CN104158255B - 充放电管理系统及其应用的移动电源 - Google Patents

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Abstract

公开了一种充放电管理系统，包括功率变换电路和充放电控制电路，功率变换电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和电感；充放电控制电路与功率变换电路相连，用于控制所述功率变换电路中的各开关管的开关状态；当所述外部接口与外部电源相连时，所述功率变换电路向所述电池输出电流，当所述外部接口与外部负载相连时，所述功率变换电路向所述负载输出电流。本发明还提供一种移动电源，其充放电管理系统中的功率变换电路，可使电源与外部接口相连时，电源对电池充电，当负载与外部接口相连时电池对负载供电，功率变换电路的输入输出大小的关系不受限定，具有比传统的电池充放电管理系统具有根据宽广的应用范围。

Description

充放电管理系统及其应用的移动电源
技术领域
本发明涉及电力电子技术，具体地涉及充放电管理系统及其应用的移动电源。
背景技术
诸如手机和可穿戴电子设备(例如，头戴式显示设备)的便携式电子产品得到了广泛的应用。随着便携式电子产品的功能越来越强大，其耗电量也越来越大。便携式电子产品的使用时间受到电池电量的限制，从而影响了用户的使用体验。移动电源是一种集供电和充电功能于一体的便携式充电器，可以给便携式电子产品随时随地充电或待机供电，从而可以延长便携式电子产品的使用时间。移动电源通常包括电源电路和附加的电池(例如，锂离子电池)。
图1为应用于移动电源的一种传统的电池双向充放电系统100，其包括功率变换器110和控制电路120。图2为现有技术中的功率变换器，所述功率变换器包括：依次串联连接在移动电源的外部接口A(用于连接外部电源130或负载140的接口)和移动电源的电池(BAT)150之间的第一开关K1和电感L、连接在所述第一开关K1与电感L相连的节点处和地之间的第二开关管K2，以及连接在所述外部接口A和地之间的电容。当与外部接口连接的是电源时，所述功率变换器工作在降压(Buck)模式，此时，外部接口为所述功率变换器的输入端，电池(BAT)为相当于所述功率变换器的输出端，所插入的电源的电压VIN通过工作在降压(Buck)模式的功率变换器给所述电池(BAT)充电。当与外部接口连接的是负载Load时，所述功率变换器工作在升压(Boost)模式，此时外部接口是所述功率变换器的输出端，而电池(BAT)与所述功率变换器相连的一端为所述功率变换器的输入端，电池(BAT)通过工作在升压(Boost)模式的所述功率变换器给连接外部接口的负载Load供电。
采用上述功率变换器给电池充放电的控制电路比较简单，然而由于利用所述变换器给电池充电时，所述变换器为Buck工作模式，而电池通过所述变换器给负载供电时，所述变换器为Boost工作模式。因此，采用上述传统的充放电系统应用于移动电源中时，有一个限制条件：移动电源中的电池电压必须比Buck模式时的所述功率变换器的供电电压(电源电压VIN)低，也要比Boost模式时的所述功率变换器的负载电压(Load的电压Vload)低。由于这一限制的存在，如果电池和外部接口处所接入的电压条件一旦发生改变，上述传统的充放电系统将不再适用。此外，若移动电源的电池不是单节电池，而是两节或多节，则电池电压的范围很大，所述功率变换器的输入输出关系难以确定，也会使得上述传统的电池充放电系统将不再适用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种充放电管理系统及其应用的移动电源。
