CN1130788C - 带控制电池放电电路的便携式电子装置及相应的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及适宜用各种电池供电的便携式电子装置。在本发明中，该装置包含识别连接在装置上的电池类型的装置，和控制上述电池放电的控制电路，这个电路包括：将电池的输出电压与一个最低阈值比较的比较装置；确定一个代表电池输出电流的数值的电流确定装置；作为识别出的电池类型和代表电池输出电流的数值的函数，调整上述最低阈值的调整装置。

Description

带控制电池放电电路的便携式 电子装置及相应的方法

技术领域

本发明涉及用一个电池供电的便携式电子装置(移动电话，个人计算机。等等)。

背景技术

人们都知道，当这个电池是可充电的，一旦电池内的电压下降到低于某个阈值时，就必须停止放电，否则，电池就被损坏，或者使充电/放电循环的次数降低，达不到来可能的次数。因此某些电池制造商就在每个电池都配备一个电池放电控制电路，把电池的输出电压与一个阈值比较，一旦越过上述阈值就把电池断开。阈值可以恒定地设置。在这样的情况，电池得到恰当的保护，但是电池的运用不是良好的。例如，如果该电子装置是一个移动电话，向移动电话供电的电池输出的电流在电话处于通话状态时是大于电话处于待机状态时的。在这样情况下，用来与阈值比较的电池输出电压不管怎样也不能正确反映电池内的电压，而且电池从移动电话断开也太早了。

为了在放电时保护电池，同时又优化电池的运用，曾经提出制作一种放电控制电路，其中包含根据对电池输出电流的测量，来估计由于电池内阻造成的电压下降的装置和调整电池电压低于它就要断开电池的阈值的装置，调整是按照测量到电池输出电流而变化的函数进行。例如在专利说明书Us 5,705,913中便叙述根据这个原理工作的一个控制电路。

上述控制电路的缺点在于它装在电池内部，增加了电池的成本。每逢用户必须买一个新电池时，这笔成本显然就转嫁到用户那里。况且，在电池中附加一个控制电路是与改进电池的紧凑性的持续研究相矛盾的。此后，如果用户把一个没有放电控制的可充电电池装入一个便携装置中，它就不可能保护这个电池。

发明内容

本发明的一个目标是提出适合使用各类电池工作和适合管理电池放电独立地控制的电子装置。

达到这个目标的方法是一种适合于用各类电池供电的电子装置，上述装置的特征在于它包含识别连接在装置上的电池类型的方法，和控制上述电池放电的控制电路，这个电路包括：

-将电池的输出电压与一个最低的阈值比较的比较装置；

-确定一个代表电池输出电流的数值的电流确定装置；

-调整作为识别出的电池类型和代表电池输出电流的数值的函数的上述最低阈值的调整装置；和

-当电池的输出电压低于调整方法所发布的最低阈值时，就停止对电子装置的供电的停止装置。

本发明还为向便携式电子装置供电的电池提供控制放电的方法，本方法是属于以下这一类型，它包含一旦电池的输出电压变得低于一个预定的最低阈值时就停止由电池向便携式电子装置供电，上述方法的特征在于它包含在上述便携式电子装置中执行以下的步骤：

-识别出上述电池的类型；

-确定一个代表电池输出电流的数值；

-调整作为电池类型和代表电池输出电流的数值的函数的上述最低阈值；

-将电池的输出电压与上述最小的阈值比较；

-只要输出电压大于上述最低阈值就执行上述的步骤；

-当电池的输出电压变得低于上述最低阈值时，就停止由电池向便携式电子装置供电。

已经知道，移动电话类的便携式电子装置可以提供识别连接在它上面的电池类型的识别装置。然而，迄今这样的电池类型识别只是为了确定电池是不是可充电的，或者，如果电池是可充电的，就选择最合适的充电算法。但是如果用的是一个不可充电的电池，显然，为了安全起见，要阻止任何向电池再充电的可能性。再说，可充电电池有各种类型，各类的大小和工艺都不一样。每种可充电电池要求一个专门属于它的充电算法。例如，如果把一个通常用来给镍电池充电的充电算法用于给锂电池充电，电池就会爆炸。因此必须使电池充电算法与实际使用的电池的类型匹配。

