CN111146831B - 可移动设备、电池管理电路和电池管理方法 - Google Patents

可移动设备、电池管理电路和电池管理方法 Download PDF

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Abstract

公开了可移动设备、电池管理电路和电池管理方法。可移动设备包括接收电能的接口、正极经由第一开关与接口连接以及负极与参考端连接的第一电池、正极与接口连接以及负极经由第二开关与参考端连接并且经由第三开关与第一电池正极连接的第二电池，以及控制电路。控制电路控制上述三个开关使可移动设备选择性地工作在多个模式中的一个模式。在单电池充电模式下，控制电路关断第三开关，控制第一和第二开关使其中一个电池由上述电能充电。在双电池串联充电模式下，控制电路关断第一和第二开关，接通第三开关使第一和第二电池由上述电能充电。该可移动设备的电池可被灵活布置以减小设备尺寸。该设备还简化和/或省略了一些电路以降低设备的成本和功耗。

Description

可移动设备、电池管理电路和电池管理方法
技术领域
本发明涉及电池领域，尤其涉及一种可移动设备、电池管理电路以及电池管理方法。
背景技术
诸如智能手机和平板电脑之类的可移动设备使用越来越大的屏幕和越来越强大的中央处理单元(CPU)和/或图形处理单元(GPU)，因此这些可移动设备需要越来越高电容量的电池以延长运行时间。电池的快速充电对于设备终端用户来说非常重要。
增加电池容量的现有解决方案包括增加单个电池的尺寸。然而，该解决方案可能会增加可移动设备的尺寸(例如：厚度)，并且降低可移动设备内部电路和组件布置的灵活性。
图1所示为现有技术的另一种增加可移动设备100中电池容量的解决方案的电路示意图。在图1中，可移动设备100包括两个相互串联的电池单元Cell1和Cell2。与上述现有解决方案相比，可移动设备100中的电路和组件的布置更加灵活，并且可移动设备100的尺寸可以更小。为了改善用户体验，在可移动设备100中应用了快速充电技术以缩短充电时间并且不引起太多的温度升高。
主流的快速充电方案采用直接快速充电(Direct Fast Charge；简称为DFC)拓扑结构。例如：使用大流充电路径为电池组直接充电，该充电过程无需经过开关充电器的降压/升压调节。因此，直接快速充电可以避免开关充电器所产生的功耗，从而减少因快速充电所产生的热量。如图1所示，大电流充电路径包括充电开关Q3A和放电开关Q3B。来自适配器102的大充电电流可以流过开关Q3A和Q3B，直接对电池单元Cell1和Cell2充电。适配器102可以是一种较高输出功率的适配器，通过Type-C电缆和连接器与可移动设备100连接。Typc-C电缆和连接器可以传输较大的电流(高达5A)，并且具有较小的连接器导电电阻(30～80mΩ)和较高的电压承受能力(高达20V)。
可移动设备100除了与较高输出功率的适配器102兼容，也可以与普通的5伏Type-C或USB适配器兼容。如果使用普通的5伏Type-C或USB适配器来为可移动设备100充电，则可移动设备100启用降压/升压开关充电器112以执行其升压功能将5伏输入电压转换为较高的输出电压从而对串联的电池单元Cell1和Cell2充电。降压/升压开关充电器112还控制充电电流为相对较小的电流，以减小在移动设备100中因升压转换的功耗损失所产生的热量。因此，该充电过程相对缓慢。另外，降压/升压开关充电器112相对昂贵，增加了可移动设备100的成本。
除此之外，可移动设备100包括电源管理电路106(Power Management IntegratedCircuit；简称为PMIC)，其向系统负载或系统模块(例如：包括存储器、基带模块，应用处理器，相机模块，和/或面板模块等等)提供已调节的电能。现有的电源管理电路106主要应用于单电池操作环境，以优化成本结构。换句话说，电源管理电路106具有与单电池电压兼容的工作电压，可以由一个电池单元供电。因此，可移动设备100还包括降压转换器108(例如：一种开关电容降压转换器)。开关电容降压转换器108将两节电池电压转换为一节电池电压为电源管理电路106供电。然而，开关电容降压转换器108增加了可移动设备100的尺寸和运行功耗。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种可移动设备、电池管理电路和电池管理方法，用于根据不同的应用要求灵活地布置可移动设备中的电池。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种可移动设备，所述可移动设备包括：连接接口，被配置为将所述可移动设备连接到电源以接收输入电能；第一电池，所述第一电池的正极经由第一开关与所述连接接口连接，所述第一电池的负极与参考端连接；第二电池，所述第二电池的正极与所述连接接口连接，所述第二电池的负极经由第二开关与所述参考端连接，并且经由第三开关连接与所述第一电池的正极连接；以及与所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关连接的开关控制电路，被配合为控制所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关使得所述可移动设备选择性地工作在多个工作模式中的一个工作模式，所述多个工作模式至少包括单电池充电模式和双电池串联充电模式，其中，在所述单电池充电模式下，所述开关控制电路关断所述第三开关，并且控制所述第一开关和所述第二开关使得所述第一电池和所述第二电池其中一个电池由所述输入电能充电，在所述双电池串联充电模式下，所述开关控制电路关断所述第一开关和所述第二开关，并且接通所述第三开关使得所述第一电池和所述第二电池由所述输入电能充电。
本发明还提供了一种电池管理电路，所述电池管理电路包括：第一开关，所述第一开关的第一端与第一电池的正极连接，所述第一开关的第二端与连接接口和第二电池的正极连接，所述第一开关被配置为控制所述第一端和所述第二端之间的连接状态；第二开关，所述第二开关的第三端与所述第二电池的负极连接，所述第二开关的第四端与参考端和所述第一电池的负极连接，所述第二开关被配置为控制所述第三端和所述第四端之间的连接状态；控制端，被配置为控制连接在所述第一电池的正极和所述第二电池的负极之间的第三开关；以及与所述第一开关、所述第二开关和所述控制端连接的开关控制电路，被配置为控制所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关使得所述第一电池和所述第二电池选择性地工作在多个工作模式中的一个工作模式，所述多个工作模式至少包括单电池充电模式和双电池串联充电模式，其中，在所述单电池充电模式下，所述开关控制电路关断所述第三开关，并且控制所述第一开关和所述第二开关使得所述第一电池和所述第二电池其中一个电池由所述连接接口上接收的输入电能充电，在所述双电池串联充电模式下，所述开关控制电路关断所述第一开关和所述第二开关，并且接通所述第三开关使得所述第一电池和所述第二电池由所述输入电能充电。
本发明还提供了一种电池的管理方法，所述管理方法包括：管理可移动设备中的第一电池和第二电池，其中，所述第一电池的正极经由第一开关与连接接口连接，所述第一电池的负极与参考端连接，所述第二电池的正极与所述连接接口连接，所述第二电池的负极经由第二开关与所述参考端连接并且经由第三开关与所述第一电池的正极连接，其中，所述管理第一电池和第二电池的步骤包括：利用开关控制电路控制所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关使得所述可移动设备选择性地工作在多个工作模式中的一个工作模式，所述多个工作模式至少包括单电池充电模式和双电池串联充电模式；在所述单电池充电模式下关断所述第三开关；在所述单电池充电模式控制所述第一开关和所述第二开关使得所述第一电池和所述第二电池其中一个电池由所述连接接口上接收的输入电能充电；在所述双电池串联充电模式下关断所述第一开关和所述第二开关；以及在所述双电池串联充电模式下接通所述第三开关使得所述第一电池和所述第二电池由所述输入电能充电。
本发明提供的可移动设备、电池管理电路和电池管理方法可以灵活的布置可移动设备中的电池以满足不同的应用要求并且减小了所需印刷电路板的尺寸，以及由于简化了和/或省略了现有技术中的一些电路所以降低了可移动设备的成本和功耗。
附图说明
以下通过对本发明的一些实施例将结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。
图1所示为现有技术的可移动设备中电池布置的结构示意图。
图2所示为根据本发明一个实施例的可移动设备中电池布置的结构示意图。
图3A所示为根据本发明一个实施例用于控制开关的电流控制器的电路示意图。
图3B所示为根据本发明一个实施例用于控制开关的电流控制器的电路示意图。
图4所示为根据本发明一个实施例的可移动设备中电池布置的结构示意图。
图5A所示为根据本发明一个实施例的可移动设备中电池布置的结构示意图。
图5B所示为根据本发明一个实施例的可移动设备中电池布置的结构示意图。
图6A所示为根据本发明一个实施例的可移动设备中电池之间的平衡电流的流向示意图。
图6B所示为根据本发明一个实施例的可移动设备中电池之间的平衡电流的流向示意图。
图7A所示为根据本发明一个实施例的可移动设备中电流的流向示意图。
图7B所示为根据本发明一个实施例的可移动设备中电流的流向示意图。
图7C所示为根据本发明一个实施例的可移动设备中电流的流向示意图。
图7D所示为根据本发明一个实施例的可移动设备中电流的流向示意图。
图7E所示为根据本发明一个实施例的可移动设备中电流的流向示意图。
图8所示为根据本发明一个实施例的用于管理可移动设备中第一电池和第二电池的管理方法的流程示意图。
具体实施方式
以下将对本发明的实施例给出详细的参考。尽管本发明通过这些实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本发明并不仅仅局限于这些实施方式。相反，本发明涵盖后附权利要求所定义的发明精神和发明范围内的所有替代物、变体和等同物。
