CN109417208B - 电池管理电路、待充电设备和电源管理方法 - Google Patents

电池管理电路、待充电设备和电源管理方法 Download PDF

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Abstract

提供一种电池管理电路、待充电设备和电源管理方法，该电池管理电路包括：第一充电通道、Cuk电路和通信控制电路；第一充电通道基于电源提供设备提供的充电电压和/或充电电流为电池进行充电，电池包括相互串联的第一电芯和第二电芯；通信控制电路用于与电源提供设备通信，使得电源提供设备提供的充电电压和/或充电电流的大小与电池当前所处的充电阶段相匹配；通信控制电路还用于向Cuk电路发送驱动信号，驱动Cuk电路工作，使得第一电芯和第二电芯通过Cuk电路传递能量，以均衡第一电芯和第二电芯的电压。该电池管理电路能够降低充电过程的发热量。

Description

电池管理电路、待充电设备和电源管理方法
技术领域
本申请涉及充电技术领域，并且更为具体地，涉及一种电池管理电路、待充电设备和电源管理方法。
背景技术
目前，待充电设备(例如智能手机)越来越受到消费者的青睐，但是待充电设备耗电量大，需要经常充电。
为了提高充电速度，一种可行的方案是采用大电流为待充电设备进行充电。充电电流越大，充电速度越快，但待充电设备的发热问题也越严重。
因此，在保证充电速度的前提下，如何降低待充电设备的发热是目前亟待解决的问题。
发明内容
本申请提供一种电池管理电路、待充电设备和电源管理方法，在保证充电速度的前提下，能够降低待充电设备的发热量。
第一方面，提供一种电池管理电路，所述电池管理电路包括第一充电通道、Cuk电路和通信控制电路；所述第一充电通道用于接收电源提供设备提供的充电电压和/或充电电流，并将所述充电电压和/或所述充电电流直接加载在电池的两端，为所述电池进行充电，其中所述电池包括相互串联的第一电芯和第二电芯；在所述电源提供设备通过所述第一充电通道为所述电池充电的过程中，所述通信控制电路用于与所述电源提供设备通信，使得所述电源提供设备提供的充电电压和/或充电电流的大小与所述电池当前所处的充电阶段相匹配；在所述第一电芯和所述第二电芯的电压不均衡的情况下，所述通信控制电路还用于向所述Cuk电路发送驱动信号，驱动所述Cuk电路工作，使得所述第一电芯和所述第二电芯通过所述Cuk电路传递能量，以均衡所述第一电芯和所述第二电芯的电压。
第二方面，提供一种待充电设备，包括：电池，所述电池包括相互串联的第一电芯和第二电芯；以及如第一方面所述的电池管理电路。
第三方面，提供一种电池管理方法，所述电池管理方法应用于电池管理电路，所述电池管理电路包括第一充电通道和Cuk电路，所述第一充电通道用于接收电源提供设备提供的充电电压和/或充电电流，并将所述充电电压和/或所述充电电流直接加载在电池的两端，为所述电池进行充电，其中所述电池包括相互串联的第一电芯和第二电芯，所述电池管理方法包括：在所述电源提供设备通过所述第一充电通道为所述电池充电的过程中，与所述电源提供设备通信，使得所述电源提供设备提供的充电电压和/或充电电流的大小与所述电池当前所处的充电阶段相匹配；在所述第一电芯和所述第二电芯的电压不均衡的情况下，向所述Cuk电路发送驱动信号，驱动所述Cuk电路工作，使得所述第一电芯和所述第二电芯通过所述Cuk电路传递能量，以均衡所述第一电芯和所述第二电芯的电压。
本申请提供的电池管理电路可以减少充电过程中的发热量。
附图说明
图1是本发明一个实施例提供的充电系统的示意性结构图。
图2是本发明实施例提供的第一电芯、第二电芯和Cuk电路的连接关系示意图。
图3是本发明实施例提供的Cuk电路的一种工作状态的示例图。
图4是本发明实施例提供的Cuk电路的另一工作状态的示例图。
图5是本发明另一实施例提供的充电系统的示意性结构图。
图6是本发明实施例提供的Cuk电路中的开关管的控制时序图。
图7是本发明又一实施例提供的充电系统的示意性结构图。
图8是本发明实施例提供的待充电设备的示意性结构图。
图9是本发明实施例提供的脉动直流电的波形示意图。
图10是本发明实施例提供的快充过程的流程图。
图11是本发明实施例提供的电池管理方法的示意性流程图。
具体实施方式
相关技术中提到了用于为待充电设备进行充电的一电源提供设备。该电源提供设备工作在恒压模式下。在恒压模式下，该电源提供设备输出的电压基本维持恒定，比如5V，9V，12V或20V等。
该电源提供设备输出的电压并不适合直接加载到电池两端，而是需要先经过待充电设备内的变换电路进行变换，以得到待充电设备内的电池所预期的充电电压和/或充电电流。
变换电路用于对电源提供设备输出的电压进行变换，以满足电池所预期的充电电压和/或充电电流的需求。
作为一种示例，该变换电路可指充电管理模块，例如充电集成电路(integratedcircuit，IC)。在电池的充电过程中，用于对电池的充电电压和/或充电电流进行管理。该变换电路具有电压反馈模块的功能，和/或，具有电流反馈模块的功能，以实现对电池的充电电压和/或充电电流的管理。
举例来说，电池的充电过程可包括涓流充电阶段，恒流充电阶段和恒压充电阶段中的一个或者多个。在涓流充电阶段，变换电路可利用电流反馈环使得在涓流充电阶段进入到电池的电流满足电池所预期的充电电流大小(譬如第一充电电流)。在恒流充电阶段，变换电路可利用电流反馈环使得在恒流充电阶段进入电池的电流满足电池所预期的充电电流大小(譬如第二充电电流，该第二充电电流可大于第一充电电流)。在恒压充电阶段，变换电路可利用电压反馈环使得在恒压充电阶段加载到电池两端的电压的大小满足电池所预期的充电电压大小。
作为一种示例，当电源提供设备输出的电压大于电池所预期的充电电压时，变换电路可用于对电源提供设备输出的电压进行降压处理，以使降压转换后得到的充电电压满足电池所预期的充电电压需求。作为又一种示例，当电源提供设备输出的电压小于电池所预期的充电电压时，变换电路可用于对电源提供设备输出的电压进行升压处理，以使升压转换后得到的充电电压满足电池所预期的充电电压需求。
作为又一示例，以电源提供设备输出5V恒定电压为例，当电池包括单个电芯(以锂电池电芯为例，单个电芯的充电截止电压为4.2V)时，变换电路(例如Buck降压电路)可对电源提供设备输出的电压进行降压处理，以使得降压后得到的充电电压满足电池所预期的充电电压需求。
作为又一示例，以电源提供设备输出5V恒定电压为例，当电源提供设备为串联有两个及两个以上单电芯的电池(以锂电池电芯为例，单个电芯的充电截止电压为4.2V)充电时，变换电路(例如Boost升压电路)可对电源提供设备输出的电压进行升压处理，以使得升压后得到的充电电压满足电池所预期的充电电压需求。
变换电路受限于电路转换效率低下的原因，致使未被转换部分的电能以热量的形式散失。这部分热量会聚焦在待充电设备内部。待充电设备的设计空间和散热空间都很小(例如，用户使用的移动终端物理尺寸越来越轻薄，同时移动终端内密集排布了大量的电子元器件以提升移动终端的性能)，这不但提升了变换电路的设计难度，还会导致聚焦在待充电设备内的热量很难及时移除，进而引发待充电设备的异常。
例如，变换电路上聚集的热量可能会对变换电路附近的电子元器件造成热干扰，引发电子元器件的工作异常。又如，变换电路上聚集的热量，可能会缩短变换电路及附近电子元件的使用寿命。又如，变换电路上聚集的热量，可能会对电池造成热干扰，进而导致电池充放电异常。又如变换电路上聚集的热量，可能会导致待充电设备的温度升高，影响用户在充电时的使用体验。又如，变换电路上聚集的热量，可能会导致变换电路自身的短路，使得电源提供设备输出的电压直接加载在电池两端而引起充电异常，如果电池长时间处于过压充电状态，甚至会引发电池的爆炸，危及用户安全。
本发明实施例提供一种输出电压可调的电源提供设备。该电源提供设备能够获取电池的状态信息。电池的状态信息可以包括电池当前的电量信息和/或电压信息。该电源提供设备可以根据获取到的电池的状态信息来调节电源提供设备自身的输出电压，以满足电池所预期的充电电压和/或充电电流的需求，电源提供设备调节后输出的电压可直接加载到电池两端为电池充电(下称“直充”)。进一步地，在电池充电过程的恒流充电阶段，电源提供设备调节后输出的电压可直接加载在电池的两端为电池充电。