根据本发明的一方面，提供一种充放电管理系统，所述管理系统包括功率变换电路和充放电控制电路，所述功率变换电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和电感；所述第一开关的第一端与外部接口相连，第二端与电感的第一端相连，电感的第二端与第四开关的第一端相连，第四开关的第二端与电池相连，第二开关的第一端与第一开关的第二端相连，第二端接地，第三开关的第一端与电感的第二端相连，第二端接地，其中，所述外部接口用于连接外部电源或者负载；所述充放电控制电路与所述功率变换电路相连，用于控制所述功率变换电路中的各开关管的开关状态；当所述外部接口与外部电源相连时，所述功率变换电路向所述电池输出电流，当所述外部接口与外部负载相连时，所述功率变换电路向所述负载输出电流，其中，所述充放电控制电路包括：充电控制电路，用于输出充电控制信号，控制所述功率变换电路中的第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关的开关状态，使得所述功率变换电路向所述电池输出电流；放电控制电路，用于输出放电控制信号，控制所述功率变换电路中的第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关的开关状态，使得所述功率变换电路向所述电池输出电流；所述充放电管理系统还包括：接口检测电路，用于检测与所述外部接口相连的为电源还是负载，当检测到是电源时，所述接口检测电路输出充电信号，所述充电信号用于启动所述充电控制电路，当检测到是负载时，所述接口检测电路输出放电信号，所述放电信号用于启动所述放电控制电路。。
进一步地，在所述外部接口与外部电源相连期间，所述功率变换电路中的第一开关和第三开关在第一时间段导通，所述第二开关和第四开关在第二时间段导通，所述第一时间段和第二时间段为两个交替的时间段。
进一步地，在所述外部接口与外部电源相连期间，所述功率变换电路中的第一开关和第三开关在第一时间段内导通，所述第一开关和第四开关在第二时间内导通，所述第二开关和第四开关在第三时间段内导通，所述第一时间段、第二时间段和第三时间段为三个交替的时间段。
进一步地，在所述外部接口与外部电源相连期间，当外部电源电压大于第一阈值时，所述功率变换电路中的第四开关一直导通，第三开关一直关断，所述第一开关在第一时间段内导通，所述第二开关在第二时间段内导通，所述第一时间段和第二时间段为外部电源电压大于第一阈值期间的两个交替的时间段；当外部电源电压小于第二阈值时，所述功率变换电路中的第一开关一直导通，第二开关一直关断，所述第三开关在第三时间段内导通，所述第四开关在第四时间段内导通，所述第三时间段和第四时间段为外部电源电压小于第二阈值期间的两个交替的时间段；当外部电源电压在第一阈值和第二阈值之间时，所述功率变换电路中的第一开关和第三开关在第五时间段内导通，所述第一开关和第四开关在第六时间内导通，所述第二开关和第四开关在第七时间段内导通，所述第五时间段、第六时间段和第七时间段为外部电源电压在第一阈值和第二阈值之间期间的三个交替的时间段，其中，所述第一阈值为电池电压与第一预设阈值的和，所述第二阈值为电池电压与第二预设阈值的差。
进一步地，在所述外部接口与负载相连期间，所述功率变换电路中的第二开关和第四开关在第一时间段内导通，所述第一开关和所述第三开关在第二时间段内导通，所述一时间段和第二时间段为充电期间两个交替的时间段。
进一步地，在所述外部接口与负载相连期间，所述功率变换电路中的第二开关和第四开关在第一时间段内导通，所述第一开关和第四开关在第二时间内导通，所述第一开关和第三开关在第三时间段内导通，所述第一时间段、第二时间段和第三时间段为充电期间三个交替的时间段。
进一步地，在所述外部接口与负载相连期间，当电池电压大于第一阈值时，所述功率变换电路中的第一开关一直导通，第二开关一直关断，所述第四开关在第一时间段内导通，所述第三开关在第二时间段内导通，所述第一时间段和第二时间段为电池电压大于第一阈值期间的两个交替的时间段；当电池电压小于第二阈值时，所述功率变换电路中的第四开关一直导通，第三开关一直关断，所述第二开关在第三时间段内导通，所述第一开关在第二时间段内导通，所述第三时间段和第四时间段为电池电压小于第二阈值期间的两个交替的时间段；当电池电压在第一阈值和第二阈值之间时，所述功率变换电路中的第二开关和第四开关在第五时间段内导通，所述第一开关和第四开关在第六时间内导通，所述第一开关和第三开关在第七时间段内导通，所述第五时间段、第六时间段和第七时间段为电池电压在第一阈值和第二阈值之间期间的三个交替的时间段，其中，所述第一阈值为外部负载电压与第一预设阈值的和，所述第二阈值为外部负载电压与第二预设阈值的差。
进一步地，所述管理系统还包括外部使能信号发生电路，用于向所述充放电控制电路输出使能信号，当所述使能信号有效时，启动所述充放电控制电路。
