制御可能なアダプタの出力を有する電力管理システム
【課題】バッテリコントローラを有するバッテリパックと、バッテリパックを充電するとともに、システム負荷に電力供給するアダプタとを備えた電力管理システムを提供する。
【解決手段】アダプタは、最大アダプタ電力を示す電力認識信号を生成するとともに、制御信号を受信する。バッテリパックの状態と、システム負荷の状態とに応じて、アダプタの出力電力を調節するために、バッテリパック内のバッテリコントローラは、電力認識信号を受信するとともに、制御信号を生成する。
【解決手段】アダプタは、最大アダプタ電力を示す電力認識信号を生成するとともに、制御信号を受信する。バッテリパックの状態と、システム負荷の状態とに応じて、アダプタの出力電力を調節するために、バッテリパック内のバッテリコントローラは、電力認識信号を受信するとともに、制御信号を生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力管理システムに関し、特に、制御可能なアダプタの出力を有する電力管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、２００７年３月７日に提出された米国仮特許出願第６０／９０５,６７９号に対する優先権を主張する、その発明の名称を“Battery Management Systems with Controllable Adapter Output”と称し、２００７年６月２０日に提出された同時係属出願である米国特許出願第１１／８２１,０４２号の一部継続出願であり、引用によりその全体を本願明細書に組み込む。
【０００３】
図１は、従来のバッテリ充電回路１００のブロック図を示している。図１に示されているように、バッテリ充電回路１００は、アダプタ１０２と、パルス幅変調コントローラ１０８と、充電器コントローラ１１０と、バッテリパック内のバッテリ保護回路（図示せず）とによって、実現されている。アダプタ１０２は、固定電圧を出力するとともに、充電器１０６（パルス幅変調コントローラ１０８、および充電器コントローラ１１０として図示）は、ブロック１１２内の電力スイッチおよびバックコンバータ（buck converter）を制御することによって、アダプタ１０２の出力電圧を低下させる。その結果、従来のバッテリ充電回路は、比較的サイズが大きく、かつコストが掛かる。
【０００４】
図２は、他の従来の充電回路２００のブロック図を示している。充電回路２００は、制御可能なアダプタ２０２と、充電器コントローラ２１０として図示されている外部制御チップとを備えている。外部制御チップ（充電器コントローラ２１０）は、バッテリパック２０４の電流／電圧に応じて、制御可能なアダプタ２０２の出力電力を制御する。図２に示されているように、充電回路２００は、バッテリパック２０４の充電電流制御するために、追加のスイッチ２１２をさらに必要とする。その結果、このようなバッテリ充電回路も、同様に比較的サイズが大きく、かつコストが掛かる。
【０００５】
さらに、従来の充電回路では、不平衡（unbalancing）の問題（たとえば、バッテリパック内の複数セルが、異なる電圧／容量を有する場合がある）によって、たとえ他のセルが完全に充電されていなくとも、幾つかのセルは、過電圧状態に達する場合がある。このような不平衡の問題からセルを回避させるために、セル平衡回路の使用が可能であるが、一般的には、過度の熱発生を避けるため、バッテリがほぼ完全に充電がされている場合にのみ、セルの平衡が可能である。平衡時間が制限される結果、セル平衡回路は効果的ではない場合がある。換言すれば、充電過程は、全セルにわたって十分精密ではない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態において、電力管理システムは、バッテリコントローラを有するバッテリパックと、バッテリパックを充電するとともに、システム負荷に電力供給するように動作するアダプタとを備えている。アダプタは、最大アダプタ電力を示す電力認識信号を生成するとともに、制御信号を受信する。バッテリパック内のバッテリコントローラは、バッテリパックの状態と、システム負荷の状態とに応じて、アダプタの出力電力を調節するために、電力認識信号を受信するとともに、制御信号を生成する。
【０００７】
主張する本発明主題の実施形態の特徴および利点は、添付の図面（同一の参照符号は、同一の部分を表す）への参照とともに、本発明の詳細な記載によって、以下のとおり明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】従来のバッテリ充電回路のブロック図を示す図である。
【図２】従来のバッテリ充電回路のブロック図を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による、バッテリ管理システムを示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態による、バッテリ管理システムを示す他のブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態による、バッテリ管理システムによって実行される動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態による、バッテリ管理システムによって実行される動作を示す他のフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態による、バッテリ管理システムによって実行される動作を示す他のフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態による、バッテリ管理システムによって実行される動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の一実施形態による、バッテリ管理システムを示すブロック図である。
【図１０】本発明の一実施形態による、バッテリ管理システムによって実行される動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、本発明の実施形態の詳細は、参照によって明らかとなる。本発明は、これらの実施形態と併せて記載されるが、本発明をこれらの実施形態に限定することを意図するものでないことを理解されたい。反対に、本発明は、添付の特許請求の範囲よって定義される本発明の趣旨および範囲内に含まれる代替物、変形物、および等価物を包含することを意図している。
【００１０】
さらに、以下の本発明の詳細な説明において、本発明に対する理解が深まるように、多数の詳細な情報を説明する。しかし、当業者であれば、それらの詳細な情報がなくとも本発明を実施することは可能であることを理解されよう。他の事例では、本発明の態様が不必要に曖昧にならないよう、すでに良く知られている方法、手続き、コンポーネント、および回路を詳細には記載しない。
【００１１】
一実施形態において、本発明は、制御可能なアダプタの出力を有するバッテリ管理システムを提供する。そのような一実施形態において、バッテリ管理システムは、バッテリパック内に統合された制御回路（スペースを節約するとともに、コストを低減する）によって、個々のセル状態（たとえば、セル電圧、セル電流、セル温度、およびセル容量）に応じて、アダプタの出力（たとえば、アダプタ出力電力、アダプタ出力電圧、およびアダプタ出力電流）を調節することができる。その結果、本発明のバッテリ管理システムは、個々のセル状態に応じて、複数の充電モード（たとえば、標準定電流充電モード（standard constant current charging mode）、軽定電流充電モード（light constant current charging mode）、標準定電圧充電モード（standard constant voltage charging mode）、軽定電圧充電モード（light constant voltage charging mode））を有効にすることができる。一実施形態において、全セルが完全に充電された場合に、バッテリの充電を終了するとともに、それにより望ましくない状態（たとえば、過電圧、過充電、過電流）を回避することができる。
【００１２】
図３は、本発明の一実施形態による、バッテリ管理システム３００のブロック図を示している。バッテリ管理システム３００は、複数のセル３１０＿１，３２０＿２，…，３１０＿ｎを有するバッテリパック３０４を充電するアダプタ３０２（たとえば、制御可能なアダプタ）を備えている。
【００１３】
一実施形態において、複数の充電モードを有効にするために、制御回路３２０は、前記バッテリパック３０４を監視するとともに、アダプタ３０２の出力電力を制御する制御信号３５０を生成するために使用される。さらに詳細には、制御回路３２０は、バッテリパック３０４内の複数のセル３１０＿１〜３１０＿ｎの各セルの状態（たとえば、セル電圧、セル電流、セル温度、およびセル容量）に応じて制御信号３５０を生成するために使用される。一実施形態において、制御回路３２０に接続されたアダプタ３０２は、バッテリパック３０４を充電する。好ましくは、アダプタ３０２の出力３４０における出力電力は、制御信号３５０に応じて調節される。
【００１４】
一実施形態において、前記制御回路３２０は、バッテリパック３０４内に統合されている。そのため、バッテリパック３０４は、個々のセル状態に応じて、制御可能なアダプタ３０２の出力３４０を直接制御することができる。したがって、外部制御チップ（たとえば、充電器コントローラ）と、外部電力スイッチとを除外することができる。
【００１５】
限定するわけではなく、一実施形態において、前記制御回路３２０は、標準定電流充電モードＣＣｎ（ｎ＝０）と、軽定電流充電モードＣＣｎ（ｎ＝１，２，…，ｍａｘ、ただし、ｍａｘは、異なる軽定電流充電モードの数を示すｎの所定最大数である）と、標準定電圧充電モードＣＶｍ（ｍ＝０）と、軽定電圧充電モードＣＶｍ（ｍ＝１，２，…，ｍａｘ’、ただし、ｍａｘ’は、異なる軽定電圧充電モードの数を示すｍの所定最大数である）と、充電終了モードとを有効にする。一実施形態において、軽定電流充電モード、または軽定電圧充電モードは、不平衡状態が発生した場合、有効にすることができる。一実施形態において、充電終了モードは、望ましくない／エラー状態が発生した場合、または全セルが完全に充電された場合、有効にすることができる。
【００１６】
好ましくは、一実施形態において、前記出力３４０において定充電電流Ｉ０を供給するように、制御信号３５０がアダプタ３０２を制御する場合、標準定電流充電モードＣＣ０は有効にされる。そのため、バッテリパック３０４は、定充電電流Ｉ０によって充電される。一実施形態において、出力３４０において軽定充電電流（constant light charging current）Ｉｎ（ｎ＝１，２，…，ｍａｘ）を供給するように、制御信号３５０がアダプタ３０２を制御する場合、軽定電流充電モードＣＣｎ（ｎ＝１，２，…，ｍａｘ）は有効にされる。そのため、バッテリパック３０４は、軽定充電電流Ｉｎ（ｎ＝１，２，…，ｍａｘ）によって充電される。一実施形態において、Ｉ０＞Ｉ１＞Ｉ２＞…＞Ｉｍａｘである。
【００１７】
同様に、一実施形態において、前記出力３４０において定充電電圧Ｖ０を供給するように、制御信号３５０がアダプタ３０２を制御する場合に、標準定電圧充電モードＣＶ０は有効にされる。そのため、バッテリパック３０４は、定充電電圧Ｖ０によって充電される。一実施形態において、出力３４０において軽定充電電圧（constant light charging voltage）Ｖｍ（ｍ＝１，２，…，ｍａｘ’）を供給するように、制御信号３５０がアダプタ３０２を制御する場合、軽定電圧充電モードＣＶｍ（ｍ＝１，２，…，ｍａｘ’）は有効にされる。そのため、バッテリパック３０４は、軽定充電電圧Ｖｍ（ｍ＝１，２，…，ｍａｘ’）によって充電される。一実施形態において、Ｖ０＞Ｖ１＞Ｖ２＞…＞Ｖｍａｘ’である。
【００１８】
好ましくは、個々のセル状態に応じて、前記異なる充電モード（ＣＣ０，ＣＣ１，…，ＣＣｍａｘ、およびＣＶ０，ＣＶ１，…，ＣＶｍａｘ’）を有効にすることによって、全セルを完全に充電するとともに、望ましくない状態を回避することができ、それによってバッテリ寿命を延ばすことができる。
【００１９】
上述したように、一実施形態において、前記複数の充電モード（ＣＣ０，ＣＣ１，…，ＣＣｍａｘ、およびＣＶ０，ＣＶ１，…，ＣＶｍａｘ’）を有効にするために、制御回路３２０は、個々のセル状態を監視するとともに、アダプタ３０２の出力電力を制御する。他の実施形態において、バッテリパック３０４（たとえば、バッテリパック電圧およびバッテリパック電流）を監視するとともに、複数の充電モード（ＣＣ０，ＣＣ１，…，ＣＣｍａｘ、およびＣＶ０，ＣＶ１，…，ＣＶｍａｘ’）を有効にする制御信号を生成する制御回路は、同様に、バッテリパック３０４の外部に実装することができる。
【００２０】
図４は、本発明の一実施形態による、バッテリ管理システム４００の他のブロック図を示している。図３と同一の参照符号が付された要素は、同様の機能を有し、簡潔性および明瞭性のため、本明細書では繰り返し説明しない。図４の実施例において、前記バッテリパック３０４は、３個のセル３１０＿１，３２０＿２，３１０＿３を備えている。
【００２１】
図４において、監視回路４２４（たとえば、ガス計器回路）は、前記個々のセル３１０＿１〜３１０＿３に対して、セルの状態（たとえば、セル電圧、セル電流、セル温度、およびセル容量）を監視するとともに、望ましくない状態（たとえば、過電圧、過電流、過温度、および過充電）から、各セル３１０＿１〜３１０＿３を保護するように、構成されている。一実施形態において、監視回路４２４は、各セル３１０＿１〜３１０＿３を監視するとともに、各セル３１０＿１〜３１０＿３に対してセルの状態を示す監視信号を生成する。
【００２２】
たとえば、前記監視回路４２４は、セル３１０＿１〜３１０＿３の電圧を監視するとともに、セル３１０＿１〜３１０＿３の電圧をそれぞれ示す監視信号４９０＿１〜４９０＿３を生成する。一実施形態において、全セル３１０＿１〜３１０＿３は、同一の電流を有するため、監視回路４２４は、感知抵抗４７０を介してバッテリ電流を監視するとともに、バッテリ電流を示す監視信号４９２を生成する。一実施形態において監視回路４２４は、同様に、温度センサ４７２を介してバッテリ温度を監視するとともに、バッテリ温度を示す監視信号４９４を生成する。一実施形態において、監視回路４２４は、同様に、セル３１０＿１〜３１０＿３の容量を監視するとともに、セル３１０＿１〜３１０＿３の容量をそれぞれ示す監視信号（図示せず）を生成することができる。
【００２３】
