CN105226754B - 电池充放电控制电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及充放电控制技术领域，本发明提供一种电池充放电控制电路及其控制方法，电池充放电控制电路包括充电模块、第一控制模块以及第二控制模块；当第一控制模块连接电池未连接负载时，充电模块与第一控制模块通过握手协议以获取输出电压信息，并输出电压给第一控制模块；当第一控制模块同时连接电池和负载时，第一控制模块与负载通过握手协议确定负载的放电电压；第二控制模块与负载相互通信获取放电电压信息，并将放电电压信息发送给充电模块；充电模块根据预设输出电压范围和放电电压信息调整输出电压值，并通过第一控制模块同时为电池充电和为负载放电，实现自我调节输出电压以以达到平衡，可以支持同时充放电。

Description

电池充放电控制电路及其控制方法

技术领域

本发明涉及充放电控制技术领域，尤其涉及一种电池充放电控制电路及其控制方法。

背景技术

目前市场上大部分的充放电电路规格有两种情况：第一种是输入电压规格涵盖或者等于输出电压规格，比如5V，该电路的缺点是无法支持快速充电。第二种是输入电压和输出电压不相同，比如支持快速充电或者快速放电的充电宝。由于输入和输出电压不相同，输入端和输出端不能直接短接，充电电路无法做到同时对电池充电和给外面接入的负载比如手机放电。综上所述，现有技术中存在充电电路无法同时对电池充电和对负载放电的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电池充放电控制电路及其控制方法，旨在解决针对现有技术中存在充电电路无法同时对电池充电和对负载放电的问题。

本发明是这样实现的，第一方面提供一种电池充放电控制电路，所述电池充放电控制电路包括充电模块、第一控制模块以及第二控制模块；

所述充电模块的电压输出端连接所述第一控制模块的电压输入端，所述充电模块的第一信号输入输出端连接所述第一控制模块的第一信号输入输出端，所述第一控制模块的第一电压输出端连接电池，所述第一控制模块的第二电压输出端连接负载的电压输入端，所述第一控制模块的第二信号输入输出端连接所述负载的第一信号输入输出端，所述第二控制模块的第一信号输入输连接所述充电模块的第二信号输入输出端，所述第二控制模块的第二信号输入输出端连接所述负载的第二信号输入输出端；

当所述第一控制模块连接电池未连接负载时，所述充电模块与所述第一控制模块通过握手协议以获取输出电压信息，并输出电压给所述第一控制模块；

当所述第一控制模块同时连接电池和负载时，所述第一控制模块与所述负载通过握手协议获取确定所述负载的放电电压；

所述第二控制模块与所述负载相互通信获取所述放电电压信息，并将所述放电电压信息发送给所述充电模块；

所述充电模块根据预设输出电压范围和所述放电电压信息调整输出电压值，并通过所述第一控制模块同时为所述电池充电和为所述负载放电。

结合第一方面，作为第一方面的第一种实施方式，所述充电模块根据所述放电电压信息判断放电电压值是否位于预设输出电压范围内，当判断结果为是时，使输出电压值为放电电压值，当判断结果为否时，停止输出电压并将判断结果通过所述第二控制模块发送给所述负载。

结合第一方面及其第一种实施方式，作为第一方面的第二种实施方式，所述负载根据所述判断结果调整放电电压至所述预设输出电压范围内，并通过所述第二控制模块将调整后的放电电压信息发送给所述充电模块，以使所述充电模块调整输出电压。

结合第一方面，作为第一方面的第三种实施方式，所述第一控制模块包括控制单元、电压变换单元以及开关器件；

所述控制单元的第一信号输入输出端为所述第一控制模块的第一信号输入输出端，所述控制单元的第二信号输入输出端为所述第一控制模块的第二信号输入输出端，所述开关器件的输入端连接所述电压变化单元的输入端并构成所述第一控制模块的电压输入端，所述开关器件的输出端为所述第一控制模块的第二电压输出端，所述电压变换单元的输出端为第一电压输出端，所述控制单元的第一信号输出端连接所述开关器件的控制端，所述控制单元的第二信号输出端连接所述电压变换单元的控制端；

