CN102710829A - 移动终端及其电池切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动终端及其电池切换方法，所述移动终端包括一机载系统和一电池，其中所述移动终端还包括一电容或由多个电容并联构成的一电容组，其中所述电池为所述电容或电容组充电；当所述电池停止为所述机载系统供电时，所述电容或电容组为所述机载系统供电。本发明的移动终端利用电容的储能特性，从而在更换电池时，移动终端的系统也不会断电，从而避免了系统断电所导致的关机，因而用户无需再次等待漫长的开机时间，所以提高了用户的使用体验。

Description

移动终端及其电池切换方法

技术领域

本发明涉及一种移动终端及其电池切换方法，特别是涉及一种手机和手机电池的切换方法。

背景技术

随着电子技术的进步，移动终端，尤其是手机，越来越深入到大众生活之中，每年有数以亿计的新增手机用户，这些用户和手机生产者、运营商等一起推动了手机市场的不断扩大。而且手机自身也在不断的发展着，从最初的黑白屏低端手机，迈入到目前的多核竞争的智能手机。整个市场发生了翻天覆地的变化。

然而，当手机在日新月异的变化的同时，手机功能在不断的智能化，手机的操作系统在不断的复杂化，这就导致了手机的开机时间正在不断的延长。以苹果公司的Iphone4手机为例，从按开机键开始到手机完全开机（指用户可以开始操作手机）这段时间，大概要耗时40秒左右。当然，这是一个具有复杂操作系统的智能机所需要耗费的时间。但是，即使现在的一台低端的功能手机大致也要花费十几秒的开机时间。

所以过长的开机时间会使得用户会感觉更换电池后再开机的等待时间过长，尤其是用户此时有紧急操作时，会让用户主观感受变差。

因此为了解决这种问题，现有技术中一般是利用两块电池，并通过开关切换，从而进行开机状态下电源切换。所以避免更换电池所导致的再次开机的问题。

但是对于手机中的智能系统来说，此时有两个电源输入，分别为主电池和辅电池。为了合理设置达到两个电池互不影响，且最终只有一个电池给手机的智能系统供电，需要在硬件上增加一系列的开关器件和逻辑器件，并且通过复杂的软件控制进行切换，如图1所示的双电池切换电路，其中双电池切换电路主要原理是：当主电池（Main bat）电压高于3.5V时，此时IC1的pin1输出高电平，而且手机的基带芯片控制BB OUT CTRL也输出高电平，从而IC2（与门）输出高电平。因为IC3（非门）的存在，导致Q6/Q8和Q7/Q9的导通状态正好相反，从图1可知，当IC2输出高电平时，Q7打开，Q6关闭，从而手机的系统的电源B+是由主电池通过Q7来提供。当主电池电压低于3.5V时，IC1使其pin1输出低电平，由于IC2是一个与门逻辑器件，此时它的输出也将是低电平，从而导致Q7关闭，Q6打开，系统电源B+由辅电池（Aux Bat）供电。与增加所述硬件的同时还需要在软件控制方面进行重新编辑，所以这些都大大的增加了硬件成本及软件复杂度。

此外由于新增了一块电池，硬件上需要新增一部分充电控制电路，软件也要更改相应的充电控制软件。如图2所示的双电池充电控制电路，其中双电池充电控制电路硬件和软件的主要原理是：Charge in则为充电输入电源，当基带芯片检测到Charge in有合法输入电源时，基带芯片通过控制Batselect信号的高低，来控制Q2和Q3两组MOS管的打开和关闭对电池进行充电。当Bat select电平为高的时候，Q3打开，Q2关闭，外部电源Charge in通过Q3给辅电池（Aux bat）充电；当Bat select电平为低的时候，Q2打开，Q3关闭，外部电源Charge in通过Q2给主电池（Main bat）充电。Charge SW为控制充电MOS打开/关闭信号，I sense连到基带芯片的一个ADC输入端，用来检测充电电流信号，Bat sense连到主芯片的另一个ADC输入端，用来检测电池电压信号。在Q2或Q3各自打开的时候，通过Bat sense可以检测到Main Bat和Aux Bat的电压，再通过I sense检测到的电压，并和Bat sense检测到的电压进行比较。所以同样大大的增加了硬件成本和硬件结构的复杂性以及软件复杂度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中为避免更换电池导致在开机时开机时间过长，而加入大量的硬件并对软件进行大量改进导致移动终端的系统复杂的缺陷，提供一种移动终端及其电池切换方法，利用电容的储能特性，给予用户足够的更换电池的时间，从而简化了移动终端的硬件和软件的结构。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本发明提供了一种移动终端，包括一机载系统和一电池，其特点是所述移动终端还包括一电容或由多个电容并联构成的一电容组，其中所述电池为所述电容或电容组充电；当所述电池停止为所述机载系统供电时，所述电容或电容组为所述机载系统供电。

