CN106816929A - 电池、终端及电池保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及电子技术领域，公开了一种电池、终端及电池保护方法。该电池包括电芯、电池保护板、电池壳以及电阻应变传感器；其中，电池壳包覆电芯和电池保护板，且电池保护板与电芯的正、负极耳电连接；电池保护板上设有控制芯片；电阻应变传感器包括敏感栅以及由敏感栅引出的引脚，敏感栅固定在电芯所在区域，引脚电连接至电池保护板上的控制芯片。本发明实施例提供的电池、终端及电池保护方法，通过将敏感栅固定在电芯所在区域，将引脚电连接至电池保护板上的控制芯片，使得在电池充电的过程中，可以根据电阻值的变化检测到电池本身的变化，从而合理控制电池在充电过程中的电压、电流，避免电池的过度膨胀。

Description

电池、终端及电池保护方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种电池、终端及电池保护方法。

背景技术

随着移动终端的发展，手机、平板电脑等移动终端已经成为生活中、工作中不可或缺的工具。随着移动终端的功能越来越强大，为了保障待机时间，移动终端的电池容量也越做越大，电池充电的速度也越来越快。目前市面上的移动终端，通常是通过普通电路来优化电池充电，从而实现对电池的快速充电。

但是在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中存在以下问题：通过普通电路优化电池充电，虽然可以实现对电池的快速充电，但是在快速充电的过程中，电池通常会出现过热膨胀的现象。虽然在电池保护板上设置了热敏电阻来检测温度变化，如图1所示，但是热敏电阻等常规保护电路的装置，只能检测到主板和电池保护板温度的过快上升，而不能检测到电池本身的变化，使得电池出现过度膨胀，对电池的性能造成很大影响，并且还会存在由于过度膨胀，电池爆炸的现象，对用户造成伤害。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种电池、终端及电池保护方法，使得在电池充电的过程中，可以根据电阻值的变化检测到电池本身的变化，从而合理控制电池在充电过程中的电压、电流，避免电池的过度膨胀。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种电池，包括：电芯、电池保护板、电池壳以及电阻应变传感器；其中，电池壳包覆电芯和电池保护板，且电池保护板与电芯的正、负极耳电连接；电池保护板上设有控制芯片；电阻应变传感器包括敏感栅以及由敏感栅引出的引脚，敏感栅固定在电芯所在区域，引脚电连接至电池保护板上的控制芯片。

本发明的实施方式还提供了一种终端包括充电电路、处理器以及上述电池；充电电路和电池分别与处理器电连接，充电电路和电池电连接。

本发明的实施方式还提供了一种电池保护方法，基于本发明任意实施例提供的电池，包括：在电池处于充电状态时，控制芯片获取电阻应变传感器的电阻值；控制芯片根据电阻值，控制施加在电芯的电压和/或控制输入电芯的电流。

本发明的实施方式还提供了一种电池保护方法应用于本发明任意实施例提供的终端，包括：处理器接收来自电池的充电控制指令；处理器分析充电控制指令，并控制充电电路输出的电压和/或电流。

本发明实施方式相对于现有技术而言，通过将敏感栅固定在电芯所在区域，将引脚电连接至电池保护板上的控制芯片，在电池充电的过程中，控制芯片可以通过获取到敏感栅的形变带来的电阻变化，从而可以根据电阻值的变化检测到电池本身的变化，从而合理控制电池在充电过程中的电压、电流，避免电池的过度膨胀。

另外，敏感栅位于电芯与电池壳之间。本发明实施方式中，通过将敏感栅设置与电芯与电池壳之间，在充电过程中，电芯一旦发生变化，敏感栅即可检测到当前的电阻值，从而可以及时检测到电芯的变化。

另外，敏感栅贴附在电池壳远离电芯的一侧。本发明实施方式中，通过将敏感上贴附在电池壳远离电芯的一侧，在电芯发生变化影响电池壳发生变化时，敏感栅才检测到电阻值的变化，从而避免了由于瞬时变化导致电芯膨胀，敏感栅检测的电阻值即发生变化的情况，提升了准确性。

