[go: up one dir, main page]

CZ20003605A3 - Battery having built-in regulator - Google Patents

Battery having built-in regulator Download PDF

Info

Publication number
CZ20003605A3
CZ20003605A3 CZ20003605A CZ20003605A CZ20003605A3 CZ 20003605 A3 CZ20003605 A3 CZ 20003605A3 CZ 20003605 A CZ20003605 A CZ 20003605A CZ 20003605 A CZ20003605 A CZ 20003605A CZ 20003605 A3 CZ20003605 A3 CZ 20003605A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
battery
cell
voltage
controller
circuit
Prior art date
Application number
CZ20003605A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Vladimir Gartstein
Dragan Danilo Nebrigic
Original Assignee
The Procter & Gamble Company
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by The Procter & Gamble Company filed Critical The Procter & Gamble Company
Priority to CZ20003605A priority Critical patent/CZ20003605A3/en
Publication of CZ20003605A3 publication Critical patent/CZ20003605A3/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

Baterie mající zabudovaný regulátorBatteries having a built-in regulator

Oblast technikyTechnical field

Přihlašovaný vynález se týká baterií a obzvláště se zaměřuje na baterie mající zabudovaný regulátor pro účely prodlužování provozní doby baterie.The present invention relates to batteries, and in particular is directed to batteries having a built-in controller for extending battery operating time.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Spotřebitelé používají primární baterie a opakovatelně nabíjené baterie (sekundární baterie) v přenosných elektronických přístrojích, jako jsou rozhlasové přijímače, přehrávače kompaktních disků, fotoaparáty, videokamery, mobilní telefony, elektronické hry, hračky, kapesní přijímače textových zpráv a počítačová zařízení. Po uplynutí provozní doby se primární baterie obvykle odkládá do odpadu. Provozní doba typické primární baterie obecně umožňuje využívám přibližně 40% až 70% celkové akumulované kapacity baterie. Po využití části původně akumulované energie nemůže baterie celkově dodávat potřebné napětí pro napájení elektronického obvodu. Po uplynutí použitelné životnosti těchto baterií spotřebitelé obvykle odkládají baterie do odpadu, ačkoli taková použitá baterie ještě obsahuje přibližně 30% až 60% své původně akumulované kapacity. Proto prodlužování provozní doby primární baterie na základě umožnění bezpečného, hlubšího vybíjení bude omezovat množství odpadu tím, že elektronické přístroje budou mít možnost využívání větší míry původně akumulované kapacity před tím, než dojde k jejímu odložení do odpadu.Consumers use primary batteries and rechargeable batteries (secondary batteries) in portable electronic devices such as radios, compact disc players, cameras, camcorders, mobile phones, electronic games, toys, handheld text receivers and computer devices. After the operating time, the primary battery is usually discarded. Typically, the typical primary battery operating time allows approximately 40% to 70% of the total accumulated battery capacity to be used. After using part of the originally stored energy, the battery cannot supply the required voltage to power the electronic circuit. After the useful life of these batteries, consumers usually discard the batteries, although such used batteries still contain approximately 30% to 60% of their originally accumulated capacity. Therefore, extending the operating time of the primary battery by allowing safe, deeper discharges will limit the amount of waste by allowing electronic devices to use more of the originally accumulated capacity before it is discarded.

Avšak celková životnost opakovatelně nabíjené baterie především závisí na počtu a účinností nabíjecích cyklů. Opakovatelně nabíjené baterie se mohou nabíjet a znovu používat po každém vybíjecím cyklu. Stejně tak jako v případě primánů baterie nemůže ani tento typ baterie dodávat dostatečné napětí pro napájení elektronického obvodu po využití určité procentuální míry původní akumulované kapacity baterie. Na základě toho se může každý vybíjecí cyklus opakovatelně nabíjené baterie prodlužovat tehdy, když bude dosahováno hlubší vybíjení baterie. Avšak úroveň vybíjení opakovatelně nabíjené baterie má vliv na počet a účinnost budoucích nabíjeni opakovatelně nabíjené baterie. Obecně lze konstatovat, že se zesilováním hloubky nabíjení opakovatelně nabíjených elektrochemických článků se může • ·*· «However, the overall life of a rechargeable battery primarily depends on the number and efficiency of the charging cycles. Rechargeable batteries can be recharged and reused after each discharge cycle. As with battery primates, this type of battery cannot supply enough voltage to power the electronic circuit after utilizing a percentage of the original battery's accumulated capacity. Accordingly, each discharge cycle of the rechargeable battery can be extended when deeper battery discharge is achieved. However, the discharging level of a rechargeable battery affects the number and efficiency of future rechargeable batteries. In general, as the charging depth of the rechargeable electrochemical cells increases, it can be

-2• · · φ · · · φ · φφφ Φ· ·· · «Φ· «· · φ snižovat počet nabíjecích cyklů, které takový opakovatelně nabíjený, elektrochemický článek může podstupovat. Avšak optimální charakteristiky vybíjení konkrétních typů opakovatelně nabíjených elektrochemických článků jsou značně rozdílné. Například v kadmioniklové („NiCd“) baterii se upřednostňuje hluboké vybíjení, protože jinak by taková baterie vyvíjela „paměťový“ efekt, pokud by byla nabíjena bez příslušného vybiti, a výsledkem tohoto „paměťového“ efektu by byla snížená kapacita pro budoucí nabíjení. Hluboké vybíjení lithiové baterie by však mohlo poškozovat elektrochemické články. Provozní doba opakovatelně nabíjeného elektrochemického Článku se může celkově prodlužovat lépe na základě řízených cyklů vybíjení a nabíjení konkrétního článku, takže celkový počet nabíjecích cyklů se může maximalizovat a míra energie získávané v průběhu každého vybíjecího cyklu se rovněž optimalizuje.The number of charge cycles that such a rechargeable electrochemical cell can undergo is reduced. However, the optimum discharge characteristics of particular types of rechargeable electrochemical cells are considerably different. For example, in a cadmium-nickel ("NiCd") battery, deep discharging is preferred, as otherwise the battery would develop a "memory" effect if charged without being discharged, resulting in reduced capacity for future charging. However, a deep discharge of the lithium battery could damage the electrochemical cells. Overall, the operating time of the rechargeable electrochemical cell can be extended better based on the controlled discharge and charge cycles of a particular cell, so that the total number of charge cycles can be maximized and the rate of energy obtained during each discharge cycle is also optimized.

Spotřebitelé navíc soustavně vyžadují menší a lehčí přenosné elektronické přístroje. Jednou z prvotních překážek výroby těchto menších a lehčích přístrojů je velikost a hmotnost baterií, které jsou potřebné pro napájení takových přístrojů. Ve skutečnosti platí, že, čím je elektronický obvod rychlejší a složitější, tím více tyto přístroje vyžadují více elektrického proudu než předtím, a proto jsou požadavky na baterie dokonce větší. Spotřebitelé však nebudou akceptovat výkonnější a miniaturizované přístroje, pokud zdokonalená funkčnost a rychlost bude vyžadovat nahrazování nebo dobíjení baterií daleko častěji. Proto v zájmu sestavování rychlejších a složitějších elektronických zařízení bez zkracování jejich použitelné životnosti tato elektronická zařízení vykazují potřebu účinnějšího využívání baterií a/nebo vlastní baterie vykazují potřebu většího využívání akumulované energie.In addition, consumers consistently require smaller and lighter portable electronic devices. One of the primary barriers to manufacturing these smaller and lighter devices is the size and weight of the batteries required to power such devices. In fact, the faster and more complex an electronic circuit is, the more these devices require more power than before, and therefore the battery requirements are even greater. However, consumers will not accept more powerful and miniaturized devices if improved functionality and speed require replacement or recharge of batteries more frequently. Therefore, in order to assemble faster and more complex electronic devices without shortening their useful life, these electronic devices have a need for more efficient use of batteries and / or their own batteries have a need for more use of stored energy.

Některé nákladnější elektronické přístroje obsahují obvod napěťového regulátoru, jako je měnič stejnosměrného napětí (například DC/DC konvertor) v zařízeních pro měnění a/nebo stabilizování výstupního napětí baterie. V těchto zařízeních se několik samostatných článků zapojuje obecně za sebou a celkové napětí těchto baterií se pomocí konvertoru přeměňuje na napětí, které se vyžaduje pro zatížení obvodu. Konvertor může prodlužovat provozní dobu baterie na základě snižování výstupního napětí baterie v počáteční části vybíjení baterie, kde by jinak baterie poskytovala vyšší napětí a tím i více energie, než zatěžovaný obvod vyžaduje, a/nebo na základě zvyšování výstupního napětí baterie v poslední části vybíjení baterie, kde by jinak baterie byla vyčerpána, protože napětí je nižší, než zatížený obvod vyžaduje.Some more expensive electronic devices include a voltage regulator circuit, such as a DC converter (e.g., a DC / DC converter) in devices for varying and / or stabilizing the battery output voltage. In these devices, several separate cells are connected in series and the total voltage of these batteries is converted by the converter to the voltage required to load the circuit. The converter may extend the battery operating time by decreasing the battery output voltage at the beginning of the battery discharge, where the battery would otherwise provide a higher voltage and thus more energy than the circuit under load, and / or by increasing the battery output voltage at the last battery discharge where the battery would otherwise be depleted because the voltage is lower than the circuit under load.

• ··*• ·· *

-3I · · 4 • · ·♦-3I · · 4 · · · ♦

Avšak technický přístup uplatňování konvertoru v elektronickém přístroji má několik nedostatků. Prvním nedostatkem je to, že umísťování konvertorů do elektronických přístrojů je poměrně drahé, protože každý výrobce zařízení má specifická uspořádání obvodů, které se vyrábějí v poměrně omezeném množství a takto vyžadují vyšší individuální náklady. Druhým nedostatkem je skutečnost, že dodavatelé baterií nemají možnost kontrolovat typ konvertoru, který se bude používat v kombinaci s konkrétní baterií. Konvertory nejsou tudíž optimálně připraveny pro specifické elektrochemické vlastnosti jednotlivých typů elektrochemických článků. Třetím problémem je to, že rozdílné typy článků, jako jsou alkalické a lithiové články, mají rozdílné elektrochemické vlastnosti a jmenovitých napětí, a proto nemohou být snadno zaměňovány. Navíc konvertory zabírají využitelný prostor v elektronických přístrojích. Namísto výkonnějších měničů stejnosměrného proudu, jako jsou DC/DC konvertory, mohou některé elektronické přístroje používat také lineární regulátory. Navíc elektronické přístroje obsahující měniče stejnosměrného proudu mohou vytvářet elektromagnetickou interferenci (EMI), která může v elektronickém přístroji nežádoucím způsobem ovlivňovat navazující soustavu obvodů, jako je radiofrekvenční (RF) vysílač. Avšak v důsledku umístění konvertoru do baterie se může zdroj EMI nacházet dále od dalších elektronických prostředků, které jsou citlivé na účinky EMI, a/nebo se tento zdroj může odstiňovat vodivým krytem baterie.However, the technical approach of applying a converter to an electronic device has several drawbacks. The first drawback is that placement of converters in electronic devices is relatively expensive because each device manufacturer has specific circuit arrangements that are produced in relatively limited quantities and thus require higher individual costs. The second drawback is that battery suppliers do not have the ability to control the type of converter that will be used in combination with a particular battery. Converters are therefore not optimally prepared for the specific electrochemical properties of individual types of electrochemical cells. The third problem is that different cell types, such as alkaline and lithium cells, have different electrochemical properties and rated voltages and therefore cannot be easily interchanged. In addition, converters take up usable space in electronic devices. Instead of more powerful DC converters such as DC / DC converters, some electronic devices may also use linear controllers. In addition, electronic devices containing direct current converters can generate electromagnetic interference (EMI), which can adversely affect a downstream circuitry such as a radio frequency (RF) transmitter in an electronic device. However, due to the placement of the converter in the battery, the EMI source may be further away from other electronic means that are sensitive to EMI effects and / or may be shielded by the conductive battery cover.

Další problém, který souvisí s obvykle používanými konvertory, spočívá v tom, že tyto konvertory typicky vyžadují větší počet elektrochemických článků, a to obzvláště s ohledem na alkalické, zinkouhlíkové, kadmioniklové (NiCd) baterie, niklové baterie obsahující hydrát kovu (zkratka NÍMH podle anglického výrazu „nickel metal hydráte“) a baterie obsahující oxid stříbra, v zájmu vytvoření postačujícího napětí pro řízení konvertoru, po čemž může napětí klesnout na úroveň, kterou elektronický přístroj vyžaduje. Takto kvůli vstupnímu napětí konvertoru musí elektronický přístroj obsahovat několik elektrochemických článků, a to dokonce i tehdy, když vlastní elektronický přístroj může pro svou činnost vyžadovat pouze jeden článek. Výsledkem toho je nežádoucí nárůst rozměrů a hmotností, což znemožňuje další miniaturizování elektronických přístrojů.Another problem associated with commonly used converters is that these converters typically require a larger number of electrochemical cells, especially with respect to alkaline, zinc, cadmium (NiCd) batteries, metal hydrate containing nickel (NIMH) the term "nickel metal hydrate") and batteries containing silver oxide in order to provide sufficient voltage to drive the converter, after which the voltage may drop to the level required by the electronic device. Thus, due to the input voltage of the converter, the electronic device must contain several electrochemical cells, even if the electronic device itself may require only one cell to operate. This results in an undesirable increase in dimensions and weights, making it impossible to further miniaturize the electronic devices.

Proto existuje potřeba optimálního využívání nahromaděného náboje opakovatelně nabíjené baterie a optimalizování hloubky vybíjení před dalším nabíjením baterie v zájmu maximálního prodloužení její provozní doby. Na základě konstrukčního řešení baterií, které poskytují větší využitelnost jejich nahromaděné energie, mohou elektronické přístroje používatTherefore, there is a need for optimal use of the accumulated charge of a rechargeable battery and for optimizing the depth of discharge before recharging the battery in order to maximize its operating time. By designing batteries that provide greater use of their accumulated energy, they can use electronic devices

9 9 ··* ·· * a and a a and a a a and a a a and a a and a · and · a a and a • · a • · a a a and a ··· ··· • aa • aa a a and a a a and a

menší baterie nebo menší počet baterií, což vytváří podmínky pro další zmenšování přenosných elektronických přístrojů.smaller batteries or fewer batteries, creating the conditions for further reducing the size of portable electronic devices.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Přihlašovaný vynález poskytuje baterii, která vykazuje delší provozní dobu na základě optimálního využívání nahromaděného náboje primánu baterie nebo opakovatelně nabíjené baterie před nabíjením. Baterie má zabudovaný regulátor, který obsahuje konvertor vykazující schopnost činnosti pod prahovou hodnotou napětí typických elektronických přístrojů. Regulátor účinněji reguluje napětí elektrochemického článku a umožňuje řízené vybíjení nebo optimální hloubku vybíjení v zájmu prodlužování provozní doby baterie. Regulátor se výhodně umisťuje na silikonovém čipu smíšeného typu, jehož konstrukční uspořádání se obvykle přizpůsobuje pro činnost 8 konkrétním typem elektrochemického článku, jako je alkalický článek, kadmioniklový („NiCd“) článek, niklový článek obsahující hydrát kovu („NiMH“), lithiový článek, lithiový iontový článek, utěsněný článek obsahující olovo a kyselinu (zkrtka „SLA“ podle anglického výrazu „sealed lead-acid“), článek obsahující oxid stříbra nebo hybridní článek, popřípadě s konkrétním elektronickým přístrojem.The present invention provides a battery that exhibits a longer operating time based on optimum use of the accumulated charge of a primate battery or a rechargeable battery prior to charging. The battery has a built-in regulator that includes a converter capable of operating below the voltage threshold of typical electronic devices. The controller more efficiently regulates the voltage of the electrochemical cell and allows controlled discharge or optimum depth of discharge in order to extend battery operating time. The controller is preferably mounted on a mixed-type silicone chip, the design of which is typically adapted to operate 8 with a particular type of electrochemical cell, such as an alkaline cell, cadmium (NiCd) cell, metal hydrate (NiMH) cell, lithium cell , a lithium ion cell, a sealed lead-acid cell ("MLA" for "sealed lead-acid"), a cell containing silver oxide or a hybrid cell, optionally with a specific electronic device.

Regulátor monitoruje a řídí dodávku elektrického proudu do zatíženého obvodu tak, aby se optimálně prodlužovala provozní doba baterie, a tato monitorovací řídící činnost regulátoru se prování na základě (1) zapínání a vypínání DC/DC konvertoru; (2) udržování minimálně vyžadovaného výstupního napětí tehdý, když je vstupní napětí nižší než napětí, které umožňuje činnost typických elektronických přístrojů; (3) snižování výstupní impedance baterie; (4) určování optimální hloubky vybíjení; (5) vytváření optimální posloupnosti vybíjení; (6) zesilování vybíjecího proudu, který daný elektrochemický článek může poskytovat bez regulátoru; (7) poskytování velkého vybíjecího proudu v rámci bezpečnostních omezení článku, a to dokonce i tehdy, když tento proud překračuje maximální výstupní proud regulátoru, s použitím obtokového způsobu; (8) měření zbývající kapacity článku; a (9) vysílání pracovních řídicích signálů do indikátoru kapacity/“pahvových“ měrekThe controller monitors and controls the power supply to the load circuit to optimally extend the battery operating time, and this monitoring control activity of the controller is performed by (1) turning the DC / DC converter on and off; (2) maintaining the minimum required output voltage at a time when the input voltage is less than the voltage that allows the operation of typical electronic devices; (3) reducing the battery output impedance; (4) determining the optimum discharge depth; (5) generating an optimal discharge sequence; (6) amplifying the discharge current that the electrochemical cell can provide without a controller; (7) providing a large discharge current within the safety limits of the cell, even when the current exceeds the maximum output current of the controller, using a bypass method; (8) measuring the remaining cell capacity; and (9) transmitting the working control signals to the capacity / stroke indicator

V upřednostňovaném provedení se jediný regulátor zabudovává do vnitřku krytu primární nebo opakovatelně nabíjené baterie (například standardní 9 voltové baterie) s několika články. Tento znak přihlašovaného vynálezu poskytuje několik význačných výhod ve srovnání « · · · · · • · · · · · ♦ · * · · « ««« ·«« ·· ··In a preferred embodiment, a single controller is built into the interior of the primary or recurrently charged battery pack (e.g., a standard 9 volt battery) with multiple cells. This feature of the present invention provides several significant advantages compared to the present invention.

-5φ «·· • · « • · · ·· · «· s umisťováním regulátoru do elektronického přístroje. Za prvé poskytuje tvůrci konstrukce baterie možnost využití konkrétních elektrotechnických charakteristik konkrétního typu elektrochemického článku. Za druhé, vyžaduje-H přístroj uplatnění konvertor pouze pro baterii obsahující konkrétní typ elektrochemického článku (například Hthiového) pro měnění a/nebo stabilizování výstupního napětí baterie a nikoli pro baterii obsahující jiný typ dektrochemického článku (například NiCd, SLA) a tvoří-li regulátor jeden celek s baterií, jež vyžaduje konvertor (například s Hthiovou baterií), pak elektronický přístroj může být konstruován bez DC/DC konvertoru. Toto umožní zhotovování menších konstrukčních provedení obvodů a bude bránit ztrátám souvisejícím s konvertorem, jenž má záporný vliv na baterii, která žádný konvertor nepotřebuje.-5φ with the controller placed in an electronic device. First, it provides the creator of the battery design with the ability to use specific electrical characteristics of a particular type of electrochemical cell. Second, the H-device requires the application of a converter only for a battery containing a particular type of electrochemical cell (e.g. Hthium) to vary and / or stabilize the battery output voltage and not for a battery containing another type of dectrochemical cell (e.g. NiCd, SLA) and one unit with a battery that requires a converter (for example, a Hthium battery), then the electronic device can be constructed without a DC / DC converter. This will allow the construction of smaller circuit designs and will prevent losses associated with the converter having a negative effect on a battery that does not need any converter.

V obzvláště upřednostňovaném provedení se regulátor zabudovává uvnitř obalu jednoělánkové baterie, jako je baterie s označením AAA, AA, C, D nebo hranolové baterie, nebo uvnitř obalu každého článku vícečlánkové baterie, jako je hranolová baterie nebo standardní 9 voltová baterie. Tento znak přihlašovaného vynálezu poskytuje již zmíněné výhody související s umístěním jediného regulátoru v baterii s několika články a navíc poskytuje další zřejmé výhody. Za prvé umožňuje kompatibilitu regulátoru s konkrétním typem elektrochemického článku při využití výhody zvláštních elektrochemických reakcí takového článku. Za druhé umožňuje, aby baterie mající rozdílné typy elektrochemických Článků byly používány vyměnitelně na základě buď měnění nebo stabilizování výstupního napětí nebo vnitřní impedance pro účely splňování požadavků elektronických přístrojů, které jsou konstruovány pro napájení ze standardních baterií. Obě tyto výhody vykazuje například vysoce výkonný Hthiový článek, který splňuje elektrické požadavky a požadavky hermetického uzavření standardní AA baterie na základě použití zabudovaného regulátoru pro snižování jmenovitého napětí článku od rozsahu mezi přibližně 2,8 a přibližně 4,0 voltu na výstupní napětí přibližně 1,5 voku. Na základě využití vyššího napětí Hthiového článku m.že konstruktér podstatně prodloužit provozní dobu baterie. Uplatnění regulátoru v každém článku baterie rovněž poskytuje účinnější kontrolu nad celým článkem, než tomu bylo doposud. Regulátor může monitorovat a řídit podmínky vybíjení v každém primárním elektrochemickém Článku a může zjišťovat úplné vyčerpání každého článku před tím, než se elektronický přístroj vypne. Regulátor může rovněž monitorovat nebo řídit vybíjecí cyklus v každém opakovatelně nabíjeném elektrochemickém článku pro účely určování toho, zda vybíjení článku dosahuje φ φφφ • · *In a particularly preferred embodiment, the controller is incorporated within a single cell battery pack, such as a AAA, AA, C, D or prism battery, or within each cell of a multi cell battery pack such as a prism battery or a standard 9 volt battery. This feature of the present invention provides the aforementioned advantages associated with placing a single controller in a multi-cell battery, and additionally provides other obvious advantages. First, it allows the controller to be compatible with a particular type of electrochemical cell, taking advantage of the particular electrochemical reactions of such a cell. Secondly, it allows batteries having different types of electrochemical cells to be used interchangeably by either varying or stabilizing the output voltage or internal impedance for the purpose of meeting the requirements of electronic devices that are designed to operate from standard batteries. For example, both of these benefits have a high-performance Hthium cell that meets the electrical and hermetic closure requirements of a standard AA battery by using a built-in regulator to reduce the cell's rated voltage from about 2.8 to about 4.0 volts to about 1 5 voku. By utilizing the higher voltage of the Hthium cell, the designer can significantly extend the battery operating time. Applying the controller to each cell of the battery also provides more effective control over the cell than ever before. The controller can monitor and control the discharge conditions in each primary electrochemical cell and can detect the complete depletion of each cell before the electronic device shuts down. The controller may also monitor or control the discharge cycle in each rechargeable electrochemical cell to determine whether the cell discharge reaches φ φφφ · · *

-6φ Φφφφφφ • φ ΦΦΦΦ • φ φφφ φφ φφ takovou úroveň, která bude zajišťovat nejdelší možnou provozní dobu baterie a bude zlepšovat bezpečnost článku při znemožňování nežádoucích jevů, jako jsou paměťové efekty, zkraty nebo poškozující hluboká vybíjení. Regulátor může také přímo monitorovat a řídit nabíjecí cyklus každého opakovatelně nabíjeného elektrochemického článku, který je v baterii, pro účely znemožnění vzniku nežádoucích podmínek, jako je přebíjení nebo drátování, a pro účely prodlužování životnosti cyklu a zdokonalení bezpečnosti baterie. Stav nabití jednotlivého článku lze také spotřebiteli oznamovat přímo (prostřednictvím vizuálních, akustických, vibračních atd. indikátorů) nebo pomocí rozhraní „inteligentního“ zařízení.A level that provides the longest possible battery life and improves cell safety while preventing unwanted phenomena such as memory effects, short circuits, or damaging deep discharges. The controller may also directly monitor and control the charge cycle of each rechargeable electrochemical cell that is in the battery to prevent undesirable conditions such as overcharging or wiring, and to extend cycle life and improve battery safety. The charge status of an individual cell can also be reported to the consumer directly (via visual, acoustic, vibration, etc.) or via the interface of a “smart” device.

Regulátory rovněž umožňují univerzální používání baterií podle přihlašovaného vynálezu. Baterie podle přihlašovaného vynálezu poskytují ve srovnání se známými bateriemi výhody bez ohledu na to, zda se používají v elektrických, elektromechanických nebo elektronických zařízeních. V případě elektrických, elektromechanických nebo elektronických zařízení nebo přístrojů budou baterie podle přihlašovaného vynálezu udržovat jejich špičkový výkon až do úplného konce provozní doby baterie. V případě používání regulátoru společně s baterií by se konec skutečného napětí vůči časové křivce vybíjení profiloval takovým způsobem, Že by mohl emulovat typický profil vybíjení (bez okamžitého konce provozu).The controllers also allow universal use of the batteries of the present invention. The batteries of the present invention provide advantages over known batteries regardless of whether they are used in electrical, electromechanical or electronic devices. In the case of electrical, electromechanical or electronic devices or devices, the batteries of the present invention will maintain their peak performance until the very end of the battery's operating time. When using the controller together with the battery, the end of the actual voltage against the discharge time curve would be profiled in such a way that it could emulate a typical discharge profile (without the immediate end of operation).

Čipy regulátoru se mohou rovněž zhotovovat úsporněji, protože velký objem prodejů baterií umožňuje levnější výrobu čipů, než je tomu v případě ojedinělých konstrukčních řešení regulátorů nebo konvertorů, které lze vyrábět pro každý typ elektronického přístroje zvlášť.Controller chips can also be manufactured more economically, as a large volume of battery sales allows cheaper chip production than is the case with the unique controller or converter designs that can be manufactured separately for each type of electronic device.

Upřednostňovaným provedením DC/DC konvertoruje vysoce účinný, středně výkonný konvertor s velmi nízkým vstupním napětím, který využívá modulaci šířkou impulsů nebo modulaci fázovým posunem a nízkozátěžové řídicí schéma impulsního přeskoku se start-stop řídicím oscilátorovým schématem.In a preferred embodiment, the DC / DC converter converts a high efficiency, medium power converter with a very low input voltage that utilizes pulse width modulation or phase shift modulation and a low load pulse jump control scheme with a start-stop control oscillator scheme.

Další znaky a výhody přihlašovaného vynálezu jsou popisovány s ohledem na vysvětlováni upřednostňovaného provedení tohoto vynálezu.Other features and advantages of the present invention are described with reference to an explanation of a preferred embodiment of the present invention.

Přehled obrázků na výkrese když tato specifikace končí patentovými nároky, které konkrétně zdůrazňují a vyznačujícím způsobem nárokují předmět, jenž je posuzován jako přihlašovaný vynález, • ··· • · • · · · ···*«· • · · · · «··· ·· ·· v·· ·«« «« ··BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS When this specification ends with claims that specifically emphasize and claim in a distinct manner the subject matter which is considered to be the present invention, ·· ·· ·· v ·· · «« «« ··

-7existuje přesvědčení, že tento vynález bude srozumitelnější z následujícího popisu vypracovaného v návaznosti na připojená vyobrazení.It is believed that this invention will be more readily understood from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings.

Obr. 1 je perspektivní pohled na konstrukční uspořádání typické válcovité baterie.Giant. 1 is a perspective view of the construction of a typical cylindrical battery.

Obr. 2 je perspektivní pohled na konstrukční uspořádání další typické válcovité baterie. Obr. 3 je perspektivní pohled na konstrukční uspořádání ještě další typické válcovité baterie.Giant. 2 is a perspective view of the construction of another typical cylindrical battery. Giant. 3 is a perspective view of the construction of yet another typical cylindrical battery.

Obr. 4 je blokové schéma baterie podle přihlašovaného vynálezu.Giant. 4 is a block diagram of a battery according to the present invention.

Ohr. 4 A je blokové schéma jednoho výhodného provedení baterie, která je předvedena na obr. 4.Ohr. 4A is a block diagram of one preferred embodiment of the battery shown in FIG. 4.

Ohr. 4B je blokové schéma dalšího výhodného provedení baterie, která je předvedena na obr. 4.Ohr. 4B is a block diagram of another preferred embodiment of the battery shown in FIG. 4.

Obr. 4C je blokové schéma ještě dalšího výhodného provedení baterie, která je předvedena na obr. 4.Giant. 4C is a block diagram of yet another preferred embodiment of the battery shown in FIG. 4.

Obr. 5A předvádí částečně rozložený, příčný řez výhodného provedení baterie podle přihlašovaného vynálezu.Giant. 5A shows a partially exploded, cross-sectional view of a preferred embodiment of a battery according to the present invention.

Ol»1. 5B předvádí částečně rozložený, příčný řez dalšího výhodného provedení baterie podle přihlašovaného vynálezu.Ol » 1 . 5B shows a partially exploded, cross-sectional view of another preferred embodiment of a battery according to the present invention.

Obr. 5C předvádí částečně rozložený, příčný řez ještě dalšího výhodného provedení baterie podle přihlašovaného vynálezu.Giant. 5C shows a partially exploded, cross-sectional view of yet another preferred embodiment of a battery according to the present invention.

Obr. 6 je perspektivní pohled, který je Částečně proveden v příčném řezu, výhodného provedení vícečlánkové baterie podle přihlašovaného vynálezu.Giant. 6 is a perspective view, partially in cross-section, of a preferred embodiment of a multi-cell battery according to the present invention.

Obr. 7 je blokové schéma dalšího výhodného provedení baterie podle přihlašovaného vynálezu.Giant. 7 is a block diagram of another preferred embodiment of a battery according to the present invention.

Obr. 8 je blokové schéma ještě dalšího výhodného provedení baterie podle přihlašovaného vynálezu.Giant. 8 is a block diagram of yet another preferred embodiment of a battery according to the present invention.

Obr. 9 je blokové schéma dalšího výhodného provedení baterie podle přihlašovaného vynálezu.Giant. 9 is a block diagram of another preferred embodiment of a battery according to the present invention.

Obr. 9A je základní schéma provedení, které obsahuje znak baterie podle výhodného provedení baterie, jež je nakresleno na obr. 9.Giant. 9A is a schematic diagram of an embodiment that includes a battery feature according to a preferred embodiment of the battery illustrated in FIG. 9.

Obr. 9B je základní schéma provedení, které obsahuje znak baterie podle výhodného provedení baterie, jež je nakresleno na obr. 9.Giant. 9B is a schematic diagram of an embodiment that includes a battery feature according to a preferred embodiment of the battery shown in FIG. 9.

999999

9 99 9

-8• · · 9 9 9 9 9 9-8 • · 9 9 9 9 9 9

9·· 99 ·· *«« 9* 999 ·· 99 ·· * ««

Obr. 10 je základní schéma ještě dalšího provedení baterie podle přihlašovaného vynálezu.Giant. 10 is a schematic diagram of yet another embodiment of a battery according to the present invention.

Obr. 11 je základní schéma dalšího provedení baterie podle přihlašovaného vynálezu. Obr. 12 je základní schéma ještě dalšího provedení baterie podle přihlašovaného vynálezu.Giant. 11 is a schematic diagram of another embodiment of a battery according to the present invention. Giant. 12 is a schematic diagram of yet another embodiment of a battery according to the present invention.

Obr. 13 je kombinace blokového schématu a základního schématu dalšího provedení baterie podle přihlašovaného vynálezu.Giant. 13 is a combination of a block diagram and a basic diagram of another embodiment of a battery according to the present invention.

Obr. 14 je graf charakteristických křivek vybíjení typické baterie a dvou rozdílných, výhodných provedení baterie podle přihlašovaného vynálezu.Giant. 14 is a graph of characteristic discharge curves of a typical battery and two different, preferred embodiments of a battery according to the present invention.

Obr. 15 je kombinace blokového schématu a základního schématu ještě dalšího provedení baterie podle přihlašovaného vynálezu.Giant. 15 is a combination of a block diagram and a basic diagram of yet another embodiment of a battery according to the present invention.

Obr. 16 je blokové schéma jednoho provedení pomocného regulátoru nabíjení, který je nakreslen na obr. 15.Giant. 16 is a block diagram of one embodiment of the auxiliary charging controller shown in FIG. 15.

Obr. 17 je blokové schéma dalšího provedení pomocného regulátoru nabíjení, který je nakreslen na obr. 15.Giant. 17 is a block diagram of another embodiment of the auxiliary charge controller illustrated in FIG. 15.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Přihlašovaný vynález se týká jednoělánkových a vícečlánkových baterii. Baterie podle přihlašovaného vynálezu mohou být buď primární nebo opakovatelně nabíjené baterie. Výraz „primární“ se v této přihlášce používá pro označování baterie nebo elektrochemického článku, který je určen do odložení do odpadu po vyčerpání použitelné, nahromaděné elektrické kapacity (tzn., že není určen pro opětné nabíjeni nebo jiné použití). Výrazy „opakovatelně nabíjený“ a „sekundární“ se v této přihlášce používají zaměnitelně pro označování baterie nebo elektrochemického článku, který je určen pro přinejmenším jedno opětné nabíjení po vyčerpání použitelné, nahromaděné elektrické kapacity (tzn., že je určen přinejmenším pro jedno opětné nabíjeni). Výraz „spotřební“ v této přihlášce označuje baterii, která je určena pro použití v elektronickém nebo elektrickém zařízení, které spotřebitel kupuje nebo používá. Výraz Jednočlánková“ souvisí s baterií, která má jediný elektrochemický článek v jediném obalu, jako jsou AA, AAA, C nebo D typy baterii nebo jediný článek ve vícečlánkové baterii (jako je například standardní 9 voltová baterie nebo baterie pro mobilní telefon nebo „laptop“ počítač).The present invention relates to single-cell and multi-cell batteries. The batteries of the present invention may be either primary or rechargeable batteries. The term "primary" is used in this application to refer to a battery or electrochemical cell that is intended to be disposed of after the usable, accumulated electrical capacity has been exhausted (i.e., it is not intended to be recharged or otherwise used). In this application, the terms "rechargeable" and "secondary" are used interchangeably to refer to a battery or electrochemical cell that is intended for at least one recharge after exhausting the usable accumulated electrical capacity (i.e., it is intended for at least one recharge) . The term "consumer" in this application refers to a battery that is intended for use in an electronic or electrical device that a consumer purchases or uses. The term "single cell" refers to a battery that has a single electrochemical cell in a single container, such as AA, AAA, C or D battery types, or a single cell in a multi-cell battery (such as a standard 9 volt battery or mobile phone or "laptop" computer).

444 • 4444 • 4

4 44 4

944 44 • 4 4 4 4 4945 44 • 4 4 4 4 4

444 444 44 44444 444 44 44

-9Výraz baterie, který se v této přihlášce používá, označuje pouzdro, které má vývody a jediný elektrochemický článek, nebo pouzdro, jež má vývody a přinejmenším celkově obsahuje dva nebo více než dva elektrochemické články (například standardní 9 voltová baterie nebo baterie pro mobilní telefon nebo přenosný laptop počítač). Elektrochemické články nemusí být úplně uzavřeny v pouzdru, jestliže každý článek má Mastní, samostatný, uzavřený obal. Baterie přenosného telefonu může například obsahovat dva nebo více než dva elektrochemické články, z nichž každý má svůj vlastní, samostatný, uzavřený obal, a tyto články jsou společně umístěny ve smrštitelném, obalovém, plastovém materiálu, který udržuje samostatné články pohromadě, avšak nemusí úplné zakrývat samostatné, uzavřené obaly článků.-9The battery term used in this application refers to a housing having terminals and a single electrochemical cell, or a housing having terminals and at least a total of two or more electrochemical cells (e.g., a standard 9 volt battery or mobile phone battery) or laptop laptop). The electrochemical cells need not be completely enclosed in the housing if each cell has an oily, separate, sealed package. For example, a portable phone battery may comprise two or more electrochemical cells, each having its own, separate, sealed package, and these cells are co-located in a shrinkable, wrapping, plastic material that keeps the individual cells together but may not completely cover separate, sealed cell packagings.

