專利名稱：一種控制多電池對便攜式設(shè)備供電的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機(jī)供電技術(shù)，特別是指一種控制多電池對便攜式設(shè)備供電 的裝置和方法。
技術(shù)背景隨著硬件的更新?lián)Q代，便攜式設(shè)備的功耗也不斷增加，而電池的持續(xù)供電 時間對于便攜式設(shè)備來說是至關(guān)重要的。為了讓電池安全工作，系統(tǒng)功耗不應(yīng) 該超過電池所能提供的功率。電池長時間的大功率放電，溫度會迅速升高，在 高溫下，電池的活性物質(zhì)處于亞穩(wěn)定狀態(tài)，此時充放電是很不安全的，且經(jīng)常 性的大功率放電，破壞了電池活性物質(zhì)的可逆性，這對電池壽命也有不利影響。 便攜式設(shè)備電源管理方案可以根據(jù)用戶需要來設(shè)定。 一般來說，電池模式 下默認(rèn)的是系統(tǒng)低功耗^t式，系統(tǒng)性能降低。如果把電池模式下也改成高功耗 模式，系統(tǒng)功耗就可能超過電池最大放電功率，需要進(jìn)行電池的保護(hù)，這是以 犧牲系統(tǒng)性能為代價的。現(xiàn)有解決方案中，是在原有電池的基礎(chǔ)上，還在提供一塊可以與其他設(shè)備 (光驅(qū))互換的備用電池。用戶可以同時裝備兩塊電池，輪流使用，延長電池使用時間。但是該方案的缺點是由于兩塊電池的特性不一定一致，串并聯(lián)情 況也可能不同，因此該雙電池系統(tǒng)同一時刻只有一個電池處于充^L電的狀態(tài)， 不能同時給一個負(fù)載供電。當(dāng)用戶選擇高功^^莫式，系統(tǒng)功耗有可能超過電池 所能提供的功率，那么系統(tǒng)就需要根據(jù)放電電流和溫度通過降低系統(tǒng)功耗來進(jìn) 行電池的保護(hù)，但這樣會造成便攜式設(shè)備性能降低，顯然與消費者對畫面質(zhì)量、 音效、運行速度的高要求相違背。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種控制多電池對便攜式設(shè)備供電的裝置和方法，用 于解決現(xiàn)有技術(shù)中，由于沒有實現(xiàn)供電裝置中，單電池與多電池自由切換所導(dǎo) 致的便攜式設(shè)備便攜式設(shè)備性能降低，損耗電池等缺陷。 一種控制多電池對便攜式設(shè)備供電的裝置，便攜式設(shè)備中存在電池控制器、至少兩個電池，該便攜式設(shè)備中的全部負(fù)載分為至少兩個部分；所述電池 中，每一個電池分別與所述負(fù)載中對應(yīng)的一部分負(fù)載構(gòu)成一個供電回路；且每 一個電池同時又與所述全部負(fù)載構(gòu)成供電回路；所述電池控制器控制所述每一 個電池對與該電池構(gòu)成供電回路的負(fù)載供電，或者控制所述每一個電池對所述 全部負(fù)載供電。上述裝置，其中，所述供電回路中存在場效應(yīng)管，且每一部分所述負(fù)載的 兩端各自存在 一組場效應(yīng)管，所述場效應(yīng)管用于根據(jù)所述電池控制器的控制信 號切換所述供電回if各。上述裝置，其中，所述一組場效應(yīng)管包括兩個場效應(yīng)管，且所述每一組場 效應(yīng)管中，靠近電池的是充電場效應(yīng)管，靠近負(fù)載的則是放電場效應(yīng)管。上述裝置，其中，當(dāng)所述供電回路由外部電源供電時，所述充電場效應(yīng)管 截止，所述放電場效應(yīng)管導(dǎo)通，該放電場效應(yīng)管與負(fù)載以及所述外部電源構(gòu)成 供電回路；所述外部電源斷開，則電壓小的電池被靠近該電池的充電場效應(yīng)管 中的反向二極管截止與負(fù)載之間的供電回路。