另外，终端还包括电池盖；敏感栅贴附在电池壳远离电芯的一侧，与电池盖之间具有预设的间隙，间隙在0.1mm至0.2mm之间。在敏感栅贴附在电池壳远离电芯的一侧时，通过在电池盖和敏感栅之间预留0.1mm至0.2mm大小的间隙，既保证了敏感栅可以及时检测到电芯的变化，又不会在电芯正常膨胀范围内电阻值就发生变化，提高了准确性。

另外，控制芯片根据电阻值，控制施加在电芯的电压和/或控制输入电芯的电流，具体包括：在电阻值大于第一阈值时，减小施加在电芯的电压和/或减小输入电芯的电流。通过设置第一阈值，在获取到的电阻值大于第一阈值时，控制芯片减小施加在电芯的电压和/或减小输入电芯的电流，从而可以有效的减小电池在充电过程中的膨胀现象。

另外，在电阻值大于第一阈值时，减小施加在电芯的电压和/或减小输入电芯的电流之前，还包括：将电阻值与第二阈值进行比较；在电阻值小于第二阈值时，执行减小施加在电芯的电压和/或减小输入电芯的电流的步骤；在电阻值大于第二阈值时，停止向电芯充电；其中，第二阈值大于第一阈值。通过将电阻值与第二阈值的进一步判断，；在电阻值大于第二阈值时，直接停止向电芯充电，限制了电池继续膨胀，从而达到了保护电池和保护用户安全的目的。

另外，在电阻值大于第二阈值，在停止向电芯充电之前，还包括：获取电阻值大于第二阈值持续的时长；在时长大于第三阈值时，执行停止向电芯充电的步骤。在停止向电芯充电之前，通过判断电阻值的持续时长，可以确定当前电阻值是由于电芯受到的瞬时压力导致的还是持续压力导致的，从而进一步保证了后续操作的准确性，减小了误操作的情况。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明第一实施方式一种电池的结构示意图；

图2是本发明第一实施方式一种电池的电阻应变传感器的设置位置示意图；

图3是本发明第二实施方式一种电池的电阻应变传感器的设置位置示意图；

图4是本发明第三实施方式一种终端的内部器件连接示意图；

图5是本发明第四实施方式一种终端的局部结构示意图；

图6是本发明第五实施方式一种电池保护方法的流程图；

图7是本发明第六实施方式一种电池保护方法的流程图；

图8是本发明第七实施方式一种电池保护方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种电池，如图1、2所示。该电池包括：电芯1、电池保护板2、电池壳3以及电阻应变传感器4。其中，电池壳3包覆电芯1和电池保护板2，且电池保护板2与电芯的正极耳1-1、负极耳1-2电连接。

具体的说，电芯1的正、负极耳实际是与电池保护板2上的露铜区域连接的，在实际应用中电芯1的正、负极耳也可以颠倒设置，相应的电池保护板2上与正、负极耳连接的露铜区域与之一一对应即可。

值得一提的是，现有技术中，电池保护板2主要用于在充电过程中对电芯1进行过充保护和过放保护，在实际应用中可以通过分流的方式连接电芯1的负极耳1-2与外设的负极以减少发热。

电阻应变传感器4包括敏感栅4-1以及由敏感栅4-1引出的引脚4-2，敏感栅4-1固定在电芯1所在区域，引脚4-2电连接至电池保护板2上的控制芯片2-1。

需要说明的是，在物理学中金属导线的电阻值R与其长度L成正比，与其截面积A成反比，在金属导线的电阻率为β时，电阻值R可以用公式表示为:R＝β*L/A，并且当金属导线沿其轴线方向受力而产生变形时，其电阻值也会随之发生变化。本实施方式中的电阻应传感器就是利用这种电阻应变效应，在电芯部分采用金属丝等应变材料作为敏感栅4-1，将其拉伸出的部分作为引脚电连接到电池保护板的控制芯片上，通过选取的应变材料的电阻率、截面积以及长度即可在电芯发生形变时，得出相应的电阻值，具体的计算过程，此处不再赘述。

