專利名稱：電池電量的估算方法及終端設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及終端設(shè)備，特別涉及終端設(shè)備中的電池電量估計技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前對于電池供電的系統(tǒng)而言，最大的挑戰(zhàn)在于電池的運行時間。通常，電子系統(tǒng)設(shè)計人員將注意力集中在提高DC(直流)/DC電源轉(zhuǎn)換效率、降低系統(tǒng)功耗及擴(kuò)大電池容量，以此來延長電池的運行時間，而往往會忽略與電源轉(zhuǎn)換效率和電池容量同等重要的電池電量監(jiān)測計的精確度問題。如果電池電量監(jiān)測計的誤差范圍是±10%，那么就會有相當(dāng)于10%的電池容量或運行時間被損失掉。精確的電量計量可使手持設(shè)備充分利用其電池，延長系統(tǒng)工作時間及待機(jī)時間，提高了客戶滿意度。在有些手機(jī)中，要求電池電量顯示精度為I %，而不同以往的僅顯示若干個電池格數(shù)，這無疑對電池管理提出了更高的要求。目前市面上有專用芯片來精確顯示電池電量，但是考慮到成本等因素，大多數(shù)手機(jī)仍然使用通用電源管理芯片(PMU)來管理電池，通過電壓偵測法來計算電池電量。電池的可用電量與其放電速度(與負(fù)載相關(guān))、工作溫度、老化程度以及自放電特性具有函數(shù)關(guān)系。此外，傳統(tǒng)的電池電量監(jiān)測計還要求對電池進(jìn)行完全充電和完全放電以更新電池容量，但是這在現(xiàn)實應(yīng)用中很少發(fā)生，因而造成了更大的測量誤差。因此，在電池運行周期內(nèi)很難精確預(yù)測電池剩余容量及工作時間。在現(xiàn)有技術(shù)中主要的解決方案包括:(I)電壓偵測法。電壓偵測法所依循的理論是:在放電過程中，電池電壓隨電量的流逝會逐漸降低。放電曲線如圖1所示。(2)電流偵測法。通過專用電路來執(zhí)行基于電流積分的庫侖計算法，從而精確計算出放電電量。(3)電壓電流結(jié)合法。開路情況下用電壓偵測法來計算出電池滿電電量，電流法用來計算放電電量，這兩種方法結(jié)合起來可以很好的解決電池自身特性引入的問題及不同耗電電流情況下的電量顯示問題?？紤]檢測到成本及PCB板(印刷線路板)面積等因素，方案(2)、(3)在手機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用較少，主要使用電壓偵測法來估算電池電量。而目前的電壓偵測法主要缺點是電量顯示誤差較大，尤其是受耗電電流的影響較為嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電池電量的估算方法及終端設(shè)備，使得終端設(shè)備在不增加硬件成本的情況下，可以有較高的電池電量顯示精度，避免在大負(fù)載工作情況下容易讓系統(tǒng)進(jìn)入低電量或者直接關(guān)機(jī)的情況，從而可延長系統(tǒng)工作及待機(jī)時間。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實施方式提供了一種電池電量的估算方法，包含以下步驟:
預(yù)先在終端設(shè)備中保存標(biāo)準(zhǔn)電流下的電池電壓與電池電量的對應(yīng)關(guān)系表；其中，所述標(biāo)準(zhǔn)電流為系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)但未進(jìn)入睡眠狀態(tài)時的工作電流；在需對電池電量進(jìn)行估算時，采樣電池電壓；根據(jù)當(dāng)前的負(fù)載情況對所述采樣到的電池電壓進(jìn)行電壓補(bǔ)償；將經(jīng)所述電壓補(bǔ)償后的電池電壓代入所述電池電壓與電池電量的對應(yīng)關(guān)系表中，得到對應(yīng)的電池電量；顯示所述得到的電池電量。本發(fā)明的實施方式還提供了一種終端設(shè)備，包含:電壓電量對應(yīng)關(guān)系保存模塊，用于保存標(biāo)準(zhǔn)電流下的電池電壓與電池電量的對應(yīng)關(guān)系表；其中，所述標(biāo)準(zhǔn)電流為系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)但未進(jìn)入睡眠狀態(tài)時的工作電流；采樣模塊，用于在需對電池電量進(jìn)行估算時，采樣電池電壓；補(bǔ)償模塊，用于根據(jù)當(dāng)前的負(fù)載情況對所述采樣模塊采樣到的電池電壓進(jìn)行電壓補(bǔ)償； 轉(zhuǎn)換模塊，用于將經(jīng)所述電壓補(bǔ)償后的電池電壓代入所述電池電壓與電池電量的對應(yīng)關(guān)系表中，得到對應(yīng)的電池電量；顯示模塊，用于顯示所述轉(zhuǎn)換模塊得到的電池電量。