上述裝置，其中，所述電池控制器通過通信總線與所述每一個電池中的電 池管理單元連接；并通過控制總線與每一部分負(fù)載兩端的所述場效應(yīng)管連接； 所述電池管理單元分別采集各個電池的固有參數(shù)、運行參數(shù)，并通過所述通信 總線發(fā)送給所述電池控制器；所述電池控制器根據(jù)所述參數(shù)發(fā)出所述控制信 號，該控制信號通過所述控制總線到達(dá)場效應(yīng)管。上述裝置，其中，所述通信總線是系統(tǒng)管理總線。上述裝置，其中，所述電池為電池A和電池B，并將所述負(fù)載分為負(fù)載A 和負(fù)載B;所述電池A與負(fù)載A構(gòu)成供電回路A，所述電池B與負(fù)載B構(gòu)成 供電回路B;且所述電池A與負(fù)載A和負(fù)載B構(gòu)成供電回路C;電池B與負(fù) 載A和負(fù)載B構(gòu)成供電回路D。上述裝置，其中，便攜式設(shè)備的功耗高于電池A或電池B的額定供電功 率，則所述電池A、電池B分別對供電回路A、供電回路B供電；便攜式設(shè) 備的功耗低于電池A、以及電池B的額定供電功率，則由所述電池A、電池B 中的任意一個對對應(yīng)的供電回路C或者供電回路D供電。
上述裝置，其中，所述便攜式設(shè)備的功耗低于兩個電池中任意一個的額定供電功率，則由所述電池A、電池B中使用次數(shù)少，或者儲備電量大的一個對對應(yīng)的供電回路供電。上述裝置，其中，所述便攜式設(shè)備中的全部負(fù)載按照其額定電壓或/和額 定電流分為至少兩個部分。一種控制多電池對便攜式設(shè)備供電的方法，電池控制器讀取各個電池中的電池管理單元的參數(shù)，并讀取便攜式設(shè)備的供電方案；所述電池控制器根據(jù)所 述參數(shù)確定供電的電池，并進(jìn)一步根據(jù)所述供電方案確定所述電池對應(yīng)的供電 回路。上述方法，其中，所述電池控制器在讀取各個電池中的電池管理單元的參 數(shù)之后，進(jìn)一步判定該便攜式設(shè)備中只有一個電池，則直接由該電池對便攜式 設(shè)備的所有供電回路供電。上述方法，其中，所述電池控制器在讀取各個電池中的電池管理單元的參 數(shù)之后，進(jìn)一步判定該便攜式設(shè)備中有兩個電池；則進(jìn)一步判斷系統(tǒng)給出的供 電方案；如果是高功耗方案，則所有電池均對各自對應(yīng)的供電回路供電；如果 是低功耗方案，則選擇符合預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)的電池對便攜式設(shè)備的所有供電回路供 電。上述方法，其中，所述供電回路中存在場效應(yīng)管，當(dāng)所述供電方案為高功 耗方案時，所述電池控制器對所有場效應(yīng)管發(fā)出控制信號，該控制信號控制所 有電池各自對其對應(yīng)的供電回路供電。應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)，將整個便攜式設(shè)備的負(fù)載從供電回路上分為若干個部 分，對于這若干個部分，既可以由同一個電池對其進(jìn)行供電，也可以由串并聯(lián) 情況不同的若干個電池分別對其進(jìn)行供電，且根據(jù)用戶選擇的電源方案和電池 本身的狀態(tài)(如使用次數(shù)，是否過放電)來合理指定進(jìn)行供電的電池，有益于 增加電池壽命。


圖1為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明控制流程示意圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)特征和實施效果更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具 體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明提供的技術(shù)方案中，將便攜式設(shè)備的全部負(fù)載按照其電壓和電流劃分為至少兩個部分；同時，至少存在兩個電池與所述全部負(fù)載形成不同的供電 回路，本發(fā)明實施例中以序號或者字母區(qū)分各個負(fù)載和電池。