CN104578324A - 电池驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的电池驱动装置包括电池、多个负载、系统单元以及电池电能管理器；电池输出电池电压；电池电能管理器连接电池、多个负载及系统单元，且检测电池电压，并具有低电压阈值和截断阈值，低电压阈值高于截断阈值；在电池电压等于或低于低电压阈值时，电池电能管理器将从电池向多个负载中的至少一者的供电关闭，且输出暂存指令，使系统单元进行暂存作业；在电池电压等于或低于截断阈值时，电池电能管理器停止供电至多个负载和系统单元。

Description

电池驱动装置
技术领域
本发明涉及利用电池驱动的电子装置，尤其是指一种能够延长电池使用时间的电池驱动装置。
背景技术
可携式电子产品通常是采用电池来作为主要的电源，在目前可携式电子产品的电池电能管理电路中，通常是设定为若电池的电能低于3.5伏特(V)，也就是电池剩下约5％-10％的电能时，电池电能管理电路就会强制使可携式电子产品开始对目前数据暂存(suspend)，以避免电池电能过低导致丧失数据。
由上述的说明可知，一般可携式电子产品会因为低电量(即电池剩下约5％-10％的电能)而强制对目前数据进行暂存，但实际上，5％-10％的电能仍可使可携式电子产品正常工作一段时间，只是目前的可携式电子产品都没有通过有效方式或手段来利用这5％-10％的电能。
若直接将电池的低电量设定在0％时，一般可携式电子产品会产生误动作，所以直接下调电池的低电量设定是无法延长电池使用时间。
此外，若可携式电子产品有电池盖的设计时，电池盖是用以避免电池从可携式电子产品上掉落。换言之，使用者将电池盖打开时，电池有可能会从可携式电子产品上掉落，这样，可携式电子产品上正在处理的数据将会来不及暂存，而使数据丧失，尤其是工业用的可携式电子产品，更是不容许这样的情况发生。
发明内容
有鉴于上述问题，本发明的电池驱动装置能够延长电池放电电压的使用范围，并且，能够在电池被拆离电池驱动装置时通知电池驱动装置进行数据暂存作业，从而避免数据丧失。
为了实现上述目的，本发明的电池驱动装置包括电池、多个负载、系统单元以及电池电能管理器。电池输出电池电压。电池电能管理器连接电池、多个负载及系统单元，且检测电池电压，并具有低电压阈值和截断阈值，低电压阈值高于截断阈值。在电池电压等于或低于低电压阈值时，电池电能管理器将从电池向多个负载中的至少一者的供电关闭，且输出暂存指令，使系统单元进行暂存作业。在电池电压等于或低于截断阈值时，电池电能管理器停止供电至多个负载和系统单元。
如此，本发明的电池驱动装置能够通过电池电能管理器而将低电压阈值设定为更靠近最低电压(即0伏特)，且能够避免电池驱动装置发生误动作，从而有效延长电池放电电压的使用范围。
优选电池电能管理器包括开关、第一电压检测单元以及第二电压检测单元。开关连接电池和系统单元。第一电压检测单元和第二电压检测单元分别检测电池电压。第一电压检测单元在电池电压等于或低于低电压阈值时停止供电至多个负载中的至少一者并输出暂存指令以使系统单元进行暂存作业。该第二电压检测单元在电池电压等于或低于该截断阈值时控制该开关断开，以使该电池和该系统单元间形成断路。
优选电池电能管理器还包括滤波单元，该滤波单元连接在电池和第一电压检测单元之间，用以滤除电池电压短暂瞬间地降低，从而避免发生误动作。
优选电池驱动装置还包括电池盖和连接于电池的电池盖检测器。电池盖检测器在电池盖被开启时输出暂存指令以使系统单元进行暂存作业。电池电能管理器还包括与门单元，该与门单元具有输入端和输出端。输入端连接系统单元、电池盖检测器及第一电压检测单元。输出端连接多个负载和系统单元。如此，电池盖被开启后，电池盖检测器便可通知系统单元进行数据暂存，以使系统单元有足够的时间及电能进行数据暂存。
有关本发明所提供的电池驱动装置的详细构造、特点或工作方式，将在后续的实施方式详细说明中予以描述。然而，本发明技术领域的技术人员应该可以理解这些详细说明以及实施本发明所列举的特定实施例，仅用于说明本发明，并非用以限制本发明的权利要求范围。
附图说明
图1是表示本发明的电池驱动装置的组成的方块示意图。
图2是图1中电池电压放电的曲线图。
图3是图1中电池电压放电的另一曲线图。
(符号说明)
10...电池驱动装置
11...电池
13...负载
15...系统单元
151...中央处理器
153...微处理器
17...电池电能管理器
171...开关
173...第一电压检测单元
175...第二电压检测单元
177...与门单元
177a...输入端
177b...输出端
179...滤波单元
19...电池盖检测器
VB...电池电压
V1...低电压阈值
V2...截断阈值
S...暂存指令
具体实施方式
