CN101917032A - 一种移动终端及其电池充电的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种移动终端及其电池充电的方法，所述方法包括：检测到外接电源时，测量电池的电量；比较所述电量与预先设置的充电判断门限值的大小，当所述电量小于充电判断门限值时，触发充电控制模块将外接电源与电池接通，开始所述电池的充电。本发明所提供的移动终端及其电池充电的方法，当测量得到的电量小于预先设置的充电判断门限值，才进行电池的充电操作，实现了根据电池自身的电量状态决定是否进行充电，有效避免对电池进行低效无益的充电操作，减少了电池自身的损耗，提高了电池的充电循环寿命，减少了电能以热能形式的资源浪费，提升能源利用率。另外，良好的用户提示方式，不仅丰富了多样的电池充电需求，同时提升了用户的使用体验。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种移动终端及其电池充电的方法。
背景技术
随着通信技术的发展，移动终端得到了越来越广泛的应用，而现有的移动终端如数码相机、手机、便携式音视频设备和蓝牙设备等等产品越来越多地采用可充电电池作为主要能源。
可充电电池本身具有多种特定的属性，其中一种重要的属性为：充电循环寿命。充电循环寿命是指电池反复充放电的次数。这是因为：充电电池在反复充放电使用时，电池容量会逐渐下降到初期容量的60％-80％，直至不能使用，因此充电电池的充放电次数是有限的。在同等条件下，某一款电池充放电次数越多，代表它可以使用的次数越多，电池的寿命也就越长。但是对一特定材质的电池，它的充电循环寿命基本上是确定的，比如锂离子电池(简称锂电池)，它的充电循环寿命在500次左右。
传统的电池充电技术，是在移动终端连接上外接电源后，直接对电池进行电流的输送，达到充电的目的。可是在向电池输送电流之前，并没有考虑电池当前的电量，尤其当电池拥有大量电量的情况下被充电，就会损耗电池的充电循环寿命，导致电池材料的老化，使用时间减少、电池工作异常，甚至是电池故障等情况。例如用户想从PC上拷贝一首歌曲到移动终端上时，首先使用数据线将移动终端与PC连接上后，此时PC的USB接口的5V电源就相当于一个充电电源，它会对移动终端自动进行充电，即使此时移动终端电池的电量已经接近充足，充电依然会进行，直到电池电量充满，充电结束。此次充电操作电池并没有接收到多少电量，但是却损耗点电池的一次充电循环寿命，为一个低效率的充电操作。
移动终端日益增多的应用和使用频率，对电池的要求也越来越高，在不改变电池材料的情况下，如何提高电池的使用寿命，减少电池自身的损耗显得越来越重要。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种移动终端及其电池充电的方法，实现了有效避免低效无益的充电操作。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种移动终端电池充电的方法，所述方法包括下述步骤：
检测到外接电源时，测量电池的电量；
比较所述电量与预先设置的充电判断门限值的大小，当所述电量小于所述充电判断门限值时，触发充电控制模块将所述外接电源与所述电池接通，开始为所述电池充电。
上述检测到外接电源时，测量电池的电量步骤包括：
根据预先存储的所述电池的电量-电压曲线，预先创建所述电池的电压与电量百分比的关系列表。
进一步地，在检测到外接电源时，所述测量电池的电量具体为：测量电池的电压，根据所述电压与电量百分比的关系列表，通过电量算法，得到所述电池的电量百分比。
其中，所述电压与电量百分比的关系列表具体为：所述电压分别为充电限制电压V、Va、Vb、Vc、Vd、保护电压V0，所对应的电量百分比分别为100％、Q1、Q2、Q3、Q4、0％，其中V＞Va＞Vb＞Vc＞Vd＞V0＞0，100％＞Q1＞Q2＞Q3＞Q4＞0；
所述电量算法具体为：
当Va＜Vk＜V时，K＝Q1+(Vk-Va)*((100％-Q1)/(V-Va))，
当Vb＜Vk＜Va时，K＝Q2+(Vk-Vb)*((Q1-Q2)/(Va-Vb))，
