CN107425563A - 一种充电电路及电池 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例中提供了一种充电电路和电池，该充电电路根据得到的第一预定温度下电阻R1与传感器之间的理想数字电压信号TS_Ideal，以及实际数字电压信号TS_1，来校准进行充电保护时的电压信号TS_2或者温度阈值电压信号，使得两个温度下的误差彼此抵消，从而减小温度信号误差，提升温度检测的精度，进而提升电池的安全性。
Description
技术领域
本申请涉及信号处理领域，具体地，涉及一种充电电路及电池。
背景技术
对于便携电子设备，随着快速充电技术的采用，为了保证电池安全性，越来越多的设备增加了电芯温度检测和温度保护功能，例如当检测到电芯温度超过50摄氏度时，停止充电电流。
在现有技术中，通常通过靠近电芯的温敏元件来检测电芯的温度。具体原理如下：采用靠近电芯的负温度系数的温敏电阻Rntc来感应电芯温度，并采用连接在电阻Rntc和电源VDD之间的分压电阻R1来调节电阻Rntc的端电压。当电芯温度升高时，电阻Rntc的电阻值下降，从而使得电阻的端电压TS下降，当电压TS低于参考电压时，比较器输出高电平，触发充电电路停止充电。
发明人发现，在实际的产品中，分压电阻R1和温敏电阻Rntc的阻值通常存在误差，例如其精度为+/-1％，从而将导致电压TS所代表的温度信号也存在误差，影响温度检测的精度，进而会影响充电保护功能的精度，使电池安全性下降。
发明内容
本申请实施例中提供了一种充电电路及电池，用于解决现有技术中的充电电路精度较低的问题。
根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种充电电路，包括：充电回路，用于向电芯充电；传感器Rntc，该传感器位于电池内，且与该电芯的距离小于预定距离，用于感应该电芯的温度；该传感器为负温度系数传感器或正温度系数传感器；该传感器一端接地，另一端接电阻R1；该电阻R1，连接在该传感器与电源电压VDD之间；模数转换器ADC，在接收到处理器的触发时，将检测得到的该电阻R1与该传感器之间的模拟电压信号转换为数字电压信号；该处理器，用于根据得到的第一预定温度下电阻R1与传感器之间的理想数字电压信号TS_Ideal，以及实际数字电压信号TS_1，校准检测得到的第二温度下的电阻R1与传感器之间的实际数字电压信号TS_2，得到校准后的数字电压信号TS_2_Cal；并将校准后的数字电压信号TS_2_Cal与预定温度阈值电压信号进行比较；或者，根据得到的第一预定温度下电阻R1与传感器之间的理想数字电压信号TS_Ideal，以及实际数字电压信号TS_1，校准预定的温度阈值电压信号TS_th，得到校准后的预定的温度阈值电压信号TS_th_Cal；并将检测得到的第二温度下的、电阻R1与传感器之间的实际数字电压信号TS_2与校准后的温度阈值电压信号TS_th_Cal进行比较；在根据比较结果确定该电芯的温度超过预定温度阈值时，控制该充电回路停止充电，其中，该第二温度为该电芯的温度。
根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种电池，包括：电芯，以及如上述的充电电路。
采用本申请实施例中提供的充电电路和电池，根据得到的第一预定温度下电阻R1与传感器之间的理想数字电压信号TS_Ideal，以及实际数字电压信号TS_1，来校准进行充电保护时的电压信号TS_2或者温度阈值电压信号，使得两个温度下的误差彼此抵消，从而减小温度信号误差，提升温度检测的精度，进而提升电池的安全性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本申请实施例一的充电电路的示意图。
具体实施方式
在实现本申请的过程中，发明人发现，采用如图1所示的充电电路时，由于电阻R1和温敏电阻Rntc的阻值通常存在误差，例如其精度为+/-1％，从而将导致电压TS所代表的温度信号也存在误差，影响温度检测的精度，进而会影响充电保护功能的精度，使电池安全性下降。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种充电电路和电池，根据得到的第一预定温度下电阻R1与传感器之间的理想数字电压信号TS_Ideal，以及实际数字电压信号TS_1，来校准进行充电保护时的电压信号TS_2或者温度阈值电压信号，使得两个温度下的误差彼此抵消，从而减小温度信号误差，提升温度检测的精度，进而提升电池的安全性。