本發(fā)明實施方式相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，通過在將采樣到的電池電壓代入根據(jù)電池放電曲線圖得到的電池電壓與電池電量的對應(yīng)關(guān)系表之前，先對采樣到的電池電壓進(jìn)行電壓補(bǔ)償，將經(jīng)所述電壓補(bǔ)償后的電池電壓代入所述電池電壓與電池電量的對應(yīng)關(guān)系表中，得到對應(yīng)的電池電量并進(jìn)行顯示。由于對耗電量較大負(fù)載因放電量較大而導(dǎo)致的電壓下降進(jìn)行了補(bǔ)償，使其補(bǔ)償后的電壓能與標(biāo)準(zhǔn)放電曲線的電壓相匹配，避免了電壓偵測法中的電量顯示誤差較大問題。因此，根據(jù)電壓補(bǔ)償后的電池電壓得到的電池電量可以有較高的電池電量顯示精度，避免在大負(fù)載工作情況下容易讓系統(tǒng)進(jìn)入低電量或者直接關(guān)機(jī)的情況，從而可延長系統(tǒng)工作及待機(jī)時間。而且，基于的仍是電壓偵測法的原理，無需進(jìn)行電流偵測，從而可以在不增加硬件成本的情況下實現(xiàn)該方案，即硬件成本低廉。優(yōu)選地，根據(jù)當(dāng)前的負(fù)載情況對所述采樣到的電池電壓進(jìn)行電壓補(bǔ)償?shù)牟襟E中，包含以下子步驟:預(yù)先存儲第一對應(yīng)關(guān)系表，所述第一對應(yīng)關(guān)系表為各負(fù)載在各電壓段下所對應(yīng)的壓降；根據(jù)所述采樣到的電池電壓所處的電壓段，查找所述第一對應(yīng)關(guān)系表，得到在當(dāng)前負(fù)載下所對應(yīng)的壓降；將所述查找到的對應(yīng)的壓降，作為需要補(bǔ)償?shù)碾妷海瑢λ霾蓸拥降碾姵仉妷哼M(jìn)行電壓補(bǔ)償。在根據(jù)實驗數(shù)據(jù)得到的第一對應(yīng)關(guān)系表準(zhǔn)確的情況下，可以較好地補(bǔ)償電壓，使補(bǔ)償后的電壓值可以匹配標(biāo)準(zhǔn)電流的放電曲線數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，根據(jù)當(dāng)前的負(fù)載情況對所述采樣到的電池電壓進(jìn)行電壓補(bǔ)償?shù)牟襟E中，包含以下子步驟:預(yù)先存儲第二對應(yīng)關(guān)系表，所述第二對應(yīng)關(guān)系表為連續(xù)兩次采樣到的電壓值的壓差在各電壓段下所對應(yīng)的壓降；計算所述采樣到的電池電壓與上一次采樣到的電池電壓的壓差；根據(jù)所述計算的壓差，查找所述第二對應(yīng)關(guān)系表，得到在所述采樣到的電池電壓所處的電壓段下所對應(yīng)的壓降；將所述查找到的對應(yīng)的壓降，作為需要補(bǔ)償?shù)碾妷?，對所述采樣到的電池電壓進(jìn)行電壓補(bǔ)償。在有較大壓降的情況下通過該補(bǔ)償機(jī)制，能進(jìn)一步保證補(bǔ)償后的電壓值可以匹配標(biāo)準(zhǔn)電流的放電曲線數(shù)據(jù)優(yōu)選地，在計算采樣到的電池電壓與上一次采樣到的電池電壓的壓差時，先對所述采樣到的電池電壓與上一次采樣到的電池電壓進(jìn)行數(shù)據(jù)平滑處理，計算的所述壓差為經(jīng)數(shù)據(jù)平滑處理后的相鄰兩次采樣到的電池電壓的壓差。由于在工作電流不穩(wěn)定的情況下，采樣電壓波動很大，進(jìn)行電壓補(bǔ)償難度很大。因此通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理可以有效的抑制采樣電壓的抖動。