CN103036275B - 对移动设备的电池进行充电的方法和装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种充电方法和装置，所述装置包括：适配器，从预定的电源接收功率，并且输出第一电压；窄电压直流(NVDC)充电单元，将第一电压转换为小于第一电压的第二电压，并且向移动设备的电池和系统终端供应功率；以及控制单元，基于系统终端的状态来控制NVDC充电单元以调节将要供应给电池的充电电流。

Description

对移动设备的电池进行充电的方法和装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年10月4日向韩国知识产权局递交的韩国专利申请No.10-2011-0100764和2011年11月21日向韩国知识产权局递交的韩国专利申请No.10-2011-00121737的权益，将其公开全部合并在此作为参考。

技术领域

本发明的概念涉及一种对移动设备的电池进行充电的方法和装置，更具体地，涉及一种对窄电压直流(NVDC)系统中的电池进行迅速充电以向移动设备的电池及其系统终端供电的方法和装置。

背景技术

随着近来对移动设备的研发和改进，“电池消耗时间”成为用户敏感的可用性项目之一。除了“电池消耗时间”之外，“电池充电时间”对于用户也是非常重要的项目。

传统的电池充电系统设计为对常用作移动设备电池的2并3串(2P3S)锂离子电池充电2小时30分钟至3小时。需要增加向电池供应电流的充电单元的容量，以便更加迅速地对电池充电。充电单元容量的这种增加包括了其尺寸的增加，这可能对于关注移动设备的便携性的移动设备用户是不利的。

因此，需要一种减小移动设备的电池充电时间的方法，在考虑到用户的“电池消耗时间”和“移动充电时间”要求的同时，还要保持移动设备的便携性。

发明内容

本发明的概念提供了一种在长时间使用移动设备的电池的同时对所述电池迅速地充电的方法和装置。

本发明的概念还提供了一种在使移动设备的尺寸和重量最小化的同时对移动设备的电池迅速地充电的方法和装置。

本发明一般概念的附加特征和效用在以下的描述中部分地进行阐述，并且部分地根据所述描述变得清楚，或者可以通过对本发明的一般概念的实践而得知。

本发明概念的实施例提供了一种充电装置，包括：适配器，从预定电源接收功率，并且输出第一电压；窄电压直流(NVDC)充电单元，将第一电压转换为第二电压，并且向移动设备的电池和系统终端供应功率；以及控制单元，基于系统终端的状态来控制所述NVDC充电单元以调节将要供应给电池的充电电流，其中所述第二电压小于所述第一电压。

所述第二电压可以是9至12V。

所述充电装置还可以包括：感测单元，用于感测针对移动设备的用户输入操控(user input manipulation)，其中所述控制单元根据由感测单元感测的用户输入操控来确定系统终端的状态。

所述系统终端的状态可以是接通状态、待机状态和关断状态之一，其中所述控制单元按照以下方式控制所述NVDC充电单元：如果所述系统终端的状态是处于待机状态或关断状态而不是接通状态，所述充电电流较大。

所述感测单元可以感测电池的容量，其中如果所述系统终端的状态是处于接通状态，则所述控制单元在所述电池的容量等于电池的预先设置容量时，允许将第一充电电流供应给电池，并且在所述电池的容量大于电池的预先设置容量时，允许将比第一充电电流大的第二充电电流供应给电池。

如果所述系统终端的状态是处于待机状态或关断状态，则所述控制单元在所述电池的容量等于电池的预先设置容量时，允许将比第一充电电流大的第三充电电流供应给电池，并且在所述电池的容量大于电池的预先设置容量时，允许将比第三充电电流大的第四充电电流供应给电池。

所述充电装置还可以包括感测单元，测量由所述系统终端消耗的系统终端电流，其中当减小系统终端电流时，所述控制单元控制所述NVDC充电单元增加所述充电电流。

所述充电装置还可以包括感测单元，感测电池的容量，其中当所述电池的容量增加时，所述控制单元控制所述NVDC充电单元增加所述充电电流。

本发明概念的实施例还提供了一种通过使用预定的充电设备对移动设备的电池进行充电的方法，所述方法包括：(a)从预定的电源接收功率，并且输出第一电压；(b)将所述第一电压转换为第二电压，并且将功率供应给移动设备的电池和系统终端；(c)基于所述系统终端的状态来调节供应给电池的充电电流；以及(d)利用所述充电电流对电池充电，其中所述第二电压小于所述第一电压。

