CN1235706A - 辅助电池检测器开关 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种用于检测和蜂窝电话相连的辅助电池存在的装置。内部电池和可拆下的辅助电池通过第一和第二开关分别和蜂窝电话的电源系统相连。辅助电池的连接产生一个被电流检测电路检测的电流,电流检测电路产生指示检测到电流流动的信号。电压检测电路确定辅助电池是否可以提供一个预定值的电压,并产生指示所述确定结果的电压信号。然后,处理器利用来自电压检测电路和电流检测电路的信号控制一对开关,使主电池和辅助电池和蜂窝电话的电源电路相连。

Description

辅助电池检测器开关

本发明一般涉及一种用于延长便携式电子装置例如蜂窝电话的电池寿命的装置，更具体地说，涉及一种能够检测辅助电池的存在，并把电子装置的电源电路转换到辅助电池的开关。

电池组件是便携式电子装置例如蜂窝电话的主要电源。蜂窝电话的便携特性受到其电池功率不能永久持续供电的制约。在电池经过一段时间的放电之后，蜂窝电话必须被插入充电器，以便给电池重新充电。为了获得更多的电池功率(较长的电池寿命)，一般必须增加电池元件的尺寸。由于在希望电话具有较长的通话和备用时间(即较长的电池寿命)和希望得到更小更轻的电话之间的冲突，这便给蜂窝电话设计者带来了问题。

现有的对于短的通话和备用时间的解决办法一直局限于研制用于蜂窝电话装置的大容量电池。这些电池受到上述的尺寸和重量的限制。由于下一代越来越小的电话装置的研制，在尺寸和功率之间的矛盾愈加突出。其它的解决办法涉及使用改进的用以增加现有的电池系统的单位体积电量和单位重量的电量比值的电池技术。然而，这些改进不足以和可以使用现有的元件和技术的蜂窝电话装置的较小的尺寸同步。因而，为了满足目前的市场需求，需要一种用于增加蜂窝电话的电池寿命同时使得蜂窝电话的尺寸和重量保持不变的装置。

本发明利用一种装置解决了上述的和其它的问题，所述装置用于响应辅助电池和电子装置例如便携式通信装置的连接在主电池和辅助电池之间转换。主电池和辅助电池分别通过第一和第二开关和系统电源相连。主电池位于蜂窝电话装置内，但是它仅当辅助电池不被连接或者辅助电池的电压降低到特定的值以下时才和系统电源相连。辅助电池被连接到用于蜂窝电话的皮带保持器上。第一和第二开关由来自微处理器的控制信号控制。

在第一实施例中，辅助电池的连接产生一个通过开关电路的由电流检测器检测的电流。电流检测器响应流过的电流而产生一个电流信号，并把该信号提供给微处理器。电压检测器测量辅助电池内存在的电压电平，确定电压电平是否满足预定的门限电压。然后，电压检测器产生一个指示是否电压值满足所需门限的电压信号，并把该信号提供给微处理器。

在另一个实施例中，辅助电池的连接在被电压检测器检测的开关电路中的电阻上产生电压，电压检测器响应电阻上的电压产生一个信号，并把该信号提供给微处理器。响应电压的检测，电压检测器还测量在辅助电池内存在的电压电平，以便帮助确定是否电压电平满足预定的门限值。

微处理器利用电流信号与/或电压信号确定哪个电池要和系统电源相连。如果所述信号表示辅助电池未被连接，则连接主电池。如果信号表示辅助电池被连接但辅助电池没有足够的电压，则主电池被连接，并且辅助电池被断开。不过，如果辅助电池被连接并具有足够的电压，则辅助电池被连接而主电池被断开。利用这种方式，可以延长主电池的有效的电池寿命而不用相应地增加和蜂窝电话装置相关的电池电源的尺寸。

为了更充分地理解本发明，可参阅下面结合附图进行的详细说明，其中：

图1是蜂窝电话和包括辅助电池的电话保持器的侧视图；

图2是图1所示的本发明的另一个实施例，其中保持器包括一个用于连结附属装置的开口；

图3是用于说明当蜂窝电话位于电话保持器中时用来在辅助电池和主电池之间转换电池功率的电路的方块图；

图4是图3的电流检测器块的电路图；

图5是用于说明图4的微处理器的控制流程的方块图；

图6是图3所示的用于在辅助电池和主电池之间转换功率的电路的另一个实施例；以及

图7是用于说明图6所示的微处理器的控制流程图。

现在参看附图，特别是图1，其中示出了包括辅助电池的蜂窝电话保持器15和相关的蜂窝电话装置10的侧视图。蜂窝电话装置10包括主壳体20，电池25和天线30。在蜂窝电话底部的接点35提供对蜂窝电话装置10的电源电路的连接。和接点35相连的电路稍后将更详细地讨论。虽然本发明以接点被设置于蜂窝电话装置10的底部为例进行说明，但是，该接点可以被设置在能够使蜂窝电话装置10和电话保持器15的辅助电池40相连的任何位置。

