电源管理方法、装置与芯片制造方法及图纸

根据一实施例，一种在低容量状态下电化学电池的电源管理方法，包含：根据装置硬件获取电池信息，以预先获知当电池电量不足时所允许的最大电流量和最大允许功率；通过检测电压相对于电流的变化，更新电池特征曲线(BCC)；使用此电池特征曲线作为功率预算来控制装置功能线程的开启/关闭；以及确定是否达到最低电池容量与控制限制，而当达到最低电池容量与控制限制时，以正常关机程序关闭电池；否则，返回获取电池信息的步骤。

【技术实现步骤摘要】
电源管理方法、装置与芯片
本专利技术是关于一种电源管理方法、装置与芯片。
技术介绍
即便可携带式信息和通信技术(InformationandCommunicationTechnology，ICT)装置，如智能型手机，平板计算机等的发展与普及，当电池电量降低时，系统因为电源切断而突然当机的情况并不罕见。这种电源切断主要的原因在于：在充电状态(StateofCharge，SoC)变低时，“极化损耗”和锂离子电池相关的“阻抗”会变得非常高。在ICT装置上执行不同的程序和功能所造成相同的功率/电涌波动在电池的SoC在低阶段时会导致更大电压波动。当电压波动达到低电压阈值(threshold)时，电池低电压保护机制将被启动以切断电源。这种情况在老化的电池尤其显着，因为老化电池的阻抗增加，因此低SoC的电压波动会更大，进而也导致减少在ICT系统进行正确的数据保存和系统关机的预防准备时间。现行大部分的电源管理方法是基于电与电子方面的考虑，而电池特征曲线(BatteryCharacteristicCurve，BCC)是基于在图1中所示的电池的电化学特性。BCC将电化学特性转换成常见的电子控制域(电位-容量域，Potential-CapacityDomain)，以便执行定量和简单的控制算法。当浓差极化损耗(ConcentrationPolarizationLoss)高时，BCC在低状态SoC时特别有用。目前电子装置的电池在低容量状态时的已知问题是，在操作过程中可能出现的电源涌动会导致系统在使用完低容量状态电池的剩余电量在之前就径行关机。当前的电源管理技术，是以限制用户使用消耗大量功率的功能，以当电池电量低时延长电子装置的使用时间。然而，在电力有限时这类的限制可能会带来极大的不便，因为用户经常必须使用消耗更多功率的功能，例如拨打电话、发送带有附件的电子邮件等。在功率消耗的高点，若无其它有效的管理，一般是采用在低容量状态的电池可能因达到最低安全电压定义的阈值，迫使电池保护电路启动，无预警地切断电池电路和关闭系统。然而，当一个功能被启动执行时，经常发生功率消耗的高点，因此，开始执行一个重要的功能往往会导致峰值功率消耗超过安全阈值，必须过早的电源关闭。其结果是，电池的剩余容量不恰当地使用，即便在剩余的电力是足以使该系统的操作延长使用一些重要的功能。
技术实现思路
本专利技术提供一种电池的极化损失开始显着增加时阈值的检测方法。本方法也适应于电池的老化的调整。本专利技术提供一种可用于低容量状态电化学电池的电源管理方法。本电源管理方法是基于BCC，其能反映电池在低容量状态下，在电池极化显著上升前的边界线。本电源管理方法还提供了自适性方式，可随着电池老化而调整，并适用于任何由电池驱动的装置，例如，电动汽车、3C装置等。通过控制装置中的每一功能元件的功率消耗，本方法可能会停止某些功能线程(functionthread)，或启动(或保持)一些功能线程。本专利技术的一实施例是关于一种电源管理方法，适应于一电子装置在低容量状态的多个电化学电池，该电子装置能执行多个功能线程，并且该多个电化学电池中至少一个电化学电池具有最低电池容量(minimumbatterycapacity)。此方法可包含：获取多笔电池信息，该多笔电池信息包括当该至少一个电化学电池在该低容量状态时，最大允许电流(maximumallowablecurrent)与最大允许功率(maximumallowablepower)；经由检测电压相对于电流的变化(changeofcurrent)，更新电池特征曲线(BatteryCharacteristicCurve，BCC)；利用此电池特征曲线，决定该多个功能线程中是否有任一功能线程可以被终止，并且控制终止或继续在该电子装置上执行的该多个功能线程；以及当达到该最低电池容量，并且没有任一功能线程可以被终止时，关闭该至少一电化学电池；否则，返回获取该多个电池信息的步骤。本专利技术的又一实施例是关于一种电源管理装置，用于一种电子装置在低容量状态的多个电化学电池，该电子装置能执行多个功能线程，并且该多个电化学电池中至少一个电化学电池具有最低容量，该电源管理装置包含：获取多笔电池信息的获取装置，其中该多笔电池信息包括当该至少一个电化学电池在该低容量状态时，最大允许电流与最大允许功率；通过检测电压相对于电流的变化，更新电池特征曲线的更新装置；利用该电池特征曲线，决定该多个功能线程中是否有任一功能线程可以被终止，并且控制终止或继续在该电子装置上执行的该多个功能线程的控制装置；以及当达到该最低电池容量，并且没有任一功能线程可以被终止时，关闭该至少一电化学电池的关闭装置；否则，返回到获取该多个电池信息的获取装置的返回装置。本专利技术的又一实施例是关于一种电源管理芯片，包含一或多个集成电路，此一或多个集成电路被配置来处理：获取多个电化学电池中至少一个电化学电池的多笔电池信息，此多笔电池信息包括当此至少一个电化学电池在低容量状态时，最大允许电流与最大允许功率，并且该至少一个电化学电池具有最低电池容量；通过检测电压相对于电流的变化，更新电池特征曲线；利用此电池特征曲线，决定该多个功能线程中是否有任一功能线程可以被终止，并且控制终止或继续在该电子装置上执行的该多个功能线程；以及当达到该最低电池容量，并且没有任一功能线程可以被终止时，关闭该至少一电化学电池；否则，返回获取该多个电池信息的步骤。兹配合下列图示、实施例的详细说明及申请专利范围，将上述及本专利技术的其它特征详述于后。附图说明图1是一典型的电池的极化曲线的一示意图，包含的电阻电位降(IRdrop)、活化极化(activationpolarization)、以及电池的浓差极化(concentrationpolarization)。图2是根据本专利技术的一实施例，说明在一实际情境中，一3G手机通话时的电源浪涌所产生的率消耗的一示意图。图3是根据本专利技术的一实施例，说明一种电源管理方法，适应于一低容量状态下的电化学电池。图4是根据本专利技术的一实施例，说明电池在低容量状态的特性。图5是根据本专利技术的一实施例，说明一电池放电曲线模型，其中(a)V-I-Ah特征、(b)V-Ah特征、(c)P-I-Ah特征、(d)P-Ah特征。图6是根据本专利技术的一实施例，说明决定BCC曲线的一示意图。图7是根据本专利技术的一实施例，说明在一实际应用中，将电池放电的V-I-Ah的一示意图。图8是根据本专利技术的一实施例，说明通过取样ΔV/ΔI变化率，决定BCC曲线的一示意图。图9是根据本专利技术的一实施例，说明BCC曲线以V-Ah来获得I-Ah和P-Ah的示意图，其中(a)BCC曲线在V-Ah域的一示意图、(b)BCC曲线在I-Ah域的一示意图、(c)BCC曲线在P-Ah域的一示意图。图10是根据本专利技术的一实施例，说明含有更新该BCC曲线步骤的电源管理方法的一流程图。图11是根据本专利技术的一实施例，说明基于电流预算与功率预算，执行功能线程的执行控制步骤的一流程图。图12是根据本专利技术的一实施例，说明基于BCC曲线，CPU的工作频率调整的结果的一示意图。图13是根据本专利技术的一实施例，说明基于BCC曲线，CPU的工作频率调整的性能表现的一示意图。[标号说明]201供应电压202电流203本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电源管理方法，用于一种电子装置在低容量状态的多个电化学电池，该电子装置能执行多个功能线程，并且该多个电化学电池中至少一个电化学电池具有最低容量，包含：获取多笔电池信息，该多笔电池信息包括当该至少一个电化学电池在该低容量状态时，最大允许电流与最大允许功率；通过检测电压相对于电流的变化，更新电池特征曲线；利用该电池特征曲线，决定该多个功能线程中是否有任一功能线程可以被终止，并且控制终止或继续在该电子装置上执行的该多个功能线程；以及当达到该最低电池容量，并且没有任一功能线程可以被终止时，关闭该至少一电化学电池；否则，返回获取该多个电池信息的步骤。

