CN106532831A - 一种充电控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种充电控制方法及装置,可采集待充电电池的初始充电电压以及初始充电电流;并若确定所述初始充电电压大于设定的电压阈值、且所述初始充电电流大于设定的电流阈值,则控制所述电荷泵转换电路上电以及所述降压式转换电路掉电,并控制适配器向所述电荷泵转换电路输出动态电压以及动态电流,以通过所述电荷泵转换电路向所述待充电电池充电。相比于现有技术,由于在大电流充电时采用了高效的电荷泵转换电路,从而有效地提升了降压转换效率、加快了充电速度、缩短了充电时间;且,由于电荷泵转换电路中不包含容易产生热能的电感器件,因而还能进一步解决充电时电路的发热问题。
Description
技术领域
本发明涉及充电技术领域,尤其涉及一种充电控制方法及装置。
背景技术
目前,人们在为终端设备(如手机、平板电脑等)充电时,通常可采用包括适配器以及降压式转换(Buck Switch Charger,Buck)电路的充电系统(如图1所示,其为现有技术中所述的充电系统的结构示意图)完成整个充电阶段。具体地,由图1可知,现有技术中所述的充电系统可包括适配器11、降压转换电路12以及待充电电池13。其中,所述充电阶段可包括涓流阶段、预充阶段、CC(Constant Current,恒流)阶段以及CV(Constant Voltage,恒压)阶段。
具体地,在现有技术中,适配器可仅输出固定电压(如3.5V)以及固定电流(如3A)给降压式转换电路;降压式转换电路可通过自身的降压特性对接收到的固定电压进行降压转换,进而可控制输入至待充电电池的充电电压以及充电电流,以实现对终端设备的充电。但是,由于降压式转换电路中通常会包括存在线圈损耗和磁芯损耗的输出电感,因而在终端设备的充电过程中,可能会存在降压转换效率较低(一般而言,在91%以下)以及充电速度较慢的问题,且由于输出电感损耗的能量通常会转化成热能,因而还会导致终端设备的发热。
也就是说,现有的充电控制方法存在降压转换效率较低、充电速度较慢以及发热较严重的问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种充电控制方法及装置,用以解决现有的充电控制方法所存在的降压转换效率较低、充电速度较慢以及发热较严重等的问题。
本发明实施例提供了一种充电控制方法,包括:
采集待充电电池的初始充电电压以及初始充电电流;
判断所述初始充电电压大于设定的电压阈值、且所述初始充电电流大于设定的电流阈值;
若是,则控制电荷泵转换电路上电以及降压式转换电路掉电,并控制适配器向所述电荷泵转换电路输出动态电压以及动态电流,以通过所述电荷泵转换电路向所述待充电电池充电。
本发明实施例还提供了一种充电控制装置,包括:
采集模块,用于采集待充电电池的初始充电电压以及初始充电电流;
控制模块,用于判断所述初始充电电压大于设定的电压阈值、且所述初始充电电流大于设定的电流阈值,若是,则控制电荷泵转换电路上电以及降压式转换电路掉电,并控制适配器向所述电荷泵转换电路输出动态电压以及动态电流,以通过所述电荷泵转换电路向所述待充电电池充电。
本发明有益效果如下:
本发明实施例提供了一种充电控制方法及装置,可采集待充电电池的初始充电电压以及初始充电电流;并若确定所述初始充电电压大于设定的电压阈值、且所述初始充电电流大于设定的电流阈值,则控制所述电荷泵转换电路上电以及所述降压式转换电路掉电,并控制适配器向所述电荷泵转换电路输出动态电压以及动态电流,以通过所述电荷泵转换电路向所述待充电电池充电。相比于现有技术,由于在大电流充电时采用了高效的电荷泵转换电路,从而有效地提升了降压转换效率、加快了充电速度、缩短了充电时间;且,由于电荷泵转换电路中不包含容易产生热能的电感器件,因而还能进一步解决充电时电路的发热问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍,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,对于本领域的普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1所示为现有技术中提供的充电系统的简单结构示意图;
图2所示为本发明实施例一中提供的充电控制方法的流程示意图;
图3所示为本发明实施例一中提供的充电系统的结构示例图;
图4所示为本发明实施例一中提供的充电控制方法的一种可能的流程示意图;
图5所示为本发明实施例一中提供的第一种可能的充电系统的具体结构示意图;
图6所示为本发明实施例一中提供的第二种可能的充电系统的具体结构示意图;
图7所示为本发明实施例一中提供的第三种可能的充电系统的具体结构示意图;
图8所示为本发明实施例二中提供的充电控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例一:
为了解决现有的充电控制方法所存在的降压转换效率较低、充电速度较慢以及发热较严重的问题,本发明实施例一提供了一种充电控制方法,如图2所示,其为本发明实施例一中所述的充电控制方法的步骤流程示意图。具体地,由图2可知,所述充电控制方法可包括以下步骤:
步骤201:采集待充电电池的初始充电电压以及初始充电电流;
