配備有電源電壓管理電路的智能電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及配備有用于管理電源電壓的電子電路的智能電池。所述電子電路包括電池壽命終止(EOL)檢測(cè)器、振蕩級(jí)、電力管理單元和通信接口。所述電子電路也可包括在電源電壓一接近或等于電池EOL閾值時(shí)就被通電(power on)的DC-DC轉(zhuǎn)換器。這樣，可通過(guò)持續(xù)提供高于最小限度的電壓并提取電池的殘余電力，來(lái)延長(zhǎng)使用電池的產(chǎn)品的壽命。電池提供的最大電流也可由管理單元限制，同樣是為了延長(zhǎng)電池的壽命，從而延長(zhǎng)產(chǎn)品的壽命。該電池可以是一次電池，也可以是可再充電電池。
【背景技術(shù)】
[0002]電池單體(cell)或電池可通過(guò)公知的方式包括集成在電池單體或電池的結(jié)構(gòu)內(nèi)的管理電路，尤其是電力管理電路。在此方面，可引用編號(hào)為6，198，250B1的美國(guó)專利，該專利公開了此類包括控制電路的智能電池單體或電池?？刂齐娐放c電池單體電源端子或電池電源端子相連。控制電路可延長(zhǎng)電池壽命。為實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，控制電路包括DC-DC轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器由振蕩器進(jìn)行鐘控(clock)以將電池單體電壓或電池電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓，該輸出電壓可高于截止電壓或電池壽命終止電壓。該轉(zhuǎn)換器可在電池電壓一達(dá)到電池壽命終止電壓閾值時(shí)就被通電，以便延長(zhǎng)電池壽命。
[0003]在編號(hào)為6，198，250B1的美國(guó)專利的智能電池單體或電池中，不在控制電路中設(shè)置任何用于將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送到由智能電池供電的電子器件的裝置。沒(méi)有任何有關(guān)電池壽命終止或電池類型的信息被發(fā)送到智能電池單體或電池的外部以確保電子器件在更換電池之前正確地操作，這是一個(gè)缺陷。
[0004]也可引用編號(hào)為2005/081787A1的WO專利申請(qǐng)，該申請(qǐng)公開了配備有電子電路的電池。電池的電子電路包括非易失性存儲(chǔ)器、熱敏電阻、電壓識(shí)別單元、與熱敏電阻串聯(lián)的采用FET晶體管形式的開關(guān)、以及良好的電池?cái)?shù)據(jù)接口。數(shù)據(jù)接口端子與非易失性存儲(chǔ)器相連，該非易失性存儲(chǔ)器與可再充電電池的端子相連。開關(guān)由電壓識(shí)別單元控制。如果電池電平低，開關(guān)打開，這表示無(wú)法經(jīng)由熱敏電阻執(zhí)行測(cè)量，但是可通過(guò)與存儲(chǔ)器關(guān)聯(lián)的時(shí)鐘端子在充電器與電池電路之間建立通信。然而，如果電壓電平充足，則由充電器執(zhí)行熱敏電阻測(cè)量，以確定電池電路的溫度。
[0005]必須針對(duì)包含編號(hào)為2005/081787A1的WO專利申請(qǐng)中的電子電路的電池設(shè)置多個(gè)用于電壓提供和數(shù)據(jù)通信的端子。因此，這樣使得所述電池的制造過(guò)程變復(fù)雜，并且無(wú)法正確地優(yōu)化面向電池外部的電力提供和數(shù)據(jù)供應(yīng)，這是一個(gè)缺陷。
[0006]編號(hào)為1892791A1的EP專利申請(qǐng)公開了電池組，該電池組包括與電子電源電壓管理電路相連的電池。電子電路包括操作狀態(tài)檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)電流、電壓和溫度。這些檢測(cè)裝置與控制單元相連。還設(shè)置與控制單元相連的通信接口，以便通過(guò)調(diào)制信號(hào)(modulated signal)與電子儀器通信。但是，電子電路未被設(shè)置為適應(yīng)特定的操作參數(shù)，這是一個(gè)缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明的目的是提供一種配備有用于管理電源電壓的電子電路的智能電池，該電子電路能夠?qū)?shù)據(jù)發(fā)送到由智能電池供電的電子器件并且克服本領(lǐng)域技術(shù)中的上述缺陷。
[0008]為此，本發(fā)明涉及配備有用于管理電源電壓的電子電路的智能電池，該智能電池包括與電池相連的電子電源電壓管理電路，所述電子電源電壓管理電路包括電池壽命終止檢測(cè)器、管理單元、振蕩級(jí)、以及數(shù)據(jù)或指令通信接口，
