CN103904698B - 一种电池单元、终端设备及电池单元配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种电池单元、终端设备及电池单元配置方法，涉及电子技术领域，能够提高电池单元中储能的利用率。所述电池单元包括：电芯，所述电芯用于储存电能；保护板，所述保护板与所述电芯电连接，用于在充放电过程中对所述电芯提供过压、过流、过放及过温的保护；升压控制电路，所述升压控制电路与所述电芯电连接，用于当所述电池单元的输出电压小于等于预定电压时，升高所述电芯的输出电压。本发明实施例提供的电池单元、终端设备及电池单元配置方法用于带有电池单元的终端设备的使用。

Description

一种电池单元、终端设备及电池单元配置方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种电池单元、终端设备及电池单元配置方法。

背景技术

现有技术中，手机普遍采用单节电池单元供电，该电池单元通常由电芯和保护板经过封装处理得到。电芯用于储存电能，保护板用于在电芯充放电过程中对电芯进行电压、电流、温度等方面的保护。通常，电池单元工作的电压范围为3.0V～4.2V，即电池单元充满电时电压为4.2V，理论上停止供电时的电压为3.0V。

由于手机中其他电路的工作电压要求大于3.0V，所以手机的电量监测电路监测的预定电压通常会大于3.0V，多数手机的预定电压设置在3.4V左右，而手机的理论预定电压为3.0V，因此实际应用中电池单元中的能量并未完全耗尽，例如，多数电池单元在3.5V电压时，仍有10％左右的储存能量。因此电池单元中储能的利用率低，手机的待机时间较短。

发明内容

本发明的实施例提供一种电池单元、终端设备及电池单元配置方法，能够提高电池单元中储能的利用率，增长手机的待机时间。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供一种电池单元，所述电池单元应用于终端设备，包括：

电芯，所述电芯用于储存电能；

保护板，所述保护板与所述电芯电连接，用于在充放电过程中对所述电芯提供过压、过流、过放及过温的保护；

所述电池单元还包括：升压控制电路，所述升压控制电路与所述电芯电连接，用于当所述电池单元的输出电压小于等于预定电压时，升高所述电芯的输出电压。

所述升压控制电路还用于当所述电芯的电压小于等于理论预定电压时，停止升高所述电芯的输出电压。

所述升压控制电路包括：切换控制单元和升压单元；

所述切换控制单元与所述升压单元电连接，用于当所述电池单元的输出电压大于预定电压时，将所述电芯的电压输出端作为所述电池单元的电压输出端；

所述切换控制单元还用于当所述电池单元的输出电压小于等于预定电压时，开启所述升压单元，将所述电芯的电压输出端作为所述升压单元的电压输入端，将所述升压单元的电压输出端作为所述电池单元的电压输出端；

所述升压单元与所述电芯并联，当所述电池单元的输出电压小于等于预定电压时，将所述电芯输入的电压升压后得到所述电池单元的输出电压。

所述切换控制单元包括：控制单元和负载开关；

所述控制单元与所述负载开关、所述升压单元连接，所述控制单元，用于当所述电池单元的输出电压小于等于预定电压时，开启所述升压单元，关闭所述负载开关，当所述电池单元的输出电压大于预定电压时，关闭所述升压单元，开启所述负载开关；

所述负载开关两端分别与所述电芯的正极和所述电池单元的电压输出端的正极连接，用于当所述电池单元的输出电压大于预定电压时，使所述电芯的正极和所述电池单元的电压输出端的正极电连接。

所述控制单元还用于当所述电池单元充电时，开启所述负载开关，关闭所述升压单元。

所述负载开关包括：场效应管，所述场效应管用于根据所述控制单元的信号控制所述负载开关的开启或关闭；

时钟延时单元，所述时钟延时单元用于增长所述场效应管开启或关闭的时延。

所述升压单元包括升压型DC/DC开关电源芯片转换器。

一方面，本发明实施例提供一种电池单元配置方法，包括：当所述电池单元的输出电压小于等于预定电压时，升高所述电芯的输出电压。

所述方法还包括：当所述电池单元的输出电压小于等于理论预定电压时，停止升高所述电芯的输出电压。

一方面，本发明实施例提供一种终端设备，包括：终端设备本体及以上任意一项所述的电池单元。

本发明实施例提供一种电池单元、终端设备及电池单元配置方法。所述电池单元包括：电芯，所述电芯用于储存电能；保护板，所述保护板与所述电芯电连接，用于在充放电过程中对所述电芯提供过压、过流、过放及过温的保护；升压控制电路，所述升压控制电路与所述电芯电连接，用于当所述电池单元的输出电压小于等于预定电压时，升高所述电芯的输出电压。这样一来，由于所述升压控制电路与所述电芯电连接，当所述电池单元的输出电压小于等于预定电压时，能够将所述电芯中的电压升高，满足终端设备的工作需要，使终端设备继续工作直至电池单元的输出电压等于理论预定电压，因此，提高了电池单元中储能的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种电池单元结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种电池单元部分结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种电池单元部分结构示意图；