為了對便攜式設(shè)備的負(fù)載和電池所構(gòu)成的供電回^^實現(xiàn)合理的布局，將全 部負(fù)載按照其額定電壓、額定電流以及額定功率等標(biāo)準(zhǔn)分為至少兩個部分，將 每一個電池與每一部分負(fù)載構(gòu)成供電回路；并且，每一個電池均可以與全部負(fù) 載構(gòu)成一個完整的供電回路。在本發(fā)明的較佳實施例中為了描述的方便，不失 一般性，將全部負(fù)載劃分為負(fù)載A和負(fù)載B，同時將供電的電池也分為電池A 和電池B;電池A與負(fù)載A構(gòu)成一個供電回路，由電池A在該供電回路中單 獨為負(fù)載A提供電力，電池B與負(fù)載B構(gòu)成一個供電回路，由電池B在該供 電回路中單獨為負(fù)載B提供電力；同時，電池A與負(fù)載A和負(fù)載B構(gòu)成一個電池B與負(fù)載A和負(fù)載B也構(gòu)成一個完整的供電回5各，由電池B在該供電回 路中單獨為負(fù)載A和負(fù)載B提供電力。對于所述供電回路的具體結(jié)構(gòu)和部件 組成以筆記本型電腦中的供電回路為例進(jìn)行說明，如圖l所示，在供電回路中 為負(fù)載A、負(fù)載B均設(shè)置兩組用于切換供電回路導(dǎo)通電流的場效應(yīng)晶體管(簡 稱場效應(yīng)管，F(xiàn)ET, Field Effect Transistor),且增加一個電池控制器101 ，與上 述各個FET連接，用于對上述各個供電回路的導(dǎo)通、截止、切換進(jìn)行控制。 上述各個FET通常固定在主板上，且如果只有兩個電池，該電池控制器101 也可以稱為雙電池控制器。其中，電池控制器101通過通信總線與電池A中的電池管理單元102A、 電池B中的電池管理單元102B連接；所述電池管理單元102A、 102B分別釆 集電池A、電池B的固有參數(shù)、運行參數(shù)，并通過通信總線發(fā)送給電池控制 器101。負(fù)載A的兩端各有一組FET,用于接收來自電池控制器101的控制信 號，實現(xiàn)對供電回路的導(dǎo)通、截止、切換；每一組FET由兩個FET所組成， 其中靠近電池的是充電FET,靠近負(fù)載的則是放電FET,如圖l所示，每一個 FET均通過控制總線與電池控制器101連接，并接收電池控制器101的所述控
制信號；從左至右，電池A依次與FETll、 FET12、負(fù)載A、 FET22、 FET21 連接，構(gòu)成了電池A對負(fù)載A的供電回if各，該供電回路中，F(xiàn)ETll、 FET21 是充電FET, FET12、 FET22則是放電FET;從左至右，電池B依次與FET31、 FET32、負(fù)載B、 FET42、 FET41連接，構(gòu)成了電池B對負(fù)載B的供電回路， 該供電回路中，F(xiàn)ET31、 FET41是充電FET, FET32、 FET42貝'J是放電FET。 需要說明的是，圖1中未分別標(biāo)示出該供電回路的火線、零線。與此同時，電池A進(jìn)一步還依次與FET31、FET32、負(fù)載B、 FET42、 FET41 連接，構(gòu)成了電池A對負(fù)載B的供電回路。電池B進(jìn)一步還依次與FETll、 FET12、負(fù)載A、 FET22、 FET21連接，構(gòu)成了電池B對負(fù)載A的供電回路。以上描述了本發(fā)明供電裝置的一個具體實施例，該供電裝置的工作原理如 下在有來自電腦外部的電力輸入時，電池控制器101控制放電FET,即FET12、 FET22,和FET32、 FET42導(dǎo)通，由于外部輸入電力的電壓通常高于電池A、 電池B提供的電壓，因此充電FET，即FETll、 FET21，和FET31、 FET41 中的反向二極管會截止，使得電池A、電池B與各個負(fù)載之間均不能形成導(dǎo) 通的供電回3各。