CN113056855B - 充电控制装置和方法、电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种充电控制装置和方法、电子设备。充电控制装置，用于为电子设备供电，充电控制装置包括：接口模块(110)，用于与外部充电设备连接；电池单元(120)，包括多个串联的电芯；控制器(130)，与接口模块(110)连接，用于识别外部充电设备的充电模式，并根据充电模式发出相应的控制指令；充电模块(140)，分别与控制器(130)、电池单元(120)连接，用于接收控制指令以根据外部充电设备输出的充电信号为电池单元充电；分压模块(150)，与电池单元(120)串联，用于对电池单元的输出电压进行分压处理以获取适用于为电子设备供电的供电电压。

Description

充电控制装置和方法、电子设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年12月21日提交的国际申请第PCT/CN2018/122575号的的权益。上述文献的所有公开内容通过引用在此并入本文作为参照。
技术领域
本申请涉及充电技术领域，特别是涉及一种充电控制装置和方法、电子设备。
背景技术
目前，电子设备越来越受到消费者的青睐，但是电子设备的耗电量大，需要进行充电以满足用户对电子设备的使用需求。
一般电子设备主要采用单电芯供电，其容量有限，使用场景受限。
发明内容
本申请实施例提供一种充电控制装置和方法、电子设备，可以实现多电芯为电子设备供电，提高了为电子设备供电的效率。
一种充电控制装置，用于为电子设备供电，所述装置包括：
接口模块，用于与外部充电设备连接；
电池单元，包括多个串联的电芯；
控制器，与所述接口模块连接，用于识别所述外部充电设备的充电模式，并根据所述充电模式发出相应的控制指令；
充电模块，分别与所述控制器、电池单元连接，用于接收所述控制指令以根据所述外部充电设备输出的充电信号为所述电池单元充电；
分压模块，与所述电池单元串联，用于对所述电池单元的输出电压进行分压处理以获取适用于为所述电子设备供电的供电电压
一种电子设备，包括待供电系统，进一步包括所述充电控制装置，所述充电控制装置用于为所述待供电系统进行供电。
一种充电控制方法，应用于充电控制装置，所述充电控制装置包括：用于与外部充电设备连接的接口模块、多个串联的电芯的电池单元、充电模块和分压模块，其中，所述充电模块分别与接口模块、电池单元连接，用于根据所述外部充电设备输出的充电信号为所述电池单元充电；所述分压模块与所述电池单元串联，用于对所述电池单元的输出电压进行分压处理以获取适用于为所述电子设备供电的供电电压；所述方法包括：
识别所述外部充电设备的充电模式，并根据所述充电模式发出相应的控制指令；
根据所述控制指令和所述外部充电设备输出的充电信号控制所述充电模块为所述电池单元充电。
上述充电控制装置和方法、电子设备，能够识别接入至接口模块中的外部充电设备的充电模式，进而控制充电模块根据外部充电设备提供的充电信号以及充电模块为电池单元充电，继而利用分压模块将电池单元的放电电压转换为能够为电子设备供电的供电电压，能够为电子设备中的待供电系统供电，实现了多电芯为电子设备的供电，提高了为电子设备供电的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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单地介绍，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为一实施例中的充电控制装置的结构示意图之一；
图2为一个实施例中充电控制装置的结构示意图之二；
图3为一个实施例中充电控制装置的结构示意图之三；
图4为一个实施例中充电控制装置的结构示意图之四；
图5为一个实施例中充电控制装置的结构示意图之五；
图6为一个实施例中充电控制装置的结构示意图之六；
图7为一个实施例中电子设备的结构示意图；
图8为一个实施例中充电控制方法的流程图；
图9为与本申请实施例提供的电子设备相关的手机的部分结构的框图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一充电单元称为第二充电单元，且类似地，可将第二充电单元称为第一充电单元。第一充电单元和第二充电单元两者都是充电单元，但其不是同一充电单元。
本申请提供一种充电控制装置，用于为电子设备供电。其中，电子设备可为内置该充电控制装置的电子设备，例如，移动终端、平板电脑、PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)、POS(Point of Sales，销售终端)、车载电脑、穿戴式设备、移动电源等可接收外部充电设备为其充电，并将电能进行存储，以能够为电子设备的待供电系统进行供电的任意终端设备。
如图1所示，在一实施例中，充电控制装置包括接口模块110、电池单元120、控制器130、充电模块140和分压模块150。
接口模块110，用于与外部充电设备连接。接口模块110，用于与外部充电设备连接，其中，接口模块110中包括VBUS、USB+、USB-、GND等充电接口。其中，外部充电设备可包括能够为电子设备提供快速充电的快充充电器或快充适配器和普通适配器。例如，该快充充电器或快充适配器可提供的充电功率大于15W。普通适配器可为5V1A、5V2A适配器。
需要说明的是，本申请对接口模块110中接口类型不做限定，例如，可以为Microusb接口、Type-C接口、30-pin接口、lightning接口等。
电池单元120，包括多个串联的电芯。在一个实施例中，电池单元120中包括的电芯数量可以为2个、3个、4个或者更多，且多个电芯串联。电池单元120的电芯类型可以包括铅酸电池、镍氢电池、钠硫电池、液流电池、超级电容器、锂电池和柔性电池中的至少一种。例如，电池单元120中可包括三个串联的锂电池，或，电池单元120中可包括四个串联的锂电池等。