好ましくは、一実施形態において、前記監視回路４２４に接続されたコマンドコンバータ４２６は、監視信号４９０＿１〜４９０＿３，４９２，４９４に応じて、制御信号３５０を生成する。さらに詳細には、バッテリパック３０４内に統合されたコマンドコンバータ４２６は、個々のセル状態に基づいて、アダプタ３０２の出力電力を制御する制御信号３５０を生成するために使用される。したがって、一実施形態において、個々のセル状態に応じて、異なる充電モードを有効にすることができる。一実施形態において、コマンドコンバータ４２６は、バッテリパック３０４の外部に実装される。そのような一実施形態において、コマンドコンバータ４２６は、コマンドコンバータ４２６とバッテリパック３０４との間に接続されたシリアルバス、たとえば、１ワイヤバスまたは２ワイヤバス（例として、ＳＭＢｕｓバスやＩ２Ｃバスなど）を介して、監視信号４９０＿１〜４９０＿３，４９２，４９４を受信することができる。
【００２４】
一実施形態において、コマンドコンバータ４２６は、プロセッサ（たとえば、マイクロプロセッサ）または状態マシンによって実現することができる。限定するわけではなく、一実施形態において、コマンドコンバータ４２６は、標準定電流充電モードＣＣｎ（ｎ＝０）と、軽定電流充電モードＣＣｎ（ｎ＝１，２，…，ｍａｘ）と、標準定電圧充電モードＣＶｍ（ｍ＝０）と、軽定電圧充電モードＣＶｍ（ｍ＝１，２，…，ｍａｘ’）と、充電終了モードとを有効にする。
【００２５】
一実施形態において前記制御信号３５０は、アナログ制御信号である。アナログ制御信号は、パルス幅変調信号生成器４８０によって生成されたパルス幅変調信号のデューティサイクルを制御するために使用される。一実施形態において、パルス幅変調信号生成器４８０は、アダプタ３０２内にある。パルス幅変調信号のデューティサイクルを調節することによって、出力３４０におけるアダプタ３０２の出力電力を調節することができる。換言すれば、一実施形態において、アダプタ３０２におけるパルス幅変調信号のデューティサイクルを制御することによって、様々な充電モードを有効にすることができる。たとえば、個々のセル状態に応じて標準定電流充電モード（ＣＣ０）を有効にする必要がある場合、アナログ制御信号は、アダプタ３０２が定電流Ｉ０を出力するように、パルス幅変調信号のデューティサイクルを調節する。
【００２６】
一実施形態において、前記制御信号３５０は、デジタル制御信号である。一実施形態において、アダプタ３０２におけるパルス幅変調信号のデューティサイクルを制御するため、デコーダは、デジタル制御信号をアナログ制御信号に変換するように、アダプタ３０２内に実装することができる。
【００２７】
さらに、一実施形態において、コマンドコンバータ４２６は、同様に、前記バッテリパック３０４内の充電スイッチ４３０および放電スイッチ４３２を制御する。一実施形態において、充電スイッチ４３０がスイッチオフされた場合に、バッテリの充電は終了する。一実施形態において、放電スイッチ４３２は、バッテリパック３０４がシステム負荷（図示せず）に電力を供給した場合に、スイッチオンされる。
【００２８】
一実施形態において、前記セル３１０＿１〜３１０＿３の性能を向上させるために、セル３１０＿１〜３１０＿３を平衡させるセル平衡回路４２８は、バッテリパック３０４内に備えられている。セル平衡回路４２８は、監視回路４２４の外部または監視回路４２４の内部に実装することができる。一実施形態において、不平衡セルを流れる電流を減少させるために、ブリーディング電流（バイパス電流）は、不平衡セルに対しセル平衡回路４２８によって有効にすることができる。セル平衡回路４２８に示されているように、セル３１０＿１のブリーディング電流は、スイッチ４１０＿１がスイッチオンされた場合に、有効にされる。セル３１０＿２のブリーディング電流は、スイッチ４１０＿２がスイッチオンされた場合に、有効にされる。セル３１０＿３のブリーディング電流は、スイッチ４１０＿３がスイッチオンされた場合に、有効である。スイッチ４１０＿１〜４１０＿３は、監視回路４２４またはコマンドコンバータ４２６によって、制御することができる。そのため、セル平衡回路４２８は、監視回路４２４またはコマンドコンバータ４２６によって、制御することができる。
【００２９】
限定するわけではなく、セル不平衡状態は、以下の状態を含み得る。一実施形態において、セルは他のいずれかのセルに対して電圧差を有する場合（前記電圧差が、所定の電圧差ΔＶを超過している）、セルは不平衡である。他の実施形態において、セルが所定の閾値電圧Ｖｂａｌａｎｃｅを有する場合、セルは不平衡である。さらに他の実施形態において、セルが、所定の閾値
【数１】
を超過する
【数２】
（充電時間の差分に対するセル電圧の差分）を有する場合に、セルは不平衡である。さらに他の実施形態において、セルが他のいずれかのセルに対して容量差を有する場合（前記容量差は、所定の容量差ΔＣを超過している）、セルは不平衡である。
【００３０】
好ましくは、上述したように、不平衡状態が発生した場合、前記アダプタ３０２は、より小さい充電電流（軽定電流充電モード）でバッテリパック３０４を充電する。したがって、全セルを完全に充電するために、セル平衡回路４２８は、（ブリーディング電流を有効にすることによって）セル平衡を行うのに、より長い時間を要する。
【００３１】
図５は、本発明の一実施形態による、バッテリ管理システムによって実行される動作のフローチャート５００を示している。一実施形態において、図４のバッテリ管理システムが、フローチャート５００に示されている方法で動作するように、コマンドコンバータ４２６は、構成することができる。さらに詳細には、一実施形態において、フローチャート５００は、充電モードがコマンドコンバータ４２６により様々なセルの状態に応じて有効にされることを例示している。図５は、図３および図４と組み合わせて説明される。
【００３２】
一実施形態において、図５の実施例で前記バッテリ管理システムは、最初に、標準定電流充電モードＣＣ０で、バッテリパック３０４を充電する。一実施形態において、不平衡状態が発生した場合、バッテリ管理システムは、軽定電流充電モードＣＣｎ（ｎ＝１，２，…，ｍａｘ）で、バッテリパック３０４を充電する。一実施形態において、バッテリパック３０４の最高セル電圧（たとえば、セル３１０＿１の電圧は３.８０Ｖ、セル３１０＿２の電圧は３.９０Ｖ、セル３１０＿３の電圧は４.０５Ｖである場合、最高セル電圧は、４.０５Ｖに等しい）が、プリセット電圧Ｖ１（たとえば、リチウムイオンセルでは、３.９Ｖ）よりも高い場合、バッテリ管理システムは不平衡状態があるかどうか確認するために、不平衡チェックを実行する。一実施形態において、不均衡状態がある場合、バッテリ管理システムは、セル平衡回路４２８によって全ての不平衡セルに対してブリーディング電流を有効するだけでなく、バッテリパック３０４の充電電流を調節する（たとえば、減少させる）。一実施形態において、バッテリパック３０４の平均セル電圧が、プリセット電圧レベルＶ２（たとえば、リチウムイオンセルでは、４.２Ｖ）よりも高い場合、バッテリ管理システムは、定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶｍ（ｍ＝０））で、バッテリパック３０４を充電する。一実施形態において、バッテリ管理システムは、同様に、保護チェックを行う。
【００３３】
ブロック５０２で、前記バッテリ管理システムは、バッテリパック３０４の充電を開始するとともに、ｎ（様々な定電流充電モードを表す）は０に初期化される。ブロック５０４で、定電流充電モードＣＣｎ（ｎ＝０）は、制御信号３５０によって有効にされる。たとえば、ｎが０にセットされた場合、標準定電流充電モードＣＣ０は有効にされる。ｎが１からｍａｘまでの間である場合、軽定電流充電モードＣＣｎ（ｎ＝１，２，…，ｍａｘ）は有効にされる。ブロック５０６で、保護チェックは実行される。たとえば、一実施形態において、コマンドコンバータ４２６は、監視回路４２４から監視信号を受信するとともに、不平衡状態（たとえば、過電圧、過電流、および過温度）が発生しているかどうか判定する。望ましくない状態がある場合、フローチャートはブロック５３０に進み、バッテリの充電を終了する（充電終了モード）。そのため、コマンドコンバータ４２６は、充電スイッチ４３０をスイッチオフして、バッテリの充電を終了する。望ましくない状態がない場合、フローチャートはブロック５０８に進む。
【００３４】
前記ブロック５０８で、バッテリパック３０４の平均セル電圧は、たとえばコマンドコンバータ４２６によって、プリセット電圧レベルＶ２（たとえば、リチウムイオンセルでは、４.２Ｖ）と比較され、定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０）が有効にできるか否か判定される。一実施形態において、バッテリパック３０４の平均セル電圧がプリセット電圧レベルＶ２よりも高い場合（バッテリパック３０４は定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０）で充電することができることを示す）、フローチャートは、ブロック５２４に進む。
【００３５】
前記ブロック５２４で、定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０）は、制御信号３５０によって有効にされる。ブロック５２６で、保護チェック（ブロック５０６と同様）を行う。望ましく状態がある場合、フローチャートは、ブロック５３０に進み、バッテリの充電を終了する（充電終了モード）。そうでない場合、フローチャートは、ブロック５２８に進む。
【００３６】
前記ブロック５２８で、バッテリパック３０４内の全セルは、完全に充電され、フローチャートはブロック５３０に進み、充電を終了する（充電終了モード）。そうでない場合、フローチャートは、ブロック５２４に戻り、バッテリパック３０４は、ブロック５２４に示されているように定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０）の下、引き続き充電される。一実施形態において、コマンドコンバータ４２６は、監視回路４２４から電圧監視信号を受信し、全セルが完全に充電されたかどうか判定する。
【００３７】
前記ブロック５０８に戻って、バッテリパック３０４の平均セル電圧が、所定の電圧レベルＶ２よりも低い場合（バッテリパック３０４は、なおも標準／軽定電流充電モードで充電することができることを示している）、フローチャートはブロック５１０に進む。
【００３８】
ブロック５１０で、最高セル電圧は、たとえばコマンドコンバータ４２６によって、プリセット電圧Ｖ１（たとえば、リチウムイオンセルでは、３.９Ｖ）と比較される。プリセット電圧Ｖ１は、不平衡チェックを行うかどうかを判定するために使用される。一実施形態において、最高セル電圧がプリセット電圧Ｖ１よりも高い場合、不平衡チェックは行われ、フローチャートはブロック５１２に進む。最高セル電圧がプリセット電圧Ｖ１よりも低い場合、フローチャートはブロック５０４に戻る。明瞭性と簡潔性のため、本明細書において上述したブロック５０４について繰り返しとなる記載は、以下省略する。
【００３９】
前記ブロック５１２で、不平衡チェックが行われる。不平衡状態がない場合、フローチャートはブロック５０４に戻る。不平衡状態がある場合、ブリーディング電流は、不平衡セルに対して有効にされ（フローチャート５００には図示されていないステップ）、フローチャートはブロック５１４に進む。
【００４０】
前記ブロック５１４で、タイマが開始される。ブロック５１６で、バッテリパック３０４の平均セル電圧は、たとえばコマンドコンバータ４２６によって、プリセット電圧レベルＶ２（ブロック５０８と同様）と比較され、定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０）が有効にできるか否か判定される。一実施形態において、バッテリパック３０４の平均セル電圧が、プリセット電圧レベルＶ２よりも高い場合（バッテリパック３０４が定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０）で充電できることを示している）、フローチャートはブロック５２４に進む。明瞭性と簡潔性のため、本明細書において上述したブロック５２４について繰り返しとなる記載は、以下省略する。
【００４１】
前記ブロック５１６に戻って、バッテリパック３０４の平均セル電圧が、プリセット電圧レベルＶ２よりも低い場合（バッテリパック３０４は、なおも標準／軽定電流充電モードで充電できることを示している）、フローチャートはブロック５２０に進む。ブロック５１８で、タイマが終了した場合（たとえば、タイマが所定の時間に達した）、フローチャートはブロック５２０に進む。タイマが終了していない場合、フローチャートはブロック５１６に戻る。
【００４２】
前記ブロック５２０で、ｎは、たとえばコマンドコンバータ４２６によって、所定の最大数ｍａｘと比較される。ｎが所定の最大数ｍａｘと等しい場合、フローチャートはブロック５０４に戻って、軽定電流充電モードＣＣｍａｘを継続する。そうでない場合、フローチャートはブロック５２２に進む。ブロック５２２で、ｎは１増加され、フローチャートはブロック５０４に戻る。明瞭性と簡潔性のため、本明細書において上述したブロック５０４について繰り返しとなる記載は、以下省略する。
【００４３】
図６は、本発明の一実施形態による、バッテリ管理システムによって実行される動作の他のフローチャート６００を示している。一実施形態において、前記コマンドコンバータ４２６は、図４の前記バッテリ管理システムが、フローチャート６００に示されている方法で動作するように、構成されている。図６は、図３および図４と組み合わせて説明される。
【００４４】
一実施形態において、図６の実施例でバッテリ管理システムは、最初に、前記標準定電流充電モードＣＣ０で、バッテリ３０４を充電する。一実施形態において、不平衡状態が発生した場合、バッテリ管理システムは、軽定電流充電モードＣＣｎ（ｎ＝１，２，…，ｍａｘ）で、バッテリパック３０４を充電する。一実施形態において、バッテリパック３０４の平均セル電圧が、プリセット電圧レベルＶ２（たとえば、リチウムイオンセルでは、４.２Ｖ）よりも高い場合、バッテリ管理システムは、定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０）で、バッテリパック３０４を充電する。一実施形態において、バッテリパック３０４の最高セル電圧が、プリセット電圧Ｖ３（たとえば、リチウムイオンセルでは、４.３Ｖ）よりも高く、かつ平均セル電圧がプリセット電圧Ｖ２よりも低い場合、バッテリ管理システムは、定電流充電モードをＣＣｎからＣＣｎ＋１に変更することによって、充電電流を減少させ、過電圧保護を有効にする。一実施形態において、バッテリ管理システムは、同様に、保護チェックを行う。
【００４５】
ブロック６０２で、前記バッテリ管理システムは、バッテリパック３０４の充電を開始し、ｎ（様々な定電流充電モードを表す）は０に初期化される。ブロック６０４で、標準定電流充電モードＣＣｎは、制御信号３５０によって有効される。たとえば、ｎが０にセットされた場合、標準定電流充電モードＣＣ０は有効にされる。ｎが１からｍａｘまでの間である場合、軽定電流充電モードＣＣｎ（ｎ＝１，２，…，ｍａｘ）は、有効にされる。ブロック６０６で、保護チェックは行われる。たとえば、一実施形態において、コマンドコンバータ４２６は、監視回路４２４から監視信号を受信し、望ましくない状態（たとえば、過電圧、過電流、および過温度）が発生しているかどうか判定する。望ましくない状態がある場合、フローチャート６３６に進み、バッテリの充電を終了させる（充電終了モード）。そのため、コマンドコンバータ４２６は、充電スイッチ４３０をスイッチオフして、バッテリの充電を終了する。望ましくない状態がない場合、フローチャートはブロック６０８に進む。
