CN110690515B - 电池控制***以及电池控制方法 - Google Patents

Abstract

一种能够提高用户体验和电能使用效率的电池控制***以及电池控制方法。电池控制***具有经由USB Type C端口而连接的第一电子设备和第二电子设备，其特征在于，上述第一电子设备具备第一功率传输控制部，上述第二电子设备具备第二功率传输控制部和电池部，上述第一功率传输控制部和上述第二功率传输控制部通过上述USB Type C端口中的CC管脚进行通信，上述第一功率传输控制部从上述第二功率传输控制部接收与上述电池部的状态信息有关的电池数据。

Description

电池控制***以及电池控制方法

技术领域

本发明涉及一种基于USB PD(Universal Serial Bus Power Delivery：通用串行总线功率传输)技术来传输电池状态的电池控制***以及电池控制方法。

背景技术

与以往的USB Type A(通用串行总线A型)、USB Type B(通用串行总线B型)接口不同，USB Type C(通用串行总线C型)端口中包含CC管脚(Configuration Channel pin：配置信道管脚)，在通过USB Type C端口互相连接的两个电子设备(以下简称为“USB电子设备”)之间，可以利用该CC管脚来进行USB连接的发现、配置以及管理。

而且，USB PD协议中还规定了VDM(Vendor Defined Message：供应商定义消息)通信的功能，该VDM通信也是通过CC管脚进行的(以下将通过CC管脚进行的通信也称作“CC通信”)。USB电子设备的各个供应商可以通过自定义VDM中的一部分信息来实现自定义的用途。

然而，在现有的USB PD技术中，标准的USB Type C端口中仅能够实现充电放电等简单的功能。以具有USB Type C端口的便携式设备(例如笔记本电脑)为例，当便携式设备经由USB Type C端口与直流电源适配器或者外接电池(其他的USB电子设备内的电池部)连接时，便携式设备的OS(Operation System：操作***)只是单纯地从直流电源适配器或者外接电池接受供电，并不会特殊识别该供电是来自直流电源适配器还是外接电池，当然便携式设备也不会获取外接电池的充放电状态等的状态信息。

由于便携式设备不会特殊识别电源的种类，用户不能够准确地把握当前正在连接的电源的种类、电量等的信息，便携式设备也不能够向用户通知与外接电池有关的状态信息。此外，由于便携式设备不获取外接电池的状态信息，因此无法对外接电池的状态及动作定时等进行更加细致的控制。因此，存在电能利用效率低，充电时机不合理等问题。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的在于提供一种能够提高用户体验和电能使用效率的电池控制***以及电池控制方法。

一种电池控制***，具有经由USB Type C端口而连接的第一电子设备和第二电子设备，其特征在于，上述第一电子设备具备第一功率传输控制部，上述第二电子设备具备第二功率传输控制器和电池部，上述第一功率传输控制部和上述第二功率传输控制器通过上述USB Type C端口中的CC管脚进行通信，上述第一功率传输控制部从上述第二功率传输控制器接收与上述电池部的状态信息有关的电池数据。

基于上述电池控制***，在第一电子设备接收到来自第二电子设备的电池数据后，第一电子设备能够向用户通知与外接电池(第二电子设备内的电池部)有关的状态信息。由此能够更加直观地显示***中各个电池的状态、能够通知更加准确的剩余电量，因此提高了用户体验。而且，第一电子设备能够更加适当地确定该电池部的充放电的状态和时机，由此能够提高***整体上的电能使用效率以及充放电合理性。

附图说明

图1是表示第一实施方式的电池控制***的构成的图。

图2是电池控制***中的笔记本电脑的处理流程图。

图3是电池控制***中的外接电池设备的处理流程图。

图4是表示以往的笔记本电脑的USB Type C端口中***了直流电源适配器时的电源显示状态的一例的示意图。

图5是表示第一实施方式中的笔记本电脑的USB Type C端口中***了外接电池设备时的电源显示状态的一例的示意图。

具体实施方式

本发明的电池控制***具有经由USB Type C端口而连接的第一电子设备和第二电子设备，第一电子设备例如可以是具有USB Type C端口的笔记本电脑、平板电脑、手机等的便携式电子设备。第二电子设备例如可以是具有USB Type C端口的外接电池设备、具有USB Type C端口且具有外接电池功能的键盘、音箱等电子设备。

