CN116315184A - 电池、电路板、电子设备、以及电池充电方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种电池、电路板、电子设备、以及电池充电方法,涉及电子领域,能够解决电子设备在拆解后电池重新安装回电子设备的情况下,电子设备对电池充电会降低新电池的充电效果或存在损坏旧电池的风险的问题。该电池包括电芯和保护板。保护板包括状态特征电路。状态特征电路与电芯的正极耦接,还用于与电路板耦接。状态特征电路被配置为:基于电芯的正极提供的正极信号,在处于第一状态的情况下向电路板输出第一状态特征信号,或者在处于第二状态的情况下向电路板输出第二状态特征信号。状态特征电路还被配置为:在处于第一状态且获取到状态切换信号端提供的状态切换信号的情况下,从第一状态切换至第二状态。
Description
技术领域
本申请实施例涉及电子领域,尤其涉及一种电池、电路板、电子设备、以及电池充电方法。
背景技术
为了便于用户能够随时随地的使用电子设备,电子设备通常具有用于为电子设备的运行提供电能的电池。电子设备上的电池通常为可充电电池,可充电电池在经过多次充放电之后内阻会增加,因此为了充电安全对充电次数较多的电池进行充电时会降低充电电流和充电电压。
在电子设备出现零部件故障进行维修的过程中,需要先将电子设备内的电池拆解下来,利用新的零部件替换故障的零部件,之后再将电池重新安装回电子设备。其中,安装回电子设备的电池可能是之前的旧电池,也可能是新换的新电池。
若利用针对旧电池的充电策略对新电池充电,会降低新电池的充电效果;若利用针对新电池的充电策略对旧电池充电,会存在损坏旧电池的风险。
因此,亟需一种能够识别电池新旧状态的电池充电方法。
发明内容
本申请实施例提供一种电池、电路板、电子设备、以及电池充电方法,用于解决电子设备在拆解后电池重新安装回电子设备的情况下,电子设备对电池充电会降低新电池的充电效果或存在损坏旧电池的风险的问题。
为达到上述目的,本申请的实施例采用如下技术方案:
第一方面,提供了一种电池。该电池包括电芯和保护板。保护板可以包括板对板连接器。电芯可以通过板对板连接器与电路板进行耦接,实现电池与电路板之间的信号传输。板对板连接器可以包括多个通信引脚。电池可以利用其中部分或全部的通信引脚与电路板进行通信。多个通信引脚可以包括身份认证引脚、温度检测引脚、输入输出引脚和测试引脚。
保护板包括状态特征电路。状态特征电路与电芯的正极耦接,还用于与电路板耦接。状态特征电路处于第一状态或第二状态,状态特征电路被配置为:基于电芯的正极提供的正极信号,在处于第一状态的情况下向电路板输出第一状态特征信号,或者在处于第二状态的情况下向电路板输出第二状态特征信号。状态特征电路还用于与状态切换信号端耦接。状态特征电路还被配置为:在处于第一状态且获取到状态切换信号端提供的状态切换信号的情况下,从第一状态切换至第二状态。
状态特征电路用于表示电池的新旧状态。示例性地,状态特征电路处于第一状态表示电池当前是新电池,状态特征电路处于第二状态表示电池当前是旧电池。
示例性地,状态特征电路处于第一状态时,状态特征电路基于电芯的正极提供的正极信号输出第一状态特征信号;状态特征电路处于第二状态时,状态特征电路基于电芯的正极提供的正极信号输出第二状态特征信号。
电路板接收到状态特征信号之后,识别状态特征信号是第一状态特征信号还是第二状态特征信号。电路板识别出状态特征信号是第一状态特征信号,确认电池是新电池。电路板识别出状态特征信号是第二状态特征信号,确认电池是旧电池。
在电子设备的开机过程中,状态切换信号端可以在状态特征电路输出状态特征信号之后再输出状态切换信号。
保护板可以包括状态切换信号端,这样状态特征电路在保护板上直接与状态切换信号端耦接。或者,电池可以不包括状态切换信号端,而是电路板包括状态切换信号端。状态特征电路通过通信引脚与状态切换信号端耦接。
处于第一状态的状态特征电路在接收到状态切换信号端提供的状态切换信号的情况下,会从第一状态切换至第二状态。处于第二状态的状态特征电路在接收到状态切换信号端提供的状态切换信号的情况下,会保持现在第一状态。状态特征电路不可以从第二状态切换至第一状态。可以理解地,状态特征电路状态切换的动作不可逆。
这样,电池能够通过状态特征电路不同的状态输出不同的状态特征信号,电子设备上的电路板能够识别电池提供的状态特征信号,确定电池是新电池还是旧电池。便于电子设备为电池充电匹配准确地充电策略。
在第一方面的一种可能的实现方式中,状态特征电路包括熔断器。
示例性地,熔断器的第一状态为熔断前的电路导通状态,熔断器的第二状态为熔断后的电路切断状态。熔断器在第一状态下输出与电芯正极提供的正极信号电压大致相等的第一状态特征信号;熔断器在第二状态下输出零电压的第二状态特征信号。
在另一些实现方式中,状态特征电路也可以包括具有与熔断器相同作用的金属丝线,金属丝线在电流较大的情况下会烧断,产生于熔断器熔断相同的作用,此处不作限定。
熔断器具有熔断后不可逆的特点,符合状态特征电路的特点,且成本低、采购难度小。
在第一方面的一种可能的实现方式中,保护板可以包括第一电阻,电路板可以包括第二电阻。第一电阻的一端可以与状态特征电路耦接,第一电阻的另一端可以与身份认证引脚耦接,第二电阻的一端与身份认证引脚耦接,第二电阻的另一端与电路板上的接地端耦接。可以理解地,第一电阻和第二电阻相互耦接,且串联于状态特征电路324与电路板上的接地端之间。
第一电阻和第二电阻共同组成一个分压电路,用于对状态特征电路输出的电压进行分压。检测电路可以与第二电阻的一端耦接,从而获取对状态特征电路输出的信号分压后的状态特征信号。
这样,在检测电路的电压检测范围小于状态特征电路输出的信号的电压值的情况下,原本无法获取状态特征信号的检测电路能够获取分压后的电压值较小的状态特征信号,电路板的检测电路也能够基于分压后的特征信号进行电池新旧状态的判断。
在第一方面的另一种可能的实现方式中,保护板还包括状态切换电路。状态切换电路与状态特征电路、以及电芯的负极或接地端耦接。状态切换电路还用于与电路板耦接。状态切换电路包括状态切换信号端,状态切换电路被配置为:在接收到电路板提供的调节信号的情况下,利用状态切换信号端输出状态切换信号。
状态切换电路与状态特征电路和电芯的负极耦接。可以理解地,状态特征电路和状态切换电路相互耦接,且共同串联于电芯的正极和电芯的负极之间。
状态切换电路可以通过状态切换信号端输出状态切换信号,控制状态特征电路发生状态切换;或者,状态切换电路可以通过状态切换信号端不输出状态切换信号,控制状态特征电路保持状态。示例性地,状态切换电路通过状态切换信号端输出状态切换信号,控制状态特征电路从第一状态切换至第二状态;或者,状态切换电路通过状态切换信号端不输出状态切换信号,控制状态特征电路保持在第一状态。
这样,新电池在电子设备开机过程中供电,处于第一状态的状态特征电路在状态切换信号的控制下,从第一状态切换至第二状态,使得电池从新电池变为旧电池。
在第一方面的另一种可能的实现方式中,状态切换电路包括一个晶体管。晶体管的控制极用于与电路板耦接,晶体管的第一极与状态特征电路耦接,晶体管的第二极与电芯的负极或接地端耦接。
状态切换电路可以包括第五晶体管。第五晶体管的控制极可以通过板对板连接器的通信引脚与电路板耦接,第五晶体管的第一极可以与状态特征电路耦接,第五晶体管的第二极可以与电芯的负极(或接地端)耦接。
第五晶体管的控制极在未接收到调节信号端提供的调节信号的情况下,第五晶体管处于截止状态,第五晶体管的第一极与第五晶体管的第二极之间断开,使得状态特征电路与电芯的负极(或接地端)之间隔断。这样,处于第一状态的状态特征电路可以在第五晶体管的控制下,保持在第一状态。
第五晶体管的控制极在接收到调节信号端提供的调节信号的情况下,第五晶体管处于导通状态,第五晶体管的第一极与第五晶体管的第二极之间导通,使得状态特征电路与电芯的负极(或接地端)之间导通,将电芯的负极提供的负极信号(或接地端提供的接地信号)作为状态切换信号。这样,处于第一状态的状态特征电路在第五晶体管的控制下,可以从第一状态切换至第二状态。
在第一方面的另一种可能的实现方式中,保护板还包括身份特征电路。身份特征电路与电芯的负极或接地端耦接,身份特征电路还用于与电路板耦接。身份特征电路被配置为:在接收到电路板提供的验证信号的情况下,输出身份信号。
身份特征电路通过对电路板提供独一无二的身份信号,能够使得电路板接收到身份信号之后,确定当前电池提供的身份信号是否与电子设备之前装配的电池的历史身份信号是否相同。若当前电池提供的身份信号与历史身份信号相同,可以认为当前电池是电子设备拆解之前装配的电池;若当前电池提供的身份信号与历史身份信号不同,可以认为当前电池不是电子设备拆解之前装配的电池。
在保护板同时包括状态特征电路和身份特征电路的场景中,身份特征电路通过板对板连接器上的身份认证引脚与电路板耦接的情况下,状态特征电路可以不通过身份认证引脚与电路板耦接,而是通过板对板连接器上的其他通信引脚与电路板的检测电路耦接。
可以理解地,状态特征电路和身份特征电路不共用同一个通信引脚。在状态特征电路和身份特征电路不共用同一个通信引脚的情况下,电路板可以先利用状态特征电路提供的状态特征信号确定电池的新旧状态,再利用身份特征电路提供的身份信号确定电池是否是电子设备之前装配的电池。电路板也可以先利用身份特征电路提供的身份信号确定电池是否是电子设备之前装配的电池,再利用状态特征电路提供的状态特征信号确定电池的新旧状态。电路板还可以利用状态特征电路提供的状态特征信号确定电池的新旧状态,同时利用身份特征电路提供的身份信号确定电池是否是电子设备之前装配的电池。
电路板在接收到身份特征电路提供的身份信号的情况下,比较身份信号和历史身份信号,得出身份信号与历史身份信号相同或不同。在身份信号与历史身份信号相同的情况下,确定电子设备拆解后重新装回的电池是之前使用的电池;在身份信号与历史身份信号不同的情况下,确定电子设备拆解后重新装回的电池是新更换的电池。
这样,身份特征电路通过向电路板提供身份信号,能够便于电子设备了解在电子设备拆解后重新装回的旧电池是是否是之前使用的电池,从而便于电子设备确定电池的充电次数,使得电子设备能够匹配更准确的充电策略。
在第一方面的另一种可能的实现方式中,身份特征电路包括电阻器。电阻器的一端用于与电路板耦接,电阻器的另一端与电芯的负极或接地端耦接。
身份特征电路可以包括第六电阻。第六电阻的一端与电芯的负极耦接,第六电阻的另一端与连接器的通信引脚耦接。示例性地,第六电阻的另一端与板对板连接器上的身份认证引脚耦接。
电路板通过向第六电阻提供验证信号,使得第六电阻的另一端具有较高的电压,将该电压信号作为身份信号通过身份认证引脚输出给身份验证电路,使得身份验证电路基于该身份信号确定电池的身份信号。
在第一方面的另一种可能的实现方式中,身份特征电路串联于状态特征电路与电路板之间。身份特征电路和状态特征电路共用同一通信引脚与电路板耦接。
在状态特征电路和身份特征电路共用身份认证引脚的情况下,上述分压电路中的第一电阻的连接关系,与第六电阻的连接关系相同。因此,第六电阻可以复用为第一电阻。
在状态特征电路输出状态特征信号并通过身份认证引脚传递到电路板的检测电路的阶段,第六电阻和第二电阻共同组成分压电路,向电路板的检测电路提供分压后状态特征信号。在身份特征电路输出身份信号并通过身份认证引脚传递到电路板的身份验证电路的阶段,第六电阻向电路板输出身份信号。
通过将第六电阻复用为第一电阻,能够节省保护板中电阻的数量和占用的布局空间,同时降低电池的成本。
在第一方面的另一种可能的实现方式中,电池包括状态切换电路。身份特征电路与状态特征电路耦接。状态切换电路还被配置为:在接收到电路板提供的调节信号的情况下,形成身份特征电路与电芯的负极或接地端之间的通路。
状态切换电路也可以串联于身份特征电路和电芯的负极之间。
