(57)【要約】      （修正有）【課題】過充電、過放電、過熱、短絡などのバッテリ異常に対する安全性の確保。【解決手段】バッテリ保護及び監視システムは、複数のＭＡＦＥＴ（機械的に作動する電界効果トランジスタ）スイッチを含み、各ＭＡＦＥＴスイッチは開放状態から閉鎖状態又はその逆に切り替えることができ、複数のＭＡＦＥＴスイッチがバッテリに接続可能になる。こうしたシステムは更に、ＭＡＦＥＴスイッチのうちの少なくとも１つのＭＡＦＥＴスイッチと関連付けられ且つ電気的に通信する１つ又はそれ以上のトランジスタを含む。ＰＰＴＣ（ポリマー正温度係数）デバイスはまた、トランジスタ及びＭＡＦＥＴスイッチと関連付けられ、ＰＰＴＣデバイス、ＭＡＦＥＴスイッチ、及びトランジスタが互いに関連して動作し、複数のＭＡＦＥＴスイッチの開放状態又は閉鎖状態は、バッテリに関連する１つ又はそれ以上の危険な状態を識別、監視、及び従って阻止するように切り替わる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリ保護及び監視システムであって、
各々が開放スイッチ状態から閉鎖スイッチ状態又はその逆に切り替えることが可能であり、バッテリに接続することができる複数のＭＡＦＥＴ（機械的に作動する電界効果トランジスタ）スイッチと、
前記複数のＭＡＦＥＴに関連付けられ、前記複数のＭＡＦＥＴの内の少なくとも１つのＭＡＦＥＴスイッチと電気的に通信する複数のＭＯＳＦＥＴトランジスタと、
前記複数のトランジスタ及び前記複数のＭＡＦＥＴスイッチと関連するＰＰＴＣ（ポリマー正温度係数）デバイスと、
を備え、
前記ＰＰＴＣデバイス、前記複数のＭＡＦＥＴスイッチ、及び前記複数のトランジスタが、互いに関連して動作し、前記複数のＭＡＦＥＴスイッチの開放スイッチ状態又は閉鎖スイッチ状態が前記バッテリに関連する少なくとも１つの危険状態を識別、監視、及び阻止するために切り替わる、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記複数のトランジスタが、少なくとも１つのＰ型ＭＯＳＦＥＴパワートランジスタ及び少なくとも１つの不足電圧保護Ｎ型ＭＯＳトランジスタを含む、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
バッテリ保護及び監視システムであって、
各々が開放スイッチ状態から閉鎖スイッチ状態又はその逆に切り替えることが可能であり、バッテリに接続することができる複数のＭＡＦＥＴ（機械的に作動する電界効果トランジスタ）スイッチと、
前記複数のＭＡＦＥＴに関連付けられ、前記複数のＭＡＦＥＴの内の少なくとも１つのＭＡＦＥＴスイッチと電気的に通信する複数のＭＯＳＦＥＴトランジスタと、
前記複数のＭＡＦＥＴスイッチのうちの少なくとも１つのＭＡＦＥＴスイッチに電気的に接続された負荷抵抗と、
前記複数のトランジスタ及び前記複数のＭＡＦＥＴスイッチと関連するＰＰＴＣ（ポリマー正温度係数）デバイスと、
を備え、
前記ＰＰＴＣデバイス、前記複数のＭＡＦＥＴスイッチ、及び前記複数のトランジスタが、互いに関連して動作し、前記複数のＭＡＦＥＴスイッチの開放スイッチ状態又は閉鎖スイッチ状態が前記バッテリに関連する少なくとも１つの危険状態を識別、監視、及び阻止するために切り替わり、前記複数のＭＡＦＥＴスイッチ、前記複数のＭＯＳＦＥＴトランジスタ、及び前記ＰＰＴＣデバイスが、前記バッテリに対する過電圧機能及び不足電圧保護機能を提供するよう互いに関連して動作する、
ことを特徴とするシステム。
【請求項４】
バッテリ保護及び監視システムであって、
各々が開放スイッチ状態から閉鎖スイッチ状態又はその逆に切り替えることが可能であり、バッテリに接続することができる複数のＭＡＦＥＴ（機械的に作動する電界効果トランジスタ）スイッチと、
前記複数のＭＡＦＥＴに関連付けられ、前記複数のＭＡＦＥＴの内の少なくとも１つのＭＡＦＥＴスイッチと電気的に通信する複数のＭＯＳＦＥＴトランジスタと、
前記複数のトランジスタ及び前記複数のＭＡＦＥＴスイッチと関連するＰＰＴＣ（ポリマー正温度係数）デバイスと、
を備え、