V této přihlášce používaný výraz „hybridní baterie“ označuje víceČlánkovou baterii, která obsahuje dva nebo více než dva galvanické články, z nichž přinejmenším dva tyto články mají rozdílné galvanické mechanismy, jako jsou fotoelekbické, palivové, termální, elektrochemické, elektromechanické atd., nebo rozdílnou elektrodu, rozdílné dvojice lektrod nebo rozdílný elektrolyt V této přihlášce používaný výraz „bateriový článek“ se obecné týká gatvanicliých článků, které se používají v baterii a ke kterým patří elektrochemické články. Rovnčž galvanické nebo elektrogalvamcké Článek se používá vyměnitelným způsobem a popisuje různé fyzikální mechanismy vyvíjení elektřiny včetně chemických. Hybridní článek může navíc obsahovat přídavné součásti pro hromadění energie, které vylepšují charakteristiky elektrického napětí článku a vybíjení elektrického proudu a ke kterým patří superkondenzátor nebo uhrakondenzátor, vysoce účinný induktor nebo nízkokapacitní sekundární článek. Součásti hybridního článku se mohou zhotovovat tak, aby nahrazovaly nečinné součásti konstrukčního uspořádání článku, jako jsou etikety, těsnění, duté vývody atd.As used herein, the term "hybrid battery" refers to a multi-cell battery containing two or more than two galvanic cells, at least two of which have different galvanic mechanisms, such as photoelectric, fuel, thermal, electrochemical, electromechanical, etc., or different electrode, different electrode pairs, or different electrolyte. In this application, the term "battery cell" refers generally to gatvanic cells that are used in a battery and which include electrochemical cells. Also galvanic or electrogalvam cell is used in a replaceable way and describes various physical mechanisms of electricity generation, including chemical. In addition, the hybrid cell may include additional energy storage components that enhance the cell voltage and current discharge characteristics of the cell, including a supercapacitor or a co-capacitor, a high efficiency inductor, or a low capacity secondary cell. Hybrid cell components may be fabricated to replace idle cell structure components such as labels, seals, hollow outlets, etc.

V toto přihlášce používaný výraz „regulátor“ se týká obvodu, jenž přijímá přinejmenším jeden vstupní signál a vytváří přinejmenším jeden výstupní signál, který je íunkcí vstupního signálu. Výrazy „DC/DC konvertor11 nebo „konvertor“ se v této přihlášce používají zaměnitelně a týkají se měniče stejnosměrného napčtí pulzního typu, jako je vibrátorem ovládaný DC/DC konvertor, který je rovněž znám jako DC/AC konvertor, jenž převádí vstupní stejnosměrné napětí na výstupní stejnosměrné napětí. DC/DC konvertory jsou výkonové elektronické obvody, které často vytvářejí regulovaný výstup. Konvertor může vytvářet zvýšenou úroveň napětí, sníženou úroveň napětí nebo regulované napčtí na přibližně stejné úrovní V toto oblasti techniky existuje celá řada různých typů DC/DC konvertorů. Přestože jde o méně výhodnéAs used herein, the term "regulator" refers to a circuit that receives at least one input signal and produces at least one output signal that is a function of the input signal. The terms "DC / DC converter 11 or" converter "are used interchangeably in this application and refer to a pulse-type DC converter such as a vibratory-controlled DC / DC converter, also known as a DC / AC converter that converts the input DC voltage. to the DC output voltage. DC / DC converters are power electronic circuits that often produce a regulated output. The converter may generate an increased voltage level, a reduced voltage level, or a regulated voltage at approximately the same level. There are a number of different types of DC / DC converters in this art. Although it is less advantageous

··· ··· » »» i and « 4 «4 • · • · * * • * • * ··· ··· ·· ·· • »· • »· ··· ··· ♦ » ♦ » ·· ··

opatření, přihlašovaný vynález připouští možnost používání známých konvertorů nebo lineárních regulátorů jako náhrady za upřednostňované konvertorů, jejichž popisy tato přihláška uvádí a které mají schopnost činnosti na nízkých úrovních napětí pod úrovněmi umožňujícími činnost elektronických přístrojů.The present invention recognizes the possibility of using known converters or linear regulators as a substitute for the preferred converters described in this application and having the capability of operating at low voltage levels below levels permitting operation of electronic devices.

„Závěrné „napětí“ elektronického přístroje je taková úroveň napětí, pod kterou elektrické nebo elektronické zařízení nemůže pracovat. V tomto smyslu „závěrné napětí“ závisí na zařízení, což znamená to, že tato úroveň závisí na minimálním pracovním napětí zařízení (na funkčním koncovém bodu) nebo frekvenci činnosti (například musí ntít schopnost nabíjet kondenzátor v rozsahu daného Časového úseku). Většina elektronických přístrojů má závěrné napětí v rozsahu od přibližně 1 voltu do přibližně 1,2 vohu, přičemž některé elektronické přístroje mají závěrné napětí natolik nízké, jako je přibližně 0,9 voltu. Elektrická zařízení, která mají mechanické pohyblivé součásti, jako jsou elektrické hodiny, motory a elektromechanická relé, také vykazují závěrné napětí, které je nezbytné pro generování elektrického proudu, jenž postačuje pro vytvoření potřebně silného magnetického pole pro uvádění mechanických součástí do pohybu. Jiné elektrické přístroje jako záblesková světla všeobecně nemívají zařízení pro závěrné napětí, avšak s poklesem napětí zdrojové baterie rovněž klesá výstupní elektrická energie (což se projevuje například poklesem světelného výkonu žárovky).The "closing" voltage "of an electronic device is a voltage level below which an electrical or electronic device cannot operate. In this sense, the "reverse voltage" depends on the device, which means that this level depends on the minimum operating voltage of the device (on the functional end point) or the frequency of operation (for example, it must have the capability to charge the capacitor over a given period of time). Most electronic devices have a reverse voltage ranging from about 1 volt to about 1.2 volts, and some electronic devices have a reverse voltage as low as about 0.9 volts. Electrical devices having mechanical moving parts, such as electric clocks, motors, and electromechanical relays, also exhibit a reverse voltage that is necessary to generate an electrical current that is sufficient to generate the necessary magnetic field to move the mechanical components. Other electrical devices such as strobe lights generally do not have a reverse voltage device, but as the source battery voltage drops, the output electrical energy also decreases (as reflected, for example, in the light output of the bulb).

Jestliže elektrochemický článek napájí přístroj mající závěrné napětí, pak je elektrochemický článek „vystaven“ závěrnému napětí toho přístroje, v němž baterie musí vytvářet výstupní napětí, které je vyšší nebo stejné jako závěrné napětí zařízení, nebo za jiných okolností se přístroj vypne. Avšak v případě, kdy dva nebo více než dva sériově zapojené elektrochemické články napájejí určitý přístroj, kdy jsou elektricky zapojeny mezi kladným vstupním vývodem a záporným vstupním vývodem, je každý elektrochemický článek „vystaven“ části závěrného napětí přístroje. Jako příklad lze uvést, že, jsou-U dva elektrochemické články zapojeny sériově a napájejí přístroj, je každý článek „vystaven“ jedné polovině závěrného napětí přístroje. Jsou-U tři elektrochemické články zapojeny sériově a napájejí přístroj, je ovšem každý elektrochemický článek „vystaven“ jedné třetině závěrného napětí přístroje. Tudíž, jsou-U články „n“ zapojeny sériově a napájejí přístroj, je každý článek „vystaven“ části závěrného napětí přístroje, kterou lze definovat jako závěrné napětí děleno „n“, kde jať je celé čisto. Jestliže dva nebo více než dva paralelně zapojené elektrochemické články napájejí elektronický přístroj, pak je ovšem každý článek „vystaven“ plnému závěrnému napětí • φφφ « ί « iIf the electrochemical cell powers a device having a reverse voltage, then the electrochemical cell is "exposed" to the reverse voltage of the device in which the battery must produce an output voltage that is greater than or equal to the reverse voltage of the device, or otherwise. However, when two or more than two series-connected electrochemical cells supply a particular device, when they are electrically connected between the positive input terminal and the negative input terminal, each electrochemical cell is "exposed" to a portion of the reverse voltage of the instrument. As an example, if two electrochemical cells are connected in series and supply the device, each cell is "exposed" to one half of the device's reverse voltage. When three electrochemical cells are connected in series and supply the device, each electrochemical cell is "exposed" to one third of the device's reverse voltage. Thus, if the U cells "n" are connected in series and supply the device, each cell is "exposed" to a portion of the reverse voltage of the device, which can be defined as the reverse voltage divided by "n", where j is entirely pure. However, if two or more than two parallel connected electrochemical cells supply an electronic device, then each cell is "exposed" to the full reverse voltage • φφφ «ί« i

-11φφφ φφφ φφ φ · · φ φ φ φ • · φφφφ φφφ φφφ ·· ·· přístroje. Navíc v této přihlášce se uvádí, že, jsou-li dva nebo více než dva elektrochemické články zapojeny sériově a toto sériové zapojení je dále zapojeno paralelně s jedním nebo více než jedním elektrochemickým článkem, pak je každý sériově zapojený článek „vystaven“ stejné části závěrného napětí, neboť jen sériově zapojené elektrochemické články by byly těmi elektrochemickými články, které napájejí přístroj.-11 φ φ φ přístroje přístroje · · přístroje přístroje · · · · · · přístroje přístroje Moreover, this application states that if two or more electrochemical cells are connected in series and this serial connection is further connected in parallel with one or more electrochemical cells, then each series connected cell is "exposed" to the same part of the shutter. since only the series-connected electrochemical cells would be the electrochemical cells that supply the device.

Jedním znakem přihlašovaného vynálezu je prodloužení „provozní doby“ baterie. V případě primární baterie jsou výrazy „provozní doba baterie“ a „doba běhu baterie“ zaměnitelné a definují se jako Časový úsek vybíjecího cyklu, jenž končí poklesem výstupního napětí pod minimum pracovního napětí přístroje, který baterie napájí, což představuje závěrné napětí takového přístroje. Zatímco „doba běhu článku“ závisí na vlastním elektrochemickém článku, což znamená, že jde o čerpání veškeré elektrochemické energie článku, „doba běhu baterie“ závisí na přístrojí nebo zařízení, v němž se používá. Elektronický přístroj mající závěrné napětí například přibližně 1 voh se bude vypínat tehdy, když výstupní napětí baterie klesne pod úroveň 1 voh, přestože v elektrochemickém článku může zbývat přinejmenším 50% kapacity nahromaděné energie. V tomto případě „doba běhu baterie“ vypršela, protože taková baterie nemůže nadále poskytovat natolik vysokou úroveň napětí, které provoz elektronického přístroje vyžaduje, a baterie se jako celek odkládá do odpadu. „Doba běhu článku“ však nevypršela, protože v takovém článku se nachází zbytek elektrochemické energie.One feature of the present invention is the extension of the "operating time" of the battery. In the case of a primary battery, the terms "battery operating time" and "battery run time" are interchangeable and are defined as the time period of the discharge cycle that ends with the output voltage dropping below the minimum operating voltage of the battery supplying device. While the "cell run time" depends on the electrochemical cell itself, which means that all of the cell's electrochemical energy is pumped, the "battery run time" depends on the device or device in which it is used. An electronic device having a reverse voltage of, for example, approximately 1 voh will be turned off when the battery output voltage drops below 1 voh, although at least 50% of the accumulated energy capacity may remain in the electrochemical cell. In this case, the “battery run time” has expired because such a battery can no longer provide the voltage level required by the operation of the electronic device and the battery as a whole is discarded. However, the "cell run time" did not expire because there is the rest of the electrochemical energy in that cell.

Avšak opakovatelně nabíjená baterie má vícenásobné nabíjecí/vybíjecí cykly. V případě opakovatelně nabíjených baterií se „cyklická životnost“ definuje jako počet nabíjecích/vybíjecích cyklů, který lze dosáhnout „Doba běhu baterie“ opakovatelně nabíjené baterie označujeHowever, a rechargeable battery has multiple charge / discharge cycles. In the case of rechargeable batteries, the 'cyclic life' is defined as the number of charge / discharge cycles that can be achieved by the 'run time' of a rechargeable battery.

Časový úsek jednoho vybíjecího cyklu, jenž končí poklesem výstupního napětí opakovatelně nabíjené baterie pod úroveň závěrného napětí přístroje nebo zařízení, které baterie napájí, popřípadě vybíjení se zastavuje kvůli zajišťování delší cyklické životnosti baterie. Avšak „provozní doba baterie“ opakovatelně nabíjené baterie označuje celkový počet nabíjecích/vybí jecích cyklů, vjejichž průběhu má každý vybíjecí cyklus optimální dobu běhu. „Doba běhuThe time period of one discharge cycle, which ends with the output voltage of the rechargeable battery dropping below the shutdown voltage of the battery supplying apparatus or device, or the discharge is stopped to provide a longer battery life cycle. However, the "battery operating time" of a rechargeable battery indicates the total number of charge / discharge cycles during which each discharge cycle has an optimal run time. “Running time

Článku“ opakovatelně nabíjeného elektrochemického článku představuje časový úsek, který se vyžaduje pro to, aby článek dosahoval optimální hloubku vybíjení v podmínkách zatížení v průběhu jednoho vybíjecího cyklu takového článku. Jak již bylo v předcházejícím textu uvedeno, „cyklická životnost“ opakovatelně nabíjené baterie je funkce hloubky vybíjení, které opakovatelně nabíjený článek podstupuje. S prodlužováním hloubky vybíjení se rovněž ··· 44«The cell 'of the rechargeable electrochemical cell represents the period of time required for the cell to reach an optimal discharge depth under load conditions during one discharge cycle of such cell. As mentioned above, the "cyclic life" of a rechargeable battery is a function of the depth of discharge that the rechargeable cell undergoes. With increasing depth of discharge also ··· 44 «

44 • 444 • 4

444 44444 44

-12prodlužuje doba běhu baterie, avšak cyklická životnost a provozní doba baterie se zkracuje. Naopak se zkracováním hloubky vybíjení se také zkracuje doba běhu baterie, avšak cyklická životnost a provozní doba baterie se prodlužuje. Avšak z hlediska použitelnosti přístroje nebo zařízení není kratší provozní doba baterie žádoucí. Proto v případě každého konkrétního elektrochemického a konstrukčního řešení opakovatelně nabíjené baterie lze poměr mezi hloubkou vybíjení a cyklickou životností optimalizovat tak, aby se umožňovalo prodlužování provozní doby baterie. Jednou z cest optimalizování provozní doby baterie může například být porovnávání dodávané nahromaděné energie, kterou lze definovat jako produkt cyklické životnosti (tzn. počtu cyklů) dosahované pří konkrétní hloubce vybíjení, a mírou energie, jež se získává v průběhu každého z těchto cyklů.-12 extends battery run time, but cyclic battery life and operating time are shorter. Conversely, as the depth of discharge decreases, the battery run time is also reduced, but the cyclic life and operating time of the battery is increased. However, a shorter battery life is not desirable in terms of the usability of the device or device. Therefore, for each particular electrochemical and structural design of a rechargeable battery, the ratio between the depth of discharge and the cyclic life can be optimized to allow for an extended battery life. For example, one way of optimizing battery operating time may be by comparing the accumulated energy supply that can be defined as the product of the cyclic life (i.e., the number of cycles) achieved at a particular discharge depth and the amount of energy that is obtained during each of these cycles.

V této přihlášce používané výrazy „užitečná doba životnosti elektrochemického článku“ nebo „užitečná doba životnosti Článku“ se rovněž používají bez ohledu na to, zda jde o primární článek nebo opakovatelně nabíjený článek, a odpovídají době běhu baterie, ve které „užitečná doba životnosti článku“ představuje časový úsek, po jehož uplynutí není článek nadále použitelný v konkrétním vybíjecím cyklu, protože takový elektrochemický článek nemůže nadále poskytovat postačující napětí pro napájeni daného přístroje. Jestliže se „doba běhu baterie“ jednočlánkové baterie prodlužuje nebo zkracuje, pak se nutně „užitečná doba životnosti Článku“ a „doba běhu baterie“ rovněž příslušně prodlužuje nebo zkracuje. K tomu lze dodat, že výrazy „ doba běhu baterie“ jednočlánkové baterie a „užitečná doba životnosti článku“ jsou zaměnitelné vtom smyslu, že prodlužuje-li se nebo zkracuje-li se „doba běhu baterie“, prodlužuje se nebo se zkracuje také „užitečná doba životnosti článku“. Avšak na rozdíl od toho výraz „užitečná doba životnosti článku“ konkrétního elektrochemického článku ve vícečlánkové baterie není nutně zaměnitelný s výrazem „doba běhu baterie“ souvisejícím s vícečlánkovou baterií, protože konkrétní elektrochemické články mohou ještě mít zbytek užitečné doby životnosti dokonce i po vypršení doby běhu vícečlánkové baterie. Podobně lze uvést, že, prodlužuje-li se nebo zkracuje-li se „doba běhu článku“ konkrétního elektrochemického článku ve vícečlánkové baterii, nemusí se nutně prodlužovat zkracovat „doba běhu baterie“, protože „doba běhu baterie“ může záviset na napětí jednoho článku nebo několika dalších článků v baterii.The terms "useful life of the electrochemical cell" or "useful life of the cell" used in this application are also used regardless of whether it is a primary cell or a rechargeable cell and correspond to the battery run time in which "useful life of the cell “Represents a period of time after which the cell is no longer usable in a particular discharge cycle since such an electrochemical cell can no longer provide sufficient voltage to supply the device. If the "battery run time" of a single cell battery is extended or shortened, then the "useful battery life" and "battery run time" necessarily also extend or shorten accordingly. In addition, the terms "battery run time" of a single-cell battery and the "useful battery life" are interchangeable in the sense that, if the "battery run time" is extended or shortened, the "useful lifetime of article ". However, in contrast, the term "useful cell life" of a particular electrochemical cell in a multi-cell battery is not necessarily interchangeable with the term "battery run time" associated with a multi-cell battery, since specific electrochemical cells may still have the useful life. multi-cell batteries. Similarly, if the "cell run time" of a particular electrochemical cell in a multi-cell battery is extended or shortened, the "battery run time" does not necessarily increase because the "battery run time" may depend on the voltage of one cell. or several other cells in the battery.

V této patentové přihlášce se používají výrazy „optimální hloubka vybíjení“ nebo „optimální vybíjecí hloubka“, které označují zbytkovou kapacitu článku, jež maximalizuje počet • ··* • · » · · · * ··»··* • * · · · ·· ··· ·· *·In this patent application, the terms " optimum discharge depth " or " optimum discharge depth " are used to denote the residual cell capacity that maximizes the number of cells. ·· ··· ·· * ·

-13nabíjecích/vybíjecích cyklů a optimalizuje dobu běhu každého vybíjecího cyklu daného článku. Provozní doba opakovatelně nabíjeného elektrochemického článku se může drasticky zkracovat tehdy, když se článek vybiji pod „optimální hloubku vybíjení“ článku (například pod úroveň napětí přibližně 1,6 voltu v případě SLA článku). Například hluboké vybíjení lilhiového iontového článku může poškozovat článek a snižovat počet a účinnost budoucích cyklů nabíjení takového článku. Je však výhodné, že kadmioniklový („NiCd“) elektrochemický článek se může vybíjet hlouběji v zájmu znemožňování vzniku „ paměťových“ efektů zkracujících životnost článku a projevujících se zkracováním doby běhu takového článku v budoucích vybíjecích cyklech.-13 charge / discharge cycles and optimizes the run time of each discharge cycle of the cell. The operating time of a rechargeable electrochemical cell can be drastically reduced when the cell discharges below the "optimal discharge depth" of the cell (for example, below a voltage level of approximately 1.6 volts for an SLA cell). For example, deep discharging of a lithium ion cell may damage the cell and reduce the number and efficiency of future cell charging cycles. However, it is preferred that the cadmiumicel ("NiCd") electrochemical cell may discharge deeper in order to prevent the occurrence of "memory" effects that shorten the life of the cell and exhibit a shorter run time of such a cell in future discharge cycles.

Výrazy „elektricky spojen“ a „elektrické spojení“ a „elektricky zapojen“ se týkají pojení nebo zapojení, která umožňují souvislé vedení elektrického proudu. Výrazy „elektricky spojen“ a „elektrické spojení“ označují spojovací vazby, jejichž prostřednictvím se elektronické zařízení, jako tranzistor nebo dioda, včleňuje do dráhy vedení elektrického proudu. „Elektronická spojení“ se v této přihlášce považují za dílčí pojmenování související s „elektrickými spojeními“ a proto platí, že, zatímco každé „elektronické spojení“ je považováno za elektrické spojení, ne každé „elektrické spojení“ je považováno za „elektronické spojeni“.The terms "electrically coupled" and "electrically coupled" and "electrically coupled" refer to connections or wiring that allow a continuous conducting of electrical current. The terms "electrically coupled" and "electrical connection" refer to coupling links through which an electronic device, such as a transistor or diode, is incorporated into the path of an electric current line. In this application, 'electronic connections' are considered to be sub-names related to 'electrical connections' and therefore, while each 'electronic connection' is considered an electrical connection, not every 'electrical connection' is considered an 'electronic connection'.

Baterie podle přihlašovaného vynálezu obsahuje jeden nebo více regulátorů, které prodlužují provozní dobu baterie na základě optimalizování uvolňování energie ve vybíjecím cyklu primární nebo opakovatelně nabíjené baterie a v případě opakovatelně nabíjené baterie na základě maximalizováni počtu vybíjecích cyklů. V jednom provedení podle přihlašovaného vynálezu může regulátor například provádět jednu nebo více následujících funkcí : (1) řízeni vybíjení, (2) řízení nabíjení, (3) nouzové řízení provádějící odpojování článku v případě zkratu, obrácené polarity, nesprávného nabíjení (primárního článku) nebo zajišťování průchodnosti regulátoru, jestliže zatížení vyžaduje z bezpečnostních důvodů takový proud z baterie, který překračuje běžný napájecí poměr regulátoru, (4) signalizováni zbývající kapacity článku(ů) a kritických úrovní zbývající energie. Elektrochemický článek (elektrochemické články) se může (mohou) balit buď vjednočlánkových nebo vícečlánkových bateriích. VíceČlánkové baterie mohou obsahovat dva nebo více než dva elektrochemické články stejného typu nebo mohou obsahovat nebo více než dva rozdílné typy elektrochemických článků v hybridní baterii. VíceČlánkové baterie podle přihlašovaného vynálezu mohou obsahovat elektrochemické články, které se zapojují v sériovém nebo paralelním uspořádáni. Regulátory) jednočlánkové baterie se ···· · · » i ϊ · • · · · · ··»· ··· ·· «» φ.The battery of the present invention comprises one or more controllers that extend the battery operating time by optimizing the energy release in the discharge cycle of the primary or rechargeable battery and, in the case of the rechargeable battery, by maximizing the number of discharge cycles. For example, in one embodiment of the present invention, the controller may perform one or more of the following functions: (1) discharge control, (2) charge control, (3) emergency control performing cell disconnection in case of short circuit, reverse polarity, incorrect charge (primary cell) or providing continuity of the controller when the load requires for safety reasons battery current that exceeds the normal supply ratio of the controller, (4) signaling the remaining cell capacity (s) and critical levels of remaining power. The electrochemical cell (s) may be packaged in either single or multi cell batteries. MultiCell batteries may contain two or more electrochemical cells of the same type or may contain or more than two different types of electrochemical cells in a hybrid battery. The multi-cell batteries of the present invention may comprise electrochemical cells that are connected in series or parallel configuration. Controllers) Single-cell batteries with φ. Φ.

-14může (mohou) elektricky zapojovat sériově a/nebo paralelně s elektrochemickým článkem uvnitř pouzdra článku a včleňovat uvnitř krytu, který přinejmenším částečně obsahuje pouzdro článku, nebo připojovat k pouzdru, krytu nebo k etiketě, popřípadě k nějaké jiné struktuře, která se připevňuje k pouzdru nebo ke krytu. Regulátory) vícečlánkové baterie se mohou včleňovat společně s jedním nebo více než jedním samostatným Článkem tak, jak to bylo popsáno « v souvislosti s jednočlánkovou baterií, a/nebo se mohou včleňovat spolu s kombinací několika elektrochemických článků, přičemž regulátor se zapojuje sériově nebo paralelně s kombinací elektrochemických článků.14 may be electrically connected in series and / or parallel to the electrochemical cell within the cell housing and incorporated within a housing that at least partially contains the cell housing, or attached to the housing, housing or label, or any other structure that attaches to the cell; housing or cover. Regulators) multi-cell batteries may be incorporated together with one or more separate cells as described «in connection with a single cell battery, and / or may be incorporated together with a combination of several electrochemical cells, the controller being connected in series or in parallel with combination of electrochemical cells.

Regulátor baterie podle přihlašovaného vynálezu může vykonávat jednu nebo několik výše uvedených funkcí a navíc k výše uvedeným funkcím může také vykonávat další funkce. Regulátor baterie podle přihlašovaného vynálezu může obsahovat jeden obvod, který provádí každou z požadovaných funkcí, nebo může obsahovat samostatné pomocné regulátory, jež podle svého účelu vykonávají jednu nebo více požadovaných funkcí. Navíc tyto pomocné regulátory se mohou podílet na činnosti takových obvodů, jako jsou detekční obvody, jež mohou vydávat řídicí signály pro jednotlivé pomocné regulátory.The battery controller of the present invention may perform one or more of the above functions, and may perform other functions in addition to the above functions. The battery controller of the present invention may comprise a single circuit that performs each of the desired functions, or may include separate auxiliary controllers that perform one or more desired functions according to their purpose. In addition, these sub-controllers may be involved in the operation of circuits such as detection circuits that may give control signals to the individual sub-controllers.

Na připojených vyobrazeních se poslední dvě číslice odkazových značek, které specifikují určitou součást, opakují tehdy, když se jedná o srovnatelné součásti, a rozlišující funkci vykonává jedna nebo dvě číslice, jež zmíněnému dvojčíslí předcházejí. Například pouzdro 12 vyznačené na obr. 1 až 3 je srovnatelné s pouzdrem 212 na obr. 5A.In the attached figures, the last two digits of the reference marks that specify a component are repeated when they are comparable components, and the distinguishing function is performed by one or two digits preceding the two digits. For example, the housing 12 shown in Figures 1 to 3 is comparable to the housing 212 of Figure 5A.

Obr. 1 až 3 předvádějí konstrukční struktury typické válcovité baterie 10, které jsou zjednodušeny pro účely srozumitelnějšího popisu. Každé konstrukční uspořádám válcovité baterie 10 má stejné základní konstrukční součásti, které jsou uspořádány v rozdílných sestavách. V každém případě toto konstrukční uspořádání obsahuje pouzdro 12 mající plášť nebo boční stěnu 14, horní víko 16 obsahující kladný vývod 10 a dolní víko 18 obsahující záporný vývod 22. Pouzdro 12 hermeticky uzavírá jediný elektrochemický článek 30. Obr. 1 předvádí takové provedení, které se může používat v případě válcovitého, jednočlánkového zinkouhtíkového elektrochemického článku 30 baterie 10. V tomto provedení je celé horní víko 16 vodivé a vytváří kladný vývod 20 baterie 10. Izolační vložka nebo těsnění 24 izoluje vodivé víko 16 od elektrochemického článku 30. Elektroda nebo sběrač elektrického proudu 26 elektricky propojuje vnější kladný vývod 2Q baterie IQ a katodu (kladnou elektrodu) 32 elektrochemického článku 30. Celé dolní víko 18 je rovněž vodivé a vytváří vnější záporný φφφ φ φ φ φφφ φφφ φφ * φφφ φ φ φ φ φ φ φφφ • φφ φφ • φ φ»Giant. 1 to 3 show the structural structures of a typical cylindrical battery 10, which are simplified for the sake of clarity. Each structure of the cylindrical battery 10 has the same basic components that are arranged in different assemblies. In any case, this design comprises a housing 12 having a housing or side wall 14, an upper lid 16 comprising a positive outlet 10, and a lower lid 18 comprising a negative outlet 22. The housing 12 hermetically closes a single electrochemical cell 30. FIG. 1 shows an embodiment that may be used in the case of a cylindrical, single-cell, zinc-carbon electrochemical cell 30 of battery 10. In this embodiment, the entire upper lid 16 is conductive and forms a positive terminal 20 of the battery 10. The electrode or power collector 26 electrically interconnects the external positive terminal 20 of the battery 10 and the cathode (positive electrode) 32 of the electrochemical cell 30. The entire lower lid 18 is also conductive and produces an external negative terminal 20 of the electrochemical cell. φ φ φ • • • φ »

-15vývod 22 řečené baterie 10. Dolní víko je elektricky připojeno k anodě (záporné elektrodě) 34 elektrochemického článku 30. Mezi anodou 34 a katodou 32 je umístěn oddělovač 28, který vytváří prostředky pro vodivost iontů uvnitř elektrolytu. ZinkouhKková baterie je konkrétním příkladem konstrukčního uspořádání baterie tohoto typu.The lower lid is electrically connected to the anode (negative electrode) 34 of the electrochemical cell 30. A separator 28 is provided between the anode 34 and the cathode 32, which provides means for conducting ions within the electrolyte. A zinc-carbon battery is a specific example of a battery of this type.

Obr. 2 předvádí alternativní konstrukční uspořádání baterie, ve které izolační vložka nebo těsnění 25 izoluje dolní víko 18 od elektrochemického článku 30. V tomto případě je celé horní víko 16 vodivé a vytváří kladný bateriový vývod 20. Horní víko 16 je elektricity připojeno ke katodě 32 elektrochemického článku 30. Dolní víko 18, které je také vodivé, vytváří záporný Vývod 22 baterie. Dolní víko 18 je elektricity připojeno k anodě 34 bateriového článku 30 prostřednictvím sběrače 26 elektrického proudu. Mezi anodou a katodou je umístěn oddělovač 28, který vytváří prostředky pro vodivost iontů uvnitř elektrolytu. Mezi příklady konstrukčního uspořádání baterií tohoto typu patří primární a opakovatelně nabíjené, alkalické (zinek/oxid manganičitý) baterie.Giant. 2 shows an alternative battery configuration in which an insulating insert or seal 25 insulates the lower lid 18 from the electrochemical cell 30. In this case, the entire upper lid 16 is conductive and forms a positive battery terminal 20. The upper lid 16 is electrically coupled to the cathode 32 of the electrochemical cell. The lower lid 18, which is also conductive, forms a negative battery terminal 22. The lower cap 18 is electrically connected to the anode 34 of the battery cell 30 via an electrical current collector 26. Between the anode and the cathode is located a separator 28 which provides means for conducting the ions inside the electrolyte. Examples of battery designs of this type include primary and rechargeable, alkaline (zinc / manganese dioxide) batteries.

Obr. 3 předvádí další alternativní provedení konstrukčního uspořádání baterie, v níž je elektrochemický článek vytvořen v podobě „spirálově vinutého, rosolového svitku“. V případě tohoto konstrukčního uspořádám se čtyři vrstvy umisťují vedle sebe v podobě struktury „vrstveného typu“. Tato struktura „vrstveného typu“ může například obsahovat následující pořadí vrstev: katodovou vrstvu 32, první oddělovací vrstvu 28, anodovou vrstvu 34 a druhou oddělovací vrstvu 28. V alternativním případě lze druhou oddělovací vrstvu 28, která není umístěna mezi katodovou vrstvou 32 a anodovou vrstvou 34, nahradit izolační vrstvou. Tato struktura „vrstveného typu“ se pak svinuje do podoby spirálově vinutého, rosolového svitku a umisťuje se do pouzdra 12 baterielO. Na vyobrazení je vidět, že izolační vložka nebo těsnění 24 izoluje honů víko 16 od elektrochemického článku 30. V tomto případě je celé horní víko 16 vodivé a vytváří kladný vývod 20 baterie 10. Horní víko 16 je elektricky připojeno ke katodě 32 elektrochemického článku 30 prostřednictvím sběrače 26 elektrického proudu a vodičů 33. Dolní víko 18, které je také vodivé, vytváří záporný vývod 22 baterie. Dobu víko 18 je elektricky připojeno k anodě 34 bateriového článku 30 prostřednictvím vodivé spodní destičkyGiant. 3 shows another alternative embodiment of a battery configuration in which the electrochemical cell is formed in the form of a "spiral wound, jelly roll". In this design, the four layers are placed side by side in the form of a "layered type" structure. For example, the "layered type" structure may include the following layer order: cathode layer 32, first separating layer 28, anode layer 34, and second separating layer 28. Alternatively, a second separating layer 28 that is not positioned between the cathode layer 32 and the anode layer 34, replace with an insulating layer. This 'laminated-type' structure is then rolled up in the form of a spiral wound, jelly roll and placed in a housing 12 of the batteries. It can be seen that the insulating insert or seal 24 insulates the lid 16 from the electrochemical cell 30. In this case, the entire upper lid 16 is conductive and forms a positive terminal 20 of the battery 10. The upper lid 16 is electrically connected to the cathode 32 of the electrochemical cell 30 the collector 26 and the wires 33. The lower lid 18, which is also conductive, forms a negative terminal 22 of the battery. The lid time 18 is electrically connected to the anode 34 of the battery cell 30 via a conductive bottom plate

19. Mezi katodovou vrstvou 32 a anodovou vrstvou 34 jsou umístěny oddělovací vrstvy 28, které vytvářejí prostředky pro vodivost iontů uvnitř elektrolytu. Na vyobrazení je vidět, že boční stěna 14 je připojena jak k hornímu víku 16. tak i k dolnímu víku 18. V tomto případě se boční stěna 14 výhodně zhotovuje z nevodivého materiálu, jako je polymer. Avšak boční stěna by • tf»· • tf · · tf tf tftf tf •tf ·· < « · • tftf ·« • tftf tf • tftf19. Separation layers 28 are disposed between the cathode layer 32 and the anode layer 34 to provide ion conducting means within the electrolyte. It can be seen from the figure that the side wall 14 is attached to both the top lid 16 and the bottom lid 18. In this case, the side wall 14 is preferably made of a non-conductive material such as a polymer. However, the side wall would be tf tf tf tff tf tff tff tff tff tff

-16mohla být zhotovována z vodivého materiálu, jako je kov, za předpokladu, že by taková boční stěna 14 byla izolována přinejmenším od kladného vývodu 20 a/nebo záporného vývodu 22 tak, aby se nevytvářel zkratový obvod mezi oběma vývody. Mezi příklady konstrukčního uspořádání baterií tohoto typu patří primární a opakovatelně nabíjené baterie obsahující iithium/oxid manganičitý (MnO2) a opakovatelně nabíjené lithiové iontové baterie, kadmioniklové (NiCd) baterie a niklové baterie obsahující hydrát kovu (NiMH).16 could be made of a conductive material such as metal, provided that such a side wall 14 would be insulated from at least the positive terminal 20 and / or the negative terminal 22 so as not to form a short circuit between the two terminals. Examples of batteries of this type include primary and rechargeable batteries containing lithium / manganese dioxide (MnO 2 ) and rechargeable lithium ion batteries, cadmium nickel (NiCd) batteries, and nickel metal hydrate (NiMH) batteries.

Každý z těchto článků může také obsahovat různé podoby bezpečnostních větracích otvorů, řídicích větracích otvorů pro elektrochemické Články, které pro svou činnost vyžadují výměnu vzduchu, indikátorů kapacity, etiket atd., jež jsou v této oblasti techniky dobře známé. Navíc tyto články se mohou zabudovávat do dalších tvarových provedení, která jsou v této oblasti techniky známá a ke kterým patří miniaturní články, články podobající se mincím, hranolové Články, destičkové články, dvoupólové destičkové články nebo tlusté/tenké články na bázi filmu atd.Each of these cells may also include different forms of security vent holes, control vent holes for electrochemical cells that require air exchange, capacity indicators, labels, etc., which are well known in the art. In addition, these cells may be incorporated into other embodiments known in the art, including miniature cells, coin-like cells, prism cells, plate cells, two-pole plate cells or film-based thick / thin cells, etc.

Pro účely tohoto vynálezu bateriové „pouzdro“ 12 obsahuje jediný elektrochemický článek 30. Pouzdro 12 má všechny součásti, které jsou potřebné pro ochranu a izolování obou elektrod 32, 34, oddělovače a elektrolytu elektrochemického článku od vlivů okolního prostřední a dalších elektrochemických článků ve vícečlánkové baterii a které jsou potřebné pro poskytování elektrické energie z elektrochemického článku 30, který se nachází uvnitř pouzdra. V tomto smyslu pouzdro 12 na obr. 1 a 2 obsahuje boční stěnu 14, horní víko 16, dolní víko 18 a kladný 20 a záporný vývod 22 vytvářející elektrické spojem článku 30. Ve vícečlánkové baterii může existovat pouzdro mající vlastní, samostatné konstrukční uspořádám, které obsahuje jediný elektrochemický článek 30. a toto pouzdro může být jedním z několika samostatných pouzder ve vícečlánkové baterii. Pouzdro 12 může být alternativně tvořeno částí krytu vícečlánkové baterie za podmínky, že tento kryt bude úplně izolovat elektrody a elektrolyt jednoho elektrochemického článku 30 od vlivu prostředí a každého z ostatních článků v baterii. Pouzdro 12 se může zhotovovat kombinováním vodivého materiálu, jako je kov, a izolačního materiálu, jako je plast nebo polymer.For purposes of the present invention, the battery "housing" 12 comprises a single electrochemical cell 30. The housing 12 has all the components necessary to protect and isolate both electrodes 32, 34, the electrochemical cell separator and electrolyte from environmental and other electrochemical cells in a multi-cell battery. and which are required to provide electrical power from the electrochemical cell 30 located within the housing. In this sense, the housing 12 in Figs. 1 and 2 comprises a side wall 14, an upper lid 16, a lower lid 18 and a positive 20 and a negative terminal 22 forming the electrical connection of the cell 30. In a multi-cell battery, it comprises a single electrochemical cell 30. and the housing may be one of several separate housings in a multi-cell battery. The housing 12 may alternatively comprise a portion of the cover of a multi-cell battery, provided that the cover completely insulates the electrodes and electrolyte of one electrochemical cell 30 from the environment and each of the other cells in the battery. The housing 12 can be made by combining a conductive material such as metal and an insulating material such as plastic or polymer.

