特許 7621465 ヒータが組込まれたバッテリパック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-16

(45)【発行日】2025-01-24

(54)【発明の名称】ヒータが組込まれたバッテリパック

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/6571 20140101AFI20250117BHJP

   H01M 50/204 20210101ALI20250117BHJP

   H01M 50/296 20210101ALI20250117BHJP

   H01M 10/615 20140101ALI20250117BHJP

   H01M 50/202 20210101ALI20250117BHJP

   H01M 10/633 20140101ALI20250117BHJP

   H01M 10/617 20140101ALI20250117BHJP

   H01M 10/6555 20140101ALN20250117BHJP

【ＦＩ】

H01M10/6571

H01M50/204 101

H01M50/296

H01M50/204 401D

H01M10/615

H01M50/202 101

H01M50/202 401D

H01M10/633

H01M10/617

H01M10/6555

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2023515186

(86)(22)【出願日】2021-09-02

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-09-27

(86)【国際出願番号】 US2021048941

(87)【国際公開番号】W WO2022055790

(87)【国際公開日】2022-03-17

【審査請求日】2023-06-13

(31)【優先権主張番号】63/075,709

(32)【優先日】2020-09-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】502208397

【氏名又は名称】グーグル エルエルシー

【氏名又は名称原語表記】Ｇｏｏｇｌｅ ＬＬＣ

【住所又は居所原語表記】１６００ Ａｍｐｈｉｔｈｅａｔｒｅ Ｐａｒｋｗａｙ ９４０４３ Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ｖｉｅｗ， ＣＡ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ワン，デイビッド

(72)【発明者】

【氏名】ラウ，パク・ヘン

(72)【発明者】

【氏名】シャネン，ローレン・フランシーヌ

(72)【発明者】

【氏名】リム，ジェイムズ・ロバート

【審査官】赤穂 嘉紀

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－０４７１３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１１６２４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０７９４８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１７１８９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／１０５６３６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許第１０３１９２１３（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／６０－１０／６６７

Ｈ０１Ｍ １０／４２－１０／４８

Ｈ０１Ｍ ５０／２０－５０／２９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バッテリであって、
第１の端子、第２の端子、およびヒータ端子を含むコネクタと、
前記コネクタの前記第１の端子および前記第２の端子に電気的に結合された１つ以上の再充電可能バッテリセルと、
前記１つ以上の再充電可能バッテリセルの少なくともサブセットと接触する加熱素子とを含み、前記加熱素子は、前記コネクタの前記ヒータ端子と前記第１の端子および前記第２の端子のうちの１つとに電気的に結合された抵抗ヒータ経路を含み、前記加熱素子の前記抵抗ヒータ経路は、ヒータ電圧が前記ヒータ端子に印加されると熱を発生させて前記バッテリを暖め、前記バッテリはさらに、
前記加熱素子および前記１つ以上の再充電可能バッテリセルの外側に巻付けられており前記加熱素子を保持する防水材料を含み、前記防水材料は、周囲の水が前記加熱素子および前記バッテリセルに接触するのを防止し、前記コネクタの少なくとも前記第１の端子および前記第２の端子を電子デバイスのハウジング内のロジックボードに電気的に結合することを可能にするための開口部を含む、バッテリ。

【請求項2】

前記ヒータ端子は、温度制御回路の出力に電気的に結合されており、前記温度制御回路は、前記バッテリの動作温度が閾値温度よりも低いときに前記ヒータ電圧を前記ヒータ端子に与えるとともに、前記バッテリの前記動作温度に従って前記ヒータ電圧を動的に調整する、請求項１に記載のバッテリ。

【請求項3】

前記バッテリは、前記加熱素子と前記１つ以上の再充電可能バッテリセルとの間に配置され前記バッテリの前記動作温度を判定する温度センサを含む、請求項２に記載のバッテリ。

【請求項4】

前記バッテリの動作温度とともに変化するように構成された第１の抵抗を有する負の温度係数（negative temperature coefficient：ＮＴＣ）サーミスタさらに含み、
前記コネクタは、前記ＮＴＣサーミスタに結合されたＮＴＣ端子をさらに含む、請求項１に記載のバッテリ。

【請求項5】

前記ＮＴＣ端子の出力は前記バッテリの前記動作温度を示し、前記ヒータ電圧は、前記ＮＴＣ端子の前記出力が予め定義された加熱条件を満たすという判定に従って前記ヒータ端子に印加され、前記ヒータ電圧は、前記ＮＴＣ端子の前記出力に応じて動的に調整される、請求項４に記載のバッテリ。

【請求項6】

前記バッテリの前記動作温度で実質的に一定のままとなるように構成された第２の抵抗を有する抵抗器をさらに含み、前記抵抗器および前記ＮＴＣサーミスタは、直列に結合され、前記第１の端子と前記第２の端子との間でバイアスがかけられ、前記ＮＴＣ端子の出力は、前記バッテリの前記動作温度が閾値温度よりも低いかどうかを判定するために印加される、請求項４に記載のバッテリ。

【請求項7】

前記第１の端子および前記第２の端子は、それぞれ、前記バッテリの高供給ノードおよび低供給ノードに結合され、前記抵抗ヒータ経路は、前記コネクタの前記ヒータ端子および前記第２の端子に電気的に結合され、前記バッテリの動作温度が閾値温度よりも低いとき、前記ヒータ電圧は前記低供給ノードよりも高く、前記バッテリの前記動作温度に逆相関している、請求項１に記載のバッテリ。

【請求項8】

前記第１の端子および前記第２の端子は、それぞれ、前記バッテリの高供給ノードおよび低供給ノードに結合され、前記抵抗ヒータ経路は、前記コネクタの前記第１の端子および前記ヒータ端子に電気的に結合され、前記バッテリの動作温度が閾値温度よりも低いとき、前記ヒータ電圧は、前記高供給ノードよりも低く、前記バッテリの前記動作温度に正相関している、請求項１に記載のバッテリ。

【請求項9】

前記コネクタはさらに、
前記１つ以上の再充電可能バッテリセルに近接して配置された内部接続ボードを含み、前記内部接続ボードは、第１のバッテリパッド、第２のバッテリパッド、第１のヒータパッド、および第２のヒータパッドを有し、前記コネクタはさらに、
前記第１のバッテリパッドを前記第１の端子に結合する第１のバッテリ相互接続と、
前記第２のバッテリパッドおよび前記第２のヒータパッドを前記第２の端子に結合する第２のバッテリ相互接続と、
前記第１のヒータパッドを前記ヒータ端子に結合するヒータ相互接続とをさらに含む、請求項１～８のいずれか１項に記載のバッテリ。

【請求項10】

前記加熱素子は、前記抵抗ヒータ経路のうちの部分を支持して電気的に絶縁するポリマー基板を含む、請求項１～９のいずれか１項に記載のバッテリ。

【請求項11】

前記１つ以上の再充電可能バッテリセルと前記加熱素子との間に配置される第１の熱スプレッダシートをさらに含み、前記第１の熱スプレッダシートは、前記加熱素子および前記バッテリセルによって生成される熱を分散させるように構成される、請求項１～１０のいずれか１項に記載のバッテリ。

【請求項12】

第２の熱スプレッダシートをさらに含み、前記第２の熱スプレッダシートは、２つの直接隣接するバッテリセルの間に配置され、前記２つの直接隣接するバッテリセルの間で熱を分散させるように構成される、請求項１～１１のいずれか１項に記載のバッテリ。

【請求項13】

前記コネクタは、前記ロジックボード上に組立てられた収容コネクタに機械的かつ電気的に結合され、バッテリ保護回路は、前記バッテリに配置され、前記コネクタの前記第１の端子および前記第２の端子に電気的に結合される、請求項１～１２のいずれか１項に記載のバッテリ。

【請求項14】

前記バッテリは、ドアベルカメラに組込まれるとともに、少なくともドアベルボタンが押されている時間にわたり前記ドアベルカメラのカメラシステムを駆動するように構成される、請求項１～１３のいずれか１項に記載のバッテリ。

