DE102016105831A1

DE102016105831A1 - Stromversorgungsvorrichtung und Verfahren zur Bereitstellung von Strom für ein elektronisches Gerät, um eine Überlastung wegen elektrischer Entladung zu verhindern

Info

Publication number: DE102016105831A1
Application number: DE102016105831.9A
Authority: DE
Inventors: Xianxi Li
Original assignee: Lenovo Beijing Ltd
Current assignee: Lenovo Beijing Ltd
Priority date: 2015-12-18
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2017-06-22
Also published as: US20170179740A1; US10033205B2; CN105680504B; CN105680504A

Abstract

Um eine Überlastung wegen elektrischer Entladung zu verhindern, werden ein Schutzverfahren, eine Stromversorgungsvorrichtung und ein elektronisches Gerät offenbart. Die Stromversorgungsvorrichtung kann ein Stromquellenmodul und einen Schutzstromkreis aufweisen, der mit dem Stromquellenmodul und einem elektrischen Anschluss verbunden ist. Der Schutzstromkreis kann eine Steuerung aufweisen, die Strom vom Stromquellenmodul zum elektrischen Anschluss leitet, wobei die Steuerung auf Basis einer Temperatur des Schutzstromkreises einen Stromfluss vom Stromquellenmodul zum elektrischen Anschluss als Reaktion darauf unterbricht, dass eine von der Steuerung erfasste Spannung höher ist als eine Grenzspannung.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Der hierin offenbarte Gegenstand betrifft das technische Gebiet der Elektronik, insbesondere ein Schutzverfahren, eine Stromversorgungsvorrichtung und ein elektronisches Gerät, um eine Überlastung wegen elektrischer Entladung zu verhindern.
STAND DER TECHNIK
Im Zuge der kontinuierlichen wissenschaftlich-technischen Entwicklung gehören immer mehr elektronische Geräte zum Leben dazu, beispielsweise Smartphones, Tablets, Notebooks und Computer; diese elektronischen Geräte erleichtern das Leben enorm. Um verschiedenartige Bedürfnisse von Kunden zu befriedigen, müssen die elektronischen Geräte immer mehr Funktionen aufweisen, was zu einem immer weiter steigenden Leistungsverbrauch der elektronischen Geräte führt. Elektronische Geräte stellen stetig steigende Anforderungen bezüglich der Entladekapazität von Batterien; und um die einzelnen Funktionsmodule der elektronischen Geräte zu schützen, wird die Steuerungspräzision eines Überlastungsschutzes bei elektrischer Entladung einer Batterie immer bedeutender. Beim Stand der Technik besteht das technische Problem einer geringen Steuerungspräzision des Überlastungsschutzes bei elektrischer Entladung einer Batterie, was den Sicherheitsanforderungen der elektronischen Geräte nicht genügen kann.
KURZFASSUNG
Es wird eine Vorrichtung zur Verhinderung einer Überlastung wegen elektrischer Entladung offenbart. Ein Verfahren und ein elektronisches Gerät erfüllen die Funktionen der Vorrichtung ebenfalls.
Die Vorrichtung kann ein Stromquellenmodul und einen Schutzstromkreis aufweisen, der mit dem Stromquellenmodul und einem elektrischen Anschluss verbunden ist. Der Schutzstromkreis kann eine Steuerung aufweisen, die Strom vom Stromquellenmodul zum elektrischen Anschluss leitet, wobei die Steuerung auf Basis einer Temperatur des Schutzstromkreises einen Stromfluss vom Stromquellenmodul zum elektrischen Anschluss als Reaktion darauf unterbricht, dass eine von der Steuerung erfasste Spannung höher ist als eine Grenzspannung.
In manchen Ausführungsformen weist der Schutzstromkreis ferner einen elektronischen Schalter auf, der mit der Steuerung verbunden ist. Die Steuerung steuert den elektronischen Schalter, um den Stromfluss zu unterbrechen, als Reaktion darauf, dass die erfasste Spannung höher ist als die Grenzspannung. In bestimmten Ausführungsformen kann der elektronische Schalter ein MOS-Transistorschalter sein. In weiteren Ausführungsformen kann der MOS-Transistorschalter in der Steuerung abgeschirmt sein.
In manchen Ausführungsformen stellt die Steuerung als Reaktion darauf, dass die Spannung, die von der Steuerung erfasst wird, nicht höher ist als der Grenzspannungsschwellenwert, eine Antriebsspannung bereit, die den elektronischen Schalter in einem stromführenden Zustand hält. In bestimmten Ausführungsformen speichert die Steuerung eine Gegenüberstellung, wobei die Gegenüberstellung Temperaturwerte des elektronischen Schalters, Antriebsspannungswerte des elektronischen Schalters und Impedanzwerte des elektrischen Schalters miteinander in Beziehung setzt. In einer Ausführungsform enthält die Gegenüberstellung einen Stromführungswiderstand-Impedanzwert des Schutzstromkreises, wenn dieser mit einer j-ten Antriebsspannung unter einer i-ten Temperatur angesteuert wird, für i-Werte von 1 bis N und für j-Werte von 1 bis M, wobei N eine ganze Zahl größer 0 ist und M eine ganze Zahl größer 0 ist.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst die Steuerung ein Ausgabemodul, das als Reaktion darauf, dass die erfasste Spannung die Grenzspannung überschreitet, einen Hinweis ausgibt, um anzuzeigen, dass die Stromversorgungsvorrichtung bei elektrischer Entladung überlastet ist. In manchen Ausführungsformen sendet das Ausgabemodul den Hinweis an ein Nutzerendgerät.
Die Stromversorgungsvorrichtung kann ferner eine Reservestromquelle aufweisen, um die Steuerung mit Strom zu versorgen, nachdem der Stromfluss vom Stromquellenmodul unterbrochen worden ist. In manchen Ausführungsformen beinhaltet die Stromversorgungsvorrichtung einen Temperatursensor, der eine Temperatur des Schutzstromkreises misst, wobei der elektrische Anschluss mit einem elektronischen Gerät verbindbar ist, um dieses mit Strom zu versorgen.
Ein Verfahren zur Bereitstellung von Strom für ein elektronisches Gerät, um eine Überlastung wegen elektrischer Entladung zu verhindern, kann beinhalten: Liefern von Strom von einer Stromversorgungsvorrichtung zu dem elektronischen Gerät; Messen einer Temperatur eines Schutzstromkreises der Stromversorgungsvorrichtung; Bestimmen, ob eine Spannung, die vom Schutzstromkreis erfasst wird, höher ist als eine Grenzspannung, wobei die Grenzspannung auf der Temperatur des Schutzstromkreises basiert; und Unterbrechen eines Stromflusses von der Stromversorgungsvorrichtung zum elektronischen Gerät als Reaktion darauf, dass die erfasste Spannung die Grenzspannung überschreitet.
In manchen Ausführungsformen umfasst der Schutzstromkreis einen Steuerchip und einen MOS-Transistorschalter, der innerhalb des Steuerchips abgeschirmt ist, wobei das Unterbrechen eines Stromflusses von der Stromversorgungsvorrichtung das Einstellen des MOS-Transistorschalters auf einen Zustand umfasst, in dem er keinen Strom führt. In bestimmten Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren das Halten des MOS-Transistorschalters in einem stromführenden Zustand als Reaktion darauf, dass die erfasste Spannung den Grenzspannungsschwellenwert nicht überschreitet.
In manchen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren die Vorabspeicherung einer Gegenüberstellung der Temperaturwerte des Schutzstromkreises, von Antriebsspannungswerten des Schutzstromkreises und von den Impedanzwerten des Schutzstromkreises. Die Gegenüberstellung kann einen Strömführungswiderstand-Impedanzwert des Schutzstromkreises, wenn dieser mit einer j-ten Antriebsspannung unter einer i-ten Temperatur angesteuert wird, für i-Werte von 1 bis N und für j-Werte von 1 bis M enthalten, wobei N eine ganze Zahl größer 0 ist und M eine ganze Zahl größer 0 ist.
In bestimmten Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren die Ausgabe eines Hinweises, um anzuzeigen, dass die Stromversorgungsvorrichtung bei elektrischer Entladung überlastet ist, als Reaktion darauf, dass die erfasste Spannung die Grenzspannung überschreitet.
Ein elektronisches Gerät zur Verhinderung einer Überlastung bei elektrischer Entladung kann ein Stromquellenmodul, einen mit dem Stromquellenmodul verbundenen Steuerchip und einen vom Steuerchip steuerbaren elektronischen Schalter aufweisen. Der Steuerchip kann einen Stromführungsspannungswert über dem elektronischen Schalter und einen Temperaturwert des elektronischen Schalters in Echtzeit überwachen. Der Steuerchip kann außerdem in Echtzeit einen Antriebsspannungswert des elektronischen Schalters unter dem Temperaturwert überwachen. Der Steuerchip bestimmt einen Impedanzwert des elektronischen Schalters auf Basis des Temperaturwerts und des Antriebsspannungswerts, wobei sich der Impedanzwert mit der Temperatur ändert. Der Steuerchip bestimmt außerdem einen Grenzspannungsschwellenwert auf Basis des Impedanzwerts und eines vorgesehenen Schutzstroms, wobei sich der Grenzspannungsschwellenwert mit dem Impedanzwert ändert. Der Steuerchip steuert einen Zustand des elektronischen Schalters auf Basis eines Vergleichs des Stromführungsspannungswerts mit dem Grenzspannungsschwellenwert.
