具有电源电压控制电路的智能电池以及用于制造该电池的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及智能电池，其具有用于控制电源电压的电路。
[0002]本发明还涉及用于制造智能电池的方法。
【背景技术】
[0003]在智能电池设计中，将电子电源电压控制电路集成在电池结构中。该电路可包括寿命终止检测器(E0L)，振荡器级，功率控制单元或通信接口。电路还包括在外部正端子和内部正端子之间的DC-DC转换器。持续地或当电源电压接近或等于电池寿命终止阈值(E0L)时向DC-DC转换器供电。这可以是升压转换器或降压转换器。这可在提供高于最小极限的充足电源电压的同时延长电池寿命。电池还可以是可充电类型的。
[0004]如上所述，可参考美国专利6，298，250B1，其公开了包括控制器电路的这种类型的智能电池或电芯。控制电路连接到电芯或电池电源端子。控制电路使得可以延长电池寿命。为实现这一点，控制器电路包括由振荡器提供时钟的DC-DC转换器以便将电池或电芯电压转换为输出电压，其可高于截止电压或电池寿命终止电压。一旦电池电压达到电池寿命终止电压阈值就可启动转换器以便延长电池寿命。
[0005]根据US 6，198，250B1的图5B，在中心位置将控制器电路连接到形成电池的负端子的电池后盖，以及连接到定义负电极的一种电化学物质。该控制电路通过输入端子连接到一种借助于电连接翼片限定内部正电极的电化学物质。该控制电路通过输出端子连接到借助于另一电连接翼片限定外部正电池端子的壁。还必须在控制器电路和电化学物质之间提供绝缘体。控制电路布置在电池结构中占据相对大的空间，这构成缺点。控制电路的这种布置不易使其布置在更小尺寸的电池中，也就是说在尺寸比AAA电池更小的电池中。
【发明内容】
[0006]因此本发明的目的是提供智能电池，其具有含电子电源电压控制电路的电子模块并且能够适用于具有小尺寸传统结构的电池。
[0007]为了这个目的，本发明涉及具有含电子电源电压控制电路的电子模块的智能电池，其包括在独立权利要求1中提到的特征。
[0008]智能电池的【具体实施方式】在从属权利要求2到24中限定。
[0009]智能电池的一个优点在于所有电子器件可集成在小尺寸的标准电池结构中的事实。携带有该电路的印刷电路板仅在第一面上具有导电通路，第二绝缘面能够紧固到一种或其它化学物质。
[0010]有利地，在印刷电路板的第一面上通过一个或多个导电通路从输出端子连接到一个或多个第一电连接垫连接电路。优选将(多个)第一连接垫直接连接到杯以作为外部正电池端子。还借助于一个或多个第二和第三连接垫通过导电通路将电路连接到两种化学物质。优选将第二连接垫置于固定到绝缘支架的支架跟部的翼片上，并且第三连接垫置于折叠180°的翼片并且连接到第二化学物质的其它翼片上。第二连接垫接触连接到第一化学物质的盖的内壁。
[0011]为了这个目的，因此本发明涉及用于制造智能电池的方法，其包括在独立权利要求25中限定的特征。
[0012]制造方法的特别步骤在从属权利要求26到30中限定。
【附图说明】
[0013]具有含电子电源电压控制电路的电子模块的智能电池的目的，优点和特征以及用于制造智能电池的方法将基于在由附图示出的至少一个非限制性实施例的下列描述中变得更清楚，在附图中:
[0014]图1示出根据本发明的具有电子电源电压控制电路的智能电池的器件的简化视图。
[0015]图2a和图2b示出根据一旦组装或在分解视图中的本发明的智能电池的直径截面图。
[0016]图3a和图3b示出根据本发明的智能电池的三维，分解，顶视和底视视图，以及
[0017]图4a和图4b示出根据本发明的智能电池的电子模块的三维，顶视和底视视图。
【具体实施方式】
[0018]在下列描述中，在该技术领域中已被本领域技术人员熟知的全部智能电池集成部件将仅以简化方式描述。
[0019]图1示出智能电池1的部件的简化图。该电池可采取如下解释的钮扣电芯或电池的形式，以便放置在诸如表的电子仪器的电池外壳中。以钮扣电池形式的该智能电池用于对电子仪器的电子元件供电。