在下面的第一实施方式中，以第一电子设备是笔记本电脑、第二电子设备是外接电池设备的情况为例进行说明。

(第一实施方式)

下面，参照图1对第一实施方式中的电池控制***1的构成进行说明。

如图1所示，电池控制***1包含笔记本电脑2和外接电池设备3。

笔记本电脑2具备第一充放电控制部4和第一功率传输控制部5。外接电池设备3具备第二充放电控制部6、第二功率传输控制部7和电池部8。下面说明上述各部的大致功能及硬件构成。

第一充放电控制部4能够对笔记本电脑2以及外接电池设备3的充放电过程进行控制。第一充放电控制部4例如由笔记本电脑2中的BIOS(Basic Input Output System)/OS(Operation System)以及EC(Embeded Controller)/KBC(Keyboard Controller)等硬件构成。

具体而言，第一充放电控制部4能够根据BIOS中的设定(由供应商或用户设定)、笔记本电脑2自身的电池数据、以及外接电池设备3的电池数据中的至少一种，向第一功率传输控制部5发送用于控制外接电池设备3的充放电的控制数据。

这里的“电池数据”至少包括电池部8的充放电状态、电流、电压以及剩余电量等信息。这里的“控制数据”至少包括对电池部8的工作模式(对设备放电/对电池放电/不放电)进行切换的信息，也可以包括对电池部8的放电电流、放电电压进行规定的信息。而且，“对设备放电”是指将电池部8的电能直接用于笔记本电脑2的工作的状态，“对电池放电”是指将电池部8的电能充电至笔记本电脑2自身的电池中的状态，“不放电”是指电池部8不放电的状态。

例如，假设BIOS中设定为当笔记本电脑2的电量(即剩余电量百分比)低于20％时接受来自外接电池设备3的充电的情况。在该设定的情况下，如果笔记本电脑2的电量不低于20％，则向外接电池设备3发送的控制数据中的工作模式是对设备放电模式；如果笔记本电脑2的电量低于20％且外接电池设备3的电量不低于10％，则向外接电池设备3发送的控制数据中的工作模式是对电池放电模式；如果笔记本电脑2的电量不低于20％且外接电池设备3的电量低于10％，则向外接电池设备3发送的控制数据中的工作模式是不放电模式；等等。

第一功率传输控制部5与第二功率传输控制部7之间能够经由USB Type C端口中的CC管脚进行通信。第一功率传输控制部5能够从第二功率传输控制部7接收上述电池数据，另一方面第一功率传输控制部5还能够向第二功率传输控制部7发送上述控制数据。第一功率传输控制部5和第二功率传输控制部7例如分别由功率传输控制器(PD Controller)这一硬件构成。

第二充放电控制部6能够对电池部8进行控制。具体而言，第二充放电控制部6能够从电池部8取得上述电池数据并将该电池数据发送给第二功率传输控制部7，还能够从第二功率传输控制部7取得上述控制数据，根据接收到的控制数据对电池部8的工作模式(对设备放电/对电池放电/不放电)进行切换。第二充放电控制部6例如由外接电池设备3中的微控制器(MCU)和充电集成电路(Charge IC)等硬件构成。

电池部8由多个二次电池单体(cell)构成。

下面，参照图2和图3，对本发明中的电池控制***1的动作进行说明。图2是笔记本电脑2一侧的动作流程图，图3是外接电池设备3一侧的动作流程图。

下面，对笔记本电脑2一侧的动作进行说明。

在步骤S110中，笔记本电脑2的第一充放电控制部4以规定的频率检测是否有供电设备连接至笔记本电脑2的USB Type C端口中。当检测到有供电设备连接的情况下(S110：是)，前进至步骤S120。