【技术特征摘要】
2013.11.26 US 61/909,228;2014.02.06 US 14/174,4721.一种电源管理方法，用于一种电子装置在低容量状态的多个电化学电池，该电子装置能执行多个功能线程，并且该多个电化学电池中至少一个电化学电池具有最低容量，包含：获取多笔电池信息，该多笔电池信息包括当该至少一个电化学电池在该低容量状态时，最大允许电流与最大允许功率；通过检测电压相对于电流的变化，更新电池特征曲线；利用该电池特征曲线，决定该多个功能线程中是否有任一功能线程可以被终止，并且控制终止或继续在该电子装置上执行的该多个功能线程；以及当达到该最低电池容量，并且没有任一功能线程可以被终止时，关闭该至少一电化学电池；否则，返回获取该多笔电池信息的步骤。2.根据权利要求1所述的方法，其中该多个功能线程的每一功能线程的功率消耗用功能线程峰值功率、至少一偶尔涌动功率、以及偏移功率来表示；其中，该功能线程峰值功率是执行该功能线程时的最高的功率使用，该至少一偶尔涌动功率是指执行该功能线程时发生的至少一偶尔峰值，该偏移功率是参考停止执行该功能线程时的功率偏移量。3.根据权利要求1所述的方法，其中该电池特征曲线是表示于电压相对于放电容量域、电流相对于放电容量域以及功率相对于放电容量域。4.根据权利要求1所述的方法，其中该多个功能线程的每一功能线程有优先级等级，并且该方法通过终止正在运行的具有较低优先级等级的功能线程来释放电源，以启动具有更高的优先级等级的功能线程。5.根据权利要求1所述的方法，其中利用该电池特征曲线，决定是否该多个功能线程中有任一功能线程可以被终止，并且控制终止或继续在该电子装置上执行该多个功能线程的步骤还包括：决定当前功率容量是否足以启动具有优先级等级的第一功能线程，并且当当前功率容量是足够的，启动该第一功能线程，否则，搜索具有比该第一功能线程低优先级等级的第二功能线程，并终止该第二功能线程以释放功率；以及重复上一步骤，直到该当前的功率容量足以启动该第一功能线程，或是低于该第一功能线程的优先级等级的所有功能线程已被终止。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：阙志克，张家铭，凌守弘，梁世豪，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71