Android系统充电系统介绍-预防手机充电爆炸

1、锂电池介绍

锂离子电池由日本索尼公司于1990年最先开发成功。它是把锂离子嵌入碳（石油焦炭和石墨）中形成负极（传统锂电池用锂或锂合金作负极）。正极材料常用LixCoO2 ,也用 LixNiO2 ，和LixMnO4 ，电解液用LiPF6+二乙烯碳酸酯（EC）+二甲基碳酸酯（DMC）。

石油焦炭和石墨作负极材料无毒，且资源充足，锂离子嵌入碳中，克服了锂的高活性，解决了传统锂电池存在的安全问题，正极LixCoO2在充、放电性能和寿命上均能达到较高水平，使成本降低，总之锂离子电池的综合性能提高了。预计21世纪锂离子电池将会占有很大的市场。

锂离子二次电池充、放电时的反应式为LiCoO2+C=Li1-xCoO2+LixC

上图是锂电池容量和电压的对比图，可以看到当容量为0%时，电压最大，容量为100%时，电压最小，容量指的是电池还可以装下多少电量的意思。

过放：锂电池如果电压低于一定的门限，是不能够还原的，就假设，你有一个手机，放着几个月一直没有充电，如果电池电芯没有过放保护，那你的手机想再次充电就不行了。

过充：电池爆炸，大部分因为过充引起的，电芯做的不好，锂电池已经充满电了，没有做好门限保护，导致爆炸，但是爆炸的原因不只是这个，比如充电器短路，手机内部短路。

2、Android电池管理框架

问题：

有时候我们发现我电量50%掉到30%用了一个小时，但是同样的使用方法20%到关机，可能只用了半个小时，这就是涉及电池曲线或者电量器的问题

电池曲线：
有点低成本手机，或者平板电脑，没有电量器，就只能用ADC的值通过自己的算法来调整电池百分比，如果这个电池曲线调整的不好，就会出现上述问题。

电量器：
电量器也是用来计算电量的，但是有个芯片专门做这个事情，理论肯定比上面没有电量器的效果好

Android电池整体框架

2.1. Kernel 层

本层属于电池的驱动部分，负责与硬件进行交互，当电池电量信息发生变化时，生成相应的uevent，上报给用户层。

主要相关代码路径：

2.2. Healthd守护进程

本层在Android中属于Native层，healthd中运行一个系统服务batteryproperties，负责监听Kernel中上报的uevent，对电池电量进行实时监控。

主要相关代码路径：

2.3. BatteryService系统服务

本层提供了C++/Java两套接口来访问batteryproperties系统服务。
本层的系统服务battery使用Java代码写成，运行在fwk的中SystemServer进程。
该系统服务的主要作用是：监听batteryproperties服务中的电池信息变化消息，并将该消息以系统广播的形式转发至Android系统中各处。

主要相关代码路径：

\frameworks\native\services\batteryservice\IBatteryPropertiesRegistrar.cpp
\frameworks\native\services\batteryservice\IBatteryPropertiesListener.cpp
\frameworks\native\services\batteryservice\BatteryProperties.cpp
\frameworks\base\core\java\android\os\IBatteryPropertiesRegistrar.aidl
\frameworks\base\core\java\android\os\IBatteryPropertiesListener.aidl
\frameworks\base\core\java\android\os\BatteryProperties.java
\frameworks\base\services\core\java\com\android\server\BatteryService.java

2.4. SystemUI 应用

该部分属于电量上报的最后的环节。其主要工作是：监听系统广播Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED，并对UI作出相应更新。

