CN111262296A - 一种双电池充电结构及移动终端 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种双电池充电结构及移动终端，该双电池充电结构包括：第一电池、第一充电芯片、第二电池、第二充电芯片和负载开关；第一电池与第一充电芯片串联组成第一充电通路，第二电池与第二充电芯片串联组成第二充电通路；负载开关的第一端与第一电池相连，负载开关的第二端与第二电池相连；负载开关断开第一电池和第二电池处于第一充电模式，在第一充电模式第一充电通路工作使第一充电芯片为第一电池充电，第二充电通路工作使第二充电芯片为第二电池充电；负载开关闭合第一电池与第二电池并联组成供电电源。如此，在充电时控制负载开关断开，使两个充电芯片对并联电池单独充电，减轻充电线路发热情况，延长电池的使用寿命。

Description

一种双电池充电结构及移动终端

技术领域

本申请涉及充电技术，尤其涉及一种双电池充电结构及移动终端。

背景技术

随着移动终端快速充电技术(简称“快充技术”)的普及，快充技术的充电电流从3A、4A、5A演变到8A及更大的电流。随着充电电流不断提高，在受到保护板面积设计限制的情况下，电池温升较大，会直接影响到电池的使用寿命和安全性，采用现有的快充技术实现电池的快充操作时，会对电池造成较大的伤害和消耗。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例期望提供一种双电池充电结构及移动终端。

本申请的技术方案是这样实现的：

第一方面，提供了一种双电池充电结构，所述双电池充电结构包括：第一电池、第一充电芯片、第二电池、第二充电芯片和负载开关；

所述第一电池与所述第一充电芯片串联组成第一充电通路，所述第二电池与所述第二充电芯片串联组成第二充电通路；

所述负载开关的第一端与所述第一电池相连，所述负载开关的第二端与所述第二电池相连；

所述负载开关断开所述第一电池和所述第二电池处于第一充电模式，在所述第一充电模式所述第一充电通路工作使所述第一充电芯片为所述第一电池充电，所述第二充电通路工作使所述第二充电芯片为所述第二电池充电；

所述负载开关闭合所述第一电池与所述第二电池并联组成供电电源。

第二方面，提供了一种移动终端，包括：本发明实施例提供的任一项双电池充电结构。

本申请实施例提供的双电池充电结构及移动终端，该双电池充电结构包括：第一电池、第一充电芯片、第二电池、第二充电芯片和负载开关；所述第一电池与所述第一充电芯片串联组成第一充电通路，所述第二电池与所述第二充电芯片串联组成第二充电通路；所述负载开关的第一端与所述第一电池相连，所述负载开关的第二端与所述第二电池相连；所述负载开关断开所述第一电池和所述第二电池处于第一充电模式，在所述第一充电模式所述第一充电通路工作使所述第一充电芯片为所述第一电池充电，所述第二充电通路工作使所述第二充电芯片为所述第二电池充电；所述负载开关闭合所述第一电池与所述第二电池并联组成供电电源。如此，通过在电池两个充电通路之间增加负载开关，在充电时控制负载开关断开，使两个充电芯片对并联电池单独充电，减轻充电线路发热情况，延长电池的使用寿命。

附图说明

图1为移动终端电池的组成结构示意图；

图2为双电池并联充电电路示意图；

图3为双电池并联充电电路的实测数据曲线示意图；

图4为本申请实施例中双电池充电结构的第一结构示意图；

图5为本申请实施例中双电池充电结构的第二结构示意图；

图6为本申请实施例中双电池充电***的第一组成结构示意图；

图7为本申请实施例中双电池充电***的第二组成结构示意图。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本申请实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本申请实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本申请实施例。

目前，移动终端用的锂离子电池由电芯和保护板组成。电芯：以锂离子及其化合物循环反应实现能量吸收(充电)与能量释放(放电)，简单来说，就是不带保护板的电池。保护板除了实现过充、过放、过流及短路保护以外，根据移动终端制造商设计需求，还内置电量计(实时评估电池电量的工具，可以实时监测电芯电压，流入或者流出电芯的电流)、温度检测、电池识别等模块。

图1位移动终端电池的组成结构示意图，如图1所示，电池包括电芯11和保护板12，保护板12内置有电量计121、第一保护芯片122、第二保护芯片123和其他模块124，其他模块124具体可以包括温度检测模块、电池识别模块等。电池与移动终端主板10相连。

根据结构堆叠需要，当前不少移动终端选择利用两个电池并联连接使用，增加电池容量以提升续航时间。为了充分利用结构空间，两个电池通常分开摆放，分别布局在整机的不同位置。

