CN201307765Y - 一种电池保护装置及终端设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种终端设备的电池保护装置，所述装置包括：温度监测模块、可编程放大模块、转换模块、处理模块；本实用新型还提供了一种终端设备，所述终端设备包括：电池保护装置和控制处理器。本实用新型通过在电池内部或者手机单板上安装至少两个温度传感器，实现电池温度的准确控制，简单有效的解决因温度传感器的误报造成电池的过热控制问题，提高了终端产品的安全性。

Description

一种电池保护装置及终端设备

技术领域

本实用新型涉及网络技术领域，特别涉及一种电池保护装置及终端设备。

背景技术

随着无线通信和芯片封装技术的发展，越来越多的功能集成到手机里。相应地，手机的功耗也出现明显增加的趋势，尤其是目前的第三代3G手机。在信号很弱，以最大功率发射时，3G手机热耗比第二代2G手机增加50％以上，甚至在相同体积下功耗增加达到100％。在弱信号引发的大功率发射下，功放模块PA发热量可占整机发热量60％，并引发PCB和表面明显的温度分布不均。

手机功耗的增加驱动手机上的电池容量和能量密度的不断增加，导致手机单板器件发热的不均衡性，表面温度分布的明显不均。

现有技术一般在手机的电池保护板边缘上安装一个温度传感器，检测电池充放电和工作温度变化，温度超标启动保护。但是由于电池保护板上温度分布的不均匀性，边缘温度明显低于中央温度，会出现上报温度偏低，造成电池在高温下工作；并且由于温度传感器靠近发热单板，电池其它位置无发热器件，有时会因为发热单板的温度造成上报的电池本身的温度高于电池实际工作额温度；同时在长期使用中，电池温度传感器会出现失效，温度传感器失效率在10-100FIT左右；以上情况将导致温度传感器的误报，此问题在提供可视电话的翻盖手机和滑盖手机上最为突出，电池所在几何体热流密度通常超过50W/L，提供电池温度准确控制保护是安全工作必需。因此，手机电池的过热控制和安全问题成为行业难题，并且呈现逐步加剧和恶化的局面。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种电池保护装置及终端设备，简单有效的解决了因温度传感器的误报造成电池的过热控制问题，实现终端设备上电池温度的准确控制。

为达到上述目的，本实用新型实施例一方面提供一种终端设备的电池保护装置，所述装置包括：温度监测模块、可编程放大模块、转换模块、处理模块；

所述温度监测模块，用于通过定期监测设置在终端设备内的至少两个温度传感器，获取所述温度传感器的至少两个电压信号，并将所述电压信号发给可发送给可编程放大模块；

所述可编程放大模块，用于根据所述温度监测模块发送的电压信号的大小，对所述电压信号进行放大，并将放大后的电压信号发送给所述转换模块；

所述转换模块，用于将所述放大后的电压信号转换成数字信号，将所述数字信号发送给温度处理模块；

所述温度处理模块，用于根据所述数字信号的值，通过投票表决机制，对转换成的数字信号进行处理。

另一方面，本实用新型实施例还提供一种终端设备，所述终端设备包括：电池保护装置和控制处理器；

所述电池保护装置，用于通过定期监测设置在终端设备内的至少两个温度传感器，获取每一个温度传感器的电压信号，并将电压信号进行放大并转换成数字信号，通过投票表决机制对转换成的数字信号进行处理，将所述处理结果发送给控制处理器进行处理。

所述控制处理器，与所述电池保护装置相连接，用于根据所述电池保护装置发送的数字信号，对电池进行控制和保护。

本实用新型实施例的提供的一种电池保护装置及终端设备，简单有效的解决因温度传感器的误报造成电池的过热控制问题，实现电池温度的准确控制，提高了终端产品的安全性。

附图说明

图1a为本实用新型实施例的电池内部安装温度传感器的位置图；

图1b为本实用新型实施例的另一种电池内部安装温度传感器的位置图；

图2a为本实用新型实施例的终端设备内(不包括电池)安装温度传感器的位置图；

图2b为本实用新型实施例的另一种终端设备内(不包括电池)安装温度传感器的位置图；

图3为本实用新型实施例的电池装置结构图；

图4为本实用新型实施例的终端设备结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例的具体实施方式进行详细描述：

