用于控制鋰動(dòng)力電池的電池管理系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本申請(qǐng)涉及一種具有電池管理系統(tǒng)的智能可再充電電池組，所述電池管理系統(tǒng)用于監(jiān)測(cè)并控制電池的充電和放電。所述電池管理系統(tǒng)包括初級(jí)和次級(jí)保護(hù)電路，用于監(jiān)測(cè)電池的充電和放電。構(gòu)成所述電池組的獨(dú)立電池通過(guò)主總線(xiàn)連接到連接器以便連接至電池充電器或待供電的設(shè)備，并且通過(guò)所述電池管理系統(tǒng)控制的開(kāi)關(guān)可中斷所述主總線(xiàn)以防止電池在充電或放電期間受到損壞。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于控制鋰動(dòng)力電池的電池管理系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考
[0002]本申請(qǐng)要求于2011年8月10日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/522，192號(hào)和于2011年4月28日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/480，286號(hào)的優(yōu)先權(quán)。
[0003]本申請(qǐng)關(guān)聯(lián)以下申請(qǐng):序列號(hào)為_(kāi)、標(biāo)題為〃Latch Mechanism For Battery
Retention (用于電池保持的閂鎖機(jī)構(gòu))〃、于_提交的美國(guó)申請(qǐng)；序列號(hào)為_(kāi)、
標(biāo)題為〃Battery Management System With MOSFET Boost System (具有 MOSFET 升壓系
統(tǒng)的電池管理系統(tǒng))〃、于_提交的美國(guó)申請(qǐng)；序列號(hào)為_(kāi)、標(biāo)題為"System and
Method For Automatic Detection Of Battery Insertion(用于電池插入的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)
及方法)〃、于_提交的美國(guó)申請(qǐng)；序列號(hào)為_(kāi)、標(biāo)題為"System and Method For
Tracking And Archiving Battery Performance Data (用于追蹤和存檔電池性能數(shù)據(jù)的
系統(tǒng)及方法)〃、于—提交的美國(guó)申請(qǐng)；序列號(hào)為_(kāi)、標(biāo)題為〃Viral Distribution of
Data, Operating Parameters and Software Using A Battery As A Carrier (使用電池
作為載體的數(shù)據(jù)病毒發(fā)送、操作參數(shù)及軟件)"、于__提交的美國(guó)申請(qǐng)。通過(guò)引用方式
將以上申請(qǐng)整體包含在此以供參考。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0004]本發(fā)明涉及一種向設(shè)備供電的電池組。更具體地，本發(fā)明涉及一種電池組和電池管理系統(tǒng)，用于管理電池組的充電和放電從而使得在使用時(shí)可從設(shè)備獲得的功率量最大并且使得以延長(zhǎng)電池使用壽命的方式給電池再充電。
【背景技術(shù)】
[0005]心肺復(fù)蘇(CPR)是一種公知的且有價(jià)值的急救方法，用于使遭受心臟驟停的人復(fù)蘇。CPR要求反復(fù)按壓胸部以擠壓心臟和胸腔從而泵送血液流過(guò)身體。人工呼吸，例如嘴對(duì)嘴呼吸或袋式面罩設(shè)備，用于向肺供應(yīng)空氣。當(dāng)施救者有效地進(jìn)行人工胸部按壓時(shí)，在身體里的血流量約為正常血流量的25%到30%。然而，即使是經(jīng)驗(yàn)豐富的護(hù)理人員也不能維持長(zhǎng)時(shí)間的充足的胸部按壓。請(qǐng)見(jiàn)作者為Hightower等人的Decay In Quality Of ChestCompressions Over Time (過(guò)長(zhǎng)時(shí)間胸部按壓效果衰退),發(fā)表在Ann.Emerg.Med.(急救醫(yī)療年鑒)第26期，第300頁(yè)(1995年9月)。因此，CRP不能常常成功地維持或者復(fù)蘇病人。然而，如果能夠保持充足的胸部按壓，則心臟驟停的受害者可以維持更長(zhǎng)的時(shí)間。偶爾也有延長(zhǎng)的(45到90分鐘)CPR效果被報(bào)道，且受害者最終獲救于冠狀動(dòng)脈搭橋手術(shù)。參見(jiàn)Tovar等人的，Successful Myocardial Revascularization and Neurologic Recovery (成功的心肌血管再造及神經(jīng)康復(fù))，Texas Heart J (德州心臟期刊)第22期第271頁(yè)(1995)。
[0006]為了提供更好的血流量并提高旁邊的人在復(fù)蘇努力方面的效果，多種用于執(zhí)行CPR的醫(yī)療設(shè)備已經(jīng)被提出。在這些設(shè)備的一個(gè)變型中，帶狀件被環(huán)繞病人胸部周?chē)胖?，并且自?dòng)胸部按壓設(shè)備收緊帶狀件以實(shí)現(xiàn)胸部按壓。我們自己的專(zhuān)利=Mollenauer等人的Resuscitation device having a motor driven belt to constrict/compress the chest(具有馬達(dá)驅(qū)動(dòng)帶以緊縮/按壓胸部的復(fù)蘇裝置)，美國(guó)專(zhuān)利第6，142，962號(hào)(2000年11月7日)；Bystrom等人的Resuscitation and alert system (復(fù)蘇與警報(bào)系統(tǒng))，美國(guó)專(zhuān)利第6，090，056 號(hào)(2000 年 7 月 18 日)；Sherman 等人的 Modular CPR assist device (模塊化CPR救助裝置)，美國(guó)專(zhuān)利第6，066，106號(hào)(2000年5月23日);以及Sherman等人的ModularCPR assist device (模塊化CPR救助裝置)，美國(guó)專(zhuān)利第6，398，745號(hào)(2002年6月4日)；以及我們?cè)?001年5月25日提交的序列號(hào)為第09/866，377號(hào)的申請(qǐng)，我們?cè)?002年7月10日提交的序列號(hào)為第10/192,771號(hào)的申請(qǐng)和我們?cè)?010年3月17日提交的申請(qǐng)序列號(hào)為第12/726，262號(hào)的申請(qǐng)，這些申請(qǐng)描述使用帶狀件按壓病人胸部的胸部按壓設(shè)備。所有這些專(zhuān)利或申請(qǐng)的內(nèi)容通過(guò)引用方式被整體包含于此以供參考。
[0007]由于急救期間分秒必爭(zhēng)，任何CPR設(shè)備都應(yīng)當(dāng)易于使用且便于快速布置在病人身上。我們自己的設(shè)備易于快速布置并且能夠顯著增加病人生存的機(jī)會(huì)。
[0008]這種設(shè)備的一個(gè)重要的方面是需要小巧、功率大且可靠的電源為設(shè)備供電。然而，這種需求不限制于上述的機(jī)械按壓設(shè)備。許多醫(yī)療設(shè)備都需要重量輕的電源，典型地是電池，其必須能夠在延長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)向設(shè)備供應(yīng)充足的能量。另外，電源必須是相對(duì)重量輕的，以提高醫(yī)療設(shè)備的便攜性，電池也必須在沒(méi)有顯著的電壓或電流下降的情況下在延長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)供應(yīng)它的電力以保證設(shè)備使用期間的操作的穩(wěn)定性。
[0009]現(xiàn)代的電池典型地需要額外的電子電路或者電池管理系統(tǒng)，所述電池管理系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為用于管理電池的操作。這種電池管理系統(tǒng)應(yīng)該能夠監(jiān)測(cè)電池的操作(包括在不會(huì)顯著增加電池的內(nèi)阻的同時(shí)電池的充電和放電)。另外，電池管理系統(tǒng)也應(yīng)該能夠隨著電池技術(shù)發(fā)展而適應(yīng)不同電池化學(xué)成分。為此，電池管理系統(tǒng)也需要具有充足的處理能力和存儲(chǔ)容量以記錄在電池壽命期間發(fā)生的事件，并且能夠分析與這些情況有關(guān)的數(shù)據(jù)和/或?qū)⑦@些數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊惺交蚍植际椒?wù)器系統(tǒng)中以用于分析。該電池管理系統(tǒng)也將包括多種安全相關(guān)系統(tǒng)，其被設(shè)計(jì)成用以保護(hù)電池、待由電池供電的設(shè)備以及電池或被供電的設(shè)備的用戶(hù)免于多種環(huán)境或操作因素的傷害。本發(fā)明滿(mǎn)足這些以及其他需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]在一個(gè)最一般的方面中，本發(fā)明提供一種能夠在較長(zhǎng)時(shí)間段可靠地提供高功率和電流以給設(shè)備供電的高性能電池組。另外，該電池組包括監(jiān)測(cè)并控制電池操作(包括電池的充電和放電)的所有方面的電池管理系統(tǒng)。電池管理系統(tǒng)也能夠記錄電池組充電和放電期間發(fā)生的事件，并傳輸這些事件以供隨后分析。電池管理系統(tǒng)也能夠被更新而具有增強(qiáng)的或改進(jìn)的操作參數(shù)，并且能夠管理多種電池化學(xué)成分以提供向前和向后的兼容性。
[0011 ] 在一方面中，本發(fā)明的電池管理系統(tǒng)包括電路，該電路監(jiān)測(cè)電池組的每個(gè)電池的充電以防止電池之間電壓不平衡。該系統(tǒng)包括泄放電路，所述泄放電路被配置成用于泄放每個(gè)獨(dú)立電池中的過(guò)量充電。
