[發明專利]多節電池芯管理系統

有效

• 申請號: 200910225550.2
• 申請日: 2009-11-30
• 公開（公告）號: CN102082446A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: 許宏安;薛宗良
• 申請（專利權）人: 新德科技股份有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02H7/18
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 任默聞

技術領域

本發明是有關于一種電池剩余電量管理架構，特別是有關于一種適用于多節電池芯的電池(battery?with?multi?cells)剩余電量管理系統。

背景技術

電池可說是一切便攜式電子裝置動力來源，例如：移動電話、筆記本電腦、個人數字助理、隨身聽等等，皆有賴電池提供電力。但畢竟電池只是一種蓄積電量的裝置，便攜式電子裝置使用時就消耗電池的電能。當便攜式電子裝置被開啟以使用時，電池電力就會持續被消耗直至該便攜式電子裝置被關閉或者剩余的電能不足以驅動該裝置時，便攜式電子裝置就會被強迫關閉。后者所表示意義是儲存于電池內的電力低于一臨界值。一般而言，不管以環保考量，或者以長時間總平均成本思考，便攜式電子裝置多會采取電池再充電的方式，將原來耗損的電能補充回來。

一電池管理程序良好的電池通?？杀恢貜统潆姅蛋俅危踔吝_數千次。另一方面，由于電池的續航力也常被來評斷筆記本電腦的好壞，因此，多數的筆記本電腦不但要求單一電池芯本身的電池容量要高，更要求一個電池包包括有不只一節的電池芯，例如至少二節甚至四節或六節的電池芯。如此一來，由于每節電池芯本身所含化學性質及在電池包的相對位置都可能使每節電池芯電量的消耗有所差異，因此，電池的管理就相對要比只有單節電池芯來得更復雜。

請參見圖1所示的多節電池芯電量管理架構的電池包及筆記本電腦相對關系的示意圖。圖1中的電池包10包括了多節電池芯15，電池保護電路20，電池特性檢測模塊25，電池電量計算模塊30(gauge)，從SMBus(System?Management?Bus，系統管理總線)控制器40s、P+及P-。其中，P+及P-是電池包提供給筆記本電腦50的電源線，或者筆記本電腦50經上述電源線對電池包充電。電池保護電路20包括過充電比較器，過放電比較器、過電流比較器及MOS?FET等(未圖示)，而電池特性檢測模塊25則包括非電性檢測模塊25a與電性檢測模塊25b。非電性檢測模塊25a如電池芯表面溫度檢測，而電性檢測模塊25b則是電池芯15的充、放電電流及每節電池芯電壓的檢測。而電池容量計算模塊30則包括一微處理器，微處理器以電池特性檢測模塊25輸出的電壓數據、電流數據、溫度數據為依據，由微處理器的只讀存儲器或其它電可擦寫可編程只讀存儲器(EEPROM)或快閃存儲器存放的程序計算出電池芯15的剩余電量。至于從SMBus控制器40s則是一種通信接口，藉以和使用該電池包的便攜式電子裝置，如筆記本電腦50通信。

另一方面，筆記本電腦50對應于電池包10的部分則包括了主SMBus控制器40m和嵌入控制器(embedded?controller；在此及以后稱為EC)45。其中主SMBus控制器40m和從SMBus控制器40s顧名思義，二者有主從(master-slave)關系。主SMBus控制器40m具有主動對從SMBus控制器40s詢電量數據能力，而從SMBus控制器40s則是被動回應。

對筆記本電腦50而言，EC?45是內建于鍵盤控制器內。不同于桌上型電腦，筆記本電腦的鍵盤控制器包括了一微處理器，結合主SMBus控制器40m，可以經由從SMBus控制器40s向電池包要求電池容量的數據。有了EC?45，它不需要占用筆記本電腦50的中央處理單元的資源而可以單獨管理電池的電量，并將電量數據提供給筆記本電腦的作業系統以進行電池電量的監控與管理。

另一種已知多節電池芯電量管理架構，請參見圖2所示的示意圖。

圖2中的電池包210包括了多節電池芯215，電池保護電路220，非電性檢測模塊225a，從SMBus控制器240s。對應的筆記本電腦250端則包括了主SMBus控制器240m和EC及電池電量計算模塊(gauge)230、電性檢測模塊225b。P+及P-，一如上述為電源線。

其中，主SMBus控制器40m和從SMBus控制器40s的主從(master-slave)關系，一如已知圖1的架構，但電性檢測模塊230及電量計算模塊則分別利用筆記本電腦250端鍵盤控制器本身的硬件及EC?230中的固件來完成。電性檢測模塊225b經由多節電池芯215的一端P-及電池保護電路220的輸出端取得多節電池芯215的端電壓，因此，它量測的是整組電池芯的端電壓、充電電流及放電電流，而EC?230的固件并無法管理每一節電池芯。