TW201640775A - 具有通信介面之電池 - Google Patents

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TW201640775A TW105102126A TW105102126A TW201640775A TW 201640775 A TW201640775 A TW 201640775A TW 105102126 A TW105102126 A TW 105102126A TW 105102126 A TW105102126 A TW 105102126A TW 201640775 A TW201640775 A TW 201640775A
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凱斯 克堤斯
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Abstract

本發明揭示一種標準兩端子電池封裝，其經組態以與一外部充電器或負載通信，而無需對電池結構及/或與該電池整合之高電流電路組件的修改。將一傳輸器及接收器(收發器)併入電池外殼中。一關聯電池充電器及/或負載，例如，工具、器具、吸塵器等等具有一對應收發器，該收發器經組態以與該電池收發器通信。一微控制器可被耦合至該收發器。可驗證該電池與工具負載之間之序號驗證。針對溫度、電壓、壓力及pH之感測器可被耦合在該電池與該微控制器之間，用於在電池操作或充電期間監測電池溫度、電壓電荷及條件。來自此等感測器及更多感測器之資訊可從該電池傳遞至該負載或該電池充電器。此外，該電池充電器可經由網際網路通信進行電池操作歷史收集及偷竊識別。

Description

具有通信介面之電池 相關專利申請案
本申請案主張2015年1月22日申請之共同擁有美國臨時專利申請案第62/106,566號之優先權；該案出於所有目的而據此以引用的方式併入本文中。
本發明係關於電池，且特定言之，本發明係關於經組態成具有一通信介面之智慧型電池。
智慧型電池可配備用於一通信介面之至少一個額外端子(接觸件)，該通信介面可用來(例如)與一數位處理器通信，該數位處理器儲存用來調節該電池之充電參數之電池資訊。然而，並非所有電池供電應用皆允許添加一額外端子至電池，此係因為在給定電池之一期望機械組態的情況下，此一(此等)額外端子並非總是可能。當前可用解決方案皆為基於直流(DC)，使用電池電壓及/或電池負載之變化來將資料傳輸至一外部接收器件。調變電池之阻抗需要與電池串聯之一高電流器件且可能干擾電池充電操作。添加一額外端子至電池需要對電池結構的修改且需要對電池座結構的修改，該修改係非期望的。
因此，需要一種具有一標準封裝組態之電池，其可與電池器件之一外部器件通信，而無需對電池結構及/或與電池整合之高電流電 路組件的修改。
根據一實施例，一種電池可包括：一電池外殼，其具有由一第一正直流(DC)端子與一第一負DC端子組成之一電氣連接件，且其中可進一步包括：至少一個電池單元，其被耦合在第一正DC端子與第一負DC端子之間；一第一接收器；一第一傳輸器；及一第一數位處理器與記憶體，該第一數位處理器可被耦合至第一接收器與第一傳輸器。
根據另一實施例，一種具有一電池與一器件之間之資料通信之裝置可包括：具有一電池外殼之一電池，該電池外殼具有由一第一正直流(DC)端子與一第一負DC端子組成之一電氣連接件，且其中可進一步包括：至少一個電池單元，其被耦合在第一正DC端子與第一負DC端子之間；一第一接收器，其被耦合至第一正DC端子；一第一傳輸器，其被耦合至第一正DC端子；及一第一數位處理器與記憶體，該第一數位處理器可被耦合至第一接收器與第一傳輸器，其中第一接收器可經調適以依一第一頻率接收資料信號，且第一傳輸器可為經調適以依一第二頻率傳輸資料信號之一第一數位信號調變器(DSM)；及一電池操作器件，其具有經調適用於耦合至第一正DC端子與第一負DC端子之第二正DC端子與第二負DC端子，且其中可進一步包括：一DC負載，其被耦合在第二正DC端子與第二負DC端子之間；一第二接收器，其被耦合至第二正DC端子且經調適以依第二頻率接收資料信號；一第二數位信號調變器(DSM)，其被耦合至第二正DC端子且經調適以依第一頻率傳輸資料信號；及一第二數位處理器與記憶體，該第二數位處理器可被耦合至第二接收器與第二DSM；其中電池外殼與電池操作器件可具有其等間的資料通信。