在电路板上的调节信号端输出调节信号且状态切换电路接收到调节信号的情况下,身份特征电路和电芯的负极(或接地端)之间导通,从而身份特征电路能够向身份验证电路输出身份信号。在电路板上的调节信号端未输出调节信号和/或状态切换电路未接收到调节信号的情况下,身份特征电路和电芯的负极(或接地端)之间断开,从而身份特征电路无法向身份验证电路输出身份信号。
因为状态切换电路接收到调节信号的情况下,状态特征电路会切换到第二状态,因此可以确保身份特征电路输出身份信号是在状态特征电路处于第二状态的情况下发生的。状态特征电路处于第二状态时,电芯的正极与身份特征电路和身份认证引脚断开,这样能够防止电芯的正极提供的正极信号会影响身份特征电路响应于验证信号而输出的身份信号的精度,从而提升电路板对电池身份检测的准确性。
第二方面,本申请提供一种电路板。该电路板包括检测电路、处理芯片和充电电路。检测电路用于与电池耦接。检测电路被配置为:获取电池提供的状态特征信号,并输出表示状态特征信号为第一状态特征信号或第二状态特征信号的第一检测结果。处理芯片与检测电路耦接。处理芯片被配置:在接收到表示状态特征信号为第一状态特征信号的第一检测结果的情况下输出第一充电策略,或在接收到表示状态特征信号为第二状态特征信号的第一检测结果的情况下输出第二充电策略。第一充电策略对应的充电电压大于第二充电策略对应的充电电压。和/或,第一充电策略对应的充电电流大于第二充电策略对应的充电电流。充电电路处理芯片耦接,还用于与电池耦接。充电电路被配置为:在接收到处理芯片提供的第一充电策略的情况下,基于第一充电策略对电池进行充电;或者,在接收到处理芯片提供的第二充电策略的情况下,基于第二充电策略对电池进行充电。
检测电路可以与板对板连接器上传递状态特征信号的通信引脚耦接。示例性地,检测电路与板对板连接器上的身份认证引脚耦接。检测电路可以采用模拟信号转换为数字信号检测的方式对电池的状态特征电路提供的状态特征信号进行检测。
示例性地,检测电路获取到状态特征电路提供的状态特征信号后,对状态特征信号进行模数转换,得到状态特征信号的电压值(数字信号)。并将状态特征信号的电压值与预设电压门限值进行比较,确定状态特征信号为第一状态特征信号或第二状态特征信号,从而得出第一检测结果。
处理芯片可以是电子设备主板上的系统级芯片。可以理解地,电路板可以是电子设备的主板。
处理芯片可以获取到检测电路提供的第一检测结果,从而通过该第一检测结果确定电池的新旧状态。示例性地,处理芯片获取到表示状态特征信号为第一状态特征信号的第一检测结果的情况下,处理芯片确定电池为新电池;处理芯片获取到表示状态特征信号为第二状态特征信号的第一检测结果的情况下,处理芯片确定电池为旧电池。
处理芯片在确定电池为新电池的情况下,可以认为电池的充放电循环次数为0次,进而匹配对应充放电循环次数为0次的第一充电策略。处理芯片在确定电池为旧电池的情况下,可以认为电池的充放电循环次数为多次,进而匹配对应充放电循环次数为多次的第二充电策略。
充电电路与电池耦接。在充电器插入电子设备的情况下,充电电路还与充电器耦接。充电器能够将市电转换为初始充电电压和初始充电电流,并将初始充电电压和初始充电电流提供给充电电路。充电电路可以对初始充电电压和初始充电电流进行处理之后,将充电电压和充电电流提供给电池,实现对电池的充电。
充电电路在接收到处理芯片提供的第一充电策略的情况下,可以对初始充电电压进行处理得到符合第一充电策略的第一充电电压;同时,还可以对初始充电电流进行处理得到符合第一充电策略的第一充电电流。由充电电路将第一充电电压和第一充电电流提供给电池,以对电池进行充电。
充电电路在接收到处理芯片提供的第二充电策略的情况下,可以对初始充电电压进行处理得到符合第二充电策略的第二充电电压;同时,还可以对初始充电电流进行处理得到符合第二充电策略的第二充电电流。由充电电路将第二充电电压和第二充电电流提供给电池,以对电池进行充电。
在第二方面的另一种可能的实现方式中,电路板还包括调节信号端。调节信号端用于与电池耦接;调节信号端被配置为:向电池输出调节信号。
电路板还可以包括调节信号端。调节信号端用于在检测电路接收到电池提供的状态特征信号之后,输出调节信号。
在状态切换电路获取到调节信号端提供的调节信号的情况下,状态切换电路可以基于电芯的负极提供的负极信号得到状态切换信号,并通过状态切换信号端输出状态切换信号。
在第二方面的另一种可能的实现方式中,电路板还包括状态切换电路。状态切换电路分别与电池、接地端和调节信号端耦接。状态切换电路包括状态切换信号端,状态切换电路被配置为:在接收到调节信号端提供的调节信号的情况下,基于接地端提供的接地信号得到状态切换信号,并利用状态切换信号端向电池输出状态切换信号。
状态切换电路与电路板上的接地端和调节信号端耦接。示例性地,状态切换电路可以通过电路板上的两根信号走线与接地端和调节信号端耦接。
状态切换电路还与电池耦接。示例性地,状态切换电路可以通过电池的板对板连接器上的输入输出引脚与电池上的状态特征电路耦接。
调节信号端在输出调节信号的情况下,状态切换电路接收该调节信号,并连通电路板上的接地端和电池上的状态特征电路,接地端提供的接地信号作为状态切换信号,并通过状态切换信号端向状态特征电路提供状态切换信号。
电路板上的状态切换电路与电池上的状态切换电路功能相同,仅连接关系有区别,此处不再赘述。
在第二方面的另一种可能的实现方式中,电路板还包括身份验证电路。身份验证电路与电源信号端和控制信号端耦接、以及用于与电池耦接。身份验证电路被配置为:在接收到控制信号端提供的控制信号的情况下,基于电源信号端提供的电源信号向电池输出验证信号。身份验证电路还被配置为:获取电池响应于验证信号提供的身份信号,并输出表示身份信号与历史身份信号相同或不同的第二检测结果。
处理芯片还与身份验证电路耦接。处理芯片还被配置为:在接收到表示身份信号与历史身份信号相同的第二检测结果情况下,输出匹配历史身份信号对应的充电次数的第二充电策略。
状态特征电路和身份特征电路不共用同一个通信引脚的情况下,电路板上检测电路和身份验证电路可以分别与两个通信引脚耦接。状态特征电路和身份特征电路共用同一个通信引脚的情况下,电路板上检测电路和身份验证电路可以共同与同一个通信引脚耦接。
身份验证电路可以与电池耦接。示例性地,电路板上的身份验证电路可以通过电池的板对板连接器的身份认证引脚与电池的身份特征电路耦接。
身份验证电路可以与电源信号端耦接。又由于身份验证电路与身份特征电路耦接,身份特征电路与电芯的负极(或接地端)耦接。可以理解地,身份验证电路与身份特征电路耦接,且身份验证电路和身份特征电路串联于电源信号端和电芯的负极(或接地端)之间。
身份验证电路可以在接收到控制信号端提供的控制信号的情况下,连通电源信号端和电池的身份特征电路,将电源信号端提供的电源信号作为验证信号提供给身份特征电路。身份特征电路在接收到验证信号的情况下,身份特征电路相当于串联于电源信号端和电芯的负极(或接地端)之间,身份特征电路上的电压作为身份信号从而通过板对板连接器提供给电路板上的身份验证电路。
身份验证电路在接收到身份特征电路提供的身份信号的情况下,比较身份信号和历史身份信号,得出身份信号与历史身份信号相同或不同的第二检测结果。身份验证电路在得出第二检测结果后,可以将第二检测结果输出给处理芯片。
这样,身份验证电路能够通过电池提供的身份信号,使得电子设备了解在电子设备拆解后重新装回的旧电池是是否是之前使用的电池,从而便于电子设备确定电池的充电次数,使得电子设备能够匹配更准确的充电策略。
在第二方面的另一种可能的实现方式中,身份验证电路包括触发子电路和检测子电路。触发子电路与电源信号端和控制信号端耦接、以及用于与电池耦接。触发子电路被配置为:在接收到控制信号端提供的控制信号的情况下,基于电源信号端提供的电源信号向电池输出验证信号。检测子电路与处理芯片耦接,还用于与电池耦接;检测子电路被配置为:获取电池响应于验证信号提供的身份信号,并向处理芯片输出表示身份信号与历史身份信号相同或不同的第二检测结果。
触发子电路可以在电路板分别与电源信号端和控制信号端耦接。触发子电路还可以通过电池的板对板连接器的身份认证引脚与电池的身份特征电路耦接。
触发子电路在未接收到控制信号端提供的控制信号的情况下,触发子电路可以不输出验证信号。因此,电池的身份特征电路也不提供身份信号。
触发子电路在接收到控制信号端提供的控制信号的情况下,触发子电路可以基于电源信号端提供的电源信号输出验证信号。因此,电池的身份特征电路可以响应于验证信号而通过电池的板对板连接器的身份认证引脚向电路板提供身份信号。
检测子电路可以与电池的板对板连接器的身份认证引脚耦接。检测子电路可以在身份认证引脚处获取到电池提供的身份信号。
检测子电路可以存储有历史身份信号。历史身份信号是指电子设备之前安装的电池的身份信号,可以理解地,历史身份信号是检测子电路之前获取到的电池的身份信号。
检测子电路通过对身份信号和历史身份信号进行比较,可以得到身份信号与历史身份信号相同或不同的第二检测结果。身份信号与历史身份信号相同,可以表示电子设备拆解后重新安装的电池是电子设备之前使用过的电池;身份信号与历史身份信号不同,可以表示电子设备拆解后重新安装的电池不是电子设备之前使用过的电池。
检测子电路可以与处理芯片耦接,向处理芯片提供表示身份信号与历史身份信号相同或不同的第二检测结果。处理芯片接收到第二检测结果之后,确定电子设备拆解后重新安装的电池是拆解前电子设备使用过的电池或者是新换的电池。
在第二方面的另一种可能的实现方式中,身份验证电路中的检测子电路复用为检测电路。
在电池的状态特征电路和身份特征电路共用电池的板对板连接器的身份认证引脚的情况下,检测子电路和检测电路均与电池的板对板连接器上的身份认证引脚、以处理芯片耦接。因此,身份验证电路中的检测子电路可以复用为检测电路。
示例性地,在状态特征电路先输出特征信号并通过身份认证引脚传递到电路板的检测电路的情况下,检测子电路获取电池提供的特征信号并得出特征信号为第一特征信号或第二特征信号的第一检测结果,将第一检测结果输出给处理芯片。之后,身份特征电路再输出身份信号并通过身份认证引脚传递到电路板的身份验证电路的情况下,检测子电路获取电池提供的身份信号并得出身份信号与历史身份信号相同或不同的第二检测结果,将第二检测结果输出给处理芯片。
在第二方面的另一种可能的实现方式中,触发子电路包括一个晶体管和一个电阻器。晶体管的控制极与控制信号端耦接,晶体管的第一极与电源信号端耦接,晶体管的第二极用于与电池耦接。电阻器串联于晶体管的第一极与电源信号端之间,或者电阻器串联于晶体管的第二极与电池之间。
触发子电可以包括第六晶体管和第七电阻。
第六晶体管的控制极与控制信号端耦接,第六晶体管的第一极与电源信号端耦接,第六晶体管的第二极可以与板对板连接器上的身份认证信号耦接。
第七电阻可以串联于第六晶体管的第二极与板对板连接器上的身份认证信号之间;或者,第七电阻可以串联于第六晶体管的第一极与电源信号端之间。
在第六晶体管的控制极接未收到控制信号端提供的控制信号的情况下,第六晶体管的第一极和第六晶体管的第二极之间断开,使得电源信号端与板对板连接器上的身份认证信号之间隔断,身份特征电路的第六电阻不接收验证信号。
在第六晶体管的控制极接收到控制信号端提供的控制信号的情况下,第六晶体管的第一极和第六晶体管的第二极之间导通,使得电源信号端与板对板连接器上的身份认证信号之间导通,将电源信号端提供的电源信号作为验证信号。
身份特征电路的第六电阻接收到验证信号的情况下,第六电阻和第七电阻共同串联于电源信号端和电芯的负极之间。检测子电路可以获取电源信号端提供的电源信号的电压在第六电阻和第七电阻之间的分压作为身份信号。
第三方面,本申请提供一种电子设备。该电子设备包括电池、电路板和壳体。电池可以是上述第一方面任一实现方式中的电池。电路板可以是上述第二方面任一实现方式中的电路板。电池和/或电路板位于壳体内。
