CN105403835B - 一种测量电池电量的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量电池电量的系统及方法，测量电池电量的系统的电压采集单元连接于电池电路的预定节点，用以采集待测电池两端电压；状态获取单元用以获取所述移动终端的当前运行状态；电压修正单元连接所述电压采集单元和所述状态获取单元，用以根据所述移动终端的当前运行状态，对采集到的所述电压进行修正，并输出修正电压；处理单元连接所述电压修正单元和所述状态获取单元，用以根据所述电压修正单元输出的所述修正电压或者所述移动终端的当前运行状态计算电量数据，并输出所述电量数据。本发明无需附加其他电路即可实现对电池电量的精确测量及显示，相对现有的电量测量方法本发明使电量精度提高了10％左右，且节约了移动终端占用空间。

Description

一种测量电池电量的系统及方法

技术领域

本发明涉及电池管理技术，尤其涉及一种测量电池电量的系统及方法。

背景技术

目前对于低端手机的电池电量显示，通常直接将模数转换器(ADC)测量电压的结果作为电量显示，存在下述问题：当手机处于刚开机状态、重启状态或对充电器进行拔插时，会出现电量跳变的情形；当手机更换不同电压电池时，由于现有的软件采用记忆算法，从而导致显示的电量不变。而对于高端手机电池电量的测量普遍采用附加一个电量计算芯片，或者外接一个20mohm的采样电阻R和一个模数转换器FG_ADC通道(如图1所示)，通过电池两端的模数转换器FG_ADC和原机自带的模数转换器ADC差分比较获得电压差V1，根据公式xmA＝V1/20mohm，计算获取实时电流xmA，再对时间T积分，该方法需要两路ADC连续采样计算，并需要额外增加电路，增大了手机的占用空间，且增加了生成成本。

发明内容

针对现有的电池电量测量方法存在的上述问题，现提供一种旨在实现测量精度高、无需增加附加电路的测量电池电量的系统及方法。

具体技术方案如下：

一种测量电池电量的系统，应用于移动终端中，包括：

一电压采集单元，连接于电池电路的预定节点，用以采集待测电池两端电压；

一状态获取单元，用以获取所述移动终端的当前运行状态；

一电压修正单元，连接所述电压采集单元和所述状态获取单元，用以根据所述移动终端的当前运行状态，对采集到的所述电压进行修正，并输出修正电压；

一处理单元，连接所述电压修正单元和所述状态获取单元，用以根据所述电压修正单元输出的所述修正电压或者所述移动终端的当前运行状态计算电量数据，并输出所述电量数据。

优选的，所述电压采集单元为一ADC采样电路。

优选的，所述处理单元包括：

第一存储模块，用以存储所述电池的电量数据；

第一时钟模块，连接所述第一存储模块，用以设定第一时间间隔，所述处理单元根据所述第一时间间隔将输出的所述电量数据写入所述第一存储模块；

第一判断模块，被配置成于所述移动终端处于第一预定状态时启动，所述第一判断模块连接所述第一存储模块，用以判断所述处理单元当前计算获得的所述电量数据与所述第一存储模块中存储的所述电量数据之差是否在预定电量范围内，若是，则以所述第一存储模块中的所述电量数据作为所述处理单元输出的所述电量数据；若否，则将所述处理单元当前计算获得的所述电量数据作为所述处理单元输出的所述电量数据。

优选的，所述电压修正单元包括：

一电流检测模块，被配置成于所述移动终端处于第二预定状态时启动，所述电流检测模块用以检测所述电池的充电电流，并根据所述充电电流与一预设的内阻值计算所述电池的电压跳变阈值；

第二存储模块，用以存储所述电压采集单元采集到的所述电压；

第二时钟模块，连接所述第二存储模块，用以设定第二时间间隔，所述电压修正单元根据所述第二时间间隔将所述电压采集单元采集到的所述电压写入所述第二存储模块；

第二判断模块，被配置成于所述移动终端处于第二预定状态时启动，所述第二判断模块连接所述第二存储模块和所述电流检测模块，用以判断所述电压采集单元当前采集到的所述电压与所述第二存储模块中存储的所述电压的差值与所述电压跳变阈值之差是否在一预定电压范围内，若是，则将所述电压采集单元当前采集到的所述电压减去所述电压跳变阈值作为所述修正电压进行输出；若否，则将所述电压采集单元当前采集到的所述电压作为所述修正电压进行输出。

