基于效率的电池配置制造技术

描述了一种方法，其中移动设备的电子电路系统由可选择地可串联和并联连接的多个电池单元供电。在操作期间测量电路系统的能量利用。基于测量到的能量利用来确定针对电池单元的串联和并联配置的功率效率。基于串联和并联配置中的哪一个被确定在操作期间提供能量利用的更高效率来串联或并联配置电池单元。

Battery Configuration Based on Efficiency

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于效率的电池配置
技术介绍
典型的移动设备由串联连接的数个电池供电。电池的串联连接产生单个电池的倍数的电压。一般使用为移动设备的电子电路供电的电压调节器(例如，开关模式电压调节器)来降低由串联连接的电池提供的电压。调节器输出电压可以大幅低于由电池输出的电压。附图说明下面将参考以下各图来描述各种示例：图1示出依照各种示例的针对串联和并联电池配置的功率效率和功率损耗的图；图2示出依照各种示例的针对在串联和并联电池配置的情况下给定负载的功率效率和功率损耗的图；图3示出依照各种示例的包括基于效率的串联/并联电池配置的移动设备的框图；图4示出依照各种示例的针对电池单元(batterycell)的串联和并联配置的电流、电压和功率效率的图表；图5示出依照各种示例的被可切换地耦合用于串联和并联配置的电池单元的示意图；图6示出依照各种示例的包括基于效率的串联/并联电池配置的移动设备；图7示出依照各种示例的针对电池单元的串联和并联配置的电路中的功率损耗的图；图8示出依照各种示例的控制电池单元的串联和并联配置的电池管理器的框图；以及图9和10示出依照各种示例的基于效率的串联/并联电池配置的方法的流程图。具体实施方式在电子系统中，多种因素影响总体功率效率。电压调节器效率和传导损耗是影响功率效率并且进而影响电池供电系统的操作电池寿命的因素的两个示例。电压调节器效率与调节器输入电压和输出电压中的差异直接相关。该差异越大，调节器电压转换的效率就越低。由于输入到移动设备的电压调节器的电池电压可能是调节器输出电压的许多倍，因此调节器的转换效率可能是次优的，尤其是在调节器输出为轻负荷时。不幸的是，(相对于调节器输出电压)相对低的调节器输入电压的使用不是没有问题。例如，对于低电池电压，产生充电电压所需要的大电压降可能产生不合期望的加热。此外，在较高调节器负载电流下，与较低调节器输入电压相关联的功率损耗可能超过在较高调节器输入电压下的功率损耗，并且传导损耗在较低输入电压的情况下可能较高。本文中公开的功率管理技术通过基于如在设备操作期间测量到的电子设备的功率要求而改变为电子设备供电的电池系统的输出电压来提供电池供电设备中的提高的功率效率。电池系统包括多个电池和可以串联配置电池以提供较高输出电压或并联配置电池以提供较低输出电压的切换电路。在针对在输入电流的范围内的并联和串联电池配置的功率效率方面表征电子设备的各种子系统。使用在给定时间在每一个子系统中流动的电流的测量结果，本文中公开的功率管理系统评估针对串联和并联电池配置的每一个子系统的功率效率，并且根据需要配置电池系统以优化总体功率效率。通过监测设备效率并且确保电池系统被配置成为了得到最高效的输出电压，本文中公开的功率管理系统可以大幅提高电子设备的操作电池寿命。图1示出依照各种示例的针对切换调节器的效率和功率损耗。示出针对数个不同调节器输入电压的效率和损耗。具体地，示出针对单个电池单元(1S)和针对串联的两个(2S)、三个(3S)和四个(S)单元的效率和损耗。图1示出在较低调节器电流输出(即，较低调节器输出负载值)处，由较少的串联电池单元提供的较低输入电压导致比由较高数目的串联电池单元提供的输入电压更好的效率。相应地，在较低调节器电流输出处，针对较低调节器输入电压的功率损耗低于针对较高调节器输入电压的功率损耗。然而，在给定的调节器输出电流102以上，由较多的串联电池单元提供的较高输入电压导致比由较低数目的串联电池单元提供的输入电压更好的效率，并且针对较高调节器输入电压的功率损耗低于针对较低调节器输入电压的功率损耗。图2示出针对从0变动到五安培的输出电流的图1的效率和功率损耗。在图2中，对应于单个电池单元的输出电压提供在大约一安培的调节器输出电流(例如，为可以被视为平均负载的事物供电所需要的电流)下的最高效率和最低损耗。因此，图1和2示出可以通过将为电子设备供电的电池从针对给定电流102以下的电流的并联配置切换到针对给定电流102以上的电流的串联配置来提高功率利用效率。图3示出依照各种示例的包括基于效率的串联/并联电池配置的移动设备300的框图。移动设备300可以是移动计算设备，诸如笔记本计算机、台式计算机、智能电话、电动运载工具或任何其它电池供电设备。移动设备300包括电池单元302、电池管理器304和电路系统306。电池单元302包括可以被可切换地串联或并联配置以提供提高移动设备300的功率效率的电池输出电压的数个电池单元。移动设备300的各种实现方式可以包括2、3、4、5、6或更多个可以被在移动设备300的操作期间可切换地串联或并联配置的电池单元。电池单元302耦合到电路系统306。电路系统306可以包括由电池单元302供电的各种子系统。例如，电路系统306可以包括切换调节器，所述切换调节器接收电池单元302的输出作为输入并且提供为处理器(诸如通用微处理器)、电机或其它电气和电子组件供电的输出电压。