另外，本实施方式中敏感栅4-1可以位于电芯1与电池壳3之间，具体结构关系如图2所示。敏感栅4-1也可固定在电芯1的整个表面，也就是说，在电池壳3和电芯之间，直接包覆一层敏感栅4-1，将电芯1完全包覆在内，在实际应用中，根据需要设置即可，这里不做限制。

与现有技术相比，本实施方式中的电池通过将敏感栅固定在电芯与电池壳之间，具体固定在电芯所在区域，并将引脚电连接至电池保护板上的控制芯片，在电池充电的过程中，当电芯发生膨胀时，固定在电芯上的敏感栅发生形变，带来电阻值的变化，控制芯片通过检测这一电阻变化可以确定电芯的膨胀程度，从而合理控制电池在充电过程中的电压、电流，避免电池的过度膨胀。

本发明的第二实施方式涉及一种电池，本实施方式在第一实施方式的基础上做了进一步改进，具体改进之处为：将敏感栅4-1贴附在电池壳3远离电芯1的一侧，具体结构关系如图3所示。

需要说明的是，敏感栅4-1可以贴附在电池壳3远离电芯1一侧的中间区域，也可附在电池壳3远离电芯1一侧的整个表面，还或者，在电池壳3的整个表面直接包覆一层敏感栅4-1，将电池壳3完全包覆在内，在实际应用中，根据需要设置即可，这里不做限制。

与现有技术相比，本实施方式中的电池通过将敏感栅贴附在电池壳原来电芯的一侧，然后将引脚电连接至电池保护板上的控制芯片，在电池充电的过程中，当电芯发生膨胀，且使电池壳发生形变时，贴附在电池壳上的敏感栅即可检测到电阻值的变化，从而避免了由于瞬时压力导致电芯膨胀，敏感栅检测的电阻值即发生变化的情况，提升了准确性。

本发明的第三实施方式涉及一种终端，本实施方式中终端内的各器件连接关系如图4所示。

终端200包括：充电电路201、处理器202以及本发明任意实施例中的电池100。其中，充电电路201和电池100分别与处理器202电连接，充电电路和电池电连接。

充电电路201用于充电功能，从而可以对电池100进行充电。处理器201用于接收来自电池的充电控制指令，并对接收到的充电控制指令进行分析，根据分析结果控制充电电路201输出的电压和电流。

在实际应用中，处理器202在根据分析结果控制充电电路201的输出时，既可以同时控制充电电路201输出的电压和电流，也可以根据实际分析结果，择一进行控制，这里不作赘述。

与现有技术相比，本实施方式中的终端，处理器通过接收来自电池的充电控制指令，并进行分析，根据分析结果对充电电路进行相应的控制，实现对充电电路输出的控制，电池根据接收到的充电电路输出的电压、电流，控制施加在电芯上的电压和输入电芯的电流，从而避免终端内的电池过度膨胀，保证了电池和用户的安全。

本发明的第四实施方式涉及一种终端，本实施方式在第三实施方式的基础上做了进一步改进，具体改进之处为：敏感栅4-1贴附在电池壳3远离电芯1的一侧，并且与电池盖203之间具有预设的间隙。

需要说明的是，本实施方式中的终端200，除了包括充电电路201、处理器202以及电池100之外，还包括电池盖203。如图5所示，本实施方式中的电池采用的为本发明第二实施方式中的电池，即敏感栅4-1贴附在电池壳3远离电芯1的一侧的电池。

