CN103166289B - 一种在充电时检测电池电压的移动终端和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在充电时检测电池电压的移动终端和检测方法，其移动终端包括充电接口、中央处理器、电池，用于控制充电电流的通断的开关模块和用于在充电时，每隔预定时间控制开关模块断开，同时获取电池的电压，并在获取电池电压后控制开关模块开启继续给电池充电的电源管理芯片；所述充电接口、中央处理器和电池连接电源管理芯片，所述开关模块的第一端连接中央处理器和电源管理芯片、开关模块的第二端连接电源管理芯片、开关模块的第三端连接电池。本发明在电池充电过程中，读取电池电压时，使输入电池的充电电流为0，从而能够准确读取电池的电压，解决了现有移动终端电池电量显示异常的问题。

Description

一种在充电时检测电池电压的移动终端和检测方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种在充电时检测电池电压的移动终端和检测方法。

背景技术

现有的移动终端计算电池电量时，一般先读取电池电压，然后根据预先实验测试时得到的电池电压与电池电量的对应关系，计算得出电池电量并显示给用户。

传统的移动终端，在读取电池电压时，均通过电源管理芯片（PowerMangerIC，PMIC）上的模数转换器（Analog-to-DigitalConverter，ADC）来直接获取电池电压。但是由于电池内部存在内阻，导致其读取的电池电压偏高，会使电池电量显示异常。

如图1所示，其为电池的结构示意图。当电池处于充电状态时，充电电流从电池的正极流入，此时电池两端电压通过以下公式计算得到：

Vadc=Ibat×Rbat+Vbat

其中，Vadc为电池两端电压、Ibat为电池的充电电流、Rbat为电池内阻、Vbat为电池内部电量存储区两端电压。

从上述公式可以看出，在电池充电时，由于电池内阻存在，电池两端电压Vadc存在虚高现象，使得电源管理芯片通过模数转换器所获得的电池电压偏高，这是导致传统移动终端在日常使用时，电量显示异常问题普遍存在的原因。因而只有当Ibat为0（即停止充电）时，Vadc才等于Vbat，这样才能精确读取电池的电压。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种在充电时检测电池电压的移动终端和检测方法，以解决现有技术获取电池电压时，电压偏高的问题。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种在充电时检测电池电压的移动终端，包括充电接口、中央处理器、电池，及

开关模块，用于控制充电电流的通断；

电源管理芯片，用于在充电时，每隔预定时间控制开关模块断开，同时获取电池的电压，并在获取电池电压后控制开关模块开启继续给电池充电；

所述充电接口、中央处理器和电池连接电源管理芯片，所述开关模块的第一端连接中央处理器和电源管理芯片、开关模块的第二端连接电源管理芯片、开关模块的第三端连接电池;

其中，所述充电接口用于外接充电器，并将充电器输出的电流输出给电源管理芯片，所述电源管理芯片还用于在未连接充电器时给中央处理器供电，在连接了充电器时给电池充电，并给中央处理器供电，所述中央处理器用于完成移动终端的基本工作；

其中，所述电源管理芯片包括：

输入检测模块，用于检测充电电压和充电电流；

充电电流控制模块，用于控制开关模块的工作状态；

电池电压获取模块，用于在开关模块断开时，直接获取电池的电压；

所述输入检测模块的一端连接充电接口，输入检测模块的另一端连接中央处理器和开关模块的第一端；所述充电电流控制模块连接开关模块的第二端；所述电池电压获取模块连接电池；

所述输入检测模块的一端通过电源管理芯片的VCHG端连接充电接口的VBUS端，输入检测模块的另一端通过电源管理芯片的PWR端连接中央处理器的VDD端和开关模块的第一端，用于在电池充电时，对充电电压、充电电流进行检测，判断充电电压、充电电流是否在正常允许的范围内；在充电电压、充电电流在正常允许的范围内时，通过电源管理芯片的PWR端输出电流，输出的电流分为两路：一路为供电电流，直接给中央处理器供电，另一路为充电电流，用于给电池充电，并且优先为中央处理器供电，确保移动终端能正常工作；

