CN1339193A - 用于存储和交换电池信息的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种电池系统,其中包括用于在电池功率接收设备(例如移动电话)的电池工作过程中提供工作电能的电池装置以及作为与该电池装置(例如,以所谓的用于移动电话的电池组的形式)形成为一个整体用于与该电池功率接收设备相组合的电池信息电路。所述电池信息电路具有存储单元并能够与电池功率接收设备进行通信。本发明的特征在于该存储单元包括被编码为表示用于一个包含电池信息的表格的索引的数位;以及该电池功率接收设备包含具有该表格的存储器。另外,本发明涉及一种在电池信息电路中存储信息的电池和方法。

Description

用于存储和交换电池信息的方法和装置

本发明涉及一种电池系统，其中包括：电池装置，用于在电池功率接收装置的电池操作过程中提供操作功率；电池信息电路，其与该电池装置形成一个整体，用于与电池功率接收装置相组装；所述电池信息电路具有存储单元并且能够与所述电池功率接收装置相互通信。

本发明还涉及一种电池，其中包括：电池装置，用于在电池功率接收装置的电池操作过程中提供操作功率；电池信息电路，其与该电池装置形成一个整体；所述电池信息电路具有存储单元并且能够与所述电池功率接收装置相互通信。

另外，本发明涉及一种在与该电池装置形成一个整体并且与一个电池功率接收装置相组合的电池信息电路中存储信息的方法以及在该电池信息电路与电池功率接收设备之间通信的方法。

移动电话技术的发展导致了对电池和电池组领域中的发展的类似需求，并且更加具体来说是对用于在移动电话中传送电池信息的方法的需求。电话必须利用电池来提供移动能力。电池对于移动电话的用户来说是关键的，因为电池能够使用户自由地移动而不被束缚在一个固定的电源上。

因此，为了充分地使移动电话的应用最大化，从第一个观点来看，使用户从一个连接的电池获得最大的性能是非常重要的。这例如可以通过对电池进行正确地充电并且总是能够识别电池的确切充电状态而实现。这使得用户得知该电话还剩下多少待机时间。这种类型的信息使得用户能够智能地判断是否在电池中的电量不能满足他们的需要或者是否需要对电池充电。

但是，从第二个观点来看，为了有助于用户从电池获得最佳性能，例如通过根据给定的标准对电池充电和放电，使得移动电话本身能够从连接的电池获得最佳性能是重要的。这种标准一般被称为参数，并且可能包含最小和最大充电和放电温度、最大充电电流和电压等等。

因此，该电池系统能够处理这样各种类型的参数，其通常具有在不同范围的数值，例如在-20和100℃之间的温度，在200和4000mA之间的电流，等等。

由于为了获得最佳性能，这种标准是对电池特定的，因此在电池供电设备领域中的一种众所周知的解决方案是提供一种所谓的“智能”电池或者电池系统。这种电池系统包括一个电池以及能够对例如移动电话这样的电池供电设备提供电池信息的微处理器。

用于小型手持电子设备特别是用于移动电话中的电池系统不同于普通电池系统之处在于重量轻和使用时长，即不对该电池重新充电时该设备能够使用的时间，是极其重要的竞争参数。另外，在与其它移动电话和移动电话附件的卖主的竞争中，价格是及其重要的参数，因为大多数卖主能够提供几乎相同功能的设备，并且这种设备被作为消费产品而销售。从而，极其需要一种低成本的电池系统解决方案。

美国专利No.4,709,202中公开一种电池供电系统，其中包括永久固定到电池上的微处理器，以从该电池接收操作功率。由于该电池系统本身可以保存该电池供电系统的使用累计时长的计数，因此在实际使用中给定电池的性能可以被准确地判断。另外，该电池系统可以保持其它相关参数，例如电池温度、电池输出电压、以及基于充电周期的电池容量。因此，从该专利中得知这种使用普通的通信技术来传送电池信息的方法。

