CN114586255A

CN114586255A - 用于优化充电和冷使用的多个电池

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Publication number: CN114586255A
Application number: CN201980099286.4A
Authority: CN
Inventors: 马库·鲁瓦拉; 伊斯莫·曼尼利厄斯
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2019-10-15
Filing date: 2019-10-15
Publication date: 2022-06-03
Also published as: WO2021073723A1

Abstract

一种装置(100)包括第一类型的第一电池(102)、与所述第一类型不同的第二类型的第二电池(102)以及控制器(106)，其中所述控制器用于确定与所述装置相关联的能量状况，并根据所述确定的能量状况选择并切换到所述第一电池或所述第二电池中的一个来给所述装置供电。根据所公开实施例的各方面，可以在计算或移动通信设备等这类装置中使用多个不同的电池，并根据物理尺寸、化学物质、能量密度和充电方法来选择电池。

Description

用于优化充电和冷使用的多个电池

技术领域

本发明的各方面大体涉及移动通信设备，更具体地，涉及在移动通信设备中使用多个电池。

背景技术

电池的利用率和能耗是移动通信设备和其它消费电子设备的一个突出问题。在移动通信设备设计中，电池尺寸、电池寿命和电池充电率是常见问题。由于此类设备占用的空间量，导致使用的电池不宜很大。较小的电池又不一定能达到预期的电池性能。很难找到一种满足所有设计和性能因素的电池或电池技术。

随着时间推移，消费电子产品中的电池技术不断变化，从镍镉电池到镍金属混合电池，再到最近出现的锂化学物质。目前，锂离子电池是高能量密度消费电子产品中的实际标配选择。这是因为实际可用于可再充电电池的化学物质具有极高电压和极高能量密度。然而，这些电池的材料可能很昂贵，并且某些类型电池存在安全问题。

不同的锂电池化学物质具有不同的性质。常用的锂电池化学物质是锂钴氧化物(Lithium-Cobalt oxide，LiCoO₂)，其放电率较低，但能量密度非常高。然而，钴价格昂贵。此外，锂钴氧化物电池还存在爆炸和火灾风险。磷酸铁锂(Lithium Iron Phosphate，LiFePO₄)化学物质具备较长使用寿命和固有安全性，但是能量密度比LiCoO₂低。手机中最常见的电池方案是使用能量密度最高的电池，甚至会牺牲安全性和充电性能。

因此，需要能够为移动通信设备提供至少部分解决上述问题的电池方案。

发明内容

所公开实施例的各方面涉及在移动通信设备等这类装置中提供多电池方案。此目的通过独立权利要求的主题实现。进一步有利的修改位于附属权利要求中。

根据第一方面，上述和进一步的目的及优点是通过一种装置获得的。在一个实施例中，所述装置包括第一类型的第一电池、与所述第一类型不同的第二类型的第二电池以及控制器，所述控制器用于确定与所述装置相关联的能量状况，并根据所述确定的能量状况选择所述第一电池或所述第二电池中的一个来给所述装置供电。根据所公开实施例的各方面，可以在装置中使用不同的电池。可以根据物理尺寸和能量密度及充电方法来选择电池。

在所述装置可能的实现方式中，所述第一电池的化学结构不同于所述第二电池的化学结构。可以针对优化的移动通信设备架构和操作要求选择不同的电池化学物质。

在所述装置可能的实现方式中，所述第一电池包括钛酸锂电池，所述第二电池包括锂离子电池。钛酸锂(Lithium-Titanite，Li₄Ti_xO_x)电池在低温下提供良好的电池运行性能，充放电速度快，但能量密度低。锂离子电池提供充电电池最高的电压和最高的能量密度。可以针对优化的移动通信设备架构和操作要求选择不同的电池化学物质。

在所述装置可能的实现方式中，所述装置还包括连接到所述第一电池的第一电池充电接口和连接到所述第二电池的第二电池充电接口。根据不同的电池类型，可以采用不同的电池充电类型。

在所述装置可能的实现方式中，所述第一电池充电接口是快速电池充电接口。根据所公开实施例的各方面，可以根据充电要求和要充电的电池的类型启用多种充电模式。

在所述装置可能的实现方式中，所述第二电池充电接口是低速电池充电接口。根据所公开实施例的各方面，可以根据充电要求和要充电的电池的类型启用多种充电模式。

在所述装置可能的实现方式中，所述装置还包括铰链构件，所述铰链构件将所述装置中包含所述第一电池的第一部分连接到所述装置中包括所述第二电池的第二部分。所述铰链构件使得所述第一部分和所述第二部分在折叠或闭合状态与间隔或打开状态之间围绕铰链移动。所述控制器用于确定所述装置的峰值电流状况，并选择所述第一电池或所述第二电池中的一个来给所述装置供电。通过适当选择电池，所公开实施例的各方面可以防止峰值电流流经铰链。

