專利名稱：帶控制電池放電電路的便攜式電子裝置及相應(yīng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用一個(gè)電池供電的便攜式電子裝置(移動(dòng)電話，個(gè)人計(jì)算機(jī)。等等)。
人們都知道，當(dāng)這個(gè)電池是可充電的，一旦電池內(nèi)的電壓下降到低于某個(gè)閾值時(shí)，就必須停止放電，否則，電池就被損壞，或者使充電/放電循環(huán)的次數(shù)降低，達(dá)不到來(lái)可能的次數(shù)。因此某些電池制造商就在每個(gè)電池都配備一個(gè)電池放電控制電路，把電池的輸出電壓與一個(gè)閾值比較，一旦越過(guò)上述閾值就把電池?cái)嚅_(kāi)。閾值可以恒定地設(shè)置。在這樣的情況，電池得到恰當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)，但是電池的運(yùn)用不是良好的。例如，如果該電子裝置是一個(gè)移動(dòng)電話，向移動(dòng)電話供電的電池輸出的電流在電話處于通話狀態(tài)時(shí)是大于電話處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)的。在這樣情況下，用來(lái)與閾值比較的電池輸出電壓不管怎樣也不能正確反映電池內(nèi)的電壓，而且電池從移動(dòng)電話斷開(kāi)也太早了。
為了在放電時(shí)保護(hù)電池，同時(shí)又優(yōu)化電池的運(yùn)用，曾經(jīng)提出制作一種放電控制電路，其中包含根據(jù)對(duì)電池輸出電流的測(cè)量，來(lái)估計(jì)由于電池內(nèi)阻造成的電壓下降的裝置和調(diào)整電池電壓低于它就要斷開(kāi)電池的閾值的裝置，調(diào)整是按照測(cè)量到電池輸出電流而變化的函數(shù)進(jìn)行。例如在專利說(shuō)明書(shū)Us 5,705,913中便敘述根據(jù)這個(gè)原理工作的一個(gè)控制電路。
上述控制電路的缺點(diǎn)在于它裝在電池內(nèi)部，增加了電池的成本。每逢用戶必須買一個(gè)新電池時(shí)，這筆成本顯然就轉(zhuǎn)嫁到用戶那里。況且，在電池中附加一個(gè)控制電路是與改進(jìn)電池的緊湊性的持續(xù)研究相矛盾的。此后，如果用戶把一個(gè)沒(méi)有放電控制的可充電電池裝入一個(gè)便攜裝置中，它就不可能保護(hù)這個(gè)電池。
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提出適合使用各類電池工作和適合管理電池放電獨(dú)立地控制的電子裝置。
達(dá)到這個(gè)目標(biāo)的方法是一種適合于用各類電池供電的電子裝置，上述裝置的特征在于它包含識(shí)別連接在裝置上的電池類型的方法，和控制上述電池放電的控制電路，這個(gè)電路包括-將電池的輸出電壓與一個(gè)最低的閾值比較的比較裝置；-確定一個(gè)代表電池輸出電流的數(shù)值的電流確定裝置；-將上述最低閾值調(diào)整成作為識(shí)別出的電池類型和代表電池輸出電流的數(shù)值的函數(shù)的調(diào)整裝置；和-當(dāng)電池的輸出電壓低于調(diào)整方法所發(fā)布的最低閾值時(shí)，就停止對(duì)電子裝置的供電的停止裝置。
本發(fā)明還為向便攜式電子裝置供電的電池提供控制放電的方法，本方法是屬于以下這一類型，它包含一旦電池的輸出電壓變得低于一個(gè)預(yù)定的最低閾值時(shí)就停止由電池供電的便攜式電子裝置，上述方法的特征在于它包含在上述便攜式電子裝置中執(zhí)行以下的步驟-識(shí)別出上述電池的類型；-確定一個(gè)代表電池輸出電流的數(shù)值；-將上述最低閾值調(diào)整成作為電池類型和代表電池輸出電流的數(shù)值的函數(shù)；-將電池的輸出電壓與上述最小的閾值比較；-只要輸出電壓大于上述最低閾值就執(zhí)行上述的步驟；-當(dāng)電池的輸出電壓變得低于上述最低閾值時(shí)，就停止由電池供電的便攜式電子裝置。
已經(jīng)知道，移動(dòng)電話類的便攜式電子裝置可以提供識(shí)別連接在它上面的電池類型的識(shí)別裝置。然而，迄今這樣的電池類型識(shí)別只是為了確定電池是不是可充電的，或者，如果電池是可充電的，就選擇最合適的充電算法。但是如果用的是一個(gè)不可充電的電池，顯然，為了安全起見(jiàn)，要阻止任何向電池再充電的可能性。再說(shuō)，可充電電池有各種類型，各類的大小和工藝都不一樣。每種可充電電池要求一個(gè)專門(mén)屬于它的充電算法。例如，如果把一個(gè)通常用來(lái)給鎳電池充電的充電算法用于給鋰電池充電，電池就會(huì)爆炸。因此必須使電池充電算法與實(shí)際使用的電池的類型匹配。
