CN101222075B - 移动通信设备的镍氢电池充电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动通信设备的镍氢电池充电方法，包括通过充电器对为移动通信设备供电的电池进行充电的充电过程，所述充电电池为一节镍氢电池或多节镍氢电池串联组成的电池组；在所述充电过程中包括对充电端子处的电压值进行检测，并将该电压值与设定值进行比较，进而判断出电池是否存在的电池检测过程；所述充电端子在有镍氢电池接入时连接电池的正极，所述设定值根据充电电池的额定容量确定。本发明所提出的镍氢电池充电方法，结合移动通信设备和镍氢电池的特点，在不增加硬件芯片、不改变移动通信设备原有充电电路的情况下，解决了在充电器对镍氢电池充电过程中随时准确检测电池是否存在的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种镍氢电池的充电方法，具体地说，是涉及一种对移动通信设备中的镍氢电池进行充电的方法，属于移动通信技术领域。
背景技术
手机上使用的电池基本上都是锂电池，锂电池有三个端子：正极、负极和电池检测端子，电池检测通过电池检测端子来实现，没有电池的时候手机是不允许开机的，目前锂电池的充电技术已经很成熟和完善了。与锂电池相比，镍氢电池具有更高的安全性和通用性，所以，无线固话FWP(Fixed Wireless Phone)等移动通信设备上使用了3节镍氢电池串联作为话机的供给电源，为话机进行供电。镍氢电池不同于锂电池，镍氢电池只有正极、负极两个端子，只能通过读取电池电压来检测电池是否存在。每节镍氢电池的标称电压为1.2V，充电时每节电池电压可达到1.5V，但是，如果库存时间过久就会导致电池过放电，致使电池电压降低至0V。此时如果仍然通过直接读取电池电压来检测电池是否存在，将会对电压为0V的电池误判为电池不存在。而由于硬件电路及内部ADC转换的原因，没有电池时，读取到的电池电压可以达到几百毫伏，而误判为电池存在。FWP也不同于普通手机，FWP可以只用充电器供电，用户可以随时拔掉或者接入电池。而且在充电器供电和电池供电都接入的情况下，充电器将通过充电电路对电池进行充电，这就需要在充电过程中能够随时检测出电池是否存在，而现有充电技术无法在充电过程中对电池的存在与否实行检测。
基于上述原因，如何实现在充电过程中随时、准确地检测出电池是否存在，并在有电池存在时为镍氢电池进行及时充电，是本发明所要解决的主要问题。
发明内容
本发明针对移动通信设备和镍氢电池的特点，提供了一种移动通信设备的镍氢电池充电方法，解决了现有充电技术不能在移动通信设备充电过程中随时、准确地检测出电池是否存在的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种移动通信设备的镍氢电池充电方法，包括通过充电器对为移动通信设备供电的电池进行充电的充电过程，所述充电电池为一节镍氢电池或多节镍氢电池串联组成的电池组；在所述充电过程中包括对充电端子处的电压值进行检测，并将该电压值与设定值进行比较，进而判断出电池是否存在的电池检测过程；所述充电端子在有镍氢电池接入时连接电池的正极，所述设定值根据充电电池的额定容量确定。
所述充电过程包括快速充电过程，在此过程中，导通快速充电电路中的开关电路，使充电电压与所述充电端子连通；检测充电端子处的电压值，当该电压值接近所述充电电压的幅值时，每隔一定时间将开关电路关闭一次，并检测开关电路关闭时所述充电端子处的电压值，若该电压值小于第二设定值，则判定电池不存在，转入电池不存在处理过程；否则，判定电池存在。若判定电池存在，则持续充电一定时间后，转入充电完毕状态；所述时间根据充电电池的额定容量确定。
进一步地，所述充电过程还包括涓流充电过程，在此过程中，导通涓流充电电路中的开关电路，使充电电压与所述充电端子连通；检测充电端子处的电压值，将该电压值与第一设定值进行比较，若所述电压值大于第一设定值，判定电池不存在，转入电池不存在处理过程；否则对电池执行所述快速充电过程。
又进一步地，在所述充电完毕状态中，关闭快速充电电路中的开关电路，检测所述充电端子处的电压值，若该电压值小于第二设定值，则判定电池不存在，转入电池不存在处理过程。
再进一步地，在所述快速充电过程转入充电完毕状态之前，还包括补足充电过程；在所述补足充电过程中，检测所述充电端子处的电压值，若该电压值小于第二设定值，则判定电池不存在，转入电池不存在处理过程。
进一步地，在所述快速充电过程和补足充电过程中，若检测到移动通信设备处于通话状态，则暂停充电过程。