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的電池放電曲線圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的電池電量的估算方法流程圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第二實施方式的電池電量的估算方法流程圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實施方式中的各電壓曲線示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第三實施方式的電池電量的估算方法流程圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第四實施方式的終端設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的各實施方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在本發(fā)明各實施方式中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，即使沒有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實施方式的種種變化和修改，也可以實現(xiàn)本申請各權(quán)利要求所要求保護(hù)的技術(shù)方案。本發(fā)明的第一實施方式涉及一種電池電量的估算方法。具體流程如圖2所示。在步驟210中，預(yù)先根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電流下的電池電壓與電池電量的關(guān)系，繪制電池放電曲線圖，并將根據(jù)該電池放電曲線圖得到的標(biāo)準(zhǔn)電流下的電池電壓與電池電量的對應(yīng)關(guān)系表，保存在終端設(shè)備中。其中，所述標(biāo)準(zhǔn)電流為系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)但未進(jìn)入睡眠狀態(tài)時的工作電流，即沒有進(jìn)行任何業(yè)務(wù)，關(guān)閉顯示屏、關(guān)閉通訊功能時的工作電流。具體地說，在標(biāo)準(zhǔn)電流下，將充電已滿的電池以所述標(biāo)準(zhǔn)電流進(jìn)行放電，一直到電池電量耗完為止。在所述電池放電期間，周期性地對電池電壓進(jìn)行采樣。其中，電壓的采樣周期可以為30秒鐘，并保存采樣電壓數(shù)據(jù)。根據(jù)所述周期性采樣到的電池電壓數(shù)據(jù)，繪制所述電池放電曲線圖，這樣就可以確定了標(biāo)準(zhǔn)的電壓-電量的轉(zhuǎn)換關(guān)系。根據(jù)電池放電曲線圖得到標(biāo)準(zhǔn)電流下的電池電壓與電池電量的對應(yīng)關(guān)系表屬于本領(lǐng)域的公知技術(shù)，在此不再贅述。在需對電池電量進(jìn)行估算時，進(jìn)入步驟220。在步驟220中，對電池電壓進(jìn)行采樣。采樣到的電壓為經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字電壓。接著，在步驟230中，根據(jù)當(dāng)前的負(fù)載情況對所述采樣到的電池電壓進(jìn)行電壓補(bǔ)償。由于對終端設(shè)備而言，增加負(fù)載會引入一個壓降，在不同電壓情況下其壓降不同。這個現(xiàn)象可以通過電池放電曲線得知，即在同一電量情況下，放電電流越大，采樣電壓越小。因此，在本實施方式中，針對不同負(fù)載(比如通訊功能，顯示功能等)加入電壓補(bǔ)償機(jī)制。在本實施方式中，根據(jù)預(yù)先存儲的第一對應(yīng)關(guān)系表，進(jìn)行電壓補(bǔ)償。具體地說，預(yù)先存儲第一對應(yīng)關(guān)系表，該第一對應(yīng)關(guān)系表為各負(fù)載在各電壓段下所對應(yīng)的壓降(如表I所示)，表I中的矩陣數(shù)據(jù)通過試驗獲取，表I中的每一行為一電壓段，如“4200”所在的行表示大于4100mV且小于等于4200mV的電壓段，“4100”所在的行表示大于3900mV且小于等于4100mV的電壓段，依次類推。
權(quán)利要求
