本发明专利技术涉及基于ＭＥＭＳ的电池监控。电池保护和监控系统，包括多个ＭＡＦＥＴ（机械激励场效应晶体管）开关，其中ＭＡＦＥＴ开关中的每一个ＭＡＦＥＴ开关可以从打开开关状态切换到关闭开关状态或反之亦然，以使多个ＭＡＦＥＴ开关连接到电池。该系统进一步包括一个或多个与ＭＡＦＥＴ开关中的至少一个ＭＡＦＥＴ开关相关联并且电通信的晶体管。ＰＰＴＣ（聚合物正温度系数）装置也与晶体管和ＭＡＦＥＴ开关相关联，以使ＰＰＴＣ装置、ＭＡＦＥＴ开关和晶体管彼此互相以及与多个ＭＡＦＥＴ开关的打开开关状态或者闭合开关状态相关联地操作，以确定、监控和防止与电池相关的至少一个危险状况。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术通常涉及基于MEMS (微电机)的元件，^g和系统。本专利技术还涉 朋于电《 的技柳體。 背景财随着对高性能、轻型、小型需求的增加，便携电子,对可充电电池性能 的要求也在增加。因此，电池中存储的能量在增加。但是在电池单元中装入更 多能量增加了安全问题。随着大容量电池，出现了存储能量的增加，导致更大 的危险性，例如电池可能爆炸的危险，致使对用户的伤害。因此，在不同阶段 例如，充电阶段，运行阶段，以及电池的运输期间以不同方式监控电池或电池 组的状态ffl^越引人关注。在便携电子设备例如膝上型计算机中〗顿大容量电 池的情况下安全问题已经达到决定性阶段。因财目信在将来这些问题将日益成 为Sfi要的。具有更大容量和更高能量密度的电池在今后的能量和运输系统应该会发挥 很重要的作用。从存储^ffl间歇的可再生资源而产生的分配电能，到插入式混 合汽车、全电动或电池一燃料电池混合汽车，很可能发展具有密集的大存储能 量的电池以用于广泛的用途。例如，用途扩展的高能量密度电池的一个,类型为可充电的锂基电池。 这种鄉的电池在其充电、运行和运输阶段需要精密tt控，因为如果在这些 阶段出现故障，会出现危险的火焰泄放(爆炸)的可能。在一定的情况下， 例如当出现电池过充电，过热或短路时，化学反应将失去控制，导致热失控情 况和电池内积累的压力最终导致电池爆炸。因此，关键的安全问题包括防止意 外的过充，过热，过压，过震以及导致内部短路的损坏。虽然已经发展了各种 复杂的安全机制，但是这些电池的安全问题在± 上型计算机和混合汽车中 使用的电池的持续发展中 是一个重要问题。专利技术内容提供本专利技术的以下 来帮助理解本专利技术特有的一徵噺特征，并不意图是全部描述。由全部的说明书，权利要求，附图以及摘要作为一个整体来得到 专利技术的各方面的，评价。因此，本专利技术的一个方面衝共了一种改进的电池监控系统。本专利技术的另一个方面提供了一种基于MEMS的电池监控系统。另外本专利技术的另一个方面提供了一种 MAFET (机械激励场效应晶体 管)开关的电池监控系统。现在由这里的描述可以得到专利技术的前述方面和其它目标以及优点。公开了 一禾中电池微和监控系统,其包括多个MAFET(机械激励场效应晶体管)开关， 其中MAFET开关中的每一个MAFET幵关都可以从打开开关状态切换到闭合 开关状态或反之亦然，多个MAFET开关被连接到电池。每个MAFET开关通常构成具有浮接的栅极的金属氧化物半导体场，晶 体管(MOSFET),该浮接栅极可以作为偏置和外部物理参数例如压力、温度、 加速度等的函数处于上或'下的位置。在栅极处于上的位置时，MAFET 开关处于关，状态并且电流不能流经MAFET开关。当栅极处于下的位置时， MAFET开关处于开状态并且电流流经MAFET开关。这样的系统或电路进一步包括一个或多个与MAFET开关中的至少一个 MAFET开关相关联并且电通信的晶体管。