电池组充电控制电路、系统及方法、移动设备与流程

1.本发明实施例涉及电池组充电控制技术，尤其涉及一种电池组充电控制电路、系统及方法、移动设备。


背景技术：

2.传统的单电池移动设备大多采用5v/1a充电标准，由于充电功率小，充电速度慢，用户体验差，已经不能满足大电池容量移动设备的充电需求而逐渐被淘汰。为了提升充电速度，减少充电时间，快充技术应运而生，电压快充技术(高压快充技术)和电流快充技术(大电流快充技术)是主流的单电池快充技术，可以显著增加充电的功率，减小充电所需的时间。
3.为了移动设备越来越丰富的功能要求，移动设备内部的供电规格也越来越复杂，特别是为了满足高效率gan pa的高幅值供电电压的需求，采用多电池结构供电是一种合理的供电方案。对于多电池结构的供电方案，采用传统的针对单一电池结构的高压快充方案充电效率较差。


技术实现要素：

4.本发明提供一种电池组充电控制电路、系统及方法、移动设备，以提高多电池结构电池组快充时的充电效率。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种电池组充电控制电路，所述电池组包括至少两个电池模块，所述电池组充电控制电路包括：检测与控制模块、充电管理模块、电压调节模块及电池组管理模块；
6.所述检测与控制模块的输入端用于与充电设备及所述至少两个电池模块电连接，用于检测所述充电设备的设备类型及所述至少两个电池模块的充电状态以生成控制信号；
7.所述检测与控制模块的输出端与所述充电管理模块、所述电压调节模块及所述电池组管理模块电连接；
8.所述充电管理模块包括与所述至少两个电池模块一一对应的至少两个输出端及至少两个输入端，其输入端用于与所述充电设备电连接，其输出端与所述电压调节模块电连接，所述充电管理模块用于根据所述控制信号调节其输入端与其输出端之间的导通状态；
9.所述电压调节模块包括与所述至少两个电池模块一一对应的至少两个电压调节电路；所述电压调节电路用于调节其输出端的输出电压，并根据所述控制信号调节其工作状态；
10.所述电池组管理模块用于根据所述控制信号调节所述电压调节电路与所述电池模块的连接状态以及所述至少两个电池模块之间的连接状态。
11.可选地，所述检测与控制模块包括充电设备类型检测单元、充电状态检测单元及控制单元；
12.所述充电设备类型检测单元用于与所述充电设备电连接，用于检测所述充电设备的设备类型，其中，所述设备类型为电压快充设备、电流快充设备或专用快充设备；
13.所述充电状态检测单元用于与所述至少两个电池模块电连接，用于检测所述至少两个电池模块的充电状态，其中，所述充电状态包括是否充电完成及是否充电异常；
14.所述控制单元与所述充电设备类型检测单元及所述充电状态检测单元电连接，用于根据所述设备类型及所述充电状态生成所述控制信号。
15.可选地，所述检测与控制模块用于若检测到所述设备类型为电压快充设备，则生成第一控制信号，所述充电管理模块根据所述第一控制信号将其和所述电压快充设备对应的输入端与其中一个输出端导通；所述电压调节模块根据所述第一控制信号控制对应于所述充电管理模块中与输入端导通的输出端的电压调节电路工作，并控制其余电压调节电路不工作；所述电池组管理模块用于根据所述第一控制信号控制所述至少两个电池模块串联为电池串，并将处于工作状态的电压调节电路的输出电压输出至所述电池串。
16.可选地，所述检测与控制模块还用于若检测到所述至少两个电池模块中存在充电完成或充电异常的电池模块，则生成切断控制信号，所述电池组管理模块根据所述切断控制信号控制除所述充电完成或充电异常的电池模块以外的电池模块串联成电池串。
17.可选地，所述检测与控制模块用于若检测到所述设备类型为电流快充设备，则生成第二控制信号，所述充电管理模块根据所述第二控制信号将其和所述电流快充设备对应的输入端与其至少两个输出端导通；所述电压调节模块根据所述第二控制信号控制所述至少两个电压调节电路均为工作状态；所述电池组管理模块用于根据所述第二控制信号控制所述至少两个电池模块与对应的电压调节电路电连接。