如图1a所示，为本实用新型实施例的电池内部安装温度传感器的位置图。在本实施例中，电池包括电芯和电池电路板。电池电路板可起充放电控制管理、过充过压过温保护等功能。对电池内部而言，发热源主要集中在电芯上，因此，在电池内部安装温度传感器时，一般将温度传感器均匀安装在电池内电芯上各个几何面中心，即图1a中“1”所示的位置，均安装了温度传感器，在电芯内部均匀安装的温度传感器的数量取决于手机单板和电池的温度分布不均匀性，一般数量N≥2以保证电池的安全性和可靠性。

对整个终端设备而言，例如手机，在手机的电池内部的安装温度传感器的位置将结合图1b进行详细介绍。

图1b所示，为本实用新型实施例的另一种电池内部安装温度传感器的位置图，即图1a在手机上显示的具体安装位置。图1b中为手机的剖面图，从剖面图看电池位于键盘下面，在电池内部的“1”位置均匀安装了N≥2的温度传感器，在电芯内部均匀安装的温度传感器的数量取决于手机单板和电池的温度分布不均匀性，一般数量N≥2以保证电池的安全性和可靠性。

为改善温度分布，也可以降低电池温度传感器安装数量，可在电池与手机单板间架设良导热体(如金属、石墨材料等)，避免塑料，或电池外壳由厚(t≥0.3mm)良导热体包裹；

所述温度传感器可以根据优先级划分为关键温度传感器和辅助温度传感器。所述关键温度传感器为精度和可靠性高的温度传感器，辅助温度传感器为相对于关键温度传感器而言，优先级较低，精度和可靠性较低的温度传感器。温度传感器一般由热敏电阻，或热敏二极管组成。

由于该温度传感器是安装在电池内部的，一般在出厂时就已经预先安装设置好，用户可以放心使用终端设备，例如，同一款电池在不同手机上使用，也可以准确反映电池的实际工作温度，同时避免了因某一个传感器失效，而导致的电池经常关机等。

如图2a所示，为本实用新型实施例的终端设备内部(不包括电池)的安装温度传感器的位置图。

在本实施例中，在终端设备内部，例如手机，在手机内部供热源主要集中在手机单板，即手机PCB板上，因为该手机单板上有多个发热芯片对主PCB板进行散热处理，因此在手机内(不包括电池)内部均匀安装温度传感器也可以达到改善温度分布不均匀的现象。一般将温度传感器安装在手机内单板的各个几何面中心，如图2a中“2”处，均匀安装了至少两个温度传感器，也可以安装在手机结构器件上，在手机内部安装的温度传感器的数量取决于手机单板和电池的温度分布不均匀性，一般数量N≥2以保证电池的安全性和可靠性。

对终端设备而言，在终端设备单板上安装温度传感器的位置将结合图1b进行详细介绍，下面所述终端设备以手机为例，进行详细介绍。

图2b所示，为本实用新型实施例的另一种终端设备内(不包括电池)安装温度传感器的位置图，即图2a在手机上显示的具体安装位置。图2b中为手机的剖面图，从剖面图看手机内(不包括电池)位于键盘和电池的中间位置，在手机内部的“2”位置均匀安装了N≥2的温度传感器，在手机内部均匀安装的温度传感器的数量取决于手机单板和电池的温度分布不均匀性，一般数量N≥2以保证电池的安全性和可靠性。

为改善温度分布，也可以降低电池温度传感器安装数量，可在电池与手机单板间架设良导热体(如金属、石墨材料等)，避免塑料，或电池外壳由厚(t≥0.3mm)良导热体包裹；