Avšak pouzdro 12 se má odlišovat od krytu vícečlánkové baterie, která obsahuje oddělené, samostatně izolované, alkalické články 630, z nichž každý má své vlastní elektrody a elektrolyt Jako příklad lze uvést, že uvnitř krytu standardní alkalické 9 voltové baterie je umístěno šest samostatných alkalických článků 630. z nichž každý má své vlastní pouzdro 612,However, the housing 12 is to be distinguished from a multi-cell battery housing that includes separate, separately insulated, alkaline cells 630, each having its own electrodes and electrolyte. By way of example, six separate alkaline cells are housed within the standard alkaline 9 volt battery housing. 630. each with its own case 612,

999 • 9 9 9999 • 9 9 9

9 9 • 99 999 99 99

9 9 99 9 9

9 9 9 99

9 9 99 9 9

9999

-179·· jak je to předvedeno na obr. 6. Každý alkalický článek 630 má vnitřní kladný vývod 620 připojen k vnějšímu kladnému vývodu 621 a má vnitřní záporný vývod 622 připojen k vnějšímu zápornému vývodu 623. Jako výhodné se jeví to, aby každý alkalický Článek 630 obsahoval regulátor 640, ktetý účinkuje způsobem, jenž bude vysvětlen v dalším textu. Avšak v některých lithiových 9 voltových bateriích se kryt 611 baterie zhotovuje tak, aby měl samostatné komory, které izolují elektrody a elektrolyt elektrochemických článků 30, a v důsledku toho kryt obsahuje jak samostatná pouzdra 12 pro každý Článek, tak i kryt 611 pro celou vícečlánkovou baterii 610.Each alkaline cell 630 has an internal positive terminal 620 connected to an external positive terminal 621 and has an internal negative terminal 622 connected to an external negative terminal 623. Preferably, each alkaline cell Article 630 contained a controller 640 which operates in a manner that will be explained below. However, in some 9 volt lithium batteries, the battery cover 611 is designed to have separate chambers that insulate the electrodes and electrolyte of the electrochemical cells 30, and as a result, the cover includes both separate housings 12 for each cell and a housing 611 for the entire multi-cell battery. 610.

Obr. 6 předvádí perspektivní pohled, který je částečně proveden v příčném řezu, na provedení vícečlánkové 9 voltové baterie podle tohoto vynálezu, v níž každý elektrochemický článek 630 má ve svém samostatném pouzdru 612 zabudován regulátor 640. V tomto provedení baterie 610 obsahuje šest samostatných elektrochemických článků 630. přičemž každý z těchto elektrochemických článků má jmenovité napětí přibližně 1,5 voltu. Baterie 610 by také mohla obsahovat například tři lithiové Články, přičemž každý z těchto článků by měl jmenovité napětí přibližně 3 volty. V této oblasti techniky jsou známá další konstrukční uspořádání vícečlánkových baterií, které se mohou využívat pro umisťování regulátoru 640 podle přihlašovaného vynálezu. K příkladům vícečlánkových baterií patří hranolové baterie, baterie mající samostatná pouzdra, která se přinejmenším částečně obalují pohromadě účinkem smršťování, plastové kryty, jež obsahují několik jednoělánkových pouzder, jako jsou baterie pro videokamery a mobilní telefony.Giant. 6 shows a perspective, partially cross-sectional view, of an embodiment of a multi-cell 9 volt battery according to the present invention, wherein each electrochemical cell 630 has a controller 640 in its separate housing 612. In this embodiment, the battery 610 comprises six separate electrochemical cells 630 each of these electrochemical cells having a nominal voltage of approximately 1.5 volts. The battery 610 could also include, for example, three lithium cells, each having a nominal voltage of approximately 3 volts. Other designs of multi-cell batteries are known in the art and may be used to position the controller 640 of the present invention. Examples of multi-cell batteries include prismatic batteries, batteries having separate housings that are at least partially shrink-wrapped together, plastic covers that include several single-cell housings, such as camcorder and mobile phone batteries.

Obr. 5A, 5B a 5C předvádějí pohledy na tři částečně rozložená provedení jednoělánkových primárních baterií 210, 310 a 410 podle přihlašovaného vynálezu. Na obr. 5 A je vidět, že regulátor 240 je umístěn mezi horním víkem 216 a izolační vložkou 224 baterie 210. Kladný výstup 242 regulátoru 240 je elektricity připojen ke kladnému vývodu 220 baterie 210, který se nachází v přímé návaznosti na regulátor 240, a záporný výstup 224 regulátoru 240 je elektricky připojen k zápornému vývodu 222 baterie 210. V tomto příkladu je záporný výstup 244 regulátoru 240 připojen k zápornému vývodu 222 baterie 210 prostřednictvím vodivého pásku 245 a vodivé boční stěny 214. která je v elektrickém spojení se záporným vývodem 222 vodivého dolního víka 218 baterie 210. V tomto případě musí být vodivá boční stěna elektricky izolována od horního víka 216. Kladný vstup 246 regulátoru 240 je elektricity připojen ke katodě 232 elektrochemického článku 230 prostřednictvím sběrače 226 elektrickéhoGiant. 5A, 5B and 5C show views of three partially exploded embodiments of single cell primary batteries 210, 310 and 410 according to the present invention. FIG. 5A shows that the controller 240 is located between the top lid 216 and the insulator insert 224 of the battery 210. The positive output 242 of the controller 240 is electrically connected to the positive terminal 220 of the battery 210, which is directly connected to the controller 240, and the negative output 224 of the controller 240 is electrically connected to the negative terminal 222 of the battery 210. In this example, the negative output 244 of the controller 240 is connected to the negative terminal 222 of the battery 210 through the conductive strip 245 and the conductive side wall 214. In this case, the conductive side wall must be electrically insulated from the top lid 216. The positive input 246 of the controller 240 is electrically coupled to the cathode 232 of the electrochemical cell 230 via an electrical header 226.

-18* φφφ • · · · φ φ φ·* ··· ·· ·· proudu. Záporný vstup 248 regulátoru 240 je vodivě připojen k anodě 234 elektrochemického článku 230 prostřednictvím vodivého pásku 237. Regulátor 240 se může alternativně umístit mezi dolní víko 218 a izolátor 225 nebo se může připevnit, upevnit nebo připojit k vnějšku pouzdra nebo etiketě baterie. Oddělovač 228 je umístěn mezí anodovým vedením v průřezu elektrolytu elektrochemického článku 230.-18 * φφφ • · · · φ φ φ · * ··· ·· ·· current. The negative input 248 of the controller 240 is conductively coupled to the anode 234 of the electrochemical cell 230 via a conductive strip 237. Alternatively, the controller 240 may be positioned between the lower lid 218 and the insulator 225 or may be attached, secured or attached to the housing or battery label. The separator 228 is positioned between the anode line in the electrolyte cross section of the electrochemical cell 230.

Na obr. 5B je vidět, že regulátor 340 je umístěn mezi dolním víkem 318 a izolátorem 325 baterie 310. Záporný výstup 344 regulátoru 340 je elektricity připojen k zápornému vývodu 322 baterie 310. který se nachází v přímé návaznosti na regulátor 340, a kladný výstup 342 regulátoru 340 je elektricky připojen ke kladnému vývodu 320 baterie 310. V tomto příkladu je kladný výstup 342 regulátoru 340 připojen ke kladnému vývodu 320 baterie 310 prostřednictvím vodivé boční stěny 314, která je v elektrickém spojení s kladným vývodem 320 vodivého horního víka 316 baterie 310. Kladný vstup 346 regulátoru 340 je elektricky připojen ke katodě 332 elektrochemického článku 330 prostřednictvím vodivého pásku 336. Záporný vstup 348 regulátoru 340 je elektricky připojen k anodě 334 elektrochemického článku 330 prostřednictvím sběrače 326 elektrického proudu, který vede od spodní destičky 319 do anody 334 elektrochemického článku 330. V takových případech se musí sběrač 326 elektrického proudu a záporný vstup 348 regulátoru 340 izolovat od záporného vývodu 322 pouzdra 312 a od záporného výstupu 348 regulátoru 340 v situaci, kdy regulátor 340 používá virtuální nulový elektricity potenciál. Regulátor 340 se může alternativně umístit mezi horní víko 316 a izolátor 324 nebo se může připevnit, upevnit nebo připojit k vnějšku pouzdra 312 nebo etiketě baterie. Oddělovač 328 je umístěn mezi anodovým vedením v průřezu elektrolytu elektrochemického článku 330.In Fig. 5B, the controller 340 is located between the lower lid 318 and the insulator 325 of the battery 310. The negative output 344 of the controller 340 is electrically connected to the negative terminal 322 of the battery 310, which is directly connected to the controller 340 and the positive output. 342 of the controller 340 is electrically connected to the positive terminal 320 of the battery 310. In this example, the positive output 342 of the controller 340 is connected to the positive terminal 320 of the battery 310 via a conductive side wall 314 which is electrically connected to the positive terminal 320 of the conductive upper lid 316 of the battery 310. Positive input 346 of regulator 340 is electrically coupled to cathode 332 of electrochemical cell 330 via a conductive strip 336. Negative input 348 of regulator 340 is electrically coupled to anode 334 of electrochemical cell 330 via a current collector 326 that extends from bottom plate 319 to anode 334 of electrochemical Art In such cases, the power collector 326 and the negative input 348 of the controller 340 must be isolated from the negative terminal 322 of the housing 312 and the negative output 348 of the controller 340 when the controller 340 uses a virtual zero-electricity potential. Alternatively, the controller 340 may be positioned between the top lid 316 and the insulator 324 or may be attached, secured, or attached to the exterior of the housing 312 or battery label. The separator 328 is located between the anode lead in the electrolyte cross section of the electrochemical cell 330.

Na obr. 5 je vidět, že regulátor 440 je vytvořen na obalové vrstvě 441 s použitím technologie potišťování tenkého filmu nebo pružných, tištěných obvodových destiček (zkratka JPCBs“ podle anglického výrazu „printed Circuit boards“) a je umístěn uvnitř pouzdra mezi boční stěnou 414 a katodou 432 baterie 410. Kladný vývod 442 regulátoru 440 je elektricky připojen ke kladnému vývodu 420 baterie 410 prostřednictvím horního víka 416 baterie 410 a záporný vývod 444 regulátoru 440 je elektricky připojen k zápornému vývodu 422 baterie 410 prostřednictvím spodní destičky 419 a dolního víka 418. Kladný vstup 446 regulátoru 440 je elektricky připojen ke katodě 432 elektrochemického článku 430. která je v tomto případěFIG. 5 shows that the controller 440 is formed on the packaging layer 441 using thin film printing technology or flexible printed circuit boards (JPCBs) printed inside the housing between the side wall 414 and the cathode 432 of the battery 410. The positive terminal 442 of the controller 440 is electrically connected to the positive terminal 420 of the battery 410 through the top lid 416 of the battery 410 and the negative terminal 444 of the controller 440 is electrically connected to the negative terminal 422 of the battery 410 through the lower plate 419 and the lower lid 418. Positive input 446 of controller 440 is electrically coupled to cathode 432 of electrochemical cell 430, which in this case is

-19Φ φφφ φ φ φ φ φ i φφφφ φ φφφφφφ φφφ φ φ φφφφ φφφ φφ φφφ φφφ ♦ · φφ bezprostředně vedle obalové vrstvy 441 obsahující regulátor 440. Záporný vstup 448 regulátoru 440 je elektricky připojen k anodě 434 elektrochemického článku 430 prostřednictvím dotykové destičky 431 a sběrače 426 elektrického proudu, ktetý vyčnívá z dotykové destičky 431 do anody 434 elektrochemického článku 430. Izolační vložka 427 izoluje dotykovou destičku 431 od katody 432. Jak je na obr. 5C vidět, izolační vložka 427 může být rovněž rozšířena mezi anodou 434 a styčnou destičkou 431, protože sběrač 426 elektrického proudu vytváří spojení od anody 434 ke styčné destičce 431. Pokud regulátor 440 využívá virtuální nulový elektrický potenciál, pak tato styčná destička 431 musí být rovněž izolována od spodní destičky 419 a záporného vývodu 442 pomocí izolační vložky 425. Obalová vrstva 441 může být alternativně umístěna na vnějšku pouzdra 412, kdy ovinuje vnějšek boční stěny 414. V takových provedeních je možné, aby etiketa pokrývala obalovou vrstvu, popřípadě je možné, aby etiketa byl natištěna na téže obalové vrstvě, na níž se nachází vlastní regulátor.-19Φ φ φ φ i i φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ ♦ ♦ φ φ φ φ φ φ φ φ and an electrical collector 426 that protrudes from the contact plate 431 into the anode 434 of the electrochemical cell 430. The insulating insert 427 isolates the contact plate 431 from the cathode 432. As shown in Figure 5C, the insulating insert 427 can also be expanded between the anode 434 and the interface. If the controller 440 uses a virtual zero electrical potential, then this contact plate 431 must also be insulated from the bottom plate 419 and the negative terminal 442 by an insulating insert 425. layer 44 1 may alternatively be placed on the exterior of the housing 412 to wrap the exterior of the side wall 414. In such embodiments, the label may cover the packaging layer, or it is possible for the label to be printed on the same packaging layer as the regulator itself.

Obr. 4, 4A a 4B předvádějí bloková schémata rozdílných provedení baterie 110 podle přihlašovaného vynálezu. Obr. 4 předvádí blokové schéma jednoho provedení podle přihlašovaného vynálezu využívající vestavěný, integrovaný obvod regulátoru 140. Toto provedení výhodně využívá integrovaný obvod smíšeného typu, který má jak digitální, tak i analogové komponenty. V alternativním případě by se obvod regulátoru mohl zhotovovat s použitím aplikačního specifického integrovaného integrovaného obvodu (zkratka „ASIC“ podle anglického výrazu Application specific integrated circuit“), hybridního čipového konstrukčního uspořádání, fotoodporové (PC) destičky nebo s použitím dalších způsobů zhotovování obvodů, které jsou v této oblasti techniky známé. Obvod regulátoru 140 se může umisťovat uvnitř bateriového pouzdra 112 mezi kladnou elektrodou 132 a zápornou elektrodou 134 elektrochemického článku 130 a mezi kladným vývodem 120 a záporným vývodem 122 baterie. Takto může regulátor 140 připojovat nebo odpojovat elektrochemický článek 130 knebo od vývodů 120 a 122 pouzdra 112. měnit nebo stabilizovat výstupní napětí nebo výstupní impedanci článku 130. která účinkuje na bateriové vývody 120 a 122. Obr. 4A předvádí jedno výhodné provedení baterie 110 podle přihlašovaného vynálezu, které je ukázáno na obr. 4. Na obr. 4A je vidět, že regulátor 140 je zapojen mezi klanou elektrodou (katodou) 132 elektrochemického článku 130 a kladným vývodem 120 bateriového pouzdra 112. Záporná elektroda (anoda) 134 elektrochemického Článku 130 a záporný vývod 122 bateriového pouzdra 112 mají společný nulový elektrický potenciál s regulátorem 140. Obr. 4B všakGiant. 4, 4A and 4B show block diagrams of different embodiments of a battery 110 according to the present invention. Giant. 4 illustrates a block diagram of one embodiment of the present invention using a built-in, integrated circuit of a controller 140. This embodiment advantageously utilizes a mixed-type integrated circuit having both digital and analog components. Alternatively, the controller circuit could be manufactured using an application specific integrated circuit (abbreviation "ASIC"), a hybrid chip design, a photoresist (PC) plate, or other circuit design methods that are known in the art. The controller circuitry 140 may be disposed within the battery housing 112 between the positive electrode 132 and the negative electrode 134 of the electrochemical cell 130 and between the positive terminal 120 and the negative terminal 122 of the battery. Thus, the controller 140 may connect or disconnect the electrochemical cell 130 or the terminals 120 and 122 of the housing 112 to vary or stabilize the output voltage or output impedance of the cell 130 that acts on the battery terminals 120 and 122. FIG. 4A illustrates one preferred embodiment of the battery 110 of the present invention shown in FIG. 4. FIG. 4A shows that the controller 140 is connected between the electrode (cathode) 132 of the electrochemical cell 130 and the positive terminal 120 of the battery housing 112. the electrode (anode) 134 of the electrochemical cell 130 and the negative terminal 122 of the battery housing 112 have a common zero electrical potential with the controller 140. FIG. 4B however

-20• * φ · ♦·φ ·Φ Φφφ « · φ *· φ φ předvádí alternativní výhodné provedení baterie 110 podle přihlašovaného vynálezu, v němž regulátor 140 využívá virtuální nulový elektrický potenciál a takto izoluje zápornou elektrodu 134 elektrochemického článku 130 od záporného vývodu 122 pouzdra 112 navíc k izolování kladné elektrody 132 elektrochemického článku 130 od kladného vývodu 120 pouzdra 112.Shows an alternative preferred embodiment of battery 110 according to the present invention wherein the controller 140 utilizes a virtual zero electric potential to isolate the negative electrode 134 of the electrochemical cell 130 from the negative terminal. 122 of the housing 112 in addition to insulating the positive electrode 132 of the electrochemical cell 130 from the positive terminal 120 of the housing 112.

Každé z provedení předvedených na ohr. 4A a 4B má své vlastní výhody a nevýhody. Sestavení předvedené na obr. 4 například umožňuje uplatnění jednoduššího konstrukčního uspořádání obvodu, který má společný nulový elektrický potenciál pro galvanický článek 130, regulátor 140 a záporný vývod 122 bateriového pouzdra 112. Avšak sestavení předvedené na obr. 4A má nevýhodu vtom, že vyžaduje, aby regulátor pracoval pod skutečnými úrovněmi napětí článku, a může vyžadovat používání induktorové součásti. V případě sestavení, které je předvedeno na obr. 4B, platí, Že virtuální nulový elektrický potenciál aplikovaný na záporná vývod 122 bateriového pouzdra 112 jednak izoluje zápornou elektrodu 134 elektrochemického článku 130 od zatížení a jednak umožňuje použití DC/DC konvertoru nebo nábojové pumpy. Toto sestavení má však nevýhodu vtom, že vyžaduje větší složitost obvodu související s virtuálním nulovým elektrickým potenciálem v zájmu vytvoření takových podmínek, na jejichž základě by napěťový měnič regulátoru 140 mohl pokračovat v činnosti s větší účinností tehdy, když je napětí článku nízké (< 1 V).Each of the embodiments shown in FIG. 4A and 4B have their own advantages and disadvantages. For example, the assembly shown in Fig. 4 allows for a simpler circuit design having a common zero electrical potential for the galvanic cell 130, the controller 140 and the negative terminal 122 of the battery housing 112. However, the assembly shown in Fig. 4A has the disadvantage of requiring the regulator worked below the actual cell voltage levels, and may require the use of an inductor component. In the embodiment shown in FIG. 4B, the virtual zero electrical potential applied to the negative terminal 122 of the battery housing 112 both insulates the negative electrode 134 of the electrochemical cell 130 from the load and allows the use of a DC / DC converter or charge pump. However, this arrangement has the disadvantage that it requires greater circuit complexity associated with a virtual zero electrical potential in order to create conditions whereby the voltage converter of the controller 140 could continue to operate more efficiently when the cell voltage is low (<1 V). ).

Obr. 4C předvádí ještě další provedení baterie 110 podle přihlašovaného vynálezu, která má integrovaný obvod regulátoru 140, kdy tento obvod regulátoru 140 obsahuje čtyři hlavní komponenty: vybíjecí pomocný obvod 102 regulátoru, nabíjecí pomocný obvod 104 regulátoru, nouzový pomocný obvod 106 regulátoru a detekční obvod 105, který vysílá řídicí napěťové signály do vybíjecího pomocného obvodu 102 regulátoru a/nebo nabíjecího pomocného obvodu 104 regulátoru na základě soustavně nebo nahodile detekovaných pracovních parametrů a/nebo fyzikálních podmínek. Detekční obvod 105 může měřit takové pracovní parametry elektrochemického článku, jako je napětí článku, elektrický proud odváděný z článku, fázový posun mezi napětím článku a elektrickým proudem atd. Detekční obvod 105 může navíc měřit takové pracovní parametry integrovaného obvodu regulátoru 140, jako jsou úrovně výstupního napětí a elektrického proudu, úrovně nabíjecího napětí a elektrického proudu atd. Detekční obvod může rovněž měřit takové veličiny fyzikálních podmínek elektrochemického článku, jako je teplota, tlak, pH, koncentrace vodíku a/nebo kyslíku atd. Detekční obvod 105 může měřit každou kombinaci těchto parametrů, kteréGiant. 4C shows yet another embodiment of a battery 110 according to the present invention having an integrated controller circuit 140, the controller circuit 140 comprising four main components: a controller discharge auxiliary circuit 102, a controller charging auxiliary circuit 104, a controller emergency auxiliary circuit 106 and a detection circuit 105; which transmits the control voltage signals to the controller discharge auxiliary circuit 102 and / or the controller charge auxiliary circuit 104 based on continuously or randomly detected operating parameters and / or physical conditions. The detection circuit 105 may measure such operating parameters of the electrochemical cell as the cell voltage, the current drawn from the cell, the phase shift between the cell voltage and the current, etc. The detection circuit 105 may additionally measure such operating parameters of the IC 140 as output levels The detection circuit may also measure such quantities of physical conditions of the electrochemical cell as temperature, pressure, pH, hydrogen and / or oxygen concentration, etc. The detection circuit 105 may measure any combination of these parameters , which

-214 4 44-214 4 44

44

444 44444 44

444 *·* postačují pro účinné monitorování elektrochemického článku v průběhu nabíjecího a vybíjecího cyklu, takovými způsoby, který jsou v této oblasti techniky známé nebo budou popsány v dalším textu.444 * · * are sufficient to effectively monitor the electrochemical cell during the charge and discharge cycle, by methods known in the art or will be described hereinafter.

Integrovaný obvod regulátoru 140 baterie 110 podle přihlašovaného vynálezu nemusí provádět všechny funkce, které byly vyjmenovány v předchozím textu. Obvod regulátoru 140 může mít pouze dva nebo tři z výše uvedených komponentů jako například vybíjecí pomocný obvod 102 regulátoru a detekční obvod 105, nabíjecí pomocný obvod 104 regulátoru a detekční obvod 105, nouzový pomocný obvod 106 regulátoru a detekční obvod 105 nebo další kombinace těchto komponentů. V alternativním případě tento obvod regulátoru 140 nemusí mít detekční obvod 105 jestliže pomocné obvody jako vybíjecí pomocný obvod 102 regulátoru, nabíjecí pomocný obvod 104 regulátoru a nouzový pomocný obvod 106 regulátoru, které jsou včleněny do specifického provedení obvodu regulátoru 140. obsahují jejich vlastní, vnitřní detekční obvody, jež jsou nezbytné pro provádění jejich příslušné funkce (příslušných funkcí). Navíc buď vybíjecí pomocný obvod 102 regulátoru nebo nabíjecí pomocný obvod 104 regulátoru, popřípadě oba tyto obvody 102 nebo 104 mohou rovněž vykonávat funkci nouzového pomocného obvodu 106 regulátoru. Obvod regulátoru 140 může také mít jeden nebo více než jeden výše zmiňovaný pomocný obvod regulátoru nebo detekční obvod spolu s dalšími pomocnými komponenty, které vykonávají další dodatečné funkce k těm funkcím, které byly vyjmenovány v předcházejícím textu.The integrated circuit of the battery controller 140 of the present invention may not perform all of the functions listed above. The controller circuit 140 may have only two or three of the above components such as the controller discharge auxiliary circuit 102 and the detection circuit 105, the controller charging auxiliary circuit 104 and the detection circuit 105, the controller emergency auxiliary circuit 106 and the detection circuit 105, or other combinations thereof. Alternatively, the controller circuit 140 may not have a detection circuit 105 if the auxiliary circuits such as the controller discharge auxiliary circuit 102, the controller charging auxiliary circuit 104, and the emergency controller auxiliary circuit 106 are incorporated into a specific embodiment of the controller 140. the circuits necessary to perform their respective function (s). In addition, either the controller discharge auxiliary circuit 102 or the controller auxiliary charge circuit 104, or both, 102 or 104, may also function as the emergency controller auxiliary circuit 106. The controller circuitry 140 may also have one or more of the aforementioned controller auxiliary circuit or detection circuit along with other auxiliary components that perform other additional functions to those listed above.

Vybíjecí pomocný obvod 102 regulátoru řídí vybíjení elektrochemického článku (elektrochemických článků) 130 baterie 110 v zájmu prodlužování provozní doby baterie na základě zajišťování bezpečně hlubokého vybíjení, které umožňuje využívání větší míry nahromaděné energie primární baterie, nebo na základě optimálního využívání nahromaděné energie opakovatelně nabíjené baterie před opětovným nabíjením. Nabíjecí pomocný obvod 104 regulátoru bezpečně a účinně řídí nabíjení elektrochemického článku (elektrochemických článků) 130 baterie 110, do níž je obvod regulátoru 140 včleněn. Nouzový pomocný obvod 106 regulátoru odpojuje elektrochemický článek (elektrochemické články) od vývodů baterie tehdy, když detekční obvod 105 detekuje porušování podmínek bezpečnosti, jako je zkrat, obrácená polarita, stav nadměrného nabíjení nebo stav nadměrného vybíjení. Nouzový pomocný obvod 106 regulátoru také vytváří elektrické spojení pro obcházení vybíjecíhoThe controller discharge discharger circuit 102 controls discharging of the electrochemical cell (s) 130 of the battery 110 to extend battery operating time by providing a safe deep discharge that allows greater use of the accumulated energy of the primary battery or optimum utilization of the accumulated energy of the rechargeable battery. recharging. The regulator charging auxiliary circuit 104 safely and efficiently controls the charging of the electrochemical cell (s) 130 of the battery 110 into which the regulator circuit 140 is incorporated. The emergency controller auxiliary circuit 106 disconnects the electrochemical cell (s) from the battery terminals when the detection circuit 105 detects a violation of safety conditions such as short circuit, reverse polarity, overcharging state, or over discharge state. The emergency auxiliary circuit 106 of the controller also establishes an electrical connection to bypass the discharge

-22V · Φ» · * ·-22V · · · ·

ΦΦΦ φ · φφφφΦΦΦ φ · φφφφ

ΦΦΦ φφ ΦΦΦ ΦΦΦ ·· *· pomocného obvodu regulátoru tehdy, když zatížení vyžaduje vysoce bezpečný elektrický proud, který ovšem převyšuje možnou úroveň dodávání elektrického proudu přes regulátor.Pomoc φφ ΦΦΦ · ·· * · the auxiliary circuit of the controller when the load requires a highly safe electric current, but which exceeds the possible level of electric power supply through the controller.

V upřednostňovaném provedení primární baterie podle přihlašovaného vynálezu by však regulátor 140 výhodné obsahoval vybíjecí pomocný obvod 102 regulátoru, nouzový pomocný obvod 106 regulátoru a detekční obvod 105. Detekční obvod 105 výhodně provádí soustavné monitorování pracovních parametrů a fyzikálních podmínek elektrochemického článku 130. Vybíjecí pomocný obvod 102 regulátoru výhodně řídí vybíjení elektrochemického článku (elektrochemických článků) 130 baterie 110 v zájmu prodlužování provozní doby batótie na základě zajišťování bezpečně hlubokého vybíjení před tím, než se baterie odkládá do odpadu. Nouzový pomocný obvod 106 regulátoru výhodně odpojuje elektrochemický článek (elektrochemické články) od vývodů baterie 120, 122 na základě detekování poruch podmínek bezpečnosti nebo vytváří elektrické spojení pro obcházení vybíjecího pomocného obvodu regulátoru tehdy, když zatížení vyžaduje takový poměr dodávání elektrického proudu, který převyšuje schopnosti regulátoru, avšak je v bezpečném rozsahu vybíjecího proudu Článku.In a preferred embodiment of the primary battery of the present invention, however, the controller 140 would preferably include a controller discharge auxiliary circuit 102, a controller emergency auxiliary circuit 106, and a detection circuit 105. The detection circuit 105 preferably performs continuous monitoring of operating parameters and physical conditions of the electrochemical cell 130. preferably, the controller 110 controls the discharge of the electrochemical cell (s) 130 of the battery 110 in order to extend the battery operating time by providing a safe deep discharge before the battery is discarded. The regulator emergency sub-circuit 106 preferably disconnects the electrochemical cell (s) from the battery terminals 120, 122 by detecting failures of safety conditions or establishes an electrical connection to bypass the discharging auxiliary circuit of the regulator when the load requires a power supply ratio that exceeds the regulator capabilities. , but is within the safe range of the cell discharge current.

V upřednostňovaném provedení opakovatelně nabíjené baterie 110 podle tohoto vynálezu může regulátor 140 navíc obsahovat nabíjecí pomocný obvod 104 regulátoru. Nabíjecí pomocný obvod 104 regulátoru bezpečně a účinně řídí nabíjení elektrochemického článku (elektrochemických článků) 130 baterie 110, do níž je obvod regulátoru 140 včleněn. Detekční obvod 105 výhodně provádí soustavné a přímé monitorování pracovních parametrů obvodu regulátoru 140 a fyzikálních podmínek elektrochemického článku (elektrochemických článků) 130. Detekční obvod 105 může měřit takové pracovní parametry elektrochemického článku, jako je napětí článku, elektrický proud odváděný z článku, fázový posun mezi napětím článku a elektrickým proudem atd. Detekční obvod 105 může monitorovat například napětí článku, nabíjecí proud, vnitřní impedanci elektrochemického článku (elektrochemických článků), koncentrace vodíku a/nebo kyslíku, pH, teplotu, tlak nebo některé další pracovní parametry nebo fyzikální podmínky, které souvisejí s touto oblastí techniky.In a preferred embodiment of the rechargeable battery 110 of the present invention, the controller 140 may additionally comprise a controller auxiliary charging circuit 104. The regulator charging auxiliary circuit 104 safely and efficiently controls the charging of the electrochemical cell (s) 130 of the battery 110 into which the regulator circuit 140 is incorporated. The detection circuit 105 preferably performs continuous and direct monitoring of the operating parameters of the controller 140 and the physical conditions of the electrochemical cell (s) 130. The detection circuit 105 may measure such operating parameters of the electrochemical cell as cell voltage, cell current, phase shift between cell voltage and electrical current, etc. The detection circuit 105 may monitor, for example, cell voltage, charging current, intrinsic impedance of the electrochemical cell (s), hydrogen and / or oxygen concentration, pH, temperature, pressure or some other operating parameters or physical conditions are related to this field of technology.

V obzvláště upřednostňovaném provedení má každý elektrochemický článek svůj Mastní obvod regulátoru 104, který monitoruje podmínky v konkrétním článku. Na základě přímého monitorováni podmínek v každém konkrétním článku může nabíjecí pomocný regulátor 104 zajišťovat lepší bezpečnost a účinnost, než je tomu v případě známého nabíjecího regulátoru,In a particularly preferred embodiment, each electrochemical cell has its own oily circuit of the controller 104 which monitors the conditions in a particular cell. By directly monitoring the conditions in each particular cell, the charging auxiliary controller 104 can provide better safety and efficiency than the known charging controller,

-23«» » 4 * 4 · «««« * 444 4 4 4944-23 «» »4 * 4 4444 4 4 4944

9444 9 4*4 4« 4 »94 4 · 4*449444 9 4 * 4 4 «4» 93 4 · 4 * 44

444 »4 444 444 «4 44 který monitoruje ztráty na základě využívání okamžité nabíjecí hodnoty ďánku(ů) a maximální kapacitu článku za účelem soustavného optimalizování nabíjecích podmínek.444 »4 444 444« 4 44 which monitors losses by utilizing the instantaneous charging value of the donor (s) and maximum cell capacity to continuously optimize the charging conditions.

Každý regulátor může obsahovat jeden nebo více následujících pomocných regulátorů :Each controller may contain one or more of the following auxiliary controllers:

(1) vybíjecí pomocný regulátor 102. (2) nabíjecí pomocný regulátor 104 a/nebo (3) nouzový pomocný regulátor 106. Kvůli zjednodušení popisu budou funkce regulátoru vysvětlovány v pojmech pomocných regulátorů. Skutečné provedení ovladače 140 podle přihlašovaného vynálezu však nevyžaduje nezávislé sestavy obvodů pro každou funkci zvlášť, protože několikanásobné funkce, které provádí regulátor, mohou být a výhodně jsou zkombinovány do jediného obvodu. Jako přiklad lze uvést to, že každý pomocný regulátor má své Mastní, vnitřní detekční obvody pro měření jednoho nebo Mce pracovních parametrů regulátoru a/nébo fyzikálních podmínek elektrochemického článku (elektrochemických Článků), popřípadě nezávislý detekční obvod může měřit parametry a/nebo podmínky, které předává dále k využití, a/nebo může vysílat řídicí signály, jež se týkají parametrů a/nebo podmínek jednoho nebo Mce než jednoho pomocného regulátoru. Regulátor může mít navíc přídavné nebo alternativní pomocné regulátory, které vykonávají další funkce, které přistupují k jedné nebo Mce funkcím, které jsou zde vyjmenovány.(1) the discharge auxiliary controller 102. (2) the charging auxiliary controller 104 and / or (3) the emergency auxiliary controller 106. For the sake of simplicity of description, the controller functions will be explained in the terms of the auxiliary controllers. However, the actual embodiment of the actuator 140 of the present invention does not require independent circuit assemblies for each function separately, since the multiple functions performed by the controller can and preferably are combined into a single circuit. By way of example, each auxiliary controller has its own Oily, internal detection circuits for measuring one or Mce of the controller's operating parameters and / or physical conditions of the electrochemical cell (s), or an independent detection circuit can measure parameters and / or conditions that it further transmits for use, and / or may transmit control signals relating to the parameters and / or conditions of one or Mce other than one sub-controller. In addition, the controller may have additional or alternative auxiliary controllers that perform other functions that access one or Mce functions listed herein.

Vybíjecí pomocný regulátorDischarge auxiliary regulator

Vybíjecí pomocný regulátor 102 může prodlužovat provozní dobu primární nebo opakovatelně nabíjené baterie podle přihlašovaného vynálezu jedním z několika způsobů. Za prvé v případě vícečlánkové baterie obsahující přinejmenším jeden primární elektrochemický článek nebo přinejmenším jeden opakovatelně nabíjený článek, jenž se výhodně úplně vybíjí před dalším nabíjením (například NiCd článek se výhodně vybíjí až na přibližně 100%, avšak nikoli Mce), může pomocný regulátor umožňovat hlubší vybíjení jednoho nebo Mce elektrochemických článků baterie v důsledku činnosti elektronického přístroje, než by bylo jinak možné. Jako příklad lze uvést, že vybíjecí pomocný regulátor je schopen umožňovat vybíjení jednočlánkové baterie pod takovou mezní hranici, při níž napětí článku klesá pod závěrní napětí přístroje. V případě primární baterie se může provozní doba baterie prodlužovat v důsledku maximálně možného, hlubokého vybíjení elektrochemického článku (elektrochemických článků) před tím, než se baterie odloží do odpadu. Avšak v případě opakovatelně nabíjené baterie se provozní doba baterie prodlužuje vybíjením elektrochemických Článků na optimálníThe discharge auxiliary controller 102 may extend the operating time of the primary or rechargeable battery of the present invention in one of several ways. First, in the case of a multi-cell battery containing at least one primary electrochemical cell or at least one rechargeable cell that preferably discharges completely before recharging (for example, a NiCd cell preferably discharges up to about 100% but not Mce), the sub-regulator may allow deeper discharging one or Mce electrochemical battery cells as a result of the operation of an electronic device than would otherwise be possible. By way of example, the discharge auxiliary controller is capable of allowing the single-cell battery to discharge below a threshold at which the cell voltage drops below the closing voltage of the device. In the case of a primary battery, the operating time of the battery may be extended due to the maximum possible deep discharge of the electrochemical cell (s) before the batteries are discarded. However, in the case of a rechargeable battery, the operating time of the battery is extended by discharging the electrochemical cells to the optimum

• · · • ··· • · · • ··· « « • · «« • · • · « · • · «· • · · • · · • · • · • · • · • · · ·« • · · · ··· ··· « ·· «·· ·· ·· • · • ·

hloubku vybíjení. V této souvislosti platí, že, je-li optimální hloubka vytyjení opakovatelné nabíjeného elektrochemického článku pod úrovní závěrného napětí daného přístroje, který opakovatelně nabíjená baterie napájí, pak se provozní doba opakovatelně nabíjené baterie může prodlužovat, umožňuje-H se vybíjení opakovatelně nabíjeného článku na takovou hodnotu, jež je nad úrovní závěrného napětí takového přístroje.depth of discharge. In this context, if the optimal staking depth of the rechargeable rechargeable electrochemical cell is below the shut-off voltage of the device that recharges the rechargeable battery, then the rechargeable battery operating time can be extended. a value that is above the reverse voltage level of such a device.