蜂窝电话保持器15包括整体地和壳体55相连的辅助电池40。保持器壳体55被如此设计，使得壳体55和辅助电池40作为一个部件而被整体地形成，或者使得辅助电池可以通过滑动，搭扣或其它的连接方法被可拆卸地和保持器壳体相连。蜂窝电话保持器15也可以包括用于和电池再充电器相连的充电器接点49。

壳体55限定一个用于保持蜂窝电话装置10的托架53。壳体55中的保持凸起56的位置使得该凸起可以和蜂窝电话装置10的壳体20内的相应的槽60可锁定地接合。凸起56和槽60的组合使得把电话装置10固定在托架53内，同时仍然可以从电话保持器15中取下电话装置。夹子45被连接在保持器壳体55的背面，其使得用户能够把蜂窝电话保持器10固定在其衣服的某个位置，通常是皮带上。这使得辅助电池40的重量能够更方便地被承载于电话装置15之外的位置。

蜂窝电话装置10的托架53还包括接点70，用于连接便携式电话装置10的接点35。接点70使辅助电池40的正负端子和便携电话装置10互连。

便携电话装置10的内部是辅助电池检测电路80，用于使系统电源在主电池25和辅助电池40之间转换。在电池之间的转换相应于借助于从壳体55中放入或取出电话装置10而发出的电流之间的转换。当辅助电池40的电量被耗尽时，检测器80也把电源转换回到主电池25。检测器电路80的优选实施例将参照图3-5更充分地讨论。

现在参看图2，图中示出了蜂窝电话保持器55的另一个实施例的侧视图，其中在支架内包括一个能够使外围装置和电话装置10连接的开口85。通过该开口85，数据附属装置，充电器，与/或其它的电话连接，可以和电话装置10相连。

应当理解，虽然按照使用蜂窝电话和蜂窝电话保持器对图1-2进行了说明，但是这种具有集成的辅助电池的电子保持装置同样适用于任何具有备用方式和内部电池的电子装置或需要增加电池寿命的装置。

现在参见图3，其中示出了用于检测辅助电池40和蜂窝电话装置10的连接的辅助电池检测器电路80。检测器电路80包括一对接点100，用于使主电池25和辅助电池40与电话装置10的电源电路相互连接。一对开关115和120用于使主电池25和辅助电池40和电话电源电路118的其余部分相互连接。开关120和115由微处理器125响应从电流检测器130和电压检测器135接收的控制信号而被控制。

电流检测器130检测通过电阻150的电流。经过电阻150的电流通过使辅助电池40和便携电话装置10相连而被发出。现在参见图4，其中示出了电流检测器130的电路。从电阻150的每端取出电压读数(V1和V2)，并被提供给一对运算放大器155的一对输入端。电压V1和运算放大器155a的正输入端相连，而电压V2和负输入端相连。运算放大器155b的输入端以相反的方式和这些电压相连。运算放大器155放大电阻155两端的电压差。因为在便携电话装置10中不利用负的电源电压，所以每个运算放大器155使其负电源端162接地，因而不能提供负电压。因而，需要两个运算放大器155放大沿电流的每个方向的电压差。

每个运算放大器155的电压差动输出被提供给或门170的输入端。如果第一或第二个运算放大器中任何一个产生高电压，表示电流正流过检测电阻150，或门170便输出逻辑高电压信号。这由微处理器125解释为要连接辅助电池，因而开关120闭合，而开关115打开，以便保持主电池25的功率。当第一和第二运算放大器155的输出为低时，或门170则发出逻辑低电压信号，并且开关115闭合，以便从主电源25提供功率。开关120也保持闭合以便一旦连接辅助电池40时通过电阻150流过电流。