本發(fā)明以另一種方式提出用實(shí)際使用的電池的類型識(shí)別來(lái)控制電池的放電，并且也可以用在電子裝置中。
在閱讀下面帶有附圖的說(shuō)明之后，就會(huì)更加了解本發(fā)明及其帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)，其中的附圖是-

圖1是根據(jù)本發(fā)明提供在便攜式電子裝置中連接一個(gè)電池的各種裝置的綜合簡(jiǎn)圖；-圖2表示在圖1中的調(diào)整裝置13的第一個(gè)可能的實(shí)施例；-圖3表示在圖1中的調(diào)整裝置13的一個(gè)變型；如圖1所示，便攜式電子裝置1，例如一個(gè)移動(dòng)電話，電連接到一個(gè)電池2，電池2圖解地表示為一個(gè)電壓源20和一個(gè)與電壓源電氣串聯(lián)的表示電池內(nèi)阻的電阻21。以后電池2的輸出電壓和輸出電流分別標(biāo)志為Us和Is。按照通常的辦法，電池還包含把識(shí)別信息送到電子裝置1的識(shí)別裝置22，使上述電子裝置能夠確定接到它上面的電池的類型。為了簡(jiǎn)化畫(huà)面，識(shí)別裝置22和由電壓源20和電阻21的組成的裝置的鏈接就不再表示出來(lái)了。可以參考例如專利說(shuō)明書(shū)EP 0 394 074中敘述的許多識(shí)別電池類型的裝置。電子裝置1也包含識(shí)別接到它上面的電池的類型的識(shí)別裝置10，它接收電池來(lái)的信息，并告知電池的類型。在第一個(gè)可能的實(shí)施例中，電池類型是由測(cè)量一個(gè)特定的電阻器(未畫(huà)出)的電阻來(lái)識(shí)別的。這個(gè)電阻器裝在電池識(shí)別裝置22中，并且直接與電池的類型相關(guān)。在這種情況下，識(shí)別裝置10包括測(cè)量特定電阻器的裝置和使與該被測(cè)特定電阻器相關(guān)的類型的讀出成為可能的電子裝置1中存儲(chǔ)的表。在一個(gè)變型例中，某些電池的商品含有組成識(shí)別裝置22的一個(gè)電擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)型存儲(chǔ)器，這個(gè)存儲(chǔ)器經(jīng)過(guò)一個(gè)串行總線連接到電子裝置中一個(gè)微處理器型的控制裝置上，并直接發(fā)出關(guān)于電池類型的信息。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)特征，在控制過(guò)程中，識(shí)別裝置10輸出的電池類型用來(lái)控制上述電池的放電，進(jìn)一步解釋如下。
電子裝置1還包含一個(gè)控制電池放電的電路，該電路包含-將電池的輸出電壓Us與一個(gè)最低閾值S比較的比較裝置11；-確定一個(gè)代表電池輸出電流Is的數(shù)值的電流確定裝置12；-將上述最低閾值S調(diào)整成作為識(shí)別出的電池類型和代表電池輸出電流Is的數(shù)值的函數(shù)的調(diào)整裝置13；-當(dāng)電池的輸出電壓Us低于調(diào)整裝置所傳遞的最低閾值S時(shí)停止對(duì)電子裝置1的供電的停止方法。
上面提到的各種裝置的各種可能的實(shí)施例敘述如下代表電池輸出電流Is的數(shù)值可以通過(guò)測(cè)量上述電流或用軟件估計(jì)來(lái)確定。如果上述數(shù)值由測(cè)量確定時(shí)，裝置12含有一個(gè)分路電阻，它和電池的輸出串聯(lián)，分路電阻的輸入和輸出接頭各自連接到一個(gè)差分放大器的兩個(gè)輸入端的分別的端。于是差分放大器的輸出就給出電流Is的模擬測(cè)量值。如果電流Is由軟件估計(jì)，裝置12含有一個(gè)存儲(chǔ)構(gòu)成電子裝置1的每個(gè)部件在各種工作模式下(例如，對(duì)于移動(dòng)電話來(lái)說(shuō)，是待機(jī)模式和通話模式)的消耗的表。作為當(dāng)前工作模式的函數(shù)，電子裝置1的微處理器型控制部件運(yùn)行一個(gè)程序，該程序把所有在這個(gè)模式下激勵(lì)的部件的消耗全部累計(jì)起來(lái)，估計(jì)當(dāng)前工作模式的能耗Pc。然后輸出電流的估計(jì)由以下的關(guān)系給出s＝Pc/Us這個(gè)關(guān)系式中考慮的電池輸出電壓Us只適宜于使用削波式電源。如果電源是線性的，只需要把輸出電流Is作為電子裝置在當(dāng)前工作模式的能耗Pc的函數(shù)來(lái)估算。