在一个实施例中，每个电芯的输出电压的范围可为2.0-4.4伏特，应理解，电池单元120中每个电芯的输出电压可通过均衡处理，均衡多个电芯之间的电压信号。需要说明的是，本申请中，多个可以理解为至少2个(大于等于2)，也即，多个为2个、3个甚至更多个。
控制器130，与所述接口模块110连接，用于识别所述外部充电设备的充电模式，并根据所述充电模式发出相应的控制指令。当接口模块110接入外部充电式设备时，该控制器130可以识别该外部充电设备的充电模式，控制器130还可根据识别的充电模式发出相应的控制指令，该控制指令用于指示充电模块140根据外部充电设备输出的充电信号为所述电池单元120充电。
在一实施例中，外部充电设备中的USB信号为差分信号，其信号线为D+、D-，外部充电设备的D+或D-上设有上下拉固定电阻。USB1.0/1.1/2.0协议中定义了高低速设备以满足不同情况的需求，例如，高速设备的D+接一个1.5kohm的上拉电阻，D-不接；低速设备的则相反。当接口模块110接入外部充电式设备时，控制器130可以快速识别外部充电设备的D+或D-上的固定电阻的阻值，进而判断该外部充电设备是否为快充适配器。当该外部充电设备为快充适配器时，其对应的充电模式为快充模式；若该外部充电设备为普通适配器时，对则对应的充电模式为普通模式。
可选的，当接口模块110接入外部充电式设备时，该控制器130可以与接入至该接模块的外部适配器进行双向通信，通过接受外部充电设备发送的询问指令，该询问指令用于询问该充电控制装置是否开启该快充模式，控制器130根据该询问指令向外部充电设备发送确认指令，该确认指令用于指示该充电控制装置同意开启快充模式，进而可以识别外部充电设备的充电模式。
需要说明的是，快充模式的充电速度大于普通模式的充电速度。例如，快充模式的充电电流大于普通模式的充电电流。例如，快充模式可以理解为大电流充电模式，也即，对应的充电电流可以高于2.5A，可达到5-10A，且快充模式是直充模式，可以直接将外部充电设备的输出电压直接加载在电池单元120的两端。普通模式可以理解为额定输出电压为5V，额定输出电流小于或等于2.5A的充电模式。例如，还可以为高电压快充模式，也即，快充模式的充电电压高于普通模式的充电电压，也即一般可提供9V、15V、20V等的充电电压，其高于普通模式的充电电压(5V)，当采用高电压快充模式为电子设备供电时，需要在电子设备内增加用于降压处理的降压电路，该降压电路可将快充模式的充电电压进行降压处理后，以适用于为电子设备供电的充电电压。
充电模块140，分别与所述控制器130、电池单元120连接，用于接收所述控制指令以根据所述外部充电设备输出的充电信号为所述电池单元120充电。
在一实施例中，当外部充电设备为快充适配器时，该控制器130可识别其充电模式为快充模式，继而输出第一充电控制指令给充电模块140，该充电模块140可接收快充适配器提供的充电电压，并将该充电电压直接加载在电池单元120内的相互串联的多个电芯的两端，对多个电芯进行直充。
需要说明的是，本申请中所使用的术语“直接”、“直接充电”“直接加载”“直充”，表示来自快充充电器或快充适配器的充电电压能够与电池单元120的输出电压相匹配，或者，表示来自快充充电器或快充适配器的充电电压可以加载到多个电芯的两端用于充电而无需经过电压转换。其中，相匹配可以理解为快充适配器的充电电压能够与电池单元120的输出电压相等，或是快充适配器的充电电压能够与电池单元120的输出电压的差值在预设浮动范围内，例如，几十毫伏之内等。
在一实施例中，当外部充电设备为普通适配器时，该控制器130可识别其充电模式为普通模式，继而输出第二充电控制指令给充电模块140，该充电模块140可可接收普通适配器提供的充电电压，并对该充电电压进行转换，以提供能够适用于为多个电芯充电的充电电压。例如，可以通过增加电压转换电路(降压电路或升压电路)，将普通适配器提供的输出电压转换为能够适用于为多个电芯充电的充电电压，并将转换后的充电电压加载在多个电芯的两端。
分压模块150，与所述电池单元120串联，用于对所述电池单元120的输出电压进行分压处理以获取适用于为所述电子设备供电的供电电压。
在一实施例中，分压模块150包括分压电路，分压电路的输入端可以与电池单元120串联。也即，电池单元120包括多个串联的电芯，其中，电芯的数量为N个，且每个电芯包括正极和负极。分压电路的第一输入端可以第一电芯的正极连接，分压电路的第二输入端可以第N电芯的负极连接，分压电路的输出端可与该电子设备的待供电系统连接，用于将所述电池单元120的所述输出电压转换为所述供电电压，其中，所述供电电压为所述输出电压的N分之一(1/N)倍，其中，所述N为当前为所述电子设备供电的所述电芯的数量。
例如，若当前电池单元120包括串联的电芯，参考图2，分别为B1、B2、B3，则该电池单元120经过分压电路的分压处理(1/3divider)后，可将放电电压变为三节串联电芯放电总电压的三分之一，从而为电子设备的待供电系统供电。若当前电池单元120包括串联的电芯，参考图3，分别为B1、B2、B3、B4，则该电池单元120经过分压电路的分压处理(1/4divider)后，可将放电电压变为四节串联电芯放电总电压的四分之一，从而为电子设备的待供电系统供电。
在一实施例中，分压电路的输出端可与该电子设备的待供电系统连接，用于将所述电池单元120的所述输出电压转换为所述供电电压，其中，所述供电电压还可以为待供电系统供电所需求的电压，也即，分压电路可以根据待供电系统各个模块的电压需求，对其电池单元120的输出电压转换。待供电系统中不同的模块需求的电压是不相同的，例如，需求电压可以为3.3V、1.5V等。
在一实施例中，该分压电路可以为具有分压或降压功能的电荷泵、多个电阻构成的分压模组、降压变换器等。在本申请中，对分压电路的具体形式不做进一步的限定。
需要说明的是，N为当前为所述电子设备供电的所述电芯的数量，可以理解为，当前处于工作状态的电芯的数量。例如，若电池单元120中总的电芯数量为M个，但是，当前处于工作状态，也即能够为电子设备供电的电芯数量为N个，其中，N小于等于M。