该电源提供设备可以具有电压反馈模块的功能和电流反馈模块的功能，以实现对电池的充电电压和/或充电电流的管理。
该电源提供设备根据获取到的电池的状态信息来调节电源提供设备自身的输出电压可以指：该电源提供设备能够实时获取到电池的状态信息，并根据每次所获取到的电池的实时状态信息来调节电源提供设备自身输出的电压，以满足电池所预期的充电电压和/或充电电流。
该电源提供设备根据实时获取到的电池的状态信息来调节电源提供设备自身的输出电压可以指：随着充电过程中电池电压的不断上升，电源提供设备能够获取到充电过程中不同时刻电池的当前状态信息，并根据电池的当前状态信息来实时调节电源提供设备自身的输出电压，以满足电池所预期的充电电压和/或充电电流的需求。
举例来说，电池的充电过程可包括涓流充电阶段、恒流充电阶段和恒压充电阶段中的至少一个。在涓流充电阶段，电源提供设备可在涓流充电阶段输出一第一充电电流对电池进行充电以满足电池所预期的充电电流的需求(第一充电电流可为恒定直流电流)。在恒流充电阶段，电源提供设备可利用电流反馈环使得在恒流充电阶段由电源提供设备输出且进入到电池的电流满足电池所预期的充电电流的需求(譬如第二充电电流，可为脉动波形的电流，该第二充电电流可大于第一充电电流，可以是恒流充电阶段的脉动波形的电流峰值大于涓流充电阶段的恒定直流电流大小，而恒流充电阶段的恒流可以指的是脉动波形的电流峰值或平均值保持基本不变)。在恒压充电阶段，电源提供设备可利用电压反馈环使得在恒压充电阶段由电源提供设备输出到待充电设备的电压(即恒定直流电压)保持恒定。
举例来说，本发明实施例中提及的电源提供设备可主要用于控制待充电设备内电池的恒流充电阶段。在其他实施例中，待充电设备内电池的涓流充电阶段和恒压充电阶段的控制功能也可由本发明实施例提及的电源提供设备和待充电设备内额外的充电芯片来协同完成；相较于恒流充电阶段，电池在涓流充电阶段和恒压充电阶段接受的充电功率较小，待充电设备内部充电芯片的效率转换损失和热量累积是可以接受的。需要说明的是，本发明实施例中提及的恒流充电阶段或恒流阶段可以是指对电源提供设备的输出电流进行控制的充电模式，并非要求电源提供设备的输出电流保持完全恒定不变，例如可以是泛指电源提供设备输出的脉动波形的电流峰值或平均值保持基本不变，或者是一个时间段保持基本不变。例如，实际中，电源提供设备在恒流充电阶段通常采用分段恒流的方式进行充电。
分段恒流充电(Multi-stage constant current charging)可具有N个恒流阶段(N为一个不小于2的整数)，分段恒流充电以预定的充电电流开始第一阶段充电，所述分段恒流充电的N个恒流阶段从第一阶段到第(N-1)个阶段依次被执行，当恒流阶段中的前一个恒流阶段转到下一个恒流阶段后，脉动波形的电流峰值或平均值可变小；当电池电压到达充电终止电压阈值时，恒流阶段中的前一个恒流阶段会转到下一个恒流阶段。相邻两个恒流阶段之间的电流转换过程可以是渐变的，或，也可以是台阶式的跳跃变化。
进一步地，在电源提供设备的输出电流为脉动直流电的情况下，恒流模式可以指对脉动直流电的峰值或均值进行控制的充电模式，即控制电源提供设备的输出电流的峰值不超过恒流模式对应的电流。此外，电源提供设备的输出电流为交流电的情况下，恒流模式可以指对交流电的峰值进行控制的充电模式。
进一步地，需要说明的是，本发明实施例中所使用到的待充电设备可以是指终端，该“终端”可包括，但不限于被设置成经由有线线路连接(如经由公共交换电话网络(publicswitched telephone network，PSTN)、数字用户线路(digital subscriber line，DSL)、数字电缆、直接电缆连接，以及/或另一数据连接/网络)和/或经由(例如，针对蜂窝网络、无线局域网(wireless local area network，WLAN)、诸如手持数字视频广播(digital videobroadcasting handheld，DVB-H)网络的数字电视网络、卫星网络、调幅-调频(amplitudemodulation-frequency modulation，AM-FM)广播发送器，以及/或另一通信终端的)无线接口接收/发送通信信号的装置。被设置成通过无线接口通信的终端可以被称为“无线通信终端”、“无线终端”以及/或“移动终端”。移动终端的示例包括，但不限于卫星或蜂窝电话；可以组合蜂窝无线电电话与数据处理、传真以及数据通信能力的个人通信系统(personalcommunication system，PCS)终端；可以包括无线电电话、寻呼机、因特网/内联网接入、Web浏览器、记事簿、日历以及/或全球定位系统(global positioning system，GPS)接收器的个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)；以及常规膝上型和/或掌上型接收器或包括无线电电话收发器的其它电子装置。另外，本发明实施例中所使用到的待充电设备或终端还可包括移动电源(power bank)，该移动电源能够接受电源提供设备的充电，从而将能量存储起来，以为其他电子装置提供能量。
此外，在本发明的实施例中，电源提供设备输出的脉动波形的电压直接加载到待充电设备的电池上以对电池进行充电时，充电电流可以是以脉动波(如馒头波)的形式表征出来。可以理解是，充电电流可以以间歇的方式为电池充电，该充电电流的周期可以跟随输入交流电例如交流电网的频率进行变化，例如，充电电流的周期所对应的频率为电网频率的整数倍或倒数倍。并且，充电电流以间歇的方式为电池充电时，该充电电流对应的电流波形可以是与电网同步的一个或一组脉冲组成。
作为一种示例，本发明实施例中，电池在充电过程中(例如涓流充电阶段、恒流充电阶段和恒压充电阶段中的至少一个)，可以接受电源提供设备输出的脉动直流电(方向不变、幅值大小随时间变化)、交流电(方向和幅值大小都随时间变化)或直流电(即恒定直流，幅值大小和方向都不随时间变化)。
对于传统的待充电设备而言，待充电设备内通常仅包括单节电芯，当使用较大的充电电流为该单节电芯充电时，待充电设备的发热现象比较严重。为了保证充电速度，并缓解待充电设备在充电过程中的发热现象，本发明实施例对待充电设备内的电芯结构进行了改造，引入具有串联电芯结构的电池，并提供一种可以对具有串联电芯结构的电池进行直充的电池管理电路，由于同等充电速度前提下，具有串联电芯结构的电池所需的充电电流为单电芯结构电池所需的充电电流的1/N(N为待充电设备内的相互串联的电芯的数目)，因此，在同等充电速度的前提下，本发明实施例提供的电池管理电路需要从外部电源提供设备获取的充电电流较小，从而可以减少充电过程中的发热量。下面结合图1对本发明实施例进行详细描述。
图1是本发明实施例提供的充电系统的示意性结构图。该充电系统包括电源提供设备10、电池管理电路20和电池30。电池管理电路20可用于对电池30进行管理。作为一个示例，电池管理电路20可以对电池30的充电过程进行管理，比如选择充电通道、控制充电电压和/或充电电流等；作为另一个示例，电池管理电路20可以对电池30的电芯进行管理，如均衡电池30中的电芯的电压等。
电池管理电路20可以包括第一充电通道21和通信控制电路23。
第一充电通道21可用于接收电源提供设备10提供的充电电压和/或充电电流，并将充电电压和/或充电电流加载在电池30的两端，为电池30进行充电。
换句话说，第一充电通道21可以将电源提供设备10提供的充电电压和/或充电电流直接加载在电池30的两端，对电池30进行直充。“直充”的相关介绍可以参见全文，此处不再详述。第一充电通道21也可称为直充通道，直充通道上无需设置例如充电IC等变换电路，换句话说，直充通道无需像传统充电通道那样，需要先对电源提供设备提供的充电电压和/或充电电流进行变换，再将变换后的充电电压和/或充电电流加载在电池两端，而是可以直接将电源提供设备提供的充电电压和/或充电电流加载在电池的两端。
第一充电通道21例如可以是一根导线，也可以在第一充电通道21上设置一些与充电电压和/或充电电流变换无关的其他电路器件。例如，电源管理电路20包括第一充电通道21和第二充电通道，第一充电通道21上可以设置用于充电通道间切换的开关器件(具体参见图7的描述)。
