SK14692000A3 - Batéria so zabudovaným regulátorom - Google Patents

Batéria so zabudovaným regulátorom Download PDF

Info

Publication number
SK14692000A3
SK14692000A3 SK1469-2000A SK14692000A SK14692000A3 SK 14692000 A3 SK14692000 A3 SK 14692000A3 SK 14692000 A SK14692000 A SK 14692000A SK 14692000 A3 SK14692000 A3 SK 14692000A3
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
battery
cell
voltage
controller
circuit
Prior art date
Application number
SK1469-2000A
Other languages
English (en)
Inventor
Vladimir Gartstein
Dragan Danilo Nebrigic
Original Assignee
The Procter & Gamble Company
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by The Procter & Gamble Company filed Critical The Procter & Gamble Company
Publication of SK14692000A3 publication Critical patent/SK14692000A3/sk

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4257—Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/50—Methods or arrangements for servicing or maintenance, e.g. for maintaining operating temperature
    • H01M6/5044—Cells or batteries structurally combined with cell condition indicating means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Primary Cells (AREA)

Description

Batéria so zabudovaným regulátorom
Oblasť techniky
Prihlasovaný vynález sa týka batérií a zvlášť sa zameriava na batérie so zabudovaným regulátorom na predlžovanie prevádzkovej doby batérie.
Doterajší stav techniky
Spotrebitelia používajú primárne batérie a opakovane nabíjané batérie (sekundárne batérie) v prenosných elektronických prístrojoch, ako sú rozhlasové prijímače, prehrávače kompaktných diskov, fotoaparáty, videokamery, mobilné telefóny, elektronické hry, hračky, vreckové prijímače textových správ a počítačové zariadenia. Po uplynutí prevádzkovej doby sa primárna batéria bežne odovzdá do odpadu. Prevádzková doba typickej primárnej batérie všeobecne umožňuje využívanie približne 40% až 70% celkovej akumulovanej kapacity batérie. Po využití časti pôvodne akumulovanej energie nemôže batéria celkovo dodávať potrebné napätie na napájanie elektronického obvodu. Po uplynutí použiteľnej životnosti týchto batérií spotrebitelia bežne odovzdajú batérie do odpadu, aj keď taká použitá batéria ešte obsahuje približne 30% až 60% svojej pôvodne akumulovanej kapacity. Preto predlžovanie prevádzkovej doby primárnej batérie na základe umožnenia bezpečného, hlbšieho vybíjania bude obmedzovať množstvo odpadu tým, že elektronické prístroje budú mať možnosť využívať vo väčšej miere pôvodne akumulované kapacity pred tým, ako sa odovzdá do odpadu.
Celková životnosť opakovane nabíjanej batérie závisí predovšetkým na počte a účinnosti nabíjacích cyklov. Opakovane nabíjané batérie sa môžu nabíjat a znova používať po každom vybijačom cykle. Rovnako, ako v prípade primárnej batérie nemôže ani tento typ batérie dodávať dostatočné napätie na napá·» ·· ·· ·· ·· ···· · · · · · · · • · · · · · · · • · ···· · · · · ··· · · · · · ·· ···· ·· ···· ·· · janie elektronického obvodu po využití určitej percentuálnej miery pôvodnej akumulovanej kapacity batérie. Na základe toho sa môže každý vybíjací cyklus opakovane nabíjanej batérie predlžovať vtedy, keď bude dosahované hlbšie vybíjanie batérie. Úroveň vybíjania opakovane nabíjanej batérie má vplyv na počet a účinnosť ďalších nabíjaní opakovane nabíjanej batérie. Všeobecne možno konštatovať, že so zosilnením hĺbky nabíjania opakovane nabíjaných elektrochemických článkov sa môže znížiť počet nabíjacích cyklov, ktorý taký opakovane nabíjaný, elektrochemický článok môže podstupovať. Optimálne charakteristiky vybíjania konkrétnych typov opakovane nabíjaných elektrochemických článkov sú pomerne rozdielne. Napríklad v kadmioniklovej („NiCd) batérii sa uprednostňuje hlboké vybíjanie, pretože inak by taká batéria vyvíjala „pamäťový efekt, pokial by bola nabíjaná bez príslušného vybitia, a výsledkom tohto „pamäťového efektu by bola znížená kapacita pre nasledujúce nabíjanie. Hlboké vybíjanie lítiovej batérie by však mohlo poškodzovať elektrochemické články. Prevádzková doba opakovane nabíjaného elektrochemického článku sa môže predlžovať lepšie na základe riadených cyklov vybíjania a nabíjania konkrétneho článku, preto sa celkový počet nabíjacích cyklov môže maximalizovať a miera energie získanej v priebehu každého vybíjacieho cyklu sa tiež optimalizuje.
Spotrebitelia navyše sústavne vyžadujú menšie a lahšie prenosné elektronické prístroje. Jednou z prvotných prekážok výroby takýchto menších a lahších prístrojov je veľkosť a hmotnosť batérií, ktoré sú potrebné pre napájanie takých prístrojov. V skutočnosti platí, že čím je elektronický obvod rýchlejší a zložitejší, tým tieto prístroje vyžadujú viac elektrického prúdu ako predtým a preto sú požiadavky na batérie dokonca väčšie. Spotrebitelia však nebudú akceptovať výkonnejšie a miniaturizované prístroje, pokiaľ zdokonalená funkčnosť a rýchlosť bude vyžadovať nahradzovanie alebo dobí·· ·· • · · · • · <
·· ·· > · · « ·· ···· ·· ···· janie batérií ovela častejšie. Preto v záujme zostavovania rýchlejších a zložitejších elektronických zariadení bez skracovania ich použitelnej životnosti tieto elektronické zariadenia vykazujú potrebu účinnejšieho využívania batérií a/alebo vlastné batérie vykazujú potrebu väčšieho využívania akumulovanej energie.
Niektoré nákladnejšie elektronické prístroje obsahujú obvod napäťového regulátora, ako je menič jednosmerného napätia (napríklad DC/DC konvertor) v zariadeniach na menenie a/alebo stabilizovanie výstupného napätia batérie. V týchto zariadeniach sa niekoľko samostatných článkov zapája všeobecne za sebou a celkové napätie týchto batérií sa pomocou konvertoru premieňa na napätie, ktoré sa vyžaduje na zaťaženie obvodu. Konvertor môže predlžovať prevádzkovú dobu batérie na základe znižovania výstupného napätia batérie v počiatočnej časti vybíjania batérie, kedy by inak batéria poskytovala vyššie napätie a tým aj viac energie ako zaťažený obvod vyžaduje, a/alebo na základe zvyšovania výstupného napätia batérie v poslednej časti vybíjania batérie, keby by inak batéria bola vyčerpaná, lebo napätie je nižšie, ako zaťažený obvod vyžaduje.
Technický prístup uplatňovania konvertoru v elektronickom prístroji má niekoľko nedostatkov. Prvým nedostatkom je to, že umiestňovanie konvertorov do elektronických prístrojov je pomerne drahé, lebo každý výrobca zariadenia má špecifické usporiadanie obvodov, ktoré sa vyrábajú v pomerne obmedzenom množstve a takto vyžadujú vyššie individuálne náklady. Druhým nedostatkom je skutočnosť, že dodávatelia batérií nemajú možnosť kontrolovať typ konvertoru, ktorý sa bude používať v kombinácii s konkrétnou batériou. Konvertory nie sú teda optimálne pripravené pre špecifické elektrochemické vlastnosti jednotlivých typov elektrochemických článkov. Tretím problémom je, že rozdielne typy článkov, ako sú alkalické a lítiové články, majú rozdielne elektrochemické vlastnosti a menovité napätia ·· ·· ·· ·· ···· ···· ··· • · ··· ··· • · · · · · ···· ··· · · · ·· ·· ···· · ···· ·· · a preto nemôžu byť ľahko zamieňané. Navyše konvertory zaberajú využiteľný priestor v elektronických prístrojoch. Preto za výkonnejšie meniče jednosmerného prúdu, ako sú DC/DC konvertory, môžu niektoré elektronické prístroje používať tiež lineárne regulátory. Navyše elektronické prístroje obsahujúce meniče jednosmerného prúdu môžu vytvárať elektromagnetickú interferenciu (EMI), ktorá môže v elektronickom prístroji nežiaducim spôsobom ovplyvňovať nadväzujúcu sústavu obvodov, ako je rádiofrekvenčný (RF) vysielač. V dôsledku umiestnenia konvertoru do batérie sa môže zdroj EMI nachádzať ďalej od ďalších elektronických prostriedkov, ktoré sú citlivé na účinky EMI, a/alebo sa tento zdroj môže odtieňovať vodivým krytom batérie.
Ďalší problém, ktorý súvisí s bežne používanými konvertormi spočíva v tom, že tieto konvertory typicky vyžadujú väčší počet elektrochemických článkov, a to s ohľadom na alkalické, zinkouhlíkové, kadmioniklové (NiCd) batérie, niklové batérie obsahujúce hydrát kovu (skratka NiMH podľa anglického výrazu „nickel metal hydráte) a batérie obsahujúce oxid striebra na vytvorenie postačujúceho napätia na riadenie konvertoru, po ktorom môže napätie klesnúť na úroveň, ktorú elektronický prístroj vyžaduje. Pre vstupné napätie konvertora musí elektronický prístroj obsahovať niekoľko elektrochemických článkov, a to aj vtedy, keď vlastný elektronický prístroj môže pre svoju činnosť vyžadovať len jeden článok. Výsledkom toho je nežiadúci nárast rozmerov a hmotnosti, čo znemožňuje ďalšie miniaturizovanie elektronických prístrojov.
Preto existuje potreba optimálneho využívania nahromadeného náboja opakovane nabíjanej batérie a optimalizácie hĺbky vybíjania pred ďalším nabíjaním batérie v záujme maximálneho predĺženia jej prevádzkovej doby. Na základe konštrukčného riešenia batérií, ktoré poskytujú väčšiu využiteľnosť ich nahromadenej energie, môžu elektronické prístroje používať menšie batérie alebo menší počet batérií, čo vytvára podmienky na ďalšie zmenšovanie prenosných elektronických prístrojov.
·· ·· • · · · • · · ·
• · · ·· ···· • ·
99··
Podstata vynálezu
Prihlasovaný vynález poskytuje batériu, ktorá vykazuje dlhšiu prevádzkovú dobu na základe optimálneho využívania nahromadeného náboja primárnej batérie alebo opakovane nabíjanej batérie pred nabíjaním. Batéria má zabudovaný regulátor, ktorý obsahuje konvertor, vykazujúci schopnosť činnosti pod prahovou hodnotou napätia typických elektronických prístrojov. Regulátor účinnejšie reguluje napätie elektrochemického článku a umožňuje riadené vybíjanie alebo optimálnu hĺbku vybíjania v záujme predĺženia prevádzkovej doby batérie. Regulátor sa výhodne umiestňuje na silikónovom čipe zmiešaného typu, ktorého konštrukčné usporiadanie sa bežne prispôsobuje na činnosť s konkrétnym typom elektrochemického článku, ako je alkalický článok, kadmioniklový („NiCd) článok, niklový článok obsahujúci hydrát kovu (NiMH), lítiový článok, lítiový iónový článok, utesnený článok obsahujúci olovo a kyselinu (skratka „SLA, podía anglického výrazu „sealed lead-acid), článok obsahujúci oxid striebra alebo hybridný článok, prípadne s konkrétnym elektronickým prístrojom.
Regulátor monitoruje a riadi dodávku elektrického prúdu do zaťaženého obvodu tak, aby sa optimálne predlžovala prevádzková doba batérie a táto monitorovacia riadiaca činnosť regulátora sa vykonáva na základe (1) zapínania a vypínania DC/DC konvertora; (2) udržiavania minimálne požadovaného výstupného napätia vtedy, keď je vstupné napätie nižšie ako napätie, ktoré umožňuje činnosť typických elektronických prístrojov; (3) znižovanie výstupnej impedancie batérie; -(4) určovanie optimálnej hĺbky vybíjania; (5) vytváranie optimálnej postupnosti vybíjania; (6) zosilnenie vybíjacieho prúdu, ktorý daný elektrochemický článok môže poskytovať bez regulátora; (7) poskytovanie veľkého vybíjacieho prúdu v rámci bezpečnostných obmedzení článku, a to aj vtedy, keď tento prúd prekračuje maximálny výstupný prúd regulátora, s použitím obtokového spôsobu;
·· ·· • · · · • · · ·· ·· • · · · • · · • · · ·· ···· ·· ···· • · ·· (8) meranie zostávajúcej kapacity článku; a (9) vysielanie pracovných riadiacich signálov do indikátora kapacity/palivových” mierok.
V uprednostňovanom vyhotovení sa jediný regulátor zabuduje do vnútra krytu primárnej alebo opakovane nabíjanej batérie (napríklad štandardné 9 voltové batérie) s niekoľkými článkami. Tento znak prihlasovaného vynálezu poskytuje niekoľko významných výhod v porovnaní s umiestnením regulátora do elektronického prístroja. Po prvé, poskytuje tvorcovi konštrukcie batérie možnosť využitia konkrétnych elektrotechnických charakteristík konkrétneho typu elektrochemického článku. Po druhé, ak prístroj vyžaduje uplatnenie konvertoru len pre batériu obsahujúcu konkrétny typ elektrochemického článku (napríklad lítiového) na menenie a/alebo stabilizovanie výstupného napätia batérie a nie pre batériu obsahujúcu iný typ elektrochemického článku (napríklad NiCd, SLA) a ak tvorí regulátor jeden celok s batériou, ktorá vyžaduje konvertor (napríklad s lítiovou batériou) , potom elektronický prístroj môže byť konštruovaný bez DC/DC konvertoru. Toto umožní zhotovenie menších konštrukčných obvodov a bude brániť stratám súvisiacim s konvertorom, ktorý má záporný vplyv na batériu, ktorá žiadny konvertor nepotrebuje.
Vo zvlášť uprednostňovanom vyhotovení sa regulátor zabuduje vo vnútri obalu jednočlánkovej batérie, ako je batéria s označením AAA, AA, C, D alebo hranolovej batérie, lebo vo vnútri obalu každého článku viacčlánkovej batérie, ako je hranolová batéria alebo štandardná 9 voltová batéria. Tento znak prihlasovaného vynálezu poskytuje už uvedené výhody súvisiace s umiestnením jediného regulátora v batérii s niekoľkými článkami a navyše poskytuje ďalšie zrejmé výhody. Po prvé umožňuje kompatibilitu regulátora s konkrétnym typom elektrochemického článku pri využití výhody elektrochemických reakcií takého článku. Po druhé umožňuje, aby batérie, ktoré majú rozdielne ·· ·· • · · · • · · ·· ·· • · · · • · · • · · • · · ·· ··· ·· • · · • · • · · ·· ···· • · ·· · typy elektrochemických článkov boli používané vymeniteľné, na základe alebo menenia alebo stabilizovania výstupného napätia alebo vnútornej impedancie pre účely splnenia požiadaviek elektronických prístrojov, ktoré sú konštruované na napájanie zo štandardných batérii. Obidve tieto výhody ukazuje napríklad vysoko výkonný lítiový článok, ktorý spĺňa elektrické požiadavky hermetického uzatvorenia štandardnej AA batérie na základe použitia zabudovaného regulátora na znižovanie menovitého napätia článku od rozsahu medzi približne 2,8 a približne 4,0 voltu na výstupné napätie približne 1,5 voltu. Na základe využitia vyššieho napätia lítiového článku môže konštruktér podstatne predĺžiť životnosť batérie. Uplatnenie regulátora v každom článku batérie tiež poskytuje účinnejšiu kontrolu nad celým článkom, než ako to bolo dosial. Regulátor môže monitorovať a riadiť podmienky vybíjania v každom primárnom elektrochemickom článku a môže zisťovať úplné vyčerpanie každého článku pred tým, ako sa elektronický prístroj vypne. Regulátor môže tiež monitorovať alebo riadiť vybíjací cyklus v každom opakovane nabíjanom elektrochemickom článku pre účely určovania toho, či vybíjanie článku dosahuje takú úroveň, ktorá bude zaisťovať najdlhšiu možnú prevádzkovú dobu batérie a bude zlepšovať bezpečnosť článku pri zabránení nežiadúcich javov, ako sú pamäťové efekty, skraty alebo poškodzujúce hlboké vybíjanie. Regulátor môže tiež priamo monitorovať a riadiť nabíjací cyklus každého opakovane nabíjaného elektrochemického článku, ktorý je v batérii, na zabránenie vzniku nežiadúcich podmienok, ako je prebíjanie alebo skratovanie, a pre účely predlžovania životnosti cyklu a zdokonalenie bezpečnosti batérie. Stav nabitia jednotlivého článku možno tiež spotrebiteľovi oznámiť priamo (prostredníctvom vizuálnych, akustických, vibračných atď. indikátorov) alebo pomocou rozhrania „inteligentného” zariadenia.
Regulátory tiež umožňujú univerzálne používanie batérií ·· ·· ·· ·· ·· ···· ···· ··· • · ··· · · · ··· · · · · ·· ···· ·· ···· ·· · podía prihlasovaného vynálezu. Batérie podľa prihlasovaného vynálezu poskytujú v porovnaní so známymi batériami výhody bez ohľadu na to, či sa používajú v elektrických, elektromechanických alebo elektronických zariadeniach. V prípade elektrických, elektromechanických alebo elektronických zariadení alebo prístrojov budú batérie podľa prihlasovaného vynálezu udržiavať ich špičkový výkon až do úplného konca prevádzkovej doby batérie. V prípade používania regulátora spoločne s batériou, by sa koniec skutočného napätia oproti časovej krivke vybíjania profiloval takým spôsobom, že by mohol emulovať typický profil vybíjania (bez okamžitého konca prevádzky).
Čipy regulátora sa môžu tiež zhotovovať úspornejšie, lebo veľký objem predaja batérií umožňuje lacnejšiu výrobu čipov, ako je to v prípade ojedinelých konštrukčných riešení regulátorov alebo konvertorov, ktoré možno vyrábať pre každý typ elektronického prístroja zvlášť.
Uprednostňovaným uskutočnením DC/DC konvertora je vysoko účinný, stredne výkonný konvertor s veľmi nízkym vstupným napätím, ktorý využíva moduláciu šírkou impulzov alebo moduláciu fázovým posunom a nízkozáťažovú riadiacu schému impulzového preskoku so štart-stop riadiacou oscilátorovou schémou.
Ďalšie znaky a výhody prihlasovaného vynálezu sú popisované s ohľadom na vysvetľovanie uprednostňovaného uskutočnenia tohto vynálezu.
Prehľad obrázkov na výkrese
Aj keď sa táto špecifikácia končí patentovými nárokmi, ktoré konkrétne zdôrazňujú a vyznačujúcim spôsobom nárokujú predmet, ktorý je posudzovaný ako prihlasovaný vynález, existuje presvedčenie, že tento vynález bude zrozumiteľnejší z nasledujúceho popisu, vypracovaného v nadväznosti na pripojené zobrazenia.
Obr. 1 je perspektívny pohľad na konštrukčné usporiadanie typickej valcovitej batérie.
·· ·· ·· ·· ·· ···· · · · · ··· • · · · · · · · ··· · · · · · ·· ···· ·· ···· ·· ·
Obr. 2 je perspektívny pohlad na konštrukčné usporiadanie ďalšej typickej valcovitej batérie.
Obr. 3 je perspektívny pohlad na konštrukčné usporiadanie ešte ďalšej typickej valcovitej batérie.
Obr. 4 je bloková schéma batérie podía prihlasovaného vynálezu .
Obr. 4A je bloková schéma jedného výhodného vyhotovenia batérie, ktorá je zobrazená na obr. 4.
Obr. 4B je bloková schéma ďalšieho výhodného vyhotovenia batérie, ktorá je zobrazená na obr. 4.
Obr. 4C je bloková schéma ešte ďalšieho výhodného vyhotovenia batérie, ktorá je zobrazená na obr. 4.
Obr. 5A zobrazuje čiastočne rozložený, priečny rez výhodného vyhotovenia batérie podía prihlasovaného vynálezu.
Obr. 5B zobrazuje čiastočne rozložený, priečny rez ďalšieho výhodného vyhotovenia batérie podľa prihlasovaného vynálezu.
Obr. 5C zobrazuje čiastočne rozložený, priečny rez ešte ďalšieho výhodného vyhotovenia batérie podľa prihlasovaného vynálezu.
Obr. 6 je perspektívny pohlad, ktorý je čiastočne vyhotovený v priečnom reze, výhodného vyhotovenia viacčlánkovej batérie podía prihlasovaného vynálezu.
Obr. 7 je bloková schéma ďalšieho výhodného vyhotovenia batérie podľa prihlasovaného vynálezu.
Obr. 8 je bloková schéma ešte ďalšieho výhodného vyhotovenia batérie podlá prihlasovaného vynálezu.
Obr. 9 je bloková schéma ďalšieho výhodného vyhotovenia batérie podľa prihlasovaného vynálezu.
Obr. 9A je základná schéma vyhotovenia, ktorá obsahuje znak batérie podľa výhodného vyhotovenia batérie, zobrazená na obr. 9.
·· ·· ·· ·· ·· ···· · · · · · · · • · ··· · · · ··· ··· · · ·· ···· ·· ···· ·· ·
Obr. 9B je základná schéma vyhotovenia, ktorá obsahuje znak batérie podľa výhodného vyhotovenia batérie, zobrazená na obr. 9.
Obr. 10 je základná schéma ešte ďalšieho vyhotovenia batérie podľa prihlasovaného vynálezu.
Obr. 11 je základná schéma ďalšieho vyhotovenia batérie podlá prihlasovaného vynálezu.
Obr. 12 je základná schéma ešte ďalšieho vyhotovenia batérie podľa prihlasovaného vynálezu.
Obr. 13 je kombinácia blokovej schémy a základnej schémy ďalšieho vyhotovenia batérie podľa prihlasovaného vynálezu.
Obr. 14 je graf charakteristických kriviek vybíjania typickej batérie a dvoch rozdielnych, výhodných vyhotovení batérie podľa prihlasovaného vynálezu.
Obr. 15 je kombinácia blokovej schémy a základnej schémy ešte ďalšieho vyhotovenia batérie podľa prihlasovaného vynálezu .
Obr. 16 je bloková schéma jedného vyhotovenia pomocného regulátora nabíjania, ktorý je nakreslený na obr. 15.
Obr. 17 je bloková schéma ďalšieho vyhotovenia pomocného regulátora nabíjania, ktorý je zobrazený na obr. 15.
Príklady uskutočnenia vynálezu
Prihlasovaný vynález sa týka jednočlánkových a viacčlánkových batérií. Batérie podľa prihlasovaného vynálezu môžu byť alebo primárne alebo opakovane nabíjané batérie. Výraz „primárny sa v tejto prihláške používa na označovanie batérie alebo elektrochemického článku, ktorý je určený do odpadu po vyčerpaní použiteľnej, nahromadenej elektrickej kapacity (tzn. že nie je určený na opätovné nabíjanie alebo iné použitie). Výrazy „opakovane nabíjaný a „sekundárny sa v tejto prihláške používajú zameniteľné na označovanie batérie alebo elektrochemického článku, ktorý je určený na najmenej jedno opätovné ·· ·· • · · · • · · ·· • · · • · ·· • · · •e ···· ·· • · ···· • · ·· t nabíjanie po vyčerpaní použiteľnej, nahromadenej elektrickej kapacite (tzn., že je určený najmenej na jedno opätovné nabíjanie) . Výraz „spotrebný s tejto prihláške označuje batériu, ktorá je určená na použitie v elektronickom alebo elektrickom zariadení, ktoré spotrebiteľ kupuje alebo používa. Výraz „jednočlánková súvisí s batériou, ktorá má jediný elektrochemický článok v jednom obale, ako sú AA, AAA, C alebo D typy batérií alebo jediný článok vo viacčlánkovej batérii (ako je napríklad štandardná 9 voltová batéria alebo batéria pre mobilný telefón alebo „laptop počítač). Výraz batéria, ktorý sa v tejto prihláške používa, označuje puzdro, ktoré má vývody a jediný elektrochemický článok, alebo puzdro, ktoré má vývody a celkove obsahuje najmenej dva alebo viac ako dva elektrochemické články (napríklad štandardná 9 voltová batéria alebo batéria pre mobilný telefón alebo prenosný laptop počítač). Elektrochemické články nemusia byť celkom uzatvorené v puzdre, ak každý článok má vlastný, samostatný, uzatvorený obal. Batéria prenosného telefónu môže napríklad obsahovať dva alebo viac ako dva elektrochemické články, z ktorých každý má svoj vlastný, samostatný, uzatvorený obal, a tieto články sú spoločne umiestnené v zmraštiteľnom, obalovom, plastovom materiály, ktorý udržiava samostatné články spolu, ale nemusí celkom zakrývať samostatné, uzatvorené obaly článkov.
V tejto prihláške používaný výraz „hybridná batéria označuje viacčlánkovú batériu, ktorá obsahuje dva alebo viac ako dva galvanické články, z ktorých najmenej dva články majú rozdielne galvanické mechanizmy, ako sú fotoelektrické, palivové, termálne, elektrochemické, elektromechanické atď., alebo rozdielnu elektródu, rozdielne dvojice elektród alebo rozdielny elektrolyt. V tejto prihláške používaný výraz „batériový článok sa všeobecne týka galvanických článkov, ktoré sa používajú v batérii a ku ktorým patria elektrochemické články. Tiež galvanický alebo elektrogalvanický článok sa používa vymení·· ·· • · · ·
9 9 ·· ·· ·· • · · • · · • · · ·· ···· ·· ···· teľným spôsobom a popisuje rôzne fyzikálne mechanizmy vyvíjania elektriny, vrátane chemických. Hybridný článok môže navyše obsahovať prídavné súčiastky na hromadenie energie, ktoré vylepšujú charakteristiky elektrického napätia článku a vybíjania elektrického prúdu a ku ktorým patrí superkondenzátor alebo ultrakondenzátor, vysoko účinný induktor alebo nízkokapacitný sekundárny článok. Súčiastky hybridného článku sa môžu zhotoviť tak, aby nahradili nečinné súčiastky konštrukčného usporiadanie článku, ako sú etikety, tesnenie, duté vývody atď.
V tejto prihláške používaný výraz „regulátor sa týka obvodu, ktorý prijíma najmenej jeden vstupný signál a vytvára najmenej jeden výstupný signál, ktorý je funkciou vstupného signálu. Výrazy „DC/DC konvertor alebo „konvertor sa v tejto prihláške používajú zamenitelne a týkajú sa meniča rovnomerného napätia impulzového typu, ako je vibrátorom ovládaný DC/DC konvertor, ktorý je tiež známy ako DC/AC konvertor, ktorý mení vstupné rovnomerné napätie na výstupné rovnomerné napätie. DC/DC konvertory sú výkonné elektronické obvody, ktoré často vytvárajú regulovaný výstup. Konvertor môže vytvárať zvýšenú úroveň napätia, zníženú úroveň napätia alebo regulované napätie na približne rovnakej úrovni. V tejto oblasti techniky existuje celý rad rôznych typov DC/DC konvertorov. Aj keď ide o menej výhodné opatrenie, prihlasovaný vynález pripúšťa možnosť používania známych konvertorov alebo lineárnych regulátorov ako náhrady za uprednostňovanie konvertorov, ktorých popisy táto prihláška uvádza a ktoré majú schopnosť činnosti na nízkych úrovniach napätia pod úrovňami, ktoré umožňujú činnosť elektronických prístrojov.
„Záverové „napätie elektronické prístroja je taká úroveň napätia, pri ktorej elektrické alebo elektronické zariadenie nemôže pracovať. V tomto zmysle „záverové napätie závisí od zariadenia, čo znamená, že táto úroveň závisí na minimálnom • · • · • 9 ·· ·· ·· • · · · · · ·· ···· • · · ·· ···· • · ·· · pracovnom napätí zariadenia (na funkčnom koncovom bode) alebo na frekvencii činnosti (napríklad musí mať schopnosť nabíjať kondenzátor v rozsahu daného časového úseku). Väčšina elektronických prístrojov má záverové napätie v rozsahu od približne 1 voltu do približne 1,2 voltu, pričom niektoré elektronické prístroje majú záverové napätie tak nízke, ako je približne 0,9 voltu. Elektrické zariadenia, ktoré majú mechanické pohyblivé súčiastky, ako sú elektrické hodiny, motory a elektromechanické relé, tiež vykazujú záverové napätie, ktoré je nevyhnutné na generovanie elektrického prúdu, ktorý stačí na vytvorenie potrebného silného magnetického póla na uvádzanie mechanických súčiastok do pohybu. Iné elektrické prístroje ako zábleskové svetlá všeobecne nemávajú zariadenie na záverové napätie, avšak s poklesom napätia zdrojovej batérie tiež klesá výstupná elektrická energia (čo sa prejavuje napríklad poklesom svetelného výkonu žiarovky).
Ak elektrochemický článok napája prístroj so záverovým napätím, potom je elektrochemický článok „vystavený” záverovému napätiu tohto prístroja, v ktorom batéria musí vytvárať výstupné napätie, ktoré je vyššie alebo rovnaké ako záverové napätie zariadenia, alebo za iných okolností sa prístroj vypne. Avšak v prípade, kedy dva alebo viac ako dva sériovo zapojené elektrochemické články napájajú určitý prístroj, kedy sú elektricky zapojené medzi kladným vstupným vývodom a záporným vstupným vývodom, je každý elektrochemický článok „vystavený” časti záverového napätia prístroja. Ako príklad možno uviesť, že ak sú dva elektrochemické články zapojené sériovo a napájajú prístroj, je každý článok „vystavený” jednej polovici záverového napätia prístroja. Ak sú tri elektrochemické články zapojené sériovo a napájajú prístroj, je každý elektrochemický článok „vystavený jednej tretine záverového napätia prístroja. Teda, ak sú články „n zapojené sériovo a napájajú prístroj, je každý článok „vystavený časti záverového napätia ·· ·· ·· ·· ·· ···· ···· ··· • · ··· ··· ·· · · · · · · · · ··· ··· ·· ·· ···· ·· ···· ·· · prístroja, ktorú možno definovať ako záverové napätie delené „n, kde „n je celé číslo. Ak dva alebo viac ako dva paralelne zapojené elektrochemické články napájajú elektronický prístroj, potom je každý článok „vystavený úplnému záverovému napätiu prístroja. Navyše v tejto prihláške sa uvádza, že ak sú dva alebo viac ako dva elektrochemické články zapojené sériovo a toto sériové zapojenie je ďalej zapojené paralelne s jedným alebo viac ako jedným elektrochemickým článkom, potom je každý sériovo zapojený článok „vystavený rovnakej časti záverového napätia, lebo len sériovo zapojené elektrochemické články by boli tými elektrochemickými článkami, ktoré napájajú prístroj.