目前的技术方案都是由一个充电IC输出总的充电电流，分流给两个电池。但，由于二个电池的摆放位置有一定的间距，充电IC与两个电池的距离不一样(传输介质可能也不一样)，导致充电IC的输出(即两个电池并联的交汇点)到每个电池路径的阻抗有差异。

图2为双电池并联充电电路示意图，双电池并联充电电路包括充电IC主电池和副电池，主电池电压为U1，副电池电压为U2，充电IC到主电池和副电池并联的交汇点的总充电电流为I0，交互点到主电池的主电池路径阻抗为R1，主电池充电电流为I1，交汇点到副电池的副电池路径阻抗为R2，副电池充电电流为I2。并联后，充电时两路阻抗不一样，会导致两个电池充电电流分流不一样。而且两个电池老化程度可能不同步(内阻变化不同步)，导致充电路径阻抗差异更大，比如，两个电池的充电路径阻抗有差异R2-R1＞50mΩ。两个电池的充电电流分流不一样会造成两个电池的电压有差异，分流越大电压差会越大，会出现其中一个电池(路径阻抗较大者)充不满的情况，特别是一直使用恒流充电的场景。

图3为双电池并联充电电路的实测数据曲线示意图，实测数据波形包括充电电流曲线图和主副电芯压差，其中，充电电流曲线图包括：总充电电流I0、主电池充电电流I1和副电池充电电流I2。充电IC输出的总充电电流3.5A时，主电池充电电流和副电池充电电流最大差值500mA以上，电压差接近70mV。对于电流差引起的问题，现有技术中会通过在电池端加限流IC把充电电流限到固定值，相当于把电流减少以平衡电流差，但会延长满充时间。

为解决上述问题，本申请实施例提供了一种双电池充电结构，图4为本申请实施例中双电池充电结构的第一结构示意图，如图4所示，所述双电池充电结构包括：第一电池41、第一充电芯片42、第二电池43、第二充电芯片44和负载开关45；

所述第一电池41与所述第一充电芯片42串联组成第一充电通路，所述第二电池43与所述第二充电芯片44串联组成第二充电通路；

所述负载开关45的第一端与所述第一电池41相连，所述负载开关45的第二端与所述第二电池43相连；

所述负载开关45断开所述第一电池41和所述第二电池43处于第一充电模式，在所述第一充电模式所述第一充电通路工作使所述第一充电芯片42为所述第一电池41充电，所述第二充电通路工作使所述第二充电芯片44为所述第二电池43充电；

所述负载开关45闭合所述第一电池41与所述第二电池43并联组成供电电源。

实际应用中，外界充电电源分别与第一充电芯片42和第二充电芯片44相连，二个充电芯片分别根据对应电池的特性输出相应的充电电流。在充电结束后，控制负载开关45闭合，使第一电池41和第二电池43并联后组成供电电源，向移动终端负载供电。

在一些实施例中，在所述第一充电模式所述第一充电芯片以大于第一电流阈值的充电电流为所述第一电池充电，所述第二充电通路工作所述第二充电芯片以大于第一电流阈值的充电电流为所述第二电池充电。

这里，第一电流阈值可以为大于或等于2A的电流。比如，第一电流阈值为2A时，第一充电模式为快速充电模式，采用大电流为电池进行充电，实现快速充电的目的。

在一些实施例中，所述负载开关断开且第一充电条件满足时，所述第一电池和所述第二电池处于第一充电模式；其中，所述第一充电条件包括：电池电压大于第一电压阈值且小于第二电压阈值。

也就是说，在对双电池进行快速充电时，除了需要控制负载开关闭合之外，还需要第一充电条件满足，即第一电池和第二电池的电压位于第一电压阈值和第二电压阈值所限定的快充电压范围之内，才能对电池进行大电流快充操作，否则当电池位于快充范围之外时，不能进行大电流快充操作，以免对电池带来额外损耗，加快电池老化速度。比如，第一电压阈值为3.6V，第二电压阈值为4.3V。

在另一些实施例中，第一充电条件还包括：充电电流大于第一电流阈值。这里，充电电流为第一充电通路或第二充电通路上的充电电流。也就是说，若当前充电通路上的电流较小时，无法满足大电流充电条件，则对电池充电时不会进行大电流快充操作。