In manchen Ausführungsformen beinhaltet der Steuerchip einen Stromquelleneingang und einen Stromquellenausgang, wobei der Stromquelleneingang mit einer positiven Elektrode des Stromquellenmoduls verbunden ist. In bestimmten Ausführungsformen ist ein Ende des elektronischen Schalters mit dem Stromquellenausgang des Steuerchips verbunden, wobei der Steuerchip den elektronischen Schalter über den Stromquellenausgang mit der Antriebsspannung versorgt, und wobei das andere Ende des elektronischen Schalters in Reihe mit einer negativen Elektrode des Stromquellenmoduls geschaltet ist. In manchen Ausführungsformen ist der elektronische Schalter ein MOS-Transistorschalter. In weiteren Ausführungsformen ist der MOS-Transistorschalter in der Steuerung abgeschirmt.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Eine ausführlichere Beschreibung der vorstehend kurz beschriebenen Ausführungsformen nimmt nun Bezug auf konkrete Ausführungsformen, die in den beigefügten Figuren dargestellt sind. Es versteht sich, dass diese Figuren nur einige Ausführungsformen darstellen und daher nicht als Beschränkung des Bereichs zu verstehen sind; die Ausführungsformen werden nun genauer und ausführlicher anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben und erläutert, in denen:
1 eine Ablaufdarstellung ist, die eine Ausführungsform eines Schutzverfahrens zeigt;
2 eine Strukturdarstellung ist, die eine Ausführungsform einer Stromkreisschutzeinrichtung zeigt;
3 eine Strukturdarstellung ist, die eine Ausführungsform eines elektronischen Geräts zeigt; und
4 eine Ablaufdarstellung ist, die eine andere Ausführungsform eines Schutzverfahrens zeigt.
5 ist eine schematische Darstellung, die eine Ausführungsform einer Schutzvorrichtung zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung geben ein Schutzverfahren, eine Stromversorgungsvorrichtung, eine Stromkreisschutzeinrichtung und ein elektronisches Gerät an, die einen Überlastungsschutz bei elektrischer Entladung hinsichtlich einer Batterie oder einer anderen Stromquelle präzise steuern.
Um eine Überlastung wegen elektrischer Entladung zu verhindern, sehen die offenbarten Ausführungsformen ein Schutzverfahren vor, das auf die Stromkreisschutzeinrichtung angewendet wird, die einen Schutz vor Überlastung wegen elektrischer Entladung hinsichtlich einer Stromquelle bereitstellt. Generell wird in dem Schutzverfahren Strom aus einer Stromversorgungsvorrichtung zu einem elektronischen Gerät geliefert, eine Temperatur eines Schutzstromkreises der Stromversorgungsvorrichtung wird gemessen, es wird beurteilt, ob eine Spannung, die vom Schutzstromkreis erfasst wird, höher ist als eine Grenzspannung (wobei die Grenzspannung auf der Temperatur des Schutzstromkreises basiert), und ein Stromfluss von der Stromquelle zum elektronischen Gerät wird als Reaktion darauf, dass die erfasste Spannung die Grenzspannung überschreitet, unterbrochen.
In bestimmten Ausführungsformen kann das Schutzverfahren eine Echtzeitüberwachung eines Stromführungsspannungswerts über dem elektronischen Schalter und eines Temperaturwerts des elektronischen Schalters beinhalten. Das Schutzverfahren kann die Echtzeitüberwachung eines Antriebsspannungswerts des elektronischen Schalters unter einem erfassten Temperaturwert beinhalten. Das Schutzverfahren kann das Bestimmen eines Impedanzwerts des elektronischen Schalters auf Basis des Temperaturwerts und des Antriebsspannungswerts beinhalten. Das Schutzverfahren kann das Bestimmen eines Grenzspannungsschwellenwerts auf Basis des Impedanzwerts und eines vorgesehenen Schutzstromwerts beinhalten. Das Schutzverfahren kann ferner das Steuern des Zustands des elektronischen Schalters auf Basis eines Vergleichs der Stromführungsspannung mit dem Grenzspannungsschwellenwert beinhalten.
Die nachstehend beschriebene Ausführungsform beschreibt zusammen mit den begleitenden Figuren Verfahren, Systeme und Vorrichtungen zur Bereitstellung von Strom für ein elektronisches Gerät bei gleichzeitiger Verhinderung einer Überlastung wegen elektrischer Entladung. Wenn irgendwo in dieser Schrift der Begriff „eine Ausführungsform“ oder ein ähnlicher Ausdruck gebraucht wird, bedeutet dies, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder Eigenschaft, die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform enthalten ist. Somit kann, muss aber nicht, immer dann, wenn der Begriff „in einer Ausführungsform“ und ähnliche Ausdrücke in dieser Schrift gebraucht werden, jedes Mal dieselbe Ausführungsform gemeint sein, und eigentlich ist damit „eine oder mehrere, jedoch nicht alle Ausführungsformen“ gemeint, solange nichts anderes angegeben ist. Die Begriffe „beinhalten“, „umfassen“, „aufweisen“ und ihre Varianten bedeuten „unter anderem mit“, solange nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist. Eine nummerierte Auflistung von Gegenständen impliziert nicht, dass irgendwelche oder alle dieser Gegenstände sich gegenseitig ausschließen, solange nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist. Die Begriffe “ein(e)“ und „der (die, das)“ bezeichnen auch „ein(e) oder mehrere“, solange nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.
Ferner können die beschriebenen Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften der Ausführungsformen auf jede geeignete Weise kombiniert werden. In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche konkrete Details angegeben, wie Beispiele für Programmierung, für Softwaremodule, Nutzerwahlentscheidungen, Netztransaktionen, Datenbankabfragen, Datenbankstrukturen, Hardwaremodule, Hardwareschaltkreise, Hardwarechips usw., um ein gründliches Verständnis der Ausführungsformen zu ermöglichen. Ein Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet wird jedoch erkennen, dass Ausführungsformen auch ohne eines oder mehrere der konkreten Details oder mit anderen Verfahren, Komponenten, Materialien und so weiter in die Praxis umgesetzt werden können. In anderen Fällen sind bekannte Strukturen, Materialien oder Abläufe nicht ausführlich dargestellt oder beschrieben, um nicht von Aspekten einer Ausführungsform abzulenken.
Die Beschreibungen von Elementen in den einzelnen Figuren kann auf Elemente in folgenden Figuren verweisen. Gleiche Zahlen bezeichnen Elemente, die in allen Figuren gleich sind, einschließlich von alternativen Ausführungsformen gleicher Elemente.
Die schematischen Ablaufdarstellungen und/oder die schematischen Blockdarstellungen in den Figuren zeigen die Architektur, die Funktionen und die Betriebsabläufe möglicher Implementierungen von Vorrichtungen, Systemen, Verfahren und Programmprodukten gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Was dies betrifft, so kann jeder Block in den schematischen Ablaufdarstellungen und/oder den schematischen Blockdarstellungen ein Modul, ein Segment oder einen Abschnitt eines Codes darstellen, das bzw. der einen oder mehrere ausführbare Befehle des Codes zur Implementierung der angegebenen logischen Funktion(en) umfasst.
Man beachte auch, dass in manchen alternativen Implementierungen die in dem Block aufgeführten Funktionen eine andere Reihenfolge haben können als in den Figuren angegeben. Zum Beispiel können zwei Blöcke, die aufeinander folgend dargestellt sind, in Wirklichkeit im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Blöcke können manchmal in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden, abhängig von den beteiligten Funktionen. Es sind auch andere Schritte und Verfahren denkbar, die in Funktion, Logik oder Wirkung einem oder mehreren Blöcken der dargestellten Figuren oder Abschnitten davon gleichwertig sind.
Auch wenn verschiedene Pfeiltypen und Linientypen in der Ablaufdarstellung und/oder den Blockdarstellungen verwendet werden, ist dies nicht als Beschränkung des Bereichs der entsprechenden Ausführungsformen zu verstehen. Manche Pfeile oder andere Bindeglieder werden möglicherweise nur verwendet, um nur den logischen Ablauf der dargestellten Ausführungsform anzuzeigen. Zum Beispiel kann ein Pfeil eine Warte- oder Überwachungszeit von nicht angegebener Dauer zwischen nummerierten Schritten der abgebildeten Ausführungsform anzeigen. Man beachte außerdem, dass einzelne Blöcke der Blockdarstellungen und/oder Ablaufdarstellungen und Kombinationen von Blockdarstellungen und/oder Ablaufdarstellungen durch zweckgebundene, auf Hardware basierende Systeme, welche die angegebenen Funktionen oder Aktionen durchführen, oder durch Kombinationen aus zweckgebundener Hardware und Code verwirklicht werden können.
