[发明专利]包括用于管理单元的管理电路的电能存储或生产单元的组装件

说明书

本发明涉及一种能够递送输出电流的组装件，包括：‑N个等级为i的电能存储或生产单元，其中，N≥2，每个电能存储或生产单元能够在所有时间t供应最大电流I_max,i；‑管理电路，其用于管理所述电能存储或生产单元，其特征在于，在所述单元根据它们的等级i以递减的使用优先级被分类的情况下，所述管理电路包括一种模块，该模块用于至少对等级为1的单元进行寻址，或根据单元的等级i并根据以下标准对单元进行寻址：‑‑只要等级为1的单元能够供应输出电流I_sI_max1，该单元就被独立地寻址；‑‑等级为1的单元与附加的数量为k的单元一起被寻址，这些数量为k的单元是根据它们的等级i被依次寻址的，以便在放电模式下在所有时间供应电流I_s，数量k使得2k≤N并且满足以下条件：并且。

技术领域

本发明的领域是电能存储或生产单元(例如，电池、氢燃料单元)的组装件的领域，并且更精确地，本发明的领域涉及包括用于管理单元的管理电路的组装件，使得可以增加所述组装件的可用能量或者由所述组装件供应的系统的持续运行时段(period ofautonomy)。

本发明中解决的问题涉及从充电的特定状态开始供应电流的容量的下降以及由电能存储或生产单元供应的系统的持续运行时段。

背景技术

一般来说，电池的充电和放电条件(regime)可以由通常被称为“C-速率”的参数来表征。1mAh的电池被评估为1C意味着如果电池能够在1C的条件下放电，则该电池能够供应1mA持续一小时。

电池的存储容量通常由制造商利用电池的规格供应，其对应于小时乘以标称电流的乘积，该标称电流是该电池能够在20℃供应的，直到达到单元的预定的放电结束电压为止。出于这个原因，电池的标称容量与期望的放电时段相关。

申请人已经证明，在微电池的情况下，从放电的某种状态开始供应标称电流的容量急剧下降。这种减小尽管对于高容量锂离子电池而言不太显著而且是更平缓的，但是这种减小也是存在的。

因此，这个问题引起了人们的普遍关注，包括在以下高功率应用的上下文中：运输工具(自行车、汽车、卡车、火车等)、自动系统(太阳能无线电继电器、卷帘式快门、连接的对象等)、固定存储装置等。

一般来说，微电池是一种电化学设备，其由被电绝缘体和离子导体(电解质)分隔开的两个电极(正极和负极)组成，并且其中离子(例如，锂离子)从一个电极转移到另一个电极，这取决于微电池是在充电还是在放电。

目标应用领域(物联网、医疗植入物、自动传感器等)对供应设备的能量源的大小施加了重大限制。正极形成锂离子库，并且存储的能量的量与其体积(以恒定的密度)直接相关。

用于增加微电池的容量的一种直接方法可以例如包括增加阴极的厚度，典型地超过10μm。也可能形成并联连接的多个电池单元的栈，由此可能保持相同的表面面积。

然而，这些解决方案具有多个缺点：

-由于阴极溅射沉积技术(其限制厚度超过10μm)，因此增加正极的厚度会引起表面和体积缺陷的增加，可能引起微电池的故障；

-微电池在第一次充电和第一次放电之间表现出不可逆的容量损失，当阴极的厚度很大时，这一点尤为明显，因此对于厚度大于10μm的正极，这些解决方案特别不利。

图1更精确地示出了微电池的充电电流I和电势差E(V对Li⁺/Li)作为锂基微电池(正极由LiCoO₂制成，负极由钛制成，固体电解质由LiPON制成)的充电容量和放电容量的函数。

图1示出了在4.2V的恒定电势充电期间的电流曲线(右侧为电流标度，且顶部为以Ah为单位的充电标度的虚线曲线)。在放电期间，施加-6μA的固定电流，并且电势差(左侧为电压标度，且底部为以Ah为单位的放电标度的连续线曲线)在4.2V和3V之间变化。