【００４６】
過電圧状態があるかどうかチェックするために、前記ブロック６０８で、最高セル電圧は、たとえばコマンドコンバータ４２６によって、プリセット電圧Ｖ３と比較される。最高セル電圧が、プリセット電圧Ｖ３よりも高い場合（過電圧状態があることを示している）、フローチャートはブロック６１４に進む。ブロック６１４で、ｎは１増加される。フローチャートはブロック６２４に進み、定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０）が有効にできるか否かチェックする。最高セル電圧がプリセット電圧Ｖ３よりも低い場合（過電圧状態がないことを示している）、フローチャートはブロック６１０に進む。
【００４７】
前記ブロック６１０で、不平衡チェックが行われる。不平衡状態がない場合、フローチャートはブロック６２４に進み、定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０）が有効にできるか否かチェックする。不平衡状態がない場合、ブリーディング電流は、不平衡セルに対して有効にされ（フローチャート６００には図示されていないステップ）、フローチャートはブロック６１５に進む。
【００４８】
前記ブロック６１５で、タイマは開始される。ブロック６１６で、タイマが終了した場合、フローチャートはブロック６１８に進み、ｎは１増加される。フローチャートはブロック６２４に進み、定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０）が有効にできるか否かチェックする。
【００４９】
定電圧充電モードが有効にできるか否かを判定するために、前記ブロック６２４で、平均セル電圧は、たとえば、コマンドコンバータ４２６によって、プリセット電圧Ｖ２と比較される。平均セル電圧がプリセット電圧Ｖ２よりも低い場合、フローチャートはブロック６０４に戻る。明瞭性と簡潔性のため、本明細書において上述したブロック６０４について繰り返しとなる記載は、以下省略する。
【００５０】
前記平均電圧がプリセット電圧Ｖ２よりも高い場合、フローチャートは６２６に進み、定電圧充電モード（たとえば、標準定電流充電モードＣＣ０）を有効にする。
【００５１】
前記ブロック６１６に戻って、タイマが終了していない場合、フローチャートはブロック６２２（ブロック６２４と同様）に進み、定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０）が有効にできるか否かチェックする。ブロック６２２で、平均セル電圧は、たとえばコマンドコンバータ４２６によって、プリセット電圧Ｖ２と比較される。平均セル電圧がプリセット電圧Ｖ２よりも低い場合、フローチャートはブロック６１６に戻る。明瞭性と簡潔性のため、本明細書において上述したブロック６１６について繰り返しとなる記載は、以下省略する。平均セル電圧がプリセット電圧Ｖ２よりも高い場合、フローチャートはブロック６２６に進み、定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０）を有効にする。
【００５２】
ブロック６２８で、保護チェックが行われる（前記ブロック６０６と同様）。望ましくない状態がある場合、フローチャートはブロック６３６に進み、バッテリの充電を終了する（充電終了モード）。望ましくない状態がない場合、フローチャートはブロック６３０に進む。過電圧状態があるかどうかチェックするために、ブロック６３０で、最高セル電圧は、たとえばコマンドコンバータ４２６によって、プリセット電圧Ｖ３（ブロック６０８と同様）と比較される。最高セル電圧が、プリセット電圧Ｖ３よりも高い場合（過電圧状態があることを示している）、フローチャートはブロック６３４に進む。ブロック６３４で、ｎは所定の最大値ｍａｘにセットされ、フローチャートはブロック６０４に戻る。そのため、最小充電電流Ｉｍａｘ（Ｉ０＞Ｉ１＞Ｉ２＞…＞Ｉｍａｘ）は、有効にされる。最高セル電圧が、プリセット電圧Ｖ３よりも低い場合、（過電圧状態がないことを示している）、フローチャートはブロック６３２に進む。ブロック６３２で、全セルが完全に充電された場合、フローチャートはブロック６３６に進み、充電を終了させる。そうでない場合、フローチャートはブロック６２６に戻って、定電圧充電モードを継続する。明瞭性と簡潔性のため、本明細書において上述したブロック６２６について繰り返しとなる記載は、以下省略する。
【００５３】
図７は、本発明の一実施形態による、バッテリ管理システムによって実行される動作の他のフローチャート７００を示している。一実施形態において、リン酸リチウムイオンバッテリセルでは、セルが一定の電圧閾値（「電圧ジャンプ（voltage jump）」と呼ばれる）に達した後、セルの電圧が急激に増加する。そのため、一実施形態において、「電圧ジャンプ」が発生した場合、充電電流を減少させることによって、リン酸リチウムイオンバッテリセルを充電するように、フローチャート７００は実行することができる。一実施形態において、図４のバッテリ管理システムが、フローチャート７００に示されている方法で動作するように、コマンドコンバータ４２６は、構成することができる。図７は、図３および図４と組み合わせて、説明される。
【００５４】
図７の実施例では、一実施形態において、バッテリ管理システムは、最初に、標準定電流充電モードＣＣ０で、バッテリパック３０４を充電する。一実施形態において、バッテリ管理システムは過電圧状態が発生した場合、軽定電流充電モードＣＣｎ（ｎ＝１，２，…，ｍａｘ）で、バッテリパック３０４を充電する。一実施形態において、バッテリパック３０４の最高セル電圧が、プリセット電圧Ｖ３（たとえば、リチウムイオンセルでは、４.３Ｖ）よりも高い場合に、過電圧状態は発生する。一実施形態において、「電圧ジャンプ」がある場合、バッテリ管理システムは、軽定電流充電モード（たとえば、最小充電電流Ｉｍａｘ（Ｉ０＞Ｉ１＞Ｉ２＞…＞Ｉｍａｘ）を用いてＣＣｍａｘ）で、バッテリパック３０４を充電する。一実施形態において、ある期間における電圧（たとえば、個々のセル電圧または平均セル線圧）の増加ΔＶ／Δｔが閾値レベルΔｔｈよりも高い場合に、「電圧ジャンプ」は検出される。一実施形態において、バッテリパック３０４の平均セル電圧が、プリセット電圧レベルＶ２（たとえば、リチウムイオンセルでは、４.２Ｖ）よりも高い場合、バッテリ管理システムは、定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０）で、バッテリパック３０４を充電する。一実施形態において、バッテリ管理システムは、同様に、保護チェックを行う。
【００５５】
ブロック７０２で、バッテリ管理システムは、前記バッテリパック３０４の充電を開始し、ｎ（様々な定電流充電モードを表す）は０に初期化される。
ブロック７０４で、定電流充電モードＣＣｎは、制御信号３５０によって有効にされる。たとえば、ｎが０にセットされた場合、標準定電流充電モードＣＣ０は有効にされる。ｎが１からｍａｘまでの間の場合、軽定電流充電モードＣＣｎ（ｎ＝１，２，…，ｍａｘ）は有効にされる。ブロック７０６で、保護チェックは行われる。たとえば、一実施形態において、コマンドコンバータ４２６は、監視回路４２４から監視信号を受信し、望ましくない状態（たとえば、過電圧、過電流、および過温度）が発生しているかどうか判定する。望ましくない状態がある場合、フローチャートはブロック７２８に進み、バッテリの充電を終了する（充電終了モード）。そのため、コマンドコンバータ４２６は、充電スイッチ４３０をスイッチオフして、バッテリの充電を終了する。望ましくない状態がない場合、フローチャートはブロック７０８に進む。
【００５６】
過電圧状態があるかどうか判定するため、前記ブロック７０８で、最高セル電圧は、たとえばコマンドコンバータ４２６によって、プリセット電圧Ｖ３と比較される。最高セル電圧がプリセット電圧Ｖ３よりも高い場合（過電圧状態があることを示している）、フローチャートはブロック７１０に進む。ブロック７１０で、ｎは１増加される。次に、フローチャートはブロック７１２に進み、「電圧ジャンプ」のチェックを行う。最高セル電圧がプリセット電圧Ｖ３よりも低い場合（過電圧状態がないことを示している）、フローチャートはブロック７１２に直接進む。
【００５７】
ブロック７１４で、ある期間における電圧（たとえば、個々のセル電圧または平均セル電圧）の増加ΔＶ／Δｔが、閾値レベルΔｔｈよりも低い場合、フローチャートは前記ブロック７０４に戻る。明瞭性と簡潔性のため、本明細書において上述したブロック７０４について繰り返しとなる記載は、以下省略する。
【００５８】
電圧（たとえば、個々のセル電圧または平均セル電圧）の増加ΔＶ／Δｔが
閾値レベルΔｔｈよりも高い場合、ブロック７１６で、バッテリパック３０４は、軽定電流充電モード（たとえば、ＣＣｍａｘ）の下、充電される。一実施形態において、制御信号３５０は、アダプタ３０２を制御し、バッテリ３０４を充電するため、定充電電流（Ｉｍａｘ）を出力する。
【００５９】
ブロック７２０で、定電圧充電モード（ＣＶ）チェックは行われる。さらに詳細には、前記バッテリパック３０４の平均電圧は、プリセット電圧レベルＶ２と比較され、定電圧充電モード（標準定電圧充電モードＣＶ０）が有効にできるかどうかを判定する。ブロック７２０で、バッテリパック３０４の平均セル電圧が、プリセット電圧レベルＶ２よりも低い場合（バッテリパック３０４が、なおも軽定電流充電モードで充電できることを示している）、フローチャートはブロック７１６に戻る。
【００６０】
前記ブロック７２０で、バッテリパック３０４の平均セル電圧は、プリセット電圧レベルＶ２よりも高い場合、ブロック７２２で、バッテリパック３０４は、定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０）の下、充電される。フローチャートはブロック７２４に進み、全セルが完全に充電されたかどうか判定する。
【００６１】
前記ブロック７２４で、全セルが完全に充電されていた場合、ブロック７２８で、充電過程は終了する（充電終了モード）。そうでない場合、フローチャートはブロック７２２に戻り、定電圧充電モードの下、バッテリパック３０４の充電を継続する。
【００６２】
図５〜図７に関して説明したように、一実施形態において、前記バッテリパック３０４は、複数の定電流充電モード（たとえば、標準定電流充電モードＣＣ０、軽定電流充電モードＣＣ１〜ＣＣｍａｘ）と、定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０）との下、充電される。他の充電方法は、コマンドコンバータ４２６を設定（configuring）／プログラミングすることよって、実現することができる。たとえば、一実施形態において、バッテリパック３０４は、定電流充電モード（標準定電流充電モードＣＣ０）と、複数の定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０、軽定電圧充電モードＣＶ１〜ＣＶｍａｘ’）との下、充電することができる。一実施形態において、バッテリパック３０４は、同様に、複数の定電流充電モード（たとえば、標準定電流充電モードＣＣ０、軽定電流充電モードＣＣ１〜ＣＣｍａｘ）と、複数の定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０、軽定電圧充電モードＣＶ１〜ＣＶｍａｘ’）との下、充電することができる。
【００６３】
図８は、本発明の一実施形態による、バッテリ管理システムによって実行される動作のフローチャート８００を示している。図８は、図３および図４と組み合わせて説明される。
【００６４】
図８に示されているように、ブロック８０２で、前記バッテリ管理システムは、バッテリパック３０４内の複数セルの各セルを監視する。たとえば、監視回路４２４は、セル電圧、電流、および温度などを監視し、各セルに対して各セルの状態を示す監視信号を生成する。
【００６５】
ブロック８０４で、前記バッテリ管理システムは、バッテリパック３０４内の複数セルの各セルの状態に応じて、制御信号３５０を生成する。たとえば、制御信号３５０は図４に示されているように、信号４９０＿１〜４９０＿３、４９２、４９４の監視に応じて生成される。
【００６６】
ブロック８０６で、前記バッテリ管理システムは、制御信号３５０に応じてアダプタ３０２の出力電力を調節する。たとえば、バッテリ管理システムは、アダプタ３０２におけるパルス幅変調信号のデューティサイクルを制御することによって、アダプタ３０２の出力電力を調節する。
【００６７】
このように、前記バッテリ管理システムが提供される。そのような一実施形態において、バッテリパックは、バッテリパック内に統合された制御回路によって、アダプタ出力電力を直接調節することができる。好ましくは、アダプタ出力電力は、個々のセルの状態に応じて調節される。したがって、一実施形態において、複数の充電モードは、個々のセル状態に応じて、有効にすることができる。そのため、一実施形態において、バッテリの充電は、全セルが完全に充電された場合に、終了することができるとともに、望ましくない状態を回避することができる。
【００６８】
一実施形態において、前記複数の充電モードは、同様に、バッテリパックの状態に応じて有効することができる。たとえば、標準定電流充電モードは、充電の始めにおいて、有効にすることができる。一実施形態において、軽定電流充電モードは、バッテリパック電圧が第１閾値よりも高い場合、有効にすることができる。軽定電流充電モードは、同様に、ある期間におけるバッテリ電圧の増加が第2閾値よりも高い場合に、有効にすることができる一実施形態において、定電圧充電モードは、バッテリパック電圧が第３閾値よりも高い場合に、有効にすることができる。
【００６９】
図９は、本発明の一実施形態による、電力管理システム９００のブロック図を示している。図４と同一の参照符号が付された要素は、同様の機能を有し、本明細書では詳細に説明しない。
【００７０】
