一种移动电源的电池剩余容量显示系统及其显示方法与流程

本发明属于移动电源领域，尤其涉及一种移动电源的电池剩余容量显示系统及其显示方法。

背景技术：

移动电源是一种集供电和充电功能于一体的便携式充电器，可以给手机、平板电脑等数码设备随时充电。

现有技术中，移动电源采用了常规的电池剩余容量方案，即：通过微处理器采集移动电源中电池的电池电压，利用采集的电池电压和电池容量的曲线关系，以1-100%的数字显示方式来显示移动电源的电池剩余容量。

该常规方案主要适用于手机电池等小负载移动设备中的电池剩余容量的显示，对于移动电源这种负载5-10W的负载设备，由于在对电池充电以及电池对外放电时，电池电压都会有较大幅度的改变，该常规方案无法满足数字精确显示的要求。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种移动电源的电池剩余容量显示系统，旨在解决现有技术中，移动电源利用采集的电池电压和电池容量的曲线关系来显示移动电源的电池剩余容量，无法满足数字精确显示的要求的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种移动电源的电池剩余容量显示系统，所述系统包括：

数字显示电路；

充电电路，用于实现外部电源向移动电源的电池的充电；

放电电路，用于实现移动电源的电池向用电设备的放电；

输入电流采样电路，用于从所述充电电路中采集充电电流；

输出电流采样电路，用于从所述放电电路中采集放电电流；

主控电路，用于在移动电源出厂前设定电池总容量值和电池剩余容量初始值，并在出厂后，根据所述充电电流来累积增加所述电池剩余容量初始值、或根据所述放电电流来累积减小所述电池剩余容量初始值，得到电池剩余容量的当前值，再将所述电池剩余容量的当前值除以所述电池总容量值得到百分比显示值，并控制所述数字显示电路显示所述百分比显示值。

本发明实施例的另一目的在于提供一种移动电源，包括一移动电源的电池剩余容量显示系统，所述移动电源的电池剩余容量显示系统是如上所述的移动电源的电池剩余容量显示系统。

本发明实施例的另一目的在于提供一种如上所述的移动电源的电池剩余容量显示系统的显示方法，所述方法包括以下步骤：

在对移动电源充电时，输入电流采样电路从充电电路中采集充电电流，在移动电源对用电设备放电时，输出电流采样电路从放电电路中采集放电电流；

主控电路根据所述充电电流来累积增加预先设定的电池剩余容量初始值，或根据所述放电电流来累积减小预先设定的电池剩余容量初始值，得到电池剩余容量的当前值；

所述主控电路将得到的所述电池剩余容量的当前值除以预先设定的电池总容量值得到百分比显示值；

所述主控电路控制所述数字显示电路显示所述百分比显示值。

本发明实施例提供的移动电源的电池剩余容量显示系统及其显示方法中，主控电路在移动电源出厂前设定一电池剩余容量初始值，出厂后，通过输入电流采样电路采集充电电流，通过输出电流采样电路采集放电电流，主控电路根据采集结果来增加或减小电池剩余容量初始值，并通过数字显示电路显示移动电源的电池剩余容量。相对于现有常规数字显示技术，该系统和方法的显示精度高，且具有电路精简、成本低的优点。

附图说明

图1是本发明实施例提供的移动电源的电池剩余容量显示系统的原理图；

图2是本发明实施例提供的移动电源的电池剩余容量显示系统的电路图；

图3是图1或图2所示的移动电源的电池剩余容量显示系统的显示方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。

本发明实施例提供的移动电源的电池剩余容量显示系统中，主控电路在移动电源出厂前设定一电池剩余容量初始值，出厂后，通过输入电流采样电路采集充电电流，通过输出电流采样电路采集放电电流，主控电路根据采集结果来增加或减小电池剩余容量初始值，并通过数字显示电路精确的显示移动电源的电池剩余容量。

图1示出了本发明实施例提供的移动电源的电池剩余容量显示系统的原理。

本发明实施例提供的移动电源的电池剩余容量显示系统包括：数字显示电路6；充电电路1，用于实现外部电源向移动电源的电池的充电；放电电路2，用于实现移动电源的电池向用电设备的放电；输入电流采样电路3，用于从充电电路1中采集充电电流；输出电流采样电路4，用于从放电电路2中采集放电电流；主控电路5，用于在移动电源出厂前设定电池总容量值和电池剩余容量初始值，并在出厂后，根据充电电流来累积增加电池剩余容量初始值、或根据放电电流来累积减小电池剩余容量初始值，得到电池剩余容量的当前值，再将电池剩余容量的当前值除以电池总容量值得到百分比显示值，并控制数字显示电路6显示该百分比显示值。

优选地，主控电路5设定电池总容量值的过程是：在移动电源出厂前，在未接电池前，主控电路5根据电池厂商提供的放电平均电流C和放电总时间B，来计算电池总容量值S，且满足：S=C*B*n，其中，n为将一分钟分成的时间段的个数，例如，若将一分钟分成三个20s的时间段，则n取值为3。