进一步地，所述充放电控制电路还包括PWM控制电路，用于接收所述充电控制信号和所述放电控制信号，并根据所述充电控制信号和所述放电控制信号输出PWM信号，控制所述功率变换电路中的第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关的开关状态，使所述功率变换电路向所述电池或者所述外部接口输出电流。
进一步地，所述充放电控制电路还包括检测启动电路，所述检测启动电路用于输出控制所述接口检测电路的启动信号，当所述启动信号为有效信号时，启动所述接口检测电路检测于所述外部接口连接的是电源还是负载。
根据本发明的另一方面，提供一种移动电源，所述移动电源包括外部接口、电池和上述所述的充放电管理系统。
本发明提供的应用于移动电源的充放电管理系统中的功率变换电路，其可使电源与外部接口相连时，使电源对电池充电，当负载与外部接口相连时电池对负载供电，而无需受电池电压必须要小于电源的电压和负载的电压这一限制，即所述功率变换电路的输入输出大小的关系不受限定，具有比传统的电池充放电管理系统具有根据宽广的应用范围。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出根据现有技术的应用于移动电源的一种传统的电池双向充放电系统的示意性框图；
图2示出根据现有技术的电池双向充电系统中功率变换电路的示意性框图；
图3示出根据本发明的第一实施例的充放电系统的示意性框图；
图4示出根据本发明的第二实施例的充放电系统的示意性框图；
图5示出根据本发明的充放电控制电路的示意性框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述。本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。在不同的附图中，采用相同或类似的附图标记表示相同或类似的元件。
应当理解，当称元件“耦接”或“连接”另一元件时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的耦接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接”或“直接连接”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
图3示出了根据本发明的第一实施例的充放电管理系统的示意性框图。如图3所示，移动电源可以包括外部接口A、充放电管理系统200和电池(BAT)150。本发明提供的双向充放电管理系统包括功率变换电路210和充放电控制电路220，
其中，所述功率变换电路210包括第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4和电感L，所述第一开关K1的第一端与外部接口A相连，第二端与电感L的第一端相连，电感L的第二端与第四开关K4的第一端相连，第四开关K4的第二端与电池(BAT)相连，第二开关K2连接在第一开关K1与电感L相连的节点和接地点GND之间，第三开关K3连接在电感L与第四开关K4相连的节点和接地点GND之间，其中，所述外部接口A用于连接外部电源或者负载。外部接口A用于连接给电池(BAT)150充电的电源130或者用于连接用电池(BAT)供电的负载140。
连接外部接口A的负载140可以是手机和可穿戴电子设备(例如，头戴式显示设备)中的一种。电池(BAT)150是可充放电的任一种蓄电元件，例如锂离子电池。
充放电控制电路220与功率变换电路210相连，当所述外部接口A连接的是电源时，充放电控制电路220输出充电控制信号，控制所述功率变换电路210中的第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3以及第四开关K4的导通或关断，使得所述功率变换电路210向所述电池(BAT)150接口输出电流。当所述外部接口A连接的是负载时，充放电控制电路220输出放电控制信号，控制所述功率变换电路中的第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关的导通或关断，使得所述功率变换电路向所述电池输出电流。
