一种多电池结构的供电控制装置、系统及方法与流程

1.本发明实施例涉及供电管理技术，尤其涉及一种多电池结构的供电控制装置、系统及方法。


背景技术：

2.在移动设备充电时，通过其内部设置的电池供电，为了满足移动设备内部日益复杂和多样化的供电需求，开发多电池供电系统是一种可行的解决方案，通过多个独立的电池模块串联组合供电，可以提供不同规格的供电电压，满足移动设备内部供电多样化的需求。
3.目前，现有的多电池结构的供电控制装置，通常采用专用的调制电路，将输入的恒定电压转换为幅值可变的包络电压提供给用电模块，但专用调制电路输入电压一定，可以提供的供电电压的幅值变化范围受限，影响电能转换效率。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种多电池结构的供电控制装置、系统及方法，以提升包络追踪供电的转换效率，延长电池组的有效供电时间，避免出现某个电池模块提前耗尽电量导致无法正常供电。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种多电池结构的供电控制装置，包括：电池组、电压调节模块以及信号采样与控制模块；电池组包括n个串联连接的电池模块，电压调节模块包括与n个电池模块一一对应的n个电压调节电路，电池模块、电压调节电路均与信号采样与控制模块电连接；n为大于2的正整数；
6.电压调节电路的输入端与对应的电池模块电连接，电压调节电路的输出端与用电模块电连接，电压调节电路用于调节输出端的电压；
7.信号采样与控制模块用于采集用电模块的输入信号以及电池模块的电量，根据用电模块的输入信号和电池模块的电量生成相应的控制信号，并根据控制信号控制电压调节电路的工作状态。
8.可选的，信号采样与控制模块具体用于在采集的输入信号对应的采样值在预设第一范围内，且各电池模块的电量均高于预设电量阈值时，生成第一控制信号，并根据第一控制信号控制电压调节电路的工作状态；
9.信号采样与控制模块还具体用于在检测到至少一个电池模块的电量低于预设电量阈值时，控制对应的电压调节电路停止工作。
10.可选的，第一个电池模块的负端接地，第一个电池模块的正端与第二个电池模块电连接，第k个电池模块与第k个电压调节电路电连接，第k个电池模块输出的电压通过第k个电压调节电路传输至用电模块；第k个电压调节电路输入的电压为第一个电池模块至第k个电池模块的电压之和，k为小于或等于n的正整数。
11.可选的，电压调节电路单向导通，电压调节电路中的信号由输入端至输出端单向
传输。
12.第二方面，本发明实施例还提供了一种多电池结构的供电控制系统，包括如第一方面所述的多电池结构的供电控制装置，还包括用电模块，用电模块与信号采样与控制模块电连接。
13.可选的，用电模块为需要包络追踪供电的功能模块，信号采样与控制模块用于采集需要包络追踪供电的功能模块的输入信号。
14.第三方面，本发明实施例还提供了一种多电池结构的供电控制方法，多电池结构的供电控制方法由第一方面所述的信号采样与控制模块执行，供电控制方法包括：
15.采集用电模块的输入信号以及电池模块的电量；
16.根据用电模块的输入信号和电池模块的电量生成相应的控制信号；
17.根据控制信号控制电压调节电路的工作状态。
18.可选的，根据控制信号控制电压调节电路的工作状态，包括：
19.若各电池模块的电压均为vo，当输入信号对应的采样值小于k倍的vo且大于k-1倍的vo时，若各电池模块的电量均高于预设电量阈值，则控制第k电压调节电路将输入的电压k倍的vo转换为采样值的电压，并控制其它电压调节电路停止工作；其中，k为小于或等于n的正整数。
20.可选的，根据控制信号控制电压调节电路的工作状态，包括：
21.信号采样与控制模块检测到第k个电池模块的电量低于预设电量阈值，其它电池模块的电量均高于预设电量阈值时，控制第k m个电压调节电路工作；其中，m为1到n-k的正整数,此时k小于n。
22.可选的，根据控制信号控制电压调节电路的工作状态，包括：
23.信号采样与控制模块检测到第k个电池模块的电量低于预设电量阈值，其它电池模块的电量均高于预设电量阈值时，控制第k 1个电压调节电路工作；此时k小于n。
