一種采集電子設(shè)備的電池電壓的裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開采集電子設(shè)備的電池電壓的裝置和方法，裝置包括：微控制單元，開關(guān)電路和分壓電路，開關(guān)電路的輸入端連接電池電壓輸出端，輸出端連接分壓電路的電壓采樣端，分壓電路另一端接地；分壓電路兩端并聯(lián)一電容，微控制單元的控制信號輸出引腳與開關(guān)電路的控制端連接，采樣信號輸入引腳與開關(guān)電路的輸出端和分壓電路的電壓采樣端共接；微控制單元在預(yù)設(shè)采樣時間點到來時，發(fā)送第一控制信號使開關(guān)電路導(dǎo)通，并對儲能電容進(jìn)行充電；延時預(yù)定時間后，通過采樣信號輸入引腳采集電池電壓原始值并發(fā)送第二控制信號給開關(guān)電路使其關(guān)閉，補償電池電壓原始值，得到電池電壓校準(zhǔn)值后保存。本發(fā)明大大降低了電路功耗，且保證了采集結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
【專利說明】
一種采集電子設(shè)備的電池電壓的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電子設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采集電子設(shè)備的電池電壓的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著智能手環(huán)等電子設(shè)備越來越普及，智能手環(huán)的待機時間是產(chǎn)品的一個非常重要的指標(biāo)，待機時間長可以減少產(chǎn)品使用過程中充電的次數(shù)，反之，頻繁的充電則嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的體驗度。而電子設(shè)備的電池電壓的采集是智能手環(huán)類產(chǎn)品一個必不可少的功能。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中電池電壓采集一般有兩種方式:一種是通過分壓電阻直接采集電池電壓，這種方式一般通過加大分壓電阻的阻值來降低漏電流從而達(dá)到降低采集電路功耗的目的，但是分壓電阻不能隨意的加大，因為過大的分壓電阻會影響微控制器輸入端的阻抗，從而影響采集結(jié)果的準(zhǔn)確性，并且這種方式因為一直存在漏電流所以功耗相對較大。另外一種是通過在分壓電阻通路上增加可開通關(guān)斷的MOS管等開關(guān)元件，以達(dá)到降低采集電路功耗的目的。但是這種方法需要控制開關(guān)管并采集開通瞬間的電池電壓，容易引起電壓波動，造成采集結(jié)果誤差大，不準(zhǔn)確。
[0004]由此可見，現(xiàn)有技術(shù)中的電池電壓采集方式功耗高、準(zhǔn)確度低，穩(wěn)定性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種采集電子設(shè)備的電池電壓的裝置和方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的電池電壓采集方式功耗高、準(zhǔn)確度低，穩(wěn)定性差的問題。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種采集電子設(shè)備的電池電壓的裝置，該裝置包括:微控制單元以及開關(guān)電路和分壓電路，
[0008]開關(guān)電路的輸入端連接電子設(shè)備的電池電壓輸出端，輸出端連接分壓電路的電壓采樣端，分壓電路的另一端接地;分壓電路的兩端并聯(lián)一儲能電容；
[0009]微控制單元的控制信號輸出引腳與開關(guān)電路的控制端連接，微控制單元的采樣信號輸入引腳與開關(guān)電路的輸出端和分壓電路的電壓米樣端共接；
[0010]微控制單元，用于在預(yù)設(shè)采樣時間點到來時，向開關(guān)電路的控制端發(fā)送第一控制信號，使得開關(guān)電路導(dǎo)通并與分壓電路形成電池電壓采樣回路并對儲能電容進(jìn)行充電，在延時預(yù)定時間后，通過采樣信號輸入引腳接收分壓電路采集到的電池電壓原始值，并通過控制信號輸出引腳發(fā)送第二控制信號給開關(guān)電路，使得開關(guān)電路關(guān)閉；以及，用于對該電池電壓原始值進(jìn)行補償，得到補償后的電池電壓校準(zhǔn)值保存。
[0011]可選地，微控制單元，具體用于根據(jù)電池電壓原始值對應(yīng)的采樣時間，將電池電壓校準(zhǔn)值順序保存到一個具有設(shè)定深度的先進(jìn)先出存儲器中；
