具有基於電池溫度拉出不同電流的內部控制器的電池的製作方法

2023-09-21 06:20:30 2

專利名稱：具有基於電池溫度拉出不同電流的內部控制器的電池的製作方法
技術領域：
本發明涉及對電池進行再充電的系統和方法。具體而言，本發明涉及用於對電池充電並評估電池健康狀況的系統和方法。本發明還涉及用於從電池連接的用電設備獲得數據的系統和方法。
背景技術：
常常用電池給手術室裡使用的電力手術器械供電來進行手術。用電池就不需要用電線連接到外部電源。跟要用電線的手術器械相比，沒有電線有很多優點。使用這種器械的手術人員不必考慮給電線消毒，就能夠將它們帶到患者四周的無菌手術區，或者確保在手術過程中不會不小心將未經消毒的電線帶到手術區。此外，沒有電線同樣能夠消除電線給手術過程造成的混亂和視場障礙。在手術室裡，還將電池用於給手術器械以外的器械供電。還用電池來給進行手術時手術人員有時穿戴的個人保護系統中集成的用電部件供電。典型情況下，這種系統包括某種帶頭盔的外衣。在外衣裡頭有在外衣內用於空氣循環的通風單元。一些這種系統還擁有燈光用來給手術場地照明，或者有無線電用來跟手術中的其它人員進行正常通話。通風單元、照明單元和無線電這些單元中的每一個都需要電源。通過用電池供電，就不需要給穿戴這種單元的每個人連接電線。這樣就能夠減少手術室人員需要避開的電線的數量。此外，不用電線還能夠解除對使用這些系統的個人的行動限制。很自然，任何電池供電設備的一個組成部分是電池。手術室裡使用的大多數電池供電的手術設備都使用可再充電電池。這些可再充電電池通常包括一個或多個鎳鎘電池單元。電池一放完電，就將它連接到輔助充電器。充電器給電池的電池單元提供電流，讓電池單元儲存能量。跟其它可再充電電池不同，手術器械中使用的可再充電電池必須能夠進行消毒，從而能夠將它放在手術場地靠近患者的地方。常常把這些電池放在高壓鍋裡來對它們消毒，在高壓鍋內，充滿飽和水汽(蒸汽)，溫度接近270華氏度(132攝氏度)，氣壓大約為30psi (儀表讀數)(1552毫米汞柱)。反覆暴露在這種環境中會導致電池的電池單元儲存電荷的能力下降。常常將這種情況叫做電池的「健康狀況」變差。2000年I月25日授權的本申請人的第6，018, 227號美國專利BATTERY CHARGERESPECIALLY USEFUL WITH STERILIZABLE RECHARGEABLE BATTERY PACKS，公開了確定電池負載電壓的一種方法，在這裡將這一專利引入作為參考。可以推測，這是電池內阻的一種度量。可惜，這一信息不能單獨提供電池健康狀況的完整度量。例如，這一信息不能單獨說明儲存的能量是否足以在完成手術所必需的這一段時間內給電池連接的設備供電。這就意味著如果在手術過程中電池電力耗盡，就必須中斷手術來更換電池。這樣就會延長總的手術時間。這種中斷跟現代手術儘快完成手術，縮短患者內部器官暴露從而容易感染的時間，以及患者處於麻醉狀態的時間這一目標背道而馳。此外，讓手術設備提供其自身工作狀態的數據給醫院的其它設備也是很有意義的。例如，一些機械化手術器械配備了內部溫度傳感器。當這種器械內部的軸承裝置發生故障時，器械溫度會開始上升。輔助傳感器檢測這種溫度上升。於是可以由醫院的遠程設備讀取從傳感器輸出的信號。這樣就能夠告訴醫院工作人員這一器械已經快要發生故障，應該維修或更換。 有電線的手術設備能夠提供這種工作狀態數據。這些通信系統技術上比較簡單，也很經濟，因為可以通過給這些設備供電的電線將這些信號轉發到輔助控制臺。也可以通過無線通信系統從這些設備提供數據。本申請人於2005年6月28日遞交的第60/694，592號美國專利申請POWERED SURGICAL TOOL WITH SEALED CONTROL MODULE 公開了一種系統，該申請的內容是以美國專利號US 7，638，958公開的，現在這裡將它引入作為參考。以上系統的一個缺點是它需要給手術室增加無線通信系統。提供這種系統的成本限制了安裝它們的範圍。於1999年11月2日授權的本申請人的受讓人的第5，977，746號美國專利RECHARGEABLE BATTERY PACK AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME 公開了專門設計成承受嚴酷的高壓鍋消毒環境的一種可再充電電池，在這裡將它引入作為參考。本發明的這一電池包括一簇電池單元，它們用上下塑料捆綁件捆綁在一起。在捆綁件中形成的孔之間延伸的導電帶將這些電池單元連接起來。這些導電帶中有一根是熔斷帶，當過大電流流過時會開路。更加具體地說，流經熔斷帶的電流加熱形成熔斷帶的材料，使得熔斷帶的一段氣化。熔斷帶段的氣化將熔斷帶分成兩段。可以將以上電池組用於儲存給無繩手術器械供電的電荷。但是，電池組內部的電池單元會產生大量熱量。這些熱量會導致電池單元的溫度上升。有時，這些電池單元之間的溫度上升程度不均勻。電池單元這種不均勻的熱量會導致電氣不平衡。如果電池單元如此不平衡，就無法在特定時間立即供電，也會縮短壽命。

發明內容
本發明涉及一種新的、有用的電池和電池充電系統。這種電池被設計成用於惡劣環境，例如要用高壓鍋對電池消毒的醫院。本發明的電池和電池充電系統還被設計成記錄和發射用電池供電的裝置的數據。本發明的電池包括一組可充電電池單元。電池內部還有數據記錄單元和溫度傳感器。數據記錄單元和溫度傳感器都由電池電池單元供電，因此它們總是開著的，而不管電池是在給裝置供電還是正在充電。數據記錄單元和溫度傳感器用於記錄電池的溫度數據。本發明的電池充電器包括給電池充電的電流源。電池充電器內部還有處理器和負載電阻。處理器調節電流源的激勵和電池到負載電阻的連接。處理器還讀取電池數據記錄單元中儲存的數據。根據表明電池歷史的數據，處理器對電池進行健康狀況評估。例如，如果數據記錄單元中的數據表明電池連續處於高於門限的溫度超過給定時間長度，就進行健康狀況評估。為了進行健康狀況評估，處理器測量電池的負載電壓，以及輸入電池的能量。後一評估常常是通過首先將電池放完電來進行的。健康狀況評估的結果被顯示出來。本發明的另一個特點是用電池給裝置供電時，裝置將數據寫入數據記錄單元。當電池連接到充電器時，數據記錄單元將儲存的裝置數據寫出到充電器處理器。充電器處理器則將這些數據轉發給另一個裝置。因此，負責維護裝置的人能夠獲得電池供電的裝置的工作狀況信息。跟這些裝置即使沒有任何有線鏈路或RF/IR/超聲無線通信鏈路也能獲得這些信息。本發明的電池還能夠均勻地散發電池組內部電池單元產生的熱量。這樣能夠使電池單元的溫度不平衡最小。電池單元的溫度不平衡最小能夠減少電池單元之間的電氣不平衡。減少這種電氣不平衡能夠減少電池因為電氣不平衡而給電池性能帶來的不利影響。本發明的電池還有熔斷帶，當超過規定量的電流流過熔斷帶時，熔斷帶開路。本發明的電池製作起來經濟，佔用的表面面積較小。


用權利要求中的特徵來表徵本發明。通過以下詳細說明，同時參考附圖，會更加了解本發明中的電池、電池充電器以及對電池充電方法的上述和其它特徵和優點，在這些附圖中圖I是本發明中電池和電池充電器的透視圖；圖2是電池的透視圖；圖3是本發明中電池的展開圖；圖4是電池外殼的透視圖；圖5是電池外殼的剖視圖；圖5A是電池外殼頂部邊緣放大了的剖視圖；圖6是電池內部電池單元簇的展開圖；圖7是電池單元簇中捆綁件裝置(在這裡是頂部捆綁件裝置)的展開圖；圖8是頂部捆綁件裝置內部熱熔斷帶的平面圖；圖9是電池帽的剖視圖；圖10是電池帽下表面的平面圖；圖11是電池帽底部唇緣放大後的剖視圖；圖12是電池內部電氣組件的示意圖；圖13是電池微控制器內部一些子電路的框圖；圖14說明電池微控制器中集成的存儲器裡儲存的一些數據類型；圖15A是說明固定件之一的平面圖，在這些固定件中將形成電池單元族的組件放置在其中以便簡化族裝置；圖15B是說明如何將形成電池單元簇的組件裝配到一對固定件中去的側視圖；圖16說明用於完成電池單元簇組裝的焊接過程；圖17是將電池外殼和電池帽焊接在一起之前，這些組件交界面的剖視圖；圖18說明如何將電池外殼和電池帽焊接在一起；
圖19是焊接過程以後電池外殼和電池帽交界面的剖視圖；圖20是說明充電器底座和充電器外殼關係的展開圖20A是說明放電器電阻和輔助散熱器如何固定到充電器底座的透視圖；圖21是充電器內部一些組件的剖視圖；
圖22是充電器內部子電路和附在充電器上的模塊的框圖；圖23A和23B —起形成電池微控制器監視電池高壓鍋滅菌過程的流程圖；圖24A、24B和24C—起形成充電器按照本發明的過程對電池進行充電所執行的處理步驟的流程圖；圖25是充電器內部的處理器確保充電器溫度不上升到潛在不安全程度所執行的處理步驟的流程圖；圖26是說明本發明中器械通信系統的框圖，其中電池和充電器用於支持手術器械和其它組件之間數據的交換；圖27是本發明中系統器械組件的框圖；圖28是電池微控制器內部器械歷史文件裡儲存的數據的框圖；以及圖29是本發明中器械通信系統裡執行的處理步驟的流程圖。
具體實施例方式 I.綜述圖I說明按照本發明構造的電池40和電池充電器42。電池40包括一組可再充電電池單元44 (圖3)、微控制器46和溫度傳感器48 (圖12)。電池充電器42包括有多個艙52(圖20)的外殼50。每個艙52都以能夠拆卸的方式接受與特定電池類型相聯繫的模塊54。模塊54的形狀是一個輔助插座56,用於接受相聯繫的電池40的頭端。電池充電器42內部是用於讀取電池微控制器46內部儲存的數據並用於給電池的電池單元44充電的組件。多個I/O單元58附著到充電器42。每個I/O單元58充當子裝置，通過這些子裝置輸入指令，並呈現關於附著到充電器42的電池40之一的充電狀態信息。