由于电子设备包括上述第一方面任一实现方式中的电池,因此电子设备可以具有上述第一方面任一实现方式中的电池所具备的有益效果。类似地,由于电子设备包括上述第二方面任一实现方式中的电路板,因此电子设备可以具有上述第二方面任一实现方式中的电路板所具备的有益效果。
第四方面,本申请提供一种电池充电方法。应用于如第三方面的电子设备。电池充电方法,包括:检测电路获取电池提供的状态特征信号,并输出表示状态特征信号为第一状态特征信号或第二状态特征信号的第一检测结果。处理芯片接收到表示状态特征信号为第一状态特征信号的第一检测结果的情况下输出第一充电策略,或处理芯片接收到表示状态特征信号为第二状态特征信号的第一检测结果的情况下输出第二充电策略。第一充电策略对应的充电电压大于第二充电策略对应的充电电压,和/或,第一充电策略对应的充电电流大于第二充电策略对应的充电电流。充电电路在接收到第一充电策略的情况下,基于第一充电策略对电池进行充电;或者,充电电路在接收到第二充电策略的情况下,基于第二充电策略对电池进行充电。
检测电路获取到状态特征电路提供的状态特征信号后,将状态特征信号的电压值与预设电压门限值进行比较,确定状态特征信号为第一状态特征信号或第二状态特征信号,从而得出第一检测结果。
处理芯片可以获取到检测电路提供的第一检测结果,从而通过该第一检测结果确定电池的新旧状态。之前已经详细说明,这里不再赘述。
处理芯片在确定电池为新电池的情况下,可以认为电池的充放电循环次数为0次,进而匹配对应充放电循环次数为0次的第一充电策略。处理芯片在确定电池为旧电池的情况下,可以认为电池的充放电循环次数为多次,进而匹配对应充放电循环次数为多次的第二充电策略。
充电电路在接收到处理芯片提供的第一充电策略的情况下,得到符合第一充电策略的第一充电电压和第一充电电流,由充电电路将第一充电电压和第一充电电流提供给电池,以对电池进行充电。充电电路在接收到处理芯片提供的第二充电策略的情况下,得到符合第二充电策略的第二充电电压和第二充电电流,由充电电路将第二充电电压和第二充电电流提供给电池,以对电池进行充电。
这样,在电子设备拆解后装入新电池的情况下,电子设备能够识别出新电池并采用第一充电策略对新电池进行充电,从而能够提升对新电池的充电效果,提高用户的充电体验。在电子设备拆解后装入旧电池的情况下,电子设备能够识别出旧电池并采用第二充电策略对新电池进行充电,能够保护旧电池充电的安全性,同时延长电池的使用寿命。
在第四方面的另一种可能的实现方式中,电子设备包括状态切换信号端。电池充电方法还包括:在检测电路获取到电池提供的状态特征信号之后,状态切换信号端输出状态切换信号,电池的状态特征电路从第一状态切换至第二状态或者保持第二状态。
本文中的状态切换信号,是指能够使状态特征电路从第一状态切换至第二状态的信号。状态切换信号可以取决于状态特征电路的状态切换的具体原因(物理结构改变、化学性质改变还是其他原因改变)而定,本申请的实施例对此不作限定。
这样,新电池在电子设备开机过程中,利用状态切换信号端输出状态切换信号,能够使得新电池切换为旧电池。
需要说明的是,电路板的处理芯片以电子设备开机过程中第一次获取到的第一检测结果确定电池为新电池或旧电池,进而确定对电池的充电策略。不会因为新电池在电子设备开机过程中切换为旧电池,而改变对电池的充电策略。
在第四方面的另一种可能的实现方式中,电子设备包括身份验证电路。在检测电路输出表示状态特征信号为第二状态特征信号的第一检测结果之后,方法还包括:身份验证电路向电池输出验证信号。身份验证电路获取电池响应于验证信号提供的身份信号,并输出表示身份信号与历史身份信号相同或不同的第二检测结果。在第二检测结果表示身份信号与历史身份信号相同的情况下,处理芯片接收到表示状态特征信号为第二状态特征信号的第一检测结果的情况下输出第二充电策略,包括:处理芯片输出第二充电策略,第二充电策略匹配历史身份信号对应的充电次数。
身份验证电路在接收到控制信号端提供的控制信号的情况下,身份验证电路可以输出验证信号。电池的身份特征电路可以响应于验证信号向电路板提供身份信号。身份验证电路可以在身份认证引脚处获取到电池提供的身份信号。
身份验证电路可以存储有历史身份信号。身份验证电路通过对身份信号和历史身份信号进行比较,可以得到身份信号与历史身份信号相同或不同的第二检测结果。身份信号与历史身份信号相同,可以表示电子设备拆解后重新安装的电池是电子设备之前使用过的电池;身份信号与历史身份信号不同,可以表示电子设备拆解后重新安装的电池不是电子设备之前使用过的电池。
处理芯片接收到第二检测结果之后,确定电子设备拆解后重新安装的电池是拆解前电子设备使用过的电池或者是新换的电池。
处理芯片在接收到的第一检测结果表示电池为旧电池的情况下,电子设备可以基于接收的第二检测结果,识别电子设备拆解后重新安装的电池是否是电子设备之前使用的电池。若电子设备拆解后重新安装的电池不是电子设备之前使用的电池,处理芯片不能准确确定电池的充电次数,这时处理芯片可以采用预先设定的充电次数为电池匹配第二充电策略,并将第二充电策略输出给充电电路。若电子设备拆解后重新安装的电池是电子设备之前使用的电池,处理芯片内部可以存储有之前使用的电池在电子设备上的充电次数。处理芯片能够准确确定电池的充电次数,从而为电池匹配更准确地第二充电策略,并将第二充电策略输出给充电电路。
这样,在电子设备未更换主板且未更换电池的情况下,能够精确地为电池匹配合适的第二充电策略,进一步避免旧电池充电损坏的风险同时提升电池充电的效率。
附图说明
图1为本申请的一些实施例提供的一种电子设备拆解后的结构示意图;
图2为本申请的一些实施例中电池的结构示意图;
图3为本申请的一些实施例提供的电子设备与充电器的连接示意图;
图4为本申请的一些实施例提供的电池和电路板的结构示意图;
图5为本申请的一些实施例提供的电池充电方法的信号走向示意图;
图6为本申请的另一些实施例提供的电池和电路板的结构示意图;
图7为本申请的另一些实施例提供的电池充电方法的信号走向示意图;
图8为图6所示的电池和电路板的另一种结构示意图;
图9为本申请的另一些实施例提供的电池和电路板的结构示意图;
图10为图9所示的电池和电路板的另一种结构示意图;
图11为本申请的另一些实施例提供的电池和电路板的结构示意图;
图12为图11所示的电池和电路板的另一种结构示意图;
图13为本申请的另一些实施例提供的电池和电路板的结构示意图;
图14为本申请的另一些实施例提供的电池和电路板的结构示意图;
图15为本申请的另一些实施例提供的电池和电路板的结构示意图;
图16为本申请的另一些实施例提供的电池和电路板的结构示意图;
图17为本申请的另一些实施例提供的电池充电方法的信号走向示意图;
图18为图15所示的电池和电路板的另一种结构示意图;
图19为在图18所示的电池和电路板中实现电池充电方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。
以下,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
此外,本申请中,“上”、“下”、“左”、“右”等方位术语可以包括但不限于相对附图中的部件示意置放的方位来定义的,应当理解到,这些方向性术语可以是相对的概念,它们用于相对于的描述和澄清,其可以根据附图中部件附图所放置的方位的变化而相应地发生变化。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,术语“连接”应做广义理解,例如,“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。此外,术语“耦接”可以是实现信号传输的电性连接的方式。
本申请中,所采用的各晶体管的控制极为晶体管的栅极,第一极为晶体管的源极和漏极中一者,第二极为晶体管的源极和漏极中另一者。由于晶体管的源极、漏极在结构上可以是对称的,所以其源极、漏极在结构上可以是没有区别的,也就是说,本公开的实施例中的晶体管的第一极和第二极在结构上可以是没有区别的。示例性地,在晶体管为P型晶体管的情况下,晶体管的第一极为源极,第二极为漏极;示例性地,在晶体管为N型晶体管的情况下,晶体管的第一极为漏极,第二极为源极。
如本文所使用的那样,“约”、“大致”或“近似”包括所阐述的值以及处于特定值的可接受偏差范围内的平均值,其中所述可接受偏差范围如由本领域普通技术人员考虑到正在讨论的测量以及与特定量的测量相关的误差(即,测量系统的局限性)所确定。
在电子设备出现零部件故障进行维修的过程中,需要先打开壳体将电子设备内的电池拆解下来,利用新的零部件替换故障的零部件,之后再将电池重新安装回电子设备。在这个拆解并重新安装的过程中,可能存在更换电池的情况,也可能存在更换电路板的情况。
在电池和电路板均未更换、以及在电池未更换且电路板更换为新电路板的情况下,由于电路板无法识别电池是之前的旧电池,而可能采用针对新电池的充电策略对旧电池进行充电,这样会存在损坏旧电池的风险。
在电池更换为新电池且电路板未更换、以及电池更换为新电池且电路板更换为新电路板的情况下,由于电路板无法识别电池是新电池,而可能采用针对旧电池的充电策略对新电池进行充电,这样会降低新电池的充电效果。
需要说明的是,本文中电池是新电池,是指出厂后全新的从未向电子设备供过电的电池。相应地,本文中电池是旧电池,是指向电子设备完成过至少一次供电的电池。可以理解地,在新电池装入电子设备,电子设备完成开机之后新电池就变成了旧电池。
基于此,本申请的实施例提供一种电池、电路板、电子设备、以及电池的充电方法,以克服上述因无法识别电池的新旧状态而可能导致损坏旧电池降低新电池充电效果的技术问题。
图1为本申请的实施例提供的一种电子设备拆解后的结构示意图。
如图1所示,本申请的实施例提供一种电子设备1。示例性地,上述电子设备1包括但不限于具有可充电电池的便携式电子设备,例如膝上型计算机、移动电话、智能手机、平板电脑、智能车载设备、导航仪、运动相机、智能家电、人工智能设备、穿戴式设备、或虚拟现实/增强现实/混合现实设备等。又示例性地,上述电子设备1包括但不限于具有可充电电池的交通工具,例如电动汽车、电动自行车、助力自行车、电动轮椅等。为了便于理解,之后均是以电子设备1包括手机的场景为例进行说明。
电子设备1包括壳体10、电路板20和电池30。壳体10内部具有容纳空间,电路板20和电池30可以收容于容纳空间内。电池30可以与电路板20耦接,为电路板20提供电能,以使电路板20支持电子设备1工作。示例性地,电路板20可以是电子设备1的主板。
在一些实施方式中,壳体10可以包括塑料。塑料的延展性较佳,塑料材质的壳体有利于壳体10的定型和制作,进而有利于壳体10的量产化,从而有利于电子设备1的量产化。应当注意的是,壳体10并不限于包括塑料,壳体10所包括的材质可以根据实际情况进行选择。例如,在其他的一些实施方式中,壳体10可以包括铝、铁等金属材质。以上只是对壳体10材质的举例说明,不应视为对壳体10具体材质的限定。
电池30可以是可充电电池。可充电电池包括锂离子电池、铅酸电池、镍镉电池、镍铁电池或镍氢电池,也可以包括其他合适的电池,此处不作限定。电池30的具体类型可以取决于电子设备1的具体场景,此处不作限定。
如图1所示,电池30可以包括电芯31和保护板32。电芯31包括正极和负极,保护板32可以分别与电芯31的正极和负极耦接。
电芯31可以是铝壳电芯、软包电芯(又称聚合物电芯)或圆柱电芯。电芯31为电池30的蓄电部分,用于通过充电存储电能之后,再释放电能为电子设备1提供运行所需的电能。示例性地,电芯31正极输出+5V电压信号,电芯31的负极输出0V电压信号。当然,在其他一些示例中,电芯31正极输出的电压信号的电压值也可以大于或小于5V,此处不作限定。