根據又一實施例，第一頻率與第二頻率可為相同的且資料通信可為單工的。根據又一實施例，一第一帶通濾波器可被耦合在第一正 DC端子與第一接收器之間，其中該第一帶通濾波器可被調諧至第一頻率；且一第二帶通濾波器可被耦合在第二正DC端子與第二接收器之間，其中該第二帶通濾波器可被調諧至第二頻率；其中第一頻率與第二頻率可為不同的且資料通信可為雙工的。
根據又一實施例，一第一射頻(RF)耦合器可被耦合在第一正DC端子與至少一個電池單元之間，其中第一接收器與第一DSM可被耦合至第一RF耦合器；且一第二RF耦合器可被耦合在第二正DC端子與DC負載之間，其中第二接收器與第二DSM可被耦合至第二RF耦合器。
根據又一實施例，第一RF耦合器與第二RF耦合器可為電感性耦合器。根據又一實施例，第一RF耦合器與第二RF耦合器可為電容性耦合器。根據又一實施例，一第一RF開關可被耦合在第一正DC端子與至少一個電池單元之間，其中第一接收器與第一DSM可被耦合至第一RF開關；且一第二RF開關可被耦合在第二正DC端子與DC負載之間，其中第二接收器與第二DSM可被耦合至第二RF開關。根據又一實施例，一第一DC電力開關可被耦合在至少一個電池單元與第一正DC端子之間，其中該第一DC電力開關可被耦合至第一數位處理器且由第一數位處理器控制。根據又一實施例，一第二DC電力開關可被耦合在DC負載與第二正DC端子之間，其中該第二DC電力開關可被耦合至第二數位處理器且由第二數位處理器控制。根據又一實施例，至少一個感測器可被耦合至至少一個電池單元與第一數位處理器。根據又一實施例，至少一個感測器可選自由一電壓感測器、一溫度感測器、一壓力感測器及一pH感測器組成之群組。
根據又一實施例，一資料埠可被耦合至第二數位處理器。根據又一實施例，第一數位處理器與記憶體可儲存至少一個電池單元之識別及操作/充電參數。根據又一實施例，電池操作器件可為一電池充電器。根據又一實施例，電池操作器件可為一電池供電工具。根據又 一實施例，電池操作器件可為一電池供電器具。根據又一實施例，至少一個電池單元之識別可能需匹配電池操作器件之識別，否則電池操作器件可能不工作。根據又一實施例，至少一個電池單元之識別及操作/充電參數可能需匹配電池操作器件之識別，否則至少一個電池單元可能不充電。
根據又一實施例，至少一個電池單元之操作/充電參數可被傳遞至第二數位處理器且DC負載可為耦合至第二數位處理器與第二正端子之一電池充電器，藉此第二數位處理器可控制電池充電器之充電參數，同時為至少一個電池單元充電。根據又一實施例，第二數位處理器可提供從來自第一數位處理器之經傳遞數位資料判定之估計充電時間。
根據又一實施例，一第一微控制器可包括第一接收器、第一DSM及第一數位處理器與記憶體；且一第二微控制器可包括第二接收器、第二DSM及第二數位處理器與記憶體。根據又一實施例，電池可為複數個電池。根據又一實施例，複數個電池可串聯、並聯及/或串並聯連接。
根據另一實施例，一種具有一電池與一器件之間之資料通信之裝置可包括：具有一電池外殼之一電池，該電池外殼具有由一第一正直流(DC)端子與一第一負DC端子組成之一電氣連接件，且其中可進一步包括：至少一個電池單元，其被耦合在第一正DC端子與第一負DC端子之間；一第一接收器與一第一傳輸器可藉由電池外殼中之一第一光學收發器形成；一第一數位處理器與記憶體，該第一數位處理器可被耦合至第一接收器與第一傳輸器；及一電池操作器件，其具有第二正DC端子與第二負DC端子且其中進一步包括：一DC負載，其被耦合在第二正DC端子與第二負DC端子之間；一第二數位處理器與記憶體；及一第二光學收發器，其在電池操作器件中且耦合至第二數位 處理器；其中第一光學收發器與第二光學收發器在其間耦合資料。
根據又另一實施例，一種具有一電池與一器件之間之資料通信之裝置可包括：具有一電池外殼之一電池，該電池外殼具有由一第一正直流(DC)端子與一第一負DC端子組成之一電氣連接件，且其中可進一步包括：至少一個電池單元，其被耦合在第一正DC端子與第一負DC端子之間；一第一接收器與一第一傳輸器可藉由電池外殼中之一第一超音波收發器形成；一第一數位處理器與記憶體，該第一數位處理器可被耦合至第一接收器與第一傳輸器；及一電池操作器件，其具有第二正DC端子與第二負DC端子，且其中進一步包括：一DC負載，其被耦合在第二正DC端子與第二負DC端子之間；一第二數位處理器與記憶體；及一第二超音波收發器，其在電池操作器件中且耦合至第二數位處理器；其中第一超音波收發器與第二超音波收發器在其間耦合資料。
