CN106226702A - 一种电池容量检测电路、电池容量检测方法及装置 - Google Patents

一种电池容量检测电路、电池容量检测方法及装置 Download PDF

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CN106226702A CN201610592108.3A CN201610592108A CN106226702A CN 106226702 A CN106226702 A CN 106226702A CN 201610592108 A CN201610592108 A CN 201610592108A CN 106226702 A CN106226702 A CN 106226702A
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夏俊稳
林启航
丁云龙
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    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
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Abstract

本申请涉及一种电池容量检测电路、电池容量检测方法及装置。其中，电池容量检测方法包括：获取开关K断开情况下采样电阻Rf的两端电压差Uf1，以及开关K闭合情况下采样电阻Rf的两端电压差Uf2；根据所述电压差Uf1、电压差Uf2和采样电阻Rf的标称值计算恒流源I的算法电流值△I＇；读取恒流源I的实际电流值△I；根据所述恒流源I的算法电流值△I＇、实际电流值△I和所述采样电阻Rf的标称值计算所述采样电阻Rf的实际值Rf＇；根据所述采样电阻Rf的实际值Rf＇检测电池的当前容量。本发明实施例校正了由于采样电阻Rf的实际值与标称值不一致而导致的主机设备电池容量检测误差，从而提高了电池容量的检测精度，进而提升了用户的使用体验。

Description

一种电池容量检测电路、电池容量检测方法及装置
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种电池容量检测电路、电池容量检测方法及装置。
背景技术
电池是移动设备等便携设备的重要组成部分。在设计便携设备过程中，由于使用的电池容量越来越大，而用户对使用过程中的电量情况要求精度越来越高，所以需要对设备的电量显示进行优化以提高显示精度。
本文中，将使用电池的移动设备等便携设备称为主机设备。主机设备对自身的电量计算，是通过在主回路上串联一个高精度的低阻值采样电阻Rf，然后再采用两组16位以上高精度ADC(Analog-to-Digital Converter，模数转换电路)对采样电阻Rf的两端电压进行采样，得到采样电阻Rf两端的电压差Uf。换算后的电量If＝Uf/Rf就是整个回路的电流数据。
然而，采样电阻Rf由于自身材料、焊接贴片、主板设计、外界工作环境、生产一致性等因素，阻值都有可能产生变化，从而使得采样电阻Rf的实际值Rf＇不等于其标称值Rf，而计算电量If采用的是采样电阻Rf的标称值，这样就会导致主机设备在电量显示中与实际的电量存在较大差异，影响用户的使用体验。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池容量检测电路、电池容量检测方法及装置，提高电池容量检测精度，提升用户的使用体验。
为实现上述目的，本发明提出了一种电池容量检测电路，包括由电池、主机设备负载RL和采样电阻Rf串联而成的主回路，与所述采样电阻Rf的一端相连的第一电压采样电路，以及与所述采样电阻Rf的另一端相连的第二电压采样电路，还包括与所述主机设备RL并联的恒流源支路，所述恒流源支路包括串联的恒流源I和开关K。
本发明实施例的电池容量检测电路，校正了由于采样电阻Rf的实际值与标称值不一致而导致的主机设备电池容量检测误差，从而提高了电池容量的检测精度，进而提升了用户的使用体验。
