CN104659866B - 充电电池温度检测方法、电源管理装置及电子系统 - Google Patents
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Abstract
本发明披露了充电电池温度检测方法、电源管理装置及电子系统。该充电电池温度检测方法，用于一电子系统，包含有当一外部电源输入该电子系统的一电源转换模块时，检测该电子系统的一处理器的状态；以及根据该处理器的状态，决定将该电子系统中一热敏电阻导通至一电量计或一充电控制电路，以由该电量计或该充电控制电路通过该热敏电阻判断一温度感测结果；其中，该热敏电阻相邻于一充电电池，并具有可根据该充电电池的温度变化的一电阻值，该温度感测结果相关于该电阻值。
Description
技术领域
本发明涉及一种充电电池温度检测方法、电源管理装置及电子系统，特别是涉及一种可针对处理器的状态而切换电路以于充电时避免充电电池温度过热的充电电池温度检测方法、电源管理装置及电子系统。
背景技术
随着便携式电子装置的普及，可重复充电的充电电池的需求与日俱增。然而，由于充电电池充电时的电流会产生电流热效应，可能导致充电中的充电电池过热。一旦充电电池过热，将导致热失控（thermal runaway）而损害充电电池，甚至会引发爆炸等问题。为确保充电安全，便携式电子装置通常于充电电池周围配置一热敏电阻，并配合一电量计以检测充电电池的温度。也就是说，电量计会根据热敏电阻的电阻值检测充电电池的温度，并对应输出一温度感测结果至处理器，而处理器可将温度感测结果传递至充电控制电路，则充电控制电路可控制充电电路输出至充电电池的充电电流大小，从而调节充、放电的运作，避免产生热失控。
由上述可知，电量计所测得的温度感测结果需通过处理器转发至充电控制电路，倘若处理器死机而无法正常运作时，充电控制电路将无法根据温度感测结果，控制充电电路调节充电电流，则可能影响充电安全。此外，为确保充电控制电路可正确判断充电电池的温度，即使便携式电子装置关机或休眠时，处理器亦须消耗电量以传递温度感测结果至充电控制电路。因此，当处理器操作于不同状态时，如何确保充电安全性，就成为业界所努力的目标之一。
发明内容
因此，本发明主要提供一种电源管理装置、电子系统及其充电电池温度检测方法，可针对处理器的状态而切换电路，因此不论处理器是否操作于工 作状态，充电时均可避免充电电池温度过热。
本发明揭示一种一种充电电池温度检测方法，用于一电子系统，包含有当一外部电源输入该电子系统的一电源转换模块时，检测该电子系统的一处理器的状态；以及根据该处理器的状态，决定将该电子系统中一热敏电阻导通至一电量计或一充电控制电路，以由该电量计或该充电控制电路通过该热敏电阻判断一温度感测结果；其中，该热敏电阻相邻于一充电电池，并具有可根据该充电电池的温度变化的一电阻值，该温度感测结果相关于该电阻值。
本发明还揭示一种一种电源管理装置，用于一电子系统，包含有一热敏电阻，相邻于该电子系统的一充电电池，并具有可根据该充电电池的温度变化的一电阻值；一电量计，用来计算该充电电池的电量，并可根据该热敏电阻的该电阻值，判断一温度感测结果；一充电控制电路，用来控制一充电电路对该充电电池的充电操作，并可根据该热敏电阻的该电阻值，判断该温度感测结果；以及一切换模块，耦接至该热敏电阻、该电量计与该充电控制电路之间，用来根据该电子系统的一处理器的状态，将该热敏电阻导通至该电量计或该充电控制电路，以由该电量计或该充电控制电路通过该热敏电阻判断该温度感测结果。
本发明还揭示一种一种电子系统，包含有一电源转换模块，用来输出一直流电压至该充电电路；一处理器，耦接至该电量计；一充电电池；一充电电路，用来输出一充电电流至该充电电池；以及一电源管理装置，包含有一热敏电阻，相邻于该充电电池，并具有可根据该充电电池的温度变化的一电阻值；一电量计，用来计算该充电电池的电量，并可根据该热敏电阻的该电阻值，判断一温度感测结果；一充电控制电路，用来控制该充电电路对该充电电池的充电操作，并可根据该热敏电阻的该电阻值，判断该温度感测结果；以及一切换模块，耦接至该热敏电阻、该电量计与该充电控制电路之间，用来根据该处理器的状态，将该热敏电阻导通至该电量计或该充电控制电路，以由该电量计或该充电控制电路通过该热敏电阻判断该温度感测结果。