[0009]其特征在于，所述數(shù)據(jù)或指令通信接口與所述智能電池的電源電壓端子中的一者相連，以通過(guò)所述電源電壓端子中的一者發(fā)送和接收調(diào)制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)或指令信號(hào)，以及
[0010]所述數(shù)據(jù)或指令通信接口被設(shè)置為從所述智能電池供電的電子裝置接收調(diào)制信號(hào)，所述接口接收的所述調(diào)制信號(hào)包括用于設(shè)定電池壽命終止閾值的指令，在設(shè)定該閾值之后，所述電子電路的DC-DC轉(zhuǎn)換器被所述管理單元通電以提供所述智能電池的電源電壓。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的智能電池，其特征在于，所述數(shù)據(jù)或指令通信接口由與所述電池壽命終止檢測(cè)器相連的所述管理單元控制，以便發(fā)送至少包括電池壽命終止信息的調(diào)制信號(hào)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明所述的智能電池，其特征在于，所述電子電路包括DC-DC轉(zhuǎn)換器，所述轉(zhuǎn)換器在所述電池的電源電壓接近或等于電池壽命終止閾值時(shí)被通電，以便所述轉(zhuǎn)換器提供所述智能電池的電源電壓。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的智能電池，其特征在于，所述管理單元與所述電池壽命終止檢測(cè)器、振蕩級(jí)、DC-DC轉(zhuǎn)換器以及數(shù)據(jù)或指令通信接口相連，以及當(dāng)所述電池的電源電壓接近或等于電池壽命終止閾值時(shí)，所述電池壽命終止檢測(cè)器一將輸出信號(hào)提供給所述管理單元時(shí)，所述管理單元就操作所述DC-DC轉(zhuǎn)換器。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的智能電池，其特征在于，所述數(shù)據(jù)或指令通信接口與所述智能電池的外部正極電源電壓端子相連，以傳輸所述調(diào)制信號(hào)。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的智能電池，其特征在于，電池的正極端子與所述電子電路的開關(guān)的第一輸入端相連，而所述開關(guān)的第二輸入端與DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出端相連，所述轉(zhuǎn)換器在所述電池的電源電壓接近或等于電池壽命終止閾值時(shí)被通電；所述開關(guān)的輸出端與所述智能電池的外部正極端子相連；以及所述開關(guān)通過(guò)來(lái)自所述管理單元的指令信號(hào)來(lái)控制，從而在所述電池電壓高于所述電池壽命終止閾值時(shí)將所述電池的電壓提供給所述外部正極端子，在所述電池電壓等于或低于所述電池壽命終止閾值時(shí)提供所述DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的智能電池，其特征在于，所述振蕩級(jí)包括與石英諧振器相連以提供振蕩信號(hào)的振蕩器，以及一連串的分頻器，所述分頻器用于分割振蕩信號(hào)頻率以提供時(shí)鐘信號(hào)來(lái)對(duì)所述管理單元的操作進(jìn)行鐘控。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的智能電池，其特征在于，所述石英諧振器是時(shí)鐘石英諧振器，以便所述振蕩器提供頻率約為32，768Hz的振蕩信號(hào)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的智能電池，其特征在于所述分頻器為一分二分頻器，這些分頻器的數(shù)量為十五個(gè)，以便分割振蕩信號(hào)頻率來(lái)提供IHz時(shí)鐘信號(hào)，從而允許數(shù)據(jù)或指令通信接口每秒發(fā)送作為上位秒信號(hào)的調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的智能電池，其特征在于，所述管理單元包括非易失性存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)電池壽命終止電壓閾值，以便調(diào)整所述電池壽命終止檢測(cè)器。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的智能電池，其特征在于，電池壽命終止檢測(cè)器能夠以根據(jù)所述管理單元確定的周期比或占空比而設(shè)定的時(shí)間間隔被通電和斷電，以測(cè)量所述電池的電壓電平，所述管理單元由所述振蕩級(jí)進(jìn)行鐘控。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的智能電池，其特征在于，如果所述電池的所述電壓電平高于第二電壓閾值，所述檢測(cè)器能夠以第一時(shí)間間隔被通電和斷電，其中，該第二電壓閾值高于第一電池壽命終止閾值；以及如果所述電池的電壓電平低于所述第二電壓閾值，所述檢測(cè)器能夠以短于所述第一時(shí)間間隔的第二時(shí)間間隔被通電和斷電。