II.電池和電池組裝方法如圖2和3所示，本發明的電池40包括外殼60。可再充電電池單元44排列成外殼60中的簇62。蓋子66在外殼60的開口頂端上放置並被密封。蓋子66具有頭68。蓋子66是安裝微控制器46和溫度傳感器48的電池結構組件。在本發明的圖示版本中，蓋子頭68的尺寸剛好適合於由電池40供電的用電器械522(圖22)中形成的輔助插座。蓋子頭68具有兩個接觸件70和單個接觸件72。接觸件70是導電部件，通過這些導電部件，充電器42給電池單元44施加充電電流，並且用電器械522 (圖23)從中拉出激勵電流。接觸件72是將數據和指令寫入微控制器46以及從微控制器46讀出所用的接觸件。因此，利用單線信號交換協議在充電器42和電池微控制器46之間交換數據。一個這種協議是Dallas半導體單線協議。電池外殼60是用單塊塑料形成的，這種塑料對於980納米的光能發射是透明的。用「透明」這個詞表示塑料至少是「部分」透明的。在本發明的多數版本中，塑料至少是55%透明的。在更多的優選版本中，塑料至少是75%透明的。在本發明的一個版本中，用聚苯碸(polyphenylsulfone)塑料形成外殼60。形成外殼60的這種塑料之一可以買到，品牌為美國喬治亞Alpharetta的Solvay Advanced Polymers的RADEL。這種塑料是部分透明的。由於審美方面的原因，可以將形成外殼60的塑料染成在可見波長範圍不透明。如果這樣對外殼60染色,應當選擇染料,這種染料不明顯影響980納米範圍光能的透射。如同下面討論的一樣，這是一個處理中用雷射將蓋子66焊接到外殼60上去的波長。如圖4、5和5A所示，外殼60具有總體來說矩形的底座76。四個互聯壁78從底座76的周邊邊緣向上延伸。由於審美方面的原因，底座76的角落以及壁78鄰接的角落都是圓角。外殼60的形狀還使得壁78從底座76向外傾斜。外殼60的形狀還使得肋條80從壁78的內表面從底座76的頂部表面向內延伸。每個壁78都可以有一個、兩個或多個肋條80。肋條80為壁提供結構剛性，並使電池單元簇62在外殼60內的移動最少。每個外殼壁78都具有內部垂直表面86。(在圖5所不的剖視圖中，在內表面86的頂部以下能夠看見肋條50。)在內部垂直表面86以上，有一個楔形面88，相對於垂直表面86以一定角度向外。壁沿(reveal)90形成每個唇緣78的最頂部。壁沿90具有總體來說是方形的剖面。壁沿90的寬度小於在唇緣外表面85的頂部邊緣和楔形內部面88的頂 部邊緣之間延伸的垂直表面91的寬度。這樣就形成外殼60，使得壁沿90位於唇緣外表面的頂部邊緣和楔形內部面88的頂部邊緣以內。如圖6所示，電池單元簇62包括多個可再充電電池單元44。從這裡結合進來作為參考的上述美國專利5，977，746可知，每個電池單元44充當電池單元地的外部圓柱形表面由聚醯亞胺帶(沒有畫出)覆蓋。將電池單元44排列成三個鄰接的行92、94和96，使得一行中的電池單元和相鄰行中的電池單元鄰接。在每一行92 94中，相鄰的電池單元44鄰接。將電池單元44排列成在外面的行(行92和96)具有三個電池單元，在中心行(行94)具有兩個電池單元。這種排列能夠保證每個電池單元都有至少10%，最好是至少20%的外部周邊段既不鄰接相鄰電池單元，也不會隱藏在相鄰行電池單元後面。於是，每個電池單元44的至少10%，最好是至少20%的周邊段形成構成電池簇62的電池單元陣列的外部周邊的一部分。根據是將電池單元串聯還是並聯來排列電池單元44的頂部和底部方向，也就是正、負端子的方向，以便提供特定的電壓和電流。分別用頂部和底部捆綁件裝置102和104將電池單元44保持在一起，形成簇62。每個捆綁件裝置102和104都包括多個薄金屬帶形狀的多個導電帶106。圖7說明捆綁件裝置102，如圖7所示，每個捆綁件裝置都分別包括內部和外部捆綁件108和110。(作為參考，「內部」捆綁件是指最接近電池單元44的捆綁件；「外部」捆綁件和所述電池單元隔開。)每個捆綁件108和110都是用柔性塑料材料(例如DuPont商標MYLAR下銷售的聚酯)形成。每個捆綁件108和110分別有多個孔112和114。形成上部捆綁件裝置102的捆綁件108和110還用來沿著它的外部周邊分別形成對準凹口 116和117。導電帶106夾在捆綁件108和110之間。每條導電帶106都有一端延伸到對準的一對捆綁件孔112和114對著的空間。一些導電帶106的位置使得這些導電帶的第二端延伸到對準的一對捆綁件孔112和114之一。這些導電帶106電氣連接相鄰電池單元44的端子。兩條導電帶106的第二端從捆綁件108和110的周邊向上伸出來。這兩條導電帶106，如圖6所示，充當在電池單元簇62和接觸件70之間提供電氣連接的部件。在形成頂部捆綁件裝置102的捆綁件108和110之間還放置有熔斷帶118。如圖8所示，熔斷帶118由導電金屬形成，電流流過的時候，會將材料加熱到金屬氣化的溫度。在本發明的一個版本中，用鎳或鎳合金形成熔斷帶118。熔斷帶118—般都是平面帶的形式。熔斷帶118還有凹口 120從形成熔斷帶的金屬帶縱向側邊邊緣之一向內延伸。(圖7所示熔斷帶和圖8所示熔斷帶118的凹口 120的幾何形狀略有不同。)在圖8中，熔斷帶118的段119是最窄的段，也是凹口 120最寬的部分通過首先將捆綁件108和110之一放置在夾具中來組裝本發明的捆綁件裝置102或104。具體地說，夾具有一個凹進部分，可以將捆綁件108和110精確地放進去。相互隔開的手指從夾具底座向凹進部分延伸。這些手指延伸到捆綁件孔112和114對著的空間。這些手指互相隔開，在它們之間留出空間，可以將導電帶106和熔斷帶118放進其中。夾具凹進部分裡放置的捆綁件108或110的外露表面有粘合劑。在本發明的一些版本中，事先將粘合劑塗在捆綁件108或110上。在製造過程中，去掉覆蓋粘合劑的保護片。在圖7中，用內捆綁件108上的點124表示粘合劑。一旦將第一捆綁件108或110放置在夾具上，就將導電帶106和熔斷帶118放在捆綁件上。更加具體地說，將導電帶106和熔斷帶118放置在通過捆綁件孔112或114延伸的手指之間。然後將第二捆綁件110或108放置在部分組裝好的單元中。在本發明的一些版本中，還可以將粘合劑材料放置在和第一捆綁件鄰接的第二捆綁件的表面。作為捆綁件108和110的組裝結果，每個內捆綁件孔112都和上捆綁件孔114中相聯繫的一個對準。內、外捆綁件凹口 116和117也對準。還要明白，在捆綁件裝置102的組裝過程中，熔斷帶118的位置使得熔斷帶凹口 120在捆綁件108和110夾在一起的區域內。熔斷帶118的熔斷帶凹口 120那一部分在捆綁件凹口 116和117對著的空間。在本發明的更多優選版本中，熔斷帶的位置使得熔斷帶最細的段，也就是熔斷帶凹口 120最寬段那一部分，跟捆綁件108和110隔開。下面參考圖2、9和10描述電池蓋子66。在本發明的一個版本中，蓋子66是利用RADEL R塑料這種聚苯碸塑料形成的單個組件。由於審美方面的原因，可以將形成蓋子的塑料染成在可見光波長上不透明。如果要按照下面討論的雷射焊接工藝將蓋子66固定到外殼60上，就應該用吸收雷射對應波長的光能的材料形成蓋子。美觀的染料可以充當這種材料。因此，在本發明的這個版本中，染料吸收980納米範圍的能量。蓋子66具有總體上矩形的底座126，其幾何形狀對著外殼壁78的頂部邊緣。四塊板128、130、132和134從底座126的側邊向內向上延伸。這些板128 134在電池頭68從中向上伸出的平面水平表面136會合。板128和132是側板，互相對稱。板130是如板，板134是後板。相對於水平平面，前板130具有陡峭的向上斜面；後板134的斜面較淺。電池頭68有一個槽136和兩個槽138。每個槽136和138都向頭68的正面開口。槽136以電池40的縱向中心線為中心。槽138平行於槽138的兩個側邊之一併位於其上。用來跟微控制器46交換信號的接觸件72延伸到槽136中。用來儲存電荷並從電池單元44拉出電荷的接觸件70位於槽138中。用軸將閂鎖140安裝到電池頭上。閂鎖140將電池40保持在連接電池的用電設備上。將壓力釋放閥142安裝到閂鎖140下面的水平表面。沒有說明的有安裝閂鎖140和閥142的孔，以及用軸將閂鎖保持在電池蓋子66上的裝置。多根肋條146和148從蓋子板128 134的內表面向內延伸。肋條146和148的形狀總體上是矩形的，延伸到水平表面135下面的蓋子的內表面。肋條146相對較高，肋條148較短。兩根肋條146從板128、132和134向內延伸。單根肋條148從前板130向內延伸。另外一根肋條148從緊緊接鄰前板的側板128和132中的每一個向內延伸。每根肋條148還使得外端相對於肋條緊緊接鄰肋條從中延伸的板的那一部分，有一個向下的臺階。肋條146和148能夠使電池單元簇62的垂直位移最小，如果不能完全阻止的話。電池蓋子66還有從蓋子周邊的底座126向下延伸的唇緣152。如圖11所示，唇緣152在底座126外部垂直表面的裡面。蓋子66的形狀使得唇緣152內部垂直表面154與底座126的相鄰內部表面齊平。唇緣152具有在底座126外部周邊的裡面的外部垂直表面156。唇緣152還具有在垂直表面154下面延伸的楔形表面158。表面158向蓋子66的中心向內傾斜。矩形法蘭160形成唇緣152的最底部，也就是電池蓋子66的最底部結構特 徵。內部垂直表面154的最底部形成法蘭160的內表面。相對於相鄰表面158向內有一個臺階的平行垂直表面164形成法蘭160的外壁。電池蓋子66還有矩形凹口 166從底座126的底部表面向上延伸。底座126使得凹口 166就在唇緣外部垂直表面156的前面,並部分地由唇緣外部垂直表面156限定。在本發明的一些版本中，蓋子66沒有凹口。回到圖3，可以看到，印刷電路板170安裝在電池蓋子66中。印刷電路板170是安裝電池微控制器46和溫度傳感器48(沒有畫出)的組件。電路板170裝配在蓋子66中，面對肋條148向內的有臺階的邊緣。柱子172從印刷電路板170向上延伸。穿過蓋子水平表面135進入柱子172的螺絲174將電路板170保持在蓋子上。有兩個導體176從電路板170延伸。導體176在電池單元44和電路板170上的組件之間提供電氣連接。如同下面將更加詳細地討論的一樣，將激勵信號連續不斷地施加到電池40的微控制器46和溫度傳感器48上，而不考慮電池是不是正在進行充電、放電、高壓鍋消毒還是僅僅在儲存中。圖3中還能看到導線裝置177從電池單元簇向接觸件70延伸。圖中還能看到將接觸件70和72保持在位置上的按鈕頭緊固件178和鎖緊墊圈179，在其它地方不再對它們進行介紹。圖中還能夠看到在柱子172周圍放置的O形環180。圖12是電池40中電路組件的示意圖。電壓調節器182連接到電池單元簇62輸出端子的正極。在本發明的一個版本中，電壓調節器產生3. 3伏直流信號，在點183處有這個信號。在存在3. 3伏直流信號的電壓變換器182的插針和地之間的電容器184用於對3. 3伏直流信號進行濾波。施加了 3. 3伏直流信號的組件之一是微控制器46。能夠用作微控制器46的一種合適的單元是荷蘭Philips Electronics N. V.製造的P89LPC925 8比特微控制器。微控制器46具有多個不同的子電路，將參考圖13來描述它們中的多個。中央處理單元(CPU) 185控制著微控制器46以及連接到微控制器的組件的大部分操作。非易失性快閃記憶體187儲存CPU185執行的指令。如同下面將討論的一樣，存儲器187還儲存用於調節電池充電過程的指令；描述電池使用歷史的數據；以及描述電池連接的器械522的使用歷史的數據。隨機存取存儲器188充當微控制器46讀取和產生的數據的臨時緩存器。CPU時鐘189提供時鐘信號用來調節CPU 185的操作。儘管為了簡單起見只畫出了一個塊，但是應該明白CPU時鐘189還可以包括片上振蕩器以及將來自振蕩器的輸出信號轉換成CPU時鐘信號的子電路。實時時鐘190以固定的間隔產生時鐘信號，下面將對此進行說明。將來自溫度傳感器的輸出信號施加給模擬比較器191和模數轉換器192。在圖13中，上述子電路用單條總線193互連。應當明白這是為了簡單。實際上，可以用專用線路將特定的子電路連接在一起。同樣應該明白，微控制器46還有其它子電路。這些子電路和本發明不是特別相關，因此不詳細描述。
