CN103928974B - 一种双电池切换、充电的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种智能双电池系统，包括充电单元、电源管理单元、主电池、副电池、双电池管理单元、应用处理器、第一精密电阻和第二精密电阻；充电单元与电源管理单元连接，其还通过第一精密电阻与双电池管理单元连接，电源管理单元包括锂电池，主电池一端分别与双电池管理单元和应用处理器连接，副电池一端分别与双电池管理单元和应用处理器连接，主电池另一端与副电池的一端连接后通过第二精密电阻与电源管理单元的接地端连接，应用处理器分别与双电池管理单元和电源管理单元连接。本发明还涉及一种双电池切换、充电的方法。实施本发明的智能双电池系统及双电池切换、充电的方法，具有以下有益效果：准确进行电池切换，提高电池利用率。

Description

一种双电池切换、充电的方法

技术领域

本发明涉及供电领域，特别涉及一种智能双电池系统及双电池切换、充电的方法。

背景技术

安卓手机普遍的问题是功耗过大，用户出远门时经常要携带充电宝。但充电宝的充电转换效率一般不高，一部分能量以热能的形式浪费掉。以往有些双电池方案完全是后台运作，用户不能在界面上看到双电池的使用情况。传统的双电池方案都是以电压做为电池切换的依据，在手机开机时ADC检测到的电池电压是闭路电压。由于电池内阻以及PCB线路阻抗的存在，再加上安卓手机功耗较大，因此ADC端测量的电压跳变比较频繁，所以电压并不能准确反映出电池容量的变化。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不能准确进行电池切换、电池利用率低的缺陷，提供一种准确进行电池切换、并以电池容量为标准对电池进行切换进而提高电池利用率的智能双电池系统及双电池切换、充电的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种智能双电池系统，包括充电单元、电源管理单元、主电池、副电池、双电池管理单元、应用处理器、第一精密电阻和第二精密电阻；所述充电单元与所述电源管理单元连接，所述充电单元还通过所述第一精密电阻与所述双电池管理单元连接，所述电源管理单元包括锂电池，所述锂电池与所述双电池管理单元连接，所述主电池的一端分别与所述双电池管理单元和应用处理器连接，所述副电池的一端分别与所述双电池管理单元和应用处理器连接，所述主电池的另一端与所述副电池的另一端连接后通过所述第二精密电阻与所述电源管理单元的接地端连接，所述应用处理器还分别与所述双电池管理单元和电源管理单元连接；所述双电池管理单元检测到有电池被拔出时则切换到另一个电池；当主电池的容量和副电池的容量都满足要求时，所述应用处理器主动切换电池。

在本发明所述的智能双电池系统中，所述电源管理单元内部还设有第一ADC和第二ADC，所述第一精密电阻的一端与所述第一ADC连接，所述第一精密电阻的另一端与所述第二ADC连接。

在本发明所述的智能双电池系统中，所述主电池和副电池各设有一个温度检测脚，所述主电池的温度检测脚与所述副电池的温度检测脚均与所述双电池管理单元连接。

在本发明所述的智能双电池系统中，所述应用处理器内设有与所述主电池一端连接、用于检测所述主电池电量的第三ADC，以及与所述副电池一端连接、用于检测所述副电池电量的第四ADC。

在本发明所述的智能双电池系统中，所述电源管理单元内还设有用于检测设备使用时的电流的第一FuelgaugeADC和第二FuelgaugeADC，所述第一FuelgaugeADC与所述第二精密电阻的一端连接，所述第二FuelgaugeADC与所述第二精密电阻的另一端连接。

本发明还涉及一种双电池切换的方法，包括如下步骤：

A)进行信息检测，并判断是否处于充电状态，如是，进入充电逻辑；否则，执行步骤B)；

B)判断主电池和副电池是否都存在，如是，执行步骤C)；否则，使用存在的电池进行供电；

C)判断所述主电池的容量和副电池的容量是否都≥设定容量值，如是，不切换，使用原电池供电；否则，执行步骤D)；

D)判断是否满足所述主电池的容量＜设定容量值且副电池的容量≥设定容量值，如是，切换到所述副电池；否则，执行步骤E)；

E)判断是否满足所述主电池的容量≥设定容量值且副电池的容量＜设定容量值，如是，切换到所述主电池；否则，由双电池管理单元进行所述主电池和副电池的切换，直至主电池的容量和副电池的容量都耗尽。

