TWI489733B - 攜帶式電子系統及其電源管理方法 - Google Patents

Description

攜帶式電子系統及其電源管理方法

本發明是有關於一種攜帶式電子系統，且特別是有關於一種攜帶式電子系統的電源管理方法。

隨著電子科技的進步，資訊需求的增加，攜帶式電子裝置成為人們生活中必要的工具。

在現今的技術領域中，由於人們對於攜帶式電子裝置的功能上的需求量增加，攜帶式電子裝置的資料以及圖形的運算需求也對應大幅上升，並造成攜帶式電子裝置的電力消耗的上升。也因此，為提升攜帶式電子裝置的續航力，配置可提供足夠電量的電池是必要的選擇，例如，透過在攜帶式電子裝置提供雙電池組。然而，在攜帶式電子裝置中配置雙電池組，會增加攜帶式電子裝置整體的重量以及成本，進而降低其產品競爭力。

本發明提供一種攜帶式電子系統及其電源管理方法，有效提升其攜帶式主機的工作續航力。

本發明的攜帶式電子系統，包括攜帶式主機以及攜帶式電源供應器。攜帶式主機具有主要電池以及連接介面。攜帶式電源供應器，具有備用電池，透過連接介面耦接至攜帶式主機，並透過連接介面傳收攜帶式主機及攜帶式電源供應器的工作狀態以及攜帶式主機提供的系統電源。其中，攜帶式主機以及攜帶式電源供應器依據工作狀態來控制主要電池以及備用電池的充放電狀態，工作狀態包括主要電池及備用電源的電量狀態以及攜帶式主機是否連接電源適配器以接收外部電源。

本發明的電源管理方法適用於攜帶式電子系統，包括：透過連接介面使攜帶式主機與攜帶式電源供應器進行工作狀態的傳收動作，其中，攜帶式主機具有主要電池，攜帶式電源供應器具有備用電池；再依據工作狀態來控制主要電池以及備用電池的充放電狀態，其中，工作狀態包括主要電池及備用電源的電量狀態以及攜帶式主機是否連接電源適配器以接收外部電源。

基於上述，本發明的攜帶式主機以及攜帶式電源供應器中的主要電池以及備用電池可以依據攜帶式電子系統的工作狀態，來進行適應性的充放電動作。如此一來，主要電池以及備用電池的電量管理及應用可更具靈活性，有效提升攜帶式電子系統的續航力。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100、500‧‧‧攜帶式電子系統

110、510‧‧‧攜帶式主機

120、520‧‧‧攜帶式電源供應器

112‧‧‧連接介面

111、511‧‧‧主要電池

121、521‧‧‧備用電池

130‧‧‧電源適配器

WS‧‧‧工作狀態

PSYS‧‧‧系統電源

SYSAC‧‧‧外部電源

EP‧‧‧備用電源

S211~S217、S221~S227、S321~S324、S411~S416‧‧‧電源管理方法的步驟

512、522‧‧‧控制器

513、523‧‧‧電源管理器

514‧‧‧功率偵測器

515~519、51A、526~529‧‧‧開關元件

51B‧‧‧過壓保護電路

524‧‧‧電量偵測器

525‧‧‧升壓電路

52A‧‧‧功率偵測器

圖1繪示本發明攜帶式電子系統100的示意圖。

圖2A繪示本發明實施例的攜帶式電子系統100的電源管理方法的流程圖。

圖2B繪示本發明的攜帶式電子系統100的電源管理方法的實施方式的流程圖。

圖3A以及圖3B分別繪示本發明實施例中步驟S222的多種實施方式的流程圖。

圖4繪示本發明的攜帶式電子系統100的電源管理方法的另一實施方式的流程圖。

圖5繪示本發明再一實施例的攜帶式電子系統500的示意圖。

請參照圖1，圖1繪示本發明攜帶式電子系統100的示意圖。攜帶式電子系統100包括攜帶式主機110以及攜帶式電源供應器120。攜帶式主機110具有主要電池111以及連接介面112。攜帶式電源供應器120則具有備用電池121。攜帶式電源供應器120透過連接介面112耦接至攜帶式主機110。攜帶式電源供應器120並透過連接介面112傳收攜帶式主機110及攜帶式電源供應器120的工作狀態WS以及攜帶式主機110提供的系統電源PSYS。其中，攜帶式主機110配合攜帶式電源供應器120依據工作狀態 WS來控制主要電池111以及備用電池121的充放電狀態。

