CN1734826A - 一种提高电池使用效率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种提高电池利用效率的方法，主要步骤如下：将电池电压输入便携式系统后，分别设置为直接供电和进行升压操作再输出两路后提供给系统供电两种方式；在使用时，对电池电压进行低电压检测判断；在电池电压高于系统正常工作电压时，使用电池电压直接对系统供电，当电池电压降低到系统正常工作电压后，将电池电压通过升压电路进行升压操作后输出提供给系统供电；并且在通过升压电路供电后，启动自动关机电池电压检测从而来控制设备的工作状态。本发明能够充分利用电池电能，防止使用中突然关机等问题，延长便携式设备的使用时间，同时本发明的电路使用的元件通用易找，结构具有很大的普遍性和可推广性，电路的成本适中，易于实现。

Description

一种提高电池使用效率的方法
【技术领域】
本发明涉及电源管理技术领域，特别是一种提高电池使用效率的方法。
【背景技术】
目前，手机等大部分便携式产品都使用锂离子电池作为电源，为了防止电池电量过低引起突然关机造成的数据丢失、设备突然关机等问题，现在几乎所有的手机都在使用中对电池容量进行测量，并在判定手机电量消耗完毕之前，保存数据后执行自动关机功能。多数手机采用的是一直连续不断地测量电池电压，并设定一个自动关机电压，当测量到电池电压到达自动关机电压后，便携式设备执行自动关机功能，正如水库发现水位低于一定高度后，要关闭闸门进行蓄水一样。采用设置自动关机电压的方法的优点在于判定条件简单，控制程序易于实现。
因为通常便携式产品都采用电池电压直接供电的方法，为了防止数据的丢失，通常这个自动关机电压设定的幅值要比系统正常工作所需电压高出一定范围，所以这个自动关机电压相比于锂离子电池的放电截至电压(2.7V左右)要高很多(多达0.8V左右)。同时锂离子电池的电压与其容量对应关系在大放电电流的情况下会发生变换，例如手机在播打电话时的电流会达到几百毫安，由于此时放电电流很大，电池电压可能会突然大幅度降低，如前所述，由于一般设定的自动关机的电压相对于放电截至电压高很多，这时电池电压很容易达到设定的自动关机电压，但电池还有较多的可用容量，这时通过电压不能准确的反映电池的可用容量。如果仍然只采用与设置的单一自动关机电压比较的方法，很容易造成误关机等后果，不能充分利用电池的能量。在某些情况下，甚至电池电压突然低于系统正常工作电压，造成设备突然掉话、关机。
为了充分利用电池电能，有些芯片厂商提供了包含升压-降压两种工作模式的电压变换芯片，在电池电压较高的情况下，将电池电压降低到系统工作所需电压，而当电池电压较低时，对其电池电压进行升压操作以满足系统工作所需的电压。但这种芯片种类较少，只有很少的供货厂商，为电路设计带来很大的局限性，而且芯片价格较高，不利于控制产品的成本。
因此，需要提出一种更准确地使用电池的方法，来解决现有技术的不足。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题在于提供一种提高电池使用效率的方法，将电池电压输入便携式系统后，分别设置为直接供电和进行升压操作再输出两路后提供给系统供电两种方式，从而充分利用电池电能，防止使用中突然关机，延长便携式设备的使用时间。
为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
本发明提供一种提高电池使用效率的方法，该方法的步骤如下：
将电池电压输入便携式系统后，分别设置为直接供电和进行升压操作再输出两路后提供给系统供电；
在使用时，对电池电压进行低电压检测判断；
在电池电压高于系统正常工作电压时，使用电池电压直接对系统供电，当电池电压降低到系统正常工作电压后，将电池电压通过升压电路进行升压操作后输出提供给系统供电；
在通过升压电路供电后，启动自动关机电池电压检测从而来控制设备的工作状态。
所述电池低电压检测是通过专用的低电压检测器件来实现的。
所述电池低电压检测是通过微处理器检测。
所述电池低电压检测是通过专用低电压检测器件的输出对升压电路和开关电路进行控制。
所述开关电路可以是专用开关器件或各种分立或集成开关电路。
本发明的优点在于：能够充分利用电池电能，防止使用中突然关机等问题，延长便携式设备的使用时间。同时本发明的电路使用的元件通用易找，其结构具有很大的普遍性和可推广性，电路的成本适中，易于实现。
【附图说明】
图1是本发明系统结构框图。
图2是本发明电路结构示意图。
【具体实施方式】
针对设置自动关机电压的方法不能充分利用电池能量的缺点，本发明提出一种提高电池利用效率的方法。如图1所示，将电池电压输入便携式系统后，分别设置为直接供电和进行升压操作再输出两路后提供给系统供电两种方式。在电池电压高于系统正常工作电压时，使用电池电压直接对系统供电，当电池电压降低到系统正常工作电压后，通过低电压监测器件控制将电池电压通过升压电路进行升压操作后输出提供给系统供电。