[0012]在另一方面中，電池管理系統(tǒng)包括初級(jí)保護(hù)電路，所述初級(jí)保護(hù)電路監(jiān)測(cè)電池組中每個(gè)電池的充電和放電。若觀(guān)察到故障，初級(jí)保護(hù)電路提供信號(hào)，該信號(hào)驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)n-FET設(shè)備的柵極從而打開(kāi)電池的主總線(xiàn)以中斷來(lái)自電池的電流。
[0013]在又一方面中，電池管理系統(tǒng)包括災(zāi)難性故障保護(hù)以監(jiān)測(cè)電池組的電池過(guò)電壓或過(guò)電流狀態(tài)。當(dāng)感測(cè)到故障時(shí)，提供信號(hào)，該信號(hào)驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)n-FET設(shè)備的柵極從而打開(kāi)電池的主總線(xiàn)以中斷來(lái)自電池的電流。
[0014]在又一方面中，電池管理系統(tǒng)包括氣體壓力計(jì)功能，該功能監(jiān)測(cè)電池組的充電和放電，然后根據(jù)存儲(chǔ)的信息和當(dāng)前的信息確定與估計(jì)的電池組可用電荷量相關(guān)的值。
[0015]在又一方面中，本發(fā)明的電池管理系統(tǒng)包括電路，該電路被構(gòu)造成用將所提供的用以驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)n-FET設(shè)備的柵極的電壓提高至完全導(dǎo)通，從而允許最大的電流通過(guò)n-FET設(shè)備。
[0016]在又一方面中，本發(fā)明的電池管理系統(tǒng)也可包括電路，該電路被設(shè)計(jì)成，除非電池組被插入到充電器中或被插入到將要被電池供電的設(shè)備中，否則該電路都用以隔離電池組的端子。這種隔離使得當(dāng)電池未插入到充電器中或未插入到將要被電池供電的設(shè)備中時(shí)，電池端子零跨接電壓，因此防止端子意外短路，意外短路會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的電池放電而且有可能對(duì)裝備或用戶(hù)造成危害。
[0017]在又一方面中，本發(fā)明的電池管理系統(tǒng)可包括用于控制電池管理系統(tǒng)的多個(gè)功能的一個(gè)或多個(gè)處理器。在又一方面中，所述一個(gè)或多個(gè)處理器可被配置成與內(nèi)部和/或外部存儲(chǔ)器存儲(chǔ)或設(shè)備通信以用于存儲(chǔ)電池組的充電、放電和存儲(chǔ)期間發(fā)生的事件。在又一方面，處理器不僅可以被配置成與內(nèi)部或外部存儲(chǔ)介質(zhì)或設(shè)備通信，還可以被配置成通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與其他處理器、存儲(chǔ)介質(zhì)或設(shè)備、或者甚至與其他電池或電池充電器通信。網(wǎng)絡(luò)可以是有線(xiàn)的或者無(wú)線(xiàn)的。
[0018]在另一方面中，本發(fā)明包括向設(shè)備供電的電池組，包括:具有正極和負(fù)極端子的可再充電電池；將可再充電電池的正極端子與電池組連接器的正連接器相連接并將可再充電電池的負(fù)極端子與電池組連接器的負(fù)連接器相連接的主總線(xiàn)；以及與可再充電電池電通信的電池管理系統(tǒng)，其包括用于監(jiān)測(cè)與電池的充電狀態(tài)相關(guān)的輸入的處理器、布置在位于電池正極端子與電池組的正連接器之間的前側(cè)總線(xiàn)中的開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)對(duì)由處理器響應(yīng)于與電池的充電狀態(tài)相關(guān)的輸入而產(chǎn)生的信號(hào)起反應(yīng)以控制電池的充電和放電。
[0019]在一個(gè)可選的方面中，開(kāi)關(guān)是n-FET設(shè)備。另一個(gè)可選的方面還包括與第一可再充電電池串聯(lián)連接的第二可再充電電池；以及監(jiān)控電路，與處理器電通信，所述監(jiān)控電路監(jiān)測(cè)第一和第二可再充電電池的電壓并將每個(gè)可再充電電池的信號(hào)提供給處理器，信號(hào)代表在每個(gè)電池的正極和負(fù)極端子的之間所測(cè)量的電壓的等級(jí)，監(jiān)控電路包括將第一可再充電電池連接到第一泄放電路的第一開(kāi)關(guān)，第一開(kāi)關(guān)響應(yīng)于來(lái)自處理器的過(guò)電壓信號(hào)而閉合第一開(kāi)關(guān)以防止第一可再充電電池的過(guò)充電，監(jiān)控電路還包括將第二可再充電電池連接到第二泄放電路的第二開(kāi)關(guān)，第二開(kāi)關(guān)響應(yīng)于來(lái)自處理器的過(guò)電壓信號(hào)而閉合第二開(kāi)關(guān)以防止第二可再充電電池的過(guò)充電。
[0020]又一方面還包括溫度監(jiān)測(cè)電路，該溫度檢測(cè)電路用于監(jiān)測(cè)電池組的溫度并用于向處理器提供與電池組的溫度相關(guān)的信號(hào)；并且其中所述處理器接收并分析溫度信號(hào)以確定電池組的溫度是否在預(yù)先選定的溫度范圍之內(nèi)，并且如果電池組的溫度不在預(yù)先選定的溫度范圍之內(nèi)，則處理器提供信號(hào)至開(kāi)關(guān)以使電池的正極端子與電池組的正連接器斷開(kāi)連接。
[0021 ] 又一方面還包括充電狀態(tài)監(jiān)測(cè)電路，該充電狀態(tài)監(jiān)測(cè)電路用于提供向設(shè)備供電的電池組的可用電量指示。又一方面還包括與處理器電通信的電池組隔離電路，該電池隔離電路被配置成向處理器提供連接信號(hào)，所述連接信號(hào)指示電池組的連接器被連接到電池充電器或者待供電的設(shè)備；并且其中處理器通過(guò)向開(kāi)關(guān)發(fā)送信號(hào)以閉合開(kāi)關(guān)來(lái)響應(yīng)連接信號(hào)，從而提供跨接連接器的正極和負(fù)極端子的電壓。
[0022]在又一方面中，電池組隔離電路包括機(jī)械開(kāi)關(guān)，該機(jī)械開(kāi)關(guān)在電池組的電池連接器連接到電池充電器或者待供電的設(shè)備時(shí)具有閉合狀態(tài)；并且其中處理器響應(yīng)機(jī)械開(kāi)關(guān)的閉合狀態(tài)從而提供跨接連接器的正極和負(fù)極端子的電壓。
[0023]又一方面包括通信總線(xiàn)，所述通信總線(xiàn)將處理器連接到連接器及連接到電池管理系統(tǒng)的其他組件，通信總線(xiàn)被配置成在處理器和電池管理系統(tǒng)的其他組件之間提供通信，并向電池組外部的其他系統(tǒng)、處理器、網(wǎng)絡(luò)或存儲(chǔ)介質(zhì)提供通信。
[0024]又一方面包括安裝在電池組外部的指示器裝置，該指示器裝置提供與電池的操作相關(guān)的信息的可視指示。在一個(gè)可選方面中，指示器裝置是至少一個(gè)發(fā)光二極管。
[0025]在又一方面中，本發(fā)明包括智能電池組，該智能電池組包括:殼體；連接器，被安裝在殼體一端并且構(gòu)造成接合布置在待供電的設(shè)備中或上的連接器；多個(gè)可再充電電池，每個(gè)電池具有正極和負(fù)極端子，并且每個(gè)電池通過(guò)主總線(xiàn)串聯(lián)連接，該主總線(xiàn)的正極側(cè)連接到連接器的正極端子，負(fù)極側(cè)連接到連接器的負(fù)極端子，該多個(gè)電池布置在殼體內(nèi)部；開(kāi)關(guān)，布置在主總線(xiàn)的位于連接器的正極端子與多個(gè)電池之間的正極側(cè)；處理器，用于控制電池組的操作；初級(jí)保護(hù)電路，與處理器電通信，該初級(jí)保護(hù)電路包括:電通信的多個(gè)監(jiān)控電路，該多個(gè)監(jiān)控電路中的每一個(gè)都用于監(jiān)測(cè)與多個(gè)電池中的每個(gè)獨(dú)立電池的充電狀態(tài)相關(guān)的參數(shù)，以及多個(gè)泄放電路,該多個(gè)泄放電路中的每一個(gè)連接到電池中每個(gè)獨(dú)立電池,從而響應(yīng)于被連接到該電池的監(jiān)控電路所測(cè)量的電池參數(shù)對(duì)該電池進(jìn)行泄放，防止電池過(guò)電壓；次級(jí)保護(hù)電路，用于保護(hù)電池組防止短路；電池管理系統(tǒng)，與連接器、開(kāi)關(guān)和多個(gè)監(jiān)控電路電通信，該電池管理系統(tǒng)構(gòu)造成監(jiān)測(cè)電池的充電和放電并且構(gòu)造成如果檢測(cè)到故障時(shí)則提供信號(hào)給開(kāi)關(guān)以將該開(kāi)關(guān)打開(kāi)；充電狀態(tài)監(jiān)測(cè)電路，包括用于確定流過(guò)主總線(xiàn)的電流量的傳感器、與該傳感器電通信的充電狀態(tài)處理器、與充電狀態(tài)處理器電通信的充電狀態(tài)存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)與電池相關(guān)的和與流過(guò)主總線(xiàn)的電流量相關(guān)的信息，其中充電狀態(tài)處理器根據(jù)存儲(chǔ)在充電狀態(tài)存儲(chǔ)器中的信息和來(lái)自傳感器的輸入而確定電池的可用電流量；以及與連接器、處理器、初級(jí)保護(hù)電路、次級(jí)保護(hù)電路、電池管理系統(tǒng)和充電狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電通信的通信總線(xiàn)，用于提供連接器、處理器、初級(jí)保護(hù)電路、次級(jí)保護(hù)電路、電池管理系統(tǒng)和充電狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)之間的通信。
[0026]在可選的方面中，開(kāi)關(guān)是η-溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管。在又一個(gè)可選方面中，初級(jí)保護(hù)電路包括構(gòu)造成監(jiān)測(cè)電池的充電和放電的初級(jí)保護(hù)處理器。在又一可選方面中，初級(jí)保護(hù)電路包括構(gòu)造成控制電池的充電和放電的初級(jí)保護(hù)處理器。