V této přihlášce používaný výraz „hluboké vybíjení“ označuje možnost vybíjení elektrochemického článku (elektrochemických článků) na přinejmenším 80% jmenovité kapacity elektrochemického článku (elektrochemických článků). Navíc výraz „podstatné vybíjení“ v této patentové přihlášce označuje možnost vybíjení elektrochemického článku (elektrochemických článků) na přinejmenším 70% jmenovité kapacity elektrochemického článku (elektrochemických článků). „Nadměrné vybíjení v této přihlášce označuje možnost vybíjení elektrochemického článku (elektrochemických Článků) nad 100% což může vést k obrácení napětí. Například typická alkalická baterie, kteráje v současnosti na tíhu, má celkově echopnost dodávání přibližně 40% až 70% kapacity nahromaděné energie před tím, než úroveň napětí elektrochemického článku klesne na takovou úroveň napětí, jež nepostačuje pro napájení elektronického přístroje. V souvislostí s tím pomocný regulátor podle přihlašovaného vynálezu výhodně poskytuje alkalický článek, který má schopnost zajišťovat více než 70% vybíjení před tím, než se baterie odpojí. Výhodněji pomocný regulátor zajišťuje takovou úroveň vybíjení, kteráje vyšší než přibližně 80%. Dokonce ještě výhodněji pomocný regulátor zajišťuje takovou úroveň vybíjení, kteráje vyšší než přibližně 90% a nejvýhodněji vyšší než přibližně 95%As used herein, the term "deep discharge" refers to the possibility of discharging the electrochemical cell (s) to at least 80% of the nominal capacity of the electrochemical cell (s). Furthermore, the term "substantial discharge" in this patent application refers to the possibility of discharging the electrochemical cell (s) to at least 70% of the nominal capacity of the electrochemical cell (s). “Excessive discharge in this application indicates the possibility of discharging the electrochemical cell (s) above 100%, which may result in voltage reversal. For example, a typical alkaline battery that is currently under load has an overall ability to supply approximately 40% to 70% of the energy storage capacity before the voltage level of the electrochemical cell drops to a voltage level that is not sufficient to power the electronic device. Accordingly, the auxiliary regulator of the present invention preferably provides an alkaline cell that has the ability to provide more than 70% discharge before the batteries are disconnected. More preferably, the auxiliary regulator provides a level of discharge that is greater than about 80%. Even more preferably, the auxiliary regulator provides a discharge level of greater than about 90% and most preferably greater than about 95%

Vybíjecí pomocný regulátor 102 může obsahovat konvertor, který převádí napětí článku na požadované výstupní napětí primární nebo opakovatelně nabíjené baterie. V případě primární baterie takový konvertor umožňuje hlubší vybíjení elektrochemického článku (elektrochemických článků) a tím prodlužuje provozní dobu baterie. Avšak v případě opakovatelně nabíjené baterie takový konvertor umožňuje vybíjení opakovatelně nabíjené baterie v rozsahu optimální hloubky nezávisle na úrovni závěrného napětí daného přístroje. V jednom provedení podle přihlašovaného vynálezu může pomocný regulátor plynule převádět napětí Slánku na požadované výstupní napětí po celou dobu běhu baterie. V případě poklesu napětí článku na úroveň závěrného napětí přístroje, kdy by se za normálních okolností vybíjení baterie zastavilo, tento konvertor zesiluje nebo stupňuje napětí článku u výstupu baterie na takovou úroveň, která postačuje pro pokračující napájení přístroje do té doby, než úroveň ·· «The discharge auxiliary controller 102 may include a converter that converts the cell voltage to the desired output voltage of the primary or rechargeable battery. In the case of a primary battery, such a converter allows deeper discharge of the electrochemical cell (s) and thus extends the battery operating time. However, in the case of a rechargeable battery, such a converter allows the rechargeable battery to discharge within the optimum depth range independently of the reverse voltage level of the device. In one embodiment of the present invention, the auxiliary regulator can continuously convert the salt voltage to the desired output voltage throughout the battery run. In the event that the cell voltage drops to the reverse voltage level of the device, which would normally stop the battery discharge, this converter amplifies or increases the cell voltage at the battery output to a level sufficient to continue powering the device until ·· «

-25··· ··· napěli klesne pod hranici minimálně požadovaného napětí pro napájení pomocného regulátoru nebo pod hranici optimální hloubky vybíjení opakovatelně nabíjeného elektrochemického článku. Takto bude baterie, která má ve svém konstrukčním uspořádání včleněn pomocný regulátor mající schopnost pracovat při nižším napětí než pomocný regulátor jiné baterie, vykazovat schopnost hlubšího vybíjení nezávisle na úrovni napětí článku.-25 ··· ··· voltage drops below the minimum voltage required to power the auxiliary regulator or below the optimum discharge depth of the rechargeable electrochemical cell. Thus, a battery having an auxiliary regulator in its design having the ability to operate at a lower voltage than the auxiliary regulator of another battery will exhibit a deeper discharge capability independent of the cell voltage level.

V případě hybridních článků může vybíjecí pomocný regulátor mít nízkonapěťový konvertor, který převádí napětí galvanických článků na požadované výstupní napětí primánů nebo opakovatelně nabíjené baterie. Vybíjecí pomocný regulátor 102 může plynule převádět napětí galvanického článku na požadované výstupní napětí po celou dobu běhu primární nebo sekundární baterie. Takto bude baterie, která má ve sván konstrukčním uspořádání včleněn pomocný regulátor mající schopnost pracovat při nižším napětí než pomocný regulátor jiné baterie, vykazovat parametry, jež jsou slučitelně β typickým nízkým napětím generovaným mnoha galvanickými Články, jako jsou fotonapěťové, palivové a mechanické články. Vybíjecí pomocný regulátor 102 galvanických článků může poskytovat dodatečnou energii, obsahuje-U hybridní baterie primární článek. Vybíjecí pomocný regulátor může také používat galvanické články pro nabíjení sekundárních článků nebo pro dodávání přídavné energie.In the case of hybrid cells, the discharge auxiliary regulator may have a low voltage converter that converts the voltage of the galvanic cells to the desired output voltage of the primates or rechargeable batteries. The discharge auxiliary controller 102 can continuously convert the voltage of the galvanic cell to the desired output voltage for the duration of the primary or secondary battery. Thus, a battery having an auxiliary regulator incorporated in a design having the ability to operate at a lower voltage than the auxiliary regulator of another battery will exhibit parameters that are compatible with the β typical low voltage generated by many galvanic cells, such as photovoltaic, fuel and mechanical cells. The galvanic cell discharge auxiliary controller 102 may provide additional power, including a U-cell hybrid battery primary cell. The discharge auxiliary controller may also use galvanic cells to charge the secondary cells or to provide additional power.

V upřednostňovaném provedení podle přihlašovaného vynálezu konvertor pracuje pouze tehdý, když napětí článku klesne na nebo pod předem stanovenou úroveň napětí. V takových provedeních se vnitřní ztráty konvertoru minimalizuji, protože konvertor pracuje pouze tehdy, když je to nutné. Předem stanovená úroveň napětí je výhodně v rozsahu od jmenovitého napětí elektrochemického článku do nejvyššího závěrného napětí třídy přístrojů, pro které je baterie určena. Předem stanovená úroveň napětí je výhodněji o něco vyšší naž nejvyšší závěrné napětí třídy přístrojů, pro které je baterie určena. Předem stanovené napětí může být například v rozsahu od přibližně nejvyššího závěrného napětí třídy přístrojů, pro které je baterie určena, až do přibližně 0,2 voltu plus řečené závěrné napětí, výhodně v rozsahu od přibližně nejvyššího závěrného napětí třídy přístrojů, pro které je baterie určena, až do přibližně 0,15 voltu plus řečené závěrné napětí, výhodněji v rozsahu od přibližně nejvyššího závěrného napětí třídy přístrojů, pro které je baterie určena, až do přibližně 0,1 voltu phis řečené závěrné napětí a dokonce ještě výhodněji v rozsahu od přibližně nejvyššího závěrného napětí třídy přístrojů, pro které je baterie určena, až do přibližně 0,05 voltu plus řečené závěrné napětí. Například elektrochemický článek mající obecně jmenovité napětí přibližně 1,5 voltu vykazuje * v • «© • « « a·· ··In a preferred embodiment of the present invention, the converter only operates when the cell voltage drops to or below a predetermined voltage level. In such embodiments, internal converter losses are minimized because the converter only operates when necessary. The predetermined voltage level is preferably in the range from the nominal voltage of the electrochemical cell to the highest reverse voltage of the device class for which the battery is intended. The predetermined voltage level is more preferably a little higher than the highest reverse voltage of the device class for which the battery is intended. For example, the predetermined voltage may range from about the highest reverse voltage of the device class for which the battery is intended to up to about 0.2 volts plus said reverse voltage, preferably ranging from about the highest reverse voltage of the device class for which the battery is intended , up to about 0.15 volts plus said reverse voltage, more preferably ranging from about the highest reverse voltage of the class of devices for which the battery is intended, up to about 0.1 volts phis said reverse voltage, and even more preferably ranging from about the highest a back-up voltage of the instrument class for which the battery is intended, up to approximately 0.05 volts plus said back-up voltage. For example, an electrochemical cell having a generally rated voltage of approximately 1.5 volts exhibits * v • «© •« «and ·· ··

-26f * · V » » w • · a · a © © © · · * · · • « · · · · «·· ·« ·« ·· předem stanovené napětí v rozsahu od přibližně 0,8 vohu do přibližně 1,8 vohu. Výhodně je předem stanovené napětí v rozsahu od přibližně 0,9 vohu do přibližně 1,6 voltu. Výhodněji je předem stanovené napětí v rozsahu od přibližně 0,9 vohu do přibližně 1,5 vohu. Ještě výhodněji je předem stanovené napětí vrozsahu od přibližně 0,9 voltu do přibližně 1,2 vohu, přičemž dokonce ještě výhodněji je předem stanovené napětí vrozsahu od přibližné 1,0 vohu do přibližné 1,2 vohu. Nejvýhodnější je taková úroveň napětí, která je o něco vyšší nebo stejná jako nejvyšší závěrné napétí tfídy přístrojů, pro které je baterie určena. Avšak pomocný regulátor, který je konstruován pro činnost v elektrochemickém článku vykazujícím nominální napětí přibližně 3,0 vohu, může mít obecně předem stanovenou úroveň napětí v rozsahu od přibližně 2,0 vohu do přibližně 3,4 vohu. Výhodně je předem stanovené napětí vrozsahu od přibližné 2,2 voltu do přibližně 3,2 vohu. Výhodněji je předem stanovené napětí v rozsahu od přibližné 2,4 vohu do přibližně 3,2 vohu. Ještě výhodněji je předem stanovené napětí v rozsahu od přibližně 2,6 vohu do přibližně 3,2 vohu, přičemž dokonce ještě výhodněji je předem stanovené napětí vrozsahu od přibližně 2,8 vohu do přibližně 3,0 vohu. Nejvýhodnější je taková úroveň napětí, která je o něco vyšší nebo stejná jako nejvyšší závěrné napětí třídy přístrojů, pro které je baterie určena.-26f * V w a a a © © předem předem předem předem předem předem předem předem předem předem předem předem předem předem předem předem předem předem předem předem předem předem předem předem předem předem .8 vohu. Preferably, the predetermined voltage is in the range of about 0.9 volts to about 1.6 volts. More preferably, the predetermined voltage is in the range of about 0.9 foot to about 1.5 foot. Even more preferably, the predetermined voltage ranges from about 0.9 volts to about 1.2 feet, and even more preferably the predetermined voltage ranges from about 1.0 feet to about 1.2 feet. Most preferred is a voltage level that is slightly higher or equal to the highest reverse voltage of the device class for which the battery is intended. However, an auxiliary regulator that is designed to operate in an electrochemical cell having a nominal voltage of about 3.0 foot can generally have a predetermined voltage level ranging from about 2.0 foot to about 3.4 foot. Preferably, the predetermined voltage is in the range of about 2.2 volts to about 3.2 volts. More preferably, the predetermined voltage is in the range of about 2.4 foot to about 3.2 foot. Even more preferably, the predetermined voltage is in the range of about 2.6 foot to about 3.2 foot, and even more preferably the predetermined voltage is in the range of about 2.8 foot to about 3.0 foot. Most preferred is a voltage level that is slightly higher than or equal to the highest reverse voltage of the device class for which the battery is intended.

Když napětí článku klesne na nebo pod předem stanovenou úroveň napětí, vybíjecí pomocný regulátor zapne konvertor a zesílí napětí článku na požadované výstupní napětí, které postačuje pro napájení zatížení. Toto je úsporné opatření proti ztrátám konvertoru, které nejsou nutné při dostatečné vysokém napětí článku pro napájení zátěže, ale poté tento konvertor dává elektrochemickému článku možnost pokračovat ve vybíjeni dokonce i tehdy, když napětí článku klesne pod úroveň, jež se vyžaduje pro napájení zatížení, a vybíjení pokračuje tak dlouho, až napětí článku dosáhne minimální pracovní napětí konvertoru v případě primárního Článku nebo až napétí článku dosáhne optimální hloubku vybíjení v případě opakovatelně nabíjeného článku. Pomocný regulátor může používat jeden řídicí mechanismus nebo větší počet řídicích mechanismů od jednoduché kombinace porovnávače napětí a elektronického spínače, která zapíná konvertor tehdy, když napétí článku klesne na předem stanovenou úroveň, až po složitější řídicí schémata, z nichž některá budou popsána v dalším textu.When the cell voltage drops to or below a predetermined voltage level, the discharge auxiliary regulator turns on the converter and amplifies the cell voltage to the desired output voltage that is sufficient to power the load. This is a cost-saving measure against converter losses that are not necessary at a sufficiently high cell voltage to power the load, but then the converter gives the electrochemical cell the ability to continue discharging even when the cell voltage falls below the level required to power the load; the discharge continues until the cell voltage reaches the minimum converter operating voltage for the primary cell, or until the cell voltage reaches the optimum discharge depth for the rechargeable cell. The auxiliary regulator can use a single control mechanism or multiple control mechanisms ranging from a simple combination of a voltage comparator and an electronic switch that turns on the converter when the cell voltage drops to a predetermined level to more complex control schemes, some of which will be described below.

Univerzální baterie podle přihlašovaného vynálezu, která je konstruována pro dané výstupní napětí, má výhodně schopnost prodlužovat provozní dobu baterie tehdy, když se používá pro napájení přístroje nebo zařízení. V této přihlášce používaný výraz „univerzální“ • ··The universal battery of the present invention, which is designed for a given output voltage, preferably has the ability to extend the battery operating time when used to power a device or device. The term "universal" used in this application • ··

-27··* w · » • · · V • · · · ♦ · ♦ ·· ·· baterie označuje baterií, která může poskytovat stejnoměrné výstupní napětí nezávisle na elektrochemické podstatě článků nebo fyzikálním mechanismu galvanických článků. Takto je baterie podle přihlašovaného vynálezu konstruována pro účely prodlužování své provozní doby na základě udržování výstupního napětí baterie na úrovni, která je vyšší nebo stejná jako závěrné napětí daného přístroje, tak dlouho, až zabudovaný pomocný regulátor provede vypnutí v důsledku poklesu napětí primárního elektrochemického článku (elektrochemických článků) na takovou úroveň, pod níž pomocný regulátor nemůže nadále pracovat, nebo v důsledku poklesu napětí opakovatelně nabíjeného elektrochemického článku na jeho optimální hloubku vybíjení. Baterie podle přihlašovaného vynálezu, která je konstruována pro napájení specifického elektronického přístroje nebo úzké třídy elektronických přístrojů, které mají podobná závěrná napětí, může být specificky konstrukčně uspořádána pro účinnější provoz na základě těsnějšího přibližování předem stanovené úrovně napětí ve vztahu k závěrnému napětí (závěrných napětí) tohoto přístroje (těchto přístrojů).-27 The battery designates a battery that can provide a uniform output voltage independent of the electrochemical nature of the cells or the physical mechanism of the galvanic cells. Thus, the battery of the present invention is designed to extend its operating time by maintaining the battery output voltage at a level greater than or equal to the shut-off voltage of the device until the built-in auxiliary controller trips due to the primary electrochemical cell voltage drop ( electrochemical cells) to a level below which the auxiliary regulator can no longer operate or due to a drop in the voltage of the rechargeable electrochemical cell to its optimum discharge depth. The battery of the present invention, which is designed to power a specific electronic device or a narrow class of electronic devices having similar reverse voltages, may be specifically designed to operate more efficiently by closer approximation of a predetermined voltage level relative to the reverse voltage (s). of this device (s).

Za druhé vybíjecí pomocný regulátor 102 se může používat pro prodlužování provozní doby opakovatelně nabíjeného elektrochemického článku na základě optimálního vybíjení článku v zájmu zvýšení počtu nebo účinnosti nabíjecích cyklů. Například v utěsněném článku, který obsahuje olovo a kyselinu, může hluboké vybíjení poškozovat článek a/nebo snižovat počet nebo účinnost budoucích nabíjecích cyklů. Pomocný regulátor může například řídit vybíjení zvláštního typu opakovatelně nabíjeného elektrochemického článku tak, aby vybíjecí cyklus končil tehdy, když napětí článku dosáhne předem stanovenou úroveň napětí, která představuje optimální hloubku vybíjení daného typu elektrochemického článku nebo zvláštního typu elektrochemického článku. Například v utěsněném článku, který obsahuje olovo a kyselinu, je taková předem stanovená úroveň napětí v rozsahu od přibližně 0,7 voltu do přibližně 1,6 voltu, přičemž výhodnější přibližně 0,7 voltu. V opakovatelně nabíjeném článku obsahujícím lithium a MnCh je předem stanovená úroveň napětí v rozsahu od přibližně 2,0 voltu do přibližně 3,0 voltu, přičemž nejvýhodnější je přibližně 2,4 voltu. Alternativně může také vybíjecí pomocný regulátor ukončit vybíjecí cyklus tehdy, když vnitřní impedance opakovatelně nabíjené baterie dosáhne maximální požadovanou hloubku vybíjení pro daný typ elektrochemického článku nebo pro konkrétní elektrochemický článek. Takto se v baterii podle přihlašovaného vynálezu, která obsahuje nejméně jeden opakovatelně nabíjený elektrochemický článek, jehož hloubka vybíjení neklesá pod úroveň optimální hloubky vybíjení, může vybíjecíSecond, the discharge auxiliary regulator 102 may be used to extend the operating time of the rechargeable electrochemical cell based on optimal cell discharge to increase the number or efficiency of the charging cycles. For example, in a sealed cell that contains lead and acid, deep discharge may damage the cell and / or reduce the number or efficiency of future charging cycles. For example, the auxiliary regulator may control the discharge of a particular type of rechargeable electrochemical cell so that the discharge cycle ends when the cell voltage reaches a predetermined voltage level that represents the optimum discharge depth of that type of electrochemical cell or special type of electrochemical cell. For example, in a sealed cell that contains lead and acid, such a predetermined voltage level ranges from about 0.7 volts to about 1.6 volts, more preferably about 0.7 volts. In a rechargeable cell containing lithium and MnCl 2, the predetermined voltage level is in the range of about 2.0 volts to about 3.0 volts, most preferably about 2.4 volts. Alternatively, the discharge auxiliary controller may also terminate the discharge cycle when the internal impedance of the rechargeable battery reaches the maximum desired discharge depth for a given type of electrochemical cell or for a particular electrochemical cell. Thus, in a battery according to the present invention which comprises at least one rechargeable electrochemical cell whose discharge depth does not fall below the optimum discharge depth, the discharge can

-28φφ · φφφ • φ φφ φφφ φφφ-28φ · φφφ • φ φφ φφφ φφφ

V «V ν φ φ φ φ φ φ φ · φ φ φ « «φ φ« pomocný regulátor používat pro prodlužování provozní doby baterie na základě ukončováni nabíjecího cyklu tehdy, když napětí článku dosahuje předem stanovenou úroveň napětí nebo když vnitřní impedance dosahuje předem stanovenou úroveň vnitřní impedance, popřípadě když tento stav indikuje příslušně zabudované chemické čidlo.Use the auxiliary regulator to extend the operating time of the battery by ending the charging cycle when the cell voltage reaches a predetermined voltage level or when the internal impedance reaches a predetermined volt- age. V V φ φ φ φ φ φ φ the internal impedance level, or when this condition is indicated by an appropriately built-in chemical sensor.

Za třetí vybíjecí pomocná regulátor může také snižovat napětí elektrochemického článku (elektrochemických článků) majícího (majících) jmenovité napětí vyšší než požadované výstupní napětí a/nebo měnit výstupní impedanci napětí elektrochemického článku (elektrochemických článků) baterie. Toto nejen prodlužuje dobu běhu baterií, ale také dává možnost Širší výměnné použitelnosti elektrochemických článků majících rozdílná jmenovitá napětí, než je jinak možné, umožňuje konstruktérům využívat výhodu většího nahromaděného potencionálu elektrochemických článků majících vyšší jmenovité napětí a umožňuje řečeným konstruktérům vytvářet podmínky pro měnění výstupní impedance určitých elektrochemických Článků v zájmu přizpůsobování impedance požadovaným úrovním buď pro účely rozšiřování výměnné použitelnosti různých typů elektrochemických článků a/nebo pro účely zvyšování účinnosti elektrochemického článku napájejícího konkrétní typ zatížení. Navíc elektrochemické články, které jsou neúčinné, představují nebezpečí pro Životní prostředí, jsou nákladné a celkově se používají pouze kvůli zvlášť požadovanému jmenovitému napětí, jako je kadmiortuťový článek, mohou být nahrazovány bezpečnějšími, účinnějšími nebo levnějšími elektrochemickými články, jejichž jmenovité napětí se může zvyšovat nebo snižovat nebo jejichž výstupní impedance se může měnit v zájmu dosahování požadovaného jmenovitého napětí nebo výstupní impedance podle požadavků konkrétního účelu používání.Third, the discharge auxiliary controller may also reduce the voltage of the electrochemical cell (s) having (s) the rated voltage higher than the desired output voltage and / or vary the output impedance of the voltage of the battery electrochemical cell (s). This not only extends the battery run time, but also allows for a wider interchangeability of electrochemical cells having different rated voltages than otherwise possible, allows designers to take advantage of greater accumulated potential of higher rated voltages, and allows said designers to create conditions for varying the output impedance of certain electrochemical cells in order to adapt the impedance to the desired levels, either to extend the exchangeable usability of different types of electrochemical cells and / or to increase the efficiency of the electrochemical cell feeding a particular type of load. In addition, electrochemical cells that are ineffective, pose a danger to the environment, are costly, and are generally used only because of a specially required rated voltage, such as a cadmium mercury cell, can be replaced by safer, more efficient or cheaper electrochemical cells whose rated voltage can increase or or whose output impedance can be varied to achieve the desired rated voltage or output impedance according to the requirements of the particular application.

Například elektrochemický Článek mající jmenovité napětí přibližně 1,8 voltu nebo vyšší se může sestavovat s pomocným regulátorem, který snižuje toto vyšší jmenovité napětí na standardní úroveň jmenovitého napětí přibližně 1,5 voltu, takže baterie se může zaměňovat s baterií mající jmenovité napětí přibližně 1,5 voltu. V jednom konkrétním příkladě se standardní lithiový článek, jako je primární článek s obsahem lithia a MnQz mající jmenovité napětí přibližně 3 vdty, může včleňovat do baterie s pomocným regulátorem pro snižování napětí, takže taková baterie má výstupní napětí přibližně 1,5 voltu. Tím se získává baterie, která má přinejmenším dvojnásobný výkon než baterie mající elektrochemický článek se jmenovitým napětím přibližně 1,5 voltu a stejným objemem. Navíc se takto získává vysokonapěťový lithiový článek, který lze vzájemně zaměňovat se standardní alkalickou nebo zmkouhhkovou w 0 * φφφFor example, an electrochemical cell having a rated voltage of about 1.8 volts or higher may be assembled with an auxiliary regulator that reduces this higher rated voltage to a standard rated voltage level of about 1.5 volts so that the battery may be interchanged with a battery having a nominal voltage of about 1 volts. 5 volts. In one particular example, a standard lithium cell, such as a primary cell containing lithium and MnQz having a nominal voltage of approximately 3 VDC, may be incorporated into a battery with an auxiliary voltage regulator such that the battery has an output voltage of approximately 1.5 volts. This provides a battery having at least twice the power of a battery having an electrochemical cell with a nominal voltage of approximately 1.5 volts and the same volume. In addition, a high voltage lithium cell is obtained, which can be interchanged with a standard alkaline or damp w 0 * φφφ

-29• φ φ φφφ φφ «« « V V V φ φ φφφφ φ φφφφφφ φ φ φφφφ • ΦΦ φφφ ·· ·· opakovatelné nabíjený lithiový iontový článek má jmenovité napčtí přibližně 4 volty. Tento článek se může sestavovat do podoby baterie se snižovadm regulátorem, takže taková jednočlánková baterie má výstupní nsqrětí přibližně 1,4 voltu. Lithiová iontová baterie podle přihlašovaného vynálezu se může zaměňovat se standardní jednoělánkovou „NiCd“ nebo „NÍMH“ opakovatelně nabíjenou baterií, avšak bude mít dvojnásobně až trojnásobně větší kapacitu než jednočlánková „NiCd“ nebo JůMH“ baterie mající stojný objem.-29 φ φ φ φ «« «opak opak opak opak opak opak opak opak opak opak opak opak opak opak opak opak opak opak opak opak opak opak opak opak opak opak opak opak opak opak opak opak opak opak opak opak · · This cell can be assembled into a battery with a down-regulator so that such a single-cell battery has an output voltage of approximately 1.4 volts. The lithium ion battery of the present invention may be confused with a standard single cell "NiCd" or "NiMH" rechargeable battery, but will have two to three times the capacity of a single cell "NiCd" or JMMH battery having a fixed capacity.

Navíc baterie, které mají elektrochemické články, jako jsou Kthiové iontové baterie, magnesiové baterie, magnesiové vzduchové a hliníkové vzduchové baterie, rovněž vykazují nominální napětí přibližně 1,8 vohu a mohou se zaměňovat se standardní baterií mající jmenovité napětí přibližně 1,5 vohu. Nejenže existuje možnost zaměňovat rozdílné typy elektrochemických článků, ale navíc je možné sestavovat rozdílné typy elektrochemických článků pohromadě v hybridní baterii.In addition, batteries having electrochemical cells, such as Kthium ion batteries, magnesium batteries, magnesium air and aluminum air batteries, also exhibit a nominal voltage of about 1.8 foot and may be interchanged with a standard battery having a nominal voltage of about 1.5 foot. Not only is it possible to interchange different types of electrochemical cells, but it is also possible to assemble different types of electrochemical cells together in a hybrid battery.

Takto se mohou rozdílně typy baterií, které obsahují rozdílné elektrochemické články s různým jmenovitým napětím nebo vnitřní impedancí, používat vyměnitelným způsobem bebo se mohou zhotovovat hybridní baterie, jež obsahují rozdílné typy elektrochemických Článků a galvanických Článků, jako jsou fotonapěťové, termální, palivové a mechanické články.Thus, different types of batteries that contain different electrochemical cells with different rated voltages or internal impedances can be used in a replaceable manner, or hybrid batteries can be made that contain different types of electrochemical cells and galvanic cells such as photovoltaic, thermal, fuel and mechanical cells. .

Elektrochemické články, které mají jmenovité napětí, pod jehož úrovní budou pracovat typické elektronické přístroje, mohou alternativně používat vybíjecí pomocný regulátor 102 se zabudovaným zesilovacím konvertorem pro zesilování nebo zvyšování jmenovitého napčtí. Toto poskytuje baterii, která má tento typ elektrochemického článku, možnost používáni v kombinaci s takovým přístrojem, jenž vyžaduje vyšší úroveň napětí, než by článek jinak mohl poskytovat Navíc baterie mající tento typ článku se rovněž může zaměňovat se standardními alkalickými nebo zinkouhlíkovými elektrochemickými články. Takto lze poskytovat komerčně žádané, široce použitelné baterie, které by jinak nebyly z praktického hlediska spotřebitele považovány za zajímavé kvůli příliš nízkému jmenovitému napětí.Electrochemical cells having a rated voltage below which typical electronic devices will operate may alternatively use a discharge auxiliary controller 102 with a built-in amplifier converter to amplify or increase the rated voltage. This provides a battery having this type of electrochemical cell, the possibility of use in combination with such a device that requires a higher voltage level than the cell could otherwise provide. Moreover, a battery having this type of cell may also be confused with standard alkaline or zinc carbon electrochemical cells. In this way, commercially desirable, widely applicable batteries can be provided that would otherwise not be considered in practice to be of interest to consumers because of too low a nominal voltage.

Několik galvanických článků, které mají jmenovité napětí nižší, než je napětí, při němž bude typický elektronický přistroj pracovat, může navíc používat vybíjecí pomocný regulátor se zabudovaným zesilovacím konvertorem pro zesilování jmenovitého napětí. Toto poskytuje hybridní baterii, která má tento typ galvanického článku, možnost používání v kombinaci s takovým přístrojem, jenž vyžaduje vyšší úroveň napětí, než by článek jinak nudil poskytovatIn addition, several galvanic cells having a rated voltage lower than the voltage at which a typical electronic apparatus will operate may additionally use a discharge auxiliary controller with a built-in amplifier for amplifying the rated voltage. This provides a hybrid battery having this type of galvanic cell, the ability to be used in combination with a device that requires a higher voltage level than the cell would otherwise be bored to provide

• 99» • 99 » «* 9 «* 9 v  in v 9 in 9 v 9 in 9 v · 9 9 v · 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 · 9 · • 9 9 ·· • 9 9 ·· 99· 99 · 9*9 9 * 9 99 99 99 99

-30Navíc baterie mající tento typ článku se rovněž může zaměňovat ee standardními alkalickými nebo zmkouhKkovými elektrochemickými články. Takto lze poskytovat komerčně žádaně, široce použitelné baterie mající hybridní články, které by jinak nebyly z praktického hlediska spotřebitele považovány za zajímavé kvůli příliš nízkému jmenovitému napětí.In addition, a battery having this type of cell may also be interchanged with standard alkaline or soft electrochemical cells. Thus, it is possible to provide commercially desirable, widely applicable batteries having hybrid cells that would otherwise not be considered to be of practical interest to consumers because of too low a nominal voltage.

Smyslem „Tabulky 1“ není její výlučnost, ale spíše se zaměřuje na přehled příkladů primárních, sekundárních a rezervních elektrochemických článků, které se mohou používat v baterii podle přihlašovaného vynálezu. Například rozdílné typy primárních a/nebo opakovatelně nabíjených elektrochemických, které mají rozdílné jmenovité napětí nebo vnitřní impedanci, mohou používat konvertor pro účely sestavování univerzální jednočlánkové baterie, jež má stejné výstupní napětí jako standardní 1,5 voltová alkalická primární nebo opakovatelně nabíjená baterie, případně standardní 1,4 voltová kadmioniklová opakovatelně nabíjená baterie. Navíc primární, sekundární a/nebo rezervní články se mohou používat společně v hybridní vícečlánkové baterii podle přihlašovaného vynálezu. Je zřejmé, že přihlašovaný vynález umožňuje širší zaměnitelnost či nahraditelnost mezi různými typy elektrochemicliých článků a mezi elektrochemickými články a alternativními zdroji elektrického proudu, jako jsou palivové články, kondenzátory atd., než tomu bylo doposud. Na základě umisťování regulátoru do každého elektrochemického článku se elektrické charakteristiky, jako je jmenovité napětí a výstupní impedance rozdílných typů elektrochemických článků, mohou seřizovat v zájmu vytváření konstrukčních podmínek pro zhotovování většího výběru článků, které se používají při sestavování vyměnitelných baterii. Konstrukční řešeni baterií mohou využívat konkrétní výhody elektrochemického článku při současném zachovávání vyměnitelnosti s bateriemi, které obsahují jiné typy článků. Přihlašovaný vynález se navíc může využívat při vytváření nových standardních úrovní napětí na základě převádění jmenovitých napětí elektrochemických Článků na standardní úrovně napětí.The purpose of "Table 1" is not its exclusivity, but rather focuses on an overview of examples of primary, secondary and reserve electrochemical cells that may be used in the battery of the present invention. For example, different types of primary and / or rechargeable electrochemical, which have different rated voltage or internal impedance, may use the converter to assemble a universal single cell battery that has the same output voltage as a standard 1.5 volt alkaline or rechargeable battery 1.4 Volt Cadmium Rechargeable Battery. In addition, the primary, secondary and / or reserve cells may be used together in a hybrid multi-cell battery according to the present invention. Obviously, the present invention allows for wider interchangeability between different types of electrochemical cells and between electrochemical cells and alternative power sources such as fuel cells, capacitors, etc. than previously. By positioning the controller in each electrochemical cell, electrical characteristics such as rated voltage and output impedance of different types of electrochemical cells can be adjusted to create design conditions for making a larger selection of cells to be used in assembling replaceable batteries. Battery designs can take advantage of the particular benefits of an electrochemical cell while maintaining interchangeability with batteries that contain other cell types. In addition, the present invention can be used to create new standard voltage levels by converting the rated voltages of electrochemical cells to standard voltage levels.

Totéž platí pro fyzikální mechanismy, které jsou odlišné od chemických principů a které se používají pro generování elektrické energie. Typické individuální fotonapěťové, termální, palivové a mechanické (například „PST“) články mají výstupní napětí hluboko pod požadovanou úrovní napětí standardního přístroje nebo zařízení. Přihlašovaný vynález umožňuje kombinování nízkonapěťového galvanického a standardního elektrochemického systému v jediném hybridním článku nebo nezávislých článcích pro účely napájení přístroje * tftftfThe same applies to physical mechanisms that are different from chemical principles and which are used to generate electrical energy. Typical individual photovoltaic, thermal, fuel, and mechanical (for example, "PST") cells have an output voltage well below the desired voltage level of a standard instrument or device. The present invention allows the combination of a low voltage galvanic and standard electrochemical system in a single hybrid cell or independent cells for power supply * tftftf

-31• tftf tf·· «tf tftftf tf tftf « tftf ·· nebo zařízení, které vyžaduje stejné nebo odlišné napětí, než je napětí hybridního článku nebo nezávislých článků.-31 • tftf tf ·· «tf tftff tf tftf · tftf ·· or a device that requires the same or different voltage than the voltage of the hybrid cell or independent cells.

