CN105556737B - 可再充电电池的动态充电 - Google Patents

Abstract

一种用于对可再充电电池充电的装置。该装置包括可再充电电池、控制器和电路。该电路可操作以从电源接收电力。该电路被配置成向可再充电电池和向其他部件供电。该控制器被配置成控制电路以响应于与其他部件相关联的电力消耗的减少而增加至可再充电电池的电力。

Description

可再充电电池的动态充电

背景技术

可通过将电子器件连接至电源来对这些电子器件充电。例如，可通过将电子器件连接至计算机或墙上插座来对该电子器件充电。通常，电源设备(例如，计算机，膝上型电脑等)具有规定的最大输出电流限制。在一些情形中，电源连接也提供其它功能，诸如数据传输。限制汲取用于对电池充电的电流的量不利地影响对电池充电的速度。

发明内容

根据一个实施例，监控电子设备的瞬时电力(power)消耗。与电子设备的最大操作负荷和电子设备的瞬时电力消耗之差对应的电流的量可被用来对电池充电。由此，可更快地对电池充电同时可防止对电源的损坏。

一种装置包括可再充电电池、电路和控制器。该电路可操作以从电源接收电力。该电路被配置成向可再充电电池和向其他电部件供电。该控制器被配置成控制电路以响应于与其他电部件相关联的电力消耗的减少而增加至可再充电电池的电力。

该装置可包括以上并且来自电源的电力是可使用控制器来选择的，以通过电源的保险丝(fuse)来维持电源中的电连接。该装置还可包括监控电路，该监控电路被配置成监控与该装置的其他电部件相关联的电力消耗。

通过阅读下面的详细描述，这些和各种其它特征和优势将会显而易见。

附图说明

各实施例在各附图中通过示例方式而非限制方式示出，且在附图中相似的附图标记指代相似的元素。

图1A示出了根据一个实施例的配置成对其电池充电的设备。

图1B示出了根据一个实施例的能够对其电池充电的示例性设备。

图2示出了根据各种实施例的快速充电设备。

图3示出了根据一个示例性实施例的快速充电设备。

图4示出了根据一个实施例的用于对设备快速充电的示例性流程图。

图5示出了根据一个实施例的用于选择用于对电池充电的电力级的示例性流程图。

图6示出了根据一个实施例的用于动态选择电池充电的示例性流程图。

图7示出了根据一个实施例的用于对电池充电的示例性流程图。

具体实施方式

根据本文中所描述的实施例，当其它功能不在利用可用电力时，对电子设备的电池充电的速度增加。此外，根据一个实施例，增加对电子设备的电池充电的速度同时防止电源中断向电子设备供应电力。

一些电源设备可被配备有保险丝，当超过最大输出电流限制时，该保险丝暂时地中断电力。然而，连续地中断电力对于电子设备的充电是破坏性的。为了维持电力，汲取用于对电池充电的电流的量可被限制到所有的互连接口的最小的最大输出电流限制和与电子设备的最大负荷相关联的电流之差。例如，汲取用于从USB接口对电子设备的电池充电的电流的量可被限制到与电子设备的最大负荷相关联的电流与最大输出电流限制之差。

根据一个实施例，监控电子设备的瞬时电力消耗。因此，可确定与电力消耗相关联的电流的量。理解的是，可通过测量由电子设备所使用的电流的量来完成监控瞬时电力消耗。

接收或确定与电源相关联的最大电流输出限制。电子设备的瞬时电力消耗可与如由电源所规定的最大电流输出限制一起使用，以动态地调节被用于对电池充电的电流的量。根据一个实施例，被用于对电池充电的电流的量可被动态地调节至最大电流输出限制和与瞬时电力消耗相关联的电流之差。

换句话说，可在电子设备的低电力消耗期间增加被用于对电池充电的电流的量，而可在电子设备的较高的电力消耗期间减少被用于对电池充电的电流的量。由此，增加对电池充电的速度同时保护电源免于被损坏。另外，例如通过防止保险丝使电路短路来防止中断将电力从电源供应至电子设备。