附图说明
图1为本发明实施例一电子系统的示意图。
图2为本发明实施例一充电电池温度检测方法的流程示意图。
图3为图1中一切换模块的一实施例的示意图。
图4为图1中一充电控制电路的一实施例的示意图。
图5为图1中一电量计的一实施例的示意图。
附图符号说明
10、30、40、50 电子系统
102 电源转换模块
104 处理器
106 充电电池
108 充电电路
110 电源管理装置
112 热敏电阻
114 电量计
116 充电控制电路
118 切换模块
Ext_Power 外部电源
STATE_1、STATE_2 状态讯号
RST_1、RST_2 温度感测结果
318a、318b 单刀双掷数字开关
1～9、11 接脚
420a、420b、520a、520b 电压源
R、R_1～R_4、R’、R_1’ 电阻
430a～430c、530 比较器
440、540 运算元件
具体实施方式
请参考图1，图1为本发明实施例一电子系统10的示意图。电子系统10可以是一便携式电子装置或任何具独立电源供应系统的电子系统，如笔记型计算机、智能型手机、随身听等。如图1所示，电子系统10包含有一电源转换模块102、一处理器104、一充电电池106、一充电电路108及一电源管理装置110。电源管理装置110包含有一热敏电阻112、一电量计114、 一充电控制电路116及一切换模块118。热敏电阻112相邻于充电电池106设置，其电阻值可随充电电池106的温度变化而改变。电量计114用来计算充电电池106的电量及量测热敏电阻112的电阻值，以将充电电池106的电量及温度信息输出至处理器104。此外，电源转换模块102可转换一外部电源Ext_Power（如交流电源）并对应输出一直流电源DC_Power至充电电路108，充电控制电路116可根据充电电池106的温度，控制充电电路108将直流电源DC_Power转换为适当的充电电流以对充电电池106进行充电操作。切换模块118耦接至热敏电阻112、电量计114与充电控制电路116之间，其可通过处理器104的一接脚，检测处理器104的状态讯号STATE_1、STATE_2，以根据处理器104的状态，选择性地将热敏电阻112导通至电量计114或充电控制电路116，据此，电量计114或充电控制电路116可通过热敏电阻112的电阻值判断温度感测结果RST_1、RST_2，其中，温度感测结果RST_1、RST_2相关于充电电池106的温度。
详细而言，当外部电源Ext_Power输入至电源转换模块102时（例如将充电器接至电源转换模块102及市电插座），若切换模块118检测到处理器104的状态讯号STATE_1而判断处理器104操作于一工作状态时，切换模块118导通热敏电阻112与电量计114的连接，因此电量计114可根据热敏电阻112的电阻值而判断温度感测结果RST_1。电量计114将温度感测结果RST_1输出至处理器104，处理器104则进一步将温度感测结果RST_1输出至充电控制电路116，使充电控制电路116可控制充电电路108对充电电池106的充电操作。
另一方面，当外部电源Ext_Power输入电源转换模块102时，若切换模块118检测到处理器104的状态讯号STATE_2而判断处理器104非操作于工作状态时，切换模块118将导通热敏电阻112与充电控制电路116的连接，因此充电控制电路116可根据热敏电阻112的电阻值而判断温度感测结果RST_2，并据以控制充电电路108对充电电池106的充电操作。据此，一旦电子系统10死机而无法正常运作时，由于充电控制电路116耦接于热敏电阻112，因此充电控制电路116仍可取得温度感测结果RST_2，并据以控制充电电路108以适时调节充电电流，确保充电安全。此外，当电子系统10关机或休眠时，由于充电控制电路116耦接于热敏电阻112，而处理器104无须将温度感测结果RST_2由电量计114传递至充电控制电路116，因此可 节省电量消耗。
