电池充电装置、方法及终端与流程

本发明涉及充电管理技术领域，尤其涉及一种电池充电装置、方法及终端。

背景技术：

目前，电池的充电保护机制，通过检测电池温度来设置充电电流和充电电压，主要目的是保护电池寿命以及用户使用安全。现有技术方案中，预先计算好的一组电池充电温度的匹配电阻，然后充电时只能以这种固定的策略进行充电，即根据预先计算好外围的电阻匹配进行充电，该电阻匹配确定后将无法更改。例如，当设定[-10，60]充电温度门限进行充电时，如果想更改为[0，45]充电温度门限进行充电，则无法实现。

因此，在充电的过程中，当检测到电池的温度超出一定的充电温度门限时，截止充电。例如，当电池的温度比较高且电池的电量较低时，只能等到电池的温度降下来再充电；关机情况下，电池的初始温度比较高时，会导致关机充电无法进行，从而降低了电池充电的效率。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种电池充电装置、方法及终端，旨在提高电池充电的效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种电池充电装置，所述电池充电装置包括电阻阵列模块、电阻阵列控制模块、检测模块及主控模块，所述电阻阵列模块分别与所述电阻阵列控制模块及所述检测模块连接，所述主控模块分别与所述检测模块及所述电阻阵列控制模块连接；

当电池按照设定的第一充电温度门限进行充电时，所述主控模块根据所述第一充电温度门限确定目标电阻阵列后，控制所述电阻阵列控制模块接通所述电阻阵列模块中的所述目标电阻阵列，并接收所述检测模块将其内部的分压值与所述目标电阻阵列的分压值进行比较而得到的比较结果，根据所述比较结果判断所述电池的温度是否达到所述第一充电温度门限的上限或下限，若是，则控制所述电阻阵列控制模块切换为接通所述电阻阵列模块中预置的第二充电温度门限对应的电阻阵列。

可选地，所述电阻阵列模块包括多组电阻阵列，每组电阻阵列包括两个电阻。

可选地，所述电阻阵列控制模块包括多组开关阵列，每组开关阵列包括两个开关。

可选地，当所述电阻阵列模块包括第一电阻阵列和第二电阻阵列时，所述第一电阻阵列包括第一电阻和第二电阻，所述第二电阻阵列包括第三电阻和第四电阻；

所述电阻阵列控制模块包括第一开关阵列和第二开关阵列时，所述第一开关阵列包括第一开关和第二开关，所述第二开关阵列包括第三开关和第四开关；

所述第一电阻的一端依次与所述第一开关、所述第二电阻及所述第二开关串联，形成第一串联电路；所述第三电阻的一端依次与所述第三开关、所述第四电阻及所述第四开关串联，形成第二串联电路；所述第一串联电路与所述第二串联电路并联；

所述第一电阻的另一端及所述第三电阻的另一端均与所述电池连接；所述第一开关与所述第二电阻之间连接至所述检测模块，所述第三开关与所述第四电阻之间连接至所述检测模块；

所述电阻阵列模块还包括热敏电阻，所述第二开关和所述第四开关均通过所述热敏电阻接地。

可选地，所述检测模块包括多个比较器。

可选地，当所述检测模块包括第一比较器和第二比较器时，所述检测模块还包括第一单刀双掷开关、第二单刀双掷开关、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻和第九电阻；

所述第一比较器的同相输入端与所述第二比较器的反相输入端连接，所述第一比较器的反相输入端与所述第一单刀双掷开关的动端连接，所述第一单刀双掷开关的第一不动端与第二不动端之间串联有第六电阻，所述第一单刀双掷开关的第一不动端通过所述第五电阻与所述电池连接；

所述第二比较器的同相输入端与所述第二单刀双掷开关的动端连接，所述第二单刀双掷开关的第一不动端通过所述第七电阻与所述第一单刀双掷开关的第二不动端连接，所述第二单刀双掷开关的第一不动端与第二不动端之间串联有第八电阻，所述第二单刀双掷开关的第二不动端通过所述第九电阻接地。