所述第二电压可以是9至12V。

所述方法还可以包括：(e)感测针对移动设备的用户输入操控，并且确定所述系统终端的状态。

所述系统终端的状态可以是接通状态、待机状态和关断状态之一，其中操作(c)包括：如果系统终端的状态是处于待机状态或关断状态而不是接通状态，将所述充电电流调节为较大。

所述方法还可以包括：(f)感测电池的容量，其中操作(c)包括：如果所述系统终端的状态是处于接通状态，则在所述电池的容量等于电池的预先设置容量时，允许将第一充电电流供应给电池，并且在所述电池的容量大于电池的预先设置容量时，允许将比第一充电电流大的第二充电电流供应给电池。

操作(c)可以包括：如果所述系统终端的状态是处于待机状态或关断状态，则在所述电池的容量等于电池的预先设置容量时，允许将比第一充电电流大的第三充电电流供应给电池，并且在所述电池的容量大于电池的预先设置容量时，允许将比第三充电电流大的第四充电电流供应给电池。

所述方法还可以包括：(g)测量由所述系统终端消耗的系统终端电流，其中操作(c)包括：当减小系统终端电流时，增加所述充电电流。

所述方法还可以包括：(h)感测电池的容量，其中操作(c)包括：当所述电池的容量增加时，增加所述充电电流。

本发明概念的实施例还提供了一种非瞬时计算机可读存储介质，用于存储计算机程序以执行通过使用预定的充电设备对移动设备的电池充电的方法。

附图说明

通过参考附图详细描述本发明的示范实施例，本发明的一般性概念的以上和其他特征和效用将变得更加明白，在附图中：

图1是根据本发明概念的实施例的包括充电装置在内的移动设备的方框图；

图2是根据本发明概念的另一个实施例的包括充电装置在内的移动设备的方框图；

图3是根据本发明概念的再一个实施例的包括充电装置在内的移动设备的方框图；

图4是根据本发明概念的又一个实施例的包括充电装置在内的移动设备的方框图；

图5是根据本发明概念实施例的充电方法的流程图；

图6是根据本发明概念的另个实施例的充电方法的流程图。

具体实施方式

现在对本发明的实施例提供详细参考，其范例在附图中说明，图中相同的数字全部代表相同的元件。为解释本发明下述实施例将参考附图被描述。

如这里所使用规定，当在元件列表之前的诸如“至少一个”的表达修饰了整个元素列表，而不修饰所述列表的单独元素列表。

图1是根据本发明概念的实施例的包括充电装置120在内的移动设备100的方框图。

参考图1，根据本实施例的充电装置120包括窄电压直流(NVDC)充电单元122、控制单元124和适配器126。

根据本实施例的移动设备100是便携设备，并且包括充电装置120、系统终端130、系统供电装置(system power supplier)132和电池140。在图1中，电源110与移动设备100相连。

电源110可以是AC电源或DC电源。电源110可以与充电装置120物理上分离。更具体地，电源110可以经由预定的连接端口等等与充电装置120相连。

系统终端130包括平台控制器集线器(PCH)、图形处理单元(GPU)和各种模块的至少一个。也就是说，系统终端130包括移动设备100的各种设备和装置，它们从电源110接收功率并且消耗功率。

系统终端130通过系统供电装置132接收功率。系统供电装置132包括DC-DC转换器。系统供电装置132改变从NVDC充电单元122施加的功率，并且将改变的功率施加至系统终端130的各种模块。

如果电源110没有与移动设备100相连，电池140是向移动设备100的系统终端130供电的初级供电装置。电池140可以是在移动设备中常用的2并3串(2P3S)锂离子电池，但是本发明的概念不局限于此。

充电装置120包括NVDC充电单元122、控制单元124和适配器126，该充电装置从电源110接收功率，并且将功率供应给移动设备100的系统终端130和电池140的至少一个。