具体地，当连接外部接口A的为电源130时，电源的电压VIN通过功率变换器210给电池(BAT)150充电，此时，外部接口A为功率变换器200的输入端，电池(BAT)150为功率变换电路200的输出端。电源的电压VIN通过功率变换器200给电池(BAT)150充电的路径可以有多种选择，例如：可以通过第一开关K1再经过电感L和第四开关K4对电池BAT充电；还有可以先通过导通K1，K3将电源提供的能量存储在电感L上，在导通K2，K4利用电感L上所存储的能量给电池BAT充电等等，充电途径不限定，具体充电模式由所述控制电路220控制。同理，当连接外部接口A的为负载时，电池BAT的电压通过功率变换器200给负载供电，此时，外部接口A为功率变换器200的输出端，电池BAT为功率变换器200的输入端。电池(BAT)的电压通过功率变换器200给负载供电的路径也可以有多种选择，具体放电(供电)模式由所述控制电路220控制。
根据实施例一的充放电管理系统，其可使电源连接外部接口时，所述功率变换器中的第一开关K1和第二开关K2组成降压桥背，第三开关K3和第四开关K4组成升压桥背，在电源对电池充电时，所述功率变换器既可以工作在升压模式又可以工作在降压模式，因此，无论所述电源的电压与电池的电压大小关系如何，所述电源都能通过所述功率变换器给所述电池充电，使所述功率变换器向电池输出电流。同样，当负载连接外部接口时，所述功率变换器中的第一开关K1和第二开关K2组成升压桥背，第三开关K3和第四开关K4组成降压桥背，在电池向负载放电时，所述功率变换器既可以工作在升压模式又可以工作在降压模式，因此，无论所述电池的电压与负载需求的电压大小关系如何，所述电池都能通过所述功率变换器给对负载放电，所述功率变换器向电池输出电流，使的负载电压满足负载工作的需求。因此，在本实施例所述提供的充放电管理系统中，所述功率变换电路的输入输出大小的关系不受限定，比传统的电池充放电管理系统具有宽广的应用范围。
图4示出根据本发明的第二实施例的充放电管理系统的示意性框图，根据第二实施例的充放电管理系统与根据第一实施例的充放电管理系统的不同之处在于增加了外部使能信号发生电路260。外部使能信号发生电路260与充放电控制电路220连接，用以向所述充放电控制电路220输出使能信号，当所述使能信号有效时，启动所述充放电控制电路220。根据第二实施例的电池双向充电系统的其他方面与根据第一实施例的电池双向充电系统相同。
当连接外部接口A的为电源130时，电源的电压VIN通过功率变换器210给电池(BAT)150充电，此时，外部接口A为功率变换器200的输入端，电池(BAT)150为功率变换电路200的输出端。电源的电压VIN通过功率变换器200给电池(BAT)150充电的路径可以有多种选择，通过控制功率变换器200中的四个开关的开关状态，可使功率变换器200既可工作在升压模式也可工作在降压模式，例如：可以通过第一开关K1再经过电感L和第四开关K4对电池BAT充电；还有可以先通过导通K1，K3将电源提供的能量存储在电感L上，在导通K2，K4利用电感L上所存储的能量给电池BAT充电等等，充电途径不限定，具体充电模式由所述控制电路220控制。同理，当连接外部接口A的为负载时，电池BAT的电压通过功率变换器200给负载供电，此时，外部接口A为功率变换器200的输出端，电池BAT为功率变换器200的输入端。电池(BAT)的电压通过功率变换器200给负载供电的路径也可以有多种选择，具体放电(供电)模式由所述控制电路220控制。
外部使能信号产生电路260，用于向所述控制电路220输出使能信号，当所述使能信号有效时，启动所述控制电路220，使其进入正常工作状态。
具体地，当使能信号有效时，所述控制电路220开始正常工作，接口检测电路检测与所述外部接口相连的为电源还是负载，当检测到是电源时，所述接口检测电路输出充电信号，所述充电信号启动所述充电控制电路，充电控制电路输出充电控制信号，控制所述功率变换电路中的第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关的导通或关断，使得所述功率变换电路向所述电池输出电流；当检测到是负载时，所述接口检测电路输出放电信号，所述放电信号启动所述放电控制电路，所述放电控制电路输出放电控制信号，控制所述功率变换电路中的第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关的导通或关断，使得所述功率变换电路向所述电池输出电流。