当Vc＜Vk＜Vb时，K＝Q3+(Vk-Vc)*((Q2-Q3)/(Vb-Vc))，
当Vd＜Vk＜Vc时，K＝Q4+(Vk-Vd)*((Q3-Q4)/(Vc-Vd))，
当V0＜Vk＜Vd时，K＝0％+(Vk-V0)*((5％-0％)/(Vd-V0))，
其中，所述Vk为测量得到的电池的电压，K为所述Vk对应的电量百分比。
进一步地，所述比较所述电量与预先设置的充电判断门限值的大小之后还包括当所述电量大于预先设置的充电判断门限值时，提示用户电量充足及是否强制充电，若是，则触发充电控制模块将所述外接电源与所述电池接通，开始为所述电池充电，否则，充电控制模块保持所述外接电源与所述电池的断开。
所述电池电量充满之后还包括充电控制模块将所述外接电源与所述电池断开。
一种移动终端，所述移动终端包括电池，所述移动终端还包括检测模块、比较模块和充电控制模块；其中，
检测模块，用于在检测到外接电源时，测量所述电池的电量；
比较模块，用于比较所述检测模块测量得到的电量与预先设置的充电判断门限值的大小，当所述电量小于所述充电判断门限值时，触发充电控制模块将所述外接电源与所述电池接通，开始为所述电池充电。
进一步地，所述移动终端还包括存储模块，用于存储用户预先设置的充电判断门限值、所述电池的电量-电压曲线、以及根据所述电量-电压曲线创建得到的所述电池的电压与电量百分比的关系列表。
具体地，检测模块用于测量所述电池的电压，根据所述存储模块存储的电压与电量百分比的关系列表，通过电量算法，得到所述电池的电量百分比。
进一步地，所述移动终端还包括：提示模块，用于根据所述充电控制模块的触发信号，对用户做出提示；所述比较模块具体用于当所述电量大于预先设置的充电判断门限值时，触发所述提示模块提示用户电量充足及是否强制充电，若是，则触发充电控制模块将所述外接电源与所述电池接通，开始所述电池的充电，否则，充电控制模块保持所述外接电源与所述电池的断开，当电池电量充满后，充电控制模块将所述外接电源与所述电池断开。
本发明所提供的一种移动终端及其电池充电的优化方法，通过测量电池的电量，当测量得到的电量小于预先设置的充电判断门限值，才进行电池的充电操作，实现了根据电池自身的电量状态决定是否进行电池的充电，有效避免对电池进行低效无益的充电操作，减少了电池自身的损耗，提高了电池的充电循环寿命，减少了电能以热能形式的资源浪费，提升能源利用率。另外，良好的用户提示方式，不仅丰富了多样的电池充电需求，同时提升了用户的使用体验。
附图说明
图1为本发明实现移动终端电池充电方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的电池放电电量-电压关系曲线；
图3为本发明实现电池充电的移动终端的结构示意图；
图4为本发明实现电池充电移动终端的电路连接示意图。
具体实施方式
本发明的基本思想为：当检测到外接电源时，通过检测电池的电量，比较所述电量与预先设置的充电判断门限值的大小，当所述电量小于充电判断门限值时，触发充电模块开始所述电池的充电。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。
图1为本发明实现移动终端电池充电的方法的流程图，如图1所示，所述方法包括下述步骤：
S101，移动终端的检测模块检测到外接电源时，检测电池的电量。
本步骤中，当移动终端的检测模块检测到外接电源时，例如当没有外接电源时，用于连接外接电源的引脚电压为低电平，检测到用于连接外接电源的引脚电压变为高电平时，即为检测到了外接电源，测量电池的电压，根据预先存储的电压与电量百分比的关系列表，通过电量算法，得到当前电池的电量百分比。其中，电压与电量百分比的关系列表根据预先存储在移动终端中的电池的电量-电压曲线创建得到。
另外，本发明实施例中检测电池的电量也可通过如下方式实现：移动终端的检测模块实时检测记录电池释放的电流值，当检测模块检测到外接电源时，将从电池充满电开始直至检测到外接电源时实时检测的释放的电流值累加，得到检测模块在检测到外接电源前，电池已经释放的电量；将电池的标称容量减去上述得到的电池已经释放的电量，即可得到此时电池的电量。
