專利名稱：具有安裝在電池單元外部的流體管理器的電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于控制諸如氣體之類的流體進(jìn)出具有流體消耗電極 的電化學(xué)電池和電池單元的速度的流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)，并且涉及在其中^f吏用這種 流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的電池和電池單元，特別是空氣去極化的、空氣輔助的燃料電
池單元和電池。
背景技術(shù)：
電化學(xué)電池的電池單元使用來自電池單元之外的諸如氧氣和其他 氣體之類的流體作為活性材料以產(chǎn)生電能，其例如為空氣去極化、空氣輔助 或燃料電池的電池單元，可用于為各種便攜式電子設(shè)備供電。例如，空氣進(jìn) 入空氣去極化或空氣輔助電池單元中，其中，空氣可用作正電極活性材料或 可對其進(jìn)行再充。氧還原電極促使氧與電池單元電解質(zhì)反應(yīng)并最終促使負(fù)電 極活性材料通過氧而氧化。在氧還原電極中的材料促使氧與電解質(zhì)反應(yīng)，并 通常被稱為催化劑。不過， 一些用于氧還原電極中的材料不是真正的催化劑， 這是因為其可至少部分地還原，特別是在相對較高速度的放電過程中。 —種類型的空氣去極化電池單元是鋅/空氣電池單元。這種類型的 電池單元使用鋅作為負(fù)電極活性材料，并具有水性堿性(例如KOH)電解 質(zhì)。氧化錳可用于鋅/空氣電池單元的空氣中，并能夠進(jìn)行電化學(xué)還原而與負(fù) 電極活性材料的氧化協(xié)作，特別是在進(jìn)入空氣電極中的氧擴(kuò)散速率不足時。 這些氧化錳可然后在低速放電或停工階段中通過氧被重新氧化。空氣輔助電池單元是混合電池單元，其包括可消耗的正、負(fù)電極
4活性材料以及氧還原電極。正電極可在相當(dāng)長的時段中維持高速放電，不過， 通過氧還原電極，氧在低速放電或不放電的時段中對正電極部分地進(jìn)行再充， 因此，氧可用于總電池單元放電容量中的重要部分。這意味著，放置在電池 單元中的正電極活性材料的量可減少，而負(fù)電極活性材料的量可增加，從而 增加總體電池單元容量?？諝廨o助電池單元的示例在共同受讓的美國專利
6,383,674和5,079,106中公開?？諝馊O化、空氣輔助、燃料電池的優(yōu)點在于其高能量密度，這 是因為，至少一種電極的活性材料的至少一部分來自電池單元之外或通過電 池單元之外的流體(例如氣體)生成。這些電池單元的缺點在于，其能夠?qū)崿F(xiàn)的最大放電速度可能受限 于氧可進(jìn)入氧還原電極的速度。過去，已進(jìn)行努力以提高氧進(jìn)入氧還原電極 的速度，和/或控制諸如二氧化碳之類可導(dǎo)致不經(jīng)濟(jì)反應(yīng)的不適合氣體的進(jìn)入 速度、以及可填充電池單元中分別用于容納放電反應(yīng)產(chǎn)物增加體積或使電池 單元干燥的空孔空間的水增減速度(取決于電池單元內(nèi)外的水汽相對分壓)。 這些方法的示例可在美國專利6,558,828、美國專利6,492,046、美國專利 5,795,667、美國專利5,733,676、美國/>開物2002/0150814和國際專利^/^開物 WO 02/35641中所示。不過，改變這些氣體之一的擴(kuò)散速率通常也影響其他 氣體的擴(kuò)散速率。甚至已經(jīng)努力來平衡氧擴(kuò)散的高速率與C02和水的低速率 的需求，但僅得到有限的成功。在較高放電速度下，更重要的是，使足夠氧進(jìn)入氧還原電極，但 在低速放電階段中和不使用電池單元的時段中，最小化C02和水?dāng)U散的重要 性增加。為了僅在高速放電時段中增加進(jìn)入電池單元中的空氣流，已經(jīng)使用 風(fēng)扇迫使空氣進(jìn)入電池單元中(例如美國專利6,500,575),但風(fēng)扇及其使用 的控制器可增加制造成本和復(fù)雜度，而且，風(fēng)扇、即使是微型風(fēng)扇，也可在 單獨電池單元、多電池單元的電池組和裝置內(nèi)占據(jù)寶貴的容積。已經(jīng)提出的另一方法是，使用閥來控制進(jìn)入電池單元的空氣量(例 如，美國專利6,641,947和美國專利^>開物2003/0186099)， ^旦操作所述閥可 能需要外部裝置，例如風(fēng)扇和/或相對復(fù)雜的電子器件。又一方法使用在氧還原電極與外部環(huán)境之間的不透水膜，所述膜 具有瓣膜，其可由于空氣壓力差而開關(guān)，例如當(dāng)電池放電時由于氧的消耗而 開關(guān)(例如美國專利公開物2003/0049508)。不過，壓力差可能較小而且可能 受到電池外大氣條件的影響。共同受讓的美國專利公開物2005/0136321公開了 一種通過致動器操作的閥，致動器響應(yīng)施加于致動器上的電勢變化而開關(guān)所述閥。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種電池，包括電池單元殼體， 具有至少一個流體入口，用于使流體通入電池單元殼體中；第一流體消耗電 極，設(shè)置在電池單元殼體內(nèi)；第二電極，設(shè)置在電池單元殼體內(nèi)；和流體調(diào) 節(jié)系統(tǒng)，設(shè)置為選擇性地允許流體進(jìn)入所述至少一個流體入口以到達(dá)第 一流 體消耗電極。流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括移動板，設(shè)置為鄰近于電池單元殼體的外 表面并具有至少一個板孔來移動地對準(zhǔn)和不對準(zhǔn)所述至少一個流體入口；和 致動器，包括形狀記憶合金部件，當(dāng)對形狀記憶合金部件加熱時移動所述移 動板。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種電池，包括電池單元殼體， 具有至少一個流體入口 ，流體入口穿過電池單元殼體的一側(cè)以^使流體通入電 池單元殼體中；第一流體消耗電極，設(shè)置在電池單元殼體內(nèi)；第二電極，設(shè) 置在電池單元殼體內(nèi)；和流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)，設(shè)置為選擇性地允許流體進(jìn)入所述 至少一個流體入口以到達(dá)第一流體消耗電極。流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括移動板， 設(shè)置為鄰近于電池單元殼體的外表面并具有至少一個板孔來移動地對準(zhǔn)和不 對準(zhǔn)所述至少一個流體入口；致動器，用于移動所述移動板；和罩，覆蓋移 動板并提供至移動板的流體通路。參照以下的說明書、權(quán)利要求書和附圖，本領(lǐng)域技術(shù)人員將進(jìn)一 步理解和認(rèn)識本發(fā)明的這些和其他特征、優(yōu)點和目的。


在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例構(gòu)造的電池的立體圖，其中顯示出 電池的頂部；圖2是圖1中所示電池的立體圖，其中顯示出電池的底部；
圖3是顯示出電池底部以及形成用于該電池的流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的各
部件的分解立體圖；圖4是可用于圖1和17所示電池中的流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的第一結(jié)構(gòu)的
立體圖；圖5A和5B是例示流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的閥處于開啟和關(guān)閉位置時的 局部截面6
圖6是可用于圖1和17所示電池中的流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的可替代結(jié)構(gòu) 的立體圖；圖7是用于本發(fā)明的第一可替代致動器結(jié)構(gòu)的示意圖；圖8是用于本發(fā)明的致動器的另一可替代結(jié)構(gòu)；圖9是用于本發(fā)明的采用另一致動器結(jié)構(gòu)和外模成型底盤的流體
調(diào)節(jié)系統(tǒng)的俯視圖；圖9A是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的釆用具有單銷的致動器的流體
調(diào)節(jié)系統(tǒng)的俯視圖；圖9B是采用可替代的銷致動器組件的流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的俯視圖；
圖IOA和IOB是用于本發(fā)明的電池的包含閥的部分的截面圖；
圖ll是可用于本發(fā)明不同實施例的流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的可替代結(jié)構(gòu)；
圖12是本發(fā)明第一實施例的電池的變例的分解立體圖；
圖13是圖12所示可替代電池結(jié)構(gòu)的一種可能實施方案的局部截
面圖；圖14是圖12所示可替代電池結(jié)構(gòu)的另一可能結(jié)構(gòu)；
圖15是顯示用于本發(fā)明第一實施例的不同結(jié)構(gòu)的局部截面圖；
圖16是本發(fā)明第一實施例的又一可能實施方案的局部截面圖；
圖17是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的電池的第二實施例的分解立體圖；
圖18是圖17所示電池的局部截面圖；圖19是顯示可用于本發(fā)明第一或第二實施例的電接觸接頭的細(xì) 節(jié)的截面圖；圖20是顯示根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電池的可替代結(jié)構(gòu)的局部 截面圖；圖21是可用于圖20所示結(jié)構(gòu)中的修改后的罐的局部立體圖；
圖22是可用于圖20所示結(jié)構(gòu)中的襯墊的局部立體圖；
圖23是圖22所示襯墊的一部分的截面圖；圖24是可用于根據(jù)本發(fā)明第三實施例構(gòu)造的電池中的襯墊和蓋 的分解立體圖；圖25是根據(jù)本發(fā)明第四實施例構(gòu)造的電池的截面圖；
圖26是根據(jù)本發(fā)明第五實施例構(gòu)造的電池的截面圖；
圖27是圖26所示電池的一部分的局部截面圖，不過其中的閥處 于關(guān)閉位置；圖28是用于圖26所示電池中的閥構(gòu)件的立體圖29是根據(jù)本發(fā)明笫六實施例的電池的分解立體圖，其中并未顯
示出流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)致動器和控制電路；圖30是圖29所示電池從右側(cè)所見的流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的截面圖；
圖31是根據(jù)本發(fā)明第七實施例的流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的截面圖；
圖32是根據(jù)本發(fā)明實施例的流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一部分的局部分解