[0027]在又一方面中，處理器也被構(gòu)造成通過(guò)通信總線(xiàn)將信息傳輸?shù)匠潆姞顟B(tài)處理器，充電狀態(tài)處理器使用該信息來(lái)確定電池的可用電流量并且將所確定的可用電流量存儲(chǔ)在充電狀態(tài)存儲(chǔ)器中。
[0028]又一方面包括溫度監(jiān)測(cè)電路以確定電池組的溫度，該溫度監(jiān)測(cè)電路將電池組的溫度傳輸?shù)匠跫?jí)保護(hù)電路；并且其中初級(jí)保護(hù)電路構(gòu)造成，如果電池組的溫度不在預(yù)先選定的溫度值范圍內(nèi)則初級(jí)保護(hù)電路發(fā)送信號(hào)到開(kāi)關(guān)以打開(kāi)該開(kāi)關(guān)。
[0029]在又一方面中，智能電池組還包括與處理器電通信的電池組隔離電路，該電池組隔離電路構(gòu)造成提供連接信號(hào)至處理器，該連接信號(hào)指示電池組的連接器連接到電池充電器或者待供電的設(shè)備；并且其中處理器通過(guò)發(fā)送信號(hào)到開(kāi)關(guān)以閉合該開(kāi)關(guān)來(lái)響應(yīng)連接信號(hào)，從而提供跨接連接器的正極和負(fù)極端的電壓。
[0030]在又一個(gè)可選方面中，本發(fā)明包括由上述電池組或智能電池組供電的設(shè)備。在一個(gè)可選方面中，該設(shè)備是醫(yī)療設(shè)備。在另一個(gè)可選方面，該設(shè)備是機(jī)械按壓設(shè)備。在又一的方面中，電池組或智能電池組構(gòu)造成向機(jī)械按壓設(shè)備供電至少30分鐘。在又一方面中，電池組或智能電池組構(gòu)造成在機(jī)械按壓設(shè)備被用于治療大于普通體型的病人時(shí)向機(jī)械按壓設(shè)備供電至少20分鐘。在又一方面，電池組或智能電池組
[0031]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)勢(shì)將從以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述中變得顯而易見(jiàn)，其中附圖以實(shí)例的方式圖示出了本發(fā)明的特征。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1圖示出了通過(guò)使用機(jī)械胸部按壓設(shè)備實(shí)施胸部按壓的方法。
[0033]圖2是圖1的機(jī)械胸部按壓設(shè)備的透視圖，示出了設(shè)備的底部和前側(cè)。
[0034]圖3是圖1的機(jī)械胸部按壓設(shè)備的透視圖，示出了底部和后蓋板被移除。
[0035]圖4A是根據(jù)本發(fā)明的電池組的透視圖，示出了布置在電池組前側(cè)的電池閂鎖。
[0036]圖4B是圖4A的電池組的透視圖，示出了布置在電池組后側(cè)的連接器、指示器和按鈕。
[0037]圖5是示出了本發(fā)明的電池組的一個(gè)實(shí)施方式的多種組件的分解透視圖。
[0038]圖6是根據(jù)本發(fā)明的原理的電池管理系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]本發(fā)明的多種實(shí)施方式旨在提供用于向移動(dòng)設(shè)備(尤其是醫(yī)療設(shè)備)供電的可再充電電池。在電池需要在可預(yù)見(jiàn)時(shí)間段內(nèi)提供較大的電流量時(shí)本發(fā)明的實(shí)施方式是尤其有利的。另外，本發(fā)明的實(shí)施方式包括控制電池操作的所有方面的電池管理系統(tǒng)，也包括存儲(chǔ)器，在該存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)了與電池相關(guān)的、在電池使用壽命期間發(fā)生的事件。另外，電池管理系統(tǒng)的實(shí)施方式包括與使用不同電池化學(xué)成分的電池適應(yīng)的能力，并且也能夠通過(guò)通信端口被更新。
[0040]雖然本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方式是參照機(jī)械按壓設(shè)備進(jìn)行描述的，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將立即理解到這些實(shí)施方式不局限于只向這樣的設(shè)備供電。實(shí)際上，所述用途僅僅是示范性的，并且根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方式的電池可以用于為任意設(shè)備供電，尤其是為醫(yī)療設(shè)備供電，其中設(shè)備的設(shè)計(jì)要求通過(guò)這樣的電池的性能被滿(mǎn)足。
[0041]當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方式的電池與機(jī)械按壓設(shè)備一起使用時(shí)，電池必須能夠在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)向機(jī)械按壓設(shè)備供電，從而不僅可以在發(fā)病現(xiàn)場(chǎng)治療病人，而且還可以在將病人從發(fā)病現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸?shù)阶o(hù)理中心的期間治療病人。然而經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)表明，病人的體型和重量是決定電池在治療期間的電流消耗的因素。因此，治療體型大于普通病人的病人會(huì)引起更大的電池電流消耗。
[0042]例如，研究已發(fā)現(xiàn)，胸深度、胸寬度和胸周長(zhǎng)是影響向機(jī)械按壓設(shè)備供電的電池的電流消耗量的因素。其他研究已觀(guān)察到普通成年男性人類(lèi)的平均胸深度是9.4英寸、平均胸寬度是12.2英寸及平均胸周長(zhǎng)是39.7英寸。參見(jiàn)Young, JW，RF Chandler, CCSnow, KM Robinette, GF Zehner, MS Lofberg, Anthropometric and Mass DistributionCharacteristics of the Adult Female (成年女性的人體測(cè)量特性與質(zhì)量分布特性)，F(xiàn)AA Civil Aeromedical Institute (美國(guó)聯(lián)邦航空局民用航空醫(yī)學(xué)研究所)，Okalhomacity (俄克拉荷馬城)，OK,報(bào)告號(hào) FAA-AM-83-16,1983 年；Anthropometry and MassDistribution for Human Analogues (用于模擬人的人體測(cè)量學(xué)和質(zhì)量分布):第一卷:Military Male Aviators (軍事男性飛行員)，報(bào)告號(hào)第 USAFSAM-TR-88-6 號(hào)，1988 年 3 月；Haslegrave, CM, "Characterizing the anthropometric extremes of the population(描述人口的人體測(cè)量極限)〃，Ergonomics (人機(jī)工程學(xué))，29: 2，第281-301頁(yè)，1986年；Diffrient, N, AR Tilley, JC Bardagy, Human Scale (人的比例)1/2/3, The MIT Press (MIT出版社),Cambridge (劍橋),MA, 1974 年；以及 PeopleSize Pro Software (人體尺寸專(zhuān)業(yè)軟件)，Open Ergonomics Ltd.(人機(jī)工程學(xué)公開(kāi)公司)，34Bakewell Road, Loughborough, Leicestershire, LE115QY, United Kingdom (英國(guó)，LE115QY,萊斯特郡,拉夫堡，Bakewell 路34號(hào))，以上內(nèi)容通過(guò)引用被全部包含在此以供參考。有利地，對(duì)于普通體型病人來(lái)說(shuō)電池能夠保持機(jī)械按壓設(shè)備的操作至少30分鐘，而對(duì)于體型大于普通體型的病人能夠保持機(jī)械按壓設(shè)備的操作至少20分鐘。
[0043]現(xiàn)在詳細(xì)地參考附圖，其中相同的數(shù)字標(biāo)號(hào)在幾個(gè)圖中表示相似的或相同的元件，圖1中示出了胸部按壓帶適配在病人I身上。胸部按壓設(shè)備2借助帶3實(shí)施按壓，所述帶具有右邊帶部分3R和左邊帶部分3L。胸部按壓設(shè)備2包括帶驅(qū)動(dòng)臺(tái)4和按壓帶盒5(其包含帶)。帶驅(qū)動(dòng)臺(tái)4包括機(jī)架6供病人在上面休息，緊固帶的裝置、處理器和用戶(hù)界面被布置在機(jī)架上。帶包括拉帶18和19以及位于帶兩端處的寬負(fù)載分配部件16和17。緊固帶的裝置包括附接至驅(qū)動(dòng)卷軸的馬達(dá)，在使用時(shí)帶圍繞著該驅(qū)動(dòng)卷軸纏繞并且繃緊。如在這里示出的，胸部按壓設(shè)備的設(shè)計(jì)允許獲得輕量的機(jī)電胸部按壓設(shè)備。完全組裝的胸部按壓設(shè)備僅重29磅，并且因此可以長(zhǎng)距離的手提。設(shè)備自身的重量約為22.0至23.0磅，在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式中，具有的電池重量在2至5.0磅之間，優(yōu)選地約為3磅。帶盒約重0.8磅，用于固定病人的帶約重1.6磅。
[0044]圖2示出了從上方觀(guān)察到的胸部按壓設(shè)備的后側(cè)23。在圖2的透視圖中，普通體型的病人臀部和大腿后側(cè)將會(huì)延伸穿過(guò)下面的緩沖器40。設(shè)備構(gòu)造在堅(jiān)固的槽鋼41周?chē)?，槽?1相對(duì)機(jī)架是橫向定向的。槽鋼支撐設(shè)備承受按壓期間產(chǎn)生的力。槽鋼也充當(dāng)著帶盒可附接至其上的結(jié)構(gòu)。
[0045]槽鋼41形成了延伸穿過(guò)設(shè)備的橫向?qū)挾鹊牟?。在按壓期間，帶布置在槽內(nèi)并沿著槽移動(dòng)。帶被附接至跨越槽的驅(qū)動(dòng)卷軸42。
