。このようにして、各バッテリにおける充電プロセスおよび最終的な充電レベルを個別に制御することが可能であり、電源ユニットが損傷する危険性は低減されて、電源ユニットの耐用年数が延びる。
【００２６】
一実施形態においては、前記電気エネルギを供給する工程は、先述の欧州公開公報EP1557926A1の教示にしたがって、定電流の第１の充電期間工程と、その後に続く定電圧の第２の充電期間工程とを備える。
【００２７】
本発明は、その第２構成において、自転車の電子機器用の電源システムに関し、
−  再充電可能なバッテリ電源ユニットと、
−  前記電源ユニットの温度を検出する少なくとも１つの温度センサと、
−  前記電源ユニットに熱的に接続されることができる選択的に作動可能な少なくとも１つの加熱エレメントと、
−  前記少なくとも１つの温度センサの出力を入力において受け取り、この検出された温度が、前記電源ユニットに特有の閉じた充電温度範囲内の下側温度しきい値以下の場合、前記加熱エレメントを作動させる加熱コントローラとを備える。
【００２８】
好ましくは、本システムは、さらに、外部エネルギ源からエネルギを受け取り、前記電源ユニットに電気エネルギを選択的に供給する電気回路を備える。
【００２９】
先に概説した理由により、好ましくは、前記下側温度しきい値は、前記閉じた充電温度範囲の下限値よりも高く、より好ましくは、約５℃高い。
【００３０】
一実施形態においては、検出された温度が上側温度しきい値よりも高い場合、前記少なくとも１つの加熱エレメントは作動停止されることができる。
【００３１】
好ましくは、前記上側温度しきい値は、前記閉じた充電温度範囲の上限値よりも低く、より好ましくは、約１５℃である。
【００３２】
一実施形態においては、前記電源ユニットは少なくとも２つのバッテリを備え、少なくとも１つの加熱エレメントが各バッテリに熱的に接続される。
【００３３】
代わりにもしくはさらに、前記電源ユニットは少なくとも２つのバッテリを備え、少なくとも１つの温度センサが各バッテリに熱的に接続される。
【００３４】
例えば、温度センサおよび／または加熱エレメントは、電源ユニットの隣接する２つのバッテリ間に配置されてもよい。
【００３５】
したがって、前記検出される温度は、電源ユニットを構成する複数のバッテリの温度の平均温度または最低温度であってもよく、または、複数の加熱エレメントも設けられる場合、本発明方法の上述の様々な実施形態が個々の温度に対して実装されてもよい。
【００３６】
好ましくは、本システムは、本システムの電源線と加熱エレメントとの間に接続される電力調整器を備え、この電力調整器は前記少なくとも１つの加熱エレメントを選択的に作動させるように加熱コントローラによって駆動される。電力調整器は、単にＯＮ／ＯＦＦスイッチであってもよい。より好ましくは、前記電力調整器は、継電器およびソリッド・ステート・デバイス、好ましくは、ＭＯＳＦＥＴおよびトランジスタ、よりなるグループから選択される。
【００３７】
一実施形態においては、前記加熱コントローラは、前記下側温度しきい値と検出される温度に比例する温度との差の関数として熱電力を供給するように、前記少なくとも１つの加熱エレメントを作動する。このようにして、閉ループのフィードバック制御が実装される。前記関数は、好ましくは、比例、積分および／または微分の関数である。
【００３８】
より詳細には、前記加熱コントローラは、前記少なくとも１つの温度センサの出力信号を乗算する乗算器と、前記下側温度しきい値から前記乗算器の出力を減算してエラー信号を取得する減算器と、前記エラー信号に作用して前記電力調整器の駆動信号を出力するＰ．Ｉ．Ｄ．型の調整器ブロック（すなわち、比例、微分および／または積分の伝達関数を有する調整器ブロック）とを備え、前記電力調整器の駆動が、前記加熱エレメントの両端間の電圧または前記加熱エレメントを流れる電流を調整する。
【００３９】
一実施形態においては、前記少なくとも１つの加熱エレメントは抵抗型であり、前記Ｐ．Ｉ．Ｄ．調整器ブロックは、前記加熱エレメントの両端間の電圧値または前記加熱エレメントを流れる電流値を、エラー信号の増加に伴って増加させる。
【００４０】
一実施形態においては、前記少なくとも１つの加熱エレメントは抵抗型であり、前記Ｐ．Ｉ．Ｄ．調整器ブロックは、前記加熱エレメントの両端間の変調電圧のデューティサイクルまたは前記加熱エレメントを流れる変調電流のデューティサイクルを、エラー信号の増加に伴って増加させる。
【００４１】
好ましくは、前記加熱エレメントは抵抗型であり、より好ましくは、前記加熱エレメントは、前記電源ユニットの少なくとも１つのバッテリに貼付される少なくとも１つの抵抗シートを備え、さらに好ましくは、前記少なくとも１つの抵抗シートは、前記電源ユニットの隣接する２つのバッテリ間に介装される。
【００４２】
好ましくは、前記少なくとも１つの温度センサはサーミスタを備え、より好ましくは、負の温度係数（ＮＴＣ）サーミスタを備える。
【００４３】
好ましくは、本システムは、さらに、前記少なくとも１つの温度センサの出力を入力において受け取り、検出された温度が前記閉じた充電温度範囲内である場合にのみ電気充電エネルギの供給を作動させるように前記電気回路を制御する充電コントローラを備える。
【００４４】
一実施形態においては、前記少なくとも１つの温度センサは、前記充電コントローラに接続される少なくとも１つの第１の温度センサと、加熱コントローラに接続される少なくとも１つの第２の温度センサとを備える。
【００４５】
好ましくは、前記電気回路は、線形型またはスイッチング型の少なくとも１つの充電回路を備える。
【００４６】
前記充電回路は、定電流の第１の充電期間工程を実行して、その後に定電圧の第２の充電期間工程を実行するように、充電コントローラによって制御されてもよい。
【００４７】
前記充電コントローラと前記加熱コントローラとは、共通のマイクロプロセッサに実装されてもよい。
【００４８】
好ましくは、前記システムは、さらに、前記システムに調整された電力供給をもたらすように、前記外部エネルギ源に接続されることができる電源調整器回路を備える。
【００４９】
好ましくは、前記システムは、さらに、少なくとも１つのユーザ・インタフェース装置を備える。このようにして、前記閉じた充電温度範囲および／または前記下側温度しきい値および／または前記上側温度しきい値に適切な値を設定することが可能である。
【００５０】
本システムは、さらに、電子式ギヤシフトを制御し、さらに／あるいは、自転車のライディング・パラメータおよび他の関数を取得し、表示しかつ制御する少なくとも１つの電子機器を備えてもよい。
【００５１】
本システムの構成要素は、自転車のフレームに固定されることができる単一のケーシング内に収納されてもよい。
【００５２】
別の実施形態では、充電回路は第１のケーシング内に収納され、かつ電源ユニットは第２のケーシング内に収納されて、前記第１および第２のケーシングは取外しが可能な形態で機械的かつ電気的に接続可能である。このようにして、電源ユニット（すなわちバッテリ・パックおよびおそらくは電子機器）を収納する第１のケーシングすなわちバッテリ充電器を自転車の使用中は第２のケーシングから外すことで、自転車の重量を減らすことが可能である。
【００５３】
好ましくは、充電コントローラは第１のケーシング内に収納される。このように充電コントローラをバッテリ充電器の一部とすることにより、相互に交換可能な取外しのできる電源装置が２つ以上提供される場合、電源装置は、より軽量で廉価で、有利な構成となる。
【００５４】
同様の理由により、好ましくは、インタフェース装置は第１のケーシング内に収納される。
【００５５】
好ましくは、前記少なくとも１つの温度センサは第２のケーシング内に収納される。
【００５６】
代わりに、前記少なくとも１つの温度センサは前記第１のケーシング内に収納されてもよく、前記第１のケーシングと第２のケーシングとが接続されるとき、すなわち充電の間は、前記電源ユニットと熱接触状態になる。
【００５７】
好ましくは、前記少なくとも１つの加熱エレメントは前記第２のケーシング内に収納される。
【００５８】
代わりに、前記少なくとも１つの加熱エレメントは前記第１のケーシング内に収納されてもよく、前記第１のケーシングと第２のケーシングとが接続されるとき、すなわち充電の間は、前記電源ユニットと熱接触状態になる。
【００５９】
前記少なくとも１つの電子機器は、第２のケーシング内に収納されてもよい。
【００６０】
代わりに、前記少なくとも１つの電子機器は第３のケーシング内に収納されてもよく、前記第２のケーシングは前記第３のケーシングに機械的かつ電気的に接続可能である。このようにして、電源ユニットすなわちバッテリ・パックは、充電中は自転車から取り外されてもよく、おそらくは、電子機器の動作延長を可能にするようにツイン・バッテリ・パックと交換される。
【００６１】
前記加熱コントローラは、第１のケーシング内に収納されても、第２のケーシングまたは第３のケーシング内に収納されてもよい。
【００６２】
前記電力調整器は、第１のケーシング内に収納されても、第２のケーシングまたは第３のケーシング内に収納されてもよい。
【００６３】
加熱コントローラと電子機器とが同一ケーシング内に収納される場合、加熱コントローラは電子機器のプリント回路に搭載された電子回路を備えてもよく、または、電子機器のマイクロプロセッサに組み込まれてもよい。
【００６４】
本発明は、その別の構成において、自転車の電子機器用の電源装置に関し、
−  少なくとも１つの再充電可能なバッテリを有する電源ユニットと、
−  バッテリ充電器との取外しが可能な電力およびデータの接続用コネクタと、
−  前記電源ユニットに熱的に接続される少なくとも１つの温度センサと、
−  前記電源ユニットに熱的に接続される選択的に作動可能な少なくとも１つの加熱エレメントとを備え、
前記電源装置が前記バッテリ充電器に接続され、かつ前記センサによって検出された温度が前記電源ユニットに特有の閉じた充電温度範囲内にある下側温度しきい値以下の場合、前記加熱エレメントは選択的に作動される。
【００６５】
前記電源装置は、さらに、前記加熱エレメントの選択的作動のための電力調整器を備えてもよく、この電力調整器は前記バッテリ充電器によって制御される。
【００６６】
代わりに、前記電源装置は、さらに、電子式ギヤシフトを制御し、さらに／あるいは自転車のライディング・パラメータおよび他の機能を取得し、表示しかつ制御する電子機器との取外しが可能な電力およびデータの接続用コネクタと、前記加熱エレメントの選択的作動のための電力調整器とを備えてもよく、前記電力調整器は前記電子機器によって制御される。
【００６７】
本発明は、その別の構成において、自転車の電子機器用のバッテリ充電器に関し、
−  前記電子機器の電源ユニットとの取外しが可能な電力およびデータの接続用コネクタと、
−  外部エネルギ源からエネルギを受け取り、充電エネルギを前記電源ユニットに選択的に供給する電気回路と、
−  前記電源ユニットの検出された温度を示す信号を入力において受け取り、この検出された温度が前記電源ユニットに特有の閉じた充電温度範囲内にある下側温度しきい値以下の場合、前記電源ユニットの加熱エレメントの作動のための信号を供給する加熱コントローラとを備える。
【００６８】
本発明は、その別の構成において、自転車の電子機器に関し、