根據又另一實施例，一種具有一電池與一器件之間之資料通信之裝置可包括：具有一電池外殼之一電池，該電池外殼具有由一第一正直流(DC)端子與一第一負DC端子組成之一電氣連接件，且其中可進一步包括：至少一個電池單元，其被耦合在第一正DC端子與第一負DC端子之間；一第一接收器可經調適以依一第一頻率接收資料信號；一第一傳輸器可為一第一數位信號調變器(DSM)且可經調適以依一第二頻率傳輸資料信號；一第一天線，該第一天線可被耦合至第一接收器與第一DSM；一第一數位處理器與記憶體，該第一數位處理器可被耦合至第一接收器與第一DSM；及一電池操作器件，其具有第二正DC端子與第二負DC端子且其中進一步包括：一DC負載，其被耦合在第二正DC端子與第二負DC端子之間；一第二天線；一第二接收器，其被耦合至第二天線且經調適以依第二頻率接收資料信號；一第二數位信號調變器(DSM)，其被耦合至第二天線且經調適以依第一頻 率傳輸資料信號；及一第二數位處理器與記憶體，該第二數位處理器可被耦合至第二接收器與第二DSM；其中電池外殼與電池操作器件可具有其間的資料通信。根據又一實施例，第一頻率與第二頻率係實質上相同頻率。根據又一實施例，資料通信可經由一藍芽通信鏈路。
根據另一實施例，一種具有一電池與一器件之間之資料通信之裝置可包括：具有一電池外殼之一電池，該電池外殼具有由一第一正直流(DC)端子與一第一負DC端子組成之一電氣連接件，且其中可進一步包括：至少一個電池單元，其被耦合在第一正DC端子與第一負DC端子之間；一第一接收器可經調適以依一第一頻率接收資料信號；一第一傳輸器可為一第一數位信號調變器(DSM)且可經調適以依一第二頻率傳輸資料信號；一第一電容性耦合板，該第一電容性耦合板可被耦合至第一接收器與第一DSM；一第一數位處理器與記憶體，該第一數位處理器可被耦合至第一接收器與第一DSM；及一電池操作器件，其具有第二正DC端子與第二負DC端子且其中進一步包括：一DC負載，其被耦合在第二正DC端子與第二負DC端子之間；一第二電容性耦合板；一第二接收器，其被耦合至第二電容性耦合板且經調適以依第二頻率接收資料信號；一第二數位信號調變器(DSM)，其被耦合至第二電容性耦合板且經調適以依第一頻率傳輸資料信號；及一第二數位處理器與記憶體，該第二數位處理器可被耦合至第二接收器與第二DSM；其中電池外殼與電池操作器件可具有其間的資料通信。根據又一實施例，第一頻率與第二頻率係實質上相同頻率。
102‧‧‧電池
104‧‧‧帶通濾波器(BPF)
106‧‧‧接收器
108‧‧‧數位處理器與記憶體
110‧‧‧數位信號調變器(DSM)
112‧‧‧射頻(RF)耦合器
114‧‧‧電池單元溫度感測器
115‧‧‧電池單元電壓感測器
116‧‧‧電池單元
117‧‧‧直流(DC)電力開關
118‧‧‧正端子
118a‧‧‧正直流(DC)電力端子
118b‧‧‧正直流(DC)端子
119‧‧‧電池單元氣壓感測器
120a‧‧‧負直流(DC)電力端子
120b‧‧‧負直流(DC)端子
121‧‧‧pH感測器
122‧‧‧關聯電池操作器件
124‧‧‧帶通濾波器(BPF)
126‧‧‧接收器
128‧‧‧數位處理器與記憶體
130‧‧‧數位信號調變器(DSM)
132‧‧‧射頻(RF)耦合器
136‧‧‧負載或電池充電器
137‧‧‧直流(DC)電力開關
140‧‧‧資料通信埠
202‧‧‧電池
204‧‧‧傳輸/接收(T/R)開關
222‧‧‧關聯電池操作器件
224‧‧‧傳輸/接收(T/R)開關
302a‧‧‧電池外殼
302c‧‧‧電池
302d‧‧‧電池
312‧‧‧電容性板
322a‧‧‧電池操作器件
322c‧‧‧電池操作器件
322d‧‧‧電池操作器件
332‧‧‧電容性板
352‧‧‧電感器
354‧‧‧電池匯流排
356‧‧‧電容器/內部天線
358‧‧‧內部天線
362‧‧‧光學收發器
364‧‧‧光學收發器
366‧‧‧超音波(聲)收發器
368‧‧‧超音波(聲)收發器
可藉由參考結合隨附圖式進行之下列描述獲得對本發明之一更完整的理解，其中：圖1圖解說明根據本發明之一特定實例實施例之具有一雙工通信系統之一兩端子電池之一示意性方塊圖； 圖2圖解說明根據本發明之另一特定實例實施例之具有一單工通信系統之一兩端子電池之一示意性方塊圖；且圖3圖解說明用於圖1及圖2中所展示電池通信系統之各種通信介面之示意性方塊圖。
雖然本發明可具有各種修改與替代形式，但其特定實例實施例已被展示在圖式中且在本文中詳細描述。然而，應瞭解，本文中特定實例實施例之描述並非旨在將本發明限於本文中揭示之特定形式。
