電池、終端及電池保護方法與流程
2023-12-02 11:05:06 2
本發明涉及電子技術領域，特別涉及一種電池、終端及電池保護方法。
背景技術：
隨著電子產品的普及，電子產品配套的電池越來越多，對電池性能以及使用壽命等各方面要求也越來越高。電池在使用過程中發生的變形、凸出現象會影響電池的使用壽命，嚴重情況下導致電池漏液、破裂炸開、燒焦，甚至導致爆炸、火災等安全事故，因此需要對電池鼓包現象進行及時檢測。
目前為了對電池鼓包、損壞等形變現象進行技術檢測，通常是通過人工巡查的方式來檢測電池形變情況。但是在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術中存在一些問題：目前採取的人工巡查方式，不能實現實時在線監測，並且由於分析數據不夠具體，跌落形變程度和相關分析主要靠經驗，使得難以發現電池早期細微的鼓包、損壞等形變現象，無法有效避免在用戶無防備的情況下遇到上述情況時，使用終端過程中會造成的傷害。
技術實現要素：
本發明實施方式的目的在於提供一種電池、終端及電池保護方法，實現了對電池鼓包、損壞等形變現象的及時檢測，提高了檢測結果的準確性，有效避免了由於電池形變導致的電池炸裂等情況對終端和使用者的傷害。
為解決上述技術問題，本發明的實施方式提供了一種電池，包括：電芯、電池保護板、電池殼以及壓力傳感器；其中，電池殼包覆電芯和電池保護板，且電池保護板與電芯的正、負極耳電連接；電池保護板上設有控制晶片和與控制晶片電連接的壓力傳感晶片；壓力傳感器固定於電池殼，且覆蓋電芯所在區域，壓力傳感器電連接至壓力傳感晶片。
本發明的實施方式還提供了一種終端包括充電電路、處理器以及上述述電池；充電電路和電池分別與處理器電連接，充電電路和電池電連接。
本發明的實施方式還提供了一種電池保護方法，基於本發明任意實施例提供的電池，包括：在電池處於充電狀態時，壓力傳感晶片獲取壓力傳感器的壓力值，並上報至控制晶片；控制晶片根據壓力值，控制施加在電芯的電壓和/或控制輸入電芯的電流。
本發明的實施方式還提供了一種電池保護方法，應用於本發明任意實施例提供的終端，包括：處理器接收來自電池的壓力信息；處理器分析壓力信息，控制充電電路輸出的電壓和/或電流和/或控制電池輸出的電壓和/或電流。
本發明實施方式相對於現有技術而言，通過將壓力傳感器固定在電池殼，且覆蓋在電芯所在區域，並將壓力傳感器電連接至設置於電池保護板上與控制晶片電連接的壓力傳感晶片上，在電池充、放電的過程中，控制晶片可以通過與之電連接的壓力傳感晶片獲取到在電芯發生變化時，壓力傳感器檢測到的壓力值，從而可以根據壓力值的變化準確得到電池的形變程度，大大提高了對電池形變檢測結果的準確性。
另外，壓力傳感器以電子油墨製作，並印刷到電池殼表面。壓力傳感器通過採用電子油墨製作，從而可以直接印刷到電池殼表面，製備工藝簡單，且不會增加電池的厚度和重量，符合用戶使用需求。
另外，壓力傳感器由電子薄膜製作，並貼合在電池殼表面。壓力傳感器通過採用電子薄膜製作，並通過貼合的方式固定在電池殼表面，從而可以根據需要進行貼合。
另外，終端還包括報警電路；報警電路與處理器電連接。在終端內設置一報警電路，並將報警電路與處理器電連接，通過對報警電路的控制，從而在電池存在異常時，及時提醒用戶，保障了用戶安全。