[0012]微控制單元，還用于在收到電池電壓輸出指令時，對先進(jìn)先出存儲器中現(xiàn)有的電池電壓校準(zhǔn)值進(jìn)行求平均值計算，將計算得到的平均值作為當(dāng)前的電池電壓輸出值輸出并保存。
[0013]可選地，微控制單元，還用于在輸出當(dāng)前的電池電壓輸出值之前，獲取電子設(shè)備的電池的充/放電狀態(tài)，并將當(dāng)前的電池電壓輸出值與上一次輸出的電池電壓輸出值進(jìn)行比較，判斷是否滿足充/放電狀態(tài)下對應(yīng)的電池電壓輸出條件，是則，將當(dāng)前的電池電壓輸出值輸出并保存，否則，利用上一次輸出的電池電壓輸出值替換當(dāng)前的電池電壓輸出值后輸出。
[0014]可選地，其特征在于，先進(jìn)先出存儲器的深度設(shè)定為8，
[0015]微控制單元，具體用于在延時2毫秒后，通過采樣信號輸入引腳接收分壓電路采集到的電池電壓原始值，以及對電池電壓原始值補償0.06V，得到補償后的電池電壓校準(zhǔn)值。
[0016]可選地，開關(guān)電路包括一 NMOS管、一上拉電阻、一整流二極管和一雙向穩(wěn)壓二極管，分壓電路為一分壓電阻；
[0017]匪OS管的柵極為控制端，漏極串接上拉電阻后與電子設(shè)備的電池電壓輸出端連接，源極分別連接分壓電阻的電壓采樣端和微控制單元的采樣信號輸入引腳；
[0018]整流二極管連接在NMOS管的源極和漏極之間，其正極與NOMS管的源極連接，負(fù)極與NMOS管的漏極連接；
[0019]雙向穩(wěn)壓二極管連接在NMOS管的柵極和源極之間，其一個正極與NOMS管的柵極連接，另一個正極與NMOS管的源極連接。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種采集電子設(shè)備的電池電壓的方法，該電子設(shè)備中設(shè)置有微控制單元以及開關(guān)電路和分壓電路，開關(guān)電路的輸入端連接電子設(shè)備的電池電壓輸出端，輸出端連接分壓電路的電壓采樣端，分壓電路的另一端接地;分壓電路的兩端并聯(lián)一儲能電容;該方法包括:
[0021]微控制單元通過控制信號輸出引腳發(fā)送第一控制信號給連接電池電壓輸出端的開關(guān)電路，使得開關(guān)電路導(dǎo)通并與分壓電路形成電池電壓采樣回路并對儲能電容進(jìn)行充電，
[0022]微控制單元延時預(yù)定時間后，通過采樣信號輸入引腳接收分壓電路采集到的電池電壓原始值；
[0023]微控制單元通過控制信號輸出引腳發(fā)送第二控制信號給開關(guān)電路，使得開關(guān)電路關(guān)閉；
[0024]微控制單元對電池電壓原始值進(jìn)行補償處理后保存。
[0025]可選地，微控制單元對電池電壓原始值進(jìn)行補償處理后保存包括:
[0026]微控制單元根據(jù)電池電壓原始值的采樣時間，將補償后得到的電池電壓校準(zhǔn)值順序存儲到具有預(yù)定深度的先進(jìn)先出存儲器中，
[0027]該方法還包括:
[0028]當(dāng)微控制單元收到電池電壓輸出指令時，對先進(jìn)先出存儲器中現(xiàn)有的電池電壓校準(zhǔn)值進(jìn)行求平均值計算，將計算得到的平均值作為當(dāng)前的電池電壓輸出值輸出并保存。
[0029]可選地，該方法還包括:微控制單元在輸出當(dāng)前的電池電壓的輸出值之前，獲取電子設(shè)備的電池的充/放電狀態(tài)，
[0030]將當(dāng)前的電池電壓輸出值與上一次輸出的電池電壓輸出值進(jìn)行比較，判斷是否滿足充/放電狀態(tài)下對應(yīng)的電池電壓輸出條件，
[0031]是則，輸出當(dāng)前電池電壓的輸出值后保存，否則，利用上一次輸出的電池電壓輸出值替換當(dāng)前的電池電壓輸出值后輸出。
[0032]可選地，先進(jìn)先出存儲器的深度為8，
[0033]延時的預(yù)定時間為2毫秒，
[0034]微控制單元對電池電壓原始值進(jìn)行補償處理包括:微控制單元對電池電壓原始值補償0.06V。
[0035]可選地，開關(guān)電路包括一 NMOS管、一上拉電阻、一整流二極管和一雙向穩(wěn)壓二極管，分壓電路為一分壓電阻；
[0036]令匪OS管的柵極為控制端，接收第一控制信號或第二控制信號，漏極串接上拉電阻后與電子設(shè)備的電池電壓輸出端連接，源極分別連接分壓電阻的電壓采樣端和微控制單元的采樣信號輸入引腳；
[0037]令整流二極管連接在NMOS管的源極和漏極之間，其正極與NOMS管的源極連接，負(fù)極與NMOS管的漏極連接；
[0038]令雙向穩(wěn)壓二極管連接在匪OS管的柵極和源極之間，其一個正極與NOMS管的柵極連接，另一個正極與NMOS管的源極連接。
