专利名称：一种控制多电池对便携式设备供电的装置和方法
技术领域：
本发明涉及计算机供电技术，特别是指一种控制多电池对便携式设备供电 的装置和方法。
技术背景随着硬件的更新换代，便携式设备的功耗也不断增加，而电池的持续供电 时间对于便携式设备来说是至关重要的。为了让电池安全工作，系统功耗不应 该超过电池所能提供的功率。电池长时间的大功率放电，温度会迅速升高，在 高温下，电池的活性物质处于亚稳定状态，此时充放电是很不安全的，且经常 性的大功率放电，破坏了电池活性物质的可逆性，这对电池寿命也有不利影响。 便携式设备电源管理方案可以根据用户需要来设定。 一般来说，电池模式 下默认的是系统低功耗^t式，系统性能降低。如果把电池模式下也改成高功耗 模式，系统功耗就可能超过电池最大放电功率，需要进行电池的保护，这是以 牺牲系统性能为代价的。现有解决方案中，是在原有电池的基础上，还在提供一块可以与其他设备 (光驱)互换的备用电池。用户可以同时装备两块电池，轮流使用，延长电池使用时间。但是该方案的缺点是由于两块电池的特性不一定一致，串并联情 况也可能不同，因此该双电池系统同一时刻只有一个电池处于充^L电的状态， 不能同时给一个负载供电。当用户选择高功^^莫式，系统功耗有可能超过电池 所能提供的功率，那么系统就需要根据放电电流和温度通过降低系统功耗来进 行电池的保护，但这样会造成便携式设备性能降低，显然与消费者对画面质量、 音效、运行速度的高要求相违背。 发明内容本发明的目的是提供一种控制多电池对便携式设备供电的装置和方法，用 于解决现有技术中，由于没有实现供电装置中，单电池与多电池自由切换所导 致的便携式设备便携式设备性能降低，损耗电池等缺陷。 一种控制多电池对便携式设备供电的装置，便携式设备中存在电池控制器、至少两个电池，该便携式设备中的全部负载分为至少两个部分；所述电池 中，每一个电池分别与所述负载中对应的一部分负载构成一个供电回路；且每 一个电池同时又与所述全部负载构成供电回路；所述电池控制器控制所述每一 个电池对与该电池构成供电回路的负载供电，或者控制所述每一个电池对所述 全部负载供电。上述装置，其中，所述供电回路中存在场效应管，且每一部分所述负载的 两端各自存在 一组场效应管，所述场效应管用于根据所述电池控制器的控制信 号切换所述供电回if各。上述装置，其中，所述一组场效应管包括两个场效应管，且所述每一组场 效应管中，靠近电池的是充电场效应管，靠近负载的则是放电场效应管。上述装置，其中，当所述供电回路由外部电源供电时，所述充电场效应管 截止，所述放电场效应管导通，该放电场效应管与负载以及所述外部电源构成 供电回路；所述外部电源断开，则电压小的电池被靠近该电池的充电场效应管 中的反向二极管截止与负载之间的供电回路。上述装置，其中，所述电池控制器通过通信总线与所述每一个电池中的电 池管理单元连接；并通过控制总线与每一部分负载两端的所述场效应管连接； 所述电池管理单元分别采集各个电池的固有参数、运行参数，并通过所述通信 总线发送给所述电池控制器；所述电池控制器根据所述参数发出所述控制信 号，该控制信号通过所述控制总线到达场效应管。上述装置，其中，所述通信总线是系统管理总线。上述装置，其中，所述电池为电池A和电池B，并将所述负载分为负载A 和负载B;所述电池A与负载A构成供电回路A，所述电池B与负载B构成 供电回路B;且所述电池A与负载A和负载B构成供电回路C;电池B与负 载A和负载B构成供电回路D。上述装置，其中，便携式设备的功耗高于电池A或电池B的额定供电功 率，则所述电池A、电池B分别对供电回路A、供电回路B供电；便携式设 备的功耗低于电池A、以及电池B的额定供电功率，则由所述电池A、电池B 中的任意一个对对应的供电回路C或者供电回路D供电。
上述装置，其中，所述便携式设备的功耗低于两个电池中任意一个的额定供电功率，则由所述电池A、电池B中使用次数少，或者储备电量大的一个对对应的供电回路供电。上述装置，其中，所述便携式设备中的全部负载按照其额定电压或/和额 定电流分为至少两个部分。一种控制多电池对便携式设备供电的方法，电池控制器读取各个电池中的电池管理单元的参数，并读取便携式设备的供电方案；所述电池控制器根据所 述参数确定供电的电池，并进一步根据所述供电方案确定所述电池对应的供电 回路。上述方法，其中，所述电池控制器在读取各个电池中的电池管理单元的参 数之后，进一步判定该便携式设备中只有一个电池，则直接由该电池对便携式 设备的所有供电回路供电。上述方法，其中，所述电池控制器在读取各个电池中的电池管理单元的参 数之后，进一步判定该便携式设备中有两个电池；则进一步判断系统给出的供 电方案；如果是高功耗方案，则所有电池均对各自对应的供电回路供电；如果 是低功耗方案，则选择符合预定标准的电池对便携式设备的所有供电回路供 电。上述方法，其中，所述供电回路中存在场效应管，当所述供电方案为高功 耗方案时，所述电池控制器对所有场效应管发出控制信号，该控制信号控制所 有电池各自对其对应的供电回路供电。应用本发明的技术，将整个便携式设备的负载从供电回路上分为若干个部 分，对于这若干个部分，既可以由同一个电池对其进行供电，也可以由串并联 情况不同的若干个电池分别对其进行供电，且根据用户选择的电源方案和电池 本身的状态(如使用次数，是否过放电)来合理指定进行供电的电池，有益于 增加电池寿命。