步骤202:判断所述初始充电电压大于设定的电压阈值、且所述初始充电电流大于设定的电流阈值;
步骤203:若是,则控制电荷泵转换电路上电以及降压式转换电路掉电,并控制适配器向所述电荷泵转换电路输出动态电压以及动态电流,以通过所述电荷泵转换电路向所述待充电电池充电。
也就是说,在本发明实施例中,可采集待充电电池的初始充电电压以及初始充电电流;并若确定所述初始充电电压大于设定的电压阈值、且所述初始充电电流大于设定的电流阈值,则控制所述电荷泵转换电路上电以及所述降压式转换电路掉电,并控制适配器向所述电荷泵转换电路输出动态电压以及动态电流,以通过所述电荷泵转换电路向所述待充电电池充电。相比于现有技术,由于在大电流充电时采用了高效的电荷泵转换电路,从而有效地提升了降压转换效率、加快了充电速度、缩短了充电时间;且,由于电荷泵转换电路中不包含容易产生热能的电感器件,因而还能进一步解决充电时电路的发热问题。
其中,所述电压阈值以及所述电流阈值均可实际情况灵活设置,如可设置为3.5V以及2A等,只要能够满足实际的需求即可。另外,所述电压阈值通常可不小于CC阶段的起始电压(通常可为3V),对此不作赘述。
再者,在本发明实施例中,所述充电控制方法的执行主体可为任意能够实现所述充电控制方法的充电控制装置,所述充电控制装置可为任意集成在所述适配器中、或者集成在终端设备(如手机、平板电脑等与所述适配器相连接的终端设备,且,所述终端设备通常可通过USB数据线等与所述适配器连接)中的集成装置,也可为任意独立于所述适配器以及所述终端设备的独立装置。
需要说明的是,所述待充电电池的初始充电电压以及初始充电电流即可为采集时刻所述待充电电池的充电电压以及充电电流,通常可随着采集时刻的变化而发生变化。例如,假设采集时刻T1时,所述初始充电电压以及所述初始充电电流可为2V以及2A;采集时刻T2时,所述初始充电电压以及所述初始充电电流可为3V以及2.8A等,本发明实施例对此不作赘述。
需要说明的是,采集待充电电池的初始充电电压以及初始充电电流,还可包括:
实时采集所述待充电电池的初始充电电压以及初始充电电流;以及,
每隔设定时长,采集所述待充电电池的初始充电电压以及初始充电电流。
其中,所述设定时长可根据实际需求灵活设置,如可设置为1秒、1分钟以及1小时等,只要能够满足实际的需求即可,本发明实施例对此不作任何限定。
进一步地,本发明实施例中所述的充电控制方法可应用于如图3所示的充电系统中,其为本发明实施例中所述的充电系统的一种简单的结构示意图。具体地,由图3可知,所述充电系统至少可包括适配器31、电荷泵转换电路32、降压式转换电路33、待充电电池34以及充电控制装置35,本发明实施例对此不作赘述。
需要说明的是,所述待充电电池可为所述终端设备的电池,通常可安装在所述终端设备的内部。且,所述待充电电池的初始充电电压通常可为所述待充电电池的当前电压,所述待充电电池的初始充电电流通常可为0,对此不作赘述。
另外,需要说明的是,在本发明实施例中,所述电荷泵转换电路即可为现有的Charge Pump Converter电路;所述降压式转换电路即可为现有的Buck Switch Charger电路。
从现有技术中可知,所述Charge Pump Converter电路中通常可包括多个(一般为4个)开关器件(如三极管、场效应管等)以及电容器件,且所述Charge Pump Converter电路的充电原理可为:在每一充电周期的前半周期,与所述Charge Pump Converter电路相连的适配器可向所述Charge Pump Converter电路中的电容器件以及所述待充电电池进行充电;在每一充电周期的后半周期,所述Charge Pump Converter电路中的电容器件可向所述待充电电池进行充电。由于Charge Pump Converter电路中不包括电感器件,从而在大电流充电时,不会存在充电电路以及终端设备的发热问题,因而能够使用较大的电流向所述待充电电池进行充电,有效地提升了用户的使用体验以及满意度。
再有,需要说明的是,所述Buck Switch Charger电路中通常可包括开关器件、电容器件以及电感器件,且,所述Buck Switch Charger电路的充电原理可为:在每一充电周期的前半周期,与所述Buck Switch Charger电路相连的适配器可向所述Buck SwitchCharger电路中的电容器件、电感器件以及所述待充电电池进行充电;在每一充电周期的后半周期,所述Buck Switch Charger电路中的电容器件以及电感器件可向所述待充电电池进行充电。由于Buck Switch Charger电路能够灵活地将适配器输出的电压降压转换为任意大小的电压值,从而在小电流充电时保证充电的灵活性。
其中,需要说明的是,Charge Pump Converter电路在降压转换时,仅能够将适配器输出的电压降压一半,因而在进行终端设备的充电时,需要实时改变适配器的输出电压以及输出电流,以实时改变所述Charge Pump Converter电路的输出电压以及输出电流。当采用大电流充电时,由于需要考虑到电路的发热问题,因而可优先采用Charge PumpConverter电路;当采用小电流充电时,由于无需考虑发热问题,就可能会存在由于需要实时改变适配器的输出电压以及输出电流所导致的、充电的灵活性较差以及与适配器的兼容性较差的问题。
