特表 2024-539151 ネゴシエート可能な電源を用いたバッテリ充電のためのシステム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-10-28

(54)【発明の名称】ネゴシエート可能な電源を用いたバッテリ充電のためのシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/04 20060101AFI20241018BHJP

【ＦＩ】

H02J7/04 A

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024523651

(86)(22)【出願日】2022-10-20

(85)【翻訳文提出日】2024-06-19

(86)【国際出願番号】 US2022047280

(87)【国際公開番号】W WO2023069617

(87)【国際公開日】2023-04-27

(31)【優先権主張番号】63/270,427

(32)【優先日】2021-10-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523090283

【氏名又は名称】イオントラ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100119013

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 一夫

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100139712

【弁理士】

【氏名又は名称】那須 威夫

(74)【代理人】

【識別番号】100141553

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 信彦

(74)【代理人】

【識別番号】100196612

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 慎也

(72)【発明者】

【氏名】ハウレット ザ サード ジョン リチャード

(72)【発明者】

【氏名】ケスナー デヴィッド

【テーマコード（参考）】

5G503

【Ｆターム（参考）】

5G503AA01

5G503BA01

5G503BB01

5G503CA01

5G503CA11

5G503CB11

5G503GD02

5G503GD03

5G503GD04

(57)【要約】

電源及び充電回路の構成要素が電力レベルをネゴシエートするネゴシエート可能な電源を利用してバッテリを充電する方法及びシステムが開示される。充電回路は、電圧及び最大電流を含む電力信号を要求するためにネゴシエート可能な電源と通信するコントローラを含むことができ、この信号は、ネゴシエート可能な電源によって提供される。ネゴシエートされた電力信号の電圧値及び／又は最大電流値は、パラメータとして、充電信号整形回路の１又は２以上の構成要素のモデルに提供することができる。回路モデルは、１又は２以上の充電回路構成要素をモデル化する際に提供された電力パラメータを利用して、充電回路の正確なモデルを生成し、モデルを用いて、バッテリを再充電する電力を提供する充電回路を制御して、充電中にバッテリを損傷する可能性のある電力レベルを制限することができる。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気化学デバイスを充電する方法であって、
充電回路のモデルへの入力パラメータとして、ネゴシエートされた電力信号の少なくとも１つの特性を提供するステップと、
前記充電回路によって生成される推定充電波形を決定するために、前記充電回路のモデルに標的充電波形を入力するステップと、
前記推定充電波形に基づいて、前記充電回路のスイッチングデバイスを制御するステップと、
を含む、方法。

【請求項2】

前記ネゴシエートされた電力信号を前記ネゴシエート可能な電源に要求するためにネゴシエート可能な電源と通信するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記ネゴシエート可能な電源は、電源と電気的に通信するユニバーサルシリアルバスタイプＣ（ＵＳＢ－Ｃ）コネクタを備える、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記電源は、コンセント、充電ブロック、又はラップトップコンピュータの少なくとも１つである、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記少なくとも１つの特性は、前記ネゴシエートされた電力信号の電圧値であり、前記スイッチングデバイスを制御するステップは、前記ネゴシエートされた電力信号の電圧値に基づいて前記スイッチングデバイスへのパルス制御信号を生成するステップを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記少なくとも１つの特性は、前記ネゴシエートされた電力信号の最大電流値であり、前記スイッチングデバイスを制御するステップは、前記ネゴシエートされた電力信号の最大電流値に基づいて前記スイッチングデバイスを通る電力量を制限するステップを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記充電回路は、インダクタを含み、前記充電回路のモデルは、モデル化されたインダクタデバイスを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記インダクタは、前記インダクタの入力における制御パルス信号に基づいて充電信号を整形する、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記充電回路のスイッチングデバイスは、電源に結合されたトランジスタを含み、前記トランジスタの制御は、調整された充電波形を提供する、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記スイッチングデバイスを制御するステップは、前記スイッチングデバイスへの入力として不均一なデジタル信号を生成するステップを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

前記標的充電波形は、前記電気化学デバイスの動作特性に関連する高調波を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項12】

前記標的充電波形は、高調波整形された前縁を含み、前記高調波整形された前縁は、高調波及び充電時のバッテリに対する高調波のインピーダンス効果に対応する、請求項１に記載の方法。

【請求項13】

バッテリ測定回路からバッテリ特性フィードバック情報を受け取るステップと、
前記フィードバック情報に基づいて、前記充電回路のモデルのパラメータを変更するステップと、
を更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項14】

電気化学デバイスを充電するためのシステムであって、
ネゴシエート可能な電源と通信するネゴシエート可能な電源コントローラと、
コントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記ネゴシエート可能な電源コントローラから、充電回路のモデルへの入力パラメータとして、ネゴシエートされた電力信号の少なくとも１つの特性を受け取り、
前記充電回路によって生成される推定充電波形を決定するために、前記充電回路のモデルに標的充電波形を入力し、
前記推定充電波形に基づいて、前記充電回路のスイッチングデバイスを制御する、
システム。

【請求項15】

前記ネゴシエート可能な電源コントローラは、前記ネゴシエート可能な電源から前記ネゴシエートされた電力信号を要求するために前記ネゴシエート可能な電源と通信する、請求項１４に記載のシステム。

【請求項16】

前記ネゴシエート可能な電源は、電源と電気的に通信するユニバーサルシリアルバスタイプＣ（ＵＳＢ－Ｃ）コネクタを含む、請求項１４に記載のシステム。

【請求項17】

前記電源は、コンセント、充電ブロック、又はラップトップコンピュータの少なくとも１つである、請求項１６に記載のシステム。

【請求項18】

前記少なくとも１つの特性は、前記ネゴシエートされた電力信号の最大電流値であり、前記コントローラは、前記ネゴシエートされた電力信号の最大電流値に基づいて前記スイッチングデバイスを通る電力量を制限するように前記スイッチングデバイスを制御する、請求項１４に記載のシステム。

【請求項19】

前記充電回路のスイッチングデバイスは、電源に結合されたトランジスタを含み、前記トランジスタの制御は、調整された充電波形を提供する、請求項１４に記載のシステム。

【請求項20】

前記コントローラは更に、前記スイッチングデバイスへの入力として不均一なデジタル信号を生成する、請求項１４に記載のシステム。

【請求項21】

前記標的充電波形は、前記電気化学デバイスの動作特性に関連する高調波を含む、請求項１４に記載のシステム。

【請求項22】

電気化学デバイスを充電する方法であって、ネゴシエートされた電源からの充電信号の特性を充電回路のモデルに入力するステップを含み、前記充電回路のモデルは、前記ネゴシエートされた電源からの前記充電信号の特性に基づいて、前記電気化学デバイスを充電するための整形充電信号を定める、方法。

【請求項23】

前記充電回路のモデルは、インダクタデバイスを備え、前記インダクタデバイスは、前記インダクタデバイスの入力における制御パルス信号に基づいて、前記充電信号を整形する、請求項２２に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願に対する相互参照）
本特許協力条約（ＰＣＴ）出願は、「ネゴシエート可能な電源を用いたバッテリ充電のためのシステム及び方法（Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｃｈａｒｇｉｎｇ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｎｅｇｏｔｉａｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ）」と題する２０２１年１０月２１日出願の米国仮特許出願第６３／２７０，４２７号に関し、その優先権を主張するものであり、その全内容は引用により本明細書に完全に組み込まれる。本出願は、「回路モデリングを用いたバッテリ充電のためのシステム及び方法（Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｃｈａｒｇｉｎｇ Ｕｓｉｎｇ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ）」と題する２０２１年１２月３０日出願の米国特許出願第１７／５６６，５３５号に関し、当該特許出願は、「回路モデリングを用いたバッテリ充電のためのシステム及び方法（Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｃｈａｒｇｉｎｇ Ｕｓｉｎｇ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ）」と題する２０２０年１２月３０日出願の米国仮出願第６３／１３２，２５０号からの米国特許法第１１９（ｅ）条に基づく優先権の利益を主張するものであり、双方とも引用により本明細書に組み込まれる。

【0002】

（技術分野）
本発明の実施形態は、一般に、ネゴシエート可能な電源及び１又は２以上のバッテリを充電するための同調された充電信号の使用を含む、１又は２以上のバッテリを充電するためのシステム及び方法に関する。

【背景技術】

【0003】

電動工具、掃除機、携帯電話、タブレット、時計等を含む任意の数の異なる携帯電子デバイス等の多くの電動デバイスは、動作電源として充電式バッテリを使用する。充電式バッテリは、バッテリ容量に限りがあるため、消耗時には再充電しなければならない。バッテリの再充電は、充電に必要な時間の間、電源が供給されるデバイスを静止させておかなければならないことが多いため、不便な場合がある。このため、バッテリの再充電に必要な時間を短縮する充電技術の開発に多大な努力が払われてきた。

【0004】

また、バッテリシステムは、バッテリシステムの充放電サイクル、放電深度、過充電等の要因によって経年劣化する傾向がある。従って、充電速度と同様に、バッテリ寿命を最大化するために充電を最適化し、バッテリ容量を可能な限り使用しながらバッテリを過放電又は過充電しないように努めている。多くの場合、これらの目的は相反するものであり、充電システムは他の属性を犠牲にして一部の属性を最適化するように設計されている。

【0005】

幾つかの充電シナリオでは、パルス充電が検討されてきた。しかしながら、バッテリを充電するために方形波パルス充電信号を印加することは、バッテリの寿命を低下させ、又はバッテリの充電に非効率をもたらす可能性があることが発見されている。例えば、バッテリの電極（典型的にはアノード）への充電電流の急激な印加（例えば、方形波パルスの鋭い前縁）は、バッテリ端子にわたって大きな初期インピーダンスを引き起こす可能性があり、その結果、バッテリへの電力の伝達が失われ、充電プロセスの効率が低下し、及び／又は充電中のバッテリの一部が損傷する等の問題がある。

【0006】

バッテリへの矩形パルスから経験される充電信号の急激な変化は、矩形波パルスの鋭い前縁部及び従来の逆パルス方式の使用中のような高周波高調波から備えるノイズを導入する可能性がある。このような高い高調波は、バッテリ電極に大きなインピーダンスをもたらす。この高いインピーダンスは、容量損失、発熱、及びバッテリ全体の電気運動活性の不均衡、充電境界における望ましくない電気化学的応答、及びバッテリを損傷しバッテリの寿命を低下させる可能性のあるバッテリ内の材料への劣化を含む、多くの非効率及びバッテリの劣化をもたらす可能性がある。更に、鋭い接合エッジパルスでバッテリをコールドスタートさせると、容量性充電及び拡散プロセスが開始されるため、限定的なファラデー的活性が作動する。この間、近位リチウムは反応し、速やかに消費され、セルとその構成要素の健全性に悪影響を及ぼす望ましくない副反応と拡散制限状態が続く。これら及び他の非効率性は、比較的高い電流がしばしば関与するバッテリ１０４の高速充電中に特に有害である。