閾值S要求調(diào)整成使它的數(shù)值滿足以下的關(guān)系S＝VINT-(RINT×Is)其中-VINT表示電壓源20兩端的電池最低內(nèi)部電壓，電池電壓低于這個(gè)數(shù)就不允許繼續(xù)放電；-RINT表示電池的內(nèi)阻21；-Is表示測(cè)量得到或者估算的輸出電流值，這個(gè)數(shù)值由電流確定裝置12發(fā)出。
在第一個(gè)可能的實(shí)施例，和如圖2中所示，調(diào)整閾值S的調(diào)整裝置13包含電子裝置1的微處理器型控制部件130，控制部件130接收識(shí)別裝置10發(fā)出的電池類型信息和裝置12發(fā)出的測(cè)量或估算出來(lái)的電池輸出電流Is。調(diào)整裝置13還包含第一個(gè)表131和第二個(gè)表132，它們分別為每種可能的電池類型保存最低內(nèi)部電壓的值VINT，和電池內(nèi)阻的值RINT，這兩個(gè)值是由電池制造商提供的。作為識(shí)別裝置10發(fā)出的電池類型的函數(shù)，微處理器130從131和132兩個(gè)表中找尋VINT和的RINT值，并運(yùn)行存在ROM133中的程序，以便用上面給出的關(guān)系式計(jì)算適應(yīng)的最低閾。
在一個(gè)變型例中，除了接收識(shí)別裝置10發(fā)出的電池類型的信息和裝置12發(fā)出的測(cè)量或估算出來(lái)的電池輸出電流Is之外，調(diào)整裝置13還接收電池輸出電壓的值Us。如圖3所示，調(diào)整裝置13包含控制部件130，和一個(gè)單獨(dú)包含最低內(nèi)部電壓值VINT的表，這個(gè)值是由電池制造商為每種可能的電池類型提供的。電池內(nèi)阻的值RINT是用ROM133中的程序估算的，這個(gè)程序?qū)敵鲭娏鱅s的每個(gè)變化ΔIs確定相應(yīng)的輸出電壓Us的變化ΔUs，并且根據(jù)輸出電壓和輸出電流相對(duì)的變化用下面的關(guān)系式確定內(nèi)阻的值RINT＝ΔUs/ΔIs于是，適合的閾就按照?qǐng)D2所示的實(shí)施例計(jì)算出來(lái)。
在圖1中標(biāo)志為11的比較裝置可以是各種類型在第一個(gè)可能的實(shí)施例中它們可以用一個(gè)模擬比較器組成，比較器的一個(gè)輸入端接收電池輸出電壓Us的模擬值，另一個(gè)輸入端接收由裝置13發(fā)出的并轉(zhuǎn)換成模擬量的適合的最低閾值S。
在第一個(gè)變型中，模擬比較器可換成一個(gè)可編程比較器，該可編程比較器接收電池輸出電壓Us的模擬值，并且有一個(gè)作為最低閾值S的函數(shù)的可編程的比較閾值。
在第二個(gè)變型中，用軟件完成比較，將電池輸出電壓Us的數(shù)字值和最低閾值比較。
全部三個(gè)實(shí)施例中，一旦輸出電壓Us下降到低于最低閾S，比較裝置11就發(fā)出一個(gè)停止信號(hào)到模塊14。模塊14就停止由電池2向裝置1供電?！巴Ｖ埂卑档碗娮友b置1的能耗到一個(gè)可忽視的水平，尤其是采取停止裝置中各部件的時(shí)鐘的辦法。
不難理解，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)其他的實(shí)施例。
此外，雖然各種部件10到14被分開(kāi)地說(shuō)明的，這些部件的某些部分如果是通用的就更加方便。特別是，單獨(dú)一個(gè)微處理構(gòu)成電子裝置1的通用控制部件就足以管理以下的事項(xiàng)識(shí)別電池的類型，估算電流Is，調(diào)整閾值S，和用軟件把閾值S與電池的輸出電壓Us比較。
還有，必須只有用來(lái)識(shí)別電池類型的識(shí)別裝置10已經(jīng)識(shí)別出是一個(gè)可充電電池，到了這樣程度，才執(zhí)行控制電池放電的機(jī)制。如果用的是一個(gè)不可充電的電池，必須盡可能地繼續(xù)使用這個(gè)電池，如上所述的放電控制過(guò)程必須禁止，或者把閾值S設(shè)置到電子裝置可以容許的一個(gè)最低電壓，因?yàn)檫@時(shí)已經(jīng)不需要防止電池過(guò)分放電了。
權(quán)利要求
