JP2014517983A - バッテリー性能データを追跡および保管するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

バッテリー・パックの充電と放電を監視、及び、制御するためのバッテリー管理システムを備えたインテリジェント型再充電式バッテリー・パックが記載されている。
バッテリー管理システムは、バッテリーの動作に関するデータを記憶するためのメモリーを含み、更に、このバッテリー管理システムは、バッテリーの動作に関するデータを、解析のために他のプロセッサに通信するようにも構成される。

Description

本出願では、２０１１年８月１０日に提出された米国仮出願第６１／５２２，２０４号および２０１１年４月２８日に提出された米国仮出願第６１／４８０，２８６号に基づく優先権があるものとする。

本出願は、米国出願番号「バッテリー保持用ラッチ機構」提出日；米国出願番号「ＭＯＳＦＥＴブーストシステム搭載バッテリー管理システム」提出日；米国出願番号「バッテリー挿入を自動検知するシステムおよび方法」提出日；米国出願番号「バッテリー性能データを追跡および保管するためのシステムおよび方法」提出日；米国出願番号「データの拡散型配布、動作パラメータ、およびキャリアとしてバッテリーを使用するソフトウェア」提出日、に関連し、これらは参考により本明細書に含まれる。

本発明は装置へ電力を供給するためのバッテリー・パックに関する。具体的には、本発明は、バッテリーの性能に関するデータを記憶可能とするメモリーを備えたバッテリー・パック、及び、バッテリー管理システムに関する。このメモリーは、データを検索、解析するために、内部と外部双方のプロセッサからアクセスすることが可能である。

心肺蘇生法（ＣＰＲ）は、心拍停止状態にある人々を蘇生させるために使用される広く知られた価値ある救急処置法である。ＣＰＲでは、身体に血液を送り込むために、心臓および胸腔に圧力を加える反復的胸部圧迫が必要である。マウス・ツー・マウス呼吸法やバッグ・マスク装置などによる人工呼吸は、肺に空気を供給するために使用される。救急処置者が手動で有効に胸部圧迫を行ったときは、身体の血流は通常の血流の約２５％から３０％である。しかし、経験豊富な救急救命士でも数分以上十分な胸部圧迫を維持することはできない（Ｈｉｇｈｔｏｗｅｒら「胸部圧迫の経時的な質の低下」２６ Ａｎｎ．Ｅｍｅｒｇ．Ｍｅｄ．３００（１９９５年９月））。従って、ＣＰＲでは患者の生命を維持したり生き返らせることが頻繁には成功しない。それにも拘わらず、胸部圧迫が十分維持されるならは、心拍停止の患者はより長い間生命を維持できる。ＣＰＲの努力を延長し（４５分から９０分）、患者が最終的には冠状動脈のバイパス手術で助かったという報告が時折報告されている（Ｔｏｖａｒら「心筋血行再建術と神経回復の成功例」２２ Ｔｅｘａｓ Ｈｅａｒｔ Ｊ． ２７１（１９９５年）参照）。

より良い血流を供給し、居合わせた人による蘇生努力の有効性を増加させるために、ＣＰＲを実施するための様々な機械装置が提案されてきた。このような装置の一つの形態では、患者の胸部の周りにベルトを配置し、自動的胸部圧迫装置がベルトを締め胸部圧迫を行う。我々自身の特許である、Ｍｏｌｌｅｎａｕｅｒ他による「胸部を収縮／圧縮するためのモータ駆動式ベルトを備えた蘇生装置」米国特許第６，１４２，９６２号（２０００年１１月７日）；Ｂｙｓｔｒｏｍ他による「蘇生および警告システム」米国特許第６，０９０，０５６号（２０００年７月１８日）；Ｓｈｅｒｍａｎ他による「モジュール式ＣＰＲ支援装置」米国特許第６，３９８，７４５号（２００２年６月４日）；および２００１年５月２５日に提出した我々の出願第０９／８６６，３７７号、２００２年７月１０日に提出した我々の出願第１０／１９２，７７１号、２０１０年３月１７日に提出した我々の出願第１２／７２６，２６２号は、患者の胸部をベルトで圧迫する胸部圧迫装置を示す。これらの特許または出願はそれぞれ参照により本明細書に含まれる。

緊急時には秒単位でのことが重要であるので、いかなるＣＰＲ装置も使い易く、患者に装置を素早く配備することが容易でなければならない。我々自身の装置は迅速な配備が容易であり、患者の生存可能性を有意に増大させうる。

このような装置の一つの重要な側面は、装置に電力を供給するための小型で強力且つ信頼できる電力供給機器が必要なことである。ＣＰＲを少なくとも３０分に渡り適用することは、珍しいことでは無い。このため、電源は、少なくともこの時間に渡って圧迫装置を駆動するモータに十分なエネルギーを伝送できる必要がある。また、胸部圧迫装置の可搬性を高められるよう、電源は比較的軽量であること、更に、処置時間中の圧迫の継続性を確保するため、電圧、または、電流の著しい降下をもたらさずに、長時間に渡り電力を送る必要がある。

通常、従来のバッテリーには、バッテリ−の使用の全履歴、または、性能に関するデータ、或いは、情報を記憶する手段が無い。この様なデータは、バッテリーの性能解析を可能とし、更に、充電や放電周期、バッテリーの位置、及び、バッテリーが受ける種々の問題や不具合の頻度に関する傾向情報が得られる可能性があるので、有用である。

この種のバッテリーを、緊急救援者、例えば、消防隊、または、緊急医療技師が主に使用する機械式ＣＰＲ装置の様な装置と合わせて使用する際、バッテリーは、利用者間で交換される傾向がある。この様なケースでは、ある消防隊、または、救急隊員に割り当てられたバッテリーが、緊急救援中に、別の部隊、または、救急隊からの隊員によって不注意に取り出される恐れがある。概して、従来のバッテリーには、バッテリーの位置を検知する機能が無いので、保守や交換のために、バッテリーを更新、または、回収する必要がある場合、バッテリーの位置を追跡することが不可能である。

想像できることであるが、緊急事態中にバッテリーが粗雑に扱われることは、特別なことでは無い。だが、これまでは、バッテリーには、粗雑な扱いに関連するパラメータを感知する機能が無く、それ故、粗雑な扱いがバッテリーの寿命や性能に影響をもたらす程度を判定するための事後分析用に、このパラメータを記録することが不可能である。

バッテリーが上記種類のイベントを感知、記録可能であっても、バッテリーは、メモリーに記憶されたデータを、その解析のために、コンピュータ、サーバ、または、他のプロセッサへ容易に通信できないことが一般的である。バッテリー・メモリーが例えあったとしても、それは、せいぜい、保守や交換のためにバッテリーを返却する際のみに、このメモリーに問い合わせることができる。

バッテリーの性能、位置、及び、寿命を解析する上で有用な種々のイベントの記録を記憶するためのメモリーを備えた軽量、且つ、信頼性のあるインテリジェント型バッテリー・パックが、これまでに必要とされているが、実現されていないものである。この様なメモリーは、外部システム、例えば、サーバ、または、他のコンピュータ、及び、プロセッサにより、バッテリー内の通信システムから直接、或いは、ローカル、広域網、イントラネット、若しくは、インターネットを介しての何れかによって問い合わせることが可能である。この種のアクセス式メモリーであれば、バッテリーの位置を追跡でき、このことは、バッテリーを更新、または、交換する場合において有利となるであろう。本発明は、これらの要求、及び、他の要求を満たすものである。

最も一般的な態様として、本発明は、長時間に亘り装置に電力を供給するための大きな電力および電流を安定して供給できる高性能バッテリー・パックを提供する。更にこのバッテリー・パックは、バッテリーの充電および放電を含むバッテリー動作のすべての態様を監視および制御するバッテリー管理システムを含む。またこのバッテリー管理システムは、バッテリー・パックの充電および放電中に起きる事象を記録し、これらの事象を後の解析のために通信することもできる。更にこのバッテリー管理システムは、改善または改良した動作パラメータに更新でき、前方互換性（ｆｏｒｗａｒｄ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）および後方互換性（ｂａｃｋｗａｒｄｓ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）を供えるための様々なバッテリーの化学的特性も管理することができる。

更に別の態様では、本発明のバッテリー管理システムは、バッテリー管理システムの種々の機能を監視、及び、制御ための１つ以上のプロセッサを含められる。他の態様では、バッテリー・パックの寿命内で発生するイベントを記憶できるよう、内部、及び／または、外側のメモリー・ストレージ、または、装置と通信するよう構成可能である。更に、別の態様では、内部、または、外側のストレージ・メディア、或いは、装置と通信するだけでなく、ネットワークを介して、他のプロセッサ、ストレージ・メディア、または、装置、或いは、他のバッテリーやバッテリー充電器と通信するよう、プロセッサを構成できる。ネットワークは、有線、または、無線の何れであっても良い。

更に別の態様では、本発明のバッテリー管理システムは、バッテリーの性能に関するデータや情報を記憶するメモリーを含むことが可能である。代替的な態様では、バッテリー管理システムは、位置特定システム、例えば、全地球測位システム（ＧＰＳ）技術に基づくシステムを含められ、バッテリーの位置に関連するデータや情報を記憶するよう、メモリーを構成できる。

更に別の態様では、バッテリーは、その使用中、格納中、輸送中にどの様に扱われるかを感知するための加速度計等のセンサーを含むことが可能であり、更に、バッテリーの扱いに関する情報やデータを検索、解析可能とするため、この情報を記憶するよう、メモリーが構成される。

更に別の態様では、本発明は、他のバッテリー、または、バッテリーにより電力が供給される装置へのデータ、動作パラメータ、及び／または、ソフトウェア更新の拡散的、つまり、迅速な配布を可能とする担体として使用されるメモリーを備えたバッテリーを含む。ある態様では、バッテリーが、放電後のバッテリーの再充電で使用されるバッテリー充電器のメモリーから、更新済みのデータ、動作パラメータ、及び／または、ソフトウェアを取得する。別の態様では、再充電済みのバッテリーは、更新済みデータ、動作パラメータ、及び／または、ソフトウェアを、電力用にバッテリーを使用する装置の一部に伝送して、この装置に接続すると、装置のメモリー、及び／または、プロセッサへの更新済みのデータ、動作パラメータ、及び、ソフトウェアの配布を可能とする。更に別の態様では、バッテリーや装置双方のデータ、動作パラメータ、及び／または、ソフトウェアの相対日付を判定するため、バッテリーは、充電器や充電回路のメモリー、或いは、装置や充電回路のメモリーを検証し、更新済みデータ、動作パラメータ、及び／または、ソフトウェアを装置に供給するか、若しくは、バッテリーのメモリーを更新、及び／または、更新済みデータ、動作パラメータ、及び／または、ソフトウェアを他のバッテリーや装置に更に供給するため、装置から最新のデータ、動作パラメータ、及び／または、ソフトウェアを検索する。

更に別の態様では、本発明は、装置に電力を供給するためのバッテリー・パックを含み、このバッテリー・パックは、正極端子と負極端子を備えた再充電式バッテリーと、再充電式バッテリーの動作に関連するパラメータを監視するためのセンサーと、再充電式バッテリーの動作に関するデータを記憶するためのメモリーと、並びに、センサーとメモリーと電気的に接続されたプロセッサを含み、プロセッサは、センサーからの信号を受信して、センサーからの信号から抽出された再充電式バッテリーの動作に関するデータをメモリーに記憶するよう構成され、更に、このプロセッサは、記憶データをメモリーから検索して、記憶データをバッテリー・パック外部にあるプロセッサに通信するよう構成されている。ある代替的態様では、メモリーは、イベント記録媒体である。