主要相关代码路径

\frameworks\base\packages\SystemUI\src\com\android\systemui\power\PowerUI.java

3、u-boot到kernel关机充电流程

Android充电有很多场景，关机充电是比较重要的一个需要了解的。

开机流程：

充电检测开机流程：

u-boot代码：

在u-boot里面，我们很多时候需要把一些信息传给kernel，目前用到的方法是command_line，

开机方式也是这样的。u-boot代码如下代码如下，kernel解析部分代码请到init/main.c下面去找

以后抽个文章专门说明下

510 #ifdef CONFIG_RK_SDCARD_BOOT_EN
511     if (StorageSDCardUpdateMode()) { /* sdcard undate */
512         snprintf(command_line, sizeof(command_line),
513                 "%s %s", command_line, "sdfwupdate");
514     }
515 #endif
516
517 #ifdef CONFIG_RK_UMS_BOOT_EN
518     if (StorageUMSUpdateMode()) { /* ums update */
519         snprintf(command_line, sizeof(command_line),
520                 "%s %s", command_line, "usbfwupdate");
521     }
522 #endif
523
524 #ifdef CONFIG_POWER_RK818
525     if (is_rk81x_fg_init() != 0) {
526         snprintf(command_line, sizeof(command_line),
527                 "%s %s", command_line, "loader_charged");
528     }
529 #endif
530     if (charge) {
531         snprintf(command_line, sizeof(command_line),
532                 "%s %s", command_line, "androidboot.mode=charger");
533     }
534
535 #if defined(CONFIG_LCD) && defined(CONFIG_RK_FB_DDREND)
536     /*
537      * uboot fb commandline: uboot_logo=<size>@<address>[:<offset>]
538      * size - fb size, address - fb address, offset - kernel bmp logo offset.
539      * offset is optional, depend on resource image has kernel_logo.bmp.
540      */
541     if (g_logo_on_state != 0) {
542         snprintf(command_line, sizeof(command_line),
543                 "%s uboot_logo=0x%08x@0x%08lx", command_line, CONFIG_RK_LCD_SIZE, gd->fb_base);
544 #if defined(CONFIG_KERNEL_LOGO)
545         if (g_rk_fb_size != -1)
546             snprintf(command_line, sizeof(command_line),
547                     "%s:0x%08x", command_line, g_rk_fb_size);
548 #endif /* CONFIG_KERNEL_LOGO */
549     }
550 #endif /* CONFIG_RK_FB_DDREND */
551
552 #if defined(CONFIG_RK_DEVICEINFO)
553     if (g_is_devinfo_load)
554         snprintf(command_line, sizeof(command_line),
555              "%s stb_devinfo=0x%08x@0x%08x",
556              command_line, SZ_8K, CONFIG_RKHDMI_PARAM_ADDR);
557 #endif /* CONFIG_RK_DEVICEINFO*/
558
559     snprintf(command_line, sizeof(command_line),
"./common/cmd_bootrk.c" 709L, 19309C