所述充电电流控制模块通过电源管理芯片的BAT_FET_N端连接开关模块的第二端，通过控制电源管理芯片的BAT_FET_N端的电平高低，来控制开关模块的工作状态状态；在BAT_FET_N端输出高电平时，控制开关模块开启，在BAT_FET_N端输出低电平时，控制开关模块断开；

所述电池电压获取模块通过电源管理芯片的Vadc脚连接电池的正极，用于在开关模块断开时，获取电池的电压；

所述的在充电时检测电池电压的移动终端，还包括用于设置预定时间的定时器，所述定时器连接电源管理芯片；

所述的在充电时检测电池电压的移动终端中，所述预定时间为60秒；

所述的在充电时检测电池电压的移动终端中，所述开关模块包括MOS管，所述MOS管的栅极连接充电电流控制模块、MOS管的源极连接输入检测模块和中央处理器、MOS管的漏极连接电池；

所述的在充电时检测电池电压的移动终端，还包括电阻和电容，所述电阻的一端连接充电接口和输入检测模块，电阻的另一端接地；所述电容的一端连接充电接口、电阻的一端和输入检测模块，电容的另一端接地。

一种上述移动终端充电时的电池电压检测方法，其包括：

A、在移动终端充电时，每隔预定时间控制开关模块断开使充电电流为0，同时获取电池的电压；

B、在获取电池电压后，控制开关模块开启给电池充电;

其中，所述步骤A具体包括：

A1、在移动终端连接充电器时给电池充电；

A2、开启定时器，当预定时间到达时，获取开关模块的第二端的电平状态，并保存；

A3、电源管理芯片控制开关模块断开使充电电流为0，同时获取电池电压；

所述电源管理芯片在未连接充电器时给中央处理器供电，在连接了充电器时给电池充电，并给中央处理器供电；

其中，所述电源管理芯片包括：

输入检测模块，用于检测充电电压和充电电流；

充电电流控制模块，用于控制开关模块的工作状态；

电池电压获取模块，用于在开关模块断开时，直接获取电池的电压；

所述输入检测模块的一端连接充电接口，输入检测模块的另一端连接中央处理器和开关模块的第一端；所述充电电流控制模块连接开关模块的第二端；所述电池电压获取模块连接电池；

所述输入检测模块的一端通过电源管理芯片的VCHG端连接充电接口的VBUS端，输入检测模块的另一端通过电源管理芯片的PWR端连接中央处理器的VDD端和开关模块的第一端，用于在电池充电时，对充电电压、充电电流进行检测，判断充电电压、充电电流是否在正常允许的范围内；在充电电压、充电电流在正常允许的范围内时，通过电源管理芯片的PWR端输出电流，输出的电流分为两路：一路为供电电流，直接给中央处理器供电，另一路为充电电流，用于给电池充电，并且优先为中央处理器供电，确保移动终端能正常工作；

所述充电电流控制模块通过电源管理芯片的BAT_FET_N端连接开关模块的第二端，通过控制电源管理芯片的BAT_FET_N端的电平高低，来控制开关模块的工作状态状态；在BAT_FET_N端输出高电平时，控制开关模块开启，在BAT_FET_N端输出低电平时，控制开关模块断开；

所述电池电压获取模块通过电源管理芯片的Vadc脚连接电池的正极，用于在开关模块断开时，获取电池的电压；

所述的检测方法中，所述预定时间为60秒。

相较于现有技术，本发明提供的在充电时检测电池电压的移动终端和检测方法，在电池充电过程中，读取电池电压时，使输入电池的充电电流为0，从而能够准确读取电池的电压，解决了现有移动终端电池电量显示异常的问题。

附图说明

图1为电池的结构示意图。

图2为本发明在充电时检测电池电压的移动终端的结构框图。

图3为本发明在充电时检测电池电压的移动终端的电路原理图。

图4为本发明提供的移动终端在充电时检测电池电压的方法流程图。

具体实施方式

本发明提供一种在充电时检测电池电压的移动终端和检测方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供的在充电时检测电池电压的移动终端包括手机、平板电脑等无线设备。请参阅图2，本发明提供的移动终端包括：充电接口100、中央处理器200、电源管理芯片300、开关模块400和电池500。

