CN209961885U

CN209961885U - 一种新型智能移动终端电池电量检测装置

Info

Publication number: CN209961885U
Application number: CN201920498627.2U
Authority: CN
Inventors: 李松辉
Original assignee: Datang Terminal Technology Co Ltd
Current assignee: Datang Terminal Technology Co Ltd
Priority date: 2019-04-12
Filing date: 2019-04-12
Publication date: 2020-01-17
Anticipated expiration: 2029-04-12

Abstract

本实用新型提出了一种新型智能移动终端电池电量检测装置，包括：电量检测装置位于主板侧，包括：电压检测转换电路和温度检测转换电路，电压检测转换电路包括：第一比较器、第一分压电阻和第二分压电阻；温度检测转换电路包括：第二比较器、第三比较器和热敏电阻，第二比较器的正向输入端与第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端连接至热敏电阻的一端，热敏电阻的另一端接地，热敏电阻位于被测电池的内部，由第三比较器的输出端电压表征被测电池的温度变化。本实用新型将原本用于电池侧的电量计用在主板，改造了现有电量计电压检测、温度检测电路，实现高电压可替换电池使用场景的电池电量的高精度检测，提升了用户体验。

Description

一种新型智能移动终端电池电量检测装置

技术领域

本实用新型涉及电子设备技术领域，特别涉及一种新型智能移动终端电池电量检测装置。

背景技术

当前，智能移动终端技术领域持续发展，人们对智能移动终端的续航能力要求越来越高。这种要求通常体现在两个方面：一是对于电池容量的要求很高，要求每次充放电时间够久。一是对于电池电量检测精度要求的提高，要求准确检查剩余电量，以便实时更新剩余工作时间。电池容量的提高依赖于电芯密度的提升或电池物理体积的增大，电池电量的精确检测依赖于电池电压、电流、温度等参数的精确检测和评估算法的提升。

可替换电池技术是一种便捷的解决移动终端续航问题的方法，当前在特种行业终端(对讲机、执法记录仪、移动监视系统等)仍发挥着巨大作用。当前，特种行业终端基于提高续航能力需求且结合实际的设计技术，通常采用双芯电池(典型值7.6V)或四芯电池供电(典型值15.2V)供电，由于此电平范围非一般商业手机电池电平范围，因此市售芯片可选型号非常少，仅有少数厂家支持。

对于特种行业终端来说，其接口设计要需要符合国标要求，通常会考虑多种设备座充兼容使用等技术指标。通常对于移动终端行业来说，其电池接口由4个连接管脚组成(电池正极管脚、电池负极管脚、ID识别管脚、温度检测管脚)。如果移动终端采用可替换电池技术时，如果将电池电量计置于电池保护板上，一是会造成与主板相接管脚数超标，无法使用现有量产高精度电量计；二是对于不同批次电池，主板在开机时无法确认合适的电量计参数，会造成固件升级问题。

图1为普通电量计常见工作。如图1所示，接口电路通常为I2C或SPI接口，用来和主芯片交换数据。检测管脚VBAT用来接电池正极以检测电池电压，其电平范围典型值通常为3.8V；Vs、T接热敏电阻Rt以检测电池温度，若将该电量计置于主板上则需将热敏电阻Rt置于电池侧保护板上；SRP、SRN接检测电阻Rs以检测电池电流。当将该电量计用于替换电池的移动终端，则存在下述缺陷：

(1)VBAT管脚电压域通常不匹配；

(2)VBAT、Vs、T、ID、GND五个管脚数会超出四管脚的限制。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本实用新型的目的在于提出一种新型智能移动终端电池电量检测装置。

为了实现上述目的，本实用新型的实施例提供一种新型智能移动终端电池电量检测装置，包括：所述电量检测装置位于主板侧，包括：电压检测转换电路和温度检测转换电路，其中，

所述电压检测转换电路包括：第一比较器、第一分压电阻和第二分压电阻，其中，所述比较器的负向输入端与所述比较器的输出端连接，所述比较器的正向输入端与所述第一分压电阻的一端和第二分压电阻的一端连接，所述第一分压电阻的另一端接输入电压，所述第二分压电阻的另一端接地，由所第一比较器的输出端与电量计电压检测管脚连接，以对电池的输出电压进行检测；

