薄层电池的保护制造技术

本发明专利技术涉及薄层电池的保护。一种用于保护薄层电池的方法，所述薄层电池连接到间歇负载，所述方法包括以下步骤：使所述电池周期性地以其最大放电电流工作，及一旦所述电池两端的电压达到阈值电压就断开所述电池，所述阈值电压大于所述电池在所述最大放电电流时的临界电压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于保护薄层电池的系统。
技术介绍
例如为锂离子型的薄层电池两端的电压随着其操作会减小到临界电压，低于该临界电压会不可逆地损坏该电池。因此，在电压到达此临界电压之前，应停止电池放电且应将电池再充电。本文所考虑的是使用于间歇工作的系统的薄层电池，例如为用于周期性地传送数据(定期或不定期)的自备式传感器供电的电池。在这样的系统中，非常短的工作期与长时间的非工作期交替。此外，用于电池的薄层技术需要这些电池相对其它电池具有强内阻。图1是示出由为这样的传感器供电的电池提供的电流I相对时间t的图。高幅值 (例如5mA)且短持续时间的电流峰值由持续几秒钟到几小时的长时间周期隔开，该短持续时间短于半毫秒，在该长时周期内电流具有非常小的幅值(例如0.1mA)。在时间t0和tl 之间，间歇负载是不工作的。在时间tl和t2之间以及时间t3和t4之间，间歇负载是工作的。在非工作周期内的非零电流的存在例如是因为在这些时间周期内，电池用于给低耗微控制器供电。尽管已经提供了用于保护电池的、检测所述电池接近电池的临界电压时的时间的系统，如下文所讨论的，这样的系统不适于间歇工作的薄层电池。
技术实现思路
实施方式提供一种用于保护电池的方法和装置，该电池适于为连接到间歇工作的负载的薄层电池。实施方式提供一种用于保护薄层电池的方法，该薄层电池连接到间歇负载，所述方法包括步骤使电池周期性工作在其最大放电电流，及一旦所述电池两端的电压达到阈值电压就断开所述电池，所述阈值电压大于所述电池在所述最大放电电流时的临界电压。根据实施方式，所述周期性工作的占空比小于0. 1%。根据实施方式，所述周期性工作的各相位的持续时间短于10ms。根据实施方式，所述周期性工作的周期短于10分钟。实施方式还提供一种用于保护薄层电池的装置，所述薄层电池连接到间歇负载， 所述装置包括可切换的负载，所述可切换的负载能够使电池周期性地以最大放电电流工作；及电压比较器，所述电压比较器能够将所述电池两端的电压和阈值比较，所述阈值大于所述电池在所述最大放电电流时的临界电压。根据实施方式，所述可切换的负载由第一开关部件控制，所述第一开关部件具有小于0. 的占空比。根据实施方式，所述第一开关部件能够形成由方形脉冲形成的信号，该方形脉冲的宽度小于10ms。根据实施方式，所述第一开关部件能够形成周期短于10分钟的信号。根据实施方式，所述装置包括缓冲电容器，所述缓冲电容器与所述间歇负载并联。根据实施方式，所述装置包括第二开关部件，所述第二开关部件设置在包括所述电池及所述可切换的负载的组件与包括所述缓冲电容器和所述间歇负载的组件之间。根据实施方式，所述可切换的负载是电流源。附图说明在如下结合附图的具体实施方式的非限制性描述中将更详细讨论前述和其它目的、特征和优点。图1是示出为间歇负载供电的电池提供的电流的示例的图；图2是示出电池的端电压对于两个放电电流值根据其放电率变化的图示；图3示出为间歇负载供电的、具有用于保护电池的系统的电池组件的示例；图4类似于图2，示出如图3所示连接的电池两端的电压的变化；图5A是示出为特定的间歇负载供电的电池提供的电流的示例的图示；图5B类似于图2，示出提供图5A的电流的电池两端的电压的变化。具体实施例方式专利技术人已经研究了能够提供高、低电流交替的电池的特性且一直寻找优化该电池的使用的方案。图2是示出对分别是01. mA和5mA的两个放电电流值来说，特定锂离子电池两端的电压V根据其放电率TD的变化。