所述充电接口100、中央处理器200和电池500连接电源管理芯片300，所述开关模块400的第一端连接中央处理器200和电源管理芯片300、开关模块400的第二端连接电源管理芯片300、开关模块400的第三端连接电池500。

其中，所述充电接口100用于外接充电器，并将充电器输出的电流输出给电源管理芯片300，所述电源管理芯片300用于在未连接充电器时给中央处理器200供电，在连接了充电器时给电池500充电，并给中央处理器200和其它外设模块供电，所述中央处理器200用于完成移动终端的基本工作。

所述开关模块400用于接收电源管理芯片300的控制信号，控制输入电池500的充电电流的通断。所述电源管理芯片300，还用于在电池500充电时，每隔预定时间控制开关模块400断开使充电电流为0，同时获取电池500的电压，并在获取电池电压后控制开关模块400开启继续给电池500充电。

请继续参阅图2，本发明提供的在充电时检测电池电压的移动终端还包括定时器600，连接电源管理芯片300，用于设置预定时间，在预定时间到达时，触发电源管理芯片300控制开关模块400断开。由于在电池500供电和充电时，电池500电量在60秒内的变化不会超过１％，本实施例将预定时间设置为60秒，使移动终端在精确测量电池500电量的同时，也不会由于定时器600和开关模块400开启和关闭的频率过高，浪费电池500的电量。

请同时参阅图2和图3，在所述电源管理芯片300内部设置有输入检测模块310、充电电流控制模块320和电池电压获取模块330。

所述输入检测模块310的一端通过电源管理芯片300的VCHG端连接充电接口100的VBUS端，输入检测模块310的另一端通过电源管理芯片300的PWR端连接中央处理器200的VDD端和开关模块400的第一端，用于在电池500充电时，对充电电压、充电电流进行检测，判断充电电压、充电电流是否在正常允许的范围内，如果是则通过电源管理芯片300的PWR端输出电流Ichg，输出的电流Ichg分为两路：一路为供电电流Icpu，直接给中央处理器200和其它模块供电，另一路为充电电流Ibat，用于给电池500充电，并且优先为中央处理器200的供电，确保移动终端能正常工作。

所述充电电流控制模块320通过电源管理芯片300的BAT_FET_N端连接开关模块400的第二端，通过控制电源管理芯片300的BAT_FET_N端的电平高低，来控制开关模块400的工作状态状态；在BAT_FET_N端输出高电平时，控制开关模块400开启，在BAT_FET_N端输出低电平时，控制开关模块400断开。

所述电池电压获取模块330通过电源管理芯片300的Vadc脚连接电池500的正极，用于在开关模块400断开时，获取电池500的电压，从而准确获取充电电流，避免了移动终端电量显示异常。

具体实施时，所述开关模块400包括MOS管Q1，所述MOS管Q1的栅极通过电源管理芯片300的BAT_FET_N端连接充电电流控制模块320、MOS管Q1的源极连接中央处理器200的VDD端、还通过电源管理芯片300的PWR端连接输入检测模块310、MOS管Q1的漏极连接电池500的正极、还通过电源管理芯片300的Vadc端连接电池电压获取模块330。

所述充电接口100的VBUS端与电源管理芯片300的VCHG端相连，如图３所示，充电接口100输出的电流Ichg由电源管理芯片300的PWR端输出后分为两路，一路为供电电流Icpu供给移动终端的中央处理器200及其他外设使用，另一路充电电流Ibat用于给电池500充电。

在定时器600设定的预定时间到达时，充电电流控制模块320开始工作，使电源管理芯片300的BAT_FET_N端输出低电平控制MOS管Q1截止，这时MOS管Q1的源极与漏极相当于开路，充电电流无法流入电池500，即Ibat为0，同时，电池电压获取模块330开始读取电源管理芯片300的Vadc端的电压值。此时由于Ibat为0，电池500的电压没有内阻分压，因而获取的电压准确，不会出现电池500电量显示异常的问题。在读取完电池电压后，充电电流控制模块320还原MOS管的状态，即使电源管理的BAT_FET_N端输出高电平，控制MOS管Q1导通，此时MOS管Q1的源极和漏极相当于短路，充电电流Ibat可以流入电池500。

