特許ウォッチ

公開番号2024137718
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-07
出願番号2024011721
出願日2024-01-30
発明の名称低消費電力のシステムにおけるバッテリの充電の状態を推定する方法及びその推定方法を実装するシステム
出願人ウーテーアー・エス・アー・マニファクチュール・オロロジェール・スイス
代理人個人,個人,個人
主分類G04C 10/00 20060101AFI20240927BHJP(時計)
要約【課題】バッテリの充電又は放電の状態を推定する方法を実装するシステムを提供する。
【解決手段】携帯可能な物体等の低消費電力のシステム1のバッテリ又はセル2の充電又は放電の状態を推定する方法に関し、システムは、バッテリ又はセル2に接続された少なくとも1つの電力管理回路3と、電力管理回路3に接続されたモジュール4の処理ユニット14とを備えており、バッテリ又はセル2の充電又は放電の状態を推定する方法が実装されるときに、少なくとも1つのバッテリ電圧値が、電力管理回路3によってモジュール4の処理ユニット14に通信され、バッテリ2の充電又は放電の状態を制御するためのアルゴリズムが実行され、アルゴリズムは、バッテリ又はセル2の充電又は放電の状態を提供するように処理ユニット14に記憶される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
携帯可能な物体等の低消費電力のシステム（１）のバッテリ又はセル（２）の充電又は放電の状態を推定する方法において、前記システムは、バッテリ又はセル（２）に接続された少なくとも１つの電力管理回路（３）と、前記電力管理回路（３）に接続されたモジュール（４）の処理ユニット（１４）とを備えており、
バッテリ又はセル（２）の充電又は放電の状態を推定する方法が実装されるときに、少なくとも１つのバッテリ電圧値が、前記電力管理回路（３）によって前記モジュール（４）の前記処理ユニット（１４）に通信され、前記バッテリ又はセル（２）の充電又は放電の状態を制御するためのアルゴリズムが実行され、前記アルゴリズムは、前記バッテリ又はセル（２）の充電又は放電の状態を提供するように前記処理ユニット（１４）に記憶されることを特徴とする、方法。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記モジュール（４）の前記処理ユニット（１４）は、電子モジュール（４）のマイクロコントローラユニット（１４）であり、前記バッテリ又はセル（２）の充電又は放電の状態を推定するための方法が実装されるときに、前記マイクロコントローラユニット（１４）は、電力管理集積回路（３）からのデータ及び／又はパラメータの通信によって起動され、前記マイクロコントローラユニット（１４）がスイッチオンされると、前記電力管理集積回路の選択された充電モード又は選択された放電モードの関数として、前記バッテリ又はセル（２）の充電の状態又は前記バッテリ又はセル（２）の放電の状態を決定するために、前記バッテリ又はセルの充電又は放電の状態を制御するアためのルゴリズムが実行されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記バッテリ又はセル（２）の充電又は放電の状態を制御するための前記アルゴリズムが、定義された期間にわたって自動的に実行され、かつマイクロコントローラユニット（１４）によって制御されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記システム（１）の温度センサが、前記処理ユニット（１４）へのパラメータとして通信するために、前記システム（１）の動作中に温度値を前記電力管理回路（３）に提供して、前記バッテリ又はセル（２）の充電又は放電の状態を制御するための前記アルゴリズムが、充電又は放電されているバッテリ又はセルの温度及び動作モードに応じて、前記バッテリ又はセル（２）の充電又は放電の状態を提供することを可能にすることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
マイクロコントローラユニット（１４）は、前記バッテリ又はセル（２）の充電又は放電の状態を制御するための前記アルゴリズムを実行し、第１の機能ブロック（２４）において、前記アルゴリズムは、前記バッテリ又はセルの実際の充電又は放電データに対して数学的回帰を実行し、その後で前記回帰の係数をルックアップテーブルに記憶することを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記数学的回帰は、いくつかの温度レベルで及びいくつかの充電又は放電電流によって、前記バッテリ又はセルの実際の充電又は放電データに対して実行され、前記数学的回帰の係数は、前記ルックアップテーブルに記憶され、かつ測定温度に対して補間されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の機能ブロック（２４）の出力は、ＤＣ充電電圧（ＣＶ）の位相を管理するための第２の機能ブロック（３４）に供給され、第３の機能ブロック（４４）が、前記第１の機能ブロック（２４）の出力及び前記第２の機能ブロック（３４）の出力に接続され、かつＤＣ電流及びＤＣ電圧のモード状態によって制御されることにより、充電又は放電の状態を定義し、前記第３の機能ブロック（４４）は、バッテリ電圧の数学的回帰を用いて充電モード（ＣＶ）とメインモードとの間の切換を行うことを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
