用于减少仪表读取模块中的电池钝化的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于防止电子仪表读取模块中的过度电池钝化的方法和装置。该模块大部分时间在低功率状态下操作。低功率状态在定义的传送时间被中断，其中，该模块临时开启或者另外激活被包括的通信发射机，以用于数据到远程节点的无线传输。由于其在数据传输之间的时间期间的低电流汲取，模块的电池易受到钝化层构建。然而，有利地，模块被配置成在除定义的传送时间之外的时间（例如在数据传输之间的间隔）执行其发射机的伪激活。这些伪激活并不是用于数据传输，而是用于相对高功率发射机的临时激活，以用于减少在下一次数据传输之前在电池上的钝化层构建。
【专利说明】用于减少仪表读取模块中的电池钝化的方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明一般地涉及使电子设备中的电池退钝化，并且更特别地涉及在已经存在于设备中的功能硬件没有执行正常操作的时间使用该功能硬件使电池退钝化(depassivating)。
【背景技术】
[0002]电池被用作用于多种不同功能设备的电源。诸如锂电池之类的许多电池具有长的搁置寿命，并且能够在延长的时间段内对功能设备供电。当设备具有在设备没有执行功能操作时从电池汲取非常小的电流的待机模式或者另外操作在低电流状态时，可进一步延长电池的寿命。
[0003]锂和某些其他类型的电池的一个方面是通过金属阳极与阴极之间的反应而形成的钝化层的形成。钝化层是随时间推移构建的电阻层，其防止或减少电池的内部放电，因此允许有较长的搁置寿命。当电池被暴露于高环境温度时，钝化层也可更快地构建。钝化层的缺点是当在待机时段之后首次使用电池时，电池显示出初始可用电压的下降。初始可用电压可能不足以适当地对设备供电，从而促使设备关断或放弃由设备执行的特定正常操作。
【发明内容】
[0004]本文教导公开了 一种用于防止电子仪表读取模块中的过度电池钝化的方法和装置。模块大部分时间在低功率状态下操作。低功率状态在定义的传送时间被中断，其中，模块临时开启或者另外激活被包括的通信发射机，以便向通过无线通信网络可到达的远程节点进行数据传输。由于其在数据传输之间的时间期间的低电流汲取，模块的电池易受到钝化层构建。然而，有利地，模块被配置成在除定义的传送时间之外的时间(例如在数据传输之间的间隔中)执行其发射机的伪激活(dummy activation)。这些伪激活并不是用于数据传输，而是相对高功率发射机的临时激活，用于减少在下一次数据传输之前在电池上的钝化层构建。
[0005]一个示例性实施例提供了 一种防止电池供电的电子仪表读取模块中的过度电池钝化的方法。该方法包括使用电池供电的相对低功率电路以持续的方式(on an ongoingbasis)从相关联仪表中收集计量数据，并使用也被电池供电且在传送时间期间被临时激活的相对高功率通信收发机在定义的传送时间通过无线通信网络向远程节点传送计量数据。有利地，该方法还包括在除定义的传送时间之外的额外时间执行通信收发机的伪激活，不是用于传送计量数据而是用于使电池退钝化。
[0006]在另一实施例中，防止电子仪表读取模块中的过度电池钝化的方法包括在低功率状态下操作达延长的时间段，并且在处于低功率状态时收集或另外保持对于相关联仪表的计量数据。该方法还包括通过激活通信收发机，包括发射机，来在定义的传送时间中断低功率状态，以便执行数据传输，并在除所述定义的传送时间之外的额外时间通过激活发射机来中断低功率状态，并不是用于数据传输，而是用以减少电池中的钝化层构建。[0007]在又一实施例中，电子仪表读取模块被配置成用于用电池的电池供电的操作，并包括控制器和无线通信收发机。控制器被配置成从与仪表相关联的接口电路获得计量数据，并且通信收发机被配置成将模块通信耦合到通过无线通信网络可到达的远程节点。此夕卜，控制器被配置成:在定义的传送时间临时开启或另外激活通信收发机，以用于所述计量数据或其他信息的传输；以及在除所述定义的传送时间之外的额外时间执行通信收发机中发射机的伪激活，以便使电池退钝化。
[0008]当然，本发明不限于以上对优点和特征的简要概述。根据以下详细论述以及根据随附说明，本领域技术人员将认识到额外的特征和优点。此外，可根据期望单独地或以任何组合来使用多个实施例的多个方面。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是通过无线通信网络而通信耦合到远程节点的电池供电的、仪表读取模块的一个实施例的框图。
[0010]图2是诸如图1中所示的电池供电的仪表读取模块的一个实施例的框图。
