CN105470588B - 一种电池信息检测控制方法、智能电池及终端 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种电池信息检测控制方法、智能电池及终端，包括：检测电池容量信息；根据电池容量信息在电池充电过程中实时检测电池电量信息；将电池电量信息和所述电池容量信息发送给所述终端。本发明所述的电池信息检测控制方法、智能电池及终端，克服了不同电池之间个体差异性，将电量检测以及电池保护提供给电池来进行控制，通过对电池进行自身集成的控制，可以实时校准电池容量和及时更新电池电量，并将检测结果发送给终端。当电池出现异常状况后，如终端未及时停止充电，则及时切断对电池的充电。

Description

一种电池信息检测控制方法、智能电池及终端
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池信息检测控制方法、智能电池及终端。
背景技术
随着移动终端在人们日常生活中越来越普及，而为移动终端提供能量的电池性能也愈加为人们所关注。因此，对电池进行有效的控制，使得电池的安全性得到保障，并且使电池的性能得到最大程度的发挥成为重要的课题。
现有技术对电池的控制一般采用检测电池输入输出的电流来计算电池的电量，把电压和温度作为辅助条件进行检测。将检测到的电池电量除以已知电池容量得到实际电池容量的百分比，另外，电池的充电及过充保护，也是由终端来进行控制的。
但现有技术存在以下不足：目前，终端只能检测指定容量的电池，随着电池长时间的使用，电池的容量也会逐步衰减，终端无法自动校准电池容量的信息；终端开机的时候通过电压来判断电池的电量，误差较大，尤其是在低压充电时电池虚电较多，误差会更大；充电过充，温度过高时如终端会出现异常如死机的现象，导致终端无法关闭充电功能，容易导致电池过充，甚至会发生爆炸等事故。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种电池信息检测控制方法、智能电池及终端，用于解决现有技术中无法实时检测电池电量和及时更新电池容量的问题。
本发明采用的技术方案是，所述电池信息检测控制方法、智能电池及终端，包括：
第一方面，本发明提供了一种电池信息检测控制方法，包括：
检测电池容量信息；
根据所述电池容量信息在电池充电过程中实时检测电池电量信息；
将所述电池电量信息和所述电池容量信息发送给所述终端。
进一步的，所述检测电池容量信息，包括：
针对充电开始时已存储的电能量在预设阈值以下的电池，在充电完成时获取所述电池容量信息。
进一步的，所述方法，还包括：
在电池充电过程中，检测所述电池的温度信息，根据所述电池电量信息、电池容量信息和温度信息，决定是否为所述能量存储单元充电。
进一步的，所述方法，还包括：
当检测到所述电池电量信息、电池容量信息和温度信息达到预设条件时，控制所述电池充电保护单元停止为所述能量存储单元充电；
当检测到所述电池电量信息、电池容量信息和温度信息未达到预设条件时，控制所述电池充电保护单元为所述能量存储单元充电。
进一步的，所述方法，还包括：对所述电池中的电能量对应的电压进行采样，生成采样电压，用于为检测所述电池电量信息提供依据。
第二方面，本发明还提供一种智能电池，所述智能电池，包括：能量存储单元和电池控制单元；
所述能量存储单元，用于存储电能量，并为所述终端和所述电池控制单元提供电能量；
所述电池控制单元，用于检测电池容量信息，根据所述电池容量信息在电池充电过程中实时检测电池电量信息，将所述电池电量信息和所述电池容量信息发送给所述终端。
进一步的，所述电池控制单元，还用于针对充电开始时已存储的电能量在预设阈值以下的智能电池，在充电完成时获取所述电池容量信息。
进一步的，所述智能电池，还包括：电池充电保护单元；
所述电池控制单元，还用于当检测到所述电池电量信息、电池容量信息和温度信息达到预设条件时，控制所述电池充电保护单元停止为所述能量存储单元充电；