所述温度检测转换电路包括：第二比较器、第三比较器和热敏电阻，其中，所述第二比较器的正向输入端与第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端连接至热敏电阻的一端，所述热敏电阻的另一端接地，所述第二比较器的负向输入端连接至输出端，所述第二比较器的输出端与第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端连接至所述第三比较器负向输入端，所述第三比较器的负向输入端进一步与第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与所述第三比较器的输出端连接，所述第三比较器的正向输入端与第六电阻和第七电阻连接，其中，所述热敏电阻位于被测电池的内部，由所述第三比较器的输出端电压表征被测电池的温度变化。

进一步，所述第一分压电阻的阻值为56Kohm～68Kohm，所述第二分压电阻的阻值为18Kohm～23Kohm。

进一步，所述第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻的阻值相同。

进一步，所述第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻的阻值为85Kohm～110Kohm。

根据本实用新型实施例的新型智能移动终端电池电量检测装置，针对可替换电池的智能移动终端的电量检测问题，将原本用于电池侧的电量计用在主板的，以满足现行标准要求和检测精度要求。本实用新型在利用现有的高精度电量计算法基础上，提出了可靠的硬件改造方案，改造了现有电量计电压检测、温度检测电路，完成了一种新的智能移动终端电池电量检测技术方案设计，使现有采用高电平电池、可替换电池的特种移动终端，实现高精度的电池电量检测装置结构。

本实用新型在当前可选高精度电量计使用受限的情况下，使用等效替换电路和比例运算电路等成本极低的硬件电路措施，实现了现有电量计使用范围的突破，实现了高电压可替换电池使用场景的电池电量的高精度检测，提升了用户体验。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为现有的普通电量计工作示意图；

图2为根据本实用新型实施例的新型智能移动终端电池电量检测装置的结构图；

图3为根据本实用新型实施例的电压检测转换电路；

图4为根据本实用新型实施例的电量计等效温度检测电路的电路图；

图5为根据本实用新型实施例的温度检测转换电路。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型提出一种新型智能移动终端电池电量检测装置，将原本用于电池保护板的电池侧电量计转移至主板侧使用，可以应用于需替换电池的特种移动终端领域。本实用新型可以解决电池侧电量计管脚超标的问题，同时使用现有市面上高精度的电量计，提高了智能移动终端的电池电量检测精度。

具体的，本实用新型可以基于任何一款用于电池侧的高精度电量计，只要其是基于电压、电流、温度三种参数来估算电池电量的即可，其检测电平区间可以和实际电池电压区间相同，也可以不同。本实用新型的新型智能移动终端电池电量检测装置包括：两套转换电路，其中一套是电压转换电路，将实际电池的电平域通过转换电路转换为与电量计检测范围匹配的电平域，实现对电池电压的检测；另一套电路是通过装换电路实线使用一个管脚完成电池的温度检测。

如图2所示，本实用新型实施例的新型智能移动终端电池电量检测装置，电量检测装置位于主板侧，包括：电压检测转换电路(Voltage shift)和温度检测转换电路(Tdetection shift)。

电压检测转换电路包括：第一比较器U1、第一分压电阻Rf和第二分压电阻R1，其中，第一比较器U1的负向输入端与比较器的输出端连接，比较器U1的正向输入端与第一分压电阻Rf的一端和第二分压电阻R1的一端连接，第一分压电阻Rf的另一端接输入电压，第二分压电阻R1的另一端接地，由第一比较器的输出端与电量计电压检测管脚连接，以对电池的输出电压进行检测。