为实现上述目的，本发明还提出了一种基于上述的电池容量检测电路的电池容量检测方法，包括：
获取开关K断开情况下采样电阻Rf的两端电压差Uf1，以及开关K闭合情况下采样电阻Rf的两端电压差Uf2；
根据所述电压差Uf1、电压差Uf2和采样电阻Rf的标称值计算恒流源I的算法电流值△I＇；
读取恒流源I的实际电流值△I；
根据所述恒流源I的算法电流值△I＇、实际电流值△I和所述采样电阻Rf的标称值计算所述采样电阻Rf的实际值Rf＇；
根据所述采样电阻Rf的实际值Rf＇检测电池的当前容量。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述恒流源I的算法电流值△I＇等于电压差Uf1、电压差Uf2之差除以采样电阻Rf的标称值所得的商。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述采样电阻Rf的实际值Rf＇＝(△I＇/△I)*Rf，其中“/”为除以运算符，“*”为乘以运算符。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述电池的当前容量I等于电压差Uf1除以采样电阻Rf的实际值Rf＇所得的商。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述电池的当前容量I等于电压差Uf1除以采样电阻Rf的实际值Rf＇的平均值所得的商，其中，采样电阻Rf的实际值Rf＇的平均值根据设定次数获取的实际值Rf＇求平均得到。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述获取开关K断开情况下采样电阻Rf的两端电压差Uf1，以及开关K闭合情况下采样电阻Rf的两端电压差Uf2，包括：
在开关K断开情况下，检测第一电压采样电路的电压值U11和第二电压采样电路的电压值U12；
根据电压值U11和电压值U12计算电压差Uf1。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述电压差Uf1等于电压值U11与电压值U12之差的绝对值。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述获取开关K断开情况下采样电阻Rf的两端电压差Uf1，以及开关K闭合情况下采样电阻Rf的两端电压差Uf2，包括：
在开关K闭合情况下，检测第一电压采样电路的电压值U21和第二电压采样电路的电压值U22；
根据电压值U21和电压值U22计算电压差Uf2。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述电压差Uf2等于电压值U21与电压值U22之差的绝对值。
本发明实施例的电池容量检测方法，校正了由于采样电阻Rf的实际值与标称值不一致而导致的主机设备电池容量检测误差，从而提高了电池容量的检测精度，进而提升了用户的使用体验。
为实现上述目的，本发明还提出了一种上述的电池容量检测电路的电池容量检测装置，包括：
获取模块，用于获取开关K断开情况下采样电阻Rf的两端电压差Uf1，以及开关K闭合情况下采样电阻Rf的两端电压差Uf2；
电流计算模块，用于根据所述电压差Uf1、电压差Uf2和采样电阻Rf的标称值计算恒流源I的算法电流值△I＇；
读取模块，用于读取恒流源I的实际电流值△I；
电阻计算模块，用于根据所述恒流源I的算法电流值△I＇、实际电流值△I和所述采样电阻Rf的标称值计算所述采样电阻Rf的实际值Rf＇；
检测模块，用于根据所述采样电阻Rf的实际值Rf＇检测电池的当前容量。
进一步地，上述装置还可具有以下特点，所述恒流源I的算法电流值△I＇等于电压差Uf1、电压差Uf2之差除以采样电阻Rf的标称值所得的商。
进一步地，上述装置还可具有以下特点，所述采样电阻Rf的实际值Rf＇＝(△I＇/△I)*Rf，其中“/”为除以运算符，“*”为乘以运算符。