另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对于大家熟知的方法、手续、部件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
图2所示为根据本发明一个实施例的用于满足较高功率要求的可移动设备200的解决方案的电路示意图。可移动设备200可以是但不限于智能手机或平板电脑等等。在一个实施例中，可移动设备200包括可充电电池BAT1和BAT2(例如：锂离子电池)。电池BAT1和BAT2可以相互串联或并联。在图2示例中，电池BAT1(也可称为第一电池)包括一个电池单元，以及电池BAT2(也可称为第二电池)包括一个电池单元。然而，本发明不限于此。在其他实施例中，电池BAT1可以包括一个或多个电池单元，以及电池BAT2可以包括一个或多个电池单元。在一个实施例中，电池BAT2可以被配置为智能充电宝(Smart Power-Bank)，按需工作以满足不同应用场景中的各种要求。
在一个实施例中，可移动设备200包括多个开关电路，用于管理电池布置以满足不同的要求。如图2所示，所述开关电路可包括第一开关Q1、第二开关Q2和第三开关Q0。所述开关电路还可以(但不是必须)包括第四开关Q4。这些开关可以由电池管理电路214中的控制器216控制。此外，可移动设备200中的多路模拟数字转换电路(例如：包括多路复用器218和模拟数字转换器220)可以测量电池BAT1和BAT2各自的电压，使系统控制器204(例如：应用处理器或主机)可以从中获得每个电池的电压信息。在一个实施例中，开关Q0可以包括一对分立的功率金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semidonducor field-effecttransistor；简称为MOSFET)。其中，所述一对分立的功率MOSFET(例如：图4中所示的开关Q0A和Q0B)中的体二极管相互反向连接。因此，当开关Q0关断时(例如：两个功率MOSFET都关断时)，没有漏电流可以流过开关Q0。类似地，在一个实施例中，开关Q4可以包括一对功率MOSFET，其体二极管相互反向连接。在一个实施例中，系统控制器204可以控制开关驱动器(图2中未示出)以控制开关Q0。
系统控制器204还可以控制一种智能充电宝管理器(图2中未示出)以控制开关Q4。在一个实施例中，上述开关驱动器和智能充电宝管理器可以由系统控制器204中的片上系统(System On Chip；简称为SOC)控制。
在一个实施例中，可移动设备200与多种类型的电源250兼容。所述多种类型的电源可以包括较高输出功率的适配器(例如：20V/5A输出)和较低输出功率的适配器(例如：5V/2A输出)。更具体地说，所述较高输出功率适配器能够输出较高电平的输出电压，以对多个相互串联的电池(例如：包括图2所示的电池BAT1和BAT2)充电。举例说明，所述较高输出功率适配器可以是一种具有可编程电源(Programmable Power Supply；简称为PPS)功能的的电源适配器(例如：符合USB PD 3.0协议的适配器)。所述较低输出功率适配器能够提供满足单电池充电的输出电压(例如：4.9V、5V、5.1、5.2V等等)以对一个电池单元或多个并联的电池单元充电。举例说明，所述较低输出功率适配器可以是一种普通的基于5伏Type-C或USB的适配器。如果为可移动设备200充电的是上述较高输出功率的适配器，则直接快速充电控制器226(简称为：直快充控制器或DFC控制器)启用快速充电路径258(例如：包括充电开关Q3A和放电开关Q3B)输送来自适配器的电能为电池BAT1和BAT2充电。如果为可移动设备200充电的是上述较低输出功率适配器，则控制电路(例如：系统控制器204)启用充电器电路212(例如：包括降压充电器)将来自适配器的电能转换为已调节的电能对电池BAT1和/或电池BAT2充电。在一个实施例中，充电器电路212包括与电感组件228(例如：电感器)连接的一组开关。所述一组开关与电感组件228协作将连接接口252(例如：Type-C或USB接口)上接收的输入电能PIN转换为已调节电能(例如：已调节电压或已调节电流)，并且在充电器电路212的输出端254上输出所述已调节电能。在一个实施例中，电感组件228和开关Qsys之间的连接节点称为充电器电路212的输出端254。
在一个实施例中，通过控制上述开关电路(例如：包括开关Q0、Q1、Q2和Q4)，可移动设备200可以在不同的充电模式和放电模式下工作以满足不同的情况或要求。此外，由于所述开关电路的存在，现有技术的可移动设备100中的降压/升压开关充电器112可以由可移动设备200中较简单的降压开关充电器212代替，因此降低了可移动设备200的成本和功耗。现有技术的可移动设备100中的降压转换器108也可以在可移动设备200中省略。在一些实施例中，上述充电模式和放电模式包括，但不限于，2S1P充电模式、1S1P充电模式、1S2P充电模式、1S1P放电模式、1S2P放电模式和2S1P放电模式。这里提及的“2S1P”代表两个串联一路并联，指的是两个电池串联在一条电流路径上；“1S1P”代表一个串联一路并联，指的是一个电池在一条电流路径上；“1S2P”代表一个串联两路并联，指的是两条并联的电流路径上各自有一个电池。以下为所述充电模式和放电模式的举例说明。
1.2S1P充电模式，使用直接快速充电技术，不涉及小电流充电器电路(此模式可称为“第一模式”)：
更具体地说，在一个实施例中，可移动设备200包括电源管理电路206和系统负载。电源管理电路206可以从电池BAT1、电池BAT2和/或电源250接收电能，并且向系统负载提供调节好的电能。电源管理电路206和系统负载的组合电路可以被称为可移动设备200中的“负载”。在一个实施例中，当可移动设备200处于低功耗状态时(例如：可移动设备200断电或处于睡眠模式时)，所述负载(例如：包括电源管理电路206和系统负载)可以处于空闲模式。如果处于低功耗状态的可移动设备200由上述较高输出功率适配器充电，则可移动设备200可以工作在第一模式。
a.在第一模式下，开关Q0导通，开关Q1、Q2和Q4关断，电池BAT1和BAT2串联连接。
b.充电器电路212处于空闲状态(例如：被禁用)，并且开关Qsys接通以向电源管理电路206提供供电电压Vsys(例如：如图7D所示)。
c.在一个实施例中，与连接接口252连接的适配器250包括具有上述PPS功能的电源适配器(例如：符合USB PD 3.0协议的适配器)。系统控制器204中的片上系统经由通信总线268与适配器250通信，使得适配器250根据所述片上芯片发出的请求为可移动设备200提供满足所述请求的充电电流和/或充电电压。所述片上系统还向直快充控制器226发送指令以启用快速充电路径258(例如：导通开关Q3A和Q3B)，从而启动大电流直接快速充电过程。
d.在第一模式下，电源管理电路206从电池BAT1和BAT2之间的节点(例如：包括电池BAT1的正极))接收相对较少的功率，并且电池BAT1和BAT2之间的电压差小于预定参考值。在另一个实施例中，如果系统负载相对活跃并且需要消耗不少的功率，以及/或者如果电池BAT1和BAT2之间的电压差大于所述预定参考值，则可移动设备200可以工作在第二模式。
2.2S1P充电模式，使用直接快速充电技术，使用小电流开关充电器向电源管理电路206提供电压Vsys(此模式可称为“第二模式”)：
a.在第二模式下，快速充电路径258(例如：包括开关Q3A和Q3B)和充电器电路212被启用。开关Q0导通，开关Q1、Q2和Q4关断。
b.如果可移动设备200处于正常工作模式并且需要电能，则系统控制器204中的片上系统可以启用充电器电路212为电源管理电路206提供电能(例如：如图7A所示)。
c.如果电源管理电路206的负载较重，并且充电器电路212的输出功率不足以为维持系统负载正常运行，则电池BAT1能够为电源管理电路206的重负载提供额外的电流(例如：如图7B或图7C所示)。
d.基于设备负载的动态范围，当设备负载低于设备的平均负载和/或电池BAT1的电压低于电池BAT2的电压时，充电器电路212可以将小充电电流转移到电池BAT1中(例如：如图7E所示)，或者当设备负载高于上述平均负载和/或电池BAT1的电压高于电池BAT2的电压时，允许电池BAT1向电源管理电路206补充电能。因此，通过对电池BAT1充电和放电，充电器电路212可以在第二模式下减少电池BAT1和BAT2之间的不平衡。
3.2S1P充电模式，使用充电器电路对电池BAT1和BAT2充电(此模式可称为“第九模式”)：
在一个实施例中，可移动设备200还可以包括适用于双电池串联应用环境的负载(图2中未示出；以下称为“双电池电压负载”)，其工作电压与两个电池串联连接后的电压兼容。在这样的实施例中，可移动设备200可以工作在第九模式，其中充电器电路212可以对串联连接的电池BAT1和BAT2充电，并且为所述双电池电压负载供电。
a.在第九模式下，开关Q0和Q4导通，开关Q1、Q2和Qsys关断。
b.快速充电路径258被禁用，并且充电器电路212被启用。较高输出功率适配器(例如：20V/5A输出)可以向充电器电路212提供输入电能PIN。充电器电路212将输入电能PIN转换为已调节的输出电压或电流经由开关Q4和Q0为电池BAT1和BAT2充电。
c.所述双电池电压负载与充电器电路212的输出端254连接，并且从输出端254接收电能。
4.5伏Type-C/USB输入：
在一个实施例中，如果使用较低输出功率适配器(例如：5伏特Type-C/USB适配器)来为可移动设备200充电，则开关电路(例如：包括开关Q0、Q1、Q2和Q4)被控制使得适配器单独地对电池BAT1或者电池BAT2充电(例如：称为“1S1P充电”)，或者对相互并联的电池BAT1和BAT2充电(例如：称为“1S2P充电”)。
a.1S1P充电模式：
i.在一个实施例中，可移动设备200判断首先对哪个电池充电。
ii.在一个实施例中，电池BAT1用作主电池，电池BAT2用作类似于智能充电宝那样的辅助电池。
iii.在一个实施例中，如果电池BAT1的电压低于电池BAT2的电压，则可以首先对电池BAT1充电。
(1).直接快速充电模式(此模式可称为“第三模式”)：
(a).在第三模式下，开关Q0和Q2关断，开关Q1接通，快速充电路径258被启用(例如：开关Q3A和Q3B接通)，并且充电器电路212被禁用。
