热插拔蓄电池改进模块的制作方法

专利名称：热插拔蓄电池改进模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及热插拔蓄电池电路，更具体地涉及可用于对原来不具有蓄电池热插拔 能力的设备进行改进的电路。
背景技术：
很多测试仪器、膝上型计算机和其他便携电气设备和电子设备由蓄电池供电，当 然，蓄电池提供电力的能力是有限的，在电力耗尽后，蓄电池必须被充电或者用新蓄电池或 重新充电的蓄电池来代替。在更换蓄电池期间，如果没有某一用于向设备供电的专门配置， 那么在蓄电池更换操作期间必须关闭设备。这种关闭可能是不期望的。例如，一旦被关闭， 测试仪器可能会失去校准、鉴定和/或用户输入的参数，因此，一旦设备得到充电的蓄电池 并启动，需要漫长的重新校准、重新鉴定和/或设置步骤。重新校准、重新鉴定和/或设置 程序必需消耗时间和一些新插入蓄电池的电力，因此降低了用户的工作效率和蓄电池能够 为用于生产用途的设备供电的时间。而且，如果在漫长实验的中期测试仪器的蓄电池耗尽并需要更换，那么在蓄电池 更换期间，测试仪器可能丢失一直收集至蓄电池耗尽时的数据，因此，实验可能要重新开 始。重新开始实验可能出现问题，特别是在实验涉及破坏性测试的时候，这是因为大部分或 者所有的测试样本可能在实验的第一部分已经被损坏，剩下的测试样本数量不足以从头实 施整个实验。一些电子设备包括两个同等大小的主蓄电池槽，允许每次更换主蓄电池中的一 个，而由另一个主蓄电池来继续操作设备。这种配置通过交互地更换蓄电池使设备能够基 本上连续工作。然而，这种设备需要电路，所述电路从两个蓄电池中的一个优先地提取电力 直至该蓄电池耗尽，然后在更换耗尽的蓄电池期间，自动地从两个蓄电池中的另一个提取 电力。而且，对于小型、手持式测试仪器来说，这种配置需要太多的空间，并可能引入太多的 重量。—些电子设备包括“桥式”蓄电池备用电路，在更换耗尽的蓄电池期间，该“桥式” 蓄电池备用电路在短期内向设备提供电力，通常只有几分钟。例如，MAX1612集成电路(可 从Maxim Integrated Products, Inc. , Sunnyvale，CA(加利福尼亚州森尼韦尔的美信集成 产品公司)得到)或LTC1558集成电路(可从Linear Technology Corporation,Milpitas, CA(加利福尼亚州米尔皮塔斯的凌力尔特公司)得到)使设备能够在更换主蓄电池期间由 单独的、专用的辅助或者备用桥式蓄电池来供电。一旦使用充电的蓄电池来更换耗尽的主 蓄电池，一些可用电路就对桥式蓄电池充电。在某些情况下，在更换主蓄电池期间，设备必须进入低功耗状态。遗憾的是，不包括多个全尺寸主蓄电池槽或者桥式 蓄电池备用电路和专用桥式蓄 电池的设备在更换其主蓄电池期间，必须被关闭。

发明内容
本发明的实施方式提供热插拔蓄电池改进模块，其可用于蓄电池供电设备，如测 试仪器、膝上型计算机、毒气报警设备、闪光灯等。热插拔蓄电池改进模块可连接至设备的 蓄电池端子。设备的蓄电池端子通常与一个或多个蓄电池上的端子兼容(为简化，在本文 中共同地称为第一蓄电池)。热插拔蓄电池改进模块包括与一个或多个蓄电池上的端子兼 容的多个电力接收端子(为简化，在本文中共同地称为第二蓄电池)。第一蓄电池和第二蓄 电池可以是相同类型，或者第一和第二蓄电池可以是不同类型。例如，可以按照与第二蓄电 池上的端子基本相同的方式配置第一蓄电池上端子的配置，或者第一蓄电池上的端子可以 配置为不同于二蓄电池上的端子。热插拔蓄电池改进模块还包括多个供电端子，其与设备的蓄电池端子兼容。在使 用中，热插拔蓄电池改进模块被布置以使得供电端子与设备的蓄电池端子相接触。热插拔 蓄电池改进模块还包括能量存储设备和连接至能量存储设备、电力接收端子和供电端子的 电路。在第一模式中，将能量接收端子联接至供电端子，而在第二模式中，将能量存储设备 联接至供电端子。在第一模式的示例中，当将充电蓄电池连接至热插拔蓄电池改进模块时，电路从 蓄电池引导电力，经由电力接收端子和供电端子，到达设备。然而，在第二模式的示例中，当 插拔蓄电池时，电路从能量存储设备引导电力，经由供电端子，到达设备。