CN113315186A - 充电控制电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种充电控制电路，包括第一电芯、第二电芯、储能元件以及开关组件。该开关组件与第一电芯、第二电芯以及储能元件电连接。当该第一电芯的电压大于该第二电芯的电压时，该开关组件切换至该储能元件与该第二电芯的充电输入端串联，以提高充电过程中该第二电芯的充电输入电压。以此可以通过开关组件的切换改变该储能元件接入电路的状态，减小该第一电芯与第二电芯两端输入电压的压差，令第一电芯两端的输入电压与第二电芯两端的输入电压追平，从而实现双电池电量的均衡。

Description

充电控制电路及电子设备

技术领域

本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种充电控制电路及电子设备。

背景技术

目前，在电储能技术领域的应用中，双电池的应用较为广泛。在对双电池充电时，由于电池间的容量差异和主副电池间连接的FPC(Flexible Printed Circuit，简称FPC，柔性电路板)阻抗，会在主副电池间产生压差。在充电过程的后期，该压差会逐渐增大，从而导致一颗电池充满时，另一颗电池电压仍低于满充电压，造成双电池的电量不均衡。

发明内容

本申请实施例提供一种充电控制电路，可以通过减小第一电芯与第二电芯两端输入电压的压差，令第一电芯两端的输入电压与第二电芯两端的输入电压追平，从而实现双电池电量的均衡。

本申请实施例提供了一种充电控制电路，包括：

第一电芯，用于在充电时储存电能；

第二电芯，用于在充电时储存电能；

储能元件；

开关组件，与所述第一电芯、所述第二电芯、所述储能元件电连接；其中：

当所述第一电芯的电压大于所述第二电芯的电压时，所述开关组件切换至所述储能元件与所述第二电芯的充电输入端串联，以提高充电过程中所述第二电芯的充电输入电压。

本申请实施例还提供一种电子设备，包括：

壳体；

充电控制电路，设置在所述壳体内部，所述充电控制电路为上述充电控制电路。

本申请实施例提供的充电控制电路，包括第一电芯、第二电芯、储能元件以及开关组件。所述开关组件与第一电芯、第二电芯以及储能元件电连接。当所述第一电芯的电压大于所述第二电芯的电压时，所述开关组件切换至所述储能元件与所述第二电芯的充电输入端串联，以提高充电过程中所述第二电芯的充电输入电压。以此可以通过开关组件的切换改变所述储能元件接入电路的状态，减小所述第一电芯与第二电芯两端输入电压的压差，令第一电芯两端的输入电压与第二电芯两端的输入电压追平，从而实现双电池电量的均衡。

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申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的电子设备的一种结构示意图。

图2为本申请实施例提供的充电控制电路的一结构示意图。

图3为本申请实施例提供的充电控制电路的又一结构示意图。

图4为本申请实施例提供的充电控制电路第一形式的结构示意图。

图5为本申请实施例提供的充电控制电路第二形式的结构示意图。

图6为本申请实施例提供的充电控制电路第三形式的结构示意图。

图7为本申请实施例提供的充电控制电路的另一结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供一种电子设备。所述电子设备可以是智能手机、智能手表、平板电脑等设备，还可以是游戏设备、AR(Augmented Reality，增强现实)设备、汽车装置、数据存储装置、音频播放装置、视频播放装置、笔记本电脑、桌面计算设备等，还可以是诸如电子头盔、电子眼镜、电子衣物等可穿戴式电子设备。

参考图1，图1为本申请实施例提供的电子设备100的一种结构示意图。

其中，电子设备100，包括壳体1，以及充电控制电路2，所述充电控制电路2设置在所述壳体1内部。

参考图2，图2为本申请实施例提供的充电控制电路的一种结构示意图。所述充电控制电路2，包括第一电芯10、第二电芯20，储能元件30、以及开关组件40。所述储能元件30通过所述开关组件40与该第一电芯10、第二电芯20电连接。所述储能元件30通过所述开关组件40切换不同的状态，从而改变所述储能元件30接入所述充电控制电路的不同连通方式。可以理解的，电连接可以是直接连接以实现电信号的传递，也可以是间接连接，例如通过开关等其它电子器件间接连接以实现电信号的传递。