图1为本发明装置结构示意图；图2为本发明控制流程示意图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术特征和实施效果更加清楚，下面将结合附图及具 体实施例对本发明的技术方案进行详细描述。本发明提供的技术方案中，将便携式设备的全部负载按照其电压和电流划分为至少两个部分；同时，至少存在两个电池与所述全部负载形成不同的供电 回路，本发明实施例中以序号或者字母区分各个负载和电池。为了对便携式设备的负载和电池所构成的供电回^^实现合理的布局，将全 部负载按照其额定电压、额定电流以及额定功率等标准分为至少两个部分，将 每一个电池与每一部分负载构成供电回路；并且，每一个电池均可以与全部负 载构成一个完整的供电回路。在本发明的较佳实施例中为了描述的方便，不失 一般性，将全部负载划分为负载A和负载B，同时将供电的电池也分为电池A 和电池B;电池A与负载A构成一个供电回路，由电池A在该供电回路中单 独为负载A提供电力，电池B与负载B构成一个供电回路，由电池B在该供 电回路中单独为负载B提供电力；同时，电池A与负载A和负载B构成一个电池B与负载A和负载B也构成一个完整的供电回5各，由电池B在该供电回 路中单独为负载A和负载B提供电力。对于所述供电回路的具体结构和部件 组成以笔记本型电脑中的供电回路为例进行说明，如图l所示，在供电回路中 为负载A、负载B均设置两组用于切换供电回路导通电流的场效应晶体管(简 称场效应管，FET, Field Effect Transistor),且增加一个电池控制器101 ，与上 述各个FET连接，用于对上述各个供电回路的导通、截止、切换进行控制。 上述各个FET通常固定在主板上，且如果只有两个电池，该电池控制器101 也可以称为双电池控制器。其中，电池控制器101通过通信总线与电池A中的电池管理单元102A、 电池B中的电池管理单元102B连接；所述电池管理单元102A、 102B分别釆 集电池A、电池B的固有参数、运行参数，并通过通信总线发送给电池控制 器101。负载A的两端各有一组FET,用于接收来自电池控制器101的控制信 号，实现对供电回路的导通、截止、切换；每一组FET由两个FET所组成， 其中靠近电池的是充电FET,靠近负载的则是放电FET,如图l所示，每一个 FET均通过控制总线与电池控制器101连接，并接收电池控制器101的所述控
制信号；从左至右，电池A依次与FETll、 FET12、负载A、 FET22、 FET21 连接，构成了电池A对负载A的供电回if各，该供电回路中，FETll、 FET21 是充电FET, FET12、 FET22则是放电FET;从左至右，电池B依次与FET31、 FET32、负载B、 FET42、 FET41连接，构成了电池B对负载B的供电回路， 该供电回路中，FET31、 FET41是充电FET, FET32、 FET42贝'J是放电FET。 需要说明的是，图1中未分别标示出该供电回路的火线、零线。与此同时，电池A进一步还依次与FET31、FET32、负载B、 FET42、 FET41 连接，构成了电池A对负载B的供电回路。电池B进一步还依次与FETll、 FET12、负载A、 FET22、 FET21连接，构成了电池B对负载A的供电回路。以上描述了本发明供电装置的一个具体实施例，该供电装置的工作原理如 下在有来自电脑外部的电力输入时，电池控制器101控制放电FET,即FET12、 FET22,和FET32、 FET42导通，由于外部输入电力的电压通常高于电池A、 电池B提供的电压，因此充电FET，即FETll、 FET21，和FET31、 FET41 中的反向二极管会截止，使得电池A、电池B与各个负载之间均不能形成导 通的供电回3各。当外部输入电力被断开时，整个装置默认的供电方案是低功耗方案，即操 作系统或者是电池控制器101在外部电源断开的瞬间指定特定的电池来提供 电力；如果操作系统或者电池控制器101此时没有指定供电的电池，则由于电 池A、电池B之间存在一个电压差，导致两者中电压大的电池导通了供电回 路，为负载A、负载B提供电力，电压小的电池被自身的充电FET的反向二 极管截止，无法导通供电回路。