但是，该专利没有关于应当尽可能地限制用于在电池系统中存储电池信息的存储容量以实现低成本的实施例的描述。

另外，一般在电池系统与电池供电系统之间的通信是通过仅仅能够用几百字节每秒的速率传送数据的一条简单的半双工通信线路。因此，如果大量的电池信息来回传送，则系统性能可能会下降。

本发明的第一目的是提供一种电池系统，其能够用于紧凑和极轻量的手持电子设备中。

当在开篇中所述的电池系统具有如下特征时可以实现该目的，其中该存储单元包括被编码为表示用于一个包含电池信息的表格的索引的数位；以及该电池功率接收设备包含具有该表格的存储器。

从而，仅仅最小量的数据需要被存储在该存储单元中，而可以通过该表格解码最少量的数据，以获得完整和可编译的电池信息。

当由于来自电池功率接收设备的信息使得该索引可改变时，该电池信息电路可以作为一个存储单元而实现，而不需要一个微处理器或者一个类似的装置。

在一个优选实施例中，在电子信息电路包括用于监控该电池和选择表示该电池状态的用于电池信息的索引的装置。从而，可以获得关于该电池的实际状态的信息。信息的获得可能涉及不同类型的电池参数的测量。

特别是当由于来自监控装置或者来自电池功率接收设备的信息使得该索引为可改变时，则可以获得电池信息。从而，关于电池的实际状态的所获得信息或者来自电池功率接收设备的信息可以用索引的形式来通信。如果电池被从电池功率接收设备上拆下并且后来又连接到另一个电池功率接收设备时，这是特别方便的。

当通过在该表格中存储表示电池容量的信息使得该索引能够识别表示电池的容量和/或用于充电算法的参数的电池信息时，用户将从例如移动电话这样的电子设备获得最佳性能。

在一个实施例中，该索引由提供多个二进制组合的多个字节所表示，二进制组合的数目对应于在该表格中项目的数目。从而，获得电池信息的非常紧凑的表示，该表示容易通过该表格而编码/解码。

当存储单元包含被编码来表示用于分别识别在多个表格中的电池信息的多个索引的数位时，可以在不同表格中表示不同类型的电池信息。另外，可以方便地选择一个索引表示，它能够分别表示在该表格中的可能参数值的预选代号。

本发明的第二个目的是提供一种电池，其适合用于紧凑和超轻量手持电子设备中。

当在开篇中所述的电池具有如下特征时可以实现该目的，其中该存储单元包括被编码为表示对包含电池信息的表格的一个索引的数位。

从而，仅仅最少量的数据需要存储在该存储单元中。

该电池的优选实施例在从属权利要求9-12中给出。

本发明的第三个目的是提供一种在电池系统中存储和交换电池信息的方法，该电池系统适用于紧凑和超轻量的手持电子设备装置。

当在开篇中所述的方法具有如下特征时可以实现该目的，其中该方法包括在电池信息电路中存储用于一个表格的索引的步骤，所述表格包括电池信息并且存储在电池功率接收设备中。

从而，仅仅最少量的数据需要存储在该存储单元中，并且在电池信息电路与电池功率接收设备之间进行通信需要最小的带宽。

本发明的优选实施例在从属权利要求14-16中给出。

下面将参照附图参照优选实施例更加具体地描述本发明，其中：

图1示出根据本发明的一个装置，

图2示出与该电池的一部分相接的电子设备的一部分，

图3为与上述传输相关所使用的一个字节的一个例子，

图4示出字节的传输，以及

图5示出…。

图1示出一个装置101，其中包括一个电子设备102和连接到其上面的一个电池或电池组103。该装置101进一步包括把该电子设备102与电池103相连接的多个接线104，105，106，从而允许在电子设备102与电池103之间进行通信。