因此，根据第二实施例的应用于移动电源的充放电管理系统，其功率变换电路，其可使电源连接外部接口时，电源通过功率变换器对电池充电时，功率变换器既可以工作在升压模式又可以工作在降压模式，因此，无需限定电源电压和电池电压的大小关系。当负载连接外部接口时，电池通过功率变换器对外部负载放电时，功率变换器既可以工作在升压模式又可以工作在降压模式，因此，无需限定电池电压和负载电压的大小关系。因此，在根据第二实施例的应用于移动电源的充放电管理系统中，所述功率变换电路的输入输出大小的关系不受限定，比传统的电池充放电管理系统具有宽广的应用范围。
图5示出根据本发明的充放电控制电路的示意性框图，所述充放电控制电路220具体可以包括接口检测电路221、充电控制电路222、放电控制电路223，所述接口检测电路用于检测插入至所述外部接口A的为电源还是负载，并输出检测信号S1，S2，所述检测信号S1用于控制所述充电控制电路222的启动，所述检测信号S2用于控制所述放电控制电路223的启动。若接入的是电源，则检测信号S1为有效信号，检测信号S2为无效信号，则充电控制电路222启动，输出充电控制信号，控制所述功率变换电路中的第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关的导通或关断，使得所述功率变换电路向所述电池接口输出电流，反之，若负载插入，检测信号S2为有效信号，检测信号S1为无效信号，则放电控制电路223启动，输出放电控制信号，控制所述功率变换电路中的第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关的导通或关断，使得所述功率变换电路向所述电池接口输出电流。
在上述实施例的基础上，充放电控制电路220还包括PWM控制电路224，接收所述充电控制信号和所述放电控制信号，并根据所述充电控制信号和所述放电控制信号输出PWM信号，控制所述功率变换电路中的第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关的导通或关断，使得所述功率变换电路向所述电池接口输出电流。
当启动充电控制电路时，充电模式在本发明中不限定，充电模式一可以为：在所述外部接口与外部电源相连期间，所述充电控制电路输出的充电控制信号，控制所述功率变换电路中的第一开关和第三开关在第一时间段导通，所述第二开关和第四开关在第二时间段导通，所述第一时间段和第二时间段为充电期间两个交替的时间段。具体地，先开通K1、K3，关断K2、K4然后再关断K1、K3，开通K2、K4，即K1，K3-K2，K4交替开通。
充电模式二还可以为：在所述外部接口与外部电源相连期间，所述充电控制电路输出的充电控制信号，控制所述功率变换电路中的第一开关和第三开关在第一时间段内导通，所述第一开关和第四开关在第二时间内导通，所述第二开关和第四开关在第三时间段内导通，所述第一时间段、第二时间段和第三时间段为充电期间三个交替的时间段。在充电的过程中，该充电模式为三段式导通模式：K1，K3-K1，K4-K2，K4。
充电模式三还可以为：在所述外部接口与外部电源相连期间，当外部电源电压大于第一阈值时，所述功率变换电路中的第四开关一直导通，第三开关一直关断，所述第一开关在第一时间段内导通，所述第二开关在第二时间段内导通，所述第一时间段和第二时间段为外部电源电压大于第一阈值期间的两个交替的时间段；当外部电源电压小于第二阈值时，所述功率变换电路中的第一开关一直导通，第二开关一直关断，所述第三开关在第三时间段内导通，所述第四开关在第四时间段内导通，所述第三时间段和第四时间段为外部电源电压小于第二阈值期间的两个交替的时间段；当外部电源电压在第一阈值和第二阈值之间时，所述功率变换电路中的第一开关和第三开关在第五时间段内导通，所述第一开关和第四开关在第六时间内导通，所述第二开关和第四开关在第七时间段内导通，所述第五时间段、第六时间段和第七时间段为外部电源电压在第一阈值和第二阈值之间期间的三个交替的时间段，其中，所述第一阈值为电池电压与第一预设阈值的和，所述第二阈值为电池电压与第二预设阈值的差。
