JP2002508646A - 集積リチウム電池保護回路 - Google Patents

集積リチウム電池保護回路

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JP2002508646A JP2000538414A JP2000538414A JP2002508646A JP 2002508646 A JP2002508646 A JP 2002508646A JP 2000538414 A JP2000538414 A JP 2000538414A JP 2000538414 A JP2000538414 A JP 2000538414A JP 2002508646 A JP2002508646 A JP 2002508646A
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Abstract

(57)【要約】 保護回路および対応する方法が、リチウムイオン電池の電流電位に基づいて、電池充電器とリチウムイオン電池との関係を管理するために提供される。この装置は、電池充電器とリチウムイオン電池との関係を管理し、これにより、リチウムイオン電池の電位が動作範囲内に維持され、電池寿命および性能が最適化される。保護回路は、リチウムイオン電池および電池充電器に接続された、スイッチとして機能する第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を含み、これにより、リチウムイオン電池の電流電位が動作範囲内にある場合、電池充電器がリチウムイオン電池を充電することを可能にし、リチウムイオン電池が放電することを可能にする。スイッチとして機能する第２のＦＥＴは、上記の第１のＦＥＴと並列に接続され、リチウムイオン電池の電流電位が動作範囲より大きい場合、電池充電器によってリチウムイオン電池の充電を制限する。スイッチとして機能する第３のＦＥＴは、上記の第１および第２のＦＥＴと並列に接続され、これにより、リチウムイオン電池の電流電位が動作範囲より小さい場合、リチウムイオン電池の放電を制限する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の背景） （１．発明の分野） 本発明は、概して電池の充電および放電の管理に関し、より詳細には、最適な
電池の寿命および性能が得られるように、適切な充電および放電を提供するリチ
ウム電池保護回路に関する。
【０００２】 （２．関連技術の説明） 近年、携帯用の形で利用可能な電子デバイスの数が増加し続けている。これら
の携帯用のデバイスとして、携帯電話、ラジオ、ポケットベル、ボイスレコーダ
等がある。これらの電子デバイスは、携帯可能にするために、概して充電式電池
を用いて動作するように構成される。多くの異なる電池技術が利用されてきたが
、リチウムイオン電池は、好適な充電式セルとして用いられ得る特性を有する。
【０００３】 リチウムイオン電池の利点には、エネルギー密度が高いこと、重量が軽いこと
、および全体のサイズが小さいことが含まれる。しかし、これらの特性は、携帯
用途において、有利であると考えられるが、この技術を有効に活用するためには
、リチウムイオンセルの独自の動作上の要件に対処しなければならない。特に、
最適な電池寿命および性能を得るためには、リチウムイオン電池の電位が、低い
方の閾値電圧および高い方の閾値電圧によって規定されるような動作範囲内に維
持されなければならない。この動作範囲が、性能とともに電池寿命を延ばすこと
に関して決定的であるため、所望の範囲内に電池電位が維持されることを確実に
するために二重の保護が用いられてきた。概して、これは、電池充電器が共に含
まれる保護回路および電池の一体的部分として形成される電池マネージャ（ｍａ
ｎａｇｅｒ）の両方を用いることによって、達成される。従来技術による電池マ
ネージャ２０を図１に示す。
【０００４】 図１を参照すると、電池マネージャ２０が、電池２２の電位を受動的にモニタ
するコントローラ２４を有することが分かる。この測定された値に基づいて、第
１のｎ−チャネルエンハンスメント電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）２８の第１
のゲート２６および第１のＦＥＴ２８と直列に配置された第２のｎ−チャネルエ
ンハンスメントＦＥＴ３２の第２のゲート３０によって、電圧が受け取られる。