现在参考图1A，示出了根据一个实施例的配置成对其电池充电的设备。电源110A被耦接至设备190A。可使用电源110A对设备190A充电。设备190A可以是便携式电子设备，诸如蜂窝电话、移动电话、智能电话、数码相机、便携式存储设备、诸如硬盘驱动器或固态器件之类的存储设备、Wi-Fi启用存储设备、平板电脑、膝上型电脑、便携式媒体播放器等。设备190A包括电路140A、控制器130A、可再充电电池150A以及其他电部件170A。

电路140A可从电源110A接收电力。此外，电路140A可向可再充电电池150A以及向其它电部件170A供电。控制器130A被配置成监控与设备190A相关联的瞬时电力消耗。理解的是，所监控的电力消耗可与控制器130A的电力消耗、其它电部件170A的电力消耗或其任意组合相关联。在一个实例中，电力消耗可与设备190A的除了可再充电电池150A的任何功能和电路相关联。

根据一个实施例，响应于监控设备的电力消耗，控制器130A调节提供给可再充电电池150A的电力的量。例如，响应于设备的电力消耗的量的减少，控制器130A可使从电路140A提供至可再充电电池150A的电流的量增加。相反，响应于设备的电力消耗的量的增加，控制器130A可使从电路140A提供至可再充电电池150A的电流的量减少。

现在参考图1B，示出了根据一个实施例的能够对其电池快速充电同时保护电源110的示例性电子设备190。系统100B包括电源110和正被充电的电子设备190。电子设备190可以是便携式电子设备，诸如，蜂窝电话、移动电话、智能电话、数码相机、便携式存储设备、诸如硬盘驱动器或固态器件之类的存储设备、Wi-Fi启用存储设备、平板电脑、膝上型电脑、便携式媒体播放器等。

设备190包括系统电力检测单元120、控制器130、电力管理单元140、电池150、电池电力检测单元160和功能电路170。系统电力检测单元120被配置成监控与设备190相关联的瞬时电力消耗。在一个实施例中，电池150可以是可再充电的锂离子电池。在另一个实施例中，电池150可以是可再充电的镍镉电池或任何其它类型的可再充电电池。

理解的是，在一个实施例中，所监控的电力消耗可与控制器130和功能电路170的电力消耗相关联。理解的是，在一个实例中，电力消耗可与设备190的除了电池150外的任何功能和电路相关联。在一个示例性实施例中，电力消耗可与功能电路170的电力消耗的量相关联。理解的是，功能电路170指的是该设备的除了与电池功能相关联的电路之外的电路。例如，功能电路170可包括存储功能、数据传输功能、Wi-Fi功能、处理功能、控制器功能、媒体播放或媒体流等。

根据一个实施例，系统电力检测单元120可监控和检测所汲取的电流的量以确定电力消耗的量。例如，系统电力检测单元120可监控和检测由功能电路170所汲取的电流的量。

系统电力检测单元120可被耦接至控制器130和电力管理单元140。控制器130可控制电力管理单元的操作以及控制电子设备190的其它操作(未示出)。理解的是，电力管理单元140可包括给电池150和给功能电路170供应电力的充电电路。进一步理解的是，电力管理单元140还可包括用于向电池150和功能电路170中的每一个供应适当量的电力的电力路径管理器。注意的是，贯穿本公开的对电力管理单元的引用可指的是充电电路、电力路径管理单元、或其任意组合。

系统电力检测单元120可将从电源110接收的电电力提供至电力管理单元140。系统电力检测单元120还可将所检测的电力消耗提供至控制器130。

控制器130还可接收与电源110相关联的最大电流输出限制。理解的是，电源110制造商可规定最大电流输出限制。最大电流输出限制是可从电源110安全地汲取的电流的量。