更详细地说，电池厂商得到放电平均电流C和放电总时间B的过程是：电池厂商对客户选择的电池进行一次完整的充放电过程，即：先将电池充满到100%，然后利用一负载将电池放电到0%。在放电过程中，记录放电平均电流C和放电总时间B。

进一步地，主控电路5设定电池剩余容量初始值的过程是：在第一次接电池后，主控电路5检测电池的剩余电压，并根据电池的剩余电压来预估一电池容量值显示百分比A；主控电路5将电池容量值显示百分比A乘以电池总容量值S，得到电池剩余容量初始值L。

更详细地说，主控电路5预估电池容量值显示百分比A的过程是：主控电路5预先将可显示的电池电压范围值分成若干百分比段；之后，主控电路5将电池的剩余电压所属的百分比段进一步细分成N份，来确定电池的剩余电压对应的百分比，即为电池容量值显示百分比A。例如，若可显示的电池电压范围值为3.0V到4.2V之间，则可粗略地将该范围值分成四个百分比段：3.0-3.4V认为是0-25%，3.41-3.65V认为是26-50%，3.66-3.85V认为是51-75%，3.86-4.2V认为是76-100%，之后，再根据电池的剩余电压所属的百分比段进一步细分成20份，得到电池容量值显示百分比A，例如A=81%。

优选地，主控电路5根据充电电流来累积增加电池剩余容量初始值的过程是：首先，主控电路5根据公式 来得到电池剩余容量增加值，其中，为输入电流采样电路3对充电电流的采集间隔时间，即每隔采集间隔时间采集一次充电电流，为充电电流；之后，主控电路5将电池剩余容量增加值与电池剩余容量初始值L或前次计算得到的电池剩余容量的当前值相加，得到本次计算得到的电池剩余容量的当前值。

同理，主控电路5根据放电电流来累积减小电池剩余容量初始值的过程是：首先，主控电路5根据公式 来得到电池剩余容量减小值，其中，为输出电流采样电路4对放电电流的采集间隔时间，即每隔采集间隔时间采集一次放电电流，为放电电流；之后，主控电路5将电池剩余容量初始值L或前次计算得到的电池剩余容量的当前值与电池剩余容量减小值相减，得到本次计算得到的电池剩余容量的当前值。

图2示出了本发明实施例提供的移动电源的电池剩余容量显示系统的电路。

本发明实施例中，充电电路1可包括：第一USB接口J1、型号为SIP2623的第一MOS管开关芯片U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第七电容C7、第八电容C8、电感L1、稳压管D1。其中，第一USB接口J1的5V电源引脚通过互相串联连接的第一电阻R1和第二电阻R2连接第一USB接口J1的接地引脚GND、并连接稳压管D1的阳极，第一USB接口J1的接地引脚GND还通过输入电流采样电路3连接参考地PGND；第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4相互并联连接，且并联后的一端连接稳压管D1的阴极和第一MOS管开关芯片U1的第二源极引脚S2，并联后的另一端连接参考地PGND；第一MOS管开关芯片U1的第一源极引脚S1连接参考地PGND，第一MOS管开关芯片U1的第一栅极引脚G1和第二栅极引脚G2连接主控电路5，第一MOS管开关芯片U1的两个第一漏极引脚D1和两个第二漏极引脚D2共同连接电感L1的第一端，电感L1的第二端连接移动电源的电池BT1的正极，第七电容C7和第八电容C8相互并联在电池BT1的正极和负极之间，电池BT1的负极连接参考地PGND。

本发明实施例中，放电电路2可包括：第二USB接口J2、第三USB接口J3、型号为8205s的第二MOS管开关芯片U3、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、发光二极管D2、NPN型的三极管Q1、第六电容C6。其中，第二USB接口J2的5V电源引脚与第三USB接口J3的5V电源引脚连接，第二USB接口J2的数据正引脚DM连接第八电阻R8的第一端和第九电阻R9的第一端，第九电阻R9的第二端连接参考地PGND，第二USB接口J2的数据负引脚DP连接第八电阻R8的第二端和第七电阻R7的第一端，第七电阻R7的第二端连接主控电路5，第三USB接口J3的数据正引脚DM和数据负引脚DP连接，第三USB接口J3的接地引脚GND和第二USB接口J2的接地引脚GND连接、并共同连接第二MOS管开关芯片U3的第二漏极引脚D2；第二MOS管开关芯片U3的第一栅极引脚G1和第二栅极引脚G2共同连接主控电路5，第二MOS管开关芯片U3的第一源极引脚S1通过输出电流采样电路4连接参考地PGND，第二MOS管开关芯片U3的第一漏极引脚D1连接第二漏极引脚D2、并连接第十一电阻R11的第一端，第十一电阻R11的第二端连接主控电路5，第二MOS管开关芯片U3的第二源极引脚S2连接第十三电阻R13的第一端，第十三电阻R13的第二端连接主控电路5、并通过第六电容C6接地；第十一电阻R11的第二端还通过第十电阻R10连接三极管Q1的基极，三极管Q1的基极还通过第十二电阻R12连接参考地PGND，三极管Q1的发射极连接参考地PGND，三极管Q1的集电极连接发光二极管D2的阴极，发光二极管D2的阳极通过第十四电阻R14连接电池BT1的正极。