PPTC (聚合物正温度系数)装置也 同晶体管和MAFET开关相关联，以使PPTC装置(例如取决温度的有机电阻， 当温度值高时，它的值极大地增加)，MAFET开关和晶体管互相以及与多个防止与电池相关的一个或多危险状况。这样，公开的系统常构成一个包括机械激励场效应晶体管(MAFET)开 关的电池保护电路。提供了温度保护的方法，并且还给电池保护系统提供了 新功能，例如震动保护和在具有低g元件的电池内部有效压力监控。使用基 于移动栅场舰晶体管原理的MAFET开关，可以直接监控电池内部积累的压 力。由于压力的积累最终是可能导致爆炸的危险过程，通过对压力持久的监控 可提高电池的安全性。由于其可编程的开/辦性，所包括的MAFET压力开关 能比现有的机械式电路断路器更早雌测至脆险的压力累积。傲户系统还包括 基于移动栅场效应晶体管的震动开关，其使得在出现影响电池寿命或者更糟的、 以及电池及其外围的物理魏性的情况，可以停止充电进程。附图说明在以下附图中，所有不同的视图中的相同的或功能相似的元件使用相同的 参考数字，其合并入说明书中并形成了说明书的一部分，进一步说明了本专利技术， 并且与专利技术的详细描述一起来解释本专利技术的原理。图1 (a)和1 (b)所示为MAFET (机械 场效应晶体管)开关的M 侧部分视亂其可以根据一个或多个实施例 用；图2所示为电池微系统，其可根据雌实施例来实现； 图3所示为电池保护系统，其可根据另一可选实施例来实现；以及 图4所示为电池fW系统，其可根据又一实施例来实现。 具体实駄式在非限制性示例中讨论的特定值和配置可以改变，它们被引用仅仅为了说 明本专利技术的至少一个实施例，而非为了限制专利技术的范围。图1 (a)和1 (b)所示为MAFET (机械Ml场效应晶体管)开关100的 於侧部分视图，其可以根据一个或多个实施例概用。对于可充电电池(例 如锂基电池)在充电、运行和运输期间的持续监控， 一个或多个机械WI)场效 应晶体管(MAFET)开关100可以根据公开的实施例来实施。MAFET开关100 通常包括源极108和漏极110。气隙104通常位于绝缘层或绝缘体102和栅极(或 杆)103之间。注意在图1 (a)和1 (b)中，相同或相似的部分或元件通常由 相同的参考数字*^^。图I (a)所示为嘴向上晶体管关断，打开开关配置 的MAFET开关IOO，而图l (b)所示为杆向下晶体管导通，闭合开关状态 的MAFET开关100。MAFET开关100基于根据图1 (a)和1 (b)所描述的移动栅MOS场效 应晶体管原理而运行。MAFET开关100包含对外部输入敏感的启动栅极103。 这样的输入可以是加速度，驗舰力。用作为晶体管栅t鹏作的杆以外部输Afn所施加的栅极电压的函数而偏转。由于外部输入(例如、鹏，加速度或压力)从额定点变化，杆朝向晶体管表面而向下偏转。所施加的栅极电压完成关 于晶体管表面的这个移动，并且在外繊入舰设计阈值时将移动栅103拖到 关闭(例如排出)。这使电流在晶体管或MAFET开关100内从源极108流到漏 极110。根据一个或多个实施例可以細的基于MAFET开关的一些非限制性示 例，其在美国专利号6388299 (压力开关)，美国专利号6720634 (加速开关)和美国专利号7034375 (热开关)中被描述。美国专利号6388299，名称为传 组件及方法，Kang等人于2002年5 月14日公开，被靴给美国新泽西州莫利斯顿的霍尼韦尔国际有限公司，在这 里被弓阅以作为参考。美国专利号6720634 ，名称为无触点力卩速开关'，Joon-Won Kang于2004年4月13日公开，也船给霍尼韦尔国际有限公司，在这里被引 用以作为参考。