代替的態様では、バッテリー・パックの外側のプロセッサは、バッテリー充電器内に配置されたプロセッサである。更に別の態様では、プロセッサは、バッテリー・パックにより電力が供給される装置のプロセッサと通信するように構成され、その場合、バッテリー・パックにより電力が供給される装置のプロセッサは、バッテリー・パックにより電力が供給される装置の動作パラメータに関する情報を、メモリーに蓄積できるようにプロセッサへ通信する。更に別の態様では、再充電式バッテリーの動作に関するデータは、再充電式バッテリーの動作に関する履歴データを含み、他の態様では、再充電式バッテリーの動作に関するデータは、実時間データを含む。

更に別の態様では、再充電式バッテリーの動作に関するデータは、このバッテリーが充電、または、放電された回数、最大、または、最小寿命負荷試験電圧、最大、または、最小寿命負荷試験電流、最大、または、最小寿命負荷試験出力、最大寿命最大充電温度、温度センサーＩＤ、最小寿命最大充電温度、最大寿命最大放電温度、寿命内完全充電サイクル計数、寿命内条件サイクル計数、寿命内低出力計数、寿命内起動計数、寿命内リセット計数、寿命内全不具合計数、寿命内セル不足電圧不具合計数、寿命内過剰電流不具合計数、及び、最終条件サイクル時間から成る群から選択されるデータを含む。

更に別の態様では、このデータには、再充電式バッテリーの識別に関するデータが含まれ、代替的な態様では、再充電式バッテリーの識別に関するデータは、シリアル番号である。更に別の態様では、再充電式バッテリーの動作に関するデータは、このデータがメモリーに記憶された日付けと時間を特定するタイムスタンプを含む。

更に別の態様では、充電器に配置されたプロセッサは、再充電式バッテリーのプロセッサがメモリーに記憶されたデータを充電器に配置されたプロセッサに通信することを要求するよう、プログラムされる。また、充電器に配置されたプロセッサは、受信データを充電器に配置されたプロセッサと関連するメモリーに記憶する。更に別の態様では、充電器に配置されたプロセッサは、充電器に配置されたプロセッサと関連するメモリー内のデータを、充電器から離れたサーバに通信するよう構成される。

更なる態様では、バッテリー・パックは、バッテリー・パック内の受信器が受信する位置信号からバッテリー・パックに位置を判定するための回路も含む。プロセッサは、バッテリー・パックの位置をメモリーに記憶する。他の態様では、プロセッサは、バッテリー・パックにより電力が供給される装置の位置をメモリーに記憶する。

更に別の態様では、センサーは加速度計であり、プロセッサは、バッテリー・パックが受ける力に関するデータを決定し、更に、バッテリー・パックが受ける力に関するデータをメモリーに記憶するよう構成される。別の態様では、プロセッサは、バッテリー・パックの外側のプロセッサから受信したデータの要求に反応して、記憶データをメモリーから検索するよう構成される。更に別の態様では、プロセッサは、プログラム済みのコマンド・コードをプロセッサに対して実行させるプロセッサにより感知されたイベントの発生に反応して、記憶データをメモリーから検索し、記憶データをバッテリー・パックの外側のプロセッサに通信するよう構成される。

更に他の態様では、本発明は、装置に電力を供給するためのバッテリー・パックを含み、このバッテリー・パックは、正極端子と負極端子を備えた再充電式バッテリー、並びに、再充電式バッテリーと電気的に接続されたバッテリー管理システムとを含み、このバッテリー管理システムは、更に、再充電式バッテリーの動作に関する性能パラメータを監視するためのセンサーと、再充電式バッテリーの動作に関するデータを記憶するためのメモリーと、及び、センサーとメモリーと電気的に接続されたプロセッサとを含み、このプロセッサは、センサーから信号を受信して、センサーからの信号から抽出された再充電式バッテリーの動作に関するデータをメモリーに記憶するよう構成され、このプロセッサは、更に、バッテリー・パックの外側のプロセッサから受信されたデータの要求に反応して、メモリーから記憶データを検索するようにも構成される。

本発明の他の特徴や利点は、本発明の特徴を一例として説明する添付の図面と合わせて、以下の詳細な説明からより明らかとなるであろう。

図１は、機械胸部圧迫装置を使用することにより患者に胸部圧迫を実施する方法を示す。 図２は、装置の底面側および前面側を示した、図１の機械胸部圧迫装置の斜視図である。 図３は、装置の底面および後ろ側のカバープレートを取り除いた、図１の機械胸部圧迫装置の斜視図である。 図４Ａは、バッテリー・パックの前面側に置かれたバッテリー・ラッチを示す本発明に従うバッテリー・パックの斜視図である。 図４Ｂは、バッテリー・パックの後ろ側に置かれたコネクタ、表示器、ボタンを示す図４Ａのバッテリー・パックの斜視図である。 図５は、本発明のバッテリー・パックの一つの実施態様の様々な要素を示す展開斜視図である。 図６は図６−ａ，図６−ｂ，図６−ｃ，図６−ｄを連続した総合概略図である。 図６−ａは、本発明の原則に従うバッテリー管理システムの実施態様の概略図（一部）であって、図６の中の図６−ａに対応する。 図６−ｂは、本発明の原則に従うバッテリー管理システムの実施態様の概略図（一部）であって、図６の中の図６−ｂに対応する。 図６−ｃは、本発明の原則に従うバッテリー管理システムの実施態様の概略図（一部）であって、図６の中の図６−ｃに対応する。 図６−ｄは、本発明の原則に従うバッテリー管理システムの実施態様の概略図（一部）であって、図６の中の図６−ｄに対応する 図７は、本発明の原理に基づくバッテリーのイベント記録に記憶されている情報を検索するためのシステムの実施例の概略図である。 図８は、本発明のバッテリーの実施例を担体として用いたデータ、情報、及び／または、ソフトウェア・プログラム、または、コマンドの拡散型伝送に関する概略表記である。

本発明の様々な実施態様は、携帯機器、特に医療装置に電力を供給するための再充電式バッテリーの供給に関する。本発明の実施態様は、予測可能な時間に亘りバッテリーが多くの電流を供給する必要がある時に特に利点がある。更に、本発明の実施態様は、バッテリーの動作に関するあらゆる側面を制御し、バッテリーの寿命中に起きるバッテリーに関係する事象を保存するメモリーも含むバッテリー管理システムを含む。更に、バッテリー管理システムの実施態様は、種々のバッテリーの化学的特性を使用するバッテリーに適応する機能も含み、通信ポートを通して更新することも可能である。

本発明の様々な実施態様は機械式圧迫装置に関連して説明されるが、当業者は直ちに、これらの実施態様がこのような装置に電力を供給することに限られていないことを理解するであろう。事実、このような使用は単なる例示に過ぎず、本発明の様々な実施態様に従うバッテリーは、装置の設計上の要件がこのようなバッテリーの能力によって充たされる場合に、あらゆる装置、特に医療装置に電力を供給するために使用可能である。

本発明の様々な実施態様に従うバッテリーが機械式圧迫装置と共に使用されるとき、バッテリーは、現場だけでなく現場から医療センターに患者を搬送する間にも患者を処置するために、十分長い時間機械式圧迫装置に電力を供給できなければならない。
しかし、患者の体格および体重が処置中のバッテリーの電流ドレイン量を決定する要因であることを経験は示している。従って、平均よりも大きい患者の処置にはバッテリーからの電流流出量が多くなる。

例えば、幾つかの調査では、胸深、胸部横径、および胸囲が、機械式圧迫装置に電力を供給するバッテリーの電流ドレイン量に影響を及ぼす要因であることが示されている。他の調査では、平均的成人男性の平均胸深は９．４インチ、胸部横径は１２．２インチ、平均胸囲は３９．７インチであることが観察されている。Ｙｏｕｎｇ，ＪＷ，ＲＦ Ｃｈａｎｄｌｅｒ，ＣＣ Ｓｎｏｗ，ＫＭ Ｒｏｂｉｎｅｔｔｅ，ＧＦ Ｚｅｈｎｅｒ，ＭＳ Ｌｏｆｂｅｒｇ「成人女性の身体測定値および体重分布の特徴」ＦＡＡ民間航空医学研究機関、オクラホマ州オクラホマ・シティ、報告番号ＦＡＡ−ＡＭ−８３−１６号，１９８３年；人体モデルの身体測定値および体重分布：第１巻：軍隊の男性飛行士、報告番号ＵＳＡＦＳＡＭ−ＴＲ−８８−６、１９８８年３月；Ｈａｓｌｅｇｒａｖｅ，ＣＭ「集団の身体測定異常値の特性化」Ｅｒｇｏｎｏｍｉｃｓ，２９：２，２８１−３０１ページ，１９８６年；Ｄｉｆｆｒｉｅｎｔ，Ｎ，ＡＲ Ｔｉｌｌｅｙ，ＪＣ Ｂａｒｄａｇｙ，ヒトの体格１／２／３，ＭＩＴ出版，マサチューセッチュ州ケンブリッジ１９７４年；およびＰｅｏｐｌｅＳｉｚｅ Ｐｒｏソフトウェア、Ｏｐｅｎ Ｅｒｇｏｎｏｍｉｃｓ社．，ＬＥＩ１５ＱＹ、レスターシャー州、ラフバラ、ベイクウェル・ロード、英国を参照。これらは参照によりその全体が本明細書に含まれる。平均的な体格の患者では少なくとも３０分間、平均より体格の大きい患者では少なくとも２０分間機械式圧迫装置の動作を維持できるバッテリーに利点がある。

これから図の詳細な説明に入るが、図の中の類似の参照番号は、幾つかの図にある類似または対応する要素を示し、図１には患者１に適合させた胸部圧迫ベルトが示されている。胸部圧迫装置２は、ベルト右側部３Ｒおよびベルト左側部３Ｌを有するベルト３による圧迫に適用する。胸部圧迫装置２はベルト駆動台４と（ベルトを含む）圧迫ベルト・カートリッジ５を含む。ベルト駆動台は、患者を配置するハウジング６、ベルトを締める手段、プロセッサ、およびハウジング上に置かれたユーザー・インターフェイスを含む。ベルトは、引き出し用ストラップ１８および１９と、ベルトの端の広い荷重分散部１６および１７を含む。ベルトを締める手段は、使用中にベルトが周囲に巻き取られ締まる駆動スプールに取り付けられたモーターを含む。ここで示すように胸部圧迫装置の設計により、軽量の電子機械胸部圧迫装置が可能となっている。全体を組み立てた胸部圧迫装置は２９ポンドしか重量がないので、遠距離でも手で持ち運べる。装置自体の重量は約２２．０から２３．０ポンドで、バッテリーは、本発明の少なくとも一つの実施態様では、２から５．０ポンドの重量で、好ましくは３ポンドである。ベルト・カートリッジは約０．８ポンドの重量で、患者を安定させるためのストラップの重量は約１．６ポンドである。

図２は、上方向から見た胸部圧迫装置の後ろ側２３を示す。図２の斜視図では、平均的な体格の患者の臀部と患者の脚部の裏側が、下位バンパー４０を超えて伸びる。装置は、ハウジングの両側方向に向かう強固なチャネル・ビーム４１の周りに構築される。チャネル・ビームは圧迫中に生じる力に対して装置を支持する。チャネル・ビームは、ベルト・カートリッジを取り付ける構造としても役立つ。

チャネル・ビーム４１は、装置の横幅方向に伸びるチャネルを形成する。圧迫中に、ベルトはチャネルの中に置かれ、チャネルに沿って動く。ベルトは、チャネルに広がる駆動スプール４２に取り付けられる。

図３は、胸部圧迫装置２の内部要素を示す。モーター７９はクラッチ８０およびギアボックス８１を通して駆動スプール４２にトルクを供給するよう動作可能である。ブレーキ８２はモーターの上側に取り付けられており、駆動スプールのモーションにブレーキをかけるよう動作可能である。ブレーキ・ハブはモーターの回転子軸に直接接続する。