由上述内容以及现有技术可知,Charge Pump Converter电路能够应用于大电流充电的场景,具有提升降压转换效率、缩短充电时长以及降低电路发热的特性;而所述BuckSwitch Charger电路能够应用于小电流充电的场景,具有灵活性较高以及与适配器兼容性较高的特性。因而,在向终端设备进行充电时,可在充电阶段的初始阶段(如涓流阶段以及预充阶段)和完成阶段(如CV阶段的后半段,即充电电压不小于设定电压阈值、且充电电流小于设定电流阈值)选择所述Buck Switch Charger电路向所述待充电电池进行充电;在充电阶段的其它阶段(如CC阶段以及CV阶段的前半段,即充电电压不小于设定电压阈值、且充电电流不小于设定电流阈值)选择所述Charge Pump Converter电路向所述待充电电池进行充电。从而不仅解决了大电流充电时降压转换效率较低、充电效率较低、充电时间较长以及发热较严重的问题,还解决了小电流充电时兼容性较差以及灵活性较低的问题,本发明实施例对此不作赘述。
具体地,控制所述适配器向所述电荷泵转换电路输出动态电压以及动态电流,可包括:
根据所述初始充电电压,确定所述适配器需要向所述电荷泵转换电路输出的初始输出电压;
以所述初始输出电压为基准,按照设定的第一电压步进增大所述适配器需要向所述电荷泵转换电路输出的电压,直至确定所述待充电电池的充电电流处于设定的电流阈值范围内。
其中,所述第一电压步进可根据实际情况灵活设置,如可设置为500mV、1000mV或者2000mV等,只要能够保证确定出的所述适配器需要像所述Charge Pump Converter电路输出的初始输出电压满足实际的需求即可,对此不作赘述。
需要说明的是,通常情况下,除了可通过所述第一电压步进(如△V1)来增大所述适配器向所述Charge Pump Converter电路输出的电压之外,还可首先根据设定的第一子电压步进(如△V11)增大所述适配器需要向所述Charge Pump Converter电路输出的电压,使得所述待充电电池的充电电流处于设定的第一子电流范围(如Ibat01≤Ibat≤Ibat02)内;之后,可根据设定的第二子电压步进(小于所述第一子电压步进,如△V12)增大所述适配器需要向所述Charge Pump Converter电路输出的电压,直至所述待充电电池的充电电流处于设定的第二子电流范围(此时,所述第二子电流范围即可为上述电流阈值范围,如可为Ibat1≤Ibat≤Ibat2)内。其中,所述Ibat01通常可小于所述Ibat1,所述Ibat02通常可小于所述Ibat2,对此不作赘述。
也就是说,可先采用大电压步进调整所述适配器的输出电压,以使得所述待充电电池的充电电流更快的趋近于所述电流阈值范围,在确定所述待充电电池的充电电流快达到所述电流阈值范围时,可采用小电压步进调整所述适配器的输出电压,从而缩短了达到所述电流阈值范围的时间、提高了达到所述电流阈值范围的效率,进而提升了充电效率,节省了充电时间。
例如,首先可按照1000mV的步进来增大所述适配器的输出电压,在确定所述待充电电池的充电电流处于4000mA~5000mA的范围内时,可进一步按照200mV的步进增大所述适配器的输出电压,直至确定所述待充电电池的充电电流处于4800mA~5000mA的范围内。从而在所述待充电电池的电压比较小时,能够按照较大的电压步进增大所述适配器的输出电压,在所述待充电电池的电压较大时,能够按照较小的电压步进增大所述适配器的输出电压,有效地提升了充电效率、加快了充电速度、节省了充电时间。
需要说明的是,在扫描所述待充电电池的充电电流是否处于设定的电流阈值范围时,除了可分为大电压步进和小电压步进之外,还可设置其它的电压步进,如中电压步进(如可为500mV)等,只要能够快速高效的将所述待充电电池的充电电流确定在所述电流阈值范围内即可,对此不作赘述。
进一步地,由于所述待充电电池的充电电压通常可为与之相连的Charge PumpConverter电路的输出电压Vbat,所述待充电电池的充电电流通常可为与之相连的ChargePump Converter电路的输出电流Ibat,且,由于Charge Pump Converter电路的输入电压Vbus通常可通过与之相连的适配器的输出电压以及两者之间的通信线路确定。
具体地,假设所述适配器的初始输出电压为Vout0,所述适配器的初始输出电流为Iout0,所述适配器与所述Charge Pump Converter电路之间的线路上的阻抗为R(即终端设备的数据线等),所述Charge Pump Converter电路的初始输入电压为Vbus0,所述ChargePump Converter电路的初始输入电流为Ibus0,则可得到:
Iout0=Ibus0 公式1;
Vout0=Vbus0+Ibus0*R 公式2;
由于Charge Pump Converter电路的具备以下特性:
Vbus0=(2*Vbat0)/η 公式3;
Ibus0=(1/2)*Ibat0 公式4;
因而可得:
Vout0=(2*Vbat0)/η+((1/2)*Ibat0)*R 公式5;
再者,由于在初始状态(即切换充电电路的瞬间)时,所述待充电电池的初始充电电流Ibat0可为0,因而,所述适配器需要向所述电荷泵转换电路输出的初始输出电压可为:
Vout0=(2*Vbat0)/η 公式6;
