专利名称：电池组和使用该电池组的电子装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电池组和使用该电池组的电子装置，尤其涉及一种电池组和使用该电池组以输出多个不同电压电平的功率(power)的电子装置。
背景技术：
随着已经开发了便捷式电子装置例如蜂窝电话和便携式计算机，正在积极地研究二次电池(secondary battery)。
这种二次电池的例子包括镍镉电池、铅蓄电池、金属镍氢(NiMH)电池、锂离子电池、锂聚合物电池、金属锂电池和锌空气蓄电池。
该二次电池包括连同充电/放电电路一起的电池组(battery package)。通过电池组的端子对该二次电池充电/放电。
图1和图2分别示出了传统电池组200a和200b的配置。图1中示出的电池组200a是包括下述控制板201的智能电池(smart battery)的例子，该控制板201配备有通过系统管理总线(system management BUS，SMBUS)的通讯线与电子装置例如便携式计算机通讯的控制器例如微型计算机。图2中示出的电池组200b是不具有与电子装置通讯功能的伪电池(dummybattery)。
具有图1的智能电池形式的电池组200a配备有用于与电子装置通讯的多个端子以及功率输出端子202。例如，电池组200a配备有用于传送电池组200a的温度的端子和SMBUS端子(通常两个引脚)。
如图所示，常规电池组200a和200b包括分别输出在预定电压电平的功率的多个电池单元(battery cell，BC)；和从电池单元(BC)向电子装置提供功率的功率输出端子202。
这里，根据各个电池单元(BC)的每个的电压电平、电池单元(BC)的数量、电池单元(BC)之间连接的类型(例如，串联或者并联)来确定从电池组200a和200b输出的功率的电压电平。
如图1和2所示，当电池组200a和200b的每个包括串联的四个电池单元(BC)以及各个电池单元(BC)提供3.7V的电压时，电池组200a和200b的每个给电子装置提供14.8V的功率。
同时，从电池组200a和200b接收功率的电子装置包括系统部分(未示出)；以及把来自电池组200a和200b的功率变化为用于驱动系统部分的功率的系统电源(power supply)(未示出)。
该系统部分包括执行电子装置的主要功能的多个电子部件。例如，如果电子装置为便携式计算机，那么该系统部分的电子部件可以包括CPU；存储器例如随机存取存储器(RAM)；芯片组；主板和图形卡(graphic card)。
在将功率变成用于驱动电子部件的适当功率(例如，±12V、±5V、±3.3V、±1.2V)之后，系统电源从电池组200a和200b输出功率。这里，各个电子部件使用来自系统电源的功率以用于驱动自身和/或传送信号。
然而，在常规电子装置中从电池组200a和200b提供的功率的电压电平固定为单一值，以及将具有电压电平的单一值的功率变成用于驱动系统的各个电子部件的功率，由此导致了低效率。
例如，从电池组200a和200b提供给电子装置的功率的电压电平是14.8V，并且系统电源应当将14.8V的功率转换成用于驱动系统的各个电子部件的电压电平(例如，±12V、±5V、±3.3V、±1.5V)，由此在将功率转变成显著不同于14.8V的±3.3V、±1.5V时导致了大的功率损耗。
即使调整了从电池组200a和200b提供的功率的电压电平，但是电池组200a和200b不能有效地符合需要不同电压电平的功率的电子装置。
发明内容
本发明的一个方面提供了一种电池组和使用该电池组输出具有彼此不同电压电平的多个功率的电子装置。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于电子装置的电池组，包括包括多个电池单元并通过电池单元的组合输出多个不同电压电平的电池功率的电源；以及可连接到电子装置并向电子装置提供各个电池电源的多个功率输出端子。
