CN103633705B - 在充电时通过放电方式精确获取电池电压的终端和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了在充电时通过放电方式精确获取电池电压的终端和方法，其终端包括充电接口、电池、电阻、电源管理模块和中央处理器；述电源管理模块用于检测电池充电时，通知中央处理器设置初始放电电流为零，并由电源管理模块获取电阻两端的电压差，并根据电压差判断是否有电流流过电阻；当没有电流流过电阻时，直接获取电池的电压；当有电流流过电阻时，通知中央处理器增加放电电流后，获取电阻两端的电压差，再判断是否有电流流过电阻，直到没有电流流过电阻时，获取电池的电压。本发明能够在电池充电时，通过放电方式使电池内阻中没有电流流过，从而能精确获取电池的实际电压，进而得到电池的真实电量，并显示给用户。

Description

在充电时通过放电方式精确获取电池电压的终端和方法

技术领域

本发明涉及电子设备，尤其涉及一种在充电时通过放电方式精确获取电池电压的终端和方法。

背景技术

近年来，手机等智能终端发展迅速，基本达到了人手一部的状态。由于智能终端的发展朝向更智能、大屏化发展，所以就需要智能终端的CPU（centralprocessingunit，中央处理器）处理速度更快，使其功耗较大，现有智能终端一般采用大容量电池，以此来提高智能终端的续航能力。

智能终端充电时，往往需要显示电池的实时电量信息，以使智能终端判断是否需要继续充电，以及向用户反馈电池的真实的电量。现有的移动终端电池电量计算方法中，一般都是在获取电池电压后，根据事先实验测试得到的电池电压与电池量的对应关系计算得出电池电量并显示给用户。现有技术中，电池电压都是通过电源管理芯片（PowerMangerIC，PMIC）上的模数转换器（Analog-to-DigitalConverter，ADC）来直接获取的。但是由于电池内部存在内阻，在充电时得到的电池电压偏高，会导致获取的电池电量也偏高。因此，现有的移动终端在日常使用时，电量显示异常问题普遍存在。

如图1所示，当电池处于充电状态时，电流由电池正极的流入，此时电池两端电压可由以下计算公式得到：

Vadc=Ibat×Rbat+Vbat

上述公式中：Vadc为电池两端电压；Ibat为电池的充电电流；Rbat为电池内阻；Vbat为电池内部电量存储区两端电压。

从上述公式可以看出当电池充电时，即Ibat大于0，电池两端电压Vadc存在虚高现象使电源管理芯片通过模数转换器所读取的电池电压偏高，只有当Ibat等于0时，Vadc才与Vbat相等。

因此，现有技术存在缺陷，有待创新和改进。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种在充电时通过放电方式精确获取电池电压的终端和方法，能够在电池充电时，通过放电方式精确获取电池的电压，进而得到电池的真实电量。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种在充电时通过放电方式精确获取电池电压的终端，包括充电接口、电池、电阻、电源管理模块和中央处理器；

所述电源管理模块用于检测电池充电时，通知中央处理器设置初始放电电流为零，并由电源管理模块获取所述电阻两端的电压差，并根据所述电压差判断是否有电流流过所述电阻；其中：当没有电流流过所述电阻时，直接获取所述电池的电压；当有电流流过所述电阻时，通知中央处理器增加放电电流后，获取所述电阻两端的电压差，再判断是否有电流流过所述电阻，直到没有电流流过所述电阻时，获取所述电池的电压。

所述的在充电时通过放电方式精确获取电池电压的终端中，所述中央处理器包括：

放电单元，用于放电；

放电设置单元，用于设置所述放电单元的放电电流。

所述的在充电时通过放电方式精确获取电池电压的终端中，所述电源管理模块包括：

输入检测单元，用于检测充电接口是否接入充电电源；

电池电压获取单元，用于获取所述电池的电压值；

电压比较单元，用于比较电阻两端的电压差，并根据所述电压差判断是否有电流流过所述电阻；其中：当没有电流流过所述电阻时，直接通知电池电压获取单元获取所述电池的电压；当有电流流过所述电阻时，通知放电设置单元增加放电电流后，再获取所述电阻两端的电压差并判断是否有电流流过所述电阻，若仍然有电流流过所述电阻，则再通知放电设置单元增加放电单元的放电电流，直到没有电流流过所述电阻时，通知电池电压获取单元获取所述电池的电压。