在所述装置可能的实现方式中，所述装置包括移动通信设备。根据所公开实施例的各方面，可以在移动通信设备中根据具体的能耗和使用要求以及架构使用多个不同的电池。

在所述装置可能的实现方式中，所述装置包括计算设备。根据所公开实施例的各方面，可以在计算设备中根据具体的能耗和使用要求以及架构使用多个不同的电池。

根据第二方面，上述及进一步的目的及优点是通过一种方法实现的。在一个实施例中，所述方法包括确定与装置相关联的能量状况；识别与所述能量状况相关联的电池类型；选择所述装置的第一电池或第二电池中与所述电池类型对应的一个，并使用所述选择的第一电池或第二电池来给所述装置供电。根据所公开实施例的各方面，可以在装置中使用不同的电池。可以根据物理尺寸和能量密度及充电方法来选择电池。

在所述方法的实现形式中，所述方法还包括确定与所述装置相关联的能量状况的变化，并选择所述第一电池或所述第二电池中的另一个来给所述装置供电。根据所公开实施例的各方面，可以选择满足所述装置电能要求的特定电池。

本文结合附图描述的实施例中，这些和其它方面、实现方式和示例性实施例中的优点显而易见。然而，应当理解的是，描述和附图仅用于说明目的，而不是作为对所公开发明的限制，对此应当参考所附权利要求书。本发明的附加方面和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分方面和优点在说明书中显而易见，或者可以通过实施本发明而了解。此外，本发明的方面和优点可通过所附权利要求书中特别指出的手段或结合方式实现和获得。

附图说明

在本发明的以下详述部分中，将参看附图中所展示的示例性实施例来更详细地解释本发明，其中：

图1示出了结合所公开实施例各方面的示例性装置的示意性框图；

图2示出了结合所公开实施例各方面的示例性装置的示意性框图；

图3示出了结合所公开实施例各方面的示例性装置的示意性框图；

图4示出了结合所公开实施例各方面的示例性方法的各方面；

图5示出了结合所公开实施例各方面的示例性方法的各方面。

具体实施方式

参考图1，图1示出了结合所公开实施例各方面的示例性装置100的示意性框图。所公开实施例的各方面涉及在移动通信设备或电子消费设备等这类装置中使用多个电池。

如图1所示，所述示例性装置100包括第一类型的第一电池102和第二类型的第二电池104。所述第一类型的电池通常不同于所述第二类型的电池。虽然本文将针对两种不同类型的电池对所公开实施例的各方面进行描述，但所公开实施例的各方面不限于此。在替代实施例中，所述装置100除了包括两个电池以外，还可以包括任意合适数量的电池。例如，所述装置100可以包括三个或更多个电池，这取决于所述装置100的设计和配置。所公开实施例的各方面涉及使用多个电池来优化手机结构尺寸并解决能量问题，对此下文将进行进一步说明。

在一个实施例中，所述装置100包括控制器106。所述控制器106通常包括处理器或其它合适的处理设备。所述控制器106或所述处理器还可以包括一个或多个存储设备。所述控制器106与所述处理器和存储设备通常一起用于执行机器可读指令，以执行本文所述的过程和程序。

在一个实施例中，所述控制器106用于确定所述装置100的能量状况或状态。所述装置100的能量状态通常包括与所述装置100的能耗或充电状态相关的因素。这些能量因素可以包括但不限于电压和电流要求、能量使用寿命、环境温度和安全性。

例如，在所述装置100用于多媒体操作的情况下，能量或功率要求可能会高于正常水平，所述装置100也可用于其它能耗较低的操作。在一些情况下，可能需要较长的电池寿命。另一个因素可能是所述装置100的环境温度。例如，所述装置100可能会用于低温环境，或者会发生冷启动的环境。对于上述情况中的每一种情况，可能会存在一种或多种可能更合适的电池类型。虽然本文大体描述了某些能量状况和要求，但是所公开实施例的各方面不限于此。在替代实施例中，任何合适的能量状况或状态均可用作确定要使用的电池类型的因素。根据所公开实施例的各方面，可以在所述装置100中选择可以实现或满足所述情况能量要求的电池102、104。

在图1所述的示例中，示出了两个电池102、104。然而，所公开实施例的各方面不限于此。在替代实施例中，所述装置100除了包括两个电池以外，还可以包括任意数量的电池。例如，所述装置100可以包括三个或四个电池。所公开实施例的各方面仅受限于所述装置100的尺寸。随着电池尺寸变小，在所述装置100(例如移动通信设备)的架构中可以容纳不同数量和类型的电池。