电子设备102包括一个收发信机108，其在下文中也称为第一通信装置，以及一个微控制器109。收发信机108和微控制器109适合于交换数据，该数据在图中由参考标号110和111示出。微控制器109可以把信息通过接线111发送到收发信机108。类似地，接线110可以被用于把数据从收发信机108传送到微控制器109。收发信机108可以是一个通用异步收发信机(UART)。

该电池包括一个或多个电池单元113、微控制器114(其可以是一个状态机)、电池信息获取单元115、收发信机117和存储器116。应当指出，收发信机117在下文中也称为第二通信装置。并且，收发信机117可以是一个通用异步收发信机(UART)。

接线104和105被用于把电能从电池103提供到电子设备102。例如，接线104可以连接到在电池103中的电池单元113的正电极，并且接线105可以连接到在电池103中的电池单元113的电池负电极(GND)。

包含在电子设备102中的收发信机108通过接线106连接到电池103中的收发信机117，允许进行数字串行通信，包括在第一和第二通信装置之间传送由多个数位所构成的字节。存储器116适合于存储多个数据信息，例如电池的标识号、电池的最大容量、电池的当前容量，等等。

微控制器114连接到收发信机117、电池信息获取单元115和存储器116。电池信息获取单元115连接到电池单元113并且适合于从电池单元113获取电池信息，例如当前电池容量等等。当由微控制器114发出指示时，电池信息获取单元115适合于把信息发送到微控制器114。微控制器114适合于在存储器116存储和获取信息，并且通过收发信机117把该信息发送到电子设备102。

图2示出与电池103的一部分相接的电子设备102的一部分，并且示出与图1中的接线106相关的适合于连接电子设备102和电池103的接线106。图2的左侧示出电子设备102的一部分，而图2的右侧示出电池103的一部分。如图4中所示，电子设备102和电池103通过接线201相连接。

电子设备102包括一个控制单元202和一个通用异步收发信单元203，即所谓的UART。类似地，电池103包括一个控制单元204。电子设备102和电池103适合于通过接口201传输数据。该传输通过一个上拉电阻207、开关205以及开关206。在电子设备中的开关205被控制单元202所连接和控制。类似地，在电池103中的开关206被控制单元204所连接和控制。

开关205和开关206都连接到地电势。这使得控制单元202、204能够轮流地在接口201上发送信息。从电子设备102到电池103的信息传送由控制单元202所控制。控制单元202适合于控制开关205，从而把信息发送到电池103中。例如，当开关205开路时，上拉电阻207把通信线路106上的电势拉到高电平。另一方面，当开关闭合时，在通信线路106上的电势处于低电平。从而，通过控制开关205的位置，控制单元202控制在通信线路106上的电势，并且当通信线路连接到电池103时，信息可以从电子设备102发送到电池103。

类似地，控制单元204可以通过开关206把信息从电池103发送到电子设备102。由在电子设备102中的开关205所产生的数据被在一个类似于电子设备102中的UART203的UART211中接收。

在一个优选实施例中，包含多个数位的字节在电子设备102与电池103之间发送。这些字节的格式在图3中示出。

图3示出由多个数位所构成可以用于与上述传输相关的一个字节的例子。字节300被分为三个部分：第一部分301包括两个开始数位，第二部分302包括多个数据位，以及第三部分303包括一个停止数位。

第一部分301包括两个开始数位304、305、并且用于表示在发送过程中字节300的开始。最好，该开始数位具有不同的数值，例如开始数位304为逻辑“0”，而开始数位305为逻辑“1”。第二部分302包括多个数据位(例如8个)，其具有取决于被发送的信息的数值。第三部分303包括一个停止数位，用于表示该字节的结束。从下文中将更加清楚。例如当所发送字节被具有对应于停止数位的数值的一个信号电平的时间段所隔开，或者当所发送字节具有固定的长度时，该停止数位通常不是必要的。