[0011]图3是公开使电子仪表读取模块或其他电池供电的电子设备的电池退钝化的方法的一个实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0012]本申请旨在一种用于防止电池供电的设备，比如电池供电的电子仪表读取模块(“模块”)，中的过度电池钝化的方法和装置。作为非限制性示例，此类模块各自包括由电池供电的功能电路，其以持续的方式从相关联仪表收集计量数据。在这里，“持续的”方式不一定意指连续读取，而是暗示模块随时间推移而跟踪或另外记录仪表数据。例如，模块可跟踪脉冲计数或从相关联仪表读取其他使用相关的数据。
[0013]示例性模块还包括由模块的电池供电的收发机。在非限制性示例中，收发机关闭或者否则在大部分时间不活动，以节省电力。在定义的传送时间，其可以是预定的和/或事件驱动的，模块开启其通信收发机的至少发射部分，并向可通过无线通信网络到达的远程节点传送计量数据或其他信息。
[0014]通常，模块还激活其收发机的接收机部分，与发射机激活一致，以用于双向通信，诸如用于接收其传输的确认等。模块还可在其他时间仅激活接收机部分，以侦听以该模块为目标的消息，并且将理解的是收发机的接收机部分可以以显著低于发射机的功率进行操作。
[0015]示例性收发机包括被配置成在定义的上行链路和下行链路频率上，诸如在900MHz频谱内，进行操作的射频收发机，并且可包括数字调制器和解调器电路。此外，在一个或多个实施例中，收发机包括发射机，例如具有功率放大器(PA)，其被配置成以定义的发射功率进行操作。示例性发射功率包括0.5瓦、I瓦和2瓦。在至少一个实施例中，被包括的发射机针对其发射功率是可编程的，意味着模块能够选择或者另外控制发射功率。在此类操作的一个示例中，模块可使用提供可接受地可靠的数据传输的最低定义的功率设置。
[0016]在本公开中预期的电池钝化减少方法的宽泛示例中，模块利用其被包括的通信收发机的功率汲取，以便减少被包括的电池中的钝化层构建。也就是说，除了根据模块的定义的、功能操作将收发机用于“正常”通信之外，模块还在某些时间激活其收发机，不是用于实际通信，而是从其电池汲取更高的电流并由此减少在低电流操作的延长时段期间可能已构建的任何钝化层。
[0017]考虑示例性情况，其中模块以持续的方式收集计量数据，同时在低功率状态下进行操作。在示例性情况下，模块可在通信不活动的时间期间汲取50微安。然后，在某些定义的传送时间，模块临时激活其通信收发机，以发送计量数据和/或其他信息。当收发机是活动的时，模块可汲取500毫安或更多。(在这里，“定义的传送时间”宽泛地暗示周期性或其他预定传输以及事件驱动的传输，比如其中模块被配置成可响应于检测警报条件等或者当模块被轮询(polled)或以其他方式被请求发送数据时而自动地传送数据。)。
[0018]因此，能够将示例性模块理解为在潜在地延长的时间段内以非常低的电流汲取进行操作，在数据传输期间以高得多的电流下进行间歇性、临时操作。此类操作潜在地允许模块的电池上的过度钝化层构建，其能干扰模块在其激活其收发机以用于计量数据传输时正确地操作的能力。因此，根据本文中的一个或多个实施例，模块被配置成在实际数据传输之间临时激活其收发机，不是用于数据传输，而是以利用减少另外会在数据传输之间发生的任何钝化构建的较高电流负荷来“袭击(hit) ”电池。
[0019]可将这些激活称为“伪”激活，因为它们不是实际数据传输，而是特别用于在实际数据传输之间调节电池而进行的收发机激活。此外，在一个或多个实施例中，模块智能地管理此类伪传输。
[0020]在一个示例性实施例中，模块并不执行其收发机的伪激活，除非数据传输之间的间隔超过定义的阈值，其可被理解为经历的时间限定元(qualifier)。额外地或备选地，只有当环境温度超过定义的阈值时模块才执行伪激活，这能够是有利的，因为电池钝化问题在较高环境温度下趋向于更严重。注意，此类基于环境温度的判定处理可有资格使用“温度下时间”值，其中只有当模块“浸没(soaking) ”在较高温度下时模块才执行伪激活。
[0021]模块可基于经历时间、温度、电池电压行为等，在如上所述有条件地被触发的“伪激活例程”中实现此类伪激活。在一个实施例中，伪激活例程仅包括一个伪激活一即，被包括的通信发射机的临时、“脉冲”开启。此脉冲的长度可以是固定的或比如根据温度或所观察到的电池电压行为而被适配的。然而，在另一实施例中，伪激活例程是迭代的，意味着例程的一次执行可伴随多于一个伪激活。
[0022]例如，在例程的一次执行中，模块可执行通信收发机的初始开启，并且然后基于观察电池电压如何与初始开启相关联地表现来判定是否执行一次或多次附加开启。此外，模块可适配开启时间脉冲宽度和/或发射机功率设置，以用于电池退钝化(cbpassivation)例程的一次运行内的初始开启和/或任何后续开启。在该方法的有利示例中，模块通过执行初始脉冲并观察电池电压行为来使被退钝化例程所消耗的电池寿命最小化。如果电压表现良好，例如不会下降到定义的操作或测试电压阈值以下，则模块终止电池退钝化例程的此次运行。另一方面，如果电池电压表现不好，则模块通过执行一个或多个附加脉冲来继续电池钝化例程。