在所述电池不存在处理过程中，导通涓流充电电路中的开关电路，使充电电压与所述充电端子连通；检测所述充电端子处的电压值，若该电压值小于所述充电电压的幅值，则判定电池存在，转入所述的充电过程。
为解决对电压低至0V的电池仍然能进行充电的技术问题，在所述充电过程之前还包含有一初始化过程，在所述初始化过程中，包括充电器接入检测步骤，具体可以采用通过硬件电路检测中断信号的方法来实现对充电器是否接入的检测；当检测到有充电器接入后，导通充电电路中的开关电路，检测充电端子处的电压值，若所述电压值接近充电电压的幅值，判定电池不存在，不执行所述的充电过程；否则，转入所述的充电过程。
本发明还公开了一种开关电路，所述开关电路是以MOS管作为开关元件组成的开关电路，所述MOS管的栅极连接控制电路中的电压控制端子，其源极连接充电电压，而其漏极连接所述的充电端子。
本发明所提供的镍氢电池充电方法，结合移动通信设备和镍氢电池的特点，基于支持涓流充电和快速充电的硬件充电电路，在不增加硬件芯片、不改变移动通信设备原有充电电路的情况下，解决了在充电器对镍氢电池充电过程中随时准确检测电池是否存在的技术问题，而且可以实现对电压低至0V的镍氢电池进行充电的功能。
附图说明
图1是本发明中镍氢电池充电电路的原理图；
图2是本发明所提出的镍氢电池充电方法的一种实施例的主流程图；
图3是图2中电池不存在处理过程的流程图；
图4是图2中充电完毕状态的流程图；
图5是本发明所提出的镍氢电池充电方法的另一种实施例的流程图；
图6是图5中补足充电过程的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步详细的说明。
首先，介绍一下本发明的基本思想：
整个充电流程采用状态机来完成，状态机包括状态初始化、状态周期检测和状态退出三部分。具体说就是每进入到一个新的状态前先对该状态进行充电初始化，例如设置充电电压、限制充电电流、充电电路的导通和关闭等等。初始化完成后进入状态周期性检测部分，每一秒钟进行一次检测，检测当前状态下充电的各种参数，符合条件后跳转到下一状态，否则保持在当前状态。最后是退出当前状态的简单处理，屏蔽中断等等。充电器的连接和断开检测是通过硬件中断来实现的。
FWP等移动通信设备开机后直接进入充电初始化状态，如果只有电池接入供电或者只有充电器接入进行供电，保持在该状态。当在电池供电时检测到充电器接入或者在充电器供电时检测到有电池接入，进入充电过程。
参考图1所示的充电电路原理图，移动通信设备中的充电电路一般选用P沟道MOS管组成开关电路，MOS管的栅极连接控制电路中的电压控制端子，其源极连接充电电压VDD，而其漏极连接一个充电端子。所述充电端子在有电池接入时连接充电电池的正极，在进入充电过程时，实现对电池的充电。电路工作过程中，移动通信设备中的充电控制电路通过电压控制端子控制MOS管的导通和关断。MOS管关断时，如果电池存在，充电端子处检测到的电压为电池的真实电压，即V＝VBAT；如果电池不存在，由于硬件电路及内部ADC转换的原因，检测到的电压值为几百毫伏。而当MOS管导通时，如果电池存在，检测到的充电端子处电压仍然为电池的真实电压，即V＝VBAT；如果电池不存在，检测到的电压则接近于充电电路的充电电压，即V≈VDD。这样，即使电池电压低至0V，在MOS管导通的情况下，仍然能够检测出电池的存在，进而利用充电器对电压低至0V的电池进行充电。
基于上述原理，充电过程中，利用充电控制电路控制充电电路的导通和关断，检测充电端子处的电压，并将该电压与相关的设定值进行比较，就可以判断出电池是否存在，并根据检测到的电压值决定执行何种充电过程。
以串联的3节镍氢电池供电的无线固话FWP为例，每节镍氢电池的额定电压为1.2V，充电时能达到1.5V，不充电的三节电池串联后的电压不会高于4.3V。根据电池的容量，选取第一设定值为4V，第二设定值为3V。下面结合附图所示的流程图对本发明所提出的镍氢电池充电方法做进一步详细地介绍。
实施例一：参见图2、图3和图4所示的流程图，本发明所提出的镍氢电池充电方法的具体过程如下：
步骤S101：程序开始。
步骤S102：移动通信设备开机后直接进入充电初始化过程，将充电电压的幅值VDD设置为4.375V。
步骤S103：判断电池和充电器是否都接入，若是，执行步骤S104；否则转至步骤S102的充电初始化过程。充电器的接入通过硬件中断信号进行检测；检测出充电器接入后，导通充电电路中的开关电路，检测充电端子处的电压值，若所述电压值接近充电电压的幅值，判定电池不存在，转至步骤S102；否则，执行步骤S104。
步骤S104：充电开始。
步骤S105：检测充电端子处的电压V是否大于3V，若V大于3V，转至步骤S120，执行快速充电过程；若V不大于3V，说明电池放电过量，转至步骤S110，对电池进行涓流充电。
