CN116885827A - 充电电流控制方法和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种充电电流控制方法和电子设备，涉及电子设备领域，用于通过PID控制来调整充电电流时，自适应调整PID控制的比例系数、积分系数和微分系数。充电电流控制方法包括：根据电子设备的充电状态确定比例、积分和微分PID控制参数，PID控制参数包括比例系数、积分系数、微分系数和电子设备的温度的目标值；获取电子设备的温度的目标值与测量值之间的误差以及误差的变化量；根据误差以及误差的变化量得到PID控制的系数变化量，系数变化量包括比例系数的变化量、积分系数的变化量和微分系数的变化量；根据PID控制参数以及系数变化量对充电电流进行PID控制。

Description

充电电流控制方法和电子设备

技术领域

本申请涉及电子设备领域，尤其涉及一种充电电流控制方法和电子设备。

背景技术

手机等电子设备可以采用比例、积分和微分（proportional integralderivative，PID）控制来控制充电电流，从而将电子设备的温度保持在37℃左右。PID控制主要根据比例环节的比例系数、积分环节的积分系数和微分环节和微分系数来进行自动控制，通常这些系数需要通过多次测试来确定，并且，应用到不同电子设备时，需要针对不同电子设备进行调整。因此，增加了电子设备的开发周期和工作量。

发明内容

本申请实施例提供一种充电电流控制方法和电子设备，用于通过PID控制来调整充电电流时，自适应调整PID控制的比例系数、积分系数和微分系数。

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，提供了一种充电电流控制方法，包括：根据电子设备的充电状态确定PID控制参数，PID控制参数包括比例系数、积分系数、微分系数和电子设备的温度的目标值；获取电子设备的温度的目标值与测量值之间的误差以及误差的变化量；根据误差以及误差的变化量得到PID控制的一组系数变化量，系数变化量包括比例系数的变化量、积分系数的变化量和微分系数的变化量；根据PID控制参数以及系数变化量对充电电流进行PID控制。

本申请实施例提供的充电电流控制方法，通过PID控制来调整充电电流时，根据电子设备的充电状态来得到PID控制的比例系数的变化量、积分系数的变化量和微分系数的变化量，进而自适应调整PID控制的比例系数、积分系数、微分系数。

在一种可能的实施方式中，根据误差以及误差的变化量得到系数变化量，包括：对误差进行模糊化得到误差对应的第一模糊子集，第一模糊子集中的每个元素表示误差所属的一种取值范围；对误差的变化量进行模糊化得到误差的变化量对应的第二模糊子集，第二模糊子集中的每个元素表示误差的变化量所属的一种取值范围；在模糊规则中查找第一模糊子集和第二模糊子集，得到每个系数变化量对应的模糊子集，每个系数变化量对应的模糊子集中的每个元素表示每个系数变化量所属的一种取值范围；对每个系数变化量对应的模糊子集进行清晰化得到每个系数变化量。通过模糊控制，不需要知道电子设备的温度与充电电流之间准确的数学模型，即可以得到PID控制中各个系数的系数变化量。

在一种可能的实施方式中，对误差进行模糊化得到误差对应的第一模糊子集，包括：将误差分别代入模糊集合中各个元素对应的隶属函数，得到多个隶属度；将非零的隶属度对应的元素确定为第一模糊子集。误差可能属于第一模糊子集中的至少一个元素，第一模糊子集定义了误差可能属于的模糊范围。

在一种可能的实施方式中，对误差的变化量进行模糊化得到误差的变化量对应的第二模糊子集，包括：将误差的变化量分别代入模糊集合中各个元素对应的隶属函数，得到多个隶属度；将非零的隶属度对应的元素确定为第二模糊子集。误差的变化量可能属于第二模糊子集中的至少一个元素，第二模糊子集定义了误差的变化量可能属于的模糊范围。

在一种可能的实施方式中，对每个系数变化量对应的模糊子集进行清晰化得到每个系数变化量，包括：对每个系数变化量对应的模糊子集的隶属度进行加权平均，得到每个系数变化量。该实施方式采用曼达尼（Mamdani）模糊推理法，对每个系数变化量对应的模糊子集进行清晰化即可以得到精确的每个系数变化量。

在一种可能的实施方式中，根据电子设备的充电状态确定PID控制参数，包括：在确定电子设备处于轻载充电模式下，根据电子设备的充电状态确定PID控制参数。对于轻载充电场景，电子设备的温度升高不明显，可以利用PID控制来控制充电电流，使得电子设备的温度保持在目标值（例如37℃）左右。

在一种可能的实施方式中，确定电子设备处于轻载充电模式，包括：根据电子设备在第一预设时间内的平均充电电流和第二预设时间内的平均充电电流，得到充电电流因子；如果电子设备正在充电，电子设备的温度在预设区间内，充电电流因子小于门限，则确定电子设备处于轻载充电模式。该实施方式提供了判断电子设备处于轻载充电场景下的几个条件。

在一种可能的实施方式中，电子设备的充电状态包括以下信息中的至少一项：电子设备的负载功耗、充电功耗、电量、温度、电池温度、前后台运行应用的类型、充电器类型、屏幕亮度。

第二方面，提供了一种电子设备，包括电池、处理器和存储器，存储器中存储指令，当处理器执行指令时，执行如第一方面及其任一实施方式所述的方法，以控制所述电池的充电电流。

第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，包括指令，当指令在电子设备上运行时，使得电子设备执行如第一方面及其任一实施方式所述的方法。