Jedným znakom prihlasovaného vynálezu je predĺženie „prevádzkovej doby batérie. V prípade primárnej batérie sú výrazy „prevádzková doba batérie a „doba behu batérie zameniteľné a definujú sa ako časový úsek vybíjacieho cyklu, ktorý končí poklesom výstupného napätia pod minimum pracovného napätia prístroja, ktorý batérie napája, čo predstavuje záverové napätie takého prístroja. Zatial čo „ doba behu článku závisí na vlastnom elektrochemickom článku, čo znamená, že ide o čerpanie všetkej elektrochemickej energie článku, „doba behu batérie závisí od prístroja alebo zariadenia, v ktorom sa používa. Elektronický prístroj, ktorý má záverové napätie napríklad približne 1 volt sa bude vypínať vtedy, keď výstupné napätie batérie klesne pod úroveň 1 voltu napriek tomu, že v elektrochemickom článku môže zostať najmenej 50% kapacity nahromadenej energie. V tomto prípade „doba behu batérie vypršala, pretože taká batéria nemôže ďalej poskytovať takú vysokú úroveň napätia, ktoré prevádzka elektronického prístroja vyžaduje a batéria sa ako celok odovzdá do odpadu. „Doba behu článku však nevypršala, lebo v takom článku sa nachádza zvyšok elektrochemickej energie.
Opakovane nabíjaná batéria má viacnásobné nabijacie/vybíjacie cykly. V prípade opakovane nabíjaných batérií sa „cyk• · · • · ·· ·· • · · · • · · ·· • · · · • · · ·· • · · ·· ···· • · · ·· ···· • · ·· · lická životnosť definuje ako počet nabijacích/vybíjacích cyklov, ktorý možno dosiahnuť. „Doba behu batérie” opakovane nabíjanej batérie označuje časový úsek jedného vybíjacieho cyklu, ktorý končí poklesom výstupného napätia opakovane nabíjanej batérie pod úroveň záverového napätia prístroja alebo zariadenia, ktoré batérie napája, prípadne vybíjanie sa zastaví pre zaistenie dlhšej cyklickej životnosti batérie. Avšak „prevádzková doba batérie opakovane nabíjanej batérie označuje celkový počet nabijacích/vybíjacích cyklov, v priebehu ktorých má každý vybijačí cyklus optimálnu dobu behu. „Doba behu článku” opakovane nabíjaného elektrochemického článku predstavuje časový úsek, ktorý sa vyžaduje preto, aby článok dosiahol optimálnu hĺbku vybíjania v podmienkach zaťaženia v priebehu jedného vybíjacieho cyklu takého článku. Ako už bolo v predchádzajúcom texte uvedené, „cyklická životnosť opakovane nabíjanej batérie je funkcia hĺbky vybíjania, ktoré opakovane nabíjaný článok podstupuje. S predlžovaním hĺbky vybíjania sa tiež predlžuje doba behu batérie, avšak cyklická životnosť a prevádzková doba batérie sa skracuje. Naopak, so skracovaním hĺbky vybíjania sa tiež skracuje doba behu batérie, avšak cyklická životnosť a prevádzková doba batérie sa predlžuje. Z hladiska použiteľnosti prístroja alebo zariadenia nie je kratšia prevádzková doba batérie žiadúca. Preto v prípade každého konkrétneho elektrochemického a konštrukčného riešenia opakovane nabíjanej batérie možno pomer medzi hĺbkou vybíjania a cyklickou životnosťou optimalizovať tak, aby sa umožňovalo predlžovanie prevádzkovej doby batérie. Jednou z ciest optimalizácie prevádzkovej doby batérie môže napríklad byť porovnávanie dodávanej nahromadenej energie, ktorú možne definovať ako produkt cyklickej životnosti (tzn. počtu cyklov) dosahovanej pri konkrétnej hĺbke vybíjania, s mierou energie, ktorá sa získava v priebehu každého z týchto cyklov.
V tejto prihláške používané výrazy „užitočná doba život• · • · ·· ·· ·· ···· ·· • · ·· · nosti elektrochemického článku alebo „užitočná doba životnosti článku sa tiež používajú bez ohľadu na to, či ide o primárny článok alebo opakovane nabíjaný článok a zodpovedajú dobe behu batérie, v ktorej „užitočná doba životnosti článku predstavuje časový úsek, po ktorého uplynutí nie je článok ďalej použiteľný v konkrétnom vybíjacom cykle, lebo taký elektrochemický článok nemôže ďalej poskytovať dostatočné napätie na napájanie daného prístroja. Ak sa „doba behu batérie jednočlánkovej batérie predlžuje alebo skracuje, potom sa nevyhnutne „užitočná doba životnosti článku a „doba behu batérie tiež príslušne predlžuje alebo skracuje. Možno poznamenať, že výrazy „doba behu batérie jednočlánkovej batérie a „užitočná doba životnosti článku sú zamenitelné v tom zmysle, že ak sa predlžuje alebo skracuje „doba behu batérie, predlžuje sa alebo skracuje sa tiež „užitočná doba životnosti článku. Avšak na rozdiel od toho, výraz „užitočná doba životnosti článku konkrétneho elektrochemického článku vo viacčlánkovej batérii nie je nevyhnutne zameniteľný s výrazom „doba behu batérie, súvisiacim s viacčlánkovou batériou, lebo konkrétne elektrochemické články môžu mať ešte zvyšok užitočnej doby životnosti dokonca aj po vypršaní doby behu viacčlánkovej batérie. Podobne možno uviesť, že ak sa predlžuje alebo skracuje „doba behu článku konkrétneho elektrochemického článku vo viacčlánkovej batérii, nemusí sa nevyhnutne predlžovať alebo skracovať „doba behu batérie, lebo „doba behu batérie môže závisieť od napätia jedného článku alebo niekolkých ďalších článkov v batérii.
V tejto patentovej prihláške sa používajú výrazy „optimálna hĺbka vybíjania alebo „optimálna vybijacia hĺbka, ktoré označujú zvyšnú kapacitu článku, ktorá maximalizuje počet nabi jacích/vybíjacích cyklov a optimalizuje dobu behu každého vybi jačieho cyklu daného článku. Prevádzková doba opakovane nabíjaného elektrochemického článku sa môže drasticky skraco17 ·· ·· ·· ·· ·· ···· ···· · · · • · · · · · · · ··· · · · ·· · ···· ·· ···· ·· · vať vtedy, keď sa článok vybíja pri „optimálnej hĺbke vybíjania článku (napríklad pod úroveň napätia približne 1,6 voltu v prípade SLA článku). Napríklad hlboké vybíjanie lítiového iónového článku môže poškodzovať článok a znižovať počet a účinnosť budúcich cyklov nabíjania takého článku. Je výhodné, že kadmioniklový („NiCd) elektrochemický článok sa môže vybíjať hlbšie v záujme zabraňovania vzniku „pamäťových efektov skracujúcich životnosť článku a prejavujúcich sa skracovaním doby behu takého článku v budúcich vybíjacích cykloch.
Výrazy „elektricky spojený a „elektrické spojenie s „elektricky zapojený, sa týkajú spojenia aleoo zapojenia, ktoré umožňujú súvislé vedenie elektrického prúdu. Výrazy „elektricky spojený a „elektrické spojenie označujú spájacie väzby, ktorých prostredníctvom sa elektronické zariadenie, ako tranzistor alebo dióda, včlenia do priestoru vedenia elektrického prúdu. „Elektronické spojenia sa v tejto prihláške považujú za dielčie názvy súvisiace s „elektrickými spojeniami a preto platí, že aj keď každé „elektronické spojenie je považované za elektrické spojenie, nie každé „elektrické spojenie je považované za „elektronické spojenie.
Batéria podľa prihlasovaného vynálezu obsahuje jeden alebo viac regulátorov, ktoré predlžujú prevádzkovú dobu batérie na základe optimálneho uvoľňovania energie vo vybijačom cykle primárnej alebo opakovane nabíjanej batérie a v prípade opakovane nabíjanej batérie na základe maximalizovania počtu vybíjacích cyklov. V jednom vyhotovení podľa prihlasovaného vynálezu môže regulátor napríklad vykonávať jednu alebo viac nasledujúcich funkcií: (1) riadenie vybíjania, (2) riadenie nabíjania, (3) núdzové riadenie, vykonávajúce odpájanie článku v prípade skratu, obrátenej polarity, nesprávneho nabíjania (primárneho článku) alebo zaisťovania priechodnosti regulátora, ak zaťaženie vyžaduje z bezpečnostných dôvodov taký prúd z batérie, ktorý prekračuje bežný napájači pomer regulátora, ·· ·· ·· • · · · · · · • · · · · • · · · · · · • · · · · ·· ···· ·· · • · ·· ···· (4) signalizovanie zvyšnej kapacity článku(ov) a kritických úrovní zvyšnej energie. Elektrochemický článok(elektrochemické články) sa môže(môžu) zabaliť alebo v jednočlánkových alebo viacčlánkových batériách. Viacčlánkové batérie môžu obsahovať dva alebo viac ako dva elektrochemické články rovnakého typu alebo môžu obsahovať viac ako dva rozdielne typy elektrochemických článkov v hybridnej batérii. Viacčlánkové batérie podľa prihlasovaného vynálezu môžu obsahovať elektrochemické články, ktoré sa zapájajú v sériovom alebo paralelnom usporiadaní. Regulátor(y) jednočlánkovej batérie sa môže(môžu) elektricky zapájať sériovo a/alebo paralelne s elektrochemickým článkom vo vnútri puzdra článku a včleniť vo vnútri krytu, ktorý čiastočne obsahuje puzdro článku, alebo pripájať k puzdru, krytu alebo k etikete, prípadne k nejakej inej štruktúre, ktorá sa pripevňuje k puzdru alebo ku krytu. Regulátor (y) viacčlánkovej batérie sa môžu včleniť spolu s jedným alebo viac ako jedným samostatným článkom tak, ako to bolo popísané v súvislosti s jednočlánkovou batériou, a/alebo sa môžu včleniť spolu s kombináciou niekolkých elektrochemických článkov, pričom regulátor sa zapája sériovo alebo paralelne s kombináciou elektrochemických článkov.
Regulátor batérie podľa prihlasovaného vynálezu môže vykonávať jednu alebo niekolko horeuvedených funkcií a navyše k horeuvedeným funkciám môže tiež vykonávať ďalšie funkcie. Regulátor batérie podľa prihlasovaného vynálezu môže obsahovať jeden obvod, ktorý vykonáva každú z požadovaných funkcií, alebo môže obsahovať samostatné pomocné regulátory, ktoré podľa svojho účelu vykonávajú jednu alebo viac požadovaných funkcií. Navyše tieto pomocné regulátory sa môžu podieľať na činnosti takých obvodov, ako sú detekčné obvody, ktoré môžu vydávať usmerňovacie signály pre jednotlivé pomocné regulátory.
Na pripojených obrázkoch sa posledné dve číslice odkazových značiek, ktoré špecifikujú určitú súčiastku opakujú vte19 ·· ·· ·· ·· ·· ···· ···· · · · • t ··· · · · β·· · · · · ·· ···· ·· ···· ·· · dy, keď ide o porovnatelné súčiastky, a odlišujúcu funkciu vykonáva jedna alebo dve číslice, ktoré sú pred uvedeným dvojčíslím. Napríklad puzdro 12 vyznačené na obr. 1 až 3 je porovnateľné s puzdrom 212 na obr. 5A.
Obr. 1 až 3 zobrazujú konštrukčné štruktúry typickej valcovitej batérie 10, ktoré sú zjednodušené pre účely zrozumiteľnejšieho popisu. Každé konštrukčné usporiadanie valcovitej batérie 10 má rovnaké základné konštrukčné súčiastky, ktoré sú usporiadané v rozdielnych zostavách. V každom prípade toto konštrukčné usporiadanie obsahuje puzdro 12, ktoré má plášť alebo bočnú stenu 14, horný vrchnák 16 obsahujúci kladný vývod 10 a dolný vrchnák 18 obsahujúci záporný vývod 22. Puzdro 12 hermeticky uzatvára jediný elektrochemický článok 30.· Ot>r. 1 zobrazuje také vyhotovenie, ktoré sa môže používať v prípade valcovitého, jednočlánkového zinkouhlíkového elektrochemického článku 30 batérie 10. V tomto vyhotovení je celý horný vrchnák 16 vodivý a vytvára kladný vývod 20 batérie 10. Izolačná vložka alebo tesnenie 24 izoluje vodivý vrchnák 16 od elektrochemického článku 30. Elektróda alebo zberač elektrického prúdu 26 elektricky prepája vonkajší kladný vývod 20 batérie 10 a katódu (kladnú elektródu) 32 elektrochemického článku 30. Celý dolný vrchnák 18 je tiež vodivý a vytvára vonkajší záporný vývod 22 uvedenej batérie 10. Dolný vrchnák je elektricky pripojený k anóde (zápornej elektróde) 34 elektrochemického článku 30. Medzi anódou 34 a katódou 32 je umiestnený rozdeľovač 28, ktorý vytvára prostriedky na vodivosť iónov vo vnútri elektrolytu. Zinkouhlíková batéria je konkrétnym príkladom konštrukčného usporiadania batérie tohto typu.
Obr. 2 zobrazuje alternatívne konštrukčné usporiadanie batérie, v ktorej izolačná vložka alebo tesnenie 25 izoluje dolný vrchnák od elektrochemického článku 30. V tomto prípade je celý horný vrchnák 16 vodivý a vytvára kladný batériový vývod
20. Horný vrchnák 16 je elektrický pripojený ku katóde 32 ·· ·· ·· ·· ·· ···· · · · · · · · • · · · · · · · ··· · · · ·· ·· ···· ·· ···· ·· · elektrochemického článku 32. Dolný vrchnák £8, ktorý je tiež vodivý, vytvára záporný vývod 22 batérie. Dolný vrchnák 18 je elektricky pripojený k anóde 34 batériového článku 30 prostredníctvom zberača 26 elektrického prúdu. Medzi anódou a katódou je umiestnený rozdeľovač 28, ktorý vytvára prostriedky pre vodivosť iónov vo vnútri elektrolytu. Medzi príklady konštrukčného usporiadania batérií tohto typu patria primárne a opakovane nabíjané, alkalické (zinok/oxid manganičitý) batérie .
Obr. 3 zobrazuje ďalšie alternatívne vyhotovenie konštrukčného usporiadania batérie, v ktorej je elektrochemický článok vytvorený v podobe „špirálovo vinutého, rôsolového zvitku.
V prípade tohto konštrukčného usporiadania sa štyri vrstvy umiestňujú vedia seba v podobe štruktúry „ vrstveného typu. Táto štruktúra „vrstveného typu môže napríklad obsahovať nasledujúce poradie vrstiev: katódovú vrstvu 32, prvú deliacu vrstvu 28, anódovú vrstvu 34 a druhú deliacu vrstvu 28.
V alternatívnom prípade možno druhú deliacu vrstvu 28, ktorá nie je umiestnená medzi katódovou vrstvou 32 a anódovou vrstvou 34, nahradiť izolačnou vrstvou. Táto štruktúra „vrstveného typu sa potom zvinie do podoby špirálovo vinutého, rôsolového zvitku a umiestňuje sa do puzdra 12 batérie £0. Na zobrazení je vidieť, že izolačná vložka alebo tesnenie 24 izoluje horný vrchnák 16 od elektrochemického článku 30. V tomto prípade je celý horný vrchnák 16 vodivý a vytvára kladný vývod 20 batérie 10. Horný vrchnák 16 je elektricky pripojený ku katóde 32 elektrochemického článku 30 prostredníctvom zberača 26 elektrického prúdu a vodičov 33. Dolný vrchnák 18, ktorý je tiež vodivý, vytvára záporný vývod 22 batérie. Dolný vrchnák 18 je elektricky pripojený k anóde 34 batériového článku 30 prostredníctvom vodivej spodnej doštičky 19. Medzi katódovou vrstvou 32 a anódovou vrstvou 34 sú umiestnené rozdelovacie vrstvy 28, ktoré vytvárajú prostriedky pre vodivosť iónov vo vnútri ·· ·· ·· ·· ·· ···· ···· ··· • * · · · · · · í······· ·· ···· ·· ···· ·· * elektrolytu. Na zobrazení vidieť, že bočná stena 14 je pripojená ako k hornému vrchnáku 16, tak aj k dolnému vrchnáku 18.
V tomto prípade sa bočná stena 14 výhodne zhotovuje z nevodivého materiálu, ako je polymér. Avšak bočná stena by mohla byť zhotovená z vodivého materiálu, ako je kov za predpokladu, že by taká bočná stena 14 bola izolovaná najmenej od kladného vývodu 20 a/alebo záporného vývodu 22 tak, aby sa nevytváral skratový obvod medzi oboma vývodmi. Medzi príklady konštrukčného usporiadania batérií tohto typu patria primárne a opakovane nabíjané batérie, obsahujúce lítium/oxid manganičitý (Mn02) a opakovane nabíjané lítiové iónové batérie, kadmioniklové (NiCd) batérie a niklové batérie obsahujúce hydrát kovu (NiMH).
Každý z týchto článkov môže tiež obsahovať rôzne podoby bezpečnostných vetracích otvorov, riadiacich vetracích otvorov pre elektrochemické články, ktoré pre svoju činnosť vyžadujú výmenu vzduchu, indikátorov kapacity, etikiet atď., ktoré sú v tejto oblasti techniky dobre známe. Navyše tieto články sa môžu zabudovávať do ďalších tvarových vyhotovení, ktoré sú v tejto oblasti techniky známe a ku ktorým patria miniatúrne články, články, ktoré sa podobajú minciam, hranolové články, doštičkové články, dvojpólové doštičkové články alebo hrubé/tenké články na báze filmu atď.
Pre účely tohto vynálezu batériové „puzdro 12 obsahuje jediný elektrochemický článok 30. Puzdro 12 má všetky súčiastky, ktoré sú potrebné na ochranu a izolovanie obidvoch elektród 32 a 34, rozdeľovača a elektrolytu elektrochemického článku od vplyvov vedľajšieho prostredia a ďalších elektrochemických článkov vo viacčlánkovej batérii a ktoré sú potrebné na poskytovanie elektrickej energie z elektrochemického článku 30, ktorý sa nachádza vo vnútri puzdra. V tomto zmysle puzdro 12 na obr. 1 a 2 obsahuje bočnú stenu 14, horný vrchnák 16, dolný vrchnák 18 a kladný 20 a záporný vývod 22, vytvárajúci ·· ·· ·· ·· ·· ···· ···· ··· ·· · · · · · · ··· ··· · · ·· ···· ·· ···· ·· · elektrické spojenie článku 30. Vo viacčlánkovej batérii môže existovať puzdro s vlastným, samostatným konštrukčným usporiadaním, ktoré obsahuje jediný elektrochemický článok 30, a toto puzdro môže byť jedným z niekoľkých samostatných puzdier vo viacčlánkovej batérii. Puzdro 12 môže byť alternatívne vytvorené časťou krytu viacčlánkovej batérie pri podmienke, že tento kryt bude úplne izolovať elektródy a elektrolyt jedného elektrochemického článku 30 od vplyvu prostredia a každého z ostatných článkov v batérii. Puzdro 12 sa môže zhotovovať kombinovaním vodivého materiálu, ako je kov, a izolačného materiálu, ako je plast alebo polymér.
Puzdro 12 sa má rozlišovať od krytu viacčlánkovej batérie, ktorá obsahuje oddelené, samostatne izolované, alkalické články 630, z ktorých každý má svoje vlastné elektródy a elektrolyt. Ako príklad možno uviesť, že vo vnútri krytu štandardnej alkalickej 9 voltovej batérie je umiestnených šesť samostatných alkalických článkov 630, z ktorých každý má svoje vlastné puzdro 612, ako je to zobrazené na obr. 6. Každý alkalický článok 630 má vnútorný kladný vývod 620 pripojený k vonkajšiemu kladnému vývodu 621 a má vnútorný záporný vývod 622 pripojený k vonkajšiemu zápornému vývodu 623. Ako výhodné sa javí to, aby každý alkalický článok 630 obsahoval regulátor 640, ktorý účinkuje spôsobom, ktorý bude vysvetlený v ďalšom texte.
V niektorých lítiových 9 voltových batériách sa kryt 611 batérie zhotovuje tak, aby mal samostatné komory, ktoré izolujú elektródy a elektrolyt elektrochemických článkov 30, a v dôsledku toho kryt obsahuje ako samostatné puzdra 12 pre každý článok, tak aj kryt 611 pre celú viacčlánkovú batériu 610.
Obr. 6 zobrazuje perspektívny pohľad, ktorý je čiastočne vyhotovený v priečnom reze, na vyhotovenie viacčlánkovej 9 voltovej batérie podľa tohto vynálezu, v ktorej každý elektrochemický článok 630 má vo svojom samostatnom puzdre 612 zabudovaný regulátor 640. V tomto vyhotovení batéria 610 obsahu · ·· ·· ·· ·· ···· · · · · · · · ·· ·· ··· ··· · · · · · ·· ···· ·· ···· ·· · je šesť samostatných elektrochemických článkov 630, pričom každý z týchto elektrochemických článkov má menovité napätie približne 1,5 voltu. Batéria 610 by tiež mohla obsahovať napríklad tri lítiové články, pričom každý z týchto článkov by mal napätie približne 3 volty. V tejto oblasti techniky sú známe ďalšie konštrukčné usporiadania viacčlánkových batérii, ktoré sa môžu využívať na umiestňovanie regulátora 640 podľa prihlasovaného vynálezu. K príkladom viacčlánkových batérií patria hranolové batérie, batérie so samostatnými puzdrami, ktoré sa čiastočne obaľujú spolu v dôsledku zmrašťovania, plastové kryty, ktoré obsahujú niekolko jednočlánkových puzdier, ako sú batérie pre videokamery a mobilné telefóny.
Obr. 5A, 5B a 5C zobrazujú pohľady na tri čiastočne rozložené vyhotovenie jednočlánkových primárnych batérií 210, 310 a 410 podľa prihlasovaného vynálezu. Na obr. 5A je vidieť, že regulátor 240 je umiestnený medzi horným vrchnákom 216 a izolačnou vložkou 224 batérie 210. Kladný výstup 242 regulátora 240 je elektricky pripojený ku kladnému vývodu 220 batérie 210, ktorý sa nachádza v priamej nadväznosti na regulátor 240, a záporný výstup 224 regulátora 240 je elektricky pripojený k zápornému vývodu 222 batérie 210. V tomto príklade je záporný výstup 244 regulátora 240 pripojený k zápornému vývodu 222 batérie 210 prostredníctvom vodivej pásky 245 a vodivej bočnej steny 214, ktorá je v elektrickom spojení so záporným vývodom 222 vodivého dolného vrchnáka 218 batérie 210. V tomto prípade musí byť vodivá bočná stena elektricky izolovaná od horného vrchnáka 216. Kladný vstup 246 regulátora 240 je elektricky pripojený ku katóde 232 elektrochemického článku 230 prostredníctvom zberača 226 elektrického prúdu. Záporný vstup 248 regulátora 240 je vodivo pripojený k anóde 234 elektrochemického článku 230 prostredníctvom vodivej pásky 237. Regulátor _2£0 sa môže alternatívne umiestniť medzi dolný vrchnák 218 a izolátor 225 alebo sa môže pripevniť, upevniť alebo pripojiť ·· ·· ·· ·· ·· ···· ···· ··· ·· · · · · · · ··· · · · · · ·· ···· ·· ···· ·· · na vonkajšok puzdra alebo etiketu batérie. Rozdeľovač 228 je umiestnený medzi anódovým vedením v priereze elektrolytu elektrochemického článku 230.
Na obr. 5B je vidieť, že regulátor 340 je umiestnený medzi dolným vrchnákom 318 a izolátorom 325 batérie 310. Záporný výstup 344 regulátora 340 je elektricky pripojený k zápornému vývodu 322 batérie 310, ktorý sa nachádza v priamej nadväznosti na regulátor 340, a kladný výstup 342 regulátora 340 je elektricky pripojený ku kladnému vývodu 320 batérie 310.
V tomto príklade je kladný výstup 342 regulátora 340 pripojený ku kladnému vývodu 320 batérie 310 prostredníctvom vodivej bočnej steny 314, ktorá je v elektrickom spojení s kladným vývodom 320 vodivého horného vrchnáka 316 batérie 310. Kladný vstup 346 regulátora 340 je elektricky pripojený ku katóde 332 elektrochemického článku 330 prostredníctvom vodivej pásky 336. Záporný vstup 348 regulátora 340 je elektricky pripojený k anóde 334 elektrochemického článku 330 prostredníctvom zberača 326 elektrického prúdu, ktorý vedie od spodnej doštičky 319 do anódy 334 elektrochemického článku 330. V takých prípadoch sa musí zberač 326 elektrického prúdu a záporný vstup 348 regulátora 340 izolovať od záporného vývodu 322 puzdra 312 a od záporného výstupu 348 regulátora 340 v situácii, kedy regulátor 340 používa virtuálny nulový elektrický potenciál. Regulátor 340 sa môže alternatívne umiestniť medzi horný vrchnák 316 a izolátor 324 alebo sa môže pripevniť, upevniť alebo pripojiť na vonkajšok puzdra 312 alebo etikete batérie. Rozdeľovač 328 je umiestnený medzi anódovým vedením v priereze elektrolytu elektrochemického článku 330.
Na obr. 5 je vidieť, že regulátor 440 je vytvorený na obalovej vrstve 441 s použitím technológie tlače tenkého filmu alebo pružných, potlačených obvodových doštičiek (skratka „PCBs podlá anglického výrazu „printed Circuit boards) a je umiestnený vo vnútri puzdra medzi bočnou stenou 414 a katódou ·· ·· ·· ·· ·· ···· ···· ··· • · · · · ··· ·········· ········ ·· ···· ·· ···· ·· ·
432 batérie 410. Kladný vývod 442 regulátora 440 je elektricky pripojený ku kladnému vývodu 420 batérie 410 prostredníctvom horného vrchnáka 416 batérie 410 a záporný vývod 4 44 regulátora 440 je elektricky pripojený k zápornému vývodu 422 batérie 410 prostredníctvom spodnej doštičky 419 a dolného vrchnáka 418. Kladný vstup 446 regulátora 440 je elektricky pripojený ku katóde 432 elektrochemického článku 430, ktorá je v tomto prípade bezprostredne vedia obalovej vrstvy 441 obsahujúcej regulátor 440. Záporný vstup 448 regulátora 440 je elektricky pripojený k anóde 434 elektrochemického článku 430 prostredníctvom dotykovej doštičky 431 a zberača 426 elektrického prúdu, ktorý vyčnieva z dotykovej doštičky 431 do anódy 434 elektrochemického článku 430. Izolačná vložka 427 izoluje dotykovú doštičku 431 od katódy 432. Ako je na obr. 5C zobrazené, izolačná vložka 427 môže byť tiež rozšírená medzi anódou 434 a styčnou doštičkou 431, pretože zberač 426 elektrického prúdu vytvára spojenie od anódy 434 k styčnej doštičke 431. Pokial regulátor 440 využíva virtuálny nulový elektrický potenciál, potom táto styčná doštička 431 musí byť tiež izolovaná od spodnej doštičky 419 a záporného vývodu 442 pomocou izolačnej vložky 425. Obalová vrstva 441 môže byť alternatívne umiestnená na vonkajšku puzdra 412, kde ovíja vonkajšok bočnej steny 414. V takých vyhotoveniach je možné, aby etiketa zakrývala obalovú vrstvu, prípadne je možné, aby etiketa bola potlačená na tej istej obalovej vrstve, na ktorej sa nachádza vlastný regulátor.
Obr. 4, 4A a 4B zobrazujú blokové schémy rozdielnych vyhotovení batérie 110 podía prihlasovaného vynálezu. Obr. 4 zobbrazuje blokovú schému jedného vyhotovenia podía prihlasovaného vynálezu, využívajúci vstavaný, integrovaný obvod regulátora 140. Toto vyhotovenie výhodne využíva integrovaný obvod zmiešaného typu, ktorý má ako digitálne, tak aj analógové komponenty. V alternatívnom prípade by sa obvod regulátora mohol ·· ·· ·· ·· ·· ···· ···· ··· ·· ··· · · · ··· · · · ·· ·· ···· ·· ···· ·· · zhotoviť s použitím aplikačného špecifického integrovaného obvodu (skratka „ASIC, podľa anglického výrazu „application specific integrated Circuit”), hybridného čipového konštrukčného usporiadania, fotoodporovej (PC) doštičky alebo s použitím ďalších spôsobov zhotovovania obvodov, ktoré sú v tejto oblasti techniky známe. Obvod regulátora 140 sa môže umiestňovať vo vnútri batériového puzdra 112 medzi kladnou elektródou 132 a zápornou elektródou 134 elektrochemického článku 130 a medzi kladným vývodom 120 a záporným vývodom 122 batérie. Takto môže regulátor 140 pripájať alebo odpájať elektrochemický článok 130 k alebo od vývodov 120 a 122 puzdra 112, meniť alebo stabilizovať výstupné napätie alebo výstupnú impedanciu článku 130, ktorá účinkuje na batériové vývody 120 a 122. Obr. 4A zobrazuje jedno výhodné vyhotovenie batérie 110 podľa prihlasovaného vynálezu, ktoré je zobrazené na obr. 4. Na obr. 4A je vidieť, že regulátor 140 je zapojený medzi kladnou elektródou (katódou) 132 elektrochemického článku 130 a kladným vývodom 120 batériového puzdra 112. Záporná elektróda (anóda) 134 elektrochemického článku 130 a záporný vývod 122 batériového puzdra 112 majú spoločný nulový elektrický potenciál s regulátorom 140. Obr. 4B však zobrazuje alternatívne výhodné vyhotovenie batérie 110 podľa prihlasovaného vynálezu, v ktorom regulátor 140 využíva virtuálny nulový elektrický potenciál a takto izoluje zápornú elektródu 134 elektrochemického článku 130 od záporného vývodu 122 puzdra 112, navyše na izolovanie kladnej elektródy 132 elektrochemického článku 130 od kladného vývodu 120 puzdra 112.