立體圖；圖33A是處于關(guān)閉位置的閥的實施例的俯視圖，其中還包括控制 電路的一部分的示意圖；圖33C是圖33B所示閥的實施例的俯視圖，不過其中的致動器處 于伸長狀態(tài)；圖33D是圖33A所示閥的實施例的俯^見圖，不過其中兩個致動器 均處于縮短狀態(tài)；圖34是根據(jù)本發(fā)明實施例的流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一部分的俯視圖；
圖35是緊固到連接器的SMA線的立體圖；圖36是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的局部立體圖，其 中采用具有滑動電接觸部的樞轉(zhuǎn)桿；圖37是圖36所示流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一部分的俯視圖，其中例示出 所述桿和滑動接觸部的旋轉(zhuǎn)；圖38是根據(jù)另一實施例的流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的局部立體圖，其中采用 具有可替代電連接部的樞轉(zhuǎn)桿；圖39是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的分解立體圖，其 中采用旋轉(zhuǎn)桿；圖40是圖39所示流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的俯視圖，其中的閥顯示處于開 啟位置；圖41是圖39所示流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的俯視圖，其中的閥顯示處于關(guān) 閉位置；圖42是根據(jù)另一實施例的流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的分解立體圖，其中采用 圍繞柔性鉸接部樞轉(zhuǎn)的桿；圖43是圖42所示流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的俯視圖，其中的閥顯示處于開 啟位置；圖44是圖42所示流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的俯視圖，其中的閥顯示處于關(guān)閉位置；圖45是根據(jù)一個實施例的流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的俯視圖，其中采用無源 關(guān)閉致動器；圖46是根據(jù)另一實施例的具有流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的電池的立體圖，其 中具有設(shè)置在底盤中的壓力釋放流徑；圖47是包括具有圖46所示壓力釋放路徑的流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的電池 的分解立體圖；圖48是圖46所示電池和流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一部分沿線XL VIII-XL VIII所取的截面圖；圖49是圖47所示底盤沿線XLIX-XLIX所取的截面圖，其中進(jìn) 一步例示出形成曲折流體通路的障板；圖50是根據(jù)另一實施例的具有流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的電池的分解立體 圖，其中具有壓力釋放流徑；圖51是根據(jù)另一實施例的流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的立體圖，其中采用顯示 處于閥關(guān)閉位置的旋轉(zhuǎn)移動板；圖52是圖51所示流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的立體圖，其中的閥顯示處于開 啟位置；圖53是根據(jù)進(jìn)一步的實施例的流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的俯視圖，其中采用 處于閥開啟位置的可旋轉(zhuǎn)移動板；和圖54是圖53所示流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的俯視圖，其中的閥顯示處于關(guān) 閉位置。
具體實施例方式本發(fā)明的實施例包括具有電化學(xué)電池單元的電池，所述電池單元 采用其外的流體(例如氧氣或其他氣體)作為電極之一的活性材料。所述電 池單元具有流體消耗電極，例如氧還原電極，所述電池單元可為空氣去極化 電池單元、空氣輔助電池單元或燃料電池。電池還具有流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用于 調(diào)節(jié)流體通向流體消耗電極(例如在空氣去極化電池單元和空氣輔助電池單 元中的空氣電極)的速度，從而提供足夠量的電池單元外的流體用于電池單 元進(jìn)行高速或高功率放電，而同時使得在低速或不放電的過程中進(jìn)入流體消 耗電極的流體和進(jìn)出電池單元的水的增減最小化。優(yōu)選地，流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)將具有針對電池單元電勢變化的快速響應(yīng)、 長周期壽命、與電池單元放電電壓范圍良好匹配的低操作電壓、和高效率。
9此外，調(diào)節(jié)系統(tǒng)將優(yōu)選地具有針對被控制在關(guān)閉位置的流體的低可透過性， 成比例于電池單元中的活性流體的需要而開和關(guān)，僅需要極少量的電池單元 總放電能力，具有小的體積，并易于便宜地制造和并入電池單元之中或之上。在此的用詞"流體"是指在電池單元產(chǎn)生電能時能夠#_流體消耗 電池單元的流體消耗電極所消耗的流體，除非另行指出。本發(fā)明將在下文中 通過具有氧還原電極的空氣去極化電池單元進(jìn)行例示，不過本發(fā)明可更經(jīng)常
一種的活性材料。參照圖l-3進(jìn)一步如下所述，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的電池10包括流 體消耗電池單元20和流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)50。流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)50調(diào)節(jié)流體至流體消 耗電池單元20的一個或多個流體消耗電極的流動。對于空氣去極化電池單元 而言，流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)置在流體消耗電池單元20的電池單元殼體30的內(nèi)側(cè) 或外側(cè)，并設(shè)置在氧還原電極的空氣側(cè)上(即，設(shè)置在氧還原電極的可從電
池單元殼體外通入空氣的表面上或其一部分上)。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的電池10的第一實施例被顯示在圖1-3中。如 圖所示，流體消耗電池單元20 (在此情況下為空氣去極化電池單元)包括具 有第一殼體隔間和第二殼體隔間的電池單元殼體30，第一殼體隔間和笫二殼 體隔間可以分別包括罐34和蓋36，或者可以具有不同于可能被認(rèn)為是罐或 蓋的形狀和尺寸。為了例示目的，第一殼體隔間在下文中被稱為罐34，而第 二殼體隔間在下文中被稱為蓋36。罐34和蓋36均由導(dǎo)電性材料支持，但通 過村墊38(圖13)彼此電絕緣。罐34用作流體消耗電池單元20的外部正接 觸端子，而蓋36用作外部負(fù)接觸端子。如在下文中進(jìn)一步所述，電池單元 20進(jìn)一步包括可為流體消耗電極或空氣電極的第一電極40，可為負(fù)電極(即 陽極)的第二電極42,和設(shè)置在第一和第二電極之間的隔離部44(見圖13)。 第一電極40優(yōu)選地電連接到罐34，而第二電極42優(yōu)選地電連接到蓋36。罐34包括底表面35，在底表面35中設(shè)置有多個流體入口端口 32， 使得流體可通過至電池單元殼體30內(nèi)部，從而達(dá)到流體消耗電極40 (見圖 13)。在圖1-3中所示實施例中，流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)50緊固到罐34底表面 35的外部。流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)50可附接到電池單元20外部的具體方式將在下文 中進(jìn)一步論述。此外，在下文中進(jìn)一步描迷的實施例中，流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)50 被并入到流體消耗電池單元20的內(nèi)側(cè)上。
根據(jù)此特定實施例的流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)50可包括閥60，閥60包括 具有多個孔64 (其可對應(yīng)于流體入口端口 32)的第一板62 (其可對應(yīng)于罐 34的底表面35)，和具有多個孔68的可移動第二板66，孔68在尺寸、形狀、 數(shù)量和位置上對應(yīng)于在第一板62中形成的孔64。孔64和68的尺寸、形狀、 數(shù)量和位置優(yōu)選地被優(yōu)化，以提供所需量和分布的被供應(yīng)到流體消耗電極的 流體?？?4的尺寸、形狀、數(shù)量和相對位置不必與孔68的尺寸、形狀、數(shù) 量和相對位置相同。例如，如果孔64在尺寸上與孔68略有不同，則孔64 和68的精確對準(zhǔn)對于實現(xiàn)穿過板62和66的最大總開通面積并不是必要的。流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)50可進(jìn)一步包括具有環(huán)形主體部分72的底盤70, 環(huán)形主體部分72具有開口 74，第二板66設(shè)置在開口 74中。開口 74優(yōu)選地 在形狀和尺寸上設(shè)置為接觸所述板66的較長側(cè)邊緣，而同時在板66的較短 側(cè)提供額外空間，使得板66可沿平行于其最長尺度的軸線線性滑動。因此， 如圖5A和5B中所示，第二板66的孔68可移動而與第一板62的孔64對準(zhǔn) 或不對準(zhǔn)，由此使閥60開啟和關(guān)閉。底盤優(yōu)選地設(shè)置為引導(dǎo)并可保持第二板 66鄰近于第一板62，這將在下文中進(jìn)一步論述。如圖5A和5B中所示，由 油或特氟綸(TEFLON )制成的潤滑層69可設(shè)置在板62和66之間以使得 第二板66能夠更容易地沿板62的表面滑動。這樣，潤滑層69使所述閥能夠 在需要較小致動器力的情況下開啟和關(guān)閉。此外，由于可能難以使板62和 66的表面足夠平滑以提供良好密封，因此，潤滑層69可用于改善閥的密封 性能，而不需要對所述板進(jìn)行復(fù)雜昂貴的機(jī)加工以使其表面更平滑。第二板 66可由磁性材料制成，磁性材料例如為常用于設(shè)置在冰箱上的襯墊中的材 料。通過使用磁性板66,底盤70不需要設(shè)置為包括任何其他機(jī)構(gòu)以將板66 牢固保持靠緊板62。磁性板66優(yōu)選地為能夠順應(yīng)于相鄰板62的形狀的柔性 磁體。磁性板66可由適合的磁性材料制成，磁性材料例如為鐵磁(例如鋇鍶 鐵氧體)和彈性材料的混合物。磁性板66可以是不從電池單元20耗能以維 持足夠磁力的永磁體。在圖3和12中所示實施例中，可移動第二板66可通 過罩100 (這將在下文中進(jìn)一步描述)和罐34底表面35壓接在頂部和底部 上。在可替代實施例中，電池10'具有圖29和30中所示的流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)50'。 底盤70'高于圖3和12中所示的底盤70。這可有利于使流體在罩100與可 移動板66之間移動，從而在板66的表面上提供更均勻的流體分布并且當(dāng)板 66和62在開啟位置對準(zhǔn)時提供更均勻的通過孔68和64的流體流動。底盤70'可包括向內(nèi)延伸的凸緣71,從而形成使板66可在其中