第四方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品，当指令在上述电子设备上运行时，使得该电子设备执行如第一方面及其任一实施方式所述的方法。

第五方面，提供了一种芯片系统，该芯片系统包括处理器，用于支持电子设备实现上述第一方面中所涉及的功能。在一种可能的设计中，该装置还包括接口电路，接口电路可用于从其它装置（例如存储器）接收信号，或者，向其它装置（例如通信接口）发送信号。该芯片系统可以包括芯片，还可以包括其他分立器件。

第二方面至第五方面的技术效果参照第一方面及其任一实施方式的技术效果，在此不再重复。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种模糊控制的工作原理的示意图；

图2为本申请实施例提供的一种模糊集合、模糊子集、隶属度和隶属函数的示意图；

图3为本申请实施例提供的一种PID控制的工作原理的示意图；

图4为本申请实施例提供的一种充电电流控制方法的工作原理的示意图；

图5为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种电子设备运行的软件架构的示意图；

图7为本申请实施例提供的一种智慧充电安卓存档（Android archive，AAR）文件的示意图；

图8为本申请实施例提供的一种充电电流控制方法的流程示意图；

图9为本申请实施例提供的另一种充电电流控制方法的流程示意图；

图10为本申请实施例提供的一种充电状态识别的示意图；

图11为本申请实施例提供的另一种模糊控制的工作原理的示意图；

图12为本申请实施例提供的一种芯片系统的结构示意图。

具体实施方式

首先对本申请涉及的一些概念进行描述。

本申请实施例涉及的术语“第一”、“第二”等仅用于区分同一类型特征的目的，不能理解为用于指示相对重要性、数量、顺序等。

本申请实施例涉及的术语“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本申请实施例涉及的术语“耦合”、“连接”应做广义理解，例如，可以指物理上的直接连接，也可以指通过电子器件实现的间接连接，例如通过电阻、电感、电容或其他电子器件实现的连接。

模糊控制（fuzzy control）：模糊控制是一种以模糊集合、模糊规则以及模糊推理为基础的，非线性智能控制理论。模糊控制使得控制性能有了很大的提高，与经典的控制方法相比，模糊控制能实现更加智能化控制，其优点表现在：不需要用户知道被控对象的准确的数学模型，就能实现对被控对象进行有效控制；由于模糊规则通常是通过经验总结出来的，所以开发者很容易理解和学习模糊规则。

如图1所示，模糊控制包括模糊化、模糊规则、模糊推理、清晰化四部分。模糊控制的工作原理为：对输入值的精确量进行模糊化后，得到输入值的模糊量。将输入值的模糊量和模糊规则进行模糊推理（通常为在模糊规则中查找输入值的模糊量）后，得到输出值的模糊量。然后对输出值的模糊量进行清晰化（或称去模糊化），即得到输出值的精确量，可以用于控制被控对象。

隶属度（membership）：通常通过μ(Ui)表示论域（即研究的范围）U中的精确量Ui属于模糊集合中某个元素A的隶属度，μ(Ui)∈[0，1]，μ(Ui)可以通过Ui的隶属函数f(x)来计算。隶属度μ(Ui)越接近于1，表示精确量Ui可能属于元素A的程度越高，隶属度μ(Ui)为1时，表示精确量Ui完全属于元素A。隶属度μ(Ui)越接近于0，表示精确量Ui可能属于元素A的程度越低，隶属度μ(Ui)为0时，表示精确量Ui完全不属于元素A。由于模糊集合中包括多个元素，可能出现精确量Ui属于至少一个元素的隶属度均在0至1之间（即不包括0和1），即精确量Ui可能同时属于一个或多个元素，所以为方便描述，将这样的至少一个元素统称为精确量Ui对应的模糊子集（即精确量对应的模糊量）。在模糊控制中，隶属度用于实现对精确量进行模糊化得到对应的模糊子集。

下面结合图2对模糊集合、模糊子集、隶属度和隶属函数的含义进行说明。

本申请采用的模糊集合（即模糊量）按照从低到高依次包括：负大（negative big，NB）、负中（negative middle，NM）、负小（negative small，NS）、零（zero，ZO）、正小（positive small，PS）、正中（positive middle，PM）、正大（positive big，PB）。模糊集合中的每个元素表示一种取值范围，并且，模糊集合中的每个元素分别对应一个隶属函数，隶属函数越靠近该元素对应的标准精确量则越尖锐，可以获得较好的灵敏度，该隶属函数越远离该元素对应的标准精确量则越平滑，可以获得良好的稳态性能。示例性的，该模糊集合中各个元素对应的标准精确量分别为{-3,-2,-1,0,1,2,3}。

隶属函数通常可以采用三角形隶属函数、梯形隶属函数、钟形隶属函数、正态分布隶属函数等形式，图2示例性的示出了三角形隶属函数和正态分布隶属函数。

确定精确量对应的模糊子集的示例如下：如果一个精确量为-3.5，由于-3.5小于-3，使得-3.5属于元素NB的隶属度为1，所以精确量-3.5对应的模糊子集为{NB}。再例如，由于-1.5属于元素NM、元素NS、元素ZO的隶属度均在0和1之间，所以精确量-1.5对应的模糊子集为{NM、NS、Z0}。

比例、积分和微分（proportional integral derivative，PID）控制：将被控量的测量值与目标值进行比较产生误差，根据该误差的比例、积分和微分来调节控制变量。