−  電源ユニットとの取外しが可能な電力およびデータの接続用コネクタと、
−  前記電源ユニットの検出された温度を示す信号を入力において受け取り、この検出された温度が前記電源ユニットに特有の閉じた充電温度範囲内にある下側温度しきい値以下の場合、前記電源ユニットの加熱エレメントの作動のための信号を供給する加熱コントローラとを備える。
【００６９】
本発明のさらなる特徴および利点が、添付の図面を参照して行う本発明のいくつかの好ましい実施の形態についての以下の詳細な説明から、さら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】
【００７０】
図１は、本発明の第１実施形態にかかるシステムのブロック図を示す。
【００７１】
この実施形態において、３つの機能ブロック、すなわち、バッテリ充電器１と、再充電可能な電源装置２と、本発明のシステムの最も一般的な実施形態ではシステム自体の外部に存在する装置である自転車の電子機器３とが区別される。
【００７２】
自転車の電子機器３および再充電可能な電源装置２は、実際、別個のケーシング内に収納され、取外しが可能な形で互いに機械的かつ電気的に接続可能である。これらを以後も同一の参照符号２および３で表す。代わりに、自転車の電子機器３および電源装置２は、同一ケーシング２ａ内に収納されてもよい。
【００７３】
バッテリ充電器１および電源装置２も、別個のケーシング内に収納され、取外しが可能な形態で互いに機械的かつ電気的に接続可能である。これらも以後は同一参照符号１および２で表す。代わりに、バッテリ充電器１および電源装置２は、同一ケーシング１３内に収納されてもよい。
【００７４】
さらに代わりに、バッテリ充電器１、電源装置２および自転車の電子機器３は、同一ケーシング１４内に収納されてもよい。
【００７５】
バッテリ充電器１は、例えば、２２０Ｖもしくは１１０Ｖのようなコンセント、または自動車のシガレット・ライタなどの外部エネルギ源Ｐへの接続を介して、公知の方法で電力供給される。バッテリ充電器１は、線１８を介して電源装置２に電力を供給し、電源装置２は、線２２を介して自転車の電子機器３に電力を供給する。また、図示されている接続に加えて、便宜上図示されていない接地接続も存在することは理解されるであろう。
【００７６】
図１において、電力接続１８、２２ならびにバッテリ充電器１、電源装置２および自転車の電子機器３の間に記述されるべき他の電力接続およびデータ接続は取外しが可能であるものとして示され、２つの多極コネクタＣＮ１、ＣＮ２を介して作成される。ただし、ケーシングが１つまたは２つしか設けられない場合、コネクタＣＮ１、ＣＮ２の一方または両方が存在しないことは理解されるであろう。
【００７７】
再充電可能な電源装置２は、電源ユニット４、加熱エレメント５および温度センサ６を備える。実際的な実施形態において、電源ユニット４は、自転車の電子機器３に電力を供給するのに十分な電圧を得るように、例えば直列接続された、多くのバッテリ素子からなる。電源ユニット４は充電型であり、例えば、高分子電解質のリチウムイオン型である。
【００７８】
加熱エレメント５は、好ましくは、電源ユニット４の外面に接触するようにされた抵抗シートからなる。温度センサ６は、電源ユニット４に近接して配置され、好ましくは加熱エレメント５と同様に電源ユニット４の外面に接触するようにされる。さらに、温度センサ６は、好ましくは、ＮＴＣ（負の温度係数）サーミスタのような受動素子からなる。別の実施形態では、このようなセンサは異なるタイプであってもよく、例えば、ＰＴＣサーミスタ、アクティブ（アナログまたはデジタル）センサなどであってもよい。
【００７９】
代わりに、加熱エレメント５および／または温度センサ６は、バッテリ充電器１の一部であってもよく、この場合、電源ユニット４がバッテリ充電器１に接続されると（すなわち、充電中）、バッテリ充電器１内の加熱エレメント５および／または温度センサ６が電源ユニット４と熱接触する。
【００８０】
バッテリ充電器１は、周知のタイプである第１の充電制御の論理ユニットすなわち充電コントローラ７と、第２の加熱制御の論理ユニットすなわち加熱コントローラ８とを備える。前記第１および第２の論理ユニット７および８は、有利な実施形態では、同一のマイクロプロセッサ・ユニット内に存在する。
【００８１】
第１の充電制御の論理ユニット７は、電源装置２の温度センサ６に接続される入力１９を有し、バッテリ充電器１の例えば線形型またはスイッチング型である充電回路９に接続されている。電源ユニット４が多くのバッテリ素子からなる場合、例えば引用文献である欧州公開公報EP1557926A1に記述されているように、これらバッテリ素子に適切に接続できるだけの多くの充電回路９を使用することができる。
【００８２】
第２の加熱制御の論理ユニット８は、データ線２０を介して電源装置２の温度センサ６に接続される入力と、加熱エレメント５の電力調整器１１用の駆動出力１２とを有する。電力調整器１１は、単なるＯＮ／ＯＦＦスイッチであってもよい。
【００８３】
電力調整器１１は、好ましくは、ＭＯＳＦＥＴからなるが、別の実施形態では、このような電力調整器は、例えばトランジスタからなってもよく、さらには継電器からなってもよい。
【００８４】
さらに、別の実施形態では、２つの専用温度センサ、すなわち第１の充電制御の論理ユニット７および第２の加熱制御の論理ユニット８のそれぞれに１つずつ温度センサを使用してもよい。
【００８５】
第１および第２の論理ユニット７および８ならびに充電回路９は、周知のタイプの電源／レギュレータ回路２３が介在して電源線２１を経て、外部エネルギ源Ｐによって電力供給される。
【００８６】
電力調整器１１は、一方の側が電源線２１に接続され、他方の側が線２５を介して加熱エレメント５に接続されている。
【００８７】
バッテリ充電器１には、有利な実施形態では、例えば入力用キーボードもしくはキーパッドおよびディスプレイである１つ以上のインタフェース装置１０が設けられてもよい。
【００８８】
図１のシステムの動作について、図５〜図８を参照して後述する。
【００８９】
図２は、本発明の第２実施形態にかかるシステムを示す。
【００９０】
図２の実施形態が図１の実施形態と異なる点は、電力調整器１１が電源装置２内において加熱エレメント５に接続されている点である。したがって、この場合、電力調整器１１の制御出力１２は、バッテリ充電器１から出て、多極コネクタＣＮ１が設けられていればこれを介して電源装置２に到達する。
【００９１】
このような実施形態は、電力調整器１１が例えばＭＯＳＦＥＴ型であるソリッド・ステート型の場合、その作動と作動停止の間にスイッチング損失によって生じる加熱を電力調整器１１が受けることから、特に有利である。このような損失によって生じる熱エネルギは、加熱エレメント５によって生成される熱に加えて、バッテリ４を加熱するのに有利に活用される。加熱エレメントによって生成される熱については後述する。
【００９２】
図３は、本発明の第３実施形態にかかるシステムを示す。
【００９３】
図３の実施形態が図１の実施形態と異なる点は、第２の加熱制御ユニット８および電力調整器１１が電子機器３のケーシング内に収納されている点である。この場合、電源線２１は、バッテリ充電器１から出て、多極コネクタＣＮ１およびＣＮ２が設けられていればこれらを介して電子機器３に向かい、第２の加熱制御の論理ユニット８に電力を供給する。加熱エレメント５の電源線２５と、温度センサ６と温度コントローラ８との間のデータ線２０とは、多極コネクタＣＮ２が設けられていればこれを横断する。
【００９４】
さらに、このような実施形態では、第２の加熱制御ユニット８は、電子機器３の電子回路が配置されたプリント回路上に実装された電子回路からなってもよい。
【００９５】
代わりに、加熱制御ユニット８は、例えば自動または半自動ギヤシフトの管理のような他の自転車制御機能用の電子機器３のマイクロプロセッサに組み込まれてもよい。
【００９６】
図４は、本発明の第４実施形態にかかるシステムを示す。
【００９７】
図４の実施形態が図３の実施形態と異なる点は、電力調整器１１が電源装置２のケーシング内の加熱エレメント５に接続されている点である。調整器１１の制御線１２は、電子機器３から出て、多極コネクタＣＮ２が設けられていればこれを介して電源装置２に向かう。
【００９８】
次に、図５およびこれまでに述べた実施形態のうちの１つのシステムを参照して、本発明による方法の第１実施形態について説明する。
【００９９】
本発明の第１実施形態にかかる方法では、おそらくはユーザによってインタフェース装置１０を介して、または電子機器３のインタフェース装置もしくはコンピュータ・サイクル（計算時間）を介して、設定可能な種々のパラメータが使用される。
【０１００】
このようなパラメータには、下記が含まれる。
【０１０１】
Ｔ１＝充電下限温度。一般的には、使用されるバッテリ電源ユニット４の種類についてメーカーによって提供される値に基づいて設定される値である。例えば、高分子電解質のリチウムイオン・バッテリに対してはＴ１＝０℃である。
【０１０２】
Ｔ２＝充電上限温度。一般的には、使用されるバッテリ電源ユニット４の種類についてメーカーによって提供される値に基づいて設定される値である。例えば、高分子電解質のリチウムイオン・バッテリに対してはＴ２＝４０℃である。
【０１０３】
Ｔｌｏｗ＝下側温度しきい値。実験に基づいて、かつ使用されるバッテリ電源ユニット４の種類に基づいて、選択される値。この下側温度しきい値は、電源ユニット４の温度をこれ以上にして、維持することが望まれる温度であり、好ましくは、前記充電下限温度Ｔ１の値よりも数度高く選択される。例えば、高分子電解質のリチウムイオン・バッテリでは、Ｔｌｏｗ＝５℃である。
【０１０４】
充電下限温度Ｔ１の値が下側温度しきい値Ｔｌｏｗに使用される場合は、パラメータＴｌｏｗは省略されてもよい。
【０１０５】
本明細書および請求の範囲においては、Ｔ１とＴ２との間の温度範囲は、閉じた充電温度範囲として表示される。
【０１０６】
Ｔ１およびＴ２の値は第１の充電制御の論理ユニット７に格納され、Ｔｌｏｗの値は第２の加熱制御の論理ユニット８に格納される。
【０１０７】
電源ユニット４の充電を行う必要がある際には、バッテリ充電器１は、外部エネルギ源Ｐに接続され、さらに必要であれば、コネクタＣＮ１を介して電源装置２に接続される。
【０１０８】
第１の充電制御の論理ユニット７は、ブロック９０において、センサ６を介して電源ユニット４の温度値Ｔを検出する。検出された値Ｔが閉じた充電温度範囲内にあれば、すなわちＴ１≦Ｔ≦Ｔ２であれば、第１の充電制御の論理ユニット７は、ブロック９１において、充電回路９を有効化して電源ユニット４の充電を実行させる。検出された値Ｔが閉じた充電温度範囲内になければ、すなわちＴ＜Ｔ１またはＴ＞Ｔ２であれば、第１の充電制御の論理ユニット７は停止のままで、充電回路９を有効化せず、あるいは、充電回路９が既に有効化されている場合には充電回路９を無効化する。充電回路９による充電方法はいかなる方法であってもよく、例えば先述の文献EP1557926A1に記述されているように、定電流における第１の充電ステップおよび定電圧における第２の充電ステップを備えた充電方法であってもよい。
【０１０９】
第１の充電制御の論理ユニット７による上述の動作と並行して、第２の加熱制御の論理ユニット８は、電源ユニット４の「温度調節」を第１の充電制御の論理ユニット７とは別個に実行するように動作する。