所述控制单元控制所述开关器件导通使所述充电模块向所述负载放电，并控制所述电压变换单元对所述充电模块的输出电压进行电压变换后为所述电池充电。

本发明第二方面提供一种基于上述电池充放电控制电路的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

当所述第一控制模块连接电池未连接负载时，所述充电模块与所述第一控制模块通过握手协议以获取输出电压信息，并输出电压给所述第一控制模块；

当所述第一控制模块同时连接电池和负载时，所述第一控制模块与所述负载通过握手协议获取确定所述负载的放电电压；

所述第二控制模块与所述负载相互通信获取所述放电电压信息，并将所述放电电压信息发送给所述充电模块；

所述充电模块根据预设输出电压范围和所述放电电压信息调整输出电压值，并通过所述第一控制模块同时为所述电池充电和为所述负载放电。

结合第二方面，作为第二方面的第一种实施方式，所述充电模块根据预设输出电压范围和所述放电电压信息调整输出电压值的步骤具体为：所述充电模块根据所述放电电压信息判断放电电压值是否位于预设输出电压范围内，当判断结果为是时，使输出电压值为放电电压值，当判断结果为否时，停止输出电压并将判断结果通过所述第二控制模块发送给所述负载。

结合第二方面及其第一种实施方式，作为第二方面的第二种实施方式，所述将判断结果通过所述第二控制模块发送给所述负载的步骤之后还包括：

所述负载根据所述判断结果调整放电电压至所述预设输出电压范围内，并通过所述第二控制模块将调整后的放电电压信息发送给所述充电模块，以使所述充电模块调整输出电压。

结合第二方面，作为第二方面的第三种实施方式，所述通过所述第一控制模块为所述电池充电的步骤具体为：

将所述充电模块输出的电压进行电压变换后输出给所述电池。

本发明提出了一种电池充放电控制电路及其控制方法，充电模块通过与第一控制模块及第二控制模块的通信，实现自我调节输出电压以达到平衡，可以支持同时充放电，也可以达到较高的充放电效率以及实现可调的充放电速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种实施例提供的一种电池充放电控制电路的结构示意图图；

图2是本发明另一种实施例提供的一种电池充放电控制电路中第一控制模块的结构示意图；

图3是本发明一种实施例提供的一种电池充放电控制方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了说明本发明的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

本发明一种实施例提供一种电池105充放电控制电路，如图1所示，电池105充放电控制电路包括充电模块101、第一控制模块102以及第二控制模块103；

充电模块101的电压输出端连接第一控制模块102的电压输入端，充电模块101的第一信号输入输出端连接第一控制模块102的第一信号输入输出端，第一控制模块102的第一电压输出端连接电池105，第一控制模块102的第二电压输出端连接负载104的电压输入端，第一控制模块102的第二信号输入输出端连接负载104的第一信号输入输出端，第二控制模块103的第一信号输入输连接充电模块101的第二信号输入输出端，第二控制模块103的第二信号输入输出端连接负载104的第二信号输入输出端；

当第一控制模块102连接电池105未连接负载104时，充电模块101与第一控制模块102通过握手协议以获取输出电压信息，并输出电压给第一控制模块102；

当第一控制模块102同时连接电池105和负载104时，第一控制模块102与负载104通过握手协议获取确定负载104的放电电压；

第二控制模块103与负载104相互通信获取放电电压信息，并将放电电压信息发送给充电模块101；

充电模块101根据预设输出电压范围和放电电压信息调整输出电压值，并通过第一控制模块102同时为电池105充电和为负载104放电。

具体的，预设电压范围为充电模块可输出的电压值或电压范围，如5伏至12伏或者多个输出电压值5伏、9伏以及12伏等。

进一步的，充电模块101根据放电电压信息判断放电电压值是否位于预设输出电压范围内，当判断结果为是时，使输出电压值为放电电压值，当判断结果为否时，停止输出电压并将判断结果通过第二控制模块103发送给负载104。