适配器126从电源110接收功率，并且输出第一电压。所述第一电压可以是19V。

NVDC充电单元122从适配器126接收功率，并且将功率供应给移动设备100的系统终端130和电池140。同样，NVDC充电单元122将从适配器126输出的第一电压改变为第二电压。所述第二电压可以是9至12V。

NVDC充电单元122通过减小施加至移动设备的系统供电装置132的电压偏移，来增加系统供电装置132的DC-DC转换器的效率并且增加电池消耗时间。

更具体地，NVDC充电单元122从适配器126接收功率，向电池140输出充电电流，对电池140充电，并且向系统终端130输出系统终端电流。NVDC充电单元122可以是DC-DC转换器，并且设计为具有一定的电容量，以覆盖系统终端130和电池140两者的电容量。NVDC充电单元122根据恒流恒压(CCCV)特征来对移动设备100的电池140充电。

根据本实施例的NVDC充电单元122可以调节流过电池140的电流，即充电电流。使用DC-DC转换器调节输出电流的技术是众所周知的，因此这里将省略其详细描述。

控制单元124可以确定系统终端130或电池140的状态，并且控制NVDC充电单元122来调节充电电流。例如，控制单元124测量输出至电池140的充电电流，并且向NVDC充电单元122传送控制信号来将要从NVDC充电单元122输出的充电电流调节一较大量或一较小量。NVDC充电单元122根据控制单元124的控制信号调节充电电流。下面将更加详细地描述控制单元124确定系统终端130或电池140的状态以及控制NVDC充电单元122来调节充电电流的操作。

图2和图3是根据本发明概念的其他实施例的包括充电装置120在内的移动设备200和300的方框图。图2和图3中的与图1中相对应的元件用相同的参考数字表示。参考图2，根据本实施例的移动设备200还可以包括电池路径开关150、噪声消除单元160和反向电流阻断开关170。

下面将省略图1和图2之间的冗余描述。

如果电源110与移动设备200相连，电池路径开关150从电源110向电池140供应功率，并且如果将电源110与移动设备200分离，则电池路径开关150调节要从电池140供应给系统终端130的功率。在图3中，电池路径开关150是将场效应晶体管(FET)和二极管彼此相连的开关。如果电源110与移动设备200相连，通过FET将功率从电源110供应给电池140。如果电源110与移动设备200分离，通过二极管将功率从电池140供应给系统终端130。

噪声消除单元160消除从NVDC充电单元122输出的DC功率的噪声分量。也就是说，噪声消除单元160消除DC功率的波纹以向系统终端130和电池140稳定地供应DC功率。尽管在图3中将电感器和电容器用作噪声消除单元160，对于本领域普通技术人员显而易见的是本发明的概念不局限于电感器和电容器。

如果电源110与移动设备200相分离，反向电流阻断开关170防止用户受到由于从电池140输出并且通过NVDC充电单元122暴露到外部的功率而导致的电击。在图3中，反向电流阻断开关170是FET和二极管彼此相连的开关。如果电源110与移动设备200相分离，通过二极管和FET阻断了从电池140输出的功率，并且不会将功率暴露到外部。

图4是根据本发明概念的另一个实施例的包括充电装置120在内的移动设备400的方框图。图4中的与图1中相对应的元件用相同的参考数字表示，并且将省略图1和图4之间的冗余描述。

参考图4，与图1所示的充电装置120相比较，图4所示的充电装置120还可以包括感测单元128。

感测单元128感测针对移动设备400的用户输入操控、由移动设备400的系统终端130消耗的电流(系统终端电流)和电池140的容量的至少一个。控制单元124基于感测单元128的感测结果来控制NVDC充电单元122以调节充电电流。

控制单元124确定由感测单元128感测的针对移动设备400的用户输入操控，并且确定移动设备400的系统终端130的状态是处于接通状态、关断状态还是待机状态。

所述接通状态指的是将移动设备400接通的状态，所述关断状态指的是将移动设备400关断的状态，以及所述待机状态是一种节能状态并且指的是将移动设备400的系统终端130的一部分接通的状态。

