終端及其電池充電控制裝置與方法
2023-05-30 20:09:21
終端及其電池充電控制裝置與方法
【專利摘要】本發明屬於充電【技術領域】，提供了一種終端及其電池充電控制裝置與方法。本發明通過採用包括電池連接器、主控制模塊及快充開關模塊的電池充電控制裝置，在對終端中的電池進行常規充電或快速充電過程中，主控制模塊通過終端的通信接口與外部的電源適配器進行數據通信，並獲取對電池的充電電壓和充電電流，如果上述的充電電壓大於電壓閾值和/或上述的充電電流大於電流閾值，則主控制模塊發送充電關斷指令使終端的控制器關閉終端的通信接口，從而達到了對電池實現過壓和/或過流保護的目的。
【專利說明】終端及其電池充電控制裝置與方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於充電【技術領域】，尤其涉及一種終端及其電池充電控制裝置與方法。
【背景技術】
[0002]目前，多數終端中的電池是通過終端的通信接口與外部的電源適配器連接以實現充電的，而在電池充電過程中，為了縮短充電時間，現有技術可通過增大充電電流以達到對電池進行快速充電的目的，但是，無論是採用常規的恆壓輸出方式或是採用增大充電電流的方式對電池進行充電，如果充電過程中出現電池的充電電壓和/或充電電流過大，則會使電池因過壓和/或過流充電而損壞。因此，現有技術在對終端中的電池進行常規充電或快速充電時無法對電池實現過壓和/或過流保護。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於提供一種電池充電控制裝置，旨在解決現有技術在對終端中的電池進行常規充電或快速充電時無法對電池實現過壓和/或過流保護的問題。
[0004]本發明是這樣實現的，一種電池充電控制裝置，與終端中的電池及控制器連接，所述電池通過所述終端的通信接口從外部的電源適配器獲取直流電進行充電，所述控制器控制所述終端的通信接口的開啟或關閉；所述電池充電控制裝置包括電池連接器、主控制模塊及快充開關模塊；
[0005]所述電池連接器與所述電池的電極連接，所述主控制模塊與所述電池連接器連接，所述主控制模塊的第一開關控制端和第二開關控制端分別與所述快充開關模塊的第一受控端和第二受控端連接，所述主控制模塊的第一通信端和第二通信端均與所述通信接口連接，所述主控制模塊還與所述控制器連接，所述快充開關模塊的輸入端與所述通信接口的電源線連接，所述快充開關模塊的輸出端與所述電池連接器連接；
[0006]在對所述電池進行常規充電時，所述主控制模塊控制所述快充開關模塊關閉；在對所述電池進行快速充電時，所述主控制模塊控制所述快充開關模塊開啟，所述快充開關模塊從所述通信接口弓I入直流電通過所述電池連接器對所述電池進行充電；
[0007]在所述常規充電或所述快速充電過程中，所述主控制模塊通過所述通信接口與所述電源適配器進行數據通信，並獲取對所述電池的充電電壓和充電電流，如果所述充電電壓大於電壓閾值和/或所述充電電流大於電流閾值，則所述主控制模塊發送充電關斷指令使所述控制器關閉所述通信接口，如果所述充電電壓不大於電壓閾值，且所述充電電流不大於電流閾值，則所述主控制模塊繼續獲取所述充電電壓和所述充電電流。
[0008]本發明的另一目的還在於提供一種終端，所述終端包括通信接口、控制器、電池以及上述的電池充電控制裝置。
[0009]本發明的又一目的還在於提供一種基於上述電池充電控制裝置的電池充電控制方法，所述電池充電控制方法包括以下步驟:
[0010]A.主控制模塊與外部的電源適配器進行數據通信，並獲取對電池的充電電壓和充電電流；
[0011]B.所述主控制模塊判斷所述充電電壓是否大於電壓閾值，並判斷所述充電電流是否大於電流閾值，當所述充電電壓大於電壓閾值和/或所述充電電流大於電流閾值時執行步驟C，當所述充電電壓不大於電壓閾值，且所述充電電流不大於電流閾值時返回執行步驟A ；