Ausführungsform 1
1 zeigt eine Ablaufdarstellung, die ein Schutzverfahren 100 gemäß Ausführungsformen der Offenbarung darstellt. Das Schutzverfahren 100 kann auf eine Stromkreisschutzeinrichtung angewendet werden, die einen Schutz vor einer Überlastung wegen elektrischer Entladung für eine Stromquelle bereitstellt. Das Schutzverfahren 100 kann wiederholt durchgeführt werden, wenn ein elektronischer Schalter stromführend wird. In einer Ausführungsform wird das Verfahren 100 von der Stromversorgungsvorrichtung durchgeführt. In einer anderen Ausführungsform kann das Verfahren 100 vom elektronischen Gerät durchgeführt werden. Alternativ dazu kann das Verfahren 100 von einem Prozessor und einem computerlesbaren Speichermedium durchgeführt werden. Das computerlesbare Speichermedium kann einen Code speichern, der auf dem Prozessor ausgeführt wird, um die Funktionen des Verfahrens 100 zu erfüllen.
Bei 101 beginnt das Verfahren 100 mit der Bestimmung, ob der elektronische Schalter stromführend ist. Als Reaktion darauf, dass der elektronische Schalter stromführend ist, werden in dem Verfahren 100 in Echtzeit ein Stromführungsspannungswert über dem elektronischen Schalter und ein Temperaturwert des elektronischen Schalters überwacht, 102. Andernfalls wird in dem Verfahren 100 als Reaktion darauf, dass der elektronische Schalter nicht stromführend ist, weiter darauf gewartet, dass der elektronische Schalter stromführend wird.
In dem Verfahren 100 wird in Echtzeit ein Antriebsspannungswert des elektronischen Schalters unter dem Temperaturwert überwacht, 103. In dem Verfahren 100 wird ein Impedanzwert des elektronischen Schalters auf Basis des Temperaturwerts und des Antriebsspannungswerts bestimmt, 104. In manchen Ausführungsformen ändert sich der Impedanzwert mit der Temperatur.
In dem Verfahren 100 wird ein Grenzspannungsschwellenwert auf Basis des Impedanzwerts und eines vorgesehenen Schutzstromwerts bestimmt, 105. In manchen Ausführungsformen ändert sich der Grenzspannungsschwellenwert mit dem Impedanzwert. In dem Verfahren 100 wird ein Zustand (z.B. ein stromführender/nicht stromführender Zustand) des elektronischen Schalters auf Basis eines Vergleichs des Stromführungsspannungswerts mit dem Grenzspannungsschwellenwert gesteuert, 106. In anderen Ausführungsformen beinhaltet das Steuern des Zustands des elektronischen Schalters bei 106 das Bestimmen, ob der elektronische Schalter ausgeschaltet werden soll, durch Vergleichen des Stromführungsspannungswerts mit dem Grenzspannungsschwellenwert. Durch Öffnen des elektronischen Schalters, wenn die Stromführungsspannung den Grenzspannungsschwellenwert erreicht, stellt das Verfahren 100 einen Überlastungsschutz bei elektrischer Entladung für die Stromquelle bereit.
Genauer kann das Schutzverfahren 100 in einer Stromversorgungsvorrichtung angewendet werden, die ein Stromquellenmodul, einen elektrischen Anschluss zur Verbindung mit einem elektronischen Gerät, um dieses mit Strom zu versorgen, und eine Stromkreisschutzeinrichtung aufweist, die einen Überlastungsschutz bei elektrischer Entladung für die Stromquelle bereitstellt.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Stromversorgungsvorrichtung 200 gemäß Ausführungsformen der Offenbarung. Wie abgebildet, weist die Stromversorgungsvorrichtung 200 eine Steuerung (als Steuerchip 201 dargestellt) und einen elektronischen Schalter 202 auf, wobei die Steuerung und der elektronische Schalter 202 einen Schutzstromkreis bilden. Der Steuerchip 201 ist mit einem Stromquellenmodul 204 verbunden und wird verwendet, um eine Antriebsspannung für den elektronischen Schalter 202 bereitzustellen, die für dessen Normalbetrieb notwendig ist. Wie hierin verwendet, bezeichnet Antriebsspannung Spannungen, die vom Steuerchip 201 für den elektronischen Schalter 202 bereitgestellt werden, um die stromführenden/nicht stromführenden Zustände des elektronischen Schalters 202 zu steuern. In manchen Ausführungsformen ist das Stromquellenmodul 204 eine Batterie eines elektronischen Geräts.
Der elektronische Schalter 202 ist mit einer negativen Elektrode (oder einer Erdung) des Stromquellenmoduls 204 in Reihe geschaltet. Das Stromquellenmodul 204, der Steuerchip 201 und der elektronische Schalter 202 bilden einen Regelkreis mit mindestens einem Stromverbraucher 205. Wie abgebildet, kann mehr als ein Stromverbraucher 205 über einen elektrischen Anschluss 206 mit dem Stromquellenmodul 204 verbunden sein, wobei die Steuerung und der elektronische Schalter zwischen dem Stromverbraucher 205 und dem Stromquellenmodul 204 angeordnet sind.
Wenn die Stromversorgungsvorrichtung 200 eingeschaltet wird, erfasst der Steuerchip 201 die Stromführungsspannung U1 (V) und die Temperatur des elektronischen Schalters 202 in Echtzeit. Wie hierin verwendet, bezeichnet Stromführungsspannung die Spannung über dem elektronischen Schalter während eines Stromführungszustands. Zum Beispiel kann der Steuerchip 201 die Temperatur des elektronischen Schalters 202 dadurch erfassen, dass er eine Eingabe von einem Temperatursensor empfängt, der mit dem Steuerchip verbunden oder in diesen eingebettet ist. In einem anderen Beispiel kann der Steuerchip 201 die Temperatur des elektronischen Schalters 202 durch Messen einer Temperatur des Stromquellenmoduls 204 (z.B. einer Batterie), wenn das Stromquellenmodul 204 an den elektronischen Schalter 202 angrenzt (oder in diesem enthalten ist), ermitteln.
In manchen Ausführungsformen überwacht der Steuerchip 201 auch die Antriebsspannung, die der Steuerchip 201 für den elektronischen Schalter 202 bereitstellt, in Echtzeit. Der elektronische Schalter 202 kann verschiedene Stromführungswiderstand-Impedanzwerte aufweisen, die verschiedenen Temperaturen und verschiedenen Antriebsspannungen entsprechen. Somit kann der Impedanzwert R (Ohm) des elektronischen Schalters 202, welcher der aktuellen Temperatur und der aktuellen Antriebsspannung entspricht, durch eine vorab gespeicherte Entsprechung der Temperaturen, der Antriebsspannungen und der Impedanzen des elektronischen Schalters 202 erhalten werden. Wie hierin verwendet, bezeichnet der mit „kein Widerstand" angegebene Impedanzwert einen Wert der Impedanz (z.B. eines Widerstands) des elektronischen Schalters 202, wenn dieser im stromführenden Zustand ist.
Ferner kann der Steuerchip 201 auf einen vorgesehenen Schutzstrom I voreingestellt werden. Der vorgesehene Schutzstrom kann gemäß den tatsächlichen Gegebenheiten eingestellt werden. Wenn zum Beispiel die maximale Stromabgabe eines Stromquellenmoduls 5 A ist und der Nennstrom des angeschlossenen Stromverbrauchers 205 3 A ist, dann kann der vorgesehene Schutzstrom auf 3 A eingestellt werden. In einem anderen Beispiel, wo die maximale Stromabgabe eines Stromquellenmoduls 5 A ist und der Nennstrom des angeschlossenen Stromverbrauchers 205 6 A ist, kann der vorgesehene Schutzstrom auf 5 A eingestellt werden. In bestimmten Ausführungsformen basiert das Einstellen des vorgesehenen Schutzstroms auf der maximalen Stromabgabe eines Stromquellenmoduls 204 ebenso wie auf dem Nennstrom des angeschlossenen Stromverbrauchers 205 und soll nicht auf die offenbarten Beispiele beschränkt sein.
Ferner kann ein Grenzspannungsschwellenwert U2 (V) durch die aktuelle Temperatur, die aktuelle Antriebsspannung, den Impedanzwert R des elektronischen Schalters 202 und den vorgesehenen Schutzstrom I bestimmt werden; und dieser Grenzspannungsschwellenwert U2 wird konkret folgendermaßen ausgedrückt: U2 = I × R. Dies zeigt, dass der Grenzspannungsschwellenwert U2 ein Wert ist, der sich in Echtzeit ändert, weil der Impedanzwert R des elektronischen Schalters 202 variabel ist.
