CN209311656U - 电池充满检测电路、电子装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电池充满检测电路、电子装置，第一电阻串联在电池以及向电池充电的充电电路之间；运算放大器对第一电阻两端的电压进行放大，并将放大后的电压输出至比较器；比较器的第二输入端与参考电压端相连，比较器用于将放大后的电压与参考电压进行比较，并在放大后的电压小于参考电压时，输出控制指令至判断电路；判断电路判断控制指令的时长是否等于预设时长，如果等于或大于预设时长，则判定控制指令有效，并判断预设时间段内接收到的有效的控制指令的次数是否大于预设次数，如果大于或等于预设次数，则判定电池已经充满电，如果小于预设次数，判定电池并未充满电，从而可以准确判断电池是否已经充满电。

Description

电池充满检测电路、电子装置

技术领域

本实用新型涉及电池充电技术领域，更具体地说，涉及一种电池充满检测电路、电子装置。

背景技术

锂离子电池由于具有高电压、高能量密度、高安全性、低自放电率等优点，已经被广泛应用在电动汽车、储能电站、智能手机和笔记本电脑等领域。

锂离子电池的充电过程可以分为四个阶段：涓流充电阶段(预充电阶段)、恒流充电阶段、恒压充电阶段以及充电终止阶段。

如图1所示，涓流充电阶段，先采用涓流充电对完全放电的电池进行预充电(恢复性充电)。在电池电压低于3V左右时采用涓流充电，涓流充电电流是恒流充电电流的十分之一。以恒定充电电流等于1A为例，涓流充电电流为100mA。

恒流充电阶段，当电池电压上升到涓流充电阈值以上时，提高充电电流进行恒流充电。恒流充电的电流在0.2C至1.0C之间。电池电压随着恒流充电过程逐步升高，一般单节电池设定的电压为3.0V～4.2V。

恒压充电阶段，当电池电压上升到4.2V时，恒流充电结束，开始恒压充电阶段。电流根据电池电芯的饱和程度，随着充电过程的继续，充电电流由最大值慢慢减小，当减小到0.01C时，认为充电终止。其中，C是以电池标称容量对照电流的一种表示方法，如电池是1000mAh的容量，1C就是充电电流1000mA。

充电终止阶段，有两种典型的充电终止判断方法：最小充电电流判断法和定时器判断法。最小充电电流判断法监视恒压充电阶段的充电电流，并在充电电流减小到0.02C至0.07C时终止充电。定时器判断法从恒压充电阶段开始时计时，持续充电两个小时后终止充电过程。

但是，这两种方法都不能准确判断电池是否充满，容易对电池进行过冲，对电池的寿命影响很大。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种电池充满检测电路、电子装置，以解决现有技术中不能准确判断电池是否充满的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种电池充满检测电路，包括第一电阻、运算放大器、比较器、第二电阻和判断电路；

所述第一电阻串联在电池以及向所述电池充电的充电电路之间；

所述运算放大器的第一输入端与所述第一电阻的第一端相连，所述运算放大器的第二输入端与所述第一电阻的第二端相连，所述运算放大器用于对所述第一电阻两端的电压进行放大，并将放大后的电压输出至所述比较器；

所述第二电阻的第一端与所述运算放大器的输出端相连，所述第二电阻的第二端接地；

所述比较器的第一输入端与所述运算放大器的输出端相连，所述比较器的第二输入端与参考电压端相连，所述比较器用于将所述放大后的电压与参考电压进行比较，并在所述放大后的电压小于所述参考电压时，输出控制指令至所述判断电路；

所述判断电路的输入端与所述比较器的输出端相连，所述判断电路用于判断所述控制指令的时长是否等于预设时长，如果等于或大于预设时长，则判定所述控制指令有效，并判断预设时间段内接收到的有效的控制指令的次数是否大于预设次数，如果大于或等于所述预设次数，则判定所述电池已经充满电，如果小于所述预设次数，判定所述电池并未充满电。