进一步地，上述装置还可具有以下特点，所述电池的当前容量I等于电压差Uf1除以采样电阻Rf的实际值Rf＇所得的商。
进一步地，上述装置还可具有以下特点，所述电池的当前容量I等于电压差Uf1除以采样电阻Rf的实际值Rf＇的平均值所得的商，其中，采样电阻Rf的实际值Rf＇的平均值根据设定次数获取的实际值Rf＇求平均得到。
进一步地，上述装置还可具有以下特点，所述获取模块包括：
第一检测单元，用于在开关K断开情况下，检测第一电压采样电路的电压值U11和第二电压采样电路的电压值U12；
第一电压计算单元，用于根据第一检测单元检测到的电压值U11和电压值U12计算电压差Uf1。
进一步地，上述装置还可具有以下特点，所述电压差Uf1等于电压值U11与电压值U12之差的绝对值。
进一步地，上述装置还可具有以下特点，所述获取模块包括：
第二检测单元，用于在开关K闭合情况下，检测第一电压采样电路的电压值U21和第二电压采样电路的电压值U22；
第二电压计算单元，用于根据第二检测单元检测到的电压值U21和电压值U22计算电压差Uf2。
进一步地，上述装置还可具有以下特点，所述电压差Uf2等于电压值U21与电压值U22之差的绝对值。
本发明实施例的电池容量检测装置，校正了由于采样电阻Rf的实际值与标称值不一致而导致的主机设备电池容量检测误差，从而提高了电池容量的检测精度，进而提升了用户的使用体验。
为实现上述目的，本发明还提出了一种移动设备，包括前述任一项所述的电池容量检测装置。
本发明实施例的移动设备，校正了由于采样电阻Rf的实际值与标称值不一致而导致的主机设备电池容量检测误差，从而提高了电池容量的检测精度，进而提升了用户的使用体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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它的附图。
图1为本发明实施例中电池容量检测电路的结构示意图。
图2为本发明实施例中电池容量检测方法的流程图。
图3为本发明实施例中电池容量检测装置的结构框图。
图4为本发明实施例中移动设备的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，根据本发明精神所获得的所有实施例，都属于本发明的保护范围。
需要说明的是，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述XXX，但这些XXX不应限于这些术语。这些术语仅用来将XXX彼此区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一XXX也可以被称为第二XXX，类似地，第二XXX也可以被称为第一XXX。
图1为本发明实施例中电池容量检测电路的结构示意图。如图1所示，本实施例中，电池容量检测电路，包括由电池DCDC、主机设备负载RL和采样电阻Rf串联而成的主回路，与采样电阻Rf的一端相连的第一电压采样电路，以及与采样电阻Rf的另一端相连的第二电压采样电路，还包括与主机设备RL并联的恒流源支路，该恒流源支路包括串联的恒流源I和开关K。
通过图1所示的电池容量检测电路检测电池DCDC的容量的过程和原理如下：
先使开关K断开，用第一电压采样电路和第二电压采样电路采集此时采样电阻Rf的两端电压U11和U12，再用U11和U12计算开关K断开时采样电阻Rf的两端电压差Uf1，Uf1＝U11-U12(这里假设U11大于U12，如果U11小于U12则Uf1＝U12-U11)；
然后闭合开关K，用第一电压采样电路和第二电压采样电路采集此时采样电阻Rf的两端电压U21和U22，再用U21和U22计算开关K断开时采样电阻Rf的两端电压差Uf2，Uf2＝U21-U22(这里假设U21大于U22，如果U21小于U22则Uf2＝U22-U21)；
通过Uf1、Uf2和采样电阻Rf的标称值(用Rf表示)计算恒流源的电流值△I＇，△I＇＝(Uf1-Uf2)/Rf，为了与从恒流源I直接读取的实际电流值进行区分，本文中将计算所得的恒流源电流值△I＇称为算法电流值；