[0023]例如，在低功率操作的给定间隔内的某个点处，模块通过将收发机激活达几百毫秒来从电池汲取电流脉冲，而同时观察电池电压。如果电池电压下降到某个被编程的阈值以下，则模块执行可能具有变化的持续时间和电流量值的一个或多个附加脉冲，以进一步调节电池以用于下一个实际数据传输。此类迭代可在观察到可接受的电池电压行为时或在到达被编程的重复极限时结束。
[0024]牢记上述，图1示出电子仪表读取模块的非限制性示例性实施例。特别地，图1描绘了定位于现场中且与仪表100相关联的模块20。模块20被配置成用于低平均电流汲取和长电池寿命，例如二十年。因而，模块20将被理解为大多数时间在低功率状态下操作，被短暂时刻的较高功率操作中断，在较高功率操作期间模块20进行通信操作。
[0025]模块20从仪表100接收输入，例如计量脉冲或其他计量信号。在一个或多个实施例中，模块20被配置成监视并记录(例如，计数或另外存储)诸如对应于仪表旋转的脉冲这样的计量信号以用于计量数据随时间推移的累积。此类操作是在低功率下完成的，例如电流汲取在100微安或以下。模块的电池因此在此低功率操作状态期间易于发生钝化层构建。在类似但备选实施例中，模块20大多数时间在睡眠，但是周期性地唤醒以“读取”相关联仪表100，其可具有能够被模块20感测并解释为使用数据的拨盘或轮位置。
[0026]在任何情况下，模块20还被配置成通过无线通信系统30在定义的传送时间向远程节点40传送收集的计量数据用于相关联用户的接收。作为非限制性示例，远程节点40是由公用事业公司操作的计算机服务器，并且其可被集成到操作和维护系统、计费系统等中或与操作和维护系统、计费系统等通信耦合。在这方面，将理解的是在一个或多个实施例中，模块20还可通过通信网络30从远程节点40接收信号以调整模块20的各种设置或者另外改变模块20的配置，或者对其进行控制，比如用于需求控制。
[0027]通信网络30提供到模块20的双向无线电链路31—例如上行链路和下行链路。为了易于说明，简化了通信网络30的描述并且因此与一个基站32 —起示出。将领会的是，作为实际的实现，通信网络30可包括分布在一个或多个地理区域上的多个基站32，并且这些多个基站32可以以蜂窝式方式被配置，正如公知的那样。根据蜂窝式配置，每个基站32服务于定义的地理区域(小区)，其中，那些小区可以以重叠或邻近的方式被配置以在较大区域上提供或多或少毗连的覆盖。
[0028]作为示例，通信网络30包括来自SENSUS USA公司的FLEXNET无线电网络。FLEXNET无线电网络在900 MHz范围内的许可频谱中操作，其中上行链路利用901至902 MHz而下行链路利用940至941 MHz0这些频谱分配被再分成多个窄带信道，例如25 KHz信道，以便潜在地支持大量的模块20。能够将窄带信道中的单独的一些分配给相应的模块20，或者能够将一组模块20分配成操作在一个或多个此类信道上，同时将其他群组分配给其他信道。使用诸如4、8或16 FSK的频移键控(“FSK”)来按每信道发送数据，其中，可将数据“封装”在预定义位长的消息中。
[0029]从每个此类模块20传送的信息通过通信网络30被传送并被输送至有时也称为“区域网络接口 ”的无线电网络接口(“RNI”)33。RNI33 (其可以是配置有无线电接口的服务器或其他计算机系统)被配置成从远程节点40接收诸如基于IP的分组之类的计算机网络信令，并将此类信令转换成控制和数据信令用于经由基站32来传输。
[0030]相反地，RNI 33提供从单独模块20进入的无线电网络信令到计算机网络信令的转换以便传输至节点40。特别地，可经由接口 34将此类消息提供给远程节点40，接口 34可以是例如可经由诸如经由因特网或通过专用IP网络提供的计算机网络链路来访问的计算机网络接口。关于模块配置的信息可同样地通过接口 34和RNI 33从远程节点40被发送到通信网络30以便由单独作为目标的模块20接收。也就是说，可存在许多模块20，并且通信可被寻址到或另外载送识别被给定下行链路传输确定为目标的特定模块20 (或多个模块20)的信息。
[0031]可将所示模块20操作地连接到多种不同的仪表类型。实施例包括但不限于气、电以及水仪表，其向家庭、企业、镇区、城市等供应相应的商品。模块20将对于仪表100的使用信息传送至远程用户40，以用于计费、监视等。
[0032]另外，还可将模块20操作地连接到各种传感器，包括但不限于用于蓄水器的水位传感器和被操作连接到一台设备的压力传感器。来自此类传感器的信号可触发由模块20进行的数据传输。例如，模块20可发起数据传输以用信号通知如附接的液位传感器所指示的警报条件。
[0033]计量装置的类型因此可确定模块20的传输定时。例如，在某些情景下，使模块20在定义的时间，例如每四小时或者可能一天一次，传送计量数据就足够了。在其他情景下，比如在模块20接收液位传感输入或另外提供条件监视的情况下，其仍可以以预定义间隔传送，但其可另外根据需要来传送，比如当利用被监视信号或由于自测试故障等而检测到例外时。
