电源管理装置、包括该装置的设备和由该装置供电的方法与流程

本发明的实施例涉及一种电源管理装置，一种包括该电源管理装置的设备，以及一种使用该装置向电子设备供电的方法。具体地，本发明的实施例涉及用于向电子设备供电的电源管理装置，以及涉及一种使用该电源管理装置向电子设备供电的方法。

背景技术：

许多电子设备，特别是无线电子设备，能够通过不止一种供电方式对其进行供电。例如，电子设备可以通过专用充电电池(例如，锂电池等)对其供电，以支持电子设备的正常工作；或者可通过外部电源经由外部供电端口对其供电，以使得电子设备能够正常工作。

在有些情况下，外部电源不可用(例如在外部电源距离电子设备使用地点距离过远，或是没有将外部电源连接到电子设备的外部供电端口的合适的适配器或充电器时)，并且充电电池电量耗尽，则没有电力提供到该电子设备，从而导致该电子设备无法正常工作。现有技术中的电子设备不能良好地应对各种工作情况，例如外部电源不可用，并且充电电池的电量不足以支持较长的工作时间的情况。

因此，需要这样一种电子设备，其包含能够在多种工作情况下为电子设备供电的电源管理装置。

技术实现要素：

本发明的一个方面提供了一种电源管理装置，其包括：第一供电模块，包括外部供电端口，配置来通过连接到所述外部供电端口的外部电源，向电子设备供电；第二供电模块，配置来通过加载到所述第二供电模块中的充电电池或非充电电池，向电子设备供电；确定模块，配置来确定所述第一供电模块和/或所述第二供电模块的状态，以及管理模块，配置来根据所确定的状态确定通过所述第一供电模块或所述第二供电模块向电子设备供电。

本发明的另一方面还提供了一种电子设备，其包括如上文所述的电源管理装置。

本发明的又一方面还提供了一种用于由电源管理装置执行的向电子设备供电的方法，所述电源管理装置包括第一供电模块和第二供电模块，其中所述第一供电模块包括外部供电端口，该外部供电端口配置来通过连接到所述外部供电端口的外部电源，向电子设备供电，其中所述第二供电模块配置来通过加载到所述第二供电模块中的充电电池或非充电电池，向电子设备供电，该方法包括如下步骤：确定第一供电模块和/或所述第二供电模块的状态，以及根据所确定的状态确定通过所述第一供电模块或所述第二供电模块向电子设备供电。

附图说明

图1示出了本发明的一个示例性实施例的电源管理装置的结构框图。

图2示出了根据本发明的电源管理装置的一个替代实施方式的示意图。

图3示出了根据本发明的由电源管理装置执行的向电子设备供电的方法的示意性流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。图1示出了本发明的一个示例性实施例的电源管理装置100的结构框图。该电源管理装置100包括第一供电模块101和第二供电模块102。电子设备可通过第一供电模块101或者第二供电模块102而提供电力。

第一供电模块101包括外部供电端口(未示出)，该外部供电端口能够通过相应的充电器和/或适配器而连接到外部电源103，以通过外部电源103向电子设备供电。该外部供电端口优选地是适合于连接到usb充电器的端口，例如能够匹配苹果公司产品和或安卓系列产品的端口。采用适合于连接到通用usb充电器的外部供电端口带来了这样的优势，使得该外部供电端口具有较好的通用性，从而能够使用常见的手机或者平板的充电器来为该电子设备供电。

第二供电模块102配置为通过加载到其中的电池104来向电子设备供电。在根据本发明的一个实施例中，充电电池和非充电电池中的任意一种都可加载到第二供电模块102中，来为电子设备供电。可选地，充电电池可以是锂离子充电电池、镍氢电池、镍镉电池、铅酸电池中的任意一种；非充电电池可以是市场上容易获得的aa电池、aaa电池、纽扣电池中的任意一种。在根据本发明的一个实施例中，充电电池是锂离子充电电池，以提供良好的充电效率、安全的充电性能、以及较长的使用寿命。