保护板32可以是用于保护电芯31的集成电路板。保护板32通过分别与电芯31的正极和负极耦接,能够起到防止电芯31过度充电、过度放电、传输电流过大、传输电压过大、短路、以及电池温度过高等问题的发生,避免电芯31烧毁而毁酿成事故。
图2为本申请的一些实施例中电池的结构示意图。
如图2所示,保护板32可以包括第一保护集成电路(integrated circuit,IC)321和第二保护集成电路322。保护板32还可以包括第一晶体管T1、第二晶体管T2、第三晶体管T3和第四晶体管T4。
第一保护集成电路321可以包括引脚1和引脚2。引脚1与第一晶体管T1的控制极耦接,引脚2与第二晶体管T2的控制极耦接,第一晶体管T1的第一极可以与电芯31的负极VBAT-耦接,第一晶体管T1的第二极可以与第二晶体管T2的第一极耦接。
第二保护集成电路322可以包括引脚3和引脚4。引脚3与第三晶体管T3的控制极耦接,引脚4与第四晶体管T4的控制极耦接,第三晶体管T3的第一极与第二晶体管T2的第二极耦接,第三晶体管T3的第二极与第四晶体管T4的第一极耦接,第四晶体管T4的第二极可以与保护板32的负极引脚耦接。
可以理解地,图2中第一晶体管T1至第四晶体管T4共四个晶体管在电芯31的负极VBAT-与保护板32的负极引脚之间依次串联。四个晶体管全部处于导通状态的情况下,电芯31的负极VBAT-与保护板32的负极引脚连通,从而组成电芯31充电或放电的回路;四个晶体管中任一晶体管处于截止状态的情况下,电芯31的负极VBAT-与保护板32的负极引脚断开,能够切断电芯31充电或放电的回路。
在一些实施方式中,以保护板32防止电芯31过度放电为例进行说明,电芯31通过放电回路对外接的负载进行放电时,电芯31的电压逐步降低。第一保护集成电路321实时监测电芯31的电压,当第一保护集成电路321监测到电芯31的电压下降到放电电压门限值时,认为电芯31已处于过度放电状态。这时第一保护集成电路321通过引脚1将第一晶体管T1由导通状态切换为截止状态,切断电芯31的放电回路,使得电芯31停止放电。
进一步地,第一保护集成电路321在电芯31处于过度放电状态时一直控制第一晶体管T1处于截止状态,以保持切断电芯31的放电回路。在保护板32检测到充电电压后,第一保护集成电路321通过引脚1将第一晶体管T1由截止状态切换为导通状态。这时组成电芯31的的充电回路,电芯31接收充电压电存储电能。
以上只是以防止电芯31过度放电为例进行说明,过度充电、传输电流过大、传输电压过大、短路、以及电池温度过高等原因也可以参考上述方式,或者采用其他合适的方式实现。本申请的实施例对此不作限定。
如图2所示,保护板32还可以包括板对板(board to board,BTB)连接器323。电芯31可以通过板对板连接器323与电路板20进行耦接,实现电池30与电路板20之间的信号传输。
板对板连接器323可以包括多个通信引脚。电池30可以利用其中部分或全部的通信引脚与电路板20进行通信。
示例性地,多个通信引脚可以包括身份认证引脚PIN-ID,电路板20可以利用身份认证引脚PIN-ID获取到电池30的身份信号,以识别电池30的身份。
又示例性地,多个通信引脚还可以包括温度检测引脚PIN-NTC,电路板20可以利用温度检测引脚PIN-NTC获取电池30的温度信号,实现对电池30温度的监控。
又示例性地,多个通信引脚还可以包括输入输出引脚PIN-GIPO。电路板20可以利用输入输出引脚PIN-GIPO获取电池30其他的一些信号或者向电池30提供一些信号,例如,电路板20可以利用输入输出引脚PIN-GIPO向电池30提供信号以控制电池30内部晶体管的通断,进而实现对应的功能,此处不作限定。
另外,又示例性地,多个通信引脚还可以包括测试引脚PIN-SW,测试引脚PIN-SW是用于在电池30出厂时检测电池30的各项功能(例如防止过度充电功能、防止过度放电功能等)是否正常的通信引脚。测试引脚PIN-SW通常在保护板32和电路板20之间的通信中不起作用。
图3为本申请的一些实施例提供的电子设备与充电器的连接示意图。
电子设备1中的电池30电量较低时,需要将充电器2插入电子设备1以对电池30进行充电。如图3所示,充电器2插入电子设备1后与电路板20耦接,由电路板20将电能传输至电池30以实现对电池30的充电。
电路板20可以包括充电电路(charger)25,充电电路25与电池30耦接。在充电器2插入电子设备1的情况下,充电电路25还与充电器2耦接。充电器2能够将市电转换为初始充电电压和初始充电电流,并将初始充电电压和初始充电电流提供给充电电路25。充电电路25可以对初始充电电压和初始充电电流进行处理之后,将充电电压和充电电流提供给电池30,实现对电池30的充电。
电路板20可以包括处理芯片24。处理芯片24可以是电子设备1主板上的系统级芯片(system on chip,SOC)。可以理解地,电路板20可以是电子设备1的主板。
处理芯片24可以与充电电路25耦接。处理芯片24可以向充电电路25输出不同的充电策略,以控制充电电路25基于不同的充电策略调整向电池30提供的充电电压和充电电流。
示例性地,充电电路25在接收到处理芯片24提供的第一充电策略的情况下,可以对初始充电电压进行处理得到符合第一充电策略的第一充电电压;同时,还可以对初始充电电流进行处理得到符合第一充电策略的第一充电电流。由充电电路25将第一充电电压和第一充电电流提供给电池30,以对电池30进行充电。
充电电路25在接收到处理芯片24提供的第二充电策略的情况下,可以对初始充电电压进行处理得到符合第二充电策略的第二充电电压;同时,还可以对初始充电电流进行处理得到符合第二充电策略的第二充电电流。由充电电路25将第二充电电压和第二充电电流提供给电池30,以对电池30进行充电。
另外,充电电路25与充电器2之间还可以进行通信。充电电路25可以控制充电器2输出的初始充电电压的大小、以及初始充电电流的大小。
下面将提供一些具体的产品场景,说明电池30和电路板20的具体结构,以及电子设备1如何在开机过程中识别电池30的新旧状态并对电池30进行充电。
图4为本申请的一些实施例提供的电池和电路板的结构示意图;图5为本申请的一些实施例提供的电池充电方法的信号走向示意图;图6为本申请的另一些实施例提供的电池和电路板的结构示意图;图7为本申请的另一些实施例提供的电池充电方法的信号走向示意图;图8为图6所示的电池和电路板的另一种结构示意图。
如图4所示,保护板32还可以包括状态特征电路324。状态特征电路324用于表示电池30的新旧状态。示例性地,状态特征电路324处于第一状态表示电池30当前是新电池,状态特征电路324处于第二状态表示电池30当前是旧电池。
状态特征电路324可以与电芯31的正极VBAT+耦接。在电子设备1的开机过程中,状态特征电路324在接收到电芯31的正极VBAT+提供的正极信号(例如+5V电压信号)之后,基于状态特征电路324自身所处的状态对应输出状态特征信号。
示例性地,状态特征电路324处于第一状态时,状态特征电路324基于电芯31的正极VBAT+提供的正极信号输出第一状态特征信号;状态特征电路324处于第二状态时,状态特征电路324基于电芯31的正极VBAT+提供的正极信号输出第二状态特征信号。
如图4所示,状态特征电路324输出的状态特征信号可以通过保护板32中BTB连接器323上的身份认证引脚PIN-ID传输至电路板20。在此基础上,电路板20能够通过身份认证引脚PIN-ID获取到状态特征电路324输出的状态特征信号。
当然,状态特征电路324输出的状态特征信号也可以通过BTB连接器323收到其他通信引脚传输至电路板20,对应的电路板20能够通过其他通信引脚获取到状态特征电路324输出的状态特征信号。本申请的实施例并不限定具体是BTB连接器323上的哪个通信引脚传输状态特征电路324输出的状态特征信号。为了便于理解,图4中仍然以状态特征电路324输出的状态特征信号通过保护板32中BTB连接器323上的身份认证引脚PIN-ID传输至电路板20为例进行说明。
如图4所示,电路板20除了上述处理芯片24和充电电路25之外,还可以包括检测电路21。检测电路21可以与上述处理芯片24耦接。
检测电路21可以与BTB连接器323上传递状态特征信号的通信引脚耦接。示例性地,检测电路21与BTB连接器323上的身份认证引脚PIN-ID耦接。检测电路21可以采用模拟信号转换为数字信号(analog-to-digital converter,ADC)检测的方式对电池30的状态特征电路324提供的状态特征信号进行检测。
示例性地,检测电路21获取到状态特征电路324提供的状态特征信号后,对状态特征信号进行ADC转换,得到状态特征信号的电压值(数字信号)。并将状态特征信号的电压值与预设电压门限值进行比较,确定状态特征信号为第一状态特征信号或第二状态特征信号,从而得出第一检测结果。
例如,状态特征信号的电压值大于或等于预设电压门限值的情况下,则表明电池30输出的状态特征信号是状态特征电路324在处于第一状态下输出的第一状态特征信号。因此,检测电路21输出状态特征信号为第一状态特征信号的第一检测结果。
又例如,状态特征信号的电压值小于预设电压门限值的情况下,则表明电池30输出的状态特征信号是状态特征电路324在处于第二状态下输出的第二状态特征信号。因此,检测电路21输出状态特征信号为第二状态特征信号的第一检测结果。
处理芯片24可以获取到检测电路21提供的第一检测结果,从而通过该第一检测结果确定电池30的新旧状态。示例性地,处理芯片24获取到表示状态特征信号为第一状态特征信号的第一检测结果的情况下,处理芯片24确定电池30为新电池;处理芯片24获取到表示状态特征信号为第二状态特征信号的第一检测结果的情况下,处理芯片24确定电池30为旧电池。
处理芯片24在确定电池30为新电池的情况下,可以认为电池30的充放电循环次数为0次,进而匹配对应充放电循环次数为0次的第一充电策略。处理芯片24在确定电池30为旧电池的情况下,可以认为电池30的充放电循环次数为N(N≥1且为整数)次,进而匹配对应充放电循环次数为N次的第二充电策略。
每个充电策略至少包括充电电压和充电电流,在此基础上充电策略还可以包括其他合适的数据,此处不作限定。
由于新电池的充电次数少,新电池的内阻较小、容量较大且充电耐受能力较强,因此第一充电策略中的充电电压和充电电流可以较大。第一充电策略能够提高新电池的充电效率缩短充电时间。若将第一充电策略应用在旧电池上,容易引起电池鼓包而损坏电池。
而旧电池的充电次数多,旧电池的内阻较大、容量较小且充电耐受能力较弱,因此为了充电安全第二充电策略中的充电电压和充电电流需要较小。第二充电策略能够提高旧电池的充电安全。若将第二充电策略应用在新电池上,会导致电池充电速度慢且充电充不满等问题。
可以理解地,第一充电策略中的充电电压可以大于第二充电策略的充电电压。第一充电策略中的充电电流也可以大于第二充电策略的充电电压。
需要说明的是,一个充电策略中充电电压和充电电流可以是随时间变化的。在此基础上,第一充电策略中的充电电压大于第二充电策略的充电电压,可以是指第一充电策略的平均充电电压值大于第二充电策略的平均充电电压值;也可以是指电池30在相同电量时,第一充电策略对应的充电电压值大于第二充电策略对应的充电电压值。类似地,第一充电策略中的充电电流大于第二充电策略的充电电流,可以是指第一充电策略的平均充电电流值大于第二充电策略的平均充电电流值;也可以是指电池30在相同电量时,第一充电策略对应的充电电流值大于第二充电策略对应的充电电流值。
如图5所示,电池30的状态特征电路324向电路板20提供状态特征信号。电路板20的检测电路21通过获取电池30提供的状态特征信号,能够输出表示特征信号为第一状态特征信号或第二状态特征信号的第一检测结果。处理芯片24能够基于第一检测结果确定电池30的新旧状态,在确定电池30为新电池的情况下向充电电路25输出第一充电策略,在确定电池30为旧电池的情况下向充电电路25输出第二充电策略。充电电路25在接收到第一充电策略时提供符合第一充电策略的充电电压和充电电流对电池30充电,在接收到第二充电策略时提供符合第二充电策略的充电电压和充电电流对电池30充电。