前記ＰＰＴＣデバイス、前記複数のＭＡＦＥＴスイッチ、及び前記複数のトランジスタが、互いに関連して動作し、前記複数のＭＡＦＥＴスイッチの開放スイッチ状態又は閉鎖スイッチ状態が前記バッテリに関連する少なくとも１つの危険状態を識別、監視、及び阻止するために切り替わり、
前記システムが更に、
前記複数のトランジスタに関連して少なくとも１つの保護ＩＣを含む一次バッテリ保護回路と、
を備え、
前記少なくとも１つの保護ＩＣが前記ＰＰＴＣデバイスに電気的に接続され、前記複数のＭＡＦＥＴスイッチのうちの各ＭＡＦＥＴスイッチが互いに並列に且つ抵抗と直列に電気的に接続され、前記ＭＡＦＥＴスイッチのタンデム配列が前記バッテリの正端子及び負端子と並列に接続される、
ことを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は一般に、ＭＥＭＳ（微小電子機械システム）ベースの構成要素、デバイス、及びシステムに関する。本実施形態はまた、バッテリ監視技術及びデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
軽量小型高性能の携帯電子デバイスに対する要望が高まるにつれ、充電式バッテリの性能要求も益々高くなっている。従って、バッテリ内に蓄積されるエネルギー量が増大しつつある。しかしながら、より多くのエネルギーがセルに充填される程、安全性への懸念が高くなる。より大きなバッテリでは、より多くの量の蓄積エネルギーが存在する結果、バッテリが爆発し、ユーザを傷つける可能性があるリスクなど、より大きな危険をもたらすことになる。従って、例えば１つ又は複数のバッテリの充電相及び動作相など種々の段階中、並びに輸送段階中にバッテリ又はバッテリグループを監視するための複数経路において関心が高まっている。安全性の問題は、ラップトップコンピュータなど携帯用電子機器において使用されるより大きなバッテリの場合には既に重大な段階に達している。従って、将来的にはこれらの問題は益々最も重要なものになると考えられる。
【０００３】
遙かに大きな容量及び大きなエネルギー密度を有するバッテリは、将来のエネルギー及び輸送システムに大きな役割を果たすことが予想される。間欠性再生可能資源を用いて生成される蓄積分散電力からプラグインハイブリッド車、全電気方式ハイブリッド車、又はバッテリ燃料電池ハイブリッド車まで、エネルギー充填密度が大きな量を有する大型バッテリが開発されて広い範囲で使用されることになる可能性が高い。
【０００４】
例えば、普及しつつある高エネルギー密度バッテリの１つの好ましいタイプは、再充電可能なリチウムベースのバッテリである。このタイプのバッテリでは、充電、動作、及び輸送段階中に何か異常が発生した場合に危険な「火炎を伴う通気」（爆発）が生じる可能性があるので、これらの段階の間は精密に監視を行う必要がある。バッテリの過充電、過熱、又は短絡が生じたときなど一定の条件の下では、化学反応が制御不能になり、セル内で熱暴走状態及び圧力上昇を引き起こし、最終的にはバッテリの爆発を生じる可能性がある。従って、安全上の主要課題には、内部短絡を引き起こす可能性のある偶発的過充電、過熱、過圧、過大な衝撃及び損傷を防ぐことが含まれる。種々の複雑な機構が開発されているにもかかわらず、こうしたバッテリの安全上の問題には、ラップトップコンピュータ及びハイブリッド車両で利用されるようなバッテリの継続的な開発において重要な課題が残っている。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，３８８，２９９号公報
【特許文献２】米国特許第６，７２０，６３４号公報
【特許文献３】米国特許第７，０３４，３７５号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の以下の要約は、本発明に固有の革新的特徴の一部の理解を助けるために提供され、全てを説明することを意図したものではない。本発明の種々の態様は、明細書全体、請求項、図面、並びに要約書を全体的に考察することにより十分に理解することができる。
【０００７】