前記バッテリ管理システム９００は、バッテリパック９０４を充電するとともに、システム負荷９１０に電力供給するように動作するアダプタ９０２を備えている。一実施形態において、アダプタ９０２は、バッテリパック９０４を充電するのと同時に、システム負荷９１０に電力供給することができる。アダプタ９０２は、バッテリパック９０４内のバッテリコントローラ９２０に対して、最大アダプタ電力を示す電力認識信号（power recognition signal）９５２を生成するとともに、バッテリコントローラ９２０からの制御信号９５０を受信することができる。制御信号９５０は、図４の制御信号３５０と同様であることが可能である。電力認識信号９５２は、電圧信号であることが可能であり、電力認識信号９５２の電圧レベルは、アダプタ９０２からの最大有能電力を示すことができる。一実施形態において、バッテリパック９０４は、バッテリコントローラ９２０、および監視回路４２４を備えることができる。バッテリコントローラ９２０は、アダプタ９０２から電力認識信号９５２を受信するとともに、バッテリパック９０４の状態とシステム負荷９１０の状態とに応じて、アダプタ９０２の出力電力を調節するために、制御信号９５０を生成することができる。さらに詳細には、制御信号９５０は、アナログ制御信号またはデジタル制御信号であることが可能である。制御信号９５０は、アダプタ９０２の出力電力を調節するように、アダプタ９０２内のＰＷＭ信号生成器によって生成されたパルス幅変調（ＰＷＭ）信号のデューティサイクルを調節するために使用される。一実施形態において、電力認識信号９５２および制御信号９５０は、単一のバス／ラインを通して送信される。他の実施形態において、電力認識信号９５２および制御信号９５０は、２つの信号バス／ラインを通してそれぞれ送信される。
【００７１】
前記バッテリコントローラ９２０は、感知抵抗９４０にかかる電圧を監視することによって、アダプタ９０２からの出力電流を監視することができる。たとえば、感知抵抗９４０にかかる電圧を増幅するとともに、アダプタ９０２からの出力電流を示すアナログ監視信号を生成するように、差動増幅器（図９には図示せず）を感知抵抗９４０に接続することができる。アナログ監視信号をアダプタ９０２からの出力電流を示すデジタル信号に変換するように、Ａ／Ｄコンバータ（図９には図示せず）を差動増幅器に接続することができる。
【００７２】
前記バッテリコントローラ９２０は、同様に、監視回路４２４からバッテリパック９０４の監視情報を受信することができる。図４に関して説明したように、一実施形態において、監視回路４２４は、個々のセル３１０＿１〜３１０＿３に対するセル状態（たとえば、セル電圧、セル電流、セル温度、およびセル容量）を監視するとともに、望ましくない状態（たとえば、過電圧、過電流、過温度、過充電）から各セル３１０＿１〜３１０＿３を保護することができる。監視回路４２４は、同様に、感知抵抗４７０を介してバッテリ電流（たとえば、バッテリ充電電流）を監視するとともに、バッテリ電流のレベルを示す監視信号４９２を生成する。バッテリコントローラ９２０は、監視回路４２４から監視情報を受信することができる。好ましくは、バッテリコントローラ９２０は、アダプタからの出力電流とバッテリ充電電流との差に応じて、システム負荷９１０によって使用（draw）された総電力／電流を計算することができる。
【００７３】
好ましくは、前記バッテリコントローラ９２０は、バッテリパック９０４の状態（たとえば、バッテリパック９０４の充電電流、またはバッテリパック９０４の充電に使用された電力）と、システム負荷９１０の状態（たとえば、システム負荷９１０に流れる電流、またはシステム負荷９１０に電力供給された総電力）とに応じて、アダプタ９０２の出力電力を調節することができる。換言すると、アダプタ９０２の出力電力は、システム要求およびバッテリ要求／状態に応じて、直接的かつ自動的に調節することができる。たとえば、バッテリパック９０４が定充電電流モードＣＣ１で充電されることを要求された場合、バッテリコントローラ９２０は、システム負荷９１０がなおも十分な電力を受けるとともに、適切に動作するのと同時に、バッテリパック９０４が定充電電流Ｉ１によって充電されるように、制御信号９５２を調節することができる。一実施形態において、バッテリコントローラ９２０は、図５〜図７に関して説明したステップと同様の方法で、動作することができる。
【００７４】
一実施形態において、前記バッテリコントローラ９２０は、アダプタ９０２の出力電力に応じて（たとえば、アダプタ９０２の出力電流を示す監視信号に応じて）、バッテリパック９０４の充電電流を調節する。たとえば、アダプタの出力電流を示す監視信号は、感知抵抗９４０を監視することによって、生成することができる。一実施形態において、システム負荷９１０が適切に動作することができるように、十分な電力がシステム負荷９１０に供給されるのを保証するため、アダプタの出力電力が最大アダプタ電力に達したことを、バッテリコントローラ９２０が検出した場合、（たとえば、アダプタの出力電流を示す監視信号が、所定の閾値よりも高い、または等しい場合）、バッテリコントローラ９２０は、バッテリパック９０４の充電電流を減少／遮断させる。一実施形態において、バッテリコントローラ９２０は、充電電流を遮断させるため、充電スイッチ４３０をスイッチオフすることができる。他の実施形態において、充電スイッチ４３０は、バッテリコントローラ９２０によって生成されたパルス幅変調信号によって、有効にすることができるため、バッテリコントローラ９２０は、充電スイッチ４３０を制御するパルス幅変調信号のデューティサイクルを減少させることによって、充電電流を減少させることができる。一実施形態において、好ましくは、バッテリコントローラ９２０は、アダプタ９０２の出力電力に基づいて、システム負荷９１０とバッテリパック９０４との間の電力を動的に割り当てる。
【００７５】
一実施形態において、前記バッテリコントローラ９２０は、アダプタに望ましくない状態（または、故障（fault）状態）が発生した場合に、アダプタ９０２とバッテリパック９０４との間に接続されたスイッチ９６０をスイッチオフする信号を生成する。たとえば、アダプタ９０２の出力電圧が所定の閾値よりも高いことを、バッテリコントローラ９２０が検出した場合、スイッチ９６０は、バッテリパック９０４およびシステム負荷９１０を保護するため、スイッチオフすることができる。
【００７６】
図１０は、一実施形態において、バッテリコントローラ（たとえば、前記バッテリコントローラ９２０）によって実行される動作のフローチャート１０００を示している。図１０は、図９と組み合わせて説明される。
【００７７】
ブロック１００２で、たとえばアダプタ９０２から、最大アダプタ電力を示す電力認識信号９５２が受信される。バッテリパック９０４の状態と、アダプタ９０２によって電力供給されるシステム負荷９１０の状態とに応じて、アダプタ９０２の出力電力を調節するために、ブロック１００４で、制御信号９５０は、たとえばバッテリコントローラ９２０によって、生成される。ブロック１００６で、アダプタ９０２出力電流を示す監視信号は、たとえばバッテリコントローラ９２０によって、受信される。ブロック１００８で、バッテリパック９０４の充電電流は、アダプタ９０２の出力電流を示す監視信号に応じて、調節することができる。好ましくは、一実施形態において、アダプタの出力電力が最大アダプタ電力に達したことを、バッテリコントローラ９２０が検出した場合（たとえば、アダプタの出力電流を示す監視信号が、所定の閾値よりも高い、または等しい場合）、システム負荷９１０が適切に動作することができるように、十分な電力がシステム負荷９１０に供給されることを保証するために、バッテリコントローラ９２０は、バッテリパック９０４の充電電流を減少／遮断することができる。
【００７８】
上述の説明および図面は、本発明の実施形態を表していると同時に、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の原理の趣旨および範囲から外れることなく、これらに様々な追加、変更、および置換を施すことが可能であることは理解されよう。本発明の実施において使用される、形式、構造、配置、割合、材料、要素、およびコンポーネントなどに多くの変更を施して、本発明が利用され得ることは、当業者であれば自明である。それらは、本発明の原理から外れることなく、特定の環境および動作要求に適応される。したがって、本明細書で開示された実施形態は、限定ではなく例示としての全ての態様において、本発明の範囲が添付の特許請求の範囲およびそれらの法的等価物によって示されるとともに、上述の記載に限定されないことを、考慮されるべきである。
【符号の説明】
【００７９】
３１０＿１〜３１０＿３ セル
４１０＿１〜４１０＿３ スイッチ
４２４ 監視回路
４２８ セル平衡回路
４３０ 充電スイッチ
４３２ 放電スイッチ
４７０ 感知抵抗
４７２ 温度センサ
４８０ パルス幅変調信号生成器
４９０＿１〜４９０＿３、４９２、４９４ 監視信号
９００ 電力管理システム
９０２ アダプタ
９０４ バッテリパック
９１０ システム負荷
９２０ バッテリコントローラ
９４０ 感知抵抗
９５０ 制御信号
９５２ 電力認識信号
９６０ スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力管理システムに関し、特に、制御可能なアダプタの出力を有する電力管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、２００７年３月７日に提出された米国仮特許出願第６０／９０５,６７９号に対する優先権を主張する、その発明の名称を“Battery Management Systems with Controllable Adapter Output”と称し、２００７年６月２０日に提出された同時係属出願である米国特許出願第１１／８２１,０４２号の一部継続出願であり、引用によりその全体を本願明細書に組み込む。
【０００３】
図１は、従来のバッテリ充電回路１００のブロック図を示している。図１に示されているように、バッテリ充電回路１００は、アダプタ１０２と、パルス幅変調コントローラ１０８と、充電器コントローラ１１０と、バッテリパック内のバッテリ保護回路（図示せず）とによって、実現されている。アダプタ１０２は、固定電圧を出力するとともに、充電器１０６（パルス幅変調コントローラ１０８、および充電器コントローラ１１０として図示）は、ブロック１１２内の電力スイッチおよびバックコンバータ（buck converter）を制御することによって、アダプタ１０２の出力電圧を低下させる。その結果、従来のバッテリ充電回路は、比較的サイズが大きく、かつコストが掛かる。
【０００４】
図２は、他の従来の充電回路２００のブロック図を示している。充電回路２００は、制御可能なアダプタ２０２と、充電器コントローラ２１０として図示されている外部制御チップとを備えている。外部制御チップ（充電器コントローラ２１０）は、バッテリパック２０４の電流／電圧に応じて、制御可能なアダプタ２０２の出力電力を制御する。図２に示されているように、充電回路２００は、バッテリパック２０４の充電電流制御するために、追加のスイッチ２１２をさらに必要とする。その結果、このようなバッテリ充電回路も、同様に比較的サイズが大きく、かつコストが掛かる。
【０００５】
さらに、従来の充電回路では、不平衡（unbalancing）の問題（たとえば、バッテリパック内の複数セルが、異なる電圧／容量を有する場合がある）によって、たとえ他のセルが完全に充電されていなくとも、幾つかのセルは、過電圧状態に達する場合がある。このような不平衡の問題からセルを回避させるために、セル平衡回路の使用が可能であるが、一般的には、過度の熱発生を避けるため、バッテリがほぼ完全に充電がされている場合にのみ、セルの平衡が可能である。平衡時間が制限される結果、セル平衡回路は効果的ではない場合がある。換言すれば、充電過程は、全セルにわたって十分精密ではない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態において、電力管理システムは、バッテリコントローラを有するバッテリパックと、バッテリパックを充電するとともに、システム負荷に電力供給するように動作するアダプタとを備えている。アダプタは、最大アダプタ電力を示す電力認識信号を生成するとともに、制御信号を受信する。バッテリパック内のバッテリコントローラは、バッテリパックの状態と、システム負荷の状態とに応じて、アダプタの出力電力を調節するために、電力認識信号を受信するとともに、制御信号を生成する。
【０００７】
主張する本発明主題の実施形態の特徴および利点は、添付の図面（同一の参照符号は、同一の部分を表す）への参照とともに、本発明の詳細な記載によって、以下のとおり明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】従来のバッテリ充電回路のブロック図を示す図である。
【図２】従来のバッテリ充電回路のブロック図を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による、バッテリ管理システムを示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態による、バッテリ管理システムを示す他のブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態による、バッテリ管理システムによって実行される動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態による、バッテリ管理システムによって実行される動作を示す他のフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態による、バッテリ管理システムによって実行される動作を示す他のフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態による、バッテリ管理システムによって実行される動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の一実施形態による、バッテリ管理システムを示すブロック図である。
【図１０】本発明の一実施形態による、バッテリ管理システムによって実行される動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、本発明の実施形態の詳細は、参照によって明らかとなる。本発明は、これらの実施形態と併せて記載されるが、本発明をこれらの実施形態に限定することを意図するものでないことを理解されたい。反対に、本発明は、添付の特許請求の範囲よって定義される本発明の趣旨および範囲内に含まれる代替物、変形物、および等価物を包含することを意図している。
【００１０】
さらに、以下の本発明の詳細な説明において、本発明に対する理解が深まるように、多数の詳細な情報を説明する。しかし、当業者であれば、それらの詳細な情報がなくとも本発明を実施することは可能であることを理解されよう。他の事例では、本発明の態様が不必要に曖昧にならないよう、すでに良く知られている方法、手続き、コンポーネント、および回路を詳細には記載しない。
【００１１】
一実施形態において、本発明は、制御可能なアダプタの出力を有するバッテリ管理システムを提供する。そのような一実施形態において、バッテリ管理システムは、バッテリパック内に統合された制御回路（スペースを節約するとともに、コストを低減する）によって、個々のセル状態（たとえば、セル電圧、セル電流、セル温度、およびセル容量）に応じて、アダプタの出力（たとえば、アダプタ出力電力、アダプタ出力電圧、およびアダプタ出力電流）を調節することができる。その結果、本発明のバッテリ管理システムは、個々のセル状態に応じて、複数の充電モード（たとえば、標準定電流充電モード（standard constant current charging mode）、軽定電流充電モード（light constant current charging mode）、標準定電圧充電モード（standard constant voltage charging mode）、軽定電圧充電モード（light constant voltage charging mode））を有効にすることができる。一実施形態において、全セルが完全に充電された場合に、バッテリの充電を終了するとともに、それにより望ましくない状態（たとえば、過電圧、過充電、過電流）を回避することができる。