传统的电子设备的充电电流控制方法包括恒流（constant current，CC）充电和恒压（constant voltage，CV）充电等阶段，充电速度受温度限制较大。对于轻载充电场景，电子设备的温度升高不明显，可以利用PID控制来控制充电电流，使得电子设备的温度保持在目标值（例如37℃）左右。本申请实施例中的PID控制的被控量为电子设备的温度，控制变量为电子设备的充电电流。

电子设备的温度属于相对于充电电流的时间滞后模型，其传递函数为G(s)=(Kd*e^-τs)/(Td*s+1)，其中，Kd、Td为系数，τ为时间常数，s为电子设备的充电电流的拉氏表示形式。如图3所示，PID控制包括Kp比例调节、Ki积分调节和Kd微分调节，增量式的PID控制可以表示为：

u(k)=u(k-1)+Δu(k) 公式1。

Δu(k)=Kp*(e(k)-e(k-1))+Ki*e(k)+Kd*(e(k)-2e(k-1)+e(k-2)) 公式2。

其中，Kp为比例系数，Ki为积分系数，Kd为微分系数，u(k)表示本次电子设备的充电电流，u(k-1)表示上次电子设备的充电电流，Δu(k)表示充电电流的变化量，e(k)表示电子设备的温度的目标值r(k)与电子设备的温度的测量值c(k)之间的误差，即e(k)等于r(k)-c(k)。e(k)-2e(k-1)+e(k-2)表示求误差e(k)的微分，e(k)-e(k-1)表示求误差e(k)的变化量。

当将PID控制应用于手机等电子设备的温度控制时，通过控制充电电流来控制电子设备的温度。PID控制主要根据比例、积分和微分这三个环节的系数来进行控制，通常这些系数需要通过多次测试来确定，并且，当将同一种PID控制应用到不同电子设备时，还需要针对不同电子设备的硬件进行调整。因此，增加了电子设备的开发周期和工作量。

如图4所示，本申请实施例提供的充电电流控制方法和电子设备，首先，通过对电子设备的充电状态进行识别，得到PID控制参数（包括温度的目标值r(k)、比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd）。其中，电子设备的充电状态包括以下信息中的至少一项：电子设备的负载功耗、充电功耗、电量、温度（例如壳温）、电池温度、前后台运行应用的类型、充电器类型、屏幕亮度等。关于如何进行充电状态进行识别参照图10相关描述。然后，将模糊控制与PID控制相结合，通过模糊控制对比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd进行调节，使得比例系数Kp加上变化量△Kp、积分系数Ki加上变化量△Ki以及微分系数Kd加上变化量△Kd，减少这些系数的测试和调节时间，降低电子设备的开发周期和工作量，可以更好地适配各个型号的电子设备，还可以自适应得到最优的PID控制系数来提升充电速度。

本申请实施例提供了一种电子设备，该电子设备可以是移动的，也可以是固定的。电子设备可以部署在陆地上（例如室内或室外、手持或车载等），也可以部署在水面上（例如轮船等），还可以部署在空中（例如飞机、气球和卫星等）。该电子设备可以称为用户设备（user equipment，UE）、接入终端、终端单元、用户单元（subscriber unit）、终端站、移动站（mobile station，MS）、移动台、终端代理或终端装置等。例如，该电子设备可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手环、智能手表、耳机、智能音箱、虚拟现实（virtual reality，VR）设备、增强现实（augmented reality，AR）设备、工业控制（industrial control）中的终端、无人驾驶（self driving）中的终端、远程医疗（remote medical）中的终端、智能电网（smart grid）中的终端、运输安全（transportation safety）中的终端、智慧城市（smartcity）中的终端、智慧家庭（smart home）中的终端等。本申请实施例对电子设备的具体类型和结构等不作限定。下面对电子设备的一种可能结构进行说明。

以电子设备为手机为例，图5示出了电子设备101的一种可能的结构。该电子设备101可以包括处理器210、外部存储器接口220、内部存储器221、通用串行总线（universalserial bus，USB）接口230、电源管理模块240、电池241、无线充电线圈242、天线1、天线2、移动通信模块250、无线通信模块260、音频模块270、扬声器270A、受话器270B、麦克风270C、耳机接口270D、传感器模块280、按键290、马达291、指示器292、摄像头293、显示屏294以及用户标识模块（subscriber identification module，SIM）卡接口295等。可选的，在某些实施方式中，还包括音频数字信号处理器（audio digital signal processor，ADSP）243。

其中，传感器模块280可以包括压力传感器、陀螺仪传感器、气压传感器、磁传感器、加速度传感器、距离传感器、接近光传感器、指纹传感器、温度传感器、触摸传感器、环境光传感器、骨传导传感器等。

可以理解的是，本申请实施例示意的结构并不构成对电子设备101的具体限定。在本申请另一些实施例中，电子设备101可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件，软件或软件和硬件的组合实现。

处理器210可以包括一个或多个处理单元，例如：处理器210可以为现场可编程门阵列（field programmable gate array，FPGA）、专用集成电路（application specificintegrated circuit，ASIC）、片上系统（system on chip，SoC）、中央处理单元（centralprocessing unit，CPU）、应用处理器（application processor，AP）、网络处理器（networkprocessor，NP）、数字信号处理器（digital signal processor，DSP）、微控制单元（microcontroller unit，MCU）、可编程逻辑器件（programmable logic device，PLD）、调制解调处理器、图形处理器（graphics processing unit，GPU）、图像信号处理器（image signalprocessor，ISP）、控制器、视频编解码器、基带处理器以及神经网络处理器（neural-network processing unit，NPU）等。其中，不同的处理单元可以是独立的器件，也可以集成在一个或多个处理器中。例如，处理器210可以是应用处理器AP。或者，上述处理器210可以集成在片上系统（system on chip，SoC）中。或者，上述处理器210可以集成在集成电路（integrated circuit，IC）芯片中。该处理器210可以包括IC芯片中的模拟前端（analogfront end，AFE）和微控制单元（micro-controller unit，MCU）。