24.本发明实施例提供的多电池结构的供电控制装置、系统及方法，多电池结构的供电控制装置包括电池组、电压调节模块以及信号采样与控制模块；电池组包括n个串联连接的电池模块，电压调节模块包括与n个电池模块一一对应的n个电压调节电路，电池模块、电压调节电路均与信号采样与控制模块电连接；n为大于2的正整数；电压调节电路的输入端与对应的电池模块电连接，电压调节电路的输出端与用电模块电连接，电压调节电路用于调节输出端的电压；信号采样与控制模块用于采集用电模块的输入信号以及电池模块的电量，根据用电模块的输入信号和电池模块的电量生成相应的控制信号，并根据控制信号控制电压调节电路的工作状态。本发明实施例提供的多电池结构的供电控制装置、系统及方法，通过信号采样与控制模块采集用电模块的输入信号以及电池模块的电量，根据用电模块的输入信号和电池模块的电量生成相应的控制信号，并根据控制信号控制电压调节电路的工作状态，从而使电压调节模块可输出满足输入信号如具有包络追踪特性的供电电压，该供电控制装置可以在产生包络追踪供电的同时，消除专用的包络电源调制电路，同时提升包络追踪供电的转换效率，延长电池组的有效供电时间，避免出现某个电池模块提前耗尽电量导致无法正常供电。
附图说明
25.图1是本发明实施例一提供的一种多电池结构的供电控制装置的结构示意图；
26.图2是本发明实施例一提供的一种电压调节电路工作状态的示意图；
27.图3是本发明实施例一提供的一种供电电压波形的示意图；
28.图4是本发明实施例二提供的一种多电池结构的供电控制方法的流程图；
29.图5是本发明实施例二提供的一种电压调节电路工作状态的示意图。
具体实施方式
30.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
31.实施例一
32.图1是本发明实施例一提供的一种多电池结构的供电控制装置的结构示意图，本实施例可适用于多电池供电控制等方面，该多电池结构的供电控制装置可设置在手机、平板电脑等移动设备以及电动汽车，该多电池结构的供电控制装置包括：电池组100、电压调节模块200以及信号采样与控制模块300；电池组100包括n个串联连接的电池模块10，电压调节模块200包括与n个电池模块一一对应的n个电压调节电路20，电池模块10、电压调节电路20均与信号采样与控制模块300电连接。
33.其中，n为大于2的正整数；电压调节电路20的输入端与对应的电池模块10电连接，电压调节电路20的输出端与用电模块400电连接，电压调节电路20用于调节输出端的电压；信号采样与控制模块300用于采集用电模块400的输入信号以及电池模块10的电量，根据用电模块400的输入信号和电池模块10的电量生成相应的控制信号，并根据控制信号控制电压调节电路20的工作状态。
34.具体的，信号采样与控制模块300可与电压调节电路20的控制端电连接，并将生成的控制信号传输至电压调节电路20的控制端。如信号采样与控制模块300可在采集的输入信号对应的采样值在预设第一范围内，且各电池模块10的电量均高于预设电量阈值时，生成第一控制信号，并根据第一控制信号控制电压调节电路20的工作状态(包括输出电压电流等)；当信号采样与控制模块300检测到至少一个电池模块10的电量低于预设电量阈值时，控制对应的电压调节电路20停止工作。各电池模块10输出的电压幅值相同或不同，电池模块10输出的电压均通过对应的电压调节电路20的输入端输入到电压调节电路20，电压调节模块200中各电压调节电路20的输出端可连接到一起形成统一输出端口，统一输出满足包络追踪需求的供电电压即信号采样与控制模块300采集的输入信号对应的供电电压。
35.图2是本发明实施例一提供的一种电压调节电路工作状态的示意图，参考图2，当各电池模块10的电压均为vo时，第k个电池模块1k对应的第k个电压调节电路2k输入的电压为kvo，若此时信号采样与控制模块300采集的输入信号对应的采样值在预设第一范围内(如0-vo)，且各电池模块10的电量均高于预设电量阈值，信号采样与控制模块300生成第一控制信号，根据第一控制信号控制第一个电压调节电路21工作，并控制其它电压调节电路停止工作，还可控制第一个电压调节电路21将输入的电压vo转换为采样值的电压大小，如采样值为0.8vo，则可控制第一个电压调节电路21将输入的电压vo转换为0.8vo，以满足用
电模块400的电压需求。