【請求項15】

前記１つ以上の再充電可能バッテリセルは、バッテリセルの第１のサブセットと、前記バッテリセルの第１のサブセットと直列に配置されたバッテリセルの第２のサブセットとを含み、前記バッテリセルの第１のサブセットおよび前記バッテリセルの第２のサブセットの各々は、それぞれのサブセット内において並列に配置されたバッテリセルのそれぞれのセットを含む、請求項１～１４のいずれか１項に記載のバッテリ。

【請求項16】

前記バッテリの電極は、前記バッテリの第１の端部上で前記バッテリセルに電気的に結合され、前記バッテリセルの各々には、前記バッテリの第１の端部において部分的に凹んでいる凹部が設けられており、
ｉ）前記バッテリセルの前記電極、およびｉｉ）前記バッテリの前記第１の端部まで延びる前記抵抗ヒータ経路の第１および第２の経路端部（３２２、３２４）に電気的絶縁および機械的保護をもたらすために、保護材料が前記第１の端部の前記凹部に適用される、請求項１～１５のいずれか１項に記載のバッテリ。

【請求項17】

前記ハウジングと、
前記ハウジング内に配置された、前記ロジックボード及び請求項１～３のいずれか１項に記載のバッテリとを備え、
前記バッテリは、前記コネクタを介して前記ロジックボードに接続されている、電子デバイス。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

背景
屋外の電子デバイス（例えば、屋外カメラ）は、このようなデバイスに設置される再充電可能リチウムイオンバッテリにとって問題となる極低温度に晒される可能性がある。このような低温では、リチウムイオンバッテリの充電および放電の過程で電気化学的動力が著しく低下する可能性があり、これによりバッテリインピーダンスが高まる可能性がある。例えば、カナダにおける平均気温は、１月および２月の冬期中は－５°Ｃから－１５°Ｃの範囲であり、５００ｍＡｈまでのエネルギ容量を有するリチウムイオンバッテリのインピーダンスは、室温でのリチウムイオンバッテリのインピーダンスと比較して、この温度範囲では５倍高くなる可能性がある。リチウムイオンバッテリのインピーダンスが高まると、それらの放電容量が低下し、結果として、バッテリによって電力供給される電子デバイスの実行時間が著しく低下する可能性がある。加えて、リチウムイオンバッテリが電子デバイスの動作に電力供給している間、インピーダンスが高まると、バッテリ自体に望ましくない電圧降下をもたらす可能性があり、これにより、デバイスの電圧低下（すなわち、デバイス動作を中断してしまう、電子デバイスの電源における意図しない電圧降下）の可能性が高まる可能性がある。このため、低温環境で使用するために設計された多くのバッテリ駆動型電子デバイスにおいて、デバイスの実行時間を延ばしてデバイスの電圧低下を回避するためのメカニズムが必要とされている。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0002】

概要
本開示は、低温環境に曝される電子デバイス（例えば、屋外カメラ、ドアベルカメラ）のバッテリを暖めるための方法を記載する。バッテリは、２つの端子に電気的に結合された１つ以上の再充電可能バッテリセルを含む。加熱素子は、当該バッテリの１つ以上の再充電可能バッテリセルに物理的に組込まれて、２つの端子のうちの１つをバッテリセルと共有する。加熱素子が加熱されると、バッテリが暖められ、これにより、低温で動作しないようにバッテリを保護することができる。バッテリを暖めた結果、バッテリのインピーダンスおよび放電容量は損なわれず、かつ、バッテリによって電力供給される場合には、電子デバイスのデバイス実行時間または電力供給が不所望に低下することがなくなる。加えて、いくつかの実施形態では、バッテリは、コンパクトなフォームファクタを維持しつつ水の透過を阻止するためのパッケージング特徴を組込むように変更が加えられる。

【0003】

一局面では、いくつかの実現例は、コネクタと、１つ以上の再充電可能バッテリセルと、加熱素子と、防水材料とを有するバッテリを含む。コネクタは、第１の端子、第２の端子、およびヒータ端子を含む。１つ以上の再充電可能バッテリセルは、コネクタの第１の端子および第２の端子に電気的に結合される。加熱素子は、１つ以上の再充電可能バッテリセルの少なくともサブセットと接触し、例えば、１つ以上の再充電可能バッテリの外側に巻付けられる。加熱素子は、ヒータ端子とコネクタの第１の端子および第２の端子の一方とに電気的に結合された抵抗ヒータ経路を含む。ヒータ電圧がヒータ端子に印加されると、加熱素子の抵抗ヒータ経路は熱を発生させてバッテリを暖める。防水材料は、加熱素子および１つ以上の再充電可能バッテリセルの外側に巻付けられる。防水材料は、周囲の水が加熱素子およびバッテリセルに接触するのを防止する。防水材料はさらに、コネクタの少なくとも第１の端子および第２の端子を（例えば、バッテリとは異なりバッテリの外部にある）ロジックボードに電気的に結合することを可能にするための開口部を含む。

【0004】

いくつかの実現例では、ヒータ端子は、温度制御回路の出力に電気的に結合される。温度制御回路は、バッテリの動作温度が閾値温度よりも低いときにヒータ電圧をヒータ端子に与える。温度制御回路は、バッテリの動作温度に応じてヒータ電圧を動的に調整する。温度制御回路は、任意には、ロジックボード上に配置されるかまたは防水材料内に封入される。

【0005】

いくつかの実現例では、バッテリはさらに、バッテリの動作温度とともに変化するように構成された第１の抵抗を有する負の温度係数（negative temperature coefficient：ＮＴＣ）サーミスタを含む。コネクタは、ＮＴＣサーミスタに電気的に結合されたＮＴＣ端子をさらに含む。

【0006】

このため、電子システムおよび電子デバイスは、特に電子デバイスがコンパクトなフォームファクタを有する場合、および／または低温環境で用いられる場合、加熱素子に組込まれた再充電可能バッテリを備える。

【0007】

図面の簡単な説明
説明される様々な実現例をより良く理解するために、添付の図面と併せて以下の詳細な説明が参照されるべきであり、同様の参照番号は図全体にわたって対応する部分を指している。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1A】いくつかの実現例に従った、再充電可能バッテリを含む例示的な電子デバイスを示す図である。

【図1B】いくつかの実現例に従った電子デバイスを示す断面図である。

【図2】いくつかの実現例に従った、電子デバイスのバッテリ充放電システムを示す回路図である。

【図3A】いくつかの実現例に従った、加熱素子を組込まない例示的なバッテリを示す図である。

【図3B】いくつかの実現例に従った、加熱素子を組込んだ例示的なバッテリを示す図である。

【図4A】いくつかの実現例に従った、電子デバイスのバッテリに組込み可能な例示的な加熱素子を示す図である。

【図4B】いくつかの実現例に従った、電子デバイスのバッテリに組込み可能な例示的な加熱素子を示す図である。

【図4C】いくつかの実現例に従った、電子デバイスのバッテリに組込み可能な例示的な加熱素子を示す図である。

【図5A】いくつかの実現例に従った、１つ以上のバッテリセルをバッテリの外部にあるロジックボード（たとえば、メインボード）に電気的に結合するためのバッテリの接続アセンブリを示す図である。

【図6A】いくつかの実現例に従った、例示的なバッテリ保護システムを示す回路図である。

【図6B】いくつかの実現例に従った、例示的なバッテリ保護システムを示す回路図である。

【図7A】いくつかの実現例に従った、複数のバッテリセルを有するバッテリを組立てるプロセスのうち、特に、防水材料で包まれていないバッテリを示す図である。

【図7B】いくつかの実現例に従った、複数のバッテリセルを有するバッテリを組立てるプロセスのうち、特に、防水材料で包まれていないバッテリを示す図である。

【図7C】いくつかの実現例に従った、複数のバッテリセルを有するバッテリを組立てるプロセスのうち、防水材料で包まれたバッテリを示す図である。

【図7D】いくつかの実現例に従った、防水材料なしのバッテリを示す斜視図である。

【図7E】いくつかの実現例に従った、防水材料なしのバッテリを示す正面図である。

【図7F】いくつかの実現例に従った、防水材料なしのバッテリを示す側面図である。

【図7G】いくつかの実現例に従った、防水材料なしのバッテリを示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

