CN1955752B - 一种对移动终端电池充电过程的监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种对移动终端电池充电过程的监测方法，用于终端自带充电控制电路的软件充电管理模式，根据设定的采样参数与时间间隔，在电池充电过程中对采样参数进行采样，将相同采样参数的采样结果按其对应的采样时刻生成充电参数曲线。此方法简单易行，可实时监测充电状态，并且可得到直观的结果，可以更微观的研究充电过程，优化充电过程，有利于保证电池的使用寿命。

Description

一种对移动终端电池充电过程的监测方法

技术领域

本发明涉及移动终端的电源管理技术领域，具体来讲，涉及一种对移动终端电池充电过程的监测方法。

背景技术

充电管理是手机、固定台、PDA(个人数字助理，Personal DigitalAssistant)等终端设备中至关重要的一部分。完善的充电过程可以有效地延长充电电池的使用寿命，增加电池的待机时间，提高设备的可靠性；反之，则会大幅减少充电电池的使用寿命和待机时间。

目前，终端设备的充电管理一般有两种充电方式：单纯充电器管理的充电方式和终端自带充电控制电路的充电方式。其中，第二种方式又分为：硬件充电管理方式和可编程的软件充电管理方式。对于充电器管理方式，充电过程由充电器厂商保证。对于自带充电控制电路的硬件充电管理方式，充电过程由芯片厂商保证。这两种方式在设计终端的充电管理功能时，无需知道充电的具体过程。

但是，对于软件充电方式，充电过程管理则由移动终端保证。要保证充电过程的正确，必须对充电过程有足够的了解。一般充电过程比较长，历时3个小时左右。如果隔一段时间人工测量一些充电参数，比如充电电流、充电电压等，不能实现实时监测的话，不仅工作量非常大，而且对充电过程了解不全面。虽然在几个小时之后，电池会充满，但是充电的过程不清楚，不利于优化充电过程，不能保证有利于电池使用寿命的充电功能。

鉴于以上现有技术的不足，需要有适用于移动终端电池充电过程的监测方法，用于对自带充电控制电路的用软件方式进行充电管理的移动终端的电池充电过程进行保证，此方法应简单易行，可实时监测充电状态，并且可得到直观的结果，用于更微观的研究充电过程，优化充电过程，有利于保证电池的使用寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种适用于移动终端电池充电过程的监测方法，用于对自带充电控制电路的移动终端设备中用软件方式进行充电管理的电池充电过程进行监测，优化充电过程，对移动终端的充电过程进行保证。

本发明提供一种对移动终端电池充电过程的监测方法，用于终端自带充电控制电路的软件充电管理模式，包括如下步骤：

确定对电池充电过程的采样参数及采样时间间隔；

根据所述采样参数与时间间隔，在电池充电过程中对采样参数进行采样；

记录并保存采样参数结果及其对应的采样时刻；

将相同采样参数的采样结果按其对应的采样时刻进行排列；

根据排列后的采样结果生成充电参数曲线。

所述的记录并保存采样参数结果及其对应的采样时刻的步骤，包括如下步骤：

在不同的采样时刻，分别记录不同采样参数的当前采样结果；

将记录的采样结果及其对应的采样时刻保存入一个数据文件中。

所述的将相同采样参数的采样结果按其对应的采样时刻进行排列的步骤，包括如下步骤：

读取所述数据文件，将同一采样参数的采样结果从所述数据文件中分离出来；

将同一采样参数的采样结果按其对应的采样时刻进行排列。

本发明所述的监测方法，能够直观、微观的实时监测充电过程，能够根据电池的特性，很容易的移植到不同型号电池充电的情况；本方法使开发充电管理功能变得简单，提高了研发效率；同时，根据实时监测的结果，可以优化充电过程，有利于延长电池的使用寿命。

本发明所要解决的技术问题，技术方案要点及有益效果，将结合实施例，参照附图作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明所述监测方法的原理框图；

图2是本发明实施例所述的充电控制电路的原理图；

图3是本发明实施例所述的采样算法及采样流程图；

图4是本发明实施例所述的生成充电曲线的流程图；

图5是本发明实施例所述的充电电压的曲线图；

图6是本发明实施例所述的电池电压的曲线图；

图7是本发明实施例所述的充电电流的曲线图；

图8是本发明实施例所述的充电状态的曲线图；

图9是本发明实施例所述的充电功率的曲线图。

具体实施方式

本发明提供一种适用于移动终端电池充电过程的监测方法，如图1所示，包括如下步骤：

确定对电池充电过程的采样参数及采样时间间隔(步骤101)；

根据所述采样参数与时间间隔，在电池充电过程中对采样参数进行采样(步骤102)；

记录并保存采样参数结果及其对应的采样时刻(步骤103)；

将相同采样参数的采样结果按其对应的采样时刻进行排列(步骤104)；

根据排列后的采样结果生成充电参数曲线(步骤105)。

如图2所示，为实现本发明所述的监测方法所采用的充电控制电路，用于对电池充电过程进行监控。所述充电控制电路中，由主处理芯片201负责监测与控制充电过程的各个环节，主处理芯片控制电源管理芯片202对各采样参数进行采样并保存采样得到的数据，主处理芯片负责对采样数据进行分离与排列，及根据排列好的采样数据生成充电曲线。

