特開 2023-143595 スマートバッテリの充電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023143595

(43)【公開日】2023-10-06

(54)【発明の名称】スマートバッテリの充電システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20230928BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20230928BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20230928BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 B

H01M10/44 Q

H01M10/48 P

H01M10/48 301

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022121196

(22)【出願日】2022-07-29

(31)【優先権主張番号】111111083

(32)【優先日】2022-03-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(71)【出願人】

【識別番号】508018934

【氏名又は名称】廣達電腦股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】Ｑｕａｎｔａ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｉｎｃ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１８８，Ｗｅｎｈｕａ ２ｎｄ Ｒｄ．，Ｇｕｉｓｈａｎ Ｄｉｓｔ．，Ｔａｏｙｕａｎ Ｃｉｔｙ ３３３，Ｔａｉｗａｎ

(74)【代理人】

【識別番号】100108833

【弁理士】

【氏名又は名称】早川 裕司

(74)【代理人】

【識別番号】100162156

【弁理士】

【氏名又は名称】村雨 圭介

(72)【発明者】

【氏名】顏 維廷

【テーマコード（参考）】

5G503

5H030

【Ｆターム（参考）】

5G503AA01

5G503BA01

5G503BB01

5G503CA01

5G503CA11

5G503CB13

5G503GD03

5H030AA10

5H030AS01

5H030AS08

5H030AS11

5H030BB01

5H030BB04

5H030FF27

5H030FF41

5H030FF42

5H030FF43

5H030FF44

5H030FF52

(57)【要約】

【課題】電池充電を管理するためのシステムを提供する。
【解決手段】ユーザーによって構成された充電電圧パラメータ及び充電電流パラメータをバスから受信し、充電電圧パラメータ及び充電電流パラメータに従って、充電回路に電池を充電させるように構成された処理回路を含む制御装置を含む、スマートバッテリの充電システムが提供される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ユーザーによって構成された充電電圧パラメータ及び充電電流パラメータをバスから受信し、前記充電電圧パラメータ及び前記充電電流パラメータに従って、充電回路に電池を充電させるように構成された処理回路を含む制御装置を含む、スマートバッテリの充電システム。

【請求項2】

前記ユーザーがユーザーインターフェースを介して前記充電電圧パラメータ及び前記充電電流パラメータを構成するための前記ユーザーインターフェースを提供し、前記充電電圧パラメータ及び前記充電電流パラメータを、前記バスを介して前記制御装置に送信する処理装置をさらに含む、請求項１に記載の充電システム。

【請求項3】

前記ユーザーによって構成された前記充電電圧パラメータは、高充電電圧、中充電電圧及び低充電電圧の３つのオプションを有し、
前記ユーザーによって構成された前記充電電流パラメータは、高充電電流、中充電電流及び低充電電流の３つのオプションを有する、請求項２に記載の充電システム。

【請求項4】

前記処理装置は、前記充電電圧パラメータの３つのオプションと前記充電電流パラメータの３つのオプションの９つの組み合わせを、急速充電モード、長寿命モード及び大容量モードの３つのモードにさらに分類し、
前記ユーザーによって構成された充電電圧パラメータと充電電流パラメータの組み合わせに対応するモードが、前記ユーザーインターフェースに表示される、請求項３に記載の充電システム。

【請求項5】

前記急速充電モードは、前記高充電電圧と前記高充電電流の組み合わせ、前記中充電電圧と前記高充電電流の組み合わせ、及び、前記低充電電圧と前記高充電電流の組み合わせを含み、
前記長寿命モードは、前記中充電電圧と前記中充電電流の組み合わせ、前記中充電電圧と前記低充電電流の組み合わせ、前記低充電電圧と前記中充電電流の組み合わせ、及び、前記低充電電圧と前記低充電電流の組み合わせを含み、
前記大容量モードは、前記高充電電圧と前記中充電電流の組み合わせ、及び、前記高充電電圧と前記低充電電流の組み合わせを含む、請求項４に記載の充電システム。

【請求項6】

前記制御装置はレジスタをさらに含み、前記レジスタの第１のバイトは、前記充電電圧パラメータを保存するように用いられ、前記レジスタの第２のバイトは、前記充電電流パラメータを保存するように用いられる、請求項１に記載の充電システム。