在步骤S120中，为了识别所连接的供电设备是否是能够通过VDM通信来取得电池数据的电子设备，第一充放电控制部4使第一功率传输控制部5向该供电设备发送VDM指令，并从供电设备接收与该VDM指令对应的VDM应答信息。上述VDM指令中包含了由笔记本电脑2的供应商自定义的表示希望取得供电设备的电池数据的指令信息。

接着，在步骤S130中，第一充放电控制部4根据来自供电设备的应答情况，来判断所连接的供电设备是否是能够取得电池数据的电子设备。在预先规定的时间内没有从供电设备接收到VDM应答信息的情况下，或者在VDM应答信息中没有包含表示能够发送电池数据的信息的情况下，则判断为所连接的供电设备不是能够通过VDM通信来取得电池数据的电子设备。返回至步骤S110。

另一方面，在接收到VDM应答信息且VDM应答信息中包含了表示能够发送电池数据的信息的情况下，第一充放电控制部4判断为该供电设备是能够通过VDM通信来取得电池数据的电子设备。前进至步骤S140。

在步骤S140中，第一充放电控制部4生成用于控制外接电池设备3的充放电的控制数据。该控制数据中既包含询问外接电池设备3中的电池部8的状态的信息，也包括对电池部8的工作状态进行控制的信息(例如，在对设备放电模式、对电池放电模式、不放电模式之间进行切换的控制信息)。前进至步骤S150。

在步骤S150中，笔记本电脑2的第一功率传输控制部5将包含控制数据的VDM经由CC通信发送至外接电池设备3的第二功率传输控制部7。具体而言，基于《USB-PD协议》中的规定，供应商可以自定义VDM中的一部分信息，由此第一功率传输控制部5按照预先定义的格式，将不同的控制数据分别保存在VDM中预先定义的位置上，然后经由CC通信来发送包含控制数据的VDM。至于在VDM中保存控制数据的方式，在本发明中不做具体的限定。

接着，在步骤S160中，第一功率传输控制部5等待来自第二功率传输控制部7的电池数据。该电池数据也是被保存在VDM中预先定义的位置上。

接着，在步骤S170中，在第一功率传输控制部5从第二功率传输控制部7接收到了包含电池数据的VDM的情况下(S170：是)，前进至步骤S180。

在步骤S180中，第一功率传输控制部5取得VDM信息中包含的电池数据，并将该电池数据发送至第一充放电控制部4。

接着，在步骤S190中，第一功率传输控制部5将接收到的电池数据通知给笔记本电脑2的用户，并根据电池数据来控制电池部8的充放电状态。关于该步骤的具体内容，后面参照图5详细说明。

下面，对外接电池设备3一侧的动作进行说明。

在步骤S210中，外接电池设备3的第二充放电控制部6取得电池部8的电池数据。

接着，在步骤S220中，外接电池设备3的第二充放电控制部6以规定的频率检测是否被供电设备与USB Type C端口连接。当检测到与被供电设备连接的情况下(S220：是)，前进至步骤S230。

在步骤S230中，当外接电池设备3接收到来自笔记本电脑2的步骤S120中的VDM指令后，第二充放电控制部6使第二功率传输控制部7向第一功率传输控制部5发送与该VDM指令对应的VDM应答信息。

接着，在步骤S240中，第二功率传输控制部7等待经由CC通信从第一功率传输控制部5发送来的控制数据。当接收到包含控制数据的VDM后，前进至步骤S250。

在步骤S250中，第二充放电控制部6从第二功率传输控制部7取得VDM中所包含的控制数据。前进至步骤S260。

在步骤S260中，第二充放电控制部6利用接收到的控制数据，对电池部8的工作状态进行控制。例如，在对设备放电模式、对电池放电模式、不放电模式之间，执行电池部8的工作模式切换。