当检测到所述电池电量信息、电池容量信息和温度信息未达到预设条件时，控制所述电池充电保护单元为所述能量存储单元充电。
进一步的，所述电池充电保护单元，包括：PMOS管、晶体管、第一电阻、第二电阻和第三电阻；
所述PMOS管的漏极与所述第一电阻的输入端电连接后，与所述终端电连接，所述PMOS管的源极与所述能量存储单元电连接，所述第一电阻的输出端与所述PMOS管的栅极电连接后，与所述晶体管的集电极电连接，所述第二电阻的输入端与所述电池控制单元电连接，所述第二电阻的输出端分别与所述第三电阻输入端和所述晶体管的基极电连接，所述第三电阻的输出端与所述晶体管的发射极电连接后接地；
当所述第二电阻的输入端接收到所述电池控制单元输出的高电平时，所述晶体管和所述PMOS管分别导通，为所述能量存储单元充电；当所述第二电阻的输入端接收到所述电池控制单元输出的低电平时，所述晶体管和所述PMOS管不导通，停止为所述能量存储单元充电。
进一步的，所述智能电池，还包括：
电压采样单元，用于对所述电能量的电压进行采样，生成采样电压，并将所述采样电压发送给所述电池控制单元；所述采样电压为检测所述电池电量信息提供依据。
第三方面，本发明又提供了一种终端，包括上述智能电池，所述终端，还包括：
处理器，用于接收智能电池发送的电池电量信息和电池容量信息，将所述电池电量信息和所述电池容量信息处理为可显示信息；
显示器，用于将所述可显示信息进行显示。
采用上述技术方案，本发明至少具有下列优点：
本发明所述的电池信息检测控制方法、智能电池及终端，克服了不同电池之间个体差异性，将电量检测以及电池保护提供给电池来进行控制，通过对电池进行自身集成的控制，可以实时校准电池容量和及时更新电池电量，并将检测结果发送给终端。当电池出现异常状况后，如终端未及时停止充电，则及时切断对电池的充电。
附图说明
图1为本发明第一实施例的智能电池组成示意图；
图2为图1中电池充电保护单元示意图；
图3为本发明第二实施例中电池信息检测控制方法流程图；
图4为本发明第二实施例中检测电池电量的流程图；
图5为本发明第二实施例中实时检测电池电量的流程图；
图6为本发明第三实施例中终端的结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。
本发明第一实施例，一种智能电池，如图1所示，智能电池20，配合终端10使用，包括：电池控制单元21、能量存储单元22、电压采样单元23、电池充电保护单元24、接口单元25。其中：
电池控制单元21，用于在充电过程中检测所述能量存储单元22中的电能量信息，并将电池电量信息和电池容量信息发送给终端10。
具体的，电池控制单元，用于在充电期间实时检测电池电量信息，针对充电开始时已存储的电能量在预设阈值以下的智能电池，在充电完成时获取所述电池容量信息。电能量信息，包括能量存储单元22的充电或放电状态信息、电池电量信息和电池容量信息。电池控制单元21还用于检测智能电池20的温度信息，并根据电能量信息和温度信息生成命令信息。
当检测到电能量信息和温度信息达到预设条件时，禁止为能量存储单元充电。其中，预设条件优选为电池的温度超过预设值，如50℃时；或电池的电量达到100％时。也可以根据实际的需要设定预设条件。
当检测到电能量信息和温度信息未达到预设条件时，允许为能量存储单元充电。
能量存储单元22，用于存储电能量，并为终端和电池控制单元21提供电能量。
具体的，本发明实施例中能量存储单元22相当于没有具有其他控制单元的电池，能够为终端10及电池控制单元21提供电能量，并允许在特定条件下对能量存储单元22进行充电，即电池控制单元21会根据电能量信息和温度信息，做出是否允许对能量存储单元22进行充电的判断。
优选的，电池控制单元21包括：中央处理器cpu、存储器及其外围电路，具有计算和存储功能。根据实际的需要，可以增加相应的功能。
电压采样单元23，用于对能量存储单元22提供的电能量的电压进行采样，生成采样电压，并将该采样电压发送给电池控制单元21。并且电压采样单元23还用于将电能量转换为符合电池控制单元21所需的电压，并将该电压输送给电池控制单元21。