这样,在电子设备1拆解后装入新电池的情况下,电子设备1能够识别出新电池并采用第一充电策略对新电池进行充电,从而能够提升对新电池的充电效果,提高用户的充电体验。在电子设备1拆解后装入旧电池的情况下,电子设备1能够识别出旧电池并采用第二充电策略对新电池进行充电,能够保护旧电池充电的安全性,同时延长电池30的使用寿命。
在一些实施例中,如图4所示,保护板32还可以包括状态切换信号端40。
在电子设备1的开机过程中,状态切换信号端40可以在状态特征电路324输出状态特征信号之后再输出状态切换信号。示例性地,状态切换信号端40可以在电子设备1开机后进行延时触发设置,在延时时间到达后自动输出状态切换信号。其中,延时时长可以大于电子设备1开机后电池30向电路板20上的检测电路21提供状态特征信号所需的时长,从而确保在状态切换信号端40输出状态切换信号之前检测电路21能够获取到电池30提供的特征信号。
状态特征电路324可以在保护板32上直接与状态切换信号端40耦接,这样状态特征电路324能够获取到状态切换信号端40提供的状态切换信号。
在另一些实施例中,如图6所示,图6与图4的区别在于:电池30可以不包括状态切换信号端40,而是电路板20包括状态切换信号端40。可以理解地,由电路板20的状态切换信号端40输出状态切换信号以控制电池30的状态特征电路324进行状态切换。
电池30的状态特征电路324可以通过BTB连接器323上的通信引脚与状态切换信号端40耦接。状态切换信号端40连接的BTB连接器323上的通信引脚可以与检测电路21TB连接器323上的通信引脚不同。例如,状态切换信号端40连接的BTB连接器323上的通信引脚为输入输出引脚PIN-GIPO,检测电路21TB连接器323上的通信引脚为身份认证引脚PIN-ID。
在一些实现方式中,状态切换信号端40可以与检测电路21耦接。这样,状态切换信号端40可以获知检测电路21是否获取到了电池30提供的特征信号。
状态切换信号端40在确定检测电路21获取到了电池30提供的状态特征信号的情况下,无论状态特征信号是第一状态特征信号还是第二状态特征信号,均输出状态切换信号。
在另一些示例中,状态切换信号端40也可以不与检测电路21耦接。状态切换信号端40可以在电子设备1开机后进行延时触发设置,在延时时间到达后自动输出状态切换信号。其中,延时时长可以大于电子设备1开机后电池30向电路板20上的检测电路21提供状态特征信号所需的时长,从而确保在状态切换信号端40输出状态切换信号之前检测电路21能够获取到电池30提供的特征信号。
如图7所示,图7与图5的区别在于:无论状态切换信号端40是属于电路板20,还是属于电池30的保护板32,状态切换信号端40均会在电池30的状态特征电路324向电路板20的检测电路21输出状态特征信号之后,对电池30的状态特征电路324输出状态切换信号。
在状态特征电路324处于第一状态时获取到状态切换信号端40提供的状态切换信号的情况下,状态特征电路324的状态可以进行一次切换;在状态特征电路324处于第二状态时获取到状态切换信号端40提供的状态切换信号的情况下,状态特征电路324的状态保持在第二状态。
需要说明的是,状态特征电路324的状态切换,均是指状态特征电路324从第一状态切换至第二状态。并且,状态特征电路324不可以从第二状态切换至第一状态。可以理解地,状态特征电路324状态切换的动作不可逆。
示例性地,状态特征电路324的状态切换可以是由于状态特征电路324中电子元件物理结构发生了不可逆的改变而引发的状态切换,或者可以是由于状态特征电路324中电子元件化学性质发生了不可逆的改变而引发的状态切换,又或者是其他不可逆原因而引发的状态切换,本申请的实施例对此不作限定。
本文中的状态切换信号,是指能够使状态特征电路324从第一状态切换至第二状态的信号。状态切换信号可以取决于状态特征电路324的状态切换的具体原因(物理结构改变、化学性质改变还是其他原因改变)而定,本申请的实施例对此不作限定。
示例性地,在状态特征电路324获取到状态切换信号端40提供的状态切换信号之前,状态特征电路324处于第一状态,状态特征电路324基于电芯31的正极VBAT+提供的正极信号输出第一状态特征信号;在状态特征电路324获取到状态切换信号端40提供的状态切换信号之后,状态特征电路324处于第二状态,状态特征电路324基于电芯31的正极VBAT+提供的正极信号输出第二状态特征信号。
这样,新电池在电子设备1开机过程中,利用状态切换信号端40输出状态切换信号,能够使得新电池切换为旧电池。
需要说明的是,电路板20的处理芯片24以电子设备1开机过程中第一次获取到的第一检测结果确定电池30为新电池或旧电池,进而确定对电池30的充电策略。不会因为新电池在电子设备1开机过程中切换为旧电池,而改变对电池30的充电策略。
如图8所示,状态特征电路324可以包括熔断器FU。熔断器FU的第一状态为熔断前的电路导通状态,熔断器FU的第二状态为熔断后的电路切断状态。在另一些实现方式中,状态特征电路324也可以包括具有与熔断器相同作用的金属丝线,金属丝线在电流较大的情况下会烧断,产生于熔断器熔断相同的作用。
在状态特征电路324可以包括熔断器FU的基础上,熔断器在第一状态下输出与电芯31正极VBAT+提供的正极信号电压大致相等的第一状态特征信号;熔断器在第二状态下输出零电压的第二状态特征信号。这样,电路板20可以通过获取到的状态特征信号的电压是否大于预设电压门限值,来确定状态特征电路324提供的特征信号是第一特征信号或第二特征信号。示例性地,预设电压门限值可以是1V-1.5V。
为了便于理解,本文后续均以状态特征电路324包括熔断器FU为例进行说明。
在一些实现方式中,如图4、图6和图8所示,电池30的保护板32上还可以包括第三电阻R3。第三电阻R3可以串联于熔断器FU和状态切换信号端40之间。
第三电阻R3用于在熔断器接收到状态切换信号的情况下,对熔断器提供超过熔断器耐受能力的电压,以烧断熔断器。
示例性地,熔断器的电阻值RFU可以大致满足200mΩ≤RFU≤700mΩ,第三电阻R3的电阻值R3’可以大致满足1Ω≤R3’≤2Ω。
在一些实现方式中,如图4、图6和图8所示,保护板32可以包括第一电阻R1,电路板20可以包括第二电阻R2。第一电阻R1的一端可以与状态特征电路324耦接,第一电阻R1的另一端可以与身份认证引脚PIN-ID耦接,第二电阻R2的一端与身份认证引脚PIN-ID耦接,第二电阻R2的另一端与电路板20上的接地端GND耦接。可以理解地,第一电阻R1和第二电阻R2相互耦接,且串联于状态特征电路324与电路板20上的接地端GND之间。
第一电阻R1和第二电阻R2共同组成一个分压电路,用于对状态特征电路324输出的电压进行分压。如图6所示,检测电路21可以与第二电阻R2的一端耦接,从而获取对状态特征电路324输出的信号分压后的状态特征信号。分压后的状态特征信号的电压值V1’=状态特征电路324输出的信号V1×R2/(R1+R2)。
这样,在检测电路21的电压检测范围小于状态特征电路324输出的信号的电压值的情况下,原本无法获取状态特征信号的检测电路21能够获取分压后的电压值较小的状态特征信号,电路板20的检测电路21也能够基于分压后的特征信号进行电池30新旧状态的判断。
在一些示例中,检测电路21的最大检测电压为+1.8V,状态特征电路324输出的信号的电压为+5V,则在R1=50KΩ的情况下,R2≤28KΩ。当然,检测电路21的最大检测电压还可以是其他电压值,本示例只是举例说明,不应视为对第一电阻R1的电阻值和第二电阻R2的电阻值大小关系的限定。在其他一些示例中,第一电阻R1的电阻值也可以等于第二电阻R2的电阻值,或者第一电阻R1的电阻值还可以大于第二电阻R2的电阻值。
本实现方式中,是以第一电阻R1位于保护板32且第二电阻R2位于电路板20为例进行说明的。在其他一些实现方式中,第一电阻R1和第二电阻R2可以均位于保护板32上,第二电阻R2的另一端可以与电芯31的负极VBAT-耦接;或者,第一电阻R1和第二电阻R2可以均位于电路板20上,第一电阻R1的一端可以与身份认证引脚PIN-ID耦接。本申请的实施例对此不作限定。
图9为本申请的另一些实施例提供的电池和电路板的结构示意图;图10为图9所示的电池和电路板的另一种结构示意图;图11为本申请的另一些实施例提供的电池和电路板的结构示意图;图12为图11所示的电池和电路板的另一种结构示意图。
如图9所示,电池30的保护板32还可以包括状态切换电路50。状态切换电路50可以包括上述的状态切换信号端40。可以理解地,状态切换信号端40位于电池30的保护板32上。
状态切换电路50与状态特征电路324和电芯31的负极VBAT-耦接。可以理解地,状态特征电路324和状态切换电路50相互耦接,且共同串联于电芯31的正极VBAT+和电芯31的负极VBAT-之间。
状态切换电路50可以通过状态切换信号端40输出状态切换信号,控制状态特征电路324发生状态切换;或者,状态切换电路50可以通过状态切换信号端40不输出状态切换信号,控制状态特征电路324保持状态。示例性地,状态切换电路50通过状态切换信号端40输出状态切换信号,控制状态特征电路324从第一状态切换至第二状态;或者,状态切换电路50通过状态切换信号端40不输出状态切换信号,控制状态特征电路324保持在第一状态。
如图9所示,电路板20还可以包括调节信号端22。调节信号端22用于在检测电路接收到电池30提供的状态特征信号之后,输出调节信号。
状态切换电路50还可以通过BTB连接器上的通信引脚与电路板20上的调节信号端22耦接。示例性地,电路板20上调节信号端22输出的调节信号可以通过BTB连接器中的输入输出引脚PIN-GIPO传输至保护板32的状态切换电路50。
在状态切换电路50获取到调节信号端22提供的调节信号的情况下,状态切换电路50可以基于电芯31的负极VBAT-提供的负极信号得到状态切换信号,并通过状态切换信号端40输出状态切换信号。
示例性地,在状态切换电路50获取到调节信号端22提供的调节信号的情况下,状态切换电路50连通状态特征电路324和电芯31的负极VBAT-,将电芯31的负极VBAT-提供的负极信号作为状态切换信号。这样,熔断器FU等效于串联在电芯31的正极VBAT+和电芯31的负极VBAT-之间。由于电芯31的正极VBAT+和电芯31的负极VBAT-之间电流较大,熔断器FU会发生熔断,从而熔断器FU从熔断前的第一状态切换至熔断后的第二状态。
示例性地,熔断器FU发生熔断前,检测电路21检测到状态特征信号的电压值大于或等于预设电压门限值;在熔断器FU发生熔断后,检测电路21检测到状态特征信号的电压值小于预设电压门限值。
需要注意的是,在状态切换电路50通过状态切换信号端40输出状态切换信号之后,检测电路21仍然检测到状态特征信号的电压值大于或等于预设电压门限值,则电池30存在异常、或者电池与电子设备1不适配。在此情况下,电子设备1可以不开机,以保护电子设备1。
另外,在电池30的保护板32具有接地端GND的情况下,状态切换电路50与电芯31的负极VBAT-耦接,可以由状态切换电路50与接地端GND耦接所替代。
如图10所示,状态切换电路50可以包括第五晶体管T5。第五晶体管T5的控制极可以通过BTB连接器的通信引脚与电路板20的调节信号端22耦接,第五晶体管T5的第一极可以与状态特征电路324耦接,第五晶体管T5的第二极可以与电芯31的负极VBAT-(或接地端GND)耦接。