在笔记本电脑中，所述接通状态可以是状态S0，所述关断状态可以是状态S5，并且所述待机状态可以是状态S1、S2、S3和S4之一。

针对移动设备400的用户输入操控可以是针对移动设备400的电源按钮的用户输入操控、诸如键盘或鼠标之类的输入设备的用户输入操控、或者通过操作系统(OS)的用户输入操控。通过OS的用户输入操控可以是用于命令进入节能模式、待机模式或关机模式的操控。感测单元128感测电源按钮的用户输入操控、输入设备的用户输入操控或者通过OS的用户输入操控。控制单元124确定系统终端130的状态是处于接通状态、关断状态还是待机状态。

在图4中，通过OS的用户输入操控表示第一用户输入操控，诸如键盘或鼠标之类的输入设备的用户输入操控表示第二用户输入操控，以及电源按钮的用户输入操控表示第三用户输入操控。尽管所述用户输入操控包括通过OS的用户输入操控、输入设备的用户输入操控和电源按钮的用户输入操控，该用户输入操控可以包括根据移动设备400的类型的各种其他操控。

控制单元124按照以下方式控制NVDC充电单元122：如果系统终端130的状态是处于待机状态或关断状态而不是接通状态，则从NVDC充电单元122输出的充电电流更大。因为如果系统终端130的状态是处于待机状态或关断状态而不是接通状态，系统终端130的电流较小，通过增加充电电流可以更加迅速地对电池140充电。

感测单元128可以感测电池140的容量。控制单元124按照以下方式控制NVDC充电单元122：电池140的容量越大，充电电流越高。可以预先地设置由控制单元124使用的电池140的容量信息。如果由感测单元128感测的电池140的容量等于电池140的预先设置容量，则控制单元124允许将第一充电电流供应给电池140。如果由感测单元128感测的电池140的容量比电池140的预先设置容量更大，则控制单元124按照以下方式控制NVDC充电单元122：将比第一充电电流大的第二充电电流供应给电池140。控制单元124可以通过设置电池140的多个容量来更精确地控制充电电流。

感测单元128可以直接测量由系统终端130消耗的系统终端电流。控制单元124可以按照以下方式控制NVDC充电单元122：由感测单元128测量的系统终端电流越小，充电电流越高，并且更加精密地增加电池140的充电速度。

在根据本发明概念的另一个实施例的充电装置120中，如果系统终端130的状态是处于接通状态，则控制单元124在电池140的容量等于电池140的预先设置容量时，可以允许将第一充电电流供应给电池140，并且在电池140的容量大于电池140的预先设置容量时，可以允许将比第一充电电流大的第二充电电流供应给电池140。如果系统终端130的状态是处于关断状态或待机状态，控制单元124可以按照以下方式控制NVDC充电单元122：在电池140的容量等于电池140的预先设置容量时，将比第一充电电流大的第三充电电流供应给电池140，并且在电池140的容量大于电池140的预先设置容量时，将比第三充电电流大的第四充电电流供应给电池140。

图5是根据本发明概念的实施例的充电方法500的流程图。

参考图5，将功率从电源110供应给移动设备(操作S10)。电源110可以是AC电源或DC电源。如果电源110是AC电源，适配器126用于将AC功率转换为DC功率，并且将DC功率供应给移动设备。

在操作S12中，适配器126输出第一电压。所述第一电压可以是19V。

在操作S14中，NVDC充电单元122将第一电压改变为第二电压，并且输出所述第二电压。

在操作S16中，充电装置120基于系统终端130的状态来调节供应给电池140的充电电流。

在操作S18中，通过充电电流对电池140充电。

充电装置120可以包括NVDC充电单元122、控制单元124和适配器126。将从电源110供应的功率通过适配器126和NVDC充电单元122供应给电池140，并且可以调节供应给电池140的充电电流。

充电装置120还可以包括感测单元128，所述感测单元感测针对移动设备的用户输入操控。在这种情况下，控制单元124根据感测单元128感测的用户输入操控，将系统终端130的状态确定为是接通状态、关断状态和待机状态之一。用户输入操控包括移动设备的电源按钮的输入操控、用户输入设备的输入操控或者通过OS的用户输入操控，但是本发明的概念不局限于此。