滑動的滑道或槽73。凸緣71的豎直位置可選擇為形成所希望尺度的滑道73,
ii以將板66足夠牢固地保持靠緊表面35,從而當(dāng)板66和62在關(guān)閉位置對準(zhǔn) 時提供良好密封，但又不是過緊而影響所希望的板66的滑動。凸緣71可為 底盤70'的集成部分，或可為分立部件。例如，凸緣71可采用平墊圈或才莫 制在底盤主體72'中的插條的形式，或可為固定到底盤主體72'的分立部件。 凸緣71可由與底盤主體72'相同的或不同的材料制成?？蛇x擇底盤主體72' 和凸緣71的材料以向二者均提供所希望的強(qiáng)度，并使板66在滑道73內(nèi)平滑 滑動。如果底盤主體72'或凸緣71由導(dǎo)電性材料制成，則可能需要與致動 器80和控制電路90的電部件絕緣。作為連續(xù)凸緣的可替代方案，可使用一 系列突出部。凸緣71和/或底盤主體72'也可修改為包括一個或多個其他結(jié)構(gòu)， 例如延伸跨過開口 74，并處于板66上方的肋，用以使板66的中央部分保持 平坦?？商娲兀瑥恼?00的向下突出部可用于使板66的中央部分保持平坦。底盤70'可包括使罩IOO保持于其中的第二滑道77，如圖31中 所示。此第二滑道可通過一個或多個另外的凸緣79a和79b形成。這種結(jié)構(gòu) 可有利于預(yù)組裝所述罩和流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的部件，從而在制造過程中可在另一 步驟中被加至流體消耗電池單元。在另一實施例中，靜止板62不是罐34的 表面35，底盤70'可包括在凸緣71下方的另一凸緣(未示出)，從而形成較 大的滑道以保持靜止板62以及可移動板66。底盤70'的凸緣71可為圍繞開口 74'整個周界延伸的連續(xù)凸緣， 或者可為僅沿部分周界延伸的不連續(xù)凸緣，如圖29中所示。如果不連續(xù)凸緣 適合定位而且移動板66具有足夠柔性，而且如果電池單元內(nèi)的壓力變得過 高，則移動板66的凸緣可在不連續(xù)凸緣71的兩端之間向外彎曲，以在板66 與板62和底盤框架72'之間提供通路，當(dāng)所述閥部分地開啟或關(guān)閉時，氣 體可以通過所述通路逸出至外部環(huán)境中。在這樣的實施例中，板66優(yōu)選地具 有類似彈簧的性能，使得當(dāng)電池單元內(nèi)壓充分降低時，板66將再次順應(yīng)于罐 34的表面35的形狀。在可替代實施例中，所述軍用作靜止閥板，而可移動板設(shè)置在罩 的鄰近處，底盤可包括凸緣以保持可移動板靠緊所述罩，而同時在可移動板 與所述罐底部的表面之間保持空間，以利于使空氣均勻分配到罐中的各孔。 如前所述，本實施例還可包括在底盤中的第二滑道，其中保持有所述罩。流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)可響應(yīng)于流體去極化電池單元的電壓而致動，如下 所述，或者可由用戶致動，或者可通過可用方法的組合致動。例如，當(dāng)由所 述裝置供電的設(shè)備的用戶將裝置開關(guān)置于開通(on)位置時，可通過機(jī)械動戶將裝置開關(guān)置于關(guān)閉(Off)位置時，可通過機(jī) 械動作初始關(guān)閉所述閥。當(dāng)裝置開關(guān)保持在開通位置時，控制電路可控制所 述閥的操作。在另一實施例中，當(dāng)所述裝置開通時，來自電池單元的電力可 供應(yīng)到流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)以初始開啟所述閥，而當(dāng)所述裝置關(guān)閉時，所述閥可凈皮 致動而關(guān)閉。致動器優(yōu)選地設(shè)置為流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)50的一部分以致動閥60。致 動器可包括控制電路90，以傳感流體消耗電池單元20的電壓并響應(yīng)于檢測 到的電池單元電壓而產(chǎn)生控制信號。電路90可為特定用途集成電路(ASIC)， 且其優(yōu)選地安裝在底盤70的表面上。底盤70的主體72優(yōu)選地由不導(dǎo)電材料 制成，使得跡線96或98可印制在底盤表面上，這將在下文中進(jìn)一步論述。 底盤70因而可為印刷電路板。底盤可模制或成型而成，而且大多數(shù)或所有的 電連接部可為壓力接觸部，從而使組裝復(fù)雜度最小化。不過，底盤可能需要 一些機(jī)加工和一些電連接，并可能需要一些釬焊或焊接。底盤材料的選擇可 以基于底盤材料與其作為閥封裝框架、作為電子器件印刷電路板的多功能用 途的相容性而進(jìn)行，或者根據(jù)其附接到電池單元的能力/相容性而進(jìn)行?？稍?底盤的層結(jié)構(gòu)之中和/或之上提供關(guān)鍵的凹陷，用于安裝控制電路90。這將 允許所安裝的任何部件與底盤表面保持平齊，以利于與電池組裝。還有可能 的是，可能希望將諸如跡線96和98之類的印刷電路跡線涂覆以不導(dǎo)電材料， 以防止在壓靠金屬罩100或罐34時發(fā)生短路?？商娲兀?一個或多個凹部可 設(shè)置在底盤中，例如通過模制或機(jī)加工設(shè)置，用于容納控制電路和致動器的 一個或多個部件的全部和一部分。這些凹部可用于使各部件定位在底盤上的 不同位置并錨固于延伸超出底盤框架的部件，如下所述。作為電子器件的平臺，所希望的是，底盤70的基底材料為現(xiàn)有的 PCB材料。最常用的基底材料包括環(huán)氧樹脂和玻璃纖維增強(qiáng)材料。可能希望 的是，底盤70為層狀結(jié)構(gòu)以集成和保護(hù)電子電路部件，并保持表面平齊而且 平行于罐34的底表面35。如前所述，底盤的內(nèi)徑可采用耐久性金屬滑道以 封裝滑動閥板66?；揽蓪?6 "鎖定"就位(因而使其不會脫落)，提供 足夠的軸向力以防止所述閥在使用時分離，但其所提供的力不足以阻止板66 滑動。底盤因而可成形、模制或機(jī)加工而成，這取決于材料選擇，無論是否 由金屬制成，均實現(xiàn)閥滑道形狀以齊平安裝芯片或形成通孔(透孔)。在所述 通孔內(nèi)可存在導(dǎo)電電路，所述導(dǎo)電電路當(dāng)安裝在電池單元外部時處于底盤的 一側(cè)和邊緣上，或者當(dāng)安裝在電池單元內(nèi)部時處于底盤70的兩側(cè)上。電路90的導(dǎo)電路徑可i殳置在底盤70的兩側(cè)上和所述通孔內(nèi)。這
13可通過導(dǎo)電糊料的電鍍處理或絲網(wǎng)印刷而實現(xiàn)，特別是填充所述通孔。導(dǎo)電 箔可在襯底成形時施加，并將不需要的部分蝕刻去除。銅是最常用的材料。 可能需要多層和多種材料以確保粘合到襯底，這取決于所采用的基底材料。附接用作控制電路90的ASIC的一種方法是使用直接方法，其中 由于空間限制而不同于包封芯片。直接芯片附接的常用方法包括引線接合和 芯片倒裝。引線接合將使用直徑大約0.02 mm ( 0.0008英寸)的引線以接合 到4-6個芯片墊和電路襯底。芯片和引線接合部可封裝在不導(dǎo)電的環(huán)氧樹脂 中以進(jìn)行保護(hù)。通過芯片倒裝附接，所述墊可通過Pb/Sn焊被預(yù)處理，并且 之后被焊接到襯底。芯片在附接之后可通過環(huán)氧樹脂封裝以提供保護(hù)。在圖3和4所示實施例中，致動器進(jìn)一步包括多個形狀記憶合金 (SMA)部件，SMA部件包括第一 SMA引線82a和第二 SMA引線82b。 SMA引線被緊固在底盤70的任一端，并電連接到跡線96和98,跡線96和 98從控制電路90延伸到底盤70的相反側(cè)。通過提供使電流通過SMA引線 82a和82b的控制信號，控制電路90可使SMA引線浮皮加熱，這導(dǎo)致SMA 引線膨脹或收縮至特定長度。這因而導(dǎo)致SMA引線82a和82b沿一個方向 或相反方向牽引第二板66，并由此使板66滑動進(jìn)入或脫離開啟或關(guān)閉位置， 從而選擇性地允許流體(即空氣)通入電池單元殼體30內(nèi)部。如圖4中所示，兩個接觸端子92和94設(shè)置在底盤70上，以連接 到電池單元20的正、負(fù)端子。接觸端子92和94可設(shè)置在底盤70的任意表 面上，而且如下所述，可優(yōu)選地將接觸端子之一 (具體可為端子94)設(shè)置在 底盤70的朝外的邊緣表面上，從而使其可暴露于電池組件的外側(cè)，用于隨后 連接到電池單元20的蓋36。另一方面，接觸端子92可最佳地設(shè)置在內(nèi)表面 上，從而受壓而與罩100的導(dǎo)電部分電接觸，或在相反表面上與罐34的底表 面35電連接。接觸端子92和94的電連接到電池單元20的罐34和蓋36的 方式將在下文中進(jìn)一步論述。如圖3中所示，流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)50可進(jìn)一步包括罩或蓋100，其 延伸越過且可選地圍繞底盤70以保護(hù)和遮蔽流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)50。罩100優(yōu)選 地包括一個或多個孔102,以允許流體從外部流到岡60而選擇性地通入電池 單元20。如前所述，罩100可用作第一板62。優(yōu)選地，當(dāng)施加電流以指示正在4吏用電池單元20時，閥60處于 開啟位置，而當(dāng)不施加電流以指示未使用電池單元時，閥60關(guān)閉。在參照圖 3、 4、 6、 7、 8、 12、 32、 33A-D、 34、 36 — 44、 53和54論述的實施例中， SMA引線82a-82e牽引而非推壓第二閥板66。這樣，在圖3和4中，第一SMA引線82a牽引所述閥開啟，而第二 SMA引線82b牽引所述閥關(guān)閉。在 圖6中所示實施例中，兩條引線82a和82b用于沿一個方向牽引閥板66，而 兩個另外的引線82c和82d用于沿相反方向牽引所述板。在圖7中，兩條引 線82a和82b用于沿一個方向牽引板66，而單一的引線82c用于沿相反方向 牽引板66。在圖8中，三條引線82a、 82b和82c用于沿一個方向牽引所述 板，而兩條引線82d和82e用于沿相反方向牽引所述板。SMA引線82可平 行設(shè)置或圍繞閥板66的中心點以對稱方式設(shè)置，從而提供均衡力以防止板 66在底盤70內(nèi)粘著。通常，當(dāng)從電池單元提供施加于SMA引線的電流時， 可有利的是，電流僅在致動器初始移動時施加而在致動器處于穩(wěn)態(tài)時不再施 加，以防止電池單元量的不必要使用。如圖所示，SMA引線可安裝為大致相 互平行地延伸。SMA引線也可安裝為平行于板66的移動方向延伸(例如參 見圖3)或垂直于板66的移動方向延伸(例如參見圖9、 9A和9B)。 SMA引線可由任意傳統(tǒng)的形狀記憶金屬合金制成.形狀記憶合金 是可在一個溫度下變形但當(dāng)被加熱或冷卻時可返回其之前形狀的合金。這種 性能來自于馬氏體相與奧氏體相之間的固態(tài)相變。優(yōu)選的形狀記憶合金具有 雙向形狀記憶，即，在加熱和冷卻時相變可逆。形狀記憶合金的示例包括 鎳鈦、鎳鈦銅、銅鋅鋁和銅鋁鎳合金，優(yōu)選地為鎳鈦和鎳鈦銅。使用鎳鈦銅 對于致動器而言可以是有利的，這種致動器由于其抗疲勞性而可操作多次。 鎳鈦和其他形狀記憶合金的制造商包括Specialty Metals, Shaped Memory Alloy Division (美國紐約新哈特福德)、Memry Corporation (美國康涅狄格 Bethel )、和Dynalloy， Inc.(美國加利福尼亞Mesa )。圖9顯示出附接到SMA引線82a和82b以移動板66的另 一方式。 根據(jù)這一變例，SMA引線82a和82b設(shè)置為不是沿板66的最長尺度延伸， 而是大致垂直于板66的移動方向。第一引線82a可被加熱而使第一引線82a 收縮，而第二引線82b不被加熱以允許該引線彎曲。這樣，板66可以沿第 一方向移動(朝向圖9中的右方，如實線所示)。為了沿相反方向移動所述板 (即朝向左方)，可從引線82a中消除電流，從而允許引線82a冷卻彎曲，而 同時可將電流施加于引線82b，由此加熱引線82b并使其收縮。這導(dǎo)致所述 板和引線移動到如圖9中虛線所示位置。底盤70顯示為具有控制電路90和在底盤主體72頂表面上形成的 電路跡線。此外，SMA引線82a和82b附接到底盤70的頂表面以與電路跡 線電接觸。底盤70在圖9中進(jìn)一步顯示具有外模成型主體300，外模成型主 體300形成為覆蓋控制電路90和電路跡線，從而封裝和保護(hù)在底盤70上設(shè)