图4为示出在电子设备102和电池103之间在通信线路106上字节的传送的时序图。请注意，时间增加方向为从图中的左侧到右侧。

该图示出从电子设备102通过通信线路106发送到电池103的第一字节401，随后第二字节通过通信线路106在相反方向发送，即从电池103到电子设备102。

示出第一字节的传输和第二字节的传输的时间间隔由在图中的405所示的时间间隔所分离。时间间隔405的持续时间由用于反转通信方向的所需响应时间和最小设置时间而确定。

在电磁中的一个或多个电子装置，例如微处理器114可以处于有效状态或者处于节电状态。在节电状态中，通信线处于所谓的空闲状态。从而，在电子设置102和电池103之间没有传送字节的时间段中，可以减小这些电子装置的功耗。

在传送第一字节之前，传输线路处于空闲状态，其中在传输线路上的信号电平等于逻辑“0”电平。在该图中，空闲周期状态由参考标号403所表示。控制单元202通过使传输线路106上的信号电平变为高电平，而把传输线路置于所谓的有效状态，如在图中的时间段404所示。时间段404是所谓的唤醒时间段，其中在该电池中的一个或多个电子装置被从节电状态置于正常功耗状态。

如图的右侧所示，字节402之后跟随着时间间隔406，其中在传输线路106上的信号电平等于逻辑“1”电平，即类似于由时间间隔405所示的状态。时间间隔406的最小持续时间由用于反转通信的方向的所需响应时间和最小设置时间而确定。时间间隔406之后从逻辑“1”电平转为逻辑“0”电平，表示传输线路106被置于空闲状态的情况。另外，该转变可以表示一个新字节传送的开始，即该转变对应于新的开始字节的开端。当时间间隔406超过给定的预定数值时，通信线路可以到达空闲状态。

通过传输线路106传送的字节可以包括指令以及数据。指令可以包括由电子设备102所发送的所谓的只读指令，并且指示电池103从存储器116读取指定的信息，并且在响应中把该信息作为一个或多个数据字节发送。例如，只读指令可以指示电池发送关于额定容量或电池序号的信息。该指令还可以包括所谓的读/写指令。例如，指令使得对电池的当前剩余容量进行读取或写入。另外，指令组可以包括发送和接收电池通信总线的修订信息的指令，以及读取和写入动态标识号的指令。

修订信息确定所支持的通信总线修订。在交换电池通信总线的修订号之后，微控制器109、114可以使用由电子设备102和电池103所支持的一种普通通信标准。从而，即使其中一个仅仅支持比另一个更新的通信标准，也可以获得电子设备102和电池之间的通信。

动态标识号被用于通信的目的。电子设备102适合于把给定的动态标识号存储在电池103的存储器116以及电子设备102的存储器中。当电池103连接到电子设备102时，该动态标识号可以被存储，而且只要电池103连接到电子设备102，也可以在一个任意时间存储。

当电池连接到电子设备102时，动态标识号被从电池103传送到电子设备102。在此之后，来自电池103的动态标识号与存储在电子设备102中的一个或多个动态标识号相比较。如果电池的动态标识号不对应于来自电子设备102的动态标识号，这意味着该电池已经由另一个装置所使用，或者它可能是一个全新的电池。因此，电子设备102没有关于该电池状态的当前信息，并且电子设备将从电池102提取信息，例如，关于该电池102的当前剩余容量的信息。另一方面，如果电池的动态标识号对应于来自电子设备102的动态标识号，则电池还没有被另一个装置所使用，并且该电子设备可以使用存储于电子设备中关于该电池的信息，而不是从电池提取的信息。是否使用来自电子设备102的信息或者来自电池103的信息取决于存储在电池103中的另一个信息，例如表示自从与电子设备断开时该电池是否已经被重新充电的信息。如果是这种情况，则移动电话从电池提取电池容量。如果不是这种情况，移动电话使用关于电池容量的以前存储的内部信息。为什么要使用内部存储的信息而不使用来自电池的信息的理由是该电子设备由于具有较大的可用存储器通常能够用较高的精度存储该信息。