其中机载系统是现有技术中构成移动终端并实现移动终端各个功能的软硬件的综合体，即所述机载系统中可以包括电源管理模块、射频模块、音乐播放模块、FM模块（射频模块）、视频播放模块、无线连接模块等等硬件结构和所有运行于各个硬件上的应用程序。由于上述各个硬件结构和软件应用均是现有技术的移动终端中惯用技术，所以此处就不再详细地赘述。

而且现有技术的移动终端中所述电池均作为所述机载系统电能来源，从而维持移动终端的工作状态。

所述电池停止为所述移动终端供电可以是用户从移动终端中拆除电池等操作导致所述电池不再为所述移动终端提供电能，所以此时需要所述电容或电容组维持移动终端的工作运行。

较佳地，所述电容或所述电容组的一端与所述机载系统和所述电池电连接，所述电容或所述电容组的另一端接地。

本发明中在所述移动终端的机载系统和电池之间并联接入电容，而且在电池电量充足的时候，所述电池为所述电容充电，从而当电池脱离移动终端的时，所述电容能够取代电池为所述机载系统提供一定的电量，因而能够维持机载系统不会因为断电进入关机状态。

较佳地，所述电容或所述电容组中的电容均为电解电容或法拉电容。

由于移动终端消耗能量W₁＝U×I×t＝（U₁+U₂）/2×（I×10^-3）×t

所有电容提供的能量W₂＝1/2×C×（U₁ ²-U₂ ²）

其中所述U₁为电容上的电压，所述U₂为移动终端的最终关机电压，I为更换电池过程中移动终端的平均耗流，C为所有电容的总容量，所述t为移动终端进入关机的时间。

所以电容容量越大能够维持移动终端工作的时间越长，而且由于普通的瓷片电容或云母电容等的电容容量较小，虽然通过并联电容的方式能够提高总的电容的容量，但是相应地需要大量的瓷片电容或云母电容，所以不利于移动终端的结构设计。

所以本发明中使用电容容量大的电解电容或法拉电容，而且在相同的电容容量下，电解电容或法拉电容的体积更小，例如，对于电容容量为4700μF的电容选用电解电容时，其一般尺寸在ΦD×L＝12.5mm×20mm，就这个尺寸而言，在一个厚度为15mm的手机里完全可以做到。如果采用超级电容如法拉电容，其电容容量可达到法拉级别，而且尺寸很小。比如0.35F容量的法拉电容（其容量为4700uF的70多倍），其尺寸ΦD×L仅有5mm×11.5mm，整机尺寸完全能够下降到10mm以内。采用法拉电容，显而易见，不仅使用于更换电池的时间可大大加长，而且结构尺寸上也较小巧，易于设计。

较佳地，所述机载系统的电源管理模块还能够检测所述电池的电压，并当所述电池的电压小于等于所述机载系统的正常运行电压时，所述机载系统发送警示信息。

本发明中利用现有技术中电源管理模块对电池电量的管理来获得电池的电量不足的状态，从而在提示用户电量不足需要更换电池的同时，通过所述机载系统的电源管理模块关闭射频模块、音乐播放模块、FM模块、视频播放模块、无线连接模块和所有应用程序来使得所述移动终端进入低功耗状态，从而延长机载系统的工作时间，从而增加用户可以更换电池的时间，提供用户更好的使用体验。

较佳地，所述机载系统的正常运行电压为3.5V。

现有技术中提示手机更换电池电压一般都是高于手机芯片自身的关机电压。以MTK平台基带芯片为例。一般设置手机用户界面低电量提示电压为3.5V左右。所以本发明所述正常运行电压就是指现有技术中提示手机更换电池电压。本发明中所述正常运行电压的高于手机芯片自身的关机电压能过为用户提供更长的电池更换时间。

较佳地，所述电容的容量或所述电容组的总容量为4000μF-7000μF。

通过上述移动终端消耗能量的公式和所有电容提供的能量的公式，并当U₁＝3.5V，U₂＝2.7V，I＝1mA，可得推出：t＝0.8×10^-3×C

通过不同容量的电容容量，可得到不同时间的t

假设C＝1000uF，则t＝0.8s

假设C＝2200uF，则t＝1.76s

假设C＝3300uF，则t＝2.64s

假设C＝4700uF，则t＝3.76s

假设C＝6800uF，则t＝5.44s

所有电容的总容量越大，所述t则越长。从实际操作来看，在有准备的状态下，一般3秒内就足够更换一块电池，因此，实际应用中在所有电容的总容量为4000μF-7000μF时，得到移动终端进入关机的时间对于用户是比较适合的更换电池的时间。当然，更大容量电容在使用效果上会更好。

