CN100423357C - 包括为电池装置充电的装置的电子设备 - Google Patents

Abstract

设备包括可拆卸主和辅助电池和一个使电池放电和充电的电路。放电通过连接辅助电池为设备供电的辅助开关，检测器，和连接主电池为设备供电的主开关来实现，当辅助电池降到由一检测器确定的一预定电压电平之下时，不会中断设备工作。充电通过开关，内部充电器，和控制器实现。当两个电池都被装上时，控制器利用开关选择和将由内部充电器产生的充电电流连接到主电池。一旦被充电，控制器转换为辅助电池充电。

Description

包括为电池装置充电的装置的电子设备

本申请为1996年10月31日提交的发明名称为“可对多个电池进行放电和充电的装置和方法”的中国专利申请96120387.0的分案申请。

技术领域

本发明一般地涉及包括为电池装置充电的装置的电子设备，特别涉及这样一种电子设备，其包括为设备提供电源的多电池装置。

背景技术

用电池供电的便携式电子设备由于其重量轻和体积小而变得日益流行。诸如蜂窝无线电话和膝上计算机等这些设备典型地仅安装有单个主电池，因此，它们的工作时间是不够长的。此外，必须中断这些设备的工作来更换该单一主电池。在蜂窝无线电话呼叫和当处理计算机数据时，这种中断能达到所不希望的次数，并导致所不希望的后果一呼叫失落或丢失数据。

为了弥补这些不足，一些便携式电子设备已配备了辅助电池。这些便携式电子设备自动地在主和辅助电池之间转换，以避免中断操作。例如，当主电池没电时，设备将转换到辅助电池。然后，更换主电池。一旦更换后，当该辅助电池变得没电时，设备又转回到主电池。如果上述这种没电电池的更换被保持，则可以预料，便携电子设备可不间断地工作。遗憾地是，上述设备不允许用户更换处于使用中的电池而不中断设备的工作。

此外，实现多电池装置的转换需要额外的硬件。例如，现有技术设备的一种需要一个额外的电压检测器，一个额外的触发电路，和多个附加开关以适应该辅助电池。这就增加了设备的费用，复杂性和尺寸。

发明内容

因而，本发明的目的是提供一种电子设备，它包括一种更经济的、以允许设备不中断的连续的工作方式对多电池装置充电的装置。

为实现本发明的上述目的，提供了这样一种包括为电池装置充电的装置的电子设备，所述电池装置为处于工作状态的所述电子设备供电，该电池装置包括一个主电池和一个辅助电池，其特征在于所述充电的装置包括：产生充电电流的充电器；第一开关，其包括一第一输出端、第二输出端，一个输入端，所述第一输出端与主电池相连接，所述第二输出端与辅助电池相连接，所述输入端与充电器相连接，所述第一开关根据预定的优先权，选择性地将所述输入端与第一输出端和第二输出端之一相连接，与第一输出端相连接时，为主电池提供充电电流，与第二输出端相连接时，向辅助电池提供充电电流，所述预定优先权意味着在主电池和辅助电池都安装时，对主电池完全充电，并在主电池充电完成之后对辅助电池充电。

为实现本发明的上述目的，还提供了这样一种对可拆卸地安装在一种电子设备上的多个电池充电的方法，包括以下步骤：在主电池安装在电子设备上时，并在下列情况之一下对多个电池的主电池充电，所述情况为：安装有主电池并且主电池未被完全充满；多个电池中的辅助电池被拆卸；以及安装有辅助电池且辅助电池已完全充满。在辅助电池安装在电子设备上时，并在下列情况之一下对辅助电池充电，所述情况为：安装有辅助电池且辅助电池未被完全充满；主电池被卸下；以及安装有主电池且主电池被完全充满。

为实现本发明的上述目的，还提供了这样一种包括使为其供电的电池装置放电的装置的电子设备，所述电子设备一直处于工作状态，所述电池装置包括一个主电池和一个辅助电池，其特征在于所述放电装置包括：一个检测器，用于检测主电池的安装和检测辅助电池的电压电平；和和所述检测器耦合的主开关，当安装有所述主电池时且当所述辅助电池的电压电平低于一预定电压电平时，所述主开关操作地与主电池连接以向处于工作状态的所述电子设备供电；当安装有所述主电池时且当所述辅助电池的电压电平高于所述第一预定电压电平时，所述第一开关操作地中断与所述主电池的连接以使其停止向处于工作状态的所述电子设备供电。