本发明以另一种方式提出用实际使用的电池的类型识别来控制电池的放电，并且也可以用在电子装置中。

在阅读下面带有附图的说明之后，就会更加了解本发明及其带来的优点，其中的附图是：

附图说明

-图1是根据本发明提供在便携式电子装置中连接一个电池的各种装置的综合简图；

-图2表示在图1中的调整装置13的第一个可能的实施例；

-图3表示在图1中的调整装置13的一个变型；

具体实施方式

如图1所示，便携式电子装置1，例如一个移动电话，电连接到一个电池2，电池2图解地表示为一个电压源20和一个与电压源电气串联的表示电池内阻的电阻21。以后电池2的输出电压和输出电流分别标志为Us和Is。按照通常的办法，电池还包含把识别信息送到电子装置1的识别装置22，使上述电子装置能够确定接到它上面的电池的类型。为了简化画面，识别装置22和由电压源20和电阻21的组成的装置的链接就不再表示出来了。可以参考例如专利说明书EP 0 394 074中叙述的许多识别电池类型的装置。电子装置1也包含识别接到它上面的电池的类型的识别装置10，它接收电池来的信息，并告知电池的类型。在第一个可能的实施例中，电池类型是由测量一个特定的电阻器(未画出)的电阻来识别的。这个电阻器装在电池识别装置22中，并且直接与电池的类型相关。在这种情况下，识别装置10包括测量特定电阻器的装置和使与该被测特定电阻器相关的类型的读出成为可能的电子装置1中存储的表。在一个变型例中，某些电池的商品含有组成识别装置22的一个电擦除可编程只读存储器(EEPROM)型存储器，这个存储器经过一个串行总线连接到电子装置中一个微处理器型的控制装置上，并直接发出关于电池类型的信息。

根据本发明的第一个特征，在控制过程中，识别装置10输出的电池类型用来控制上述电池的放电，进一步解释如下。

电子装置1还包含一个控制电池放电的电路，该电路包含：

-将电池的输出电压Us与一个最低阈值S比较的比较装置11；

-确定一个代表电池输出电流Is的数值的电流确定装置12；

-将上述最低阈值S调整成作为识别出的电池类型和代表电池输出电流Is的数值的函数的调整装置13；

-当电池的输出电压Us低于调整装置所传递的最低阈值S时停止对电子装置1的供电的停止装置。

上面提到的各种装置的各种可能的实施例叙述如下：

代表电池输出电流Is的数值可以通过测量上述电流或用软件估计来确定。如果上述数值由测量确定时，装置12含有一个分路电阻，它和电池的输出串联，分路电阻的输入和输出接头各自连接到一个差分放大器的两个输入端的分别的端。于是差分放大器的输出就给出电流Is的模拟测量值。如果电流Is由软件估计，装置12含有一个存储构成电子装置1的每个部件在各种工作模式下(例如，对于移动电话来说，是待机模式和通话模式)的消耗的表。作为当前工作模式的函数，电子装置1的微处理器型控制部件运行一个程序，该程序把所有在这个模式下激励的部件的消耗全部累计起来，估计当前工作模式的能耗Pc。然后输出电流的估计由以下的关系给出： $\hat{I}s=\mathrm{Pc}/\mathrm{Us}$

这个关系式中考虑的电池输出电压Us只适宜于使用削波式电源。如果电源是线性的，只需要把输出电流Is作为电子装置在当前工作模式的能耗Pc的函数来估算。

阈值S要求调整成使它的数值满足以下的关系：

S＝V_INT-(R_INT×Is)

其中：

-V_INT表示电压源20两端的电池最低内部电压，电池电压低于这个数就不允许继续放电；

-R_INT表示电池的内阻21；

-Is表示测量得到或者估算的输出电流值，这个数值由电流确定装置12发出。

在第一个可能的实施例，和如图2中所示，调整阈值S的调整装置13包含电子装置1的微处理器型控制部件130，控制部件130接收识别装置10发出的电池类型信息和装置12发出的测量或估算出来的电池输出电流Is。调整装置13还包含第一个表131和第二个表132，它们分别为每种可能的电池类型保存最低内部电压的值V_INT，和电池内阻的值R_INT，这两个值是由电池制造商提供的。作为识别装置10发出的电池类型的函数，微处理器130从131和132两个表中找寻V_INT和的R_INT值，并运行存在ROM 133中的程序，以便用上面给出的关系式计算适应的最低阈。

在一个变型例中，除了接收识别装置10发出的电池类型的信息和装置12发出的测量或估算出来的电池输出电流Is之外，调整装置13还接收电池输出电压的值Us。如图3所示，调整装置13包含控制部件130，和一个单独包含最低内部电压值V_INT的表，这个值是由电池制造商为每种可能的电池类型提供的。电池内阻的值R_INT是用ROM 133中的程序估算的，这个程序对输出电流Is的每个变化ΔIs确定相应的输出电压Us的变化ΔUs，并且根据输出电压和输出电流相对的变化用下面的关系式确定内阻的值：