所述电路可被配 置为从可用电源，即自连接至电力接收端子的蓄电池，经由电力接收端子对能量存储设备 充电。可根据蓄电池是否联接至电力接收端子或者具有至少预定水平电量的蓄电池是 否联接至电力接收端子，来确定所述模式。这样，在一个实施方式的第一模式中，将蓄电池 联接至电力接收端子，而在第二模式中，没有蓄电池联接至电力接收端子。在另一个实施方 式的第一模式中，具有至少预定水平电量的蓄电池联接至电力接收端子，而在第二模式中， 没有蓄电池或具有小于预定水平电量的蓄电池联接至电力接收端子。改进模块的至少一部分可具有基于第一蓄电池至少一部分的形状因素的形状因 素，即，蓄电池与设备的蓄电池端子兼容。例如，具有供电端子的模块的一部分可具有与蓄 电池端子所在的第一蓄电池的一部分相类似的形状因素。在一个实施方式中，热插拔蓄电池改进模块包括基底，多个电力接收端子和多个 供电端子布置在基底上。基底可以，但不必须，足够薄以安装在蓄电池的端子和设备的蓄电 池端子之间，使得原始主蓄电池可以用作热插拔蓄电池。该模块可以包括与基底分开的外 壳，而电路可以布置在外壳中。电缆可以将电路连接至电力接收端子和供电端子。热插拔蓄电池改进模块可包括保持结构，其配置用于至少保持模块的供电端子与 设备的蓄电池端子相接触，即使主蓄电池从设备中移除。保持结构是可拆除的。例如，保持 结构可以包括在接近改进模块的至少一部分表面上或相反邻近改进模块的表面处的弹性 摩擦材料。保持结构可以包括可放大结构，如足够小以便插入到蓄电池盒之中然后可以放大到与至少部分蓄电池盒机械地接合的结构，如通过摩擦。保持结构可以包括具有至少部 分旋转能力的结构，如凸轮或者其他偏心结构，当其旋转时，与部分蓄电池盒接合(如通过 挤压或者通过进入凹处)。在其他实施方式中，保持结构可以是永久的，如粘合剂，易碎结构 或者具有在蓄电池盒中具有结构的机械连动装置。热插拔蓄电池改进模块可包括用于接纳可移除工具的端口，通过所述端口，改进 模块可被移除而不与设备的蓄电池端子接触。例如，工具可用于放大可放大结构或者旋转 上述至少部分地可旋转结构。而且，工具可用于用足够的力拉动模块以克服可将模块保持 在适当位置的摩擦力。热插拔蓄电池改进模块可包括索引结构，其与设备的结构合作来限制改进模块在 设备的蓄电池盒中的方向。索引结构可包括轮毂、脊、沟槽等或者其组合。索引结构可便于 布置模块，使得供电端子形成，和/或保持与设备的蓄电池端子的适当接触。能量存储设备可以是一个或多个可充电蓄电池(共同地是蓄电池)和/或一个或 多个电容器(共同地是电容器)。本发明的另一个实施方式提供了一种方法，用于在更换蓄电池期间向设备提供临 时电力。热插拔蓄电池改进模块插在设备的蓄电池端子和蓄电池上的端子之间，使得蓄电 池的端子的至少之一与设备的任何蓄电池端子都没有物理和直接电接触。(在这方面，“直 接电接触”是指蓄电池上的端子触碰到设备的蓄电池端子，使得电流在其之间流动。)在更 换蓄电池期间，从热插拔蓄电池改进模块向设备的蓄电池端子提供电力。在蓄电池更换期间，更换蓄电池的端子可连接至热插拔蓄电池改进模块，使得更 换蓄电池的端子的至少之一与设备的任何蓄电池端子没有物理和直接电接触。一旦安装了 更换蓄电池，就可以从更换蓄电池向设备的蓄电池端子提供电力。通过将多个电力接收端子布置为与蓄电池上的端子物理和直接电接触并且将多 个供电端子布置为与设备的蓄电池端子物理和直接电接触，热插拔蓄电池改进模块可以被 插在设备的蓄电池端子和蓄电池上的端子之间。另外，提供了包含能量存储设备的电路，并 将该电路联接至电力接收端子和供电端子。一旦插入所述模块，在蓄电池更换期间，通过从 能量存储设备经由供电端子提供电力，就可以提供电力。另外，更换蓄电池的端子可连接至电力接收端子，使得更换蓄电池的端子的至少 之一与设备的任何蓄电池端子都没有物理和直接电接触。可选地，可从连接至电力接收端子的蓄电池，即更换蓄电池，对能量存储设备充 电。


通过参考下面具体实施方式