同様の参照番号は、添付の図面のうちのいくつかの図全体を通じて対応する部分を指している。

【0010】

詳細な説明
本願の様々な実現例では、加熱素子は１つ以上のバッテリセルを含むバッテリに組込まれており、当該バッテリは、１つ以上のバッテリセルが追加の機能構成要素（例えば、温度センサ、保護回路）とともにパッケージングされる場合のバッテリパックを指し得る。このようなバッテリを有する電子デバイスを低温環境下で使用すると、加熱素子が熱を発生させてバッテリが暖められる。加熱素子は、バッテリの製造に必要な部品表（bill of material：ＢＯＭ）を減らすコンパクトなパッケージでバッテリと一体化される。バッテリは、内部の保護回路モジュール（protection circuit module：ＰＣＭ）と、バッテリの本体外にあるコネクタと、ＰＣＭをコネクタに接続するワイヤとを含む。ＰＣＭを支持するために追加の接続ボードが使用され、加熱素子の２つの両端部に電気的に結合される。加熱素子の２つの両端部のうち一方は、接続ボード上のバッテリの既存のアノードまたはカソード（例えば、既存のバッテリパックシステムの接地）に電気的に結合されるとともに、接続ボード、ワイヤおよびコネクタ端子上の同じ既存の接続パッドをバッテリのアノードまたはカソードと共有する。このため、既存の接続ボード、コネクタおよびワイヤはバッテリセルおよび加熱素子によって共有され、加熱素子のために別個のヒータボード、ワイヤまたはコネクタを追加する必要がない。このようなバッテリを有する電子デバイスは、バッテリに結合される外部ロジックボード上のスペースをさらに節約することができる。なぜなら、ロジックボードがバッテリ端子とヒータ端子とに別々に結合される２つのコネクタを収容する必要がないからである。

【0011】

いくつかの実現例では、加熱素子は、バッテリがバッテリ供給業者によって組み立てられる際にバッテリに組込まれる。加熱素子は、任意には、熱伝達を促進するようにバッテリセル上に直接巻付けられる発熱シートを含む。防水材料（例えば、パッケージラベル付きのラップ）はさらに、加熱素子およびバッテリセルの外側に巻付けられて、バッテリセルに近接して加熱素子を保持する。この防水材料を適用することにより、低温環境からバッテリセルを保護するための熱障壁をもたらし、これにより、時間が経つにつれてバッテリパック表面からの層間剥離および分離が起こるのを防ぐように加熱素子を保護する。

【0012】

加熱素子は、システム電力レールによって電力供給されるものであって、バッテリが電子デバイスに組合わされてそのコネクタが外部ロジックボードに電気的に結合され、これによって駆動される時にのみ機能することができる。バッテリのコネクタが外部ロジックボードに接続されていない場合、バッテリのアノードおよびカソードならびに加熱素子の２つの両端部は開放されて浮遊している。

【0013】

図１Ａは、いくつかの実現例に従った、再充電可能バッテリ１０２を含む例示的な電子デバイス１００を示し、図１Ｂは、いくつかの実現例に従った、図１Ａに示す電子デバイス１００の断面１Ｂ－１Ｂに沿った電子デバイス１００の断面図１Ｂである。電子デバイス１００は、デバイスハウジング１１０内にカメラモジュールおよびドアベルシステムを組込んだドアベルカメラデバイスである。デバイス１００は、ドアベルカメラとして、低温の屋外環境で用いられる可能性が高く、このため、本明細書に記載するようなヒータ一体型バッテリを使用するための理想的なデバイスである。カメラモジュールは、画像を取込むように構成されたレンズアセンブリ１０４および画像センサ１３２と、１つ以上の無線通信ネットワークを介してリモートサーバとデータをやり取りするように構成された無線トランシーバとを含む。ドアベルシステムは、ボタンアセンブリ１０６のボタン上部１０６′を押下げることに応答してリモートのチャイム装置を鳴らすように構成される。

【0014】

いくつかの実現例では、デバイスハウジング１１０は、少なくとも複数の電子構成要素、レンズアセンブリ１０４、およびボタンアセンブリ１０６をデバイスハウジング１１０内に封止する前方カバープレート１０８を含む。前方カバープレート１０８は、前方カバープレート１０８上のボタン上部１０６′を露出させるように構成されたボタン開口部１１４を含む。ボタン上部１０６′はボタンアセンブリ１０６の一部であり、ユーザがボタンアセンブリ１０６を押下げるのを受けるように構成される。いくつかの実現例では、前方カバープレート１０８は、レンズアセンブリ１０４を露出させるカメラ開口部１１２をさらに含む。レンズアセンブリ１０４は、レンズアセンブリ１０４を保護するように構成されたカバーガラスを含む。電子デバイス１００は、実質的に不透明な領域の背後に配置されたＩＲ照明器１１８の配列を含み得る。ＩＲ照明器１１８は、前方カバープレート１０８の下に隠されているが、ＩＲ照明器１１８によって生成された光は、依然として前方カバープレート１０８を通り抜けて電子デバイス１００の視野を照らすことができる。

【0015】

いくつかの実現例では、電子デバイス１００は、レンズアセンブリ１０４内に少なくとも部分的に配置された周囲光センサ（ambient light sensor（ＡＬＳ））アセンブリ（図１Ｂに図示せず）をさらに含む。ＡＬＳアセンブリは、レンズアセンブリ１０４を囲む周囲環境からレンズアセンブリ１０４に入る光の量を測定するように構成される。電子デバイス１００は、マイクロフォン１２０およびスピーカ１２２をさらに含み得る。マイクロフォン１２０は前方カバープレート１０８の背後に隠されており、この前方カバープレート１０８は、音波がマイクロフォン１２０に到達することを可能にするマイクロフォンアパーチャ１２４を有する。リモートユーザは、電子デバイス１００のカメラモジュールによって取込まれたライブビデオストリームを閲覧し得るとともに、マイクロフォン１２０およびスピーカ１２２を介して訪問者とリアルタイムで会話し得る。

【0016】

電子デバイス１００は、デバイスハウジング１１０内に積重された少なくともセンサボード１２６と、メインボード１２８と、二次ボード１３０とを含み得る。メインボード１２８は、少なくとも中央処理装置（central processing unit：ＣＰＵ）と、（例えば、メモリおよびメモリコントローラを含む）メモリシステムとを含む。画像センサアレイ１３２は、センサボード１２６の端部の上に配置され得る。二次ボード１３０は、無線トランシーバ回路、ＩＲ照明器ドライバ、ＬＥＤインジケータドライバ、および音声信号プロセッサ（図１Ｂに図示せず）のうちの少なくとも１つ以上を含み得る。

【0017】

いくつかの実現例では、再充電可能バッテリ１０２は、メインボード１２８上に装着されるとともに、コネクタを介してメインボード１２８に電気的に結合される。メインボード１２８は反転されてセンサボード１２６に接着されてもよい。メインボード１２８がセンサボード１２６からずらされると、再充電可能バッテリ１０２がセンサボード１２６の横に位置決めされてデバイスハウジング１１０内のコンパクトな空間が活用できるようになり得る。いくつかの実現例では、センサボード１２６は、再充電可能バッテリ１０２を充電するためにこれらの供給電圧を供給するなどして、外部から供給される供給電圧を調節し、メインボード１２８は、外部電源が利用できない時にセンサボード１２６および二次ボード１３０に電力供給するように再充電可能バッテリ１０２の動作を管理する。いくつかの状況では、電子デバイス１００は外部電源からは切断されず、バッテリ１０２は、短時間だけ（例えば、ボタン上部１０６′が押された時に）電子デバイス１００のカメラシステムを駆動するように構成される。代替的には、いくつかの状況では、バッテリ１０２は、バッテリ１０２が外部電源に接続されて当該外部電源によって充電される前に、長時間にわたって任意の外部電源から切断される電子デバイス１００の動作に電力供給するために用いられる。