另外，壓力傳感晶片在獲取壓力傳感器的壓力值，並上報至控制晶片時，還獲取各壓力值在電芯上所處的位置，並上報至控制晶片。通過將壓力值在電芯上所處的位置上報至控制晶片，從而可以根據當前位置的壓力值確定電芯的形變是否在正常範圍內，進一步提升了對電池形變的檢測結果的準確性。
另外，控制晶片根據壓力值，控制施加在電芯的電壓和/或控制輸入電芯的電流之後，電池保護方法還包括：控制晶片發送壓力信息至終端的處理器；其中，壓力信息包括壓力值和對應的位置。通過發送壓力信息到終端的處理器，由終端的處理器做進一步的操作處理，從而做到從源頭上進行控制，進一步保證了電池的使用壽命，及用戶在使用過程中的安全。
另外，處理器分析壓力信息，具體包括：記錄電池各位置的壓力值，分析得到電池的形變數據；在形變數據與預設的報警參數相吻合時，觸發報警；其中，預設的報警參數通過模擬測試電池形變至電池爆炸的臨界參數獲得。本發明實施例提供了一種處理器對壓力信息的具體分析方法，通過將形變數據與預設的報警參數進行比對，使得數據分析更加具體，分析結果更加準確。
附圖說明
一個或多個實施例通過與之對應的附圖中的圖片進行示例性說明，這些示例性說明並不構成對實施例的限定，附圖中具有相同參考數字標號的元件表示為類似的元件，除非有特別申明，附圖中的圖不構成比例限制。
圖1是本發明第一實施方式的電池的結構示意圖；
圖2是本發明第一實施方式的電池中壓力傳感器固定在電芯所在區域的結構示意圖；
圖3是本發明第二實施方式的電池中壓力傳感器包覆整個電芯的結構示意圖；
圖4是本發明第三實施方式的終端的內部器件連接示意圖；
圖5是本發明第四實施方式的終端的內部器件連接示意圖；
圖6是本發明第五實施方式的電池保護方法的流程圖；
圖7是本發明第六實施方式的電池保護方法的流程圖；
圖8是本發明第七實施方式的電池保護方法的流程圖。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明的各實施方式進行詳細的闡述。然而，本領域的普通技術人員可以理解，在本發明各實施方式中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術細節。但是，即使沒有這些技術細節和基於以下各實施方式的種種變化和修改，也可以實現本申請所要求保護的技術方案。
本發明的第一實施方式涉及一種電池，如圖1、2所示。該電池包括：電芯1、電池保護板2、電池殼3以及壓力傳感器4。其中，電池殼3包覆電芯1和電池保護板2，且電池保護板2與電芯的正極耳1-1、負極耳1-2電連接。
另外，在電池保護板2上設有控制晶片2-1和與控制晶片2-1電連接的壓力傳感晶片4-1。
具體的說，電芯1的正、負極耳實際是與電池保護板2上的露銅區域連接的，在實際應用中電芯1的正、負極耳也可以顛倒設置，相應的電池保護板2上與正、負極耳連接的露銅區域與之一一對應即可。
值得一提的是，現有技術中，電池保護板2主要用於在充電過程中對電芯1進行過充保護和過放保護，在實際應用中可以通過分流的方式連接電芯1的負極耳1-2與外設的負極以減少發熱。
壓力傳感器4固定於電池殼3上，且覆蓋在電芯1所在的區域，並且壓力傳感器4電連接至位於電池保護板2上的壓力傳感晶片4-1上。
另外，本實施方式中的壓力傳感器4可以採用電子油墨製作而成，也可以採用電子薄膜製作而成。需要說明的是，在採用電子油墨製作壓力傳感器4時，在製備好電池殼3後，直接將電子油墨印刷到電池殼3表面即可；在採用電子薄膜製備壓力傳感器4時，作為壓力傳感器4使用的電子薄膜是單獨製備的，在製備好後，需要將電子薄膜貼合到電池殼3上。不管是採用電子油墨還是電子薄膜製備壓力傳感器4，具體結構關係均可如圖2所示。