[0039]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的這種采集電子設(shè)備的電池電壓的裝置和方法，在需要采集電池電壓時由微控制單元發(fā)送第一控制信號給開關(guān)電路使得開關(guān)電路導(dǎo)通，進(jìn)而完成電池電壓的采集;并在采集完成后由微控制單元發(fā)送第二控制信號關(guān)閉開關(guān)電路，從而在不采集電池電壓時，不會產(chǎn)生功耗，與現(xiàn)有技術(shù)中直接利用分壓電路的采集方式相比，功耗極低。
[0040]另外，由于本發(fā)明中通過延時預(yù)定時間給儲能電容充電，然后再采集電池電壓原始值并對電池電壓原始值進(jìn)行補償處理，也保證了輸出的電池電壓值與電池電壓的實際值之間的誤差非常小，提高了采集結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
[0041]由此，本發(fā)明的技術(shù)方案應(yīng)用在電子設(shè)備上時采集的電池電壓穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性高，經(jīng)試驗證實誤差范圍在0.0lV以內(nèi)，并且平均功耗極低，大大延長了整機的待機使用時間。
【附圖說明】
[0042]圖1是本發(fā)明一個實施例的一種采集電子設(shè)備的電池電壓的裝置的框圖；
[0043]圖2是本發(fā)明一個實施例的一種采集電子設(shè)備的電池電壓的裝置的電路圖；
[0044]圖3是本發(fā)明一個實施例的先進(jìn)先出存儲器的結(jié)構(gòu)和工作原理示意圖；
[0045]圖4A是本發(fā)明一個實施例的電子設(shè)備的電池充電曲線示意圖；
[0046]圖4B是本發(fā)明一個實施例的電子設(shè)備的電池放電曲線示意圖；
[0047]圖5是本發(fā)明一個實施例的一種采集電子設(shè)備的電池電壓的方法的流程圖；
[0048]圖6是本發(fā)明另一個實施例的一種采集電子設(shè)備的電池電壓的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0049]本發(fā)明的設(shè)計構(gòu)思是:針對現(xiàn)有技術(shù)中電子設(shè)備的電池電壓采集方式功耗高以及采集結(jié)果準(zhǔn)確度低、穩(wěn)定性差的問題，通過利用開關(guān)電路只在需要采集電池電壓的時候控制電池電壓采樣回路工作;不采集時，電池電壓采樣回路不工作，從而不產(chǎn)生功耗，相比現(xiàn)有技術(shù)中利用分壓電阻一直存在漏電流的方式，本發(fā)明實施例的這種方式功耗極低。另外，針對開關(guān)電路工作時可能導(dǎo)致的電池電壓穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性差，本發(fā)明實施例通過利用儲能電容并配合微控制單元的延時處理以及微控制單元對采集的原始電池電壓值的補償處理，實現(xiàn)了在降低功耗的基礎(chǔ)上提高了采集結(jié)果的準(zhǔn)確性，減小了誤差。
[0050]實施例一
[0051]圖1是本發(fā)明一個實施例的一種采集電子設(shè)備的電池電壓的裝置的框圖，參見圖1，本實施例的采集電子設(shè)備的電池電壓的裝置1包括微控制單元1I以及開關(guān)電路102和分壓電路103，
[0052]開關(guān)電路102的輸入端連接電子設(shè)備的電池電壓輸出端(圖1中未示出)，開關(guān)電路102的輸出端連接分壓電路103的電壓采樣端，分壓電路103的另一端接地;分壓電路103的兩端并聯(lián)一儲能電容(圖1中未示出)；
[0053]微控制單元101的控制信號輸出引腳與開關(guān)電路102的控制端連接，微控制單元101的米樣信號輸入引腳與開關(guān)電路102的輸出端和分壓電路103的電壓米樣端共接；
[0054]微控制單元101，用于在預(yù)設(shè)采樣時間點到來時，向開關(guān)電路102的控制端發(fā)送第一控制信號，使得開關(guān)電路102導(dǎo)通并與分壓電路103形成電池電壓采樣回路并對儲能電容進(jìn)行充電，在延時預(yù)定時間后，通過采樣信號輸入引腳接收分壓電路103采集到的電池電壓原始值，并通過控制信號輸出引腳發(fā)送第二控制信號給開關(guān)電路102，使得開關(guān)電路102關(guān)閉；以及，用于對該電池電壓原始值進(jìn)行補償，得到補償后的電池電壓校準(zhǔn)值保存。