图4为本发明实施例提供的再一种电池单元部分结构示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种电池单元结构示意图；

图6为本发明实施例提供的再一种电池单元结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种电池单元10，如图1所示，该电池单元10包括：

电芯101，所述电芯101用于储存电能。

保护板102，所述保护板102与所述电芯101电连接，用于在充放电过程中对所述电芯101提供过压、过流、过放及过温的保护功能。

所述电池单元10还包括：

升压控制电路103，所述升压控制电路103与所述电芯101电连接，用于当所述电池单元的输出电压小于等于预定电压时，升高所述电芯的输出电压。

这样一来，由于所述升压控制电路与所述电芯电连接，当所述电池单元的输出电压小于等于预定电压时，能够将所述电芯中的电压升高，满足终端设备的工作需要，使终端设备继续工作直至电池单元的输出电压等于理论预定电压，因此，提高了电池单元中储能的利用率。

需要说明的是，由于所述电池单元的输出电压小于等于理论预定电压时，终端设备已经无法正常工作。因此升压控制电路还用于当所述电池单元的输出电压小于等于理论预定电压时，停止升高所述电芯的输出电压。

进一步的，如图2所示，所述升压控制电路103包括：

切换控制单元1031和升压单元1032。所述切换控制单元1031与所述升压单元1032电连接。所述切换控制单元1031具体用于：当所述电池单元的输出电压大于预定电压时，将所述电芯101的电压输出端作为所述电池单元的电压输出端。

所述切换控制单元1031还用于：当所述电池单元的输出电压小于等于预定电压时，开启所述升压单元1032，将所述电芯的电压输出端作为所述升压单元1032的电压输入端，将所述升压单元1032的电压输出端作为所述电池单元的电压输出端。

所述升压单元1032与所述电芯101并联，所述升压单元1032具体用于：当所述电池单元的输出电压小于等于预定电压时，将所述电芯输入的电压升压后得到所述电池单元的输出电压。

所述升压单元1032可以包括升压型(boost)DC/DC(Direct Current/DirectCurrent，直流到直流)电源转换器，升压单元通常有两种组成类型：第一种是同步整流型。即将小型的控制驱动IC(integrated circuit，集成电路)及各分离器件制作在大型的IC内部。实际应用中，该分离器件可以是功率开关管和整流二极管；第二种是非同步整流型，即将小型的控制驱动IC制作在大型的IC内部，将至少一个分离器件设置在大型的IC的外部。实际应用中，该分离器件可以是功率开关管和整流二极管。

该同步整流型的升压单元集成度高、体积小、成本较高，相比较而言，所述非同步整流型的升压单元集成度低、体积大，可以灵活选择分离器件，因此成本较低。根据具体应用，所述升压单元的组成类型可以相应调整。

特别的，如图3所示，所述切换控制单元1031还可以包括：控制单元1031a和负载开关1031b。如图4所示，所述控制单元1031a、所述负载开关1031b及所述升压单元1032之间电连接。

所述控制单元1031a具体用于：当所述电池单元的输出电压小于等于预定电压时，开启所述升压单元1032，关闭所述负载开关1031b，当所述电池单元的输出电压大于预定电压时，关闭所述升压单元1032，开启所述负载开关1031b。在实际应用中，终端设备可以包括终端设备本体与电池单元10，该电池单元10在正常工作时，通常嵌入终端设备本体中，与终端设备本体电连接。

需要说明的是，在电池单元10的电量不足时，电池单元10需要进行充电，实际上，电池单元10的充电过程是为电芯101进行能量的存储。因此所述控制单元1031a还可以用于：当所述电池单元10充电时，开启所述负载开关1031b，关闭所述升压单元1032。

所述负载开关两端分别与所述电芯的正极和所述电池单元的电压输出端的正极连接，所述负载开关1031b具体用于：当所述电池单元的输出电压大于预定电压时，使所述电芯的正极和所述电池单元的电压输出端的正极电连接。

所述负载开关1031b是由MOS(Metal Oxid Semiconductor，场效应晶体管)管和其他电子器件组成的开关装置，其精确度要大于单独的MOS管，实际应用中，该负载开关1031b可以由MOS管、保护电路和时钟延时单元等组成。所述MOS管可以控制电芯的正极和所述电池单元的电压输出端的正极的电连接的开启和关闭；所述ESD(Electrostatic Discharge，静电放电)保护电路用于避免静电放电对MOS管的损害；所述时钟延时单元用于控制MOS管的开启和关闭的速度，增长时延。用户可以根据实际要求的开关精确度来选择该负载开关的组成部分。

