專利名稱：數(shù)字電池組的制作方法
相關(guān)的專利申請(qǐng)本專利申請(qǐng)主張?jiān)?001年10月提出的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)柎a為60/329,459，的專利申請(qǐng)的權(quán)益。
背景技術(shù)：
1.發(fā)明的領(lǐng)域這個(gè)發(fā)明在一般涉及電池組陣列，尤其涉及一個(gè)自動(dòng)恢復(fù)、可動(dòng)態(tài)配置的電池組陣列。它能夠形成多條瞬間電源總線，每條電源總線配置成符合電路中某一特定的組件或模塊(負(fù)載)要求。有時(shí)，該電池組陣列在此被稱為″數(shù)字電池組″或″動(dòng)態(tài)電池組陣列″。
2.現(xiàn)有技術(shù)的說明電子裝置正在變得越來越復(fù)雜。這些復(fù)雜的電子裝置通常都包含許多不同的組件或模塊(負(fù)載)，每個(gè)組件都有其特有的電壓和電流的要求。這里所用″負(fù)載″包含了組件、模塊、組件中分開供電的元件等等。電池組通常對(duì)公用匯流條提供一個(gè)預(yù)定標(biāo)稱值的電力。每個(gè)組件的電力都從那個(gè)公用匯流條中獲取，并流過各種電力調(diào)節(jié)組件，使得各個(gè)運(yùn)行組件具有特定的電流和電壓值，而特定組件需要此和電流和電壓值以執(zhí)行其期望的功能。各種不同大小種類的電路，包括電子電路，都需要利用電能讓它們運(yùn)作。不同種類的電池長(zhǎng)久以來都擔(dān)任這一工作。典型的這類電池都能提供一個(gè)相對(duì)恒的參數(shù)，例如，電壓和電流。一般來說，作了一些努力使得電池輸出參數(shù)保持幾乎恒定。
電路通常由數(shù)個(gè)不同的工作組件和與其相關(guān)的電能調(diào)節(jié)組件構(gòu)成。這些不同的工作組件常常對(duì)電壓，電流和其他電能參數(shù)有不同的要求。電路中所包括的很多組件僅是把電池輸出的電能調(diào)節(jié)成各個(gè)工作組件所需的值。電路中許多的能量都被電能調(diào)節(jié)組件消耗，而這些組件使電池輸出適合各種工作組件的要求。在電路的設(shè)計(jì)上，很多的費(fèi)用和困難都是源于裝入這類電能調(diào)節(jié)組件的需要，而所述電能調(diào)節(jié)組件件僅僅是為了適合電池的輸出以符合各個(gè)工作組件的需要。整個(gè)電路的大小和復(fù)雜性都必須進(jìn)行調(diào)節(jié)，以適應(yīng)把這些電能調(diào)節(jié)組件包括在內(nèi)的要求。把電路微型化的努力因要把這些電能調(diào)節(jié)組件包括在微型電路里的需要而受阻。如果這些電池輸出特定的組件可以被剔除，那么，我們將能夠在所有尺寸，目的和構(gòu)成不同的電路上作出巨大的改良。
通常電池組的常見故障是內(nèi)部短路或者是形成了一個(gè)開路。當(dāng)電池組電池安排成靜態(tài)陣列時(shí)，一個(gè)電池的故障一般會(huì)造成陣列所提供的電能參數(shù)的改變。例如，如果一組并聯(lián)連接的電池組電池中的一個(gè)被拿走，輸出電流就會(huì)下降。如果一組串聯(lián)連接的電池組電池中的一個(gè)被拿走，輸出電壓就會(huì)下降。因開路的電池的故障可能會(huì)完全影響電池組陣列的運(yùn)作。(例如，在一個(gè)串聯(lián)排列的電池組內(nèi))。同樣，因內(nèi)部短路的電池的故障也可能使電池組陣列的運(yùn)作完全受到干擾。每一個(gè)有部分或全部故障的電池會(huì)進(jìn)一步改變參數(shù)。
電路中的工作部件設(shè)計(jì)成在幾乎恒定的能源參數(shù)下工作。因此，在當(dāng)從電池組陣列輸出的參數(shù)因?yàn)殡姵亟M陣列中某個(gè)電池的損壞或故障而改變的情況下，這個(gè)電路可能會(huì)停止工作或不良運(yùn)作。為解決這個(gè)難題提出了各種權(quán)宜之計(jì)。有人想過用印刷電路板的方法制造兩個(gè)相互絕緣的層片，其中一個(gè)層片有多個(gè)獨(dú)立電池組，另外一個(gè)含有多個(gè)數(shù)據(jù)處理單元。每個(gè)數(shù)據(jù)處理單元都連接到自用的電池組。例如，見諾文的美國(guó)專利6,154,855。
諾文專利6,154,855提議用多個(gè)冗余的數(shù)據(jù)處理單元，自動(dòng)剔除壞的單元，并用備用的單元去取代它們，讓數(shù)據(jù)處理單元的陣列對(duì)故障產(chǎn)生容忍度。但是，在諾文專利的提議里沒有提到任何電能調(diào)節(jié)組件被剔除，或者這種剔除是可能的。諾文專利揭示了一個(gè)用冗余單片數(shù)據(jù)處理單元網(wǎng)絡(luò)所組成的一個(gè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。它特別建議，這些單片結(jié)構(gòu)可以是以多層薄而軟的層片形式，大小如普通的信用卡一樣。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的數(shù)據(jù)處理單元是可互換的，可使用重復(fù)的備用單元提供冗余度。每一個(gè)單元包含多個(gè)組件，例如，處理器、存儲(chǔ)器，和輸入/輸出裝置。諾文建議每個(gè)數(shù)據(jù)處理單元應(yīng)有它獨(dú)立自用的電池組電池，使在單元層上有充分的冗余度。那就是，每個(gè)數(shù)據(jù)處理單元應(yīng)有一對(duì)一的關(guān)系的獨(dú)立自用的電池組電池。在諾文建議的權(quán)宜之計(jì)中的電池組電池，在數(shù)據(jù)處理單元之間是不能互相替代的。這種一對(duì)一的關(guān)系為數(shù)據(jù)處理單元內(nèi)所有需要用電的組件提供一個(gè)共用的電源總線?？墒?，在同一個(gè)數(shù)據(jù)處理單元內(nèi)的所有組件一般不會(huì)用同樣的電壓和電流。然而，如果數(shù)據(jù)處理單元中某個(gè)組件需要對(duì)電池組電池的功率輸出作出調(diào)節(jié)，它必須由該數(shù)據(jù)處理單元中的電能調(diào)節(jié)組件來提供。諾文專利也提到，在某一個(gè)總網(wǎng)絡(luò)的某特定的區(qū)域里的相鄰的正常的數(shù)據(jù)處理單元，可能會(huì)加入電源共享的電源總線。它沒有說電源總線是并聯(lián)或是串聯(lián)連接。這種具有多個(gè)互相連接的電池組電池的共用電源總線提供的電壓和電流肯定比一個(gè)單一電池組電池所提供的為大，因而，從共用電源總線所得到的電力和從單一數(shù)據(jù)處理單元內(nèi)單一電池所得到的電力的性質(zhì)是不一樣的。同樣，諾文專利也沒有提到獨(dú)立的單元如何使用來自共用電源總線的電力，而所述單元設(shè)計(jì)成靠單一電池組的電池輸出而運(yùn)行。在任何指定數(shù)據(jù)處理單元內(nèi)每個(gè)耗電的組件之間的隨機(jī)動(dòng)態(tài)連接性，要求每個(gè)用電的組件有它自己獨(dú)立的動(dòng)態(tài)的對(duì)故障有容忍度的電源總線，這是和諾文的理論向違背的。諾文的理論沒有提到讓數(shù)據(jù)處理單元里的每一個(gè)用電的組件都有它自己的獨(dú)立的電源總線，也沒有提到這樣安排的好處。
對(duì)提供動(dòng)態(tài)的電池組電池組陣列也提出過各種權(quán)宜之計(jì)。哈西在號(hào)為碼5,563,002美國(guó)專利中提議用具有單一電力輸出電源總線的程控電池組陣列提供來解決在不同的負(fù)載和電池組充電狀況下提供穩(wěn)定的總電壓或電流輸出的問題。哈西提議用多個(gè)分立的電池用機(jī)械開關(guān)有選擇性地根據(jù)負(fù)載的改變而連接在一起。這樣可以為單一電源總線提供穩(wěn)定的輸出。哈西沒有解決動(dòng)態(tài)地使電壓或電流滿足單一裝置內(nèi)每個(gè)不同的負(fù)載的個(gè)別的電能要求的問題。哈西也沒有提到多個(gè)復(fù)雜的電子裝置可以用動(dòng)態(tài)互連一個(gè)電池組陣列去同時(shí)給單一復(fù)雜裝置內(nèi)分散的組件或模塊提供不同的電壓和電流的方法而被簡(jiǎn)化。哈西所提到的那些機(jī)械開關(guān)適用于單一電源總線上高電能需求的應(yīng)用。這些高電能需求的應(yīng)用，如哈西本人所指出的，常常超出半導(dǎo)體開關(guān)的能力。哈西沒有提議過，用一個(gè)單一電池組陣列動(dòng)態(tài)地形成多條電源總線的方法，可以把每一個(gè)個(gè)別電源總線所負(fù)荷的電能降低到一個(gè)小型的、快速的、有效的廉價(jià)的、可靠的半導(dǎo)體開關(guān)可以負(fù)荷電能，而不需要使用機(jī)械開關(guān)。機(jī)械開關(guān)不能隨機(jī)動(dòng)態(tài)組合。也就是，兩個(gè)獨(dú)立的電池組電池不能在不顧慮它們物理位置的情況下隨機(jī)被選擇和連接在一起。機(jī)械開關(guān)的電池組陣列的外形尺寸受到它所需的空間的限制，這些空間必須能夠容納這樣的一個(gè)開關(guān)。哈西也沒有倡導(dǎo)為每個(gè)負(fù)載提供獨(dú)立的電源總線的論點(diǎn)。個(gè)別的電源總線根據(jù)需要在瞬間由數(shù)個(gè)動(dòng)力電池所組成，而所述電池在獨(dú)立電源總線之間基本上可互相替換的。機(jī)械開關(guān)與固態(tài)裝置上相比本質(zhì)上具有較慢的響應(yīng)時(shí)間。用機(jī)械開關(guān)去瞬間重組多個(gè)電源總線在物理上是不可能的。哈西的設(shè)想的陣列作為組合串聯(lián)并聯(lián)陣列是沒有作用的。就算哈西的設(shè)想能夠在組合的串聯(lián)并聯(lián)的陣列里有作用，如果有一個(gè)電池產(chǎn)生故障，沒有揭示把在該串聯(lián)電路里那個(gè)有故障的電池分流出去。
