CN105372602A - 一种移动终端的电池剩余电量检测方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动终端的电池剩余电量检测方法及其装置，电池剩余电量检测方法包括A、根据当前的电池温度、电池内阻的阻值、电池电压和电池电流计算出电池的开路电压；B、根据所述电池温度和开路电压、查询预设的温度电压容量关系矩阵获得对应的电池剩余容量百分比；从而实现了在没有库仑计的情况下也能得到电池剩余电量百分比，其降低了成本、还节省了电路板的空间；解决了现有移动终端均需使用库仑计才能保证较准确的显示电池剩余电量百分比，且库仑计价格昂贵导致成本较高，并占用移动终端电路板的空间的问题。

Description

一种移动终端的电池剩余电量检测方法及其装置

技术领域

本发明涉及移动终端技术领域，尤其涉及的是一种移动终端的电池剩余电量检测方法及其装置。

背景技术

目前，移动终端均具有电量显示功能以提示用户电池的剩余电量百分比。在现有技术中，电池电量均是通过库仑计（或又称电量计）根据电极上发生反应的物质的量精确计算出通过电路的电量（已消耗的电量），然后将电池总电量减去已消耗的电量之差再除以电池总电量、即可得到剩余电量百分比；上述方法计算结果虽然精确，但库仑计价格昂贵，并且占用移动终端电路板的空间。

因而现有技术还有待改进和提高。

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移动终端的电池剩余电量检测方法及其装置，以解决现有移动终端使用库仑计计算剩余电量成本较高且占用电路板空间的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种移动终端的电池剩余电量检测方法，其包括：

A、根据当前的电池温度、电池内阻的阻值、电池电压和电池电流计算出电池的开路电压；

B、根据所述电池温度和开路电压、查询预设的温度电压容量关系矩阵获得对应的电池剩余容量百分比。

所述的电池剩余电量检测方法中，所述步骤A具体包括：

A1、获取电池的温度电压计算电池热敏电阻的阻值，查询预设的温度热敏关系矩阵获得当前的电池温度；

A2、根据电池温度查询预设的温度内阻关系矩阵获得电池内阻的阻值；

A3、获取当前的电池电压和电池电流，结合电池内阻的阻值计算电池的开路电压。

所述的电池剩余电量检测方法中，在所述步骤A1中，所述温度热敏关系矩阵为各电池温度下对应的电池热敏电阻的阻值关系矩阵；电池热敏电阻Rt的阻值，计算公式如下：

Rt=Vt*Rt1/(VCC-Vt)，其中，Vt为电池温度脚BT上的温度电压，R1为电池温度脚外接的分压电阻的阻值，VCC为分压电阻连接的电压端的电压值。

所述的电池剩余电量检测方法中，在所述步骤A2中，所述温度内阻关系矩阵为各个温度下对应的电池内阻的阻值。

所述的电池剩余电量检测方法中，在所述步骤A3中，开路电压的公式为：V0＝R1＊I1＋V1，其中，R1为获得的电池内阻的阻值，V1为当前的电池电压，I1为电池电流。

所述的电池剩余电量检测方法中，在所述步骤B中，温度电压容量关系矩阵为各温度、开路电压下对应的电池剩余容量百分比的值。

一种移动终端的电池剩余电量计算装置，其包括：

计算模块，根据当前的电池温度、电池内阻的阻值、电池电压和电池电流计算出电池的开路电压；

电量获取模块，根据所述电池温度和开路电压、查询预设的温度电压容量关系矩阵获得对应的电池剩余容量百分比；

存储器，存储预设的温度电压容量关系矩阵。

所述的移动终端的电池剩余电量计算装置中，所述计算模块包括：

温度获取单元，获取电池的温度电压计算电池热敏电阻的阻值，查询存储器中预设的温度热敏关系矩阵获得当前的电池温度。

内阻获取单元，根据电池温度查询存储器中预设的温度内阻关系矩阵获得电池内阻的阻值；

电流获取单元，获取当前的电池电流大小；

电压ADC单元，获取当前电池正极上的电池电压；

开路计算单元，根据当前的电池电压和电池电流，结合电池内阻的阻值计算电池的开路电压;