电池单元的至少两个可以串联连接；以及从电源输出的输出功率可以包括在串联的电池单元的相对末端之间的功率和来自串联的电池单元之间的至少一个节点的功率。
电池单元的至少两个可以并联。
电池组还可以包括输出切换器，其选择性地将从电源输出的两个或多个电池功率中的一个连接到功率输出端子；以及电池控制器，其控制输出切换器的切换。
电池组还可以包括用于和电子装置通讯的控制信号线，以及电池控制器基于通过控制信号线从电子装置接收到的预定控制信号控制输出切换器。
根据本发明的另一方面，提供了一种包括多个电子部件的电子装置，其包括包括多个功率输出端子的电池组，以及具有多个电池单元并且通过所述多个功率输出端子输出通过电池单元的组合而得到的多个不同电压电平的电池功率的电源；连接到各个功率输出端子的多个功率输入端子；以及将通过各个功率输入端子输入的多个电池功率变成用于驱动各个电子部件的功率的系统电源。
电池单元的至少两个可以串联，以及从电源输出的输出功率可以包括在串联的电池单元的相对末端之间的功率，以及来自在串联的电池单元之间的节点中的至少一个的功率。
电池单元的至少两个可以并联。
电池组还可以包括输出切换器，其选择性地将从电源输出的两个或多个电池功率中的一个连接到功率输出端子；以及控制输出切换器的切换的电池控制器。
电子装置还可以包括输出控制信号以使得电池控制器控制输出切换器的系统功率控制器；以及用于将控制信号从系统功率控制器传送到电池控制器的控制信号线。
系统电源可以包括多个转换器，其接收通过功率输入端子输入的多个电池功率中的一个并且将电池功率转换成用于驱动电子部件的功率的电压电平；以及输入切换器，其根据系统功率控制器的控制选择性地将两个或多个功率输入端子中的一个连接到转换器。
电池控制器可以通过控制信号线提供有关通过下述功率输出端子输出的电池功率的电压电平的信息到系统功率控制器，以及系统功率控制器可以根据通过控制信号线接收到的信息控制输入切换器的切换，其中该功率输出端子连接到两个或多个功率输入端子，该两个或多个功率输入端子选择性地连接到转换器。
根据本发明的另一方面，提供了一种电池组，其包括电源，包括多个电池并且输出通过电池的不同组合而得到的多个不同电压；以及输出各个电压的多个功率输出端子，该多个功率输出端子包括连接到第一电池的第一输出端子、连接到第二电池的第二输出端子、连接到在第一电池和第二电池之间的节点的第三功率输出端子。第一功率输出端子和第二功率输出端子的连接输出与第一电池和第二电池之间的电势差对应的电压。第二功率输出端子和第三功率输出端子的连接输出与第二电池和该节点之间的电势差对应的电压。
根据本发明的另一方面，提供了一种电池组，其包括电源，其包括多个电池并且输出通过电池的不同组合而得到的多个不同电压；以及输出各个电压的多个功率输出端子，该多个功率输出端子包括连接到并联的第一对电池的第一输出端子、连接到并联的第二对电池的第二输出端子、连接到在第一对电池和第二对电池之间的节点的第三功率输出端子。第一对电池和第二对电池串联连接。第一功率输出端子和第二功率输出端子的连接输出与第一对电池和第二对电池之间的电势差对应的电压，以及第二功率输出端子和第三功率输出端子的连接输出与第二对电池和该节点之间的电势差对应的电压。
本发明的附加的和/或其它的特征和优点将部分在下面的说明书中陈述，而部分将从说明书变得显而易见，或者可以通过本发明的实践学习得到。
结合其附图，通过下面实施例的描述，本发明的上面的和/或其它特征和优点将变得清楚和更容易理解图1和2图示了常规电池组的配置；图3图示了根据本发明的第一实施例的电子装置的配置；图4和5图示了图3的电子装置的电池组的例子；图6图示了根据本发明的第二实施例的电子装置的配置；图7是根据本发明的第三实施例的电子装置的配置。
具体实施例方式
现在将具体参考本发明的实施例，其例子在附图中示出，在附图中相同的标号始终指示相同的元件。为了解释本发明下面参考附图描述实施例。