在本发明所述的双电池切换的方法中，当中断检测到有电池插入时，则执行步骤B)。

在本发明所述的双电池切换的方法中，当中断检测到有主电池拔出时，则切换到副电池；当中断检测到有副电池拔出时，则切换到主电池。

在本发明所述的双电池切换的方法中，所述信息检测包括中断上报的电池插入状态、采样出的双电池电压、充电状态信息和计算出的双电池容量。

本发明还涉及一种双电池充电的方法，包括如下步骤：

A′)获取充电状态信息，并判断是否是有效充电器，如是，执行步骤B′)；

否则，退出充电状态；

B′)给正在使用的电池重置充电参数进入预充电状态；

C′)进入恒流充电状态；

D′)判断电池电压是否大于第一设定电压值，如是，执行步骤E′)；否则，返回步骤C′)；

E′)进入恒压充电状态；

F′)判断另一个电池是否存在且容量＜设定容量值，如是，打开电池互充功能，执行步骤G′)；否则，执行步骤H′)；

G′)判断所述另一个电池的容量是否＞设定容量值，如是，关闭电池互充功能，执行步骤H′)；否则，继续进行互充并进行本步骤的判断；

H′)判断充电电流是否＜设定电流值，如是，执行步骤I′)；否则，返回步骤E′)；

I′)进入充满状态；执行步骤J′)或步骤J″)；

J′)判断另一个电池是否存在，且其容量＜100％且＞设定容量值，如是，切换到另一个电池供电，并返回步骤B′)；否则，返回步骤I′)；

J″)判断电池电压是否小于第二设定电压值，如是，返回步骤E′)；否则，保持当前充满状态。

实施本发明的智能双电池系统及双电池切换、充电的方法，具有以下有益效果:可以避免系统切换到一个电池容量非常低的电池充电(此种情况有机率会造成系统掉电)；双电池管理单元检测到有电池被拔出时则切换到另一个电池；当主电池的容量和副电池的容量都满足要求时，应用处理器主动切换电池，由于以电池容量为标准对电池进行切换，所以能准确对电池进行切换，避免以电池电压作为标准导致的频繁切换问题，提高电池利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明智能双电池系统及双电池切换、充电的方法一个实施例中系统的结构示意图；

图2为所述实施例中双电池切换的方法的流程图；

图3为所述实施例中双电池充电的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明智能双电池系统及双电池切换、充电的方法实施例中，其智能双电池系统的结构示意图如图1所示。图1中，该智能双电池系统包括充电单元1、电源管理单元2、主电池3、副电池4、双电池管理单元5、应用处理器6、第一精密电阻7和第二精密电阻8；其中，充电单元1与电源管理单元2连接，充电单元1还通过第一精密电阻7与双电池管理单元5连接，电源管理单元2包括锂电池(图中未示出)，锂电池与双电池管理单元5连接，主电池3的一端分别与双电池管理单元5和应用处理器6连接，副电池4的一端分别与双电池管理单元5和应用处理器6连接，主电池3的另一端与副电池4的另一端连接后通过第二精密电阻8与电源管理单元2的接地端GND连接，应用处理器6还分别与双电池管理单元5和电源管理单元2连接；双电池管理单元5检测到有电池被拔出时则切换到另一个电池；当主电池3的容量和副电池4的容量都满足要求时，应用处理器6主动切换电池。由于以电池容量做为电池切换的主要依据，所以能准确反映电池容量变化，同时也可把双电池的使用情况以界面的形式显示给用户。值得一提的是，本实施例中，主电池3的一端指的是主电池3的正极，主电池3的另一端指的是主电池3的负极，副电池4的一端指的是副电池4的正极，副电池4的另一端指的是副电池4的负极。

本实施例中，电源管理单元2内部还设有第一ADC和第二ADC，第一精密电阻7的一端与第一ADC连接，第一精密电阻7的另一端与第二ADC连接。其中第一ADC为图1中的ADC_P，第二ADC为图1中的ADC_N。主电池3和副电池4各设有一个温度检测脚，主电池3的温度检测脚ntc与副电池4的温度检测脚ntc均与双电池管理单元5连接。本实施例中，当充电电流输入到充电单元1后，电源管理单元2使能充电开关(图中未示出)，利用第一ADC、第二ADC以及第一精密电阻7获得充电电流。充电电流从电源管理单元2输入到双电池管理单元5，双电池管理单元5给正在使用的一个电池充电。

本实施例中，双电池管理单元5利用内部逻辑可以无缝地切换主电池3和副电池4，例如在主电池3和副电池4都存在的情况下，随意拔掉任何一个电池，双电池管理单元5都可以切换到另外一电池，且这种自动切换是不需要软件参与的。当主电池3的容量和副电池4的容量都满足要求时，应用处理器6可以主动控制电池切换。

