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)明涉及用一個電池供電的便攜式電子裝置(移動電話，個人計算機(jī)。等等)。
人們都知道，當(dāng)這個電池是可充電的，一旦電池內(nèi)的電壓下降到低于某個閾值時，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)不到來可能的次數(shù)。因此某些電池制造商就在每個電池都配備一個電池放電控制電路，把電池的輸出電壓與一個閾值比較，一旦越過上述閾值就把電池斷開。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移動電話，向移動電話供電的電池輸出的電流在電話處于通話狀態(tài)時是大于電話處于待機(jī)狀態(tài)時的。在這樣情況下，用來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，而且電池從移動電話斷開也太早了。
為了在放電時保護(hù)電池，同時又優(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)對電池輸出電流的測量，來估計由于電池內(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電池的閾值的裝置，調(diào)整是按照測量到電池輸出電流而變化的函數(shù)進(jìn)行。例如在專利說明書Us 5,705,913中便敘述根據(jù)這個原理工作的一個控制電路。
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新電池時，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，如果用戶把一個沒有放電控制的可充電電池裝入一個便攜裝置中，它就不可能保護(hù)這個電池。
本發(fā)明的一個目標(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，這個電路包括-將電池的輸出電壓與一個最低的閾值比較的比較裝置；-確定一個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，就停止對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預(yù)定的最低閾值時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-識別出上述電池的類型；-確定一個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，就停止由電池供電的便攜式電子裝置。
已經(jīng)知道，移動電話類的便攜式電子裝置可以提供識別連接在它上面的電池類型的識別裝置。然而，迄今這樣的電池類型識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不可充電的電池，顯然，為了安全起見，要阻止任何向電池再充電的可能性。再說，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專門屬于它的充電算法。例如，如果把一個通常用來給鎳電池充電的充電算法用于給鋰電池充電，電池就會爆炸。因此必須使電池充電算法與實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際使用的電池的類型識別來控制電池的放電，并且也可以用在電子裝置中。
在閱讀下面帶有附圖的說明之后，就會更加了解本發(fā)明及其帶來的優(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電池的各種裝置的綜合簡圖；-圖2表示在圖1中的調(diào)整裝置13的第一個可能的實施例；-圖3表示在圖1中的調(diào)整裝置13的一個變型；如圖1所示，便攜式電子裝置1，例如一個移動電話，電連接到一個電池2，電池2圖解地表示為一個電壓源20和一個與電壓源電氣串聯(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，電池還包含把識別信息送到電子裝置1的識別裝置22，使上述電子裝置能夠確定接到它上面的電池的類型。為了簡化畫面，識別裝置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了?？梢詤⒖祭鐚＠f明書EP 0 394 074中敘述的許多識別電池類型的裝置。電子裝置1也包含識別接到它上面的電池的類型的識別裝置10，它接收電池來的信息，并告知電池的類型。在第一個可能的實施例中，電池類型是由測量一個特定的電阻器(未畫出)的電阻來識別的。這個電阻器裝在電池識別裝置22中，并且直接與電池的類型相關(guān)。在這種情況下，識別裝置10包括測量特定電阻器的裝置和使與該被測特定電阻器相關(guān)的類型的讀出成為可能的電子裝置1中存儲的表。在一個變型例中，某些電池的商品含有組成識別裝置22的一個電擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)型存儲器，這個存儲器經(jīng)過一個串行總線連接到電子裝置中一個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)明的第一個特征，在控制過程中，識別裝置10輸出的電池類型用來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與一個最低閾值S比較的比較裝置11；-確定一個代表電池輸出電流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時停止對電子裝置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施例敘述如下代表電池輸出電流Is的數(shù)值可以通過測量上述電流或用軟件估計來確定。如果上述數(shù)值由測量確定時，裝置12含有一個分路電阻，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差分放大器的兩個輸入端的分別的端。于是差分放大器的輸出就給出電流Is的模擬測量值。如果電流Is由軟件估計，裝置12含有一個存儲構(gòu)成電子裝置1的每個部件在各種工作模式下(例如，對于移動電話來說，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)行一個程序，該程序把所有在這個模式下激勵的部件的消耗全部累計起來，估計當(dāng)前工作模式的能耗Pc。然后輸出電流的估計由以下的關(guān)系給出s＝Pc/Us這個關(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表示測量得到或者估算的輸出電流值，這個數(shù)值由電流確定裝置12發(fā)出。