[0022]智能電池的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)在智能電池的電源端子之一的同一連接線上傳送。優(yōu)選地，數(shù)據(jù)在智能電池的高電位端子的連接線上傳送。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可取決于要發(fā)送的每個(gè)位的狀態(tài)，通過(guò)不同時(shí)長(zhǎng)的時(shí)間窗口，或者可能借助相位或頻率調(diào)制，在電源上發(fā)送。要發(fā)送的調(diào)制數(shù)據(jù)可以是數(shù)字電池壽命終止信號(hào)。
[0023]有利地，由電子電源電壓管理電路的管理單元控制的單線接口通過(guò)智能電池的正極端子提供調(diào)制的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)或指令信號(hào)。由于管理單元通過(guò)來(lái)自時(shí)鐘振蕩級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行鐘控，因此，單線接口能夠提供與包括智能電池的電子裝置的上位秒信號(hào)相關(guān)的調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)。
【附圖說(shuō)明】
[0024]通過(guò)下面基于附圖所示的非限制性簡(jiǎn)化實(shí)施例的描述，配備有電子電源電壓管理電路的智能電池的目的、優(yōu)點(diǎn)和特征將變得更加清楚，其中:
[0025]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的配備有電子電源電壓管理電路的智能電池的組件的簡(jiǎn)化圖，以及
[0026]圖2示出與傳統(tǒng)電池提供的電源電壓的演進(jìn)相比，根據(jù)本發(fā)明的智能電池提供的電源電壓的演進(jìn)的圖形。
【具體實(shí)施方式】
[0027]在下面的描述中，僅以簡(jiǎn)化的方式描述電子電池電路中本技術(shù)領(lǐng)域的的技術(shù)人員極為了解的所有那些電子組件。
[0028]圖1示出智能電池I的所有組件的示意性總圖。該電池可采取紐扣電池的形式，該紐扣電池能夠被置于諸如手表之類的電子裝置的電池殼體內(nèi)，作為電子裝置中電子元件的電源。
[0029]智能電池I包括電子電源電壓管理電路10，該電子電源電壓管理電路與電池2的兩個(gè)正極和負(fù)極電源端子相連。當(dāng)電池2的電壓接近電池壽命終止閾值時(shí)，電子電路10首先允許在指示電池壽命終止的同時(shí)以最優(yōu)的方式控制電池放電。電子電路10可集成在電池2的結(jié)構(gòu)內(nèi)，或者被設(shè)置在電池結(jié)構(gòu)的外表面。
[0030]該電子電路10包括電池壽命終止檢測(cè)器3、指定的EOL、其振蕩器可與傳統(tǒng)的石英諧振器5相連的振蕩級(jí)4、DC-DC轉(zhuǎn)換器6、管理單元7、用于發(fā)送或接收數(shù)據(jù)或指令信號(hào)的單線(1-wire)接口 8、以及由管理單元控制的開關(guān)9。管理單元7也與電池壽命終止檢測(cè)器3、振蕩級(jí)4、DC-DC轉(zhuǎn)換器6以及單線接口 8相連。因此，管理單元7根據(jù)電池壽命終止檢測(cè)器3檢測(cè)到的電池2的電壓電平，控制DC-DC轉(zhuǎn)換器6、單線接口 8和開關(guān)9的操作。
[0031]電池壽命終止檢測(cè)器3與電池2的正極端子相連，以便確定電池2所提供的電壓值達(dá)到確定的電池壽命終止閾值的時(shí)間。在紐扣電池實(shí)例中，電池壽命終止閾值例如可被設(shè)定為1.2伏特，但是也可被設(shè)為較低值。為了能夠執(zhí)行電池壽命終止檢測(cè)，檢測(cè)器3可包括比較器，該比較器的第一輸入端與根據(jù)已定義的電池壽命終止閾值設(shè)定的參考電壓相連，該比較器的第二輸入端與連接在電池2的正極與負(fù)極端子之間的電容分壓器的節(jié)點(diǎn)相連。一旦電池電壓電平達(dá)到電池壽命終止閾值，比較器便將輸出信號(hào)提供給管理單元7，該管理單元控制DC-DC轉(zhuǎn)換器6的通電。
[0032]電子電路的開關(guān)9采取電源選擇器的形式。該開關(guān)9的第一輸入端優(yōu)選地與電池2的正極端子相連，第二輸入端與DC-DC轉(zhuǎn)換器6的輸出端相連，以便在其操作期間從轉(zhuǎn)換器接收輸出電壓16。開關(guān)9的輸出端優(yōu)選地與電子電池I的外部正極端子相連，以在電池2的電壓電平高于檢測(cè)器3檢測(cè)到的電池壽命終止閾值時(shí)提供電池