可选地，所述判断电路还用于在判定所述电池已经充满电时，向所述充电电路发送断开指令，以控制所述充电电路停止向所述电池充电。

可选地，所述判断电路包括时间窗口定时器、第一计数器、第二计数器和判决电路；

所述时间窗口定时器的输入端与所述比较器的输出端相连，用于在所述比较器输出所述控制指令后开始计时，并在计时时长达到所述预设时间段后，输出第一指令至所述判决电路；

所述第一计数器的输入端与所述比较器的输出端相连，用于在所述比较器输出所述控制指令后，判断所述控制指令的时长是否等于预设时长，如果等于或大于预设时长，输出第二指令至所述第二计数器；

所述第二计数器的输入端与所述第一计数器的输出端相连，用于在接收到所述第二指令后将计数值加1，并将计数结果输出至所述判决电路；

所述判决电路与所述时间窗口定时器的输出端和所述第二计数器的输出端相连，用于在接收到所述第一指令后，判断所述第二计数器的计数结果是否大于预设次数，如果大于或等于所述预设次数，则向所述充电电路发送断开指令。

可选地，所述判断电路还用于根据接收到的调整指令，调整所述预设时长、所述预设时间段和所述预设次数的值。

一种电子装置，包括电池和充电芯片，所述充电芯片包括充电电路和电池充满检测电路；

所述充电电路用于向所述电池充电；

所述电池充满检测电路为如上任一项所述的电池充满检测电路。

可选地，还包括主控制器；

所述主控制器与所述电池充满检测电路的判断电路相连，用于根据所述电子装置的耗电情况向所述判断电路输入调整指令，以调整所述预设时长、所述预设时间段和所述预设次数的值。

与现有技术相比，本实用新型所提供的技术方案具有以下优点：

本实用新型所提供的电池充满检测电路、电子装置，由于第一电阻串联在电池以及充电电路之间，因此，第一电阻中的电流等于电池的充电电流。通过判断第一电阻两端的电压是否小于参考电压，即可判断电池的充电电流是否小于截止阈值，从而可以在第一电阻两端的电压小于参考电压时，进行电池是否充满电的判断；

当第一电阻两端的电压小于参考电压时，通过判断生成的控制指令是否是有效控制指令以及判断预设时间段内接收到的有效的控制指令的次数是否大于预设次数，即可准确判断电池是否已经充满电，避免了噪声等导致误判电池充满电的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的实施例，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为锂离子电子的充电过程示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种电池充满检测电路的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种判断电路的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种电子装置的结构示意图。

具体实施方式

以上是本实用新型的核心思想，为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供了一种电池充满检测电路，应用于具有电池的电子装置，该电子装置可以是智能手机、笔记本电脑、电动汽车以及储能电站等。

如图2所示，本实用新型实施例提供的电池充满检测电路，包括第一电阻3、运算放大器4、比较器5、判断电路6和第二电阻7。

其中，第一电阻3串联在电池1以及向电池1充电的充电电路2之间。需要说明的是，本实用新型实施例中的电池1可以是锂离子电池，也可以是其他充电电池，本实用新型并不仅限于此。充电电路2用于从充电器接收供电电流，并利用供电电流对电池1进行充电。

运算放大器4的第一输入端与第一电阻3的第一端相连，运算放大器4的第二输入端与第一电阻3的第二端相连，运算放大器4用于对第一电阻3两端的电压进行放大，并将放大后的电压输出至比较器5。

第二电阻7的第一端与运算放大器4的输出端相连，第二电阻7的第二端接地，其中，第二电阻7为负载电阻。

比较器5的第一输入端与运算放大器4的输出端相连，比较器5的第二输入端与参考电压端Vref相连，比较器5用于将放大后的电压与参考电压进行比较，并在放大后的电压小于参考电压时，输出控制指令至判断电路6。

判断电路6的输入端与比较器5的输出端相连，判断电路6用于判断控制指令的时长是否等于预设时长，如果等于或大于预设时长，则判定控制指令有效，如果小于预设时长，则判定控制指令无效，并判断预设时间段内接收到的有效的控制指令的次数是否大于预设次数，如果大于或等于预设次数，则判定电池1已经充满电，如果小于预设次数，判定电池1并未充满电。

在上述实施例的基础上，本实用新型实施例中的判断电路6还用于在判定电池1已经充满电时，向充电电路2发送断开指令，以控制充电电路2停止向电池1充电。需要说明的是，充电电路2包括开关，该开关控制充电电路2是否向电池1充电，也就是说，当开关闭合时，充电电路2向电池1充电，当开关断开时，充电电路2不再向电池1充电。