[0020]智能电池1包括至少一个电子电源电压控制电路8。电路通过其连接垫18中的一个连接到电池的内部正端子5并且对于操作同样连接到电池的内部负端子4，该内部正端子5被定义为阴极5，该内部负端子4被定义为阳极。可将内部负电池端子4直接连接到外部负端子2，而可将电路8的输出直接连接到外部正端子3。电子仪器的电力电源由电池结构的两个外部端子2和3提供。
[0021]电池阴极5和阳极4由通过间隔物的插入而互相连接的两种化学物质形成。这两种化学物质在电解质中进行化学反应以便产生通过阴极5和阳极4传递的电能。这些化学物质可由定义阳极4的锂(Li)以及定义阴极5的氧化锰(Mn02)形成。
[0022]电路8在阴极5和外部正端子3之间可包括DC-DC转换器，连接到转换器的处理或控制单元，以及用于控制DC-DC转换器以及处理单元的振荡器。为了节省电池电力，DC-DC转换器可有利地为降压转换器，即电压步降转换器。转换器可连续地运行直到由电池提供的电压达到电池寿命终止阈值(E0L)。在那种情况下，作出通过处理器单元控制的在外部正端子3和阴极5之间的直接连接。
[0023]根据存储在处理单元存储器中的程序，可将电路8的DC-DC转换器配置为行为类似电压步升或电压步降转换器。还可考虑电池充电或放电模式配置DC-DC转换器。例如在电池充电的情况下，可将DC-DC转换器最好配置为升压器。
[0024]由于电路8必须置于诸如钮扣电池的小尺寸电池1中，必然存在减少数量的电子器件。电池结构的尺寸可能近似直径20_以及厚度3.2_。将所有电子器件集成在单个集成电路中可能是有利的。在那种情况下，有必要使用具有集成MEMS谐振器的振荡器或完全集成的RC振荡器。
[0025]现在将参考图2a，2b，3a，3b，4a和4b描述智能电池1的结构。该电池1主要包括第一化学物质4和第二化学物质5，其借助于间隔物6装置以及包括电子电源电压控制电路8的电子模块7，8，9互相连接。电路电连接到第一和第二化学物质。
[0026]第一化学物质定义阳极4，而第二化学物质定义阴极5。第一和第二化学物质在传统电解质中进行化学反应。这使得可能生成在阴极5和阳极4之间供应的电能，该阴极5为内部正电池端子，该阳极4为内部负电池端子。有利地，第一化学物质4为锂(Li)，而第二化学物质5为氧化锰(Mn02)。
[0027]智能电池1进一步包括含有所有电池部件的壳2，3。该壳由杯3和盖2形成，假设盖为电池的外部负端子而杯是外部正端子，杯和盖两者均由导电材料制成。盖2可以具有可以是平坦的上部的一般圆柱形形状，以及在外周安装边缘13中终止的圆柱形侧壁。杯3包括基座和边缘部分14，该边缘部分允许其以绝缘方式，特别通过卷曲操作而固定到盖。
[0028]—旦从杯3的基座组装内部电池部分，就将盖2安装在杯3上。将盖2的具有外周边缘13的侧壁插入杯3的边缘部分14的开口内。在盖2的上部分的下表面和杯3的底部之间保持按压内部电池部分。随后，通过卷曲操作，例如随着图2a中以黑色示出的密封垫片的插入，朝向盖壁的外表面的外周边缘13折叠边缘部分14。密封垫片确保盖2与杯3电绝缘并且密封完成的电池。
[0029]定义电池阳极的第一化学物质4，与盖2的上部分的内表面进行直接接触，盖2还形成外部负电池端子2。然而，定义电池阴极的第二化学物质5连接到如下解释的电路8。第二化学物质到电路8的输入端子的连接形成智能电池1的内部正端子。
[0030]携带有电路8的电子模块安装在第二化学物质5的一个面上。该电子模块包括在其一个面上安装有并且至少连接电路8的印刷电路板7，该电路8在封装材料9中封装。印刷电路板7优选只有具有导电通路26，27，28的一个层和导电通路的层上的绝缘层的一个第一面。印刷电路板7的第二绝缘面固定到第二化学物质5或与第二化学物质5接触。优选将电路8置于印刷电路板7上的中心位置。
[0031]电路8通过在印刷电路板7的第一面上的至少一个第一导电通路26连接到至少一个第一电连接垫23。第一导电通路26连接到电路8的至少一个输出端子。优选地，可提供至少三个第一电连接垫23，其均匀地间隔并且描述圆的部分。该三个第一连接垫23优选相同并且置于印刷电路板7的中心和外周之间的中间。因