15置的部件。這樣，外模成型主體300用作底盤70的一部分。外模成型主體 300可包括不導(dǎo)電的環(huán)氧樹脂或其他外模成型材料。此外，外模成型主體300 進(jìn)一步顯示為包括延伸越過開口 74并處于移動板66上方的一體形成的肋 302。肋302顯示為形成大致V形并用于使處于下面固定板62上方的移動板 66的中央部分保持平坦。在一個實施例中，固定板62連接到底盤70的底側(cè) 或其外模成型主體300，而電池的電池單元連接到底盤70的外模成型主體300 的頂,!l。在圖9中所示的實施例中，第一和第二 SMA引線82a和82b分 別接合分立的致動器銷304a和304b，致動器銷304a和304b連接到移動板 66。在圖9A中所示的實施例中，單一的致動器銷304可用于流體調(diào)節(jié)系統(tǒng) 50。在具有單一的致動器銷304的情況下，第一 SMA引線82a接合銷304 的一側(cè)，而第二 SMA引線82b接合銷304的另一側(cè)，從而使SMA引線82a 和82b沿相反方向致動所述銷304，使得板66向左或向右移動以開啟或關(guān)閉 所述閥。在這一實施例中，致動器銷304可包括處于不同高度的引線接收部 分，例如鎖鍵或縫，用以接合在不同高度的對應(yīng)的SMA引線82a和82b，使 得SMA引線82a和82b不會相互接觸或以其他方式相互干擾。參見圖9B，其中顯示出根據(jù)另一實施例的用于流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)50 中的可替代方案的致動器銷304。銷304顯示包括第一部分306a和第二部分 306b，第一部分306a和第二部分306b高于大致方形的銷304的其余部分， 使得SMA引線82a接合所述部分306a，而SMA引線82b接合所述部分306b。 所述部分306a和306b可包括所示豎立構(gòu)件?？商娲?，所迷部分306a和 306b可包括在銷或其他結(jié)構(gòu)304內(nèi)形成的縫。相應(yīng)地，可采用單個或多個致 動器接合結(jié)構(gòu)，從而允許SMA引線82a和82b沿任一方向致動所述移動板 66以開啟和關(guān)閉所述閥。圖10A和10B顯示出鄰近罐34外表面使用的閥60的兩個側(cè)視圖。 圖IOA顯示出停工時的電池單元，其中，閥60關(guān)閉而使得孔64和68不對 準(zhǔn)。圖10B顯示出所述閥的第二板66移動到開啟位置時的位置，這種情況 在使用電池單元時將出現(xiàn)。這導(dǎo)致孔64和68對準(zhǔn)并由此允許流體通入電池 單元內(nèi)部。如圖所示，SMA引線82a和82b可通過一對彈簧接觸部76附接 到底盤70，其中，SMA引線可壓接、夾緊、釬焊或焊接到彈簧接觸部76。圖11顯示出可用于本發(fā)明不同實施例中的閥60的另一實施例。 閥60包括具有多個孔64的第一板62。板62可為相對于底盤70保持靜止的 分立的板或者可為電池單元殼體30的罐或蓋的一部分。板62可由金屬制成，
16此金屬可為磁性或非磁性金屬。閥60進(jìn)一步包括具有多個孔68的第二板66， 孔68在數(shù)量、尺寸、形狀和位置上對應(yīng)于第一板62的孔64。板66可以是 磁性或非磁性金屬。類似于前述實施例，優(yōu)選地由不導(dǎo)電材料制成的底盤70 包括環(huán)形主體72，環(huán)形主體部分72具有開口 74，用于承接板66。開口 74 設(shè)置為在一個方向上略大于板66,從而使板66能夠相對于板62線性滑動， 由此使孔64和68可移動對準(zhǔn)或不對準(zhǔn)以使閥60開啟和關(guān)閉。圖ll中所示 實施方案與迄今為止前述的實施方案的不同之處在于，采用桿臂84作為致動 器80的一部分。桿臂84包括承接于在底盤70中形成的孔、縫或凹部78中 的樞轉(zhuǎn)銷86，使得桿臂84可以可樞轉(zhuǎn)地緊固到底盤70。這可例如通過如下 步驟實現(xiàn)，即放大并改造凹部78以圍繞樞轉(zhuǎn)銷86裝配并部分延伸進(jìn)入到 樞轉(zhuǎn)銷86與桿臂84主體之間的頸縮區(qū)域中，從而將樞轉(zhuǎn)銷86定位在凹部 78內(nèi)，但仍然允許桿臂84在凹部78內(nèi)樞轉(zhuǎn)。可使用其他方式將樞轉(zhuǎn)銷86 緊固到底盤，例如，通過從樞轉(zhuǎn)銷86延伸的向下突出部，此突出部被承接于 凹部78底部凸緣中的孔中。致動器銷88優(yōu)選地從桿臂84的主體向下延伸， 從而使其可承接于在第二板66中形成的孔67中。這允許桿臂84接合板66， 并因而使第二板66相對于第一板62滑動。在這種特定結(jié)構(gòu)中， 一對SMA 引線82a和82b通過附接部位89附接到桿臂84的頂表面。引線82a和82b 的其余端可附接到底盤70。引線82a和82b可緊固到底盤中的凹部，其例如 類似于凹部78。引線可通過任何適合方式緊固，例如通過粘接、通過銷或者 通過將增大的頭部裝配到具有受限開口的凹部中進(jìn)行緊固。SMA引線電連接 到控制電路(在圖11中未示出)，控制電路響應(yīng)于檢測到的電池單元電壓選 擇性地將電流施加于SMA引線82a和82b。以這種方式，SMA引線82a和 82b可沿兩個相反方向中任一方向牽引桿臂，從而導(dǎo)致桿臂84使第二板66 相對于第一板62滑動。在這種情況下，底盤70用作桿臂84的樞轉(zhuǎn)部位和 SMA引線82端部的安裝位置，同時還提供引導(dǎo)以相對于板62而引導(dǎo)板66。其他結(jié)構(gòu)的SMA引線和桿可用于操作流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的閥。例 如，SMA引線82a和82b可通過兩個分立的附接部位而非單一的附接部位 89被附接到桿臂84。在可替代的實施例中，SMA引線82a和82b均在兩端 固緊到底盤70，其中，通過將引線82a和82b裝配到桿臂84中的凹槽85中， 每一引線的中心連接到桿84，如圖34中所示。 SMA引線可通過適合的方式連接到流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的部件。在一個 實施例中，SMA引線82的至少一端定位在適合尺寸的連接器87內(nèi)，如圖 35中所示。優(yōu)選地，SMA引線82壓接到連接器87中?？蛇x地，引線可在壓接之前或之后膠粘、焊接或釬焊到連接器。連接器然后可插入部件(例如
底盤70或桿臂84)中的對應(yīng)孔中以將SMA引線82連接到此部件。優(yōu)選地， 連接器87可具有導(dǎo)電性并可在SMA引線82與控制電路一部分之間形成電 接觸，控制電路的這一部分位于限定所述孔的部件表面上。連接器87可以例 如通過過盈配合、導(dǎo)電性粘接、釬焊或焊接而在所述孔內(nèi)保持就位。在一個實施例中，控制電路用于限制通過SMA引線的電流以僅 在所需時間使閥移動到開啟或關(guān)閉位置，在這種情況下，在電流停止之后， SMA引線可恢復(fù)到其原有長度(例如，伸長)。當(dāng)發(fā)生這種情況時，SMA引 線可不將所述板保持在所希望的位置，而例如允許其滑動到部分開啟或部分 關(guān)閉到位置。當(dāng)存在用于使滑板移動到另一位置的相反SMA引線時，尤其 如此；當(dāng)致動的SMA在電流停止之后伸長時，來自未致動的相反SMA的彈 性張力可牽引滑動閥。在這種情況下，滑板可保持在所希望的位置，直到該 板有意移離此位置。 一種用于將滑板保持在所希望位置的示例性裝置為銷鎖 機(jī)構(gòu)。可使用任何適合的機(jī)構(gòu)。在一個實施例中，彈簧偏置的鎖鍵可以與滑 板表面延伸的突出部或滑板表面中的凹部協(xié)作。彈簧力可被選擇為足以保持 所述板以防止其意外滑動，但足夠小以容易被相反SMA引線的作用所克服 而使所述板滑動到另一所希望位置。在另一實施例中，通過滑板與另一電池單元或流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)部件 之間的摩擦而保持滑板以防止其意外滑動。在所述板與其他部件之間的摩擦 足以防止意外滑動，但不會過大而使通過相反SMA作用有效移動到另一位 置受到影響。摩擦可通過選擇滑板和其他部件的材料、涂覆于至少一個部分 的涂層、或相鄰表面中的至少一個的紋理而進(jìn)行控制。流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)50可使用如下所述各種技術(shù)緊固到電池單元20外 部。如圖12中所示，罩IOO可設(shè)置為具有多個支腳104，支腳104從罩100 的內(nèi)表面向下延伸并然后通過底盤70上對應(yīng)位置中的孔75，從而使支腳104 可附接到罐34底部35。圖13和14顯示出圖12中所示設(shè)置的兩種不同結(jié)構(gòu)。在圖13中所示結(jié)構(gòu)中，罩100由塑料形成。在這種情況下，支腳 104可超聲焊接到罐34的底表面。在這種情況下，在罩100與罐34之間將 不存在電連接。在圖14中，支腳104被設(shè)置為金屬罩100中的可通過沖壓等方式 形成的凹進(jìn)部/突出部106。在這種情況下，金屬軍IOO可被電阻或激光焊接 到罐34的底表面35。圖15顯示出將底盤70和罩100連接到電池單元20外部的可替代