由于采样电阻Rf的实际值Rf＇不一定等于Rf，在Rf＇与Rf有差异的情况下，△I＇与实际读取的恒流源的电流值△I也不相同，△I＝(Uf1-Uf2)/Rf＇；
由△I＇＝(Uf1-Uf2)/Rf和△I＝(Uf1-Uf2)/Rf＇两公式可以得到下述公式：
△I＇/△I＝Rf＇/Rf，
因此得到：Rf＇＝(△I＇/△I)*Rf
这样就可以通过Rf＇＝(△I＇/△I)*Rf计算出采样电阻Rf的实际值Rf＇。
最后用Rf＇代替Rf，通过公式If＇＝Uf/Rf＇来计算流过采样电阻Rf的实际电流If＇，其中Uf表示采样电阻Rf两端的电压差。
可见，本发明实施例的电池容量检测电路，校正了由于采样电阻Rf的实际值与标称值不一致而导致的主机设备电池容量检测误差，从而提高了电池容量的检测精度，进而提升了用户的使用体验。
基于本发明前述的电池容量检测电路，本发明实施例还提出了一种电池容量检测方法。
图2为本发明实施例中电池容量检测方法的流程图。如图2所示，本实施例中，电池容量检测方法可以包括如下步骤：
步骤S201，获取开关K断开情况下采样电阻Rf的两端电压差Uf1，以及开关K闭合情况下采样电阻Rf的两端电压差Uf2；
电压差Uf1和电压差Uf2的计算方法参见前述对电池容量检测电路的相关说明，此处不再赘述。
步骤S202，根据电压差Uf1、电压差Uf2和采样电阻Rf的标称值计算恒流源I的算法电流值△I＇；
其中，恒流源I的算法电流值△I＇等于电压差Uf1、电压差Uf2之差除以采样电阻Rf的标称值所得的商，即△I＇＝(Uf1-Uf2)/Rf。
步骤S203，读取恒流源I的实际电流值△I；
步骤S204，根据恒流源I的算法电流值△I＇、实际电流值△I和采样电阻Rf的标称值计算采样电阻Rf的实际值Rf＇；
采样电阻Rf的实际值Rf＇＝(△I＇/△I)*Rf，其中“/”为除以运算符，“*”为乘以运算符。
步骤S205，根据采样电阻Rf的实际值Rf＇检测电池的当前容量。
在本发明实施例中，电池的当前容量I可以等于电压差Uf1除以采样电阻Rf的实际值Rf＇所得的商。也就是说采样电阻Rf的两端电压差除以采样电阻Rf的实际值Rf＇所得的商。
在本发明实施例中，电池的当前容量I还可以等于电压差Uf1除以采样电阻Rf的实际值Rf＇的平均值所得的商，其中，采样电阻Rf的实际值Rf＇的平均值根据设定次数获取的实际值Rf＇求平均得到。这里取多次求得的Rf＇的平均值作为采样电阻Rf的实际值，能够减小电压检测误差造成的影响，从而提高Rf＇的计算精度，进而提高电池容量的检测精度。
在本发明实施例中，步骤S201可以进一步包括如下步骤：在开关K断开情况下，检测第一电压采样电路的电压值U11和第二电压采样电路的电压值U12；根据电压值U11和电压值U12计算电压差Uf1。其中，电压差Uf1可以等于电压值U11与电压值U12之差的绝对值。
在本发明实施例中，步骤S201可以进一步包括如下步骤：在开关K闭合情况下，检测第一电压采样电路的电压值U21和第二电压采样电路的电压值U22；根据电压值U21和电压值U22计算电压差Uf2。其中，电压差Uf2可以等于电压值U21与电压值U22之差的绝对值。
本发明实施例电池容量检测方法检测电池容量的原理参见前述的电池容量检测电路的相关说明，此处不再赘述。
本发明实施例的电池容量检测方法，校正了由于采样电阻Rf的实际值与标称值不一致而导致的主机设备电池容量检测误差，从而提高了电池容量的检测精度，进而提升了用户的使用体验。
为了实现上述电池容量检测方法实施例中各步骤及方法，本发明实施例还提供了电池容量检测装置实施例。
图3为本发明实施例中电池容量检测装置的结构框图。如图3所示，本实施例中，电池容量检测装置300可以包括获取模块310、电流计算模块320、读取模块330、电阻计算模块340和检测模块350。获取模块310、电流计算模块320、读取模块330、电阻计算模块340和检测模块350可以顺次相连。