従って、本発明の１つの態様は、改善されたバッテリ監視システムを提供するものである。
【０００８】
本発明の別の態様は、ＭＥＭＳベースのバッテリ監視システムを提供するものである。
【０００９】
更に本発明の別の態様は、ＭＡＦＥＴ（機械的に作動する電界効果トランジスタ）スイッチを利用するバッテリ監視システムを提供するためのものである。
【００１０】
本発明の以上の態様及び他の目的並びに利点は、次に本明細書で説明するように達成することができる。複数のＭＡＦＥＴ（機械的に作動する電界効果トランジスタ）スイッチを含むバッテリ保護及び監視システムが開示され、ＭＡＦＥＴスイッチのうちの各ＭＡＦＥＴスイッチは、開放スイッチ状態から閉鎖スイッチ状態又はその逆に切り替えることができ、複数のＭＡＦＥＴスイッチがバッテリに接続可能になる。
【００１１】
各ＭＡＦＥＴスイッチは一般に、圧力、温度、加速度、その他などのバイアス及び外部の物理的パラメータの関数として「上」又は「下」位置が可能な懸架ゲートを備えた金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を構成する。「上」位置のゲートでは、ＭＡＦＥＴスイッチは「ＯＦＦ」状態にあり、ＭＡＦＥＴスイッチを通って電流が流れることができない。「下」位置のゲートでは、ＭＡＦＥＴスイッチは「ＯＮ」状態にあり、ＭＡＦＥＴスイッチを通って電流が流れる。このようなシステム又は回路は更に、ＭＡＦＥＴスイッチのうちの少なくとも１つのＭＡＦＥＴスイッチと関連付けられ且つ電気的に通信する１つ又はそれ以上のトランジスタを含む。ＰＰＴＣ（ポリマー正温度係数）デバイスがまた、トランジスタ及びＭＡＦＥＴスイッチと関連付けられ、ＰＰＴＣデバイス（例えば、温度依存有機抵抗であり、温度値が高くなるとその値が極めて増大する）ＭＡＦＥＴスイッチ、及びトランジスタが互いに関連して動作し、複数のＭＡＦＥＴスイッチの開放スイッチ状態又は閉鎖スイッチ状態は、バッテリに関連する１つ又はそれ以上の危険な状態を識別、監視、及び阻止するために達成される。
【００１２】
従って、開示されるシステムは一般に、ＭＡＦＥＴ（機械的に作動する電界効果トランジスタ）スイッチを含むバッテリ保護回路を構成する。こうした手法は、アクティブ圧力監視を可能にし、また、低コストの構成要素を用いてセル内の衝撃保護及び過熱保護などの新しい機能を備えたバッテリ保護システムを提供する。可動ゲート電界効果トランジスタ原理に基づいたＭＡＦＥＴスイッチを利用すると、セル内の圧力上昇を直接監視することが可能である。圧力上昇は、最終的には爆発を生じる可能性がある危険なプロセスであり、これを永続的に監視することによって、バッテリ安全性の向上が得られる。ＭＡＦＥＴスイッチのプログラム可能なＯＮ／ＯＦＦ特性により、ＭＡＦＥＴ圧力スイッチを含めることによって、危険圧力を既存の機械式回路ブレーカよりも早期に検出できるようになる。更に、保護システムには可動ゲートＦＥＴベース衝撃スイッチが含められ、バッテリ寿命、更に悪いことには、バッテリの物理的完全性及びその環境に影響を及ぼす場合に、バッテリの充電プロセスを止めることができるようにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
同じ参照数字が別個の図全体を通じて同一の要素又は機能上類似した要素を示し、本明細書の一部に組み込まれてその一部を形成する添付図は、本発明を更に例証し、本発明の詳細な説明と共に本発明の原理を説明する役割を果たす
【００１４】
これら非限定的な実施例において検討される特定の値及び構成は変更することができ、本発明の少なくとも１つの実施形態を単に例証するのに記載されたものであって、本発明の範囲を限定するものではない。
【００１５】