优选的，所述电压修正单元被配置成于所述移动终端处于第三预定状态时将所述电压采集单元当前采集到的所述电压作为所述修正电压进行输出。

优选的，还包括：

一滤波单元，连接于所述电压采集单元和所述电压修正单元之间，用以对采集到的所述电压进行滤波。

优选的，还包括：

一显示单元，连接所述处理单元，用以显示所述处理单元输出的所述电量数据。

一种测量电池电量的方法，应用于所述测量电池电量的系统，所述方法包括下列步骤：

S1.采集待测电池两端电压；

S2.获取所述移动终端的当前运行状态；

S3.根据所述移动终端的当前运行状态，对采集到的所述电压进行修正，获取修正电压；

S4.根据所述修正电压或者所述移动终端的当前运行状态计算电量数据。

优选的，所述步骤S1中，以一第二时间间隔存储所述电压。

优选的，所述步骤S3中，当所述移动终端处于第二预定状态时，判断当前采集到的所述电压与存储的所述电压的差值与一电压跳变阈值之差是否在一预定电压范围内，若是，则将当前采集到的所述电压减去所述电压跳变阈值作为所述修正电压；若否，则将当前采集到的所述电压作为所述修正电压。

优选的，所述预定电压范围为：所述电压跳变阈值的0％～5％。

优选的，所述电压跳变阈值于所述移动终端处于所述第二预定状态时通过所述电池充电电流与一预设的内阻值相乘获得。

优选的，所述内阻值为200毫欧。

优选的，所述步骤S3中当所述移动终端处于第三预定状态时，将所述步骤S1中采集到的所述电压作为所述修正电压。

优选的，所述步骤S4中以一第一时间间隔存储所述电量数据，并于所述移动终端处于第一预定状态时，判断当前计算获得的所述电量数据与存储的所述电量数据之差是否在预定电量范围内，若是，则以存储的所述电量数据作为计算获得的所述电量数据，若否，则以当前计算获得的所述电量数据作为计算获得的所述电量数据。

优选的，所述预定电量范围为：所述电池总电量的-20％～+20％。

优选的，还包括：步骤S5对所述电量数据进行显示。

上述技术方案的有益效果：

通过将电压采集单元采集待测电池电压，通过状态获取单元获取移动终端的当前运行状态，利用电压修正单元对采集到的所述电压进行修正，采用处理单元根据电池电量电压特性曲线获取与修正电压相对应的电量数据，无需附加其他电路即可实现对电池电量的精确测量及显示，相对现有的电量测量方法本发明使电量精度提高了10％左右，且节约了移动终端的占用空间。

附图说明

图1为现有的附加一个采样电阻和一个模数转换器的电路图；

图2为本发明的采用一个模数转换器测量电池电量的电路图；

图3为本发明所述测量电池电量的系统的一种实施例的模块框图；

图4为本发明所述测量电池电量的方法的一种实施例的方法流程图。

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的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

如图2和图3所示，一种测量电池电量的系统应用于移动终端中，可包括：电压采集单元2、状态获取单元4、电压修正单元3和处理单元5，电压采集单元2连接于电池电路的预定节点，用以采集待测电池两端电压；状态获取单元4用以获取移动终端的当前运行状态；电压修正单元3连接电压采集单元2和状态获取单元4，用以根据移动终端的当前运行状态，对采集到的电压进行修正，并输出修正电压；处理单元5连接电压修正单元3和状态获取单元4，用以根据电压修正单元3输出的修正电压或者移动终端的当前运行状态计算电量数据，并输出电量数据。

在本实施例中通过将电压采集单元2连接到电池电路的预定节点，以采集待测电池电压，通过状态获取单元4获取移动终端的当前运行状态，利用电压修正单元3对采集到的电压进行修正，获取修正电压，采用处理单元5根据电池电量电压特性曲线获取与修正电压相对应的电量数据，无需附加其他电路即可实现对电池电量的精确测量，相对现有的测量方法使电量精度提高了10％左右，减少了移动终端空间设计的负担，且成本低。