的详细描述并结合附图，将更全面地理解本发明，其 中图1是示例性现有技术的、非热插拔蓄电池供电设备的立体图；图2是示例性现有技术的、可以用于图1中设备的蓄电池的立体图；图3是图1中设备的立体剖视图，其示出了安装在设备中的图2的蓄电池；图4和图5是分别示出了根据本发明的实施方式、可以用于图1中设备的改进模 块的顶部和底部的立体图6是示出了根据本发明的实施方式，可以用于图4和图5中改进模块和图1中 设备的示例性热插拔蓄电池的立体图；图7是示出了根据本发明的实施方式的安装在设备中的图4和图5中改进模块和 图6中蓄电池的立体图；图8是根据本发明的实施方式的、图4和图5的改进模块中电路的示意性框图；图9是根据本发明的另一个实施方式的、图4和图5的改进模块的示意图； 图10是根据本发明的又一个实施方式的、图4和图5的改进模块的示意性框图；图11是根据本发明的再一个实施方式的、安装在设备中的改进模块和图2的蓄电 池的立体剖视图；以及图12是根据本发明的实施方式，示出了在更换蓄电池期间，可以被执行以便向设 备提供临时电力的操作的流程图。
具体实施例方式根据本发明的实施方式，公开了用于改造蓄电池供电的电气设备或电子设备以在 不关闭设备的情况下支持设备主蓄电池的热插拔的方法和装置。改进模块电连接至设备的 蓄电池端子，其中原始主蓄电池将以其他方式连接至设备，而热插拔蓄电池电连接至改进 模块。当将充电的热插拔蓄电池连接至改进模块时，改进模块从热插拔蓄电池向设备供电。 改进模块包括桥式蓄电池和电路，该电路从热插拔蓄电池向桥式蓄电池充电，并且在更换 热插拔蓄电池期间从桥式蓄电池向设备供电。改进模块可包括这样的结构，即使在主蓄电池从设备中移除后，该结构也可释放 地保持模块与设备的蓄电池端子相接触。在安装具有充电桥式蓄电池的改进模块的时候， 设备可以像已经安装主蓄电池一样工作，无论热插拔蓄电池是否安装。这样，可不断地更换 热插拔蓄电池，并且设备可连续地工作，持续任何期望的时间，在热插拔蓄电池需要更换时 不需要关闭设备。改进模块可具有与主蓄电池的全部或部分类似的形状因素，设备被配置以接受所 述主蓄电池(“原始主蓄电池”)。在一些实施方式中，改进模块的至少一部分可具有与原 始主蓄电池的一部分相似的形状因素，原始主蓄电池的该部分包括一个或多个原始主蓄电 池的端子。改进模块包括能够与设备的蓄电池端子兼容的供电端子。在使用中，改进模块 与设备的蓄电池端子相邻地安装，使得改进模块的供电端子与设备的蓄电池端子形成电接 触和机械接触，基本上与原始主蓄电池上的端子会与设备的蓄电池端子形成电接触的方式 相同，如使用原始主蓄电池。改进模块的全部或部分可占据原本将由设备的原始主蓄电池 所占据的全部或部分空间。在安装了改进模块以后，会需要物理上小于原始主蓄电池的热插拔蓄电池，因为 改进模块可占据为设备的原始主蓄电池保留的一些空间。相比于原始主蓄电池，更小的热 插拔蓄电池存储较少能量，因此相比于原始主蓄电池会需要更加频繁地更换。然而，相比于 原始主蓄电池，这种小型热插拔蓄电池在重量是可能更轻，使得设备更轻并且更易使用。而 且，通过安装在设备中的改进模块，可以快速地更换热插拔蓄电池，对于重新校准、重新鉴 定和/或设置程序等没有时间损失。另外，在实验的中期可以更换热插拔蓄电池，而没有数 据损失。
可充电蓄电池可用作热插拔蓄电池。也就是说，耗尽的可充电蓄电池可以从设备 中移除、充电并且随后用于更换其他耗尽的蓄电池。可选地或作为选择，不可充电蓄电池可 继续 地用于操作设备。可交替使用可充电蓄电池和不可充电蓄电池，例如，可以由不可充电 蓄电池更换可充电蓄电池，反之亦然，虽然通常不应该同时地使用可充电蓄电池和不可充 电蓄电池，因为他们的电压和电流放电曲线不同。图1是示例性现有技术的、非热插拔蓄电池供电设备100的立体图，设备100可以 使用模块进行改造，如本文所述，并因此转变为支持蓄电池的热插拔。示例性设备100可以 是手持式独立X射线荧光(XRF)分析仪、手持式独立光发射谱(OES)分析仪或任何其他类 型的由蓄电池供电的设备。图2是示例性现有技术的、可连接到设备100的蓄电池组件200的立体图。例如， 蓄电池组件200可插入到设备100的手柄104的中空部分，如图3所示。蓄电池组件200 的隐藏部分在图3中部分剖视图中示出。蓄电池组件200和设备100可具有协作构件(未 示出)，用于一旦蓄电池组件200完全地插入到手柄104之中就闭锁蓄电池组件200。蓄电 池组件200可包括释放按钮106，当释放按钮106被驱动时，其释放闭锁构件，使得蓄电池组 件200可以从手柄104中抽出。