步骤S110：对过放电的电池进行涓流充电。在涓流充电过程的初始化中，将充电电路的充电电压幅值VDD设置为4.375V，导通涓流充电电路。当没有电池的时候，读取到的充电端子处的电压接近于VDD值；当有电池时，由于该过程是由步骤S105跳转而来，电池电压不会很高，以4V做为界限值进行判断。
步骤S111：检测充电端子处的电压V是否大于3V，若V不大于3V，转至步骤S110，继续进行涓流充电；若V大于3V，转至步骤S112。
步骤S112：检测充电端子处的电压V是否大于4V，若V大于4V，说明在涓流充电过程中电池不存在了，转至步骤S140；若V不大于4V，转至步骤S120，对电池进行快速充电。
步骤S120：对电池进行大电流的快速充电。此快速充电过程的初始化中，仍然将VDD设置为4.375V，导通充电MOS管电路。当没有电池的时候，由于MOS管的导通，读取到的充电端子处的电压值接近VDD；而当电池充电到后期的时候，充电端子电压也会接近充电电压的幅值，例如为4.3V。基于上述两种情况，为能够判断出电池是否存在，当充电端子处的电压高于4.3V时，采取每6s关闭MOS管1秒钟的办法进行判断。这样既可以在最长6秒钟的时间内检测到电池不存在，又对已经接近充电饱和的电池的充电不会产生太大的影响。
步骤S121：检测话机是否处在通话状态中。如果话机在快速充电过程中进行通话，由于在充电时软件是限制电流的，有电池的时候，电池和充电器一起为话机进行供电，一旦拔掉电池，由于状态的切换需要一定的时间，限流作用会导致话机掉电关机。所以需要先检测话机是否处在通话中。若检测到话机正在通话，转至步骤S130；否则转至步骤S122。
步骤S122：检测充电端子处的电压V是否大于4.3V，若是，则执行步骤S123；否则转至步骤S120，继续对电池进行快速充电。
步骤S123：充电MOS管每6s关闭1s，然后检测MOS管关闭时充电端子处的电压V，并执行步骤S124。
步骤S124：检测V是否小于3V，若是，说明此时电池已经不存在，转至步骤S140，停止充电；否则执行步骤S125。
步骤S125：如果电池存在，保持在快速充电过程，对电池进行大电流充电，并检测在该过程中是否已充电4小时，若是，执行步骤S150；否则转至步骤S120。
步骤S130：暂停对电池进行充电。
步骤S131：在暂停充电过程中，检测充电端子电压V是否小于3V，若V小于3V，说明电池不存在了，转至步骤S140；否则继续进行电压的检测。
步骤S132：在检测电压V的同时，检测话机通话是否结束，若结束，转至步骤S120，继续通话前的快速充电过程；否则继续在暂停充电过程中检测电压V与通话状态。
步骤S140：判断出电池不存在，进入电池不存在处理过程。在该过程的初始化中，将VDD设置为4.375V，然后执行步骤S141。
步骤S141：导通涓流充电电路。
步骤S142：检测电压V是否小于4.3V。导通涓流充电电路时，如果电池不存在，检测到的电压V接近VDD，而当电池接入时，不充电的三节电池串联后的电压不会高于4.3V。因此，如果V小于4.3V，说明电池已经存在，转至步骤S104进行充电；否则继续检测电压V的值。
步骤S150：充电完毕后，关闭充电电路，进入充电完毕状态。
步骤S151：检测电压V是否小于3V，若是，说明电池不存在，转至步骤S140的电池不存在处理过程，否则执行步骤S152。
步骤S152：检测电压V是否小于3.8V，若是，说明电池电量下降，转至步骤S120进行快速充电；否则转至步骤S151，继续对电压V进行检测。
按照上述流程，可以实现在整个充电过程中以及充电完毕状态中随时检测电池是否存在，而且在电池不存在处理过程中也能检测出电池是否接入，实现对电池存在与否的状态进行准确及时地判断。
实施例二：图5和图6所示为本发明所提出的镍氢电池充电方法的另一个实施例的流程图。该实施例与实施例一的区别在于：实施例二在快速充电过程转入充电完毕状态之前，还存在一个补足充电过程，对接近饱和的电池改用小电流补足充电。其余的过程与第一个实施例相同，其具体执行步骤可参见实施例一。
图6所示为补足充电过程的流程图，其具体执行过程与快速充电过程类似，具体如下：
步骤S160：进入补充充电过程，对接近饱和的电池改用小电流补足充电。
步骤S161：检测话机是否处在通话状态中。若检测到话机正在通话，转至步骤S130；否则转至步骤S162。
步骤S162：检测电压V是否大于4.3V，若是，则执行步骤S163；否则转至步骤S160，继续对电池进行快速充电。
步骤S163：充电MOS管每6s关闭1s，然后检测MOS管关闭时充电端子处的电压V，并执行步骤S164。