[0055]利用圖1所示的裝置采集電子設(shè)備的電池電壓時，由微控制單元發(fā)送第一控制信號給開關(guān)電路使得開關(guān)電路導(dǎo)通，進(jìn)而完成電池電壓的采集;并在采集完成后，由微控制單元發(fā)送第二控制信號關(guān)閉開關(guān)電路，從而在不采集電池電壓時，不產(chǎn)生功耗。另外，通過延時預(yù)定時間給儲能電容充電后再采集電池電壓原始值，并對電池電壓原始值進(jìn)行補償處理，也保證了輸出的電池電壓值與電池電壓實際值之間的誤差非常小，提高了采集結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，經(jīng)試驗驗證誤差范圍在0.0lVW內(nèi)。
[0056]實施例二
[0057]圖2是本發(fā)明一個實施例的一種采集電子設(shè)備的電池電壓的裝置的電路圖，本實施例中重點對本發(fā)明實施例的采集電子設(shè)備的電池電壓的裝置的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體說明，其他內(nèi)容參見本發(fā)明的其他實施例。
[0058]參見圖2，本實施例中，開關(guān)電路包括一NMOS管Ql、一上拉電阻Rl、一整流二極管Dl和一雙向穩(wěn)壓二極管D2，分壓電路為一分壓電阻R2;
[0059]NMOS管Ql的柵極為控制端與微控制單元的控制信號輸出引腳ADC_EN連接，接收第一控制信號或第二控制信號。
[0060]匪OS管Ql的漏極串接(串聯(lián)連接)上拉電阻Rl后與電子設(shè)備的電池電壓輸出端VBAT連接，源極分別連接分壓電阻R2的電壓采樣端和微控制單元的采樣信號輸入引腳BAT_LEVEL_ADC；
[0061 ]整流二極管Dl連接在NMOS管Ql的源極和漏極之間，整流二極管Dl的正極與NOMS管Ql的源極連接，負(fù)極與NMOS管Ql的漏極連接；
[0062]雙向穩(wěn)壓二極管D2連接在匪OS管Ql的柵極和源極之間，雙向穩(wěn)壓二極管D2的一個正極與NOMS管Ql的柵極連接，另一個正極與NMOS管Ql的源極連接。
[0063]分壓電阻Rl的兩端并聯(lián)一儲能電容Cl。
[0064]參見圖2，該電路的工作過程是:MQJ(Micro Controller Unit，微控制單元)在預(yù)設(shè)采樣時間點到來時，通過ADC_EN引腳向匪OS管Ql的柵極發(fā)送高電平信號，使得NMOS管Ql導(dǎo)通并與分壓電阻Rl形成電池電壓采樣回路，本實施例中以每30s為周期進(jìn)行一次電池電壓采集，采集電壓之前匪OS管Ql處于關(guān)斷狀態(tài)，開始采集時先打開NMOS管Ql，然后延時2ms(毫秒)，該延時時間用于給電容Cl充電，因為在非電壓采集過程中，NMOS管Ql處于關(guān)斷狀態(tài)，采集電壓會通過阻容電路放電到0V，根據(jù)分壓電阻Rl和儲能電容Cl的參數(shù)，當(dāng)延時時間經(jīng)過，儲能電容Cl的電壓達(dá)到99%時，通過采樣信號輸入引腳BAT_LEVEL_ADC接收分壓電阻Rl上的電池電壓原始值。
[0065]這里，采集的電池電壓原始值為模擬信號，M⑶收到模擬信號后經(jīng)ADC(Analog-to-Digital Converter，模數(shù)轉(zhuǎn)換器)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)為電池電壓的數(shù)字量。M⑶在采集到電池電壓原始值(即電池電壓的數(shù)字量)后，通過控制信號輸出引腳ADC_EN發(fā)送低電平信號給匪OS管Ql，使NMOS管Ql關(guān)閉以節(jié)省系統(tǒng)功耗。然后，MCU對采集到的電池電壓原始值進(jìn)行補償，得到補償后的電池電壓校準(zhǔn)值保存。
[0066]需要強調(diào)的是，MCU采集到的電池電壓原始數(shù)字量是低于實際的電池電壓值的，其原因有二，一是延時2ms給電容充電，導(dǎo)致電池電壓只能達(dá)到實際電壓的99%，二是MCU的ADC輸入引腳有一定的輸入阻抗，造成實際模數(shù)轉(zhuǎn)換過程中采集電壓值偏低。基于此，本實施例對電池電壓的原始值進(jìn)行補償處理，以縮小電池電壓采集結(jié)果與實際值之間的誤差，優(yōu)選地，根據(jù)大量實驗后得出對電池電壓原始值增加0.06V的補償值，原因一與原因二對應(yīng)的補償值分別為0.03V。通過補償處理，提高了本發(fā)明實施例的技術(shù)方案采集結(jié)果的準(zhǔn)確度。
[0067]另外，本實施例開關(guān)電路中的NMOS管可以用其他的開關(guān)元件替代，例如，PMOS管或三極管，對此不做限制。
[0068]實施例三
