CN104067200A - 经由单线的电池的通信和监测 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了功率管理单元，该功率管理单元允许公共信号线在集成电路(其可位于功率管理单元的外部)和电池组中的电池监测机制之间传送数据，并且将表示电池组的温度状态的信号传递至监测电池组的温度状态的温度监测电路或机制。功率管理单元可包括单线接口或复用器，该单线接口或复用器在给定时间，基于集成电路所提供的控制信号(例如经由I2C总线或接口)将信号线从电池组选择性地耦接至集成电路或温度监测电路。通过这种方式，功率管理单元可减少与电池监测机制进行通信以及传递信号所需的信号线的数量。

Description

经由单线的电池的通信和监测
背景技术
技术领域
所描述的实施例涉及用于监测电池组并与电池组进行通信的技术。更具体地，所描述的实施例涉及用于经由公共信号线对数据和表示电池组的温度状态的信号进行传送的技术。
背景技术
便携式电子设备的不断增长的功能和性能在某种程度上是由于诸如电池组之类的电源上的进步。便携式电子设备中的现代的电池组通常包括对电池组的特性进行监测的电路，例如，电池组中的电池两端的电压、充电电流、内阻、可用容量等等。该信息通常经由一条或多条信号线被传送至主机便携式电子设备。
此外，为了安全起见，至少周期性地对电池组的温度进行监测通常是重要的。例如，可在充电期间对电池组的温度进行监测。电池组的温度通常从用于传递电池组的其他特性的电子设备经由独立信号线传递至主机便携式电子设备。
然而，使用独立信号线来传递电池组特性和温度占用了便携式电子设备中的宝贵区域或基板面，从而增加了成本。此外，这些独立信号线增加了便携式电子设备中的复杂性和功耗。
发明内容
所描述的实施例包括功率管理单元，该功率管理单元允许公共信号线在集成电路(其可位于功率管理单元的外部)和电池组中的电池监测机制之间传送数据，并且将表示电池组的温度状态的信号传递至对电池组的温度状态进行监测的温度监测电路或机制。具体地，功率管理单元可包括单线接口或复用器，所述单线接口或复用器在给定时间，基于由集成电路(例如，经由I2C总线或接口)提供的控制信号(例如定时信号)将信号线从电池组选择性地耦接至集成电路或温度监测电路。通过这种方式，功率管理单元可减少与电池监测机制进行通信以及传递信号所需要的信号线的数量。
温度状态可指示对电池组进行充电是否安全。因此，功率管理单元可在电池组耦接至充电器时选择性地耦接电池组和温度监测电路。此外，为了安全起见，选择性地耦接至温度监测电路可为周期性的。此外，该耦接可为复用器的默认结构或状况，并且功率管理单元可在复用器选择性地耦接电池组和集成电路之后的一定时间间隔后，恢复至该默认状况。通过这种方式，即使集成电路未提供控制信号，也可对电池组的温度状态进行监测。
在主机(例如集成电路)处于节电模式(诸如“睡眠”模式)的一些实施例中，可使用信号线来传递来自电池监测机制的唤醒信号以将该主机转换为正常操作模式。由于能够在集成电路或温度监测电路选择性地耦接至电池组时传递该唤醒信号，因此该唤醒信号可通过功率管理单元中的唤醒电路和/或温度监测电路来检测。
在一些实施例中，当复用器将信号线选择性地耦接至集成电路时，该信号线还经由上拉电阻器被耦接至供电电压，使得该信号线被拉至该供电电压。
另一实施例提供电子设备，该电子设备包括电池组、集成电路和功率管理单元，该集成电路和功率管理单元通过信号线耦接至电池组。该电池组可包括：电池；电池监测机制，该电池监测机制对电池的特性进行监测；温度传感器；以及信号线，该信号线电耦接至电池监测机制和温度传感器。
另一实施例提供一种用于在信号线上传递表示电池组的温度状态的信号和在集成电路和电池组之间传送数据的方法，该方法可由功率管理单元来执行。基于该控制信号，功率管理单元将信号线选择性地耦接至与电池组中的电池监测机制进行通信的集成电路。随后，基于该控制信号，功率管理单元将信号线选择性地耦接至对电池组的温度状态进行测定的温度监测电路。
附图说明
图1给出描述根据本公开的实施例的包括功率管理单元、集成电路和电池组的电子设备的框图；
图2给出描述根据本公开的实施例的图1的电子设备中的功率管理单元的框图；
图3给出描述根据本公开的实施例的图2的功率管理单元的操作的框图；
图4给出描述根据本公开的实施例的图2的功率管理单元的操作的框图；