第二供电模块102包括一个或多个电池仓，用于将充电电池或非充电电池容纳在电源管理装置100中。在优选的实施例中，第二供电模块102仅包括一个电池仓，该电池仓可以用于容纳充电电池或者非充电电池。在这样的实施例中，电池仓设计为适合于能够提供所需电压的一个或多个非充电电池的形状，以将该一个或多个非充电电池牢固地保持在该一个电池仓中。可选地，将专用充电电池的形状设计为与该一个或多个非充电电池的总体形状保持一致，以使得该电池仓能够将所设计的专用充电电池牢固地保持在该电池仓中。替代地，可以采用与非充电电池(例如aa电池)的形状类似的、市场上易获得的充电电池(例如，类似aa电池形状的充电电池)，并且该充电电池的数量与采用的非充电电池的数量相同。替代地，还可以采用与该一个或多个非充电电池形状不相同的充电电池容纳于该一个电池仓中；在这样的实施例中，电池仓中包括用于固定该充电电池的固定装置，该固定装置包括但不限于，弹簧、凸片、以及能够将该充电电池固定在电池仓中的任意装置。然而，在替代的实施例中，第二供电模块102可包括两个电池仓，分别用于容纳充电电池和非充电电池。

在电池仓中，具有能够与充电电池连接以将电力从充电电池传递到电子设备的第一端口、和能够与非充电电池连接以将电力从非充电电池传递到电子设备的第二端口。第一端口和第二端口可以是相同的端口，安装在电池仓中的不同电池类型的电池使能该端口中的相应的引脚，从而通过适当的电路将电力传递至电子设备。替代地，第一端口和第二端口是不同的端口，安装在电池仓中的不同类型的电池通过不同的端口将电力传递至电子设备。

继续参考图1，电源管理装置100还包括确定模块105和管理模块106。确定模块105用于确定第一供电模块101的状态和/或第二供电模块102的状态，而管理模块106则根据确定模块105所确定的第一充电模块101和第二充电模块102的状态，来确定电子设备的供电模式。

具体地，确定模块105确定第一供电模块101中的外部供电端口是否连接到外部电源，并且确定第二供电模块102中是否装载有充电电池和/或非充电电池。特别地，确定模块105可根据从第一充电模块101接收的信号和从第二充电模块102接收的信号，分别确定第一充电模块101与外部电源103的连接状态、以及确定第二充电模块102中的电池装载状态。

当确定模块105确定第二充电模块102中装载有电池时，确定模块105还用于判断装载到第二供电模块102中的电池的类型，即判断装载到第二供电模块102的电池仓中的电池是充电电池还是非充电电池。在优选的实施例中，确定模块105对电池类型的判断过程可通过设置在充电电池上的特定端子来实现。具体地，该特定端子通过布置在与充电电池连接以将电力从充电电池传递到电子设备的第一端口中的特定引脚，将电池类型指示信号发送至确定模块105，以通过确定模块105确定电池的类型。在一个可选的实施例中，第一端口中布置有充电电池数据信号(hqd)通讯端子，以将指示充电电池类型的信号发送至确定模块105，并通过确定模块105确定电池的类型。在可选的实施例中，电池仓中还布置有电压信号端子，以将电池电压的信号发送给确定模块105，从而通过检测布置在电池仓中的电池的电压来确定电池的类型。

在确定模块105确定了第一供电端口101和第二供电端口102的连接状态，和/或确定了装载到第二供电模块102中的电池的类型后，管理模块106根据确定模块105确定的信息来配置电子设备的供电模式。具体地，管理模块106基于从确定模块105接收的数据信号，来配置电子设备的供电模式。