Každé z vyhotovení, zobrazených na obr. 4A a 4B má svoje vlastné výhody a nevýhody. Zostava zobrazená na obr. 4 napríklad umožňuje uplatnenie jednoduchšieho konštrukčného usporiadania obvodu, ktorý má spoločný nulový elektrický potenciál pre galvanický článok 130, regulátor 140 a záporný vývod 122 batériového puzdra 112. Avšak zostava zobrazená r.a obr. 4A má ·· ·· ·· ·· ·· ···· · · · · · · · • · ··· · · · ········ ·· ···· ·· ···· ·· · nevýhodu v tom, že vyžaduje, aby regulátor pracoval pod skutočnými úrovňami napätia článku, a môže vyžadovať používanie induktorovej súčiastky. V prípade zostavy, ktorá je zobrazená na obr. 4B platí, že virtuálny nulový elektrický potenciál aplikovaný na záporný vývod 122 batériového puzdra 112 jednak izoluje zápornú elektródu 134 elektrochemického článku 130 od zaťaženia a jednak umožňuje použitie DC/DC konvertoru alebo nábojovej pumpy. Táto zostava má však nevýhodu v tom, že vyžaduje väčšiu zložitosť obvodu súvisiacu s virtuálnym nulovým elektrickým potenciálom v záujme vytvorenia takých podmienok, na ktorých základe by napäťový menič regulátora 140 mohol pokračovať v činnosti s väčšou účinnosťou vtedy, keď je napätie článku nízke (< IV).
Obr. 4C zobrazuje ešte ďalšie vyhotovenie batérie 110 podlá prihlasovaného vynálezu, ktorá má integrovaný obvod regulátora 140, kedy tento obvod regulátora 140 obsahuje štyri hlavné komponenty: vybíjací pomocný obvod 102 regulátora, nabíjací pomocný obvod 104 regulátora, núdzový pomocný obvod 106 regulátora a detekčný obvod 105, ktorý vysiela riadiace napäťové signály do vybijačieho pomocného obvodu 102 regulátora a/alebo nabíjacieho pomocného obvodu 104 regulátora na základe sústavne alebo náhodne detekovaných pracovných parametrov a/alebo fyzikálnych podmienok. Detekčný obvod 105 môže merať také pracovné parametre elektrochemického článku, ako je napätie článku, elektrický prúd odvádzaný z článku, fázový posun medzi napätím článku a elektrickým prúdom atď. Detekčný obvod 105 môže navyše merať také pracovné parametre integrovaného obvodu regulátora 140, ako sú úrovne výstupného napätia a elektrického prúdu, úrovne nabíjacieho napätia a elektrického prúdu atď. Detekčný obvod môže tiež merať také veličiny fyzikálnych podmienok elektrochemického článku, ako je teplota, tlak, pH, koncentrácia vodíka a/alebo kyslíka atď. Detekčný obvod 105 môže merať každú kombináciu týchto parametrov, ktoré stačia na ·· ·· ·· ·· ·· ···· ···· ··· • · ··· · · · • · · ··· ·· ·· ···· ·· ···· ·· · účinné monitorovanie elektrochemického článku v priebehu nabíjacieho a vybíjacieho cyklu takými spôsobmi, ktoré sú v tejto oblasti tecnniky známe alebo budú popísané v ďalšom texte.
Integrovaný obvod regulátora 140 batérie 110 podľa prihlasovaného vynálezu nemusí vykonávať všetky funkcie, ktoré boli vymenované v predchádzajúcom texte. Obvod regulátora 140 môže mať len dva alebo tri z horeuvedených komponentov ako napríklad vybijačí pomocný obvod 102 regulátora a detekčný obvod 105, nabíjací pomocný obvod 104 regulátora a detekčný obvod 105, núdzový pomocný obvod 106 regulátora a detekčný obvod 105 alebo ďalšiu kombináciu týchto komponentov. V alternatívnom prípade tento obvod regulátora 140 nemusí mať detekčný obvod 105 ak pomocné obvody ako vybijačí pomocný obvod 102 regulátora, nabíjací pomocný obvod 104 regulátora a núdzový pomocný obvod 106 regulátora, ktoré sú včlenené do špecifického vyhotovenia obvodu regulátora 140, obsahujú ich vlastné, vnútorné detekčné obvody, ktoré sú nevyhnutné na vykonávanie ich príslušnej funkcie (príslušných funkcií). Navyše alebo vybijačí pomocný obvod 102 regulátora alebo nabíjací pomocný obvod 104 regulátora, prípadne obidva tieto obvody 102 alebo 104 môžu tiež vykonávať funkciu núdzového pomocného obvodu 106 regulátora. Obvod regulátora 140 môže tiež mať jeden alebo viac ako jeden horeuvedený pomocný obvod regulátora alebo detekčný obvod spolu s ďalšími pomocnými komponentami, ktoré vykonávajú ďalšie dodatočné funkcie k tým funkciám, ktoré boli vymenované v predchádzajúcom texte.
Vybijaci pomocný obvod 102 regulátora riadi vybíjanie elektrochemického článku (elektrochemických článkov) 130 batérie 110 v záujme predlžovania prevádzkovej doby batérie na základe zaisťovania bezpečne hlbokého vybíjania, ktoré umožňuje vo väčšej miere využívanie nahromadenej energie primárnej batérie, alebo na základe optimálneho využívania nahromadenej energie opakovane nabíjanej batérie pred opätovným nabíjaním.
e· ·· • · · · • · · • · · • · · ·· ···· ·· ·· • · · • · · • · · • · · ·· ···· » · • · · • · • · • · ·· ·
Nabíjací pomocný obvod 104 regulátora bezpečne a účinne riadi nabíjanie elektrochemického článku (elektrochemických článkov) 130 batérie 110, do ktorej je obvod regulátora 140 včlenený. Núdzový pomocný obvod 106 regulátora odpája elektrochemický článok (elektrochemické články) od vývodov batérie vtedy, keď detekčný obvod 105 detekuje porušovanie podmienok bezpečnosti, ako je skrat, obrátená polarita, stav nadmerného nabíjania alebo stav nadmerného vybíjania. Núdzový pomocný obvod 106 regulátora tiež vytvára elektrické spojenie na obchádzanie vybíjacieho pomocného obvodu regulátora vtedy, keď zaťaženie vyžaduje vysoko bezpečný elektrický prúd, ktorý ale prevyšuje možnú úroveň dodávania elektrického prúdu cez regulátor.
V uprednostňovanom vyhotovení primárnej batérie podľa prihlasovaného vynálezu by však regulátor 140 výhodne obsahoval vybijačí pomocný obvod 102 regulátora, núdzový pomocný obvod 106 regulátora a detekčný obvod 105. Detekčný obvod 105 výhodne vykonáva sústavné monitorovanie pracovných parametrov a fyzikálnych podmienok elektrochemického článku 130. Vybíjací pomocný obvod 102 regulátora výhodne riadi vybíjanie elektrochemického článku (elektrochemických článkov) 130 batérie 110 v záujme predlžovania prevádzkovej doby batérie na základe zaisťovania bezpečne hlbokého vybíjania pred tým, ako sa batéria odovzdá do odpadu. Núdzový pomocný obvod 106 regulátora výhodne odpája elektrochemický článok (elektrochemické články) od vývodov batérie 102 a 122 na základe detekovania porúch podmienok bezpečnosti alebo vytvára elektrické spojenie na obchádzanie vybíjacieho pomocného obvodu regulátora vtedy, keď zaťaženie vyžaduje taký pomer dodávania elektrického prúdu, ktorý prevyšuje schopnosti regulátora, avšak je v bezpečnom rozsahu vybíjacieho prúdu článku.
V uprednostňovanom vyhotovení opakovane nabíjanej batérie 110 podľa tohto vynálezu môže regulátor 140 navyše obsahovať nabíjací pomocný obvod 104 regulátora. Nabíjací pomocný obvod ·· ·· ·· ·· ·· ···· ···· ··· • · · · · · · · ··· · · · · · ·· ···· ·· ···· ·· ·
104 regulátora bezpečne a účinne riadi nabíjanie elektrochemického článku (elektrochemických článkov) 130 batérie 110, do ktorej je obvod regulátora 140 včlenený. Detekčný obvod 105 výhodne vykonáva sústavné a priame monitorovanie pracovných parametrov obvodu regulátora 140 a fyzikálnych podmienok elektrochemického článku (elektrochemických článkov) 130. Detekčný obvod 105 môže merať také pracovné parametre elektrochemického článku, ako je napätie článku, elektrický prúd odvádzaný z článku, fázový posun medzi napätím článku a elektrickým prúdom atď. Detekčný obvod 105 môže monitorovať napríklad napätie článku, nabíjací prúd, vnútornú impedanciu elektrochemického článku (elektrochemických článkov), koncentráciu vodíka a/alebo kyslíka, pH, teplotu, tlak alebo niektoré ďalšie pracovné parametre alebo fyzikálne podmienky, ktoré súvisia s touto oblasťou techniky.
Vo zvlášť uprednostňovanom vyhotovení má každý elektrochemický článok svoj vlastný obvod regulátora 104, ktorý monitoruje podmienky v konkrétnom článku. Na základe priameho monitorovania podmienok v každom konkrétnom článku môže nabíjací pomocný regulátor 104 zaisťovať lepšiu bezpečnosť a účinnosť, ako je to v prípade známeho nabíjacieho regulátora, ktorý monitoruje straty na základe využívania okamžitej nabíjacej hodnoty článku(ov) a maximálnu kapacitu článku za účelom sústavného optimalizácie nabíjacích podmienok.
Každý regulátor môže obsahovať jeden alebo viac nasledujúcich pomocných regulátorov: (1) vybijačí pomocný regulátor 102, (2) nabíjací pomocný regulátor 104 a/alebo (3) núdzový pomocný regulátor 106. Pre zjednodušenie popisu budú funkcie regulátora vysvetľované v pojmoch pomocných regulátorov. Skutočné vyhotovenie ovládača 140 podľa prihlasovaného vynálezu však nevyžaduje nezávislé zostavy obvodov pre každú funkciu zvlášť, pretože niekoľkonásobné funkcie, ktoré vykonáva regulátor, môžu byť a výhodne sú skombinované do jediného obvodu.
Ako príklad možno uviesť to, že každý pomocný regulátor má svoje vlastné, vnútorné detekčné obvody na meranie jedného alebo viac pracovných parametrov regulátora a/alebo fyzikálnych podmienok elektrochemického článku (elektrochemických článkov), prípadne nezávislý detekčný obvod môže merať parametre a/alebo podmienky, ktoré dáva ďalej na použitie, a/alebo môže vysielať riadiace signály, ktoré sa týkajú parametrov a/alebo podmienok jedného alebo viac ako jedného pomocného regulátora. Regulátor môže mať navyše prídavné alebo alternatívne pomocné regulátory, ktoré vykonávajú ďalšie funkcie, ktoré pristupujú k jednej alebo viacerým funkciám, ktoré sú tu vymenované .
Pomocný vybíjací regulátor
Pomocný vybíjací regulátor 102 môže predlžovať prevádzkovú dobu primárnej alebo opakovane nabíjanej batérie podía prihlasovaného vynálezu jedným z niekolkých spôsobov. Po prvé v prípade viacčlánkovej batérie obsahujúcej najmenej jeden primárny elektrochemický článok alebo najmenej jeden opakovane nabíjaný článok, ktorý sa úplne vybíja pred ďalším nabíjaním (napríklad NiCd článok sa výhodne vybíja až na približne 100%, ale nie viac), môže pomocný regulátor umožňovať hlbšie vybíjanie jedného alebo viacerých elektrochemických článkov batérie v dôsledku činnosti elektronického prístroja, ako by bolo inak možné. Ako príklad možno uviesť, že vybíjací pomocný regulátor je schopný umožňovať vybíjanie jednočlánkovej batérie pod takú hranicu, pri ktorej napätie článku klesá pod záverové napätie prístroja. V prípade primárnej batérie sa môže prevádzková doba batérie predlžovať v dôsledku maximálne možného, hlbokého vybíjania elektrochemického článku (elektrochemických článkov) pred tým, ako sa batéria odovzdá do odpadu. Avšak v prípade opakovane nabíjanej batérie sa prevádzková doba batérie predlžuje vybíjaním elektrochemických článkov na optimálnu hĺbku ·· ·· • · · · • · · • · · • · · ·· ···· ·· ·· ·· • · · · · · · • · · · · • · · · · · • · · · · ·· ···· ·· · vybíjania. V tejto súvislosti platí, že ak je optimálna hĺbka vybíjania opakovane nabíjaného elektrochemického článku pod úrovňou záverového napätia daného prístroja, ktorý opakovane nabíjaná batéria napája, potom sa prevádzková doba opakovane nabíjanej batérie môže predlžovať, ak sa umožni vybíjanie opakovane nabíjaného článku na takú hodnotu, ktorá je nad úrovňou záverového napätia takého prístroja.
V tejto prihláške používaný výraz „hlboké vybíjanie označuje možnosť vybíjania elektrochemického článku (elektrochemických článkov) na najmenej 80% menovitej kapacity elektrochemického článku (elektrochemických článkov). Navyše výraz „podstatné vybíjanie v tejto patentovej prihláške označuje možnosť vybíjania elektrochemického článku (elektrochemických článkov) na najmenej 70% menovitej kapacity elektrochemického článku (elektrochemických článkov). „Nadmerné vybíjanie v tejto prihláške vyznačuje možnosť vybíjania elektrochemického článku (elektrochemických článkov) nad 100%, čo môže obrátiť napätie. Napríklad typická alkalická batéria, ktorá je v súčasnosti na trhu, má celkovo schopnosť dodávania približne 40% až 70% kapacity nahromadenej energie pred tým, ako úroveň napätia elektrochemického článku klesne na takú úroveň napätia, ktoré nestačí na napájanie elektronického prístroja. V súvislosti s tým pomocný regulátor podľa prihlasovaného vynálezu výhodne poskytuje alkalický článok, ktorý má schopnosť zaisťovať viac ako 70% vybíjania pred tým, ako sa batéria odpojí. Výhodnejšie pomocný regulátor zaisťuje takú úroveň vybíjania, ktorá je vyššia ako približne 80%. Ešte výhodnejšie pomocný regulátor zaisťuje takú úroveň vybíjania, ktorá je vyššia ako približne 90% a najvýhodnejšie vyššia ako približne 95%.
Vybíjaci pomocný regulátor 102 môže obsahovať konvertor, ktorý mení napätie článku na požadované výstupné napätie primárnej alebo opakovane nabíjanej batérie. V prípade primár33 ·· ·· • · · • · • · · • · · • · • · ·· ···· ·· ···· nej batérie taký konvertor umožňuje hlbšie vybíjanie elektrochemického článku (elektrochemických článkov) a tým predlžuje prevádzkovú dobu batérie. V prípade opakovane nabíjanej batérie taký konvertor umožňuje vybíjanie opakovane nabíjanej batérie v rozsahu optimálnej hĺbky nezávisle na úrovni záverového napätia daného prístroja. V jednom vyhotovení podľa prihlasovaného vynálezu môže pomocný regulátor plynulé meniť napätie článku na požadované výstupné napätie počas celej doby použitia batérie. V prípade poklesu napätia článku na úroveň záverového napätia prístroja, kedy by sa pri normálnych okolnostiach vybíjanie batérie zastavilo, tento konvertor zosilňuje alebo stupňuje napätie článku pri výstupe batérie na takú úroveň, ktorá stačí na pokračujúce napájanie prístroja do tej doby, ako úroveň napätia klesne pod hranicu minimálne požadovaného napätia na napájanie pomocného regulátora alebo pod hranicu optimálnej hĺbky vybíjania opakovane nabíjaného elektrochemického článku. Takto bude batéria, ktorá má vo svojom konštrukčnom usporiadaní včlenený pomocný regulátor, ktorý má schopnosť pracovať pri nižšom napätí ako pomocný regulátor inej batérie, vykazovať schopnosť hlbšieho vybíjania nezávisle na úrovni napätia článku.
V prípade hybridných článkov môže mať vybijačí pomocný regulátor nízkonapäťový konvertor, ktorý mení napätie galvanických článkov na požadované výstupné napätie primárnej alebo opakovane nabíjanej batérie. Vybijačí pomocný regulátor 102 môže plynulé meniť napätie galvanického článku na požadované výstupné napätie počas celej doby behu primárnej alebo sekundárnej batérie. Takto bude batéria, ktorá má vo svojom konštrukčnom usporiadaní včlenený pomocný regulátor so schopnosťou pracovať pri nižšom napätí ako pomocný regulátor inej batérie vykazovať parametre, ktoré sú zlučiteľné s typickým nízkym napätím generovaným viacerými galvanickými článkami, ako sú fotonapäťové, palivové a mechanické články. Vybíjací pomoc34 ·· · · · · · ·· ···· · ···· · ný regulátor 102 galvanických článkov môže poskytovať dodatočnú energiu, ak obsahuje hybridná batéria primárny článok. Vybíjaci pomocný regulátor môže tiež používať galvanické články na nabíjanie sekundárnych článkov alebo na dodávanie prídavnej energie.
V uprednostňovanom vyhotovení podía prihlasovaného vynálezu konvertor pracuje len vtedy, keď napätie článku klesne na alebo pod dopredu stanovenú úroveň napätia. V takých vyhotoveniach sa vnútorné straty konvertoru minimalizujú, lebo konvertor pracuje len vtedy, keď je to potrebné. Dopredu stanovená úroveň napätia je výhodná v rozsahu od menovitého napätia elektrochemického článku do najvyššieho záverového napätia triedy prístrojov, pre ktoré je batéria určená. Dopredu stanovená úroveň napätia je výhodnejšie o niečo vyššia, až na najvyššie záverové napätie triedy prístrojov, pre ktoré je batéria určená. Dopredu stanovené napätie môže byť napríklad v rozsahu od približne najvyššieho záverového napätia triedy prístrojov, pre ktoré je batéria určená, až do približne 0,2 voltu, plus uvedené záverové napätie, výhodne v rozsahu od približne najvyššieho záverového napätia triedy prístrojov, pre ktoré je batéria určená, až do približne 0,15 voltu, plus uvedené záverové napätie, výhodnejšie v rozsahu od približne najvyššieho záverového napätia triedy prístrojov, pre ktoré je batéria určená, až do približne 0,1 voltu, plus uvedené záverové napätie a dokonca ešte výhodnejšie v rozsahu od približne najvyššieho záverového napätia triedy prístrojov, pre ktoré je batéria určená, až do približne 0,05 voltu, plus uvedené záverové napätie. Napríklad elektrochemický článok, s približným napätím 1,5 voltu vykazuje dopredu stanovené napätie v rozsahu od približne 0,8 voltu do približne 1,8 voltu. Výhodne je dopredu stanovené napätie v rozsahu od približne 0,9 voltu do približne 1,6 voltu. Výhodnejšie je dopredu stanovené napätie v rozsahu od približne 0,9 voltu do približne 1,5 voltu. Ešte ···· ·· ·· • · · · • · · • · 9
9 9
9999 výhodnejšie je dopredu stanovené napätie v rozsahu od približne 0,9 voltu do približne 1,2 voltu, pričom ešte výhodnejšie je dopredu stanovené napätie v rozsahu od približne 1,0 voltu do približne 1,2 voltu. Najvýhodnejšia je taká úroveň napätia, ktorá je o niečo vyššia alebo rovnaká ako najvyššie záverové napätie triedy prístrojov, pre ktoré je batéria určená. Avšak pomocný regulátor, ktorý je konštruovaný pre činnosť v elektrochemickom článku vykazujúcom nominálne napätie približne 3,0 voltu, môže mať všeobecne dopredu stanovenú úroveň napätia v rozsahu od približne 2,0 voltu do približne 3,4 voltu. Výhodne je dopredu stanovené napätie v rozsahu od približne 2,2 voltu do približne 3,2 voltu. Výhodnejšie je dopredu stanovené napätie v rozsahu od približne 2,4 voltu do približne 3,2 voltu. Ešte výhodnejšie je dopredu stanovené napätie v rozsahu od približne 2,6 voltu do približne 3,2 voltu, pričom dokonca ešte výhodnejšie je dopredu stanovené napätie v rozsahu od približne 2,8 voltu do približne 3,0 voltu. Najvýhodnejšia je taká úroveň napätia, ktorá je trochu vyššia alebo rovnaká ako najvyššie záverové napätie triedy prístrojov, pre ktoré je batéria určená.
Keď napätie článku klesne na alebo pod dopredu stanovenú úroveň napätia, vybíjací pomocný regulátor zapne konvertor a zosilní napätie článku na požadované výstupné napätie, ktoré postačí na napájanie zaťaženia. Toto je úsporné opatrenie proti stratám konvertoru, ktoré nie sú potrebné pri dostatočne vysokom napätí článku na napájanie záťaže, ale potom tento konvertor umožňuje elektrochemickému článku možnosť pokračovať vo vybíjaní dokonca aj vtedy, keď napätie článku klesne pod úroveň, ktorá sa vyžaduje na napájanie zaťaženia a vybíjanie pokračuje tak dlho, až napätie článku dosiahne minimálne pracovné napätie konvertora v prípade primárneho článku alebo až napätie článku dosiahne optimálnu hĺbku vybíjania v prípade opakovane nabíjaného článku. Pomocný regulátor môže používať ·· ·· • · · ··
9 9
9999
9999
9 jeden riadiaci mechanizmus alebo väčší počet riadiacich mechanizmov od jednoduchej kombinácie porovnávania napätia a elektronického spínača, kt.orý zapína konvertor vtedy, keď napätie článku klesne na dopredu stanovenú úroveň, až po zložitejšie riadiace schémy, z ktorých niektoré budú popísané v ďalšom texte.
Univerzálna batéria podľa prihlasovaného vynálezu, ktorá je konštruovaná pre dané výstupné napätie, má schopnosť predlžovať prevádzkovú dobu batérie vtedy, keď sa používa na napájanie prístroja alebo zariadenia. V tejto prihláške používaný výraz „univerzálna” batéria označuje batériu, ktorá môže poskytovať rovnomerné výstupné napätie nezávisle na elektrochemickej podstate článkov alebo fyzikálnom mechanizme galvanických článkov. Takto je batéria podľa prihlasovaného vynálezu skonštruovaná pre účely predlžovania prevádzkovej doby na základe udržiavania výstupného napätia batérie na úrovni, ktorá je vyššia alebo rovnaká ako záverové napätie daného prístroja tak dlho, až zabudovaný pomocný regulátor vykoná vypnutie v dôsledku poklesu napätia primárneho elektrochemického článku (elektrochemických článkov) na takú úroveň, pod ktorou pomocný regulátor nemôže ďalej pracovať, alebo v dôsledku poklesu napätia opakovane nabíjaného elektrochemického článku na jeho optimálnu hĺbku vybíjania. Batéria podľa prihlasovaného vynálezu, ktorá je skonštruovaná na napájanie špecifického elektronického prístroja alebo úzke triedy elektronických prístrojov, ktoré majú podobné záverové napätie, môže byť špecificky konštrukčne usporiadaná pre účinnejšiu prevádzku na základe tesnejšieho približovania dopredu stanovenej úrovne napätia vo vzťahu k záverovému napätiu (záverových napätí) tohto prístroja (týchto prístrojov).
Po druhé, vybíjací pomocný regulátor 102 sa môže používať na predlžovanie prevádzkovej doby opakovane nabíjaného elektrochemického článku na základe optimálneho vybíjania článku ·· ·· ·· • · · · · · · • · · · · • · · · · · · • · · · · ·· ···· ·· · ·· ·· • · · · • · · • · · • · · ·· ···· v záujme zvýšenia počtu alebo účinnosti nabíjacích cyklov. Napríklad v utesnenom článku, ktorý obsahuje olovo a kyselinu, môže hlboké vybíjanie poškodzovať článok a/alebo znižovať počet alebo účinnosť budúcich nabíjacích cyklov. Pomocný regulátor môže napríklad riadiť vybíjanie zvláštneho typu opakovane nabíjaného elektrochemického článku tak, aby vybíjací cyklus končil vtedy, keď napätie článku dosiahne dopredu stanovenú úroveň napätia, ktorá predstavuje optimálnu hĺbku vybíjania daného typu elektrochemického článku alebo zvláštneho typu elektrochemického článku. Napríklad v utesnenom článku, ktorý obsahuje olovo a kyselinu, je taká dopredu stanovená úroveň napätia v rozsahu od približne 0,7 voltu do približne 1,6 voltu, pričom výhodnejšie približne 0,7 voltu. V opakovane nabíjanom článku obsahujúcom lítium a MnO2 je dopredu stanovená úroveň napätia v rozsahu od približne 2,0 voltu do približne 3,0 voltu, pričom najvýhodnejšie je približne 2,4 voltu. Alternatívne môže tiež vybíjací pomocný regulátor ukončiť vybíjací cyklus vtedy, keď vnútorná impedancia opakovane nabíjanej batérie dosiahne maximálnu požadovanú hĺbku vybíjania pre daný typ elektrochemického článku alebo pre konkrétny elektrochemický článok. Takto sa v batérii podía prihlasovaného vynálezu, ktorá obsahuje najmenej jeden opakovane nabíjaný elektrochemický článok, ktorého hĺbka vybíjania neklesá pod úroveň optimálnej hĺbky vybíjania, môže vybíjací pomocný regulátor používať na predlžovanie prevádzkovej doby batérie na základe ukončovania nabíjacieho cyklu vtedy, keď napätie článku dosahuje dopredu stanovenú úroveň napätia alebo keď vnútorná impedancia dosahuje dopredu stanovenú úroveň vnútornej impedancie, prípadne keď tento stav indikuje príslušne zabudované chemické čidlo.
Po tretie vybíjací pomocný regulátor môže tiež znižovať elektrochemického článku (elektrochemických článkov) majúceho (majúcich) menovité napätie vyššie ako požadované výstupné na·· ···· ·· ·· • · · · • · · • · · · · ·
J o ······ pätie a/alebo meniť výstupnú impedanciu napätia elektrochemického článku (elektrochemických článkov) batérie. Toto nielenže predlžuje dobu behu batérií, ale tiež dáva možnosť širšej výmennej použiteľnosti elektrochemických článkov s rozdielnym napätím, a umožňuje konštruktérom využívať výhodu väčšieho nahromadeného potenciálu elektrochemických článkov s vyšším napätím a umožňuje konštruktérom vytvárať podmienky na menenie výstupnej impedancie určitých elektrochemických článkov v záujme prispôsobovania impedancie požadovaným úrovniam na účely rozširovania výmennej použiteľnosti rôznych typov elektrochemických článkov a/alebo pre účely zvyšovania účinnosti elektrochemického článku napájajúceho konkrétny typ zaťaženia. Navyše elektrochemické články, ktoré sú neúčinné, predstavujú nebezpečie pre životné prostredie, sú nákladné a celkovo sa používajú len pre zvlášť požadované menovité napätie, ako je kadmiortuťový článok, môžu byť nahradzované bezpečnejšími, účinnejšími alebo lacnejšími elektrochemickými článkami, ktorých menovité napätie sa môže zvyšovať alebo znižovať alebo ktorých výstupná impedancia sa môže meniť v záujme dosahovania požadovaného menovitého napätia alebo výstupnej impedancie podľa požiadaviek konkrétneho účelu používania.
Napríklad elektrochemický článok s menovitým napätím približne 1,8 voltu alebo vyšším, sa môže zostavovať s pomocným regulátorom, ktorý znižuje toto vyššie menovité napätie na štandardnú úroveň menovitého napätia približne 1,5 voltu, takže batéria sa môže zamieňať s batériou s menovitým napätím približne 1,5 voltu. V jednom konkrétnom príklade sa štandardný lítiový článok, ako je primárny článok s obsahom lítia a MnO2 s menovitým napätím približne 3 volty, môže včleniť do batérie s pomocným regulátorom na znižovanie napätia, a taká batéria má výstupné napätie približne 1,5 voltu. Tým sa získava batéria, ktorá má najmenej dvojnásobný výkon ako batéria s elektrochemickým článkom s menovitým napätím približne 1,5
• · • · · • · ·· voltu a rovnakým objemom. Navyše sa takto získava vysokonapäťový lítiový článok, ktorý možno navzájom zamieňať so štandardnou alkalickou alebo zinkouhlíkovou jednočlánkovou batériou bez potreby chemického redukovania vysokého potenciálu lítia. Navyše opakovane nabíjaný lítiový iónový článok má menovité napätie približne 4 volty. Tento článok sa môže zostavovať do podoby batérie so znižovacím regulátorom, preto taká jednočlánková batéria má výstupné napätie približne 1,4 voltu. Lítiová iónová batéria podľa prihlasovaného vynálezu sa môže zamieňať so štandardnou jednočlánkovou „NiCd alebo „NiMH opakovane nabíjanou batériou, avšak bude mať dvojnásobne až trojnásobne väčšiu kapacitu ako jednočlánková „NiCd alebo „NiMH batéria s rovnakým objemom.
Navyše batérie, ktoré majú elektrochemické články, ako sú lítiové iónové batérie, magnéziové batérie, magnéziové vzduchové a hliníkové vzduchové batérie, tiež vykazujú nominálne napätie približne 1,8 voltu a môžu sa zamieňať so štandardnou batériou s menovitým napätím približne 1,5 voltu. Nielenže existuje možnosť zamieňať rozdielne typy elektrochemických článkov, ale navyše je možné zostavovať rozdielne typy elektrochemických článkov spolu v hybridnej batérii.
Takto sa môžu rozdielne typy batérií, ktoré obsahujú rozdielne elektrochemické články s rôznym menovitým napätím alebo vnútornou impedanciou, používať vymenitelným spôsobom alebo sa môžu zhotovovať hybridné batérie, ktoré obsahujú rozdielne typy elektrochemických článkov a galvanických článkov, ako sú fotonapäťové, termálne, palivové a mechanické články.