36.另外，当信号采样与控制模块300检测到第一个电池模块11的电量低于预设电量阈值，其它电池模块的电量高于预设电量阈值时，控制第一个电压调节电路21停止工作，并控制第二个电压调节电路22工作，其它电压调节电路20停止工作，即第一个电池模块11与第二电池模块12串联替代第一个电池模块11供电，有效减少第一个电池模块11的电量消耗。信号采样与控制模块300根据采集的输入信号和电量，控制电压调节电路20的工作状态，使电池组100输出的电压通过处于工作状态的电压调节模块200传输至用电模块400。通过信号采样与控制模块300的控制，电压调节模块200可输出满足输入信号如具有包络追踪特性的供电电压，该供电控制装置可以在产生包络追踪供电的同时，消除专用的包络电源调制电路，同时提升包络追踪供电的转换效率，延长电池组100的有效供电时间，避免出现某个电池模块10提前耗尽电量导致无法继续实现包络追踪式供电。
37.需要说明的是，预设电量阈值的具体数值可根据实际情况设定，在此不做限定。
38.本实施例提供的多电池结构的供电控制装置，通过信号采样与控制模块采集用电模块的输入信号以及电池模块的电量，根据用电模块的输入信号和电池模块的电量生成相应的控制信号，并根据控制信号控制电压调节电路的工作状态，从而使电压调节模块可输出满足输入信号如具有包络追踪特性的供电电压，该供电控制装置可以在产生包络追踪供电的同时，消除专用的包络电源调制电路，同时提升包络追踪供电的转换效率，延长电池组的有效供电时间，避免出现某个电池模块提前耗尽电量导致无法继续实现包络追踪式供电。
39.可选的，第一个电池模块11的负端接地，第一个电池模块11的正端与第二个电池模块12电连接，第k个电池模块1k与第k个电压调节电路2k电连接，第k个电池模块1k输出的电压通过第k个电压调节电路2k传输至用电模块400；第k个电压调节电路2k输入的电压为第一个电池模块11至第k个电池模块1k的电压之和，k为小于或等于n的正整数。
40.其中，第k个电池模块1k的正端与第k个电压调节电路2k电连接，即第k个电压调节电路2k输入的电压为第一个电池模块11的电压至第k个电池模块1k的电压之和。信号采样与控制模块300可根据采样值的大小，控制各电压调节电路20中与采样值的电压差距最小的输入电压对应的电压调节电路20工作，并控制其它电压调节电路20停止工作，使电压调节电路20的输出电压与输入电压的差值较小，提高电能转换效率。
41.可选的，电压调节电路20单向导通，电压调节电路20中的信号由输入端至输出端单向传输。
42.具体的，电压调节模块200中各电压调节电路20均具有单向性，电压调节电路20中的信号由输入端至输出端单向传输，即电能只能由电压调节电路20输出，防止在电压调节电路20的输出端倒灌进电压调节电路20而影响电压调节电路20的正常工作。
43.本实施例还提供了一种多电池结构的供电控制系统，该多电池结构的供电控制系统包括如本实施例所述的多电池结构的供电控制装置，还包括用电模块400，用电模块400与信号采样与控制模块300电连接。
44.其中，电池组100通过电压调节模块200为用电模块400供电，信号采样与控制模块300采集用电模块400的输入信号，以根据采集的输入信号控制各电压调节电路20的工作状态，使电池组100通过电压调节模块200输出用电模块400正常工作所需电压，满足用电模块
400的电压需求。
45.可选的，用电模块400为需要包络追踪供电的功能模块，信号采样与控制模块300用于采集需要包络追踪供电的功能模块的射频输入信号。
46.具体的，需要包络追踪供电的功能模块可以是射频功率放大器pa，信号采样与控制模块300采集射频功率放大器pa的射频输入信号。图3是本发明实施例一提供的一种供电电压波形的示意图，图3所示的供电电压波形是包络输出为正弦半波供电时的一种供电电压波形，若射频功率放大器pa的输入信号是正弦半波，信号采样与控制模块300采样到半波信号的幅值和相位信号后，生成对应的控制信号，并将控制信号输出至电压调节电路20，控制相应的电压调节电路20工作，通过电压调节电路20对电压进一步调节后输出到射频功率放大器pa的供电端口，产生如图3所示的正弦半波供电电压，供电电压幅值不同的区间对应不同的电压调节电路处于工作状态，以提供幅值变化较宽的供电电压，提升电能转变的效率。