Wenn zum Beispiel zu einem ersten Zeitpunkt der vorgesehene Schutzstrom I 3 A ist, die Temperatur des elektronischen Schalters 202 5 Grad beträgt und die Antriebsspannung 4,5 V beträgt, dann ist der Stromführungswiderstand des elektronischen Schalters 202 4 Milliohm. Verwendet man U2 = I × R, dann ist der vorgesehene Grenzspannungsschwellenwert U2 12 mV. Wenn zu einem zweiten Zeitpunkt die Temperatur des elektronischen Schalters 202 20 Grad ist und die Antriebsspannung 4,5 V ist, dann ist der Stromführungswiderstand des elektronischen Schalters 202 4,6 Milliohm. Verwendet man wiederum U2 = I × R, dann ist der vorgesehene Grenzspannungsschwellenwert U2 13,8 mV.
Nachdem der Grenzspannungsschwellenwert U2 bestimmt worden ist, die aktuelle Stromführungsspannung U1 des elektronischen Schalters ermittelt worden ist, vergleicht der Steuerchip 201 die Stromführungsspannung U1 mit dem Grenzspannungsschwellenwert U2. Aufgrund des Vergleichs ist der Steuerchip 201 in der Lage zu beurteilen, ob der elektronische Schalter 202 geöffnet werden soll, und dadurch einen Überlastungsschutz bei elektrischer Entladung für das Stromquellenmodul 204 bereitzustellen.
Da während der Betätigungen des elektronischen Schalters Wärme erzeugt wird und dadurch bewirkt wird, dass die Temperatur des elektronischen Schalters steigt, und auch weil sich der Impedanzwert des elektronischen Schalters mit der Temperatur ändert, ist die Steuerungspräzision möglicherweise nicht genau, wenn der elektronische Schalter einen Überlastung wegen elektrischer Entladung für die Stromquelle bereitstellt, wenn nicht der Einfluss der Temperatur auf den elektronischen Schalter berücksichtigt wird. Somit berücksichtigt das Schutzverfahren der Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung die Auswirkungen der Temperatur und der Antriebsspannung auf den elektronischen Schalter 202. Der Steuerchip 201 erhält in Echtzeit den Impedanzwert des elektronischen Schalters 202 auf Basis der Antriebsspannung und der Temperatur des elektronischen Schalters 202. Der Steuerchip 201 stellt die Spannung auf Basis des Impedanzwerts und des vorgesehenen Schutzstromwerts so ein, dass er auf effiziente Weise eine hohe Steuerungspräzision beim Schützen der Stromquelle vor einer Überlastung wegen elektrischer Entladung bereitstellt.
Wie in 1 dargestellt ist, kann in manchen Ausführungsformen die Beurteilung, 106, ob der elektronische Schalter geöffnet werden soll, durch Vergleichen des Stromführungsspannungswerts mit dem Grenzspannungsschwellenwert beinhalten: Bestimmen, ob der Stromführungsspannungswert größer ist als der Grenzspannungsschwellenwert U2, Steuern des elektronischen Schalters 202 auf einen nicht stromführenden Zustand als Reaktion darauf, dass der Stromführungsspannungswert den Grenzspannungsschwellenwert U2 überschreitet (wodurch der Stromfluss von der Stromquelle unterbrochen wird), und Halten des elektronischen Schalters 202 in einem stromführenden Zustand als Reaktion darauf, dass der Stromführungsspannungswert den Grenzspannungsschwellenwert U2 nicht überschreitet.
Um die Nutzer rechtzeitig über den Zustand zu informieren, dass das Strommodul bei elektrischer Entladung überlastet ist, nachdem die Stromführungsspannung mit dem Grenzspannungsschwellenwert verglichen worden ist, um die Steuerung des Ausschaltens des elektronischen Schalters zu entscheiden, kann das Schutzverfahren 100 ferner beinhalten: Ausgeben eines Hinweises, der anzeigt, dass die Stromquelle in dem Zustand ist, wo sie bei elektrischer Entladung überlastet ist, als Reaktion darauf, dass bestimmt wird, dass die Stromführungsspannung höher ist als der Grenzspannungsschwellenwert.
Es wird erneut auf 2 verwiesen, wo nach dem Bestimmen des Grenzspannungsschwellenwerts U2 durch den Steuerchip 201 und nach dem Erhalten der aktuellen Stromführungsspannung U1 des elektronischen Schalters 202 der Steuerchip 201 beurteilt, ob die Stromführungsspannung U1 höher ist als der Grenzspannungsschwellenwert U2. Wenn die Stromführungsspannung U1 höher ist als der Grenzspannungsschwellenwert U2, gibt der Steuerchip 201 einen Befehl zur Abschaltungssteuerung des elektronischen Schalters 202 aus (wodurch der Stromfluss vom Stromquellenmodul 204 unterbrochen wird). Wenn dagegen die Stromführungsspannung U1 gleich oder kleiner ist als der Grenzspannungsschwellenwert U2, dann gibt der Steuerchip 201 keine Befehle an den elektronischen Schalter 202 aus, und der elektronische Schalter 202 behält den stromführenden Zustand bei. Während der elektronische Schalter 202 im stromführenden Zustand ist, fließt Strom vom Stromquellenmodul 204 zum elektrischen Anschluss 206, mit dem ein Stromverbraucher 205 verbunden ist.
In bestimmten Ausführungsformen steuert der Steuerchip 201 als Reaktion darauf, dass bestimmt worden ist, dass die Stromführungsspannung höher ist als der Grenzspannungsschwellenwert (also bestimmt worden ist, dass die Stromquelle in einem Zustand ist, wo sie bei elektrischer Entladung überlastet ist), den elektronischen Schalter 202 so, dass dieser ausgeschaltet wird. Während der elektronische Schalter 202 ausgeschaltet ist (z.B. in einem nicht stromführenden Zustand) ist, fließt kein Strom vom Stromquellenmodul 204 zum elektrischen Anschluss 206, mit dem der Stromverbraucher 205 verbunden ist. Dabei kann der Steuerchip 201 einen Hinweis an Endgeräte des Nutzers senden, beispielsweise an Mobiltelefone, Tablets usw., um anzuzeigen, dass die Stromversorgungsvorrichtung 200 in dem Zustand ist, wo sie bei elektrischer Entladung überlastet ist, weil die Stromführungsspannung den Grenzspannungsschwellenwert überschreitet. Der Steuerchip 201 kann ein Ausgabemodul aufweisen, das den Hinweis ausgibt.
In einer Ausführungsform ist der Steuerchip mit einer Reservestromquelle verbunden und kann dadurch durch die Reservestromquelle bestromt werden, wenn der elektronische Schalter 202 ausgeschaltet ist. Wenn der Steuerchip 201 ein Ausgabemodul enthält, kann er ferner auch durch das Ausgabemodul einen Hinweis ausgeben, während er durch die Reservestromquelle bestromt wird. Der Hinweis kann entweder eine Sprachnachricht oder eine Textnachricht sein, die verwendet wird, um Nutzer darüber zu informieren, dass das Stromquellenmodul in einem Zustand ist, wo es bei elektrischer Entladung überlastet ist, und dann können die Nutzer den Fehler rechtzeitig erkennen, nachdem sie durch die Meldung informiert worden sind.
Um die Impedanzwerte des elektronischen Schalters unter verschiedenen Antriebsspannungen und verschiedenen Temperaturen zu bestimmen, weist die Steuerung eine vorab gespeicherte Gegenüberstellung auf, wobei die Gegenüberstellung die Temperaturwerte, Antriebsspannungswerte und Impedanzwerte des elektronischen Schalters 202 miteinander in Beziehung setzt. Die Impedanzwerte zeigen den Stromführungswiderstand des elektronischen Schalters 202 an, wenn dieser stromführend wird und mit einer j-ten Antriebsspannung angesteuert wird, während er eine i-te Temperatur aufweist (z.B. den einer Batteriezelle, die das Stromquellenmodul 204 bildet). Die Gegenüberstellung kann Stromführungswiderstandswerte für i-Werte von 1 bis N und für j-Werte von 1 bis M speichern, wobei N eine ganze Zahl größer 0 ist und M eine ganze Zahl größer 0 ist.
In bestimmten Ausführungsformen kann die vorab gespeicherte Gegenüberstellung der Temperaturwerte, Antriebsspannungswerte und Impedanzwerte des elektronischen Schalters 202 vom Hersteller bereitgestellt werden, der die im Steuerchip 201 und im elektronischen Schalter 202 verbauten elektronischen Produkte herstellt. In weiteren Ausführungsformen kann der Hersteller die Gegenüberstellung im Steuerchip 201 speichern. Wenn ein elektronisches Gerät zum Beispiel die Fabrik verlässt, kann der Ausrüster dafür sorgen, dass die Gegenüberstellung direkt im Steuerchip 201 gespeichert wird. Als weiteres Beispiel können Hersteller elektronischer Geräte die Gegenüberstellung der Temperaturwerte, Antriebsspannungswerte und Impedanzwerte von elektronischen Schaltern elektronischer Geräte verschiedener Modelle in der Cloud speichern lassen. Elektronische Geräte können die Gegenüberstellung aus der Cloud herunterladen und dann im Speicherchip 201 speichern.