Elektrochemické články, ktoré majú menovité napätie, pod ktorého úrovňou budú pracovať typické elektronické prístroje, môžu alternatívne používať vybíjací pomocný regulátor 102 so zabudovaným zosilňovacím konvertorom na zosilňovanie alebo zvyšovanie menovitého napätia. Toto poskytuje batérii, ktorá má tento typ elektrochemického článku možnosť používania ·· ·· ·· ·· ·· • · · · · · · · · · · · I · · · · · • · · ··· · · ·· ···· ·· ···· ·· · v kombinácii s takým prístrojom, ktorý zvyšuje vyššiu úroveň napätia, ako by článok inak mohol poskytovať. Navyše batéria s týmto typom článku sa tiež môže zamieňať so štandardnými alkalickými alebo zinkouhlíkovými elektrochemickými článkami. Takto možno poskytovať komerčne žiadané, široko použiteľné batérie, ktoré by inak neboli z praktického hľadiska spotrebiteľa považované za zaujímavé pre príliš nízke menovité napätie.
Niekolko galvanických článkov, ktoré majú menovité napätie nižšie, ako je napätie, pri ktorom bude typický elektronický prístroj pracovať, môže navyše používať vybíjací pomocný regulátor so zabudovaným zosilňovacím konvertorom na zosilňovanie menovitého napätia. Toto poskytuje hybridnej batérii, ktorá má tento typ galvanického článku, možnosť používania v kombinácii s takým prístrojom, ktorý vyžaduje vyššiu úroveň napätia, ako by článok mohol poskytovať.
Navyše batéria s týmto typom článku sa tiež môže zamieňať so štandardnými alkalickými alebo zinkouhlíkovými elektrochemickými článkami. Takto možno poskytovať komerčne žiadané, široko použiteľné batérie s hybridnými článkami, ktoré by inak neboli z praktického hľadiska spotrebiteľa považované za zaujímavé pre veľmi nízke menovité napätie.
Zmyslom „Tabuľky 1 nie je jej výlučnosť, ale skôr sa zameriava na prehlad príkladov primárnych, sekundárnych a rezervných elektrochemických článkov, ktoré sa môžu používať v batérii podľa prihlasovaného vynálezu. Napríklad rozdielne typy primárnych a/alebo opakovane nabíjaných elektrochemických, ktoré majú rozdielne menovité napätie alebo vnútornú impedanciu, môžu používať konvertor na účely zostavovania univerzálnej jednočlánkovej batérie, ktorá má rovnaké výstupné napätie ako štandardná 1,5 voltová alkalická primárna alebo opakovane nabíjaná batéria, prípadne štandardná 1,4 voltová kadmioniklová opakovane nabíjaná batéria. Navyše primárne, sekundárne a/alebo rezervné články sa môžu používať spoločne ·· ·· • · · · • · · • · · · • · 9
9999
99
9 9 9
9· · • · ·
9 9
9999 • · • · · • · • · • · ·· 9 v hybridnej viacčlánkovej batérii podľa prihlasovaného vynálezu. Je zrejmé, že prihlasovaný vynález umožňuje širšiu zameniteľnosť, resp. nahraditeľnosť medzi rôznymi typmi elektrochemických článkov a medzi elektrochemickými článkami a alternatívnymi zdrojmi elektrického prúdu, ako sú palivové články, kondenzátory, atď., ako to bolo dosiaľ. Na základe umiestňovania regulátora do každého elektrochemického článku sa elektrické charakteristiky, ako je menovité napätie a výstupné impedancie rozdielnych typov elektrochemických článkov, môžu zoraďovať v záujme vytvárania konštrukčných podmienok na zhotovovanie väčšieho výberu článkov, ktoré sa používajú pri zostavovaní vymeniteľných batérií. Konštrukčné riešenia batérií môžu využívať konkrétne výhody elektrochemického článku pri súčasnom zachovávaní vymeniteľnosti s batériami, ktoré obsahujú iné typy článkov. Prihlasovaný vynález sa navyše môže využívať pri vytváraní nových štandardných úrovniach napätia na základe menenia menovitých napätí elektrochemických článkov na štandardné úrovne napätia.
To isté platí pre fyzikálne mechanizmy, ktoré sú rozdielne od chemických princípov a ktoré sa používajú na generovanie elektrickej energie. Typické individuálne fotonapäťové, termálne, palivové a mechanické (napríklad „PST) články majú výstupné napätie hlboko pod požadovanou úrovňou napätia štandardného prístroja alebo zariadenia. Prihlasovaný vynález umožňuje kombinovanie nízkonapäťového galvanického a štandardného elektrochemického systému v jednom hybridnom článku alebo nezávislých článkoch na účely napájania prístroja alebo zariadenia, ktoré vyžaduje rovnaké alebo rozdielne napätie, ako je napätie hybridného článku alebo nezávislých článkov.
·· ·· • · · · • · · • · · • · · ·· ···· ·· ·· ·· • · · · · · · • · · · · • · · · · · • · · · ·
Tabuľka 1
Typy elektrochemických článkov a menovité napätie
Primárne články
Typ článku Menovité Napät i e Typ článku Menovité Napätie
Ortuť-kadmium 0,9 voltu Lítium FeS· 1,6 voltu
Oxid ortuťnatý 1,35 voltu Magnézium-organ. elekrolyt 1,6 voltu
Oxid ortuťnatý s MnO 1,4 voltu Magnézium MnO.· 2,8 voltu
Zinok-vzduch 1,4 voltu Lítium-pevný elektrolyt 2,8 voltu
Uhlík-zinok 1,5 voltu Lítium MnOz 3,0 voltu
Zinok-chlorid 1,5 voltu Lítium (CF)n 3,0 voltu
Alkalický MnO- 1,5 voltu Lítium SO7 3,0 voltu
Striebro-oxid 1,5 voltu Lítium SOClp 3,6 voltu
Sekundárne články
Typ článku Menovité Napätie Typ článku Menovité Napätie
Striebro-kadmium 1,1 voltu Zinok-bróm 1,6 voltu
Edizon (oxid Fe-Ni) 1,2 voltu Vysokotepelné Li(Al)-FeS2 1,7 voltu
Nikel-kadmium 1,2 voltu Hliník-vzduch 1,9 voltu
Hydrid nikel kov 1,2 voltu Olovo-kyselina 2,0 voltu
Nikel-vodík 1,2 voltu Vysokotepelné Na-S 2,0 voltu
Striebro-zinok 1,5 voltu Lítium-polymér LÍ-V6013 3,0 voltu
Zinok-vzduch 1,5 voltu Lítium-ión C-LixCoOz 4,0 voltu
Nikel-zinok 1,6 voltu
Rezervné články
Typ článku Menovité Napätie Typ článku Menovité Napätie
Chlorid medný 1,3 voltu Termálne Li-FeS, 2,0 voltu
Oxid zinku-stríebra 1,5 voltu
·· ·· • · · • · • · · • · ···· ·· φφ • · · · • · · • · · · φ φ φ φ· ···· φφ • · φ φ φ • · φ φ •φ φ
Nekompatibilné elektrochemické články sa môžu navyše používať spolu v hybridných batériách, ktoré sa špeciálne konštruujú na konkrétne účely použitia. Napríklad elektrochemický článok typu zinok - vzduch sa môže v hybridnej batérii používať spoločne s lítiovým článkom alebo v paralelnom alebo sériovom zapojení. Elektrochemický článok typu zinok - vzduch má menovité napätie približne 1,5 voltu a velmi vysokú nustotu energie, ale môže poskytovať nízke, rovnaké úrovne elektrického prúdu. Avšak lítiový článok má úroveň menovitého napätia približne 3,0 voltu a môže poskytovať krátke výboje vysokých úrovní elektrického prúdu. Vybíjací pomocný regulátor každého elektrochemického článku vytvára rovnaké menovité výstupné napätie a umožňuje ako paralelné, tak aj sériové zapojenie. Keď sú články v paralelnom zapojení, môžu pomocné regulátory tiež znemožňovať vzájomné vyvíjanie článkov medzi sebou. Pomocný regulátor každého článku sa môže tiež používať na pripájanie alebo odpájanie jedného alebo obidvoch článkov podía toho, ako to vyžadujú podmienky zaťaženia. Preto platí, že ak je zaťaženie v režime nízkeho prúdu, potom sa článok typu zinok vzduch môže pripojiť na účely poskytovania stáleho, nízkeho prúdu, a, ak je zaťaženie v režime vysokého prúdu, potom lítiový článok alebo kombinácia uvedených lítiových článkov a článkov typu zinok - vzduch môžu poskytovať elektrický prúd, ktorý je nevyhnutný na napájanie zaťaženia.
Hybridné batérie môžu tiež obsahovať rad rôznych kombinácií elektrochemických článkov, ako sú primárne a sekundárne články, primárne a rezervné články, sekundárne a rezervné články alebo primárne, sekundárne a rezervné články. Navyše hybridné batérie môžu tiež obsahovať kombinácie jedného alebo viacerých elektrochemických článkov a jedného alebo viac ako jedného prídavného zdroja elektrického prúdu ako je fotonapäťový, termálny, palivový alebo mechanický článok, bežný kondenzátor alebo dokonca super/ultrakondenzátor. Hybridná baté·· • · · • · ·· ·· ·· ·· ·· ···· • · ·· · ria môže napríklad obsahovať kombináciu alkalických článkov a článkov typu kov - vzduch, článkov typu kov - vzduch a sekundárnych článkov, ako aj kombináciu článkov typu kov- vzduch a superkondenzátora. Hybridné batérie môžu navyše tiež obsahovať možné kombinácie dvoch alebo viac ako dvoch uvedených článkov alebo zdrojov elektriny.
Navyše vybíjací pomocný regulátor môže tiež predlžovať prevádzkovú dobu batérie na základe ochrany elektrochemického článku (elektrochemických článkov) pred prúdovými špičkami, ktoré by mohli poškodzovať činnosť komponentov elektrochemického článku a znižovať elektrické napätie článku. Pomocný regulátor môže napríklad zabraňovať vytváraniu pamäťového efektu, ktorý vzniká na základe vysokých požiadaviek na elektrický prúd a skracuje dobu behu elektrochemického článku (elektrochemických článkov). Prúdové špičky tiež poškodzujú elektrochemické články, ako sú alkalické, lítiové, NiCd, SLA články, články na báze hybridu kovu a článkov typu zinok - vzduch.
Vybíjací pomocný regulátor môže chrániť elektrochemický článok pred účinkami prúdových špičiek na základe dočasného hromadenia elektrického náboja pri výstupe pomocného regulátora a taký dočasne nahromadený náboj sa môže využívať pri okamžitej požiadavke. Preto požiadavka prúdovej špičky môže byť kompletne eliminovaná alebo podstatne obmedzená pred tým ako sa dostane do elektrochemického článku. Toto umožňuje, aby batéria jednak poskytovala prúdové špičky, ktoré sú vyššie ako elektrochemický článok (elektrochemické články) môže (môžu) poskytovať priamo, a jednak chránila elektrochemický článok (elektrochemické články) pred špičkovými prúdmi, ktoré môžu poškodzovať komponenty článku. Výhodnou súčiastkou pre dočasné hromadenie náboja je kondenzátor. Takým kondenzátorom môže byť kondenzátor akéhokoľvek typu alebo kondenzátor, ktorý je v tejto oblasti techniky známy ako konvenčný kondenzátor, kondenzátor s podobou potlačeného tenkého filmu alebo dokonca ·· ·· • · · · • · · • · · · • · · ·· ···· ·· ·· • · · · • · · • · · · • · · ·· ···· ·· • · · • · • · • · „super/ultrakondenzátor. Napríklad na obr. 13 je znázornený kondenzátor Cf, ktorý je zapojený priečne od vývodu 1320 k vývodu 1322 puzdra 1312.
Jediný vybíjací pomocný regulátor bude výhodne predlžovať prevádzkovú dobu batérie ako na základe ochrany čiánku proti prúdovým špičkám, tak aj na základe menenia napätia článku na požadované výstupné napätie. Napríklad uprednostňované vyhotovenie pomocného regulátora môže zapínať konvertor vtedy, keď napätie článku klesne na dopredu stanovenú úroveň napätia v záujme minimalizovania strát súvisiacich s konvertorom. Ten istý pomocný regulátor môže monitorovať ako napätie článku, tak aj výstupný prúd pre zaťaženie a zapínať konvertor alebo vtedy, keď napätie článku dosiahne dopredu stanovenú úroveň napätia, alebo vtedy, keď prúd pre zaťaženie dosiahne dopredu stanovenú úroveň. Pomocný regulátor môže alternatívne monitorovať ako napätie článku, tak aj výstupný prúd pre zaťaženie a určovať, či dodávanie požadovaného prúdu pre zaťaženie bude znižovať napätie článku pod úroveň záverového napätia. V nakoniec uvedenom príklade tento pomocný regulátor pracuje na základe dvoch vstupných signálov, ktoré sú kombinované v algoritme na určovanie toho, či by mal byť konvertor zapnutý. V predchádzajúcom príklade pomocný regulátor zapne konvertor alebo vtedy, keď napätie článku klesne na dopredu stanovenú úroveň napätia, alebo vtedy, keď sa výstupný prúd pre zaťaženie zvýši na dopredu stanovenú úroveň. Tieto schémy budú spoločne s ďalšími schémami vysvetlené podrobnejšie v texte.
Prihlasovaný vynález sa týka batérií na zvláštne účely, ako aj bežne používaných batérií, ako sú AAAA, AAA, AA, C alebo D články a 9 voltové batérie. Tento vynález berie do úvahy používanie batérií na zvláštne účely a hybridných batérií, ktoré by mohli byť použité na rôzne účely. Predpokladá sa, že tieto batérie na zvláštne účely a hybridné batérie by boli využiteľné pre nahrádzanie opakovane nabíjaných batérií, ktoré ·· ·· • · · « · « • · · ·· ···· ·· ·· • · · · • · · ·· ···· ·· • · · c · ·· sú určené na používanie v mobilných telefónoch, prenosných laptop počítačoch, atď., ktorých používanie je v súčasnej dobe obmedzované schopnosťou primárnych batérií dodávať požadovaný pomer elektrického prúdu v priebehu dostatočného časového úseku. Navyše schopnosť samostatného riadenia výstupného napätia a výstupnej impedancie článkov poskytuje konštruktérom batérií možnosť navrhovať celkom nové typy hybridných batérií, ktoré používajú kombinácie rozdielnych typov článkov alebo alternatívne zdroje elektrického prúdu, ako sú fotonapäťové, termálne, palivové alebo mechanické články, bežné kondenzátory alebo dokonca super/ultrakondenzátory v tej istej hybridnej batérii.
Zvyšovanie počtu vymeniteľných typov elektrochemických článkov by mohlo tiež dať konštruktérom batérií možnosť vyvíjania štandardných primárnych alebo opakovane nabíjaných batérií za účelom obmedzovania závislosti na batériách, ktoré sú konštruované na zákazku pre konkrétne prístroje, ako sú mobilné telefóny, prenosné laptop počítače, videokamery, fotoaparáty, atď. Spotrebiteľ by si mohol kúpiť štandardné batérie na napájanie mobilného telefónu tak, ako si v súčasnosti kupuje batérie pre zábleskové svetlo alebo magnetofón a nemusel by na trhu vyhľadávať batériu, ktorá sa vyrába zvlášť pre konkrétny typ, značku a/alebo model elektronického prístroja. Navyše sa zvyšovaním počtu vyrábaných štandardných batérií rýchlo znižuje cena za jednotku, výsledkom čoho je podstatne ľahšia dostupnosť batérií, ktoré by mohli celkom nahradiť špeciálne konštruované, opakovane nabíjané batérie. Navyše by sa primárne a opakovane nabíjané batérie mohli tiež používať na účely vzájomného vymieňania. Ako príklad možno uviesť to, že v prípade vyčerpania opakovane nabíjaných batérií prenosného laptop počítača by užívateľ mohol kúpiť primárne batérie, ktoré by vydržali niekolko hodín prevádzky do tej doby, kým by užívateľ zaistil nabitie opakovane nabíjaných batérií. Užívateľ by si tiež mohol kúpiť lacnejšie batérie za predpokladu, že nepotre47 ·· ·· • · · · • · · • · · · • · · ·· ···· ·· ·· • · · · • · · • · · • · · ·· ···· ·· • · · • · • · • · ·· · buje vysokú výkonnú úroveň, ktorú by mohol poskytovať prístroj s cenovo náročnejšími batériami.
Elektronická etiketovacia technológia, ako je technológia používania na fotografickom filme atď., by sa mohla tiež používať na označovanie presného typu článku(ov) v batérii, nominálnu a/alebo zvyšnú kapacitu článku(ov), špičkové a optimálne schopnosti dodávania prúdu, úrovne nabíjacieho prúdu, vnútornú impedanciu atď., potom „inteligentné zariadenie by mohlo čítať elektronické údaje z etikety a optimalizovať ich spotrebovávanie za účelom posilňovania výkonu príslušného prístroja, predlžovania prevádzkovej doby batérie atď. Fotoaparát, ktorý už využíva elektronické etiketovanie napríklad na určovanie rýchlosti filmu, by mohol tiež využívať elektronickú etiketovaciu technológiu pre svoje batérie tak, aby umožňoval pomalší priebeh nabíjania zábleskového svetla, ukončoval používanie zábleskového svetla atď. v záujme optimalizácie doby behu konkrétnej batérie. Prenosný laptop počítač by mohol tiež využívať elektronickú etiketovaciu technológiu na určovanie najúčinnejších pracovných parametrov konkrétnych batérií napríklad na základe menenia pracovnej rýchlosti v záujme najlepšieho využívania zvyšnej energie v batérii v priebehu časového úseku, ktorý užívate! pre svoju činnosť potrebuje, alebo na základe využívania zapínacej/vypínacej technológie podporujúcej šetrné hospodárenie s energiou batérie. Navyše videokamery, mobilné telefóny atď. by mohli tiež využívať elektronické etiketovanie pre účely optimálneho používania batérií.
Prihlasovaný vynález sa tiež týka štandardných spotrebných batérií ako sú AAA, AA, C alebo D články a 9 voltové batérie. Navyše k primárnym batériám, ktoré možno zamieňať za rôzne typy primárnych alebo dokonca opakovane nabíjaných batérií, môžu byť štandardné primárne alebo opakovane nabíjané batérie používané na také účely, ktorým v súčasnosti vyhovujú len zvláštne batérie konštruované na zákazku. V závislosti na konkrétnej • · • · ·· • · · · • · · • · · • · · ·· ···· ·· ·· ·· • · · · • · · • · · · • · · ·· ···· potrebe by spotrebitelia mohli kupovať napríklad jeden typ alebo niekoľko typov štandardných primárnych alebo opakovane nabíjaných batérií, ktoré by sa mohli vkladať priamo do ich prenosných laptop počítačov, videokamier, mobilných telefónov a ďalších prenosných elektronických prístrojov. Ako bolo uvedené v predchádzajúcom texte, so zvyšovaním počtu vyrábaných štandardných batérií sa rýchlo znižuje cena za jednotku, výsledkom čoho je podstatne ľahšia dostupnosť batérií, ktoré by mohli celkom nahradiť špeciálne konštruované, opakovane nabíjané batérie.
V záujme predlžovania prevádzkovej doby primárnych batérií alebo opakovane nabíjaných batérií, ktoré majú pomerne nízku optimálnu hĺbku vybíjania, môže byť vybíjací pomocný regulátor konštruovaný v súlade s najnovšou technológiou výroby obvodov tak, aby pracoval pri ešte nižších napätiach. Vybíjací pomocný regulátor môže byť napríklad konštruovaný tak, aby pracoval pri nízkych úrovniach napätia, ako je približne 0,1 voltu vo vyhotovení obsahujúcom karbid kremíka („SiC), približne 0,34 voltu vo vyhotovení obsahujúcom arsenid gallia („GaAs) a približne 0,54 voltu v konvenčnom vyhotovení na báze kremíku. Navyše so zmenšujúcou sa veľkosťou tlače sa tiež bude znižovať aj toto minimálne napätie. Ako príklad možno uviesť, že v prípade kremíka zmenšenie tlače obvodu na 0,18 mikrónovú technológiu by sa minimálne pracovné napätie znížilo z približne 0,54 voltu na približne 0,4 voltu. V predchádzajúcom texte už bolo uvedené to, že čím nižšie je minimálne požadované pracovné napätie vybíjacieho pomocného regulátora, tým hlbšie môže vybíjací pomocný regulátor regulovať napätie článku v záujme uskutočňovania najhlbšieho vybíjania primárneho elektrochemického článku alebo optimálneho vybíjania opakovane nabíjaného elektrochemického článku na optimálne nízku hĺbku vybíjania. Zmyslom tohto vynálezu je využívania rôznych výhod zostavovaných obvodov za účelom zvyšovania využiteľnosti baté·· ·· ·· • · e • · · • · · • · · ·· ···· rie až na približne 100% nahromadeného náboja elektrochemického článku. Avšak vyhotovenie na báze kremíka, ktoré je predložené na posúdenie, poskytuje až 95% využitia nahromadeného potenciálu batérie, čo je značne vysoká hodnota vybíjania, v porovnaní s priemerom 40% až 70% využiteľnosti primárnych elektrochemických článkov bez regulátora.
V jednom výhodnom vyhotovení na báze kremíka je vybíjací pomocný regulátor 102 konštruovaný napríklad tak, aby pracoval pri napätiach, ktoré sú nízke až približne 1 volt, výhodnejšie približne 0,85 voltu, ešte výhodnejšie približne 0,75 voltu, dokonca ešte výhodnejšie približne 0,65 voltu, dokonca ešte o niečo výhodnejšie približne 0,6 voltu, pričom približne 0,54 voltu je najvýhodnejšie. V prípade pomocného regulátora, ktorý je konštruovaný pre elektrochemický článok s menovitým napätím približne 1,5 voltu, má pomocný regulátor schopnosť pracovať pri tak vysokom vstupnom napätí, ktoré dosahuje až približne 1,6 voltu. Výhodnejšie má pomocný regulátor schopnosť pracovať pri tak vysokom vstupnom napätí, ktoré dosahuje až približne 1,8 voltu. Takto má výhodný pomocný regulátor schopnosť pracovať v rozsahu napätia od minimálne približne 1,8 voltu do približne 1,6 voltu. Avšak pomocný regulátor tiež môže, a výhodne to robí, pracovať mimo tento rozsah.
V uprednostňovanom vyhotovení vybíjacieho pomocného regulátora 102, ktorý je konštruovaný v súlade s týmto vynálezom na použitie v elektrochemickom článku 30, ako 3e primárny lítiový - MnO2 článok s menovitým napätím približne 3,0 voltu, musí pomocný regulátor mať schopnosť pracovať pri vyššej úrovni napätia, ako je požadované napätie pre pomocný regulátor, ktorý sa používa v súvislosti s elektrochemickým článkom, s menovitým napätím približne 1,5 voltu. V prípade elektrochemického článku s menovitým napätím približne 3,0 voltu má vybíjací pomocný regulátor schopnosť pracovať v rozsahu od približne 2,4 voltu do približne 3,2 voltu. Výhodnejšie má pomoc ·· • · • · ·· • · · · • · · • · · · • · · ·· ···· • · · · • · · • · · · • · · ·· ···· ·· · ný regulátor schopnosť pracovať v rozsahu od približne 0,8 voltu do približne 3,2 voltu. Ešte výhodnejšie má pomocný regulátor schopnosť pracovať v rozsahu od približne 0,6 voltu do približne 3,4 voltu. Dokonca ešte výhodnejšie má pomocný regulátor schopnosť pracovať v rozsahu od približne 0,54 voltu do približne 3,6 voltu, pričom rozsah od približne 0,45 voltu do približne 3,8 voltu je najvýhodnejší. Avšak pomocný regulátor tiež môže, a výhodne to robí, pracovať mimo tento rozsah.
V uprednostňovanom vyhotovení vybijačieho pomocného regulátora 102, ktorý je konštruovaný v súlade s týmto vynálezom na použitie v elektrochemickom článku 30, ako je opakovane nabíjaný lítiový iónový článok s menovitým napätím približne 4,0 voltu, musí pomocný regulátor mať schopnosť pracovať pri vyššej úrovni napätia, ako je požadované napätie pre pomocný regulátor, ktorý sa používa v súvislosti s elektrochemickým článkom s menovitým napätím približne 3,0 voltu alebo približne 1,5 voltu. V prípade elektrochemického článku s menovitým napätím približne 4,0 voltu má vybijačí pomocný regulátor schopnosť pracovať v rozsahu od približne 2,0 voltu do približne 4,0 voltu. Výhodnejšie má pomocný regulátor schopnosť pracovať v rozsahu od približne 0,8 voltu do približne 4,0 voltu. Ešte výhodnejšie má pomocný regulátor schopnosť pracovať v rozsahu od približne 0,6 voltu do približne 4,0 voltu. Dokonca ešte výhodnejšie má pomocný regulátor schopnosť pracovať v rozsahu od približne 0,54 voltu do približne 4,0 voltu, pričom rozsah od približne 0,45 voltu do približne 4,0 voltu je najvýhodnejší. Avšak pomocný regulátor tiež môže, a s výhodou to tak robí, pracovať mimo tento rozsah.
Alternatívne výhodné vyhotovenie vybijačie pomocného regulátora má schopnosť pracovať v kombinácii s elektrochemickým článkom, ktorý má menovité napätie približne 1,5 voltu alebo približne 3,0 voltu. V tomto vyhotovení má vybijačí pomocný regulátor schopnosť pracovať s minimálnym vstupným napätím • · ·· ·» • · · · • · · • · · • · · ·· ···· ·* ·· približne 0,7 voltu, výhodnejšie približne 0,6 voltu a najvýhodnejšie približne 0,54 voltu a s maximálnym vstupným napätím približne 3,2 voltu, výhodnejšie približne 3,4 voltu, ešte výhodnejšie 3,6 voltu a najvýhodnejšie približne 3,8 voltu. Vybíjací pomocný regulátor môže mať schopnosť pracovať napríklad v rozsahu od približne 0,54 voltu do približne 3,4 voltu, od približne 0,54 voltu do približne 3,8 voltu alebo od približne 0,7 voltu do približne 3,8 voltu atď.
Batérie podía prihlasovaného vynálezu tiež poskytujú významné výhody pri porovnaní s bežnými batériami vtedy, ak sú používané v elektrických prístrojoch alebo zariadeniach, ako sú zábleskové svetlá atď., ktoré nemajú záverové napätie. S postupom vybíjania bežnej batérie klesá jej výstupné napätie. Vzhladom k tomu, že výkon elektrického zariadenia je priamo úmerný napájaciemu napätiu batérie, existuje úmerný vzťah medzi poklesom výkonu elektrického zariadenia a výstupným napätím batérie. Napríklad intenzita svetla žiarovky zábleskového svetla bude klesať v súvislosti s klesaním výstupného napätia batérie až do jej úplného vybitia. Batéria podía prihlasovaného vynálezu má vybíjaci pomocný regulátor, ktorý reguluje napätie článku na stálu, riadenú úroveň napätia v priebehu celého vybíjacieho cyklu, na ktorého konci napätia elektrochemického článku 30 klesá na takú úroveň, pod ktorou pomocný regulátor už nemôže pracovať. V tomto momente batéria vypne a elektrické zariadenie ukončí svoju činnosť. Avšak v priebehu vybíjacieho cyklu bude elektrické zariadenie pokračovať v poskytovaní pomerne stáleho výkonu (napríklad intenzity žiarovky) a úplnej funkčnosti až do vypnutia batérie.
Uprednostňované vyhotovenie batérie podía prihlasovaného vynálezu tiež obsahuje prostriedky na upozornenie užívateľa, týkajúce sa nízkeho zvyšku náboja a indikátor zvyšnej kapacity. Vybíjaci pomocný reguLátor môže napríkLad odpojiť elektrochemický článok (elektrochemické články) od výstupných vývodov ·· ·· ·· • · · · · · · • · · · · » · · · · · • · · · · ·· ···· ·· · ·· ·· • · · · • · · • · · • · · ·· ···· a znovu tento článok (články) pripojiť k výstupným vývodom batérie prerušovane v priebehu krátkeho časového úseku vtedy, keď napätie elektrochemického článku dosiahne dopredu stanovenú hodnotu. Toto sa môže prejaviť v podobe viditeľného, počuteľného, vibračného alebo čitateľného oznámenia o vyčerpaní kapacity batérie. Navyše pomocný regulátor by tiež mohol umelo vytvárať podmienky stavu zrýchleného vybíjania batérie znižovaním výstupného napätia na konci doby životnosti batérie. Pomocný regulátor by napríklad mohol začať znižovať výstupné napätie vtedy, keď sa akumulačná kapacita batérie blíži k 5% jej predpísanej kapacity. Takto by zníženie hlasitosti prehrávača magnetofónových kaziet alebo kompaktných diskov, prípadne signalizovanie indikátora na prístroji vyslalo k užívateľovi varovné oznámenie o stavu batérií.
Obr. 7 zobrazuje blokovú schému jedného vyhotovenia podlá prihlasovaného vynálezu, v ktorom je DC/DC konvertor 750 vybíjacieho pomocného regulátora 702 elektricky alebo výhodne elektronicky zapojený medzi kladnou elektródou 732 a zápornou elektródou 734 elektrochemického článku 730 a kladným vývodom 720 a záporným vývodom 722 puzdra 712. DC/DC konvertor 750 uskutočňuje napätie priečne od kladnej elektródy 732 k zápornej elektróde 734 elektrochemického článku 730 na výstupné napätie pri kladnom výstupe 720 a zápornom výstupe 722 puzdra 712. DC/DC konvertor 750 môže vykonávať zvyšujúce uskutočnenie napätia, znižujúce uskutočnenie napätia, ako zvyšujúce, tak aj znižujúce uskutočnenie napätia alebo stabilizovanie napätia pri výstupných vývodoch 720 a 722. V tomto vyhotovení DC/DC konvertor pracuje v plynulom režime, v ktorom sa výstupné napätie elektrochemického článku 730 mení na stále výstupné napätie pri vývodoch 720 a 722 počas celej doby behu batérie. Toto vyhotovenie stabilizuje výstupné napätie puzdra 712 pri výstupných vývodoch 720 a 722. Poskytovanie stáleho výstupného napätia poskytuje konštruktérom elektronických prístrojov mož• · · ·· • · · · • · · ·· • · · ·· ···· • · · • · ·· · nosť obmedzovať zložitosť výkonových riadiacich obvodov elektronických prístrojov a v súvislosti s tým zmenšovať veľkosť, znižovať hmotnosť, ako aj znižovať náklady na výrobu takých zariadení.