此外，为实现上述目的，本发明还提供了一种终端，所述终端包括上述结构所述的电池充电装置。

此外，为实现上述目的，本发明还提供了一种电池充电方法，所述电池充电方法包括：

控制终端按照设定的第一充电温度门限对电池进行充电；

判断所述电池的温度是否达到所述第一充电温度门限的上限或下限；

若所述电池的温度达到所述第一充电温度门限的上限或下限，则控制所述终端切换至预置的第二充电温度门限对所述电池进行充电。

可选地，所述控制所述终端切换至预置的第二充电温度门限对所述电池进行充电之后包括：

判断所述电池的当前温度是否达到所述第二充电温度门限的上限或下限；

若是，则截至充电，直至所述电池的当前温度在所述第二充电温度门限的范围内时，重新对所述电池进行充电；

若否，则维持当前的充电状态，直至所述电池完成充电。

本发明实施例中电池充电装置包括电阻阵列模块、电阻阵列控制模块、检测模块及主控模块，其中，电阻阵列模块分别与电阻阵列控制模块及检测模块连接，主控模块分别与检测模块及电阻阵列控制模块连接。当电池按照设定的第一充电温度门限进行充电时，主控模块根据第一充电温度门限确定目标电阻阵列后，控制电阻阵列控制模块接通电阻阵列模块中的目标电阻阵列，并接收检测模块将其内部的分压值与目标电阻阵列的分压值进行比较而得到的比较结果，根据比较结果判断电池的温度是否达到第一充电温度门限的上限或下限，若是，则控制电阻阵列控制模块切换为接通电阻阵列模块中预置的第二充电温度门限对应的电阻阵列。实现了根据电池的温度，动态控制充电温度门限有效地进行充电，提高了电池充电的效率。

附图说明

图1为本发明电池充电装置的功能模块示意图；

图2为本发明电池充电装置的电路结构示意图；

图3为本发明电池充电方法一实施例的流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

需要说明，本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1所示，示出了本发明一种电池充电方法第一实施例。该实施例的电池充电装置包括电阻阵列模块30、电阻阵列控制模块40、检测模块20及主控模块10，所述电阻阵列模块30分别与所述电阻阵列控制模块40及所述检测模块20连接，所述主控模块10分别与所述检测模块20及所述电阻阵列控制模块40连接。该电池充电装置可应用于终端对电池进行充电，该终端的类型可根据实际需要进行设置，例如，该终端可为手机、平板电脑等。

其中，所述电阻阵列模块30包括多组电阻阵列，每组电阻阵列包括两个电阻。在充电的过程中，只需选择其中的一组电阻阵列，电阻阵列的确定主要是根据公式(1)和公式(2)计算得到。

rs1、rs2表示所要确定的电阻阵列中的两个电阻的阻值，rntc1表示充电温度门限(即截止充电范围)的下限温度所对应的电池阻值，rntc2表示充电温度门限的上限温度所对应的电池阻值(即电池ntc电阻值)，rntc1和rntc2可通过查询电池充电的温度与阻值之间的映射表得到。a、b分别表示充电温度门限的下限温度和上限温度所对应电压的百分数值，a、b可根据具体情况而灵活设置。例如，当设置电池的充电温度门限为[0℃，45℃]时，对应的a％、b％分别为70％、30％，且已知电池在0℃、45℃时电池阻值分别为rntc1和rntc2，则根据公式(1)和公式(2)可计算出电阻阵列的两个电阻值rs1、rs2。

电阻阵列模块30包括的电阻阵列的组数可根据充电温度门限(即截止充电范围)的个数进行设置，若需要用到的充电温度门限的个数越多，则需要设置越多的电阻阵列。例如，当需要设置[0，45]、[0，60]、[-10，45]、[-10，60]这四个充电温度门限时，需要设置4组电阻阵列来实现电池的充电控制策略。

所述电阻阵列控制模块40包括多组开关阵列，每组开关阵列包括两个开关。该电阻阵列控制模块40主要是负责对电阻阵列进行切换。例如，可根据不同的充电温度门限，切换到不同的电阻阵列。对应的场合就是根据用户的不同的使用场景，不同的温升速率，对应设置严格或者宽松的充电温度门限。

在电池充电的过程中，电阻阵列控制模块40中的多组开关阵列，只能有一组开关阵列闭合其他组的开关阵列关断。多组开关阵列的组数可与电阻阵列的组数一致，并且一一对应，即当需要某组电阻阵列时，该组电阻阵列对应的开关阵列闭合。

所述检测模块20包括多个比较器。比较器的个数可根据电阻阵列的组数及开关阵列的组数来确定，例如，当电阻阵列的组数及开关阵列的组数均为两组时，可设置两个比较器。

在电阻阵列确定后，可根据电阻阵列计算出第一分压值，与检测模块的内部的第二分压值进行比较，判断比较器是否需要触发中断。若第一分压值与第二分压值相等，则触发中断；若第一分压值小于第二分压值，则释放中断。