当确定模块105确定第一供电模块101中的外部供电端口已经连接到外部电源103时，则无论第二供电模块102中是否装载有充电电池和/或非充电电池，管理模块106都将电源管理装置100的工作模式设定为通过第一供电模块101为电子设备供电，即通过连接到外部供电端口的外部电源103为电子设备供电。当确定模块105确定第一供电模块101中的外部供电端口未连接到外部电源103，但是确定第二供电模块102中装载有充电电池和/或非充电电池，则无论第二供电模块102中装载的电池为充电电池还是非充电电池，都由第二充电模块供电，即，通过装载在第二充电模块102中的电池104向电子设备供电。

当确定模块105确定第一供电模块101中的外部供电端口连接到外部电源103，并且确定第二供电模块102中已经加载了电池时，确定模块105还可进一步地确定装载在第二供电模块102中的电池的类型，并且管理模块106可基于确定的电池的类型来决定是否通过外部电源103对装载在第二供电模块102中的电池进行充电。具体地，当确定模块105确定第一供电模块101中外部供电端口已经连接到外部电源103，并且第二供电模块102中加载了非充电电池时，则管理模块106基于确定模块105所确定的信息，指示第一供电模块101不向该非充电电池充电。当确定模块105确定第一供电模块101中的外部供电端口已经连接到外部电源103，并且第二供电模块102中加载了充电电池时，则管理模块106激活充电电路，使得充电电路以适当的方式对装载在第二充电模块102中的充电电池进行充电。在电子设备的工作过程中，使用外部电源103同时为电子设备供电以及为充电电池充电，提高了电子设备的工作效率和使用的便利性；操作者无需将充电电池从电子设备中取出、并使用专用的充电器对该充电电池进行充电，而是可以在使用外部电源103对电子设备供电的同时，对充电电池进行充电。

确定模块105还可用于确定装载在第二充电模块102中的电池的电压和/或电量。当确定模块105确定第一供电模块101已经连接到外部电压103，并且第二供电模块102中装载有充电电池时，管理模块106基于确定模块105确定的充电电池的电压和/或电量，而配置充电电路的操作。当充电电池的电压和/或电量低于某一阈值时，管理模块106指示充电电路对充电电池进行充电；当充电电池的电压和/或电压高于某一阈值时，管理模块106指示充电电路不对充电电池进行充电。该阈值可以是充电电池标称电压和/或电量的某一比例，例如但不限于85％、90％、95％。该阈值的设置有助于避免在电子设备偶尔使用时对充电电池的反复充放电电，从而有助于延长充电电池的寿命。

此外，当管理模块105基于确定模块104所确定的信息，通过外部电源对充电电池充电时，确定模块104还基于从第一供电模块101接收的指示外部电源供电能力的信息、而确定充电电路的充电电流和/或充电电压。在一个可选的实施例中，充电电路的充电电流可以根据确定模块104确定的外部电源供电能力的大小，而选择500ma或是1a的充电电流。

在本文描述的实施例中，以及在图1示出的框图中，确定模块105和管理模块106分别使用各自单独的附图标记和框图表示。然而，在实施本发明的具体应用中，确定模块105和管理模块106可以分别包括用于实现不同功能的多个不同的子模块，并且该多个不同的子模块的布置组合方式可以根据具体的应用而任意地选择。

例如，确定模块105可以包括用于确定第一供电端口101和第二供电端口102的连接状态的第一确定子模块，以及包括用于确定装载于第二供电端口102中的电池状态(包括电池类型和电池电压和/或电量)的第二确定子模块。例如，管理模块106可以包括基于第一确定子模块确定的连接状态而配置电子设备供电模式的第一管理子模块，以及包括基于第二确定子模块确定的电池状态而配置(为充电电池充电的)充电电路的操作。可选地，第一确定子模块和第二确定子模块布置为一体的组件，第一管理子模块和第二管理子模块布置为一体的组件；替代地，第一确定子模块和第一管理子模块布置为一体的组件，第二确定子模块和第二管理子模块布置为一体的组件。