(b).来自电源250的大充电电流经由快速充电路径258和开关Q1对电池BAT1充电。直接快速充电模式可以提高充电效率。
(c).在一个实施例中，开关Q4被接通将来自快速充电路径258的电能提供给电源管理电路206。在另一个实施例中，如果开关Qsys接通，则开关Q4可以关断，并且开关Q1和Qsys将来自快速充电路径258电能提供给电源管理电路206。
(d).在第三模式下，开关Qsys和Q4可以一个接通，另一个关断，也可以两个均接通(例如：开关Qsys接通，开关Q4关断；开关Qsys关断，开关Q4接通；或者开关Qsys和Q4均接通)。
(e).在一个实施例中，较低输出功率适配器(例如:5伏Type-C/USB适配器)可以从可移动设备200中的控制器(例如：控制器204)接收请求(或指令)，使得适配器根据可移动设备200的请求提供预设电平的电压(或电流)。因此，适配器可以根据电池BAT1的状态以不同的模式对电池BAT1充电(例如：包括但不限于涓流充电模式、恒流充电模式、恒压充电模式等等)。适配器可以经由快速充电路径258对电池BAT1充电直至其充满为止。然而，本发明不限于此。在另一个实施例中，电池BAT1可以由充电器电路212充电至满充为止。以下为举例说明。
(2).开关降压模式(此模式可称为“第四模式”)：
(a).在一个实施例中，当电池BAT1的电压增加至一个恒定电压水平时，控制器204可以控制可移动设备200工作在开关降压模式。换句话说，控制器204启用充电器电路212。
(b).快速充电路径258(例如：包括开关Q3A和Q3B)关断。开关Q0、Q1和Q4关断，并且开关Q2接通。
(c).在上述举例中，当电池BAT1的电压增加至一个恒定电压水平时，控制器204启用充电器电路212。然而，本发明不限于此。在另一个实施例中，当电池BAT1的电压增加至一个小于恒定电压水平的预定电压电平时，控制器204启用充电器电路212对电池BAT1充电。在这样的一个实施例中，充电器电路212根据电池BAT1的状态以适当的模式(例如：包括恒流充电模式、恒压充电模式等等)对电池BAT1充电。此外，如果电池BAT1的电压小于欠压阈值，则控制器204可以启用充电器电路212以涓流充电模式(例如：提供相对较小的充电电流)对电池BAT1充电。
(3).当电池BAT1由充电器电路212充电时，电池BAT2可以处于空闲模式，或者处于恒流放电模式，以对电池BAT1充电，从而平衡电池BAT1和BAT2。此处提及的“电池处于空闲模式”指的是电池既不充电也不放电。此处提及的“平衡电池BAT1和BAT2”指的是减小电池BAT1的电压VBAT1和电池BAT2的电压VBAT2之间的差值。在一个实施例中，如果电池BAT1和BAT2之间的电压差小于预设参考值ΔVt2，则认为电池BAT1和BAT2是平衡的。
(a).图2中所示的控制器230可以是一种恒流(Constent-Current)控制器(以下简称为CC2控制器)。CC2控制器230可以控制开关Q2工作在线性模式，使得电池BAT2以恒定电流模式对电池BAT1充电(例如：如图3B所示)。所述充电电流从电池BAT2经由开关Q1流到电池BAT1。
(b).CC2控制器230可以基于电池BAT1和BAT2之间的电压差以及控制器集成电路(例如：可以包括图4中的电池管理电路440或图5A中的电池管理电路540)最大允许功耗来选择或调节所述充电电流。
(c).当电池BAT1和BAT2之间的电压差减小时，CC2控制器230可以增加所述充电电流，从而加速平衡过程以缩短电池平衡时间。
(d).如果所述控制器集成电路的温度上升到预定水平，则停止电池BAT2向电池BAT1放电。
iv.如果电池BAT1的电压VBAT1(或电容量CBAT1)比电池BAT2的电压VBAT2(或电容量CBAT1)大，并且两者的差值大于预定量ΔVt(或ΔCt)，则电池BAT2可以被设置为由充电器电路212充电。电池BAT1可以处于空闲模式或放电模式。
(1).开关降压模式(此模式可称为“第五模式”)：
(a).在第五模式下，控制器204可以通过通信总线268向充电器电路212发送指令以关断开关Qsys，同时保持充电器电路212处于工作状态。
(b).开关Q0和Q1关断，开关Q2和Q4接通。因此，来自充电器电路212的充电电流可以流过开关Q4、电池BAT2和开关Q2。此外，电池BAT1处于空闲模式。
(c).在一个实施例中，充电器电路212可以根据电池BAT2的状态以不同的模式对电池BAT2充电(例如：包括但不限于涓流充电模式、恒流充电模式、恒压充电模式等等)。充电器电路212可以对电池BAT2充电直至其满充为止。
(d).如果开关充电器212提供的功率小于负载(例如：包括图2中所示的电源管理电路206和系统负载)所需功率，则电池BAT2可以经由开关Q4为负载补充电能。。
(e).如图2所示，电量计210基于感测电阻器RSEN估算电池BAT1的剩余容量。当电池BAT1处于空闲模式，没有电流流过电池BAT1和感测电阻器RSEN时，电量计210也可以处于空闲模式(例如：被禁用)。
(2).直接快速充电模式(此模式可称为“第六模式”)：
(a).在第六模式下，电池BAT1可以经由快速充电路径258被充电。在第六模式下，可移动设备200中的开关Q4可以被省略。如上所述，可移动设备200中的开关电路可以但不是必须包括开关Q4。举例说明，为可移动设备200供电的电源可以是上述较低输出功率适配器(例如：5伏Type-C或USB适配器)，其能够从可移动设备200中的控制器接收请求(或指令)，并且根据该请求(或指令)提供预设水平的电压(或电流)。因此，该适配器可以根据电池BAT2的状态以不同的模式对电池BAT2充电(例如：包括但不限于涓流充电模式、恒流充电模式、恒压充电模式等等)。该适配器可以经由快速充电路径258和开关Q2对电池BAT2充电直至其满充为止。在这样的一个实施例中，可移动设备200中可以省略开关Q4。在一个实施例中，如果可移动设备200不包括开关Q4，电池BAT1和BAT2仍然可以在上述第一模式、第二模式、第三模式和第四模式下工作。然而，如果可移动设备200不包括开关Q4，则电池BAT1和BAT2不能够在上述第五模式下工作(在第五模式下，电池BAT2经由开关Q4被充电器电路212充电)。
(b).在第六模式下，还可以启用充电器电路212为负载(例如：包括系统负载和电源管理电路206)供电。如果负载需要更多电能，并且电池BAT1的电压大于电池BAT2的电压，则可以接通开关Qsys，使得电池BAT1可以向电源管理电路206补充电能。
b.1S2P充电模式：
在1S2P充电模式下，电池BAT1和BAT2的电压平衡并且相互并联。并联的电池BAT1和BAT2可以经由快速充电路径258或充电器电路212充电。在一个实施例中，当电池BAT1和BAT2经由快速充电路径258充电时，开关Q1和Q2接通，开关Q0、Q4和Qsys关断。在另一个实施例中，当电池BAT1和BAT2经由充电器电路212充电时，开关Q4、Q2和Qsys接通，开关Q1和Q0关断。
i.当电池BAT1和BAT2被布置为1S2P连接方式时，它们的初始电压可能不同。如果将电池BAT1和BAT2直接并联连接，则可能会出现大的短路电流，从而使电池质量降低或损坏电池。
ii.在一个实施例中，在启用快速充电路径258或充电器电路212之前，可移动设备200可以先工作在平衡模式下。在1S2P充电之前所执行的平衡模式存在不同的情况。
(1).在一个实施例中，电池BAT1的电压大于电池BAT2的电压。电池BAT1可以在一种受控的方式下对电池BAT2充电(此模式可称为“第七模式”)。通过电池BAT1对电池BAT2进行充电，可以平衡电池BAT1和BAT2的电压。可以等到电池BAT1和BAT2之间的电压差减小至小于预定阈值ΔVt2时，再启用充电器电路212或快速充电路径258对并联的电池BAT1和BAT1充电。
(a).在第七模式下，开关Q0关断，开关Q1完全导通，并且开关Q2工作在线性模式。在一个实施例中，开关Q2包括金属氧化物半导体场效应晶体管(例如：n沟道MOSFET)。在线性模式下，开关Q2被部分导通(例如：开关Q2的栅源电压大于其导通阈值但小于完全导通阈值)。在线性模式下，流过开关Q2的电流可以通过控制施加在开关Q2的栅极、源极和漏极的电压来控制。
(b).流过开关Q2的充电电流Ids2可以由CC2控制器230来感测。
(c).CC2控制器230可以将感测所得的电流Ids2与目标参考Iref2进行比较。如果Ids2大于Iref2，则CC2控制器230降低开关Q2的栅极驱动电压，使得电流Ids2减小。如果Ids2小于Iref2，则CC2控制器230增加开关Q2的栅极驱动电压，使得电流Ids2增加。
(d).目标参考Iref2是可调节的。举例说明，控制逻辑电路(例如：图4中的电路434，或图5A中的电路534)根据多个因素来增加或减小目标参考Iref2。其中，所述多个因素包括由上述控制器集成电路(例如：图4中的电池管理电路440，或图5A中的电池管理电路540)的器件封装类型(热阻)确定的最大允许目标裸片温度增加量，还包括电池BAT1和BAT2之间的电压差，以及开关Q2上的最大允许功率耗散。
(e).在一个实施例中，如果电池BAT1和BAT2之间的电压差VBAT1-VBAT2相对较大，则CC2控制器230可以控制充电电流Ids2相对较小。如果电压差VBAT1-VBAT2减小，则CC2控制器230还可以增加充电电流Ids2。因此，执行电池平衡时所消耗的功率(例如：Ids2×(VBAT1-VBAT2))被控制在预定范围内，这样可以避免因执行电池平衡引起的快速温度升高。
(f).电池BAT1和BAT2可通过开关Q2来平衡。开关Q2可以用作可变电阻器，并且开关Q2的电阻值可以逐渐减小直至其最小值(例如：直至开关Q2完全导通)。举例说明，CC2控制器230可以增加开关Q2的栅极驱动电压，使得开关Q2的RDS(ON)电阻值随着电压差VBAT1-VBAT2减小而减小。当电压差VBAT1-VBAT2减小至预设参考值时，CC2控制器230可以完全接通开关Q2。