R_INT＝ΔUs/ΔIs

于是，适合的阈值就按照图2所示的实施例计算出来。

在图1中标志为11的比较装置可以是各种类型：

在第一个可能的实施例中它们可以用一个模拟比较器组成，比较器的一个输入端接收电池输出电压Us的模拟值，另一个输入端接收由装置13发出的并转换成模拟量的适合的最低阈值S。

在第一个变型中，模拟比较器可换成一个可编程比较器，该可编程比较器接收电池输出电压Us的模拟值，并且有一个作为最低阈值S的函数的可编程的比较阈值。

在第二个变型中，用软件完成比较，将电池输出电压Us的数字值和最低阈值比较。

全部三个实施例中，一旦输出电压Us下降到低于最低阈S，比较装置11就发出一个停止信号到模块14。模块14就停止由电池2向装置1供电。“停止”包含降低电子装置1的能耗到一个可忽视的水平，尤其是采取停止装置中各部件的时钟的办法。

不难理解，在本发明的范围内可以实现其他的实施例。

此外，虽然各种部件10到14被分开地说明的，这些部件的某些部分如果是通用的就更加方便。特别是，单独一个微处理构成电子装置1的通用控制部件就足以管理以下的事项：识别电池的类型，估算电流Is，调整阈值S，和用软件把阈值S与电池的输出电压Us比较。

还有，必须只有用来识别电池类型的识别装置10已经识别出是一个可充电电池，到了这样程度，才执行控制电池放电的机制。如果用的是一个不可充电的电池，必须尽可能地继续使用这个电池，如上所述的放电控制过程必须禁止，或者把阈值S设置到电子装置可以容许的一个最低电压，因为这时已经不需要防止电池过分放电了。

Claims (9)

1.适宜用各种电池供电的便携式电子装置(1)，上述装置的特征在于该装置包含识别连接在该装置上的电池(2)类型的装置(10)，和控制上述电池放电的控制电路，该电路包含：

-确定代表电池输出电流的数值的电流确定装置(12)；

-用于调整作为识别出的电池类型和代表电池输出电流的数值的函数的最低阈值的调整装置(13)；

-将电池的输出电压与最低阈值比较的比较装置(11)；

-当电池的输出电压低于调整装置所传送的最低阈值，停止对电子装置(1)的供电的停止装置(14)。

2.根据权利要求1的便携式电子装置，特征在于，每一种电池类型有一个预定的最低内部电压和一个预定的内阻，调整装置(13)包含第一装置(130-132；130，131，133)，用于确定作为识别出的电池类型的函数的最低内部电压和内阻，和第二装置(130，133)，适于与第一装置一起确定所调整的作为输出电流、最低内部电压和内阻的函数的最低阈值。

3.根据权利要求2的便携式电子装置，特征在于上述第一装置有第一个表(131)，其中对每一种可能的电池都存储电池的最低内部电压，和第二个表(132)，其中对每一种可能的电池都存储电池的内阻。

4.根据权利要求2的便携式电子装置，特征在于上述第一装置有第一个表(131)，其中对每一种可能的电池都存储电池的最低内部电压，并且上述第一装置还包含用于根据对电池的输出电压和输出电流相对的变化的测量确定电池内阻的装置。

5.一种控制向便携式电子装置(1)供电的电池(2)放电的方法，该方法是属于以下这一类型，它包含一旦电池的输出电压变得低于一个预定的最低阈值时，就停止由电池供电的便携式电子装置，上述方法的特征在于它包含在上述便携式电子装置中执行以下的步骤：

-识别出上述电池的类型；

-确定一个代表电池输出电流的数值；

-调整作为电池类型和代表电池输出电流的数值的函数的上述最低阈值；

-将电池的输出电压与上述最低阈值比较；

-执行上述的步骤直至输出电压大于上述最低阈值；

-当电池的输出电压变得低于上述最低阈值时，就停止由电池向便携式电子装置供电。

6.根据权利要求5的控制方法，特征在于确定代表输出电流的数值的步骤是由测量输出电流完成的。

7.根据权利要求5的控制方法，特征在于确定代表输出电流的数值的步骤是根据电子装置在当前工作模式的能耗计算推导得到的。

8.根据权利要求7的控制方法，特征在于代表输出电流的数值是电池的输出电压的函数。

9.根据权利要求5到7中的任一项权利要求的控制方法，特征在于调整作为电池的输出电压的函数的最低阈值。

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