在第一個可能的實施例，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接收識別裝置10發(fā)出的電池類型信息和裝置12發(fā)出的測量或估算出來的電池輸出電流Is。調(diào)整裝置13還包含第一個表131和第二個表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，這兩個值是由電池制造商提供的。作為識別裝置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)系式計算適應(yīng)的最低閾。
在一個變型例中，除了接收識別裝置10發(fā)出的電池類型的信息和裝置12發(fā)出的測量或估算出來的電池輸出電流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，和一個單獨(dú)包含最低內(nèi)部電壓值VINT的表，這個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，這個程序?qū)敵鲭娏鱅s的每個變化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，適合的閾就按照圖2所示的實施例計算出來。
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可能的實施例中它們可以用一個模擬比較器組成，比較器的一個輸入端接收電池輸出電壓Us的模擬值，另一個輸入端接收由裝置13發(fā)出的并轉(zhuǎn)換成模擬量的適合的最低閾值S。
在第一個變型中，模擬比較器可換成一個可編程比較器，該可編程比較器接收電池輸出電壓Us的模擬值，并且有一個作為最低閾值S的函數(shù)的可編程的比較閾值。
在第二個變型中，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。
全部三個實施例中，一旦輸出電壓Us下降到低于最低閾S，比較裝置11就發(fā)出一個停止信號到模塊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的能耗到一個可忽視的水平，尤其是采取停止裝置中各部件的時鐘的辦法。
不難理解，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以實現(xiàn)其他的實施例。
此外，雖然各種部件10到14被分開地說明的，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識別電池的類型，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，必須只有用來識別電池類型的識別裝置10已經(jīng)識別出是一個可充電電池，到了這樣程度，才執(zhí)行控制電池放電的機(jī)制。如果用的是一個不可充電的電池，必須盡可能地繼續(xù)使用這個電池，如上所述的放電控制過程必須禁止，或者把閾值S設(shè)置到電子裝置可以容許的一個最低電壓，因為這時已經(jīng)不需要防止電池過分放電了。
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)與一個最低閾值(S)比較的比較裝置(11)；-確定一個代表電池輸出電流(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，對每一電池類型有一個預(yù)定的最低內(nèi)部電壓(VINT)和一個預(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表(131)，其中對每一種可能的電池都存儲電池的最低內(nèi)部電壓(VINT)，和第二個表(132)，其中對每一種可能的電池都存儲電池的內(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表(131)，其中對每一種可能的電池都存儲電池的最低內(nèi)部電壓(VINT)，和上述第一種方法還包含裝置(130，133)，用根據(jù)測定電池的輸出電壓(Us)和輸出電流(Is)相對的變量確定電池的內(nèi)阻(RINT)。
5.一個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)變得低于一個預(yù)定的最低閾值(S)時，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-識別出上述電池的類型；-確定一個代表電池輸出電流(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，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)值的步驟是由測量輸出電流完成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的一個控制方法，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)計算推導(dǎo)得到的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的一個控制方法，特征在于代表輸出電流(Is)的數(shù)值特別是一個電池的輸出電壓(Us)的函數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5到7中的任一項權(quán)利要求的一個控制方法，特征在于專門地調(diào)整最低閾作為一個電池的輸出電壓(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,這個電路包括:將電池的輸出電壓與一個最低閾值比較的比較裝置;確定一個代表電池輸出電流的數(shù)值的電流確定裝置;作為識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H01M10/44GK1250232SQ9912077
公開日2000年4月12日 申請日期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 申請人:阿爾卡塔爾公司