Die Gegenüberstellung des Temperaturwerts, des Antriebsspannungswerts und des Impedanzwerts des elektronischen Schalters 202 kann auch durch einen Test des elektronischen Schalters 202 erhalten werden. Wenn der elektronische Schalter 202, der mit verschiedenen Antriebsspannungen betrieben wird, getestet wird, werden der entsprechende Temperatur- und Impedanzwert des getesteten elektronischen Schalters 202 aufgezeichnet und gespeichert, um eine Gegenüberstellung des Temperaturwerts, des Antriebsspannungswerts und des Impedanzwerts des elektronischen Schalters 202 zu erstellen. Ein Beispiel für die Gegenüberstellung ist in der folgenden Tabelle 1 gezeigt: Tabelle 1

Antriebsspannung (Volt)	Temperatur (Grad Celsius)	Impedanz (Milliohm)
2,5	0	6,2
2,5	20	7,3
2,5	40	8,2
3,1	0	4,8
3,1	20	5,7
3,1	40	6,5
3,7	0	4,0
3,7	20	5,1
3,7	40	6,4
4,0	0	3,9
•	•	•

Beim Testen könnten kürzere Testintervalle verwendet werden, um die Antriebsspannungen und Temperaturen zu prüfen, um dadurch genauere Impedanzwerte für den elektronischen Schalter 202 unter unterschiedlichen Antriebsspannungen und unterschiedlichen Temperaturen zu erreichen. Die Testmodi können je nach dem tatsächlichen Bedarf gewählt werden und sind nicht auf die offenbarten Beispiele beschränkt.
In manchen Ausführungsformen ist der elektronische Schalter 202 ein MOS(Metall-Oxid-Halbleiter)-Transistorschalter. In solchen Ausführungsformen ist der MOS-Transistorschalter im Steuerchip 201 abgeschirmt. Da die Raumbeschränkungen der elektronischen Geräte immer größer werden, ist auch der Batterieraum in elektronischen Geräten streng begrenzt. In den offenbarten Ausführungsformen können der Steuerchip 201, der verwendet wird, um einen Überlastungsschutz bei elektrischer Entladung für eine Stromquelle bereitzustellen, und der MOS-Transistorschalter (z.B. der elektronische Schalter 202) miteinander abgeschirmt werden, so dass Platz gespart wird, was dem kompakten Design von elektronischen Geräten zugutekommt.
Ausführungsform 2
Es wird weiter auf 2 Bezug genommen, wo eine zweite Ausführungsform gezeigt ist, die auf Basis des gleichen Konzepts offenbart wird und die den Verfahren der ersten Ausführungsform entspricht. Die zweite Ausführungsform sieht ferner eine Stromkreisschutzeinrichtung 203 vor, die für ein Stromquellenmodul 204 verwendet wird, und die Stromkreisschutzeinrichtung 202 weist einen Steuerchip 201 und einen elektronischen Schalter 202 auf. Wie abgebildet, kann das Stromquellenmodul 204 außerhalb der Stromkreisschutzeinrichtung 203 liegen, wobei die Stromkreisschutzeinrichtung 203 zwischen dem Stromquellenmodul 204 und einer Last (z.B. mindestens einem Stromverbraucher 205) angeordnet ist.
Der Steuerchip 201 weist einen Stromquelleneingang und einen Stromquellenausgang auf, und der Stromquelleneingang ist mit einer positiven Elektrode des Stromquellenmoduls 204 verbunden. Ein Ende des elektronischen Schalters 202 ist mit dem Stromquellenausgang des Steuerchips verbunden, um die Antriebsspannung zu empfangen, die vom Steuerchip bereitgestellt wird, und das andere Ende des elektronischen Schalters ist in Reihe mit einer negativen Elektrode des Stromquellenmoduls verbunden.
Wenn das Stromquellenmodul 204, der Steuerchip 201 und der elektronische Schalter 202 einen Regelkreis mit mindestens einem Stromverbraucher bilden, führt der Steuerchip 201 bei stromführendem elektronischen Schalter 202 die folgenden Schritt wiederholt durch: 1) Überwachen eines Stromführungsspannungswerts über dem elektronischen Schalter 202 und eines Temperaturwerts des elektronischen Schalters 202 in Echtzeit; 2) Überwachen eines Antriebsspannungswerts des elektronischen Schalters 202 unter dem Temperaturwert in Echtzeit; Bestimmen eines Impedanzwerts des elektronischen Schalters 202 auf Basis des Temperaturwerts und des Antriebsspannungswerts, wobei sich der Impedanzwert mit der Temperatur ändert; 4) Bestimmen eines Grenzspannungsschwellenwerts auf Basis des Impedanzwerts und eines vorgesehenen Schutzstroms, wobei sich der Grenzspannungsschwellenwert mit dem Impedanzwert ändert; und 5) Steuern eines Zustands des elektronischen Schalters auf Basis eines Vergleichs des Stromführungsspannungswerts mit dem Grenzspannungsschwellenwert, um dadurch einen Überlastungsschutz bei elektrischer Entladung für das Stromquellenmodul 204 bereitzustellen.
In bestimmten Ausführungsformen ist der Steuerchip 201 ferner dafür ausgelegt zu bestimmen, ob der Stromführungsspannungswert größer ist als der Grenzspannungsschwellenwert, und, wenn dies der Fall ist, den elektronischen Schalter auf einen nicht stromführenden Zustand zu steuern. Andernfalls hält der Steuerchip 201 den elektronischen Schalter im stromführenden Zustand. In manchen Ausführungsformen kann der elektronische Schalter 202 ein MOS-Transistorschalter sein. In weiteren Ausführungsformen kann der elektronische Schalter 202 im Steuerchip 201 abgeschirmt sein.
In bestimmten Ausführungsformen kann der Steuerchip 201 eine Gegenüberstellung des Temperaturwerts des elektronischen Schalters 202, des Antriebsspannungswerts des elektronischen Schalters 202 und des Impedanzwerts des elektrischen Schalters 202 vorab speichern. Die Gegenüberstellung kann den Stromführungswiderstand des MOS-Transistorschalters, wenn dieser mit einer j-ten Antriebsspannung bei einer i-ten Temperatur angesteuert wird, für eine Folge speichern, wo i von 1 bis N ist und j von 1 bis M ist, wobei N eine ganze Zahl größer 0 ist und M eine ganze Zahl größer 0 ist.
Ausführungsform 3
Eine dritte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 3 offenbart. Die dritte Ausführungsform basiert auf dem gleichen Konzept und den entsprechenden Verfahren der ersten Ausführungsform. 3 zeigt ein System 300, mit dem eine Überlastung bei elektrischer Entladung verhindert werden soll. Gemäß der dritten Ausführungsform beinhaltet das System 300 ein elektronisches Gerät 301, das aufweist: ein Stromquellenmodul 302, einen Steuerchip 201 und einen elektronischen Schalter 202. Das elektronische Gerät 301 kann eine Ausführungsform einer Stromversorgungsvorrichtung sein. Wie abgebildet, kann das Strommodul 302 ein Bestandteil des elektronischen Geräts 301 sein.
Der Steuerchip 201 weist einen Stromquelleneingang und einen Stromquellenausgang auf, wobei der Stromquelleneingang mit einer positiven Elektrode des Stromquellenmoduls 302 verbunden ist. Ein Ende des elektronischen Schalters 202 ist mit dem Stromquellenausgang des Steuerchips 201 verbunden und empfängt eine Antriebsspannung, die vom Steuerchip 201 bereitgestellt wird. Das andere Ende des elektronischen Schalters 202 ist mit einer negativen Elektrode des Stromquellenmoduls 302 in Reihe verbunden.
Wenn das Strommodul 302, der Steuerchip 201 und der elektronische Schalter 202 einen Regelkreis mit mindestens einem Stromverbraucher 205 (der mit einem elektrischen Anschluss 206 verbunden ist) bilden, führt der Steuerchip 201 bei stromführendem elektronischen Schalter die folgenden Schritte wiederholt durch: 1) Überwachen eines Stromführungsspannungswerts über dem elektronischen Schalter 202 und eines Temperaturwerts des elektronischen Schalters 202 in Echtzeit; 2) Überwachen eines Antriebsspannungswerts des elektronischen Schalters 202 unter dem Temperaturwert in Echtzeit; Bestimmen eines Impedanzwerts des elektronischen Schalters 202 auf Basis des Temperaturwerts und des Antriebsspannungswerts, wobei sich der Impedanzwert mit der Temperatur ändert; 4) Bestimmen eines Grenzspannungsschwellenwerts auf Basis des Impedanzwerts und eines vorgesehenen Schutzstroms, wobei sich der Grenzspannungsschwellenwert mit dem Impedanzwert ändert; und 5) Steuern eines Zustands des elektronischen Schalters auf Basis eines Vergleichs des Stromführungsspannungswerts mit dem Grenzspannungsschwellenwert, um dadurch einen Überlastungsschutz bei elektrischer Entladung für das elektronische Gerät 301 bereitzustellen.