进一步的，负载104根据判断结果调整放电电压至预设输出电压范围内，并通过第二控制模块103将调整后的放电电压信息发送给充电模块101，以使充电模块101调整输出电压。

具体的，第一控制模块102与负载104通过握手协议的具体过程如下：第一控制模块102通过数据线连到负载104上时，负载104以手机为例，默认通过MOS让D+与D-短接，探测到充电器类型为DCP(专用充电端口模式)，此时输出电压为5v，手机正常充电。若手机支持QC2.0快速充电协议，则Android用户空间的hvdcp进程将会启动，开始在D+上加载0.325V的电压。当这个电压维持1.25s后，充电器将断开D+和D-的短接，D-上的电压将会下降；检测到D-上的电压下降后，hvdcp读取/sys/class/power_supply/usb/voltage_max的值，如果是9V，设置D+上的电压为3.3V，D-上的电压为0.6V，充电器输出9v电压。若为5V，设置D+为0.6V，D-为0V，充电器输出5V电压。

具体的，本发明可以实现充电模块101对电池105充电、电池105对负载104放电以及充电模块101对电池105充电的同时对负载104放电。

充电模块101对电池105的充电过程：

如果在缺少电路负载104的情况下，整个电路只对电池105进行充电，第一控制模块102与充电模块101通过充电接口进行信息交换也即握手过程，从而确定充电模块101输出的充电电压值，并且以此电压给电池105进行充电。

电池105对负载104的放电过程：

如果在缺少充电模块101的情况下，整个电路只对电池105进行放电，第一控制模块102与电路负载104进行信息交换也即握手过程，从而确立电池105输出的放电电压值，并且以此电压给电路负载104放电。

充电模块101对电池105充电的同时对负载104放电过程：

如果同时存在充电模块101与电路负载104，那么需要同时进行充放电过程，在有负载104的情况下，首先充电模块101和负载104分别会和第一控制模块102通信并且确定充电模块101的输出电压以及负载104需要的放电电压。这个时候，充电模块101和负载104之间需要通过第二控制模块103进行通信，第二控制模块103将负载104需要的放电电压数字逻辑信号发送给充电模块101，充电模块101检测到所得到放电电压数字逻辑信号判断能否输出该电压值信号，如果不能给出该电压值，通过第二控制模块103发送信号给负载104，负载104接收到不能输出电压的信号，调节自己的电压到普通水平(5V)，再次通过第二控制模块103传递信号给充电模块101发送所需要的放电电压，如果充电模块101可以给出的这样的电压值，那么充电模块101就输出电压值与负载104一致。

其中，如果充电模块101无法给出预期的电压值，再通过第二控制模块103反馈给电路负载104，第二控制模块103与电路负载104进行信号交换也即握手过程，确立新的放电电压值，最后将充电电压和放电电压设定成同样的电压值，从而确保输入和输出可以短接，实现同时给电池105充电和负载104放电。

进一步的，第一控制模块102包括控制单元1021、电压变换单元1023以及开关器件1022；

控制单元1021的第一信号输入输出端为第一控制模块102的第一信号输入输出端，控制单元1021的第二信号输入输出端为第一控制模块102的第二信号输入输出端，开关器件1022的输入端连接电压变化单元的输入端并构成第一控制模块102的电压输入端，开关器件1022的输出端为第一控制模块102的第二电压输出端，电压变换单元1023的输出端为第一电压输出端，控制单元1021的第一信号输出端连接开关器件1022的控制端，控制单元1021的第二信号输出端连接电压变换单元1023的控制端；