接着，在步骤S270中，第二充放电控制部6将步骤S210中取得的电池数据发送至第二功率传输控制部7。前进至步骤S280。

在步骤S280中，第二功率传输控制部7将包含电池数据的VDM经由CC通信发送至笔记本电脑2的第一功率传输控制部5。电池数据也是按照预先定义的格式，分别保存在VDM中预先定义的位置上。至于在VDM中保存电池数据的方式，在本发明中不做具体的限定。

下面，参照图4和图5，对步骤S190中将接收到的电池数据通知给笔记本电脑2的用户的具体方式进行说明。

作为比较例，图4中示出了以往的笔记本电脑连接外接电池设备后显示电池信息的一个例子。

以往的笔记本电脑不识别来自USB Type C端口的供电是来自直流电源适配器还是外接电池，而是简单地将直流电源适配器和外接电池设备都作为直流电源适配器来使用。

如图4所示，即使在连接了外接电池的情况下，笔记本电脑还是会采用与直流电源适配器相同的显示方式(带有插头的电池图案)，而且充电的工作方式也是与连接直流电源适配器时一样，外接电池直接对笔记本电脑自身的电池进行充电(charging)。图4中显示了笔记本电脑自身的电量是72％且正在接受来自外接电池的充电的情况。

图4这样的显示方式不仅没有显示出使用外接电池的情况，而且所显示出的充满估算时间(Estimated time to full charge)可能不是准确的，外接电池是否能够充满笔记本电脑自身的电池是不确定的，也存在这样的担心。

图5中示出了本发明中的笔记本电脑2显示电池信息的一个例子。

在图5的例子中，假设笔记本电脑2的BIOS中设定为笔记本电脑2的电量不低于20％时外接电池设备3的工作模式是对设备放电模式，笔记本电脑2自身的电量为72％，外接电池设备3的电量为100％的情况。

在该情况下，由于笔记本电脑2自身的电池(Battery 1)和外接电池设备3的电池部8(Battery 2)都可以直接向笔记本电脑2供电，所以将当前电量显示为综合了笔记本电脑2自身和外接电池设备3的电量后得到的电量值。在图5的例子中，假设Battery 1和Battery 2各自的总容量相等的情况下，采用了计算两者电量的平均数的方式，因此当前电量显示为(72％+100％)/2＝86％。当然当前电量的计算不仅限于该计算方式。

而且，此时“估计剩余时间(Estimated time remaining)”显示为综合了笔记本电脑2自身和外接电池设备3的电量后得到的准确的剩余时间。

此外，由于外接电池设备3的工作模式是对设备放电模式，而非对笔记本电脑2自身的电池充电的方式，因此图5中笔记本电脑2自身的电池和外接电池设备3的电池部8的状态都是对设备放电模式(in use)。换言之，在电池控制***1中的笔记本电脑2获知USBType C端口中连接的是外接电池设备3的情况下，为了减少电能损失，尽可能地避免二次电池之间(Battery 1与Battery 2之间)互相充电的情况。

此外，本发明的电池控制***1还能够基于外接电池设备3的电池部8的状态对笔记本电脑2自身的运行模式进行管理。例如，在笔记本电脑2自身的电量和外接电池设备3的电量均低于20％的情况下，可以将笔记本电脑2的运行模式切换为省电模式。

根据第一实施方式的电池控制***1，在笔记本电脑2接收到来自外接电池设备3的电池数据后，笔记本电脑2能够向用户通知与外接电池设备3有关的状态信息。由此能够更加直观地显示***中各个电池的状态、能够通知更加准确的剩余电量，因此提高了用户体验。而且，笔记本电脑2能够更加适当地确定该外接电池设备3的充放电的状态和时机，由此能够提高***整体上的电能使用效率以及充放电合理性。

(第一变形例)