请继续参阅图３，本发明提供的在充电时检测电池电压的移动终端还包括电阻R1和电容，本实施例中，所述电容用第一电容C1表示，所述电阻R1的一端连接充电接口100的VBUS端、还通过电源管理芯片300的VCHG端连接输入检测模块310，电阻R1的另一端接地；所述第一电容C1的一端连接充电接口100的VBUS端、还通过电源管理芯片300的VCHG端连接输入检测模块310，第一电容C1的另一端接地。所述电阻R1和第一电容C1构成滤波电路，用于滤除充电器输出的干扰信号，避免损坏电源管理芯片300。

进一步地，本发明提供的在充电时检测电池电压的移动终端还包括用于滤除电源管理芯片300输出的噪声信号的第二电容C2，所述第二电容C2的一端连接中央处理器200的VDD端和电源管理芯片300的PWR端，第二电容C2的另一端接地。

基于上述的在充电时检测电池电压的移动终端，本发明还相应提供一种上述移动终端在充电时的电池电压的检测方法，如图4所示，其包括：

S100、在移动终端充电时，每隔预定时间控制开关模块断开使充电电流为0，同时获取电池的电压；

S200、在获取电池电压后，控制开关模块开启给电池充电。

其中，所述步骤S100具体包括：在移动终端连接充电器时给电池充电，并开启定时器，在预定时间到达时，获取开关模块的第二端的电平状态，并保存；电源管理芯片控制开关模块断开使输入电池的充电电流为0，同时获取电池电压，此时移动终端由充电器输出的电流供电。并且对充电接口输出的电流信号进行滤波处理，防止损坏电源管理芯片。

本发明实施例中，当移动终端连接充电器时开启定时器，定时器设置的时间为60秒；在定时器超时后，充电电流控制模块获取电源管理芯片的BAT_FET_N端的电平状态并保存，并由电源管理芯片的BAT_FET_N端输出低电平使MOS管截止，同时通过电池电压获取模块读取电源管理芯片的Vadc端的电压值，经过模数转换后根据电压与电量对应关系计算出电量并显示，然后将之前保存的BAT_FET_N端的电平状态还原，即电源管理芯片300的BAT_FET_N端输出高电平使MOS管导通给电池500充电，然后再等待下一次超时，重复上述工作。

综上所述，本发明提供的在充电时检测电池电压的移动终端和检测方法，在电池充电过程中，读取电池电压时，使输入电池的充电电流为0，不会导致获取的电池电压偏高，从而能够准确读取电池的电压，解决了现有移动终端电池电量显示异常的问题。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种在充电时检测电池电压的移动终端，包括充电接口、中央处理器和电池，其特征在于，还包括：

开关模块，用于控制充电电流的通断；

电源管理芯片，用于在充电时，每隔预定时间控制开关模块断开，同时直接获取电池的电压，并在获取电池电压后控制开关模块开启继续给电池充电；

所述充电接口、中央处理器和电池连接电源管理芯片，所述开关模块的第一端连接中央处理器和电源管理芯片、开关模块的第二端连接电源管理芯片、开关模块的第三端连接电池；

其中，所述充电接口用于外接充电器，并将充电器输出的电流输出给电源管理芯片，所述电源管理芯片还用于在未连接充电器时给中央处理器供电，在连接了充电器时给电池充电，并给中央处理器供电，所述中央处理器用于完成移动终端的基本工作；

其中，所述电源管理芯片包括：

输入检测模块，用于检测充电电压和充电电流；

充电电流控制模块，用于控制开关模块的工作状态；

电池电压获取模块，用于在开关模块断开时，直接获取电池的电压；

所述输入检测模块的一端连接充电接口，输入检测模块的另一端连接中央处理器和开关模块的第一端；所述充电电流控制模块连接开关模块的第二端；所述电池电压获取模块连接电池；

