CN110299752A - 一种充电控制方法、智能终端及充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种充电控制方法、智能终端及充电系统，所述充电控制方法应用于充电适配器对智能终端的充电过程，所述方法包括：检测所述充电适配器是否支持恒流输出及恒流输出的最大电流值；当检测到所述充电适配器支持恒流输出时，在预设的充电阶段，控制所述充电适配器以恒流输出的最大电流值输出。采用上述技术方案后，智能终端可以与支持恒流输出的充电器配合，实现高效率充电，减少充电时的功率损耗，降低发热。

Description

一种充电控制方法、智能终端及充电系统

技术领域

本发明涉及智能终端充电技术领域，尤其涉及一种充电控制方法、智能终端及充电系统。

背景技术

随着现代电子技术的发展，电子设备日益趋于便携化、多功能化，因此也对它们的供电电池提出了轻便、高效的要求。锂离子电池以其能量密度高、充放电性能优异、无污染等特点逐渐取代传统的镍镉、镍氢电池、铅酸电池被广泛应用于现代便携式电子产品中。

相对于其他类型电池，锂离子电池在性能优异的同时也对充电器提出了更高的要求，这些要求主要体现在充电过程的控制和锂电池保护方面，具体表现为较大的充电电流、高精度的充电电压、分阶段的充电模式和完善的保护电路等。

目前主流的手机多采用锂电池，其充电方案有线性充电方案和开关充电方案，线性充电方案优点包括易用、尺寸小以及成本低，但是线性充电方案的效率低，一般在70-90％之间。开关充电方案效率略高，在90％左右，但是其缺点在于系统复杂、尺寸相对较大且成本较高。

参见附图1，为现有技术中线性充电方案的原理图。充电适配器把交流市电转换成低压直流电，低压直流电接到智能终端的充电电路，被充电的电池接在智能终端充电电路的输出上。

现有技术中线性充电方案的原理是：充电适配器提供恒定的输入电压VBAT，智能终端的充电电路的充电控制部分通过调整调整管Q的导通电阻大小来调节充电电流、电压，把充电电路输出电流IBAT和输出电压VBAT控制在设定范围。调整管Q可以使用MOSFET实现，也可以用BJT实现。

参见附图2，为现有线性充电方案充电过程中，输入电压VBAT、输出电流IBAT、输出电压VBAT、功率损耗POWER变化的示意图。从图中可以看出，现有技术线性充电方案的最大的缺点是效率低，特别是在由预充电阶段转换到恒流充电阶段时，智能终端充电电路输出电压VBAT和输入VBUS的压差较大，调整管上的功率损耗POWER＝(VBUS-VBAT)×IBAT较大，造成发热，电路效率低。忽略控制电路的耗流，这个充电电路的效率＝VBAT/VBUS。因为充电过程电池电压VBAT是缓慢上升的，在VBAT较低的时候发热大，效率更低。

因此，需要开发一种调整管上功率损耗低，充电效率高的充电控制方法、智能终端及充电系统。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种调整管上功率损耗低，充电效率高的充电控制方法、智能终端及充电系统。