在本實施例中，工作狀態WS可以包括主要電池111及備用電源121的電量狀態，以及攜帶式主機110是否連接至電源適配器130以接收外部電源SYSAC。

在其他實施例中，工作狀態WS更可以包括攜帶式主機110是處於非關機模式或是關機模式的資訊，以及攜帶式電子系統100是否設定主要電池111與備用電池121需同步進行充放電。

以下請同步參照圖1以及圖2A，其中，圖2A繪示本發明實施例的攜帶式電子系統100的電源管理方法的流程圖。在步驟S211中，攜帶式主機110設定攜帶式電子系統100的主要電池111以及備用電池121為非同步進行充放電。並在步驟S212中，可進行攜帶式主機110與攜帶式電源供應器120有無產生連接，以及攜帶式主機110與電源適配器130有無發生連接的偵測動作。上述的偵測動作可由攜帶式主機110完成。而在當攜帶式主機110與攜帶式電源供應器120有相互連接的情況下，攜帶式主機110可將其有無連接至電源適配器130的工作狀態WS資訊透過連接介面112來告知攜帶式電源供應器120。

當步驟S212判斷出攜帶式主機110未與攜帶式電源供應器120連接，而僅與電源適配器130相連接的情況下，則執行步驟S213以電源適配器130所提供的外部電源SYSAC來對主要電池111進行充電。在另外一方面，若攜帶式主機110皆未與攜帶式電源供應器120以及電源適配器130相連接，則提供主要電池 111進行放電以提供攜帶式主機110使用。

當步驟S212判斷出攜帶式主機110與攜帶式電源供應器120以及電源適配器130皆有連接時，則依序執行步驟S214、S215、S216以及S217。其中，在步驟S214中，若此時主要電池111的電量比例值未大於預設比例值時，先針對主要電池111進行充電動作，並使主要電池111的電量比例值大於預設比例值。上述的主要電池111的充電動作可以透過電源適配器130所提供的外部電源SYSAC來進行，也可以透過攜帶式電源供應器120的備用電池121所提供的備用電源EP來充電。上述的預設比例可由設計者預先設定，在本實施例中，預設比例值例如可以是80%。

在主要電池111的電量比例值大於預設比例值後，執行步驟S215。在步驟S215中，若此時備用電池121的電量比例值未大於預設比例值，則針對備用電池121進行充電，並使備用電池121的電量比例值可上升至大於預設比例值。這個備用電池121的充電動作可以透過電源適配器130所提供的外部電源SYSAC來進行，亦或者電源適配器130可由外部接收另一備用外部電源(未繪示)，並轉換這個備用外部電源來對備用電池121進行充電。備用外部電源可由室電供應，或也可以透過其他種類的電源供應裝置來提供。

當主要電池111以及備用電池121的電量比例值均大於預設比例值時，則執行步驟S216以對主要電池111進行進一步的充電動作，並藉此充飽主要電池111的電量比例值至100%。在主 要電池111被充飽後，則執行步驟S217以對備用電池121進行進一步的充電動作，並藉此充飽備用電池121的電量比例值至100%。

以下請參照圖1、圖2A以及圖2B，其中，圖2B繪示本發明的攜帶式電子系統100的電源管理方法的實施方式的流程圖。其中，圖2A與圖2B繪示的節點A是相連接的。當圖2A的步驟S212判斷出攜帶式主機110僅連接至攜帶式電源供應器120時，執行步驟S221以偵測主要電池111以及備用電池121的非同步充放電設定有無被變更為同步充電，若有，則執行步驟S222以使主要電池111放電至備用電池121，或使備用電池121放電至主要電池111。若步驟S221偵測出主要電池111以及備用電池121的非同步充放電設定未被變更，則執行步驟S223以偵測攜帶式主機110是否處於關機模式。

若步驟S223偵測出攜帶式主機110處於關機模式，則執行步驟S224以使主要電池111以及備用電池121交錯進行放電以提供。若驟S223偵測出攜帶式主機110未處於關機模式，則執行步驟S225以偵測備用電池的電量比例值是否大於安全電量限制。