也有人提出過有故障容忍度的分布式電池組系統(tǒng)。例如，見何根等人的號(hào)碼為6,104,967的美國(guó)專利。何根等人的設(shè)想是一個(gè)分布式電池組系統(tǒng)，特別是供電給電力車輛的電池組系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。它的負(fù)載通常是電馬達(dá)，由共用的電源總線提供電力。何根等人的目的是用一個(gè)共用的電源總線來提供符合預(yù)設(shè)特點(diǎn)的電源。
也有人提出過在柔韌的基片上印刷電化學(xué)電池。例如，見沙度的號(hào)碼為6,395,043的美國(guó)專利。而貝次(BATES)揭示了高能源密度薄膜微電池組。
也有人提出過用于控制多單元電池能源系統(tǒng)的程控系統(tǒng)。例如，見史都華的號(hào)碼為5,422,558的美國(guó)專利。史都華透露了在共用電源總線上的多個(gè)受控制的電池組模塊。也見加思丁的號(hào)碼為6,163,131的美國(guó)專利。
在加朋的號(hào)碼為5,914,585的美國(guó)專利中提及過用陣列中的一個(gè)電池組向另一個(gè)電池組充電的做法。
瑞拉等人的號(hào)碼為6,146,778的美國(guó)專利提議將數(shù)個(gè)電化學(xué)電池選擇性地用集成互連板以并聯(lián)或串聯(lián)的方法連接在一起，不管電池所在的位置。整個(gè)電池裝置的電壓和電流的性質(zhì)據(jù)稱因?yàn)椴煌倪B接方法而改變。瑞拉等人揭示了共用的電源總線。
傳統(tǒng)的半導(dǎo)體開關(guān)陣列提供高達(dá)數(shù)百萬的開關(guān)，每個(gè)開關(guān)有數(shù)百個(gè)輸入/輸出[I/O]的端口，全部由一個(gè)中央處理器(CPU)來控制。開關(guān)的時(shí)間可以以納秒計(jì)算。這種傳統(tǒng)的半導(dǎo)體開關(guān)陣列，例如，門陣列，是可以被程控并有記憶功能。這些半導(dǎo)體開關(guān)陣列的開通電阻可以以毫歐姆來計(jì)量。
各種結(jié)構(gòu)和類型的發(fā)電元件是眾所周知的。電化電池組合，例如鋅-二氧化鎂，鋅-氧化銀，鋰-氧化鈷，鎳-鎘，鎳-氫化金屬，金屬-空氣等等都是已知的。燃料電池組合，例如氫-氧，光生伏打組合例如P和N攙雜的硅，核電池(具有伴生β粒子輻射體，例如超重氫的PN或PIN結(jié))等等都是已知的。其他電能儲(chǔ)存裝置例如電容或者電感器(兩者的組合形成儲(chǔ)能電路)也是已知的。能夠產(chǎn)生電流或電荷的能量傳感器，例如溫度伏打電池(例如，雙金屬電偶、感應(yīng)元件、電容元件、(例如壓電元件)、熱、聲、震動(dòng)等驅(qū)動(dòng)的傳感器，還有接收射頻能量的射頻天線陣列都是已知的。
傳統(tǒng)的扁平、平面、或者薄片類電池組，單一電池(和它密口)橫跨電池組的整個(gè)突出平面。所以，當(dāng)這個(gè)電池組被彎曲時(shí)，剪切的力量會(huì)沿著電池組和電池的全部長(zhǎng)度疊加。結(jié)果，相當(dāng)?shù)募羟辛κ┘拥诫姵睾退姆饪冢@樣因電池封口故障或者電池分隔器的損毀、連同其他形式的故障，會(huì)造成電池的短路、斷裂和封口滲漏。
在各種由傳統(tǒng)電池組推動(dòng)的電路里，構(gòu)成電路的不同的組成元件須要不同的電壓和電流。傳統(tǒng)的電池組系統(tǒng)通常只以一個(gè)最大的電流量提供一種標(biāo)稱電壓，這個(gè)電器裝置所需的各種不同的電壓和電流須要依靠那些″電力調(diào)節(jié)″或″電能調(diào)節(jié)″裝置來提供。這些裝置改變或者″調(diào)節(jié)″由電池所產(chǎn)生的電流和電壓。這些調(diào)節(jié)裝置可以是″被動(dòng)″的如電阻，或者是″主動(dòng)″的如開關(guān)增壓轉(zhuǎn)換器。使用這些裝置是降低效率的做法，因?yàn)樗鼈冺氁娔軄磉\(yùn)作，增加費(fèi)用(購(gòu)買的費(fèi)用，裝配的費(fèi)用)，占用電路板上越來越寶貴的地方，增加整個(gè)裝置故障的可能性。有人估計(jì)過，今天用電池組運(yùn)行的消費(fèi)品中，百分之60的部件，和百分之40的成本是用在這些眾多的能源調(diào)節(jié)裝置上。如果大部分的能源調(diào)節(jié)裝置可以被剔除，則電路系統(tǒng)會(huì)變得更有效率、更便宜、更袖珍和更可靠。
如果我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)電池組陣列，它能夠自我補(bǔ)償和動(dòng)態(tài)地組合結(jié)構(gòu)來為電路中不同的部件提供瞬間電源總線的話，就可實(shí)現(xiàn)很多電子器具的更新和改良。如果這個(gè)電池在形體上可以是柔韌的話，那它將特別有利。
發(fā)明簡(jiǎn)要根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字的電池組的較佳實(shí)施例包含有一組獨(dú)立電池的陣列，可控地相互連接使其能夠在瞬間動(dòng)態(tài)地組合成為多條能夠提供不同電能輸出性能的電源總線，這些電源總線可制成提供電路中某個(gè)負(fù)載瞬間所需的電力。更佳的是，這些電池是可以完全相互調(diào)換和隨機(jī)待用，在任何指定瞬間，任何指定電池都可以為某一個(gè)負(fù)載提供電源。
本發(fā)明中的動(dòng)態(tài)電池組陣列提供了改進(jìn)的電氣和物理上的靈活性，確實(shí)提高了電池組的可靠性和效率，同時(shí)減低了電池組和電池的制造成本。一般來說，使用本電池組陣列的產(chǎn)品除了電池的成本降低中獲利外，整個(gè)產(chǎn)品的成本也可降低。
本發(fā)明中的動(dòng)態(tài)電池組陣列使用低阻開關(guān)陣列可動(dòng)態(tài)地和瞬間地在被選擇的電池和個(gè)別的電路負(fù)載之間建立一獨(dú)立的電力網(wǎng)絡(luò)或電源總線。在這個(gè)動(dòng)態(tài)電池組陣列里，低阻開關(guān)陣列(每個(gè)開關(guān)的開通電阻一般低于0.5或更好是低于0.01歐姆)為，例如，由中央處理器控制的半導(dǎo)體開關(guān)。較好的是，每個(gè)電池與多個(gè)開關(guān)聯(lián)系，以提供最大程度的電氣靈活性。這個(gè)陣列的運(yùn)作最好是程控的?！彘_關(guān)陣列″一詞旨在包括開關(guān)、開關(guān)和電路控制元件如中央控制器、所有類型的存儲(chǔ)器、溫度和其他傳感器、相關(guān)的元件等。這個(gè)電池組陣列的電路一般為復(fù)雜電路，它包括有多個(gè)對(duì)電源需求不一的負(fù)載。這種電池組陣列也可以應(yīng)用于單一負(fù)載的電路中，在這種電路中對(duì)電源的需求是波動(dòng)的，或者，在電池組陣列充電周期時(shí)要求保持一個(gè)精準(zhǔn)的電平供應(yīng)。如果備有充足的額外電池，該陣列中個(gè)別的電池可以進(jìn)入或離開陣列以確保例如在充電周期開始或接近結(jié)束的時(shí)候的需要的電平。
這個(gè)發(fā)明的其他的目的、優(yōu)點(diǎn)、新特點(diǎn)將在下面本發(fā)明的詳細(xì)論述賓結(jié)合所附的圖變得顯而易見。
附圖簡(jiǎn)述本發(fā)明為廣大的各種電路提供益處。雖然下面的描述只是一些這類應(yīng)用的代表，但是，發(fā)明的應(yīng)用絕不只限于此。如本領(lǐng)域的專業(yè)人士所知，這里所述的基本方法和設(shè)備很容易就能夠適應(yīng)于許多不同的用途。申請(qǐng)人在此的意圖是使本說明書和其附屬的權(quán)利要求書力求與所揭示的本發(fā)明的精神保持一致，雖然因說明所揭示的特定例子的要求而會(huì)施加對(duì)語言的限制。