第五晶体管T5的控制极在未接收到调节信号端22提供的调节信号的情况下,第五晶体管T5处于截止状态,第五晶体管T5的第一极与第五晶体管T5的第二极之间断开,使得状态特征电路324与电芯31的负极VBAT-(或接地端GND)之间隔断。这样,处于第一状态的状态特征电路324可以在第五晶体管T5的控制下,保持在第一状态。
第五晶体管T5的控制极在接收到调节信号端22提供的调节信号的情况下,第五晶体管T5处于导通状态,第五晶体管T5的第一极与第五晶体管T5的第二极之间导通,使得状态特征电路324与电芯31的负极VBAT-(或接地端GND)之间导通,将电芯31的负极VBAT-提供的负极信号(或接地端GND提供的接地信号)作为状态切换信号。这样,处于第一状态的状态特征电路324在第五晶体管T5的控制下,可以从第一状态切换至第二状态。
在一些实现方式中,如图9和图10所示,电池30的保护板32上还可以包括第四电阻R4。第四电阻R4可以串联于输入输出引脚PIN-GIPO和电芯31的负极VBAT-(或接地端GND)之间。
通过将第五晶体管T5的控制极与电芯31的负极VBAT-(或接地端GND)耦接,使得保证第五晶体管T5的控制极保持在低电平状态。其中,第四电阻R4用于防止浪涌静电破坏状态切换电路50。
示例性地,第四电阻R4的电阻值R4’可以大致满足R4’=1KΩ,例如R4’=0.8KΩ、0.9KΩ、1KΩ、1.1KΩ或1.2KΩ。
在一些实现方式中,如图9和图10所示,电路板20上还可以包括第五电阻R5。第五电阻R5可以串联于输入输出引脚PIN-GIPO和调节信号端22之间。
第五电阻R5能够防止电气过应力(electrical over stress,EOS)通过输入输出引脚PIN-GIPO对电路板20造成损坏。
示例性地,第五电阻R5的电阻值R5’可以大致满足R5’=1KΩ,例如R5’=0.8KΩ、0.9KΩ、1KΩ、1.1KΩ或1.2KΩ。
如图11所示,图11与图9的区别在于:电池30可以不包括状态切换电路50,而是电路板20包括状态切换电路50。状态切换电路50可以包括上述的状态切换信号端40。可以理解地,状态切换信号端40位于电路板20上。
状态切换电路50与电路板20上的接地端GND和调节信号端22耦接。示例性地,状态切换电路50可以通过电路板20上的两根信号走线与接地端GND和调节信号端22耦接。
状态切换电路50还与电池30耦接。示例性地,状态切换电路50可以通过电池30的BTB连接器323上的输入输出引脚PIN-GIPO与电池30上的状态特征电路324耦接。
调节信号端22在输出调节信号的情况下,状态切换电路50接收该调节信号,并连通电路板20上的接地端GND和电池30上的状态特征电路324,接地端GND提供的接地信号作为状态切换信号,并通过状态切换信号端40向状态特征电路324提供状态切换信号。
如图12所示,状态切换电路50可以包括第五晶体管T5。第五晶体管T5的控制极可以与电路板20的调节信号端22耦接,第五晶体管T5的第一极可以通过BTB连接器的通信引脚(例如输入输出引脚PIN-GIPO)与电池30的状态特征电路324耦接,第五晶体管T5的第二极可以与电路板20的接地端GND耦接。
第五晶体管T5的控制极在未接收到调节信号端22提供的调节信号的情况下,第五晶体管T5处于截止状态,第五晶体管T5的第一极与第五晶体管T5的第二极之间断开,使得状态特征电路324与接地端GND之间隔断。这样,处于第一状态的状态特征电路324继续保持在第一状态。
第五晶体管T5的控制极在接收到调节信号端22提供的调节信号的情况下,第五晶体管T5处于导通状态,第五晶体管T5的第一极与第五晶体管T5的第二极之间导通,使得状态特征电路324与接地端GND之间导通,将接地端GND提供的接地信号作为状态切换信号。这样,处于第一状态的状态特征电路324在状态切换信号的控制下,从第一状态切换至第二状态,此时电池30从新电池变为旧电池。
在一些实现方式中,调节信号端22可以与检测电路21耦接。这样,调节信号端22可以获知检测电路21是否获取到了电池30提供的特征信号。
调节信号端22在确定检测电路21获取到了电池30提供的状态特征信号的情况下,无论状态特征信号是第一状态特征信号还是第二状态特征信号,均输出调节信号,使得状态切换电路50输出状态切换信号。
在另一些示例中,调节信号端22也可以不与检测电路21耦接。调节信号端22可以在电子设备1开机后进行延时触发设置,在延时时间到达后自动输出调节信号。其中,延时时长可以大于电子设备1开机后电池30向电路板20上的检测电路21提供状态特征信号所需的时长,从而确保在调节信号端22输出调节信号之前检测电路21能够获取到电池30提供的特征信号。
如图7所示,无论状态切换电路50是属于电路板20,还是属于电池30的保护板32,状态切换电路50均会在调节信号端22向状态切换电路50输出调节信号之后,对电池30的状态特征电路324输出状态切换信号。
在状态特征电路324处于第一状态时获取到状态切换电路50提供的状态切换信号的情况下,状态特征电路324的状态可以从第一状态切换至第二状态;在状态特征电路324处于第二状态时获取到状态切换电路50提供的状态切换信号的情况下,状态特征电路324的状态保持在第二状态。
图13为本申请的另一些实施例提供的电池和电路板的结构示意图;图14为本申请的另一些实施例提供的电池和电路板的结构示意图;图15为本申请的另一些实施例提供的电池和电路板的结构示意图;图16为本申请的另一些实施例提供的电池和电路板的结构示意图;图17为本申请的另一些实施例提供的电池充电方法的信号走向示意图;图18为图15所示的电池和电路板的另一种结构示意图;图19为在图18所示的电池和电路板中实现电池充电方法的流程图。
如图13所示,保护板32还可以包括身份特征电路326。身份特征电路326与电芯31的负极VBAT-(或接地端GND)耦接。
保护板32上的身份特征电路326还可以通过BTB连接器323上的通信引脚与电路板20耦接,从而身份特征电路326通过BTB连接器323上的通信引脚向电路板20输出身份信号。示例性地,保护板32上的身份特征电路326可以通过BTB连接器323上的身份认证引脚PIN-ID与电路板20上的身份验证电路23耦接。
身份特征电路326通过对电路板20提供独一无二的身份信号,能够使得电路板20接收到身份信号之后,确定当前电池30提供的身份信号是否与电子设备1之前装配的电池的历史身份信号是否相同。若当前电池30提供的身份信号与历史身份信号相同,可以认为当前电池30是电子设备1拆解之前装配的电池;若当前电池30提供的身份信号与历史身份信号不同,可以认为当前电池30不是电子设备1拆解之前装配的电池。
在保护板32同时包括状态特征电路324和身份特征电路326的场景中,如图13所示,身份特征电路326通过BTB连接器323上的身份认证引脚PIN-ID与电路板20耦接的情况下,状态特征电路324可以不通过身份认证引脚PIN-ID与电路板20耦接,而是通过BTB连接器323上的其他通信引脚与电路板20的检测电路21耦接。示例性地,通过对BTB连接器进行改造以新增一个状态通信引脚,状态特征电路324可以通过该状态通信引脚与电路板20的检测电路21耦接;或者,取消测试引脚PIN-SW用于出厂测试的功能,使得状态特征电路324可以通过测试引脚PIN-SW与电路板20的检测电路21耦接。
可以理解地,如图13所示,状态特征电路324和身份特征电路326不共用同一个通信引脚。在状态特征电路324和身份特征电路326不共用同一个通信引脚的情况下,电路板20可以先利用状态特征电路324提供的状态特征信号确定电池30的新旧状态,再利用身份特征电路326提供的身份信号确定电池30是否是电子设备1之前装配的电池;电路板20也可以先利用身份特征电路326提供的身份信号确定电池30是否是电子设备1之前装配的电池,再利用状态特征电路324提供的状态特征信号确定电池30的新旧状态;电路板20还可以利用状态特征电路324提供的状态特征信号确定电池30的新旧状态,同时利用身份特征电路326提供的身份信号确定电池30是否是电子设备1之前装配的电池。
如图13所示,电路板20还可以包括身份验证电路23。电路板20还可以包括电源信号端VDD和控制信号端26。在电路板20上,身份验证电路23可以分别与电源信号端VDD和控制信号端26耦接。
示例性地,电源信号端VDD可以向身份验证电路23提供电源信号,电源信号的电压值可以小于电芯31的正极VBAT+输出的正极信号的电压值。例如,电源信号的电压值为+1.8V,电芯31的正极VBAT+输出的正极信号为+5V。
身份验证电路23可以与电池30耦接。示例性地,电路板20上的身份验证电路23可以通过电池30的BTB连接器323的身份认证引脚PIN-ID与电池30的身份特征电路326耦接。
身份验证电路23可以与电源信号端VDD耦接。又由于身份验证电路23与身份特征电路326耦接,身份特征电路326与电芯31的负极VBAT-(或接地端GND)耦接。可以理解地,身份验证电路23与身份特征电路326耦接,且身份验证电路23和身份特征电路326串联于电源信号端VDD和电芯31的负极VBAT-(或接地端GND)之间。
电源信号端VDD输出电源信号。示例性地,电源信号的电压可以大致满足1.2V≤VDD≤3V。例如电源信号的电压为1.2V、1.5V、1.8V、2.0V、2.2V、2.5V、2.8V或3V。
身份验证电路23可以在接收到控制信号端26提供的控制信号的情况下,连通电源信号端VDD和电池30的身份特征电路326,将电源信号端VDD提供的电源信号作为验证信号提供给身份特征电路326。身份特征电路326在接收到验证信号的情况下,身份特征电路326相当于串联于电源信号端VDD和电芯31的负极VBAT-(或接地端GND)之间,身份特征电路326上的电压作为身份信号从而通过BTB连接器提供给电路板20上的身份验证电路23。
身份验证电路23在接收到身份特征电路326提供的身份信号的情况下,比较身份信号和历史身份信号,得出身份信号与历史身份信号相同或不同的第二检测结果。身份验证电路23在得出第二检测结果后,可以将第二检测结果输出给处理芯片24。
如图13所示,状态特征电路324和身份特征电路326不共用同一个通信引脚的情况下,电路板20上检测电路21和身份验证电路23可以分别与BTB连接器323的两个通信引脚耦接。
示例性地,状态特征电路324与BTB连接器323的测试引脚PIN-SW耦接,电路板20上检测电路21也与BTB连接器323的测试引脚PIN-SW耦接;身份特征电路326与BTB连接器323的身份认证引脚PIN-ID耦接,电路板20上身份验证电路23也与BTB连接器323的身份认证引脚PIN-ID耦接。
如图14所示,图14与图13的区别包括,身份特征电路326通过BTB连接器323上的身份认证引脚PIN-ID与电路板20耦接的情况下,状态特征电路324也可以通过身份认证引脚PIN-ID与检测电路21耦接。示例性地,状态特征信号和身份信号分时通过身份认证引脚PIN-ID传递到电路板20上。例如,状态特征电路324先输出状态特征信号并通过身份认证引脚PIN-ID传递到电路板20的检测电路21之后,身份特征电路326再输出身份信号并通过身份认证引脚PIN-ID传递到电路板20的身份验证电路23。
可以理解地,如图12所示,状态特征电路324和身份特征电路326可以共用同一个通信引脚。
在此基础上,电路板20上检测电路21和身份验证电路23可以与BTB连接器323的同一个通信引脚(例如身份认证引脚PIN-ID)耦接。
如图14所示,在保护板32还包括状态切换电路50的情况下,状态切换电路50也可以串联于身份特征电路326和电芯31的负极VBAT-之间。