[0012]C.所述主控制模塊發送充電關斷指令使所述控制器關閉所述通信接口。
[0013]本發明通過採用包括電池連接器、主控制模塊及快充開關模塊的電池充電控制裝置，在對終端中的電池進行常規充電或快速充電過程中，主控制模塊通過終端的通信接口與外部的電源適配器進行數據通信，並獲取對電池的充電電壓和充電電流，如果上述的充電電壓大於電壓閾值和/或上述的充電電流大於電流閾值，則主控制模塊發送充電關斷指令使終端的控制器關閉終端的通信接口，從而達到了對電池實現過壓和/或過流保護的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明實施例提供的電池充電控制裝置的模塊結構圖；
[0015]圖2是基於圖1所示的電池充電控制裝置的電池充電控制方法的實現流程圖；
[0016]圖3是基於圖1所示的電池充電控制裝置的電池充電控制方法的另一實現流程圖；
[0017]圖4是本發明實施例提供的電池充電控制裝置的示例電路結構圖；
[0018]圖5是本發明實施例提供的電池充電控制裝置的另一示例電路結構圖。
【具體實施方式】
[0019]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0020]圖1示出了本發明實施例提供的電池充電控制裝置的模塊結構，為了便於說明，僅示出了與本發明實施例相關的部分，詳述如下:
[0021]本發明實施例提供的電池充電控制裝置100與終端中的電池200及控制器300連接，電池200通過終端的通信接口 10從外部的電源適配器400獲取直流電進行充電，控制器300控制終端的通信接口 10的開啟或關閉。
[0022]電池充電控制裝置100包括電池連接器101、主控制模塊102及快充開關模塊103 ；電池連接器101與電池200的電極連接，主控制模塊102與電池連接器101連接，主控制模塊102的第一開關控制端和第二開關控制端分別與快充開關模塊103的第一受控端和第二受控端連接，主控制模塊102的第一通信端和第二通信端均與終端的通信接口 10連接，主控制模塊102還與終端的控制器300連接，快充開關模塊103的輸入端與終端的通信接口 10的電源線VBUS連接，快充開關模塊103的輸出端與電池連接器101連接。
[0023]在對電池200進行常規充電時，主控制模塊102控制快充開關模塊103關閉；在對電池200進行快速充電時，主控制模塊102控制快充開關模塊103開啟，快充開關模塊103從終端的通信接口 10引入直流電通過電池連接器101對電池200進行充電，以此增大對電池200的充電電流以實現快速充電。
[0024]在上述的常規充電或快速充電過程中，主控制模塊102通過終端的通信接口 10與電源適配器400進行數據通信，並獲取對電池200的充電電壓和充電電流，如果上述的充電電壓大於電壓閾值和/或上述的充電電流大於電流閾值，則主控制模塊102發送充電關斷指令使控制器300關閉終端的通信接口 10，如果上述的充電電壓不大於電壓閾值，且上述的充電電流不大於電流閾值，則主控制模塊102繼續獲取上述的充電電壓和充電電流。
[0025]基於圖1所示的電池充電控制裝置100，本發明實施例還可提供一種電池充電控制方法，如圖2所示，該電池充電控制方法包括以下步驟:
[0026]S1.主控制模塊102與外部的電源適配器400進行數據通信，並獲取對電池200的充電電壓和充電電流；
[0027]S2.主控制模塊102判斷上述的充電電壓是否大於電壓閾值，並判斷上述的充電電流是否大於電流閾值，當充電電壓大於電壓閾值和/或充電電流大於電流閾值時執行步驟S3，當充電電壓不大於電壓閾值，且充電電流不大於電流閾值時返回執行步驟SI ；
[0028]S3.主控制模塊102發送充電關斷指令使控制器300關閉終端的通信接口 10。
[0029]其中，步驟SI具體包括以下步驟:
[0030]主控制模塊102向電源適配器400發出充電參數獲取請求；
[0031]電源適配器400根據充電參數獲取請求將充電電壓信息和充電電流信息反饋至主控制模塊102 ；
[0032]主控制模塊102從上述的充電電壓信息和充電電流信息獲取對電池200的充電電壓和充電電流。
[0033]在對電池200進行快速充電時，為了能夠在電源適配器400突然斷開與終端的通信接口 10的連接時，及時關閉快速充電進程和終端的通信接口 10，在上述步驟SI之後還包括以下步驟(如圖3所示):
[0034]S4.主控制模塊102判斷對電池200的充電電壓是否為零，是，則執行步驟S5，否，則返回執行步驟Si ；
[0035]S5.主控制模塊102控制快充開關模塊103關閉，並執行步驟S3。
[0036]在對電池200進行快速充電時，如果終端具備電池溫度檢測功能，則還可以由控制器300在電池溫度異常時反饋快充關閉指令至主控制模塊102，主控制模塊102可根據該快充關閉指令控制快充開關模塊103關閉。
[0037]在對電池200進行快速充電時，為了能夠在完成快速充電進程時切換回常規充電進程，在步驟SI之後還包括以下步驟(如圖3所示):
[0038]S6.主控制模塊102通過電池連接器101對電池200的電壓進行檢測，並判斷電池200的電壓是否大於快充閾值電壓(如4.35V)，是，則執行步驟S7，否，則執行步驟S2 ；
[0039]S7.主控制模塊102控制快充開關模塊103關閉，並執行步驟S2。
[0040]在對電池200進行快速充電時，主控制模塊102還可以通過電池連接器101對電池200的電量進行檢測，並將電量信息反饋至終端的控制器300以便終端對電池200的電量進行顯示，所以，在執行步驟S6的同時，電池充電控制方法還包括以下步驟:
[0041]S8.主控制模塊102通過電池連接器101檢測電池200的電量，並將電量信息反饋至控制器300。[0042]圖4示出了本發明實施例提供的電池充電控制裝置的示例電路結構，為了便於說明，僅示出了與本發明實施例相關的部分，詳述如下:
[0043]主控制模塊102包括:
[0044]主控制器U6、第十三電容C13及第三十六電阻R36 ；
[0045]電池連接器101的第一腳5A-1與第二腳5A-2共接於地，電池連接器101的第一接地腳GNDl和第二接地腳GND2共接於地，主控制器U6的第一輸入輸出腳RAO與電池連接器101的第七腳5A-3和第八腳5A-4連接，主控制器U6的第二輸入輸出腳RA1、第七輸入輸出腳RC0、第八輸入輸出腳RCl及第九輸入輸出腳RC2分別與電池連接器101的第六腳2A-4、第五腳2A-3、第四腳2A-2及第三腳2A-1連接，主控制器U6的模擬地腳VSS和地腳GND均接地，主控制器U6的第一空接腳NCO和第二空接腳NCl均空接，主控制器U6的電源腳VDD與第十三電容C13的第一端均與電池連接器101的第七腳5A-3和第八腳5A-4共接，主控制器U6的第四輸入輸出腳RA3和第十一輸入輸出腳RC4與控制器300連接，第三十六電阻R36連接於主控制器U6的第四輸入輸出腳RA3與電源腳VDD之間，主控制器U6的第五輸入輸出端RA4和第十輸入輸出端RC3分別為主控制模塊102的第一開關控制端和第二開關控制端，主控制器U6的第六輸入輸出腳RA5和第十二輸入輸出腳RC5分別為主控制模塊102的第一通信端和第二通信端。其中，主控制器U6具體可以是型號為 PIC12LF1501、PIC12F1501、PIC16LF1503、PIC16F1503、PIC16LF1507、PIC16F1507、PIC16LF1508、PIC16F1508、PIC16LF1509 或者 PIC16F1509 的單片機。
[0046]快充開關模塊103包括:
[0047]第三十七電阻R37、第十四電容C14、第一肖特基二極體SD1、第二肖特基二極體SD2、第十五電容C15、第三十八電阻R38、第三十九電阻R39、第四十電阻R40、第三NPN型三極體N3、第四NMOS管Q4以及第五NMOS管Q5 ；
