CN117977771A - 电池充电与放电控制电路、充电与放电控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电池充电与放电控制电路、充电与放电控制方法及装置，涉及充电与放电电路领域，应用于对备份电池单元进行充电与放电，所述电路包括：微控制器、双向升压降压电路和单向降压电路；双向升压降压电路和单向降压电路在并联连接之后形成的并联电路的一端与备份电池单元连接，以及并联电路的另一端与供电电源连接；微控制器分别与双向升压降压电路和单向降压电路电连接，用于在接收到充电指令的情况下控制双向升压降压电路基于供电电源为备份电池单元进行充电，以及用于在接收到放电指令的情况下控制双向升压降压电路和单向降压电路并行基于备份电池单元进行放电。实现了在保证备份电池单元进行有效充电与放电的前提下，降低电路成本。

Description

电池充电与放电控制电路、充电与放电控制方法及装置

技术领域

本申请涉及充电与放电电路领域，尤其涉及一种电池充电与放电控制电路、充电与放电控制方法及装置。

背景技术

相关技术可知，在存储服务器应用领域中，往往通过供电电源为主板系统供电，然而供电电源会发生故障，为了保证主板系统存储的数据不会丢失，需要备用电池电源进行及时供电。对于备用电池单元而言，需要较大的放电电流以及时满足主板系统在掉电时的备电需求。而在备用电池单元进行充电的过程中往往没有时间现在，因此不需要较大的充电电流。

当前往往采用同一双向升压降压电路对备用电池单元进行充放电，由于双向升压降压电路在满足大电流放电的基础上，对于小电流充电则是一种性能过剩，造成整体设计成本增加。

因此，寻找一种能够降低电路成本的电池充电与放电控制电路成为研究热点。

发明内容

本申请的目的是提供一种电池充电与放电控制电路、充电与放电控制方法及装置，实现了在保证备份电池单元进行有效充电与放电的前提下，降低了电路成本，提高了放电转换效率。

本申请提供一种电池充电与放电控制电路，所述电路应用于对备份电池单元进行充电与放电，所述电路包括：微控制器、双向升压降压电路和单向降压电路；所述双向升压降压电路和所述单向降压电路在并联连接之后形成的并联电路的一端与所述备份电池单元连接，以及所述并联电路的另一端与供电电源连接；所述微控制器分别与所述双向升压降压电路和所述单向降压电路电连接，用于在接收到充电指令的情况下控制所述双向升压降压电路基于所述供电电源为所述备份电池单元进行充电，以及用于在接收到放电指令的情况下控制所述双向升压降压电路和单向降压电路并行基于所述备份电池单元进行放电。

可选地，所述电池充电与放电控制电路还包括：防倒灌电路，其中，所述防倒灌电路串联在所述单向降压电路的一端。

可选地，所述防倒灌电路包括防倒灌控制芯片以及外置在所述防倒灌控制芯片的金氧半场效晶体管。

可选地，所述电池充电与放电控制电路还包括：第一差分放大电路，其中，所述第一差分放大电路的一端串联在所述双向升压降压电路，所述第一差分放大电路的另一端与所述微控制器电连接。

可选地，所述电池充电与放电控制电路还包括：第二差分放大电路，其中，所述第二差分放大电路的一端串联在所述单向降压电路，所述第二差分放大电路的另一端与所述微控制器电连接。

可选地，所述双向升压降压电路包括四管双向升压降压电路。

本申请还提供一种充电与放电控制方法，所述充电与放电控制方法应用于任意一项所述的电池充电与放电控制电路，所述方法包括：在接收到充电指令的情况下，基于所述微控制器控制双向升压降压电路利用供电电源为备份电池单元进行充电；在接收到放电指令的情况下，基于所述微控制器控制双向升压降压电路和单向降压电路并行利用备份电池单元进行放电。

可选地，在所述基于所述微控制器控制双向升压降压电路利用供电电源为备份电池单元进行充电之前，所述方法还包括：实时监测所述备份电池单元的已充电电压；所述基于所述微控制器控制双向升压降压电路利用供电电源为备份电池单元进行充电，具体包括：在所述已充电电压小于所述供电电源的电源电压，且所述电源电压与所述已充电电压之间的差值大于差值阈值的情况下，基于所述微控制器控制所述双向升压降压电路按照降压模式利用所述供电电源为备份电池单元进行充电；在所述已充电电压大于所述供电电源的电源电压，且所述电源电压与所述已充电电压之间的差值大于差值阈值的情况下，基于所述微控制器控制所述双向升压降压电路按照升压模式利用所述供电电源为备份电池单元进行充电；在所述电源电压与所述已充电电压之间的差值小于或等于差值阈值的情况下，基于所述微控制器控制所述双向升压降压电路按照升压-降压模式利用所述供电电源为备份电池单元进行充电。

可选地，所述基于所述微控制器控制双向升压降压电路和单向降压电路并行利用备份电池单元进行放电，具体包括：基于所述微控制器控制双向升压降压电路按照降压模式和单向降压电路并行利用备份电池单元进行放电。

可选地，在所述基于所述微控制器控制双向升压降压电路按照降压模式和单向降压电路并行利用备份电池单元进行放电之前，所述方法还包括：实时获取双向升压降压电路的第一归一化放电电流值，以及实时获取单向降压电路的第二归一化放电电流值；所述基于所述微控制器控制双向升压降压电路按照降压模式和单向降压电路并行利用备份电池单元进行放电，具体包括：基于所述微控制器控制与降压桥臂对应的脉冲宽度调制的第一占空比，或者基于所述微控制器控制与单向降压电路的同桥臂对应的脉冲宽度调制的第二占空比，以使在所述第一占空比控制下的双向升压降压电路的第一归一化放电电流值和在所述第二占空比控制下的单向降压电路的第二归一化放电电流值相等，其中，所述降压桥臂为所述双向升压降压电路在放电模式下的降压桥臂；控制所述双向升压降压电路按照降压模式和所述第一归一化放电电流值，以及控制所述单向降压电路按照第二归一化放电流值并行利用备份电池单元进行放电。

