一种电子设备及应用于该电子设备的电池安全检测方法与流程

1.本技术涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种电子设备及应用于该电子设备的电池安全检测方法。


背景技术：

2.目前，电子设备上的电池的安全性主要依靠电池本体的保护设计来实现。对于电池安全问题中比较常见的电池鼓包发生形变的问题，主要采用对电池模组间的间隙以及电池的整体尺寸进行检测的方式。由此对于尺寸比较小的电池，其电池模组件的间隙变化和电池的整体尺寸变化均较小，检测难度大大增加，检测准确度较低，并且在此基础上的尺寸检测很难进一步提高电池安全的检测准确度。


技术实现要素：

3.本技术提供一种电子设备及应用于该电子设备的电池安全检测方法。
4.根据本技术第一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：第一导电板，设置于所述电子设备的电池的外表面的第一指定位置；第二导电板，设置于与所述第一指定位置相对应的第二指定位置，所述第二导电板能够与所述第一导电板形成电容器，所述电容器的电容值的变化能够示出所述电池的形变状态。
5.根据本技术一实施方式，所述电子设备还包括：微控制单元和电容检测电路；所述微控制单元通过所述电容检测电路与所述电容器连接；所述微控制单元用于确定所述电容器的电容值，并根据所述电容值的变化，确定所述电池的形变状态。
6.根据本技术一实施方式，所述微控制单元还与所述电池的控制模块通信连接，用于基于所述电容值的变化与所述电池的控制模块进行通信，发送电池查询指令至所述控制模块，并接收所述控制模块反馈的电池查询结果，以及根据所述电容值的变化，确定所述电池的形变状态。
7.根据本技术一实施方式，所述第一导电板设置于所述电池的外表面上靠近触控板的一侧；所述第二导电板为设置在所述触控板上的铜箔层；所述第一电极板和所述第二电极板之间通过绝缘介质连接以形成电容器。
8.根据本技术一实施方式，所述微控制单元为触控板的微控制单元。
9.根据本技术第二方面，还提供一种电池安全检测方法，应用于上述电子设备，所述方法包括：接收电容器的电容值；根据所述电容值，确定所述电容器的电容值的变化；根据所述电容值的变化，确定所述电池的形变状态；其中，所述电容器包括第一导电板和第二导电板，第一导电板，设置于所述电子设备的电池的外表面的第一指定位置；第二导电板，设置于与所述第一指定位置相对应的第二指定位置，所述第二导电板能够与所述第一导电板形成电容器，所述电容器的电容值的变化能够示出所述电池的形变状态。
10.根据本技术一实施方式，根据所述电容值的变化，确定所述电容器的电容值的变化，包括以下至少之一：确定所述电容值与第一设定值的第一差值；根据电容器的电容值，
确定电容值的变化率。
11.根据本技术一实施方式，所述根据所述电容值的变化，确定所述电池的形变状态，包括：在所述电容值的变化满足第一设定条件的情况下，发送第一通知信息至所述电池的控制模块；接收所述控制模块响应于所述第一通知信息控制所述电池进行自检的被动自检结果；在所述被动自检结果示出所述电池的内阻大于或等于设定内阻阈值的情况下，判定所述电池的形态状态能够示出所述电池发生鼓包。
12.根据本技术一实施方式，根据所述电容值的变化，确定所述电池的形变状态，包括：在所述电容值的变化满足第二设定条件的情况下，判定所述电池的形态状态能够示出所述电池发生鼓包。
13.根据本技术一实施方式，所述方法还包括：接收所述电池的主动自检所产生的电池异常提醒信息；响应于所述电池异常提醒信息，根据所述电池异常提醒信息和所述电容值的变化，确定所述电池的形变状态。
14.本技术实施例公开了电子设备及应用于该电子设备的电池安全检测方法，电子设备包括第一导电板和第二导电板，第一导电板设置于电子设备的电池的外表面的第一指定位置，第二导电板设置于与第一指定位置相对应的第二指定位置，第二导电板能够与第一导电板形成电容器，电容器的电容值的变化能够示出电池的形变状态。由此，可以基于电容器的电容值原理，对电子设备的电池的形变状态进行检测，原理简单，检测结果可靠，相对于在电子设备中配置专门的物理传感器来对电池的形变状态进行检测，具有非常明显的成本优势。