电源提供设备10可以是上文描述的输出电压可调的电源提供设备，但本发明实施例对电源提供设备20的类型不做具体限定。例如，该电源提供设备20可以是适配器和移动电源(power bank)等专门用于充电的设备，也可以是电脑等能够提供电源和数据服务的其他设备。
本发明实施例中的电池30可以包含相互串联的多节电芯(至少两节电芯)。相互串联的电芯在充电过程中可以对电源提供设备10提供的充电电压进行分压。图1所示的第一电芯31a和第二电芯31b可以是该多节电芯中的任意两节电芯，也可以是该多节电芯中的任意两组电芯。以第一电芯31a(或第二电芯31b)包含一组电芯为例，该组电芯中的各电芯可以是串联的关系，也可以是并联的关系，本发明实施例对此不做具体限定。
电池30可以是一节电池，也可以是多节电池，换句话说，本发明实施例中的相互串联的电芯可以封装至一个电池包中，形成一节电池，也可以封装至多个电池包中，形成多节电池。例如，电池30可以是一节电池，该一节电池包括相互串联的第一电芯31a和第二电芯31b。又如，电池30可以是两节电池，其中一节电池包含第一电芯31a，另一节电池包含第二电芯31b。
在电源提供设备10通过第一充电通道21为电池30充电的过程中，通信控制电路23可以与电源提供设备10通信，使得电源提供设备10提供的充电电压和/或充电电流的大小与电池30当前所处的充电阶段相匹配(或者，使得电源提供设备10提供的充电电压和/或充电电流的大小能够满足电池30当前所处的充电阶段对充电电压和/或充电电流的需求)。
上文已经指出，第一充电通道21为直充通道，可以将电源适配器10提供的充电电压和/或充电电流直接加载在电池30的两端。为了实现直充充电方式，本发明实施例在电池管理电路20中引入了具有通信功能的控制电路，即通信控制电路23。该通信控制电路23可以在直充过程中与电源提供设备10保持通信，以形成闭环反馈机制，使得电源提供设备10能够实时获知电池的状态，从而不断调整向第一充电通道注入的充电电压和/或充电电流，以保证电源提供设备10提供的充电电压和/或充电电流的大小与电池30当前所处的充电阶段相匹配。
电池30当前所处的充电阶段可以是涓流充电阶段、恒压充电阶段、恒流充电阶段中的任意一个。
以涓流充电阶段为例，在电池30的涓流充电阶段，通信控制电路23可以与电源提供设备10进行通信，以便电源提供设备10调整向第一充电通道21提供的充电电流，使得该充电电流与涓流充电阶段对应的充电电流相匹配(或者，使得该充电电流满足电池30在涓流充电阶段对充电电流的需求)。
以恒压充电阶段为例，在电池30的恒压充电阶段，通信控制电路23可以与电源提供设备10进行通信，以便电源提供设备10调整向第一充电通道21提供的充电电压，使得该充电电压与恒压充电阶段对应的充电电压相匹配(或者，使得该充电电压满足电池30在恒压充电阶段对充电电压的需求)。
以恒流充电阶段为例，在电池30的恒流充电阶段，通信控制电路23可以与电源提供设备10进行通信，以便电源提供设备10调整向第一充电通道21提供的充电电流，使得该充电电流与恒流充电阶段对应的充电电流相匹配(或者，使得该充电电流满足电池30在恒流充电阶段对充电电流的需求)。
本发明实施例对通信控制电路23和电源提供设备10之间的通信内容和通信方式不做具体限定，下文会结合具体的实施例进行详细描述，此处不再详述。
电池管理电路20还可以包括Cuk电路22。在第一电芯31a和第二电芯31b的电压不均衡的情况下，通信控制电路23向Cuk电路22发送驱动信号，驱动Cuk电路22工作，使得第一电芯31a和第二电芯31b通过Cuk电路22传递能量，以均衡第一电芯31a和第二电芯31b的电压。
本发明实施例提供的电池管理电路能够对电池进行直充，换句话说，本发明实施例提供的电池管理电路是支持直充架构的电池管理电路，在直充架构中，直充通道上无需设置变换电路，从而降低了待充电设备在充电过程的发热量。
直充方案能够一定程度上降低待充电设备在充电过程的发热量，但是，当电源提供设备10的充电电流过大时，如电源提供设备10的输出电流达到5A-10A之间，电池管理电路20的发热现象仍会比较严重，从而可能出现安全隐患。
为了保证充电速度，并进一步缓解待充电设备在充电过程的发热现象，本发明实施例对电池结构进行了改造，引入了具有串联电芯结构的电池，与单电芯电池相比，如果要达到同等的充电速度，具有串联电芯结构的电池所需的充电电流约为单节电池所需的充电电流的1/N(N为待充电设备内的相互串联的电芯的数目)，换句话说，在保证同等充电速度的前提下，本发明实施例可以大幅降低充电电流的大小，从而进一步减少待充电设备在充电过程的发热量。
例如，对于3000mAh的单节电芯电池而言，要达到3C的充电倍率，需要9A的充电电流，为了达到同等的充电速度，且降低待充电设备在充电过程的发热量，可以将两节1500mAH的电芯串联起来，以代替3000mAh的单节电芯，这样一来，仅需要4.5A的充电电流就可以达到3C的充电倍率，且与9A的充电电流相比，4.5A的充电电流引起的发热量明显较低。
此外，本发明实施例提供的电源管理电路能够对相互串联的电芯进行电压均衡，使得相互串联的电芯的参数接近，这样可以便于电池内部的电芯的统一管理。进一步地，电池内部包含多节电芯时，保持电芯之间的参数一致可以提高电池的整体性能和使用寿命
需要说明的是，由于第一充电通道21采用直充方式为具有多电芯串联结构的电池30充电，电源提供设备10提供的充电电压需要大于电池30的总电压，一般而言，单节电芯的工作电压在3.0V-4.35V之间，以双电芯串联为例，使用第一充电通道21充电过程中，电源提供设备10的输出电压可以设置为大于或等于10V。
Cuk电路有时也可称为Cuk斩波电路。Cuk电路经常被用于进行DC/DC变换，因此，Cuk电路有时也可称为Cuk变换器。
本发明实施例对Cuk电路22工作时第一电芯31a和第二电芯31b之间的能量传递方向不做具体限定，可以进行单向能量传递，也可以进行双向能量传递。下面以图2为例，对第一电芯31a和第二电芯31b之间的双向能量传递过程进行举例说明。
如图2所示，Cuk电路22的两端分别与第一电芯31a和第二电芯31b相连。第一电芯31a和第二电芯31b之间通过电容C相互隔离，且第一电芯31a和第二电芯31b可以通过电容C传递能量。本发明实施例对电容C的容值不做具体限定，例如，可以将电容C的容值设置为足够大，使得Cuk电路22工作过程中电容C始终处于稳态，电容C两端的电压基本保持不变。靠近第一电芯31a和第二电芯31b的两侧分别设置有电感L1和电感L2，电感L1和电感L2的设置可以显著减小Cuk电路中的电流的脉动。实际电路排布时，可以将电感L1和电感L2的距离设置的很近，使电感L1和电感L2产生互感，以进一步减小Cuk电路22中的电流的脉动。进一步地，Cuk电路22可以包括两个开关管Q1和Q2(开关管Q1和开关管Q2均可以是金属氧化物半导体(metal oxide semiconductor，MOS)管)，当第一电芯31a和第二电芯31b的电压均衡时，开关管Q1和开关管Q2均处于断开状态，此时，Cuk电路22不工作。当第一电芯31a和第二电芯31b的电压不均衡时，通信控制电路23可以按照一定的时序分别向开关管Q1和开关管Q2发送驱动信号，以控制第一电芯31a和第二电芯31b之间的能量传递方向和能量传递速度。
以第一电芯31a的电压大于第二电芯31b的电压，通信控制电路23需要将第一电芯31a的能量传递至第二电芯31b为例，通信控制电路23可以交替执行如下控制逻辑：先控制开关管Q1导通，开关管Q2关断；再控制开关管Q1关断，开关管Q2导通。
在开关管Q1导通，开关管Q2关断的过程中，如图3所示，第一电芯31a和电感L1形成闭合回路(下称闭合回路1)；电容C、电感L2、第二电芯31b形成闭合回路(下称闭合回路2)。在闭合回路1中，第一电芯31a通过电流iL1为电感L1提供能量，使得电感L1储能。在闭合回路2中，电容C放电，将能量提供给第二电芯31b，并为电感L2储能。
在开关管Q1关断，开关管Q2导通的过程中，如图4所示，第一电芯31a、电感L1和电容C形成闭合回路(下称闭合回路3)；电感L2和第二电芯31b形成闭合回路(下称闭合回路4)。在闭合回路3中，第一电芯31a以及电感L1提供能量，为电容C充电。在闭合回路4中，电感L2将存储的能量释放给第二电芯31b。
