專利名稱：用于向手腕設(shè)備饋電的方法和設(shè)備的制作方法
用于向手腕設(shè)備饋電的方法和設(shè)備本發(fā)明涉及一種用于向手腕設(shè)備饋電(feed power)的方法和設(shè)備，所述手腕設(shè)備 例如移動(dòng)電話、GPS設(shè)備、心率監(jiān)視器等。借助本發(fā)明的不同實(shí)施例，相對(duì)高功耗的手腕設(shè) 備也能被實(shí)現(xiàn)，不過這些設(shè)備具有小巧的外部尺寸，并且是輕型的。通常已知多種不同的保持在手腕的設(shè)備，這些設(shè)備具有相對(duì)高的功耗。尤其是手 腕計(jì)算機(jī)和手表電話必須被配備有可再充電電池，根據(jù)高功耗選擇它們適當(dāng)?shù)奈锢沓叽纭?雖然提高了電池的效率-重量比，但是將電池作為一個(gè)零件(as one piece)安裝在設(shè)備中 是困難的。一個(gè)大電池的尺寸將大幅增加實(shí)際設(shè)備的外部尺寸和重量，并且產(chǎn)品尺寸很容 易變得很笨拙。在理論上一些電池可被安裝在設(shè)備的手腕帶中。在這種情況下以便利的方式將電 池相互電連接成為問題。如果僅是從電池的接線端將電池連接起來，那么電池的端電壓中 的微小差異會(huì)造成電池之間的可逆電流(reciprocal current)。低壓電池會(huì)使整組電池?zé)o 用。在電池尤其是高效電池的串聯(lián)連接中存在問題，例如鋰離子和鋰聚合物電池，它們的充 電電壓必須準(zhǔn)確地保持在正確的范圍。以一個(gè)調(diào)整電路來調(diào)整串聯(lián)連接的電池的充電電壓 是不可能的。例如將老式鉛電池直接并聯(lián)地相互連接不會(huì)產(chǎn)生很多缺陷。在許多現(xiàn)代電池類型 中，例如鋰離子和鋰聚合物電池，存在相當(dāng)小的內(nèi)阻，這是因?yàn)樗鼈兊闹苯硬⒙?lián)連接引起電 池之間更強(qiáng)的可逆電流和因而引起功率損失。因?yàn)樵O(shè)備變得更小并且操作時(shí)間更長(zhǎng)，所以 必須確保來自電池的能量能夠全部被利用。好的示例是保持在手腕的設(shè)備，其中在手腕帶 中電池的分散布置使設(shè)備的尺寸更小。電池處的手腕帶是剛性的(rigid)，并且所需要的柔性是利用柔性材料或通過接 合件(joint)將電池相互接合(join)來實(shí)現(xiàn)的。通過使用多個(gè)電池，能夠使電池的個(gè)體尺 寸減小，從而手腕帶能被制造得更有柔性和更薄。關(guān)于電池的電連接，希望在該結(jié)構(gòu)中使用 的電池?cái)?shù)目越大，就越困難。如果在實(shí)際設(shè)備中單獨(dú)的導(dǎo)線(conductor)從每個(gè)電池單元 通向充電控制，那么需要很大數(shù)目的導(dǎo)線。然后通過柔性機(jī)構(gòu)(例如導(dǎo)線或柔性電路板)連 接手腕帶中的電池，增加了絕緣量并且同時(shí)橫截面測(cè)度很容易成為問題。由于大量導(dǎo)線的 緣故，應(yīng)該是柔性的部分變得更剛性，并且設(shè)備布置的可靠性越來越難達(dá)到足夠高的水平。本發(fā)明設(shè)備的目的是實(shí)現(xiàn)一種方法和設(shè)備，通過該方法和設(shè)備能夠消除以上提及 的一些缺點(diǎn)，并且通過在手腕帶中安裝電池來解決手腕設(shè)備的實(shí)現(xiàn)。于是實(shí)際設(shè)備具有更 小的尺寸，并且手腕帶也變得與實(shí)際設(shè)備相稱。以不顯眼的方式來實(shí)現(xiàn)設(shè)備中電池的充足 容量是可能的。根據(jù)本發(fā)明的用于將電池單元相互連接的方法和設(shè)備在使用性和制造兩個(gè)方面 實(shí)現(xiàn)手腕帶的更加靈活且有利的結(jié)構(gòu)。不同數(shù)量的電池單元能夠被連接并且根據(jù)需要可以 改變電池單元的尺寸。少量導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)了電池單元之間的移動(dòng)且可靠的接觸面。根據(jù)應(yīng)用，需 要兩個(gè)或三個(gè)接觸件(contact)，這取決于充電電壓是否分別通向電池單元。本發(fā)明基于 自身電子單元、開關(guān)組件和保護(hù)電路與每個(gè)電池單元相連地(in connection with)放置。 電子單元負(fù)責(zé)電池的單獨(dú)充電，開關(guān)組件將電池單元連接到實(shí)際設(shè)備的電壓饋給(feed)，并且保護(hù)電路限制短路電流和防止故障情況下出現(xiàn)損害，例如過電壓或低電壓。利用本發(fā)明以上提及的一些問題被解決，并且現(xiàn)有技術(shù)的一些缺點(diǎn)被消除，并且 放置于手腕帶等中的電池設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)，所述電池設(shè)備具有更好的可靠性和使用性，能夠 在不同情況下以不同方式使用并且比現(xiàn)有技術(shù)具有實(shí)質(zhì)上更小的尺寸。利用本發(fā)明的方法 和設(shè)備能夠達(dá)到上述好處，其中方法和設(shè)備是由權(quán)利要求所限定的。接下來借助一些有利的示例性實(shí)施例并且參考附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明，其中