再次参看图3，电压检测器135确定被连接的辅助电池40的电压输出，并发出表示是否存在足够的电压以便向蜂窝电话装置10供电的电压信号。足够电压的根据是是否辅助电池40可以供出预先选择的门限电压。当辅助电池电压低于预定的门限值时，则向微处理器125发出表示这种状态的信号。然后打开开关120，从而把辅助电池40从电源电路118上断开，并且开关115闭合，以便连接主电池25。由于开关120打开，电阻150不再能够检测到和辅助电池40的连接。因此，电阻200使得能够检测辅助电池和接点100的物理连接。当辅助电池40和接点100接合时，电阻200两端的电压为正。一旦辅助电池40被断开时，电阻200两端的电压则变为0。电阻200两端的电压由电压检测器135监视。

现在参看图5，其中示出了说明由微处理器125用来控制开关115和120的算法的流程图。该算法概略地说明了由微处理器125执行的决定处理。开始，两个开关115和120都是闭合的。询问步骤210通过测量流过电阻150的电流确定辅助电池40是否已被连接到蜂窝电话装置10上。在步210微处理器125继续监视辅助电池40的连接，直到检测到连接为止。一旦检测到辅助电池40的连接，询问步骤215便确定是否辅助电池电压太低。当电压电平太低时，则在步220打开开关120。询问步骤221确定是否电阻200上的电压大于0。如前所述，大于0的电阻200上的电压表示辅助电池仍保持连接。如果辅助电池被连接，则控制回到步215，确定是否电池电压太低。如果辅助电池40未被连接，则在步222开关120被闭合，并且控制回到步210监视辅助电池的再连接。

如果在辅助电池40内存在足够的电压，则在步225开关115被打开。询问步骤230通过检测流过电阻200的电流确定辅助电池40是否仍然被连接。如果辅助电池40仍然被连接，询问步骤235确定是否仍然保持有足够的辅助电池电压。只要辅助电池40保持连接并提供足够的电压，则控制继续通过询问步骤230和235循环，以便监视辅助电池40的断开和低电压。如果辅助电池40内的电压降低到可接受的值以下，则在步240打开开关120，同时在步245闭合开关115，从而使电话装置和主电池25相连。

一旦主电池25被再相连，询问步骤246通过确定电阻100上的电压是否大于0来确定辅助电池40是否仍然被连接。如果是，控制回到步235，确定辅助电池电压是否仍然低。如果辅助电池已被断开，则控制通过步250和255，重置开关120和115，以便等待辅助电池40的再连接。

一旦辅助电池40被断开，则在步250使开关115闭合，同时在步255使开关120闭合。这样系统的电源控制转换到主电池25，并且控制返回步210，等待辅助电池40的再连接。

使用上述的电路和算法，该装置将按以下的方式操作。在正常操作时，辅助电池40不被连接。因而电话装置10的电源是主电池25。开关115闭合，使得电话从主电池25吸取电流。开关120也保持闭合，以便能够检测辅助电池40的连接。当用户连接辅助电池40时，电流通过检测电阻150，并且使电阻200上的电压大于0。这电流被电流检测器130检测到，并发出通知微处理器125的电流信号。

然后，电压检测器135和微处理器125确定是否存在足以操作电话装置10的电压。如果辅助电池40的电压太低，微处理器125则保持开关115闭合并打开开关120。这样便阻止辅助电池40从主电池25吸取电流。如果电压足够高，则微处理器125打开开关115，以便阻止从主电池25吸取电流。

开关115保持打开而开关120保持闭合这样一段时间，直到辅助电池40的电压降低到预定的门限值以下，或者电话装置10从辅助电池断开。在每种情况下，开关115被闭合，使得电话装置10现在由主电池25供电。如果开关115由于低电压值而被闭合，则开关120由于上述的理由而被打开。如果辅助电池40已被断开，如电阻200上的电压所指示的，则开关120保持闭合，使得能够检测流过检测电阻150的电流。

上述的电路是根据蜂窝电话装置进行说明的。不过，应当理解，这种电路可以应用于其它要求增加电池使用时间而不相应地增加装置尺寸的电子装置。

现在参看图6，其说明本发明的另一个实施例，其中只有电压检测器135监视辅助电池40的连接。对于和图3所示的相同的部件用相同的标号表示。检测电路80包括一对接点100用于使主电池25和辅助电池40与电话装置10的电源电路118相互连接。一对开关115和120使主电池25、辅助电池40和电话电源电路118的其余部分相互连接。开关120和115由微处理器125响应从电压检测器135接收到的信号控制。