上述第一实施方式中仅考虑了第一电子设备(笔记本电脑2)与直流电源适配器或第二电子设备(外接电池设备3)连接的情况，实际上也存在第一电子设备具有两个以上的USB Type C端口，能够与直流电源适配器和第二电子设备同时连接的情况、以及第二电子设备具有两个以上的USB Type C端口，能够与直流电源适配器和第一电子设备同时连接的情况。

在第一变形例中，不仅与第一实施方式相同、电池数据和控制数据能够经由CC通信在第一电子设备和第二电子设备之间传输，还可以将与直流电源适配器的连接有关的数据也定义在VDM的某个位置上，从而实现直流电源适配器的供电状态数据的共享。

在根据取得的直流电源适配器的供电状态，可以进一步更加合理的确定***中各个电池的充放电的状态和时机。例如，当第一电子设备与直流电源适配器和第二电子设备同时连接的情况下，为了减少电能损失，将第一电子设备设置的电池充电优先度设定为比第二电子设备更高，而且需要使用电池供电时优先使用第一电子设备的电池。

(第二变形例)

本发明的电池控制***1也可以适用于分体式的笔记本电脑的情况。该电池控制***1中的第一电子设备对应于分体式的笔记本电脑的屏幕侧部分，第二电子设备对应于笔记本电脑的键盘侧部分(底座部分)。通常，在屏幕侧部分和键盘侧部分均设置有电池。

在该情况下，除了第一实施方式中的电池数据和控制数据之外，一些屏幕侧部分和键盘侧部分应该共享的信息也可以通过CC通信的方式来传输。

例如，假设笔记本电脑的网络适配器设置于键盘侧部分且该网络适配器所具有的MAC(Media Access Control：媒体访问控制)地址被作为该笔记本电脑的MAC地址(也成为“物理地址”)的情况下，可以将MAC地址的数据也定义在VDM的某个位置上，经由CC通信在第一电子设备和第二电子设备之间传输。

换言之，当笔记本电脑的屏幕侧部分希望取得键盘侧部分所具有的MAC地址的情况下，第一电子设备可以经由CC通信从第二电子设备取得MAC地址；当屏幕侧部分希望将屏幕侧部分保存的MAC地址发送给键盘侧部分的情况下，第一电子设备可以经由CC通信将自身保存的MAC地址发送(并设定)给第二电子设备。

这样，由于键盘侧部分能够使用由屏幕侧部分提供的MAC地址，因此即使屏幕侧部分先后与不同的键盘侧部分连接，也能够保持屏幕侧部分所使用的MAC地址不变。因此，能够使得笔记本电脑的身份识别以及网络访问权限的管理等变得简单。

(其他变形例)

上述第一实施方式、第一变形例以及第二变形例只是例示，并不意图限定发明的范围。本发明也能够以其它的各种方式来实施，在不脱离本发明主旨的范围能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形也同样地包含于本发明及其等同的范围内。

例如，第一和第二电子设备的数量不仅限于一个，也可以是2个以上。例如，电池控制***也可以由第一电子设备(笔记本电脑)与两个第二电子设备(外接电池设备)连接而成。

此外，第一实施方式中的控制数据除了包括对工作模式进行切换的信息、对放电电流、放电电压进行规定的信息之外，还可以包括原本在第一电子设备中设定的与充电期间、错峰(peak shift)充电等有关的信息。

另外，第一实施方式中示出的BIOS中的设定仅是一个例子，可以根据实际的需求任意变更。

Claims (11)

1.一种电池控制***，具有经由USB Type C端口而连接的第一电子设备和第二电子设备，其特征在于，

上述第一电子设备具备第一功率传输控制部，

上述第二电子设备具备第二功率传输控制部和电池部，

上述第一功率传输控制部和上述第二功率传输控制部通过上述USB Type C端口中的CC管脚进行通信，上述第一功率传输控制部从上述第二功率传输控制部接收与上述电池部的状态信息有关的电池数据，上述电池数据至少包括上述电池部的充放电状态、电流、电压以及剩余电量，