【００１２】
図３は、本発明の一実施形態による、バッテリ管理システム３００のブロック図を示している。バッテリ管理システム３００は、複数のセル３１０＿１，３２０＿２，…，３１０＿ｎを有するバッテリパック３０４を充電するアダプタ３０２（たとえば、制御可能なアダプタ）を備えている。
【００１３】
一実施形態において、複数の充電モードを有効にするために、制御回路３２０は、前記バッテリパック３０４を監視するとともに、アダプタ３０２の出力電力を制御する制御信号３５０を生成するために使用される。さらに詳細には、制御回路３２０は、バッテリパック３０４内の複数のセル３１０＿１〜３１０＿ｎの各セルの状態（たとえば、セル電圧、セル電流、セル温度、およびセル容量）に応じて制御信号３５０を生成するために使用される。一実施形態において、制御回路３２０に接続されたアダプタ３０２は、バッテリパック３０４を充電する。好ましくは、アダプタ３０２の出力３４０における出力電力は、制御信号３５０に応じて調節される。
【００１４】
一実施形態において、前記制御回路３２０は、バッテリパック３０４内に統合されている。そのため、バッテリパック３０４は、個々のセル状態に応じて、制御可能なアダプタ３０２の出力３４０を直接制御することができる。したがって、外部制御チップ（たとえば、充電器コントローラ）と、外部電力スイッチとを除外することができる。
【００１５】
限定するわけではなく、一実施形態において、前記制御回路３２０は、標準定電流充電モードＣＣｎ（ｎ＝０）と、軽定電流充電モードＣＣｎ（ｎ＝１，２，…，ｍａｘ、ただし、ｍａｘは、異なる軽定電流充電モードの数を示すｎの所定最大数である）と、標準定電圧充電モードＣＶｍ（ｍ＝０）と、軽定電圧充電モードＣＶｍ（ｍ＝１，２，…，ｍａｘ’、ただし、ｍａｘ’は、異なる軽定電圧充電モードの数を示すｍの所定最大数である）と、充電終了モードとを有効にする。一実施形態において、軽定電流充電モード、または軽定電圧充電モードは、不平衡状態が発生した場合、有効にすることができる。一実施形態において、充電終了モードは、望ましくない／エラー状態が発生した場合、または全セルが完全に充電された場合、有効にすることができる。
【００１６】
好ましくは、一実施形態において、前記出力３４０において定充電電流Ｉ０を供給するように、制御信号３５０がアダプタ３０２を制御する場合、標準定電流充電モードＣＣ０は有効にされる。そのため、バッテリパック３０４は、定充電電流Ｉ０によって充電される。一実施形態において、出力３４０において軽定充電電流（constant light charging current）Ｉｎ（ｎ＝１，２，…，ｍａｘ）を供給するように、制御信号３５０がアダプタ３０２を制御する場合、軽定電流充電モードＣＣｎ（ｎ＝１，２，…，ｍａｘ）は有効にされる。そのため、バッテリパック３０４は、軽定充電電流Ｉｎ（ｎ＝１，２，…，ｍａｘ）によって充電される。一実施形態において、Ｉ０＞Ｉ１＞Ｉ２＞…＞Ｉｍａｘである。
【００１７】
同様に、一実施形態において、前記出力３４０において定充電電圧Ｖ０を供給するように、制御信号３５０がアダプタ３０２を制御する場合に、標準定電圧充電モードＣＶ０は有効にされる。そのため、バッテリパック３０４は、定充電電圧Ｖ０によって充電される。一実施形態において、出力３４０において軽定充電電圧（constant light charging voltage）Ｖｍ（ｍ＝１，２，…，ｍａｘ’）を供給するように、制御信号３５０がアダプタ３０２を制御する場合、軽定電圧充電モードＣＶｍ（ｍ＝１，２，…，ｍａｘ’）は有効にされる。そのため、バッテリパック３０４は、軽定充電電圧Ｖｍ（ｍ＝１，２，…，ｍａｘ’）によって充電される。一実施形態において、Ｖ０＞Ｖ１＞Ｖ２＞…＞Ｖｍａｘ’である。
【００１８】
好ましくは、個々のセル状態に応じて、前記異なる充電モード（ＣＣ０，ＣＣ１，…，ＣＣｍａｘ、およびＣＶ０，ＣＶ１，…，ＣＶｍａｘ’）を有効にすることによって、全セルを完全に充電するとともに、望ましくない状態を回避することができ、それによってバッテリ寿命を延ばすことができる。
【００１９】
上述したように、一実施形態において、前記複数の充電モード（ＣＣ０，ＣＣ１，…，ＣＣｍａｘ、およびＣＶ０，ＣＶ１，…，ＣＶｍａｘ’）を有効にするために、制御回路３２０は、個々のセル状態を監視するとともに、アダプタ３０２の出力電力を制御する。他の実施形態において、バッテリパック３０４（たとえば、バッテリパック電圧およびバッテリパック電流）を監視するとともに、複数の充電モード（ＣＣ０，ＣＣ１，…，ＣＣｍａｘ、およびＣＶ０，ＣＶ１，…，ＣＶｍａｘ’）を有効にする制御信号を生成する制御回路は、同様に、バッテリパック３０４の外部に実装することができる。
【００２０】
図４は、本発明の一実施形態による、バッテリ管理システム４００の他のブロック図を示している。図３と同一の参照符号が付された要素は、同様の機能を有し、簡潔性および明瞭性のため、本明細書では繰り返し説明しない。図４の実施例において、前記バッテリパック３０４は、３個のセル３１０＿１，３２０＿２，３１０＿３を備えている。
【００２１】
図４において、監視回路４２４（たとえば、ガス計器回路）は、前記個々のセル３１０＿１〜３１０＿３に対して、セルの状態（たとえば、セル電圧、セル電流、セル温度、およびセル容量）を監視するとともに、望ましくない状態（たとえば、過電圧、過電流、過温度、および過充電）から、各セル３１０＿１〜３１０＿３を保護するように、構成されている。一実施形態において、監視回路４２４は、各セル３１０＿１〜３１０＿３を監視するとともに、各セル３１０＿１〜３１０＿３に対してセルの状態を示す監視信号を生成する。
【００２２】
たとえば、前記監視回路４２４は、セル３１０＿１〜３１０＿３の電圧を監視するとともに、セル３１０＿１〜３１０＿３の電圧をそれぞれ示す監視信号４９０＿１〜４９０＿３を生成する。一実施形態において、全セル３１０＿１〜３１０＿３は、同一の電流を有するため、監視回路４２４は、感知抵抗４７０を介してバッテリ電流を監視するとともに、バッテリ電流を示す監視信号４９２を生成する。一実施形態において監視回路４２４は、同様に、温度センサ４７２を介してバッテリ温度を監視するとともに、バッテリ温度を示す監視信号４９４を生成する。一実施形態において、監視回路４２４は、同様に、セル３１０＿１〜３１０＿３の容量を監視するとともに、セル３１０＿１〜３１０＿３の容量をそれぞれ示す監視信号（図示せず）を生成することができる。
【００２３】
好ましくは、一実施形態において、前記監視回路４２４に接続されたコマンドコンバータ４２６は、監視信号４９０＿１〜４９０＿３，４９２，４９４に応じて、制御信号３５０を生成する。さらに詳細には、バッテリパック３０４内に統合されたコマンドコンバータ４２６は、個々のセル状態に基づいて、アダプタ３０２の出力電力を制御する制御信号３５０を生成するために使用される。したがって、一実施形態において、個々のセル状態に応じて、異なる充電モードを有効にすることができる。一実施形態において、コマンドコンバータ４２６は、バッテリパック３０４の外部に実装される。そのような一実施形態において、コマンドコンバータ４２６は、コマンドコンバータ４２６とバッテリパック３０４との間に接続されたシリアルバス、たとえば、１ワイヤバスまたは２ワイヤバス（例として、ＳＭＢｕｓバスやＩ２Ｃバスなど）を介して、監視信号４９０＿１〜４９０＿３，４９２，４９４を受信することができる。
【００２４】
一実施形態において、コマンドコンバータ４２６は、プロセッサ（たとえば、マイクロプロセッサ）または状態マシンによって実現することができる。限定するわけではなく、一実施形態において、コマンドコンバータ４２６は、標準定電流充電モードＣＣｎ（ｎ＝０）と、軽定電流充電モードＣＣｎ（ｎ＝１，２，…，ｍａｘ）と、標準定電圧充電モードＣＶｍ（ｍ＝０）と、軽定電圧充電モードＣＶｍ（ｍ＝１，２，…，ｍａｘ’）と、充電終了モードとを有効にする。
【００２５】
一実施形態において前記制御信号３５０は、アナログ制御信号である。アナログ制御信号は、パルス幅変調信号生成器４８０によって生成されたパルス幅変調信号のデューティサイクルを制御するために使用される。一実施形態において、パルス幅変調信号生成器４８０は、アダプタ３０２内にある。パルス幅変調信号のデューティサイクルを調節することによって、出力３４０におけるアダプタ３０２の出力電力を調節することができる。換言すれば、一実施形態において、アダプタ３０２におけるパルス幅変調信号のデューティサイクルを制御することによって、様々な充電モードを有効にすることができる。たとえば、個々のセル状態に応じて標準定電流充電モード（ＣＣ０）を有効にする必要がある場合、アナログ制御信号は、アダプタ３０２が定電流Ｉ０を出力するように、パルス幅変調信号のデューティサイクルを調節する。
【００２６】
一実施形態において、前記制御信号３５０は、デジタル制御信号である。一実施形態において、アダプタ３０２におけるパルス幅変調信号のデューティサイクルを制御するため、デコーダは、デジタル制御信号をアナログ制御信号に変換するように、アダプタ３０２内に実装することができる。
【００２７】
さらに、一実施形態において、コマンドコンバータ４２６は、同様に、前記バッテリパック３０４内の充電スイッチ４３０および放電スイッチ４３２を制御する。一実施形態において、充電スイッチ４３０がスイッチオフされた場合に、バッテリの充電は終了する。一実施形態において、放電スイッチ４３２は、バッテリパック３０４がシステム負荷（図示せず）に電力を供給した場合に、スイッチオンされる。
【００２８】
一実施形態において、前記セル３１０＿１〜３１０＿３の性能を向上させるために、セル３１０＿１〜３１０＿３を平衡させるセル平衡回路４２８は、バッテリパック３０４内に備えられている。セル平衡回路４２８は、監視回路４２４の外部または監視回路４２４の内部に実装することができる。一実施形態において、不平衡セルを流れる電流を減少させるために、ブリーディング電流（バイパス電流）は、不平衡セルに対しセル平衡回路４２８によって有効にすることができる。セル平衡回路４２８に示されているように、セル３１０＿１のブリーディング電流は、スイッチ４１０＿１がスイッチオンされた場合に、有効にされる。セル３１０＿２のブリーディング電流は、スイッチ４１０＿２がスイッチオンされた場合に、有効にされる。セル３１０＿３のブリーディング電流は、スイッチ４１０＿３がスイッチオンされた場合に、有効である。スイッチ４１０＿１〜４１０＿３は、監視回路４２４またはコマンドコンバータ４２６によって、制御することができる。そのため、セル平衡回路４２８は、監視回路４２４またはコマンドコンバータ４２６によって、制御することができる。
【００２９】
限定するわけではなく、セル不平衡状態は、以下の状態を含み得る。一実施形態において、セルは他のいずれかのセルに対して電圧差を有する場合（前記電圧差が、所定の電圧差ΔＶを超過している）、セルは不平衡である。他の実施形態において、セルが所定の閾値電圧Ｖｂａｌａｎｃｅを有する場合、セルは不平衡である。さらに他の実施形態において、セルが、所定の閾値
【数１】
を超過する
【数２】
（充電時間の差分に対するセル電圧の差分）を有する場合に、セルは不平衡である。さらに他の実施形態において、セルが他のいずれかのセルに対して容量差を有する場合（前記容量差は、所定の容量差ΔＣを超過している）、セルは不平衡である。
【００３０】
好ましくは、上述したように、不平衡状態が発生した場合、前記アダプタ３０２は、より小さい充電電流（軽定電流充電モード）でバッテリパック３０４を充電する。したがって、全セルを完全に充電するために、セル平衡回路４２８は、（ブリーディング電流を有効にすることによって）セル平衡を行うのに、より長い時間を要する。
【００３１】
図５は、本発明の一実施形態による、バッテリ管理システムによって実行される動作のフローチャート５００を示している。一実施形態において、図４のバッテリ管理システムが、フローチャート５００に示されている方法で動作するように、コマンドコンバータ４２６は、構成することができる。さらに詳細には、一実施形態において、フローチャート５００は、充電モードがコマンドコンバータ４２６により様々なセルの状態に応じて有効にされることを例示している。図５は、図３および図４と組み合わせて説明される。
【００３２】
一実施形態において、図５の実施例で前記バッテリ管理システムは、最初に、標準定電流充電モードＣＣ０で、バッテリパック３０４を充電する。一実施形態において、不平衡状態が発生した場合、バッテリ管理システムは、軽定電流充電モードＣＣｎ（ｎ＝１，２，…，ｍａｘ）で、バッテリパック３０４を充電する。一実施形態において、バッテリパック３０４の最高セル電圧（たとえば、セル３１０＿１の電圧は３.８０Ｖ、セル３１０＿２の電圧は３.９０Ｖ、セル３１０＿３の電圧は４.０５Ｖである場合、最高セル電圧は、４.０５Ｖに等しい）が、プリセット電圧Ｖ１（たとえば、リチウムイオンセルでは、３.９Ｖ）よりも高い場合、バッテリ管理システムは不平衡状態があるかどうか確認するために、不平衡チェックを実行する。一実施形態において、不均衡状態がある場合、バッテリ管理システムは、セル平衡回路４２８によって全ての不平衡セルに対してブリーディング電流を有効するだけでなく、バッテリパック３０４の充電電流を調節する（たとえば、減少させる）。一実施形態において、バッテリパック３０４の平均セル電圧が、プリセット電圧レベルＶ２（たとえば、リチウムイオンセルでは、４.２Ｖ）よりも高い場合、バッテリ管理システムは、定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶｍ（ｍ＝０））で、バッテリパック３０４を充電する。一実施形態において、バッテリ管理システムは、同様に、保護チェックを行う。
【００３３】
ブロック５０２で、前記バッテリ管理システムは、バッテリパック３０４の充電を開始するとともに、ｎ（様々な定電流充電モードを表す）は０に初期化される。ブロック５０４で、定電流充電モードＣＣｎ（ｎ＝０）は、制御信号３５０によって有効にされる。たとえば、ｎが０にセットされた場合、標準定電流充電モードＣＣ０は有効にされる。ｎが１からｍａｘまでの間である場合、軽定電流充電モードＣＣｎ（ｎ＝１，２，…，ｍａｘ）は有効にされる。ブロック５０６で、保護チェックは実行される。たとえば、一実施形態において、コマンドコンバータ４２６は、監視回路４２４から監視信号を受信するとともに、不平衡状態（たとえば、過電圧、過電流、および過温度）が発生しているかどうか判定する。望ましくない状態がある場合、フローチャートはブロック５３０に進み、バッテリの充電を終了する（充電終了モード）。そのため、コマンドコンバータ４２６は、充電スイッチ４３０をスイッチオフして、バッテリの充電を終了する。望ましくない状態がない場合、フローチャートはブロック５０８に進む。