另外，还可以提供电压转换单元，用于取代电压采样单元23的电压转换功能，使电压采样单元23只具备电压采样的功能，可以根据实际的需要进行具体设置。
若设置电压转换单元，则能量存储单元，用于将电能量经过所述电压转换单元进行变压处理后，提供给所述电池控制单元；电压转换单元，用于对电能量进行变压处理；所述变压处理，包括：将电能量转换为符合电池控制单元所需的电压。
电池充电保护单元24，用于根据电池控制单元21发送命令信息，禁止或允许对能量存储单元22进行充电。
具体的，电池充电保护单元24，包括：PMOS管、晶体管、第一电阻、第二电阻和第三电阻。其中：
PMOS管的漏极与第一电阻的输入端电连接后，与终端电连接，PMOS管的源极与能量存储单元电连接，第一电阻的输出端与PMOS管的栅极电连接后，与晶体管的集电极电连接，第二电阻的输入端与所述电池控制单元电连接，第二电阻的输出端分别与第三电阻输入端和晶体管的基极电连接，第三电阻的输出端与晶体管的发射极电连接后接地；
第二电阻的输入端接收命令信息，当命令信息为高电平时，晶体管和PMOS管分别导通，所述电池充电保护单元24允许为能量存储单元22充电；当命令信息为低电平时，晶体管和PMOS管不导通，电池充电保护单元24不允许为所述能量存储单元22充电。
进一步的，如图2所示，第一电阻为电阻R1，第二电阻为电阻R2，第三电阻为R3，晶体管为VT1，PMOS管为VT2。
另外，本发明第一实施例中提供的智能电池，还包括：
接口单元25，用于为电池智能电池20与终端10间通讯提供接口。
具体的，电池控制单元21将电能量信息通过接口单元25发送给终端10。其中，接口单元25优选为I2C接口。
本发明第二实施例，一种电池信息检测控制方法，如图2所示，包括以下步骤：
步骤S201，为终端和电池控制单元提供电能量。
具体的，本发明第二实施例中，对智能电池进行充电时，将充入的电能量存储到能量存储单元中，并且能量存储单元还为终端及智能电池中的其他单元提供所需的电能量。
步骤S202，在电池充电过程中检测电池电量信息和电池容量信息，并将电池电量信息和电池容量信息发送给所述终端。
具体的，电能量信息包括：能量存储单元的充电或放电状态信息、当前电池的电量信息和电池的总容量信息。
首先，需要创建智能电池在各预设温度下电池的开路电压、电池电量及电池内阻的对应值表。本发明第二实施例中优选在-10℃、0℃、25℃和50℃时创建智能电池的开路电压、电池电量及电池内阻的对应值表，将开路电压、电池电量及电池内阻的对应值在上述温度下写入表中。当检测到智能电池所在的温度，只要知道开路电压、电池电量及电池内阻中的一项值，经过查询对应值表，就可以得到其他两项的值。并且，在智能电池出厂时，将电池的电池容量和预充电量写入到电池控制单元当中。需要说明的是，本发明实施例中，涉及到的电池都指的是智能电池，在符合条件的情况下，也可以指其他电池。
其次，如图4所示，本发明第二实施例中检测智能电池的当前电量及总容量的过程，结合图5，具体可以包括以下步骤：
步骤S301，获取电池的闭路电压CV。
具体的，通过智能电池中的电压采样单元，获取当前的闭路电压CV。
步骤S302，提取上一次电池控制单元存储的电量值Q，根据Q查询对应值表中的开路电压OCV1和电池内阻R1。
具体的，用户第一次使用当智能电池时，电池控制单元会自动提取智能电池出厂时存储的电池电量值Q，并且检测当前智能电池的温度信息。电池控制单元会将每次计算后的电池电量存储起来，当下一次需要调用时，电池控制单元会自动提取上一次存储的电池电量。
根据电池电量Q，经过查询在当前温度下的开路电压、电池电量及电池内阻在对应值表中的对应值，得到当前的开路电压OCV1和电池内阻。需要说明的是，由于本发明实施例中对电池电量进行实时检测，相邻两次检测时，在同一温度下的开路电压和电池内阻变化可以忽略不计，因此可以采用上次的电池电量查表得到的电池开路电压和电池内存作为本次电量检测的计算来使用。
步骤S303，根据上一步骤中查询得到的开路电压和电池内阻，已经闭路电压，确定出当前电池的电流值。