當(dāng)外部輸入電力被斷開時，整個裝置默認(rèn)的供電方案是低功耗方案，即操 作系統(tǒng)或者是電池控制器101在外部電源斷開的瞬間指定特定的電池來提供 電力；如果操作系統(tǒng)或者電池控制器101此時沒有指定供電的電池，則由于電 池A、電池B之間存在一個電壓差，導(dǎo)致兩者中電壓大的電池導(dǎo)通了供電回 路，為負(fù)載A、負(fù)載B提供電力，電壓小的電池被自身的充電FET的反向二 極管截止，無法導(dǎo)通供電回路。上述的線路設(shè)計可以保證系統(tǒng)在外部電源和內(nèi) 部電池切換時不會掉電，同時由于使用了反向二極管，電池A、電池B之間 不會存在導(dǎo)通的供電回路，因此，從外部電源斷開開始，系統(tǒng)是由電壓大的電 池單獨供電。仍以只有兩個電池的供電裝置為例，在無外部電源供電，由操作系統(tǒng)或者 電池控制器101指定提供電力的電池或者是由電壓大的電池按照低功耗方案 進(jìn)行供電之后，可以再次由電池控制器101獲取供電方案，并判斷該方案是低 功耗方案還是高功耗方案，根據(jù)各個電池狀態(tài)、系統(tǒng)需求、以及用戶的設(shè)置同 時打開或關(guān)閉各個充》文電FET來控制電池A、電池B單獨或者同時供電。如 果用戶選擇高功耗的模式，雙電池同時供電；用戶選擇低功耗模式，貝'j根據(jù)電 池狀態(tài)來判斷用哪一個電池供電，通常是由儲備電量充足的電池供電；只有一 個電池時，則由該電池供電。如圖2所示，是本發(fā)明供電控制流程示意圖，并 包括以下步驟步驟201.電池控制器101通過通信總線讀取各個電池的參數(shù)，該參數(shù)包 括各個電池的固有參數(shù)、工作參數(shù)；所述通信總線則可以采用通用的系統(tǒng)管理 總線(SMBUS, System Management BUS)。步驟202.判斷便攜式設(shè)備中有幾個電池存在，如果只有一個電池存在， 轉(zhuǎn)步驟207;如果兩個電池都存在，則轉(zhuǎn)步驟203。步驟203.進(jìn)一步判斷是否有一個電池儲備的電量過低，如果是，轉(zhuǎn)步驟 207，否則轉(zhuǎn)步驟204。步驟204.兩個電池都儲備有足夠的電量，則進(jìn)一步判斷系統(tǒng)或用戶給出 的供電方案是高功耗供電，還是低功耗供電；如果是高功耗供電，則轉(zhuǎn)步驟 205，否則轉(zhuǎn)步驟206。步驟205.由電池控制器101對所有供電回路中的各個FET發(fā)出控制信 號，該控制信號通過切換FET使得位于供電回路上的FET導(dǎo)通，雙電池均為 其各自的供電回路提供電力，參考圖1所示，則是雙電池供電，即由電池A 對負(fù)載A供電，由電池B對負(fù)載B供電。步驟206.電池控制器101根據(jù)各個電池的具體情況確定供電的電池。例 如，參考兩個電池的參數(shù)，可以選擇讓使用次數(shù)小的電池供給全部負(fù)載，或者 可以選擇讓儲備較多電量的電池供電。步驟207.該電池控制器101切換到一個儲備有足夠電量的電池，該電池 與所有負(fù)載的供電回路中的FET,讓該電池為所有負(fù)載進(jìn)行供電。以上描述了本發(fā)明的較佳實施例，顯而易見，雖然上述實施例僅僅針對兩 個供電的電池A和電池B，以及負(fù)載A、負(fù)載B進(jìn)行描述；但是，即使對于 更多個電池，以及更多個負(fù)載的情況，其供電控制裝置的結(jié)構(gòu)，以及該控制裝 置的工作原理也是一致的。.應(yīng)用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，將整個便攜式設(shè)備的負(fù)載從供電回路上分為 若干個部分，對于這若干個部分，既可以由同一個電池對其進(jìn)行供電，也可以