本实施例中，应用处理器6内设有第三ADC和第四ADC(图中未示出)，其中，第三ADC与主电池3一端连接、用于检测主电池电量，第四ADC与副电池4一端连接、用于检测副电池电量。也就是说双电池的电量是使用应用处理器6中的第三ADC和第四ADC获得的。应用处理器6可以软件切换双电池的使用状态。

本实施例中，电源管理单元2内还设有第一FuelgaugeADC和第二FuelgaugeADC，第一FuelgaugeADC和第二FuelgaugeADC用于检测设备使用时的电流，其中，第一FuelgaugeADC与第二精密电阻8的一端连接，第二FuelgaugeADC与第二精密电阻8的另一端连接。本实施例中，第一FuelgaugeADC对应图1中的FuelgaugeADC_P，第二FuelgaugeADC对应图1中的FuelgaugeADC_N。

本实施例中，双电池管理单元5利用第一FuelgaugeADC和第二FuelgaugeADC可以测量设备(例如：该设备可以为手机)使用时的电流，Fuelgauge模块(图中未示出)利用此电流与时间积分，可以换算出电池的放电深度，再利用电池开机时初始检测的容量减去放电深度，可以得到现在的电池容量，同理利用充电电流跟放电电流也可换算出充电时的电池容量。这样可把双电池的使用情况以界面的形式显示给用户，这样用户可比较直观地随时了解电池的使用情况。

本实施例还涉及一种双电池切换的方法，其流程图如图2所示。图2中，该双电池切换的方法包括如下步骤：

步骤S01进行信息检测，并判断是否处于充电状态：本步骤中，进行信息检测，并判断是否处于充电状态，其中，信息检测包括中断上报的电池插入状态、ADC采样出的双电池电压、充电状态信息和Fuelgauge模块计算出的双电池容量。本步骤中，如果判断的结果为是，则执行步骤S02；如果判断的结果为否，则执行步骤S03。

步骤S02进入充电逻辑：如果上述步骤S01的判断结果为否，则执行本步骤。本步骤中，进入充电逻辑。

步骤S03判断主电池和副电池是否都存在：如果上述步骤S01的判断结果为否，则执行本步骤。本步骤中，判断主电池和副电池是否都存在，如果判断的结果为是，则执行步骤S05；如果判断的结果为否，则执行步骤S04。

步骤S04使用存在的电池进行供电：如果上述步骤S03的判断结果为否，即表明只有一个电池存在，则执行本步骤。本步骤中，不需要走切换流程，使用存在的电池进行供电。

步骤S05判断主电池的容量和副电池的容量是否都≥设定容量值：如果上述步骤S04的判断结果为是，则执行本步骤。本步骤中，判断主电池的容量和副电池的容量是否都≥设定容量值，本实施例中，设定容量值为5％，当然，根据实际情况，其设定容量值可进行相应调整。本步骤中，如果判断的结果为是，则执行步骤S06；否则，执行步骤S07。

步骤S06不切换，使用原电池供电：如果上述步骤S05的判断结果为是，则执行本步骤。本步骤中，不进行切换，使用原电池供电。

步骤S07判断是否满足主电池的容量＜设定容量值且副电池的容量≥设定容量值：如果上述步骤S05的判断结果为否，则执行本步骤。本步骤中，判断是否满足主电池的容量＜设定容量值且副电池的容量≥设定容量值，也就是判断是否满足主电池的容量＜5％且副电池的容量≥5％，如果判断的结果为是，则执行步骤S08；否则，执行步骤S09。

步骤S08切换到副电池：如果上述步骤S07的判断结果为是，即主电池容量低于5％且副电池容量大于等于5％，则执行本步骤。本步骤中，为了防止大电流时硬件切换的不可控性，软件自主切换到副电池供电。

步骤S09判断是否满足主电池的容量≥设定容量值且副电池的容量＜设定容量值：如果上述步骤S07的判断结果为否，则执行本步骤。本步骤中，判断是否满足主电池的容量≥设定容量值且副电池的容量＜设定容量值，也就是判断是否满足主电池的容量≥5％且副电池的容量＜5％，如果判断的结果为是，则执行步骤S10；否则，执行步骤S11。

步骤S10切换到主电池：如果上述步骤S09的判断结果为是，即副电池容量低于5％且主电池容量大于等于5％，则执行本步骤。本步骤中，为了防止大电流时硬件切换的不可控性，软件自主切换到主电池供电。