可选地，所述第一归一化放电电流值采用以下方式确定：实时采集所述双向升压降压电路的第一放电电流值；获取所述双向升压降压电路的第一比例系数，其中，所述第一比例系数根据所述双向升压降压电路的可通流电流值和所述备份电池单元的总放电电流值确定；基于所述第一放电电流值和所述第一比例系数，确定所述第一归一化放电电流值。

可选地，所述第二归一化放电电流值采用以下方式确定：实时采集所述单向降压电路的第二放电电流值；获取所述单向降压电路的第二比例系数，其中，所述第二比例系数根据所述单向降压电路的可通流电流值和所述备份电池单元的总放电电流值确定；基于所述第二放电电流值和所述第二比例系数，确定所述第二归一化放电电流值。

可选地，所述基于所述微控制器控制与降压桥臂对应的脉冲宽度调制的第一占空比，或者基于所述微控制器控制与单向降压电路的同桥臂对应的脉冲宽度调制的第二占空比，以使在所述第一占空比控制下的双向升压降压电路的第一归一化放电电流值和在所述第二占空比控制下的单向降压电路的第二归一化放电电流值相等，具体包括：在监测到第一归一化放电电流值大于第二归一化放电电流值的情况下，基于所述微控制器调大与单向降压电路的同桥臂对应的脉冲宽度调制的第二占空比，直至在所述第一占空比控制下的双向升压降压电路的第一归一化放电电流值和在调大后所述第二占空比控制下的单向降压电路的第二归一化放电电流值相等；在监测到第一归一化放电电流值小于第二归一化放电电流值的情况下，基于所述微控制器调大与降压桥臂对应的脉冲宽度调制的第一占空比，直至在调大后所述第一占空比控制下的双向升压降压电路的第一归一化放电电流值和在所述第二占空比控制下的单向降压电路的第二归一化放电电流值相等。

本申请还提供一种充电与放电控制装置，所述充电与放电控制装置应用于任意一项所述的电池充电与放电控制电路，所述装置包括：充电控制模块，用于在接收到充电指令的情况下，基于所述微控制器控制双向升压降压电路利用供电电源为备份电池单元进行充电；放电控制模块，用于在接收到放电指令的情况下，基于所述微控制器控制双向升压降压电路和单向降压电路并行利用备份电池单元进行放电。

本申请还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现如上述任一种所述充电与放电控制方法的步骤。

本申请还提供一种电子设备，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上述任一种所述充电与放电控制方法的步骤。

本申请还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述充电与放电控制方法的步骤。

本申请提供的电池充电与放电控制电路、充电与放电控制方法及装置，电池充电与放电控制电路应用于对备份电池单元进行充电与放电，电路包括：微控制器、双向升压降压电路和单向降压电路；其中，双向升压降压电路和单向降压电路在并联连接之后形成的并联电路的一端与备份电池单元连接，以及并联电路的另一端与供电电源连接；微控制器分别与双向升压降压电路和单向降压电路电连接，用于在接收到充电指令的情况下控制双向升压降压电路基于供电电源为备份电池单元进行充电，以及用于在接收到放电指令的情况下控制双向升压降压电路和单向降压电路并行基于备份电池单元进行放电，实现了在保证备份电池单元进行有效充电与放电的前提下，通过合理利用双向升压降压电路和单向降压电路，降低了电路成本，提高了放电转换效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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是本申请提供的电池充电与放电控制电路的架构结构示意图；

图2是本申请提供的电池充电与放电控制电路的结构示意图；

图3是本申请提供的防倒灌电路的结构示意图；

图4是本申请提供的充电与放电控制方法的流程示意图；

图5是本申请提供的基于微控制器控制双向升压降压电路利用供电电源为备份电池单元进行充电的流程示意图；

图6是本申请提供的基于微控制器控制双向升压降压电路按照降压模式和单向降压电路并行利用备份电池单元进行放电的流程示意图；

图7是本申请提供的充电与放电控制装置的结构示意图；

图8是本申请提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，本领域普通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。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本发明提供的电池充电与放电控制电路，可以应用于对备份电池单元进行充电与放电。其中，备份电池单元可以在主板系统在掉电时进行备电。本发明提供的电池充电与放电控制电路，设计双向升压降压电路buck-boost电路与单向降压电路buck电路并联，充电时使用buck-boost升降压电路以满足充电需求； 放电时电流走buck电路与buck-boost并联电路，节约电路成本同时提高了放电转换效率。

图1是本申请提供的电池充电与放电控制电路的架构结构示意图。

下面将结合图1对本申请提供的电池充电与放电控制电路进行说明。

在本申请一示例性实施例中，结合图1可知，电池充电与放电控制电路可以包括微控制器、双向升压降压电路和单向降压电路。

其中，双向升压降压电路和单向降压电路在并联连接之后形成的并联电路的一端与备份电池单元连接，以及并联电路的另一端与供电电源连接；

微控制器分别与双向升压降压电路和单向降压电路电连接，用于在接收到充电指令的情况下控制双向升压降压电路基于供电电源为备份电池单元进行充电，以及用于在接收到放电指令的情况下控制双向升压降压电路和单向降压电路并行基于备份电池单元进行放电。

