CN112817421A - 可携式电子设备的电池热插拔方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的可携式电子设备的电池热插拔方法是通过共通电池电量计的通用模块管控多个计量模块，并配合可携式电子设备的电池的本地电池电量计找到对应的实体计量模块，如此，当要进入热插拔程序时通用模块先切换至虚拟计量模块，以将电池替换成另一电池，并将虚拟计量模块更换成对应于另一电池的本地电池电量计的实体计量模块，更换后的实体计量模块是多个计量模块的其中一者；最后，通用模块启动更换后的实体计量模块。

Description

可携式电子设备的电池热插拔方法
技术领域
本发明与可携式电子装置有关，特别是指一种可携式电子设备的电池热插拔方法。
背景技术
目前Linux架构的可携式电子装置仅能在开机初始化时决定被使用的电池电量计(Fuel Gauge)，直到关机前都不能更换电池电量计。若需要更换电池电量计则需在关机后，重选电池电量计后，再次开机后才能使用，这个过程是相当耗时的，换言之，目前Linux架构的可携式电子装置是不能进行热插拔(HOT SWAP)电池。
此外，目前电池电量计的电池芯(battery cell)与管理芯片(Gauge chipset)是被严格限制的，即需要同容量及同规格，因此，电池芯与管理芯片是不能任意更换厂牌或规格。
发明内容
有鉴于上述缺陷，本发明的可携式电子设备的电池热插拔方法能支持多种电池规格及多种电池电量计，因此，系统运行中能直接更换电池，并使用对应的电池电量计。
本发明的可携式电子设备的电池热插拔方法包括步骤：提供共通电池电量计，包括多个计量模块及通用模块。通用模块管控多个计量模块，多个计量模块的其中一者是虚拟计量模块。接着，通用模块检测多个计量模块，以从多个计量模块中发现实体计量模块，实体计量模块对应于电池的本地电池电量计。随后，通用模块启动实体计量模块。然后，通用模块进入热插拔程序，包括自实体计量模块切换至虚拟计量模块，以将电池替换成另一电池，并将虚拟计量模块更换成对应于另一电池的本地电池电量计的实体计量模块，更换后的实体计量模块是多个计量模块的其中一者。最后，通用模块启动更换后的实体计量模块。
如此，本发明的可携式电子设备的电池热插拔方法除了支持多种电池规格及电池电量计外，也可使可携式电子设备进行热插拔电池，以节省装置需关机及重新启动所耗费的时间。
有关本发明所提供的可携式电子设备的电池热插拔方法的详细应用环境、装置、系统、使用或流程，将于后续的实施方式详细说明中予以描述。然而，在本发明领域中具有通常知识者应能了解，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，并非用来限制本发明的权利要求范围。
附图说明
图1是本发明的可携式电子设备的示意图。
图2是图1中电子装置中共通电池电量计的架构示意图。
图3是图2中共通电池电量计的其中一个计量模块的结构示意图。
图4是图2中共通电池电量计执行本发明的电池热插拔方法的流程图。
图5是图4中热插拔程序及检测的详细流程图。
图6是图4中修复程序的详细流程图。
(符号说明)
100…可携式电子设备 110…电池
111…电池芯 113…本地电池电量计
130…电子装置 131…共通电池电量计
133、1331…计量模块 13311…配置文件
13313…电池文件 13315…电池识别
13317…电源属性 13319…控制状态
1333…虚拟计量模块 135…通用模块
137…电源供应模块 139…其他模块
151、153…通讯线 155…检测线
157、159…电源线
300…电池热插拔方法 310～390…步骤
具体实施方式
以下，将结合各附图列举对应的较佳实施例来对本发明的可携式电子设备的电池热插拔方法的流程、软件结构及应用环境进行说明。但是，各附图中可携式电子设备、软件结构及流程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，可携式电子设备100包括电池110及电子装置130。电池110包括电池芯(Battery cell)111及连接电池芯111的本地电池电量计113。电子装置130是Linux架构，且包括共通电池电量计131，以执行本发明的电池热插拔方法。本地电池电量计113包括电池文件、电池芯参数及电池电量计。