尤其要說明附圖僅是為了說明而用，決非為了限制。


圖1是一個(gè)應(yīng)用于傳統(tǒng)的信用或借記卡的本發(fā)明實(shí)施例的示意圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明所制的電池組陣列的示意圖，示出各種電池的動(dòng)態(tài)組合。
圖3是動(dòng)態(tài)電池組陣列的示意圖，示出多個(gè)電池，幾個(gè)典型的電池用數(shù)字標(biāo)識(shí)，以及數(shù)個(gè)用單個(gè)字母標(biāo)識(shí)的總線。
圖4是開關(guān)陣列的示意圖，示出與圖3中可與其連接的編號(hào)電池相對(duì)應(yīng)的編號(hào)連接器插腳，并給出了連接的極性。
圖5是電路的示意圖，示出和與圖3中標(biāo)有字母的總線相對(duì)應(yīng)的用字母標(biāo)識(shí)的電負(fù)載。
圖6是一個(gè)和圖3相似的動(dòng)態(tài)電池組陣列的示意圖，在該陣列中與圖5中A、B、C、和D負(fù)載分別相連的某些獨(dú)立的電池的瞬間連接而形成的獨(dú)立總線(用粗線表達(dá))。
較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述現(xiàn)在參照附圖，在附圖中相同的標(biāo)號(hào)代表所有附圖中相同或?qū)?yīng)的部件。圖1中10表示使用于傳統(tǒng)的信用卡的一個(gè)本發(fā)明的電池組陣列。為了清楚簡(jiǎn)明地示范，電氣引線沒有示出。圖中示出十二個(gè)電負(fù)載，負(fù)載1到負(fù)載12。同時(shí)有62個(gè)不同的電池，C1到C62。一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)陣列，例如，門陣列和中央處理器(CPU)示意地給出。較好佳的是，中央處理器應(yīng)和開關(guān)陣列在物理上集成在開關(guān)陣列中。
信用卡是一個(gè)電路板的形式，電池組陣列里的電池最好是以穴的形式或者利用印刷電路板上的開孔來形成，開關(guān)陣列，中央處理器和各種負(fù)載亦是如此。最好各種組件都不突出電路板相對(duì)外表面的平面外面，因?yàn)轭A(yù)期該平面會(huì)在例如信用卡在使用中磨損。圖中示出三種不同的電池，例如C1、C52和C59。這些電池并不是以通常的形式排列。電池可以分散在不同的地方以適應(yīng)負(fù)載和引線的位置。電池可以位于在任何空余的位置。電池也可以聚合在它們非常可能侍服的負(fù)載旁邊。例如，電池C6、C61、C28、C50、C26、C37和C13就位于臨近7號(hào)負(fù)載的位置。開關(guān)陣列可程控，最好但不必安排這些電池去為7號(hào)負(fù)載供電。圖1內(nèi)的數(shù)據(jù)輸入-輸出區(qū)域?qū)?yīng)于普通信用卡的磁條，但也可以包括視頻輸出的提供。中央處理器和開關(guān)陣列也分別在圖1內(nèi)示出。但是中央處理器最好集成在開關(guān)陣列內(nèi)。在圖1和圖2用不同形狀示出的三種電池，例如C41、C54和C62各有其不同的功率特性。它們可以通過開關(guān)陣列組合形成所需的功率輸出的一個(gè)電源總線。不同電池的不同的功率特性為定制某一個(gè)總線的功率輸出提供了極大的靈活性。圖1內(nèi)支承運(yùn)行部件的基片最好是有足夠的物理彈性來符合信用卡的標(biāo)準(zhǔn)形狀。這些獨(dú)立電池因體積微小而可以承受小而非破壞性的扭曲，甚至當(dāng)基片變成30度或更大角度時(shí)。
圖2示出布有不同電池的陣列的一個(gè)典型的印刷電路板。C65為典型代表的電池是例如太陽能電池，其標(biāo)稱輸出為0.7伏特。C63為典型代表的電池是電化學(xué)電池，其標(biāo)稱輸出為2.5伏特。C64為典型代表的單元是無線電頻率接收器，其標(biāo)稱輸出為0.1伏特。一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)陣列(未示出)可控地連接于圖2的電池。當(dāng)開關(guān)陣列檢測(cè)到某一個(gè)負(fù)載須要一個(gè)指定特定性質(zhì)的功率時(shí)，它把例如在第18區(qū)域內(nèi)的電池組合成必須要的串聯(lián)和并聯(lián)的結(jié)構(gòu)，并且把這個(gè)電池組合與該負(fù)載相連。當(dāng)該負(fù)載有所改變或者該電池特性有所改變的情況下，開關(guān)陣列把在第14區(qū)域的電池組成一個(gè)不同瞬間電池組合。最好是，由該開關(guān)陣列把這些電池在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)分配由14和18不重迭的區(qū)域所示的一個(gè)單一負(fù)載。在某些較差情況下，通常是為了功率管理的原因，一個(gè)電池可分配給在14和16區(qū)域所示的一個(gè)以上的負(fù)載。
一般來說，在相關(guān)電路中，電路負(fù)載的性質(zhì)和功能對(duì)電池組陣列不是至關(guān)重要的，負(fù)載可能影響電池的電壓輸出的除外。這個(gè)動(dòng)態(tài)電池組陣列適用于為很多不同的組件和模塊提供電力的要求。兩個(gè)負(fù)載可能需要同樣的功率，但是電能的需要可能不同。那就是說，它們對(duì)功率的需求可能一樣，但是對(duì)電壓和電流的需求不同。由于根據(jù)本發(fā)明的提供電力的動(dòng)態(tài)電池組陣列的靈活性，可以常常改動(dòng)組件或模塊的設(shè)計(jì)，刪除電能調(diào)節(jié)元件。但是，這個(gè)電池組陣列僅注意具有特定電力要求的負(fù)載。電池組不注意，例如，一個(gè)電阻從一個(gè)負(fù)載的電路中被剔除，原因是電池組陣列提供了不需要該剔除電阻的電路所需的精確定制的功率特性。
最好，這個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)陣列(圖4)包括中央處理器、，存儲(chǔ)器和傳感器性能，和可程控以檢測(cè)或者知道在相關(guān)電路中不同負(fù)載A到D(圖五)的瞬間電能需要以及陣列中每個(gè)電池的電力狀況。這些電能需求隨時(shí)可以改變，例如在開始工作的階段，電能要求通常在最初的500微秒后下降。這個(gè)開關(guān)陣列，如圖6所示把數(shù)個(gè)電池連接在一起成為瞬時(shí)電源總線，瞬時(shí)地把電池重新組合，為各種負(fù)載提供瞬時(shí)電能需求。因?yàn)樨?fù)載的電能需求改變或者電池的特性改變，故這個(gè)開關(guān)可連續(xù)重新組合電池組陣列，以提供所需的電能。為了構(gòu)成或形成一個(gè)瞬時(shí)電源總線，這個(gè)開關(guān)陣列把每個(gè)電池的正負(fù)兩極連接到一個(gè)I/O端口。這使得陣列中的任何一個(gè)電池可以和該陣列中另外一個(gè)電池接連。參照?qǐng)D3、4、5，為構(gòu)成由1、2和4號(hào)電池組成的串聯(lián)電路，開關(guān)陣列把1號(hào)電池的陽(負(fù))極端連接到2號(hào)電池的陰(正)極端，同樣，2號(hào)電池的陽極端也是連接于4號(hào)電池的陰極端，1號(hào)電池的陰極端被連接到選定的負(fù)載上。(例如，負(fù)載A)如果不需要一個(gè)共用的地線，4號(hào)電池的陽極端可以連接到負(fù)載A的陰極側(cè)。為了用1、2、4、5、6和8號(hào)電池建立一個(gè)并聯(lián)電路，開關(guān)陣列把每個(gè)指定電池的負(fù)極I/O開關(guān)連續(xù)性地相接連，同時(shí)每個(gè)指定電池的正極1/O開關(guān)也被換向使其具有連續(xù)性。這些聯(lián)接在一起的正極和負(fù)極開關(guān)然后被連線到兩個(gè)和選定負(fù)載相連的I/O端口。
圖6示出四條瞬時(shí)電源總線。每個(gè)負(fù)載A，B，C，和D(圖5)都有各自的電源總線。22示出一個(gè)典型的動(dòng)力電池。開關(guān)陣列(圖4)測(cè)定，例如，負(fù)載A在此刻需要兩個(gè)串聯(lián)電池所產(chǎn)生的電壓以及四個(gè)并聯(lián)電池所產(chǎn)生的電流。開關(guān)陣列里合適的低阻半導(dǎo)體開關(guān)關(guān)閉而在圖6中以粗線標(biāo)識(shí)的與負(fù)載A相關(guān)的電源總線在瞬間形成。同樣，開關(guān)陣列測(cè)確定B負(fù)載在此刻需要一個(gè)電池的電壓和三個(gè)電池的電流。開關(guān)陣列確定D負(fù)載現(xiàn)在需要一個(gè)電池的電流和三個(gè)電池的電壓。開關(guān)陣列在20處遇到一個(gè)有故障的電池。開關(guān)陣列安排電源總繞過20號(hào)電池而選用它下方的電池，最好也對(duì)20號(hào)電池作標(biāo)記，使開關(guān)陣列將來不再嘗試使用這個(gè)電池。開關(guān)陣列在為C負(fù)載組成電源總線時(shí)遇到另外一個(gè)故障電池，同樣開關(guān)陣列會(huì)繞過這個(gè)有故障的電池安排瞬時(shí)電源總線。如果D負(fù)載的電源總線是在20號(hào)電池正常運(yùn)作的時(shí)候組成并包括20號(hào)電池在內(nèi)的話，一旦20號(hào)電池的輸出不能滿足D負(fù)載的需用，開關(guān)陣列會(huì)檢測(cè)到這個(gè)故障，20號(hào)電池將會(huì)從電源總線中被排除，另一個(gè)電池會(huì)被選用來取代這個(gè)故障電池。