本发明公开了一种充电控制方法，所述方法应用于充电适配器对智能终端的充电过程，所述方法包括：

检测所述充电适配器是否支持恒流输出及恒流输出的最大电流值；

当检测到所述充电适配器支持恒流输出时，在预设的充电阶段，控制所述充电适配器以恒流输出的最大电流值输出。

优选地，所述充电适配器内设置有标识电阻；

所述智能终端检测所述标识电阻的阻值；

所述智能终端根据检测到的阻值确定所述充电适配器是否支持恒流输出以及恒流输出的最大电流值。

优选地，所述标识电阻连接于所述充电适配器的D+和D-之间。

优选地，所述充电适配器内设置有带有存储功能的功能芯片，所述功能芯片内记录所述充电适配器是否支持恒流输出以及恒流输出的最大电流值；

所述智能终端内设置有读取模块，所述读取模块读取所述功能芯片记录的信息，并根据所述信息判断所述充电适配器是否支持恒流输出及恒流输出的最大电流值。

优选地，所述功能芯片包括E-mark芯片、E2PROM、MCU。

优选地，所述控制充电适配器以恒流输出包括：

设定所述智能终端的充电电路的充电电流值大于所述充电适配器的恒流输出的最大电流值；

调整所述充电电路的调整管到最小阻抗状态。

优选地，所述充电过程包括预充电阶段、恒流充电阶段、恒压充电阶段；

所述预设的充电阶段为恒流充电阶段。

本发明还公开一种智能终端，包括：

检测模块，用于检测充电适配器是否支持恒流输出及恒流输出的最大电流值；

充电控制模块，用于在检测到所述充电适配器支持恒流输出时，在恒流充电阶段，控制所述充电适配器以恒流输出的最大电流值输出。

本发明还公开了一种充电系统，包括充电适配器和智能终端，其特征在于，

所述充电适配器内设置有标识电阻，所述标识电阻用于通过阻值标示所述充电适配器是否支持恒流输出及恒流输出的最大电流值；

所述智能终端用于通过检测所述标识电阻的阻值来检测所述充电适配器是否支持恒流输出及恒流输出的最大电流值；当检测到所述充电适配器支持恒流输出时，在恒流充电阶段，控制所述充电适配器以恒流输出的最大电流值输出。

本发明还公开了一种充电系统，包括充电适配器和智能终端，其特征在于，

所述充电适配器内设置有具有存储功能的功能芯片，所述功能芯片用于记录所述充电适配器是否支持恒流输出及恒流输出的最大电流值；

所述智能终端用于通过读取所述功能芯片记录的信息检测所述充电适配器是否支持恒流输出及恒流输出的最大电流值；当检测到所述充电适配器支持恒流输出时，在恒流充电阶段，控制所述充电适配器以恒流输出的最大电流值输出。

采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、智能终端能够有效检测充电适配器是否支持恒流输出，并在充电适配器支持恒流输出时执行相应的充电策略。

2、在充电适配器支持恒流输出时，可以中充电过程中有效降低调整管的功率损耗，提高智能终端的充电效率，降低充电过程中的发热情况。

附图说明

图1为现有技术中线性充电方案的原理图；

图2为现有线性充电方案充电过程中，输入电压VBAT、输出电流IBAT、输出电压VBAT、功率损耗POWER变化的示意图；

图3为本发明一实施例的充电控制方法的流程图；

图4为本发明一实施例的充电控制方法的原理图；

图5为支持恒流输出的充电适配器的输出特性示意图；

图6为发明一实施例的充电控制方法的充电过程中，输入电压VBAT、输出电流IBAT、输出电压VBAT、功率损耗POWER变化的示意图；

图7为本发明一实施例中充电系统的部分结构示意图；

图8为本发明另一实施例中充电系统的部分结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。

参见附图1、附图2，本发明公开了一种充电控制方法，所述方法应用于充电适配器对智能终端的充电过程。

所述充电适配器所述充电器用于接受市电，并对市电进行降压，将市电转换为低压脉冲，再经过整流、稳压电路，变成稳定的低压直流电，提供给智能终端。

所述智能终端可以为移动智能终端。移动智能终端主要包括：1.智能手机，智能手机是指“像人脑一样，具有独立的操作系统，可以由用户自行安装软件、第三方服务商提供的程序，通过此类程序来不断对手机的功能进行扩充，并可以通过移动网络来实现无线网介入的这样一类手机的总称”。2.PDA智能终端，PDA智能终端又称为掌上电脑，可以帮助我们完成在移动中工作，学习，娱乐等。按使用来分类，分为工业级PDA和消费品PDA。广泛用于鞋服、快消、速递等多个行业的数据采集，支持BT/GPRS/3G/wifi等无线网络通信。3.平板电脑，平板电脑是一种小型、方便携带的个人电脑，以触摸屏作为基本的输入设备。它拥有的触摸屏(也称为数位板技术)允许用户通过电子笔来进行作业而不是传统的键盘或鼠标。所述智能终端在一些情况下也可以为固定类型的智能终端。