【0018】

図１Ａを参照すると、電子デバイス１００は、通常、建物の外部に設置され、屋外環境に露出され、このため屋外温度の変動に晒されるドアベルカメラデバイスである。いくつかの実現例では、再充電可能バッテリ１０２は、当該再充電可能バッテリの温度が第１の閾値温度（たとえば、４５°Ｃ）よりも高いという判定に従って充電が不可にされる。逆に、いくつかの状況では、屋外温度は第２の閾値温度（例えば、０°Ｃ）よりも低下し、電子デバイス１００のバッテリ１０２は屋外温度の低下によって影響を受ける可能性がある。いくつかの実現例では、加熱素子が再充電可能バッテリ１０２に組込まれ、当該加熱素子は、再充電可能バッテリの温度が第２の閾値温度（たとえば、０°Ｃ）未満であるという判定に従って再充電可能バッテリ１０２を加熱する。加熱素子は、再充電可能バッテリの温度が第３の閾値温度以上であるという判定に従って、再充電可能バッテリ１０２を加熱することが不可にされる。第３の閾値温度は、任意には、第２の閾値温度と等しく、かつ、第２の閾値温度とは異なっている。

【0019】

図２は、いくつかの実現例に従った、電子デバイス１００のバッテリ充放電システム２００の回路図である。電子デバイス１００はバッテリ１０２を含む。任意には、バッテリ１０２は、電子デバイス１００に内蔵されるか、または電子デバイス１００内の交換可能なモジュールである。いくつかの実現例では、バッテリ１０２は単一の再充電可能バッテリセル２０２を含む。いくつかの実現例では、バッテリ１０２は、互いに電気的に結合された複数の再充電可能バッテリセル２０２を含む。例えば、いくつかの実現例では、バッテリ１０２の複数の再充電可能バッテリセル２０２は、１ＳｎＰの並列バッテリ構成（ｎは、並列に接続されたバッテリセル２０２の数（例えば、１Ｓ２Ｐ、１Ｓ３Ｐ、１Ｓ４Ｐ）を示す整数である）、ｍＳ１Ｐの直列バッテリ構成（ｍは、直列に接続されたバッテリセル２０２の数（例えば、２Ｓ２Ｐ）を示す整数である）、または、ｍＳｎＰの混合バッテリ構成に従って結合され得る。本願では、バッテリ１０２は、１つ以上のバッテリセル２０２を追加の機能構成要素（例えば、加熱素子２０４、ＮＴＣサーミスタ２１６、およびバッテリ保護システム２２４）とともにパッケージングするバッテリパックを広く指している。

【0020】

いくつかの実現例では、バッテリ１０２は、ＣＰＵ、メモリ、データ入力デバイス、データ出力デバイス、レンズアセンブリ、ヒートシンク、画像センサアレイ、赤外線照明器、フィルタなどの電子デバイス１００の様々な構成要素を含む内部回路２２６に電気的に結合される。内部回路２２６はメインボード１２８、センサボード１２６、および／または二次ボード１３０上に実装される。いくつかの実現例では、外部電源２２８がバッテリ１０２および内部回路２２６に結合される。外部電源２２８は、電子デバイス１００のバッテリ１０２を充電し、内部回路２２６に電力供給するために用いられる。

【0021】

いくつかの実現例では、電子デバイス１００が外部電源２２８もしくは他の任意の電源によって充電されている間、および／または、バッテリ１０２が放電されて電子デバイス１００の内部回路２２６を駆動している間、１つ以上のバッテリセル２０２が、当該１つ以上のバッテリセル２０２を保護するように構成されたバッテリ保護システム２２４に電気的に結合されている。いくつかの実現例では、バッテリ保護システム２２４は、バッテリ１０２を形成する複数の再充電可能バッテリセル２０２のうち少なくとも１つの再充電可能バッテリセルがいつ切断されるか、またはいつ充電できなくなるかを検出するために用いられる。いくつかの実現例では、バッテリ保護システム２２４は、バッテリ１０２の保護回路モジュール内に設計されている。いくつかの実現例では、１つ以上のバッテリセル２０２およびバッテリ保護システム２２４は、電子デバイス１００内に収容されたバッテリパックの単一のパッケージ／筐体に組込まれる。図示されていない他の実現例では、バッテリ保護システム２２４は、バッテリ１０２とは別個のパッケージ／構成要素としてパッケージングされている。

【0022】

いくつかの実現例では、バッテリ１０２は、１つ以上のバッテリセル２０２に加えて、加熱素子２０４および防水材料２０６を含む。加熱素子２０４は、少なくとも当該１つ以上のバッテリセル２０２のサブセットと接触して配置され、例えば、１つ以上の再充電可能バッテリセル２０２の外側に巻付けられる。加熱素子２０４は、１つ以上のバッテリセル２０２を暖めるために熱を発生させるように構成された抵抗ヒータ経路を含む。防水材料２０６は、加熱素子２０４および１つ以上の再充電可能バッテリセル２０２の外側に巻付けられて、周囲の水が加熱素子２０４およびバッテリセル２０２に接触するのを防止する。

【0023】

バッテリ１０２は、バッテリ１０２を内部回路２２６および／または外部電源２２８に（例えば、より具体的にはメインボード１２８に）電気的に結合するように構成されたコネクタ（例えば、図３のコネクタ３０６）をさらに含む。コネクタは、第１の端子２１０、第２の端子２１２およびヒータ端子２１４を含む。第１の端子２１０および第２の端子２１２は、１つ以上のバッテリセル２０２の２つの対向する電極（すなわち、アノードおよびカソード）に結合されて、１つ以上のバッテリセル２０２が第１の端子２１０および第２の端子２１２で充電および放電することを可能にする。第２の端子２１２は、任意には接地電源２２０に結合される。加熱素子２０４の抵抗ヒータ経路は、ヒータ端子２１４とコネクタの第１の端子２１０および第２の端子２１２のうちの１つとに電気的に結合される。ヒータ電圧がヒータ端子２１４に印加されると、加熱素子２０４の抵抗ヒータ経路が熱を発生させてバッテリ１０２を暖める。加熱素子２０４の外側に巻付けられる防水材料２０６は、コネクタの少なくとも第１の端子２１０および第２の端子２１２をバッテリ１０２とは別個のロジックボード（例えば、メインボード１２８）に電気的に結合することを可能にするための開口部を有する。

【0024】

第１の端子２１０および第２の端子２１２は、それぞれ、１つ以上のバッテリセル２０２の高供給ノード（すなわち、カソード）および低供給ノード（すなわち、アノード）に電気的に結合される。いくつかの実現例では、抵抗ヒータ経路は第１の端子２１０とヒータ端子２１４との間に電気的に結合される。バッテリ１０２の動作温度が閾値温度よりも低いとき、ヒータ電圧は、第１の端子２１０に結合された高供給ノードよりも低く、バッテリ１０２の動作温度に正に相関する（すなわち、動作温度の上昇と共に高くなる）。逆に、いくつかの実現例では、抵抗ヒータ経路は、ヒータ端子２１４と第２の端子２１２との間に電気的に結合される。バッテリ１０２の動作温度が閾値温度よりも低いとき、ヒータ電圧は、第２の端子２１２に結合された低供給ノードよりも高く、バッテリの動作温度に逆に相関する（すなわち、動作温度の上昇と共に低くなる）。さらに、いくつかの実現例では、バッテリ１０２の低供給ノードは接地されてもよく、第２の端子２１２は低供給ノードで接地される。