15.需要理解的是，本技术的教导并不需要实现上面所述的全部有益效果，而是特定的技术方案可以实现特定的技术效果，并且本技术的其他实施方式还能够实现上面未提到的有益效果。
附图说明
16.通过参考附图阅读下文的详细描述，本技术示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本技术的若干实施方式，其中：
17.在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。
18.图1示出了本技术实施例电子设备的第一导电板和第二导电板形成的电容器组成结构示意图；
19.图2为本技术实施例电子设备的电容器有寄生电容cg的原理对比示意图；
20.图3示出了本技术实施例电子设备的电容器的第一导电板和第二导电板的结构示意图；
21.图4示出了本技术一实施中电子设备的电容检测电路的原理示意图；
22.图5示出了本技术实施例中触控装置和操作系统的通信关系示意图；
23.图6示出了本技术实施例电池安全检测方法的实现流程示意图。
具体实施方式
24.下面将参考若干示例性实施方式来描述本技术的原理和精神。应当理解，给出这
些实施方式仅仅是为使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本技术，而并非以任何方式限制本技术的范围。相反，提供这些实施方式是为使本技术更加透彻和完整，并能够将本技术的范围完整地传达给本领域的技术人员。
25.下面结合附图和具体实施例对本技术的技术方案进一步详细阐述。
26.图1示出了本技术实施例电子设备的第一导电板和第二导电板形成的电容器的组成结构示意图。
27.参考图1，本技术实施例电子设备，电子设备至少包括：第一导电板101，设置于电子设备的电池的外表面的第一指定位置；第二导电板102，设置于与第一指定位置相对应的第二指定位置，第二导电板102能够与第一导电板形成电容器，电容器的电容值的变化能够示出电池的形变状态。
28.在本发明这一实施例中，利用的电容的原理，在电池的表面设置第一导电板101，与相对应的位置的第二导电板102形成电容器，第一导电板和第二导电板之间通过绝缘介质103连接以形成电容器。由于电容器的电容值计算公式为c＝εrs/(4πkd)，因此，当电池发生形变的情况下，设置在电池表面的第一导电板与第二导电板之间的距离d发生变化，电容器电容值即发生变化。
29.这里，可以预先对电池的参数进行校准和标定。设定在电池的形变达到第一设定条件的情况下，判定电池有可能发生鼓包，需要向电池的控制模块进行进一步确认，以及电池的形变达到第二设定条件的情况下，可以直接判定为电池发生鼓包。
30.在本技术这一实施例中，第一导电板101设置于电池的外表面上靠近电子设备的触控板的一侧，第二导电板102为设置在触控板上的铜箔层，第一导电板和第二导电板之间通过绝缘介质103连接以形成电容器。由于电池的壳体是绝缘材料，若要在电池的表面设置能够对电池的形变状态进行检测的电容器的导电板，则需要在电池的壳体外固定一块导电板作为电容器的第一导电板101。对于常用的电子设备，由于电池的电芯和电子设备的触控板设置于相邻位置，因此，这里可以采用触控板上的铜箔层作为用于检测电池是否发生形变的电容器的第二导电板102。第一导电板与第二导电板需要平行设置，并且第一导电板和第二导电板之间采用具有稳定介电常数和稳定硬度的绝缘介质103进行填充，例如：绝缘介质103可以采用泡棉。绝缘介质103的作用是作为电容器的两个导电板之间的绝缘填充物，以及当电池表面发生鼓包以及触控板或者电子设备背部发生挤压后，鼓包或挤压产生的力能够传导至绝缘介质，绝缘介质有效发生形变。
31.在本技术这一实施例中，需要将电池表面的第一导电板101的参考电平和作为第二导电板102的触控板的铜箔层的参考电平进行最短距离的有效连接。具体的，触控板的铜箔层和电池表面的第一导电板101能够形成一个等效的电容器cf，(通过绝缘性质的双面胶将其与触控板pcb粘牢,没有空隙(floating)和气泡(bubble)。如此，用于检测电池的形变的电容器与用于检测触控板压力的电容器的介电常数的一致性，并且两个电容器的介电常数在设定误差范围内保持恒定。将电池表面的第一导电板101的参考电平和作为第二导电板102的触控板的铜箔层的参考电平进行最短距离的有效连接。可以将连接线的阻抗设定为小于4ω，阻抗小于4ω最短距离的有效连接，有以下作用：