圖1示出了一種由兩根導(dǎo)線_正和負(fù)，來實(shí)現(xiàn)能量饋給總線的方法。圖2示出了一種由三根導(dǎo)線_正、負(fù)和充電電壓來實(shí)現(xiàn)能量饋給總線的方法。圖3示出了一種由兩根導(dǎo)線來實(shí)現(xiàn)與其充電電路單元的連接的方法。圖4示出了一種由三根導(dǎo)線來實(shí)現(xiàn)與其充電電路單元的連接的方法。圖5示出了以金屬手腕帶的形式實(shí)現(xiàn)電池組的本發(fā)明的一個(gè)應(yīng)用，以及圖6示出了根據(jù)本發(fā)明如何實(shí)現(xiàn)將電池/電池單元組連接到能量饋給總線的方法 的一個(gè)應(yīng)用。圖1-6示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的應(yīng)用，其中包括開關(guān)和充電電路21、22、23、24， 電池單元11、12、13、14和能量饋給總線31。開關(guān)和充電電路21包括其間存在連接的電子組件。這里所描述的功能也能夠由 一個(gè)電子組件或混合電路來實(shí)現(xiàn)。充電電路211測(cè)量電池單元的電壓并且以針對(duì)電池類型 所定義的方式為電池供電。充電電路211也負(fù)責(zé)電池不要過充電并且使電池電壓僅僅上升 到所允許的值。在開關(guān)電路212的幫助下，電池單元以可控的方式被連接到能量饋給總線。 當(dāng)電池電壓低于能量饋給總線中的電壓時(shí)，電池單元將不被連接，也不參與系統(tǒng)中的能量 饋給。當(dāng)能量饋給總線中的電壓降低以至于電壓至多與電池單元電壓相同時(shí)，電池單元或 電池單元組將開始通過連接電路向能量饋給總線饋電并且通過向與其連接的設(shè)備饋電。當(dāng) 需要時(shí)，如果對(duì)于該電池類型被建議，那么該電子部件也包括電池保護(hù)電路213。如果它識(shí) 別到例如電池電壓升得太高或降得太低，電池單元和能量饋給總線之間的電流變得太高或 電池單元或周圍物將處于危險(xiǎn)的其他情況，則保護(hù)電路斷開電池單元的連接。如果能量饋給總線具有兩個(gè)導(dǎo)線，而不是三個(gè)導(dǎo)線，則開關(guān)和充電電路更為復(fù)雜。 于是電子部件必須能夠防止具有較高電池電壓的電池單元/電池單元組沒有開始向在使 用狀態(tài)下的具有較低電池電壓的電池單元或電池單元組充電-當(dāng)不意在向電池充電時(shí)。電 池或電池單元中的較低電壓可能由以下事實(shí)引起它很自然地僅比其它電池或電池單元更 空或它被損害。關(guān)于能量饋給總線，通過增加導(dǎo)線或者調(diào)制相同導(dǎo)線上的信息，可以得到其它功 能，例如溫度測(cè)量，電壓測(cè)量，或能夠連接與每個(gè)應(yīng)用相關(guān)的傳感器。電池單元11-14之間的間隙被實(shí)現(xiàn)為有柔性或者它們具有機(jī)械樞軸接合點(diǎn)。電池 單元也能夠被連接到柔性材料或者在它們之間能夠存在柔性材料。在一些實(shí)施例中電池單 元能夠被剛性地互相固定。附圖示出了四個(gè)單獨(dú)電池單元與能量饋給總線的連接，但是根 據(jù)應(yīng)用和能量需求它們的數(shù)量可以是任意的。同樣地，此處給出的電池單元本身已經(jīng)可以 是由多個(gè)電池單元形成的單元，其如同一個(gè)單元一樣被充電或放電。電池單元之間的能量饋給總線31以電池11-14之間的滑動(dòng)接觸件(未示出)的 實(shí)施例來實(shí)現(xiàn)。手腕帶的電導(dǎo)體可用作總線的一個(gè)導(dǎo)線/多個(gè)導(dǎo)線。柔性電路板或者其它導(dǎo)電材料也可用作導(dǎo)線來代替實(shí)際電纜。當(dāng)單獨(dú)電池?fù)p壞時(shí)，未損壞的電池向能量饋給總線31饋給能量并且通過它向所 連接的設(shè)備饋給能量。充電電路識(shí)別壞的電池單元或電池單元組并且不以滿容量對(duì)它充 H1^ ο能量饋給總線31能夠在兩個(gè)方向上從手腕設(shè)備延伸，所述能量饋給總線能夠同 時(shí)具有一個(gè)或多個(gè)電池單元11-14。在有利應(yīng)用中，僅有一個(gè)能量饋給總線31從手腕設(shè)備 延伸，由此例如更容易密封設(shè)備。用于向線狀(string-like)設(shè)置于手腕帶、腰帶或類似功能的電池單元11-14充 電和放電的方法如下。