CN111049212A - 一种主副双电池充放电的管理系统 - Google Patents

一种主副双电池充放电的管理系统 Download PDF

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徐俊丰
周浩
张强
卢坤
张治宇
钟景维
石庆
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Abstract

本发明提供了一种主副双电池充放电的管理系统，包括嵌入式控制器、充电模块、优先级电源通路控制模块、充电通路控制模块、放电通路控制模块和主副电池模组，所述主副电池模组包括主电池和副电池，所述嵌入式控制器分别与所述充电模块、所述充电通路控制模块和所述放电通路控制模块相连。本发明的有益效果是:本发明的主电池和副电池可以只通过嵌入式控制器对充电模块的配置来分时充电，极大减少了设计成本；而且该管理系统配有充电通路控制模块与放电通路控制模块，如果侦测到某个电池发生故障，可以通过充电通路控制模块和放电通路控制模块来隔离此电池，从而保证管理系统的稳健性。

Description

一种主副双电池充放电的管理系统
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种主副双电池充放电的管理系统。
背景技术
现在的可移动式设备基本都配置有一块电池，例如手机、平板、笔记本等。由于锂电池本身循环次数的损耗，使得机器寿命也相对减少，而在恶劣或者特定工作环境，很多设备本身设计并不允许拆装电池对设备进行升级，一方面是由于结构设计的限制，一方面是由于电路设计的限制。
发明内容
本发明提供了一种主副双电池充放电的管理系统，包括嵌入式控制器、充电模块、优先级电源通路控制模块、充电通路控制模块、放电通路控制模块和主副电池模组，所述主副电池模组包括主电池和副电池，所述嵌入式控制器分别与所述充电模块、所述充电通路控制模块和所述放电通路控制模块相连，所述充电通路控制模块输入端与所述嵌入式控制器相连，所述充电通路控制模块输出端与所述主副电池模组输入端相连，所述放电通路控制模块输入端分别与所述嵌入式控制器输出端、所述充电模块输出端、所述主副电池模组输出端相连，所述放电通路控制模块输出端与所述优先级电源通路控制模块相连，所述充电模块输出端与所述充电通路控制模块相连。
作为本发明的进一步改进，所述主电池和所述副电池支持热插拔。
作为本发明的进一步改进，所述嵌入式控制器设有SMBUS接口，所述嵌入式控制器通过所述SMBUS接口分别与所述充电模块和所述主副电池模组通信。
作为本发明的进一步改进，该管理系统还包括LED灯，所述嵌入式控制器设有GPA0接口、GPA3接口和GPA5接口，所述嵌入式控制器通过所述GPA0接口、GPA3接口和GPA5接口控制所述LED灯，从而指示该管理系统是否插入适配器，是否在充电以及电池是否低电量。
作为本发明的进一步改进，所述充电模块为NVDC充电芯片。
作为本发明的进一步改进，所述优先级电源通路控制模块通过预先设定的阈值电压自动控制通路的切换，从而实现各电源的快速切换。
作为本发明的进一步改进，该管理系统还包括适配器，开机或插入所述适配器时候，所述嵌入式控制器能够侦测所述主副电池模组状态、以及是否插入适配器，从而控制所述充电通路控制模块和所述放电通路控制模块，进而保证管理系统正常供电。
作为本发明的进一步改进，所述适配器支持热插拔。
本发明的有益效果是：本发明的主电池和副电池可以只通过嵌入式控制器对充电模块的配置来分时充电，极大减少了设计成本；而且该管理系统配有充电通路控制模块与放电通路控制模块，如果侦测到某个电池发生故障，可以通过充电通路控制模块和放电通路控制模块来隔离此电池，从而保证管理系统的稳健性。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图2是本发明的嵌入式控制器的电路图；
图3是本发明的充电模块的电路图；
图4a是本发明的优先级电源通路控制模块的电路图的一部分；
图4b是本发明的优先级电源通路控制模块的电路图的另一部分；
图5a是本发明的充电通路控制模块的电路图的第一部分；
图5b是本发明的充电通路控制模块的电路图的第二部分；
图5c是本发明的充电通路控制模块的电路图的第三部分；
图6是本发明的放电通路控制模块的电路图；
图7a是本发明的主副电池模组的电路图的一部分；
图7b是本发明的主副电池模组的电路图的另一部分。
具体实施方式
如图1所示，本发明主副双电池充放电的管理系统，包括嵌入式控制器、充电模块、优先级电源通路控制模块、充电通路控制模块、放电通路控制模块和主副电池模组，所述主副电池模组包括主电池和副电池，所述嵌入式控制器分别与所述充电模块、所述充电通路控制模块和所述放电通路控制模块相连，所述充电通路控制模块输入端与所述嵌入式控制器相连，所述充电通路控制模块输出端与所述主副电池模组输入端相连，所述放电通路控制模块输入端分别与所述嵌入式控制器输出端、所述充电模块输出端、所述主副电池模组输出端相连，所述放电通路控制模块输出端与所述优先级电源通路控制模块相连，所述充电模块输出端与所述充电通路控制模块相连。
工作原理如下：关机时候，放电通路控制模块会默认打开主副电池模组放电通路，然后优先级电源通路控制模块会根据预先的配置进行选通，进而保证系统正常供电。开机或插入适配器时候，嵌入式控制器能够侦测主副电池模组状态，还有是否插入适配器，从而去控制相关的充电还有放电通路控制模块，进而保证系统正常供电。注意适配器、主电池、副电池都可支持热插拔，这是此系统的关键优势。