DC/DC konvertor 750 bude pokračovať vo svoje činnosti do tej doby, až napätie elektrochemického článku 730 klesne alebo pod optimálnu hĺbku vybíjania elektrochemického článku v prípade opakovane nabíjaného článku alebo na minimálne polarizované priame napätie elektronických komponentov a polarizované priame napätie („Vfb) konvertoru 750 v prípade primárneho elektrochemického článku. Takáto situácia, kedy je optimálna hĺbka vybíjania elektrochemického článku alebo minimálne prahová hodnota napätia či minimálne polarizované priame napätie („Vfb”) DC/DC konvertoru 750 nižšie ako záverové napätie elektronického prístroja, ktorý batériu 710 napája, bude regulátor 740 tiež predlžovať prevádzkovú dobu batérie 710 účinkom vybíjania batérie 170 po záverovým napätím elektronického prístroja na základe udržiavania výstupného napätia pri vývodoch 720 a 722 puzdra 712 nad úrovňou záverového napätia elektronického prístroja.
V jednom výhodnom vyhotovení prihlasovaného vynálezu zobrazenom na obr. 7, môže DC/DC konvertorom, ktorý pracuje v plynulom režime, byť znižovací konvertor, ktorý znižuje napätie elektrochemického článku 730 na výstupné napätie puzdra 712. V jednom vyhotovení vybíjacieho pomocného regulátora 702, ktorý obsahuje znižovací konvertor, tento konvertor znižuje napätie prvého typu elektrochemického článku 730 na výstupné napätie puzdra 712, kedy toto výstupné napätie sa blíži úrovni menovitého napätia druhého typu elektrochemického článku, preto batéria, obsahujúca prvý typ elektrochemického článku 730 je navzájom zameniteľná s batériou obsahujúcou druhý typ elektrochemického článku. Napríklad elektrochemický článok, ktorý má vyššie menovité napätie ako štandardný 1,5 voltový článok, ·· ·· ·· ·· ·· ···· · · · · · · · ·· · · · · · ·
Í · · · · · · · ·· ···· ·· ···· ·· * by sa mohol používať v kombinácii so znižovacím, plynulé pracujúcim konvertorom, a mohol by vytvoriť článok, ktorý je navzájom zameniteľný so štandardným článkom, bez potreby vykonávania chemických zmien elektrochemického článku. Toto vyhotovenie umožňuje vyšší stupeň vzájomnej zameniteľnosti rozdielnych typov elektrochemických článkov, ktorá je pritom možná bez uskutočňovania chemických zmien štruktúry vlastného elektrochemického článku a zmenšovania nahromadenej chemickej energie článku.
Primárny alebo opakovane nabíjaný lítiový článok sa môže napríklad používať v štandardnej AA batériovej zostave, aby poskytoval najmenej dvakrát väčšiu kapacitu ako alkalická batéria s rovnakým objemom. Lítiový článok ako je primárne alebo opakovane nabíjaný lítium Mn02 článok, má menovité napätie približne 3,0 voltu, a nemôže sa normálne zamieňať za štandardnú AA alkalickú batériu, ktorá má menovité napätie približne 1,5 voltu. Konštruktéri batérií však vyvinuli nové typy lítiových batérií, ako je napríklad LiFeS2 batéria, s menovitým napätím približne 1,6 voltu, v záujme poskytnutia lítiovej batérie, ktorá sa môže navzájom zamieňať napríklad so štandardnou AA alkalickou batériou. Aj keď táto 1,6 voltová lítiová batéria má naďalej schopnosť dodávania vysokých prúdových úrovní na využitie v zaťažených fotografických zábleskových svetlách, výsledkom používania 1,6 takého voltového lítiového elektrochemického článku je podstatné chemické redukovanie nahromadenej chemickej energie vo vzťahu k hmotnosti lítia. Prihlasovaný vynález však vytvára schopnosť používania vysokonapäťového primárneho alebo opakovane nabíjaného lítiového elektrochemického článku, ktorý má menovité napätie približne 3,0 voltu alebo približne 4,0 voltu a obsahuje regulátor na menenie uvedeného menovitého napätia dole na približne 1,5 voltu, alebo prípadne približne 1,4 voltu. Takto batéria poskytuje zhruba dvojnásobok nahromadenej chemickej energie 1,5 voltového alka·· • · • · • · • · »· ···· ·· • · ···· ·· lického článku alebo 1,4 voltovej kadmioniklovej (NiCd) batérie v takej batérii, ktorá je celkom zameniteľná s týmito 1,5 voltovými a 1,4 voltovými batériami. Navyše lítiová batéria podľa prihlasovaného vynálezu by poskytovala rovnaké vysokonapäťové úrovne ako 1,6 voltový LiFeS2 článok.
Navyše vybíjací pomocný regulátor 702 tiež optimalizuje výkon elektrického zariadenia ako je zábleskové svetlo, ktoré používa batériu 710. Aj keď sa elektrické zariadenie nebude vypínať ako elektronický prístroj pri minimálnom pracovnom napätí, výkon elektrického zariadenia sa prejavuje intenzitou žiarovky zábleskového svetla bude klesať s poklesom vstupného napätia. Aj keď stále výstupné napätie batérie 710 umožňuje udržiavanie stáleho výkonu elektrického zariadenia počas celej doby behu batérie bez klesania výkonu takého zariadenia, vyplývajúceho z poklesu napätia elektrochemického článku 730.
DC/DC konvertor 750 môže využívať jedno alebo viac známych regulačných schém, medzi ktoré patrí modulácia impulzov, ako je modulácia šírkou impulzov („PWM), modulácia amplitúdou impulzov („PAM), modulácia opakovacím kmitočtom impulzov („PFM) a impulzová fázová modulácia („PM), nízkozáťažová riadiaca schéma impulzného preskoku, schémy rezonančných konvertorov atď. na riadenie pracovných parametrov konvertora 750. Ešte výhodnejšie vyhotovenie využíva kombináciou modulácie šírkou impulzov a impulzovej fázovej modulácie, čo bude podrobnejšie popísané v ďalšom texte.
V uprednostňovanom vyhotovení DC/DC konvertoru 750 určenom na použitie v batérii podľa prihlasovaného vynálezu je DC/DC konvertor 750 riadený modulátorom šírky impulzov. Modulátor šírky impulzov generuje riadiaci signál so stálou frekvenciou, v ktorom sa oznamujú zmeny pracovného cyklu. Ako príklad možno uviesť, že pracovný cyklus môže byť nula pri vypnutí konvertoru, 100% pri činnosti konvertoru na plný výkon a hodnoty medzi nulou a 100% v závislosti na požiadavkách zaťaženia a/alebo
Λ· ·· • · · · • » · • · · ·· ···· zvyšnej kapacity elektrochemického článku 730. Schéma modulácie šírkou impulzu ma najmenej jeden výstupný signál, ktorý sa využíva na generovanie pracovného cyklu. V jednom vyhotovení sa hodnoty výstupného napätia vo výstupoch 720 a 722 puzdra 712 priebežne monitorujú a porovnávajú sa s referenčným napätím. V tomto prípade vytvára záporná spätnoväzbová slučka z výstupného napätia vo výstupoch 720 a 722 puzdra 712 možnosť, aby DC/DC konvertor poskytoval stabilizované výstupné napätie. Alternatívne môže DC/DC konvertor 750 využívať viacnásobné vstupné signály, ako sú signály týkajúce sa napätia článku, čo je napätie priečne od kladnej elektródy 732 k zápornej elektróde 734 elektrochemického článku 730, a signály týkajúce sa výstupného prúdu na generovanie pracovného cyklu. V tomto vyhotovení sa hodnoty napätia článku a výstupného prúdu monitorujú, a DC/DC konvertor 750 generuje pracovný cyklus, ktorý je funkciou týchto dvoch parametrov.
Obr. 8 až 11 zobrazujú blokové schémy ďalších vyhotovení obvodov vybijačieho pomocného regulátora podía prihlasovaného vynálezu, v týchto vyhotoveniach obsahuje obvod pomocného regulátora najmenej dva základné komponenty: (1) DC/DC konvertor a (2) ovládač konvertoru, ktorý elektricky alebo výhodne elektronicky pripája a odpája DC/DC konvertor medzi elektródami elektrochemického článku a výstupnými vývodmi puzdra, k vnútorným stratám DC/DC konvertoru dochádza len vtedy, keď DC/DC konvertor musí prispôsobiť napätie článku na také napätie, ktoré je nevyhnutné pre napájanie zaťaženia. DC/DC konvertor sa môže napríklad zapínať len vtedy, keď napätie článku klesá na dopredu stanovenú úroveň, pod ktorou nemôže uvedené zariadenie ďalej pracovať. V ďalšom prípade platí, že, ak si vyžaduje elektronický prístroj vstupné napätie zvláštneho rozsahu, ako je napríklad 10% menovitého napätia batérie, potom ovládač konvertoru môže „zapínať” DC/DC konvertor vtedy, keď je napätie článku mimo požadovaného rozsahu, avšak konvertor môže ·· ·· ·· ·· ·· ··· · · t · ··· v · · · · · · ··· · · · · · ·· ···· ·· ···· ·· · „vypínať, keď je napätie článku v požadovanom rozsahu.
Napríklad na obr. 8 je DC/DC konvertor 850 elektricky zapojený medzi kladnou elektródou 832 a zápornou elektródou 834 elektrochemického článku 830 a kladným vývodom 820 a záporným vývodom 822 puzdra 812. Ovládač 852 konvertoru je tiež elektricky zapojený medzi kladnou elektródou 832 a zápornou elektródou 834 elektrochemického článku 830 a kladným vývodom 820 a záporným vývodom 822 puzdra 812. V tomto príklade ovládač 852 konvertoru účinkuje ako spínač, ktorý alebo pripája elektrochemický článok 830 priamo k výstupným vývodom 820 a 822 puzdra 812 alebo zapája DC/DC konvertor 850 medzi elektrochemickým článkom 830 a výstupnými vývodmi 820 a 822 puzdra 812. Ovládač 852 konvertoru súvisle monitoruje hodnoty výstupného napätia a porovnáva ich s jednou alebo viacerými úrovňami vnútorne generovaných prahových hodnôt napätia. Ak výstupné napätie puzdra 812 klesne pod úroveň prahovej hodnoty napätia alebo je mimo požadovaného rozsahu úrovne prahového napätia, potom ovládač 852 konvertoru elektricky alebo výhodne elektronicky „zapína DC/DC konvertor 850, čím zapája tento DC/DC konvertor 850 medzi elektrochemickým článkom 830 a výstupnými vývodmi 820 a 822 puzdra 812. Prahová hodnota napätia je výhodne v rozsahu od približne menovitého napätia elektrochemického článku 830 do približne najvyššej úrovne záverového napätia triedy elektronických prístrojov, na ktorých činnosť je batéria konštruovaná. V alternatívnom prípade môže ovládač 852 konvertoru sústavne monitorovať napätie elektrochemického článku a porovnávať toto napätie s prahovou hodnotou napätia v záujme riadenia činnosti DC/DC konvertoru 850.
V prípade opakovane nabíjanej batérie ovládač 852 konvertoru tiež výhodne odpojí elektrochemický článok 830 od výstupných vývodov 820 a 822 vtedy, keď napätie článku dostane do blízkosti optimálnej hĺbky vybíjania elektrochemického článku 830. Toto podporuje maximálnu cyklickú dobu životnosti baté58 ·· ·· · ·· ·· ···· · · · · ··· I · · · · · · e·· · · · · · »· ···· ·· ···· ·· rie, v ktorej má každý vybíjací cyklus optimálny čas behu batérie. Takto sa môže predlžovať prevádzková doba batérie.
Vybíjací pomocný regulátor 902, zobrazený na obr. 9 môže obsahovať súčiastky vybíjacieho pomocného regulátora 802, zobrazeného na obr. 8, ale navyše obsahuje predpäťový obvod 980 s nulovým elektrickým potenciálom, ktorý je elektricky zapojený medzi elektródami 932 a 934 elektrochemického článku 930, DC/DC konvertorom 950, ovládačom 952 konvertoru a výstupnými vývodmi 920 a 922 puzdra 912. Predpäťový obvod 980 s nulovým elektrickým potenciálom zaisťuje dodávanie úrovne napätia so záporným predpätím („Vnb) do DC/DC konvertoru a do záporného výstupného vývodu 922 puzdra 911. Toto zvyšuje napätie, ktoré sa privádza do DC/DC konvertoru 950 z napätia článku, na úroveň napätia článku plus absolútna hodnota úrovne napätia so záporným predpätím („Vnb). Toto umožní činnosť konvertoru 950 pri účinnej úrovni napätia do tej doby, kým skutočné napätie článku klesne na takú úroveň napätia, ktorá je nižšia ako minimálne polarizované priepustné napätie, ktoré je nevyhnutné na riadenie predpäťového obvodu 980 s nulovým elektrickým potenciálom. Takto môže konvertor 950 účinnejšie odčerpávať vyššie úrovne napätia z elektrochemického článku 930, ako by to bolo možné len s využitím napätia elektrochemického článku 930 riadiacim činnosť konvertoru 950. Pri výhodnom uskutočnení vybíjacieho pomocného regulátora 902, ktorý je určený pre batériu 910 podľa prihlasovaného vynálezu a má elektrochemický článok s menovitým napätím približne 1,5 voltu, je napätie so záporným predpätím („Vnb) výhodne v rozsahu od približne 0 voltu do približne 1 voltu. Výhodnejšie je napätie so záporným predpätím (Vnb”) približne 0,5 voltu, pričom najvýhodnejšie je približne 0,4 voltu. V konečnom dôsledku predpäťový obvod 980 s nulovým elektrickým potenciálom poskytuje konvertoru 950 možnosť hlbšieho vybíjania elektrochemického článku 930 a zvyšuje účinnosť konvertoru 950 pri čerpaní prúdu z elektroche·· ·· ·· • »· · · · · • · · · · • » · · · · • · · · · ·· ···· · · ·· · • · · · • · · • · · · • · · ·· ···· mického článku 930 aj vtedy, keď napätie článku klesne pod približne 1 volt v prípade elektrochemického článku s menovitým napätím približne 1,5 voltu.
Jeden príklad vyhotovenia nábojovej pumpy 988, ktorá sa môže používať ako predpäťový obvod 980 s nulovým elektrickým potenciálom v batérii 910 podľa prihlasovaného vynálezu je zobrazený na obr. 9A. Ak sú spínače SI a S3 uzatvorené a spínače S2 a S4 otvorené, potom v tomto vyhotovení napätie elektrochemického článku 930 nabíja kondenzátor Ca. Keď sú potom spínače SI a S3 otvorené a spínače S2 a S4 uzatvorené, potom sa nabíjanie kondenzátora Ca invertuje a prenáša sa na kondenzátor Cb, ktorý poskytuje invertované výstupné napätie z napätia elektrochemického článku 930. Nábojová pumpa 988 zobrazená na obr. 9A môže byť alternatívne nahradená akýmkoľvek použiteľným obvodom nabíjacej pumpy, ktorý je v tejto oblasti techniky známy.
V uprednostňovanom vyhotovení podľa prihlasovaného vynálezu predpäťový obvod 980 s nulovým elektrickým potenciálom obsahuje obvod 988 nábojovej pumpy. Obvod 986 nábojovej pumpy je zobrazený na obr. 9B a obsahuje hodinový generátor 987 a jednu alebo viac púmp 988. Vo výhodnom vyhotovení obvodu 986 nábojovej pumpy zobrazenej na obr. 9B, táto nábojová pumpa napríklad obsahuje dvojposchodovú sústavu so štyrmi miniatúrnymi pumpami 989 a jednu hlavnú pumpu 990. Možno však použiť aj iný počet miniatúrnych púmp 989. Jedno výhodné vyhotovenie obvodu 986 nábojovej pumpy napríklad obsahuje dvanásť miniatúrnych púmp 989 a jednu hlavnú pumpu. Činnosť miniatúrnych púmp 989 a hlavnej pumpy 990 tohto vyhotovenia sa riadi štyrmi rozdielnymi fázovými riadiacimi signálmi 991a, 991b, 991c a 991d, ktoré generuje hodinový generátor 987 a ktoré majú rovnaký kmitočet, ale sú od seba fázovo posunuté. Napríklad odstupy fázového posunu riadiacich signálov 991a až 991d môžu byť nastavené po deväťdesiatich stupňoch od seba. V tomto vyhotovení ·· ·· ·· ·· • ·· · · · · * t · · · · · • · · · · · · • · · · · · ·· ···· ·· ···· ·· ·· · každá z miniatúrnych púmp 989 vytvára invertované výstupné napätia ovládacích signálov 991a až 991d, ktoré generuje hodinový generátor. Hlavná pumpa 990 sčíta výstupy daného počtu miniatúrnych púmp 989 a vytvára výstupný signál pre obvod 986 nábojovej pumpy, ktorý má rovnakú úroveň napätia ako jednotlivé výstupné napätie miniatúrnych púmp, avšak účinkuje pri vyššej úrovni prúdu, ako je súhrnný prúd, ktorý vytvárajú všetky miniatúrne pumpy 989. Tento výstupný signál vytvára virtuálny nulový elektrický potenciál pre DC/DC konvertor 950 a záporný výstupný vývod 922 batériového puzdra 912.
Podľa ďalšieho znaku tohto vynálezu obvod nábojovej pumpy ďalej obsahuje ovládač 992 nábojovej pumpy, ktorý v záujme minimalizovania strát, súvisiacich s obvodom 986 nábojovej pumpy zapína tento obvod 986 nábojovej pumpy len vtedy, keď napätie článku klesá pod dopredu stanovenú úroveň napätia. Dopredu stanovené napätie ovládača 992 nábojovej pumpy môže byť napríklad v rozsahu od približne menovitého napätia elektrochemického článku 930 do približne najvyššieho záverového napätia skupiny elektronických prístrojov, pre ktorých napájanie je batéria 910 skonštruovaná. Výhodne dopredu stanovené napätie je o približne 0,1 voltu vyššie ako záverové napätie daného elektronického prístroja a najvýhodnejšie dopredu stanovené napätie je o približne 0,05 voltu vyššie ako záverové napätie daného elektronického prístroja. Obvod 986 nábojovej pumpy by mohol byť alternatívne riadený rovnakým riadiacim signálom, ktorý zapína DC/DC konvertor 950 tak, aby obvod 986 nábojovej pumpy pracoval len vtedy, keď pracuje konvertor 950.
Navyše ako DC/DC konvertor 950, tak aj obvod 986 nábojovej pumpy v batérii, ktorý má opakovane nabíjaný elektrochemický článok, sa výhodne vypínajú vtedy, keď napätie článku klesá do blízkosti optimálnej hĺbky vybíjania. Toto umožňuje optimálne vybíjanie opakovane nabíjaného elektrochemického článku v záujme dosahovania maximálneho počtu a účinnosti nabíjacích cyklov každého článku.
·· ·· ·· • · · · · · · • · · · · • · · · · · • · · · · ·· ·· • · · · • ι · • · · • · · ·· ····
Ďalej treba uviesť, že v dôsledku vypnutia predpäťového obvodu 980 s nulovým elektrickým potenciálom sa virtuálny nulový elektrický potenciál, ktorý účinkuje na záporný výstupný vývod 922 puzdra 912 výhodne rúti na úroveň napätia zápornej elektródy 943 elektrochemického článku 930. Takto v stave, kedy je predpäťový obvod 980 s nulovým elektrickým potenciálom nečinný, pracuje batéria v štandardnom usporiadaní nulového elektrického potenciálu, ktorý vytvára záporná elektróda 934 elektrochemického článku 930.
Predpäťový obvod 980 s nulovým elektrickým potenciálom by alternatívne mohol obsahovať druhý DC/DC konvertor, konvertor typu Cuk alebo lineárny regulátor. Navyše DC/DC konvertor 950 a predpäťový obvod 980 s nulovým elektrickým potenciálom by sa mohli skombinovať a nahradiť jediným konvertorom, ako je „Buck-Boost konvertor na znižovanie a zvyšovanie napätia, dvojčinný konvertor alebo konvertor so spätným behom, ktorý bude vykonávať ako zvyšovanie kladného výstupného napätia, tak aj znižovanie záporného predpätia.
Obr. 10 zobrazuje ešte ďalšie vyhotovenie obvodu vybíjacieho pomocného regulátora 1002 podía prihlasovaného vynálezu. V tomto vyhotovení má DC/DC konvertor 1050 schopnosť prijímania opravného riadiaceho signálu z vonkajšieho zdroja, ako je detekčný obvod 1062 fázového posunu. Ako už bolo uvedené v súvislosti s obr. 7, DC/DC konvertor 1050 využíva riadiacu schému modulátora pre moduláciu šírkou impulzu na účely riadenia pracovných parametrov konvertoru 1050. V tomto vyhotovení obvod 1002 vybíjacieho pomocného regulátora obsahuje rovnaké súčiastky ako obvod 902 vybíjacieho pomocného regulátora, zobrazený na obr. 9, avšak navyše obsahuje detekčný obvod 1062 fázového posunu, ktorý meria okamžitý fázový posun medzi zložkami striedavého prúdu napätia článku v elektróde 1032 a prúdom čerpaným z elektrochemického článku 1030, ktorý sa meria priečne prúdovým detekčným odporom Rc. DC/DC konvertor 1050
9 9
9
9 9 ·
·· ·· • · · · • · · • · · · · · ·· ···· ·· e· • · · · t · · • · · • · · ·· ····
9 používa tento signál v kombinácii s ďalšími, vo vnútri alebo vonku vyvíjanými riadiacimi signálmi na generovanie pracovného cyklu.
Vybijaci pomocný regulátor 1102 podľa vyhotovenia zobrazeného na obr. 11 môže obsahovať rovnaké súčiastky ako vybijaci pomocný regulátor 1002 znázornený na obr. 10, avšak navyše obsahuje núdzový obvod 1182, ktorý je elektrický pripojený k obidvom stranám prúdového detekčného odporu Rc a k zápornému vývodu 1122 elektrochemického článku 1130 a ktorý je ďalej pripojený na ovládač 1152 konvertoru. Núdzový obvod 1182 môže vysielať signál do ovládača 1152 konvertoru v reakcii na zmenu bezpečnostného stavu alebo bezpečnostných stavov, ktorá vyžaduje odpojenie elektrochemického článku (elektrochemických článkov) od výstupných vývodov 1120 a 1122 puzdra 1112 z dôvodov ochrany spotrebiteľa, elektrického zariadenia alebo elektronického prístroja používajúceho batériu 1110 alebo z dôvodu ochrany vlastného elektrochemického článku 1130. Ako príklad možno uviesť to, že v prípade skratu alebo obrátenej polarity núdzový obvod 1182 vysiela signály do ovládača 1152 signály na odpojenie elektród 1132 a 1134 elektrochemického článku 1030 od vývodov 1120 a 1122 puzdra 1112. Núdzový obvod 1182 môže navyše poskytovať informáciu o závere vybíjacieho cyklu elektrochemického článku 1130 do ovládača 1152 konvertora na základe detekovania napätia a/alebo vnútornej impedancie elektrochemického článku 1130. Vybijaci pomocný ovládač 1102 môže napríklad znížiť prúd, keď zostávajúca kapacita elektrochemického článku 1130 klesne na dopredu stanovenú úroveň, prerušovane odpájať a znova pripájať elektródy 1132 a 1134 elektrochemického článku 1130 od a k výstupným vývodom 1120 a 1122 v priebehu krátkeho časového úseku, ak dosahuje zvyšná kapacita elektrochemického článku dopredu stanovenú hodnotu, alebo poskytovať niektoré ďalšie viditeľné, počuteľné alebo automaticky čitateľné upozornenie o blížiacom sa vypnutí baté63
BB BB • B B B • B · • · ·
B · B •B ···· ·· ·· BBBB · B B B B
B B B B B B B B B
BB BBBB ·· rie. Núdzový obvod 1182 sa môže oddelene použiť na vytváranie obchádzacieho režimu ovládača vtedy, keď prúdový detekčný obvod 1183 indikuje vyššiu stálu hodnotu prúdu, ako ovládač 1150 môže zniesť. Ak je tento prúd v rozpätí bezpečných hodnôt, potom núdzový obvod 1182 môže vyslať signál do ovládača 1152 konvertoru za účelom pripojenia elektród 1132 a 1134 elektrochemického článku 1130 priamo k výstupným vývodom 1120 a 1122 obídením konvertoru 1150. Na konci vybíjacieho cyklu môže núdzový obvod tiež vyslať signál do ovládača 1152 konvertoru za účelom odpojenia elektrochemického článku 1130 od vývodov 1120 a 1122 puzdra 1112 a/alebo skratovania výstupných vývodov 1120 a 1122 z dôvodu znemožnenia stavu, v ktorom by vybíjaný elektrochemický článok 1130 spotrebovával prúd z ďalších článkov, ktoré sú v sériovom zapojení s uvedeným vybíjaným elektrochemickým článkom 1130.
Výhodné vyhotovenie vybíjacieho pomocného regulátora 1202, ktorý je zobrazený na obr. 12, obsahuje DC/DC konvertor 1250 so synchrónnym usmerňovačom 1274, ktorý môže elektronicky pripájať a odpájať kladnú elektródu 1232 od kladného vývodu 1220 puzdra 1212. Spínač synchrónneho usmerňovača 1274 odstraňuje potrebu ďalšieho spínača, ako je ovládač 852 konvertora, na priamej elektrickej ceste medzi kladnou elektródou 1232 a zápornou elektródou 1234 elektrochemického článku 1230 a výstupnými vývodmi 1220 a 1222 puzdra. Navyše synchrónny usmerňovač 1274 zvyšuje účinnosť DC/DC konvertoru 1250 na základe obmedzovania vnútorných strát. Ovládač 1252 konvertora tohto vyhotovenia tiež umožňuje generovanie ďalších vstupných signálov na ovládanie DC/DC konvertoru 1250. Vo vyhotovení zobrazenom na obr. 12 ovládač 1252 konvertoru napríklad prostredníctvom čidiel (nie sú zobrazené) monitoruje vnútorné prostredie elektrochemického článku, ako je teplota, tlak a koncentrácia vodíka a kyslíka, naviac na meranie fázového posunu, ktoré bolo popísané v predchádzajúcom texte v súvislosti s obr. 10.
·· ·· ·· ·· ···· · ·· · • · · · · · • · · · · · · • · · · · · ·· ···· ·· ···· ·· ·· ·
Obr. Ί až 12 postupne zobrazujú zložitejšie a zložitejšie konštrukčné usporiadanie obvodov podľa prihlasovaného vynálezu. Ich poradie poskytuje prehľad rôznych súčiastok, ktoré sa môžu včleniť do obvodu vybíjacieho pomocného regulátora, navyše k DC/DC súčiastke, ktorá je ústrednou súčiastkou regulátora podľa prihlasovaného vynálezu. Poradie nemusí viesť nevyhnutne k záveru, že súčiastky alebo kombinácia niekolkých súčiastok, ktoré s včlenené do obvodov neskôr, musia mať všetky znaky, ktoré boli v záujme vymedzovania rozsahu tohto vynálezu vymenované v súvislosti s predchádzajúcim vyobrazením. Napríklad núdzový obvod, nabíjací indikačný obvod, fázový detekčný obvod a/alebo predpäťový obvod s nulovým elektrickým potenciálom môžu byť používané v kombinácii s obvodmi zobrazenými na obr. 6 až 12 bez ovládača konvertoru alebo ďalších súčiastok, ktoré sú zobrazené na obrázkoch, obsahujúcich uvedené súčiastky.
Výhodné vyhotovenie integrovaného riadiaceho obvodu 1340 regulátora na použitie v batérii 1310 podľa prihlasovaného vynálezu obsahuje DC/DC konvertor 1350 a ovládač 1352 konvertoru a toto vyhotovenie je zobrazené na obr. 13. Konvertor 1350 je výhodne vysoko účinný, stredne výkonný konvertor, ktorý môže pracovať pod prahovou hodnotou napätia väčšiny elektronických prístrojov. Vybíjací pomocný regulátor 1302 výhodne obsahuje nábojovú pumpu, ako je pumpa zobrazená na obr. 9B, na vytváranie virtuálneho nulového elektrického potenciálu, ktorý má nižší elektrický potenciál, ako je potenciál zápornej elektródy 1334 elektrochemického článku 1330 vo vzťahu k DC/DC konvertoru 1350 a výstupnému vývodu 1322 puzdra 1312. Virtuálny nulový elektrický potenciál vytvára zvýšený napäťový diferenciál, ktorý je k dispozícii na riadenie DC/DC konvertoru a ktorý poskytuje konvertoru 1350 možnosť účinnejšieho čerpania vyššej úrovne prúdu z elektrochemického článku 1330, ako by sa dosahovalo len s využitím napätia článku na riadenie konvertora.
·· ·· ·· ·· ···· ···· • · · · · • · · · · · · • · · · · · ·· ···· ·· ····
V tomto vyhotovení ovládač 1352 konvertoru výhodne využíva riadiaca schéma modulácie šírkou impulzu a impulzovej fázovej modulácie. Detekčný obvod 1362 na detekovanie fázového posunu meria napätie článku a prúd čerpaný z elektrochemického článku kladnej elektródy 1332 a zápornej elektródy 1334 elektrochemického článku 1330 a okamžitý a/alebo nasledujúci fázový posun medzi napätím a prúdom. Tento fázový posun definuje vnútornú impedanciu elektrochemického článku 1330, ktorá je funkciou nábojovej kapacity elektrochemického článku 1330. Ako príklad súvisiaci s alkalickou batériou možno uviesť to, že po približne 50% vybití elektrochemického článku 1330, ktoré sa určuje na základe poklesu napätia uzatvoreného obvodu článku, zvýšenie vnútornej impedancie indikuje zvyšná kapacita elektrochemického článku 1330. Detekčný obvod 1362 na detekovanie fázového posunu vysiela tieto signály do fázového lineárneho ovládača 1371. Fázový lineárny ovládač 1371 potom vytvára napätie Vs detekované obvodom 1362 na detekovanie fázového posunu a vysiela výstupný napäťový riadiaci signál V(psi), ktorý je lineárne úmerný vo vzťahu k fázovému posunu, do modulátora 1376 impulzov, ktorý využíva riadiaca schéma modulácie šírkou impulzu a impulzovej fázovej modulácie. Modulátor 1376 impulzov tiež prijíma pokles napätia priečne odporom Rs v podobe napäťového riadiaceho signálu.
Modulátor 1376 impulzov používa kombináciu napäťových riadiacich signálov na riadenie DC/DC konvertoru 1350. Keď je napätie Vs nad dopredu stanovenou prahovou hodnotou úrovne napätia, modulátor 1376 impulzov udržiava pólom riadený tranzistor s hradlom izolovaným oxidom („MOSFET) M3 v uzatvorenom stave a MOSFET M4 v otvorenom stave. Takto sa cesta prúdu z elektrochemického článku 1330 do zaťaženia udržiava cez MOFSET M3. Navyše sa straty súvisiace s DC/DC konvertorom 1350 a ovládačom 1352 konvertora minimalizujú, lebo pracovný cyklus sa účinne udržiava na nulovom percente. V tomto prípade sú ·· ·· ·· ·· ···· ·· ···· ·· straty rovnomerných zložiek uzatvoreného pólom riadeného tranzistora s hradlom izolovaným oxidom MOSFET M3 a odporu Rs extrémne nízke. Napríklad odpor Rs je výhodne v rozsahu od približne 0,01 do približne 0,1 ohmu.