[0034]所有此类可能性被涵盖在术语“定义的传送时间”中。也就是说，术语“定义的传送时间”暗示预定义的或动态确定的传输间隔和/或暗示根据需要的有条件传输。在此意义上，可将一个或多个实施例中的模块20理解为在一般低功率状态下操作，其中，其正在睡眠或待机(虽然其可参与仪表监视和数据收集)。此低功率状态在定义的传送时间被中断，其中，模块20按临时的方式激活其被包括的发射机，例如达小于一秒，在此期间其向远程节点40传送计量数据并且可能还有其他信息。
[0035]如在图1的情景中所述，各种其他模块20可被定位于现场中的其他位置处且通过通信网络30与一个或多个用户通信。可存在与远程节点40相关联的大量模块20，并且可存在与附加远程节点相关联的其他多个模块20，比如与其他公用事业公司相关联的那些模块。RNI 33因此可为多于一个远程节点20提供通信对接并允许由相应的系统运营商与不同组的模块20进行通信。
[0036]图2示意性地示出模块20的实施例。该实施例将模块20示为用于来自仪表100的信息的远程数据收集的低功率通信模块。然而，在本文中可预期的是能够将在本文中教导的用于减少低功率操作期间的电池钝化层构建的电池调节方法和装置结合到类似地装配有通信收发机的其他类型的电子设备中。
[0037]在任何情况下，在例示中，模块20包括向控制器22和收发机23供应电力的电池
21。注意，收发机23能够例如被控制器22开启和关断，或者另外选择性地在具有零或非常低的电流汲取的不活动模式以及具有基本上较高电流汲取的活动模式下操作，其中，收发机23的电流汲取的实际量值取决于例如已配置传输功率。
[0038]电池21包括将存储的化学能转换成电能的一个或多个电化学电池。电池21被配置成在不要求使用之前充电的情况下直接产生电流。电池21的示例包括但不限于锂电池和碱电池。电池21被构造成具有允许在延长的时间段内间歇性使用的长搁置寿命。
[0039]模块20可包括与电池21相关联的线性调节器28。线性调节器28是保持到控制器22和收发机23的恒定输出电压的电压调节器。[0040]控制器22被电池21供电，并为模块20提供主要操作和控制逻辑。控制器22可包括专用或可编程电路或其任何组合。在至少一个实施例中，控制器22包括一个或多个基于微处理器的电路，比如集成了程序和数据存储器连同计数器/定时器等的低功率8位微控制器。在另一实施例中，在FPGA、ASIC或其他数字处理逻辑中实现控制器22。
[0041 ] 无论如何，控制器22包括接口电路24或与接口电路24相关联用于接收和/或发送关于计量设备100信息。例如，计量设备100可提供数字脉冲或模拟信号，并且可经由通过接口电路24的耦合将这些直接输入到控制器22，或者接口电路24可提供电平移位、信号调节/转换、ESD保护等。
[0042]图2示出附加电路和/或功能元件29，至少可将其中的某些集成到控制器22中。例如，存储器25a存储模块20的操作所需的信息。存储器25a可包括用于操作模块20的功能编程，包括与计量设备100对接并配置收发机23以便传送和/或接收关于远程节点40处的用户的信息。
[0043]因此，在一个或多个实施例中，存储器25a用作计算机可读介质，其提供计算机程序指令的持久性(非暂时性)存储，当此类指令被实施在控制器22中的数字处理逻辑执行时，其根据本文所述的教导来配置模块20。存储器25a还可能够存储配置设置，比如传送时间等以及从计量设备100接收到的或根据监视来自计量设备100的信号而导出的数据。备选地，附加存储器25b提供此类存储并用作用于控制器22的工作存储器。
[0044]通常，模块20可具有程序和数据存储器的组合，并且此类存储器的至少一部分可提供配置数据、计量、数据等的非易失性存储。作为非限制性示例，此类存储器可包括FLASH,EEPROM,SRAM或其任何组合。可使用电池背衬SRAM、EEPR0M等来提供非易失性数据存储。
[0045]另外，温度传感器26确定模块20的环境(周围)温度。注意，温度传感器26被示为功能上分离元件，但在某些情况下其可被集成到控制器22中。作为非限制性示例，温度传感器26包括低成本的“带隙”型温度传感器，但是根据需要或期望可使用其他已知类型的温度传感器。
[0046]控制器22可包括具有一个或多个信道或信号输入端的模数转换器(ADC)，从而允许控制器22将根据温度传感器26所提供的电压模式或电流模式温度信号数字化。当然，温度传感器26可提供温度的直接数字读出。在这种情况下，控制器22仍可将其ADC能力用于读取液位传感器信号等。虽然未示出，但根据讨论中的特定计量配置的需要，控制器22还可包括PWM信号发生器、数模转换器(DAC)等。