具体的，可以根据开路电压OCV1、内阻值R1及闭路电压CV，通过插值换算得到当前电流值I1。
也可以通过下面的公式(1)得到当前电流I1：
I1＝(CV-OCV1)/R1 (1)
还可以用其他算法计算当前的电流值I1，本发明实施例中不限于此。
步骤S304，求出当前的电量Q1。
具体的，将闭路电压CV作为开路电压在对应值表中查询此时的电池内阻R，并根据上一步计算得到的电流I1，利用公式(2)计算得到此时电池的开路电压OCV2。
OCV2＝CV+I1·R (2)
然后根据计算得到的开路电压经过查询对应值表，得到电池实际的电量Q2。
其中，可以根据当前的电流I1来判断电池是充电还是放电状态。实施例中优选每隔一分钟，即60秒对电池的电量进行加一或减一，当电池处于充电状态时加一，当电池处于放电状态时减一。设下个60秒的电池电量为Q2，则：
Q2＝I1·t (3)
由于计算得到的当前电流I1在60秒内的变化可以忽略，因此可以将I1看成一个定值，也可以计算在60秒内的平均电流值进行计算。在另一个60秒钟，重新计算当时的电流值I1。
步骤S305，计算当前电池电量的百分比。
具体的，由于随着电池的使用，电池会逐步老化，电池的容量也会逐渐衰减，如果一直采用出厂时提供的电池容量信息，那么当电池的容量衰减时，很容易的造成计算电池的电量百分比显示不准确，因此需要定时的检测电池的容量。
对电池容量进行检测校准时，可以通过检测一次完成的充电过程获得。优选的，当电池的电量低于等于10％并开始充电时，开始启动电池容量校准，如当此时的电池电量为10％时，启动电池容量检测校准，当电池充满电时，即将电池剩下的90％的电量充满时，将充入的90％的电量除以90％即为此时的电池容量Qr，并将电池此时的容量信息保存更新。如果当电池的电量为5％开始充电，那么此时启动电池容量检测校准，当电池充满电时，即将电池剩下的95％的电量充满时，将充入的95％的电量除以95％即为此时的电池容量Qr，并将电池此时的容量信息保存更新。
在测量电池的百分比电量时，将此时的电容电量Q除以最近一次测量得到的电池容量Qr，即为所求的电池电量百分比。电池控制单元可以通过接口单元将检测得到的信息发送给终端。
另外，在对电池电量检测实时刷新的过程中，如对电池充电时，如果此时电池的电量未达到100％，则将该信息发送给终端时，将电池的电量每隔如10秒钟加一，直到100为止，即电池的充满状态。
本发明第三实施例，一种终端，如图6所示。
实施例中本发明提供的终端60包括：智能电池61、处理器62和显示器63。
其中，智能电池61可以采用本发明第一实施例中的智能电池，这里不再赘述。此外：
处理器62，用于接收智能电池61发送的电池电量信息和电池容量信息，将电池电量信息和所述电池容量信息处理为可显示信息。
显示器63，用于将处理器62处理后的可显示信息进行显示。
本发明实施例中所述的电池信息检测控制方法、智能电池及终端，克服了不同电池之间个体差异性，将电量检测以及电池保护提供给电池来进行控制，通过对电池进行自身集成的控制控制，可以实时校准电池容量和及时更新电池电量，并将检测结果发送给终端。当电池出现异常状况后，如终端未及时停止充电，则及时切断对电池的充电。
通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

Claims (10)

1.一种电池信息检测控制方法，其特征在于，包括：
检测电池容量信息；
根据所述电池容量信息在电池充电过程中实时检测电池电量信息；
将所述电池电量信息和所述电池容量信息发送给终端；
还包括电池充电保护单元，所述电池充电保护单元，包括：PMOS管、晶体管、第一电阻、第二电阻和第三电阻；
所述PMOS管的漏极和PMOS管的源极之间具有寄生二极管；所述PMOS管的漏极与所述第一电阻的输入端电连接后，与所述终端电连接，所述PMOS管的源极与能量存储单元电连接，所述第一电阻的输出端与所述PMOS管的栅极电连接后，与所述晶体管的集电极电连接，所述第二电阻的输入端与电池控制单元电连接，所述第二电阻的输出端分别与所述第三电阻输入端和所述晶体管的基极电连接，所述第三电阻的输出端与所述晶体管的发射极电连接后接地；