其中，控制器可以是电子设备101的神经中枢和指挥中心。控制器可以根据指令操作码和时序信号，产生操作控制信号，完成取指令和执行指令的控制。

处理器210中还可以设置存储器，用于存储计算机指令和数据。在一些实施例中，处理器210中的存储器为高速缓冲存储器。该存储器可以保存处理器210刚用过或循环使用的计算机指令或数据。如果处理器210需要再次使用该计算机指令或数据，可从所述存储器中直接调用。避免了重复存取，减少了处理器210的等待时间，因而提高了系统的效率。

在一些实施例中，处理器210可以包括一个或多个接口。接口可以包括集成电路（inter-integrated circuit，I2C）接口、集成电路内置音频（inter-integrated circuitsound，I2S）接口、脉冲编码调制（pulse code modulation，PCM）接口、通用异步收发传输器（universal asynchronous receiver/transmitter，UART）接口、移动产业处理器接口（mobile industry processor interface，MIPI）、通用输入输出（general-purposeinput/output，GPIO）接口、用户标识模块（subscriber identity module，SIM）接口和/或USB接口等。

ADSP 243可以与音频模块270和传感器模块280相耦合，ADSP 243可以用于对音频信号进行处理，还可以对传感器数据进行数据。在处理器处于休眠状态下，ADSP 243仍可以保持工作，从而降低电子设备的功耗。

可以理解的是，本申请实施例示意的各模块间的接口连接关系，只是示意性说明，并不构成对电子设备101的结构限定。在本申请另一些实施例中，电子设备101也可以采用上述实施例中不同的接口连接方式，或多种接口连接方式的组合。

电子设备101的无线通信功能可以通过天线1、天线2、移动通信模块250、无线通信模块260、调制解调处理器以及基带处理器等实现。

天线1和天线2用于发射和接收电磁波信号。电子设备101中的每个天线可用于覆盖单个或多个通信频带。不同的天线还可以复用，以提高天线的利用率。例如：可以将天线1复用为无线局域网的分集天线。在另外一些实施例中，天线可以和调谐开关结合使用。

移动通信模块250可以提供应用在电子设备101上的包括2G/3G/4G/5G等无线通信的解决方案。无线通信模块260可以提供应用在电子设备101上的包括无线局域网（wireless local area networks，WLAN）（如无线保真（wireless fidelity，Wi-Fi）网络）、蓝牙（bluetooth，BT）、全球导航卫星系统（global navigation satellite system，GNSS）、调频（frequency modulation，FM）、近距离无线通信技术（near field communication，NFC）、红外技术（infrared，IR）等无线通信的解决方案。在一些实施例中，电子设备101的天线1和移动通信模块250耦合，天线2和无线通信模块260耦合，使得电子设备101可以通过无线通信技术与网络以及其他设备通信。

外部存储器接口220可以用于连接外部存储卡，例如微闪迪（micro SanDisk，Micro SD）卡，实现扩展电子设备101的存储能力。外部存储卡通过外部存储器接口220与处理器210通信，实现数据存储功能。例如将音乐，视频等文件保存在外部存储卡中。

内部存储器221可以用于存储计算机可执行程序代码，所述可执行程序代码包括计算机指令。处理器210通过运行存储在内部存储器221的计算机指令，从而执行电子设备101的各种功能应用以及数据处理。此外，内部存储器221可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、通用闪存存储器（universal flash storage，UFS）等。

本申请实施例涉及的存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器（read-onlymemory，ROM）、可编程只读存储器（programmable ROM，PROM）、可擦除可编程只读存储器（erasable PROM，EPROM）、电可擦除可编程只读存储器（electrically EPROM，EEPROM）或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器（random access memory，RAM），其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器（static RAM，SRAM）、动态随机存取存储器（dynamic RAM，DRAM）、同步动态随机存取存储器（synchronous DRAM，SDRAM）、双倍数据速率同步动态随机存取存储器（double data rateSDRAM，DDR SDRAM）、增强型同步动态随机存取存储器（enhanced SDRAM，ESDRAM）、同步连接动态随机存取存储器（synchlink DRAM，SLDRAM）和直接内存总线随机存取存储器（directrambus RAM，DR RAM）。应注意，本文描述的系统和方法的存储器旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

电子设备101可以通过音频模块270、扬声器270A、受话器270B、麦克风270C、耳机接口270D以及应用处理器等实现音频功能。例如音乐播放，录音等。

音频模块270用于将数字音频信息转换成模拟音频信号输出，也用于将模拟音频输入转换为数字音频信号。在一些实施例中，音频模块270可以设置于处理器210中，或将音频模块270的部分功能模块设置于处理器210中。扬声器270A，也称“喇叭”，用于将音频电信号转换为声音信号。受话器270B，也称“听筒”，用于将音频电信号转换成声音信号。麦克风270C，也称“话筒”，“传声器”，用于将声音信号转换为电信号。电子设备101可以设置至少一个麦克风270C。耳机接口270D用于连接有线耳机。耳机接口270D可以是USB接口230，也可以是3.5mm的开放移动终端平台（open mobile terminal platform，OMTP）标准接口，美国蜂窝电信工业协会（cellular telecommunications industry association of the USA，CTIA）标准接口。