在电路板20上的调节信号端22输出调节信号且状态切换电路50接收到调节信号的情况下,身份特征电路326和电芯31的负极VBAT-(或接地端GND)之间导通,从而身份特征电路326能够向身份验证电路23输出身份信号。在电路板20上的调节信号端22未输出调节信号和/或状态切换电路50未接收到调节信号的情况下,身份特征电路326和电芯31的负极VBAT-(或接地端GND)之间断开,从而身份特征电路326无法向身份验证电路23输出身份信号。
因为状态切换电路50接收到调节信号的情况下,状态特征电路324会切换到第二状态,因此可以确保身份特征电路326输出身份信号是在状态特征电路324处于第二状态的情况下发生的。状态特征电路324处于第二状态时,电芯31的正极VBAT+与身份特征电路326和身份认证引脚PIN-ID断开,这样能够防止电芯31的正极VBAT+提供的正极信号会影响身份特征电路326响应于验证信号而输出的身份信号的精度,从而提升电路板20对电池30身份检测的准确性。
如图15所示,身份验证电路23可以包括触发子电路231和检测子电路232。
触发子电路231可以在电路板20上分别与电源信号端VDD和控制信号端26耦接。触发子电路231还可以通过电池30的BTB连接器的身份认证引脚PIN-ID与电池30的身份特征电路326耦接。
触发子电路231在未接收到控制信号端26提供的控制信号的情况下,触发子电路231可以不输出验证信号。因此,电池30的身份特征电路326也不提供身份信号。
触发子电路231在接收到控制信号端26提供的控制信号的情况下,触发子电路231可以基于电源信号端VDD提供的电源信号输出验证信号。因此,电池30的身份特征电路326可以响应于验证信号而通过电池30的BTB连接器323的身份认证引脚PIN-ID向电路板20提供身份信号。
检测子电路232可以与电池30的BTB连接器323的身份认证引脚PIN-ID耦接。检测子电路232可以在身份认证引脚PIN-ID处获取到电池30提供的身份信号。
检测子电路232可以存储有历史身份信号。历史身份信号是指电子设备之前安装的电池的身份信号,可以理解地,历史身份信号是检测子电路232之前获取到的电池的身份信号。
检测子电路232通过对身份信号和历史身份信号进行比较,可以得到身份信号与历史身份信号相同或不同的第二检测结果。身份信号与历史身份信号相同,可以表示电子设备1拆解后重新安装的电池是电子设备1之前使用过的电池;身份信号与历史身份信号不同,可以表示电子设备1拆解后重新安装的电池不是电子设备1之前使用过的电池。
检测子电路232可以与处理芯片24耦接,向处理芯片24提供表示身份信号与历史身份信号相同或不同的第二检测结果。处理芯片24接收到第二检测结果之后,确定电子设备1拆解后重新安装的电池是拆解前电子设备1使用过的电池或者是新换的电池。
如图16所示,在电池30的状态特征电路324和身份特征电路326共用电池30的BTB连接器323的身份认证引脚PIN-ID的情况下,检测子电路232和检测电路23均与电池30的BTB连接器323上的身份认证引脚PIN-ID、以处理芯片24耦接。因此,身份验证电路23中的检测子电路232可以复用为检测电路21。
示例性地,在状态特征电路324先输出特征信号并通过身份认证引脚PIN-ID传递到电路板20的检测电路21的情况下,检测子电路232获取电池30提供的特征信号并得出特征信号为第一特征信号或第二特征信号的第一检测结果,将第一检测结果输出给处理芯片24。之后,身份特征电路326再输出身份信号并通过身份认证引脚PIN-ID传递到电路板20的身份验证电路23的情况下,检测子电路232获取电池30提供的身份信号并得出身份信号与历史身份信号相同或不同的第二检测结果,将第二检测结果输出给处理芯片24。
处理芯片24在接收到的第一检测结果表示电池30为新电池的情况下,电子设备1拆解后重新安装的电池必然是新换的电池,并且新电池的充电次数为0。因此,处理芯片24可以直接匹配与充电次数为0对应的第一充电策略,并将第一充电策略输出给充电电路25。充电电路25在接收到处理芯片24提供的第一充电策略的情况下,可以对初始充电电压进行处理得到符合第一充电策略的第一充电电压并且对初始充电电流进行处理得到符合第一充电策略的第一充电电流,由充电电路25将第一充电电压和第一充电电流提供给电池30,以对电池30进行充电。
处理芯片24在确定电池30为旧电池的情况下,第二充电策略可以包括多种第二充电子策略。不同的第二充电子策略可以对应不同充电次数。可以理解地,对同一旧电池采用不同的第二充电子策略进行充电,比较后发现与旧电池的充电次数对应的第二充电子策略对该旧电池的充电效果和/或安全性最佳。
示例性地,第二充电策略可以包括第二充电子策略1和第二充电子策略2。在充电次数为150时,处理芯片24可以匹配第二充电子策略1,在充电次数为300时,处理芯片24匹配第二充电子策略2。其中,第二充电子策略1的充电电压可以大于第二充电子策略2的充电电压;和/或,第二充电子策略1的充电电流可以大于第二充电子策略2的充电电流。
处理芯片24在接收到的第一检测结果表示电池30为旧电池的情况下,电子设备1可以基于接收的第二检测结果,识别电子设备1拆解后重新安装的电池是否是电子设备1之前使用的电池。若电子设备1拆解后重新安装的电池不是电子设备1之前使用的电池,处理芯片24不能准确确定电池30的充电次数,这时处理芯片24可以采用预先设定的充电次数(例如200)为电池30匹配第二充电策略,并将第二充电策略输出给充电电路25。若电子设备1拆解后重新安装的电池是电子设备1之前使用的电池,处理芯片24内部可以存储有之前使用的电池在电子设备1上的充电次数,这样处理芯片24能够准确确定电池30的充电次数,从而为电池30匹配更准确地第二充电策略,并将第二充电策略输出给充电电路25。
充电电路25在接收到处理芯片24提供的第二充电策略的情况下,可以对初始充电电压进行处理得到符合第二充电策略的第二充电电压并且对初始充电电流进行处理得到符合第二充电策略的第二充电电流,由充电电路25将第二充电电压和第二充电电流提供给电池30,以对电池30进行充电。
需要说明的是,处理芯片24内部存储有之前使用的电池在电子设备1上的充电次数,需要电子设备1在拆解维修中未更换电路板。若电子设备1更换了电路板,则处理芯片24中没有之前使用的电池在电子设备1上的充电次数。
如图17所示,图17与图10的区别在于:电子设备1还会利用电路板20的身份验证电路23向电池30的身份特征电路326输出验证信号,使得身份特征电路326响应于验证信号向身份验证电路23输出身份信号。身份验证电路23在接收到身份信号的情况下,比较身份信号和历史身份信号,得出身份信号与历史身份信号相同或不同的第二检测结果。处理芯片24在第一检测结果表示电池为旧电池的情况下,基于第二检测结果确定旧电池是否是电子设备1之前使用过的电池。在旧电池不是电子设备1之前使用过的电池的情况下采用预先设定的充电次数为电池30匹配第二充电策略,在旧电池是电子设备1之前使用过的电池的情况下为电池30匹配与电池实际充电次数对应的第二充电策略。
这样,在电子设备1未更换主板且未更换电池的情况下,能够精确地为电池30匹配合适的第二充电策略,进一步避免旧电池30充电损坏的风险同时提升电池30充电的效率。
如图18所示,身份特征电路326可以包括第六电阻R6。第六电阻R6的一端与电芯31的负极VBAT-耦接,第六电阻R6的另一端与BTB连接器323的通信引脚耦接。示例性地,第六电阻R6的另一端与BTB连接器323上的身份认证引脚PIN-ID耦接。
身份验证电路23通过向第六电阻R6提供验证信号,使得第六电阻R6的另一端具有较高的电压,将该电压信号作为身份信号通过身份认证引脚PIN-ID输出给身份验证电路23,使得身份验证电路23基于该身份信号确定电池30的身份信号。
在状态特征电路324和身份特征电路326共用身份认证引脚PIN-ID的情况下,上述分压电路中的第一电阻R1的连接关系,与第六电阻R6的连接关系相同。因此,第六电阻R6可以复用为第一电阻R1。
在状态特征电路324输出状态特征信号并通过身份认证引脚PIN-ID传递到电路板20的检测电路21的阶段,第六电阻R6和第二电阻R2共同组成分压电路,向电路板20的检测电路21提供分压后状态特征信号。
在身份特征电路326输出身份信号并通过身份认证引脚PIN-ID传递到电路板20的身份验证电路23的阶段,第六电阻R6向电路板20的身份验证电路23输出身份信号。
通过将第六电阻R6复用为第一电阻R1,能够节省保护板32中电阻的数量和占用的布局空间,同时降低电池30的成本。
如图18所示,触发子电路231可以包括第六晶体管T6和第七电阻R7。
第六晶体管T6的控制极与控制信号端26耦接,第六晶体管T6的第一极与电源信号端VDD耦接,第六晶体管T6的第二极可以与BTB连接器323上的身份认证信号PIN-ID耦接。
第七电阻R7可以串联于第六晶体管T6的第二极与BTB连接器323上的身份认证信号PIN-ID之间;或者,第七电阻R7可以串联于第六晶体管T6的第一极与电源信号端VDD之间。
在第六晶体管T6的控制极接未收到控制信号端26提供的控制信号的情况下,第六晶体管T6的第一极和第六晶体管T6的第二极之间断开,使得电源信号端VDD与BTB连接器323上的身份认证信号PIN-ID之间隔断,身份特征电路326的第六电阻R6不接收验证信号。
在第六晶体管T6的控制极接收到控制信号端26提供的控制信号的情况下,第六晶体管T6的第一极和第六晶体管T6的第二极之间导通,使得电源信号端VDD与BTB连接器323上的身份认证信号PIN-ID之间导通,将电源信号端VDD提供的电源信号作为验证信号。
身份特征电路326的第六电阻R6接收到验证信号的情况下,第六电阻R6和第七电阻R7共同串联于电源信号端VDD和电芯31的负极VBAT-之间。检测子电路232可以获取电源信号端VDD提供的电源信号的电压在第六电阻R6和第七电阻R7之间的分压作为身份信号。
如图19所示,在电子设备1开机过程中,调节信号端22控制第五晶体管T5处于截止状态且控制信号端26控制第六晶体管T6处于截止状态,状态特征电路324基于电芯31的正极VBAT+提供的正极信号向电路板20的检测电路21提供状态特征信号。检测电路21检测状态特征信号的电压,在状态特征信号的电压大于或等于预设电压门限值的情况下输出表示状态特征信号为第一状态特征信号的第一检测结果,或者在状态特征信号的电压小于预设电压门限值的情况下输出表示状态特征信号为第二状态特征信号的第一检测结果。
检测电路21输出表示状态特征信号为第一状态特征信号的第一检测结果的情况下,调节信号端22控制第五晶体管T5处于导通状态且控制信号端26控制第六晶体管T6处于截止状态,使得状态特征电路324串联于电芯31的正极VBAT+和电芯31的负极VBAT-之间,熔断状态特征电路324的熔断器FU完成状态特征电路324从第一状态切换至第二状态。之后,调节信号端22可以控制第五晶体管T5处于截止状态,处于第二状态的状态特征电路324仍然基于正极信号向电路板20的检测电路21提供状态特征信号,检测电路21检测状态特征信号的电压,在状态特征信号的电压仍然大于或等于预设电压门限值的情况下认为电池30异常或者电池30与电子设备1不匹配,电子设备1可以不进行开机。在状态特征信号的电压小于预设电压门限值的情况下,调节信号端22控制第五晶体管T5处于导通状态且控制信号端26控制第六晶体管T6处于导通状态,使得身份验证电路23对电池30提供的身份信号进行识别,身份验证电路输出表示电池不是电子设备1之前使用过的电池的第二检测结果。处理芯片24可以基于表示状态特征信号为第一状态特征信号的第一检测结果和表示电池不是电子设备1之前使用过的电池的第二检测结果,确定电池30是新电池,为电池30匹配充电次数为0对应的第一充电策略。后续充电电路25基于第一充电策略对电池30进行充电,之后电路板20会对电池30的充电次数重新进行计数,并基于充电次数调整对电池30的充电策略。
