消费性电子装置、电池模块及消费性电子装置的低温启动方法 |
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申请号 | CN202211287635.5 | 申请日 | 2022-10-20 | 公开(公告)号 | CN117954738A | 公开(公告)日 | 2024-04-30 |
申请人 | 神基科技股份有限公司; | 发明人 | 李垂宪; 章晋荣; | ||||
摘要 | 一种消费性 电子 装置,包含 电池 模 块 及系统芯片。电池模块包含电池芯、加热器、电池管理 电路 及 电连接器 。加热器位于电池芯旁,并用以对电池芯加温。电池管理电路耦接电池芯及加热器。电连接器包含信息传输 接口 及电源信息传输接口。数据信息传输接口耦接电池管理电路,而电源信息传输接口耦接电池芯。系统芯片耦接数据信息传输接口,并用以经由数据信息传输接口接收来自电池管理电路的电池信息。于电池信息中的电池 温度 低于第一 阀 值时,系统芯片经由数据信息传输接口发出启动 信号 至电池管理电路,使电池管理电路根据启动信号启动加热器。 | ||||||
权利要求 | 1.一种消费性电子装置,其特征在于,包含: |
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说明书全文 | 消费性电子装置、电池模块及消费性电子装置的低温启动方法 技术领域[0001] 本发明涉及电子领域,尤其涉及一种消费性电子装置、电池模块及消费性电子装置的低温启动方法。 背景技术[0002] 目前消费性电子装置通常使用锂电池,其具有容量大、高密度、体积小的优点,而广泛应用在手机、平板电脑、笔记型电脑等消费性电子装置。然而,在低温下,电池内部的电解液黏度,会随着温度降低而增加,锂离子移动因而受阻,使得电池在低温的放电效能变差。例如,以电容量4990mAh、放电截止电压(Cut‑off discharge voltage)3.0V为例,在摄氏23度时,电池蓄电量为100%。在摄氏‑10度,仅剩下60%的电量。而以0.2C对电池抽载,在摄氏‑21度仅剩下50%。以用0.5C对电池抽载,在摄氏25度时,电池约两小时后电压降到3V,但在摄氏‑21度时,电池几乎无法维持3.0V的电压输出。 [0003] 因此,这对于消费性电子装置在低温下的应用非常不利,待机、使用的时间大幅地缩短,在低的温度下,电量消耗更剧,紧急状况甚至无法开启,而大幅地影响了消费性电子装置的功能。 [0004] 虽然目前已有通过加热器的方式来处理,来改善电解液的流动性,若是设置在消费性电子装置内部设置加热器,为了致动加热器,在电路及传输规格需要大幅的变动,而若是通过外加式的加热器,可能需要随身携带加热器及电源等,在携带上相对不便。 发明内容[0005] 在一实施例中,一种消费性电子装置,其包含电池模块及系统芯片。电池模块包含电池芯、加热器、电池管理电路及电连接器。加热器位于电池芯旁,并用以对电池芯加温。电池管理电路耦接电池芯及加热器。电连接器包含信息传输接口及电源传输接口。信息传输接口耦接电池管理电路,而电源传输接口耦接电池芯。系统芯片耦接信息传输接口,并用以经由信息传输接口接收来自电池管理电路的电池信息。其中,于电池信息中的电池温度低于第一阀值时,系统芯片经由信息传输接口发出启动信号至电池管理电路,以使电池管理电路根据启动信号启动加热器。 [0006] 在一些实施例中,信息传输接口包括存在接脚及数据接脚。存在接脚耦接电池管理电路与系统芯片,以输出电池存在信号给系统芯片。数据接脚耦接于电池管理电路与系统芯片之间,以输出电池信息给系统芯片。 [0007] 在一些实施例中,消费性电子装置更包含供电电路。供电电路电性连接系统芯片,用以供电给系统芯片及该电源传输接口。电池模块为可拆式电池。系统芯片更经由存在接脚接收电池存在信号至电池管理电路,并在检测到电池存在信号时,判定电源传输接口电性连接供电电路。 [0008] 在一些实施例中,电池管理电路更包含电池管理芯片及电源开关。电池管理芯片耦接数据接脚,并用以根据电池芯的状态生成电池信息。电源开关耦接存在接脚,且耦接在电池芯与加热器之间。于此,电源开关用以响应启动信号导通电池芯与加热器,以启动加热器。 [0009] 在一些实施例中,电池管理电路更包含位准电路,耦接存在接脚,以将存在接脚的位准拉至既定电位。 [0010] 在一些实施例中,第一阀值为摄氏‑10至0度。 [0011] 在一些实施例中,加热器启动后,系统芯片更经由数据接脚再次接收来自电池管理电路的电池信息。