控制单元124按照以下方式控制NVDC充电单元122：如果系统终端130的状态处于待机状态或关断状态而不是接通状态，充电电流较大。因为如果系统终端130的状态是待机状态或接通状态而不是接通状态，系统终端130的电流较小，可以通过增加充电电流来更加迅速地对电池140充电。

同样，感测单元128确定电池140的容量或者测量由系统终端130消耗的系统终端电流。

控制单元124按照以下方式控制NVDC充电单元122：由感测单元128感测的电池140的容量越大，充电电流越高，并且系统终端电流越小，充电电流越高。也就是说，控制单元124允许当电池140的容量增加时不减小电池140的充电速度，并且允许当由系统终端130消耗的系统终端电流减小时通过增加充电电流来增加电池140的充电速度。

图6是根据本发明概念的另一个实施例的充电方法的流程图。

参考图6，电源110用于向移动设备供应功率(操作S20)。

在操作S22中，适配器126输出第一电压。所述第一电压可以是19V。

在操作S24中，NVDC充电单元122将第一电压改变为小于第一电压的第二电压，并且输出第二电压。所述第二电压可以是9至12V。

在操作S26中，控制单元124基于由感测单元128感测的用户输入操控来确定系统终端130的状态是否处于接通状态。

在操作S28中，如果系统终端130处于接通状态，控制单元124确定由感测单元128感测的电池140的容量是否等于电池140的预先设置的容量，并且如果电池140的容量等于电池140的预先设置的容量，控制单元124按照以下方式控制NVDC充电单元122：将第一充电电流供应给电池140(操作S30)。

如果电池140的容量大于电池140的预先设置的容量，控制单元124按照以下方式控制NVDC充电单元122：将比第一充电电流大的第二充电电流供应给电池140(操作S32)。

如果根据感测单元128感测的用户输入操控，系统终端130处于待机状态或关断状态，控制单元124确定电池140的容量是否等于电池140的预先设置容量(操作S34)。

如果电池140的容量等于电池140的预先设置容量，控制单元124允许将大于第一充电电流的第三充电电流供应给电池140(操作S36)，并且如果电池140的容量大于电池140的预先设置容量，控制单元124允许将大于第三充电电流的第四充电电流供应给电池140，从而对电池140进行充电(操作S38)。

实验例

<表1>

表1示出了当系统终端130处于关断状态或待机状态而不是接通状态时，通过根据电池140的容量调节充电电流并且测量其充电时间而获得的实验结果。

如果系统终端130的状态是处于接通状态，并且如果由感测单元128感测的电池140的容量是58Wh，则控制单元124允许将2.6A的充电电流供应给电池140。如果将2.6A的充电电流供应给58Wh容量的电池140，电池140的充电时间是2.5小时。如果电池140的容量是87Wh，控制单元124允许将3.9A的充电电流供应给电池140。在这一点上，电池140的充电时间是2.5小时。

如果系统终端130的状态是处于关断状态或待机状态，并且如果由感测单元128感测的电池140的容量是58Wh，则控制单元124允许将4.16A的充电电流供应给电池140。如果将4.16A的充电电流供应给58Wh容量的电池140，电池140的充电时间是1.2小时。如果电池140的容量是87Wh，充电单元124允许将6.2A的充电电流供应给电池140。在这一点上，电池140的充电时间是1.2小时。

参考图5和图6描述的根据本发明一个或多个实施例的充电方法具有与参考图1至图4描述的根据本发明一个或多个实施例的充电装置相同的技术构思。因此，将跳过对于与参考图1至图4描述的操作冗余的根据一个或多个实施例的充电方法的详细操作。

根据上述本发明的一个或多个实施例的充电装置和充电方法具有以下效果：

(1)可以在增加电池消耗时间的同时更加迅速地对移动设备的电池进行充电。(2)可以在保持移动设备的便携性的同时更加迅速地对电池充电。

上述方法可以按照计算机程序的形式来提供，并且可以在使用计算机可读记录介质执行程序的通用数字计算机中实现。可以按照多种方式将所述计算机可读代码记录/转移至介质上，所述介质的示例包括诸如磁存储介质(例如ROM、软盘、硬盘灯)和光记录介质(例如CD-ROM或DVD)以及诸如英特网传输媒体之类的传输介质。