如图2所示是本发明的一个设计实例的电路图，J1为设备上的电池接口，电池电压通过J1的1脚输入设备，2脚为地；U1为RICOH公司的低电压检测器件R3111Q341A，通过其2脚对电池电压进行检测，并与设定值相比较，通过1脚输出比较结果；U2为PERICOM公司的反相器PI74STX1GU04，通过对U1的输出结果进行反相操作来控制U3和U4的工作模式；U3为linear公司的升压器件LTC3426，它可以将低电压时电池输入升压到系统正常工作所需的电压值；U4为linear公司的开关器件LTC4411，它可以控制当U3工作时断开电池与系统负载之间的直接联系。
整体工作流程如下：
一、当电池电压高于系统正常工作所需电压时。由于U1通过引脚2实时对J1输入的电池电压进行检测，因为此时电池电压要高于U1内部设定的系统正常工作所需电压(如3.6V)，此时，U1的检测结果输出引脚1(OUT)输出为高电平，这一高电平通过反相器U2的2号引脚输入反相后变为低电平通过U2的4号引脚输出。
因为U3的关闭控制引脚4与U2的4号引脚相连且为低电平有效，因此，此时U3处于关闭状态；而同时U4的工作控制引脚3也与U2的4号引脚相连，且在低电平输入时，U4为正常的开启工作状态，此时U4的电源输入引脚1和电源输出引脚5之间处于连通状态，因此，此时电池电压通过U4直接给系统负载供电。
二、当电池电压低于系统正常工作所需电压时。当电池电压由高于系统正常工作电压降低到低于系统正常工作电压时，此时U1的输出引脚1由高电平变为低电平，通过U2反相后输出为高电平，此时开关器件U4由于受到引脚3的输入高电平的控制，其工作状态变为关断状态，U4的引脚1与引脚5之间的连接关闭，这样电池电压就不能直接给系统负载供电。
同时升压器件U3由于其关闭控制引脚4变为高电平，因此U3由关闭状态变为工作模式，此时通过电感L1以及二极管D1和升压器件U3的配合工作，可以将电池电压升压到系统正常工作所需电压值之上后，由U3的输出引脚5提供给系统负载，以便系统能够继续正常运行。U3的输出电压可以通过电阻R1、R2的阻值来调节，因此具有很大的灵活性，可以适应不同设备的应用要求。
同时U1的输出引脚1也连接到系统的微处理器(MCU)的外部中断输入接口，在其变为低电平后，会发送给MCU一个中断信号，MCU响应这个中断后，启动电池电压检测程序，通过MCU内部的A/D转换器对电池电压进行检测，并判断在电池电量耗尽完毕前，保存数据，安全关闭设备，这一过程与设置单一自动关机电压的方法的过程相同，但此时由升压电路输出给系统负载供电，因此判定电池电量耗尽电压可以设置的很低(如3.0V)，远低于通常自动关机设置的单一电压(如3.5V)，能够有效地提高电池的利用效率。
在本实例中，电池低电压检测是通过专用的低电压检测器件来实现的，但是该电池低电压检测并不局限于通过专用器件实现，而可以是微处理器检测以及专用低电压检测器件等多种方式。同时开关电路使用的是专用开关器件实现，也可以是各种分立或集成开关电路。
采用本发明的方法能够充分利用电池电能，防止使用中突然关机等问题，延长便携式设备的使用时间。同时本发明的电路使用的元件通用易找，其结构具有很大的普遍性和可推广性，电路的成本适中，易于实现。
综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (5)

1、一种提高电池使用效率的方法，其特征在于：该方法的步骤如下：
将电池电压输入便携式系统后，分别设置为直接供电和进行升压操作再输出两路后提供给系统供电；
在使用时，对电池电压进行低电压检测判断；
在电池电压高于系统正常工作电压时，使用电池电压直接对系统供电，当电池电压降低到系统正常工作电压后，将电池电压通过升压电路进行升压操作后输出提供给系统供电；
在通过升压电路供电后，启动自动关机电池电压检测从而来控制设备的工作状态。
2、根据权利要求1所述的提高电池使用效率的方法，其特征在于：所述电池低电压检测是通过专用的低电压检测器件来实现的。
3、根据权利要求1所述的提高电池使用效率的方法，其特征在于：所述电池低电压检测是通过微处理器检测。
4、根据权利要求2或3所述的提高电池使用效率的方法，其特征在于：所述电池低电压检测是通过专用低电压检测器件的输出对升压电路和开关电路进行控制。
5、根据权利要求4所述的提高电池使用效率的方法，其特征在于：所述开关电路可以是专用开关器件或各种分立或集成开关电路。
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