【0025】

さらに、いくつかの実現例では、バッテリ１０２は、バッテリ１０２の動作温度とともに変化するように構成された第１の抵抗を有する負の温度係数（ＮＴＣ）サーミスタ２１６をさらに含む。コネクタは、ＮＴＣサーミスタ２１６に結合されたＮＴＣ端子２１８をさらに含む。ＮＴＣ端子２１８の出力はバッテリ１０２の動作温度を示しており、ＮＴＣ端子２１８の出力が予め定義された加熱条件を満たすとの判定に応じてヒータ電圧がヒータ端子２１４に印加される。例えば、ＮＴＣ端子２１８の出力は、バッテリの動作温度が閾値温度よりも低いかどうかを判定するために用いられる。ヒータ電圧は、ＮＴＣ端子２１８の出力に応じて動的に調整することができる。さらに、いくつかの実現例では、ＮＴＣサーミスタ２１６は抵抗器２２２と直列に結合される。抵抗器２２２およびＮＴＣサーミスタ２１５には、第１の端子２１０と第２の端子２１２との間で電気的にバイアスがかけられる。抵抗器２２２が有する第２の抵抗は、実質的に一定のままであるか、またはバッテリ１０２の動作温度に応じてわずかな許容範囲内で変化する。抵抗器２２２は、任意には、バッテリ１０２の外部、例えば、内部回路２２６内、またはバッテリ１０２の内部、に配置される。

【0026】

いくつかの実現例では、ヒータ端子２１４は、バッテリ１０２の動作温度が閾値温度よりも低いときにヒータ電圧をヒータ端子２１４に供給する温度制御回路２３０の出力に電気的に結合される。温度制御回路２３０は、バッテリ１０２の動作温度に応じてヒータ電圧を動的に調整する。任意には、温度制御回路２３０は、電子デバイス１０６の内部回路２２６の一部であり、バッテリ１０２の外部（例えばメインボード１２８上）にある。任意には、温度制御回路２３０は、センサボード１２６、メインボード１２８、および二次ボード１３０のいずれかに実装されるのではなく、バッテリ１０２に組込まれる。

【0027】

図３Ａは、いくつかの実現例に従った、加熱素子２０４を組込んでいない例示的なバッテリ３００を示し、図３Ｂは、いくつかの実現例に従った、加熱素子２０４を組込んだ例示的なバッテリ３５０を示す。バッテリ３００は、１つ以上の再充電可能バッテリセル２０２と、内部接続ボード３０２と、バッテリ相互接続リンク３０４と、コネクタ３０６とを含む。バッテリ３００は、カソード３０８およびアノード３１０を含む２つの対向する電極を有しており、電流は、バッテリセル２０２の分極電気機器から出てカソード３０８を通ってバッテリ３００のアノード３１０に向かって流れ得る。１つ以上の再充電可能バッテリセル２０２は、バッテリ構成（例えば、ｌＳｎＰの並列バッテリ構成、ｍＳｎＰの混合バッテリ構成）に従って、カソード３０８とアノード３１０との間に電気的に結合される。バッテリ３００のカソード３０８およびアノード３１０は、内部接続ボード３０２上の２つの別個のバッテリパッド（例えば、第１のバッテリパッドおよび第２のバッテリパッド）に電気的に結合される。コネクタ３０６は、バッテリ相互接続リンク３０４を介して内部接続ボード３０２に接続される。すなわち、コネクタ３０６は、内部接続ボード３０２の第１のバッテリパッドおよび第２のバッテリパッドに、さらにはバッテリ３００のカソード３０８およびアノード３１０にそれぞれ電気的に結合される第１の端子２１０および第２の端子２１２を含む。

【0028】

外部パッケージングシート３２０は、１つ以上の再充電可能バッテリセル２０２と、カソード３０８およびアノード３１０と、内部接続ボード３０２と、バッテリ相互接続リンク３０４のバッテリ端部とを封入するために適用される。外部パッケージングシート３２０は、バッテリ相互接続リンク３０４がバッテリセル２０２から遠ざかるように延在して外部ロジックボード（例えば、メインボード１２８）に到達することを可能にするための開口部を有する。いくつかの実現例では、外部パッケージングシート３２０は、周囲の水が１つ以上の再充電可能バッテリセル２０２および内部接続ボード３０２に接触するのを防止する防水材料２０６を含む。図３Ａおよび図３Ｂが概念図であり、多くの実施形態では、外部パッケージシート３２０が１つ以上の再充電可能バッテリセル２０２の周りに密に巻付けられることに留意されたい。

【0029】

図３Ｂを参照すると、いくつかの実現例では、加熱素子２０４は、１つ以上の再充電可能バッテリセル２０２の外側に巻付けられて接触している。加熱素子は、第１の経路端部３２２および第２の経路端部３２４を有する抵抗ヒータ経路を含む。第１の経路端部３２２および第２の経路端部３２４の各々は、加熱素子２０４の基板のうち、内部接続ボード３０２に達するようにバッテリ２０２のアノードまたはカソードに近接して延在するそれぞれの部分によって支持される。第１の経路端部３２２および第２の経路端部３２４は、内部接続ボード３０２の第１のヒータパッドおよび第２のヒータパッドにそれぞれ電気的に結合される。第１のヒータパッドは、バッテリ相互接続リンク３０４のヒータ相互接続を介してコネクタ３０６のヒータ端子２１４に電気的に結合される。第２のヒータパッドは、第１のバッテリパッドまたは第２のバッテリパッドに電気的に結合され、従って、バッテリ相互接続リンク３０４を介してコネクタ３０６の第１の端子２１０または第２の端子２１２に結合される。ヒータ電圧がヒータ端子に印加され、第１の端子および第２の端子が供給電圧に結合されると、電流が抵抗ヒータ経路を通って流れて、加熱素子２０４の抵抗ヒータ経路に熱を発生させてバッテリ３５０を暖める。

【0030】

加えて、防水材料２０６が、加熱素子２０４、１つ以上の再充電可能バッテリセル２０２、カソード３０８およびアノード３１０、内部接続ボード３０２、ならびにバッテリ相互接続リンク３０４のバッテリ端部を封入するように適用される。防水材料２０６は、バッテリ相互接続リンク３０４がバッテリセル２０２から遠ざかるように延在して外部ロジックボード（例えば、メインボード１２８）に到達することを可能にするための開口部を有する。防水材料２０６は、周囲の水が１つ以上の再充電可能バッテリセル２０２および内部接続ボード３０２に接触するのを防止する。

【0031】

いくつかの実現例では、バッテリ３５０に加熱素子２０４を組込むのに、別個の接続ボード、別個の相互接続リンク、または別個のコネクタを必要としない。むしろ、既存の接続ボード３０２、相互接続リンク３０４およびコネクタ３０６は、加熱素子２０４を支持するように変更が加えられる。具体的には、いくつかの実現例では、２つのヒータパッドが接続ボード３０２に追加され、ヒータ相互接続が相互接続リンク３０４に追加される。コネクタ３０６は、もう１つのヒータ端子２１４のみを含むように変更が加えられる。加熱素子２０４は、相互接続および端子を１つ以上のバッテリセル２０２と共有する。代替的には、いくつかの実現例では、第１のヒータパッドおよび第２のヒータパッドのいずれも、内部接続ボード３０２上の第１のバッテリパッドおよび第２のバッテリパッドのうちの一方に電気的に結合されないかまたは短絡されない。コネクタ３０６は、２つのヒータ端子を含むように変更が加えられる。第１のヒータパッドおよび第２のヒータパッドは、相互接続リンク３０４に追加された２つの別個のヒータ相互接続を介してコネクタ３０６の２つのヒータ端子に電気的に結合される。これらの手段により、加熱素子２０４は、別個のコネクタボード、相互接続リンクまたはコネクタを必要とすることなく、バッテリレベルではバッテリセル接続とは別個にそれ自体の接続を有する。

【0032】

図４Ａ～図４Ｃは、いくつかの実現例に従った、各々が電子デバイス１００のバッテリ１０２に組込み可能な３つの例示的な加熱素子２０４Ａ～２０４Ｃを示す。各加熱素子２０４は、抵抗ヒータ経路４０２のうち別々の部分を支持して電気的に絶縁するポリマー基板を有する。ポリマー基板は、任意には、ポリイミドで作られている。いくつかの実現例では、抵抗ヒータ経路４０２は、加熱素子２０４の基板にわたって均等に分散された（たとえば、蛇行形状を有する）パターンに追従する。代替的には、いくつかの実現例では、抵抗ヒータ経路４０２は、加熱素子２０４にわたって不均等に分散されたパターンに追従しており、バッテリ１０２の温度プロファイルと一致する密度プロファイルを有する。例えば、加熱素子２０４の領域４０４は、バッテリ１０２のうち電子デバイス１００のデバイスハウジング１１０に近い部分に接触して配置されることとなり、低温に晒される可能性が高い。抵抗ヒータ経路４０２の密度は、加熱素子２０４の領域４０４において局所的に高くなっている。