在一种实施例中，在双向升压降压电路和单向降压电路在并联连接之后形成的并联电路后，其中，并联电路的一端与供电电源连接，并联电路的另一端与备份电池单元连接。在充电过程中，电流可以由供电电源流向备份电池单元；在放电的过程中，电流可以由备份电池单元流向供电电源。

在又一实施例中，微控制器可以分别与双向升压降压电路和单向降压电路电连接。其中，在接收到充电指令的情况下，由于充电时间可以不受限制，因此微控制器可以控制双向升压降压电路基于供电电源为备份电池单元进行充电。在接收到放电指令的情况下，由于为了避免系统掉电导致数据丢失，因此需要备份电池单元进行及时供电，也即需要以较大的电流进行供电。在应用过程中，可以基于微控制器控制双向升压降压电路和单向降压电路并行基于备份电池单元进行放电。

在本实施例中，由于双向升压降压电路可以是进行小电流充电，在放电过程中，除了利用双向升压降压电路进行小电流放电外，还并联单向降压电路进行大电流放电，从而可以满足大电流放电的需求，降低了电路成本，提高了放电转换效率。

在本申请又一示例性实施例中，双向升压降压电路还可以是四管双向升压降压电路。将双向升压降压电路设置为四管形式，例如图2所示，可以提高整个电池充电与放电控制电路的放电转换率。

图2是本申请提供的电池充电与放电控制电路的结构示意图.

结合图2可知，四管buck-boost电路为双向升压降压电路。buck电路为单向降压电路。在应用过程中，四管buck-boost电路和buck电路进行并联连接，并在并联连接后的一端与PSU（对应供电电源）连接，另一端与VBAT（对应备份电池电压）连接。微控制器（对应图示中的MCU）分别与四管buck-boost电路和buck电路电连接，用于在接收到充电指令的情况下控制双向升压降压电路基于供电电源为所述备份电池单元进行充电，以及用于在接收到放电指令的情况下控制双向升压降压电路和单向降压电路并行基于备份电池单元进行放电。

在又一实施例中，可以首先设计电流为第一预设值（例如6A ）的四管buck-boost升降压电路以满足备份电池单元的充电需求 ，MOS管Q1、Q2、Q3、Q4和电感L1可以选择通流能力为第一预设值（6A）的规格。

在又一实施例中，还可以设计电流为第二预设值（例如84A）的buck电路以满足备份电池单元放电需求， MOS管Q5、Q6和电感L2组成同步降压转换电路。

当MCU收到系统下发的充电指令后，开始控制四管buck-boost升降压电路 工作给BBU充电；当MCU收到系统下发的放电指令后，开始控制四管buck-boost升降压电路和buck电路并联工作。实现了在保证备份电池单元进行有效充电与放电的前提下，通过合理利用双向升压降压电路和单向降压电路，降低了电路成本，提高了放电转换效率。

继续结合图2进行说明，四管buck-boost升降压电路和buck电路采用数字控制方式，MCU发送PWM(脉冲宽度调制)驱动信号给半桥驱动器，每个半桥驱动器（分别对应图示中的DRIVER1- DRIVER3）输出一对互补驱动信号给同桥臂的上管和下管 ，Q1_GATE和Q2_GATE是一对互补驱动信号分别驱动Q1和Q2， Q3_GATE和Q4_GATE是一对互补驱动信号分别驱动Q3和Q4，Q5_GATE和Q6_GATE是一对互补驱动信号分别驱动Q5和Q6。

本申请提供的电池充电与放电控制电路，其中，电池充电与放电控制电路应用于对备份电池单元进行充电与放电，电路包括：微控制器、双向升压降压电路和单向降压电路；其中，双向升压降压电路和单向降压电路在并联连接之后形成的并联电路的一端与备份电池单元连接，以及并联电路的另一端与供电电源连接；微控制器分别与双向升压降压电路和单向降压电路电连接，用于在接收到充电指令的情况下控制双向升压降压电路基于供电电源为备份电池单元进行充电，以及用于在接收到放电指令的情况下控制双向升压降压电路和单向降压电路并行基于备份电池单元进行放电，实现了在保证备份电池单元进行有效充电与放电的前提下，通过合理利用双向升压降压电路和单向降压电路，降低了电路成本，提高了放电转换效率。

在本申请又一示例性实施例中，电池充电与放电控制电路还可以包括：防倒灌电路，其中，防倒灌电路串联在单向降压电路的一端。

在本申请又一示例性实施例中，防倒灌电路可以包括防倒灌控制芯片以及外置在防倒灌控制芯片的金氧半场效晶体管（又称MOS管）。

图3是本申请提供的防倒灌电路的结构示意图。

结合图2和图3进行说明，图2中的ORing是防倒灌电路，其中，防倒灌电路串联在单向降压电路的一端。防倒灌电路可以由防倒灌控制芯片和外置MOS管组成。如图3所示，防倒灌控制芯片可以是LM5050等。ORing电路只允许电流从备份电池单元流（BBU）向供电电源（PSU）一侧，防止BBU电压过低时，PSU通过电感L2和Q5的体二极管直接向BBU充电，这样充电电流不受控制，有过流导致烧坏电感甚至BBU的风险。

在本申请又一示例性实施例中，电池充电与放电控制电路还可以包括第一差分放大电路，其中，第一差分放大电路的一端串联在双向升压降压电路，第一差分放大电路的另一端与微控制器电连接。

在一种实施例中，继续以图2所示的实施例为例进行说明，其中，R1和COMP1可以构成第一差分放大电路。在应用过程中，采样电阻R1和运算放大器COMP1组成第一差分放大电路，并可以将采样信号（例如采样的电流）放大后的信号送到MCU的ADC1转换成数字信号。

在本申请又一示例性实施例中，电池充电与放电控制电路还可以包括第二差分放大电路，其中，第二差分放大电路的一端串联在单向降压电路，第二差分放大电路的另一端与微控制器电连接。