当再次接收的电池信息中的电池温度高于第二阀值时,系统芯片经由存在接脚传送停止信号至电池管理电路,以使电池管理电路根据停止信号停止加热器。 [0012] 在一些实施例中,第二阀值是摄氏10至25度。 [0013] 在一实施例中,一种电池模块,其包含电池芯、加热器、电池管理电路、电连接器及电池管理电路。电池芯用以储存电力。加热器位于电池芯旁,并用以对电池芯加温。电池管理电路耦接电池芯及加热器。电连接器包含存在接脚、数据接脚及电源接脚。存在接脚耦接电池管理电路,用以接收启动信号。数据接脚耦接电池管理电路,用以输出电池信息。电源接脚耦接电池芯,用以输入及输出电力。电池管理电路电性耦接电池芯、加热器及数据接脚,并用以根据电池芯的状态生成电池信息其中,电池管理电路更用以根据启动信号启动加热器。 [0014] 在一些实施例中,电池模块更包含电池管理芯片及电源开关。电池管理芯片耦接数据接脚,并用以根据电池芯的状态生成电池信息。电源开关耦接存在接脚,且耦接在电池芯与加热器之间,电源开关用以响应启动信号导通电池芯与加热器,以启动加热器。 [0015] 在一实施例中,一种消费性电子装置的低温启动方法,其包含:经由电池模块的数据接脚接收电池模块的电池信息;比较电池信息中电池温度与第一阀值;当电池温度低于第一阀值时,经由存在接脚发出启动信号给电池模块,以启动电池模块内建的加热器;经由数据接脚再次接收电池模块的电池信息;以及于再次接收的电池信息的电池温度高于第一阀值时,在电池模块的供电下进行消费性电子装置的开机程序。 [0016] 在一些实施例中,第一阀值为摄氏‑10至0度。 [0017] 在一些实施例中,消费性电子装置的低温启动方法更包含:在经由电池模块的数据接脚接收电池模块的电池信息之前,检测来自存在接脚的电池存在信号。 [0018] 在一些实施例中,消费性电子装置的低温启动方法更包含:加热器启动后,再次经由电池模块的数据接脚接收电池模块的电池信息;比较电池信息中电池温度与第二阀值;以及当再次接收的电池信息中的电池温度高于第二阀值时,经由存在接脚传送停止信号至电池管理电路,以使电池管理电路根据停止信号停止加热器。更详细地,在一些实施例中,第二阀值是摄氏10至25度。 [0019] 如同前述的实施例可以理解的是,通过系统芯片及电池模块之间现有的信息传输接口进行双向传输,可以在符合原先设计的电池模块的输出/输入接口的规格下达到加热器的启动控制,而无须更动规格,或是利用外部加热的方式对整个电池模块进行加热来提升电池芯的温度。 附图说明[0021] 图1为一实施例的消费性电子装置的方框方框示意图。 [0022] 图2为图1中的电池模块的一示范例的立体图。 [0023] 图3为一实施例的电池模块的电路图。 [0024] 图4为一实施例的消费性电子装置的低温启动方法的流程图。 [0025] 其中,附图标记 [0026] 1:消费性电子装置 [0027] 10:电池芯 [0028] 20:加热器 [0029] 30:电池管理电路 [0030] 35:电路板 [0031] 40:电连接器 [0032] 41:存在接脚 [0033] 42:数据接脚 [0034] 421:系统时脉接脚 [0035] 423:系统数据接脚 [0036] 43:电源接脚 [0037] 50:电池管理芯片 [0038] 60:电源开关 [0039] 70:位准电路 [0040] 81:热敏电阻 [0041] 83:保护电路 [0042] 100:电池模块 [0043] 200:系统芯片 [0044] 300:供电电路 [0045] A:启动信号 [0046] D:电池信息 [0047] P:电池存在信号 [0048] S:停止信号 [0049] S1:消费性电子装置的低温启动方法 [0050] S10:电源接脚是否连接供电电路? [0051] S15:发出通知信息 [0052] S20:经由数据接脚接收电池模块的电池信息 [0053] S30:比较电池信息中电池温度是否低于第一阀值? [0054] S40:经由存在接脚启动电池模块内建的加热器 [0055] S50:在电池模块的供电下进行消费性电子装置的开机程序 [0056] S60:比较电池信息中电池温度是否高于第二阀值? [0057] S70:经由存在接脚停止加热器 具体实施方式[0058] 下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述: [0060] 图1为一实施例的消费性电子装置的方框示意图。图2为图1中的电池模块一示范例的立体图。