(2).在另一个实施例中，电池BAT2的电压大于电池BAT1的电压。电池BAT2可以在一种受控的方式下对电池BAT1充电(此模式可称为“第八模式”)。通过电池BAT2对电池BAT1进行充电，可以平衡电池BAT1和BAT2的电压。可以等到电池BAT1和BAT2之间的电压差VBAT2-VBAT1减小至小于预定阈值ΔVt2时，再启用充电器电路212或快速充电路径258对并联的电池BAT1和BAT1充电。
(a).在一个实施例中，在第八模式下，开关Q0和Q4关断，开关Q2接通，并且开关Q1工作在线性模式。在一个实施例中，开关Q1包括MOSFET，并且开关Q1的线性模式类似于上述开关Q2的线性模式。
(b).流过开关Q1的充电电流Ids1可以由CC1控制器232感测。
(c).CC1控制器232将感测所得的电流Ids1与目标参考Iref1进行比较。如果Ids1大于Iref1，则CC1控制器232可以降低开关Q1的栅极驱动电压，使得电流Ids1减小。如果Ids1小于Iref1，则CC1控制器232可以增加开关Q1的栅极驱动电压，使得电流Ids1增加。
(d).与上述目标参考Iref2类似，目标参考Iref1是可调节的。
(e).在一个实施例中，如果电池BAT1和BAT2之间的电压差VBAT2-VBAT1相对较大，则CC1控制器232可以控制充电电流Ids1相对较小。如果电压差VBAT2-VBAT1减小，则CC1控制器232可以增加充电电流Ids1。因此，执行电池平衡时所消耗的功率(例如：Ids1×(VBAT2-VBAT1))被控制在预定范围内，这样可以避免因执行电池平衡引起的快速温度升高。
(f).电池BAT1和BAT2可通过开关Q1来平衡。开关Q1可以用作可变电阻器，并且开关Q1的电阻值可以逐渐减小直至其最小值(例如：直至开关Q1完全导通)。举例说明，CC1控制器232可以增加开关Q1的栅极驱动电压，使得开关Q1的RDS(ON)电阻值随着电压差VBAT2-VBAT1减小而减小。当电压差VBAT2-VBAT1减小至预设参考值时，CC1控制器232可以完全接通开关Q1。
(g).在另一个实施例中，可以使用开关Q2来平衡电池BAT1和BAT2。举例说明，CC2控制器230可以控制开关Q2工作在线性模式，并且CC1控制器232可以完全导通关Q1。由于开关Q2上的电压降在电池BAT2处于放电模式时的极性与当电池BAT2处于充电模式时的极性相反(例如：放电电流Ids2'的流动方向与充电电流Ids2的流动方向相反)，所以可以使用另一种不同的方法来感测电池BAT2的放电电流Ids2'。在这样的一个实施例中，CC1控制器232(例如：一种恒流控制器)可以由常规(或较简单)的电荷泵驱动器代替，该驱动器可以接通或关断开关Q1。这样可以减小可移动设备200印刷电路板的尺寸，降低其成本。
(3).在上述的一个实施例中，可以在启用充电器电路212之前先对电池BAT1和BAT2进行平衡(例如：将电池BAT1和BAT2之间的电压差减小至预定阈值ΔVt2)。在另一个实施例中，也可以先启用充电器电路212在对电池BAT1和BAT2进行平衡。举例说明，充电器电路212可以经由开关Qsys或开关Q4对电池BAT1或电池BAT2充电，以确保在执行平衡之前电池BAT1和BAT2之间的电压差足够小，从而减少潜在的热问题。更具体地说，控制器204中的片上系统可以根据上述1S1P充电模式中的第四模式和第五模式类似的方式控制开关Q0、Q1、Q2、Q4和Qsys。充电器电路212可以对电压较低的电池进行充电，直到电池BAT1和BAT2之间的电池电压差减小至目标值ΔVt(ΔVt>ΔVt2)。当电池BAT1和BAT2之间的电池电压差减小到目标值ΔVt时，可以开始执行上述电池BAT1和BAT2的平衡过程。在一个实施例中，此时可以禁用充电器电路212。
(4).在另一个实施例中，充电器电路212可以继续以较低的电压对电池充电。换句话说，当充电器电路212对具有较低电压的电池充电时，如果电池BAT1和BAT2的电压差足够小(例如：小于目标值ΔVt)，则具有较高电压的电池也可以对具有较低电压的电池充电。
5.1S1P放电模式：
当可移动设备200未连接电源250时，可移动设备200可以由电池BAT1或电池BAT2供电。
a.在一个实施例中，电源管理电路206和系统负载由电池BAT1供电。开关Qsys被接通以允许供电电流从电池BAT1流到电源管理电路206。电池BAT2处于空闲模式，开关Q2被接通以将电池BAT2的负极连接到接地端GNDP，并且开关Q0、Q1和Q4被关断。
b.在另一个实施例中，电源管理电路206和系统负载由电池BAT2供电。开关Q2和Q4被接通以允许供电电流从电池BAT2流到电源管理电路206。电池BAT1处于空闲模式，并且开关Qsys、Q0和Q1被关断。
c.通过选择具有较高电池电压的电池来为电源管理电路206供电也可以使电池BAT1和BAT2平衡。
6.1S2P放电模式：
当可移动设备200未连接电源250时，如果电池BAT1和BAT2是相互平衡的(例如：电池BAT1和BAT2之间的电压差相对较小，如小于阈值ΔVt2)，则可移动设备200并联的电池BAT1和BAT2供电。
a.在一个实施例中，开关Qsys、Q2和Q4导通(例如：完全导通)，并且开关Q0和Q1关断。在另一个实施例中，如果电池BAT2的电压大于电池BAT1的电压，则开关Q2可以工作在线性模式。
b.在另一个实施例中，开关Qsys、Q2和Q1导通(例如：完全导通)，并且开关Q0和Q4关断。又在另一个实施例中，如果电池BAT2的电压大于电池BAT1的电压，则开关Q1或Q2可以工作在线性模式。
7.2S1P放电模式(此模式可称为“第十模式”)：
在一个实施例中，可移动设备200还可以包括适用于双电池串联应用环境的负载(图2中未示出；以下称为“双电池电压负载”)，其工作电压与两个电池串联连接后的电压兼容。在这样的实施例中，可移动设备200可以工作在第十模式，其中所述双电池电压负载由串联的电池BAT1和BAT2供电。
a.在第十模式下，开关Q0和Q4导通，开关Q1、Q2和Qsys关断。电池BAT1和BAT2相互串联。
b.所述双电池电压负载经由开关Q4与电池BAT2的正极连接。
在图2示例中，可移动设备200使用单电池电量计210记录电池BAT1的充电电流和放电电流，并基于电池BAT1的状态来估算剩余容量。在一个实施例中，如上所述，因为在充电和放电过程期间电池BAT1和BAT2可以被平衡，所以对电池BAT1剩余容量的估算结果也可以表示电池BAT2剩余容量的估算结果。因此，不需要额外的电量计来估算电池BAT2剩余容量。
因此，在本发明的实施例中，可移动设备可以具有如下优点。
1.上述现有技术的可移动设备100中的相对昂贵的降压/升压开关充电器112可以省略，由较简单的并且成本较低的降压充电器212代替。因此，可以减少可移动设备200的成本和功耗，并且增加可移动设备200中对电池充电的效率。
2.现有技术的可移动设备100中的开关电容降压转换器108也可以在移动设备200中省略，从而消除由开关电容降压转换器108引起的功率损耗。
3.因为电池BAT1和BAT2可以在充电和放电过程期间平衡，所以连接在电池BAT1上的电量计210可以用于估算电池BAT1和BAT2的剩余容量。换句话说，可以(但不是必须)省略用于单独估算电池BAT2剩余容量的电量计，从而降低可移动设备200的成本，减小其功耗和印刷电路板尺寸。
4.可移动设备200与较高输出功率适配器(例如：20V/5A输出)和较低输出功率适配器(例如：5V/2A输出)兼容。此外，不管可移动设备200是由较高输出功率适配器充电还是由较低输出功率适配器充电，均可以工作在直接快速充电模式。
图3A所示为根据本发明一个实施例用于控制开关Q2的电流控制器230A的电路示意图。以下结合图2对图3A进行描述。在一个实施例中，图2中的描述的CC2控制器230包括图3A中的电流控制器230A。电流控制器230A可以控制开关Q2工作在线性模式。在图3A示例中，控制器230A控制上述经由开关Q2从电池BAT1流向电池BAT2的充电电流Ids2(例如：工作在上述第七模式下)。
如图3A所示，开关Q2S(例如：MOSFET)与开关Q2(例如：MOSFET)并联连接。开关Q2S可用于感测流过开关Q2的电流Ids2。开关Q2S和Q2的源极连接在相同的端GNDP，栅极也连接在相同的端(例如：图3A中所示的运算放大器OPA的输出端)。因此，开关Q2S和Q2具有相同的源极电压和相同的栅极电压。此外，运算放大器OPA迫使开关Q2S和Q2的漏极具有基本相同的电压(例如：VD2等于VD2S)。因此，决定充电电流Ids2的因素可以包括流过开关Q2S的参考电流Iref2，以及开关Q2S和Q2之间的尺寸比M(例如：M＝RAQ2/RAQ2S，其中RAQ2表示开关Q2的宽长比W/L，RAQ2S表示开关Q2S的宽长比W/L)。在一个实施例中，如果参考电流Iref2和尺寸比M已确定，则可以确定充电电流Ids2的大小。举例说明，充电电流Ids2可以由下式给出：Ids2＝Iref2×M。在一个实施例中，参考电流Iref2和/或尺寸比M可以通过编程来调节，以调节电池BAT2的充电电流Ids2满足不同的要求。
在一个实施例中，可以随着电池BAT1和BAT2之间的电压差减小而增加电池BAT2的充电电流Ids2，以加速电池BAT1和BAT2平衡的速度，并且不会在开关Q2上产生过多的热量。
图3B所示为根据本发明一个实施例用于控制开关Q2的电流控制器230B的电路示意图。以下结合图2和图3A对图3B进行描述。在一个实施例中，图2中的CC2控制器230可以不仅包括图3A中的电流控制器230A，还包括图3B中的电流控制器230B。在这样的一个实施例中，图2中所示的CC1控制器232可以省略，由常规(或较简单)的电荷泵驱动器代替。电流控制器230B可以控制开关Q2工作在线性模式。在图3B示例中，控制器230B控制上述经由开关Q2从电池BAT2流到电池BAT1的放电电流Ids2'(例如：工作在上述第八模式下)。
在图3B示例中，由于放电电流Ids2'的方向是从接地端GNDP经过开关Q2流到开关Q2的漏极，所以开关Q2的漏极电压VD2的值是负的。该漏极电压VD2被控制在一个范围内，使得开关Q2的体二极管上的电压小于该体二极管的开启阈值(例如：保持该体二极管处于关断状态)，从而满足开关Q2能够工作在线性模式所需要的条件。在该示例中，开关Q2和Q2D共用相同的栅极控制信号(例如：Vgc)和相同的漏极控制信号(例如：VD2)。运算放大器OPA1迫使开关Q2D的源极电压等于开关Q2的源极电压(例如：等于接地电压)。因此，开关Q2和Q2D可以有着相同的源极电压、漏极电压和栅极电压，使得流过开关Q2的放电电流Ids2'与流过开关Q2D的电流IQ2D成比例关系。