モーター７９およびブレーキ８２は、すべて前方カバー・プレート６０の内側に載せられるプロセッサ・ユニット８３、モーター制御器８４、電力分配制御器８４によって制御される。プロセッサ・ユニットは、コンピュータ・プロセッサ、非揮発性メモリー装置、および表示器を含む。

プロセッサ・ユニットには、電力制御器およびモーター制御器を制御するために使用されるソフトウェアが備えられる。プロセッサ・ユニット、電力制御器、モーター制御器は共に、モーターの動作を精確に制御することができる制御システムを構成する。従って、圧迫のタイミングと力は様々な体格の患者用に自動的に精確に制御される。

図２および３は、患者の頭部に近いバッテリー格納部１２１の位置も示す。バッテリー・パックおよびバッテリー格納部の位置および設計は、迅速なバッテリー交換を可能にする。バッテリー・パックが完全且つ正確に収納部に挿入されていなければ、格納部の裏側にあるばねはバッテリー・パックを押し出す。バッテリー・パックの一つの端にあるラッチは、バッテリー・パックがバッテリー格納部に挿入される時にバッテリー格納部の内部にバッテリー・パックを保持するように、バッテリー格納部１２１の中の受容部と係合する。凹部１２０は、バッテリー格納部１２１の内側のばねの位置を示す。バッテリー格納部の端にあるプラスチック製グリル１２２は凹部を補強する。

図４Ａおよび４Ｂは、バッテリー・パックの前面側２０５および後側２１０それぞれを示すバッテリー・パック２００の斜視図である。バッテリー・パックの前面側２０５は外方向に面し、バッテリー・パックがバッテリー格納部１２１に挿入される時にユーザーから見える（図３）。図４Ａに示すように、前面側２０５は、バッテリー格納部内にバッテリー・パック２００を保持するように、バッテリー格納部１２１の内部の受容部と係合するラッチ２１５を含む。図４Ａは、バッテリー・パックの前面側の端の最上部に置かれた一対の隆起タブ２１７も示す。これらのタブはラッチと共に作動して、バッテリー挿入の間にバッテリーの最上部がずり上がるのを防いでラッチをバッテリー・ラッチ受容部またはバッテリー格納部の縁に適切に係合させることにより、バッテリーが確実にバッテリー格納部に適切に収まるようにする。

図４Ｂに見られるようなバッテリー・パックの裏側２１０は、機械式圧迫装置の制御器またはプロセッサとバッテリー・パック２００の間の電気通信を可能にするために、バッテリー格納部１２１内のコネクタに接続する接続２２０を含む。このコネクタは、機械式圧迫装置に電力を供給するためにバッテリー・パックからの電流の流れを可能にするだけでなく、バッテリー・パックと機械式圧迫装置の動作を制御するプロセッサまたはコンピュータの間の、バッテリー充電状態、放電率、放電までの残り時間などのデータ、プログラミング・コマンド、および他の情報の流れも提供する。同様に、バッテリー・パックのセルを充電するために、ならびに充電器とバッテリー・パックの間のデータ、ソフトウェア・プログラムまたはコマンド、および／または他の情報の流れを可能にするために、コネクタ２２０はバッテリー充電器の中のコネクタに接続するように構成できる。また、バッテリー・パックとネットワークにも接続される他のコンピュータ、サーバー、プロセッサ、または装置との間の情報の流れを可能にするような通信ネットワークにバッテリー・パックを接続するのにも、コネクタ２２０が使用されうることは予期される。ネットワークは、例えばイーサネット（登録商標）などの有線ネットワークでもありうるし、無線ネットワークでもありうることは理解されるであろう。ネットワークはローカル・ネットワークでもありうるし、ＷＬＡＮまたはインターネットなどの広域ネットワークでもありうる。

例えば一つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）または同様の装置でありうる状態インジケータ２２５も、バッテリー・パック２００の裏側の端２１０上に置かれ、例えばバッテリー・パックの充電／放電状態、バッテリー・パックの動作に影響するあらゆる不具合、またはバッテリーの使用者にとって有益となりうる他の情報を視覚表示する。押しボタン２３０も含まれる；ボタン２３０は、例えばバッテリー・パックのリセットを開始するために使用する場合もある。別の態様として、ボタン２３０は診断テストを開始するのに使用でき、その結果は状態インジケータ２２５によって表示される。他の実施態様では、押しボタン２３０は、例えばバッテリーの残存容量の決定や状態インジケータ２２５の使用を通じた不具合コードの表示などを含むが、それらだけには限定されない、バッテリー・パック内のプロセッサの他の機能を開始する場合もある。

図５はバッテリー・パック２００の展開斜視図である。この展開図におけるバッテリー・パック２００は図４Ａおよび４Ｂの図を逆にしたものである。バッテリー・パックは底部筐体２３４および最上部筐体２３２を有する。バッテリー・ラッチ２３６、レバー・ベース２３８、およびレバー・ラッチ２４０を有するバッテリー・ラッチ機構は、バッテリー格納部にバッテリー・パックを挿入する時に外側に向くバッテリー・パックの側面に載せられ、底部および最上部筐体によってその場所に保持される。レバー・ラッチ２４０は、バッテリー・ラッチ２３６の外面に形成される溝またはスロット２４３に挿入されるウィング部２４１を有し、レバー・ベース２３８は、筐体の中のレバー・ラッチ２４０を枢動可能に保持するために底部筐体上に載せられる。圧迫ばね２５４は、バッテリー・ラッチ２３６の底部の端と最上部筐体２３２の間に置かれる。突出部２５５はバッテリー・ラッチ２３６の最上部の端に置かれ、底部筐体２３４の厚さ方向に伸びるスロット２５１を通して突出するように構成される。この方式により、バッテリー格納部にバッテリーを挿入しバッテリー格納部１２１から取り除くようにバッテリー・パックを取り外すために、バッテリー・ラッチ２３６はユーザーによって、機械式圧迫装置の中に位置するラッチ・レシーバーに突出部２５５を係合し外すために、動作することもある。

バッテリー・パックの裏側の端２１０には、コネクタ２２０、インジケータ２２５、およびボタン２３０が載せられたバッテリー入力ボード２４２が置かれる（図４Ｂ）。入力ボード２４２は一つ以上のねじ２５０を用いて底部筐体２３２に載せられる。入力ボードは、一つ以上のねじ２５６を用いて最上部筐体２５２に留めることもできる。幾つかの実施態様では、バッテリー・パックの内側への液体の流入に抵抗するために、耐水性ガスケット２６２を使用できる。更に、一つ以上のインジケータ２２５によって提示されうる様々な表示に関してユーザーに情報を提供するためにラベル２６０を使用することもある。

バッテリーの様々な動作（以下により詳細に説明する）を管理するためにプロセッサ、メモリー、電気回路を載せたバッテリー管理ボード２４４は、ねじまたは他の留め具２５８を用いてバッテリー・セル構体２４６に載せる。バッテリー・セル構体２４６は一つ以上のバッテリー・セル２４８を含む。バッテリー・セル２４８は、例えばニッケル水素、水素化リチウム、リチウムイオンなどの様々なバッテリー化学構造を利用するセルの場合もある。バッテリー管理ボード２４４およびバッテリー・セル構体２４６は、構体の他の部品との不意の接触から個々のバッテリー・セル２４８の端子を保護して、それによりバッテリー・セルの短絡回路に対する遮蔽を備えるように、バッテリー・セル構体２４６の左側および右側に載せられる一対のスプラッター・シールド２６６も含められる。

バッテリー・パック２００は、バッテリー・パックの充電または放電中にバッテリー・セル２４８によって発生する燃焼または爆発する可能性のあるガスの蓄積を防ぐために、バッテリー・パックの通気を可能にするための最上部筐体の中に置かれることが示されている少なくとも一つの通気口２６４も含む。最上部筐体の中に置かれることが示されているが、当業者は通気口がバッテリー・パックのいずれの壁面または側面に通してでも置かれうることも理解するであろう。通気口２６４は、バッテリー・パックの壁面または側面を通して延びる単純な穴である場合もある。別の態様として、バッテリー・パックの内側への微粒子または液体または湿気の流入を防ぐために、通気口２６４は、スクリーンまたは疎水性膜などのフィルタリング手段２６５を含むこともある。このような通気口の更なる利点は、バッテリー・パックをより高いまたは低い標高に搬送する時に起こるような、バッテリー・パックの内側と外側の間の圧力の均等化を一つ以上の通気口が可能にすることである。

上記の機械式圧迫装置は、確実動作する電力源を必要とする。緊急時に患者を蘇生させるために、３０分以上装置の使用が必要なことは稀ではない。機械式圧迫装置のモーターのトルクおよび電力に対する要求は、圧迫時に電流のピークが７０アンペアまで必要なことである。バッテリーにより圧迫を制御するモーターに十分な電流を送ることができないときは、電圧が落ち、モーターは患者の胸部の完全な圧迫を確保するために十分なトルクを生成できない場合もある。

本発明の発明者らは、バッテリーから常に電力流出する時にバッテリーの長時間に渡る信頼できる動作を確保するためには、極めて低い合計内部抵抗を有することが鍵であることを認識している。高電力を要する装置において有用性が示されてきたこのような一つのバッテリーの化学的性質は、Ａ１２３ システムズ社が提供するモデルＡＮＲ２６６５０Ｍ１−ＡまたはＡＮＲ２６６５０Ｍ１−Ｂリチウムイオン・セルなどの、リチウムイオンの化学的特性を用いるバッテリーである。

図６は、本発明に従うバッテリー・パック３００の一つの実施態様を示す概略図である。バッテリー・パック３００は、上記のモデルＡＮＲ２６６５０Ｍ１−ＡまたはＡＮＲ２６６５０Ｍ１−Ｂなどの、１１個のリチウムイオン化学構造セルを含む。それぞれのセルは３．３ボルトを備え、１１個のセルは合計３６．３ボルトを備えるように直列で接続される。このようなセルを用いると、本発明の原則に従うバッテリー・パックの一つの実施態様は、約３ポンドの重量で製造できる。このようなバッテリーは１５５０から２０００ワットを送ることが観察されており、ピーク電力１８００ワットを送ることが好ましい。これは、望ましい重量と電力の比を備える。更にこのような実施形態では、１００ワット／時を少し下回るエネルギーを送ることが可能であることも判明している。この例示的な実施態様では１１個のバッテリー・セルを使用するが、電力供給対象装置の必要性に応じてより多いまたは少ない数のセルが使用できる。

圧迫装置のモーターを動作させるために必要な電流量を供給するために、本発明者らは、バッテリー・パックの内部抵抗を最小限にするのが重要であることを発見した。従って使用するリチウムイオン（Ｌｉ−イオン）セルは、好ましくは１５ミリオーム未満、更に好ましくはセル当たり１２．５ミリオーム未満の低い内部ＤＣ抵抗を有するべきである。

Ｌｉ−イオン・バッテリーは、長時間に亘り機械式圧迫装置を動作するのに必要な電圧および電流を供給することができるが、バッテリーがその望ましい寿命の間に亘り確実に機能し続けることができるように、バッテリーの放電段階および再充電の両方において注意しなければならない。Ｌｉ−イオンセルは過剰充電または過剰放電すべきでないことは良く知られている。従って本発明の様々な実施態様は、セルの放電および再充電のサイクルを両方監視および制御する能力を含む。これらの実施態様については以下により詳細に論じる。

上記に述べたように、１１個のＬｉ−イオン・セル３１０は、主要電力バス３２０により直列に接続される。バス３２０はＤＣ回路では典型的なように、陽極側と陰極側すなわち接地側の両方を有する。バス３２０は、インターフェース３３０を通して電気機器（この例では機械式圧迫装置）にバッテリー・セルによって供給される直流を送る。図６に示すように、インターフェース３３０は７個の接続ピンを有するピン型コネクタである。別の態様として、ソケットを使用することもでき、または７個よりも多いまたは少ない数のピンまたはソケットを用いたピンとソケットの組み合わせを使用することもできる。