需要说明的是，所述控制单元可以分为第一控制单元和第二控制单元，所述第一控制单元用于控制所述负载开关的开启和关闭；所述第二控制单元用于控制所述升压单元的开启和关闭。这样一来，第一控制单元和第二控制单元可以分别实现对负载开关和升压单元的控制，提高控制精度。

所述升压单元能够当所述电池单元的输出电压小于等于预定电压时，将所述电芯输入的电压升压后得到所述电池单元的输出电压。满足终端设备的工作需要。因此，该电池单元的结构提高了电池单元中储能的利用率，同时使得使用该电池单元的终端设备的待机时间增长。

现有技术中，如图5所示，电池单元50包括电芯501及保护板502。

所述电芯501的正极a、负极b分别与电路的正极c、负极d电连接，所述保护板502与所述电芯501并联，可以由保护IC、MOS管及多个电容、电阻组成，示例的，本发明实施例提供的保护板502包括电阻R1、R2、电容C1和保护IC5021、两个MOS管5022，保护板502的三个管脚分别与电池单元50的正极c、负极d及温度管脚T连接，特别的，该保护板502还可以包括与温度管脚T连接的NTC(negative temperaturecoefficient，负的温度系数)热敏电阻器，以及位于所述电芯501输出端的保险丝F，该保险丝F用于防止电流过大对电芯501的损害，由于保护板502连接结构与现有技术相同，本发明不再赘述。所述保护板502用于在电芯501充电和放电的过程中，该保护板502用于对电芯501提供过压、过流、过放和过温的保护，但不改变电池单元50的输出电压和电流。

本发明提供的电池单元60结构如图6所示，电池单元60包括电芯601、保护板602及升压控制电路603。所述保护板602的结构可以与现有技术相同，如图5中的保护板502，本发明对此不再赘述。所述升压控制电路603可以包括切换控制单元(图6未标示)，升压单元6032。所述切换控制单元包括控制单元6031a和负载开关6031b。

具体的，所述升压控制电路603与所述电芯601并联，其中，所述负载开关6031b的两端分别与所述电芯601的正极a和所述电池单元60的电压输出端的正极c连接，同时，所述负载开关6031b与所述控制单元6031a连接，根据控制单元6031a发送的控制信号来执行该负载开关6031b的开启与关闭。所述升压单元6032与控制单元6031a连接，根据控制单元6031a发送的控制信号来执行该升压单元6032的开启与关闭。进一步的，所述升压控制电路603还可以包括电感L1、电阻R3、R4及电容C2。电感L1的一端与电芯601的正极a连接，另一端与升压单元6032连接，用于对所述升压单元6032的储能，电阻R3、R4串联，并与升压单元6032连接，由于调整升压单元6032的输出电压，特别的，在制造过程中，电阻R3、R4也可以集成在到升压单元6032中。电容C2与所述升压单元6032并联，用于对所述电池单元60的输出电压进行补偿。

示例的，本发明实施例假设终端设备为手机，在电芯放电过程中，当手机的电量监测电路监测到手机的电池单元的输出电压大于预定电压时，手机的电量监测电路将所述手机电池单元电压值发送至手机的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，该手机的CPU与该CPU中预设的预定电压和理论预定电压相比较，得到控制命令。示例的，当所述电池单元的输出电压大于预定电压时，得到第一控制命令，该第一控制命令指示控制单元开启负载开关，并关闭升压单元，然后，CPU发送第一控制命令至所述控制单元，该控制单元开启负载开关，并使所述升压单元处于关闭或者休眠状态，需要说明的是，在电池单元的输出电压大于预定电压时，负载开关默认开启。

当所述电池单元的输出电压大于理论预定电压且小于等于预定电压时，得到第二控制命令，该第二控制命令指示控制单元开启升压单元，并关闭负载开关，然后，CPU发送第二控制命令至所述控制单元，该控制单元开启升压单元，并同时关闭负载开关；所述升高后的电池单元输出电压满足手机的工作需要，使得手机能够使用所述电芯中储存的小于预定电压的储能，延长了手机的工作时间，因而提高了用户体验。

当所述电池单元的输出电压小于等于理论预定电压时，即该电池单元放电完毕时，得到第三控制命令，该第三控制命令指示控制单元开启负载开关，并关闭升压单元，然后，CPU发送第三控制命令至所述控制单元，该控制单元开启负载开关，并同时关闭升压单元。即该电池单元的电芯中的储能消耗完毕，此时，CPU发送命令提示用户关机，若该用户未触发关机命令，则该手机在达到预设时间时自动关机，即该手机自动关机，电芯等待充电。