附图说明

图1是一个其上装有主电池和辅助电池、处于打开位置的便携电子设备的前，顶，和右侧视图。

图2是一个其上装有主电池和辅助电池、处于关闭位置的便携电子设备的后，顶，和左侧视图。

图3是使用图1的便携电子设备的一个射频通信系统的框图表示，该便携电子设备具有一个放电和充电电路。

图4是图3的放电和充电电路的框图表示。

图5是图3的放电和充电电路的部分示意图。

图6是使主电池和辅助电池放电的方法的流程图表示。

图7是使主电池和辅助电池充电的方法的状态图表示。

图8是用于确定主电池和辅助电池中哪一个充电的方法的状态图表示。

具体实施方式

安装在便携式电子设备内的放电电路通过选择可拆卸安装到该设备上的主和辅助电池来为该设备供电。该放电电路包括一个监视辅助电池的电压电平的检测器。该放电电路包括一个连接在主电池和设备之间的放电开关。当两个电池都被装上时，由辅助电池供电直到其放电到-预定电压。一旦达到该预定电压，该放电开关连接主电池向设备供电。连接主电池而无需中断该设备的工作。如果在向设备供电时将主电池卸下，由辅助电池向设备供电，而无需中断并与其放电到预定电平的事实无关。在主电池正向设备供电时如果在任何时刻更换上辅助电池，则放电开关断开该主电池，并连接到辅助电池向设备供电(假设该辅助电池的电压电平在预定电压之上)。通过利用这种放电优先权，即首先使辅助电池放电，电路能被最小化并能保持设备的不间断工作。

放电电路与设置在设备中的一个充电电路相关联，该充电电路向可拆卸安装到该设备上的主和辅助电池充电。该充电电路包括检测电路，充电开关，和产生充电电流的电流产生电路。该检测电路检测主和辅助电池是否被装到设备上。充电开关被连接到该检测电路、电流产生电路和主辅助电池。当两个电池都被装上时，充电开关最初与电流产生电路连接，以对主电池完全地充电，随后与电流产生电路连接，对辅助电池充电。如果当辅助电池正充电时更换上主电池，则充电开关立即再连接到电流产生电路，对该主电池完全充电。

图1示出了具有主电池101和辅助电池102的便携式电子设备100。最好是无线电话的设备100包括机壳104。机壳104具有经一枢轴110旋转连接的下机壳部分106和上机壳部分108。下机壳部分106包括用于安装辅助电池102的固定槽123，显示器128，键盘130，和麦克风通孔131。显示器128向用户提供包括例如主电池101或辅助电池102中剩余的充电电流量的可视信息。键盘130允许用户接通和切断该设备的电源和通过输入和发送号码始发呼叫。一个麦克风(未示出)被隐藏在麦克风通孔131的后面。机壳部分108包括一个具有多个通孔、其后设置有扬声器(未示出)的扬声器挡盖142。除了向用户提供语音之外，当主和辅助电池101、102接近没电时，扬声器可以提供可闻告警。下和上机壳部分106、108包括安装其上的主和辅助电池101、102。主和辅助电池101、102从设备100上可拆卸，如图2举例说明的。

图2示出了处于关闭位置具有自其上卸下的主和辅助电池101、102的设备100。主电池101包括一个锁定部件202，该锁定部件202围绕形成主电池101的第一端的凸缘204的中点设置。一个突起部206相对锁定部件202被纵向设置在主电池101的第二端。设备100包括一个在上机壳部分108中形成的第一凹槽210。第一凹槽210由前壁211，右壁212，左壁214，和后壁216构成。缘218在第一凹槽210上自后壁伸出。一个啮合锁定部件222包括胎缘226、228并包括前壁211的一个剖面224。上机壳部分108的一第二凹槽230从、并在前壁211之上向前伸出。通过将主电池101的突起部206插入缘218的下面(如虚线231所示)和向下将主电池101旋入第一凹槽210将该主电池101装到设备上。旋转主电池101直到锁定部件202与啮合锁定部件222的胎缘226、228啮合和凸缘204支撑在第二凹槽230中。通过按压锁定部件202脱离胎缘226、228和向上旋转主电池101并脱离第一和第二凹槽210、230使主电池101卸下。

辅助电池102包括一个弹性钩锁232和分别具有支柱238、240的固定支撑件234、236。设备100包括一个图1的固定槽123和设置在下机壳部分106的底部246上用于安装辅助电池102的插口242、244。设备100包括一个设置在下机壳部分106的底部246上位于插口242、244之间的细长开口248。该细长开口248提供了进入设置在其内的耦合件314(见图3)的入口。通过将弹性钩锁232插入固定槽123将辅助电池102装上；倾斜地将辅助电池102向下伸入直到固定支撑件234，236通过底部246；选择该辅助电池102直到与下机壳部分106并置；和释放辅助电池102由此允许固定支撑件234，236朝底部246移动，以使支柱238、240插入插口242、244，如虚线250所示。当安装辅助电池102时，固定支撑件234、236之间的间隔防止了细长开口248的阻碍和保留了进入耦合件314的入口。通过与上述安装基本相反的步骤可将辅助电池102拆下。

虽然对作为无线电话的设备100进行了说明和描述，但应该清楚，诸如膝上计算机，便携式摄像机，寻呼机，双工无线电设备，个人数字辅助器(personal digital assistants)，和类似设备的多种电子设备中的任何一种都可以使用上述对多电池装置放电和充电的装置和方法。

