[發(fā)明專(zhuān)利]薄層電池的保護(hù)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110268536.8
• 申請(qǐng)日: 2011-09-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102403698A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-04-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 弗雷德里克·坎廷
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 意法半導(dǎo)體(圖爾)公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02H7/18
• 分類(lèi)號(hào): H02H7/18
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 王茂華;董典紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于保護(hù)薄層電池的系統(tǒng)。

背景技術(shù)

例如為鋰離子型的薄層電池兩端的電壓隨著其操作會(huì)減小到臨界電壓，低于該臨界電壓會(huì)不可逆地?fù)p壞該電池。因此，在電壓到達(dá)此臨界電壓之前，應(yīng)停止電池放電且應(yīng)將電池再充電。

本文所考慮的是使用于間歇工作的系統(tǒng)的薄層電池，例如為用于周期性地傳送數(shù)據(jù)(定期或不定期)的自備式傳感器供電的電池。在這樣的系統(tǒng)中，非常短的工作期與長(zhǎng)時(shí)間的非工作期交替。此外，用于電池的薄層技術(shù)需要這些電池相對(duì)其它電池具有強(qiáng)內(nèi)阻。

圖1是示出由為這樣的傳感器供電的電池提供的電流I相對(duì)時(shí)間t的圖。高幅值(例如5mA)且短持續(xù)時(shí)間的電流峰值由持續(xù)幾秒鐘到幾小時(shí)的長(zhǎng)時(shí)間周期隔開(kāi)，該短持續(xù)時(shí)間短于半毫秒，在該長(zhǎng)時(shí)周期內(nèi)電流具有非常小的幅值(例如0.1mA)。在時(shí)間t0和t1之間，間歇負(fù)載是不工作的。在時(shí)間t1和t2之間以及時(shí)間t3和t4之間，間歇負(fù)載是工作的。在非工作周期內(nèi)的非零電流的存在例如是因?yàn)樵谶@些時(shí)間周期內(nèi)，電池用于給低耗微控制器供電。

盡管已經(jīng)提供了用于保護(hù)電池的、檢測(cè)所述電池接近電池的臨界電壓時(shí)的時(shí)間的系統(tǒng)，如下文所討論的，這樣的系統(tǒng)不適于間歇工作的薄層電池。

發(fā)明內(nèi)容

實(shí)施方式提供一種用于保護(hù)電池的方法和裝置，該電池適于為連接到間歇工作的負(fù)載的薄層電池。

實(shí)施方式提供一種用于保護(hù)薄層電池的方法，該薄層電池連接到間歇負(fù)載，所述方法包括步驟：使電池周期性工作在其最大放電電流，及一旦所述電池兩端的電壓達(dá)到閾值電壓就斷開(kāi)所述電池，所述閾值電壓大于所述電池在所述最大放電電流時(shí)的臨界電壓。

根據(jù)實(shí)施方式，所述周期性工作的占空比小于0.1％。

根據(jù)實(shí)施方式，所述周期性工作的各相位的持續(xù)時(shí)間短于10ms。

根據(jù)實(shí)施方式，所述周期性工作的周期短于10分鐘。

實(shí)施方式還提供一種用于保護(hù)薄層電池的裝置，所述薄層電池連接到間歇負(fù)載，所述裝置包括：可切換的負(fù)載，所述可切換的負(fù)載能夠使電池周期性地以最大放電電流工作；及電壓比較器，所述電壓比較器能夠?qū)⑺鲭姵貎啥说碾妷汉烷撝当容^，所述閾值大于所述電池在所述最大放電電流時(shí)的臨界電壓。

根據(jù)實(shí)施方式，所述可切換的負(fù)載由第一開(kāi)關(guān)部件控制，所述第一開(kāi)關(guān)部件具有小于0.1％的占空比。

根據(jù)實(shí)施方式，所述第一開(kāi)關(guān)部件能夠形成由方形脈沖形成的信號(hào)，該方形脈沖的寬度小于10ms。

根據(jù)實(shí)施方式，所述第一開(kāi)關(guān)部件能夠形成周期短于10分鐘的信號(hào)。

根據(jù)實(shí)施方式，所述裝置包括緩沖電容器，所述緩沖電容器與所述間歇負(fù)載并聯(lián)。

根據(jù)實(shí)施方式，所述裝置包括第二開(kāi)關(guān)部件，所述第二開(kāi)關(guān)部件設(shè)置在包括所述電池及所述可切換的負(fù)載的組件與包括所述緩沖電容器和所述間歇負(fù)載的組件之間。

根據(jù)實(shí)施方式，所述可切換的負(fù)載是電流源。

附圖說(shuō)明

在如下結(jié)合附圖的具體實(shí)施方式的非限制性描述中將更詳細(xì)討論前述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。

圖1是示出為間歇負(fù)載供電的電池提供的電流的示例的圖；

圖2是示出電池的端電壓對(duì)于兩個(gè)放電電流值根據(jù)其放電率變化的圖示；

圖3示出為間歇負(fù)載供電的、具有用于保護(hù)電池的系統(tǒng)的電池組件的示例；

圖4類(lèi)似于圖2，示出如圖3所示連接的電池兩端的電壓的變化；

圖5A是示出為特定的間歇負(fù)載供電的電池提供的電流的示例的圖示；

圖5B類(lèi)似于圖2，示出提供圖5A的電流的電池兩端的電壓的變化。

具體實(shí)施方式

發(fā)明人已經(jīng)研究了能夠提供高、低電流交替的電池的特性且一直尋找優(yōu)化該電池的使用的方案。

圖2是示出對(duì)分別是01.mA和5mA的兩個(gè)放電電流值來(lái)說(shuō)，特定鋰離子電池兩端的電壓V根據(jù)其放電率TD的變化。當(dāng)電池被充滿(mǎn)時(shí)，放電率是0。隨著電池工作，放電率增加且不應(yīng)達(dá)到最大值，以避免不可逆地?fù)p壞電池。對(duì)于0.1mA的放電電流，電壓自4.2V的初始電壓降低到3.6V的臨界電壓V_C1。對(duì)于5mA的放電電流，電壓自3.75V的初始電壓降低到3V的臨界電壓V_C2。