1.適宜用各種電池供電的便攜式電子裝置(1)，上述裝置的特征在于該裝置包含識(shí)別連接在該裝置上的電池(2)類型的裝置(10)，和控制上述電池放電的控制電路，該電路包含-將電池的輸出電壓(Us)與一個(gè)最低閾值(S)比較的比較裝置(11)；-確定一個(gè)代表電池輸出電流(Is)的數(shù)值的電流確定裝置(12)；-將上述最低閾值(S)調(diào)整成作為識(shí)別出的電池類型和代表電池輸出電流(Is)的數(shù)值的函數(shù)的調(diào)整裝置(13)；-當(dāng)電池的輸出電壓(Us)低于調(diào)整裝置所傳送的最低閾值(S)，停止對(duì)電子裝置(1)的供電的停止裝置(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的便攜式電子裝置，特征在于，對(duì)每一電池類型有一個(gè)預(yù)定的最低內(nèi)部電壓(VINT)和一個(gè)預(yù)定的內(nèi)阻(RINT)，調(diào)整裝置(13)包含第一裝置(130-132；130，131，133)，作為識(shí)別出的池類型的函數(shù)，確定最低內(nèi)部電壓(VINT)和內(nèi)阻(RINT)，和第二種裝置(130，133)作為輸出電流(Is)，最低內(nèi)部電壓(VINT)，和內(nèi)阻(RINT)的函數(shù)，確定適宜的最低閾值(S)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的便攜式電子裝置，特征在于上述第一種方法有第一個(gè)表(131)，其中對(duì)每一種可能的電池都存儲(chǔ)電池的最低內(nèi)部電壓(VINT)，和第二個(gè)表(132)，其中對(duì)每一種可能的電池都存儲(chǔ)電池的內(nèi)阻(RINT)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的便攜式電子裝置，特征在于上述第一裝置有第一個(gè)表(131)，其中對(duì)每一種可能的電池都存儲(chǔ)電池的最低內(nèi)部電壓(VINT)，和上述第一種方法還包含裝置(130，133)，用根據(jù)測(cè)定電池的輸出電壓(Us)和輸出電流(Is)相對(duì)的變量確定電池的內(nèi)阻(RINT)。
5.一個(gè)控制向便攜式電子裝置(1)供電的電池(2)放電的方法，該方法是是屬于以下這一類型，它包含一旦電池的輸出電壓(Us)變得低于一個(gè)預(yù)定的最低閾值(S)時(shí)，就停止由電池供電的便攜式電子裝置，上述方法的特征在于它包含在上述便攜式電子裝置中執(zhí)行以下的步驟-識(shí)別出上述電池的類型；-確定一個(gè)代表電池輸出電流(Is)的數(shù)值；-作為電池類型和代表電池輸出電流(Is)的數(shù)值的函數(shù)調(diào)整上述最低閾值(S)；-將電池的輸出電壓(Us)與上述最低閾值比較；-執(zhí)行上述的步驟直至輸出電壓大于上述最低閾值(S)；-當(dāng)電池的輸出電壓(Us)變得低于上述最低閾值(S)時(shí)，就停止由電池供電的便攜式電子裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的一個(gè)控制方法，特征在于確定代表輸出電流(Is)的數(shù)值的步驟是由測(cè)量輸出電流完成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的一個(gè)控制方法，特征在于確定代表輸出電流(Is)的數(shù)值的步驟是根據(jù)電子裝置在當(dāng)前工作模式的能耗(Pc)計(jì)算推導(dǎo)得到的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的一個(gè)控制方法，特征在于代表輸出電流(Is)的數(shù)值特別是一個(gè)電池的輸出電壓(Us)的函數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5到7中的任一項(xiàng)權(quán)利要求的一個(gè)控制方法，特征在于專門(mén)地調(diào)整最低閾作為一個(gè)電池的輸出電壓(Us)的函數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及適宜用各種電池供電的便攜式電子裝置。在本發(fā)明中,該裝置包含識(shí)別連接在裝置上的電池類型的裝置,和控制上述電池放電的控制電路,這個(gè)電路包括:將電池的輸出電壓與一個(gè)最低閾值比較的比較裝置;確定一個(gè)代表電池輸出電流的數(shù)值的電流確定裝置;作為識(shí)別出的電池類型和代表電池輸出電流的數(shù)值的函數(shù),調(diào)整上述最低閾值的調(diào)整裝置。
文檔編號(hào)H01M10/44GK1250232SQ9912077
公開(kāi)日2000年4月12日 申請(qǐng)日期1999年9月28日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月28日
發(fā)明者盧克·埃迪蒙特, 珍尼克·波第 申請(qǐng)人:阿爾卡塔爾公司