当所述第二电阻的输入端接收到所述电池控制单元输出的高电平时，所述晶体管和所述PMOS管分别导通，为所述能量存储单元充电；当所述第二电阻的输入端接收到所述电池控制单元输出的低电平时，所述晶体管和所述PMOS管不导通，停止为所述能量存储单元充电；
电池容量为电池的最大电量，电池电量为当前时间剩余的电量。
2.根据权利要求1所述的电池信息检测控制方法，其特征在于，所述检测电池容量信息，包括：
针对充电开始时已存储的电能量在预设阈值以下的电池，在充电完成时获取所述电池容量信息。
3.根据权利要求1所述的电池信息检测控制方法，其特征在于，所述方法，还包括：
在电池充电过程中，检测所述电池的温度信息，根据所述电池电量信息、电池容量信息和温度信息，决定是否为能量存储单元充电。
4.根据权利要求3所述的电池信息检测控制方法，其特征在于，所述方法，还包括：
当检测到所述电池电量信息、电池容量信息和温度信息达到预设条件时，控制所述电池充电保护单元停止为所述能量存储单元充电；
当检测到所述电池电量信息、电池容量信息和温度信息未达到预设条件时，控制所述电池充电保护单元为所述能量存储单元充电。
5.根据权利要求1所述的电池信息检测控制方法，其特征在于，所述方法，还包括：对所述电池中的电能量对应的电压进行采样，生成采样电压，用于为检测所述电池电量信息提供依据。
6.一种智能电池，其特征在于，所述智能电池，包括：能量存储单元和电池控制单元；
所述能量存储单元，用于存储电能量，并为终端和所述电池控制单元提供电能量；
所述电池控制单元，用于检测电池容量信息，根据所述电池容量信息在电池充电过程中实时检测电池电量信息，将所述电池电量信息和所述电池容量信息发送给所述终端；
还包括电池充电保护单元，所述电池充电保护单元，包括：PMOS管、晶体管、第一电阻、第二电阻和第三电阻；
所述PMOS管的漏极和PMOS管的源极之间具有寄生二极管，所述PMOS管的漏极与所述第一电阻的输入端电连接后，与所述终端电连接，所述PMOS管的源极与所述能量存储单元电连接，所述第一电阻的输出端与所述PMOS管的栅极电连接后，与所述晶体管的集电极电连接，所述第二电阻的输入端与所述电池控制单元电连接，所述第二电阻的输出端分别与所述第三电阻输入端和所述晶体管的基极电连接，所述第三电阻的输出端与所述晶体管的发射极电连接后接地；
当所述第二电阻的输入端接收到所述电池控制单元输出的高电平时，所述晶体管和所述PMOS管分别导通，为所述能量存储单元充电；当所述第二电阻的输入端接收到所述电池控制单元输出的低电平时，所述晶体管和所述PMOS管不导通，停止为所述能量存储单元充电。
7.根据权利要求6所述的智能电池，其特征在于，所述电池控制单元，还用于针对充电开始时已存储的电能量在预设阈值以下的智能电池，在充电完成时获取所述电池容量信息。
8.根据权利要求6所述的智能电池，其特征在于，
所述电池控制单元，还用于当检测到所述电池电量信息、电池容量信息和温度信息达到预设条件时，控制所述电池充电保护单元停止为所述能量存储单元充电；
当检测到所述电池电量信息、电池容量信息和温度信息未达到预设条件时，控制所述电池充电保护单元为所述能量存储单元充电。
9.根据权利要求6所述的智能电池，其特征在于，所述智能电池，还包括：
电压采样单元，用于对所述电能量的电压进行采样，生成采样电压，并将所述采样电压发送给所述电池控制单元；所述采样电压为检测所述电池电量信息提供依据。
10.一种终端，其特征在于，包括权利要求6-9中任一项所述的智能电池，所述终端，还包括：
处理器，用于接收智能电池发送的电池电量信息和电池容量信息，将所述电池电量信息和所述电池容量信息处理为可显示信息；
显示器，用于将所述可显示信息进行显示。
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