バス３２０の陽極側はインターフェース３３０のピン７に接続される。同様に、バス３２０の陰極側はインターフェース３３０のピン６に接続される。インターフェースのピン１〜５は、バッテリー・パックと電力供給対象装置の間の情報と制御信号の交換を可能にするように、バッテリー・パックの監視および制御に関わる様々な信号を通信するため、並びに電力供給対象装置に通信するために使用される。これらの特徴を組み入れた本発明の様々な例示的実施態様は、以下により詳細に論じる。

再び図６に戻ると、バス３２０の陽極側は過剰電流状態から回路を保護するためのヒューズ３４２を含む。ヒューズ３４２は、例えば、３０アンペアのヒューズでありうる。そのような場合には、３０アンペアを超えるヒューズ３４２を通る電流の継続的な流れによりヒューズは開き、バス３２０によって生成された回路を切り、バッテリー・セルからの電流の流れを停止させる。図示はしていないが、ヒューズを監視し、ヒューズが飛んだ場合にはヒューズが飛んだという信号をパック・コントローラに送る、飛んだヒューズの探知器もある。その後パック・コントローラは、バッテリーが使用に適さないことを示す信号を送ることもある。このような信号は例えば、ＬＥＤの色の変化または他の状態表示の起動または解除となる場合もある。別の態様として、パック制御がバッテリーによって電力が供給される機器へ信号を送り、その機器がその後ユーザーに対して、バッテリーがユーザーが使用するのに準備できていないことを示す表示を送ることもできる。

主バス３２０の陽極側は幾つかのｎ−チャンネル磁界効果トランジスタ（ｎ−ＦＥＴ）３４０、３５０、３６０も含む。これらのｎ−ＦＥＴは回路の切り替えおよび制御を行う。ｎ−ＦＥＴが使用されるのはバッテリーの合計内部抵抗を最小限にするという設計上の必要性に適合する極めて低い抵抗スイッチを備えるためである。ｎ−ＦＥＴのもう一つの独特な能力は、損傷を与えることなく、余剰な熱量を生成することなく、高い電流負荷を実施できることである。本発明の様々な実施態様で使用するのに適していると判明しているｎ−ＦＥＴの一つの例は、Ｄｉｇｉ−Ｋｅｙ社が提供するモデルＩＲＬＳ３０３６である。

典型的な設計では、ｐ−ＦＥＴ素子がスイッチとして使用され、主バスの高い側面に置かれる。しかし、ｐ−ＦＥＴはｎ−ＦＥＴ素子の２倍以上のオン抵抗を有する。ｎ−ＦＥＴ素子と同じ電流を扱うには、幾つかのｐ−ＦＥＴを並列に繋ぐ必要がある。更に幾つかのｐ−ＦＥＴを使用するには、ｐ−ＦＥＴがオンの間に生成される熱を発散させるためのヒートシンクの使用も必要である。バッテリー・パック内のスペースは限られているので、これは不都合である。

同様に、ｎ−ＦＥＴ素子は通常は、バスの中の電流のオン／オフを切り替えるために、主バスのローサイドで使用される。しかしこの状況におけるｎ−ＦＥＴの使用は、バッテリーの接地を壊し、これは回路の中にノイズを発生させバッテリー管理システムの回路の様々な要素間の通信を妨害することもある。従って、本発明ではｎ−ＦＥＴスイッチをバスの高い側面に置き、これによりｐ−ＦＥＴが使用される時に起こりうる過剰な熱の発生なしに、バスの効率良い切り替えが可能となる。バスの高い側面にｎ−ＦＥＴを置くことは、回路の接地を壊す問題も取り除く。

幾つかの実施態様では、抵抗器３７０および３８０などの一つ以上の抵抗器を、主バス回路の陰極側すなわち低い側に挿入しうる。これらの抵抗器は、回路を通じて流れる電流の様々な側面を監視するために、主バスをタップする能力を備える。例えば、一つの実施態様では、抵抗器３７０はセル均衡および１次保護回路の入力データ線を横切って接続されるが、これについては以下により詳細に論じる。抵抗器３７０の典型的な値は例えば２．５ミリオームである。

もう一つの実施態様では、抵抗器３８０は「燃料測定器」としても知られる充電状態モニターを横切って接続されることもある。この実施態様においては、抵抗器３８０の値は例えば５ミリオームである場合もある。

セル３１０のそれぞれは、充電および放電率それぞれを制御するために、充電中および放電中の両方において個々に監視される。一つの例示的な実施態様では、図６に示すように、別個のセル・タップ線３９０がそれぞれのセルおよびセル監視および均衡回路４００に接続される。

１次保護
充電中にそれぞれのセルの電圧は、セルの過剰充電を防ぐために独立して監視される。一つの例示的な実施態様では、例えばＯ２ マイクロ社が提供するＯＺ８９０などのバッテリー・パック保護および監視集積回路（ＩＣ）４１０でありうるマイクロチップ上の監視システムが、様々なセルの充電を制御するために使用される。このような配置においては、セル監視線３９０は、ＩＣ４１０の代表的なピン入力にポジティブな信号を送る。例えば、セル１はＩＣ４１０の入力線ＢＣ１を用いて監視され、同様にＩＣ４１０の入力線ＢＣ１１を用いて監視されるセル１１まで続く。

ＩＣ４１０の制御回路がセルの中の不均衡を探知すると、ＩＣ４１０は適当な外部ブリード制御線ＣＢ１〜ＣＢ１１上に信号を送る。図６に示すように、適当な外部ブリード制御線上の信号がｎ−ＦＥＴ４２０のゲートに適用される時に、ｎ−ＦＥＴ４２０のソースとドレイン間およびそれに続き抵抗器４３０の中を電流が通ることができ、それによりセルをバイパスしセルの充電を停止させる結果となる。図６からわかるように、それぞれのセルを監視しそれぞれ個々のセルの過剰充電を防ぐために、それぞれのセルはそれ自体の専用の抵抗器とＩＣ４１０と電気的に接続されたｎ−ＦＥＴの組み合わせを有する。

セル均衡および１次保護ＩＣ４１０は、幾つかの実施態様ではバッテリー・セル・パックの合計電圧を監視するためにも使用できる。例えば、すべてのセルがその最大電圧を達成した時には、ｎ−ＦＥＴ３５０のソースとドレインの間のチャネルを開き、それにより主バス回路３２０を開くために、ＩＣ４１０はｎ−ＦＥＴ３５０のゲートに低信号を送ることができる。これにより、セルを通る電流の充電は終了し、それにより充電プロセスが停止する。

同様に、ＩＣ４１０はバッテリーの放電中にセル両端の電圧を監視する。セル両端の電圧が例えば２１ボルトなどの閾値レベル未満に低下する時、ＩＣ４１０は信号線４５０の信号を低くし、それによりｎ−ＦＥＴ３６０が閉じ、主バス回路が遮断される。これによりセルの充電を過剰に取り除きバッテリーの寿命を短縮しうることによって起こりうるバッテリー・セルへの損傷を防ぐ。

ＩＣ４１０は加熱を防ぐためにバッテリー・パックおよび／または個々のバッテリー・セルの温度を監視するように設計された温度測定能力も含み制御することができる。この実施態様では、信号線４７０を通してＩＣ４１０に温度信号を送るために一つ以上のサーミスタ４６０を使用する。ＩＣ４１０がバッテリーの温度が高すぎるか低すぎると判断する場合は、ＩＣ４１０はＮ−ＦＥＴ３５０および３６０の何れかまたは両方を低くし、主バス３２０を開きバッテリー・パックを隔離できる。単一の信号線４７０のみが明確性を期するために示されているが、ＩＣ４１０と通信する温度監視回路で使用されるすべてのサーミスタの機能を監視するために、回線４７０は適当数の導体を含む。

ＩＣ４１０は更に、ＬＥＤ４９０を発光させるために使用されうる不具合信号を信号線４８０上に送ることにより、不具合状態の視覚表示を行うことできる。１次保護回路によって感知される不具合状態のこの視覚信号は、バッテリー・パックがＩＣ４１０によって機能しない状態になったこと、およびバッテリー・パックの修理または維持管理が必要でありうることを示す。

２次保護
本発明の幾つかの実施態様は、壊滅的な不具合に対する２次的保護または過剰電圧保護を含むこともある。このような２次的保護は、バッテリー・パックの電圧および／または主バスを通る電流の流れを監視し、特定の電流または電圧の閾値を超える時に処理を行うように設計された様々な回路によって備えられる。一つの実施態様では、このような保護は、例えばＯ２マイクロ社が提供するＯＺ８８００などの集積回路５００によって備えられることもある。バッテリー・パックに使用されるセルの数によって複数のＩＣ５００が必要になるかもしれないことを当業者は理解するであろう。例えば、ＯＺ８８００の２次的レベルバッテリー保護集積回路は３個から７個の個々のセルを監視できる。従って、１１個のセルを使用する場合には、２個のＯＺ８８００が必要となる。

ＩＣ５００は監視線３１２を通してそれぞれのセルの電圧を監視する。幾つかの実施態様では、一時的な電圧過剰状態が存在するように時間遅延を利用できる。電圧が許容可能な範囲まで再び低下しなかったので時間閾値を超える場合は、ＩＣ５００はｎ−ＦＥＴ３４０を切るためにｎ−ＦＥＴ３４０に不具合回線５１０を通して低信号を送る。それぞれのセルは同様の回路によって監視される。

それぞれのｎ−ＦＥＴのゲートに正の電圧が適用されない場合には上記のｎ−ＦＥＴは通常はオフ状態にあることは図６から明らかであろう。従って、ゲートのｎ−ＦＥＴの閾値未満のレベルまで電圧を低下させるいかなる不具合も、ｎ−ＦＥＴを開かせ、セルおよびバッテリー管理回路に更なる保護を与える。

燃料測定
本発明のもう一つの実施態様ではバッテリー・パック中に残存する有用な充電量を監視する「燃料測定」機能を含む。このような燃料測定機能性は、使用時間、放電率、およびバッテリーの温度に基づき使用および待機状態のための残余バッテリー容量を計算するなど、様々なタスクを実行するよう設計された集積回路を用いて具備される。このような回路はまた、ほぼ完全な充電状態からほぼ完全な放電状態までの放電サイクルのプロセスにおける真のバッテリー容量を決定することもできる。

図６はこのような燃料測定回路６００の一例を示す。バッテリー・パックの監視は、テキサス・インストラメンツ社が提供するｂｑ２０６０Ａのような集積回路６１０を用いて達成される。ＩＣ６１０は外部ＥＥＰＲＯＭ６２０と連結して作動する。ＥＥＰＲＯＭ６２０は、バッテリー・セルで使用した化学構造、バッテリーの自己放電率、様々な率補償因子、測定値較正、およびバッテリーの設計電圧および容量などのＩＣ６１０の構成情報を保存する。これらの設定はすべて様々なバッテリーの種類にシステムが使用できるように変更可能である。更にＩＣ６１０は裏側バス回路６３０を通して中央プロセッサおよびメモリーと通信できる。この方式では、システム内に含まれる他の回路によって探知および同定されるか、またはユーザーによって手作業で同定される異なる種類のバッテリーを収容するために、中央プロセッサからの制御信号を用いて、ＩＣ６１０およびＥＥＰＲＯＭ６２０を構成することもできる。代替的な実施態様では、この機能を実施するのに必要なアルゴリズムを実行するためのパック・コントローラおよび燃料測定の動作を制御するソフトウェアに埋め込まれた適切な制御コマンドを用いて、低電流引き込みの場合に燃料測定の報告正確性を高めるために、ＩＣ６１０はパック・コントローラと共に作動する。

