CN117154267A - 一种电池、电池控制方法及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电池、电池控制方法及电子设备，该电池包括：至少一个电芯，通过连接端子输出电压；电量检测电路，用于检测电芯的电能状态；开关控制组件，能够基于控制信号控制连接端子处于导通状态或断开状态；其中，电量检测电路检测被配置为：响应检测到电芯满足目标电能状态，输出第一控制信号至开关控制组件，以使得开关控制组件控制连接端子处于断开状态，停止电芯通过连接端子向电池的外部系统电路输出供电电压。

Description

一种电池、电池控制方法及电子设备

技术领域

本申请涉及电池技术领域，更具体的说是涉及一种电池、电池控制方法及电子设备。

背景技术

电池被广泛应用在电子设备中，为电子设备在移动环境中提供电源。在不需要使用电子设备时，例如，运输电子设备时，电子设备的一些组件仍然在工作，这样需要电池放电，仍然会消耗一部分电池的电量，造成能量浪费，影响电子设备的后续使用。

发明内容

有鉴于此，本申请提供如下技术方案：

一种电池，包括：

至少一个电芯，通过连接端子输出电压；

电量检测电路，用于检测电芯的电能状态；

开关控制组件，能够基于控制信号控制所述连接端子处于导通状态或断开状态；

其中，所述电量检测电路检测被配置为：响应检测到所述电芯满足目标电能状态，输出第一控制信号至所述开关控制组件，以使得所述开关控制组件控制所述连接端子处于断开状态，停止所述电芯通过所述连接端子向所述电池的外部系统电路输出供电电压。

可选地，还包括：

分压电路，用于对所述电芯的输出电压分压以获得与所述第一控制信号对应的目标电压，输出所述目标电压至所述开关控制组件，以使得所述开关控制组件控制所述连接端子处于断开状态，其中，所述目标电压满足所述开关控制组件对应的目标断开条件的电压范围。

可选地，所述电量检测电路包括通讯单元，所述通讯单元用于与电池外部的第一控制器连接，所述通讯单元用于接收所述第一控制器的指令信息，若所述通讯单元接收到的指令信息表征所述电芯和/或所述第一控制器进入目标电能状态，所述电量检测电路输出所述第一控制信号至所述开关控制组件。

可选地，所述电量检测电路还包括第一测量单元，若所述第一测量单元检测到所述通讯单元在目标时间段内不存在与所述第一控制器的通信信息，所述电量检测电路输出所述第一控制信号至所述开关控制组件。

可选地，所述电量检测电路还包括第二测量单元，若所述第二测量单元检测到所述电芯的输出电压在特定连续时间范围内小于第一电压值，所述电量检测电路输出所述第一控制信号至所述开关控制组件。

可选地，响应检测到所述电芯不满足目标电能状态，所述电量检测电路输出第二控制信号至所述开关控制组件，以使得所述开关控制组件控制所述连接端子处于导通状态；

其中，所述电芯不满足目标电能状态包括如下至少一种：

所述电量检测电路与电池外部的第一控制器存在通信信息；

所述连接端子与外部电源连接，以使得通过外部电源对所述电芯充电。

可选地，若所述电芯满足目标电能状态，所述电量检测电路在特定时间周期检测到所述电芯的电压在特定范围内，输出所述第一控制信号至所述开关组件，以使得所述开关控制组件控制所述连接端子处于断开状态。

一种电池控制方法，应用于电池的电量检测电路，所述电量检测电路与所述电池的电芯连接，包括：

检测到所述电芯处于目标电能状态，控制所述电池的电芯断开与所述电池的连接端子的连接，以使得所述电池停止向所述电池的外部系统电路输出供电电压。

可选地，所述检测到所述电芯处于目标电能状态，至少包括以下之一：

检测到所述电量检测电路与外部的第一控制器在目标时间段内无通信信息；

检测到所述电芯在特定连续时间范围内小于第一电压值；

接收到外部的第一控制器发送的所述电芯处于目标电能状态的指令信息。

一种电子设备，包括：

如上述中任一项所述的电池。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种电池的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的电子设备在运输模式下通常情况下的电池漏电流示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种电池的部件结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种电压随时间输出的示意图；

图5为本申请实施例提供的一种测量芯片的HDQ输出电压与时间的关系示意图。

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清楚、完整地描述，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。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请说明书、权利要求书和附图中出现的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同的对象，而并非用于描述特定的顺序。