上述的步驟S221以及S223的偵測動作可以透過攜帶式主機110來執行。而步驟S225的偵測動作可以透過攜帶式主機110或是攜帶式電源供應器120中的控制器(未繪示)來執行。

當步驟S225偵測出備用電池的電量比例值大於安全比例限制時，攜帶式電子系統100可先使備用電池121進行放電以供攜帶式主機110以及攜帶式電源供應器120中的電路進行運作， 並在當備用電池121的電量比例值降低至安全電量限制時，改使主要電池111進行放電以供攜帶式主機110以及攜帶式電源供應器120中的電路進行運作(步驟S226)。

以下請參照圖3A以及圖3B，圖3A以及圖3B分別繪示本發明實施例中步驟S222的多種實施方式的流程圖。請先參照圖3A，在步驟S311中，攜帶式電子系統100可先偵測主要電池111的電量比例值是否大於第一預設比例值，並在當主要電池111的電量比例值大於第一預設比例值時執行步驟S312以使主要電池111放電至備用電池121以對備用電池121進行充電。接著，在步驟S313中進行備用電池121的電量比例值是否上升至大於第二預設比例值，若備用電池121的電量比例值上升至大於第二預設比例值後，結束此流程。相對的，若備用電池121的電量比例值未上升至大於第二預設比例值，則回復執行步驟S311。另外，若步驟S311判斷主要電池電量比例值不大於第一預設比例值時，同樣結束此流程。

在此，第一預設比例值可以與第二預設比例值相同或是不相同。在本發明實施例中，第二預設比例值可以小於或等於第一預設比例值。

接著請參照圖3B，在步驟S321中，攜帶式電子系統100可先偵測主要電池111的電量比例值是否大於第一預設比例值，並在當主要電池111的電量比例值大於第一預設比例值時執行步驟S322以使主要電池111放電至備用電池121以對備用電池121 進行充電。接著，在步驟S323中進行備用電池121的電量比例值是否上升至大於第二預設比例值，若備用電池121的電量比例值上升至大於第二預設比例值後，結束此流程。相對的，若備用電池121的電量比例值未上升至大於第二預設比例值，則回復執行步驟S321。另外，若步驟S321判斷主要電池電量比例值不大於第一預設比例值時，同樣結束此流程。

值得注意的是，攜帶式主機110可以選擇圖3A或是圖3B來進行主要以及備用電池111及121間的充放電動作。這個選擇可以是被固定設置的，或是可以被動態調整。亦或是，攜帶式主機110可以依據當時主要電池111以及備用電池121的電量比例值來進行選擇。

接著請參照圖1及圖4，其中，圖4繪示本發明的攜帶式電子系統100的電源管理方法的另一實施方式的流程圖。在步驟S411中，當設定主要電池111與備用電池121同步進行充放電時，在步驟S412中進行攜帶式主機110與攜帶式電源供應器120有無產生連接，以及攜帶式主機110與電源適配器130有無發生連接的偵測動作。當步驟S412判斷出攜帶式主機110未與攜帶式電源供應器120連接，而僅與電源適配器130相連接的情況下，則執行步驟S413以電源適配器130所提供的外部電源SYSAC來對主要電池111進行充電。在另外一方面，若攜帶式主機110皆未與攜帶式電源供應器120以及電源適配器130相連接，則提供主要電池111進行放電以提供攜帶式主機110使用。

當步驟S412判斷出攜帶式主機110與攜帶式電源供應器120以及電源適配器130均有連接，則執行步驟S414以對主要電池111以及備用電池121同步放電以供應攜帶式主機110與攜帶式電源供應器120的電路運作。當步驟S412判斷出攜帶式主機110僅連接至攜帶式電源供應器120時，則執行步驟S415以依據優先度設定來使備用電池121以及主要電池111的其中之一進行放電以作為供應攜帶式主機110以及攜帶式電源供應器120的電路運作。並且，在當被選擇進行放電的電池的電量小於安全電量限制後，則選擇另一個電池來進行放電以供應攜帶式主機110以及攜帶式電源供應器120的電路運作。

舉例來說明，在步驟S415中，攜帶式電子系統100依據優先選擇備用電池121以進行放電，上述的放電動作持續到當備用電池121的電量小於安全用量限制時，攜帶式電子系統100可改選擇主要電池進行放電，以供應攜帶式主機110的持續運作。