【００３４】
前記ブロック５０８で、バッテリパック３０４の平均セル電圧は、たとえばコマンドコンバータ４２６によって、プリセット電圧レベルＶ２（たとえば、リチウムイオンセルでは、４.２Ｖ）と比較され、定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０）が有効にできるか否か判定される。一実施形態において、バッテリパック３０４の平均セル電圧がプリセット電圧レベルＶ２よりも高い場合（バッテリパック３０４は定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０）で充電することができることを示す）、フローチャートは、ブロック５２４に進む。
【００３５】
前記ブロック５２４で、定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０）は、制御信号３５０によって有効にされる。ブロック５２６で、保護チェック（ブロック５０６と同様）を行う。望ましく状態がある場合、フローチャートは、ブロック５３０に進み、バッテリの充電を終了する（充電終了モード）。そうでない場合、フローチャートは、ブロック５２８に進む。
【００３６】
前記ブロック５２８で、バッテリパック３０４内の全セルは、完全に充電され、フローチャートはブロック５３０に進み、充電を終了する（充電終了モード）。そうでない場合、フローチャートは、ブロック５２４に戻り、バッテリパック３０４は、ブロック５２４に示されているように定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０）の下、引き続き充電される。一実施形態において、コマンドコンバータ４２６は、監視回路４２４から電圧監視信号を受信し、全セルが完全に充電されたかどうか判定する。
【００３７】
前記ブロック５０８に戻って、バッテリパック３０４の平均セル電圧が、所定の電圧レベルＶ２よりも低い場合（バッテリパック３０４は、なおも標準／軽定電流充電モードで充電することができることを示している）、フローチャートはブロック５１０に進む。
【００３８】
ブロック５１０で、最高セル電圧は、たとえばコマンドコンバータ４２６によって、プリセット電圧Ｖ１（たとえば、リチウムイオンセルでは、３.９Ｖ）と比較される。プリセット電圧Ｖ１は、不平衡チェックを行うかどうかを判定するために使用される。一実施形態において、最高セル電圧がプリセット電圧Ｖ１よりも高い場合、不平衡チェックは行われ、フローチャートはブロック５１２に進む。最高セル電圧がプリセット電圧Ｖ１よりも低い場合、フローチャートはブロック５０４に戻る。明瞭性と簡潔性のため、本明細書において上述したブロック５０４について繰り返しとなる記載は、以下省略する。
【００３９】
前記ブロック５１２で、不平衡チェックが行われる。不平衡状態がない場合、フローチャートはブロック５０４に戻る。不平衡状態がある場合、ブリーディング電流は、不平衡セルに対して有効にされ（フローチャート５００には図示されていないステップ）、フローチャートはブロック５１４に進む。
【００４０】
前記ブロック５１４で、タイマが開始される。ブロック５１６で、バッテリパック３０４の平均セル電圧は、たとえばコマンドコンバータ４２６によって、プリセット電圧レベルＶ２（ブロック５０８と同様）と比較され、定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０）が有効にできるか否か判定される。一実施形態において、バッテリパック３０４の平均セル電圧が、プリセット電圧レベルＶ２よりも高い場合（バッテリパック３０４が定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０）で充電できることを示している）、フローチャートはブロック５２４に進む。明瞭性と簡潔性のため、本明細書において上述したブロック５２４について繰り返しとなる記載は、以下省略する。
【００４１】
前記ブロック５１６に戻って、バッテリパック３０４の平均セル電圧が、プリセット電圧レベルＶ２よりも低い場合（バッテリパック３０４は、なおも標準／軽定電流充電モードで充電できることを示している）、フローチャートはブロック５２０に進む。ブロック５１８で、タイマが終了した場合（たとえば、タイマが所定の時間に達した）、フローチャートはブロック５２０に進む。タイマが終了していない場合、フローチャートはブロック５１６に戻る。
【００４２】
前記ブロック５２０で、ｎは、たとえばコマンドコンバータ４２６によって、所定の最大数ｍａｘと比較される。ｎが所定の最大数ｍａｘと等しい場合、フローチャートはブロック５０４に戻って、軽定電流充電モードＣＣｍａｘを継続する。そうでない場合、フローチャートはブロック５２２に進む。ブロック５２２で、ｎは１増加され、フローチャートはブロック５０４に戻る。明瞭性と簡潔性のため、本明細書において上述したブロック５０４について繰り返しとなる記載は、以下省略する。
【００４３】
図６は、本発明の一実施形態による、バッテリ管理システムによって実行される動作の他のフローチャート６００を示している。一実施形態において、前記コマンドコンバータ４２６は、図４の前記バッテリ管理システムが、フローチャート６００に示されている方法で動作するように、構成されている。図６は、図３および図４と組み合わせて説明される。
【００４４】
一実施形態において、図６の実施例でバッテリ管理システムは、最初に、前記標準定電流充電モードＣＣ０で、バッテリ３０４を充電する。一実施形態において、不平衡状態が発生した場合、バッテリ管理システムは、軽定電流充電モードＣＣｎ（ｎ＝１，２，…，ｍａｘ）で、バッテリパック３０４を充電する。一実施形態において、バッテリパック３０４の平均セル電圧が、プリセット電圧レベルＶ２（たとえば、リチウムイオンセルでは、４.２Ｖ）よりも高い場合、バッテリ管理システムは、定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０）で、バッテリパック３０４を充電する。一実施形態において、バッテリパック３０４の最高セル電圧が、プリセット電圧Ｖ３（たとえば、リチウムイオンセルでは、４.３Ｖ）よりも高く、かつ平均セル電圧がプリセット電圧Ｖ２よりも低い場合、バッテリ管理システムは、定電流充電モードをＣＣｎからＣＣｎ＋１に変更することによって、充電電流を減少させ、過電圧保護を有効にする。一実施形態において、バッテリ管理システムは、同様に、保護チェックを行う。
【００４５】
ブロック６０２で、前記バッテリ管理システムは、バッテリパック３０４の充電を開始し、ｎ（様々な定電流充電モードを表す）は０に初期化される。ブロック６０４で、標準定電流充電モードＣＣｎは、制御信号３５０によって有効される。たとえば、ｎが０にセットされた場合、標準定電流充電モードＣＣ０は有効にされる。ｎが１からｍａｘまでの間である場合、軽定電流充電モードＣＣｎ（ｎ＝１，２，…，ｍａｘ）は、有効にされる。ブロック６０６で、保護チェックは行われる。たとえば、一実施形態において、コマンドコンバータ４２６は、監視回路４２４から監視信号を受信し、望ましくない状態（たとえば、過電圧、過電流、および過温度）が発生しているかどうか判定する。望ましくない状態がある場合、フローチャート６３６に進み、バッテリの充電を終了させる（充電終了モード）。そのため、コマンドコンバータ４２６は、充電スイッチ４３０をスイッチオフして、バッテリの充電を終了する。望ましくない状態がない場合、フローチャートはブロック６０８に進む。
【００４６】
過電圧状態があるかどうかチェックするために、前記ブロック６０８で、最高セル電圧は、たとえばコマンドコンバータ４２６によって、プリセット電圧Ｖ３と比較される。最高セル電圧が、プリセット電圧Ｖ３よりも高い場合（過電圧状態があることを示している）、フローチャートはブロック６１４に進む。ブロック６１４で、ｎは１増加される。フローチャートはブロック６２４に進み、定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０）が有効にできるか否かチェックする。最高セル電圧がプリセット電圧Ｖ３よりも低い場合（過電圧状態がないことを示している）、フローチャートはブロック６１０に進む。
【００４７】
前記ブロック６１０で、不平衡チェックが行われる。不平衡状態がない場合、フローチャートはブロック６２４に進み、定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０）が有効にできるか否かチェックする。不平衡状態がない場合、ブリーディング電流は、不平衡セルに対して有効にされ（フローチャート６００には図示されていないステップ）、フローチャートはブロック６１５に進む。
【００４８】
前記ブロック６１５で、タイマは開始される。ブロック６１６で、タイマが終了した場合、フローチャートはブロック６１８に進み、ｎは１増加される。フローチャートはブロック６２４に進み、定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０）が有効にできるか否かチェックする。
【００４９】
定電圧充電モードが有効にできるか否かを判定するために、前記ブロック６２４で、平均セル電圧は、たとえば、コマンドコンバータ４２６によって、プリセット電圧Ｖ２と比較される。平均セル電圧がプリセット電圧Ｖ２よりも低い場合、フローチャートはブロック６０４に戻る。明瞭性と簡潔性のため、本明細書において上述したブロック６０４について繰り返しとなる記載は、以下省略する。
【００５０】
前記平均電圧がプリセット電圧Ｖ２よりも高い場合、フローチャートは６２６に進み、定電圧充電モード（たとえば、標準定電流充電モードＣＣ０）を有効にする。
【００５１】
前記ブロック６１６に戻って、タイマが終了していない場合、フローチャートはブロック６２２（ブロック６２４と同様）に進み、定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０）が有効にできるか否かチェックする。ブロック６２２で、平均セル電圧は、たとえばコマンドコンバータ４２６によって、プリセット電圧Ｖ２と比較される。平均セル電圧がプリセット電圧Ｖ２よりも低い場合、フローチャートはブロック６１６に戻る。明瞭性と簡潔性のため、本明細書において上述したブロック６１６について繰り返しとなる記載は、以下省略する。平均セル電圧がプリセット電圧Ｖ２よりも高い場合、フローチャートはブロック６２６に進み、定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０）を有効にする。
【００５２】
ブロック６２８で、保護チェックが行われる（前記ブロック６０６と同様）。望ましくない状態がある場合、フローチャートはブロック６３６に進み、バッテリの充電を終了する（充電終了モード）。望ましくない状態がない場合、フローチャートはブロック６３０に進む。過電圧状態があるかどうかチェックするために、ブロック６３０で、最高セル電圧は、たとえばコマンドコンバータ４２６によって、プリセット電圧Ｖ３（ブロック６０８と同様）と比較される。最高セル電圧が、プリセット電圧Ｖ３よりも高い場合（過電圧状態があることを示している）、フローチャートはブロック６３４に進む。ブロック６３４で、ｎは所定の最大値ｍａｘにセットされ、フローチャートはブロック６０４に戻る。そのため、最小充電電流Ｉｍａｘ（Ｉ０＞Ｉ１＞Ｉ２＞…＞Ｉｍａｘ）は、有効にされる。最高セル電圧が、プリセット電圧Ｖ３よりも低い場合、（過電圧状態がないことを示している）、フローチャートはブロック６３２に進む。ブロック６３２で、全セルが完全に充電された場合、フローチャートはブロック６３６に進み、充電を終了させる。そうでない場合、フローチャートはブロック６２６に戻って、定電圧充電モードを継続する。明瞭性と簡潔性のため、本明細書において上述したブロック６２６について繰り返しとなる記載は、以下省略する。
【００５３】
図７は、本発明の一実施形態による、バッテリ管理システムによって実行される動作の他のフローチャート７００を示している。一実施形態において、リン酸リチウムイオンバッテリセルでは、セルが一定の電圧閾値（「電圧ジャンプ（voltage jump）」と呼ばれる）に達した後、セルの電圧が急激に増加する。そのため、一実施形態において、「電圧ジャンプ」が発生した場合、充電電流を減少させることによって、リン酸リチウムイオンバッテリセルを充電するように、フローチャート７００は実行することができる。一実施形態において、図４のバッテリ管理システムが、フローチャート７００に示されている方法で動作するように、コマンドコンバータ４２６は、構成することができる。図７は、図３および図４と組み合わせて、説明される。
【００５４】
図７の実施例では、一実施形態において、バッテリ管理システムは、最初に、標準定電流充電モードＣＣ０で、バッテリパック３０４を充電する。一実施形態において、バッテリ管理システムは過電圧状態が発生した場合、軽定電流充電モードＣＣｎ（ｎ＝１，２，…，ｍａｘ）で、バッテリパック３０４を充電する。一実施形態において、バッテリパック３０４の最高セル電圧が、プリセット電圧Ｖ３（たとえば、リチウムイオンセルでは、４.３Ｖ）よりも高い場合に、過電圧状態は発生する。一実施形態において、「電圧ジャンプ」がある場合、バッテリ管理システムは、軽定電流充電モード（たとえば、最小充電電流Ｉｍａｘ（Ｉ０＞Ｉ１＞Ｉ２＞…＞Ｉｍａｘ）を用いてＣＣｍａｘ）で、バッテリパック３０４を充電する。一実施形態において、ある期間における電圧（たとえば、個々のセル電圧または平均セル線圧）の増加ΔＶ／Δｔが閾値レベルΔｔｈよりも高い場合に、「電圧ジャンプ」は検出される。一実施形態において、バッテリパック３０４の平均セル電圧が、プリセット電圧レベルＶ２（たとえば、リチウムイオンセルでは、４.２Ｖ）よりも高い場合、バッテリ管理システムは、定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０）で、バッテリパック３０４を充電する。一実施形態において、バッテリ管理システムは、同様に、保護チェックを行う。
【００５５】
ブロック７０２で、バッテリ管理システムは、前記バッテリパック３０４の充電を開始し、ｎ（様々な定電流充電モードを表す）は０に初期化される。
ブロック７０４で、定電流充電モードＣＣｎは、制御信号３５０によって有効にされる。たとえば、ｎが０にセットされた場合、標準定電流充電モードＣＣ０は有効にされる。ｎが１からｍａｘまでの間の場合、軽定電流充電モードＣＣｎ（ｎ＝１，２，…，ｍａｘ）は有効にされる。ブロック７０６で、保護チェックは行われる。たとえば、一実施形態において、コマンドコンバータ４２６は、監視回路４２４から監視信号を受信し、望ましくない状態（たとえば、過電圧、過電流、および過温度）が発生しているかどうか判定する。望ましくない状態がある場合、フローチャートはブロック７２８に進み、バッテリの充電を終了する（充電終了モード）。そのため、コマンドコンバータ４２６は、充電スイッチ４３０をスイッチオフして、バッテリの充電を終了する。望ましくない状態がない場合、フローチャートはブロック７０８に進む。