【0007】

本開示の態様が着想及び開発されたのは、とりわけこれらの観察を念頭に置いてのことである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】米国特許出願第１７／２３２，９７５号明細書

【特許文献2】米国本特許出願第１７／３２７，４１６号明細書

【発明の概要】

【0009】

本開示の一態様は、電気化学デバイス(electrochemical device)を充電する方法に関する。本方法は、充電回路のモデルに入力パラメータとしてネゴシエートされた電力信号(negotiated power signal)の少なくとも１つの特性を提供する動作と、充電回路のモデルに標的充電波形(target charge waveform)を入力して、充電回路によって生成される推定充電波形(estimated charge waveform)を決定する動作と、推定充電波形に基づいて、充電回路のスイッチングデバイスを制御する動作とを含むことができる。

【0010】

本開示の別の態様は、ネゴシエート可能な電源と通信するネゴシエート可能な電源コントローラと、コントローラと、を備える電気化学デバイスを充電するためのシステムに関する。コントローラは、ネゴシエート可能な電源コントローラから、ネゴシエートされた電力信号の少なくとも１つの特性を、充電回路のモデルへの入力パラメータとして受信し、充電回路のモデルに標的充電波形を入力して、充電回路によって生成される推定充電波形を決定し、推定充電波形に基づいて、充電回路のスイッチングデバイスを制御するように構成することができる。

【0011】

本開示の更に別の態様は、ネゴシエートされた電源からの充電信号の特性を充電回路のモデルに入力することを備える電気化学デバイスの充電方法に関し、充電回路のモデルは、ネゴシエートされた電源からの充電信号の特性に基づいて、電気化学デバイスを充電するための整形充電信号(shaped charge signal)を定義する。

【0012】

本明細書で規定される本開示の上記及び他の目的、特徴、及び利点は、添付図面に示されるような、これらの発明的概念の特定の実施形態の以下の説明から明らかになるはずである。図面は、本開示の典型的な実施形態のみを描いており、従って、範囲を限定するものとはみなされない。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】一実施形態による充電信号整形回路を利用してバッテリを充電するための回路を示す概略図である。

【図2】一実施形態によるバッテリを充電するための高調波調整された充電波形の一例の信号グラフである。

【図3】一実施形態による、充電信号を整形するためにスイッチング素子を利用するバッテリを充電するための回路を示す概略図である。

【図4】一実施形態による回路モデルを利用したバッテリを充電するための回路を示す概略図である。

【図5】一実施形態によるバッテリを充電するための充電信号を決定するために回路モデルを利用する方法を示すフローチャートである。

【図6】一実施形態による、回路モデル及びネゴシエート可能電源を利用してバッテリを充電するための回路を示す概略図である。

【図7】一実施形態によるバッテリを充電するためにネゴシエート可能な電源及び回路モデルを利用する方法を示すフローチャートである。

【図8】本開示の実施形態を実施する際に使用できるコンピュータシステムの一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本明細書では、１又は２以上のバッテリを充電（再充電）するためのシステム、回路、及び方法が開示される。充電及び再充電という用語は、本明細書では同義に使用される。本開示の態様は、従来の充電と比較して、単独で又は組み合わせて、幾つかの利点を提供することができる。例えば、議論されたシステム、回路、及び方法を通じて、他の従来の充電回路及び方法を通じてよりも少ないエネルギーでバッテリを充電することができる。別の例では、本明細書で説明する充電技術は、従来の充放電サイクルと比較して、電極（陽極及び／又は陰極）が損傷又は他の方法で劣化する速度を低減することができ、充電中に発生する熱を低減することができ、これは、電極及びセルの損傷を低減すること、火災又は短絡のリスクを低減すること、及びこのようなもののような幾つかの後続効果を有することができる。他の例では、本明細書に記載された充電技術は、バッテリにより高い充電率を適用することを可能にする場合があり、従って、特に他の利点と併せて考慮される場合、他の技術と比較して比較的速い充電を可能にする場合がある。本技術は、より一般的には、使用する充電率を最適化することができ、この最適化は、充電率だけでなく、サイクル寿命及び温度等の他の問題を考慮することができる。一例では、充電率及びパラメータは、より長いバッテリ寿命及びより高い充電エネルギー効率を提供するように最適化することができる。別の例では、「急速充電」と考えられるかもしれないが、開示されたシステム及び方法は、より少ない熱を発生させながら、充電率とバッテリ寿命の改善されたバランスを提供する。

【0015】

当該技術分野及び本明細書における「バッテリ」という用語は、様々な方法で使用することができ、電解質、固体又は液体によって分離された陽極及び陰極を有する個々のセル、並びに様々な配置で接続されたこのようなセルの集合体を指すことがある。バッテリ又はバッテリセルは電気化学デバイスの一形態である。バッテリは一般に、イオン伝導性の障壁（多くの場合、電解液で飽和された液体又はポリマー膜）によって隔てられた対電荷源及び電極層の繰り返し単位から備える。これらの層は薄肉に作られているため、複数のユニットがバッテリの体積を占めることができ、ユニットを積層するごとにバッテリの利用可能な電力を増加させることができる。本明細書では、バッテリに適用可能な多くの例について説明するが、説明するシステム及び方法は、個々のセルから、並列、直列、及び並列及び直列に結合されたセルのようなセルの異なる可能な相互接続を含むバッテリに至るまで、多くの異なるタイプのバッテリに適用可能であることを理解されたい。例えば、本明細書で説明するシステム及び方法は、定義されたパック電圧、出力電流、及び／又は容量を提供するように配置された多数のセルから備えるバッテリパックに適用することができる。更に、本明細書で論じる実施構成は、幾つか例を挙げると、リチウム－金属電池及びリチウム－イオン電池、鉛蓄電池、様々な種類のニッケル電池、及び固体電池を含むがこれらに限定されない様々な異なる種類のリチウム電池などの異なる種類の電気化学デバイスに適用することができる。本明細書で論じられる様々な実施構成は、ボタン電池又は「コイン」型電池、円筒形電池、パウチ電池、及び角柱形電池のような異なる構造電池配置にも適用することができる。

【0016】

一例では、本明細書で論じられる様々な実施形態は、充電信号同調回路の１又は２以上の構成要素のモデルを使用して、調和的に同調された充電信号を生成することによってバッテリを充電する。特に、充電信号同調アルゴリズムは、回路モデルに、バッテリを充電するために期待される又は意図される充電信号を提供することができる。モデルは、意図された充電信号に基づいて、充電信号同調回路の構成要素のモデリングに基づいて、充電信号同調回路のスイッチ又は他の構成要素に１又は２以上の制御信号を出力することができる。一部の事例では、調整された充電信号は、バッテリのエネルギー移動の実数値及び／又は虚数値に基づくエネルギーの最適な移動に関連する高調波（又は倍音）に対応することができる。この態様において、充電信号調整回路の構成要素への制御信号は、電圧及び電流のような充電中のバッテリにおける充電信号の測定値のフィードバックではなく、又はそれに加えて、回路の構成要素のモデルに基づいて充電信号を整形し、又はより一般的に充電信号を調整する。一部の事例では、このアプローチは「フィードフォワード」技法と呼ばれることがある。充電信号を定義するための制御信号を決定するために回路コントローラのモデルを利用するフィードフォワード技法は、信号調整の精度及び速度を含む幾つかの利点を提供することができる。更に、この配置は、他のアプローチよりも少ない構成要素でオペレータが可能であり、それにより、他の利点の中でも、コストを削減し、より少ないＰＣＢ領域を使用することができる。更に、フィードバックを使用する場合でも、より高速なフィードバックは必要ないため、より低速なシステムを使用することができる。

【0017】

実際的には、一部の事例では、モデルの誤差を調整したり、定期的に追加データをモデルに提供して出力を変更したりするなどの何らかのフィードバックなしに、回路モデルだけに頼るのは不十分な場合がある。例えば、充電回路のオペレータの間、充電中のバッテリの側面は、充電状態（ＳｏＣ）、健全性状態（ＳｏＨ）等に応答して変化する可能性がある。従って、一部の事例では、充電信号の形状を微調整するために、回路のモデル又は充電回路のスイッチのコントローラを調整するために、バッテリの側面を取得し、使用することができる。一般に、回路のモデル化は、バッテリセンサからの相対的に遅いフィードバック経路に対抗するための充電信号の推定及び事前決定を提供し、特にここでは、モデルの存在が、より安価な遅いフィードバック経路が使用できる技術を提供する。例えば、回路モデルはバッテリの初期整形充電信号を生成するために利用することができる。しかしながら、充電信号の形状は、バッテリの測定又は決定された変化に基づくフィードバック情報に基づいて、時折更新又は調整されることがある。このような場合、即時のリアルタイムフィードバックが必要でないかもしれないので、非常に高速なフィードバック経路が必要かもしれない。一部の事例では、回路モデル及び／又は充電信号の形状におけるこのような更新又は変更は、充電されるバッテリのＳｏＣ及び／又はＳｏＨの指標を提供することもできる。

【0018】

別の例では、本明細書で論じる様々な実施形態は、電源及び充電回路の構成要素が電力レベルをネゴシエートするネゴシエート可能な電源を利用してバッテリを充電するのに適している。一実施構成では、充電回路は、電圧及び最大電流を備える電力信号を要求するためにネゴシエート可能な電源と通信するコントローラを含むことができ、その後、ネゴシエート可能な電源によって提供されることができる。ユニバーサルシリアルバスＴｙｐｅ－Ｃ（ＵＳＢ－Ｃ）は、本明細書に記載される充電回路の実施形態と共に使用できるネゴシエート可能な電源の１つのタイプであるが、他のネゴシエート可能な電源システム及び関連コネクタも企図される（例えば、ＳＡＥ Ｊ１７７２タイプのコネクタ、他のＵＳＢ Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ（ＰＤ）タイプのコネクタ等）。ネゴシエートされた電力成分（例えば、ネゴシエートされた電源によって提供される電圧値及び最大電流値）は、バッテリを充電するために充電回路によって利用することができる。例えば、充電回路の１又は２以上のスイッチデバイスは、バッテリの損傷を防ぐために、バッテリの電極に供給される全体的な電力を制限するように制御することができる。１つの特定の実施構成において、電圧値及び／又は最大電流値は、充電信号整形回路の１又は２以上の構成要素のモデルにパラメータとして提供することができる。回路モデルは、充電回路の動作の正確なモデルを生成するために１又は２以上の充電回路構成要素をモデル化する際に、提供された電力パラメータを利用することができる。例えば、回路モデルは、バッテリへの入力電圧を含み、入力電圧に基づいて充電回路のスイッチへの１又は２以上の制御信号をモデル化することができる。入力電圧はネゴシエート可能な電源から供給される電圧値に関連するため、電圧値はモデルへの入力パラメータとなり得る。別の例では、回路モデルは、バッテリを再充電する電力を供給するために充電回路を制御するために使用されることがある。回路モデルは、バッテリを損傷する可能性のある電力レベルを充電回路が提供しないようにするための制限を含むことができる。このため、モデルは、ネゴシエート可能な電源とネゴシエートされた最大電流値を受け取ることができる。最大電流値パラメータは、バッテリが損傷する量の電力を受けないように制限又はその他の方法で確保するために、ネゴシエート可能な電源から利用可能な最大電力を計算するために利用されることがある。ネゴシエート可能な電源を使用することにより得られるこれら及びその他の利点については、本明細書において更に詳細に説明する。