检测电路21输出表示状态特征信号为第二状态特征信号的第一检测结果的情况下,调节信号端22控制第五晶体管T5处于导通状态且控制信号端26控制第六晶体管T6处于导通状态,使得身份验证电路23对电池30提供的身份信号进行识别,身份验证电路可以输出表示身份信号与历史身份信号不同的第二检测结果,或者身份验证电路可以输出表示身份信号与历史身份信号相同的第二检测结果。在身份验证电路输出表示身份信号与历史身份信号不同的第二检测结果的情况下,处理芯片24认为电池30不是电子设备1之前使用的电池,电子设备1拆解后更换了电池,为电池30匹配预设充电次数的第二充电策略,后续充电电路25基于第二充电策略对电池30进行充电。在身份验证电路输出表示身份信号与历史身份信号相同的第二检测结果的情况下,处理芯片24认为电池是电子设备1之前使用的电池,电子设备1拆解后未更换电池,处理芯片24可以加载电路板20对之前使用的电池的充电次数,并基于该充电次数为电池30匹配第二充电策略,后续充电电路25基于第二充电策略对电池30进行充电。
综上所述,本申请的实施例中,在电子设备1拆解后装入新电池的情况下,电子设备1能够识别出新电池并采用第一充电策略对新电池进行充电,从而能够提升对新电池的充电效果,提高用户的充电体验。在电子设备1拆解后装入旧电池的情况下,电子设备1能够识别出旧电池并采用第二充电策略对新电池进行充电,能够保护旧电池充电的安全性,同时延长电池30的使用寿命。进一步地,在电子设备1拆解后装入的旧电池是电子设备1之前使用的电池的情况下,能够精确地确定电池30的充电次数并为电池30匹配合适的第二充电策略,避免旧电池30充电损坏的风险同时提升电池30充电的效率。
本申请的实施例还提供一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质包括计算机指令,当计算机指令在上述电子设备1上运行时,使得该电子设备执行上述实施例中电子设备1为电池充电所执行的各个功能或者步骤。
本申请实施例还提供一种计算机程序产品,当计算机程序产品在计算机上运行时,使得计算机执行上述方法实施例中电子设备1为电池充电所执行的各个功能或者步骤。
通过以上实施方式的描述,所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,仅以上述各功能模块的划分进行举例说明,实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成,即将装置的内部结构划分成不同的功能模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,模块或单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个装置,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是一个物理单元或多个物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个不同地方。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机,芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(read only memory,ROM)、随机存取存储器(random access memory,RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上内容,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (19)
1.一种电池,其特征在于,包括:
电芯;
保护板,所述保护板包括:
状态特征电路,与所述电芯的正极耦接,还用于与电路板耦接;所述状态特征电路处于第一状态或第二状态,所述状态特征电路被配置为:基于所述电芯的正极提供的正极信号,在处于所述第一状态的情况下向所述电路板输出第一状态特征信号,或者在处于所述第二状态的情况下向所述电路板输出第二状态特征信号;
所述状态特征电路还用于与状态切换信号端耦接,所述状态特征电路还被配置为:在处于所述第一状态且获取到所述状态切换信号端提供的状态切换信号的情况下,从所述第一状态切换至所述第二状态;所述切换不可逆。
2.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述状态特征电路包括熔断器。
3.根据权利要求1或2所述的电池,其特征在于,所述保护板还包括:
状态切换电路,与所述状态特征电路、以及所述电芯的负极或接地端耦接,还用于与所述电路板耦接;所述状态切换电路包括所述状态切换信号端,所述状态切换电路被配置为:在接收到所述电路板提供的调节信号的情况下,利用所述状态切换信号端输出所述状态切换信号。
4.根据权利要求3所述的电池,其特征在于,所述状态切换电路包括一个晶体管,所述晶体管的控制极用于与所述电路板耦接,所述晶体管的第一极与所述状态特征电路耦接,所述晶体管的第二极与所述电芯的负极或接地端耦接。
5.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述保护板还包括:
身份特征电路,与所述电芯的负极或接地端耦接,还用于与所述电路板耦接;所述身份特征电路被配置为:在接收到所述电路板提供的验证信号的情况下,输出身份信号。
6.根据权利要求5所述的电池,其特征在于,所述身份特征电路包括电阻器,所述电阻器的一端用于与所述电路板耦接,所述电阻器的另一端与所述电芯的负极或接地端耦接。
7.根据权利要求5所述的电池,其特征在于,所述身份特征电路串联于所述状态特征电路与所述电路板之间;
所述身份特征电路和所述状态特征电路共用同一通信引脚与所述电路板耦接。
8.根据权利要求7所述的电池,其特征在于,所述电池包括状态切换电路;所述身份特征电路与所述状态特征电路耦接;
所述状态切换电路还被配置为:在接收到所述电路板提供的调节信号的情况下,形成所述身份特征电路与所述电芯的负极或接地端之间的通路。
9.一种电路板,其特征在于,包括:
检测电路,用于与电池耦接;所述检测电路被配置为:获取所述电池提供的状态特征信号,并输出表示所述状态特征信号为第一状态特征信号或第二状态特征信号的第一检测结果;
处理芯片,与所述检测电路耦接;所述处理芯片被配置:在接收到表示所述状态特征信号为第一状态特征信号的第一检测结果的情况下输出第一充电策略,或在接收到表示所述状态特征信号为第二状态特征信号的第一检测结果的情况下输出第二充电策略;所述第一充电策略对应的充电电压大于所述第二充电策略对应的充电电压,和/或,所述第一充电策略对应的充电电流大于所述第二充电策略对应的充电电流;
充电电路,与所述处理芯片耦接,还用于与所述电池耦接;所述充电电路被配置为:在接收到所述处理芯片提供的第一充电策略的情况下,基于所述第一充电策略对所述电池进行充电;或者,在接收到所述处理芯片提供的第二充电策略的情况下,基于所述第二充电策略对所述电池进行充电。
10.根据权利要求9所述的电路板,其特征在于,所述电路板还包括:
调节信号端,用于与所述电池耦接;所述调节信号端被配置为:向所述电池输出调节信号。
11.根据权利要求9所述的电路板,其特征在于,所述电路板还包括:
状态切换电路,分别与所述电池、接地端和调节信号端耦接;所述状态切换电路包括状态切换信号端,所述状态切换电路被配置为:在接收到所述调节信号端提供的调节信号的情况下,基于所述接地端提供的接地信号得到状态切换信号,并利用所述状态切换信号端向所述电池输出所述状态切换信号。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的电路板,其特征在于,所述电路板还包括:
身份验证电路,与电源信号端和控制信号端耦接、以及用于与所述电池耦接;所述身份验证电路被配置为:在接收到所述控制信号端提供的控制信号的情况下,基于所述电源信号端提供的电源信号向所述电池输出验证信号;
所述身份验证电路还被配置为:获取所述电池响应于所述验证信号提供的身份信号,并输出表示所述身份信号与历史身份信号相同或不同的第二检测结果;
所述处理芯片还与所述身份验证电路耦接,所述处理芯片还被配置为:在接收到表示所述身份信号与历史身份信号相同的第二检测结果情况下,输出匹配所述历史身份信号对应的充电次数的第二充电策略。
13.根据权利要求12所述的电路板,其特征在于,所述身份验证电路包括:
触发子电路,与所述电源信号端和所述控制信号端耦接、以及用于与所述电池耦接;所述触发子电路被配置为:在接收到所述控制信号端提供的控制信号的情况下,基于所述电源信号端提供的电源信号向所述电池输出验证信号;
检测子电路,与所述处理芯片耦接,还用于与所述电池耦接;所述检测子电路被配置为:获取所述电池响应于所述验证信号提供的身份信号,并向处理芯片输出表示所述身份信号与历史身份信号相同或不同的第二检测结果。
14.根据权利要求13所述的电路板,其特征在于,所述身份验证电路中的检测子电路复用为所述检测电路。
15.根据权利要求13所述的电路板,其特征在于,所述触发子电路包括一个晶体管和一个电阻器;
所述晶体管的控制极与所述控制信号端耦接,所述晶体管的第一极与所述电源信号端耦接,所述晶体管的第二极用于与所述电池耦接;
所述电阻器串联于所述晶体管的第一极与所述电源信号端之间,或者所述电阻器串联于所述晶体管的第二极与所述电池之间。
16.一种电子设备,其特征在于,包括:
如权利要求1-8中任一项所述的电池;和/或,如权利要求9-15中任一项所述的电路板;以及,
壳体,所述电池和/或所述电路板位于所述壳体内。
17.一种电池充电方法,其特征在于,应用于如权利要求16所述的电子设备,所述电子设备包括电路板;所述方法,包括:
所述检测电路获取所述电池提供的状态特征信号,并输出表示所述状态特征信号为第一状态特征信号或第二状态特征信号的第一检测结果;
所述处理芯片接收到表示所述状态特征信号为第一状态特征信号的第一检测结果的情况下输出第一充电策略,或所述处理芯片接收到表示所述状态特征信号为第二状态特征信号的第一检测结果的情况下输出第二充电策略;所述第一充电策略对应的充电电压大于所述第二充电策略对应的充电电压,和/或,所述第一充电策略对应的充电电流大于所述第二充电策略对应的充电电流;
所述充电电路在接收到所述第一充电策略的情况下,基于所述第一充电策略对所述电池进行充电;或者,所述充电电路在接收到所述第二充电策略的情况下,基于所述第二充电策略对所述电池进行充电。
18.根据权利要求17所述的方法,其特征在于,所述电子设备包括状态切换信号端;所述方法还包括:
在所述检测电路获取到所述电池提供的状态特征信号之后,所述状态切换信号端输出状态切换信号,所述电池的状态特征电路从第一状态切换至第二状态或者保持第二状态。
19.根据权利要求17或18所述的方法,其特征在于,所述电子设备包括身份验证电路;在所述检测电路输出表示所述状态特征信号为第二状态特征信号的第一检测结果之后,所述方法还包括:
所述身份验证电路向所述电池输出验证信号;
所述身份验证电路获取所述电池响应于所述验证信号提供的身份信号,并输出表示所述身份信号与历史身份信号相同或不同的第二检测结果;
在所述第二检测结果表示所述身份信号与历史身份信号相同的情况下,所述处理芯片接收到表示所述状态特征信号为第二状态特征信号的第一检测结果的情况下输出第二充电策略,包括:
所述处理芯片输出第二充电策略,所述第二充电策略匹配所述历史身份信号对应的充电次数。
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