以下，配合各附图列举对应的较佳实施例来对本发明的电池驱动装置的组成构件及所实现的效果进行说明。但是，各附图中电池驱动装置的构件、尺寸及外观仅用来说明本发明的技术特征，而非对本发明构成限制。
如图1所示，关于本发明的电池驱动装置10，以可携式电子产品为例来说明。本发明的电池驱动装置10包括电池(battery pack)11、多个负载13、系统单元15以及电池电能管理器17。
在本实施例中，电池11具有电池电压VB，电池11是可重复充电及放电的二次电池，但不以此为限。多个负载13是指接收从电池11供应的电能的终端单元，例如为显示器背光源(LCD backlight)、照相机闪光灯(camera flashlight)、无线射频模块、通用串行总线(Universal SerialBus，USB)以及音频电源等。
系统单元15通常包括中央处理器151(central proces sing unit，CPU)、微处理器(micro proces sor)153、电容器及其相关电路，但这是可携式电子产品的公知技术，因此不再赘述系统单元15的组成及动作，其中，电容器能够储存电能供系统单元15使用。
电池电能管理器17电连接电池11、多个负载13及系统单元15，且检测电池电压VB，并具有低电压阈值V1和截断阈值V2。在本实施例中，低电压阈值V1和截断阈值V2是电压值，且低电压阈值V1高于该截断阈值V2。在电池电压VB等于或低于低电压阈值V1时，电池电能管理器17将从电池11向多个负载13中的至少一者(例如照相机闪光灯与音频电源)的供电关闭，且输出暂存指令S，使系统单元15进行暂存作业。在电池电压VB等于或低于截断阈值V2时，电池电能管理器17停止供电至多个负载13和系统单元15。
请继续参照图1，电池电能管理器17包括开关171、第一电压检测单元173以及第二电压检测单元175。开关171连接电池11和系统单元15，当开关171处于接通状态时，电池11的电能能够通过开关171而传递至系统单元15，但当开关171处于断开状态时，电池11的电能是无法通过开关171而传递至系统单元15，因为开关171已形成断路。
第一电压检测单元173和第二电压检测单元175分别检测电池电压VB。其中，第一电压检测单元173是在电池电压VB等于或低于低电压阈值V1时，停止供应电池11的电能至多个负载13中的至少一者，且输出暂存指令S以使系统单元15进行暂存作业。第二电压检测单元175是在电池电压VB等于或低于截断阈值V2时，控制开关171断开，以使电池11和系统单元15之间形成断路。
本发明的电池驱动装置10还包括电池盖(battery door)(未图示)和连接于电池11的电池盖检测器19，该电池盖检测器19在电池盖被开启时输出暂存指令S，电池盖检测器19输出的暂存指令S与上述的电池电能管理器17输出的暂存指令S相同，都是通知系统单元15进行暂存作业。
电池电能管理器17还包括与门单元177，该与门单元177具有输入端177a和输出端177b。其中，输入端177a连接系统单元15、电池盖检测器19以及第一电压检测单元173，输出端177b连接多个负载13和系统单元15。
以上是本发明的电池驱动装置10的主要组成的说明，随后说明电池驱动装置10如何实现本发明的下述两个目的。其中第一个目的是指：本发明的电池驱动装置10能够延长电池11的放电电压使用范围，第二个目的是指：本发明的电池驱动装置10能够在电池盖被开启时立刻暂存目前处理中的数据，由此避免数据的丧失。
请参照图1和图2所示，在本实施例中，低电压阈值V1设为3伏特，截断阈值V2设定为2.8伏特。一般来说电池电压VB等于3伏特时，电池电能的剩余为0％。若电池电压VB掉到2.8伏特时，电池驱动装置10会强制关机，换句话说正在处理的数据会来不及暂存而丧失。
因此，在本发明中，能够通过电池电能管理器17检测电池电压VB，并在电池电压VB等于或低于低电压阈值V1时，电池电能管理器17停止供电至多个负载13中的至少一者或全部，并输出暂存指令S，来通知系统单元15进行暂存作业、即对目前处理中的数据及软件进行暂存，从而避免数据丧失。
其中，在电池电能管理器17停止供电至多个负载13中的至少一者或全部时，电池电压VB会因为负载13不再消耗电能而向上弹升(如图2中虚线所示)、即电池电压VB回到3伏特以上，这表示：延长电池使用时间T，系统单元15有足够电能及时间对数据进行暂存，用户可在系统单元15完成数据暂存后替换电池并重新启动，从而能够使电池驱动装置10恢复至替换电池前的作业状态。进而，因为电池电压VB向上弹升，所以电池电压VB不会持续往下掉，当电池电能管理器17检测到截断阈值V2发生强制关机的现象时，电池电能管理器17才强制停止供电至负载13和系统单元15。
如此，本发明的电池电能管理器17能够有效增加电池11的放电电压范围，从而实现延长电池11使用时间(life)的目的。