可选地或者作为选择，释放按钮可位于手柄104上，或者设 备100上的其他位置，或者在蓄电池部件200上的其他位置。虽然示出了整块的蓄电池组 件200，但是可选地或者作为选择，一个或多个单独可更换的蓄电池或电池(未示出)可插 入到蓄电池组件200中。类似地，可以使用一个或多个单独的蓄电池组电池(和可选的蓄 电池盒盖)，而非使用蓄电池组件200。回到图2，蓄电池组件200包括两个蓄电池端子204和208，蓄电池端子204和208 与设备100中的蓄电池端子(未示出)相接触。例如，设备100中的蓄电池端子可以是弹 性金属接触件，当蓄电池组件200插入到设备100的手柄104之中时，蓄电池组件200的蓄 电池端子204和208挤压设备100的蓄电池端子。蓄电池组件200的形状因素可以针对蓄 电池组件200待连接的设备100定制设计。在其他方面，可使用标准形状因素蓄电池，如圆 柱形或其他形状的蓄电池。图4和图5是分别示出了根据本发明的一个实施方式的、可以用于图1和图3中 设备100的改进模块400的顶部和底部的立体图。改进模块400可具有与原始主蓄电池组 件200的顶部210(图2中由短划线所限定)的形状因素相类似的形状因素。改进模块400包括多个供电端子，由端子404和408所例证，被配置以与设备100 的蓄电池端子兼容。改进模块400的形状可以在某种程度上不同于原始主蓄电池组件200 的部分210的形状，并且改进模块400的一些尺寸可以大于或小于原始主蓄电池组件200 的相应尺寸，只要改进模块400邻近于设备100的蓄电池端子安装，并且供电端子与设备 100的蓄电池端子电连接。改进模块400可包括索引轮毂、沟槽、脊或其他结构(由轮毂412或沟槽416所例 证)，其与设备手柄104内部的结构、孔等协作，以确保改进模块400相对于设备100的蓄电 池端子的适当定向。可以利用设备手柄104内部的现有结构、孔、轮廓等，或者可以将适配 器(未示出)永久地或者暂时地安装在设备手柄104中以提供与索引结构相协作的结构、 孔等。改进模块400可包括保持结构，该保持结构可释放地保持模块400的供电端子404和408与设备100的蓄电池端子相接触。在一个实施方式中，改进模块400包括弹性的、相 对高摩擦带410，一旦将改进模块400安装在设备手柄104中，带410挤压设备100的手柄 104(图1)内部的结构(未示出)，以将改进模块400保持在适当的位置。改进模块400可 包括布置在改进模块400底部的凹座504 (也成为“端口”)之中的挂钩、环500或另一适合 结构，以便于通过附加协作挂钩或者其他可移除工具并用足够的力拉动环500以克服在带 410和设备手柄104的内部结构之间的摩擦力，从设备手柄104移除改进模块400。
在其他实施方式中，其他类型的机械、磁、粘合或其他结构可用于保持结构。在一 个实施方式中，改进模块400包括可放大或可移动的结构，当其被放大、移动、转动等的时 候，挤压或钩住设备手柄104中的结构。在其他实施方式中，凸轮、楔形物、可旋转偏心构 件、钩子、扣件或其他适合的构件可用于可释放结构。如插入改进模块底部中接入端口的螺 丝刀等工具可用于驱动或释放可释放结构。改进模块400还包括多个电力接收端子，由端子508和510所例证，被配置以与可 热插拔的蓄电池和蓄电池组(共同地称为蓄电池)的端子兼容。热插拔蓄电池不需要配置 为与原始主蓄电池相同。例如，热插拔蓄电池上的端子不需要与设备的蓄电池端子兼容。 为了适应这种情况，与设备上的蓄电池端子相比，电力接收端子508和510可具有不同的形 状、方向和/或位置。也就是说，电力接收端子508和510可与热插拔蓄电池兼容，而不必 与原始主蓄电池兼容。这样，可以使用与设备在其他方面不兼容的热插拔蓄电池。例如，可 以使用最新设计的具有更高容量或其他期望特性的蓄电池。图6是示出用于改进模块400的示例性热插拔蓄电池600的立体图。在这个实 施方式中，除了热插拔蓄电池600较小外，热插拔蓄电池600在形状上与原始主蓄电池 200 (图2)相似。热插拔蓄电池600可以是现成的蓄电池或者是定制设计的蓄电池。改进模块400的电力接收端子508和510可以是弹性金属接触件，当将热插拔蓄 电池600插入到设备100的手柄104之中时，热插拔蓄电池600的端子604和608挤压设 备100的改进模块400的电力接收端子，如图7所例证。