專利名稱：：帶有具有旁路電路的集成電壓轉換器的電池的制作方法帶有具有旁路電路的集成電壓轉換器的電池
背景技術：
：基于例如NiCad、NiMH、堿和/或LiFeS2化學物質(zhì)的商業(yè)電化學電池單元(例如，用于AA、AAA、C和D型電池的電化學電池單元)具有在1.4V至1.8V范圍內(nèi)的開路電壓(0CV)。取決于電化學電池單元的化學物質(zhì)和由連接到電池單元上的負載所造成的消耗，商業(yè)電化學電池單元在使用期間的閉路電壓(CCV)通常在1.8V至0.9V范圍內(nèi)。因此，常用類型的消費者便攜的可用電池運行的裝置常常被設計成以如下的電壓水平來運行所述電壓水平與具有上文指定的化學物質(zhì)類型的現(xiàn)貨供應的電池所提供的電壓/功率水平相當。較高電壓的電化學一次電池和二次電池(即，可充電電池)諸如基于鋰/Mn02和鋰離子化學物質(zhì)的電池，一般比較低電壓的電池具有較高的能量和功率密度。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明公開了一種電池，所述電池具有至少一個高電壓電化學電池單元，例如具有大于1.8V的額定電壓的電化學電池單元，所述電池內(nèi)部集成有電壓轉換器模塊。電壓轉換器模塊耦合到電化學電池單元的陰極和陽極集流體上。電壓轉換器^^莫塊和高電壓電化學電池單元的其它組件包裝在標準尺寸的電池中，例如標準圓柱形AAA、AA、C、以及D型電池、棱柱形電池、紐扣電池等。電壓轉換器模塊可將由所述至少一個電化學電池單元提供的高電壓減小至低電壓，例如小于或等于與商業(yè)性的可用電池運行的裝置相容的1.8V,或可將由電化學電池單元提供的電壓升高至較高電壓。具有內(nèi)部集成電壓轉換器模塊的電池可包括一次或二次高電壓電化學電池單元。在使用二次即可充電電化學電池單元的情況下，充電電流可通過設置在電池殼體上的附加電池端子或通過用于輸出由電池提供的電壓的同一組端子來施加；在此情況下，使用旁路機構來將通過該組端子施加的充電電流引導至電化學電池單元的電極。通過組合高電壓電化學電池單元和電壓轉換器模塊，可延長通常由低電壓標準電池供電的可用電池運行的裝置的工作時間。本文所述的電池可在一個方面，電池包括至少一個具有內(nèi)孔的電化學電池單元；電耦合到所述至少一個電化學電池單元并且設置在內(nèi)孔的一部分內(nèi)的電壓轉換器模塊，電壓轉換器被配置成將由所述至少一個電化學電池單元產(chǎn)生的第一電壓轉換為不同的第二電壓；電耦合到電壓轉換器上的一組端子；以及旁路電路，所述旁路電路耦合在該組端子的端子中的一個和所述至少一個電化學電池單元之間以將從外部源施加的充電電流引導至所述至少一個電化學電池單元。以下為在此方面的范圍內(nèi)的實施方案。旁路電路被配置成將基本上全部所施加的充電電流引導至電極。旁路電路包括連接到該組端子中的至少一個端子上的二極管，該二極管還連接到電極中的至少一個電極上。該二極管為齊納二極管和肖特基二極管中的一種。電壓轉換器模塊包括集成電路，所述集成電路#:配置成在充電電流被施加到該組端子上時^皮禁用。該電池還包括被配置成生成使集成電路被禁用的信號的機構。所述至少一個電化學電池單元^J5置成在十五分鐘或更短的時間內(nèi)^C充電至所述至少一個電化學電池單元的至少90%容量的充電水平。所述至少一個電化學電池單元包括磷酸鐵鋰電池單元。電壓轉換器模塊包括電子開關裝置和電耦合到電子開關裝置的控制器，所述控制器被配置成控制電子開關裝置以導致降壓轉換操作和升壓轉換操作中的一種。在一個附加方面，電池包括至少一個電化學電池單元；電耦合到所述至少一個電化學電池單元并且被配置成將由所述至少一個電化學電池單元產(chǎn)生的第一電壓轉換為不同的第二電壓的電壓轉換器模塊；容納所述至少一個電化學電池單元和電壓轉換器的電池殼體；電耦合到電壓轉換器上的一組端子；和旁路電路，所述旁路電路耦合在該組端子的端子中的一個和所述至少一個電化學電池單元之間，以將從外部源施加的充電電流引導至所述至少一個電化學電池單元。以下為在此方面的范圍內(nèi)的實施方案。旁路電路被配置成將基本上全部所施加的充電電流引導至電極。旁路電路包括連接到該組端子中的至少一個端子上的二極管，該二極管還連接到電極中的至少一個電極上。該二極管為下列之一齊納二極管和肖特基二極管。電壓轉換器模塊包括集成電路，所述集成電路被配置成在充電電流4皮施加到該組端子上時凈皮禁用。該電池還包括被配置成生成使集成電路被禁用的信號的機構。所述至少一個電化學電池單元,皮配置成在十五分鐘或更短的時間內(nèi)被充電至所述至少一個電化學電池單元的至少90%容量的充電水平。所述至少一個電化學電池單元包括磷酸鐵鋰電池單元。電壓轉換器模塊包括電子開關裝置、以及電耦合到電子開關裝置的控制器，所述控制器被配置成控制電子開關裝置以導致下列之一降壓轉換操作和升壓轉換操作。在另一方面，本發(fā)明/>開了用于對可充電電池充電的方法，所述電池具有容納至少一個電化學電池單元的電池殼體、電耦合到所述至少一個電化學電池單元并且被配置成將由所述至少一個電化學電池單元產(chǎn)生的第一電壓轉換為不同的第二電壓的電壓轉換器模塊、以及被提供第二電壓的一組端子，所述方法包括通過該組端子從外部源施加充電電流、通過旁路電路將所施加的充電電流引導至耦合到所述至少一個電化學電池單元的電極使得充電電流旁路電壓轉換器模塊、以及用充電電流對所述至少一個電化學電池單元充電。在此方面的范圍內(nèi)的一個實施方案中，通過旁路電路將充電電流引導至電極包括將基本上全部所施加的充電電流引導至電極。本發(fā)明一個或多個實施方案的細節(jié)闡述于附圖和以下說明中。通過閱讀說明書、附圖以及權利要求書，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將變得顯而易見。圖U為帶有集成電壓轉換器模塊的電池的剖面圖。圖。圖ID為可施加到圖1A至1C所示的電池上的充電特征的一個示例性實施方案。圖2為圖IA至C所示的電池的內(nèi)部構型的方框圖。圖3為圖l和2的電壓轉換器的物理布局的一個示例性實施方案的橫截面視圖。圖4為圖3的電壓轉換器模塊的方框圖。圖5為圖4的電壓轉換器模塊的電路示意圖。圖6為使用LTC3411集成電路實施的電壓轉換器模塊的一個示例性實施方案的電路示意圖。圖7為將圖1A至C的電池的電化學電池單元產(chǎn)生的內(nèi)部電壓轉換為要施加到可用電池運行的裝置上的外部電壓的規(guī)程的一個示例性實施方案的流程圖。圖8A為帶有集成電壓轉換器的可充電電池的一個示例性實施方案的內(nèi)部構型的方框圖。圖8B為帶有集成電壓轉換器的可充電電池的另一個示例性實施方案的內(nèi)部構型的方框圖。圖9為連接到圖8A的可充電電池的充電器裝置的一個示例性實施方案的方才匡圖。圖IO為將圖8A的可充電電池再充電的充電失見程的一個示例性實施方案的流程圖。