图5给出描述根据本公开的实施例的图2的功率管理单元的操作的时序图；
图6给出描述根据本公开的实施例在信号线上传递表示电池组的温度状态的信号和在集成电路和电池组之间传送数据的方法的流程图。
需注意，相似的附图标号是指整个附图中的相应部件。此外，相同部件的多个实例由公共前缀进行标定，该公共前缀通过破折线与实例标号分隔开。
具体实施方式
图1给出描述电子设备100的框图，该电子设备包括功率管理单元110、集成电路112(诸如处理器、图形处理器和/或系统级芯片)和电池组114。电池组114可包括：电池116，该电池经由连接器118提供电力至电子设备100；电池监测机制或BMM120(诸如控制逻辑和/或固件，有时统称为“电池能源管理电路(gas gauge)”)，该电池监测机制或BMM对电池组114和/或电池116的一个或多个物理特性(诸如电压、电流、内阻、容量、充电时间等等)进行监测；温度传感器122(诸如热敏电阻器)，该温度传感器对电池组114和/或电池116的温度进行测量；和信号线124，该信号线将电池监测机制120和温度传感器122电耦接至功率管理单元110。
需注意，电池组114通过三条信号线(而不是四条)电耦接至电子设备100的其余部分，该三条信号线包括与功率和接地连接器118相关联的信号线(为了清楚起见未示出)和信号线124(如下所述，其将温度监测和数据通信相结合)因此，减小了电子设备100中与电池组114交互所需的区域，从而降低了电池组114和电子设备100的成本和复杂性。
信号线数量的该减少是由信号线124在电池监测机制120和集成电路112之间传送数据和对来自表示电池组114和/或电池116的温度(更一般地说，温度状态)的温度传感器122的信号进行传递的交替使用促成的。信号线124的该共享是由功率管理单元110促成的。具体地，功率管理单元110可包括单线接口(SWI)126。在以下的讨论中，将单线接口126描述为复用器，集成电路112在用于与电池监测机制120传送数据的信号线128上执行单线通信协议，诸如HDQ串行数据接口(购自TexasInstruments,Inc.(Dallas,Texas))。(然而，在其他实施例中，单线接口126执行单线通信协议。)
图2给出描述功率管理单元110(图1)的框图。功率管理单元110包括：电池连接器210，该电池连接器电耦接至信号线124(图1)；集成电路(IC)连接器212，该集成电路连接器经由信号线128(图1)电耦接至集成电路112；接口电路214，该接口电路经由接口连接器208接收来自图1中的集成电路112的控制信号(诸如定时信号)(更一般地说，用于控制复用器218的一个或多个指令、命令或信号)；温度监测电路216(或温度监测机制)，其对图1中的电池组114和/或电池116的温度状态进行监测；和复用器218。例如，可经由I2C总线或接口(购自NXPSemiconductors,Inc.(Eindhoven,The Netherlands))来接收控制信号。然而，可使用诸如串行外围接口总线之类的各种通信技术和协议将控制信号从集成电路112(图1)传递至功率管理单元110。此外，如图2所述，温度监测电路216可包括对通过温度传感器122(图1)的电流进行驱动的电流源220和将信号线124(图1)上所产生的电压进行输出的缓冲器或放大器222(诸如运算放大器)。
基于控制信号，复用器218选择性地耦接下列中的一者：电池连接器210和集成电路连接器212，以及电池连接器210和温度监测电路216。通过这种方式，在给定时间，信号线124(图1)传递下列中的一者：表示温度状态的信号以及集成电路112(图1)和电池监测机制120(图1)之间的通信。因此，功率管理单元110可有利于减少用于与电池组114(图1)进行交互的连接器和信号线的数量。
需注意，温度状态可指示对电池组114(图1)中的电池116进行充电是否安全。因此，温度状态可包括电池组114和/或电池116(图1)的绝对或相对温度，其可由放大器222输出的电压来表示。例如，在温度传感器122(图1)包括热敏电阻器的实施例中，电阻可根据电池组114和/或电池116(图1)的温度，在约2kΩ和50kΩ之间变化。在这些实施例中，放大器222所输出的电压可在0.1V和2.5V之间变化。(因此，温度状态可基于由图1中的温度传感器122所提供的模拟信号进行测定。)然而，在其他实施例中，温度监测电路216包括数字逻辑，该数字逻辑将信号线124(图1)上的信号转换为表示温度状态的一个或多个数字值。在这些实施例中，温度状态可包括：电池组114和/或电池116(图1)的热状况，诸如“充电安全”或“充电不安全”；和/或基于温度状态对电池组114和/或电池116(图1)的充电上的限制(诸如充电电流不可超过800、900或1000mA)。