图8是改进模块400中电路的示意性框图。电路包括桥式蓄电池800和桥式蓄电 池管理电路804。桥式蓄电池管理电路804通过热插拔蓄电池600或者通过桥式蓄电池800 控制是否向设备100供电(经由供电端子404和408)。当热插拔蓄电池600从电力接收端 子508和510断开连接的时候，或者可选地或者作为选择，当热插拔蓄电池600中剩余电量 低于预定水平时，桥式蓄电池管理电路804提供从热插拔蓄电池600到桥式蓄电池800的 自动切换。可选地或者作为选择，在安装或者从设备100移除热插拔蓄电池600时机械地 操作的转换器(未示出)可连接至桥式蓄电池管理电路804，以触发热插拔蓄电池600和桥 式蓄电池800之间的切换，例如，通过模拟热插拔蓄电池600从电力接收端子508和510断 开连接。当热插拔蓄电池600被连接并且具有足够的剩余电量时，桥式蓄电池管理电路 804使得桥式蓄电池800从热插拔蓄电池600充电。桥式蓄电池管理电路804可以包括控 制电路，用于防止桥式蓄电池800过充，例如，通过模拟热插拔蓄电池600从电力接收端子 508和510断开连接。桥式蓄电池管理电路804可以包括升压变换器(未示出)，用于将由桥式蓄电池 800所提供的电压增加至设备100所需的值，从而减少桥式蓄电池800所需电池的数量，进而减小桥式蓄电池800的物理尺寸。可选地，电路可以包括单独升压DC-DC (直流-直流) 转换器808，以执行此功能。 桥式蓄电池管理电路804和DC-DC转换器808可以是分离、集成或混合电路。根据 Linear Technology Corporation, Milpitas, CA(加利福尼亚州米尔皮塔斯的凌力尔特公 司)的零件号 LTC1558 或者 Maxim Integrated Products，Inc.，Sunnyvale，CA (加利福尼 亚州森尼韦尔的美信集成产品公司)的零件号MAX1612或MAX1613，可以得到用于桥式蓄电 池管理电路之中或者用作桥式蓄电池管理电路的适合的集成电路。根据Maxim Integrated Products, Inc.(美信集成产品公司)的零件号MAX1630或者Wall Industries, Inc.， Exeter, NH(新罕布什尔州埃克塞特沃尔工业公司)的零件号LPQ系列，可以得到用于 DC-DC转换器电路之中或者用作DC-DC转换器的适合的集成电路。图9是改进模块400中电路的另一个实施方式的示意性框图。限流器900限制流 入桥式蓄电池800的充电电流。当热插拔蓄电池600放电或者与电路断开连接时，二极管 904允许电流从桥式蓄电池800经由供电端子404和408流入设备100。“理想二极管”集 成电路可用于二极管 904。根据 Linear Technology Corporation, Milpitas, CA(加利福 尼亚州米尔皮塔斯的凌力尔特公司)的零件号LTC4411，可以得到适合的理想二极管集成 电路。如果需要，可选的升压DC-DC转换器可用于增加桥式蓄电池800的电压。虚线框908 中的电路可以实质上履行图8的桥式蓄电池管理电路804的功能。如果设备100的电流需求大于集成电路桥式电池管理器所能够提供的电流量，那 么自动切换集成电路可用于控制另一个元件，如P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET)，用于功率切换，如图10中示意图所示。功率肖特基二极管1000防止热插拔蓄电 池600反馈。自动切换元件1004控制P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管1008，而蓄电 池充电器集成电路1010控制对桥式蓄电池800充电。从Linear Technology Corporation, Milpitas, CA(加利福尼亚州米尔皮塔斯的凌力尔特公司)，根据的零件号LTC4414可以得 到适合的自动切换元件，根据零件号LTC4053可以得到适合的蓄电池充电器。根据Vishay Intertechnology, Inc.