S102，移动终端的比较模块检查用户是否预先设置过充电判断门限值，若是，执行S103，否则，执行S104。
S103，比较模块比较当前电池的电量与充电判断门限值的大小，当所述电量小于充电判断门限值时，执行S104，否则，执行S106。
S104，比较模块触发移动终端的充电控制模块将外接电源与电池接通，外接电源开始对电池进行充电，同时触发提示模块对用户做出充电开始执行提示。
本步骤中，所述提示可以通过LCD屏幕显示、LED灯不同颜色点亮或闪烁形式实现，也可以通过音频、震动等形式实现。
S105，当电池电量充满后，电池的保护装置会切断电池的电流输入，触发充电控制模块将外接电源与电池断开，为下一次电池的充电判断做准备，同时触发提示模块对用户做出充电完成的提示。
本步骤中，所述提示可以通过LCD屏幕显示、LED灯不同颜色点亮或闪烁形式实现，也可以通过音频、震动等形式实现。
S106，移动终端显示电量充足，并提示用户是否进行强制充电，若是，执行S104，否则，结束。
本步骤中，若在预先规定的等待用户输入的时间内，未接收到用户的输入，则结束。其中，上述提示可以通过LCD屏幕显示、LED灯不同颜色点亮或闪烁形式实现，也可以通过音频、震动等形式实现。
下面以一款“标称容量1000mAH，标称电压3.7V，充电限制电压4.2V”的锂离子电池为例，对上述根据电池的电量-电压曲线得到的电压与电量百分比的关系列表以及电量算法进行详细说明。
图2为上述“标称容量1000mAH，标称电压3.7V，充电限制电压4.2V”锂离子电池的电量-电压曲线。较佳地，为了算法的严谨以及科学性，图中示出的为同一款锂离子电池10次充放电的曲线，上述测量采用的放电电压范围为4.2V-3.0V，放电电流为600mAH。由图中可以得出，同一款电池在相同的放电状态过程中，其放电电压与所放电量的关系曲线是相似的。
参照图2，电池在4.120V附近(电池的充电限制电压虽然为4.2V，但实际中，电池的放电电压一般达不到其充电限制电压4.2V)开始放电，电压缓慢下降，放电量稳步增加，一直到电压到达3.4V附近时；电压低于3.4V之后，电压急剧下降，此时，电量已经接近耗尽，放电量并没有随着电压急剧下降而大量增加，电压到达3.0V，可以认为电池此次放电结束。由图2得到，上述型号的锂离子电池在4.200V到2.940V之间放出约1043mAH的电量。
参考移动终端习惯使用的电量显示格数，将X轴的电量平均分为相应数量的等份，如四等份，分别取75％，50％，25％的电量点，另外将电压曲线开始快速下降的点设置为电量为5％的电量点，这个点为电量-电压曲线的转折点。将上述四点垂直X轴与曲线相交，得到A、B、C、D四点，根据电压和电量的对应关系，A、B、C、D各点的电压值Va、Vb、Vc、Vd分别对应的电量百分比为75％、50％、25％、5％，充电限制电压4.200V对应的电量百分比为100％，电压2.600V对应的电量百分比为0％，移动终端会对电池设有一个保护电压，一般保护电压为2.6V，当电池的电压低于2.6V时，移动终端会切断电池的放电，此时可以认为其电量为0％。。Va、Vb、Vc、Vd可通过曲线读出，其中D点为该曲线的转折点，D点的电压值Vd为3.43V。
根据上述定义的六个关键点，创建电池的电压与电量百分比的关系列表：
| 电压 | 电量百分比 |
| 4.200V | 100％ |
| Va | 75％ |
| Vb | 50％ |
| Vc | 25％ |
| Vd | 5％ |
| 2.600V | 0％ |
由图2可以看出，连接相邻的两点，电量与电压成线性关系，因此只要检测到电池的电压，就可以依据电压所在区间获得此时电池的电量百分比。
根据电池的电量-电压曲线以及创建得到的电压与电量百分比的关系列表，通过测量电池的电压计算电池的电量百分比的电量算法采用拆分算法分别计算，其中，测量得到的电压用Vk表示，计算得到的电量百分比用K表示，具体如下：
a.当Va＜Vk＜4.200V时，K＝75％+(Vk-Va)*((100％-75％)/(4.200V-Va))；