以下进行举例说明，当电阻阵列模块30包括两组电阻阵列，电阻阵列控制模块40包括两组开关阵列，检测模块20包括两个比较器，并且，设定电池的温度-10℃、0℃、45℃、60℃分别对应80％、70％、30％、20％的电压值。在充电开始时，主控模块10控制电池按照设定的第一充电温度门限[0℃，45℃]进行充电，根据[0℃，45℃]对应的参数带入公式(1)和公式(2)计算得到目标电阻阵列rs1、rs2，并控制电阻阵列控制模块40闭合开关阵列k1、k2，接通电阻阵列模块30中的该目标电阻阵列rs1、rs2。在充电的过程中，检测模块20获取其内部的第一分压值及目标电阻阵列的第二分压值进行比较，判断第一分压值是否等于第二分压值。当第一分压值等于第二分压值时，说明电池当前的充电温度已经达到45℃，或是电池当前的充电温度已经达到0℃，即电池的温度达到第一充电温度门限[0℃，45℃]的上限或下限，此时将会触发45℃或0℃的中断。同时控制电阻阵列控制模块40断开开关阵列k1、k2，闭合开关阵列k3、k4，切换为接通电阻阵列模块30中的第二充电温度门限[-10℃，60℃]对应的电阻阵列rs3、rs4，继续对电池进行充电。在按照[-10℃，60℃]进行充电的过程中，当电池温度达到60℃或-10℃时截至充电，并当电池温度在[-10℃，60℃]范围内时继续充电直至完成对电池的充电。从而使得电池可以按照jeita充电标准进行充电。

本发明实施例当电池按照设定的第一充电温度门限进行充电时，主控模块根据第一充电温度门限确定目标电阻阵列后，控制电阻阵列控制模块接通电阻阵列模块中的目标电阻阵列，并接收检测模块将其内部的分压值与目标电阻阵列的分压值进行比较而得到的比较结果，根据比较结果判断电池的温度是否达到第一充电温度门限的上限或下限，若是，则控制电阻阵列控制模块切换为接通电阻阵列模块中预置的第二充电温度门限对应的电阻阵列。实现了根据电池的温度，动态控制充电温度门限有效地进行充电，提高了电池充电的效率。

进一步地，如图2所示，本实施例中，当所述电阻阵列模块30包括第一电阻阵列和第二电阻阵列时，所述第一电阻阵列包括第一电阻r1和第二电阻r2，所述第二电阻阵列包括第三电阻r3和第四电阻r4；

所述电阻阵列控制模块包括第一开关阵列和第二开关阵列时，所述第一开关阵列包括第一开关k1和第二开关k2，所述第二开关阵列包括第三开关k3和第四开关k4；

所述第一电阻r1的一端依次与所述第一开关k1、所述第二电阻r2及所述第二开关k2串联，形成第一串联电路；所述第三电阻r3的一端依次与所述第三开关k3、所述第四电阻r4及所述第四开关串联k4，形成第二串联电路；所述第一串联电路与所述第二串联电路并联；

所述第一电阻r1的另一端及所述第三电阻r3的另一端均与所述电池连接；所述第一开关k1与所述第二电阻r2之间连接至所述检测模块20，所述第三开关k3与所述第四电阻r4之间连接至所述检测模块20。

所述电阻阵列模块30还包括热敏电阻rntc，所述第二开关k2和所述第四开关k4均通过所述热敏电阻rntc接地。

本实施例中，以设置两组电阻阵列为例，第一电阻阵列中第一电阻r1、第二电阻r2，及第二电阻阵列中第三电阻r3、第四电阻r4均选用1％精度的电阻，以提高检测模块20中比较器的精度。第一开关阵列和第二开关阵列中只能有一组开关阵列闭合，另一组开关阵列断开。

在电池进行充电的过程中，在确定电阻阵列的两个电阻的阻值后，控制k1/k2开关同步闭合，k3/k4开关同步断开，或者控制k1/k2开关同断开，k3/k4开关同步闭合，可以采用相应的充电电流和充电电压以jeita标准对电池进行充电。

进一步地，当所述检测模块20包括第一比较器u1和第二比较器u2时，所述检测模块20还包括第一单刀双掷开关s1、第二单刀双掷开关s2、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8和第九电阻r9；

所述第一比较器u1的同相输入端与所述第二比较器u2的反相输入端连接，所述第一比较器u1的反相输入端与所述第一单刀双掷开关s1的动端连接，所述第一单刀双掷开关s1的第一不动端与第二不动端之间串联有第六电阻r6，所述第一单刀双掷开关s1的第一不动端通过所述第五电阻r5与所述电池power连接；

所述第二比较器u2的同相输入端与所述第二单刀双掷开关s2的动端连接，所述第二单刀双掷开关s2的第一不动端通过所述第七电阻r7与所述第一单刀双掷开关s1的第二不动端连接，所述第二单刀双掷开关s2的第一不动端与第二不动端之间串联有第八电阻r8，所述第二单刀双掷开关s2的第二不动端通过所述第九电阻r9接地。