32.对于目前小尺寸的机型，触控板可能存在low ground mass(不良接地)效应，low ground mass的效应的根本原因是在触控板和电子设备的参考电平不同，造成触控板和电
子设备的参考电平之间存在寄生电容cg，如图2中(a)图所示。因此，将电池表面的第一导电板101的参考电平和作为第二导电板102的触控板的铜箔层的参考电平进行最短距离的有效连接，能够将两者的参考电平设置为同一电平，消除寄生电容cg，如图2中的(b)图所示。从而有效防止在电池表面设置的第一导电板101上形成一个电荷孤岛，保证对电容器的电容值检测的准确性。
33.在本技术这一实施例中，电子设备还包括微控制单元和电容检测电路。微控制单元通过电容检测电路与电容器连接，微控制单元用于确定电容器的电容值，并根据电容值的变化，确定电池的形变状态。
34.本实施例中，为了更加准确的检测电池的形变状态，电容器的第一导电板和第二导电板并不是实心平面的，可以采用回形设计。具体如图3所示，t 表示第一导电板；t-表示第二导电板即触控板的铜箔层。第一导电板t 靠近所述第二导电板t-的边缘呈锯齿状；第二导电板t-靠近所述第一导电板的边缘呈锯齿状。本实施例中通过成对设置的第一导电板和第二导电板，并且将电容器的第一导电板和第二导电板呈锯齿状对称设置，这样，当电池发生鼓包时，与电池鼓包位置对应的位置，可以快速检测到电容值的变化。从而保证最终检测的电容值更加的准确。
35.本实施例中的第一检测电路具体可以采用如图4所示的电容检测电路。
36.图4示出了本技术一实施中电子设备的电容检测电路的原理示意图。参考图4，将待检测的电容器c
x
连接到该电路中。其中r2和r3为无感电阻，电阻值已知。r
x
为r4的等效电阻，d表示电流源，u为电源，c4为标准电容。则c
x
＝r3/r2*c4。由于r2和r3已知，因此可以通过检测获得c4的值，并计算获得待检测的电容器c
x
。
37.在本技术这一实施例中，微控制单元还与电池的控制模块通信连接，用于基于电容值的变化与电池的控制模块进行通信，发送电池查询指令至控制模块，并接收控制模块反馈的电池查询结果，以及根据电容值的变化，确定电池的形变状态。
38.在本技术这一实施例中，电池自检是指电池在激活后或者进行reset(复位)之后，电池所做的健康检查，所检测的参数主要包括：电池容量、电池内阻和电池的最大放电电流等。若电池发生鼓包，则电池电阻将增大，电池自检所检测的参数变化具有多方面原因。这里若检测到电池发生形变，存在发生鼓包的可能性，则发送通知电池进行自检的电池查询指令至电池的控制模块。若电池自检结果也示出电池的内阻增大，则可以判定电池发生鼓包，存在安全隐患。由此，仅仅在电池表面增加一块导电板即可实现及时准确对电池进行安全检测，及时排除电池使用的安全隐患。
39.在本技术这一实施例中，微控制单元为触控板的微控制单元。
40.图5示出了本技术实施例中触控装置和操作系统的通信关系示意图。如图5所示，触控装置包括触摸识别模块touch、电池的电容器值检测模块sensor、模数转换器adc、数据处理单元、微控制单元mcu。touch通过接口touch analog i/o与模数转换器adc器通信，sensor通过接口battsensor analog i/o与模数转换器通信，模数转换器adc依次与数据处理单元、微控制单元通信连接，微控制单元通过i/o接口与电子设备的操作系统通信，电子设备的操作系统与电池的控制模块通信。
41.如此，通过在电池的表面配置第一导电板，使第一导电板与作为第二导电板的触控板的铜箔层形成电容器，检测电容器的电容值，并使用触控板的微控制单元对电容值进