如图3所示，利用电压检测转换电路实现电池电源域和电量计检测电源域的电平转换。

实际使用时，Vo接电量计电压检测管脚，Vi接电池正极，R1和Rf的比值根据两个电平之间的比例计算得出并选择合适的值。

在具体实例中，首先需根据电量计电压检测的电平范围和实际电池的电平转换范围，确定R1和Rf的值，R1为输入电阻，取10k量级的电阻即可。假设实际场景是

四芯电池供电，而选取的电量计是单芯电池使用的，则可选Rf为63Kohm，R1为21Kohm，注意此时需选择至少1％精度的电阻，以保证分压准确性。

在本发明的一个实施例中，第一分压电阻Rf的阻值为56Kohm～68Kohm，第二分压电阻R1的阻值为18Kohm～23Kohm。

如图4和图5所示，温度检测转换电路包括：第二比较器U2、第三比较器U3和热敏电阻Rt，其中，第二比较器U2的正向输入端与第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端连接至热敏电阻Rt的一端，热敏电阻Rt的另一端接地，第二比较器U2的负向输入端连接至输出端，第二比较器U2的输出端与第四电阻R4的一端连接，第四电阻R4的另一端连接至第三比较器U3的负向输入端，第三比较器U3的负向输入端进一步与第五电阻R5的一端连接，第五电阻R5的另一端与第三比较器U3的输出端连接，第三比较器U3的正向输入端与第六电阻R6和第七电阻R7连接。第六电阻R6的一端与第三比较器U3的正向输入端连接，另一端接输入电压Vs。第七电阻的一端与第三比较器U3的正向输入端连接，另一端接地。其中，热敏电阻Rt位于被测电池的内部，由第三比较器U3的输出端电压表征被测电池的温度变化。

在本发明的实施例中，第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻的阻值相同。优选的，第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻的阻值为85Kohm～110Kohm。

减法电路和电压跟随电路是为了实现单个管脚检测电池温度。首先介绍正常的电量计通过两个管脚检测电池温度的计算逻辑。如图1所示，电量计是通过检测T管脚的电压值来转化为温度值的。T管脚在电量计内部电路可等效为一个对地电阻Rtd，则普通电量计的温度检测逻辑可等效为图4，图中：

结合图2和图4的说明，当需要检测电池温度时需将热敏电阻Rt放在靠近电池电芯的地方，因此需要两个管脚与电量计相连。为此，本发明通过一个减法电路和一个电压跟随电路实现单管教电池温度检测。如图5所示：

对比式(2)和式(3)可知，Rk＝Rtd时，则VT＝Vt。所以可以使用图5所示温度检测电路等效替换图4所示温度检测电路。使用图5所示电路，即可将热敏电阻R_t置于电池内部，通过一个管脚接到图5所示电路即可，由此可以实现一个管脚的电池温度检测。

本实用新型实现电池温度检测电路的置换，使原本需要两极都和电量计相接的热敏电阻，转换成仅需一极和电量计(等效电量计)相接，另一极接地。在具体实例中，确定Rk的具体值才是温度检测转换电路的关键。

需要说明的是，Rk的阻值等于电量计温度检测管脚内部对地的电阻，在此介绍两种方法：

(1)查看芯片手册，有的电量计规格书会对温度检测的逻辑做说明，会对阻值做出说明。

(2)采用万用表直接在芯片上测量，测量值可以作为Rk的初始阻值。实际实例中常用第二种方法。待电路设计完成，拿到实际主板后，需对Rk的阻值做校准，校准的具体方法是：查看所选的热敏电阻的特性表，选出一组特性值作为参考，比如某型号热敏电阻，当温度为20摄氏度时，其阻值为10Kohm。即可选择一个1％精度或者以上精度的10Kohm替代热敏电阻的位置，使用电量计驱动读取此时电量计探测到的温度。若为20摄氏度，则说明Rk的阻止合适；如果不是20摄氏度，则需调整Rk阻止，直到电量计驱动读取此时电量计探测到的温度为20摄氏度，此时的Rk阻止即为校准后的Rk阻止。

至此，由基础电量计构成的等效电量计搭建、校准完成，可以得到基于高精度电量计算法的普适性电量计。按照正常的电量计和电池适配逻辑，使用等效电量计系统对终端对应电量计进行充放电，适配对应电池，使用原电量计的算法建立合适的电池电量曲线，生成对应固件，即可批量配置。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims

1.一种新型智能移动终端电池电量检测装置，其特征在于，所述电量检测装置位于主板侧，包括：电压检测转换电路和温度检测转换电路，其中，

2.如权利要求1所述的新型智能移动终端电池电量检测装置，其特征在于，所述第一分压电阻的阻值为56Kohm～68Kohm，所述第二分压电阻的阻值为18Kohm～23Kohm。

3.如权利要求1所述的新型智能移动终端电池电量检测装置，其特征在于，所述第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻的阻值相同。

4.如权利要求3所述的新型智能移动终端电池电量检测装置，其特征在于，所述第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻的阻值为85Kohm～110Kohm。