所述第一电芯10与所述第二电芯20为并联连接状态；当所述储能元件30未接入到所述充电控制电路时，实际应用中基于对不同设计的要求，会由于第一电芯10和第二电芯20之间的容量差异，或者第一电芯10与第二电芯20之间连接的柔性电路板阻抗，导致充电电路在对所述第一电芯10与第二电芯20的充电过程中，第一电芯10与第二电芯20之间会产生电压差。所以在外部电源通过充电电路对所述第一电芯10以及第二电芯20进行充电的过程中，第一电芯10与第二电芯之间会产生电压差，导致所述充电控制电路在充电状态下进入第一电芯10以及第二电芯20的电流将有所述差异，进而持续充电后在第一电芯10与第二电芯20之间产生电压差，导致在充电完成后，第一电芯10或第二电芯20的电压低于充满电压，即会存在某一颗电芯无法充满的情况，从而造成电池容量的浪费。其中，电芯指的是单个含有正、负极的电化学电芯。电芯加上保护电路板和外壳，就可以形成可以直接使用的电池。例如，锂离子二次充电电池的组成为：电芯+保护电路板。充电电池去除保护电路板就是电芯。电芯是充电电池中的蓄电部分。

所述储能元件30通过所述开关组件40与所述第一电芯10、第二电芯20电性连接；所述储能元件通常是可以储存能量并参与电能转化的电子元件。如，电容或电感等。此外，所述储能元件30还可以使用多个电容或者电感串联或者相互并联实现储能。所述储能元件30随着开关组件40的切换状态的变化，接入充电电路的方式也相应改变。通过储能元件30接入充电电路的方式的变化，储能元件30进行相应的充电放电过程，以此来实现电池的均衡。其中，当所述第一电芯10的电压大于所述第二电芯20的电压时，所述储能元件通过所述开关组件40的切换，将所述储能元件30与所述第二电芯20的充电输入端串联，可以提高充电过程中所述第二电芯20的充电输入电压，从而可确保两颗电芯都能充满。

所述开关组件40，与所述第一电芯10、第二电芯20以及储能元件30电连接。所述开关组件40，通常可以是具有充电电路中的电路开路以及工作电流中断的电子元件，所述电子元件可以是有一个或数个电子接点的器件、可以是三极管、二级管、MOS管、薄膜晶体管等，还可以是由多个电子元件组成的开关模块。

其中，所述开关组件40的切换状态包括第一状态、第二状态以及第三状态。当开关组件40切换到第一状态时，所述储能元件30串联在所述第一电芯10的充电输入端与所述第二电芯20的充电输入端之间；当开关组件40处于第二状态时，所述储能元件30串联在所述第二电芯20的充电输入端与外部电源之间；当开关组件40处于第三状态时，所述储能元件30未与所述第一电芯10、第二电芯20连接。所述开关组件40通过不同状态的切换改变所述储能元件30接入电路的方式，从而使储能元件30能循环进行充电放电的处理，从而实现电池的均衡。

在一实施方式中，参考图3所示，图3为本申请实施例提供的充电控制电路的又一结构图。所述开关组件可以由5个单刀双掷开关S1、S2、S3、S4以及S5组成，所述储能元件可以为电容C。所述第一电芯为V1,所述第二电芯为V2。具体地，当所述第一电芯V1的电压大于所述第二电芯V2的电压时，所述所述开关S1、开关S2、开关S3、开关S4以及开关S5切换至所述电容C与所述第二电芯V2的充电输入端串联，以提高充电过程中所述第二电芯V2的充电输入电压。具体地，当所述第一电芯V1的电压大于所述第二电芯V2的电压时，所述开关S1、开关S2、开关S3、开关S4以及开关S5切换至第一状态或第二状态。

为了描述方便，将所述开关组件切换的状态分别对应所述充电控制电路的三种形式。其中，所述充电控制电路的第一种形式对应所述开关组件切换的第三状态；所述充电控制电路的第二种形式对应所述开关组件切换的第一状态；所述充电控制电路的第三种形式对应所述开关组件切换的第二状态。