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
图1示出了根据本申请实施例一的充电电路的示意图。
如图1中除电芯BAT1外的部分所示，根据本申请实施例一的充电电路包括：电阻R1、传感器采用负温度系数电阻Rntc、模数转换器ADC、处理器Processor、存储器采用闪存Flash、以及充电回路Charger。
接下来，将对上述各部件一一进行描述。
充电回路用于向电芯BAT1充电。在具体实施时，充电回路可以采用本领域技术人员的常用方式实施，在此不作赘述。
在具体实施时，负温度系数电阻Rntc位于电池内，且与电芯的距离小于预定距离，用于感应该电芯的温度；该传感器一端接地，另一端接电阻R1。应当理解，负温度系数电阻Rntc也可以采用负温度系数的其他温敏元件、或者正温度系数电阻，或者正温度系数的其他温敏元件代替，本申请对此不作限制。
电阻R1，连接在负温度系数电阻与电源电压VDD之间。
模数转换器ADC，受处理器输出的触发信号EN的触发，在接收到触发时，将检测得到的该电阻R1与该传感器之间的模拟电压信号转换为数字电压信号。在具体实施时，该模数转换器ADC可以采用本领域技术人员的常用方式实施，在此不作赘述。具体地，该触发信号EN可以为高电平，也可以是低电平。具体地，该模数转换器ADC可以根据精度需要，采用8位、10位等各种位数的模数转换器，本申请对此不作限制。
处理器，用于根据得到的第一预定温度下电阻R1与传感器之间的理想数字电压信号TS_Ideal，以及实际数字电压信号TS_1，校准检测得到的第二温度下的电阻R1与传感器之间的实际数字电压信号TS_2，得到校准后的数字电压信号TS_2_Cal；并将校准后的数字电压信号TS_2_Cal与预定温度阈值电压信号进行比较；或者，根据得到的第一预定温度下电阻R1与传感器之间的理想数字电压信号TS_Ideal，以及实际数字电压信号TS_1，校准预定的温度阈值电压信号TS_th，得到校准后的预定的温度阈值电压信号TS_th_Cal；并将检测得到的第二温度下的、电阻R1与传感器之间的实际数字电压信号TS_2与校准后的温度阈值电压信号TS_th_Cal进行比较；在根据比较结果确定该电芯的温度超过预定温度阈值时，控制该充电回路停止充电，其中，该第二温度为该电芯的温度。
闪存Flash，连接至处理器，用于存储该第一预定温度下的该电阻R1与传感器之间的理想数字电压信号TS_Ideal、以及在该第一预定温度下检测得到的电阻R1与传感器之间的实际数字电压信号TS_1。
在具体实施时，该第一预定温度为一提前设置的固定温度，例如可以是常温，例如25℃；该第二温度是传感器感应到的电芯的温度，随电芯的温度的变化而变化。
接下来，将对本充电电路的工作原理进行介绍。
在具体实施时，可以预先根据在第一预定温度下的电阻R1的理想值R1_1和Rntc的理想值Rntc_1计算得到在第一预定温度下的电压信号TS的理想值TS_Ideal；并将该数值存储至Flash中。具体地，可以采用
计算电压信号TS的理想值TS_Ideal，其中，V_dd为电源电压VDD的大小，N为模数转换器ADC的位数。
具体地，ADC可以为10位的二进制数字模数转换器，VDD电源电压可以为3V，ADC相当于把3V分成210(即1024)段，如果TS信号的电压位于(3V/1024).Nd与(3V/1024).(Nd+1)之间，则ADC输出数字信号为Nd。在本申请中，TS的电压应该等于电阻R1和电阻Rntc的分压值，即VDD.Rntc/(R1+Rntc)。
然后，可以在第一预定温度下，向该处理器输入第一触发信号，例如，高电平，触发该处理器使能该模数转换器ADC；该模数转换器ADC读取在该第一预定温度下，该电阻R1与传感器之间的实际模拟电压信号，并将该实际模拟电压信号转换为实际数字电压信号TS_1。
具体地，如图1所示，管脚Test可以作为处理器的触发信号的输入点；当Test信号被置为高电平时，可以认为充电电路进入测试模式(非正常工作模式)，然后将系统放置于常温状态(例如25℃)，此时处理器可以通过软件控制将EN信号设置为高电平，使能模数转换器(ADC)，通过模数转换器(ADC)读取TS信号，将其转换为数字信号TS_1，并将此数字存储到Flash中。