【0019】

図１は、充電信号整形回路１０６を利用してバッテリ１０４を充電するための例示的な回路１００を示す概略図である。一般に、回路１００は、電圧源、電流源、又は電圧源及び電流源の組み合わせであり得る電源１０２を含むことができる。ある特定の実施形態では、電源１０２は直流（ＤＣ）電圧源であるが、交流（ＡＣ）電源も考えられる。様々な例において、電源１０２は、一方向電流を供給するＤＣ電源、双方向電流を供給するＡＣ電源、又は（電流が一方向になるようにＤＣバイアスをかけたＡＣ信号のような）リップル電流を供給する電源を含むことができる。以下で更に詳細に説明する他の実施構成では、電源１０２は、電源からの電圧及び最大電流が、電源と、回路コントローラ１１０等の充電回路１００の１又は２以上の構成要素との間でネゴシエートできるネゴシエート可能電源であってもよい。一般に、電源１０２は、バッテリ１０４を充電するために成形及び使用できる充電電流を供給する。１つの特定の実施構成において、図１の回路１００は、バッテリ１０４の充電に使用するための充電信号の１又は２以上の態様を整形するための充電信号整形回路１０６を含むことができる。一実施例では、回路コントローラ１１０は、充電信号の整形を制御するために、１又は２以上の入力を電力信号整形回路１０６に提供することができる。入力は、電源１０２からの信号をバッテリ１０４のより効率的な電力充電信号に変更するために整形回路１０６によって使用することができる。充電信号整形回路１０６のオペレータ及び構成は、以下により詳細に説明される。

【0020】

一部の事例では、充電信号整形回路１０６は、電源１０２からのエネルギーを変化させて、バッテリ１０４における充電条件に基づいて整形された充電信号、例えば、信号を備える信号がバッテリ１０４に印加されたときのインピーダンスに基づく高調波又は高調波に少なくとも部分的に対応する充電信号を生成することができる。一例では、回路１００は、バッテリ１０４に接続されたバッテリ測定回路１０８を含み、バッテリ電圧及び／又は充電電流、並びに温度のような他のバッテリ属性を測定し、及び／又はバッテリ１０４の電極間のインピーダンスを測定又は計算することができる。一実施例では、バッテリ特性は、印加された充電信号に基づいて測定することができる。別の例では、バッテリ特性は、バッテリを特徴付けるために異なる周波数属性に関連するバッテリ特性値の範囲を生成するために、周波数属性が変化する信号を印加するルーチンの一部として測定されてもよく、これは、充電前、充電中、充電中に定期的に行われてもよく、ルックアップ技術、及び他の技術と組み合わせて使用されてもよい。一実施例では、システムは、特定のタイプのバッテリセルの試験に基づいて生成されるルックアップテーブルを含むことができ、ルックアップテーブルは、測定された電圧値及び電流値に基づいてインピーダンス値を定義し、このインピーダンス値は、充電パルスの前縁(leading edge)の高調波周波数プロファイル又はその他にかかわらず、何らかの既知の周波数属性を有する印加された充電信号からの信号応答間の位相オフセット情報も含むことができる。このテーブルは、温度、ＳＯＣ、又はＳＯＨによっても整理することができる。バッテリ１０４の特性は、バッテリの充電状態及び／又は温度を含む、バッテリの多くの物理的及び化学的特徴に基づいて変化することができる。このように、バッテリ測定回路１０８は、回路コントローラ１１０によって制御され、特にバッテリ充電中に様々なバッテリ特性値を決定し、測定及び／又は計算されたバッテリ値を回路コントローラ１１０に提供することができる。

【0021】

バッテリ特性に基づいて、回路コントローラ１１０は、最適なバッテリ充電１０４のための意図された充電信号を生成することができる。例えば、特定の高調波又は高調波におけるインピーダンスは、特定の高調波又は高調波の特徴を含む充電信号を定義するために回路コントローラ１１０によって使用することができる。このように、回路コントローラ１１０は、バッテリ１０４の測定及び／又はモデル化条件に基づいて充電信号形状を出力する充電信号アルゴリズムを実行することができる。回路コントローラ１１０は、次に、充電信号アルゴリズムに基づいて１又は２以上の制御信号を生成し、これらの制御信号を充電信号整形回路１０６に提供することができる。制御信号は、他の機能の中でも、アルゴリズムによって決定された整形充電信号に近似するように充電信号を整形することができる。整形された充電信号は、典型的には、繰り返し矩形波又は三角波の充電信号のような従来の繰り返し充電信号には適合しない。

【0022】

例えば、図２は、バッテリ１０４を充電するための調和的に調整されたバッテリ充電信号２００の信号図２０２である。信号図２０２は、入力電流２０４対時間２０６としてグラフ化された充電信号２０８を示す。充電信号２０８の形状は、回路コントローラ１１０によって実行される充電信号アルゴリズム又はプログラムによって決定することができる。一実施例では、充電信号２０８の形状は、他のバッテリ特性も企図されるが、インピーダンス（その実数値及び／又は想像値）及びバッテリに印加される信号の高調波又は周波数属性間の相関のようなバッテリ１０４の特性に基づいてもよい。例えば、充電パルス２０８の一部の形状は、バッテリのインピーダンス値に関連する高調波に対応することができる。更に別の例では、充電信号２０８は、バッテリ１０４のアドミタンスのコンダクタンス又はサセプタンスの一方又は両方に関連する高調波に対応することができる。他の様々な実施形態において、バッテリセルの充電信号は、バッテリセルの高インピーダンス又は逆に低アドミタンスに対応する高調波を除去するように変更することができる。このようなものとして、アドミタンス又はその構成要素であるサセプタンス及びコンダクタンスのような他の測定値も使用することができる。本明細書で使用するインピーダンスという用語は、その逆アドミタンスを含む場合がある。一般に、回路コントローラ１１０の充電信号整形アルゴリズムは、測定、モデル化、又は推定されたバッテリ１０４の任意の特性に基づいて、充電信号２０８の形状を彫刻又は他の方法で決定及び／又は調整することができる。図２の例では、信号２０８の前縁は高調波に適合し、高調波は、充電のためにバッテリに印加されたときのインピーダンス効果に基づいて決定することができる。信号の本体は、様々な可能な変換の適用時に測定可能であろう様々な可能な高調波から備えることができ、本体の高調波内容は、充電中に適用されたときの高調波の１又は２以上の応答インピーダンス効果に基づいて、少なくとも部分的に決定される。本体の形状も同様に、バッテリに適用されたときに独自の効果をもたらす可能性がある。本体の幅は、マイクロ秒のオーダーであってもよいが、著しく長くてもよく、ミリ秒から秒、又はそれ以上の範囲であってもよい。充電信号の後縁も高調波に適合することがある。充電信号の様々な高調波属性は、単独又は様々な組み合わせで定義することができる。

【0023】

更に、バッテリ１０４の特性は、充電状態、健康状態、温度、及び他の要因によって変化し得るので、充電信号２０８の形状もまた、充電信号の形状に応じてインピーダンス応答が変化し得るので、経時的に変化する可能性がある。従って、一部の事例では、回路コントローラ１１０は、バッテリ１０４の特性を監視又は決定する反復プロセスを実行し、それに応じてバッテリに印加される充電信号２０８の形状を調整することができる。このようなプロセスでは、特に、モデルを参照して、様々な周波数におけるインピーダンスを計算して、とりわけ、モデル又は他の整形コントローラに適用することができる。この反復プロセスは、バッテリを再充電するために使用される充電信号の効率を改善することができ、これにより、他の利点の中でもとりわけ、バッテリを再充電する時間を短縮し、バッテリの寿命（例えば、バッテリが経験する可能性のある充放電サイクル数）を延ばし、バッテリを充電する電流量を最適化し、及び様々な非効率性によって失われるエネルギー損失を回避することができる。充電整形回路１０６の１つの特定の実装は、「バッテリ充電のためのシステム及び方法（Ｓｙｓｔｅｍｓ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｆｏｒ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｃｈａｒｇｉｎｇ）」と題され、２０２１年４月１６日に出願された共同出願の米国特許出願第１７／２３２，９７５号に更に記載されており、その全体は引用により本明細書に組み込まれる。

【0024】

図３は、一実施形態による、バッテリを充電するための充電信号を整形するためにスイッチング素子３１２、３１４を利用するバッテリ１０４を充電するための回路３００を示す概略図である。回路３００は、電源３０２、回路コントローラ３０６、バッテリ測定回路３０８、及びバッテリ３０４を含めて、図１の充電回路１００を参照して上述した要素を含む。図３の回路３００に示された他の要素は、図１の充電信号整形回路１０６に含めることができる。従って、以下により詳細に説明するように、回路コントローラ３０６は、電源３０２からの電流又は電圧信号を整形してバッテリ３０４を充電するために、回路３００の要素に１又は２以上の制御信号３３０、３３２を提供することができる。回路コントローラ３０６は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）デバイス、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又は他の何れかのプログラマブル処理デバイスを介して実装することができる。一実施構成では、回路コントローラ３０６は、バッテリ３０４に印加される充電信号の形状を決定するための充電信号整形発生器３１０を含むことができる。回路コントローラ３０６の充電信号整形発生器３１０は、一部の事例では、充電信号の形状の決定に使用するために、バッテリ測定回路３０８からバッテリの特性の測定値を受け取る。しかしながら、以下により詳細に説明するように、このようなフィードバック機構は、回路３００の１又は２以上の構成要素のモデルが、フィードバック機構の有無にかかわらず、回路３００の要素を制御するための制御信号３３０、３３２を決定するために利用できるように、充電信号の効果的な整形を可能にしない速度で発生することができる。