[0046]圖3示出了胸部按壓設(shè)備2的內(nèi)部組件。電動(dòng)機(jī)79可被操作以通過(guò)離合器80和齒輪箱81提供扭矩到驅(qū)動(dòng)卷軸42。附接到電動(dòng)機(jī)上側(cè)的制動(dòng)器82可被操作以制動(dòng)驅(qū)動(dòng)卷軸的運(yùn)動(dòng)。制動(dòng)轂被直接連接到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子軸。
[0047]電動(dòng)機(jī)79和制動(dòng)器82被處理器單元83、電動(dòng)機(jī)控制器84和配電控制器控制，三者全部安裝在前蓋板60的內(nèi)部。處理器單元包括計(jì)算機(jī)處理器、非易失性存儲(chǔ)設(shè)備和顯示器。
[0048]處理器單元具有用于控制電源控制器和電動(dòng)機(jī)控制器的軟件。處理器單元、電源控制器和電動(dòng)機(jī)控制器在一起組成了能夠精確控制電動(dòng)機(jī)的操作的控制系統(tǒng)。因此，對(duì)于不同體型的病人來(lái)說(shuō)，可以自動(dòng)并精確地控制按壓的時(shí)間和力度。
[0049]圖2和3還示出了靠近病人頭部的電池倉(cāng)121的位置。電池組和電池倉(cāng)的位置和設(shè)計(jì)允許快速更換電池。除非電池組完全地并正確地插入倉(cāng)中，否則倉(cāng)的后部中的彈簧會(huì)將電池組推出。在電池組被插入電池倉(cāng)時(shí)，位于電池組一端上的閂鎖與電池倉(cāng)121中的接收件接合以將電池組保持在電池倉(cāng)內(nèi)。凹陷部分120指示電池倉(cāng)121內(nèi)的彈簧的位置。位于電池倉(cāng)端部的塑料架122加強(qiáng)了凹陷部分。
[0050]圖4A和4B是電池組200的透視圖，分別示出了電池組的前側(cè)和后側(cè)205，210。在電池組插入電池倉(cāng)121時(shí)，電池組的前側(cè)205朝外并且對(duì)用戶(hù)是可見(jiàn)的(圖3)。如圖4A中所示，前側(cè)205包括閂鎖215，閂鎖與電池倉(cāng)121內(nèi)的接收件接合以將電池組200保持在電池倉(cāng)內(nèi)。在圖4A中還示出了布置在電池組前端的頂側(cè)上的一對(duì)凸片217。這些凸片與閂鎖配合以通過(guò)防止電池頂部在電池插入期間向上拱，來(lái)確保電池被正確地固定在電池倉(cāng)中，迫使閂鎖與電池閂鎖接收件或電池倉(cāng)的邊緣正確地接合。
[0051]如圖4B中所示，電池組的后側(cè)210包括連接器220，連接器連接至電池倉(cāng)121內(nèi)的連接器以使得機(jī)械按壓設(shè)備的控制器或處理器與電池組200能夠電通信。該連接器不僅允許從電池組流出的電流向機(jī)械按壓設(shè)備提供電力，它還在電池組和處理器或控制機(jī)械按壓設(shè)備操作的計(jì)算機(jī)之間提供數(shù)據(jù)流、編程指令和其他信息，比如電池充電狀態(tài)、放電率、放電前的持續(xù)時(shí)間等。類(lèi)似地，連接器220可被配置以連接到電池充電器內(nèi)的連接器因而對(duì)電池組的電池充電，也可以在充電器和電池組之間提供數(shù)據(jù)流、軟件程序或指令和/或其他信息。還可以設(shè)想到的是連接器220可用于將電池組連接到通信網(wǎng)絡(luò)，該通信網(wǎng)絡(luò)將允許在電池組和同樣連接到網(wǎng)絡(luò)的其他計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、處理器或設(shè)備之間信息的流動(dòng)。應(yīng)當(dāng)理解的是，網(wǎng)絡(luò)可以是有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，如以太網(wǎng)(Ethernet)，或者網(wǎng)絡(luò)可以是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)可以是本地網(wǎng)絡(luò)，或者網(wǎng)絡(luò)可以是廣域網(wǎng)，如WLAN或因特網(wǎng)(Internet)。
[0052]狀態(tài)指示器225 (例如可以是一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管(LED)或類(lèi)似的設(shè)備)也布置在電池組200的后端210上以提供可視指示，可視指示為例如電池組的充電/放電狀態(tài)、任何會(huì)影響電池組操作的故障的出現(xiàn)、或者其他可能對(duì)電池的用戶(hù)有用的信息。也包括按鈕230 ;按鈕230例如可用于啟動(dòng)電池組的重置?？蛇x的，按鈕230可用于啟動(dòng)診斷測(cè)試，診斷測(cè)試的結(jié)果通過(guò)狀態(tài)指示器225指示。在其他實(shí)施方式中，按下按鈕230可以啟動(dòng)處理器在電池組內(nèi)的其他功能，包括，例如但不限于，確定電池的剩余容量、通過(guò)使用狀態(tài)指示器225顯示故障代碼等。
[0053]圖5是電池組200的分解透視圖。該分解圖中的電池組200相對(duì)于圖4A和4B的視圖反轉(zhuǎn)。電池組具有底部外殼234和頂部外殼232。具有電池閂鎖236、桿支座238及桿閂鎖240的電池閂鎖組件安裝在當(dāng)電池組插入電池倉(cāng)時(shí)電池組的朝外的一側(cè)處，電池閂鎖組件被底部外殼和頂部外殼固定在位。桿R鎖240具有翼241,翼241被插入在形成于電池閂鎖236面上的凹槽或槽中，并且桿支座238安裝在底部外殼上以將桿閂鎖240樞軸地保持在外殼中。壓縮彈簧254布置在電池閂鎖236的底端和頂部外殼232之間。凸起部分255布置在電池閂鎖238的頂端，并構(gòu)造成突出穿過(guò)槽251，所述槽延伸穿過(guò)底部外殼234的厚度。以這種方式，電池閂鎖236可以由被用戶(hù)操作以使凸起部分255與位于機(jī)械按壓設(shè)備內(nèi)的閂鎖接收件接合或脫離從而將電池組插入電池倉(cāng)或者將電池組從電池倉(cāng)121釋放以移除電池組。[0054]電池輸入板242布置在電池組的后端210處，連接器220、指示器225和按鈕230被安裝至電池輸入板242 (圖4B)。使用一個(gè)或多個(gè)螺釘250將輸入板256安裝至底部外殼232。也可使用一個(gè)或多個(gè)螺釘256將輸入板緊固至頂部外殼252。在有些實(shí)施方式中，防水墊片262可用于抵御液體侵入電池組內(nèi)部。另外，標(biāo)簽260可用于向用戶(hù)提供與指示器225提供的多種指不有關(guān)的彳目息。
[0055]使用螺釘或其他緊固件258將電池管理板244安裝至電池組件246，處理器、存儲(chǔ)器和用于管理電池的多種操作的電路(將在下文詳細(xì)描述)被安裝至電池管理板244。電池組件246包括一個(gè)或多個(gè)電池248。電池248可以是利用多種電池化學(xué)成分(例如鎳金屬氫化物、氫化鋰、鋰離子等)的電池。電池管理板244和電池組件246也可包括安裝在電池組件246左側(cè)和右側(cè)上的一對(duì)防干擾板266，以保護(hù)每個(gè)電池248的端子免于與組件的其他部分意外接觸，因此提供了阻止電池短路的防護(hù)。
[0056]電池組200也包括布置在頂部外殼中的至少一個(gè)排氣孔264，如圖所示，以允許電池組的排氣，防止在電池組充電或放電期間由電池248產(chǎn)生的潛在易燃或爆炸性氣體的聚集。盡管示出為布置在頂部外殼中，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解的是排氣孔可以被布置為穿過(guò)電池組的任意壁或側(cè)面。排氣孔264可以是延伸穿過(guò)電池組的壁或側(cè)面的單個(gè)孔?；蛘撸艢饪?64可包括過(guò)濾裝置265，如篩子或疏水膜，以防止顆?；蛄黧w或濕氣入侵電池組內(nèi)部。這種排氣孔的額外的優(yōu)點(diǎn)是，該一個(gè)或多個(gè)排氣孔在電池組的內(nèi)部和外部之間提供了壓力的平衡，比如這會(huì)出現(xiàn)在電池組運(yùn)輸?shù)礁呋蚋偷暮０螘r(shí)。
[0057]操作上述機(jī)械按壓設(shè)備需要穩(wěn)定的電源。在緊急的情況下給病人提供復(fù)蘇救治，要求設(shè)備使用30分鐘或更久不是不常見(jiàn)的。機(jī)械按壓設(shè)備的電動(dòng)機(jī)的扭矩和功率需求在進(jìn)行按壓期間需要高達(dá)70安培的峰值電流。如果不能通過(guò)電池向控制按壓的電動(dòng)機(jī)供應(yīng)充足的電流，則電壓會(huì)降低并且電動(dòng)機(jī)可能不能夠產(chǎn)生充足的扭矩以確保完成病人的胸部的按壓。
[0058]本發(fā)明的
【發(fā)明者】已經(jīng)意識(shí)到當(dāng)電池在恒定功率消耗條件下時(shí)，確保更久和穩(wěn)定的電池操作的關(guān)鍵是具有非常低的內(nèi)部總電阻。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在需要高功率的設(shè)備中是有用的這樣一種電池化學(xué)成分是使用鋰離子化學(xué)成分的電池，如在A123系統(tǒng)公司中可獲得的ANR26650M1型或ANR26650M1-B型鋰離子電池。
[0059]圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明的電池組300的一個(gè)實(shí)施方式的示意圖。電池組300包括11個(gè)鋰離子化學(xué)電池，如上述的ANR26650M1型或ANR26650M1-B型鋰離子電池。每個(gè)電池提供3.3伏的電壓，并且11個(gè)電池串聯(lián)連接以提供36.3伏的總電壓。使用這種電池，可以制造出根據(jù)本發(fā)明的原理的電池組的一種實(shí)施方式，該電池組重約3磅。觀(guān)察已表明這種電池提供1550瓦至2000瓦的功率，并且優(yōu)選地提供1800瓦的峰值功率。這提供了預(yù)期的重量功率比。另外，還發(fā)現(xiàn)了能夠供應(yīng)略小于100瓦/時(shí)的能量的實(shí)施方式。盡管在這個(gè)示范性實(shí)施方式中使用了 11個(gè)電池，但根據(jù)待供電的設(shè)備的需求可以使用更多或更少的電池。
[0060]為了提供操作按壓設(shè)備的電動(dòng)機(jī)所需的電流量，
【發(fā)明者】已發(fā)現(xiàn)使電池組的內(nèi)部電阻最小化是相當(dāng)重要的。因此，使用的鋰離子(L1-離子)電池應(yīng)該具有較低的內(nèi)部DC (直流)電阻，優(yōu)選地每個(gè)電池低于15毫歐，并且更優(yōu)選地低于12.5毫歐。