1.一種電池電量的估算方法，其特征在于，包含以下步驟: 預(yù)先在終端設(shè)備中保存標(biāo)準(zhǔn)電流下的電池電壓與電池電量的對應(yīng)關(guān)系表，其中，所述標(biāo)準(zhǔn)電流為系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)但未進(jìn)入睡眠狀態(tài)時的工作電流； 在需對電池電量進(jìn)行估算時，采樣電池電壓； 根據(jù)當(dāng)前的負(fù)載情況對所述采樣到的電池電壓進(jìn)行電壓補(bǔ)償； 將經(jīng)所述電壓補(bǔ)償后的電池電壓代入所述電池電壓與電池電量的對應(yīng)關(guān)系表中，得到對應(yīng)的電池電量； 顯示所述得到的電池電量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池電量的估算方法，其特征在于， 所述根據(jù)當(dāng)前的負(fù)載情況對所述采樣到的電池電壓進(jìn)行電壓補(bǔ)償?shù)牟襟E中，包含以下子步驟: 預(yù)先存儲第一對應(yīng)關(guān)系表，所述第一對應(yīng)關(guān)系表為各負(fù)載在各電壓段下所對應(yīng)的壓降； 根據(jù)所述采樣到的電池電壓所處的電壓段，查找所述第一對應(yīng)關(guān)系表，得到在當(dāng)前負(fù)載下所對應(yīng)的壓降； 將所述查找到的對應(yīng)的壓降，作為需要補(bǔ)償?shù)碾妷?，對所述采樣到的電池電壓進(jìn)行電壓補(bǔ)償。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池電 量的估算方法，其特征在于，所述根據(jù)當(dāng)前的負(fù)載情況對所述采樣到的電池電壓進(jìn)行電壓補(bǔ)償?shù)牟襟E中，包含以下子步驟: 預(yù)先存儲第二對應(yīng)關(guān)系表，所述第二對應(yīng)關(guān)系表為連續(xù)兩次采樣到的電壓值的壓差在各電壓段下所對應(yīng)的壓降； 計算所述采樣到的電池電壓與上一次采樣到的電池電壓的壓差； 根據(jù)所述計算的壓差，查找所述第二對應(yīng)關(guān)系表，得到在所述采樣到的電池電壓所處的電壓段下所對應(yīng)的壓降； 將所述查找到的對應(yīng)的壓降，作為需要補(bǔ)償?shù)碾妷海瑢λ霾蓸拥降碾姵仉妷哼M(jìn)行電壓補(bǔ)償。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池電量的估算方法，其特征在于，在計算所述壓差時，先對所述采樣到的電池電壓與上一次采樣到的電池電壓進(jìn)行數(shù)據(jù)平滑處理，計算的所述壓差為經(jīng)數(shù)據(jù)平滑處理后的相鄰兩次采樣到的電池電壓的壓差。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池電量的估算方法，其特征在于，所述根據(jù)當(dāng)前的負(fù)載情況對所述采樣到的電池電壓進(jìn)行電壓補(bǔ)償?shù)牟襟E中，包含以下子步驟: 預(yù)先存儲第一對應(yīng)關(guān)系表和第二對應(yīng)關(guān)系表，其中，第一對應(yīng)關(guān)系表為各負(fù)載在各電壓段下所對應(yīng)的壓降；第二對應(yīng)關(guān)系表為連續(xù)兩次采樣到的電壓值的壓差在各電壓段下所對應(yīng)的壓降； 根據(jù)所述采樣到的電池電壓所處的電壓段，查找所述第一對應(yīng)關(guān)系表，得到當(dāng)前負(fù)載下所對應(yīng)的壓降； 將所述查找到的對應(yīng)的壓降，作為第一次需要補(bǔ)償?shù)碾妷?，對所述采樣到的電池電壓進(jìn)行第一次電壓補(bǔ)償； 對經(jīng)所述第一次電壓補(bǔ)償后的電池電壓和上一次采樣到的電池電壓在經(jīng)所述第一次電壓補(bǔ)償后得到的電池電壓進(jìn)行數(shù)據(jù)平滑處理后計算壓差； 根據(jù)所述計算的壓差，查找所述第二對應(yīng)關(guān)系表，得到所處電壓段下所對應(yīng)的壓降，并將該壓降作為第二次需要補(bǔ)償?shù)碾妷?，對所述采樣到的電池電壓進(jìn)行第二次電壓補(bǔ)償。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的電池電量的估算方法，其特征在于所述標(biāo)準(zhǔn)電流下的電池電壓與電池電量的對應(yīng)關(guān)系表，通過以下方式獲得: 將充電已滿的電池以所述標(biāo)準(zhǔn)電流進(jìn)行放電，一直到電池電量耗完為止； 在所述電池放電期間，周期性地對電池電壓進(jìn)行采樣； 根據(jù)所述周期性采樣到的電池電壓數(shù)據(jù)，繪制電池放電曲線圖； 根據(jù)所述電池放電曲線圖，得到所述標(biāo)準(zhǔn)電流下的電池電壓與電池電量的對應(yīng)關(guān)系表。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池電量的估算方法，其特征在于，所述周期為30秒。