应当指出，该电子设备可以是一个移动电话或者电池充电器。例如，移动电话和电池充电器可以执行上述动态标识号的读取和写入，并且据此判断是否使用以前存储的关于电池103的信息，或者从电池103提取该信息。

错误处理本质上基于对命令和数据的回应机制，即对命令和数据的回传。参见图4，第一字节401可以由电子设备102发送到电池103。当字节401被电池103所接收时，该字节被作为字节402从电池103回传到电子设备102。当字节402被在电子设备102接收时，字节402被与原来发送的字节401相比较。如果字节401和402不一致，则检测出一个错误。

对于写入命令，可以用如下方式执行回传。首先，由电子设备102所发送的字节401被电池103所接收。其次，所接收的字节被写入到电池103的一个非易失存储器116。第三，该字节被从电池的非易失存储器读出。以及最后，所读取的字节被从电池103回传到电子设备102，并且执行错误检测。因此，还检查该字节是否被正确地写入到存储器116。

请注意，上述错误检测还可以对从电池103发送到电子设备102的字节执行。

图5示出电子设备102(也称为电池功率接收设备)的一部分通过由该图中的线505所示的接口与电池103(也称为电池装置)的一部分相接。电池103包括具有一个表格502的所谓的电池信息电路，该表格包括要被编码以表示用于包含电池信息的表格的一个索引的多个数位。例如，表格502的内容可以位于存储器106中的多个存储单元中。

电子设备102包括表格501，其中包含例如剩余电池容量这样的不同电池信息的多个参数值PV1、PV2、…PVn。应当指出，该电池信息可以具体化，例如剩余电池容量的“精度”可以相当高，从而可以存储相当精确的数值。表格501还包括多个索引字段503，其可以用于对表格501的信息编索引。

通过在图1中所示的通信线路106上进行信息改变504的交换，在表格502中的索引被用于对表格501的至少一些参数值编索引。由于要减小在电池中的存储器116的尺寸，因此表格502仅仅保存分别具有相对较少数位的相对较少数目的字段。当该字段被用于表示电池信息时，给定参数的“精度”相对较低。因此在表格502中的索引被用于指出在表格501中的参数值(具有较高“精度”)。例如，保存索引“001”的字段指向具有相应数值但具有较高精度的一个或多个参数值。在给定的例子中，指向三个参数值PV4、PV5和PV6。

如上文所述，寄存器502保存具有由该字段中的数位的数目所确定的精度的电池信息。为了减小存储器尺寸，数位的数目被减少。结果，该信息用给定的“低精度”存储。当初始化时，例如在把电池103连接到电子设备102之后，电子设备502读取存储在保存所需信息的字段中的数值。在工作过程中，电子设备102保持跟踪该电池参数，并且该参数可以被(内部地)更新并且被以高精度存储在表格501中，并且相应的低精度数值可以存储在该电池中。因此，只要电池连接到电子设备102，或者该电池可以对电子设备所识别，则该电子设备保存比该电池本身所包含的更加详细的电池参数的信息。

包含在表格502中的索引可以被电子设备102所改变(例如，作为当前电池容量的结果)，而且还可以被电池信息获取单元115所更新，该电池信息获取单元115例如被该电池中的一个微控制器114所控制。在电池不包含微控制器的情况下，通过使用通信线路106，电池信息获取单元115可以被电子设备102中的微控制器109所控制。例如，电池信息获取单元115被用于测量电池的当前容量，并且使用所测量信息来更新表格502的内容。

请注意，所示表格502仅仅包含具有三个数位的代码，但是可以使用任意数目的数额，例如根据要被存储的信息的类型。表格502和503之间的关系是一个简单的一一对应关系。