，Malvern, PA(宾夕法尼亚州)的零件号 SUP75P03-07，可以得到 适合的P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管。根据Microsemi Corporation, Irvine, California加利福尼亚州)的零件号UPS840，可以得到适合的功率肖特基二极管。其他适合于各种功能的集成电路包括根据零件号LTC4357，LTC4416，和/或 LTC3455所得到的集成电路，这些集成电路可以从Linear Technology Corporation, Milpitas，CA(加利福尼亚州米尔皮塔斯的凌力尔特公司)得到。图11是改进模块1100的另一个实施方式的立体图，其中，将桥式蓄电池和电路的 全部或部分布置在外壳1102中，其通过线缆1104与供电端子404和408以及电力接收端 子(不可见)相隔离。外壳1100可以临时地或者永久地放置，松动或者固定地放置在适当 位置(如通过粘结或者钩桩保持器)，在设备100之中任何适合的腔或外部任何适合的位 置。线缆1104可足够薄以便贯穿在设备100壳体中的已有开口，沿着设备100的壳体或手 柄104与热插拔蓄电池600之间的分界线1110穿过缝隙，穿过专门创建的用于容纳线缆 1104的开口或者穿过另一个适合的开口或缝隙。可以将供电端子404和408以及电力接收端子布置在薄基底1108上。在某些实 施方式中，基底1108足够薄以便使得原始主蓄电池200可以用于热插拔蓄电池600，由此消除对使用更小热插拔蓄电池的需要。通过热插拔蓄电池600，基底1108可靠向蓄电池端子 (不可见)，使得供电端子404和408与设备的蓄电池端子(未示出)相接触。可选地或作 为选择，基底1108可以通过粘合剂(如在各自的供电端子404和408以及设备的蓄电池端 子之间的导电粘合剂)或者设备手柄104之中的具有结构的机械连动装置(未示出)固定 在适当位置。改进模块的一些实施方式可用于独立手持式XRF分析仪，如可从Thermo Fisher Scientific NITON Analyzers，Billerica，MA 得到的 XL3t 型 XRF 分析仪。当 XL3t 型分析 仪已经开启但是其触发器没有被驱动，即，它的X射线管没有产生X射线时，该分析仪通常 从7. 5V蓄电池中提取约1. 5A，即11. 25瓦特。一瓦特等于一焦耳每秒。假设大约需要15秒 来更换这个分析仪中的电池，那么在电池插拔期间消耗了约169焦耳的能量(15秒XlL 25 焦耳/秒)。因此，考虑到控制电路等之中预期的低效率，需 要使用能够存储和提供至少 约195焦耳能量的桥式电池来提供足够的能量以在电池插拔期间使分析仪工作。额定为 0. 75Ahr、3. 7V的典型小型锂离子充电电池存储约10，000焦耳，其应该足够在电池插拔期 间使XL3t分析仪工作。如果需要高桥式蓄电池放电电流，那么可使用纳米技术锂离子蓄电 池。可从A123Systems Energy Solutions Group，Hopkinton，MA得到适合的纳米技术锂离 子蓄电池。虽然改进模块已经被描述为包括桥式蓄电池，但是根据能量存储需要和放电特性 需要，也可以使用其他能量存储设备。在一些实施方式中，一个或多个电容器，如所谓超级 电容器或超大型电容器，可用于代替或者补充充电蓄电池。例如，充电至7. 5V的IOF电容 器(如两个串联的20F电容器)存储约281焦耳(1/2XCV2)。在电容器放电期间，电容器 两端的电压下降。因此，如上所述，应该使用适合的DC-DC转换器。图12是示出了在更换蓄电池期间，可以被执行以便向设备提供临时电力的操作 的流程图。在步骤1200，热插拔蓄电池改进模块被插入在设备的蓄电池端子和蓄电池的端 子之间。该模块可被插入使得蓄电池端子的至少之一与设备的任何蓄电池端子没有物理和 直接电接触。这样，模块能够将蓄电池与设备隔离，以防止电流从蓄电池中流入设备。这个操作可以包含布置多个电力接收端子与蓄电池的端子相接触，如步骤1210 所示。此外，可以布置多个供电端子，使得供电端子与设备的任何蓄电池端子物理和直接电 接触，如步骤1214所示。