ＦＥＴゲート２６および３０に与えられた電圧は、充電器３４から電池２２への
フローおよび電池２２から負荷３６（即ち、携帯電話）への電流フローが調整さ
れて、電池２２の電圧を高い方の閾値電圧と低い方の閾値電圧との間で維持する
ように、ＦＥＴ２８および３２を構成する。
【０００５】 動作中、電池２２の電圧が高い方の閾値と低い方の閾値との間にある場合、電
圧が第１のゲート２６および第２のゲート３０に印加される。従って、第１のＦ
ＥＴ２８および第２のＦＥＴ３０は活性であり、電池２２は携帯電話３６および
充電器３４に接続される。この様態で、電池２２が充電器３４を利用し得るか、
または、充電器が利用できない場合、携帯電話が電池２２を使用し得る。しかし
、電池２２が高い方または低い方の閾値に近付く場合、第１のゲート２６または
第２のゲート３０への電圧の印加は中断され、これにより、電流フローが制限さ
れ、電池の充電または放電が終了する。
【０００６】 ２つのＦＥＴ２８および３２は、第２のダイオード４０に対して極性を逆にし
た第１のダイオード３８に関連して、電流フローを制限する。電池２２の電圧が
高い方の閾値に近付く（または、達する）場合、第２のゲート３０への電圧印加
は中断され、任意の電流が第２のダイオード４０を流れるように強制される。こ
れにより、充電器３４から電池２２への電流フローは終了し、電流が、デバイス
を動作させるために必要な程度、電池２２から携帯電話３６へのみ流れることを
可能にする（即ち、充電は中断され、携帯電話３６は電池を利用できる）。
【０００７】 反対に、電池２２が低い方の閾値に近付く（または、ヒットする）場合、電圧
は第１のゲート２６に印加されず、任意の電流が第１のダイオード３８を流れる
ように強制される。従って、電流は電池２２から携帯電話３６へは流れなくなる
が、電池２２は充電器３４を利用することが可能になる（即ち、携帯電話３６が
電池を電源として用いることができない間、電池の充電が利用可能である）。こ
の構成は、電池の放電および充電を適切に制御し、これにより、電池電位を所望
の範囲内に維持するが、重大な問題点が存在する。
【０００８】 本発明の前には、電池マネージャは、別個のデバイスで製造された。これは、
主に、同じ基板に複数のＦＥＴが含まれる場合に望ましくない漏れが起こり得る
ため、ＦＥＴを絶縁する必要性があるからであった。しかし、別個のデバイスを
用いることは、製造コストおよびユニットの複雑性を大幅に増加させる。さらに
、電池から負荷へのまたは充電器から電池への電流伝達における過剰な電力損失
を避けるためには、充電器と負荷との間の小さいパス抵抗が望ましいので、最小
のパス抵抗（例えば、５０ミリオーム）が達成され得るように、直列に組み合わ
せた大面積トランジスタが必要とされる。しかし、大面積を占めるＦＥＴは、製
造コストを増加させ、最小のパッケージサイズを得るための努力を制限する傾向
がある。
【０００９】 従って、費用効率の高い様態で、電池電圧を指定された電圧範囲内に効率的に
維持し、しかもトランジスタの漏れ、電力損失、および構成要素のサイズに関し
て対処する改良された電池マネージャが必要である。
【００１０】 （発明の要旨） 電池の電流電位に基づく充電器と電池との関係を管理する装置および方法が提
供される。その装置は、充電器と電池との関係を管理し、これにより、電池の電
位を動作範囲内に維持し、過放電および放電不足を避けるように、電池の寿命お
よび性能を最適化する。その装置は第１のマイクロ電子スイッチを含み、第１の
マイクロ電子スイッチは、電池に接続され、充電器が電池を充電することを可能
にし、電池の電流電位が動作範囲内にある場合、電池が放電することを可能にす
る。第２のマイクロ電子スイッチは、第１のマイクロ電子スイッチと並列に接続
され、これにより、電池の電流電位が動作範囲より大きい場合、充電器による電
池の充電を制限する。第３のマイクロ電子スイッチは、第１および第２のマイク
ロ電子スイッチと並列に接続され、これにより、電池の電流電位が動作範囲より
小さい場合、電池の放電を制限する。
【００１１】 本発明のさらなる利点および特徴は、添付の図面と共に以下の説明および請求
の範囲から、明らかになる。
【００１２】 本発明の他の利点は、以下の詳細な説明を読み、以下の図面を参照することに
よって、明らかにされる。
【００１３】 （好適な実施形態の説明） 以下の好適な実施形態の説明は、主として例示的な性質のものであり、本発明
