CN113872300B - 电池管理系统、终端设备及其电池充放电方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池管理系统、终端设备及其电池充放电方法。该电池管理系统包括：第一电池保护电路、第二电池保护电路、第一充电电路以及第二充电电路。其中，第一充电电路被配置为：在第一充电阶段启用，通过第一电池保护电路和第二电池保护电路为电池模组充电，或通过第二电池保护电路为电池模组充电；第二充电电路被配置为：在第二充电阶段启用，通过第一电池保护电路为电池模组充电。第一充电阶段的目标充电效率大于第二充电阶段；第一充电电路允许电能通过的能力强于第二充电电路。其提供了具有不同电能通过能力的两个充电电路，能够在较低的实现成本下，确保较高的充电速度和安全性。

Description

电池管理系统、终端设备及其电池充放电方法

【技术领域】

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池管理系统、终端设备及其电池充放电方法。

【背景技术】

目前，各种类型的可充电电池开始被广泛应用在各种设备(例如，智能手机、可穿戴设备或者其他终端设备)之中。作为设备的主要能量来源，可充电电池(又称二次电池)的充电速度对于各类型的终端设备的使用体验具有显著的影响，人们总是期待能够在尽可能短的时间内完成充电过程。

但是，快速的充电或者较快的充电速率意味着较大的功率，而较大的功率则需要足够的保护设计来确保可充电电池的安全性。这样的保护设计又通常意味着较高的实现成本。由此，如何提供合适的充电策略，以尽可能的实现充电速率、安全性以及实现成本三者之间的平衡是一个迫切需要解决的技术问题。

【发明内容】

本申请实施例旨在提供一种电池管理系统、终端设备及其电池充放电方法，能够解决传统充电策略所存在的缺陷。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供以下技术方案：一种电池管理系统。该电池管理系统包括：连接至电池模组的第一电池保护电路以及第二电池保护电路；连接至所述第一电池保护电路和第二电池保护电路的第一充电电路，连接至所述第一电池保护电路的第二充电电路。其中，所述第一充电电路被配置为：在第一充电阶段启用，通过所述第一电池保护电路和第二电池保护电路为所述电池模组充电，或者通过所述第二电池保护电路为所述电池模组充电；所述第二充电电路被配置为：在第二充电阶段启用，通过所述第一电池保护电路为所述电池模组充电。而且，所述第一充电阶段的目标充电效率大于所述第二充电阶段的目标充电效率；所述第一充电电路允许电能通过的能力强于所述第二充电电路允许电能通过的能力。

可选地，上述第一充电阶段包括：恒流充电阶段。上述第二充电阶段包括：在所述恒流充电阶段之前进行的第一恒压充电阶段以及在所述恒流充电阶段之后进行的第二恒压充电阶段。

可选地，上述第一充电阶段还包括：第三恒压充电阶段。其中，所述第三恒压充电阶段是处于所述恒流充电阶段和所述第二恒压充电阶段之间的充电阶段。

可选地，上述第一充电电路包括：连接至所述第一电池保护电路和所述第二电池保护电路的第一充电管理电路。所述第一充电管理电路被配置为：在所述恒流充电阶段启用，分别通过所述第一电池保护电路和所述第二电池保护电路为所述电池模组充电；并且在所述第三恒压充电阶段启用，通过所述第一电池保护电路或所述第二电池保护电路为所述电池模组充电。

可选地，上述第一充电通道包括：两个第一充电管理电路；其中一个所述第一充电管理电路连接至所述第一电池保护电路；另一个所述第一充电管理电路连接至所述第二电池保护电路。而且，在所述恒流充电阶段，两个所述第一充电管理电路均被启用，分别通过所述第一电池保护电路和所述第二电池保护电路为所述电池模组充电；并且在所述第三恒压充电阶段，两个所述第一充电管理电路中的其中一个被启用，通过所述第一电池保护电路或所述第二电池保护电路为所述电池模组充电。

可选地，上述第一充电电路为电荷泵型充电电路；所述第二充电电路为开关型充电电路。

可选地，上述第二充电电路还包括至少一个供电端，所述供电端被配置为：与负载连接；所述第二充电电路还被配置为：在放电阶段启用，以使所述电池模组通过所述第一电池保护电路为所述负载供电。

可选地，上述第二充电电路还与所述第二电池保护电路连接。该第二充电电路还被配置为：在所述放电阶段启用，以使所述电池模组同时通过所述第一电池保护电路和第二电池保护电路为所述负载供电。

为解决上述技术问题，本申请实施例还提供以下技术方案：一种终端设备。其中，该终端设备包括：负载、电池模组以及如上所述的电池管理系统。该电池管理系统的第二充电电路与所述负载连接。