实现本发明所述监测方法的具体实施技术方案如下：

首先，要确定充电过程中需采样的采样参数和采样的时间间隔。确定的采样参数主要为充电过程中充电参数，包括：充电电压、充电电流、充电状态、充电功率、电池电压等；确定采样的时间间隔为5秒。为了保存采样结果，需要建立一个用来存储充电过程的充电参数采样数据的数据文件。

然后，启动充电过程后，根据确定的充电采样参数及时间间隔，进行采样。由于充电功率不能采样，所以充电功率由采样的充电电流和充电电压来计算得到。

其中，各充电参数的基本采样算法及采样流程如图3所示：

当充电控制电路中设置的硬中断判断有充电器时(步骤301)；设置一个5秒的定时器来保证采样时间间隔为5秒(步骤302)；然后在每一个采样时间间隔内，依次采样充电电压并将模拟电压转化为数字电压(步骤303)、采样电池电压并将模拟电压转化为数字电压(步骤304)、采样充电电流并将模拟电流转化为数字电流(步骤305)；根据转换后的充电电压、电池电压和充电电流值，来计算充电功率，充电功率＝(充电电压-电池电压)×充电电流-电阻上的功率，  (步骤306)；在5秒的采样间隔内完成本时间间隔的采样后，可以继续去执行其他任务(步骤307)；随后，判断5秒定时器是否到时(步骤308)，如果到时，则系统进行下一个采样间隔的充电参数采样；否则，执行步骤(307)，继续执行其他任务。

当充电控制电路的主处理芯片检测到硬中断，判断为无充电器时(步骤309)，首先清除5秒定时器，停止轮询充电参数的采样(步骤310)；然后继续去执行其他任务(步骤311)。

采样过程中，将采样的参数结果保存到前面建立的数据文件中，而各个采样点的采样时刻可以根据采样时间间隔5秒计算得到，并且可以计算得到总的充电时长及各个充电状态的充电时长。

在充电过程中，充电状态包括TRICKLE(涓流充电)、FAST(恒流充电)、TOPOFF(恒压充电)、DONE(充电保持)四种状态，在充电状态曲线中分别用0、2、3、4表示。

利用本发明所述的方法，可以得到如下的充电参数的采样数据：

FAST＝2

Vchg＝4056mV

VDDD＝3881mV

Ichg＝517mA

Powr＝64mW

FAST＝2

Vchg＝4056mV

VDDD＝3881mV

Ichg＝507mA

Powr＝63mW

FAST＝2

Vchg＝4056mV

VDDD＝3881mV

Ichg＝507mA

Powr＝63mW

其中，FAST＝2，表明当前充电处于恒流充电状态；Vchg＝4056mV是指充电电压的数值；VDDD＝3881mV是指电池电压的数值；Ichg＝517mA是指充电电流的数值；Powr＝64mW是指充电三极管的充电功率。后面的数据意义相同。采样间隔是5秒，即每5秒采样一次，得到一组数据。

从采样的数据可以清楚的了解充电过程现在是处于恒流充电还是恒压充电，以及各个充电状态持续的时间，充电状态的转换点是多少等信息。

为了更直观的显示充电过程，可以编制一个应用软件来将上面的数据生成曲线。利用所述软件，终端生成各充电参数曲线的流程如图4所示：

首先，打开所述数据文件(步骤401)，并计算采样数据的长度，以便获取各个采样时刻(步骤402)。因为数据文件中只有每个采样数据的电压和电流值，它是个一维的一列数据，没有横向的时间点。为了绘制曲线，确定每个数据的横坐标，需要计算出所有采样数据的长度，然后根据每个采样数据的时间间隔是5秒这个规律，就可以知道总共采样时长以及每个采样时刻(即，横坐标)。

因为采样的数据中几个参数是混在一起采样的，所以需要分离同样的参数，比如把第1秒的充电电流和第5秒的充电电流能按照时间先后排起来，把第1秒的电池电压和第5秒的电池电压排在一起，以便绘制曲线。所以，在有规律的数据中选出充电电压、电流、电池电压、充电状态等参数，选出的数据保存在各自的数组中(步骤403)；根据采样时间间隔为5秒，计算出各个采样点的采样时刻，并且计算出充电时长，将分离后的数据按时间顺序排列以便按照时间顺序生成曲线(步骤404)。

