混合式能量供应电路、混合式能量供应电路的应用和用于制造混合式能量供应电路的方法技术

说明了一种经改善的能量供应电路。该混合式能量供应电路包括第一蓄能器和第二蓄能器。第一蓄能器是固态蓄电池。

Application of hybrid energy supply circuit, hybrid energy supply circuit and method for manufacturing hybrid energy supply circuit

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】混合式能量供应电路、混合式能量供应电路的应用和用于制造混合式能量供应电路的方法
本专利技术涉及用于对能量源有特定要求的电路的混合式能量供应。
技术介绍
现代电器件应该具有尽可能小的尺寸而且提供越来越多的电功能。为此，这些电器件需要如下能量源，这些能量源提供尽可能电压稳定的供电电压，在没有递降的情况下经受住数目多的循环而且具有对充电或放电脉冲的短的反应时间。存在通过电池组或蓄电池给电设备供应电能的可能性。电池组或者蓄电池良好地适合于具有连续的负载电流运行的应用。电池组在具有脉冲式附加负载和/或无规律的充电循环的应用中是有问题的。在所谓的物联网（InternetofThings，IOT）中，多个不同的电设备优选地应该通过无线电连接来彼此进行通信。在此，并不需要连续的通信。特别是在其中传感器持续运行并且应该定期或不定期地进行与外部环境的通信的设备中，使用电池组是有问题的。如果电池组被设计为使得可以良好地满足持续的负载，则在有附加负载时的能量供应变得有问题。如果电池组被设计为使得该电池组也始终可以承受附加负载，则该电池组在大多数时间内尺寸过大。因此，存在对满足上面提到的技术条件的能量供应电路的需求。
技术实现思路
为此，在独立权利要求中说明了一种混合式能量供应电路。从属权利要求说明了本专利技术的有利的设计方案。该混合式能量供应电路包括第一蓄能器和第二蓄能器。第一蓄能器和第二蓄能器合并在一个模块中并且电接线。第一蓄能器是固态蓄电池。两个不同的蓄能器（其中一个蓄能器是固态蓄电池）的组合允许：运行具有持续的持久负载的电设备并且同时以对于短暂的功率峰值、例如脉冲式的附加负载来说足够的功率来提供能量供应。使用固态蓄电池作为基本上可负责持续的持久负载的第一蓄能器带来很多优点：固态蓄电池可以以几乎任意的形式来制造。固态蓄电池具有高能量密度而且因此可以以小的尺寸来提供。这种蓄电池相对于损坏以及电解质的损失来说相对不敏感，因为不存在流体电解质。在此，固态蓄电池可以附加地由如下材料组成，所述材料与针对其余的电路组件的制造过程兼容。特别是与由电池组或者一方面常规的蓄电池而另一方面电容器构成的常规的混合式系统相比，这里所描述的混合式能量供应电路是一种改进方案。因此，相对应地可能的是：第二蓄能器是电容器。第二蓄能器可以从陶瓷电容器、多层电容器、多层陶瓷电容器和双层电容器中选择。这种电容器同样具有高能量密度而且允许电设备的微型化的持续趋势继续进行下去。固态蓄电池是电压稳定的能量源。电容器的特点在于高循环稳定性以及对充电和放电脉冲的快速的反应。在此，所描述的混合式能量供应电路在维护方面中性，也就是说该混合式能量供应电路并没有比常规的混合式能量供应电路更多的维护。更确切地说，该混合式能量供应电路能够实现更小的结构形式而且由于省去了流体电解质而改善了使用寿命和可靠性。可能的是，该能量供应电路附加地具有ASIC芯片（ASIC=applicationspecificintegratedcircuit=专用集成电路），用来控制或者调节充电或放电过程。这种ASIC可以针对某些应用有关某些参数、例如能效来优化。这种电路能够实现：保护蓄电池以防深度放电或者在充电时的超负荷。在此，在ASIC芯片中的电路与第一蓄能器和第二蓄能器电耦合。第一蓄能器和第二蓄能器同样彼此电耦合。可设想的是：这两个蓄能器串联或者优选地并联。在此，两个蓄能器可以与第一连接端和第二连接端接线，经由该第一连接端和该第二连接端可以给该混合式能量供应电路充电，而且经由该第一连接端和该第二连接端，该能量供应电路可以将电能释放给电路环境。可能的是：第一蓄能器被实施为第一SMD器件（SMD=surfacemounteddevice=表面安装的电路元件）。第二蓄能器被实施为第二SMD器件。第一SMD器件和第二SMD器件相叠地或者并排地布置并且彼此接线。替选地，可能的是：第一蓄能器和第二蓄能器共同在多层工艺中整体地被制造成多层系统。