TABULKA 1TABLE 1

Typy dektrochemickcÝch článků a jmenovitá napčtíDectrochemical cell types and rated voltages

Primární články Primary articles Typ článku Article type Jmenovité napětí Rated Tension Typ článku Article type Jmenovité napětí Rated Tension Rtuť - kadmium Mercury - cadmium 0,9 voltu 0.9 volts Lithium FeSz Lithium FeSz 1,6 voltu 1.6 volts Oxid rtuťnatý Mercury oxide 1,35 voltu 1.35 volts Magnesium - organický elektrolyt Magnesium - organic electrolyte 1,6 voltu 1.6 volts Oxid rtuťnatý s MnOí Mercury oxide with MnO 3 1,4 voltu 1.4 volts Magnesium MnQz Magnesium MnQz 2,8 voltu 2.8 volts Zinek-vzduch Zinc-air 1,4 voltu 1.4 volts Lithium - tuhý elektrolyt Lithium - a solid electrolyte 2,8 voltu 2.8 volts Uhlík- zinek Carbon-zinc 1,5 voltu 1.5 volts Lithium MnO2 Lithium MnO2 3,0 voltu 3.0 volts Zinek - chlorid Zinc chloride 1,5 voltu 1.5 volts Lithium (CFL Lithium (CFL 3,0 voltu 3.0 volts Alkalický MnOj Alkaline MnOj 1,5 voltu 1.5 volts Lithium SQ2 Lithium SQ2 3,0 voltu 3.0 volts Stříbro-oxid Silver-oxide 1,5 voltu 1.5 volts Lithium SOCh Lithium SOCh 3,6 voltu 3.6 volts Sekundární články Secondary articles Typ článku Article type Jmenovité napětí Rated Tension Typ článku Article type Jmenovité napětí Rated Tension Stříbro - kadmium Silver - cadmium 1,1 voltu 1.1 volts Zinek -brom Zinc-bromine 1,6 voltu 1.6 volts Edison (oxid Fe-Ni) Edison (Fe-Ni oxide) 1,2 voltu 1.2 volts Vysokoteplotní Li(Al) - FeS^ High temperature Li (Al) - FeS ?. 1,7 voltu 1.7 volts Nikl-kadmium Nickel-cadmium 1,2 voltu 1.2 volts Hliník - vzduch Aluminum - air 1,9 voltu 1.9 volts Hydrid nikl kov Nickel metal hydride l,2vohu 1, 2Vohu Olovo - kyselina Lead - acid 2,0 voltu 2.0 volts Nikl-vodík Nickel-hydrogen 1,2 voltu 1.2 volts Vysokoteplotní Na - S High temperature Na - S 2,0 voltu 2.0 volts Stříbro- zinek Silver-zinc 1,5 voltu 1.5 volts Lithium - polymer Li - V6O13 Lithium - polymer Li - V6O13 3,0 voltu 3.0 volts Zinek-vzduch Zinc-air 1,5 voltu 1.5 volts Lithium - ion C - LLCoCh Lithium - ion C - LLCoCh 4,0 voltu 4.0 volts Nikl-zinek Nickel-zinc 1,6 voltu 1.6 volts Rezervní články Reserve articles Typ článku Article type Jmenovité napětí Rated Tension Typ článku Article type Jmenovité napětí Rated Tension Chlorid mČďiiý Copper chloride 1,3 voltu 1.3 volts Termální Li - FeSí Thermal Li - FeSi 2,0 voltu 2.0 volts Oxid zinku/stříbra Zinc / silver oxide 1,5 voltu 1.5 volts

Jinak nekompatibilní elektrochemické články se mohou navíc používat pohromadě v hybridních bateriích, které se speciálně konstruují pro konkrétní účely použití. Například elektrochemický článek typu zinek - vzduch se může v hybridní baterie používat společně shthiovým článkem buď v paralelním nebo sériovém zapojení. Elektrochemický článek typu zinek - vzduch má jmenovité napětí přibližně 1,5 voltu a velmi vysokou hustotu energie, aleIn addition, otherwise incompatible electrochemical cells can be used together in hybrid batteries that are specially designed for specific use purposes. For example, a zinc-air electrochemical cell can be used together in a hybrid battery by a shthium cell, either in parallel or in series. The zinc - air electrochemical cell has a nominal voltage of approximately 1.5 volts and a very high energy density, however

- 32 »ψ 9 • ·>· • 9 9- 32 »ψ 9 9

999 99999 99

999 999 « · · · 99 *9 může poskytovat nízké, stálé úrovně elektrického proudu. Avšak hthkný článek má úroveň jmenovitého napětí přibližně 3,0 voltu a může poskytovat krátké výboje vysokých úrovní elektrického proudu. Vybíjecí pomocný regulátor každého elektrochemického článku vytváří stejní jmenovité výstupní napětí a umožňuje jak paralelní, tak i sériové zapojování. Když jsou články v paralelním zapojení, mohou pomocné regulátory rovněž znemožňovat vzájemné vyvíjení článků mezi sebou. Pomocný regulátor každého článku se může také používat pro připojování nebo odpojování jednoho nebo obou článků podle toho, jak to vyžadují podmínky zatížení. Proto platí, že, je-li zatížení v režimu nízkého proudu, pak se článek typu zinek vzduch může připojit pro účely poskytování stálého, nízkého proudu, a, je-li zatížení v režimu vysokého proudu, pak hdúový článek nebo kombinace řečených lithiových článků a článků typu zinek - vzduch mohou poskytovat elektrický proud, který je nezbytná pro napájení zatížení.999 999 «· · · 99 * 9 can provide low, constant power levels. However, the light cell has a nominal voltage level of approximately 3.0 volts and can provide short discharges of high current levels. The discharge auxiliary regulator of each electrochemical cell generates the same rated output voltage and allows both parallel and series connection. When the cells are in parallel connection, the auxiliary controllers can also prevent the cells from developing with each other. The auxiliary regulator of each cell can also be used to connect or disconnect one or both cells as required by load conditions. Therefore, if the load is in the low current mode, then the zinc air cell may be connected for the purpose of providing a steady, low current, and, if the load is in the high current mode, a woo cell or a combination of said lithium cells and zinc-air cells can provide the electrical current that is necessary to power the load.

Hybridní baterie mohou rovněž obsahovat řadu různých kombinací elektrochemických článků, jako jsou primární a sekundární články, primární a rezervní články, sekundární a rezervní články nebo primární, sekundární a rezervní články. Navíc hybridní baterie mohou také obsahovat kombinace jednoho nebo více elektrochemických článků a jednoho nebo více než jednoho přídavného zdroje elektrického proudu jako je fotonapěťový, termální, palivový nebo mechanický článek, běžný kondenzátor nebo dokonce super/uftrakondenzátor. Hybridní baterie může například obsahovat kombinace alkalických článků a článků typu kov - vzduch, Článků typu kov - vzduch a sekundárních článků, jakož i kombinaci článku typu kov - vzduch a supeikondenzátoru. Hybridní baterie mohou navíc také obsahovat možné kombinace dvou nebo více než dvou uvedených Článků nebo zdrojů elektřiny.Hybrid batteries may also contain a number of different combinations of electrochemical cells, such as primary and secondary cells, primary and reserve cells, secondary and reserve cells, or primary, secondary and reserve cells. In addition, hybrid batteries may also comprise combinations of one or more electrochemical cells and one or more additional power sources such as a photovoltaic, thermal, fuel or mechanical cell, a conventional capacitor or even a super / ultra capacitor. For example, the hybrid battery may comprise a combination of alkaline and metal-air cells, metal-air cells and secondary cells, as well as a combination of a metal-air cell and a superconductor. In addition, the hybrid batteries may also contain possible combinations of two or more of the two cells or power sources mentioned.

Navíc vybíjecí pomocný regulátor může rovněž prodlužovat provozní dobu baterie na základě ochrany elektrochemického článku (elektrochemických článků) před proudovými špičkami, které by mohly poškozovat činnost komponentů elektrochemického Článku a snižovat elektrické napětí článku. Pomocný regulátor může například zabraňovat vytváření paměťového efektu, který vzniká na základě vysokých požadavků na elektrický proud a zkracuje dobu běhu elektrochemického článku (elektrochemických článků). Proudové špičky rovněž poškozují elektrochemické články, jako jsou alkalické, hthiové, NiCd, SLA články, články na bázi hydridu kovu a článků typu zrnek - vzduch.In addition, the discharge auxiliary controller may also extend the battery operating time by protecting the electrochemical cell (s) from current spikes that could damage the operation of the electrochemical cell components and reduce the cell voltage. For example, the auxiliary regulator may prevent the generation of a memory effect that results from high power requirements and shortens the run time of the electrochemical cell (s). Current peaks also damage electrochemical cells such as alkaline, hthium, NiCd, SLA cells, metal hydride cells and grain-air cells.

Vybíjecí pomocný regulátor může chránit elektrochemický článek před účinky proudových špiček na základě dočasného hromadění elektrického náboje u výstupu pomocnéhoThe discharge auxiliary regulator can protect the electrochemical cell from the effects of current spikes by temporarily accumulating electrical charge at the auxiliary output

-33Φ ΦΦ· φ φ φ · ♦ φ • ••φ φ φ · · φφ φ φφφ φ φ < φ · ·-33Φ ΦΦ · φ φ · · ♦ φ • •• φ φ · · · φφ φ φφφ φ φ <φ · ·

ΦΦ φφ φφφ ·«· «φ Φ· regulátoru a takový dočasně nahromaděný náboj se může využívat při okamžitém požadavku. Proto požadavek proudově špíčky může být kompletně eliminován nebo podstatně omezen před tím, než se dostane do elektrochemického článku. Toto umožňuje, ahy baterie jednak poskytovala proudově špičky, které jsou vyšší, než elektrochemický článek (elektrochemické články)múže (mohou) poskytovat přímo, a jednak chránila elektrochemický článek (elektrochemické články) před špičkovými proudy, jež mohou poškozovat komponenty článku. Výhodnou součástí pro dočasné hromadění náboje je kondenzátor. Takovým kondenzátorem může být kondenzátor jakéhokoli typu nebo kondenzátor, který je v této oblasti techniky znám jako konvenční kondenzátor, kondenzátor mající podobu potištěného tenkého filmu nebo dokonce ^uper/ultrakondenzátor“. Například na obr. 13 je znázorněn kondenzátor C£ který je zapojen příčnč od vývodu 1320 k vývodu 1322 pouzdra 1312.The regulator and such a temporarily accumulated charge can be used for an immediate request. Therefore, the peak current requirement can be completely eliminated or substantially reduced before it reaches the electrochemical cell. This allows the battery to provide current peaks that are higher than the electrochemical cell (s) can provide directly, and to protect the electrochemical cell (s) from peak currents that can damage cell components. A preferred component for temporary charge build-up is a capacitor. Such a capacitor may be any type of capacitor or a capacitor known in the art as a conventional capacitor, a printed thin film capacitor, or even a uper / ultra capacitor. For example, FIG. 13 illustrates a capacitor C1 which is connected transversely from terminal 1320 to terminal 1322 of housing 1312.

Jediný vybíjecí pomocný regulátor bude výhodně prodlužovat provozní dobu baterie jak na základě ochrany článku proti proudovým špičkám, tak i na základě převádění napětí Článku na požadované výstupní napětí. Například upřednostňované provedení pomocného regulátoru může zapínat konvertor tehdy, když napětí článku klesne na předem stanovenou úroveň napětí v zájmu minimalizování ztrát souvisejících s konvertorem, Tentýž pomocný regulátor může monitorovat jak napětí článku, tak i výstupní proud pro zatížení a zapínat konvertor buď tehdy, když napětí článku dosáhne předem stanovenou úroveň napětí, nebo tehdy, když proud pro zatížení dosáhne předem stanovenou úroveň. Pomocný regulátor může alternativně monitorovat jak napětí článku, tak i výstupní proud pro zatížení a určovat, zda dodávání požadovaného proudu pro zatížení bude snižovat napětí článku pod úroveň závěrného napětí. V posledně uvedeném příkladu tento pomocný regulátor pracuje na základě dvou vstupních signálů, které jsou kombinovány v algoritmu pro určování toho, zda by měl být zapnut konvertor. Avšak v předcházejícím příkladu pomocný regulátor zapne konvertor buď tehdy, když napětí článku klesne na předem stanovenou úroveň napětí, nebo tehdy, když se výstupní proud pro zatížení zvýší na předem stanovenou úroveň. Tato schémata budou společně s dalšími schématy vysvětlena podrobněji v dalším textu.A single discharging auxiliary controller will advantageously extend the battery operating time both based on the protection of the cell against current surges and by converting the cell voltage to the desired output voltage. For example, the preferred embodiment of the sub-controller may turn on the converter when the cell voltage drops to a predetermined voltage level to minimize converter-related losses. The same sub-controller may monitor both the cell voltage and load current and turn the converter on when the voltage the cell reaches a predetermined voltage level, or when the load current reaches a predetermined level. Alternatively, the auxiliary regulator can monitor both the cell voltage and the load current to determine whether supplying the desired load current will reduce the cell voltage below the reverse voltage level. In the latter example, this sub-controller operates on the basis of two input signals that are combined in an algorithm to determine whether the converter should be turned on. However, in the previous example, the auxiliary regulator turns on the converter either when the cell voltage drops to a predetermined voltage level or when the load output current is increased to a predetermined level. These schemes, together with other schemes, will be explained in more detail below.

Přihlašovaný vynález se týká baterií pro zvláštní účely, jakož i běžně používaných baterií, jako jsou AAAA, AAA, AA, C nebo D články a 9 voltové baterie. Tento vynález bere v úvahu používání baterií pro zvláštní účely a hybridních baterií, které by mohly být používány pro různé účely. Předpokládá se, že tyto baterie pro zvláštní účely a hybridní baterie by bytyThe present invention relates to special purpose batteries as well as commonly used batteries such as AAAA, AAA, AA, C or D cells and 9 volt batteries. The present invention takes into account the use of special purpose batteries and hybrid batteries that could be used for various purposes. It is assumed that these special purpose batteries and hybrid batteries would be flats

-34• ♦ · φ • φ φφφ φφ •» v * » · v φ φ φφφφ φ φφφφφφ φ φ φφφφ φφφ φφφ φφ φφ využitelné pro nahrazování opakovatelně nabíjených baterií, které jsou určeny pro používání v mobilních telefonech, přenosných laptop počítačích atd., jejichž používání je v současně době omezováno schopností primárních baterií dodávat požadovaný poměr elektrického proudu v průběhu postačujícího časového úseku. Navíc schopnost samostatného tížení výstupního napětí a výstupní impedance článků poskytuje konstruktérům baterií možnost navrhovat zcela nové typy hybridních baterií, které používají kombinace rozdílných typů Článků nebo alternativní zdroje elektrického proudu, jako jsou fotonapčťové, termální, palivové nebo mechanické články, běžné kondenzátoiy nebo dokonce super/ultrakondenzátory v téže hybridní baterií-34 ♦ využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit využit , the use of which is currently limited by the ability of the primary batteries to deliver the desired electric current ratio over a sufficient period of time. In addition, the ability to separately load the output voltage and output impedance of cells provides battery designers with the ability to design brand new types of hybrid batteries that use combinations of different cell types or alternative power sources such as photovoltaic, thermal, fuel or mechanical cells, conventional capacitors or even super / ultracapacitors in the same hybrid battery

Zvyšování počtu vyměnitelných typů elektrochemických článků by mohlo také dát konstruktérům materií možnost vyvíjení standardních primárních nebo opakovatelně nabíjených baterií za účelem omezování závislosti na bateriích, které jsou konstruovány na zakázku pro konkrétní přístroje, jako jsou mobilní telefony, přenosné laptop počítače, videokamery, fotoaparáty atd. Spotřebitel by si jednoduše mohl koupit standardní baterie pro napájení mobilního telefonu stejně tak, jak si spotřebitel v současnosti kupuje baterie pro zábleskové světlo nebo magnetofon, a nemusel by na tíhu vyhledávat baterii, která se vyrábí zvlášť pro konkrétní typ, značku a/nebo model elektronického přístroje. Navíc se zvyšováním počtu vyráběných standardních baterií se prudce snižuje cena za jednotku, výsledkem čehož je podstatně snazší dostupnost baterií, které hy mohly úplně nahrazovat speciálně konstruované, opakovatelně nabíjené baterie. Navíc by se primární a opakovatelně nabíjené baterie mohly rovněž používat pro účely vzájemného vyměňování. Jako příklad lze uvést to, že v případě vyčerpání opakovatelně nabíjených baterií přenosného laptop počítače by uživatel mohl koupit primánů baterie, které hy vydržely několik hodin provozu do té doby, než by uživatel zajistil nabití opakovatelně nabíjených baterií. Uživatel by si rovněž mohl koupit levnější baterie za předpokladu, že nepotřebuje vysoké výkonové úrovně, které by mohl poskytovat přístroj s cenově nákladnějšími bateriemi.Increasing the number of exchangeable types of electrochemical cells could also give material designers the ability to develop standard primary or rechargeable batteries to reduce the dependence on custom-built batteries for specific devices such as mobile phones, portable laptop computers, camcorders, cameras, etc. A consumer could simply buy standard batteries to power a mobile phone just as a consumer currently buys a flashlight or tape recorder, rather than having to look for the battery that is made specifically for a particular type, brand and / or model of electronic machines. In addition, as the number of standard batteries produced increases, the cost per unit is drastically reduced, resulting in considerably easier availability of batteries that could completely replace specially designed, rechargeable batteries. In addition, primary and rechargeable batteries could also be used for interchangeable purposes. As an example, if the rechargeable batteries of a portable laptop computer are depleted, the user could purchase primates of batteries that lasted several hours of operation until the user ensured that the rechargeable batteries were charged. The user could also buy cheaper batteries, provided he does not need the high power levels that a device with more costly batteries could provide.

Elektronická etiketovací technologie, jako je technologie používaní na fotografickém filme atd., by se mohla rovněž používat pro označování přesného typu článku(ů) v baterii, nominální a/nebo zbývající kapacitu článku(ů), špičkové a optimální schopnosti dodávání proudu, úrovně nabíjecího proudu, vnitřní impedance atd., takže „inteligentní“ zařízení by mohlo číst elektronické údaje z etikety a optimalizovat jejich spotřebovávání za účelemElectronic labeling technology, such as that used in photographic film, etc., could also be used to indicate the exact type of cell (s) in the battery, nominal and / or remaining cell capacity (s), peak and optimal power supply capability, charging level current, internal impedance, etc., so a “smart” device could read electronic data from the label and optimize its consumption for

* * ··· ··· v w v w v v v v * * 4 4 4 4 4 4 4 4 4 · 4 · 4 4 4 4 4 4 4 4 444 444 44 44 44· 44 · 444 444 *4 * 4 *4 * 4

poedování výkonu příslušného přístroje, prodlužování provozní doby baterie atd. Fotoaparát, který jíž využívá elektronické etiketování například pro určování rychlosti filmu, by mohl také využívat elektronickou etiketovací technologii pro své baterie tak, aby umožňoval pomalejší průběh nabíjení zábleskového světla, ukončoval používání zábleskového světla atd. v zájmu optimalizování doby běhu konkrétní baterie. Přenosný laptop počítač by mohl také využívat elektronickou etiketovací technologii pro určování nejúčinnějších pracovních parametrů konkrétních baterií například na základě měnění pracovní rychlosti v zájmu nejlepšího využívání zbývající energie v baterií v průběhu časového úseku, který uživatel pro svou činnost potřebuje, nebo na základě využívání zapínací/vypínací technologie podporující šetrné nakládání s energií baterie. Navíc videokamery, mobilní telefony atd. by mohly rovněž využívat elektronické etiketování pro účely optimálního používání baterií.camera performance, extending battery life, etc. A camera that uses electronic labeling, for example, to determine film speed, could also use electronic labeling technology for its batteries to allow the flash to charge more slowly, stop the flash, etc. to optimize battery runtime. The portable laptop computer could also use electronic labeling technology to determine the most efficient operating parameters of a particular battery, for example by varying the working speed to best use the remaining battery power during the time period needed by the user or using the on / off technologies supporting the gentle management of battery power. In addition, camcorders, mobile phones, etc. could also use electronic labeling for optimum battery use.

Přihlašovaný vynález se rovněž týká standardních spotřebních baterií jako jsou AAA, AA, C nebo D články a 9 voltové baterie. Navíc k primárním bateriím, které lze zaměňovat za různé typy primárních nebo dokonce opakovatelně nabíjených baterií, mohou být standardní primární nebo opakovatelně nabíjené baterie používány pro takové účely, jimž v současnosti vyhovují pouze zvláštní baterie konstruované na zakázku. V závislosti na konkrétní potřebě by spotřebitelé mohli kupovat například jeden typ nebo několik typů standardních primárních nebo opakovatelně nabíjených baterií, které by se mohly vkládat přímo do jejich přenosných laptop počítačů, videokamer, mobilních telefonů a dalších přenosných elektronických přístrojů. Jak již bylo uvedeno v předcházejícím textu, se zvyšováním počtu vyráběných standardních baterií se prudce snižuje cena za jednotku, výsledkem čehož je podstatně snazší dostupnost baterií, které by mohly úplně nahrazovat speciálně konstruované, opakovatelně nabíjené baterie.The present invention also relates to standard consumer batteries such as AAA, AA, C or D cells and 9 volt batteries. In addition to primary batteries, which can be mistaken for different types of primary or even rechargeable batteries, standard primary or rechargeable batteries can be used for purposes that currently only custom-made, custom-made batteries meet. Depending on the specific need, consumers could purchase, for example, one or more types of standard primary or rechargeable batteries that could be inserted directly into their portable laptop computers, camcorders, mobile phones and other portable electronic devices. As mentioned above, as the number of standard batteries produced increases, the cost per unit is drastically reduced, resulting in much easier availability of batteries that could completely replace specially designed, rechargeable batteries.

V zájmu prodlužování provozní doby primárních baterií nebo opakovatelně nabíjených baterií, které mají poměrní nízkou optimální hloubku vybíjení, může být vybíjecí pomocný regulátor konstruován v souladu s nejnovější technologií výroby obvodů tak, aby pracoval při ještě nižších napětích. Vybíjecí pomocný regulátor může být například konstruován tak, aby pracoval při nízkých úrovních napětí, jako je přibližně 0,1 voltu v provedení obsahujícím karbid křemíku („SiC“), přibližně 0,34 voltu v provedení obsahujícím arsenid galha („GaAs“) a přibližně 0,54 voltu v konvenčním provedení na bázi křemíku. Navíc se zmenšující se velikostí tisku se rovněž budou snižovat i tato minimální napětí. Jako příklad lze uvést, že v případě křemíku zmenšení tisku obvodu na 0,18 mikronovou technologii by se minimální pracovní • ··«In order to extend the operating time of primary batteries or rechargeable batteries having a relatively low optimum discharge depth, the discharge auxiliary controller may be designed in accordance with the latest circuit technology to operate at even lower voltages. For example, the discharge sub-controller may be designed to operate at low voltage levels, such as about 0.1 volts in a silicon carbide ("SiC"), about 0.34 volts in a galha arsenide ("GaAs"), and about 0.54 volts in a conventional silicon-based embodiment. In addition, as the print size decreases, these minimum stresses will also decrease. As an example, in the case of silicon reducing the print circuit to 0.18 micron technology would minimize the working • ·· «

-36• · · · · * • · · · ♦ · * • · · · · · * · · ·»· «·· ·* *· napětí snížilo z přibližně 0,54 voltu na přibližně 0,4 voltu. V předcházejícím textu již bylo uvedeno to, že, tím nižší je minimální vyžadované pracovní napětí vybíjecího pomocného regulátoru, tím hlouběji může vybíjecí pomocný regulátor regulovat napětí článku v zájmu provádění nejhhibšího vybíjení primárního elektrochemického článku nebo optimálního vybíjení opakovatelně nabíjeného elektrochemického článku na optimálně nízkou hloubku vybíjení. Takto je smyslem tohoto vynálezu využívání různých výhod sestavovaných obvodů za účelem zvyšování využitelnosti baterie až na přibližnč 100% nahromaděného náboje elektrochemického článku. Avšak provedení na bázi křemíku, které je předloženo k posouzení, poskytuje až 95% využiti nahromaděného potencionálu baterie, což je značně vysoká hodnota vybíjení v porovnám s průměrnou 40% až 70% využitelností primárních elektrochemických článků bez regulátoru.The voltage dropped from approximately 0.54 volts to approximately 0.4 volts. It has already been stated that the lower the minimum required operating voltage of the discharge auxiliary regulator, the deeper the discharge auxiliary regulator can regulate the cell voltage in order to perform the most discharging of the primary electrochemical cell or optimally discharging the rechargeable electrochemical cell to optimally low discharge depth. . Thus, it is an object of the present invention to take advantage of the various advantages of the assembled circuitry to increase the usability of the battery up to about 100% of the accumulated charge of the electrochemical cell. However, the silicon-based design presented for review provides up to 95% utilization of the accumulated battery potential, which is a considerably high discharge value compared to an average 40% to 70% utility of primary electrochemical cells without a controller.

V jednom výhodném provedení na bázi křemíku je vybíjecí pomocný regulátor 102 konstruován například tak, aby pracoval při napětích, která jsou nízká až přibližně 1 volt, výhodněji přibližně 0,85 voltu, ještě výhodněji přibližně 0,75 voltu, dokonce ještě výhodněji přibližně 0,65 voltu, dokonce ještě o něco výhodněji přibližně 0,6 voltu, přičemž přibližně 0,54 voltu je nejvýhodnější. V případě pomocného regulátoru, kteiý je konstruován pro elektrochemický článek mající jmenovité napětí přibližně 1,5 voltu, má pomocný regulátor schopnost pracovat při tak vysokém vstupním napětí, které dosahuje až přibližně 1,6 voltu. Výhodněji má pomocný regulátor schopnost pracovat při tak vysokém vstupním napětí, které dosahuje až přibližně 1,8 voltu. Takto má výhodný pomocný regulátor schopnost pracovat v rozsahu napětí od minimálně přibližně 1,8 voltu do přibližně 1,6 voltu. Avšak pomocný regulátor také může, a výhodně to tak dělá, pracovat mimo tento rozsah.In one preferred silicon-based embodiment, the discharge auxiliary controller 102 is designed, for example, to operate at voltages that are low to about 1 volt, more preferably about 0.85 volts, even more preferably about 0.75 volts, even more preferably about 0, 65 volts, even more preferably about 0.6 volts, with about 0.54 volts being most preferred. In the case of an auxiliary regulator that is designed for an electrochemical cell having a nominal voltage of approximately 1.5 volts, the auxiliary regulator has the ability to operate at such a high input voltage that is up to about 1.6 volts. More preferably, the sub-controller has the ability to operate at such a high input voltage that is up to about 1.8 volts. Thus, the preferred sub-controller has the ability to operate in a voltage range of at least about 1.8 volts to about 1.6 volts. However, the auxiliary regulator can also, and preferably does, operate outside this range.

Avšak v upřednostňovaném provedení vybíjecího pomocného regulátoru 102. který je konstruován v souladu s tímto vynálezem pro použití v elektrochemickém Článku 30. jako je primární lithiový - MnOi článek mající jmenovité napětí přibližně 3,0 voltu, musí pomocný regulátor mít schopnost pracovat při vyšší úrovni napětí, než je vyžadované napětí pro pomocný regulátor, který se používá v souvislosti s elektrochemickým článkem majícím jmenovité napětí přibližně 1,5 voltu. V případě elektrochemického článku majícího jmenovité napětí přibližně 3,0 voltu má vybíjecí pomocný regulátor schopnost pracovat v rozsahu od přibližně 2,4 voltu do přibližnč 3,2 voltu. Výhodněji má pomocný regulátor schopnost pracovat v rozsahu od přibližnč 0,8 voltu do přibližně 3,2 voltu. Ještě výhodněji má pomocný regulátor * φ φ · φ··However, in a preferred embodiment of the discharge auxiliary regulator 102, which is constructed in accordance with the present invention for use in an electrochemical cell 30. such as a primary lithium-MnOi cell having a nominal voltage of approximately 3.0 volts, the auxiliary regulator must be capable of operating at a higher voltage level. than the required voltage for the auxiliary regulator that is used in connection with an electrochemical cell having a nominal voltage of approximately 1.5 volts. In the case of an electrochemical cell having a nominal voltage of about 3.0 volts, the discharge auxiliary controller has the ability to operate in the range of about 2.4 volts to about 3.2 volts. More preferably, the sub-controller has the ability to operate in the range of about 0.8 volts to about 3.2 volts. Even more preferably, the auxiliary controller * φ φ · φ ··

ΦΦΦΦΦΦ

-37φ · * φ φ φ φ φ φ φ φ ♦ »· schopnost pracovat v rozsahu od přibližně 0,6 voltu do přibližně 3,4 voltu. Dokonce ještě výhodněji mi pomocný regulátor schopnost pracovat v rozsahu od přibližně 0,54 voltu do přibližně 3,6 voltu, přičemž rozsah od přibližně 0,45 voltu do přibližně 3,8 voltu je nejvýhodnější. Avšak pomocný regulátor také může, a výhodně to tak dělá, pracovat mimo tento rozsah.The ability to operate in the range of about 0.6 volts to about 3.4 volts. Even more preferably, the sub-regulator has the ability to operate in the range of about 0.54 volts to about 3.6 volts, with a range of about 0.45 volts to about 3.8 volts being most preferred. However, the auxiliary regulator can also, and preferably does, operate outside this range.

Avšak v upřednostňovaném provedení vybíjecího pomocného regulátoru 102, který je konstruován v souladu s tímto vynálezem pro použití v elektrochemickém článku 30. jako je opakovatelně nabíjený hthiový iontový článek mající jmenovité napětí přibližně 4,0 voltu, musí pomocný regulátor mít schopnost pracovat při vyšší úrovni napětí, než je vyžadované napětí pro pomocný regulátor, který se používá v souvislosti s elektrochemickým článkem majícím jmenovité napětí přibližně 3,0 voltu nebo přibližně 1,5 voltu. V případě elektrochemického článku majícího jmenovité napětí přibližně 4,0 voltu má vybíjecí pomocný regulátor schopnost pracovat v rozsahu od přibližně 2,0 volty do přibližně 4,0 voltu. Výhodněji má pomocný regulátor schopnost pracovat v rozsahu od přibližně 0,8 voltu do přibližně 4,0 voltu. Ještě výhodněji má pomocný regulátor schopnost pracovat v rozsahu od přibližně 0,6 voltu do přibližně 4,0 voltu. Dokonce ještě výhodněji má pomocný regulátor schopnost pracovat v rozsahu od přibližně 0,54 voltu do přibližně 4,0 voltu, přičemž rozsah od přibližně 0,45 voltu do přibližně 4,0 voltu je nejvýhodnější. Avšak pomocný regulátor také může, a výhodně to tak dělá, pracovat mimo tento rozsah.However, in a preferred embodiment of the discharge sub-controller 102, which is constructed in accordance with the present invention for use in an electrochemical cell 30, such as a rechargeable hithium ion cell having a nominal voltage of approximately 4.0 volts, the sub-controller must be capable of operating at a higher voltage level. than the required voltage for an auxiliary regulator that is used in connection with an electrochemical cell having a rated voltage of about 3.0 volts or about 1.5 volts. In the case of an electrochemical cell having a nominal voltage of about 4.0 volts, the discharge auxiliary controller has the ability to operate in the range of about 2.0 volts to about 4.0 volts. More preferably, the sub-controller has the ability to operate in the range of about 0.8 volts to about 4.0 volts. Even more preferably, the sub-controller has the ability to operate in the range of about 0.6 volts to about 4.0 volts. Even more preferably, the sub-controller has the ability to operate in the range of about 0.54 volts to about 4.0 volts, with a range of about 0.45 volts to about 4.0 volts being most preferred. However, the auxiliary regulator can also, and preferably does, operate outside this range.

Alternativní výhodné provedení vybíjecího pomocného regulátoru má schopnost pracovat v kombinaci s elektrochemickým článkem, který má jmenovité napětí buď přibližněAn alternative preferred embodiment of the discharge auxiliary controller has the ability to operate in combination with an electrochemical cell having a rated voltage of either approximately

1,5 voltu nebo přibližně 3,0 voltu. V tomto provedení má vybíjecí pomocný regulátor schopnost pracovat s minimálním vstupním napětím přibližně 0,7 voltu, výhodněji přibližně 0,6 voltu a nejvýhodněji přibližně 0,54 voltu a s maximálním vstupním napětím přibližně 3,2 voltu, výhodněji přibližně 3,4 voltu, ještě výhodněji 3,6 voltu a nejvýhodněji přibližně 3,8 voltu. Vybíjecí pomocný regulátor může mít schopnost pracovat například v rozsahu od přibližně 0,54 voltu do přibližně 3,4 voltu, od přibližně 0,54 voltu do přibližně 3,8 voltu nebo od přibližně 0,7 voltu do přibližně 3,8 voltu atd.1.5 volts or about 3.0 volts. In this embodiment, the discharge sub-controller has the ability to operate with a minimum input voltage of about 0.7 volts, more preferably about 0.6 volts, and most preferably about 0.54 volts, and a maximum input voltage of about 3.2 volts, more preferably about 3.4 volts, yet more preferably 3.6 volts, and most preferably about 3.8 volts. The discharge sub-controller may have the ability to operate, for example, in the range of about 0.54 volts to about 3.4 volts, from about 0.54 volts to about 3.8 volts, or from about 0.7 volts to about 3.8 volts, etc.

Baterie podle přihlašovaného vynálezu také poskytují význačné výhody se srovnání s běžnými bateriemi tehdy, jsou-li používány v elektrických přístrojích nebo zařízeních, jako jsou záblesková světla atd., které nemají závěrné napětí. S postupem vybíjení běžné baterieThe batteries of the present invention also provide significant advantages over conventional batteries when used in electrical devices or devices, such as strobe lights, etc., that have no reverse voltage. As the standard battery discharges

-38• · 4 4 4 * • ·44*44-38 • · 4 4 4 * • · 44 * 44

4 4 4 4 «4 4 4

444 ··· ·« 4* klesá její výstupní napětí. Vzhledem k tomu, že výkon elektrického zařízení je přímo úměrný napájecímu napětí baterie, existuje úměrný vztah mezí poklesem výkonu elektrického zařízení a výstupním napětím baterie. Například intenzita světla žárovky zábleskového světla bude klesat v souvislosti s klesáním výstupního napětí baterie až do jejího úplného vybití. Avšak baterie podle přihlašovaného vynálezu má vybíjecí pomocný regulátor, který reguluje napětí článku na stálou, řízenou úroveň napětí v průběhu celého vybíjecího cyklu, na jehož konci napětí elektrochemického článku 30 klesá na takovou úroveň, pod níž pomocný regulátor už nemůže pracovat V tomto mementu baterie vypne a elektrické zařízení ukončí svou činnost Avšak v průběhu vybíjecího cyklu bude elektrické zařízení pokračovat v poskytování poměrně stálého výkrmu (například intenzity žárovky) a úplné funkčnosti až do vypnutí baterie.444 ··· · «4 * its output voltage drops. Since the power of the electrical equipment is directly proportional to the battery supply voltage, there is a proportional relationship between the decrease in the power of the electrical equipment and the output voltage of the battery. For example, the light intensity of the strobe light bulb will decrease as the output voltage of the battery decreases until it is completely discharged. However, the battery of the present invention has a discharge auxiliary regulator that regulates the cell voltage to a constant, controlled voltage level throughout the discharge cycle, at which the voltage of the electrochemical cell 30 drops to a level below which the auxiliary regulator can no longer operate. However, during the discharge cycle, the electrical device will continue to provide relatively stable fattening (e.g., bulb intensity) and full functionality until the battery is turned off.

Upřednostňované provedení baterie podle přihlašovaného vynálezu rovněž obsahuje prostředky pro varování uživatele týkající se nízkého zbytku náboje a indikátor zbývající kapacity. Vybíjecí pomocný regulátor může například odpojit elektrochemický článek (elektrochemické články) od výstupních vývodů a znovu tento článek (články) připojit k výstupním vývodům baterie přerušovaně v průběhu krátkého časového úseku tehdy, když napětí elektrochemického článku dosáhne předem stanovenou hodnotu. Toto se může projevit v podobě viditelného, slyšitelného, vibračního nebo čitelného oznámeni o vyčerpání kapacity baterie. Navíc pomocný regulátor by také mohl uměle vytvářet podmínky stavu zrychleného vybíjení baterie snižováním výstupního napětí na konci doby životnosti baterie. Pomocný regulátor by například mohl začít snižovat výstupní napětí tehdy, když se akumulační kapacita baterie bEží 5% její předepsané kapacity. Takto by snížení hlasitosti přehrávače magnetofonových kazet nebo kompaktních disků, popřípadě signalizování indikátoru na přístroji vyslalo uživateli varovné oznámení o stavu baterií.The preferred embodiment of the battery of the present invention also includes means for warning the user of low charge remaining and the remaining capacity indicator. For example, the discharge auxiliary controller may disconnect the electrochemical cell (s) from the output terminals and reconnect the cell (s) to the battery output terminals intermittently over a short period of time when the voltage of the electrochemical cell reaches a predetermined value. This may take the form of a visible, audible, vibrational, or legible battery low notification. In addition, an auxiliary regulator could also artificially create an accelerated battery discharge condition by reducing the output voltage at the end of battery life. For example, an auxiliary regulator could start to reduce the output voltage when the battery's storage capacity is running at 5% of its prescribed capacity. In this way, lowering the volume of the cassette or CD player, or the indicator on the unit, would send a warning to the user about the status of the batteries.