在一些实施例中，所述负载开关断开且第二充电条件满足时，所述第一电池和所述第二电池处于第二充电模式，在所述第二充电模式所述第一充电通路工作使所述第一充电芯片以小于第二电流阈值的充电电流为所述第一电池充电，所述第二充电通路工作使所述第二充电芯片以小于第二电流阈值的充电电流为所述第二电池充电；其中，所述第一电流阈值大于或者等于所述第二电流阈值。比如，第二电流阈值小于或者等于2A。

在一些实施例中，所述第二充电条件包括一下至少一项：充电电流小于第二电流阈值；电池电压小于第三电压阈值；电池电压大于第四电压阈值；其中，所述第三电压阈值小于所述第四电压阈值。比如，第三电压阈值小于或者等于第一电压阈值，第四电压阈值大于或者等于第二电压阈值。

也就是说，若负载开关断开但第二充电条件满足时，分别利用第一充电芯片以小于第二电流阈值的充电电流为第一电池进行充电，第二充电芯片以小于第二电流阈值的充电电流为第二电池进行充电。

第一电流阈值大于或者等于第二电流阈值，即第一充电模式为大电流快充模式，第二充电模式为小电流慢充模式。大电流快充模式可以采用现有的任一种快速充电技术实现，小电流慢充模式可以采用现有的任一种普通充电技术。

在一些实施例中，所述双电池充电结构还包括：第一保护板和第二保护板；所述第一电池装配在所述第一保护板上与所述第一充电芯片串联组成所述第一充电通路；所述第二电池装配在所述第二保护板上与所述第二充电芯片串联组成所述第二充电通路。

在一些实施例中，所述双电池充电结构还包括：第一电量计和第二电量计；所述第一电量计用于评估所述第一电池电量，所述第二电量计用于评估所述第二电池电量；

其中，所述第一电量计装配在所述第一充电保护板上，所述第二电量计装配在所述第二充电保护板上；或者，所述第一电量计串联在所述第一电池和所述第一充电芯片之间，所述第二电量计串联在所述第一电池和所述第二充电芯片之间。

也就是说，电量计可以装配在充电保护板上，也可以外置在充电通路上。电量计监测电池电压和电流以反馈给***来控制充电电流，电量计还可以实时评估每个电池的容量。

在一些实施例中，所述双电池充电结构还包括：充电保护单元；所述充电保护单元的第一端连接充电电源，所述电源保护单元的第二端连接所述第一充电芯片和所述第二充电芯片，用于对所述第一电池和第二电池进行充电保护。

也就是说，移动终端外界充电电源时，充电电流先经过充电保护单元后，再经过充电芯片到达电池端。充电保护单元用于对充电电路进行过压保护、负压保护等。

采用上述技术方案，通过在电池两个充电通路之间增加负载开关，在充电时控制负载开关断开，使两个充电芯片对并联电池单独充电，不同的电池特性可以采用不同的充电参数，不受充电路径阻抗及电池老化影响，充电电流可控，保证二个电池都能充满，且减轻充电线路发热情况，延长电池的使用寿命。

图5为本申请实施例中双电池充电结构的第二结构示意图，如图5所示，所述双电池充电结构包括：第一电池41、第一充电芯片42、第二电池43、第二充电芯片44和负载开关45；

所述第一电池41与所述第一充电芯片42串联组成第一充电通路，所述第二电池43与所述第二充电芯片44串联组成第二充电通路；

所述负载开关45的第一端与所述第一电池41相连，所述负载开关45的第二端与所述第二电池43相连；

所述负载开关45断开所述第一电池41和所述第二电池43处于第一充电模式，在所述第一充电模式所述第一充电通路工作使所述第一充电芯片42为所述第一电池41充电，所述第二充电通路工作使所述第二充电芯片44为所述第二电池43充电；

所述负载开关45闭合所述第一电池41与所述第二电池43并联组成供电电源；

所述负载开关45闭合使所述第一电池41和所述第二电池43并联后与所述第三充电芯片46相连组成第三充电通路；

所述负载开关45闭合且第二充电条件满足时，所述第一电池41和所述第二电池43处于第三充电模式，在所述第三充电模式所述第三充电通路工作使所述第三充电芯片46为所述第一电池41和所述第二电池43充电。

在一些实施例中，所述第二充电条件包括一下至少一项：充电电流小于第三电流阈值；电池电压小于第三电压阈值；电池电压大于第四电压阈值；其中，所述第三电压阈值小于所述第四电压阈值。比如，第三电压阈值小于或者等于第一电压阈值，第四电压阈值大于或者等于第二电压阈值。