上述充电控制装置，包括接口模块110、电池单元120、控制器130、充电模块140和分压模块150，能够识别接入至接口模块110中的外部充电设备的充电模式，进而控制充电模块140根据外部充电设备提供的充电信号以及充电模块140为电池单元120充电，继而利用分压模块150将电池单元120的放电电压转换为能够为电子设备供电的供电电压，能够为电子设备中的待供电系统供电，能够解决多电芯为电子设备供电的问题，提高了为电子设备供电的效率。
参考图2和图3，在一实施例中，所述充电模块140包括第一充电单元132、第二充电单元134和第一开关单元146。其中，第一充电单元132分别与所述接口模块110、电池单元120连接；第二充电单元134，分别与所述接口模块110、电池单元120连接；第一开关单元146分别与控制器130、第一充电单元132、第二充电单元134连接。
控制器130可以识别接入至接口模块110的外部充电设备的充电模式。其中，充电模式包括快充模式和普通模式。
在一实施例中，当所述充电模式为快充模式时，所述控制器130发出第一控制指令，所述第一控制指令用于控制所述第一开关单元146导通所述接口模块110与所述第一充电单元132构成的第一通路。也即，第一充电单元132处于充电状态，可以根据外部充电设备输出的充电信号以第一充电速度直接为所述电池单元120充电。
在一实施例中，所述第一充电单元132接收的所述充电信号为脉冲直流电流信号或交流电流信号。也即，外部充电设备可以基于第一充电单元132采用恒流充电模式，也即，采用恒定电流为充电单元进行充电。
在一实施例中，当所述充电模式为普通模式时，所述控制器130发出第二控制指令，所述第二控制指令用于控制所述第二开关单元导通所述接口模块110与所述第二充电单元134构成的第二通路。也即，第二充电单元134处于工作状态，可根据外部充电设备的充电信号并以第二充电速度为所述电池单元120充电，其中，所述第一充电速度大于所述第二充电速度。
在一实施例中，所述第二充电单元134包括升压电路，所述升压电路的输入端与所述接口模块110连接，所述升压电路的输出端与所述电池单元120连接。
所述第二充电单元134接收的所述充电信号为电压信号。也即，普通适配器输出的充电电压不能直接为电池单元120充电，需要经过第二充电单元134包括的升压电路对其输出的充电电压进行升压处理，以获取适用于为所述电池单元120充电的充电电压，继而为多个串联的电芯进行充电。其中，普通适配器输出的充电电压为5V，但是每个电芯所需要的充电电压的范围在2.2-4.5V之间，也即，普通适配器输出的充电电压为5V小于多个串联的电芯的总电压。当电芯的电压为4V时，若三个电芯串联，其所需要的总充电电压大于12V，若四个电芯串联，其所需要的总充电电压大于16V。也即，总充电电压大于各个电芯的电压之和。通过该升压电路可以将普通适配器输出的充电电压(例如5V)升压转换为适用于为电池单元120(三个电芯串联)充电的充电电压(12V)。其中，充电电压大于电池单元120中所有串联的电芯的电压之和。
例如，该升压电路可以采用Boost升压电路，还可以采用电荷泵进行升压处理。
在一实施例中，第一开关单元146的类型可以为多种，其中，开关单元120可具有两个电源输出端，通过开关单元120可以控制电源向两个不同的电源输出端输出。具有两个电源输出端的开关可以为单刀双掷开关、继电器等。可选的，第一开关单元146还可包括多个电子开关管，例如，二极管、三极管、继电器、晶闸管、可控硅、MOS管和IGBT中的至少一种。通过控制电子开关管的导通或断开，进而导通第一通路或第二通路。
本实施例中，可以通过控制器130识别接入至接口模块110的外部充电设备的充电模式，当充电模式为快充模式时可自动选择第一充电单元132直接为电池单元120充电，以提供充电效率，或，当充电模式为普通模式时可自动选择第二充电单元134经升压处理后为电池单元120充电，从而能够采用普通适配器为多个相互串联的多个电芯进行充电，也即，可以自适应选择不同的充电单元为多个电芯同时充电，提高了充电效率。
如图4所示，在一实施例中，所述充电控制装置进一步包括多个第二开关单元160。多个第二开关单元160分别与所述控制模块、所述电池单元120连接。其中，多个所述第二开关单元160与多个所述电芯连接以构成多个充电支路，用于根据所述切换指令导通或断开所述电芯所在的所述充电支路，其中，所述充电支路至少包括两个所述电芯。
当需要给电池单元120的多个电芯充电时，控制模块可以发出切换指令进而通过控制多个第二开关单元160的导通或断开进而控制当前处于充电状态的电芯的数量。例如，若电池单元120中串联的电芯的数量为四个，可通过控制多个第二开关单元160的导通或断开以构成多个充电支路。其中，一个充电支路可包括两个电芯，一个充电支路可包括三个电芯；一个充电支路可包括四个电芯。充电支路中所包括的电芯均处于充电状态，而剩余未出现在充电支路中的电芯则处于非充电状态。其中，第二充电单元134可以为充电支路中处于充电状态的至少两个电芯进行充电。例如，若电池单元120中串联的电芯的数量为四个，分别记为B1、B2、B3和B4，其中，制模块可以通过控制多个第二开关单元160的导通或断开进而构成一个充电支路(也即，控制第二开关单元160’断开，控制第二开关单元160”导通)，该充电支路包括电芯B1、B2。也即，电芯B1、B2处于充电状态，而电芯B3、B4处于非充电状态。当第二充电单元134为充电单元充电时，则可以为充电支路中的电芯B1、B2进行充电。
在一实施例中，充电模块140与所述第二充电单元134构成的第二通路时，所述控制器130还与所述第二充电单元134连接，用于接收所述第二充电单元134为所述电池单元120充电的提供的充电电压，并根据所述充电电压发出所述切换指令。
控制器130可以接收第二充电单元134升压处理后的充电电压，并根据该充电电压发出相应的切换指令。该切换指令用于控制多个第二开关单元160的通断以确定充电支路中串联的电芯的数量。例如，当充电电压在第一预设范围内时，可以确定充电支路中串联的电芯的数量为2个；当充电电压在第二预设范围内时，可以确定充电支路中串联的电芯的数量为3个，当充电电压在第三预设范围内时，可以确定充电支路中串联的电芯的数量为4个等。其中，第一预设范围、第二预设范围、第三预设范围依次增大。