重新参照图1，出于这些安全考量，在电池组114耦接至充电器130时(该充电器接收到来自适配器132的电力，该适配器能够将家用交流(AC)电转换为电子设备110所使用的直流(DC)电)，功率管理单元110可选择性地耦接电池组114和温度监测电路216(图2)。(在图1中，经由电子设备100中的接地可提供至充电器130的返回路径。)如下参照图5进一步所描述的，为了安全起见，至温度监测电路216(图2)的选择性耦接可为周期性的(通过这种方式，即使在集成电路112中硬件或软件故障的情况下，也可针对潜在不安全状况继续对电池组114和/电池116的温度状态进行监测)。此外，电池组114和温度监测电路216(图2)的耦接可为复用器218(图2)的默认配置或状况，并且功率管理单元110可在复用器218(图2)选择性地耦接电池组114和集成电路112之后的一定时间间隔后(诸如500ms)，恢复至该默认状况。通过这种方式，即使集成电路112未提供控制信号，也能够对电池组114和/或电池116的温度状态进行监测。
需注意，经由上拉电阻器可将耦接集成电路112和功率管理单元110的信号线128电耦接至供电电压(诸如1.8V)，使得信号线124在复用器218(图2)选择性地耦接集成电路112和电池组114时被拉至该供电电压。
在主机(例如集成电路112)处于节电模式(诸如“睡眠”模式)的一些实施例中，可使用信号线124来传递来自电池监测机制120的唤醒信号以将该主机转换为正常操作模式(即，在电池监控机制120暂时为“主”并且集成电路112暂时为“从”的实施例中，可使用信号线124来指示诸如低电池电压之类状况的发生，在这种情况下电池监测机制120想要唤醒集成电路112并使其成为“主”)。由于能够在集成电路112或温度监测电路216(图2)选择性地耦接至电池组114时传递该唤醒信号，因此该唤醒信号可通过功率管理单元110中的唤醒电路和/或温度监测电路216(图2)来检测。
这在图2中示出。具体地，功率管理单元110可包括唤醒电路224，该唤醒电路在复用器218将集成电路112(图1)选择性地耦接至电池组114(图1)时检测唤醒信号。例如，在信号线或总线闲置在标称值1.8V时，唤醒信号可为信号线124(图1)上的高低转换。此外，如图2所示，唤醒电路224可包括缓冲器或能够检测表示唤醒信号的数字值的逻辑门。(因此，唤醒电路224可充当通用输入/输出引脚。)随后，可将该数字值传递至集成电路112(图1)。
此外，温度监测电路216可包括比较器226和与门228(更一般地说，控制逻辑)，以用于在电池组114和/或电池116(图1)的温度状态正在被监测时检测唤醒信号。(因此，比较器226和与门228可构成唤醒电路。)具体地，在温度状态正在被监测时，来自电池监测机制120的唤醒信号可包括将信号线124(图1)上的电压拉至与图1中的温度传感器122相关联的最低电压水平以下(诸如低于0.1V的电压)。该低压唤醒信号可通过比较器226来检测。如果如控制信号所指示，复用器218当前选择性地耦接温度监测电路216和电池组114(图1)，与门228可输出指示唤醒信号存在的数字值。该数字值可被传递至集成电路112(图1)。
在图3和图4中进一步描述功率管理单元110的操作。图3给出描述功率管理单元110在所谓的“电池能源管理电路模式”期间的操作的框图，如图3中的粗线所示，其中复用器218将信号线128选择性地耦接至信号线124(例如，集成电路112与电池监测机制120传送数据)。在信号线128选择性地耦接至信号线124时，信号线124上的标称电压可被上拉至供电电压(诸如1.8V)。
如前所述，在后续的“温度监测模式”期间，复用器218可基于控制信号选择性地耦接温度监测电路216和信号线124。或者，复用器218可在将信号线128选择性地耦接至信号线124之后的一定时间间隔后，恢复至默认状况(从而，温度监测模式)。如下参照图5进一步所描述，由于这些机制中的任一机制，电池能源管理电路模式的持续时间可为500ms。更一般地，该持续时间可为电池组114和/或电池116的热时间常数的一小部分，使得温度状态在该持续时间期间无明显变化。
