JP2017112829A - バッテリー挿入を自動検知するためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電力セルを受け入れるように構成された装置に、電力セルが挿入されないならば電力正極端子および負極端子の間に電圧が無い充電式電力セルは、電力セルが装置に挿入されたときを判断し、次に電子スイッチを駆動して電力セルからセルの正極へ電流を伝導させるように協働する電池管理プロセッサ500と電池挿入検知回路1100を含む。
【選択図】図6−c
Description
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。
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も含みうる。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によって備えられうる。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。
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「ガス測定」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も決定しうる。
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。
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、この文書全体は本文書では参考文献として挙げる。
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。
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こともある。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が回線824を通してパック・コントローラ800に適当な信号を送るときのみ、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。
Claims (19)
- 内部抵抗の低いバッテリー・パックに配置されたバッテリー接続検知回路であって、
該バッテリー接続検知回路は、
第1の基準電圧源および第2の基準電圧源と、
前記第1の基準電圧源によって高く駆動される検知回線と、
前記第2の電圧源からの信号を前記検知回線上の信号と比較してバッテリーとの接続を検知するための比較回路であって、該検知回線上の該信号が低くなったときに該比較回路の出力が低くなることを特徴とする比較回路とを有し、
前記バッテリー接続検知回路は、バッテリーをバッテリーの電力供給対象装置に接続するコネクタと、バッテリーが電力供給対象装置に接続されていないときにコネクタ相互間に電圧が発生することを防止するために、バッテリー・コネクタからバッテリーを隔離するための比較回路により制御されたスイッチを有するバッテリーの中に配置され、
前記スイッチは高い側(ハイサイド)に置かれるスイッチであり低い内部抵抗を有する
ことを特徴とするバッテリー接続検知回路。 - 医療装置において使用するための再充電式バッテリーであって、
低い内部抵抗を有するバッテリー・セルを少なくとも1つ有するバッテリー・パックと、
前記バッテリー・パックに配置されたコネクタであって、該コネクタは前記少なくとも一つのバッテリー・セルの正極側と負極側とそれぞれ電気的に接続された正極端子と負極端子を有し、該コネクタはまた該バッテリー・パックによって電力を供給される装置の中の対応する端子と係合するように構成された検知端子を有することを特徴とするコネクタと、
前記少なくとも一つのバッテリー・セルの前記正極側と前記コネクタの前記正極端子の間に配置されたスイッチであって、低い内部抵抗を有することを特徴とするスイッチと、
前記バッテリー・セルおよび前記スイッチ手段と電気的に接続され、前記バッテリー・パックに配置されたバッテリー管理プロセッサと、
前記検知端子と電気的に接続され、前記バッテリー・パックに配置されたバッテリー検知回路であって、前記バッテリー・パックを受け入れるように構成された装置に該バッテリー・パックが挿入されたときに前記バッテリー管理プロセッサにバッテリー検知信号を送るように構成されることを特徴とするバッテリー検知回路と、
を含み、
前記バッテリー管理プロセッサは、前記バッテリー検知信号に反応して前記スイッチに信号を送って該スイッチを制御して、前記少なくとも一つのバッテリー・セルの前記正極側から前記コネクタの前記正極端子へ該スイッチを通して電流が流れることを可能にすることを特徴とする再充電式バッテリー。 - 前記少なくとも一つのバッテリー・セルがリチウム−イオン化学特性に基づく
ことを特徴とする請求項2に記載の再充電式バッテリー。 - 前記スイッチがn−FET MOSFET素子である
ことを特徴とする請求項2に記載の再充電式バッテリー。 - 前記バッテリー・パックを受け入れるように構成された前記装置へ該バッテリー・パックが挿入されないときには前記バッテリー検知回路の出力は高くバイアスをかけられる
ことを特徴とする請求項2に記載の再充電式バッテリー。 - 前記バッテリー・パックを受け入れるように構成された前記装置へ該バッテリー・パックを挿入することにより、前記バッテリー検知回路の前記出力が低くなる
ことを特徴とする請求項5に記載の再充電式バッテリー。 - 前記バッテリー検知信号は、前記バッテリー管理プロセッサによって前記エッジが受け取られるときに割り込みとしての役割を果たすエッジを有する
ことを特徴とする請求項2に記載の再充電式バッテリー。 - 前記エッジは、前記検知信号が高い状態から低い状態に低下するにつれて形成される立ち下りエッジである
ことを特徴とする請求項7に記載の再充電式バッテリー。 - 前記コネクタの前記検知端子が前記バッテリー・パックを受け入れるように構成された前記装置の中の前記対応する端子に係合するときに、該検知信号が前記高い状態から前記低い状態に低下する
ことを特徴とする請求項8に記載の再充電式バッテリー。 - 前記バッテリー・パックを受け入れるように構成された前記装置の中の前記対応する端子は、接地される
ことを特徴とする請求項9に記載の再充電式バッテリー。 - 前記バッテリー管理プロセッサは前記割り込みを受け取り、前記検知信号を分析して該信号が高い状態を有するか低い状態を有するかを決定する
ことを特徴とする請求項7に記載の再充電式バッテリー。 - 前記バッテリー管理プロセッサは該スイッチに信号を送り、前記検知信号が前記低い状態を有するならば、前記スイッチを通して電流が流れることを可能にする
ことを特徴とする請求項11に記載の再充電式バッテリー。 - 前記バッテリー検知回路は、第1の電圧を用いてバイアスをかけられた検知回線および第2の電圧を用いてバイアスをかけられた基準回線を含み、また前記第1の電圧を前記第2の電圧に比較するための比較回路を有し、前記比較回路は、該第1の電圧が該第2の電圧よりも大きいときに第1の状態を、該第1の電圧が該第2の電圧よりも小さいときに第2の状態を有する出力を有する
ことを特徴とする請求項2に記載の再充電式バッテリー。 - 前記第2の状態は、前記バッテリー・パックを受け入れるように構成された前記装置へ該バッテリー・パックが挿入されたことを示す
ことを特徴とする請求項13に記載の再充電式バッテリー。 - 前記比較回路はコンパレータとして構成されたオペアンプを含む
ことを特徴とする請求項13に記載の再充電式バッテリー。 - 前記バッテリー検知回路は静電気保護要素を含む
ことを特徴とする請求項2に記載の再充電式バッテリー。 - 前記スイッチは機械的スイッチまたはインターロックである
ことを特徴とする請求項2に記載の再充電式バッテリー。 - 前記バッテリー管理プロセッサは、前記コネクタを通して前記電力供給対象装置へハンドシェーキング信号を送るように構成される
ことを特徴とする請求項2に記載の再充電式バッテリー。 - 前記ハンドシェーキング信号は暗号化される
ことを特徴とする請求項18に記載の再充電式バッテリー。
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