所述智能终端内设置有充电电路，充电电路包括调整管和充电控制部分，充电电路接受电适配器的供电，并通过调整调整管Q的导通电阻大小来调节充电电流、电压。具体地，充电电路的充电控制部分根据调整管Q后的电流反馈和电压反馈对调整管Q的导通电阻大小进行调节，将充电电路输出电流IBAT和输出电压VBAT控制在设定范围。调整管Q可以使用MOSFET实现，也可以用BJT实现。

本申请的充电过程包括预充电阶段、恒流充电阶段、恒压充电阶段。

预充电阶段，用来对完全放电的电池单元进行预充(恢复性充电)。通常在电池电压低于3V左右时进行预充电。预充电电流通常不大于恒流充电电流的十分之一(以恒定充电电流为1A为例，则预充电电流通常不超过100mA)。

恒流充电阶段，当电池电压上升到预订充电阈值时，例如3V时，提高充电电流进行恒流充电。恒流充电阶段中，电池电压随着恒流充电过程逐步升高。

恒压充电阶段，当电池电压到CV点后，充电电压恒定，根据电芯的饱和程度，随着充电过程的继续充电电流由最大值慢慢减少。

本申请的充电方法包括步骤：

S1：检测所述充电适配器是否支持恒流输出及恒流输出的最大电流值；

S2：当检测到所述充电适配器支持恒流输出时，在预设的充电阶段，控制所述充电适配器以恒流输出的最大电流值输出。

具体地，对于步骤S1，可以通过在所述充电适配器内设置标识电阻，在智能终端内设置检测模块。所述智能终端内的检测模块检测所述标识电阻的阻值；并根据检测到的阻值确定所述充电适配器是否支持恒流输出以及恒流输出的最大电流值。

参见附图7，为本发明一实施例中充电系统的部分结构示意图。所述充电系统包括充电适配器和智能终端，所述充电系统应用上述的充电方法对智能终端进行充电。充电适配器和智能终端通过USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)连接，即通过USB的四条线连接，这四条线分别为：VBUS、D-、D+、GND，其中D+(DP，Digital Positive)/D-(DM，Digital Minus)为一对差分信号线，用于通信及数据传输；VBUS为电源线或供电总线，用于供电，GND为地线。

所述充电适配器内设置有标识电阻RID，所述标识电阻RID连接于所述充电适配器内的D+和D-之间。所述充电适配器的D+和D-与智能终端的USB PHY连接。进一步的，在智能终端的内设置有DPDT(Double Pole Double Throw)和ID检测单元，DPDT即双刀双掷开关，可以用于断开充电适配器的D+和D-与智能终端的USB PHY连接，将充电适配器的D+和D-连接到ID检测单元。检测时通过DPDT把D+D-切到ID检测单元，检测完成后把DPDT切回USBPHY。ID检测单元用于检测标识电阻RID的阻值。

具体地，ID检测单元可以在通过D+加电压，读取D-上的电压值的方式来计算标识电阻RID的阻值。优选地，ID检测单元内的设置有阻值已知的分压电阻，所述分压电阻一端连接D-线，另一端接地。根据在D+的上加的电压、分压电阻两端的电压、分压电阻的阻值就可以计算标识电阻RID的阻值。

标识电阻RID的阻值用于表示充电适配器是否支持恒流输出及恒流输出能力。例如，对于输出电流为1.2A的恒流充电适配器，设置其标识电阻RID的阻值为150Ω；对于输出电流为2A的非恒流充电适配器，设置其标识电阻RID的阻值为200Ω，等等。进一步地，预设检测出的标识电阻RID的阻值在100-175Ω的范围内时，对应的充电器为输出电流为1.2A的恒流充电适配器；预设检测出的标识电阻RID的阻值在175-225Ω的范围内时，对应的充电器为输出电流为2A的非恒流充电适配器。则，ID检测单元检测出标识电阻RID的阻值后，就可以根据阻值属于的范围判定充电器是否支持恒流输出，及其恒流输出能力。