[0048]第十四電容C14的第一端為快充開關模塊103的第一受控端，第三十七電阻R37的第一端與第三十八電阻R38的第一端的共接點為快充開關模塊103的第二受控端，第三十七電阻R37的第二端與第一肖特基二極體SDl的陽極共接於第四NMOS管Q4的源極，第三十八電阻R38的第二端連接第三NPN型三極體N3的基極，第十四電容C14的第二端與第一肖特基二極體SDl的陰極共接於第二肖特基二極體SD2的陽極，第三十九電阻R39的第一端與第十五電容C15的第一端共接於第二肖特基二極體SD2的陰極，第三十九電阻R39的第二端與第四十電阻R40的第一端及第三NPN型三極體N3的集電極均連接第四NMOS管Q4的柵極和第五NMOS管Q5的柵極，第四十電阻R40的第二端與第十五電容C15的第二端共接於地，第四NMOS管Q4的源極為快充開關模塊103的輸出端，且與電池連接器101的第七腳5A-3和第八腳5A-4連接，第四NMOS管Q4的漏極連接第五NMOS管Q5的漏極，第五NMOS管Q5的源極為快充開關模塊103的輸入端，第三NPN型三極體N3的發射極連接第三肖特基二極體SD3的陽極，第三肖特基二極體SD3的陰極接地。
[0049]對於圖4所示的電池充電控制裝置，主控制器U6通過其第四輸入輸出腳RA3和第十一輸入輸出腳RC4與控制器300進行數據通信，主控制器U6將電池200的電壓和電量信息傳送給控制器300，且主控制器U6還可以根據電池200的電壓判斷電池200是否完成快速充電進程，如果是，則主控制器U6輸出高電平使第三NPN型三極體N3導通以控制第四NMOS管Q4和第五NMOS管Q5關斷；在對電池200進行充電的過程中，如果電源適配器400與電池200之間突然斷開連接，主控制器U6會檢測到對電池200的充電電壓為零，然後輸出高電平使第三NPN型三極體N3導通以控制第四NMOS管Q4和第五NMOS管Q5關斷，並反饋充電關斷指令控制器300關閉終端的通信接口 10。另外，如果終端能夠檢測電池200的溫度，並由控制器300在溫度異常時反饋快充關閉指令給主控制器U6，主控制器U6根據該快充關閉指令輸出高電平使第三NPN型三極體N3導通以控制第四NMOS管Q4和第五NMOS管Q5關斷。
[0050]在對電池200進行快速充電時，快充開關模塊103從終端的通信接口 10引入直流電通過電池連接器101對電池200進行充電是由主控制器U6通過其第五輸入輸出腳RA4輸出高電平控制第四NMOS管Q4和第五NMOS管Q5導通，並通過其第十輸入輸出腳RC3控制第三NPN型三極體N3關斷，從而實現通過終端的通信接口 10引入直流電對電池200進行充電，由於電池200本身就已經通過通信接口 10從電源適配器400獲得直流電，所以快充開關模塊103從終端的通信接口 10引入直流電通過電池連接器101對電池200進行充電可以起到增大對電池200的充電電流的作用，從而實現對電池200的快速充電。
[0051]另外，在對電池200進行快速充電時，如果終端的通信接口 10的電源線VBUS和地線GND分別接地和直流電輸入，即通信接口 10出現電源反接，快充開關模塊103的輸入端接地，電池充電控制裝置100中各模塊內部的地接入直流電；為了避免造成元器件損壞，如圖5所示，快充開關模塊103還可以進一步包括第六NMOS管Q6、第七NMOS管Q7及第四十一電阻R41，第六NMOS管Q6的源極連接第五NMOS管Q5的源極，第六NMOS管Q6的漏極連接第七NMOS管Q7的漏極，第七NMOS管Q7的源極連接第三NPN型三極體N3的集電極，第六NMOS管Q6的柵極與第七NMOS管Q7的柵極共接於第四十一電阻R41的第一端，第四十一電阻R41的第二端接地。