电子装置130是通过两条通讯线151、153、检测线155及两条电源线157、159与电池110连接。两条通讯线SDA(data)/SCL(clock)151、153用于作为两集成电路(IC)之间的通讯、初始化及信号传输。检测线155可以传递电池的身分或检测的温度等信息。两电源线157、159用于传输电源。
如图2所示，图2是共通电池电量计的软件架构的示意图。共通电池电量计131包括多个计量模块(Fuel gauge,FG)133、通用模块(Common Fuel gauge,CFG)135、电源供应模块137及其他模块139。
本实施例中，计量模块133共有四个，且分别有对应处理机制，并由本身的文件(profile)记载其支持的电池组的特殊设定，应注意的是，这四个计量模块133可区分为三个计量模块1331及一个虚拟计量模块(Fake Fuel gauge,F-FG)1333，其他实施例中计量模块的数量可以更多或更少，最少应有两个，且包含一个虚拟计量模块1333。
全部计量模块133是被整合成通用架构，以供通用模块135管控，通用架构表示各计量模块的数据、文件或程序都是通用模块135能够通过通讯线151、153识别及读取的。
其他模块139是记录电池相关功能，例如电池认证、除错控制操作等，这个模块是可以省略的。
通用模块135统一管控对上层(电子装置)的沟通和事件回报，且允许电源线157、159传输电源，并通过电源供应模块137供应至电子装置130，也就是进行管控及提供服务等。
如图3所示，图3是其中一个计量模块1331的软件结构的示意图，其可代表任一计量模块1331及虚拟计量模块1333的软件结构。计量模块1331包括配置文件(Fuel GaugeProfile)13311、电池文件(Battery pack profil e)13313、电池识别(Battery-packscan)13315、电源属性(Get/set power sup ply prop)13317及控制状态(Fuel GaugeControl)13319。其中，电池识别13315、电源属性13317及控制状态13319也称为计量模块驱动的特别函数。
配置文件13311用于设定计量模块1331的共享设定部分，例如最大可承受充电电压、最大电流、温度容许范围、关机电压、开机电压、安全保护设定、固件(firmware)更新等等。
电池档案13313用于记载各个电池(battery pack)的特征与特性，也会记载识别方式与电池芯(Battery cell)的特殊设定，例如充电电压、CC转CV的最佳点、充电截止电流、最适合的工作温度、与JEITA设定等等。
电池文件13313的设定值(参数)，当被加载到通用模块135的使用中时，电池文件13313有最高权限，其权限是优先于通用模块135驱动的其他设定及配置文件13311的设定值，因为，电池文件13313的设定值一般会更接近电池芯的能力上限。
本实施例中，电池文件13313可支持多个不同电池芯P1-PN，其中N代表正整数。
电池识别13315用于寻找目前挂载使用中的电池最适合的电池文件13313。
电源属性13317用于提供Linux系统的电源供应架构的共同函数。
控制状态13319是在通用模块135中提供的各计量模块1331的特殊功能，例如状态报告、寄存器修改(register modify)、电池认证(authentication)及除错(debug)界面等等。
如图4所示，图4是可携式电子设备应用本发明的电池热插拔方法300的流程图，图中包括十个步骤310～390。步骤310是启动可携式电子设备的系统，步骤311是进行固件(firmware)检查和更新，步骤310及步骤311是一般Linux系统的启动作业。
步骤330是探索可携式电子设备有支持的全部计量模块，步骤331是共通模块注册全部计量模块，注册是登录在控制表(control table)，且包括计量模块的配置文件、电池文件、电池识别、电源属性及控制状态。支持的全部计量模块的其中一者是虚拟计量模块。