圖ll為帶有升壓配置集成電壓轉換器的電池的電路示意圖。圖12為降壓/升壓轉換器的一個示例性實施方案的電路示意圖。圖13為帶有集成電壓轉換器和旁路電路的可充電電池的一個示例性實施方案的電路示意圖。圖14為帶有集成電壓轉換器和旁路電路的可充電電池的另一個示例性實施方案的電路示意圖。圖15為圖14的電路以正向才莫式運4亍時所產(chǎn)生的電流波形的一個示例性實施方案的曲線圖。圖16為圖14的可充電電池的電路示意圖，描述以超控模式運行的電池。圖U為描述圖16的電路以超控模式運行的曲線圖。具體實施例方式參見圖1A，其顯示了具有大致常規(guī)外部構型(此處對應于"AA型電池")的電池10。電池10引入了至少一個高電壓電化學電池單元和內(nèi)部電壓轉換器40(例如，描述于圖2中)。電池10可為二次電池單元(或電池)或一次電池單元(電池)。一次電化學電池單元意p未著僅放電(例如至耗盡)一次，然后被廢棄。一次電池單元不打算再充電。一次電池單元描述于例如DavidLinden的HandbookofBatteries(McGraw-Hi11，第2版，1995)中。二次電化學電池單元可以,皮多次再充電，例如超過五十次、超過一百次或更多次。在一些情況下，二次電池單元可包括相對堅固的分隔體，例如具有許多層的那些和/或相對較厚的那些。二次電池單元還可設計成使其能適應可能在電池單元中發(fā)生的變化，如溶脹。二次電池單元描述在例如Falk&Salkind的"AlkalineStorageBatteries"(JohnWiley&Sons,Inc.1969);美國專利345,124;和法國專利164，681中，這些專利均據(jù)此以引用方式并入本文。在一些實施方案中并且如下文所詳述，電池10為可充電(或二次)鋰離子電化學電池單元，該電池具有石墨陽極材料或鈦酸鋰陽極材料、以及適于使可充電電池快速再充電的磷酸鐵鋰陰極材料(例如，電池能夠在十五分鐘或更短的時間內(nèi)達到電池的充電容量的大約80%至90%的充電水平)。此外，雖然圖1A顯示的是圓柱形AA型電池，但也可將內(nèi)部電壓轉換器引入到其它類型的圓柱形電池、以及棱柱形電池、紐扣電池等等中。電池10包括電池殼體12，其中設置了構成電池10的所迷至少一個電化學電池單元的巻繞電極和分隔體堆疊果凍巻結構14。果凍巻結構通常包括與負極引線電接觸的陽極、與正極引線電接觸的陰極、分隔體、以及電解質(zhì)。陽極、陰極、分隔體、以及電解質(zhì)均包含在外殼內(nèi)。電解質(zhì)包括一種或多種溶劑和至少部分地溶解于所述溶劑體系中的鹽。8在圖1A至C所示的實施方案中，果凍巻結構14限定中心內(nèi)孔15，所述內(nèi)孔沿巻餅結構14的縱向軸線延伸并且在其中放置了包含DC-DC轉換器40的電路的轉換器外殼16。DC-DC轉換器40被配置成將由電池10的電化學電池單元產(chǎn)生的第一電壓轉換為所需的提供給要使用電池10的可用電池運行的裝置的第二電壓。在一些實施方案中，轉換器外殼16為中空圓柱形管，其在末端密封并且被配置成接納DC-DC電壓轉換器電路。果凍巻結構14通過鄰近電池10的正導電端子20定位的導電插片18、以及鄰近負帽端子24連接的插片22連接到DC-DC電壓轉換器40上(正端子和負端子為用來將由電池10產(chǎn)生的電壓/電流施加到可用電池運行的裝置上的端子)。插片18和22分別連接到電池10的陰極和陽極電極上。參見圖1B和1C，兩個附加插片，即插片19和23，機械地將轉換器外殼16固定到電池殼體12和鄰近負帽端子24定位的安全排氣盤26上。在一些實施方案中，插片19和23通過將插片分別焊接到殼體12和盤26上而固定到電池殼體12和/或排氣盤26上。插片19和23也被配置成將電壓轉換器模塊40分別電耦合到端子20和24。如下文所詳述，因此可將由電壓轉換器模塊40轉換的電流/電壓提供給電池10的外部端子20和24，可用電池運行的裝置可與所述端子建立電接觸。電池10還包括設置在圓柱形電池殼體12的末端的頂部絕緣體28和底部絕緣體3Q。頂部絕緣體和底部絕緣體28和30可防止從果凍巻結構14發(fā)生滲漏。電池10也包括用來將負帽24與構成電池IO的電化學電池單元的果凍巻結構絕緣的非導電聚合物密封件32、以及絕緣墊圏34。緊靠負端帽24設置的是PPTC元件36("聚合物正導熱系數(shù)"元件)。電池19也包括絕緣包裹物38，所述包裹物覆蓋電池殼體12的外部以將電池10與外部雜散電流和電荷絕緣。一般來講，為了制造電池10，可在將果凍巻結構在芯軸上巻繞之后，將電壓轉換器模塊(諸如轉換器40)設置在果凍巻結構14的中心中。將分別從巻繞在果凍巻結構中的陰極和陽極延伸的插片18和22連接到電壓轉換器模塊上。將圖1B和1C所示的從轉換器外殼16延伸的插片19和23焊接到或換句話講連接到電池的殼體12和排氣盤26上。轉換器模塊和果凍巻結構位于電池殼體內(nèi)部。在完成了所有連接之后，將果凍巻結構14填充上電解質(zhì)并且?guī)喦饋?。一旦裝配好了電池，即可將電池充電。參見圖1D，其顯示了可施加到電池10上的充電特征。該充電特征(有時稱為形式循環(huán))包括施加到電池上的電壓電位的逐漸且小增量的增加。具體地講，在一些實施方案中，施加到電池上的電壓水平在大約2小時(120分鐘)的時間內(nèi)從例如1.5V的初始值上升至3.25V的值。施加到電池上以初始地將電池充電(即，在其被制造好之后)的逐漸增加的電壓可防止對電池10的電化學電池單元造成損害并且可將電池充電，以便當電池被使用時，由電池10輸出的電壓可保持基本上恒定，直到電化學電池單元的初始充電量中的大部分被耗盡。參見圖2，電池10包括內(nèi)部陰極端子42和陽極端子44，它們電耦合到所述至少一個電化學電池單元(例如，果凍巻結構14)。發(fā)生在果凍巻結構14內(nèi)的電化學交互作用可導致形成在陰極42和陽極44處的內(nèi)部第一電壓V"所述電壓然后被提供給電壓轉換器40。內(nèi)部第一電壓取決于電池的化學物質(zhì)，并且可具有在1.8V至4.4V范圍內(nèi)的值。內(nèi)部第一電壓Vi被提供給集成電壓轉換器模塊40。如上文關于圖1A所述的那樣，集成電壓轉換器40設置在電壓轉換器外殼16內(nèi)，并且通過插片18和22電耦合到電化學電池單元，所述插片分別連接到陰極42和陽極44上。如將在下文中顯而易見的那樣，電壓轉換器模塊40可將內(nèi)部電壓Vi轉換為運行可用電池運行的裝置(例如，手電筒、移動電話、照相機等)所需的外部第二電壓水平Ve。在一些實施方案中，外部第二電壓具有在例如1.2V至1.5V范圍內(nèi)電壓水平。DC-DC電壓轉換器模塊40也可被配置成增大形成在陰極42和陽極44處的電壓水平。在一些實施方案中，轉換器40至少部分地基于使用者所指定的輸入將DC內(nèi)部電壓Vi轉換為外部電壓Ve，所述輸入通過設置在例如電池殼體12上的使用者界面來提供。