b.当Vb＜Vk＜Va时，K＝50％+(Vk-Vb)*((75％-50％)/(Va-Vb))；
c.当Vc＜Vk＜Vb时，K＝25％+(Vk-Vc)*((50％-25％)/(Vb-Vc))；
d.当Vd＜Vk＜Vc时，K＝5％+(Vk-Vd)*((25％-5％)/(Vc-Vd))；
e.当2.600V＜Vk＜Vd时，K＝0％+(Vk-2.600V)*((5％-0％)/(Vd-2.600V))。
依照上述电量算法，可以计算得到电池的任意电压对应的电量百分比。
电池的电量-电压曲线可以通过电池充放电测试仪测量得出，一般的，为了计算的准确性，会对同一型号的电池进行多次测量并存储测量得到的电量-电压曲线。应当理解，上述电量-电压曲线并不局限于四等份，但综合考虑计算的复杂度以及准确性，四等份只是较佳的划分方式。另外，由于不同型号的电池特性会有所不同，但上述创建电压与电量百分比的关系列表以及电量算法的基本思路仍然适用。
图3为本发明实现电池充电的移动终端的结构示意图，如图3所示，移动终端包括电池10、检测模块20、比较模块30以及充电控制模块40。其中检测模块20用于在检测到外接电源70时，测量电池10的电量；比较模块30用于比较检测模块20得到的电量与预先设置的充电判断门限值的大小，当上述电量小于所述充电判断门限值时，触发充电控制模块40将外接电源70与电池10接通，开始对电池10充电。
进一步地，移动终端还包括存储模块50，存储模块50用于存储用户预先设置的充电判断门限值、电池10的电量-电压曲线以及根据电量-电压曲线创建得到的电池的电压与电量百分比的关系列表。
检测模块20具体用于测量所述电池10的电压，根据存储模块50存储的电压与电量百分比的关系列表，通过电量算法，得到电池10的电量百分比。另外，检测模块20还可用于实时检测记录电池10释放的电流值，当检测模块20检测到外接电源70时，将从电池10充满电开始直至检测到外接电源70时实时检测的释放的电流值累加，得到检测模块20在检测到外接电源70前，电池10已经释放的电量；将电池10的标称容量减去上述得到的电池10已经释放的电量，即可得到此时电池10的电量。
进一步地，移动终端还包括提示模块60，提示模块60用于根据比较模块30的触发信号，对用户做出相应的提示，具体地，当比较模块30触发充电控制模块40将外接电源70与电池10接通，开始对电池10充电时，提示模块60根据比较模块30的触发信号，对用户做出充电正在进行的提示。
比较模块30具体用于当电池的电量大于存储模块50存储的充电判断门限值时，触发提示模块60提示用户电量充足及是否强制充电，若是，则触发充电控制模块40将外接电源70与电池10接通，开始对电池10充电，并触发提示模块60对用户做出充电正在进行的提示，否则，充电控制模块40保持外接电源70与电池10的断开。另外，当提示模块60在预先规定的时间内未接收到用户的输入时，充电控制模块40保持外接电源70和电池10的断开。当用户未预先设置充电判断门限值时，比较模块30则直接触发充电控制模块40将外接电源70与电池10接通，开始对电池10充电。当电池电量充满后，充电控制模块40将外接电源70与电池10断开，为电池的下一次充电判断做准备。
下面结合图4，以具体的实施例来进一步详细说明本发明实现电池充电的移动终端的工作过程。
如图4所示，移动终端包括电池11、管理芯片31、开关P通道金属氧化层半导体场效晶体管(P-Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor，P-MOSFET)电路41。对照图3，其中管理芯片31集成了检测模块和比较模块的功能，开关P-MOSFET电路41具有充电控制模块的功能。
进一步地，移动终端还包括RAM 51，RAM 51与管理芯片31的RAM_BUS引脚连接，用于存储用户预先设置的充电判断门限值、电池11的电量-电压曲线以及根据电量-电压曲线创建得到的电池的电压与电量百分比的关系列表。另外，移动终端的存储器还可以为多芯片封装(Multi-ChipPackage，MCP)存储器，例如NAND和SDRAM(Synchronous DRAM)封装的存储器、NAND和DDR SDRAM(Dual Data Rate SDRAM)封装的存储器等。