[0047]在任何情况下，控制器22使用温度传感器26来监视一个或多个温度相关参数，包括以下各项中的一个或多个:模块20处的当前环境温度；模块20被暴露于在定义的阈值以上的环境温度的时间量；以及温度变化，比如在一个或多个时间段内的环境温度的变化。在一个或多个实施例中，模块20与温度无关地按定时的方式执行电池退钝化，例如其在预定数据传输时间之间的某个点处执行其通信收发机23的伪激活，至少在其中预定数据传输之间的间隔超过定义的阈值持续时间的情况下。
[0048]可将该点偏置为刚好在预定数据传输激活之前，以确保电池21 “准备好”实际数据传输。备选地，可将伪激活定时为大约在间隔的中点发生，其可允许相对于下一定时的数据传输的多一点的钝化层构建，但是还提供减少允许发生的钝化层构建的最大量的优点，并且由此可将电池21保持在大体上更好的条件下以用于不一定能够被控制器22预期的非预定的、事件驱动的传输。
[0049]由于这些定时考虑，并且出于基本功能考虑，模块20的一个或多个实施例包括定时器/时钟27。定时器/时钟27可集成到控制器22中，或者可以是独立的。事实上，至少一个实施例中的定时器/时钟27表不可独立于控制器22的实时时钟以及可被集成到控制器22中的一个或多个低功率数字计数器。可将一个或多个计数器用于例如累计来自仪表100的计量脉冲，并且可将一个或多个其他计数器用于定时数据传输和/或其他进行中的任务。当然，如果安装了的话，还可将实时时钟用于特定的日时任务调度，比如用于使数据传输同步到特定报告时间。
[0050]此外，定时器27可跟踪模块20已被安装到计量设备100的总时间。备选地和/或额外地，定时器27可保持其中设备20的特定操作特征已在操作中的离散时间段。示例包括但不限于控制器22已被激活的时间量以及环境温度在预定阈值以上的时间量等。
[0051]事实上，在一个实施例中，控制器22有利地将温度感测与时间跟踪组合，并且使用此组合信息来控制其通信收发机23的伪激活以用于电池退钝化。也就是说，在一个或多个实施例中，模块20仅基于跟踪其已在其低功率模式下操作多长时间来执行电池退钝化。如果该时间超过定义的阈值，则其执行通信收发机23的伪激活，以确保电池21准备好用于实际数据传输。然而，在一个或多个其他实施例中，模块20根据温度来调节其电池退钝化的性能，例如其取决于环境温度可执行或可不执行退钝化。额外地或备选地，其可改变其如何进取地根据温度对退钝化进行定时。
[0052]在一个示例中，特别地，模块20被配置成如果环境温度在第一定义温度阈值(例如50华氏度)以下则放弃伪激活，并且如果温度在该阈值以上则执行伪激活。在另一示例中，模块20 —般地按定时的方式来执行电池退钝化，但是根据温度来改变此类退钝化的定时或在任何给定退钝化循环中退钝化被重复的次数。这样做允许模块20动态地适配于现实世界的条件，并且能够理解，与其在较低温度下的操作期间的退钝化行为相比，模块20可在诸如在新墨西哥州或亚利桑那州的夏季这样的炎热条件期间更进取地将其电池退钝化(depassivate)。
[0053]图3宽泛地示出模块操作的一个实施例，并且能够被理解为连续地运行的总处理“环路”。因此，所示出的处理将被理解为以简化方式呈现，以便更好地强调与电池退钝化相关联的判定处理。在至少一个实施例中，根据由控制器22进行的存储的计算机程序指令的执行，整体地或部分地基于编程来实现图3的处理方法。将领会到可按照不同的顺序来执行所示步骤中的至少某些，并且为了论述的清楚起见，被分解的某些步骤可被归入其他步骤中或者与一个或多个其他步骤并行地或相结合地被执行。
[0054]牢记那些点，所示处理始于模块20执行“正常”和/或“后台”操作(方框50)。这些操作的特定性质将取决于讨论中的模块20的类型、仪表100的性质和其提供的信号的类型以及其他应用细节。然而，一般地，人们可假设正常/后台操作表示模块20使用相对低功率电路以持续的方式承担的一个或多个任务。
[0055]因此，模块20在正常/后台操作状态下的操作期间，电池21经历低电流汲取，并且至少在某些条件下因此易受钝化层的构建。在正常/后台操作的一个示例中，模块20保持足够的电路连续地或间歇性地活动，以使得其能够根据来自仪表100的计量信号来收集计量数据，并且可不时地激活其通信收发机23的接收机部分，以侦听以模块20为目标的传输。
[0056]当接收机的激活可使从仅仅控制器22所需的电流汲取提高时，将理解的是通信收发机23的发射部分表示收发机23的最大电流汲取，并且该发射部分通常保持被关断或否则失活(inactivated)直至定义的传输时间为止。因此，作为执行正常/后台操作50的部分，模块20确定是否到达用于数据传输的时间(方框52)。
[0057]例如，模块20可确定是预定数据传输的时间和/或已发生需要传输的事件，例如警报条件的检测。在任何情况下，可将从方框52出发的“YES”理解为模块20确定其已达到定义的传送时间。处理因此转到通信收发机23的发射机部分的激活，继之以待发送的数据的传输，例如计量数据、警报条件等(方框54)。当然，模块20还可激活收发机23的接收机部分，以使得其还能够侦听数据、接收其自己的传输的确认等。