所述温度传感器可以根据优先级划分为关键温度传感器和辅助温度传感器。所述关键温度传感器为精度和可靠性高的温度传感器，辅助温度传感器为相对于关键温度传感器而言，优先级较低，精度和可靠性较低的温度传感器。温度传感器一般由热敏电阻，或热敏二极管组成。

由于该温度传感器是安装在手机内部的，因此对于任意电池都适用，即，不同的电池都可以通过手机内部安装温度传感器，从而准确反映电池的实际工作温度，同时避免了因某一个传感器失效，而导致的电池经常关机等。

本实用新型提供的实施例的通过提供在终端产品的电池内部或者手机内部(不包括电池)均匀安装至少两个温度传感器，解决了因温度传感器的误报造成电池的过热控制问题，实现电池温度的准确控制，提高了终端产品的安全性。

如图3为本实用新型实施例的装置结构图，在本实施例中，提供一种电池保护装置10，用于通过定期监测设置在终端设备内的至少两个温度传感器，获取每一个温度传感器的电压信号，并将电压信号进行放大并转换成数字信号，通过投票表决机制对转换成的数字信号进行处理，将所述处理结果发送给控制处理器进行处理。。

所述电池保护装置10具体包括：温度监测模块102、可编程放大模块106、转换模块108、温度处理模块110。

所述温度监测模块102，用于用于通过定期监测设置在终端设备内的至少两个温度传感器，获取所述温度传感器的至少两个电压信号，并将所述电压信号发给可发送给可编程放大模块；所述温度监测模块102中的温度传感器按照优先级划分为关键温度传感器和辅助温度传感器。当所述至少两个温度传感器中有关键温度传感器和辅助温度传感器，则由任意一个关键传感器超过门限值，则发出告警信息，并将所述告警信息发送给所述处理模块，进行保护处理。

当所述至少两个温度传感器中均为辅助传感器时，则由所述辅助传感器超过门限值的个数决定是否产生告警信息，并将所述告警信息发送给所述处理模块，进行保护处理。

所述可编程放大模块106，用于根据所述温度监测模块发送的电压信号的大小，对所述电压信号进行放大，并将放大后的电压信号发送给所述转换模块；

所述转换模块108，用于将所述放大后的电压信号转换成数字信号，将所述数字信号发送给温度处理模块；

所述温度处理模块110，用于根据所述数字信号的值，通过投票表决机制，对转换成的数字信号进行处理。

所述装置进一步包括：与温度传感器相连接的模拟开关104；所述模拟开关104，所述模拟开关分别与温度监测模块102和可编程放大模块106相连接，用于接通或断开所述温度监测模块测量的至少两路电压信号。

如图4为本实用新型实施例的终端设备的结构图，在本实施例中，一种终端设备包括：电池保护装置10和控制处理器20。

所述控制处理器20，与所述电池保护装置相连接，用于根据所述电池保护装置发送的数字信号，对电池进行控制和保护；所述控制处理器可以为基带控制芯片，也可以为终端产品的控制处理器例如：手机的控制处理器CPU。

所述控制处理器20具体包括：温度监测控制模块、放大控制模块和转换控制模块，且温度监测控制模块、放大控制模块和转换控制模块分别与所述温度监测模块102、可编程放大模块106和转换模块108相连接，其中所述控制处理器还包括：模拟开关控制模块，所述模拟开关控制模块与模拟开关相连接。所述控制处理器20中包括的温度监测控制模块、放大控制模块和转换控制模块以及模拟开关控制模块可以合并在控制处理器中，也可以为独立的控制模块。

所述电池保护装置10，用于通过定期监测设置在终端设备内的至少两个温度传感器，获取每一个温度传感器的电压信号，并将电压信号进行放大并转换成数字信号，通过投票表决机制对转换成的数字信号进行处理，将所述处理结果发送给控制处理器进行处理。