应当理解，该第一预定温度也可以是非常温的其他温度，只要能够提前获取电阻R1的理想值R1_1和Rntc的理想值Rntc_1，以及相应的TS_1的温度均在本申请的保护范围内。
接下来，可以向处理器输入第二触发信号，例如，低电平，触发充电电路进入正常工作模式，充电回路向电芯充电；触发该处理器每隔预定时间使能该模数转换器ADC；该模数转换器ADC每隔预定时间间隔，读取在各第二温度下，该电阻R1与传感器之间的实际模拟电压信号，并将各该实际模拟电压信号转换为相应的实际数字电压信号TS_2。
具体地，当Test管脚输入的信号为低电平时，可以触发充电电路进入正常工作状态，处理器间歇式，例如可以固定的时间间隔启动一次ADC，来量测TS值，得到数字信号TS_2。
应当理解，该第一触发信号也可以是低电平，该第二触发信号也可以是高电平，本申请对此不作限制。
接下来，处理器可以从Flash中读取理想数字电压信号TS_Ideal和实际数字电压信号TS_1。并且可以有两种处理方式：
第一种，对在第二温度下检测到的实际的数字电压信号TS_2进行校准。具体校准公式如下：
并将校准后的数字电压信号TS_2_Cal与预定温度阈值电压进行比较；由于采用的传感器是负温度系数电阻，则在该校准后的数字电压信号TS_2_Cal小于该预定温度阈值电压时，确定该电芯的温度超过预定温度阈值；并将禁止充电信号ChgOFF设置为特定状态，例如，高电平，从而触发充电回路停止向电芯充电。
第二种，对预定的温度阈值电压信号TS_th进行校准。具体校准公式如下：
然后将检测到的实际的数字电压信号TS_2与校准后的温度阈值电压进行比较，由于采用的传感器是负温度系数电阻，在数字电压信号TS_2小于该校准后的温度阈值电压时，确定该电芯的温度超过预定温度阈值；并将禁止充电信号ChgOFF设置为特定状态，例如，高电平，从而触发充电回路停止向电芯充电。
采用本申请实施例中的充电电路，由于采用第一预定温度下基于电阻的理想值计算得到的TS_Ideal，与实际检测得到的电阻R1与传感器Rntc之间的实际数字电压信号TS_1之间的比值，来校准实际测量得到的电压信号或者温度阈值，从而使得由于电阻误差导致的电压信号的误差被抵消，从而提升了温度检测的准确性，进而提高了充电保护的精度，最终达到提高电池安全性的目的。
实施例二
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种如图1所示的一种电池，包括：电芯BAT1，以及本申请实施例一中提供的充电电路。
本申请实施例中充电电路的实施可以参考本申请实施例一中充电电路的实施，重复之处不再赘述。
采用本申请实施例中的电池，由于采用第一预定温度下基于电阻的理想值计算得到的TS_Ideal，与实际检测得到的电阻R1与传感器Rntc之间的实际数字电压信号TS_1之间的比值，来校准实际测量得到的电压信号或者温度阈值，从而使得由于电阻误差导致的电压信号的误差被抵消，从而提升了温度检测的准确性，进而提高了充电保护的精度，最终达到提高电池安全性的目的。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (11)
1.一种充电电路，其特征在于，包括：
充电回路，用于向电芯充电；
传感器Rntc，所述传感器位于电池内，且与所述电芯的距离小于预定距离，用于感应所述电芯的温度；所述传感器为负温度系数传感器或正温度系数传感器；所述传感器一端接地，另一端接电阻R1；
所述电阻R1，连接在所述传感器与电源电压VDD之间；
模数转换器ADC，在接收到处理器的触发时，将检测得到的所述电阻R1与所述传感器之间的模拟电压信号转换为数字电压信号；
所述处理器，用于
根据得到的第一预定温度下电阻R1与传感器之间的理想数字电压信号TS_Ideal，以及实际数字电压信号TS_1，校准检测得到的第二温度下的电阻R1与传感器之间的实际数字电压信号TS_2，得到校准后的数字电压信号TS_2_Cal；并将校准后的数字电压信号TS_2_Cal与预定温度阈值电压信号进行比较；或者，根据得到的第一预定温度下电阻R1与传感器之间的理想数字电压信号TS_Ideal，以及实际数字电压信号TS_1，校准预定的温度阈值电压信号TS_th，得到校准后的预定的温度阈值电压信号TS_th_Cal；并将检测得到的第二温度下的、电阻R1与传感器之间的实际数字电压信号TS_2与校准后的温度阈值电压信号TS_th_Cal进行比较；