换言之，藉由耦接于热敏电阻112、电量计114与充电控制电路116之间的切换模块118，电源管理装置110可同时确保充电安全及节省电量消耗，相关运作方式可归纳为一充电电池温度检测流程20，如图2所示。充电电池温度检测流程20包含以下步骤：
步骤S200：开始。
步骤S202：当外部电源Ext_Power输入电子系统10的电源转换模块102时，检测处理器104是否操作于工作状态。若是，则进行步骤204；若否，则进行步骤210。
步骤S204：切换模块118将热敏电阻112导通至电量计114，由电量计114根据热敏电阻112的电阻值判断温度感测结果RST_1。
步骤S206：电量计114将温度感测结果RST_1输出至处理器104。
步骤S208：处理器104将温度感测结果RST_1输出至充电控制电路116。
步骤S210：切换模块118将热敏电阻112导通至充电控制电路116，由充电控制电路116根据热敏电阻112的电阻值判断温度感测结果RST_2。
步骤S212：充电控制电路116控制充电电路108对充电电池106的充电操作，以控制充电电路108调整输出至充电电池106的充电电流。
充电电池温度检测流程20为电源管理装置110的操作方式，藉此，对应处理器104的不同状态，切换模块118可选择性地将热敏电阻112导通至电量计114或充电控制电路116。其中，若处理器104是操作于工作状态，切换模块118将热敏电阻112导通至电量计114，因此电量计114可根据热敏电阻112的电阻值而判断温度感测结果RST_1。电量计114将量测到的充电电池106的电量及温度感测结果RST_1输出至处理器104，处理器104则进一步将温度感测结果RST_1输出至充电控制电路116，使充电控制电路116控制充电电路108对充电电池106的充电操作。若处理器104非操作于工作状态，则切换模块118将热敏电阻112导通至充电控制电路116，因此充电控制电路116可根据热敏电阻112的电阻值而判断温度感测结果RST_2，且控制充电电路108对充电电池106的充电操作。值得注意的是，温度感测结果RST_1、RST_2可为相同电平的电压值，但不以此为限，温度感测结果RST_1、RST_2亦可视系统需求为不同电平的电压值。更进一步地，当温度感测结果RST_1、RST_2显示充电电池106的温度过高或过低时，充 电控制电路116可控制充电电路108降低输出至充电电池106的充电电流，甚至停止对充电电池106充电，以维护充电安全。
需注意的是，图1的电子系统10或图2的充电电池温度检测流程20为本发明的实施例，本领域技术人员可据以做不同的修饰，而不限于此。举例来说，切换模块118是通过处理器104的一接脚，检测处理器104的状态讯号STATE_1、STATE_2，以判断处理器104是否操作于工作状态。其中，状态讯号STATE_1、STATE_2可以是处理器104同一接脚的不同电压电平，例如状态讯号STATE_1、STATE_2可分别为一高电平及一低电平。此外，在电子系统10中，热敏电阻106可以是一负温度系数电阻或一正温度系数电阻，不限于此，任何具有可随温度变化的电阻值的元件均可作为热敏电阻。此外，由于外部电源Ext_Power可以是交流电源或直流电源，而对应地电源转换模块102则可以是一交流转直流转换器（ac/dc converters）或一直流转直流转换器（dc/dc converters），以将外部电源Ext_Power转换为适当的直流电源DC_Power，但不限于此。充电电池106可为锂离子电池（lithium-ion battery)、镍镉电池（Nickel-cadmium battery，NiCd）或镍氢电池（Nickel–metal hydride battery，NiMH）等，但不限于此，而可为其他可重复充电的充电电池。处理器104可为一微控制器（microcontroller）、一数字讯号处理器（digital signal processor，DSP）、一现场可编程逻辑门阵列（field-programmable gate array，FPGA）、一复杂可编程逻辑装置（Complexprogrammable logic device，CPLD）、一特殊应用集成电路（application specificintegrated circuit，ASIC）或一中央处理器（central processor unit）等，但不限于此。电子系统10则可为各种电子设备，如智能型手机、个人数字助理（PDA）及笔记型计算机（notebook）等，但不限于此。