其中,所述Vout0表示所述适配器需要向所述Charge Pump Converter电路输出的初始输出电压;所述Vbat0表示所述待充电电池的输出充电电压;所述η表示所述ChargePump Converter电路的电压转换效率。
也就是说,所述适配器的初始输出电压通常可根据所述待充电电池的初始充电电压以及所述Charge Pump Converter电路的降压转换来确定,本发明实施例对此不作任何限定。
进一步地,控制所述适配器向所述电荷泵转换电路输出动态电压以及动态电流,还可包括:
确定与所述电流阈值范围内的任一电流值相对应的、所述适配器需要向所述电荷泵转换电路输出的第一输出电压;
以所述第一输出电压为基准,按照设定的第二电压步进增大所述适配器需要向所述电荷泵转换电路输出的电压,直至确定所述待充电电池的充电电压处于设定的电压阈值范围内。
其中,所述第二电压步进可根据实际情况灵活设置,且,所述第二电压步进通常可小于所述第一电压步进,如可设置为100mV、200mV或者500mV等,只要能够保证确定出的所述适配器需要向所述Charge Pump Converter电路输出的初始输出电压满足实际的需求即可,对此不作赘述。
需要说明的时,通常情况下,除了可通过所述第二电压步进(如△V2)来增大所述适配器向所述Charge Pump Converter电路输出的电压之外,还可首先根据设定的第三子电压步进(如△V13)增大所述适配器需要向所述Charge Pump Converter电路输出的电压,使得所述待充电电池的充电电压处于设定的第一子电压范围(如Vbat01≤Vbat≤Vout02)内;之后,可根据设定的第四子电压步进(小于所述第三子电压步进,如V14)增大所述适配器需要向所述Charge Pump Converter电路输出的电压,直至所述待充电电池的充电电压处于设定的第二子电压范围(此时,所述第二子电压范围可为上述电压阈值范围,如Vbat1≤Vbat≤Vbat2)内。其中,所述Vbat01通常可小于所述Vbat1,所述Vbat02通常可小于所述Vbat2,对此不作赘述。
也就是说,可先采用大电压步进调整所述适配器的输出电压,以使得所述待充电电池的充电电压更快的趋近于所述电压阈值范围,在确定所述待充电电池的充电电压快达到所述电压阈值范围时,可采用小电压步进调整所述适配器的输出电压,从而缩短了达到所述电压阈值范围的时间、提高了达到所述电压阈值范围的效率,进而提升了充电的率,节省了充电时间。
例如,首先可按照500mV的步进来增大所述适配器的输出电压,在确定所述待充电电池的充电电压处于4000mV~5000mV的范围内时,可进一步按照100mV的步进增大所述适配器的输出电压,直至确定所述待充电电池的充电电压处于4800mV~5000mV的范围内。从而在所述待充电电池的电压比较小时,能够按照较大的电压步进增大所述适配器的输出电压,在所述待充电电池的电压较大时,能够按照较小的电压步进增大所述适配器的输出电压,有效地提升了充电效率、加快了充电速度、节省了充电时间。
需要说明的是,在扫描所述待充电电池的充电电压是否处于设定的电压阈值范围时,除了可分为大电压步进和小电压步进之外,还可设置其它的电压步进,如中电压步进(如可为100mV)等,只要能够快速高效的将所述待充电电池的充电电压确定在所述电压阈值范围内即可,对此不作赘述。
进一步地,所述适配器向所述电荷泵转换电路输出动态电压以及动态电流,还包括:
确定与所述电压阈值范围内的任一电压值相对应的、所述适配器需要向所述电荷泵转换电路输出的第二输出电压;
以所述第二输出电压为基准,按照设定的第三电压步进降低所述适配器需要向所述电荷泵转换电路输出的电压,直至所述待充电电池的充电电流不大于所述电流阈值。
其中,所述第三电压步进可根据实际情况灵活设置,且,所述第三电压步进可与所述第二电压步进设置为相同,如可设置为100mV、200mV或者500mV等,当然,也可与所述第二电压步进设置为不同,只要能够保证确定出的所述适配器需要像所述Charge PumpConverter电路输出的初始输出电压满足实际的需求即可,对此不作赘述。
需要说明的是,通常情况下,除了可通过所述第三电压步进(如△V3)来降低所述适配器向所述Charge Pump Converter电路输出的电压之外,还可首先根据设定的所述第五子电压步进(如△V15)降低所述适配器需要向所述Charge Pump Converter电路输出的电压,使得所述待充电电池的充电电流不大于设定的第一电流阈值(如Ibat03);之后,可根据设定的第六子电压步进(小于所述第五子电压步进,如△V15)降低所述适配器需要向所述Charge Pump Converter电路输出的电压,直至所述待充电电池的充电电流不大于设定的第二电流阈值(此时,所述第二电流阈值可为上述电流阈值,如可为Ibat3)。其中,所述Ibat03通常可小于所述Ibat3,本发明实施例对此不作赘述。
也就是说,可先采用大电压步进调整所述适配器的输出电压,以使得所述待充电电池的充电电流更快的趋近于所述电流阈值,在确定所述待充电电池的充电电压快达到所述电流阈值时,可采用小电压步进调整所述适配器的输出电压,从而缩短了达到所述电流阈值的时间、提高了达到所述电流阈值的效率,进而提升了充电效率,节省了充电时间。