另外，敏感栅4-1与电池盖203之间具有预设的间隙，一般的间隙的范围在0.1mm至0.2mm之间。值得一提的是，如果间隙设置的太大，敏感栅4-1的电阻值不容易产生变化；如果间隙设置的太小，则电池刚刚充电，在正常膨胀的情况下就会导致电阻值发生变化，从而导致检测结果就不够准确。因此，在实际应用中敏感栅4-1与电池盖203之间的间隙可以根据实际情况，如电池的安全膨胀厚度、电容量等综合考虑，进行设置，并不局限于0.1mm至0.2mm之间，此处不做限制。

与现有技术相比，本实施方式中的终端，在敏感栅贴附在电池壳远离电芯的一侧时，通过在电池盖和敏感栅之间预留0.1mm至0.2mm大小的间隙，既保证了敏感栅可以及时检测到电芯的变化，又不会在电芯正常膨胀范围内电阻值就发生变化，从而提高了检测结果的准确性。

本发明的第五实施方式涉及一种电池保护方法。本实施方式中，在电池处于充电状态时，控制芯片获取电阻应变传感器的电阻值。控制芯片根据电阻值，控制施加在电芯的电压和/或控制输入电芯的电流。具体流程如图6所示，其包括：

在步骤601中，控制芯片获取电阻应变传感器的电阻值。

具体的说，在电池处于充电状态时，控制芯片实时或者以预设的时间间隔获取电阻应变传感器的电阻值。

由于电阻应变传感器的敏感栅是固定在电芯所在的区域的，因此，控制芯片获取到的电阻值，实际是敏感栅在电芯变化时产生的电阻值。而由敏感栅引出的引脚电连接至电池保护板上的控制芯片，因此，控制芯片可以通过引脚直接获取到敏感栅的电阻值。

在步骤602中，判断电阻值是否大于第一阈值。

具体的说，控制芯片在根据获取到的电阻值，控制施加在电芯的电压时，需要对电阻值进行判断，如果控制芯片获取到的电阻值大于第一阈值，则执行步骤603；否则，返回步骤602，继续获取电阻应变传感器的电阻值。

在步骤603中，判断电阻值是否大于第二阈值。

具体的说，在获取到的电阻值大于第一阈值时，需要进一步判断电阻值是否大于第二阈值，如果电阻值大于第二阈值，则执行步骤605；否则，执行步骤604。

需要说明的是，在本实施方式中，用于与电阻值进行比较的第二阈值需要大于第一阈值。

另外，值得一提的是，本实施方式中的第一阈值与第二阈值，可以预先录入到控制芯片内，如通过多次具体试验，在电池充电过程中，根据各个程度的膨胀情况导致电池形变时，电阻应变传感器的电阻值，确定第一阈值和第二阈值。第一阈值和第二阈值的选取，可以根据实际情况，和多次试验结果进行设定，这里不再赘述。

在步骤604中，减小施加在电芯的电压，结束本次电池保护操作。

具体的说，在获取到的电阻值大于第一阈值，并且小于第二阈值时，控制芯片减小施加在电芯的电压。

在步骤605中，停止向电芯充电，结束本次电池保护操作。

具体的说，在大于第二阈值时，控制芯片停止向电芯充电。

需要说明的是，在实际应用中，制芯片根据电阻值，控制施加在电芯的电压或控制输入电芯的电流，或者同时控制施加在电芯的电压和控制输入电芯的电流之后，还可以向终端的处理器发送充电控制指令，由终端的处理器对充电控制指令进行分析，并控制终端内充电电路输出的电压、电流，从而可以直接从源头上控制施加在电池上的电源、电流，从根本上限制了电池的膨胀。

另外，值得一提的是，本实施方式中仅给出了控制芯片根据电阻值，控制施加在电芯的电压的一种情况，但在实际应用中，控制芯片也可以根据电阻值，控制输入电芯的电流，或者同时控制施加在电芯的电压和输入电芯的电流，这里不做限制。