通过上述过程，可以将第一电芯31a的能量传递至第二电芯31b。从电量的角度来看，第一电芯31a的电量会降低，第二电芯31b的电量会升高，相当于将第一电芯31a中的电量搬移至第二电芯31b中。
从图2可以看出，本发明实施例使用的Cuk电路22是具有对称结构的Cuk电路，当第二电芯31b的电压大于第一电芯31a的电压，需要将第二电芯31b的能量传递至第一电芯31a时，通信控制电路23可以按照与上述描述开关管控制方式相反的开关控制方式对开关管Q1和Q2进行通断控制，从而实现能量从第二电芯31b向第一电芯31a传递。
应理解，图2-图4是以Cuk电路22为具有对称结构的Cuk电路，能够实现第一电芯31a和第二电芯31b之间的双向能量传递为例进行举例说明的，但本发明实施例不限于此，Cuk电路22也可以是非对称结构的Cuk电路，仅负责将第一电芯31a的能量传递至第二电芯31b，或仅负责将第二电芯31b的能量传递至第一电芯31a。例如，可以将图2中的开关管Q2替换为续流二极管，这样的Cuk电路可以将第一电芯31a的能量传递至第二电芯31b，不能将第二电芯31b的能量传递至第一电芯31a；又如，可以将图2中的开关管Q1替换为续流二极管，这样的Cuk电路可以将第二电芯31b的能量传递至第一电芯31a，不能将第一电芯31a的能量传递至第二电芯31b。
应理解，第一电芯31a和第二电芯31b的电压不均衡的定义方式可以有多种，本发明实施例对此不做具体限定。作为一个示例，只要第一电芯31a和第二电芯31b之间的当前电压和/或当前电量不相等，就判定第一电芯31a和第二电芯31b的电压不均衡；作为另一示例，第一电芯31a和第二电芯31b不均衡可以指：第一电芯31a和第二电芯31b之间的当前电压和/或当前电量不相等，且第一电芯31a和第二电芯31b的当前电压和/或当前电量的差值满足一定的预设条件，如第一电芯31a和第二电芯31b的当前电压和/或当前电量的差值大于预设阈值。同理，通信控制电路23通过Cuk电路22均衡第一电芯31a和第二电芯31b的电压可以指：通信控制电路23通过Cuk电路22调节第一电芯31a和第二电芯31b的电压，使第一电芯31a和第二电芯31b的电压相等；或者，通信控制电路23通过Cuk电路22均衡第一电芯31a和第二电芯31b的电压可以指：通信控制电路23通过Cuk电路22将第一电芯31a和第二电芯31b的电压的当前电压和/或当前电量的差值降低至某个阈值以下。
以图5为例，通信控制电路23可以与第一电芯31a和第二电芯31b的正极相连，以检测第一电芯31a和第二电芯31b的当前电压，当第一电芯31a与第二电芯31b的当前电压的差值大于预设阈值时，通信控制电路23向Cuk电路22发送驱动信号，驱动Cuk电路22工作。或者，通信控制电路23还可以监控第一电芯31a和第二电芯31b的当前电量，当第一电芯31a与第二电芯31b的当前电量的差值大于预设阈值时，通信控制电路23向Cuk电路22发送驱动信号，驱动Cuk电路22工作。
驱动信号的形式例如可以是脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号，或其他类型的能够控制开关管导通或关断的控制信号。
本发明实施例对通信控制电路23的电路形式不做具体限定，例如，通信控制电路23可以包括微控制单元(microcontroller unit，MCU)和开关管驱动器(如MOS管驱动器)，MCU可用于与电源提供设备10进行通信，还可用于决策是否在第一电芯31a和第二电芯31b之间进行能量传递，以及第一电芯31a和第二电芯31b之间的能量传递方向。在MCU决定在第一电芯31a和第二电芯31b之间进行能量传递，且确定出第一电芯31a和第二电芯31b之间的能量传递方向后，可以通过开关管驱动器控制开关管Q1和开关管Q2的通断时序，从而通过Cuk电路实现第一电芯31a和第二电芯31b之间的能量传递。
可选地，在一些实施例中，在Cuk电路22工作的过程中，通信控制电路23还可用于调节驱动信号的占空比，以调节Cuk电路22中的电流的大小。
应理解，Cuk电路22中的电流越大，第一电芯31a和第二电芯31b之间的能量传递速度(或电量搬移速度)越快，第一电芯31a和第二电芯31b的电压均衡效率越高。
本发明实施例提供的电池管理电路20可以调节第一电芯31a和第二电芯31b的能量传递速度，从而使得电芯管理电路20对第一电芯31a和第二电芯31b的电压管理方式更加智能。
图6左侧是驱动信号的占空比为第一占空比时的开关管Q1和Q2的通断时序以及Cuk电路中的电流iL1和iL2的波形示意图。图6右侧是驱动信号的占空比为第二占空比时的开关管Q1和Q2的通断时序以及Cuk电路中的电流iL1和iL2的波形示意图。第一占空比大于第二占空比。
从图6可以看出，当驱动信号的占空比较大时，开关管Q1和Q2的导通时间相应较长，Cuk电路中的电流(电流iL1和iL2)也就相应较大，第一电芯31a和第二电芯31b之间的能量传递速度也就相应越快。
本发明实施例对通信控制电路23调节驱动信号的占空比时所考虑的因素不做具体限定，
作为一个示例，当第一电芯31a和/或第二电芯31b处于供电状态时，通信控制电路23可以减小驱动信号的占空比，防止电芯之间的快速能量传递导致的供电质量下降的问题；当第一电芯31a和/或第二电芯31b处于空闲状态时，通信控制电路23可以增加驱动信号的占空比。
作为另一示例，假设第一电芯31a和第二电芯31b包含一个主电芯、一个从电芯，在为待充电设备的系统供电时，可以采用单电芯供电方案，即主电芯供电，从电芯不供电。当主电芯与从电芯的当前电压和/或当前电量差值较大时，意味着主电芯的负载较重，此时，通信控制电路23可以增大驱动信号的占空比，以提高从电芯向主电芯传递能量的速度，从而避免主电芯的电压迅速被拉低引起的系统供电中断。相反，当主电芯与从电芯的当前电压和/或当前电量差值较小时，意味着主电芯的负载较轻，通信控制电路23可以降低驱动信号的占空比，以较小的能量传递速度将从电芯的能量传递至主电芯，能量传递速度小意味着Cuk电路22中的电流较小，从而可以降低Cuk电路22的发热量。
可选地，在一些实施例中，如图5所示，电池管理电路20还可包括用于检测Cuk电路22中的电流的电流检测电路41a，41b；上文描述的通信控制电路23调节驱动信号的占空比，以调节Cuk电路22中的电流的大小可以包括：通信控制电路23根据第一电芯31a与第二电芯31b的当前电量和/或当前电压的差值，确定Cuk电路22中的电流的目标值；通信控制电路23调节驱动信号的占空比，使得电流检测电路41a，41b检测到的Cuk电路22的电流达到目标值。
如图3和图4所示，Cuk电路22中的电流可以包括电流iL1和电流iL2。应理解，图5是以电源管理电路20包括两个电流检测电路41a，41b，其中电流检测电路41a用于检测Cuk电路22中的电流iL1，电流检测电路41b用于检测Cuk电路22中的电流iL2为例进行说明的，但本发明实施例不限于此，在一些实施例中，电池管理电路20也可以仅包含电流检测电路41a，41b中的任意一个电路检测电路。
假设第一电芯31a和第二电芯31b包含一个主电芯、一个从电芯，其中主电芯用于为系统供电，如果第一电芯31a和第二电芯31b的当前电量和/或当前电压的差值较大，意味着主电芯的负载较重，因此，可以增大Cuk电路22中的电流；如果第一电芯31a和第二电芯31b的当前电量和/或当前电压的差值较小，意味着第一电芯31a的负载较轻，可以减小Cuk电路22中的电流。
本发明实施例对通信控制电路23根据第一电芯31a与第二电芯31b的当前电量和/或当前电压的差值，确定Cuk电路22中的电流的目标值的方式不做具体限定。作为一个示例，可以预设配置第一电芯31a和第二电芯31b的电压和/或电量的差值与Cuk电路22中的电流取值的对应关系，实际工作过程中，可以利用上述对应关系，确定第一电芯31a和第二电芯31b的当前电压和/或当前电量的差值所对应的Cuk电路22中的电流的目标值。作为另一示例，可以综合考虑第一电芯31a和第二电芯31b的当前电压和/或当前电量的差值，以及待充电设备(或待充电设备的电池)的当前温度等因素确定的Cuk电路22中的电流的目标值。例如，当第一电芯31a和第二电芯31b的当前电压和/或当前电量的差值较大，但待充电设备的电池的温度也较高时，可以将Cuk电路22中的电流的目标值设置为一个较小值，避免待充电设备(或待充电设备的电池)的温度进一步升高。当第一电芯31a和第二电芯31b的当前电压和/或当前电量的差值较大，且待充电设备的电池的温度也较低时，可以将Cuk电路22中的电流的目标值设置为一个较大值，以加快第一电芯31a和第二电芯31b的电压均衡效率。