【００５６】
過電圧状態があるかどうか判定するため、前記ブロック７０８で、最高セル電圧は、たとえばコマンドコンバータ４２６によって、プリセット電圧Ｖ３と比較される。最高セル電圧がプリセット電圧Ｖ３よりも高い場合（過電圧状態があることを示している）、フローチャートはブロック７１０に進む。ブロック７１０で、ｎは１増加される。次に、フローチャートはブロック７１２に進み、「電圧ジャンプ」のチェックを行う。最高セル電圧がプリセット電圧Ｖ３よりも低い場合（過電圧状態がないことを示している）、フローチャートはブロック７１２に直接進む。
【００５７】
ブロック７１４で、ある期間における電圧（たとえば、個々のセル電圧または平均セル電圧）の増加ΔＶ／Δｔが、閾値レベルΔｔｈよりも低い場合、フローチャートは前記ブロック７０４に戻る。明瞭性と簡潔性のため、本明細書において上述したブロック７０４について繰り返しとなる記載は、以下省略する。
【００５８】
電圧（たとえば、個々のセル電圧または平均セル電圧）の増加ΔＶ／Δｔが
閾値レベルΔｔｈよりも高い場合、ブロック７１６で、バッテリパック３０４は、軽定電流充電モード（たとえば、ＣＣｍａｘ）の下、充電される。一実施形態において、制御信号３５０は、アダプタ３０２を制御し、バッテリ３０４を充電するため、定充電電流（Ｉｍａｘ）を出力する。
【００５９】
ブロック７２０で、定電圧充電モード（ＣＶ）チェックは行われる。さらに詳細には、前記バッテリパック３０４の平均電圧は、プリセット電圧レベルＶ２と比較され、定電圧充電モード（標準定電圧充電モードＣＶ０）が有効にできるかどうかを判定する。ブロック７２０で、バッテリパック３０４の平均セル電圧が、プリセット電圧レベルＶ２よりも低い場合（バッテリパック３０４が、なおも軽定電流充電モードで充電できることを示している）、フローチャートはブロック７１６に戻る。
【００６０】
前記ブロック７２０で、バッテリパック３０４の平均セル電圧は、プリセット電圧レベルＶ２よりも高い場合、ブロック７２２で、バッテリパック３０４は、定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０）の下、充電される。フローチャートはブロック７２４に進み、全セルが完全に充電されたかどうか判定する。
【００６１】
前記ブロック７２４で、全セルが完全に充電されていた場合、ブロック７２８で、充電過程は終了する（充電終了モード）。そうでない場合、フローチャートはブロック７２２に戻り、定電圧充電モードの下、バッテリパック３０４の充電を継続する。
【００６２】
図５〜図７に関して説明したように、一実施形態において、前記バッテリパック３０４は、複数の定電流充電モード（たとえば、標準定電流充電モードＣＣ０、軽定電流充電モードＣＣ１〜ＣＣｍａｘ）と、定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０）との下、充電される。他の充電方法は、コマンドコンバータ４２６を設定（configuring）／プログラミングすることよって、実現することができる。たとえば、一実施形態において、バッテリパック３０４は、定電流充電モード（標準定電流充電モードＣＣ０）と、複数の定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０、軽定電圧充電モードＣＶ１〜ＣＶｍａｘ’）との下、充電することができる。一実施形態において、バッテリパック３０４は、同様に、複数の定電流充電モード（たとえば、標準定電流充電モードＣＣ０、軽定電流充電モードＣＣ１〜ＣＣｍａｘ）と、複数の定電圧充電モード（たとえば、標準定電圧充電モードＣＶ０、軽定電圧充電モードＣＶ１〜ＣＶｍａｘ’）との下、充電することができる。
【００６３】
図８は、本発明の一実施形態による、バッテリ管理システムによって実行される動作のフローチャート８００を示している。図８は、図３および図４と組み合わせて説明される。
【００６４】
図８に示されているように、ブロック８０２で、前記バッテリ管理システムは、バッテリパック３０４内の複数セルの各セルを監視する。たとえば、監視回路４２４は、セル電圧、電流、および温度などを監視し、各セルに対して各セルの状態を示す監視信号を生成する。
【００６５】
ブロック８０４で、前記バッテリ管理システムは、バッテリパック３０４内の複数セルの各セルの状態に応じて、制御信号３５０を生成する。たとえば、制御信号３５０は図４に示されているように、信号４９０＿１〜４９０＿３、４９２、４９４の監視に応じて生成される。
【００６６】
ブロック８０６で、前記バッテリ管理システムは、制御信号３５０に応じてアダプタ３０２の出力電力を調節する。たとえば、バッテリ管理システムは、アダプタ３０２におけるパルス幅変調信号のデューティサイクルを制御することによって、アダプタ３０２の出力電力を調節する。
【００６７】
このように、前記バッテリ管理システムが提供される。そのような一実施形態において、バッテリパックは、バッテリパック内に統合された制御回路によって、アダプタ出力電力を直接調節することができる。好ましくは、アダプタ出力電力は、個々のセルの状態に応じて調節される。したがって、一実施形態において、複数の充電モードは、個々のセル状態に応じて、有効にすることができる。そのため、一実施形態において、バッテリの充電は、全セルが完全に充電された場合に、終了することができるとともに、望ましくない状態を回避することができる。
【００６８】
一実施形態において、前記複数の充電モードは、同様に、バッテリパックの状態に応じて有効することができる。たとえば、標準定電流充電モードは、充電の始めにおいて、有効にすることができる。一実施形態において、軽定電流充電モードは、バッテリパック電圧が第１閾値よりも高い場合、有効にすることができる。軽定電流充電モードは、同様に、ある期間におけるバッテリ電圧の増加が第2閾値よりも高い場合に、有効にすることができる一実施形態において、定電圧充電モードは、バッテリパック電圧が第３閾値よりも高い場合に、有効にすることができる。
【００６９】
図９は、本発明の一実施形態による、電力管理システム９００のブロック図を示している。図４と同一の参照符号が付された要素は、同様の機能を有し、本明細書では詳細に説明しない。
【００７０】
前記バッテリ管理システム９００は、バッテリパック９０４を充電するとともに、システム負荷９１０に電力供給するように動作するアダプタ９０２を備えている。一実施形態において、アダプタ９０２は、バッテリパック９０４を充電するのと同時に、システム負荷９１０に電力供給することができる。アダプタ９０２は、バッテリパック９０４内のバッテリコントローラ９２０に対して、最大アダプタ電力を示す電力認識信号（power recognition signal）９５２を生成するとともに、バッテリコントローラ９２０からの制御信号９５０を受信することができる。制御信号９５０は、図４の制御信号３５０と同様であることが可能である。電力認識信号９５２は、電圧信号であることが可能であり、電力認識信号９５２の電圧レベルは、アダプタ９０２からの最大有能電力を示すことができる。一実施形態において、バッテリパック９０４は、バッテリコントローラ９２０、および監視回路４２４を備えることができる。バッテリコントローラ９２０は、アダプタ９０２から電力認識信号９５２を受信するとともに、バッテリパック９０４の状態とシステム負荷９１０の状態とに応じて、アダプタ９０２の出力電力を調節するために、制御信号９５０を生成することができる。さらに詳細には、制御信号９５０は、アナログ制御信号またはデジタル制御信号であることが可能である。制御信号９５０は、アダプタ９０２の出力電力を調節するように、アダプタ９０２内のＰＷＭ信号生成器によって生成されたパルス幅変調（ＰＷＭ）信号のデューティサイクルを調節するために使用される。一実施形態において、電力認識信号９５２および制御信号９５０は、単一のバス／ラインを通して送信される。他の実施形態において、電力認識信号９５２および制御信号９５０は、２つの信号バス／ラインを通してそれぞれ送信される。
【００７１】
前記バッテリコントローラ９２０は、感知抵抗９４０にかかる電圧を監視することによって、アダプタ９０２からの出力電流を監視することができる。たとえば、感知抵抗９４０にかかる電圧を増幅するとともに、アダプタ９０２からの出力電流を示すアナログ監視信号を生成するように、差動増幅器（図９には図示せず）を感知抵抗９４０に接続することができる。アナログ監視信号をアダプタ９０２からの出力電流を示すデジタル信号に変換するように、Ａ／Ｄコンバータ（図９には図示せず）を差動増幅器に接続することができる。
【００７２】
前記バッテリコントローラ９２０は、同様に、監視回路４２４からバッテリパック９０４の監視情報を受信することができる。図４に関して説明したように、一実施形態において、監視回路４２４は、個々のセル３１０＿１〜３１０＿３に対するセル状態（たとえば、セル電圧、セル電流、セル温度、およびセル容量）を監視するとともに、望ましくない状態（たとえば、過電圧、過電流、過温度、過充電）から各セル３１０＿１〜３１０＿３を保護することができる。監視回路４２４は、同様に、感知抵抗４７０を介してバッテリ電流（たとえば、バッテリ充電電流）を監視するとともに、バッテリ電流のレベルを示す監視信号４９２を生成する。バッテリコントローラ９２０は、監視回路４２４から監視情報を受信することができる。好ましくは、バッテリコントローラ９２０は、アダプタからの出力電流とバッテリ充電電流との差に応じて、システム負荷９１０によって使用（draw）された総電力／電流を計算することができる。
【００７３】
好ましくは、前記バッテリコントローラ９２０は、バッテリパック９０４の状態（たとえば、バッテリパック９０４の充電電流、またはバッテリパック９０４の充電に使用された電力）と、システム負荷９１０の状態（たとえば、システム負荷９１０に流れる電流、またはシステム負荷９１０に電力供給された総電力）とに応じて、アダプタ９０２の出力電力を調節することができる。換言すると、アダプタ９０２の出力電力は、システム要求およびバッテリ要求／状態に応じて、直接的かつ自動的に調節することができる。たとえば、バッテリパック９０４が定充電電流モードＣＣ１で充電されることを要求された場合、バッテリコントローラ９２０は、システム負荷９１０がなおも十分な電力を受けるとともに、適切に動作するのと同時に、バッテリパック９０４が定充電電流Ｉ１によって充電されるように、制御信号９５２を調節することができる。一実施形態において、バッテリコントローラ９２０は、図５〜図７に関して説明したステップと同様の方法で、動作することができる。
【００７４】
一実施形態において、前記バッテリコントローラ９２０は、アダプタ９０２の出力電力に応じて（たとえば、アダプタ９０２の出力電流を示す監視信号に応じて）、バッテリパック９０４の充電電流を調節する。たとえば、アダプタの出力電流を示す監視信号は、感知抵抗９４０を監視することによって、生成することができる。一実施形態において、システム負荷９１０が適切に動作することができるように、十分な電力がシステム負荷９１０に供給されるのを保証するため、アダプタの出力電力が最大アダプタ電力に達したことを、バッテリコントローラ９２０が検出した場合、（たとえば、アダプタの出力電流を示す監視信号が、所定の閾値よりも高い、または等しい場合）、バッテリコントローラ９２０は、バッテリパック９０４の充電電流を減少／遮断させる。一実施形態において、バッテリコントローラ９２０は、充電電流を遮断させるため、充電スイッチ４３０をスイッチオフすることができる。他の実施形態において、充電スイッチ４３０は、バッテリコントローラ９２０によって生成されたパルス幅変調信号によって、有効にすることができるため、バッテリコントローラ９２０は、充電スイッチ４３０を制御するパルス幅変調信号のデューティサイクルを減少させることによって、充電電流を減少させることができる。一実施形態において、好ましくは、バッテリコントローラ９２０は、アダプタ９０２の出力電力に基づいて、システム負荷９１０とバッテリパック９０４との間の電力を動的に割り当てる。
【００７５】
一実施形態において、前記バッテリコントローラ９２０は、アダプタに望ましくない状態（または、故障（fault）状態）が発生した場合に、アダプタ９０２とバッテリパック９０４との間に接続されたスイッチ９６０をスイッチオフする信号を生成する。たとえば、アダプタ９０２の出力電圧が所定の閾値よりも高いことを、バッテリコントローラ９２０が検出した場合、スイッチ９６０は、バッテリパック９０４およびシステム負荷９１０を保護するため、スイッチオフすることができる。
【００７６】
図１０は、一実施形態において、バッテリコントローラ（たとえば、前記バッテリコントローラ９２０）によって実行される動作のフローチャート１０００を示している。図１０は、図９と組み合わせて説明される。
【００７７】
ブロック１００２で、たとえばアダプタ９０２から、最大アダプタ電力を示す電力認識信号９５２が受信される。バッテリパック９０４の状態と、アダプタ９０２によって電力供給されるシステム負荷９１０の状態とに応じて、アダプタ９０２の出力電力を調節するために、ブロック１００４で、制御信号９５０は、たとえばバッテリコントローラ９２０によって、生成される。ブロック１００６で、アダプタ９０２出力電流を示す監視信号は、たとえばバッテリコントローラ９２０によって、受信される。ブロック１００８で、バッテリパック９０４の充電電流は、アダプタ９０２の出力電流を示す監視信号に応じて、調節することができる。好ましくは、一実施形態において、アダプタの出力電力が最大アダプタ電力に達したことを、バッテリコントローラ９２０が検出した場合（たとえば、アダプタの出力電流を示す監視信号が、所定の閾値よりも高い、または等しい場合）、システム負荷９１０が適切に動作することができるように、十分な電力がシステム負荷９１０に供給されることを保証するために、バッテリコントローラ９２０は、バッテリパック９０４の充電電流を減少／遮断することができる。
【００７８】
上述の説明および図面は、本発明の実施形態を表していると同時に、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の原理の趣旨および範囲から外れることなく、これらに様々な追加、変更、および置換を施すことが可能であることは理解されよう。本発明の実施において使用される、形式、構造、配置、割合、材料、要素、およびコンポーネントなどに多くの変更を施して、本発明が利用され得ることは、当業者であれば自明である。それらは、本発明の原理から外れることなく、特定の環境および動作要求に適応される。したがって、本明細書で開示された実施形態は、限定ではなく例示としての全ての態様において、本発明の範囲が添付の特許請求の範囲およびそれらの法的等価物によって示されるとともに、上述の記載に限定されないことを、考慮されるべきである。