In bestimmten Ausführungsformen ist der Steuerchip 201 ferner dafür ausgelegt zu bestimmen, ob der Stromführungsspannungswert größer ist als der Grenzspannungsschwellenwert, und, wenn dies der Fall ist, den elektronischen Schalter auf einen nicht stromführenden Zustand zu steuern. Andernfalls hält der Steuerchip 201 den elektronischen Schalter im stromführenden Zustand. In manchen Ausführungsformen kann der elektronische Schalter 202 ein MOS-Transistorschalter sein. In weiteren Ausführungsformen kann der elektronische Schalter 202 im Steuerchip 201 abgeschirmt sein.
In bestimmten Ausführungsformen kann der Steuerchip 201 eine Gegenüberstellung des Temperaturwerts des elektronischen Schalters 202, des Antriebsspannungswerts des elektronischen Schalters 202 und des Impedanzwerts des elektrischen Schalters 202 vorab speichern. Die Gegenüberstellung kann Strömführungswiderstand-Impedanzwerte des Schutzstromkreises, wenn dieser mit einer j-ten Antriebsspannung bei einer i-ten Temperatur angesteuert wird, für i-Werte von 1 bis N und für j-Werte von 1 bis M enthalten, wobei N eine ganze Zahl größer 0 ist und M eine ganze Zahl größer 0 ist.
4 ist eine Ablaufdarstellung, die ein Verfahren 400 zeigt, das eine Überlastung bei elektrischer Entladung verhindert. Das Verfahren 400 kann auf eine Stromkreisschutzeinrichtung angewendet werden, die einen Überlastungsschutz bei elektrischer Entladung für eine Stromquelle bereitstellt. Das Verfahren 400 kann wiederholt durchgeführt werden, wenn ein elektronischer Schalter stromführend wird. In einer Ausführungsform wird das Verfahren 400 von der Stromversorgungsvorrichtung durchgeführt. In einer anderen Ausführungsform kann das Verfahren 400 vom elektronischen Gerät durchgeführt werden. Alternativ dazu kann das Verfahren 400 von einem Prozessor und einem computerlesbaren Speichermedium durchgeführt werden. Das computerlesbare Speichermedium kann einen Code speichern, der auf dem Prozessor ausgeführt wird, um die Funktionen des Verfahrens 400 zu erfüllen.
Bei 401 beginnt das Verfahren 400 mit der Lieferung von Leistung von einer Stromversorgungsvorrichtung zu einem elektronischen Gerät. In einer Ausführungsform können das Stromquellenmodul 204 und/oder das Stromquellenmodul 301 bei 401 Leistung zum elektronischen Gerät liefern. In bestimmten Ausführungsformen ist das elektronische Gerät ein Stromverbraucher 205, wie oben erörtert.
In dem Verfahren 400 wird bei 402 eine Temperatur eines Schutzstromkreises der Stromversorgungsvorrichtung gemessen. In einer Ausführungsform misst der Steuerchip 201 bei 402 die Temperatur des Schutzstromkreises. In einer anderen Ausführungsform empfängt der Steuerchip 201 die Temperatur von einem Temperatursensor, der mit dem Steuerchip 201 verbunden oder in diesen eingebettet ist. In manchen Ausführungsformen beinhaltet der Schutzstromkreis einen Steuerchip 201. In bestimmten Ausführungsformen ist die gemessene Temperatur eine Temperatur eines elektronischen Schalters 203. In anderen Ausführungsformen kann die Temperatur des elektronischen Schalters 203 durch Messen einer Temperatur einer Batterie (oder Batteriezelle), an welcher der Schutzstromkreis angebracht ist, ermittelt werden.
In dem Verfahren 400 wird beurteilt, ob die vom Schutzstromkreis erfasste Spannung höher ist als ein Grenzspannungsschwellenwert, 403, wobei der Grenzspannungsschwellenwert auf der Temperatur des Schutzstromkreises basiert. In einer Ausführungsform erfasst ein Steuerchip 201 im Schutzstromkreis die Spannung. In einer weiteren Ausführungsform beurteilt der Steuerchip 201 bei 403, ob die erfasste Spannung den Grenzspannungsschwellenwert überschreitet. Die Beurteilung 403, ob die Spannung, die vom Schutzstromkreis erfasst wird, höher ist als die Grenzspannung, kann eine Echtzeiterfassung der Spannung und einen Vergleich der erfassten Spannung mit der Grenzspannung beinhalten.
In manchen Ausführungsformen wird die Grenzspannung unter Verwendung eines Impedanzwerts eines elektronischen Schalters 203 im Schutzstromkreis und eines vorgesehenen Schutzstroms berechnet. Der Impedanzwert des elektronischen Schalters kann auf der Temperatur des Schutzstromkreises und einem Wert einer Antriebsspannung, die vom Steuerchip 201 an den elektronischen Schalter 203 ausgegeben wird, basieren. In manchen Ausführungsformen beinhaltet die Beurteilung, ob die Spannung, die vom Schutzstromkreis erfasst wird, höher ist als die Grenzspannung, bei 403, eine Echtzeitüberwachung der Antriebsspannung und der Temperatur eine Aktualisierung der Grenzspannung auf Basis der Echtzeit-Antriebsspannungs- und Temperaturwerte.
In dem Verfahren 400 wird ein Stromfluss von der Stromversorgungsvorrichtung zum elektronischen Gerät als Reaktion darauf, dass die erfasste Spannung die Grenzspannung überschreitet, unterbrochen. In einer Ausführungsform unterbricht der Steuerchip 404 den Stromfluss von der Stromversorgungsvorrichtung zum elektronischen Gerät. In manchen Ausführungsformen beinhaltet das Unterbrechen 404 des Stromflusses, dass der Steuerchip 201 eine Antriebsspannung, die an das elektronische Gerät 202 ausgegeben wird, so steuert, dass der elektronische Schalter 203 in einen nicht stromführenden Zustand gebracht wird. Ende des Verfahrens 400.
5 ist ein schematisches Diagramm, das eine Schutzvorrichtung 500 darstellt, gemäß Ausführungsbeispielen der Offenbarung. Die Schutzvorrichtung 500 umfasst einen integrierten Schutzstromkreis 501 und einen Zweikanal-N-MOS-Transistorschalter 502. In der dargestellten Ausführungsform sind der integrierte Schutzstromkreis 501 und der Zweikanal-N-MOS Transistorschalter 502 in dem gleichen integrierten Schaltkreis 503 implementiert. Der integrierte Schutzstromkreis 501 steuert den Zweikanal-N-MOS-Transistorschalter 502 unter Verwendung eines Paars der Steuerleitungen 504. Wie dargestellt, liefert eine erste Steuerleitung 504 Spannung an einem ersten Gate des Zweikanal-N-MOS-Transistorschalters 502 und eine zweite Steuerleitung 504 liefert Spannung an einem zweiten Gate des Zweikanal-N-MOS-Transistorschalters 502.
Der integrierte Schutzstromkreis 501 ist kommunikativ mit einem Temperatursensor 505 gekoppelt, der eine Temperatur der Schutzvorrichtung 500 misst. In bestimmten Ausführungsformen ist der Temperatursensor 505 in ausreichender Nähe zu der integrierten Schaltung 503 angeordnet, so dass die Temperatur, die von dem Temperatursensor 504 gemessen wird, genau die Temperaturen der integrierten Schaltung 503 darstellt. In der dargestellten Ausführungsform, ist der Temperatursensor 505 außerhalb der integrierten Schaltung 503 und der integrierte Schutzstromkreis 501 empfängt Temperaturdaten von dem Temperatursensor 504 über eine Erfassungsleitung 506.
In bestimmten Ausführungsformen verhindert der integrierte Schutzstromkreis 501 das Überstromentladung durch Überwachung, in Echtzeit, einen Einschalt-Spannungswert über den Zweikanal-N-MOS Transistorschalter 502 (beispielsweise die Spannung von der Anschlussseite zur der Batteriezellenseite des Zweikanal-N-MOS Transistorschalters 502), einen Temperaturwert, der von dem Temperatursensor 505 gemessen wird, und eine Antriebsspannungswert des Zweikanal-N-MOS Transistorschalters 502 (beispielsweise eine Gate-zu-Source-Spannung) bei dem Temperaturwert. Der integrierte Schutzstromkreis 501 kann einen Impedanzwert des Zweikanal-N-MOS Transistorschalters 502 auf der Grundlage des Temperaturwerts und des Antriebsspannungswerts bestimmen, wobei der Impedanzwert sich mit der Temperatur ändert.
Der integrierte Schutzstromkreis 501 kann ferner einen Spannungschwellwert U2 auf der Grundlage des Impedanzwerts und einem vorbestimmten Schutzstrom bestimmen, wobei der Spannungsschwellwert sich mit dem Impedanzwert ändert. Der integrierte Schutzstromkreis 501 kann den Zweikanal-Transistor N-MOS-Steuerschalter 502 kontrollieren (zum Beispiel durch Anlegen einer Ansteuerspannung an den Steuerleitungen 504), um einen Stromfluss von der Batteriezelle 507 an das Endgerät 508 zu ermöglichen, während der Einschalt-Spannungswert geringer als oder gleich dem Spannungsschwellwert U2 ist. Ferner kann der integrierte Schutzstromkreis 501 den Stromfluss von der Batterie 507 an das Endgerät 508 stoppen als Reaktion auf die Einschaltspannung, wenn diese höher ist als der Spannungschwellwert U2.
