切换式多单元电池系统技术方案

本公开描述了用于电子设备(102)的切换式多单元电池系统(110)的装置和技术。在一些方面，切换式多单元电池系统(110)可以通过对串联的电池单元(111)充电并且通过对并联的或作为单个电池单元的电池单元(111)放电，经由多个电源控制开关(510、512、514、516、520、522、524、526)将来自电源适配器(130)的电力传送给电子设备(102)的组件(104)。结果，切换式多单元电池系统(110)可以减少或消除电压降压转换级以提高电子设备(102)的电源传送效率。如此，充电时间可以减少或操作时间可以增加，从而改进用户使用其电子设备(102)的体验。进用户使用其电子设备(102)的体验。进用户使用其电子设备(102)的体验。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】切换式多单元电池系统

技术介绍

[0001]移动电子设备常常在设备未插入电源中时由至少一个可充电电池供电。当电子设备插入电源中时，能够对电池充电。为此，电力从电源流经电源适配器，该电源适配器将电源供应到电子设备的充电电路。通过电力转换过程，电源适配器将电能从一种形式转换为另一种形式，例如在交流电流(AC)与直流电流(DC)之间转换、改变电压、改变频率或这些的组合。充电电路将能量供应到电池，其随时间推移对电池充电。然而，对电子设备的电池再充电所需的时间量可能不合期望地过长。可替换地，如果电池快速充电(例如小电池)但不保持足够的电源，那么电子设备对单个电池充电的操作时间可能较短。因此，由于用户通常需要短充电时间和长操作时间，因此常规的电池系统通常不能满足这些目标。
[0002]在一些情况下，由于通常表现为热能(热)的电力转换(例如电压转换)期间的能量损失，常规的电池系统不能够快速充电或维持足够电源以支持长操作时间。例如，电压转换在电源转换的各个阶段出现，且诸如在电源适配器处使用可充电电池，并且电源对电子设备的组件供电。因此，诸如从电源适配器到可充电电池或从可充电电池到电子设备的组件的电源转换的每个阶段处，此无效或能量损失可能会增加电池充电时间或减少设备操作时间，从而导致用户失望或削弱用户体验。

技术实现思路

[0003]本公开描述了用于电子设备的切换式多单元电池系统的装置和技术。在一些方面中，切换式多单元电池系统可以通过对串联电池单元充电并通过对并联或作为单个电池单元的电池单元放电，来经由多个电源控制开关将来自电源适配器的电力传送给电子设备的组件。因此，切换式多单元电池系统可以减少或消除电压降压转换级以提高电子设备的电源传送效率。如此，充电时间可以减少和/或对一个电池充电的操作时间可以增加。
[0004]在一些方面，一种用于电子设备的切换式多单元电池系统包括：输入电压节点、输出电压节点、接地节点、以及多个可充电电池单元，该多个可充电电池单元包括具有正极端子和负极端子的至少第一可充电电池单元，以及具有正极端子和负极端子的第二可充电电池单元。切换式多单元电池系统还包括多个电源控制开关，该多个电源控制开关包括：第一电源控制开关，其具有栅极端子、被耦接到输入电压节点的第一通道端子、以及被耦接到第一可充电电池单元的正极端子的第二通道端子；以及第二电源控制开关，其具有栅极端子、被耦接到第一电源控制开关的第二通道端子的第一通道端子、以及被耦接到输出电压节点的第二通道端子。多个电源控制开关还包括：第三电源控制开关，其具有栅极端子、被耦接到第二电源控制开关的第二通道端子的第一通道端子、以及第二通道端子；以及第四电源控制开关，其具有栅极端子、被耦接到第三电源控制开关的第二通道端子的第一通道端子、以及被耦接到接地节点的第二通道端子。多个电源控制开关中的第五电源控制开关具有栅极端子、被耦接到输入电压节点的第一通道端子、以及被耦接到第二可充电电池单元的正极端子的第二通道端子。多个电源控制开关中的第六电源控制开关具有栅极端子、被耦接第五电源控制开关的第二通道端子的第一通道端子、以及被耦接到输出电压节点的第二通