圖14說明除了微控制器46執行的指令以外，快閃記憶體187中儲存的數據的類型。這些數據包括欄位或文件194中標識電池的數據。除了序列號、批號和製造商標識以外，這些數據可以包括鑑權碼這樣的數據。這個碼子由電池連接的器械522或充電器42讀取，以確定是電池給器械供電還是由充電器給電池再充電。電池標識數據可以包括表明電池使用壽命的數據。使用壽命數據是以下數據類型中的一種或多種電池有效期數據、充電次數和高壓鍋消毒次數。標識文件194中的其它數據可以表明電池產生的信號的標稱開路電壓，電池能夠產生的電流，以及可用能量的焦耳數。電池的充電指令儲存在文件195中。這些數據可以是美國專利6，018，227和6，184，655公開的電池存儲器中的數據類型，在這裡將它們引入作為參考。快閃記憶體187還包含描述電池充電和高壓鍋消毒歷史的數據。在欄位196中儲存了表明電池充電次數的數據。測量得到的充電後電壓文件197包含一些數據，這些數據表明每次充電以後測量得到的電池負載電壓。在本發明的一些版本中，文件197隻包括最後I 10次充電後的測量結果。在文件198中儲存了一些數據，這些數據表明在它以前的充電過程中測量得到的最高電池溫度。同樣，文件198可以只包含表明電池最後I 10次充電過程中測量得到的最高溫度的數據。欄位199儲存表明電池經過高壓鍋消毒總次數的數據。高壓鍋消毒累計時間欄位200，如同其名字所暗示的一樣，用於儲存一些數據，這些數據表明電池處於看作高壓鍋消毒溫度的門限溫度或門限溫度以上溫度的總時間。欄位201包含一些數據，這些數據表明電池暴露於有可能過量高壓鍋消毒的次數。表明電池有可能過量高壓鍋消毒的累計時間的數據儲存在欄位202中。峰值高壓鍋消毒溫度欄位203包含表明最高高壓鍋消毒溫度的數據。欄位204包含每次高壓鍋消毒時電池在高壓鍋消毒中的時間的記錄。在本發明的一些版本中，高壓鍋消毒文件204中的時間只包含表明電池最後5 100次高壓鍋消毒的時間的數據。文件205包含一些數據，這些數據表明在最後5 100次高壓鍋消毒過程中測量得到的電池的峰值溫度。在本發明的大多數版本中，存儲器187為完全是相同次數的高壓鍋消毒儲存高壓鍋消毒時間和溫度數據。欄位206包含一些數據，這些數據表明對電池進行高壓鍋消毒單次最長的時間周期。存儲器187還包含器械歷史文件229。如同下面討論的一樣，器械歷史文件229儲存從電池40供電的器械522獲得的數據。回到圖12，現在描述電池40內部的其它電路組件。溫度傳感器48是能夠檢測電池40是否暴露於高壓鍋消毒溫度的合適的任何溫度傳感設備。在這裡描述的本發明的這個版本中，溫度傳感器48是熱敏電阻。將3. 3伏直流施加到溫度傳感器的一端。溫度傳感器48的相對端通過電阻207連接到地。在電阻207兩端跨接電容器208。將溫度傳感器48和電阻207連接點的電壓用作微控制器比較器191的同相輸入，作為T_SENSE信號，表示檢測到的溫度(沒有專門畫出連接)。將基準電壓Vtemp kef施加到比較器191的反相輸入端(沒有專門畫出連接。)這個基準電壓是串聯電阻209和210連接點上的信號。電阻209的相對端接受來自微控制器46內部的源的基準電壓。電阻210的相對端通過微控制器46內部的開關選擇性地連接到地(沒有畫出開關)。微控制器48由導體211連接到電池接觸件72。一對串聯的相對二極體212連接在導體211和地之間。作為組裝電池40的工藝的一部分，要組裝電池單元簇62。一開始，按照上述方法製造捆綁件裝置102和104。然後，將第一捆綁件裝置102或104放置在固定件213a或213b中，圖15A說明固定件213a，它是頂部捆綁件裝置102所在的固定件。每個固定件213a和213b包括用多個孔215形成的底板214。塊216從固定件底板向上延伸。塊216有一個凹進部分223，它的尺寸使得它能構滑動配合接受捆綁件裝置102或104和電池單元44。塊216具有行92、94和96的圖形，在其中放置電池單元。圖中所示的固定件213a還有和凹進部分223鄰近的兩個相對的槽224。槽224接受充當電氣連接的頂部捆綁件裝置導電帶106的自由端。因此，固定件213a具有和塊216隔開的輔助塊216a，從而在其間形成槽224。在固定件底板214中形成固定件孔215，和捆綁件孔112和114同心。將電池單元裝配到固定件213a或213b中去的時候，應當明白電池單元和捆綁件孔112和114以及相聯繫的固定件孔215在中心。然後將第二捆綁件裝置102或104分別放置在與它相聯繫的固定件213b或213a中。如圖15B所示，隨後將第二固定件和裝配好的捆綁件裝置裝配在上面已經放置了捆綁件裝置102或104和電池單元44的固定件裝置上。圖16所示的機器人焊接單元218將導電帶106和熔斷帶118焊接到電池單元44上。具體地說，機器人焊接單元218具有底座237，上面附著有臂232。臂232包括兩個相對的手指233，攏在一起的時候，在它們之間鉗住電池單元44和固定件213a和213b。驅動機構(沒有畫出)在X平面(圖16中的左右)和Y平面(圖16中的平面內外)移動臂232和它們抓住的組件。機器人焊接單元218還包括焊接頭230。頭230附著到軌道234上，從而能夠在Z平面內移動(圖16中垂直方向)。兩個相對的電極235和236附著到頭230並從頭230向下延伸。焊接過程開始於將夾在固定件之間的電池單元44和捆綁件102和104放置在臂232的手指233之間。移動臂232，使得固定件孔215的第一個在電極235和236下面露出來。焊接頭230降下來，使得電極235和236通過固定件孔215和對準的捆綁件孔114到達露出的導電帶106(或熔斷帶118)的表面。電流流過電極235和236，將帶106 (或熔斷帶118)焊接到下面的電池單元114的表面。這個焊接過程一完成，就升起頭230。臂232略微重新定位，從而當頭230再次降下的時候，電極235和260能夠在同一條帶106 (或熔斷帶118)和電池單元44之間形成第二個焊接點。 完成了第一條帶(或熔斷帶)電池單元界面的兩個焊接連接以後，頭230再次升起。臂232再次定位，從而用類似方式焊接每一條帶(或熔斷帶)和電池單元的界面。電池40的最後組裝開始於在外殼60的底座上落下圖3所示的衝擊吸收器217。衝擊吸收器217用矽橡膠這種可壓縮材料形成。衝擊吸收器217對著電池單元簇62對著的區域。在本發明的一些版本中，衝擊吸收器217在早一些的一個步驟中鍵合到底部捆綁件裝置104露出的面。將電池單元簇62放置在外殼中。連接電池單元簇62和導體176和導線裝置177。然後將蓋子66焊接到外殼60上，完成電池40的組裝。在這個過程中，將蓋子66坐落在外殼上，使得蓋子的楔形表面158和外殼楔形面88鄰接。如圖17所示，此時，由於外殼60和蓋子66的尺寸方面的原因，蓋子的位置使得蓋子底座126的底部水平表面在外殼壁沿90上面隔開。通過在蓋子66上施加向下的力，使得蓋子承載外殼60來完成焊接過程。在圖18中，用箭頭225來表示這一步驟。更加具體地說，由於外殼楔形表面88和蓋子楔形表面158有角度的輪廓，這些表面88和158鄰接。在向下施加力的同時，將980納米的相干光(雷射)同時施加到外殼對著外殼楔形面88和蓋子楔形面158之間接口的橫斷面。如同多個箭頭219所示，將這一光能同時施加到外部外殼的整個周邊。適合於進行這一焊接的系統 可以從康捏狄格州的Branson Ultrasonics of Danbury獲得。由於形成外殼60的材料對這個波長的光能的透射率方面的原因，能量基本上會通過外殼唇緣84，如同圖17中的虛線箭頭220所示。這一能量由形成蓋子唇緣152的材料吸收。於是，形成蓋子唇緣152的材料被加熱到其熔點。這包括形成蓋子楔形表面158的材料。由於施加在蓋子66上的向下的力的原因，蓋子因此向下放進外殼60的開口空間。放進蓋子66由面對外殼壁沿90的蓋子底座126的底部表面的鄰接停止。此外，熱能從蓋子楔形表面158傳遞到相鄰的鄰接外殼楔形表面88。如圖19所示,這樣做導致形成外殼楔形面88的材料同樣熔化。算在一起,形成相對的外殼楔形面88和蓋子楔形表面158的材料形成沿著電池外殼60和蓋子66界面和這個界面周圍的密封焊接關節(221)。要明白，作為以上過程的一部分，形成外殼楔形面88和蓋子楔形表面158的材料中的少部分從這兩個表面散開。這一材料的一些，也就是圖19中的流出的材料239，流進緊接外殼壁沿90和鄰近的蓋子凹口 166內側的空間。這一材料的其餘部分，也就是流出的材料222，流進外殼垂直表面86和蓋子唇緣外部垂直表面164之間的空間。
III.充電器下面參考圖20、20A和21說明電池充電器42的基本結構。在充電器外殼50的前面平坦部分形成艙52 (沒有畫出平坦部分)。充電器外殼50還具有後段242，相對於形成艙52的段較高。後壁244形成段242的後端，從而形成充電器外殼50的後端。外殼後壁244有一組下部和上部肋條246和248。肋條246和248都是垂直延伸。作為外殼後壁244 —部分的連接板250將肋條246和248互相分開。肋條246互相隔開，在它們之間形成垂直通風孔252。肋條248互相隔開，在它們之間形成垂直通風孔254。電池充電器42還具有金屬的板形底座256。在本發明的一個版本中，用彈簧鋼形成底座256。底座256在外殼50的開口端。底座256上有許多孔258。底座256是充電器內部的結構組件，大多數其它充電器組件附著在上面。圖中看不見把外殼50和底座256保持在一起的結構組件和緊固件。附著到底座256的一個組件是散熱器264。在本發明的一個版本中，用鋁或者具有良好導熱特性的其它材料形成散熱器264。散熱器264具有平面底座266。多個散熱片268從底座266垂直向外延伸。散熱片268橫向延伸跨過底座266。用託座265將散熱器264安裝到底座256。具體地說，將散熱器264安裝到底座256，使得散熱器在外殼後段242內部的空間裡露出來。更加具體地說，散熱器264的位置使得散熱片268外部邊緣和外殼通風孔252和254之間存在自由空間。—組放電電阻272安裝在散熱器底座266上和散熱片268相對的那一面。如同下面討論的一樣，在對電池42進行充電或評估的特定過程中，需要首先對電池中儲存的能量完全放電。這個步驟是通過將電池連接到放電電阻272來執行的。在本發明的圖示版本中，每個放電電阻272都與充電器艙52中不同的一個相聯繫。在電池40的放電過程中，每個電池都連接到與電池耦合的模塊54所座落的艙相聯繫的特定放電電阻272。每個放電電阻272 —般都具有15歐姆或更小的電阻值。在本發明的其它版本中，每個放電電阻272都具有10歐姆或更小的電阻值。每個放電電阻272常常嵌在它自己的散熱器中(沒有畫出)。這個電阻散熱器是實際鄰接散熱器底座266的電阻組件。 散熱器底座266上還附著有溫度傳感器274。能夠看到充電器42內部沒有任何風扇或其它設備用來將空氣從外殼50帶走或者讓空氣從散熱器264流過。從圖I可以看出，每個I/O單元58都包括一個IXD顯示器278和兩個LED 280和282。本發明中充電器40的每個I/O單元58還包括兩個膜片開關284和286。圖22是充電器42內部電路裝置的框圖。電源288將線路電流轉換成能夠用來激勵充電器42內部其它組件的信號。電源288還產生通過模塊54施加到電池40對電池單兀44充電的信號。由電流源290將充電電流施加到電池。實際上，充電器42有多個電流源290 ; —個用於通過每個模塊54將電流施加到電池。這樣就能夠給分別附著的電池同時施加不同的充電信號。為了簡單起見，只畫出了一個電流源290。