【０１１０】
ブロック１０１において、加熱制御の論理ユニット８は、温度センサ６を介して電源ユニット４の温度値Ｔを検出する。検出された値Ｔが下側温度しきい値Ｔｌｏｗ以下であれば、すなわちＴ≦Ｔｌｏｗであれば、加熱制御の論理ユニット８は、ブロック１０２において、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ型である電力調整器１１を閉じさせて、制御出力１２を介して加熱エレメント５を作動する。反対に、検出された値Ｔが下側温度しきい値Ｔｌｏｗよりも高ければ、すなわちＴ＞Ｔｌｏｗであれば、ブロック１０３に進み、ここで、加熱制御の論理ユニット８は、電力調整器すなわちＯＮ／ＯＦＦスイッチ１１を開けさせて、制御出力１２を介して加熱エレメント５を作動停止する。
【０１１１】
したがって、このように実現される調整サイクルは、しきい値Ｔｌｏｗで実行される温度制御である。
【０１１２】
Ｔ１、Ｔ２およびＴｌｏｗの値は、装置の正確な動作を可能にするように適切に選択される。特に、Ｔ１≦Ｔｌｏｗでなければならない。高分子電解質のリチウムイオン・バッテリを使用する場合、Ｔｌｏｗの値は、有利な実施形態では、充電下限温度Ｔ１よりも数度高く選択され、例えば、Ｔｌｏｗ＝５℃である。このようにして、温度制御の実行に用いられる下側温度しきい値Ｔｌｏｗは安全値である。安全値というのは、センサ６による温度検出が不正確である可能性、または２つの専用温度センサを使用する場合にいかなる理由であれ２つの論理ユニット７および８による読取り値が異なることを考慮して、第１の充電制御の論理ユニット７による充電ステップを保証するからである。
【０１１３】
最初の充電ステップにおいて電源ユニット４の温度Ｔが下限温度Ｔ１よりも低ければ、加熱ステップ１０２では充電動作の予備動作を行う。充電動作は、電源ユニット４の温度が値Ｔ１に達した時点で開始される。
【０１１４】
一方、最初の充電ステップにおいて電源ユニット４の温度Ｔが、当然ながらＴ１＜Ｔｌｏｗで、Ｔ１とＴｌｏｗとの間にある場合（例えば、Ｔ１＝０℃およびＴｌｏｗ＝５℃である先述の場合でＴ＝３℃である場合）、加熱ステップと充電ステップは同時に開始される。
【０１１５】
本発明による方法の第２実施形態では、上述のパラメータＴ１、Ｔ２およびＴｌｏｗに加えて、下記のような第４のパラメータが使用される。
【０１１６】
Ｔｈｉｇｈ＝上側温度しきい値。実験を基礎として、かつ使用されるバッテリ電源ユニット４の種類およびヒータ５の電力に基づいて、選択される値。この上側温度しきい値は、この温度以上においては電源ユニット４の加熱を中断することが望まれる温度である。好ましくは、この上側温度しきい値は、下側温度しきい値よりも数度高く（より好ましくは下側温度しきい値よりも約１５℃高く）、かつ前記閉じた充電温度範囲の上限よりも低く（より好ましくは充電上限温度よりも約２５℃低く）選択され、例えば、高分子電解質のリチウムイオン・バッテリではＴｈｉｇｈ＝１５℃である。
【０１１７】
Ｔｈｉｇｈの値は、第２の加熱制御の論理ユニット８に格納される。
【０１１８】
図６を参照して、上述の充電ブロック９０、９１と並行して、加熱制御の論理ユニット８は、ブロック２０１において、温度センサ６を介して電源ユニット４の温度値Ｔを検出する。検出された値Ｔが下側温度しきい値Ｔｌｏｗ以下であれば、すなわちＴ≦Ｔｌｏｗであれば、加熱制御の論理ユニット８は、ブロック２０２において、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ型である電力調整器１１を閉じさせて、駆動出力１２を介して加熱エレメント５を作動する。反対に、検出された値Ｔが下側温度しきい値Ｔｌｏｗよりも高ければ、すなわちＴ＞Ｔｌｏｗであれば、ブロック２０３に進み、ここで、検出された温度値Ｔが上側温度しきい値Ｔｈｉｇｈと比較される。検出された値Ｔが上側温度しきい値Ｔｈｉｇｈよりも高ければ、すなわちＴ＞Ｔｈｉｇｈであれば、ブロック２０４において、加熱制御の論理ユニット８は、電力調整器１１すなわちＯＮ／ＯＦＦスイッチを開けさせて、加熱エレメント５を作動停止する。したがって、このように実現される調整サイクルは、２つのしきい値ＴｈｉｇｈおよびＴｌｏｗで実行される温度制御である。
【０１１９】
２つのしきい値ＴｈｉｇｈおよびＴｌｏｗで実行される温度制御は、電力調整器１１の作動および作動停止の回数を減らすことができ、特に、このような電力調整器がソリッド・ステート型（例えばＭＯＳＦＥＴ型）である場合にはスイッチング損失を減らすことができるため、単一のしきい値Ｔｌｏｗによる制御よりも好ましいことがある。さらに、２つのしきい値ＴｈｉｇｈおよびＴｌｏｗで実行されるこの制御は、システムが不安定になる可能性を回避できる。すなわち、図５による下側温度しきい値Ｔｌｏｗのみで実行される制御では、電力調整器１１の連続的な切換を伴って、電源ユニット４の温度Ｔが温度Ｔｌｏｗの周辺で急激に変化して、システムが不安定になることがあるからである。
【０１２０】
本発明による方法の第３実施形態では、上述のパラメータＴ１およびＴ２が充電温度範囲を限定し、本明細書ではＴｒｅｆで示される下側温度しきい値が使用される。
【０１２１】
図７をして、上述の充電ブロック９０、９１と並行して、加熱制御ユニット８は、ブロック３０１において、温度センサ６を介して電源ユニット４の温度値Ｔを検出する。検出された値Ｔが下側温度しきい値すなわち基準温度Ｔｒｅｆよりも高ければ、加熱制御ユニット８は作動停止状態のままである。すなわち、ブロック３０２において、加熱エレメント５が作動停止される。検出された値Ｔが基準温度Ｔｒｅｆ以下であれば、加熱制御ユニット８は、ブロック３０３において、制御出力および調整器１１を介して、図８に概略的に示される閉ループ・フィードバック制御システムで取得される信号によって加熱エレメント５を作動する。
【０１２２】
加熱エレメント５のための駆動信号は、Ｐ．Ｉ．Ｄ．調整器ブロックによって適切にフィルタリングされたエラー信号の処理から取得される。
【０１２３】
より詳細には、電源ユニット４の温度センサ６によって検出される温度値Ｔは、乗算器２６において、例えばユニタリである利得値ＧＡＩＮによって乗算される。乗算器の出力信号ＧＡＩＮ＊Ｔは、減算器ノード２７において値Ｔｒｅｆから減算される。減算器ノード２７の出力は、エラー信号ε＝Ｔｒｅｆ−ＧＡＩＮ＊Ｔで表される。
【０１２４】
エラー信号εは、比例Ｐ、微分Ｄおよび／または積分Ｉの伝達関数を有するＰ．Ｉ．Ｄ．型調整器ブロック２８に送られる。
【０１２５】
調整器ブロック２８の出力信号Ｓ（ε）が電力調整器１１を駆動するために使用される。これにより、加熱エレメント５の両端の電圧Ｖ（ｔ）または加熱エレメント５を流れる電流Ｉ（ｔ）は、所望される熱電力を供給するように所望の推移を有する。
【０１２６】
例えば、駆動信号Ｓ（ε）は加熱エレメント５の両端の電圧値Ｖ（ｔ）を発生させ、加熱エレメント５が抵抗型である場合、図９に示すように、この電圧値Ｖ（ｔ）はエラー信号εの増加に伴って増加する。
【０１２７】
さらなる例として、駆動信号Ｓ（ε）は加熱エレメント５の両端の電圧値Ｖ（ｔ）または加熱エレメント５を流れる電流値Ｉ（ｔ）を発生させ、加熱エレメント５が抵抗型である場合、図１０に示すように、この電圧値Ｖ（ｔ）または電流値Ｉ（ｔ）のパルス幅を変調された信号（ＰＷＭ信号）のデューティサイクルはエラー信号εの増加に伴って増加する。
【０１２８】
これまでに述べたシステムの様々な実施形態では、電源ユニット４が複数のバッテリを備える場合、個々の温度を検出するために複数の温度センサ６が設けられてもよい。この場合、これまでに述べた本発明の方法の様々な実施形態は、複数の加熱エレメント５が設けられていれば個々の温度について実装されてもよく、加熱エレメント５が単一であれば、電源ユニット４を構成する複数のバッテリの温度の平均温度または最低温度について実装されてもよい。
【０１２９】
当業者には、上述の種々の実施形態に対して、請求の範囲に限定されている本発明の保護範囲を逸脱することなく、幾つかの変更、追加、削除および置換を実行し得ることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるシステムを示すブロック図であり、本システムは外部エネルギ源に接続されている。
【図２】本発明の第２実施形態にかかるシステムを示すブロック図であり、本システムは外部エネルギ源に接続されている。
【図３】本発明の第３実施形態にかかるシステムを示すブロック図であり、本システムは外部エネルギ源に接続されている。
【図４】本発明の第４実施形態にかかるシステムを示すブロック図であり、本システムは外部エネルギ源に接続されている。
【図５】本発明の第１実施形態にかかる方法の処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態にかかる方法の処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第３実施形態にかかる方法の処理を示すフローチャートである。
【図８】図７の調整処理をより詳細に示すブロック図である。
【図９】本発明によるヒータの電源信号の好適な一実施形態を示す図である。
【図１０】本発明によるヒータの電源信号の好適な別の実施形態を示す図である。
【図１】
2008061490.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【外国語明細書】
METHOD FOR CONTROLLING AND SYSTEM FOR CHARGING A BATTERY POWER SUPPLY UNIT
The present invention relates to a method for controlling and a system for charging a battery power supply unit, in particular for supplying power to electronic devices mounted on bicycles.
Electronic devices mounted on bicycles, for example for controlling the electronic gearshift and/or for acquiring, displaying and controlling riding parameters and various functions, provide for the use of a power supply unit.
The power supply unit typically consists of one or more batteries typically series connected, also called battery pack. When the batteries used for such electronic devices are of a rechargeable type, they need to be charged by an external energy source, for example the mains or an automobile battery through the cigarette lighter socket. 