電池單元通過能量饋給總線31被充電，從而每個(gè)電池的開關(guān)和充電 電路21-24調(diào)整每個(gè)電池的充電電壓。充電電路控制充電電流的幅值，檢測(cè)電池的端電壓 的水平以及電流幅值。由于調(diào)整的緣故，每個(gè)電池被盡可能地充滿電。當(dāng)使用電池所包含 的電能時(shí)，電路21-24控制電池的放電，使得它們盡可能均勻地放電。然后所存儲(chǔ)的電能能 夠被廣泛地使用。根據(jù)該方法的電池布置實(shí)現(xiàn)對(duì)電池容量的最大程度使用，當(dāng)考慮小型電 池時(shí)這是特別重要的。配備了有效控制的電池組能夠在體積和重量上小型化，從而電池的 相對(duì)充電容量增加。圖5示出了本發(fā)明的一個(gè)應(yīng)用，電池組52被實(shí)現(xiàn)為金屬手腕帶，其中電池單元之 間具有機(jī)械接合點(diǎn)，并且電池組為設(shè)備50饋電，在這個(gè)例子中是手表電話。在該附圖中從 設(shè)備的兩側(cè)延伸出電池組52，但是其它可選實(shí)施方式是能量饋給總線僅在一個(gè)方向上從設(shè) 備延伸。于是獲得以下優(yōu)點(diǎn)能量饋給總線不需要從實(shí)際設(shè)備向多個(gè)方向上延伸，這將造成 引入或以其它連接類型與設(shè)備連接，這實(shí)現(xiàn)起來更為昂貴或就密封而言會(huì)產(chǎn)生問題。在手 腕帶中其它合適的材料可被使用來代替金屬。圖6示出了關(guān)于在根據(jù)本發(fā)明的方法中如何實(shí)現(xiàn)將電池/電池單元連接到能量饋 給總線的一個(gè)應(yīng)用。能量饋給總線以最小數(shù)量的兩個(gè)導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)。當(dāng)機(jī)械結(jié)構(gòu)允許時(shí)，其它 機(jī)械結(jié)構(gòu)也可被用作導(dǎo)線(一個(gè)或多個(gè))，例如主體結(jié)構(gòu)(未圖示)。圖中示出了能量饋給 總線的導(dǎo)線311和312，所述導(dǎo)線已經(jīng)通過焊接或一些其它手段被電連接到包括充電、開關(guān) 和保護(hù)項(xiàng)目210的電子單元215。電子單元通過導(dǎo)電連接連接41和42與電池或電池單元 組電連接。能量饋給總線能夠采用柔性材料實(shí)現(xiàn)，例如電纜或柔性電路板。結(jié)構(gòu)就使用空 間而言能夠機(jī)械地變動(dòng)，例如電池或電池單元組與電子單元并排存在，從而獲得更扁平的 實(shí)現(xiàn)。附圖和與之相應(yīng)的描述僅意在說明本發(fā)明。在細(xì)節(jié)上，本發(fā)明能夠在所附權(quán)利要 求的限制內(nèi)以及在本發(fā)明描述中給出的發(fā)明思路內(nèi)變化。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說很明顯 的是，尺寸和詳細(xì)解決方案可以根據(jù)應(yīng)用而變化。進(jìn)而對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說很明顯的 是，本發(fā)明的實(shí)施例可以在使用條件、客戶需要、系列產(chǎn)品的方法和在大批量生產(chǎn)中引入的 生產(chǎn)解決方案所限定的范圍內(nèi)變化。
權(quán)利要求
用于向手腕設(shè)備和類似設(shè)備饋電的方法，其中電池單元(11、12、13、14)已經(jīng)被相互電連接和機(jī)械連接，其特征在于 每個(gè)電池單元(11、12、13、14)由與電池單元相連地存在的單元特定電子單元(21、22、23、24)充電，所述單元負(fù)責(zé)電池單元的單獨(dú)充電； 每個(gè)電池單元通過能量饋給總線(31)被充電和放電，電池單元通過電池單元特定開關(guān)(212)而連接到能量饋給總線，以及 單獨(dú)電池單元的功能狀態(tài)通過電池單元特定開關(guān)(212)來控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于每個(gè)電子單元(21、22、23、24)被配備有電 池特定保護(hù)電路(213)，其限制短路電流并防止在故障情況下出現(xiàn)損害。