、あるいは、その適用例もしくは使用を限定するものではない。
【００１４】 図２に、リチウムイオン電池５４と一体的に形成された電池マネージャ５０を
有する携帯用電子デバイス７０を示す。充電式電池の過放電または過充電を防ぐ
ために、電池電圧を検出し、電圧が所与の値より下に低下する、または所与の値
より上に上昇する場合、電池の充電または放電を中止する方法が用いられてきた
。例えば、「Ｃｉｒｃｕｉｔ ｔｏ Ｐｒｅｖｅｎｔ Ｅｘｃｅｓｓｉｖｅ Ｒ
ｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ Ｂａｔｔｅｒｙ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ」という名称の
米国特許第５，４７７，１２４号、「Ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ Ｂａｔｔｅｒ
ｙ Ｏｖｅｒｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｐｒｅｖｅｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ」という名
称の米国特許第５，３９７，９７４号、および「Ｏｖｅｒｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉ
ｓｃｏｎｎｅｃｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ ｆｏｒ Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｉｏｎ Ｂａｔ
ｔｅｒｉｅｓ」という名称の米国特許第５，６３７，４１３号は、このような方
法を開示し、本明細書中で参考として援用される。
【００１５】 図３は、保護回路５１を有する電池マネージャ５０のさらなる細部を示す、本
発明の実施形態の一例の模式図である。図３に示すように、電池マネージャ５０
は、電池５４の電圧を受動的にモニタするコントローラ５２を含む。同時に制御
信号が発生され、好ましくは並列に接続されている３つのマイクロ電子スイッチ
ングデバイスに与えられる。
【００１６】 この好適な実施形態において、制御信号は、第１のＦＥＴ５８の第１のゲート
５６、第１のＦＥＴ５８と並列である第２のＦＥＴ６２の第２のゲート６０、ま
たは第１のＦＥＴ５８および第２のＦＥＴ６２と並列である第３のＦＥＴ６６の
第３のゲート６４のいずれか１つに印加される電圧である。電圧は、それぞれの
ＦＥＴゲート５６、６０、および６４のうちの１つに印加され、充電器６８から
電池５４への電流フローおよび電池５４から負荷７０への電流フローが、ＦＥＴ
５６、６０、および６４の構成によって調整され、電池５４の電位を、最適な電
池寿命および性能が得られるように、特定の動作範囲内に維持する。あるいは、
上述したように制御方法を実行するために必要なだけ１つ以上のゲート５６、６
０、および６４を同時に活性化し得る。この結果を得るために、電池マネージャ
５０は、電池電位が高い方の閾値（例えば、４．２Ｖのオーダー）より上昇した
り、低い方の閾値（例えば、２．５Ｖのオーダー）より下まで低下したりしない
ように、適切に動作しなければならない。高い方の閾値および低い方の閾値によ
って規定されるリチウム動作範囲の例として図４を参照されたい。
【００１７】 コスト、サイズ、信頼度、および以下に記載されるさらなる利点を考慮すると
、マイクロ電子スイッチ５８、６２、および６６はｐ−チャネルエンハンスメン
トＦＥＴであることが好適である。他のマイクロ電子スイッチも同等に用いられ
得ることが理解されるが、ＦＥＴは、スイッチデバイスとして幅広く利用され、
従って良く理解される。以前の解決手段は、３つの構成要素を含むデバイスが２
つの構成要素を含むデバイスより複雑で、よりコストがかかることを示唆し得る
が、本発明の３つの並列スイッチは、電池マネージャの複雑性、コスト、および
サイズを低減する傾向にあることに留意することが重要である。
【００１８】 例示した実施形態によると、携帯用電子デバイス７０または負荷は、適切には
、携帯電話である。しかし、本発明は、携帯電話に限定されず、広く様々な電子
デバイスに対して適用可能であることが容易に理解されるはずである。さらに、