图4给出描述功率管理单元110在温度监测模式期间的操作的框图。如前所述，如图4中的粗线所示，温度监测电路216可周期性地监测电池组114和/或电池116的温度状态。例如，如下参照图5进一步所描述，在温度监测模式期间，温度监测电路216每10ms可对温度状态进行为时200μs的监测。重申一次，可基于电池组114和/或电池116的热时间常数对该占空比和监测周期进行选择，使得温度状态在温度监测电路216对温度状态的测定之间无明显变化。
需注意，从温度监测模式到电池能源管理电路模式的转换可经由接口电路214由集成电路112来启动。如果主机处于节电或睡眠模式，电池监测机制120可通过经由信号线124传递唤醒信号首先唤醒该主机。在集成电路112处于正常操作模式之后，该集成电路可指示功率管理单元110(从而，复用器218)转换为电池能源管理电路模式。
图5给出描述功率管理单元110的操作的时序图500。在温度监测模式510期间，控制信号512每10ms可促成复用器218对温度监测电路216和温度传感器122(图1-4)的为时200μs的选择性耦接。在温度监测期间，信号线124(图1和图3-4)上的信号514。可在约0.1V和2.5V之间变化(根据图1和图3-4中的电池组114和/或电池116的温度)。类似地，在电池能源管理电路模式516期间，控制信号512可促成复用器218对集成电路112和电池监测机制120(图1和图3-4)的为时约500ms的选择性耦接，使得可使用单线通信协议对数据518进行传送。
我们现在对方法的实施例进行描述。图6给出描述方法600的流程图，该方法用于在信号线上传递表示电池组(或电池)的温度状态的信号并且在集成电路和电池组之间传送数据，该方法可由功率管理单元(诸如图1中的功率管理单元110)来执行。基于控制信号，功率管理单元将信号线选择性地耦接至与电池组中的电池监测机制进行通信的集成电路(操作610)。随后，基于该控制信号，功率管理单元将信号线选择性地耦接至对电池组的温度状态进行测定的温度监测电路(操作612)。
在方法600的一些实施例中，可存在更多或更少的操作。此外，可改变操作的顺序，和/或将两个或多个操作合并为单个操作。
重新参照图1，一般来讲，功率管理单元110的功能可在硬件中实现以确保即使在软件和/或部件故障的情况下的安全可靠的操作。然而，在一些实施例中，在电子设备100中执行的操作中的至少一些操作是在软件中实现的。因此，电子设备100可包括存储在可选的存储器子系统134(诸如DRAM或其他类型的易失性或非易失性的计算机可读存储器)中的一个或多个程序模块或指令集，该一个或多个程序模块或指令集可由集成电路112中的处理子系统来执行。(一般来讲，如本领域所公知的，功率管理技术可大部分在硬件中实现而一小部分在软件中实现，或者一小部分在硬件中实现而大部分在软件中实现。)需注意，一个或多个计算机程序可构成计算机程序机制。此外，可选的存储器子系统134中的各个模块中的指令可以下述语言来实现：高级程序语言，面对对象的编程语言，和/或汇编或机器语言。需注意，可对编程语言进行编译或翻译，例如，可配置或配置为由处理子系统执行。
可通过信号线、链路或总线来耦接电子设备100中的部件。尽管将电通信用作例证性的例子，但一般来讲，这些连接可包括信号和/或数据的电通信、光通信或光电通信。此外，在前述实施例中，示出一些部件彼此直接连接，而示出其他部件经由中间部件连接。在每个实例中，互连或“耦接”的方法在两个或更多个节点或端子之间建立一些所需的连通。如本领域的技术人员所了解，这种耦接通常可使用多种电路结构来实现；例如，可使用AC耦接和/或DC耦接。
在一些实施例中，这些电路、部件和设备的功能性可通过下列的一种或多种来实现：专用集成电路(ASICs)、现场可编程门阵列(FPGAs)和/或数字信号处理器(DSPs)。此外，电路和部件可使用双极性PMOS和/或NMOS门或晶体管来实现，并且这些实施例中的信号可包括具有近似离散值的数字信号和/或具有连续值的模拟信号。此外，部件和电路可为单端型或差分型，并且电源可为单极性或双极性。
此外，充电器130可包括使用模拟和/或数字电路系统实现的硬件和/或软件的任意结合，并且可包括一个或多个处理器、易失性和非易失性的存储器。在一些实施例中，充电器130包括多于一个的芯片或芯片组，并且在其他实施例中，充电器130可与集成电路112中执行充电器130的功能中的一些功能的系统管理控制器(SMC)结合操作。在这些实施例中，充电器和SMC可在主-从或从-主配置下操作。