18方法。在這種情況下，通孔105設(shè)置為穿過底盤70的孔75，用于將罩100 焊接到罐34。這種焊接還在罩100與電池單元20之間提供電連接。圖16顯示出又一技術(shù)，其中使用設(shè)置在底盤70的孔75中的導(dǎo)電 環(huán)氧樹脂107將金屬罩100緊固到罐34。在又一可替代方案中，流體調(diào)節(jié)系 統(tǒng)50可通過以下方式緊固到罐34的底表面，即使用粘接劑、粘接劑和標(biāo) 簽的組合(未示出)、通過在罐34底表面中壓制的一個或多個槽中的底盤壓 配合、通過另外采用粘接劑進(jìn)行這樣的底盤壓配合、通過在使次外罐替代罩 100處的第二罐內(nèi)壓接罐34、通過釬焊或焊接層狀底盤、或通過將流體調(diào)節(jié) 系統(tǒng)封裝在環(huán)氧樹脂中。雖然使用SMA引線已經(jīng)在前文中描述為致動器80的優(yōu)選部件， 不過也可使用其他部件或材料，例如，線性電致聚合物和彎曲電致聚合物， 其與人造肌肉相關(guān)。這樣的材料提供的潛在優(yōu)點包括更簡單的設(shè)計，簡化 的電子器件或不需要電子器件，和對電壓的比例響應(yīng)。另一考慮涉及電池的初始激活。電池可構(gòu)造為，使閥處于開啟位 置，而孔102通過接頭被保護(hù)，這類似于傳統(tǒng)的扣式空氣電池單元。移除所 述接頭之后的放氣將激活電池單元，啟動所述閥的電控制，并使電池的保存 期限最大化?？商娲兀姵乜蓸?gòu)造有功能流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)。這將允許電池可 被消費者立刻使用，不過可能還需要在倉庫、商店貨架等中的適合的包封和 儲存條件，以防止潮濕環(huán)境中的潮氣侵入和干燥環(huán)境中的潮氣逸出。在前述結(jié)構(gòu)中，罐34被設(shè)置為用作閥60的靜止板62。不過，可 能希望的是，提供分立的固定板62而不是使用罐34，使得罐底部將保持其 孔的樣式，不過，其可更像是用作空氣擴(kuò)散器而不是作為閥組件的集成部分。 此外，靜止板62可與罐底部分開，使得在罐34膨脹、彎曲或可能起皺時不 會打斷閥60的操作。應(yīng)注意的是，罐34可由較強(qiáng)材料制成并具有較大厚度 或不同形狀(例如，底部中的隆起)。采用分立靜止板62的另一優(yōu)點在于， 閥60可被整體預(yù)組裝，由此為潤滑流體層69提供更高的穩(wěn)定性。不過，這 可能導(dǎo)致較厚的電池。雖然在附圖中未示出，不過，標(biāo)記可設(shè)置于電池單元殼體30的外 表面《這樣的標(biāo)記可圍繞電池單元周界延伸，以進(jìn)一步覆蓋導(dǎo)電接頭IIO(將 在下文中論述)以及流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)50與電池單元20之間的界面，并覆蓋罐 34與蓋36之間的界面。蓋36和罐34和/或?qū)щ娦哉?00的足夠部分可保持 暴露，以在電池外側(cè)上提供電接觸端子。圖1-3中所示特定電池單元結(jié)構(gòu)為新穎的棱柱電池單元設(shè)計。這單元。目前用于傳統(tǒng)空氣電池單元中的類似的空氣電極、陽極、隔離部和罐/
蓋材料因而可用于電池單元20中。不過，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到的是，電 池單元20不需要具有如圖所示的特定形狀、尺寸或相對尺度。圖17顯示出本發(fā)明的可替代實施例，其中，流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)50設(shè) 置在電池單元殼體30內(nèi)部中。圖18顯示出此實施例的一部分的截面圖。如 圖所示，電池單元殼體以類似于前述的方式構(gòu)造，其不同之處在于，電池單 元可以略厚以將流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)50容納在空氣電極40與罐34的內(nèi)表面之間。 在此實施例中，底盤70在應(yīng)用于電池單元的外部時也可與前述的閥、致動器 和控制電路90—起使用。類似地，罐34底部可用作閥60的笫一板62，并 可包括用作孔64的多個流體入口端口 32。此實施例的不同之處在于，第二 板66沿罐34的內(nèi)表面而非其外表面滑動。在此實施例以及下述其他實施例 中，底盤70以及閥60可通過襯墊38保持就位。當(dāng)4吏用內(nèi)流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)50時，電池單元20在結(jié)構(gòu)上的另一差別 在于，電池單元應(yīng)重新設(shè)置以允許電池單元的正、負(fù)接觸端子電連接到致動 器的控制電路90。實現(xiàn)這種電連接的一種方式如圖17-19中所示。如圖17 中所示，接觸開口 39形成在罐34底表面35中。如圖18中所示，負(fù)接觸端 子94通過底盤中的通孔設(shè)置在底盤70的底部，以通過開口 39顯露。通過這 種方式，導(dǎo)電體110可電連接到電池單元殼體30的蓋36，并沿電池單元20 外側(cè)延伸到開口 36，同時與接觸端子94實現(xiàn)電接觸。這提供了到電池單元 負(fù)端子的連接。如圖18中所示，設(shè)置在底盤70上的正接觸端子92可定位以 接觸罐34的內(nèi)表面，從而提供到電池單元正端子的連接。如前所述，接觸端 子92和94可電連接到控制電路90，從而控制致動器響應(yīng)于檢測到的電池單 元電壓或電流變化而開啟和關(guān)閉所述閥。如圖19中所示，導(dǎo)電體IIO可為接頭，其包括設(shè)置在兩個絕緣層 之間的箔條112，以防止電池單元在罐34與蓋36之間的短路。第一絕緣層 114可設(shè)置在電池單元殼體30與導(dǎo)電箔112之間。此絕緣層114可有雙面帶 制成。第二及外絕緣層116可設(shè)置在箔上并可包括單面帶的條。雖然這種特 定外部電連接相對于內(nèi)部流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)50被顯示，不過，相同的導(dǎo)電體IIO 可用于在蓋36與圖1 - 3中所示外部流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的類似的接觸端子94之間 提供電通路。在這種情況下，類似于接觸開口 39的孔可形成在罩100中，或 者可替代地，導(dǎo)電體110可在底盤70與罐34之間的界面和底盤70與罩100 之間的界面之間簡單地延伸。
20
圖20-23顯示出可在蓋36與底盤70上的端子94之間形成電連 接的又一方式。在此實施例中，罐34的內(nèi)表面的一部分涂覆以三層材料，最 佳地如圖21中所示。第一層是電絕緣層151;第二層是導(dǎo)電層153，其施加 于絕緣層151上，使得在罐34與導(dǎo)電層153之間不存在電連接；第三層是電 絕緣層154，其施加成覆蓋導(dǎo)電層153的一部分，以使空氣電極40的邊緣絕 緣于導(dǎo)電層153。如圖21中所示，層151和153沿罐34的內(nèi)底拐角延伸并 延伸覆蓋罐34底部的恰好足夠部分，從而物理接觸形成在底盤70的相對表 面上的端子94。如前所述，底盤70可通過襯墊38壓靠罐34的內(nèi)底表面， 使得在導(dǎo)電層153與接觸部94之間通過這種壓力而接觸。層151和153在罐 34與襯墊38的界面之間沿罐34側(cè)壁向上延伸。最佳地如圖20、 22和23中 所示，襯墊38可包括使鉚釘或銷157可自其延伸穿過的孔155。鉚釘或銷157 在蓋36與導(dǎo)電層153之間穿過襯墊38形成電連接，由此完成在蓋36與底盤 70上的接觸部94之間的導(dǎo)電路徑。鉚釘/銷157可在襯墊38中被模制就位。 進(jìn)一步地，可使用多于一個的這種鉚釘/銷157。鉚釘/銷157的長度可足以使 襯墊壓縮。層151、 153和154采取如圖21中所示的條的形式，以允許空氣 電極40邊緣與罐34的內(nèi)側(cè)表面電接觸。圖24顯示出本發(fā)明的又一實施例，其中，導(dǎo)電性銷157豎直向下 穿過襯墊38的法蘭部分160中的孔155。銷157提供從蓋36至接觸端子94 (在圖24中未示出)的導(dǎo)電路徑，接觸端子94在此實施例中將處于底盤70 上表面上。本實施例提供的優(yōu)點在于，不需要穿過襯墊38的密封部分162 的孔。進(jìn)一步地，將不需要將導(dǎo)電層或絕緣層施加于罐34的內(nèi)表面。圖25- 28顯示出本發(fā)明另一實施例。根據(jù)本實施例，不同類型的 閥170用于內(nèi)部安裝的流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)中。閥170包括具有多個孔174的閥板 172。不過，這些孔不必在尺寸、形狀和位置上對應(yīng)于罐34的底部中的流體 入口端口32。這是因為，閥板172在相對于罐34底表面35平行的位置(閥 關(guān)閉位置)與如圖25中所示的彎曲/彎轉(zhuǎn)位置(閥開啟位置)之間移動。通 過這種結(jié)構(gòu)，板172中的孔174不與任何流體入口端口 32對準(zhǔn)或重合，使得 在板172平行于罐34底部35時沒有流體可通過進(jìn)入電池單元中。為了確保 板172充分壓靠罐34內(nèi)表面以在關(guān)閉位置密封電池單元，襯墊38使板172 的周向邊緣壓靠罐34。如圖26和27所示，在可替代結(jié)構(gòu)中，采用的閥板172僅有一端 緊固到襯墊38下并具有在罐底部34中形成的銷鎖180。圖26顯示出處于開 啟位置的閥，而圖27顯示出處于關(guān)閉位置的閥。圖28顯示出具有SMA致
21動器175的板172的立體圖，SMA致動器175被緊固到板172以使板172 升起和/或彎曲到開啟位置。板172在開啟位置的移動可受限于空氣電極(未 示出)。如前所述，流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)可部分地基于電池單元(或電池)的電 壓而使用電子控制器操作所述閥。不過，可使用開關(guān)通過致動器而接通電路， 所述致動器改變長度以將閥移動到開啟或關(guān)閉位置，由此，當(dāng)閥達(dá)到全開啟 或關(guān)閉位置時，電路被斷開以停止電流通過致動器。這可不需要更復(fù)雜的控 制電路，而同時僅在需要開啟或關(guān)閉所述閥時仍可從電池單元提取能量。所 述開關(guān)可在電池上或在其本身內(nèi)部，或者可為使用電池的裝置的一部分。在 一個實施例中，可替代地，所述裝置的開通/關(guān)閉開關(guān)還通過相反的致動器開 啟和關(guān)閉所述閥而接通所述電路。這樣的流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的操作在圖33A-33D中所示。圖33A中包括類似于圖3中所示閥60的閥260的俯視圖。閥236 包括被可滑動地設(shè)置在底盤270中的可移動板266?？梢苿影?66在圖33A 中顯示為處于關(guān)閉位置(即，其中的孔268與固定板中的孔不對準(zhǔn))。SMA 致動器282a和282b錨固到可移動板266和底盤270相反端，并分別用于牽 引板266開啟和關(guān)閉。致動器282a和282b分別通過平坦電接觸部277a和 277b錨固到板266,并分別通過電接觸部292a和292b錨固到底盤270。平 坦接觸部277a和277b接近于板266的頂表面的相反兩端定位，從而當(dāng)板266 分別處于開啟和關(guān)閉位置時使其分別與彈簧接觸部276a和276b形成電接 觸。彈簧接觸部276a和276b也用作連接到示意性示出的控制電路290其余 部分的接觸端子?？刂齐娐钒ㄩ_通/關(guān)閉開關(guān)295和流體去極化電池210， 用于為所述裝置提供電能。當(dāng)不需要來自電池210的電能時，開關(guān)295處于 關(guān)閉位置，而且閥260處于關(guān)閉位置，如圖33A中所示。