美国专利号7034375，名称为微电机系统热开关'，Joon-Won Kang于2006年4月26日公开，也转让给霍尼韦尔国际有限公司，在这里被引 用以作为参考。应该理解弓间JJ^专利仅仅为了一般的启示和信息，而不应该 被认为是限制实施例的特征。替代地，这里作为MAFET元件的示例给出的上 述专禾何翻于一个或多个实施例。图2所示为电池保护系统200,其可根据,实施例来实现。图2描述的建 议的电池保护电路或系统200包括MAFET压力开关201 (Tl)， MAFET 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电池保护和监控系统，包含： 多个ＭＡＦＥＴ（机械激励场效应晶体管）开关，其中所述多个ＭＡＦＥＴ开关中的每一个ＭＡＦＥＴ开关能够从打开开关状态切换到关闭开关状态或反之亦然，所述多个ＭＡＦＥＴ开关连接到电池； 多个ＭＯＳＦＥＴ晶体管，其与所述多个ＭＡＦＥＴ开关中的至少一个ＭＡＦＥＴ开关相关联并且电通信；以及 ＰＰＴＣ（聚合物正温度系数）装置，其与所述多个晶体管和所述多个ＭＡＦＥＴ开关相关联，其中所述ＰＰＴＣ装置、所述多个ＭＡＦＥＴ开关和所述多个晶体管彼此互相以及与所述多个ＭＡＦＥＴ开关的所述打开开关状态或者所述闭合开关状态相关联地操作，以确定、监控和防止与所述电池相关联的至少一个危险状况。
【技术特征摘要】
US 2007-8-7 11/8905701.一种电池保护和监控系统，包含多个MAFET(机械激励场效应晶体管)开关，其中所述多个MAFET开关中的每一个MAFET开关能够从打开开关状态切换到关闭开关状态或反之亦然，所述多个MAFET开关连接到电池 多个MOSFET晶体管，其与所述多个MAFET开关中的至少一个MAFET开关相关联并且电通信；以及 PPTC(聚合物正温度系数)装置，其与所述多个晶体管和所述多个MAFET开关相关联，其中所述PPTC装置、所述多个MAFET开关和所述多个晶体管彼此互相以及与所述多个MAFET开关的所述打开开关状态或者所述闭合开关状态相关联地操作，以确定、监控和防止与所述电池相关联的至少一个危险状况。2. 如权利要求1所述的系统，其中所述多个晶体管包含至少一个P-沟道 MOSFET功率晶体管和至少一个^Cffi保护的N-沟道MOS晶体管。3. 如权利要求1所述的系统，进一步包含主电池保护电路，其包括与多个 晶体管相关联的至少一个保护IC，其中所述至少一个保护IC电连接至所述 PPTC錢。4. 如权利要求1所述的系统，其中所述多个MAFET开关中的每一个 MAFET幵关彼此相互并鹏电连接。5. 如权利要求1所述的系统，进一步包含负载电阻，其与所述多个MAFET 开关中的至少一个MAFET开关串联地电连接，所述负载电阻和所述多个 MAFET开关之间的串列与所述电池的正端子禾晚端子并联地电连接。6. 如权利要求1所述的系统，其中所述PPTC^a热连接至隨少一个FET, 所,少一个FET与所述电池并联地电连接并且被所述多个MAFET开关中的 任意至少一傾关驱动。7. 如权利要求1所述的系统，其中所述多个MAFET开关中的至少一个 MAFET开关基于P-沟道MOS晶体管或N-沟道MOS晶体管。8. —种电池傲户和监控系统，包含多个MAFET (机械鹏场效应晶体管)开关，其中所述多个MAFET开关 ...
【专利技术属性】
技术研发人员：CP科比亚努，VG杜米特鲁，I乔治斯库，M戈洛加努，SD科斯蒂，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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