图3是一个无线通信系统300的框图，其中基站301与设备100经射频(RF)信号302通信。设备100包括天线303，接收机304，发射机305，控制器306，和用户接口308。用户接口308包括扬声器(未示出)，图1的显示器128，麦克风(未示出)，和图1的键盘130。控制器306例如可以是一个能从摩托罗拉公司买到的68HC11微处理器。设备100由可拆装的主和辅助电池101、102供电，并按下述方式工作。天线303将RF信号转换成电RF接收信号和将该电RF接收信号耦合到接收机304。接收机304将该电RF接收信号转换成数据接收信号，该数据接收信号然后通过控制器306被耦合并经扬声器作为可闻语音和经显示器128作为操作信息输出到用户。分别经麦克风和键盘130由用户输入的语音和数据被耦合到发射机305作为数据发送信号。发射机305将该数据发射信号转换成电RF发射信号，该电RF发射信号经天线303变换作为RF信号被发射。

设备100包括一个放电和充电电路310，一个存储器312，和一个耦合器314。放电和充电电路310选择性地向主和辅助电池101、102放电，以向设备100提供不间断电源。在由控制器306执行的一个程序控制下，该放电和充电电路310还选择性地向主和辅助电池101、102充电。所述程序被存储在存储器312中。存储器312最好是一个只读存储器(ROM)，但可以是一个可擦除可编程只读存储器(EPROM)，随机存取存储器(RAM)，或其他合适的存储装置。虽然示出的存储器312与控制器306分离，但将会认识到，该存储器312可处于控制器306的内部和/或该控制器312可以包含除存储器312以外的其他存储器。耦合器314允许用户在其上接上一外部电源430(见图4)，用于提供电源操作设备100(和节电充电)或为主和辅助电池101、102充电。

图4进一步以框图形式示出了主和辅助电池101、102，放电和充电电路310，耦合器314，和控制器306。主和辅助电池101、102可拆装地耦合到放电和充电电路310。主电池101包括主电化学电池404，主存储器402，和主热敏电阻406。将会认识到，该主电化学电池404(如所示)代表一个或多个电化学电池。主电化学电池404包括一个主正极端405和一个主负极端407。主电化学电池404最好是可再充电的。该主电化学电池404最好是下列种类的一种：镍-镉(NiCd)，镍-金属氢(NiMH)，碱性，或锂离子电池。主存储器402最好是一个EPROM。主存储器402使主电池101具有″小电池″的特征，因为该主存储器402存储有可被用于使放电和充电最佳化的数据。该数据包括电池类型数据，放电/充电迟滞数据，和历史数据。主热敏元件406被连接到主负极端407和通过其两端的电压降指示主电化学电池404的温度。主负极端407还连接到地409。

辅助电池102与主电池101类似，它包括辅助存储器410，具有辅助正极端413和辅助负极端415的辅助电化学电池412，和辅助热敏元件414。辅助负极端415同样连接到地409。然而，在优选实施例中，辅助电池102具有比主电池101大的容量并且能够提供更长时间周期的功率。

放电和充电电路310的放电部分可转换地将主和辅助电池101、102连接到设备电源线408(被标识为B+)。主和辅助电池101、102以2.8V和5.5V之间的一个电压供给设备电源线408。设备电源线408经电连接(未示出)向控制器306，图3的接收机304，图3的发射机305，图3的用户接口，和设备100的其他部件供电。该放电部分主要包括一个辅助电池开关420，一个检测器422，和一个主电池开关424。单独与辅助电池102相关联，并工作以连接该辅助电池102向设备100供电。辅助电池开关420的一个输入端经线路416被连接到辅助正极端413。辅助电池开关420的一个输出端被连接到设备电源线408。

检测器442被连接在主和辅助电池101、102之间，检测何时辅助电池102已放电到阈值电平以下以及何时外部电源430已被接到设备100上。在本优选实施例中，阈值电压是3.3V。辅助正极端413经线路421连接到检测器422的一第一输入端。主正极端405经线路423连接到检测器422的一第二输入端。耦合器314经线路425被连接到检测器422的一第三输入端。检测器422的输出端经线路426被连接到主电池开关424和控制器306。

响应检测器422，主电池开关424连接或切断作为能使设备100工作的电源的主电池101。主电池开关424的第一输入端经线路426被连接到检测器422的输出端。主电池开关424的第二输入端经线路427被连接到主正极端405。该主电池开关424的输出端被连接到设备电源线408。

控制器306还将检测器422的输出端连接到图3的用户接口308。用户接口308翻译该检测器422的输出，并通知用户在一特定时间主和辅助电池中的哪个正为设备100供电。