The battery charging process should take into account some characteristic parameters of the battery itself, dependant upon its type and in particular its chemistry. Such characteristic parameters are supplied by the battery manufacturer. 
In particular, the charging of the battery at a temperature outside of a given closed characteristic temperature range -not necessarily coinciding with and usually more limited than the closed operating temperature range of the battery - can lead to the battery itself being damaged.
In the rest of the present description and in the attached claims, such a closed range is indicated as closed charging temperature range.
EP 1 557 926 A1 discloses a method and a system for charging a battery power supply unit for bicycle electronic devices wherein the power supply unit has an associated temperature sensor and in the battery charger a control logic is provided that suspends the charging of the battery if the temperature detected by the sensor is higher than a predetermined limit temperature, signalling overheating. 
During the cold seasons, the battery power supply unit can reach temperature values lower than the lower limit of the aforementioned closed charging temperature range. Therefore, charging of the power supply unit on a bicycle parked outdoors or in a non-heated garage cannot take place; charging in heated areas of the power supply unit removed from the bicycle also cannot occur until the temperature of the power supply unit goes above such a lower temperature limit.
The technical problem at the basis of the present invention is to make a method for controlling and a system for charging batteries that allow battery charging to also be carried out in critical temperature conditions.
In a first aspect thereof, the invention concerns a method for controlling the charging of a rechargeable battery power supply unit for a bicycle electronic device, comprising the step of
- detecting at least one temperature of the power supply unit, and
characterised by the step of
- supplying heat energy to the power supply unit when the detected temperature is lower than or equal to a lower temperature threshold within a closed charging temperature range characteristic of said power supply unit.
In the present description and in the attached claims, under the expression “closed temperature range” it is meant to indicate a closed temperature range comprising the extreme values. 
Through heating, charging can also occur when the ambient temperature is lower than the lower limit of the characteristic closed charging temperature range. 
Preferably, the steps of providing an external energy source and supplying electrical energy to the power supply unit from the external energy source are further provided.
Preferably, the step of supplying electrical energy only occurs when the detected temperature is within such a closed charging temperature range, in this way safeguarding the power supply unit from the risk of damage.
When an external energy source is provided, the method can comprise, alternatively or additionally, supplying said heat energy to the power supply unit from said external source.
Preferably, the lower temperature threshold is higher than the lower limit of said closed charging temperature range. The consequent overlapping margin between when the step of supplying electrical energy or charging step can occur, and the step of supplying heat energy or heating step ensures that the charging step is also carried out in case of inaccuracies in temperature detection. It should be noted that in this case, the heating step can be preliminary to the charging step and/or simultaneous with at least part of the charging step.
The value of the lower temperature threshold is preferably experimentally selected to provide an adequate safety margin in case of inaccuracy in detection by the temperature sensor or between two temperature sensors, the first intended for controlling the heating step and the second intended for controlling the charging step. More preferably, the lower temperature threshold is higher by a few degrees, even more preferably by about 5° C than the lower limit of said closed charging temperature range. 
In an embodiment, said step of supplying heat energy to the power supply unit is carried out until the detected temperature becomes higher than an upper temperature threshold. Through the provision of the double threshold it is possible to obtain a more continuative heating of the power supply unit, avoiding in particular a too high frequency of switching on and off of the element intended for heating and the risk of instability of the system should the temperature of the power supply unit change quickly about the lower temperature threshold.
Preferably, the upper temperature threshold is lower, more preferably lower by about 25° C, than the upper limit of said closed charging temperature range. 