【請求項7】

前記処理回路は、前記充電回路に、特定の条件においてのみ、前記充電電圧パラメータ及び前記充電電流パラメータに従って前記電池を充電させる、
前記特定の条件は、前記電池の相対的充電状態（ＲＳＯＣ）がＲＳＯＣ閾値より低く、前記電池の周囲温度が温度下限値と温度上限値との間であることを含む、請求項１に記載の充電システム。

【請求項8】

前記特定の条件は、前記電池の充放電サイクル数が、充放電サイクルの閾値より低いことをさらに含む、請求項７に記載の充電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、２０２２年３月２４日に出願された台湾特許出願番号第１１１１１１０８３号についての優先権を主張するものであり、これらの全ては引用によって本願に援用される。

【0002】

本発明は、電池充電に関し、特に、電池充電を管理するためのシステムに関する。

【背景技術】

【0003】

１つ以上のリチウム電池で動作する任意の様々な電子機器では充電が必要である。これらの電子機器の例は、３Ｃ製品、電気自動車（ＥＶ）、エネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ）、及び、低高度人工衛星を含む。現在、電池充電時の充電電圧及び充電電流は、両方ともデフォルトで一定値に保たれている。しかしながら、電池の容量と耐久性は、充電電圧により影響を受ける可能性がある。また、電池の充電にかかる時間は、充電回路により影響を受ける可能性がある。電池の寿命も影響を受ける可能性がある。従って、デフォルトで提供される充電電圧と充電電流の一定値を用いても、ユーザーの実際のニーズを満たすことができない可能性がある。

【0004】

従って、ユーザー自身の好み又は実際のニーズに応じて、ユーザーが適切な充電電圧及び適切な充電電流を構成できるようにする、電池充電を管理するシステム及び方法が必要である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

電池充電を管理するためのシステムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一実施形態は、制御装置を含む、バッテリ充電を管理するシステムを提供する。制御装置は、ユーザーによって構成された充電電圧パラメータ及び充電電流パラメータをバスから受信し、充電電圧パラメータ及び充電電流パラメータに従って、充電回路に電池を充電させるように構成された処理回路を含む。

【0007】

いくつかの実施形態では、システムは、処理装置をさらに含む。処理装置は、ユーザーがユーザーインターフェースを介して充電電圧パラメータ及び充電電流パラメータを構成するためのユーザーインターフェースを提供し、充電電圧パラメータ及び充電電流パラメータを、バスを介して制御装置に送信する。

【0008】

いくつかの実施形態では、ユーザーによって構成された充電電圧パラメータは、３つのオプション（高充電電圧、中充電電圧及び低充電電圧）を有する。ユーザーによって構成された充電電流パラメータは、３つのオプション（高充電電流、中充電電流及び低充電電流）を有する。

【0009】

いくつかの実施形態では、処理装置は、充電電圧パラメータの３つのオプションと充電電流パラメータの３つのオプションの９つの組み合わせを、急速充電モード、長寿命モード及び大容量モードの３つのモードにさらに分類する。ユーザーによって構成された充電電圧パラメータと充電電流パラメータの組み合わせに対応するモードが、ユーザーインターフェースに表示される。

【0010】

いくつかの実施形態では、急速充電モードは、高充電電圧と高充電電流の組み合わせ、中充電電圧と高充電電流の組み合わせ、及び、低充電電圧と高充電電流の組み合わせを含む。長寿命モードは、中充電電圧と中充電電流の組み合わせ、中充電電圧と低充電電流の組み合わせ、低充電電圧と中充電電流の組み合わせ、及び、低充電電圧と低充電電流の組み合わせを含む。大容量モードは、高充電電圧と中充電電流の組み合わせ、及び、高充電電圧と低充電電流の組み合わせを含む。

【0011】

いくつかの実施形態では、制御装置は、レジスタをさらに含む。レジスタの第１のバイトは、充電電圧パラメータを保存するように用いられ、レジスタの第２のバイトは、充電電流パラメータを保存するように用いられる。

【0012】

いくつかの実施形態では、処理回路は、充電回路に、特定の条件においてのみ充電電圧パラメータ及び充電電流パラメータに従って電池を充電させるようにする。特定の条件は、電池の相対的充電状態（ＲＳＯＣ）がＲＳＯＣ閾値より低く、電池の周囲温度が温度下限値と温度上限値との間であることを含む。