放电和充电电路310的放电部分按照一预定优先权(当两个电池都被装上时，首先使辅助电池放电)使主和辅助电池101、102放电。辅助电池开关420最初将辅助正极端413连接到设备电源线408，由此经辅助电池102为设备100供电。当其放电时，检测器422对辅助电化学电池412进行监视。当辅助正极端413的电压降到低于一阈值电压时，检测器422闭合主电池开关424。这使得主正极端405连接到设备电源线408，由此经主电池101为设备100供电。

当一个电池处在使用中即供电时，另一个没处于使用中的电池可被更换(卸下和再装上)，且不中断设备100的工作。当辅助电池102是处在使用中时，主电池101能被更换。当主电池101处在使用中时，辅助电池102能被更换。一旦辅助电池102被放回，如果辅助正极端413的电压高于所述阈值电压时，检测器422就打开主电池开关424。

此外，处在使用中的电池能被卸下，而不中断设备100的工作。如果辅助电池102在处于使用中时被卸下，检测器422响应线路421上迅速下降的电压，迅速闭合主电池开关424，足以防止工作的中断。当主电池101在处于使用中被卸下时，甚至在辅助电池102已经放电到该阈值电压之后，同样能防止工作的中断。这是通过设定阈值电压(3.3V)高于为设备供电所必须的最小电压来实现的。在本优选实施例中，最小电压为2.8V。此外，辅助电池开关420必须被模型化(bemodeled)，以便即使在辅助电池102已放电到该阈值后其仍保持闭合。另外，一旦主电池101在使用中时被卸下，辅助电池102仍能提供足以使设备100工作的功率(至少在一个短的时间内)。而且，在检测器在其第二输入端不再检测到主正极端405的存在时，检测器将打开电池控制开关424。

处于使用中的电池可被卸下对于在通话期间希望更换使用中的电池的用户是一个有利的特性，它不会使通话中断。在该优选实施中，主电池101比辅助电池102小(见图1和2)，因此更易携带。因而可以想象，从用户的立场出发，他们将更愿意携带主电池。因而更换处于使用中的主电池101的能力是非常便利的。

当外部电源430(标记为″外部B+″)被接到耦合器314上时，主电池101或辅助电池102的放电被停止，由外部电源430为设备100供电。外部电源430向设备电源线408提供一个约1.4V的电压，该电压高于由主和辅助电池101、102提供的电压。一旦接上，连接在耦合器314与设备电源线408之间的二极管432变为正向偏置，并将由外部电源430提供的电压耦合到设备电源线408(当外部电源430没被接上时，二极管432防止主和辅助电池101、102回流到耦合器314)。响应设备电源线408上更高的电压电平，辅助电池开关420打开，辅助电池102的放电被停止。一旦检测到外部电源430的存在(经第三输入端)，检测器422就打开主电池开关424，主电池101的放电停止。

放电和充电电路310的充电部分选择地对主和辅助电池101、102进行充电。放电和充电电路310的充电部分包括一个存储器开关440，一个充电开关442，一个内部充电器444，和一个热敏元件开关446。放电和充电电路310在控制器306的控制下工作。

控制器306经存储器开关440选择性地读取主和辅助存储器402，410的内容。主存储器402经线路448连接到存储器开关440的第一输入端。辅助存储器410经线路450连接到存储器开关440的第二输入端。控制器306经线路452连接到存储器开关440的第三输入端。存储器开关440包括一个经线路454连接到控制器306的输出端。控制器306经线路452向存储器开关440发信号，以便经存储器开关440的输出端和线路454将主存储器402或辅助存储器410连接到控制器306。这种连接一旦被建立，控制器307就读取电池数据。

控制器306经充电开关442选择主电池101或辅助电池102。充电开关442包括一个经线路456连接到主电化学电池404的第一输出端。充电开关442包括一个经线路458连接到辅助电化学电池412的第二输出端。内部充电器444经线路460连接到充电开关442的一第一输入端。控制器306经线路452连接到充电开关442的一第二输入端。控制器306经线路452向充电开关442发信号，以便经充电开关442的第一输入端和线路460将内部充电器444连接到主电化学电池404或辅助电化学电池412。一旦这种连接建立，由内部充电器444提供的充电电流就对主电化学电池404或辅助电化学电池412充电。

控制器306通过热敏元件开关446确定主和辅助电池101、102的存在。主热敏元件406经线路462被连接到热敏元件开关446的一第一输入端。辅助热敏元件414经线路464连接到热敏元件开关446的一第二输入端。控制器306经线路465连接到热敏元件开关446的一第三输入端。控制器306经线路464向热敏元件开关446发信号，以便经该热敏元件开关的输出端和线路466将主热敏元件406或辅助热敏元件414连接到控制器306。一旦连接建立，控制器306通过各热敏元件两端的电压降确定主辅助电池101或辅助电池102的存在。