在每個電流源290的內部有一個電阻292。當電池40坐落在模塊54中時，電阻292建立電池正極和地之間的連接。每個放電電阻272和電流源中單獨的一個相聯繫。這樣，在圖22中，將放電電阻272畫在電流源290的內部。每個放電電阻272還有選擇性地連接到地的一端。電阻272的相對端通過通常是FET的開關(沒有畫出開關)選擇性地連接到電池正極。圖18中畫成塊元件的模塊54還包括電阻294。電阻294選擇性地連接在連接電池接觸件70的端子之間。用開關，通常是FET來(沒有畫出)實現這一連接。因此，用電阻294來測量電池40負載上的電壓。模塊54還包含NOVRAM 296。NAVRAM 296包含充電順序和充電參數數據，用來調節通過模塊充電的電池40的充電過程。也在充電器42內部的主處理器298控制電池40的充電過程。主處理器298還判斷是否需要對電池進行健康狀況檢查，是否需要進行評估，並且基於評估過程中產生的數據，產生電池健康狀況的指示。主處理器298還產生讀/寫指令，從電池微控制器46和模塊NOVRAM 296集成的存儲器獲得數據，並將數據載入其中。在本發明的一個版本中，能夠從加利福尼亞San Jose的Atmel買到的AT91SAM7X256/128充當主處理器298。更加具體地說，主處理器298通過一起表示為總線304的多個導體連接到電流源290。主處理器298輸出可變CURRENT_C0NTR0L信號給電流源290。響應這個CURRENT_CONTROL信號，電流源290以選定電流通過模塊54輸出充電電流給電池電池單元44。將電阻292上的電壓通過總線304輸出給主處理器298作為MEASURED_VOLTAGE信號。這個MEASURED_VOLTAGE信號代表電池40上的電壓。從主處理器298通過總線304還輸出信號給開關，選擇性地將電阻272連接到電池40。這一連接導致電池40中儲存的電荷被電阻272放電主處理器298通過表示為單線總線260的多個導體連接到模塊54。主處理器298選擇性地產生控制信號，將電阻294連接在電池40的正極和負極端子之間。這樣連接電阻294時，電阻294連接到電阻292。於是，來自電流源290的MEASURED_VOLTAGE信號成為電池40負載上電壓的度量。總線260還充當將模塊NOVRAM 296的內容寫給主處理器298的鏈路。還通過總線260將數據從電池微控制器46讀出並將數據寫入其中。將溫度傳感器274產生的輸出信號施加給主處理器298。主處理器298還連接到數據收發器頭301。收發器頭301是充電器內部連接到總線586的接口(圖26)。美國專利6，018，227給出了模塊54內部組件和電流源290以及電池據以充電的處理器的更加詳細的描述，在這裡將它引入作為參考。給多個電池充電的過程和替換充電裝置的其它描述可以在本申請人的受讓人的美國專利6，184,655中找到=BatteryCharging System with Internal Power Manager, 2001 年 2 月 6 日授權，在這裡將其內容引入作為參考。電池充電器42還包含I/O處理器299。基於從主處理器298輸出的信號，I/O處理器299產生信號，引起IXD顯示器278產生適當的圖像。I/O處理器60還調節LED 280和282的動作。膜片開關284和286也連接到I/O處理器299。基於作為開關284和286的打開和閉合的結果而產生的信號，I/O處理器299產生適當的命令給主處理器298。
IV.操作
A.電池電池微控制器46按照三種不同模式工作。這是為了使電池40內部的組件加在電池單元44上的負荷最小。在正常模式中，給微控制器46內部的所有子電路供電。在本發明的一個版本中，當微控制器46處於這種狀態時，它拉出大約6毫安。微控制器46還具有斷電、時鐘打開狀態。當微控制器46處於這種狀態時，CPU 185、模擬比較器191和模數電路192停止工作。當微控制器46處於斷電、時鐘打開狀態時，CPU時鐘189和實時時鐘190都打開。當微控制器46處於斷電、時鐘打開狀態時，微控制器拉出大約3毫安電流。斷電、時鐘關閉狀態是微控制器46工作的最低功耗狀態。在這種狀態下，CPU185、CPU時鐘189、實時時鐘190和模數電路192停止工作。當微控制器46處於這種狀態時，模擬比較器191工作。當微控制器46處於斷電、時鐘關閉狀態時，它拉出大約120 150微安電流。還應當明白，在模擬比較器191打開的狀態期間，將控制器46的內部開關置位，因此有電流通過電阻209和210流向地。這樣做導致比較器反相輸入端出現Vtemp kef信號。當模擬比較器191被關閉時，當電池微控制器46處於斷電、時鐘打開狀態時，將微控制器開關置位，使得電阻209和210被拉向高電平。這樣就能夠消除這些電阻的電流拉出。下面參考圖23A和23B的流程圖來說明微控制器46的工作過程。對於大多數時間，電池微控制器46處於斷電、時鐘關閉狀態。在圖21A中用步驟390表示，微控制器進入斷電、時鐘關閉狀態。當微控制器46處於這種狀態時，模擬比較器191連續比較Vtemp和Vtemp eef,步驟392。只要這個比較結果表明來自溫度傳感器48的信號表明電池不是在進行高壓鍋消毒，微控制器46就維持斷電、時鐘關閉狀態。應當明白，基準信號Vtemp KEF可能並不是對應於高壓鍋內實際溫度的信號。代替補償電池外殼60和蓋子66的熱絕緣，VTEMP—KEF可能對應於低於實際高壓鍋溫度的溫度。在本發明的一些版本中，將Vtemp KEF信號設置成代表至少100攝氏度的高壓鍋溫度，一般情況下這是環境溫度。這常常是100和150攝氏度之間的環境溫度。在本發明的替換版本中，可能需要這樣設置Vtemp KEF信號，使得處於至少70攝氏度的環境溫度中時就認為電池處於惡劣環境。Vtemp eef信號的實際值可以根據熱模擬和/或經驗分析來確定。如果在步驟392中，比較結果表明V胃高於Vtemp KEF，微控制器46就將Vtemp信號解釋為表明電池正在進行高壓鍋消毒。響應這一事件，微控制器46在步驟394中進入斷電、時鐘打開模式。作為微控制器46進入斷電、時鐘打開模式的結果，實時時鐘190向下計數30秒，步驟396。在這個計數完成的時候，微控制器46過渡到正常模式，步驟398。一處於正常模式，在步驟402中，再次利用比較器191比較Vtemp和Vtemp KEF。如果步驟402的比較結果表明電池仍在進行高壓鍋消毒，CPU 185就進行數據更新，步驟404。在步驟404中，更新RAM 188中儲存的數據。這些數據包括表明電池處於高壓鍋消毒溫度的總時間的欄位。在本發明的一些版本中，這個欄位中的數據僅僅是每次增加一個單位計數(一個單位等於30秒)。還可以更新RAM欄位中表明當前高壓鍋消毒周期中最高溫度的數據。在步驟402的這一部分中，將來自模數轉換器192，代表Vtemp kef的數位訊號和RAM 188中儲存的溫度進行比較。如果來自轉換器192的數據代表比儲存的測量結果還要高的溫度，就用這些數據覆蓋RAM欄位。一執行完步驟404，微控制器46就重新進入斷電、時鐘打開模式。於是重新執行步驟 394、396 和 402。完成高壓鍋消毒過程時，電池溫度會下降到低於高壓鍋消毒溫度。步驟402的比較中的不同結果表明這一事件。電池微控制器46於是更新存儲器187中儲存的數據。這個過程包括存儲器187中儲存的基本歷史數據的更新，步驟408。作為步驟408的一部分，隨後將電池已經進行高壓鍋消毒的次數的計數，欄位199中的數據加I。基於RAM 188中表明電池進行高壓鍋消毒總時間的數據，同樣更新累計高壓鍋消毒時間欄位200中的數據。也是在步驟408中，更新欄位204中的數據來表明這最後一次高壓鍋消毒過程中電池進行高壓鍋消毒的時間。在步驟408中，基於表明電池處於這一高壓鍋消毒過程中的總時間的RAM數據，更新存儲器187中的數據。具體而言，將表明電池這一次高壓鍋消毒總時間的數據寫入欄位205。如果需要，同樣重寫欄位206中表明峰值單次高壓鍋消毒時間的數據。在本發明的一些版本中，首先將這些數據寫入RAM。在步驟410中，微控制器CPU 185判斷電池是否經歷過可能過度的高壓鍋消毒。這 一步驟從RAM 188將電池進行高壓鍋消毒的時間和邊界時間進行比較。這個邊界時間是電池能夠進行高壓鍋消毒，並且對其內部組件沒有任何潛在損傷的可接受時間極限。在本發明的一些版本中，這個邊界時間是3和60分鐘之間。在本發明的另一些優選版本中，這個邊界時間在5和30分鐘之間。
如果電池沒有經歷有可能過度的高壓鍋消毒，微控制器就返回斷電、時鐘關閉模式。重新執行步驟390。但是，如果步驟410的比較表明電池有可能經歷過可能過度的高壓鍋消毒，那麼在步驟412中需要對數據進行進一步修訂。在步驟412中，欄位201中表明電池可能過度高壓鍋消毒次數的數據加I。在本發明的一些版本中，首先將這些數據寫入RAM 188。然後，在單次寫入快閃記憶體步驟中(圖中沒有畫出)，將步驟408和412中寫入RAM 188的所有數據寫入快閃記憶體187。也是在步驟412中，更新電池暴露於有可能過度高壓鍋消毒的累計時間。首先從電池經歷高壓鍋消毒的總時間減去邊界時間來調整這個時間計數。於是，如果電池進行高壓鍋消毒12分鐘，邊界時間是10分鐘，通過進行減法運算，CPU 185確定對於這次高壓鍋消毒，電池有2分鐘時間可能過度消毒。這是加到欄位202中儲存的累計數據去的值。然後執行步驟390，讓電池微控制器46返回斷電、時鐘關閉狀態。
B.充電器下面參考圖24A、24B和24C中的流程圖說明充電器42給電池40充電的過程。儘管圖中沒有畫出，但是應該明白這裡描述的過程中假設模塊54坐落在充電器艙52中。將每個模塊54坐落在艙52中時，將模塊NOVRAM 296中的數據讀入充電器主處理器298 (沒有畫出這一步驟)。在步驟452中，主處理器298進行連續測試來確定電池42是否坐落在模塊54中。這一測試是通過監視電流源MEASURED_VOLTAGE信號的電平來進行的。具體地說，如果電池沒有坐落在模塊54中，MEASURED_VOLTAGE信號就是電流源輸出的充電信號的開路電壓。在本發明的一些實施例中，這個電壓是20伏直流。只要MEASURED_VOLTAGE信號維持這個開路電壓，主處理器298就繼續重新執行步驟452。將電池40坐落在模塊54中引起MEASURED_VOLTAGE信號電壓下降。響應這個信號電平的下降(將電池坐落於模塊中)，在步驟453中，主處理器298引起電池微控制器46從斷電、時鐘關閉模式過渡到正常模式。在本發明的一個版本中，這一過渡是通過將電池接觸件70連接到地達到給定時間周期來進行的。這樣會將連接到微控制器46的一線通信線路拉到地電位。電池微控制器46內部的中斷電路(沒有畫出這個電路)連續不斷地監視這條通信線路。中斷電路將這條通信線路上延伸的低狀態信號解釋為表明應當將微控制器46從通電時鐘關閉狀態過渡到正常狀態。電池微控制器46 —處於正常模式,主處理器298就通過模塊54產生指令,引起電池微控制器46向主處理器298寫出相聯繫的存儲器187的內容。將這些數據寫出到主處理器298中。寫到充電器處理器298的數據包括充電順序指令和描述電池使用歷史和高壓鍋消毒歷史的數據。