[0052]當出現上述反接問題時，第四十一電阻R41的第二端從地接入直流電以驅動第六NMOS管Q6和第七NMOS管Q7關斷，從而使從地進入電池充電控制裝置100的直流電無法形成迴路，從而達到保護元器件不受損壞的目的。
[0053]本發明實施例還提供了一種終端，其包括上述的通信接口 10、控制器300、電池200及上述的電池充電控制裝置100。
[0054]綜上所述，本發明實施例通過採用包括電池連接器101、主控制模塊102及快充開關模塊103的電池充電控制裝置100，在對終端中的電池200進行常規充電或快速充電過程中，主控制模塊102通過終端的通信接口 10與外部的電源適配器400進行數據通信並獲取對電池200的充電電壓和充電電流，如果上述的充電電壓大於電壓閾值和/或上述的充電電流大於電流閾值，則主控制模塊102發送充電關斷指令使終端的控制器300關閉終端的通信接口 10，從而達到了對電池200實現過壓和/或過流保護的目的。
[0055]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種電池充電控制裝置，與終端中的電池及控制器連接，所述電池通過所述終端的通信接口從外部的電源適配器獲取直流電進行充電，所述控制器控制所述終端的通信接口的開啟或關閉；其特徵在於，所述電池充電控制裝置包括電池連接器、主控制模塊及快充開關豐吳塊； 所述電池連接器與所述電池的電極連接，所述主控制模塊與所述電池連接器連接，所述主控制模塊的第一開關控制端和第二開關控制端分別與所述快充開關模塊的第一受控端和第二受控端連接，所述主控制模塊的第一通信端和第二通信端均與所述通信接口連接，所述主控制模塊還與所述控制器連接，所述快充開關模塊的輸入端與所述通信接口的電源線連接，所述快充開關模塊的輸出端與所述電池連接器連接。 在對所述電池進行常規充電時，所述主控制模塊控制所述快充開關模塊關閉；在對所述電池進行快速充電時，所述主控制模塊控制所述快充開關模塊開啟，所述快充開關模塊從所述通信接口引入直流電通過所述電池連接器對所述電池進行充電； 在所述常規充電或所述快速充電過程中，所述主控制模塊通過所述通信接口與所述電源適配器進行數據通信，並獲取對所述電池的充電電壓和充電電流，如果所述充電電壓大於電壓閾值和/或所述充電電流大於電流閾值，則所述主控制模塊發送充電關斷指令使所述控制器關閉所述通信接口，如果所述充電電壓不大於電壓閾值，且所述充電電流不大於電流閾值，則所述主控制模塊繼續獲取所述充電電壓和所述充電電流。
2.如權利要求1所述的電池充電控制裝置，其特徵在於，所述主控制模塊包括: 主控制器、第十三電容及第三十六電阻； 所述電池連接器的第一腳與第二腳共接於地，所述電池連接器的第一接地腳和第二接地腳共接於地，所述主控制器的第一輸入輸出腳與所述電池連接器的第七腳和第八腳連接，所述主控制器的第二輸入輸出腳、第七輸入輸出腳、第八輸入輸出腳及第九輸入輸出腳分別與所述電池連接器的第六腳、第五腳、第四腳及第三腳連接，所述主控制器的模擬地腳和地腳均接地，所述主控制器的第一空接腳和第二空接腳均空接，所述主控制器的電源腳與所述第十三電容的第一端均與所述電池連接器的第七腳和第八腳共接，所述主控制器的第四輸入輸出腳和第十一輸入輸出腳與所述控制器連接，所述第三十六電阻連接於所述主控制器的第四輸入輸出腳與電源腳之間，所述主控制器的第五輸入輸出端和第十輸入輸出端分別為所述主控制模塊的第一開關控制端和第二開關控制端，所述主控制器的第六輸入輸出腳和第十二輸入輸出腳分別為所述主控制模塊的第一通信端和第二通信端。