一般的に充電入力量またはバッテリー・セルから取り除かれた量を監視することにより完全な充電バッテリー容量を、またいかなる時点における残余容量を求めるために、ＩＣ６１０によって実行される燃料測定機能はＩＣ８００と連結する。更に、ＩＣ６１０は抵抗器３８０を通して探知されるバッテリーの電圧、バッテリーの温度および電流を測定する。ＩＣ６１０はまた、幾つかの実施態様では、バッテリーの自己放電率を推定し、バッテリーの低電圧閾値を監視することもできる。説明されるように、（直列に接続されたセルの）第１のセル３１０の負極とバッテリー・パックの負極の間に位置する抵抗器３８０を横切る電圧を監視することにより、ＩＣ６１０はバッテリーの充電および放電量を測定する。利用可能なバッテリー充電は、この測定された電圧と測定値を環境および動作上の条件について補正することから決定される。

ＩＣ６１０は、上記の推定および補正を実行するためにバッテリー・パックの温度を測定することもできる。一つの実施態様では、バッテリー・パックの一つ以上のセルの温度が測定できるような方式で、バッテリー・パックの一つ以上のセルの近くにサーミスタ６４０を載せる。一つ以上のセルの温度が測定される間にサーミスタ６４０にバイアス電圧ソースを接続するために、信号線６６０を通して適切な信号を送ることにより、ＩＣ６１０はｎ−ＦＥＴ６５０のゲートを高くする。測定が完了すると、ＩＣ６１０はｎ−ＦＥＴ６５０のゲートを低くして、ｎ−ＦＥＴを開くことによりサーミスタ６４０をバイアス・ソースから切り離す。

ＩＣ６１０は、バッテリーに残る報告された充電量が正確になるように、バッテリーを充電する毎にリセット可能である。以下により詳細に説明するバッテリー・パック監視回路またはパック・コントローラ８００は、ｎ−ＦＥＴ６８０のゲートを高くするためにリセット線６７０を通して信号を送る。これにより電流はｎ−ＦＥＴ６８０を通じて流れ、ＩＣ６１０のバッテリー容量カウンターをリセットするためにリセット信号がＩＣ６１０に送られる。

もう一つの実施態様では、ＩＣ６１０は、ＩＣ６１０またはＥＥＰＲＯＭ６２０の中に保存されたパラメータへの不正アクセスを防ぐ封印／封印解除機能を含むこともできる。パック・コントローラ８００は、ｎ−ＦＥＴ６９０のゲートを高くさせる信号を信号線６８０を通じて送り、それによりＦＥＴが閉じてＩＣ６１０とＥＥＰＲＯＭ６２０の間をコマンドおよびデータが流れるようにすることもできる。このようなデータは例えば更新された較正情報などを含むこともできる。代替的な実施態様では、ｎ−ＦＥＴ６９０を必要としないでＩＣ６１０およびＥＥＰＲＯＭ６２０を制御するようにパック・コントローラからのソフトウェア・コマンドのみを用いて、ＩＣ６１０とＥＥＰＲＯＭ６２０の間のデータの流れを制御することもできる。

パック・コントローラ
本発明のもう一つの実施態様では、バッテリー管理システムは、バッテリー管理システムが実行する様々な機能の全般的な監視装置としての役割を果たすパック・コントローラ８００を含む。パック・コントローラ８００は典型的には集積回路であるが、バッテリー・パックの範囲内で利用可能なスペース量によって、同じ機能を実行する離散回路を使用することもできる。

例えば、パック・コントローラ８００は、テキサス・インストラメンツ社が提供するＭＳＰ４３０Ｆ２４１８混合信号制御器などの低または超低電力マイクロ制御器の場合もある。バッテリー管理システムの様々な機能を迅速且つ効率良く実行するために、このような制御器は、無作為アクセスメモリーまたはフラッシュ・メモリーなどのメモリーを含むこともできる。パック・コントローラ８００は、裏側バス６３０および前面側８１０などの一つ以上の通信バスを通して、周辺装置、回路、またはメモリーと通信する能力も有する。通信バスは典型的には、例えばＩ２Ｃバス（フィリップス社の商標）またはシステム管理バス（ＳＭＢｕｓ）などの通信プロトコルを使用する。ＳＭＢｕｓは以下により詳細に説明する。

パック・コントローラ８００の機能をプログラムするために適当なソフトウェア・コマンドが使用される。このようなソフトウェアは、例えばＳＭＢｕｓインターフェースなどの通信プロトコル・インターフェースを構成するコマンドを含む。ソフトウェアは、通信線８１０、８２０、８２２、裏側バス６３０、前面側バス８１０、および検知線８２４、並びに図示されていないか、または将来追加されうる他の通信回線を通じてそれが利用できるようになる不可欠なバッテリー・パック・パラメータを監視するためのパック・コントローラも構成する。

パック・コントローラ８００は、適当にプログラムされると、例えばイベント記録装置ＥＥＰＲＯＭ９００などの一つ以上のメモリー装置とも通信する。このような記録媒体は、例えば全充電量、全放電量、バッテリー・セルの温度、発生するあらゆる不具合、またはバッテリーの動作を管理および制御するために使用される個々のバッテリー・セルおよび／または様々な回路に関係する他の情報などの、バッテリー・パックの充電および放電サイクル中に発生する様々な事象歴を保存するのに使用できる例えば６４キロバイトであるがこれに限定されないメモリーを有する。

パック・コントローラ８００は、例えばＥＥＰＲＯＭ１０００などのメモリーおよび／またはプロセッサと通信するようにもプログラム可能である。図６に示される例示的な実施態様では、ＥＥＰＲＯＭ１０００はバッテリー・パックによって電力を供給される機械式圧迫装置の中に位置するか、またはバッテリー・パックの中に組み込まれてバッテリーによって電力を供給される装置によってアクセスされるように構成することもできる。この例ではパック・コントローラ８００は、機械式圧迫装置の中にあるＥＥＰＲＯＭ１０００および／またはプロセッサと前面側バス８１０を通じて通信し、このバスがコネクタ３３０を通して機械式圧迫装置の中の類似のバスにアクセスする。この方式により、バッテリー・パックと、バッテリー・パックによって電力を供給される装置との間に双方向通信接続が確立されうるようになり、バッテリー・パックと電力供給対象装置との間の情報交換が可能になる。例えば、更新したソフトウェアを含む更新した動作パラメータまたはコマンドは、バッテリー・パックが電力供給対象装置と通信を行う状態になったときに、電力供給対象装置からバッテリー・パックにロードすることもできる。同様に、イベント記録装置ＥＥＰＲＯＭ９００の中に含まれる情報は、ＥＥＰＲＯＭ１０００、またはバッテリー・パック中に存在するメモリーの何れかから裏側バス８１０を通じて通信するように構成された如何なる他のメモリー（携帯メモリー装置など）へ送信することもできる。

この通信能力によって、バッテリーによって電力が供給される装置以外の装置ともバッテリーが通信できることは理解されるであろう。例えば、典型的には、バッテリー・パックは再充電のため、電力供給対象装置からは取り除かれる。バッテリー・パックがバッテリー充電器に接続されると、メモリーまたはバッテリー・パックのメモリーから情報を検索し、および／または更新されたデータ、情報、プログラミング・コマンド、またはソフトウェアを前面側バス８１０を通じてバッテリーに送信するために、バッテリー充電器を使用することもできる。この通信プロセスは典型的には、充電器中にあるプロセッサまたは他の装置とバッテリー・パックのパック・コントローラ８００の間で交換されるＳＭＢｕｓプロトコルなどの通信を可能にするために使用される通信プロトコルに規定された様々なハンドシェーキング通信ダイアログを用いて管理されるであろう。幾つかの実施態様では、電力供給中の装置が外部電力供給にも接続されている場合には、バッテリーを電力供給対象装置に挿入する時、バッテリーはトリクル充電をすることもできる。

本発明の更に他の実施態様では、バッテリー・パックがいつバッテリー充電器または機械式圧迫装置などの電力供給対象装置に挿入されるかを認識する、パック・コントローラ８００に管理された能力を含む場合もある。例えば、バッテリー・パックが電力供給対象装置に適切に搭載されたことを示すために検知回路１１００が信号線８２４を通してパック・コントローラ８００に適当な信号を送る時のみ、ＩＣ４１０およびＩＣ５００に信号を送りｎ−ＦＥＴ３４０、３５０、３６０のゲートに高信号を送ることによりこれらのスイッチを閉じてそれによりコネクタ３３０の陽極および陰極ピンに完全なバッテリー電圧を供給するように、パック・コントローラ８００は適切なソフトウェアおよび／またはハードウェアを用いて構成可能である。

一つの実施態様では、パック・コントローラ８００は、バッテリーが充電器または電力供給対象装置に適切に挿入されたときに閉じられる機械的スイッチまたはインターロックに接続された回線を監視する。もう一つの実施態様では、パック・コントローラ８００はバッテリーコネクタの一つ以上のピンに接続された信号回線を監視する。この信号回線を通して適当な信号が受信された時に、パック・コントローラ８００は、バッテリーが充電器または電力供給対象装置に挿入されたことを判断し、上記の通りｎ−ＦＥＴ３４０、３５０、３６０のゲートに高信号を送る。この実施態様に特に利点があるのは、特定の信号が受信された時のみ反応するようにパック・コントローラ８００をプログラムでき、それによりｎ−ＦＥＴ３４０、３５０、３６０のゲートに高信号を送る前にバッテリーを収納するように設計された充電器または電力供給対象装置の特定の種類または型にバッテリーが挿入されることを保証できることである。

これらの実施態様には、コネクタ３３０の正極および負極を通る偶発的短絡回路発生時におけるバッテリーの放電が防がれるという利点がある。バッテリー・パックのセル中に保存されるエネルギー量を考慮すると、このような放電は壊滅的になる可能性がある。従ってこの実施態様では、検知回路１１００に適当な信号を送るように構成された装置の中にバッテリー・パックが適切に搭載されなければバッテリー・パックのコネクタ３３０の正極および負極の間に電圧はなく、それによりバッテリー・パックが充電器または上記の機械式圧迫装置などの電力供給対象装置に接続されていない時のバッテリー・パックの安全な扱い、保存、搬送が可能になる。

パック・コントローラ８００は、ＥＥＰＲＯＭ９００および６２０中に保存された設定およびパラメータの変更を可能にするパスワード・アクセスを備え、不具合発生時においてＬＥＤ４９０を駆動させるための適当な信号を送るようにプログラムすることもできる。バッテリー管理システムに追加機能を備えるように、適当なソフトウェアおよび／またはハードウェア・コマンドを用いて構成される追加的能力も含めることができる。例えば、このような機能は、バッテリーに残存する合計充電量を示すディスプレイを駆動させることなどを含められる。特にパック・コントローラ８００がＭＳＰ４３０Ｆ２４１８（またはこの一群の制御器に含まれる別の制御器）であるときに、パック・コントローラ８００に組み込むことができる様々な能力のより詳細な説明は、テキサス・インストラメンツ社が提供する「ＭＳＰ４３０Ｆ２４１ｘ、ＭＳＰ４３０Ｆ２６１ｘ混合信号マイクロ制御器」と題する文書ＳＬＡＳ５４１Ｆ−２００７年６月；改訂２００９年１２月−に含まれており、この文書全体を本文書では参考文献として挙げる。