进一步地，移动终端还包括LED 61、AUDIO 62、LCD 63和键盘80。LED61、AUDIO 62以及LCD 63分别与管理芯片31的LED_DRV引脚、Audio接口模块、LCD_BUS接口模块连接，用于受管理芯片31的控制对用户做出提示。键盘80用于接收用户输入的信息。
管理芯片31的ADC1引脚与外接电源70的正极连接，ADC1引脚用于检测是否存在外接电源70，ADC1引脚电压初始可以设为低电平，当检测到外接电源70时，ADC1引脚电压变为高电平，告知管理芯片31检测到外接电源70。管理芯片31的GPIO引脚与开关P-MOSFET电路41连接，GPIO引脚为一个电压输出引脚，管理芯片31通过控制GPIO引脚的电压输出，达到打开、关断开关P-MOSFET电路41的目的。其中开关P-MOSFET电路41中的P-MOSFET管的漏极D与电池11连接，源极S与外接电源连接，栅极G与GPIO引脚连接。
管理芯片31的ADC2引脚与电池11的正极连接，当ADC1引脚电压变为高电平时，即检测到外接电源70时，管理芯片31通过ADC2引脚检测电池11的电压，其中ADC2引脚为模数转换输入引脚，用于将电池11的电压转换为管理芯片31可以识别的数字量以进行后续处理。管理芯片31进而根据电量算法以及RAM 51存储的电压与电量百分比的关系列表，由ADC2转换得到的电池11的电压计算得到电池11的电量百分比。
管理芯片31比较上述得到的电池11的电量百分比与预先设置的充电判断门限值的大小，当电量百分比小于充电判断门限值时，表示满足充电条件，管理芯片31的GPIO引脚输出高电平，触发P-MOSFET管接通，使得外接电源70能够开始对电池11充电；当电量百分比小于充电判断门限值时，管理芯片31的GPIO引脚输出仍为低电平，同时通过LCD_BUS接口模块驱动LCD 63显示提示界面，表示电池11当前的电量充足以及是否进行强制充电，若管理芯片31接收到用户通过键盘80输入的进行强制充电信息时，管理芯片31的GPIO引脚的输出变为高电平，触发P-MOSFET管接通，使得外接电源70能够开始对电池11充电，否则，GPIO引脚的输出仍为低电平，保持P-MOSFET管的断开。在电池11充满电后，电池11的保护电路会切断电池11的电流输入，并告知管理芯片31电池充电结束，管理芯片31触发GPIO引脚的输出变为低电平，P-MOSFET管断开，为下一次电池11的充电判断作准备，管理芯片31通过LCD_BUS接口模块驱动LCD 63显示相应的提示界面，用于对用户做出充电完成的提示。
应当理解，上述对用户的提示也可以通过LED 61或AUDIO 62实现，当通过LED 61实现时，具体地，LED 61的正极与管理芯片31的主电源连接，LED 61的负极与管理芯片31的LED_DRV引脚连接，LED_DRV为一个电流驱动引脚，内部具有电流控制源，通过在管理芯片31中编程电流驱动，例如当驱动电流设置为0时，LED 61关闭，当电流设置为30mAH时(此值还可以根据移动终端的亮度具体调节)，LED 61点亮，管理芯片31通过控制流过LED 61的电流实现其闪烁的目的。
本发明所提供的一种移动终端及其电池充电的方法，通过测量电池的电量，当测量得到的电量小于预先设置的充电判断门限值，才进行电池的充电操作，实现了根据电池自身的电量状态决定是否进行电池的充电，有效避免对电池进行低效无益的充电操作，减少了电池自身的损耗，提高了电池的充电循环寿命，减少了电能以热能形式的资源浪费，提升能源利用率。另外，良好的用户提示方式，不仅丰富了多样的电池充电需求，同时提升了用户的使用体验。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种移动终端电池充电的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