此外，电池组114可以是能够对电子设备100供电的任何类型的电池组，并且可通过任何技术来实现。在一些实施例中，电池组114包括多于一个的独立电池和/或电池单元。
对包括本文所描述的一个或多个电路的集成电路或集成电路的一部分进行设计的过程的输出可为诸如磁带或光盘或磁盘之类的计算机可读介质。该计算机可读介质可使用对可被物理地实例化为集成电路或集成电路的一部分的电路系统进行描述的数据结构或其他信息来编码。尽管多种格式可用于这种编码，但通常将这些数据结构写作：Caltech中介格式(CIF)，Calma GDS II数据流格式(GDSII)或电子设计交换格式(EDIF)。集成电路设计领域的技术人员能够从以上详细描述的类型的示意图和对应描述中研发出这种数据结构，并且在计算机可读介质上对该数据结构进行编码。集成电路制造领域的技术人员能够使用这种编码的数据制造出包括本文所描述的一个或多个电路的集成电路。
电子设备100可包括多种设备，该多种设备可包括电池组并且可接收来自适配器或充电器的电流，该多种设备包括：膝上型计算机，多媒体播放器(诸如MP3播放器)，电器，小型笔记本计算机/上网本，平板电脑，智能手机，蜂窝电话，网络设备，机顶盒，个人数字助理(PDA)，玩具，控制器，数字信号处理器，游戏机，设备控制器，电器中的计算引擎，消费型电子设备，便携式计算设备或便携式电子设备，个人备忘记事本，和/或其他电子设备。
尽管我们使用特定的部件来描述电子设备100，但在可供选择的替代性实施例中，不同的部件和/或子系统可存在于电子设备100中。例如，电池114可包括保护电路以防止电池116在操作期间被损坏。此外，一个或多个部件可能不存在于电子设备100中。此外，在一些实施例中，电子设备100可包括图1中未示出的一个或多个附加部件。此外，尽管在图1中示出了单独组件，但在一些实施例中，可将给定组件中的一些或全部整合进电子设备100中的一个或多个其他组件，和/或可改变电子设备100中组件的位置。
在前述描述中，我们涉及到“一些实施例”。需注意，“一些实施例”描述了所有可能实施例的子集，但并未规定该实施例的相同子集。
前述的描述旨在使得本领域的任何技术人员能够实现和使用本公开，并且在特定应用及其要求的上下文中提供。此外，仅出于例证和描述的目的，给出本公开的实施例的前述描述。它们并不旨在为穷举性的或将本公开限制于所公开的形式。因此，许多修改和变型对于本领域熟练的从业者将是显而易见的，并且本文所定义的一般性原理可在不脱离本公开的精神和范围的前提下应用于其他实施例和应用。此外，前述实施例的讨论并不旨在限制本公开。因此，本公开并不旨在限于所示出的实施例，而是被赋予与本文所公开的原理和特征一致的最宽范围。

Claims (20)

1.一种功率管理单元，包括：
电池连接器，所述电池连接器被配置为从电池组耦接至信号线；
集成电路连接器，所述集成电路连接器被配置为耦接至与所述电池组中的电池监测机制通信的集成电路；
接口电路，所述接口电路被配置为接收来自所述集成电路的控制信号；
温度监测电路，所述温度监测电路被配置为监测所述电池组的温度状态；和
复用器，所述复用器被耦接至所述电池连接器、所述集成电路连接器、所述接口电路和所述温度监测电路，并且被配置为基于所述控制信号选择性地耦接下述中的一者：所述电池连接器和所述集成电路连接器，以及所述电池连接器和所述温度监测电路，使得在给定时间，所述信号线传递下述中的一者：表示所述温度状态的信号以及所述集成电路与所述电池监测机制之间的通信。
2.根据权利要求1所述的功率管理单元，其中所述复用器周期性地耦接所述电池连接器和所述温度监测电路。
3.根据权利要求1所述的功率管理单元，其中所述复用器的默认状况耦接所述电池连接器和所述温度监测电路；并且
其中所述功率管理单元被配置为在所述复用器选择性地耦接所述电池连接器和所述集成电路连接器之后的一定时间间隔后，恢复至所述复用器的默认状况。
4.根据权利要求1所述的功率管理单元，其中所述集成电路连接器进一步被配置为经由上拉电阻器耦接至供电电压，使得所述信号线在所述复用器选择性地耦接所述电池连接器和所述集成电路连接器时被拉至所述供电电压。