所述存储器还存储温度热敏关系矩阵和温度内阻关系矩阵。

相较于现有技术，本发明提供的移动终端的电池剩余电量检测方法及其装置，根据当前的电池温度、电池内阻的阻值、电池电压和电池电流计算出电池的开路电压；根据所述电池温度和开路电压、查询预设的温度电压容量关系矩阵获得对应的电池剩余容量百分比；从而实现了在没有库仑计的情况下也能得到电池剩余电量百分比，其降低了成本、还节省了电路板的空间；解决了现有移动终端均需使用库仑计才能保证较准确的显示电池剩余电量百分比，且库仑计价格昂贵导致成本较高，并占用移动终端电路板的空间的问题。

附图说明

图1是现有移动终端的电池等效电路的示意图。

图2是本发明提供的移动终端的电池剩余电量检测方法流程图。

图3是本发明提供的电池剩余电量检测方法中计算电池热敏电阻的电路图。

图4是本发明提供的电池剩余电量检测方法中获得温度热敏关系矩阵的电路图。

图5是本发明提供的电池剩余电量检测方法中获得温度内阻关系矩阵的电路图。

图6是本发明提供的移动终端的电池剩余电量检测装置应用实施例的示意图。

具体实施方式

本发明提供一种移动终端的电池剩余电量检测方法及其装置。为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、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。

请参阅图1，其为现有移动终端的电池等效电路的示意图，图1中，R1是电池内阻，V0为电池的开路电压，V1为电池正极上的电压，Rt为电池热敏电阻并串联在电池温度脚BT与负极B-之间。当电池不接任何负载时，电池的正极B+与负极B-开路，此时电池内阻R1上电流I1为0，因此V1＝V0。当电池接上负载后（如电池与移动终端主板相接为移动终端供电时），电池内阻R1上有电流I1流过，见图1中（I1方向向上），此时V1＝V0－I1＊R1，当放电时I1为正，故V0>V1，当充电时I1为负，故V0<V1。

为了实现在无库仑计的条件下计算得到电池剩余电量百分比，本实施例通过计算电池的开路电压V0、结合当前的电池温度来获得。如图2所示，则本发明提供的移动终端的电池剩余电量检测方法包括：

S100、根据当前的电池温度、电池内阻的阻值、电池电压和电池电流计算出电池的开路电压；

S200、根据所述电池温度和开路电压、查询预设的温度电压容量关系矩阵获得对应的电池剩余容量百分比。

其中，所述步骤S100具体包括：

步骤110、获取电池的温度电压计算电池热敏电阻的阻值，查询预设的温度热敏关系矩阵获得当前的电池温度；

步骤120、根据电池温度查询预设的温度内阻关系矩阵获得电池内阻的阻值；

步骤130、获取当前的电池电压和电池电流，结合电池内阻的阻值计算电池的开路电压；

所述步骤S110中，所述温度热敏关系矩阵为各电池温度下对应的电池热敏电阻的阻值关系矩阵，如下所示：

-80摄氏度，Rt(-80)；

-79摄氏度，Rt(-79)；

-78摄氏度，Rt(-78)；

……

78摄氏度，Rt(78)；

79摄氏度，Rt(79)；

80摄氏度，Rt(80)。

基于实际使用环境中电池温度不可能高于80度，或低于－80度，所以只列出上述值进行示例。上述温度热敏关系矩阵中，第一列为电池温度x，第二列为电池热敏电阻的阻值，表示为Rt(x)。只需得到电池热敏电阻的阻值就可以得到对应的电池温度。