在替代的实施方案中，确定模块105仅包括单个模块，该单个模块能够实现多个功能，包括确定连接状态以及电池状态，管理模块106也仅包括单个模块，该单个模块能够基于从确定模块105得到的连接状态和电池状态信息而控制供电模式和充电电路的操作。在替代的实施方式中，确定模块105仅包括单个模块、而管理模块106包括多个子模块，或是确定模块105包括多个子模块、而管理模块106包括单个模块。在这样的实施方式中，确定模块105的一个或多个子模块、以及管理模块106的一个或多个子模块的任意组合布置方式也是可能的。

在替代的实施方式中，确定模块105和管理模块106的功能集成在一个一体的电子部件中，例如微控制器(mcu)中。

上述确定模块105和管理模块106的操作可以通过硬件实现，也可以通过由处理器执行的软件模块实现，并且进一步可以通过两者的组合实现。

软件模块可以被布置在任意格式的存储介质中，例如ram(随机访问存储器)、闪存、rom(只读存储器)、eprom(可擦除可编程rom)、eeprom(电可擦除可编程rom)、寄存器、硬盘、可移除盘以及cd-rom。

这种存储介质连接到处理器，使得处理器可以向该存储介质写入信息或从该存储介质读取信息。这种存储介质还可以在处理器中累积。这种存储介质和处理器可以被布置在asic(专用集成电路)中。这种asic可以被布置在确定模块105和管理模块106中。作为分立组件，这种存储介质和处理器可以被布置在确定模块105和管理模块106中。

本发明的实施例提供了一种用于电子设备的电源管理装置，该电源管理装置使得电子设备能够以至少三种供电模式而被供电：(1)通过外部电源供电；(2)通过充电电池供电；(3)通过非充电电池供电。优选地，非充电电池可以是市场上常规可获得的电池，例如，aa电池，aaa电池，纽扣电池等。由于该电子设备同时支持专用的充电电池、以及易获得的非充电电池供电，因此，当外部电源不可用，同时当充电电池电量耗尽的情况下，可以通过易获得的非充电电池为该电子设备供电，避免电子设备无法正常工作的情况。特别地，该电源管理装置基于该电子设备的连接情况(外部电源的连接状态，以及充电电池/非充电电池的连接状态)，灵活地管理该电子设备的供电模式，以实现最佳的供电效果。

图2示出了根据本发明的电源管理装置200的一个替代实施方式的示意图。在图2中示意性地示出了信号流和功率流的方向。

在图2中示出的实施例中，电源管理装置200包括第一供电模块201，第二供电模块202，电源选择模块211，和电池充电模块(包括充电电路213和mcu212)。第一供电模块201和第二供电模块202分别类似于图1中示出的第一供电模块101和第二供电模块202，分别通过外部电源203向电子设备210供电、以及通过电池204向外部电源210供电。

电源选择模块211确定第一供电模块201和第二供电模块202的连接状态，并且基于该确定的连接状态选择用于向电子设备210供电的供电模式。与图1中的实施例相比，电源选择模块211类似于图1中的确定模块105的用于确定第一和第二供电模块101、102的连接状态的第一确定子模块、以及管理模块106的基于所确定的连接状态而配置电子设备供电模式的第一管理子模块的集合。

具体地，电源选择模块211基于从第一供电模块201和第二供电模块202接收的信号确定该两个供电模块的连接状态。当电源选择模块211确定第一供电模块201中的外部供电端口已经连接到外部电源203时，则无论第二供电模块202中是否装载有充电电池和/或非充电电池，电源选择模块211都将电源管理装置200的工作模式设定为通过第一供电模块201为电子设备210供电，即通过连接到外部供电端口的外部电源203为电子设备210供电。当电源选择模块211确定第一供电模块201中的外部供电端口未连接到外部电源203，但是确定第二供电模块202中装载有充电电池和/或非充电电池，则无论第二供电模块202中装载的电池为充电电池还是非充电电池，都由第二充电模块202供电，即，通过装载在第二充电模块202中的电池204向电子设备210供电。