5.根据权利要求1所述的功率管理单元，其中所述功率管理单元被配置为在所述电池组耦接至充电器时，经由所述复用器选择性地耦接所述电池连接器和所述温度监测电路。
6.根据权利要求1所述的功率管理单元，其中所述温度状态指示对所述电池组进行充电是否安全。
7.根据权利要求1所述的功率管理单元，其中所述功率管理单元还包括唤醒电路，所述唤醒电路被配置为检测来自所述电池监测机制的位于所述信号线上的唤醒信号；并且
其中所述唤醒信号将所述集成电路从节电模式转换为正常操作模式。
8.根据权利要求1所述的功率管理单元，其中所述温度监测电路被配置为在监测所述温度状态时，检测所述信号线上的唤醒信号；并且
其中所述唤醒信号将所述集成电路从节电模式转换为正常操作模式。
9.一种功率管理单元，包括：单线接口，所述单线接口被配置为耦接至电池组，并且被配置为基于控制信号，将位于所述功率管理单元的外部的集成电路和所述电池组之间的通信，和表示所述电池组的温度状态的信号选择性地传递至温度监测机制。
10.根据权利要求9所述的功率管理单元，其中所述单线接口的默认配置选择性地耦接所述电池组和所述温度监测机制；并且
其中所述功率管理单元被配置为在所述电池组选择性地耦接至所述温度监测机制之后的一定时间间隔后，恢复至所述单线接口的默认状况。
11.根据权利要求9所述的功率管理单元，其中所述温度状态指示对所述电池组进行充电是否安全。
12.根据权利要求9所述的功率管理单元，其中所述单线接口进一步被配置为检测来自所述电池组的所述信号线上的唤醒信号；并且
其中所述唤醒信号将所述集成电路从节电模式转换为正常操作模式。
13.一种用于在信号线上传递表示电池组的温度状态的信号和在集成电路和所述电池组之间传送数据的方法，包括：
基于控制信号，将所述信号线选择性地耦接至与所述电池组中的电池监测机制通信的所述集成电路；以及
基于所述控制信号，将所述信号线选择性地耦接至测定所述电池组的温度状态的温度监测电路。
14.一种电子设备，包括：
电池组，其中所述电池组包括：
电池；
电池监测机制，所述电池监测机制被耦接至所述电池并且被配置为监测所述电池的特性；
温度传感器；以及
信号线，所述信号线被耦接至所述电池监测机制和所述温度传感器；
集成电路，所述集成电路被配置为提供控制信号并且与所述电池监测机制进行通信；以及
功率管理单元，其中所述功率管理单元包括：
接口电路，所述接口电路被耦接至所述集成电路并且被配置为接收所述控制信号；
温度监测电路，所述温度监测电路被配置为监测所述电池组的温度状态；以及
复用器，所述复用器被耦接至所述信号线、所述集成电路、所述接口电路和所述温度监测电路，并且被配置为基于所述控制信号选择性地耦接下述中的一者：所述信号线和所述集成电路，以及所述信号线和所述温度监测电路，使得在给定时间，所述信号线传递表示下述中一者的信号：所述温度状态，以及所述集成电路和所述电池监测机制之间的通信。
15.根据权利要求14所述的电子设备，其中所述复用器周期性地耦接所述电池组和所述温度监测电路。
16.根据权利要求14所述的电子设备，其中所述复用器的默认状况耦接所述电池组和所述温度监测电路；并且
其中所述功率管理单元被配置为在所述复用器选择性地耦接所述电池组和所述集成电路之后的一定时间间隔后，恢复至所述复用器的所述默认状况。
17.根据权利要求14所述的电子设备，其中所述功率管理单元被配置为在所述电池组耦接至充电器时，经由所述复用器选择性地耦接所述电池组和所述温度监测电路。
18.根据权利要求14所述的电子设备，其中所述温度状态指示对所述电池组进行充电是否安全。
19.根据权利要求14所述的电子设备，其中所述功率管理单元还包括唤醒电路，所述唤醒电路被配置为检测来自所述电池监测机制的位于所述信号线上的唤醒信号；并且
其中所述唤醒信号将所述集成电路从节电模式转换为正常操作模式。
20.根据权利要求14所述的电子设备，其中所述温度监测电路被配置为在监测所述温度状态时检测所述信号线上的唤醒信号；并且
其中所述唤醒信号将所述集成电路从节电模式转换为正常操作模式。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9465421B2 (en) * 2013-03-15 2016-10-11 Broadcom Corporation Partitioned switch mode power supply (SMPS) interface