这里，若负载开关闭合但第二充电条件满足时利用第三充电芯片为第一电池和第二电池同时充电。在所述第三充电模式所述第三充电通路工作使所述第三充电芯片以小于第二电流阈值的充电电流为所述第一电池和第二电池充电。

第一电流阈值大于或者等于第二电流阈值，即第一充电模式为大电流快充模式，第二充电模式和第三充电模式为小电流慢充模式。大电流快充模式可以采用现有的任一种快速充电技术实现，小电流慢充模式可以采用现有的任一种普通充电技术。

在一些实施例中，所述双电池充电结构还包括：第一电量计和第二电量计；所述第一电量计用于评估所述第一电池电量，所述第二电量计用于评估所述第二电池电量；

其中，所述第一电量计装配在所述第一充电保护板上，所述第二电量计装配在所述第二充电保护板上；或者，所述第一电量计串联在所述第一电池和所述第一充电芯片之间，所述第二电量计串联在所述第一电池和所述第二充电芯片之间。

也就是说，电量计可以装配在充电保护板上，也可以外置在充电通路上。电量计监测电池电压和电流以反馈给***来控制充电电流，电量计还可以实时评估每个电池的容量。

在一些实施例中，所述双电池充电结构还包括：充电保护单元；所述充电保护单元的第一端连接充电电源，所述电源保护单元的第二端连接所述第一充电芯片、所述第二充电芯片和所述第三充电芯片，用于对所述第一电池和第二电池进行充电保护。

也就是说，移动终端外界充电电源时，充电电流先经过充电保护单元后，再经过充电芯片到达电池端。充电保护单元用于对充电电路进行过压保护、负压保护等。

采用上述技术方案，通过在电池两个充电通路之间增加负载开关，在充电时控制负载开关断开，使两个充电芯片对并联电池单独充电，不同的电池特性可以采用不同的充电参数，不受充电路径阻抗及电池老化影响，充电电流可控，保证二个电池都能充满，且减轻充电线路发热情况，延长电池的使用寿命。

在上述实施例的基础上提供了两种具体的双电池充电***的应用实例，图6为本申请实施例中双电池充电***的第一组成结构示意图，如图6所示，双电池充电***包括：双电池充电结构、USB充电接口和USBPhy/UART等相关接口模块。

USB接口通过USB数据线与电源适配器相连，作为移动终端的充电接口。USB接口可以为USB2.0、USB3.0或USB Type-C口。

USBPhy/UART等相关接口模块与通过D+/D-，c1/c2等信号线与USB接口相连，用于实现信号的输入输出操作。

双电池充电结构包括：负压和过压保护单元、PMI管理单元、充电IC1(也就是第一充电芯片)、电池1、保护板1(保护板1上装配有电量计1)、充电IC2(也就是第二充电芯片)、保护板2(保护板2上装配有电量计2)和负载开关。

USB接口通过VBUS/OTG与负压和过压保护单元相连，负压和过压保护单元通过VBUS/OTG与PMI管理单元相连，PMI管理单元具有路径管理功能，PMI管理单元集成了充电IC3(也就是第三充电芯片)，用于充电电流较小时，控制负载开关闭合，向电池1和电池2进行充电。PMI管理单元通过VPH_PWR管脚进行***供电。充电电流较大时，控制负载开关断开，通充电IC1和充电IC2对电池1和电池2进行大电流充电。

负压和过压保护单元通过VBUS与充电IC1和充电IC2相连，充电IC1和充电IC2接MCU或者AP进行通信。

电池1装配在保护板1上，保护板1接MCU或者AP进行通信，电池2装配在保护板2上，保护板2接MCU或者AP进行通信。本申请实施例中的电池也可以理解为电芯。

负载开关两端分别连接电池1和电池2，负载开关接MCU或者AP进行控制通信。

实际应用中带充电功能的PMI管理单元可以代替其中一个充电IC，图7为本申请实施例中双电池充电***的第二组成结构示意图，如图7所示，

负载开关断开且满足大电流快充条件(即第一充电条件)时，IPM管理单元充当充电IC对电池1进行大电流快速充电，额外配置的外置充电IC对电池2进行大电流快速充电。

负载开关断开且满足小电流慢充条件(即第二充电条件)时，IPM管理单元充当充电IC对电池1进行小电流充电，额外配置的外置充电IC对电池2进行小电流充电。

负载开关闭合且满足小电流慢充条件(即第二充电条件)时，IPM管理单元充当充电IC对电池1和电池2进行充电；或者，外置充电IC对电池1和电池2进行充电。

本申请实施例提供的双电池充电结构可以应用在任一种移动终端中，用于实现移动终端的充电操作。

采用上述双电池充电结构的移动终端，通过在电池两个充电通路之间增加负载开关，在充电时控制负载开关断开，使两个充电芯片对并联电池单独充电，不同的电池特性可以采用不同的充电参数，不受充电路径阻抗及电池老化影响，充电电流可控，保证二个电池都能充满，且减轻充电线路发热情况，延长电池的使用寿命。