根據(jù)這個(gè)發(fā)明，如果不是全部的話，許多電源調(diào)節(jié)部件可從電路中被剔除，方法是構(gòu)成一個(gè)電池組陣列為每個(gè)電路中的運(yùn)行組件直接從電池陣列中提供所需的電能。在這里，″電路″旨在包括任何性質(zhì)的電路，例如包括電子電路。在這個(gè)電池組陣列里的個(gè)別電池以動(dòng)態(tài)或靜態(tài)(以動(dòng)態(tài)相關(guān)子組合形式的電池的靜態(tài)子組合)的方法被連接在一起形成一個(gè)子陣列，以提供電路中相關(guān)聯(lián)的運(yùn)行組件或模塊所需的精確電壓、電流和其他電能參數(shù)。個(gè)別電池以合適的串聯(lián)和并聯(lián)的方式動(dòng)態(tài)或靜態(tài)地連接在一起，以獲得所需的輸出。這些個(gè)別的電池最好制造在支承電路同一個(gè)基片上，使電池成為該電路的一部分。
最好能提供電池容錯(cuò)。容錯(cuò)可在運(yùn)行時(shí)提供，例如由與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的合適低阻抗開關(guān)陣列可操作相連的中央處理器提供，而該開關(guān)陣列與電池組電池相連接。最好提供備用電池，且如果一個(gè)電池在使用時(shí)有故障，或者這個(gè)電池在生產(chǎn)時(shí)就有問題，可以自動(dòng)檢測(cè)并用備用電池來替換這個(gè)故障的電池。
中央處理器了解或能夠檢測(cè)到電路中各種單獨(dú)運(yùn)行組件或模塊的電能需求。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例，這央處理器動(dòng)態(tài)地維持動(dòng)態(tài)電池組陣列的結(jié)構(gòu)使每個(gè)運(yùn)行組件或模塊(負(fù)載)直接從電池陣列得到正確調(diào)節(jié)的電能。當(dāng)實(shí)施例中的電池產(chǎn)生故障，它們馬上被動(dòng)態(tài)地替換使得電路中每個(gè)負(fù)載繼續(xù)穩(wěn)定地取得最佳電能。傳統(tǒng)的電能調(diào)節(jié)組件或模塊被一個(gè)電池組的動(dòng)態(tài)電氣互連系統(tǒng)取代。這個(gè)互連系統(tǒng)最好也可隨機(jī)地選擇電池，這樣電池就可以完全相互替代。動(dòng)態(tài)系統(tǒng)通常需要中央處理器來調(diào)節(jié)這個(gè)數(shù)字電池組陣列，和需要半導(dǎo)體開關(guān)以動(dòng)態(tài)地瞬時(shí)的形成所需的互連。
如果多個(gè)電池以平板印刷的方法設(shè)置在空白的印刷電路板上面，通常在生產(chǎn)時(shí)就有數(shù)個(gè)電池會(huì)有故障或完全不運(yùn)作。在電路板上面設(shè)置備用的電池可以提供足夠數(shù)量的正常運(yùn)作的電池來完成需要的工作。電池受到檢測(cè)而壞的電池會(huì)被標(biāo)識(shí)。當(dāng)有關(guān)聯(lián)的電路應(yīng)用于電路板時(shí)，有關(guān)的開關(guān)陣列就會(huì)讓電路繞過這些壞的電池。這樣，質(zhì)量控制要求和生產(chǎn)這個(gè)電池組陣列相關(guān)的費(fèi)用將會(huì)被降低，同時(shí)要報(bào)廢的電路板的數(shù)量也會(huì)降到最小。生產(chǎn)率將得到提高。
通過對(duì)在其上形成相關(guān)電路的基片填充電池組電池陣列的方法，可使電池和運(yùn)行組件或模塊之間的電氣連接長(zhǎng)度變得最短。因而電能的損耗也進(jìn)一步最小化。
電池組電池陣列可以是常規(guī)的、非常規(guī)的、或可能需要的二維度或三維空間的。電池可以和運(yùn)行組件并排或在不同的層中。
這個(gè)發(fā)明不局限于任何特定的電池組種類。合適的電池組類型包括，例如，電化學(xué)，原子能、電容、電感、電能晶體管、光能伏打等。如果需要的話，不同種類的電池可以包括在同一陣列內(nèi)，如果需要的話。電池可以按需要分為可重新充電或不可重新充電的。如果需要重新充電，可以采用合適的充電電路。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的數(shù)字的電池組可定義為一個(gè)由許多個(gè)別和分立的電池組電池，或其他電能生成單元所組成的電池組陣列，該陣列里的電池或電生成單元容納在由一個(gè)中性支承矩陣(該矩陣不會(huì)產(chǎn)生電能)預(yù)定義的結(jié)構(gòu)中。所得到的物理形狀和結(jié)構(gòu)，與其它許多特性一起，使電路在不損害個(gè)別電池或整個(gè)數(shù)字電池組陣列的情況下具有相當(dāng)高的物理柔韌性。這個(gè)物理柔韌性可以預(yù)先設(shè)定和固定為使所需特性最佳化或者可以是活性的從而可以被改變的。如果柔韌性可以被改變，這個(gè)改變可以是主動(dòng)的或被動(dòng)的。如果是被動(dòng)的，物理柔韌性可以作為以往的扭曲和時(shí)間關(guān)系、以往的溫度或其他能量輻照的函數(shù)而增加或減少。如果是主動(dòng)的，所期望的物理柔韌性可以由電流變、磁流變，磁致伸縮作用、壓電執(zhí)行器或類似的裝置來控制。此外，這些電池可以互連以產(chǎn)生符合要求電壓和電流的供電能力。這種互連性在子電池組的層面可以是動(dòng)態(tài)或靜態(tài)的。如果這個(gè)互連性是動(dòng)態(tài)的，它可以由低開通電阻的電子開關(guān)來控制。這些電子開關(guān)可以集合起來成為一個(gè)開關(guān)組。這個(gè)開關(guān)組可以用晶體管、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管理(MOSFET)、場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)、光敏晶體管、自旋晶體管，類似的元件，或數(shù)種元件的組合來構(gòu)成。此外，這些開關(guān)可以設(shè)置在電池的旁邊或和電池形成一體。這些開關(guān)可以用邏輯電路、微控器、微型處理器等來控制。這種邏輯元件可以設(shè)置在數(shù)字電池組的旁邊或和物理上與數(shù)字電池形成一體。另外，該開關(guān)元件可以用相關(guān)的邏輯元件來控制，使得電池組電池之間所需的連接性可以受制，從而得到期望和有用的電氣效果。所得到的數(shù)字電池組可以用物理和電氣的方法和整個(gè)電路或電路板形成一體。最好選用子開關(guān)，例如半導(dǎo)體開關(guān)，使其具有非常小的開通電阻，例如小於0.5，更好是小於0.01歐姆。一般選用開通電阻小於0.005歐姆的半導(dǎo)體開關(guān)。一般不選用功率晶體管因?yàn)樗鼈兺ǔ?huì)令壓降從0.7到1.4伏特。大部分的電化學(xué)電池產(chǎn)生1.2到3.5伏特。開關(guān)里的電阻如果造成1.4伏特的壓降會(huì)使電池的輸出變?yōu)椴荒芙邮?。開關(guān)不應(yīng)該損害電池組陣列的輸出。根據(jù)本發(fā)明，例如，″溝道″[TRENCH]型的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)半導(dǎo)體開關(guān)適合用作本發(fā)明的半導(dǎo)體開關(guān)。因?yàn)殚_關(guān)里固有開通電阻，在電路陣列的設(shè)計(jì)上這點(diǎn)必須給予彌補(bǔ)。這種電阻也可以成為一個(gè)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。例如，如果負(fù)載需要1.2伏特，而電池標(biāo)稱地產(chǎn)生1.55伏特，我們可以把開關(guān)選用成使開關(guān)的開通電阻把電池的輸出降為所要求的1.2伏特。還有，個(gè)別高開通電阻的開關(guān)可以以并聯(lián)的方法連接，這樣總的開通電阻會(huì)變得非常低。并聯(lián)的總電阻量可以用下列公式來計(jì)算r總＝1/r1+1/r2+1/r3。一般希望不要有大量的開關(guān)電阻因?yàn)槟芰孔鳛闊崮軙?huì)流失。這樣會(huì)減低動(dòng)態(tài)電池組陣列的效率。