US10033213B2 (en) * 2014-09-30 2018-07-24 Johnson Controls Technology Company Short circuit wake-up system and method for automotive battery while in key-off position
CN106294238B (zh) * 2015-05-15 2023-09-01 杭州纳雄科技有限公司 单线供电数据传输电路及传输方法
US9918373B2 (en) * 2015-10-14 2018-03-13 The Watt Stopper, Inc. Methods and apparatus for providing DC power for low voltage lighting
US10128546B2 (en) * 2016-06-07 2018-11-13 Ford Global Technologies, Llc Battery communication system for battery packs
KR102202614B1 (ko) 2017-09-19 2021-01-12 주식회사 엘지화학 배터리 관리 시스템 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR102259970B1 (ko) 2017-10-13 2021-06-02 주식회사 엘지에너지솔루션 데이터 입력 스케쥴링 장치
KR102674951B1 (ko) 2018-01-22 2024-06-14 삼성전자주식회사 광 신호를 이용하여 배터리 셀을 관리하기 위한 데이터를 송수신하는 배터리 관리 시스템
US10994617B2 (en) 2018-11-19 2021-05-04 Ford Global Technologies, Llc Distributed battery thermal runaway detection

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5504416A (en) * 1993-12-15 1996-04-02 Unitrode Corporation Battery charger circuit including battery temperature control
US20030117112A1 (en) * 2001-12-24 2003-06-26 Huei-Chiu Chen Method and apparatus for implementing smart management of a rechargeable battery
CN101529646A (zh) * 2006-07-19 2009-09-09 A123系统公司 用于监控和平衡电池组中的电池的方法和系统
CN101741403A (zh) * 2008-11-10 2010-06-16 索尼爱立信移动通信日本株式会社 无线通信装置及电源装置

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3534241A (en) * 1968-09-17 1970-10-13 Texas Instruments Inc Battery charger
US5414860A (en) 1991-01-29 1995-05-09 International Business Machines Incorporated Power management initialization for a computer operable under a plurality of operating systems
US5371453A (en) 1993-01-28 1994-12-06 Motorola, Inc. Battery charger system with common charge and data exchange port
FR2714772B3 (fr) 1993-12-31 1996-04-05 Texas Instruments France Perfectionnements apportés à des batteries d'alimentation.