在一实施例中，当充电支路中的电芯的电量达到阈值时，则控制器130也可对应发出相应的通断指令，以控制多个第二开关单元160的通断，以使处于非充电状态的电芯处于充电状态，而试处于充电状态的电芯处于非充电状态，进而构成新的充电支路。
需要说明的是，各个预设范围可根据充电电压、各个电芯的电压以及电池单元120中电芯的数量中的至少一个因素来划分。同时，每个预设范围对应的充电支路的电芯数量也可以根据实际需求来设定。在本申请实施例中，对各个预设范围的划分，以及各预设范围对应的串联支路不做进一步的限定。
本实施例中，可以根据充电电压的大小来控制多个第二开关单元160的通断，进而控制构成的充电支路中串联的电芯的数量，进而可以分批次对电池单元120中的所有电芯进行充电，以提供充电效率。同时，也可以提供为电子设备供电的供电效率。
如图5所示，在一实施例中，所述装置进一步包括与所述电池单元120连接的均衡模块170，用于均衡多个所述电芯之间的电压信号。
在一实施例中，该均衡模块170包括多个均衡单元，其中，均衡单元与电芯串联，也即，一个电芯对应于一个均衡单元。均衡单元可以采用电容式均衡、电感式均衡、变压器式均衡的均衡方式来均衡多个所述电芯之间的电压信号。
本实施例中，为了使串联的多个电芯挥更好的优势，如放出更多的电量和拥有更长的使用寿命，可以通过该均衡模块170让各个电芯之间的电压、电流能够有效及时地得到均衡，可以提高多个电芯的整体性能，便于对多个电芯的统一管理。
在一实施例中，充电控制设备给电池单元120充电时，可以据充电电压的大小来控制多个第二开关单元160的通断，进而控制构成的充电支路中串联的电芯的数量。若充电支路中电芯的数量小于电池单元120所有电芯的总数量时，也可以基于该均衡模块170采用主动均衡的方式把电压高的电芯的能量转移一部分出来，给电压低的电芯，从而推迟最低单体电压触及放电，以实现均衡处理。
如图6所示，在一实施例中，充电控制装置进一步包括与所述电池单元120并联的储能模块180，用于存储部分所述电池单元120的电能，以在所述电子设备抽取预设电流信号时维持所述电池单元120为所述电子设备的正常供电。
在一实施例中，储能模块180包括法拉电容(super-capacitor)。法拉电容又叫双电层电容器、黄金电容、超级电容器。法拉电容通过极化电解质来储能，但不发生化学反应，而且储能过程是可逆的，也正因为法拉电容可以反复充放电数十万次。法拉电容比普通的电容具有更大的电容，其最大容量可达数千法拉。利用其特性可以提供稳定的电压输出，当电子设备瞬间需要大电流时，法拉电容可在瞬间产生大的放电电流，以满足电子设备的用电需求，改善电子设备的性能，并且可避免电池单元120输出电流的激烈变化，延长电池单元120的寿命。
在一实施例中，储能模块180中包括的法拉电容的数量可以为一个或多个。多个法拉电容的可以并联连接，也可以串联连接。例如，储能模块180可以与电池单元120并联连接。储能模块180还可以与分压模块150连接，也即，可设置在该分压模块150的两端，也即，可以设置在电子设备的待供电系统的输入端。
在一实施例中，储能模块180中包括的法拉电容的数量可以多个，其中，法拉电容的数量与电芯的数量相同，且一个法拉电容与一个电芯对应并联连接。
由于锂电池在低温情况下，或者长期使用后，其内阻会增大。此时，若电芯的电压比较低，电子设备抽取大电流(短时大电流)，由于电芯的内阻大，电芯电压会急剧下降，若是下降到电子设备能够正常工作的电压阀值以下，则会导致电子设备突然关机，部分用户数据无法保存。
本实施例中，采用法拉电容与电芯(锂电池)并联，法拉电容具有超低温特性好、低阻抗等性能，在电子设备需要抽取大电流(短时大电流)时，能够维持电压不会发生激烈的跌落，从而能够使得电子设备关机电压点以及低温关机点设置地更低，进而可以避免电池容量浪费、低温时电子设备自动关机的情况的发生。
如图7所示，本申请还提供一种电子设备，包括待供电系统710，进一步包括如权利要求上述任一实施例中的充电控制装置720，所述充电控制装置720用于为所述待供电系统进行供电。
该充电控制装置720的输出端与电子设备的待供电系统710的输入端连接，用于为该待供电系统710供电。该待供电系统710可以理解为电子设备中所有需要电能支持才能运行的器件或器件构成的模组、系统等。在本申请中对待供电系统710不做进一步的限定。
基于上述充电控制装置720，能够将电池单元120中多个电芯的电压转换为适用于为待供电系统710供电的供电电压，实现了多电芯为电子设备供电的可行性。
如图7所示，在一实施例中，其中，电子设备进一步包括背光驱动模组，所述背光驱动模块与所述电池单元120的正向输出端连接，用于接收所述充电单元的输出电压以驱动所述背光驱动模块。
在一实施例中，背光驱动模块包括背光驱动芯片以及与该驱动芯片连接的发光模块。其中，背光驱动芯片的驱动电压比较高(例如，16、18V)，在该驱动电压的驱动下，才能驱动该背光驱动芯片控制发光模块发光。
本实施例中，电池单元120中包括多个串联的电芯(例如，串联的三电芯或串联的四电芯)，其电池单元120的输出总电压为多个串联的电芯的电压之和。例如，若一个电芯的输出电压为4V，在串联的四电芯的输出总电压为16V，只需要将输出总电压提高至驱动电压，则可以驱动该背光驱动芯片以控制发光单元发光。相对于单电芯，需要将输出电压(4V)提高至驱动电压，存在比较大的压差使得背光灯驱动芯片的转换效率比较低。在本实施例中，电池单元120的输出总电压与驱动电压的差值较小，减小了输出总电压与驱动电压的压差，进而可以提高背光灯驱动芯片的转换效率。
本申请还提供一种充电控制方法，应用于充电控制装置，所述充电控制装置包括：用于与外部充电设备连接的接口模块、多个串联的电芯的电池单元、充电模块和分压模块，其中，所述充电模块分别与接口模块、电池单元连接，用于根据所述外部充电设备输出的充电信号为所述电池单元充电；所述分压模块与所述电池单元串联，用于对所述电池单元的输出电压进行分压处理以获取适用于为所述电子设备供电的供电电压。