數(shù)字電池組陣列可以被堆疊，層壓或被放置在面上，使其形成一個(gè)數(shù)字電池組三維(3D)陣列。這個(gè)多層構(gòu)造可以形成一個(gè)菱柱形的電池組。用一個(gè)薄壁菱柱形的容器來容納菱柱形數(shù)字的電池是一種可行的物理形式。另外，一個(gè)數(shù)字電池組陣列的薄片可以卷起來形成一個(gè)三維圓筒形數(shù)字電池組陣列。這是另外一個(gè)可行的物理形式。這里所述數(shù)字電池組陣列的電連接性可以應(yīng)用在數(shù)字電池組二維、三維和不規(guī)則的陣列中。
一個(gè)數(shù)字電池組應(yīng)有物理或電氣的靈活性，最好兩者兼?zhèn)?。物理的靈活性使數(shù)字電池可以被彎曲或扭曲而不受損傷，電氣的靈活性讓電池可以更有效率地使用儲(chǔ)存的且是有限的電池能量。數(shù)字電池組的某實(shí)施例中的物理和電氣的靈活性可以作修改以符合所要求的物理和電氣特性。
在許多的實(shí)際應(yīng)用上，一個(gè)能夠被扭曲而不會(huì)使其在物理和電氣上受損的電池組是大有好處的。目前沒有一個(gè)實(shí)際可行的柔韌性電池組(定義為可以競(jìng)爭(zhēng)價(jià)格生產(chǎn)的具有大約相同的能量密度Wh/Kg和體積能量密度Wh/L，還具有以貨架上的壽命(電能保存期)表示的相同電氣特性以及電流生成能力的電池組)，它可以承受重復(fù)的扭曲(定義為根據(jù)ISO的標(biāo)準(zhǔn)，信用卡必須能夠承受1000次的扭曲而每次的扭曲必須達(dá)到扭曲高度和卡長(zhǎng)的比例是0.2---見附件ANSI/ISO/IEC 7810-1995和ANSI/ISO/IEC10373-1，它們通過引用方式被包括在內(nèi))。例如ISO/IEC對(duì)金融交易卡(卡型IN-1類)的標(biāo)準(zhǔn)要求，一張3.38″乘2.12″的標(biāo)準(zhǔn)卡，當(dāng)沿它的長(zhǎng)軸下壓時(shí)，其彎曲高度必須為0.69″而不造成折痕或其他損傷，包括對(duì)智能卡的電子系統(tǒng)的損傷。此外，這種無損傷的扭曲必須以0.5赫茲的頻率重復(fù)至少一千次，然后以反方向再重復(fù)一千次。使用分立的電池使得電路或裝置可以在基片上鉸鏈和電池不向交的地方使用活動(dòng)鉸鏈或類似的元件。這樣就可以使用非常堅(jiān)硬的物料來作為電池支承區(qū)域(單元內(nèi))的基片，同時(shí)保持基片上單元互連區(qū)域的柔韌性。
使用分立電池組電池單元的陣列使個(gè)別電池所需承受的扭折，剪切的力最小化。因此，電池組陣列可在被三維的方向來扭折，而每個(gè)獨(dú)立的電池組電池只承受很小或最小的扭曲，從而使整個(gè)電池的結(jié)構(gòu)和連接性得到保護(hù)。減少每個(gè)獨(dú)立電池的尺寸一般會(huì)增加陣列對(duì)物理扭曲造成損壞的承受能力。扭曲電池電池組陣列不會(huì)導(dǎo)致某個(gè)獨(dú)立電池組電池內(nèi)產(chǎn)生可感知或可測(cè)量的扭曲或剪切的力。
獨(dú)立的電池可以是任何期望的形狀，其標(biāo)稱直徑可以小至0.1厘米或更小，小到只受它的生產(chǎn)工具的限制。標(biāo)稱直徑是在電池最寬的部分來量度。例如，一個(gè)長(zhǎng)方形電池的標(biāo)稱直徑就是它最長(zhǎng)的對(duì)角線的長(zhǎng)度。電池的最大尺寸是根據(jù)陣列可用的空間和所需電池的數(shù)目而決定的。例如，如果這個(gè)陣列必須安裝在8平方英寸的面積內(nèi)，每個(gè)電池產(chǎn)生1.5伏，在相關(guān)電路中的組件或模塊(負(fù)載)需要100伏特，則必須至少用67個(gè)電池。這要求陣列里電池的密度為每英寸大于8個(gè)電池。應(yīng)有更多的電池來提供，例如自修復(fù)、冗余，啟動(dòng)能量等。每個(gè)電池必須不占用超過0.1平方英寸的面積。如果這個(gè)陣列可用數(shù)百平方英尺的位置，則獨(dú)立電池可以占用超過1到2平方英尺的面積。
運(yùn)用眾多的獨(dú)立電池提供了設(shè)計(jì)上的靈活性。一個(gè)陣列的電池可用不同種類的電池來組成，例如；不同尺寸的電池，不同電壓和電流輸出特性的電池，靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的組合等。例如，電路里一個(gè)或多個(gè)負(fù)載需要3伏特而每個(gè)電池生產(chǎn)1.5伏特，在此種情況下，最好把數(shù)組成對(duì)的兩個(gè)電池牢固地用導(dǎo)線連接在一起，并把每組牢固連接的電池對(duì)作為一個(gè)單元。把這些單元以動(dòng)態(tài)的方法與需要3伏特或者3伏特倍數(shù)電壓的負(fù)載連線，這樣減少了所需開關(guān)的數(shù)量。一個(gè)電路里不同的負(fù)載常常需要的電壓不是另一個(gè)負(fù)載所需要的電壓的倍數(shù)，例如分別是3、2.5、4.2和7.1伏特。運(yùn)用產(chǎn)生不同電壓的電池使它們可以組合在一起來提供每個(gè)負(fù)載所需要的電壓。
與其相連的負(fù)載的性質(zhì)常常使獨(dú)立電池的電壓輸出發(fā)生變化。例如一個(gè)標(biāo)稱電壓輸出為1.5伏的電池，在使用于某一個(gè)特定的負(fù)載時(shí)，會(huì)下降到0.8伏特。這種情況常常在啟動(dòng)的時(shí)候發(fā)生。負(fù)載在開始的時(shí)候令連接電池的電壓大幅度下降。這一點(diǎn)可以用動(dòng)態(tài)組合陣列的方法來調(diào)節(jié)，使負(fù)載在啟動(dòng)階段時(shí)在瞬間連接上更多的電池，并當(dāng)電壓開始提升的時(shí)候，這些電池就分開。
這里提到以動(dòng)態(tài)和瞬間的方式組合電池來供應(yīng)一個(gè)電路負(fù)載的電壓需求的做法可以完全同樣地使用于來組合電池，以滿足電路負(fù)載的電流需求。
一個(gè)電路負(fù)載也可以設(shè)計(jì)成以使電池的電壓輸出被控制在該負(fù)載所需的數(shù)值。例如，一個(gè)標(biāo)稱輸出1.5伏特的電池可以連接到設(shè)計(jì)成能把電源輸出下降至1.1伏特的負(fù)載上。這樣，這個(gè)需要1.1伏特的負(fù)載就可用標(biāo)稱電壓輸出1.5伏特的電池來調(diào)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)陣列的獨(dú)立電池組電池的陣列可以用任何方式來電氣連接(例如，任何并聯(lián)和串聯(lián)電氣結(jié)構(gòu)的組合)，以提供一個(gè)電路負(fù)載平常所需的任何電壓和電流的生成能力。而且，數(shù)個(gè)這樣的電池組可以組合來提供多種電壓和電流的生成能力。這些電氣組合不必時(shí)間或空間上為靜態(tài)，而可以按這些尺寸變化而改變，使傳送到裝置的電能達(dá)到最佳效果。同時(shí)，這些隨時(shí)間、空間瞬間變化的電氣組合可以在數(shù)字電池本身充電和電氣調(diào)節(jié)時(shí)使用。
根據(jù)這個(gè)發(fā)明，電池可以由眾多的電化學(xué)電池組電偶中任何一種構(gòu)成，例如鋅/氧化鎂、鋅/氧化銀、鋰/氧化鈷、鎳/鎘、鎳/氫化金屬、金屬/空氣和類似物，或者可以由燃料電池電偶構(gòu)成，例如氫/氧，也可以由光生伏打電偶例如P和N攙雜的硅，或者核電池(具有締合β粒子發(fā)射體如超重氫的P N或PIN結(jié))，電池也可由其他電能儲(chǔ)存裝置例如電容或者電感器(兩者的組合形成″儲(chǔ)能″[TANK]電路)構(gòu)成。還有，電池也可由能夠產(chǎn)生電流或電荷的能量變換器構(gòu)成，例如溫度伏打電池(例如，雙金屬電偶)，電感元件、電容元件、(例如壓電元件)，或者任何上列系統(tǒng)的組合。
電池的包裝、間距、形狀等可以是任何適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)以及可以根據(jù)電流的需要(Ah，安培)而調(diào)整。例如，一個(gè)典型的傳統(tǒng)手提式消費(fèi)電子產(chǎn)品里面的電池的直徑大約是從0.5毫米到2厘米。
所需電池的數(shù)量可以根據(jù)所需的電氣的特性而得出。例如，如果需要100伏特，而電池由鎳-氫化鎳金屬電化學(xué)電偶構(gòu)成，其工作電壓大約是1.35伏特和1伏特之間，則顯然，系統(tǒng)需要100個(gè)電池，因?yàn)?1.0伏特/電池)×(X電池)＝100伏特，故100伏特/(1電池/1.0伏特)＝100伏特。