這種使用者界面可包括例如開關，使用者可通過所述開關來指示所需的用于可用電池運行的裝置的電壓。在一些實施方案中，對外部電壓的確定可以如下方式來進行4吏用例如電壓指示機構(例如，使用ID電阻器的指示機構)來識別所需的外部電壓，所述機構可提供代表運行可用電池運行的裝置所需的電壓的數(shù)據(jù)。也可利用其它類型的電壓指示機構，包括基于射頻識別(RFID)技術的機構。第二外部電壓Ve被提供給外部端子46和48，所述端子分別定位在圖1A至C所示的正端帽20和負端帽24處。圖3為沿圖1A所示的線3-3截取的轉換器外殼16的剖面圖。如圖所示，設置在轉換器外殼16的內(nèi)部體積(如由外殼16的內(nèi)壁56限定)內(nèi)的為電壓轉換器模塊40的一個示例性實施方案。轉換器外殼16使用罐裝環(huán)氧化物和塑料密封件氣密地密封，因此可保護轉換器的電路不受任何外界物質(zhì)(例如，電化學電池單元和/或電解質(zhì))的影響。如所述的那樣，通?；诠麅鰩喗Y構的電池單元通過圍繞芯軸巻繞果凍巻結構的組分來提供。因此，將內(nèi)部空隙或孔15(顯示于圖1A至C中)提供在果凍巻結構14內(nèi)。在一些實施方案中，內(nèi)孔15沿果凍巻結構14的縱向軸線延伸。包含DC-DC轉換器40的電路的轉換器外殼16放置在該孔中，因此占據(jù)了孔空間的至少一部分。通過將轉換器外殼16放置進孔15中，轉換器外殼16可占據(jù)電池中的本來不使用的空間。由于此空間一般不使用，添加DC-DC轉換器40可提供集成的配置，而不會增大電池外殼的尺寸或改變其構型，或換句話講不會減小電池的充電容量。相比之下，如果將DC-DC轉換器40放置在果凍巻結構中的空間之外，則需要將果凍巻結構制造得較小，因此會減小電池單元容量，以便保持電池的相同的尺寸和構型。此外，電流通過插片18和22從果凍巻結構引出，所述插片將果凍巻結構連接到轉換器外殼16上，所述外殼包含DC-DC轉換器40(見圖1A至C)的電路。電壓轉換器模塊包括雙層印刷電路板(PCB)50，所述電路板上設置了有源和無源電子組件。PCB50裝于轉換器外殼16的內(nèi)部。如圖所示，PCB50具有基本上等于中空圓柱形轉換器外殼16的直徑的寬度(例如，3.5mm至4.0mm),使得在一些實施方案中，PCB板50可由轉換器外殼16的內(nèi)壁56所施加的張力固定在適當位置。在一些實施方案中，可使用連接機構將PCB板50固定到轉換器外殼16的內(nèi)壁56上。設置在PCB板50的一個表面上的是DC-DC電壓轉換器模塊40的控制器52?？刂破?2被配置成控制開關裝置諸如晶體管，以使具有由例如控ii制器52所確定的水平的外部電壓/電流被施加到電池10的外部端子46和48處。在一些實施方案中，控制器52也包括開關裝置(顯示于例如圖5中)。還如圖3所示，設置在PCB板50的相對側上的是無源組件54a至c，諸如用于DC-DC電壓轉換器模塊40的具體實施中的電阻器、電感器、以及/或電容器。在一些實施方案中，DC-DC電壓轉換器40可被實施成具有開關降壓DC-DC轉換器電路，所述電路被配置成將陰極42和陽極44處的內(nèi)部電壓減小(或逐步降壓)至電池的外部端子46和48處所需的電壓水平。如下文所詳述，在一些實施方案中，可實施升壓配置轉換器(即，升壓電路)。參見圖4，其顯示了DC-DC電壓轉換器模塊40。DC-DC電壓轉換器模塊40包括控制器52?？刂破?2包括處理器60,所述處理器可生成控制信號以控制降壓轉換器70的運行。處理器60可為任何類型的計算和/或處理裝置。一個實例為源自MicrochipTechnologyInc.的PIC18F1320微控制器。用于控制器52的具體實施的處理器裝置60包括被配置成存儲軟件的易失性和/或非易失性存儲元件，所述軟件包含用來實現(xiàn)處理器基裝置的一般操作的計算機指令、以及用來進行電壓控制操作以將電池10電壓水平的具體實施程序:處理器裝置60包括模-it(A/D)轉換器62,所述轉換器帶有多個模數(shù)輸入和輸出線。被引入到處理器60上或電耦合到處理器60的是數(shù)-模(D/A)轉換器裝置64和/或脈沖寬度調(diào)制器(PWM)66,所述裝置和/或調(diào)制器可接收由處理器裝置60生成的數(shù)字信號并且相應地生成電信號，所述電信號可調(diào)節(jié)DC-Dc電壓轉換器模塊40的開關電路諸如降壓轉換器70的工作循環(huán)?，F(xiàn)在參見圖5,降壓轉換器70包括兩個例如雙極結晶體管(BJT)72和74以及電感器76,所述電感器在電池10的電極與降壓轉換器70電氣連通時存儲能量，并且在電池的電極與降壓轉換器70電隔離期間以電流形式釋放出該能量。降壓轉換器70也包括電容器78，所述電容器也用作能量存儲元件。電感器76和電容器78也用作輸出濾波器，以減小降壓轉換器70的輸出處的開關電流和電壓脈動。施加到外部端子46和48上的電壓水平可通過控制施加到晶體管72和74的基極上的電壓水平來調(diào)節(jié)。為了使源自電化學電池單元的功率被施加到外部端子46和48上，將源自控制器52的端子52d(SW1)的起動電信號施加到晶體管72的基極上，從而導致電流從電池10的電化學電池單元的電極42和44流向晶體管72并且流向外部端子46和48。當移除施加到晶體管72的基極上的起動信號時，源自電化學電池單元的電流停止，并且電感器76和/或電容器78由存儲在它們中的能量來提供電流。在晶體管72的關斷期間，第二起動信號由控制器52的端子52e(SW2)施加到晶體管74的基極上，以使電流流向(使用在晶體管72的接通期間存儲在電感器76和/或電容器78中的能量)外部端子46和48。在一些實施方案中，使用整流二極管來替代晶體管74。晶體管的開期間或工作周期從0%工作周期開始向上爬升，同時控制器或者反饋回路測量輸出電流和電壓。一旦達到了所需的外部電壓Ve，反饋控制回路就使用閉環(huán)線性反饋方案來管理晶體管工作循環(huán)，例如使用比例積分微分或PID機理。因此，在晶體管72的接通期間由電池10的電化學電池單元提供的電壓/電流、以及在晶體管72的關斷期間由電感器76和/或電容器78的運2水平。、、；b;'一'土*'.-、''在一些實施方案中，控制器52周期性地接收(例如，每隔0.1秒)外部端子46和48處的電壓的測量值，所述電壓例如通過電壓傳感器71a來測量，所述傳感器通過控制器52的端子52b(標記為VSENSE)來傳送測量值?；诖私邮盏降臏y量的電壓，控制器52調(diào)節(jié)工作循環(huán)以造成對外部端子處的外部電壓Ve的調(diào)節(jié)，以便該電壓收斂至基本上等于所需的外部電壓Ve的值。降壓轉換器70因此被配置成以可調(diào)節(jié)的工作循環(huán)來運行，所述循環(huán)導致施加到外部端子46和48上的可調(diào)節(jié)的電壓水平。