V prípade, keď je napätie Vs pod dopredu stanovenou prahovou hodnotou úrovne napätia, je modulátor 1376 zapnutý a moduluje pracovný cyklus DC/DC konvertoru 1350 na základe kombinácie napäťových riadiacich signálov. Amplitúda Vs účinkuje ako prvý riadiaci signál, ktorý riadi pracovný cyklus. Pokles napätia priečne prúdovým detekčným odporom alebo čidlom prúdu, ktorý je funkciou výstupného prúdu, účinkuje ako druhý riadiaci signál. Nakoniec signál V(psi) generovaný medzi striedavými zložkami napätia článku a prúdom čerpaným z elektrochemického článku 1330 je tretím riadiacim signálom. Zvlášť signál V(psi) sa používa na menenie pracovného cyklu v reakcii na zmeny vnútornej impedancie v priebehu doby behu batérie, čo ovplyvňuje účinnosť konvertoru a dobu behu batérie. Modulátor impulzov predlžuje pracovný cyklus vtedy, keď sa znižuje okamžitá a/alebo nadväzujúca amplitúda napätia Vs, alebo vtedy, keď sa pokles napätia naprieč odporom Rs zväčšuje, a/alebo vtedy, keď sa zvyšuje okamžitá a/alebo nadväzujúca amplitúda napätia V (psi) riadiaceho signálu. Dôležitosť prispievania každej premennej sa posudzuje podlá príslušného riadiaceho algoritmu.
Keď je modulátor 1376 impulzov v režime zapnutia, jeho oscilátor generuje štvorcové alebo lichobežníkové vlnové riadiace impulzy, ktoré výhodne majú 50% pracovný cyklus a kmitočet v rozsahu približne od 40 kHz do približne 1 kHz, výhodnejšie v rozsahu približne od 40 kHz do približne 500 kHz, pričom najvýhodnejší kmitočet je približne 600 kHz. Modulátor 1376 impulzov mení pracovný cyklus výstupného riadiaceho signálu pre MOFSET M3 a MOFSET M4 s využitím príslušného riadiaceho algoritmu. V najvšeobecnejšom zmysle riadiaci algoritmus riadi M3 a M4 s rovnakým pracovným cyklom, avšak s opačnou fázou. Je ·· ·· ·· • · ·
9 · ·· • · · • ·
9
9999
9999
9 výhodné, že MOFSET M3 a MOFSET M4 sú navzájom sa doplňujúce vysokonapäťové tranzistory, pričom M3 je výhodne MOFSET s kanálom typu N a M4 je výhodne MOFSET s kanálom typu P. Kompletný DC/DC konvertor 1350 má ich v podstate zosilňovacím DC/DC konvertorom so synchronizovaným usmerňovačom pri výstupe. Navyše konvertor 1350 minimalizuje straty striedavých a rovnomerných zložiek na základe použitia tranzistoru MOFSE M3 namiesto nesynchrónnej Schottkyho diódy. Oddelené riadiace signály riadia M3 a výkonový MOFSET M4. Menenie fázového a/alebo pracovného cyklu medzi riadiacimi signálmi tranzistorov M3 a M4 mení výstupné napätie priečne od kladného vývodu 1320 k zápornému vývodu 1322 puzdra 1312.
Modulátor 1376 impulzov môže riadiť MOFSET M3 a MOFSET M4 na základe jedného alebo viacerých napäťových riadiacich signálov, ako je napätie Vs, pokles napätia naprieč odporom Rs alebo vnútorná impedancia elektrochemického článku 1330. Ak je spotreba prúdu zaťaženia nízka, potom modulátor 1376 generuje napríklad taký pracovný cyklus DC/DC konvertoru 1350, ktorý sa blíži k nule percenta. Ak je však spotreba prúdu zaťaženia vysoká, potom modulátor 1376 generuje taký pracovný cyklus DC/DC konvertoru 1350, ktorý sa blíži k 100%. V prípade, že sa spotreba prúdu zaťaženia rôzne mení medzi týmito koncovými hodnotami, mení sa aj pracovný cyklus DC/DC konvertoru v záujme dodávania takého prúdu, ktorý dané zaťaženie vyžaduje. Obr. 14 porovnáva príklad krivky vybíjania batérie BI, ktorá nemá regulátor podľa prihlasovaného vynálezu, príklad krivky vybíjania batérie B2 podľa prihlasovaného vynálezu, ktorá má vybíjací pomocný regulátor, v ktorom konvertor pracuje v plynulom režime, a príklad krivky vybíjania batérie B3 podľa prihlasovaného vynálezu, ktorá má vybíjací pomocný regulátor, v ktorom konvertor účinkuje nad úrovňou záverového napätia batérie používanej v typickom elektronickom zariadení, pre ktoré je batéria skonštruovaná. Na obr. 14 je vidieť, že batéria BI, kto·· ·· ·· • · · · · · · tl t t I • t · · · · !
• · t t · ·· ···· ·· · zoslabne Vc v čase ·· ·· • · · · • · · • · · Λ · · · ·· ···· rá nemá regulátor podľa prihlasovaného vynálezu v elektronickom zariadení, ktoré má záverové napätie ti. Vybijačí pomocný regulátor batérie B2 ďalej zvyšuje výstupné napätie batérie na úroveň napätia V2_v priebehu doby behu batérie. Vo chvíli, keď napätie elektrochemického článku klesne na úroveň napätia Vd, čo je minimálne pracovné napätie vybíjacieho pomocného regulátora, tento vybíjací pomocný regulátor batérie B2 vypne a výstupné napätie batérie klesne na nulu v čase t.2_a účinná doba behu batérie B2 končí. Na grafe, ktorý je nakreslený na obr. 14, je zobrazené účinné predĺženie doby behu batérie B2, ktorá má vybíjací pomocný regulátor, ktorého konvertor pracuje v plynulom režime.
Avšak regulátor batérie B3 nezačína zvyšovať výstupné napätie batérie do tej doby, pokiaľ napätie elektrochemického článku nedosiahne dopredu stanovenú úroveň napätia Vp3. Dopredu stanovená úroveň napätia VP3 je výhodne v rozsahu medzi menovitým napätím daného elektrochemického článku a najvyšším záverovým napätím triedy elektronických prístrojov, pre napájanie ktorých je batéria určená. Výhodnejšie je dopredu stanovená úroveň napätia VP3 vyššia o približne 0,2 voltu ako najvyššie záverové napätie Vc triedy elektronických prístrojov, pre napájanie ktorých je batéria určená. Ešte výhodnejšie je dopredu stanovená úroveň napätia VP3 vyššia o približne 0,15 voltu ako najvyššie záverové napätie Vc triedy elektronických prístrojov, pre napájanie ktorých je batéria určená. Dokonca ešte výhodnejšie je dopredu stanovená úroveň napätia Vp3 vyššia o približne 0,1 voltu ako najvyššie záverové napätie Vc triedy elektronických prístrojov, pre napájanie ktorých je batéria určená, pričom najvýhodnejšia je taká dopredu stanovená úroveň napätia Vp3, ktorá je vyššia o približne 0,05 voltu ako najvyššie záverové napätie V£. Keď napätie článku dosiahne dopredu stanovenú úroveň napätia Vp3, začne konvertor batérie B3 zvyšovať alebo stabilizovať výstupné napätie na úroveň Vc + V. Úro69 ·· ·· ·· • · · · · · · • e · · · • · · · · · · • · · · · ·· ···· ·· · je rozdiel a závero·· ·· • · · · • · • · · • · · ·· ···· veň napätia V je na obr. 14 znázornené a predstavu; napätia medzi zvýšeným výstupným napätím batérie B3 vým napätím V£. Úroveň napätia je výhodne v rozsahu od približne 0 voltu do približne 0,4 voltu, pričom výhodnejšie je 0,2 voltu. Potom batéria B3 pokračuje v poskytovaná výstupu až do chvíle, kedy napätie elektrochemického článku klesne pod úroveň napätia Vd, čo je minimálne pracovné napätie konvertora, a kedy regulátor batérie B3 vypne. Pri tejto situácii výstupné napätie batérie klesne na nulu v čase t3 a účinná doba behu batérie B3 končí. Na grafe, ktorý je nakreslený na obr. 14, je vidieť predĺženie účinnej doby behu batérie B3 vo vzťahu k batérii Bl, ktorá nemá konvertor podía prihlasovaného vynálezu a toto predĺženie možno matematicky vyjadriť rozdielom 13_“ ti.
Obr. 14 tiež zobrazuje, že batéria B3 vydrží dlhšie ako batéria B2 pri podmienke, že obidve tieto batérie sú pripojené k rovnakému elektronickému prístroju. Vzhladom k tomu, že konvertor batérie B2 pracuje nepretržite, vnútorné straty konvertoru spotrebovávajú časť energetickej kapacity elektrochemického článku batérie B2 a preto napätie článku(ov) batérie B2 dosiahne úroveň minimálneho pracovného napätia konvertoru Vd po uplynutí kratšieho časového úseku v porovnaní s batériou B3, v ktorej regulátor účinkuje len v časti priebehu vybíjacieho cyklu. Takto výsledkom optimálnej volby dopredu stanoveného napätia VP3 batérie B3, čo možno najbližšie k úrovni záverového napätia napájaného elektronického prístroja bude najúčinnejšie využívanie elektrochemického článku a rozsiahlejšie predĺženie doby behu batérie. Napríklad výhodné dopredu stanovené napätie VP3 môže byť o približne 0,2 voltu vyššie ako záverové napätie. Výhodnejšie môže byť dopredu stanovené napätie V^ s približne 0,15 voltu vyššie ako záverové napätie. Ešte výhodnejšie môže byť dopredu stanovené napätie Vp3 s približne 0,1 voltu vyššie ako záverové napätie, pričom najvýhodnejšie je také dopre·· ·· • · · · • · · • · · • · · ·· ···· ·· ·· • · · · • · · • · · · • · · ·· ···· ·· • · · • · • · • · ·· · du stanovené napätie Vp3, ktoré je o približne 0,05 voltu vyššie ako záverové napätie elektronického prístroja.
Ak sa však skonštruuje batéria ako univerzálna batéria pre rôzne elektronické prístroje, potom sa dopredu stanovené napätie Vp3 výhodne zvolí tak, aby bolo rovnaké alebo trochu vyššie ako najvyššie záverové napätie danej skupiny elektronických prístrojov. Napríklad výhodné dopredu stanovené napätie Vp3 môže byť s približne 0,2 voltu vyššie ako záverové napätie danej skupiny elektronických prístrojov. Výhodnejšie môže byť dopredu stanovené napätie Vp3 s približne 0,15 voltu vyššie ako záverové napätie danej skupiny elektronických prístrojov. Ešte výhodnejšie môže byť dopredu stanovené napätie Vp3 s približne 0,1 voltu vyššie ako záverové napätie danej skupiny elektronických prístrojov, pričom najvýhodnejšie je také dopredu stanovené napätie Vp3, ktoré je s približne 0,05 voltu vyššie ako záverové napätie danej skupiny elektronických prístrojov.
Graf nakreslený na obr. 14 tiež zobrazuje, že čím je nižšie minimálne pracovné napätie konvertoru Vd, tým je väčšie predĺženie doby behu batérie pri porovnaní s batériou Bl, ktorá nemá regulátor podlá prihlasovaného vynálezu. Navyše platí, že čím je väčší rozdiel medzi záverovým napätím elektronického prístroja Vc a minimálnym pracovným napätím konvertoru Vd, tým väčšie predĺženie doby behu batérie bude regulátor podľa prihlasovaného vynálezu vytvárať v dôsledku zvýšenia napätia elektrochemického článku.
Obr. 14 navyše dokazuje, že záverové napätie prístroja nie je ďalej obmedzujúcim činiteľom vybíjania primárneho alebo opakovane nabíjaného elektrochemického článku. Čim ďalej môže regulátor udržiavať výstupné napätie prístroja, tým ďalej môže (môžu) elektrochemický článok (elektrochemické články) pokračovať vo vybíjaní. V prípade primárnych batérií toto umožňuje natoľko úplné vybíjanie elektrochemického článku (elektrochemických článkov) , ako je to len možné, v závislosti od mini71 ·· ·· • · · · • · · • · · ·· ·· ·· ···· ·· ···· málneho pracovného napätia konvertora. Avšak v prípade opakovane nabíjaných batérií prihlasovaný vynález umožňuje optimálne vybíjanie, ktoré predlžuje prevádzkovú dobu opakovane nabíjanej batérie nezávisle na záverovom napätí prístroja potiaľ, pokial je konvertor schopný pracovať pri takom napätí článku, ktoré je nižšie alebo rovnaké ako optimálna hĺbka vybíjania opakovane nabíjaného elektrochemického článku.
Nabíjací pomocný regulátor
Nabíjací pomocný regulátor 104 môže tiež predlžovať cyklickú dobu životnosti opakovane nabíjanej batérie podlá prihlasovaného vynálezu. Tento pomocný regulátor môže predlžovať cyklickú dobu životnosti batérie na základe riadenia postupnosti nabíjania každého jednotlivého elektrochemického článku. Takto môže nabíjací pomocný regulátor optimálne nabíjať každý článok na základe spätnej väzby z takého konkrétneho článku v záujme maximalizovania počtu a účinnosti každého nabíjacieho a vybíjacieho cyklu. Nabíjací pomocný regulátor môže napríklad riadiť nabíjanie každého článku na základe priameho monitorovania napätia článku a/alebo vnútornej impedancie každého článku. Toto poskytuje pomocnému regulátoru možnosť riadenia nabíjacieho cyklu každého jednotlivého elektrochemického článku niekoľkých jednočlánkových batérií alebo jednej alebo niekoľkých viacčlánkových batérií.
Nabíjací pomocný regulátor 104 môže tiež predlžovať dobu behu opakovane nabíjanej batérie, ako je batéria obsahujúca olovo a kyselinu, ktorej hĺbka vybíjania nie je veľká, na základe nabíjania elektrochemického článku (elektrochemických článkov) v priebehu doby „prerušenia vybíjacieho cyklu, teda v čase, kedy elektrochemický článok nie je v režime nabíjania. Regulátor môže napríklad umožňovať, aby nabíjací pomocný regulátor nabíjal jeden článok alebo niekoľko samostatných článkov v priebehu doby „prerušenia vybíjania takého článku (takých ·· ·· ·· ·· «··· · · · • · · · · · • · · · · · · • · · · · · ·· ···· ·· ···· ·· článkov). Pokiaľ je doba „prerušenia dostatočne dlhá s ohľadom na dobu „priebehu vybíjania, čo je doba aktívneho konkrétneho elektrochemického článku, potom nabíjací pomocný regulátor môže udržiavať článok najmenej blízko stavu úplného nabitia. Keď je pracovný cyklus pomerne dlhý a prístroj pracuje dlhšie, ako je prijateľný časový úsek, keď už nabíjací pomocný regulátor nie je schopný udržiavať náboj elektrochemického článku nad dopredu stanovenou úrovňou napätia pod danou úrovňou impedancie, ktorá zodpovedá maximálne požadovanej hĺbke vybíjania konkrétneho typu elektrochemického článku, potom vybíjací pomocný regulátor môže ukončiť vybíjací cyklus batérie vtedy, keď opakovane nabíjaný elektrochemický článok (elektrochemické články) dosiahnu maximálne možnú hĺbku vybíjania. Nabíjací pomocný regulátor môže tiež zabraňovať prebíjaniu na základe nabíjania len takého článku, ktorého napätie kleslo pod určitú, dopredu stanovenú úroveň napätia, ako je menovité napätie článku, alebo na základe iného spôsobu určovania konca nabíjacieho cyklu, ktoré je popisované v tejto prihláške, alebo na základe využitia iných prostriedkov, ktoré sú v tejto oblasti techniky známe. Takto môže regulátor optimálne regulovať prevádzkovú dobu opakovane nabíjaných elektrochemických článkov na základe toho, že v priebehu vybíjacieho cyklu nedovolí hlbšie vybíjanie článku, ako stanovuje optimálne hĺbka vybíjania, a optimálne reguluje postupnosť nabíjania v priebehu nabíjacieho cyklu.
Alternatívne napájacie zdroje pre nabíjací cyklus môžu obsahovať externý napájač, ako je elektrická šnúra zariadenia alebo vnútorného zdroja, ktorým je ďalší elektrochemický článok, ktorý je umiestnený v zariadení alebo v zostave opakovane nabíjaných elektrochemických článkov hybridnej batérie. Primárny článok môže byť napríklad umiestnený do zostavy zariadení alebo do zostavy hybridnej batérie spoločne s opakovane nabíjaných elektrochemickým článkom. Články typu kov - vzduch, ·· ·· ·· ·· ·· ···· · · · · · · · • · »·· ··· ··· · · · ·· ·· ···· ·· ···· ·· · ako je zinkovzduchový článok, ktorý má veľkú hustotu energie, ale má schopnosť dodávať pomerne nízke úrovne napätia, predstavuje zvlášť výhodný alternatívny napájači zdroj, ktorý sa môže používať na účely nabíjania elektrochemického článku.
V inom prípade sa môže alternatívny zdroj, ako je palivový článok, včleniť do hybridnej batérie, v ktorej vytvára nabíjací zdroj pre opakovane nabíjaný elektrochemický článok.
Nabíjací pomocný regulátor navyše tiež umožňuje používanie alebo kontaktného nabíjacieho systému alebo bezkontaktného, samostatného nabíjacieho systému pre účely nabíjania batérie podľa prihlasovaného vynálezu.
Uprednostňované vyhotovenie batérie podľa prihlasovaného vynálezu môže pre účely informovania užívateľa tiež obsahovať indikátor úplného nabitia. Nabíjací pomocný regulátor môže napríklad vysielať viditeľné alebo počuteľné informačné signály pre užívateľa o tom, že batéria je úplne nabitá. Alternatívne môže nabíjací pomocný regulátor poskytovať textové oznámenie o stave nabíjacieho systému alebo zariadenia, preto taký nabíjací systém alebo zariadenie by mohlo poskytovať príslušné upozornenie v súlade so stavom nabíjania.
Obr. 15 zobrazuje blokovú schému batérie podľa prihlasovaného vynálezu, ktorá obsahuje obvod 1504 nabíjacieho pomocného regulátora. Obvod 1504 nabíjacieho pomocného regulátora 1504 je výhodne včlenený do batérie 1510 a preberá zodpovednosť za bezpečné a účinné riadenie vstupného elektrického signálu z vonkajšieho nabíjacieho zdroja alebo obvodu v záujme optimálneho nabíjacieho cyklu opakovane nabíjaného elektrochemického článku 1530. Obvod 1504 nabíjacieho pomocného regulátora riadi vstupný elektrický signál z vonkajšieho nabíjacieho zdroja na základe riadiacich signálov vstupného napätia prichádzajúceho z detekčného obvodu 105 a/alebo na základe spätnej väzby z jeho vlastného vnútorného detekčného obvodu. Nabíjací pomocný regulátor 1504 by napríklad mohol používať napä74 ·· ·· ·· • · « · · · · • · · · · • · · · · · · • · · · · ·· ···· ·· · impedanriadiace·· · • · · · • · · • · · • · · ·· ···· ťový riadiaci signál· V(psi), ktorý definuje vnútornú ciu elektrochemického článku 1530. Generovanie tohto no signálu zaisťuje fázový lineárny ovládač 1571, ktorého popis bol vykonaný v súvislosti s obr. 13. Nabíjací pomocný regulátor môže alternatívne riadiť nabíjanie elektrochemického článku 1530 na základe napätia článku alebo nabíjacieho prúdu alebo na základe ako napätia článku, tak aj nabíjacieho prúdu a navyše vnútornej impedancie. K tomu pristupuje skutočnosť, že fyzikálne podmienky merané vo vnútri puzdra 1512 batérie 1510, ako je koncentrácia vodíka, koncentrácia kyslíka, teplota a/alebo tlak, môže nabíjací pomocný regulátor využívať pri optimálnom nabíjaní elektrochemického článku 1530.
Keď je napätie pri vývodoch 1520 a 1522 vyššie ako napätie elektrochemického článku 1530, modulátor 1576 impulzov vybíjacieho pomocného regulátora 1502 spína MOSFET M3 s kanálom typu N a rozpája MOSFET M4 s kanálom typu P. MOSFET M3 a vytvára elektrickú cestu od vývodov 1520 a 1522 pre nabíjanie elektrochemického článku 1530 a MOFSET M4 znemožňuje skrat medzi vývodmi 1520 a 1522. Modulátor 1576 impulzov môže tiež vypojiť predpäťový obvod 1580 s nulovým elektrickým potenciálom na základe vyslania napäťového riadiaceho signálu do hodinového generátora 1587 predpäťového obvodu 1580 s nulovým elektrickým potenciálom. V súvislosti s príkladom nábojovej pumpy zobrazeným na obr. 9A bude hodinový generátor 987 napríklad otvárať spínače SI a S2 a zavierať spínače S3 a S4, v dôsledku čoho sa výstup virtuálneho nulového potenciálu zrúti na potenciál zápornej elektródy 934 elektrochemického článku 930. Pokial predpäťový obvod 1580 s nulovým elektrickým potenciálom obsahuje vnútorný ovládač, ako je ovládač 1592 nábojovej pumpy, ktorý pracuje podľa už vysvetlenej schémy, vzhľadom na ovládač 992 nábojovej pumpy nakreslenej na obr. 9B, potom vnútorný ovládač môže priamo porovnávať napätie vývodov 1520 a 1522 s napätím elektrochemického článku 1530 a vypínať predpäťový • · ·· ·· « · · · • · · • · · • · · ·· ··· ·· obvod 1580 s nulovým elektrickým potenciálom vtedy, keď je napätie priečne od vývodu 1520 k vývodu 1522 väčšie ako napätie elektrochemického článku 1530, na základe priameho riadenia hodinového generátora 1587. Toto vyvolá zrútenie výstupu virtuálneho nulového potenciálu na potenciál zápornej elektródy 1534 elektrochemického článku 1530.
V uprednostňovanom vyhotovení batérie podľa prihlasovaného vynálezu obvod 1504 nabíjacieho pomocného regulátora využíva informácie o vnútornej impedancii na určovanie najúčinnejších striedavých zložiek tvaru signálu, ku ktorým patrí amplitúda, kmitočet, klesajúce a stúpajúce hrany atď. Pomocný ovládač takto minimalizuje vnútornú dynamiku nabíjania a statickej straty elektrochemického článku a uskutočňuje riadenie najrýchlejšieho možného nabíjacieho pomeru konkrétneho elektrochemického článku. Navyše čidlá na detekovanie fyzikálnych podmienok, ako je koncentrácia vodíka a kyslíka, teplota, tlak atď. môžu vytvárať možnosť ďalšieho optimalizovania stavu nabíjania.
Keď nabíjací pomocný regulátor 1504 zistí, že bolo vykonané úplné nabitie daného elektrochemického článku, potom tento nabíjací pomocný regulátor rozpája MOSFET M3 s kanálom typu N. Tým sa elektrochemický článok 1530 odpája od vývodov 1520 a 1522 puzdra 1512 a nasledovne od vonkajšieho nabíjacieho zdroja alebo obvodu.
Využívanie vnútornej impedancie na riadenie nabíjania elektrochemického článku 1530 umožňuje optimálnejšie nabíjanie elektrochemického článku 1530. Umiestnenie nabíjacieho pomocného ovládača 1504 v každom puzdre 1512 umožňuje dokonalejšie riadenie nabíjania jednotlivých elektrochemických článkov 1530 niekoľkých jednočlánkových batérií alebo viacčlánkových batérií, lebo pomocný regulátor individuálne riadi nabíjanie každého článku. Elektrochemické články 1530 sa môžu nabíjať v sériovom a/alebo paralelnom zapojení s ďalšími elektroche• · • · • · ·· ·· • · · · • · · ·· ·· • · ···· • · ···· ·· mickými článkami 1530. Ak sa články nabíjajú v sériovom zapojení, potom nabíjací pomocný ovládač 1504 môže vytvárať cestu s veľkou impedanciou medzi vývodmi, preto po dosiahnutí úplného nabitia elektrochemického článku 1530 môže pomocný regulátor 1504 rozvádzať nabíjací prúd do ďalších článkov, ktoré sú v sériovom zapojení s takým článkom 1530. Avšak ak sú články v paralelnom zapojení, potom nabíjací pomocný regulátor 1504 môže odpájať každý elektrochemický článok 1530 od nabíjacieho prúdu. Umiestnenie regulátora v každom elektrochemickom článku viacčlánkovej batérie umožňuje nabíjanie každého článku rovnakým nabíjacím prúdom, ktorého tok riadi jednotlivé regulátory v každom článku, preto priebeh nabíjania je optimálny bez ohľadu na elektrochemickú podstatu článku. Tento nabíjací pomocný regulátor môže tiež riadiť nabíjanie niekoľkých článkov v hybridnej batérii napriek tomu, že články majú rozdielne menovité napätia.
Obr. 16 zobrazuje vyhotovenie obvodu 1504 nabíjacieho pomocného regulátora, ktorý sa môže používať v batérii podľa prihlasovaného vynálezu zobrazenom na obr. 15. V tomto vyhotovení obvod 1604 nabíjacieho pomocného regulátora obsahuje univerálny nabíjací obvod 1677, impulzový obvod 1678 a riadiace ústrojenstvo 1679 stavu nabíjania. Riadiace ústrojenstvo 1679 stavu nabíjania využíva impulzový obvod 1678 na účely vytvárania skúšobného prúdu Is a skúšobného napätia Vs elektród 1532 a 1534 elektrochemického článku 1530. Ako už bolo uvedené v súvislosti s obr. 13, fázový lineárny ovládač 1571 detekuje fázový posun medzi skúšobným prúdom Is a skúšobným napätím Vs. Impulzový obvod 1678 výhodne obsahuje budič 1668 impulzov a MOFSET Ml s typom kanálu N. Budič 1668 generuje vysokofrekvenčný, riadiaci impulzový signál, ktorý ovláda hradlo tranzistora MOSFET Ml. Skúšobný prúd Is prechádza cez MOFSET Ml a fázový lineárny ovládač 1571 detekuje uhol fázového posunu medzi skúšobným prúdom Is a skúšobným napätím Vs. Fázový line• · • · • · · • ·
·· ·· árny ovládač 1571 vysiela napäťový riadiaci signál V(psi), ktorý je lineárne úmerný k fázovému posunu medzi striedavými zložkami napätia článku a prúdom čerpaným z elektrochemického článku 1530, do riadiaceho ústrojenstva 1679 stavu nabíjania. Riadiace ústrojenstvo 1679 stavu nabíjania využíva tento riadiaci signál z fázového lineárneho ovládača 1571 pre účely ovládania striedavých zložiek tvaru signálu. Nasledovne po úplnom nabití elektrochemického článku 1530 vykoná modulátor 1576 impulzov rozpojenie tranzistora MOFSET M3, v dôsledku čoho sa elektrochemický článok 1530 odpojí od vývodov 1520 a 1522 puzdra 1512.
Obr. 17 zobrazuje alternatívne vyhotovenie obvodu nabíjacieho pomocného regulátora zobrazeného na obr. 15, ktorý umožňuje oddelené nabíjanie elektrochemického článku 1530 bez akýchkoľvek mechanických dotykov medzi vonkajším nabíjacím obvodom a batériou 1510 podľa prihlasovaného vynálezu. V tomto vyhotovení obsahuje obvod 1704 nabíjacieho pomocného regulátora vinutia, ktoré účinkuje ako sekundárna cievka transformátora na nabíjanie elektrochemického článku 1530. Vonkajší nabíjací zdroj obsahuje primárne vinutie transformátora, ktoré môže na základe bezdrátového spojenia cez vzduch spolupracovať so sekundárnym vinutím obvodu 1704 nabíjacieho pomocného regulátora. Batéria podľa prihlasovaného vynálezu môže mať napríklad vinutie, ktoré sa zhotovuje tlačou vodiča na etiketu batérie 1510 alebo sa umiestňuje do vnútra puzdra, prípadne je možné využiť ďalšiu batériu, ktorá obsahuje sekundárne vinutie nabíjacieho transformátora. Nabíjací obvod tohto vyhotovenia výhodne pracuje pri kmitočte v rozsahu od približne 20 kHz do približne 100 kHz, výhodnejšie v rozsahu od približne 40 kHz do približne 60 kHz, pričom najvýhodnejší je kmitočet približne 50 kHz. Signál z vonkajšieho nabíjacieho zdroja budí sekundárne vinutie 1798 obvodu 1704 nabíjacieho pomocného regulátora prostredníctvom primárneho vinutia vonkajšieho nabíjacieho • · • · • · ·· ···· • · · ·· ····
Φ· zdroja. Riadiace ústrojenstvo 1794 stavu nabíjania riadi univerzálny nabíjací obvod 1777 v záujme optimálneho nabíjacieho cyklu opakovane nabíjaného elektrochemického článku 1530. Ak pracuje vonkajší nabíjací obvod pri kmitočte približne 50 kHz, potom by transformátor mal mať dostatočný rozsah, ktorý umožňuje nabíjanie elektrochemického článku vo vzdialenosti 1 až 3 palcov (t.j. 2,54 až 7,62 cm) od batérie podľa prihlasovaného vynálezu a mal by umožňovať nabíjanie elektrického článku v podmienkach jeho umiestnenia bez vybratia batérie z elektrického alebo elektronického zariadenia či prístroja. Toto poskytuje významnú výhodu pri porovnaní s inými batériami, ktoré sa musia vyjmúť zo zariadení. Napríklad batéria v chirurgicky implantovanom prístroji, ako je prístroj na riadenie srdcovej činnosti (tzv. „pacemaker), sa môže nabíjať bez chirurgického vyjmutia z tela pacienta.
Núdzový pomocný regulátor
Regulátor môže tiež vykonávať núdzovú, resp. záchrannú funkciu, ktorá zaisťuje odpojenie elektrochemického článku od vývodov puzdra v takom prípade, kedy je porušená jedna alebo viac ako jedna podmienka bezpečnosti článku, a/alebo zaisťuje pripojenie elektrochemického článku priamo k výstupným vývodom spôsobom obídenia konvertoru vtedy, keď prúd, ktorý zaťaženie vyžaduje, prekračuje schopnosti konvertora, avšak stále ešte je v rozsahu pracovného prúdu konkrétneho elektrochemického článku. Regulátor môže obsahovať nezávislý núdzový pomocný regulátor, ktorý detekuje také stavy porušenia bezpečnosti, ku ktorým patrí skrat, obrátená polarita, nadmerné nabíjanie, nadmerné vybíjanie, vysoká teplota, tlak a koncentrácia vodíka, a ktorý elektronicky odpája elektrochemický článok od vývodov batérie. Núdzové funkcie môže alternatívne uskutočňovať obvod vybíjacieho pomocného regulátora a/alebo obvod nabíjacieho pomocného regulátora, prípadne uvedený regulátor môže ·· ·· • · · · • · · • · · · • · · ·· ···· ·· • · · · • · · • 9 · · • · · ·· ··· ·· ·» · obsahovať zvláštny detekčný obvod, ktorý vysiela signály do vybíjacieho pomocného regulátora a/alebo nabíjacieho pomocného regulátora, na ktorých základe sa elektrochemický článok odpája od vývodov batérie.