另外，值得一提的是，在實際應用中，壓力傳感器4還可以採用柔性電路板fpc製作，根據需要選擇合適的材料製作即可，這裡不做限制。
與現有技術相比，本實施方式中的電池通過將壓力傳感器固定在電池殼，且覆蓋在電芯所在區域，並將壓力傳感器電連接至設置於電池保護板上與控制晶片電連接的壓力傳感晶片上，在電池充、放電的過程中，控制晶片可以通過與之電連接的壓力傳感晶片獲取到在電芯發生變化時，壓力傳感器檢測到的壓力值，從而可以根據壓力值的變化準確得到電池的形變程度，大大提高了對電池形變檢測結果的準確性。
本發明的第二實施方式涉及一種電池，本實施方式在第一實施方式的基礎上做了進一步改進，具體改進之處為：在電池殼3和電芯1之間，直接包覆一層壓力傳感器，具體結構關係如圖3所示。
與現有技術相比，本實施方式中的電池通過將製作壓力傳感器4的電子油墨或者電子薄膜可以直接印刷或貼合在電芯1所在區域的整個電池殼3上，從而將電芯1完全包覆在內，實現對整個電芯任意位置形變的檢測，進一步提高了對電池形變程度檢測結果的準確性。
本發明的第三實施方式涉及一種終端，本實施方式中終端內的各器件連接關係如圖4所示。
終端200包括：充電電路201、處理器202以及本發明任意實施例中的電池100。其中，充電電路201和電池100分別與處理器202電連接，充電電路和電池電連接。
充電電路201用於對電池100進行充電。處理器201用於接收來自電池的壓力信息，並對接收到的壓力信息進行分析，根據分析結果控制充電電路201輸出的電壓和/或電流。在實際應用中，處理器202在根據分析結果控制充電電路201的輸出時，既可以同時控制充電電路201輸出的電壓和電流，也可以根據實際分析結果，擇一進行控制，這裡不作贅述。
另外，值得一提的是，處理器在分析壓力信息後，不僅可以根據分析結果控制充電電路201的輸出，如電壓、電流；還可以根據分析結果控制電池100的輸出，如電壓、電流，具體的可以根據實際情況進行控制。
比如說，在終端內的電池僅處於充電時，即接入了充電設備，並且終端當前處於關機狀態，可以直接控制充電電路201的輸出，避免電池的形變程度增大。
還比如說，在終端內的電池僅處於放電時，即沒有接入充電設備，但終端當前處於待機或者使用狀態，可以直接控制電池100的輸出，從而避免電池繼續形變。
還比如說，在終端內的電池既處於充電，又在向外放電時，即接入了充電設備，並且終端當前處於待機或者使用狀態，可以根據情況同時控制充電電路201的輸出和電池100的輸出，或者擇一控制。
與現有技術相比，本實施方式中的終端，處理器通過接收來自電池的壓力信息，並進行分析，根據分析結果對充電電路、電池進行相應的控制，實現對充電電路、電池輸出的控制，從而避免終端內的電池發生異常形成，保證了電池和用戶的安全。
本發明的第四實施方式涉及一種終端，本實施方式在第三實施方式的基礎上做了進一步改進，具體改進之處為：在終端200內增設了報警電路203。
如圖5所示，本實施方式中的終端200，除了包括圖4中所示的器件，還包括報警電路203。
具體的，報警電路203與處理器202電連接，從而在處理器202對從電池100提供的壓力信息進行分析後，並且在處理器202分析得到的電池的形變數據與預設的報警參數相吻合時，觸發報警電路203進行報警，從而可以及時提醒用戶當前終端的電池存在異常，停止使用當前終端，並遠離。