所述电池保护装置10包括：温度监测模块102、可编程放大模块106、转换模块108、温度处理模块110。

所述温度监测模块102，用于通过定期监测设置在终端设备内的至少两个温度传感器，获取所述温度传感器的至少两个电压信号，并将所述电压信号发给可发送给可编程放大模块；所述温度监测模块102中的温度传感器按照优先级划分为关键温度传感器和辅助温度传感器。当所述至少两个温度传感器中有关键温度传感器和辅助温度传感器，则由任意一个关键传感器超过门限值，则发出告警信息，并将所述告警信息发送给所述处理模块，进行保护处理。

当所述至少两个温度传感器中均为辅助传感器时，则由所述辅助传感器超过门限值的个数决定是否产生告警信息，并将所述告警信息发送给所述处理模块，进行保护处理。

所述可编程放大模块106，用于根据所述温度监测模块发送的电压信号的大小，对所述电压信号进行放大，并将放大后的电压信号发送给所述转换模块。

所述转换模块108，用于将所述放大后的电压信号转换成数字信号，将所述数字信号发送给温度处理模块110。

所述温度处理模块110，用于根据所述数字信号的值，通过投票表决机制，对转换成的数字信号进行处理。

所述装置进一步包括：与温度传感器相连接的模拟开关104；所述模拟开关104，用于接通或断开所述温度监测模块测量的至少两路电压信号。

所述温度监测模块102中的温度传感器按照优先级划分为关键温度传感器和辅助温度传感器。当所述至少两个温度传感器中有关键温度传感器和辅助温度传感器，则由任意一个关键传感器超过门限值，则发出告警信息，并将所述告警信息发送给所述处理模块，进行保护处理。

当所述至少两个温度传感器中均为辅助传感器时，则由所述辅助传感器超过门限值的个数决定是否产生告警信息，并将所述告警信息发送给所述处理模块，进行保护处理。

具体的各模块之间的信息交互流程如下：

所述温度测量装置102由至少两个温度传感器组成，这里举例说明为3个温度传感器，但实际中并不局限于此，所述温度传感器均匀设置在电池内部的电芯周围或者设置在手机内部(不包括电池)，所述温度传感器由热敏电阻或者或者热敏二极管等构成，所述电阻串联接入电路，通过检测电阻两端的电压差，获得该电阻的电流值，将所述电流值输入到模拟开关104，三路模拟信号可同时输入到模拟开关，也可根据需要进行删减；控制处理器20通过程序控制模块开关104选择测试哪一路温度。所述控制处理器可以为位于手机内部(不包括手机电池)上的基带控制芯片，也可以为无线终端产品的CPU处理器。

通过模拟开关104选择一路或者几路电流信号输入到可编程放大模块106中，所述控制处理器20根据输入信号的大小，控制可编程运放的放大倍数，对所述输入信号进行放大，并将放大后的信号输入转换模块108。

控制处理器20根据所述放大后的信号，控制转换模块108完成采样，将所述采样结果发送到温度处理模块110，温度处理模块110根据发送的信号，采取投票表决机制，进行相应温度保护处理。同时，控制处理器20一直监控温度监测模块上报的温度值和跳动情况。如2秒内温度跳动超过5℃，则判定传感器失效。如为关键传感器，则发出告警提示和后续保护(如关机)动作。如为辅传感器，则当温度传感器测得的温度超过门限值，则参与投票表决机制；所述投票表决机制包括：当所述至少两个温度传感器中有关键温度传感器和辅助温度传感器，则由任意一个关键传感器超过温度门限值，则发出告警信息，并将所述告警信息发送给所述处理模块，进行保护处理；

当所述至少两个温度传感器中均为辅助传感器时，则由所述辅助传感器超过门限值的个数决定是否产生告警信息，并将所述告警信息发送给所述处理模块，进行保护处理。例如：当温度传感器地位相同时，即均为辅助温度传感器，或一般温度传感器时，如安装辅助温度传感器个数为三个，其中，温度传感器1已经超出温度预先设置的门限值，另外两个：温度传感器2和温度传感器3均未超出温度门限值，则不需要上报给控制处理器20进行温度保护处理如停止充电、停止放电、报警等；如4个温度传感器，且温度传感器均为辅助温度传感器，或者一般温度传感器，当至少2个温度传感器超过温度门限值时，才上报给控制处理器20进行相应保护处理，如停止充电、停止放电、报警等。