而且，如步骤1218所示，可以提供包括能量存储设备的电路，该电 路联接至电力接收端子和供电端子。如步骤1204所示，在开始更换蓄电池时，从热插拔蓄电池改进模块向设备的蓄电 池端子提供电力。这可能包含从能量存储设备经由供电端子提供电力，如步骤1220所示。 可选地，如步骤1208所示，可以由连接至电力接收端子的蓄电池向能量存储设备充电。根据本文所描述的示例性实施方式，提供了用于改造蓄电池供电设备以利用热插 拔蓄电池工作的模块。虽然列举了针对这些实施方式选择的具体数值，但是应该理解的是， 在本发明的范围内，所有参数的值可以在很大的范围内变化，以适合不同的应用。例如，虽 然描述了采用两个蓄电池端子、两个电力接收端子和两个供电端子的实施方式，但是在其 他实施方式中，可以使用其他数量的端子。例如，可以设置为使用三个端子、两个不同电压 或者两个单独电压源。虽然关于本身不具有内置热插拔能力的设备描述了上述改进模块的使用，但是该改进模块可用于本身具有内置热插拔能力的设备。例如，在更换主蓄电池时，在内置热插拔 电路或者内置桥式蓄电池失效或者失效保护操作之后，这种改进模块的使用是有利的。
虽然通过上述示例性实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解的 是，在不脱离本文所公开的发明概念的情况下，可以对示例的实施方式进行修改和改进。例 如，虽然关于手持式测试或者分析仪器描述了改进模块，但是改进模块可用于任何蓄电池 供电设备，如膝上型计算机、毒气报警设备、闪光灯等。而且，可以将所公开的方面，或者这 些方面的一部分按照以上未列出的方式组合。因此，本发明不应被视为受到所公开实施方 式的限制。
权利要求
1.一种热插拔蓄电池改进模块(400，1100)，用于连接至设备(100)的蓄电池端子，所 述设备的蓄电池端子与第一蓄电池(200)上的端子(204，208)兼容，所述模块(400，1100) 包括多个电力接收端子(508，510)，与第二蓄电池(600)上的端子(604，608)兼容； 多个供电端子(404，408)，与所述设备(100)的所述蓄电池端子兼容； 能量存储设备(800)；以及电路(804，808，900，904，1004，1008，1010)，连接至所述能量存储设备(800)、所述电 力接收端子(508，510)和所述供电端子(404，408)，以使得在第一模式中，所述电力接收端子(508，510)被联接至所述供电端子(404，408)；以及 在第二模式中，所述能量存储设备(800)被联接至所述供电端子(404，408)。
2.如权利要求1所述的热插拔蓄电池改进模块(400，1100)，其中，按照与所述第二蓄 电池(600)上的所述端子(604，608)基本相同的方式配置所述第一蓄电池(200)上的所述 端子(204,208)。
3.如权利要求1所述的热插拔蓄电池改进模块(400，1100)，其中，所述电路(804，808， 900，904，1004，1008，1010)被配置为从可用电源经由所述电力接收端子(508，510)对所述 能量存储设备(800)充电。
4.如权利要求1所述的热插拔蓄电池改进模块(400，1100)，其中在所述第一模式中，蓄电池(600)，或者具有至少预定水平电量的蓄电池(600)，被联 接至所述电力接收端子(508，510)；以及在所述第二模式中，没有蓄电池，或者具有小于所述预定水平电量的蓄电池(600)，被 联接至所述电力接收端子(508，510)。
5.如权利要求1所述的热插拔蓄电池改进模块(400，1100)，其中，所述改进模块(400， 1100)的至少一部分具有基于所述第一蓄电池(200)的形状因素的至少一部分(210)的形 状因素。
6.如权利要求1所述的热插拔蓄电池改进模块(400，1100)，进一步包括基底(1108)，所述多个电力接收端子(508，510)和所述多个供电端子(404，408)布置 在所述基底(1108)上；与所述基底(1108)分开的外壳(1102)，所述电路(804，808，900，904，1004，1008， 1010)布置在所述外壳(1102)中；以及线缆(1104)，将所述电路(804，808，900，904，1004，1008，1010)连接至所述电力接收 端子(508，510)并且连接至所述供电端子(404，408)。