步骤350是通用模块检测计量模块，以发现实体计量模块(Physical Fuel Gauge,PFG)，实体计量模块是多个计量模块中的其中一者，且与电池的本地电池电量计相对应。发现是通用模块通过通讯线去呼叫已注册的各计量模块，以确认响应(Ack)的计量模块，并定义有响应的计量模块是实体计量模块。
步骤351是启动(Active)实体计量模块。启动后电池就能通过通用模块供应电源给可携式电子设备，以使可携式电子设备正常运行，且可携式电子装置内的其他硬件或软件(例如处理器或其他驱动)都可以通过通用模块提供服务(步骤353)，服务包括电源供应功能(power-supply function)或电量计功能状态(也称为其他特别功能(specificfunctions))调用或存取启用中被启动的计量模块数据。接着，步骤355是监视系统的状态，以确认电池状态是否出现异常或错误，这个阶段是持续更新电池电源供应的各个参数。没有异常或错误时回到步骤353。以上是可携式电子设备正常运行的流程。异常或错误包括系统进入休眠或实体计量模块没有响应。
电源供应功能是电池电力、温度、状态等的回报。电量计功能状态是使用中计量模块的状态回报，包括电量计模块是实体计量模块或虚拟计量模块、及是否有进行除错等关于计量模块的相关运行。
系统状态可分成电源供应更新(Power-supply update)、状态检查(StatusCheck)、修复状态(Recovery)及特殊处理(Specific process)。
电源供应更新是计量模块的基本功能，定时回报目前电池的状态，例如电压、电流、剩余电量、预估尚可使用时数、预估需多久可充饱等。
状态检查是检查系统是否进入休眠/暂停(suspend)状态，或是从休眠/暂停中恢复(Resume)苏醒，并检查目前使用中的实体计量模块是否正常。
修复状态中，若目前运行的计量模块是虚拟计量模块，就会启动修复程序，修复程序会优先对最后使用的实体计量模块进行检测，若可修复就会再次挂载回工作状态。但如果无法再正常运行，则会进行寻找可替代的计量模块和通知用户更换电池，或继续使用虚拟计量模块。启动虚拟计量模块期间，电源供应功能仅能供电，但不能对电池充电。
特殊处理是用于更新和回复其它特殊事件和工作，例如电池认证、电池固件(firmware)更新升级、除错模式等等。
可携式电子设备正常运行中，使用者可随时进行步骤370，步骤370是热插拔程序，随时例如电池电力不足而需更换，随后图5详述其流程。
当步骤355发现系统状态出现异常或错误时，异常或错误代表被启动的实体计量模块是否有问题或无响应(noAck)，进入修复程序(步骤390)。修复程序后可选择进入热插拔程序(步骤370)或步骤350，随后图6详述其流程。
前述状态检查中，若是系统即将或已进入休眠或暂停程序时，会切换至热插拔程序，热插拔程序在系统恢复程序时，进行电池的检查，恢复程序是让系统苏醒。若是发现实体电量计或是电池有变化，有变化表示实体电量计已与先前使用不同，而认为已被更换，就会进行热插拔程序，并将计量模块切换成新的设定并更换所有对应的电池文件。
如图5所示，热插拔程序包括步骤371～377，步骤371是进行热插拔检测，然后，步骤373是切换至虚拟计量模块，接着，步骤375是系统进入休眠模式，以使系统及使用中的软件/程序暂停(suspend)，步骤377是将电池替换成另一电池，步骤379是替换完成后恢复(Recovery)系统，接着，进入步骤350。恢复是系统从休眠模式中恢复，以启动软件/程序。
步骤350的检测包括步骤3501～3505。步骤3501是发现实体计量模块、步骤3503是检测实体计量模块的电池识别、步骤3505是重载实体计量模块的电池文件，接着执行步骤351。步骤3501的实体计量模块是对应另一电池的本地电池电量计，发现更换后的实体计量模块的方式与前述相同，且也是多个计量模块的其中一者，于此不再赘述。
此外，检测的步骤3501～3505是适用于本发明的全部检测，而不以热插拔程序为限。
本实施例的热插拔程序是在系统通知休眠就开始，其他实施例中，系统也可以不进休眠就进行热插拔程序，例如，可携式电子设备有双电池(电源)架构，其中一电池可持续供电，另一电池就能在系统正常作业中进行热插拔。
前述状态检查中，若实体计量模块无法正常工作，就会切换成虚拟计量模块代替，以让系统仍可继续运行，接着进入修复程序。