可选地，在一些实施例中，如图7所示，电池管理电路20还可包括第二充电通道24。第二充电通道24上设置有升压电路25。在电源提供设备10通过第二充电通道24为电池30充电的过程中，升压电路25可用于接收电源提供设备10提供的初始电压，将初始电压升压至目标电压，并基于目标电压为电池30充电，其中初始电压小于电池30的总电压，目标电压大于电池30的总电压；通信控制电路23还可用于控制第一充电通道21和第二充电通道24之间的切换。
由上文可知，第一充电通道21对电池30中的电芯进行直充，这种充电方式要求电源提供设备10提供的充电电压高于电池中的相互串联的电芯的总电压。例如，对于两节电芯串联的方案而言，假设每节电芯的当前电压为4V，使用第一充电通道21为该两节电芯充电时，要求电源提供设备10提供的充电电压至少要大于8V。但是，普通的电源提供设备的输出电压一般无法达到8V(以普通的适配器为例，其输出电压通常为5V)，导致普通的电源提供设备无法通过第一充电通道21为电池30充电，为了能够兼容普通的电源提供设备(如普通的电源适配器)，本发明实施例引入第二充电通道24，该第二充电通道24上设置有升压电路25，升压电路25可以将电源提供设备10提供的初始电压升高至目标电压，使目标电压大于电池30的总电压，从而解决了普通适配器无法为本发明实施例提供的具有多电芯串联结构的电池30充电的问题。
本发明实施例对升压电路25的具体形式不作限定。例如，可以采用Boost升压电路，还可以采用电荷泵进行升压。可选地，在一些实施例中，第二充电通道24可以采用传统的充电通道设计方式，即在第二充电通道24上设置变换电路(如充电IC)。该变换电路可以对电池30的充电过程进行恒压、恒流控制，并根据实际需要对电源提供设备10提供的初始电压进行调整，如升压或降压。本发明实施例可以利用该变换电路的升压功能，将电源提供设备10提供的初始电压升压至目标电压。
通信控制电路23可以通过开关器件实现第一充电通道21和第二充电通道24之间的切换。具体地，如图7所示，第一充电通道21上可以设置有开关管Q5，当通信控制电路23控制开关管Q5导通时，第一充电通道21工作，对电池30进行直充；当通信控制电路23控制开关管Q5关断时，第二充电通道24工作，采用第二充电通道24对电池30进行充电。
本发明实施例还提供一种待充电设备。如图8所示，该待充电设备40可以包括上文描述的电池管理电路20和电池30。
目前，待充电设备(如终端)的系统一般都采用单电芯供电，本发明实施例引入了相互串联的多节电芯，多节电芯的总电压较高，不适合直接用来为待充电设备的系统供电。为了解决这一问题，一种可行的实现方式是调整待充电设备系统的工作电压，使其能够支持多节电芯同时供电，但这种实现方式对待充电设备的改动较大，成本较高。
可选地，在一些实施例中，可以在待充电设备40的供电电路上添加降压电路，使得降压后的电压满足待充电设备30对供电电压的需求。
以单节电芯的工作电压的取值范围为3.0V-4.35V为例，为了保证待充电设备的系统的供电电压正常，降压电路可以将电池30的总电压降到3.0V-4.35V这一区间中的任意值。降压电路的实现方式可以有多种，例如可以采用Buck电路、电荷泵等电路形式实现降压。
可选地，在另一些实施例中，待充电设备40的供电电路的输入端可以与电池30中的任意单节电芯的两端相连。供电电路可以基于单节电芯的电压为待充电设备10的系统供电。
应理解，经过降压电路降压处理之后的电压可能会出现纹波，从而影响待充电设备的供电质量，本发明实施例仍利用单节电芯为待充电设备内的系统供电，由于单节电芯输出的电压比较稳定，因此，本发明实施例在解决多节电芯方案下如何供电的问题的同时，能够保证待充电设备的系统的供电质量。
当采用单节电芯供电时，电池30内的不同电芯之间会出现电压不均衡的现象，电芯之间电压不均衡会导致电池管理困难，且电池内部的电芯参数不一致会导致电池寿命下降。本发明实施例可以利用Cuk电路22对电芯进行电压均衡，从而在单电芯供电方案基础上仍能保持电池30中的电芯之间的电压均衡。
随着电源提供设备的输出功率变大，电源提供设备在对待充电设备内的电芯进行充电时，容易造成析锂现象，从而降低电芯的使用寿命。
为了提高电芯的可靠性和安全性，在一些实施例中，可以控制电源提供设备10输出脉动直流电(或称单向脉动的输出电流，或称脉动波形的电流，或称馒头波电流)。由于第一充电通道21采用直充方式对电池30进行充电，电源提供设备10提供的脉动直流电可以直接加载到了电池30的两端。如图9所示，脉动直流电的电流大小周期性变换。与恒定直流电相比，脉动直流电能够降低电芯的析锂现象，提高电芯的使用寿命。此外，与恒定直流电相比，脉动直流电能够减少充电接口的触点的拉弧的概率和强度，提高充电接口的寿命。
将电源提供设备10输出的充电电流调整为脉动直流电的方式可以有多种，例如，可以去掉电源提供设备10中的初级滤波电路和次级滤波电路，使得电源提供设备10输出脉动直流电。
可选地，在一些实施例中，第一充电通道21接收到的电源提供设备10提供的充电电流还可以是交流电(例如，可以去掉电源提供设备10的初级滤波电路、次级整流电路和次级滤波电，使得电源提供设备10输出交流电)，交流电同样能够降低锂电芯的析锂现象，提高电芯的使用寿命。
可选地，在一些实施例中，电源提供设备10可以支持第一充电模式和第二充电模式，电源提供设备10在第二充电模式下对电池30的充电速度快于电源提供设备10在第一充电模式下对电池30的充电速度。换句话说，相较于工作在第一充电模式下的电源提供设备来说，工作在第二充电模式下的电源提供设备充满相同容量的电池的耗时更短。进一步地，在一些实施例中，在第一充电模式下，电源提供设备通过第二充电通道24为电池30充电，在第二充电模式下，电源提供设备通过第一充电通道21为电池30充电。
第一充电模式可为普通充电模式，第二充电模式可为快速充电模式。该普通充电模式是指电源提供设备输出相对较小的电流值(通常小于2.5A)或者以相对较小的功率(通常小于15W)来对待充电设备中的电池进行充电，在普通充电模式下想要完全充满一较大容量电池(如3000毫安时容量的电池)，通常需要花费数个小时的时间；而在快速充电模式下，电源提供设备能够输出相对较大的电流(通常大于2.5A，比如4.5A，5A甚至更高)或者以相对较大的功率(通常大于等于15W)来对待充电设备中的电池进行充电，相较于普通充电模式而言，电源提供设备在快速充电模式下完全充满相同容量电池所需要的充电时间能够明显缩短、充电速度更快。
进一步地，通信控制电路23可以与电源提供设备10进行双向通信，以控制在第二充电模式下的电源提供设备10的输出(即控制第二充电模式下的电源提供设备10提供的充电电压和/或充电电流)。待充电设备40可以包括充电接口，通信控制电路23可以通过充电接口中的数据线与电源提供设备10进行通信。以充电接口为USB接口为例，数据线可以是USB接口中的D+线和/或D-线。或者，待充电设备40也可以与电源提供设备给10进行无线通信。
本发明实施例对电源提供设备10与通信控制电路23的通信内容，以及通信控制电路23对电源提供设备10在第二充电模式下的输出的控制方式不作具体限定，例如，通信控制电路23可以与电源提供设备10通信，交互待充电设备中的电池30的当前总电压和/或当前总电量，并基于电池30的当前总电压和/或当前总电量调整电源提供设备10的输出电压或输出电流。下面结合具体的实施例对通信控制电路23与电源提供设备10之间的通信内容，以及通信控制电路23对在第二充电模式下的电源提供设备10的输出的控制方式进行详细描述。
本发明实施例的上述描述并不会对电源提供设备10与待充电设备(或者待充电设备中的通信控制电路23)的主从性进行限定，换句话说，电源提供设备10与待充电设备中的任何一方均可作为主设备方发起双向通信会话，相应地另外一方可以作为从设备方对主设备方发起的通信做出第一响应或第一回复。作为一种可行的方式，可以在通信过程中，通过比较电源提供设备10侧和待充电设备侧相对于大地的电平高低来确认主、从设备的身份。