上述的线路设计可以保证系统在外部电源和内 部电池切换时不会掉电，同时由于使用了反向二极管，电池A、电池B之间 不会存在导通的供电回路，因此，从外部电源断开开始，系统是由电压大的电 池单独供电。仍以只有两个电池的供电装置为例，在无外部电源供电，由操作系统或者 电池控制器101指定提供电力的电池或者是由电压大的电池按照低功耗方案 进行供电之后，可以再次由电池控制器101获取供电方案，并判断该方案是低 功耗方案还是高功耗方案，根据各个电池状态、系统需求、以及用户的设置同 时打开或关闭各个充》文电FET来控制电池A、电池B单独或者同时供电。如 果用户选择高功耗的模式，双电池同时供电；用户选择低功耗模式，贝'j根据电 池状态来判断用哪一个电池供电，通常是由储备电量充足的电池供电；只有一 个电池时，则由该电池供电。如图2所示，是本发明供电控制流程示意图，并 包括以下步骤步骤201.电池控制器101通过通信总线读取各个电池的参数，该参数包 括各个电池的固有参数、工作参数；所述通信总线则可以采用通用的系统管理 总线(SMBUS, System Management BUS)。步骤202.判断便携式设备中有几个电池存在，如果只有一个电池存在， 转步骤207;如果两个电池都存在，则转步骤203。步骤203.进一步判断是否有一个电池储备的电量过低，如果是，转步骤 207，否则转步骤204。步骤204.两个电池都储备有足够的电量，则进一步判断系统或用户给出 的供电方案是高功耗供电，还是低功耗供电；如果是高功耗供电，则转步骤 205，否则转步骤206。步骤205.由电池控制器101对所有供电回路中的各个FET发出控制信 号，该控制信号通过切换FET使得位于供电回路上的FET导通，双电池均为 其各自的供电回路提供电力，参考图1所示，则是双电池供电，即由电池A 对负载A供电，由电池B对负载B供电。步骤206.电池控制器101根据各个电池的具体情况确定供电的电池。例 如，参考两个电池的参数，可以选择让使用次数小的电池供给全部负载，或者 可以选择让储备较多电量的电池供电。步骤207.该电池控制器101切换到一个储备有足够电量的电池，该电池 与所有负载的供电回路中的FET,让该电池为所有负载进行供电。以上描述了本发明的较佳实施例，显而易见，虽然上述实施例仅仅针对两 个供电的电池A和电池B，以及负载A、负载B进行描述；但是，即使对于 更多个电池，以及更多个负载的情况，其供电控制装置的结构，以及该控制装 置的工作原理也是一致的。.应用本发明提供的技术方案，将整个便携式设备的负载从供电回路上分为 若干个部分，对于这若干个部分，既可以由同一个电池对其进行供电，也可以
由串并联情况不同的若干个电池分别对其进行供电。当便携式设备处于高功耗状态时，由上述若干个电池对其每一个负载分别 供电，这样，所有电池同时供电所提供的功率增大，且每个电池的供电功率也 不会超过自身限制，使得系统不再需要以降低便携式设备的工作性能为代价来保护电池；例如， 一台最大功耗100W的笔记本，用两个持续放电能力70W 的6单元(cell)电池，同时供电时可完全可以满足系统持续高功耗工作。又由于 双电池同时供电可以减小每个电池的放电功率，电池温度也不会迅速上升，且 有益于电池的安全性和寿命。由于上述供电控制方法可以写入可编程芯片中嵌 入电池控制器101,也可以作为程序安装在操作系统中，该方法根据用户选择 的电源方案和电池本身的状态(如使用次数，是否过放电)来合理指定进行供电 的电池，有益于增加电池寿命。应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，所有 的参数取值可以根据实际情况调整，且在该权利保护范围内。本领域的普通技 术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离 本发明技术方案的精神范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1. 一种控制多电池对便携式设备供电的装置，其特征在于，便携式设备中存在电池控制器、至少两个电池，该便携式设备中的全部负载分为至少两个部分；所述电池中，每一个电池分别与所述负载中对应的一部分负载构成一个供电回路；且每一个电池同时又与所述全部负载构成供电回路；所述电池控制器控制所述每一个电池对与该电池构成供电回路的负载供电，或者控制所述每一个电池对所述全部负载供电。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述供电回路中存在场效 应管，且每一部分所述负载的两端各自存在一组场效应管，所述场效应管用于 根据所述电池控制器的控制信号切换所述供电回路。