按键290包括开机键、音量键等。按键290可以是机械按键。也可以是触摸式按键。电子设备101可以接收按键输入，产生与电子设备101的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。马达291可以产生振动提示。马达291可以用于来电振动提示，也可以用于触摸振动反馈。指示器292可以是指示灯，可以用于指示充电状态，电量变化，也可以用于指示消息、未接来电、通知等。SIM卡接口295用于连接SIM卡。SIM卡可以通过插入SIM卡接口295，或从SIM卡接口295拔出，实现和电子设备101的接触和分离。电子设备101可以支持1个或N个SIM卡接口，N为大于1的正整数。SIM卡接口295可以支持纳SIM（Nano SIM）卡、微SIM（MicroSIM）卡、SIM卡等。在一些实施例中，电子设备101采用嵌入式（embedded SIM，eSIM）卡，eSIM卡可以嵌在电子设备101中，不能和电子设备101分离。

电子设备101可以通过ISP、摄像头293、视频编解码器、GPU、显示屏294以及应用处理器等实现拍摄功能。ISP 用于处理摄像头293反馈的数据。在一些实施例中，ISP可以设置在摄像头293中。摄像头293用于捕获静态图像或视频。在一些实施例中，电子设备101可以包括1个或N个摄像头293，N为大于1的正整数。

电子设备101可以通过GPU、显示屏294以及应用处理器等实现显示功能。GPU为图像处理的微处理器，连接显示屏294和应用处理器。GPU用于执行数学和几何计算，用于图形渲染。处理器210可包括一个或多个GPU，其执行计算机指令以生成或改变显示信息。

显示屏294用于显示图像，视频等。显示屏294包括显示面板。在一些实施方式中，电子设备101可以包括1个或多个显示屏294。在另一些实施方式中，显示屏294中的触控屏可以为折叠屏。

电池241可以包括一个或多个电池，从而为负载供电。

电源管理模块240用于从充电器接收充电输入。其中，充电器可以是无线充电器，例如无线充电底座、具有反向无线充电功能的其他电子设备101等。电源管理模块240可以通过电子设备的无线充电线圈242接收无线充电输入。充电器也可以是有线充电器，例如，电源管理模块240可以通过USB接口230接收有线充电器的充电输入。电源管理模块240也称为充电芯片。

其中，电源管理模块240为电池241充电的同时，还可以为电子设备供电。电源管理模块240接收电池241的输入，为处理器210、内部存储器221、外部存储器接口220、显示屏294、摄像头293和无线通信模块260等供电。电源管理模块240还可以用于监测电池241的容量、电压、电池循环次数、电池健康状态（漏电、阻抗）等参数。在其他一些实施例中，电源管理模块240也可以设置于处理器210中。

处理器210通过执行内部存储器221中存储的程序、计算机指令来执行本申请实施例提供的充电电流控制方法。处理器210运行的程序可以基于操作系统，例如安卓（Android）操作系统®、苹果（iOS）操作系统®、视窗（Windows）操作系统等。

如图6所示，以处理器210运行的程序基于安卓操作系统®为例，处理器210运行的程序按照功能进行分层，可以包括内核层、硬件抽象层（hardware abstraction layer，HAL）、框架层、应用程序层。

内核层包括操作系统（operation system，OS）内核（kernel）以及用于驱动硬件资源的硬件驱动，例如温度传感器驱动、充电芯片驱动等。操作系统内核用于管理系统的进程、内存、驱动程序、文件系统和网络系统等。温度传感器驱动用于通过ADSP获取电子设备各区域的温度，例如壳体的温度、发热源的温度、电池的温度等。充电芯片驱动用于驱动充电芯片来对电池进行充电。

HAL用于提供虚拟硬件平台以将硬件抽象化，隐藏了硬件接口细节，使得代码具有硬件无关性，并可在多种平台上进行移植。例如，HAL包括温度传感器HAL、充电控制的基础功能和算法。温度传感器HAL用于从温度传感器驱动获取电子设备的温度（例如壳体温度）。充电控制的基础功能和算法用于执行本申请实施例提供的充电电流控制方法。硬件抽象层中的文件格式为共享目标（shared object，SO）文件（即后缀为.so），例如图7所示的用于充电控制的基础功能SO文件和算法SO文件。

框架层用于向应用程序层中的应用程序提供应用程序编程接口（applicationprogramming interface，API）和系统资源服务。例如框架层包括智慧充电服务和云推送服务，智慧充电服务用于实现对充电电流的控制，例如执行本申请实施例提供的充电电流控制方法。云推送服务用于从服务器下载文件，例如图7涉及的智慧充电安卓存档（Androidarchive，AAR）文件。

应用程序层可以包括手机管家，手机管家用于对手机的功能进行管理，例如应用管理、内存管理、电源管理、存储空间管理等。

如图7所示，可以将智慧充电服务、配置文件（例如Java脚本对象注释（Javascript object notation，JSON）配置文件）、基础功能SO文件、算法SO文件统一打包成智慧充电安卓存档（Android Archive，AAR）文件。手机的云推送服务从服务器下载智慧充电AAR包，手机管家导入智慧充电AAR包后，启动智慧充电服务。