電池可以具有任何的幾何形狀。較佳的形狀是圓形，其高度不要超過圓的直徑。這樣，半個(gè)電池，如正極或負(fù)極，具有三維的形狀，其最小形狀是一個(gè)平的圓盤，其最大形狀是半球形。
電池可以排列成任何形式，但是，為了獲得最大能源密度，假設(shè)沒有其他限制，路要求把其它物品放置在電池之間，電池可以用等距的方式排列成一個(gè)規(guī)則的二維或三維的點(diǎn)陣。
根據(jù)本發(fā)明，數(shù)字電池組可以用電池圓丘體的形式來構(gòu)造。對(duì)多層次的結(jié)構(gòu)(卷筒或菱柱體形狀)，通常選擇規(guī)則網(wǎng)格的電池圓。電池圓丘體的實(shí)施例可以用下列方法制造一層導(dǎo)電箔或薄膜可用作陰極和陽極集電極。把集電極表面壓花形成穴圖案。用絲網(wǎng)、印刷、噴涂、刮刀方法在穴能沉積適當(dāng)?shù)碾姵鼗瘜W(xué)物品。在相鄰的穴間區(qū)域涂上粘合劑。然后把陰極和陽極薄膜置于電池組分隔材料的相對(duì)兩側(cè)處。這樣成形后，集電極的材料會(huì)被刻上圖案(例如以蝕刻的方法)使得在每個(gè)獨(dú)立的電池上形成集電極。另外，電池之間的連接部分也可這樣刻上圖案。如果這個(gè)圓丘形電池的陣列使用在一個(gè)多層次的結(jié)構(gòu)內(nèi)，可以把圓丘電池相互交指或嵌套，以增加能量密度和組成穩(wěn)定性。
芯孔陣列常常適用于在印刷電路板上或者在電路板之內(nèi)的″板內(nèi)″結(jié)構(gòu)里。芯孔陣列是用一種穿孔的、不導(dǎo)電和不吸收的芯料(例如，聚氯乙烯卡)形成的。這個(gè)芯孔陣列數(shù)字電池組是由一個(gè)有序和分層的疊堆組成，這個(gè)疊堆包括，例如，導(dǎo)電陰極電流集電極(如銅箔)；有孔陣列的陰極半芯(不導(dǎo)電、不吸收、耐化學(xué)的塑料)；在芯孔內(nèi)的陰極化學(xué)物；粘合層(具有防粘薄膜)；電池隔板(例如，微孔尼龍)；粘合層(具有防粘薄膜)；有孔陣列的陽極半芯；在芯孔內(nèi)的陽極化學(xué)物；和一個(gè)導(dǎo)電陽極電流集電極。芯孔陣列可以用下列方法制造把陰極半芯坯料層壓在具有防粘薄膜襯底的粘合層的一面；然后在這個(gè)有粘合層狀的陰極半芯坯料上沖壓，形成一系列洞或孔；在這個(gè)穿孔的陰極半芯的另一面(外面)層壓一層導(dǎo)電薄膜或箔(如銅箔)；再把選用的陰極電池化學(xué)物以糊狀或者粘液的形式涂敷到半芯的頂端和向內(nèi)的那一面，然后用刮刀、擠壓器、滾筒或其他合適的方法將其壓入眾洞或孔內(nèi)；然后把覆蓋半芯上部的粘合層的防粘薄膜去掉；在粘合層(或熱塑性材料)上放置一層電池分隔材料；以同樣的方法制造一個(gè)匹配的半芯，除掉在這個(gè)半芯內(nèi)注入選用的陽極化學(xué)物，從而和上列的陰極化學(xué)物組成一電化學(xué)電偶，而沒有使用電池分隔材料；兩個(gè)互補(bǔ)的半芯在頂端部分以下述方式?jīng)_壓在一起，使兩個(gè)電池孔陣列保持配準(zhǔn)(重合)。做成的層壓制品用兩個(gè)導(dǎo)電的集電極(例如，在單面或雙面涂有保護(hù)或?qū)щ娝芰香~箔)進(jìn)行表面加工。整個(gè)芯孔陣列的金屬箔表面可以用蝕刻或印圖案的方法來形成每個(gè)獨(dú)立電池的陽極和陰極集電極。這個(gè)導(dǎo)電表面也可以用蝕刻或印圖案的方法來形成所選擇電池之間的連接線。在電路板上電池和電池之間的空間可以用標(biāo)準(zhǔn)或經(jīng)技術(shù)改造的印板來形成導(dǎo)線或微導(dǎo)線。電池園丘和電池孔的結(jié)構(gòu)可以組合使用，如使用半電池結(jié)構(gòu)中一種結(jié)構(gòu)和使用互補(bǔ)半電池的另一種結(jié)構(gòu)。這種組合可能有好處，例如，當(dāng)這個(gè)陣列集成在一個(gè)印刷電路板的表面的時(shí)。陣列有孔的那一半可以被層壓至在下面的印刷電路板，而園丘形的那一半可以放置在印刷電路板的表面。這種結(jié)構(gòu)也可以容許進(jìn)行輔助的熱量傳遞和氣體交換(如用在混合燃料電池中)。
本發(fā)明的數(shù)字電池組消除了功率調(diào)節(jié)裝置，它通過直接從電池供給電路符合電壓電流要求的電能。這個(gè)數(shù)字電池組通過分配和連接它的子電池組來供應(yīng)電路內(nèi)每個(gè)負(fù)載所需的電流和電壓來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。這種選擇分配電源的工作是用一個(gè)動(dòng)態(tài)的方法來完成，在該方法中，一個(gè)門陣列把數(shù)字電池內(nèi)的獨(dú)立電池以串聯(lián)或并聯(lián)(或二者組合)的方法連接起來，為電路中不同的元件提供符合每個(gè)元件所特別要求的電能。電路中具有同樣電能需求的元件可以從同一組的電池取得電源。但是，最好是每個(gè)負(fù)載都有自己的電池組而不用和其他負(fù)載來共用同一電池。提供不同的電池組的可能性在下列情況特別有需要，例如，電氣隔離、電氣定線或其他重要的因素。
電池可靠性得到提高，因?yàn)檫@種數(shù)字電池組能夠分隔有故障的單元并用后備電池或重組電池連接網(wǎng)來動(dòng)態(tài)地替換有故障的單元。這點(diǎn)和傳統(tǒng)的技術(shù)形成明顯的對(duì)比。在傳統(tǒng)技術(shù)中，短路或開路電池，或者故障電池，往往會(huì)造成電池完全失效。而且，在單個(gè)單元的電池里(例如1.5伏特D型電池)，一個(gè)孤立的內(nèi)部短路通常會(huì)使整個(gè)電池失效。相反，根據(jù)本發(fā)明，在某一數(shù)字電池組電池內(nèi)的短路只會(huì)導(dǎo)致該個(gè)電池供電能力的損耗。該電池的供電能力可能只是整個(gè)數(shù)字電池供電能力的百分之一。
應(yīng)該理解陰極和陽極之間如果位置非常接近(例如用一定的壓力把非常薄的陰極和陽極施加在電池分隔板上)會(huì)減少電池內(nèi)電阻。這樣會(huì)導(dǎo)致較少能量作為電阻熱能而被耗散和浪費(fèi)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，這個(gè)數(shù)字電池組是由薄平面電池陣列組成。這樣，陰極和陽極的位置非常接近。此外，因?yàn)殡姵孛芊庥邢鄬?duì)較大的圓周距離，和個(gè)別電池的相對(duì)較小的直徑，可以施加在電池內(nèi)部化學(xué)物上的壓力要比施加在傳統(tǒng)晶片電池內(nèi)部化學(xué)物的壓力要大許多。這個(gè)因素進(jìn)一步降低了數(shù)字電池組電池的內(nèi)電阻，從而提高它們電池的效率和其產(chǎn)生電流的能力。
根據(jù)本發(fā)明，電路里的與功率相關(guān)的許多部件，包括電阻、其他無源和有源的器件、和類似器件可以被刪除。
用本發(fā)明來提供電能時(shí)，需要很少與功率調(diào)節(jié)有關(guān)的電感元件。這樣，能用更小的電路板。更小的印刷電路板代表體積更小的產(chǎn)品，體積更小的產(chǎn)品代表更輕的產(chǎn)品。
在實(shí)際流水生產(chǎn)中，獨(dú)立檢測(cè)個(gè)別電池的能力令生產(chǎn)成本降低。個(gè)別電池的電氣特性可以經(jīng)由數(shù)字電池組陣列來監(jiān)測(cè)和分類，將表現(xiàn)最好的電池定為″優(yōu)良″(例如，在那些沒有故障電池)，而把其他表現(xiàn)較差電氣特性的(例如，單位面積有較多的故障電池較多的陣列)定級(jí)。甚至具有故障電池的陣列里也可以被使用，例如，用于不需要最高功率密度的應(yīng)用中。這與傳統(tǒng)電池制造者通常要廢棄那些有一個(gè)或多個(gè)故障電池的電池組形成對(duì)比。因此，很容易就明白根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字電池組的生產(chǎn)將導(dǎo)致較小的廢棄率，從而，生產(chǎn)成本得以降低。
電子產(chǎn)品成本的降低歸結(jié)于與本發(fā)明有關(guān)的很多因素，例如，電壓電流調(diào)節(jié)組件數(shù)量的大幅度減少，如變壓器、逆變器、增壓器、轉(zhuǎn)換器、降壓調(diào)節(jié)器(buckregulator)、以及它們相關(guān)的無源元件。剔除了上述的組件反過來減小了電路板的面積。電路板的縮小一般使產(chǎn)品尺寸減小。這就節(jié)約了材料同時(shí)增加產(chǎn)品的吸引力。由于大的電流調(diào)節(jié)組件被剔除后，因而電子產(chǎn)品的重量和體積減少成為可能。新型和具吸引力的電子產(chǎn)品(例如，帶電的智能卡)成為可能。采用較少的組件，產(chǎn)品的可靠性增加。電壓和電流調(diào)節(jié)器耗費(fèi)以熱形式流失的電力。較少調(diào)節(jié)器導(dǎo)致較少以熱的形式能量流失。本發(fā)明的數(shù)字電池組陣列的格式與前沿球狀柵條芯片和倒裝式半導(dǎo)體的組裝結(jié)構(gòu)相匹配。