The value of the upper temperature threshold is determined experimentally also considering the maximum power that can be supplied by the element intended for heating. Preferably, the upper temperature threshold is higher by a few degrees, more preferably by about 15°C, than the lower temperature threshold. 
In an embodiment, said step of supplying heat energy comprises supplying heat power as a function of a difference between the lower temperature threshold and the detected temperature, in this way implementing a closed loop feedback control.
Said function is preferably a function of the proportional, integrative and/or derivative type.
Preferably, said step of supplying heat energy is carried out by voltage- or current-supplying a heating element of the resistive type, thermally coupled with the battery power supply unit.
In an embodiment, said step of detecting at least one temperature of the power supply unit comprises detecting a first temperature for controlling the execution of said step of supplying electrical energy and a second temperature for controlling the execution of said step of supplying heat energy. The use of two sensors is advantageous when the step of supplying electrical energy and the step of supplying heat energy are controlled by two physically distinct control units and each can autonomously manage its own sensor.
In an embodiment, at least one of the steps of detecting a temperature, supplying heat energy and supplying electrical energy is carried out independently for each of a plurality of batteries of said battery power supply unit. In this way it is possible to individually control the charging process and the final charging level in each battery, reducing the risk of damage of the power supply unit and extending its useful life.
In an embodiment, said step of supplying energy provides a first temporal charging step at constant current and a second temporal charging step at constant voltage, in accordance with the teachings of the aforementioned EP 1 557 926 A1.
In a second aspect thereof, the invention concerns a power supply system for a bicycle electronic device, comprising 
- a rechargeable battery power supply unit, 
- at least one sensor of a temperature of the power supply unit,
characterised in that it further comprises
- at least one selectively activatable heating element, that can be thermally associated with the power supply unit, and
- a heating controller that receives in input the output of said at least one temperature sensor and actuates said heating element when the detected temperature is lower than or equal to a lower temperature threshold within a closed charging temperature range characteristic of said power supply unit.
Preferably, the system further comprises an electrical circuit for receiving energy from an external energy source and for selectively supplying electrical charging energy to the power supply unit. 
For the reasons outlined above, preferably the lower temperature threshold is higher, more preferably by about 5°C, than the lower limit of said closed charging temperature range.
In an embodiment, said at least one heating element is deactivatable when the detected temperature is higher than an upper temperature threshold. 
Preferably, the upper temperature threshold is lower than the upper limit of said closed charging temperature range, and more preferably is about 15°C.
In an embodiment, said power supply unit comprises at least two batteries and at least one heating element is thermally associated with each battery.
Alternatively or additionally, said power supply unit comprises at least two batteries and at least one temperature sensor is thermally associated with each battery.
For example, a temperature sensor and/or a heating element can be arranged between two adjacent batteries of the power supply unit.
Said detected temperature can thus be the average temperature or the minimum temperature of those of the various batteries making up the power supply unit, or the various embodiments of the method of the invention described above can be implemented with respect to the individual temperatures should a plurality of heating elements also be provided.
Preferably, the system comprises a power regulator connected between a power supply line of the system and the heating element, driven by the heating controller to selectively actuate said at least one heating element. The power regulator can also simply be an ON/OFF switch. More preferably, said power regulator is selected from the group consisting of relays and solid-state devices, preferably MOSFET and transistors.
In an embodiment, said heating controller actuates said at least one heating element to supply heat power as a function of a difference between the lower temperature threshold and a temperature proportional to the detected temperature, thus implementing a closed loop feedback control. The function is preferably of the proportional, integrative and/or derivative type.
More specifically, said heating controller can comprise a multiplier of the output signal of said at least one temperature sensor, a subtractor for subtracting the output of the multiplier from the lower temperature threshold and for obtaining an error signal, and a P.I.D. type regulator block - in other words having a transfer function of the proportional, derivative and/or integrative type - acting upon said error signal to output a driving signal for said power regulator, the driving of said power regulator regulating a voltage at the ends of said heating element or a current through said heating element. 
In an embodiment, said at least one heating element is of the resistive type and said P.I.D. regulator block causes a voltage value at the ends of said heating element or a current value that flowing through it that increases as the error signal increases.
In an embodiment, said at least one heating element is of the resistive type and said P.I.D. regulator block causes a modulated voltage at the ends of said heating element, or a modulated current through said heating element, the duty cycle of which increases as the error signal increases.
Preferably, said heating element is of the resistive type, more preferably said heating element comprises at least one resistive sheet applied to at least one battery of said power supply unit, and even more preferably said at least one resistive sheet is interposed between two adjacent batteries of said power supply unit. 
Preferably, said at least one temperature sensor comprises a thermistor, more preferably a negative temperature coefficient (NTC) thermistor. 
Preferably, the system further comprises a charge controller that receives in input an output of said at least one temperature sensor and controls said electrical circuit to actuate the supply of electrical charging energy only when the detected temperature is within said closed charging temperature range.
In an embodiment, said at least one temperature sensor comprises at least one first temperature sensor connected to the charge controller, and at least one second temperature sensor connected to the heating controller.
Preferably, said electrical circuit comprises at least one charge circuit of the linear or switching type.
Said charge circuit can be controlled by the charge controller to carry out a first temporal charging step at constant current and a second temporal charging step at constant voltage.
Said charge controller and said heating controller can be embodied in a common microprocessor. 
Preferably, said system further comprises a power supply and regulator circuit that can be connected to said external energy source to provide a regulated power supply to said system.
Preferably, said system further comprises at least one user interface device. In this way it is possible to set suitable values for said closed characteristic temperature range and/or for said lower temperature threshold and/or for said upper temperature threshold.
The system can further comprise at least one electronic device for controlling an electronic gearshift and/or for acquiring, displaying and controlling bicycle riding parameters and other functions.
The components of the system can be housed in a single casing, which can be fixed to the bicycle frame. 
In other embodiments, the electrical charging circuit is housed in a first casing and the power supply unit is housed in a second casing, the first and the second casing being mechanically and electrically removably connectable. In this way it is possible to reduce the weight of the bicycle by detaching the first casing or battery charger from the second casing, comprising the power supply unit or battery pack and possibly the electronic device, during use of the bicycle.
Preferably, the charge controller is housed in the first casing. By providing that the controller is part of the battery charger, the power supply device is lighter and more cost-effective, an advantageous aspect when two or more interchangeable removable power supply devices are provided.
For similar reasons, preferably the interface device(s) is(are) housed in the first casing.
Preferably, said at least one temperature sensor is housed in the second casing.
Alternatively, said at least one temperature sensor can be housed in said first casing and come into thermal contact with said power supply unit when the first casing and the second casing are connected, namely during charging.
Preferably, said at least one heating element is housed in said second casing. 
Alternatively, said at least one heating element can be housed in said first casing and come into thermal contact with said power supply unit when the first casing and the second casing are connected, namely during charging.
Said at least one electronic device can be housed in the second casing.
Alternatively, said at least one electronic device can be housed in a third casing, the second casing being mechanically and electrically connectable to the third casing. In this way, the power supply unit or battery pack can be removed from the bicycle during charging, possibly being replaced by a twin battery pack to allow the prolonged operation of the electronic device.
Said heating controller can be housed in the first casing, in the second casing or in the third casing.
Said power regulator can be housed in the first casing, in the second casing or in the third casing.
When the heating controller and the electronic device are housed in the same casing, the heating controller can comprise an electronic circuit mounted on a printed circuit of the electronic device, or it can be embodied in a microprocessor of the electronic device.
In another aspect thereof, the invention concerns a power supply device for a bicycle electronic device comprising
- a power supply unit comprising at least one rechargeable battery,
- a connector for a removable electrical power and data connection with a battery charger, 
- at least one temperature sensor thermally coupled with said power supply unit,
- at least one selectively activatable heating element, thermally coupled with said power supply unit,
wherein said heating element is selectively actuated when said power supply device is connected to said battery charger and when the temperature detected by said sensor is lower than or equal to a lower temperature threshold within a closed charging temperature range, characteristic of said power supply unit.
The power supply device can further comprise a power regulator for the selective actuation of said heating element, said power regulator being controlled by said battery charger.
Alternatively, the power supply device can further comprise a connector for a removable electrical power and data connection with an electronic device for controlling an electronic gearshift and/or for acquiring, displaying and controlling bicycle riding parameters and other functions, and a power regulator for the selective actuation of said heating element, said power regulator being controlled by said electronic device.
In another aspect thereof, the invention concerns a battery charger for a bicycle electronic device, comprising
- a connector for a removable electrical power and data connection with a power supply unit of said electronic device,
- an electrical circuit for receiving energy from an external energy source and for selectively supplying charging energy to the power supply unit, 
- a heating controller that receives in input a signal indicative of a detected temperature of said power supply unit and provides a signal for the actuation of a heating element of said power supply unit when the detected temperature is lower than or equal to a lower temperature threshold within a closed charging temperature range characteristic of said power supply unit.
In another aspect thereof, the invention concerns a bicycle electronic device comprising
- a connector for a removable electrical power and data connection with a power supply unit,
- a heating controller that receives in input a signal indicative of a detected temperature of said power supply unit and provides a signal for the actuation of a heating element of said power supply unit when the detected temperature is lower than or equal to a lower temperature threshold within a closed charging temperature range characteristic of said power supply unit.