电池充电模块(包括充电电路213和mcu212)确定第一供电模块201和第二供电模块202的连接状态、以及装载在第二供电模块202中的电池204的电池状态(包括电池类型和电压)，并且基于该确定的信息以适当的方式对装载在第二充电模块202中的充电电池进行充电。具体地，参照图2，mcu212从第一供电模块201接收外部电源接入信号，以确定第一供电模块201连接到外部电源203，并且从第二供电模块202接收hdq(充电电池数据信号)，以确定第二供电模块202连接到电池204，并且电池204的类型为充电电池。mcu212还从第二供电模块202接收指示电池204的电压的电池电压信号，并且将该电池电压信号与预定的电压阈值相比较。若接收到的电池204的电池电压信号高于预定的电压阈值，则mcu212不向充电电路213发送充电使能信号，使得充电电路213不向装载在第二供电模块202中的充电电池充电；若接收到的电池204的电池电压信号低于预定的电压阈值，则mcu212向充电电路发送充电使能信号，使得充电电路213向装载在第二供电模块202中的充电电池充电。此外，mcu212还基于接收的外部电源接入信号确定外部电源203的供电能力，从而确定充电电路的充电电流/电压，并且将该充电电流/电压的信息发送至充电电路，以使得充电电路能够以适当的方式(适当的充电电流和/或电压)为充电电池充电。

此外，当mcu212没有从第一供电模块201接收到外部电源接入信号，从而确定第一供电模块201没有连接到外部电压203，或者没有从第二供电模块202接收到hdq，从而确定第二供电模块202没有连接到电池或者连接到非充电电池，则mcu212不向充电电路213发送充电使能信号，使得充电电路213不进行充电操作。这避免了对非充电电池进行充电，从而避免了可能的故障或损坏。

在电子设备210的工作过程中，电源选择模块211持续地检测第一供电模块201和第二供电模块202的连接状态。特别地，电源选择模块211基于第一供电模块201和第二供电模块202的连接状态的变化，而相应地变化充电模式。具体地，在第二供电模块202连接到电池204的情况下，若检测到第一供电模块201与外部电源203的连接从闭合变化到断开，则电源选择模块211立即地将外部电源供电切换到电池供电；若检测到第一供电模块201与外部电源203的连接从断开变化到闭合，则电源选择模块211立即地将供电模式从外部电源供电切换到电源供电。在供电模式的切换过程中，没有电力切断，以保持电子设备210持续地被供电，而避免频繁的开断操作对电子设备210的损坏。相反地，在第一供电模块201连接到外部电源203的情况下，第二供电模块202和电池204的连接状态不影响电子设备210的供电模式。

图3示出了根据本发明的实施例的、由电源管理装置执行的向电子设备供电的方法300的示意性流程图。该电源管理装置包括第一供电模块和第二供电模块。电子设备可通过第一供电模块或者第二供电模块而提供电力。本发明的实施例所述的向电子设备供电的方法300可由根据本发明的电源管理装置，诸如上文所述的电源管理装置100或200，来执行。因此，在此仅描述该方法的重点内容，对于电源管理装置本身则不进行详细描述。

方法300包括：确定第一供电模块和/或第二供电模块的连接状态的步骤301，以及基于所确定的状态来确定第一供电模块或是第二供电模块向电子设备供电的供电模式的步骤302。

在步骤301中，电源管理装置确定第一供电模块和/或第二供电模块的连接状态。具体地，在步骤301中，电源管理装置基于从第一供电模块接收的信号而确定第一供电模块中的外部供电端口是否连接到外部电源，并且基于从第二供电模块接收的信号而确定第二供电模块中是否装载有充电电池和/或非充电电池。

在步骤302中，电源管理装置基于在步骤301中确定的第一供电模块和/或第二供电模块的连接状态，而确定具体的供电模式。具体地，当第一供电模块中的外部供电端口已经连接到外部电源时，则无论第二供电模块中是否装载有电池，都通过第一供电模块为电子设备供电。当第一供电模块中的外部供电端口未连接到外部电源，但是第二供电模块中装载有电池时，则不论第二供电模块中装载的电池类型为何，都由第二充电模块供电。