[0061]盡管鋰離子電池能夠提供在延長(zhǎng)的時(shí)間段操作機(jī)械按壓設(shè)備所需的電壓和電流，但在電池的再充電階段和放電階段期間必須小心以確保電池在其預(yù)期壽命內(nèi)繼續(xù)工作。眾所周知鋰離子電池不應(yīng)該被過(guò)充電，也不應(yīng)該被過(guò)放電。因此，本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方式包括檢測(cè)并控制電池的放電及再充電循環(huán)的能力。這些實(shí)施方式將在下文詳細(xì)描述。
[0062]如前所述，11個(gè)鋰離子電池310通過(guò)主電源總線(xiàn)320串聯(lián)?？偩€(xiàn)320具有正極側(cè)和負(fù)極側(cè)或接地側(cè)，對(duì)于DC電路這是典型的。總線(xiàn)320通過(guò)接口 330將電池提供的直流電傳遞至負(fù)載(在此實(shí)例中，為機(jī)械按壓設(shè)備)。如在圖6中所示，接口 330是具有7個(gè)連接插針的針連接器?？蛇x地，可以使用插口，或者插針與插口的組合，使用多于或少于7個(gè)插針或插口。
[0063]總線(xiàn)320的正極側(cè)連接至接口 330的插針7。類(lèi)似地，總線(xiàn)320的負(fù)極側(cè)連接至接口 330的插針6。接口的插針1-5用于傳輸涉及電池組檢測(cè)和控制的多種信號(hào)，也傳輸至待供電的設(shè)備，使得在電池組和待供電設(shè)備之間能夠交換信息和控制信號(hào)。在下文中將對(duì)包括這些特征的本發(fā)明的多個(gè)示范性實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)地描述。
[0064]再次回到圖6，總線(xiàn)320的正極側(cè)包括保險(xiǎn)絲342以保護(hù)電路免受過(guò)流的情況。保險(xiǎn)絲342可以是，例如，30安培的保險(xiǎn)絲。在這種情況下，大于30安培的持續(xù)電流流過(guò)保險(xiǎn)絲342將導(dǎo)致保險(xiǎn)絲開(kāi)路，使總線(xiàn)320產(chǎn)生的電路斷路并且停止電流從電池的流出。盡管未示出，也存在有監(jiān)測(cè)保險(xiǎn)絲的熔斷絲檢測(cè)電路，并且，如果保險(xiǎn)絲已熔斷，熔斷絲檢測(cè)電路會(huì)向組控制器提供保險(xiǎn)絲熔斷的信號(hào)。電池組控制器然后提供指示電池不適合使用的信號(hào)。該信號(hào)例如可以是LED顏色的變化，或者一些其他狀態(tài)指示器的激活或去激活?？蛇x地，電池組控制可以向由電池供電的裝備提供信號(hào)，然后電池組控制可以向用戶(hù)提供電池未準(zhǔn)備好投入使用的指示。
[0065]主總線(xiàn)320的正極側(cè)也包括多個(gè)n-溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管(n_FET) 340,350和360。這些n-FET提供電路的切換和控制。使用n-FET是因?yàn)樗鼈兲峁┝穗娮璺浅５偷拈_(kāi)關(guān)，符合使得電池的內(nèi)部總電阻最小化的設(shè)計(jì)要求。n-FET另一個(gè)獨(dú)特的性能是它們能夠傳導(dǎo)高電流負(fù)載，而不會(huì)損壞且也不會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的熱量。已發(fā)現(xiàn)的適合用在本發(fā)明的多種實(shí)施方式中的n-FET的一個(gè)實(shí)例是可從Dig1-Key公司獲得的IRLS3036型。
[0066]在典型的設(shè)計(jì)中，p-FET設(shè)備可用作開(kāi)關(guān)并且可被放置在主總線(xiàn)的高壓側(cè)。然而，P-FET的電阻是n-FET設(shè)備的電阻的兩倍或更多倍。因此，為了處理和n_FET設(shè)備一樣的電流，將需要多個(gè)并聯(lián)的P-FET。另外，多個(gè)p-FET的使用也需要使用散熱器以消散p-FET導(dǎo)通時(shí)產(chǎn)生的熱量。這在電池組內(nèi)空間有限的情況下是不利的。
[0067]類(lèi)似地，n-FET設(shè)備會(huì)典型地用在主總線(xiàn)的低壓側(cè)，用于接通或斷開(kāi)總線(xiàn)中的電流。然而，在這種情況下使用n-FET會(huì)斷開(kāi)電池的接地，這導(dǎo)致電路中的噪聲并干涉電池管理系統(tǒng)電路的多個(gè)元件之間的通信。因此，本發(fā)明已將n-FET開(kāi)關(guān)放置在主線(xiàn)的高壓側(cè)，這提供了有效的主線(xiàn)開(kāi)關(guān)而不會(huì)產(chǎn)生在使用P-FET時(shí)可能產(chǎn)生的過(guò)多熱量。將n-FET放置在主線(xiàn)的高壓側(cè)也消除了電路接地?cái)嚅_(kāi)的問(wèn)題。
[0068]在一些實(shí)施方式中，一個(gè)或多個(gè)電阻器(如電阻器370和380)可插入主總線(xiàn)電路的負(fù)極側(cè)(或低壓側(cè))。這些電阻器提供分接主總線(xiàn)的能力以監(jiān)控流經(jīng)電路的電流的多個(gè)方面。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，電阻器370跨接了電池平衡和初級(jí)保護(hù)電路的輸入線(xiàn)路，將在下文詳細(xì)描述。電阻器370的典型值是，例如，2.5毫歐。
[0069]在另一個(gè)實(shí)施方式中，電阻器380可以跨接充電狀態(tài)監(jiān)測(cè)器，也稱(chēng)作“氣體壓力計(jì)”。在這個(gè)實(shí)施方式中，電阻器380的值可以是，例如，5毫歐。
[0070]在充電和放電期間每個(gè)電池310都是被單獨(dú)監(jiān)控的，從而分別地控制充電和放電的速率。在一個(gè)示范性實(shí)施方式中，如在圖6中所示，獨(dú)立的電池分接線(xiàn)390連接到每個(gè)電池及電池監(jiān)控和平衡電路400。
[0071]初級(jí)保護(hù)
[0072]在充電期間，獨(dú)立監(jiān)控每個(gè)電池的電壓以防止電池的過(guò)充電。在一個(gè)示范性實(shí)施方式中，在微芯片上的監(jiān)控系統(tǒng)可以是，例如，電池組保護(hù)和監(jiān)控集成電路(IC)410，如可從02Micro獲得的0Z890，該監(jiān)控系統(tǒng)用于控制多個(gè)電池的充電。在這種設(shè)置中，電池監(jiān)控線(xiàn)路390提供正信號(hào)到IC410的代表性插針輸入端。例如，使用IC410的輸入線(xiàn)路BCl監(jiān)控電池I，并如此類(lèi)推直至電池11，使用IC410的輸入線(xiàn)路BCll監(jiān)控電池11。
[0073]如果IC410的控制電路檢測(cè)出電池中的不平衡，則IC410在適當(dāng)?shù)耐獠啃狗趴刂凭€(xiàn)路CBl-CBll上提供信號(hào)。如在圖6中所示，當(dāng)適當(dāng)?shù)耐獠啃狗趴刂凭€(xiàn)路CBl-CBll上的信號(hào)被施加到n-FET420的柵極時(shí)，允許電流穿過(guò)n_FET420的源極和漏極，然后穿過(guò)電阻器430，這導(dǎo)致電流旁流過(guò)電池并且暫停電池的充電。從圖6可以看出，每個(gè)電池有其專(zhuān)用的電阻器和n-FET的組合，與IC410電通信以用于監(jiān)控每個(gè)電池并防止每個(gè)單獨(dú)的電池過(guò)充電。
[0074]在一些實(shí)施方式中，電池平衡和初級(jí)保護(hù)IC410也可用于監(jiān)控電池組的總電壓。例如，當(dāng)所有電池都達(dá)到它們的最大電壓時(shí)，IC410可以發(fā)出低信號(hào)到n-FET350的柵極以打開(kāi)n-FET350的源極和漏極之間的通道，并因此打開(kāi)主總線(xiàn)電路320。這樣導(dǎo)致充電電流停止通過(guò)電池，并因此暫停充電過(guò)程。
[0075]類(lèi)似地，在電池放電期間，IC410監(jiān)控電池的跨接電壓。當(dāng)電池的跨接電壓下降到小于閾值水平(例如，21伏)時(shí)，IC410將線(xiàn)路450的信號(hào)驅(qū)動(dòng)為較低的，這反過(guò)來(lái)閉合n-FET360，這中斷了主總線(xiàn)電路。這會(huì)防止由于去除了電池中的太多電荷而導(dǎo)致的電池?fù)p壞,去除太多電荷會(huì)導(dǎo)致減短電池壽命。
[0076]IC410也可包括并控制溫度測(cè)量性能，該性能被設(shè)計(jì)成監(jiān)控電池組和/或單獨(dú)的電池的溫度以防止過(guò)熱。在這個(gè)實(shí)施方式中，使用一個(gè)或多個(gè)熱敏電阻460以沿線(xiàn)路470給IC410提供溫度信號(hào)。如果IC410確定電池的溫度太高或者太低，則IC410可將n_FET350和360之一或兩者都驅(qū)動(dòng)為較低的，打開(kāi)主總線(xiàn)320并隔離電池組。應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管為了清晰僅示出單獨(dú)的線(xiàn)路470，但是線(xiàn)路470包括適當(dāng)數(shù)量的導(dǎo)體以監(jiān)控溫度監(jiān)控電路中使用的與IC410通信的所有熱敏電阻的功能。
[0077]IC410可通過(guò)在線(xiàn)路480提供故障信號(hào)(然后該被故障信號(hào)用于使得LED490點(diǎn)亮)，來(lái)額外提供故障狀態(tài)的可視指示。這種由初級(jí)保護(hù)電路感測(cè)的故障狀態(tài)的視覺(jué)信號(hào)表明了電池組已通過(guò)IC410呈現(xiàn)出非功能性，并且表明需要修復(fù)或維護(hù)電池組。
[0078]次級(jí)保護(hù)
[0079]本發(fā)明的一些實(shí)施方式也可包括針對(duì)災(zāi)難性故障或過(guò)電壓保護(hù)的次級(jí)保護(hù)。這樣的次級(jí)保護(hù)可以由多個(gè)電路提供，所述電路被設(shè)計(jì)成監(jiān)控電池組的電壓和/或經(jīng)過(guò)主總線(xiàn)的電流，并設(shè)計(jì)成在超過(guò)電流或電壓的一定閾值時(shí)會(huì)采取措施。在一個(gè)實(shí)施方式中，這種保護(hù)可由集成電路500，例如，可從02Micro獲得的0Z8800提供。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解的是，根據(jù)電池組中使用的電池?cái)?shù)量，需要多于I個(gè)的IC500。例如，0Z8800次級(jí)電池保護(hù)集成電路可監(jiān)控3至7個(gè)單獨(dú)的電池。因此，當(dāng)使用11個(gè)電池時(shí)需要2個(gè)0Z8800。