检测到外接电源时，测量电池的电量；
比较所述电量与预先设置的充电判断门限值的大小，当所述电量小于所述充电判断门限值时，触发充电控制模块将所述外接电源与所述电池接通，开始为所述电池充电。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测到外接电源时，测量电池的电量步骤包括：
根据预先存储的所述电池的电量-电压曲线，预先创建所述电池的电压与电量百分比的关系列表。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在检测到外接电源时，所述测量电池的电量具体为：测量电池的电压，根据所述电压与电量百分比的关系列表，通过电量算法，得到所述电池的电量百分比。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电压与电量百分比的关系列表具体为：所述电压分别为充电限制电压V、Va、Vb、Vc、Vd、保护电压V0，所对应的电量百分比分别为100％、Q1、Q2、Q3、Q4、0％，其中V＞Va＞Vb＞Vc＞Vd＞V0＞0，100％＞Q1＞Q2＞Q3＞Q4＞0；
所述电量算法具体为：
当Va＜Vk＜V时，K＝Q1+(Vk-Va)*((100％-Q1)/(V-Va))，
当Vb＜Vk＜Va时，K＝Q2+(Vk-Vb)*((Q1-Q2)/(Va-Vb))，
当Vc＜Vk＜Vb时，K＝Q3+(Vk-Vc)*((Q2-Q3)/(Vb-Vc))，
当Vd＜Vk＜Vc时，K＝Q4+(Vk-Vd)*((Q3-Q4)/(Vc-Vd))，
当V0＜Vk＜Vd时，K＝0％+(Vk-V0)*((5％-0％)/(Vd-V0))，
其中，所述Vk为测量得到的电池的电压，K为所述Vk对应的电量百分比。
5.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，所述比较所述电量与预先设置的充电判断门限值的大小之后还包括：当所述电量大于预先设置的充电判断门限值时，提示用户电量充足及是否强制充电，若是，则触发充电控制模块将所述外接电源与所述电池接通，开始为所述电池充电，否则，充电控制模块保持所述外接电源与所述电池的断开。
6.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，所述电池电量充满之后还包括：充电控制模块将所述外接电源与所述电池断开。
7.一种移动终端，所述移动终端包括电池，其特征在于，所述移动终端还包括检测模块、比较模块和充电控制模块；其中，
检测模块，用于在检测到外接电源时，测量所述电池的电量；
比较模块，用于比较所述检测模块测量得到的电量与预先设置的充电判断门限值的大小，当所述电量小于所述充电判断门限值时，触发充电控制模块将所述外接电源与所述电池接通，开始为所述电池充电。
8.根据权利要求7所述的移动终端，其特征在于，所述移动终端还包括：
存储模块，用于存储用户预先设置的充电判断门限值、所述电池的电量-电压曲线、以及根据所述电量-电压曲线创建得到的所述电池的电压与电量百分比的关系列表。
9.根据权利要求8所述的移动终端，其特征在于，所述检测模块具体用于测量所述电池的电压，根据所述存储模块存储的电压与电量百分比的关系列表，通过电量算法，得到所述电池的电量百分比。
10.根据权利要求7至9任一所述的移动终端，其特征在于，所述移动终端还包括：提示模块，用于根据所述充电控制模块的触发信号，对用户做出提示；
所述比较模块具体用于当所述电量大于预先设置的充电判断门限值时，触发所述提示模块提示用户电量充足及是否强制充电，若是，则触发充电控制模块将所述外接电源与所述电池接通，开始所述电池的充电，否则，充电控制模块保持所述外接电源与所述电池的断开，当电池电量充满后，充电控制模块将所述外接电源与所述电池断开。
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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