Claims (10)

  1. Patentové nároky
    1. Batérie majú zabudovaný regulátor, vyznačujúci sa t ý m, že obsahuje (a) puzdro s kladným vývodom a záporným vývodom;
    (b) batériový článok umiestnený v uvedenom puzdre, kedy uvedený článok má kladnú elektródu a zápornú elektródu a napätie článku, ktoré sa meria priečne od uvedenej kladnej elektródy k uvedenej zápornej elektróde uvedeného článku;
    (c) regulátor, ktorý je elektricky zapojený medzi uvedenými elektródami uvedeného článku a uvedenými vývodmi uvedeného puzdra na účely pretvárania napätia článku na výstupné napätie priečne od kladného vývodu k zápornému vývodu puzdra; a (d) obvod, ktorý reaguje na dopredu určený stav uvedenej batérie, kedy tento obvod má schopnosť riadiť odpájanie výstupného napätia regulátora od vývodov puzdra na základe detekovania uvedeného dopredu určeného stavu.
  2. 2. Batéria so zabudovaným regulátorom podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že uvedený obvod je súčiastkou regulátora a má schopnosť riadiť odpájanie výstupného napätia regulátora od uvedeného kladného vývodu a záporného vývodu puzdra na základe detekovania uvedeného dopredu určeného stavu .
  3. 3. Batéria so zabudovaným regulátorom podľa nárokov 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že uvedený obvod obsahuje čidlo na detekovanie elektrického prúdu, ktoré je pripojené k uvedenému článku na účely merania elektrického prúdu článku, pričom tento obvod má schopnosť reagovať na dopredu určený stav a to vrátane stavu skratu alebo obrátenej polarity, na základe detekčnej činnosti čidla na detekovanie elektrického prúdu a odpájať výstupné napätie regulátora v reakcii na detekovanie dopredu určeného stavu.
  4. 4. Batéria so zabudovaným regulátorom podľa ktoréhokoľvek ·· ·· ·· • · · · · · · • · · · · • · · · · ! !
    • · · · · ·· ···· ·· · ·· ·· • · · · • · · • · · • · · ·· ···· z predchádzajúcich nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že tento obvod má schopnosť riadiť monitorovanie napätia článku a/alebo vnútornú impedanciu článku, tento obvod má schopnosť reagovať na dopredu určený stav a to vrátane stavu poklesu napätia článku pod dopredu stanovenú úroveň napätia a stavu, v ktorom vnútorná impedancia článku prevyšuje dopredu stanovenú impedanciu, kedy tento obvod odpája výstupné napätie regulátora v dôsledku detekovania dopredu určeného stavu, aby celkom zabránil nadmernému vybíjaniu článku.
  5. 5. Batéria so zabudovaným regulátorom podía ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že tento obvod má schopnosť riadiť monitorovanie napätia článku, tento obvod má schopnosť reagovať na dopredu určený stav, a to vrátane stavu takého zvýšenia napätia článku, ktoré presahuje dopredu stanovenú úroveň napätia, kedy tento obvod odpája výstupné napätie regulátora v dôsledku detekovania dopredu určeného stavu, aby celkom zabránil nadmernému vybíjania článku.
  6. 6. Batéria so zabudovaným regulátorom podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov 1 až 5, vyznačujúci sa tým, že tento obvod má schopnosť riadiť monitorovanie tlaku vo vnútri uvedeného puzdra, tento obvod má schopnosť reagovať na dopredu určený stav a to vrátane takého zvýšenia tlaku, ktorý presahuje stanovenú medznú hranicu zvýšenia tlaku, kedy tento obvod odpája výstupné napätie regulátora v dôsledku detekovania dopredu určeného stavu.
  7. 7. Batéria so zabudovaným regulátorom podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov 1 až 6, vyznačujúci sa tým, že tento obvod má schopnosť monitorovať koncentráciu vodíka vo vnútri uvedeného puzdra, tento obvod má schopnosť reagovať na dopredu určený stav, a to vrátane takého zvýšenia koncentrácie vodíka, ktoré presahuje stanovenú medznú hranicu koncentrácie vodíka, kedy tento obvod odpája výstupné napätie ·· ·· • · · · • · · • · · regulátora v dôsledku detekovania dopredu určeného stavu.
  8. 8. Batéria so zabudovaným regulátorom podľa ktoréhokoľvek z prechádzajúcich nárokov 1 až 7, vyznačujúci sa tým, že tento obvod má schopnosť monitorovať teplotu vo vnútri uvedeného puzdra, tento obvod má schopnosť reagovať na dopredu určený stav a to vrátane takého zvýšenia teploty, ktoré presahuje stanovenú medznú úroveň teploty, kedy tento obvod odpája výstupné napätie regulátora v dôsledku detekovania dopredu určeného stavu.
  9. 9. Batéria so zabudovaným regulátorom podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov 1 až 7, vyznačujúci sa tým, že uvedený, dopredu určený stav zahrnuje aj taký stav, v ktorom elektrický prúd požadovaný zaťažením, ku ktorému je batéria pripojená, nadmerne presahuje schopnosť regulátora, pričom tento obvod má na základe odpojenia výstupného napätia regulátora naďalej schopnosť riadiť pripájanie článku priamo k uvedeným vývodom puzdra a tým vytvárať napätie článku na vývodoch puzdra.
  10. 10. Spôsob predlžovania užitočnej doby životnosti batérie, so zabudovaným regulátorom, vyznačujúci sa tým, že zahrnuje kroky (a) zostavenia batérie, ktorá obsahuje (i) puzdro s kladným vývodom a záporným vývodom;
    (ii) batériový článok, umiestnený v uvedenom puzdre, kedy uvedený článok na kladnú elektródu a zápornú elektródu a napätie článku, ktoré sa meria priečne od uvedenej kladnej elektródy k uvedenej zápornej elektróde uvedeného článku;
    (b) elektrické pripájanie regulátora medzi uvedenými elektródami uvedeného článku a uvedenými vývodmi uvedeného článku na účely pretvárania napätia článku na výstupné napätie priečne od kladného vývodu k zápornému vývodu puzdra; a (c) odpájanie výstupného napätia regulátora od vývodov puzdra v reakcii na detekovanie dopredu určeného stavu batérie.
SK1469-2000A 1998-04-02 1999-04-01 Batéria so zabudovaným regulátorom SK14692000A3 (sk)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US8042798P 1998-04-02 1998-04-02
PCT/US1999/007250 WO1999052163A1 (en) 1998-04-02 1999-04-01 Battery having a built-in controller