Die integrierte Schaltung 503 ist zwischen einer Batteriezelle 507 und einem Endgerät 508 geschaltet. In einer Ausführungsform, ist das Endgerät 508 ein Verbinder zu einer Leiterplatte ("PCB"). Insbesondere kann der Zweikanal-N-MOS-Transistorschalter 502 an einer Masseleitung angeordnet sein, um die negative Elektrode der Batteriezelle 507 mit dem Endgerät 508 zu verbinden. Wie dargestellt, kann der integrierte Schutzstromkreis 501 mit der positiven Elektrode der Batteriezelle 507 verbunden werden und kann eine positive Versorgungsspannung (label "Vdd") 509 von dieser Verbindung erhalten. Zusätzlich kann der integrierte Schutzstromkreis 501 an der negativen Elektrode der Batteriezelle 507 verbunden sein, um eine negative (Masse) Versorgungsspannung (benannt "Vss") 510 vom dieser Verbindung zu empfangen.
Die oben genannten Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung verhindern eine Überlastung bei elektrischer Entladung durch wiederholtes Durchführen der folgenden Schritte, wenn der elektronische Schalter stromführend wird: 1) Überwachen eines Stromführungsspannungswerts über dem elektronischen Schalter und eines Temperaturwerts des elektronischen Schalters in Echtzeit; 2) Überwachen eines Antriebsspannungswerts des elektronischen Schalters unter dem Temperaturwert in Echtzeit; Bestimmen eines Impedanzwerts des elektronischen Schalters auf Basis des Temperaturwerts und des Antriebsspannungswerts, wobei sich der Impedanzwert mit der Temperatur ändert; 4) Bestimmen eines Grenzspannungsschwellenwerts auf Basis des Impedanzwerts und eines vorgesehenen Schutzstroms, wobei sich der Grenzspannungsschwellenwert mit dem Impedanzwert ändert; und 5) Steuern eines Zustands des elektronischen Schalters auf Basis eines Vergleichs des Stromführungsspannungswerts mit dem Grenzspannungsschwellenwert, um dadurch einen Überlastungsschutz bei elektrischer Entladung für eine Stromquelle bereitzustellen.
Außerdem verbessern die oben genannten Ausführungsformen die Steuerungspräzision dadurch, dass die Auswirkungen von Temperatur und Antriebsspannung auf den elektronischen Schalter voll berücksichtigt werden. Da die Wärme, die während der Betätigung eines elektronischen Schalters erzeugt wird, bewirken würde, dass die Temperatur des elektronischen Schalters steigt, und auch weil sich der Impedanzwert des elektronischen Schalters mit der Temperatur ändert, ist die Steuerungspräzision möglicherweise nicht genau, wenn ein Überlastungsschutz bei elektrischer Entladung die Stromquelle über den elektronischen Schalter der durchgeführt wird, ohne den Einfluss der Temperatur auf den elektronischen Schalter zu berücksichtigen. Somit wird in dem Schutzverfahren der Impedanzwert des elektronischen Schalters auf Basis der Antriebsspannung und der Temperatur des elektronischen Schalters in Echtzeit erhalten, und die Grenzspannung wird auf Basis des Impedanzwerts und eines vorgesehenen Schutzstromwerts eingestellt, wodurch die Steuerungspräzision für den Überlastungsschutz bei elektrischer Entladung für eine Stromquelle verbessert wird.
Eine Stromkreisschutzeinrichtung gemäß den oben genannten Ausführungsformen kann einen Steuerchip mit einem MOS-Transistorschalter, der im Steuerchip abgeschirmt ist, beinhalten. Dadurch, dass der Steuerchip, der für den Schutz der Stromquelle vor einer Überlastung wegen elektrischer Entladung verwendet wird, und der MOS-Transistorschalter miteinander abgeschirmt werden, kann Platz gespart werden, was dem kompakten Design elektronischer Geräte zugutekommt.
Ein Fachmann wird erkennen, dass die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung als Verfahren, als System oder als Computerprogrammprodukt bereitgestellt werden können. Die vorliegende Offenbarung kann daher die Formen einer ganz aus Hardware bestehenden Ausführungsform, einer ganz aus Software bestehenden Ausführungsform oder einer Ausführungsform, in der Hardware und Software kombiniert sind, haben. Ferner kann die vorliegende Offenbarung die Form eines Computerprogrammprodukts haben, das auf einem oder auf mehreren computernutzbaren Speichermedien (unter anderem auf einem Plattenspeicher, einer CD-ROM, einem optischen Speicher usw.), die computernutzbare Programmcodes enthalten, verwirklicht werden kann.
Die vorliegende Offenbarung wird unter Bezugnahme auf die Ablaufdarstellungen und/oder Blockdarstellungen des Verfahrens, der Anlage (des Systems) und des Computerprogrammprodukts der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Man beachte, dass jeder Ablauf und/oder Block in den Ablaufdarstellungen und/oder Blockdarstellungen, ebenso wie die Kombination der Abläufe und/oder Blöcke in den Ablaufdarstellungen und/oder Blockdarstellungen durch Computerprogrammbefehle verwirklicht werden können. Diese Computerprogrammbefehle können an einen gewöhnlichen Computer, einen Spezialcomputer, einem eingebetteten Prozessor oder anderen Prozessoren anderer programmierbarer Datenverarbeitungsvorrichtungen, die eine Maschine ergeben, bereitgestellt werden, so dass die Befehle, die von dem Prozessor eines Computers oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt werden, ein Gerät ergeben, das die Funktionen erfüllen kann, die in einem oder mehreren Abläufen der Ablaufdarstellungen und/oder einem oder mehreren Blöcken der Blockdarstellungen angegeben sind.
Diese Computerprogrammbefehle können auch in einem computerlesbaren Speicher gespeichert werden, der einen Computer oder eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung anweist, auf bestimmte Weise zu arbeiten, so dass die Befehle, die im computerlesbaren Speicher gespeichert sind, ein Erzeugnis hervorbringen, das eine Befehlseinrichtung enthält, und dass diese Befehlseinrichtung die Funktionen erfüllt, die in einem oder mehreren Abläufen der Ablaufdarstellungen und/oder einem oder mehreren Blöcken der Blockdarstellungen angegeben sind.
Diese Computerprogrammbefehle können auch in einen Computer oder eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung hochgeladen werden, so dass der Computer oder die andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung eine Folge von Arbeitsschritten durchführt, um die Prozesse zu erzeugen, die von einem Computer verwirklicht werden, und daher können die Befehle, die auf einem Computer oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt werden, die Schritte bereitstellen, um die Funktionen zu erfüllen, die in einem oder mehreren von den Abläufen der Ablaufdarstellungen und/oder einem oder mehreren von den Blöcken der Blockdarstellungen angegeben werden.
Genauer können die Computerprogrammbefehle, die dem Schutzverfahren der Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung entsprechen, auf Speichermedien gespeichert werden, beispielsweise auf einer CD-ROM, einem Festplattenlaufwerk, einer USB-Platte usw.; wenn die Computerprogrammbefehle, die dem Schutzverfahren entsprechen, von einem elektronischen Gerät aus dem Speichermedium gelesen oder ausgeführt werden, können die folgenden Schritte wiederholt durchgeführt werden, wenn ein elektronischer Schalter stromführend wird: 1) Überwachen eines Stromführungsspannungswerts über dem elektronischen Schalter und eines Temperaturwerts des elektronischen Schalters in Echtzeit; 2) Überwachen eines Antriebsspannungswerts des elektronischen Schalters unter dem Temperaturwert in Echtzeit; Bestimmen eines Impedanzwerts des elektronischen Schalters auf Basis des Temperaturwerts und des Antriebsspannungswerts, wobei sich der Impedanzwert mit der Temperatur ändert; 4) Bestimmen eines Grenzspannungsschwellenwerts auf Basis des Impedanzwerts und eines vorgesehenen Schutzstroms, wobei sich der Grenzspannungsschwellenwert mit dem Impedanzwert ändert; und 5) Steuern eines Zustands des elektronischen Schalters auf Basis eines Vergleichs des Stromführungsspannungswerts mit dem Grenzspannungsschwellenwert, um dadurch einen Überlastungsschutz bei elektrischer Entladung für eine Stromquelle bereitzustellen.
In bestimmten Ausführungsformen beinhaltet das Steuern eines Zustands des elektronischen Schalters auf Basis eines Vergleichs des Stromführungsspannungswerts mit der Grenzspannung eine Beurteilung, ob der Stromführungsspannungswert größer ist als die Grenzspannung. Falls ja, steuern die Computerprogrammbefehle den elektronischen Schalter auf einen nicht stromführenden Zustand. Andernfalls halten die Computerprogrammbefehle den elektronischen Schalter in einem stromführenden Zustand. In manchen Ausführungsformen kann der elektronische Schalter ein MOS-Transistorschalter sein. In weiteren Ausführungsformen kann der elektronische Schalter in einem Steuerchip abgeschirmt sein.