根据外接电源的电压VIN与电池150的电压Vbat的大小关系判断选取充电模式，比如，当VIN>>Vbat，即外部电源电压大于电池电压与第一预设阈值之和时，使K3一直保持关断，K4一直导通，K1和K2交替导通，即为：K1，K4-K2，K4的工作状态；当Vin<<Vbat，即外部电源电压小于电池电压与第二预设阈值之差时，使K2一直保持关断，K1一直导通，K3和K4交替导通，即为：K1，K3-K1，K4的工作状态；当Vin和Vbat相差不大，即外部电源电压在第一阈值和第二阈值之间时，采用三段式导通模式：K1，K3-K1，K4-K2，K4。第一阈值为第一阈值为电池电压与第一预设阈值之和，第二阈值为电池电压与第二预设阈值之差。
当然，具体的放电模式在本发明中也未作限定，其与充电模式对称。
放电模式一为：在所述外部接口与负载相连期间，所述放电控制电路输出的放电控制信号，控制所述功率变换电路中的第二开关和第四开关在第一时间段内导通，所述第一开关和所述第三开关在第二时间段内导通，所述一时间段和第二时间段为充电期间两个交替的时间段。
放电模式二为：在所述外部接口与负载相连期间，所述放电控制电路输出的放电控制信号，控制所述功率变换电路中的第二开关和第四开关在第一时间段内导通，所述第一开关和第四开关在第二时间内导通，所述第一开关和第三开关在第三时间段内导通，所述第一时间段、第二时间段和第三时间段为充电期间三个交替的时间段。
放电模式三为：在所述外部接口与负载相连期间，当电池电压大于第一阈值时，所述功率变换电路中的第一开关一直导通，第二开关一直关断，所述第四开关在第一时间段内导通，所述第三开关在第二时间段内导通，所述第一时间段和第二时间段为电池电压大于第一阈值期间的两个交替的时间段；当电池电压小于第二阈值时，所述功率变换电路中的第四开关一直导通，第三开关一直关断，所述第二开关在第三时间段内导通，所述第一开关在第二时间段内导通，所述第三时间段和第四时间段为电池电压小于第二阈值期间的两个交替的时间段；当电池电压在第一阈值和第二阈值之间时，所述功率变换电路中的第二开关和第四开关在第五时间段内导通，所述第一开关和第四开关在第六时间内导通，所述第一开关和第三开关在第七时间段内导通，所述第五时间段、第六时间段和第七时间段为电池电压在第一阈值和第二阈值之间期间的三个交替的时间段，其中，所述第一阈值为外部负载电压与第一预设阈值的和，所述第二阈值为外部负载电压与第二预设阈值的差。
在上述实施例的基础上，所述充放电控制电路220还包括检测启动电路225，所述检测启动电路225用于输出控制所述接口检测电路221的启动信号，当所述启动信号为有效信号时，启动所述接口检测电路221检测插入至所述外部接口的是电源还是负载。
在所述电池通过所述功率变换器对负载供电期间，若所述管理系统处于休眠状态超过一预定时间时，所述启动信号为有效信号，启动所述接口检测电路221检测插入至所述外部接口的是电源还是负载。
当所述电源通过所述功率变换电路对所述电池充电期间，若所述外部接口端的电压小于一预定的电压时，所述启动信号为有效信号，启动所述接口检测电路221检测插入至所述外部接口的是电源还是负载。
当所述使能信号由无效信号跳变为有效信号时，所述启动信号为有效信号，启动所述接口检测电路221检测插入至所述外部接口的是电源还是负载。
此外，在本发明中，所述第一至第四开关的开关类型也可以不受限制，既可以为P型金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOSFET)，也可以为N型金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOSFET)，例如K1，K4为PMOSFET，K2，K3为NMOSFET。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种充放电管理系统，包括：
功率变换电路，所述功率变换电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和电感，所述第一开关的第一端与外部接口相连，第二端与电感的第一端相连，电感的第二端与第四开关的第一端相连，第四开关的第二端与电池相连，第二开关的第一端与第一开关的第二端相连，第二端接地，第三开关的第一端与电感的第二端相连，第二端接地，其中，所述外部接口用于连接外部电源或者负载；