内部充电器444包括一个充电控制器470，一个电流整流器472，和一个反馈开关474。充电控制器470经线路478连接到耦合器314，经线路480连接到控制器306，和经线路481连接到充电电流。充电控制器470响应耦合器314、控制器306、和充电电流，输出电流信号到电流整流器472。除了具有从充电控制器470接收电流的输入端外，电流整流器472包括经线路482耦合到耦合器314的一个输入端。电流整流器472对电流进行响应，以一第一或第二速率经线路460向充电开关442输出充电电流。一旦输出电流时，电流整流器472经线路484闭合反馈开关474。一旦闭合，反馈开关474经线路486将线路460上的充电电压耦合到耦合器314。该充电电压被用于由外部电源430进行跟踪。

放电和充电电路310的充电部分按照一预定优先权(当两个电池都被装上时，首先向主电池充电)向主和辅助电池101、102充电。当能够为电池充电的外部电源诸如外部电源430被装到耦合器314上时，充电就开始。控制器306经线路448检测外部电源430的接上，通过热敏元件开关446在主和辅助热敏元件406，414之间转换，以确定哪个电池存在。如果主和辅助电池101，102都被装上，控制器306将转换存储器开关440并经线路454从主存储器402读取数据。外部电源430经线路478馈送到充电控制器470。控制器306经线路480配置充电控制器470，以便充电控制器470根据从主电池101读取的数据提供电流信号。在线路481上提供反馈，以便如果必要，充电控制器470能够调整该电流信号。响应来自充电控制器470的电流信号，电流整流器472利用经线路482提供的外部电源430产生充电电流。电流整流器472经线路460将充电电流输出到充电开关442。控制器306转换充电开关442，经线路456将充电电流耦合到主电化学电池404。根据从主存储器402读取的充电数据，对主电池101充电一段时间。在充电一段时间之后，主电池101被认为充满。

一旦主电池101被充满，就开始辅助电池102的充电。控制器306转换存储器开关440并从辅助存储器410读取电池数据。控制器306对内部充电器444进行设置，以便根据从辅助电池102读取的数据输出充电电流。控制器306转换充电开关442，经线路416将充电电流耦合到辅助电化学电池412。根据从辅助存储器410读取的最佳充电时间数据对辅助电池102充电一段时间，然后被认为充满。如果当辅助电池102正被充电时主电池101被更换，控制器306(它连续地触发主和辅助热敏元件406，414之间的热敏元件开关446，以确定充电期间电池的存在)中断辅助电池102的充电，并以上述的方式开始主电池101的充电。一旦主和辅助电池101，102都被充满，内部充电器444反复地向主和辅助电池101，102施加一维护充电约1800秒的时间期间。维护充电包括涓流充电或终止，以延缓电池的衰变。当外部电源430被拆下时，充电结束。

虽然设备100包括一个用于为多个电池装置充电的内部充电器444，但人们将会认识到，主和辅助电池101，102的充电装置可以是设备100外部的。例如，没有内部充电器444，主和辅助电池101，102的充电装置可由装到耦合器314上的一个外部充电器实现。除了连接到控制器306外，耦合器314还可直接连接到热敏元件开关446，存储器开关440，和充电开关442。一旦外部充电器被接上，经热敏元件开关446确定电池的存在，从主存储器402或辅助存储器410读取电池数据，基于电池数据的充电电流经充电开关442被提供到主电池101或辅助电池102。

图5是放电和充电电路310的部分示意图。正如所述，使主和辅助电池101，102放电通过辅助电池开关420，检测器422，和主电池开关424实现的。辅助电池开关420由二极管500构成，它最好是一个肖克莱整流器。二极管500的输入端经线路416连接到辅助正极端413。二极管500的输出端被连接到设备电源线408。

检测器422主要包括比较器502，三极管504，二极管510，和或门506。比较器502具有一个设定为辅助电池102的阈值电压的参考电压(用VREF表示)，并被耦合到其正极(+)端。辅助正极端413经线路421连接到比较器502的负极(-)端。比较器502的输出端被连接到或门506的一第一输入端。三极管504(最好是一个N-沟道MOSFET)的栅极经线路423连接到主正极端405。三极管504的漏极被连接到辅助正极端413和或门506的一第二输入端。二极管510被连接在三极管504的漏极与或门506之间。或门506的输出端经线路426连接到主电池开关424。

主电池开关424包括三极管512(最好是一个N-沟道增强型MOSFET)，二极管514。三极管512的栅极经线路426被连接到或门506的输出端。三极管512的漏极经线路427被连接到主正极端405。三极管512的源极被连接到设备电源线408。二极管514被连接在三极管512的源极和漏极之间。

当主和辅助电池101，102被装上(外部电源430没被装上)时，二极管500正向偏置，并将辅助正极端413连接到设备电源线408。如果辅助正极端413的电压电平大于或近似等于参考电压508，比较器502输出一个逻辑高信号。这使得或门506在线路426上输出一个逻辑高信号。这依次使三极管512截止，从而防止了主正极端405加到设备电源线408上。二极管514防止了来自设备电源线408的电流回流和对主电池101的充电。