[0069]圖3是本發(fā)明一個實施例的先進(jìn)先出存儲器的結(jié)構(gòu)和工作原理示意圖，圖4A是本發(fā)明一個實施例的電子設(shè)備的電池充電曲線示意圖，圖4B是本發(fā)明一個實施例的電子設(shè)備的電池放電曲線示意圖；結(jié)合圖3、圖4A、圖4B本實施例中重點對提高采集裝置的穩(wěn)定性進(jìn)行說明，其他內(nèi)容參見本發(fā)明的其他實施例。
[0070]由于在實際處理過程中，電池電壓原始值與經(jīng)過ADC轉(zhuǎn)換后的結(jié)果之間會存在一定程度的波動。因此，MCU在得到電池電壓校準(zhǔn)值后，需做進(jìn)一步處理以保證采集結(jié)果的穩(wěn)定性，提高采集結(jié)果的準(zhǔn)確性。本實施例采用先進(jìn)先出FIF0(First In ,First Out)算法處理得到的電池電壓校準(zhǔn)值。
[0071]具體的參見圖3，本實施例中設(shè)定FIFObuffer的深度為8，m代表實際采集電池電壓的個數(shù)，采集的數(shù)據(jù)(即電池電壓校準(zhǔn)值)按照箭頭所示從左到右的方向移動，當(dāng)FIFObuff er中的電池電壓值的個數(shù)大于8，并且最新的數(shù)據(jù)(如，newest Sample)移入FIFObuffer時，則將最老的數(shù)據(jù)(如，Samplel)移出FIFO buffer并被丟棄。
[0072]若MCU收到輸出指令時，m〈8，則電池電壓輸出值等于FIFO buffer中僅有的樣本值的平均值，若MCU收到輸出指令時，m = 8，則電池電壓輸出值等于FIFO中八個樣本值的平均值。
[0073]舉例而言，開始運行狀態(tài)下，F(xiàn)IFO存儲器中可能只存儲了3個樣本值，這時M⑶收到了電池電壓輸出指令，則MCU對FIFO存儲器中的這3個樣本值計算一個平均值，并將計算得到的平均值作為電池電壓的輸出值，然后輸出。后續(xù)運行過程中，當(dāng)FIFO存儲器中的樣本數(shù)量達(dá)到了設(shè)定深度8之后，由于每次采集到的最新樣本值會把最老的樣本值擠出FIFO存儲器，這時MCU再收到電池電壓輸出指令，則M⑶會對FIFO存儲器中的這8個樣本值計算一個平均值，并將計算得到的平均值作為電池電壓的輸出值輸出。
[0074]需要說明的是，MCU在每采集到一個電池電壓原始值時，會記錄采樣時間，然后根據(jù)電池電壓原始值的采樣時間，將補償后得到的電池電壓校準(zhǔn)值順序存儲到先進(jìn)先出存儲器FIFO buffer中。
[0075]另外，參見圖4A和圖4B，電子設(shè)備在使用過程中會有充電與放電兩種狀態(tài)，從用戶的體驗角度來講，需要保證充電狀態(tài)下電池電壓不會降低，放電狀態(tài)下電池電壓不會上升。
[0076]本實施例中，MCU在輸出當(dāng)前的電池電壓的輸出值之前，還可以獲取電子設(shè)備的電池的充/放電狀態(tài)，具體獲取充放電狀態(tài)的方式可以采用現(xiàn)有技術(shù)中任一種可行的首選來實現(xiàn)。例如，MCU通過GP10(General Purpose Input Output，通用輸入/輸出)引腳與電池的充電管理芯片連接，以獲取電池當(dāng)前處于充電狀態(tài)或者放電狀態(tài)。其中，充/放電狀態(tài)中的符號表示或者。
[0077]然后，將當(dāng)前的電池電壓輸出值與上一次輸出的電池電壓輸出值進(jìn)行比較，判斷是否滿足充/放電狀態(tài)下對應(yīng)的電池電壓輸出條件。
[0078]這里，充/放電狀態(tài)下對應(yīng)的電池電壓輸出條件具體為:充電狀態(tài)下，上一次輸出的電池電壓輸出值不大于當(dāng)前將要輸出的電池電壓輸出值;放電狀態(tài)下，上一次輸出的電池電壓輸出值不小于當(dāng)前將要輸出的電池電壓輸出值。
[0079 ]是則，輸出當(dāng)前電池電壓的輸出值后保存，
[0080]否則，利用上一次輸出的電池電壓輸出值替換當(dāng)前的電池電壓輸出值后輸出。
[0081]舉例而言，若電子設(shè)備的電池當(dāng)前處于充電狀態(tài)，MCU中保存的上一次輸出的電池電壓值為70%，而MCU在收到電池電壓輸出指令后，通過計算FIFO buffer中數(shù)據(jù)的平均值得到的電池電壓輸出值為80 %，則，輸出當(dāng)前電池電壓的輸出值(S卩80 % )。
[0082]如果M⑶在收到電池電壓輸出指令后，通過計算FIFObuffer中數(shù)據(jù)的平均值得到的電池電壓輸出值為60 %，則，利用上一次輸出的電池電壓輸出值70 %替換當(dāng)前的電池電壓輸出值60 %后輸出上一次輸出的電池電壓輸出值70 %。
[0083]通過本實施例的手段，保證了采集電壓的穩(wěn)定和采集結(jié)果的準(zhǔn)確性，經(jīng)過實驗驗證，本發(fā)明的這種技術(shù)方案電池電壓采集結(jié)果與電池電壓實際值之間的誤差范圍在0.0lV以內(nèi)，并且平均功耗極低，大大延長了整機的使用時間。