如图6所示，修复程序包括步骤391～399。步骤391是检查实体计量模块、步骤393是选择虚拟计量模块或实体计量模块、步骤395是提供服务、步骤397是切换到虚拟计量模块、及步骤399是修复实体计量模块。
步骤391中若检查不到实体计量模块，检查不到实体计量模块例如发生在数据传输接口通讯线151、153出现数据传输问题、替换的电池盒有错误产生、不合规范的电池盒等，如此，不论访问哪一实体计量模块都无法正确识别，导致检测不到实体计量模块，此时，使用者只能更换有效的电池盒或是重新置换一次电池盒才能修复。上述状况后，步骤393就会直接切换到虚拟计量模块。但如果有找到实体计量模块，步骤393就会持续使用实体计量模块。步骤395与前述的步骤353是相同的。步骤397是在系统状态异常或是读/写发生错误，读/写错误表示实体计量模块错误。步骤399是通用模块会尝试修复实体计量模块，并在修复后回到步骤391，并重复执行步骤391～399，直到电池放电放完。
虚拟计量模块会回报和提供电池识别、电源属性及控制状态存取，以避免在恢复期间，系统停住无法使用或因实体计量模块的问题而发生其它错误，例如：系统关闭(shutdown)或重新启动(reboot)。恢复修正完成后，回到步骤350继续后序程序。
如此，本发明的可携式电子设备的电池热插拔方法是可以支持多种电池规格(例如多种电池电量计)，以使可携式电子设备允许更换不同容量或规格的电池，而不受制造商采用的电池芯或电池电量计限制。
最后，再次强调，本发明于上述实施例中所公开的构成组件、方块或流程，仅为举例说明，并非用来限制本申请的范围，其他等效的替代或变化，也应为本申请的权利要求书所涵盖。

Claims (10)

1.一种可携式电子设备的电池热插拔方法，其特征在于，包括下列步骤：
提供共通电池电量计，包括多个计量模块及一通用模块，该通用模块管控所述多个计量模块，所述多个计量模块的其中一者是虚拟计量模块；
所述通用模块检测所述多个计量模块，以从所述多个计量模块中发现实体计量模块，该实体计量模块对应于一电池的本地电池电量计；
所述通用模块启动所述实体计量模块；
所述通用模块进入热插拔程序，包括自所述实体计量模块切换至所述虚拟计量模块，以将所述一电池替换成另一电池，并将所述虚拟计量模块更换成对应于所述另一电池的本地电池电量计的所述实体计量模块，更换后的所述实体计量模块是所述多个计量模块的其中一者；以及
所述通用模块启动更换后的所述实体计量模块。
2.如权利要求1所述的可携式电子设备的电池热插拔方法，其特征在于，所述管控包括将所述多个计量模块注册在所述通用模块内以及提供被启动的所述实体计量模块或所述虚拟计量模块的服务。
3.如权利要求2所述的可携式电子设备的电池热插拔方法，其特征在于，所述通用模块执行所述实体计量模块期间的服务包括电源供应功能及特别功能。
4.如权利要求2所述的可携式电子设备的电池热插拔方法，其特征在于，所述通用模块执行所述虚拟计量模块期间的服务包括电源供应功能及特别功能，该电源供应功能是不允许所述一电池充电。
5.如权利要求1所述的可携式电子设备的电池热插拔方法，其特征在于，所述检测包括在所述实体计量模块出现错误时，进入修复程序，该修复程序包括执行所述虚拟计量模块或进入所述热插拔程序。
6.如权利要求5所述的可携式电子设备的电池热插拔方法，其特征在于，所述修复程序包括：没有进入所述热插拔程序时，所述通用模块持续运行所述虚拟计量模块，并修正所述实体计量模块。
7.如权利要求1、5或6所述的可携式电子设备的电池热插拔方法，其特征在于，所述热插拔程序中的所述替换成另一电池包括：替换前系统进入休眠模式及替换后该系统自该休眠模式恢复。
8.如权利要求1所述的可携式电子设备的电池热插拔方法，其特征在于，每一计量模块包括配置文件、电池文件、电池识别、电源属性及控制状态。
9.如权利要求8所述的可携式电子设备的电池热插拔方法，其特征在于，所述电池文件的权限高于所述配置文件。
10.如权利要求8所述的可携式电子设备的电池热插拔方法，其特征在于，所述检测包括发现所述实体计量模块、检测所述实体计量模块的电池识别、加载对所述实体计量模块的电池文件。
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