スマート・バス通信
以下で明らかにされる通り、本発明の様々な実施態様に組み込まれる様々なプロセッサおよび集積回路および論理システムは、前面側バス３２０および裏側バス６３０を通じて互いに通信する能力を有するため一つの統合システムとして機能することができる。幾つかの実施態様では、これらのバスを通じる通信はシステム管理バス（ＳＭＢｕｓ）仕様を用いて実行される。ＳＭＢｕｓは、ＩＣ４１０、ＩＣ６１０、２次的保護システム５００、事象保存装置９００、ＥＥＰＲＯＭ１０００、パック・コントローラ８００、およびその他の回路などの様々なシステム要素チップが互いに、およびシステムの残りの部分と通信できるようにする２線インターフェースである。ＳＭＢｕｓ仕様に関する更なる情報は、「システム管理バス（ＳＭＢｕｓ）仕様バージョン２．０」−ＳＢＳ実行者フォーラム２０００年８月３日−に含まれており、これらは参照によりその全体が本明細書に含まれる。

ブースト回路
発明者らは、本発明の幾つかの実施態様において、ｎ−ＦＥＴを閉じさせるのに必要な電圧が、バッテリー・パックから利用可能な電圧を超えることを観察してきた。例えば、１０ボルトのバイアス電圧を要するｎ−ＦＥＴを用いると、バッテリーを充電または放電するためにｎ−ＦＥＴを適当な電圧が通るようにするのに十分なほどｎ−ＦＥＴを駆動させるためのバッテリー電圧が、バイアス電圧の駆動電圧に加えてｎ−ＦＥＴには必要である。従って、バッテリー・セルによって供給される電流をｎ−ＦＥＴが伝導できるようにするために、ｎ−ＦＥＴのゲートに供給される電圧を上げるための電圧ブースト回路が含まれる。

当業者は、本発明におけるｎ−ＦＥＴの使用によってブースト回路などの複雑な回路が必要になることを理解するであろう。このような複雑性はｐ−ＦＥＴの使用によって取り除くことができる。しかし、単一のｎ−ＦＥＴによって処理できるのと同じ電流を処理するには幾つかのｐ−ＦＥＴが必要かもしれないので、ｐ−ＦＥＴの使用は不利であることが明らかになっている。更に、複数のｐ−ＦＥＴの使用により生成される熱のため、熱を発散させるための一つ以上のヒートシンクを追加する必要があるかもしれず、これにより小型バッテリー内で利用可能な以上のスペースを必要とする場合もある。その上、ｐ−ＦＥＴはｎ−ＦＥＴの少なくとも２倍のオン抵抗を有することが良く知られており、これによりバッテリー・パックの全般的内部抵抗が増加するであろう。

アーカイブ・メモリー
図６を再度参照すると、パック・コントローラ８００は、イベント記録ＥＥＰＲＯＭ９００と通信する。ある実施例では、イベント記録ＥＥＰＲＯＭ９００は、不揮発性メモリー素子、例えば、メモリー容量が６４キロバイトのようなフラッシュ・メモリー素子である。前述の様に、パック・コントローラ８００は、バッテリー・パックの利用、動作、及び、性能に関するデータや情報を、後で検索や解析できるよう、イベント記録媒体９００に保存できる。

表１は、バッテリーの寿命内にパック・コントローラ８００によって感知、または、収集されて、イベント記録媒体９００に保存可能なバッテリーの長期間履歴に関するデータ、または、情報の例示的な一覧である。一部のフィールドを示しているが、システムの設計要件に応じてのみ、他のデータ・フィールドも使用できることを理解されたい。

表１で使用される略称は、次の通りである。ＣＲＣは、周期的冗長性検証。ＦＣＣは、完全充電容量。ＲＣは、残留容量。

上記の表１を参照すると、バッテリーの実行時記録が変化した時は常に、クロック・フィールドを更新可能である。バッテリーが電力を全て消耗した場合、バッテリーがこのフィールドを使って、クロックを最終記録時刻にリセットできる。これによって、電力が損失した後でも、メモリーに記憶された全ての履歴記録のタイムスタンプは時間経過と共に確実に増加して、バッテリー・メモリーから取り込まれた完全な履歴データの再構成が容易となる。電力損失中の時間経過を考慮することはできないが、各履歴記録のタイムスタンプのギャップから、時間経過を推定できる。更に、クロック・フィールドは、地球位置衛星から受信したデータで更新可能であり、この実施例では、ＧＰＳ受信器、或いは、携帯電話技術に基づく位置特定技術の様な他の類似技術が、バッテリーに含まれる。

１実施例において、バッテリーに記憶されたデータや情報は、バッテリーの長時間動作に関連するが、日付けの影響を受けないデータに関連するか、または、これを表すのに加え、発生時に記録される実時間のイベントにも関連することが可能である。例えば、バッテリーの実際の使用に関連するデータ、または、情報を記録できる。

本発明の別の実施例では、バッテリー内に記憶されるデータや情報には、バッテリーの現動作に関連するデータを含めても良い。この様なデータや情報は一般に、「実時間」情報、または、データと呼ばれる。

表２は、バッテリーの寿命内にパック・コントローラ８００により感知、または、収集され、イベント記録媒体９００に記憶されるバッテリーの現動作、つまり、実時間動作、過去の動作に関するデータ、または、情報に関する例示的な一覧である。一部のフィールドを示しているが、システムの設計要件に応じてのみ、他のデータ・フィールドも使用できることを理解されたい。

ＥＥＰＲＯＭ９００に記憶された実時間情報とデータは、所定のフォーマットで記憶することができる。表２で一覧にしたデータを記憶するために使用されるこの様なフォーマットの１例を、以下の表３で示してある。

この例示的実施例において、１６バイト長のデータ・レコードは、表２で一覧にしたデータや情報を使って構築される。更に、レコードには、記録されたイベントごとに、秒で記憶されたタイムスタンプが含まれる。

表２を再度参照すると、「エラー」イベントが検知された場合、データ・レコード内に記憶されたパラメータは、２バイト長のエラー・コードである。この様なコードは、バッテリー、または、電力が供給される装置の動作中のエラーへの対応、及び、このエラーが将来発生するのを防止するために必要とされる何らかの補正の判定中にデータを解析する際に、有用となりうる。追加データを、検知された不具合に基づき必要に応じて含めることができる。

また、エラー・コードは、バッテリー管理システム・パック・コントローラ８００、または、バッテリー管理システム内に常駐する他のプロセッサの１つによりバッテリー・システム上で実行される自己試験の結果であっても良い。この様な自己試験は、例えば、問題が検知された場合に自動的に、或いは、所定のスケジュールに従って、若しくは、利用者からのコマンドに反応しての何れかにより始動可能である。

自己試験中に、種々の試験が実施される。例えば、プロセッサは、バッテリー管理システム、及び／または、バッテリー・セルの部品の種々の機能を試験して、これらの機能が許容可能なパラメータ範囲内で動作しているかを判定することが可能である。１例として、バッテリー、または、個々のバッテリー・セルの温度を測定する温度センサーが、定期的、例えば、３０秒ごとに、機器の状態を点検することが可能である。自己試験の結果は、前述の様に、ＥＥＰＲＯＭ９００内に記録可能である。更に、パック・コントローラ８００は、インジケータ、または、ディスプレイを制御するための信号をバッテリー充電器、或いは、電力が供給される装置に送信することで、試験結果の視覚表示を供給することができる。また、バッテリー・パックのＬＥＤに信号を送ることでも、視覚表示を供給可能である。試験に失敗した場合、パック・コントローラ８００は、バッテリー管理システムのｎ‐ＦＥＴを制御して、主バスを開き、バッテリーを効率良く停止させることができる。この様な状況には、バッテリーが装置に電流を供給することをコントローラ８００が許可する前に、電力が供給される装置、または、充電器からのバッテリーの除去、及び、バッテリー充電器への挿入（または、再挿入）が、必要とされることがある。

電力が供給される装置が動作中に、「電力供給装置動作電力ドレイン」イベントが、記録される。このパラメータを使って、バッテリーは、電力を監視して、バッテリーから供給される最大電力に関連する電流、電圧、及び、温度を、燃料測定で決定されたバッテリー内の残充電量と共に、５分間隔で記録媒体へと書き込む。これらのパラメータはそれぞれ、全８バイトについて、２バイトのデータ・レコードを必要とする。

「モード変更」イベントは、バッテリーの動作モードが変化した各時点の記録を、その時点で利用可能なバッテリー電圧、及び、残充電量と共に、供給する。例えば、モード・パラメータは、次に定義されるモード「０：装置内に電力が無い」、「１：装置内に十分な電力がある」、及び、「２：低出力」を含む１バイトを要求する。「低出力」モードは、バッテリー内の残電力が極めて低いレベルまで下がったことで、パック・コントローラ８００がバッテリーを停止する際に発生する。更に、バッテリーは、恐らく起動充電中の電力消耗後にパック・コントローラ８００が起動する際に、このモードに入る。通常動作を再開するのに十分な充電量がバッテリーにあると、コントローラ８００は、バッテリーが現在「装置内に十分な電力がある」モードにあることを示す信号を供給する。燃料測定で決定されたバッテリーのバッテリー電圧、残留容量、及び、調整済み残留容量はそれぞれ、このイベントの全７バイトについて、２バイトを必要とする。調整済みの残容量は、スケール、オフセット、及び、バッテリーが停止となっている時間について調整される。

「充電開始時のバッテリーの状態」イベントは、７バイトを必要とし、バッテリー充電が始動した時に書き込まれる。始動した充電サイクルの種類は、１バイトで記録され、この場合、０が正常サイクルで、１が条件付きサイクルである。条件付きサイクルは、バッテリーが初めて充電された時、または、深い充電後に始動する。燃料測定で測定された充電開始時のバッテリー電圧、及び、全充電容量やバッテリー内の残充電量はそれぞれ、全７バイトについて２バイトを必要とする。起動充電がバッテリーの回復を必要とすれば、バッテリー電圧がパック・コントローラ８００の起動に十分である時に、このフィールド内のデータをＥＥＰＲＯＭ９００に記録する。

「充電終了時のバッテリーの状態」イベントは、バッテリー電圧、全充電容量、最大バッテリー温度、最大温度ＩＤ、及び、記憶されている残充電量であることを除き、「充電開始時のバッテリーの状態」イベントと類似している。全充電容量と残充電量は共に、燃料測定から取得される。充電を終える前にバッテリーを充電器から取り除いた等の何らかの理由により、充電が中断された場合、このイベントはＥＥＰＲＯＭ９００に書き込まれない。このイベントは、データ・レコード内に全９バイトを必要とする。

「負荷試験結果」イベントは、バッテリーが充電器中にある時に、充電器がバッテリーに実行する試験の結果を記録する。試験結果は、通信線８１０を介して、バッテリー充電器によりＥＥＰＲＯＭ９００に記憶される。この記録には、例えば、「０：失敗」、「１：試験通過」、及び、「２：寿命警告付きの試験通過」等の試験結果を記録する１バイトが含まれる。寿命警告とは、バッテリーが耐用年数に近づいており、すぐに交換する必要があることを示す表示のことである。

「ＢＣＰ」イベントは、新規バッテリー構成パラメータ（ＢＣＰ）が、バッテリーにアップロードされた時に記録される。バッテリー構成パラメータは、リビジョン番号用のフィールド、及び、データの流れの向き、つまり、データがバッテリーに流れるか、或いは、データがバッテリーから流れることを特定するフラグを含む。一部の実施例では、ＢＣＰは、負荷試験を制御するための試験基準も含む。

アップロード時の検証に失敗した場合、新規ＢＣＰは、バッテリーのメモリーに保存されずに、このイベントが発生しないので、イベントはＥＥＰＲＯＭ９００に記憶されない。このイベントは、全４バイトを必要とし、２バイトが、アップロード前にバッテリーに記憶された旧ＢＣＰのリビジョン番号用に割り当てられ、２バイトが、アップロード、検証、及び、バッテリーのメモリー内に記憶された新規ＢＣＰのリビジョン番号を記憶するのに割り当てられる。