下面将对不同形式的充电控制电路分别进行阐述。

参考图4，图4为本申请实施例提供的充电控制电路第一种形式的结构示意图。电流方向已在图中用箭头标出。该种形式下的充电控制电路：开关S1闭合，开关S2、S3、S4、S5断开，开关组件处于第三状态。电容C未与所述第一电芯V1以及第二电芯V2连接。该形式下，当充电控制电路通过外部电源接入时，外部电源对第一电芯V1以及电芯V2充电。

参考图5，图5为本申请实施例提供的充电控制电路第二种形式的结构示意图。电流方向已在图中用箭头标出。该种形式下的充电控制电路：开关S1、S3、S4闭合，开关S2、S5断开，开关组件处于第一状态。电容C串联在所述第一电芯V1的充电输入端与所述第二电芯V2的充电输入端之间。该形式下，当充电控制电路通过外部电源接入时，外部电源对电容C、第一电芯V1以及电芯V2充电。需要注意的是，此时电容C是通过开关切换反接进回路的。

参考图6，图6为本申请实施例提供的充电控制电路第三种形式的结构示意图。电流方向已在图中用箭头标出。该种形式下的充电控制电路：开关S2、S5闭合，开关S1、S3、S4断开，开关组件切换至第二状态，电容C串联在所述第二电芯V2的充电输入端与外部电源之间。该形式下，当充电控制电路通过外部电源接入时，外部电源对第一电芯V1以及电芯V2充电，且第二电芯与电容C串联，电容C对第二电芯充电。

进一步地，还可以通过对第一电芯V1以及第二电芯V2之间电压差设置一个预设阈值，通过检测该电压差是否达到预设阈值来改变所述电容C接入电路的方式，从而使电容C能循环进行充电放电的处理，从而实现电池的均衡。

具体地，当充电控制电路开始充电时，开关组件切换至开关S1闭合，开关S2、S3、S4、S5断开，参考图4，电容C未接入该充电控制电路，此时，第一电芯V1两端的电压与第二电芯两端的电压相等，即第一电芯V1与第二电芯V2之间的电压差为零，第一电芯V1与第二电芯V2之间的电压均衡。

当持续充电后，通路阻抗较小的电芯两端的电压会更高，以第一电芯V1的两端的电压大于第二电芯V2两端的电压为例，此时，第一电芯V1与第二电芯V2之间产生电压差，第一电芯V1与第二电芯V2之间的电压不均衡。当检测到第一电芯V1两端的电压与第二电芯V2两端的电压差达到预设阈值时，开关组件切换至开关S1、S3、S4闭合，开关S2、S5断开，参考图5。电容C串联在第一电芯V1的充电输入端与第二电芯V2的充电输入端之间，电容C进行充电储能，左侧为低压侧，右侧为高压侧。

当电容C两端的电压差达到预设阈值时，开关组件切换至开关S2、S5闭合，开关S1、S3、S4断开，参考图6。电容C串联在第二电芯V2的充电输入端与外部电源之间。此时，开关切换将充电储能后的电容C反接进回路，将电容C串入电压较低的第二电芯V2的充电通路中，对第二电芯V2充电，增大V2的充电电压。当电容C放电完成后，切换开关至第三状态，参考图4，即开关S1闭合，开关S2、S3、S4、S5断开，进入下一次第一电芯V1和第二电芯V2之间电压差的检测循环。可以理解的，当预设阈值设置的越小时，均衡电池的效果就越好。

本申请实施例通过开关组件的切换的不同状态，使电容C循环做这样的充电放电流程，可减少注入电压高的电芯的电流，增大注入电压低的电芯的电流，令两者电压追平。缩短充电时间，提升续航，且有效回收利用了能量，降低了发热。