4、充电电流

电池充电有几个阶段

在软件上需要根据电池厂家的的不同阶段来给设置充电电流大小。

举个栗子：

我们用USB先连接PC机给手机充电，这时候适配器不是DC模式，充电电流如果设置过大，就会导致PC蓝屏。

而不同的电源适配器，D+ D- 的状态不同，被识别的状态也不一样，流程也会不同。

之前做的一个功能是，在恒压充电下，为了提高充电速度，我每间隔50ma提高充电电流，同时去检查电池两端的电压大小，如果电压降低到一定程度，就不会再增加充电电流。

5、kernel充电曲线代码

上面提到的问题，如果没有电量器的情况下，我们需要用数组来计算电池百分比，贴上这部分代码给大家看看，这部分代码可以适用于很多地方。

static struct batt_vol_cal  batt_table[BATT_NUM] = {{3400,3520},{3610,3715},{3672,3790},{3705,3825},{3734,3841},{3764,3864},{3808,3930},{3845,3997},{3964,4047},{4034,4144},{4120,4200},
};
static int rk29_adc_battery_voltage_to_capacity(struct rk29_adc_battery_data *bat, int BatVoltage)
{int i = 0;int capacity = 0;struct batt_vol_cal *p;p = batt_table;if (rk29_adc_battery_get_charge_level(bat)){  //chargeif(BatVoltage >= (p[BATT_NUM - 1].charge_vol)){capacity = 100;}   else{if(BatVoltage <= (p[0].charge_vol)){capacity = 0;}else{for(i = 0; i < BATT_NUM - 1; i++){if(((p[i].charge_vol) <= BatVoltage) && (BatVoltage < (p[i+1].charge_vol))){capacity =  i * 10 + ((BatVoltage - p[i].charge_vol) * 10) / (p[i+1].charge_vol- p[i].charge_vol);break;}}}  }}else{  //dischargeif(BatVoltage >= (p[BATT_NUM - 1].dis_charge_vol)){capacity = 100;}   else{if(BatVoltage <= (p[0].dis_charge_vol)){capacity = 0;}else{for(i = 0; i < BATT_NUM - 1; i++){if(((p[i].dis_charge_vol) <= BatVoltage) && (BatVoltage < (p[i+1].dis_charge_vol))){capacity =   i * 10 + ((BatVoltage - p[i].dis_charge_vol) * 10) / (p[i+1].dis_charge_vol- p[i].dis_charge_vol); ;break;}}}  }}return capacity;
}static void rk29_adc_battery_capacity_samples(struct rk29_adc_battery_data *bat)
{int capacity = 0;struct rk29_adc_battery_platform_data *pdata = bat->pdata;//充放电状态变化后，Buffer填满之前，不更新if (bat->bat_status_cnt < NUM_VOLTAGE_SAMPLE)  {bat->gBatCapacityDisChargeCnt = 0;bat->gBatCapacityChargeCnt    = 0;return;}capacity = rk29_adc_battery_voltage_to_capacity(bat, bat->bat_voltage);if (rk29_adc_battery_get_charge_level(bat)){if (capacity > bat->bat_capacity){//实际采样到的容量比显示的容量大，逐级上升if (++(bat->gBatCapacityDisChargeCnt) >= NUM_CHARGE_MIN_SAMPLE){bat->gBatCapacityDisChargeCnt  = 0;if (bat->bat_capacity < 99){bat->bat_capacity++;bat->bat_change  = 1;}}bat->gBatCapacityChargeCnt = 0;}else{  //   实际的容量比采样比 显示的容量小bat->gBatCapacityDisChargeCnt = 0;(bat->gBatCapacityChargeCnt)++;if (pdata->charge_ok_pin != INVALID_GPIO){if (gpio_get_value(pdata->charge_ok_pin) == pdata->charge_ok_level){//检测到电池充满标志，同时长时间内充电电压无变化，开始启动计时充电，快速上升容量if (bat->gBatCapacityChargeCnt >= NUM_CHARGE_MIN_SAMPLE){bat->gBatCapacityChargeCnt = 0;if (bat->bat_capacity < 99){bat->bat_capacity++;bat->bat_change  = 1;}}}else{
#if 0                    if (capacity > capacitytmp){//过程中如果电压有增长，定时器复位，防止定时器模拟充电比实际充电快gBatCapacityChargeCnt = 0;}else if (/*bat->bat_capacity >= 85) &&*/ (gBatCapacityChargeCnt > NUM_CHARGE_MAX_SAMPLE)){gBatCapacityChargeCnt = (NUM_CHARGE_MAX_SAMPLE - NUM_CHARGE_MID_SAMPLE);if (bat->bat_capacity < 99){bat->bat_capacity++;bat->bat_change  = 1;}}}
#else            //  防止电池老化后出现冲不满的情况，if (capacity > bat->capacitytmp){//过程中如果电压有增长，定时器复位，防止定时器模拟充电比实际充电快bat->gBatCapacityChargeCnt = 0;}else{if ((bat->bat_capacity >= 85) &&((bat->gBatCapacityChargeCnt) > NUM_CHARGE_MAX_SAMPLE)){bat->gBatCapacityChargeCnt = (NUM_CHARGE_MAX_SAMPLE - NUM_CHARGE_MID_SAMPLE);if (bat->bat_capacity < 99){bat->bat_capacity++;bat->bat_change  = 1;}}}}
#endif}else{//没有充电满检测脚，长时间内电压无变化，定时器模拟充电if (capacity > bat->capacitytmp){//过程中如果电压有增长，定时器复位，防止定时器模拟充电比实际充电快bat->gBatCapacityChargeCnt = 0;}else{if ((bat->bat_capacity >= 85) &&(bat->gBatCapacityChargeCnt > NUM_CHARGE_MAX_SAMPLE)){bat->gBatCapacityChargeCnt = (NUM_CHARGE_MAX_SAMPLE - NUM_CHARGE_MID_SAMPLE);if (bat->bat_capacity < 99){bat->bat_capacity++;bat->bat_change  = 1;}}}}            }}    else{   //放电时,只允许电压下降if (capacity < bat->bat_capacity){if (++(bat->gBatCapacityDisChargeCnt) >= NUM_DISCHARGE_MIN_SAMPLE){bat->gBatCapacityDisChargeCnt = 0;if (bat->bat_capacity > 0){bat->bat_capacity-- ;bat->bat_change  = 1;}}}else{bat->gBatCapacityDisChargeCnt = 0;}bat->gBatCapacityChargeCnt = 0;}bat->capacitytmp = capacity;
}

好了今天就这么多，具体问题还是要具体分析去看代码