在使用两个或多个电池的方案中，可以发现若干项优点。一项优点是可以优化手机结构。通常，在装置100(例如移动通信设备)中，电池往往是占用体积和面积最大的部件。所述装置100的架构的其余部件主要是围绕电池来构建的。实际的电池形状往往是矩形的，这将指导所述架构的设计并决定着部件的位置。在一些情况下，相比单电池方案，使用多个电池可以减少所需要的电池总尺寸和占用面积。通过所公开实施例的多电池方案，可以为不弯曲或不滑动的单块设备以及多块/可折叠设备提供不同的设计选择。

根据所公开实施例的各方面，可以根据不同的能量密度和化学物质选择特定的电池。例如，使用锂离子(Lithium-Ion，Li-ion)化学物质，所述第一电池102或第二电池104中的一个电池可以是钛酸锂(Lithium-Titanite，Li₄Ti_xO_x)电池。此电池类型的特征包括适合在低温下运行，能够向需要高电流和快速或快捷充电的所述装置100上的模块提供高电流。此类模块的示例可以包括但不限于功率放大器(power amplifiers，PA)和应用引擎。

此示例中的第二电池，即所述第一电池102或第二电池104中的另一个，可以选择不需要提供非常高的突发电流并且具有较长预期使用寿命的电池。这种电池的实例可以包括但不限于能量密度中等或较高的电池，例如磷酸铁锂(Lithium Iron Phosphate，LiFePO₄)电池。

如同其他可以用于实现所公开实施例各方面的不同类型电池，锂锰氧化物(Lithium Manganese oxide，LiMnO₂)类型电池是一种成本低、使用寿命长且放电率高的电池。此类型电池能量密度(在110-120Wh/kg的范围内)相对较低。钛酸锂(Lithium-Titanite，Li₄Ti_xO_x)类型电池在低至-40摄氏度的低温下运行良好。此类型电池充放电行为速度快，但是能量密度(在30-110Wh/kg的范围内)和电压(大约标称2.4伏特)较低。锂锰钴氧化物(Lithium Manganese Cobalt Oxide，LiMnCoO₂)类型电池使用寿命长，发热量低，使用安全。此类型电池能量密度相对较低，范围为95-130Wh/kg。

参照图2，在一个实施例中，所述装置100包括不同的充电接口，示出为电池接口112和电池接口114。在此示例中，电池接口112连接到电池102，而电池接口114连接到电池104。尽管出于说明的目的，电池接口112、114将被称为第一电池接口和第二电池接口，但是所公开实施例的各方面不限于此。在替代实施例中，所述装置100除了包括两个电池接口以外，还可以包括任意合适数量的电池接口。

由于不同的电池102、104将具有相应的电池充电接口和充电电路，根据所公开实施例的各方面可以选择不同的充电方法。可以根据相应电池的快速充电或快速放电能力选择电池充电接口112、114。

例如，在常用电池充电模式中，所述电池采用恒定电流(constant current，CC)充电，直至达到所述电池容量的大约50％。当所述电池容量达到大约50％的水平时，所述充电模式改变为恒压(constant voltage，CV)模式。这被称为CC/CV充电。在这种方式下，不会超过最大电池电压，并且充电开始阶段速度会更快。所述电池达到其容量后，所述充电模式进入非充电模式。在这种模式下，可能会偶尔发生充电，以便使电池保持满电量。通常，当施加相同的电压和电流时，较小的电池充电到50％的容量水平的速度将比较大的电池更快。

参照图3，在一个实施例中，所述装置100包括第一部分或构件122、第二部分或构件124以及铰链126。所述部分122和124用于在闭合或折叠状态与打开或展开状态之间围绕所述铰链126移动或旋转。这种情况的示例是翻盖式移动通信设备或可折叠计算设备。根据所公开实施例的各方面，可以选择所述装置100的电池，这将避免在所述装置100的运行期间电流流经铰链126。

例如，在一个实施例中，所述控制器106可以用于检测所述装置100的一个或多个部件何时需要峰值电流。所述控制器106可以选择电池102、104，所述电池102、104设置在所述装置100中与需要更大电流的部件相同的部分122、124中。在这种方式下，不会在铰链126上传送较高的电流电平。