与现有技术相比，本实施方式中的电池保护方法，控制芯片在获取到电阻应变传感器的电阻值时，通过将电阻值与预先录入的第一阈值和第二阈值进行比对，在电阻值大于第一阈值并且小于第二阈值时，减小施加在电芯的电压，从而实现了在充电过程中，可以实时调整施加在电芯的电压，达到保护电池的作用，另外，在电阻值大于第二阈值时，直接停止向电芯充电，从而实现了在充电过程中，限制电池无限膨胀的情况，达到了保护电池和用户安全的目的。

本发明的第六实施方式涉及一种电池保护方法。本实施方式在第五实施的基础上做了进一步改进，具体改进之处为：在电阻值大于第二阈值，在停止向电芯充电之前，通过将电阻值的持续时长与第三阈值进行比对，根据比对结果进行后续操作，具体流程如图7所示。

在步骤701中，控制芯片获取电阻应变传感器的电阻值。

在步骤702中，判断电阻值是否大于第一阈值。如果控制芯片获取到的电阻值大于第一阈值，则执行步骤703；否则，返回步骤702，继续获取电阻应变传感器的电阻值。

在步骤703中，判断电阻值是否大于第二阈值。如果电阻值大于第二阈值，则执行步骤705；否则，执行步骤704。

在步骤704中，减小施加在电芯的电压，结束本次电池保护操作。

由于步骤701至步骤704与第五实施方式中的步骤601至步骤604大致相同，旨在通过控制芯片获取电阻应变传感器的电阻值，并在电阻值大于第一阈值小于第二阈值时，减小施加在电芯的电压，此处不再赘述。

在步骤705中，获取电阻值大于第二阈值持续时长。

具体的说，在判定电阻值大于第二阈值时，为了减小误差，保证后续操作的准确性，需要获取电阻值在大于第二阈值时，持续的时长，从而确定导致电阻值发生变化的压力是瞬时压力还是持续压力。

在步骤706中，判断时长是否大于第三阈值。

具体的说，如果电阻值大于第二阈值的持续时长大于第三阈值，则进入步骤707；否则，返回步骤704，执行减小施加在电芯的电压的操作。

在步骤707中，停止向电芯充电，结束本次电池保护操作。

与现有技术相比，本实施方式中的电池保护方法，在判断电阻值大于第二阈值时，通过获取大于第二阈值时，电阻值的持续时长，并将获取到的持续时长与预设的第三阈值进行比较，从而可以确定当前电阻值是由于电芯受到的瞬时压力导致的还是持续压力导致的，在持续时长大于第三阈值，即电芯受到的压力是持续压力时，才停止向电芯充电，进一步保证了后续操作的准确性，减小了误操作的情况。

本发明的第七实施方式涉及一种电池保护方法，具体流程如图8所示。

在步骤801中，接收来自电池的充电控制指令。

具体的说，处理器在接收到来自电池的充电控制指令后会对接收到的充电控制指令进行分析。

需要说明的是，本实施方式中处理器接收到的充电控制指令具体可以为断电指令、限电指令、充电指令等等，在实际应用中可以预先录入各种充电控制指令，这里不做限制。

在步骤802中，分析充电控制指令，并控制充电电路输出的电压，结束本次电池保护流程。

具体的说，当充电控制指令为减小电压时，控制充电电路减小向电池输出的电压；当充电控制指令为停止充电时，控制充电电路停止向电池输出的电压。

另外，值得一提的是，在实际应用中，处理器除了可以根据对充电控制指令的分析结果对充电电路输出的电压进行控制，还可以对控制充电电路减少或停止向电池输出的电流，或者同时控制充电电路减少或停止向电池输出的电压和电流，这里不再一一赘述。

需要说明的是，在实际应用中，在处理器中会预先录入各种控制指令与实际操作的对应关系，如断电指令对应的操作为停止为电池供电，即挺小向电池输出电压和/或电流；限电指令对应的操作为减小对电池的供电电源和/或电流；充电指令为继续保持当前电源和/或电流为电池供电等等，这里不做具体限制，根据需要设置即可。