【0025】

前述のように、回路３００は、バッテリ３０４を充電するための充電信号を整形する１又は２以上の構成要素を含むことができる。図示の特定の実施構成では、回路３００は、電源３０２の出力３３４に直列に接続された第１のスイッチング素子、例えばトランジスタ３１２、及び第２のスイッチング素子、例えばトランジスタ３１４を含むことができる。第１のトランジスタ３１２は、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御信号３３０等の入力信号を受け取り、第１のトランジスタ３１２をスイッチングデバイス又は構成要素として動作させることができる。一般に、第１のトランジスタ３１２は、任意のタイプのトランジスタ、例えばＦＥＴ、又は第１のインダクタ３１６を電源３０２の出力３３４に制御可能に接続するための任意のタイプの制御可能なスイッチング素子とすることができる。例えば、第１のトランジスタ３１２は、ドレインノードが第１のインダクタ３１６に接続され、ソースが電源３０２に接続され、及びゲートが回路コントローラから制御信号３３０を受信するＦＥＴであってもよい。制御信号３３０は、回路コントローラ３０６から供給されて、閉じたときに、電源からの充電信号が第１のインダクタ３１６を通って流れるように第１のインダクタ３１６を電源３０２に接続するスイッチとして、第１のトランジスタ３１２のオペレータを制御することができる。第２のトランジスタ３１４は、第２の入力信号３３２を受信し、及びノード３３６で第１のトランジスタ３１２のドレインに接続される。一部の事例では、第２の入力信号３３２は、第１のトランジスタ３１２に対する第１の制御信号３３０とは逆のＰＷＭ信号である場合がある。従って、第１のインダクタ３１６を電源３０２に接続するために第１のトランジスタ３１２が閉じているとき、第２のトランジスタ３１４は開口している。第１のトランジスタ３１２が開口すると、逆に第２のトランジスタ３１４は閉口し、ノード３３６及び第１のインダクタ３１６を接地に接続する。第１の制御信号３３０及び第２の制御信号３３２は、トランジスタを対向状態に制御するための対向信号として本明細書では説明されているが、スイッチング素子３１２、３１４を制御するための他の技術も回路コントローラ３００で実施することができる。一般に、ＰＷＭ信号３３０、３３２は、第１のトランジスタ３１２及び第２のトランジスタ３１４が同時に開口してもよいが、同時に閉口しないように構成される。インダクタ値、コンデンサ値、トランジスタをアクチュエータする時間及び周波数、及びその他の要因は、波形、特に、バッテリに充電するための制御された高調波を有する波形を生成するように調整することができる。

【0026】

第１のインダクタ３１６に加えて、「フィルタ」３２４部分と総称される他の構成要素を回路３００に含めることができる。特に、回路３００は、電源の出力３３４及び接地間に接続された第１のコンデンサ３２２を含むことができる。第２のコンデンサ３２０は、（ノード３３８における）第１のインダクタ３１６と接地との間に接続される場合がある。第２のインダクタ３１８は、ノード３３８とバッテリ３０４の陽極との間に接続される場合がある。回路３００のフィルタ３２４は、一般に、バッテリ３０４に印加される充電信号の急激な変化を防止するように動作することができる。例えば、制御信号３３０に基づいて第１のトランジスタ３１２が閉じられると、第１のインダクタ３１６及び第２のインダクタ３１８は、バッテリ３０４に伝達される電流の急激な増加を防止することができる。このような電流及び／又は電圧の急激な増加は、バッテリ３０４を損傷する可能性があり、又はバッテリの寿命に有害である可能性がある。更に、インダクタはバッテリに印加される波形を形成する可能性があり、及びインダクタに印加される信号の制御は、波形の制御された形成を提供する可能性がある。要するに、インダクタをレール３３４に接続するトランジスタをオンにすると、インダクタへの入力の電圧は上昇するが、インダクタの値によっては、インダクタからの充電電流伝達の前縁が整形され、急激なものにはならない。インダクタの値及びインダクタに印加される信号に応じて、インダクタへの電流及び電圧の印加を制御することによって形状を制御することができる。別の例では、コンデンサ３２０は、第１のトランジスタ３１２が閉じている間、電源３０２からのエネルギーを蓄えることができる。第１のトランジスタ３１２の開口時に、キャパシタ３２０はインダクタ３１８に安定した電圧を供給し、インダクタはバッテリ３０４に予測可能な電流を供給することができ、及び同様にバッテリに印加される波形を制御可能に形成するために使用することができる。バッテリ３０４の充電のための他の利点もフィルタ回路３２４を通じて実現されるが、簡潔にするために本明細書では説明しない。

【0027】

より多くの又は２以上の構成要素が充電回路３００に含まれ得ることが理解されるべきである。例えば、フィルタ回路３２４の構成要素の１又は２以上を、バッテリ３０４への充電信号をフィルタリングするために所望に応じて除去又は変更することができる。多くの他のタイプの構成要素及び／又は構成要素の構成もまた、充電回路３００に含まれ又は関連付けられ得る。むしろ、図３の回路３００は、バッテリ充電回路３００の一例に過ぎず、及び充電信号を整形するための制御信号３３０、３３２を生成又は他の方法で決定するために回路モデルを利用するために本明細書で説明される技術は、任意の数のバッテリ充電回路に適用することができる。

【0028】

上述したように、回路コントローラ３０６の信号整形発生器３１０は、バッテリ測定回路３０８から受信したバッテリ３０４のフィードバック測定値に基づいて、充電信号の形状を制御することができる。例えば、初期充電信号がバッテリ３０４に印加され、バッテリ３０４の１又は２以上の測定値（バッテリへの電流又はバッテリを横切る電圧等）がバッテリ測定回路３０８によって得られてもよい。これらの測定値は、信号整形発生器３１０に供給され、信号整形発生器３１０は、バッテリ特性の予想測定値とバッテリ３０４における測定値との間の誤差を決定する。この決定された誤差に基づいて、信号整形発生器３１０は、制御信号３３０、３３２を介して、第１のトランジスタ３１２及び第２のトランジスタ３１４を制御して、バッテリ３０４への充電信号の形状を調整することができる。言い換えれば、信号整形発生器３１０は、バッテリ３０４に送信される充電信号を整形して、バッテリ３０４の期待される測定特性を生成することができる。フィードバック測定値が期待される限り、充電信号の形状は、制御信号３３０、３３２を介して信号整形発生器３１０によって維持することができる。しかしながら、期待される測定値と測定値との間の検出された差は、回路コントローラ３０６に、バッテリ３０４の応答を期待される値の範囲にもたらすために充電信号の形状を変更させることができる。例えば、回路コントローラ３０６は、期待される実インピーダンス値又はバッテリの他の特性に基づいて充電信号の形状を変更することができる。バッテリの特性測定値を得るための幾つかの特定の実施構成は、「バッテリセルのインピーダンス測定のためのシステム及び方法（Ｓｙｓｔｅｍｓ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｆｏｒ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｏｆ Ａ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｃｅｌｌ）」と題され、２０２１年５月２１日に出願された、共同出願された米国本特許出願第１７／３２７，４１６号に更に詳細に記載されており、その全体は引用により本明細書に組み込まれる。

【0029】

多くの場合、バッテリ３０４への充電信号を変更又は整形するために信号整形発生器３１０によって使用されるフィードバック技術は、高速で発生する充電信号を効果的に整形するには、到着が遅すぎる場合がある。例えば、充電信号３３０、３３２は、多くの場合、バッテリ測定回路３０８がバッテリ特性の測定値を得ることができ、及び／又は回路コントローラ３０６が測定されたバッテリ特性に応答して充電信号の形状を調整することができるのと同じ又はより速い速度で、特定の周波数で発生する高調波整形パルスを含むことができる。その結果、充電信号の形状を調整するためにフィードバック測定を利用する回路コントローラ３０６は、特に高周波数の整形充電信号において、最適なバッテリ充電のために充電信号を微調整することが課題となり得る。

【0030】

図４は、一実施形態による回路モデル４４０を利用してバッテリ４０４を充電するための回路４００を示す概略図である。図４の回路４００は、図３を参照して上述した充電回路３００を簡略化したものであり、電源４０２、第１のトランジスタ４１２又は他のタイプの電子スイッチ、第２のトランジスタ４１４又は他のタイプの電子スイッチ、バッテリ４０４及び回路コントローラ４０６等の同様の構成要素を含むことができる。上記と同様に、第１のトランジスタ４１２は、制御信号又は入力信号４３０によって制御され、トランジスタをスイッチとして動作させ、インダクタ４１６を電源４０２の出力に交互に接続することができる。一般に、第１のトランジスタ４１２は、任意のタイプのＦＥＴトランジスタ又は任意のタイプの制御可能なスイッチデバイスとすることができる。制御信号４３０は、回路コントローラ４０６によって供給され、閉じたときに、電源からの充電信号がインダクタ４１６を通って流れるようにインダクタ４１６を電源４０２に接続するスイッチとして、第１のトランジスタ４１２の動作を制御することができる。第２のトランジスタ４１４は、第２の入力信号４３２を受信し、及びノード４３６で第１のトランジスタ４１２のドレインに接続されることがある。上記と同様に、第２の入力信号４３２は、第１のトランジスタ４１２が閉じてインダクタ４１６を電源４０２に接続するとき、第２のトランジスタ４１４が開くように、第１のトランジスタ４１２に対する第１の制御信号４３０とは反対のＰＷＭ信号とすることができる。第１のトランジスタ４１２が開口しているときは、逆に第２のトランジスタ４１４が閉口し、ノード４３６及びインダクタ４１６を接地に接続する。従って、トランジスタ４１２、４１４のオペレータは上述した回路と同様である。例えば、ＰＷＭ信号４３０，４３２は、第１のトランジスタ４１２及び第２のトランジスタ４１４が同時に開口することはあっても、両方が同時に閉口することはないように構成されている。

【0031】

上述したように、図４の回路４００は、図３の回路３００を簡略化したものである。特に、充電回路のフィルタ部分の構成要素の多くは、明確にするために削除されている。このような構成要素は、充電回路４００に含まれても含まなくてもよい。更に、図４には示されていないが、バッテリ４０４に充電信号を供給するための回路４００には、他の構成要素も含まれる場合がある。むしろ、回路４００の構成要素は、第１のトランジスタ４１２及び第２のトランジスタ４１４の制御信号４３０、４３２を生成又は他の方法で決定するために回路モデル４４０を利用することを議論する際に使用するための簡略化された充電回路として図４に図示されている。

【0032】

上述もしたように、バッテリ４０４特性のフィードバックに基づく充電信号の整形は、標的バッテリに対する初期効果が非効率的である可能性があるように、ゆっくりと発生する可能性がある。従って、図４の回路４００は、バッテリ４０４の電流コレクタに印加するためのインダクタ４１６の出力における充電信号を推定するために、充電回路の側面のモデル４４０を利用することができる。一部の事例では、回路モデル４４０は、バッテリ４０４における電流波形を推定するために、電源４０２、第１のトランジスタ４１２、第２のトランジスタ４１４、及びインダクタ４１６など、回路コントローラ４０６の外部の構成要素をモデル化することができる。フィルタ回路３２４の構成要素などの追加構成要素も回路モデル４４０に含めることができる。ある特定の実施構成では、回路モデル４４０は、インダクタへの予想入力電圧及び／又は電流並びにインダクタからの推定出力電圧及び／又は電流を含む、インダクタ４１６のモデルを含むことができる。モデルに含まれる構成要素は、印加される充電信号に対する構成要素の効果を決定するために、様々な属性を有することができる。例えば、インダクタモデルは、インダクタ４１６に関連するインダクタンス及び等価直列抵抗値を含むことができる。スイッチ４１２、４１４及び／又はバッテリ４０４等の他のモデル化された構成要素も、モデル化された構成要素に対して実行されるシミュレーションの精度を向上させるために、様々な属性を含むことができる。更に、モデル化された構成要素の属性は、回路構成要素からの性能データ又はフィードバックデータに基づいて経時的に調整することができる。例えば、回路４００の充電信号をサンプリングして回路コントローラ４０６にフィードバックし、受信した充電信号と予想される充電信号との比較をコントローラによって行うことができる。差に基づいて、回路コントローラ４０６は、モデルの精度を向上させるために、モデルの構成要素の１又は２以上の属性を変更又は調整することができる。更に、回路コントローラ４０６及び／又は信号整形器４１０は、バッテリ測定回路４０８から受信したフィードバックに基づいて、スイッチング素子４１２、４１４への制御信号４３０、４３２を調整することができる。モデル構成要素に対する調整及び／又はスイッチング素子４１２、４１４の制御は、構成要素に対する寄生効果を考慮した調整となるように、一定期間にわたって繰り返すことができる。