在步骤301中，当确定第二充电模块中装载有电池时，则判断装载到第二供电模块中的电池的类型。在优选的实施例中，对电池类型的判断可通过设置在充电电池上的特定端子发送至确定模块的信号来实现。具体地，该特定端子通过布置在与充电电池连接以将电力从电充电电池传递到电子设备的第一端口中的特定引脚，将电池类型指示信号发送至确定模块，以通过确定模块确定电池的类型。在一个可选的实施例中，第一端口中布置有充电电池数据信号(hdq)通讯端子，以将指示充电电池类型的信号发送至确定模块，从而通过确定模块确定电池的类型。在可选的实施例中，电池仓中还布置有电压信号端子，以将电池电压的信号发送给确定模块，从而基于电压信号确定电池的类型。

当在步骤301中确定了第一供电端口和第二供电端口的连接状态，和/或确定了装载到第二供电模块中的电池的类型后，在步骤302中，则根据确定的信息来配置电子设备的供电模式。具体地，在步骤302中，管理模块基于从确定模块接收的数据信号，来配置电子设备的供电模式。

在步骤301中，当确定第一供电模块中的外部供电端口连接到外部电源，并且确定第二供电模块中已经加载了电池时，还确定装载在第二供电模块中的电池的类型。相应地，在步骤302中，基于确定的电池的类型来决定是否通过外部电源对装载在第二供电模块中的电池进行充电。具体地，当第一供电模块中外部供电端口已经连接到外部电源，并且第二供电模块中加载了非充电电池时，则第一供电模块不向该非充电电池充电。当第一供电模块中的外部供电端口已经连接到外部电源，并且第二供电模块中加载了充电电池时，则激活充电电路，使得充电电路以适当的方式对装载在第二充电模块中的充电电池进行充电。在电子设备的工作过程中，使用外部电源同时为电子设备供电以及为充电电池充电，提高了电子设备的工作效率和使用的便利性；操作者无需将充电电池从电子设备中取出、并使用专用的充电器对该充电电池进行充电，而是可以在使用外部电源对电子设备供电的同时，对充电电池进行充电。

在步骤301中，当确定装载在第二供电模块中的电池为充电电池时，还确定装载在第二充电模块中的电池的电压和/或电量。相应地，在步骤302中，基于确定的电池电压和/或电量来确定充电电路的操作。具体地，当第一供电模块已经连接到外部电源，并且第二供电模块中装载有充电电池时，则基于确定的充电电池的电压和/或电量，而配置充电电路的操作。当充电电池的电压和/或电量低于某一阈值时，充电电路对充电电池进行充电；当充电电池的电压和/或电压高于某一阈值时，充电电路不对充电电池进行充电。该阈值可以是充电电池标称电压和/或电量的某一比例，例如但不限于85％、90％、95％。该阈值的设置有助于避免在电子设备偶尔使用时对充电电池的反复充电，从而有助于延长充电电池的寿命。

此外，在第一供电模块连接到外部电源、第二供电模块中装载有充电电池、充电电池的电压/电量低于阈值，从而外部电源对充电电池进行充电的情况下，该方法300还包括基于从第一供电模块接收的、指示外部电源供电能力的信息，而确定充电电路的充电电流和/或充电电压的步骤。在一个可选的实施例中，充电电路的充电电流可以根据外部电源供电能力的大小，而选择快速充电或者慢速充电的充电电流。

因此，通过使用上述实施例详细解释了本发明；然而，本领域技术人员应清楚本发明不限于在理解释的实施例。本发明在不背离由权利要求限定的本发明的范围的情况下可以被实现为校正的、修改的模式。因此，说明书的描述仅意图解释示例，并且不对本发明施加任何限制含义。