图8为一个实施例中充电控制方法的流程图。本实施例中的充电控制方法，以运行于图7中的电子设备上为例进行描述。如图8所示，充电控制方法包括步骤802至步骤804。
步骤802，识别外部充电设备的充电模式，并根据所述充电模式发出相应的控制指令。
当电子设备的接口模块接入外部充电式设备时，可以识别该外部充电设备的充电模式，还可根据识别的充电模式发出相应的控制指令，该控制指令用于指示充电模块根据外部充电设备输出的充电信号为所述电池单元充电。
在一实施例中，外部充电设备中的USB信号为差分信号，其信号线为D+、D-，外部充电设备的D+或D-上设有上下拉固定电阻。USB1.0/1.1/2.0协议中定义了高低速设备以满足不同情况的需求，例如，高速设备的D+接一个1.5kohm的上拉电阻，D-不接；低速设备的则相反。当接口模块接入外部充电式设备时，可以快速识别外部充电设备的D+或D-上的固定电阻的阻值，进而判断该外部充电设备是否为快充适配器。当该外部充电设备为快充适配器时，其对应的充电模式为快充模式；若该外部充电设备为普通适配器时，对则对应的充电模式为普通模式。
可选的，当接口模块接入外部充电式设备时，该可以与接入至该接模块的外部适配器进行双向通信，通过接受外部充电设备发送的询问指令，该询问指令用于询问该充电控制装置是否开启该快充模式，根据该询问指令向外部充电设备发送确认指令，该确认指令用于指示该充电控制装置同意开启快充模式，进而可以识别外部充电设备的充电模式。
需要说明的是，快充模式的充电速度大于普通模式的充电速度。例如，快充模式的充电电流大于普通模式的充电电流。例如，快充模式可以理解为大电流充电模式，也即，对应的充电电流可以高于2.5A，可达到5-10A，且快充模式是直充模式，可以直接将外部充电设备的输出电压直接加载在电池单元的两端。快充模式还可以为高电压快充模式，也即，快充模式的充电电压高于普通模式的充电电压，也即一般可提供9V、15V、20V等的充电电压，其高于普通模式的充电电压(5V)，当采用高电压快充模式为电子设备供电时，需要在电子设备内增加用于降压处理的降压电路，该降压电路可将快充模式的充电电压进行降压处理后，以适用于为电子设备供电的充电电压。
普通模式可以理解为额定输出电压为5V，额定输出电流小于或等于2.5A的充电模式。
步骤804，根据所述控制指令和所述外部充电设备输出的充电信号控制所述充电模块为所述电池单元充电。
在一实施例中，当外部充电设备为快充适配器时，可识别其充电模式为快充模式，继而输出第一充电控制指令给充电模块，该充电模块可接收快充适配器提供的充电电压，并将该充电电压直接加载在电池单元内的相互串联的多个电芯的两端，对多个电芯进行直充。
需要说明的是，本申请中所使用的术语“直接”、“直接充电”“直接加载”“直充”，表示来自快充充电器或快充适配器的充电电压能够与电池单元的输出电压相匹配，或者，表示来自快充充电器或快充适配器的充电电压可以加载到多个电芯的两端用于充电而无需经过电压转换。其中，相匹配可以理解为快充适配器的充电电压能够与电池单元120的输出电压相等，或是快充适配器的充电电压能够与电池单元120的输出电压的差值在预设浮动范围内，例如，几十毫伏之内等。
在一实施例中，当外部充电设备为普通适配器时，可识别其充电模式为普通模式，继而输出第二充电控制指令给充电模块，该充电模块可接收普通适配器提供的充电电压，并对该充电电压进行转换，以提供能够适用于为多个电芯充电的充电电压。例如，可以通过增加电压转换电路(降压电路或升压电路)，将普通适配器提供的输出电压转换为能够适用于为多个电芯充电的充电电压，并将转换后的充电电压加载在多个电芯的两端。
在一实施例中，所述充电模块包括第一充电单元、第二充电单元和第一开关单元。
识别所述外部充电设备的充电模式，并根据所述充电模式发出相应的控制指令，包括：
当所述充电模式为快充模式时，发出第一控制指令，所述第一控制指令用于控制所述第一开关单元导通所述接口模块与所述第一充电单元构成的第一通路。
在一实施例中，当所述充电模式为快充模式时，发出第一控制指令，所述第一控制指令用于控制所述第一开关单元导通所述接口模块与所述第一充电单元构成的第一通路。也即，第一充电单元处于充电状态，可以根据外部充电设备输出的充电信号以第一充电速度直接为所述电池单元充电。
在一实施例中，所述第一充电单元接收的所述充电信号为脉冲直流电流信号或交流电流信号。第一充单元还可以采用恒流充电模式，也即采用恒定电流为充电单元进行充电。
当所述充电模式为普通模式时，发出第二控制指令，所述第二控制指令用于控制所述第一开关单元导通所述接口模块与所述第二充电单元构成的第二通路。
在一实施例中，当所述充电模式为普通模式时，发出第二控制指令，所述第二控制指令用于控制所述第二开关单元导通所述接口模块与所述第二充电单元构成的第二通路。也即，第二充电单元处于工作状态，可根据外部充电设备的充电信号并以第二充电速度为所述电池单元充电，其中，所述第一充电速度大于所述第二充电速度。
在一实施例中，所述第二充电单元包括升压电路，所述升压电路的输入端与所述接口模块连接，所述升压电路的输出端与所述电池单元连接。
所述第二充电单元接收的所述充电信号为电压信号。也即，普通适配器输出的充电电压不能直接为电池单元充电，需要经过第二充电单元包括的升压电路对其输出的充电电压进行升压处理，以获取适用于为所述电池单元充电的充电电压，继而为多个串联的电芯进行充电。其中，普通适配器输出的充电电压为5V，但是每个电芯所需要的充电电压的范围在2.2-4.5V之间，也即，普通适配器输出的充电电压为5V小于多个串联的电芯的总电压。当电芯的电压为4V时，若三个电芯串联，其所需要的总充电电压大于12V，若四个电芯串联，其所需要的总充电电压大于16V。也即，总充电电压大于各个电芯的电压之和。通过该升压电路可以将普通适配器输出的充电电压(例如5V)升压转换为适用于为电池单元(三个电芯串联)充电的充电电压(12V)。其中，充电电压大于电池单元中所有串联的电芯的电压之和。