道端子。多个电源控制开关还包括：第七电源控制开关，其具有栅极端子、被耦接到第六电源控制开关的第二通道端子的第一通道端子、以及第二通道端子；以及第八电源控制开关，其具有栅极端子、被耦接到第七电源控制开关的第二通道端子的第一通道端子、以及被耦接到接地节点的第二通道端子。
[0005]在其他方面，一种用于电子设备的切换式多单元电池系统包括：输入电压节点、输出电压节点、接地节点、以及多个可充电电池单元，该多个可充电电池单元包括具有正极端子和负极端子的至少第一可充电电池单元，以及具有正极端子和负极端子的第二可充电电池单元。切换式多单元电池系统还包括多个电源控制开关，该多个电源控制开关包括：第一电源控制开关，其具有栅极端子、被耦接到输入电压节点的第一通道端子、以及被耦接到第一可充电电池单元的正极端子的第二通道端子；以及第二电源控制开关，其具有栅极端子、被耦接到第一电源控制开关的第二通道端子的第一通道端子、以及被耦接到输出电压节点的第二通道端子。多个电源控制开关还包括第三电源控制开关和第四电源控制开关，该第三电源控制开关和第四电源控制开关被耦接在第二电源控制开关的第二通道端子与接地节点之间。多个电源控制开关中的第五电源控制开关具有栅极端子、被耦接到输入电压节点的第一通道端子、以及被耦接到第二可充电电池单元的正极端子的第二通道端子。多个电源控制开关中的第六电源控制开关具有栅极端子、被耦接第五电源控制开关的第二通道端子的第一通道端子、以及被耦接到输出电压节点的第二通道端子。多个电源控制开关还包括第七电源控制开关和第八电源控制开关，该第七电源控制开关和第八电源控制开关被耦接在第六电源控制开关的第二通道端子与接地节点之间。切换式多单元电池系统还包括电源管理集成控制器，该电源管理集成控制器被配置为：在占空比的第一相位期间，控制多个电源控制开关有效地(i)在输入电压节点与接地节点之间串联耦接第一可充电电池单元和第二可充电电池单元，以及(ii)在输出电压节点与接地节点之间耦接第二可充电电池单元。电源管理集成控制器还被配置为：在占空比的第二相位期间，控制多个电源控制开关有效地(i)在输入电压节点与接地节点之间串联耦接第一可充电电池单元和第二可充电电池单元，以及(ii)在输出电压节点与接地节点之间耦接第一可充电电池单元。
[0006]在又一其他方面，一种用于对切换式多单元电池系统充电和放电的方法包括：作为建立第一操作状态的一部分，基于占空比的第一相位来闭合第一多个电源控制开关中的每个电源控制开关以允许电流流动。方法还包括：作为建立第一操作状态的一部分，基于占空比的第一相位来断开第二多个电源控制开关中的每个电源控制开关以禁止电流流动，其中，来自外部电源适配器的电力对第一可充电电池单元和第二可充电电池单元充电，该第一可充电电池单元和第二可充电电池单元通过第一多个电源控制开关中的至少一个电源控制开关在输入电压节点与接地节点之间串联耦接，并且被存储在第二可充电电池单元中的电荷通过第一多个电源控制开关中的至少一个电源控制开关流向电子设备的组件。作为建立第二操作状态的一部分，基于占空比的第二相位，该方法闭合第二多个电源控制开关中的每个电源控制开关以允许电流流动。方法还包括：作为建立第二操作状态的一部分，基于占空比的第二相位来断开第一多个电源控制开关中的每个电源控制开关以禁止电流流动，其中，来自外部电源适配器的电力对第二可充电电池单元和第一可充电电池单元充电，该第二可充电电池单元和第一可充电电池单元通过第二多个电源控制开关中的至少一个电源控制开关在输入电压节点与接地节点之间串联耦接，并且被存储在第一可充电电池单