[0084]實施例四
[0085]圖5是本發(fā)明一個實施例的一種采集電子設(shè)備的電池電壓的方法的流程圖，本實施例的電子設(shè)備中設(shè)置有微控制單元以及開關(guān)電路和分壓電路，開關(guān)電路的輸入端連接電子設(shè)備的電池電壓輸出端，輸出端連接分壓電路的電壓采樣端，分壓電路的另一端接地;分壓電路的兩端并聯(lián)一儲能電容。
[0086]電子設(shè)備的電路結(jié)構(gòu)可以參見前述實施例二中的描述，本發(fā)明實施例是基于實施例二所描述的電路進(jìn)行的控制處理。
[0087]本實施例中，采集電子設(shè)備的電池電壓的方法包括如下步驟:
[0088]步驟S510，微控制單元通過控制信號輸出引腳發(fā)送第一控制信號給連接電池電壓輸出端的開關(guān)電路，使得開關(guān)電路導(dǎo)通并與分壓電路形成電池電壓采樣回路并對儲能電容進(jìn)行充電，
[0089]步驟S520，微控制單元延時預(yù)定時間后，通過采樣信號輸入引腳接收分壓電路采集到的電池電壓原始值；
[0090]步驟S530，微控制單元通過控制信號輸出引腳發(fā)送第二控制信號給開關(guān)電路，使得開關(guān)電路關(guān)閉；
[0091]步驟S540，微控制單元對電池電壓原始值進(jìn)行補償處理后保存。其中，步驟S540包括:微控制單元根據(jù)電池電壓原始值的采樣時間，將補償后得到的電池電壓校準(zhǔn)值順序存儲到具有預(yù)定深度的先進(jìn)先出存儲器中。
[0092]實施例五
[0093]圖6是本發(fā)明一個實施例的一種采集電子設(shè)備的電池電壓的方法的流程圖，參見圖6，本實施例中采集電子設(shè)備的電池電壓的方法包括如下步驟:
[0094]步驟S610，通過MCU GP1 ADC_EN輸出高電平使MOS管導(dǎo)通，
[0095]這里M⑶GP1 ADC_EN即為MCU的控制信號輸出引腳，MOS管的作用是開關(guān)電路，可以理解這里的MOS可以是NMOS管，也可以是PMOS管，或者也可以用三極管替代MOS管。
[0096]步驟S620，延時2ms用于給儲能電容充電；
[0097]步驟S630，ADC轉(zhuǎn)換并讀取數(shù)據(jù)；
[0098]這里通過GP1ADC_EN引腳接收的是電池電壓模擬信號，MCU收到模擬信號后經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到電池電壓數(shù)字量。步驟S630讀取數(shù)據(jù)是指讀取電池電壓數(shù)
ο
[0099]步驟S640，通過MCU GP1 ADC_EN輸出低電平使MOS管關(guān)閉；
[0100]通過關(guān)閉MOS管，可以實現(xiàn)在不需要采集時不產(chǎn)生功耗，從而使得本發(fā)明這種技術(shù)方案的平均功耗極低。
[0101 ]步驟S650，對ADC轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行補償；
[0102]具體的補償處理可以參見前述實施例三種的相關(guān)描述，這里不再贅述。
[0103]步驟S660，將補償后的數(shù)據(jù)放入FIFO buffer進(jìn)行處理；
[0104]這里補償后的數(shù)據(jù)即為電池電壓校準(zhǔn)值，放入FIFO buffer進(jìn)行處理是指對先進(jìn)先出存儲器中現(xiàn)有的電池電壓校準(zhǔn)值進(jìn)行求平均值計算處理。
[0105]步驟S670，根據(jù)充放電狀態(tài)對處理后的數(shù)據(jù)做相應(yīng)限定；
[0106]這里根據(jù)充放電狀態(tài)對處理后的數(shù)據(jù)做相應(yīng)限定是指:微控制單元在輸出當(dāng)前的電池電壓的輸出值之前，獲取電子設(shè)備的電池的充/放電狀態(tài)，將當(dāng)前的電池電壓輸出值與上一次輸出的電池電壓輸出值進(jìn)行比較，判斷是否滿足充/放電狀態(tài)下對應(yīng)的電池電壓輸出條件，是則，輸出當(dāng)前電池電壓的輸出值后保存，否則，利用上一次輸出的電池電壓輸出值替換當(dāng)前的電池電壓輸出值后輸出。
[0107]S680，輸出最終電壓值。
[0108]至此，本實施例的采集電池電壓的方法實現(xiàn)了低功耗的采集電池電壓并且采集結(jié)果與實際值之間的誤差極小，保證了采集的穩(wěn)定性，提高了采集結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0109]本實施例中，先進(jìn)先出存儲器的深度為8，微控制單元對電池電壓原始值進(jìn)行補償處理包括:微控制單元對電池電壓原始值補償0.06V。