需要说明的是：“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本申请所提供的几个实施例中所揭露的充电结构，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的充电结构实施例。

本申请所提供的几个产品实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的产品实施例。

本申请所提供的几个方法或装置实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例或装置实施例。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种双电池充电结构，其特征在于，所述双电池充电结构包括：第一电池、第一充电芯片、第二电池、第二充电芯片和负载开关；

所述第一电池与所述第一充电芯片串联组成第一充电通路，所述第二电池与所述第二充电芯片串联组成第二充电通路；

所述负载开关的第一端与所述第一电池相连，所述负载开关的第二端与所述第二电池相连；

所述负载开关断开所述第一电池和所述第二电池处于第一充电模式，在所述第一充电模式所述第一充电通路工作使所述第一充电芯片为所述第一电池充电，所述第二充电通路工作使所述第二充电芯片为所述第二电池充电；

所述负载开关闭合所述第一电池与所述第二电池并联组成供电电源。

2.根据权利要求1所述的双电池充电结构，其特征在于，在所述第一充电模式所述第一充电芯片以大于第一电流阈值的充电电流为所述第一电池充电，所述第二充电通路工作所述第二充电芯片以大于第一电流阈值的充电电流为所述第二电池充电。

3.根据权利要求2所述的双电池充电结构，其特征在于，

所述负载开关断开且第一充电条件满足时，所述第一电池和所述第二电池处于第一充电模式；

其中，所述第一充电条件包括：电池电压大于第一电压阈值且小于第二电压阈值。

4.根据权利要求3所述的双电池充电结构，其特征在于，

所述负载开关断开且第二充电条件满足时，所述第一电池和所述第二电池处于第二充电模式，在所述第二充电模式所述第一充电通路工作使所述第一充电芯片以小于第二电流阈值的充电电流为所述第一电池充电，所述第二充电通路工作使所述第二充电芯片以小于第二电流阈值的充电电流为所述第二电池充电；

其中，所述第一电流阈值大于或者等于所述第二电流阈值。

5.根据权利要求1所述的双电池充电结构，其特征在于，所述双电池充电结构还包括：第三充电芯片；

所述负载开关闭合使所述第一电池和所述第二电池并联后与所述第三充电芯片相连组成第三充电通路；

所述负载开关闭合且第二充电条件满足时，所述第一电池和所述第二电池处于第三充电模式，在所述第三充电模式所述第三充电通路工作使所述第三充电芯片为所述第一电池和所述第二电池充电。

6.根据权利要求4或5所述的双电池充电结构，其特征在于，所述第二充电条件包括一下至少一项：

充电电流小于第二电流阈值；

电池电压小于第三电压阈值；

电池电压大于第四电压阈值；其中，所述第三电压阈值小于所述第四电压阈值。

7.根据权利要求5所述的双电池充电结构，其特征在于，所述双电池充电结构还包括：充电保护单元；

所述充电保护单元的第一端连接充电电源，所述电源保护单元的第二端连接所述第一充电芯片、所述第二充电芯片和所述第三充电芯片，用于对所述第一电池和第二电池进行充电保护。

8.根据权利要求1所述的双电池充电结构，其特征在于，所述双电池充电结构还包括：第一保护板和第二保护板；

所述第一电池装配在所述第一保护板上与所述第一充电芯片串联组成所述第一充电通路；

所述第二电池装配在所述第二保护板上与所述第二充电芯片串联组成所述第二充电通路。

9.根据权利要求8所述的双电池充电结构，其特征在于，所述双电池充电结构还包括：第一电量计和第二电量计；所述第一电量计用于评估所述第一电池电量，所述第二电量计用于评估所述第二电池电量；

其中，所述第一电量计装配在所述第一充电保护板上，所述第二电量计装配在所述第二充电保护板上；或者，所述第一电量计串联在所述第一电池和所述第一充电芯片之间，所述第二电量计串联在所述第一电池和所述第二充电芯片之间。

10.一种移动终端，其特征在于，所述移动终端包括权利要求1至9任一项所述的双电池充电结构。

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