由于包括致動器282a 和282b在內(nèi)的電路均未接通，因而將沒有電路從其中流過，使得致動器282a 和282b處于周圍溫度下并處于伸長狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)295移動到開通位置時，電流流過致動器282bd吏其加熱， 并縮短且向左朝向開啟位置牽引板266。當(dāng)板266達(dá)到如圖33B中所示的開 啟位置時，接觸部276b和277b之間的電連接斷開。當(dāng)電路斷開時，電流停 止流過致動器282b。這實現(xiàn)了兩件事。第一，雖然所述裝置保持開通，但沒 有更多的能量從電池210提取，第二，致動器282b冷卻并返回如圖33C中 所示的伸長狀態(tài)，因而板266可在所迷裝置關(guān)閉時向左移回。當(dāng)開關(guān)295移 動到關(guān)閉位置時，包括致動器282a的電路接通，自其通過的電流使致動器282a縮短并向右朝向關(guān)閉位置牽引板266。當(dāng)板266達(dá)到關(guān)閉位置時，在接 觸部276a和277a之間的電連接斷開，如圖33D中所示，電流停止流過致動 器282a，從而允許致動器冷卻并伸長，如圖33A中所示。至接觸部276a、 276b、 277a和277b的電連接可通過任何適合的 方式實現(xiàn)。例如，可通過底盤270或通過底盤270頂表面與相鄰部件(例如 覆蓋底盤270和閥260的罩)的對應(yīng)表面之間的界面而實現(xiàn)與流體調(diào)節(jié)系統(tǒng) 的邊緣的連接。在另一實施例中，可通過從覆蓋閥260的罩延伸穿過的合適 放置的接觸部實現(xiàn)電連接。作為電池單元一部分的開關(guān)可被固定到電池單元 和/或流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的適合表面，例如固定到罩的外表面上?？商娲?，開關(guān) 可位于多電池單元的電池外表面上，或位于使電池安裝其中的裝置內(nèi)，其中， 通過在對應(yīng)接觸部之間的諸如焊接、釬焊、或施壓之類的適合方式形成與流 體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的電連接。在其他實施例中，可使用多于兩個致動器，其方式例 如類似于圖6、 7和8中所示實施例的方式?？刂齐娐冯娮悠骷绻话诹黧w調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)，則可位于外部。 在例如其不能方便裝配在內(nèi)部的情況下，這可能是所希望的。在一個實施例 中，電子器件可安裝在流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的外側(cè)上，例如，在安裝于流體調(diào)節(jié)系 統(tǒng)和/或電池單元的側(cè)壁上的帽內(nèi)，如圖32中所示。圖32顯示出底盤70、可 移動板66、 SMA引線82a和82b、和類似于圖4中所示的接觸端子92，和 94。不過，不同于圖4所示的是，圖32中的SMA引線82a和82b直接連接 到接觸端子92，和94,而沒有居間的控制電路90。圖32中的控制電路被容 納于電路板91中，而電路板91通過用于保護(hù)電路板91的帽93緊固到底盤 70的一側(cè)。底盤70上的接觸端子92，和94實現(xiàn)與電路板91表面上的對應(yīng) 端子的電接觸?？赏ㄟ^任何適合方式實現(xiàn)電接觸，例如通過壓力接觸。電路 板91可具有單一襯底層，或者其可為具有兩層或更多層的層式襯底。電子部 件和電子連接部可包括印刷或非印刷部件，或者其組合。較大部件可設(shè)置在 電路板91的表面中的凹部中以提供與底盤70和帽93的齊平配合。電路板 91與電池單元之間的電連接部未示出，不過，這些連接部也可通過底盤70 形成。根據(jù)各種其他實施例，流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)50進(jìn)一步如圖36-43中所 示，其中，采用具有SMA引線82a和82b的致動器和用于致動移動板66的 桿84。圖36和37中所示的桿84顯示為在鄰近于桿84—端的樞轉(zhuǎn)銷86處 被可樞轉(zhuǎn)地連接到底盤70，使得桿84響應(yīng)于SMA引線82a和82b而圍繞樞 轉(zhuǎn)銷86旋轉(zhuǎn)，以通過杠桿作用使板66移動。鄰近于桿84相反端的致動器銷88接合板66。導(dǎo)電體310連接在桿84的頂表面上，并具有設(shè)置在其一端的滑動 彈簧接觸部312。 SMA引線82a和82b在附接部位89連接到導(dǎo)電體310。滑 動彈簧接觸部312與設(shè)置在底盤70的頂表面上的電路跡線314電接觸。滑動 彈簧接觸部312被向下彈簧偏置以有力接觸電路跡線314的頂表面，從而在 桿84圍繞樞轉(zhuǎn)銷86旋轉(zhuǎn)時與跡線314保持適當(dāng)電連接。在一個實施例中， 電路跡線314可連接到電接地部，4吏得施加于SMA引線82a和82b之一的 電流被導(dǎo)通到導(dǎo)電體310至電路跡線314而至接地部。在圖38中，作為替代滑動彈簧接觸部的方案，桿84顯示為采用 了連接在導(dǎo)電體310與電路跡線314之間的電引線316。引線316 —端在樞 轉(zhuǎn)銷86處連接到導(dǎo)電體310，而其另一端在連接器318處連接到電路跡線 314，以完成至接地部的電路路徑。雖然電路跡線314在此描述為連接到電接 地部，但應(yīng)認(rèn)識到的是，電流可提供到電路跡線314，而且可通過SMA引線 82a和82b之一提供接地路徑連接，從而沿反向?qū)娏?。參見圖39-41，根據(jù)本發(fā)明另一實施例，流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)50顯示 為采用旋轉(zhuǎn)桿84。在此實施例中，桿84采用細(xì)長的第一中心樞轉(zhuǎn)銷86，，銷 86，向下延伸穿過移動板66中的細(xì)長縫320并與靜止板62中的開口 322接 合。開口 322允許中心樞轉(zhuǎn)銷86，旋轉(zhuǎn)并阻止銷86，側(cè)向移動。桿84具有 第二銷88,銷88與中心樞轉(zhuǎn)銷86，錯開一段距離并接合移動板66中的開口 67。 SMA引線82a和82b顯示為在與中心樞轉(zhuǎn)銷86，錯開的位置連接到桿 84。SMA引線82a和82b在致動時施加扭矩以使桿84圍繞中心樞轉(zhuǎn)銷86，順 時針或逆時針旋轉(zhuǎn)。如圖40中所示，當(dāng)SMA引線82a通電時，SMA引線82a凈皮加 熱并收縮以牽引桿84沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，使得桿84圍繞中心樞轉(zhuǎn)銷86，旋 轉(zhuǎn)并使移動板66向所示左方滑動。如圖41中所示，通電的SMA引線82b 使SMA引線82b加熱并收縮且牽引桿84圍繞中心樞轉(zhuǎn)銷86，沿順時針方向 旋轉(zhuǎn)，使得移動板66向右滑動。應(yīng)認(rèn)識到的是，隨著桿84順時針或逆時針 旋轉(zhuǎn)，移動板66通過致動器銷88滑動向右或向左，中心樞轉(zhuǎn)銷86，由于細(xì) 長縫320的存在而不會干擾板66的移動。流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)50進(jìn)一步如圖42-44中所示，其中，采用的桿84 一體形成為底盤70的一部分并具有柔性鉸接部86"。在此實施例中，桿84 可由相同材料(例如環(huán)氧樹脂)形成，并在形成外模成型主體300之前一體 形成為底盤70的一部分，或者可形成為外模成型主體300的一部分。桿84
24形成為具有向下延伸而與移動板66中的開口 67接合的致動器銷88。 SMA 引線82a和82b連接到桿84。桿84具有寬度較小部分86",用作柔性鉸接 部，使得桿84響應(yīng)于SMA引線82a和82b而圍繞柔性鉸接部86"彎曲，從 而如圖43中所示向左或如圖44中所示向右移動致動器銷88和板66，以開 啟或關(guān)閉所述閥。應(yīng)認(rèn)識到的是，柔性鉸接部86"足夠細(xì)，并且由在SMA 引線82a和82b通電時允許桿84充分移動的材料制成。參見圖45，根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的實施例，流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)50例示 為用于控制所述閥的開啟和關(guān)閉而調(diào)節(jié)流向電池的流體(例如空氣)并進(jìn)一 步包括無源溫度關(guān)閉。SMA引線82a可通電以加熱而收縮并由此通過致動器 銷304a使移動板66移向閥開啟位置(如圖45中所示)。SMA引線82b可通 電以加熱而收縮并由此通過致動器銷304b使移動板66移向閥關(guān)閉位置。因 此，閥可響應(yīng)于施加于SMA引線82a或82b的電流而有效開啟和關(guān)閉。此 外，根據(jù)本發(fā)明一個實施例，SMA引線82a和82b選擇為具有不同致動溫度 以提供所述閥的無源溫度關(guān)閉。SMA引線82a和82b具有不平衡的致動溫度 以實現(xiàn)所希望的無源閥關(guān)閉。因此，在經(jīng)歷預(yù)定溫度限值時，移動板66移動 到閥關(guān)閉位置。在圖45中顯示和描述的實施例中，SMA引線82a設(shè)置為具有大 約90。C的第一致動溫度，而SMA引線82b設(shè)置為具有較低的大約60°C的 第二致動溫度。在通電時，SMA引線82a加熱而收縮，以當(dāng)達(dá)到較高的第 一溫度時施力而致動移動板66至開啟位置。類似地，SMA引線82b可加熱 而收縮，以在較低的第二溫度致動閥而將移動板66移動到關(guān)閉位置。第一溫 度大于第二溫度，使得當(dāng)SMA引線82b達(dá)到較低的笫二溫度時SMA引線 82b關(guān)閉所述閥。因此，應(yīng)i^識到的是，除了基于施加于SMA引線82a和 82b的電流有效開啟和關(guān)閉所述閥以外，當(dāng)周圍的溫度首先達(dá)到較低的第二 溫度時，SMA引線82b迫使移動板66至閥關(guān)閉位置。如果環(huán)境溫度持續(xù)上 升到較高的第一溫度，則SMA引線82a將不能施加足夠的力以使閥從其關(guān) 閉位置改變位置。 SMA引線82a和82b可包括可商購的SMA部件。60°C致動SMA 引線的一個示例是可商購的FlexinoP^司的0.102 mm ( 0.004英寸)直徑的 600C引線。90。C致動SMA引線的一個示例是可商購的Flexinol^^司的0.076 mm ( 0.003英寸)直徑的900C引線。在給定示例中，60°C SMA引線將保 持收縮，直到溫度下降回到大約40°C，由此導(dǎo)致溫度滯后。采用不平衡溫度SMA引線的流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)50有利地提供一種無源方法，用于在高于預(yù)定溫度時關(guān)閉所述閥以阻止流體進(jìn)入電池。通過在高