好適な実施形態が、リチウムイオン電池のコンテキストにおいて説明されている
が、本発明は同様の調整を必要とする他の電池タイプに対し適用可能である。
【００１９】 引き続き図３を参照すると、電池５４の電圧が、高い方の閾値および低い方の
閾値電圧の間にある場合、電圧は第２のゲート６０に与えられ、電圧は第１のゲ
ート５６および第３のゲート６４には印加されない。これにより、第２のＦＥＴ
６０のみが活性で、電池５４は携帯電話７０および充電器６８に接続される。こ
の状態において、電池５４が充電器６８を利用し得るか、または充電器が利用で
きない場合、携帯電話７０が電池５４を使用し得る。しかし、電池５４が高い方
または低い方の閾値に近付く場合、第２のゲート６０への電圧の印加は止まり、
第１のＦＥＴ５８または第３のＦＥＴ６６が、それぞれ、第１のゲート５６また
は第３のゲート６４への電圧の印加を通じて、活性化される。このようにして、
電流フローは、活性であるＦＥＴおよび電流フローを制御する第１または第２の
デバイスを有する単一の分枝に方向付けられる。
【００２０】 電池５４の電圧が高い方の閾値に近付く場合、第１のゲート５６に電圧が印加
され、任意の電流が第１のダイオード７２を流れるように強制される。第１のダ
イオード７２のアノード７１が第１のＦＥＴに接続され、カソード７３が充電器
６８に接続される（図示）。あるいは、第１のダイオード７２のカソード７３が
、第１のＦＥＴ５８に接続され得、アノード７１が電池５４に接続され得る。こ
の構成は、充電器６８から電池５４への電流フローを大幅に制限し、デバイスを
動作させるのに必要な程度、電池２２から携帯電話３６への電流フローを可能に
する（即ち、充電は中断され、携帯電話７０は電池を利用できる）。
【００２１】 電池５４の電位が低い方の閾値に近付く場合、電圧が第３のゲート６４に印加
されるが、第１および第２のゲート５６および６０には与えられない。このよう
にして、任意の電池が第２のダイオード７４を通じて流れるように強制される。
第２のダイオード７４のアノード７５が充電器６８に接続され、カソード７７が
第３のＦＥＴ６６に接続されるか（図示）、またはアノード７５が第３のＦＥＴ
６６に接続され、カソード７７が電池に接続される。従って、電池５４から携帯
電話７０への電流フローは大幅に制限されるが、電池５４は、充電器６８を利用
し得る（即ち、電池の充電が、利用可能であり、携帯電話７０は、電池を電源と
して用いることができない）。
【００２２】 前述の電池電位の調整に加えて、保護回路が、負荷７０において短絡が起こっ
た場合に得られるマイナス効果に対して保護を提供する。このような短絡の発生
は、ＦＥＴ５８、６２、および６６を流れる電流フローをモニタすることによっ
て識別される。短絡状態は、モニタされる電流が許容度を大幅にはずれた場合に
、識別される。短絡状態が検出された場合、電池５４と負荷７０との間の全ての
接続は、ＦＥＴ５８、６２、および６６の３つのゲート５６、６０、および６４
への電圧の印加を中断することによってＦＥＴを不活性化し、負荷７０と電池５
４との間に開回路を生成することによって切断される。
【００２３】 前述したように、マイクロ電子スイッチ５８、６２、および６６は、ｐ−チャ
ネルエンハンスメントＦＥＴであることが好適である。図５を参照し、例示の実
施形態によると、３つのＦＥＴ５８、６２、および６６が、単一のｐ−マイナス
基板８０上に、一体的に形成される。ｐ−チャネルエンハンスメントＦＥＴは、
ｐ−マイナス基板が使用される場合、各トランジスタを絶縁し、漏れを最小化さ
せることが可能なので、好適である。ｎ型デバイスがｐ−マイナス基板内に形成
される場合、基板は全てのｎ型デバイスに共通である。従って、ｎ型デバイスの
各々を絶縁することは、それぞれのデバイスが、接地されたｐ−マイナス基板へ
のドレインおよびソースダイオードを有するので、不可能である。
【００２４】 ＦＥＴ５８、６２、および６６の各々が個別のｎ型ウェル８２、８４、および
８６内にそれぞれあるので、図５に示すように、複数のｐ−チャネルＦＥＴにつ
いて絶縁が可能である。これらのウェルの各々は、異なるレベルを取り得、ダイ
オードに対してドレインまたはソースの下では、いずれの電位がより大きいかに
依存して、基本的に浮遊する。単一のｎ基板上に複数のデバイスを形成すること
が望ましい場合、トランジスタ間の絶縁を提供するためには、ｎ−チャネルＦＥ