所述输入检测模块的一端通过电源管理芯片的VCHG端连接充电接口的VBUS端，输入检测模块的另一端通过电源管理芯片的PWR端连接中央处理器的VDD端和开关模块的第一端，用于在电池充电时，对充电电压、充电电流进行检测，判断充电电压、充电电流是否在正常允许的范围内；在充电电压、充电电流在正常允许的范围内时，通过电源管理芯片的PWR端输出电流，输出的电流分为两路：一路为供电电流，直接给中央处理器供电，另一路为充电电流，用于给电池充电，并且优先为中央处理器供电，确保移动终端能正常工作；

所述充电电流控制模块通过电源管理芯片的BAT_FET_N端连接开关模块的第二端，通过控制电源管理芯片的BAT_FET_N端的电平高低，来控制开关模块的工作状态；在BAT_FET_N端输出高电平时，控制开关模块开启，在BAT_FET_N端输出低电平时，控制开关模块断开；

所述电池电压获取模块通过电源管理芯片的Vadc脚连接电池的正极，用于在开关模块断开时，获取电池的电压；

所述的在充电时检测电池电压的移动终端还包括用于设置预定时间的定时器，所述定时器连接电源管理芯片；

所述预定时间为60秒；

所述开关模块包括MOS管，所述MOS管的栅极连接充电电流控制模块、MOS管的源极连接输入检测模块和中央处理器、MOS管的漏极连接电池的正极；

所述的在充电时检测电池电压的移动终端还包括电阻和电容，所述电阻的一端连接充电接口和输入检测模块，电阻的另一端接地；所述电容的一端连接充电接口、电阻的一端和输入检测模块，电容的另一端接地。

2.一种如权利要求1所述移动终端充电时的电池电压检测方法，其特征在于，包括：

A、在移动终端充电时，每隔预定时间控制开关模块断开使充电电流为0，同时获取电池的电压；

B、在获取电池电压后，控制开关模块开启给电池充电；

其中，所述步骤A具体包括：

A1、在移动终端连接充电器时给电池充电；

A2、开启定时器，当预定时间到达时，获取开关模块的第二端的电平状态，并保存；

A3、电源管理芯片控制开关模块断开使充电电流为0，同时直接获取电池电压；

所述电源管理芯片在未连接充电器时给中央处理器供电，在连接了充电器时给电池充电，并给中央处理器供电；

其中，所述电源管理芯片包括：

输入检测模块，用于检测充电电压和充电电流；

充电电流控制模块，用于控制开关模块的工作状态；

电池电压获取模块，用于在开关模块断开时，直接获取电池的电压；

所述输入检测模块的一端连接充电接口，输入检测模块的另一端连接中央处理器和开关模块的第一端；所述充电电流控制模块连接开关模块的第二端；所述电池电压获取模块连接电池；

所述输入检测模块的一端通过电源管理芯片的VCHG端连接充电接口的VBUS端，输入检测模块的另一端通过电源管理芯片的PWR端连接中央处理器的VDD端和开关模块的第一端，用于在电池充电时，对充电电压、充电电流进行检测，判断充电电压、充电电流是否在正常允许的范围内；在充电电压、充电电流在正常允许的范围内时，通过电源管理芯片的PWR端输出电流，输出的电流分为两路：一路为供电电流，直接给中央处理器供电，另一路为充电电流，用于给电池充电，并且优先为中央处理器供电，确保移动终端能正常工作；

所述充电电流控制模块通过电源管理芯片的BAT_FET_N端连接开关模块的第二端，通过控制电源管理芯片的BAT_FET_N端的电平高低，来控制开关模块的工作状态；在BAT_FET_N端输出高电平时，控制开关模块开启，在BAT_FET_N端输出低电平时，控制开关模块断开；

所述电池电压获取模块通过电源管理芯片的Vadc脚连接电池的正极，用于在开关模块断开时，获取电池的电压；

所述预定时间为60秒。