例如，该升压电路可以采用Boost升压电路，还可以采用电荷泵进行升压处理。
在一实施例中，第一开关单元的类型可以为多种，其中，开关单元120可具有两个电源输出端，通过开关单元120可以控制电源向两个不同的电源输出端输出。具有两个电源输出端的开关可以为单刀双掷开关、继电器等。可选的，第一开关单元还可包括多个电子开关管，例如，二极管、三极管、继电器、晶闸管、可控硅、MOS管和IGBT中的至少一种。通过控制电子开关管的导通或断开，进而导通第一通路或第二通路。
本实施例中，可以识别接入至接口模块的外部充电设备的充电模式，当充电模式为快充模式时可自动选择第一充电单元直接为电池单元充电，以提供充电效率，或，当充电模式为普通模式时可自动选择第二充电单元经升压处理后为电池单元充电，从而能够采用普通适配器为多个相互串联的多个电芯进行充电，也即，可以自适应选择不同的充电单元为多个电芯同时充电，提高了充电效率。
在一实施例中，充电控制装置进一步包括与所述电池单元连接的多个第二开关单元，多个所述第二开关单元与多个所述电芯连接以构成多个充电支路。
充电控制方法进一步包括：当所述第一开关单元导通所述接口模块与所述第二充电单元构成的第二通路时，发出切换指令；根据所述切换指令导通或断开所述电芯所在的所述充电支路，所述充电支路至少包括两个所述电芯。
当需要给电池单元的多个电芯充电时，可以发出切换指令进而通过控制多个第二开关单元的导通或断开进而控制当前处于充电状态的电芯的数量。例如，若电池单元中串联的电芯的数量为四个，可通过控制多个第二开关单元的导通或断开以构成多个充电支路。其中，一个充电支路可包括两个电芯，一个充电支路可包括三个电芯；一个充电支路可包括四个电芯。充电支路中所包括的电芯均处于充电状态，而剩余未出现在充电支路中的电芯则处于非充电状态。其中，第二充电单元可以为充电支路中处于充电状态的至少两个电芯进行充电。例如，若电池单元中串联的电芯的数量为四个，分别记为B1、B2、B3和B4，其中，制模块可以通过控制多个第二开关单元的导通或断开进而构成一个充电支路(也即，控制第二开关单元断开，控制第二开关单元160”导通)，该充电支路包括电芯B1、B2。也即，电芯B1、B2处于充电状态，而电芯B3、B4处于非充电状态。当第二充电单元为充电单元充电时，则可以为充电支路中的电芯B1、B2进行充电。
在一实施例中，电子设备可以接收第二充电单元升压处理后的充电电压，并根据该充电电压发出相应的切换指令。该切换指令用于控制多个第二开关单元的通断以确定充电支路中串联的电芯的数量。例如，当充电电压在第一预设范围内时，可以确定充电支路中串联的电芯的数量为2个；当充电电压在第二预设范围内时，可以确定充电支路中串联的电芯的数量为3个，当充电电压在第三预设范围内时，可以确定充电支路中串联的电芯的数量为4个等。其中，第一预设范围、第二预设范围、第三预设范围依次增大。
在一实施例中，当充电支路中的电芯的电量达到阈值时，则控制器也可对应发出相应的通断指令，以控制多个第二开关单元的通断，以使处于非充电状态的电芯处于充电状态，而试处于充电状态的电芯处于非充电状态，进而构成新的充电支路。
需要说明的是，各个预设范围可根据充电电压、各个电芯的电压以及电池单元中电芯的数量中的至少一个因素来划分。同时，每个预设范围对应的充电支路的电芯数量也可以根据实际需求来设定。在本申请实施例中，对各个预设范围的划分，以及各预设范围对应的串联支路不做进一步的限定。
本实施例中，可以根据充电电压的大小来控制多个第二开关单元的通断，进而控制构成的充电支路中串联的电芯的数量，进而可以分批次对电池单元中的所有电芯进行充电，以提供充电效率。同时，也可以提供为电子设备供电的供电效率。
应该理解的是，虽然图8的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图8中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质。一个或多个包含计算机可执行指令的非易失性计算机可读存储介质，当所述计算机可执行指令被一个或多个处理器执行时，使得所述处理器执行充电控制方法的步骤。
一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行充电控制方法。
本申请实施例还提供了一种电子设备。如图9所示，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本申请实施例方法部分。该电子设备可以为包括手机、平板电脑、PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)、POS(Point of Sales，销售终端)、车载电脑、穿戴式设备等任意终端设备，以电子设备为手机为例：
图9为与本申请实施例提供的电子设备相关的手机的部分结构的框图。参考图9，手机包括：射频(Radio Frequency，RF)电路910、存储器920、输入单元930、显示单元940、传感器950、音频电路960、无线保真(wireless fidelity，WiFi)模块970、处理器980、以及电源990等部件。本领域技术人员可以理解，图9所示的手机结构并不构成对手机的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
其中，RF电路910可用于收发信息或通话过程中，信号的接收和发送，可将基站的下行信息接收后，给处理器980处理；也可以将上行的数据发送给基站。通常，RF电路包括但不限于天线、至少一个放大器、收发信机、耦合器、低噪声放大器(Low Noise Amplifier，LNA)、双工器等。此外，RF电路910还可以通过无线通信与网络和其他设备通信。上述无线通信可以使用任一通信标准或协议，包括但不限于全球移动通讯系统(Global System ofMobile communication，GSM)、通用分组无线服务(General Packet Radio Service，GPRS)、码分多址(Code Division Multiple Access，CDMA)、宽带码分多址(Wideband CodeDivision Multiple Access，WCDMA)、长期演进(Long Term Evolution，LTE))、电子邮件、短消息服务(Short Messaging Service，SMS)等。