在一种实施例中，继续以图2所示的实施例为例进行说明，其中，R2和COMP2可以构成第二差分放大电路。在应用过程中，采样电阻R2和运算放大器COMP2组成第二差分放大电路，并将采样信号（例如采样的电流）放大后的信号送到MCU的ADC2转换成数字信号。

根据前文描述可知，本申请提供的电池充电与放电控制电路，其中，电池充电与放电控制电路应用于对备份电池单元进行充电与放电，电路包括：微控制器、双向升压降压电路和单向降压电路；其中，双向升压降压电路和单向降压电路在并联连接之后形成的并联电路的一端与备份电池单元连接，以及并联电路的另一端与供电电源连接；微控制器分别与双向升压降压电路和单向降压电路电连接，用于在接收到充电指令的情况下控制双向升压降压电路基于供电电源为备份电池单元进行充电，以及用于在接收到放电指令的情况下控制双向升压降压电路和单向降压电路并行基于备份电池单元进行放电，实现了在保证备份电池单元进行有效充电与放电的前提下，通过合理利用双向升压降压电路和单向降压电路，降低了电路成本，提高了放电转换效率。

基于相同的发明构思，本申请还提供一种充电与放电控制方法。其中，充电与放电控制方法可以应用于前文任意一项实施例所述的电池充电与放电控制电路。

图4是本申请提供的充电与放电控制方法的流程示意图。

在本申请一示例性实施例中，结合图4可知，充电与放电控制方法可以包括步骤410和步骤420，下面将分别介绍各步骤。

在步骤410中，在接收到充电指令的情况下，基于微控制器控制双向升压降压电路利用供电电源为备份电池单元进行充电；

在步骤420中，在接收到放电指令的情况下，基于微控制器控制双向升压降压电路和单向降压电路并行利用备份电池单元进行放电。

在一种实施例中，可以4串3并共12节2000mAh的18650锂电池组成的BBU（备份电池单元）为例，其充电电流设置为1C即6A，放电电流设置为15C即90A。相关技术中，需要设计电流为90A的四管buck-boost升降压电路以满足大电流放电需求，这样对于6A小电流充电来说过于浪费，同时在放电场景中四管buck-boost升降压电路相比于单纯的buck电路多了Q1和Q2的开关控制，造成损耗增加效率降低。在本申请中，应用的电池充电与放电控制电路包括并联连接的buck-boost升降压电路和buck电路，其中，详细结构关系可以参照前文描述，在本实施例中不再赘述。

在又一实施例中，当微控制器收到系统下发的充电指令后，可以基于微控制器控制双向升压降压电路，例如四管buck-boost升降压电路利用供电电源为备份电池单元进行充电。

在又一实施例中，当微控制器收到系统下发的放电指令后，可以微控制器控制双向升压降压电路，例如四管buck-boost升降压电路和单向降压电路，例如buck电路并联工作并利用备份电池单元进行放电。在本实施例中，在不同的场景下（包括充电场景和放电场景），可以利用不同的电路进行充电或放电，可以在保证备份电池单元进行有效充电与放电的前提下，通过合理利用双向升压降压电路和单向降压电路，降低了电路成本，提高了放电转换效率。

图5是本申请提供的基于微控制器控制双向升压降压电路利用供电电源为备份电池单元进行充电的流程示意图。

下面将结合图5对基于微控制器控制双向升压降压电路利用供电电源为备份电池单元进行充电的过程进行说明。

在本申请一示例性实施例中，结合图5可知，基于微控制器控制双向升压降压电路利用供电电源为备份电池单元进行充电可以包括步骤510至步骤540，下面将分别介绍各步骤。

在步骤510中，实时监测备份电池单元的已充电电压。

在步骤520中，在已充电电压小于供电电源的电源电压，且电源电压与已充电电压之间的差值大于差值阈值的情况下，基于微控制器控制双向升压降压电路按照降压模式利用供电电源为备份电池单元进行充电。

在一种实施例中，还可以实时监测备份电池单元的已充电电压。当监测到已充电电压小于供电电源的电源电压，且电源电压与已充电电压之间的差值大于差值阈值的情况下，说明供电电源需要降压为备份电池单元进行充电。可以基于微控制器控制双向升压降压电路按照降压模式，即buck模式利用供电电源为备份电池单元进行充电。通过本实施例可以实现对备份电池单元的高效、安全充电。

在步骤530中，在已充电电压大于供电电源的电源电压，且电源电压与已充电电压之间的差值大于差值阈值的情况下，基于微控制器控制双向升压降压电路按照升压模式利用供电电源为备份电池单元进行充电。

在一种实施例中，当监测到已充电电压大于供电电源的电源电压，且电源电压与已充电电压之间的差值大于差值阈值的情况下，说明供电电源需要升压为备份电池单元进行充电。可以基于微控制器控制双向升压降压电路按照升压模式，即boost模式利用供电电源为备份电池单元进行充电。通过本实施例可以实现对备份电池单元的高效、安全充电。

在步骤540中，在电源电压与已充电电压之间的差值小于或等于差值阈值的情况下，基于微控制器控制双向升压降压电路按照升压-降压模式利用供电电源为备份电池单元进行充电。

在一种实施例中，当电源电压与已充电电压之间的差值小于或等于差值阈值的情况下，说明供电电源与备份电池单元的电压值相互匹配。可以基于微控制器控制双向升压降压电路按照升压-降压模式，即buck-boost模式利用供电电源为备份电池单元进行充电。通过本实施例可以实现对备份电池单元的高效、安全充电。