所述的在充电时通过放电方式精确获取电池电压的终端中，所述系统模块包括用于输出可变放电电压的放电电压单元，所述放电单元包括三极管和放电电阻，所述三极管的基极连接放电设置单元，三极管的集电极连接所述放电电压单元，三极管的发射极通过所述放电电阻接地；所述放电设置单元连接所述放电电压单元，用于设置所述放电电压单元输出的放电电压。

所述的在充电时通过放电方式精确获取电池电压的终端中，所述放电设置单元设置的的放电电流为：

其中，Vdisching为放电电压单元输出的放电电压，VQ1_CE为三极管导通时，集电极和发射极之间的压降。

一种上述在充电时通过放电方式精确获取电池电压的终端的电池电压获取方法，其包括：

A、检测移动终端是否接入充电电源，如果是，则由中央处理器设置初始放电电流为零；

B、由电源管理模块获取所述电阻两端的电压差，并根据所述电压差判断是否有电流流过所述电阻；其中：当没有电流流过所述电阻时，直接获取所述电池的电压；当有电流流过所述电阻时，通知中央处理器增加放电电流后，获取所述电阻两端的电压差，再判断是否有电流流过所述电阻，直到没有电流流过所述电阻时，获取所述电池的电压。

所述的电池电压获取方法中，所述步骤A具体包括：

A1、检测充电接口的VBUS端是否为高电平；

A2、当所述充电接口的VBUS端为高电平时，通知中央处理器设置初始放电电流为零。

所述的电池电压获取方法中，所述步骤B具体包括：

B1、由电压比较单元比较电阻两端的电压差，并根据所述电压差判断是否有电流流过所述电阻；如果是则执行步骤B2；否则，执行步骤B3；

B2、通知放电设置单元增加放电电流后，执行步骤B1；

B3、通知电池电压获取单元获取所述电池的电压。

所述的电池电压获取方法中，放电设置单元设置的的放电电流为：

其中，Vdisching为放电电压单元输出的放电电压，VQ1_CE为三极管导通时，集电极和发射极之间的压降。

相较于现有技术，本发明提供的在充电时通过放电方式精确获取电池电压的终端和方法，能够在电池充电时，通过放电方式使电池内阻中没有电流流过，从而能精确获取电池的实际电压，进而得到电池的真实电量，并显示给用户，使用户知道电池的电量的多少，也可以使终端在充电时，确保电池充满，使电池的充电更加稳定、精确。

附图说明

图1为本电池内部结构示意图。

图2为本发明提供的在充电时通过放电方式精确获取电池电压的终端的结构框图。

图3为本发明提供的在充电时通过放电方式精确获取电池电压的终端中放电单元的示意图。

图4为本发明提供的电池电压获取方法的流程图。

图5为本发明提供的电池电压获取方法中步骤S200的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种在充电时通过放电方式精确获取电池电压的终端和方法，在电池进行充电时，通过放电方式使电池内阻中没有电流流过，从而能够准确的获取电池的真实电压，进而取得电池的精确电量呈现给用户。

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图2，其为本发明提供的在充电时通过放电方式精确获取电池电压的终端的结构框图。如图2所示，所述终端包括充电接口100、电池200、电阻R1、电源管理模块300和中央处理器400。所述电源管理模块300连接充电接口100、电阻R1、电池200、中央处理器400和终端的系统模块500的电源输入端。所述系统模块500为终端除电源管理模块之外的其它所有芯片等。

其中，所述电源管理模块300用于检测电池充电时，通知中央处理器400设置初始放电电流为零，并由电源管理模块300获取所述电阻R1两端的电压差，并根据所述电压差判断是否有电流流过所述电阻R1；其中：当没有电流流过所述电阻R1时，直接获取所述电池200的电压；当有电流流过所述电阻R1时，通知中央处理器400增加放电电流后，获取所述电阻R1两端的电压差，再判断是否有电流流过所述电阻R1，直到没有电流流过所述电阻R1时，获取所述电池200的电压。