本发明实施例中，输入电流采样电路3可包括：第三电阻R3，第三电阻R3连接充电电路1。具体来说，第三电阻R3的第一端可连接第一USB接口J1的接地引脚GND，第三电阻R3的第二端可连接参考地PGND。

本发明实施例中，输出电流采样电路4可包括：第十五电阻R15，第十五电阻R15连接放电电路2。具体来说，第十五电阻R15的第一端连接第二MOS管开关芯片U3的第一源极引脚S1，第十五电阻R15的第二端连接参考地PGND。

本发明实施例中，主控电路5是基于型号为AX699的微处理器芯片U2的控制电路，具体可包括：型号为AX699的微处理器芯片U2、第五电容C5、第六电阻R6、第四电阻R4、第五电阻R5、开关S1。其中，AX699的微处理器芯片U2的使能输出引脚EN_OUT连接第七电阻R7的第二端、第二MOS管开关芯片U3的第一栅极引脚G1和第二栅极引脚G2，AX699的微处理器芯片U2的脉宽信号P引脚连接第一MOS管开关芯片U1的第二栅极引脚G2，AX699的微处理器芯片U2的脉宽信号N引脚连接第一MOS管开关芯片U1的第一栅极引脚G1、并通过第四电阻R4连接参考地PGND。

本发明实施例还提供了一种如图1或图2所示的移动电源的电池剩余容量显示系统的显示方法，如图3所示，包括以下步骤：

S1：在对移动电源充电时，输入电流采样电路3从充电电路1中采集充电电流，在移动电源对用电设备放电时，输出电流采样电路4从放电电路2中采集放电电流。

S2：主控电路5根据充电电流来累积增加预先设定的电池剩余容量初始值，或根据放电电流来累积减小预先设定的电池剩余容量初始值，得到电池剩余容量的当前值。

其中，主控电路5根据充电电流来累积增加预先设定的电池剩余容量初始值，得到电池剩余容量的当前值的步骤又可包括以下步骤：

S21：主控电路5根据公式 来得到电池剩余容量增加值，其中，为输入电流采样电路3对充电电流的采集间隔时间，即每隔采集间隔时间采集一次充电电流，为充电电流。

S22：主控电路5将电池剩余容量增加值与电池剩余容量初始值或前次计算得到的电池剩余容量的当前值相加，得到本次计算得到的电池剩余容量的当前值。

同理，主控电路5根据放电电流来累积减小预先设定的电池剩余容量初始值，得到电池剩余容量的当前值的步骤又可包括以下步骤：

S23：主控电路5根据公式 来得到电池剩余容量减小值，其中，为输出电流采样电路4对放电电流的采集间隔时间，即每隔采集间隔时间采集一次放电电流，为放电电流。

S24：主控电路5将电池剩余容量初始值或前次计算得到的电池剩余容量的当前值与电池剩余容量减小值相减，得到本次计算得到的电池剩余容量的当前值。

S3：主控电路5将得到的电池剩余容量的当前值除以预先设定的电池总容量值得到百分比显示值。

S4：主控电路5控制数字显示电路6显示该百分比显示值。

进一步地，在步骤S1之前，还包括以下步骤：

S0：在移动电源出厂前，设定电池总容量值和电池剩余容量初始值。

更进一步地，设定电池总容量值的步骤又可包括以下步骤：

S01：在未接电池前，主控电路5根据电池厂商提供的放电平均电流C和放电总时间B，来计算电池总容量值S，且满足：S=C*B*n，其中，n为将一分钟分成的时间段的个数。

设定电池剩余容量初始值的步骤又可包括以下步骤：

S02：在第一次接电池后，主控电路5检测电池的剩余电压，并根据电池的剩余电压来预估一电池容量值显示百分比A。

其中，根据电池的剩余电压来预估一电池容量值显示百分比A的步骤又可包括以下步骤：

S021：主控电路5预先将可显示的电池电压范围值分成若干百分比段。

S022：主控电路5将电池的剩余电压所属的百分比段进一步细分成N份，来确定电池的剩余电压对应的百分比，即为电池容量值显示百分比A。

S03：主控电路5将电池容量值显示百分比A乘以电池总容量值S，得到电池剩余容量初始值L。

本发明实施例还提供了一种移动电源，包括一如上所述的移动电源的电池剩余容量显示系统。

本发明实施例提供的移动电源的电池剩余容量显示系统及其显示方法中，主控电路5在移动电源出厂前设定一电池剩余容量初始值，出厂后，通过输入电流采样电路3采集充电电流，通过输出电流采样电路4采集放电电流，主控电路5根据采集结果来增加或减小电池剩余容量初始值，并通过数字显示电路6显示移动电源的电池剩余容量。相对于现有常规数字显示技术，该系统和方法的显示精度高，且具有电路精简、成本低的优点。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来控制相关的硬件完成，所述的程序可以在存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。