于例如60°C的預(yù)定溫度時關(guān)閉流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)50，可最小化或防止電池退化。 此外，通過在達(dá)到例如60。C的溫度限值時使閥移動關(guān)閉，阻止所述閥在高 溫下開啟。應(yīng)認(rèn)識到的是，關(guān)閉所述閥的預(yù)定溫度可大于45°C，且更具體地 可被設(shè)置在大約60°C。根據(jù)一個實施例，SMA引線82a和82b可設(shè)置為具有不同尺寸以 產(chǎn)生不同致動力，使得SMA引線82b產(chǎn)生的致動力大于SMA引線82a產(chǎn)生 的致動力。在示例性實施例中，SMA引線82b具有比SMA引線82a更大的 橫截面積，例如更大的直徑。通過更大的橫截面積，SMA引線82b在周圍溫 度達(dá)到較高的第一溫度時向移動板施加更大的關(guān)閉力。應(yīng)認(rèn)識到的是，SMA 引線82a和82b可具有圓形橫截面，而且第二 SMA引線具有更大直徑。根 據(jù)另一實施例，SMA引線82a和82b可具有其他橫截面形狀，例如橢圃形、 正方形或長方形，其中，第二SMA引線82b比第一SMA引線82a具有更大 尺度，導(dǎo)致更大橫截面積，從而導(dǎo)致更大的致動力。在另一實施例中，SMA 引線82a和82b可具有不同橫截面積和不同相變溫度，使得SMA引線82b 將通常隨周圍溫度的升高而首先致動，這導(dǎo)致即使當(dāng)周圍溫度升高至高于 SMA引線82a的較高的相變溫度時所述閥也保持關(guān)閉。參見圖46-50,根據(jù)兩個實施例，流體消耗電池10顯示為具有 電池的電池單元20和流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)50，流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)50具有穿過底盤主體 300的流體通路以在電池單元20與外部環(huán)境中間提供壓力平衡。在所示的實 施例中，底盤通常例示為具有中心開口 332和向內(nèi)延伸凸緣354的外模成型 主體300。流體消耗電池的電池單元20，例如空氣電池單元，凈皮連接在底盤 300的頂表面上。具有流體入口端口 64的固定板62連接到底盤300的底表 面，具有端口 68的移動板66設(shè)置在向內(nèi)延伸凸緣354的下壁與固定板62 中間，使得板66可相對于板62移動。在圖46 - 49所示實施例中，外模成型底盤主體300通常例示為具 有第一端口 ，第一端口也稱為入口 350并大致位于電池單元20與移動板66 之間，并與開口 332和電池單元20流體連通。底盤主體300還具有笫二端口 ， 第二端口也稱為出口 352并設(shè)置在外模成型材料通向外部環(huán)境的外側(cè)上。外 模成型底盤300制造為具有無孔外層360和提供流體通路356的有孔的內(nèi)容 積。根據(jù)一個示例，無孔外層360使流體特別是使空氣基本不能透過，并可 包括環(huán)氧樹脂。有孔的內(nèi)容積提供有從入口 350至出口 352的壓力平衡流體 流動通路356。有孔的內(nèi)容積可包括使空氣不能透過的材料，例如微孔聚四氟乙烯材料，或包括非織構(gòu)有孔材料以允許有限的空氣以低擴(kuò)散速率流動通
過通路356?？商娲鼗蛄硗獾兀黧w通路356可包括空隙容積，以提供允 許空氣以低擴(kuò)散速率流動的充分限制的通路。流體通路356有利地允許空氣 從入口 350至出口 352緩慢通過，不過，流體通路356可允許流體在入口 350 與出口 352之間沿任一方向通過，以在電池單元20與外部周圍環(huán)境之間提供 壓力平衡。流體通路356的入口 350與電池的電池單元20和閥板66和62 之間的開放容積流體連通。在電池的電池單元20內(nèi)的氣體與外部環(huán)境的氣體 之間所存在的壓力差可允許空氣移動通過流體通路。當(dāng)電池的電池單元生成 氣體時，所述氣體可移動通過受限的流體通路356而至外部環(huán)境，以防止損 壞閥板66和62之間的密封。相反地，可允許氣體從出口 352流向入口 350， 但通常受到限制而使得空氣不能自由供應(yīng)到電池的電池單元20，從而使電池 單元20在所述閥關(guān)閉時通常不會以高速放電。根據(jù)一個實施例，流體通路356具有的空氣擴(kuò)散速率由于濕度增 減將導(dǎo)致在室溫下的每年不多于10%的電池單元容量損失。應(yīng)認(rèn)識到的是， 流體通路356的有孔容積可包括使氣體基本可透過的膜，用于提供曲折的或 受限的空氣流體通路，但不允許流體自由地和不受限地流入電池單元20中。 根據(jù)一個實施例，有孔容積356可包括曲折的流體通路356，例如圖49中所 示的通過障板358而提供的流體通路。障板358顯著增加了穿過外模成型底 盤300的空氣流體通路356的有效長度，由此增加了流體流動路徑的凈有效 長度。根據(jù)另一實施例，曲折的流體流動路徑可采用蜂巢樣式，其總體上可 透過以允許過剩氣體從電池單元20中逸出到外部環(huán)境中，而同時4吏進(jìn)入電池 單元20的空氣最少。在圖50所示實施例中，外模成型底盤主體300的頂表面具有在其 中以大致盤旋形狀形成的縫334,縫334從方形的內(nèi)側(cè)開口 332圍繞開口 332 延伸大約360。而引向底盤300外側(cè)表面。中空管336設(shè)置在縫334內(nèi)并具 有在尺寸上適于裝配在縫334內(nèi)的總體結(jié)構(gòu)。管336在其一端具有與電池單 元20和底盤300的內(nèi)側(cè)開口 332流體連通的第一端口 ，也稱為入口 338，并 且在其另一端具有與外部環(huán)境流體連通的第二端口 ，也稱為出口 340。固定 板62顯示為連接到底盤300的底表面上。移動板66設(shè)置在凸緣354下并與 固定板62鄰接密封，使得板66可相對于板62移動以開啟和關(guān)閉所述閥。設(shè)置在底盤300內(nèi)的管336提供在入口 338與出口 340之間延伸 的流體通路，使得從電池的電池單元20釋放的流體能夠通過管336的流體通
27路至外部環(huán)境中。根據(jù)一個實施例，流體入口 338在電池的電池單元20與固 定板62和移動板66之間的開口 332的容積中定位。這樣，管336的延伸長 度和較小直徑提供了曲折的流體通路，以允許流體以足夠低的擴(kuò)散速率從電 池單元20逸出，而同時由于低擴(kuò)散速率而充分限制空氣進(jìn)入電池單元20。 在一個實施例中，管336具有小于0.5 mm的充分限制的內(nèi)直徑和至少200 mm的有效長度。根據(jù)另一實施例，縫334可被覆蓋而用作流體通路以替代 管336使用。在圖46-50所乂〉開的實施例中，在電池的電池單元20內(nèi)的氣體 與電池單元20所暴露的周圍外部環(huán)境的氣體之間存在的壓力差可以導(dǎo)致破 裂，這可能隨后導(dǎo)致流體阻隔失效。因此，在閥板62和66之間的主密封阻 隔可能損壞，這將潛在地允許諸如水、氧氣、氫氣和二氧化碳之類的流體不 受控制地進(jìn)出，這可能導(dǎo)致電池的保存期限產(chǎn)生不可接受的縮短。設(shè)置在底 盤300中的壓力平衡流體通路336或356允許諸如氣體之類的流體移動通過 流體通路而進(jìn)出。通過提供適合長度的適合尺寸的孔，流體通路允許諸如在 金屬空氣電池單元內(nèi)生成的氫氣之類的氣體排出，而同時阻止過量氧氣和二 氧化碳進(jìn)入電池單元20。參見圖51-54，根據(jù)兩個實施例，流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)50總體上例示 為采用相對于靜止板362旋轉(zhuǎn)的移動板366。在圖49和50所示實施例中， 流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)50采用可旋轉(zhuǎn)板366，可旋轉(zhuǎn)板366組裝到底盤370并在靜止 板362頂部上對準(zhǔn)。靜止板362具有一對開口 364，而移動板366具有一對 開口 368，所述開口相互流體連通地對準(zhǔn)以控制進(jìn)入電池的電池單元(未示 出)的流體。靜止板362保持固定到底盤370。可旋轉(zhuǎn)板366在圖51中所示 的閥關(guān)閉位置與圖52中所示的閥開啟位置之間圍繞樞轉(zhuǎn)銷371旋轉(zhuǎn)。在閥關(guān) 閉位置，開口 364和368不對準(zhǔn)，以阻止流體流入電池的電池單元中。在閥 開啟位置，開口 364和368對準(zhǔn)，以允許流體(例如空氣)進(jìn)入電池的電池 單元中。在圖51和52的實施例中所示的流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)50采用在壓接部 372和374處連接到底盤370的SMA引線82a和82b。 SMA引線82a和82b 進(jìn)一步在壓接部375處附接到可旋轉(zhuǎn)板366。 SMA引線82a和82b在通道或 縫380內(nèi)在一對壓接部372、 374與壓接部375之間延伸，SMA引線82a和 82b在與樞轉(zhuǎn)銷371分開一段距離處連接到可旋轉(zhuǎn)板366，從而使板366在 閥開啟位置與閥關(guān)閉位置之間旋轉(zhuǎn)。實際上，連接到SMA引線82a和82b 的可旋轉(zhuǎn)板366具有一體形成的桿，此桿將由SMA引線82a和82b施加的力在與樞轉(zhuǎn)銷371分開一段距離處通過杠桿作用使可旋轉(zhuǎn)板366旋轉(zhuǎn)。此外， 彈簧377和379設(shè)置在可旋轉(zhuǎn)板366頂部上以提供保持力而在孔364和368 的鄰近處使可旋轉(zhuǎn)板366保持與靜止板362的密封關(guān)系。應(yīng)認(rèn)識到的是，對 于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然的是，在可旋轉(zhuǎn)板366和靜止板362中可提供更多或 更少的5危體入口孔。參見圖53和54，根據(jù)進(jìn)一步的實施例，流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)50總體上 例示為具有可旋轉(zhuǎn)板閥組件。在此實施例中，桿484顯示為連接到具有大致 錐形縫開口 468的可旋轉(zhuǎn)板466。靜止板462位于可旋轉(zhuǎn)板466下，并同樣 具有類似形狀的錐形縫開口 464，縫464可在閥開啟位置對準(zhǔn)開口 468以允 許流體進(jìn)入電池的電池單元(未示出)中。在板462固定時，可旋轉(zhuǎn)板466 順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)以關(guān)閉或開啟所述閥。桿484顯示為具有基本上設(shè)置在諸如底盤470的框架板內(nèi)的樞轉(zhuǎn) 髖486。桿髖486大致為圓形并通過彈性臂490接合在框架板470內(nèi)。臂490 可以協(xié)助將圓形髖486保持就位，以在致動器銷488的位置提供低度可變性， 從而在開口 464和468對準(zhǔn)時提供低度可變性。髖486允許桿484響應(yīng)于由 SMA引線82a和82b提供的致動而從如圖53中所示的使一個肩492與板470 接觸的逆時針位置旋轉(zhuǎn)到如圖54中所示的使另一肩494與板470接觸的位 置。肩492和494用作行進(jìn)止動端并可在其他實施例中省略。SMA引線82a 和82b顯示為通過一對壓接部496和498連接到框架板470，并且進(jìn)一步通 過另一壓接部499在桿484內(nèi)連接在一起。應(yīng)i人識到的是，壓接部499可以 包括電接地路徑，或者，接地路徑可通過可替代的導(dǎo)電路徑設(shè)置。在操作中，本實施例的流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)50通過使SMA引線82a和 82b之一通電而使桿484旋轉(zhuǎn)，從而使板466在閥開啟位置與關(guān)閉位置之間 移動。應(yīng)認(rèn)識到的是，在錐形縫464和468提供的傳動中，SMA引線82a 和82b隨著自髖486的半徑增大而動程增加。圖51-54中所示的旋轉(zhuǎn)閥提供可移動板相對于靜止板的旋轉(zhuǎn)，應(yīng) 認(rèn)識到的是，可替代地，根據(jù)其他實施例，可實現(xiàn)板的線性致動，或者，可 實現(xiàn)移動板相對于靜止板的線性運動和旋轉(zhuǎn)運動的組合。進(jìn)一步地，雖然閥 已經(jīng)被描述為與移動板和靜止板相連，但應(yīng)認(rèn)識到的是，所述閥可包括一個 或兩個移動板，使得一個板相對于另一板移動以開啟和關(guān)閉所述閥。雖然本發(fā)明已如上通過具有單一電池單元的單一電池進(jìn)行描述， 但本發(fā)明的各方面可應(yīng)用于具有多電池單元的電池、和具有多電池的電池組。 例如，流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)可完全或部分地設(shè)置在電池組的殼體中以選擇性地開啟