在优选的实施例中，电压采集单元2可以采用一ADC采样电路。ADC采样电路可以是移动终端自身的采样电路，通过ADC的VBATSENSE端口采集电池电压(如图2所示)，无需增加额外电路即可达到测量电池电量的目的。

在优选的实施例中，处理单元5可包括：第一存储模块51、第一时钟模块52和第一判断模块53，第一存储模块51用以存储电池的电量数据；第一时钟模块52，连接第一存储模块51，用以设定第一时间间隔，处理单元5根据第一时间间隔将输出的电量数据写入第一存储模块51；第一判断模块53，被配置成于移动终端处于第一预定状态时启动，第一判断模块53连接第一存储模块51，用以判断处理单元5当前计算获得的电量数据与第一存储模块51中存储的电量数据之差是否在预定电量范围内，若是，则以第一存储模块51中的电量数据作为处理单元5输出的电量数据；若否，则将处理单元5当前计算获得的电量数据作为处理单元5输出的电量数据。

在本实施例中的第一预定状态为按下开机键开启移动终端的状态，在开机时刻时，开机电流很小，此时的电池电量与电池的实际电量最接近，因此可直接电量数据保存于第一存储模块51中。当移动终端处于重启状态或更换电池状态时，根据采集到的电压，获取相应的电压，将电压进行计算获取相应的电量数据，比较该电量数据与第一存储模块51中的电量数据的电压之差是否在预定电量范围，若否，则将该电量数据写入第一存储模块51，说明移动终端更换了电池，避免了更换电池后电量显示不变的情形；若是，则保持第一存储模块51中的电量数据，即采用上次的记忆电量数据，避免了移动终端后电量出现跳变的情况。

在优选的实施例中，电压修正单元3可包括：电流检测模块34、第二存储模块31、第二时钟模块32和第二判断模块33，电流检测模块34被配置成于移动终端处于第二预定状态时启动，电流检测模块34用以检测电池的充电电流，并根据充电电流与一预设的内阻值计算电池的电压跳变阈值；第二存储模块31用以存储电压采集单元2采集到的电压；第二时钟模块32连接第二存储模块31，用以设定第二时间间隔，电压修正单元3根据第二时间间隔将电压采集单元2采集到的电压写入第二存储模块31；第二判断模块33被配置成于移动终端处于第二预定状态时启动，第二判断模块33连接第二存储模块31和电流检测模块34，用以判断电压采集单元2当前采集到的电压与第二存储模块31中存储的电压的差值与电压跳变阈值之差是否在一预定电压范围内，若是，则将电压采集单元2当前采集到的电压减去电压跳变阈值作为修正电压进行输出；若否，则将电压采集单元2当前采集到的电压作为修正电压进行输出。

在本实施例中第二预定状态是移动终端进行充电(充电器插入或移除)状态，当充电器插入移动终端进行充电时，由于存在电池内阻，ADC采样电路采集到的电压结果会增大，如果不做电压修正电压会出现10％左右的跳变，因此需要将电压采集单元2采集到的电压减掉电压跳变阈值。进一步地，第二时间间隔可以是2分钟。

在优选的实施例中，电压修正单元3可被配置成于移动终端处于第三预定状态时将电压采集单元2当前采集到的电压作为修正电压进行输出。

在本实施例中的第三预定状态为移动终端正常运行的状态，可每隔2分钟将ADC采样电路采集到的电压存入第二存储模块31。

在优选的实施例中，还可包括：滤波单元1，滤波单元1连接于电压采集单元2和电压修正单元3之间，用以对采集到的电压进行滤波。通过滤波单元1可对采集到的电压进行滤波，以消除其他干扰，使输出的电池电量数据更精确。

在优选的实施例中，还可包括：显示单元6，显示单元6连接处理单元5，用以显示处理单元5输出的电量数据。通过显示单元6显示第一存储模块51中的电量数据，以使用户可以直观的获取电池电量信息。

如图4所示，本发明的技术方案中还包括一种测量电池电量的方法，该方法应用于上述测量电池电量的系统，该方法包括下列步骤：

S1.采集待测电池两端电压；

S2.获取移动终端的当前运行状态；

S3.根据移动终端的当前运行状态，对采集到的电压进行修正，获取修正电压；

S4.根据修正电压或者移动终端的当前运行状态计算电量数据。

在本实施例中通过获取移动终端的当前运行状态，对采集到的电压进行修正，并根据修正电压计算电池的电量数据，无需附加其他电路即可实现对电池电量的精确测量，使电量精度提高了10％左右，且节约了移动终端的占用空间。