电子设备上使用的电池也可称为电池包(batterypack)，电池包上的连接端子是电池包的正极(Pack+)与电池包的负极(Pack-)，其中，电池包是对电芯的进一步包装而生成得到，电芯负责提供电能，电池包的正极(Pack+)与电芯的正极(Cell+)相连，电池包的负极(Pack-)与电芯的负极(Cell-)相连，在正常使用状态下，电池的电芯会通过连接端子向电池的外部系统电路输出供电电压。但是，若在一些特定场景下，若电池向电池外部系统电路持续供电，可能会影响电池的电量无法满足需求，为解决该问题，本申请实施例提供了一种电池，参见图1，为本申请实施例提供的一种电池的结构示意图，在图1所示的电池中仅为了说明本申请实施例提供的电池的主要结构部件，对于其他部件在图1中并未示出，并且并未示出电路或者组件的实际电路连接，仅是示出了各个部件之间的关联关系，具体的连接将在后续的实施例对应的附图进行详细说明。，并且在图1中仅以该电池有一个电芯为例进行了说明。具体的，该电池包括：电芯101、电量检测电路102和开关控制组件103。其中，至少一个电芯100，通过连接端子输出电压，连接端子可以PAC+和PAC-表示。电量检测电路102用于检测电芯的电能状态；开关控制组件103能够基于控制信号控制连接端子处于导通状态或断开状态。

电量检测电路102检测被配置为：响应检测到电芯101满足目标电能状态，输出第一控制信号至开关控制组件103，以使得开关控制组件103控制连接端子处于断开状态，停止电芯101通过连接端子向电池的外部系统电路输出供电电压。

其中，电芯满足目标电能状态是指电芯可以维持在低放电或者无放电的状态，具体的，可以是电量检测电路检测到电子设备的主控芯片发送的电池需要进入运输状态的指令，还可以是电量检测电路检测到其与所处的电子设备的控制器无通信数据，或者是检测到电芯的输出电压/剩余电量较低等时，当电量检测电路检测到的信息满足上述中的任一条件时，均可以是确定电芯满足目标电能状态。当电量检测电路检测到电芯满足目标电能状态时，可以输出第一控制信号至开关控制组件，使得开关控制组件断开与连接端子之间的通路，停止电芯通过连接端子向电池的外部系统电路输出供电电压。这样大幅度减少电池电量消耗，保证电池能满足在特定场景下的需求，如满足电子设备在运输或者存储过程中减少电池电量的消耗，保证电子设备在用户正常使用时电池能够有足够的电量开机或者运行的需求。

通常如果开关电流过大或短路时，电流无法正常流通，就会导致开关发热，如果超过开关承受的温度就会导致开关断开。或者开关所在的电路出现严重过载或短路故障，开关也会断开。在本申请实施例中，开关控制组件除了能够在上述状态下断开，还可以根据电量检测电路的输出的第一控制信号强制断开，以使得开关控制组件控制连接端子处于断开状态。

参见图2，为电子设备在运输模式下通常情况下的电池漏电流示意图，整机电池充电芯片(charge IC)在运输模式(shippingmode)功能，通过charge IC中的开关实现断开charge IC和系统平台(Platform)的供电回路，即断开的是图2所示的①。但是电池到charge IC之间回路无法断开，这部分通常漏电流可高至100uA，见图2中②；电子设备的某些功能部件，如麦克风(Speaker)直接挂在电池上，其口电流也无法断开，通常1个Speaker漏电流以5uA计算，8个Speaker的漏电流则高达40uA，见图2中③，同时也无法切断电池内部pack(包装)与电芯(cell)的连接，见图2中④部分。

可见，在图2所示的部分，电子设备运输模式下其产生的漏电流也较多，会消耗较多的电池电量，无法满足后续的使用需求。因此，减少漏电流的本质应该是减少电芯(cell)到系统平台(platform)整个回路上的漏电流，即应该在靠近电芯端切断供电回路，从而有利于整个回路漏电流的减少。通过本申请实施例提供电池组成部件，实现了从图2中④位置断开供电回路，即断开电芯与连接端子之间的回路，从而使得无法向电池的外部系统电路输出供电电压。