【0033】

いくつかの実現例では、１つ以上の再充電可能バッテリセル２０２は、バッテリ１０２に組合わされると、集合的に実質的に平坦な３次元（three-dimensional：３Ｄ）形状を形成する。この３Ｄ形状の厚さ（thickness：ｔ）は、その長さ（length：ｌ）または幅（width：ｗ）よりも実質的に小さい。１つ以上の再充電可能バッテリセル２０２の３Ｄ形状は、３Ｄ形状の長さ（ｌ）および幅（ｗ）によって規定される２つの対向する表面を有する。図４Ａを参照すると、加熱素子２０４Ａは、２つの対向する表面のうちの１つに合致する領域４０８を有する。加熱素子２０４Ａは、２つの対向する表面のうちの１つに取り付けることができるか、または２つの隣接するバッテリセル２０２の間に配置することができる。図４Ｂおよび４Ｃを参照すると、加熱素子２０４Ｂまたは２０４Ｃは、２つの対向する表面に合致する２つの領域４０６および４０８を含み、これら２つの領域４０６および４０８は、加熱素子２０４Ｂまたは２０４Ｃがバッテリ１０２に組込まれた時に１つ以上の再充電可能バッテリセル２０２の２つの対向する側面を介してバッテリ１０２に熱を与えるように構成される。２つの領域４０６および４０８の各々のサイズは、任意には、１つ以上の再充電可能バッテリセル２０２の対向する表面の各々のサイズ以下である。

【0034】

抵抗ヒータ経路４０２は、第１の経路端部３２２および第２の経路端部３２４を有する。第１の経路端部３２２および第２の経路端部３２４の各々は、加熱素子２０４の基板のうち、当該加熱素子２０４の領域４０８の第１の側４１２Ａから延在して内部接続ボード３０２に到達するそれぞれの部分によって支持される。加熱素子２０４Ｂまたは２０４Ｃの２つの領域４０６および４０８は架橋領域４１０を介して接続される。加熱素子２０４Ｂまたは２０４Ｃは、領域４０６または４０８が１つ以上の再充電可能バッテリセル２０２の両側に巻付けられ得るように、架橋領域４１０において折り畳まれている。図４Ｂを参照すると、架橋領域４１０は、任意には、領域４０８の第１の側４１２Ａの反対側にある領域４０８の第２の側４１２Ｂから延在し、領域４０６または４０８の幅ｗ′以下である幅（ｗ_Ｂ）を有する。図４Ｃを参照すると、架橋領域４１０は、任意には、領域４０８の第１の側４１２Ａに接続される領域４０８の第３の側４１２Ｃから延在し、領域４０６または４０８の長さｌ′以下である幅（ｗ_Ｂ）を有する。架橋領域４１０は、加熱素子２０４Ｂまたは２０４Ｃによって巻かれるべき１つ以上のバッテリセル２０２の厚さ（ｔ）に合致する長さ（ｌ_Ｂ）を有する。加えて、抵抗ヒータ経路４０２は、領域４０６または４０８の各々において（例えば、蛇行形状を有する）それぞれのパターンに追従する。任意には、それぞれのパターンは架橋領域４１０上では使用されない。領域４０６または４０８の抵抗ヒータ経路４０２は、架橋領域４１０の上にわたって延在するが、架橋領域４１０上では電気的に切断されない。任意には、抵抗ヒータ経路４０２は、架橋領域４１０ならびに領域４０６および領域４０８上の同じパターンに追従する。領域４０８および領域４１０の各々は任意には剛性または可撓性であり、架橋領域４１０は可撓性である。

【0035】

図５は、いくつかの実現例に従った、１つ以上のバッテリセル２０２をバッテリ１０２の外部にあるロジックボード（たとえば、メインボード１２８）に電気的に結合するためのバッテリ１０２の接続アセンブリ５００を示す。接続アセンブリ５００は、内部接続ボード３０２、バッテリ相互接続リンク３０４、およびコネクタ３０６を含む。内部接続ボード３０２は、バッテリ１０２の高供給ノード（すなわち、カソード３０８）および低供給ノード（すなわち、アノード３１０）を有する１つ以上のバッテリセル２０２に電気的に結合される。バッテリ相互接続リンク３０４は、バッテリ１０２の供給ノードをコネクタ３０６にさらに結合するための複数の相互接続を含む。バッテリ相互接続リンク３０４の長さは、バッテリ１０２の供給ノードと、コネクタ３０６を収容するように構成されたロジックボードの収容コネクタとの間の距離よりも長い。コネクタ３０６の端子は、ロジックボード上に組合わされた収容コネクタの端子と合致する。コネクタ３０６がロジックボードの収容コネクタに機械的および電気的に結合されると、コネクタ３０６は、バッテリ１０２の電力をロジックボードの電子構成要素に与えるか、または、ロジックボードを介して外部電源２２８でバッテリ１０２を充電する。

【0036】

いくつかの実現例では、内部接続ボード３０２は、第１のバッテリパッド５０２、第２のバッテリパッド５０４、第１のヒータパッド５０６、および第２のヒータパッド５０８を含む。第１のバッテリパッド５０２および第２のバッテリパッド５０４は、バッテリ１０２のカソード３０８およびアノード３１０にそれぞれ電気的に結合される。第１のヒータパッド５０６および第２のヒータパッド５０８は、加熱素子２０４の抵抗ヒータ経路４０２の第１の経路端部３２２および第２の経路端部３２４にそれぞれ電気的に結合される。第１のバッテリパッド５０２および第２のバッテリパッド５０４ならびに第１のヒータパッド５０６はさらに、それぞれ、バッテリ相互接続リンク３０４の第１のバッテリ相互接続５１０、第２のバッテリ相互接続５１２、およびヒータ相互接続５１４を介してコネクタ３０６の対応する端子に結合される。さらに、いくつかの実現例では、第２のヒータパッド５０８は、内部接続ボード３０２上の第２のバッテリパッド５０４に結合されるかまたは短絡され、従って、バッテリ相互接続リンク３０４の第２のバッテリ相互接続５１２にも電気的に結合される。図５に示さないいくつかの実現例では、第２のヒータパッド５０８は、内部接続ボード３０２上の第１のバッテリパッド５０２に結合されるかまたは短絡され、従って、バッテリ相互接続リンク３０４の第１のバッテリ相互接続５１０に電気的に結合される。

【0037】

いくつかの実現例では、バッテリ相互接続リンク３０４はＮＴＣ相互接続５１６をさらに含み、コネクタ３０６はＮＴＣ相互接続５１６に結合されたＮＴＣ端子２１８をさらに含む。図２を参照すると、バッテリ１０２は、任意には内部接続ボード３０２上に配置されるかまたはバッテリ１０２の１つ以上のバッテリセル２０２の１つに近接して配置されるＮＴＣサーミスタ２１６を含む。ＮＴＣサーミスタ２１６は、コネクタ３０６のＮＴＣ端子２１８に電気的に結合される。ＮＴＣサーミスタ２１６は、バッテリ１０２の動作温度とともに変化するように構成された第１の抵抗を有し、ＮＴＣ端子の出力はバッテリ１０２の動作温度を示す。一例では、ＮＴＣサーミスタ２１６は、コネクタの第１の端子２１０とＮＴＣ端子２１８との間に電気的に結合され、ＮＴＣサーミスタ２１６の両端の電圧バイアスは、バッテリ１０２の動作温度を判定するために第１の端子２１０およびＮＴＣ端子２１８において監視される。さらに、いくつかの実現例では、ＮＴＣ端子２１８の出力が予め定義された加熱条件を満たす（例えば、バッテリ１０２の動作温度が閾値温度よりも低い）という判定に従って、ヒータ電圧がヒータ端子２１４に印加される。ヒータ電圧は、ＮＴＣ端子２１８の出力に従って動的に調整され、これにより、バッテリ１０２の動作温度を閾値温度よりも高く維持する。