可选地，上述终端设备还包括：连接外部电源和所述第二充电电路的充电器；上述充电器被配置为：将所述外部电源的电压转换为所述第二充电电路的目标电压。

可选地，上述电池模组包括：位于第一侧边的第一电极连接部以及位于第二侧边的第二电极连接部。其中，所述第一侧边和所述第二侧边是所述电池模组相互远离的两个侧边；所述第一电极连接部与所述第一电池保护电路连接；所述第二电极连接部与所述第二电池保护电路连接。

可选地，上述电池模组包括：位于所述电池模组同一个侧边的第一电极连接部和第二电极连接部。其中，所述第一电极连接部与所述第一电池保护电路连接；所述第二电极连接部与所述第二电池保护电路连接。

可选地，上述电池模组包括两个或以上的电芯；每一个所述电芯通过所述电极连接部，与所述第一电池保护电路和第二电池保护电路连接。

为解决上述技术问题，本申请实施例还提供以下技术方案：一种电池充放电方法。该电池充放电方法包括如下步骤：

首先，在第一恒压充电阶段，启用第二充电电路，通过第一电池保护电路为电池模组充电；其次，在恒流充电阶段，启用第一充电电路，同时通过所述第一电池保护电路和第二电池保护电路为所述电池模组充电；最后，在第二恒压充电阶段，关断所述第一充电电路，并且启用所述第二充电电路，通过所述第一电池保护电路为所述电池模组充电。而且，所述恒流充电阶段的目标充电效率大于所述第一恒压充电阶段和所述第二恒压充电阶段。

可选地，在所述电池模组的电压达到3V时，从所述第一恒压充电阶段进入所述恒流充电阶段；并且在所述电池模组的电压达到4.4V或者电池荷电状态(SOC)达到80％时，从所述恒流充电阶段进入所述第二恒压充电阶段。

可选地，所述方法还包括：在第三恒压充电阶段，关断所述第二充电电路，并且启用所述第一充电电路，通过所述第二电池保护电路为所述电池模组充电。其中，上述第三恒压充电阶段为所述恒流充电阶段结束之后，并且在所述第二恒压充电阶段开始之前的充电阶段，并且第三恒压充电阶段的目标充电效率大于所述第一恒压充电阶段和所述第二恒压充电阶段。

可选地，在所述电池模组的电压达到3V时，从所述第一恒压充电阶段进入所述恒流充电阶段；在所述电池模组的电压达到4.35V或者电池荷电状态达到78％时，从所述恒流充电阶段进入所述第三恒压充电阶段；并且在所述电池模组的电压达到4.4V或者电池荷电状态(SOC)达到80％时，从所述第三恒压充电阶段进入所述第二恒压充电阶段。

可选地，上述电池充放电方法还包括：在未接入充电器时，启用所述第二充电电路，并且令所述电池模组通过所述第一电池保护电路和第二电池保护电路中的至少一个为负载供电。

本申请实施例的电池管理系统中，提供了基于两个电池保护电路而分别形成的具有不同电能通过能力的两个充电电路。这两个充电电路在充电过程不同阶段之中被有序的启用，能够在较低的实现成本下，确保较高的充电速度和安全性。

【附图说明】

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本申请实施例提供的电池管理系统的示意图；

图2a为本申请实施例提供的第一电池保护电路的示意图；

图2b为本申请实施例提供的第二电池保护电路的示意图；

图2c为本申请另一实施例提供的第二电池保护电路的示意图；

图3为本申请实施例提供的充电阶段的示意图；

图4a为本申请实施例提供的第一充电电路的结构示意图；

图4b为本申请另一实施例提供的第一充电电路的结构示意图；

图5为本申请另一实施例提供的电池管理系统的示意图；

图6a为本申请实施例提供的终端设备的示意图；

图6b为本申请另一实施例提供的终端设备的示意图；

图7a为本申请实施例提供的电池模组的示意图；

图7b为本申请另一实施例提供的电池模组的示意图；

图8为本申请实施例提供的电池充电方法的方法流程图；

图9为本申请另一实施例提供的电池充电方法的方法流程图；

图10为本申请实施例提供的电池放电方法的方法流程图；

图11a为本申请实施例提供的终端设备的充放电操作过程的示意图；

图11b为本申请另一实施例提供的终端设备的充电操作过程的示意图；

图11c为本申请另一实施例提供的终端设备的放电操作过程的示意图。

【具体实施方式】

为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施例，对本申请进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本申请。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本申请不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

图1为本申请实施例提供的电池管理系统的示意图。本申请对该电池管理系统的具体实现不作限定。如图1所示，该电池管理系统可以包括：第一电池保护电路110、第二电池保护电路120、第一充电电路130以及第二充电电路140。