以下請參照圖5，圖5繪示本發明再一實施例的攜帶式電子系統500的示意圖。攜帶式電子系統500包括攜帶式主機510以及攜帶式電源供應器520。攜帶式主機510包括主要電池511、控制器512、電源管理器513、功率偵測器514、開關元件515~519、51A以及過壓保護電路51B。攜帶式電源供應器520則包括備用電池521、控制器522、電源管理器523、電量偵測器524、升壓電路525、開關元件526~529以及功率偵測器52A。

在攜帶式主機510中，控制器512耦接至電源管理器 513。攜帶式主機510接收外部電源SYSAC，並透過控制器512來控制開關元件51A以使電源管理器513可以接收外部電源SYSAC並依據外部電源SYSAC來對與電源管理器513相耦接的主要電池511進行充電。另外，控制器512也可以控制開關元件517的導通來提供主要電池511的電量以作為系統電源PSYS，並提供系統電源PSYS至攜帶式電源供應器520。

另外，在攜帶式主機510中，功率偵測器514耦接至電源管理器513並用以偵測外部電源SYSAC在傳送至主要電池511的傳輸路徑中的功率大小。過壓保護電路51A則耦接至電源管理器513，並在當系統電源PSYS產生過電壓現象時，斷開開關元件518以切斷系統電源PSYS傳輸至攜帶式電源供應器520的路徑。

在攜帶式電源供應器520中，控制器522與攜帶式主機510的控制器512透過連接介面相耦接，並藉以傳遞工作狀態WS。並且，攜帶式電源供應器520的控制器522耦接至電源管理器523以及電量偵測器524，電源管理器523則耦接至備用電池521。在此，攜帶式主機510與攜帶式電源供應器520間的連接介面可以是任意串列介面或是並列介面，例如是系統管理匯流排介面(System Management Bus,SMBUS)。

除了攜帶式主機510所提供的系統電源PSYS外，攜帶式電源供應器520另可接收備用外部電源SADIN。系統電源PSYS以及備用外部電源SADIN均可透過開關元件528、529的被導通而被傳送至備用電池521以使備用電池521進行充電動作。

另外，備用電池521的電量可以透過開關元件526進行放電而被傳送至升壓電路525以進行升壓動作。升壓電路525依據備用電池521的電量來產生備用電源EP，並提供備用電源EP至攜帶式主機510。當攜帶式主機510需要接收備用電源EP時，控制器512透過導通開關元件519來使備用電源EP可傳入至攜帶式主機510中。相反的，當攜帶式主機510不需要接收備用電源EP時，控制器512透過斷開開關元件519來使備用電源EP無法傳入至攜帶式主機510。

由上述的說明可以得知，攜帶式主機510以及攜帶式電源供應器520可以透過其分別配置的控制器512、522及電源管理器513、523來透過控制對應的一個或多個開關元件的導通或斷開狀態，來使主要電池511及/或備用電池521進行充電或是放電的動作。另外，主要電池511以及備用電池521的電量比例值，則可以分別透過電源管理器513以及523來獲得。

綜上所述，本發明透過在攜帶式主機以及在攜帶式電源供應器傳遞攜帶式電子系統的工作狀態，並藉以對主要電池以及備用電池進行充電或放電的控制。其中，在攜帶式主機有無接收外部電源的狀態下，在主要電池以及備用電池所儲存的不同的電量百分比的狀態下，對主要電池以及備用電池進行適應性的控制。如此一來，可以有效發揮攜帶式電子系統中的主要電池以及備電池的最大效率，提升攜帶式主機的續航力。

100‧‧‧攜帶式電子系統

110‧‧‧攜帶式主機

120‧‧‧攜帶式電源供應器

111‧‧‧主要電池

112‧‧‧連接介面

121‧‧‧備用電池

WS‧‧‧工作狀態

PSYS‧‧‧系統電源

SYSAC‧‧‧外部電源

EP‧‧‧備用電源

130‧‧‧電源適配器

Claims (25)