18.可选地，所述检测与控制模块用于若检测到所述设备类型为专用快充设备，则生成第三控制信号，所述充电管理模块根据所述第三控制信号将其输入端与其输出端一一对应导通；所述电压调节模块根据所述第三控制信号控制所述至少两个电压调节电路均为工作状态；所述电池组管理模块用于根据所述第三控制信号控制所述至少两个电池模块与对应的电压调节电路电连接。
19.可选地，所述检测与控制模块用于若检测到所述至少两个电池模块中存在充电完成或充电异常的电池模块，则生成切断控制信号，所述电池组管理模块根据所述切断控制信号关断所述充电完成或充电异常的电池模块与对应的电压调节电路之间的连接通路。
20.第二方面，本发明实施例还提供了一种电池组充电控制系统，所述电池组充电控制系统包括电池组和如第一方面所述的电池组充电控制电路；
21.所述电池组包括至少两个电池模块；
22.所述检测与控制模块的输入端与所述至少两个电池模块电连接。
23.第三方面，本发明实施例还提供了一种移动设备，所述移动设备包括第二方面所述的电池组充电控制系统。
24.第四方面，本发明实施例还提供了一种电池组充电控制方法，所述电池组充电控制方法由第一方面所述的电池组充电控制电路执行，所述电池组充电控制方法包括：
25.所述检测与控制模块检测所述充电设备的设备类型及所述至少两个电池模块的充电状态以生成控制信号；
26.所述充电管理模块根据所述控制信号调节其输入端与其输出端之间的导通状态；
所述电压调节模块根据所述控制信号调节其工作状态；所述电池组管理模块根据所述控制信号调节所述电压调节电路与所述电池模块的连接状态以及所述至少两个电池模块之间的连接状态。
27.本发明实施例的技术方案，采用的电池组充电控制电路包括检测与控制模块、充电管理模块、电压调节模块及电池组管理模块；检测与控制模块的输入端用于与充电设备及至少两个电池模块电连接，用于检测充电设备的设备类型及至少两个电池模块的充电状态以生成控制信号；检测与控制模块的输出端与充电管理模块、电压调节模块及电池组管理模块电连接；充电管理模块包括与至少两个电池模块一一对应的至少两个输出端及至少两个输入端，其输入端用于与充电设备电连接，其输出端与电压调节模块电连接，充电管理模块用于根据控制信号调节其输入端与其输出端之间的导通状态；电压调节模块包括与至少两个电池模块一一对应的至少两个电压调节电路；电压调节电路用于调节其输出端的输出电压，并根据控制信号调节其工作状态；电池组管理模块用于根据控制信号调节电压调节电路与电池模块的连接状态以及至少两个电池模块之间的连接状态。通过检测与控制模块实时检测接入的充电设备的设备类型以及电池组中各个电池模块的实时状态，然后控制充电管理模块、电压调节模块、电池组管理模块的工作状态，可以满足多电池模块的供电需求，同时具有较高充电兼容性，可以兼容多种不同充电设备，取得较高的充电效率；同时还可根据各个电池模块的实时状态及时调整控制信号，具备充电保护功能。
附图说明
28.图1为本发明实施例提供的一种电池组充电控制电路的电路结构示意图；
29.图2为本发明实施例提供的电池组充电控制电路应用时的一种电路结构示意图；
30.图3为本发明实施例提供的又一种电池组充电控制电路的电路结构示意图；
31.图4为本发明实施例提供的电池组充电控制电路应用时的又一种电路结构示意图；
32.图5为本发明实施例提供的电池组充电控制电路应用时的又一种电路结构示意图；
33.图6为本发明实施例提供的电池组充电控制电路应用时的又一种电路结构示意图；
34.图7为本发明实施例提供的电池组充电控制电路应用时的又一种电路结构示意图；
35.图8为本发明实施例提供的一种电池组充电控制系统的电路结构；
36.图9为本发明实施例提供的一种电池组充电控制方法。
具体实施方式
37.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。
38.图1为本发明实施例提供的一种电池组充电控制电路的电路结构示意图，图2为本发明实施例提供的电池组充电控制电路应用时的一种电路结构示意图，参考图1和图2，电