对于步骤S1，还可以通过在所述充电适配器内设置带有存储功能的功能芯片，所述功能芯片内记录所述充电适配器是否支持恒流输出以及恒流输出的最大电流值；在所述智能终端内设置有读取模块，所述读取模块读取所述功能芯片记录的信息，并根据所述信息判断所述充电适配器是否支持恒流输出及恒流输出的最大电流值。

参见附图8，为本发明另一实施例中充电系统的部分结构示意图。所述充电系统包括充电适配器和智能终端。充电适配器和智能终端通过USB连接。充电适配器内设置有具有存储功能的功能芯片，所述功能芯片内记录的包含充电器特征的信息。所述功能芯片可以为E-mark芯片、E2PROM、MCU等带有存储功能的功能芯片。充电适配器在生产时会在带存储功能的功能芯片里烧写包含充电器特征的信息。所述充电器特征可以为充电器否支持恒流输出及恒流输出的最大电流值等。

智能终端内的处理器与所述功能芯片通信连接，用于读取所述功能芯片内记录的信息，并根据所述信息识别充电器是否支持恒流输出及恒流输出的最大电流值。具体地，充电适配器与智能终端连接时，处理器通过USB cable里的D+、D-或CC线读取充电器内功能芯片里记录的的信息。处理器读取到所述信息后，就可以根据所述信息检测出充电器是否支持恒流输出及恒流输出的最大电流值。

对于步骤S2,当检测到所述充电适配器支持恒流输出时，在预设的充电阶段，即恒流充电阶段，控制所述充电适配器以恒流输出的最大电流值输出。

参见附图5，支持恒流输出的充电适配器的输出特性如图所示，充电适配器的输出电流达到最大输出电流C1后电流恒定，电压可变。当智能终端抽取的充电电流大于充电适配器的最大输出电流时，充电适配器可以持续以恒流输出的最大输出电流值C1输出，而不至于发生过载。

对于本申请充电方法的充电过程，预充电阶段和恒压充电阶段的充电方式与现有技术相同，这里不再详细阐述。本申请充电方法的充电过程与现有技术的区别主要在于恒流充电阶段。

参见附图4、附图5，当智能终端检测到接入的充电适配器是支持恒流输出的充电适配器后，设定充电电路的充电电流大于充电适配器最大输出电流，此时，因为充电适配器支持恒流输出，所以，充电适配器会持续以恒流输出的最大输出电流值输出。这时实际充电电流就是充电适配器的最大输出电流，小于充电控制器的设定电流。具体地，充电电路的充电控制部分会把调整管Q调整到最小阻抗状态，这时充电适配器已经开始恒流输出，输出电压VBUS降低，进而调整管Q两端的压差(VBUS-VBAT)会变得很小，调整管Q上的功率损耗POWER变小。进而实现高效率充电。如果智能终端检测到接入的充电适配器是不支持恒流输出的充电适配器后，则采用现有充电方案进行恒流充电。

参见附图1、附图2，在现有技术的恒流充电阶段中，充电适配器以恒压输出，提供恒定的输入电压VBAT，智能终端的充电电路的充电控制部分通过调整调整管Q的导通电阻大小来调节输出电流IBAT，使输出电流IBAT保持恒定。而在恒流充电阶段的初始部分，调整管Q两端压降(VBUS-VBAT)大，功率损耗(VBUS-VBAT)×IBAT较大，造成调整管发热严重，电路效率低。本申请的技术方案，在检测到接入的充电适配器是支持恒流输出的充电适配器后，通过设定充电电路的充电电流大于充电适配器最大输出电流，即将调整管Q调整到最小阻抗状态，来控制充电适配器在恒流充电阶段始终处于恒流输出。通过这样的方式，使恒流充电阶段调整管上功率损耗低，充电效率提高。