在很多實(shí)例中，電池故障是因?yàn)榫植渴录鸬模珉姵亟M隔板的樹枝狀穿通或決口。這些事件是局部性的，但是，在傳統(tǒng)電池的模式里，整個(gè)電池都會(huì)短路。當(dāng)在本發(fā)明的數(shù)字電池組陣列里，這種因枝狀穿通而引起的短路時(shí)，只由發(fā)生短路的電池受到影響，因?yàn)樵撾姵乜蓮碾姵仉娐分斜磺袛嗖⒑推渌姵仉姎獾叵喔糸_。這樣，余下的電池的功能就能得到保障。因而，電池的壽命得以延長(zhǎng)。另外，出故障的機(jī)會(huì)和電池的表面面積成正比。因此，有大量表面積的電池(或那些有許多集成子電池的電池)更容易因?yàn)榫植抗收隙s短整個(gè)電池的壽命。
輕便式可充電的電子產(chǎn)品有一個(gè)通病，它們必須用特定的充電器來充電。如果那個(gè)充電器不在(遺失了或沒有帶)或因各種理由不能使用(充電器用110伏特交流電來產(chǎn)生9伏特直流電，但是，使用者在汽車?yán)镏挥?2伏特直流電)，這個(gè)電子產(chǎn)品就不能充電而變得毫無用處。數(shù)字電池組陣列可以解決這個(gè)問題，它能把電池組電池重組使得普通各種電源都可以用來充電。在上列的情況里，通常這個(gè)電器只能接受9伏特直流電，現(xiàn)在用電邏輯控制把電池組陣列里的3伏特直流電池重組，組成4個(gè)一組串聯(lián)組3×4伏特＝12伏特，使該電器就可以用12伏特的汽車點(diǎn)煙插頭來充電。
用傳統(tǒng)的技術(shù)，電力必須定好從本地源到整個(gè)印刷電路板的路線。這需要占據(jù)電路板相當(dāng)空間的線路軌跡電路(很多粗而寬軌跡)，然而，因?yàn)樗鼈兊拈L(zhǎng)度和一定的電阻，耗費(fèi)電力(把電力轉(zhuǎn)化成不需要的熱能)以及造成不需要的電壓下降。數(shù)字電池組可使電力軌跡線所占電路板的空間最小化，同時(shí)使因電力軌跡線在為整個(gè)電路板的板面分送電源而產(chǎn)生的電阻所造成能量(和電壓)的損耗最小化。例如，如果一個(gè)特定的裝置需要9伏特，至少3個(gè)與那個(gè)裝置非常接近的3伏特電池串聯(lián)起來為該裝置提供所需的9伏特電源。
在有些應(yīng)用中，需要把各種組件電氣地相互分隔開。目前用各種方法來完成這個(gè)任務(wù)，包括用光學(xué)隔離器、變壓器、分開的電池電源和類似做法。所有這些的方法會(huì)導(dǎo)致增加成本和電氣裝置的復(fù)雜性。本發(fā)明的數(shù)字電池組容許通過為每個(gè)電器元件提供獨(dú)立電源的方法來電氣地隔離各別電氣組件。通過把數(shù)字電池組陣列電氣地劃分，使數(shù)字電池組電池的一個(gè)子陣列專門為這個(gè)特定組件提供電力的方法來實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)。
電化電池，根據(jù)它特定的化學(xué)性，具有不同的電壓和電流生成能力。這些能力連同其它很多因素，很大程度取決于放電時(shí)間。例如，一個(gè)電池通常在放電的最初一段短時(shí)間內(nèi)在較高的電壓下提供較多的電能，尾隨這個(gè)起始的″突發(fā)″的是電流生成能力大幅度小于起始突發(fā)。在某些情況中，希望延長(zhǎng)電流生成能力這種起始突發(fā)比傳統(tǒng)的裝置所能夠做到的更長(zhǎng)。數(shù)字電池組能夠提供更長(zhǎng)峰值電流生成持續(xù)時(shí)間，其中一個(gè)原因是它能夠讓不同的電池組構(gòu)成一個(gè)連發(fā)循環(huán)，一旦起始組電池不能繼續(xù)保持所需高放電率時(shí)，新組電池馬上被啟動(dòng)。一旦新組電池的″臨時(shí)輸出峰值″過去時(shí)，原來組的電池可以被重新接入電路來供應(yīng)所需的大電流。這是可行的因?yàn)殡娀瘜W(xué)電池在短時(shí)間后能恢復(fù)，能夠再次提供它們起始的大電流輸出。這部分是因?yàn)殡姵貎?nèi)的擴(kuò)散動(dòng)能的原因。
有時(shí)候，希望改變?cè)谀骋粋€(gè)電池組內(nèi)獨(dú)立電池的空間安排。數(shù)字電池組可以提供這樣的空間調(diào)整，而傳統(tǒng)的電池沒有這個(gè)功能。例如，為了避免電路內(nèi)電池組或組件過熱，這些有源的數(shù)字電池組電池可以與其它電池或與熱元件空間地相分隔。這樣，可使散熱最大化?；蛘?，如果電器使用于寒冷環(huán)境里，把有源的數(shù)字電池組電池聚合在一起是有利的，從而可限制散熱。這是人們期望的，因?yàn)殡姵亟M的發(fā)電功會(huì)因低溫而受影響。
因?yàn)閳A丘形電池組陣列具有很大靈活性并可三維地成形，有可能把數(shù)字電池組集成在注射成形的物件內(nèi)，例如電器本身的外殼或外罩。這種把數(shù)字電池組模壓在物件上面讓這個(gè)裝置更為緊湊，因?yàn)椴恍枰?dú)立的電池室。
有些電池化學(xué)物在放電時(shí)吸取熱量(例如鉛-酸)，或在充電時(shí)吸熱。為此，把放電時(shí)吸熱的電池設(shè)置在需要冷卻的部件旁邊來冷卻電路板上的組件?；蛘?，如果電池化學(xué)物在充電時(shí)吸熱，則用在需要冷卻的元件旁邊的電池對(duì)在需要冷卻的元件旁邊的電池重新充電。
這種電池組陣列的靈活性使得一些電池充電的同時(shí)另一些電池通過使用而放電。個(gè)別電池之間的充電量可以有所不同，有些電池在充電的時(shí)，其它電池在放電。在一個(gè)或多個(gè)電池吸收能量的場(chǎng)合可以把此用于功率調(diào)節(jié)。
具有數(shù)字電池組的集成印刷電路板適合用于智能卡。模壓入手腕表帶和照相機(jī)帶子的數(shù)字電池組可以很廣泛地應(yīng)用在供電的手表和照相機(jī)中。
電池和電池之間的連接性最好是用動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)隨機(jī)連線控制。這樣，任何特定電池可以和另外一個(gè)電池以串聯(lián)和/或并聯(lián)的方式相連。
這種動(dòng)態(tài)電池組陣列最好支承在基片上。這個(gè)基片必須和電池的要求相匹配。電池是電化性質(zhì)時(shí)，該基片必須限制在液體電解質(zhì)的范圍，如果使用的是電解質(zhì)的話。如果電源電池產(chǎn)生或消耗氣體時(shí)(例如，在燃料電池內(nèi))，該基片必須限制在該氣體，或在某些情況下，基片必須對(duì)選用的氣體有選擇性地滲透性。例如，在混合燃料電池中，氧氣可以被陰極使用，氣體燃料可以供燃料電池中的陽極使用。這個(gè)基片需要能適應(yīng)電池在充電時(shí)和放電時(shí)的膨脹和收縮，并必需承受電池的溫度循環(huán)。
當(dāng)需一個(gè)負(fù)載的功率要求非常小時(shí)，可以用一個(gè)或多個(gè)無線電頻率天線來實(shí)現(xiàn)充電。無線電頻率的能量可以被用于充電的目的，或者在某些情況下，作為直接能源。
電池的包裝、間距、形狀等可以是任何合適形態(tài)并可以根據(jù)電流(安培)的要求加以調(diào)整。例如，一個(gè)典型的手提消費(fèi)電子產(chǎn)品里面的電池的直徑大約是從0.5毫米到2厘米。雖然不希望受任何理論約束，相信利用適當(dāng)?shù)募{米生產(chǎn)技術(shù)和過程，電池的尺寸可以縮小到原子水平級(jí)。理論上說，電池組電池可以被減少到代表一個(gè)化學(xué)計(jì)算公式里原子和分子的數(shù)量。例如，以6個(gè)碳原子環(huán)作為陽極和幾個(gè)氧化鈷作為陰極所組成的一個(gè)鋰離子和一個(gè)碳納米管理論上構(gòu)成一個(gè)電池組電池。
這個(gè)數(shù)字電池組首次容許，通過一個(gè)可行的方法把個(gè)別電化學(xué)電池的尺寸和體積大幅度減低，但不顯著地減少整個(gè)電池電壓和電流生成能力。從化學(xué)和物理的領(lǐng)域來看，很清楚，支配物理現(xiàn)象的基本法則在一些小度量的范圍經(jīng)歷了重大的改革。這個(gè)現(xiàn)象稱作″量子效應(yīng)″。這些量子效應(yīng)最近被發(fā)展并且在碳納米管里找到超導(dǎo)體，在二極管“量子阱”結(jié)中光的產(chǎn)生加以意想不到的高效率。從這些或其它觀察中，相信當(dāng)電化學(xué)電池的體積和尺寸某一臨界值時(shí)，存在有″量子電化阱效應(yīng)″。到那個(gè)時(shí)候，相信能量密度和瞬間電流的生成能力以非線性方式會(huì)有實(shí)質(zhì)性變化。