控制单元1021控制开关器件1022导通使充电模块101向负载104放电，并控制电压变换单元1023对充电模块101的输出电压进行电压变换后为电池105充电。

本发明另一种实施例一种基于上述电池充放电控制电路的控制方法，该控制方法包括以下步骤：

步骤S101.当第一控制模块102连接电池未连接负载时，充电模块101与第一控制模块102通过握手协议以获取输出电压信息，并输出电压给第一控制模块102；

步骤S102.当第一控制模块102同时连接电池105和负载104时，第一控制模块102与负载通过握手协议获取确定负载104的放电电压；

步骤S103.第二控制模块103与负载相互通信获取放电电压信息，并将放电电压信息发送给充电模块101；

步骤S104.充电模块101根据预设输出电压范围和放电电压信息调整输出电压值，并通过第一控制模块102同时为电池105充电和为负载104放电。

具体的，步骤S104中，充电模块101根据预设输出电压范围和放电电压信息调整输出电压值的步骤具体为：

充电模块101根据放电电压信息判断放电电压值是否位于预设输出电压范围内，当判断结果为是时，使输出电压值为放电电压值，当判断结果为否时，停止输出电压并将判断结果通过第二控制模块103发送给负载104。

将判断结果通过第二控制模块103发送给负载的步骤之后还包括：

负载104根据判断结果调整放电电压至预设输出电压范围内，并通过第二控制模块103将调整后的放电电压信息发送给充电模块101，以使充电模块101调整输出电压。

通过第一控制模块102为电池充电的步骤具体为：

将充电模块101输出的电压进行电压变换后输出给电池。

具体的，本发明可以实现充电模块101对电池105充电、电池105对负载104放电以及充电模块101对电池105充电的同时对负载104放电。

充电模块101对电池105的充电过程：

如果在缺少电路负载104的情况下，整个电路只对电池105进行充电，第一控制模块102与充电模块101通过充电接口进行信息交换也即握手过程，从而确定充电模块101输出的充电电压值，并且以此电压给电池105进行充电。

电池105对负载104的放电过程：

如果在缺少充电模块101的情况下，整个电路只对电池105进行放电，第一控制模块102与电路负载104进行信息交换也即握手过程，从而确立电池105输出的放电电压值，并且以此电压给电路负载104放电。

充电模块101对电池105充电的同时对负载104放电过程：

如果同时存在充电模块101与电路负载104，那么需要同时进行充放电过程，在有负载104的情况下，首先充电模块101和负载104分别会和第一控制模块102通信并且确定充电模块101的输出电压以及负载104需要的放电电压。这个时候，充电模块101和负载104之间需要通过第二控制模块103进行通信，第二控制模块103将负载104需要的放电电压数字逻辑信号发送给充电模块101，充电模块101检测到所得到放电电压数字逻辑信号判断能否输出该电压值信号，如果不能给出该电压值，通过第二控制模块103发送信号给负载104，负载104接收到不能输出电压的信号，调节自己的电压到普通水平(5V)，再次通过第二控制模块103传递信号给充电模块101发送所需要的放电电压，如果充电模块101可以给出的这样的电压值，那么充电模块101就输出电压值与负载104一致。

本发明提出了一种电池充放电控制电路及其控制方法，充电模块通过与第一控制模块及第二控制模块的通信，实现自我调节输出电压以及输入电压达到平衡，可以支持同时充放电，也可以支持高的充放电效率以及可调的充放电速度。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (8)

1.一种电池充放电控制电路，其特征在于，所述电池充放电控制电路包括充电模块、第一控制模块以及第二控制模块；

所述充电模块的电压输出端连接所述第一控制模块的电压输入端，所述充电模块的第一信号输入输出端连接所述第一控制模块的第一信号输入输出端，所述第一控制模块的第一电压输出端连接电池，所述第一控制模块的第二电压输出端连接负载的电压输入端，所述第一控制模块的第二信号输入输出端连接所述负载的第一信号输入输出端，所述第二控制模块的第一信号输入输连接所述充电模块的第二信号输入输出端，所述第二控制模块的第二信号输入输出端连接所述负载的第二信号输入输出端；