较佳地，所述机载系统包括MTK公司（联发科公司）一MT6252芯片。

本发明还提供了一种电池切换方法，其特点是使用如上所述的移动终端，并包括以下步骤：

S₁₁、所述机载系统的电源管理模块关闭射频模块、音乐播放模块、FM模块、视频播放模块、无线连接模块和所有应用程序；

S₁₂、从所述移动终端中取出电池，所述电容或所述电容组为所述机载系统供电；

S₁₃、在所述移动终端中加入电池，所述电池为所述机载系统供电并为所述电容或所述电容组充电。

现有技术中所有移动终端的待机唤醒时间都远比掉电重新开机时间短很多。这个在很多手机上已得到验证并实现。以Iphone4为例，上述开机时间需要40秒，而待机唤醒时间仅需1秒即可完成。

但是电容存储的电量是有限的，为了尽可能的延长移动终端从待机进入关机状态，所以需要尽量降低移动终端在待机时的耗流。以市面上以前常见的诺基亚公司的Nokia E71手机为例，其电池为1500mAh，其宣称待机时间可达408小时，计算下来，待机电流约为3mA左右。而且这还是手机的SIM卡（客户识别模块）在网的情况下，如果让手机此时处于飞行模式（即让射频模块处于关闭状态），耗电将会更少，理想情况下，将会小于等于1mA。这在很多MTK公司生产的基带芯片平台上能够实现。

本发明又提供了一种电池切换方法，其特点是使用如上所述的移动终端，并包括以下步骤：

S₂₁、所述机载系统的电源管理模块检测所述电池的电压是否小于等于所述机载系统的正常运行电压，若是进入步骤S₂₂，否则重复步骤S₂₁；

S₂₂、所述机载系统发送警示信息，并且所述机载系统模块的电源管理模块关闭射频模块、音乐播放模块、FM模块（调频模块）、视频播放模块、无线连接模块和所有应用程序；

S₂₃、从所述移动终端中取出电池，所述电容或所述电容组为所述机载系统供电；

S₂₄、在所述移动终端中加入电池，所述电池为所述机载系统供电并为所述电容或所述电容组充电。

本发明正是利用现有技术中提示手机更换电池电压一般都是高于手机芯片自身的关机电压。以MTK平台基带芯片为例。一般设置手机用户界面低电量提示电压为3.5V左右，而基带芯片真正由于电源电压低而导致关机的电压一般为2.7V左右。从而尽可能的延长移动终端从待机进入关机状态的时间，因此只要大容量电容给手机供电时自身电压在更换操作内不要低于2.7V即可实现该操作。

本发明的积极进步效果在于：

本发明的移动终端利用电容的储能特性，从而在更换电池时，移动终端的系统也不会断电，从而避免了系统断电所导致的关机，因而用户无需再次等待漫长的开机时间，所以提高了用户的使用体验。

此外，由于本发明的移动终端仅仅利用了电容，所以相对于现有技术中两个电池切换的方式，降低了移动终端的硬件结构和软件结构，而且移动终端中仅需要设置一个电池，所以移动终端的体积也变小了，所以可以做的更加的轻薄。

附图说明

图1为现有技术的双电池切换电路的电路结构图。

图2为现有技术的双电池充电控制电路的电路结构图。

图3为本发明的移动终端的较佳实施例的结构示意。

图4为本发明的较佳实施例的电池切换方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

实施例：

本实施例的移动终端在机载系统第一次上电的时候，由电池对机载系统供电，并同时对具有大容量的电容进行充电。当移动终端工作过一段时间后，用户进行拔电池操作时，由所述电容短暂的给机载系统供电，等待用户换上新电池时，转而由新电池对机载系统供电，并且重新对所述电容进行充电。依次循环，可使移动终端不断的进行开机换电池操作，节约用户在更换电池的等待时间，提高用户的使用体验。

所以如图3所示，本实施的移动终端包括一机载系统1、一电池2和一电解电容3。

其中所述电池2为所述机载系统1提供电能，所述电解电容3并联接入所述电池2和所述机载系统1之间。

而且当所述电池2脱离所述移动终端，从而停止为移动终端供电时，所述电解电容3为所述机载系统1供电。

本实施例中所述电解电容3也可以由多个电容或电解电容并联构成的具有相同电容容量的电容组替代。此外也可以采用具有更大电容容量的法拉电容来替代所述电解电容3。

其中本实施例中的机载系统1具有电源管理模块、射频模块、音乐播放模块、FM模块、视频播放模块和无线连接模块，而且所述各个模块中运行有相应的应用程序。本实施例中所述机载系统1的电源管理模块还能够检测所述电池的电压，并当所述电池的电压小于等于所述机载系统的正常运行电压时，所述机载系统1发送警示信息。而且所述电源管理模块还能够关闭射频模块、音乐播放模块、FM模块、视频播放模块、无线连接模块和运行于所述各个模块上的所有应用程序。由于所述各个模块、应用程序的功能和结构均是现有技术中软件和硬件的结合，所以此处不再详细赘述。