在电子设备连接充电器后，手机管家统计电子设备的负载功耗并检测前后台运行应用的类型是否发生变化，例如当电子设备后台运行的游戏切换至前台时电子设备的温度会升高，当电子设备前台运行的游戏切换至后台时电子设备的温度不会升高甚至会降低。当前后台运行应用的类型发生变化时，手机管家会将前后台运行应用的类型、电子设备的负载功耗和屏幕亮度，通过Java本地接口（Java native interface，JNI）发送给智慧充电服务。

基础功能SO文件中包括JNI模块和调度模块，JNI模块用于与应用层通信，从而可以从应用层获取电子设备的负载功耗、前后台运行应用类型、屏幕亮度。调度模块用于调用PID控制模块和模糊控制模块。调度模块还可以通过硬件接口定义语音（hardwareinterface definition language，HIDL）接口与内核层和电池健康状态（battery statesof heath，BSOH）模块通信。调度模块可以从内核层获取电子设备的充电功耗、温度（例如壳温）、电量、电池温度、充电器类型等。调度模块还可以从BSOH模块获取JSON配置文件，从而获取系统JSON配置和算法JSON配置，其中，系统JSON配置可以包括对是否执行本申请实施例提供的充电电流控制方法进行配置，算法JSON配置可以包括对充电电流控制方法需要的参数（例如充电电流的上下限）进行配置，本申请实施例涉及的充电电流的上下限受制于更高优先级的温控策略。

PID控制模块和模糊控制模块是核心，PID控制模块用于实现图4中PID控制的相关功能，模糊控制模块用于实现图4中模糊控制的相关功能。PID控制模块和模糊控制模块还可以将执行过程中的错误信息以打点的方式进行输出，从而方便开发人员定位问题。

如图8所示，本申请实施例提供的充电电流控制方法包括步骤S101-S105，其中，S101为可选的。

S101、确定电子设备处于轻载充电模式。

如图9的S1011-S1012所示，可以根据电子设备在第一预设时间（例如5秒钟）内的平均充电电流Ibat1和第二预设时间（例如1分钟）内的平均充电电流Ibat2，得到充电电流因子Ibat_factor=A*Ibat1+B*Ibat2，其中，A和B为系数。如果电子设备正在充电，电子设备的温度（例如壳温）在预设区间（例如20-35度）内，充电电流因子小于门限，则可以确定电子设备处于轻载充电模式，可以继续执行步骤S102-S105。否则结束本流程。

S102、根据电子设备的充电状态确定温控参数（包括PID控制参数）。

可以按照一定周期（例如5秒钟）获取一次电子设备的充电状态。示例性的，如图10所示，电子设备的充电状态包括以下信息中的至少一项：电子设备的负载功耗、充电功耗、电量、温度（例如壳温）、电池温度、前后台运行应用类型、充电器类型、屏幕亮度等。其中，前后台运行应用类型、电子设备的负载功耗和屏幕亮度可以通过JNI接口获取，电子设备的充电功耗、电子设备的电量、电子设备的温度（例如壳温）、电池温度和充电器类型可以通过HIDL接口获取。

示例性的，如图10所示，温控参数包括PID控制参数、升温模式、充电电流的上下限（mA）。其中，PID控制参数包括比例系数Kp、积分系数Ki、微分系数Kd和电子设备的温度的目标值。升温模式包括阶梯升温或直线升温，阶梯升温表示步进式改变充电电流，直线升温表示线性改变充电电流。在调节充电电流时，要保证充电电流在充电电流的上下限内。

如图10所示，电子设备的不同充电状态范围与不同温控参数相对应，在获取电子设备的充电状态后，可以通过查表的方式来查找电子设备的充电状态是否落入某个充电状态范围，从而确定对应的温控参数。例如，电子设备的负载功耗在负载功耗范围1内，电子设备的充电功耗在充电功耗范围1内，电子设备的电量在电量范围1内，电子设备的温度在温度范围1内，电池温度在电池温度范围1内，前后台运行应用的类型在应用类型范围1内，充电器类型在充电器类型范围1内，并且，屏幕亮度在屏幕亮度范围1内，则确定电子设备的充电状态落入充电状态范围1内，从而确定对应的温控参数为温控参数1。

步骤S102即图4中所示的充电状态识别。

S103、获取电子设备的温度的目标值与测量值之间的误差e以及该误差的变化量ec。

如前文针对公式1和公式2所述的，假设电子设备的温度的目标值为r(k)，电子设备的温度的测量值为c(k)，则电子设备的温度的目标值r(k)与测量值c(k)之间的误差为e(k)=r(k)-c(k)，该误差e(k)的变化量ec=e(k)-e(k-1)。

S104、根据误差e以及误差e的变化量ec得到PID控制的系数变化量。

可以采用模糊控制的方式，根据误差e以及误差e的变化量ec得到PID控制的系数变化量。PID控制的系数变化量包括比例系数Kp的变化量△Kp、积分系数Ki的变化量△Ki以及微分系数Kd的变化量△Kd。

如图11所示，本申请涉及的模糊控制过程如下：S1041、对误差e进行模糊化得到误差e对应的包括至少一个元素的第一模糊子集（模糊量），第一模糊子集中的每个元素表示误差e所属的一种取值范围。S1042、对误差e的变化量ec进行模糊化，得到误差e的变化量ec对应的包括至少一个元素的第二模糊子集（模糊量），第二模糊子集中的每个元素表示误差e的变化量ec所属的一种取值范围。S1043、在模糊规则（例如表1所示）中查找第一模糊子集和第二模糊子集，得到PID控制的每个系数变化量对应的模糊子集（模糊量），每个系数变化量对应的模糊子集包括至少一个元素，每个系数变化量对应的模糊子集中的每个元素表示每个系数变化量所属的一种取值范围。S1044、对每个系数变化量对应的模糊子集进行清晰化即可以得到精确的每个系数变化量。下面对上述模糊控制过程进行详细描述。