TW348325B (en) 1996-01-26 1998-12-21 Yamaha Motor Co Ltd Method and apparatus for monitoring deterioration of a storage battery
US5912548A (en) 1996-07-30 1999-06-15 Dallas Semiconductor Corp. Battery pack monitoring system
JP4339423B2 (ja) 1998-02-13 2009-10-07 ソニー株式会社 バッテリパック、バッテリシステム及びバッテリシステムの充電制御方法
US6005367A (en) 1998-07-14 1999-12-21 Centurion International, Inc. Smart power system
SE522234C2 (sv) * 1998-08-25 2004-01-27 Ericsson Telefon Ab L M Sätt och anordning avseende temperaturavkänning i elektriska kretsar
WO2001080396A1 (fr) 2000-04-13 2001-10-25 Makita Corporation Adaptateur pour chargeur de batterie
US6549014B1 (en) * 2002-02-15 2003-04-15 Power Designers, Llc Battery monitoring method and apparatus
US6963186B2 (en) 2003-02-28 2005-11-08 Raymond Hobbs Battery charger and method of charging a battery
JP2004311240A (ja) * 2003-04-08 2004-11-04 Fuji Photo Film Co Ltd 電源装置
US20070257642A1 (en) 2003-06-19 2007-11-08 Sean Xiao Battery cell monitoring and balancing circuit
US7317298B1 (en) 2003-07-01 2008-01-08 American Power Conversion Corporation Discharging battery monitoring
US7439706B2 (en) 2003-10-07 2008-10-21 Akg Acoustics Gmbh Battery determination system for battery-powered devices
JP2005131770A (ja) 2003-10-31 2005-05-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池パック、電動工具及び電動工具システム
JP2005245062A (ja) 2004-02-24 2005-09-08 Matsushita Electric Works Ltd 充電制御装置及び充電式電動工具セット
KR100696780B1 (ko) 2004-11-29 2007-03-19 삼성에스디아이 주식회사 배터리팩의 모니터링 장치 및 그 방법
US7408326B2 (en) 2005-04-08 2008-08-05 Texas Instruments Incorporated Battery pack system interface with multiple mode control states
DE602006018510D1 (de) 2005-10-21 2011-01-05 Stryker Corp System und verfahren zum wiederaufladen einer harschen umgebung ausgesetzten batterie
KR101370351B1 (ko) 2006-11-20 2014-03-05 삼성전자 주식회사 컴퓨터 및 그 전원제어방법
US8274261B2 (en) * 2007-07-13 2012-09-25 Black & Decker Inc. Cell monitoring and balancing
JP4442660B2 (ja) 2007-08-10 2010-03-31 株式会社デンソー 車両システム
US8212517B2 (en) 2008-01-07 2012-07-03 Google Inc. Battery type sensing method and device for sensing battery type
US20090230923A1 (en) * 2008-03-14 2009-09-17 Eveready Battery Company, Inc. Battery management circuit
CA2720744A1 (en) 2008-04-09 2009-10-15 Lek Pharmaceuticals D.D. Granulation of active pharmaceutical ingredients
KR101042768B1 (ko) * 2008-06-03 2011-06-20 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 그 충전 방법
US8269458B2 (en) * 2008-10-07 2012-09-18 Black & Decker Inc. Shared control of thermistor and dual purpose thermistor line
JP5390925B2 (ja) * 2009-04-24 2014-01-15 パナソニック株式会社 電池パック
JP5821000B2 (ja) 2009-08-24 2015-11-24 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 充電回路
US8319479B2 (en) * 2010-03-23 2012-11-27 Ememory Technology Inc. Method of estimating battery recharge time and related device
KR101181822B1 (ko) * 2010-10-13 2012-09-11 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 방법, 이를 이용하는 전력 저장 장치
WO2012054473A1 (en) * 2010-10-18 2012-04-26 Johns Hopkins University Battery phase meter to determine internal temperatures of lithium-ion rechargeable cells under charge and discharge
US9054528B2 (en) * 2010-12-22 2015-06-09 Atmel Corporation Event system and timekeeping for battery management and protection system
US9806547B2 (en) * 2011-09-29 2017-10-31 Texas Instruments Incorporated Circuits, devices, methods and systems to secure power-up for battery operating devices even with low current chargers and to execute other performances
JP6196300B2 (ja) * 2013-05-28 2017-09-13 京セラ株式会社 電池パック及び携帯電子機器
US10103556B2 (en) * 2015-11-17 2018-10-16 Motorola Solutions, Inc. Load side method of blocking charger voltage from a battery load

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5504416A (en) * 1993-12-15 1996-04-02 Unitrode Corporation Battery charger circuit including battery temperature control
US20030117112A1 (en) * 2001-12-24 2003-06-26 Huei-Chiu Chen Method and apparatus for implementing smart management of a rechargeable battery
CN101529646A (zh) * 2006-07-19 2009-09-09 A123系统公司 用于监控和平衡电池组中的电池的方法和系统
CN101741403A (zh) * 2008-11-10 2010-06-16 索尼爱立信移动通信日本株式会社 无线通信装置及电源装置

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