其中，该电池保护电路是连接至电池模组，用于在电池模组使用过程中(如充电或放电)，对电池起到保护作用(如避免过充、过放或者短路等)的功能模块。

其可以由保护芯片以及相匹配的外围电路元件所组成，以如图2a-2c所示的电池保护电路为例：保护芯片可以包括芯片电源正极VDD，芯片电源负极VSS，用于进行过流和短路检测的端口VM，用于获取采样电压的采样端口Cs，用于控制开关管执行充电保护的充电保护执行端Co以及用于控制开关管执行放电保护的放电保护执行端Do。

其中，芯片电源正极VDD可以通过具有合适阻值的电阻连接到电池模组的正极母线取电，芯片电源负极VSS则接地GND。芯片电源正极VDD与芯片电源负极VSS之间连接有电容。用于进行过流和短路检测的端口VM则可以依次通过电阻和电容连接到电池模组的负极母线，获取检测信息。

在出现异常，需要执行充电保护的情况时，保护芯片可以通过充电保护执行端Co令相应的开关管断开。而在出现异常，需要执行放电保护的情况下，保护芯片可以通过放电保护执行端Do令开关管断开。

当然，基于不同的充放电策略，第一电池保护电路和第二电池保护电路的具体结构也可以有相应的调整。在一些实施例中，如图2a所示，第一电池保护电路110可以包括：第一保护芯片U1、第二保护芯片U2、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4以及第一电阻R1。

其中，第一电阻R1、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3以及第四开关管Q4依次串联连接在第一负极母线P-上。第一电阻R1的一端形成采样节点CS1。

第一保护芯片的放电保护执行端Do连接至第一开关管Q1的控制端(如MOS管的栅极)，第一保护芯片的充电保护执行端Co连接至第二开关管Q2的控制端，第一保护芯片的采样端Cs连接到采样节点CS1。

第二保护芯片的放电保护执行端Do连接至第三开关管Q3的控制端(如MOS管的栅极)，第二保护芯片的充电保护执行端Co连接至第四开关管Q4的控制端，第二保护芯片的采样端Cs同样连接到采样节点CS。

在一些实施例中，如图2b所示，第二电池保护电路120可以包括：第三保护芯片U3、第四保护芯片U4、第五开关管Q5、第六开关管Q6以及第二电阻R2。

其中，第二电阻R2、第五开关管Q5和第六开关管Q6依次串联连接在第二负极母线P-1上。第二电阻R2的一端形成采样节点CS2。

第三保护芯片的充电保护执行端Co连接至第五开关管Q5的控制端，第三保护芯片的采样端Cs连接到采样节点CS2。第四保护芯片的充电保护执行端Co连接至第六开关管Q6的控制端，第四保护芯片的采样端Cs连接到采样节点CS2。

在另一些实施例中，如图2c所示，第二电池保护电路120在图2b的基础上还可以新增加第七开关管Q7和第八开关管Q8。

其中，第二电阻R2、第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7和第八开关管Q8依次串联连接在第二负极母线P-1上。第三保护芯片的放电保护执行端Do连接至第七开关管Q7的控制端，第四保护芯片的放电保护执行端Do连接至第八开关管Q8的控制端。

在本实施例中，电池管理系统设置有两个独立的电池保护电路。为陈述方便，使用第一电池保护电路110和第二电池保护电路120分别表示。应当说明的是，此处使用的“第一”和“第二”仅用于区分两个电池保护电路而不用于对电池保护电路构成任何限制。该第一电池保护电路和第二电池保护电路既可以使用相同结构的保护电路，也可以使用不同结构的保护电路。

该充电电路是能够汲取外部电力，并且将其转换为合适的电流或电压，为电池模组充电的功能模块。充电电路具体可以基于多种不同的转换方式所实现。例如，基于电荷泵所实现的充电电路和基于开关电路所实现的充电电路。

本领域技术人员可以理解的，不同转换方式实现的充电电路具有不同的充电功率。例如，相对于基于降压式开关电路的充电电路而言，基于电荷泵的充电电路在单位时间内允许通过的电能更大。在本实施例中，以“允许电能通过的能力”这样的术语来直观的表示充电电路所具有的充电功率。

当然，允许电能通过的能力不限于表示充电功率，还可以表示其他更多的相关参数。例如，允许电能通过的能力越大，也表示充电电路所需要消耗的充电时间越短。

在本实施例中，电池管理系统也设置有两个独立的充电电路，而且两个充电电路之间允许电能通过的能力不相同。为陈述方便，将具有较强的允许电能通过能力的充电电路称为“第一充电电路”，而将允许电能通过能力相对较弱的充电电路称为“第二充电电路”。

请继续参阅图1，第一充电电路130分别与第一电池保护电路110和第二电池保护电路120连接，可以形成两个充电通道，并行为电池模组充电。

第二充电电路140则与其中一个电池保护电路(在图1中以第一电池保护电路110为例)连接，可以通过该第一电池保护电路110为电池模组充电。

惯常地，在电池模组的充电过程中，依据可充电电池的充放电特性等，可以将其划分为多个不同的充电阶段，并在这些不同的阶段以相应的充电策略(如恒流充电和恒压充电)为电池模组进行充电。例如，在刚开始进行充电时，可以以恒流充电的方式，较快的为电池模组进行充电。待充电进行到一定程度以后，再转换为恒压充电的方式将电池模组缓慢充满，从而达到缩短电池模组完成充电所需时间的目的。