其中，获取模块310用于获取开关K断开情况下采样电阻Rf的两端电压差Uf1，以及开关K闭合情况下采样电阻Rf的两端电压差Uf2。电流计算模块320用于根据电压差Uf1、电压差Uf2和采样电阻Rf的标称值计算恒流源I的算法电流值△I＇。读取模块330用于读取恒流源I的实际电流值△I。电阻计算模块340用于根据恒流源I的算法电流值△I＇、实际电流值△I和采样电阻Rf的标称值计算采样电阻Rf的实际值Rf＇。检测模块350用于根据采样电阻Rf的实际值Rf＇检测电池的当前容量。
其中，恒流源I的算法电流值△I＇可以等于电压差Uf1、电压差Uf2之差除以采样电阻Rf的标称值所得的商。
其中，采样电阻Rf的实际值Rf＇可以通过如下公式计算：Rf＇＝(△I＇/△I)*Rf，其中“/”为除以运算符，“*”为乘以运算符。
在本发明实施例中，电池的当前容量I可以等于电压差Uf1除以采样电阻Rf的实际值Rf＇所得的商。
在本发明实施例中，电池的当前容量I可以等于电压差Uf1除以采样电阻Rf的实际值Rf＇的平均值所得的商，其中，采样电阻Rf的实际值Rf＇的平均值根据设定次数获取的实际值Rf＇求平均得到。
在本发明实施例中，获取模块310可以包括第一检测单元和第一电压计算单元。第一检测单元用于在开关K断开情况下，检测第一电压采样电路的电压值U11和第二电压采样电路的电压值U12。第一电压计算单元用于根据第一检测单元检测到的电压值U11和电压值U12计算电压差Uf1。其中，电压差Uf1可以等于电压值U11与电压值U12之差的绝对值。
在本发明实施例中，获取模块310还可以包括第二检测单元和第二电压计算单元。第二检测单元用于在开关K闭合情况下，检测第一电压采样电路的电压值U21和第二电压采样电路的电压值U22。第二电压计算单元用于根据第二检测单元检测到的电压值U21和电压值U22计算电压差Uf2。其中，电压差Uf2可以等于电压值U21与电压值U22之差的绝对值。
由于本实施例中的电池容量检测装置能够执行前述的电池容量检测方法，因此本实施例未详细描述的部分，可参考对前述电池容量检测方法实施例的相关说明。
本发明实施例的电池容量检测装置，校正了由于采样电阻Rf的实际值与标称值不一致而导致的主机设备电池容量检测误差，从而提高了电池容量的检测精度，进而提升了用户的使用体验。
本发明实施例还提出了一种移动设备。
图4为本发明实施例中移动设备的结构框图。如图4所示，本实施例中，移动设备400可以包括电池容量检测装置300。其中，电池容量检测装置300可以是本发明前述实施例中的任一种电池容量检测装置。
其中，移动设备可以是手机、平板电脑等等便携式设备。
本发明实施例的移动设备，包括电池容量检测装置，校正了由于采样电阻Rf的实际值与标称值不一致而导致的主机设备电池容量检测误差，从而提高了电池容量的检测精度，进而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，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 (20)

1.一种电池容量检测电路，包括由电池、主机设备负载RL和采样电阻Rf串联而成的主回路，与所述采样电阻Rf的一端相连的第一电压采样电路，以及与所述采样电阻Rf的另一端相连的第二电压采样电路，其特征在于，还包括与所述主机设备RL并联的恒流源支路，所述恒流源支路包括串联的恒流源I和开关K。
2.一种基于权利要求1所述的电池容量检测电路的电池容量检测方法，其特征在于，包括：
获取开关K断开情况下采样电阻Rf的两端电压差Uf1，以及开关K闭合情况下采样电阻Rf的两端电压差Uf2；
根据所述电压差Uf1、电压差Uf2和采样电阻Rf的标称值计算恒流源I的算法电流值△I＇；
读取恒流源I的实际电流值△I；
根据所述恒流源I的算法电流值△I＇、实际电流值△I和所述采样电阻Rf的标称值计算所述采样电阻Rf的实际值Rf＇；
根据所述采样电阻Rf的实际值Rf＇检测电池的当前容量。
3.根据权利要求2所述的电池容量检测方法，其特征在于，所述恒流源I的算法电流值△I＇等于电压差Uf1、电压差Uf2之差除以采样电阻Rf的标称值所得的商。