[0110]本實施例中，開關(guān)電路包括一NMOS管、一上拉電阻、一整流二極管和一雙向穩(wěn)壓二極管，分壓電路為一分壓電阻;令NMOS管的柵極為控制端，接收第一控制信號或第二控制信號，漏極串接上拉電阻后與電子設(shè)備的電池電壓輸出端連接，源極分別連接分壓電阻的電壓采樣端和微控制單元的采樣信號輸入引腳;令整流二極管連接在NMOS管的源極和漏極之間，其正極與NOMS管的源極連接，負(fù)極與NMOS管的漏極連接;令雙向穩(wěn)壓二極管連接在NMOS管的柵極和源極之間，其一個正極與NOMS管的柵極連接，另一個正極與NMOS管的源極連接。
[0111]需要說明的是，本實施例中的采集電子設(shè)備的電池電壓的方法是與前述采集電子設(shè)備的電池電壓的裝置相對應(yīng)的，因而本實施例中對采集電子設(shè)備的電池電壓的方法實現(xiàn)步驟沒有描述的部分可以參見本發(fā)明前述實施例的相關(guān)說明，這里不再贅述。
[0112]綜上可知，本發(fā)明的這種采集電子設(shè)備的電池電壓的裝置和方法，只在需要采集電池電壓時由微控制單元發(fā)送第一控制信號給開關(guān)電路使得開關(guān)電路導(dǎo)通，進(jìn)而完成電池電壓的采集;并在采集完成后，由微控制單元發(fā)送第二控制信號關(guān)閉開關(guān)電路，從而在不采集電池電壓時，不會產(chǎn)生功耗，與現(xiàn)有技術(shù)中直接利用分壓電路的現(xiàn)有采集方式相比，平均功耗極低，大大延長了整機的待機使用時間。
[0113]另外，本發(fā)明實施例通過延時預(yù)定時間給儲能電容充電后再采集電池電壓原始值并對電池電壓原始值進(jìn)行補償處理，也保證了采集和輸出的電池電壓值與電池電壓實際值之間的誤差非常小，提高了采集結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，經(jīng)試驗驗證誤差范圍在0.0lV以內(nèi)。
[0114]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種采集電子設(shè)備的電池電壓的裝置，其特征在于，該裝置包括:微控制單元以及開關(guān)電路和分壓電路， 所述開關(guān)電路的輸入端連接電子設(shè)備的電池電壓輸出端，輸出端連接所述分壓電路的電壓采樣端，所述分壓電路的另一端接地;所述分壓電路的兩端并聯(lián)一儲能電容； 所述微控制單元的控制信號輸出引腳與所述開關(guān)電路的控制端連接，所述微控制單元的采樣信號輸入引腳與所述開關(guān)電路的輸出端和所述分壓電路的電壓采樣端共接； 所述微控制單元，用于在預(yù)設(shè)采樣時間點到來時，向所述開關(guān)電路的控制端發(fā)送第一控制信號，使得所述開關(guān)電路導(dǎo)通并與所述分壓電路形成電池電壓采樣回路并對所述儲能電容進(jìn)行充電，在延時預(yù)定時間后，通過采樣信號輸入引腳接收所述分壓電路采集到的電池電壓原始值，并通過控制信號輸出引腳發(fā)送第二控制信號給開關(guān)電路，使得開關(guān)電路關(guān)閉；以及，用于對該電池電壓原始值進(jìn)行補償，得到補償后的電池電壓校準(zhǔn)值保存。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述微控制單元，具體用于根據(jù)電池電壓原始值對應(yīng)的采樣時間，將所述電池電壓校準(zhǔn)值順序保存到一個具有設(shè)定深度的先進(jìn)先出存儲器中； 所述微控制單元，還用于在收到電池電壓輸出指令時，對先進(jìn)先出存儲器中現(xiàn)有的電池電壓校準(zhǔn)值進(jìn)行求平均值計算，將計算得到的平均值作為當(dāng)前的電池電壓輸出值輸出并保存。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述微控制單元，還用于在輸出當(dāng)前的電池電壓輸出值之前，獲取電子設(shè)備的電池的充/放電狀態(tài)，并將當(dāng)前的電池電壓輸出值與上一次輸出的電池電壓輸出值進(jìn)行比較，判斷是否滿足充/放電狀態(tài)下對應(yīng)的電池電壓輸出條件，是則，將當(dāng)前的電池電壓輸出值輸出并保存，否則，利用上一次輸出的電池電壓輸出值替換當(dāng)前的電池電壓輸出值后輸出。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的裝置，其特征在于，所述先進(jìn)先出存儲器的深度設(shè)定為8， 所述微控制單元，具體用于在延時2毫秒后，通過采樣信號輸入引腳接收所述分壓電路采集到的電池電壓原始值，以及對電池電壓原始值補償0.06V，得到補償后的電池電壓校準(zhǔn)值。