在本实施例中，使用“目标充电效率”这样的术语来表示预先设计好的理想状态下的充电速度。较高的目标充电效率表示在已经设计好的充电阶段中，期望使用较快的速率进行充电(如使用恒流充电)，较低的目标充电效率表示在已经设计好的充电阶段中，期望使用相对较低的速率进行充电(如使用恒压充电)。为便于区分不同的充电阶段，将具有较高目标充电效率的充电阶段称为“第一充电阶段”，而将那些目标充电效率相对较低的充电阶段称为“第二充电阶段”。

在充电操作过程中，若处于第一充电阶段，则令第一充电电路启用，通过第一电池保护电路和第二电池保护电路为电池模组充电，或者通过第二电池保护电路为电池模组充电。若处于第二充电阶段，则启用第二充电电路，通过第一电池保护电路为电池模组充电。

在一些实施例中，电池模组的充电操作过程可以被依次划分为“涓流充电阶段”、“恒流充电阶段”以及“第一恒压充电阶段”。

其中，“涓流充电阶段”是指使用小电流对电池模组进行充电，恢复电池以防止过大电流造成电池损伤的充电阶段，其所具有的充电效率较低，属于第二充电阶段。“恒流充电阶段”是使用一个较大的电流对电池模组进行充电的过程。在这个阶段，电池的电量处于一个较低水平，可以通过较大的电流进行充电。其充电的速度最快，属于第一充电阶段。“第一恒压充电阶段”是指在恒流充电阶段结束以后，以接近电池模组的满电电压进行充电，同时电流逐步降低的充电阶段。其相对于恒流充电阶段而言，充电的速度也较慢，同样属于第二充电阶段。

本申请的其中一个积极方面是，设计了具有不同电能通过能力的两个充电电路，能够在不同目标充电效率的充电阶段启用相适配的充电电路。而且，在较大充电功率的情况，第一充电电路能够分别通过两个电池保护电路为电池模组充电，单个电池保护电路经过的电流得以有效的下降。

在一些实施例中，如图3所示，上述电池模组的充电操作过程中，除以上的三个充电阶段以外，还可以包括第二恒压充电阶段。

其中，该“第二恒压充电阶段”是处于恒流充电阶段和第一恒压充电阶段之间的充电阶段。其是一个采用较大电流(相对第一恒压充电阶段而言)，例如可以是从恒流充电的电流逐步降低至2A，对电池模组进行充电的阶段，也具有较快的充电效率，属于第一充电阶段。

换言之，在本实施例中，恒压充电阶段被进一步划分为了使用较大电流进行恒压充电的第二恒压充电阶段以及使用相对较小电流进行恒压充电的第一恒压充电阶段。

本申请的其中一个积极方面是，将充电操作过程划分为4个阶段，在其中的涓流充电阶段和第二恒压充电阶段使用相适配的第二充电电路进行充电，在恒流充电阶段和第一恒压充电阶段则使用相适配的第一充电电路进行充电，以满足在这两个充电阶段之中，较大的目标充电效率的需要。

在一些实施例中，如图4a所示，该第一充电电路110可以采用一个第一充电管理电路110a，分别连接到第一电池保护电路130和第二电池保护电路140，从而形成两个充电通道。该第一充电管理电路110a可以是任何合适类型的，能够满足第一充电阶段的目标充电效率所需的功能模块，例如电荷泵电路。

在充电操作中，若处于恒流充电阶段，第一充电管理电路110a被启用，通过第一电池保护电路130和第二电池保护电路140所形成的两个充电通道为电池模组充电，以降低电池保护电路所需要承受的电流强度。

当恒流充电阶段结束，进入第二恒压充电阶段以后，由于充电电流的强度降低，第一充电管理电路110a则通过第二电池保护电路140所形成的充电通道为电池模组充电。

在一些实施例中，如图4b所示，该第一充电电路110还可以采用两个第一充电管理电路110a的方式实现。其中一个第一充电管理电路110a连接至第一电池保护电路130，形成了其中一个充电通道。另一个第一充电管理电路110a则连接至第二电池保护电路140，形成另一个充电通道。

在充电操作中，若处于恒流充电阶段，两个第一充电管理电路110a均会被启用，其通过第一电池保护电路130和第二电池保护电路140为电池模组充电，以降低电池保护电路所需要承受的电流强度。