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于電池單元(11、12、13、14)通過柔性元 件被接合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在電池單元(11、12、13、14)之 間使用樞軸機(jī)械接合件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于電池單元(11、12、13、14)被固 定于柔性材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在電池(11、12、13、14)之間存 在一個(gè)或多個(gè)滑動(dòng)接觸件，在其幫助下在電池單元之間的能量饋給總線(31)部分或整體 地實(shí)現(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于具有兩個(gè)導(dǎo)線的能量饋給總線 (31)被實(shí)現(xiàn)，使得手腕帶的電導(dǎo)體可用作總線的第二導(dǎo)線。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，柔性電路板或其它導(dǎo)電材料 可用作導(dǎo)線，來代替實(shí)際電纜。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于如果單獨(dú)電池單元(11、12、13、 14)被損壞，則未損壞的電池單元向能量饋給總線(31)饋給能量并且通過能量饋給總線向 與之連接的設(shè)備饋給能量，并且充電電路(211)識(shí)別弱電池單元/電池單元組并且將不以 滿容量向弱電池充電。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于能量饋給總線(31)從手腕 設(shè)備向兩個(gè)方向延伸，在能量饋給總線的兩個(gè)方向上存在一個(gè)或多個(gè)電池單元(11、12、13、 14)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于電池單元(11、12、13、14)相互 之間剛性連接。
12.用于向手腕設(shè)備和類似設(shè)備饋電的設(shè)備(21、22、23、24)，其特征在于它包括能量 饋給總線(31)、電池單元(11、12、13、14)和電池單元的開關(guān)和充電電路(21、22、23、24)，所 述電路被布置為控制單獨(dú)電池單元的功能狀態(tài)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于電池單元特定開關(guān)和充電電路(21、22、 23,24)包括充電電路(211)、連接電路(212)和保護(hù)電路(213)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的設(shè)備，其特征在于能量饋給總線(31)包括兩個(gè)或三 個(gè)導(dǎo)線。
15.根據(jù)權(quán)利要求12-14中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，關(guān)于能量饋給總線(31)，通過附加的導(dǎo)線或者通過調(diào)制相同導(dǎo)線上的信息，實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量、電壓測(cè)量或連接到屬于 某種應(yīng)用的傳感器。
16.根據(jù)權(quán)利要求12-15中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于一個(gè)或多個(gè)能量饋給總線 (31)從手腕設(shè)備(50)延伸。
17.根據(jù)權(quán)利要求12-16中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于作為手腕帶實(shí)現(xiàn)的電池組 (52)包括在電池單元之間的機(jī)械接合件，并且手腕帶中的電池組為設(shè)備(50)饋電。
全文摘要
用于向手腕設(shè)備饋電的方法和設(shè)備，所述手腕設(shè)備例如移動(dòng)電話、GPS設(shè)備、心率監(jiān)視器等，其中電池單元(11、12、13、14)被相互電連接和機(jī)械連接。每個(gè)電池單元(11、12、13、14)由與該電池單元連接并負(fù)責(zé)該電池單元的單獨(dú)充電的單元特定電子單元(21、22、23、24)充電。每個(gè)電池單元(11、12、13、14)通過能量饋給總線(31)被充電和放電，電池單元通過電池單元特定開關(guān)(212)而連接到所述能量饋給總線。單獨(dú)電池單元(11、12、13、14)的功能狀態(tài)通過電池單元特定開關(guān)(212)來控制。
文檔編號(hào)H01M10/44GK101971454SQ200980105996
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2009年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月22日
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