對工作循環(huán)的調(diào)節(jié)也可使用電流傳感器71b來獲得。除了電壓傳感器和/或電流傳感器以外，電池10還可包括被配置成測量電池10的其它屬性的其它傳感器。例如，電池10可包括溫度傳感器(例如，熱敏電阻器基溫度傳感器)以使控制器52可針對電池10過熱的情況采取矯正或預防措施。將接收到的測量的信號使用模擬邏輯處理元件(未示出)諸如專用的充電控制器裝置來處理，所述裝置可包括例如閾值比較器，以確定由電壓和/或電流傳感器測量的電壓水平和電流水平。DC-DC電壓轉換器模塊40也可包括用于對模擬和/或數(shù)字輸入信號進行信號濾波和處理的信號調(diào)整部件諸如濾波器61和63,以防止可能由外界因素諸如電路水平噪聲造成的錯誤測量(例如，對電壓、溫度等的錯誤測量)。DC-DC降壓轉換器的效率至少部分地取決于對逐步降壓調(diào)節(jié)器IC和外部負載的選擇。一般來講，電池的效率(例如，最終遞送給功率轉換電路的輸出的輸入功率的百分比)諸如電池10的效率在85%至95%范圍內(nèi)。參見圖6，在一些實施方案中，DC-DC降壓轉換器可使用高效率的同步逐步降壓調(diào)節(jié)器諸如由LinearTechnologyCorp.制造的LTC3411轉換器80來實施。該LTC3411芯片將開關控制器和開關組件(M0SFET)組合在單個封裝中。LTC3411芯片的一個優(yōu)點是其尺寸相對小和運行高效。也可使用其它類型的降壓轉換器，包括其它類型的可商購獲得的具有類似功能的集成電路。參見圖11,電池160(類似于電池10)包括電池單元162和升壓集成電壓轉換器164。電壓轉換器處于升壓配置以產(chǎn)生輸出電壓Ve,所述電壓高于在電池160的電化學電池單元的電極處所產(chǎn)生的內(nèi)部電壓。電壓轉換器164包括類似于圖5所示的控制器52的控制器166，其同樣地可使用微處理器裝置和/或DSP裝置來實施。控制器166生成電控制信號以啟動晶體管168和170以致調(diào)節(jié)升壓配置電壓轉換器164的運行，并且因此調(diào)節(jié)端子176、178處的電池輸出。還如圖所示，電感器172連接在晶體管168和170以及電池160的電化學電池單元162的陰極之間(相比之下，在例如圖5所示的降壓轉換器的降低配置中，電感器連接在電池10的輸出端子46和晶體管之間)。在運行中，控制器166生成啟動信號，所述信號通過標記為SW1的控制器166的端口施加到晶體管168的基極上。因此，形成了通向接地端子178的電通路。在晶體管168被電啟動以使電流從其中流過期間，電流也流過電感器172,因此使電荷被存儲在電感器172中。當控制器166暫停啟動晶體管168的基極的信號時，在晶體管168被啟動期間建立起來的電感器172的穩(wěn)態(tài)條件^皮中斷，因此使電流被引導至外部端子176(通過晶體管170,或通過二極管171)。電感器的穩(wěn)態(tài)條件的中斷使電感器的電流水平下降，因此電感器中的電壓根據(jù)關系=上升。因此，在電流流過晶體管168期間建立的穩(wěn)態(tài)電流的中斷使電感器處的電壓升高，因此使端子176、178處的電壓類似地升高。由用以使電感器172的穩(wěn)態(tài)條件發(fā)生改變的晶體管168的啟動所產(chǎn)生的電壓波形一般是脈動的。因此，為了整平電壓波形以便將基本上恒定的電壓水平施加到端子176處，將另一種能量存儲元件諸如電容器174跨接在外部端子176和178的兩端，如圖所示。升壓配置電壓轉換器164也包括反饋機構以調(diào)節(jié)晶體管168的工作循環(huán)(例如，施加到晶體管168的基極上的啟動信號的周期)。通過調(diào)節(jié)工作循環(huán)，電池160的端子176處的電壓收斂至所需的外部輸出電壓Ve。參見圖12,電池180的集成電壓轉換器模塊182被顯示用作降壓/升壓電壓轉換器。換句話講，電壓轉換器模塊可以兩種不同的模式運行，使得在一種模式中轉換器用作降壓轉換器(通過將電路配置為降壓轉換器)，而在另一種模式中轉換器用作升壓轉換器(通過將電路配置為升壓轉換器)。使轉換器處于一種模式或另一種模式可通過啟動晶體管186和188來獲得。具體地講，通過啟動晶體管186的基極以便晶體管186恒定地接通(即，其工作循環(huán)為100%)，轉換器182的電路被配置為與圖11所示的電路類似地運行的升壓轉換器。具體地講，晶體管188被啟動以周期性地接通和關斷，因此使連接在晶體管186和188之間的電感器190的穩(wěn)態(tài)被擾動，從而導致施加到外部輸出端子192處的電壓以類似于關于圖11所示的升壓轉換器所述的方式上升。為了使電壓轉換器模塊以降壓模式運行，晶體管188被啟動以恒定地關斷(即，具有0%的工作循環(huán))，同時晶體管186被周期性地啟動以使電流間歇地流過電感器190。當如此啟動時，電壓轉換器模塊被配置為降壓轉換器，其以類似于圖5所示的降壓轉換器的運行方式運行。現(xiàn)在參見圖7,其顯示了用來將由電池10的電化學電池單元產(chǎn)生的內(nèi)部電壓轉換為要施加到可用電池運行的裝置上的外部電壓的一種示例性規(guī)程90。將由電池10的所述至少一個電化學電池單元產(chǎn)生的電壓施加到連接到陰極42和陽極44上的轉換器40的端子上。由電化學電池單元產(chǎn)生的功率也用來為轉換器40供電并且因此使轉換器40運行。電壓轉換器40確定92要施加到電池10的外部端子46和48上的外部電壓Ve。在一些實施方案中，外部電壓為預定的，并且電壓轉換器40使內(nèi)部電壓Vi被轉換為該預定值(例如，在1，2V至1.5V范圍內(nèi)的特定電壓水平)。在一些實施方案中，外部可變電壓水平可由轉換器40生成。如本文所述，在此類實施方案中，轉換器40可從設置在電池殼體12上的使用者界面接收關于所需的外部電壓的信息，或換句話講接收從通訊機構(例如，基于RFIF技術的機構)傳送的信息并且基于所接收到的信息來確定要輸出的電壓Ve。在確定了要施加到電池10的外部端子46和48上的外部電壓之后，轉換器調(diào)節(jié)94DC-DC電壓轉換器電路諸如降壓轉換器或升壓轉換器，以使基本上等于所確定的外部電壓Ve的恒定電壓被施加到外部端子46和48上。如上所述，所確定的外部電壓水平用來生成施加到開關裝置(例如，在降壓轉換器70的情況下為晶體管72)上的工作循環(huán)信號，以4吏基本上等于所需的外部電壓的電壓4皮施加到端子46和48上。由電化學電池單元在開關裝置的接通期間施加的電流、以及降壓轉換器70的能量存儲元件在開關裝置的關斷期間所釋放出的電流組合起來可導致基本上等于所需的外部電壓Ve的有效電壓。