当恒流充电阶段结束，进入第二恒压充电阶段以后，由于充电电流的强度降低，则可以选择仅启用一个第一充电管理电路110a，通过第二电池保护电路140为电池模组充电。

当然，本领域技术人员基于以上图4a和图4b所示的实施例，还可以根据实际情况的需要，对第一充电电路110的具体实现进行相应的调整，以获得其他更多的实施例。例如，根据电池保护电路的数量，设置相应数量的第一充电管理电路110a以形成相应数量的充电通道。

在一些实施例中，如图5所示，该第二充电电路120还可以包括与负载连接的供电端Output。其中，负载具体可以是任何用于消耗电能的设备或者装置。

在电池模组的放电操作过程中，第二充电电路120执行与充电操作过程的能量传输方向相反的操作，在放电阶段将电池模组内存储的电能转换为符合负载需要的电压或电流，从而为负载供电。

请继续参阅图5，在一些实施例中，第二充电电路120除了与第一电池保护电路130连接以外，还与第二电池保护电路140连接。

由此，在电池模组的放电操作过程中，第二充电电路120将会被启用，使得电池模组能够同时通过第一电池保护电路和第二电池保护电路分别为负载供电。

基于上述实施例提供的电池管理系统，本申请还进一步提供了一种终端设备。图6a为本申请实施例提供的终端设备的示意图。如图6a所示，该终端设备可以包括：电池管理系统100、负载200以及电池模组300。

其中，电池模组300是用于存储电能的部件。其具体可以根据实际情况的需要，由相应类型、数量以及结构的电芯组装形成。

在一些实施例中，该电池模组可以仅设置有一个电芯。该电芯的正极和负极分别通过延伸到壳体外部的电极连接部与电池管理系统100连接。在另一些实施例中，电池模组还可以包括有两个或者更多的电芯。这些电芯均通过电极连接部与电池管理系统100的第一电池保护电路和第二电池保护电路连接。

图7a为本申请实施例提供的一种电池模组的结构形式。如图7a所示，该电池模组可以包括：位于第一侧边的第一电极连接部310以及位于第二侧边的第二电极连接部320。

其中，该第一侧边和第二侧边是指相互远离的两个侧边。以图7a所示的方形电池为例，该第一侧边和第二侧边可以分别是方形电池顶端和底端，第一电极连接部310和第二电极连接部320分别从方形电池的顶端和底端向外延伸。

该电极连接部(310,320)具体可以是任何类型的，能够建立电池模组内的电芯与电池保护电路之间的电性连接的结构，在本申请中不作限定。第一电极连接部310以及第二电极连接部320位于电池模组之外，可以分别与电池管理系统100的第一电池保护电路130和第二电池保护电路140连接。

图7b为本申请实施例提供的另一种电池模组的结构形式。如图7b所示，该电池模组的第一电极连接部310以及第二电极连接部320可以在电池模组的同一个侧边向外延伸。

其中，以方形电池为例，该第一电极连接部310和第二电极连接部320可以在方形电池的顶端向外延伸。相类似地，电池管理系统的第一电池保护电路130和第二电池保护电路140分别与图7b所示的第一电极连接部310和第二电极连接部320连接。

应当说明的是，图7a和图7b所示的两种电池模组可以根据终端设备实际情况的需要而进行选择具体使用的电池模组。例如，可以根据终端设备电池模组布置位置的走线便利程度，走线所需要的长度来确定。

负载200是终端设备中消耗电能的设备的总称，其可以由终端设备的具体实现所确定。例如，在智能手机之中，负载可以包括但不限于显示屏、扬声器以及处理器等。

电池管理系统100是连接负载200和电池模组300的功能模块。其能够对电池模组300的充放电操作过程进行有序的管理，起到保护等的作用。在放电操作过程中，电池模组300的电能经由电池管理系统100的转换，通过第二充电电路而被负载所使用和消耗。

在充电操作过程中，电池管理系统100汲取外部电源的电能，通过合适的充电通道和充电策略为电池模组300充电，恢复电池模组300所存储的电能。

在一些实施例中，如图6b所示，该终端设备还可以包括充电器400。该充电器400是连接与外部电源和电池管理系统100的第二充电电路之间的转换设备，其可以将外部电源进行初步的转换以提供给电池管理系统100合适的电能。例如，该充电器可以将作为外部电源的电网220V交流电转换为第二充电电路所需要的目标直流电压。

图8为本申请实施例提供的电池充放电方法的方法流程图。该电池充放电方法可以在图1所示的电池管理系统中执行。如图8所示，该电池充放电方法包括：

S801、在涓流充电阶段，启用第二充电电路，通过第一电池保护电路为电池模组充电。

其中，“涓流充电阶段”也可以被称为“预充阶段”，是一个以较小的电流对电池充电，直至电池达到预充电压的阶段。这样的预充阶段可以起到保护电池的作用。如以上实施例所记载的，该涓流充电阶段的目标充电效率较低，属于本申请实施例中所记载的第二充电阶段。由此，可以相应的启用相适配的第二充电电路，通过与其连接的第一电池保护电路为电池模组充电。