此外，如图3B所示，开关Q2D的电流IQ2D流过上拉电阻器RU2，使上拉电阻器RU2上产生电压。参考电流Iref2'流过电阻器RU1，使电阻器RU1上产生参考电压。运算放大器OPA2将电阻器RU1上的参考电压和电阻器RU2上的电压进行比较，并且根据比较的结果调节开关Q2和Q2D的共栅电压Vgc。在一个实施例中，参考电流Iref2'，电阻器RU1和RU2之间的电阻比，以及/或者开关Q2和开关Q2D之间的尺寸比M'可以通过编程来调节，以满足对开关Q2进行恒定电能控制所需要的不同的电流要求。
图4所示为根据本发明一个实施例的可移动设备400中电池布置的结构示意图。可移动设备400可以是图2中的可移动设备200的一个实施例。图2中示出的一些元件(例如：包括接口252、系统控制器204等等)未在图4中示出。图2中示出的CC1控制器232在图4中由电荷泵驱动器432代替。以下结合图2、图3A和图3B对图4进行描述。
在图4的示例中，开关Q0包括一对MOSFET开关Q0A和Q0B，并且开关Q0A和Q0B的体二极管反向连接。当开关Q0关断时(例如：开关Q0A和Q0B都关断)，没有漏电流可以流过开关Q0。类似地，开关Q4包括一对MOSFET开关，并且两个开关的体二极管反向连接，因此当开关Q4关断时，没有漏电流可以流过开关Q4。
如图4所示，开关Q0、开关Q1和开关Q4分别由电荷泵驱动器470、电荷泵驱动器432和电荷泵驱动器472控制。开关Q2由CC控制器230控制。控制逻辑电路434根据可移动设备400的一些信号状态(例如：包括图4中标志为Vbat1n、Vbat1p、Vbat2n、Vbat2p和Vbat2_sen的端口上接收的信号的状态)来控制电荷泵驱动器470、电荷泵驱动器432、电荷泵驱动器472，以及CC控制器230。换句话说，开关Q0、Q1、Q2和Q4可以由控制逻辑电路434控制。控制逻辑电路434可以是图2中的控制器216的一个实施例。
图5A所示为根据本发明另一个实施例的可移动设备500A中电池布置的结构示意图。图5B所示为根据本发明一个实施例的可移动设备500B中电池布置的结构示意图。其中，图5B示出了图5A中一些电路的简化电路图(例如：开关电路Q0、开关电路Q4和电池管理电路214等等)。以下结合图2、图3A、图3B和图4对图5A和图5B进行描述。
图5A中的可移动设备500A与图4中的可移动设备400类似，其区别在于可移动设备500A的接地端GNDP与其中的电池管理电路540的接地端GNDP2不是同一个端，而可移动设备400与其中的电池管理电路440共用一个接地端GNDP。更具体地说，在图5A的示例中，开关Q2的源极256与电池BAT1的负极连接，并且经由感测电阻器Rsen与可移动设备500A的接地端GNDP，而图4的示例中，开关Q2的源极256与可移动设备500A的接地端GNDP连接，并且经由感测电阻器Rsen与电池BAT1的负极连接。
有利的是，在图5A和图5B的示例中，电池BAT1和BAT2共享一个感测电阻器Rsen。更具体地说，电阻器Rsen可用于感测从外部电源250(例如：适配器)提供给内部电池的充电电流，所述内部电池可以是单独的电池BAT1、单独的电池BAT2、串联的电池BAT1和BAT2，或并联的电池BAT1和BAT2。电阻器Rsen还可以用于感测所述内部电池为可移动设备中的负载(例如：包括电源管理电路206)供电的放电电流。此外，上述平衡模式下在电池BAT1和BAT2之间流动的平衡电流不流过电阻器Rsen，因此该平衡电流不影响剩余容量的估算。因此，电量计210可以估算电池BAT1和BAT2的总剩余容量。
上述平衡电流的流动方向的举例在图6A和图6B中有示出。以下结合图5A和图5B对图6A和图6B进行描述。在图6A的示例中，电池BAT2的电压VBAT2大于电池BAT1的电压VBAT1，因此电池BAT2将平衡电流Ibal释放到电池BAT1。平衡电流Ibal不流过电阻器Rsen。在图6B的示例中，电池BAT1的电压VBAT1大于电池BAT2的电压VBAT2，并且电池BAT1将平衡电流Ibal释放到电池BAT2。平衡电流Ibal不流过电阻器Rsen。
图7A、图7B、图7C、图7D和图7E所示为根据本发明实施例中，当可移动设备(例如：200、400、500A或500B)工作在上述2S1P充电模式时，所述可移动设备中电流的流向示意图。以下结合图2、图4、图5A和图5B对图7A、图7B、图7C、图7D和图7E进行描述。如图7A、图7B、图7C、图7D和图7E所示，在2S1P充电模式下，通过控制所述可移动设备中的电流流向可以提高可移动设备200的性能和效率。
更具体地说，在图7A的示例中，快速充电路径258(例如：包括开关Q3A和Q3B)被启用以传输快速充电电流Idfc为电池BAT1和BAT2充电。充电器电路212也被启用以产生负载电流Ibuck经由电源管理电路206为系统负载供电。此外，充电器电路212中的开关Qsys被关断。如果系统负载需要更多电能(例如：检测到电源管理电路206的供电电压Vsys减小)，并且负载电流Ibuck已经增加至充电器电路212的预定电流阈值(例如：最大允许输出电流阈值)，则可以启用充电器电路212中的开关Qsys。因此，如图7B所示的举例中，快速充电路径258所传输的快速充电电流Idfc可分流出一部分电流Iload经由电池BAT1的正极流向电源管理电路206为其供电。在图7C所示的另一个举例中，电池BAT1也可以放电，进一步地提供一个电流IBAT1为电源管理电路206供电。
在一个实施例中，可移动设备200处于低功耗状态(例如：可移动设备200处于断电状态或处于睡眠模式)，系统负载消耗相对小的功率。在这样的一个实施例中，如图7D所示，可以禁用充电器电路212，并且启用充电器电路212中的开关Qsys。因此，当电池BAT1和BAT2工作在直接快速充电模式时，快速充电路径258所传输的快速充电电流Idfc可分流出相对比较小的一个部分电流Iload为电源管理电路206供电。在另一个实施例中，当可移动设备200处于低功耗状态时，也可以如图7A举例那样控制电流流动方向，使得充电器电路212产生相对比较小的电流Ibuck为电源管理电路206供电。
此外，在一些实施例中，如果电池BAT1的电压比电池BAT2的电压小，并且相差大于平衡阈值(例如：一个预定电压值)，则如图7E所示，充电器电路212的输出电流可以分流出一部分电流Ibuck'为电池BAT1充电。因此，在2S1P充电模式期间可以对电池BAT1和BAT2进行平衡。
因此，根据本发明的实施例提供了包括有第一电池BAT1(例如：包括一个或多个电池单元)和第二电池BAT2(例如：包括一个或多个电池单元)的可移动设备(例如：200、400、500A和500B)。
更具体地说，在一个实施例中，可移动设备(例如：200、400、500A或500B)包括连接接口252(例如：Type-C或USB接口)、第一电池BAT2、第二电池BAT2以及开关控制电路。在一个实施例中，所述开关控制电路可以包括上述控制器216、电池管理电路214、控制逻辑电路434，或者控制逻辑电路534。在另一个实施例中，该开关控制电路可以包括控制器214和控制器204的组合电路、电池管理电路214和控制器204的组合电路、控制逻辑电路434和控制器204的组合电路，或者控制逻辑电路534和控制器204的组合电路。
连接接口252将可移动设备(例如：200、400、500A或500B)连接到电源250以接收输入电能PIN。第一电池BAT1的正极经由第一开关Q1和直接快速充电路径258(例如：包括充电开关Q3A和放电开关Q3B)与连接接口250连接。第一电池BAT1的负极与参考端(例如：可移动设备的接地端GNDP)连接。第二电池BAT2的正极经由快速充电路径258与连接接口250连接。第二电池BAT2的负极经由第二开关Q2与参考端GNDP连接，并且经由第三开关Q0与第一电池BAT1的正极连接。
开关控制电路控制第一开关Q1、第二开关Q2和第三开关Q0使得可移动设备(例如：200、400、500A或500B)选择性地工作在多个工作模式中的一个工作模式。所述多个工作模式至少包括单电池充电模式(例如：上述1S1P充电模式)和双电池串联充电模式(例如：上述2S1P充电模式)。在单电池充电模式下，开关控制电路关断第三开关Q0，并且控制第一开关Q1和第二开关Q2使得第一电池BAT1和第二电池BAT2其中一个电池由连接接口252处接收的输入电能PIN充电。在双电池串联充电模式下，开关控制电路关断第一开关Q1和第二开关Q2并且接通第三开关Q0，使得电池BAT1和BAT2相互串联并且由上述输入电能PIN充电。
在一个实施例中，可移动设备(例如：200、400、500A或500B)还包括充电路径258、充电器电路212和控制器204。在图2的举例所示，充电路径258包括与连接接口252连接的第一输入端260，以及与第二电池BAT2的正极连接并且经由第一开关Q1与第一电池BAT1的正极连接的第一输出端262。充电路径258可以将在连接接口252处接收的输入电能PIN的至少一部分电能从第一输入端260传输到第一输出端262。充电器电路212包括与连接接口252连接的第二输入端264，以及(例如：经由连接开关Qsys)与第一电池BAT1的正极连接并且经由连接开关Qsys和第一开关Q1与第二电池BAT2的正极连接的第二输出端254。充电器电路212可以将第二输入端264上的输入电能PIN的至少一部分电能转换为第二输出端254上的已调节的电能。控制器204可以选择性地启用充电路径256和充电器电路212中的至少一个。更具体地说，在一个实施例中，控制器204将充电路径258和充电器电路212两者均启用。充电路径258将输入电能PIN的一部分传输到第一输出端262，充电器电路212则将输入电能PIN的另一部分转换为已调节电能，并且在第二输出端254上输出所述已调节电能。在另一个实施例中，控制器204启用充电路径258并且禁用充电器电路212。充电路径258可以将全部输入电能PIN传输至其输出端262。类似地，在另一个实施例中，控制器204禁用充电路径258并且启用充电器电路212。充电器电路212可以将全部输入电能PIN转换已调节电能，并且在其输出端254输出所述已调节电能。