图3为一实施例的电池模块的电路图。如图1至图3所示,消费性电子装置1包含电池模块100及系统芯片200。电池模块100包含电池芯10、加热器20、电池管理电路30及电连接器40。加热器20位于电池芯10旁,并用以对电池芯10加温。在此,图2所显示是将加热器20包覆于电池芯10的外部,然而,这仅为示例,而非用以限制。举例来说,因应实际需求,加热器20亦可是直接贴附于电池芯10的上表面或下表面。 [0061] 电池管理电路30耦接电池芯10及加热器20。电连接器40包含信息传输接口及电源传输接口。信息传输接口包含存在接脚41,以及一个或多个数据接脚42(例如,系统时脉接脚421、系统数据接脚423等)。存在接脚41及数据接脚42耦接电池管理电路30。电源传输接口包含一对电源接脚43(例如,正电接脚及负电接脚)。在此,图1中仅会出单一电源接脚43及单一数据接脚42以利于理解。电源接脚43耦接电池芯10。系统芯片200耦接存在接脚41及数据接脚42,经由数据接脚42接收来自电池管理电路30的电池信息D。当于电池信息D中的电池温度低于第一阀值时,系统芯片200经由存在接脚41发出启动信号A至电池管理电路30,以使电池管理电路30根据启动信号A启动加热器20。 [0062] 如此,通过系统芯片200及电池模块100之间现有的信息传输接口进行双向传输,可以在符合原先设计的电池模块100的输出/输入接口的规格下达到加热器20的启动控制,而无须更动规格,或是利用外部加热的方式对整个电池模块100进行加热来提升电池芯10的温度。 [0063] 再次参阅图1,消费性电子装置1更包含供电电路300。供电电路300电性连接系统芯片200,并用以供电给系统芯片200。换言之,供电电路300可经由电源接脚43抽取电池芯10储存的电源,并据以调整成系统芯片200所需位准的电源并供应给系统芯片200。 [0064] 在一些实施例中,电池模块100为一可拆式电池,即其为可拆式地组装在消费性电子装置1的主体上。于此,系统芯片200更经由存在接脚41确认电池模块100是否组装在消费性电子装置1的主体上,即判断电源接脚43是否电性连接供电电路300。于电池模块100组装在消费性电子装置1的主体上时,存在接脚41会输出电池存在信号P,因此,系统芯片200可经由检测来自存在接脚41的电池存在信号P来判断电源接脚43连接供电电路300。也就是说,当系统芯片200检测到电池存在信号P时,系统芯片200即可据以判定电源接脚43与供电电路300已电性连接。 [0065] 在一些实施例中,电池管理电路30可更包含位准电路70。位准电路70用以将存在接脚41的位准拉至既定电位(即电池存在信号P)。在一些实施例中,位准电路70可包含耦接在存在接脚41与接地之间的阻抗元件。其中,此阻抗元件可为一电阻。更具体地,当检测到来自存在接脚41的电池存在信号P,即,判断电源接脚43电性连接供电电路300时,电池管理电路30通过位准电路70切换存在接脚41的电压为低电压位准,切换存在接脚41为输出模式。 [0066] 再次参阅图1及图2,电池管理电路30更可包含电池管理芯片50及电源开关60。电池管理芯片50耦接数据接脚42,并用以根据电池芯10的状态生成电池信息D。例如,电池管理芯片50通过控制电池芯10的充放电即检测电池芯10的状态来得到电池信息D。例如,电池温度、电量、使用时间等,并经由数据接脚42提供给系统芯片200进行判断。电源开关60耦接存在接脚41,且耦接在电池芯10与加热器20之间。于此,电源开关60会响应启动信号A导通电池芯10与加热器20,以启动加热器20。举例来说,电源开关60常态为关闭(off)。电源开关60受控于启动信号A,即于接收到启动信号A时,电源开关60会从关闭切换为开启(on),而使得电池芯10经由电源开关60电性导通至加热器20,即供电给加热器20。 [0067] 如图3所示,在一实施例中,电池管理芯片50可以利用gauge IC来实现,其通过热敏电阻81来计算电池温度。此外,电池芯10与电源接脚43之间,还可以设置有保护电路83,以避免突波或是过大的电压造成电池芯10的损伤。 [0068] 在一些实施例中,电源开关60可以采用MOS或其他的晶体管开关,系统芯片200通过施加特定位准的电压(即,启动信号A)来开启电源开关60。 [0069] 在一些实施例中,电连接器40、电源开关60、供电电路300更耦接到接地(ground)。 [0070] 再次参见图1及图3,虽然图中未示出,本领域具有通常知识者可以理解的是,数据接脚42的数量可对应于系统规格。