如图3所示，根据本发明的第一实施例的电子装置包括具有多个电子部件的系统部分32；电池组10，其具有输出多个不同电压电平的电池功率的电源11；以及系统电源31，其用于将从电池组10提供的电池功率变成用于驱动系统部分32的各个电子部件的功率。电源11包括多个电池单元(BC)(在图4中示出)，并输出通过多个电池单元(BC)的组合具有彼此不同的电压电平的多个电池功率。
以不同的方式叙述，如图3所示，根据本发明的第一实施例的电子装置包括电池组10和配备有系统部分32和系统电源31的系统主体30。
而且，电池组10和系统主体30可以物理地隔开。因此，电池组10包括用于从电源11提供电池功率到系统主体30的多个功率输出端子13。系统主体30包括当电池组10和系统主体30耦合时连接到功率输出端子13并且将电池功率从电池组10提供到系统电源31的功率输入端子33。
图4图示了根据本发明的第一实施例的电池组的例子10a。参考图3和4，电池组10a包括具有四个串联的电池单元(BC)的电源11a；以及用于将功率从电源11a提供到系统主体30的功率输出端子13a、13b、13c。
从电源11a输出的电池功率包括在串联的四个电池单元(BC)的相对末端(opposite end)之间的功率；以及来自相邻的电池单元(BC)之间的节点(N)的功率。而且，串联的四个电池单元(BC)的相对末端分别连接到功率输出端子13a和13b(下文中称作为“第一端子”和“第二端子”)，以及相邻的电池单元(BC)之间的节点(N)连接到剩下的功率输出端子13c(下文中称作“第三端子”)。
串联的四个电池单元(BC)分别提供3.7V的电压，从而串联的四个电池单元(BC)的相对末端之间的电势差为14.8V并且14.8V的功率通过第一端子13a和第二端子13b输出到系统主体30。
如图4所示，如果提供了相邻电池单元(BC)之间的节点(N)，那么3.7V的电源通过第三端子13c和第二端子13b从电池单元(BC)之间的节点(N)输出到系统主体30。
因此，电池组10a可以向系统主体30提供具有14.8V和3.7V的电压电平的功率。
作为示例图4所示的电池组10a在相邻电池单元(BC)之间具有一个节点(N)。然而，应该理解的是电池组10a可以根据需要在相邻的电池单元(BC)之间具有一个、两个或者多个节点。此时，根据额外的节点(N)另外提供功率输出端子13a、13b和13c以及功率输入端子33。
图5描述了根据本发明的第一实施例的电池组的另一个例子10b。如这里所示的，电池组10b包括下述电源11b，其中多个电池单元(BC)对串联，而每对由电池单元并联形成；和用于将功率从电源11b提供到系统主体30的功率输出端子13a、13b、13c。
参考图4和5，从电源11b输出的功率包括从四个串联/并联的电池单元(BC)输出的功率；以及来自串联连接的电池单元(BC)对之间的节点(N)的功率。而且，从四个电池单元(BC)输出的功率通过第一端子13a和第二端子13b提供给系统主体30。从节点(N)的电源通过第三端子13c和第二端子13b提供给系统主体30。
四个电池单元(BC)分别提供3.7V的电压，以及7.4V的功率通过第一端子13a和第二端子13b提供给系统主体30，以及3.7V的功率通过第三端子13c和第二端子13b提供给系统主体30。
因此，电池组10b可以向系统主体30提供具有7.4V和3.7V的电压电平的功率。
此时，将从电池组10、10a和10b输出的各种电压电平的功率通过系统主体30的功率输入端子33提供给系统电源31。这里，系统电源31根据输入功率的电压电平将输入功率转换成用于驱动各个电子部件的功率。
如果从图4示出的电池组10a输入3.7V和14.8V的功率而系统部分32需要±12V、±5V、±3.3V、±1.5V的功率，那么可以规定系统电源31通过使用14.8V的功率输出±12V的电源，而通过使用3.7V的功率输出±5V、±3.3V和±1.5V的功率。
因此，电子装置改变来自电池组10、10a、10b的功率，由此最小化功率损失并且增加效率。