本发明实施例并未对电源提供设备10与待充电设备之间双向通信的具体实现方式作出限制，即言，电源提供设备10与待充电设备中的任何一方作为主设备方发起通信会话，相应地另外一方作为从设备方对主设备方发起的通信会话做出第一响应或第一回复，同时主设备方能够针对所述从设备方的第一响应或第一回复做出第二响应，即可认为主、从设备之间完成了一次充电模式的协商过程。作为一种可行的实施方式，主、从设备方之间可以在完成多次充电模式的协商后，再执行主、从设备方之间的充电操作，以确保协商后的充电过程安全、可靠的被执行。
作为主设备方能够根据所述从设备方针对通信会话的第一响应或第一回复做出第二响应的一种方式可以是：主设备方能够接收到所述从设备方针对通信会话所做出的第一响应或第一回复，并根据接收到的所述从设备的第一响应或第一回复做出针对性的第二响应。作为举例，当主设备方在预设的时间内接收到所述从设备方针对通信会话的第一响应或第一回复，主设备方会对所述从设备的第一响应或第一回复做出针对性的第二响应具体为：主设备方与从设备方完成了一次充电模式的协商，主设备方与从设备方之间根据协商结果按照第一充电模式或者第二充电模式执行充电操作，即电源提供设备10根据协商结果工作在第一充电模式或者第二充电模式下为待充电设备充电。
作为主设备方能够根据所述从设备方针对通信会话的第一响应或第一回复做出进一步的第二响应的一种方式还可以是：主设备方在预设的时间内没有接收到所述从设备方针对通信会话的第一响应或第一回复，主设备方也会对所述从设备的第一响应或第一回复做出针对性的第二响应。作为举例，当主设备方在预设的时间内没有接收到所述从设备方针对通信会话的第一响应或第一回复，主设备方也会对所述从设备的第一响应或第一回复做出针对性的第二响应具体为：主设备方与从设备方完成了一次充电模式的协商，主设备方与从设备方之间按照第一充电模式执行充电操作，即电源提供设备10工作在第一充电模式下为待充电设备充电。
可选地，在一些实施例中，当待充电设备作为主设备发起通信会话，电源提供设备10作为从设备对主设备方发起的通信会话做出第一响应或第一回复后，无需要待充电设备对电源提供设备10的第一响应或第一回复做出针对性的第二响应，即可认为电源提供设备10与待充电设备之间完成了一次充电模式的协商过程，进而电源提供设备10能够根据协商结果确定以第一充电模式或者第二充电模式为待充电设备进行充电。
可选地，在一些实施例中，通信控制电路23与电源提供设备10进行双向通信，以控制在第二充电模式下的电源提供设备10的输出的过程包括：通信控制电路23与电源提供设备10进行双向通信，以协商电源提供设备10与待充电设备之间的充电模式。
可选地，在一些实施例中，通信控制电路23与电源提供设备10进行双向通信，以协商电源提供设备10与待充电设备之间的充电模式包括：通信控制电路23接收电源提供设备10发送的第一指令，第一指令用于询问待充电设备是否开启第二充电模式；通信控制电路23向电源提供设备10发送第一指令的回复指令，第一指令的回复指令用于指示待充电设备是否同意开启第二充电模式；在待充电设备同意开启第二充电模式的情况下，通信控制电路23控制电源提供设备10通过第一充电通道21为电池30充电。
可选地，在一些实施例中，通信控制电路23与电源提供设备10进行双向通信，以控制在第二充电模式下的电源提供设备10的输出的过程，包括：通信控制电路23与电源提供设备10进行双向通信，以确定在第二充电模式下的电源提供设备10输出的用于对待充电设备进行充电的充电电压。
可选地，在一些实施例中，通信控制电路23与电源提供设备10进行双向通信，以确定在第二充电模式下的电源提供设备10输出的用于对待充电设备进行充电的充电电压包括：通信控制电路23接收电源提供设备10发送的第二指令，第二指令用于询问电源提供设备10的输出电压与待充电设备的电池30的当前总电压是否匹配；通信控制电路23向电源提供设备10发送第二指令的回复指令，第二指令的回复指令用于指示电源提供设备10的输出电压与电池30的当前总电压匹配、偏高或偏低。可替换地，第二指令可用于询问将电源提供设备10的当前输出电压作为在第二充电模式下的电源提供设备10输出的用于对待充电设备进行充电的充电电压是否合适，第二指令的回复指令可用于指示当前电源提供设备10的输出电压合适、偏高或偏低。电源提供设备10的当前输出电压与电池的当前总电压匹配，或者电源提供设备10的当前输出电压适合作为在第二充电模式下的电源提供设备10输出的用于对待充电设备进行充电的充电电压可以指电源提供设备10的当前输出电压略高于电池的当前总电压，且电源提供设备10的输出电压与电池的当前总电压之间的差值在预设范围内(通常在几百毫伏的量级)。
可选地，在一些实施例中，通信控制电路23与电源提供设备10进行双向通信，以控制在第二充电模式下的电源提供设备10的输出的过程可包括：通信控制电路23与电源提供设备10进行双向通信，以确定在第二充电模式下的电源提供设备10输出的用于对待充电设备进行充电的充电电流。
可选地，在一些实施例中，通信控制电路23与电源提供设备10进行双向通信，以确定在第二充电模式下的电源提供设备10输出的用于对待充电设备进行充电的充电电流可包括：通信控制电路23接收电源提供设备10发送的第三指令，第三指令用于询问待充电设备当前支持的最大充电电流；通信控制电路23向电源提供设备10发送第三指令的回复指令，第三指令的回复指令用于指示待充电设备当前支持的最大充电电流，以便电源提供设备10基于待充电设备当前支持的最大充电电流确定在第二充电模式下的电源提供设备10输出的用于对待充电设备进行充电的充电电流。应理解，通信控制电路23根据待充电设备当前支持的最大充电电流确定在第二充电模式下的电源提供设备10输出的用于对待充电设备进行充电的充电电流的方式有多种。例如，电源提供设备10可以将待充电设备当前支持的最大充电电流确定为在第二充电模式下的电源提供设备10输出的用于对待充电设备进行充电的充电电流，也可以综合考虑待充电设备当前支持的最大充电电流以及自身的电流输出能力等因素之后，确定在第二充电模式下的电源提供设备10输出的用于对待充电设备进行充电的充电电流。
可选地，在一些实施例中，通信控制电路23与电源提供设备10进行双向通信，以控制在第二充电模式下的电源提供设备10的输出的过程可包括：在使用第二充电模式充电的过程中，通信控制电路23与电源提供设备10进行双向通信，以调整电源提供设备10的输出电流。
具体地，通信控制电路23与电源提供设备10进行双向通信，以调整电源提供设备10的输出电流可包括：通信控制电路23接收电源提供设备10发送的第四指令，第四指令用于询问电池的当前总电压；通信控制电路23向电源提供设备10发送第四指令的回复指令，第四指令的回复指令用于指示电池的当前总电压，以便电源提供设备10根据电池的当前总电压，调整电源提供设备10的输出电流。
可选地，在一些实施例中，通信控制电路23与电源提供设备10进行双向通信，以控制在第二充电模式下电源提供设备10的输出的过程可包括：通信控制电路23与电源提供设备10进行双向通信，以确定充电接口是否接触不良。
具体地，通信控制电路23与电源提供设备10进行双向通信，以便确定充电接口是否接触不良可包括：通信控制电路23接收电源提供设备10发送的第四指令，第四指令用于询问待充电设备的电池的当前电压；通信控制电路23向电源提供设备10发送第四指令的回复指令，第四指令的回复指令用于指示待充电设备的电池的当前电压，以便电源提供设备10根据电源提供设备10的输出电压和待充电设备的电池的当前电压，确定充电接口是否接触不良。例如，电源提供设备10确定电源提供设备10的输出电压和待充电设备的当前电压的压差大于预设的电压阈值，则表明此时压差除以电源提供设备10输出的当前电流值所得到的阻抗大于预设的阻抗阈值，即可确定充电接口接触不良。
可选地，在一些实施例中，充电接口接触不良也可由待充电设备进行确定。例如，通信控制电路23向电源提供设备10发送第六指令，第六指令用于询问电源提供设备10的输出电压；通信控制电路23接收电源提供设备10发送的第六指令的回复指令，第六指令的回复指令用于指示电源提供设备10的输出电压；通信控制电路23根据电池的当前电压和电源提供设备10的输出电压，确定充电接口是否接触不良。在通信控制电路23确定充电接口接触不良后，通信控制电路23可以向电源提供设备10发送第五指令，第五指令用于指示充电接口接触不良。电源提供设备10在接收到第五指令之后，可以退出第二充电模式。