例如,首先可按照100mV的步进来降低所述适配器的输出电压,在确定所述待充电电池的充电电流不大于4000mA时,可进一步按照50mV的步进降低所述适配器的输出电压,直至确定所述待充电电池的充电电流不大于3500mA。从而在所述待充电电池的电压比较小时,能够按照较大的电压步进降低所述适配器的输出电压,在所述待充电电池的电压较大时,能够按照较小的电压步进降低所述适配器的输出电压,有效地提升了充电效率、加快了充电速度、节省了充电时间。
需要说明的是,在扫描所述待充电电池的充电电流是否不小于设定的电流阈值时,除了可分为大电压步进和小电压步进之外,还可设置其它的电压步进,如中电压步进(如可为80mV)等,只要能够快速高效的将所述待充电电池的充电电流确定在所述电流阈值左右即可,对此不作赘述。
进一步地,所述充电控制方法还可包括:
若确定所述初始充电电压不大于所述电压阈值,或者,所述初始充电电压大于所述电压阈值、且所述初始电流不大于所述电流阈值,则控制所述降压式转换电路上电以及电荷泵转换电路掉电,并控制所述适配器向所述降压式转换电路输出固定电压以及固定电流,以通过所述降压式转换电路向所述待充电电池充电
也就是说,此时,可直接采用现有的Buck Switch Charger电路向所述待充电电池进行充电,即,适配器向所述Buck Switch Charger电路输出固定电压以及固定电流,所述Buck Switch Charger电路根据自身的降压特性以及所述待充电电池的实际需求,向所述待充电电池输出动态电压以及动态电流,对此不作赘述。
综上所述,在本发明实施例中,可在整个充电的涓流阶段、预充阶段以及CV阶段的后半阶段,可采用现有的Buck Switch Charger电路向所述待充电电池进行充电,在整个充电的CC阶段以及所述CV阶段的前半阶段,可采用Charge Pump Converter电路向所述待充电电池进行充电,从而保证了大电流充电时的高效性以及小电流充电时的灵活性。另外,需要说明的是,为了进一步提升了充电过程中终端设备的安全性,还可在CC阶段的前半阶段采用Buck Switch Charger电路向所述待充电电池进行充电,在CC阶段的后半阶段采用Charge Pump Converter电路向所述待充电电池进行充电,对此不作赘述。
需要说明的是,在所述适配器与所述待终端设备(具体可为所述充电电池)首次连通(即一次充电过程的初始时刻)时,还可仅根据所述待充电电池的初始充电电压控制充电电路的切换。如可在确定所述初始充电电压大于所述电压阈值时,直接控制电荷泵转换电路上电以及降压式转换电路掉电;在确定所述初始充电电压不大于所述电压阈值时,直接控制所述降压式转换电路上电以及所述电荷泵转换电路掉电。在下一采集时刻,可进一步采集所述待充电电池的初始充电电流,以进一步控制充电电路的切换,对此不作赘述。
下面,如图4所示,举例并通过下述步骤对本发明实施例中所述的充电控制方法的具体步骤进行详细地介绍
步骤S41,采集所述待充电电池的Vbat以及Ibat。
需要说明的是,在充电电路刚接入时,所述待充电电池的充电电流通常可为0,即Ibat为0;所述待充电池的Vbat通常可为所述待充电电池的当前电压,如可为3.5V等。
步骤S42,判断所述Vbat是否不大于设定的电压阈值Vbat_th。
其中,所述电压阈值Vbat_th通常根据实际需求灵活设置,如可设置为3.2V、3.5或者3.8V等,只要能够满足实际需求即可,对此不作赘述。
步骤S43,若确定所述Vbat≤Vbat_th,即可说明所述待充电电池的充电阶段可为涓流阶段或者预充阶段,则控制Buck Switch Charger电路上电。
步骤S44,控制所述适配器向所述Buck Switch Charger电路输出固定电压以及固定电流,以使得所述适配器通过所述Buck Switch Charger电路向所述待充电电池进行充电。
步骤S45,若确定所述Vbat>Vbat_th,即可确定所述待充电电池的充电阶段可为CC阶段(或者CC阶段的后半阶段)或者CV阶段,则控制Charge Pump Converter电路上电。
由于在本发明实施例中,所述Vbat_th通常可不小于CC阶段的起始电压(以3V为例),则:
当所述Vbat_th=3V时,若确定所述Vbat>Vbat_th时,即可确定所述待充电电池的充电阶段为CC阶段或者CV阶段,此时可控制Charge Pump Converter电路上电;
当所述Vbat_th=3.5V时,若确定所述Vbat>Vbat_th时,即可确定所述待充电电池的充电阶段为CC阶段的后半阶段或者CV阶段,此时,可控制Charge Pump Converter电路上电。而在3V~3.5V之间,可仍控制Buck Switch Charger电路上电,对此不作赘述。
步骤S46,根据所述待充电电池的Vbat,确定所述适配器的Vout0。
仍以上述例子为例,则可通过前述公式6计算得到所述适配器的Vout0,此时,若假设所述Charge Pump Converter电路的降压转换效率η可97%,则可得所述Vout0=7.22V(以所述Vbat_th=3.5V为例)。
步骤S47,以Vout0为基准,调整所述适配器的输出电压,直至确定所述Ibat满足Ibat1≤Ibat≤Ibat2。即,确定调整所述适配器的输出电压,直至确定所述待充电电池的充电阶段进入CC阶段的后期。