图6描述了根据本发明的第二实施例的电子装置。如其中所示，电子装置包括具有多个电子部件的系统部分132；具有下述电源111的电池组110，该电源111输出具有彼此不同电压电平的多个电池功率；以及系统电源131，其将从电池组110提供的电池功率转变成用于驱动系统部分132的各个电子部件的功率。
以不同的方式叙述，根据本发明的第二实施例的电子装置如根据本发明的第一实施例的电子装置那样包括电池组110；以及具有系统132和第一实施例系统电源131的系统主体130。而且，电池组110包括多个功率输出端子13a、13b、13c，以及系统主体130包括功率输入端子133a、133b、133c。
而且，根据本发明的第二实施例的电池组110可以包括在电源111和功率输出端子13a、13b和13c之间提供的输出切换器(out put switch)115；和控制输出切换器115的电池控制器114。
输出切换器115接收从电源111输出的多个电池功率。然后，输出切换器115根据电池控制器114的控制从输入的电池功率中选择至少一个电池功率并将该电池功率提供给功率输出端子13a、13b、13c。
参考图6，对根据本发明的第二实施例的电池组110的具体描述如下。这里，作为示例电源111包括串联的四个电池单元(BC)。而且，作为示例，从电源111输出的功率包括串联的四个电池单元(BC)的相对末端之间的功率；以及来自相邻电池单元(BC)之间的三个节点(N)的电源。
这里，将四个电池单元(BC)的相对末端之间的功率通过功率输出端子13a、13b、13c之中的第一端子13a和第二端子13b提供给系统主体130。将来自在相邻电池单元(BC)之间的三个节点(N)的功率提供给输出切换器115。
根据电池控制器114的控制，输出切换器115从电源111的三个节点(N)中选择一个功率，并通过第三端子13c和第二端子13b将来自所选择的节点(N)的功率提供给系统主体130。
例如，如果串联的四个电池单元(BC)分别提供3.7V的电压，那么四个串联的电池单元(BC)的相对末端之间的电势差为14.8V，以及将14.8V的功率通过第一端子13a和第二端子13b提供给系统主体130。
根据通过输出切换器115的选择，将3.7V、7.4V、11.1V电压电平中的一个通过第三端子13c和第二端子13b提供给系统主体130。
因此，改变从电池组110输出的多个电池功率的至少部分电压电平，由此适当地对应于用于驱动电子装置的各个电子部件的功率的电压电平。
同时，根据本发明的第二实施例的电子装置包括系统功率控制器134，其用于输出控制信号以使得电池控制器114控制输出切换器115。因此，可以通过在系统主体130中提供的系统功率控制器134选择从电池组110输出的各种电压电平中的至少一部分。电池组110可以应用于需要各种电压电平电源的各种系统主体。
这里，系统功率控制器134通过连接电池组110和系统主体130的控制信号线(CSL)向电池控制器114输出控制信号。如果根据本发明实施例的电子装置为便携式计算机，那么在系统功率控制器134和电池控制器114之间的控制信号线(CSL)可以包括系统管理总线(SMBUS)。
同时，图7描述了根据本发明的第三实施例的电子装置130′的结构。
如这里所示的，根据本发明的第三实施例的电子装置130′的系统电源131′包括多个转换器136a、136b和136c；以及输入切换器135。
各个转换器136a、136b和136c将从功率输入端子133a′、133b′、133c′和133d′的输入的功率转换成根据各个规格的电压电平并将它们提供给系统部分132的各个电子部件。例如，如果根据本发明实施例的电子装置130′为便携式计算机，则各个转换器136a、136b和136c输出用于驱动系统部分132的各自电子部件的各种电压电平(例如，±5V、±3.3V和±2.5V)。各个电压电平的功率作为功率被提供以用于驱动CPU、存储器例如随机存储器(RAM)、芯片组、主板、图形卡(graphic card)等以及根据各个电子部件的需要传送信号。转换器136a、136b和136c可以包括切换电压调节器(switching voltage regulator)。或者，其它的电压调节器可以用于改变输入功率的电压电平并将其输出。