[0058]发射机激活是临时的，例如小于一秒或者甚至小于半秒。通常，激活的长度将取决于所使用的传输协议的类型、待发送的数据量，但是其通常在时间上受到限制，这是为了使电池寿命最大化。因此，人们可将方框54理解为是临时激活，然后，模块20将通信收发机23的发射部分退激活(deactivate)或另外关断。
[0059]处理“继续”进行模块20确定是否到达执行电池退钝化的时间(方框56)。在一个实施例中，模块20保持表示自从最后一次数据传输所经历的时间量的定时器或计数器值。因此，在一个实施例中，方框56处的检查是对于自从最后一次数据传输已过去多长时间的简单检查。如果所经历的时间在定义的阈值以下，则模块20确定没到电池退钝化的时间(从方框56出发的“NO”)，并且处理返回至方框50的正常/后台操作。
[0060]另一方面，如果所经历的时间达到或超过定义的阈值，则模块20确定到电池退钝化的时间(从方框56出发的“YES”)，并且发起电池退钝化例程(方框58)。在完成电池退钝化之后，处理返回至方框50的正常/后台处理。因此，在至少一个实施例中，能够将模块20理解为执行重复处理环路，其中其着手其正常/后台操作，而同时检查以查看定义的传送时间是否已到达或被触发并且还检查以查看其是否应执行电池退钝化。
[0061]在一个或多个实施例中，模块20意图用于非常长的电池寿命，例如，多达二十年。在这方面，模块20将被理解为将其大部分时间花费在低功率状态，不时地中断以用于数据传输，在此期间模块20临时开启或另外激活通信收发机23的至少发射机部分，以用于计量数据和/或其他信息的传输。还要注意，模块20还可周期性地仅仅激活通信收发机23的接收机部分，以监视以其为目标的进入无线电信令。这允许模块20提供非常低的平均电流消耗，同时仍保持可通过无线通信网络30而到达。
[0062]因此，在一个或多个实施例中，是否将电池21退钝化的确定是基于时间，在模块20跟踪自从最后一次数据传输以来所经历的时间的意义上，或者在模块20在数据传输之间仅仅执行“预定”电池退钝化的意义上，该数据传输本身在模块20被配置成执行周期性地被定时的、规则的数据传输的意义上可以是“预定的”。
[0063]然而，在本文中也可预期更高级的决策。例如，一个实施例动态地改变用来根据温度而触发电池退钝化的经历时间值。电池退钝化在较高温度下更频繁地发生而在较低温度下不那么频繁发生。在该方法的变型中，如果环境温度保持在定义的低温度阈值以下，则模块20的一个或多个实施例中止电池钝化。[0064]并且，在一个实施例中，控制器22在激活收发机23的发射部分之前在存储器中设定标志，并且在成功激活之后将该标志清除。以这种方式，如果发射机的激活引起将控制器22重置的电压下降，则能够在重启时读取该标志以检测该事件。也就是说，如果标志在控制器22重启时已被设定，则其将该重启解释为由发射机引发的电压下降而引起。因此，在这样的实施例中，模块20可放弃退钝化操作除非且直至其检测到发射机引发的低电压故障为止。
[0065]在又一变型中，模块20控制其如何根据环境温度来执行电池退钝化。例如，在一个实施例中，模块20可延长其在伪激活期间将发射机开启多长时间，如果环境温度在定义的阈值以上的话。额外地或者备选地，其可在最初开启发射机，继之以发射机的一次或多次直接连续激活一即，在方框58中一般地示出的钝化例程的一次执行期间，其可控制发射机从电池21汲取两个或更多连续电流“脉冲”。
[0066]在这方面，将理解的是通信收发机23中的发射机可在其发射功率方面被固定并且因此可具有固定的最大电流汲取。在这种情况下，根据温度和/或根据所观察的电池电压，模块20能够改变发射机针对伪激活被开启以用于电池退钝化的时间长度。事实上，在至少一个实施例中，基于控制器的对电池电压的相应观察来动态地适配电池退钝化。
[0067]在一个此类示例中，控制器22结合发射机的激活来观察电池电压行为以用于实际数据传输，并且判定其是否应在下一次数据传输之前执行电池退钝化。使用非限制性工作数目，可将模块20配置成每四个小时执行一次数据传输。如果控制器22在每个此类传输时监视电池电压，并且当发射机被开启以用于数据传输时未观察到电池电压的过度下降，则其放弃执行电池退钝化。
[0068]另一方面，如果在用于数据传输的给定发射机激活时，控制器22观察到过度电压下降，例如结合执行数据传输电池电压下降到最小定义的电压阈值以下，则其执行发射机的伪激活以用于电池退钝化，这有时在下一次数据传输之前进行。其可在下一次数据传输之前定义的时间一例如，在传输之间的中途一或者直接在下一次数据传输之前这样做。
[0069]该技术即使在其中下一次数据传输被请求或需要的情况下也起作用，例如响应于警报信号。换言之，模块20能够检测警报条件或其他触发事件、执行发射机的伪激活以用于退钝化并且然后执行实际数据传输。这样做避免了经历故障或重置的风险，否则这些风险可能在没有任何先前的退钝化调节而执行数据传输的情况下发生。