1. 一種攜帶式電子系統，包括：一攜帶式主機，具有一主要電池以及一連接介面；以及一攜帶式電源供應器，具有一備用電池，透過該連接介面耦接至該攜帶式主機，並透過該連接介面傳收該攜帶式主機及該攜帶式電源供應器的一工作狀態以及該攜帶式主機提供的一系統電源，其中，該攜帶式主機以及攜帶式電源供應器依據該工作狀態來控制該主要電池以及該備用電池的充放電狀態，該工作狀態包括該主要電池及該備用電源的電量狀態以及該攜帶式主機是否連接一電源適配器以接收一外部電源，且更包括該主要電池與該備用電池是否同步進行充放電。
2. 如申請專利範圍第1項所述的攜帶式電子系統，其中該工作狀態更包括該攜帶式主機處於非關機模式或關機模式。
3. 如申請專利範圍第1項所述的攜帶式電子系統，其中當該攜帶式主機連接該電源適配器以接收該外部電源，且該主要電池與該備用電池非同步進行充放電時，與該攜帶式電源供應器以及該攜帶式主機依序對該主要電池以及該備用電池進行充電，使該主要電池以及該備用電池的電量比例值大於一預設比例值。
4. 如申請專利範圍第3項所述的攜帶式電子系統，其中 當該攜帶式主機連接該電源適配器以接收該外部電源，該主要電池與該備用電池非同步進行充放電，且該主要電池以及該備用電池的電量比例值均大於該預設比例值時，該攜帶式主機與該攜帶式電源供應器依序對該主要電池以及該備用電池進行充電，使該主要電池以及該備用電池的電量比例值等於100%。
5. 如申請專利範圍第4項所述的攜帶式電子系統，其中該攜帶式主機與該攜帶式電源供應器提供該外接電源及/或該備用電池的電量對該主要電池進行充電，該攜帶式主機與該攜帶式電源供應器提供該系統電源對該備用電池進行充電，其中該系統電源包括該外部電源及/或該主要電池所提供的電源。
6. 如申請專利範圍第1項所述的攜帶式電子系統，其中當該攜帶式主機未連接該電源適配器，且該主要電池與該備用電池變更為同步進行充放電時，該攜帶式主機與該攜帶式電源供應器使該主要電池放電至該備用電池或使該備用電池放電至該主要電池。
7. 如申請專利範圍第6項所述的攜帶式電子系統，其中該攜帶式主機與該攜帶式電源供應器在該主要電池的電量比例值大於一第一預設比例值時，使該主要電池放電至該備用電池，並在該備用電池的電量比例值大於一第二預設比例值 時，中斷使該備用電池的充電動作。
8. 如申請專利範圍第6項所述的攜帶式電子系統，其中該攜帶式主機與該攜帶式電源供應器在該備用電池的電量比例值大於一第一預設比例值時，使該備用電池放電至該主要電池，並在該主要電池的電量比例值大於一第二預設比例值時，中斷使該主要電池的充電動作。
9. 如申請專利範圍第2項所述的攜帶式電子系統，其中當該攜帶式主機未連接該電源適配器，該主要電池與該備用電池非同步進行充放電，且該攜帶式主機處於關機模式時，該攜帶式主機及該攜帶式電源供應器使該主要電池以及該備用電池交錯進行放電。
10. 如申請專利範圍第2項所述的攜帶式電子系統，其中當該攜帶式主機未連接該電源適配器，該主要電池與該備用電池非同步進行充放電，且該攜帶式主機處於非關機模式時，該攜帶式主機與該攜帶式電源供應器先使該備用電池的電量放電至小於一安全電量限制後，再使該主要電池進行放電。
11. 如申請專利範圍第1項所述的攜帶式電子系統，其中當該攜帶式主機連接該電源適配器以接收該外部電源，且該主要電池與該備用電池同步進行充放電時，該攜帶式主機以及該攜帶式電源供應器利用該外部電源針對該主要電池及該 備用電池同步進行充電。
12. 如申請專利範圍第1項所述的攜帶式電子系統，其中當該攜帶式主機未連接該電源適配器，且該主要電池與該備用電池同步進行充放電時，該攜帶式電源供應器依據一優先度設定使該備用電池及該主要電池的其中之一進行放電，並在被放電的電池的電量小於一安全電量限制後，該攜帶式主機使該主要電池及該備用電池的另一進行放電。