將這個讀請求和數據寫出一起用步驟456表示。主處理器298隨後判斷從存儲器187提取的數據是否表明電池需要進行全面健康狀況(S_0_H)評估。用來確定是否應該對電池40進行這一評估的一項測試是在步驟458中，基於來自存儲器文件204提取的數據所進行的判斷。文件204中的最後一個條目表明上次高壓鍋消毒過程中對電池進行高壓鍋消毒的總時間。主處理器298在步驟458中將這個值和邊界時間進行比較。如果上次高壓鍋消毒的時間比邊界時間長，主處理器298就認為電池處於適合進行健康狀況評估的狀態。如同步驟460所述，還要測試從電池存儲器187讀取的其它數據，以判斷是否需要進行健康狀況評估。例如，在步驟460中，讀取欄位196和199中的數據來分別判斷電池是否已經進行了多於P次再充電或者Q次高壓鍋消毒。在步驟460中還讀取欄位202中的數據，來判斷從製造開始，電池可能過度高壓鍋消毒的總時間是否已經經歷了 R。要明白，在步驟460中，如果電池經歷了 P次再充電，Q次高壓鍋消毒，或者總時間為R的可能過度高壓鍋消毒，處理器298確定需要進行完整的健康狀況評估。同樣，充電處理器298 —檢測到電池被放置在模塊艙56中，處理器就可以將一則消息呈現給輔助顯示器278，詢問是否想要進行健康狀況評估(沒有畫出這一步驟)。負責給電池40充電的人通過按下膜片開關284或286中適當的一個來表明是否需要評估，步驟462。如果不需要健康狀況評估，充電器就為電池執行標準充電順序，步驟464。在步驟464中，基於從電池微控制器存儲器187或模塊N0VRAM296收到的順序指令，充電器主處理器298讓連接的電流源290施加適當的充電電流順序給電池電池單元64。要明白，充電電流也是基於從電流源290獲得的MEASURED_VOLTAGE信號。充電過程一完成，充電器42就對電池進行負載電壓測試，步驟466。一般情況下，負載電壓測試是通過測量電池40上的負載電壓來進行的。充電器主處理器298通過以下方式來進行這一評估向集成於電阻294附著的模塊的FET施加適當的門信號(沒有畫出FET)。這樣就導致將模塊電阻294跨接在電池的正極和負極端子之間。作為電阻294這樣連接到電池的結果，來自電流源290的MEASURED_VOLTAGE信號成為電池的負載電壓度量。可以將執行電池狀態的這一單一測試看作對電池42進行部分健康狀況評估。在步驟468中，主處理器298通過I/O處理器299引起在顯示器278上呈現圖像，表明電池的負載電壓。有時將這一數據叫做電池基本健康狀況的表不。如果電池的負載電壓(基本健康狀況)處於或高於可接受程度，主處理器298就再一次通過I/O處理器299讓LED 280或282中適當的一個點亮，來表明電池已經可用，這也是步驟468的一部分。在步驟470中，主處理器298將關於充電情況的數據寫入電池存儲器187。具體地說，在步驟470中，將存儲器欄位196中儲存的充電次數的計數加I。還將數據增加到文件197來表明充電後測量得到的負載電壓。最後，從充電器42取下電池40，步驟471。作為這個步驟的結果，電池40內部的單線線路上沒有任何通信信號。這條線路上的信號過渡到連續高電平狀態。如同上面針對步驟453所描述的一樣，由中斷電路監視這條通信線路上的信號電平。這個中斷電路將這條通信線路的信號電平是高電平的時間達到一個延伸時間期間解釋為執行過步驟271的表示。因此，在步驟472中，中斷電路將電池微控制器從正常狀態過渡回斷電、時鐘關閉狀態。充電器42回到步驟452。儘管沒有說明，應當明白在完成充電過程以後，主處理器298還引起LED之一適當地點亮，表明電池已經可以使用。如同步驟478所示，電池完整的健康狀況評估開始於電池放完電。主處理器298 執行步驟478，施加適當的門信號將電池正極端子連接到電阻272。周期性地測量電池電壓，步驟480。執行這個步驟，直到確定電池已經放完電。電池40 —放完電，充電器42就開始給電池充電，步驟484。步驟484本質上跟步驟464相同。作為這一評估的一部分，主處理器298在步驟484中還監視電池內部的電池單元64完全充電所花的時間。如同本領域裡公知的一樣，主處理器通常是通過確定在一段時間內電壓變化下降到小於O (負斜率)來確定電池單元已經充滿電。於是，在電池40的主要或主狀態充電的步驟486中，主處理器298監視Λ Vbatteky/Λ Time以及從主狀態充電開始這個斜率變成負斜率所花的時間。這個時間是TFUuAK；E。電池的主狀態充電一完成，充電器42就進行負載電壓測試，步驟488。步驟488本質上和步驟466的負載電壓測試相同。基於在步驟486和488中獲得的數據，主處理器298判斷電池的健康是否能夠提供足夠的電力來給用電手術器械供電。在步驟490中，主處理器298通過確定電池完全充電所花的總時間TFm是否等於或大於門限時間Tthkesikm來進行這一判斷。這一評估的基礎是 TfULL—CHARGE 時間正比於儲存在電池中的電荷量。因此，如果 TfULL—CHARGE〉Tthreshold 那麼電池中的電荷量大於在手術器械需要電力的總時間內給手術器械供電所需要的量。於是， 當上述判斷測試的結果為真時，主處理器298認識到電池已經處於很可能能夠根據需要給手術器械供電的狀態。如果步驟490的測試判斷結果是假，主處理器298就認為電池處於相反狀態。在這種情況下，主處理器298讓I/O處理器299在顯示器278上產生關於電池40的適當的故障狀態消息，步驟492。這樣就給出電池可能無法正常工作的通知。作為健康狀況評估的一部分，主處理器298判斷負載電壓是否高於最小電壓值，步驟494。如果電池的負載電壓不超過這個最小值，就認為電池的內阻如此之高，以至於不能給它連接的器械正常供電。因此，如果在步驟494中判斷測試結果是假，就執行步驟492。作為健康狀況評估的一部分，主處理器298還基於IVul-和測量得到的負載電壓判斷電池是否能夠提供足夠的電荷。具體地說，將TFUlK(；e和測量得到的負載電壓值歸一化,步驟496。在本發明的一些版本中，通過將這些值中的每一個量化到例如O. O和I. O之間的範圍來對它們進行歸一化。然後，在步驟498中，將歸一化的
Tfullcharge 矛口 Vatload 值用作公式的輸入變量。這個
公式可以是簡單的相加。
S_H_R — TFULLCHAEGE+VATL0AD(I)
在這裡，S_H_R是健康狀況結果。也可以換成將歸一化值乘以係數
S_H_R — A (Tfullchaege) +B (Vatload) (Ia)
在這裡，A和B都是常數。在本發明的一些版本中，將變量乘在一起
S_H_R — C (Tfullchaege )(Vatload)+D (Ib)
在這裡，C和D都是常數。一計算出S_H_R，在步驟502中，就將它和截止值S_H_ReuTOFF進行比較。如果S_H_R大於或等於SJLRamw，充電器主處理器298就認為電池已經處於能夠提供適當電荷給手術器械的狀態。因此，執行步驟504在顯示器282上顯示適當的圖像，點亮LED來表明電池已經可以使用。在步驟504中充電器還在顯示器278上顯示計算出來的上述S_H_R結果。這些數據叫做經過校準的電池健康狀況指示。如果在步驟502中確定計算出來的S_H_R值小於SJLRcutoff,就執行步驟492。在執行了步驟492或504以後，執行步驟470來完成充電過程(沒有畫出回到步驟470的循環)。
給本發明的 充電器42供電時,溫度傳感器274還提供表不散熱器264的溫度的信號給主處理器298。如同圖25的步驟508所表示的一樣，主處理器298監視散熱器溫度ThSO如同步驟510所表示的一樣，主處理器將散熱器溫度和極限溫度TH—s—ΜΤ進行比較。作為充電過程或健康狀況評估的一部分，需要本發明的充電器42給電池40放電時，通過電阻272之一給電池放電。將這個電阻產生的熱量傳遞給散熱器272。多數時候空氣通過底座孔258流入充電器外殼，外殼通風孔252具有足夠的熱容量來吸收散熱器272發出的熱量。通過外殼通風孔254釋放加熱的空氣。在這一段時間內，散熱器溫度保持低於散熱器極限溫度。但是，有可能經過散熱器264的空氣流不能帶走散熱器264產生的全部熱量。如果充電器同時給多個電池大電流放電就有可能發生這種情況。如果出現這種情況，測量到的散熱器溫度就會上升。如果散熱器溫度上升到高於極限溫度TH—SU(T，進一步的溫度上升就有可能導致充電器外殼52被加熱到觸摸充電器42會不舒服甚至更嚴重的溫度。要知道，常常由經驗分析確定極限溫度TH—s—因此，如果步驟510的比較表明散熱器溫度高於極限溫度，主處理器298就執行步驟510表示的電池放電中斷序列。在這個序列中，充電器中斷連接的一個或多個電池40的放電過程。於是，在步驟510中，中斷一個或多個電池的放電步驟478。同樣，如果作為電池正常充電過程的一部分對電池之一進行放電，同樣中斷放電步驟。繼續執行步驟510，直到作為散熱器溫度的後續測量結果(沒有畫出這一步驟)，確定散熱器溫度下降到了重新開始溫度Th s kstkt以下，步驟512。散熱器溫度一下降到這個溫度以下，就可以輸出放電電阻272釋放的附加熱能，而不會因為這些熱量使充電器處於不希望的狀態。於是，散熱器溫度一降下來，就終止步驟510。本發明的電池40提供其電池單元是否損壞的指示。如果電池40可能處於這種狀態，充電器42就對電池進行健康狀況評估。本發明的一個直接優點就是，如果電池電池單元可能已經損壞，就進行健康狀況評估。這樣就能夠充分減少有人試圖用損壞了的電池給手術器械供電的可能性。在電池40的充電或放電過程中，電池單元44的溫度不可避免地上升。在本發明中，每個電池單元都有一些表面區域跟相鄰電池單元分開。這樣就能夠使熱耗散不均勻程度和溫度上升不均勻程度最小。減小這一溫度不平衡能夠降低各個電池單元44電氣不平衡的程度。減小電池單元的電氣不平衡能夠降低電池單元的這種不平衡影響電池的使用率或使用壽命的程度。本發明的電池40中熔斷帶118的窄段119與相鄰的捆綁件108和110隔開。段119是通過熔斷帶的電流大於所選電流時，熔斷帶118發生氣化的那一段。由於熔斷帶段119不和電池的另一段實際接觸，因此電池沒有任何其它段(例如捆綁件)充當電流熱量的散熱器。因此，當規定的電流流經熔斷帶118時，熔斷帶段119附近產生的熱能保留在段內。因此，這一熱能引起熔斷帶段119溫度上升到發生氣化的程度。因此，本發明中電池的這一設計特點能夠提高規定電流流經熔斷帶時熔斷帶開路的可能性。充電器42還可以不總是進行健康狀況評估，這種評估需要花費時間。取而代之，本發明的充電器只在電池中儲存的環境歷史信息表明需要進行評估時才進行這一評估。通過使電池健康狀況評估的次數最少，能夠將充電器給電池充電所需要的時間保持在合理的時間範圍內。充電器42的另一個特徵是作為充電過程或健康狀況評估的一部分,充電器給電池放電，但它沒有風扇或其它用電通風單元來將這一放電過程加熱的空氣排出。在充電器中沒有風扇能夠減少工作時充電器產生的噪聲。在產生的熱量太多時，限制進一步的電池放電，直到熱量被散掉。本發明的電池40還儲存關於電池所處環境的數據。可以用這一信息來幫助評估電池為什麼性能太差，提供關於電池所經歷的充電和消毒過程的反饋信息。此外，電池蓋子60到下面的外殼66的雷射焊接組裝能夠避免使用緊固件來完成這一連接。這一工藝形成的焊接關節221同樣能夠避免提供單獨的密封在這些組件之間形成氣密密封屏障。