[0070]在其他实施例中，收发机23的发射机具有可调整发射功率。在这种情况下，控制器22可基于伪激活的持续时间和/或发射机的发射功率设置(即，伪激活电流的量值)来执行电池退钝化。在一个示例中，控制器22在发射机被设定在例如其最低功率设置的情况下执行初始伪激活并观察电池电压。如果电池电压并未下降到给定阈值以下，则控制器22终止退钝化例程的当前执行。(控制器22可使用其ADC来监视电池电压，或者可使用基于比较器的电路一未示出一具有一个或多个比较阈值)。
[0071]然而，如果电池电压在初始伪激活中显示出过多的下降，则其执行下一伪激活，可能在较高功率设置下。能够重复此处理直至电池电压表现良好和/或达到重复极限，例如在退钝化例程的任何一次执行中可允许不超过四次激活。
[0072]在一个或多个实施例中，存储器25a或25b可包括以温度范围为索引的数据表。该表格包括指示控制器22如何或何时执行电池退钝化的控制设置。因此，该表格能够包括退钝化设置的频率、发射功率设置等。可将所有此类设置锁到温度范围或阈值上，以使得电池退钝化在较高温度下更进取地发生，并且在较低温度下不那么进取地或者根本不发生。
[0073]在任何情况下，将理解的是激活通信收发机23中的发射机(例如，PA)使用通信收发机23的固有较高电流汲取来破坏电池的钝化层。因此，如图2中所示，收发机23在被激活时从电池21汲取电流I#;。收发机23从电池21汲取比控制器22大得多的电流量，因此1^^ ? Iesjo收发机23的操作因此表示对于模块20的相对高的电流事件。
[0074]如将领会的，收发机23在退钝化期间的功能不同于其通过通信网络30来传送所收集的数据和从通信网络30接收信号的正常操作。在一个实施例中，发射机被开启但没有数据被传送。在一个或多个其他实施例中，在伪激活期间传送测试信号或其他虚拟(dummy)数据。此外，发射机可在伪激活期间在不同的发射频率下操作，或者设置成除其“标准”或分配通信信道之外的某些东西，以避免伪激活引起对由在网络30中操作的其他模块20进行的实际数据传输的不期望干扰或中断。
[0075]值得注意的另一点是术语“退钝化”等指的是防止其中电池21不能为控制器22和收发机23供应所需电压以执行它们的正常操作的过度电池钝化层构建的处理。该钝化层被去除或破坏的实际量可根据应用、涉及到的电池的类型和/或在伪激活中所使用的电流量值和持续时间而变。将领会到的是本文中的电池退钝化因此不一定意指精确量的钝化被去除，或者所有构建的钝化在任何给定伪激活期间被去除。相反，本文中的处理意图防止电池钝化的过度构建，并且由此避免否则可能出现的模块20的操作故障。
[0076]此外为了易于描述，使用诸如“下”、“下面”、“较低”、“之上”、“上”等空间相关术语来解释一个元件相对于第二元件的定位。除图中那些所描绘的不同的取向之外，这些术语还意图涵盖设备的不同取向。此外，还使用诸如“第一”、“第二”等术语来描述各种元件、区域、部分等，并且也不意图是限制性的。贯穿整个描述，相同的术语指示相同的元件。
[0077]如本文所使用`的，术语“具有”、“含有”、“包括”、“包含”等是开放性术语，其指示所述元件或特征的存在，但是不排除附加元件或特征。冠词“一”、“一个”和“该”意图包括复数以及单数，除非上下文另外明确地指出。
[0078]最后，在不脱离本发明的范围和本质特征的情况下，可以以除那些本文阐述的方式之外的其他特定方式来实施本发明。因此，当前实施例应在所有方面被视为例示性而非限制性的，并且在随附权利要求的含义和等同范围内发生的所有修改意图被包含在其中。
【权利要求】
1.一种防止用电池供电的电子仪表读取模块中的过度电池钝化的方法，所述方法包括: 使用电池供电的相对低功率电路以持续的方式从相关联仪表中收集计量数据； 在定义的传送时间，使用相对高功率通信收发机通过无线通信网络向远程节点传送所述计量数据，所述相对高功率通信收发机同样由电池供电且在传送时间期间被临时激活；以及 在除定义的传送时间之外的额外时间执行通信收发机的伪激活，不是用于传送计量数据，而是用于使电池退钝化。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，执行所述伪激活包括:在周期性数据传输之间的每个时间间隔中执行一个或多个伪激活。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，执行所述伪激活包括根据以下各项中的一项或多项来判定执行或者跳过任何给定的伪激活:自从最后一次数据传输或伪激活以来所经历的时间；环境温度值或温度下时间值；或者根据在最后一次数据传输或伪激活期间测量的最小的所观察到的电池电压。