The invention shall now be better described with reference to some embodiments thereof, illustrated merely as a non-limiting example in the attached drawings, wherein:
- fig. 1 is a block diagram of a first embodiment of the system of the invention, connected to an external energy source;
- fig. 2 is a block diagram of a second embodiment of the system of the invention, connected to an external energy source;
- fig. 3 is a block diagram of a third embodiment of the system of the invention, connected to an external energy source;
- fig. 4 is a block diagram of a fourth embodiment of the system of the invention, connected to an external energy source;
- fig. 5 is a block diagram of a first embodiment of the method of the invention;
- fig. 6 is a block diagram of a second embodiment of the method of the invention;
- fig. 7 is a block diagram of a third embodiment of the method of the invention;
- fig. 8 represents a regulation block of fig. 7 in greater detail; and
- figs. 9 and 10 show two preferred embodiments of power supply signals of a heater of the invention.
The block diagram of a first embodiment of the system of the invention is shown in fig. 1.
In this embodiment three functional blocks are identified, namely a battery charger 1, a rechargeable power supply device 2, and a bicycle electronic device 3, which in the most general embodiment of the system of the invention is a device external to the system itself. 
The bicycle electronic device 3 and the rechargeable power supply device 2 can indeed be housed in separate casings, indicated hereafter with the same reference numerals 2 and 3, mechanically and electrically removably connectable to each other. Alternatively, the bicycle electronic device 3 and the power supply device 2 can be housed inside a same casing 2a.
The battery charger 1 and the power supply device 2 can be housed in separate casings as well, indicated hereafter with the same reference numerals 1 and 2, mechanically and electrically removably connectable to each other. Alternatively, the battery charger 1 and the power supply device 2 can be housed inside a same casing 13.
Still alternatively, the battery charger 1, the power supply device 2 and the bicycle electronic device 3 can be housed inside a same casing 14.
The battery charger 1 is power supplied, in a per se known way, through connection to an external energy source P, like for example the mains, for example at 220V or 110V, or a cigarette lighter of an automobile. The battery charger 1 supplies power to the power supply device 2 through a line 18 and the power supply device 2 supplies power to the bicycle electronic device 3 through a line 22. It should also be understood that in addition to the connections shown there is also a ground connection, not shown for the sake of simplicity.
In figure 1, the electrical power connections 18, 22 and the other electrical power and data connections to be described between the battery charger 1, the power supply device 2 and the bicycle electronic device 3 are illustrated as removable, made through two pairs of multipolar connectors CN1, CN2. It is understood that one or both pairs of connectors CN1, CN2 will be missing in case only one or two casings are provided.
The rechargeable power supply device 2 comprises a power supply unit 4, a heating element 5, and a temperature sensor 6. In the practical embodiment, the power supply unit 4 could consist of many battery elements, for example series connected, to obtain an adequate voltage for the power supply of the bicycle electronic device 3. The power supply unit 4 is of the rechargeable type, for example of the lithium-ion type with polymeric electrolyte. 
The heating element 5 preferably consists of a resistive sheet placed in contact with the outer surface of the power supply unit 4. The temperature sensor 6 is arranged near to the power supply unit 4, also preferably in contact with the outer surface of the power supply unit 4, and it preferably consists of a passive element like an NTC (Negative Temperature Coefficient) thermistor. In different embodiments such a sensor could be of a different type, for example a PTC thermistor, an active (analogue or digital) sensor, etc.
Alternatively, the heating element 5 and/or the temperature sensor 6 can be part of the battery charger 1 and come into thermal contact with the power supply unit 4 when connected to the battery charger 1, namely during charging.
The battery charger 1 comprises a first, charging control, logic unit or charge controller 7, of the known type, and a second, heating control, logic unit or heating controller 8. The first and the second logic units 7 and 8 are advantageously inside the same microprocessor unit.
The first, charging control, logic unit 7 comprises an input 19 connected to the temperature sensor 6 of the power supply device 2, and is connected to a charge circuit 9, for example of the linear or switching type, of the battery charger 1. If the power supply unit 4 consists of many battery elements, it can be provided to use as many charge circuits 9 suitably connectable to the battery elements, for example as described in the cited document EP 1 557 926 A1. 
The second, heating control, logic unit 8 comprises an input connected through a data line 20 to the temperature sensor 6 of the power supply device 2, and a driving output 12 for a regulator 11 of the power of the heating element 5. The power regulator 11 can also be a simple ON/OFF switch. 
The power regulator 11 preferably consists of a MOSFET, but in different embodiments such a power regulator could, for example, consist of a transistor or even a relay. 
In other embodiments, moreover, it can be provided to use two dedicated temperature sensors, one for the first, charging control, logic unit 7 and one for the second, heating control, logic unit 8. 
The first and the second logic units 7 and 8 and the charge circuit 9 are power supplied by the external energy source P through the power supply line 21 through the interposition of power supply/regulator circuits 23 of a know type. 
The power regulator 11 is connected on one side to the power supply line 21 and on the other side to the heating element 5 through the line 25. 
The battery charger 1 can advantageously be provided with one or more interface devices 10, for example an input keyboard or keypad and a display. 
The operation of the system of figure 1 shall be described hereafter with reference to figures 5-8.
A second embodiment of the system according to the invention is illustrated in fig. 2.
The embodiment of fig. 2 differs from the embodiment of fig. 1 in that the power regulator 11 is associated with the heating element 5 inside the power supply device 2. In this case, therefore, the control output 12 of the power regulator 11 comes out from the battery charger 1 and reaches the power supply device 2, through the pair of multipolar connectors CN1 when provided for. 
Such an embodiment can be particularly advantageous when the power regulator 11 is of the solid state type, for example of the MOSFET type, since during its actuation and deactuation, it undergoes heating caused by switching losses. The heat energy produced by such losses is advantageously exploited to heat the battery 4 (in addition to the heating produced by the heating element 6, as better described hereafter). 
A third embodiment of the system according to the invention is illustrated in fig. 3.
The embodiment of fig. 3 differs from the embodiment of fig. 1 in that the second heating control unit 8 and the power regulator 11 are housed in the casing of the electronic device 3. In this case the power supply line 21 comes out from the battery charger 1 towards the electronic device 3, through the pairs of multipolar connectors CN1 and CN2 when provided for, to power supply the second, heating control, logic unit 8. The power supply line 25 of the heater 5 and the data line 20 between the temperature sensor 6 and the temperature controller 8 cross the pair of multipolar connectors CN2, when provided for.
In such an embodiment, moreover, the second heating control unit 8 can consist of an electronic circuit mounted on the same printed circuit where the electronic circuits of the electronic device 3 are arranged.
Alternatively, the heating control unit 8 can belong to a microprocessor of the electronic device 3, intended for other bicycle control functions, for example the management of an automatic or semiautomatic gearshift. 
A fourth embodiment of the system according to the invention is illustrated in fig. 4.
The embodiment of fig. 4 differs from the embodiment of fig. 3 in that the power regulator 11 is associated with the heating element 5 inside the casing of the power supply device 2. The control line 12 of the regulator 11 comes out from the electronic device 3 towards the power supply device 2 through the pair of multipolar connectors CN2, when provided for. 
A first embodiment of the method according to the invention shall be described with reference to figure 5 and to the system of one of the embodiments described above.
According to such a first embodiment of the method according to the invention different parameters are used, possibly settable by the user through the interface devices 10 or through an interface device of the electronic device 3 or computer cycle.
Such parameters comprise:
T1 = lower limit charging temperature, typically a value set based upon the value provided by the manufacturer for the type of battery power supply unit 4 used; for example T1=0°C for lithium-ion batteries with polymeric electrolyte;
T2 = upper limit charging temperature, typically a value set based upon the value provided by the manufacturer for the type of battery power supply unit 4 used; for example T2=40°C for lithium-ion batteries with polymeric electrolyte;
Tlow = lower temperature threshold, a value selected upon experimental basis and based upon the type of battery power supply unit 4 used; this lower temperature threshold is the temperature at which or above which one wishes to take or keep the temperature of the power supply unit 4, and preferably it is selected a few degrees higher than the value of the lower limit charging temperature T1; for example Tlow=5°C for lithium-ion batteries with polymeric electrolyte.
The parameter Tlow can be omitted when the value of the lower limit charging temperature T1 is used instead.
The range of temperatures between T1 and T2 is indicated, in the present description and in the attached claims, as closed charging temperature range.
The values of T1 and T2 are stored in the first, charging control, logic unit 7 whereas the value of Tlow is stored in the second, heating control, logic unit 8.
When the charging of the power supply unit 4 needs to be carried out, the battery charger 1 is connected to the external energy source P and, if necessary, to the power supply device 2 through the pair of connectors CN1.
The first, charging control, logic unit 7 detects in block 90 the temperature value T of the power supply unit 4 through the sensor 6. If the detected value T falls within the closed charging temperature range, i.e. T1<=T<=T2, the first, charging control, logic unit 7, in block 91, enables the charge circuit 9 to carry out the charging of the power supply unit 4. If the detected value T falls outside the closed charging temperature range, i.e. T<T1 or T>T2, the first, charging control, logic unit 7 remains in inactive state and does not enable the charge circuit 9 or else disables the charge circuit 9 in case it had previously been enabled. The way of charging by the charge circuit 9 can be of any type, for example as described in the aforementioned document EP 1 557 926 A1, wherein charging provides for a first charging step at constant current and a second charging step at constant voltage. 