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、１つ又はそれ以上の実施形態に従って使用するように適合させることができるＭＡＦＥＴ（機械的に作動する電界効果トランジスタ）スイッチ１００の側面図をそれぞれ示している。充電、動作、及び輸送中の再充電可能バッテリ（例えば、リチウムベースのバッテリ）の拡張監視において、１つ又はそれ以上の機械的作動電界効果トランジスタ（ＭＡＦＥＴ）スイッチ１００を開示される実施形態に従って実装することができる。ＭＡＦＥＴスイッチ１００は一般に、ソース１０８及びドレイン１１０を含む。絶縁層又はインシュレータ１０２とゲート（又はビーム）１０３との間には一般に空隙１０４が配置されている。図１（ａ）及び図１（ｂ）では、同一又は類似の部品又は要素が同じ参照符号で一般に示されている点に留意されたい。図１（ａ）は、「ビームアップ」でトランジスタがＯＦＦ、すなわち開いたスイッチ構成のＭＡＦＥＴスイッチ１００を示し、図１（ｂ）は、ビームダウンでトランジスタがＯＮ、すなわち閉鎖スイッチ状態のＭＡＦＥＴスイッチ１００を示している。
【００１６】
ＭＡＦＥＴスイッチ１００は、図１（ａ）及び図１（ｂ）で概略的に示された可動ゲートＭＯＳ電界効果トランジスタの原理に基づいて動作する。ＭＡＦＥＴスイッチ１００は、外部入力に対して感度を有する作動ゲート１０３を包含する。このような入力は、加速度、温度、圧力のいずれかとすることができる。トランジスタのゲートとして動作するビームは、外部入力及び印加ゲート電圧に応じて撓みを生じる。ある基準ポイントから外部入力（すなわち、温度、加速度、圧力）が変化すると、ビームはトランジスタ表面に向かって下方に撓み始める。印加ゲート電圧によりトランジスタ表面に対する移動が完了し、外部入力が設計閾値を超えると可動ゲート１０３を引いて閉じる（例えば、下ろす）。これによりトランジスタ又はＭＡＦＥＴスイッチ１００内で電流がソース１０８からドレイン１１０に流れることが可能となる。１つ又はそれ以上の実施形態に従って使用するよう適合させることができるＭＡＦＥＴベーススイッチの非限定的なある実施例は、米国特許第６，３８８，２９９号（圧力スイッチ）、米国特許第６，７２０，６３４号（加速度スイッチ）、及び米国特許第７，０３４，３７５号（温度スイッチ）に記載されている。
【００１７】
２００２年５月１４日付けでＫａｎｇ他に付与され、米国ニュージャージー州Ｍｏｒｒｉｓｔｏｗｎ所在のＨｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｃに譲受された名称「Ｓｅｎｓｏｒ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ」の米国特許第６，３８８，２９９号は、引用により本明細書に組み込まれる。２００４年４月１３日付けでＪｏｏｎ−Ｗｏｎ  Ｋａｎｇに付与された名称「Ｃｏｎｔａｃｔｌｅｓｓ  Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ  Ｓｗｉｔｃｈ」の米国特許第６，７２０，６３４号はまた、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｃに譲受され、引用により本明細書に組み込まれる。２００６年４月２６日付けでＪｏｏｎ−Ｗｏｎ  Ｋａｎｇに付与された名称「Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｓｗｉｔｃｈ」の米国特許第７，０３４，３７５号は更に、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｃに譲受され、引用により本明細書に組み込まれる。上述の特許は、一般的な教示及び情報の目的でのみ記載されており、本発明の限定的な特徴とはみなされない点は理解することができる。代わりに、こうした特許は、１つ又はそれ以上の実施形態に従って使用するよう適合させることができるＭＡＦＥＴ構成要素の幾つかの実施例の例証として本明細書で検討される。
【００１８】