一種標準兩端子電池可經組態以與電池器件之一外部器件(例如，充電器或負載)通信，而無需對電池結構及/或與電池整合之高電流電路組件的修改。根據本發明之各種實施例，可將一通信傳輸器與接收器(收發器)併入電池外殼中，且一關聯電池充電器及/或負載(例如，工具、器具、真空吸塵器、除草機、鑽孔機等等)具有一對應收發器，該收發器經組態以與電池收發器通信。一微控制器可被提供在電池中且耦合至接收器與傳輸器。另外，溫度、電壓、氣體、pH感測器等等可被耦合在電池與微控制器之間，用於在電池操作或充電期間監測電池溫度、電壓電荷及條件。來自此等感測器及更多感測器之資訊可從電池傳遞至負載或電池充電器。亦可提供用負載或充電器驗證電池之使用，且用未授權之負載或充電器鎖定電池。
現在參考圖式，示意性地圖解說明實例實施例之細節。將藉由相同數字表示圖式中之相同元件，且將藉由具有一不同小寫字母後綴之相同數字表示類似元件。
參考圖1，描繪根據本發明之一特定實例實施例之具有一雙工通信系統之一兩端子電池之一示意性方塊圖。一電池102具有具一電氣連接件之一外殼，該電氣連接件由一正DC電力端子118a與一負DC電力端子120a組成；且可進一步包括一射頻(RF)耦合器112、一DC電力 開關117、電池單元116、一帶通濾波器(BPF)104、一接收器106、一數位信號調變器(DSM)110、及一數位處理器與記憶體108。數位處理器與記憶體108可為一微控制器之部分，該微控制器可能具有其他功能，例如，記憶體資料儲存(揮發性及非揮發性)；通信、電池電壓輸出控制等等。各種感測器亦可被包含在電池102中，例如但不限於：一電池單元溫度感測器114、一電池單元電壓感測器115、一電池單元氣壓感測器119及用於量測電池酸度之一pH感測器121。可藉由數位處理器108控制DC電力開關117。如本文中所使用，「端子」包含電氣接觸件、連接件、柱等等。
一關聯電池操作器件122具有一配合電池座(未展示)，其具有由一正DC端子118b與一負DC端子120b組成之一電氣連接件；且可進一步包括一射頻(RF)耦合器132、一負載或電池充電器136、一帶通濾波器(BPF)124、一DC電力開關137、一接收器126、一數位信號調變器(DSM)130、及一數位處理器與記憶體128。數位處理器與記憶體128可為一微控制器之部分，該微控制器可能具有其他功能，例如，記憶體(揮發性及非揮發性)；通信等等。可藉由數位處理器128控制DC電力開關137。亦可(例如)依一充電器136組態提供一資料通信埠140，其用於耦合至一電腦(未展示)，例如，USB埠；乙太網路或網際網路，例如，RJ45埠；無線乙太網路，例如，Wi-Fi；等等。電池操作器件122可經組態成具有標準DC+端子(118b)與DC-端子(120b)，該等端子經調適以各自與電池102端子118a與120a配合。無需或不期望電池102與電池操作器件122之間之其他電氣連接件。術語「電池操作器件122」可包括一電池充電系統、一電池操作器具、一電池操作電力工具、一電池操作工業或醫用器件、一電池操作通信器件及類似者。預期且在本發明之範疇情況下，電池操作器件122可被耦合至一或多個電池102(例如，串聯及或並聯連接之複數個電池102)。
RF耦合器112與132可用來使用針對電池102與電池操作器件122兩者之相同機械及電氣配置在正端子118a與118b之間耦合低頻RF信號。此允許雙向通信。與處理器108相關聯之記憶體允許電池102之電池容量、先前充電與放電循環之數目、製造、類型與序號、及與電池單元116相關聯之其他資訊的儲存。與處理器128相關聯之記憶體允許電池單元充電設定檔、基於經授權以被電池操作器件122充電及/或使用之所有電池102之適當電池識別、類型與序號允許之充電、及與負載或充電器136相關聯之其他資訊的儲存。針對在電池102與電池座122之間耦合資料傳輸之各種實施例被展示在圖3中且在下文中更充分地論述。
為了電池102與電池操作器件122之間之全雙工通信操作，兩個頻率可結合針對所接收信號之適當帶通頻率濾波一起使用。作為一實例但非一限制，電池102接收載波頻率可為45kHz且傳輸載波頻率可為30kHz。電池操作器件122將使用相反的接收頻率與傳輸頻率：30kHz之一接收載波頻率與45kHz之一傳輸載波頻率。帶通濾波器(BPF)104與124允許全雙工(同時接收與傳輸)操作。DSM 110可透過具有電池102之正端子118a之一電容器(未展示)與一緩衝器或放大器級(未展示)耦合。DSM 130可透過具有電池操作器件122之正端子118b之一電容器(未展示)與一緩衝器或放大器級(未展示)耦合。