在一个实施例中，可移动设备(例如：200、400、500A或500B)还包括负载(例如：包括电源管理电路206和由电源管理电路206供电的系统负载；以下简称为负载206)。如图2所示，负载206(例如：经由连接开关Qsys)与第一电池BAT1的正极连接，并且与充电器电路212的第二输出端254连接。上述双电池串联充电模式(例如：2S1P充电模式)包括多个子模式。在所述多个子模式中的第一子模式下，控制器204禁用充电器电路212并且启用充电路径258，使得充电路径258经由第一输出端262传输输入电能PIN第一电池BAT1和第二电池BAT2充电，并且经由第一电池BAT1的正极为负载206供电。此模式下的电流流向的举例在图7D中有示出。
在一个实施例中，在双电池串联充电模式的多个子模式中的第二子模式下，控制器204启用充电器电路212和充电路径258。充电器电路212将输入电能PIN的第一部分电能转换为已调节的输出电能(例如：包括图7A中所示的电流Ibuck)经由第二输出端254为负载206供电。充电路径258经由第一输出端262传输输入电能PIN的第二部分电能为第一电池BAT1和第二电池BAT2充电。此模式下的电流流向的举例在图7A中有示出。
在一个实施例中，在双电池串联充电模式的多个子模式中的第三子模式下，控制器204启用充电器电路212和充电路径258。充电器电路212将输入电能PIN的第一部分电能转换为已调节的输出电能(例如：包括图7B中所示的电流Ibuck)经由第二输出端254为负载206供电。充电路径258经由第一输出端262传输输入电能PIN的第二部分电能为第一电池BAT1和第二电池BAT2充电，并且经由并经由第一电池BAT1的正极为负载206供电。此模式下的电流流向的举例在图7B中有示出。
在一个实施例中，在双电池串联充电模式的多个子模式中的第四子模式下，控制器204启用充电器电路212和充电路径258。充电器电路212将输入电能PIN的第一部分电能转换为已调节的输出电能(例如：包括图7E中所示的电流Ibuck和电流Ibuck’)经由第二输出端254为负载206供电，并经为第一电池BAT1充电。充电路径258经由第一输出端262传输输入电能PIN的第二部分电能为第一电池BAT1和第二电池BAT2充电。此模式下的电流流向的举例在图7E中有示出。
在一个实施例中，上述单电池充电模式(例如：1S1P充电模式)包括多个子模式。单电池充电模式的多个子模式至少包括第一电池直充模式、第一电池降压充电模式和第二电池直充模式。在第一电池直充电模式和第二电池直充电模式下，控制器204禁用充电器电路212并且启用充电路径258。在第一电池降压充电模式下，控制器204禁用充电路径258并且启用充电器电路212。
更具体地说，在一个实施例中，在第一电池直充模式下，开关控制电路关断第二开关Q2和第三开关Q0，并接通第一开关Q1。充电路径258被启用，并且经由第一开关Q1将连接接口252上的输入电能PIN传输给第一电池BAT1为其充电。在第二电池直充模式下，开关控制电路关断第一开关Q1和第三开关Q0，并且接通第二开关Q2。充电路径258被启用，并且经由第二开关Q2将输入电能PIN传输给第二电池BAT2为其充电。此处提及的“经由第二开关Q2将输入电能PIN传输给第二电池BAT2为其充电”指的是第二开关Q2被接通，因此为第二电池BAT2的充电电流提供一条接通了的电流路径。在第一电池降压充电模式下，开关控制电路关断第一开关Q1、第二开关Q2和第三开关Q3。充电器电路212被启用，并且将输入电能PIN转换为已调节的输出电能经由第二输出端254为第一电池BAT1充电。
在一个实施例中，可移动设备(例如：200、400、500A或500B)还包括连接在第二电池BAT2的正极和充电器电路212的第二输出端254之间的第四开关Q4。第四开关Q4被配置为控制第二电池BAT2的正极与第二输出端254之间的连接状态。可移动设备还包括一个连接开关Qsys。连接开关Qsys可以是充电器电路212中已有的一个用于保护电池BAT1的开关。举例说明，当充电器电路212对电池BAT1充电时，如果电池BAT1出现过压、过流或过温等等异常状况，则连接开关Qsys被关断。再举例说明，当电池BAT1给负载206供电时，如果电池BAT1出现过放电或欠压状况，则连接开关Qsys被关断。如图2的示例所示，连接开关Qsys连接在第一电池BAT1的正极和第二输出端254之间，并且被配置为控制第一电池BAT1的正极和第二输出端子254之间的连接状态。此外，单电池充电模式的多个子模式还可以包括第二电池降压充电模式。在第二电池降压充电模式下，开关控制电路关断连接开关Qsys、第一开关Q1和第三开关Q0，并且接通第二开关Q2和第四开关Q4。控制器204禁用充电路径258并且启用充电器电路212。充电器电路212将输入电源PIN转换为已调节的输出电能经由第二开关Q2和第四Q4为第二电池BAT2充电。
此外，在一个实施例中，可移动设备(例如：200、400、500A或500B)的上述多个工作模式还包括双电池并联充电模式(例如：上述1S2P充电模式)。在双电池并联充电模式下，开关控制电路关断第三开关Q0并接通第一开关Q1和第二开关Q2，使得第一电池BAT1和第二电池BAT2相互并联并且由输入充电电源PIN充电。
此外，在一个实施例中，可移动设备(例如：200、400、500A或500B)的多个工作模式还包括平衡模式(例如：类似于上面提及的在电池BAT1和BAT2之间所进行的平衡过程)。在平衡模式下，开关控制电路关断第三开关Q0，接通第一开关Q1和第二开关Q2，并且控制第一开关Q1或者第二开关Q2以调节从第一电池BAT1和第二电池BAT2之中的一个电池流向另一个电池的充电电流，从而对电池BAT1和BAT2进行平衡。举例说明，如图3A所示，电流控制器230A控制第二开关Q2工作在线性模式，并且通过控制参考电流Iref2以及/或者控制开关Q2S和Q2之间的尺寸比M的方式来控制从第一电池BAT1流到第二电池BAT2的充电电流Ids2(例如：平衡电流)。.再举例说明，如图3B所示，电流控制器230B控制第二开关Q2工作在线性模式，并且通过控制参考电流Iref2'以及/或者开关Q2D和Q2之间的尺寸比M'的方式控制从第二电池BAT2流到第一电池BAT1的充电电流Ids2'(例如：平衡电流)。再举例说明，如关于图2的描述中所述，CC1控制器232可以控制第一开关Q1工作在线性模式，并且控制从第一电池BAT1流到第二电池BAT2的充电电流Ids1。
在一个实施例中，开关控制电路控制开关Q1或者开关Q2，使得充电电流(例如：Ids2、Ids2'或Ids1)在第一电池BAT1的电压VBAT1与第二电池VBAT2的电压VBAT2之间的差值减小时增加，从而加速平衡过程以缩短电池平衡时间。
此外，在一个实施例中，可移动设备(例如：200、400、500A或500B)的多个工作模式还包括第一电池放电模式。在第一电池放电模式下，开关控制电路关断第一开关Q1和第三开关Q0。充电路径258和充电器电路212被禁用(例如：由控制器204禁用)。充电器电路212中的连接开关Qsys被接通。因此，第一电池BAT1放电，经由连接开关Qsys为连接在第一电池BAT1的正极的负载206供电。
在一个实施例中，如上所述，可移动设备(例如：200、400、500A或500B)还包括连接在第二电池BAT2的正极和负载206之间的第四开关Q4。第四开关Q4控制第二电池BAT2的正极与负载206之间的连接状态。连接开关Qsys连接在第一电池BAT1的正极和负载206之间，并且控制第一电池BAT1的正极和负载206之间的连接状态。此外，可移动设备(例如：200、400、500A或500B)的多个工作模式还包括第二电池放电模式。在第二电池放电模式下，开关控制电路关断连接开关Qsys、第一开关Q1和第三开关Q0，并且接通第二开关Q2和第四开关Q4。第二电池BAT2放电经由第四开关Q4为负载206供电。
此外，在一个实施例中，可移动设备(例如：200、400、500A或500B)的多个工作模式还包括双电池放电模式。双电池放电模式包括第一子模式和第二子模式。在第一子模式下，开关控制电路关断第三开关Q0并且接通第一开关Q1和第二开关Q2。连接系统Qsys也被接通。因此，第一电池BAT1和第二电池BAT2相互并联，并且放电通过第一开关Q1、第二开关Q2和连接开关Qsys为负载206供电。更具体地说，第一电池BAT1可以提供第一供电电流经由连接开关Qsys流向负载206，并且第二电池BAT2可以提供第二供电电流经由开关Q1和Qsys流到负载206，然后经由开关Q2流回第二电池BAT2。在第一子模式下，如果第二电池BAT2的电压VBAT2大于第一电池BAT1的电池电压VBAT1，则开关控制电路控制开关Q1或Q2工作在线性模式。
在一个实施例中，在双电池放电模式的第二子模式下，开关控制电路关断第一开关Q1和第三开关Q0，并且接通连接开关Qsys、第二开关Q2和第四开关Q4。因此，电池BAT11和BAT2相互并联，并且放电经由连接开关Qsys、第二开关Q2和第四Q4为负载206供电。在第二子模式下，如果第二电池BAT2的电压VBAT2大于第一电池BAT1的电压VBAT1，则开关控制电路控制第二开关Q2工作在线性模式。
在一个实施例中，如图2(或图4)所示，可移动设备200(或400)包括感测电阻器RSEN和连接至感测电阻器RSEN的电量计210。感测电阻器RSEN的第一端与第一电池BAT1的负极连接，感测电阻器RSEN的第二端与参考端GNDP连接，并且经由第二开关Q2与第二电池BAT2的负极连接。感测电阻器RSEN被配置为感测流过第一电池BAT1的电流(例如：充电电流或放电电流)。更具体地说，电池BAT1的电流(例如：充电电流或放电电流)流过感测电阻器RSEN，使感测电阻器RSEN上的电压表示电池BAT1的电流。电量计210可以基于感测所得的电流值(表示电流值的结果，例如：基于感测电阻器RSEN上的电压)来估算第一电池BAT1的剩余容量。如果电池BAT1和BAT2是平衡的(例如：电压差VBAT1-VBAT2或VBAT2-VBAT1小于一个平衡阈值，如上述预设参考值ΔVt2)，则电量计210还可以估算第二电池Q2的剩余容量。
