CN107612072A - 一种电池充电控制装置、方法以及智能终端 - Google Patents

一种电池充电控制装置、方法以及智能终端 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电池充电控制装置、方法以及智能终端。本发明涉及电池充电技术领域，通过检测电池当前电压与转换电压比较，根据比较结果选择低压直充监控模式或者电源管理模式给电池充电，在现有的阶梯电流充电阶段采用恒压电流给电池充电，与现有采用阶梯电流给电池充电相比，本发明电池充电控制装置的有效充电电流大于阶梯电流，有效减少充电时间，提高充电效率。

Description

一种电池充电控制装置、方法以及智能终端
技术领域
本发明涉及电池充电技术领域，尤其涉及一种电池充电控制装置、方法及智能终端。
背景技术
随着终端越来越趋向智能化，终端电池的容量也不断增大，人们对智能终端设备电池充电速率要求的越来越高。目前，智能终端设备电池采用低压直充技术，低压直充技术控制流程如下：
(1)当电池电压低于恒流/恒压(CC/CV)转换电压时，智能终端设备保持快速充电模式，在该模式下，智能终端设备获得最大充电电流；
(2)当电池电压高于恒流/恒压(CC/CV)转换电压时，智能终端设备退出快速充电模式，智能终端设备充电电流呈阶梯减小，当充电电流低于锂电池恒压充电截止电流时，充电流程结束。
低压直充技术快速充电阶段充电电流很大，而充电线路上各元器件如充电转接口、充电线等均存在一定的阻抗，以及电池内阻，低压直充适配器反馈线路检测到的恒流/恒压(CC/CV)转换电压与锂电池实际恒流/恒压(CC/CV)转换电压之间存在较大误差；低压直充适配器通过基于Vbus的反馈电路估算当前电池电压，如图1所示，在进入低压直充阶梯充电后，为了保证充电安全，低压直充适配器输出的阶梯电流较常规PMIC充电电流小，因此，低压直充阶梯充电过程会严重影响低压直充技术整体充电性能。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种提高充电效率电池充电控制装置。
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种提高充电效率电池充电控制方法。
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种提高充电效率智能终端。
本发明所采用的技术方案是：一种电池充电控制装置，包括处理器、低压直充监控模块、电源管理模块和充电开关模块，所述处理器分别与所述低压直充监控模块和所述电源管理模块连接，所述充电开关模块的第一输入端用于与充电适配器连接，所述低压直充监控模块的控制输出端与所述充电开关模块的第二输入端连接，用于控制充电开关模块的开闭，所述充电开关模块的输出端用于与电池的充电输入端连接，所述电源管理模块的输出端用于与电池的充电输入端连接。
作为上述方案的进一步改进，所述低压直充监控模块包括第一数据输入端，所述第一数据输入端用于检测电池当前电压。
作为上述方案的进一步改进，所述低压直充监控模块为低压直充芯片，所述电源管理模块为电源管理芯片。
作为上述方案的进一步改进，所述充电开关模块包括三极管、第一MOS晶体管和第二MOS晶体管，所述三极管的基极与所述低压直充监控模块的控制输出端连接，所述三极管的发射极连接电源地，所述三极管的集电极分别与第一MOS晶体管的漏极、栅极和第二MOS晶体管的漏极、栅极连接，所述第一MOS晶体管的栅极与所述第二MOS晶体管的栅极连接，所述第一MOS晶体管的源极用于连接充电适配器的正极，所述第二MOS晶体管的源极用于连接电池的充电输入端。
作为上述方案的进一步改进，所述装置还包括充电接口，所述充电接口的一端用于与充电适配器连接，所述充电接口的另一端分别与所述低压直充监控模块的输入端、所述电源管理模块的输入端和所述充电开关模块的第一输入端连接。
一种电池充电控制方法，适用于如上述的电池充电控制装置，包括处理器、低压直充监控模块、电源管理模块和充电开关模块，所述方法包括步骤：
S1，低压直充监控模块检测当前电池电压，若当前电池电压小于转换电压，低压直充监控模块开启充电开关模块，充电适配器通过充电开关模块给电池恒流充电；若当前电池电压大于转换电压，保持充电适配器通过电源管理模块给电池恒压充电，直至充电结束。