Parallely to the described operation of the first, charging control, logic unit 7, the second, heating control, logic unit 8 operates to carry out the “thermoregulation” of the power supply unit 4 independently of the operation of the first, charging control, logic unit 7. 
In block 101, the heating control logic unit 8 detects the temperature value T of the power supply unit 4 through the temperature sensor 6. If the detected value T is lower than or equal to the lower limit temperature value Tlow, i.e. T <= Tlow, the heating control logic unit 8 in block 102, through the control output 12, actuates the heating element 5 driving the power regulator 11, of the ON/OFF switch type, close. If, on the other hand, the detected value T is higher than the lower limit temperature value Tlow, i.e. T>Tlow, one proceeds to block 103 where the heating control logic unit 8, again through the control output 12, deactuates the heating element 5 driving the power regulator or ON/OFF switch 11 open. 
The regulation cycle thus implemented is therefore a temperature control performed on a threshold Tlow.
The values of T1, T2 and Tlow are suitably selected to allow the correct operation of the apparatus. In particular, it has to be T1<=Tlow. In the case of use of a lithium-ion battery with polymeric electrolyte, the value of Tlow is advantageously selected a few degrees higher than the lower limit charging temperature T1, for example Tlow= 5°C. In this way the lower temperature threshold Tlow on which the temperature control is carried out is at a safety value that ensures the charging step by the first, charging control, logic unit 7 taking possible inaccuracies in temperature detection by the sensor 6 into account, or of different readings, for whatever reason, by the two logic units 7 and 8 in case of use of two dedicated temperature sensors. 
If in the initial charging step the temperature T of the power supply unit 4 is lower than the lower limit temperature T1, the heating 102 consists of a preliminary operation with respect to the charging operation, which shall begin when the temperature of the power supply unit 4 reaches the value T1.
On the other hand, if in the initial charging step the temperature T of the power supply unit 4 is comprised between T1 and Tlow, obviously in case wherein T1>Tlow - for example T=3°C in the case described above with T1=0°C and Tlow=5°C - the heating and charging steps shall begin simultaneously.
In a second embodiment of the method according to the invention, in addition to the parameters T1, T2 and Tlow mentioned above a fourth parameter is used:
Thigh = upper temperature threshold, a value selected on an experimental basis and based upon the type of battery power supply unit 4 used, as well as the power of the heater 5; this upper temperature threshold is the temperature at which or above which one wishes to interrupt the heating of the power supply unit 4; preferably, the upper temperature threshold is selected higher by a few degrees, more preferably by about 15°C, than the lower temperature threshold and lower, more preferably lower by about 25° C, than the upper limit of said closed charging temperature range; for example Thigh=15°C for lithium-ion batteries with polymeric electrolyte.
The value of Thigh is stored in the second, heating control, logic unit 8.
With reference to fig. 6, parallely to the charging blocks 90, 91 described above, in block 201 the heating control logic unit 8 detects the temperature value T of the power supply unit 4 through the temperature sensor 6. If the detected value T is lower than or equal to the lower limit temperature value Tlow, i.e. T <= Tlow, in a block 202 the heating control logic unit 8, through the driving output 12, actuates the heating element 5 closing the power regulator 11, again of the ON/OFF switch type. If, on the other hand, the detected value T is higher than the lower limit temperature value Tlow, i.e. T>Tlow, one proceeds to block 203 where the detected temperature value T is compared with the upper temperature threshold Thigh. If the detected value T is higher than the upper temperature threshold Thigh, i.e. T > Thigh, in block 204 the heating control logic unit 8 deactuates the heating element 5 opening the power regulator 11 or ON/OFF switch. The regulation cycle thus implemented is therefore a temperature control performed on two thresholds Thigh and Tlow.
The temperature control performed on two thresholds Thigh and Tlow can be preferable with respect to the control with a single threshold Tlow since it allows the number of actuations and deactuations of the power regulator 11 to be reduced with a reduction of the switching losses, especially when such a power regulator is a solid state power regulator (e.g. MOSFET). Moreover, this control performed on two thresholds Thigh and Tlow allows possible instability of the system to be avoided should the temperature T of the power supply unit 4 quickly change about the temperature Tlow, which would involve continuous switching of the power regulator 11 in case of control carried out on the lower temperature threshold Tlow only according to figure 5.
In a third embodiment of the method according to the invention the parameters T1 and T2 mentioned above, limits of the charging temperature range, and the lower temperature threshold, indicated here with Tref, are used.
With reference to figure 7, parallely to the charging blocks 90, 91 described above, in block 301 the heating control unit 8 detects the temperature value T of the power supply unit 4 through the temperature sensor 6. If the detected value T is higher than the lower temperature threshold or reference temperature Tref, the heating control unit 8 remains in inactive state, i.e. the heating element 5 is deactuated - block 302. If the detected value T is lower than or equal to the reference temperature Tref, the heating control unit 8 in block 303, through the control output and the regulator 11, actuates the heating element 5 through a signal obtained with a closed loop feedback control system shown schematically in fig. 8, per seknown. 
The driving signal for the heating element 5 is obtained as processing of an error signal suitably filtered by a P.I.D. regulator block, per se known. 
More specifically, the temperature value T detected by the temperature sensor 6 of the power supply unit 4 is multiplied in a multiplier 26 by a gain value GAIN, which can also be unitary. The signal at the output of the multiplier, GAIN*T, is subtracted from the value Tref in a subtractor node 27. The output of the subtractor node 27 is indicated as error signal ε = Tref-GAIN*T.
The error signal ε is sent to a P.I.D. type regulator block 28, which has a transfer function of the proportional P, derivative D and/or integrative I type. 
The output signal S(ε) of the regulator block 28 is used to drive the power regulator 11 so that the voltage V(t) at the ends of the heating element 5 or the current I(t) that flowing in the heating element 5 has the desired progression to provide the desired heat power.
For example, the drive signal S(ε) can be a signal that causes a voltage value V(t) at the ends of the heating element 5, when of the resistive type, which increases as the error signal ε increases, as illustrated in the diagram of figure 9. 
As a further example, the drive signal S(ε) can be a signal that causes a voltage value V(t) at the ends of the heating element 5, or a current value I(t) through the heating element 5, when of the resistive type, pulse width modulated (PWM signal), wherein the duty cycle of the modulated signal increases as the error signal ε increases, as illustrated in fig. 10.
In the various embodiments described above, in case the power supply unit 4 comprises many batteries, a plurality of temperature sensors 6 can be provided for, to detect the respective temperatures. The various embodiments of the method of the invention described above can in this case be implemented with respect to the individual temperatures should a plurality of heating elements 5 also be provided, or else with respect to the average temperature or to the minimum temperature among those of the various batteries making up the power supply unit 4.
Those skilled in the art shall understand that several changes, additions, eliminations and replacements can be made to the embodiments described above without departing from the scope of protection of the invention defined by the attached claims.
1. Method for controlling the charging of a rechargeable battery power supply unit (4) for a bicycle electronic device (3), comprising the step of
- detecting (6) at least one temperature (T) of the power supply unit (4), and
characterised by the step of
- supplying (102, 202, 303) heat energy (5) to the power supply unit (4) when the detected temperature (T) is lower than or equal to a lower temperature threshold (Tlow, Tref) within a closed charging temperature range (T1-T2) characteristic of said power supply unit (4).
2. Method according to claim 1, further comprising the steps of providing an external energy source (P) and supplying electrical energy (91) to the power supply unit. 
3. Method according to claim 2, characterised in that the step of supplying electrical energy (91) only occurs when the detected temperature (T) is comprised within said closed charging temperature range (T1-T2).
4. Method according to any of the previous claims, further comprising the step of providing an external energy source (P) and supplying said heat energy to the power supply unit (4) from said external source (P).
5. Method according to any of the previous claims, characterised in that the lower temperature threshold (Tlow) is higher than the lower limit (T1) of said closed charging temperature range (T1-T2).
6. Method according to claim 5, characterised in that the lower temperature threshold (Tlow) is higher by about 5° C than the lower limit (T1) of said closed charging temperature range (T1-T2).
7. Method according to any of the previous claims, characterised in that said step of supplying heat energy (202) to the power supply unit (4) is carried out until the detected temperature (T) becomes higher (203) than an upper temperature threshold (Thigh). 
8. Method according to claim 7, characterised in that the upper temperature threshold (Thigh) is lower than the upper limit (T2) of said closed charging temperature range (T1-T2).
9. Method according to claim 8, characterised in that the upper temperature threshold (Thigh) is about 25° C lower than the upper limit (T2) of said closed charging temperature range (T1-T2).
10. Method according to any of claims 7-9, characterised in that the upper temperature threshold (Thigh) is about 15° C higher than the lower limit (T1) of said closed charging temperature range (T1-T2).
11. Method according to any of the previous claims, characterised in that said step of supplying heat energy (303) comprises providing heat power as a function of a difference (ε) between the lower temperature threshold (Tref) and a temperature proportional to the detected temperature (T).
12. Method according to any of the previous claims, characterised in that said step of supplying heat energy (102, 202, 303) is carried out by voltage- or current- supplying power to a heating element (5) of the resistive type thermally coupled with the power supply unit (4).