电池热敏电阻Rt的计算方法如图3所述，电池温度脚连接至移动终端的主板，即电池温度脚BT通过一阻值固定的分压电阻Rt1（设置在主板上）连接电压端VCC，获取电池温度脚BT上的温度电压Vt，即可计算得到电池热敏电阻Rt的阻值，计算公式如下：

Rt=Vt*Rt1/(VCC-Vt)，其中，Vt为电池温度脚BT上的温度电压，Rt1为电池温度脚外接的电阻的阻值，VCC为电压端的电压值。

在温度热敏关系矩阵中，识别出与所计算出的电池热敏电阻Rt的阻值最接近的阻值，以接近的阻值对应的第一列中的温度作为电池温度。本实施例中，所述温度热敏关系矩阵可采用下述方法得到：

将电池外接如图4所示，即将电池温度脚BT通过电阻Rt1（阻值为10KΩ）连接电压端VCC（5V），电池温度脚BT和电池的负极B-连接至电压表；之后一并放入恒温箱中。设置温度为x，通过电压表观察电池温度脚BT上的电压在预设时间（如30秒）内不变，则说明此时电池热敏电阻Rt已稳定在该温度，以此时电池温度脚BT上的电压(即图4中电压表显示的电压值)计算热敏电阻的阻值，计算公式如上相同，即Rt=Vt*Rt1/(VCC-Vt)。当对恒温箱设不同的温度时，即可得到该温度下对应的电池热敏电阻的阻值Rt(x)，记录下来即可得到温度热敏关系矩阵。

基于电池内阻R1为电池内部多物质或器件（如电容、电阻等）等效而来，因此会随着电池温度变化而变化。在所述步骤S120中，所述预设的温度内阻关系矩阵包含有各个温度下对应的电池内阻R1的阻值，如下所示：

-80摄氏度，R1(-80)；

-79摄氏度，R1(-79)；

-78摄氏度，R1(-78)；

……

78摄氏度，R1(78)；

79摄氏度，R1(79)；

80摄氏度，R1(80)；

基于实际使用环境中电池温度不可能高于80度，或低于－80度，所以只列出上述值进行示例。上述温度内阻关系矩阵，第一列为电池温度x，第二列为电池内阻R1的阻值，表示为R1(x)。因此，根据步骤S110得到的电池温度后，直接查询温度内阻关系矩阵即可得到当前电池内阻R1的阻值。

所述温度内阻关系矩阵可以通过下述方法得到：

将电池外接如图5所示，将电池的正极B+连接开关S的一端和电压表，开关S的另一端连接电流表，负载R2（如阻值固定为100kΩ的电阻）的一端连接电流表，负载R2的另一端连接电压表和电池的负极B-；之后一并放入恒温箱中。设置温度为x；先断开开关S，读取电压表的示数，此时电压表的示数为开路电压V0；再将开关S闭合，读取电池的正极B+上的电压，等到电压表、电流表的示数稳定后即可算出电池内阻R1的阻值，计算公式如下：

R1=(V0-V1)/I1，其中，I1为电流表的示数，V0为开关S断开时电池正极B+上的电压即电池的开路电压，V1为开关S闭合后正极B+上的电压；当对恒温箱设不同的温度时，即可得到对应温度下的电池内阻R1的阻值，记录下来即可得到温度内阻关系矩阵。

在所述步骤S130中，根据电池内阻R1的阻值计算电池的开路电压的公式为：V0＝R1＊I1＋V1，其中，R1为步骤S200中得到的电池内阻的阻值。V1为电池正极B+上的电池电压，如图6所示，由电池正极B+连接的电压ADC模块获取。I1为正极B+上输出的电池电流，由电池正极B+连接的电流获取模块获取。从而根据公式V0＝R1＊I1＋V1即可得到电池的开路电压V0。