【0033】

回路モデル４４０に含まれる構成要素にかかわらず、モデルは、信号整形発生器４１０から標的電流又は電圧充電信号を入力し、標的充電信号及びモデル化された回路に基づいて、バッテリ４０４で受信される推定充電信号を決定することができる。例えば、信号整形発生器４１０が、充電信号の形状が図２の信号グラフ２０２の任意の充電信号２０８であるべきであると決定したと仮定する。従って、信号整形発生器４１０は、標的整形充電信号を回路モデル４４０にモデルへの入力として提供することができる。回路モデル４４０は、整形充電信号をモデル化された回路に適用して、インダクタ４１６の出力において期待される充電信号を得ることができる。回路コントローラ４０６は、回路モデルの出力を利用して、インダクタ４１６を通る予想充電信号（又はバッテリ４０４で受信される予想充電信号）を決定するために、回路モデル出力に基づいて整形充電信号２０８の期間にわたって第１のトランジスタ４１２及び第２のトランジスタ４１４を制御することができる。一部の事例では、回路モデル出力は、バッテリ４０４への初期整形充電信号を生成するために利用され、充電信号のより細かい制御は、初期充電信号の後に、バッテリ測定回路４０８から受信したフィードバックに基づいて行われる。

【0034】

回路モデル４４０によって出力された標的充電信号と回路コントローラ４０６において受信されたフィードバック情報との比較を通じて、標的充電信号と受信された充電信号との間の誤差が決定することができる。一部の事例では、信号整形発生器４１０は、標的充電信号及びフィードバック情報の比較によって決定された誤差を補償するために、充電信号の形状を調整することができる。回路性能、及び、特に、入力充電信号及び充電回路のモデル化された構成要素（インダクタ４１６など）に基づいてバッテリ４０４において予想される充電信号の形状をモデル化することによって、回路コントローラ４０６は、フィードバック情報に基づいて、充電信号の標的形状と充電信号の実際の形状との間の差を決定してもよい。

【0035】

一部の事例では、標的充電信号と予想充電信号との間の差は、フィードバックなしで得られてもよい。例えば、標的充電信号は、信号整形ジェネレータ４１０によって生成され、及び回路モデル４４０に提供することができる。回路モデル４４０は、標的充電信号を入力し、及びモデル化された回路への充電信号の印加から生じるであろう期待充電信号を生成することができる。標的充電信号と回路モデル４４０の出力との比較は、上述した誤差を生成し、回路コントローラ４０６は、回路モデル４４０のパラメータを変更するために、及び／又はスイッチング素子４１２、４１４等の充電回路４００の構成要素を制御するために利用することができる。このようにして、バッテリ特性のフィードバック機構を充電回路から除去し、充電回路４００の構成要素の制御に対する調整を、代わりにモデル化された回路性能に基づいて行うことができる。従って、回路モデル４４０は、回路コントローラ４０６が、バッテリ４０４の測定値がバッテリ測定回路４０８によって取得及び処理できる周波数を超える速度で充電信号の形状を調整することを可能にすることができる。モデリング及びフィードバック測定は、より遅いフィードバックループのように、組み合わせて使用することもできる。

【0036】

一実施構成では、信号整形発生器４１０は、決定された充電信号の誤差に基づいて、第１のトランジスタ４１２及び第２のトランジスタ４１４をそれぞれ制御するための制御信号４３０、４３２を出力することができる。他の実施構成において、回路コントローラ４０６の充電回路制御機構は、信号整形発生器４１０から１又は２以上の入力を受信し、決定された誤差に従って充電信号を整形するために、第１のトランジスタ４１２及び第２のトランジスタ４１４のための制御信号４３０、４３２を生成してもよい。例えば、誤差は、充電信号のある側面が標的充電信号と異なることを示すかもしれない。決定された誤差に基づいて、回路コントローラ４０６は、制御信号４３０、４３２をトランジスタ４１２、４１４に供給して充電信号を整形し、それによってバッテリ４０４で受信された充電信号の推定誤差を補償することができる。このようにして、回路コントローラ４０６は、充電回路のモデルからの推定充電信号及びバッテリ４０４からの測定されたフィードバックに基づいて、バッテリ４０４への充電信号の形状を調整することができる。

【0037】

バッテリを充電するための充電信号を決定するための回路モデル４４０の使用は、図５のフローチャートに示される方法５００に示される。図５の方法５００のオペレータは、バッテリ４０４を充電するための充電信号を整形するための、上述した回路コントローラ４０６のモジュール、プログラム、アルゴリズム、構成要素等であってもよい。一実施例では、回路コントローラ４０６は、第１のトランジスタ４１２及び／又は第２のトランジスタ４１４を制御して電源４０２からの充電信号を整形し、バッテリ４０４を充電する信号を印加するための１又は２以上の動作を実行することができる。しかしながら、他の実施構成では、回路コントローラ４０６は、方法５００又は方法の動作を実行して、任意の充電回路構成要素を制御して、バッテリ４０４への充電信号を整形又は他の方法で変更することができる。動作は、回路コントローラ４０６の１又は２以上のハードウェア構成要素、コントローラの１又は２以上のプログラム、又は回路コントローラのハードウェア及びソフトウェア構成要素の両方の組み合わせによって実行することができる。

【0038】

動作５０２で開始して、回路コントローラ４０６は、バッテリ４０４を充電するための充電信号の標的形状を決定することができる。上述したように、充電信号の標的形状は、測定されたインピーダンス（実数成分及び虚数成分を含む）、充電状態、バッテリ温度、整形された理想的なバッテリ等の充電中のバッテリ４０４の特性に基づいてもよい。充電信号の形状は任意であり、１又は２以上の特定の高調波によって形成されてもよい。充電信号は、ある期間伸びることがあり、正の値に戻る前に一時的にゼロ又は負のレベルに下がることがある。様々な実施例において、充電信号の標的形状は、バッテリ４０４を最適に充電するための充電信号の標的形状を決定するための充電信号アルゴリズム又は任意の他の実行可能な指示に基づいて、回路コントローラ４０６の信号整形ジェネレータ４１０によって生成されてもよい。

【0039】

動作５０４において、標的充電信号は、充電回路４００のモデル４４０に適用されるか、又は他の方法で提供することができる。回路モデル４４０は、充電回路４００又は他の充電回路の任意の数の構成要素のモデルを含むことができる。ある特定の実施構成では、回路モデル４４０は、充電回路４００のインダクタ４１６を備えることができる。別の実施構成では、回路モデル４４０は、図３の充電回路３００のフィルタ回路３２４の構成要素を含むことができる。モデル化された構成要素にかかわらず、回路モデル４４０は、標的充電信号を受信し、モデル化されたインダクタに印加されるトランジスタ制御及びその結果生じる信号のシミュレーションを通して、バッテリに印加される予想される充電信号を生成又は他の方法でモデル化することができる。従って、動作５０６において、回路コントローラ４０６は、モデル化された回路のバッテリ４０４で予想される充電信号を受信することができる。例えば、回路モデル４４０は、充電回路のインダクタ４１６構成要素を備えることができる。標的充電信号が、モデル化されたインダクタに入力され（例えば、標的充電信号を生成するためのスイッチ４１２、４１４のモデル化された制御を通して）、信号がモデル化されたインダクタを通って伝達される際の標的充電信号のシミュレーションに基づいて、モデル化されたインダクタの出力における期待される充電信号が、回路モデル４４０によって出力することができる。インダクタ４１６はバッテリ４０４に直接接続されているため、期待される充電信号は、バッテリを充電するためにバッテリ４０４に印加される充電信号である可能性がある。他の又は異なる構成要素を含む回路モデル４４０については、各構成要素による充電信号への影響をモデル化し、バッテリ４０４に到達する充電信号の出力を決定することができる。回路モデル４４０においてモデル化される構成要素の数及び構成に関係なく、モデルの出力は、バッテリ４０４における推定充電信号が決定できるように、構成要素が入力充電信号に有し得る効果を示す。

【0040】

回路コントローラ４０６は、動作５０８において、回路モデル４４０の出力に基づいて整形充電信号を生成するために、充電回路４００の構成要素に１又は２以上の制御信号を生成することができる。特定の１つの実施構成において、回路コントローラ４０６は、バッテリ４０４に印加される充電信号が信号整形発生器４１０及び／又は回路モデル４４０によって決定される形状をとるように、充電回路４００の構成要素が充電信号に有する可能性のある影響を考慮するために、第１のスイッチングデバイス４１２及び／又は第２のスイッチングデバイス４１４に１又は２以上の制御信号を生成することができる。例えば、標的充電信号形状がモデルの出力に基づいて決定されるとき、回路コントローラ４０６は、第１のトランジスタ４１２のための制御信号４３０及び／又は第２のトランジスタ４１４のための制御信号４３２を生成することができる。一実施例では、制御信号４３０は、トランジスタのスイッチングが反対の状態で発生する（例えば、開口した第１のトランジスタが閉口した第２のトランジスタと同時に発生し、及びその逆も同様である）ような反対の制御信号４３２であってもよい。しかしながら、一般的には、バッテリ４０４を充電するための整形充電信号を生成するために、充電回路４００の任意の数の構成要素に対する任意の制御信号を生成し、充電回路の構成要素に送信することができる。充電回路がどのように制御されるかにかかわらず、制御信号は、回路モデル４４０及びバッテリ４０４における予想充電信号を推定するための回路モデル上での標的充電信号のシミュレーションに基づいてもよい。回路モデル４４０の使用は、充電信号が整形される効率及び速度を改善するために利用することができる。