需要说明的是，在此过程中，保护板用于对电芯的过压、过流、过放和过温的保护。

当用户给手机充电时，即所述电芯充电时，所述电池单元中所述负载开关及所述升压单元与用户关机时的工作状态相一致，即所述负载开关开启，所述升压单元关闭。在此充电过程中，所述保护板用于对所述电芯的过压、过流、过放和过温的保护。

本发明实施例提供的电池单元，当电芯中的电压大于预定电压时，控制单元关闭升压单元开启负载开关，使得电池单元正常工作；当电芯中的电压小于预定电压时，控制单元开启升压单元开启升压单元关闭负载开关，将电芯中小于等于预定电压的电压升压后供电池单元使用，从而使得电芯中小于预定电压的储能得到了利用，提高了电池单元中储能的利用率，同时增长了终端设备的待机时间，因而提高了用户体验。

本发明实施例提供一种电池单元配置方法，包括：

当所述电池单元的输出电压小于等于预定电压时，升高所述电池单元的输出电压。

在实际应用中，所述方法还包括：

当所述电芯的电压小于等于理论预定电压时，停止升高所述电池单元的输出电压。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，此处描述的方法中具体的配置过程及方法，可以参考前述电池单元实施例中的对应过程，在此不再赘述。

这样一来，当所述电池单元的输出电压小于等于预定电压时，能够将所述电芯中的电压升高，满足终端设备的工作需要，使终端设备继续工作直至电池单元的输出电压等于理论预定电压，因此，提高了电池单元中储能的利用率。

进一步的，当该方法应用在终端设备中，由于电池单元中储能的利用率提高，同时终端设备的待机时间相应增长，因此提高了用户的体验。

本发明实施例提供一种终端设备，该终端设备包括终端设备本体和上述的电池单元。

这样一来，在终端设备中，当所述电池单元的输出电压小于等于预定电压时，能够将所述电芯中的电压升高，满足终端设备的工作需要，使终端设备继续工作直至电池单元的输出电压等于理论预定电压，因此，提高了电池单元中储能的利用率，增长了终端设备的待机时间。

需要说明的是，所述终端设备可以有多种，本发明对此不作限定。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种电池单元，所述电池单元应用于终端设备，其特征在于，所述电池单元包括：

电芯，所述电芯用于储存电能；

保护板，所述保护板与所述电芯电连接，用于在充放电过程中对所述电芯提供过压、过流、过放及过温的保护；

升压控制电路，所述升压控制电路与所述电芯电连接，用于当所述电池单元的输出电压小于等于预定电压时，升高所述电芯的输出电压；以及，当所述电池单元的输出电压小于等于理论预定电压时，停止升高所述电芯的输出电压，所述理论预定电压是指理论上停止供电时的电压，所述理论预定电压小于所述预定电压；所述升压控制电路内包括非同步整流型的升压单元；

其中，所述升压控制电路包括：切换控制单元和升压单元；所述切换控制单元包括：控制单元和负载开关；所述负载开关包括：场效应MOS管、静电放电ESD保护电路和时钟延时单元；

所述场效应管用于根据所述控制单元的信号控制所述负载开关的开启或关闭；

所述ESD保护电路用于避免静电放电对所述MOS管的损害；

所述时钟延时单元用于增长所述场效应管开启或关闭的时延。

2.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，所述切换控制单元与所述升压单元电连接，用于当所述电池单元的输出电压大于预定电压时，将所述电芯的电压输出端作为所述电池单元的电压输出端；

所述切换控制单元还用于当所述电池单元的输出电压小于等于预定电压时，开启所述升压单元，将所述电芯的电压输出端作为所述升压单元的电压输入端，将所述升压单元的电压输出端作为所述电池单元的电压输出端；

所述升压单元与所述电芯并联，当所述电池单元的输出电压小于等于预定电压时，将所述电芯输入的电压升高后得到所述电池单元的输出电压。

3.根据权利要求2所述的电池单元，其特征在于，所述控制单元与所述负载开关、所述升压单元连接，所述控制单元，用于当所述电池单元的输出电压小于等于预定电压时，开启所述升压单元，关闭所述负载开关，当所述电池单元的输出电压大于预定电压时，关闭所述升压单元，开启所述负载开关；

所述负载开关两端分别与所述电芯的正极和所述电池单元的电压输出端的正极连接，用于当所述电池单元的输出电压大于预定电压时，使所述电芯的正极和所述电池单元的电压输出端的正极电连接。

4.根据权利要求3所述的电池单元，其特征在于，

所述控制单元还用于当所述电池单元充电时，开启所述负载开关，关闭所述升压单元。

5.根据权利要求3所述的电池单元，其特征在于，所述升压单元包括升压型DC/DC开关电源芯片转换器。

6.一种终端设备，其特征在于，包括：

终端设备本体及权利要求1至5任意一项权利要求所述的电池单元。