作为上述方案的进一步改进，所述步骤S1之前还包括步骤：
S0，当电池充电控制装置连接充电适配器后，处理器触发低压直充监控模块关闭充电开关模块，充电适配器通过电源管理模块开始给电池充电。
作为上述方案的进一步改进，所述步骤S1具体为：若当前电池电压小于转换电压，所述低压直充监控模块与充电适配器通讯，若检测到充电适配器为低压充电适配器，低压直充监控模块开启充电开关模块，充电适配器通过充电开关模块给电池充电，若检测到充电适配器为非低压充电适配器，处理器重新启动电源管理模块给电池充电；若当前电池电压大于转换电压，保持充电适配器通过电源管理模块给电池恒压充电，直至充电结束。
一种智能终端，包括如上述的电池充电控制装置。
作为上述方案的进一步改进，所述智能终端为手机或平板电脑。
本发明的有益效果是：
一种电池充电控制装置，通过检测电池当前电压与转换电压比较，根据比较结果选择低压直充监控模式或者电源管理模式给电池充电，在现有的阶梯电流充电阶段采用恒压电流给电池充电，与现有采用阶梯电流给电池充电相比，本发明电池充电控制装置的有效充电电流大于阶梯电流，有效减少充电时间，提高充电效率。
通过检测接入的充电适配器是否为低压充电适配器，进而选择低压直充监控模块或者电源管理模块给电池充电，避免高压充电适配器直接给电池充电，保证充电安全。
一种电池充电控制方法，通过检测电池当前电压与转换电压比较，根据比较结果选择低压直充监控模式或者电源管理模式给电池充电，在现有的阶梯电流充电阶段采用恒压电流给电池充电，与现有采用阶梯电流给电池充电相比，本发明电池充电控制装置的有效充电电流大于阶梯电流，有效减少充电时间，提高充电效率。
通过检测接入的充电适配器是否为低压充电适配器，进而选择低压直充监控模块或者电源管理模块给电池充电，避免高压充电适配器直接给电池充电，保证充电安全。
一种智能终端，通过检测电池当前电压与转换电压比较，根据比较结果选择低压直充监控模式或者电源管理模式给电池充电，在现有的阶梯电流充电阶段采用恒压电流给电池充电，与现有采用阶梯电流给电池充电相比，本发明电池充电控制装置的有效充电电流大于阶梯电流，有效减少充电时间，提高充电效率。
通过检测接入的充电适配器是否为低压充电适配器，进而选择低压直充监控模块或者电源管理模块给电池充电，避免高压充电适配器直接给电池充电，保证充电安全。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
图1是现有技术与本发明电池充电控制装置的充电性能对比图；
图2是本发明一种电池充电控制装置的结构框图；
图3是本发明一种电池充电控制装置电源管理模块与处理器连接结构框图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1是现有技术与本发明电池充电控制装置的充电性能对比图，如图1所示，现有技术中，低压直充适配器的反馈电路估算当前电池电压，当电池电压低于恒流/恒压转换电压时，充电设备保持快速充电模式，低压直充技术快充阶段充电电流很大；当电池电压低于恒流/恒压转换电压时，充电装置的充电电流呈阶梯减小，当充电电流低于锂电池恒压充电截止电流时，充电流程结束。
图2是本发明一种电池充电控制装置的结构框图，图3是本发明一种电池充电控制装置电源管理模块与处理器连接结构框图，结合图2和图3，一种电池充电控制装置，包括处理器、低压直充监控模块、电源管理模块(PMIC)和充电开关模块，本实施例中，低压直充监控模块采用低压直充芯片，低压直充芯片采用WP502x系列芯片。电源管理模块采用电源管理芯片(即PMIC)，电源管理芯片可以是BQ25890芯片，或者是SMB135X系列芯片等等。