元中的电荷通过第二多个电源控制开关中的至少一个电源控制开关流向电子设备的组件。
[0007]在附图和以下描述中阐述切换式多单元电池系统的一个或多个实施方式的细节。其他特征和优势将从描述和图并且从权利要求书变得显而易见。提供本
技术实现思路
以引入在详细描述和图中进一步描述的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于电子设备的切换式多单元电池系统，所述切换式多单元电池系统包括：输入电压节点；输出电压节点；接地节点；多个可充电电池单元，所述多个可充电电池单元至少包括具有正极端子和负极端子的第一可充电电池单元、以及具有正极端子和负极端子的第二可充电电池单元；以及多个电源控制开关，所述多个电源控制开关至少包括：第一电源控制开关，所述第一电源控制开关具有栅极端子、耦接到所述输入电压节点的第一通道端子、以及耦接到所述第一可充电电池单元的所述正极端子的第二通道端子；第二电源控制开关，所述第二电源控制开关具有栅极端子、耦接到所述第一电源控制开关的所述第二通道端子的第一通道端子、以及耦接到所述输出电压节点的第二通道端子；第三电源控制开关，所述第三电源控制开关具有栅极端子、耦接到所述第二电源控制开关的所述第二通道端子的第一通道端子、以及第二通道端子；第四电源控制开关，所述第四电源控制开关具有栅极端子、耦接到所述第三电源控制开关的所述第二通道端子的第一通道端子、以及耦接到所述接地节点的第二通道端子；第五电源控制开关，所述第五电源控制开关具有栅极端子、耦接到所述输入电压节点的第一通道端子、以及耦接到所述第二可充电电池单元的所述正极端子的第二通道端子；第六电源控制开关，所述第六电源控制开关具有栅极端子、耦接到所述第五电源控制开关的所述第二通道端子的第一通道端子、以及耦接到所述输出电压节点的第二通道端子；第七电源控制开关，所述第七电源控制开关具有栅极端子、耦接到所述第六电源控制开关的所述第二通道端子的第一通道端子、以及第二通道端子；以及第八电源控制开关，所述第八电源控制开关具有栅极端子、耦接到所述第七电源控制开关的所述第二通道端子的第一通道端子、以及耦接到所述接地节点的第二通道端子。2.根据权利要求1所述的切换式多单元电池系统，其中：所述第三电源控制开关的所述第一通道端子耦接到所述输出电压节点；以及所述第三电源控制开关的所述第二通道端子耦接到所述第一可充电电池单元的所述负极端子。3.根据权利要求1或2所述的切换式多单元电池系统，其中：所述第七电源控制开关的所述第一通道端子耦接到所述输出电压节点；以及所述第七电源控制开关的所述第二通道端子耦接到所述第二可充电电池单元的所述负极端子。4.根据权利要求1、2或3所述的切换式多单元电池系统，还包括第九电源控制开关，所述第九电源控制开关具有栅极端子、耦接到所述第一可充电电池单元的所述正极端子的第一通道端子、以及第二通道端子，所述第二通道端子耦接到所述第一电源控制开关的所述第二通道端子和所述第二电源控制开关的所述第一通道端子。5.根据权利要求4所述的切换式多单元电池系统，还包括第十电源控制开关，所述第十电源控制开关具有栅极端子、耦接到所述第二可充电电池单元的所述正极端子的第一通道