【符号の説明】
【００７９】
３１０＿１〜３１０＿３ セル
４１０＿１〜４１０＿３ スイッチ
４２４ 監視回路
４２８ セル平衡回路
４３０ 充電スイッチ
４３２ 放電スイッチ
４７０ 感知抵抗
４７２ 温度センサ
４８０ パルス幅変調信号生成器
４９０＿１〜４９０＿３、４９２、４９４ 監視信号
９００ 電力管理システム
９０２ アダプタ
９０４ バッテリパック
９１０ システム負荷
９２０ バッテリコントローラ
９４０ 感知抵抗
９５０ 制御信号
９５２ 電力認識信号
９６０ スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリパックを充電し、かつシステム負荷に電力供給し、最大アダプタ電力を示す電力認識信号を生成するとともに、制御信号を受信するように動作するアダプタと、
前記電力認識信号を受信するとともに、前記バッテリパックの状態と前記システム負荷の状態とに応じて、前記アダプタの出力電力を調節する前記制御信号を生成する、前記バッテリパック内のバッテリコントローラと
を具備することを特徴とする電力管理システム。
【請求項２】
前記バッテリパックの前記状態は、前記バッテリパックの充電電流のレベルを含むことを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
【請求項３】
前記バッテリパックの前記状態は、前記バッテリパック内の複数セルの各セルの状態を含むことを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
【請求項４】
前記バッテリコントローラは、前記アダプタの出力電流を示す監視信号を受信することを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
【請求項５】
前記バッテリコントローラは、前記監視信号に応じて、前記バッテリパックの充電電流を調節することを特徴とする請求項４に記載の電力管理システム。
【請求項６】
前記アダプタは、パルス幅変調信号を生成するように動作するパルス幅変調信号生成器を具備し、
前記パルス幅変調信号のデューティサイクルは、前記制御信号によって制御されることを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
【請求項７】
前記バッテリパックは、前記バッテリパック内の複数セルの各セルを監視するとともに、前記バッテリコントローラに対して、各セルの状態を示す監視信号を生成する監視回路を具備することを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
【請求項８】
前記制御信号は、アナログ制御信号を含むことを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
【請求項９】
前記制御信号は、デジタル制御信号を含むことを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
【請求項１０】
前記電力認識信号および前記制御信号は、単一のバスを通して送信されることを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
【請求項１１】
前記アダプタと前記バッテリパックとの間に接続されたスイッチをさらに具備し、
前記バッテリコントローラは、前記アダプタの望ましくない状態が発生した場合に、前記スイッチをスイッチオフする信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
【請求項１２】
前記バッテリパック内の複数セルの各セルを監視するとともに、各セルの状態を示す監視信号を生成する監視回路と、
前記監視回路に接続され、アダプタの最大アダプタ電力を示す電力認識信号を受信するとともに、前記バッテリパック状態と、前記アダプタによって電力供給されるシステム負荷の状態とに応じて、前記アダプタの出力電力を制御する制御信号を生成するバッテリコントローラと
を具備することを特徴とするバッテリパック。
【請求項１３】
前記バッテリパックの前記状態は、前記バッテリパックの充電電流のレベルを含むことを特徴とする請求項１２に記載のバッテリパック。
【請求項１４】
前記バッテリパックの前記状態は前記複数セルの各セルの前記状態を含むことを特徴とする請求項１２に記載のバッテリパック。
【請求項１５】
前記バッテリコントローラは、前記アダプタの出力電流を示すアダプタ監視信号を受信することを特徴とする請求項１２に記載のバッテリパック。
【請求項１６】
前記バッテリコントローラは、さらに、前記アダプタ監視信号に応じて、前記バッテリパックの充電電流を調節することを特徴とする請求項１５に記載のバッテリパック。
【請求項１７】
前記制御信号は、アナログ制御信号を含むことを特徴とする請求項１２に記載のバッテリパック。
【請求項１８】
前記制御信号は、デジタル制御信号を含むことを特徴とする請求項１２に記載のバッテリパック。
【請求項１９】
前記電力認識信号および前記制御信号は、単一のバスを通して送信されることを特徴とする請求項１２に記載のバッテリパック。
【請求項２０】
前記バッテリコントローラは、前記アダプタの望ましくない状態が発生した場合に、前記アダプタと前記バッテリパックとの間に接続されたスイッチをスイッチオフする信号を生成する請求項１２に記載のバッテリパック。
【請求項２１】
アダプタから最大アダプタ電力を示す電力認識信号を受信するステップと、
前記バッテリパックの状態と、前記アダプタによって電力供給されるシステム負荷の状態とに応じて、前記アダプタの出力電力を調節するために、バッテリパックによって制御信号を生成するステップと
を具備することを特徴とする方法。
【請求項２２】
前記アダプタの出力電流を示す監視信号を受信するステップをさらに具備することを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記監視信号に応じて、前記バッテリパックの充電電流を調節するステップをさらに具備することを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記バッテリパック内の複数セルの各セルを監視するステップと
各セルの状態を示す監視信号を生成するステップと
を具備することを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記アダプタおよび前記バッテリパックとの間の単一のバスを通して、前記電力認識信号および前記制御信号を送信するステップをさらに具備することを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記アダプタの望ましくない状態が発生した場合に、前記アダプタと前記バッテリパックとの間に接続されたスイッチをスイッチオフするステップをさらに具備することを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
前記バッテリパックの前記状態は、前記バッテリパックの充電電流のレベルを含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
前記バッテリパックの前記状態は、前記バッテリパック内の複数セルの各セルの状態を含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項１】
バッテリパックを充電し、かつシステム負荷に電力供給し、最大アダプタ電力を示す電力認識信号を生成するとともに、制御信号を受信するように動作するアダプタと、
前記電力認識信号を受信するとともに、前記バッテリパックの状態と前記システム負荷の状態とに応じて、前記アダプタの出力電力を調節する前記制御信号を生成する、前記バッテリパック内のバッテリコントローラと
を具備することを特徴とする電力管理システム。
【請求項２】
前記バッテリパックの前記状態は、前記バッテリパックの充電電流のレベルを含むことを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
【請求項３】
前記バッテリパックの前記状態は、前記バッテリパック内の複数セルの各セルの状態を含むことを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
【請求項４】
前記バッテリコントローラは、前記アダプタの出力電流を示す監視信号を受信することを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
【請求項５】
前記バッテリコントローラは、前記監視信号に応じて、前記バッテリパックの充電電流を調節することを特徴とする請求項４に記載の電力管理システム。
【請求項６】
前記アダプタは、パルス幅変調信号を生成するように動作するパルス幅変調信号生成器を具備し、
前記パルス幅変調信号のデューティサイクルは、前記制御信号によって制御されることを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
【請求項７】
前記バッテリパックは、前記バッテリパック内の複数セルの各セルを監視するとともに、前記バッテリコントローラに対して、各セルの状態を示す監視信号を生成する監視回路を具備することを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
【請求項８】
前記制御信号は、アナログ制御信号を含むことを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
【請求項９】
前記制御信号は、デジタル制御信号を含むことを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
【請求項１０】
前記電力認識信号および前記制御信号は、単一のバスを通して送信されることを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
【請求項１１】
前記アダプタと前記バッテリパックとの間に接続されたスイッチをさらに具備し、
前記バッテリコントローラは、前記アダプタの望ましくない状態が発生した場合に、前記スイッチをスイッチオフする信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
【請求項１２】
前記バッテリパック内の複数セルの各セルを監視するとともに、各セルの状態を示す監視信号を生成する監視回路と、
前記監視回路に接続され、アダプタの最大アダプタ電力を示す電力認識信号を受信するとともに、前記バッテリパック状態と、前記アダプタによって電力供給されるシステム負荷の状態とに応じて、前記アダプタの出力電力を制御する制御信号を生成するバッテリコントローラと
を具備することを特徴とするバッテリパック。
【請求項１３】
前記バッテリパックの前記状態は、前記バッテリパックの充電電流のレベルを含むことを特徴とする請求項１２に記載のバッテリパック。
【請求項１４】
前記バッテリパックの前記状態は前記複数セルの各セルの前記状態を含むことを特徴とする請求項１２に記載のバッテリパック。
【請求項１５】
前記バッテリコントローラは、前記アダプタの出力電流を示すアダプタ監視信号を受信することを特徴とする請求項１２に記載のバッテリパック。
【請求項１６】
前記バッテリコントローラは、さらに、前記アダプタ監視信号に応じて、前記バッテリパックの充電電流を調節することを特徴とする請求項１５に記載のバッテリパック。
【請求項１７】
前記制御信号は、アナログ制御信号を含むことを特徴とする請求項１２に記載のバッテリパック。
【請求項１８】
前記制御信号は、デジタル制御信号を含むことを特徴とする請求項１２に記載のバッテリパック。
【請求項１９】
前記電力認識信号および前記制御信号は、単一のバスを通して送信されることを特徴とする請求項１２に記載のバッテリパック。
【請求項２０】
前記バッテリコントローラは、前記アダプタの望ましくない状態が発生した場合に、前記アダプタと前記バッテリパックとの間に接続されたスイッチをスイッチオフする信号を生成する請求項１２に記載のバッテリパック。
【請求項２１】
アダプタから最大アダプタ電力を示す電力認識信号を受信するステップと、
前記バッテリパックの状態と、前記アダプタによって電力供給されるシステム負荷の状態とに応じて、前記アダプタの出力電力を調節するために、バッテリパックによって制御信号を生成するステップと
を具備することを特徴とする方法。
【請求項２２】
前記アダプタの出力電流を示す監視信号を受信するステップをさらに具備することを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記監視信号に応じて、前記バッテリパックの充電電流を調節するステップをさらに具備することを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記バッテリパック内の複数セルの各セルを監視するステップと
各セルの状態を示す監視信号を生成するステップと
を具備することを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記アダプタおよび前記バッテリパックとの間の単一のバスを通して、前記電力認識信号および前記制御信号を送信するステップをさらに具備することを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記アダプタの望ましくない状態が発生した場合に、前記アダプタと前記バッテリパックとの間に接続されたスイッチをスイッチオフするステップをさらに具備することを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
前記バッテリパックの前記状態は、前記バッテリパックの充電電流のレベルを含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
前記バッテリパックの前記状態は、前記バッテリパック内の複数セルの各セルの状態を含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−３０３４７８（Ｐ２００９−３０３４７８Ａ）
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２４３３９（Ｐ２００９−１２４３３９）
【出願日】平成２１年５月２２日（２００９．５．２２）
【出願人】（５００５２１８４３）オーツー マイクロ， インコーポレーテッド (138)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２２日（２００９．５．２２）
【出願人】（５００５２１８４３）オーツー マイクロ， インコーポレーテッド (138)
【Ｆターム（参考）】
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