[0080]IC500通過(guò)監(jiān)控線(xiàn)路312來(lái)監(jiān)控每個(gè)電池的電壓。在一些實(shí)施方式中，可采用時(shí)間延遲，這允許存在臨時(shí)過(guò)電壓狀態(tài)。在由于電壓未回落到可接受范圍而導(dǎo)致超過(guò)時(shí)間閾值的情況下，IC500通過(guò)故障線(xiàn)路510發(fā)送低信號(hào)到n-FET340以關(guān)閉n_FET340。每個(gè)電池都由類(lèi)似的電路監(jiān)控。
[0081]從圖6中可以明顯看出，除非向每個(gè)n-FET的柵極施加正電壓，否則上述n-FET均處于正常閉合狀態(tài)。因此，導(dǎo)致電壓減小到低于柵極處的n-FET的閾值水平的任何故障都會(huì)引起n-FET打開(kāi)，因此提供對(duì)電池和電池管理電路的額外保護(hù)。
[0082]氣體壓力計(jì)
[0083]本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式包括“氣體壓力計(jì)”功能，該功能監(jiān)控電池組中剩余的可用電量。這種氣體壓力計(jì)功能可以由經(jīng)設(shè)計(jì)成執(zhí)行不同的任務(wù)(如根據(jù)電池的使用時(shí)間、放電速率和溫度計(jì)算用于使用狀態(tài)和用于待機(jī)狀態(tài)的剩余電池容量)的集成電路來(lái)提供。這種電路也可確定在從接近滿(mǎn)充電狀態(tài)到接近完全放電狀態(tài)的放電循環(huán)過(guò)程中的真實(shí)電池容量。
[0084]圖6示出這種氣體壓力計(jì)電路600的一個(gè)實(shí)例。使用集成電路610(如可從TexasInstruments公司的獲取的bq2060A)以實(shí)現(xiàn)電池組的監(jiān)控。IC610與外部EEPR0M620協(xié)同工作。EEPR0M620為IC610存儲(chǔ)配置信息，如電池中使用的化學(xué)成分、電池的自放電速率、多種速率補(bǔ)償因素、測(cè)量校準(zhǔn)、以及電池設(shè)計(jì)電壓和容量。所有的這些設(shè)置都可以改變從而允許系統(tǒng)使用多種電池類(lèi)型。另外，IC610可通過(guò)后側(cè)總線(xiàn)電路630與中央處理器和存儲(chǔ)器通信。如此，可使用來(lái)自中央處理器的控制信號(hào)將IC610和EEPR0M620配置成適應(yīng)不同類(lèi)型的電池，這些電池由系統(tǒng)內(nèi)的其他電路檢測(cè)并識(shí)別，或者由用戶(hù)手動(dòng)識(shí)別。在可選實(shí)施方式中，IC610也可與電池組控制器配合以使用嵌入到軟件中的適當(dāng)控制指令來(lái)增加氣體壓力計(jì)在低電流消耗狀態(tài)下的報(bào)告精度，所述控制指令控制電池組控制器和氣體壓力計(jì)的操作的中以執(zhí)行實(shí)施該功能需要的算法。
[0085]通常，通過(guò)IC610與IC800的結(jié)合使用來(lái)實(shí)施氣體壓力計(jì)功能，以通過(guò)監(jiān)控輸入到電池中或從電池移出的電荷量來(lái)及時(shí)地確定滿(mǎn)充電的電池容量和在任意點(diǎn)的剩余容量。另夕卜，當(dāng)跨接電阻器380進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，IC610測(cè)量電池電壓、電池溫度和電流。在有些實(shí)施方式中，IC610也可估計(jì)電池的自放電速率，并且也監(jiān)控電池的低壓閾值。如上所述，IC610通過(guò)監(jiān)控跨接電阻器380的電壓而測(cè)量電池的充電量和放電量，其中所述電阻器位于(串聯(lián)連接的電池中的)第一電池310的負(fù)極端子和電池組的負(fù)極端子之間。通過(guò)這個(gè)測(cè)得的電壓及根據(jù)環(huán)境和操作狀態(tài)校正測(cè)量，可以確定可用電池電荷。
[0086]IC610也可測(cè)量電池組的溫度從而實(shí)施上述估計(jì)和調(diào)節(jié)。在一個(gè)實(shí)施方式中，熱敏電阻640以夠測(cè)量電池組的一個(gè)電池或多個(gè)電池的溫度的方式與電池組的所述一個(gè)電池或多個(gè)電池相鄰安裝。在測(cè)量所述一個(gè)電池或多個(gè)電池溫度的同時(shí)，IC610通過(guò)用線(xiàn)路660提供適當(dāng)?shù)男盘?hào)將n-FET650的柵極驅(qū)動(dòng)為高，從而將偏置電壓源連接到熱敏電阻640。一旦測(cè)量結(jié)束，IC610將n-FET650的柵極驅(qū)動(dòng)為低，打開(kāi)n_FET并因此使熱敏電阻640從偏壓源斷開(kāi)。
[0087]在每次電池充電時(shí)IC610可被重置，以使得所報(bào)告的電池中的剩余電荷量是精確的。電池組管理電路或電池組控制器800 (在下文中更詳細(xì)地描述)用重置線(xiàn)路670提供信號(hào)以將n-FET680的柵極驅(qū)動(dòng)為高。這樣導(dǎo)致電流通過(guò)n_FET680，使得重置信號(hào)被提供給IC610從而重置IC610的電池容量計(jì)數(shù)器。
[0088]在另一個(gè)實(shí)施方式中，IC610可包括密封/解封功能，該功能防止未經(jīng)授權(quán)地訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)在IC610或EEPR0M620中的參數(shù)。電池組控制器800可以用線(xiàn)路680發(fā)送信號(hào)將n-FET690的柵極驅(qū)動(dòng)為高，該操作閉合了 n_FET690從而允許指令和數(shù)據(jù)在IC610與EEPR0M630之間流動(dòng)。該數(shù)據(jù)可包括，例如，更新了的校準(zhǔn)信息等。在可選實(shí)施方式中，僅使用來(lái)自電池組控制器的軟件指令來(lái)控制IC610和EEPR0M630，而不需要控制n_FET690，就可控制IC610和EEPR0M630之間的數(shù)據(jù)流動(dòng)。
[0089]電池鉬控制器
[0090]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，電池管理系統(tǒng)包括電池組控制器800，電池組控制器充當(dāng)由電池管理系統(tǒng)實(shí)施的多個(gè)功能的整體管理器。取決于在電池組界限內(nèi)的可用空間量，電池組控制器800典型地是集成電路，盡管可以使用實(shí)施相同功能的分立電路。
[0091]例如，電池組控制器800可以是低或超低功率微控制器，如可從TexasInstruments公司獲取的MSP430F2418混合信號(hào)控制器。這種控制器可包括存儲(chǔ)器，如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器或閃存以提供電池管理系統(tǒng)的多個(gè)功能的快速且高效地執(zhí)行。電池組控制器800還具有通過(guò)一條或多條通信總線(xiàn)，如后側(cè)總線(xiàn)630和前側(cè)總線(xiàn)810與外圍設(shè)備、電路或存儲(chǔ)器通信的性能。通信總線(xiàn)典型地使用如I2C總線(xiàn)(Philips公司的商標(biāo))或系統(tǒng)管理總線(xiàn)(SMBus)的通信協(xié)議。在下文中對(duì)SMBus更詳細(xì)地描述。
[0092]適當(dāng)?shù)能浖噶钣糜趯?duì)電池組控制器800的功能編程。這種軟件包括配置通信協(xié)議接口(例如，SMBus接口)的指令。該軟件也可配置電池組控制器以監(jiān)控關(guān)鍵電池組參數(shù)，該軟件通過(guò)通信線(xiàn)路810、820、822、后側(cè)總線(xiàn)630、前側(cè)總線(xiàn)810和檢測(cè)線(xiàn)路824，以及其他未示出的通信線(xiàn)路或?qū)⒃谝院筇砑拥木€(xiàn)路獲得這些參數(shù)。
[0093]當(dāng)適當(dāng)?shù)鼐幊讨螅姵亟M控制器800也和一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備，例如事件檔案庫(kù)EEPR0M900通信。這種檔案庫(kù)具有，盡管例如，但不限制于此，64千字節(jié)(64K)的存儲(chǔ)器，可用于存儲(chǔ)電池組的充電和放電周期中發(fā)生的多種事件的歷史，例如總充電量、卸放的能量總量、電池溫度、任何發(fā)生的故障，或者與獨(dú)立電池和/或用于管理和控制電池的操作所采用的多種電路相關(guān)的其他信息。
[0094]電池組控制器800也可通過(guò)編程與存儲(chǔ)器和/或處理器通信，例如，EEPR0M1000。在圖6示出的示范性實(shí)施方式中，EEPR0M1000可以位于由電池組供電的機(jī)械按壓設(shè)備中，或者它可以被納入電池組并且被配置成可以通過(guò)由電池供電的設(shè)備訪(fǎng)問(wèn)。在這個(gè)實(shí)例中，電池組控制器800通過(guò)前側(cè)總線(xiàn)810與機(jī)械按壓設(shè)備中的EEPR0M1000和/或處理器通信，前側(cè)總線(xiàn)通過(guò)連接器330接觸機(jī)械按壓設(shè)備中的相似總線(xiàn)。如此，在電池組與由電池組供電的設(shè)備之間建立雙向通信連接以允許在電池組與被供電的設(shè)備之間交換信息。例如，在電池組與被供電的設(shè)備進(jìn)行通信時(shí)，更新的操作參數(shù)或指令(包括更新的軟件)可以從被供電的設(shè)備加載到電池組。類(lèi)似地，包含在事件檔案庫(kù)EEPR0M900中的信息可從電池組中存在的任意存儲(chǔ)器傳輸?shù)紼EPR0M1000，或者傳輸?shù)綐?gòu)造成通過(guò)后側(cè)總線(xiàn)810通信的任意其他存儲(chǔ)器(如便攜式存儲(chǔ)設(shè)備)。