需要说明的是，该检测模块20可设置为电池管理芯片，该电池管理芯片的内部包括上述结构的第一比较器u1、第二比较器u2、第一单刀双掷开关s1、第二单刀双掷开关s2、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8和第九电阻r9等，其连接关系与前述一致。

以下将对电池的充电原理进行举例说明，在根据比较器和电池的充电温度门限，预先计算好匹配的电阻阵列来感知电池的温度。例如，70％对应-10℃，30％对应60℃，这个可以实际需要进行设置。根据上述公式(1)和公式(2)，就可以计算出电池温度匹配的电阻阵列。

具体地，如图2中，在一实施例中，设定充电温度门限为[0℃，45℃]对电池进行充电，该[0℃，45℃]对应的公式(1)和公式(2)中的a％为70％，b％为30％，0℃对应的电池为rntc1，45℃对应的电池为rntc2，则计算得到电阻阵列的阻值为r1和r2。此时，第一单刀双掷开关s1向第二不动端闭合，第一单刀双掷开关s1向第一不动端闭合，同时第一开关k1和第二开关k2闭合。在充电的过程中，当检测到电池的温度达到低温0℃时，第一比较器u1输出cold中断信号给主控模块10，或检测到电池的温度达到高温45℃时，第二比较器u2输出hot中断信号给主控模块10，主控模块10接收到中断信号后，截止充电。当电池的温度在[0℃，45℃]范围内时，继续进行充电。

在另一实施例中，开始时设定充电温度门限为[0℃，45℃]对电池进行充电，该[0℃，45℃]对应的公式(1)和公式(2)中的a％为70％，b％为30％，0℃应的电池为rntc1，45℃对应的电池为rntc2，则计算得到电阻阵列的阻值为r1和r2。此时，第一单刀双掷开关s1向第二不动端闭合，第一单刀双掷开关s1向第一不动端闭合，同时第一开关k1和第二开关k2闭合。在充电的过程中，检测到电池的温度达到高温45℃时，切换至充电温度门限为[-10℃，60℃]按照jeita标准降低充电电压电流对电池进行充电。而不需要电池温度比较高并且电池电量低时，需要等到电池温度降下来再充电，提高了充电的效率。[-10℃，60℃]对应的公式(1)和公式(2)中的a％为80％，b％为20％，-10℃应的电池为rntc3，60℃对应的电池为rntc4，则计算得到电阻阵列的阻值为r3和r4。此时，第一单刀双掷开关s1向第一不动端闭合，第一单刀双掷开关s1向第二不动端闭合，同时断开第一开关k1和第二开关k2，而关闭第三开关k3和第四开关k4。在充电的过程中，当检测到电池的温度达到高温60℃时，输出hot中断信号给主控模块10，触发截止充电；或者检测到电池的温度达到低温-10℃时，输出cold中断信号给主控模块10，触发截止充电。当电池的温度在[-10℃，60℃]范围内时，继续进行充电，直至充电完成。

对应地，如图3所示，提出本发明一种电池充电方法第一实施例。该实施例的电池充电方法包括：

步骤s10、控制终端按照设定的第一充电温度门限对电池进行充电；

步骤s20、判断所述电池的温度是否达到所述第一充电温度门限的上限或下限；

步骤s30、若所述电池的温度达到所述第一充电温度门限的上限或下限，则控制所述终端切换至预置的第二充电温度门限对所述电池进行充电。

本实施例中，电池充电方法可应用于终端对电池进行充电，该终端的类型可根据实际需要进行设置，例如，终端可为手机、平板电脑等。在对电池进行充电时，首先终端的按照设定的第一充电温度门限对电池进行充电，该第一充电温度门限可设置为[0℃，45℃]，将第一充电温度门限设置为[0℃，45℃]对电池进行充电，一方面从jeita充电标准来看，[0℃，45℃]充电温度门限通过硬件中断来判断，更加准确高效。另一方面[0℃，45℃]充电温度门限内的温度通过硬件中断来检测，不需要软件adc检测，节省电流。当然，第一充电温度门限也可根据具体情况而灵活设置。

终端在充电的过程中，判断电池的温度是否达到第一充电温度门限的上限或下限，若是，则触发第一充电温度门限的上限或下限的中断，按照jeita标准，降低恒压充电门限和充电电流，同时通过切换充电温度门限至第二充电温度门限继续对电池进行充电，该第二充电温度门限可设置为[-10℃，60℃]。终端关机情况下，充电温度门限设置为[-10℃，60℃]宽门限，这样的话，可以保证在电池高温且耗尽情况下，可以优先充电。当然，第二充电温度门限也客人根据具体情况而灵活设置。