下面结合图10，更加详细地描述电源提供设备10与待充电设备40(具体可以是待充电设备40中的通信控制电路23)之间的通信过程。应注意，图10的例子仅仅是为了帮助本领域技术人员理解本发明实施例，而非要将本发明实施例限于所例示的具体数值或具体场景。本领域技术人员根据所给出的图10的例子，显然可以进行各种等价的修改或变化，这样的修改或变化也落入本发明实施例的范围内。
如图10所示，电源提供设备10和待充电设备40之间的通信流程(或称快速过程的通信流程)可以包括以下五个阶段：
阶段1：
待充电设备40与电源提供设备10连接后，待充电设备40可以通过数据线D+、D-检测电源提供设备10的类型。当检测到电源提供设备10为如适配器等专门用于充电的电源提供设备时，待充电设备40吸收的电流可以大于预设的电流阈值I2(例如可以是1A)。当电源提供设备10检测到预设时长(例如，可以是连续T1时间)内电源提供设备10的输出电流大于或等于I2时，则电源提供设备10可以认为待充电设备40对于电源提供设备的类型识别已经完成。接着，电源提供设备10开启与待充电设备40之间的协商过程，向待充电设备40发送指令1(对应于上述第一指令)，以询问待充电设备40是否同意电源提供设备10以第二充电模式对待充电设备40进行充电。
当电源提供设备10收到待充电设备40发送的指令1的回复指令，且该指令1的回复指令指示待充电设备40不同意电源提供设备10以第二充电模式对待充电设备40进行充电时，电源提供设备10再次检测电源提供设备10的输出电流。当电源提供设备10的输出电流在预设的连续时长内(例如，可以是连续T1时间)仍然大于或等于I2时，电源提供设备10再次向待充电设备40发送指令1，询问待充电设备40是否同意电源提供设备10以第二充电模式对待充电设备40进行充电。电源提供设备10重复阶段1的上述步骤，直到待充电设备40同意电源提供设备10以第二充电模式对待充电设备40进行充电，或电源提供设备10的输出电流不再满足大于或等于I2的条件。
当待充电设备40同意电源提供设备10以第二充电模式对待充电设备40进行充电后，通信流程进入阶段2。
阶段2：
电源提供设备10的输出电压可以包括多个档位。电源提供设备10向待充电设备40发送指令2(对应于上述第二指令)，以询问电源提供设备10的输出电压(当前的输出电压)与待充电设备40中的电池30的当前电压是否匹配。
待充电设备40向电源提供设备10发送指令2的回复指令，以指示电源提供设备10的输出电压与待充电设备40电池的当前电压匹配、偏高或偏低。如果针对指令2的回复指令指示电源提供设备10的输出电压偏高或偏低，电源提供设备10可以将电源提供设备10的输出电压调整一格档位，并再次向待充电设备40发送指令2，重新询问电源提供设备10的输出电压与电池的当前电压是否匹配。重复阶段2的上述步骤直到待充电设备40确定电源提供设备10的输出电压与待充电设备40电池的当前电压匹配，进入阶段3。
阶段3：
电源提供设备10向待充电设备40发送指令3(对应于上述第三指令)，询问待充电设备40当前支持的最大充电电流。待充电设备40向电源提供设备10发送指令3的回复指令，以指示待充电设备40当前支持的最大充电电流，并进入阶段4。
阶段4：
电源提供设备10根据待充电设备40当前支持的最大充电电流，确定在第二充电模式下电源提供设备10输出的用于对待充电设备40进行充电的充电电流，然后进入阶段5，即恒流充电阶段。
阶段5：
在进入恒流充电阶段后，电源提供设备10可以每间隔一段时间向待充电设备40发送指令4(对应于上述第四指令)，询问待充电设备40电池的当前电压。待充电设备40可以向电源提供设备10发送指令4的回复指令，以反馈电池的当前电压。电源提供设备10可以根据电池的当前电压，判断充电接口的接触是否良好，以及是否需要降低电源提供设备10的输出电流。当电源提供设备10判断充电接口的接触不良时，可以向待充电设备40发送指令5(对应于上述第五指令)，电源提供设备10会退出第二充电模式，然后复位并重新进入阶段1。
可选地，在一些实施例中，在阶段1中，待充电设备40发送指令1的回复指令时，指令1的回复指令中可以携带该待充电设备40的通路阻抗的数据(或信息)。待充电设备40的通路阻抗数据可用于在阶段5判断充电接口的接触是否良好。
可选地，在一些实施例中，在阶段2中，从待充电设备40同意电源提供设备10在第二充电模式下对待充电设备40进行充电到电源提供设备10将电源提供设备10的输出电压调整到合适的充电电压所经历的时间可以控制在一定范围之内。如果该时间超出预定范围，则电源提供设备10或待充电设备40可以判定通信过程异常，复位以重新进入阶段1。
可选地，在一些实施例中，在阶段2中，当电源提供设备10的输出电压比待充电设备40电池的当前电压高ΔV(ΔV可以设定为200～500mV)时，待充电设备40可以向电源提供设备10发送指令2的回复指令，以指示电源提供设备10的输出电压与待充电设备40的电池的电压匹配。
可选地，在一些实施例中，在阶段4中，电源提供设备10的输出电流的调整速度可以控制一定范围之内，这样可以避免由于调整速度过快而导致充电过程发生异常。
可选地，在一些实施例中，在阶段5中，电源提供设备10的输出电流的变化幅度可以控制在5％以内。
可选地，在一些实施例中，在阶段5中，电源提供设备10可以实时监测充电通路的阻抗。具体地，电源提供设备10可以根据电源提供设备10的输出电压、输出电流及待充电设备40反馈的电池的当前电压，监测充电通路的阻抗。当“充电通路的阻抗”＞“待充电设备40的通路阻抗+充电线缆的阻抗”时，可以认为充电接口接触不良，电源提供设备10停止在第二充电模式下对待充电设备40进行充电。
可选地，在一些实施例中，电源提供设备10开启在第二充电模式下对待充电设备40进行充电之后，电源提供设备10与待充电设备40之间的通信时间间隔可以控制在一定范围之内，避免通信间隔过短而导致通信过程发生异常。
可选地，在一些实施例中，充电过程的停止(或电源提供设备10在第二充电模式下对待充电设备40的充电过程的停止)可以分为可恢复的停止和不可恢复的停止两种。
例如，当检测到待充电设备40的电池充满或充电接口接触不良时，充电过程停止，充电通信过程复位，充电过程重新进入阶段1。然后，待充电设备40不同意电源提供设备10在第二充电模式下对待充电设备40进行充电，则通信流程不进入阶段2。这种情况下的充电过程的停止可以视为不可恢复的停止。
又例如，当电源提供设备10与待充电设备40之间出现通信异常时，充电过程停止，充电通信过程复位，充电过程重新进入阶段1。在满足阶段1的要求后，待充电设备40同意电源提供设备10在第二充电模式下对待充电设备40进行充电以恢复充电过程。这种情况下的充电过程的停止可以视为可恢复的停止。
又例如，当待充电设备40检测到电池出现异常时，充电过程停止，复位并重新进入阶段1。然后，待充电设备40不同意电源提供设备10在第二充电模式下对待充电设备40进行充电。当电池恢复正常，且满足阶段1的要求后，待充电设备40同意电源提供设备10在第二充电模式下对待充电设备40进行充电。这种情况下的快充过程的停止可以视为可恢复的停止。
以上对图10示出的通信步骤或操作仅是示例。例如，在阶段1中，待充电设备40与电源提供设备10连接后，待充电设备40与电源提供设备10之间的握手通信也可以由待充电设备40发起，即待充电设备40发送指令1，询问电源提供设备10是否开启第二充电模式。当待充电设备40接收到电源提供设备10的回复指令指示电源提供设备10同意电源提供设备10在第二充电模式下对待充电设备40进行充电时，电源提供设备10开始在第二充电模式下对待充电设备40的电池进行充电。
又如，在阶段5之后，还可包括恒压充电阶段。具体地，在阶段5中，待充电设备40可以向电源提供设备10反馈电池的当前电压，当电池的当前电压达到恒压充电电压阈值时，充电阶段从恒流充电阶段转入恒压充电阶段。在恒压充电阶段中，充电电流逐渐减小，当电流下降至某一阈值时，表示待充电设备40的电池已经被充满，停止整个充电过程。