本实施例中，当电阻R1的电压为零时，经过电阻R1的电流也为零，此时流过电池内阻的电流也为零，因此，电源管理模块300此时获取电池200的电压即为电池准确的电压。

请继续参阅图2，所述充电接口100为USB接口，当对电池200进行充电时，所述电源管理模块300通过充电接口100与充电器连接，进而通过电源管理模块300对电池200进行充电，并获取充电电池200的准确电压。

本发明实施例中，所述中央处理器400包括放电单元401和放电设置单元402，所述放电单元401，用于放电；放电设置单元402连接放电单元401和系统模块500，用于设置所述放电单元401的放电电流。其中，所述放电设置单元402设置的初始放电电流为零安培，当增加放电电流时，只需增加系统模块500输出的放电电压即可，并且可控制系统模块500的放电电压可按某一固定值（如0.01V）增加，以使放电电流存在一定规律。

请一并参阅图3，放电单元401包括三极管Q1和放电电阻R2，所述系统模块500包括用于输出可变放电电压的放电电压单元501。其中，所述三极管Q1的基极连接放电设置单元402，三极管Q1的集电极连接所述放电电压单元501，三极管Q1的发射极通过所述放电电阻R2接地；所述放电设置单元402连接所述放电电压单元501，用于设置所述放电电压单元501输出的放电电压，从而控制放电单元401的放电电流。

本实施例中，所述三极管Q1为NPN三极管，当所述放电设置单元402输出高电平时，所述三极管Q1导通，放电电压单元501输出的放电电压使放电电阻R2对地放电；当所述放电设置单元402输出氏电平时，所述三极管Q1截止，放电电阻R2不能工作。

其中，所述放电设置单元402设置的的放电电流为：

其中，Vdisching为放电电压单元501输出的放电电压，V_{Q1_CE}为三极管Q1导通时，集电极和发射极之间的压降。从上述公式可知，在增加放电电流时中，只需通过放电设置单元402增加系统模块500中放电电压单元501输出的放电电压即可，且放电电压单元501输出的放电电压每次升高0.01V。

请再次参阅图2，所述电源管理模块300具体包括：输入检测单元310、电压比较单元320和电池电压获取单元330。

其中，所述输入检测单元310的输入端连接充电接口100的VBUS端，用于检测充电接口100是否接入充电电源；输入检测单元310的输出端连接电池R1的一端、放电单元401和系统模块500的电源输入端。

具体实施时，当充电接口100中插入充电器进行充电时，其VBUS端为高电平；当没有插入充电时，其VBUS端为低电平。以USB接口为例，当充电接口100连接充电器时，其VBUS端为5V，当充电接口100未连接充电器时VBUS端为0V，因此输入检测单元310只需检测充电接口100的VBUS端是否为高电平就可以判断充电接口100是否连接充电器。

电压比较单元320的第一输入端IN1连接所述电阻R1的一端，电压比较单元320的第二输入端IN2连接所述电阻R2的另一端和电池200的正极，所述电压比较单元320的第一输出端OUT1连接放电设置单元402，第二输出端OUT2连接电池电压获取单元330。

所述电压比较单元320用于比较电阻R1两端的电压差，并根据所述电压差判断是否有电流流过所述电阻R1，其具体工作为：判断所述电压差是否为零，当所述电压差为零时，表示没有电流流过所述电阻R1时，直接通知电池电压获取单元330获取所述电池200的电压；当所述电压差不为零时，表示有电流流过所述电阻R1，则通知放电设置单元402增加放电电流后，再获取所述电阻R1两端的电压差并判断是否有电流流过所述电阻R1，若仍然有电流流过所述电阻R1，则再通知放电设置单元402增加放电单元401的放电电流，直到没有电流流过所述电阻R1时，通知电池电压获取单元330获取所述电池200的电压。