在另一个实施例中，如图5A(或图5B)所示，感测电阻器RSEN的第一端与第一电池BAT1的负极连接，并且经由第二开关Q2与第二电池BAT2的负极连接。感测电阻器RSEN的第二端与参考端GNDP连接。感测电阻器RSEN被配置为感测流过第一电池BAT1和第二电池BAT2的组合的电流。更具体地说，在这样的一个实施例中，第一电池BAT1的电流(例如：充电电流或放电电流)可以流过感测电阻器RSEN，第二电池BAT2的电流(例如：充电电流或放电电流)也可以流过感测电阻RSEN。因此，感测电阻器RSEN可用于感测流过电池BAT1和BAT2的组合的电流。电量计210可以基于感测所得的电流值(表示电流值的结果，例如：基于感测电阻器RSEN上的电压)来估算第一电池BAT1和第二电池BAT2的总剩余容量。关于上述提及的电池BAT1和BAT2之间流动的平衡电流Ibal(例如图6A和图6B所示)，该平衡电流Ibal不影响总剩余容量的估算。
除此之外，根据本发明的实施例还提供了电池管理电路(例如：图4中的电路440和图5A中的电路540)，用于管理电池BAT1和BAT2，使得电池BAT1和BAT2可以工作在上述多个工作模式(例如：包括2S1P充电模式、1S1P充电模式、1S2P充电模式、1S2P放电模式和平衡模式等等)的其中一个工作模式。
在一个实施例中，电池管理电路(例如：440或540)包括第一开关Q1、第二开关Q2、控制端(例如：图4中的端子466或图5A中的端子566)，以及控制多个开关(例如：包括开关Q1和Q2)的开关控制电路。在一个实施例中，所述开关控制电路可以包括上述控制器216、电池管理电路214、控制逻辑电路434或者控制逻辑电路534。在另一个实施例中，所述开关控制电路可以包括控制器214和控制器204的组合电路、电池管理电路214和控制器204的组合电路、控制逻辑电路434和控制器204的组合电路，或者控制逻辑电路534和控制器204的组合电路。
第一开关Q1具有第一端和第二端。第一开关Q1的第一端与第一电池BAT1的正极连接(例如：通过图4或图5A中标记为“Vbat1p”的端子与电池BAT1的正极连接)。第一开关Q1的第二端(例如：经由标记为“Vbat2p”的端子并且经由充电路径258)与(例如：图2或图5B中所示的)连接接口250连接。第一开关Q1的第二端还(例如：经由Vbat2p端子)与第二电池BAT2的正极连接。第一开关Q1被配置为控制第一开关Q1的第一端和第二端之间的连接状态。第二开关Q2具有第三端和第四端。第二开关Q2的第三端(例如：经由标记为“Vbat2n”的端子)与第二电池BAT2的负极连接。第二开关Q2的第四端(例如：经由标记为“GNDP2”的端子和感测电阻器RSEN)与参考端GNDP和第一电池BAT1的负极连接。第二开关Q2被配置为控制第二开关Q2的第三端和第四端之间的连接状态。控制端(例如：466或566)被配置为控制连接在第一电池BAT1的正极和第二电池BAT2的负极之间的第三开关Q0。开关控制电路(例如：434或534)可以控制第一开关Q1、第二开关Q2和第三开关Q0使得第一电池BAT1和第二电池BAT2选择性地工作在多个工作模式中的一个工作模式。所述多个工作模式至少包括单电池充电模式(例如：上述1S1P充电模式)和双电池串联充电模式(例如：上述2S1P充电模式)。
在单电池充电模式下，开关控制电路(例如：434或534)关断第三开关Q0，并且控制第一开关Q1和第二开关Q2使得第一电池BAT1和第二电池BAT2其中一个电池由连接接口252上接收的输入电能PIN充电。在双电池串联充电模式下，开关控制电路关断第一开关Q1和第二开关Q2，并且接通第三开关Q0使得第一电池BAT1和第二电池BAT2相互串联，并且由输入电能PIN充电。
图8所示为根据本发明一个实施例的用于管理可移动设备中第一电池和第二电池的管理方法的流程示意图800。以下结合图2、图3A、图3B、图4、图5A、图5B、图6A、图6B、图7A、图7B、图7C、图7D和图7E对图8进行描述。
在步骤802，电池管理电路(例如：440或540)管理可移动设备(例如：200、400、500A或500B)中的第一电池BAT1和第二电池BAT1。第一电池BAT1的正极经由第一开关Q1和快速充电路径258(例如：包括充电开关Q3A和放电开关Q3B)与连接接口250连接。第一电池BAT1的负极与参考端(例如：可移动设备的接地端GNDP)连接。第二电池BAT2的正极经由快速充电路径258与连接接口250连接。第二电池BAT2的负极经由第二开关Q2与参考端GNDP连接，并且经由第三开关Q0与第一电池BAT1的正极连接。
在步骤804，开关控制电路控制第一开关Q1、第二开关Q2和第三开关Q3，使得可移动设备选择性地工作在多个工作模式中的一个工作模式。所述多个工作模式至少包括单电池充电模式(例如：上述1S1P充电模式)和双电池串联充电模式(例如：上述2S1P充电模式)。在一个实施例中，所述开关控制电路可以包括上述控制器216、电池管理电路214、控制逻辑电路434，或者控制逻辑电路534。在另一个实施例中，该开关控制电路可以包括控制器214和控制器204的组合电路、电池管理电路214和控制器204的组合电路、控制逻辑电路434和控制器204的组合电路，或者控制逻辑电路534和控制器204的组合电路。
在步骤806，开关控制电路在单电池充电模式下关断第三开关Q0。
在步骤808，开关控制电路还在单电池充电模式下控制第一开关Q1和第二开关Q2，使得第一电池BAT1和第二电池BAT2其中一个电池由连接接口250上接收的输入电源PIN充电。
在步骤810，开关控制电路在双电池串联充电模式下关断第一开关Q1和第二开关Q2。
在步骤812，开关控制电路还在双电池串联充电模式下接通第三开关Q0，使得第一电池BAT1和第二电池BAT2由输入电能PIN充电。
综上所述，根据本发明的实施例提供的可移动设备中的电池可以被灵活地布置。更具体地说，可移动设备可以包括第一电池(例如：包括一个或多个电池单元)和第二电池(例如：包括一个或多个电池单元)，与所述第一电池和第二电池的连接的多个开关，以及用于控制所述多个开关的开关控制电路。因此，第一电池和第二电池可以相互串联、相互并联、或者可以单独工作。第一电池和第二电池的布置相对比较灵活，并且可以用于多种不同的应用中。举例说明，可移动设备可以是一种可折叠设备(例如：可折叠智能手机)。该手机包括一个可折叠的显示屏。当手机折叠时，显示屏的一半是工作着的(例如：亮着)，而另一半是不工作的(例如：关闭)。在这种情况下，手机可以由第一电池或第二电池供电，或者由相互并联的第一电池和第二电池供电。当手机展开时，整个显示屏处于工作状态(例如：亮着)。在这种情况下，手机可以相互由串联的第一电池和第二电池供电。这仅仅是本发明的应用环境的举例说明。究竟第一电池和第二电池是相互串联、相互并联、还是单独工作取决于可移动设备的实际应用情况和工作要求。
在此使用的措辞和表达都是用于说明而非限制，使用这些措辞和表达并不将在此图示和描述的特性的任何等同物(或部分等同物)排除在发明范围之外，在权利要求的范围内可能存在各种修改。其它的修改、变体和替换物也可能存在。因此，权利要求旨在涵盖所有此类等同物。

Claims (19)

1.一种可移动设备，所述可移动设备包括：
连接接口，被配置为将所述可移动设备连接到电源以接收输入电能；
第一电池，所述第一电池的正极经由第一开关与所述连接接口连接，所述第一电池的负极与参考端连接；
第二电池，所述第二电池的正极与所述连接接口连接，所述第二电池的负极经由第二开关与所述参考端连接，并且经由第三开关与所述第一电池的正极连接；
与所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关连接的开关控制电路，被配合为控制所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关使得所述可移动设备选择性地工作在多个工作模式中的一个工作模式，所述多个工作模式至少包括单电池充电模式和双电池串联充电模式，其中，
在所述单电池充电模式下，所述开关控制电路关断所述第三开关，并且控制所述第一开关和所述第二开关使得所述第一电池和所述第二电池其中一个电池由所述输入电能充电，
在所述双电池串联充电模式下，所述开关控制电路关断所述第一开关和所述第二开关，并且接通所述第三开关使得所述第一电池和所述第二电池由所述输入电能充电；
包括第一输入端和第一输出端的充电路径，所述第一输入端与所述连接接口连接，所述第一输出端与所述第二电池的正极连接并且经由所述第一开关与所述第一电池的正极连接，所述充电路径被配置为将所述输入电能的至少一部分电能从所述第一输入端传输到所述第一输出端；
包括第二输入端和第二输出端的充电器电路，所述第二输入端与所述连接接口连接，所述第二输出端与所述第一电池的正极连接并且经由所述第一开关与所述第二电池的正极连接，所述充电器电路被配置为将所述第二输入端上所述输入电能的至少一部分电能转换为所述第二输出端上的已调节电能；以及
与所述充电路径和所述充电器电路连接的控制器，被配置为选择性地启用所述充电路径和所述充电器电路中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的可移动设备，其中，所述可移动设备还包括：
与所述第一电池的正极和所述充电器电路的所述第二输出端连接的负载，其中，所述双电池串联充电模式包括多个子模式，在所述多个子模式中的第一子模式下，所述控制器禁用所述充电器电路并且启用所述充电路径，使得所述充电路径经由所述第一输出端传输所述输入电能为所述第一电池和所述第二电池充电，并且经由所述第一电池的正极为所述负载供电。
3.根据权利要求2所述的可移动设备，其中，在所述多个子模式中的第二子模式下，所述控制器启用所述充电器电路和所述充电路径，所述充电器电路将所述输入电能的第一部分电能转换为已调节电能经由所述第二输出端为所述负载供电，并且所述充电路径经由所述第一输出端传输所述输入电能的第二部分电能为所述第一电池和所述第二电池充电。
4.根据权利要求2所述的可移动设备，其中，在所述多个子模式中的第三子模式下，所述控制器启用所述充电器电路和所述充电路径，所述充电器电路将所述输入电能的第一部分电能转换为已调节电能经由所述第二输出端为所述负载供电，并且所述充电路径经由所述第一输出端传输所述输入电能的第二部分电能为所述第一电池和所述第二电池充电，并且经由所述第一电池的正极为所述负载供电。