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括:根据环境温度来调节所述伪激活的性能，以使得当环境温度值或温度下时间值超过预定阈值时执行所述伪激活，并且否则的话则不执行所述伪激活。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，执行所述伪激活包括:监视环境温度并在较高温度下更频繁地执行伪激活而在较低温度下不那么频繁地或根本不执行伪激活。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，执行所述伪激活包括:响应于检测到电子仪表读取模块处的环境温度在预定时间段内增加预定量而触发伪激活。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，执行所述伪激活包括:响应于检测到执行在前的数据传输或在前的伪激活时出现的过度电池电压下降而在下一次数据传输之前触发伪激活。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，执行所述伪激活包括:针对每个所述伪激活而执行电池退钝化例程，所述电池退钝化例程包括通信收发机中的功率放大器的一个或多个伪激活。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述电池退钝化例程包括迭代例程，所述迭代例程有条件地执行功率放大器的多于一个激活，该执行步骤取决于环境温度或温度下时间、取决于观察与功率放大器的每个此类激活相关联的电池电压行为。
10.一种防止用电池供电的电子仪表读取模块中的过度电池钝化的方法，所述方法包括: 在低功率状态下操作达延长的时间段，并且在处于低功率状态时收集或另外保持来自相关联仪表中的计量数据； 在定义的传送时间通过激活通信收发机，包括发射机，来中断低功率状态，以用于执行数据传输；以及 在除所述定义的传送 时间之外的额外时间通过不是用于数据传输而是用于减少电池中的钝化层构建而激活发射机来中断低功率状态。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述额外时间中断低功率状态包括:在所述数据传输之间的一个或多个时间期间临时激活发射机。
12.一种被配置成用于用电池的电池供电的操作的电子仪表读取模块，所述模块包括: 控制器，被配置成从与仪表相关联的接口电路获得计量数据；以及 通信收发机，被配置成将所述模块通信耦合至通过无线通信网络可到达的远程节点；以及 其中，所述控制器被配置成: 在定义的传送时间临时开启或另外激活通信收发机，以用于所述计量数据或其他信息的传输；以及 在除所述定义的传送时间之外的额外时间执行对所述通信收发机中的发射机的伪激活，以用于使电池退钝化。
13.根据权利要求12所述的模块，其中，所述控制器被配置成:通过在周期性数据传输之间的每个时间间隔中执行一个或多个伪激活来执行所述伪激活。
14.根据权利要求12所述的模块，其中，所述控制器被配置成根据以下各项中的一项或多项来判定是执行还是跳过任何给定的伪激活:自从最后一次数据传输或伪激活以来所经历的时间；环境温度值或温度下时间值；或者根据由控制器测量的用于最后一次数据传输或伪激活的最小的所观察到的电池电压。
15.根据权利要求12所述的模块，其中，所述控制器被配置成:根据环境温度来调节所述伪激活的性能，以使得当环境温度值或温度`下时间值超过预定阈值时执行所述伪激活，并且否则的话则不执行所述伪激活。
16.根据权利要求12所述的模块，其中，所述控制器被配置成:基于监视环境温度并在较高温度下更频繁地执行伪激活而在较低温度下不那么频繁地或根本不执行伪激活，来执行所述伪激活。
17.根据权利要求12所述的模块，其中，所述控制器被配置成:响应于检测到电子仪表读取模块处的环境温度在预定时间段内增加预定量而触发伪激活。
18.根据权利要求12所述的模块，其中，所述控制器被配置成:响应于检测到执行在前的数据传输或在前的伪激活时出现的过度电池电压下降而在下一次数据传输之前触发伪激活。
19.根据权利要求12所述的模块，其中，所述控制器被配置成:基于针对每个所述伪激活执行电池退钝化例程而执行所述伪激活，所述电池退钝化例程包括将通信收发机中的功率放大器临时开启一次或多次。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述电池退钝化例程包括迭代例程，其中，所述控制器被配置成:有条件地执行功率放大器的多于一个激活，该执行步骤取决于环境温度或温度下时间、取决于观察与功率放大器的每个此类激活相关联的电池电压行为。
【文档编号】H01M10/42GK103828120SQ201280033179
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2012年5月1日 优先权日:2011年5月5日
【发明者】N.希思 申请人:申舒斯美国有限公司