図２は、好ましい実施形態に従って実装することができるバッテリ保護システム２００を示している。図２に示す保護されたバッテリ保護回路又はシステム２００は、ＭＡＦＥＴ圧力スイッチ２０１（Ｔ１）、ＭＡＦＥＴ温度スイッチ２０２（Ｔ２）、及びＭＡＦＥＴ圧力スイッチ２０３（Ｔ３）、並びにＭＯＳ（金属酸化膜半導体）電界効果トランジスタ２０４、２０５、２０６（それぞれＴ４、Ｔ５、Ｔ６で示される）及びポリマー正温度係数（ＰＰＴＣ）デバイス２１０を含む。負荷抵抗ＲはＭＡＦＥＴスイッチ２０１、２０２、２０３、及びＦＥＴ２０４に接続される。トランジスタ２０５はＰＰＴＣデバイス２１０に接続される。トランジスタ２０６は、トランジスタ２０５及びトランジスタ２０１、２０２、２０３、２０４、更に負荷抵抗Ｒに接続される。システム又は回路２００は、一般に、バッテリ端子２１４及び２１６で表されるバッテリに接続される。それぞれの正及び負の「パック」端子２０６及び２１２も図２に図示されている。端子２０８は、例えば、ＰＰＴＣデバイス２１０に接続に接続される。記号２０１が追加的に図２に図示されており、システム／回路２００の一般的な構成要素を記述している。
【００１９】
通常のバッテリ動作相では、パワーＭＯＳＦＥＴトランジスタ２０５はオフであり、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ２０６がオンである。危険現象（例えば、セル内部の圧力上昇、安全閾値を超える温度上昇、バッテリに損傷を与える可能性のある閾値機械的衝撃、その他）が生じると、対応するＭＡＦＥＴスイッチ（ＭＡＦＥＴトランジスタ２０１、又は２０２、又は２０３）がこうした危険状態を感知してオン状態になる。従って、電流が負荷抵抗を通って流れ始める。これは、ＭＯＳ電界効果トランジスタ２０５及び２０６のゲート電圧の減少をもたらすことになる。ＭＯＳパワートランジスタ２０５はまた、Ｐチャネルトランジスタとして機能することができ、ＭＯＳパワートランジスタ２０６はＮチャネルトランジスタとして機能することができる。この電圧減少は、ＰチャネルＭＯＳパワートランジスタ２０５をターンオンし、更にＮチャネルＭＯＳ  Ｔ６トランジスタをターンオフすることになる。パワーＭＯＳトランジスタ２０５をターンオンすることにより、結果として得られる電流経路はＰＰＴＣデバイス２１０に接続及びトランジスタ２０５を通って生じ、よってバッテリを短絡して更に充電するのを防ぐことができる。ＰＰＴＣデバイス２１０とパワートランジスタ２０５との間の空間位置が近接していることに起因して、パワートランジスタ２０５を流れる大電流により、ＰＰＴＣデバイス２０５の温度が更に増大する可能性があり、これはデバイスの電気抵抗を更に増大させることができるので、パワーＭＯＳトランジスタ２０５を流れる電流を制限し、これによりトランジスタの熱暴走状態を防ぐ。
【００２０】
ＭＯＳトランジスタ２０６をターンオフさせ、更に端子２１４、２１６で表されるバッテリを充電器から切断することができる結果として、補助保護機能を高めることができる。ゲート及びソースがバッテリに直接接続される（すなわち、バッテリ端子２１４、２１６を参照）Ｎチャネル電界効果ＭＯＳトランジスタ２０４により過電圧保護を達成することができる。このようにして、バッテリ電圧は、トランジスタ２０４のゲート・ソース間電圧に対する電圧と同じである。ＭＯＳトランジスタ２０４を適正に選択することにより、そのゲート・ソース間閾値を危険な過電圧値と同じにすることができる。従って、バッテリ電圧が危険な高い値になると、Ｔ４ＭＯＳトランジスタ２０４はターンオンし、その結果として、図２に示す負荷抵抗Ｒを電流が流れることになる。この機能によりＴ５ＭＯＳトランジスタ２０５がターンオンすることになると同時に、上述の過圧力、過熱、又は衝撃状況の場合と同様に、Ｔ６トランジスタ２０６をターンオフすることになる。
【００２１】
バッテリ電圧がある特定値よりも低くなると、この電圧はまた、トランジスタ２０６のゲート・ソース間電圧を構成することができる（トランジスタ２０１、２０２、２０３、２０４がオフ状態である場合）。Ｔ６ＭＯＳトランジスタ２０６を適正に選択することにより、トランジスタ２０６はこの低い電圧値でターンオフし、従ってバッテリを切断することができる。ＰＰＴＣデバイス２１０は、充放電過電流に対する保護、及び補助的過保護を提供する。加えて、ＰＰＴＣデバイス２１０がＭＯＳＦＥＴパワートランジスタ２０５と熱接触している場合、ＰＰＴＣデバイス２１０はまた、このトランジスタのあらゆる過熱を検出しこれを保護することができる。加えて、ＰＰＴＣデバイス２１０は、Ｔ５ＭＯＳトランジスタ２０５との熱結合に起因して、あらゆる過剰温度又は過電圧、或いは圧力上昇又は危険な機械的衝撃に対する補助的保護を提供することができ、上述の事象のいずれかが生じたときにオン状態に入って加熱する可能性がある。