5.根据权利要求2所述的可移动设备，其中，在所述多个子模式中的第四子模式下，所述控制器启用所述充电器电路和所述充电路径，所述充电器电路将所述输入电能的第一部分电能转换为已调节电能经由所述第二输出端为所述负载供电并且为所述第一电池充电，并且所述充电路径经由所述第一输出端传输所述输入电能的第二部分电能为所述第一电池和所述第二电池充电。
6.根据权利要求1所述的可移动设备，其中，所述单电池充电模式包括多个子模式，所述多个子模式至少包括第一电池直充模式、第一电池降压充电模式和第二电池直充模式，其中，在所述第一电池直充模式和所述第二电池直充模式下，所述控制器禁用所述充电器电路并且启用所述充电路径，在所述第一电池降压充电模式下，所述控制器禁用所述充电路径并且启用所述充电器电路。
7.根据权利要求6所述的可移动设备，其中，
在所述第一电池直充模式下，所述开关控制电路关断所述第二开关和所述第三开关，并且接通所述第一开关，所述充电路径经由所述第一开关传输所述输入电能为所述第一电池充电，
在所述第二电池直充模式下，所述开关控制电路关断所述第一开关和所述第三开关，并且接通所述第二开关，所述充电路径经由所述第二开关传输所述输入电能为所述第二电池充电，以及
在所述第一电池降压充电模式下，所述开关控制电路关断所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关，所述充电器电路将所述输入电能转换为已调节电能经由所述第二输出端为所述第一电池充电。
8.根据权利要求6所述的可移动设备，其中，所述可移动设备还包括：
连接在所述第二电池的正极和所述充电器电路的所述第二输出端之间的第四开关，被配置为控制所述第二电池的正极与所述第二输出端之间的连接状态；以及
连接在所述第一电池的正极和所述第二输出端之间的连接开关，被配置为控制所述第一电池的正极与所述第二输出端之间的连接状态，
其中，所述多个子模式还包括第二电池降压充电模式，在所述第二电池降压充电模式下，所述开关控制电路关断所述连接开关、所述第一开关和所述第三开关，并且接通所述第二开关和所述第四开关，所述充电器电路将所述输入电能转换为已调节电能经由所述第二开关和所述第四开关为所述第二电池充电。
9.根据权利要求1所述的可移动设备，其中，所述多个工作模式还包括双电池并联充电模式，在所述双电池并联充电模式下，所述开关控制电路关断所述第三开关并且接通所述第一开关和所述第二开关，使得所述第一电池和所述第二电池由所述输入电能充电。
10.根据权利要求1所述的可移动设备，其中，所述多个工作模式还包括平衡模式，在所述平衡模式下，所述开关控制电路关断所述第三开关并接通所述第一开关和所述第二开关，并且控制所述第一开关和所述第二开关中的一个开关以调节从所述第一电池和所述第二电池之中的一个电池流向所述第一电池和所述第二电池之中的另一个电池的充电电流，从而平衡所述第一电池和所述第二电池。
11.根据权利要求10所述的可移动设备，其中，所述开关控制电路控制所述第一开关和所述第二开关中的所述一个开关使得所述充电电流在所述第一电池的电压与所述第二电池的电压之间的差值减小时增加。
12.根据权利要求1所述的可移动设备，其中，所述多个工作模式还包括第一电池放电模式，在所述第一电池放电模式下，所述开关控制电路关断所述第一开关和所述第三开关，所述第一电池放电以为连接至所述第一电池的正极的负载供电。
13.根据权利要求12所述的可移动设备，其中，所述可移动设备还包括：
连接在所述第二电池的正极和所述负载之间的第四开关，被配置为控制所述第二电池的正极与所述负载之间的连接状态；以及
连接在所述第一电池的正极和所述负载之间的连接开关，被配置为控制所述第一电池的正极与所述负载之间的连接状态，
其中，所述多个工作模式还包括第二电池放电模式，在所述第二电池放电模式下，所述开关控制电路关断所述连接开关、所述第一开关和所述第三开关，并且接通所述第二开关和所述第四开关，所述第二电池放电以经由所述第四开关为所述负载供电。
14.根据权利要求1所述的可移动设备，其中，所述多个工作模式还包括双电池放电模式，所述双电池放电模式包括第一子模式，在所述第一子模式下，所述开关控制电路关断所述第三开关，并且接通所述第一开关和所述第二开关，所述第一电池和所述第二电池放电以经由所述第一开关和所述第二开关为连接至所述第一电池的正极的负载供电，并且在所述第一子模式下，如果所述第二电池的电压大于所述第一电池的电压，则所述开关控制电路控制所述第一开关和所述第二开关中的一个开关工作在线性模式。
15.根据权利要求14所述的可移动设备，其中，所述可移动设备还包括：
连接在所述第二电池的正极和所述负载之间的第四开关，被配置为控制所述第二电池的正极与所述负载之间的连接状态；以及
连接在所述第一电池的正极和所述负载之间的连接开关，被配置为控制所述第一电池的正极与所述负载之间的连接状态，
其中，所述双电池放电模式还包括第二子模式，在所述第二子模式下，所述开关控制电路关断所述第一开关和所述第三开关，并且接通所述连接开关、所述第二开关和所述第四开关，所述第一电池和所述第二电池放电以经由所述连接开关、所述第二开关和所述第四开关为所述负载供电，并且在所述第二子模式下，如果所述第二电池的电压大于所述第一电池的电压，则所述开关控制电路控制所述第二开关工作在线性模式。
16.根据权利要求1所述的可移动设备，其中，所述可移动设备还包括：
具有第一端和第二端的感测电阻，所述第一端与所述第一电池的负极连接，所述第二端与所述参考端连接并且经由所述第二开关与所述第二电池的负极连接，所述感测电阻被配置为感测流过所述第一电池的电流；以及
与所述感测电阻连接的电量计，被配置为基于感测所得的电流值估算所述第一电池的剩余容量，并且在所述第一电池和所述第二电池平衡时估算所述第二电池的剩余容量。
17.根据权利要求1所述的可移动设备，其中，所述可移动设备还包括：
具有第一端和第二端的感测电阻，所述第一端与所述第一电池的负极连接并且经由所述第二开关与所述第二电池的负极连接，所述第二端与所述参考端连接，所述感测电阻被配置为感测流过所述第一电池和所述第二电池的组合的电流；以及
与所述感测电阻连接的电量计，被配置为基于感测所得的电流值估算所述第一电池和所述第二电池的总剩余容量。
18.一种电池管理电路，所述电池管理电路包括：
第一开关，所述第一开关的第一端与第一电池的正极连接，所述第一开关的第二端与连接接口和第二电池的正极连接，所述第一开关被配置为控制所述第一端和所述第二端之间的连接状态；
第二开关，所述第二开关的第三端与所述第二电池的负极连接，所述第二开关的第四端与参考端和所述第一电池的负极连接，所述第二开关被配置为控制所述第三端和所述第四端之间的连接状态；
控制端，被配置为控制连接在所述第一电池的正极和所述第二电池的负极之间的第三开关；
与所述第一开关、所述第二开关和所述控制端连接的开关控制电路，被配置为控制所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关使得所述第一电池和所述第二电池选择性地工作在多个工作模式中的一个工作模式，所述多个工作模式至少包括单电池充电模式和双电池串联充电模式，其中，
在所述单电池充电模式下，所述开关控制电路关断所述第三开关，并且控制所述第一开关和所述第二开关使得所述第一电池和所述第二电池其中一个电池由所述连接接口上接收的输入电能充电，
在所述双电池串联充电模式下，所述开关控制电路关断所述第一开关和所述第二开关，并且接通所述第三开关使得所述第一电池和所述第二电池由所述输入电能充电；
包括第一输入端和第一输出端的充电路径，所述第一输入端与所述连接接口连接，所述第一输出端与所述第二电池的正极连接并且经由所述第一开关与所述第一电池的正极连接，所述充电路径被配置为将所述输入电能的至少一部分电能从所述第一输入端传输到所述第一输出端；
包括第二输入端和第二输出端的充电器电路，所述第二输入端与所述连接接口连接，所述第二输出端与所述第一电池的正极连接并且经由所述第一开关与所述第二电池的正极连接，所述充电器电路被配置为将所述第二输入端上所述输入电能的至少一部分电能转换为所述第二输出端上的已调节电能；以及
与所述充电路径和所述充电器电路连接的控制器，被配置为选择性地启用所述充电路径和所述充电器电路中的至少一个。
19.一种电池管理方法，所述电池管理方法包括：
管理可移动设备中的第一电池和第二电池，其中，所述第一电池的正极经由第一开关与连接接口连接，所述第一电池的负极与参考端连接，所述第二电池的正极与所述连接接口连接，所述第二电池的负极经由第二开关与所述参考端连接并且经由第三开关与所述第一电池的正极连接，其中，管理第一电池和第二电池的步骤包括：
利用开关控制电路控制所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关使得所述可移动设备选择性地工作在多个工作模式中的一个工作模式，所述多个工作模式至少包括单电池充电模式和双电池串联充电模式；
在所述单电池充电模式下关断所述第三开关；
在所述单电池充电模式下控制所述第一开关和所述第二开关使得所述第一电池和所述第二电池其中一个电池由所述连接接口上接收的输入电能充电；
在所述双电池串联充电模式下关断所述第一开关和所述第二开关；以及
在所述双电池串联充电模式下接通所述第三开关使得所述第一电池和所述第二电池由所述输入电能充电；
通过包括第一输入端和第一输出端的充电路径，将所述输入电能的至少一部分电能从所述第一输入端传输到所述第一输出端，其中，所述第一输入端与所述连接接口连接，所述第一输出端与所述第二电池的正极连接并且经由所述第一开关与所述第一电池的正极连接；
通过包括第二输入端和第二输出端的充电器电路将所述第二输入端上所述输入电能的至少一部分电能转换为所述第二输出端上的已调节电能，其中，所述第二输入端与所述连接接口连接，所述第二输出端与所述第一电池的正极连接并且经由所述第一开关与所述第二电池的正极连接；以及
通过与所述充电路径和所述充电器电路连接的控制器，选择性地启用所述充电路径和所述充电器电路中的至少一个。
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