在根据比较结果确定所述电芯的温度超过预定温度阈值时，控制所述充电回路停止充电，其中，所述第二温度为所述电芯的温度。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，得到第一预定温度下电阻R1与传感器之间的理想数字电压信号TS_Ideal，具体包括：
从存储器中读取所述理想数字电压信号TS_Ideal，其中，所述理想数字电压信号TS_Ideal是根据下式计算得到的：
其中，Rntc_1为第一预定温度下传感器的理想阻值、R1_1为第一预定温度下电阻R1的理想阻值、V_vdd为电源电压VDD的大小，N为模数转换器ADC的位数。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，根据得到的第一预定温度下电阻R1与传感器之间的理想数字电压信号TS_Ideal，以及实际数字电压信号TS_1，校准第二温度下的电阻R1与传感器之间的实际数字电压信号TS_2，得到校准后的数字电压信号TS_2_Cal，具体包括：
根据下式确定校准后的数字电压信号TS_2_Cal：
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4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，根据得到的第一预定温度下电阻R1与传感器之间的理想数字电压信号TS_Ideal，以及实际数字电压信号TS_1，校准预定的温度阈值电压信号TS_th，得到校准后的预定的温度阈值电压信号TS_th_Cal，具体包括：
根据下式确定校准后的预定的温度阈值电压信号TS_th_Cal：
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5.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，还包括：
所述存储器，连接至所述处理器，用于存储所述第一预定温度下的所述电阻R1与传感器之间的理想数字电压信号TS_Ideal、以及在所述第一预定温度下检测得到的电阻R1与传感器之间的实际数字电压信号TS_1。
6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，在所述第一预定温度下得到电阻R1与传感器之间的实际数字电压信号TS_1，具体包括：
在第一预定温度下，向所述处理器输入第一触发信号，触发所述处理器使能所述模数转换器ADC；
所述模数转换器ADC读取在所述第一预定温度下，所述电阻R1与传感器之间的实际模拟电压信号，并将所述实际模拟电压信号转换为实际数字电压信号TS_1。
7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，得到第二温度下的电阻R1与传感器之间的实际数字电压信号TS_2，具体包括：
向所述处理器输入第二触发信号，触发所述处理器每隔预定时间使能所述模数转换器ADC；
所述模数转换器ADC每隔预定时间间隔，读取在各第二温度下，所述电阻R1与传感器之间的实际模拟电压信号，并将各所述实际模拟电压信号转换为相应的实际数字电压信号TS_2。
8.根据权利要求6或7所述的电路，其特征在于，所述第一触发信号为高电平，所述第二触发信号为低电平；或者所述第一触发信号为低电平，所述第二触发信号为高电平。
9.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述传感器为负温度系数电阻，在所述校准后的数字电压信号TS_2_Cal小于所述预定温度阈值电压时，或者，在所述数字电压信号TS_2小于所述校准后的温度阈值电压时，确定所述电芯的温度超过预定温度阈值。
10.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，控制所述充电回路停止充电，具体包括：
所述处理器将禁止充电信号ChgOFF设置为高电平。
11.一种电池，其特征在于，包括：
电芯，以及
如权1-10中任一项所述的充电电路。
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2017
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