在本申请又一示例性实施例中，基于微控制器控制双向升压降压电路和单向降压电路并行利用备份电池单元进行放电，可以采用以下方式实现：

基于微控制器控制双向升压降压电路按照降压模式和单向降压电路并行利用备份电池单元进行放电。

在一种实施例中，微控制器收到系统下发的放电指令后，开始控制四管buck-boost升降压电路和buck电路并联工作，由于放电过程中备份电池单元是降压输出，因此四管buck-boost升降压电路工作在压模式也即buck模式下。

在应用过程中，继续以图2所示的实施例为例，可以将PWM1占空比打到最高，以使Q1和 Q2保持常导通状态，只需要调节PWM2的占空比。四管buck-boost升降压电路可以输出6A放电电流，buck电路可以输出84A放电电流，两个电路并联可以提供90A放电电流。

图6是本申请提供的基于微控制器控制双向升压降压电路按照降压模式和单向降压电路并行利用备份电池单元进行放电的流程示意图。

下面将结合图6对基于微控制器控制双向升压降压电路按照降压模式和单向降压电路并行利用备份电池单元进行放电的过程进行说明。

在本申请一示例性实施例中，结合图6可知，基于微控制器控制双向升压降压电路按照降压模式和单向降压电路并行利用备份电池单元进行放电可以包括步骤610至步骤630，下面将分别介绍各步骤。

在步骤610中，实时获取双向升压降压电路的第一归一化放电电流值，以及实时获取单向降压电路的第二归一化放电电流值。

在一种实施例在，可以实时获取双向升压降压电路的第一归一化放电电流值，以及实时获取单向降压电路的第二归一化放电电流值。在应用过程中，可以基于第一归一化放电电流值和第二归一化放电电流值之间的关系来调整两个电路对应的占空比，以实现四管buck-boost升降压电路和buck电路按比例均流 ，避免不均流导致的单个电路过流保护的问题。

在步骤620中，基于微控制器控制与降压桥臂对应的脉冲宽度调制的第一占空比，或者基于微控制器控制与单向降压电路的同桥臂对应的脉冲宽度调制的第二占空比，以使在第一占空比控制下的双向升压降压电路的第一归一化放电电流值和在第二占空比控制下的单向降压电路的第二归一化放电电流值相等。

在一种实施例中，可以基于微控制器控制与降压桥臂对应的脉冲宽度调制的第一占空比，或者基于微控制器控制与单向降压电路的同桥臂对应的脉冲宽度调制的第二占空比，以使在第一占空比控制下的双向升压降压电路的第一归一化放电电流值和在第二占空比控制下的单向降压电路的第二归一化放电电流值相等。其中，降压桥臂为双向升压降压电路在放电模式下的降压桥臂。继续以图2所述的实施例为例进行说明，降压桥臂是指由Q3和Q4构成的降压桥臂。其中，单向降压电路的同桥臂可以对应由Q5和Q6构成的同桥臂。

在步骤630中，控制双向升压降压电路按照降压模式和第一归一化放电电流值，以及控制单向降压电路按照第二归一化放电流值并行利用备份电池单元进行放电。

在又一实施例中，由于在经过第一占空比和第二占空比调整后，双向升压降压电路的第一归一化放电电流值和单向降压电路的第二归一化放电电流值相等，因此，可以控制双向升压降压电路按照降压模式和第一归一化放电电流值，以及控制单向降压电路按照第二归一化放电流值并行利用备份电池单元进行放电，实现了四管buck-boost升降压电路和buck电路按比例均流 ，避免不均流导致的单个电路过流保护的问题。

在本申请又一示例性实施例中，第一归一化放电电流值可以采用以下方式确定：

实时采集双向升压降压电路的第一放电电流值；

获取双向升压降压电路的第一比例系数，其中，第一比例系数根据双向升压降压电路的可通流电流值和备份电池单元的总放电电流值确定；

基于第一放电电流值和第一比例系数，确定第一归一化放电电流值。

在一种实施例中，可以基于MCU实时采集双向升压降压电路的第一放电电流值；以及获取双向升压降压电路的第一比例系数，其中，第一比例系数可以根据双向升压降压电路的可通流电流值和备份电池单元的总放电电流值确定，也即各自的最大放电电流值（对应可通流电流值，例如6A）除以备份电池单元的总放电电流值（例如90A）得来。继续以前文所述的实施例为例，k1=6/90。

进一步的，可以基于第一放电电流值和第一比例系数的比值，确定第一归一化放电电流值I1。

在本申请又一示例性实施例中，第二归一化放电电流值可以采用以下方式确定：

实时采集单向降压电路的第二放电电流值；

获取单向降压电路的第二比例系数，其中，第二比例系数根据单向降压电路的可通流电流值和备份电池单元的总放电电流值确定；

基于第二放电电流值和第二比例系数，确定第二归一化放电电流值。

在一种实施例中，可以基于MCU实时采集单向降压电路的第二放电电流值；以及获取单向降压电路的第二比例系数，其中，第一比例系数可以单向降压电路的可通流电流值和备份电池单元的总放电电流值确定，也即各自的最大放电电流值（对应可通流电流值，例如84A）除以备份电池单元的总放电电流值（例如90A）得来。继续以前文所述的实施例为例，k2=84/90。

进一步的，可以基于第二放电电流值和第二比例系数的比值，确定第二归一化放电电流值I2。

由于第一归一化放电电流值和第二归一化放电电流值是经过对应的比例转换得到，因此，可以根据第一归一化放电电流值和第二归一化放电电流值的大小情况，调整对应的占空比以实现各电路均流。

在本申请又一示例性实施例中，基于微控制器控制与降压桥臂对应的脉冲宽度调制的第一占空比，或者基于微控制器控制与单向降压电路的同桥臂对应的脉冲宽度调制的第二占空比，以使在第一占空比控制下的双向升压降压电路的第一归一化放电电流值和在第二占空比控制下的单向降压电路的第二归一化放电电流值相等，可以采用以下方式实现：

在监测到第一归一化放电电流值大于第二归一化放电电流值的情况下，基于微控制器调大与单向降压电路的同桥臂对应的脉冲宽度调制的第二占空比，直至在第一占空比控制下的双向升压降压电路的第一归一化放电电流值和在调大后第二占空比控制下的单向降压电路的第二归一化放电电流值相等；

在监测到第一归一化放电电流值小于第二归一化放电电流值的情况下，基于微控制器调大与降压桥臂对应的脉冲宽度调制的第一占空比，直至在调大后第一占空比控制下的双向升压降压电路的第一归一化放电电流值和在第二占空比控制下的单向降压电路的第二归一化放电电流值相等。

在一种实施例中，继续以图2所述的实施例为例进行说明，在得到第一归一化放电电流值I1和第二归一化放电电流值I2之后，可以比较两个归一化电流值。如果I1>I2，则调大PWM3（对应单向降压电路的同桥臂对应的脉冲宽度调制）的占空比（对应第二占空比），使buck电路输出电流增大，从而使I2上升直到I1=I2。

如果I1<I2，则调大PWM2（与降压桥臂对应的脉冲宽度调制）的占空比（对应第一占空比），使四管buck-boost升降压电路输出电流增大，从而使I1上升直到I1=I2。调节占空比的过程可以用PID算法来实现。由此实现四管buck-boost升降压电路和buck电路按比例均流，避免不均流导致的单个电路过流保护的问题。

根据前文描述可知，本申请提供的电池充电与放电控制电路，设计小电流四管buck-boost升降压电路和大电流buck电路，BBU充电使用四管buck-boost升降压电路，BBU放电使用四管buck-boost升降压电路和buck电路并联工作，节约电路成本同时提高了放电转换效率；

另外，buck电路输出连接防倒灌电路，防止BBU电压过低时，PSU通过电感L2和Q5的体二极管直接向BBU充电，这样充电电流不受控制，有过流导致烧坏电感甚至BBU的风险。

在本申请提供的充电与放电控制方法中，在BBU放电时，MCU通过采样四管buck-boost升降压电路和buck电路的放电电流并调整PWM1、PWM2和PWM3的占空比实现四管buck-boost升降压电路和buck电路按比例均流，避免不均流导致的单个电路过流保护的问题。

需要说明的是，本申请实施例提供的充电与放电控制方法，执行主体可以为充电与放电控制装置，或者该充电与放电控制装置中的用于执行充电与放电控制方法。本申请实施例中以充电与放电控制装置执行充电与放电控制方法为例，说明本申请实施例提供的充电与放电控制装置。

需要说明的是，本申请实施例中，上述各个方法附图所示的充电与放电控制方法均是以结合本申请实施例中的一个附图为例示例性的说明的。具体实现时，上述各个方法附图所示的充电与放电控制方法还可以结合上述实施例中示意的其它可以结合的任意附图实现，此处不再赘述。

下面对本申请提供的充电与放电控制装置进行描述，下文描述的与上文描述的充电与放电控制方法可相互对应参照。

图7是本申请提供的充电与放电控制装置的结构示意图。

下面将结合图7对本申请提供的充电与放电控制装置的结构进行说明。

在本申请一示例性实施例中，充电与放电控制装置可以应用于前文任意一项实施例所述的电池充电与放电控制电路。结合图7可知，所述装置包括充电控制模块710和放电控制模块720，下面将分别介绍各模块。

充电控制模块710，可以被配置为用于在接收到充电指令的情况下，基于所述微控制器控制双向升压降压电路利用供电电源为备份电池单元进行充电；

放电控制模块720，可以被配置为用于在接收到放电指令的情况下，基于所述微控制器控制双向升压降压电路和单向降压电路并行利用备份电池单元进行放电。

在本申请一示例性实施例中，充电控制模块710还可以被配置为用于：

实时监测所述备份电池单元的已充电电压；

充电控制模块710可以采用以下方式实现基于所述微控制器控制双向升压降压电路利用供电电源为备份电池单元进行充电：

在所述已充电电压小于所述供电电源的电源电压，且所述电源电压与所述已充电电压之间的差值大于差值阈值的情况下，基于所述微控制器控制所述双向升压降压电路按照降压模式利用所述供电电源为备份电池单元进行充电；

在所述已充电电压大于所述供电电源的电源电压，且所述电源电压与所述已充电电压之间的差值大于差值阈值的情况下，基于所述微控制器控制所述双向升压降压电路按照升压模式利用所述供电电源为备份电池单元进行充电；

在所述电源电压与所述已充电电压之间的差值小于或等于差值阈值的情况下，基于所述微控制器控制所述双向升压降压电路按照升压-降压模式利用所述供电电源为备份电池单元进行充电。

在本申请一示例性实施例中，放电控制模块720可以采用以下方式实现基于所述微控制器控制双向升压降压电路和单向降压电路并行利用备份电池单元进行放电：

基于所述微控制器控制双向升压降压电路按照降压模式和单向降压电路并行利用备份电池单元进行放电。

在本申请一示例性实施例中，放电控制模块720还可以被配置为用于：

实时获取双向升压降压电路的第一归一化放电电流值，以及实时获取单向降压电路的第二归一化放电电流值；

放电控制模块720可以采用以下方式实现基于所述微控制器控制双向升压降压电路按照降压模式和单向降压电路并行利用备份电池单元进行放电：

基于所述微控制器控制与降压桥臂对应的脉冲宽度调制的第一占空比，或者基于所述微控制器控制与单向降压电路的同桥臂对应的脉冲宽度调制的第二占空比，以使在所述第一占空比控制下的双向升压降压电路的第一归一化放电电流值和在所述第二占空比控制下的单向降压电路的第二归一化放电电流值相等，其中，所述降压桥臂为所述双向升压降压电路在放电模式下的降压桥臂；