处理器分别与低压直充监控模块和电源管理模块连接，参照图1，低压直充监控模块用于监控提供低压直充快充阶段的恒流(CC)充电电流，电源管理模块用于提供常规PMIC充电阶段的恒压(CV)充电电流，具体的，参照图2和图3，低压直充监控模块包括第一数据输入端ID、控制输出端Driver、正极数据端D+、负极数据端D-和中断端IRQ，电池包括正极BAT+(即充电输入端)、数据的ID和负极BAT-。处理器包括输入输出端GPIO，处理器的输入输出端GPIO与低压直充芯片的中断端IRQ连接，用于控制低压直充芯片的开启和关闭，处理器通过总线与电源管理模块连接，电源管理模块包括***电压端VSys、电压总线端Vbus、第一数据输入端ID、第二数据端DP和第三数据端DM，电源管理模块的***电压端VSys与处理器连接，用于给处理器提供工作电源。充电开关模块的第一输入端用于连接充电适配器(图中未示出)，低压直充监控模块的控制输出端Driver与充电开关模块的第二输入端连接，用于控制充电开关模块的开闭，低压直充监控模块的第一数据输入端ID与电池的数据端ID连接，用于检测电池当前电压，充电开关模块的输出端与电池的正极BAT+连接，电源管理模块的输出端VBat与电池的正极BAT+连接。
具体的，该电池充电控制装置包括充电接口，本实施例中，以USB接口为例，USB接口的一端用于连接充电适配器，USB接口包括正极数据端D+、负极数据端D-、正极电压端V+和接地端GND，USB接口的另一端分别与低压直充监控模块的输入端、电源管理模块的输入端和充电开关模块的第一输入端连接。USB接口的正极数据端D+、负极数据端D-与低压直充监控模块的正极数据端D+、负极数据端D-对应连接，低压直充监控模块通过正极数据端D+、负极数据端D-与接入USB接口的充电适配器通讯，电源管理模块的第二数据端DP和第三数据端DM分别与USB接口的正极数据端D+、负极数据端D-对应连接，电源管理模块的电压总线端Vbus与USB接口的正极电压端V+连接。
具体的，本实施例中，充电开关模块包括三极管Q1、第一MOS晶体管M1和第二MOS晶体管M2，三极管Q1的基极与电压直充模块的控制输出端Driver连接，三极管Q1的发射极连接电源地，三极管的集电极分别与第一MOS晶体管M1的漏极、栅极和第二MOS晶体管M2的漏极、栅极连接，第一MOS晶体管M1的源极连接USB结构的电压正极V+，第二MOS晶体管M2的源极连接电池的正极BAT+。
本实施例的电池充电控制装置，通过检测电池当前电压与转换电压比较，根据比较结果选择低压直充监控模式或者电源管理模式给电池充电，在现有的阶梯电流充电阶段采用恒压电流给电池充电，与现有采用阶梯电流给电池充电相比，本发明电池充电控制装置的有效充电电流大于阶梯电流，有效减少充电时间，提高充电效率。
通过检测接入的充电适配器是否为低压充电适配器，进而选择低压直充监控模块或者电源管理模块给电池充电，避免高压充电适配器直接给电池充电，保证充电安全。
基于上述的电池充电控制装置，本发明实施例提供一种电池充电控制方法，包括处理器、低压直充监控模块、电源管理模块和充电开关模块，该方法包括步骤：
S1，低压直充监控模块检测当前电池电压，若当前电池电压小于转换电压，转换电压为预设电池电压，可根据实际需要或者电池容量特性进行预设，低压直充监控模块开启充电开关模块，充电适配器通过充电开关模块给电池充电，若当前电池电压小于转换电压，低压直充监控模块开启充电开关模块，充电适配器通过充电开关模块给电池充电，若当前电池电压大于转换电压，保持充电适配器通过电源管理模块给电池充电，直至充电结束。
作为上述方法实施例的进一步改进，在步骤S1之前还包括步骤：S0，当电池充电控制装置连接充电适配器后，处理器触发低压直充监控模块关闭充电开关模块，充电适配器通过电源管理模块开始给电池充电。
步骤S1具体为：若当前电池电压小于转换电压，所述低压直充监控模块与充电适配器通讯，若检测到充电适配器为低压充电适配器，低压直充监控模块开启充电开关模块，充电适配器通过充电开关模块给电池充电，若检测到充电适配器为非低压充电适配器，处理器重新启动电源管理模块给电池充电；若当前电池电压大于转换电压，保持充电适配器通过电源管理模块给电池恒压充电，直至充电结束。避免高压充电适配器直接给电池充电，损坏电池，对电池充电安全提高保障。
作为上述方法实施例的改进，当电池充电控制装置连接充电适配器时，充电适配器通过电源管理模块给处理器提供工作电源，当电池充电控制装置未连接充电适配器时，电池通过电源管理模块给处理器提供工作电源。
本实施例的电池充电控制方法，通过检测电池当前电压与转换电压比较，根据比较结果选择低压直充监控模式或者电源管理模式给电池充电，在现有的阶梯电流充电阶段采用恒压电流给电池充电，与现有采用阶梯电流给电池充电相比，本发明电池充电控制装置的有效充电电流大于阶梯电流，有效减少充电时间，提高充电效率。