S802、在恒流充电阶段，启用第一充电电路，同时通过所述第一电池保护电路和第二电池保护电路为所述电池模组充电。

其中，“恒流充电阶段”是在涓流充电阶段结束后的另一个充电阶段。其特点是以一个较大的电流对电池进行充电，是整个充电阶段中目标充电效率最高的阶段。在这样的充电阶段之中，可以启用相适配的第一充电电路，并通过第一电池保护电路和第二电池保护电路同时为电池模组充电。

S803、在第一恒压充电阶段，关断所述第一充电电路，并且启用所述第二充电电路，通过所述第一电池保护电路为所述电池模组充电。

其中，“第一恒压充电阶段”是在恒流充电阶段结束后，以恒定的电压并逐渐减少充电电流的方式为电池模组进行充电的阶段。其具有较为缓慢的充电速度以避免电池模组被过度充电。换言之，其目标充电效率远低于恒流充电阶段的目标充电效率，可以被认为也属于“第二充电阶段”。由此，可以将第一充电电路关断并启用相适配的第二充电电路来为电池模组充电。

上述实施例中同时通过两个电池保护电路为电池模组充电的其中一个有利方面是，可以减少单个电池保护电路所需要承受的充电电流强度，降低了对电池保护电路的器件要求，也降低了电池保护电路因充电电流带来的温度上升等的消极影响。

在一些实施例中，电池管理系统可以通过一种或者多种检测设备或者传感器，采集与电池模组相关的电芯参数来帮助确定目前所处的充电阶段，或者说是否需要进入另一个充电阶段。

例如，在电池管理系统确定电池模组的电压达到3V时，可以认为涓流充电阶段已经结束，进入到恒流充电阶段。而当电池管理系统检测到电池模组的电压达到4.4V或者电池荷电状态(State of Charge，SOC)达到80％时，则可以认为恒流充电阶段阶结束，进入到第一恒压充电阶段之中，缓慢充电至电池模组达到满电状态。

图9为本申请另一实施例提供的电池充放电方法的方法流程图。该电池充放电方法同样可以在图1所示的电池管理系统中执行。如图9所示，该电池充放电方法包括如下步骤：

S901、在涓流充电阶段，启用第二充电电路，通过第一电池保护电路为电池模组充电。

S902、在恒流充电阶段，启用第一充电电路，同时通过所述第一电池保护电路和第二电池保护电路为所述电池模组充电。

S903、在第二恒压充电阶段，关断所述第二充电电路，并且启用所述第一充电电路，通过所述第二电池保护电路为所述电池模组充电。

S904、在第一恒压充电阶段，关断所述第一充电电路，并且启用所述第二充电电路，通过所述第一电池保护电路为所述电池模组充电。

图9所示的电池充放电方法与图8所示的电池充放电方法的主要区别在于恒流充电阶段和第一恒压充电阶段之间还具有额外的第二恒压充电阶段，其他的步骤与图8所示的电池充放电方法基本一致。

其中，该“第二恒压充电”是一个使用较大电流的恒压充电阶段(相对于第一恒压充电阶段而言)。其具有相对高的目标充电效率，也可以被认为属于“第一充电阶段”，可启用第一充电电路来为电池模组充电。当然，在第二恒压充电阶段之中，充电电流强度不高于恒流充电阶段，由此可以仅通过第二电池保护电路也可以为电池模组充电。

请继续参阅图3，令人惊喜的发现，在电池管理系统采用如下所述的检测参数，确定上述四个充电阶段之间的具体切换时间时，能够取得最佳效果：

首先，在涓流充电阶段对电池模组充电，直至电池模组的电压达到3V左右时，可以进入到恒流充电阶段，使用较大的恒定电流对电池模组充电。

然后，在恒流充电至电池模组的电压达到4.35V左右或者电池荷电状态达到78％左右时，可以从恒流充电阶段进入到第二恒压充电阶段，以较大的电流对电池模组恒压充电。

最后，在电池模组的电压因充电进一步达到4.4V左右或者电池荷电状态达到80％左右时，进入到第一恒压充电阶段，以较小的充电效率缓慢充电至充电结束。

本申请实施例提供的电池充放电方法的其中一个有利方面是：提供了涓流充电阶段、恒流充电阶段、第二恒压充电阶段以及第一恒压充电阶段，并且在不同的充电阶段启用相应的充电电路，很好的兼顾了充电速度与实现成本之间的平衡。

在一些实施例中，除对电池模组的充电操作步骤以外，如图10所示，该电池充电方法还包括如下的放电操作步骤：

S1001、判断是否接入充电器；若是，执行步骤S1002，若否，执行步骤1003。

S1002、启用所述第二充电电路，汲取充电器提供的外部电力为所述负载供电和/或启用所述第二充电电路，并且令电池模组通过第一电池保护电路和第二电池保护电路中的至少一个为负载供电。