在优选的实施例中，步骤S1中，以一第二时间间隔存储电压，第二时间间隔可以是2分钟。

在优选的实施例中，步骤S3中，当移动终端处于第二预定状态时，判断当前采集到的电压与存储的电压的差值与一电压跳变阈值之差是否在一预定电压范围内，若是，则将当前采集到的电压减去电压跳变阈值作为修正电压；若否，则将当前采集到的电压作为修正电压。

在本实施例中第二预定状态是移动终端进行充电(充电器插入或移除)的状态，当充电器插入移动终端进行充电时，由于存在电池内阻，ADC采样电路采集到的电压结果会增大，如果不做电压修正，采集到的电压会出现10％左右的跳变，判断采集到的电压与存储的电压的差值与电压跳变阈值之差是否在一预定电压范围内，若在，则将采集到的电压减掉电压跳变阈值，作为修正电压；若否，则将当前采集到的电压作为修正电压。在移除充电器时，电压会减小此时采用同样的方法以确保电池电量显示连续。

在优选的实施例中，预定电压范围为：电压跳变阈值的0％～5％。

在优选的实施例中，电压跳变阈值于移动终端处于第二预定状态时通过电池充电电流与一预设的内阻值相乘获得。

目前锂离子电池内阻Rbattery一般为200毫欧，根据采集到的电池的充电电流Ichg以及公式：ΔV＝Ichg×Rbattery，可获取电压跳变阈值ΔV。

在优选的实施例中，步骤S3中当移动终端处于第三预定状态时，将步骤S1中采集到的电压作为修正电压。

在本实施例中的第三预定状态为移动终端正常运行的状态，可每隔2分钟将采集到的电压写入第二存储模块31。

在优选的实施例中，步骤S4中以一第一时间间隔存储电量数据，并于移动终端处于第一预定状态时，判断当前计算获得的电量数据与存储的电量数据之差是否在预定电量范围内，若是，则以存储的电量数据作为计算获得的电量数据，若否，则以当前计算获得的电量数据作为计算获得的电量数据。

在本实施例中的第一预定状态为按下开机键开启移动终端的状态，在开机时刻时，开机电流很小，此时的电池电量与电池的实际电量最接近，因此可直接电量数据保存于第一存储模块51中。当移动终端处于重启状态或更换电池状态时，根据采集到的电压，获取相应的电压，将电压进行计算获取相应的电量数据，比较该电量数据与第一存储模块51中的电量数据的电压之差是否在预定电量范围，若否，则将该电量数据写入第一存储模块51，说明移动终端更换了电池，避免了更换电池后电量显示不变的情形；若是，则保持第一存储模块51中的电量数据，即采用上次的记忆电量数据，避免了移动终端后电量出现跳变的情况。进一步地，预定电量范围可以采用：电池总电量的-20％～+20％。

在优选的实施例中，还包括：步骤S5对电量数据进行显示，以使用户可以直观的获取电池电量信息。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (16)

1.一种测量电池电量的系统，应用于移动终端中，其特征在于，包括：

一电压采集单元，连接于电池电路的预定节点，用以采集待测电池两端电压；

一状态获取单元，用以获取所述移动终端的当前运行状态；

一电压修正单元，连接所述电压采集单元和所述状态获取单元，用以根据所述移动终端的当前运行状态，对采集到的所述电压进行修正，并输出修正电压；

一处理单元，连接所述电压修正单元和所述状态获取单元，用以根据所述电压修正单元输出的所述修正电压或者所述移动终端的当前运行状态计算电量数据，并输出所述电量数据；

所述电压修正单元包括：

一电流检测模块，被配置成于所述移动终端处于第二预定状态时启动，所述电流检测模块用以检测所述电池的充电电流，并根据所述充电电流与一预设的内阻值计算所述电池的电压跳变阈值；