端子、以及第二通道端子，所述第二通道端子耦接到所述第五电源控制开关的所述第二通道端子和所述第六电源控制开关的所述第一通道端子。6.根据权利要求4或权利要求5所述的切换式多单元电池系统，其中，所述第九电源控制开关或所述第十电源控制开关被实施为放电电源控制开关，以允许或禁止相应电流从所述第一可充电电池单元或所述第二可充电电池单元放电。7.根据任何一项前述权利要求所述的切换式多单元电池系统，其中，所述切换式多单元电池系统的所述输入电压节点和所述输出电压节点电气地参考所述接地节点。8.根据任何一项前述权利要求所述的切换式多单元电池系统，其中，所述第一电源控制开关到所述第八电源控制开关中的任何一个电源控制开关被实施为晶体管、场效应晶体管(FET)、N通道FET(N
‑
FET)或P通道FET(P
‑
FET)、n型金属氧化物半导体(
‑
硅)场效应晶体管(n
‑
MOSFET)、p型MOSFET(p
‑
MOSFET)、双极接面晶体管(BJT)、异质接面双极晶体管(HBT)或接面场效应晶体管(JFET)。9.根据任何一项前述权利要求所述的切换式多单元电池系统，还包括电池管理系统，所述电池管理系统包括：第一运算放大器，所述第一运算放大器具有耦接到所述第二可充电电池单元的所述正极端子的非反相输入、耦接到所述接地节点的反相输入、以及耦接到复用器的第一输入的输出；第二运算放大器，所述第二运算放大器具有耦接到所述第一可充电电池单元的所述正极端子的非反相输入、耦接到所述接地节点的反相输入、以及耦接到所述复用器的第二输入的输出；以及第三运算放大器，所述第三运算放大器具有耦接到所述复用器的第一输出的非反相输入、耦接到所述复用器的第二输出的反相输入、以及耦接到所述电子设备的电源管理实体的输出。10.一种用于电子设备的切换式多单元电池系统，所述切换式多单元电池系统包括：输入电压节点；输出电压节点；接地节点；多个可充电电池单元，所述多个可充电电池单元至少包括具有正极端子和负极端子的第一可充电电池单元以及具有正极端子和负极端子的第二可充电电池单元；多个电源控制开关，所述多个电源控制开关至少包括：第一电源控制开关，所述第一电源控制开关具有栅极端子、耦接到所述输入电压节点的第一通道端子、以及耦接到所述第一可充电电池单元的所述正极端子的第二通道端子；第二电源控制开关，所述第二电源控制开关具有栅极端子、耦接到所述第一电源控制开关的所述第二通道端子的第一通道端子、以及耦接到所述输出电压节点的第二通道端子；第三电源控制开关和第四电源控制开关，所述第三电源控制开关和所述第四电源控制开关耦接在所述第二电源控制开关的所述第二通道端子与所述接地节点之间；第五电源控制开关，所述第五电源控制开关具有栅极端子、耦接到所述输入电压节点的第一通道端子、以及耦接到所述第二可充电电池单元的所述正极端子的第二通道端子；
第六电源控制开关，所述第六电源控制开关具有栅极端子、耦接到所述第五电源控制开关的所述第二通道端子的第一通道端子、以及耦接到所述输出电压节点的第二通道端子；第七电源控制开关和第八电源控制开关，所述第七电源控制开关和所述第八电源控制开关耦接在所述第六电源控制开关的所述第二通道端子与所述接地节点之间；以及电源管理集成控制器，所述电源管理集成控制器被配置为：在占空比的第一相位期间，控制所述多个电源控制开关有效地(i)在所述输入电压节点与所述接地节点之间串联耦接所述第一可充电电池单元和所述第二可充电电池单元，以及(ii)在所述输出电压节点与所述接地节点之间耦接所述第二可充电电池单元；以及在所述占空比的第二相位期间，控制所述多个电源控制开关有效地(i)在所述输入电压节点与所述接地节点之间串联耦接所述第一可充电电池单元和所述第二可充电电池单元，以及(ii)在所述输出电压节点与所述接地节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾靓，
申请(专利权)人：谷歌有限责任公司，
类型：发明
国别省市：