C.器械通信如圖26所示，在本發明的系統520中，用電池40來給無繩用電手術器械522供電。所描述的器械522是手術矢狀鋸。當然，應當認識到，本發明的系統不限於這種器械或者只是有馬達的器械。圖27是與本發明的系統520有關的器械522的組件框圖。器械522具有功率發生器524。功率發生器524是驅動手術附件526的組件內部器械522。在圖示實施例中，功率發生器524是馬達；手術附件526是鋸片。耦合裝置528以能夠拆除的方式將手術附件保持到器械522。在附件內部有標識組件530，例如RFID。附件讀取器532，器械522的一部分，讀取標識組件530儲存的數據。穩壓器534選擇性地將電池40輸出的能量施加給功率發生器524。穩壓器534基於收自控制處理器536的指令，將電力施加給功率發生器524。控制處理器536部分地基於器械上集成的控制部件的按下，產生指令給穩壓器534(沒有畫出控制部件)。控制處理器536從附件讀取器532接收讀自組件530上附件標識的數據。器械522內部還有監視器械工作過程的一個或多個傳感器。為了簡單起見，只畫出了一個溫度傳感器538。當器械522包括馬達作為功率產生單元時，溫度傳感器538常常非常接近馬達上集成的軸承裝置。將溫度傳感器538產生的輸出信號施加給器械控制處理器 536。器械522還具有數據收發器頭535。可以用硬體或軟體實現的頭535用於和電池微控制器46通信。在本發明的一個版本中，數據收發器頭535包括器械控制器536執行以便和電池微控制器46交換信號的軟體，以及器械522上集成的用於和電池接觸件72建立導電連接的接觸件。系統520中集成的器械522更加詳細的結構描述在本申請人的受讓人2005年6月28 日遞交的第60/694，592號美國專利申請POWERED SURGICAL TOOL WITH SEALED CONTROLMODULE，該申請的內容是以美國專利號US 7, 638, 958公布的，現在這裡將它引入作為參考。在使用本發明的器械522和電池40的過程中，關於器械使用情況的數據儲存在電池存儲器187中。具體而言，這些數據儲存在存儲器器械歷史文件229裡。圖23更加詳細地說明器械歷史文件229中儲存的數據的類型。文件229中的第一文件是器械標識文件542。文件542包含附著電池40的器械522的數據。關於器械工作總時間的數據包含在運轉總時間裡程表欄位544中。表明功率發生器524高於或低於具體工作狀態的運轉時間的數據儲存在一個或多個工作模式運轉時間裡程表欄位546中。例如，如果器械功率發生器524是馬達，第一欄位546可以儲存表明馬達在特定速度下運轉總時間的數據。第二欄位546用於儲存表明馬達在負載下運轉的總時間的數據。器械控制處理器536基於馬達拉出的電流判斷馬達是否運轉在負載下。如果器械功率發生器524是切除器械的一部分，工作模式運轉時間功率發生器欄位546就儲存表明器械用於將組織加熱到特定溫度的總時間的數據。器械歷史文件229還包含傳感器輸出記錄文件548。文件548用於基於與器械相聯繫的傳感器產生的信號儲存數據。在本發明的一些版本中，欄位548中儲存的數據是代表傳感器檢測到的實際參數的信號。例如，如果一個傳感器是溫度傳感器，文件548中的數據可以包括表明傳感器檢測到的峰值溫度的數據。文件548也可以包括根據 器械功能或傳感器檢測到的環境狀態設置的標誌。因此，本發明的系統520被設置成如果傳感器538檢測到溫度高於門限水平，就設置表明器械達到這一溫度的標誌。器械歷史文件229中還有附著件記錄文件550。附件記錄文件550包含標識附著到器械520的具體附著件526的數據。這些數據建立在器械附著件讀取器532採集的數據的基礎之上。在本發明的一些版本中，每個附著件文件都為每個附著件包含總運轉時間裡程表數據、工作模式運轉時間和在附著件使用過程中建立於傳感器輸出基礎之上的數據。下面參考圖29來描述將數據載入電池微控制器存儲器187以及從中提取出來的過程。在步驟560中，將電池連接到器械。作為這一步驟的結果，立即有電流流向器械以及隨後開動器械控制處理器536，步驟562。作為初始開動序列的一部分，器械控制處理器536將電池內部的單線通信線路拉到低電平，引起電池微控制器46從斷電、時鐘關閉狀態過渡到正常狀態，步驟564。在步驟566中，器械控制處理器536隨後將標識器械的數據寫入電池微控制器存儲器文件187。步驟568代表器械的開動。此時，器械控制處理器536開始對關於器械工作情況的數據的初始採集，步驟570。在步驟570中，從附著件讀取器532確定連接到器械的具體附著件526的標識。作為這一步驟的一部分，將在步驟570中獲得的數據儲存在和器械控制處理器536相聯繫的RAM (沒有畫出RAM)中。只要器械繼續開動，器械控制處理器536就在步驟572中獲得和儲存關於器械開動的數據。例如，這些數據包括總的運轉時間裡程表數據，以及表明一種或多種狀態中運轉時間的數據，例如，速度、負載運轉或者在特定溫度下工作。這些數據同樣儲存在微控制器RAM 中。在步驟574中，器械退動。在緊接著的下一步驟576中，器械控制處理器536通過數據收發器頭535更新電池微控制器存儲器器械文件229中器械使用情況的數據記錄。於是，在每次分別開動器械以後，更新裡程表記錄欄位544和546中記錄的數據。要明白不是更新所有數據。例如，如果在器械的第一次開動過程中測量出峰值溫度，就不記錄任何後續開動中達到的溫度。一用完器械522，就斷開電池40，步驟578。這樣就使得電池單線通信線路變成高電平。這一過渡被微控制器46內部的中斷電路檢測到。這個信號維持高電平達到擴展的時間周期，微控制器就將它解釋為表明已經從器械522斷開電池。因此，在步驟580中，微控制器將電池返回低功耗、斷電、時鐘關閉狀態。
如同上面針對圖24A所討論的一樣，電池一附著到充電器，在步驟456中，就將電池微控制器存儲器187中的數據寫出到充電器主處理器298。作為這一過程的一部分，將器械歷史文件中的數據讀出，圖29中的步驟582。
返回圖26，可以看見充電器42通過總線586連接到安裝系統520的醫療設施處的其它組件。這一連接通過了充電器收發器頭301。收發器頭301是充電器內部允許充電器處理器298和連接到總線586的其它組件交換數據和指令的子電路。連接到總線586的其它組件包括，例如，個人計算機588。因此，在步驟590中，充電器主處理器298將電池存儲器器械歷史欄位229中的數據轉發給附著的網絡上的另一組件，例如個人計算機588。總線586甚至可以有電信頭(沒有標出)。電信經過總線上的信號與外部網絡(例如PSTN或外部網絡)上的信號進行交換。這一布局將系統520的無繩手術器械522的使用記錄提供給負責維護器械的人。例如，器械歷史文件中的數據可以表明器械曾經達到過特定工作溫度。這種情況的出現被看作是器械可能需要維護的指示。在這種情況下，可以由外部網絡將關於器械狀態的消息傳遞給非現場維修設施。收到這一通知時，維修設施可以在器械無法工作之前安排維修或者替換這一器械。從器械歷史文件229提取的數據同樣可以用於提供用於保證目的的信息或者用來確保如果器械接近使用壽命結束，有關人員接收關於這一事實的通知。
V.替換實施例應當明白，上述描述針對的是本發明中電池的一個特殊版本以及系統的有關組件。本發明的其它版本可能有替換特徵、構造和執行方法。因此，沒有必要在本發明的所有實施例中都有本發明的上述特徵中的每一個特徵。例如，在本發明的一些版本中，可以不密封電池將它從外界環境分開。在本發明的這些和其它版本中，電池內部的傳感器可以是用於確定暴露於會影響電池單元44的電荷存儲的環境代理而不是溫度。因此，電池內部的傳感器能夠檢測溼度。如果傳感器檢測到電池內的大氣溼度較高，就將記錄這一事件的數據儲存在電池存儲器中。另一種替換傳感器是加速度計。如果電池掉落，這樣的設備會記錄下電池的快速減速。同樣，這樣的事件將被記錄在電池存儲器中。於是，如果在讀取儲存的數據時，充電器42認識到電池曾經暴露於反常環境，充電器就會對電池進行完整的健康狀況評估。也可以採用加速度計或其它傳感器來檢測電池是否經歷過過渡振動。關於過度振動的數據同樣儲存在電池存儲器中。關於以上內容，應該明白，發生上述環境事件之一可能是引起電池從斷電模式過渡到正常模式的觸發因素。此外，還應當明白，可以將多個這種環境傳感器安裝到電池。類似地，在本發明的範圍內還有其它替換結構。因此，電池中的電池單元可能是少於或多於圖6所示的8個。例如，為了提供具有本發明的熱耗散電池單元布局的10個電池單元的電池，可以提供多個中間行電池單元，每一行不多於兩個電池單元。根據陣列將具有的電池單元的數量，還可以提供少於或多於3個電池單元的外部行。在本發明的一些版本中，電池單元陣列可以是一個疊在另一個的上面。同樣，沒有必要在本發明的所有版本中都利用發射980納米光能的雷射器來進行雷射焊接。例如，在本發明的一些版本中，雷射焊接可以利用發射808納米相干光能的雷射器來進行。同樣，這也是示例性的，不是限制性的。同樣應當明白，可以利用本發明的工藝對其它醫療設備而不僅僅是電池進行雷射焊接。在這種情況下，還要明白不需要在本發明的所有版本中，總是將外殼頂部用作坐落於底座中的組件並且用光能加熱。在本發明的其它版本中，這種關係可以反過來。很清楚，可以將雷射焊接用於組裝形成外殼的其它組件。因此，可以將這種方法用於將多個板固