本实施例中采用MTK芯片MT6252平台的移动终端为例，在待机情况下，实测其待机平均电流为1.5mA。而且所述MTK芯片中设置的移动终端用户界面低电量提示电压为3.5v左右，而所述MTK芯片真正由于电源电压低而导致关机的电压一般为2.7v左右。

由于移动终端消耗能量W₁＝U×I×t＝（U₁+U₂）/2×（I×10^-3）×t

而所述电解电容2提供的能量W₂＝1/2×C×（U₁ ²-U₂ ²）

其中所述U₁为电解电容3上的电压，所述U₂为移动终端的最终关机电压，I为更换电池过程中移动终端待机平均电流，单位为mA，C为所述电解电容3的总容量，所述t为移动终端进入关机的时间。当本实施例中并联容量为4700μF的电解电容的情况下，将上述各个参数代入上式中，即U₁＝3.5V，U₂=2.7V，I=1.5mA，C=4700μF，然后通过上式计算得到的移动终端进入关机的时间t约2.51秒，而实际测得移动终端拔掉电池后维持待机时间约为2.5s左右。这和理论计算符合度很高。

当用户更换本实施例中的移动终端的电池时，包括以下步骤：

步骤1，所述机载系统1的电源管理模块检测所述电池2的电压是否小于等于所述机载系统1的正常运行电压，若是进入步骤2，否则重复步骤3。

其中本实施例中所述MTK芯片预设的提示移动终端更换电池电压为3.5V，即所述正常运行电压为3.5V。所以当电池的电压小于等于3.5V时进入步骤2，否则持续监测电池2上的电压。

步骤2，所述机载系统1发送警示信息，并且所述机载系统1的电源管理模块关闭射频模块、音乐播放模块、FM模块、视频播放模块、无线连接模块和所有应用程序。所以使得所述机载系统1进入低功耗的状态，从而减少移动终端的电能的损耗，因而延长移动终端的待机或运行的时间。

步骤3，从所述移动终端中取出电池2，所述电解电容3为所述机载系统1供电。

步骤4，在所述移动终端中加入电池2，所述电池2为所述机载系统1和所述电解电容3供电。

所以当用户取出电量不足的电池并重新放入电量充足的电池的过程中所述电解电容3提供电能，维持所述机载系统1的运行。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种移动终端，包括一机载系统和一电池，其特征在于，所述移动终端还包括一电容或由多个电容并联构成的一电容组，其中所述电池为所述电容或电容组充电；当所述电池停止为所述机载系统供电时，所述电容或电容组为所述机载系统供电。

2.如权利要求1所述的移动终端，其特征在于，所述电容或所述电容组的一端与所述机载系统和所述电池电连接，所述电容或所述电容组的另一端接地。

3.如权利要求1所述的移动终端，其特征在于，所述电容或所述电容组中的电容均为电解电容或法拉电容。

4.如权利要求1所述的移动终端，其特征在于，所述机载系统的电源管理模块还能够检测所述电池的电压，并当所述电池的电压小于或等于所述机载系统的正常运行电压时，所述机载系统发送警示信息。

5.如权利要求4所述的移动终端，其特征在于，所述机载系统的正常运行电压为3.5V。

6.如权利要求1-5中任一项所述的移动终端，其特征在于，所述电容的容量或所述电容组的总容量为4000μF-7000μF。

7.如权利要求6所述的移动终端，其特征在于，所述机载系统包括一MTK公司的MT6252芯片。

8.一种电池切换方法，其特征在于，使用如权利要求1-7中任一项所述的移动终端，并包括以下步骤：

S₁₁、所述机载系统的电源管理模块关闭射频模块、音乐播放模块、FM模块、视频播放模块、无线连接模块和所有应用程序；

S₁₂、从所述移动终端中取出电池，所述电容或所述电容组为所述机载系统供电；

S₁₃、在所述移动终端中加入电池，所述电池为所述机载系统供电并为所述电容或所述电容组充电。

9.一种电池切换方法，其特征在于，使用如权利要求4或5中所述的移动终端，并包括以下步骤：

S₂₁、所述机载系统的电源管理模块检测所述电池的电压是否小于或等于所述机载系统的正常运行电压，若是进入步骤S₂₂，否则重复步骤S₂₁；

S₂₂、所述机载系统发送警示信息，并且所述机载系统的电源管理模块关闭射频模块、音乐播放模块、FM模块、视频播放模块、无线连接模块和所有应用程序；

S₂₃、从所述移动终端中取出电池，所述电容或所述电容组为所述机载系统供电；

S₂₄、在所述移动终端中加入电池，所述电池为所述机载系统供电并为所述电容或所述电容组充电。

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