【0041】

動作５１０において、回路コントローラ４０６は、バッテリ測定回路４０８からフィードバックデータを受信してもよく、このフィードバックは、整形された標的充電信号に応答するバッテリ４０４の特性であってもよい。このような信号は、特に、初期充電信号であってもよいバッテリにおける充電信号に応答して又はその存在下で、バッテリへの電流又はバッテリを横切る電圧を含むことができる。測定値は、信号整形発生器４１０に提供され、信号整形発生器４１０は、バッテリ特性の予想測定値とバッテリ４０４における測定値との間の誤差を決定することができる。従って、動作５１２において、回路コントローラ４０６は、整形充電信号からバッテリ４０４において期待される測定値とバッテリにおける測定値との間の差、又は「誤差」を決定する。バッテリ４０４における測定値が期待値と異ならない場合、回路コントローラ４０６は、動作５０２に戻って上記のプロセスを繰り返すことができる。しかしながら、整形充電信号によるバッテリ４０４における測定された側面が、回路モデル４４０によって出力された期待値とは異なることをフィードバックが示す場合、回路４００の構成要素の１又は２以上の制御は、決定された誤差に基づいて調整することができる。一部の事例では、回路モデル４４０自体の１又は２以上の態様がフィードバック情報に基づいて調整されることがある。このようにして、回路コントローラ４０６の構成要素は、バッテリ測定回路４０８から受信したフィードバックに応答して変更又は調整することができる。

【0042】

本明細書で説明する回路及び方法を通じて、バッテリ４０４における充電信号の予測を生成し、それに応じてトランジスタ４１２、４１４を制御することができる。上述したように、トランジスタ４１２、４１４は通常、高速に変化するＰＷＭ信号を通して制御される。しかしながら、回路モデル４４０を通して、トランジスタ４１２、４１４の制御は外部クロックに同期されないかもしれないが、その代わりに、トランジスタ４１２、４１４のゲートにおいてランダムなデジタル信号として現れるかもしれない。回路コントローラ４０６において回路モデル４４０を使用することにより、設計の単純さ、制御信号がランダムなデジタル信号として現れるためリバースエンジニアリングが困難であること、及び充電信号整形における精度が向上すること等を含むが、これらに限定されない幾つかの利点が得られる。特に、トランジスタ４１２、４１４のスイッチングは、充電信号の形状を調整するためにフィードバック測定を使用する回路コントローラよりもはるかに高速な、１０ｎｓ又はそれ未満の増分で制御することができる。これにより、出力電流を非常に小さく調整することができる。更に、回路モデル４４０は、トランジスタ４１２、４１４の最小オン時間及びオフ時間を追跡し、その追跡をトランジスタの制御に組み込むことができ、スイッチング損失及びトランジスタの全体的な安定性を低減することができる。

【0043】

更に、本明細書で説明する充電回路及び方法は、単一セル又は複数セルから備えるバッテリ４０４に適用することができる。複数のセル構成では、セルは、直列構成、並列構成、又は直列構成及び並列構成の組み合わせで配置することができる。直列構成で配置された複数のバッテリは、電流が直列接続のバッテリ間で分割されるため、バッテリを充電するために使用される全体的な電流を低減することができる。バッテリを直列に接続することにより、充電回路４００は、より少ない電流を必要とし、充電回路の効率を更に向上させることができる。

【0044】

一部の事例では、上述したバッテリ充電回路の電源は、供給される電力信号（例えば、電力信号を備える電圧信号及び／又は電流信号）が、電力信号が充電ごとに変化し得るように、充電回路の１又は２以上の構成要素によってネゴシエート又は他の方法で選択できるネゴシエート可能な電源を含むことができる。図６は、一実施形態による、回路モデル６４０及びネゴシエート可能な電源６０２を利用してバッテリ６０４を充電するための回路６００を示す概略図である。図６の充電回路６００は、図４を参照して上述した充電回路４００と同様の構成要素を含み、及び同様の方法で動作することができる。例えば、回路６００は、バッテリ６０４の電流コレクタに印加するためのインダクタ６１６の出力における充電信号を推定する回路モデル６４０を含む回路コントローラ６０６を含むことができる。回路６００はまた、バッテリ６０４を充電するために充電信号を変更又は整形するために上述のように動作する第１のトランジスタ６１２、第２のトランジスタ６１４及びインダクタ６１６を含むことができる。回路６００はまた、一部の事例では、回路コントローラ６０６にフィードバックを提供するためのバッテリ測定回路６２０を含むことができる。充電信号の整形は、一部の事例では、信号整形発生器６１０によって生成及び／又は送信された指示に基づいて、（伝送線路６３０を介して）第１のトランジスタ６１２及び／又は（伝送線路６３２を介して）第２のトランジスタ６１４に行うことができる。図６に示される回路６００は、充電回路の簡略化されたバージョンであり、充電回路の多くの構成要素は、明瞭化のために削除されている。

【0045】

充電回路６００はまた、第１のトランジスタ６１２等の充電回路の１又は２以上の構成要素に充電信号を供給するためのネゴシエート可能な電源６０２を含むことができる。一般に、ネゴシエート可能な電源６０２は、充電回路６００の構成要素によって特定の電力信号が要求され、ネゴシエートされ、又は他の方法で選択できるインタフェースである。より詳細には、電力信号の電圧成分及び／又は最大電流成分など、電力信号の１又は２以上の側面又は成分がネゴシエートすることができる。ネゴシエート可能な電源６０２の一例は、ＵＳＢ－Ｃ電源である。ネゴシエート可能な電源６０２は、充電回路６００を電源６１８とインタフェースすることができる。電源は、壁コンセント、充電ブロック、ラップトップコンピュータ、バッテリ、又は電力信号の多の何れかの電源を含むが、これらに限定されない任意の電源であってよい。電源６１８から利用可能な電力量は、電源のタイプに基づいて変化することができる。例えば、ラップトップコンピュータは、コンセントよりも充電電力が少ない場合がある。このように、ネゴシエート可能な電源６０２は、使用される電源のタイプに応じて電源から提供できる異なる電力信号を提供する、電源６１８及び回路６００間のインタフェースを提供することができる。上記のＵＳＢ－Ｃの例では、ネゴシエート可能な電源６０２は、電源が回路６００に供給できるバッテリを有するラップトップ又は他のコンピュータデバイスのコンセントアダプタ又はＵＳＢ－Ｃポートとインタフェースし得るＵＳＢ－Ｃコネクタを含むことができる。この態様において、ネゴシエート可能な電源６０２は、バッテリ６０４を充電するための異なる電力信号を提供する異なる電源６１８へのインタフェースを提供することができる。

【0046】

ネゴシエート可能な電源６０２は、回路６００への電力供給及び／又はバッテリ６０４の充電のために、電源６１８から１又は２以上の利用可能な電力信号を通信するための１又は２以上の通信ラインを含むことができる。例えば、電源６１８が出口である状況では、ネゴシエート可能な電源６０２は、通信ラインを介して、１２０ボルト及び／又は１５アンペアの電力信号構成要素の利用可能性を示すことができる。一般に、異なる電源６１８は、ネゴシエート可能な電源６０２によって検出できる異なる利用可能な電圧及び／又は電流を提供することができる。ネゴシエート可能な電源６０２と通信するために、充電回路６００の１又は２以上の構成要素は、通信線を介してネゴシエート可能な電源に接続し、通信することができる。例えば、回路コントローラ６００は、ネゴシエート可能な電源とネゴシエート又は通信するために、ネゴシエート可能な電源６０２に接続されたネゴシエート可能な電源コントローラ６０８を含むことができる。回路コントローラ６０６とは別個のものとして図示されているが、幾つかの実施形態では、ネゴシエート可能な電源コントローラ６０８は、回路コントローラに含まれるか又は回路コントローラ内に具現化することができる。

【0047】

ネゴシエート可能電源６０２及びネゴシエート可能電源コントローラ６０８の間でネゴシエートされた充電信号情報は、回路コントローラ６０６又は充電回路６００の他の構成要素によって、バッテリ６０４を充電するために使用することができる。例えば、図７は、一実施形態による、バッテリ６０４を充電するためにネゴシエート可能な電源６０２及び回路モデル６４０を利用するための方法７００を示すフローチャートである。幾つかの実施構成では、方法７００のオペレータの動作は、以下でより詳細に説明するように、ネゴシエート可能な電源コントローラ６０８及び／又は回路コントローラ６０６によって実行又は実行することができる。しかしながら、充電回路６００の他の構成要素又は図６に示されていないコンピュータデバイスが、動作の１又は２以上を実行してもよい。更に、動作は、ソフトウェアプログラム又は指示の実行を通じて、充電回路６００の１又は２以上のハードウェア構成要素を通じて、又はソフトウェア及びハードウェア構成要素の組み合わせを通じて実行されてもよい。

【0048】

動作７０２で開始すると、ネゴシエート可能電源コントローラ６０８は、バッテリ６０４の充電に使用するために、ネゴシエート可能電源６０２に所望の電力信号を要求することができる。例えば、ネゴシエート可能電源コントローラ６０８は、５０Ｗの電力信号のような電力信号のレベルを要求する要求を、１又は２以上の通信ラインを介してネゴシエート可能電源６０２に送信することができる。ネゴシエート可能電源６０２は、上述のように、電源６１８と通信してもよく、又は電源から電力信号を受信してもよく、及び通信又は電力信号から、充電回路６００に供給するための１又は２以上の利用可能な電力信号を決定してもよい。多くの場合、ネゴシエート可能な電源６０２は、電源６１８からの交流（ＡＣ）電力信号を直流（ＤＣ）電力信号に変換することができる。また、ネゴシエート可能な電源６０２は、コンセントから１８００Ｗの信号を１００Ｗの信号に受信するなど、電力信号を下側の電力レベルに降圧することもできる。一部の事例では、ネゴシエート可能な電源６０２は、電力信号の電流成分を維持しながら電圧成分を降下させるなど、他の成分を維持しながら、電源６１８からの電力信号の一部の成分を降下させることができる。

【0049】

要求された電力信号に応答して、ネゴシエート可能な電源６０２は、１又は２以上の通信回線を介してネゴシエート可能な電源コントローラ６０８と通信し、所望の電力信号がネゴシエート可能な電源から利用可能であるかどうかを示すことができる。例えば、ネゴシエート可能電源コントローラ６０８は、上述のように、５０Ｗの電力信号を要求することができる。しかしながら、電源６１８は、ネゴシエート可能電源６０２がバッテリ６０４を充電するために５０Ｗの電力信号が利用可能でないことを示すように、３０Ｗの電力信号に制限される場合がある。従って、ネゴシエート可能な電源コントローラ６０８は、動作７０４において、所望の電力信号がネゴシエート可能な電源６０２から利用可能であるかどうかを判断し、利用可能でない場合、動作７０６において所望の電力信号を変更することができる。幾つかの実装形態では、ネゴシエート可能電源６０２は、ネゴシエート可能電源コントローラ６０８が選択し得る電源６１８に基づいて、利用可能な１又は２以上の電力信号の表示を提供することができる。他の実施構成では、ネゴシエート可能電源コントローラ６０８は、バッテリ６０４を充電するための様々な所望の電力信号でプログラムされてもよく、プリセットされた所望の電力信号から代替の所望の電力信号を選択してもよい。