输入切换器135选择性地将两个或多个功率输入端子133b′和133c′中的一个连接到转换器136b。因此，可以改变输入到单个转换器136b的电池功率的电压电平。例如，如果通过两个功率输入端子133b′和133c′输入的电池功率的电压电平分别是15V和5V而与输入切换器135连接的系统电源131′的转换器136b输出3V的功率，那么输入切换器135操作来使得输入5V的电池功率的功率输入端子133c′与输出3V功率的转换器136b彼此连接，以提高电池的功率转换效率和节约功率。同时，如果通过两个功率输入端子133b′和133c′输入的电池功率的电压电平分别是15V和5V而与切换器连接的系统电源131′的转换器136b输出12V的功率，那么切换器优选地操作来使得输入15V的电池功率的功率输入端子133b′与输出12V功率的转换器136b彼此连接，以提高电池的功率转换效率和节约功率。
这里，可以根据系统功率控制器134′的控制进行输入切换器135的切换。此时，与输入切换器135连接的系统电源131′的转换器136b的输出电压电平以及通过根据输入切换器135的切换选择性地连接到对应的转换器136b的功率输入端子133b′和133c′输入的电池功率的电压电平可以被预置并存储在系统功率控制器134′中。而且，系统功率控制器134′从前述的电池控制器接收关于通过功率输出端子(未示出)输出的电池功率的电压电平的信息，该功率输出端子与功率输入端子133b′和133c′连接，该功率输入端子133b′和133c′根据输入切换器135的切换选择性地连接到对应的转换器136b。
在上述实施例中，将电池组10、10a、10b和110描述为电子装置的元件。然而，应该理解的是，电池组10、10a、10b和110的每一个可以是独立于电子装置的装置。此时，电子装置可以仅仅包括上述系统主体30和130的配置。
而且，图4和5中所示的电池组10a和10b的配置被提供来描述根据本发明的实施例的电池组10，但并不局限于此。例如，电池组10a和10b可以通过各种组合(串联和/或并联)输出具有彼此不同电压电平的多个电池功率。
在上述实施例中，作为示例，电池组10、10a、10b、110被作为伪电池提供。然而，可以理解的是，根据本发明的实施例的电池组10可以作为智能电池提供。此时，来自电源11、11a、11b和111的功率可以通过控制板(未示出)提供给功率输出端子。而且，可以在控制板上提供电池控制器114和输出切换器115。
通过提供具有多个电池单元(BC)并输出多个通过多个电池单元(BC)的组合而具有彼此不同电压电平的电池功率的电源11、11a、11b和111，以及连接到电子装置并具有多个向电子装置提供从电源11、11a、11b和111输出的各个电池功率的功率输出端子13的电池组10、10a、10b和110，将具有彼此不同电压电平的多个功率提供给电子装置，以及电子装置有效地使用从电池组10、10a、10b和110提供的功率。
尽管已经示出和描述了本发明的一些实施例，但是本发明不局限于所描述的实施例。相反，本领域技术人员可以理解的是，在不脱离本发明的原理和精神的条件下可以对这些实施例做出变化，由权利要求及其它们的等价限定其保护范围。
本申请要求2004年7月12日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.2004-0054164的优先权，其公开的内容在此引作参考。
权利要求
1.一种用于电子装置的电池组，包括包括多个电池单元并且通过电池单元的组合输出多个不同电压电平的电池功率的电源；以及可连接到电子装置并向电子装置提供各个电池功率的多个功率输出端子。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中所述电池单元的至少两个串联；以及其中从电源输出的输出功率包括来自串联的电池单元的相对末端之间的功率，以及来自串联的电池单元之间的节点的功率。