仍以上述例子为例,假设所述第一子电压步进△V1可为100mV、所述第二子电压步进△V2可为20mV,则可按照所述△V1逐步提升所述适配器的输出电压,同时检测所述Ibat的大小,若检测到所述Ibat处于第一电流范围(如Ibat01≤Ibat≤Ibat02)内时,再以△V2逐步提升所述Vout,并仍检测所述Ibat的大小,直至确定所述Ibat处于第二电流范围(即可为所述电流阈值范围,如Ibat1≤Ibat≤Ibat2)内。其中,所述Ibat01通常可小于所述Ibat1,所述Ibat02通常可小于所述Ibat2,对此不作赘述。
另外,需要说明的是,上述内容中所述的△V1、△V2、Ibat01、Ibat02、Ibat1以及Ibat2均可根据实际需求灵活设置,且,为了保证充电的安全,所述△V1以及所述△V2的设置通常还需要确保Ibat≤Ibat2,本发明实施例对此不作赘述。
另外,需要说明的是,在确定所述Ibat处于所述电流阈值范围内时,还可进一步确定与所述电流阈值范围内的任一电流值相对应的、所述适配器需要向所述Charge PumpConverter电路输出的第一输出电压Vout1。
步骤S48,以Vout1为基准,调整所述适配器的输出电压,直至确定所述Vbat满足Vbat1≤Vbat≤Vbat2。即,调整所述适配器的输出电压,直至确定所述待充电电池的充电阶段进入了CV阶段的前期(即前半阶段)。
仍以上述例子为例,假设所述第三子电压步进△V3可为20mV、所述第四子电压步进△V4可为10mV,则可按照所述△V3逐步提升所述适配器的输出电压,同时检测所述Vbat的大小,若检测到所述Vbat处于第一电压范围(如Vbat01≤Vbat≤Vbat02)内时,再以△V4逐步提升所述Vout,并仍检测所述Vbat的大小,直至确定所述Vbat处于第二电压范围(即可为所述电流阈值范围,如Vbat1≤Vbat≤Vbat2)内。其中,所述Vbat01通常可小于所述Vbat1,所述Vbat02通常可小于所述Vbat2,对此不作赘述。
另外,需要说明的是,在确定所述Vbat处于所述电压阈值范围内时,还可进一步确定与所述电压阈值范围内的任一电压值相对应的、所述适配器需要向所述Charge PumpConverter电路输出的第二输出电压Vout2。
再者,上述内容中所述的△V3、△V4、Vbat01、Vbat02、Vbat1以及Vbat2均可根据实际需求灵活设置,且,为了保证充电的安全,所述△V3以及所述△V4的设置通常还需要确保Vbat≤Vbat2,本发明实施例对此不作赘述。
步骤S49,以Vout2为基准,调整所述适配器的输出电压,直至确定Ibat1≤Ibat3。即,确定调整所述适配器的输出电压,直至确定所述待充电电池的充电阶段进入CV阶段的后期(即后半阶段)。
仍以上述例子为例,假设所述第五子电压步进△V5可为20mV、所述第六子电压步进△V4可为10mV,则可按照所述△V5逐步降低所述适配器的输出电压,同时检测所述Ibat的大小,若检测到所述Ibat不大于第一电流阈值(如Ibat≤Ibat03)时,再以△V6逐步降低所述Vout,并仍检测所述Ibat的大小,直至确定所述Ibat不大于第二电流阈值(即可为所述电流阈值,如Ibat≤Ibat3)内。其中,所述Ibat03通常可大于所述Ibat3,对此不作赘述。
进一步地,假设所述充电控制装置可为终端设备中的集成装置,则本发明实施例中所述的充电系统的结构通常可如图5所示,其为本发明实施例中所述的第一种充电系统的具体结构示意图。具体地,如图5所示,所述充电系统具体可包括以下各模块:
AC-DC适配器51、终端设备52,其中,所述终端设备52通常可包括Buck SwitchCharger电路模块521(即为Buck转换器),Charge Pump Converter电路模块522(即为Charge Pump转换器)、充电控制模块523(具体可包括处理器以及收发器)以及电池524。其中,实现充电的主要部分是Buck Switch Charger电路模块521和Charge Pump Converter电路模块522。所述充电控制模块523(具体可为其内部的处理器)可负责控制Buck SwitchCharger电路模块521和Charge Pump Converter电路模块522之间的切换,并且可负责终端设备52和AC-DC适配器51之间的通信。当然,需要说明的是,所述充电控制模块523(具体可为其内部的收发器)还可负责翻译所述终端设备52和所述AC-DC适配器51之间的通信信息。
类似地,假设所述充电控制装置可为所述适配器中的集成装置,则本发明实施例中所述的充电系统的结构通常可如图6所示,其为本发明实施例中所述的充电系统的具体结构示意图。具体地,如图6所示,所述充电系统具体可包括:
AC-DC适配器61、终端设备62,其中,所述AC-DC适配器61通常可包括充电控制模块611(具体可包括处理器以及收发器);所述终端设备62通常可包括Buck Switch Charger电路模块621(即为Buck转换器),Charge Pump Converter电路模块622(即为Charge Pump转换器)以及电池623。其中,实现充电的主要部分是Buck Switch Charger电路模块621和Charge Pump Converter电路模块622。所述充电控制模块611(具体可为其内部的处理器)可负责控制Buck Switch Charger电路模块621和Charge Pump Converter电路模块622之间的切换,并且可负责所述适配器61和终端设备62之间的通信。当然,需要说明的是,所述充电控制模块611(具体可为其内部的收发器)还可负责翻译所述适配器61和所述终端设备62之间的通信信息。