Obr. 7 předvádí blokové schéma jednoho provedení podle přihlašovaného vynálezu, v němž je DC/DC konvertor 750 vybíjecího pomocného regulátoru 702 elektricity nebo výhodně elektronicky zapojen mezi kladnou elektrodou 732 a zápornou elektrodou 734 elektrochemického článku 730 a kladným vývodem 720 a záporným vývodem 722 pouzdra 712. DC/DC konvertor 750 převádí napětí napříč od kladné elektrody 732 k záporné elektrodě 734 elektrochemického článku 730 na výstupní napětí u kladného výstupu 720 a záporného výstupu 722 pouzdra 712. DC/DC konvertor 750 může provádět zvyšující převádění napětí, snižující předvádění napětí, jak zvyšující, tak i snižující převádění napětí nebo stabilizováníGiant. 7 illustrates a block diagram of one embodiment of the present invention, wherein the DC / DC converter 750 of the discharge auxiliary electricity regulator 702 or preferably electronically connected between the positive electrode 732 and the negative electrode 734 of the electrochemical cell 730 and the positive terminal 720 and negative terminal 722 of the housing 712. The DC / DC converter 750 converts the voltage across from the positive electrode 732 to the negative electrode 734 of the electrochemical cell 730 to the output voltage at the positive output 720 and the negative output 722 of the housing 712. The DC / DC converter 750 can perform incremental voltage conversion as well as reducing voltage conversion or stabilization

-394 4 4-393 4 4

4 444 44

4 4 4 4 44 4 4 4 4

444 44« 9* *4 napčtí u výstupních vývodů 720 a 722. V tomto provedení DC/DC konvertor pracuje v plynulém režimu, v němž se výstupní napětí elektrochemického článku 730 převádí na stálé výstupní napětí u vývodu 720 a 722 v po celou dobu běhu baterie. Toto provedení stabilizuje výstupní napětí pouzdra 712 u výstupních vývodů 720 a 722. Poskytování stálého výstupního napětí poskytuje konstruktérům elektronických přístrojů možnost omezovat složitost výkonových řídicích obvodů elektronických přístrojů a v souvislosti s tím zmenšovat velikost, snižovat hmotnost, jakož i snižovat náklady na výrobu takových zařízení.444 44 «9 * * 4 voltages at output terminals 720 and 722. In this embodiment, the DC / DC converter operates in a continuous mode in which the output voltage of the electrochemical cell 730 is converted to a constant output voltage at terminals 720 and 722 at all times battery. This embodiment stabilizes housing output voltage 712 at output terminals 720 and 722. Providing a constant output voltage provides electronic instrument designers with the ability to reduce the complexity of electronic device power control circuits and reduce size, weight, and cost of manufacturing such devices.

DC/DC konvertor 750 bude pokračovat ve své činností do té doby, až napětí elektrochemického článku 730 klesne buď pod optimální hloubku vybíjení elektrochemického článku v případě opakovatelně nabíjeného článku nebo na minimální polarizované přímé napětí elektronických komponentů a polarizované přímé napětí („Vfh“) konvertoru 750 v případě primárního elektrochemického článku. Takto za situace, kdý je optimální hloubka vybíjení elektrochemického článku nebo minimábtí prahová hodnota napětí či minimální polarizované přímé napětí („Vfb“) DC/DC konvertoru 750 nižší než závěrné napětí elektronického přístroje, který baterie 710 napájí, bude regulátor 740 také prodlužovat provozní dobu baterie 710 účinkem vybíjení baterie 170 pod závěrným napětím elektronického přístroje na základě udržování výstupního napětí u vývodů 720 a 722 pouzdra 712 nad úrovní závěrného napětí elektronického přístroje.The DC / DC converter 750 will continue to operate until the voltage of the electrochemical cell 730 falls below either the optimum depth of discharge of the electrochemical cell for a rechargeable cell or the minimum polarized direct voltage of electronic components and polarized direct voltage ("Vfh") 750 in the case of a primary electrochemical cell. Thus, in situations where the optimum discharge depth of the electrochemical cell or the minimum voltage threshold or the minimum polarized direct voltage (Vfb) of the DC / DC converter 750 is less than the reverse voltage of the electronic device that powers the battery 710, the controller 740 will also extend the operating time. the battery 710 by discharging the battery 170 under the reverse voltage of the electronic device by maintaining the output voltage at terminals 720 and 722 of the housing 712 above the reverse voltage of the electronic device.

V jednom výhodném provedení přihlašovaného vynálezu předvedeného na obr. 7, může DC/DC konvertorem, který pracuje v plynulém režimu, být snižovací konvertor, jenž snižuje napětí elektrochemického článku 730 na výstupní napčtí pouzdra 712. V jednom provedení vybíjecího pomocného regulátoru 702. který obsahuje snižovací konvertor, tento konvertor snižuje napětí prvního typu elektrochemického článku 730 na výstupní napětí pouzdra 712. kdy toto výstupní napětí se blíží úrovni jmenovitého napětí druhého typu elektrochemického článku, takže baterie obsahující první typ elektrochemického článku 730 je vzájemně zaměnitelná s baterií obsahující druhý typ elektrochemického článku. Například elektrochemický článek, který má vyšší jmenovité napětí než standardní 1,5 voltový článek, by se mohl používat v kombinaci se stúžovacím, plynule pracujícím konvertorem, a mohl by vytvořit Článek, jež je vzájemně zaměnitelný se standardním článkem bez potřeby provádění chemických změn elektrochemického článku. Toto provedení umožňuje vyšší stupeň vzájemné zaměnitelnosti rozdílných typů elektrochemických článků, která je přitom možná bez provádění • · ·© » © ©·©· • © · · · ©····· ··· » · ··· ·«« ·· *«· ··· ·· ··In one preferred embodiment of the present invention shown in Fig. 7, the DC / DC converter operating in continuous mode may be a down converter that reduces the voltage of the electrochemical cell 730 to the output voltage of the housing 712. In one embodiment of the discharge auxiliary controller 702. the converter decreases the voltage of the first type of electrochemical cell 730 to the output voltage of the housing 712, which output voltage is close to the rated voltage of the second type of electrochemical cell, so that the battery containing the first type of electrochemical cell 730 is interchangeable with . For example, an electrochemical cell that has a higher rated voltage than a standard 1.5 volt cell could be used in combination with a stapling, continuously working converter, and could create a cell that is interchangeable with a standard cell without requiring chemical changes to the electrochemical cell . This design allows for a higher degree of interchangeability of the different types of electrochemical cells, which is possible without carrying out the process. ························

-40chemických změn struktury vlastního elektrochemického článku a zmenšování nahromaděné chemické eneigie článku.-40chemical changes in the structure of the electrochemical cell and reduction of accumulated chemical energy of the cell.

Primární nebo opakovatelně nabíjený lithiový článek se může například používat ve standardní AA bateriové sestavě, aby poskytoval přinejmenším dvakrát větší kapacitu než alkalická baterie mající stejný objem. Lithiový Článek, jako je primární nebo opakovatelně nabíjený lithium MnQz článek, má jmenovité napětí přibližně 3,0 vohu a nemůže se normálně zaměňovat za standardní AA alkalickou baterii, která má jmenovité napětí přibližně 1,5 vohu. Konstruktéři baterií však vyvinuli nové typy Kthiových baterií, jako je například LíFeSj baterie mající jmenovité napětí přibližně 1,6 voltu, v zájmu poskytnutí lithiové baterie, jež se může vzájemně zaměňovat například se standardní AA alkalickou baterií. Ačkoli tato 1,6 voltová Hthiová baterie má nadále schopnost dodávání vysokých proudových úrovní pro využití v zatíženích fotografických zábleskových světel, výsledkem používání 1,6 takového voltového títhiového elektrochemického článkuje podstatné chemické redukování nahromadění chemické energie ve vztahu ke hmotností lithia. Přihlašovaný vynález však vytváří schopnost používání vysokonapěťového primárního nebo opakovaně nabíjeného títhiového elektrochemického článku, který má jmenovité napětí přibližně 3,0 voltu nebo přibližné 4,0 vohu a obsahuje regulátor pro převádění toho jmenovitého napětí dolů na přibližně 1,5 vohu nebo případně přibližně 1,4 voltu. Takto baterie poskytuje zhruba dvojnásobek nahromaděné chemické eneigieFor example, a primary or rechargeable lithium cell may be used in a standard AA battery assembly to provide at least twice the capacity of an alkaline battery having the same volume. A lithium cell, such as a primary or rechargeable lithium MnQz cell, has a nominal voltage of about 3.0 volts and cannot normally be confused with a standard AA alkaline battery having a nominal voltage of about 1.5 volts. However, battery designers have developed new types of Kthium batteries, such as LiFeSj batteries having a nominal voltage of approximately 1.6 volts, to provide a lithium battery that can be interchanged with, for example, a standard AA alkaline battery. Although this 1.6 volt Hthium battery still has the ability to deliver high current levels for use in photographic flash light loads, the use of a 1.6 volt lithium electrochemical cell results in a substantial chemical reduction of chemical energy buildup relative to lithium weights. However, the present invention provides the ability to use a high voltage primary or rechargeable lithium electrochemical cell having a rated voltage of about 3.0 volts or about 4.0 feet and comprising a controller for converting that rated voltage down to about 1.5 feet or about 1, respectively. 4 volts. Thus, the battery provides about twice the accumulated chemical eneigie

1,5 voltového alkalického článku nebo 1,4 voltové kadmioniklové (NiCd) baterie v takové baterii, která je úplně zaměnitelná s těmito 1,5 voltovými a 1,4 voltovými bateriemi Navíc Hthiová baterie podle přihlašovaného vynálezu by poskytovala stejné vysokonapčťové úrovně jako 1,6 voltový LiFeSi článek1.5 volt alkaline cell or 1.4 volt cadmium nickel (NiCd) batteries in a battery that is completely interchangeable with these 1.5 volt and 1.4 volt batteries In addition, a Hthium battery of the present invention would provide the same high voltage levels as 1, 6 volt LiFeSi cell

Navíc vybíjecí pomocný regulátor 702 rovněž optimalizuje výkon elektrického zařízení jako je zábleskové světlo, které používá baterii 710. Ačkoli se elektrické zařízení nebude vypínat jako elektronický přístroj při minimálním pracovním napětí, výkon elektrického zařízení projevující se intenzitou žárovky zábleskového světla bude klesat s poklesem vstupního napětí. Avšak stálé výstupní napětí baterie 710 umožňuje udržování stálého výkonu elektrického zařízení po celou dobu běhu baterie bez klesání výkonu takového zařízení vyplývajícího z poklesu napětí elektrochemického článku 730.In addition, the discharge auxiliary controller 702 also optimizes the performance of an electrical device such as a strobe light that uses a battery 710. Although the power device will not turn off as an electronic device at minimum operating voltage, the power output of the strobe light will decrease as the input voltage drops. However, the constant output voltage of the battery 710 allows the constant power of the electrical device to be maintained throughout the battery run without decreasing the power of such device resulting from the voltage drop of the electrochemical cell 730.

DC/DC konvertor 750 může využívat jedno nebo více známých regulačních schémat, mezi které patří modulace impulsů, jako je modulace šířkou impulsů („PWM“), modulace • ··· ··· Φ Φ · Φ · V •·· ·· ·Φ· ··· ·· ·«The DC / DC converter 750 may utilize one or more of the known control schemes, including pulse modulation, such as pulse width modulation ("PWM"), modulation • V · ·· ··· · Φ · ··· ·· ·

-41amphtudou impulsů („PAM“), modulace opakovacím kmitočtem impulsů („PFM“) a impulsová fázová modulace („PM“), nízkozátěžové řídicí schéma impulsního přeskoku, schémata rezonančních konvertorů atd. pro řízení pracovních parametrů konvertoru 750. Ještč výhodnější provedení využívá kombinaci modulace šířkou impulsů a impulsové fázové modulace, což bude podrobněji popsáno v dalším textu.-41amphude pulse ("PAM"), pulse repetition rate ("PFM") and pulse phase modulation ("PM"), low-load pulse jump control scheme, resonant converter schemes, etc. to control converter 750 operating parameters. a combination of pulse width modulation and pulse phase modulation, which will be described in more detail below.

V upřednostňovaném provedení DC/DC konvertoru 750 určeného pro použití v baterii podle přihlašovaného vynálezu je DC/DC konvertor 750 řízen modulátorem šířky impulsů. Modulátor šířky impulsů generuje řídící signál se stálou frekvencí, v němž se oznamují změny pracovního cyklu. Jako příklad lze uvést, že pracovní cyklus může být nula při vypnutí konvertoru, 100% při činnosti konvertoru na plný výkon a hodnoty mezi nulou a 100% v závislostí na požadavcích zatížení a/nebo zbývající kapacity elektrochemického článku 730. Schéma modulace šířkou impulsu má přinejmenším jeden výstupní signál, který se využívá pro generování pracovního cyklu. V jednom provedení se hodnoty výstupního napětí u výstupů 720 a 722 pouzdra 712 průběžně monitorují a porovnávají se s referenčním napětím. V tomto případě vytváří záporná zpětnovazební smyčka z výstupního napětí u výstupů 720 a 722 pouzdra 712 možnost, aby DC/DC konvertor poskytoval stabilizované výstupní napětí. Alternativně může DC/DC konvertor 750 využívat vícenásobné vstupní signály, jako jsou signály týkající napětí článku, což je napětí příčně od kladné elektrody 732 k záporné elektrodě 734 elektrochemického článku 730, a signály týkající se výstupního proudu pro generování pracovního cyklu. V tomto provedení se hodnoty napětí článku a výstupního proudu monitorují, a DC/DC konvertor 750 generuje pracovní cyklus, který je funkcí těchto dvou parametrů.In a preferred embodiment of the DC / DC converter 750 intended for use in the battery of the present invention, the DC / DC converter 750 is controlled by a pulse width modulator. The pulse width modulator generates a fixed frequency control signal at which duty cycle changes are reported. By way of example, the duty cycle may be zero at converter shutdown, 100% at full power converter and values between zero and 100% depending on load requirements and / or remaining capacity of the electrochemical cell 730. The pulse width modulation scheme has at least one output signal that is used to generate a duty cycle. In one embodiment, the output voltage values at the outputs 720 and 722 of the housing 712 are continuously monitored and compared to a reference voltage. In this case, a negative feedback loop from the output voltage at the outputs 720 and 722 of the housing 712 creates the possibility that the DC / DC converter provides a stabilized output voltage. Alternatively, the DC / DC converter 750 may utilize multiple input signals, such as cell voltage signals, that is, the transverse voltage from the positive electrode 732 to the negative electrode 734 of the electrochemical cell 730, and the output current related signals to generate a duty cycle. In this embodiment, the cell voltage and output current values are monitored, and the DC / DC converter 750 generates a duty cycle that is a function of these two parameters.

Obr. 8 až 11 předvádějí bloková schémata dalších provedení obvodů vybíjecího pomocného regulátoru podle přihlašovaného vynálezu. V těchto provedeních obsahuje obvod pomocného regulátoru přinejmenším dva základné komponenty : (1) DC/DC konvertor a (2) ovladač konvertoru, který elektricky nebo výhodně elektronicky připojuje a odpojuje DC/DC konvertor mezi elektrodami elektrochemického článku a výstupními vývody pouzdra, takže ke vnitřním ztrátám DC/DC konvertoru dochází pouze tehdy, když DC/DC konvertor musí převádět napětí článku na takové napětí, jež je nezbytně nutné pro napájení zatížení. DC/DC konvertor se může například zapínat jen tehdy, když napětí článku klesá na předem stanovenou úroveň pod níž nemůže dané zařízení nadále pracovat V jiném případě platí, že, vyžaduje-H (, l> <Giant. Figures 8 to 11 show block diagrams of further embodiments of the discharging auxiliary controller circuits of the present invention. In these embodiments, the sub-controller circuit comprises at least two basic components: (1) a DC / DC converter and (2) a converter driver which electrically or preferably electronically or preferably connects and disconnects the DC / DC converter between the electrodes of the electrochemical cell and the housing output terminals; DC / DC converter losses occur only when the DC / DC converter has to convert the cell voltage to the voltage that is absolutely necessary to power the load. For example, a DC / DC converter can only be turned on when the cell voltage drops to a predetermined level below which the device can no longer operate. Otherwise, it requires -H (, l> <

/» ř · 4, </ »· · 4, <

-42elektronický přístroj vstupní napětí ve zvláštním rozsahu, jako je například 10% jmenovitého napětí baterie, pak ovladač konvertoru může „zapínat“ DC/DC konvertor tehdy, když je napětí článku mimo požadovaný rozsah, avšak může konvertor „vypínat“, když je napětí článku v požadovaném rozsahu.-42electronic instrument input voltage in a special range, such as 10% of the rated battery voltage, then the converter driver can “turn on” the DC / DC converter when the cell voltage is outside the desired range, but it can “turn off” the converter when the cell voltage to the required extent.

Například na obr. 8 je DC/DC konvertor 850 elektricky zapojen mezi kladnou elektrodou 832 a zápornou elektrodou 834 elektrochemického článku 830 a kladným vývodem 820 a záporným vývodem 822 pouzdra 812. Ovladač 852 konvertoru je také elektricky zapojen mezi kladnou elektrodou 832 a zápornou elektrodou 834 elektrochemického článku 830 a kladným vývodem 820 a záporným vývodem 822 pouzdra 812. V tomto příkladě ovladač 852 konvertoru účinkuje jako spínač, který buď připojuje elektrochemický článek 830 přímo k výstupním vývodům 820 a 822 pouzdra 812 nebo zapojuje DC/DC konvertor 850 mezi elektrochemickým článkem 830 a výstupními vývody 820 a 822 pouzdra 812. Ovladač 852 konvertoru souvisle monitoruje hodnoty výstupního napětí a porovnává je s jednou nebo více úrovněmi vnitřně generovaných prahových hodnot napětí. Jestliže výstupní napětí pouzdra 812 klesne pod úroveň prahové hodnoty napětí nebo je mimo požadovaný rozsah úrovní prahového napětí, pak ovladač 852 konvertoru elektricky nebo výhodně elektronicky „zapíná“ DC/DC konvertor 850, čímž zapojuje tento DC/DC konvertor 850 mezi elektrochemickým článkem 830 a výstupními vývody 820 a 822 pouzdra 812. Prahová hodnota napětí je výhodně v rozsahu od přibližně jmenovitého napětí elektrochemického článku 830 do přibližně nejvyšší úrovně závěrného napětí třídy elektronických přístrojů, jejichž činnost je baterie konstruována. V alternativním případě může ovladač 852 konvertoru soustavně monitorovat napětí elektrochemického článku a porovnávat toto napětí s prahovou hodnotou napětí v zájmu řízení činnosti DC/DC konvertoru 850.For example, in Figure 8, the DC / DC converter 850 is electrically connected between the positive electrode 832 and the negative electrode 834 of the electrochemical cell 830 and the positive terminal 820 and the negative terminal 822 of the housing 812. The converter controller 852 is also electrically connected between the positive electrode 832 and the negative electrode 834. In this example, the converter controller 852 acts as a switch that either connects the electrochemical cell 830 directly to the output terminals 820 and 822 of the housing 812 or connects the DC / DC converter 850 between the electrochemical cell 830. and output terminals 820 and 822 of housing 812. The converter controller 852 continuously monitors the output voltage values and compares them to one or more levels of internally generated voltage thresholds. If the output voltage of the housing 812 falls below the threshold voltage level or is outside the desired threshold voltage range, then the converter controller 852 electrically or preferably electronically "energizes" the DC / DC converter 850, thereby connecting the DC / DC converter 850 between the electrochemical cell 830 and Preferably, the voltage threshold is in the range of approximately the nominal voltage of the electrochemical cell 830 to approximately the highest level of the reverse voltage of the class of electronic devices whose operation the battery is designed. Alternatively, the converter driver 852 may continuously monitor the voltage of the electrochemical cell and compare this voltage to a voltage threshold in order to control the operation of the DC / DC converter 850.

V případě opakovatelně nabíjené baterie ovladač 852 konvertoru také výhodně odpojí elektrochemický článek 830 od výstupních vývodů 820 a 822 tehdy, když napětí článku dostane do blízkosti optimální hloubky vybíjení elektrochemického článku 830. Toto podporuje maximální cyklickou dobu životnosti baterie, v níž má každý vybíjecí cyklus optimální čas běhu baterie. Takto se může prodlužovat provozní doba baterie.In the case of a rechargeable battery, the converter controller 852 also advantageously disconnects the electrochemical cell 830 from the output terminals 820 and 822 when the cell voltage reaches the optimum discharge depth of the electrochemical cell 830. This promotes a maximum cyclic battery lifetime in which each discharge cycle Battery run time. This can extend the operating time of the battery.

Vybíjecí pomocný regulátor 902 znázorněný na obr. 9 může obsahovat součásti vybíjecího pomocného regulátoru 802 znázorněného na obr. 8, ale navíc obsahuje předpěťovýThe discharge auxiliary controller 902 shown in Figure 9 may include components of the discharge auxiliary controller 802 shown in Figure 8, but additionally includes a bias voltage controller.

-43φ φφφ φ φ φ φ φ · · • φ φφφφ-43φ φ φ φ φ φ φ φ · · ·

ΦΦ· φφφ ·« φφ obvod 980 β nulovým elektrickým potenciálem, který je elektricky zapojen mezi elektrodami 932 a 934 elektrochemického článku 930, DC/DC konvertorem 950. ovladačem 952 konvertoru a výstupními vývody 920 a 922 pouzdra 912. Předpčťový obvod 980 s nulovým elektrickým potenciálem zajišťuje dodávání úrovně napětí se záporným předpětím („Vnb“) do DC/DC konvertoru a do záporného výstupního vývodu 922 pouzdra 911. Toto zvyšuje napětí, které se přivádí do DC/DC konvertoru 950 z napětí článku, na úroveň napětí článku plus absolutní hodnota úrovně napětí se záporným předpětím („Vnb“). Toto umožní činnost konvertoru 950 při účinné úrovni napětí do té doby, než skutečné napětí článku klesne na takovou úroveň napětí, která je nižší než minimální polarizované propustné napětí, jež je nezbytné pro řízení předpěťového obvodu 980 s nulovým elektrickým potenciálem. Takto může konvertor 950 účinněji odčerpávat vyšší úrovně napětí z elektrochemického článku 930, než by to bylo možné jen s využitím napětí elektrochemického článku 930 řídícím činnost konvertoru 950. Ve výhodném provedení vybíjecího pomocného regulátoru 902. který je určen pro baterií 910 podle přihlašovaného vynálezu a má elektrochemický článek se jmenovitým napětím přibližně 1,5 voltu, je napětí se záporným předpětím („Vnb“) výhodně v rozsahu od přibližně 0 voltů do přibližně 1 vohu. Výhodněji je napětí se záporným předpětím („Vnb“) přibližně 0,5 vohu, přičemž nevýhodnější je přibližně 0,4 vohu. V konečném důsledku předpěťový obvod 980 s nulovým elektrickým potenciálem poskytuje konvertoru 950 možnost hlubšího vybíjeni elektrochemického článku 930 a zvyšuje účinnost konvertoru 950 při čerpání proudu z elektrochemického článku 930 i tehdy, kdýž napětí článku klesne pod přibližně 1 volt v případě elektrochemického článku majícího jmenovité napětí přibližně 1,5 vohu.A zero-potential electrical circuit 980 β that is electrically connected between the electrodes 932 and 934 of the electrochemical cell 930, the DC / DC converter 950, the converter controller 952, and the output terminals 920 and 922 of the housing 912. potentially provides for supplying a negative bias voltage level ("Vnb") to the DC / DC converter and to the negative output terminal 922 of the housing 911. This increases the voltage that is applied to the DC / DC converter 950 from cell voltage to cell voltage plus absolute negative bias voltage level ("Vnb"). This will allow the converter 950 to operate at an effective voltage level until the actual cell voltage drops to a voltage level that is less than the minimum polarized forward voltage that is necessary to control the bias voltage circuit 980 with zero electrical potential. Thus, the converter 950 can more efficiently drain the higher voltage levels from the electrochemical cell 930 than would be possible using only the voltage of the electrochemical cell 930 controlling the operation of the converter 950. In a preferred embodiment, the discharge auxiliary controller 902 for battery 910 of the present invention has an electrochemical cell having a nominal voltage of about 1.5 volts, the negative bias voltage ("Vnb") is preferably in the range of about 0 volts to about 1 foot. More preferably, the negative bias voltage ("Vnb") is about 0.5 foot, with about 0.4 foot being most preferred. Ultimately, the zero-voltage bias voltage circuit 980 provides the converter 950 with a deeper discharge capability for the electrochemical cell 930 and increases the efficiency of the converter 950 to draw current from the electrochemical cell 930 even when the cell voltage drops below approximately 1 volt. 1,5 vohu.

Jeden příklad provedení nábojové pumpy 988. která se může používat jako předpěťový obvod 980 s nulovým elektrickým potenciálem v baterií 910 podle přihlašovaného vynálezu je předveden na obr. 9A. Jsou-H spínače SI a S3 uzavřeny a spínače S2 a S4 otevřeny, pak v tomto provedení napětí elektrochemického článku 930 nabíjí kondenzátor Ca. Jsou-li potě spínače SI a S3 otevřeny a spínače S2 a S4 uzavřeny, pak se nabíjení kondenzátoru Ca invertuje a přenáší se na kondenzátor Cb, který poskytuje invertované výstupní napětí z napětí elektrochemického článku 930. Nábojová pumpa 988 předvedená na obr. 9A může být alternativně nahrazena jakýmkoli použitelným obvodem nabíjecí pumpy, který je v této oblastí techniky známý.One example of an embodiment of a charge pump 988 that may be used as a zero voltage potential bias circuit 980 in a battery 910 according to the present invention is shown in Fig. 9A. When the switches S1 and S3 are closed and the switches S2 and S4 are open, then in this embodiment the voltage of the electrochemical cell 930 charges the capacitor Ca. If the switches S1 and S3 are open and the switches S2 and S4 are closed, then the charging of the capacitor Ca is inverted and transmitted to the capacitor Cb which provides the inverted output voltage from the voltage of the electrochemical cell 930. The charge pump 988 shown in Fig. 9A can be alternatively, replaced by any applicable charging pump circuit known in the art.

• φφφ φφφ φ Β φφφφ «φφ φφ φφφ Φ·· φφ φφ• φ φ φ φ φ φ φ φ φ · · · · ·

-44V upřednostňovaném provedení podle přihlašovaného vynálezu předpéťový obvod 980 s nulovým elektrickým potenciálem obsahuje obvod 988 nábojové pumpy. Obvod 986 nábojové pumpy je předveden na obr. 9B a obsahuje hodinový generátor 987 a jednu nebo více pump 988. Ve výhodném provedení obvodu 986 nábojové pumpy předvedené na obr. 9B tato nábojová pumpa například obsahuje dvoupatrovou soustavu mající čtyři miniaturní pumpyIn a preferred embodiment of the present invention, the bias circuit 980 with zero electrical potential comprises a charge pump circuit 988. The cartridge pump circuit 986 is shown in Fig. 9B and includes a clock generator 987 and one or more pumps 988. In a preferred embodiment of the cartridge pump circuit 986 shown in Fig. 9B, the cartridge pump, for example, comprises a two-storey system having four miniature pumps.

989 a jednu hlavní pumpu 990. Lze však použít i nějaký jiný počet miniaturních pump 989. Jedno výhodné provedení obvodu 986 nábojové pumpy například obsahuje dvanáct muriatumích pump 989 a jednu hlavní pumpu. Činnost miniaturních pump 989 a hlavní pumpy989 and one main pump 990. However, any other number of miniature pumps 989 may be used. For example, one preferred embodiment of the charge pump circuit 986 includes twelve muriatum pumps 989 and one main pump. Operation of miniature pumps 989 and the main pump

990 tohoto provedení se řídí čtyřmi rozdílnými fázovými řídicími signály 991a. 991b. 991c a 991d. které generuje hodinový generátor 987 a které mají stejný kmitočet, ale jsou od sebe fázově posunuty. Například odstupy fázového posunu řídicích signálů 991a až 991d mohou být nastaveny po devadesáti stupních od sebe. V tomto provedení každá z miniaturních pump 989 vytváří invertované výstupní napětí ovládacích sigpálů 991a až 991d, které generuje hodinový generátor. Hlavní pumpa 990 sčítá výstupy daného počtu miniaturních pump 989 a vytváří výstupní signál pro obvod 986 nábojové pumpy, který má stejnou úroveň napětí jako jednotlivá výstupní napětí miniaturních pump, avšak účinkuje při vyšší úrovni proudu, než je souhrnný proud, který vytvářejí všechny miniaturní pumpy 989. Tento výstupní signál vytváří virtuální nulový elektricity potenciál pro DC/DC konvertor 950 a záporný výstupní vývod 922 bateriového pouzdra 912.990 of this embodiment is controlled by four different phase control signals 991a. 991b. 991c and 991d. which generates clock generator 987 and which have the same frequency but are phase shifted apart. For example, the phase shift spacing of the control signals 991a to 991d may be set ninety degrees apart. In this embodiment, each of the miniature pumps 989 produces an inverted output voltage of the control signals 991a to 991d, which is generated by the clock generator. The main pump 990 adds the outputs of a given number of miniature pumps 989 and produces an output signal for the charge pump circuit 986 that has the same voltage level as the individual miniature pump output voltages, but operates at a higher current level than the cumulative current generated by all miniature pumps 989. This output signal creates a virtual zero electricity potential for the DC / DC converter 950 and the negative output terminal 922 of the battery housing 912.

Podle dalšího znaku tohoto vynálezu obvod nábojové pumpy dále obsahuje ovladač 992 nábojové pumpy, který v zájmu minimalizování ztrát souvisejících s obvodem 986 nábojové pumpy zapíná tento obvod 986 nábojové pumpy pouze tehdy, když napětí článku klesá pod předem stanovenou úroveň napětí. Předem stanovené napětí ovladače 992 nábojové pumpy může být například v rozsahu od přibližně jmenovitého napětí elektrochemického článku 930 do přibližně nejvyššího závěrného napětí skupiny elektronických přístrojů, pro jejichž napájení je baterie 910 konstruována. Výhodné předem stanovené napětí je o přibližně 0,1 voltu vyšší než závěrné napětí daného elektronického přístroje a nejvýhodnější předem stanovené napětí je o přiWižně 0,05 voltu vyšší než závěrné napětí daného elektronického přístroje. Obvod 986 nábojové pumpy by mohl být alternativně řízen stejným řídicím signálem, který zapíná DC/DC konvertor 950 tak, aby obvod 986 nábojové pumpy účinkuje pouze tehdy, když pracuje konvertor 950.According to another feature of the present invention, the charge pump circuit further comprises a charge pump controller 992 which, in order to minimize losses associated with the charge pump circuit 986, energizes the charge pump circuit 986 only when the cell voltage drops below a predetermined voltage level. For example, the predetermined voltage of the charge pump controller 992 may range from approximately the rated voltage of the electrochemical cell 930 to approximately the highest reverse voltage of the group of electronic devices for which the battery 910 is designed to power. The preferred predetermined voltage is about 0.1 volts higher than the reverse voltage of the electronic device, and most preferably the predetermined voltage is about 0.05 volts higher than the reverse voltage of the electronic device. Alternatively, the charge pump circuit 986 could be controlled by the same control signal that turns on the DC / DC converter 950 so that the charge pump circuit 986 only operates when the converter 950 is operating.

• · · · · ♦ ·♦» ··· ·* ·· t ·* • · · ··· ··· · T * * t * * t t t t t t t t

Navíc jak DC/DC konvertor 950, tak ΐ obvod 986 nábojové pumpy v baterii mající opakovatelně nabíjený elektrochemický článek se výhodné vypínají tehdy, když napětí článku klesá do blízkosti optimální hloubky vybíjení. Toto umožňuje optimální vybíjení opakovatelně nabíjeného elektrochemického článku v zájmu dosahování maximálního počtu a účinnosti nabíjecích cyklů každého článku.In addition, both the DC / DC converter 950 and the 98 charge pump circuit 986 in the battery having the rechargeable electrochemical cell are preferably switched off when the cell voltage drops near the optimum discharge depth. This allows optimum discharge of the rechargeable electrochemical cell to maximize the number and efficiency of each cell's charge cycles.

Dále lze uvést, v důsledku vypnuti předpěťového obvodu 980 s nulovým elektrickým potenciálem se virtuální nulový elektrický potencionál, který účinkuje na záporný výstupní vývod 922 pouzdra 912 výhodně hroutí na úroveň napětí záporné elektrody 943 elektrochemického článku 930. Takto za stavu, kdy je předpéťový obvod 980 s nulovým elektrickým potenciálem nečinný, pracuje baterie ve standardním uspořádání nulového elektrického potenciálu, který vytváří záporná elektroda 934 elektrochemického článku 930.Further, due to the tripping of the zero-voltage bias voltage circuit 980, the virtual zero-electrical potential that acts on the negative output terminal 922 of the housing 912 preferably collapses to the negative electrode voltage level 943 of the electrochemical cell 930. With the zero-electric potential inactive, the battery operates in a standard zero-electric potential configuration that is generated by the negative electrode 934 of the electrochemical cell 930.

Předpéťový obvod 980 s nulovým elektrickým potenciálem by alternativně mohl obsahovat druhý DC/DC konvertor, konvertor typu Cuk nebo lineární regulátor. Navíc DC/DC konvertor 950 a předpéťový obvod 980 s nulovým elektrickým potenciálem by se mohly zkombinovat a nahradit jediným konvertorem, jako je „Buck-Boost“ konvertor pro snižování a zvyšování napětí, dvojčinný konvertor nebo konvertor se zpětným během, který bude provádět jak zvyšování kladného výstupního napětí, tak i snižování záporného předpětí.Alternatively, the bias voltage circuit 980 with zero electrical potential could comprise a second DC / DC converter, a Cuk-type converter, or a linear regulator. In addition, the DC / DC converter 950 and the bias voltage circuit 980 could be combined and replaced with a single converter, such as a Buck-Boost converter for voltage reduction and boost, a double-acting converter or a reverse converter which will perform both increment positive output voltage, as well as reducing negative bias.

Obr. 10 předvádí ještě další provedení obvodu vybíjecího pomocného regulátoru 1002 podle přihlašovaného vynálezu. V tomto provedení má DC/DC konvertor 1050 schopnost přijímání opravného řídicího signálu z vnějšího zdroje, jako je detekční obvod 1062 fázového posunu. Jak již bylo zmíněno v souvislosti s obr. 7, DC/DC konvertor 1050 využívá řídicí schéma modulátoru pro modulaci šířkou impulsu pro účely řízení pracovních parametrů konvertoru 1050. V tomto provedení obvod 1002 vybíjecího pomocného regulátoru obsahuje stejné součásti jako obvod 902 vybíjecího pomocného regulátoru předvedený na obr. 9, avšak navíc obsahuje detekční obvod 1062 fázového posunu, který měří okamžitý fázový posun mezi složkami střídavého proudu napětí článku u elektrody 1032 a proudem čerpaným z elektrochemického článku 1030, jenž se měří napříč proudovým detekčním odporem Rc. DC/DC konvertor 1050 používá tento signál v kombinaci s dalšími, uvnitř nebo vně vyvíjenými řídicími signály pro generování pracovního cyklu.Giant. 10 shows yet another embodiment of the discharge auxiliary controller 1002 circuit of the present invention. In this embodiment, the DC / DC converter 1050 has the ability to receive a correction control signal from an external source, such as a phase shift detection circuit 1062. As mentioned with reference to FIG. 7, the DC / DC converter 1050 uses a pulse width modulator modulator control scheme to control converter 1050 operating parameters. In this embodiment, the discharge auxiliary controller circuit 1002 includes the same components as the discharge auxiliary controller circuit 902 shown 9, but additionally includes a phase shift detection circuit 1062 that measures the instantaneous phase shift between the AC cell voltage components of the electrode 1032 and the current drawn from the electrochemical cell 1030, which is measured across the current detection resistor Rc. The DC / DC converter 1050 uses this signal in combination with other internal or external control signals to generate a duty cycle.