以系统芯片200与电池模块100的沟通接口为SM Bus时,数据接脚42可为一对,即系统时脉接脚421及系统数据接脚423。系统芯片200耦接电连接器40的系统时脉接脚421,并经由系统时脉接脚421与外部系统进行系统时脉信号(例如SM Bus clock)的传送。另外,系统芯片200耦接电连接器40的系统数据接脚423,并且经由系统数据接脚423与外部系统进行系统数据信号(例如,SM Bus data)的传送。换言之,电池管理芯片50更接收来自系统芯片200的系统时脉信号及系统数据信号,并据以将检测到的电池模块100的状态转换为系统时脉信号及系统数据信号,再经由系统时脉接脚421及系统数据接脚423传递给系统芯片200。 [0071] 参见图2,电池芯10、电连接器40、电池管理芯片50实际上是安装于电路板35上,并封装成一可拆式电池。供电电路300及系统芯片200则是形成在消费性电子装置1主机板上并通过对应的电连接器40电性连接可拆式电池的电连接器40。 [0072] 在一些实施例中,系统芯片200更经由数据接脚42再次接收来自电池管理电路30的电池信息D,当再次接收的电池信息D中的电池温度高于第二阀值时,系统芯片200经由存在接脚41传送停止信号S(如,停止输出启动信号A)至电池管理电路30,以使电池管理电路30根据停止信号S停止加热器20。举例来说,当系统芯片200未输出启动信号A时,存在接脚 41的位准因位准电路70而被下拉至第一电位。此时,电源开关60的控制端因耦接存在接脚 41而为第一电位,以致于电源开关60的状态因第一电位而为关闭。当系统芯片200输出具有第二电位的启动信号A时,存在接脚41的位准因启动信号A而被上拉至第二电位。此时,电源开关60的控制端因耦接存在接脚41亦由第一电位上升为第二电位,以致于电源开关60的状态由关闭切换为开启。换句话说,启动信号A与停止信号S可分别为第二电位与第一电位,且第二电位大于第一电位。 [0073] 在一些实施例中,第一阀值为摄氏‑10至0度,较佳地为‑5至0度;第二阀值是摄氏10至25度,较佳地为15至23度。但这仅为示例,而非用以限制,实际上可以考量消费性电子装置1的种类、电池容量、使用环境来进行调整或设定。 [0074] 图4为一实施例的消费性电子装置的低温启动方法的流程图。如图4所示,同时参考图1,消费性电子装置的低温启动方法S1包含:步骤S20,经由电池模块100的数据接脚42接收电池模块100的电池信息D;步骤S30,比较电池信息中电池温度与第一阀值;当电池温度低于第一阀值时,进入步骤S40,切换存在接脚41为输出,经由数据存在接脚41发出启动信号A给电池模块100,以启动电池模块100内建的加热器20;若是电池温度高于第一阀值时、或是经由数据接脚42再次接收电池模块100的电池信息D中的电池温度高于第一阀值时,进入步骤S50,在电池模块100的供电下进行消费性电子装置1的开机程序。 [0075] 更详细地,在步骤S40中,启动信号A可以为脉冲宽度调变信号(PWM),在一些实施例中,还可以依据电池温度调整脉冲调变信号(PWM)的输出比。例如,脉冲调变信号的输出比与电池摄氏温度成正比,且输出比为正值,在一些实施例中,输出比alpha(α)为(电池摄氏温度/‑29),且0<α<1。 [0076] 在一些实施例中,消费性电子装置的低温启动方法S1,在步骤S20之前更包含:步骤S10,系统芯片200检测来自存在接脚41的电池存在信号P,确认电池模块100的电源接脚43是否电性连接供电电路300。系统芯片200若是持续未检测电池存在信号P判断电源接脚 43未电性连接供电电路300时,则进入步骤S15,发出通知信息,例如,在显示屏幕上呈现电池未电性连接的信息。 [0077] 在一些实施例中,消费性电子装置的低温启动方法,在步骤S40之后,更回到步骤S20,再次经由电池模块100的数据接脚42接收电池模块100的电池信息D;步骤S60,比较电池信息D中电池温度与第二阀值;以及当再次接收的电池信息D中的电池温度高于第二阀值时,进入步骤S70,经由存在接脚41传送停止信号S至电池管理电路30,以使电池管理电路30根据停止信号停止加热器20。 [0078] 综上所述,消费性电子装置1通过系统芯片200及电池模块100之间现有的信息传输接口进行双向传输,可以在符合原先设计的电池模块100的输出/输入接口的规格下达到加热器20的启动控制,而无须更动规格,或是利用外部加热的方式对整个电池模块100进行加热来提升电池芯10的温度。 |