本实用新型提供的实施例的通过提供的电池保护装置及终端设备，通过在终端设备内部安装至少两个温度传感器，实现电池温度的准确控制，简单有效的解决因温度传感器的误报造成电池的过热控制问题，提高了终端产品的安全性。

本领域技术人员可以理解实施例中的模块中的单元可以按照实施例描述分布于实施例的模块中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个模块中。上述实施例的单元可以合并为一个单元，也可以进一步拆分成多个子单元。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是，本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1、一种电池保护装置，其特征在于，所述装置包括：温度监测模块、可编程放大模块、转换模块、处理模块；

所述温度监测模块，用于通过定期监测设置在终端设备内的至少两个温度传感器，获取所述温度传感器的至少两个电压信号，并将所述电压信号发给可发送给可编程放大模块；

所述可编程放大模块，用于根据所述温度监测模块发送的电压信号的大小，对所述电压信号进行放大，并将放大后的电压信号发送给所述转换模块；

所述转换模块，用于将所述放大后的电压信号转换成数字信号，将所述数字信号发送给温度处理模块；

所述温度处理模块，用于根据所述数字信号的值，通过投票表决机制，对转换成的数字信号进行处理。

2、如权利要求1所述电池保护装置，其特征在于，所述装置进一步包括：温度监测模块进一步包括：与温度传感器相连接的模拟开关；

所述模拟开关，用于接通或断开所述温度监测模块测量的至少两路电压信号。

3、如权利要求1所述电池保护装置，其特征在于，所述投票表决机制包括：

当所述至少两个温度传感器中有关键温度传感器和辅助温度传感器，则由任意一个关键传感器超过门限值，则发出告警信息，并将所述告警信息发送给所述处理模块，进行保护处理；

当所述至少两个温度传感器中均为辅助传感器时，则由所述辅助传感器超过门限值的个数决定是否产生告警信息，并将所述告警信息发送给所述温度处理模块。

4、如权利要求3所述电池保护装置，其特征在于，所述温度传感器按照优先级划分为关键温度传感器和辅助温度传感器。

5、如权利要求1或3所述电池保护装置，其特征在于，所述温度传感器安装电池内部的电芯所处各几何面中心的位置，或者，所述温度传感器安装在手机与电池中间各几何面中心的位置。

6、如权利要求1或3所述电池保护装置，其特征在于，所述温度传感器为热敏电阻，或热敏二极管。

7、一种终端设备，其特征在于，所述终端设备内设置有至少两个温度传感器，所述终端设备还包括：电池保护装置和控制处理器；

所述电池保护装置，用于通过定期监测设置在终端设备内的至少两个温度传感器，获取每一个温度传感器的电压信号，并将电压信号进行放大并转换成数字信号，通过投票表决机制对转换成的数字信号进行处理，将所述处理结果发送给控制处理器进行处理。

所述控制处理器，与所述电池保护装置相连接，用于根据所述电池保护装置发送的数字信号，对电池进行控制和保护。

8、如权利要求7所述终端设备，其特征在于，所述控制处理器为基带控制芯片。

9、如权利要求7所述终端设备，其特征在于，所述控制处理器具体包括：温度监测控制模块、放大控制模块和转换控制模块；

所述温度监测控制模块，用于通过软件程序选择监测所述电池保护装置中的至少两个温度传感器中的任意一个温度传感器；

所述放大控制模块，用于根据所述电池保护装置发送的温度传感器的电压信号值，控制电池保护装置的电压信号放大倍数；

所述转换控制模块，用于控制所述电池保护装置完成电压信号到数字信号的转换，并根据所述电池保护装置发送的数字信号，对电池进行保护。

10、如权利要求7所述终端设备，其特征在于，所述控制处理器进一步包括：模拟开关控制模块，用于控制所述电池保护装置中至少两个电压信号是同时输入或者分别输入。

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