Vybíjecí pomocný regulátor 1102 podle provedení předvedeného na obr. 11 může obsahovat stejné součásti jako vybíjecí pomocný regulátor 1002 znázorněný na obr. 10, avšakThe discharge sub-controller 1102 according to the embodiment shown in Figure 11 may include the same components as the discharge sub-controller 1002 shown in Figure 10, but

-46• ··· 9 · 9 9 9 9-46 • ··· 9 · 9 9 9 9

9 · 9 99* 9·· • 99 · φ · 9 * ·9 · 9 99 * 9 ·· • 99 · φ · 9 * ·

9·· ·· ·99 9·9 ·· ·· navíc obsahuje nouzový obvod 1182, který je elektricky připojen k oběma stranám proudového detekčního odporu Rc a k zápornému vývodu H22 elektrochemického článku 1130 a ktetý je dále připojen k ovladači 1152 konvertoru. Nouzový obvod 1182 může vysílat signál do ovladače 1152 konvertoru v reakci na změnu bezpečnostního stavu nebo bezpečnostních stavů, která vyžaduje odpojení elektrochemického ělánku (elektrochemických článků) od výstupních vývodů 1120 a 1122 pouzdra 1112 z důvodu ochrany spotřebitele, elektrického zařízení nebo elektronického přístroje používajícího baterii 1110 nebo z důvodu ochrany vlastního elektrochemického ělánku 1130. Jako příklad lze uvést to, že v případě zkratu nebo obrácené polarity nouzový obvod 1182 vysílá signály to ovladače 1152 signály pro odpojení elektrod 1132 a 1134 elektrochemického ělánku 1030 od vývodů 1120 a 1122 pouzdra 1112. Nouzový obvod 1182 může navíc poskytovat informaci o závěru vybíjecího cyklu elektrochemického ělánku 1130 do ovladače 1152 konvertoru na základě detekování napětí a/nebo vnitřní impedance elektrochemického ělánku 1130. Vybíjecí pomocný ovladač 1102 může například snížit proud, když zbývající kapacita elektrochemického ělánku 1130 klesne na předem stanovenou úroveň, přerušovaně odpojovat a znovu připojovat elektrody 1132 a 1134 elektrochemického článku 1130 od a k výstupním vývodům 1120 a 1122 v průběhu krátkého časového úseku, dosahuje-H zbývající kapacita elektrochemického ělánku předem stanovenou hodnotu, nebo poskytovat některá další viditelná, slyšitelná nebo automaticky čitelná upozornění o blížícím se vypnuti baterie. Nouzový obvod 1182 se může odděleně použít pro vytváření obcházecího režimu ovladače tehdy, když proudový detekční obvod 1183 indikuje vyšší stálou hodnotu proudu, než ovladač 1150 může snést Jestliže je tento proud v rozpětí bezpečných hodnot, pak nouzový obvod 1182 může vyslat signál do ovladače 1152 konvertoru za účelem připojení elektrod 1132 a 1134 elektrochemického článku 1130 přímo k výstupním vývodům 1120 a 1122 obejitím konvertoru 1150. Na konci vybíjecího cyklu může nouzový obvod rovněž vyslat signál do ovladače 1152 konvertoru za účelem odpojení elektrochemického článku 1130 od vývodů 1120 a 1122 pouzdra 1112 a/nebo zkratování výstupních vývodů 1120 a 1122 z důvodu znemožnění stavu, v němž by vybíjený elektrochemický článek 1130 spotřebovával proud z dalších článků, které jsou v sériovém zapojení s řečeným vybíjeným elektrochemickým článkem 1130.In addition, it comprises an emergency circuit 1182 which is electrically connected to both sides of the current detection resistor Rc and to the negative terminal H22 of the electrochemical cell 1130, and which is further connected to the converter controller 1152. The emergency circuit 1182 may send a signal to the converter controller 1152 in response to a change in the safety state (s) requiring disconnection of the electrochemical cell (s) from the output terminals 1120 and 1122 of the housing 1112 for consumer protection, electrical equipment or electronic device using battery 1110 or to protect the electrochemical cell 1130 itself. As an example, in the event of a short or reversed polarity, the emergency circuit 1182 sends signals to the controller 1152 to disconnect the electrodes 1132 and 1134 of the electrochemical cell 1030 from the terminals 1120 and 1122 of the housing 1112. 1182 may additionally provide information about the discharge cycle of the electrochemical cell 1130 to the converter driver 1152 based on the detection of voltage and / or the internal impedance of the electrochemical cell 1130. The discharge auxiliary controller 1102 m For example, it may reduce the current when the remaining capacity of the electrochemical cell 1130 drops to a predetermined level, intermittently disconnecting and reconnecting the electrodes 1132 and 1134 of the electrochemical cell 1130 from and to the output terminals 1120 and 1122 within a short period of time. or provide some other visible, audible, or automatically readable alerts when the battery is about to shut down. The emergency circuit 1182 can be used separately to create a bypass mode of the controller when the current detection circuit 1183 indicates a higher constant current value than the controller 1150 can withstand. If this current is within the safe range, then the emergency circuit 1182 can send a signal to the converter controller 1152 to connect the electrodes 1132 and 1134 of the electrochemical cell 1130 directly to the output terminals 1120 and 1122 bypassing the converter 1150. At the end of the discharge cycle, the emergency circuit may also send a signal to the converter driver 1152 to disconnect the electrochemical cell 1130 from the terminals 1120 and 1122 of the housing 1112; or shorting the output terminals 1120 and 1122 to prevent a condition in which the discharged electrochemical cell 1130 would consume current from other cells that are in series with said discharged electrochemical cell 1130.

Výhodné provedení vybíjecího pomocného regulátoru 1202. který je předveden na obr. 12, obsahuje DC/DC konvertor 1250 mající synchronní usměrňovač 1274, jenž můžeA preferred embodiment of the discharge auxiliary controller 1202. shown in FIG. 12 includes a DC / DC converter 1250 having a synchronous rectifier 1274 that can

-47• φφ* φ φ φφφφ φφφφ φ φφφφφφ φφφ * φ φφφφ-47 • φφ * φφφφφφφφφφφφφφφφφφφφφφφ

Φφφ φφ φφφ φφφ φφ φφ elektronicky připojovat a odpojovat kladnou elektrodu 1232 od kladného vývodu 1220 pouzdra 1212. Spínač synchronního usměrňovače 1274 odstraňuje potřebu dalšího spínače, jako je ovladač 852 konvertoru, v přímé elektrické cestě mezi kladnou elektrodou 1232 a zápornou elektrodou 1234 elektrochemického článku 1230 a výstupními vývody 1220 a 1222 pouzdra. Navíc synchronní usměrňovač 1274 zvyšuje účinnost DC/DC konvertoru 1250 na základě omezování vnitřních ztrát Ovladač 1252 konvertoru tohoto provedení rovněž umožňuje generování dalších vstupních signálů pro ovládání DC/D konvertoru 1250. V provedení ukázaném na obr. 12 ovladač 1252 konvertoru například prostřednictvím čidel (nejsou předvedena) monitoruje vnitřní prostředí elektrochemického článku, jako je teplota, tlak a koncentrace vodíku a kyslíku, navíc k měření fázového posunu, jež bylo popsáno v předchozím textu v souvislosti s obr. 10.The positive electrode 1232 from the positive terminal 1220 of the housing 1212 is electronically connected and disconnected from the positive terminal 1220. The synchronous rectifier switch 1274 eliminates the need for an additional switch, such as a converter driver 852, in a direct electrical path between the positive electrode 1232 and negative electrode 1234. and housing outlet terminals 1220 and 1222. In addition, the synchronous rectifier 1274 increases the efficiency of the DC / DC converter 1250 by reducing internal losses. The converter driver 1252 of this embodiment also allows the generation of additional input signals to control the DC / D converter 1250. In the embodiment shown in FIG. shown) monitors the internal environment of the electrochemical cell, such as temperature, pressure, and hydrogen and oxygen concentrations, in addition to the phase shift measurement described above in connection with Figure 10.

Obr. 7 až 12 postupně předvádějí složitější a složitější konstrukční uspořádání obvodů podle přihlašovaného vynálezu. Jejich pořadí poskytuje přehled různých součástí, které se mohou včleňovat do obvodu vybíjecího pomocného regulátoru navíc k DC/DC součásti, která je ústřední součástí regulátoru podle přihlašovaného vynálezu. Předvedené pořadí nemusí vést nutně k závěru, že součásti nebo kombinace několika součástí, jež jsou včleňovány do obvodů později, musí mít všechny znaky, které byly v zájmu vymezování rozsahu tohoto vynálezu vyjmenovány v souvislosti s předcházejícími vyobrazeními. Například nouzový obvod, nabíjecí indikační obvod, fázový detekční obvod a/nebo předpěťový obvod s nulovým elektrickým potenciálem mohou být používány v kombinaci s obvody předvedenými na obr. 6 až 12 bez ovladače konvertoru nebo dalších součástí, které jsou předvedeny na vyobrazeních obsahujících vyjmenované součásti.Giant. Figures 7 to 12 show progressively more complex and complex circuit configurations of the present invention. Their order provides an overview of the various components that may be incorporated into the discharge auxiliary controller circuit in addition to the DC / DC component that is central to the controller of the present invention. The sequence shown does not necessarily lead to the conclusion that components or combinations of several components that are incorporated into circuits later must have all the features that have been enumerated in the context of the foregoing illustrations in order to define the scope of the invention. For example, the emergency circuit, the charging indicator circuit, the phase detection circuit, and / or the zero-voltage bias voltage circuit may be used in combination with the circuits shown in Figures 6-12 without the converter driver or other components shown in the drawings containing the listed components.

Výhodné provedení integrovaného řídicího obvodu 1340 regulátoru pro použití v baterii 1310 podle přihlašovaného vynálezu obsahuje DC/DC konvertor 1350 a ovladač 1352 konvertoru a toto provedení je ukázáno na obr. 13. Konvertor 1350 je výhodně vysoce účinný, středně výkonný konvertor, který může pracovat pod prahovou hodnotou napětí většiny elektronických přístrojů. Vybíjecí pomocný regulátor 1302 výhodně obsahuje nábojovou pumpu, jako je pumpa předvedená na obr. 9B, pro vytváření virtuálního nulového elektrického potenciálu, který má nižší elektricity potenciál, než je potenciál záporné elektrody 1334 elektrochemického článku 1330 ve vztahu k DC/DC konvertoru 1350 a výstupnímu vývodu 1322 pouzdra 1312. Virtuální nulový elektricity potenciál vytváří zvýšený napěťový diferenciál,A preferred embodiment of the integrated controller control circuit 1340 for use in the battery 1310 of the present invention comprises a DC / DC converter 1350 and a converter driver 1352, and this embodiment is shown in Fig. 13. The converter 1350 is preferably a high efficiency, medium power converter voltage threshold of most electronic devices. The discharge sub-controller 1302 preferably comprises a charge pump, such as that shown in Fig. 9B, to create a virtual zero electric potential having a lower electricity potential than the negative electrode potential 1334 of the electrochemical cell 1330 relative to the DC / DC converter 1350 and the output terminal 1322 of the housing 1312. The virtual zero electricity potential creates an increased voltage differential,

-48• Φ·» φφφ · · ·· » »» » φ · φ φ φ φ • φφφφφφ • φ φφφ* φφφ φφφ ·· φφ který je k dispozici pro řízem DC/DC konvertoru a který poskytuje konvertoru 1350 možnost účinnějšího čerpání vyšší úrovně proudu z elektrochemického článku 1330. než by se jinak dosahovalo s pouhým využitím napětí článku pro řízení konvertoru.-48 který »který který který který který který který který který který který který který který který který který který který který který který který který který který který který který který který který který který který který který který který který který který který který který a higher current level from the electrochemical cell 1330 than would otherwise be achieved by simply using the cell voltage to drive the converter.

V tomto provedení ovladač 1352 konvertoru výhodně využívá řídicí schéma modulace šířkou impulsu a impulsové fázové modulace. Detekční obvod 1362 pro detekování fázového posunu měří napětí článku a proud čerpaný z elektrochemického článku u kladné elektrody 1332 a záporné elektrody 1334 elektrochemického článku 1330 a okamžitý a/nebo následující fázový posun mezi napětím a proudem. Tento fázový posun definuje vnitřní impedanci elektrochemického článku 1330. která je funkcí nábojové kapacity elektrochemického článku 1330. Jako příklad související s alkalickou baterií lze uvést to, že po přibližně 50% vybití elektrochemického článku 1330, které se určuje na základě poklesu napětí uzavřeného obvodu článku, zvýšení vnitřní impedance indikuje zbývající kapacitu elektrochemického článku 1330. Detekční obvod 1362 pro detekování fázového posunu vysílá tyto signály do fázového lineárního ovladače 1371. Fázový lineární ovladač 1371 poté vytváří napětí Vs detekované obvodem 1362 pro detekování fázového posunu a vysílá výstupní napěťový řídicí signál V(psi), který je lineárně úměrný ve vztahu k fázovému posunu, do modulátoru 1376 impulsů, který využívá řídicí schéma modubce šířkou impulsu a impulsové fázové modulace. Modulátor 1376 impulsů rovněž přijímá pokles napětí napříč odporem Rs v podobě napěťového řídicího signálu.In this embodiment, the converter driver 1352 preferably utilizes a pulse width modulation and pulse phase modulation control scheme. The phase shift detection circuit 1362 measures the cell voltage and current drawn from the electrochemical cell at the positive electrode 1332 and the negative electrode 1334 of the electrochemical cell 1330, and the instantaneous and / or subsequent phase shift between voltage and current. This phase shift defines the intrinsic impedance of the electrochemical cell 1330, which is a function of the charge capacity of the electrochemical cell 1330. As an example related to an alkaline battery, after approximately 50% discharge of the electrochemical cell 1330, an increase in internal impedance indicates the remaining capacity of the electrochemical cell 1330. The phase shift detection circuit 1362 transmits these signals to the phase linear controller 1371. The phase linear controller 1371 then generates the voltage Vs detected by the phase shift detection circuit 1362 and outputs the output voltage control signal V (psi). ), which is linearly proportional to the phase shift, to the pulse modulator 1376, which uses the pulse width and pulse phase modulation control scheme of the modub. The pulse modulator 1376 also receives a voltage drop across the resistor Rs in the form of a voltage control signal.

Modulátor 1376 impulsů používá kombinaci napěťových řídicích signálů pro řízení DC/DC konvertoru 1350. Když je napětí Vs nad předem stanovenou prahovou hodnotou úrovně napětí, modulátor 1376 impulsů udržuje polem řízený tranzistor s hradlem izolovaným oxidem (JVÍOSFET“) M3 v uzavřeném stavu a MOSFET M4 v otevřeném stavu. Takto se cesta proudu z elektrochemického článku 1330 do zatížení udržuje přes MOFSET M3. Navíc se ztráty související s DC/DC konvertorem 1350 a ovladačem 1352 konvertoru minimalizují, protože pracovní cyklus se účinně udržuje na nulovém procentu. V tomto případě jsou ztráty stejnosměrných složek uzavřeného polem řízeného tranzistoru s hradlem izolovaným oxidem MOSFET M3 a odporu Rs extrémně nízké. Například odpor Rs je výhodně v rozsahu od přibližně 0,01 do přibližně 0,1 ohmu.The pulse modulator 1376 uses a combination of voltage control signals to control the DC / DC converter 1350. When the voltage Vs is above a predetermined voltage level threshold, the pulse modulator 1376 keeps the field-controlled insulated oxide transistor (JVOSFET ') M3 closed and MOSFET M4. in the open state. Thus, the current path from the electrochemical cell 1330 to the load is maintained via MOFSET M3. In addition, the losses associated with the DC / DC converter 1350 and the converter controller 1352 are minimized because the duty cycle is effectively maintained at zero percent. In this case, the losses of the DC components closed by the field-controlled MOSFET M3 and the resistance Rs are extremely low. For example, the resistance R s is preferably in the range of about 0.01 to about 0.1 ohms.

Avšak v případě, kdy je napětí Vs pod předem stanovenou prahovou hodnotou úrovně napětí, je modulátor 1376 zapnut a moduluje pracovní cyklus DC/DC konvertoru 1350 na • tftftfHowever, when the voltage Vs is below a predetermined voltage level threshold, the modulator 1376 is turned on and modulates the duty cycle of the DC / DC converter 1350 to tftftf.

-49• tftf tftf · tftf-49 • tftf tftf · tftf

V* «V 9 9 9 9 tf tftftftf tf tf · tf tf tf · • tf tftftftf • •tf tftftf ·· tf· základě kombinace napěťových řídicích signálů. Amplituda Va účinkuje jako první řídící signál, který řídí pracovní cyklus. Pokles napčtí napříč proudovým detekčním odporem nebo čidlem proudu, který je funkcí výstupního proudu, účinkuje jako druhý řídicí signál. Konečně signál Vinši) generovaný mezi střídavými složkami napětí článku a proudem čerpaným z elektrochemického článku 1330 ie třetím řídicím signálem. Obzvláště signál Vfpsi) se používá pro měnění pracovního cyklu v reakci na změny vnitřní impedance v průběhu doby běhu baterie, což ovlivňuje účinnost konvertoru a dobu běhu baterie. Modulátor impulsů prodlužuje pracovní cyklus tehdy, když se snižuje okamžitá a/nebo navazující amplituda napětí Vs, nebo tehdy, když se pokles napětí napříč odporem Rs zvětšuje, a/nebo tehdy, když se zvyšuje okamžitá a/nebo navazující amplituda napětí Vfpsi) řídicího signálu. Důležitost přispívání každé proměnné se posuzuje podle příslušného řídicího algoritmu.V * «V 9 9 9 9 tf tftftftf tf tf tf tf tf tf tftftff tf tftftff · tf · based on a combination of voltage control signals. The amplitude Va acts as the first control signal to control the duty cycle. The voltage drop across the current detection resistor or current sensor, which is a function of the output current, acts as a second control signal. Finally, the signal Vsi generated between the alternating components of the cell voltage and the current drawn from the electrochemical cell 1330 is the third control signal. In particular, the signal Vfpsi) is used to vary the duty cycle in response to changes in internal impedance during the battery run time, which affects the efficiency of the converter and the battery run time. The pulse modulator extends the duty cycle when the instantaneous and / or subsequent voltage amplitude Vs decreases, or when the voltage drop across the resistor Rs increases, and / or when the instantaneous and / or successive voltage amplitude Vfpsi) of the control signal increases. . The importance of contributing each variable is judged by the appropriate control algorithm.

Když je modulátor 1376 impulsů v režimu zapnutí, jeho oscilátor generuje čtvercové nebo lichoběžníkové vlnové řídicí impulsy, které výhodně mají 50% pracovní cyklus a kmitočet v rozsahu od přibližně 40 kHz do přibližně 1 MHz, výhodněji v rozsahu od přibližně 40 kHz do přibližně 500 kHz, přičemž nejvýhodnější kmitočet je přibližně 600 kHz je nejvýhodnější. Modulátor 1376 impulsů mění pracovní cyklus výstupního řídicího signálu pro MOFSET M3 a MOFSET M4 s využitím příslušného řídicího algoritmu. V nejobecnějším smyslu řídicí algoritmus řídí M3 a M4 se stejným pracovním cyklem, avšak s opačnou fází. Je výhodné, že MOFSET M3 a MOFSET M4 jsou vzájemně se doplňující vysokonapěťové tranzistory, přičemž M3 je výhodně MOFSET s kanálem typu N a M4 je výhodně MOFSET s kanálem typu P. Kompletní DC/DC konvertor 1350 máje v podstatě zesilovacím DC/DC konvertorem se synchronizovaným usměrňovačem u výstupu. Navíc konvertor 1350 minimalizuje ztráty střídavých a stejnosměrných složek na základě použití tranzistoru MOFSET M3 namísto nesynchronní Schottkyho diody. Oddělené řídicí signály řídí M3 a výkonový MOFSET M4. Měnění fázového a/nebo pracovního cyklu mezi řídicími signály tranzistorů M3 a M4 mění výstupní napětí příčně od kladného vývodu 1320 k zápornému vývodu 1322 pouzdra 1312.When the pulse modulator 1376 is in the on mode, its oscillator generates square or trapezoidal wave control pulses that preferably have a 50% duty cycle and a frequency in the range of about 40 kHz to about 1 MHz, more preferably in the range of about 40 kHz to about 500 kHz wherein the most preferred frequency is about 600 kHz is most preferred. The pulse modulator 1376 changes the duty cycle of the output control signal for the MOFSET M3 and MOFSET M4 using the appropriate control algorithm. In the most general sense, the control algorithm controls M3 and M4 with the same duty cycle but the opposite phase. It is preferred that MOFSET M3 and MOFSET M4 are complementary high voltage transistors, wherein M3 is preferably an MOFSET with a N-channel and M4 is preferably an MOFSET with a P-channel. The complete DC / DC converter 1350 has a substantially DC / DC converter with synchronized rectifier at the output. In addition, the 1350 converter minimizes AC and DC losses by using an MOFSET M3 instead of a non-synchronous Schottky diode. Separate control signals control M3 and power MOFSET M4. Changing the phase and / or duty cycle between the control signals of transistors M3 and M4 changes the output voltage transversely from the positive terminal 1320 to the negative terminal 1322 of the housing 1312.

Modulátor 1376 impulsů může řídit MOFSET M3 a MOFSET M4 na základě jednoho nebo více napěťových řídicích signálů, jako je napětí Vs. pokles napětí napříč odporem Rs nebo vnitřní impedance elektrochemického článku 1330. Je-li spotřeba proudu zatížení nízká, pak modulátor 1376 generuje například takový pracovní cyklus DC/DC konvertoru 1350, který se blíží nule procent Je-li však gpotřeba proudu zatížení vysoká, pak modulátor 1376 generujeThe pulse modulator 1376 may control the MOFSET M3 and MOFSET M4 based on one or more voltage control signals, such as a Vs voltage. voltage drop across resistor Rs or internal impedance of electrochemical cell 1330. If load current consumption is low, then modulator 1376 generates, for example, a DC / DC converter cycle 1350 that is close to zero percent. 1376 generates

-50• 4 ·»« 4* »» » » » »-50 • 4 · »» »

4 4 4 4 • 4 · 4 4 ·4 4 4 4 4

4 4 4 4 • 44 4* 44 takový pracovní cyklus DC/DC konvertoru 1350, který se blíží 100%. V případě, že se spotřeba proudu zatížení různě mění mezi těmito koncovými hodnotami, mění se i pracovní cyklus DC/DC konvertoru v zájmu dodávání takového proudu, který dané zatížení vyžaduje. Obr. 14 porovnává příklad křivky vybíjení baterie Bl. která nemá regulátor podle přihlašovaného vynálezu, příklad křivky vybíjení baterie B2 podle přihlašovaného vynálezu mající vybíjecí pomocný regulátor, v němž konvertor pracuje v plynulém režimu, a příklad křivky vybíjení baterie B3 podle přihlašovaného vynálezu mající vybíjecí pomocný regulátor, ve kterém se konvertor účinkuje nad úrovní závěrného napětí baterie používané v typickém elektronickém zařízení, pro něž je baterie konstruována. Na obr. 14 je vidět, že baterie Bl. která nemá regulátor podle přihlašovaného vynálezu zeslábne v elektronickém zařízení majícím závěrné napětí Vc v čase ti· Avšak vybíjecí pomocný regulátor baterie B2 nadále zvyšuje výstupní napětí baterie na úroveň napětí V2 v průběhu doby běhu baterie. Ve chvíli, kdy napětí elektrochemického článku klesne na úroveň napětí Vh. což je minimální pracovní napětí vybíjecího pomocného regulátoru, tento vybíjecí pomocný regulátor baterie B2 vypne a výstupní napětí baterie klesne na nulu v čase L a účinná doba běhu baterie B2 končí. Na grafu, který je nakreslen na obr. 14, je předvedeno účinné prodloužení doby běhu baterie B2 mající vybíjecí pomocný regulátor, jehož konvertor pracuje v plynulém režimu.4 4 4 4 • 44 4 * 44 a DC / DC converter duty cycle of 1350 that is close to 100%. If the load current consumption varies between these end values, the duty cycle of the DC / DC converter also changes in order to supply the current required by the load. Giant. 14 compares an example of the battery discharge curve B1. which does not have a controller according to the present invention, an example of a battery discharge curve B2 according to the present invention having a discharge auxiliary regulator in which the converter operates in a continuous mode and an example of a discharge curve B3 according to the present invention having a discharge auxiliary regulator battery voltage used in a typical electronic device for which the battery is designed. FIG. 14 shows that the battery B1. However, the discharge auxiliary battery controller B2 continues to increase the battery output voltage to the voltage level V2 during the battery run time. When the electrochemical cell voltage drops to the Vh voltage level. which is the minimum operating voltage of the discharge auxiliary regulator, this discharge auxiliary regulator B2 turns off and the battery output voltage drops to zero at time L and the effective run time of the battery B2 ends. The graph shown in FIG. 14 shows an effective increase in battery run time B2 having a discharge auxiliary controller whose converter operates in a continuous mode.

Avšak regulátor baterie B3 nezačíná zvyšovat výstupní napětí baterie do té doby, dokud napětí elektrochemického článku nedosáhne předem stanovenou úroveň napětí Vp. Předem stanovená úroveň napětí Vp3 je výhodně v rozsahu mezi jmenovitým napětím daného elektrochemického článku a nejvyšším závěrným napětím třídy elektronických přístrojů, pro jejichž napájení je baterie určena. Výhodněji je předem stanovená úroveň napětí Vp vyšší o přibližně 0,2 voltu než nejvyšší závěrné napětí Vc třídy elektronických přístrojů, pro jejichž napájení je baterie určena. Ještě výhodněji je předem stanovená úroveň napětí Vr-> vyšší o přibližně 0,15 voltu než nejvyšší závěrné napětí Vc třídy elektronických přístrojů, pro jejichž napájení je baterie určena. Dokonce ještě výhodněji je předem stanovená úroveň napětí Vpa vyšší o přibližně 0,1 voltu než nejvyšší závěrné napětí Vc třídy elektronických přístrojů, pro jejíchž napájení je baterie určena, přičemž nejvýhodnější je taková předem stanovená úroveň napětí Vp, kteráje vyšší o přibližně 0,05 voltu než nejvyšší závěrné napětí V^ Jakmile napětí článku dosáhne předem stanovenou úroveň napětí VP> začne konvertor baterie B3 zvyšovat nebo stabilizovat výstupní napětí na úroveň Vc + V. Úroveň napětí V je na obr. 14 znázorněna ··*However, the battery controller B3 does not start increasing the battery output voltage until the electrochemical cell voltage reaches a predetermined voltage level Vp. The predetermined voltage level Vp3 is preferably in the range between the rated voltage of the electrochemical cell and the highest reverse voltage of the class of electronic devices for which the battery is intended to be powered. More preferably, the predetermined voltage level Vp higher by about 0.2 V than the maximum reverse voltage V c class of electronic devices for which battery power is determined. Even more preferably, the predetermined voltage level V r -> is higher by about 0.15 volts than the highest reverse voltage Vc of the class of electronic devices to be powered by the battery. Even more preferably, the predetermined voltage level Vpa is higher by about 0.1 volts than the highest reverse voltage Vc of the class of electronic devices the battery is intended to power, most preferably a predetermined voltage level Vp that is about 0.05 volts higher When the cell voltage reaches a predetermined voltage level V P >, the battery converter B3 begins to increase or stabilize the output voltage to the level Vc + V. The voltage level V is shown in Figure 14.

9 ·9 ·

999 »9999 »9

9 9 9 9 ·9 9 9 9 ·

999 999 9* *·999 999 9

-51a představuje rozdíl napětí mezi zvýšeným výstupním napětím baterie B3 a závěrným napětím Vc. Úroveň napětí je výhodně v rozsahu od přibližně 0 vdtů do přibližně 0,4 vohu, přičemž výhodnější je 0,2 vohu. Poté baterie B3 pokračuje v poskytování výstupu až do chvíle, kdy napětí elektrochemického článku klesne pod úroveň napětí V a, což je minimální pracovní napětí konvertoru, a kdy regulátor baterie B3 vypne. Za této situace výstupní napětí baterie klesne na nulu v čase h a účinná doba běhu baterie B3 končí. Na grafu, který je nakreslen na obr. 14, je vidět prodloužení účinné doby běhu baterie B3 ve vztahu k baterií Bl. která nemá konvertor podle přihlašovaného vynálezu, a toto prodloužení lze matematicky vyjádřit rozdílem fe - tiObr. 14 rovněž předvádí to, že baterie B3 vydrží déle než baterie B2 za podmínky, že obě tyto baterie jsou připojeny ke stejnému elektronickému přístroji. Vzhledem k tomu, že konvertor baterie B2 pracuje v nepřetržitě, vnitřní ztráty konvertoru spotřebovávají část energetické kapacity elektrochemického Článku baterie B2, a proto napětí ělánku(ů) baterie B2 dosáhne úroveň minimálního pracovního napětí konvertoru Va po uplynutí kratšího časového úseku ve srovnání s baterií B3, ve které regulátor účinkuje pouze v části průběhu vybíjecího cyklu. Takto výsledkem optimalizování volby předem stanoveného napětí Vp baterie B3 co možná nejblíže úrovni závěrného napětí napájeného elektronického přístroje bude nejúčinnější využívání elektrochemického článku a rozsáhlejší prodloužení doby běhu baterie. Například výhodné předem stanovené napětí může být o přibližně 0,2 voltu vyšší než závěrné napětí. Výhodněji může být předem stanovené napětí Vps o přibližně 0,15 voltu vyšší než závěrné napětí. Ještě výhodněji může být předem stanovené napětí Vp o přibližně 0,1 vohu vyšší než závěrné napětí, přičemž nejvýhodnější je takové předem stanovené napětí Vrx. které je o přibližně 0,05 vohu vyšší než závěrné napětí elektronického přístroje.-51a represents the voltage difference between the increased output voltage of battery B3 and the reverse voltage Vc. The voltage level is preferably in the range of about 0 vdt to about 0.4 foot, more preferably 0.2 foot. Thereafter, the battery B3 continues to provide output until the electrochemical cell voltage drops below the voltage level V a, which is the minimum operating voltage of the converter, and the battery controller B3 turns off. In this situation, the battery output voltage drops to zero at time h and the effective run time of the battery B3 ends. The graph shown in FIG. 14 shows an increase in the effective run time of the battery B3 relative to the battery B1. which does not have a converter according to the present invention, and this extension can be mathematically expressed by the difference of FIG. 14 also shows that the battery B3 lasts longer than the battery B2, provided that both batteries are connected to the same electronic device. Since the B2 battery converter operates continuously, the internal losses of the converter consume part of the power capacity of the B2 battery, and therefore the B2 battery cell voltage (s) will reach the minimum converter voltage Va after a shorter period of time compared to the B3 battery. , in which the controller operates only in part of the discharge cycle. Thus, optimizing the selection of a predetermined voltage Vp of the battery B3 as close as possible to the reverse voltage level of the powered electronic device will result in the most efficient use of the electrochemical cell and a more extended battery run time. For example, a preferred predetermined voltage may be about 0.2 volts higher than the reverse voltage. More preferably, the predetermined voltage Vps may be about 0.15 volts higher than the reverse voltage. Even more preferably, the predetermined voltage Vp may be about 0.1 foot higher than the reverse voltage, most preferably such a predetermined voltage V r x. which is approximately 0.05 pounds higher than the closing voltage of the electronic device.

Avšak, konstruuje-h se baterie jako univerzální baterie pro různé elektronické přístroje, pak se předem stanovené napětí výhodně volí tak, aby bylo stejné nebo poněkud vyšší než nejvyšší závěrné napětí dané skupiny elektronických přístrojů. Například výhodné předem stanovené napětí Vr^ může být o přibližně 0,2 vohu vyšší než závěrné napětí dané skupiny elektronických přístrojů. Výhodněji může být předem stanovené napětí Vr-> o přibližně 0,15 vohu vyšší než závěrné napětí dané skupiny elektronických přístrojů. Ještě výhodněji může být předem stanovené napětí VP? o přibližně 0,1 vohu vyšší než závěrné napětí dané skupiny elektronických přístrojů, přičemž nejvýhodnější je takové předem stanovené napětí Vrv které je o přibližně 0,05 voltu vyšší než závěrné napětí dané skupiny elektronických přístrojů.However, when the battery is constructed as a universal battery for various electronic devices, the predetermined voltage is preferably selected to be equal to or somewhat higher than the highest reverse voltage of a given group of electronic devices. For example, preferred predetermined voltage V R may be about 0.2 Vohu higher than the cut-off voltage of that group of electronic devices. More preferably, the predetermined voltage V r -> may be about 0.15 foot higher than the reverse voltage of a given group of electronic devices. Even more preferably, the predetermined voltage V P? about 0.1 volts higher than the back-up voltage of a given group of electronic devices, most preferably a predetermined voltage V r in which it is about 0.05 volts higher than the back-up voltage of a given group of electronic devices.

-52• φφ» φφφφ * φφφφφφ φ φ φ φ φ φφφφ «φφ φφ ΦΦΦ ΦΦΦ φφ-52 • φ »φ φ * * φ φ φ φ φ φ φ φ

Graf nakreslený na obr. 14 rovněž ukazuje, že čím je nižší minimální pracovní napětí konvertoru Vj, tím je větší prodloužení doby běhu baterie ve srovnání s baterií Bl, která nemá regulátor podle přihlašovaného vynálezu. Navíc platí, že, čím větší je rozdíl mezi závěrným napětím elektronického přístroje Vc a minimálním pracovním napětím konvertoru V*, tím větší prodloužení doby běhu baterie bude regulátor podle přihlašovaného vynálezu vytvářet v důsledku zvýšení napětí elektrochemického článku.The graph depicted in FIG. 14 also shows that the lower the minimum operating voltage of the converter Vj, the greater the battery run time increase compared to a battery B1 that does not have a controller according to the present invention. In addition, the greater the difference between the closing voltage of the electronic device V c and the minimum working voltage of the converter V *, the greater the battery run time will be generated by the controller of the present invention due to an increase in the voltage of the electrochemical cell.

Obr. 14 navíc dokazuje, že závěrné napětí přístroje není nadále omezujícím činitelem vybíjení primárního nebo opakovatelně nabíjeného elektrochemického článku. Čím déle může regulátor udržovat výstupní napětí přístroje, tím déle může (mohou) elektrochemický článek (elektrochemické články) pokračovat ve vybíjení. V případě primárních baterií toto umožňuje natolik úplné vybíjení elektrochemického článku (elektrochemických článků), jak je to jen možné, v závislosti na minimálním pracovním napětí konvertoru. Avšak v případě opakovatelně nabíjených baterií přihlašovaný vynález umožňuje optimální vybíjení, které prodlužuje provozní dobu opakovatelně nabíjené baterie nezávisle na závěrném napětí přístroje potud, pokud je konvertor schopen pracovat při takovém napětí článku, které je nižší nebo stejné jako optimální hloubka vybíjení opakovatelně nabíjeného elektrochemického článku.Giant. 14 further demonstrates that the reverse voltage of the apparatus is no longer a limiting factor in the discharge of the primary or rechargeable electrochemical cell. The longer the controller can maintain the output voltage of the device, the longer the electrochemical cell (s) can continue to discharge. In the case of primary batteries, this allows the electrochemical cell (s) to be discharged as completely as possible, depending on the minimum operating voltage of the converter. However, in the case of rechargeable batteries, the present invention allows for optimum discharge that extends the rechargeable battery operating time independently of the shutdown voltage of the apparatus as long as the converter is able to operate at a cell voltage lower than or equal to the optimum discharge depth of the rechargeable electrochemical cell.

Nabíjecí pomocný regulátorCharging auxiliary regulator

Nabíjecí pomocný regulátor 104 může rovněž prodlužovat cyklickou dobu životnosti opakovatelně nabíjené baterie podle přihlašovaného vynálezu. Tento pomocný regulátor může prodlužovat cyklickou dobu životností baterie na základě řízení posloupnosti nabíjení každého jednotlivého elektrochemického článku. Takto může nabíjecí pomocný regulátor optimalizovat nabíjení každého článku na základě zpětné vazby z takového konkrétního článku v zájmu maximalizování počtu a účinnosti každého nabíjecího a vybíjecího cyklu. Nabíjecí pomocný regulátor může například řídit nabíjení každého článku na základě přímého monitorování napětí článku a/nebo vnitřní impedance každého článku. Toto poskytuje pomocnému regulátoru možnost řízení nabíjecího cyklu každého jednotlivého elektrochemického článku několika jednočlánkových baterií nebo jedné nebo několika víceČlánkových baterií.The charging auxiliary controller 104 may also extend the cyclic lifetime of the rechargeable battery of the present invention. This auxiliary regulator can extend the cycle life of the battery by controlling the charging sequence of each individual electrochemical cell. Thus, the charging auxiliary controller may optimize the charging of each cell based on the feedback from that particular cell to maximize the number and efficiency of each charge and discharge cycle. For example, the charging auxiliary controller may control the charging of each cell based on direct monitoring of the cell voltage and / or the internal impedance of each cell. This provides the sub-controller with the ability to control the charge cycle of each individual electrochemical cell of several single cell batteries or one or more multiple cell batteries.