13. 如申請專利範圍第1項所述的攜帶式電子系統，其中該攜帶式電源供應器包括：一控制器，透過該連接介面耦接至該攜帶式主機以傳收該工作狀態，並依據該工作狀態來產生一充放電控制信號；以及一電源管理器，耦接該控制器以及該備用電池，依據該充放電控制信號控制該備用電池的充放電動作。
14. 如申請專利範圍第13項所述的攜帶式電子系統，其中該攜帶式電源供應器更接收一備用外部電源，該電源管理器並依據該備用外部電源對該備用電池進行充電。
15. 如申請專利範圍第1項所述的攜帶式電子系統，其中該攜帶式主機包括：一控制器，該控制器透過該連接介面耦接至該攜帶式電源供應器以傳收該工作狀態，並依據該工作狀態來產生一充 放電控制信號；以及一電源管理器，耦接該主要電池以及該控制器，依據該充放電控制信號控制該主要電池的充放電動作。
16. 一種電源管理方法，適用於攜帶式電子系統，包括：透過一連接介面，使一攜帶式主機與一攜帶式電源供應器進行工作狀態的傳收動作，其中該攜帶式主機具有一主要電池，該攜帶式電源供應器具有一備用電池；以及依據該工作狀態來控制該主要電池以及該備用電池的充放電狀態，其中該工作狀態包括該主要電池及該備用電源的電量狀態以及該攜帶式主機是否連接一電源適配器以接收一外部電源，且更包括該主要電池與該備用電池是否同步進行充放電。
17. 如申請專利範圍第16項所述的電源管理方法，其中，該工作狀態更包括該攜帶式主機處於非關機模式或關機模式。
18. 如申請專利範圍第16項所述的電源管理方法，其中當該攜帶式主機連接該電源適配器以接收該外部電源，且該主要電池與該備用電池非同步進行充放電時，其步驟包括：依序對該主要電池以及該備用電池進行充電，使該主要電池以及該備用電池的電量比例值大於一預設比例值。
19. 如申請專利範圍第18項所述的電源管理方法，其中 當該攜帶式主機連接該電源適配器以接收該外部電源，該主要電池與該備用電池非同步進行充放電，且該主要電池以及該備用電池的電量比例值均大於該預設比例值時，其步驟包括：依序對該主要電池以及該備用電池進行充電，使該主要電池以及該備用電池的電量比例值等於100%。
20. 如申請專利範圍第16項所述的電源管理方法，其中當該攜帶式主機未連接該電源適配器，且該主要電池與該備用電池變更為同步進行充放電時，其步驟包括：使該主要電池放電至該備用電池或使該備用電池放電至該主要電池。
21. 如申請專利範圍第20項所述的電源管理方法，其中使該主要電池放電至該備用電池的步驟包括：在該主要電池的電量比例值大於一第一預設比例值時，使該主要電池放電至該備用電池；以及並在該備用電池的電量比例值大於一第二預設比例值時，中斷使該備用電池的充電動作。
22. 如申請專利範圍第20項所述的電源管理方法，其中使該備用電池放電至該主要電池的步驟包括：在該備用電池的電量比例值大於一第一預設比例值時，使該備用電池放電至該主要電池；以及 並在該主要電池的電量比例值大於一第二預設比例值時，中斷使該主要電池的充電動作。
23. 如申請專利範圍第17項所述的電源管理方法，其中當該攜帶式主機未連接該電源適配器，該主要電池與該備用電池非同步進行充放電，且該攜帶式主機處於非關機模式時，其步驟包括：使該備用電池的電量放電至小於一安全電量限制後，再使該主要電池進行放電。
24. 如申請專利範圍第16項所述的電源管理方法，其中當該攜帶式主機連接該電源適配器以接收該外部電源，且該主要電池與該備用電池同步進行充放電時，其步驟包括：利用該外部電源針對該主要電池及該備用電池同步進行充電。
25. 如申請專利範圍第16項所述的電源管理方法，其中當該攜帶式主機未連接該電源適配器，且該主要電池與該備用電池同步進行充放電時，其步驟包括：依據一優先度設定使該備用電池及該主要電池的其中之一進行放電；以及並在被放電的電池的電量小於一安全電量限制後，使該主要電池及該備用電池的另一進行放電。