表格501和503之间的关系有许多方式，例如在表格502中的最上方字段(它可以与电池的当前容量相关)可以与在该表格501中的字段的最上方参数值(PV1、PV4、…、PV_n-2)相关，表格501中的字段与具有在表格502中给定字段相同数值的字段503相关。类似地，紧接着在表格502中的最上方字段之下的字段可以与紧接着在表格501中的最上方字段的参数值之下的字段(PV2、PV5、…、PV_n-1)相关，表格501中的字段与具有表格502中给定字段相同数值的字段503相关。

在一个优选实施例中，参数值PV1-PVn表示指定参数值的范围。因此，根据本发明，可以避免对于该参数的完全动态范围的粗略表示。

尽管本发明的方法和装置的优选实施例已经在附图中示出并且在上文的详细描述中描述，但是应当知道本发明不限于所公开的实施例，而是可以有各种重新排列、修改和代替，而不脱离有所附权利要求给出的本发明的精神。

Claims (16)

1.一种电池系统，其中包括：

-一个电池装置，用于在电池功率接收设备的电池工作过程中提供工作电能；

-一个电池信息电路，与该电池装置形成为一个整体，用于与该电池功率接收设备相组合；

所述电池信息电路具有存储单元并且能够与该电池功率接收设备进行通信；

其特征在于：

该存储单元包括被编码为表示用于一个包含电池信息的表格的索引的数位；以及

该电池功率接收设备包含具有该表格的存储器。

2.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于该索引可以由于来自电池功率接收设备的信息改变。

3.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于该电池信息电路包括用于监视该电池和选择表示该电池状态的用于电池信息的索引的装置。

4.根据权利要求3所述的电池系统，其特征在于该索引可以因来自监控装置的信息而改变。

5.根据权利要求1-4中的任一项所述的电池系统，其特征在于通过在该表格中存储表示电池容量的信息使得该索引能够识别表示电池的容量和/或用于充电算法的参数的电池信息。

6.根据权利要求1-5中的任一项所述的电池系统，其特征在于该索引由提供多个二进制组合的多个字节所表示，二进制组合的数目对应于在该表格中项目的数目。

7.根据权利要求1-6中的任一项所述的电池系统，其特征在于存储单元包含被编码来表示用于分别识别在多个表格中的电池信息的多个索引的数位。

8.一种电池，其中包括：

-一个电池装置，用于在电池功率接收设备的电池工作过程中提供工作电能；

-一个电池信息电路，与该电池装置形成为一个整体，用于与该电池功率接收设备相组合；

所述电池信息电路具有存储单元并且能够与该电池功率接收设备进行通信；

其特征在于：

该存储单元包括被编码为表示用于一个包含电池信息的表格的索引的数位。

9.根据权利要求8所述的电池，其特征在于该电池信息电路包括用于监视该电池和选择表示该电池状态的用于电池信息的索引的装置。

10.根据权利要求9所述的电池，其特征在于该索引可以因来自监控装置的信息而改变。

11.根据权利要求8-10中的任一项所述的电池，其特征在于该索引能够识别表示电池的容量的电池信息。

12.根据权利要求8-11中的任一项所述的电池，其特征在于该索引由提供多个二进制组合的多个字节所表示，二进制组合的数目对应于在该表格中项目的数目。

13.一种把信息存储在与用于电池功率接收设备相组合的电池装置形成为一个整体的电池信息电路中并且在电池信息电路与电池功率接收电路之间交换信息的方法，

其特征在于该方法包括如下步骤：

-在电池信息电路中存储用于一个表格的索引，所述表格包括电池信息并且存储在电池功率接收设备中。

14.根据权利13所述的方法，其特征在于该方法进一步包括如下步骤：

-把该索引从电池信息电路传送到电池功率接收设备。

15.根据权利要求13-14中的任一项所述的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

-使用所述索引识别在该表格中的电池信息。

16.根据权利要求13-15中的任一项所述方法，其特征在于该方法进一步包括如下步骤：

-选择所述索引来识别在该表格中的电池信息，表示该电池的实际状态。

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