具体实施过程中，所述电压比较单元320比较电阻R1两端电压VIN1、VIN2，若VIN1大于VIN2，则通知放电设置单元402升高系统模块500中放电电压单元501输出的放电电压，以此来增加放电单元401的放电电流，再比较电阻R1两端电压VIN1、VIN2；若VIN1依然大于VIN2，则通知放电设置单元402再次升高系统模块500中放电电压单元501输出的放电电压，直到VIN1等于VIN2。本实施例中，所述放电设置单元402放电电压单元501输出的放电电压每次升高0.01V。若电压比较单元320比较VIN1等于VIN2，则通知电池电压获取单元330获取所述电池的电压。本实施例中，所述电池电压获取单元330获取的电压值为电池内部电量存储区两端电压，即图1中Vbat的值。

本发明还提供一种电池电压获取方法，请参阅图4，其为本发明提供的电池电压获取方法的流程。如图4所示，所述电池电压获取方法包括以下步骤：

S100、检测移动终端是否接入充电电源，如果是，则由中央处理器设置初始放电电流为零；

S200、由电源管理模块获取所述电阻两端的电压差，并根据所述电压差判断是否有电流流过所述电阻；其中：当没有电流流过所述电阻时，直接获取所述电池的电压；当有电流流过所述电阻时，通知中央处理器增加放电电流后，获取所述电阻两端的电压差，再判断是否有电流流过所述电阻，直到没有电流流过所述电阻时，获取所述电池的电压。

在步骤S100中，当检测到移动终端有充电电源接入时，则电源管理模块通知中央处理器设置初始放电电流为零，具体的，步骤S100包括：检测充电接口的VBUS端是否为高电平；当所述充电接口的VBUS端为高电平时，通知中央处理器设置初始放电电流为零。

请参阅图4，为了精准的获取电池，所述步骤S200具体包括：

S201、由电压比较单元比较电阻两端的电压差，并根据所述电压差判断是否有电流流过所述电阻；如果是则执行步骤S202；否则，执行步骤S203。

S202、通知放电设置单元增加放电电流后，执行步骤S201，直到电阻中没有电流流过时，获取电阻的电压。

S203、通知电池电压获取单元获取所述电池的电压。

其中，放电设置单元设置的放电电流为：

其中，Vdisching为放电电压单元输出的放电电压，V_{Q1_CE}为三极管导通时，集电极和发射极之间的压降。

以下结合图2和图3，以终端为智能手机为例，对本发明的终端的电池电压获取方法进行详细描述。

当充电接口100接入充电器对智能手机进行充电，此时电源管理模块300中的输入检测单元310检测到充电接口100的VBUS端为5V高电平输入，则设置初始放电电流为零。同时，电压比较单元320的IN1端和IN2端获取电阻R1两端的电压VIN1和VIN2，并将二者进行比较，当VIN1大于VIN2时，表示电阻R1上有压降，即有电流流过电阻R1，此时由电压比较单元320的OUT1端输出控制信号通知放电设置单元402使放电电压单元501增0.01V的加放电电压，从而增加放电单元401的放电电流，并再次获取电阻R1两端的电压VIN1和VIN2，并进行比较；若VIN1仍然大于VIN2，则电压比较单元320的OUT1端再次输出控制信号通知放电设置单元402使放电电压单元501再次增加0.01V的放电电压（此时放电电压哦0.02V），从而再次增加放电单元401的放电电流，…，直到VIN1和VIN2相等，此时由OUT2输出控制信号通知电池电压获取单元330获取电池200的电压，此时由于电池内阻没有电流流过，电池电压获取单元330获得的电压是电池的真实电压，通过电压与电量的对应关系换算成相应的电量呈现给用户。另外，由于电压比较单元320是周期性的获取电阻R1上的电量，而且获取电压和放电的时间短，本发明在充电时放电对电池的充电时间几乎不受影响。

综上所述，本发明提供的在充电时通过放电方式精确获取电池电压的终端和方法，能够在充电时通过放电方式使电池内阻中没有电流流过，从而能准确获取电池的实时电压，进而获知电池的实时电量，并显示给用户，使用户知道电池的电量的多少，也可以使终端在充电时，能够精确电池充电是否充满，使电池的充电更加稳定、精确。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种在充电时通过放电方式精确获取电池电压的终端，包括充电接口和电池，其特征在于，还包括电阻、电源管理模块和中央处理器；