【0038】

図６Ａおよび図６Ｂは、いくつかの実現例に従った、２つのバッテリ保護システム２２４の回路図である。各バッテリ保護システム２２４は、バッテリ１０２が異常に機能しているかどうか（例えば、過充電されているか、充電が不十分であるか、または短絡されているか）を判定し、バッテリ１０２の異常状態（例えば、過充電、充電不足、または短絡の状態）を検出するとバッテリ１０２を切断するように構成されている。バッテリ保護システム２２４は、内部接続ボード３０２上に配置され、第１のバッテリパッド５０２、第２のバッテリパッド５０４、および第２のヒータパッド５０８に電気的に結合される。バッテリ保護システム２２４は、加熱素子２０４を介して第１のヒータパッド５０６に結合されている間、第１のヒータパッド５０６とは独立して動作する。逆に、いくつかの実現例（図示せず）では、バッテリ保護システム２２４は、バッテリ１０２の外部にあるロジックボード上に配置され、コネクタ３０６を介してバッテリ１０２に電気的に結合される。いくつかの実現例では、バッテリ保護システム２２４は、第２のバッテリパッド５０４とＮＴＣノード６０２との間に結合されたＮＴＣサーミスタ２１６を含み、ＮＴＣノード６０２は、バッテリ相互接続リンク３０４のＮＴＣ相互接続５１６およびコネクタ３０６のＮＴＣ端子２１８に電気的に結合される。

【0039】

バッテリ保護システム２２４は、第１の保護集積回路（protection integrated circuit：ＰＩＣ）６０４および第１のスイッチ構成要素６０８を含む。第１のＰＩＣ６０４は、第１のスイッチ構成要素６０８に結合された電力コントローラであって、第１のスイッチ構成要素６０８を介してバッテリ１０２の充電および放電を制御するように構成されている。いくつかの実現例では、バッテリ保護システム２２４は、第２のＰＩＣ６０６および第２のスイッチ構成要素６１０をさらに含む。第２のＰＩＣ６０６は、第２のスイッチ構成要素６１０に結合された別の異なる電力コントローラであって、第２のスイッチ構成要素６１０を介してバッテリ１０２の充電および放電を制御するように構成されている。第１のスイッチ構成要素６０８および第２のスイッチ構成要素６１０は、充放電経路６１２に沿って、互いに直列に、かつバッテリ１０２と直列に結合される。スイッチ構成要素６０８および６１０の各々は、バッテリ１０２の充電および放電を管理するために、対応するＰＩＣ６０４または６０６によって制御され得る。さらに、いくつかの実現例では、第１のスイッチ構成要素６０８および第２のスイッチ構成要素６１０の各々は、バッテリ１０２の充電および放電を別々に制御するために充放電経路６１２上に配置された充電スイッチおよび放電スイッチを含む。

【0040】

いくつかの実現例では、２つのモニタ抵抗器６１４Ａおよび６１４Ｂは、充放電経路６１２に沿って、互いに直列に、かつバッテリ１０２ならびにスイッチ構成要素６０８および６１０と直列に結合される。モニタ抵抗器６１４はまた、直流（direct current：ＤＣ）充放電経路６１２上で１つ以上のバッテリセル１０２と直列に結合される。第１のＰＩＣ６０４および第２のＰＩＣ６０６の各々は、モニタ抵抗器６１４Ａまたは６１４Ｂに結合されるとともに、モニタ抵抗器６１４Ａまたは６１４Ｂの電圧降下を監視し、それぞれ、モニタ抵抗器６１４Ａまたは６１４Ｂの電圧降下に基づいてバッテリ１０２が異常に機能しているかどうかを判定するように構成される。

【0041】

内部接続ボード３０２は、第１のバッテリパッド５０２、第２のバッテリパッド５０４、第１のヒータパッド５０６、および第２のヒータパッド５０８を含む。図６Ａを参照すると、第２のヒータパッド５０８は、バッテリ保護システム２２４の一部を介して、例えば、モニタ抵抗器６１４ならびにスイッチ構成要素６０８および６１０のうちの１つ以上を介して、第２のバッテリパッド５０４に結合される。いくつかの状況では、バッテリ１０２の動作温度が閾値温度を下回ると、バッテリ保護システム２２４は、バッテリの異常状態を検出し、バッテリ１０２の充電または放電を不可にする。バッテリ保護システム２２４によって影響を受けることなくヒータ電圧および低供給電圧が第１のヒータパッド５０６および第２のヒータパッド５０８を介して加えられると、外部電源２２８によって依然として加熱素子２０４が加熱されてバッテリ１０２を暖めることができる。代替的には、図６Ａに示さないいくつかの実現例では、第２のヒータパッド５０８は第１のバッテリパッド５０２に直接短絡されている。バッテリ保護システム２２４は、バッテリの異常状態を検出すると、バッテリ１０２の充電／放電をともに不可にする。バッテリ保護システム２２４によって影響を受けることなく、高供給電圧およびヒータ電圧が第１のヒータパッド５０６および第２のヒータパッド５０８を介して印加されると、外部電源２２８によって加熱素子２０４が加熱されてバッテリ１０２を暖めることもできる。

【0042】

図６Ｂを参照すると、高電圧側がバッテリ保護されているいくつかの実現例では、第２のヒータパッド５０８は、第２のバッテリパッド５０４に直接電気的に短絡されている。任意には、パッド５０４および５０８の代わりに単一のパッドを使用することができ、これにより内部接続ボード３０２のフットプリントサイズを小さくすることができる。バッテリ保護システム２２４は、バッテリの異常状態を検出すると、バッテリ１０２の充電／放電の両方を不可にする。バッテリ保護システム２２４によって影響を受けることなく、高供給電圧およびヒータ電圧が第１のヒータパッド５０６および第２のヒータパッド５０８を介して加えられると、外部電源２２８によって加熱素子２０４が加熱されてバッテリ１０２を暖めることができる。

【0043】

図７Ａ～図７Ｃは、いくつかの実現例に従った、２つ以上のバッテリセル２０２を有するバッテリ１０２を組合わせるプロセス７００を示す。特に、図７Ａおよび図７Ｂは、防水材料２０６で包まれていないバッテリ１０２を示し、図７Ｃは、防水材料２０６で包まれているバッテリ１０２を示す。図７Ｄおよび図７Ｅは、それぞれ、いくつかの実現例に従った、防水材料２０６なしのバッテリ１０２を示す斜視図７２０および正面図７４０である。図７Ｆおよび図７Ｇは、いくつかの実現例に従った、防水材料２０６なしのバッテリ１０２の２つの側面図７６０および７８０である。

【0044】

バッテリ１０２は、１Ｓ２Ｐの並列バッテリ構成に配置された２つのバッテリセル２０２を有する。防水材料２０６は加熱素子２０４および２つのバッテリセル２０２の外側に巻付けられている。内部接続ボード３０２、および当該内部接続ボード３０２に結合されたバッテリ相互接続リンク３０４のバッテリ端部も防水材料２０６に封入される。バッテリ相互接続リンク３０４の残りの部分は、バッテリ相互接続リンク３０４の開口部から外側に延在し、コネクタ３０６にて終端する。コネクタ３０６は、ロジックボードの収容コネクタに合致するように構成される。いくつかの実現例では、ロジックボードは、バッテリ１０２の動作温度が閾値温度よりも低いときにヒータ端子２１４にヒータ電圧を印加し、バッテリ１０２の動作温度に従ってヒータ電圧を動的に調整するように構成された温度制御回路２３０を含む。代替的には、いくつかの実現例では、温度制御回路２３０は、防水材料２０６に封入された内部接続ボード３０２上に少なくとも部分的に配置されている。