【0013】

いくつかの実施形態では、特定の条件は、電池の充放電サイクル数が、充放電サイクルの閾値より低いことをさらに含む。

【0014】

本開示の一実施形態は、以下のステップを含む、電池充電を管理するための方法をさらに提供する。制御装置は、ユーザーによって構成された充電電圧パラメータ及び充電電流パラメータを受信する。制御装置は、充電電圧パラメータ及び充電電流パラメータに従って、充電回路に電池を充電させる。

【0015】

いくつかの実施形態では、この方法は、次のステップをさらに含む。ユーザーがユーザーインターフェースを介して充電電圧パラメータ及び充電電流パラメータを構成することができるユーザーインターフェースを提供する。充電電圧パラメータ及び充電電流パラメータは、バスを介して制御装置に送信される。

【0016】

いくつかの実施形態では、この方法は、充電電圧パラメータの３つのオプションと充電電流パラメータの３つのオプションの９つの組み合わせを、３つのモードに分類するステップをさらに含む。この分類は、処理装置によって実行される。３つのモードは、急速充電モード、長寿命モード及び大容量モードである。ユーザーによって構成された充電電圧及び充電電流の組み合わせに対応した特定のモードは、処理装置によってユーザーインターフェースに表示される。

【0017】

いくつかの実施形態では、この方法は、ユーザーによって構成された（充電電圧及び充電電流用の）パラメータを保存するレジスタを用いるステップをさらに含む。

【0018】

本開示によって提供されたシステム及び方法は、ユーザー自身の好み又は実際のニーズに応じて、ユーザーが適切な充電電圧及び充電電流を構成できるようにし、これにより、ユーザーエクスペリエンスを向上させる。

【0019】

本開示は、添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明及び実施例を読むことによって、より完全に理解することができる。さらに、本開示のフロー図では、ブロックを実行するための順序を変更することができ、及び／又は、ブロックの一部を変更、削除又は組み合わせることができることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本開示の実施形態による、電池充電を管理するシステムのシステム構造図を示す図である。

【図2】本開示の実施形態による、電池充電時の充電電圧を管理する装置の制御方法のフロー図である。

【図3】本開示の実施形態による、電池充電時の充電電流を管理する装置の制御方法のフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

図１は、本開示の実施形態による、電池充電を管理するシステム１００のシステム構造図である。図１に示すように、システム１００は、処理装置１０１と、制御装置１０２と、充電回路１０３と、を含む。

【0022】

処理装置１０１は、中央処理装置（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ又はステートマシン等のように、命令を実行するプログラムをロードするように用いられる装置である。処理装置１０１は、テキスト及び画像を表示するように用いられる、ＬＣＤディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、ＯＬＥＤディスプレイ、プラズマディスプレイ又はタッチスクリーン要素等の任意の表示装置に結合されてもよい。

【0023】

制御装置１０２は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、組み込みプロセッサ又は組み込みコントローラ等のように、電池充電を管理するように用いられる装置である。制御装置は、システム管理バス（ＳＭＢｕｓ）又は集積回路間（Ｉ２Ｃ）等のバスを介して処理装置１０１及び充電回路１０３に結合されており、処理装置１０１及び充電回路１０３と通信することができる。制御装置は、電池のコア及び電流検出抵抗器（図１には示されていない）にさらに結合されており、電池の電圧及び電流情報を得る。

【0024】

充電回路１０３は、電池の充電と、充電時の電圧及び回路と、を制御するように用いられる回路である。充電回路１０３は、スイッチ素子として、且つ、電圧及び電流を制御するための素子として用いられる、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を含むことができる。

【0025】

本開示の一実施形態によれば、処理装置１０１は、電池管理のアプリケーションプログラムを実行し、ユーザーが電池管理のアプリケーションプログラムのユーザーインターフェースを介して充電電圧パラメータ及び充電電流パラメータを構成できるようにし、次いで、ユーザーによって構成された充電電圧パラメータ及び充電電流パラメータを、バスを介して制御装置１０２に送信する。制御装置１０２は、ユーザーによって構成された充電電圧パラメータ及び充電電流パラメータを受信し、充電電圧パラメータ及び充電電流パラメータに従って充電回路１０３に電池を充電させるように構成された処理回路を含む。