理解的是，在一些实施例中，最大电流输出限制可由另一部件(未示出)所确定并且被传送至控制器130。替代地，例如，最大电流输出限制可经由电源110被传送至控制器130。在各种实施例中，与各种互连接口相关联的许多最大电流输出限制可被存储在存储元件(未示出)中，该存储部件可由控制器130访问。由此，在检测互连接口的类型(例如，USB2.0、USB 3.0、SATA、迅雷(Thunderbolt)、火线等)之后，控制器130可取出存储在存储元件中的合适的最大电流输出限制。

控制器130可使用与被用于将设备190耦接至电源110的特定互连接口相关联的最大电流输出限制，以及与设备190的电力消耗相关联的电流来确定可被转移并被用于对电池150充电同时防止电源110被损坏或防止电源110中断对电子设备的电力供应(例如，通过熔断其保险丝)的电流的量。根据一个实施例，被用来对电池150充电的电流的量可被设置成与特定互连接口相关联的最大电流输出限制和与设备190的电力消耗相关联的电流之差。

控制器130可将要被用于对电池150充电的电流的量传送至电力管理单元140。电力管理单元140基于功能电路170的瞬时电力消耗而将足够的电力(因此，电流)提供至功能电路170。电力管理单元140还经由电池电力检测单元160将如由控制器130所确定的确定量的电流提供至对电池150充电。根据各种实施例，电力管理单元140可以是场效应晶体管(FET)、电容器、感应器、和/或电阻器的组合。

在一个实施例中，电池电力检测单元160监控电池的电流和/或电压的量。电池电力检测单元160还可监控和确定流入电池150/从电池150流出的电流的方向。换句话说，电池电力检测单元160可确定电池是否正被充电或放电。电流或电压的量以及电池150是否正被充电或放电可从电池电力检测单元160被传送至控制器130。

在一个实施例中，响应于从电池电力检测单元160接收信息，控制器130可控制电力管理单元140以例如将恒定电流提供至电池150，如果电池充电(battery charge)低于特定阈值，例如，低于90％、80％、75％、50％充电的话。理解的是，在另一实例中，响应于接收关于电流或电压的量以及电池150是否正被充电或放电的信息，控制器130可控制电力管理单元140以将恒定电压提供至电池150，如果电池充电高于特定阈值，例如，高于90％、80％、75％、50％充电的话。

现在参照图2，示出了根据一个实施例的快速充电设备同时保护电源。理解的是，除了用于监控设备的电力消耗的拓扑结构是不同的之外，系统200与图1的系统基本上相似地运行。在此实施例中，系统电力检测单元220被耦接在电力管理单元240和功能电路270之间。然而，系统电力检测单元220与系统电力检测单元120基本上相似地运行。

现在参照图3，示出了根据一个示例性实施例的快速充电设备同时保护电源。系统300基本上类似于图1的系统，其中电力检测单元120和160分别是检测电阻320和360。检测电阻被用于测量和监控通过的电流的量。例如，检测电阻320可被用于监控正被设备390的功能电路370所消耗的电流的量。类似地，检测电路360可被用于监控去往/来自电池350的电流的量。换句话说，检测电阻可被用于监控正被设备390的电路和/或电池350消耗的电力的量。理解的是，可经由其它方式来监控电力。例如，可使用感应元件来完成电力监控。如果使用感应元件，则可测量磁场，且可导出通过感应元件的电流的量。

现在参照图4，示出了根据一个实施例的用于对设备快速充电的示例性流程图400。在步骤410处，接收电力。例如，电源可向电子设备提供电力。理解的是，电子设备可基于如由电源所规定的最大电流输出限制来选择电力的量。进一步理解的是，最大电流输出限制可基于互连接口的类型，例如，USB 2.0、USB 3.0、SATA、迅雷火线等，该互连接口被用来对电子设备充电。