与现有技术相比，本实施方式中的电池保护方法，处理器通过对接收到的来自电池的充电控制指令的分析，根据分析结果控制充电管理电路，如减小或停止向电池输出电压等操作，从而实现了对终端中电池膨胀的限制，达到了保护终端、终端电池及用户安全的目的。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (12)

1.一种电池，其特征在于，包括：电芯、电池保护板、电池壳以及电阻应变传感器；

其中，所述电池壳包覆所述电芯和所述电池保护板，且所述电池保护板与所述电芯的正、负极耳电连接；所述电池保护板上设有控制芯片；

所述电阻应变传感器包括敏感栅以及由所述敏感栅引出的引脚，所述敏感栅固定在所述电芯所在区域，所述引脚电连接至所述电池保护板上的控制芯片。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述敏感栅位于所述电芯与所述电池壳之间。

3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述敏感栅贴附在所述电池壳远离所述电芯的一侧。

4.一种终端，其特征在于，包括充电电路、处理器以及如权利要求1所述的电池；

所述充电电路和所述电池分别与所述处理器电连接，所述充电电路和所述电池电连接。

5.根据权利要求4所述的终端，其特征在于，所述终端还包括电池盖；

所述敏感栅贴附在所述电池壳远离所述电芯的一侧，与所述电池盖之间具有预设的间隙，所述间隙在0.1mm至0.2mm之间。

6.一种电池保护方法，其特征在于，基于权利要求1至3任意一项所述的电池；所述电池保护方法包括：

在所述电池处于充电状态时，所述控制芯片获取所述电阻应变传感器的电阻值；

所述控制芯片根据所述电阻值，控制施加在所述电芯的电压和/或控制输入所述电芯的电流。

7.根据权利要求6所述的电池保护方法，其特征在于，所述控制芯片根据所述电阻值，控制施加在所述电芯的电压和/或控制输入所述电芯的电流，具体包括：

在所述电阻值大于第一阈值时，减小施加在所述电芯的电压和/或减小输入所述电芯的电流。

8.根据权利要求7所述的电池保护方法，其特征在于，在所述电阻值大于所述第一阈值时，减小施加在所述电芯的电压和/或减小输入所述电芯的电流之前，还包括：

将所述电阻值与第二阈值进行比较；

在所述电阻值小于所述第二阈值时，执行减小施加在所述电芯的电压和/或减小输入所述电芯的电流的步骤；

在所述电阻值大于所述第二阈值时，停止向所述电芯充电；

其中，所述第二阈值大于所述第一阈值。

9.根据权利要求8所述的电池保护方法，其特征在于，在所述电阻值大于所述第二阈值，在停止向所述电芯充电之前，还包括：

获取所述电阻值大于所述第二阈值持续的时长；

在所述时长大于第三阈值时，执行停止向所述电芯充电的步骤。

10.根据权利要求6至9任意一项所述的电池保护方法，其特征在于，所述控制芯片根据所述电阻值，控制施加在所述电芯的电压和/或控制输入所述电芯的电流之后，所述电池保护方法还包括：

所述控制芯片发送充电控制指令至终端的处理器。

11.一种电池保护方法，其特征在于，应用于如权利要求4或5所述的终端；所述电池保护方法包括：

所述处理器接收来自所述电池的充电控制指令；

所述处理器分析所述充电控制指令，并控制所述充电电路输出的电压和/或电流。

12.根据权利要求11所述的电池保护方法，其特征在于，所述处理器分析所述充电控制指令，并控制所述充电电路输出的电压和/或电流，具体包括：

当所述充电控制指令为减小电压和/或电流时，控制所述充电电路减小向所述电池输出的电压和/或电流；

当所述充电控制指令为停止充电时，控制所述充电电路停止向所述电池输出的电压和/或电流。