进一步地,类似地,假设所述充电控制装置可为独立于所述适配器以及所述终端设备的独立装置,则本发明实施例中所述的充电系统的结构通常可如图7所示,其为本发明实施例中所述的充电系统的具体结构示意图。具体地,如图7所示,所述充电系统具体可包括:
AC-DC适配器71、终端设备72以及充电控制装置73,其中,所述终端设备72通常可包括Buck Switch Charger电路模块721(即为Buck转换器),Charge Pump Converter电路模块722(即为Charge Pump转换器)以及电池723。其中,实现充电的主要部分是BuckSwitch Charger电路模块721和Charge Pump Converter电路模块722。所述充电控制装置73(具体可为其内部的处理器)可负责控制Buck Switch Charger电路模块721和ChargePump Converter电路模块722之间的切换,并且可负责所述充电控制装置73与所述AC-DC适配器71,或者所述充电控制装置73与所述终端设备72之间的通信.当然,需要说明的是,所述充电控制装置73(具体可为其内部的收发器)还可负责翻译所述AC-DC适配器71和所述终端设备72之间的通信信息。
本发明实施例一提供了一种充电控制方法,可采集待充电电池的初始充电电压以及初始充电电流;并若确定所述初始充电电压大于设定的电压阈值、且所述初始充电电流大于设定的电流阈值,则控制所述电荷泵转换电路上电以及所述降压式转换电路掉电,并控制适配器向所述电荷泵转换电路输出动态电压以及动态电流,以通过所述电荷泵转换电路向所述待充电电池充电。相比于现有技术,由于在大电流充电时采用了电荷泵转换电路,从而有效地提升了充电的降压转换效率、缩短了充电时间;且,由于电荷泵转换电路中不包含容易产生热能的电感器件,因而还能进一步解决充电时电路的发热问题。
实施例二:
基于与本发明实施例相同的发明构思,本发明实施例二提供了一种充电控制装置,如图8所示,其为本发明实施例二中所述的充电控制装置的结构示意图。具体地,由图8可知,所述充电控制装置可包括:
采集模块81,可用于采集待充电电池的初始充电电压以及初始充电电流;
控制模块82,可用于判断所述初始充电电压大于设定的电压阈值、且所述初始充电电流大于设定的电流阈值,若是,则控制电荷泵转换电路上电以及降压式转换电路掉电,并控制适配器向所述电荷泵转换电路输出动态电压以及动态电流,以通过所述电荷泵转换电路向所述待充电电池充电。
具体地,所述控制模块82,具体可用于根据所述初始充电电压,确定所述适配器需要向所述电荷泵转换电路输出的初始输出电压;以及,以所述初始输出电压为基准,按照设定的第一电压步进增大所述适配器需要向所述电荷泵转换电路输出的电压,直至确定所述待充电电池的充电电流处于设定的电流阈值范围内。
具体地,所述控制模块82,具体可用于通过如下公式确定所述适配器需要向所述电荷泵转换电路输出的初始输出电压:
Vout0=(2*Vbat0)/η;
其中,所述Vout0表示所述适配器需要向所述电荷泵转换电路输出的初始输出电压;所述Vbat0表示所述待充电电池的初始充电电压;所述η表示所述电荷泵转换电路的电压转换效率。
具体地,所述控制模块82,还具体可用于确定与所述电流阈值范围内的任一电流值相对应的、所述适配器需要向所述电荷泵转换电路输出的第一输出电压;以及,以所述第一输出电压为基准,按照设定的第二电压步进增大所述适配器需要向所述电荷泵转换电路输出的电压,直至确定所述待充电电池的充电电压处于设定的电压阈值范围内。
具体地,所述控制模块82,还具体可用于确定与所述电压阈值范围内的任一电压值相对应的、所述适配器需要向所述电荷泵转换电路输出的第二输出电压;以及,以所述第二输出电压为基准,按照设定的第三电压步进降低所述适配器需要向所述电荷泵转换电路输出的电压,直至所述待充电电池的充电电流不大于所述第一电流阈值。
具体地,所述控制模块82,还可用于若确定所述初始充电电压不大于所述电压阈值,或者,所述初始充电电压大于所述电压阈值、且所述初始电流不大于所述电流阈值,则控制所述降压式转换电路上电以及电荷泵转换电路掉电,并向所述降压式转换电路输出固定电压以及固定电流,以通过所述降压式转换电路向所述待充电电池充电。
需要说明的是,所述充电控制装置可作为集成装置集成在所述适配器或者终端设备中的集成装置,也可作为独立于所述适配器以及所述终端设备的独立装置。
本发明实施例二提供了一种充电控制装置,包括用于采集待充电电池的初始充电电压以及初始充电电流的采集模块,以及用于若确定所述初始充电电压大于设定的电压阈值、且所述初始充电电流大于设定的电流阈值,则控制电荷泵转换电路上电以及降压式转换电路掉电,并控制适配器向所述电荷泵转换电路输出动态电压以及动态电流,以通过所述电荷泵转换电路向所述待充电电池充电的控制模块。相比于现有技术,由于在大电流充电时采用了高效的电荷泵转换电路,从而有效地提升了降压转换效率、加快了充电速度、缩短了充电时间;且,由于电荷泵转换电路中不包含容易产生热能的电感器件,因而还能进一步解决充电时电路的发热问题。