控制所述双向升压降压电路按照降压模式和所述第一归一化放电电流值，以及控制所述单向降压电路按照第二归一化放电流值并行利用备份电池单元进行放电。

在本申请一示例性实施例中，放电控制模块720可以采用以下方式实现确定第一归一化放电电流值：

实时采集所述双向升压降压电路的第一放电电流值；

获取所述双向升压降压电路的第一比例系数，其中，所述第一比例系数根据所述双向升压降压电路的可通流电流值和所述备份电池单元的总放电电流值确定；

基于所述第一放电电流值和所述第一比例系数，确定所述第一归一化放电电流值。

在本申请一示例性实施例中，放电控制模块720可以采用以下方式实现确定第二归一化放电电流值：

实时采集所述单向降压电路的第二放电电流值；

获取所述单向降压电路的第二比例系数，其中，所述第二比例系数根据所述单向降压电路的可通流电流值和所述备份电池单元的总放电电流值确定；

基于所述第二放电电流值和所述第二比例系数，确定所述第二归一化放电电流值。

在本申请一示例性实施例中，放电控制模块720可以采用以下方式实现基于所述微控制器控制与降压桥臂对应的脉冲宽度调制的第一占空比，或者基于所述微控制器控制与单向降压电路的同桥臂对应的脉冲宽度调制的第二占空比，以使在所述第一占空比控制下的双向升压降压电路的第一归一化放电电流值和在所述第二占空比控制下的单向降压电路的第二归一化放电电流值相等；

在监测到第一归一化放电电流值大于第二归一化放电电流值的情况下，基于所述微控制器调大与单向降压电路的同桥臂对应的脉冲宽度调制的第二占空比，直至在所述第一占空比控制下的双向升压降压电路的第一归一化放电电流值和在调大后所述第二占空比控制下的单向降压电路的第二归一化放电电流值相等；

在监测到第一归一化放电电流值小于第二归一化放电电流值的情况下，基于所述微控制器调大与降压桥臂对应的脉冲宽度调制的第一占空比，直至在调大后所述第一占空比控制下的双向升压降压电路的第一归一化放电电流值和在所述第二占空比控制下的单向降压电路的第二归一化放电电流值相等。

图8示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图8所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)810、通信接口(Communications Interface)820、存储器(memory)830和通信总线840，其中，处理器810，通信接口820，存储器830通过通信总线840完成相互间的通信。处理器810可以调用存储器830中的逻辑指令，以执行充电与放电控制方法，所述充电与放电控制方法应用于电池充电与放电控制电路，所述方法包括：在接收到充电指令的情况下，基于所述微控制器控制双向升压降压电路利用供电电源为备份电池单元进行充电；在接收到放电指令的情况下，基于所述微控制器控制双向升压降压电路和单向降压电路并行利用备份电池单元进行放电。

此外，上述的存储器830中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本申请还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的充电与放电控制方法，所述充电与放电控制方法应用于电池充电与放电控制电路，所述方法包括：在接收到充电指令的情况下，基于所述微控制器控制双向升压降压电路利用供电电源为备份电池单元进行充电；在接收到放电指令的情况下，基于所述微控制器控制双向升压降压电路和单向降压电路并行利用备份电池单元进行放电。

又一方面，本申请还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的充电与放电控制方法，所述充电与放电控制方法应用于电池充电与放电控制电路，所述方法包括：在接收到充电指令的情况下，基于所述微控制器控制双向升压降压电路利用供电电源为备份电池单元进行充电；在接收到放电指令的情况下，基于所述微控制器控制双向升压降压电路和单向降压电路并行利用备份电池单元进行放电。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

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；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精神和范围。

Claims (16)

1.一种电池充电与放电控制电路，其特征在于，所述电路应用于对备份电池单元进行充电与放电，所述电路包括：微控制器、双向升压降压电路和单向降压电路；

所述双向升压降压电路和所述单向降压电路在并联连接之后形成的并联电路的一端与所述备份电池单元连接，以及所述并联电路的另一端与供电电源连接；

所述微控制器分别与所述双向升压降压电路和所述单向降压电路电连接，用于在接收到充电指令的情况下控制所述双向升压降压电路基于所述供电电源为所述备份电池单元进行充电，以及用于在接收到放电指令的情况下控制所述双向升压降压电路和单向降压电路并行基于所述备份电池单元进行放电。

2.根据权利要求1所述的电池充电与放电控制电路，其特征在于，所述电池充电与放电控制电路还包括：防倒灌电路，其中，

所述防倒灌电路串联在所述单向降压电路的一端。

3.根据权利要求2所述的电池充电与放电控制电路，其特征在于，所述防倒灌电路包括防倒灌控制芯片以及外置在所述防倒灌控制芯片的金氧半场效晶体管。

4.根据权利要求1所述的电池充电与放电控制电路，其特征在于，所述电池充电与放电控制电路还包括：第一差分放大电路，其中，

所述第一差分放大电路的一端串联在所述双向升压降压电路，所述第一差分放大电路的另一端与所述微控制器电连接。

5.根据权利要求1所述的电池充电与放电控制电路，其特征在于，所述电池充电与放电控制电路还包括：第二差分放大电路，其中，

所述第二差分放大电路的一端串联在所述单向降压电路，所述第二差分放大电路的另一端与所述微控制器电连接。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的电池充电与放电控制电路，其特征在于，所述双向升压降压电路包括四管双向升压降压电路。