Ｔが望ましい。
【００２５】 ３つのＦＥＴ５８、６２、および６６の並列パッド構成はまた、サイズを縮小
し、従って、コストを低下させる。これは、電池５４、携帯用デバイス７０およ
び充電器６８の間の小さい抵抗パスを与える面積を有さなければならないＦＥＴ
は第２のＦＥＴ６２のみであることによる、第１のＦＥＴ５８および第３のＦＥ
Ｔ６６のサイズの大幅な低減に起因する。
【００２６】 前述したように、電池５４が適切な動作範囲内にある場合、第２のＦＥＴ６２
は活性であり、第１のＦＥＴ５８および第３のＦＥＴ６６は、不活性である。電
池が所望の範囲内にある場合、負荷７０による電池の使用を最大化し、電池５４
の充電を最適化することが好適である（即ち、電池５４が充電するか、または携
帯用デバイス７０が電池を利用する間、不必要な電力損失を避ける）。概して、
５０ミリオームより低い全パス抵抗が求められる。５０ミリオームの抵抗を提供
するトランジスタは、大きな面積（即ち、７５０，０００ミクロン×０．６ミク
ロンの付近）を必要とするので、これらの大きなトランジスタの数を限定するこ
とが、有益である。電力損失に関する限り、第２のＦＥＴが唯一の活性であるデ
バイスなので、１つのＦＥＴのみがこのような面積を有さなければならない。
【００２７】 電池電位が動作範囲の外に外れた場合、低い抵抗パスは、問題でなくなる。特
に、電池電位が高い方の閾値を越えて上昇した場合、電池電位の低下が望ましく
、電池５４から見たより大きな負荷が、このような減少を助ける。第１のＦＥＴ
５８についての高い抵抗によって、より大きい負荷が電池に与えられ、所望の行
動が追加される。反対に、電池電位が低い方の閾値より下であり、電池の充電が
望まれる場合、相対的に無尽蔵な電源（即ち、充電器６８）が利用可能であり、
第３のＦＥＴ６６についての高い抵抗は、ほとんど取るに足らない。従って、第
１のＦＥＴ５８および第３のＦＥＴ６６のデバイス面積は、最小に保たれ得、ユ
ニットの全体のサイズ、複雑性、およびコストは、大幅に低減する。
【００２８】 以上の記載から、電池電圧を特定の電圧範囲内に効率的に維持する改良された
電池マネージャが提供されることが理解され得る。電池マネージャは、費用効率
の高い様態で、指定された方法で電池電圧を維持し、しかもトランジスタの漏れ
、電力損失、および構成要素のサイズに関して対処する。
【００２９】 当業者であれば、この記載から、本発明の幅広い教示内容が様々な形態で実現
され得ることを理解し得る。従って、本発明の真の範囲は広く、当業者には、図
面、明細書、請求の範囲を検討することにより、他の改変例が明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、従来技術による電池管理システムの模式図である。
【図２】 図２は、電池と一体的に形成された電池マネージャを有する携帯用の電子デバ
イスの図である。
【図３】 図３は、本発明の好適な実施形態による保護回路を含む、図２の電池管理シス
テムのさらなる細部の模式図である。
【図４】 図４は、高い方の閾値および低い方の閾値によって規定された、リチウムイオ
ンの動作範囲を示す図である。
【図５】 図５は、単一の基板上に一体的に形成された、本発明の保護回路の断面図であ
る。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年４月１５日（２０００．４．１５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】 図２に、リチウムイオン電池５４と一体的に形成された電池マネージャ５０を
有する携帯用電子デバイス７０を示す。充電式電池の過放電または過充電を防ぐ
ために、電池電圧を検出し、電圧が所与の値より下に低下する、または所与の値
より上に上昇する場合、電池の充電または放電を中止する方法が用いられてきた
。例えば、「Ｃｉｒｃｕｉｔ ｔｏ Ｐｒｅｖｅｎｔ Ｅｘｃｅｓｓｉｖｅ Ｒ
ｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ Ｂａｔｔｅｒｙ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ」という名称の
米国特許第５，４７７，１２４号、「Ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ Ｂａｔｔｅｒ