【００２２】
このようにして、ＭＡＦＥＴスイッチを含むこうした保護回路は、充電式バッテリ用の素晴らしい低コスト保護システムを提供することができる。何らかの過剰な温度、圧力、充電電圧、機械的衝撃の場合におけるトランジスタ２０５のターンオンとトランジスタ２０６のターンオフが同時であることにより、こうした回路は、このような危険の全て又は一部だけに対する二重保護を提供することができる。上述のように、補助的保護はＰＰＴＣデバイス２１０を介して達成される。図２に記載の例示的な回路又はシステム２００において、ＭＡＦＥＴスイッチは一般にＰチャネルトランジスタを包含する。しかしながら、こうした回路は、Ｎチャネルトランジスタで構成されたＭＡＦＥＴスイッチを利用するよう修正することができる。
【００２３】
また、図２に示された保護回路２００は、保護機能が劣る複雑さが少ないバージョンで実現できる点は理解されたい。ＭＡＦＥＴ圧力、温度、及び衝撃スイッチは並列に接続されているので、回路２００は、３つのＭＡＦＥＴスイッチ又は２つのスイッチのあらゆる組み合わせのうちの１つだけを含むよう実施することができる。動作原理は同じままであり、排除されたスイッチに応じて保護機能が低減されることになる。例えば、衝撃危険があまり大きくない（例えば、固定式用途でのバッテリ）特定の場合において、ＭＡＦＥＴスイッチ２０３は回路２００内に含むことはできない。こうした場合、回路２００は、回路２００は、全スイッチが存在する場合と同様に依然として機能することができるが、機械的衝撃に対する保護の検出及び提供を行うことができない。
【００２４】
加えて、図２のＭＡＦＥＴベース保護回路２００は、現在バッテリ保護用に利用されているような、２つのＦＥＴと集積回路とを含む従来の保護回路と共に、二重層保護として使用することができる。こうした構成の実施例が、バッテリ保護システム３００を図示する図３に示され、代替の実施形態に従って実装することができる。図２〜３において、同じ部品又は要素は一般に、同じ参照番号で示されている。
【００２５】
図３に示す代替構成回路３００において、図２に示すＭＡＦＥＴベース保護回路２００は、補助バッテリ保護システムとして動作することができる。回路３００は一般に、バッテリ端子２１６、２１４、ＭＡＦＥＴスイッチ２１０、２０２、２０３、並びにＭＯＳトランジスタ２０４、２０５、及び２０６を含む。図３に示された破線３０３は、一般に、補助的バッテリ保護システムと一次バッテリ保護システムとの間の分割ラインを象徴的に示している。一次バッテリ保護システムは一般に、ＩＣ保護回路３０２に接続されたトランジスタＭＯＳＦＥＴ３０４及び３０５を含む。
【００２６】
図４は、別の実施形態に従って実装することができるバッテリ保護システム又は回路４００を示している。図２〜３において、同じ又は類似の部品又は要素は一般に、同じ参照番号で示されている点に留意されたい。回路／システム４００は、補助的バッテリ保護システムと、図４で破線４０３で示される一次バッテリ保護システムとを含む。凡例４０１は、ＭＡＦＥＴ２１０、２０２、及び２０３に関連する特性を示している。
【００２７】
回路／システム４００は、保護回路又はシステム３００をベースとしたＭＡＦＥＴの修正バージョンである。図２に図示された回路２００は、ハイブリッドシステム関連において従来の保護回路と関連付けて統合することができる。このような場合には、ＭＡＦＥＴスイッチ並びに過電圧保護ＭＯＳＦＥＴ２０４（すなわちＴ４）は、危険な圧力上昇。過熱状態、機械的衝撃及び／又は過電圧を検出する閾値センサとしてのみ作動することができ、このような状態を保護ＩＣ３０２に信号で伝達することができる。このようなシステム３００又は４００はまた、発生し得るあらゆる危険な事象に関するデータを記録するのに使用することができる。