4.根据权利要求2所述的电池容量检测方法，其特征在于，所述采样电阻Rf的实际值Rf＇＝(△I＇/△I)*Rf，其中“/”为除以运算符，“*”为乘以运算符。
5.根据权利要求2所述的电池容量检测方法，其特征在于，所述电池的当前容量I等于电压差Uf1除以采样电阻Rf的实际值Rf＇所得的商。
6.根据权利要求2所述的电池容量检测方法，其特征在于，所述电池的当前容量I等于设定次数获取的电压差Uf1的平均值除以采样电阻Rf的实际值Rf＇所得的商。
7.根据权利要求2所述的电池容量检测方法，其特征在于，所述获取开关K断开情况下采样电阻Rf的两端电压差Uf1，以及开关K闭合情况下采样电阻Rf的两端电压差Uf2，包括：
在开关K断开情况下，检测第一电压采样电路的电压值U11和第二电压采样电路的电压值U12；
根据电压值U11和电压值U12计算电压差Uf1。
8.根据权利要求7所述的电池容量检测方法，其特征在于，所述电压差Uf1等于电压值U11与电压值U12之差的绝对值。
9.根据权利要求2所述的电池容量检测方法，其特征在于，所述获取开关K断开情况下采样电阻Rf的两端电压差Uf1，以及开关K闭合情况下采样电阻Rf的两端电压差Uf2，包括：
在开关K闭合情况下，检测第一电压采样电路的电压值U21和第二电压采样电路的电压值U22；
根据电压值U21和电压值U22计算电压差Uf2。
10.根据权利要求9所述的电池容量检测方法，其特征在于，所述电压差Uf2等于电压值U21与电压值U22之差的绝对值。
11.一种基于权利要求1所述的电池容量检测电路的电池容量检测装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取开关K断开情况下采样电阻Rf的两端电压差Uf1，以及开关K闭合情况下采样电阻Rf的两端电压差Uf2；
电流计算模块，用于根据所述电压差Uf1、电压差Uf2和采样电阻Rf的标称值计算恒流源I的算法电流值△I＇；
读取模块，用于读取恒流源I的实际电流值△I；
电阻计算模块，用于根据所述恒流源I的算法电流值△I＇、实际电流值△I和所述采样电阻Rf的标称值计算所述采样电阻Rf的实际值Rf＇；
检测模块，用于根据所述采样电阻Rf的实际值Rf＇检测电池的当前容量。
12.根据权利要求11所述的电池容量检测装置，其特征在于，所述恒流源I的算法电流值△I＇等于电压差Uf1、电压差Uf2之差除以采样电阻Rf的标称值所得的商。
13.根据权利要求11所述的电池容量检测装置，其特征在于，所述采样电阻Rf的实际值Rf＇＝(△I＇/△I)*Rf，其中“/”为除以运算符，“*”为乘以运算符。
14.根据权利要求11所述的电池容量检测装置，其特征在于，所述电池的当前容量I等于电压差Uf1除以采样电阻Rf的实际值Rf＇所得的商。
15.根据权利要求11所述的电池容量检测装置，其特征在于，所述电池的当前容量I等于设定次数获取的电压差Uf1的平均值除以采样电阻Rf的实际值Rf＇所得的商。
16.根据权利要求11所述的电池容量检测装置，其特征在于，所述获取模块包括：
第一检测单元，用于在开关K断开情况下，检测第一电压采样电路的电压值U11和第二电压采样电路的电压值U12；
第一电压计算单元，用于根据第一检测单元检测到的电压值U11和电压值U12计算电压差Uf1。
17.根据权利要求16所述的电池容量检测装置，其特征在于，所述电压差Uf1等于电压值U11与电压值U12之差的绝对值。
18.根据权利要求11所述的电池容量检测装置，其特征在于，所述获取模块包括：
第二检测单元，用于在开关K闭合情况下，检测第一电压采样电路的电压值U21和第二电压采样电路的电压值U22；
第二电压计算单元，用于根据第二检测单元检测到的电压值U21和电压值U22计算电压差Uf2。
19.根据权利要求18所述的电池容量检测装置，其特征在于，所述电压差Uf2等于电压值U21与电压值U22之差的绝对值。
20.一种移动设备，其特征在于，包括权利要求11至19任一项所述的电池容量检测装置。
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