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SK14692000A3 true SK14692000A3 (sk) 2001-06-11

Family

ID=22157304

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK1469-2000A SK14692000A3 (sk) 1998-04-02 1999-04-01 Batéria so zabudovaným regulátorom

Country Status (22)

Country Link
US (1) US6835491B2 (sk)
EP (1) EP1066658A1 (sk)
JP (1) JP2002510850A (sk)
KR (1) KR100391005B1 (sk)
CN (1) CN1164004C (sk)
AR (1) AR015260A1 (sk)
AU (1) AU751745B2 (sk)
BR (1) BR9910111A (sk)
CA (1) CA2326702C (sk)
HU (1) HUP0102655A3 (sk)
ID (1) ID26901A (sk)
IL (1) IL138699A (sk)
MX (1) MXPA00009690A (sk)
NO (1) NO20004963L (sk)
PE (1) PE20000714A1 (sk)
PL (1) PL343550A1 (sk)
RU (1) RU2242065C2 (sk)
SK (1) SK14692000A3 (sk)
TR (1) TR200003615T2 (sk)
TW (1) TW417327B (sk)
WO (1) WO1999052163A1 (sk)
ZA (1) ZA200005269B (sk)

Families Citing this family (169)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6483275B1 (en) * 1999-04-23 2002-11-19 The Board Of Trustees Of The Univesity Of Illinois Consumer battery having a built-in indicator
US9397370B2 (en) * 1999-06-25 2016-07-19 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Single and multiple cell battery with built-in controller
US6761987B2 (en) * 2000-03-31 2004-07-13 Plug Power Inc. Fuel cell system having an energy source backup
US6882128B1 (en) * 2000-09-27 2005-04-19 Science Applications International Corporation Method and system for energy reclamation and reuse
US6977119B2 (en) * 2001-04-27 2005-12-20 Plug Power Inc. Fuel cell transient control scheme
US7072871B1 (en) * 2001-08-22 2006-07-04 Cadex Electronics Inc. Fuzzy logic method and apparatus for battery state of health determination
WO2003053746A1 (es) * 2001-11-27 2003-07-03 Lear Automotive (Eeds) Spain,S.L. Sistema y método de protección contra cortocircuitos en arquitecturas de distribución de energía eléctrica a dos niveles de tensión
US6670071B2 (en) * 2002-01-15 2003-12-30 Quallion Llc Electric storage battery construction and method of manufacture
US6744152B2 (en) 2002-02-25 2004-06-01 Pacesetter, Inc. Implantable cardioverter defibrillator with switchable power source and patient warning system cardiac device
AU2002951291A0 (en) * 2002-09-09 2002-09-19 Energy Storage Systems Pty Ltd A power supply
GB0313520D0 (en) * 2003-06-12 2003-07-16 Koninkl Philips Electronics Nv Wireless battery charger detection and notification
CN1842718A (zh) * 2003-07-09 2006-10-04 优质动力公司 用于对选定的电池单元组进行监控和充电的装置
US20050110462A1 (en) * 2003-11-13 2005-05-26 Walter Ullrich Power charger and rechargeable battery system
US7191077B2 (en) * 2003-12-23 2007-03-13 Lenovo Singapore Pte Ltd Smart battery charging system, method, and computer program product
US8080329B1 (en) 2004-03-25 2011-12-20 Quallion Llc Uniformly wound battery
JP4457805B2 (ja) * 2004-08-13 2010-04-28 株式会社ニコン 電子機器システム及び電子カメラシステム
US20060119322A1 (en) * 2004-12-04 2006-06-08 Hossein Maleki Battery pack with temperature activated boost
US20060127752A1 (en) * 2004-12-09 2006-06-15 Trw Automotive U.S. Llc Battery with printed circuit
US7541781B2 (en) * 2005-01-17 2009-06-02 Cobasys, Llc Method and apparatus for charging and discharging a rechargeable battery
US7176806B2 (en) * 2005-02-23 2007-02-13 Eaglepicher Energy Products Corporation Physical key to facilitate an inactive mode for a state-of-charge indicator within a battery
FR2884321B1 (fr) * 2005-04-06 2007-10-19 Siemens Vdo Automotive Sas Procede de gestion de la duree de vie d'une batterie et dispositif correspondant
JP5118637B2 (ja) 2005-07-14 2013-01-16 ボストン−パワー，インコーポレイテッド Ｌｉイオン電池用制御電子回路
DE102006014177A1 (de) * 2006-03-24 2007-09-27 Sennheiser Electronic Gmbh & Co. Kg Austauschbare Akkumulatoreinheit
US7518338B2 (en) 2006-04-13 2009-04-14 Dell Products L.P. Parallel hybrid battery pack charging
US7349813B2 (en) 2006-05-16 2008-03-25 Dresser, Inc. Fault tolerant power system architecture for fluid flow measurement systems
US20070274085A1 (en) * 2006-05-25 2007-11-29 Terrance Hampton Illuminated display system for vehicle wheels
JP4356708B2 (ja) * 2006-06-23 2009-11-04 トヨタ自動車株式会社 電源システムおよびそれを備える車両
TWI426678B (zh) * 2006-06-28 2014-02-11 Boston Power Inc 具有多重充電率之電子裝置、電池組、充電於電子裝置中的鋰離子電荷儲存電源供應器之方法及可攜式電腦
EP2266160A2 (en) * 2006-10-17 2010-12-29 Valence Technology, Inc. Method and apparatus for monitoring and controlling an electrochemical cell
US20080129253A1 (en) * 2006-11-03 2008-06-05 Advanced Desalination Inc. Battery energy reclamation apparatus and method thereby
US20080123373A1 (en) * 2006-11-29 2008-05-29 General Electric Company Current fed power converter system including normally-on switch
US11687112B2 (en) 2006-12-06 2023-06-27 Solaredge Technologies Ltd. Distributed power harvesting systems using DC power sources
US8618692B2 (en) 2007-12-04 2013-12-31 Solaredge Technologies Ltd. Distributed power system using direct current power sources
US9088178B2 (en) 2006-12-06 2015-07-21 Solaredge Technologies Ltd Distributed power harvesting systems using DC power sources
US11309832B2 (en) 2006-12-06 2022-04-19 Solaredge Technologies Ltd. Distributed power harvesting systems using DC power sources
US8013472B2 (en) 2006-12-06 2011-09-06 Solaredge, Ltd. Method for distributed power harvesting using DC power sources
US8319483B2 (en) 2007-08-06 2012-11-27 Solaredge Technologies Ltd. Digital average input current control in power converter
US11888387B2 (en) 2006-12-06 2024-01-30 Solaredge Technologies Ltd. Safety mechanisms, wake up and shutdown methods in distributed power installations
US8947194B2 (en) 2009-05-26 2015-02-03 Solaredge Technologies Ltd. Theft detection and prevention in a power generation system
US11735910B2 (en) 2006-12-06 2023-08-22 Solaredge Technologies Ltd. Distributed power system using direct current power sources
US11855231B2 (en) 2006-12-06 2023-12-26 Solaredge Technologies Ltd. Distributed power harvesting systems using DC power sources
US11728768B2 (en) 2006-12-06 2023-08-15 Solaredge Technologies Ltd. Pairing of components in a direct current distributed power generation system
US8963369B2 (en) 2007-12-04 2015-02-24 Solaredge Technologies Ltd. Distributed power harvesting systems using DC power sources
US8319471B2 (en) 2006-12-06 2012-11-27 Solaredge, Ltd. Battery power delivery module
US8473250B2 (en) 2006-12-06 2013-06-25 Solaredge, Ltd. Monitoring of distributed power harvesting systems using DC power sources
US11569659B2 (en) 2006-12-06 2023-01-31 Solaredge Technologies Ltd. Distributed power harvesting systems using DC power sources
US8816535B2 (en) 2007-10-10 2014-08-26 Solaredge Technologies, Ltd. System and method for protection during inverter shutdown in distributed power installations
US8115454B2 (en) * 2007-03-26 2012-02-14 The Gillette Company Battery with an integrated voltage converter having a bypass circuit
JP5160573B2 (ja) * 2007-03-26 2013-03-13 ザ ジレット カンパニー 電圧コンバータと一体化した電池
US7932700B2 (en) * 2007-03-26 2011-04-26 The Gillette Company Battery with integrated voltage converter
US7633261B2 (en) * 2007-03-27 2009-12-15 Honeywell International Inc. Primary battery with internal voltage regulator
TWI326513B (en) * 2007-04-16 2010-06-21 Asustek Comp Inc Battery set with replaceable battery and electrical apparatus with battery set
DE102007029747A1 (de) * 2007-06-27 2009-01-08 Robert Bosch Gmbh Wiederaufladbare Energieversorgungseinrichtung zur Energieversorgung eines Elektrogeräts mit einer Warnsignaleinrichtung
US7830151B2 (en) * 2007-06-29 2010-11-09 Dell Products L.P. Electronic voltage supply method and apparatus
DE102007041526A1 (de) * 2007-08-10 2009-02-12 Robert Bosch Gmbh Energiespeicher, insbesondere Akkumulator
US8674658B2 (en) * 2007-09-10 2014-03-18 Dell Products L.P. System and method for charging plural information handling system batteries
KR101164629B1 (ko) 2007-10-16 2012-07-11 한국과학기술원 직렬 연결 배터리 스트링을 위한 2단 전하 균일 방법 및장치
JP4598815B2 (ja) * 2007-11-27 2010-12-15 株式会社タムラ製作所 二次電池用充電回路
EP2232663B2 (en) 2007-12-05 2021-05-26 Solaredge Technologies Ltd. Safety mechanisms, wake up and shutdown methods in distributed power installations
US8120268B2 (en) * 2008-01-25 2012-02-21 Eveready Battery Company, Inc. Lighting device and method of control based on chemistry composition of power source
US20090230923A1 (en) * 2008-03-14 2009-09-17 Eveready Battery Company, Inc. Battery management circuit
US8754611B2 (en) 2008-04-11 2014-06-17 Apple Inc. Diffusion-limited adaptive battery charging
EP2294669B8 (en) 2008-05-05 2016-12-07 Solaredge Technologies Ltd. Direct current power combiner
US20100108291A1 (en) * 2008-09-12 2010-05-06 Boston-Power, Inc. Method and apparatus for embedded battery cells and thermal management
JP5521409B2 (ja) 2008-10-03 2014-06-11 日産自動車株式会社 電池
KR101036071B1 (ko) * 2008-12-02 2011-05-19 삼성에스디아이 주식회사 보호회로모듈 및 이를 포함하는 이차전지
WO2010077759A2 (en) * 2008-12-16 2010-07-08 Eveready Battery Company, Inc. Inductive battery systems and methods of operation
JP5486822B2 (ja) * 2009-02-17 2014-05-07 株式会社日立製作所 電池システム
US9233254B2 (en) * 2009-02-17 2016-01-12 Boston Scientific Neuromodulation Corporation Selectable boost converter and charge pump for compliance voltage generation in an implantable stimulator device
CN102396096B (zh) * 2009-04-17 2014-01-22 丰田自动车株式会社 电池系统、车辆以及电池搭载设备
CN102422504A (zh) * 2009-05-18 2012-04-18 波士顿电力公司 可充电电池的能量效率及快速充电模式
CN102576217B (zh) * 2009-06-22 2015-04-01 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于向电动设备供应的供应单元和方法
CN102484228B (zh) * 2009-09-01 2016-10-19 波士顿电力公司 大型电池系统和组装的方法
US20110049977A1 (en) * 2009-09-01 2011-03-03 Boston-Power, Inc. Safety and performance optimized controls for large scale electric vehicle battery systems
CN101764420B (zh) * 2009-12-31 2012-12-05 郭建国 电场型二次电池组快速充电智能均衡管理装置
CN102222799A (zh) * 2010-04-14 2011-10-19 欣旺达电子股份有限公司 一种锂电池
US8703313B2 (en) * 2010-04-19 2014-04-22 Chun Shig SOHN Separator for battery
US8436587B2 (en) 2010-05-05 2013-05-07 Ove T. Aanensen Bipolar overvoltage battery pulser and method
US8791669B2 (en) 2010-06-24 2014-07-29 Qnovo Inc. Method and circuitry to calculate the state of charge of a battery/cell
US8638070B2 (en) 2010-05-21 2014-01-28 Qnovo Inc. Method and circuitry to adaptively charge a battery/cell
US8970178B2 (en) 2010-06-24 2015-03-03 Qnovo Inc. Method and circuitry to calculate the state of charge of a battery/cell
US10389156B2 (en) 2010-05-21 2019-08-20 Qnovo Inc. Method and circuitry to adaptively charge a battery/cell
US12081057B2 (en) 2010-05-21 2024-09-03 Qnovo Inc. Method and circuitry to adaptively charge a battery/cell
US11397215B2 (en) 2010-05-21 2022-07-26 Qnovo Inc. Battery adaptive charging using battery physical phenomena
US11397216B2 (en) 2010-05-21 2022-07-26 Qnovo Inc. Battery adaptive charging using a battery model
US9142994B2 (en) 2012-09-25 2015-09-22 Qnovo, Inc. Method and circuitry to adaptively charge a battery/cell
US10067198B2 (en) 2010-05-21 2018-09-04 Qnovo Inc. Method and circuitry to adaptively charge a battery/cell using the state of health thereof
US11791647B2 (en) 2010-05-21 2023-10-17 Qnovo Inc. Method and circuitry to adaptively charge a battery/cell
US20120121943A1 (en) * 2010-09-20 2012-05-17 Fariborz Frankie Roohparvar Structure and Method for Extending Battery Life
US10008872B2 (en) * 2010-09-20 2018-06-26 Batteroo, Inc. Methods of extending the life of battery
CN102013467B (zh) * 2010-09-30 2013-01-02 广东正飞移动照明有限公司 一种多极电池供电装置及应用多极电池供电装置的手电筒
JP5565273B2 (ja) * 2010-10-29 2014-08-06 株式会社豊田自動織機 産業車両
US10673229B2 (en) 2010-11-09 2020-06-02 Solaredge Technologies Ltd. Arc detection and prevention in a power generation system
GB2485527B (en) 2010-11-09 2012-12-19 Solaredge Technologies Ltd Arc detection and prevention in a power generation system
WO2012123789A1 (en) * 2011-03-17 2012-09-20 Sony Ericsson Mobile Communications Ab Battery capacity estimation
US20130073233A1 (en) * 2011-09-21 2013-03-21 Tesla Motors, Inc. Detection of Low Voltage Electrolysis in a Battery Pack
US20130073234A1 (en) * 2011-09-21 2013-03-21 Tesla Motors, Inc. Response to Low Voltage Electrolysis in a Battery Pack
US8862414B2 (en) * 2011-09-21 2014-10-14 Tesla Motors, Inc. Detection of high voltage electrolysis of coolant in a battery pack
US20130082660A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 Research In Motion Limited Battery lifecycle management of a dual battery handset
US9537324B2 (en) 2011-12-14 2017-01-03 Fleetwood Group, Inc. Audience response system with batteryless response units
GB2498365A (en) 2012-01-11 2013-07-17 Solaredge Technologies Ltd Photovoltaic module
US8768419B2 (en) * 2012-01-26 2014-07-01 Verizon Patent And Licensing Inc. Mobile battery partitioning system and method
GB2498790A (en) 2012-01-30 2013-07-31 Solaredge Technologies Ltd Maximising power in a photovoltaic distributed power system
GB2498791A (en) 2012-01-30 2013-07-31 Solaredge Technologies Ltd Photovoltaic panel circuitry
US9627908B2 (en) * 2012-03-13 2017-04-18 Maxwell Technologies, Inc. Ultracapacitor and battery combination with electronic management system
US20130257382A1 (en) * 2012-04-02 2013-10-03 Apple Inc. Managing Cycle and Runtime in Batteries for Portable Electronic Devices
CN103427125B (zh) * 2012-05-15 2016-04-13 清华大学 硫基聚合物锂离子电池的循环方法
US8827890B2 (en) 2012-05-17 2014-09-09 Thoratec Corporation Touch screen interface and infrared communication system integrated into a battery
DE102012013413A1 (de) 2012-07-05 2014-01-09 Li-Tec Battery Gmbh Hybrider elektrochemischer Energiespeicher
US9081068B2 (en) 2012-09-18 2015-07-14 Apple Inc. Method and apparatus for determining a capacity of a battery
US9551758B2 (en) 2012-12-27 2017-01-24 Duracell U.S. Operations, Inc. Remote sensing of remaining battery capacity using on-battery circuitry
JP2014143185A (ja) * 2012-12-28 2014-08-07 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 蓄電装置及びその充電方法
US9197073B2 (en) * 2013-01-18 2015-11-24 Lenovo (Singapore) Pte. Ltd. Active swelling reduction for pouch cells
US9035623B1 (en) * 2013-01-23 2015-05-19 Qnovo Inc. Monitor and control circuitry for charging a battery/cell, and methods of operating same
US9548619B2 (en) 2013-03-14 2017-01-17 Solaredge Technologies Ltd. Method and apparatus for storing and depleting energy
US9083063B2 (en) 2013-04-03 2015-07-14 The Gillette Company Electrochemical cell including an integrated circuit
US9461492B1 (en) 2013-04-19 2016-10-04 Qnovo Inc. Method and circuitry to adaptively charge a battery/cell using a charge-time parameter
US9478850B2 (en) 2013-05-23 2016-10-25 Duracell U.S. Operations, Inc. Omni-directional antenna for a cylindrical body
US9726763B2 (en) 2013-06-21 2017-08-08 Duracell U.S. Operations, Inc. Systems and methods for remotely determining a battery characteristic
US9484601B2 (en) 2013-07-30 2016-11-01 Elwha Llc Load-managed electrochemical energy generation system
US9343783B2 (en) * 2013-07-30 2016-05-17 Elwha Llc Electrochemical energy generation system having individually controllable cells
US9893369B2 (en) 2013-07-30 2018-02-13 Elwha Llc Managed access electrochemical energy generation system
US9343781B2 (en) * 2013-10-29 2016-05-17 Palo Alto Research Center Incorporated Adaptive current-collector electrochemical system
USD762564S1 (en) 2014-01-30 2016-08-02 Techtronic Power Tools Technology Limited Battery cell including a charging port
DE102014005745B4 (de) * 2014-04-17 2023-11-09 Infineon Technologies Ag Batteriezelle
JP6152241B2 (ja) * 2014-04-23 2017-06-21 レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド 電力システム、携帯式電子機器および電力の供給方法
US9882250B2 (en) 2014-05-30 2018-01-30 Duracell U.S. Operations, Inc. Indicator circuit decoupled from a ground plane
TW201601416A (zh) * 2014-06-18 2016-01-01 陳恩良 充電電池及充電電池的管理方法
US10574079B1 (en) 2014-06-20 2020-02-25 Qnovo Inc. Wireless charging techniques and circuitry for a battery
JP6287649B2 (ja) * 2014-07-08 2018-03-07 株式会社村田製作所 電解液及び電気化学デバイス
US9760520B2 (en) 2014-07-11 2017-09-12 Covidien Lp Dynamic system management bus for an electrosurgical system
GB2528712B (en) 2014-07-29 2019-03-27 Nicoventures Holdings Ltd E-cigarette and re-charging pack
TW201607193A (zh) 2014-08-14 2016-02-16 菲利浦莫里斯製品股份有限公司 具有短路防止之可再充電裝置
US20160093848A1 (en) 2014-09-30 2016-03-31 Johnson Controls Technology Company Modular approach for advanced battery modules having different electrical characteristics
US10033213B2 (en) 2014-09-30 2018-07-24 Johnson Controls Technology Company Short circuit wake-up system and method for automotive battery while in key-off position
DE102014222902A1 (de) * 2014-11-10 2016-05-12 Robert Bosch Gmbh Batteriegehäuse, Batterie und Verfahren zum Herstellen einer Batterie
CN107710447B (zh) * 2015-06-17 2021-01-01 罗伯特·博世有限公司 可堆叠电池单元和包括可堆叠电池单元的电池模块
US10297875B2 (en) 2015-09-01 2019-05-21 Duracell U.S. Operations, Inc. Battery including an on-cell indicator
US10790545B2 (en) * 2015-09-08 2020-09-29 Volt Technology Limited Battery with a voltage regulation device
US11177663B2 (en) 2016-04-05 2021-11-16 Solaredge Technologies Ltd. Chain of power devices
US12057807B2 (en) 2016-04-05 2024-08-06 Solaredge Technologies Ltd. Chain of power devices
US10729177B2 (en) * 2016-07-31 2020-08-04 Altria Client Services Llc Electronic vaping device, battery section, and charger
WO2018068243A1 (zh) 2016-10-12 2018-04-19 广东欧珀移动通信有限公司 移动终端
CN107947252B (zh) 2016-10-12 2020-09-22 Oppo广东移动通信有限公司 终端和设备
US10818979B2 (en) 2016-11-01 2020-10-27 Duracell U.S. Operations, Inc. Single sided reusable battery indicator
US11024891B2 (en) 2016-11-01 2021-06-01 Duracell U.S. Operations, Inc. Reusable battery indicator with lock and key mechanism
US10483634B2 (en) 2016-11-01 2019-11-19 Duracell U.S. Operations, Inc. Positive battery terminal antenna ground plane
US10151802B2 (en) 2016-11-01 2018-12-11 Duracell U.S. Operations, Inc. Reusable battery indicator with electrical lock and key
US10608293B2 (en) 2016-11-01 2020-03-31 Duracell U.S. Operations, Inc. Dual sided reusable battery indicator
CN110546847B (zh) 2017-03-07 2024-08-13 伏特技术有限公司 具有电压调节装置的电池
KR102318241B1 (ko) 2017-04-13 2021-10-27 광동 오포 모바일 텔레커뮤니케이션즈 코포레이션 리미티드 충전 대기 설비 및 충전 방법
JP6864536B2 (ja) 2017-04-25 2021-04-28 株式会社東芝 二次電池システム、充電方法、プログラム、及び車両
JP6938687B2 (ja) * 2017-08-25 2021-09-22 オッポ広東移動通信有限公司Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｏｐｐｏ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｃｏｒｐ．， Ｌｔｄ． 端末装置及びそのバッテリー安全性監視方法
CN109904896A (zh) * 2017-12-11 2019-06-18 苏州宝时得电动工具有限公司 电动工具
TWI689152B (zh) * 2018-03-09 2020-03-21 華碩電腦股份有限公司 電池管理裝置
WO2020091622A1 (ru) * 2018-11-02 2020-05-07 Общество с ограниченной ответственностью "ТЕЛЕМАТИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ" Радиомодем с батареей, имеющей функцию антенны
WO2020104892A1 (ja) * 2018-11-22 2020-05-28 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置及び充電制御システム
TWI713371B (zh) * 2019-05-07 2020-12-11 美律實業股份有限公司 耳機充電系統以及耳機充電方法
CN111682615A (zh) * 2020-06-18 2020-09-18 格力博(江苏)股份有限公司 充电控制电路、充电装置及充电系统
US11791642B2 (en) 2020-10-08 2023-10-17 Element Energy, Inc. Safe battery energy management systems, battery management system nodes, and methods
US10992149B1 (en) * 2020-10-08 2021-04-27 Element Energy, Inc. Safe battery energy management systems, battery management system nodes, and methods
WO2022093932A1 (en) * 2020-10-29 2022-05-05 Milwaukee Electric Tool Corporation Detecting battery pack type based on battery pack impedance
US11837754B2 (en) 2020-12-30 2023-12-05 Duracell U.S. Operations, Inc. Magnetic battery cell connection mechanism
US11831192B2 (en) 2021-07-07 2023-11-28 Element Energy, Inc. Battery management controllers and associated methods
US11269012B1 (en) 2021-07-19 2022-03-08 Element Energy, Inc. Battery modules for determining temperature and voltage characteristics of electrochemical cells, and associated methods
US11699909B1 (en) 2022-02-09 2023-07-11 Element Energy, Inc. Controllers for managing a plurality of stacks of electrochemical cells, and associated methods
US11664670B1 (en) 2022-08-21 2023-05-30 Element Energy, Inc. Methods and systems for updating state of charge estimates of individual cells in battery packs
US12119700B2 (en) * 2023-01-20 2024-10-15 Element Energy, Inc. Systems and methods for adaptive electrochemical cell management
CN117890798B (zh) * 2024-03-14 2024-05-14 深圳海辰储能科技有限公司 电池剩余能量状态估算方法及相关装置

Family Cites Families (96)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4105962A (en) 1975-03-21 1978-08-08 Landis Tool Company Battery charger
FR2335987A1 (fr) 1975-12-18 1977-07-15 Bicosa Recherches Perfectionnements apportes aux alimentations en courant continu notamment du type jetable, propres a fournir une tension nominale de valeur determinee
US4084124A (en) 1976-11-24 1978-04-11 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Method and apparatus for conditioning of nickel-cadmium batteries
SU726608A1 (ru) 1978-02-20 1980-04-05 Ivanov Anatolij V Автоматическое устройство дл контрол напр жени аккумул торной батареи
US4209736A (en) 1978-07-27 1980-06-24 General Electric Company Condition responsive battery charging circuit
US4177327A (en) * 1978-11-20 1979-12-04 P. R. Mallory & Co. Inc. Metal-air battery having electrically operated air access vent cover
US4296461A (en) 1979-01-29 1981-10-20 Duracell International Inc. Battery package with DC to DC converter
US4289836A (en) 1980-03-05 1981-09-15 Lemelson Jerome H Rechargeable electric battery system
DE3031887C2 (de) 1980-06-28 1984-09-20 Lucas Industries Ltd., Birmingham, West Midlands Verfahren zum Aufladen einer Antriebsbatterie
US4451743A (en) 1980-12-29 1984-05-29 Citizen Watch Company Limited DC-to-DC Voltage converter
ZA823763B (en) 1981-05-29 1983-05-25 Peter Frederick Barker Rechargeable battery system
US4418127A (en) * 1981-11-23 1983-11-29 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Battery cell module
US4716354A (en) 1985-11-12 1987-12-29 Norand Corporation Automatic voltage regulator means providing a dual low power responsive and output-voltage-controlling regulator signal particularly for a plural source battery powered system
US4737702A (en) 1982-06-07 1988-04-12 Norand Corporation Battery charging control system particularly for hand held device
US4553081A (en) 1982-06-07 1985-11-12 Norand Corporation Portable battery powered system
JPH0638712B2 (ja) 1983-09-30 1994-05-18 日本電気株式会社 Ｄｃ−ｄｃコンバ−タ
US4542330A (en) 1983-10-04 1985-09-17 Hughes Aircraft Company Low input voltage precision DC-to-DC voltage converter circuit
US4563627A (en) 1984-06-13 1986-01-07 Vivitar Corporation Switching system for high voltage battery pack
US4686444A (en) 1984-11-21 1987-08-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Battery charging circuit
JPS61294754A (ja) 1985-06-24 1986-12-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 密閉形蓄電池
US4845419A (en) 1985-11-12 1989-07-04 Norand Corporation Automatic control means providing a low-power responsive signal, particularly for initiating data preservation operation
US4727006A (en) 1986-02-12 1988-02-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Method of monitoring electrochemical cells
US4771226A (en) 1987-02-05 1988-09-13 Seco Industries, Inc. Voltage regulator for low voltage, discharging direct current power source
FR2611088A1 (fr) 1987-02-18 1988-08-19 Labo Electronique Physique Dispositif de controle de la charge de batteries rechargeables
US4818928A (en) 1987-10-01 1989-04-04 Duracell Inc. Battery pack
JPH02105780A (ja) 1988-10-14 1990-04-18 Sony Corp カメラにおける電源供給装置
US4998056A (en) 1989-03-31 1991-03-05 Makita Corporation Of America Battery charger
US5216371A (en) 1989-06-12 1993-06-01 Ricoh Company, Ltd. Battery pack including measuring and indicating
US5045768A (en) 1989-10-27 1991-09-03 International Rectifier Corporation Off-line battery charger
US5675232A (en) 1989-11-07 1997-10-07 Norand Corporation Battery pack including electronic power saver
US5204608A (en) 1989-11-07 1993-04-20 Norand Corporation Battery pack including electronic power saver
US5032825A (en) 1990-03-02 1991-07-16 Motorola, Inc. Battery capacity indicator
US5168206A (en) 1990-12-21 1992-12-01 Dallas Semiconductor Corp. Battery manager chip with connections for redundant backup battery
US5218284A (en) 1990-12-31 1993-06-08 Motorola, Inc. Integral battery charging and supply regulation circuit
GB2254498A (en) 1991-04-05 1992-10-07 Yang Tai Her Battery charging circuit with temperature-responsive cut-out
US5206097A (en) 1991-06-05 1993-04-27 Motorola, Inc. Battery package having a communication window
EP0539640A1 (en) 1991-10-30 1993-05-05 Texas Instruments Limited Improvements in or relating to batteries
JPH05137267A (ja) 1991-11-12 1993-06-01 Dia Semikon Syst Kk 電源装置
US5296765A (en) 1992-03-20 1994-03-22 Siliconix Incorporated Driver circuit for sinking current to two supply voltages
JP2783044B2 (ja) 1992-03-23 1998-08-06 日本電気株式会社 昇圧回路
KR950002726B1 (ko) 1992-03-30 1995-03-24 삼성전자주식회사 기판전압 발생기의 전하 펌프 회로
US5264301A (en) 1992-04-14 1993-11-23 Globe-Union Inc. Metal oxide-hydrogen battery incorporating a mechanism for maintaining a constant pressure in the battery
JP2771729B2 (ja) 1992-04-16 1998-07-02 三菱電機株式会社 チャージポンプ回路
JPH05299125A (ja) 1992-04-22 1993-11-12 Brother Ind Ltd 金属−空気電池
US5248929A (en) 1992-04-30 1993-09-28 Murata Machinery, Ltd. Battery time monitor for cellular telephone
US5449569A (en) 1992-05-20 1995-09-12 Schumm, Jr.; Brooke Fluid depolarized battery with improved automatic valve
US5541016A (en) 1992-05-20 1996-07-30 Schumm, Jr.; Brooke Electrical appliance with automatic valve especially for fluid depolarized electrochemical battery
US5304431A (en) 1992-05-20 1994-04-19 Schumm Jr Brooke Fluid depolarized electrochemical battery with automatic valve
US5837394A (en) 1992-05-20 1998-11-17 Brooke Schumm, Jr. Electric appliance and fluid depolarized cell with low parasitic usage microactuated valve
AU4506693A (en) 1992-06-29 1994-01-24 Technology Partnership Limited, The Integrated battery management systems
US5747189A (en) 1992-07-22 1998-05-05 Valence Technology, Inc. Smart battery
US5300369A (en) * 1992-07-22 1994-04-05 Space Systems/Loral Electric energy cell with internal failure compensation
US5245269A (en) 1992-08-17 1993-09-14 Ncr Corporation Battery temperature sensing apparatus
GB2270793B (en) 1992-09-21 1996-05-01 Nokia Mobile Phones Uk Battery pack
US5355073A (en) 1992-09-30 1994-10-11 Compaq Computer Corporation Battery pack sensor for an AC adapter
FI924426A (fi) * 1992-10-01 1994-04-02 Fps Power Systems Oy Ab Foerfarande foer att kontrollera och uppraetthaolla laddningen hos ett ackumulatorbatteri i en reservstroemkaella och en reservstroemkaella
US5280420A (en) 1992-10-02 1994-01-18 National Semiconductor Corporation Charge pump which operates on a low voltage power supply
US5592069A (en) 1992-10-07 1997-01-07 Dallas Semiconductor Corporation Battery charger
JP3214107B2 (ja) 1992-11-09 2001-10-02 富士電機株式会社 電池搭載集積回路装置
US5629604A (en) 1992-11-13 1997-05-13 Zenith Data Systems Corporation Computer power supply system
JPH06252820A (ja) 1993-02-26 1994-09-09 Sony Corp 電源回路とそれを用いた無線通信装置
US5560999A (en) 1993-04-30 1996-10-01 Aer Energy Resources, Inc. Air manager system for recirculating reactant air in a metal-air battery
US5422558A (en) * 1993-05-05 1995-06-06 Astec International Ltd. Multicell battery power system
JP2959657B2 (ja) 1993-05-13 1999-10-06 キヤノン株式会社 電子機器
US5446367A (en) 1993-05-25 1995-08-29 Micron Semiconductor, Inc. Reducing current supplied to an integrated circuit
JP3409145B2 (ja) 1993-07-26 2003-05-26 任天堂株式会社 小型電気機器
EP0644642A3 (en) * 1993-07-30 1995-05-24 Texas Instruments Inc Power supply.
DE4337786A1 (de) 1993-11-05 1995-05-11 Philips Patentverwaltung Batterie mit einem an der Batterie angeschlossenen Spannungsumsetzer
CA2103133C (en) 1993-11-15 1999-03-02 Thomas P. Murray Power switch with inrush current control
JP2639325B2 (ja) 1993-11-30 1997-08-13 日本電気株式会社 定電圧発生回路
US5420451A (en) 1993-11-30 1995-05-30 Siliconix Incorporated Bidirectional blocking lateral MOSFET with improved on-resistance
US5557188A (en) 1994-02-01 1996-09-17 Sun Microsystems, Inc. Smart battery system and interface
US5622789A (en) 1994-09-12 1997-04-22 Apple Computer, Inc. Battery cell having an internal circuit for controlling its operation
US5606242A (en) 1994-10-04 1997-02-25 Duracell, Inc. Smart battery algorithm for reporting battery parameters to an external device
US5633573A (en) 1994-11-10 1997-05-27 Duracell, Inc. Battery pack having a processor controlled battery operating system
JP3747381B2 (ja) 1994-11-10 2006-02-22 富士通株式会社 電池内蔵の電子装置の電源制御回路
US5600230A (en) 1994-12-15 1997-02-04 Intel Corporation Smart battery providing programmable remaining capacity and run-time alarms based on battery-specific characteristics
US5565759A (en) 1994-12-15 1996-10-15 Intel Corporation Smart battery providing battery life and recharge time prediction
US5541489A (en) 1994-12-15 1996-07-30 Intel Corporation Smart battery power availability feature based on battery-specific characteristics
US5583415A (en) 1994-12-27 1996-12-10 Motorola, Inc. Apparatus for simulating high battery temperature for rechargeble battery systems
US5563004A (en) 1995-03-21 1996-10-08 Aer Energy Resources, Inc. Rechargeable metal-air electrochemical cell with hydrogen recombination and end-of-charge indicator
JP2835299B2 (ja) 1995-07-25 1998-12-14 東光株式会社 自励式ｄｃ−ｄｃコンバータ
US5591212A (en) 1995-07-21 1997-01-07 Medtronic, Inc. Hybrid battery for implantable pulse generator
US5774733A (en) 1995-10-03 1998-06-30 Microchip Technology Incorporated Microcontroller with analog front-end for providing intelligent battery management
US5619430A (en) 1995-10-10 1997-04-08 Microchip Technology Inc. Microcontroller with on-chip linear temperature sensor
FR2740555A1 (fr) 1995-10-31 1997-04-30 Philips Electronique Lab Systeme de controle des cycles de charge-decharge d'une batterie rechargeable, et dispositif hote muni d'une batterie intelligente
JP3713770B2 (ja) 1995-11-09 2005-11-09 ソニー株式会社 二次電池パック
TW283239B (en) 1995-11-13 1996-08-11 Advanced Micro Devices Inc Improved charge pumps using accumulation capacitors
US5714863A (en) 1996-02-20 1998-02-03 Motorola, Inc. Circuit for enhancing power delivery of an energy source
JPH1092673A (ja) 1996-07-26 1998-04-10 Tdk Corp 非接触電力伝送装置
JPH1055825A (ja) * 1996-08-08 1998-02-24 Sony Corp 非水電解液二次電池
US5831418A (en) 1996-12-03 1998-11-03 Fujitsu Ltd. Step-up/down DC-to-DC converter
JPH10262365A (ja) 1996-12-25 1998-09-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd スイッチング電源装置
JPH10285809A (ja) 1997-04-02 1998-10-23 Suzuki Motor Corp バッテリ残存容量検出装置
JPH10285820A (ja) 1997-04-03 1998-10-23 J N T:Kk アルカリ乾電池の充電方法及び充電装置
JP3893603B2 (ja) 1997-04-10 2007-03-14 石川島播磨重工業株式会社 電池性能劣化時の保護制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO1999052163A1 (en) 1999-10-14
HUP0102655A2 (hu) 2001-11-28
TR200003615T2 (tr) 2001-06-21
US6835491B2 (en) 2004-12-28
NO20004963L (no) 2000-12-01
CN1303524A (zh) 2001-07-11
MXPA00009690A (es) 2005-09-08
NO20004963D0 (no) 2000-10-02
KR100391005B1 (ko) 2003-07-12
IL138699A0 (en) 2001-10-31
TW417327B (en) 2001-01-01
AR015260A1 (es) 2001-04-18
AU751745B2 (en) 2002-08-29
BR9910111A (pt) 2002-03-05
CA2326702A1 (en) 1999-10-14
PL343550A1 (en) 2001-08-27
HUP0102655A3 (en) 2002-02-28
JP2002510850A (ja) 2002-04-09
EP1066658A1 (en) 2001-01-10
ZA200005269B (en) 2001-08-02
CA2326702C (en) 2006-06-06
ID26901A (id) 2001-02-15
RU2242065C2 (ru) 2004-12-10
KR20010042432A (ko) 2001-05-25
CN1164004C (zh) 2004-08-25
PE20000714A1 (es) 2000-08-15
AU3548199A (en) 1999-10-25
IL138699A (en) 2004-06-01
US20020001745A1 (en) 2002-01-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SK14692000A3 (sk) Batéria so zabudovaným regulátorom
AU749855B2 (en) Battery having a built-in controller to extend battery service run time
US6163131A (en) Battery having a built-in controller
US6074775A (en) Battery having a built-in controller
US9397370B2 (en) Single and multiple cell battery with built-in controller
US6198250B1 (en) Primary battery having a built-in controller to extend battery run time
AU754342B2 (en) Battery having a built-in controller
CZ20003605A3 (cs) Baterie mající zabudovaný regulátor
CZ20003596A3 (cs) Baterie se zabudovaným regulátorem pro prodlužováni provozní doby baterie
CZ20003602A3 (cs) Primární baterie se zabudovaným regulátorem (DC/DC konvertor) prodlužujícím dobu běhu baterie
MXPA00009689A (en) Battery having a built-in controller to extend battery service run time