在接入了充电器的情况下，一方面可以直接通过充电器提供的外部电力为负载供电。另一方面还可以结合使用电池模组，经由第一电池保护电路和/或第二电池保护电路为负载供电。

S1003、启用所述第二充电电路，并且令电池模组通过所述第一电池保护电路和第二电池保护电路中的至少一个为负载供电。

在未接入充电器的情况下，则由电池模组通过第一电池保护电路和/或第二电池保护电路为负载供电。

以下以图11a所示的终端设备为例，详细描述该终端设备在充电操作过程和放电操作过程之中的电能传递方式。在图11a所示的终端设备中，第一电池保护和第二电池保护电路布置在电池模组的两侧，可以与图6a所示的，电极连接部在两个相离的侧边向外延伸的电池模组相适应，同时也与如图2a所示的第一电池保护电路和图2b所示的第二电池保护电路相适应。

如图11a所示，在充电操作过程中可以被划分为如下四个充电阶段：

1)涓流充电阶段：充电器提供的外部电力经过第二充电电路的进一步转换后，通过第一电池保护电路以较小的充电功率为电池模组充电。

2)恒流充电阶段：在电池模组的电压达到3V左右时，关断第二充电电路并启用第一充电电路的两个第一充电管理电路，分别通过第一电池保护电路和第二电池保护电路，以较大的电流强度为电池模组充电。

3)第二恒压充电阶段：在电池模组的电压被提升至4.35V左右，或者电池模组的SOC达到78％的状态时，关断其中一个充电通道，仅启用第一充电电路和一个电池保护电路为电池模组充电。

4)第一恒压充电阶段：在电池模组的电压被提升到4.4V左右，或者电池模组的SOC达到80％的状态时，关断第一充电电路并且重新启用第二充电电路，通过第一电池保护电路以恒压的方式为电池模组缓慢充电。

请继续参阅图11a，在放电操作过程中可以被划分为如下的两种情形：

5)接入充电器的情况：充电器提供的外部电力可以经过第二充电电路的进一步转换后，提供给负载使用。同时，电池模组也可以通过第一电池保护电路，并经过第二充电电路的转换，为负载供电。

6)未接入充电器的情况：电池模组依次第一电池保护电路和第二充电电路的转换后，为负载供电。

图11b-11c是本申请实施例提供的另一种终端设备的示意图。图11b-11c和图11a的终端设备的主要区别在于两个电池保护电路的布置位置的不同。在图11b-11c所示的终端设备中，第一电池保护电路和第二电池保护电路的布置位置位于电池模组的同一侧，可以与图6b所示的，在同一侧向外延伸出电极连接部的电池模组相适应，同时也与如图2a所示的第一电池保护电路和图2c所示的第二电池保护电路相适应。

图11b-11c所示的终端设备的充电操作过程与图11a所示的终端设备基本相同。如图11b-11c所示，在放电操作过程中可以具有如下的几种情形：

7)仅通过第一电池保护电路：电池模组可以依次通过第一电池保护电路和第二充电电路的转换，为负载供电。

8)同时通过两个电池保护电路：电池模组提供的电能可以同时通过第一电池保护电路和第二电池保护电路，然后经过第二充电电路的转换后为负载供电。

应当说明的是，在采样这样同时通过两个电池保护电路为负载供电时，需要使用图2c所示的第二电池保护电路，才能够实现。其有利于降低每个电池保护电路所需要经过的电流强度。

9)接入充电器的情况：在接入充电器的情况下，充电器提供的外部电力也可以经过第二充电电路的进一步转换后，提供给负载使用。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (18)