ｙ Ｏｖｅｒｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｐｒｅｖｅｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ」という名
称の米国特許第５，３９７，９７４号、および「Ｏｖｅｒｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉ
ｓｃｏｎｎｅｃｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ ｆｏｒ Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｉｏｎ Ｂａｔ
ｔｅｒｉｅｓ」という名称の米国特許第５，６３７，４１３号は、本発明の理解
において有用な背景技術を開示している。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】 図３は、保護回路５１を有する電池マネージャ５０のさらなる細部を示す、本
発明の実施形態の一例の模式図である。図３に示すように、電池マネージャ５０
は、電池５４の電圧を受動的にモニタするコントローラ５２を含む。同時に制御
信号が発生され、並列に接続されていることが図示されている３つのマイクロ電
子スイッチングデバイスに与えられる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】 この好適な実施形態において、制御信号は、第１のＦＥＴ５８の第１のゲート
５６、第１のＦＥＴ５８と並列である第２のＦＥＴ６２の第２のゲート６０、ま
たは第１のＦＥＴ５８および第２のＦＥＴ６２と並列である第３のＦＥＴ６６の
第３のゲート６４のいずれか１つに印加される電圧である。電圧は、それぞれの
ＦＥＴゲート５６、６０、および６４のうちの１つに印加され、充電器６８から
電池５４への電流フローおよび電池５４から負荷７０への電流フローが、ＦＥＴ
５６、６０、および６４の構成によって調整され、電池５４の電位を、最適な電
池寿命および性能が得られるように、特定の動作範囲内に維持する。この結果を
得るために、電池マネージャ５０は、電池電位が高い方の閾値（例えば、４．２
Ｖのオーダー）より上昇したり、低い方の閾値（例えば、２．５Ｖのオーダー）
より下まで低下したりしないように、適切に動作しなければならない。高い方の
閾値および低い方の閾値によって規定されるリチウム動作範囲の例として図４を
参照されたい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】 引き続き図３を参照すると、電池５４の電圧が、高い方の閾値および低い方の
閾値電圧の間にある場合、電圧は第２のゲート６０に与えられ、電圧は第１のゲ
ート５６および第３のゲート６４には印加されない。これにより、第２のＦＥＴ
６０のみが活性で、電池５４は携帯電話７０および充電器６８に接続される。こ
の状態において、電池５４が充電器６８を利用し得るか、または充電器が利用で
きない場合、携帯電話７０が電池５４を使用し得る。しかし、電池５４が高い方
または低い方の閾値に近付く場合、第２のゲート６０への電圧の印加は止まり、
第１のＦＥＴ５８または第３のＦＥＴ６６が、それぞれ、第１のゲート５６また
は第３のゲート６４への電圧の印加を通じて、活性化される。このようにして、
電流フローは、活性であるＦＥＴおよびダイオードを有する単一の分枝に方向付
けられる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】削除
【手続補正書】
【提出日】平成１３年７月５日（２００１．７．５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，Ｇ Ｈ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (71)出願人 4311 Ｊａｍｂｏｒｅｅ Ｒｏａｄ， Ｎ ｅｗｐｏｒｔ Ｂｅａｃｈ， Ｃａｌｉｆ ｏｒｎｉａ 92660−3095 Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ (72)発明者 バークトールド， ヤン−クリストフ アメリカ合衆国 カリフォルニア 92014， デル マール， ボキータ ドライブ 14098 (72)発明者 チャイルド， マックス エイ． アメリカ合衆国 カリフォルニア 92028， フォールブルック， ビア モンセレイ ト 2240 Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA01 CA11 CC02 DA07 DA13 FA04 GA01 5G053 AA09 AA12 BA04 CA01 EA09 EC03 【要約の続き】 する。