所述电源管理模块用于检测电池充电时，通知中央处理器设置初始放电电流为零，并由电源管理模块获取所述电阻两端的电压差，并根据所述电压差判断是否有电流流过所述电阻；其中：当没有电流流过所述电阻时，直接获取所述电池的电压；当有电流流过所述电阻时，通知中央处理器增加放电电流后，获取所述电阻两端的电压差，再判断是否有电流流过所述电阻，直到没有电流流过所述电阻时，获取所述电池的电压。

2.根据权利要求1所述的在充电时通过放电方式精确获取电池电压的终端，其特征在于，所述中央处理器包括：

放电单元，用于放电；

放电设置单元，用于设置所述放电单元的放电电流。

3.根据权利要求2所述的在充电时通过放电方式精确获取电池电压的终端，其特征在于，所述电源管理模块包括：

输入检测单元，用于检测充电接口是否接入充电电源；

电池电压获取单元，用于获取所述电池的电压值；

电压比较单元，用于比较电阻两端的电压差，并根据所述电压差判断是否有电流流过所述电阻；其中：当没有电流流过所述电阻时，直接通知电池电压获取单元获取所述电池的电压；当有电流流过所述电阻时，通知放电设置单元增加放电电流后，再获取所述电阻两端的电压差并判断是否有电流流过所述电阻，若仍然有电流流过所述电阻，则再通知放电设置单元增加放电单元的放电电流，直到没有电流流过所述电阻时，通知电池电压获取单元获取所述电池的电压。

4.根据权利要求2所述的在充电时通过放电方式精确获取电池电压的终端，其特征在于，还包括：系统模块，所述电源管理模块连接充电接口、电阻、电池、中央处理器和系统模块；所述系统模块包括用于输出可变放电电压的放电电压单元，所述放电单元包括三极管和放电电阻，所述三极管的基极连接放电设置单元，三极管的集电极连接所述放电电压单元，三极管的发射极通过所述放电电阻接地；所述放电设置单元连接所述放电电压单元，用于设置所述放电电压单元输出的放电电压。

5.根据权利要求4所述的在充电时通过放电方式精确获取电池电压的终端，其特征在于，所述放电设置单元设置的的放电电流为：

其中，V_disching为放电电压单元输出的放电电压，V_{Q1_CE}为三极管导通时，集电极和发射极之间的压降，R1为电阻的阻值。

6.一种如权利要求1所述在充电时通过放电方式精确获取电池电压的终端的电池电压获取方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、检测移动终端是否接入充电电源，如果是，则由中央处理器设置初始放电电流为零；

B、由电源管理模块获取所述电阻两端的电压差，并根据所述电压差判断是否有电流流过所述电阻；其中：当没有电流流过所述电阻时，直接获取所述电池的电压；当有电流流过所述电阻时，通知中央处理器增加放电电流后，获取所述电阻两端的电压差，再判断是否有电流流过所述电阻，直到没有电流流过所述电阻时，获取所述电池的电压。

7.根据权利要求6所述的电池电压获取方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：

A1、检测充电接口的VBUS端是否为高电平；

A2、当所述充电接口的VBUS端为高电平时，通知中央处理器设置初始放电电流为零。

8.根据权利要求6所述的电池电压获取方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：

B1、由电压比较单元比较电阻两端的电压差，并根据所述电压差判断是否有电流流过所述电阻；如果是则执行步骤B2；否则，执行步骤B3；

B2、通知放电设置单元增加放电电流后，执行步骤B1；

B3、通知电池电压获取单元获取所述电池的电压。

9.根据权利要求8所述的电池电压获取方法，其特征在于，放电设置单元设置的的放电电流为：

其中，V_disching为放电电压单元输出的放电电压，V_{Q1_CE}为三极管导通时，集电极和发射极之间的压降，R1为电阻的阻值。