【0026】

いくつかの実施形態では、制御装置１０２は、レジスタをさらに含むことができる。レジスタの第１のバイトは、充電電圧パラメータを保存するように用いられ、レジスタの第２のバイトは、充電電流パラメータを保存するように用いられる。第１のバイトを上位バイトとすることができる。この場合、第２のバイトは、下位バイトである。逆に、第１のバイトを下位バイトとすることもできる。この場合、第２のバイトは、上位バイトである。

【0027】

いくつかの実施形態では、ユーザーによって構成された充電電圧パラメータは、３つのオプション（高充電電圧、中充電電圧及び低充電電圧）を有する。例えば、高充電電圧は４．３５ボルト、中充電電圧は４．３３ボルト、低充電電圧は４．３ボルトであってもよいが、本開示はこれらに限定されない。別の例では、レジスタは、高充電電圧を「１１」、中充電電圧を「１０」、低充電電圧を「００」として保存することができるが、本開示はこれらに限定されない。

【0028】

いくつかの実施形態では、ユーザーによって構成された充電電流パラメータは、３つのオプション（高充電電流、中充電電流及び低充電電流）を有する。例えば、高充電回路は１．０Ｃ（ＣはＣレートを表す）、中充電回路は０．７Ｃ、低充電回路は０．５Ｃであってもよいが、本開示はこれらに限定されない。別の例では、レジスタは、高充電電流を「１１」、中充電電流を「１０」、低充電電流を「００」として保存することができるが、本開示はこれらに限定されない。

【0029】

充電電圧パラメータの３つのオプションと充電電流パラメータの３つのオプションは、９つの組み合わせを構成することができる。いくつかの実施形態では、電池管理のアプリケーションプログラムを実行する処理装置１０１は、これらの９つの組み合わせを、９つの組み合わせの各々の特性に応じて、３つのモード（急速充電モード、長寿命モード及び大容量モード）に分類する。処理装置１０１のユーザーインターフェースは、さらに、ユーザーによって構成された充電電圧パラメータと充電電流パラメータの組み合わせに対応するモードを表示し、選択された充電電圧パラメータと充電電流パラメータの組み合わせの特性をユーザーに通知する。

【0030】

いくつかの実施形態では、急速充電モードは、高充電電圧と高充電電流の組み合わせ、中充電電圧と高充電電流の組み合わせ、及び、低充電電圧と高充電電流の組み合わせを含むことができる。長寿命モードは、中充電電圧と中充電電流の組み合わせ、中充電電圧と低充電電流の組み合わせ、低充電電圧と中充電電流の組み合わせ、及び、低充電電圧と低充電電流の組み合わせを含むことができる。大容量モードは、高充電電圧と中充電電流の組み合わせ、及び、高充電電圧と低充電電流の組み合わせを含むことができる。

【0031】

いくつかの実施形態では、制御装置１０２の処理回路は、充電回路１０３に、特定の条件においてのみ、ユーザーによって構成された充電電圧パラメータ及び充電電流パラメータに従って電池を充電させるようにする。それ以外の場合、充電回路１０３は、デフォルト値を用いて電池を充電する。特定の条件は、電池の相対的充電状態（ＲＳＯＣ）がＲＳＯＣ閾値より低く、電池の周囲温度が温度下限値と温度上限値との間であることである。例えば、ＲＳＯＣ閾値は５０％であってもよいが、本開示はこれに限定されない。温度下限値は１５℃であってもよく、温度上限値は４５℃であってもよいが、本開示はこれらに限定されない。

【0032】

さらなる実施形態では、特定の条件は、電池の充放電サイクル数（即ち、電池が完全に充電され、その後完全に放電される回数）が、充放電サイクルの閾値よりも低いことを含む。例えば、充放電サイクルの数は１００であってもよいが、本開示はこれに限定されない。

【0033】

図２は、本開示の実施形態による、図１の制御装置１０２が電池充電時の充電電圧を管理する方法２００のフロー図である。図２に示すように、方法２００は、操作２０１～２０５を含む。

【0034】

方法２００は、操作２０１から開始する。操作２０１では、制御装置１０２は、ユーザーによって構成された充電電圧パラメータをバスから受信する。次いで、操作２０２に進む。

【0035】

操作２０２では、制御装置１０２は、受信した充電電圧パラメータに従って、後続の操作を決定する。充電電圧パラメータが高充電電圧である場合、操作２０３に進む。充電電圧パラメータが中充電電圧である場合、操作２０４に進む。充電電圧パラメータが低充電電圧である場合、操作２０５に進む。