在所述步骤S200中，基于一块固定的电池，在同一电池温度下，其电池剩余电量百分比与该电池的开路电压一一对应；也即是说，只要知道当前的电池温度、电池的开路电压就能确定当前电池剩余容量百分比，。例如，设一电池，电池温度为25度，开路电压为3.8V时对应的电池剩余容量为50％。则在移动终端的使用过程中，只要计算出电池的开路电压是3.8V且电池温度为25度、即可得到电池剩余容量为50％。为此，本实施例通过步骤S100获得电池温度，计算出电池的开路电压，在所述步骤S200中直接查询预设的温度电压容量关系矩阵即可得对应的电池剩余容量百分比。

本实施例中，所述温度电压容量关系矩阵中列出了各温度下，开路电压与电池剩余容量百分比的对应关系，如下所示：

-80摄氏度，3.20V，S(3.20,-80)；

-80摄氏度，3.21V，S(3.21,-80)；

……

-80摄氏度，4.19V，S(4.19,-80)；

-80摄氏度，4.20V，S(4.20,-80)；

-79摄氏度，3.20V，S(3.20,-79)；

-79摄氏度，3.21V，S(3.21,-79)；

……

-79摄氏度，4.19V，S(4.19,-79)；

-79摄氏度，4.20V，S(4.20,-79)；

……

79摄氏度，3.20V，S(3.20,79)；

79摄氏度，3.21V，S(3.21,79)；

……

79摄氏度，4.19V，S(4.19,79)；

79摄氏度，4.20V，S(4.20,79)；

80摄氏度，3.20V，S(3.20,80)；

80摄氏度，3.21V，S(3.21,80)；

……

80摄氏度，4.19V，S(4.19,80)；

80摄氏度，4.20V，S(4.20,80)；

上述示例中，知道当前的电池温度x，电池的开路电压y，就可以得到当前的电池剩余容量百分比s（x,y）。基于实际使用环境中电池温度不可能高于80度，或低于－80度，所以只需列出－80度～80度的温度范围。电池的开路电压根据电池在实际使用时充满电的电压（示例中为4.20V）和关机电压（示例中为3.20V）来确定范围。

所述温度电压容量关系矩阵可通过下述方法得到，以S(4.00,25)为例。将电池放入25度恒温箱，先将电池充满（充电电流在一段时间内不变化则认为充满，此时电压通常为4.20V），然后以固定电流（如500mA）放电，直到将电池放至3.2V（为开路电压，即要电池不接负载时电池正极上的电压为3.2V），计录整个放电时间为TTA。再将电池充电至4.00V（即S中的开路电压，此处为4.00V，即要电池不接负载时电池正极上的电压为4.00V，此为较佳值，也可以为小于4.2V大于3.2V的其他电压值），然后将电池以固定电流（如500mA）放电，直到将电池放电至3.2V（为开路电压，即要电池不接负载时电池正极上的电压为3.2V），记录整个放电时间为TTA1，则S(4.00,25)＝TTA1／TTA。

基于上述的移动终端的电池剩余电量检测方法，本发明还提供一种移动终端的电池剩余电量计算装置，请一并参阅图6，电池剩余电量计算装置设置在移动终端的主板上，其包括：

存储器100，用于存储温度电压容量关系矩阵（各温度下、各开路电压对应的电池剩余电量百分比）；

计算模块200，根据当前的电池温度、电池内阻的阻值、电池电压和电池电流计算出电池的开路电压；

电量获取模块300，用于根据所述电池温度和开路电压、查询预设的温度电压容量关系矩阵获得对应的电池剩余容量百分比。

其中，所述计算模块200包括：

温度获取单元210，连接电池温度脚和存储器，用于获取电池的温度电压计算电池热敏电阻的阻值，查询存储器中预设的温度热敏关系矩阵获得当前的电池温度。所述分压电阻Rt1设置在温度获取单元210内。

内阻获取单元220，根据电池温度查询存储器中预设的温度内阻关系矩阵获得电池内阻的阻值；

电流获取单元230，用于获取当前的电池电流大小；

电压ADC单元240，用于获取当前电池正极上的电池电压；

开路计算单元250，用于根据当前的电池电压和电池电流，结合电池内阻的阻值计算电池的开路电压;