此外，切换模块118用来切换热敏电阻112至电量计114或充电控制电路116的连接，其可以任何形式或架构实现，例如切换模块118可为一双刀双掷（Double-pole Double-throw，DPDT）数字开关或一对单刀双掷（Dual Single-pole Double-throw）数字开关等，并可视系统需求或设计考虑而适度调整。举例来说，请参考图3，图3为切换模块118的一实施例的示意图。如图3所示，切换模块118包含有单刀双掷数字开关318a、318b，并依接脚的不同标示有不同号码。详细而言，单刀双掷数字开关318a的接脚11电性连接至热敏电阻112，接脚2、9分别电性连接至电量计114、充电控制电路 116，因此当接脚1由处理器104检测到状态讯号STATE_1或STATE_2时，可使热敏电阻112导通至电量计114或导通至充电控制电路116。同时，当单刀双掷数字开关318b的接脚5检测到状态讯号STATE_1或STATE_2时，可使电性连接至接脚4的充电控制电路116、电性连接至接脚7的电量计114分别经由电性连接至接脚6的电阻320接地。其中，电阻320可因应系统需求而省略，并使接脚6直接接地。
另一方面，充电控制电路116用来可根据热敏电阻112的电阻值，而判断温度感测结果RST_2，其可以任何形式或架构实现。举例来说，请参考图4，图4为充电控制电路116的一实施例的示意图。如图4所示，充电控制电路116包含有电压源420a、420b、电阻R、R_1～R_4、比较器430a～430c及运算元件440。电阻R_1～R_4串联于电压值VDD1的电压源420a与一接地端之间，并分别具有电阻值r1、r2、r3、r4，因此可分别输出的电压值至比较器430a～430c的正输入端。当切换模块118导通热敏电阻112与充电控制电路416的连接时，电阻R与负温度系数的热敏电阻112串联于电压值VDD2的电压源420b与一接地端之间，并分别具有电阻值r、r112，因此可输出的电压值至比较器430a～430c的负输入端。比较器430a～430c将比较结果输出至运算元件440，运算元件440将运算出的温度感测结果RST_2输出至充电电路108。其中，可因应系统需求而适当调整电阻R_1～R_4的分压比例，例如 的比值可为73.5:47.2:44.7。因此，当小于 时，可对应至充电电池106的温度过高，充电电路108须立即降低输出至充电电池106的充电电流，甚至停止对充电电池106充电，以维护充电安全。当介于与之间时，可对应至充电电池106的温度偏高，而可发出一警告讯号。当介于与之间时，可对应至充电电池106的温度正常，而可持续对充电电池106充电或适度增加充电电流。当大于之间时，可对应至充电电池106的温度偏低，充电电路108可降低输出至充电电池106的充电电流或停止对充电电池106充电。因此，根据热敏电阻112的电阻值与充电电池106的温度之间的对应关系，本领域技术人员可适当调整电阻R、R_1～ R_4之间的电阻值比例，以使充电控制电路416可根据热敏电阻112的电阻值而进一步控制充电电路108对充电电池106的充电操作。
此外，电量计114用来根据热敏电阻112的电阻值，而判断温度感测结果RST_1，其可以任何形式或架构实现。举例来说，请参考图5，图5为电量计114的一实施例的示意图。如图5所示，电量计514包含有电压源520a、520b、电阻R’、R_1’、比较器530及运算元件540。具有电压值VDD1’的电压源420a可输出电压值VDD1’至比较器530的正输入端。当切换模块118导通热敏电阻112与电量计514的连接时，电阻R’与热敏电阻112串联于电压值VDD2’的电压源520b与一接地端之间，并分别具有电阻值r’、r112，因此可输出的电压值至比较器530的负输入端。比较器530将比较结果输出至运算元件540，运算元件540将运算出的温度感测结果RST_1输出至处理器104。因此，根据热敏电阻112的电阻值，而判断温度感测结果RST_1，并进一步确定充电电池106的温度。