行分析和计算，以确定电池是否发生变形，例如：电池鼓包。这里，可以将用于对电池形变状态的电容器进行检测的检测机制和对触控板的压力检测的电容器进行检测的检测机制区别处理，保证两者准确性的基础上，可以充分利用对对电池形变状态的电容器进行检测的检测结果，对触控板的压力进行分析。有效解决电池和触控板相互干涉的问题的同时，通过对电池状态的持续检测，对电子设备进行有效保护。
42.并且，对于在整体设计过程中，将触控板和电池堆叠在一起的电子设备，例如：pc(personal computer，个人计算机)。在满足电子设备的结构设计和元件排列的同时，充分利用触控板的微控制单元和压力检测设计原理，对电池安全进行有效持续检测，有效保证电池安全。并且排除电池发生形变后对触控板压力检测带来的干扰，使得电子设备能够顺利通过严苛的重压测试。简化了电池安全检测的检测电路，同时利用触控板成熟的压力检测机制，避免了新设计的方案设计风险。
43.图6示出了本技术实施例电池安全检测方法的实现流程示意图。如图6所示，本实施例中的电池安全检测方法，至少包括如下操作流程：操作601，接收电容器的电容值；操作602，根据电容值，确定电容器的电容值的变化；操作603，根据电容值的变化，确定电池的形变状态。其中，电容器包括第一导电板和第二导电板，第一导电板，设置于电子设备的电池的外表面的第一指定位置；第二导电板，设置于与第一指定位置相对应的第二指定位置，第二导电板能够与第一导电板形成电容器，电容器的电容值的变化能够示出电池的形变状态。
44.在本技术这一实施例中，电容器的具体结构和对电容器的检测原理等可以参考图1-5的具体实施方式，此处不再赘述。
45.在操作601中，接收电容器的电容值。
46.在本技术这一实施例中，电容器的电容值可以采用上述图1-5中所示的操作来进行检测。这里，只需要接收电容器检测电路所检测的电容器的电容值即可。
47.在操作602中，根据电容值，确定电容器的电容值的变化。
48.在本技术这一实施例中，根据电容值的变化，确定电容器的电容值的变化，可以是确定电容值与第一设定值的第一差值，还可以是根据电容器的电容值，确定电容值的变化率。也可以根据实际应用场景，设计其他的确定电容器的电容值的变化的方式。本技术对此不做具体限定。
49.在操作603中，根据电容值的变化，确定电池的形变状态。
50.在本技术这一实施例中，可以根据电容值的变化，采用以下步骤确定电池的形变状态：在电容值的变化满足第一设定条件的情况下，发送第一通知信息至电池的控制模块，并接收控制模块响应于第一通知信息控制电池进行自检的被动自检结果，在被动自检结果示出电池的内阻大于或等于设定内阻阈值的情况下，判定电池的形态状态能够示出电池发生鼓包。
51.根据电容器的电容值确定公式c＝εrs/(4πkd)可知，在电容值c和两个导电板之间的距离d之外的介电常数等其他参数不变的情况下，电容值c和两个导电板之间的距离d成反比关系。因此，当检测到电容值变大的时候，说明两个导电板之间的距离d变小，可能是电池发生鼓包。电池自检所检测的电池参数可以包括电池的内阻，在电池发生鼓包的情况下，电池的内阻增大。
52.因此，以在电容值大于第一设定值，或者电容值与第一设定值的第一差值大于第一设定差值阈值的情况下，发送第一通知信息至电池的控制模块，使电池的控制模块对电池进行自检，从而进一步确定电池是否发生鼓包。若电池的内阻小于设定内阻阈值，则说明电池没问题，有可能是电子设备被挤压或者跌落，造成的两个导电板之间的距离d变小电容值变大。若电池的内阻大于或等于设定内阻阈值的情况下，则可以判定电池的形态状态能够示出电池发生鼓包。
53.在本技术这一实施例中，还在电容值的变化满足第二设定条件的情况下，判定电池的形态状态能够示出电池发生鼓包。
54.在本技术这一实施例中，若电容值大于第二设定值或者电容值与第二设定值的第二差值大于第二设定差值阈值的情况下，无论是电池发生鼓包，还是电子设备被挤压或发生跌落，电池都存在安全问题，需要停止对电池进行充放电。此时，可以向电池的控制模块发送用于通知停止对电池进行充放电的第二通知信息。其中，第二设定值大于第一设定值，第二设定差值阈值大于第一设定差值阈值。
55.在本技术这一实施例中，还接收电池的主动自检所产生的电池异常提醒信息，并响应于电池异常提醒信息，根据电池异常提醒信息和电容值的变化，确定电池的形变状态。