最后，根据分离并排列后的采样数据，生成各充电参数的充电曲线(步骤405)。

图5～图9是根据采样数据绘制的充电参数曲线，图中的横轴为时间轴。充电电压和电池电压的单位都是伏特(V)，充电电流的单位是毫安(mA)，但是为了增加曲线的分辨率，绘制曲线时，在原值的基础上除了100，所以在图上看到的电流值乘以100后才是真实的电流值。比如在恒流充电时，电流值为5.5mA左右，实际上，此时的电流为550mA。

如图8所示的充电状态曲线，可以直观的得到充电过程中的充电状态的变化规律。曲线在从0变为2，即从TRICKLE状态变为FAST状态，涓流充电的时间比较短，大概3分钟左右。在从涓流充电转入恒流充电的瞬间，如图7所示的充电电流有一个尖峰值，此尖峰值不会影响充电过程，由于时间较短，也不会损坏充电电路。图8中，充电状态从2变为3，即由FAST变为TOPOFF充电，这个阶段时间最长，也是充电最主要的阶段，大概历时2个小时10几分钟；然后从TOPOFF状态又转入DONE状态，从图中看到的就是曲线从3转为4。

从图7中可看到开始充电时，充电状态为TRICKLE(涓流)时，充电电流比较小，大概200mA左右。转为恒流充电后，充电电流为550mA左右，为恒流。此时，由图6可以看到电池电压缓慢上升，图5中所示的充电电压随着电池电压上升也有所上升。在充电状态转入TOPOFF恒压充电后，图6中的电池电压变化不大，图7中的充电电流在不断减小，此时主要是给电池增加能量，在电流减小到一个门限时，认为电池充满，转为DONE状态。在充电状态进入DONE以后，电池处于静置状态，没有充电，也没有放电。

从上面的数据和曲线可以直观的看到充电的整个微观过程，如果上面的充电不理想，可以很容易从曲线中看出来，然后回到数据，寻找哪部分数据出现问题，然后再回到充电软件的代码，更改对应的软件代码。这是因为本发明描述的充电过程适用于各种手机、PDA等，但结合这些手持设备的硬件特性，包括它们的充电控制电路和充电电池特性都会不同，在软件开发调试充电管理时一般会遇到诸如充电时间过长、充不满电等问题，这时用本发明所述方法采样到需要的数据并绘制成曲线后，就可以直观的看到出问题的数据，然后结合软件程序代码，修改引起出问题数据的地方，比如数据计算算法、充电电压阈值、过功率保护门限值等，从而得到最好最优化的充电过程，使充电过程更完善，上述的充电过程可广泛用于手机、PDA等自带充电控制电路的便携设备。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种对移动终端电池充电过程的监测方法，用于终端自带充电控制电路的软件充电管理模式，其特征在于，包括如下步骤：

确定对电池充电过程的采样参数及采样时间间隔；

根据所述采样参数与时间间隔，在电池充电过程中对采样参数进行采样；

记录并保存采样参数结果及其对应的采样时刻；

将相同采样参数的采样结果按其对应的采样时刻进行分离与排列；

根据排列后的采样结果生成充电参数曲线；

从充电参数曲线得到电池充电状态中的涓流充电状态、恒流充电状态、恒压充电状态和充电保持状态的变化规律，以及各个充电状态持续的时间和充电状态的转换点，以找出出现问题的数据。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的记录并保存采样参数结果及其对应的采样时刻的步骤，包括如下步骤：

在不同的采样时刻，分别记录不同采样参数的当前采样结果；

将记录的采样结果及其对应的采样时刻保存入一个数据文件中。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的将相同采样参数的采样结果按其对应的采样时刻进行分离与排列的步骤，包括如下步骤：

读取所述数据文件，将同一采样参数的采样结果从所述数据文件中分离出来；

将同一采样参数的采样结果按其对应的采样时刻进行排列。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的采样时刻是由采样时间间隔计算得到的。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的采样参数为充电过程中的充电参数，包括：

充电电压、或充电电流、或充电状态、或充电功率、或电池电压、或它们的组合。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的充电功率是由采样的充电电流参数和充电电压参数计算得到的。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的充电状态参数，包括如下四种状态：

以0为表示的涓流充电状态；

以2为表示的恒流充电状态；

以3为表示的恒压充电状态；

以4为表示的充电保持状态。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的在电池充电过程中对采样参数进行采样的步骤中，包括如下步骤：

在采样时间间隔内，分别采样各采样参数，并将采样得到的充电参数结果的模拟量转换为数字量。

9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的采样的时间间隔为5秒。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的移动终端包括：

手机、固定台和PDA。

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