由串并聯(lián)情況不同的若干個電池分別對其進(jìn)行供電。當(dāng)便攜式設(shè)備處于高功耗狀態(tài)時，由上述若干個電池對其每一個負(fù)載分別 供電，這樣，所有電池同時供電所提供的功率增大，且每個電池的供電功率也 不會超過自身限制，使得系統(tǒng)不再需要以降低便攜式設(shè)備的工作性能為代價來保護(hù)電池；例如， 一臺最大功耗100W的筆記本，用兩個持續(xù)放電能力70W 的6單元(cell)電池，同時供電時可完全可以滿足系統(tǒng)持續(xù)高功耗工作。又由于 雙電池同時供電可以減小每個電池的放電功率，電池溫度也不會迅速上升，且 有益于電池的安全性和壽命。由于上述供電控制方法可以寫入可編程芯片中嵌 入電池控制器101,也可以作為程序安裝在操作系統(tǒng)中，該方法根據(jù)用戶選擇 的電源方案和電池本身的狀態(tài)(如使用次數(shù)，是否過放電)來合理指定進(jìn)行供電 的電池，有益于增加電池壽命。應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，所有 的參數(shù)取值可以根據(jù)實際情況調(diào)整，且在該權(quán)利保護(hù)范圍內(nèi)。本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離 本發(fā)明技術(shù)方案的精神范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1. 一種控制多電池對便攜式設(shè)備供電的裝置，其特征在于，便攜式設(shè)備中存在電池控制器、至少兩個電池，該便攜式設(shè)備中的全部負(fù)載分為至少兩個部分；所述電池中，每一個電池分別與所述負(fù)載中對應(yīng)的一部分負(fù)載構(gòu)成一個供電回路；且每一個電池同時又與所述全部負(fù)載構(gòu)成供電回路；所述電池控制器控制所述每一個電池對與該電池構(gòu)成供電回路的負(fù)載供電，或者控制所述每一個電池對所述全部負(fù)載供電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述供電回路中存在場效 應(yīng)管，且每一部分所述負(fù)載的兩端各自存在一組場效應(yīng)管，所述場效應(yīng)管用于 根據(jù)所述電池控制器的控制信號切換所述供電回路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述一組場效應(yīng)管包括兩 個場效應(yīng)管，且所述每一組場效應(yīng)管中，靠近電池的是充電場效應(yīng)管，靠近負(fù) 載的則是放電場效應(yīng)管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，當(dāng)所述供電回路由外部電 源供電時，所述充電場效應(yīng)管截止，所述放電場效應(yīng)管導(dǎo)通，該放電場效應(yīng)管 與負(fù)載以及所述外部電源構(gòu)成供電回路；所述外部電源斷開，則電壓小的電池被靠近該電池的充電場效應(yīng)管中的反 向二極管截止與負(fù)載之間的供電回路。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述電池控制器通過通信 總線與所述每一個電池中的電池管理單元連接；并通過控制總線與每一部分負(fù) 載兩端的所述場效應(yīng)管連接；所述電池管理單元分別采集各個電池的固有參數(shù)、運行參數(shù)，并通過所述 通信總線發(fā)送給所述電池控制器；所述電池控制器根據(jù)所述參數(shù)發(fā)出所述控制信號，該控制信號通過所述控 制總線到達(dá)場效應(yīng)管。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述通信總線是系統(tǒng)管理 總線。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述電池為電池A和電池 B,并將所述負(fù)載分為負(fù)載A和負(fù)載B;所述電池A與負(fù)載A構(gòu)成供電回路A，所述電池B與負(fù)載B構(gòu)成供電回 路B;且所述電池A與負(fù)載A和負(fù)載B構(gòu)成供電回路C;電池B與負(fù)載A和負(fù) 載B構(gòu)成供電回路D。