充電電流から放電電流への遷移は、前記バッテリ又はセル電圧に対して過電圧又は不足電圧のアーチファクトを生成し、前記遷移前の充電又は放電の以前の状態は、前記第３の機能ブロック（４４）に続く第４の機能ブロック（５４）における測定によって事前に定義された固定時間にわたって維持され、最後に、第５の機能ブロック（５４）に続く第６の機能ブロック（６４）において、スライディング平均によってフィルタリングが実行されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法を実装するシステム（１）において、前記システムは、バッテリ又はセル（２）に接続された少なくとも１つの電力管理回路（３）と、前記電力管理回路（３）に接続されたモジュール（４）の処理ユニット（１４）とを備えることを特徴とする、システム（１）。
【請求項１０】
前記モジュール（４）の前記処理ユニット（１４）は、時計モジュール（４）のマイクロコントローラユニット（１４）であることを特徴とする、請求項９に記載のシステム（１）。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、低消費電力のシステムにおけるバッテリの充電又は放電の状態を推定する方法に関する。低消費電力のシステムは、リチウム電池等のバッテリ又はセルによって電力を供給され得る電子又は電気機械式時計又は腕時計等の携帯可能な物体を含んでもよい。
続きを表示（約 1,700 文字）【０００２】
本発明は、バッテリの充電又は放電の状態を推定する方法を実装するシステムにさらに関する。
【背景技術】
【０００３】
例えば、自動車用途において、温度又は他のパラメータを考慮してバッテリの充電の状態を制御することは従来から知られているが、自動車産業においては、バッテリの容量が大きく、充電の状態ＳＯＣ（ｓｔａｔｅｏｆｃｈａｒｇｅ）を推定するシステムの自己消費が無視できるため、バッテリの充電の状態を推定する用途の開発は容易である。
【０００４】
時計用途において、スマートウォッチの充電の状態は、１００ポイントの充電の状態に３つの異なる温度を乗じたものに対するバッテリ電圧のルックアップテーブルを用いて近似される。この解決策は、ＲＯＭ型メモリのメモリフットプリントが大きいという点と、温度及び絶対精度に関する方法の精度が低いという点で制限される。さらに、充電と放電との間の緩和時間等のバッテリの電気化学的現象に対する補償がない。再充電位相はカウンタによって推定される。充電及び放電サイクルによるバッテリの緩和及びヒステリシスの効果を管理するために、多くの周辺コードを記述する必要がある。
【０００５】
バッテリの充電の状態を推定するための最も適切な解決策は、これまでのところ、バッテリから引き出された又は収集されたエネルギーをカウントする回路であるクーロンカウンタを使用することである。しかしながら、超低消費電力の腕時計の設計では、この電子回路はエネルギーの面で非常に高価であり、超低消費電力のシステムとは相容れない。
【０００６】
時計用途におけるバッテリ電源は、完全に充電されたときの最大バッテリ電圧（端子電圧）に制限されなければならず、腕時計又は時計の電子回路に電力を供給するために利用可能なバッテリを損傷しないように、最小バッテリ電圧値（カットオフ電圧）を下回ることができない。ある程度までバッテリを充電するために、ガルバニ又は誘導充電を使用することもできる。
【０００７】
時計用途又は例えばＧＰＳシステム等のスポーツ活動中に人が着用するシステムを含む用途では、バッテリの充電の状態を推定するために上記のようなクーロンカウンタがしばしば使用される。しかしながら、この種のカウンタは、その電力消費がかなり大きく、低電力又は低消費の腕時計又は時計には使用できない。例えば時計ケース内に配置される低電力回路の全ての構成要素は、低消費電力でなければならず、その結果、バッテリの充電の状態は、バッテリから読み出され又は測定された電圧レベルが、バッテリのカットオフ電圧に等しく設定され得る下限電圧に近づくか又は等しくなるときに、バッテリからの電子回路への電力供給を中断し、完全に充電されたときに、バッテリの端子電圧に近い電圧を生成するように制御される。
【０００８】
米国特許第１０，７００，５３９号明細書には、バッテリの充電の状態を検出するためにバッテリの出力電圧に関する時系列情報を取得するディスプレイ及びコントローラを備える電子装置が記載されている。この特許には、数学的回帰を実行してルックアップテーブルを生成し、それをマイクロコントローラユニットにインポートすることが記載されている。このように、ルックアップテーブルは、マイクロコントローラユニットに入った後に考慮されるため、当該バッテリの充電の状態を正確に制御することができないという欠点がある。
【発明の概要】
【０００９】
そこで、本発明は、バッテリ又はセルの充電又は放電の状態を推定する方法を提案するものであり、この方法は、マイクロコントローラユニットであり得る処理ユニットで直接実行される数学的回帰によって、充電又は放電の状態を決定するための情報を迅速に提供する。
【００１０】
これにより、完全に電子回路又はモジュールの動作点を迅速に適合させることが可能となり、上記従来技術の欠点を克服する。本発明は、電圧の測定をより容易かつさらに高精度に行うことを可能にし、上記従来技術の欠点を克服する。
（【００１１】以降は省略されています）

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