如果辅助正极端413的电压电平降到参考电压508以下，比较器502输出一个逻辑低信号给或门506。这使得或门506在线路426上输出一个逻辑低信号。如果主和辅助电池101，102此时仍都存在，三极管504也输出一个逻辑低到或门506。这使得或门506在线路426上输出一个逻辑低信号。依次地，使得三极管512导通，并将主正极端405加到设备电源线408上。

如果主电池101被卸下(而辅助电池102被装上)，三极管504的栅极将不再察看，即由主正极端405提供。这使得三极管504的漏极被辅助正极端413拉高。这依次使得或门506在线路426上输出一个逻辑高信号，而三极管512保持截止。

当外部电源430被接到耦合器314上时，主和辅助电池101，102停止放电。一旦接上时，外部电源430在线路425上的出现使得或门506在线路426上输出一个逻辑高信号。这使得三极管512截止。二极管510防止了来自外部电源430的电流回流和向主电池101充电。由外部电源430在设备电源线408上提供的较高电压防止了二极管500的正向偏置。

如上所述，为了实现主和辅助电池101，102的充电，放电和充电电路310包括存储器开关440；充电开关442；充电控制器447；电流整流器472；和内部充电器444的反馈开关474；以及热敏元件开关446。存储器和热敏元件开关440，446最好是由2.75V电源520供电的双通道多路转换器/去多路转换器。

存储器和热敏元件开关440，446中的每一个主要包括分别与线路448、464和线路450、462的第一和第二通道端口522、524；与线路454、466连接的通信端口526；和与线路452，465连接的选择端口528。从控制器306耦合到选择端口528的逻辑低信号将第一通道端口522(被连接到主电池101)耦合到通信端口526和并进一步耦合到控制器306。从控制器306耦合到选择端口528的逻辑高信号将第二通道端口524(被连接到辅助电池102)耦合到通信端口526和并进一步耦合到控制器306。

充电开关442包括三极管530、532、534、536。三极管530、532、534、536最好是P沟道增强型MOSFET。三极管530、532的栅极被连接到线路452。三极管534、536的栅极经非门538被连接到线路452。三极管530、534的源极被连接到线路460。三极管532、536的源极经线路456，458分别连接到主和辅助正极端405，413。三极管530、532的漏极被连在一起。三极管534、536的漏极被连在一起。二极管540、542、544、546分别从漏极到源极连接在三极管530、532、534、536上。线路452上的逻辑低信号使三极管534、536导通，以便线路460上的充电电流能流向主电池101。线路452上的逻辑高信号使三极管530、532导通，以便线路460上的充电电流能流向辅助电池102。二极管540、542、544、546防止了充电电流流向没被选择的电池。

最好为集成电路的充电控制器470主要由诸如脉宽调制器(PWM)的受控电流源构成，它以一个由充电控制器470确定的电平产生一输出电流信号。电流源550由耦合器550经线路478在第一输入端口馈送，由控制器306经线路480在第二输入端口配置，和经线路481在第三输入端口进行调整。响应控制器306和基于经线路481接收的反馈，充电控制器470通过输出端口551和检测端口552将由电流源550产生的电流信号耦合到电流整流器472。

电流整流器472主要包括三极管553，二极管554，和二极管556。三极管553最好是一个P沟道增强型MOSFET。三极管553的栅极被连接到充电控制器470的输出端口551。三极管553的源极连接到充电控制器470的检测端口552和经线路482连接到耦合器314(和外部电源430)。三极管553的漏极经线路484连接到反馈开关474和经二极管556连接到线路460。响应从充电控制器470的输出端口551接收的充电信号，三极管553导通并经二极管556将由外部电源430和电流源550(经充电控制器470的检测端口552提供的充电信号)产生的电流耦合到线路460。二极管556最好是一个肖克莱整流器。二极管554连接在三极管553的栅极和源极之间，当三极管553截止时，防止充电电流流向线路460。

反馈开关474主要包括三极管560，562。三极管560，562最好是双结型三极管。三极管560是一个NPN三极管。三极管560的基极经线路484连接到电流整流器472。三极管560的集电极连接到三极管562的基极。三极管560响应由电流整流器472产生的充电电流导通。三极管562是一个PNP三极管。三极管562的发射极被连接到线路460。三极管562的集电极被连接到线路486。当三极管560导通时，三极管562将由电流整流器472输出的充电电压耦合到耦合器312。这使得外部电源能够跟踪该充电电压。

图6是图1-5的使主和辅助电池101、102放电的方法的流程图表示。在本优选施例中，所述方法或过程的实现仅是通过图4和5的放电和充电电路310的辅助电池开关420，检测器422，和主电池开关424完成的。然而，应该明白，所述方法也可通过执行软件程序的微处理器或控制器实现。