已經(jīng)描述的是幾個(gè)較佳實(shí)施例，在這些實(shí)施例中，可以進(jìn)行改良或修改而脫離所附的權(quán)利要求書的范圍和精神。根據(jù)以上的講述，本發(fā)明的許多改變和變化是可能的。因此，應(yīng)該懂得，本發(fā)明可以在所附的權(quán)利要求書的范圍，以超出如上具體描述方式進(jìn)行實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字電池組，其特征在于，所述電池組包括一個(gè)不能產(chǎn)生電能的基片；一個(gè)由所述基片支承的、以陣列形式的多個(gè)分立電池，所述電池中的獨(dú)立電池能夠提供電能，所述陣列通過電氣互連系統(tǒng)來電氣相連，所述電氣互連系統(tǒng)根據(jù)互連控制器的信號(hào)來可變化地進(jìn)行組合；一個(gè)電路可操作地與陣列相連，所述電路包括至少兩個(gè)需要不同電能條件的負(fù)載，所述互連控制器適用于組合所述電氣互連系統(tǒng)，使所述分立電池中的獨(dú)立的電池互連，為所述兩個(gè)負(fù)載中每一個(gè)提供所需的不同的電能條件。
2.一種數(shù)字電池組，其特征在于，所述電池組包括一個(gè)物理上柔韌但不能產(chǎn)生電能的基片；一個(gè)由所述基片支承的、以陣列形式的多個(gè)分立電池，所述電池中的獨(dú)立電池能夠提供電能，所述陣列通過電氣互連系統(tǒng)來電氣相連，所述陣列通過半導(dǎo)體開關(guān)陣列電氣互連；一個(gè)電路可操作地與陣列相連，所述電路包括至少兩個(gè)需要不同瞬間電能條件的負(fù)載，所述半導(dǎo)體開關(guān)與所述電池中的獨(dú)立電池互連，為所述兩個(gè)負(fù)載中每一個(gè)提供所需的不同的電能條件。
3.一種形成數(shù)字電池組的過程，其特征在于，所述過程包括選擇一個(gè)不能產(chǎn)生電能的基片；形成一個(gè)由所述基片支承的、以陣列形式的多個(gè)分立電池，所述電池中的獨(dú)立電池能夠提供電能，所述陣列通過電氣互連系統(tǒng)來電氣相連；提供一個(gè)可操作地與陣列相連的電路，所述電路包括至少兩個(gè)需要不同電能條件的組件，所述電氣互連系統(tǒng)與所述電池中的獨(dú)立的電池互連，為所述兩個(gè)組件中每一個(gè)提供所需的不同的電能條件。
4.一種包含多個(gè)獨(dú)立動(dòng)力電池的復(fù)雜的電子裝置，其特征在于，所述裝置包括多個(gè)獨(dú)立負(fù)載；多個(gè)導(dǎo)電通道，導(dǎo)電地和選擇性地和所述獨(dú)立動(dòng)力電池中每一個(gè)和所述獨(dú)立負(fù)載中每一個(gè)相聯(lián)結(jié)；多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)，可操作的地與所述多個(gè)導(dǎo)電通道相聯(lián)結(jié)，所述半導(dǎo)體開關(guān)適用于動(dòng)態(tài)地選擇所述獨(dú)立動(dòng)力電池中至少一個(gè)以構(gòu)成動(dòng)力選擇，以及把動(dòng)力選擇構(gòu)成所述獨(dú)立負(fù)載中一個(gè)負(fù)載的獨(dú)立電源總線。
5.如權(quán)利要求4所述的一種復(fù)雜的電子裝置，其特征在于，所述獨(dú)立動(dòng)力電池隨機(jī)地從所述多個(gè)獨(dú)立動(dòng)力電池中選擇以構(gòu)成所述動(dòng)力選擇。
6.如權(quán)利要求4所述的一種復(fù)雜的電子裝置，其特征在于，所述裝置包括可以程控的開關(guān)陣列，所述可程控的開關(guān)陣列包括所述半導(dǎo)體開關(guān)。
7.一種系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括一個(gè)動(dòng)力陣列，所述動(dòng)力陣列包括多個(gè)獨(dú)立的動(dòng)力生成電池；一個(gè)電子電路，所述電子電路包括至少第一和第二負(fù)載，所述第一和第二負(fù)載需要供它們運(yùn)行的動(dòng)力，運(yùn)作第一負(fù)載所需的動(dòng)力和運(yùn)作第二負(fù)載所需的動(dòng)力不同；以及一個(gè)在所述動(dòng)力陣列和所述電子電路之間的程控開關(guān)陣列，所述可程控的開關(guān)陣列適用于動(dòng)態(tài)地在所述動(dòng)力陣列和所述第一和第二負(fù)載中每個(gè)負(fù)載之間構(gòu)成獨(dú)立的電源總線，所述獨(dú)立電源總線是由所述獨(dú)立的動(dòng)力生成電池構(gòu)成，實(shí)質(zhì)上所有所述獨(dú)立動(dòng)力生成電池實(shí)質(zhì)上在瞬間可在所述獨(dú)立電源總線之間相互替代。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述可程控的開關(guān)陣列包括多個(gè)個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)，所述半導(dǎo)體開關(guān)的開通電阻小于0.5歐姆。
9.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)力陣列包括足夠的獨(dú)立動(dòng)力生成電池，來提供多個(gè)通常為備用的獨(dú)立動(dòng)力生成電池。
10.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電子電路包括大于兩個(gè)以上的負(fù)載以及所述每個(gè)負(fù)載的動(dòng)力要求不同。
11.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)力生成電池是電化學(xué)電池。
12.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)是安裝在物理上柔韌的基片上。
13.一種為電路中負(fù)載提供瞬時(shí)獨(dú)立電源總線的方法，其特征在于，所述方法包括選擇一個(gè)包括多個(gè)動(dòng)力電池的動(dòng)力陣列；選擇一所述電子電路，該電子電路包括多個(gè)負(fù)載，所述負(fù)載需要供它們運(yùn)行的電力；動(dòng)態(tài)地從所述動(dòng)力陣列中選擇至少所述第一動(dòng)力電池，電力地將所述第一動(dòng)力電池和所述第一負(fù)載相聯(lián)結(jié)，構(gòu)成第一電源總線；以及動(dòng)態(tài)地從所述動(dòng)力陣列中選擇至少所述第二電池，電力地將所述第二動(dòng)力電池和所述第二負(fù)載相聯(lián)結(jié)，構(gòu)成第二電源總線，在所述第一電源總線上的所有所述動(dòng)力電池和在所述第二電源總線上所述的動(dòng)力電池不同，所述第一和第二電源總線的構(gòu)成包括利用開通電阻小于大約0.5歐姆的半導(dǎo)體開關(guān)來建立電氣連接，所述半導(dǎo)體開關(guān)根據(jù)可程控開關(guān)陣列所產(chǎn)生的信號(hào)而被驅(qū)動(dòng)來建立所述電氣連線。
14.如權(quán)利要求13所述的一種復(fù)雜電子裝置，其特征在于，所述裝置包括多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)，可操作地和多個(gè)所述獨(dú)立電源總線相聯(lián)結(jié)，所述半導(dǎo)體開關(guān)適用于實(shí)質(zhì)上動(dòng)態(tài)地由所述獨(dú)立動(dòng)力電池構(gòu)成所述獨(dú)立電源總線，并且通過實(shí)質(zhì)上瞬時(shí)地把獨(dú)立動(dòng)力電池接入或斷開所述一個(gè)獨(dú)立電源總線的方法，把至少一條所述獨(dú)立電源總線上的至少一種動(dòng)力特性保持在一個(gè)實(shí)質(zhì)上預(yù)先設(shè)定的數(shù)值。
全文摘要
獨(dú)立電池構(gòu)成的動(dòng)態(tài)電池組陣列(圖三)，可控地相互連接使其能在瞬間動(dòng)態(tài)地配置成多根具有不同電源輸出性能的電源總線，每個(gè)電源總線設(shè)計(jì)成可供給在某一瞬間電路中某個(gè)負(fù)載(A－F負(fù)載)所需的電力。較佳的是，這些電池是可互換和隨機(jī)待用，在任一瞬間，任一電池都可以為某個(gè)負(fù)載提供電源。這個(gè)由分立電池所組成的動(dòng)態(tài)電池組陣列有助其安裝在物料柔韌的基片上，如信用卡上。這個(gè)可編程的陣列對(duì)電路上選用的電池和個(gè)別電力負(fù)載之間的網(wǎng)絡(luò)和電源總線使用低阻開關(guān)陣列。使用這種電池組陣列的電路一般是具有若干負(fù)載、而且每個(gè)負(fù)載對(duì)電源需求都不一樣的復(fù)雜電路。
文檔編號(hào)H01M6/50GK1599965SQ02824088
公開日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2002年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月11日
發(fā)明者M·S·西爾弗曼 申請(qǐng)人:迪諾佛研究有限公司