第二存储模块，用以存储所述电压采集单元采集到的所述电压；

第二时钟模块，连接所述第二存储模块，用以设定第二时间间隔，所述电压修正单元根据所述第二时间间隔将所述电压采集单元采集到的所述电压写入所述第二存储模块；

第二判断模块，被配置成于所述移动终端处于第二预定状态时启动，所述第二判断模块连接所述第二存储模块和所述电流检测模块，用以判断所述电压采集单元当前采集到的所述电压与所述第二存储模块中存储的所述电压的差值与所述电压跳变阈值之差是否在一预定电压范围内，若是，则将所述电压采集单元当前采集到的所述电压减去所述电压跳变阈值作为所述修正电压进行输出；若否，则将所述电压采集单元当前采集到的所述电压作为所述修正电压进行输出。

2.如权利要求1所述测量电池电量的系统，其特征在于，所述电压采集单元为一ADC采样电路。

3.如权利要求1所述测量电池电量的系统，其特征在于，所述处理单元包括：

第一存储模块，用以存储所述电池的电量数据；

第一时钟模块，连接所述第一存储模块，用以设定第一时间间隔，所述处理单元根据所述第一时间间隔将输出的所述电量数据写入所述第一存储模块；

第一判断模块，被配置成于所述移动终端处于第一预定状态时启动，所述第一判断模块连接所述第一存储模块，用以判断所述处理单元当前计算获得的所述电量数据与所述第一存储模块中存储的所述电量数据之差是否在预定电量范围内，若是，则以所述第一存储模块中的所述电量数据作为所述处理单元输出的所述电量数据；若否，则将所述处理单元当前计算获得的所述电量数据作为所述处理单元输出的所述电量数据。

4.如权利要求1所述测量电池电量的系统，其特征在于，所述电压修正单元被配置成于所述移动终端处于第三预定状态时将所述电压采集单元当前采集到的所述电压作为所述修正电压进行输出。

5.如权利要求1所述测量电池电量的系统，其特征在于，还包括：

一滤波单元，连接于所述电压采集单元和所述电压修正单元之间，用以对采集到的所述电压进行滤波。

6.如权利要求1所述测量电池电量的系统，其特征在于，还包括：

一显示单元，连接所述处理单元，用以显示所述处理单元输出的所述电量数据。

7.一种测量电池电量的方法，其特征在于，应用于如权利要求1所述测量电池电量的系统，所述方法包括下列步骤：

S1.采集待测电池两端电压；

S2.获取所述移动终端的当前运行状态；

S3.根据所述移动终端的当前运行状态，对采集到的所述电压进行修正，获取修正电压；

S4.根据所述修正电压或者所述移动终端的当前运行状态计算电量数据。

8.如权利要求7所述测量电池电量的方法，其特征在于，所述步骤S1中，以一第二时间间隔存储所述电压。

9.如权利要求7所述测量电池电量的方法，其特征在于，所述步骤S3中，当所述移动终端处于第二预定状态时，判断当前采集到的所述电压与存储的所述电压的差值与一电压跳变阈值之差是否在一预定电压范围内，若是，则将当前采集到的所述电压减去所述电压跳变阈值作为所述修正电压；若否，则将当前采集到的所述电压作为所述修正电压。

10.如权利要求9所述测量电池电量的方法，其特征在于，所述预定电压范围为：所述电压跳变阈值的0％～5％。

11.如权利要求9所述测量电池电量的方法，其特征在于，所述电压跳变阈值于所述移动终端处于所述第二预定状态时通过所述电池充电电流与一预设的内阻值相乘获得。

12.如权利要求11所述测量电池电量的方法，其特征在于，所述内阻值为200毫欧。

13.如权利要求7所述测量电池电量的方法，其特征在于，所述步骤S3中当所述移动终端处于第三预定状态时，将所述步骤S1中采集到的所述电压作为所述修正电压。

14.如权利要求7所述测量电池电量的方法，其特征在于，所述步骤S4中以一第一时间间隔存储所述电量数据，并于所述移动终端处于第一预定状态时，判断当前计算获得的所述电量数据与存储的所述电量数据之差是否在预定电量范围内，若是，则以存储的所述电量数据作为计算获得的所述电量数据，若否，则以当前计算获得的所述电量数据作为计算获得的所述电量数据。

15.如权利要求14所述测量电池电量的方法，其特征在于，所述预定电量范围为：所述电池总电量的-20％～+20％。

16.如权利要求7所述测量电池电量的方法，其特征在于，还包括：步骤S5对所述电量数据进行显示。