池组500包括至少两个电池模块501，电池组充电控制电路包括：检测与控制模块600、充电管理模块200、电压调节模块300及电池组管理模块400；检测与控制模块600的输入的用于与充电设备100及至少两个电池模块501电连接，用于检测充电设备100的充电类型及至少两个电池模块501的充电状态以生成控制信号；检测与控制模块600的输出端与充电管理模块200、电压调节模块300及电池组管理模块400电连接；充电管理模块200包括与至少两个电池模块一一对应的至少两个输出端及至少两个输入端，其输入端用于与充电设备100电连接，其输出端与电压调节模块300电连接，充电管理模块200用于根据控制信号调节其输入端与其输出端之间的导通状态；电压调节模块300包括与至少两个电池模块501一一对应的至少两个电压调节电路301，电压调节电路301用于调节其输出端的输出电压，并根据控制信号调节其工作状态；电池组管理模块400用于根据控制信号调节电压调节电路与电池模块的连接状态以及至少两个电池模块501之间的连接状态。
39.具体地，电池组中的至少两个电池模块例如可以是锂电池，各个电池模块的标称电压幅值可以相同也可以不同，各个电池模块的标称容量可以相同也可以不同。充电设备100例如可以是电压快充设备(即高压快充设备)、电流快充设备(即大电流快充设备)或专用快充设备等，对于不同类型的充电设备，需要调整充电设备与电池模块之间的充电对应关系，以达到更佳的充电效果；同时，若电池组中的某些电池模块的充电状态发生变化，如充电完成或充电异常时，需要及时地调整充电设备与电池模块之间的充电对应关系，以达到更佳的充电效果；充电管理模块200包括与至少两个电池模块501一一对应的至少两个输入端与至少两个输出端，充电管理模块200的任意一个输入端可与任意一个输出端导通，其导通状态由控制信号控制；电压调节电路301可将其输入端输入的电压调节(如增压、减压或稳压等)之后向电池模块501供电，以提供与对应的电池模块相匹配的充电电压；电池组管理模块400能够根据控制信号调节电压调节电路与电池模块的连接状态，如将电压调节电路与对应的电池模块断开连接，或者调整电池模块之间的连接状态，如调整电池模块为串联充电或各自独立充电等。
40.本实施例中，通过检测与控制模块实时检测接入的充电设备的设备类型以及电池组中各个电池模块的实时状态，然后控制充电管理模块、电压调节模块、电池组管理模块的工作状态，可以满足多电池模块的供电需求，同时具有较高充电兼容性，可以兼容多种不同充电设备，取得较高的充电效率；同时还可根据各个电池模块的实时状态及时调整控制信号，具备充电保护功能。
41.本实施例的技术方案，采用的电池组充电控制电路包括检测与控制模块、充电管理模块、电压调节模块及电池组管理模块；检测与控制模块的输入端用于与充电设备及至少两个电池模块电连接，用于检测充电设备的设备类型及至少两个电池模块的充电状态以生成控制信号；检测与控制模块的输出端与充电管理模块、电压调节模块及电池组管理模块电连接；充电管理模块包括与至少两个电池模块一一对应的至少两个输出端及至少两个输入端，其输入端用于与充电设备电连接，其输出端与电压调节模块电连接，充电管理模块用于根据控制信号调节其输入端与其输出端之间的导通状态；电压调节模块包括与至少两个电池模块一一对应的至少两个电压调节电路；电压调节电路用于调节其输出端的输出电压，并根据控制信号调节其工作状态；电池组管理模块用于根据控制信号调节电压调节电路与电池模块的连接状态以及至少两个电池模块之间的连接状态。通过检测与控制模块实
时检测接入的充电设备的设备类型以及电池组中各个电池模块的实时状态，然后控制充电管理模块、电压调节模块、电池组管理模块的工作状态，可以满足多电池模块的供电需求，同时具有较高充电兼容性，可以兼容多种不同充电设备，取得较高的充电效率；同时还可根据各个电池模块的实时状态及时调整控制信号，具备充电保护功能。
42.可选地，图3为本发明实施例提供的又一种电池组充电控制电路的电路结构示意图，参考图3，检测与控制模块600包括充电设备类型检测单元601、充电状态检测单元602及控制单元603；充电设备类型检测单元602用于与充电设备电连接，用于检测充电设备的设备类型，其中，设备类型为电压快充设备、电流快充设备或专用快充设备；充电状态检测单元602用于与至少两个电池模块电连接，用于检测至少两个电池模块的充电状态，其中，充电状态包括是否充电完成及是否充电异常；控制单元603与充电设备类型检测单元601及所述充电状态检测单元602电连接，用于根据设备类型及充电状态生成控制信号。