在上述实施例的基础上，本实用新型实施例中的判断电路6还用于根据接收到的调整指令，调整预设时长、预设时间段和预设次数的值，以更准确地进行电池1充满电的判定。

例如，当手机一边充电一边使用时，往往会导致充电电流无法达到截止阈值导致充电无法停止，本实用新型中可以根据当前手机的耗电情况动态的调整预设时长、预设时间段和预设次数的值，避免充电不满或者过冲。

本实用新型实施例中，电池1的充电过程包括涓流充电阶段、恒流充电阶段、恒压充电阶段以及充电终止阶段这四个阶段，并且，在恒压充电阶段，当充电电流慢慢减小，且小于截止阈值即涓流充电电流阈值时，由于第一电阻3串联在电池1以及充电电路2之间，第一电阻3中的电流等于电池1的充电电流，因此，放大后的第一电阻3两端的电压会小于参考电压，此时，比较器5会发生翻转，并输出控制指令Iterm。

在实际充电过程中，充电电流并不是单调的逐步减小的，由于充电电流存在噪声，因此，充电电流会在截止阈值附近起伏，导致放大后的第一电阻3两端的电压在参考电压附近起伏，导致比较器5来回翻转，多次输出控制指令Iterm。但是，只有当控制指令Iterm的时长大于预设时长时，控制指令Iterm才是有效的指令，才能表征电池1的充电电流小于截止阈值，才能表征电池1已经充满电。

基于此，为了排除不满足预设时长要求的噪声干扰，本实用新型实施例中通过判断电路判断控制指令Iterm的时长是否等于预设时长，来判断控制指令Iterm是否是有效控制指令。并进一步判断预设时间段内接收到的有效的控制指令Iterm的次数是否大于预设次数，来准确判断电池1是否已经充满电。

在本实用新型的一个具体实施例中，判断电路6在第一个控制指令Iterm到来时，启动时间窗口定时，同时，判断该控制指令Iterm是否是有效的控制指令，若该控制指令Iterm持续的长度即时长大于预设时长L，则该控制指令Iterm有效，控制指令Iterm统计次数加1；若该控制指令Iterm的时长小于预设时长L，则该控制指令Iterm为无效控制指令，控制指令Item的统计次数不变。

在时间窗口定时器到达预设时间T之前，若统计到的有效的控制指令Iterm的次数达到预设次数N，那么，判断电路6判定电池1已经充满电，判断电路6向充电电路2发送断开指令，控制充电电路2停止向电池1充电。若在时间窗口定时器到达预设时间T时，统计到的有效控制指令Iterm的次数未到达预设次数N，那么，该次统计无效，时间窗口将关闭，控制指令Iterm的统计次数也将清零。在新的控制指令Iterm到达时，时间窗口定时和有效控制指令Iterm计数将重新开始。

在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，判断电路6包括时间窗口定时器60、第一计数器61、第二计数器62和判决电路63；

时间窗口定时器60的输入端与比较器5的输出端相连，用于在比较器5输出控制指令后开始计时，并在计时时长达到预设时间段后，输出第一指令至判决电路63；

第一计数器61的输入端与比较器5的输出端相连，用于在比较器5输出控制指令后，判断控制指令的时长是否等于预设时长，如果等于或大于预设时长，输出第二指令至第二计数器62；

第二计数器62的输入端与第一计数器61的输出端相连，用于在接收到第二指令后将计数值加1，并将计数结果输出至判决电路63；

判决电路63与时间窗口定时器60的输出端和第二计数器62的输出端相连，用于在接收到第一指令后，判断第二计数器62的计数结果是否大于预设次数，如果大于或等于预设次数，则向充电电路2发送断开指令。

当然，本实用新型并不仅限于此，在其他实施例中，判断电路6还可以通过其他逻辑器件实现上述功能。

本实用新型实施例还提供了一种电子装置，该电子装置可以是智能手机、笔记本电脑、电动汽车以及储能电站等，如图4所示，该电子装置包括电池1和充电芯片，所述充电芯片包括充电电路2和如上任一实施例提供的电池充满检测电路。其中，充电电路2为向电池1充电的电路。