通过检测接入的充电适配器是否为低压充电适配器，进而选择低压直充监控模块或者电源管理模块给电池充电，避免高压充电适配器直接给电池充电，保证充电安全。
本发明实施例还提供一种智能终端，包括如上述的电池充电控制装置。本实施例中，智能终端可以是手机或平板电脑等等。通过检测电池当前电压与转换电压比较，根据比较结果选择低压直充监控模式或者电源管理模式给电池充电，在现有的阶梯电流充电阶段采用恒压电流给电池充电，与现有采用阶梯电流给电池充电相比，本发明电池充电控制装置的有效充电电流大于阶梯电流，有效减少充电时间，提高充电效率。
通过检测接入的充电适配器是否为低压充电适配器，进而选择低压直充监控模块或者电源管理模块给电池充电，避免高压充电适配器直接给电池充电，保证充电安全。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种电池充电控制装置，其特征在于，其包括处理器、低压直充监控模块、电源管理模块和充电开关模块，所述处理器分别与所述低压直充监控模块和所述电源管理模块连接，所述充电开关模块的第一输入端用于连接充电适配器，所述低压直充监控模块的控制输出端与所述充电开关模块的第二输入端连接，用于控制充电开关模块的开闭，所述充电开关模块的输出端用于与电池的正极连接，所述电源管理模块的输出端用于与电池的充电输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种电池充电控制装置，其特征在于，所述低压直充监控模块包括第一数据输入端，所述第一数据输入端用于检测电池当前电压。
3.根据权利要求1或2所述的一种电池充电控制装置，其特征在于，所述低压直充监控模块为低压直充芯片，所述电源管理模块为电源管理芯片。
4.根据权利要求3所述的一种电池充电控制装置，其特征在于，所述充电开关模块包括三极管、第一MOS晶体管和第二MOS晶体管，所述三极管的基极与所述低压直充监控模块的控制输出端连接，所述三极管的发射极连接电源地，所述三极管的集电极分别与第一MOS晶体管的漏极、栅极和第二MOS晶体管的漏极、栅极连接，所述第一MOS晶体管的栅极与所述第二MOS晶体管的栅极连接，所述第一MOS晶体管的源极用于连接充电适配器的正极，所述第二MOS晶体管的源极用于连接电池的充电输入端。
5.根据权利要求4所述的一种电池充电控制装置，其特征在于，所述装置还包括充电接口，所述充电接口的一端用于与充电适配器连接，所述充电接口的另一端分别与所述低压直充监控模块的输入端、所述电源管理模块的输入端和所述充电开关模块的第一输入端连接。
6.一种电池充电控制方法，其特征在于，适用于如权利要求1至5任一项所述的电池充电控制装置，包括处理器、低压直充监控模块、电源管理模块和充电开关模块，所述方法包括步骤：
S1，低压直充监控模块检测当前电池电压，若当前电池电压小于转换电压，低压直充监控模块开启充电开关模块，充电适配器通过充电开关模块给电池恒流充电；若当前电池电压大于转换电压，保持充电适配器通过电源管理模块给电池恒压充电，直至充电结束。
7.根据权利要求6所述的一种电池充电控制方法，其特征在于，所述步骤S1之前还包括步骤：
S0，当电池充电控制装置连接充电适配器后，处理器触发低压直充监控模块关闭充电开关模块，充电适配器通过电源管理模块开始给电池充电。
8.根据权利要求7所述的一种电池充电控制方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：若当前电池电压小于转换电压，所述低压直充监控模块与充电适配器通讯，若检测到充电适配器为低压充电适配器，低压直充监控模块开启充电开关模块，充电适配器通过充电开关模块给电池充电，若检测到充电适配器为非低压充电适配器，处理器重新启动电源管理模块给电池充电；若当前电池电压大于转换电压，保持充电适配器通过电源管理模块给电池恒压充电，直至充电结束。
9.一种智能终端，其特征在于，其包括如权利要求1至5任一项所述的电池充电控制装置。
10.根据权利要求9所述的一种智能终端，其特征在于，所述智能终端为手机或平板电脑。
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