3.如權利要求1所述的電池充電控制裝置，其特徵在於，所述快充開關模塊包括: 第三十七電阻、第十四電容、第一肖特基二極體、第二肖特基二極體、第十五電容、第三十八電阻、第三十九電阻、第四十電阻、第三NPN型三極體、第四NMOS管以及第五NMOS管； 所述第十四電容的第一端為所述快充開關模塊的第一受控端，所述第三十七電阻的第一端與所述第三十八電阻的第一端的共接點為所述快充開關模塊的第二受控端，所述第三十七電阻的第二端與所述第一肖特基二極體的陽極共接於所述第四NMOS管的源極，所述第三十八電阻的第二端連接所述第三NPN型三極體的基極，所述第十四電容的第二端與所述第一肖特基二極體的陰極共接於所述第二肖特基二極體的陽極，所述第三十九電阻的第一端與所述第十五電容的第一端共接於所述第二肖特基二極體的陰極，所述第三十九電阻的第二端與所述第四十電阻的第一端及所述第三NPN型三極體的集電極均連接所述第四NMOS管的柵極和所述第五NMOS管的柵極，所述第四十電阻的第二端與所述第十五電容的第二端共接於地，所述第四NMOS管的源極為所述快充開關模塊的輸出端，且與所述電池連接器的第七腳和第八腳連接，所述第四NMOS管的漏極連接所述第五NMOS管的漏極，所述第五NMOS管的源極為所述快充開關模塊的輸入端，所述第三NPN型三極體的發射極連接所述第三肖特基二極體的陽極，所述第三肖特基二極體的陰極接地。
4.如權利要求3所述的電池充電控制裝置，其特徵在於，所述快充開關模塊還包括第六NMOS管、第七NMOS管及第四十一電阻；所述第六NMOS管的源極連接所述第五NMOS管的源極，所述第六NMOS管的漏極連接所述第七NMOS管的漏極，所述第七NMOS管的源極連接所述第三NPN型三極體的集電極，所述第六NMOS管的柵極與所述第七NMOS管的柵極共接於所述第四十一電阻的第一端，所述第四十一電阻的第二端接地。
5.一種終端，包括通信接口、控制器及電池，其特徵在於，所述終端還包括如權利要求1至4所述的電池充電控制裝置。
6.一種基於權利要求1所述的電池充電控制裝置的電池充電控制方法，其特徵在於，所述電池充電控制方法包括以下步驟: A.主控制模塊與外部的電源適配器進行數據通信，並獲取對電池的充電電壓和充電電流； B.所述主控制模塊判斷所述充電電壓是否大於電壓閾值，並判斷所述充電電流是否大於電流閾值，當所述充電電壓大於電壓閾值和/或所述充電電流大於電流閾值時執行步驟C，當所述充電電壓不大於電壓閾值，且所述充電電流不大於電流閾值時返回執行步驟A ; C.所述主控制模塊發送充電關斷指令使所述控制器關閉所述通信接口。
7.如權利要求6所述的電池充電控制方法，其特徵在於，在對所述電池進行快速充電時，所述步驟A之後還包括以下步驟: D.所述主控制模塊判斷對所述電池的充電電壓是否為零，是，則執行步驟E，否，則返回執行所述步驟A ; E.所述主控制模塊控制快充開關模塊關閉，並執行所述步驟C。
8.如權利要求6所述的電池充電控制方法，其特徵在於，在對所述電池進行快速充電時，所述步驟A之後還包括以下步驟: F.所述主控制模塊通過電池連接器對所述電池的電壓進行檢測，並判斷所述電池的電壓是否大於快充閾值電壓，是，則執行步驟G，否，則執行所述步驟B ； G.所述主控制模塊控制快充開關模塊關閉，並執行所述步驟B。
9.如權利要求8所述的電池充電控制方法，其特徵在於，在執行所述步驟F的同時，所述電池充電控制方法還包括以下步驟: H.所述主控制模塊通過所述電池連接器檢測所述電池的電量，並將電量信息反饋至所述控制器。
10.如權利要求6至9任一項所述的電池充電控制方法，其特徵在於，所述步驟A包括以下步驟: 所述主控制模塊向所述電源適配器發出充電參數獲取請求； 所述電源適配器根據所述充電參數獲取請求將充電電壓信息和充電電流信息反饋至所述主控制模塊； 所述主控制模塊從所述充電電壓信息和所述充電電流信息獲取對所述電池的充電電壓和充電電流。`
【文檔編號】H01M10/44GK103779907SQ201410042541
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月28日 優先權日:2014年1月28日
【發明者】張加亮, 吳克偉, 張俊, 廖福春, 胡元祥 申請人:廣東歐珀移動通信有限公司