对于S1041和S1042来说，如前文所述的，模糊集合包括多个元素（例如图2所示的包括7个元素的模糊集合{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}），每个元素表示一种取值范围，并且每个元素对应一个隶属函数。其中，对于S1041来说，将误差e分别代入模糊集合中各个元素对应的隶属函数，得到多个隶属度；将非零的隶属度对应的元素确定为误差e对应的第一模糊子集。同理，对于S1042来说，将误差e的变化量ec分别代入模糊集合中各个元素对应的隶属函数，得到多个隶属度；将非零的隶属度对应的元素确定为误差e的变化量ec对应的第二模糊子集。关于具体示例参照前文关于图2的描述，在此不再赘述。

对于S1043，一种模糊规则如表1所示。假设模糊集合包括T个元素，则模糊规则中包括T*T条规则。模糊规则中的每条规则（即表1中一行）包括第一模糊子集中一个元素、第二模糊子集中一个元素以及PID控制的一组系数变化量（△Kp/△Ki/△Kd）对应的元素。假设第一模糊子集中包括M个元素，第二模糊子集中包括N个元素，则在模糊规则（例如表1所示）中查找第一模糊子集和第二模糊子集时，可以找到M*N条规则，因此可以找到M*N组系数变化量（△Kp/△Ki/△Kd）对应的元素，每种系数变化量对应的元素的并集即为该系数变化量对应的模糊子集。也就是说，△Kp、△Ki、△Kd分别对应一个模糊子集。

下面结合表1中加粗的规则3和规则4对S1043进行说明。假设第一模糊子集为{NB}，第二模糊子集为{NS,ZO}，在模糊规则中查找第一模糊子集和第二模糊子集，可以查找到规则3和规则4相匹配，因此，可以确定△Kp对应的模糊子集为{PM}，△Ki对应的模糊子集为{NB,NS}，△Kd对应的模糊子集为{NB,NM}。

表1

上述模糊规则制定的基本原则如下：当误差e较大时（即误差e对应的第一模糊集合为{PB,NB}），为了使系统具有良好的跟踪性能，不论误差e的变化量ec如何，一般取较大的比例系数Kp和较小的微分系数Kd，同时为了抑制超调过大，限制积分环节，使积分系数Ki尽量小。当误差e为中等大小时（即误差e对应的第一模糊集合为{PM,NM}），为限制系统的超调量，将比例系数Kp调小，同时在保证系统的收敛速度而选用适当的积分系数Ki和微分系数Kp。当误差e较小时（即误差e对应的第一模糊集合为{PS,ZO,NS}），在避免系统振荡的同时保证系统具有较好的稳态性能，因此，比例系数Kp和积分系数Ki尽量取得大一些，并提高系统的抗干扰性，当误差e的变化量ec较小（即误差e的变化量ec对应的第二模糊集合为{PS,ZO,NS}）时，微分系数Kd取大一些，否则（即误差e的变化量ec对应的第二模糊集合为{PM,NM,PB,NB}），微分系数Kd取小一些。

对于S1044，可以采用曼达尼（Mamdani）模糊推理法，对每个系数变化量对应的模糊子集进行清晰化即可以得到精确的每个系数变化量。具体的，可以对每个系数变化量对应的模糊子集的隶属度进行加权平均，得到每个系数变化量。具体见公式3，其中，μ(Ui)表示每个系数变化量Ui属于模糊子集中某个元素A的隶属度，Ci表示加权系数，n表示每个系数变化量对应的模糊子集中元素的个数。

公式3。

S105、根据PID控制参数以及系数变化量对充电电流进行PID控制。

将PID控制参数加上系数变化量得到新的PID控制参数，继续对充电电流进行PID控制。即Kp=Kp+△Kp，Ki=Ki+△Ki，Kd=Kd+△Kd。

以比例系数Kp为例：当电子设备的温度从小于目标值持续上升但始终小于目标值时，误差e=目标值-测量值，误差e为正值，因此误差e对应的第一模糊集合为{PB,PM,PS}，误差e的变化量ec对应的第二模糊集合为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}，△Kp对应的模糊集合为{NB,NM,NS,ZO}，从中可以看出，△Kp大部分取负值，会减小Kp，使得温度的变化越来越缓慢。

当电子设备的温度上升到目标值时，误差e为0，即误差e对应的第一模糊集合为{ZO}，误差e的变化量ec对应的第二模糊集合为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}，△Kp对应的模糊集合为{NS,NM,ZO,PS}，从中可以看出，△Kp数值较小，使得Kp在小范围进行调整。并且进一步地，当误差e的变化量ec对应的第二模糊集合为{NB,NM,NS}时，表明升温速度降低，考虑到温度上升的时间滞后性，此时△Kp对应的模糊集合为{ZO,PS}，以停止减小Kp甚至增大Kp以提前反向调节温度。当误差e的变化量ec对应的第二模糊集合为{ZO,PS,PM,PB}时，表明升温速度未降低，此时，△Kp对应的模糊集合为{NS,NM}，以继续减小Kp，使得温度的变化越来越缓慢。