47.本实施例提供的多电池结构的供电控制系统，与本发明任意实施例提供的多电池结构的供电控制装置属于相同的发明构思，具备相应的有益效果，未在本实施例详尽的技术细节详见本发明任意实施例提供的多电池结构的供电控制装置。
48.实施例二
49.图4是本发明实施例二提供的一种多电池结构的供电控制方法的流程图，该多电池结构的供电控制方法由上述实施例所述的信号采样与控制模块执行，该供电控制方法具体包括如下步骤：
50.步骤110、采集用电模块的输入信号以及电池模块的电量。
51.其中，信号采样与控制模块可通过自身设置的与各电池模块电连接的端口采集可电池模块的电量，还可通过自身设置的与用电模块电连接的端口采集用电模块的输入信号，以根据采集的用电模块的输入信号以及电池模块的电量，生成相应的控制信号。
52.步骤120、根据用电模块的输入信号和电池模块的电量生成相应的控制信号。
53.具体的，信号采样与控制模块可在采集的输入信号对应的采样值在预设第一范围内，且各电池模块的电量均高于预设电量阈值时，生成第一控制信号；当信号采样与控制模块检测到至少一个电池模块的电量低于预设电量阈值时，生成第二控制信号，以根据生成的控制信号控制电压调节电路的工作状态。
54.步骤130、根据控制信号控制电压调节电路的工作状态。
55.具体的，当各电池模块的电压均为vo时，第k个电池模块对应的第k个电压调节电路输入的电压为kvo，若此时信号采样与控制模块采集的输入信号对应的采样值在预设第一范围内(如0-vo)，且各电池模块10的电量均高于预设电量阈值，信号采样与控制模块可生成第一控制信号，根据第一控制信号控制第一个电压调节电路工作，并控制其它电压调节电路停止工作，还可控制第一个电压调节电路将输入的电压vo转换为采样值的电压大小，如采样值为0.8vo，则可控制第一个电压调节电路将输入的电压vo转换为0.8vo，以满足用电模块的电压需求；当信号采样与控制模块检测到第一个电池模块的电量低于预设电量阈值，其它电池模块的电量高于预设电量阈值时，可生成第二控制信号，根据第二控制信号控制第一个电压调节电路停止工作，并控制第二个电压调节电路工作，其它电压调节电路停止工作，即第一个电池模块与第二电池模块串联替代第一个电池模块供电，有效减少第
一个电池模块的电量消耗。信号采样与控制模块根据采集的输入信号和电量，控制电压调节电路的工作状态，使电池组输出的电压通过处于工作状态的电压调节模块传输至用电模块。通过信号采样与控制模块的控制，电压调节模块可输出满足输入信号如具有包络追踪特性的供电电压，该供电控制装置可以在产生包络追踪供电的同时，消除专用的包络电源调制电路，同时提升包络追踪供电的转换效率，延长电池系统的有效供电时间，避免出现某个电池模块提前耗尽电量导致无法继续实现包络追踪式供电。
56.图5是本发明实施例二提供的一种电压调节电路工作状态的示意图，参考图5，若各电池模块10的电压均为vo，当输入信号对应的采样值小于k倍的vo且大于k-1倍的vo时，若各电池模块10的电量均高于预设电量阈值，则控制第k电压调节电路2k将输入的电压k倍的vo转换为采样值的电压，并控制其它电压调节电路20停止工作，在保证用电模块400电压需求的同时，提升电能转换效率。
57.另外，信号采样与控制模块300检测到第k个电池模块1k的电量低于预设电量阈值，其它电池模块10的电量均高于预设电量阈值时，控制第k m个电压调节电路工作，并控制其它电压调节电路停止工作，以保证用电模块400的电压需求，避免因某个电池模块10的电量较低导致整个串联电池组无法持续工作，其中，m为1到n-k的正整数，此时k小于n。优选的，信号采样与控制模块300检测到第k个电池模块1k的电量低于预设电量阈值，其它电池模块的电量均高于预设电量阈值时，控制第k 1个电压调节电路工作，以使电压调节电路输入端的电压与输出端的电压差值较小，提高电能转换效率。
58.本实施例提供的多电池结构的供电控制方法，与本发明任意实施例提供的多电池结构的供电控制装置属于相同的发明构思，具备相应的有益效果，未在本实施例详尽的技术细节详见本发明任意实施例提供的多电池结构的供电控制装置。
59.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。