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，便攜式設(shè)備的功耗高于電 池A或電池B的額定供電功率，則所述電池A、電池B分別對供電回路A、 供電回路B供電；便攜式設(shè)備的功耗低于電池A、以及電池B的額定供電功率，則由所述 電池A、電池B中的任意一個對對應(yīng)的供電回路C或者供電回路D供電。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述便攜式設(shè)備的功耗低 于兩個電池中任意一個的額定供電功率，則由所述電池A、電池B中使用次 數(shù)少，或者儲備電量大的一個對對應(yīng)的供電回路供電。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9任意一項所述的裝置，其特征在于，所述便攜式 設(shè)備中的全部負(fù)載按照其額定電壓或/和額定電流分為至少兩個部分。
11. 一種控制多電池對便攜式設(shè)備供電的方法，其特征在于，電池控制器 讀取各個電池中的電池管理單元的參數(shù)，并讀取便攜式設(shè)備的供電方案；所述電池控制器根據(jù)所述參數(shù)確定供電的電池，并進(jìn)一 步根據(jù)所述供電方 案確定所述電池對應(yīng)的供電回路。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述電池控制器在讀取 各個電池中的電池管理單元的參數(shù)之后，進(jìn)一步判定該便攜式設(shè)備中只有一個 電池，則直接由該電池對便攜式設(shè)備的所有供電回路供電。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述電池控制器在讀取 各個電池中的電池管理單元的參數(shù)之后，進(jìn)一 步判定該便攜式設(shè)備中有兩個電 池；則進(jìn)一步判斷系統(tǒng)給出的供電方案；如果是高功耗方案，則所有電池均對各自對應(yīng)的供電回路供電；如果是低 功耗方案，則選擇符合預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)的電池對便攜式設(shè)備的所有供電回路供電。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述供電回路中存在場效應(yīng)管，當(dāng)所述供電方案為高功耗方案時，所述電池控制器對所有場效應(yīng)管發(fā) 出控制信號，該控制信號控制所有電池各自對其對應(yīng)的供電回路供電。
全文摘要
本發(fā)明提供一種控制多電池對便攜式設(shè)備供電的裝置和方法，其中裝置包括便攜式設(shè)備中存在電池控制器、至少兩個電池，該便攜式設(shè)備中的全部負(fù)載分為至少兩個部分；所述電池中，每一個電池分別與所述負(fù)載中對應(yīng)的一部分負(fù)載構(gòu)成一個供電回路；且每一個電池同時又與所述全部負(fù)載構(gòu)成供電回路；所述電池控制器控制所述每一個電池對與該電池構(gòu)成供電回路的負(fù)載供電，或者控制所述每一個電池對所述全部負(fù)載供電。應(yīng)用本發(fā)明提供的上述技術(shù)，將整個便攜式設(shè)備的負(fù)載從供電回路上分為若干個部分，對于這若干個部分，既可以由同一個電池對其進(jìn)行供電，也可以由串并聯(lián)情況不同的若干個電池分別對其進(jìn)行供電。
文檔編號H01M10/44GK101399450SQ20071017556
公開日2009年4月1日 申請日期2007年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月30日
發(fā)明者云 龍 申請人:聯(lián)想(北京)有限公司;上海聯(lián)想電子有限公司