8.—種終端設(shè)備，其特征在于，包含: 電壓電量對應(yīng)關(guān)系保存模塊，用于保存標(biāo)準(zhǔn)電流下的電池電壓與電池電量的對應(yīng)關(guān)系表；其中，所述標(biāo)準(zhǔn)電流為系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)但未進(jìn)入睡眠狀態(tài)時的工作電流； 采樣模塊，用于在需對電池電量進(jìn)行估算時，采樣電池電壓； 補(bǔ)償模塊，用于根據(jù)當(dāng)前的負(fù)載情況對所述采樣模塊采樣到的電池電 壓進(jìn)行電壓補(bǔ)償； 轉(zhuǎn)換模塊，用于將經(jīng)所述電壓補(bǔ)償后的電池電壓代入所述電池電壓與電池電量的對應(yīng)關(guān)系表中，得到對應(yīng)的電池電量； 顯示模塊，用于顯示所述轉(zhuǎn)換模塊得到的電池電量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的終端設(shè)備，其特征在于，所述補(bǔ)償模塊包含以下子模塊: 第一存儲子模塊，用于存儲第一對應(yīng)關(guān)系表，所述第一對應(yīng)關(guān)系表為各負(fù)載在各電壓段下所對應(yīng)的壓降； 第一查找子模塊，用于根據(jù)所述采樣到的電池電壓所處的電壓段，查找所述第一對應(yīng)關(guān)系表，得到在當(dāng)前負(fù)載下所對應(yīng)的壓降； 第一補(bǔ)償子模塊，用于將所述第一查找子模塊查找到的對應(yīng)的壓降，作為需要補(bǔ)償?shù)碾妷?，對所述采樣到的電池電壓進(jìn)行電壓補(bǔ)償。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的終端設(shè)備，其特征在于，所述補(bǔ)償模塊包含以下子模塊: 第二存儲子模塊，用于存儲第二對應(yīng)關(guān)系表，所述第二對應(yīng)關(guān)系表為連續(xù)兩次采樣到的電壓值的壓差在各電壓段下所對應(yīng)的壓降； 計算子模塊，用于計算所述采樣模塊采樣到的電池電壓與上一次采樣到的電池電壓的壓差； 第二查找子模塊，用于根據(jù)所述計算子模塊計算的壓差，查找所述第二對應(yīng)關(guān)系表，得到在所述采樣到的電池電壓所處的電壓段下所對應(yīng)的壓降； 第二補(bǔ)償子模塊，用于將所述第二查找子模塊查找到的對應(yīng)的壓降，作為需要補(bǔ)償?shù)碾妷?，對所述采樣到的電池電壓進(jìn)行電壓補(bǔ)償。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的終端設(shè)備，其特征在于，所述計算子模塊包含以下子單元: 平滑處理子單元，用于對所述采樣到的電池電壓與上一次采樣到的電池電壓進(jìn)行數(shù)據(jù)平滑處理；所述計算子模塊計算的 所述壓差為經(jīng)數(shù)據(jù)平滑處理后的相鄰兩次采樣到的電池電壓的壓差。
全文摘要
本發(fā)明涉及終端設(shè)備，公開了一種電池電量的估算方法及終端設(shè)備。本發(fā)明中，通過在將采樣到的電池電壓代入根據(jù)電池放電曲線圖得到的電池電壓與電池電量的對應(yīng)關(guān)系表之前，先對采樣到的電池電壓進(jìn)行電壓補(bǔ)償，將經(jīng)所述電壓補(bǔ)償后的電池電壓代入所述電池電壓與電池電量的對應(yīng)關(guān)系表，得到對應(yīng)的電池電量并進(jìn)行顯示。由于對耗電量較大負(fù)載因放電量較大而導(dǎo)致的電壓下降進(jìn)行了補(bǔ)償，使其補(bǔ)償后的電壓能與標(biāo)準(zhǔn)放電曲線的電壓相匹配，避免了電壓偵測法中的電量顯示誤差較大問題。從而可延長系統(tǒng)工作及待機(jī)時間。而且，基于的仍是電壓偵測法的原理，無需進(jìn)行電流偵測，從而可以在不增加硬件成本的情況下實現(xiàn)該方案，即硬件成本低廉。
文檔編號G01R31/36GK103176132SQ20111043626
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者賈民虎, 劉溪陽, 薛坤 申請人:聯(lián)芯科技有限公司