與現有技術相比，本實施方式中的終端，通過增設一與處理器電連接的報警電路，在處理器分析得到的電池的形變數據與預設的報警參數相吻合時，觸發報警電路進行報警，從而可以及時提醒用戶當前終端的電池存在異常，停止使用當前終端，並遠離，有效避免了由於電池鼓包等現象導致的電池炸裂等情況對使用者的傷害。
本發明的第五實施方式涉及一種電池保護方法。本實施方式中，在電池處於充電狀態時，壓力傳感晶片獲取壓力傳感器的壓力值，並上報至控制晶片；控制晶片根據壓力值，控制施加在電芯的電壓和/或控制輸入電芯的電流。具體流程如圖6所示，其包括：
在步驟601中，壓力傳感晶片獲取壓力傳感器的壓力值，並上報至控制晶片。
具體的說，在電池處於充電狀態時，壓力傳感晶片實時或者以預設的時間間隔獲取壓力傳感器的壓力值。
由於電池的電芯會隨著充電過程發生形變，而壓力傳感器是固定在電池殼表面，且覆蓋在電芯所在的區域的，壓力傳感器的壓力值會由於電芯的形變而發生變化，因此，與壓力傳感器電連接的壓力傳感晶片需要實時或者以預設的時間間隔獲取壓力傳感器的壓力值，從而可以根據獲取到的壓力值，準確記錄電池完整的形變情況。
另外，壓力傳感晶片在獲取到壓力傳感器的壓力值，並上報至控制晶片時，還獲取各壓力值在電芯上所處的位置，一同上報至控制晶片。
具體的說，由於電池的電芯在充電過程中發生的形變情況會因為充電過程中的電壓或者電流以及充電時長的不同，在電池的不同位置產生不同的形變，另外，電池在使用中，也會由於跌落導致不同位置發送不同程度的形變，因此，壓力傳感晶片在上報獲取到的壓力值到控制晶片時，同時獲取壓力值在電芯上所處的具體位置一同上報至控制晶片，從而可以更加準確的判斷電池形成情況。
在步驟602中，控制晶片根據壓力值，控制施加在電芯的電壓，結束本次電池保護流程。
具體的說，由於在電池內部，設置於電池保護板上的控制晶片與同樣設置於電池保護板上的壓力傳感晶片電連接，因此控制晶片可以直接根據壓力傳感晶片上報的壓力值，決定施加在電芯上的電壓，通過控制施加在電芯的電壓，從而達到在充電過程中對電池的保護。
值得一提的是，在實際應用中，控制晶片在控制施加在電芯的電壓時，不僅可以根據從壓力傳感晶片得到的壓力值進行控制，還可以結合壓力傳感晶片上報的壓力值在電芯所處的位置進行具體的分析，從而決定是否需要調整施加在電芯的電壓，提升了準確性。
另外，需要說明的是，控制晶片在根據壓力值或者結合壓力值在電芯所處的具體位置，控制施加在電芯的電壓時，還可以同時控制輸入電芯的電流，或者擇一控制，這裡不做限制，在實際應用中，控制晶片可以根據壓力傳感晶片上報的壓力值和壓力值在電芯所處的具體位置對施加在電芯的電源、輸入電芯的電流進行合理控制即可。
與現有技術相比，本實施方式中的電池保護方法，在電池處於充電狀態時，壓力傳感晶片通過獲取壓力傳感器的壓力值，並上報到與之電連接的控制晶片，從而與壓力傳感晶片電連接的控制晶片可以根據上報的壓力值，決定控制在電芯的電壓和/或控制輸入電芯的電流，達到控制電池形變的作用，保障了電池和用戶的安全。
本發明的第六實施方式涉及一種電池保護方法。本實施方式在第五實施的基礎上做了進一步改進，具體改進之處為：控制晶片根據壓力值，控制施加在電芯的電壓之後，控制晶片發送壓力信息至終端的處理器，具體流程如圖7所示。
在步驟701中，壓力傳感晶片獲取壓力傳感器的壓力值，並上報至控制晶片。
在步驟702中，控制晶片根據壓力值，控制施加在電芯的電壓。