嵌入式控制器(EC)的线路如图2所示，该IC主要通过LPC接口(GPM0-GPM5)与CPU进行通信。通过SMBUS接口(GPC1，GPC2，GPH1，GPH2)与主副电池、充电模块进行通信。通过与PA4来侦测充电状态是否正常。通过GPA0，GPA3，GPA5来控制LED灯，从而指示系统是否插入适配器，是否在充电以及电池是否低电量。通过GPH6，GPB5来侦测电池是否插入。通过GPF0，GPA2，GPF1，GPI1来控制充电与放电通路。
充电模块的线路如图3所示，通过嵌入式控制器(EC)的SMBUS通信，可以实现主副电池的不同充电参数配置，具有很大的灵活性。采用NVDC充电IC，能够最大限度的减少电池对系统的影响。
优先级电源通路控制模块的线路如图4a和图4b所示，由于优先级电源通路控制模块的电路图较大，所以将该电路图拆分为如图4a和图4b两部分，图4a的A点与图4b的B点相连就构成本发明的优先级电源通路控制模块，通过预先设定的阈值电压自动控制通路的切换，可以实现各电源的快速切换，避免串电、电源震荡，系统复位或运行不正常等问题。
充电通路控制模块线路如图5a、图5b、图5c所示，通过两个背靠背的MOS管，可以防止电源的相互串电，另一方面，通过U3，U4的线路控制，可以实现避免因为软件的延迟导致同时打开两个电池的充电通路而引起的串电问题。
放电通路控制模块的线路如图6所示，关机情况下，EC_DCH1_N,ECH_DCH2_N都为低，Q19不导通，则Q18的G极为高，Q18导通，则Q15导通，主副电池的通路默认打开。开机时候，如果需要关闭放电通路(如电池电量低，电池状态异常等等)，则可以通过拉高EC_DCH1_N或ECH_DCH2_N来关闭相应的放电通路。
主副电池模组的接口线路如图7a和图7b所示，主副电池模组插入后，会拉低对应的BATT1_ID_N或BATT2_ID_N，嵌入式控制器(EC)模块侦测到了之后，再通过smbus读取电池模组信息后，去配置相应的模块。
本发明的主副双电池充放电的管理系统，包括适配器、主电池、副电池，适配器可以在给设备供电的情况下，同时给主电池或者副电池充电，极大节省锂电池的损耗；在适配器没有插入的情况下，主电池或副电池也可为设备供电，也就是说，设备工作有三个供电源，其中一个故障或者去掉都不会导致设备宕机。极大的解决了锂电池寿命问题的痛点，更加保证设备的稳定性，保证设备不断电工作。
两块电池可以只通过嵌入式控制器(EC)对充电模块的配置来分时充电，极大减少了设计成本。
该管理系统配有充电通路控制模块与放电通路控制模块，如果系统侦测到某个电池发生故障，可以通过上面两个模块来隔离此电池，从而保证系统的稳健性。
本发明支持适配器，主电池或者副电池热插拔，保证设备不断电工作，极大的解决了锂电池寿命问题的痛点，更加保证设备的稳定性，两块电池可以只通过嵌入式控制器对充电模块的配置来分时充电，极大减少了设计成本。
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，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种主副双电池充放电的管理系统，其特征在于：包括嵌入式控制器、充电模块、优先级电源通路控制模块、充电通路控制模块、放电通路控制模块和主副电池模组，所述主副电池模组包括主电池和副电池，所述嵌入式控制器分别与所述充电模块、所述充电通路控制模块和所述放电通路控制模块相连，所述充电通路控制模块输入端与所述嵌入式控制器相连，所述充电通路控制模块输出端与所述主副电池模组输入端相连，所述放电通路控制模块输入端分别与所述嵌入式控制器输出端、所述充电模块输出端、所述主副电池模组输出端相连，所述放电通路控制模块输出端与所述优先级电源通路控制模块相连，所述充电模块输出端与所述充电通路控制模块相连。
2.根据权利要求1所述的管理系统，其特征在于：所述主电池和所述副电池支持热插拔。
3.根据权利要求1所述的管理系统，其特征在于：所述嵌入式控制器设有SMBUS接口，所述嵌入式控制器通过所述SMBUS接口分别与所述充电模块和所述主副电池模组通信。
4.根据权利要求1所述的管理系统，其特征在于：该管理系统还包括LED灯，所述嵌入式控制器设有GPA0接口、GPA3接口和GPA5接口，所述嵌入式控制器通过所述GPA0接口、GPA3接口和GPA5接口控制所述LED灯，从而指示该管理系统是否插入适配器，是否在充电以及电池是否低电量。
5.根据权利要求1所述的管理系统，其特征在于：所述充电模块为NVDC充电芯片。
6.根据权利要求1所述的管理系统，其特征在于：所述优先级电源通路控制模块通过预先设定的阈值电压自动控制通路的切换，从而实现各电源的快速切换。
7.根据权利要求1至6任一项所述的管理系统，其特征在于：该管理系统还包括适配器，开机或插入所述适配器时候，所述嵌入式控制器能够侦测所述主副电池模组状态、以及是否插入适配器，从而控制所述充电通路控制模块和所述放电通路控制模块，进而保证管理系统正常供电。
8.根据权利要求7所述的管理系统，其特征在于：所述适配器支持热插拔。
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