当所述第一控制模块连接电池未连接负载时，所述充电模块与所述第一控制模块通过握手协议以获取输出电压信息，并输出电压给所述第一控制模块；

当所述第一控制模块同时连接电池和负载时，所述第一控制模块与所述负载通过握手协议确定所述负载的放电电压；

所述第二控制模块与所述负载相互通信获取所述放电电压信息，并将所述放电电压信息发送给所述充电模块；

所述充电模块根据预设输出电压范围和所述放电电压信息调整输出电压值，并通过所述第一控制模块同时为所述电池充电和为所述负载放电。

2.如权利要求1所述的电池充放电控制电路，其特征在于，所述充电模块根据所述放电电压信息判断放电电压值是否位于预设输出电压范围内，当判断结果为是时，使输出电压值为放电电压值，当判断结果为否时，停止输出电压并将判断结果通过所述第二控制模块发送给所述负载。

3.如权利要求2所述的电池充放电控制电路，其特征在于，所述负载根据所述判断结果调整放电电压至所述预设输出电压范围内，并通过所述第二控制模块将调整后的放电电压信息发送给所述充电模块，以使所述充电模块调整输出电压。

4.如权利要求1所述的电池充放电控制电路，其特征在于，所述第一控制模块包括控制单元、电压变换单元以及开关器件；

所述控制单元的第一信号输入输出端为所述第一控制模块的第一信号输入输出端，所述控制单元的第二信号输入输出端为所述第一控制模块的第二信号输入输出端，所述开关器件的输入端连接所述电压变换单元的输入端并构成所述第一控制模块的电压输入端，所述开关器件的输出端为所述第一控制模块的第二电压输出端，所述电压变换单元的输出端为第一电压输出端，所述控制单元的第一信号输出端连接所述开关器件的控制端，所述控制单元的第二信号输出端连接所述电压变换单元的控制端；

所述控制单元控制所述开关器件导通使所述充电模块向所述负载放电，并控制所述电压变换单元对所述充电模块的输出电压进行电压变换后为所述电池充电。

5.一种基于权利要求1所述电池充放电控制电路的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

当所述第一控制模块连接充电模块、电池，未连接负载时，所述充电模块与所述第一控制模块通过握手协议以获取输出电压信息，并输出电压给所述第一控制模块，所述第一控制模块输出电压对电池模块进行充电；

当所述第一控制模块同时连接充电模块、电池和负载时，所述第一控制模块与所述负载通过握手协议获取确定所述负载的放电电压；

所述第二控制模块与所述负载相互通信获取所述放电电压信息，并将所述放电电压信息发送给所述充电模块；

所述充电模块根据预设输出电压范围和所述放电电压信息调整输出电压值，并通过所述第一控制模块同时为所述电池充电和为所述负载放电；

当所述第一控制模块连接电池、负载，而未连接充电模块时，所述第一控制模块与所述负载通过握手协议获取电池输出的放电电压值，所述电池根据所述放电电压值向负载放电。

6.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述充电模块根据预设输出电压范围和所述放电电压信息调整输出电压值的步骤具体为：

所述充电模块根据所述放电电压信息判断放电电压值是否位于预设输出电压范围内，当判断结果为是时，使输出电压值为放电电压值，当判断结果为否时，停止输出电压并将判断结果通过所述第二控制模块发送给所述负载。

7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述将判断结果通过所述第二控制模块发送给所述负载的步骤之后还包括：

所述负载根据所述判断结果调整放电电压至所述预设输出电压范围内，并通过所述第二控制模块将调整后的放电电压信息发送给所述充电模块，以使所述充电模块调整输出电压。

8.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述通过所述第一控制模块为所述电池充电的步骤具体为：

将所述充电模块输出的电压进行电压变换后输出给所述电池。