充放电控制电路，所述充放电控制电路与所述功率变换电路相连，并且包括充电控制电路、放电控制电路和接口检测电路，所述充电控制电路用于输出充电控制信号，所述放电控制电路用于输出放电控制信号，从而控制所述功率变换电路中的第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关的开关状态，所述充电控制信号使得所述功率变换电路向所述电池输出电流，所述放电控制信号使得所述电池向所述外部接口输出电流；以及
所述接口检测电路用于检测与所述外部接口相连的为电源还是负载，当检测到是电源时，所述接口检测电路输出充电信号，所述充电信号用于启动所述充电控制电路，当检测到是负载时，所述接口检测电路输出放电信号，所述放电信号用于启动所述放电控制电路，
其中，在所述外部接口与外部电源相连期间，如果外部电源电压在第一阈值和第二阈值之间，则所述功率变换电路中的第一开关和第三开关在第一时间段内导通，所述第一开关和第四开关在第二时间内导通，所述第二开关和第四开关在第三时间段内导通，所述第一时间段、第二时间段和第三时间段为充电期间三个交替的时间段，
在所述外部接口与负载相连期间，如果电池电压在第三阈值和第四阈值之间，则所述功率变换电路中的第二开关和第四开关在第四时间段内导通，所述第一开关和第四开关在第五时间内导通，所述第一开关和第三开关在第六时间段内导通，所述第四时间段、第五时间段和第六时间段为三个交替的时间段，
其中，所述第一阈值为电池电压与第一预设阈值的和，所述第二阈值为电池电压与第二预设阈值的差，
所述第三阈值为外部负载电压与第一预设阈值的和，所述第四阈值为外部负载电压与第二预设阈值的差。
2.根据权利要求1所述的管理系统，其特征在于，在所述外部接口与外部电源相连期间，当外部电源电压大于第一阈值时，所述功率变换电路中的第四开关一直导通，第三开关一直关断，所述第一开关在第七时间段内导通，所述第二开关在第八时间段内导通，所述第七时间段和第八时间段为外部电源电压大于第一阈值期间的两个交替的时间段。
3.根据权利要求1所述的管理系统，其特征在于，在所述外部接口与外部电源相连期间，当外部电源电压小于第二阈值时，所述功率变换电路中的第一开关一直导通，第二开关一直关断，所述第三开关在第七时间段内导通，所述第四开关在第八时间段内导通，所述第七时间段和第八时间段为外部电源电压小于所述第二阈值期间的两个交替的时间段。
4.根据权利要求1所述的管理系统，其中，在所述外部接口与负载相连期间，当电池电压大于第三阈值时，所述功率变换电路中的第一开关一直导通，第二开关一直关断，所述第四开关在第七时间段内导通，所述第三开关在第八时间段内导通，所述第七时间段和第八时间段为电池电压大于第三阈值期间的两个交替的时间段。
5.根据权利要求1所述的管理系统，其中，在所述外部接口与负载相连期间，当电池电压小于第四阈值时，所述功率变换电路中的第四开关一直导通，第三开关一直关断，所述第二开关在第七时间段内导通，所述第一开关在第八时间段内导通，所述第七时间段和第八时间段为电池电压小于第四阈值期间的两个交替的时间段。
6.根据权利要求1所述的管理系统，其中，所述管理系统还包括外部使能信号发生电路，用于向所述充放电控制电路输出使能信号，当所述使能信号有效时，启动所述充放电控制电路。
7.根据权利要求1所述的管理系统，其中，所述充放电控制电路还包括PWM控制电路，用于接收所述充电控制信号和所述放电控制信 号，并根据所述充电控制信号和所述放电控制信号输出PWM信号，控制所述功率变换电路中的第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关的开关状态，使所述功率变换电路向所述电池或者所述外部接口输出电流。
8.根据权利要求1所述的管理系统，其中，所述充放电控制电路还包括检测启动电路，所述检测启动电路用于输出控制所述接口检测电路的启动信号，当所述启动信号为有效信号时，启动所述接口检测电路检测与所述外部接口连接的是电源还是负载。
9.一种移动电源，包括外部接口、电池和如权利要求1-8中任一项所述的充放电管理系统。
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