在一种实施方式中，该电池还包括分压电路，用于对电芯的输出电压分压以获得第一控制信号对应的目标电压，输出目标电压至开关控制组件，以使得开关控制组件控制连接端子处于断开状态，其中，目标电压满足开关控制组件对应的目标断开条件的电压范围。在该实施方式中，可以利用电池的过放电保护电路来控制开关控制组件断开，即使得开关控制组件能够获得当前满足过放电的条件，自动断开。此时，对所述电芯的输出电压分压以获得与第一控制信号对应的目标电压，该目标电压满足开关控制组件对应的目标断开条件的电压范围，其中，目标断开条件就是过放电条件。对应的，目标断开条件还可以是开关控制组件自动断开的其他条件，如短路条件或者超高温条件等。

电量检测电路确定电芯满足目标电能状态时，可以通过电量检测电路的不同功能单元来确定这一状态。在一种实施方式中，电量检测电路包括通讯单元，通讯单元用于与电池外部的第一控制器连接，该通讯单元用于接收第一控制器的指令信息，若通信单元接收到的指令信息表征电芯和/或第一控制器进入目标电能状态，电量检测电路输入第一控制信号至开关控制组件。目标电能状态是指需要大幅度减少电池电量消耗的状态。其中，电芯进入目标电能状态，可以表征电芯进入电量保护状态；第一控制器进入目标电能状态，可以表征第一控制器检测到电子设备进入特定状态，如进入运输状态，然后第一控制器通过电量检测电路的通讯单元将电子设备进入运输状态的指令信息发送至电量检测单元，使得电量检测单元能够输出第一控制信号至开关控制组件。其中，第一控制器可以是电子设备的处理器，例如，可以是电子设备的中央处理器CPU，嵌入式控制器EU，或者微控制器MCU等。

在本申请实施例的另一实施方式中，电量检测电路还包括第一测量单元，若第一测量单元检测到通讯单元在目标时间段内不存在与第一控制器的通信信息，电量检测电路输出第一控制信号至开关控制组件。具体的，第一测量单元用于检测通讯单元与第一控制器的通信信息，若在目标时间段内均不存在通信信息，则说明电子设备进入了特定的电能状态，例如，可以是第一测量单元检测到电量检测电路60天以上没有I2C通讯，这说明电子设备进入了不常用的状态，若保证电子设备在下次使用时能够正常开机和运行，则需要保持电池的电量，使得开关控制组件断开，停止所述电芯通过所述连接端子向所述电池的外部系统电路输出供电电压。其中，在正常状态下，I2C通讯相当于第一控制器和电量检测电路之间的通讯传输，通常在电子设备使用的时候，会每隔较短的时间二者就会进行通讯，如通过传输信号确定电量输出至某个部件，或者输出给某个部件的电量值等，在电量较低时，就会断开它们之间的通讯，因此，可以通过检测该通讯信息来作为生成第一控制信号的基础，提升了开关控制组件断开的准确性。

在本申请实施例的另一实施方式中，电量检测电路还包括第二测量单元，若第二测量单元检测到电芯的输出电压在特定连续时间范围内小于第一电压值，电量检测电路输出第一控制信号至开关控制组件。第一电压值可以是指电子设备进入特定状态的电压值，例如，电子设备在制造、储存、运输、销售、最终交付到用户，整个环节需要一定的时间，如果电子设备整机的漏电流过大，时间过长，将会大大消耗电池电量，交付到用户手中后电池电量将耗尽从而无法开机，该第一电压值可以是电子设备在交付到用户手中之前的状态的电压值，该过程电子设备并未开机，电芯的输出电压一直较低，具体的，可以是第二测量单元连续10秒检测到电芯的输出电压在3.4V以下，此时电量检测电路会输出第一控制信号至开关控制组件，停止所述电芯通过所述连接端子向所述电池的外部系统电路输出供电电压，以使得进一步减少电池漏电流的产生，实现大幅减少电池电量消耗。

对应的，在本申请实施例中还包括：响应检测到电芯不满足目标电能状态，电量检测电路输出第二控制信号至开关控制组件，以使得开关控制组件控制连接端子处于导通状态。其中，电芯不满足目标电能状态包括如下至少一种：电量检测电路与电池外部的第一控制器存在通信信息；连接端子与外部电源连接，以使得通过外部电源对电芯充电。其中，电量检测电路与电池外部的第一控制器存在通信信息可以是二者满足频繁通信的状态；若通过连接端子与外部电源连接，则说明处于对电子设备充电的状态，电子设备开始进入正常使用的状态，则可以连通该通路，恢复电芯的充放电功能。