43.具体地，充电设备类型检测单元601例如可以根据充电设备输出的电压是否相同等方法判断充电设备的设备类型，充电状态检测单元602例如可根据电池模块两端的电压判断是否充电完成或是否发生异常等；充电设备类型检测单元601也可根据其它方式判断充电设备的设备类型，充电状态检测单元602也可根据其它方式判断电池模块的充电状态，本发明实施例对此不做具体限定；控制单元603例如可以是处理器等。
44.示例性地，检测与控制模块600用于若检测到设备类型为电压快充设备，则生成第一控制信号，充电管理模块根据第一控制信号将其和电压快充设备对应的输入端与其中一个输出端导通；电压调节模块300根据第一控制信号控制对应于充电管理模块200中与输入端导通的输出端的电压调节电路301工作，并控制其余电压调节电路不工作；电池组管理模块400用于根据第一控制信号控制所述至少两个电池模块串联为电池串，并将处于工作状态的电压调节电路的输出电压输出至电池串。
45.具体地，如图4所示，图4为本发明实施例提供的电池组充电控制电路应用时的又一种电路结构示意图，其可对应于充电设备为电压快充设备101时的情况，充电管理模块200包括至少两个输入端，而充电设备为电压快充设备时，不同的电压充电设备可能电压输出的端口不同，充电管理模块200与电压快充设备101对应的输入端也即存在电压快设备输出电压的输入端；如若充电管理模块包括第一至第四输入端，电压快充设备可能是仅在第一输入端输入了充电电压，此时可将充电管理模块的第一输入端与其中任意一个输出端导通；也可能是在第一至第四输入端均输入了充电电压，此时可将充电管理模块的第一至第四输入端均与其中任意一个输出端(设为导通输出端)导通；电压调节模块中的至少两个电压调节电路与充电管理模块200的至少两个输出端一一对应，此时可将电压调节模块中对应于该导通输出端的电压调节电路使能(设为使能电压调节电路)，控制该电压调节电路工作，并控制其余电压调节电路不工作，以降低功耗，同时控制所有的电池模块均串联成电池串，并将使能电压调节电路与该电池串的一端电连接，如将使能电压调节电路与电池串的正极电连接，电池串的负极接地，从而利用电压快充设备101为多个电池模块充电。也即能够兼容电压快充设备。
46.可选地，检测与控制模块600还用于若检测到至少两个电池模块中存在充电完成后充电异常的电池模块，则生成切断控制信号，电池组管理模块400根据切段控制信号控制除充电完成或充电异常的电池模块以外的电池模块串联成电池串。
47.具体地，如图5所示，图5为本发明实施例提供的电池组充电控制电路应用时的又一种电路结构示意图，其可对应于充电设备为电压快充设备101且存在电池模块充电完成或充电异常时的情况，其中，充电完成也即该电池模块充满电，充电异常例如可以是充电电压过高或过低等，本发明实施例对此不做具体限定；当检测到电池组中存在电池模块501充电完成或充电异常(设为异常电池模块5011)时，若仍将该异常电池模块5011串联入电池串中，可能造成该电池模块5011过充或无法充电等情况，可能会烧坏该异常电池模块或者其他电池模块，本实施例中可利用检测与控制模块生成切断控制信号，将该异常电池模块5011从电池串中剔除，从而保证该异常电池模块及其他电池模块的充电安全。
48.示例性地，检测与控制模块若检测到设备类型为电流快充设备，则生成第二控制信号，充电管理模块根据第二控制信号将其和电流快充设备对应的输入端与其中至少两个输出端导通；电压调节模块根据第二控制信号控制至少两个电压调节电路均为工作状态；电池组管理模块用于根据第二控制信号控制至少两个电池模块与对应的电压调节电路电连接。
49.具体地，如图6所示，图6为本发明实施例提供的电池组充电控制电路应用时的又一种电路结构示意图，其可对应于充电设备为电流快充设备102时的情况，充电管理模块200包括至少两个输入端，而充电设备为电流快充设备时，不同的电流充电设备可能电流输出的端口不同，充电管理模块200与电流快充设备102对应的输入端也即存在电流快设备输出电流的输入端；如若充电管理模块包括第一至第四输入端，电流快充设备可能是仅在第一输入端输入了充电电压，此时可将充电管理模块的第一输入端与所有的输出端导通；也可能是在第一至第四输入端均输入了充电电流，此时可将充电管理模块的第一至第四输入端均与对应的输出端导通；电压调节模块中的至少两个电压调节电路与充电管理模块200的至少两个输出端一一对应，此时可将电压调节模块中所有的电压调节电路使能，控制所有电压调节电路工作，同时控制所有的电池模块分别与对应的电压调节电路电连接，电池模块之间为独立结构，从而利用电流快充设备102为多个电池模块充电。也即能够兼容电流快充设备。