电压检测器135监视电阻200上的电压，电阻200上的电压响应辅助电池40和检测电路80的接点100的连接而改变。当辅助电池40和接点100接合时，电阻200上的电压为正，一旦辅助电池40被断开时，如果开关120被打开，则电阻200上的电压变为0。

电压检测器135还监视被连接的辅助电池40的电压输出，并产生指示是否存在足以向蜂窝电话装置10供电的电压的信号。足够的电压的根据是是否辅助电池40可以供出预定的门限电压。当辅助电池电压下降到预定的门限值以下时，向微处理器125发出一个指示这种状态的信号。然后使辅助电池从电路上断开。

现在参看图7，其说明对于图6的实施例，由微处理器125执行的用于控制开关115和120的算法的流程图。该算法概略地说明了由微处理器125执行的决定处理。开始，开关115闭合，而开关120断开。这使得主电池25和电话电源电路118相连。询问步骤300监视电阻200上的电压，以便确定该电压是否大于0。等于0的电压值表示辅助电池40尚未被连接，并且控制继续通过步300循环。当检测到辅助电池40的连接时，询问步骤305确定是否辅助电池电压太低。如果是，则控制转换到询问步骤310，再次确定电阻200上的电压是否大于0。如果是，控制继续返回步305。一旦电阻200上的电压表示辅助电池40已被断开，则控制回到步300。

如果询问步骤305确定辅助电池电压不太低，则开关120在步315被闭合，而开关115在步320被打开。这使得主电池25和电源电路118断开而和辅助电池40相连。电压检测器135在询问步骤325继续监视辅助电池40和电源电路118的连接。如果电阻200保持为正电压，则询问步骤330再次检查辅助电池电压是否太低。如果是，则开关115在步335闭合，而开关120在步340打开，以便使辅助电池40和电源电路118断开，并且控制返回步325。如果电压不太低，则处理器125只是通过返回步325继续监视继续的连接。

一旦询问步骤325确定电阻200两端的电压不再大于0，则在步345使开关115闭合而在步350使开关120断开，从而再次连接主电池25。然后控制返回步300，监视辅助电池40的再连接。使用以上讨论的电路和算法，这个实施例将按下述方式进行操作。在正常操作方式下，辅助电池40不被连接，蜂窝电话装置10的电源是主电池25。因而，在正常操作方式下，开关115是闭合的，因而蜂窝电话装置10可以从主电池25吸取电流。在正常操作期间，开关120被断开。蜂窝电话装置的微处理器125继续监视电压检测器135，以便确定加于电阻200上的电压。

当辅助电池40被连接时，在电阻200两端产生电压降，并且辅助电池40的电压可以通过电压检测器135被读出。然后微处理器125确定是否辅助电池40具有足以操作蜂窝电话装置10的电压。如果辅助电池40的电压太低而不能操作蜂窝电话装置10，则微处理器125不进行操作而电话继续由主电池25供电。如果辅助电池40的电压足够高，则微处理器125使开关120闭合，使得蜂窝电话装置10能够从辅助电池40吸取电流。然后蜂窝电话装置10将打开开关115，借以阻止从主电池25再吸取电流。

蜂窝电话装置10将保持开关115断开和开关120闭合，直到微处理器125检测到辅助电池40的电压降低到最小门限值以下，或者检测到蜂窝电话装置10已经从辅助电池40断开。在每种情况下，一旦这被检测到，开关115便闭合，使得电话可以由主电池25供电。开关120被打开，以便帮助进行关于辅助电池40是否具有足以向电话供电的电压的进一步检测。

虽然参照附图对本发明的的装置和方法的优选实施例进行了详细的说明，但应当理解，本发明不限于所述的实施例，不脱离由以下所附的权利要求限定的本发明的范围和构思可以具有各种改型。

Claims (23)