Nabíjecí pomocný regulátor 104 může také prodlužovat dobu běhu opakovatelně nabíjené baterie, jako je baterie obsahující olovo a kyselinu, jejíž hloubka vybíjení není velká, na základě nabíjení elektrochemického článku (elektrochemických článků) v průběhu doby © ♦ ·· • · · © © · • · « © © © · * ·The charging auxiliary controller 104 may also extend the run time of a rechargeable battery, such as a lead-acid battery whose depth of discharge is not great, by charging the electrochemical cell (s) over time. · © © © © · * ·

-53©·· ··· „přerušení“ vybíjecího cyklu, tedy v době, kdy elektrochemický článek není v režimu nabíjení. Regulátor může například umožňovat, aby nabíjecí pomocný regulátor nabíjel jeden článek nebo několik samostatných článků v proběhu doby „přerušení“ vybíjení takového článku (takových článků). Pokud je doba „přerušení“ dostatečné dlouhá s ohledem na dobu „průběhu“ vybíjení, což je doba aktivního vybíjení konkrétního elektrochemického článku, pak nabíjecí pomocný regulátor může udržovat článek přinejmenším poblíž stavu úplného nabití. Jestliže je pracovní cyklus značně dlouhý a přístroj pracuje déle, než je přijatelný časový úsek, takže nabíjecí pomocný regulátor není schopen udržovat náboj elektrochemického článku nad předem stanovenou úrovní napětí nebo pod danou úrovní impedance, jež odpovídá maximálně požadované hloubce vybíjení konkrétního typu elektrochemického článku, pak vybíjecí pomocná regulátor může ukončit vybíjecí cyklus baterie tehdy, když opakovatelně nabíjený elektrochemický článek (elektrochemické články) dosáhnou maximálně možnou hloubku vybíjení. Nabíjecí pomocná regulátor může také zabraňovat přebíjení na základě nabíjení jen takového článku, jehož napětí kleslo pod určitou, předem stanovenou úroveň napětí, jako je jmenovité napětí Článku, nebo na základě jiného způsobu určování konce nabíjecího cyklu, které je popisováno v této přihlášce, nebo na základě využití jiných prostředků, které jsou v této oblasti techniky známé. Takto může regulátor účinně optimalizovat provozní dobu opakovaně nabíjených elektrochemických článků na základě toho, že v průběhu vybíjecího cyklu nedovoluje hlubší vybíjení článku, než stanovuje optimální hloubka vybíjení, a optimalizuje postoupnost nabíjení v proběhu nabíjecího cyklu.-53 © ·· ··· “interrupt” of the discharge cycle, ie when the electrochemical cell is not in charging mode. For example, the regulator may allow the charging auxiliary regulator to charge one cell or several separate cells during the "interruption" time of the discharge of such cell (s). If the "interruption" time is long enough with respect to the "discharge" run time, which is the active discharge time of a particular electrochemical cell, then the charging auxiliary regulator can keep the cell at least near a fully charged state. If the duty cycle is considerably long and the instrument is operating longer than the acceptable time period so that the charging auxiliary controller is unable to keep the charge of the electrochemical cell above a predetermined voltage level or below a given level of impedance corresponding to the discharge auxiliary controller may terminate the battery discharge cycle when the rechargeable electrochemical cell (s) reach the maximum discharge depth. The charging auxiliary regulator may also prevent overcharging by charging only a cell whose voltage has dropped below a certain predetermined voltage level, such as the rated voltage of the cell, or other means of determining the end of the charging cycle described in this application, or by using other means known in the art. Thus, the controller can effectively optimize the operating time of the rechargeable electrochemical cells based on the fact that during the discharge cycle it does not allow deeper discharge of the cell than the optimum discharge depth and optimizes the charging sequence during the charging cycle.

Alternativní napájecí zdroje pro nabíjecí cyklus mohou obsahovat externí napáječ, jako je elektrická šňůra zařízení nebo vnitřního zdroje, kterým je další elektrochemický článek, jenž je umístěn v zařízení nebo v sestavě opakovatelně nabíjených elektrochemických článků hybridní baterie. Primánu článek může být například umístěn do sestavy zařízení nebo do sestavy hybridní baterie společně s opakovatelně nabíjeným elektrochemickým článkem. Články typu kov - vzduch, jako je zinkovzduchový Článek, který má velkou hustotu energie, ale má schopnost dodávat poměrně nízké úrovně napětí, představuje obzvláště výhodný alternativní napájecí zdroj, jenž se může používat pro účely nabíjení elektrochemického článku. V jiném případě se může alternativní zdroj, jako je palivový článek, včlenit do hybridní baterie, v níž vytváří nabíjecí zdroj pro opakovatelně nabíjený elektrochemických článek.Alternative charging cycle power supplies may include an external power supply, such as a power cord of the device or an internal power supply, which is another electrochemical cell that is housed in the device or in a rechargeable electrochemical cell assembly of a hybrid battery. For example, the primary cell may be placed in a device assembly or a hybrid battery assembly together with a rechargeable electrochemical cell. A metal-air cell such as a zinc-air cell that has a high energy density but has the ability to supply relatively low voltage levels is a particularly advantageous alternative power supply that can be used to charge the electrochemical cell. Alternatively, an alternative source, such as a fuel cell, may be incorporated into a hybrid battery in which it forms a charging source for the rechargeable electrochemical cell.

4 4 44 4 4

4 »4 »

4 44 4

4» 44 • 44 »44 • 4

44

-54• 44-54 • 44

4* 444 * 44

Nabíjecí pomocný regulátor navíc také umožňuje používání buď kontaktního nabíjecího systému nebo bezkontaktního, samostatného nabíjecího systému pro účely nabíjení baterie podle přihlašovaného vynálezu.In addition, the charging auxiliary controller also allows the use of either a contact charging system or a contactless, separate charging system for charging the battery of the present invention.

Upřednostňované provedení baterie podle přihlašovaného vynálezu může pro účely informování uživatele rovněž obsahovat indikátor úplného nabití. Nabíjecí pomocný regulátor může například vysílat viditelné nebo slyšitelné informační signály pro uživatele o tom, že baterie je úplně nabitá. Alternativně může nabíjecí pomocný regulátor poskytovat textové oznámení o stavu nabíjecího systému nebo zařízení, takže takový nabíjecí systém nebo zařízení by mohlo poskytovat příslušná upozornění v souladu se stavem nabíjení.A preferred embodiment of the battery of the present invention may also include a full charge indicator for informing the user. For example, the charging auxiliary regulator may send visible or audible information signals to the user that the battery is fully charged. Alternatively, the charging auxiliary regulator may provide a text notification of the status of the charging system or device so that such a charging system or device could provide appropriate notifications in accordance with the charging state.

Obr. 15 předvádí blokové schéma baterie podle přihlašovaného vynálezu, která obsahuje obvod 1504 nabíjecího pomocného regulátoru. Obvod 1504 nabíjecího pomocného regulátoru 1504 je výhodně včleněn do baterie 1510 a přebírá zodpovědnost za za bezpečné a účinné řízení vstupního elektrického signálu z vnějšího nabíjecího zdroje nebo obvodu v zájmu optimalizováni nabíjecího cyklu opakovatelně nabíjeného elektrochemického článku 1530. Obvod 1504 nabíjecího pomocného regulátoru řídí vstupní elektrický signál z vnějšího nabíjecího zdroje na základě řídicích agnátu vstupního napětí přicházející z detekčního obvodu 105 a/nebo na základě zpětné vazby z jeho vlastního vnitřního detekčního obvodu. Nabíjecí pomocný regulátor 1504 by například mohl používat napěťová řídicí signál V(psí\ který definuje vnitřní impedanci elektrochemického článku 1530. Generování tohoto řídicího signálu zajišťuje fázový lineární ovladač 1571, jehož popis byl proveden v souvislosti sobr. 13. Nabíjecí pomocný regulátor může alternativně řídit nabíjení elektrochemického Článku 1530 na základě napětí článku nebo nabíjecího proudu nebo na základě jak napětí článku, tak i nabíjecího proudu a navíc vnitřní impedance. Ktomu přistupuje skutečnost, že fyzikální podmínky měřené uvnitř pouzdra 1512 baterie 1510, jako je koncentrace vodíku, koncentrace kyslíku, teplota a/nebo tlak, může nabíjecí pomocný regulátor využívat při optimálním nabíjeni elektrochemického článku 1530.Giant. 15 illustrates a block diagram of a battery according to the present invention which includes a charging auxiliary controller circuit 1504. Charging auxiliary regulator circuit 1504 is preferably incorporated into battery 1510 and takes responsibility for safe and efficient control of the input electrical signal from an external charging source or circuit to optimize the charge cycle of the rechargeable electrochemical cell 1530. Charging auxiliary regulator circuit 1504 controls the input electrical signal from an external charging source based on input voltage control bogies coming from the detection circuit 105 and / or feedback from its own internal detection circuit. For example, the charging sub-controller 1504 could use a voltage control signal V (psi) that defines the internal impedance of the electrochemical cell 1530. The generation of this control signal is provided by a phase linear controller 1571, described in connection with the figures. electrochemical cell 1530 based on cell voltage or charging current, or both cell voltage and charging current plus internal impedance, in addition to the fact that the physical conditions measured within the battery housing 1512 1512, such as hydrogen concentration, oxygen concentration, temperature and / or pressure, the charging auxiliary controller may utilize the optimum charging of the electrochemical cell 1530.

Když je napětí u vývodů 1520 a 1522 vyšší než napětí elektrochemického článku 1530, modulátor 1576 impulsů vybíjecího pomocného regulátoru 1502 spíná MOSFET M3 s kanálem typu N a rozpojuje MOSFET M4 s kanálem typu P. MOSFET M3 vytváří elektrickou cestu od vývodů 1520 a 1522 pro nabíjení elektrochemického článku 1530 a MOFSET M4 znemožňuje zkrat mezi vývody 1520 a 1522. Modulátor 1576 impulsů může *When the voltage at terminals 1520 and 1522 is higher than the voltage of the electrochemical cell 1530, the pulse modulator 1576 of the discharge auxiliary controller 1502 switches the MOSFET M3 with the N-channel and disconnects the MOSFET M4 with the P-channel. electrochemical cell 1530 and MOFSET M4 prevent short circuit between terminals 1520 and 1522. Pulse modulator 1576 can *

• 4 • « • 4• 4 • «• 4

-554 4-554 4

44 také vypojit předpéťový obvod 1580 s nulovým elektrickým potenciálem na základě vyslání napěťového řídícího signálu do hodinového generátoru 1587 předpěťového obvodu 1580 s nulovým elektrickým potenciálem. V souvislostí s příkladem nábojové pumpy nakresleným na obr. 9A bude hodinový generátor 987 například otvírat spínače Sl a S2 a zavírat spínače S3 a S4j v důsledku čehož se výstup virtuálního nulového potenciálu zhroutí na potenciál záporné elektrody 934 elektrochemického Článku 930. Pokud předpéťový obvod 1580 s nulovým elektrickým potenciálem obsahuje vnitřní ovladač, jako je ovladač 1592 nábojové pumpy, který pracuje podle již vysvětleného schématu s ohledem na ovladač 992 nábojové pumpy nakreslené na obr. 9B, pak vnitřní ovladač může přímo porovnávat napětí vývodů 1520 a 1522 8 napětím elektrochemického článku 1530 a vypínat předpéťový obvod 1580 s nulovým elektrickým potenciálem tehdy, kdýž je napětí napříč od vývodu 1520 k vývodu 1522 větší než napětí elektrochemického článku 1530. na základě přímého řízení hodinového generátoru 1587. Toto vyvolá zhroucení výstupu virtuálního nulového potenciálu na potenciál záporné elektrodý 1534 elektrochemického článku 1530.44 also disconnect the zero-voltage bias voltage circuit 1580 by sending a voltage control signal to the clock generator 1587 of the zero-voltage bias circuit 1580. Referring to the example of the charge pump illustrated in FIG. 9A, the clock generator 987 will, for example, open switches S1 and S2 and close switches S3 and S4j as a result of which the virtual zero potential output collapses to the negative electrode potential 934 of the electrochemical cell 930. the zero-electric potential comprises an internal actuator such as a charge pump actuator 1592, which operates according to the schematic already explained with respect to the charge pump actuator 992 shown in Fig. 9B, then the internal actuator can directly compare the voltage of terminals 1520 and 1522 8 with the electrochemical cell 1530; turn off the bias voltage circuit 1580 with zero electrical potential when the voltage across terminal 1520 to terminal 1522 is greater than the voltage of the electrochemical cell 1530. based on direct control of the clock generator 1587. This causes the virtual output to crash zero potential to negative electrode potential 1534 of electrochemical cell 1530.

V upřednostňovaném provedení baterie podle přihlašovaného vynálezu obvod 1504 nabíjecího pomocného regulátoru využívá informace o vnitřní impedanci pro určování nejúčinnějších střídavých složek tvaru signálu, k nimž patří amplituda, kmitočet, klesající a stoupající hrany atd. Pomocný ovladač takto minimalizuje vnitřní dynamiku nabíjení a statické ztráty elektrochemického článku a provádí řízení nejrychlejšího možného nabíjecího poměru konkrétního elektrochemického článku. Navíc čidla pro detekování fyzikálních podmínek, jako je koncentrace vodíku a kyslíku, teplota, tlak atd., mohou vytvářet možnost dalšího optimalizování stavu nabíjení.In a preferred embodiment of the battery of the present invention, the auxiliary charge controller circuit 1504 utilizes internal impedance information to determine the most efficient AC signal components, including amplitude, frequency, falling and rising edges, etc. The auxiliary controller thus minimizes internal charging dynamics and static losses of the electrochemical cell. and controls the fastest possible charging ratio of a particular electrochemical cell. In addition, sensors for detecting physical conditions, such as hydrogen and oxygen concentration, temperature, pressure, etc., may provide the possibility of further optimizing the charging state.

Když nabíjecí pomocný regulátor 1504 zjistí, že bylo provedeno úplné nabití daného elektrochemického článku, pak tento nabíjecí pomocný regulátor rozpojuje MOSFET M3 s kanálem typu N. Tím se elektrochemický článek 1530 odpojuje od vývodů 1520 a 1522 pouzdra 1512 a následně od vnějšího nabíjecího zdroje nebo obvodu.When the charging auxiliary regulator 1504 detects that the electrochemical cell has been fully charged, the charging auxiliary regulator disconnects the MOSFET M3 with a N-channel. This detaches the electrochemical cell 1530 from terminals 1520 and 1522 of housing 1512 and subsequently from the external charging source or circuit. .

Využívání vnitřní impedance pro řízení nabíjení elektrochemického článku 1530 umožňuje optimálnější nabíjení elektrochemického článku 1530. Umístění nabíjecího pomocného ovladače 1504 v každém pouzdru 1512 umožňuje dokonalejší řízení nabíjení jednotlivých elektrochemických článků 1530 několika jednočlánkových baterií nebo vícečlánková baterie, protože pomocný regulátory individuálně řídí nabíjení každého článku.The use of internal impedance to control the charging of the electrochemical cell 1530 allows for more optimal charging of the electrochemical cell 1530. The placement of the charging auxiliary controller 1504 in each housing 1512 allows more precise control of the charging of the individual electrochemical cells 1530 by several single cell or multi cell batteries.

• · • · • · ««« ··• • • «« «

-56• ·· « * 9· ···-56 • ·· «* 9 · ···

Elektrochemické články 1530 se mohou nabíjet v sériovém a/nebo paralelním zapojení s dalšími elektrochemickými články 1530. Jestliže se články nabíjejí v sériovém zapojení, pak nabíjecí pomocný ovladač 1504 může vytvářet dráhu s velkou impedancí mezi vývody, takže po dosažení úplného nabití elektrochemického článku 1530 může pomocný regulátor 1504 rozvádět nabíjecí proud do dalších článků, které jsou v sériovém zapojení s takovým článkem 1530. Avšak, jsou-li články v paralelním zapojení, pak nabíjecí pomocný regulátor 1504 může odpojovat každý elektrochemický článek 1530 od nabíjecího proudu. Umístění regulátoru v každém elektrochemickém článku víceělánkové baterie umožňuje nabíjení každého článku stejným nabíjecím proudem, jehož tok řídí jednotlivé regulátory v každém článku, takže průběh nabíjení je optimální bez ohledu na elektrochemickou podstatu článku. Tento nabíjecí pomocný regulátor může také řídit nabíjení několika článků v hybridní baterii i přes skutečnost, že články mají rozdílná jmenovitá napětí.The electrochemical cells 1530 can be charged in series and / or parallel wiring with other electrochemical cells 1530. If the cells are charged in series, then the charging auxiliary controller 1504 can create a path with a high impedance between the terminals so that when the electrochemical cell 1530 is fully charged the auxiliary regulator 1504 distributes the charging current to the other cells that are in series with such a cell 1530. However, if the cells are in parallel connection, the charging auxiliary regulator 1504 may disconnect each electrochemical cell 1530 from the charging current. The placement of the regulator in each electrochemical cell of a multi-cell battery allows each cell to be charged with the same charging current, the flow of which controls each regulator in each cell, so that the charging process is optimal regardless of the electrochemical nature of the cell. This charging auxiliary regulator can also control the charging of several cells in a hybrid battery despite the fact that the cells have different nominal voltages.

Obr. 16 předvádí provedení obvodu 1504 nabíjecího pomocného regulátoru, který se může používat v baterii podle přihlašovaného vynálezu předvedené na obr. 15. V tomto provedení obvod 1604 nabíjecího pomocného regulátoru obsahuje univerzální nabíjecí obvod 1677. impulsový obvod 1678 a řídicí ústrojí 1679 stavu nabíjení. Řídicí ústrojí 1679 stavu nabíjení využívá impulsový obvod 1678 pro účely vytváření zkušebního proudu L a zkušebního napětí Y, u elektrod 1532 a 1534 elektrochemického Článku 1530. Jak již bylo uvedeno v souvislosti s obr. 13, fázový lineární ovladač 1571 detekuje fázový posun mezi zkušebním proudem L a zkušebním napětím V,. Impulsový obvod 1678 výhodně obsahuje budič 1668 impulsů a MOSFET Ml s typem kanálu N. Budič 1668 generuje vysokofrekvenční, řídicí impulsový signál, který ovládá hradlo tranzistoru MOSFET Ml. Zkušební proud I, prochází přes MOSFET Ml a fázový lineární ovladač 1571 detekuje úhel fázového posunu mezi zkušebním proudem zkušebním proudem L a zkušebním napětím V,. Fázový lineární ovladač 1571 vysílá napěťový řídicí signál Vfpsi). který je lineárně úměrný k fázovému posunu mezi střídavými složkami napětí článku a proudem čerpaným z elektrochemického článku 1530, do řídicího ústrojí 1679 stavu nabíjení. Řídicí ústrojí 1679 stavu nabíjení využívá tento řídící signál z fázového lineárního ovladače 1571 pro účely ovládám střídavých složek tvaru signálu. Následně po úplného nabití elektrochemického Článku 1530 provede modulátor 1576 impulsů rozpojení tranzistoru MOSFET M3. v důsledku čehož se elektrochemický článek 1530 odpojí od vývodů 1520 a 1522 pouzdra 1512.Giant. 16 illustrates an embodiment of a charging auxiliary controller circuit 1504 that may be used in the battery of the present invention shown in FIG. 15. In this embodiment, the charging auxiliary controller circuit 1604 includes a universal charging circuit 1677, a pulse circuit 1678 and a charging state controller 1679. The charge state controller 1679 utilizes a pulse circuit 1678 to generate a test current L and a test voltage Y for the electrodes 1532 and 1534 of the electrochemical cell 1530. As noted with reference to FIG. 13, the phase linear actuator 1571 detects the phase shift between the test current L and the test voltage V ,. The pulse circuit 1678 preferably comprises a pulse driver 1668 and a MOSFET M1 with channel type N. The driver 1668 generates a high-frequency control pulse signal that controls the gate of the MOSFET M1. The test current I, passes through the MOSFET M1 and the phase linear actuator 1571 detects the phase shift angle between the test current, the test current L and the test voltage V1. Phase linear actuator 1571 sends a voltage control signal (Vfpsi). which is linearly proportional to the phase shift between the alternating components of the cell voltage and the current drawn from the electrochemical cell 1530, to the charging state control device 1679. The charge state control device 1679 uses this control signal from the phase linear controller 1571 to control the AC components of the signal shape. After the electrochemical cell 1530 is fully charged, the pulse modulator 1576 disconnects the MOSFET M3. as a result, the electrochemical cell 1530 disconnects from the terminals 1520 and 1522 of the housing 1512.

a φ φφφ φ φ φ φ φφ φφφand φ φφφ φ φ φ φ φφ φφφ

-57φφφ φ φ «-57φφφ φ φ «

Φ ·φφφ •φφ φ· ··Φ · φφφ • φφ φ · ··

Obr. 17 předvádí alternativní provedení obvodu nabíjecího pomocného regulátoru předvedeného na obr. 15, ktetý umožňuje oddělené nabíjení elektrochemického článku 1530 bez jakýchkoli mechanických dotyků mezi vnějším nabíjecím obvodem a baterií 1510 podle přihlašovaného vynálezu. V tomto provedení obsahuje obvod 1704 nabíjecího pomocného regulátoru vinutí, které účinkuje jako sekundární cívka transformátoru pro nabíjení elektrochemického článku 1530. Vnější nabíjecí zdroj obsahuje primární vinutí transformátoru, která může na základě bezdrázového spojení přes vzduch spolupracovat se sekundárním vinutím obvodu 1704 nabíjecího pomocného regulátoru. Baterie podle přihlašovaného vynálezu může mít například vinutí, které se zhotovuje tištěním vodiče na etiketu baterie 1510 nebo se umisťuje dovnitř pouzdra, popřípadě je možné využít další baterii, která obsahuje sekundární vinutí nabíjecího transformátoru. Nabíjecí obvod tohoto provedení výhodně pracuje při kmitočtu v rozsahu od přibližně 20 kHz do přibližně 100 kHz, výhodněji v rozsahu od přibližně 40 kHz do přibližně 60 kHz, přičemž nejvýhodnější je kmitočet přibližně 50 kHz. Signál z vnějšího nabíjecího zdroje budí sekundární vinutí 1798 obvodu 1704 nabíjecího pomocného regulátoru prostřednictvím primárního vinutí vnějšího nabíjecího zdroje. Řídicí ústrojí 1794 stavu nabíjeni řídí univerzální nabíjecí obvod 1777 v zájmu optimalizování nabíjecího cyklu opakovatelně nabíjeného elektrochemického článku 1530. Pracuje-H vnější nabíjecí obvod při kmitočtu přibližně 50 kHz, pak by transformátor měl mít postačující rozsah, který umožňuje nabíjeni elektrochemického Článku ve vzdálenosti 1 až 3 palců (tj. 2,54 až 7,62 cm) od baterie podle přihlašovaného vynálezu, a měl by umožňovat nabíjení elektrického Článku v podmínkách jeho umístění bez vyjmutí baterie z elektrického nebo elektronického zařízení ěi přístroje. Toto poskytuje význačnou výhodu ve srovnání s jinými bateriemi, které se musí vyjímat ze zařízení. Například baterie v chirurgicky implantovaném přístroji, jako je přístroj na řízeni srdeční činnosti (tzv. „pacemaker“), se může nabíjet bez chirurgického vyjmutí baterie z těla pacienta. Nouzový pomocný regulátorGiant. 17 shows an alternative embodiment of the charging auxiliary controller circuit shown in FIG. 15, which allows separate charging of the electrochemical cell 1530 without any mechanical contact between the external charging circuit and the battery 1510 of the present invention. In this embodiment, the charging auxiliary winding circuit 1704 includes a transformer secondary coil for charging the electrochemical cell 1530. The external charging source comprises a transformer primary winding that can cooperate with the secondary winding of the charging auxiliary regulator circuit 1704 due to a frictionless air link. For example, the battery of the present invention may have a winding that is made by printing a wire on the battery label 1510 or placed inside the housing, or another battery that includes a secondary winding of the charging transformer may be used. The charging circuit of this embodiment preferably operates at a frequency in the range of about 20 kHz to about 100 kHz, more preferably in the range of about 40 kHz to about 60 kHz, with a frequency of about 50 kHz being most preferred. The signal from the external charging source drives the secondary winding 1798 of the charging auxiliary controller circuit 1704 via the primary winding of the external charging source. The charging state controller 1794 controls the universal charging circuit 1777 to optimize the charging cycle of the rechargeable electrochemical cell 1530. If the external charging circuit operates at a frequency of approximately 50 kHz, then the transformer should have a sufficient range to allow charging the electrochemical cell at 1 to 3 inches (i.e. 2.54 to 7.62 cm) from the battery of the present invention, and should allow charging of the electric cell under the conditions of its placement without removing the battery from the electrical or electronic device or device. This provides a significant advantage over other batteries that must be removed from the device. For example, a battery in a surgically implanted device, such as a pacemaker, can be charged without surgically removing the battery from the patient's body. Emergency auxiliary regulator

Regulátor může také vykonávat nouzovou Či záchrannou funkci, jež zajišťuje odpojení elektrochemického článku od vývodů pouzdra v takovém případě, kdy je porušena jedna nebo více než jedna podmínka bezpečnosti článku, a/nebo zajišťuje připojení elektrochemického článku přímo k výstupům vývodům způsobem obejití konvertoru tehdy, když proud, který zatíženi vyžaduje, překračuje schopnosti konvertoru, avšak stále ještě je v rozsahu pracovního « · « · φ · •Φ* ··· • φ«· • « · « φ · φ·· ··The controller may also perform an emergency or rescue function to ensure that the electrochemical cell is disconnected from the housing terminals when one or more of the cell safety conditions are violated, and / or provides the electrochemical cell connection directly to the output terminals bypassing the converter when the current required by the load exceeds the converter capability, but is still within the operating range of the converter. · · · · · · · · · · · · · · ·

-58proudu konkrétního elektrochemického článku. Regulátor může obsahovat nezávislý nouzový pomocný regulátor, který detekuje takové stavy porušení bezpečnosti, knimž patří zkrat, obrácená polarita, nadměrné nabíjení, nadměrné vybíjení vysoká teplota, tlak a koncentrace vodíku, a který elektronicky odpojuje elektrochemický článek od vývodů baterie. Nouzové funkce může alternativně provádět obvod vybíjecího pomocného regulátoru a/nebo obvod nabíjecího pomocného regulátoru, popřípadě řečený regulátor může obsahovat zvláštní detekční obvod, který vysílá signály do vybíjecího pomocného regulátoru a/nebo nabíjecího pomocného regulátoru, na jejichž základě se elektrochemický článek odpojuje od vývodů baterie.-58 current of a particular electrochemical cell. The regulator may include an independent emergency auxiliary regulator that detects such states of breach of safety, including short circuit, reverse polarity, overcharging, excessive discharge high temperature, pressure and hydrogen concentration, and which electronically disconnects the electrochemical cell from the battery terminals. The emergency functions may alternatively be performed by the discharge auxiliary controller circuit and / or the charging auxiliary controller circuit, or said controller may comprise a separate detection circuit that sends signals to the discharge auxiliary controller and / or the charging auxiliary controller to disconnect the electrochemical cell from the battery terminals. .

Claims (10)

PATENTOVĚ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Baterie mající zabudovaný regulátor, vyznačující se tím , že obsahuje (a) pouzdro mající kladný vývod a záporný vývod;A battery having a built-in controller, comprising (a) a housing having a positive terminal and a negative terminal; (b) bateriový článek umístěný v řečeném pouzdru, kdy řečený článek má kladnou elektrodu a zápornou elektrodu a napětí Článku, které se měří příčně od řečené kladné elektrody k řečené záporné elektrodě řečeného ělánku;(b) a battery cell disposed in said housing, said cell having a positive electrode and a negative electrode and a cell voltage that is measured transversely from said positive electrode to said negative electrode of said cell; (c) regulátor, jenž je elektricky zapojen mezi řečenými elektrodami řečeného článku a řečenými vývody řečeného pouzdra pro účely přetváření napětí článku na výstupní napětí příčně od kladného vývodu k zápornému vývodu pouzdra; a (d) obvod, který reaguje na předem určený stav řečené baterie, kdy tento obvod má schopnost řídit odpojování výstupního napětí regulátoru od vývodů pouzdra na základě detekování řečeného předem určeného stavu.(c) a controller that is electrically connected between said electrodes of said cell and said terminals of said housing for converting the cell voltage to an output voltage transversely from the positive terminal to the negative terminal of the housing; and (d) a circuit responsive to a predetermined state of said battery, said circuit having the ability to control the disconnection of the controller output voltage from the housing terminals upon detecting said predetermined state. 2. Baterie mající zabudovaný regulátor podle nároku 1, vyznačující se tím , že řečený obvod je součástí regulátoru a má schopnost řídit odpojování výstupního napětí regulátoru od řečeného kladného vývodu a záporného vývodu pouzdra na základě detekování řečeného předem určeného stavu.2. A battery having a built-in controller according to claim 1, wherein said circuit is part of the controller and has the ability to control the disconnection of the controller output voltage from said positive terminal and negative terminal of the housing by detecting said predetermined condition. 3. Baterie mající zabudovaný regulátor podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím , Že řečený obvod obsahuje čidlo pro detekování elektrického proudu, které je připojeno k řečenému článku pro účely měření elektrického proudu článku, přičemž tento obvod má schopnost reagovat na předem určený stav, a to včetně stavu zkratu nebo obrácené polarity, na základě detekční činnosti čidla pro detekování elektrického proudu, a odpojovat výstupní napětí regulátoru v reakci na detekování předem určeného stavu.A battery having a built-in controller according to claim 1 or 2, characterized in that said circuit comprises a sensor for detecting an electric current, which is connected to said cell for the purpose of measuring the electric current of the cell, including a short-circuit or reverse polarity state, based on the detection activity of the electric current detection sensor, and disconnecting the controller output voltage in response to detecting a predetermined state. 4. Baterie mající zabudovaný regulátor podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 3, vyznačující se tím , že tento obvod má schopnost řídit monitorování napětí ělánku a/nebo vnitřní impedance článku, tento obvod má schopnost reagovat na předem určený stav, a to včetně stavu poklesu napětí článku pod předem stanovenou úroveň napětí a stavu, v němž vnitřní impedance článku převyšuje předem stanovenou impedanci, kdy tento φφφφ φ φφφφ φ φφφ · •ΦΦ φφ φ·· ·*·Battery having a built-in controller according to any one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the circuit has the ability to control cell voltage monitoring and / or cell impedance monitoring, the circuit having the ability to respond to a predetermined state, including a drop state cell voltage below a predetermined voltage level and state in which the cell's impedance exceeds a predetermined impedance, when this φφφφφφφφφφφφφφφ * -60obvod odpojuje výstupní napětí regulátoru v důsledku detekování předem určeného stavu, aby celkově zabránil nadměrnému vybíjení článku.The circuit disconnects the output voltage of the controller as a result of detecting a predetermined condition in order to prevent over-discharge of the cell overall. 5. Baterie mající zabudovaný regulátor podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 4, vyznačující se tím , Že tento obvod má schopnost řídit monitorování napětí článku, tento obvod má schopnost reagovat na předem určený stav, a to včetně stavu takového zvýšení napětí článku, které přesahuje předem stanovenou úroveň napětí, kdy tento obvod odpojuje výstupní napětí regulátoru v důsledku detekování předem určeného stavu, aby celkově zabránil nadměrnému vybíjení článku.A battery having a built-in controller according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the circuit has the ability to control cell voltage monitoring, the circuit has the ability to respond to a predetermined state, including a state of such cell voltage increase that exceeds a predetermined voltage level, wherein the circuit disconnects the output voltage of the controller as a result of detecting a predetermined condition to prevent overall cell over-discharge. 6. Baterie mající zabudovaný regulátor podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 5, vyznačující se tím , že tento obvod má schopnost řídit monitorování tlaku uvnitř řečeného pouzdra, tento obvod má schopnost reagovat na předem určený stav, a to včetně takového zvýšení tlaku, které přesahuje stanovenou mezní hranici zvýšení tlaku, kdy tento obvod odpojuje výstupní napětí regulátoru v důsledku detekování předem určeného stavu.A battery having a built-in controller according to any one of the preceding claims, characterized in that the circuit has the ability to control pressure monitoring within said housing, said circuit having the ability to respond to a predetermined condition, including such pressure increase that exceeds a predetermined pressure increase limit, wherein the circuit disconnects the controller output voltage as a result of detecting a predetermined condition. 7. Baterie mající zabudovaný regulátor podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 6, vyznačující se tím , že tento obvod má schopnost monitor o vat koncentraci vodíku uvnitř řečeného pouzdra, tento obvod má schopnost reagovat na předem určený stav, a to včetně takového zvýšení koncentrace vodíku, které přesahuje stanovenou mezní hranici koncentrace vodíku, kdy tento obvod odpojuje výstupní napětí regulátoru v důsledku detekování předem určeného stavu.A battery having a built-in controller according to any one of claims 1 to 6, characterized in that said circuit has the ability to monitor the hydrogen concentration inside said housing, said circuit having the ability to respond to a predetermined condition, including such an increase in hydrogen concentration which exceeds a predetermined hydrogen concentration limit, the circuit disconnecting the controller output voltage as a result of detecting a predetermined condition. 8. Baterie mající zabudovaný regulátor podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 7, vyznačující se tím , že tento obvod má schopnost monitorovat teplotu uvnitř řečeného pouzdra, tento obvod má schopnost reagovat na předem určený stav, a to včetně takového zvýšení teploty, které přesahuje stanovenou mezní úroveň teploty, kdy tento obvod odpojuje výstupní napětí regulátoru v důsledku detekování předem určeného stavu.Battery having a built-in controller according to any one of the preceding claims, characterized in that said circuit has the ability to monitor the temperature inside said housing, said circuit having the ability to respond to a predetermined condition, including such temperature increase that exceeds a predetermined temperature temperature limit, when this circuit disconnects the output voltage of the controller as a result of detecting a predetermined condition. • Φ · Φ · φ Φ Φ Φ Φ · φ ΦΦΦΦ• Φ · Φ · φ Φ Φ Φ · φ ΦΦΦΦ ΦΦΦ ·· *·ΦΦΦ ·· * · -61• φφφ • · · φ » · φ-61 • φφφ · · · φ »· φ M4 ΦΦM4 ΦΦ ΦΦΦΦΦΦ 9. Baterie mající zabudovaný regulátor podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 7, vyznačující se tím ,Že řečený předem určený stav zahrnuje i takový stav, v němž elektrický proud požadovaný zatížením, ke kterému je baterie připojena, nadměrně přesahuje schopnosti regulátoru, přičemž tento obvod má na základě odpojení výstupního napětí regulátoru nadále schopnost řídit připojování článku přímo k řečeným vývodům pouzdra a tím vytvářet napčtí článku na vývodech pouzdra.A battery having a built-in controller according to any one of the preceding claims, characterized in that said predetermined state also includes a state in which the electric current required by the load to which the battery is connected excessively exceeds the capabilities of the controller. by disconnecting the output voltage of the controller, it still has the ability to control the connection of the cell directly to said housing terminals and thereby generate cell voltage at the housing terminals. 10. Způsob prodlužování užitečné doby životnosti baterie mající zabudovaný regulátor, vyznačující se tím , že zahrnuje kroky (a) sestavení baterie, která obsahuje (i) pouzdro mající kladný vývod a záporný vývod;A method of extending a useful battery life having a built-in controller, comprising the steps of (a) assembling a battery comprising (i) a housing having a positive terminal and a negative terminal; (ii) bateriový článek umístěný v řečeném pouzdru, kdy řečený článek má kladnou elektrodu a zápornou elektrodu a napětí článku, které se měří příčně od řečené kladné elektrody k řečené záporné elektrodě řečeného článku;(ii) a battery cell disposed in said housing, said cell having a positive electrode and a negative electrode and a cell voltage that is measured transversely from said positive electrode to said negative electrode of said cell; (b) elektrické připojování regulátoru mezi řečenými elektrodami řečeného článku a řečenými vývody řečeného článku pro účely přetváření napětí článku na výstupní napětí příčně od kladného vývodu k zápornému vývodu pouzdra; a (c) Odpojování výstupního napětí regulátoru od vývodů pouzdra v reakci na detekování předem určeného stavu baterie.(b) electrically connecting a regulator between said electrodes of said cell and said terminals of said cell for converting the cell voltage to an output voltage transversely from the positive terminal to the negative terminal of the housing; and (c) disconnecting the controller output voltage from the housing terminals in response to detecting a predetermined battery condition.
CZ20003605A 1999-04-01 1999-04-01 Battery having built-in regulator CZ20003605A3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20003605A CZ20003605A3 (en) 1999-04-01 1999-04-01 Battery having built-in regulator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20003605A CZ20003605A3 (en) 1999-04-01 1999-04-01 Battery having built-in regulator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ20003605A3 true CZ20003605A3 (en) 2001-03-14

Family

ID=5472101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20003605A CZ20003605A3 (en) 1999-04-01 1999-04-01 Battery having built-in regulator

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ20003605A3 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230264822A1 (en) * 2022-02-24 2023-08-24 Microavia International Limited Detachable power supply for UAV

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230264822A1 (en) * 2022-02-24 2023-08-24 Microavia International Limited Detachable power supply for UAV

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6835491B2 (en) Battery having a built-in controller
AU749855B2 (en) Battery having a built-in controller to extend battery service run time
US6163131A (en) Battery having a built-in controller
US6074775A (en) Battery having a built-in controller
US6198250B1 (en) Primary battery having a built-in controller to extend battery run time
US9397370B2 (en) Single and multiple cell battery with built-in controller
EP1029385B1 (en) Battery having a built-in controller
CZ20003605A3 (en) Battery having built-in regulator
CZ20003596A3 (en) Battery with built-in controller to extend battery life
CZ20003602A3 (en) Primary battery with built-in controller (DC / DC converter) extends battery runtime
MXPA00009689A (en) Battery having a built-in controller to extend battery service run time