过程在框600开始。在确定框602，它确定图4和5的外部电源430是否被接到设备100上。如果外部电源430被接上，在框604设备100由外部电源430供电，并过程返回到确定框602。如果外部电源430没接上，过程进到确定框606。

在确定框606，它确定图1-5的辅助电池102是否被装到设备100上。如果辅助电池102没被装上，过程进到确定框608。如果辅助电池102被装上，则在确定框610其确定辅助电池102的电压是否大于图5的参考电压508。如果辅助电池102的电压大，在框612由辅助电池102向设备100供电，并过程返回到确定框602。如果辅助电池102的电压不大，过程进到确定框608。

在确定框608，它确定图1-5的主电池101是否被装上。如果主电池101被接上，在框614设备100由该主电池101供电，然后过程返回到确定框602。如果主电池101没被装上，在框615该过程停止，因为没有功率提供源被装到设备100上。

图7是图1-5的向主和辅助电池101、102充电的方法的状态图表示。在该优选实施例中，所述方法或过程是利用由图3-5的控制器306执行的软件程序实现的。按照该程序，控制器306控制图4和5的放电和充电电路310的存储器开关440，充电开关442，内部充电器444，和热敏元件开关446的工作，向主和辅助电池101、102充电。然而，人们将会明白，该方法也可仅使用离散硬件元件来实现。每种状态都由一个框来代表。每个框左上角的数字表示在该状态期间装到图1-3的设备100上的电池个数。

框700表示电池被装上的状态。如果在框700主电池101被装上，该过程移到框702。如果在框700辅助电池102被装上，则过程移到框704。

框702表示仅有主电池101被装上和充电的状态。如果在框702主电池101被卸下，过程移到框700。如果在框702辅助电池102被装上，过程移到框706。如果在框702主电池101被完全充电，则过程移到框708。

框704表示仅有辅助电池102被装上和充电的状态。如果在框704辅助电池102被卸下，过程移到框700。如果在框704主电池101被装上，过程移到框706。如果在框704辅助电池102被完全充电，则过程移到框710。

框706表示主和辅助电池101、102都被装上和主电池101正在充电的状态。如果在框706主电池101被卸下，过程移到框704。如果在框706辅助电池102被卸下，过程移到框702。如果在框706主电池101被完全充电，则过程移到框712。

框708表示仅有主电池101被装上和维持充电的状态。如果在框708主电池101被卸下，过程移到框700。如果在框708辅助电池102被装上，过程移到框712。

框710表示仅有辅助电池102被装上和维持充电的状态。如果在框710辅助电池102被卸下，过程移到框700。如果在框710主电池101被装上，过程移到框714。

框712表示主和辅助电池101、102都被装上和辅助电池102正在充电的状态。如果在框712主电池101被卸下，过程移到框704。如果在框712辅助电池102被卸下，过程移到框708。如果在框712辅助电池102被完全充电，则过程移到框716。

框714表示主和辅助电池101、102都被装上和主电池101正在充电、而辅助电池102被充满的状态。如果在框714主电池101被卸下，过程移到框710。如果在框714辅助电池102被卸下，过程移到框702。如果在框714主电池101被完全充电，则过程移到框716。

框716表示主和辅助电池101、102都被装上和维持充电的状态。如果在框716主电池101被卸下，过程移到框710。如果在框716辅助电池102被卸下，过程移到框708。

图8是用于确定图1-5的主和辅助电池101、102中哪一个充电的方法的状态图表示。本方法类似于图7中的方法，可利用由图3-5的控制器306执行的软件程序实现。按照该程序，控制器306控制图4和5的放电和充电电路310的存储器开关440，充电开关442，内部充电器444，和热敏元件开关446的工作，向主和辅助电池101、102充电。然而，人们将会明白，该方法也可仅使用离散硬件元件来实现。每种状态都由一个框来代表。

框800表示主电池101和辅助电池102中没有一个正在充电的状态。如果在框800主电池101被装上，则过程转向框802。如果在框800辅助电池102被装上，则过程移到框804。

框802表示仅有主电池101被充电的状态。如果在框802主和辅助电池101、102都被卸下，过程移到框800。如果在框802辅助电池102被装上，主电池101被完全充电、而辅助电池102没被完全充电，过程移到框804。如果在框802辅助电池102被装上，而主电池101被卸下，则过程移到框804。

框804表示仅有辅助电池102被充电的状态。如果在框802主和辅助电池101、102都被卸下，过程移到框800。如果在框804主电池101被装上和没被充满，过程进到框802。