30kHz載波頻率調變之信號之傳輸可透過RF耦合器112而耦合至電池102之正端子118a，且透過電池操作器件122之RF耦合器132及BPF 124在正端子118b處予以接收。45kHz載波頻率調變之信號之傳輸可透過RF耦合器132而耦合至電池操作器件122之正端子118b，且透過電池102之RF耦合器112及BPF 104在正端子118a處予以接收。此組態允許出於監測及鑑認目的之雙向資料通信。接收器106與126可為(例如但不限於)由本申請案之受讓人製造之一MCP2035類比前端。然 而，在本文中可使用並預期任何其他適當類比前端(AFE)。MCP2035之檔案可在www.microchip.com獲得，且出於所有目的而據此以引用的方式併入本文中。此類比前端解調變信號且恢復資料。AFE MCP2035可被用作接收器106/126且數位信號調變器(DSM)110/130可被用作傳輸器。在本文中可使用並預期任何資料調變類型，其中載波頻率資料調變/解調變可為(例如但不限於)幅移鍵控(ASK)、脈衝位置調變(PPM)、頻移鍵控(FSK)或開關鍵控(OOK)。
參考圖2，描繪根據本發明之另一特定實例實施例之具有一單工通信系統之一兩端子電池之一示意性方塊圖。一電池202具有一外殼，該外殼具有由一正DC電力端子118a與一負DC電力端子120a組成之一電氣連接件；且可進一步包括：一射頻(RF)耦合器112、一傳輸/接收(T/R)開關204、一DC電力開關117、電池單元116、一接收器106、一數位信號調變器(DSM)110、及一數位處理器與記憶體108。數位處理器與記憶體108可為一微控制器之部分，該微控制器可能具有其他功能，例如，記憶體(揮發性及非揮發性)；通信、電池電壓輸出控制等等。各種感測器亦可被包含在電池202中，例如但不限於：一電池單元溫度感測器114、一電池單元電壓感測器115、一電池單元氣壓感測器119、及用於量測電池酸度之一pH感測器121。可藉由數位處理器108控制DC電力開關117。如本文中所使用，「端子」包含電氣接觸件、連接件、柱等等。
一關聯電池操作器件222具有一配合電池座(未展示)，其具有由一正DC端子118b與一負DC端子120b組成之一電氣連接件；且可進一步包括一射頻(RF)耦合器132、一負載或電池充電器136、一傳輸/接收(T/R)開關224、一DC電力開關137、一接收器126、一數位信號調變器(DSM)130、及一數位處理器128。數位處理器與記憶體128可為一微控制器之部分，該微控制器可能具有其他功能，例如，記憶體(揮 發性及非揮發性)；通信等等。可藉由數位處理器128控制DC電力開關137。亦可(例如)依一充電器136組態提供一資料通信埠140，其用於耦合至一電腦(未展示)，例如，USB埠；乙太網路或網際網路，例如，RJ45埠；無線乙太網路，例如，Wi-Fi；等等。電池操作器件222可經組態成具有電池202之標準DC+與DC-配合端子。無需或不期望電池202與電池操作器件222之間之其他連接件。術語「電池操作器件222」可包括一電池充電系統、一電池操作器具、一電池操作電力工具、一電池操作工業或醫用器件、一電池操作通信器件及類似者。預期且在本發明之範疇情況下，電池操作器件222可被耦合至一或多個電池202(例如，串聯及或並聯連接之複數個電池202)。
圖2中展示之電池202與電池操作器件222之通信與操作實質上與上文圖1中展示之電路相同，除通信係單工的(在相同頻率上傳輸，接著接收)之外。此可藉由用(T/R)開關204與224替換BPF 104與124而簡化電池202與電池操作器件222之RF電路。
一種根據本文中揭示之各種實施例之智慧型電池或電池組(例如，複數個智慧型電池)允許電池電荷追蹤、電池鑑認、充電期間之電池溫度追蹤、針對適當充電之電池化學判定等等。儲存在電池102/202之處理器記憶體108中之資訊可用來藉由每一循環中之再充電數目及放電深度判定電池單元116之年限。使用來自熱感測器119之資訊以在電池單元116過熱或過冷時切斷充電，其中若電池過冷，則為了完全充電可提供電池單元116之連續補充充電以使其等變暖。
若與電池操作器件122/222相關聯之一電池充電器136被連接至網際網路(例如，Wi-Fi)，則使用資訊可被發送給製造商以更好地幫助正確地確定其等產品中之電池之尺寸。發送給製造商之資訊可用來基於客戶使用判定效能參數。當電池單元116接近它們的壽命結束時，製造商可發送具有折扣之一新電池之一提醒及優待券以回收電池。若使 用者錯誤使用電池供電工具，則可將針對用於工作之正確工具之一建議及折扣優待券發送給使用者。