如上所述，在一些實施方案中，具有集成電壓轉換器模塊的電池為可充電電池，例如包括磷酸4失鋰電化學電池單元的可充電電池，并且所述可充電電池被配置成在小于十五(15)分鐘內(nèi)被再充電至例如電池的80%至90%容量的充電水平。在一些實施方案中，該電池包括具有LiFeP(h作為其活性物質(zhì)的陰極、碳陽極、分隔體和電解質(zhì)。在此類實施方案中，陰極也可包括粘合劑。陰極的厚度將取決于電池單元設計和所需的性能特16征。電極(陰極和陽極)可通過如下方式制造提供基底并且將基底的雙面涂覆上適當?shù)牟牧?，例如對于陽極可涂覆碳，并且對于陰極可涂覆粘合劑、導電性碳和活性物質(zhì)的混合物?；诹姿徼F鋰化學物質(zhì)的可充電電池的一個示例性實施方案描述于題目為"LithiumIonSecondaryBatteries"的美國專利申請序列號11/827，366中，該專利申請的內(nèi)容據(jù)此全文以引用方式并入本文。在一些實施方案中，可充電電池100為高能量密度電化學系統(tǒng)諸如鋰離子電池，所述電池具有介于4.4V至1.8.V之間的工作電壓跨度，其能量密度在300Wh/L以上。參見圖8A，其顯示了將示例性可充電電池100連接到充電器110上。電池100在構型上類似于電池10(圖1A至C和2)，但包括至少一個附加外部充電電池端子102,所述端子電耦合到陰極104并且旁路過電池100的集成DC-DC電壓轉換器。外部電池端子包括接觸表面(未示出)，所述表面設置在可充電電池100的電池殼體(類似于圖1A所示的電池殼體12)的外表面上。當電池100被接納在充電器110的充電隔室(未示出)內(nèi)時，充電器的端子中的一個機械地連接且電耦合到外部充電電池端子102,而充電器的端子中的另一個機械地連接且電耦合到也被用于將電池連接到可用電池運行的裝置的外部端子106上。陽極108連接到電壓轉換器109上。當如此連接時，充電器110(在運行中)通過電池充電端子102施加充電電流，以補充電池100的電化學電池單元的充電水平。充電器110的示例性實施方案，包括被配置成執(zhí)行快速充電操作(例如，使可充電電池在小于15分鐘的時間內(nèi)獲得90%充電容量)的實施方案，描述于例如題目為"FastBatteryChargerDeviceandMethod"的美國專利申請序列號11/776,021、題目為"BatteryChargerwithMechanismtoAutomaticallyLoadandUnloadBatteries"的美國專利申請序列號11/775,979、和題目為"PortableEnergyStorageandChargingDevice"的美國專利申請序列號11/775，995中，所有這些專利的內(nèi)容均全文以引用方式并入。參見圖8B,在一些實施方案中，可充電電池100包括直接電耦合到陽極108的第二充電端子103。因此，當電池1004皮接納在例如充電器110的充電隔室內(nèi)時，充電器的端子電連接并機械地連接到電池的充電端子102和103上，并且通過陰極104和陽極108建立閉合電通路。充電端子103包括接觸表面(未示出)，所述表面設置在電池殼體的外部表面上，例如，靠近負帽(類似于圖1A所示的負帽24)設置。因此，在圖8B所示的可充電電池100的實施方案中，可充電電池具有專用的充電端子，所述端子被配置成接收由充電器110施加的充電電流并且將其導向陰極和陽極以補充果凍巻結構14中的電荷，并且將獨立的專用的一組外部端子102和106用于施加外部電壓Ve。在一些實施方案中，沒有使用該獨立的一組專用端子，所述端子用于施加充電電流以將電池100的電化學電池單元再充電。在此類實施方案中，并且如下文所詳述，充電電流浮皮施加到電池的外部端子上(即，端子諸如圖8A和8B所示的端子105和106，由電池產(chǎn)生并且被集成電壓轉換器轉換的電壓即通過所述端子施加到可用電池運行的裝置上)。在這些情況下，電壓轉換器可包括被實施為例如圖13中的二極管218(標記為D2)的旁路電路216，以將從外部端子接收到的充電電流引導至陰極和陽極。參見圖9，充電器110被配置成在充電操作開始時將恒定充電電流施加到電池上。在將恒定電流遞送給電池(即，充電器以恒定電流或CC模式運行)期間，可充電電池100的電壓會增大。當電池100的電壓達到例如3.8V的預定上限電壓時(此上限電壓有時稱為交變電壓)，充電器110被配置成在充電時間的其余部分中將電池的電壓保持在該上限電壓。在將基本上等于預定交變值的恒定電壓施加到電池100上期間，充電器110以恒定電壓或CV模式運行。充電器110連接到功率轉換模塊112上。在一些實施方案中，將功率轉換模塊112引入到充電器110中，并且因此設置在充電器110的外殼中。功率轉換模塊112包括AC-DC電壓轉換器模塊114，所述電壓轉換器才莫塊在充電器的外部電耦合到AC電源諸如以85V-265V和50Hz至60Hz的額定值提供功率的電源上，并且可將該AC功率轉換為低DC電壓(例如，5V至24V)，并且例如可將此低DC電壓輸入給例如DC-DC電壓轉換器模塊116以提供適用于將可充電電池充電的水平(例如，用于具有例如磷酸鐵鋰電化學電池單元的可充電電池的大約介于3.7V至4.2V之間的DC電壓水平。其它類型的電池單元可具有不同的電壓水平，諸如在1.8V至4.4V范圍內(nèi)的電壓水平)。充電器110還包括控制器120，所述控制器被配置成確定要施加到可充電電池100上的充電電流、將基本上等于所確定的充電電流的電流施加到電池100上、以及在經(jīng)過了指定的或預定的時間段例如5分鐘至15分鐘之后終止充電電流?？刂破?20也可#_配置成一旦達到了預定的電池電壓或充電水平即終止充電操作。在一些實施方案中，控制器120調(diào)節(jié)降壓轉換器130以施加恒定的12C充電速率(即，1C的充電速率對應于在一個小時內(nèi)將電池充電完畢所需的電流，因此12C為在大約一小時的1/12內(nèi)即五分鐘內(nèi)將特定電池充電完畢所需的充電速率)。施加這種12C的充電速率直到達到預定的最大充電電壓，或經(jīng)過了五(5)分鐘的時間。一旦達到了最大充電電壓，控制器120即改變控制模式并向電池100施加恒定電壓，直到經(jīng)過了預定的充電時間例如5分鐘。在一些實施方案中，對要施加到可充電電池100上的充電電流的確定可至少部分地基于使用者所指定的輸入，所述輸入通過設置在例如充電器110的外殼(未示出)上的使用者界面來提供。這種使用者界面可包括例如開關、按鈕和/或旋鈕，使用者可通過它們指示與充電操作密切相關的設定值諸如有待再充電的電池的容量、充電時間等。為了確定所要使用的具體充電電流，可查閱可指示對應于使用者所指定的設定值/參數(shù)的合適的充電電流的查找表。在一些實施方案中，對充電電流的確定可以如下方式來進行使用例如可提供代表電池容量和/或電池類型的數(shù)據(jù)的識別機構來識別放置在充電器110的充電隔室中的可充電電池100的容量。