定在一起。同樣，不要求形成電池外殼的組件碰到一起的幾何形狀具有前面所公開的幾何形狀。在本發明的一些版本中，形成焊接縫的表面中沒有一個，或者只有一個具有楔形輪廓。 同樣，在本發明的一些版本中，電池可以只有非易失性存儲器。當電池附著到器械時，器械將數據寫入存儲器。然後，當電池附著到充電器時，充電器讀出器械寫入存儲器中的數據，因此能夠將數據轉發到適當的目的地。很清楚，並不要求本發明的所有版本都為用電手術器械供電並且與用電手術器械通信。所以，本發明的電池能夠用來給手術器械以外的耗電設備供電。可以用本發明的通信系統來從無繩手術器械以外的設備獲得數據。同樣應當明白，本發明的組件和工藝步驟只是示例性的而不是限制性的。例如，在本發明的一些版本中，電池內部的多個組件可以用作儲存數據的存儲器，以及從存儲器讀取數據並將數據寫入其中的設備。同樣，在本發明的一些版本中，在開動的時候，器械控制處理器536可以同時將數據記錄到電池存儲器。電路還會有一些變化。因此，在本發明的一些版本中，電阻209和Vtemp KEF接頭相對的那端可以連接到電壓變換器182的輸出針。在本發明的這個版本中，電阻210和VtempEEF接頭相對的那端連接到Vss或BATT端。本發明這個版本的一些好處是Vtemp KEF信號不隨著微控制器46中的製造工藝差而發生改變。不要求本發明的所有充電器能夠同時給多個電池充電。不要求充電器接受不同的模塊，因此充電器能夠給不同類型的電池充電。還有，應當認識到，功率發生器524不必總是馬達。功率發生器可以是產生電能、RF能、超聲能、熱能或光能的設備。返回圖12，可以發現電池還可以具有無線收發器602。這個收發器可以是RF或IR單元。在本發明的一些版本中，收發器可以是藍牙收發器。當電池連接到器械時，收發器602與附著到總線586的輔助收發器604交換信號。因此，本發明的這個版本允許在無繩器械522和其它手術室設備之間通過電池40進行實時通信。例如，利用這一布局，可以用語音開動的控制頭606來調節器械開動。因此，將通過控制頭606輸入的命令打包，在總線586上發送到收發器604。收發器604廣播命令給電池收發器602。命令從電池收發器傳遞給電池微控制器46。微控制器46則將命令通過器械收發器頭535轉發給器械處理器530。器械處理器530則產生適當的命令給穩壓器534，引起功率發生器524所希望的開動。類似地，手術導航系統610可以通過收發器602和604連接到器械。手術導航系統跟蹤器械520和附著件526相對於應用附著件的手術場地的位置。如果導航系統確定附著件處於應該使用它的位置，附著件就產生停止命令。這個命令通過收發器604發射到收發器602，從收發器602發射到器械控制處理器536。收到命令時，器械控制處理器536至少臨時讓器械522退動或減緩器械522的工作速度。同樣應該明白，不是本發明的所有電池都可以被設計成承受消毒的嚴酷環境。也可以將本發明的特徵結合進無菌電池組。這種電池組包括可消毒外殼，它提供一個空間用於接受可拆卸電池單元簇。外殼的可密封蓋子允許插入和拆除電池單元簇。利用這一電池組，在消毒之前，將電池單元簇從外殼中拆除。因此，無菌電池組的電池單元能夠避免高壓鍋消毒的嚴酷考驗。2006年I月27日遞交的本申請人的受讓人第11/341，064號美國專利申請ASEPTIC BATTERY WITH REMOVABLE CELL CLUSTER，該申請的內容是以美國專利號US7，705，559公開的，公開了這樣一種無菌電池組，現在這裡將它們引入作為參考。還可以將本發明的特徵用於無菌電池組的外殼和電池單元簇。
因此，後面的權利要求的目的是覆蓋本發明的真實實質和範圍之內的所有變化和改進。
權利要求
1.一種電池(40),所述電池包括 外殼(60,62)； 至少一個可再充電電池單元(44)，放置在所述外殼中； 端子裝置(70)，附著到所述外殼，並連接到所述至少一個可再充電電池單元，用於將電荷儲存在所述電池單元中，並使電流從所述電池單元中拉出； 溫度傳感器(48)，放置在所述外殼中，產生代表電池溫度的溫度信號；以及微控制器(46)，放置在所述外殼中，用來接收所述溫度信號，並且包括存儲器(187)，所述微控制器被配置用於在所述存儲器中儲存代表所述溫度傳感器測量得到的電池溫度的數據，其中所述微控制器連接到所述至少一個可再充電電池單元，以便由該電池單元供電； 其特徵在於 所述微控制器還被配置用於工作在第一模式(390)，在此期間所述微控制器從所述至少一個可再充電電池單元拉出電流，以及監視所述溫度信號以確定溫度是否超過門限溫度；以及 當所述溫度信號表明溫度超過所述門限溫度，轉變為工作在第二模式(394，398)，並向所述存儲器(187)寫入表明所述電池溫度超過所述門限溫度的時間的數據，其中，當所述微控制器處於所述第二模式時，所述微控制器從所述至少一個可再充電電池單元中拉出比處於第一模式時更多的電流。
2.如權利要求I所述的電池(40)，其中，所述微控制器(46)持續地接收表明所述溫度傳感器(48)檢測的溫度是否高於所述門限溫度的溫度信號。
3.如權利要求I或2所述的電池(40)，其中，當所述微控制器(46)還被配置時，使得在所述第二模式時，所述微控制器被配置用於 初始進入時鐘打開模式(394)，在所述時鐘打開模式中，所述微控制器啟動時鐘(396)，以確定所述溫度傳感器指示所述電池溫度高於所述門限溫度的時間量；以及 然後進入正常模式(398)，在所述正常模式中，所述微控制器(46)向所述存儲器(187)寫入表明所述電池溫度高於所述門限溫度的時間的數據(408)，其中，當所述微控制器(46)處於所述正常模式時，所述微控制器從所述至少一個可再充電電池單元(44)拉出比在所述時鐘打開模式時更多的電流。
4.如權利要求I或2所述的電池(40)，其中，所述微控制器(46)還被配置為使得 一旦將所述電池(40)連接到器械(522)並且向所述器械提供電流，所述微控制器(46)從所述第一模式轉變為正常模式(564)，其中，當所述微控制器處於所述正常模式時，所述微控制器比處於所述第一模式時拉出更多電流； 在被連接到手術器械(522)時，所述微控制器(46)將關於所述器械(522)的操作的數據記錄到所述電池的存儲器(187)中(576);以及 一旦斷開所述電池(40)與所述器械(522)的連接，所述微控制器(46)返回到所述第一模式(580)。
5.如權利要求4所述的電池(40)，其中，所述微控制器(46)被配置為使得第二模式是正常模式。
6.如權利要求I或2所述的電池(40)，其中，所述微控制器(46)還被配置為使得一旦將所述電池安裝到充電器(42)上，所述微控制器(46)轉變為正常模式(453)，並且能夠向所述充電器寫入被存入所述電池的存儲器(187)的數據(456);其中，當所述微控制器處於所述正常模式時，所述微控制器從所述至少一個可再充電電池單元(44)拉出比在處於所述第一模式時更多的電流； 一旦將所述電池(40)與所述充電器(42)分離，所述微控制器(46)返回以工作在所述第一模式(472)。
7.如權利要求6所述的電池(40)，其中，所述微控制器(46)被配置為使得第二模式是正常模式。
8.如權利要求I或2所述的電池(40)，其中，所述微控制器(46)還被配置用於 確定高於所述門限溫度的最高電池溫度(402);以及 當所述溫度下降而低於所述門限溫度之後，向所述電池的存儲器(187)寫入所述最高溫度(408)。
9.如權利要求I或2所述的電池(40)，其中，所述微控制器(46)還被配置為使得當所述溫度傳感器(48)指示所述電池(40)的溫度高於所述門限溫度時，所述微控制器(46)將所述電池溫度高於所述門限溫度的時間與邊界時間進行比較(410);以及 如果所述電池溫度高於所述門限溫度的時間大於所述邊界時間，所述微控制器向所述電池的存儲器(187)寫入指示在多於所述邊界時間的時間內所述電池溫度高於所述門限溫度的時間的數據(412)。
10.如權利要求9所述的電池(40)，其中，所述微控制器(46)還被配置為使得當所述微控制器(46)向所述電池的存儲器(187)寫入關於所述電池溫度高出所述門限溫度的時間大於所述邊界時間的數據時，向所述電池的存儲器(187)寫入指示所述電池溫度已高於所述門限溫度的時間超出邊界時間的數據(202)。
11.如權利要求9所述的電池(40)，其中，所述微控制器(46)還被配置為使得當所述微控制器(46)向所述電池的存儲器(187)寫入關於在大於所述邊界時間的時間內所述電池溫度高出所述門限溫度的數據時，向所述電池的存儲器(187)寫入指示所述電池溫度已高於所述門限溫度的時間超出邊界時間的次數的數據(203)。
12.如權利要求I或2所述的電池(40)，其中，所述溫度傳感器(48)輸入的信號被施加到比較器(119)，從所述比較器(119)輸出的信號被施加到與所述微控制器(46)集成的中央處理單元(185)，以使所述微控制器在所述第一模式的操作與所述第二模式的操作之間轉變。
13.如權利要求I或2所述的電池(40)，還包括 非易失性存儲器(187)以及隨機訪問存儲器(188)，都被設置在所述外殼￠0,62)中；以及 所述微控制器(46)還被配置用於當所述電池的溫度高於所述門限溫度時，所述微控制器(46)向所述隨機訪問存儲器(188)寫入關於所述電池高於所述門限溫度的時間的數據(404);並且當所述溫度傳感器(48)指示所述電池溫度低於所述門限溫度時，向非易失性存儲器(187)寫入關於電池溫度高於所述門限溫度的時間的數據。
14.一種用於對可消毒電池(40)進行消毒的方法，所述電池(40)具有至少一個可再充電電池(44)、微控制器(46)和溫度傳感器(48)，所述微控制器(46)從所述至少一個可再充電電池(44)拉出電能；所述方法包括以下步驟 將所述微控制器(46)設置在第一模式(390),在所述第一模式中，所述微控制器(46)從所述至少一個可再充電電池(44)拉出第一電量； 當所述微控制器(46)處於所述第一模式時，使用所述溫度傳感器(48)來監視所述電池(40)的溫度； 將所述電池放置在消毒裝置中，以對所述電池進行消毒； 當所述溫度傳感器(48)指示所述電池(40)的溫度高於門限溫度時，將所述微控制器(46)設置在第二模式(394，398)，在所述第二模式中，所述微控制器(46)監視所述電池的溫度高於所述門限溫度的時間量(396，402)，並在所述電池(40)內部的存儲器(187)中記錄(404，408)指示所述電池的溫度高於門限溫度的時間量的數據(204)，其中，當所述微控制器(46)處於所述第二模式時，所述微控制器比在所述第一模式時拉出更多的電流；以及當所述溫度傳感器(48)指示所述電池溫度低於所述門限溫度時，再將所述微控制器(46)設置回到所述第一模式(390)。
15.如權利要求14所述的方法，其中，當所述微控制器(46)處於所述第一模式時，持續向所述微控制器(46)提供是否所述溫度傳感器(48)指示所述電池溫度高於所述門限溫度的指示。
16.如權利要求14或15所述的方法，其中，當所述微控制器(46)進入所述第二模式時，所述微控制器(46) 初始進入時鐘打開模式(394)，在所述時鐘打開模式中，所述微控制器啟動時鐘(396)，以確定所述溫度傳感器指示所述電池溫度高於所述門限溫度的時間量；以及 然後進入正常模式(398)，在所述正常模式中，所述微控制器(46)向所述存儲器(187)寫入指示所述電池溫度高於所述門限溫度的時間的數據(408)，其中，當所述微控制器(46)處於所述正常模式時，所述微控制器拉出比在所述時鐘打開模式時更多的電流。
17.如權利要求14或15所述的方法，還包括以下步驟 將所述電池(40)連接到手術器械(522) (560)，使得所述電池能夠向所述手術器械提供電流； 一旦電流被提供到所述手術器械(522)，所述手術器械使得所述微控制器(46)從所述第一模式轉變為正常模式(564)，其中，當所述微控制器處於所述正常模式時，所述微控制器比處於所述第一模式時拉出更多電流； 使用所述微控制器(46)來記錄關於所述手術器械(522)的操作的數據(576)； 斷開所述電池(40)與所述手術器械(522)的連接(578);以及一旦斷開所述電池(40)與所述手術器械(522)的連接，使所述微控制器(46)返回到所述第一模式(580)。
18.如權利要求17所述的方法，其中，所述微控制器(46)的第二模式是所述正常模式。
19.如權利要求14或15所述的方法，還包括以下步驟 將所述電池(40)安裝到充電器(42)上(452)，使得所述電池能夠被充電； 一旦將所述電池安裝到充電器上，將所述微控制器(46)設置為正常模式(453)； 從所述電池的存儲器(187)向所述充電器寫入被存入所述存儲器的數據(456)； 向所述電池充電(464，484)，並將所述電池與所述充電器分離(471);以及一旦將所述電池(40)與所述充電器(42)分離，使所述微控制器(46)返回到所述第一模式(472)。