[0095]應(yīng)當(dāng)理解的是，這種通信能力也允許電池與除將要由電池供電的設(shè)備以外的其他設(shè)備通信。例如，典型地，電池組將與被供電的設(shè)備分離以進(jìn)行再充電。當(dāng)電池組連接到電池充電器時(shí)，電池充電器可用于通過(guò)前側(cè)總線(xiàn)810從電池組的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器中得到信息，和/或?qū)⒏潞蟮臄?shù)據(jù)、信息、編程指令或軟件傳輸至電池。這種通信過(guò)程將典型地使用用于通訊的通信協(xié)議(例如SMBus協(xié)議)中闡述的能夠在位于充電器中或其他設(shè)備中的處理器與電池組的電池組控制器800之間進(jìn)行交換的多種信息交換和通信對(duì)話(huà)來(lái)管理。在有些實(shí)施方式中，當(dāng)電池插入待供電的設(shè)備中時(shí)也可以進(jìn)行涓流充電，其中被充電的設(shè)備也連接到外部電源。
[0096]本發(fā)明的又一些實(shí)施方式可包括如下能力:在電池組插入電池充電器或插入待供電的設(shè)備(例如機(jī)械按壓設(shè)備)時(shí)，由電池組控制器800管理的識(shí)別能力。例如，電池組控制器800可被配置成使用適當(dāng)?shù)能浖?或硬件指令以提供信號(hào)到IC410和IC500從而提供高信號(hào)到n-FET340、350和360的柵極以關(guān)閉這些開(kāi)關(guān)，并因此僅當(dāng)檢測(cè)電路1100通過(guò)線(xiàn)路824發(fā)送適當(dāng)?shù)男盘?hào)(該信號(hào)指示電池組正確安裝在待供電的設(shè)備中)到電池組控制器800中時(shí)，才在連接器330的正極插針和負(fù)極插針處提供全電池電壓。
[0097]在一個(gè)實(shí)施方式中，電池組控制器800監(jiān)控連接到機(jī)械開(kāi)關(guān)或聯(lián)鎖的線(xiàn)路，當(dāng)電池正確插入充電器或待供電的設(shè)備中時(shí)所述機(jī)械開(kāi)關(guān)或聯(lián)鎖被強(qiáng)制關(guān)閉。在另一個(gè)實(shí)施方式中，電池組控制器800監(jiān)控連接到電池連接器的一個(gè)或多個(gè)插針的信號(hào)線(xiàn)。當(dāng)通過(guò)該信號(hào)線(xiàn)接收到適當(dāng)?shù)男盘?hào)時(shí)，電池組控制器800確定電池已正確地插入充電器或待供電的設(shè)備中，并且電池組控制器800提供高信號(hào)到上述n-FET340、350和360的柵極。該實(shí)施方式特別有利，因?yàn)殡姵亟M控制器800可編程為僅當(dāng)接收到特殊信號(hào)時(shí)才進(jìn)行響應(yīng)，確保在向n-FET340、350和360的柵極提供高信號(hào)之前，電池已插入到被設(shè)計(jì)成容納電池的特定類(lèi)型或者構(gòu)成的充電器或待供電的設(shè)備中。
[0098]這些實(shí)施方式是有利的，因?yàn)樵谶B接器330的正極和負(fù)極端子之間發(fā)生意外短路的情況下阻止了電池的放電。根據(jù)存儲(chǔ)在電池組的電池中的能量，這樣的放電可能是災(zāi)難性的。因此，在這個(gè)實(shí)施方式中，在電池組未連接至充電器或待供電的設(shè)備(如上述機(jī)械按壓設(shè)備)時(shí)，除非電池組正確安裝在構(gòu)造成提供適當(dāng)?shù)男盘?hào)至檢測(cè)電路1100的設(shè)備中，否則電池組的連接器330的正極和負(fù)極端子之間沒(méi)有電壓，因此提供了電池組安全的處理、存儲(chǔ)和運(yùn)輸。
[0099]電池組控制器800也可被編程以提供密碼訪(fǎng)問(wèn)以允許改變存儲(chǔ)在EEPR0M900和620中的設(shè)置和參數(shù)，并在發(fā)生故障時(shí)提供適當(dāng)?shù)男盘?hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)LED490。也可包括額外的性能，被配置成使用適當(dāng)?shù)能浖?或硬件指令向電池管理系統(tǒng)提供額外的功能。例如，這類(lèi)功能可包括驅(qū)動(dòng)能指示電池中的總剩余電量等的顯示器。在可從Texas Instruments公司獲取的一篇標(biāo)題為 “MSP430F241x，MSP430F261x Mixed Signal Microcontroller(MSP430F241x、MSP430F261x 型混合信號(hào)微控制器)”、SLAS541F_2007 年 6 月-2009 年 12 月修訂的文獻(xiàn)中，給出了可納入組控制器800 (尤其當(dāng)組控制器800是MSP430F2418 (或這種控制器系列的其他成員)時(shí))中的多種性能的更全面的描述，以上內(nèi)容通過(guò)引用被全部包括在此以供參考。
[0100]智能總線(xiàn)通信
[0101]顯然，包含在本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方式中的多種處理器和集成電路以及邏輯系統(tǒng)，由于它們可以通過(guò)前側(cè)總線(xiàn)320和后側(cè)總線(xiàn)630相互通信，使得它們能夠作為一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)運(yùn)行。在有些實(shí)施方式中，使用系統(tǒng)管理總線(xiàn)(SMBus)規(guī)范執(zhí)行通過(guò)這些總線(xiàn)進(jìn)行的通信。SMBus是雙線(xiàn)接口，通過(guò)雙線(xiàn)接口，在其它電路之中，多種系統(tǒng)組件芯片，如IC410、IC610、次級(jí)保護(hù)系統(tǒng)500、事件檔案庫(kù)900、EEPR0M1000和電池組控制器800可以相互通信并且可與系統(tǒng)的其余部分通信。與SMBus規(guī)范相關(guān)的進(jìn)一步的信息包含在“SystemManagement Bus (SMBus) Specification Version 2.0 (系統(tǒng)管理總線(xiàn)(SMBus)規(guī)范 2.0版)”，SBS Implementers Forum (SBS工具論壇)，2000年8月3日，以上內(nèi)容通過(guò)引用被全部包括在此以供參考。
[0102]升壓電路
[0103]
【發(fā)明者】已觀(guān)察到，在本發(fā)明的有些實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)n-FET閉合所需的電壓超過(guò)了電池組的可用電壓。例如，在使用要求偏置電壓為10伏的n-FET時(shí)，為了充分地驅(qū)動(dòng)n-FET以允許適當(dāng)?shù)碾妷和ㄟ^(guò)n-FET從而對(duì)電池充電或放電，該n_FET需要的驅(qū)動(dòng)電壓是偏置電壓再加上電池電壓。因此，包括電壓升高電路以升高供應(yīng)到n-FET的柵極的電壓從而驅(qū)動(dòng)n-FET傳導(dǎo)電池供應(yīng)的電流。
[0104]本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解的是，在本發(fā)明中使用n-FET導(dǎo)致需要復(fù)雜的電路，如升壓電路。這種復(fù)雜性可以通過(guò)使用P-FET消除。然而，發(fā)現(xiàn)使用p-FET是不利的，因?yàn)閷⑿枰鄠€(gè)P-FET來(lái)處理能夠由一個(gè)單獨(dú)的n-FET處理的相同電流。另外，使用多個(gè)p_FET產(chǎn)生的熱量可能需要額外一個(gè)或多個(gè)散熱器來(lái)消散，這需要在緊湊型電池中具有比可用空間更大的空間。此外，眾所周知P-FET的電阻至少是n-FET電阻的兩倍，這會(huì)增加電池組的整體內(nèi)部電阻。
[0105]盡管已經(jīng)圖示出并說(shuō)明了本發(fā)明的幾個(gè)具體形式，顯然，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可作出多種修改。
【權(quán)利要求】
1.一種用于向設(shè)備供電的電池組，包括: 可再充電電池，具有正極端子和負(fù)極端子； 主總線(xiàn)，連接所述可再充電電池的所述正極端子與電池組連接器的正連接器并連接所述可再充電電池的所述負(fù)極端子與所述電池組連接器的負(fù)連接器；以及 電池管理系統(tǒng)，與所述可再充電電池電通信，所述電池管理系統(tǒng)包括: 處理器，用于監(jiān)測(cè)與所述電池的充電狀態(tài)相關(guān)的輸入； 開(kāi)關(guān)，布置在位于所述電池的正極端子與所述電池組的所述正連接器之間的前側(cè)總線(xiàn)中，所述開(kāi)關(guān)對(duì)由所述處理器響應(yīng)于與所述電池的所述充電狀態(tài)相關(guān)的所述輸入而產(chǎn)生的信號(hào)起反應(yīng)以控制所述電池的充電或放電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，其中，所述開(kāi)關(guān)是n-FET設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，進(jìn)一步包括: 第二可再充電電池，與第一可再充電電池串聯(lián)；以及 監(jiān)控電路，與所述處理器電通信，所述監(jiān)控電路監(jiān)測(cè)所述第一可再充電電池和所述第二可再充電電池的電壓并將用于每個(gè)可再充電電池的信號(hào)提供給所述處理器，所述信號(hào)代表跨接每個(gè)電池的正極端子與負(fù)極端子所測(cè)得電壓的等級(jí)，所述監(jiān)控電路包括將所述第一可再充電電池連接到第一泄放電路的第一開(kāi)關(guān)，所述第一開(kāi)關(guān)對(duì)來(lái)自所述處理器的過(guò)電壓信號(hào)起反應(yīng)以閉合所述第一開(kāi)關(guān)從而防止所述第一可再充電電池的過(guò)充電，所述監(jiān)控電路還包括將所述第二可再充電電池連接到第二泄放電路的第二開(kāi)關(guān)，所述第二開(kāi)關(guān)對(duì)來(lái)自所述處理器的過(guò)電壓信號(hào)起反應(yīng)以閉合所述第二開(kāi)關(guān)從而防止所述第二可再充電電池的過(guò)充電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，進(jìn)一步包括: 溫度監(jiān)測(cè)電路，用于監(jiān)測(cè)所述電池組的溫度并向所述處理器提供與所述電池組的溫度相關(guān)的信號(hào)；并且其中所述處理器接收并分析溫度信號(hào)以確定所述電池組的溫度是否在預(yù)先選定的溫度范圍之內(nèi)，并且若所述電池組的溫度不在所述預(yù)先選定的溫度范圍之內(nèi)，所述處理器提供信號(hào)到所述開(kāi)關(guān)從而將所述電池的正極端子與所述電池組的正連接器斷開(kāi)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，進(jìn)一步包括: 充電狀態(tài)監(jiān)測(cè)電路，提供來(lái)自用于向設(shè)備供電的所述電池組的可用電量的指示。