一種包括基于使用ID電阻器(具有代表電池容量的電阻)的識別機構的示例性充電器裝置的發(fā)明詳述提供于題目為"UltraFastBatteryChargerwithBatterySensing"的美國專利申請序列號11/776，261中，該專利申請的內(nèi)容據(jù)此全文以引用方式并入本文。在一些實施方案中，對充電電流的確定可以如下方式來進行測量可指示電池的容量和/或類型(例如，電池的DC充電電阻)的電池電特性中的至少一種。一地確定充電電流的示例性充電器裝置的發(fā)明詳述提供于題目為"AdaptiveChargerDeviceandMethod"的美國專利申請序列號11/775，987中，該專利申請的內(nèi)容據(jù)此全文以引用方式并入本文?？刂破?20包括處理器裝置122，所述裝置被配置成控制對電池100進行的充電操作。如同轉換器40的處理器裝置60，處理器裝置122也可為任何類型的計算和/或處理裝置，諸如源自MicrochipTechnologyInc.的PIC18F1320微控制器。用于控制器120的具體實施的處理器裝置122包括被配置成存儲軟件的易失性和/或非易失性存儲元件，所述軟件包含用來實現(xiàn)處理器基裝置的一般操作的計算機指令，以及對連接到充電器110的電池100進行充電操作的具體實施程序，所述充電操作包括導致電池100在小于十五(15)分鐘的時間內(nèi)達到至少90%充電容量的充電操作。處理器裝置122包括模-數(shù)(A/D)轉換器124，所述轉換器帶有多個模擬和數(shù)字輸入和輸出線?？刂破?20也包括數(shù)-模(D/A)轉換器裝置126和/或脈沖寬度調(diào)制器(PWM)128，所述裝置和/或調(diào)制器可接收由處理器裝置122生成的數(shù)字信號并且相應地生成電信號，所述電信號可調(diào)節(jié)充電器110的開關電路諸如降壓轉換器130的工作循環(huán)。降壓轉換器130類似于轉換器40的降壓轉換器70并#皮配置成以類似于降壓轉換器70的方式運行。因此，降壓轉換器130包括開關裝置諸如晶體管(未示出)，所述裝置為電起動的以使由功率轉換模塊112提供的電流/電壓可通過例如端子102和106:故施加到電池100上。降壓轉換器130也包括能量存儲元件(例如，電容器和/或電感器)，在轉換器的開關裝置的接通期間，當電流被遞送給降壓轉換器時，所述元件可存儲能量。當開關裝置使從功率轉換模塊112遞送的電流從電池100斷開時，能量存儲元件中的能量被釋放到可充電電池100中。在開關裝置的接通期間由所施加的電流引起的電流和在開關裝置的關斷期間從能量存儲元件中釋放出的電流基本上等于所需的要施加到可充電電池100上的充電電流。為了調(diào)節(jié)施加到電池100上的電流/電壓，充電器110也包括例如使用控制器120來實施的反饋調(diào)節(jié)機構。反饋調(diào)節(jié)機構用來調(diào)節(jié)用于起動DC-DC電壓轉換器(例如，降壓轉換器130)的開關裝置的工作循環(huán)，以便所得施加到電池100上的電流將基本上等于由控制器120確定的充電電流。例如，在一些實施方案中，控制器120周期性地接收(例如，每隔0.1秒)穿過電池100的電流的測量值，所述電流例如通過電流傳感器(未示出)來測量，所述傳感器將測量值傳送給控制器120。基于此接收到的測量的電流，控制器120調(diào)節(jié)工作循環(huán)以實現(xiàn)對穿過電池100的電流的調(diào)節(jié)，以便該電流收斂至基本上等于充電電流水平的值。充電器IIO也可包括電壓傳感器(未示出)、以及其它傳感器，所述傳感器被配置成測量可充電電池100和/或充電器110的其它屬性。例如，在其中需要對充電器110和/或電池100進行熱控制(例如，當用于將電池100充電的充電時間超過15分鐘時)的實施方案中，充電器110可包括連接到電池110和/或電路板上的溫度傳感器(例如，熱敏電阻器)，在所述電路板上可設置充電器110的各種模塊。參見圖10,其顯示了用來將可充電電池100再充電的示例性充電規(guī)程HO。將電池插入到充電器中，并且使用者可通過按壓設置在例如充電器110的外殼上的"開始"按鈕來啟動充電循環(huán)。任選地，在開始充電規(guī)程之前，充電器IIO確定是否存在某些故障狀況。例如，充電器110測量142電池100的電壓V。。充電器110確定144測量的電壓是否在預定范圍內(nèi)(例如，介于2V至3.8V之間)。在其中可確定電池100的測量的電壓V。不在預定的容許范圍內(nèi)因此使得當前條件下的充電操作不安全的情況下，充電器不會繼續(xù)進行充電操作，因而充電過程可終止。在這些情況下，可將對問題的指示通過充電器110的外殼上的使用者界面提供給使用者。充電器IIO基于與充電過程密切相關的信息包括電池的類型、充電時間、電池容量等來確定146要用來將電池100充電的充電電流和/或充電時間。例如，充電器110可被配置成確定用來在小于15分鐘的時間內(nèi)將電池100充電至至少90%充電容量的充電電流。任選地，充電器110可確定145放置在充電器110的充電隔室中的電池100的容量和/或類型。如本文所述，用來確定充電電流的信息可通過設置在例如充電器110的外殼上的使用者界面來提供。除此之外和/或作為另外一種選擇，與充電過程密切相關的信息可通過識別機構提供，電池可通過所述機構向充電器傳達代表其特征(例如，容量、類型)的信息，或可以如下方式提供測量電池的電特性(例如，DC充電電阻)，并且基于此類測量值來確定電池100的類型和/或容量。如果充電器110被配置成接納具有特定容量的特定類型的電池，則充電器110使用適用于該特定電池和容量的預定充電電流。對充電電流的確定可通過查閱將充電電流與不同的電池容量、電池類型、充電時間等相關聯(lián)的查找表來進行。在確定了要施加到電池IOO上的充電電流之后，可啟動148定時器，所述定時器被配置成測量預指定的充電操作時間段。定時器可為例如處理器122的專用定時器^^莫塊，或其可為以由處理器122的內(nèi)部或外部時鐘測量的規(guī)則時間間隔遞增的寄存器?？刂?50電流/電壓調(diào)節(jié)電路例如降壓轉換器130，以使基本上等于所確定的電流的恒定電流^皮施加到可充電電池100上。如所述的那樣，所確定的充電電流用來生成施加到降壓轉換器130的開關裝置(例如，晶體管)上的工作循環(huán)信號，以使基本上等于充電電流的電流被施加到電池100上。在特定工作循環(huán)的關斷時間期間，功率轉換;f莫塊112從電池100斷開，并且存儲在降壓轉換器130的能量存儲元件(例如，電感器和/或電容器)中的能量以電流形式釋放給電池。