进一步地，为了防止电芯电压不稳定使得开关控制组件频繁断开、闭合、断开又闭合的问题，在本申请实施例中还包括：若电芯满足目标电能状态，电量检测电路在特定时间周期检测到电芯的电压在特定范围内，输出第一控制信号至开关组件，以使得开关控制组件控制连接端子处于断开状态。

例如，由于极化现象的存在，导致电池在充放电过程中瞬时电压与实际电压会产生一定的偏差。具体的，充电时，瞬时电压略高于实际电压，充电结束后极化消失，电压回落；放电时，瞬时电压略低于实际电压，放电结束后极化消失，电压回升。具体的，特定时间周期可以是24小时，即可以每隔24小时检查一次状态，是因为电池放电到低电位时往往因为极化的原因电压并不稳定，有时会出现电压反弹的现象，如，静置2小时后电压向上回弹0.3V，通过每隔一段时间的电压轮询，可以确保不会误触发进入电池的特定模式(如运输模式)。

参见图3，为本申请实施例提供的另一种电池的部件结构示意图，在图3中，CELL+表示电芯的正极，CELL-表示电池的负极，电量检测电路包括测量芯片(Gauge IC)，通过电阻R1和R2组成分压电路，即实现对电芯的输出电压进行分压处理。开关控制组件包括保护芯片(Protection IC)和物理开关。电池的连接端子是电池包的正极(PACK+)与电池包的负极(PACK-)，电池的正极(PACK+)与电芯的正极(CELL+)相连，电池包的负极(PACK-)与电芯的负极(CELL-)相连。

在本申请实施例中通过针对电池的控制逻辑，控制电池的电量检测电路中的测量芯片(Gauge IC)中断其电压的输出，例如，可以中断测量芯片的HDQ引脚，并利用保护新品的过放电保护功能来防止整机和电池保护板的漏电流。

通过测量芯片的的HDQ(1MΩ，在2.8V至3.4V仅消耗3uA左右)引脚输出电芯的电压，用R1和R2对电芯的电压进行分压，使得分压得到的目标电压会输入至保护芯片的VDD引脚，使得保护芯片识别到该目标电压在过放电检测电压以下，从而控制DOUT(数字输出端)输出控制指令至物理开关，物理开关断开，从而通过关闭放电控制MOS管来防止漏电流。

具体的，触发开关断开功能的条件可以包括如下之一：

(1)测量芯片60天以上没有I2C通讯；

(2)测量芯片连续10秒检测到电芯的电压在3.4V以下；

(3)主机端触发：当要进入运输状态时，直接由MCU主动发送进入电池运输模式的指令给测量芯片。

进一步地，参见图4，为本申请实施例提供的一种电压随时间输出的示意图，当满足上述(1)或(2)条件后，会控制测量芯片的HDQ引脚输出较低电压，如以Low表示；并且若持续这个状态的时候，每隔24小时从HDQ引脚持续输出Low。之所以要每隔24小时检测一次状态，是因为电池放电到低电位时往往会因为极化的原因电压并不稳定，有时会出现电压反弹的现象，例如静置2小时后电压向上回弹0.3V。通过间隔一段时间的电压轮询，可以确保不会误触发进入电池运输模式功能。

进一步地，在触发开关断开功能后，再次恢复开关的连通状态的条件包括以下之一：

(4)对测量芯片进行I2C通讯；

(5)检测到stop current(停止电流)以上的电流，即电池插上充电器有充电电流；

(6)检测到release current(释放电流)以上的电流，即电池插上充电器有充电电流。

参见图5，为本申请实施例提供的一种测量芯片的HDQ输出电压与时间的关系示意图。在图5中，当检测到测量芯片进行I2C通讯时，会控制开关闭合，使得HDQ输出较大的电压值，对应的，若检测到对应的电流即插上充电器有充电电流时，会控制开关闭合，使得HDQ不再输出较低的电压。