3. 根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述一组场效应管包括两 个场效应管，且所述每一组场效应管中，靠近电池的是充电场效应管，靠近负 载的则是放电场效应管。
4. 根据权利要求3所述的装置，其特征在于，当所述供电回路由外部电 源供电时，所述充电场效应管截止，所述放电场效应管导通，该放电场效应管 与负载以及所述外部电源构成供电回路；所述外部电源断开，则电压小的电池被靠近该电池的充电场效应管中的反 向二极管截止与负载之间的供电回路。
5. 根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电池控制器通过通信 总线与所述每一个电池中的电池管理单元连接；并通过控制总线与每一部分负 载两端的所述场效应管连接；所述电池管理单元分别采集各个电池的固有参数、运行参数，并通过所述 通信总线发送给所述电池控制器；所述电池控制器根据所述参数发出所述控制信号，该控制信号通过所述控 制总线到达场效应管。
6. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述通信总线是系统管理 总线。
7. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述电池为电池A和电池 B,并将所述负载分为负载A和负载B;所述电池A与负载A构成供电回路A，所述电池B与负载B构成供电回 路B;且所述电池A与负载A和负载B构成供电回路C;电池B与负载A和负 载B构成供电回路D。
8. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，便携式设备的功耗高于电 池A或电池B的额定供电功率，则所述电池A、电池B分别对供电回路A、 供电回路B供电；便携式设备的功耗低于电池A、以及电池B的额定供电功率，则由所述 电池A、电池B中的任意一个对对应的供电回路C或者供电回路D供电。
9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述便携式设备的功耗低 于两个电池中任意一个的额定供电功率，则由所述电池A、电池B中使用次 数少，或者储备电量大的一个对对应的供电回路供电。
10. 根据权利要求1至9任意一项所述的装置，其特征在于，所述便携式 设备中的全部负载按照其额定电压或/和额定电流分为至少两个部分。
11. 一种控制多电池对便携式设备供电的方法，其特征在于，电池控制器 读取各个电池中的电池管理单元的参数，并读取便携式设备的供电方案；所述电池控制器根据所述参数确定供电的电池，并进一 步根据所述供电方 案确定所述电池对应的供电回路。
12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述电池控制器在读取 各个电池中的电池管理单元的参数之后，进一步判定该便携式设备中只有一个 电池，则直接由该电池对便携式设备的所有供电回路供电。
13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述电池控制器在读取 各个电池中的电池管理单元的参数之后，进一 步判定该便携式设备中有两个电 池；则进一步判断系统给出的供电方案；如果是高功耗方案，则所有电池均对各自对应的供电回路供电；如果是低 功耗方案，则选择符合预定标准的电池对便携式设备的所有供电回路供电。
14. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述供电回路中存在场效应管，当所述供电方案为高功耗方案时，所述电池控制器对所有场效应管发 出控制信号，该控制信号控制所有电池各自对其对应的供电回路供电。
全文摘要
本发明提供一种控制多电池对便携式设备供电的装置和方法，其中装置包括便携式设备中存在电池控制器、至少两个电池，该便携式设备中的全部负载分为至少两个部分；所述电池中，每一个电池分别与所述负载中对应的一部分负载构成一个供电回路；且每一个电池同时又与所述全部负载构成供电回路；所述电池控制器控制所述每一个电池对与该电池构成供电回路的负载供电，或者控制所述每一个电池对所述全部负载供电。应用本发明提供的上述技术，将整个便携式设备的负载从供电回路上分为若干个部分，对于这若干个部分，既可以由同一个电池对其进行供电，也可以由串并联情况不同的若干个电池分别对其进行供电。
文档编号H01M10/44GK101399450SQ20071017556
公开日2009年4月1日 申请日期2007年9月30日 优先权日2007年9月30日
发明者云 龙 申请人:联想(北京)有限公司;上海联想电子有限公司