上述第一功率传输控制部向上述第二功率传输控制部发送对上述第二电子设备的工作模式进行控制的控制数据，上述控制数据至少包括将上述电池部切换成对设备放电模式、对电池放电模式或者不放电模式的信息，

上述对设备放电模式是将上述电池部的电能直接用于上述第一电子设备的工作的状态，上述对电池放电模式是将上述电池部的电能充电至上述第一电子设备自身的电池中的状态，上述不放电模式是上述电池部不放电的状态，上述对设备放电模式、上述对电池放电模式或者上述不放电模式根据上述电池数据而被切换。

2.根据权利要求1所述的电池控制***，其特征在于，

上述电池数据和上述控制数据分别按照预先定义的格式被保存在供应商定义消息VDM中，

上述第一功率传输控制部从上述第二功率传输控制部接收包含了上述电池数据的上述供应商定义消息VDM，向上述第二功率传输控制部发送包含了上述控制数据的上述供应商定义消息VDM。

3.根据权利要求1所述的电池控制***，其特征在于，

上述第一电子设备根据上述电池数据来显示上述第二电子设备的上述电池部的状态。

4.根据权利要求1所述的电池控制***，其特征在于，

上述第一电子设备还具有自身电池部，

上述第一电子设备将当前电量显示为综合了上述第一电子设备的上述自身电池部的电量和上述第二电子设备的上述电池部的电量后得到的电量值。

5.根据权利要求1所述的电池控制***，其特征在于，

将保存于上述第一电子设备和上述第二电子设备中的一方的MAC地址信息通过上述CC管脚发送至上述第一电子设备和上述第二电子设备中的另一方。

6.根据权利要求1所述的电池控制***，其特征在于，

将上述第一电子设备和上述第二电子设备中的一方的与直流电源适配器的连接有关的信息通过上述CC管脚发送至上述第一电子设备和上述第二电子设备中的另一方。

7.一种电池控制***中的电池控制方法，该电池控制***具有经由USB Type C端口而连接的第一电子设备和第二电子设备，其特征在于，包括：

上述第一电子设备的第一功率传输控制部通过上述USB Type C端口中的CC管脚，从上述第二电子设备的第二功率传输控制部接收与上述第二电子设备的电池部的状态信息有关的电池数据的步骤；以及

上述第一功率传输控制部通过上述USB Type C端口中的上述CC管脚，向上述第二功率传输控制部发送对上述第二电子设备的工作模式进行控制的控制数据的步骤，

上述电池数据至少包括上述电池部的充放电状态、电流、电压以及剩余电量，

上述控制数据至少包括将上述电池部切换成对设备放电模式、对电池放电模式或者不放电模式的信息，上述对设备放电模式是将上述电池部的电能直接用于上述第一电子设备的工作的状态，上述对电池放电模式是将上述电池部的电能充电至上述第一电子设备自身的电池中的状态，上述不放电模式是上述电池部不放电的状态，上述对设备放电模式、上述对电池放电模式或者上述不放电模式根据上述电池数据而被切换。

8.根据权利要求7所述的电池控制方法，其特征在于，还包括：

上述第一电子设备根据上述电池数据来显示上述第二电子设备的上述电池部的状态的步骤。

9.根据权利要求7所述的电池控制方法，其特征在于，还包括：

上述第一电子设备将当前电量显示为综合了上述第一电子设备的自身电池部的电量和上述第二电子设备的上述电池部的电量后得到的电量值的步骤。

10.根据权利要求7所述的电池控制方法，其特征在于，还包括：

将保存于上述第一电子设备和上述第二电子设备中的一方的MAC地址信息通过上述CC管脚发送至上述第一电子设备和上述第二电子设备中的另一方的步骤。

11.根据权利要求7所述的电池控制方法，其特征在于，还包括：

将上述第一电子设备和上述第二电子设备中的一方的与直流电源适配器的连接有关的信息通过上述CC管脚发送至上述第一电子设备和上述第二电子设备中的另一方的步骤。

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