尽管已经示出和描述了本发明的几个实施例，本领域普通技术人员应该理解的是在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以在这些实施例中进行修改，本发明的范围由所附权利要求及其等价物限定。

Claims (11)

1.一种充电装置，包括：

适配器，从预定的电源接收功率，并且输出第一电压；

窄电压直流(NVDC)充电单元，将所述第一电压转换为小于所述第一电压的第二电压，并且向移动设备的电池和系统终端供应功率；

控制单元，基于系统终端的状态来控制所述NVDC充电单元以调节将要供应给所述电池的充电电流；以及

感测单元，感测所述电池的容量，

其中如果所述系统终端的状态是处于接通状态，则所述控制单元控制NVDC充电单元在所述电池的容量等于所述电池的预先设置容量时，将充电电流调整为第一充电电流，并且在所述电池的容量大于所述电池的预先设置容量时，将充电电流调整为比所述第一充电电流大的第二充电电流，

其中如果所述系统终端的状态是处于待机状态或关断状态，则所述控制单元在所述电池的容量等于所述电池的预先设置容量时，允许将比所述第一充电电流大的第三充电电流供应给所述电池，并且在所述电池的容量大于所述电池的预先设置容量时，允许将比所述第三充电电流大的第四充电电流供应给所述电池。

2.根据权利要求1所述的充电装置，其中所述第二电压是9至12V。

3.根据权利要求1所述的充电装置，其中所述感测单元感测针对所述移动设备的用户输入操控，

其中所述控制单元根据由所述感测单元感测的用户输入操控来确定所述系统终端的状态。

4.根据权利要求3所述的充电装置，其中所述系统终端的状态是接通状态、待机状态和关断状态之一，

其中所述控制单元按照以下方式控制所述NVDC充电单元：如果所述系统终端的状态是处于待机状态或关断状态而不是接通状态，则增加所供应的充电电流。

5.根据权利要求1所述的充电装置，其中所述感测单元测量由所述系统终端消耗的系统终端电流，

其中当所述系统终端电流减小时，所述控制单元控制所述NVDC充电单元增加所供应的充电电流。

6.根据权利要求1所述的充电装置，其中所述感测单元感测所述电池的容量，

其中当所述电池的容量增加时，所述控制单元控制所述NVDC充电单元增加所供应的充电电流。

7.一种充电方法，通过使用预定充电设备对移动设备的电池充电，所述方法包括：

(a)从预定的电源接收功率，并且输出第一电压；

(b)将所述第一电压转换为小于所述第一电压的第二电压，并且将来自所述第二电压的功率供应给移动设备的电池和系统终端；

(c)基于所述系统终端的状态来调节供应给所述电池的充电电流；

(d)利用所述充电电流对所述电池充电；以及

(f)感测所述电池的容量，

其中操作(c)包括：如果所述系统终端的状态是处于接通状态，则在所述电池的容量等于所述电池的预先设置容量时，将充电电流调整为第一充电电流，并且在所述电池的容量大于所述电池的预先设置容量时，将充电电流调整为比所述第一充电电流大的第二充电电流，

其中操作(c)包括：如果所述系统终端的状态是处于待机状态或关断状态，则在所述电池的容量等于所述电池的预先设置容量时，进行调节以将比所述第一充电电流大的第三充电电流供应给所述电池，并且在所述电池的容量大于所述电池的预先设置容量时，进行调节以将比所述第三充电电流大的第四充电电流供应给所述电池。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第二电压是9至12V。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：

(e)感测针对所述移动设备的用户输入操控，并且确定所述系统终端的状态。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述系统终端的状态是接通状态、待机状态和关断状态之一，

其中操作(c)包括：如果所述系统终端的状态是处于待机状态或关断状态而不是接通状态，则进行调节以增加所述充电电流。

11.根据权利要求8所述的方法，其中操作(c)包括：

如果所述系统终端的状态是处于待机状态或关断状态，则在所述电池的容量等于所述电池的预先设置容量时，允许将比第一充电电流大的第三充电电流供应给所述电池，并且在所述电池的容量大于所述电池的预先设置容量时，允许将比所述第三充电电流大的第四充电电流供应给所述电池。