在步骤420处，在第一运行模式(例如，处理数据、睡眠模式、运行应用、存储数据、取出数据等)期间，将第一电力级提供至设备的可再充电电池。电子设备需要特定量的电力以运行和保持在其第一运行模式中。因此，剩余的电力的量(因此最大电流输出限制与用于激励(power)第一运行模式的电流之差)可被用于对可再充电电池充电。相应地，正以最大速度对电池充电，同时防止电源被损坏或防止电源中断对电子设备的电力供应(例如，通过熔断保险丝)。

在步骤430处，在第二运行模式(例如，数据传输、Wi-Fi模式等)期间，将第二电力级提供至设备的可再充电电池。电子设备需要特定量的电力以运行和保持在其第二运行模式中。作为结果，剩余的电力的量(因此最大电流输出限制与用于激励第二运行模式的电流之差)可被用于对可再充电电池充电。在一个实施例中，如果第二运行模式相比于第一运行模式利用更多的电力，则更小量的电流被用于对电池充电。相反，如果第二运行模式相比于第一运行模式利用更少的电力，则更大量的电流被用于对电池充电。相应地，以最大允许速度对电池充电，而没有损坏电源或没有使得电源中断对电子设备的电力供应(例如，通过熔断其保险丝)。在一个示例性实施例中，第二电力级大于第一电力级且在一些实施例中，第二电力级可以是第一电力级的至少1.1、1.2、1.5、2或3倍。

现在参照图5，示出了根据一个实施例的用于选择用于对电池充电的电力级的示例性流程图500。在步骤510处，可监控和测量设备的瞬时电力消耗。理解的是，设备的瞬时电力消耗可以是设备的除了给电池充电以外的电力消耗。

在步骤520处，可基于设备的电力消耗来调节用于对可再充电电池充电的电力级。例如，如果设备的电力消耗减少，则用于对电池充电的电力级可增加相同量。相反，如果设备的电力消耗增加，则用于对电池充电的电力级可减少相同量。根据一个实施例，通过调节供应至电池的电流的量来调节电力级。理解的是，可基于最大电流输出限制来选择供应至电子设备的电力的量，如上所述的。

在步骤530处，可激励该设备的除了可再充电电池以外的功能电路以便保持它们运行。例如，根据需要的那么多的电力可被供应至功能电路以便使得设备能够完成它的除了给电池充电以外的任务。

现在参照图6，示出了根据一个实施例的用于动态选择电池充电的示例性流程图。在步骤610处，可确定电池的充电状态。例如，确定充电状态可指示电池是85％满的。在步骤620处，可任选地确定电池充电/放电的速率。在步骤630处，如果电池充电状态低于特定阈值(例如，低于80％)，则可以恒定电流对电池充电。然而，在步骤640处，如果电池充电状态高于特定阈值(例如，高于80％)，则可以恒定电压对电池充电。

现在参照图7，示出了根据一个实施例的用于对电池充电的示例性流程图。在步骤710处，可确定或接收与可安全地由电源提供至电子设备的最大量的电流对应的值。例如，可通过将那信息从电源传送到电子设备来确定最大电流输出限制，或者替代地各种最大电流输出限制可被存储在电子设备种的表(table)中。因此，当互连接口将电子设备连接至电源时，确定接口的类型，且可使用该表来确定最大电流输出限制。

在步骤720处，可动态选择用于对电池充电的电力级。理解的是，可基于设备的除了给电池充电以外的电力消耗且进一步基于如由电源所规定的最大电流输出限制来选择用于对电池充电的电力级。例如，用于对电池充电的电力级可以是与设备的电力消耗相关联的电流与最大电流输出限制之差。由此，以最大允许速度对电池充电，而没有损坏电源或没有使电源中断对电子设备的电力供应(例如，通过熔断其保险丝)。