「初期化完了」イベントは、バッテリーにロードされたソフトウェアのバージョンを記録するため、最初のバッテリー初期化完了時に記録される。このイベントは、ソフトウェア・リビジョンがマイナー、または、主要なリビジョンであるかを記録し、更に、ソフトウェア・リビジョンがこのイベントに新規ソフトウェア・リビジョンを上書きさせてから、バッテリーの寿命内で一度のみ記録される。

バッテリーを特定するデータ、例えば、シリアル・ナンバー、または、英数字集合もまた、ＥＥＰＲＯＭ９００、或いは、バッテリー管理システムの種々のプロセッサ、または、回路と関連する他のメモリー内に、記憶される。この識別情報は、データがメモリーから検索されて、解析される際に有用となる場合がある。

前述の様に、本発明の実施例において、バッテリー充電器、または、バッテリーにより電力が供給される装置の何れかにより、前面側バス、または、スマート・バスを介して供給されるデータを受容するよう、パック・コントローラ８００をプログラムできる。電力が供給される装置、例えば、前述の機械式圧迫装置は、この機械式圧迫装置の実際の使用に関連するバッテリーにデータ、または、情報を伝送可能とするプロセッサや通信システムを含むことができる。そして、バッテリーを、情報担体として使用して、バッテリーが再充電、または、使用可能となる際に、イベント記録メモリーから検索できる。

図７は、この様なシステムの１つに関する概略的説明である。この図では、イベント記録ＥＥＰＲＯＭ内に記憶されたデータや情報を含むバッテリー１３００が、使用後の再充電のために充電器１３１０へと挿入される。充電器１３１０は、メモリー１３２０、及び、通信回路、または、ポート１３４０に動作するよう通信するプロセッサ１３３０を含む。バッテリー１３３０を充電器に挿入する際、プロセッサ１３３０は、データ検索要求をバッテリーのパック・コントローラに送り、バッテリーのイベント記録メモリーからデータ、及び／または、情報を検索する。この要求時に、プロセッサ１３３０とバッテリーのパック・コントローラ間で、通信セッションが構築され、バッテリーのイベント記録媒体に記憶されたデータ、及び／または、情報は、充電器のプロセッサ１３３０に通信される。また、バッテリーの動作を制御するパック・コントローラ８００は、情報を中央サーバに伝送するようプログラム可能である。

そして、プロセッサ１３３０に通信されるデータ、及び／または、情報は、充電器のメモリー１３２０に記憶可能である。理解すべき点として、メモリー１３２０は、プロセッサによって読み書き可能な任意の記憶媒体、望ましくは、フラッシュ・メモリーの様な不揮発性メモリーが可能であるか、または、ハードディスク・ドライブ等のストレージ・メディアでも良い。

また、プロセッサ１３３０は、通信ポート１３４０を用いて、検索されたデータ、及び／または、情報を、独自のメモリー、または、記憶媒体を備えたコンピュータ１３５０等の充電器の外側の記憶装置に通信することも可能である。別の実施例では、解析のためにデータ、及び／または、情報を他のコンピュータ、サーバ、または、別のシステムに通信するよう充電器が命令される等まで、バッテリーから検索されたデータ、及び／または、情報を、充電器のメモリー１３２０に記憶可能である。この様な実施例では、データ、及び／または、情報を他のシステム、例えば、充電器１３１０から離れた場所にあるサーバ１３７０に通信するため、充電器は、コンピュータ、または、充電器に接続するモデムを用いた適切な通信ハードウェア、及び、ソフトウェアを使用して、電話線１３６０で示される様な有線、または、無線ネットワークを介して通信可能である。本発明を、「サーバ」と関連付けて論じているが、同業者であれば、「サーバ」には、サーバ機能が複数の物理的な「サーバ」ユニット間で分散するシステムも含まれることを理解しているであろう。

また、充電器は、バッテリーから検索されたデータ、及び／または、情報をサーバ１３７０に通信するため、例えば、ローカル・エリア網、広域網、インターネット等のＬＡＮ／ＷＡＮ１３８０を介して通信することが可能である。この様な通信プロセスは、有線システムを介して実行したり、または、適切なハードウェア、例えば、ネットワークカード、無線モデム等を充電器に追加して、無線式に実行可能である。

拡散型分散
図８は、バッテリー管理システムのプロセッサが、バッテリーの寿命内にバッテリーの動作を監視、制御するのに使用される更新済みのデータ、情報、動作パラメータ、及び、ソフトウェアの配布を支援するために、バッテリー記録メモリーを使用する際の本発明の更なる別の実施例について説明している。

図６を再度参照すると、バッテリー・パック３００は、種々のプロセッサやコントローラ、とりわけ、例えば、パック・コントローラ８００、一時保護回路４１０、ＩＣ５１０、及び、ＥＥＰＲＯＭ１０００、ＥＥＰＲＯＭ９００、ＥＥＰＲＯＭ６２０等を含む。プロセッサは、バッテリーの動作を制御するよう構成され、メモリーは、とりわけ、データや情報、バッテリーの動作の制御で使用される動作パラメータ、及び／または、ソフトウェアの設計者が要求するタスクを実行するためにプロセッサをプログラム、制御するのに使用されるソフトウェア・プログラムを記憶するよう構成される。更に、このメモリーは、動作パラメータ、及び／または、ソフトウェアに関連、または、これに付随する情報、例えば、特定バージョンのパラメータやソフトウェアに関連するバージョン番号を記憶するか、または、このメモリーを用いて、バッテリー、または、装置の利用、性能特性、または、バッテリー、充電器、バッテリーにより電力が供給される装置のシステム構成に関するデータ、及び、バッテリー、充電器、または、バッテリーにより電力が供給される装置の動作に関する保守データを記憶できる。

バッテリーにより記憶され、且つ、バッテリーにより充電器、または、バッテリーにより電力が供給される装置に送られ、及び、充電器、または、バッテリーにより電力が供給される装置から送られるデータには、個々のバッテリー、または、バッテリーがこれまでに通信した装置の一部に関する履歴情報が含まれ、このデータは、各バッテリー、充電器、または、装置の一部の動作履歴、及び／または、性能を判定するために、データを解析可能とする識別情報を含む。一部の実施例では、充電器、または、装置の場所を特定する必要がある場合、充電器や装置の位置特定を支援するための充電器、または、装置の位置を特定するための位置データを、更にデータに含めても良い。

本発明の種々の実施例から利益を得ることが可能なバッテリーにより電力が供給される装置の例として、限定されないが、バッテリー駆動型医療装置、除細動器、機械式圧迫装置、及び、通常は有線、または、無線通信ネットワークで接続しないが、装置、または、機器が、最新のデータ、構成情報、性能仕様、動作パラメータ、及び、利用可能なソフトウェア・プログラミングで確実に動作するよう、定期的に追跡、及び／または、更新することが求められる他の任意の装置がある。

再充電式バッテリーで装置に電力を供給するシステムにおける共通要素の１つは、バッテリーを再充電する必要があるということである。大抵の場合、装置が携帯用に設計されていれば、バッテリーを用いる装置の重量を抑えるために、装置外でバッテリーを充電できるよう、バッテリーを装置から取り外すことが可能である。従って、携帯型装置には、バッテリー充電回路を含めることが要求されない。

通常、再充電のために、バッテリーを専用バッテリー充電器に挿入する。本発明の１実施例では、充電器は、プロセッサとメモリーを含む。プロセッサは、プロセッサの中に組み込み可能であるか、または、メモリーに記憶されて、必要に応じてプロセッサがメモリーから検索するソフトウェア・コマンドによって制御される。この様なプラグラム制御技術は、当業者には明らかであるので、ここでは詳細に説明しない。

本発明の種々の実施例を用いて、バッテリーは、バッテリーのメモリー内に記憶された更新済リビジョンの動作パラメータ、または、ソフトウェア・コマンドを含むことができる。「更新済みの」バッテリーを充電器に挿入すると、バッテリー、充電器、または、双方のプロセッサが、充電器のメモリーに存在するバージョンを用いて、バッテリーのメモリー内の動作パラメータ、または、ソフトウェアのバージョンを検証する。バッテリーのバージョンが充電器のメモリーに記憶されたバージョンよりも後であれば、更新済みのバージョンのバッテリーに動作パラメータ、及び／または、ソフトウェアで、充電器のメモリーを更新する。

一方、充電器のメモリーに存在する動作パラメータ、及び／または、ソフトウェアのバージョンが、バッテリーのメモリーに記憶されたバージョンよりも後であれば、充電器に記憶された後のバージョンの動作パラメータ、及び／または、ソフトウェアを、バッテリーにダウンロードする。この様にして、更新済みバージョンの動作パラメータ、及び／または、ソフトウェア・プログラムを、装置を起動するためのバッテリー群に渡り配布することが可能である。

本発明の別の実施例では、バッテリー、及び／または、装置の利用中に発生するデータを配布、及び／または、検索するための担体として、バッテリーを利用できる。この様なデータには、例えば、限定されないが、過去の動作データ、保守データ等が含まれる。

更に別の実施例では、充電器、または、バッテリーにより電力が供給される装置の一部の１つ以上は、通信システム、例えば、インターネット、または、他の有線、若しくは、無線ネットワーク、或いは、通信線等を介して、中央ネットワーク、または、サーバと通信可能である。この様にして、更新済みデータ、動作パラメータ、構成情報、及び、ソフトウェア・プログラムは、例えば、ネットワーク上のプロセッサ、または、適切なプロセッサにより適切に構成されたサーバによって、ネットワーク、或いは、サーバと通信する１つ以上の充電器、及び／または、装置の一部に出力可能である。別の方法として、１つ以上の充電器、或いは、装置の一部がネットワーク、或いは、サーバへと定期的に問い合わせて、ネットワーク、或いは、サーバから充電器、または、装置にダウンロードする必要のあるネットワーク、或いは、サーバ上に存在する更新済データ、動作パラメータ、構成情報、及び、ソフトウェアプログラムがあるかどうかを判定し、この様なデータやプログラムがあれば、ネットワーク、或いは、サーバから、更新済データ、動作パラメータ、構成情報、及び、ソフトウェアプログラムを受容して、これを充電器、または、装置の一部に記憶する。次に、更新済データ、動作パラメータ、構成情報、及び、ソフトウェアプログラムをメモリーに記憶した充電器、或いは、装置の一部にバッテリーを挿入した際に、更新済データ、動作パラメータ、構成情報、及び、ソフトウェアプログラムを、バッテリーのメモリーにダウンロードする。次に、更新済データ、動作パラメータ、構成情報、及び、ソフトウェアプログラムをメモリーに記憶していない充電器、或いは、装置の一部にバッテリーを挿入した際に、バッテリーは、更新済データ、動作パラメータ、構成情報、及び、ソフトウェアプログラムを、充電器、或いは、装置の一部のメモリーにアップロードすることで、充電器、或いは、バッテリーにより電力が供給される装置の一部のユーザ基盤全体に渡る更新済データ、動作パラメータ、構成情報、及び、ソフトウェアプログラムの迅速な配布が支援される。

図８は、本発明の種々の実施例に基づく担体としてのバッテリーの使用に関する概略図である。更新済データ、情報、及び、ソフトウェアプログラム（以下、総称して「データ」）１４０５が、充電器１４１０に通信される。データ１４０５は、充電器１４１０と通信するコンピュータによって、充電器１４１０に通信できる。また、充電器１４１０が、ネットワーク、サーバ、或いは、他のデータ源に接続できる。

代替実施例では、バッテリーＡ１４１５は、データ１４０５を含み、再充電のために、バッテリーＡ１４１５を充電器１４１０に挿入する際、データ１４０５を充電器１４１０に通信することができる。この実施例では、破線１４２５で示す様に、バッテリー１４１５を電力を供給した装置に挿入する際、更新済みデータ１４０５は、電力を供給した装置１４２０内のプロセッサによって、バッテリーのメモリー内に記憶されても良い。