本发明还公开了一种智能终端，包括：

检测模块，用于检测充电适配器是否支持恒流输出及恒流输出的最大电流值；

充电控制模块，用于在检测到所述充电适配器支持恒流输出时，在恒流充电阶段，控制所述充电适配器以恒流输出的最大电流值输出。

本发明还公开了一种充电系统，所述充电系统包括充电适配器和智能终端。

所述充电适配器内设置有标识电阻，所述标识电阻用于通过阻值标示所述充电适配器是否支持恒流输出及恒流输出的最大电流值。

所述智能终端用于通过检测所述标识电阻的阻值来检测所述充电适配器是否支持恒流输出及恒流输出的最大电流值；当检测到所述充电适配器支持恒流输出时，在恒流充电阶段，控制所述充电适配器以恒流输出的最大电流值输出。

本发明还公开了一种充电系统，包括充电适配器和智能终端，

所述充电适配器内设置有具有存储功能的功能芯片，所述功能芯片用于记录所述充电适配器是否支持恒流输出及恒流输出的最大电流值；

所述智能终端用于通过读取所述功能芯片记录的信息检测所述充电适配器是否支持恒流输出及恒流输出的最大电流值；当检测到所述充电适配器支持恒流输出时，在恒流充电阶段，控制所述充电适配器以恒流输出的最大电流值输出。

应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种充电控制方法，所述方法应用于充电适配器对智能终端的充电过程，其特征在于，所述方法包括：

检测所述充电适配器是否支持恒流输出及恒流输出的最大电流值；

当检测到所述充电适配器支持恒流输出时，在预设的充电阶段，控制所述充电适配器以恒流输出的最大电流值输出。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述充电适配器内设置有标识电阻；

所述智能终端检测所述标识电阻的阻值；

所述智能终端根据检测到的阻值确定所述充电适配器是否支持恒流输出以及恒流输出的最大电流值。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述标识电阻连接于所述充电适配器的D+和D-之间。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述充电适配器内设置有带有存储功能的功能芯片，所述功能芯片内记录所述充电适配器是否支持恒流输出以及恒流输出的最大电流值；

所述智能终端内设置有读取模块，所述读取模块读取所述功能芯片记录的信息，并根据所述信息判断所述充电适配器是否支持恒流输出及恒流输出的最大电流值。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，

所述功能芯片包括E-mark芯片、E2PROM、MCU。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述控制充电适配器以恒流输出包括：

设定所述智能终端的充电电路的充电电流值大于所述充电适配器的恒流输出的最大电流值；

调整所述充电电路的调整管到最小阻抗状态。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述充电过程包括预充电阶段、恒流充电阶段、恒压充电阶段；

所述预设的充电阶段为恒流充电阶段。

8.一种智能终端，其特征在于，包括：

检测模块，用于检测充电适配器是否支持恒流输出及恒流输出的最大电流值；

充电控制模块，用于在检测到所述充电适配器支持恒流输出时，在恒流充电阶段，控制所述充电适配器以恒流输出的最大电流值输出。

9.一种充电系统，包括充电适配器和智能终端，其特征在于，

所述充电适配器内设置有标识电阻，所述标识电阻用于通过阻值标示所述充电适配器是否支持恒流输出及恒流输出的最大电流值；

所述智能终端用于通过检测所述标识电阻的阻值来检测所述充电适配器是否支持恒流输出及恒流输出的最大电流值；当检测到所述充电适配器支持恒流输出时，在恒流充电阶段，控制所述充电适配器以恒流输出的最大电流值输出。

10.一种充电系统，包括充电适配器和智能终端，其特征在于，

所述充电适配器内设置有具有存储功能的功能芯片，所述功能芯片用于记录所述充电适配器是否支持恒流输出及恒流输出的最大电流值；

所述智能终端用于通过读取所述功能芯片记录的信息检测所述充电适配器是否支持恒流输出及恒流输出的最大电流值；当检测到所述充电适配器支持恒流输出时，在恒流充电阶段，控制所述充电适配器以恒流输出的最大电流值输出。