【0045】

図７Ａを参照すると、防水材料２０６がバッテリ１０２から除去されてその上に巻付けられていない時、２つのバッテリセル２０２Ａおよび２０２Ｂが露出される。２つのバッテリセル２０２Ａおよび２０２Ｂは各々、長さ（ｌ）または幅（ｗ）を有する表面を有しており、実質的に平坦な３Ｄ形状を形成するようにまとめて積層され、この実質的に平坦な３Ｄ形状が有する厚さ（ｔ）はその長さ（ｌ）および幅（ｗ）よりも実質的に小さい。バッテリ１０２の２つの対向する電極（すなわち、カソード３０８およびアノード３１０）が形成され、バッテリ１０２の第１の端部７０２上でバッテリセル２０２Ａおよび２０２Ｂに電気的に結合される。加熱素子２０４は、第１の経路端部３２２および第２の経路端部３２４を含む抵抗ヒータ経路４０２を有する。第１の経路端部および第２の経路端部３２４はまた、バッテリ１０２の第１の端部７０２にまで延在する。内部接続ボード３０２は、バッテリの第１の端部７０２付近に配置されるとともに、第１の経路端部３２２および第２の経路端部３２４ならびにバッテリ１０２の２つの対向する電極を収容するように構成される。

【0046】

いくつかの実現例では、バッテリセル２０２Ａおよび２０２Ｂの各々は、第１の端部７０２において部分的に凹んでいる。内部接続ボード３０２は、第１の端部７０２付近に位置決めされ、バッテリセル２０２の２つの対向する電極３０８および３１０ならびに加熱素子２０４の第１の経路端部３２２および第２の経路端部３２４は、第１の端部７０２において内部接続ボード３０２のパッド５０２～５０８に電気的に結合される。いくつかの状況では、バッテリセル２０２の電極３０８および３１０ならびに加熱素子２０４の第１の経路端部３２２および第２の経路端部３２４に電気的絶縁および機械的保護をもたらすために、保護材料７１０がバッテリセル２０２の各々の凹部７０２に適用される。任意には、保護材料７１０は断熱発泡体の断片から作製される。防水材料２０６は、加熱素子２０４およびバッテリセル２０２の外側に巻付けられ、これにより、周囲の水が加熱素子２０４およびバッテリセル２０２に接触することを防止する。

【0047】

いくつかの実現例では、加熱素子２０４は、互いに繋がれている２つのバッテリセル２０２Ａおよび２０２Ｂの外側に巻付けられる。代替的には、いくつかの実現例では、加熱素子２０４は、２つのバッテリセル２０２Ａおよび２０２Ｂのうちの１つのみの外側に巻付けられる。対応する抵抗ヒータ経路４０２の経路端部３２２および３２４は、バッテリ１０２の第１の端部７０２にまで延在し、内部接続ボード３０２の第１のヒータパッド５０６および第２のヒータパッド５０８によって収容される。代替的には、いくつかの実現例では、加熱素子２０４は、第１の加熱素子（例えば、図４Ｂの２０４Ｂまたは図４Ｃの２０４Ｃ）および第２の加熱素子（例えば、図４Ｂの２０４Ｂまたは図４Ｃの２０４Ｃ）を含む。第１の加熱素子および第２の加熱素子は、それぞれ、２つのバッテリセル２０２Ａおよび２０２Ｂの外側に巻付けられる。任意には、第１の加熱素子および第２の加熱素子の抵抗ヒータ経路は、それぞれの経路端部３２２および経路端部３２４で終端するように電気的に直列に結合される。任意には、第１の加熱素子および第２の加熱素子の抵抗ヒータ経路は、内部接続ボード３０２の第１のヒータパッド５０６および第２のヒータパッド５０８によって収容されるそれぞれの経路端部３２２および３２４において並列に電気的に結合される。

【0048】

図７Ｆを参照すると、いくつかの実現例では、加熱素子２０４はバッテリセルには巻付けられていない。むしろ、加熱素子２０４（例えば、図４Ａの２０４Ａ）が有する面積は、長さ（ｌ）および幅（ｗ）を有するバッテリ１０２の表面の面積以下である。加熱素子２０４は、防水材料２０６とバッテリセル２０２Ａとの間、２つのバッテリセル２０２Ａと２０２Ｂとの間、または防水材料２０６とバッテリセル２０２Ｂとの間に配置されている。図７Ｇを参照すると、加熱素子２０４は複数の加熱素子シート（例えば、図４Ａの２０４Ａ）を含み、その各々が有する面積は、長さ（ｌ）および幅（ｗ）を有するバッテリ１０２の表面の面積以下である。各々の加熱素子シートは、内部接続ボード３０２の第１のヒータパッド５０６および第２のヒータパッド５０８に電気的に結合された経路端部３２２および３２４を有する抵抗ヒータ経路を有する。

【0049】

図７Ｂを参照すると、いくつかの実現例では、第１の熱スプレッダシート７０４は、バッテリセル２０２Ａと当該バッテリセル２０２Ａに直接隣接する加熱素子２０４との間、および／またはバッテリセル２０２Ｂと当該バッテリセル２０２Ｂに直接隣接する加熱素子２０４との間に配置される。第１の熱スプレッダシート７０４は、加熱素子２０４およびバッテリセル２０２Ａおよび／または２０２Ｂによって生成される熱を均等に分散させるように構成される。付加的または代替的には、いくつかの実現例では、第２の熱スプレッダシート７０６はバッテリセル２０２Ａと２０２Ｂとの間に配置され、これらは他の場合には互いに直接隣接し、バッテリセル２０２Ａと２０２Ｂとの間に均等に熱を分散させるように構成される。

【0050】

本明細書に記載のさまざまな実現例の説明で用いる用語は、特定の実現例のみを説明するためのものであり、限定を意図するものではない。記載されるさまざまな実現例の説明および添付の請求項で用いられる「a」、「an」、および「the」という単数形は、文脈による明確な別段の指示がない限り、複数形も含むことが意図される。本明細書で用いる「および／または」という語句は、列挙される関連の項目のうち１つ以上のありとあらゆる可能な組み合わせを参照しかつこれを包含することも理解される。「含む」、「含んでいる」、「備える」、および／または「備えている」という用語は、この明細書で用いる場合、述べる特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を特定するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはその群の存在または追加を排除するわけではないことがさらに理解される。加えて、「第１の」、「第２の」などの用語は、本明細書では様々な要素を説明するために使用され得るが、これらの要素はこれらの用語によって限定されるべきではないことを理解されたい。これらの用語は、ある要素を別の要素と区別するためにのみ用いられる。

【0051】

本明細書中で用いる「ならば（if）」という用語は、任意には、文脈に応じて、「したとき」または「すると」または「判定することに応じて」または「検出することに応じて」または「という判定に従って」を意味すると解釈される。同様に、「判定された場合」または「［述べた条件またはイベントが］検出された場合」という語句は、任意には、文脈に応じて、「判定すると」または「判定に応じて」または「［述べた条件またはイベントを］検出すると」または「［述べた条件またはイベントを］検出するのに応じて」または「［述べた条件またはイベントが］検出されるという判定に従って」を意味すると解釈される。

【0052】

上述の記載は説明の目的のために特定の実施形態を参照して説明されてきた。しかしながら、上述の例示的な説明は、網羅的であること、または添付の特許請求の範囲を開示された厳密な形態に限定することを意図するものではない。上述の教示を考慮して、多くの変更および変形が可能である。上記実施形態は動作の原理および実用的な用途を最もよく説明するために選択され説明されたものであり、これにより、他の当業者にとって可能となる。

【0053】

さまざまな図面は特定の順序で複数の論理的段階を示すが、順序に依存しない段階を再度順序付けてもよく、他の段階を組み合わせたり切離したりしてもよい。何らかの再順序付けまたは他のグループ分けについて具体的に言及されているが、他のものが当業者には自明であり、そのため、本明細書中に提示される順序付けおよびグループ分けは代替例を網羅的な列挙するものではない。さらに、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはその任意の組み合わせで段階を実現可能であることを認識すべきである。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図7E】

【図7F】

【図7G】