图3至图5分别为电源管理装置110中切换模块118、充电控制电路116及电量计114的实施例，但不限于此，本领域技术人员可根据系统所需，适当调整电源管理装置110的实现方式，以通过选择性地将热敏电阻112导通至充电控制电路116或电量计114，确保充电安全并节省电量消耗。
在现有技术中，电量计所测得的温度感测结果需不断通过处理器转发至充电控制电路，因此一旦处理器无法正常运作时，就可能影响充电安全。相较之下，当本发明的处理器104无法正常运作或电子系统10关机、休眠时，切换模块118是导通热敏电阻112与充电控制电路116的连接，因此充电控制电路116仍可取得温度感测结果RST_2，并据以控制充电电路108以适时调节充电电流，而能确保充电安全并可节省电量消耗。
综上所述，本发明可根据处理器的状态，选择性地将热敏电阻导通至电量计或充电控制电路，因而可确保充电安全并节省电量消耗。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (25)
1.一种充电电池温度检测方法，用于一电子系统，包含有：
当一外部电源输入该电子系统的一电源转换模块时，检测该电子系统的一处理器的状态；以及
根据该处理器的状态，决定将该电子系统中一热敏电阻导通至一电量计或一充电控制电路，以由该电量计或该充电控制电路通过该热敏电阻判断一温度感测结果；
其中，该热敏电阻相邻于一充电电池，并具有可根据该充电电池的温度变化的一电阻值，该温度感测结果相关于该电阻值。
2.如权利要求1所述的充电电池温度检测方法，其中根据该处理器的状态，决定将该电子系统中该热敏电阻导通至该电量计或该充电控制电路，以由该电量计或该充电控制电路通过该热敏电阻判断该温度感测结果的步骤，包含有：
当该处理器操作于一工作状态时，导通该热敏电阻与该电量计的连接，以由该电量计根据该热敏电阻的该电阻值判断该充电电池的温度，以判断该温度感测结果。
3.如权利要求2所述的充电电池温度检测方法，其还包含该电量计传送该温度感测结果至该处理器，以由该处理器根据该温度感测结果控制该充电控制电路对该充电电池的充电操作。
4.如权利要求1所述的充电电池温度检测方法，其中根据该处理器的状态，决定将该电子系统中该热敏电阻导通至该电量计或该充电控制电路，以由该电量计或该充电控制电路通过该热敏电阻判断该温度感测结果的步骤，包含有：
当该处理器非运行于一工作状态时，导通该热敏电阻与该充电控制电路的连接，以由该充电控制电路根据该热敏电阻的该电阻值判断该充电电池的温度，以判断该温度感测结果。
5.如权利要求4所述的充电电池温度检测方法，其还包含该充电控制电路根据该温度感测结果，调整一充电电路对该充电电池的充电操作。
6.如权利要求4所述的充电电池温度检测方法，其中该电子系统操作于休眠、关机及死机其中的一状态，使该处理器非运行于该工作状态。
7.如权利要求1所述的充电电池温度检测方法，其中该热敏电阻是一负温度系数电阻或一正温度系数电阻。
8.一种电源管理装置，用于一电子系统，包含有：
一热敏电阻，相邻于该电子系统的一充电电池，并具有可根据该充电电池的温度变化的一电阻值；
一电量计，用来计算该充电电池的电量，并可根据该热敏电阻的该电阻值，判断一温度感测结果，该温度感测结果相关于该电阻值；
一充电控制电路，用来控制一充电电路对该充电电池的充电操作，并可根据该热敏电阻的该电阻值，判断该温度感测结果；以及
一切换模块，耦接于一处理器、该热敏电阻、该电量计与该充电控制电路，用来当一外部电源输入该电子系统的一电源转换模块时，检测该电子系统的该处理器的状态，根据该处理器的状态，决定将该热敏电阻导通至该电量计或该充电控制电路，以由该电量计或该充电控制电路通过该热敏电阻判断该温度感测结果。
9.如权利要求8所述的电源管理装置，其中当该处理器操作于一工作状态时，该切换模块将该热敏电阻导通至该电量计，以由该电量计根据该热敏电阻的电阻值判断该充电电池的温度，以判断该温度感测结果。