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 充電器と電池との関係を、該電池の電流電位に基づいて管理
    する電池管理保護回路であって、該電池の電位が動作範囲内に維持され、電池寿
    命および性能が最適化されるように、該充電器と該電池との関係を管理する電池
    管理保護回路であって、 該電池および該充電器に接続された第１のマイクロ電子スイッチであって、該
    電池の電流電位が該動作範囲内にある場合、該充電器が該電池を充電することを
    可能にし、該電池が放電することを可能にするように構成された第１のマイクロ
    電子スイッチと、 該第１のマイクロ電子スイッチと並列に接続された第２のマイクロ電子スイッ
    チであって、該電池の電流電位が該動作範囲より大きい場合、該電池の充電を制
    限する第２のマイクロ電子スイッチと、 該電池、該充電器、および該第２のマイクロ電子スイッチとインライン接続さ
    れた非線形デバイスであって、該電池の電流電位が該動作範囲より大きい場合、
    逆バイアスモードで動作する非線形デバイスと、 該第１および第２のマイクロ電子スイッチと並列に接続された第３のマイクロ
    電子スイッチであって、該電池の電流電位が該動作範囲より小さい場合、該電池
    の放電を制限する第３のマイクロ電子スイッチと、 該電池、該充電器、および該第３のマイクロ電子スイッチとインライン接続さ
    れた非線形デバイスであって、該電池の電流電位が該動作範囲より小さい場合、
    逆バイアスモードで動作する非線形デバイスと、 を備える、電池管理保護回路。
  2. 【請求項２】 前記第１、第２、および第３のマイクロ電子スイッチが単一
    の基板上に一体的に形成されている、請求項１に記載の電池管理保護回路。
  3. 【請求項３】 前記第２のマイクロ電子スイッチに接続されたアノードおよ
    び前記充電器に接続されたカソードを有するｐｎ接合をさらに備える、請求項１
    に記載の電池管理保護回路。
  4. 【請求項４】 前記電池に接続されたアノードおよび前記第２の電子デバイ
    スに接続されたカソードを有するｐｎ接合をさらに備える、請求項１に記載の電
    池管理保護回路。
  5. 【請求項５】 前記第３のマイクロ電子スイッチに接続されたカソードおよ
    び前記充電器に接続されたアノードを有するｐｎ接合をさらに備える、請求項１
    に記載の電池管理保護回路。
  6. 【請求項６】 前記電池に接続されたカソードおよび前記第３のマイクロ電
    子スイッチに接続されたアノードを有するｐｎ接合をさらに備える、請求項１に
    記載の電池管理保護回路。
  7. 【請求項７】 前記第１のマイクロ電子スイッチが電界効果トランジスタで
    ある、請求項１に記載の電池管理保護回路。
  8. 【請求項８】 前記第１のマイクロ電子スイッチがｐ−チャネルエンハンス
    メント電界効果トランジスタである、請求項１に記載の電池管理保護回路。
  9. 【請求項９】 充電器と電池との関係を、該電池の電流電位に基づいて管理
    する方法であって、該電池の電位が動作範囲内に維持され、電池寿命および性能
    が最適化されるように、該充電器と該電池との関係を管理する方法であって、 第１のマイクロ電子スイッチを該電池および該充電器に接続する工程であって
    、該第１のマイクロ電子スイッチは、該電池の電流電位が該動作範囲内にある場
    合、該充電器が該電池を充電することを可能にし、該電池が放電することを可能
    にするように構成されている、工程と、 第２のマイクロ電子スイッチを該第１のマイクロ電子スイッチと並列に接続す
    る工程であって、該第２のマイクロ電子スイッチは、該電池の電流電位が該動作
    範囲より大きい場合、該充電器による該電池の充電を制限する、工程と、 第１の非線形デバイスを該電池、該充電器、および該第２のマイクロ電子スイ