1.一种电池管理系统，其特征在于，包括：

连接至同一个电池模组的第一电池保护电路以及第二电池保护电路；

连接至所述第一电池保护电路和第二电池保护电路的第一充电电路；

所述第一充电电路被配置为：在恒流充电阶段启用，分别通过所述第一电池保护电路和所述第二电池保护电路为所述电池模组充电；连接至所述第一电池保护电路的第二充电电路；

所述第二充电电路被配置为：在第二充电阶段启用，通过所述第一电池保护电路为所述电池模组充电；

其中，所述恒流充电阶段的目标充电效率大于所述第二充电阶段的目标充电效率；所述第一充电电路允许电能通过的能力强于所述第二充电电路允许电能通过的能力。

2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，

所述第二充电阶段包括：在所述恒流充电阶段之前进行的涓流充电阶段以及在所述恒流充电阶段之后进行的第一恒压充电阶段。

3.根据权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于，还包括：第二恒压充电阶段；

其中，所述第二恒压充电阶段是处于所述恒流充电阶段和所述第一恒压充电阶段之间的充电阶段。

4.根据权利要求3所述的电池管理系统，其特征在于，所述第一充电电路包括：连接至所述第一电池保护电路和所述第二电池保护电路的第一充电管理电路；

所述第一充电管理电路被配置为：在所述恒流充电阶段启用，分别通过所述第一电池保护电路和所述第二电池保护电路为所述电池模组充电；并且

在所述第二恒压充电阶段启用，通过所述第一电池保护电路或所述第二电池保护电路为所述电池模组充电。

5.根据权利要求3所述的电池管理系统，其特征在于，所述第一充电电路包括：两个第一充电管理电路；

其中一个所述第一充电管理电路连接至所述第一电池保护电路；另一个所述第一充电管理电路连接至所述第二电池保护电路；

其中，在所述恒流充电阶段，两个所述第一充电管理电路均被启用，分别通过所述第一电池保护电路和所述第二电池保护电路为所述电池模组充电；并且

在所述第二恒压充电阶段，两个所述第一充电管理电路中的其中一个被启用，通过所述第一电池保护电路或所述第二电池保护电路为所述电池模组充电。

6.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述第一充电电路为电荷泵型充电电路；所述第二充电电路为开关型充电电路。

7.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述第二充电电路还包括至少一个供电端，所述供电端被配置为：与负载连接；

所述第二充电电路还被配置为：在放电阶段启用，以使所述电池模组通过所述第一电池保护电路为所述负载供电。

8.根据权利要求7所述的电池管理系统，其特征在于，所述第二充电电路还与所述第二电池保护电路连接；

所述第二充电电路还被配置为：在所述放电阶段启用，以使所述电池模组同时通过所述第一电池保护电路和第二电池保护电路为所述负载供电。

9.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备包括：负载、电池模组以及如权利要求1-8任一项所述的电池管理系统；

所述电池管理系统的第二充电电路与所述负载连接。

10.根据权利要求9所述的终端设备，其特征在于，所述终端设备还包括：连接外部电源和所述第二充电电路的充电器；

所述充电器被配置为：将所述外部电源的电压转换为所述第二充电电路的目标电压。

11.根据权利要求9所述的终端设备，其特征在于，所述电池模组包括：位于第一侧边的第一电极连接部以及位于第二侧边的第二电极连接部；

其中，所述第一侧边和所述第二侧边是所述电池模组相互远离的两个侧边；所述第一电极连接部与所述第一电池保护电路连接；所述第二电极连接部与所述第二电池保护电路连接。

12.根据权利要求9所述的终端设备，其特征在于，所述电池模组包括：位于所述电池模组同一个侧边的第一电极连接部和第二电极连接部；

其中，所述第一电极连接部与所述第一电池保护电路连接；所述第二电极连接部与所述第二电池保护电路连接。

13.根据权利要求9所述的终端设备，其特征在于，所述电池模组包括两个或以上的电芯；每一个所述电芯通过电极连接部，与所述电池管理系统的第一电池保护电路和第二电池保护电路连接。

14.一种电池充放电方法，应用于如权利要求1-8任一项所述的电池管理系统中，其特征在于，包括：

在涓流充电阶段，启用第二充电电路，通过第一电池保护电路为电池模组充电；

在恒流充电阶段，启用第一充电电路，同时通过所述第一电池保护电路和第二电池保护电路为所述电池模组充电；

在第一恒压充电阶段，关断所述第一充电电路，并且启用所述第二充电电路，通过所述第一电池保护电路为所述电池模组充电；

其中，所述恒流充电阶段的目标充电效率大于所述涓流充电阶段和所述第一恒压充电阶段。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在所述电池模组的电压达到3V时，从所述涓流充电阶段进入所述恒流充电阶段；并且

在所述电池模组的电压达到4.4V或者电池荷电状态(SOC)达到80％时，从所述恒流充电阶段进入所述第一恒压充电阶段。

16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在第二恒压充电阶段，关断所述第二充电电路，并且启用所述第一充电电路，通过所述第二电池保护电路为所述电池模组充电；

其中，所述第二恒压充电阶段为所述恒流充电阶段结束之后，并且在所述第一恒压充电阶段开始之前的充电阶段；

所述第二恒压充电阶段的目标充电效率大于所述第一恒压充电阶段和所述涓流充电阶段。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，在所述电池模组的电压达到3V时，从所述涓流充电阶段进入所述恒流充电阶段；

在所述电池模组的电压达到4.35V或者电池荷电状态达到78％时，从所述恒流充电阶段进入所述第二恒压充电阶段；并且

在所述电池模组的电压达到4.4V或者电池荷电状态(SOC)达到80％时，从所述第二恒压充电阶段进入所述第一恒压充电阶段。

18.根据权利要求14-17任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在未接入充电器时，启用所述第二充电电路，并且令所述电池模组通过所述第一电池保护电路和第二电池保护电路中的至少一个为负载供电。