3.根据权利要求2所述的电池组，其中所述电池单元的至少两个并联。
4.根据权利要求1所述的电池组，还包括输出切换器，其选择性地将从电源输出的两个电池功率中的一个连接到功率输出端子中的一个；以及电池控制器，其控制输出切换器的切换。
5.根据权利要求4所述的电池组，还包括与电子装置通讯的控制信号线，以及基于通过控制信号线从电子装置接收到的控制信号控制输出切换器的电池控制器。
6.一种包括多个电子部件的电子装置，包括包括多个功率输出端子的电池组，以及具有多个电池单元并且通过所述多个功率输出端子输出通过电池单元的组合而得到的多个不同电压电平的电池功率的电源；连接到各个功率输出端子的多个功率输入端子；以及将通过各个功率输入端子输入的多个电池功率变成用于驱动各个电子部件的功率的系统电源。
7.根据权利要求6所述的电子装置，其中所述电池单元的至少两个或多个串联，以及从电源输出的输出功率包括在串联的电池单元的相对末端之间的功率，以及来自在串联的电池单元之间的节点中的至少一个的功率。
8.根据权利要求7所述的电子装置，其中所述电池单元的至少两个并联。
9.根据权利要求7所述的电子装置，其中所述电池组还包括输出切换器，其选择性地将从电源输出的两个或多个电池功率中的一个连接到功率输出端子；以及控制输出切换器的切换的电池控制器。
10.根据权利要求9所述的电子装置，还包括输出控制信号以使得电池控制器控制输出切换器的系统功率控制器；以及将控制信号从系统功率控制器传送到电池控制器的控制信号线。
11.根据权利要求10所述的电子装置，其中该系统电源包括多个转换器，其接收通过功率输入端子输入的多个电池功率中的一个并且将电池功率转换成用于驱动电子部件的功率的电压电平；以及输入切换器，其根据系统功率控制器的控制选择性地将至少两个功率输入端子中的一个连接到转换器。
12.根据权利要求11所述的电子装置，其中所述电池控制器通过控制信号线提供有关通过下述功率输出端子输出的电池功率的电压电平的信息到系统功率控制器，以及系统功率控制器根据通过控制信号线接收到的信息控制输入切换器的切换，其中该功率输出端子连接到至少两个功率输入端子，该至少两个功率输入端子选择性地连接到转换器。
13.根据权利要求12所述的电子装置，其中所述电子装置是计算机，以及所述控制信号线包括系统管理总线(SMBUS)。
14.一种电池组，包括电源，其包括多个电池并且输出通过电池的不同组合而得到的多个不同电压；和输出各个电压的多个功率输出端子，该多个功率输出端子包括连接到第一电池的第一输出端子、连接到第二电池的第二输出端子、连接到在第一电池和第二电池之间的节点的第三功率输出端子，其中第一功率输出端子和第二功率输出端子的连接输出与第一电池和第二电池之间的电势差对应的电压，以及其中第二功率输出端子和第三功率输出端子的连接输出与第二电池和该节点之间的电势差对应的电压。
15.一种电池组，包括电源，其包括多个电池并且输出通过电池的不同组合而得到的多个不同电压；和输出各个电压的多个功率输出端子，该多个功率输出端子包括连接到并联的第一对电池的第一输出端子、连接到并联的第二对电池的第二输出端子、连接到在第一对电池和第二对电池之间的节点的第三功率输出端子，其中第一对电池和第二对电池串联连接，以及其中第一功率输出端子和第二功率输出端子的连接输出与第一对电池和第二对电池之间的电势差对应的电压，以及第二功率输出端子和第三功率输出端子的连接输出与第二对电池和该节点之间的电势差对应的电压。
全文摘要
一种电池组和使用该电池组输出具有彼此不同电压电平的多个功率的电子装置。该电池组包括包括多个电池单元并且通过电池单元的组合输出多个不同电压电平的电池功率的电源；以及可连接到电子装置并向电子装置提供各个电池功率的多个功率输出端子。
文档编号G06F1/26GK1770536SQ20051010988
公开日2006年5月10日 申请日期2005年7月12日 优先权日2004年7月12日
发明者李秉来 申请人:三星电子株式会社