由功率轉換模塊112施加的電流、以及從降壓轉換器130的能量存儲元件中釋放出的電流組合起來可得到基本上等于所確定的充電電流的有效電流。在一些實施方案中，充電器100實施CC/CV充電過程。因此，在此類實施方案中，周期性地測量152(例如，每隔0.1秒)電池100的端子處的電壓，以確定何時達到預定的電壓上限(即，交變電壓)。當電池100的電壓達到預定的電壓上限時，電流/電壓調(diào)節(jié)電路即被控制而具有恒定電壓水平，所述電壓水平基本上等于電池100的端子處所保持的交變電壓水平。在確定154經(jīng)過了基本上等于充電時間段的時間段之后，或在達到了某個充電水平或電壓水平(如可通過對電池10Q的周期性測量來確定)之后，終止施加到電池100上的充電電流。如上所述，將單組外部端子同時用來接收由集成轉換器轉換的電壓并將所接收到的電壓施加到外部電池驅動的裝置上，并且引導由外部充電器裝置(例如，圖9所示的充電器110)施加的電壓以將電池再充電(在其中電池為可充電電池的情況下)。參見圖13,其顯示了可充電電池200(基于例如鋰離子技術，并且具有與圖8A、8B和9所示的電池100類似的電化學構造、特性和配置)。電池200包括單組端子214a和214b，它們被配置成接收由電壓轉換器模塊202轉換的電壓。電壓轉換器模塊202的電路和運行通常類似于例如圖8B所示的電壓轉換器模塊109。因此，電壓轉換器模塊202包括控制器204(例如，微處理器控制器)，所述控制器生成啟動電信號以控制降壓轉換器電路(其包括晶體管206和208、電感器210和電容器212)從而獲得通過端子214a和214ba施加的電壓，所述電壓基本上等于所需的外部電壓V"電池200也包括旁路電路216。在一個具體實施中，旁路電路216包括齊納二極管或肖特基二極管218，所述二極管的對應的反向擊穿電壓(即，當以反極性施加到二極管上時將導致二極管導通的電壓水平)一般高于由電池200的電化學電池單元201(例如，果凍巻結構)產(chǎn)生的內(nèi)部電壓V"因此，當電池在運^f亍以在外部端子處輸出電壓從而為可用電池運行的裝置供電時，電壓控制器模塊202通過啟動降壓轉換器電路來轉換由電化學電池單元201產(chǎn)生的內(nèi)部電壓Vi，以^f吏基本上等于外部電壓V。的電壓被輸出到端子214a和214b處。由于內(nèi)部電壓Vi低于二極管218的擊穿電壓，因此沒有電流穿過二極管218，并且在外部端子21"和2Mb處輸出的電壓Ve通過依靠內(nèi)部電壓Vi運行的電壓轉換器模塊202來產(chǎn)生。然而，當將電池200再充電時，將端子214a和214b連接到充電器裝置(諸如圖8A、8B和9所示的充電器110)的充電端子上。當充電電流和/或電壓由充電器裝置施加到電池200上時，二極管218是正向偏壓的，因此可4吏充電電流穿過它，并且可到達電化學電池單元201的陰極和陽極。在一些實施方案中，電壓轉換器模塊202禁用端口SW1和SW2以便沒有啟動電信號被引導至晶體管206和208，從而禁用從端子214a通過電壓轉換器模塊202到達電化學電池單元201的電通路。在一些實施方案中，使用電流傳感器(未示出)來檢測從外部源(例如，充電器裝置23110)施加的電流，以禁用電壓轉換器模塊以致阻止充電電電流被引導通過電壓轉換器模塊202。參見圖14，其顯示了帶有包括旁路電路的集成電壓轉換器模塊222的電池220的另一個實施方案。該電壓轉換器使用集成電路(IC)224來實施。在此實施方案中，用以調(diào)節(jié)輸入電壓的控制機構和有源開關元件中的大部分在單一IC上實施，從而可減小對電壓轉換器模塊的尺寸要求。在一些實施方案中，用來實施轉換器的IC224為例如由TexasInstrument制造的TPS62042降壓轉換器(在一些實施方案中，升壓轉換器也可在集成電路上實施)。如圖所示，IC224在其輸入端口226a和226b(標記為V輸人！和V輸入J處接收在電池的電化學電池單元(例如，電化學電池單元諸如果凍巻結構14)的電極處形成的內(nèi)部電壓V,，并且經(jīng)由端口228a和228b輸出由IC224轉換的結果電壓。IC224具有集成在IC224內(nèi)的晶體管(類似于圖13的晶體管206和208)。端口228a和228b等同于圖13的晶體管206和208所連接到一起的點。此外，端口226a和226b還允許IC224依靠不同于被轉換的電源(V輸入)的電壓/電源來運行。在此實施方案中，IC電源和供轉換的電源是相同的。也如圖所示，電壓轉換器模塊222還包括耦合到IC224的電壓輸出端口228a和228b的能量存儲元件，諸如電感器230。電感器230也通過電阻器234耦合到IC224的反饋端口232(標記為FB)，并且耦合到電池220的外部輸出端子240。因此，IC224包括反饋機構以使外部端子240處的電壓Ve收斂至所需的輸出電壓。在一些實施方案中，所需的輸出電壓為預定的并且不能夠被調(diào)節(jié)；而在一些其它實施方案中，電池2"可包括使用者界面，所述界面包括例如推針(未示出)以將電池設定至使用者所需的數(shù)種輸出電壓水平中的一種。還如圖14所示，電壓轉換器模塊222也包括二極管242(例如，齊納二極管、肖特基二極管等)，所述二極管提供旁路機構以便能夠通過外部端子240施加充電電流來對可充電電池220充電。因此，如同圖13所示的電池200—樣，電池220不需要獨立的一組端子，充電電流通過所述端子施加以將電池220再充電。當充電電流/電壓經(jīng)由電池的外部端子240施加時，所施加的電壓超過二極管的閾值電壓(即，導致二極管242導通所需的電壓)，因此二極管246將充電電流引導至電極(例如，耦合到端子244的電極)以將電池220再充電。二極管242具有對應的擊穿電壓，所述電壓一般高于由電池220的電化學電池單元產(chǎn)生的內(nèi)部電壓Vi。因此，由電池的電化學電池單元產(chǎn)生的內(nèi)部電壓一般將不足以使電流從端子183流過二極管196。該旁路機構也包括二極管246,這種發(fā)光二極管(LED)具有一般高于由電壓轉換器模塊輸出的最大電壓的閾值電壓(即，高于由內(nèi)部電壓Vi的轉換引起的最大Ve)。因此，二極管246僅當源自外部源諸如充電器裝置(未示出)的電壓被施加到二極管246上時才變成導通的。二極管246可具有3V至5V的閾值電壓。當充電器裝置通過端子240施加充電電流時，二極管246處的結果電壓超過二極管的閾值電壓，因此可4吏電流流過二極管246。流過二極管246的電流可啟動晶體管248,從而4吏電流流過晶體管248。IC224的啟用端口250處的電壓下降至使IC224凈皮禁用的水平。換句話講，包括二極管246和晶體管248的配置通過當充電電流由外部充電器裝置施加時禁用IC224來提供用以實施旁路(或超控)模式的另一種機構。在其中二極管246為LED的情況下，二極管也用來向使用者指示電*池正#皮充電。