步骤S11由双电池管理单元进行主电池和副电池的切换，直至主电池的容量和副电池的容量都耗尽：如果上述步骤S09的判断结果为否，即主电池的容量和副电池的容量都低于5％，则执行本步骤。本步骤中，由双电池管理单元进行主电池和副电池的切换，直至主电池的容量和副电池的容量都耗尽。

本实施例中，当中断检测到有电池插入时，需要重新做主电池和副电池是否存在的判断。也就是执行完步骤S12(中断检测到有电池插入)，接着执行步骤S03。

本实施例中，当中断检测到电池拔出后，然后判断是主电池拔出还是副电池拔出，如果有电池拔出再做相应切换。具体就是当中断检测到有主电池拔出时，则切换到副电池；当中断检测到有副电池拔出时，则切换到主电池。也就是该双电池切换的方法还包括步骤S13和步骤S14，其内容如下：

步骤S13中断检测到有主电池拔出：本步骤中，中断检测到有主电池拔出，执行完本步骤，执行步骤S03。

步骤S14中断检测到有副电池拔出：本步骤中，中断检测到有副电池拔出，执行完本步骤，执行步骤S10。由于以电池容量作为电池切换的主要依据，并把双电池的使用情况以界面的形式显示给用户，用户可以直观地了解电池的使用情况，以便及时采取相应的措施。

本实施例还涉及一种双电池充电的方法，其流程图如图3所示。图3中，该双电池充电的方法包括如下步骤：

步骤S01′获取充电状态信息，并判断是否是有效充电器：本步骤中，获取充电状态信息，并判断是否是有效充电器，如果判断的结果为是，则执行步骤S03′；如果判断的结果为否，则执行步骤S02′。

步骤S02′退出充电状态：如果上述步骤S01′的判断结果为否，则执行本步骤。本步骤中，退出充电状态。

步骤S03′给正在使用的电池重置充电参数进入预充电状态：如果上述步骤S01′的判断结果为是，则执行本步骤。本步骤中，给正在使用的电池重置充电参数，这时进入预充电状态。

步骤S04′进入恒流充电状态：本步骤中，由预充电状态进入到恒流充电状态。

步骤S05′判断电池电压是否大于第一设定电压值：本步骤中，判断电池电压是否大于第一设定电压值，本实施例中，第一设定电压值为4.05V，电池电压指的是锂电池电压，当然，根据实际情况，第一设定电压值的大小可进行相应调整。本步骤中，具体就是判断锂电池电压是否大于4.05V，如果判断的结果为是，则执行步骤S06′；如果判断的结果为否，则返回步骤S04′。

步骤S06′进入恒压充电状态：如果上述步骤S05′的判断结果为是，则执行本步骤。本步骤中，进入恒压充电状态。

步骤S07′判断另一个电池是否存在且容量＜设定容量值：本步骤中，判断另一个电池是否存在且容量＜设定容量值，也就是判断另一个电池是否存在且容量＜5％，如果判断的结果为是，则执行步骤S08′；否则，执行步骤S12′。

步骤S08′打开电池互充功能：如果上述步骤S07′的判断结果为是，则执行本步骤。本步骤中，打开电池互充功能。执行完本步骤，执行步骤S09′。

步骤S09′判断另一个电池的容量是否＞设定容量值：本步骤中，判断另一个电池的容量是否＞设定容量值，也即是判断另一个电池的容量是否＞5％，如果判断的结果为是，则执行步骤S11′；否则，执行步骤S10′。

步骤S10′继续进行互充：如果上述步骤S09′的判断结果为否，则执行本步骤。本步骤中，继续进行电池的互充，执行完本步骤，返回步骤S09′。

步骤S11′关闭电池互充功能：如果上述步骤S09′的判断结果为是，则执行本步骤。本步骤中，关闭电池互充功能。

步骤S12′判断充电电流是否＜设定电流值：本步骤中，判断充电电流是否＜设定电流值，本实施例中，设定电流值为150MA，当然，根据实际情况，设定电流值的大小可进行相应调整。本步骤中，也就是判断充电电流是否＜150MA，如果判断的结果为是，则执行步骤S13′；否则，返回步骤S06′。

步骤S13′进入充满状态：如果上述步骤S12′的判断结果为是，则执行本步骤。本步骤中，进入电池充满状态。值得一提的是，在充满状态时，电池容量为100％。执行完本步骤，执行步骤S14′或执行步骤S14″。