步骤S164：检测V是否小于3V，若是，说明此时电池已经不存在，转至步骤S140，停止充电；否则执行步骤S165。
步骤S165：如果电池存在，保持在补足充电过程，对电池进行小电流补足充电，并检测在该过程中是否已充电1小时，若是，执行步骤S150；否则转至步骤S160。
需要说明的是，上述两个实施例均是以3节镍氢电池供电的FWP为例介绍了本发明的镍氢电池充电方法，但并不局限于此。所述电池充电方法同样可以应用于其他支持电池供电和充电器供电的移动通信设备中，充电电池也不局限于3节镍氢电池。如果充电电池的额定容量不同，充电电路的充电电压幅值VDD以及实施例中所述的第一设定值和第二设定值的大小也会有所不同。同时，所述开关电路也不局限于实施例中所阐述的MOS管开关电路，也可以是采用其他类型开关元件或者集成芯片组建而成的开关电路，只要能实现与MOS管开关电路相同的功能即可。
应当指出，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的修改、变形、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种移动通信设备的镍氢电池充电方法，包括通过充电器对为移动通信设备供电的电池进行充电的充电过程，所述充电电池为一节镍氢电池或多节镍氢电池串联组成的电池组，其特征在于：在所述充电过程中包括对充电端子处的电压值进行检测，并将该电压值与设定值进行比较，进而判断出电池是否存在的电池检测过程；所述充电端子在有镍氢电池接入时连接电池的正极，所述设定值根据充电电池的额定容量确定；
所述充电过程包括快速充电过程，在此过程中，导通快速充电电路中的开关电路，使充电电压与所述充电端子连通；检测充电端子处的电压值，当该电压值接近所述充电电压的幅值时，每隔一定时间将开关电路关闭一次，并检测开关电路关闭时所述充电端子处的电压值，若该电压值小于第二设定值，则判定电池不存在，转入电池不存在处理过程；否则，判定电池存在。
2.根据权利要求1所述的镍氢电池充电方法，其特征在于：所述充电过程还包括涓流充电过程，在此过程中，导通涓流充电电路中的开关电路，使充电电压与所述充电端子连通；检测充电端子处的电压值，将该电压值与第一设定值进行比较，若所述电压值大于第一设定值，判定电池不存在，转入电池不存在处理过程；否则对电池执行所述快速充电过程。
3.根据权利要求1所述的镍氢电池充电方法，其特征在于：在所述快速充电过程中，若判定电池存在，则持续充电一定时间后，转入充电完毕状态；所述时间根据充电电池的额定容量确定。
4.根据权利要求3所述的镍氢电池充电方法，其特征在于：在所述充电完毕状态中，关闭快速充电电路中的开关电路，检测所述充电端子处的电压值，若该电压值小于第二设定值，则判定电池不存在，转入电池不存在处理过程。
5.根据权利要求3所述的镍氢电池充电方法，其特征在于：在所述快速充电过程转入充电完毕状态之前，还包括补足充电过程；在所述补足充电过程中，检测所述充电端子处的电压值，若该电压值小于第二设定值，则判定电池不存在，转入电池不存在处理过程。
6.根据权利要求5所述的镍氢电池充电方法，其特征在于：在所述快速充电过程和补足充电过程中，若检测到移动通信设备处于通话状态，则暂停充电过程。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的镍氢电池充电方法，其特征在于：在所述电池不存在处理过程中，导通涓流充电电路中的开关电路，使充电电压与所述充电端子连通；检测所述充电端子处的电压值，若该电压值小于所述充电电压的幅值，则判定电池存在，转入所述的充电过程。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的镍氢电池充电方法，其特征在于：在所述充电过程之前还包含有一初始化过程，在所述初始化过程中，包括充电器接入检测步骤；当检测到有充电器接入后，导通充电电路中的开关电路，检测充电端子处的电压值，若所述电压值接近充电电压的幅值，判定电池不存在，不执行所述的充电过程；否则，转入所述的充电过程。
9.根据权利要求8所述的镍氢电池充电方法，其特征在于，所述开关电路是以MOS管作为开关元件组成的开关电路，所述MOS管的栅极连接控制电路中的电压控制端子，MOS管的源极连接充电电压，MOS管的漏极连接所述的充电端子。
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Granted publication date: 20100922 |
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