【００２８】
バッテリ保護関連において回路／システム２００、３００、及び／又は４００を実装することにより幾つかの利点を提供することができる。このようなシステムは、バッテリ充電中の高い圧力上昇に起因する爆発に対してのバッテリ保護のため、ＭＡＦＥＴ圧力スイッチ（ＭＯＳＦＥＴの原理に基づく）を利用することができる。このようなシステムはまた、バッテリの過充電による過熱に対してのバッテリ保護のため回路においてＭＡＦＥＴ温度スイッチを利用することができる。加えて、このようなシステムはまた、バッテリが曝される可能性のある衝撃により危険な動作に対してのバッテリ保護のためＭＡＦＥＴ加速度スイッチを活用することができる。このようなシステムはまた、過電圧、不足電圧、過熱、過圧力、及び過剰衝撃などの危険なバッテリ状態に対するバッテリ保護機能を提供する。このような保護機能は、多機能スタンドアロンバッテリ保護回路の関連において動作するＭＯＳＦＥＴデバイス及びセンサで実施することができる。
【００２９】
また、正確な動作監視のためバッテリ内に配置された前述のアクティブデバイスを含む統合システムを実装することができる。また、ＭＯＳＦＥＴベースの保護回路は、既存のバッテリ保護回路に対するバック保護回路として付加することができ、例えば、２つのＭＯＳＦＥＴ構成部品をバッテリ充電回路と直列に配置し、過電圧又は不足電圧充電電流の場合にバッテリ動作を中断することができる。加えて、バッテリの化学的性質並びに過圧及び過熱の場合の動作に固有の値を考慮することにより、あるタイプのバッテリに固有のスイッチング温度、圧力、及び衝撃をプリセット電圧を用いてバッテリ製造業者が設定することができる。
【００３０】
本明細書に記載された実施形態及び実施例は、本発明及びその実施可能な応用を最もよく説明するため、更にこれにより当業者が本発明を実施し利用できるようにするために提示された。しかしながら、当業者であれば、前述の説明及び実施例が例証及び例示の目的で提示されたものであることは理解されるであろう。本発明の他の変形及び修正は当業者には明らかであり、このような変形及び修正を保護することは添付の請求項の意図するところである。
【００３１】
記載されたこの説明は、本発明の範囲を網羅し、或いは限定することを意図するものではない。添付の請求項の範囲から逸脱することなく、上記の教示に照らして多くの修正及び変形が実施可能である。本発明の利用には異なる特徴を有する構成要素を含むことができることが企図されている。本発明の範囲は、あらゆる点における均等物に対して完全な理解をもたらす本明細書に添付した請求項によって定義されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１ａ】１つ又はそれ以上の実施形態に従って使用するよう適合させることができるＭＡＦＥＴ（機械的に作動する電界効果トランジスタ）スイッチの側面図である。
【図１ｂ】１つ又はそれ以上の実施形態に従って使用するよう適合させることができるＭＡＦＥＴ（機械的に作動する電界効果トランジスタ）スイッチの側面図である。
【図２】好ましい実施形態に従って実装できるバッテリ保護システムである。
【図３】代替の実施形態に従って実装できるバッテリ保護システムである。
【図４】別の実施形態に従って実装できるバッテリ保護システムである。
【符号の説明】
【００３３】
２００  バッテリ保護システム
２０１  ＭＡＦＥＴ圧力スイッチ
２０２  ＭＡＦＥＴ温度スイッチ
２０３  ＭＡＦＥＴ圧力スイッチ２０３
２０４、２０５、２０６  ＭＯＳ（金属酸化膜半導体）電界効果トランジスタ
２０８  パック端子
２１０  ＰＰＴＣデバイス
２１２  パック端子
２１４、２１６  バッテリ端子
【図１ａ】
2009142140.tif 000003
【図１ｂ】
2009142140.tif 000004
【図２】
2009142140.tif 000005
【図３】
2009142140.tif 000006
【図４】
2009142140.tif 000007
【外国語明細書】
2009142140000001.pdf