步骤S14′判断另一个电池是否存在，且其容量＜100％且＞设定容量值：执行完上述步骤S13′，可以选择执行本步骤。本步骤中，判断另一个电池是否存在，且其容量＜100％且＞设定容量值，也就是判断另一个电池是否存在，且其容量＜100％且＞5％，如果判断的结果为是，则执行本步骤S15′；否则，返回步骤S13′。

步骤S15′如果上述步骤S14′的判断结果为是，则执行本步骤。本步骤中，切换到另一个电池供电。执行完本步骤，返回步骤S03′。

步骤S14″判断电池电压是否小于第二设定电压值：执行完上述步骤S13′，可以选择执行本步骤。本步骤中，判断电池电压是否小于第二设定电压值，本实施例中，第二设定电压值为4.10V，当然，根据实际情况，第二设定电压值的大小可进行相应调整。本步骤中，也就是判断电池电压是否小于4.10V，如果判断的结果为是，则返回步骤S06′；否则，保持当前充满状态，也就是返回步骤S13′。

本实施例中，电池供电和充电为同一个通路，即充电的电池也是正在使用的电池。其充电状态的切换是使用电压做为判断的，因为考虑到锂电池充电曲线是以电压为标准的。例如当锂电池电压大于4.05V的时候，锂电池吸收的电流会慢慢减小。充电过程包括预充电状态、恒流充电状态、恒压充电状态和充满状态。当电池(锂电池)充满后，会停止充电，若软件检测到电池电压小于4.10V，则重新进入恒压充电状态。为了避免切换到一个电池容量非常低的电池充电(此种情况可能会造成手机掉电)，在切换前如果待充电电池容量低于5％，则开启电池互充功能，由正在充电的电池对待充电电池进行涓流或恒流充电，直到待充电电池电压容量高于5％时再完全切换到对待充电电池充电。

总之，在本实施例中，以电池容量作为电池切换的标准，能准确反映电池容量变化，若一电池存在且容量大于0％，用户可随意插拔另一电池，保证手机不掉电，此外，对电池容量低的电池进行充电时，可保证系统稳定不掉电。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种双电池切换的方法，其特征在于，包括如下步骤：

A)进行信息检测，并判断是否处于充电状态，如是，进入充电逻辑；否则，执行步骤B)；所述信息检测包括中断上报的电池插入状态、采样出的双电池电压、充电状态信息和计算出的双电池容量；

B)判断主电池和副电池是否都存在，如是，执行步骤C)；否则，使用存在的电池进行供电；

C)判断所述主电池的容量和副电池的容量是否都≥设定容量值，如是，不切换，使用原电池供电；否则，执行步骤D)；

D)判断是否满足所述主电池的容量＜设定容量值且副电池的容量≥设定容量值，如是，切换到所述副电池；否则，执行步骤E)；

E)判断是否满足所述主电池的容量≥设定容量值且副电池的容量＜设定容量值，如是，切换到所述主电池；否则，由双电池管理单元进行所述主电池和副电池的切换，直至主电池的容量和副电池的容量都耗尽。

2.根据权利要求1所述的双电池切换的方法，其特征在于，当中断检测到有电池插入时，则执行步骤B)。

3.根据权利要求2所述的双电池切换的方法，其特征在于，当中断检测到有主电池拔出时，则切换到副电池；当中断检测到有副电池拔出时，则切换到主电池。

4.一种双电池充电的方法，其特征在于，包括如下步骤：

A′)获取充电状态信息，并判断是否是有效充电器，如是，执行步骤B′)；

否则，退出充电状态；

B′)给正在使用的电池重置充电参数进入预充电状态；

C′)进入恒流充电状态；

D′)判断电池电压是否大于第一设定电压值，如是，执行步骤E′)；否则，返回步骤C′)；

E′)进入恒压充电状态；

F′)判断另一个电池是否存在且容量＜设定容量值，如是，打开电池互充功能，执行步骤G′)；否则，执行步骤H′)；

G′)判断所述另一个电池的容量是否＞设定容量值，如是，关闭电池互充功能，执行步骤H′)；否则，继续进行互充并进行本步骤的判断；

H′)判断充电电流是否＜设定电流值，如是，执行步骤I′)；否则，返回步骤E′)；

I′)进入充满状态；执行步骤J′)或步骤J″)；

J′)判断另一个电池是否存在，且其容量＜100％且＞设定容量值，如是，切换到另一个电池供电，并返回步骤B′)；否则，返回步骤I′)；

J″)判断电池电压是否小于第二设定电压值，如是，返回步骤E′)；否则，保持当前充满状态。