当电子设备的温度上升到大于目标值时，误差e为负值，因此误差e对应的第一模糊集合为{NB,NM,NS}，误差e的变化量ec对应的第二模糊集合为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}，△Kp对应的模糊集合为{ZO,PS,PM,PB}，从中可以看出，此时已经超调，需要停止减小Kp甚至反向增大Kp，以快速降低电子设备的温度。

本申请实施例提供的充电电流控制方法和电子设备，通过PID控制来调整充电电流时，根据电子设备的充电状态来得到PID控制的比例系数的变化量、积分系数的变化量和微分系数的变化量，进而自适应调整PID控制的比例系数、积分系数、微分系数。并且，相对于采用固定的比例系数、积分系数、微分系数来说，由于结合了电子设备的充电状态来调节比例系数、积分系数、微分系数，可以加快充电速度，减少充电时长，改善用户体验。

如图12所示，本申请实施例还提供一种芯片系统。该芯片系统70包括至少一个处理器701和至少一个接口电路702。至少一个处理器701和至少一个接口电路702可通过线路互联。处理器701用于支持电子设备实现上述方法实施例中的各个步骤，例如图8、图9所示的方法，至少一个接口电路702可用于从其它装置（例如存储器）接收信号，或者，向其它装置（例如通信接口）发送信号。该芯片系统可以包括芯片，还可以包括其他分立器件。

本申请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指令，当指令在上述电子设备上运行时，使得该电子设备执行上述方法实施例中的各个步骤，例如执行图8、图9所示的方法。

本申请实施例还提供一种包括指令的计算机程序产品，当指令在上述电子设备上运行时，使得该电子设备执行上述方法实施例中的各个步骤，例如执行图8、图9所示的方法。

关于芯片系统、计算机可读存储介质、计算机程序产品的技术效果参照前面方法实施例的技术效果。

应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

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，上述描述的系统、装置和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，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，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，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，设备或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个设备，或者也可以分布到多个设备上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块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模块可以集成在一个设备中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个设备中。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件程序实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式来实现。该计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或者数据中心通过有线（例如同轴电缆、光纤、数字用户线（digital subscriber line，DSL））或无线（例如红外、无线、微波等）方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可以用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质（例如，软盘、硬盘、磁带），光介质（例如，DVD）、或者半导体介质（例如固态硬盘（solid state disk，SSD））等。

以上所述，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，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，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所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种充电电流控制方法，其特征在于，包括：

根据电子设备的充电状态确定比例、积分和微分PID控制参数，所述PID控制参数包括比例系数、积分系数、微分系数和所述电子设备的温度的目标值；

获取所述电子设备的温度的目标值与测量值之间的误差以及所述误差的变化量；

根据所述误差以及所述误差的变化量得到PID控制的一组系数变化量，所述系数变化量包括所述比例系数的变化量、所述积分系数的变化量和所述微分系数的变化量；

根据所述PID控制参数以及所述系数变化量对充电电流进行PID控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述误差以及所述误差的变化量得到系数变化量，包括：

对所述误差进行模糊化得到所述误差对应的第一模糊子集，所述第一模糊子集中的每个元素表示所述误差所属的一种取值范围；

对所述误差的变化量进行模糊化得到所述误差的变化量对应的第二模糊子集，所述第二模糊子集中的每个元素表示所述误差的变化量所属的一种取值范围；

在模糊规则中查找所述第一模糊子集和第二模糊子集，得到每个系数变化量对应的模糊子集，所述每个系数变化量对应的模糊子集中的每个元素表示所述每个系数变化量所属的一种取值范围；

对每个系数变化量对应的模糊子集进行清晰化得到每个系数变化量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述误差进行模糊化得到所述误差对应的第一模糊子集，包括：

将所述误差分别代入模糊集合中各个元素对应的隶属函数，得到多个隶属度；

将非零的隶属度对应的元素确定为所述第一模糊子集。

4.根据权利要求2或3所述方法，其特征在于，所述对所述误差的变化量进行模糊化得到所述误差的变化量对应的第二模糊子集，包括：

将所述误差的变化量分别代入模糊集合中各个元素对应的隶属函数，得到多个隶属度；

将非零的隶属度对应的元素确定为所述第二模糊子集。

5.根据权利要求2或3所述方法，其特征在于，所述对每个系数变化量对应的模糊子集进行清晰化得到每个系数变化量，包括：

对每个系数变化量对应的模糊子集的隶属度进行加权平均，得到所述每个系系数变化量。

6.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述根据电子设备的充电状态确定比例、积分和微分PID控制参数，包括：

在确定所述电子设备处于轻载充电模式下，根据所述电子设备的充电状态确定所述PID控制参数。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述确定所述电子设备处于轻载充电模式，包括：

根据所述电子设备在第一预设时间内的平均充电电流和第二预设时间内的平均充电电流，得到充电电流因子；

如果所述电子设备正在充电，所述电子设备的温度在预设区间内，所述充电电流因子小于门限，则确定所述电子设备处于轻载充电模式。

8.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述电子设备的充电状态包括以下信息中的至少一项：所述电子设备的负载功耗、充电功耗、电量、温度、电池温度、前后台运行应用的类型、屏幕亮度、充电器类型。

9.一种电子设备，其特征在于，包括电池、处理器和存储器，所述存储器中存储指令，当所述处理器执行所述指令时，执行如权利要求1-8任一项所述的方法，以控制所述电池的充电电流。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括指令，当所述指令在电子设备上执行时，使得所述电子设备执行如权利要求1-8任一项所述的方法。