本实施例中，上述步骤s30之后包括：判断所述电池的当前温度是否达到所述第二充电温度门限的上限或下限；若是，则截至充电，直至所述电池的当前温度在所述第二充电温度门限的范围内时，重新对所述电池进行充电；若否，则维持当前的充电状态，直至所述电池完成充电。

具体地，如图2中，在一实施例中，设定充电温度门限为[0℃，45℃]对电池进行充电，该[0℃，45℃]对应的公式(1)和公式(2)中的a％为70％，b％为30％，0℃对应的电池为rntc1，45℃对应的电池为rntc2，则计算得到电阻阵列的阻值为r1和r2。此时，第一单刀双掷开关s1向第二不动端闭合，第一单刀双掷开关s1向第一不动端闭合，同时第一开关k1和第二开关k2闭合。在充电的过程中，当检测到电池的温度达到低温0℃时，第一比较器u1输出cold中断信号给主控模块10，或检测到电池的温度达到高温45℃时，第二比较器u2输出hot中断信号给主控模块10，主控模块10接收到中断信号后，截止充电。当电池的温度在[0℃，45℃]范围内时，继续进行充电。

在另一实施例中，开始时设定充电温度门限为[0℃，45℃]对电池进行充电，该[0℃，45℃]对应的公式(1)和公式(2)中的a％为70％，b％为30％，0℃应的电池为rntc1，45℃对应的电池为rntc2，则计算得到电阻阵列的阻值为r1和r2。此时，第一单刀双掷开关s1向第二不动端闭合，第一单刀双掷开关s1向第一不动端闭合，同时第一开关k1和第二开关k2闭合。在充电的过程中，检测到电池的温度达到高温45℃时，切换至充电温度门限为[-10℃，60℃]按照jeita标准降低充电电压电流对电池进行充电。而不需要电池温度比较高并且电池电量低时，需要等到电池温度降下来再充电，提高了充电的效率。[-10℃，60℃]对应的公式(1)和公式(2)中的a％为80％，b％为20％，-10℃应的电池为rntc3，60℃对应的电池为rntc4，则计算得到电阻阵列的阻值为r3和r4。此时，第一单刀双掷开关s1向第一不动端闭合，第一单刀双掷开关s1向第二不动端闭合，同时断开第一开关k1和第二开关k2，而关闭第三开关k3和第四开关k4。在充电的过程中，当检测到电池的温度达到高温60℃时，输出hot中断信号给主控模块10，触发截止充电；或者检测到电池的温度达到低温-10℃时，输出cold中断信号给主控模块10，触发截止充电。当电池的温度在[-10℃，60℃]范围内时，继续进行充电，直至充电完成。

以下进行举例说明，在一实施例中，当在某种场景下要求终端表面温度不能超过45℃时，若此时对应的电池温度为35℃，针对该场景就可以设置充电时35℃截止充电，并通过硬件来控制充电，使得终端的充电效率更高，控制更准确。

在另一实施中，当终端为可穿戴设备时，可穿戴设备对温升要求比较高，所以充电采用充电温度门限为[0℃，45℃]，这样可以很好地控制可穿戴设备的充电温升，提高用户体验。但在生产测试场合中，尤其是可靠性测试中，需要持续测试比较长的时间，所以需要带充电器测试。但由于可穿戴设备体积小，温升快，[0℃，45℃]门限非常容易达到，所以在生产测试时，就需要切换到[-10℃，60℃]较宽的充电温度门限。可穿戴设备出厂时，切换到[0℃，45℃]的充电温度门限，方便用户使用该充电温度门限对可穿戴设备进行充电。

在又一实施例中，以终端为手机为例，手机默认的充电温度门限为[0℃，45℃]，当用户使用手机打电话直到电池电量耗尽，并且电池的温度超过45℃，此时用户使用充电器对电池进程充电，会出现无法充电也没法开机的情况，用户遇到这种现象时可能会认为是手机出现故障。针对此现象，本实施例中，在手机关机的情况下，可将充电温度门限切换到[-10℃，60℃]对电池进行充电，保证电池高温时可以充电，提高了电池的充电效率，提升了用户体验。

本实施例终端在按照设定的第一充电温度门限对电池进行充电的过程中，若电池的温度达到第一充电温度门限的上限或下限，则控制终端切换至预置的第二充电温度门限对电池进行充电。相对于需要等待电池的温度恢复至指定的充电温度门限内时方可进行充电，提高了电池的充电效率。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。