參見圖15,當電池220以正向模式運行時，電壓轉換器才莫塊222使用在IC224上實施的控制電路和反饋機構、以及電感器230來轉換由電池的電化學電池單元產(chǎn)生的內(nèi)部電壓Vi。如圖15的插圖所示，結果電流形式表現(xiàn)出由充電和放電電感器230導致的脈動效應，但此電流脈動基本上可被能量存儲元件C2濾出。因此，一般來講，通過電池220的端子240輸出的最小電壓水平在由電池220產(chǎn)生的最大電壓的1%以內(nèi)。在正向才莫式中，外部電壓Ve低于二極管246(顯示于圖14中)的闊值電壓，因此二極管246不會^f吏啟用端口250處的電壓下降從而禁用IC224。參見圖16,在超控模式中，充電電流經(jīng)由外部端子240施加到電池220上。將充電電流施加到電池220上的電壓超過二極管242的閾值電壓，其結果是充電電流被引導基本上流過二極管242，因此旁路了模塊222的電壓轉換器電路(例如，旁路了IC224和電感器230)。對應于充電電流的電壓也超過二極管246的閾值電壓，因此^f吏電流流過二極管246。此電流繼而啟動晶體管248,因此IC224的啟用端口處的電壓水平將下降，從而使IC224被禁用。禁用IC224可保護集成電路免受損害，所述損害可由施加到電池220上的大充電電流導致。參見圖17,如曲線圖260所示，一旦由外部充電器裝置施加在端子240處的電壓超過二極管246的閾值電壓(例如，3.3V)和晶體管248的基極-發(fā)射極結處的閾值電壓(例如，0.6V)，則流過二極管246的電流水平(圖15所示的曲線圖260中的ID)會急劇上升。因此，由充電器裝置提供的充電電流中的一些將被引導(或換句話講，將泄漏)流過二極管246。因此，在電路配置諸如在圖14至17中實施的那些(其中使用了IC禁用機構)中，由外部充電器裝置施加的充電電流應當包括以所需的充電速率(例如，12C)將電池220充電所需的實際充電電流、以及泄漏而流過二極管246的電流ID。實施例和其它實施方案可將許多類型的化學物質(zhì)用于本文所述的實施方案，包括<table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table>可將電壓轉換器調(diào)到以在1.2V至1.3V范圍內(nèi)的較低水平運行，因此可提供甚至更長的工作時間。上文已對本發(fā)明的許多實施方案進行了描迷。但是應當理解，在不背離本發(fā)明精神和范圍的條件下可以進行各種修改。例如，雖然已將實施方案描述為利用降壓轉換器來接收源自電池的第一電壓，并且將相對較低的第二電壓遞送到電池的端子處，但轉換器也可被配置成升壓轉換器，其可接收源自電池的第一電壓并且將相對較高的第二電壓遞送到電池的端子處。因此，其它實施方案也在以下權利要求的范圍之內(nèi)。權利要求1.一種電池，所述電池包括至少一個電化學電池單元，所述電化學電池單元具有從其中穿過的內(nèi)孔；電壓轉換器模塊，所述電壓轉換器模塊電耦合到所述至少一個電化學電池單元并且設置在所述內(nèi)孔的一部分內(nèi)，所述電壓轉換器被配置成將由所述至少一個電化學電池單元產(chǎn)生的第一電壓轉換為不同的第二電壓；一組端子，所述一組端子電耦合到所述電壓轉換器；和旁路電路，所述旁路電路耦合在所述一組端子中的一個端子與所述至少一個電化學電池單元之間，以將從外部源施加的充電電流引導至所述至少一個電化學電池單元。2.—種電池，所述電池包括至少一個電化學電池單元；電壓轉換器模塊，所述電壓轉換器模塊電耦合到所述至少一個電化學電池單元并且^f皮配置成將由所述至少一個電化學電池單元產(chǎn)生的第一電壓轉換為不同的第二電壓；容納所述至少一個電化學電池單元和所述電壓轉換器的電池殼體；一組端子，所述一組端子電耦合到所述電壓轉換器；和旁路電路，所述旁路電路耦合在所述一組端子中的一個端子與所述至少一個電化學電池單元之間以將從外部源施加的充電電流引導至所述至少一個電化學電池單元。3.如權利要求1或權利要求2所述的電池，其中所述旁路電路被配置成將基本上全部所施加的充電電流引導至所述電極。4.如權利要求1或權利要求2所述的電池，其中所述旁路電路包括連接到所述一組端子中的至少一個端子上的二極管，所述二極管還連接到所述電極中的至少一個電極上。5.如權利要求4所述的電池，其中所述二極管為下列之一齊納二極管和肖特基二極管。6.如權利要求1或權利要求2所述的電池，其中所述電壓轉換器模塊包括集成電路，所述集成電路被配置成當所述充電電流^皮施加到所述一組端子上時被禁用。7.如權利要求6所迷的電池，所述電池還包括被配置成生成使所述集成電路被禁用的信號的機構。8.如權利要求1或權利要求2所述的電池，其中所述至少一個電化學電池單元被配置成在十五分鐘或更短的時間內(nèi)^^充電至所述至少一個電化學電池單元的至少90%容量的充電水平。9.如權利要求1或權利要求2所述的電池，其中所述至少一個電化學電池單元包括磷酸鐵鋰電池單元。10.如權利要求1或權利要求2所述的電池，其中所述電壓轉換器模塊包括電子開關裝置；和電耦合到所述電子開關裝置的控制器，所述控制器被配置成控制所述電子開關裝置以導致下列之一降壓轉換操作和升壓轉換操作。11.一種用于對可充電電池充電的方法，所述可充電電池具有容納至少一個電化學電池單元的電池殼體、電耦合到所述至少一個電化學電池單元并被配置成將由所述至少一個電化學電池單元產(chǎn)生的第一電壓轉換為不同的第二電壓的電壓轉換器模塊、以及被提供了所述第二電壓的一組端子，所述方法包括通過所述一組端子從外部源施加充電電流；通過旁路電路將所施加的充電電流引導至耦合到所述至少一個電化學電池單元的電極，使得所述充電電流旁路所述電壓轉換器模塊；并且用所述充電電流對所述至少一個電化學電池單元充電。12.如權利要求11所述的方法，其中通過所述旁路電路將所述充電電流引導至所述電極包括將基本上全部所施加的充電電流引導至所述電極。全文摘要本發(fā)明公開了具有內(nèi)部集成電壓轉換器模塊的電池。該電池包括至少一個具有內(nèi)孔的電化學電池單元；電耦合到所述至少一個電化學電池單元并且設置在內(nèi)孔的一部分內(nèi)的電壓轉換器模塊，電壓轉換器被配置成將由所述至少一個電化學電池單元產(chǎn)生的第一電壓轉換為不同的第二電壓；電耦合到電壓轉換器上的一組端子；和旁路電路，所述旁路電路耦合在該組端子的端子中的一個和所述至少一個電化學電池單元之間以將從外部源施加的充電電流引導至所述至少一個電化學電池單元。文檔編號H01M6/14GK101647143SQ200880010129公開日2010年2月10日申請日期2008年3月26日優(yōu)先權日2007年3月26日發(fā)明者A·卡普蘭,D·C·巴特森,D·L·德姆斯,F·P·克拉斯曼,G·M·辛德拉,J·瑞爾莫,K·S·納朱達斯瓦米,L·J·皮內(nèi)爾,L·法拉達申請人:吉列公司