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述開關(guān)電路包括一匪OS管、一上拉電阻、一整流二極管和一雙向穩(wěn)壓二極管，所述分壓電路為一分壓電阻； 所述NMOS管的柵極為控制端，漏極串接所述上拉電阻后與電子設(shè)備的電池電壓輸出端連接，源極分別連接所述分壓電阻的電壓采樣端和所述微控制單元的采樣信號輸入引腳； 所述整流二極管連接在所述匪OS管的源極和漏極之間，其正極與所述NOMS管的源極連接，負(fù)極與所述NMOS管的漏極連接； 所述雙向穩(wěn)壓二極管連接在所述匪OS管的柵極和源極之間，其一個正極與所述NOMS管的柵極連接，另一個正極與所述NMOS管的源極連接。6.—種采集電子設(shè)備的電池電壓的方法，該電子設(shè)備中設(shè)置有微控制單元以及開關(guān)電路和分壓電路，所述開關(guān)電路的輸入端連接電子設(shè)備的電池電壓輸出端，輸出端連接所述分壓電路的電壓采樣端，所述分壓電路的另一端接地;所述分壓電路的兩端并聯(lián)一儲能電容;其特征在于，該方法包括:微控制單元通過控制信號輸出引腳發(fā)送第一控制信號給連接電池電壓輸出端的開關(guān)電路，使得開關(guān)電路導(dǎo)通并與分壓電路形成電池電壓采樣回路并對所述儲能電容進(jìn)行充電， 微控制單元延時預(yù)定時間后，通過采樣信號輸入引腳接收分壓電路采集到的電池電壓原始值； 微控制單元通過控制信號輸出引腳發(fā)送第二控制信號給開關(guān)電路，使得開關(guān)電路關(guān)閉； 微控制單元對電池電壓原始值進(jìn)行補償處理后保存。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述微控制單元對電池電壓原始值進(jìn)行補償處理后保存包括: 微控制單元根據(jù)電池電壓原始值的采樣時間，將補償后得到的電池電壓校準(zhǔn)值順序存儲到具有預(yù)定深度的先進(jìn)先出存儲器中， 該方法還包括: 當(dāng)微控制單元收到電池電壓輸出指令時，對先進(jìn)先出存儲器中現(xiàn)有的電池電壓校準(zhǔn)值進(jìn)行求平均值計算，將計算得到的平均值作為當(dāng)前的電池電壓輸出值輸出并保存。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，該方法還包括:微控制單元在輸出當(dāng)前的電池電壓的輸出值之前，獲取電子設(shè)備的電池的充/放電狀態(tài)， 將當(dāng)前的電池電壓輸出值與上一次輸出的電池電壓輸出值進(jìn)行比較，判斷是否滿足充/放電狀態(tài)下對應(yīng)的電池電壓輸出條件， 是則，輸出當(dāng)前電池電壓的輸出值后保存，否則，利用上一次輸出的電池電壓輸出值替換當(dāng)前的電池電壓輸出值后輸出。9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述先進(jìn)先出存儲器的深度為8， 所述延時的預(yù)定時間為2毫秒， 所述微控制單元對電池電壓原始值進(jìn)行補償處理包括:微控制單元對電池電壓原始值補償0.06V。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述開關(guān)電路包括一匪OS管、一上拉電阻、一整流二極管和一雙向穩(wěn)壓二極管，所述分壓電路為一分壓電阻； 令所述匪OS管的柵極為控制端，接收第一控制信號或第二控制信號，漏極串接所述上拉電阻后與電子設(shè)備的電池電壓輸出端連接，源極分別連接所述分壓電阻的電壓采樣端和所述微控制單元的采樣信號輸入引腳； 令所述整流二極管連接在所述NMOS管的源極和漏極之間，其正極與所述NOMS管的源極連接，負(fù)極與所述NMOS管的漏極連接； 令所述雙向穩(wěn)壓二極管連接在所述NMOS管的柵極和源極之間，其一個正極與所述NOMS管的柵極連接，另一個正極與所述NMOS管的源極連接。
【文檔編號】G01R19/00GK106093530SQ201610590996
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月25日 公開號201610590996.5, CN 106093530 A, CN 106093530A, CN 201610590996, CN-A-106093530, CN106093530 A, CN106093530A, CN201610590996, CN201610590996.5
【發(fā)明人】雷曉選
【申請人】青島歌爾聲學(xué)科技有限公司