存储器920可用于存储软件程序以及模块，处理器980通过运行存储在存储器920的软件程序以及模块，从而执行手机的各种功能应用以及数据处理。存储器920可主要包括程序存储区和数据存储区，其中，程序存储区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能的应用程序、图像播放功能的应用程序等)等；数据存储区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、通讯录等)等。此外，存储器920可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
输入单元930可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与手机900的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。具体地，输入单元930可包括触控面板931以及其他输入设备932。触控面板931，也可称为触摸屏，可收集用户在其上或附近的触摸操作(比如用户使用手指、触笔等任何适合的物体或附件在触控面板931上或在触控面板931附近的操作)，并根据预先设定的程式驱动相应的连接装置。在一个实施例中，触控面板931可包括触摸检测装置和触摸控制器两个部分。其中，触摸检测装置检测用户的触摸方位，并检测触摸操作带来的信号，将信号传送给触摸控制器；触摸控制器从触摸检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给处理器980，并能接收处理器980发来的命令并加以执行。此外，可以采用电阻式、电容式、红外线以及表面声波等多种类型实现触控面板931。除了触控面板931，输入单元930还可以包括其他输入设备932。具体地，其他输入设备932可以包括但不限于物理键盘、功能键(比如音量控制按键、开关按键等)等中的一种或多种。
显示单元940可用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息以及手机的各种菜单。显示单元940可包括显示面板941。在一个实施例中，可以采用液晶显示器(LiquidCrystal Display，LCD)、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)等形式来配置显示面板941。在一个实施例中，触控面板931可覆盖显示面板941，当触控面板931检测到在其上或附近的触摸操作后，传送给处理器980以确定触摸事件的类型，随后处理器980根据触摸事件的类型在显示面板941上提供相应的视觉输出。虽然在图9中，触控面板931与显示面板941是作为两个独立的部件来实现手机的输入和输入功能，但是在某些实施例中，可以将触控面板931与显示面板941集成而实现手机的输入和输出功能。
手机900还可包括至少一种传感器950，比如光传感器、运动传感器以及其他传感器。具体地，光传感器可包括环境光传感器及接近传感器，其中，环境光传感器可根据环境光线的明暗来调节显示面板941的亮度，接近传感器可在手机移动到耳边时，关闭显示面板941和/或背光。运动传感器可包括加速度传感器，通过加速度传感器可检测各个方向上加速度的大小，静止时可检测出重力的大小及方向，可用于识别手机姿态的应用(比如横竖屏切换)、振动识别相关功能(比如计步器、敲击)等；此外，手机还可配置陀螺仪、气压计、湿度计、温度计、红外线传感器等其他传感器等。
音频电路960、扬声器991和传声器992可提供用户与手机之间的音频接口。音频电路960可将接收到的音频数据转换后的电信号，传输到扬声器991，由扬声器991转换为声音信号输出；另一方面，传声器992将收集的声音信号转换为电信号，由音频电路960接收后转换为音频数据，再将音频数据输出处理器980处理后，经RF电路910可以发送给另一手机，或者将音频数据输出至存储器920以便后续处理。
WiFi属于短距离无线传输技术，手机通过WiFi模块970可以帮助用户收发电子邮件、浏览网页和访问流式媒体等，它为用户提供了无线的宽带互联网访问。虽然图9示出了WiFi模块970，但是可以理解的是，其并不属于手机900的必须构成，可以根据需要而省略。
处理器980是手机的控制中心，利用各种接口和线路连接整个手机的各个部分，通过运行或执行存储在存储器920内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器920内的数据，执行手机的各种功能和处理数据，从而对手机进行整体监控。在一个实施例中，处理器980可包括一个或多个处理单元。在一个实施例中，处理器980可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器980中。
手机900还包括给各个部件供电的电源990(比如电池)，优选的，电源可以通过电源管理系统与处理器980逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。
在一个实施例中，手机900还可以包括摄像头、蓝牙模块等。
在本申请实施例中，该电子设备所包括的处理器980执行存储在存储器上的计算机程序时实现充电控制方法的步骤。
本申请所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)，它用作外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDR SDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

Claims (15)