由於步驟701和步驟702與第五實施方式中的步驟601和步驟602大致相同，旨在當電池處於充電狀態時，壓力傳感晶片獲取壓力傳感器的壓力值，並上報至控制晶片，然後控制晶片根據壓力值，控制施加在電芯的電壓，此處不再贅述。
在步驟703中，控制晶片發送壓力信息至終端的處理器，結束本次電池保護流程。
具體的說，控制晶片向終端的處理器發送的壓力信息中具體包括壓力值和對應的位置。
通過將壓力傳感器的壓力值和壓力值在電芯所處的具體位置作為壓力信息發送至終端的處理器，可以由終端的處理器對壓力信息進行分析，實現控制控制充電電路和/或電池的輸出，具體的如電壓、電流，從而達到直接從源頭上控制電池的充、放電，從根本上限制了電池的形變。
與現有技術相比，本實施方式中的電池保護方法，控制晶片通過發送包括壓力值和與壓力值對應的位置的壓力信息至終端的處理器，終端的處理器做進一步的操作處理，做到從源頭上進行控制，進一步保證了電芯的使用壽命，及用戶在使用過程中的安全。
本發明的第七實施方式涉及一種電池保護方法，具體流程如圖8所示。
在步驟801中，接收來自電池的壓力信息。
具體的說，處理器在接收到來自電池的壓力信息後會對接收到的壓力信息進行分析。
需要說明的是，本實施方式中處理器接收到的壓力信息具體包括壓力傳感器的壓力值以及與該壓力值對應的在電芯上所處的位置，在實際應用中還可以根據電池、終端的使用環境等設置由控制晶片發送至終端處理器的壓力信息具體寫到的內容，如添加對應位置的壓力值的持續時長，從而在對壓力信息進行分析時進一步增加準確性，這裡不做限制。
在步驟802中，分析壓力信息，並控制充電電路輸出的電壓，結束本次電池保護流程。
具體的說，處理器對壓力信息的分析主要可以通過記錄壓力信息中電池各位置的壓力值，通過對記錄數據的分析得到電池的形變數據，當得到的形變數據與預設的報警參數相吻合時，處理器會發送相應的控制命令，觸發與之電連接的報警電路報警，從而提示用戶當前終端內的電池發生形變，使得用戶可以根據情況進行維修處理等。
需要說明的是，本實施方式中預設的報警參數是通過模擬測試電池形變至電池爆炸的臨界參數獲得的，為了保證預設的報警參數的準確性，可以進行多次模擬測試，充分考慮在不受外力幹擾和受跌落、擠壓等外力幹擾的情況下電池爆炸的臨界參數，從而豐富了進行對比的數據，使得分析對比結果更加準確，從而大大提高對電池形變程度檢測的結果。
值得一提的是，在實際應用中，處理器除了可以根據對壓力信息的分析結果對充電電路輸出的電壓進行控制，還可以控制充電電路輸出的電流，或者同時控制充電電路輸出的電壓和電流，這裡不再一一贅述。
另外，在非充電狀態下，由於用戶對終端、電池的不合理使用，也會造成電池發生不同程度的形變，因此處理器也可以根據對壓力信息的分析結果控制電池的輸出電壓和電流，或者擇一控制。當然為了使終端的電池的形變程度得到更好的控制和檢測，也可以根據實際情況對充電電路的輸出和電池的輸出選擇性的進行控制，這裡不做限制。
與現有技術相比，本實施方式中的電池保護方法，處理器通過對接收到的來自電池的壓力信息進行分析，並根據分析結果控制充電電路、電池的輸出，從而實現了對終端中電池形變程度及時準確的分析，並可以根據分析結果進行相應的保護措施，達到了保守終端、電池及用戶安全的目的。
本領域的普通技術人員可以理解，上述各實施方式是實現本發明的具體實施例，而在實際應用中，可以在形式上和細節上對其作各種改變，而不偏離本發明的精神和範圍。