根据一些实施例的用于对电池充电的示例性计算机系统包括用于传送信息的总线或其他传送机制，以及用于处理信息的与总线耦合的处理器。计算机系统可执行如图4-7中所示的用于对电池充电的方法。除启用其它功能之外，总线能够给设备提供电力。

如本文中所使用的术语“计算机可读介质”指的是参与向处理器提供指令以供执行的任何介质。这样的介质可采取许多形式，包括但不限于，非易失性介质、易失性介质以及传输介质。非易失性介质包括，例如，光盘或磁盘。易失性介质包括动态存储器，诸如主存储器。传输介质包括同轴电缆、铜线以及光纤。传输介质也可采用声波或光波的形式，例如那些在无线电波和红外数据通信期间生成的波。

计算机可读介质的常见形式包括，例如，软盘、硬盘、硬盘驱动器、磁带或任何其他磁介质、CD-ROM、任何其他光学介质、RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其他存储芯片或内存匣、如下文中描述的载波、或计算机可从中读取的任何其他介质。

在一些实施例中，当不需要资源来完成数据传送时，本发明与能够对电池快速充电的便携式硬盘驱动器一起使用。磁盘驱动器可被包括作为上述功能电路的一部分。功能电路还可包括无线电路。

沿着磁盘驱动器的外部的接口或驱动连接器可被用于提供磁盘驱动器的电路和下一级的集成(诸如插入器、电路板、电缆连接器、主机或电子组件)之间的连接性。

详细参照实施例，在附图中示出了这些实施例的示例。虽然连同附图描述实施例，但理解附图不旨在限制实施例。相反，这些实施例旨在覆盖替代、修改和等效物。此外，在详细的描述中，阐述大量的具体细节以便提供透彻理解。然而，本领域普通技术人员认识到可在没有这些具体细节的情况下实践这些实施例。在其他实例中，并未对公知方法、程序、部件和电路进行详细描述以免不必要地模糊这些实施例的各方面。

出于解释的目的，已参照具体实施例对前面的说明书进行了描述。然而，以上说明性讨论不旨在是穷尽性的，或者将本发明限制到所公开的确切形式。鉴于以上教导，许多修改和变形是可能的。以上所描述的实现和其它实现均在所附权利要求的范围内。

Claims (18)

1.一种便携式电子设备，包括：

可再充电电池；

电路，可操作以接收来自电源的互连接口的电力，所述电路配置成向所述可再充电电池和向其它电部件供电；

控制器，配置成检测所述电源的所述互连接口的类型并且基于所述检测来确定所述电源的最大电流输出限制，其中所述控制器进一步配置成基于所述其它电部件的电力消耗以及进一步基于所述电源的最大电流输出限制而动态地选择用于向所述电池供电的电力级，其中所述控制器进一步用于控制所述电路以响应于与所述其它电部件相关联的电力消耗的减少而增加至所述可再充电电池的电力。

2.根据权利要求1所述的便携式电子设备，其中来自所述电源的电力是可使用控制器来选择的，以通过所述电源的保险丝来维持所述电源中的电连接。

3.根据权利要求1或2所述的便携式电子设备，进一步包括：

监控电路，配置成监控与所述其它电部件相关联的电力消耗。

4.根据权利要求1或2所述的便携式电子设备，进一步包括：

监控电路，配置成确定与所述可再充电电池相关联的充电状态，其中所述控制器进一步配置成在与所述可再充电电池相关联的充电级低于阈值的情况下，使所述电路向所述可再充电电池提供基本上恒定的电流，并且其中所述控制器进一步配置成在与所述可再充电电池相关联的充电级高于所述阈值的情况下，使所述电路向所述可再充电电池提供基本上恒定的电压。