50.示例性地，检测与控制模块用于若检测到设备类型为专用快充设备，则生成第三控制信号，充电管理模块根据第三控制信号将其输入端与其输出端一一对应导通；电压调节模块根据第三控制信号控制至少两个电压调节电路均为工作状态；电池组管理模块用于根据第三控制信号控制至少两个电池模块与对应的电压调节电路电连接。
51.具体地，如图7所示，图7为本发明实施例提供的电池组充电控制电路应用时的又一种电路结构示意图，其可对应于充电设备为专用快充设备103时的情况，充电管理模块200包括至少两个输入端，而充电设备为专用快充设备时，专用快充设备的每个输出端口均对应一个电池模块，此时可将专用快充设备的输出端口与对应的电池模块之间的充电通路导通，例如专用充电设备的第一个输出端口对应第一个电池模块，则可将充电管理模块中与专用充电设备第一个输出端口电连接的输入端，与充电管理模块中与第一个电池模块对应的输出端(也即充电管理模块中对应于与第一个电池模块对应的电压调节电路的输出端)导通，从而使得专用快充设备的每个输出端口均能向对应的电池模块充电，进而实现专用快充设备的高效充电。也即能够兼容专用快充设备。
52.示例性地，当充电设备为电流快充设备或专用快充设备时，各个电池模块各自独
立充电，且与对应的电压调节电路电连接，若检测与控制模块检测到至少两个电池模块中存在充电完成或充电异常的电池模块，则生成切断控制信号，电池组管理模块根据切断控制信号关断充电完成或充电异常的电池模块与对应的电压调节电路之间的连接通路。
53.具体地，当检测到电池组中存在电池模块501充电完成或充电异常(设为异常电池模块)时，若仍对该异常电池模块501充电，可能造成该电池模块501过充或无法充电等情况，可能会烧坏该异常电池模块，本实施例中可利用检测与控制模块生成切断控制信号，将该异常电池模块501与对应的电压调节电路断开连接，从而保证该异常电池模块的充电安全。
54.图8为本发明实施例提供的一种电池组充电控制系统的电路结构，参考图8，电池组充电控制系统包括电池组500和本发明任意实施例提供的电池组充电控制电路；电池组500包括至少两个电池模块501；检测与控制模块600的输入的与至少两个电池模块电连接。因其包括本发明任意实施例提供的电池组充电控制电路，因而也具有相同的有益效果，在此不再赘述。
55.本发明实施例还提供了一种移动设备，移动设备例如可以是手机、平板电脑、mp3、mp4、智能手环、智能手表或其它可穿戴设备等；因其包括本发明实施例提供的电池组充电控制系统，因而也具有相同的有益效果，在此不再赘述。
56.图9为本发明实施例提供的一种电池组充电控制方法，电池组充电控制方法由本发明任意实施例提供的电池组充电控制电路执行，所述方法包括：
57.步骤s101，检测与控制模块检测充电设备的设备类型及至少两个电池模块的充电状态以生成控制信号；
58.步骤s102，充电管理模块根据控制信号调节其输入端与其输出端之间的导通状态；电压调节模块根据控制信号调节其工作状态；电池组管理模块根据控制信号调节电压调节电路与电池模块的连接状态以及至少两个电池模块之间的连接状态。
59.电池组充电控制方法的具体工作过程可参考本发明实施例关于电池组充电控制电路部分的描述，在此不再赘述，本发明实施例提供的电池组控制方法，通过检测与控制模块实时检测接入的充电设备的设备类型以及电池组中各个电池模块的实时状态，然后控制充电管理模块、电压调节模块、电池组管理模块的工作状态，可以满足多电池模块的供电需求，同时具有较高充电兼容性，可以兼容多种不同充电设备，取得较高的充电效率；同时还可根据各个电池模块的实时状态及时调整控制信号，具备充电保护功能。
60.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。