1．一种用于在电子装置中的第一电池和可拆下的第二电池之间转换的装置，包括：

用于使第一电池和第二电池与电子装置的电源系统互连的装置；

用于检测可拆下的第二电池和电子装置的连接并产生指示可拆下的第二电池的存在的信号的装置；以及

处理器，其响应由用于检测的装置产生的电流信号，用于命令用于互连的装置使第二电池和系统电源相连而使第一电池与系统电源断开。

2．如权利要求1所述的装置，其中用于检测的装置包括用于检测通过使可拆下的第二电池和电子装置相连而产生的电流，并发出用于指示所述电流存在的电流信号的装置。

3．如权利要求2所述的装置，其中用于检测的装置包括：

和电子装置这样相连的电阻，使得响应第二电池的连接产生通过电阻的电流；以及

用于产生指示电阻中的电流流动的电流信号的电流检测器。

4．如权利要求3所述的装置，其中电流检测器包括：

用于测量沿电流的每个方向在电阻上产生的差值电压的第一和第二运算放大器；以及

响应第一和第二运算放大器的输出从而产生指示电阻中的电流流动的电流信号的或门。

5．如权利要求1所述的装置，其中所述信号还指示第二电池从电子装置上的除去。

6．如权利要求1所述的装置，其中处理器还响应所述信号，从而命令用于互连的装置使第二电池与系统电源断开并使第一电池和系统电源相连。

7．如权利要求1所述的装置，其中还包括电压检测器，用于确定第二电池是否提供一个预定的电压值，并产生指示所述确定结果的电压信号。

8．如权利要求8所述的装置，其中当电压信号指示第二电池的电压低于预定的电压值时，所述处理器断开第二电池并连接第一电池。

9．如权利要求1所述的装置，其中用于检测的装置包括用于检测通过使可拆下的第二电池和电子装置相连而产生的电压降，并产生指示可拆下的第二电池的存在的电压信号的装置。

10．如权利要求9所述的装置，其中用于检测的装置包括：

电阻：以及

用于检测通过使可拆下的第二电池和电子装置相连而产生的电阻两端的电压变化，并产生指示存在电压变化的电压信号的装置。

11．一种用于在和便携式通信装置相关的第一电池和可拆下的第二电池之间进行转换的装置，其包括：

第一和第二开关，其分别与第一和第二电池相连，用于使第一电池与第二电池和便携式通信装置的电源电路互连；

电流检测电路，用于检测通过使第二电池的连接而产生的电流信号并产生指示所述检测结果的电流信号；

电压检测电路，用于确定是否第二电池提供一个预定的电压值并产生指示所述确定结果的电压信号；以及

处理器，用于响应电压信号和电流信号控制第一和第二开关以便连接和断开第一电池和第二电池。

12．如权利要求11所述的装置，其中电流检测电路包括：

和便携式通信装置相连的电阻，通过该电阻响应第二电池的连接而流过电流；以及

电流检测器，用于响应流过所述电阻的电流而产生电流信号。

13．如权利要求12所述的装置，其中电流检测器包括：

用于测量所述电阻上的差值电压的第一和第二运算放大器；以及

响应第一和第二运算放大器的输出从而产生指示电阻中的电流流动的电流信号的或门。

14．如权利要求11所述的装置，其中处理器在电流信号指示有电流流动时断开第一电池并连接第二电池。

15．如权利要求11所述的装置，其中处理器在电流信号指示没有电流流动时连接第一电池并断开第二电池。

16．如权利要求11所述的装置，其中当电压信号指示第二电池电压低于预定的电压值时断开第二电池而连接第一电池。

17．一种用于在和便携式通信装置相关的第一电池和可拆下的第二电池之间进行转换的装置，其包括：

第一和第二开关，其分别与第一和第二电池相连，用于使第一电池与第二电池和便携式通信装置的电源电路互连；

电压检测电路，用于检测通过连接第二电池而产生的电压降，并产生指示所述检测结果的第一电压信号，所述电压检测电路还确定是否第二电池提供一个预定的电压值，并产生指示所述确定结果的第二电压信号；以及

处理器，用于响应第一和第二电压信号控制第一和第二开关以便连接和断开第一电池和第二电池。

18．如权利要求17所述的装置，其中电压检测电路包括：

和便携式通信装置相连的电阻，响应第二电池的连接在该电阻上产生一个电压降；以及

电压检测器，用于响应在所述电阻上产生的电压降产生第一电压信号。

19．如权利要求17所述的装置，其中当第一电压信号指示有电压降时，处理器断开第一电池而连接第二电池。

20．如权利要求17所述的装置，其中第一电压信号指示无电压降时，处理器连接第一电池而断开第二电池。

21．如权利要求17所述的装置，其中当第二电压信号指示第二电池电压低于预定的电压值时，处理器断开第一电池而连接第二电池。

22．一种用于检测通过一个电路存在电流流动的电路，包括：

和所述电路串联的电阻；

用于测量电阻上的差值电压的第一和第二运算放大器；以及

响应第一和第二运算放大器的输出从而产生指示所述电阻中电流流动的信号的或门。

23．如权利要求20所述的装置，其中第一和第二运算放大器的负的电源电压接地。

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