In bestimmten Ausführungsformen kann der Computerprogrammbefehl-Steuerchip ferner das Vorabspeichern einer Gegenüberstellung des Temperaturwerts des elektronischen Schalters, des Antriebsspannungswerts des elektronischen Schalters und des Impedanzwerts des elektrischen Schalters beinhalten. Die Gegenüberstellung kann für eine Folge, wo i von 1 bis N ist und j von 1 bis M ist, wobei N eine ganze Zahl größer 0 ist und M eine ganze Zahl größer 0 ist, den Stromführungswiderstand des MOS-Transistorschalters beschreiben, wenn dieser mit einer j-ten Antriebsspannung und bei einer i-ten Temperatur angesteuert wird.
Optional sind einige andere Computerprogrammbefehle auf den Speichermedien gespeichert, und diese anderen Computerprogrammbefehle werden ausgeführt, nachdem die Computerprogrammbefehle, die den Schritten der Ausschaltsteuerung des elektronischen Schalters durch Vergleichen des Stromführungsspannungswerts mit dem Grenzspannungsschwellenwert entsprechen, ausgeführt worden sind, und der Ausführungsprozess umfasst das Ausgeben eines Hinweises, um anzuzeigen, dass die Stromquelle in einem Zustand ist, wo sie wegen Überlastung bei elektrischer Entladung überlastet ist, wenn bestimmt wird, dass die Stromführungsspannung größer ist als die Grenzspannung.
Anhand der Beschreibungen der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann ein Fachmann weitere Änderungen und Modifikationen an diesen Ausführungsformen vornehmen, wenn er den grundlegenden erfinderischen Gedanken verstanden hat. Daher sollen die beigefügten Ansprüche die bevorzugten Ausführungsformen ebenso wie sämtliche Änderungen und Modifikationen, die im Bereich der vorliegenden Offenbarung liegen, abdecken.
Für den Fachmann liegt es auf der Hand, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen an der vorliegenden Offenbarung vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und Bereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Wenn diese Modifikationen und Variationen im Bereich der Ansprüche oder deren Äquivalente liegen, soll die vorliegende Offenbarung daher auch diese Modifikationen und Variationen einschließen.

Claims

Stromversorgungsvorrichtung, umfassend: ein Stromquellenmodul; und einen Schutzstromkreis, der mit dem Stromquellenmodul und einem elektrischen Anschluss verbunden ist, wobei der Schutzstromkreis umfasst: eine Steuerung, die Strom vom Stromquellenmodul zum elektrischen Anschluss leitet, wobei die Steuerung einen Stromfluss vom Stromquellenmodul zum elektrischen Anschluss als Reaktion darauf unterbricht, dass eine von der Steuerung erfasste Spannung höher ist als ein Grenzspannung, die auf einer Temperatur des Schutzstromkreises basiert.
Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schutzstromkreis ferner einen elektronischen Schalter umfasst, der mit der Steuerung verbunden ist, und die Steuerung betriebsmäßig den elektronischen Schalter steuert, um als Reaktion darauf, dass die erfasste Spannung höher ist als die Grenzspannung, den Stromfluss zu unterbrechen.
Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der elektronische Schalter ein MOS-Transistorschalter ist.
Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der MOS-Transistorschalter in der Steuerung abgeschirmt ist.
Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Steuerung als Reaktion darauf, dass die Spannung, die von der Steuerung erfasst wird, nicht höher ist als der Grenzspannungsschwellenwert, eine Antriebsspannung bereitstellt, die den elektronischen Schalter in einem stromführenden Zustand hält.
Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerung eine Gegenüberstellung speichert, wobei die Gegenüberstellung Temperaturwerte des elektronischen Schalters, Antriebsspannungswerte des elektronischen Schalters und Impedanzwerte des elektrischen Schalters miteinander in Beziehung setzt, wobei die Gegenüberstellung einen Stromführungswiderstandswert des Schutzstromkreises, wenn dieser mit einer j-ten Antriebsspannung bei einer i-ten Temperatur angesteuert wird, für i-Werte von 1 bis N und j-Werte von 1 bis M enthält, wobei N eine ganze Zahl größer 0 ist und M eine ganze Zahl größer 0 ist.
Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ein Ausgabemodul umfasst, das als Reaktion darauf, dass die erfasste Spannung die Grenzspannung überschreitet, einen Hinweis ausgibt, um anzuzeigen, dass die Stromquelle bei elektrischer Entladung überlastet ist.
Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Ausgabemodul den Hinweis an ein Nutzerendgerät sendet.
Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner eine Reservestromquelle umfassend, um die Steuerung mit Strom zu versorgen, nachdem der Stromfluss vom Stromquellenmodul unterbrochen worden ist.
Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner einen Temperatursensor umfassend, der eine Temperatur des Schutzstromkreises misst, wobei der elektrische Anschluss mit einem elektronischen Gerät verbindbar ist, um dieses mit Strom zu versorgen.
Verfahren zur Bereitstellung von Strom für ein elektronisches Gerät, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Liefern von Strom von einer Stromversorgungsvorrichtung zum elektronischen Gerät; Messen einer Temperatur eines Schutzstromkreises der Stromversorgungsvorrichtung; Beurteilen, ob die vom Schutzstromkreis erfasste Spannung höher ist als eine Grenzspannung, wobei die Grenzspannung auf der Temperatur des Schutzstromkreises basiert; und Unterbrechen eines Stromflusses von der Stromversorgungsvorrichtung zum elektronischen Gerät als Reaktion darauf, dass die erfasste Spannung die Grenzspannung überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schutzstromkreis einen Steuerchip und einen MOS-Transistorschalter umfasst, der innerhalb des Steuerchips abgeschirmt ist, wobei das Unterbrechen eines Stromflusses von der Stromversorgungsvorrichtung das Einstellen des MOS-Transistorschalters auf einen nicht stromführenden Zustand umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend das Aufrechterhalten des MOS-Transistorschalters in einem stromführenden Zustand als Reaktion darauf, dass die erfasste Spannung den Grenzspannungsschwellenwert nicht überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend: Vorabspeichern einer Gegenüberstellung der Temperaturwerte des Schutzstromkreises, von Antriebsspannungswerten des Schutzstromkreises und von Impedanzwerten des Schutzstromkreises; wobei die Gegenüberstellung einen Stromführungswiderstand-Impedanzwert des Schutzstromkreises enthält, wenn dieser mit einer j-ten Antriebsspannung unter einer i-ten Temperatur angesteuert wird, für i-Werte von 1 bis N und für j-Werte von 1 bis M, wobei N eine ganze Zahl größer 0 ist und M eine ganze Zahl größer 0 ist.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend: Ausgeben eines Hinweises, um anzuzeigen, dass die Stromversorgungsvorrichtung bei elektrischer Entladung überlastet ist, als Reaktion darauf, dass die erfasste Spannung die Grenzspannung überschreitet.
Elektronisches Gerät, umfassend: ein Stromquellenmodul; einen Steuerchip, der mit dem Stromquellenmodul verbunden ist; und einen elektronischen Schalter, der vom Steuerchip steuerbar ist, wobei der Steuerchip: einen Stromführungsspannungswert über dem elektronischen Schalter und einen Temperaturwert des elektronischen Schalters in Echtzeit überwacht; einen Antriebsspannungswert des elektronischen Schalters unter dem Temperaturwert in Echtzeit überwacht; einen Impedanzwert des elektronischen Schalters auf Basis des Temperaturwerts und des Antriebsspannungswerts bestimmt, wobei sich der Impedanzwert mit der Temperatur ändert. einen Grenzspannungsschwellenwert auf Basis des Impedanzwerts und eines vorgesehenen Schutzstroms bestimmt, wobei sich der Grenzspannungsschwellenwert mit dem Impedanzwert ändert; und einen Zustand des elektronischen Schalters auf Basis eines Vergleichs des Stromführungsspannungswerts mit dem Grenzspannungsschwellenwert steuert.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 16, wobei der Steuerchip einen Stromquelleneingang und einen Stromquellenausgang umfasst, wobei der Stromquelleneingang mit einer positiven Elektrode des Stromquellenmoduls verbunden ist.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 17, wobei ein Ende des elektronischen Schalters mit dem Stromquellenausgang des Steuerchips verbunden ist, wobei der Steuerchip den elektronischen Schalter über den Stromquellenausgang mit der Antriebsspannung versorgt, und wobei das andere Ende des elektronischen Schalters in Reihe mit einer negativen Elektrode des Stromquellenmoduls verbunden ist.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 16, wobei der elektronische Schalter ein MOS-Transistorschalter ist.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 17, wobei der MOS-Transistorschalter innerhalb des Steuerchips abgeschirmt ist.