总之，这里介绍了一种具有可拆卸主和辅助电池和使电池放电和充电的放电和充电电路的便携电子设备。该放电和充电电路按照一预定优先权(当两个电池都被装上时，总是首先使辅助电池放电)使电池放电。这种预定优先权最大限度地减小了使多个电池放电所需的电路的复杂性，因为它只需要一个单一的用于对辅助电池的电压进行监视的电压检测器。当辅助电池放电到一预定电平时，该检测器将转换与主电池连接的主电池开关，向设备供电。与已知技术不同，该预定电平被设定为高于为设备供电必要的最小电压，以便如果当主电池在使用中被卸下时，辅助电池仍能向设备供电，而不会中断。放电和充电电路还按照一预定优先权(当两个电池都被装上时，总是首先向主电池充电)向电池充电。通过在主和辅助电池与一控制器之间连接的一系列开关和一个内部充电器来实现充电。由外部电源接到设备上使充电开始。根据其所执行的程序的方向，控制器首先选择主电池充电，并将由内部充电器产生的充电电流耦合主电池。一旦使主电池完全充电，控制器转换对辅助电池充电。如果当辅助电池被充电时主电池被更换，则控制器转换对更换的主电池充电。

Claims (9)

1. 包括为电池装置充电的装置的电子设备，所述电池装置为处于工作状态的所述电子设备供电，该电池装置包括一个主电池和一个辅助电池，其特征在于所述充电的装置包括：

产生充电电流的充电器；以及

第一开关，其包括一第一输出端、第二输出端，一个输入端，所述第一输出端与主电池相连接，所述第二输出端与辅助电池相连接，所述输入端与充电器相连接，所述第一开关根据预定的优先权，选择性地将所述输入端与第一输出端和第二输出端之一相连接，与第一输出端相连接时，为所述主电池提供充电电流，与第二输出端相连接时，向所述辅助电池提供充电电流，所述预定优先权意味着在主电池和辅助电池都安装时，对主电池完全充电，并在主电池充电完成之后对辅助电池充电。

2. 根据权利要求1的电子设备，其特征在于

在主电池与所述电子设备连接时，所述主电池向所述第一开关传送第一组充电特性值；

在辅助电池与所述电子设备连接时，所述辅助电池向所述第一开关传送第二组充电特性值；

所述电子设备还包括：

第二开关，与所述主电池和辅助电池连接；以及

控制器，与第二开关和充电器连接，该控制器控制第二开关，使所述主电池与控制器相连接，以读取第一组充电特性值；以及使所述辅助电池与控制器相连接，以读取第二组充电特性值；该控制器给充电器发信号以交替地根据第一组充电特性值对主电池充电和根据第二组充电特性值对辅助电池充电。

3. 根据权利要求2的电子设备，其特征在于所述主电池具有第一存储器，存储有第一组充电特性值，该第一存储器与所述第二开关相连接；所述辅助电池具有第二存储器，存储有第二组充电特性值，该第二存储器与所述第二开关相连接。

4. 根据权利要求1的电子设备，其特征在于

在所述主电池与所述电子设备相连接时，所述主电池传送当前存在的电池的第一电压电平指示；

在所述辅助电池与所述电子设备相连接时，所述辅助电池传送当前存在的电池的第二电压电平指示；

所述电子设备还包括：

第三开关，与所述主电池和辅助电池相连接；以及

控制器，与第一和第三开关相连接，所述控制器控制第三开关，使主电池与控制器相连，以根据第一电压电平的检测确定主电池的存在；以及使辅助电池与控制器相连接，以根据第二电压电平的检测确定辅助电池的存在。

5. 根据权利要求4的电子设备，其特征在于所述主电池具有主电化学电池和主热敏电阻，该主热敏电阻的第一端与所述主电化学电池相连，第二端与第三开关相连；所述辅助电池具有辅助电化学电池和辅助热敏电阻，该辅助热敏电阻的第一端与辅助电化学电池相连，第二端与第三开关相连。

6. 根据权利要求1的电子设备，其特征在于

该电子设备是一个具有外壳的便携式无线电话；以及

充电器设置在外壳内部。

7. 根据权利要求1的电子设备，其特征在于

有一个与外部电源相连的耦合器，该耦合器与充电器相耦合；以及

所述充电器包括一个电流整流器和含电流源的充电控制器，所述电流源与耦合器和电流整流器相连接，电流整流器与第一开关相连接。

8. 对可拆卸地安装在一种电子设备上的多个电池充电的方法，包括以下步骤：

在主电池安装在电子设备上时，并在下列情况之一下对多个电池的主电池充电，所述情况为：

安装有主电池并且主电池未被完全充满；

多个电池中的辅助电池被拆卸；以及

安装有辅助电池且辅助电池已完全充满；

在辅助电池安装在电子设备上时，并在下列情况之一下对辅助电池充电，所述情况为：

安装有辅助电池且辅助电池未被完全充满；

主电池被卸下；以及

安装有主电池且主电池被完全充满。

9. 根据权利要求8的方法，其中充电步骤进一步包括以下子步骤：

在主电池安装上并被完全充满，且辅助电池被卸下时，保持对主电池充电；

在辅助电池安装上并被完全充满，且主电池被卸下时，保持对辅助电池充电；

在主电池和辅助电池都安装上并被完全充满时，保持对主电池和辅助电池充电。

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