29或關(guān)閉允許空氣或其他流體通入電池組殼體中的閥。在這種情況下，每一電 池將不需要分立的流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)。進(jìn)一步地，流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)可由電池組中的 4壬何一個或一組電池或所有電池供電，或由該電池組之外的其他電池供電。流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)也可完全或部分地i更置在由電池、多電池或電池組 供電的裝置中。例如，所述閥可為預(yù)封裝模塊，用于不同多電池單元組尺寸。 因此，可優(yōu)選地獨立于流體消耗電池單元而封裝閥、閥電源和控制器。流體消耗電池和流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組合可包括模塊，此模塊包含流 體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的全部或一部分，其中插入有一個或多個可更換流體消耗電池。 這允許重新使用至少一部分流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)，從而使用戶減少了單位電池成本。 所述模塊可包括一個或多個流體入口并也可包括內(nèi)通道、通風(fēng)間或其他內(nèi)部 空間以向流體提供到達(dá)電池的通路。所述模塊和電池可通過任何適合的方式 保持在一起，包括使用作為所述模塊一部分的電接觸部而與作為電池一部分 的對應(yīng)電接觸部協(xié)作以防止所述模塊與電池的意外分離。例如，所述模塊上 的電接觸部可采用突出齒片的形式以卡入包含電池電接觸部的電池殼體中的 縫中。齒片可通過任何適合方式保持在所述縫中，例如通過過盈配合、 一個 或多個彈簧、機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu)、以及它們的各種組合方式。所述模塊和電池的 尺度、形狀和電接觸部可設(shè)置為允許所述模塊與電池僅在適合取向時配合， 以確保正確的電接觸并防止電池反接。所述模塊和電池中的至少一個可具有 外接觸端子，用于與安裝有電池和模塊組合的裝置形成正確電接觸。在一些 實施例中，可在不從裝置中移除所述模塊的情況下更換電池。雖然本發(fā)明已經(jīng)在此根據(jù)其特定優(yōu)選實施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但 在不背離本發(fā)明精神的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在其中實現(xiàn)多種修改和
變化。因此，本發(fā)明僅由所附權(quán)利要求書的范圍限定，而不僅限于在此顯示 的實施例的細(xì)節(jié)和方式描述。
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權(quán)利要求
1. 一種電池，包括電池單元殼體，具有至少一個流體入口，用于使流體通入所述電池單元殼體中；第一流體消耗電極，設(shè)置在所述電池單元殼體內(nèi)；第二電極，設(shè)置在所述電池單元殼體內(nèi)；和流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)，設(shè)置為選擇性地允許流體進(jìn)入所述至少一個流體入口以到達(dá)所述第一流體消耗電極，其中，所述流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括移動板，設(shè)置為鄰近于所述電池單元殼體的外表面并具有至少一個板孔來移動地對準(zhǔn)和不對準(zhǔn)所述至少一個流體入口，和致動器，包括形狀記憶合金部件，用于當(dāng)對所述形狀記憶合金部件加熱時移動所述移動板。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中，所述移動板相對于所述電池單元 殼體線性滑動。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的電池，進(jìn)一步包括罩，所述軍覆蓋所述移動 板并提供至所述移動板的流體通路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的電池，其中，所述罩進(jìn)一步覆蓋所述致動器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中，當(dāng)電流通過所述形狀記憶合金部 件時，對所述形狀記憶合金部件加熱。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l的電池，其中，所述移動板大致平坦。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中，所述流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)至少部分地設(shè) 置在模塊中，其中，所述電池單元殼體和所述第一和第二電極形成電池單 元，所述模塊能夠從所述電池單元殼體中移除而使得所述電池單元能夠被 另一電池單元更換。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的電池，其中，所述模塊包括流體入口和在所述 模塊與所述電池單元殼體之間的通路，用于當(dāng)所述電池單元和所述模塊組 裝到 一起時使流體到達(dá)所述電池單元。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7的電池，其中，所述模塊和所述電池單元在組裝 到一起之后協(xié)作以防止所述模塊與所述電池單元意外分離。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7的電池，其中，所述模塊包括電接觸端子，通過所述電接觸端子，電能可從所述電池單元供應(yīng)到電動裝置。
11. 一種電池，包括電池單元殼體，具有至少一個流體入口，所述流體入口穿過所述電池 單元殼體的一側(cè)以使流體通入所述電池單元殼體中； 第一流體消耗電極，設(shè)置在所述電池單元殼體內(nèi)； 第二電極，設(shè)置在所述電池單元殼體內(nèi)；和流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)，設(shè)置為選擇性地允許流體進(jìn)入所述至少一個流體入口 以到達(dá)所述第一流體消耗電極，其中，所述流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括移動板，設(shè)置為鄰近于所述電池單元殼體的外表面并具有至 少一個板孔來移動地對準(zhǔn)和不對準(zhǔn)所述至少一個流體入口 ， 致動器，用于移動所述移動板，和 罩，覆蓋所述移動板并提供至所述移動板的流體通路。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll的電池，其中，所述罩進(jìn)一步覆蓋所述致動器。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11的電池，進(jìn)一步包括底盤，所述底盤包括可 滑動地接收所述移動板的孔。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的電池，其中，所述致動器設(shè)置在所述底盤上。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13的電池，其中，所述底盤包括至少一個孔，所 述罩包括延伸穿過所述孔以附接到所述電池單元殼體的至少一個支腳。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13的電池，其中，所述底盤包括至少一個孔，所 述孔填充有附接到所述軍和所述電池單元殼體的材料。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13的電池，其中，所述底盤包括印刷電路板。
18. 根據(jù)權(quán)利要求ll的電池，其中，所述軍由塑料制成。
19. 根據(jù)權(quán)利要求ll的電池，其中，所述罩由導(dǎo)電性材料制成。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19的電池，其中，所述罩電連接到所述電池單元 殼體。
全文摘要
一種電池，包括電池單元殼體，其具有至少一個流體入口，用于使流體通入所述電池單元殼體中；第一流體消耗電極，其設(shè)置在所述電池單元殼體內(nèi)；第二電極，其設(shè)置在所述電池單元殼體內(nèi)；和流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其設(shè)置為選擇性地允許流體進(jìn)入所述至少一個流體入口以到達(dá)所述第一流體消耗電極，其中，所述流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括移動板，其設(shè)置為鄰近于所述電池單元殼體的外表面并具有至少一個板孔來移動地對準(zhǔn)或不對準(zhǔn)所述至少一個流體入口；和致動器，包括形狀記憶合金部件，當(dāng)對所述形狀記憶合金部件加熱時移動所述移動板。可替代的獨立權(quán)利要求包括致動器，用于移動所述移動板；和罩，其覆蓋所述移動板并提供至所述移動板的流體通路。
文檔編號H01M12/06GK101454939SQ200780012954
公開日2009年6月10日 申請日期2007年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月11日
發(fā)明者J·M·索默維爾, J·奧德伯特, M·J·I·布蘭頓, R·A·蘭根, R·M·詹米 申請人:永備電池有限公司