本实用新型实施例中的电子装置包括主控制器8，该主控制器8为电子装置的CPU(Central Processing Unit/Processor，中央处理器)。该主控制器8与电池充满检测电路的判断电路6相连，用于根据电子装置的耗电情况向判断电路6输入调整指令，以调整预设时长、预设时间段和预设次数的值。

也就是说，主控制器8根据电子装置的耗电情况生成调整指令，并将调整指令发送至判断电路6，判断电路6接收到调整指令后，调整预设时长、预设时间段和预设次数的值。

具体地，可以在电子装置的耗电量大时，减小预设时长、预设时间段和预设次数的值，在电子装置的耗电量小时，增大预设时长、预设时间段和预设次数的值。

本实用新型所提供的电池充满检测电路、电子装置，由于第一电阻串联在电池以及充电电路之间，因此，第一电阻中的电流等于电池的充电电流。通过判断第一电阻两端的电压是否小于参考电压，即可判断电池的充电电流是否小于截止阈值，从而可以在第一电阻两端的电压小于参考电压，时，进行电池是否充满电的判断；

当第一电阻两端的电压小于参考电压时，通过判断生成的控制指令是否是有效控制指令以及判断预设时间段内接收到的有效的控制指令的次数是否大于预设次数，即可准确判断电池是否已经充满电，避免了噪声等导致误判电池充满电的问题。

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。

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实用新型。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实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型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 (4)

1.一种电池充满检测电路，其特征在于，包括第一电阻、运算放大器、比较器、第二电阻和判断电路；

所述第一电阻串联在电池以及向所述电池充电的充电电路之间；

所述运算放大器的第一输入端与所述第一电阻的第一端相连，所述运算放大器的第二输入端与所述第一电阻的第二端相连，所述运算放大器用于对所述第一电阻两端的电压进行放大，并将放大后的电压输出至所述比较器；

所述第二电阻的第一端与所述运算放大器的输出端相连，所述第二电阻的第二端接地；

所述比较器的第一输入端与所述运算放大器的输出端相连，所述比较器的第二输入端与参考电压端相连，所述比较器用于将所述放大后的电压与参考电压进行比较，并在所述放大后的电压小于所述参考电压时，输出控制指令至所述判断电路；

所述判断电路的输入端与所述比较器的输出端相连，所述判断电路用于判断所述控制指令的时长是否等于预设时长，如果等于或大于预设时长，则判定所述控制指令有效，并判断预设时间段内接收到的有效的控制指令的次数是否大于预设次数，如果大于或等于所述预设次数，则判定所述电池已经充满电，如果小于所述预设次数，判定所述电池并未充满电；

所述判断电路还用于在判定所述电池已经充满电时，向所述充电电路发送断开指令，以控制所述充电电路停止向所述电池充电；

所述判断电路包括时间窗口定时器、第一计数器、第二计数器和判决电路；

所述时间窗口定时器的输入端与所述比较器的输出端相连，用于在所述比较器输出所述控制指令后开始计时，并在计时时长达到所述预设时间段后，输出第一指令至所述判决电路；

所述第一计数器的输入端与所述比较器的输出端相连，用于在所述比较器输出所述控制指令后，判断所述控制指令的时长是否等于预设时长，如果等于或大于预设时长，输出第二指令至所述第二计数器；

所述第二计数器的输入端与所述第一计数器的输出端相连，用于在接收到所述第二指令后将计数值加1，并将计数结果输出至所述判决电路；

所述判决电路与所述时间窗口定时器的输出端和所述第二计数器的输出端相连，用于在接收到所述第一指令后，判断所述第二计数器的计数结果是否大于预设次数，如果大于或等于所述预设次数，则向所述充电电路发送断开指令。

2.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述判断电路还用于根据接收到的调整指令，调整所述预设时长、所述预设时间段和所述预设次数的值。

3.一种电子装置，其特征在于，包括电池和充电芯片，所述充电芯片包括充电电路和电池充满检测电路；

所述充电电路用于向所述电池充电；

所述电池充满检测电路为权利要求1～2任一项所述的电池充满检测电路。

4.根据权利要求3所述的电子装置，其特征在于，还包括主控制器；

所述主控制器与所述电池充满检测电路的判断电路相连，用于根据所述电子装置的耗电情况向所述判断电路输入调整指令，以调整所述预设时长、所述预设时间段和所述预设次数的值。