56.在本技术这一实施例中，如果电池在激活后或者进行reset之后，所检测的以下参数至少之一超出设定范围：电池容量、电池内阻和电池的最大放电电流等。并且根据电池的这些参数判断电池存在发送鼓包的可能性。则可以通过电池的控制模块和电子设备的操作系统向电容器的微控制单元发送电池异常提醒信息。微控制单元可以结合电容值的变化和异常提醒信息综合判断电池是否发生鼓包。例如：当异常提醒信息示出电池的内阻大于设定电阻阈值，并且电容值大于第一设定值或电容值与第一设定阈值的第一差值大于第一设定差值阈值，则可以判定电池的形变状态为电池发生鼓包。
57.本技术实施例电子设备及应用于该电子设备的电池安全检测方法中，电子设备包括第一导电板和第二导电板，第一导电板设置于电子设备的电池的外表面的第一指定位置，第二导电板设置于与第一指定位置相对应的第二指定位置，第二导电板能够与第一导电板形成电容器，电容器的电容值的变化能够示出电池的形变状态。由此，可以基于电容器的电容值原理，对电子设备的电池的形变状态进行检测，原理简单，检测结果可靠，相对于在电子设备中配置专门的物理传感器来对电池的形变状态进行检测，具有非常明显的成本优势。
58.并且通过触控板的微控制单元来同时实现对电池的安全检测，能够采用两个独立的数据机制分别处理从用于示出触控板触控压力的电容值和用于示出电池形变状态的电容值。可以将两个电容值结合分析，解决了电池形变和触控板压力检测的相互干扰的问题。与此同时，本发明实施例由于采用了触控板的微控制单元，避免了多个控制单元的重复设计，有效减少了硬件资源的设置，有利于降低功耗、成本。
59.同理，基于上文电池安全检测方法，本技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有程序，当程序被处理器执行时，使得处理器至少执行如下的操作步骤：操作501，接收电容器的电容值；操作502，根据电容值，确定电容器的电容值的变化；操作503，根据电容值的变化，确定电池的形变状态。其中，电容器包括第一导电板和第二导电板，第一导电板，设置于电子设备的电池的外表面的第一指定位置；第二导电板，设
置于与第一指定位置相对应的第二指定位置，第二导电板能够与第一导电板形成电容器，电容器的电容值的变化能够示出电池的形变状态。
60.这里需要指出的是：以上对针对电池安全检测方法实施例的描述，与前述图1至4所示的电子设备实施例的描述是类似的，具有同前述图1至4所示的电子设备实施例相似的有益效果，因此不做赘述。对于本技术电池安全检测方法实施例中未披露的技术细节，请参照本技术前述图1至4所示的电子设备实施例的描述而理解，为节约篇幅，因此不再赘述。
61.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
62.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
63.上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
64.另外，在本技术各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
65.本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(read only memory，rom)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
66.或者，本技术上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本技术各个实施例方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、rom、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
67.以上，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。