5.根据权利要求1或2所述的便携式电子设备，其中所述便携式电子设备是包括硬盘驱动器或固态驱动器的便携式存储设备。

6.根据权利要求1或2所述的便携式电子设备，其中所述其它电部件执行数据传输操作。

7.根据权利要求1或2所述的便携式电子设备，其中所述电路包括选自包括通用串行总线(USB)、迅雷、火线和串行ATA(SATA)的组中的接口。

8.一种用于对便携式电子设备的可再充电电池充电的方法，包括：

从电源的互连接口接收电力以用于便携式电子设备；

检测所述电源的所述互连接口的类型；

基于所述检测来确定所述电源的最大电流输出限制；

在所述便携式电子设备的第一运行模式期间将第一电力级提供至所述便携式电子设备的可再充电电池；以及

在第二运行模式期间将高于所述第一电力级的第二电力级提供至所述可再充电电池，其中向所述电池供电的电力级是基于除了向所述电池供电以外的所述便携式电子设备的电力消耗以及进一步基于所述电源的最大电流输出限制而动态地选择的。

9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：

监控与所述便携式电子设备相关联的电力消耗；以及

选择用于对所述可再充电电池充电的电力级以维持所述电源的保险丝中的电连接。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其中所述第一运行模式包括向或从所述便携式电子设备传输数据。

11.根据权利要求8或9所述的方法，进一步包括：

响应于所述便携式电子设备的电力消耗的变化而动态地调节所述第一电力级和所述第二电力级。

12.根据权利要求8或9所述的方法，进一步包括：

确定与所述可再充电电池相关联的充电状态；

如果与所述可再充电电池相关联的充电级低于阈值，则向所述可再充电电池提供基本上恒定的电流；以及

如果与所述可再充电电池相关联的充电级高于所述阈值，则向所述可再充电电池提供基本上恒定的电压。

13.根据权利要求8或9所述的方法，其中用于对可再充电电池电路充电的电力级是来自所述电源的电力和与所述便携式电子设备相关联的电力消耗之差。

14.一种便携式电子设备，包括：

可再充电电池；

接口，可操作以从电源的互连接口接收电力并且向所述可再充电电池和所述便携式电子设备的其它电部件供电；以及

控制器，配置成检测所述电源的所述互连接口的类型并且基于所述检测来确定所述电源的最大电流输出限制，其中所述控制器进一步配置成基于所述其它电部件的电力消耗以及进一步基于所述电源的最大电流输出限制而动态地选择用于向所述电池供电的电力级，其中所述控制器进一步用于动态地控制从所述电源接收的电力的量，相比于当所述其它电部件以最大电力负荷操作时，当所述其它电部件以少于所述最大电力负荷操作时，所述控制器进一步配置成使所述接口以较快的速率对所述可再充电电池充电。

15.根据权利要求14所述的便携式电子设备，其中所述控制器配置成响应于与数据传输操作的完成相关联的电力消耗的下降而使所述接口向所述可再充电电池提供较高的电力。

16.根据权利要求14或15所述的便携式电子设备，进一步包括：

监控电路，配置成监控与所述便携式电子设备的所述其它电部件相关联的电力消耗。

17.一种包括其中存储指令的计算机可读介质的控制器，所述指令在被执行时执行一种方法，所述方法包括：

从电源的互连接口接收电力以用于便携式电子设备；

检测所述电源的所述互连接口的类型；

基于所述检测来确定所述电源的最大电流输出限制；

在所述便携式电子设备的第一运行模式期间，将第一电力级从所述电源提供至所述便携式电子设备的可再充电电池电路；以及

在所述便携式电子设备的第二运行模式期间，将高于所述第一电力级的第二电力级从所述电源提供至所述可再充电电池电路，其中用于向所述电池供电的电力级是基于除了向所述电池供电以外的便携式电子设备的电力消耗以及进一步基于所述电源的最大电流输出限制而动态地选择的。

18.根据权利要求17所述的控制器，其中所述方法进一步包括：

监控与所述便携式电子设备相关联的电力消耗；以及

选择用于对所述可再充电电路充电的电力级，其中选择所述电力以维持所述电源的保险丝中的电连接。