电池管理器304耦合到电池单元302和电路系统306。电池管理器304监测电路系统306的功率利用(utilization)并且依照哪一个配置向电路系统306提供导致较高功率效率的输入电压来并联或串联配置电池单元302。当电路系统306在操作时，电池管理器304测量电路系统306的能量利用。电路306中的能量利用的测量是指由电路306使用的电力的测量，并且这样的测量可以通过确定与电路系统306相关联的多种电气参数(例如，电流、功率、电压等)中的任何电气参数的值来执行。例如，电路系统306可以包括测量从为电路系统306供电的切换调节器流出的电流的子电路。给定由电路系统306使用的能量(电流、功率等)的测量结果，电池管理器304针对在由电池单元302的并联配置提供的电压下测量到的能量并且针对由电池单元302的串联配置提供的电压来确定电路系统306的效率。在一些实现方式中，电池管理器304可以通过确定与电路系统306相关联的针对由电池单元302的串联和并联配置提供的电池电压的功率损耗来确定针对给定能量利用的关于电池单元302的串联和并联配置的电路系统306的效率。电池管理器304可以包括在电路系统306的任何数目的测量到的能量值处针对串联和并联电池单元配置的功率损耗值的表格。电池管理器304可以依照哪个配置提供在测量到的能量下的最低功率损耗来串联或并联配置电池单元302。在电池管理器304的各种实现方式中，可以测量电路系统306的能量利用，并且可以在任何时间(例如，周期性地或非周期性地)重新配置电池单元302以提高电路系统306的功率使用效率，并且优化电池单元302的寿命。图4示出依照各种示例的针对电池单元302的串联和并联配置的电流、电压和功率效率的图表。图4的图表示出针对电池单元302的串联配置的电压与电流关系404、针对电池单元302的并联配置的电压与电流关系406、针对电池单元302的串联配置的效率408，以及针对电池单元302的并联配置的效率410。串联和并联效率曲线408和410在电流412的值处交叉。在高于电流412的电流处，电池单元302的串联配置提供更高效率，并且在低于电流412的电流处，电池单元302的并联配置提供更高效率。图4还示出用于当电流增加时从并联电池配置切换本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种移动设备，包括：可选择地可串联和并联连接的多个电池单元；以及耦合到电池单元和移动设备的电路系统的电池管理器，电池管理器要：测量电路系统在操作期间的能量利用；基于测量到的能量利用来确定针对电池单元的串联和并联配置的功率效率；并且基于串联和并联配置中的哪一个在操作期间提供能量利用的更高效率来串联或并联配置电池单元。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种移动设备，包括：可选择地可串联和并联连接的多个电池单元；以及耦合到电池单元和移动设备的电路系统的电池管理器，电池管理器要：测量电路系统在操作期间的能量利用；基于测量到的能量利用来确定针对电池单元的串联和并联配置的功率效率；并且基于串联和并联配置中的哪一个在操作期间提供能量利用的更高效率来串联或并联配置电池单元。2.根据权利要求1所述的移动设备，其中电池管理器要：基于测量到的能量利用来确定针对电池单元的串联和并联配置二者的电路系统的功率损耗；并且基于串联或并联配置中的哪一个在操作期间提供更低的功率损耗来串联或并联配置电池单元。3.根据权利要求1所述的移动设备，其中电路系统包括多个电路，并且电池管理器要：测量每一个电路在操作期间的能量利用；针对每一个电路，基于测量到的能量利用来确定针对电池单元的串联和并联配置的功率效率；生成针对在串联配置中的电池单元的所述电路的功率效率的组合，以及针对并联配置的电池单元的所述电路的功率效率的组合；基于功率效率的组合来确定电池单元的串联还是并联配置提供更高的效率。4.根据权利要求1所述的移动设备，其中电池管理器要：响应于确定电池单元的串联配置提供比电池单元的并联配置高的功率效率来设置电路系统以应用第一功率利用限制；并且响应于确定电池单元的并联配置提供比电池单元的串联配置高的功率效率来设置电路系统以应用第二功率利用限制。5.根据权利要求4所述的移动设备，其中电池管理器要在在电池单元的串联和并联配置之间改变之前设置电路系统以应用功率利用限制。6.根据权利要求1所述的移动设备，其中电池管理器要响应于检测到外部功率源连接到移动设备来串联配置电池单元。7.根据权利要求1所述的移动设备，其中电池管理器要响应于移动设备进入功率节约状态来并联配置电池单元。8.一种方法，包括：利用可选择地可串联和并联连接的多个电池单元为移动设备的电子电路系统供电；测量电路系统在操作期间的能量利用；基于测量到的能量利用来确定针对电池单元的串联和并联配置的功率效率；以及基于串联或并联配置中的哪一个被确定在操作期间提供能量利用的更高效率来串联或并联配置电池单元。9.根据权利要求8所述的方法，其中确定功率效率还包括基于测量到的能量利用来确定...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·帕蒂瓦拉，M·G·雅波里，S·K·古斯塔夫森，
申请(专利权)人：惠普发展公司，有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：美国,US