1.一种充电控制装置，用于为电子设备供电，其特征在于，所述装置包括：
接口模块，用于与外部充电设备连接；
电池单元，包括多个串联的电芯；
控制器，与所述接口模块连接，用于识别所述外部充电设备的充电模式，并根据所述充电模式发出相应的控制指令；
充电模块，分别与所述控制器、电池单元连接，用于接收所述控制指令以根据所述外部充电设备输出的充电信号为所述电池单元充电，所述充电模块包括：
第一充电单元，分别与所述接口模块、电池单元连接，用于接收所述充电信号并以第一充电速度直接为所述电池单元充电；
第二充电单元，分别与所述接口模块、电池单元连接，用于接收所述外部充电设备的充电信号并以第二充电速度为所述电池单元充电，其中，所述第一充电速度大于所述第二充电速度；
第一开关单元，分别与所述控制器、第一充电单元、第二充电单元连接，用于接收所述控制指令以导通所述接口模块与所述第一充电单元构成的第一通路，或，导通所述接口模块与所述第二充电单元构成的第二通路；
多个第二开关单元，分别与所述控制器、所述电池单元连接，其中多个所述第二开关单元与多个所述电芯连接以构成多个充电支路；以及
分压模块，与所述电池单元串联，用于对所述电池单元的输出电压进行分压处理以获取适用于为所述电子设备供电的供电电压，
其中，当导通所述接口模块与所述第二充电单元构成的第二通路时，所述控制器还用于发出切换指令；所述第二开关单元，用于根据所述切换指令导通或断开所述电芯所在的所述充电支路。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述充电模式包括快充模式和普通模式，其中，
当所述充电模式为快充模式时，所述控制器发出第一控制指令，所述第一控制指令用于控制所述第一开关单元导通所述接口模块与所述第一充电单元构成的第一通路；
当所述充电模式为普通模式时，所述控制器发出第二控制指令，所述第二控制指令用于控制所述第二开关单元导通所述接口模块与所述第二充电单元构成的第二通路。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一充电单元接收的所述充电信号为脉冲直流电流信号或交流电流信号。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二充电单元包括升压电路，所述升压电路的输入端与所述接口模块连接，所述升压电路的输出端与所述电池单元连接；所述升压电路用于接收所述外部充电设备的充电信号，并对所述充电信号进行升压处理以获取适用于为所述电池单元充电的充电电压。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器还与所述第二充电单元连接，用于接收所述第二充电单元为所述电池单元提供的充电电压，并根据所述充电电压发出所述切换指令。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分压模块包括分压电路，所述分压电路的输入端与所述电池单元连接，所述分压电路的输出端与所述电子设备连接，用于将所述电池单元的所述输出电压分压所述供电电压，其中，所述供电电压为所述输出电压的N分之一倍，其中，所述N为当前为所述电子设备供电的所述电芯的数量。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括与所述电池单元连接的均衡模块，用于均衡多个所述电芯之间的电压信号。
8.根据权利要求1-7任一项所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括与所述电池单元并联的储能模块，用于存储部分所述电池单元的电能，以在所述电子设备抽取预设电流信号时维持所述电池单元为所述电子设备的正常供电。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述储能模块包括法拉电容。
10.一种电子设备，包括待供电系统，进一步包括如权利要求1-9任一项所述充电控制装置，所述充电控制装置用于为所述待供电系统进行供电。
11.根据权利要求10所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备进一步包括背光驱动模组，所述背光驱动模组与所述电池单元的正向输出端连接，用于接收所述充电单元的输出电压以驱动所述背光驱动模组。
12.一种充电控制方法，应用于充电控制装置，其特征在于，所述方法包括：
识别外部充电设备的充电模式，其中，所述充电模式包括快充模式和普通模式；
当所述充电模式为快充模式时，发出第一控制指令，所述第一控制指令用于控制第一开关单元导通接口模块与第一充电单元构成的第一通路；
当所述充电模式为普通模式时，发出第二控制指令，所述第二控制指令用于控制所述第一开关单元导通接口模块与第二充电单元构成的第二通路；
当所述第一开关单元导通所述接口模块与所述第二充电单元构成的第二通路时，发出切换指令；
根据所述切换指令导通或断开电池单元的电芯所在的充电支路，其中，多个所述充电支路由多个第二开关单元与多个电芯连接构成；
根据所述第一控制指令控制所述第一充电单元根据接收的充电信号以第一充电速度直接为电池单元充电；
根据所述第二控制指令控制所述第二充电单元根据接收的所述充电信号以第二充电速度直接为所述电池单元充电，其中，所述第一充电速度大于所述第二充电速度。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
接收所述第二充电单元为所述电池单元充电的充电电压，并根据所述充电电压发出所述切换指令。
14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如权利要求12至13中任一项所述的充电控制方法。
15.一种电子设备，包括存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求12至13中任一项所述的充电控制方法。
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