需注意的是，在上述说明中，电池电能管理器17的第一电压检测单元173能够在电池电压VB等于或低于低电压阈值V1时，停止对多个负载13中的至少一者供电，其中，多个负载13中的至少一者是指：若停止供电给其中一个负载13后，电池电压VB能够有效回升至3伏特以上，此时，就可以只关闭一个负载13。但如果需要关闭两个、两个以上或全部负载13才能够使电池电压VB回升至3伏特以上时，则可以选择关闭两个、两个以上或全部负载13。因此，本发明并没有限制第一电压检测单元173停止供电给负载13的数量。
请参照图1和图3，一般来说电池电压VB不稳或是电池11在负载13工作的瞬间发生电池电压VB瞬间急降(drop)，如此，有可能会使电池电压VB瞬间从3伏特以上掉到2.8伏特以下，这样电池电能管理器17就会检测到截断阈值V2而发生强制关机的现象。
因此，为了避免这种现象发生，本发明的电池电能管理器17还包括滤波单元179，该滤波单元179连接在电池11和第一电压检测单元173之间。在本实施例中，滤波单元179为电容器，但实际上，滤波单元179也可以是电阻、电容器及电感器的组合，故不以单一电容器为限。
由于在电池11和第一电压检测单元173之间设有滤波单元179，因此，滤波单元179能够有效滤除瞬间急降的电池电压VB，从而能够避免误动作发生。误动作是指：电池电压VB瞬间短暂地低于截断阈值V2，而使第二电压检测单元175控制开关171形成断路。
此外，若电池电压VB是稳定的，滤波单元179也可以被省略。
接着，为了避免电池突然脱离所引发的数据丧失问题，如图1所示，通常要拆离电池11前必须先开启电池盖(未图示)。因此，本发明的电池驱动装置10能够通过电池盖检测器19检测电池盖是否被开启，并且在电池盖被开启时，直接输出暂存指令S来命令系统单元15对目前处理中的数据进行暂存，然后，在电池11被取出后，电池电压VB瞬间会降至2.8伏特，也就是第一电压检测单元173会检测到电池电压VB低于低电压阈值V1，而关闭负载13，以避免负载13消耗系统单元15的电容器储存的电能，并利用系统单元15上的电容器储存的电能来完成暂存作业，来避免数据丧失。在电池11被取出的同时，第二电压检测单元175也会检测到电池电压VB低于截断阈值V2，所以开关171也会形成断路状态。所以，本发明的电池驱动装置10能够有效避免因更换电池11而发生数据丧失的问题。
若电池驱动装置的电池是不可拆的，也就是没有电池盖时，电池盖检测器和电池电能管理器的与门单元也可以被省略。
从先前技术中可知一般可携式电子产品的设定电池电压低于3.5伏特左右，但本发明是能够有效地将电池使用至最低点、即0％，如此来延长电池的使用时间。另外，当要替换电池时，可率先通知系统单元进行暂存，以争取暂存时间，从而降低目前数据丧失的风险。
最后，再次强调本发明在上述实施例中所公开的构成组件，仅为举例说明，并非用来限制本申请的范围，其他等效组件的替代或变化，亦应为本申请的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种电池驱动装置，其特征在于包括：
电池，其输出电池电压；
多个负载；
系统单元；以及
电池电能管理器，其连接所述电池、多个所述负载及所述系统单元，且检测所述电池电压，
所述电池电能管理器具有低电压阈值和截断阈值，且该低电压阈值高于该截断阈值，在所述电池电压等于或低于所述低电压阈值时，所述电池电能管理器将从所述电池向多个所述负载中的至少一者的供电关闭，且输出暂存指令，使所述系统单元进行暂存作业，当所述电池电压等于或低于所述截断阈值时，所述电池电能管理器停止供电至多个所述负载和所述系统单元。
2.如权利要求1所述的电池驱动装置，其特征在于，
所述电池电能管理器包括开关、第一电压检测单元以及第二电压检测单元，
所述开关系连接所述电池和所述系统单元，
所述第一电压检测单元和所述第二电压检测单元分别检测所述电池电压，
所述第一电压检测单元在所述电池电压等于或低于所述低电压阈值时，停止供电至多个所述负载中的至少一者并输出所述暂存指令，
所述第二电压检测单元在所述电池电压等于或低于所述截断阈值时，控制所述开关断开以使所述电池和所述系统单元间形成断路。
3.如权利要求2所述的电池驱动装置，其特征在于，
所述电池电能管理器还包括滤波单元，该滤波单元连接在所述电池和所述第一电压检测单元之间。
4.如权利要求2所述的电池驱动装置，其特征在于，
所述电池驱动装置还包括电池盖和连接于所述电池的电池盖检测器，
所述电池盖检测器在所述电池盖被开启时输出暂存指令，使所述系统单元进行暂存作业。
5.如权利要求4所述的电池驱动装置，其特征在于，
所述电池电能管理器还包括与门单元，该与门单元具有输入端和输出端，
所述输入端连接所述系统单元、所述电池盖检测器及所述第一电压检测单元，
所述输出端连接多个所述负载和所述系统单元。
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