7.一种充电与放电控制方法，其特征在于，所述充电与放电控制方法应用于权利要求1至6中任意一项所述的电池充电与放电控制电路，所述方法包括：

在接收到充电指令的情况下，基于所述微控制器控制双向升压降压电路利用供电电源为备份电池单元进行充电；

在接收到放电指令的情况下，基于所述微控制器控制双向升压降压电路和单向降压电路并行利用备份电池单元进行放电。

8.根据权利要求7所述的充电与放电控制方法，其特征在于，在所述基于所述微控制器控制双向升压降压电路利用供电电源为备份电池单元进行充电之前，所述方法还包括：

实时监测所述备份电池单元的已充电电压；

所述基于所述微控制器控制双向升压降压电路利用供电电源为备份电池单元进行充电，具体包括：

在所述已充电电压小于所述供电电源的电源电压，且所述电源电压与所述已充电电压之间的差值大于差值阈值的情况下，基于所述微控制器控制所述双向升压降压电路按照降压模式利用所述供电电源为备份电池单元进行充电；

在所述已充电电压大于所述供电电源的电源电压，且所述电源电压与所述已充电电压之间的差值大于差值阈值的情况下，基于所述微控制器控制所述双向升压降压电路按照升压模式利用所述供电电源为备份电池单元进行充电；

在所述电源电压与所述已充电电压之间的差值小于或等于差值阈值的情况下，基于所述微控制器控制所述双向升压降压电路按照升压-降压模式利用所述供电电源为备份电池单元进行充电。

9.根据权利要求7所述的充电与放电控制方法，其特征在于，所述基于所述微控制器控制双向升压降压电路和单向降压电路并行利用备份电池单元进行放电，具体包括：

基于所述微控制器控制双向升压降压电路按照降压模式和单向降压电路并行利用备份电池单元进行放电。

10.根据权利要求9所述的充电与放电控制方法，其特征在于，在所述基于所述微控制器控制双向升压降压电路按照降压模式和单向降压电路并行利用备份电池单元进行放电之前，所述方法还包括：

实时获取双向升压降压电路的第一归一化放电电流值，以及实时获取单向降压电路的第二归一化放电电流值；

所述基于所述微控制器控制双向升压降压电路按照降压模式和单向降压电路并行利用备份电池单元进行放电，具体包括：

基于所述微控制器控制与降压桥臂对应的脉冲宽度调制的第一占空比，或者基于所述微控制器控制与单向降压电路的同桥臂对应的脉冲宽度调制的第二占空比，以使在所述第一占空比控制下的双向升压降压电路的第一归一化放电电流值和在所述第二占空比控制下的单向降压电路的第二归一化放电电流值相等，其中，所述降压桥臂为所述双向升压降压电路在放电模式下的降压桥臂；

控制所述双向升压降压电路按照降压模式和所述第一归一化放电电流值，以及控制所述单向降压电路按照第二归一化放电流值并行利用备份电池单元进行放电。

11.根据权利要求10所述的充电与放电控制方法，其特征在于，所述第一归一化放电电流值采用以下方式确定：

实时采集所述双向升压降压电路的第一放电电流值；

获取所述双向升压降压电路的第一比例系数，其中，所述第一比例系数根据所述双向升压降压电路的可通流电流值和所述备份电池单元的总放电电流值确定；

基于所述第一放电电流值和所述第一比例系数，确定所述第一归一化放电电流值。

12.根据权利要求10所述的充电与放电控制方法，其特征在于，所述第二归一化放电电流值采用以下方式确定：

实时采集所述单向降压电路的第二放电电流值；

获取所述单向降压电路的第二比例系数，其中，所述第二比例系数根据所述单向降压电路的可通流电流值和所述备份电池单元的总放电电流值确定；

基于所述第二放电电流值和所述第二比例系数，确定所述第二归一化放电电流值。

13.根据权利要求10-12中任意一项所述的充电与放电控制方法，其特征在于，所述基于所述微控制器控制与降压桥臂对应的脉冲宽度调制的第一占空比，或者基于所述微控制器控制与单向降压电路的同桥臂对应的脉冲宽度调制的第二占空比，以使在所述第一占空比控制下的双向升压降压电路的第一归一化放电电流值和在所述第二占空比控制下的单向降压电路的第二归一化放电电流值相等，具体包括：

在监测到第一归一化放电电流值大于第二归一化放电电流值的情况下，基于所述微控制器调大与单向降压电路的同桥臂对应的脉冲宽度调制的第二占空比，直至在所述第一占空比控制下的双向升压降压电路的第一归一化放电电流值和在调大后所述第二占空比控制下的单向降压电路的第二归一化放电电流值相等；

在监测到第一归一化放电电流值小于第二归一化放电电流值的情况下，基于所述微控制器调大与降压桥臂对应的脉冲宽度调制的第一占空比，直至在调大后所述第一占空比控制下的双向升压降压电路的第一归一化放电电流值和在所述第二占空比控制下的单向降压电路的第二归一化放电电流值相等。

14.一种充电与放电控制装置，其特征在于，所述充电与放电控制装置应用于权利要求1至6中任意一项所述的电池充电与放电控制电路，所述装置包括：

充电控制模块，用于在接收到充电指令的情况下，基于所述微控制器控制双向升压降压电路利用供电电源为备份电池单元进行充电；

放电控制模块，用于在接收到放电指令的情况下，基于所述微控制器控制双向升压降压电路和单向降压电路并行利用备份电池单元进行放电。

15.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述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6至13任一项所述充电与放电控制方法的步骤。

16.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求6至13中任一项所述充电与放电控制方法的步骤。