在此，多层系统具有多个相叠地布置的由不同的材料构成的层。在此，介电层和导电层可以交替。电容性元件例如可具有多个电极层，这些电极层在金属喷镀层中，这些金属喷镀层具有布置在其间的介电层。在此，相叠地布置的、相邻的电极层与两个连接电极中的分别一个连接电极交替地接线。类似于此，固态蓄电池同样可以具有相叠地布置的层，这些层由结构化的电极层和布置在其间的电解质层构成。针对多层系统、例如HTCC层堆（HTCC=Hightemperaturecofireceramics（高温共烧陶瓷））或者LTCC多层系统（LTCC=Lowtemperaturecofireceramics（低温共烧陶瓷））的制造过程通过相对应的公知的并且能良好地掌握的多层工艺来制造。可能的是找出一组材料，利用该组材料，一方面可以制造多层电容器而另一方面可以制造固态蓄电池。在此，这些材料优选地被挑选为使得这些材料与用于制造这种多层组件的方法兼容。即已经发现：可以制造不仅包含电容器而且包含固态蓄电池的多层陶瓷衬底。由此可以得到超常的能量和功率密度。但是，以电容器和固态蓄电池为形式的SMD器件的相叠的布置也允许极其高的能量和功率密度。优选的是：固态蓄电池有回流（reflow）能力。也就是说，固态蓄电池热稳定，使得该固态蓄电池经受得住在经历回流焊接过程时的温度，而不发生损坏。可能的是：例如作为对以多层结构来实现的元件的替选方案或者除此之外，第二蓄能器是普通的陶瓷电容器、MegaCap型电容器（TDK公司的品名）、CeraLink型、尤其是Ultrabar型电容器（EPCOS公司的品名）或者其它UltraCap型或SuperCap型电容器或者容量密度特别高的陶瓷电容器。可能的是，该能量供应电路还包括压敏电阻和/或二极管、例如齐纳二极管，用于将电压限制到最小值（例如在放电时）或者最大值（例如在充电时）。在此，压敏电阻是如下电路元件，该电路元件具有取决于所施加的电压的电阻。在此，电阻随着所施加的电压增加而降低。在此，压敏电阻优选地与第一蓄能器并联和/或与第二蓄能器并联。如果使用齐纳二极管，则该齐纳二极管同样有助于限压和/或用作防止过载的保护。相对应地可能的是：第一蓄能器和第二蓄能器直接彼此接线，例如焊接。第一蓄能器和第二蓄能器可以相叠地布置或者并排地布置。相对应地，也可能的是：固态蓄电池由如下材料组成，这些材料与共烧工艺、例如用于制造HTCC或LTCC多层组件的共烧工艺兼容。在此，固态蓄电池的固态电解质可以从如下化合物中选择：Li1+xAlxTi2−x(PO4)3（0≦x≦0.6），La0.5Li0.5TiO3，Li14Zn(GeO4)4，Li7La3Zr2O12，Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3，Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.混合式能量供应电路（HEVS），所述混合式能量供应电路包括：/n- 第一蓄能器（ES1）；和/n- 第二蓄能器（ES2），/n其中/n- 所述第一蓄能器（ES1）和所述第二蓄能器（ES2）合并在一个模块中并且电接线，而且/n- 所述第一蓄能器（ES1）是固态蓄电池。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170531 DE 102017111942.61.混合式能量供应电路（HEVS），所述混合式能量供应电路包括：
-第一蓄能器（ES1）；和
-第二蓄能器（ES2），
其中
-所述第一蓄能器（ES1）和所述第二蓄能器（ES2）合并在一个模块中并且电接线，而且
-所述第一蓄能器（ES1）是固态蓄电池。


2.根据上一权利要求所述的能量供应电路，
其中所述第二蓄能器（ES2）从陶瓷电容器、多层电容器、多层陶瓷电容器、双层电容器中选择。


3.根据上述权利要求之一所述的能量供应电路，所述能量供应电路还包括ASIC芯片（ASIC），用于控制或者调节充电或放电过程。


4.根据上述权利要求之一所述的能量供应电路，其中
-所述第一蓄能器（ES1）被实施为第一SMD器件而所述第二蓄能器（ES2）被实施为第二SMD器件，而且所述第一SMD器件和所述第二SMD器件相叠地或者并排地布置并...

【专利技术属性】
技术研发人员：S克斯特纳，大石昌弘，
申请(专利权)人：TDK电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE