CN104634472A - 终端电池温度检测装置,终端与过温保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种终端电池温度检测装置与终端,用于更准确采样电池实际温度。该终端电池温度检测装置包括:阻值固定的上拉电阻,第一端接入第一电压;热敏电阻网络,第一端接入第二电压,第二端与所述上拉电阻的第二端连接;所述热敏电阻网络包括相互串联或相互并联的多个热敏电阻;所述多个热敏电阻分别设置于所述终端的电池保护板的不同发热区域上;温度采集器,用于根据所述上拉电阻两端的电压值和所述热敏电阻两端的电压值,而得到所述电池保护板上的多个发热区域的温度值。采用本发明的技术方案,更准确采样电池实际温度,并对终端电池高温保护,从而使电池可靠性和安全性将大为增强。
Description
技术领域
本发明涉及无线数据终端领域,更具体的,涉及一种终端电池温度检测装置,终端与过温保护方法。
背景技术
随着无线数据终端产品功能日益强大,产品的功耗也随之增加,再加上现在的趋势是轻、薄,整机发热特别是电池发热的问题也就越来越严重。电池发热的问题不仅直接影响无线数据终端用户的使用体验,而且还影响到产品的可靠性和用户的在使用中的人身安全性等问题。如何准确检测电池温度并在电池高温时进行保护而不是简单关机,在保证电池安全性的前提下,保证好的用户体验就变的尤为重要。
对于电池温度采样问题的现有技术和业界的通用做法,介绍如下:终端中使用的电池以锂电池为主,通常的做法是:检测电池温度是靠电池保护板上的NTC(Negative Temperature CoeffiCient,热敏电阻)电阻,参见图1所示,R1是NTC电阻,靠ADC采样端口采集R1和R2之间的电压,CPU将采集到的电压对应的真值表上,读出相应的温度。检测到45度到60度之间电池停止充电,可正常放电;检测到60度以上便触发关机。该方案的优点是设计简洁,低成本。但是存在的主要问题是有可能不能准确反映电池温度,并且在电池温度上升到60度时直接关机,并没有采取其他措施,降低了用户体验程度。
对于数据类的高速终端产品,电池温度很有可能超过60度,对于电池温度采样的准确性便尤为重要。常用的电池保护板上只有一个NTC电阻,当电池定制完成出厂后,NTC在电池保护板上的位置便固定了,在靠近连接器保护板上的某个位置,从而带来的一个问题是:该NTC电阻只能准确反映该位置的温度。在PCB设计时:1).如果该位置对应的主板上是强发热源,则CPU采样到的温度过高,终端会过早进入停充或关机状态,如果电池的实际温度为58度,终端处于正常工作温度范围,而采样的值却超过了60度,从而导致了误关机;2).如果该位置对应的主板上是弱发热源,则CPU读到的温度过低,如果电池的实际温度为超过60度,终端应当触发过温关机流程,而采样的值却低于60度,终端不会关机,这样会导致电池长时间工作在60度以上,电池存在安全隐患,可靠性大大降低。
另外,如果在环境温度较高(35度甚至以上)、或在功耗极限的情况下,电池的真实温度也可能上升到60度以上,这时即使采样的温度反映的是电池真实温度,也会直接触发关机,降低了用户体验,并且存在安全性风险。为了能够尽量准确的采集电池真实温度并对电池进行高温保护,第一,需要在对电池NTC电阻的采样方法提供一种新颖而简洁的方式,使得电池温度采样尽量反应电池的真实温度,而不是某一点的温度;第二,当环境温度较高、或在功耗极限的情况下导致电池整体温度很快上升,这时就需要用硬件加软件的方式降低温度,在尽量保证用户体验的前提下,保证整机的安全性;第三是PCB的合理布局,尽量使主板的热均衡,但现在终端的趋势是做小做薄,布局面积紧张,不可能完全兼顾。
因此,现有技术中,无线数据终端存在电池温度采样不准而带来的提前或滞后关机等问题,而对于该问题目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明提供一种终端电池温度检测装置,终端与过温保护方法,用于解决现有技术中,无线数据终端存在电池温度采样不准而带来的提前或滞后关机等问题。
为实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供一种终端电池温度检测装置,并采用以下技术方案:
终端电池温度检测装置包括:阻值固定的上拉电阻,第一端接入第一电压;热敏电阻网络,第一端接入第二电压,第二端与所述上拉电阻的第二端连接;所述热敏电阻网络包括相互串联或相互并联的多个热敏电阻;所述多个热敏电阻分别设置于所述终端的电池保护板的不同发热区域上;温度采集器,用于根据所述上拉电阻两端的电压值和所述热敏电阻两端的电压值,而得到所述电池保护板上的多个发热区域的温度值。
进一步地,所述温度采集器包括:电压采集器,用于采集所述上拉电阻两端的电压值和所述热敏电阻两端的电压值;控制器,用于根据所述上拉电阻两端的电压值和所述热敏电阻两端的电压值,而得到所述电池保护板上的多个发热区域的温度值。
根据本发明的第二方面,提供一种终端,并采用如下技术方案:
该终端包括上述的终端电池温度检测装置。
根据本发明的第三方面,提供一种终端电池过温保护方法,并采用如下技术方案:
终端电池过温保护方法包括:将终端的电池保护板上的多个发热区域的温度值进行平均,得到所述电池保护板的平均温度;将所述平均温度与预设阀值进行比较,得到一比较结果;根据所述比较结果控制所述终端,以对所述电池保护板对应的电池进行过温保护。
进一步地,所述预设阈值包括第一阈值和第二阈值,所述第一阈值小于所述第二阈值;所述将所述平均温度与预设阀值进行比较步骤包括:将所述平均温度分别与所述第一阀值与所述第二阈值进行比较。
进一步地,所述根据所述比较结果控制所述终端步骤包括:当所述比较结果表示所述平均温度大于或等于所述第一阀值且小于所述第二阈值时,触发所述终端的降频操作,以将所述平均温度降低至小于所述第一阀值。
进一步地,所述根据所述比较结果控制所述终端步骤包括:当所述比较结果表示所述平均温度大于或等于所述第二阈值时,触发所述终端的关机操作。
本发明提供的技术方案,通过对电池保护板上多点区域进行温度采样的方式,实现更准确采样电池实际温度,并对终端电池高温时,进行降频操作,从而使电池可靠性和安全性将大为增强,电池的性能也可最大程度发挥,并达到增强终端电池使用时间的用户体验的效果。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1表示本发明背景技术中所述的通常电池保护板的热敏电阻采样示意图;
图2表示本发明实施例所述的终端电池温度检测装置的结构示意图;
图3表示本发明实施例所述的多个热敏电阻相互串联的电池保护板的热敏电阻采样示意图;
图4表示本发明实施例所述的多个热敏电阻相互并联的电池保护板的热敏电阻采样示意图;
图5表示本发明实施例所述的电池保护板的热敏电阻采样方法与背景技术中所述的通常电池保护板的热敏电阻采样方法采样温度区域对比图;
图6表示本发明实施例所述的终端的结构示意图;
图7表示本发明实施例所述的终端电池过温保护方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明,但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
图2表示本发明实施例所述的终端电池温度检测装置的结构示意图。
图3表示本发明实施例所述的多个热敏电阻相互串联的电池保护板的热敏电阻采样示意图。
图4表示本发明实施例所述的多个热敏电阻相互并联的电池保护板的热敏电阻采样示意图。
参见图2至图4所示,终端电池温度检测装置包括:阻值固定的上拉电阻Rp,上拉电阻Rp的第一端接入第一电压Vp;热敏电阻网络20,热敏电阻网络20的第一端接入第二电压,热敏电阻网络20的第二端与所述上拉电阻Rp的第二端连接;所述热敏电阻网络20包括相互串联或相互并联的多个热敏电阻R1/R2/R3/…/RN;所述多个热敏电阻R1/R2/R3/…/RN分别设置于所述终端的电池保护板10的不同发热区域上;温度采集器30,用于根据所述上拉电阻Rp两端的电压值和所述热敏电阻R1/R2/R3/…/RN两端的电压值,而得到所述电池保护板10上的多个发热区域的温度值。
具体的,通过在电池保护板10上增设一热敏电阻网络20,所述热敏电阻网络20包括多个热敏电阻R1/R2/R3/…/RN,R1/R2/R3/…/RN为N个相同的负温度系数热敏电阻,N个热敏电阻R1/R2/R3/…/RN中的每一个电阻Ri分别放置在电池保护板10上的N个不同区域,如果这N个区域发热不均匀,那么这N个热敏电阻R1/R2/R3/…/RN中的每一个电阻Ri的阻值则不相同,相应地反映了对应区域的温度不同;热敏电阻网络20中的N个热敏电阻R1/R2/R3/…/RN可采用串联或并联的连接方式,由于放置在电池保护板10上不同区域的每一个热敏电阻Ri因对应区域的温度不同而阻值不同,使得该热敏电阻网络20的总电阻值不同。通过在电池保护板10上增设一个上拉电阻Rp,Rp为固定阻值的电阻,放置在终端PCB上,结合将N个热敏电阻R1/R2/R3/…/RN串联或并联的热敏电阻网络20,使得该热敏电阻网络20与上拉电阻Rp共同对第一电压Vp和第二电压V之间的差值电压进行分压,即差值电压值为热敏电阻网络20两端的电压值与上拉电阻Rp两端的电压值之和。通过在电池保护板10上增设一个温度采集器30,使得可根据上拉电阻Rp两端的电压值和热敏电阻R1/R2/R3/…/RN两端的电压值,而得到电池保护板10上的多个发热区域的温度值。
在本实施例的上述技术方案中,通过在电池保护板10上增设一热敏电阻网络20,在不增加电池接口和其他硬件的条件下,使得采样到的电池温度为电池保护板10上的多个发热区域的温度值,避免了常用的方法电池保护板10上只用一个热敏电阻,只能反映对应位置的温度,从而达到对电池保护板10上多点区域进行温度采样的效果。
优选地,所述温度采集器30包括:电压采集器,用于采集所述上拉电阻Rp两端的电压值和所述热敏电阻R1/R2/R3/…/RN两端的电压值;控制器50用于根据所述上拉电阻Rp两端的电压值和所述热敏电阻R1/R2/R3/…/RN两端的电压值,而得到所述电池保护板10上的多个发热区域的温度值。
针对该实施例,更具体而言,即温度采集器30包括电压采集器与控制器,通过电压采集器,由温度采样电路对分压电压进行采样,分压电压为上拉电阻Rp两端的电压值和热敏电阻R1/R2/R3/…/RN两端的电压值,使得获得热敏电阻R1/R2/R3/…/RN两端的电压值,即每一个热敏电阻Ri两端的电压值;通过控制器,根据采样到的每一个热敏电阻Ri两端的电压值,然后对照“电压-温度”表,从而得到电池保护板10上N个热敏电阻R1/R2/R3/…/RN对应的多个发热区域的温度值。
图5表示本发明实施例所述的电池保护板的热敏电阻采样方法与背景技术中所述的通常电池保护板的热敏电阻采样方法采样温度区域对比图。
参见图5所示,通常电池保护板10的热敏电阻采样方法只能反映电池保护板10上框内区域内小面积的温度,不能准确反映电池总体温度,当这个点的小面积温度过高或过低时,都会影响无线数据终端正常的使用,具有局限性;采用本实施例的上述技术方案,通过在电池保护板10上增设一热敏电阻网络20,这样的设计使得可以得到电池保护板10上大面积框内区域内多个发热区域的温度,通过进一步对采集到的多个发热区域的温度进行平均值计算,使得可以获得较大面积的平均电池温度,更加准确的采样到电池温度,从而达到更加真实的反映电池温度的效果,并且成本低,易实现。
图6表示本发明实施例所述的终端的结构示意图。
参见图6所示,本发明提供的终端包括上述的终端电池温度检测装置。
在本实施例的上述技术方案中,终端的主体包括三部分:第一,锂电池,其中电池保护板包括上述的终端电池温度检测装置,热敏电阻反映更加真实的电池温度;第二:电池温度采样系统,用来采集上拉电阻Rp和热敏电阻的分压值;第三:主CPU,接收到电池温度采样系统送来的电压,并进行“电压-温度”对照,用来实时监控电池温度。上述电池温度采样系统有多种形式,例如SMB358,有ADC采样功能,与CPU之间使用I2C接口进行通讯;或使用高通PM8018,有ADC采样功能,与CPU之间使用SSBI接口进行通讯;也可以是单纯的ADC采样电路等等。通过上述的方案,使得能够更加准确的采样到终端设备的电池温度,从而达到提高终端安全性的效果。
图7表示本发明实施例所述的终端电池过温保护方法的流程图。
参见图7所示,基于上述的终端电池温度检测装置检测到的终端的电池保护板上的多个发热区域的温度值,对终端电池进行过温保护,终端电池过温保护方法包括:
S101:将终端的电池保护板上的多个发热区域的温度值TR1/TR2/TR3/…/TRN进行平均,得到所述电池保护板的平均温度Ta;
S103:将所述平均温度Ta与预设阀值Tp进行比较,得到一比较结果;
S105:根据所述比较结果控制所述终端,以对所述电池保护板对应的电池进行过温保护。
具体的,通过上述终端电池温度检测装置采集到N个热敏电阻R1/R2/R3/…/RN对应的多个发热区域的温度值TR1/TR2/TR3/…/TRN,在步骤S101中通过软件设计对上述多个发热区域的温度值TR1/TR2/TR3/…/TRN进行平均值计算,从而得到电池保护板上热敏电阻网络所在区域的平均温度值Ta;在步骤S103中,将计算所得电池保护板的平均温度值Ta与预设阀值Tp进行温度值大小的比较,得到一比较结果,平均温度值Ta大于或小于预设阀值Tp;在步骤S105中,根据上述平均温度值Ta与预设阀值Tp比较的结果,控制终端选择关机或降频操作,从而使电池可靠性和安全性将大为增强。
优选地,所述预设阈值Tp包括第一阈值T1和第二阈值T2,所述第一阈值T1小于所述第二阈值T2;所述将所述平均温度Ta与预设阀值Tp进行比较步骤包括:将所述平均温度Ta分别与所述第一阀值T1与所述第二阈值T2进行比较。
优选地,所述根据所述比较结果控制所述终端步骤包括:当所述比较结果表示所述平均温度Ta大于或等于所述第一阀值T1且小于所述第二阈值T2时,触发所述终端的降频操作,以将所述平均温度Ta降低至小于所述第一阀值T1。
优选地,所述根据所述比较结果控制所述终端步骤包括:当所述比较结果表示所述平均温度Ta大于或等于所述第二阈值T2时,触发所述终端的关机操作。
针对该实施例,更具体而言,当环境温度较高(35度甚至以上)、或在功耗极限的情况下,采样到的平均电池温度Ta即实际电池温度上升到接近电池极限工作温度Th时,就需要用硬件加软件的方式降低温度。当采样到的电池温度Ta升高到预设阀值Tp的第一阀值T1且小于第二阈值T2的时候,触发终端CPU的降频动作,如果电池温度Ta在降频后仍然高于预设阀值Tp的第一阀值T1并小于电池极限工作温度Th,则继续降频,否则如果电池温度Ta降到预设阀值Tp的第一阀值T1以下则恢复CPU主频;如果电池温度Ta高于电池极限工作温度Th则立刻关机,保证电池安全性。在开始降频的过程中,并不是直接将CPU主频降到某一个固定的频率,而是分步逐渐降低频率,在保证电池安全工作温度的前提下,最大化的保证用户体验。
首先由电池温度采样系统采集到电池上拉电阻Rp和热敏电阻的分压值,并把这个值送到CPU中,CPU进行“电压-温度”对照,从而获得更为准确的电池温度。当电池温度达到第一阀值58℃时,CPU进行降低主频动作(降低到90%),从而降低整机功耗,达到降低温度的目的;在降低到主频90%的状态下,电池温度采样系统继续进行电池温度的实时采样,1)如果在M秒内温度回落到第一阀值58℃以下,则主频恢复正常;2)如果电池温度上升到第二阈值60℃则立即触发关机;3)在M秒内如果温度维持在第一阀值58℃和第二阈值60℃之间则会继续降低主频(降低到80%),电池温度采样系统继续进行温度的实时采样,如果在M秒内温度回落到第一阀值58℃以下,则主频恢复正常,如果上升到第二阈值60℃则立即触发关机,如果温度在第一阀值58℃和第二阈值60℃之间则会继续降低主频(降低到70%)。后面由电池温度采样系统及CPU一起动作,重复降低主频的动作,一直降低到60%、50%,在主频降低到50%后,电池温度采样系统继续进行温度的实时采样,在之后的任意时间内,温度回落到第一阀值58℃以下,则主频恢复正常,如果上升到第二阈值60℃则立即触发关机,如果温度在58℃和第二阈值60℃之间则维持在当前状态。通过上述终端电池高温时降频系统的方案,对采样到更为准确的电池温度,在保证电池安全工作温度的前提下,最大化的保证了终端性能,提高了用户体验。
本发明提供的技术方案,通过对电池保护板上多点区域进行温度采样的方式,实现更准确采样电池实际温度,并对终端电池高温时,进行降频操作,从而使电池可靠性和安全性将大为增强,电池的性能也可最大程度发挥,并达到增强终端电池使用时间的用户体验的效果。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种终端电池温度检测装置,其特征在于,包括:
阻值固定的上拉电阻,第一端接入第一电压;
热敏电阻网络,第一端接入第二电压,第二端与所述上拉电阻的第二端连接;所述热敏电阻网络包括相互串联或相互并联的多个热敏电阻;所述多个热敏电阻分别设置于所述终端的电池保护板的不同发热区域上;
温度采集器,用于根据所述上拉电阻两端的电压值和所述热敏电阻两端的电压值,而得到所述电池保护板上的多个发热区域的温度值。
2.如权利要求1所述的终端电池温度检测装置,其特征在于,所述温度采集器包括:
电压采集器,用于采集所述上拉电阻两端的电压值和所述热敏电阻两端的电压值;
控制器,用于根据所述上拉电阻两端的电压值和所述热敏电阻两端的电压值,而得到所述电池保护板上的多个发热区域的温度值。
3.一种终端,其特征在于,包括权利要求1或2所述的终端电池温度检测装置。
4.一种终端电池过温保护方法,基于如权利要求1或2所述的终端电池温度检测装置检测到的终端的电池保护板上的多个发热区域的温度值,对终端电池进行过温保护,其特征在于,所述终端电池过温保护方法包括:
将终端的电池保护板上的多个发热区域的温度值进行平均,得到所述电池保护板的平均温度;
将所述平均温度与预设阀值进行比较,得到一比较结果;
根据所述比较结果控制所述终端,以对所述电池保护板对应的电池进行过温保护。
5.如权利要求4所述的终端电池保护方法,其特征在于,所述预设阈值包括第一阈值和第二阈值,所述第一阈值小于所述第二阈值;
所述将所述平均温度与预设阀值进行比较步骤包括:
将所述平均温度分别与所述第一阀值与所述第二阈值进行比较。
6.如权利要求5所述的终端电池保护方法,其特征在于,所述根据所述比较结果控制所述终端步骤包括:
当所述比较结果表示所述平均温度大于或等于所述第一阀值且小于所述第二阈值时,触发所述终端的降频操作,以将所述平均温度降低至小于所述第一阀值。
7.如权利要求5或6所述的终端电池保护方法,其特征在于,所述根据所述比较结果控制所述终端步骤包括:
当所述比较结果表示所述平均温度大于或等于所述第二阈值时,触发所述终端的关机操作。
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