13. Method according to any of claims 2-12, characterised in that said step of detecting (6) at least one temperature (T) of the power supply unit (4) comprises detecting a first temperature for controlling the execution of said step of supplying electrical energy (91) and a second temperature for controlling the execution of said step of supplying heat energy (102, 202, 303).
14. Method according to any of the previous claims, characterised in that at least one of the steps of detecting (6) a temperature (T), supplying heat energy (102, 202, 303) and supplying electrical energy (91) is carried out independently for each of a plurality of batteries of said rechargeable battery power supply unit (4).
15. Power supply system for a bicycle electronic device (3), comprising 
- a rechargeable battery power supply unit (4), 
- at least one sensor (6) of a temperature (T) of the power supply unit (2, 2a),
characterised in that it further comprises
- at least one selectively activatable (8, 11) heating element (5), that can be thermally associated with the power supply unit (4), and
- a heating controller (8) that receives in input the output of said at least one temperature sensor (6) and actuates said heating element (5) when the detected temperature (T) is lower than or equal to a lower temperature threshold (Tlow, Tref) within a closed charging temperature range (T1-T2) characteristic of said power supply unit (4).
16. System according to claim 15, further comprising an electrical circuit (9, 23) for receiving energy from an external energy source (P) and for selectively supplying (7) charging energy to the power supply unit (4). 
17. System according to any of claims 15-16, characterised in that said power supply unit (4) comprises at least two batteries, and at least one heating element (5) is thermally associated with each battery.
18. System according to any of claims 15-17, characterised in that said power supply unit (4) comprises at least two batteries, and at least one temperature sensor (6) is thermally associated with each battery.
19. System according to any of claims 15-18, characterised by comprising a power regulator (11) connected between a power supply line (21) of the system and said heating element (5), and driven by said heating controller (8) to selectively actuate said at least one heating element (5). 
20. System according to claim 19, characterised in that said power regulator (11) is selected from the group consisting of relays and solid-state element devices.
21. System according to any of claims 15-20, characterised in that said heating controller (8) comprises a multiplier (26) of the output signal (T) of said at least one temperature sensor (6), a subtractor (27) for subtracting the output of the multiplier (GAIN*T) from the lower temperature threshold (Tref) and for obtaining an error signal (ε), and a P.I.D. type regulator block (28) acting upon said error signal (ε) to output a driving signal (S(ε)) for said power regulator (11), the driving of said power regulator (11) regulating a voltage at the ends of or a current through said heating element (5). 
22. System according to claim 21, characterised in that said at least one heating element (5) is of the resistive type and said P.I.D. regulator block (28) causes a voltage value at the ends of or a current through said heating element (5) that increases as the error signal (ε) increases.
23. System according to claim 21, characterised in that said at least one heating element (5) is of the resistive type and said P.I.D. regulator block (28) causes a modulated voltage (V(t)) at the ends of said heating element (5), or a modulated current (I(t)) through said heating element (5), the duty cycle of which increases as the error signal (ε) increases.
24. System according to any of claims 15-23, characterised in that said heating element (5) comprises at least one resistive sheet applied to at least one battery of said power supply unit (4). 
25. System according to any of claims 15-24, characterised in that said at least one temperature sensor (6) comprises a thermistor. 
26. System according to any of claims 16-25, characterised by further comprising a charge controller (7) that receives in input an output of said at least one temperature sensor (6) and controls said electrical circuit (9) to actuate the supply of electrical charging energy only when the detected temperature (T) is within said closed charging temperature range (T1-T2).
27. System according to claim 26, characterised in that said at least one temperature sensor (6) comprises at least one first temperature sensor connected to the charge controller (7) and at least one second temperature sensor connected to the heating controller (8).
28. System according to any of claims 16-27, characterised in that said electrical circuit (9, 23) comprises at least one charge circuit (9) of the linear or switching type.
29. System according to claim 28, characterised in that said charge circuit (9) is controlled by the charge controller (7) for carrying out a first temporal charging step at constant current and a second temporal charging step at constant voltage.
30. System according to any of claims 26-29, characterised in that said charge controller (7) and said heating controller (8) are embodied in a common microprocessor. 
31. System according to any of claims 16-30, further comprising a power supply and regulator circuit (23) that can be connected to said external energy source (P) to provide a regulated power supply (21) to said system.
32. System according to any of claims 15-31, further comprising at least one user interface device (10). 
33. System according to any of claims 15-32, further comprising at least one electronic device (3) for controlling an electronic gearshift and/or for acquiring, displaying and controlling bicycle riding parameters and other functions.
34. System according to any of claims 15-33, characterised in that its components are housed in a single casing (14), fixed to the bicycle frame.
35. System according to any of claims 16-33, characterised in that the electrical charging circuit (9, 23) is housed in a first casing (1) and the power supply unit (4) is housed in a second casing (2, 2a), the first casing (1) and the second casing (2, 2a) being mechanically and electrically removably connectable. 
36. System according to claims 26 and 35, characterised in that the charge controller (7) is housed in the first casing (1).
37. System according to claims 32 and 35, characterised in that said at least one interface device (10) is housed in the first casing (1).
38. System according to any of claims 35-37, characterised in that said at least one temperature sensor (6) is housed in the second casing (2, 2a).
39. System according to any of claims 35-38, characterised in that said at least one heating element (5) is housed in said second casing (2, 2a). 
40. System according to any of claims 35-39, characterised in that said heating controller (8) is housed in the first casing (1).
41. System according to any of claims 35-39, characterised in that said heating controller (8) is housed in the second casing (1).
42. System according to claims 33 and 35, characterised in that said at least one electronic device (3) is housed in the second casing (2a). 
43. System according to claims 41 and 42, characterised in that the heating controller (8) comprises an electronic circuit mounted on a printed circuit of the electronic device (3).
44. System according to claims 41 and 42, characterised in that the heating controller (8) is embodied in a microprocessor of the electronic device (3).
45. System according to claims 19 and 35, characterised in that said power regulator (11) is housed in the first casing (1).
46. System according to claims 19 and 35, characterised in that said power regulator (11) is housed in the second casing (2, 2a).
47. System according to any of claims 35-46, characterised in that said at least one electronic device (3) is housed in a third casing (3), the second casing (2, 2a) being mechanically and electrically connectable to the third casing (3). 
48. System according to claim 47, characterised in that said heating controller (8) is housed in the third casing (3).
49. System according to claim 48, characterised in that the heating controller (8) comprises an electronic circuit mounted on a printed circuit of the electronic device (3).
50. System according to claim 49, characterised in that the heating controller (8) is embodied in a microprocessor of the electronic device (3).
51. System according to any of claims 47-50, characterised in that said power regulator (11) is housed in the third casing (3).
52. Power supply device (2, 2a) for a bicycle electronic device comprising
- a power supply unit (4) comprising at least one rechargeable battery,
- a connector (CN1) for a removable electrical power and data connection with a battery charger, 
- at least one temperature sensor (6) thermally coupled with said power supply unit (4),
- at least one selectively activatable heating element (5), thermally coupled with said power supply unit (4),
wherein said heating element (5) is selectively actuated when said power supply device (2, 2a) is connected to said battery charger (1) and when the temperature (T) detected by said sensor is lower than or equal to a lower temperature threshold (Tlow, Tref) within a closed charging temperature range, characteristic of said power supply unit (4).
53. Power supply device (2, 2a) according to claim 52, further comprising a power regulator (11) for the selective actuation of said heating element (5), said power regulator (11) being controlled by said battery charger (1).
54. Power supply device (2, 2a) according to claim 52, further comprising a connector (CN2) for a removable electrical power and data connection with an electronic device (3) for controlling an electronic gearshift and/or for acquiring, displaying and controlling bicycle riding parameters and other functions, and a power regulator (11) for the selective actuation of said heating element (5), said power regulator (11) being controlled by said electronic device (3).
55. Battery charger (1) for a bicycle electronic device (3), comprising
- a connector (CN1) for a removable electrical power and data connection with a power supply unit (4) of said electronic device (3),
- an electrical circuit (9, 23) for receiving energy from an external energy source (P) and for selectively supplying (7) charging energy to the power supply unit (4), 
- a heating controller (8) that receives in input a signal (6) indicative of a detected temperature (T) of said power supply unit (4) and provides a signal for actuating a heating element (5) of said power supply unit (4) when the detected temperature (T) is lower than or equal to a lower temperature threshold (Tlow, Tref) within a closed charging temperature range characteristic of said power supply unit (4).
56. Bicycle electronic device, comprising
- a connector (CN2) for a removable electrical power and data connection with a power supply unit (4),
- a heating controller (8) that receives in input a signal (6) indicative of a detected temperature (T) of said power supply unit (4) and provides a signal for actuating a heating element (5) of said power supply unit (4) when the detected temperature (T) is lower than or equal to a lower temperature threshold (Tlow, Tref) within a closed charging temperature range characteristic of said power supply unit (4).
In order to allow the charging of a battery power supply unit (4) for a bicycle electronic device (3) to be carried out even in critical temperature conditions, it is provided to supply heat energy to the power supply unit (4) when its temperature is lower than or equal to a lower temperature threshold within a closed charging temperature range characteristic of said power supply unit (4).
(Fig. 1)
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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