一公司可使用有關其員工使用電池之資訊來建立電池之使用規則且使用電池壽命資訊作為一判定因素。例如，當一電池係新的時，它可被用在高電流工具中，當電池不太新時，它可被用在較低電流工具中，且當電池係舊的時則僅用在低電流工具中。當電池處於其壽命結束時，它可被停用並回收。
可藉由將電池102/202編碼至電池操作器件222而提供電池使用與充電之鎖定及安全，使得電池需經鑑認以與一充電器及工具一起使用。例如，若充電器未辨識電池，則充電器可拒絕為該電池充電(停用DC開關137)。若電池102/202被放入它未辨識之一工具中，則該電池可拒絕將電流供應至該工具(停用DC開關117)。若電池被放入一未被授權充電器中，則該電池可拒絕接受來自該充電器之電荷(停用DC開關117)。
更多特徵在本文中揭示之實施例情況下係可能的：若嘗試電池與一負載之任何未被授權組合，則電池將在記憶體中記錄事件並在下次電池被充電時將該未被授權事件傳送至一經授權充電器，其中充電器可將未被授權事件資訊發送給公司及/或製造商。若電池被連接至耦合至網際網路之一未被授權充電器，則可透過充電器網際網路連接件發送電池資訊(例如，序號、所有者等等)，識別電池為被盜。一智能充電器可詢問電池關於類型、充電演算法及必需剩餘電荷，其中最佳充電可被提供至電池且可提供其一估計充電時間。
AFE接收器106/126及/或DSM 110/130可為一微控制器積體電路(IC)之周邊設備。因此，在電池102/202或電池操作器件122/222中可能僅需一單一IC。此一微控制器亦可包括一積體溫度感測器且可進一步包括如上文所描述用於儲存電池與充電器操作之鑑認資料之一安全 記憶體。一外部器件可使用鑑認方法鏈結至電池操作器件122/222，該等鑑認方法需要一公用密鑰與一存取密鑰來解鎖所耦合之電池操作器件122/222。因此，一電池102/202可僅(例如)為一指定工具工作。一使用者無法將電池102/202帶至一不同位置且運用該電池操作另一器件(負載136)。此亦可防止第三方依小得多的成本提供仿製電池。此外，微控制器內之記憶體可用來追蹤電池相關資料，諸如充電循環之數目、充電曲線、電流及/或監測、使用等等。微控制器自身亦可藉由使用(例如)在一充電程序期間監測電池狀態之終止與保護演算法來控制充電或充電之至少某些態樣。
參考圖3，描繪用於圖1及圖2中展示之電池通信系統之各種通信介面之示意性方塊圖。圖3(a)展示運用一電感器352將RF信號電感性地耦合至連接至正端子118之電池匯流排354。電池匯流排354將正端子118與電池單元116之實際正端子連接。此可藉由一實際電感器線圈(變流器組態)、一鐵氧體磁珠或一電感性引線完成。根據一項實施例，電感器352可用來允許一高頻信號疊加在耦合正端子118之電池匯流排354上。然而，取決於設計，可能無需一電感，或電池設計之寄生電感及/或至正端子118之連接件(電池匯流排354)可為足夠的。圖3(b)展示運用一電容器356將RF信號電容性地耦合至連接至正端子118之電池匯流排354。
如圖3(c)中所展示，RF耦合器112與132可被免除且藉由在電池外殼302a與器件322a一起操作時提供彼此接近之電容性板312與332而用電池外殼302a與電池操作器件322a之間之電容性耦合替換。如在2015年2月12日公開、標題為「Wireless Transmission System and Method」之Chris Tucker的共同擁有美國專利申請公開案US 2015/0044969 A1中更充分描述，BodyCom通信可與此等電容性板312與332一起使用，且該案出於所有目的而據此以引用的方式併入本文中。
如圖3(d)中所展示，可藉由將接收器106/126與DSM 110/130耦合至內部天線356與358而使用依任何頻帶或頻率之無線傳輸(例如，藍芽)。圖3(e)展示電池302c及電池操作器件322c中之光學收發器362與364，該等光學收發器362與364透過位於電池302c及電池操作器件322c之同界(coterminous)部分之光學窗口進行光學通信。圖3(f)展示電池302d及電池操作器件322d中之超音波(聲)收發器366與368，該等超音波(聲)收發器366與368透過電池302c及電池操作器件322c之同界部分進行聲通信。
102‧‧‧電池
104‧‧‧帶通濾波器(BPF)
106‧‧‧接收器
108‧‧‧數位處理器與記憶體
110‧‧‧數位信號調變器(DSM)
112‧‧‧射頻(RF)耦合器