上文结合图1-图10，详细描述了本发明的装置实施例，下文结合图11，详细描述本发明实施例的方法实施例，应理解，方法侧的描述与装置侧的描述相互对应，为了简洁，适当省略重复的描述。
图11是本发明实施例提供的电池管理方法的示意性流程图。图11的电池管理方法可应用于电池管理电路，所述电池管理电路例如可以是上文描述的电池管理电路20。所述电池管理电路可以包括第一充电通道和Cuk电路，所述第一充电通道用于接收电源提供设备提供的充电电压和/或充电电流，并将所述充电电压和/或所述充电电流直接加载在电池的两端，为所述电池进行充电，其中所述电池包括相互串联的第一电芯和第二电芯。
所述电池管理方法包括步骤1110-1120。下面对图11的各个步骤进行详细描述。
在步骤1110中，在所述电源提供设备通过所述第一充电通道为所述电池充电的过程中，与所述电源提供设备通信，使得所述电源提供设备提供的充电电压和/或充电电流的大小与所述电池当前所处的充电阶段相匹配。
在步骤1120中，在所述第一电芯和所述第二电芯的电压不均衡的情况下，向所述Cuk电路发送驱动信号，驱动所述Cuk电路工作，使得所述第一电芯和所述第二电芯通过所述Cuk电路传递能量，以均衡所述第一电芯和所述第二电芯的电压。
可选地，在一些实施例中，在所述向所述Cuk电路发送驱动信号，驱动所述Cuk电路工作之前，所述电池管理方法还可包括：获取所述第一电芯和所述第二电芯的当前电量和/或当前电压；所述向所述Cuk电路发送驱动信号，驱动所述Cuk电路工作，包括：当所述第一电芯与所述第二电芯的当前电量和/或当前电压的差值大于预设阈值时，向所述Cuk电路发送驱动信号，驱动所述Cuk电路工作。
可选地，在一些实施例中，所述电池管理方法还包括：在所述Cuk电路工作的过程中，调节所述驱动信号的占空比，以调节所述Cuk电路中的电流的大小。
可选地，在一些实施例中，所述电池管理电路还包括用于检测所述Cuk电路中的电流的电流检测电路；所述调节所述驱动信号的占空比，以调节所述Cuk电路中的电流的大小，包括：根据所述第一电芯与所述第二电芯的当前电量和/或当前电压的差值，确定所述Cuk电路中的电流的目标值；调节所述驱动信号的占空比，使得所述电流检测电路检测到的所述Cuk电路的电流达到所述目标值。
可选地，在一些实施例中，所述电池管理电路还可包括第二充电通道，所述第二充电通道上设置有升压电路，在所述电源提供设备通过所述第二充电通道为所述电池充电的过程中，所述升压电路用于接收所述电源提供设备提供的初始电压，将所述初始电压升压至目标电压，并基于所述目标电压为所述电池充电，其中所述初始电压小于所述电池的总电压，所述目标电压大于所述电池的总电压；所述电池管理方法还可包括：控制所述第一充电通道和所述第二充电通道之间的切换。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims (7)

1.一种电池管理电路，其特征在于，所述电池管理电路包括第一充电通道、Cuk电路和通信控制电路；
所述第一充电通道用于接收电源提供设备提供的充电电压和/或充电电流，并将所述电源提供设备提供的充电电压和/或所述充电电流直接加载在电池的两端，为所述电池进行充电，其中所述电池包括相互串联的第一电芯和第二电芯，其中，所述第一充电通道上设置有开关管，当所述开关管导通时，所述第一充电通道工作；
在所述电源提供设备通过所述第一充电通道为所述电池充电的过程中，所述通信控制电路用于与所述电源提供设备通信，使得所述电源提供设备提供的充电电压和/或充电电流的大小与所述电池当前所处的充电阶段相匹配，其中，所述充电阶段为涓流充电阶段、恒压充电阶段、恒流充电阶段中的一个；
在所述第一电芯和所述第二电芯的电压不均衡的情况下，所述通信控制电路还用于向所述Cuk电路发送驱动信号，驱动所述Cuk电路工作，使得所述第一电芯和所述第二电芯通过所述Cuk电路传递能量，以均衡所述第一电芯和所述第二电芯的电压；
其中，在所述Cuk电路工作的过程中，所述通信控制电路还用于调节所述驱动信号的占空比，以调节所述Cuk电路中的电流的大小；
其中，所述电池管理电路还包括用于检测所述Cuk电路中的电流的电流检测电路；所述通信控制电路调节所述驱动信号的占空比，以调节所述Cuk电路中的电流的大小，包括：
所述通信控制电路根据所述第一电芯与所述第二电芯的当前电量和/或当前电压的差值，确定所述Cuk电路中的电流的目标值；
所述通信控制电路调节所述驱动信号的占空比，使得所述电流检测电路检测到的所述Cuk电路的电流达到所述目标值。
2.如权利要求1所述的电池管理电路，其特征在于，在所述通信控制电路向所述Cuk电路发送驱动信号，驱动所述Cuk电路工作之前，所述通信控制电路还用于获取所述第一电芯和所述第二电芯的当前电量和/或当前电压；
所述通信控制电路向所述Cuk电路发送驱动信号，驱动所述Cuk电路工作，包括：
当所述第一电芯与所述第二电芯的当前电量和/或当前电压的差值大于预设阈值时，所述通信控制电路向所述Cuk电路发送驱动信号，驱动所述Cuk电路工作。
3.如权利要求1-2中任一项所述的电池管理电路，其特征在于，所述电池管理电路还包括第二充电通道，所述第二充电通道上设置有升压电路，在所述电源提供设备通过所述第二充电通道为所述电池充电的过程中，所述升压电路用于接收所述电源提供设备提供的初始电压，将所述初始电压升压至目标电压，并基于所述目标电压为所述电池充电，其中所述初始电压小于所述电池的总电压，所述目标电压大于所述电池的总电压；
所述通信控制电路还用于控制所述第一充电通道和所述第二充电通道之间的切换。
4.一种待充电设备，其特征在于，包括：
电池，所述电池包括相互串联的第一电芯和第二电芯；以及
如权利要求1-3中任一项所述的电池管理电路。
5.一种电池管理方法，其特征在于，所述电池管理方法应用于电池管理电路，所述电池管理电路包括第一充电通道和Cuk电路，所述第一充电通道用于接收电源提供设备提供的充电电压和/或充电电流，并将所述电源提供设备提供的充电电压和/或所述充电电流直接加载在电池的两端，为所述电池进行充电，其中所述电池包括相互串联的第一电芯和第二电芯，其中，所述第一充电通道上设置有开关管，当所述开关管导通时，所述第一充电通道工作；
所述电池管理方法包括：
在所述电源提供设备通过所述第一充电通道为所述电池充电的过程中，与所述电源提供设备通信，使得所述电源提供设备提供的充电电压和/或充电电流的大小与所述电池当前所处的充电阶段相匹配，其中，所述充电阶段为涓流充电阶段、恒压充电阶段、恒流充电阶段中的一个；
在所述第一电芯和所述第二电芯的电压不均衡的情况下，向所述Cuk电路发送驱动信号，驱动所述Cuk电路工作，使得所述第一电芯和所述第二电芯通过所述Cuk电路传递能量，以均衡所述第一电芯和所述第二电芯的电压；
在所述Cuk电路工作的过程中，调节所述驱动信号的占空比，以调节所述Cuk电路中的电流的大小；
其中，所述电池管理电路还包括用于检测所述Cuk电路中的电流的电流检测电路；
所述调节所述驱动信号的占空比，以调节所述Cuk电路中的电流的大小，包括：
根据所述第一电芯与所述第二电芯的当前电量和/或当前电压的差值，确定所述Cuk电路中的电流的目标值；
调节所述驱动信号的占空比，使得所述电流检测电路检测到的所述Cuk电路的电流达到所述目标值。
6.如权利要求5所述的电池管理方法，其特征在于，在所述向所述Cuk电路发送驱动信号，驱动所述Cuk电路工作之前，所述电池管理方法还包括：
获取所述第一电芯和所述第二电芯的当前电量和/或当前电压；
所述向所述Cuk电路发送驱动信号，驱动所述Cuk电路工作，包括：
当所述第一电芯与所述第二电芯的当前电量和/或当前电压的差值大于预设阈值时，向所述Cuk电路发送驱动信号，驱动所述Cuk电路工作。
7.如权利要求5-6中任一项所述的电池管理方法，其特征在于，所述电池管理电路还包括第二充电通道，所述第二充电通道上设置有升压电路，在所述电源提供设备通过所述第二充电通道为所述电池充电的过程中，所述升压电路用于接收所述电源提供设备提供的初始电压，将所述初始电压升压至目标电压，并基于所述目标电压为所述电池充电，其中所述初始电压小于所述电池的总电压，所述目标电压大于所述电池的总电压；
所述电池管理方法还包括：
控制所述第一充电通道和所述第二充电通道之间的切换。
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