【0050】

更に他の実施構成では、所望の電力信号は、回路コントローラ６０６からネゴシエート可能電源コントローラ６０８に提供されてもよい。より詳細には、ネゴシエート可能電源コントローラ６０８は、回路コントローラ６０６と通信してよく、及び回路コントローラから１又は２以上の所望の電力信号を受信してよい。回路コントローラ６０６は、多くの要因及び／又は充電回路６００のオペレータに基づいて所望の電力信号を決定してもよい。例えば、所望の電力信号は、上述したように、バッテリ６０４の１又は２以上の測定された特性に基づいてもよい。別の例では、所望の電力信号は、回路モデル６４０への入力として使用される標的電力信号に基づいてもよい。それにもかかわらず、ネゴシエート可能電源コントローラ６０８は、ネゴシエート可能電源６０２に変更された所望の電力信号を要求するために、動作７０２に戻ることができる。ネゴシエート可能な電源コントローラ６０８は、利用可能な電力信号がネゴシエート可能な電源コントローラによって選択されるまで、ネゴシエート可能な電源６０２に所望の電力信号を要求及び変更し続けることができる。

【0051】

ネゴシエート可能電源６０２から電力信号をネゴシエートすると、ネゴシエート可能電源コントローラ６０８又は回路コントローラ６０６は、動作７０８において、ネゴシエートされた電力信号の電圧及び／又は最大電流を決定することができる。例えば、ネゴシエート可能な電源コントローラ６０８又は回路コントローラ６０６は、ネゴシエート可能な電源６０２から電源信号を受信し、信号の電圧及び信号の最大電流を測定することができる。測定値は、幾つかの実装では、回路コントローラ６０６に転送される。別の実施例では、ネゴシエート可能な電源６０２は、ネゴシエートされた電力信号の電圧及び最大電流などの電力信号の特性をネゴシエート可能な電源コントローラ６０８に提供することを決定することができる。この特性は、ネゴシエート可能電源コントローラ６０８によって受信され、及び回路コントローラ６０６に提供することができる。

【0052】

動作７１０において、回路コントローラ６０６は、上述したように、回路６００のスイッチ６１２、６１４の制御に使用するために、電圧及び最大電流等のネゴシエートされた電力信号特性を回路モデル７４０に提供することができる。特に、回路モデル６４０は、ネゴシエートされた電力信号の電圧を利用して、充電回路６００のスイッチングデバイス６１２、６１４に送信される制御信号の周波数を決定することができる。スイッチ６１２、６１４を通る電力信号の伝送は、スイッチ６１２へのパルス制御信号の周波数が電力信号の電圧に基づくように、ネゴシエート可能な電源６０２によって提供される電力信号の電圧に依存することがある。別の例では、回路モデル６４０は、充電信号がバッテリを圧倒しないように、又は電源６１８を損傷させるために電流を引きすぎないように、バッテリ６０４を充電するために使用される電源から引き出される電流の量を維持することができる。特に、充電回路６００は、バッテリ６０４を充電するために１００Ｗの充電信号を印加するように構成されるかもしれないが、ネゴシエートされた電力信号は３０Ｗに過ぎないかもしれない。充電回路６００の制御がネゴシエートされた電力信号に調整されない場合、回路は、利用可能な（３０Ｗ）よりも多くの電流（１００Ｗ）を電源６１８から引き出そうとし、性能を低下させる又は電源を損傷させる可能性がある。一般に、回路モデル６４０は、モデルの精度を向上させるために、ネゴシエートされた電力信号の任意の特性を回路モデルへの入力又はパラメータとして受け取ることができる。モデル６４０は、第１のスイッチ６１２への入力電力信号に基づいてバッテリ６０４に印加される充電信号を推定するように構成されるので、ネゴシエートされた電力信号の特性及びパラメータは、より正確な推定充電信号を提供する際にモデルを支援することができる。

【0053】

動作７１２において、回路コントローラ６０６は、上述したように、ネゴシエートされた電力信号の特性又はパラメータに基づいて充電信号を整形するように充電回路６００を制御することができる。特に、回路モデル６４０は、モデルがモデル化された回路への入力電力信号を決定又は計算することができるように、ネゴシエートされた電力信号の特性を入力パラメータとして受け取ることができる。上述したように、回路モデル６４０は、入力電力信号を推定出力電力信号に処理するために、充電回路の１又は２以上の構成要素をモデル化してもよい。このようにして、回路モデル６４０に対する入力電力信号は、回路モデルの出力を駆動し、及びバッテリ６０４に対する推定出力電力信号に影響を及ぼす可能性がある。回路モデル６４０からの推定出力電力信号は、回路コントローラ６０６による充電回路６００の構成要素の制御を決定するために上述のように使用することができる。この態様において、充電回路は、バッテリ６０４からのフィードバックなしに初期整形充電信号を生成してもよく、充電回路に入力電力信号を供給するためにネゴシエート電源６０２を利用してもよい。

【0054】

図８を参照すると、本明細書で論じられる様々なシステム及び方法を実施し得る１又は２以上のコンピュータユニットを有する例示的なコンピュータシステム８００の詳細な説明が提供される。コンピュータシステム８００は、コントローラの一部であってもよく、本明細書で論じられる様々な実施構成と動作可能に通信することができ、本明細書で論じられる方法に関連する様々な動作を実行してもよく、バッテリを特徴付けるための様々なデータを処理するためにオフラインで実行してもよく、更に本明細書で論じられるシステム全体の一部であってもよい。コンピュータシステム８００は、本明細書で論じる様々な信号を処理してもよく、及び／又は本明細書で論じる様々な信号を提供してもよい。例えば、バッテリ測定情報が、このようなコンピュータシステム８００に提供することができる。コンピュータシステム８００はまた、例えば、様々な図に関して論じられたコントローラ、モデル、同調／整形回路に適用可能とすることができ、及び本明細書で説明される様々な方法を実施するのに使用することができる。これらのデバイスの具体的な実施構成は、異なる可能性のある具体的なコンピュータアーキテクチャであってもよく、その全てが本明細書で具体的に論じられるわけではないが、当業者には理解されるであろう。コンピュータシステムは、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、マイクロコントローラ、又は他のコンピュータ構成と考えられ、及び／又はこれらを含むことができることは、更に理解されるであろう。このような様々な可能な実施構成において、当業者によって理解されるように、以下で議論されるより多くの又はより少ない構成要素が含まれてもよく、相互接続及び他の変更をすることができる。

【0055】

コンピュータシステム８００は、コンピュータプログラム製品を実行してコンピュータプロセスを実行することが可能なコンピュータシステムとすることができる。データ及びプログラムファイルがコンピュータシステム８００に入力することができ、コンピュータシステム８００がファイルを読み取り、その中のプログラムを実行する。コンピュータシステム８００の要素の幾つかは、図８に示されており、これには、１又は２以上のハードウェアプロセッサ８０２、１又は２以上のデータ記憶デバイス８０４、１又は２以上のメモリデバイス８０６、及び／又は１又は２以上のポート８０８～８１２が含まれる。更に、当業者によって認識されるであろう他の要素が、コンピュータシステム８００に含まれ得るが、図８に明示的に描かれておらず、又は本明細書で更に議論されていない。コンピュータシステム８００の様々な要素は、１又は２以上の通信バス、ポイントツーポイント通信経路、又は図８に明示的に描かれていない他の通信手段によって互いに通信することができる。

【0056】

プロセッサ８０２は、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、及び／又は１又は２以上の内部レベルのキャッシュを含むことができる。プロセッサ８０２が単一の中央処理ユニット、又は一般に並列処理環境と呼ばれる、互いに並列に指示を実行し、演算を実行することができる複数の処理ユニットを備えるような、１又は２以上のプロセッサ８０２が存在してもよい。

【0057】

様々な可能な組み合わせで現在説明されている技術は、少なくとも部分的に、データ記憶デバイス（複数可）８０４に記憶されたソフトウェアに実装され、メモリデバイス（複数可）８０６に記憶され、及び／又はポート８０８～８１２の１又は２以上を介して通信され、それにより、図８のコンピュータシステム８００を、本明細書で説明されている動作を実施するための特別な目的のマシンに変換することができる。コンピュータシステム８００の例には、スクーターや自転車から自動車に至るまで様々な可能性のあるタイプの車両、電動工具、携帯電話、タブレット、ラップトップを含む様々な可能性のあるモバイル通信／コンピュータ環境、パーソナルコンピュータ、マルチメディアコンソール、ゲーム機、セットトップボックス、組み込みコンピュータ及び処理システム等が含まれ、又は実装することができる。

【0058】

１又は２以上のデータ記憶デバイス８０４は、コンピュータシステム８００内で生成又は採用されたデータを記憶することができる任意の非一過性のデータ記憶デバイス、例えば、コンピュータシステム８００の様々な構成要素を管理するアプリケーションプログラム及びオペレーティングシステム（ＯＳ）の両方の指示を含むことができる、コンピュータプロセスを実行するためのコンピュータ実行可能な指示を含むことができる。データ記憶デバイス８０４は、限定されないが、磁気ディスクドライブ、光ディスクドライブ、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）、フラッシュドライブ等を含むことができる。データストレージデバイス８０４は、取り外し可能なデータストレージメディア、取り外し不可能なデータストレージメディア、及び／又は、１又は２以上のデータベース管理製品、ウェブサーバ製品、アプリケーションサーバ製品、及び／又は他の追加ソフトウェア構成要素を含む、このようなコンピュータプログラム製品と共に有線又は無線ネットワークアーキテクチャを介して利用可能にされた外部ストレージデバイスを含むことができる。取り外し可能なデータ記憶媒体の例としては、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、デジタルバーサタイルディスク読み出し専用メモリ（ＤＶＤ－ＲＯＭ）、光磁気ディスク、フラッシュドライブ等が挙げられる。取り外し不可能なデータ記憶媒体の例には、内蔵磁気ハードディスク、ＳＳＤ、及びその他が含まれる。１又は２以上のメモリデバイス８０６は、揮発性メモリ（例えば、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）等）及び／又は不揮発性メモリ（例えば、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ等）を含むことができる。

【0059】

現在説明されている技術に従ってシステム及び方法を実現するメカニズムを含むコンピュータプログラム製品は、データストレージデバイス８０４及び／又はメモリデバイス８０６に常駐することができ、これらは機械可読媒体と呼ばれることがある。機械可読媒体は、機械による実行のために本開示の動作の何れか１又は２以上を実行するための指示を記憶又は符号化することが可能な、又はこのような指示によって利用される又はこのような指示に関連するデータ構造及び／又はモジュールを記憶又は符号化することが可能な、任意の有形非一過性媒体を含むことができることが理解されよう。機械可読媒体は、１又は２以上の実行可能な指示又はデータ構造を記憶する単一の媒体又は複数の媒体（例えば、集中型又は分散型データベース、及び／又は関連するキャッシュ及びサーバ）を含むことができる。