114‧‧‧電池單元溫度感測器
115‧‧‧電池單元電壓感測器
116‧‧‧電池單元
117‧‧‧直流(DC)電力開關
118a‧‧‧正直流(DC)電力端子
118b‧‧‧正直流(DC)端子
119‧‧‧電池單元氣壓感測器
120a‧‧‧負直流(DC)電力端子
120b‧‧‧負直流(DC)端子
121‧‧‧pH感測器
122‧‧‧關聯電池操作器件
124‧‧‧帶通濾波器(BPF)
126‧‧‧接收器
128‧‧‧數位處理器與記憶體
130‧‧‧數位信號調變器(DSM)
132‧‧‧射頻(RF)耦合器
136‧‧‧負載或電池充電器
137‧‧‧直流(DC)電力開關
140‧‧‧資料通信埠

Claims (31)

  1. 一種電池，其包括：一電池外殼，其具有由一第一正直流(DC)端子與一第一負DC端子組成之一電氣連接件，且其中進一步包括：至少一個電池單元，其被耦合在該第一正DC端子與該第一負DC端子之間；一第一接收器；一第一傳輸器；及一第一數位處理器與記憶體，該第一數位處理器被耦合至該第一接收器與該第一傳輸器。
  2. 一種具有一電池與一器件之間之資料通信之裝置，其包括：如請求項1之一電池，其中該第一接收器被耦合至該第一正DC端子，該第一傳輸器被耦合至該第一正DC端子，且該第一接收器經調適以依一第一頻率接收資料信號且該第一傳輸器係經調適以依一第二頻率傳輸資料信號之一第一數位信號調變器(DSM)；及一電池操作器件，其具有經調適用於耦合至該第一正DC端子與該第一負DC端子之第二正DC端子與第二負DC端子，且其中進一步包括：一DC負載，其被耦合在該第二正DC端子與該第二負DC端子之間；一第二接收器，其被耦合至該第二正DC端子且經調適以依該第二頻率接收資料信號；一第二數位信號調變器(DSM)，其被耦合至該第二正DC端子且經調適以依該第一頻率傳輸資料信號；及 一第二數位處理器與記憶體，該第二數位處理器被耦合至該第二接收器與該第二DSM；其中該電池外殼與該電池操作器件具有其間的資料通信。
  3. 如請求項2之裝置，其中該第一頻率與該第二頻率係相同的且該資料通信係單工的。
  4. 如請求項2之裝置，其進一步包括：一第一帶通濾波器，其被耦合在該第一正DC端子與該第一接收器之間，其中該第一帶通濾波器被調諧至該第一頻率；及一第二帶通濾波器，其被耦合在該第二正DC端子與該第二接收器之間，其中該第二帶通濾波器被調諧至該第二頻率；其中該第一頻率與該第二頻率係不同的且該資料通信係雙工的。
  5. 如請求項2之裝置，其進一步包括：一第一射頻(RF)耦合器，其被耦合在該第一正DC端子與該至少一個電池單元之間，其中該第一接收器與該第一DSM被耦合至該第一RF耦合器；及一第二RF耦合器，其被耦合在該第二正DC端子與該DC負載之間，其中該第二接收器與該第二DSM被耦合至該第二RF耦合器。
  6. 如請求項5之裝置，其中該第一RF耦合器與該第二RF耦合器係電感性耦合器。
  7. 如請求項5之裝置，其中該第一RF耦合器與該第二RF耦合器係電容性耦合器。
  8. 如請求項2之裝置，其進一步包括：一第一RF開關，其被耦合在該第一正DC端子與該至少一個電池單元之間，其中該第一接收器與該第一DSM被耦合至該第一 RF開關；及一第二RF開關，其被耦合在該第二正DC端子與該DC負載之間，其中該第二接收器與該第二DSM被耦合至該第二RF開關。
  9. 如請求項2之裝置，其進一步包括耦合在該至少一個電池單元與該第一正DC端子之間之一第一DC電力開關，其中該第一DC電力開關被耦合至該第一數位處理器且由該第一數位處理器控制。
  10. 如請求項2之裝置，其進一步包括耦合在該DC負載與該第二正DC端子之間之一第二DC電力開關，其中該第二DC電力開關被耦合至該第二數位處理器且由該第二數位處理器控制。
  11. 如請求項2之裝置，其進一步包括耦合至該至少一個電池單元與該第一數位處理器之至少一個感測器。
  12. 如請求項11之裝置，其中該至少一個感測器選自由一電壓感測器、一溫度感測器、一壓力感測器及一pH感測器組成之群組。
  13. 如請求項2之裝置，其進一步包括耦合至該第二數位處理器之一資料埠。
  14. 如請求項2之裝置，其中該第一數位處理器與該記憶體儲存該至少一個電池單元之識別及操作/充電參數。
  15. 如請求項2之裝置，其中該電池操作器件係一電池充電器。
  16. 如請求項2之裝置，其中該電池操作器件係一電池供電工具。
  17. 如請求項2之裝置，其中該電池操作器件係一電池供電器具。