图4示出了结合所公开实施例各方面的示例性过程200。此示例中，如图1所示，装置100包括至少一个第一电池102和第二电池104，所述装置100确定202其一个或多个部件的能量状况或要求。这可以包括但不限于对更高能量(例如电流)或长电池使用寿命等的需求。识别204电池类型。所述识别的电池类型是所述装置的一个或多个电池102、104中的一个。选择206与所述识别的电池类型对应的电池，以向所述装置100供电。虽然希望精确匹配，但是在一个实施例中，所述控制器106可以用于选择所述装置100中与所述能量状况和所述识别的电池类型对应的最合适电池。例如，在一个实施例中，所述控制器106可以包括能量状况和合适电池类型的表。以这种方式，可以识别和选择能够满足大部分要求的电池。然后，由所述选择的电池给所述装置100供电208。

在一个实施例中，所述装置100包括开关设备(例如所述控制器106)，用于将电力连接从一个电池102、104切换到另一个电池104、102。例如，所述控制器106可以包括或包含一个或多个继电器或电气开关电路。

参照图5，在一个实施例中，单独或结合本文所述的任何其它实施例，确定210所述装置100的能量状况和/或要求是否有变化。如果确定或检测到变化，则识别与当前能量状况和/或要求对应的电池类型。选择所述装置100的电池102、104，所述控制器106用于将所述装置100的电源从一个电池102、104切换到另一个电池104、102。然后，由所述选择的电池给所述装置100供电216。

根据所公开实施例的各方面，可以针对不同的需求和实现方式选择不同化学性质的电池。所述装置(例如移动通信设备)可以包括不同的电池，用于解决不同电流和能量需求、不同操作温度和环境温度以及安全问题。所述装置还可以包括允许根据电池类型进行充电的不同充电接口，并且可以包括快速或缓慢充电接口。

充电要求也可以被认为是能量状况或要求。还可以根据用户需求由可编程充电器来实现优化充电。例如，在一个实施例中，可以先使用电池102，然后使用电池104。或者，可以先使用电池104，然后使用电池102。首先使用哪个电池102、104可以取决于所需的特定能量性能、放电和再充电速率以及电池安全问题。

因此，尽管文中已示出、描述和指出应用于本发明的示例性实施例的本发明的基本新颖特征，但应理解，所述领域的技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下，对设备和方法的形式和细节以及设备操作进行各种省略、取代和改变。进一步地，明确希望，以大体相同的方式执行大体相同的功能以实现相同结果的那件元件的所有组合均在本发明的范围内。此外，应认识到，结合所揭示的本发明的任何形式或实施例进行展示和/或描述的结构和/或元件可作为设计选择的通用项而并入所揭示或描述或建议的任何其它形式或实施例中。因此，本发明仅受限于随附权利要求书所述的范围。

Claims

1.一种装置(100)，其特征在于，包括：

第一类型的第一电池(102)；

与所述第一类型不同的第二类型的第二电池(104)；

控制器(106)，用于确定与所述装置(100)相关联的能量状况并根据所述确定的能量状况选择所述第一电池(102)或所述第二电池(104)中的一个来给所述装置(100)供电。

2.根据权利要求1所述的装置(100)，其特征在于，所述第一电池(102)的化学结构不同于所述第二电池(104)的化学结构。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的装置(100)，其特征在于，所述第一电池(102)包括钛酸锂电池，所述第二电池(104)包括锂离子电池。

4.根据上述权利要求中任一项所述的装置(100)，其特征在于，还包括连接到所述第一电池(102)的第一电池充电接口(112)和连接到所述第二电池(104)的第二电池充电接口(114)。

5.根据权利要求4所述的装置(100)，其特征在于，所述第一电池充电接口(112)是快速电池充电接口。

6.根据权利要求4或5中任一项所述的装置(100)，其特征在于，所述第二电池充电接口(114)是低速电池充电接口。

7.根据上述权利要求中任一项所述的装置(100)，其特征在于，所述装置(100)还包括铰链构件(126)，所述铰链构件(126)将所述装置(100)中包含所述第一电池(102)的第一部分(122)以可折叠方式连接到所述装置(100)中包含所述第二电池(104)的第二部分(124)；所述控制器(106)用于确定所述装置(100)的峰值电流状况并选择所述第一电池(102)或所述第二电池(104)中的一个来给所述装置(100)供电。

8.根据上述权利要求中任一项所述的装置(100)，其特征在于，所述装置(100)包括移动通信设备。

9.根据上述权利要求中任一项所述的装置(100)，其特征在于，所述装置包括计算设备。

10.一种方法(200)，其特征在于，包括：

确定(202)与装置相关联的能量状况；

识别(204)与所述能量状况相关联的电池类型；

选择(206)所述装置的第一电池或第二电池中与所述电池类型对应的一个；

使用所述选择的第一电池或第二电池给所述装置供电(208)。

11.根据权利要求10所述的方法(200)，还包括确定(210)与所述装置相关联的所述能量状况的变化，并选择(214)所述第一电池或所述第二电池中的另一个来给所述装置供电(216)。