10.如权利要求9所述的电源管理装置，其中该电量计还用来传送该温度感测结果至该处理器，以由该处理器根据该温度感测结果控制该充电电路对该充电电池的充电操作。
11.如权利要求8所述的电源管理装置，其中当该处理器非操作于一工作状态时，该切换模块将该热敏电阻导通至该充电控制电路，以由该充电控制电路根据该热敏电阻的电阻值判断该充电电池的温度，以判断该温度感测结果。
12.如权利要求11所述的电源管理装置，其中该充电控制电路还用来根据该温度感测结果，调整该充电电路对该充电电池的充电操作。
13.如权利要求11所述的电源管理装置，其中该电子系统操作于休眠、关机及死机其中的一状态，使该处理器非运行于该工作状态。
14.如权利要求8所述的电源管理装置，其中该切换模块还用来根据该处理器的一状态讯号，判断该处理器的状态。
15.如权利要求8所述的电源管理装置，其中该充电控制电路包含有：
一第一电阻，电性连接于该充电电路与一第一电压源之间；
一序列电阻，电性连接于一第二电压源与一接地端之间，包含有多个电阻串接于一序列，该多个电阻的电阻值相关于该热敏电阻的该电阻值；以及
多个比较器，该多个比较器的每一比较器包含有一正输入端电性连接于该多个电阻中两相邻电阻之间、一负输入端耦接于该切换模块与该第一电阻之间、及一输出端耦接于该充电电路。
16.如权利要求8所述的电源管理装置，其中该热敏电阻是一负温度系数电阻或一正温度系数电阻。
17.一种电子系统，包含有：
一电源转换模块，用来输出一直流电压；
一处理器；
一充电电池；
一充电电路，用来由该电源转换模块接收该直流电压，并输出一充电电流至该充电电池；以及
一电源管理装置，包含有：
一热敏电阻，相邻于该充电电池，并具有可根据该充电电池的温度变化的一电阻值；
一电量计，用来计算该充电电池的电量，并可根据该热敏电阻的该电阻值，判断一温度感测结果，该温度感测结果相关于该电阻值；
一充电控制电路，用来控制该充电电路对该充电电池的充电操作，并可根据该热敏电阻的该电阻值，判断该温度感测结果；以及
一切换模块，耦接于该处理器、该热敏电阻、该电量计与该充电控制电路，用来当一外部电源输入该电子系统的该电源转换模块时，检测该处理器的状态，根据该处理器的状态，决定将该热敏电阻导通至该电量计或该充电控制电路，以由该电量计或该充电控制电路通过该热敏电阻判断该温度感测结果。
18.如权利要求17所述的电子系统，其中当该处理器操作于一工作状态时，该切换模块将该热敏电阻导通至该电量计，以由该电量计根据该热敏电阻的电阻值判断该充电电池的温度，以判断该温度感测结果。
19.如权利要求18所述的电子系统，其中该电量计还用来传送该温度感测结果至该处理器，以由该处理器根据该温度感测结果控制该充电电路对该充电电池的充电操作。
20.如权利要求17所述的电子系统，其中当该处理器非操作于一工作状态时，该切换模块将该热敏电阻导通至该充电控制电路，以由该充电控制电路根据该热敏电阻的电阻值判断该充电电池的温度，以判断该温度感测结果。
21.如权利要求20所述的电子系统，其中该充电控制电路还用来根据该温度感测结果，调整该充电电路对该充电电池的充电操作。
22.如权利要求20所述的电子系统，其中该电子系统操作于休眠、关机及死机其中的一状态，使该处理器非运行于该工作状态。
23.如权利要求17所述的电子系统，其中该切换模块还用来根据该处理器的一状态讯号，判断该处理器的状态。
24.如权利要求17所述的电子系统，其中该充电控制电路包含有：
一第一电阻，电性连接于该充电电路与一第一电压源之间；
一序列电阻，电性连接于一第二电压源与一接地端之间，包含有多个电阻串接于一序列，该多个电阻的电阻值相关于该热敏电阻的该电阻值；以及
多个比较器，该多个比较器的每一比较器包含有一正输入端电性连接于该多个电阻中两相邻电阻之间、一负输入端耦接于该切换模块与该第一电阻之间、及一输出端耦接于该充电电路。
25.如权利要求17所述的电子系统，其中该热敏电阻是一负温度系数电阻或一正温度系数电阻。
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