【0060】

幾つかの実装では、コンピュータシステム８００は、他のコンピュータ、ネットワーク、又は車両デバイスと通信するための、入力／出力（Ｉ／Ｏ）ポート８０８、通信ポート８１０、及びサブシステムポート８１２等の１又は２以上のポートを含む。ポート８０８～８１２は組み合わされても分離されてもよく、及び１又は２以上のポートがコンピュータシステム８００に含まれてもよいことが理解されよう。Ｉ／Ｏポート８０８は、情報がコンピュータシステム８００に入力され又はコンピュータシステム８００から出力されるＩ／Ｏデバイス、又は他のデバイスに接続することができる。このようなＩ／Ｏデバイスは、限定されないが、１又は２以上の入力デバイス、出力デバイス、及び／又は環境トランスデューサデバイスを含むことができる。

【0061】

一実施構成では、入力デバイスは、人間の声、物理的な動き、物理的なタッチ又は圧力、及び／又はこのようなもののような、人間が生成した信号を、Ｉ／Ｏポート８０８を介してコンピュータシステム８００への入力データとして電気信号に変換する。幾つかの例では、このような入力は、先行する図に関して議論された様々なシステム及び方法とは別個であってもよい。同様に、出力デバイスは、Ｉ／Ｏポート８０８を介してコンピュータシステム８００から受信された電気信号を、本明細書で論じられる様々な方法及びシステムによって感知又は使用できる信号に変換することができる。入力デバイスは、Ｉ／Ｏポート８０８を介してプロセッサ８０２に情報及び／又はコマンド選択を伝達するための英数字及び他のキーを含む英数字入力デバイスであってもよい。入力デバイスは、マウス、トラックボール、カーソル方向キー、ジョイスティック、及び／又はホイール等の方向及び選択制御デバイス；カメラ、マイクロフォン、位置センサ、方位センサ、重力センサ、慣性センサ、及び／又は加速度センサ等の１又は２以上のセンサ；及び／又はタッチセンシティブディスプレイスクリーン（「タッチスクリーン」）を含むが、これらに限定されない他のタイプのユーザ入力デバイスであってもよい。出力デバイスは、限定されないが、ディスプレイ、タッチスクリーン、スピーカ、触覚及び／又は触覚出力デバイス、及び／又はこれらを含むことができる。幾つかの実施構成では、入力デバイス及び出力デバイスは、例えばタッチスクリーンの場合、同じデバイスであってもよい。

【0062】

環境トランスデューサデバイスは、Ｉ／Ｏポート８０８を介してコンピュータシステム８００への入力又はコンピュータシステム８００からの出力のために、ある形式のエネルギー又は信号を別の形式に変換する。例えば、コンピュータシステム８００内で生成された電気信号は、別のタイプの信号に変換され得、及び／又はその逆もあり得る。一実施構成では、環境トランスデューサデバイスは、バッテリ電圧、開回路バッテリ電圧、チャア電流、バッテリ温度、光、サウンド、温度、圧力、磁場、電場、化学的特性、物理的移動、方位、加速度、重力、及び／又はこのようなもののような、コンピュータデバイス８００にローカルな又はコンピュータデバイス８００からリモートな環境の特性又は態様を感知する。更に、環境トランスデューサデバイスは、例えば、何らかの物体（例えば、機械的アクチュエータ）の物理的移動、物質の加熱又は冷却、化学物質の添加、及び／又はこのようなもののような、例示的なコンピュータデバイス８００のローカル又はそこからリモートの何れかに、環境に何らかの影響を与える信号を生成することができる。

【0063】

一実施構成では、通信ポート８１０は、コンピュータシステム８００が、本明細書に規定される方法及びシステムを実行するのに有用なネットワークデータを受信し、並びに情報及びそれによって決定されるネットワーク構成変更を送信することができる方法によって、ネットワークに接続されることができる。例えば、充電プロトコルが更新され、バッテリの測定又は計算データが外部システムと共有され、及び同様のことが行われ得る。通信ポート８１０は、コンピュータシステム８００を、１又は２以上の有線又は無線通信ネットワーク又は接続によって、コンピュータシステム８００と他のデバイスとの間で情報を送信及び／又は受信するように構成された１又は２以上の通信インタフェースデバイスに接続する。このようなネットワーク又は接続の例としては、限定されないが、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、イーサネット、Ｗｉ－Ｆｉ、ブルートゥース（登録商標）、近距離無線通信（ＮＦＣ）、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）等が挙げられる。このような１つ又は２以上の通信インタフェースデバイスは、通信ポート８１０を介して、ポイントツーポイント通信経路を介して直接、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）（例えば、インターネット）を介して、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）を介して、セルラー（例えば、第３世代（３Ｇ）又は第４世代（４Ｇ））ネットワークを介して、又は別の通信手段を介して、１つ又は２以上の他のマシンと通信するために利用することができる。更に、通信ポート８１０は、電磁信号の送信及び／又は受信のためにアンテナと通信することができる。幾つかの例では、アンテナは、機械、車両又は他のデバイスの位置の決定を容易にするために、全地球測位システム（ＧＰＳ）データを受信するために採用することができる。

【0064】

コンピュータシステム８００は、本明細書に記載される方法及びシステムに従って充電されるデバイスに関連する１又は２以上のシステムと通信して、その動作を制御し、及び／又はコンピュータシステム８００とデバイスの１又は２以上のサブシステムとの間で情報を交換するためのサブシステムポート８１２を含むことができる。車両のこのようなサブシステムの例としては、限定されるものではないが、モータコントローラ及びシステム、バッテリ制御システム等が挙げられる。

【0065】

図８に示すシステムは、本開示の態様に従って採用又は構成できるコンピュータシステムの可能な一例である。コンピュータシステム上で本開示の技術を実施するためのコンピュータ実行可能な指示を記憶する他の非一過性の有形のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体が利用できることが理解されよう。

【0066】

本開示において、開示された方法は、デバイスによって読み取り可能な指示又はソフトウェアのセットとして実施することができる。更に、開示された方法におけるステップの特定の順序又は階層は、例示的なアプローチの例であることが理解される。設計の好みに基づいて、開示された主題の範囲内に留まりながら、方法におけるステップの特定の順序又は階層を再配置できることが理解される。添付の方法特許請求の範囲は、様々なステップの要素を例示的な順序で提示しており、必ずしも提示された特定の順序又は階層に限定されることを意味するものではない。

【0067】

記載された開示は、本開示によるプロセスを実行するようにコンピュータシステム（又は他の電子デバイス）をプログラムするために使用できる、その上に記憶された指示を有する非一過性の機械可読媒体を含むことができるコンピュータプログラム製品、又はソフトウェアとして提供することができる。機械可読媒体は、機械（例えば、コンピュータ）によって読み取り可能な形態（例えば、ソフトウェア、処理アプリケーション）で情報を記憶するための任意の機構を含む。機械可読媒体は、磁気記憶媒体、光学記憶媒体；光磁気記憶媒体、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）；消去可能プログラマブルメモリ（例えば、ＥＰＲＯＭ及びＥＥＰＲＯＭ）；フラッシュメモリ；又は電子的指示を記憶するのに適した他のタイプの媒体を含むことができるが、これらに限定されない。

【0068】

本開示の実施形態は、本明細書において記載される様々なステップを含む。ステップは、ハードウェア構成要素によって実行されてもよく、又は機械実行可能な命令で具現化されてもよく、この命令は、命令でプログラムされた汎用又は特殊用途プロセッサにステップを実行させるために使用されてもよい。或いは、ステップは、ハードウェア、ソフトウェア及び／又はファームウェアの組み合わせによって実行されてもよい。

【0069】

本発明の範囲から逸脱することなく、説明した例示的な実施形態に対して様々な修正及び追加を行うことができる。例えば、上述した実施形態は特定の特徴に言及しているが、本発明の範囲には、特徴の異なる組み合わせを有する実施形態及び説明した特徴の全てを含まない実施形態も含まれる。従って、本発明の範囲は、このような全ての代替、修正、及び変形を、その全ての均等物と共に包含することが意図される。

【0070】

具体的な実施構成について説明するが、これは例示のみを目的としていることを理解されたい。関連技術の当業者であれば、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、他の構成要素及び構成が使用できることを認識するであろう。従って、以下の説明及び図面は例示であり、限定的に解釈されるものではない。本開示の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が記載されている。しかしながら、ある場合には、説明を不明瞭にすることを避けるために、周知の又は従来の詳細は記載しない。本開示における１つ又は１つの実施形態への言及は、同じ実施形態又は任意の実施形態への言及であり得、及び、このような言及は、実施形態の少なくとも１つを意味する。

【0071】

「一実施形態」又は「１つの実施形態」への言及は、実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造、又は特性が、本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書において様々な箇所で「一実施形態において」という表現が現れるが、必ずしも全てが同じ実施形態を指すわけではなく、別個又は代替の実施形態が他の実施形態と相互に排他的であるわけでもない。更に、幾つかの実施形態が示し、他の実施形態が示さない可能性がある様々な特徴が記載されている。

【0072】

本明細書において使用される用語は、一般に、本開示の文脈内において、及び各用語が使用される特定の文脈において、当該技術分野における通常の意味を有する。代替語及び同義語は、本明細書で論じる用語の１又は２以上の何れにも使用することができ、用語が本明細書で詳述又は論じられるか否かに特別な意味を置くべきではない。場合によっては、特定の用語の同義語が提供される。１又は２以上の同義語の記載は、他の同義語の使用を排除するものではない。本明細書で論じられる任意の用語の例を含む本明細書の任意の場所における例の使用は、例示に過ぎず、本開示又は任意の例の用語の範囲及び意味を更に限定することを意図するものではない。同様に、本開示は、本明細書において与えられる様々な実施形態に限定されない。

【0073】

本開示の範囲を限定する意図はないが、本開示の実施形態による器具、装置、方法及びこれらの関連する結果の例を以下に示す。読者の便宜のために、実施例においてタイトル又はサブタイトルが使用される場合があるが、これは決して本開示の範囲を制限すべきではないことに留意されたい。別段の定義がない限り、本明細書で使用される技術用語及び科学用語は、本開示が属する技術分野における当業者によって一般的に理解される意味を有する。矛盾する場合には、定義を含む本明細書が優先する。

【0074】

本開示の追加的な特徴及び利点は、以下の説明に記載され、部分的には説明から明らかであるか、又は本明細書に開示された原理の実施により知ることができる。本開示の特徴及び利点は、添付の特許請求の範囲において特に指摘されている器具及び組み合わせによって実現できることができる。本開示のこれら及び他の特徴は、以下の説明及び添付の特許請求の範囲からより完全に明らかとなるか、又は本明細書に記載された原理の実践によって学ぶことができる。

【符号の説明】

【0075】

６０２ ネゴシエート可能な電源
６０８ ネゴシエート可能電源コントローラ
６０６ 回路コントローラ
６１０ 信号整形発生器
６１８ 電源
６２０ バッテリ測定回路
６４０ 回路モデル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【国際調査報告】