7.如权利要求1所述的热插拔蓄电池改进模块(400，1100)，进一步包括保持结构 (410)，被配置以可释放地保持至少所述模块(400，1100)的所述供电端子(404，408)模块 与所述设备(100)的所述蓄电池端子相接触，没有连接至所述电力接收端子(508，510)的 蓄电池(600)。
8.如权利要求7所述的热插拔蓄电池改进模块(400，1100)，其中，所述保持结构(410) 包括接近所述改进模块(400，1100)的至少一部分表面上的弹性摩擦材料或者可放大结构 或者具有至少部分旋转能力的结构。
9.如权利要求7所述的热插拔蓄电池改进模块(400，1100)，进一步包括端口(500)，所述端口(500)被配置以接受可移除工具。
10.如权利要求1所述的热插拔蓄电池改进模块(400，1100)，进一步包括索引结构，所 述索引结构与所述设备的结构合作来限制所述改进模块的方向
11.如权利要求10所述的热插拔蓄电池改进模块(400，1100)，其中，所述索引结构包 括轮毂(412)或者脊或者沟槽(416)。
12.如权利要求1所述的热插拔蓄电池改进模块(400，1100)，其中，所述能量存储设备 (800)包括充电电池或者电容器。
13.一种用于在更换蓄电池(600)期间向设备(100)提供临时电力的方法，所述方法包括在所述设备(100)的蓄电池端子和所述蓄电池(600)的端子之间插入(1200)热插拔 蓄电池改进模块(400)，使得所述蓄电池(600)的端子的至少之一与所述设备(100)的任何 蓄电池端子都没有物理和直接电接触；以及在更换所述蓄电池(600)期间，从所述热插拔蓄电池改进模块(400)向所述设备(100) 的所述蓄电池端子提供(1220)电力。
14.如权利要求13所述的方法，其中插入(1200)所述热插拔蓄电池改进模块(400)包括布置(1210)多个电力接收端子(508，510)与所述蓄电池(600)上的所述端子(604， 608)物理和直接电接触；布置(1214)多个供电端子(404，408)与所述设备(100)的所述蓄电池端子物理和直 接电接触；提供(1218)包括能量存储设备(800)并联接至所述电力接收(508，510)和供电(404， 408)端子的电路(804，808，900，904，1004，1008，1010)；以及在替换所述蓄电池(600)期间提供(1220)所述电力包括从所述能量存储设备(800) 经由所述供电端子(404，408)提供(1220)电力。
15.如权利要求14所述的方法，进一步包括由连接至所述电力接收端子(508，510)的 蓄电池向所述能量存储设备(800)充电(1208)。
全文摘要
改进模块(400，1100)电连接至设备的蓄电池端子，其中原始主蓄电池(200)将以其他方式连接至设备(100)，而热插拔蓄电池(600)电连接至改进模块(400，1100)，因此改造设备(100)以利用热插拔蓄电池(600)工作，在不关闭设备(100)的情况下插拔蓄电池(600)。当将充电热插拔蓄电池(600)连接至改进模块(400，1100)时，改进模块(400，1100)从热插拔蓄电池(600)向设备(100)供电。改进模块(400，1000)包括桥式蓄电池(800)和电路(804，808，900，904，1004，1008，1010)，该电路从热插拔蓄电池(600)向桥式蓄电池(800)充电，并且在更换热插拔蓄电池(600)期间从桥式蓄电池(800)向设备(100)供电。改进模块(400，1100)可包括可释放结构(410)，即使在主蓄电池(600)移除后，该结构保持模块(400，1100)与设备的蓄电池端子相接触。改进模块(400，1100)可具有与主蓄电池的供电端子(404，408)类似的形状因素，设备(100)被配置以接受所述主蓄电池。
文档编号H02M1/10GK102007667SQ200980112281
公开日2011年4月6日 申请日期2009年3月26日 优先权日2008年4月7日
发明者威廉·L·亚当斯, 马克·哈密尔顿 申请人:特莫尼托恩分析仪器股份有限公司