【0036】

操作２０３では、制御装置１０２は、充電回路１０３に、高充電電圧に従って電池を充電させるようにする。

【0037】

操作２０４では、制御装置１０２は、充電回路１０３に、中充電電圧に従って電池を充電させるようにする。

【0038】

操作２０５では、制御装置１０２は、充電回路１０３に、低充電電圧に従って電池を充電させるようにする。

【0039】

図３は、本開示の実施形態による、図１の制御装置１０２が電池充電時の充電電流を管理する方法３００のフロー図である。図３に示すように、方法３００は、操作３０１～３０４を含む。

【0040】

方法３００は、操作３０１から開始する。操作３０１では、制御装置１０２は、ユーザーによって構成された充電電流パラメータをバスから受信する。次いで、操作３０２に進む。

【0041】

操作３０２では、制御装置１０２は、受信した充電電流パラメータに従って、後続の操作を決定する。充電電流パラメータが高充電電流である場合、操作３０３に進む。充電電流パラメータが中充電電流である場合、操作３０４に進む。充電電流パラメータが低充電電流である場合、操作３０５に進む。

【0042】

操作３０３では、制御装置１０２は、充電回路１０３に、高充電電流に従って電池を充電させるようにする。

【0043】

操作３０４では、制御装置１０２は、充電回路１０３に、中充電電流に従って電池を充電させるようにする。

【0044】

操作３０５では、制御装置１０２は、充電回路１０３に、低充電電流に従って電池を充電させるようにする。

【0045】

上述したバッテリ管理アプリケーションプログラムは、処理装置１０１によってロードされ、第１のプログラム命令及び第２のプログラム命令を実行する。処理装置１０１は、第１のプログラム命令を実行して、ユーザーがユーザーインターフェースを介して充電電圧パラメータ及び充電電流パラメータを構成するためのユーザーインターフェースを提供する。処理装置１０１は、第２のプログラム命令を実行して、ユーザーによって構成された充電電圧パラメータ及び充電電流パラメータを、バスを介して制御装置に送信する。

【0046】

いくつかの実施形態では、ユーザーによって構成された充電電圧パラメータは、３つのオプション（高充電電圧、中充電電圧及び低充電電圧）を有する。また、ユーザーによって構成された充電電流パラメータは、３つのオプション（高充電電流、中充電電流及び低充電電流）を有する。充電電圧パラメータの３つのオプションと充電電流パラメータの３つのオプションは、９つの組み合わせを構成することができる。バッテリ管理アプリケーションプログラムは、処理装置１０１によってロードされ、第３のプログラム命令及び第４のプログラム命令をさらに実行する。処理装置１０１は、第３のプログラム命令を実行して、９つの組み合わせの各々の特性に応じて、９つの組み合わせを３つのモード（急速充電モード、長寿命モード及び大容量モード）に分類する。処理装置１０１は、第４のプログラム命令を実行して、ユーザーインターフェースが、ユーザーによって構成された充電電圧パラメータ及び充電電流パラメータに対応するモードを表示し、選択された充電電圧パラメータと充電電流パラメータの組み合わせの特性をユーザーに通知するようにする。

【0047】

本開示によって提供されたシステム及び方法は、ユーザー自身の好み又は実際のニーズに応じて、ユーザーが適切な充電電圧及び充電電流を構成できるようにし、これにより、ユーザーエクスペリエンスを向上させる。

【0048】

「第１」、「第２」、「第３」等のように、特許請求の範囲で用いられる序数の用語は、説明の便宜のためだけのものであり、互いに連続した関係はない。

【0049】

上記の段落は、複数の態様で説明されている。明らかに、本明細書の教示は、様々な方法で実施され得る。実施例に開示された任意の特定の構造又は機能は、単なる代表的な事例にすぎない。本明細書の教示によれば、当業者は、開示された任意の態様を個別に実施し得ること、又は、２つ以上の態様を組み合わせて実施し得ることに留意されたい。

【0050】

本開示は実施形態として上記に記載されているが、本開示はこれに限定されない。本開示は、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、当業者であれば修正及び調整することができる。本発明の保護範囲は、特許請求の範囲に従うものとする。

【符号の説明】

【0051】

１００…システム
１０１…処理装置
１０２…制御装置
１０３…充電回路
２００…方法
２０１～２０５…操作
３００…方法
３０１～３０５…操作

【図1】

【図2】

【図3】