    ッチとインライン接続し、該非線形デバイスを、該電池の電流電位が該動作範囲
    より大きい場合、逆バイアスモードで動作させる工程と、 第３のマイクロ電子スイッチを該第１および第２のマイクロ電子スイッチと並
    列に接続する工程であって、該第３のマイクロ電子スイッチは、該電池の電流電
    位が該動作範囲より小さい場合、該電池の放電を制限する、工程と、 非線形デバイスを該電池、該充電器、および該第３のマイクロ電子スイッチと
    インライン接続し、該非線形デバイスを、該電池の電流電位が該動作範囲より小
    さい場合、逆バイアスモードで動作させる工程と、 を備える、方法。
  10. 【請求項１０】 前記第１、第２、および第３のマイクロ電子スイッチを単
    一の基板上に一体的に形成する工程をさらに備える、請求項９に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 ｐｎ接合のアノードを前記第２のマイクロ電子スイッチに
    接続し、該ｐｎ接合のカソードを前記充電器に接続する工程をさらに備える、請
    求項９に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 ｐｎ接合のアノードを前記電池に接続し、該ｐｎ接合のカ
    ソードを前記第２の電子スイッチに接続する工程をさらに備える、請求項９に記
    載の方法。
  13. 【請求項１３】 ｐｎ接合のカソードを前記第３のマイクロ電子スイッチに
    接続し、該ｐｎ接合のアノードを前記充電器に接続する工程をさらに備える、請
    求項９に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 ｐｎ接合のカソードを前記電池に接続し、該ｐｎ接合のア
    ノードを前記第３の電子スイッチに接続する工程をさらに備える、請求項９に記
    載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記第１のマイクロ電子スイッチが電界効果トランジスタ
    である、請求項９に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 電池の過充電および充電不足から、該電池の電位を動作範
    囲内に維持することによって保護を提供する電池マネージャであって、 該電池の電流電位を測定するコントローラであって、該電流電位を示す制御信
    号を発生するコントローラと、 該コントローラからの該制御信号を受信し、充電器から該電池への電流フロー
    および該電池からの電流フローを制限する保護回路と、 を備える電池マネージャであって、該保護回路は、 該電池および該充電器に接続された第１のマイクロ電子スイッチであって、
    該電池の該電流電位が該動作範囲内にある場合、該充電器が該電池を充電するこ
    とを可能にし、該電池が放電することを可能にするように構成された第１のマイ
    クロ電子スイッチと、 該第１のマイクロ電子スイッチと並列に接続された第２のマイクロ電子スイ
    ッチであって、該電池の該電流電位が該動作範囲より大きい場合、該充電器によ
    る該電池の充電を制限する第２のマイクロ電子スイッチと、 該電池、該充電器および前記第３のマイクロ電子スイッチとインライン接続
    された非線形デバイスであって、該電池の該電流電位が該動作範囲より小さい場
    合、逆バイアスモードで動作する非線形デバイスと、 該第１および第２のマイクロ電子スイッチと並列に接続された第３のマイク
    ロ電子スイッチであって、該電池の該電流電位が該動作範囲より小さい場合、該
    電池の放電を制限する第３のマイクロ電子スイッチと、 該電池、該充電器、および該第２のマイクロ電子スイッチとインライン接続
    された非線形デバイスであって、該電池の該電流電位が該動作範囲より大きい場
    合、逆バイアスモードで動作する非線形デバイスと、 を含む、電池マネージャ。
  17. 【請求項１７】 前記第１、第２、および第３のマイクロ電子スイッチが単
    一の基板上に一体的に形成されている、請求項１６に記載の電池マネージャ。
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