所述存储器100还用于存储温度热敏关系矩阵（各电池温度下对应的电池热敏电阻的）、温度内阻关系矩阵（各个温度下对应的电池内阻的阻值）和。

综上所述，本发明的移动终端的电池剩余电量检测方法及其装置，通过根据当前的电池温度、电池内阻及当前的电池电流得到电池的开路电压，根据当前的电池温度和开路电压查询预设的温度电压容量关系矩阵、即可获得对应的电池剩余容量百分比。从而实现了在没有库仑计的情况下也能得到电池剩余电量百分比，其降低了成本、还节省了电路板的空间；解决了现有移动终端均需使用库仑计才能保证较准确的显示电池剩余电量百分比，且库仑计价格昂贵导致成本较高，并占用移动终端电路板的空间的问题；还解决了现有一些低成本或电路板布板较紧凑无法使用库仑计的移动终端、无法准确提示用户电池剩余电量百分比的问题。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种移动终端的电池剩余电量检测方法，其特征在于，包括：

A、根据当前的电池温度、电池内阻的阻值、电池电压和电池电流计算出电池的开路电压；

B、根据所述电池温度和开路电压、查询预设的温度电压容量关系矩阵获得对应的电池剩余容量百分比。

2.根据权利要求1所述的电池剩余电量检测方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：

A1、获取电池的温度电压计算电池热敏电阻的阻值，查询预设的温度热敏关系矩阵获得当前的电池温度；

A2、根据电池温度查询预设的温度内阻关系矩阵获得电池内阻的阻值；

A3、获取当前的电池电压和电池电流，结合电池内阻的阻值计算电池的开路电压。

3.根据权利要求2所述的电池剩余电量检测方法，其特征在于，在所述步骤A1中，所述温度热敏关系矩阵为各电池温度下对应的电池热敏电阻的阻值关系矩阵；电池热敏电阻Rt的阻值，计算公式如下：

Rt=Vt*Rt1/(VCC-Vt)，其中，Vt为电池温度脚BT上的温度电压，R1为电池温度脚外接的分压电阻的阻值，VCC为分压电阻连接的电压端的电压值。

4.根据权利要求2所述的电池剩余电量检测方法，其特征在于，在所述步骤A2中，所述温度内阻关系矩阵为各个温度下对应的电池内阻的阻值。

5.根据权利要求2所述的电池剩余电量检测方法，其特征在于，在所述步骤A3中，开路电压的公式为：V0＝R1＊I1＋V1，其中，R1为获得的电池内阻的阻值，V1为当前的电池电压，I1为电池电流。

6.根据权利要求1所述的电池剩余电量检测方法，其特征在于，在所述步骤B中，温度电压容量关系矩阵为各温度、开路电压下对应的电池剩余容量百分比的值。

7.一种移动终端的电池剩余电量计算装置，其特征在于，包括：

计算模块，根据当前的电池温度、电池内阻的阻值、电池电压和电池电流计算出电池的开路电压；

电量获取模块，根据所述电池温度和开路电压、查询预设的温度电压容量关系矩阵获得对应的电池剩余容量百分比；

存储器，存储预设的温度电压容量关系矩阵。

8.根据权利要求7所述的移动终端的电池剩余电量计算装置，其特征在于，所述计算模块包括：

温度获取单元，获取电池的温度电压计算电池热敏电阻的阻值，查询存储器中预设的温度热敏关系矩阵获得当前的电池温度。

9.内阻获取单元，根据电池温度查询存储器中预设的温度内阻关系矩阵获得电池内阻的阻值；

电流获取单元，获取当前的电池电流大小；

电压ADC单元，获取当前电池正极上的电池电压；

开路计算单元，根据当前的电池电压和电池电流，结合电池内阻的阻值计算电池的开路电压;

所述存储器还存储温度热敏关系矩阵和温度内阻关系矩阵。