在一实施例中，参考图7，图7为本申请实施例的充电控制电路的另一结构示意图。所述充电控制电路2，还可以包括控制电路3、电压采集电路4以及比较电路5。

所述控制电路3与所述开关组件40电连接。

所述电压采集电路4与所述第一电芯10、所述第二电芯20电连接，所述电压采集电路4可以用于采集所述第一电芯10两端的电压以及所述第二电芯20两端的电压。

所述比较电路5与所述电压采集电路4电连接，所述比较电路5用于比较所述电压采集电路4所获取的第一电芯两端的电压与所述第二电芯两端电压的大小。

进一步地，所述控制电路3与所述开关组件40、所述电压采集电路4以及所述比较电路5电连接，所述控制电路3用于控制所述开关组件40的状态。例如，所述控制电路3可以通过监控充电过程中第一电芯10两端的电压与第二电芯20两端的电压，然后通过电压大小的变化来调整开关组件40的状态。例如，可以通过控制电路检测所述第一电芯10两端的电压与所述第二电芯20两端的电压差，通过该电压差是否达到预设阈值来控制所述开关组件40的切换状态，以改变所述储能元件30接入电路的方式，使储能元件30能循环进行充电放电的处理，从而实现电池的均衡。

进一步地，本申请所提供的方案以两颗电芯的方案为例，实际上本方案同样适用于多个电芯并联的电池组中。

本申请实施例中，通过在充电控制电路中设置储能元件和开关组件，通过开关组件改变所述储能元件接入电路的方式，从而使储能元件能循环进行充电放电的处理，确保了两颗电芯的电压差在一定范围内，可近乎同时充满，而不会出现电池容量的浪费，延长了续航时间。与现有技术中通过耗能元件实现的双并电池被动均衡方案相比，减少了能量浪费，降低了电池保护板温升。并解决了双并联电池大电流快充时的均衡问题，具有实用价值。

在本申请的描述中，需要理解的是，诸如“第一”、“第二”等术语仅用于区分类似的对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

以上对本申请实施例提供的一种充电控制电路进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请。同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (11)

1.一种充电控制电路，其特征在于，包括：

第一电芯，用于在充电时储存电能；

第二电芯，用于在充电时储存电能；

储能元件；

开关组件，与所述第一电芯、所述第二电芯、所述储能元件电连接；其中：

当所述第一电芯的电压大于所述第二电芯的电压时，所述开关组件切换至所述储能元件与所述第二电芯的充电输入端串联，以提高充电过程中所述第二电芯的充电输入电压。

2.根据权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，当所述第一电芯的电压大于所述第二电芯的电压时，所述开关组件切换至第一状态或第二状态；

所述第一状态下，所述储能元件串联在所述第一电芯的充电输入端与所述第二电芯的充电输入端之间；

所述第二状态下，所述储能元件串联在所述第二电芯的充电输入端与外部电源之间。

3.根据权利要求2所述的充电控制电路，其特征在于，所述开关组件还用于：当所述第一电芯的电压与所述第二电芯的电压相等时，所述开关组件切换至第三状态；

所述第三状态下，所述储能元件断开与所述第一电芯、第二电芯的连接。

4.根据权利要求3所述的充电控制电路，其特征在于，还包括：

控制电路，所述控制电路与所述开关组件电连接，所述控制电路用于控制所述开关组件的状态。

5.根据权利要求4所述的充电控制电路，其特征在于，所述控制电路用于：

当所述第一电芯的电压大于所述第二电芯的电压时，所述控制电路控制所述开关组件切换为第一状态或第二状态。

6.根据权利要求4所述的充电控制电路，其特征在于，所述控制电路还用于：

当所述第一电芯的电压等于所述第二电芯的电压时，所述控制电路控制所述开关组件切换为第三状态。

7.根据权利要求1至6任一项所述的充电控制电路，其特征在于，还包括：

电压采集电路，所述电压采集电路与所述第一电芯、所述第二电芯电连接，所述电压采集电路用于采集所述第一电芯两端的电压以及所述第二电芯两端的电压。

8.根据权利要求7所述的充电控制电路，其特征在于，还包括：

比较电路，所述比较电路与所述电压采集电路电连接，所述比较电路用于比较所述第一电芯两端的电压与所述第二电芯两端电压的大小。

9.根据权利要求1至6任一项所述的充电控制电路，其特征在于，所述开关组件为MOS管或薄膜晶体管。

10.根据权利要求1至6任一项所述的充电控制电路，其特征在于，所述储能元件为电容或电感。

11.一种电子设备，其特征在于，包括：

壳体；

充电控制电路，设置在所述壳体内部，所述充电控制电路为权利要求1至10任一项所述的充电控制电路。

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