本领域技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法、装置(设备)、或计算机程序产品。因此,本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (12)
1.一种充电控制方法,其特征在于,包括:
采集待充电电池的初始充电电压以及初始充电电流;
判断所述初始充电电压大于设定的电压阈值、且所述初始充电电流大于设定的电流阈值;
若是,则控制电荷泵转换电路上电以及降压式转换电路掉电,并控制适配器向所述电荷泵转换电路输出动态电压以及动态电流,以通过所述电荷泵转换电路向所述待充电电池充电。
2.如权利要求1所述的充电控制方法,其特征在于,控制所述适配器向所述电荷泵转换电路输出动态电压以及动态电流,包括:
根据所述初始充电电压,确定所述适配器需要向所述电荷泵转换电路输出的初始输出电压;
以所述初始输出电压为基准,按照设定的第一电压步进增大所述适配器需要向所述电荷泵转换电路输出的电压,直至确定所述待充电电池的充电电流处于设定的电流阈值范围内。
3.如权利要求2所述的充电控制方法,其特征在于,根据所述初始充电电压,确定所述适配器需要向所述电荷泵转换电路输出的初始输出电压,是通过如下公式得到的:
Vout0=(2*Vbat0)/η;
其中,所述Vout0表示所述适配器需要向所述电荷泵转换电路输出的初始输出电压;所述Vbat0表示所述待充电电池的初始充电电压;所述η表示所述电荷泵转换电路的电压转换效率。
4.如权利要求2所述的充电控制方法,其特征在于,控制所述适配器向所述电荷泵转换电路输出动态电压以及动态电流,还包括:
确定与所述电流阈值范围内的任一电流值相对应的、所述适配器需要向所述电荷泵转换电路输出的第一输出电压;
以所述第一输出电压为基准,按照设定的第二电压步进增大所述适配器需要向所述电荷泵转换电路输出的电压,直至确定所述待充电电池的充电电压处于设定的电压阈值范围内。
5.如权利要求4所述的充电控制方法,其特征在于,所述适配器向所述电荷泵转换电路输出动态电压以及动态电流,还包括:
确定与所述电压阈值范围内的任一电压值相对应的、所述适配器需要向所述电荷泵转换电路输出的第二输出电压;
以所述第二输出电压为基准,按照设定的第三电压步进降低所述适配器需要向所述电荷泵转换电路输出的电压,直至所述待充电电池的充电电流不大于所述电流阈值。
6.如权利要求1所述的充电控制方法,其特征在于,所述充电控制方法还包括:
若确定所述初始充电电压不大于所述电压阈值,或者,所述初始充电电压大于所述电压阈值、且所述初始电流不大于所述电流阈值,则控制所述降压式转换电路上电以及电荷泵转换电路掉电,并控制所述适配器向所述降压式转换电路输出固定电压以及固定电流,以通过所述降压式转换电路向所述待充电电池充电。
7.一种充电控制装置,其特征在于,包括:
采集模块,用于采集待充电电池的初始充电电压以及初始充电电流;
控制模块,用于判断所述初始充电电压大于设定的电压阈值、且所述初始充电电流大于设定的电流阈值,若是,则控制电荷泵转换电路上电以及降压式转换电路掉电,并控制适配器向所述电荷泵转换电路输出动态电压以及动态电流,以通过所述电荷泵转换电路向所述待充电电池充电。
8.如权利要求7所述的充电控制装置,其特征在于,
所述控制模块,具体用于根据所述初始充电电压,确定所述适配器需要向所述电荷泵转换电路输出的初始输出电压;以及,以所述初始输出电压为基准,按照设定的第一电压步进增大所述适配器需要向所述电荷泵转换电路输出的电压,直至确定所述待充电电池的充电电流处于设定的电流阈值范围内。
9.如权利要求8所述的充电控制装置,其特征在于,
所述控制模块,具体用于通过如下公式确定所述适配器需要向所述电荷泵转换电路输出的初始输出电压:
Vout0=(2*Vbat0)/η;
其中,所述Vout0表示所述适配器需要向所述电荷泵转换电路输出的初始输出电压;所述Vbat0表示所述待充电电池的初始充电电压;所述η表示所述电荷泵转换电路的电压转换效率。
10.如权利要求8所述的充电控制装置,其特征在于,
所述控制模块,还具体用于确定与所述电流阈值范围内的任一电流值相对应的、所述适配器需要向所述电荷泵转换电路输出的第一输出电压;以及,以所述第一输出电压为基准,按照设定的第二电压步进增大所述适配器需要向所述电荷泵转换电路输出的电压,直至确定所述待充电电池的充电电压处于设定的电压阈值范围内。
11.如权利要求10所述的充电控制装置,其特征在于,
所述控制模块,还具体用于确定与所述电压阈值范围内的任一电压值相对应的、所述适配器需要向所述电荷泵转换电路输出的第二输出电压;以及,以所述第二输出电压为基准,按照设定的第三电压步进降低所述适配器需要向所述电荷泵转换电路输出的电压,直至所述待充电电池的充电电流不大于所述第一电流阈值。
12.如权利要求7所述的充电控制装置,其特征在于,
所述控制模块,还用于若确定所述初始充电电压不大于所述电压阈值,或者,所述初始充电电压大于所述电压阈值、且所述初始电流不大于所述电流阈值,则控制所述降压式转换电路上电以及电荷泵转换电路掉电,并向所述降压式转换电路输出固定电压以及固定电流,以通过所述降压式转换电路向所述待充电电池充电。
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