  18. 如請求項14之裝置，其中該至少一個電池單元之該識別需匹配該電池操作器件之識別，否則該電池操作器件將不工作。
  19. 如請求項14之裝置，其中該至少一個電池單元之該識別及操作/充電參數需匹配該電池操作器件之識別，否則該至少一個電池單元將不充電。
  20. 如請求項14之裝置，其中該至少一個電池單元之該等操作/充電參數被傳遞至該第二數位處理器且該DC負載係耦合至該第二數位處理器與該第二正端子之一電池充電器，藉此該第二數位處理器控制該電池充電器之充電參數，同時為該至少一個電池單元充電。
  21. 如請求項20之裝置，其中該第二數位處理器提供從來自該第一數位處理器之該經傳遞數位資料判定之估計充電時間。
  22. 如請求項2之裝置，其中：一第一微控制器包括該第一接收器、該第一DSM及該第一數位處理器與記憶體；且一第二微控制器包括該第二接收器、該第二DSM及該第二數位處理器與記憶體。
  23. 如請求項2之裝置，其中該電池係複數個電池。
  24. 如請求項2之裝置，其中該複數個電池係串聯、並聯及/或串並聯連接。
  25. 一種具有一電池與一器件之間之資料通信之裝置，其包括：如請求項1之一電池，其中該第一接收器與該第一傳輸器藉由一第一光學收發器形成，該第一光學收發器在該電池外殼中且耦合至該第一數位處理器；及一電池操作器件，其具有第二正DC端子與第二負DC端子且其中進一步包括：一DC負載，其被耦合在該第二正DC端子與該第二負DC端子之間，一第二數位處理器與記憶體，及一第二光學收發器，其在該電池操作器件中且耦合至該第二數位處理器； 其中該第一光學收發器與該第二光學收發器在其間耦合資料。
  26. 一種具有一電池與一器件之間之資料通信之裝置，其包括：如請求項1之一電池，其中該第一接收器與該第一傳輸器藉由一第一超音波收發器形成，該第一超音波收發器在該電池外殼中且耦合至該第一數位處理器；及一電池操作器件，其具有第二正DC端子與第二負DC端子且其中進一步包括：一DC負載，其被耦合在該第二正DC端子與該第二負DC端子之間，一第二數位處理器與記憶體，及一第二超音波收發器，其在該電池操作器件中且耦合至該第二數位處理器；其中該第一超音波收發器與該第二超音波收發器在其間耦合資料。
  27. 一種具有一電池與一器件之間之資料通信之裝置，其包括：如請求項1之一電池，其中該第一接收器經調適以依一第一頻率接收資料信號且該第一傳輸器係經調適以依一第二頻率傳輸資料信號之一第一數位信號調變器(DSM)；一第一天線，其被耦合至該第一接收器與該第一數位信號調變器(DSM)；及一第一數位處理器與記憶體，該第一數位處理器被耦合至該第一接收器與該第一DSM；及一電池操作器件，其具有第二正DC端子與第二負DC端子且其中進一步包括：一DC負載，其被耦合在該第二正DC端子與該第二負DC端 子之間；一第二天線；一第二接收器，其被耦合至該第二天線且經調適以依該第二頻率接收資料信號；一第二數位信號調變器(DSM)，其被耦合至該第二天線且經調適以依該第一頻率傳輸資料信號；及一第二數位處理器與記憶體，該第二數位處理器被耦合至該第二接收器與該第二DSM；其中該電池外殼與該電池操作器件具有其間的資料通信。
  28. 如請求項27之裝置，其中該第一頻率與該第二頻率係實質上相同頻率。
  29. 如請求項27之裝置，其中該資料通信係經由一藍芽通信鏈路。
  30. 一種具有一電池與一器件之間之資料通信之裝置，其包括：如請求項1之一電池，其中該第一接收器經調適以依一第一頻率接收資料信號且該第一傳輸器係經調適以依一第二頻率傳輸資料信號之一第一數位信號調變器(DSM)；一第一電容性耦合板；該第一接收器被耦合至該第一電容性耦合板；該第一DSM被耦合至該第一電容性耦合板；及一第一數位處理器與記憶體，該第一數位處理器被耦合至該第一接收器與該第一DSM；及一電池操作器件，其具有第二正DC端子與第二負DC端子且其中進一步包括：一DC負載，其被耦合在該第二正DC端子與該第二負DC端子之間；一第二電容性耦合板； 一第二接收器，其被耦合至該第二電容性耦合板且經調適以依該第二頻率接收資料信號；一第二數位信號調變器(DSM)，其被耦合至該第二電容性耦合板且經調適以依該第一頻率傳輸資料信號；及一第二數位處理器與記憶體，該第二數位處理器被耦合至該第二接收器與該第二DSM；其中該電池外殼與該電池操作器件具有其間的資料通信。
  31. 如請求項30之裝置，其中該第一頻率與該第二頻率係實質上相同頻率。
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