在本申请的另一实施例中还提供了一种电池控制方法，应用于电池的电量检测电路，所述电量检测电路与所述电池的电芯连接，包括：

检测到所述电芯处于目标电能状态，控制所述电池的电芯断开与所述电池的连接端子的连接，以使得所述电池停止向所述电池的外部系统电路输出供电电压。

可选地，所述检测到所述电芯处于目标电能状态，至少包括以下之一：

检测到所述电量检测电路与外部的第一控制器在目标时间段内无通信信息；

检测到所述电芯在特定连续时间范围内小于第一电压值；

接收到外部的第一控制器发送的所述电芯处于目标电能状态的指令信息。

可选地，响应检测到所述电芯不满足目标电能状态，控制所述电池的电芯恢复与所述电池的连接端子的连接；

其中，所述电芯不满足目标电能状态包括如下至少一种：

所述电量检测电路与电池外部的第一控制器存在通信信息；

所述电池与外部电源连接，以使得通过外部电源对所述电芯充电。

具体的，可以参见前述电池的描述过程，此处不再详述。

在本申请的另一实施例中，还提供了一种电子设备，所述电子设备可以包括：如上述任一项所述的电池，具体的还可以包括其他部件，可根据实际的应用场景需求设置其他部件。

需要说明的是，本实施例中电子设备的电池的具体实现可以参考前文中的相应内容，此处不再详述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。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。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电池，包括：

至少一个电芯，通过连接端子输出电压；

电量检测电路，用于检测电芯的电能状态；

开关控制组件，能够基于控制信号控制所述连接端子处于导通状态或断开状态；

其中，所述电量检测电路检测被配置为：响应检测到所述电芯满足目标电能状态，输出第一控制信号至所述开关控制组件，以使得所述开关控制组件控制所述连接端子处于断开状态，停止所述电芯通过所述连接端子向所述电池的外部系统电路输出供电电压。

2.根据权利要求1所述的电池，还包括：

分压电路，用于对所述电芯的输出电压分压以获得与所述第一控制信号对应的目标电压，输出所述目标电压至所述开关控制组件，以使得所述开关控制组件控制所述连接端子处于断开状态，其中，所述目标电压满足所述开关控制组件对应的目标断开条件的电压范围。

3.根据权利要求1所述的电池，所述电量检测电路包括通讯单元，所述通讯单元用于与电池外部的第一控制器连接，所述通讯单元用于接收所述第一控制器的指令信息，若所述通讯单元接收到的指令信息表征所述电芯和/或所述第一控制器进入目标电能状态，所述电量检测电路输出所述第一控制信号至所述开关控制组件。

4.根据权利要求3所述的电池，所述电量检测电路还包括第一测量单元，若所述第一测量单元检测到所述通讯单元在目标时间段内不存在与所述第一控制器的通信信息，所述电量检测电路输出所述第一控制信号至所述开关控制组件。

5.根据权利要求4所述的电池，所述电量检测电路还包括第二测量单元，若所述第二测量单元检测到所述电芯的输出电压在特定连续时间范围内小于第一电压值，所述电量检测电路输出所述第一控制信号至所述开关控制组件。

6.根据权利要求1所述的电池，响应检测到所述电芯不满足目标电能状态，所述电量检测电路输出第二控制信号至所述开关控制组件，以使得所述开关控制组件控制所述连接端子处于导通状态；

其中，所述电芯不满足目标电能状态包括如下至少一种：

所述电量检测电路与电池外部的第一控制器存在通信信息；

所述连接端子与外部电源连接，以使得通过外部电源对所述电芯充电。

7.根据权利要求1所述的电池，若所述电芯满足目标电能状态，所述电量检测电路在特定时间周期检测到所述电芯的电压在特定范围内，输出所述第一控制信号至所述开关组件，以使得所述开关控制组件控制所述连接端子处于断开状态。

8.一种电池控制方法，应用于电池的电量检测电路，所述电量检测电路与所述电池的电芯连接，包括：

检测到所述电芯处于目标电能状态，控制所述电池的电芯断开与所述电池的连接端子的连接，以使得所述电池停止向所述电池的外部系统电路输出供电电压。

9.根据权利要求8所述的方法，所述检测到所述电芯处于目标电能状态，至少包括以下之一：

检测到所述电量检测电路与外部的第一控制器在目标时间段内无通信信息；

检测到所述电芯在特定连续时间范围内小于第一电压值；

接收到外部的第一控制器发送的所述电芯处于目标电能状态的指令信息。

10.一种电子设备，包括：

如权利要求1至7中任一项所述的电池。