データ１４０５が充電器１４１０のメモリーに送られると、充電器１４１０に挿入される次のバッテリー、この図ではバッテリーＢ１４３０が、バッテリー１４３０のメモリーの中にデータ１４０５が無ければ、データ１４０５の担体となることが可能である。データ１４０５が、バッテリーＢ１４３０のメモリーに常駐する初期データの最新バージョンであると仮定した場合、バッテリーのプロセッサ、例えば、パック・コントローラ８００が、充電器１４１０からバッテリーＢ１４３０のメモリーまでのデータ１４０５のダウンロードを制御することとなる。

バッテリーＢ１４３０を電力を供給した装置１４２０に挿入すると、装置１４２０のプロセッサ、及び、バッテリーＢ１４３０とが通信して、装置１４２０のメモリーに記憶されているデータが、バッテリーＢ１４３０のメモリーに記憶されたデータの古い方、または、新しい方のバージョンであるかどうかを判定する。
装置１４２０のメモリー内に記憶されたデータが、古い方のバージョンであれば、データ１４０５は、バッテリーＢ１４３０のメモリーから装置１４２０へとアップロードされる。装置１４２０のメモリー内に記憶されたデータが、データ１４０５よりも新しいバージョンであれば、プロセッサは、新しい方のバージョンのデータをバッテリーＢ１４３０にダウンロードして、他の装置、充電器、及び、バッテリーへと更に伝送するために、データ１４０５を新しい方のバージョンのものと交換するか、または、プロセッサは、伝送を実行せずに、データ１４０５を装置１４２０にアップロードしないということを決定できる。

バッテリーＢ１４３０が、メモリー内に記憶されたデータ１４０５の最新バージョンを含むと仮定した場合、次のバッテリーＢ１４３０は、充電器、例えば、充電器１４３５に挿入されて、処理が反復され、バッテリーＢ１４３０のプロセッサが充電器１４３５と通信して、バッテリーＢ１４３０、または、充電器１４３５が最新バージョンのデータを有するかどうかを判定する。この判定に応じて、バッテリーＢ１４３０内のデータは、充電器１４３５のメモリーにアップロードされて、バッテリーＣ１４４０等の他のバッテリー内のデータの更新で利用可能となるか、或いは、新バージョンのデータを、充電器１４３５からバッテリーＢ１４３０にダウンロードされることとなる。

バッテリーＢ１４３０がデータ１４０５を充電器１４３５のメモリーにアップロードしたと仮定した場合、充電器１４３５に挿入される次のバッテリー、この図では、バッテリーＣ１４４０が、再度、充電器１４３５に挿入される際に更新されるメモリー内のデータ含むことが可能である。そして、バッテリーＣ１４４０を装置１４３５に挿入した際に、バッテリーＣ１４４０は、更新済みのデータ１４０５を電力が供給される装置へ送る。

このプロセスは、拡散的に継続する。つまり、各バッテリー、充電器、及び、電力が供給される装置が、最新のデータ、情報、及び／または、ソフトウェアプログラムを用いて確実に動作することを支援する自動制御式により、更新済みのデータを充電器からバッテリーへと拡散させてから、バッテリーから電力が供給される装置へと拡散させる。

更に、バッテリーは、バッテリーの存在場所を求めるための回路、例えば、全地球測位衛星と通信して、公知の方法により、この通信からバッテリーの位置を分析する回路も、含むことができる。そして、この様な位置情報は、バッテリーの位置を後で解析、追跡するために、バッテリーのイベント記録メモリーに記憶することが可能である。

別の実施例では、バッテリーには、バッテリーの記録メモリーに記憶可能なバッテリーの処理に関するデータや情報を供給する加速度計を、更に含むことができる。この様なデータは、使用や輸送中にバッテリーが受ける力の種類や程度を判定するのに有用であり、更に、使用や輸送中の損傷を防止して、バッテリーの寿命を延ばすためのバッテリーの設計改善にも役立つ。加速度計から収集したデータは、バッテリーや電力が供給される装置に損傷をもたらした衝撃をバッテリー、または、バッテリーが挿入された装置が受けた時を検知するために、実時間で使用することも可能である。この実施例では、データは、パック・コントローラにより処理され、損傷があるかどうかについてバッテリー・パックを検証するまで、バッテリーを使用すべきでないということを判定できる。診断試験を実行すると、バッテリーが正常パラメータ内で動作可能であるということを診断試験が示していることを仮定して、プロセッサは、バッテリー・パックを動作させて、電力を供給する装置にエネルギーを送ることを許可する。

ある実施例では、充電器が、バッテリーの性能が許容範囲内であるかどうかを判定するため、バッテリーを動作させて、調整することも可能である。更に、バッテリー充電器には、バッテリーに対する診断試験を実行するため、バッテリー・パック・コントローラと接続可能とする診断プログラムを含むことができる。一部の実施例では、充電器のプロセッサが、更新済みの動作パラメータ、及び／または、ソフトウェア、或いは、ハードウェア・プログラミング・コマンドのパック・コントローラへのアップロード、または、ダウンロードを制御できる。そして、パック・コントローラは、更新済みの動作パラメータを、適切なメモリー、例えば、ＥＥＰＲＯＭ６２０に記憶したり、或いは、１次保護プロセッサ４１０のプログラミング、充電プロセッサ６１０の状態、または、パック・コントローラ８００自身を更新する。

解析を目的とするバッテリーのイベント記録媒体内に記憶されたデータや情報の外部コンピュータ、または、サーバへの通信は、バッテリー・データベースを構築できるという点においても有利である。例えば、バッテリーの動作や寿命は、バッテリーのシリアルバング番号でインデックス化して、充電器のシリアル番号を使って充電器に関するデータと相関させることができる。この様なデータベースは、バッテリーや充電器が実地で使用される条件下でこれらのバッテリーや充電器に関する長期間の傾向を判定する上で有用であり、この結果、バッテリーや充電器の改善が進歩することになる。

更に、動作パラメータ、及び／または、ソフトウェア、または、ハードウェア・プログラム・コマンドに対する更新が発生すると、この更新の動作上の成否を追跡するため、バッテリーの履歴データを相関させることが可能である。

これまでに、本発明の幾つかの特別な形態について説明、論じてきたが、本発明の精神や範囲を逸脱せずに、種々の変形も実施できることも明らかであろう。

Claims (18)

1. 装置に電力を供給するためのバッテリー・パックであって、
   正極端子と負極端子を備えた再充電式バッテリーと、
   前記再充電式バッテリーの動作に関連するパラメータを監視するためのセンサーと、
   前記再充電式バッテリーの動作に関連するデータを記憶するためのメモリーと、
   前記センサー、及び、前記メモリーと電気的に接続されたプロセッサとを含み、
   前記プロセッサは、前記センサーから信号を受信して、該センサーからの該信号から抽出された前記再充電式バッテリーの動作に関する前記データを前記メモリーに記憶するよう構成され、更に、前記メモリーから前記記憶データを検索して、該記憶データを前記バッテリー・パックの外側のプロセッサに通信するよう構成される
   ことを特徴とするバッテリー・パック。
2. 前記メモリーが、イベント記録媒体であることを特徴とする請求項１に記載のバッテリー・パック。
3. 前記バッテリー・パックの外側の前記プロセッサが、バッテリー充電器に配置されたプロセッサであることを特徴とする請求項１に記載のバッテリー・パック。
4. 前記プロセッサは、更に、前記バッテリー・パックにより電力が供給される装置内のプロセッサと通信するよう構成され、該バッテリー・パックにより電力が供給される該装置内の該プロセッサは、該バッテリー・パックにより電力が供給される該装置の動作パラメータに関する情報を、前記メモリー内に記憶するために該プロセッサに通信することを特徴とする請求項１に記載のバッテリー・パック。
5. 前記再充電式バッテリーの前記動作に関する前記データは、該再充電式バッテリーの該動作に関連する履歴データを含むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリー・パック。
6. 前記再充電式バッテリーの前記動作に関する前記データは、実行時データを含むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリー・パック。
7. 前記再充電式バッテリーの前記動作に関する前記データは、該バッテリーが充電、または、放電された回数、最大、または、最小寿命負荷試験電圧、最大、または、最小寿命負荷試験電流、最大、または、最小寿命負荷試験出力、最大寿命最大充電温度、温度センサーＩＤ、最小寿命最大充電温度、最大寿命最大放電温度、寿命内完全充電サイクル計数、寿命内条件サイクル計数、寿命内低出力計数、寿命内起動計数、寿命内リセット計数、寿命内全不具合計数、寿命内セル不足電圧不具合計数、寿命内過剰電流不具合計数、及び、最終条件サイクル時間から成る群から選択されるデータを含むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリー・パック。
8. 前記データは、前記再充電式バッテリーの識別に関するデータを含むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリー・パック。
9. 前記再充電式バッテリーの識別に関連する前記データは、シリアル番号であることを特徴とする請求項８に記載のバッテリー・パック。
10. 前記再充電式バッテリーの動作に関する前記データは、該データが前記メモリーに記憶された日付けと時間を特定するためのタイムスタンプを含むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリー・パック。
11. 前記バッテリー充電器に配置された前記プロセッサは、前記再充電式バッテリーの該プロセッサが、前記メモリー内に記憶された前記データを該バッテリー充電器に配置された該プロセッサに通信するようプログラムされ、該バッテリー充電器に配置された該プロセッサは、該受信データを該バッテリー充電器に配置された該プロセッサと関連するメモリーに記憶することを特徴とする請求項３に記載のバッテリー・パック。
12. 前記バッテリー充電器に配置された前記プロセッサは、該バッテリー充電器に配置された該プロセッサと関連する前記メモリー内に記憶された前記データを、該バッテリー充電器から離れたサーバに通信するよう構成されることを特徴とする請求項１１に記載のバッテリー・パック。
13. 前記バッテリー・パック内の受信器により受信された位置信号から、該バッテリー・パックの位置を判定するための回路を、更に含み、前記プロセッサは、該バッテリー・パックの前記位置を前記メモリーに記憶することを特徴とする請求項１に記載のバッテリー・パック。
14. 前記プロセッサは、前記バッテリー・パックにより電力が供給される装置の前記位置を、前記メモリーに記憶することを特徴とする請求項１３に記載のバッテリー・パック。
15. 前記センサーは、加速度計であり、前記プロセッサは、前記バッテリー・パックが受ける力に関連するデータを決定するよう構成され、更に、該バッテリー・パックが受ける前記力を、前記メモリーに記憶するようにも構成されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリー・パック。
16. 前記プロセッサは、前記バッテリー・パックの外側のプロセッサから受信された前記記憶データの要求に反応して、該記憶データをメモリーから検索するよう構成されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリー・パック。
17. 前記プロセッサは、前記記憶データをメモリーから検索し、更に、プログラムされたコマンド・コードを該プロセッサに実行させる該プロセッサによって検知されたイベントの発生に反応して、該記憶データを前記バッテリー・パックの外側のプロセッサに通信するよう構成されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリー・パック。
18. 装置に電力を供給するためのバッテリー・パックであって、
    正極端子と負極端子を備えた再充電式バッテリー、並びに、
    前記再充電式バッテリーと電気的に接続されたバッテリー管理システムとを含み、
    前記バッテリー管理システムは、
    前記再充電式バッテリーの動作に関する性能パラメータを監視するためのセンサーと、
    前記再充電式バッテリーの動作に関するデータを記憶するためのメモリーと、及び、前記センサーと前記メモリーと電気的に接続されたプロセッサとを含み、該プロセッサは、該センサーから信号を受信して、該センサーからの該信号から抽出された該再充電式バッテリーの動作に関する該データを該メモリーに記憶するよう構成され、更に、前記バッテリー・パックの外側のプロセッサから受信された該記憶データの要求に反応して、該メモリーから該記憶データを検索するようにも構成される
    ことを特徴とするバッテリー・パック。

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