当电池被充满时，放电率是0。随着电池工作，放电率增加且不应达到最大值，以避免不可逆地损坏电池。对于0. ImA的放电电流，电压自4. 2V的初始电压降低到3. 6V的临界电压Vei。对于5mA的放电电流，电压自3. 75V的初始电压降低到3V的临界电压Vc2。这样，当电池连接到电流如图1所示变化的间歇负载，工作点在负载的非工作周期按照曲线Cl变化，工作点在工作周期按照曲线C2变化。假定电池具有长的非工作周期， 工作点可能沿曲线Cl 一直移动到此曲线的点1，点1对应于电压Vthi，电压Vthi稍大于电压 Vcio为避免电池进入不可逆的损坏阶段，应一到达点1就断开所述电池。这样电池两端的电压应一直与稍大于Va的阈值电压Vthi相比较，且应一达到阈值就将电池断开。对工作在其最大放电电流时的电池来说，选择阈值Vthi稍大于Va具有较大的缺点。如果在负载的工作周期，电池自曲线C2的点3放电，一旦达到对应于电压Vthi的点4， 电池被断开。类似地，如果电池在曲线Cl的工作点5，且负载引起可能将工作点5变化到曲线C2的点6的电流冲击，由于对应于点6的电池两端的电压低于Vthi，电池被断开。对工作在最大电流来说，电池在点4的电位被断开，但此时电池仍含有大量的电量。对这种工作模式，将不会达到曲线C2的对应于电压Vth2的点7，电压Vth2稍大于临界电压VC2。图3示出具有电池保护系统的、为间歇负载供电的电池的组件的示例。电池11为间歇负载12供电。电压比较器13将电池两端的电压与阈值Vth比较。此比较器连接至开关SWl的控制端，开关SWl具有连接到电池11的第一端和连接到节点15的第二端。节点 15通过开关SW2连接到负载16，且通过开关SW3连接到缓冲电容器17的第一端以及负载12，负载16在下文中被称为可切换的负载。图3所示的组件被设置成按两种模式中的一种或另一种工作。这两种模式周期性地互相交替，直到电池11断开。在第一模式中，开关SWl和开关SW3是接通的，且开关SW2是断开的。在负载12的非工作周期中，电池11暂时对缓冲电容器17充电，且接着以0. ImA的电流为微控制器(未示出)供电。在负载12的工作周期中，电池11和缓冲电容器17为负载12供电，选择合适大小的电容器以给负载提供大部分峰值电流，且限制需要的来自电池的电流峰值(这里限制为5mA)。电池的强内阻会防止电池提供较强的电流。在第二种所谓的强制工作模式中，开关SWl是接通的，开关SW2接通短的持续时间，且开关SW3断开短的持续时间。可切换的负载16强制电池工作在其最大放电电流5mA。 在工作周期中，负载12仍然由缓冲电容器17供电。图4类似于图2，示出连接在图3类型的组件中的电池两端电压的变化，该间歇负载12具有对应于图1所示的电流的工作期。在初始时间t0，电池11被充满电且此时其两端电压是4. 2V。实际上，由于负载12 不工作，放电电流是0. 1mA，如图1所示。开关SWl和开关SW3接通，且开关SW2断开。电容器17充电且电池两端的电压沿曲线Cl降低。在时间tll，开关SW2接通短的持续时间而开关SW3断开，开关SWl仍然接通。负载16强制电池11以5mA工作。电池11两端的电压自曲线Cl的点A垂直地下降到曲线C2 的点B。接着沿曲线C2自点B变化到对应于时间tl2的点C。在时间tl2，开关SW2断开且开关SW3接通。负载12不工作，电池11的放电电流的值自5mA变化到0. ImA,自曲线C2 的点C变化到曲线Cl的点D。在时间tl3和时间tl5重复电池两端的电压在曲线Cl和C2间的这种短的往返变化。优选地，时间tll、tl3禾口 tl5均勻地间隔开。时间间隔til到tl2、tl3到tl4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：弗雷德里克·坎廷，
申请(专利权)人：意法半导体图尔公司，
类型：发明
国别省市：