20.如權利要求19所述的方法，其中，所述微控制器的第二模式是所述正常模式。
21.如權利要求14或15所述的方法，其中，當所述溫度傳感器(48)指示所述電池(40)的溫度高於所述門限溫度時，還包括以下步驟 確定高於所述門限溫度的最高溫度(402);以及 當所述溫度下降而低於所述門限溫度之後，利用所述微控制器(46)，向所述電池的存儲器(187)寫入所述最高溫度(408)。
22.如權利要求14或15所述的方法，其中，當所述溫度傳感器(48)指示所述電池(40)的溫度高於所述門限溫度時，還包括以下步驟 利用所述微控制器(46)，將所述電池溫度高於所述門限溫度的時間與邊界時間進行比較(410);以及 如果所述電池溫度高於所述門限溫度的時間大於所述邊界時間，向所述電池的存儲器(187)寫入指示所述電池溫度高於所述門限溫度的時間已超出所述邊界時間的數據(412)。
23.如權利要求22所述的方法，其中，當所述微控制器(46)向所述電池的存儲器(187)寫入關於所述電池溫度超出所述門限溫度的時間大於所述邊界時間的數據時，向所述存儲器(187)寫入指示所述電池溫度已超過所述門限溫度的時間量超出邊界時間的數據(202)。
24.如權利要求22所述的方法，其中，當所述微控制器(46)向所述電池的存儲器(187)寫入關於所述電池溫度超出所述門限溫度的時間大於所述邊界時間的數據時，向所述存儲器(187)寫入指示所述電池溫度已超過所述門限溫度的時間超出邊界時間的次數的數據(203)。
25.如權利要求14或15所述的方法，其中 當所述電池的溫度高於所述門限溫度時，所述微控制器(46)向隨機訪問存儲器(188)寫入關於所述電池高於所述門限溫度的時間的數據；以及 當所述溫度傳感器(48)指示所述電池溫度低於所述門限溫度時，所述微控制器(46)向非易失性存儲器(187)寫入關於所述電池高於所述門限溫度的時間的數據。
26.如權利要求14或15所述的方法，其中 所述溫度信號(48)輸出表示所述電池溫度的信號給比較器(191);以及 所述比較器(191)將所述溫度傳感器輸出的信號與參考信號相比較，基於所述比較向所述微控制器輸出表示所述電池溫度是否高於所述門限溫度的信號。
27.如權利要求14或15所述的方法，其中，通過將所述電池放置在高壓鍋中來進行所述電池的消毒。
28.一種用電手術器械繫統，所述系統包括 用電手術器械(522)，具有功率產生單元(524);手術附件(526)，由所述功率產生單元驅動，用於執行手術/醫療程序；以及控制電路(534、536)，用於調節所述功率產生單元的驅動； 電池(40)，能夠以可拆卸方式附著到所述用電手術器械，所述電池具有至少一個可再充電電池單元(44)，用於給所述器械的功率產生單元和在其中儲存數據的存儲器(188)供電； 其特徵在於 所述用電手術器械還包括連接到所述控制電路的數據發射頭(535)，所述控制電路還用於通過所述數據發射頭輸出關於所述用電手術器械工作情況的數據； 所述電池還用於建立從所述器械的數據收發器頭到所述電池存儲器的連接，將收自所述器械的數據收發器頭的數據寫入所述存儲器；以及 提供靜態單元，用於以可拆卸的方式接受所述電池，所述靜態單元具有用於從所述電池的存儲器中讀取數據的設備(298)，所讀取的數據包括儲存的關於所述用電器械工作情 況的數據。
29.如權利要求28所述的用電手術器械繫統，還包括以可拆卸的方式接受所述電池的充電器(42)，所述充電器包括電流源(290)，用於對所述至少一個可再充電電池單元施加充電電流，並且所述充電器包括用於讀取所述電池的存儲器中的數據的所述設備(298)。
30.如權利要求28或29所述的用電手術器械繫統，其中所述靜態單元通過數據收發器頭連接到通信總線(586)，所述數據收發器頭用來在所述通信總線上輸出從已儲存的關於所述用電器械工作情況的數據中讀取的數據。
31.一種用於同時給多個電池(40)再充電的充電器(42),所述充電器包括 至少一個電流源(290)，用於給所述電池再充電； 多個放電電阻(292)； 散熱器(264)； 處理器(298)，用於選擇性地將所述電池連接到所述放電電阻和所述至少一個電流源， 其特徵在於 提供溫度傳感器(274)，用於產生代表所述散熱器附近溫度的溫度信號；以及所述處理器接收所述溫度信號，將所述溫度信號和門限溫度進行比較，當所述溫度信號表明所述散熱器溫度高於所述門限溫度時，將至少一個電池從所述電池連接的放電電阻斷開。
32.如權利要求31所述的充電器，其中所述放電電阻連接到所述散熱器。
33.如權利要求31或32所述的充電器，其中 所述電流源、所述放電電阻和所述散熱器都包含在外殼(50)中；以及 所述外殼不包括通風扇。
34.—種可再充電電池(40),所述電池包括 外殼(60、62)； 至少一個可再充電電池單元(44)，放置在所述外殼中； 端子裝置(70)，附著到所述外殼，並連接到所述至少一個可再充電電池單元，用於將電荷儲存在所述電池單元中，並從所述電池單元拉出電流； 溫度傳感器，放置在所述外殼中，產生代表所述外殼中溫度的溫度信號； 處理器(46)，放置在用來接受所述溫度傳感器的所述外殼中，包括存儲器(187)，所述處理器被配置用於在所述存儲器中儲存代表所述溫度傳感器測量得到的電池溫度的數據，其特徵在於所述處理器還用於根據所述溫度信號確定什麼時候所述電池溫度上升到高於門限； 監視所述電池溫度高於所述門限的時間；以及 在所述存儲器中記錄所述電池溫度高於所述門限的時間。
35.一種電池(40),所述電池包括 外殼(60、62)； 多個電池單元(44)，放置在所述外殼中，所述電池單元排列在一起，形成具有相對端的電池單元陣列； 捆綁件裝置(102、104)，放置在所述電池單元陣列的至少一端上，從而將所述電池單元固定在一起； 至少一個導電帶(106)，附著到所述捆綁件裝置，連接在兩個電池單元之間，以便將所述電池單元電氣連接起來；以及 熔斷帶(118)，附著到所述捆綁件裝置，並具有連接到不同電池單元的相對端，所述熔斷帶是用過電流流過時會氣化的導電材料形成的， 其特徵在於 所述熔斷帶是利用過電流流過時會氣化的氣化段(119)形成的，所述氣化段位於所述熔斷帶的兩端之間，和所述捆綁件裝置隔開。
36.如權利要求35所述的電池，其中所述熔斷帶被形成為在所述兩端之間具有間隙(120)，所述熔斷帶中給出所述間隙的段是所述熔斷帶的氣化段。
37.如權利要求35或36所述的電池，其中 所述捆綁件裝置被形成為沿著其外部周邊具有凹口(117);以及所述熔斷帶延伸通過所述捆綁件裝置凹口，並且其位置進一步使得所述氣化段位於所述凹口中。
38.一種電池(40),所述電池包括 外殼(60、62)； 多個電池單元(44)，放置在所述外殼中，所述電池單元排列在一起，形成電池單元陣列(62)，每個電池單元具有外部周圍表面； 裝置(102、104)，用於將所述電池單元保持在一起，使所述電池單元鄰接， 其特徵在於 具有至少七個電池單元，所述電池單元排列成至少三行(92、94、96)，它們相對於彼此排列，使得每個電池單元鄰接另一個電池單元，並進一步形成所述電池單元陣列的外部周邊。
39.如權利要求38所述的電池，其中所述電池單元被排列成具有兩個外部行的電池單元，以及至少一個中間行的電池單元，其中所述外部行的電池單元中的電池單元鄰接所述中間行的電池單元的相對側，並且在所述至少一個中間行的電池單元中有最多兩個電池單元。
40.如權利要求38或39所述的電池,其中所述電池單元被排列成每個電池單元的外部周邊表面的至少10%形成所述電池單元陣列的外部周邊的一部分。
41.如權利要求38或39所述的電池，其中用於將所述電池單元保持在一起的所述裝置包括固定在所述電池單元一端上的捆綁件裝置。
42.一種組裝電池的方法，該方法包括以下步驟 提供至少一個可再充電電池單元(44)； 提供外殼，該外殼包括第一(60)和第二(66)組件,放置在一起時,它們形成封裝； 將所述至少一個可再充電電池單元放在所述外殼組件之一中； 將所述外殼組件配合在一起並將所述外殼組件密封在一起，形成密封封裝， 其特徵在於 所述第一外殼組件￠0)是利用在選定波長上至少部分透光的材料形成的，並且被形成為具有露出的邊緣，該邊緣具有內表面(88)； 所述第二外殼組件￠6)是利用在所述選定波長上吸收光的材料形成的，其形狀為具有露出的唇緣(152)，該唇緣(152)具有相對於所述第二外殼組件的外表面凹進去的表面(158)，其尺寸使得在外殼組件配合時，處於內側，和所述第一外殼組件的內表面相鄰，所述第一外殼組件相對於所述第一外殼內表面凹進去； 在所述外殼組件配合後，引導所述選定波長的光通過所述第一外殼組件到達所述第二外殼組件的唇緣，使得所述唇緣吸收所述光，與所述第一外殼組件的內表面形成焊接接頭。
43.如權利要求42所述的組裝電池的方法，其中 所述外殼第一組件內表面(88)或所述外殼第二組件露出的唇緣表面(152)中的至少一個具有楔子的形狀； 在施加光到所述外殼第二組件的步驟同時，將壓力施加到所述外殼組件中的至少一個上，使得所述外殼第一組件內表面(88)和所述外殼第二組件露出的唇緣表面(152)鄰接，因此熱能從所述露出的唇緣傳送到所述外殼第一組件，從而由所述外殼第一和第二組件一起形成焊接。
44.一種電池(40),所述電池包括 外殼(60,62)； 至少一個可再充電電池單元(44)，放置在所述外殼中； 端子裝置(70)，附著到所述外殼，並連接到所述至少一個可再充電電池單元，用於將電荷儲存在所述電池單元中，並使電流從所述電池單元中拉出，以及與所述電池連接的器械和充電器交換數據信號； 微控制器(46)，放置在所述外殼中，其中所述微控制器連接到所述至少一個可再充電電池單元，以便由該電池單元供電，並且所述微控制器能夠與所述電池連接的所述器械和充電器交換數據信號； 非易失性存儲器(187)，連接所述微控制器； 其特徵在於 所述微控制器還被配置用於 工作在斷電狀態，在所述斷電狀態中，所述微控制器從所述至少一個可再充電電池單元拉出電流； 響應於來自處理器(536)的信號，轉變為正常狀態，在所述正常狀態中，所述微控制器從所述至少一個可再充電電池單元中拉出的電流大於所述微控制器在斷電狀態時拉出的電流；其中所述處理器與所述電池連接的器械相集成； 當處於所述正常狀態時，從所述器械接收關於所述器械的操作的數據，並將所述數據.存入所述非易失性存儲器(187)； 監視所述電池是否保持連接到所述器械；以及 當所述電池與所述器械斷開連接時，返回所述斷電狀態。
全文摘要
具有內部微控制器的可再充電電池。微控制器包含存儲器，在其中儲存關於電池曾經所處環境的數據。跟用來給電池充電的充電器集成在一起的處理器讀取這些數據。如果這些數據表明電池已經暴露在惡劣環境太長時間，充電器就對電池進行全面的健康狀況評估。
文檔編號H01M10/42GK102624055SQ20121008571
公開日2012年8月1日 申請日期2006年10月19日 優先權日2005年10月21日
發明者B·D·漢斯福德, D·馬拉科斯基, J·索蘭克 申請人:史賽克公司