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，進(jìn)一步包括: 電池組隔離電路，與所述處理器電通信，所述電池隔離電路構(gòu)造成用于向所述處理器提供連接信號(hào)，所述連接信號(hào)指示所述電池組的連接器連接到電池充電器或者待被供電的設(shè)備；并且 其中所述處理器通過(guò)向所述開(kāi)關(guān)發(fā)送信號(hào)以閉合所述開(kāi)關(guān)來(lái)響應(yīng)所述連接信號(hào)，從而提供跨接所述連接器的正極端子和負(fù)極端子的電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池組，其中，所述電池組隔離電路包括機(jī)械開(kāi)關(guān)，在所述電池組的電池連接器連接到電池充電器或者待被供電的設(shè)備時(shí)所述機(jī)械開(kāi)關(guān)具有閉合狀態(tài)；并且 其中，所述處理器響應(yīng)于所述機(jī)械開(kāi)關(guān)的閉合狀態(tài)以提供跨接所述連接器的正極端子和負(fù)極端子的電壓 。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，進(jìn)一步包括: 通信總線(xiàn)，將所述處理器連接到所述連接器并連接到所述電池管理系統(tǒng)的其他組件，所述通信總線(xiàn)構(gòu)造成在所述處理器與所述電池管理系統(tǒng)的所述其他組件之間提供通信，并向所述電池組的外部的其他系統(tǒng)、處理器、網(wǎng)絡(luò)或存儲(chǔ)介質(zhì)提供通信。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，進(jìn)一步包括: 指示器裝置，安裝在所述電池組的外部，所述指示器裝置提供與所述電池的操作相關(guān)的信息的可視指示。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池組，其中，所述指示器裝置是至少一個(gè)發(fā)光二極管。
11.一種智能電池組,包括: 殼體； 連接器，安裝在所述殼體的一端上，并且構(gòu)造成與布置在待被供電的設(shè)備內(nèi)部或上面的連接器接合； 多個(gè)可再充電電池，所述電池中的每個(gè)都具有正極端子和負(fù)極端子，并且所述電池中的每個(gè)都通過(guò)主總線(xiàn)串聯(lián)連接，所述主總線(xiàn)具有與所述連接器的正極端子連接的正極側(cè)以及與所述連接器的負(fù)極端子連接的負(fù)極側(cè)，所述多個(gè)電池布置在所述殼體的內(nèi)部； 開(kāi)關(guān)，布置在所述主總線(xiàn)的位于所述連接器的正極端子與所述多個(gè)電池之間的正極側(cè)中； 處理器，用于控制所述電池組的操作； 初級(jí)保護(hù)電路，與所述處理器電通信，所述初級(jí)保護(hù)電路包括: 電通信的多個(gè)監(jiān)控電路，所述多個(gè)監(jiān)控電路中的每一個(gè)用于監(jiān)測(cè)與所述多個(gè)電池中的獨(dú)立電池的充電狀態(tài)相關(guān)的參數(shù)，以及 多個(gè)泄放電路,所述多個(gè)泄放電路中的每一個(gè)連接到所述多個(gè)電池中的獨(dú)立電池，以響應(yīng)于通過(guò)連接到該電池的所述監(jiān)控電路所監(jiān)測(cè)的所述電池的參數(shù)而對(duì)所述電池進(jìn)行泄放，從而防止所述電池的過(guò)充電； 次級(jí)保護(hù)電路，用于保護(hù)電池組防止短路； 電池管理系統(tǒng)，與所述連接器、所述開(kāi)關(guān)和所述多個(gè)監(jiān)控電路電通信，所述電池管理系統(tǒng)構(gòu)造成用于監(jiān)測(cè)所述電池的充電和放電并且如果檢測(cè)到故障則提供信號(hào)到所述開(kāi)關(guān)以將所述開(kāi)關(guān)打開(kāi)； 充電狀態(tài)監(jiān)測(cè)電路，包括用于確定流過(guò)所述主總線(xiàn)的電流量的傳感器、與所述傳感器電通信的充電狀態(tài)處理器、與所述充電狀態(tài)處理器電通信的充電狀態(tài)存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)與所述電池以及與流過(guò)所述主總線(xiàn)的電流量相關(guān)的信息，其中所述充電狀態(tài)處理器根據(jù)存儲(chǔ)在所述充電狀態(tài)存儲(chǔ)器中的信息和來(lái)自所述傳感器的輸入而確定來(lái)自所述電池的可用電流量；以及 通信總線(xiàn)，與所述連接器、所述處理器、所述初級(jí)保護(hù)電路、所述次級(jí)保護(hù)電路、所述電池管理系統(tǒng)和所述充電狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電通信，用于在所述連接器、所述處理器、所述初級(jí)保護(hù)電路、所述次級(jí)保護(hù)電路、所述電池管理系統(tǒng)和所述充電狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)之間提供通信。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的智能電池組，其中，所述開(kāi)關(guān)是η-溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的智能電池組，其中，所述初級(jí)保護(hù)電路包括初級(jí)保護(hù)處理器，所述初級(jí)保護(hù)處理器構(gòu)造成用于監(jiān)測(cè)所述電池的充電和放電。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的智能電池組，其中，所述初級(jí)保護(hù)電路包括初級(jí)保護(hù)處理器，所述初級(jí)保護(hù)處理器構(gòu)造成用于控制所述電池的充電和放電。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的智能電池組，其中，所述處理器還構(gòu)造成用于通過(guò)所述通信總線(xiàn)將信息傳輸?shù)剿龀潆姞顟B(tài)處理器，所述充電狀態(tài)處理器使用所述信息來(lái)確定來(lái)自所述電池的可用電流量并且將所確定的可用電流量存儲(chǔ)在所述充電狀態(tài)存儲(chǔ)器中。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的智能電池組，進(jìn)一步包括: 溫度監(jiān)測(cè)電路，用來(lái)確定所述電池組的溫度，所述溫度監(jiān)測(cè)電路將所述電池組的溫度傳輸?shù)剿龀跫?jí)保護(hù)電路；并且 其中，所述初級(jí)保護(hù)電路構(gòu)造成，如果所述電池組的溫度不在預(yù)先選定的溫度值范圍內(nèi)時(shí)發(fā)送信號(hào)到所述開(kāi)關(guān)以將所述開(kāi)關(guān)打開(kāi)。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的智能電池組，進(jìn)一步包括: 電池組隔離電路，與所述處理器電通信，所述電池組隔離電路構(gòu)造成提供連接信號(hào)到所述處理器，所述連接信號(hào)指示所述電池組的連接器連接到電池充電器或者待被供電的設(shè)備；并且 其中，所述處理器通過(guò)發(fā)送信號(hào)到所述開(kāi)關(guān)以將所述開(kāi)關(guān)閉合來(lái)響應(yīng)所述連接信號(hào)，從而提供跨接所述連接器的正極端子和負(fù)極端子的電壓。
18.一種由權(quán)利要求1所述的電池組供電的設(shè)備。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備是醫(yī)療設(shè)備。
20.一種由權(quán)利要求11所述的智能電池組供電的設(shè)備。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備是醫(yī)療設(shè)備。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備是機(jī)械按壓設(shè)備。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備是機(jī)械按壓設(shè)備。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，其中，所述電池組構(gòu)造成向機(jī)械按壓設(shè)備供電至少30分鐘。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，其中，所述電池組構(gòu)造成，在所述機(jī)械按壓設(shè)備用于治療體型大于普通體型的病人時(shí)向機(jī)械按壓設(shè)備供電至少20分鐘。
26.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電池組，其中，所述電池組構(gòu)造成向機(jī)械按壓設(shè)備供電至少30分鐘。
27.根據(jù)權(quán)利要 求11所述的電池組，其中，所述電池組構(gòu)造成，在所述機(jī)械按壓設(shè)備用于治療體型大于普通體型的病人時(shí)向機(jī)械按壓設(shè)備供電至少20分鐘。
【文檔編號(hào)】H01M10/44GK103814499SQ201280031713
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月28日
【發(fā)明者】奧蘭多·鮑諾什, 戴維·迪姆, 理查德·史密斯 申請(qǐng)人:佐爾循環(huán)公司