CN204465032U - 控制待充电设备充电的装置和充电系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种控制待充电设备充电的装置和充电系统。控制待充电设备充电的装置包括：检测单元，用于检测所述待充电设备充电时的电参数；切换单元，用于提供轻负载充电电路和重负载充电电路并受控制单元控制在两条电路之间切换；控制单元，用于根据所述检测单元检测到的电参数的大小，控制切换单元并判断充电是否饱和。该实施方式避免了充电时电量的浪费。

Description

控制待充电设备充电的装置和充电系统

技术领域

本申请涉及充电领域，具体涉及控制待充电设备充电技术领域，尤其涉及控制待充电设备充电的装置和充电系统。

背景技术

随着各种便携式设备例如手机、平板电脑、照相机等应用越来越广泛，为这些便携式设备的电池充电的供电设备或后备电源装置的需求也日益增加。传统的供电设备在充电时仅持续地向待充电的设备电池输出充电电流，而不能确定待充电的设备电池是否处于充电饱和状态。在这种情况下，供电设备有可能在设备电池充电未饱和的状态下停止充电，或者可能在设备电池已经充电饱和的情况下依然输出电流，这对供电设备的电量造成了极大的浪费，而且在多次使用后还会对待充电设备的电池寿命造成不利影响。

部分改良版供电设备具有检测输出电流的功能，但由于微处理器的模数转换精度问题，失调电压偏差，检测电阻阻值太大会影响效率等问题，使得这类型供电设备检测输出电流有所限制。

功能更好的供电设备，采取增加高精度的差分放大器的方式来解决微处理器模数转换精度问题和检测电阻阻值小所带来的检测输出电流受限的问题，例如已知技术中将检测电阻放大50倍，但是这不仅增加了供电设备的成本，而且会带来其它问题，如静电放电，使得供电设备的开发难度增加。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述问题，本申请提供了一种至少能够部分改善上述现有技术中的缺陷的控制待充电设备充电的装置和充电系统。

一方面，本申请提供了一种控制待充电设备充电的装置，所述装置包括：检测单元，用于检测待充电设备充电时的电参数；切换单元，用于提供轻负载充电电路和重负载充电电路并受控制单元控制在两条电路之间切换；控制单元，用于根据检测单元检测到的电参数的大小，控制切换单元并判断充电是否饱和。

在某些实施方式中，控制单元还包括：轻负载判断单元，用于根据电参数与预设轻负载阈值的关系判断待充电设备是否处于轻负载工作状态。

在某些实施方式中，所述控制单元还包括配置用于：响应于轻负载判断单元判断待充电设备不处于轻负载工作状态，向切换单元发出切换为重负载充电电路的信号；响应于轻负载判断单元判断待充电设备处于轻负载工作状态，向切换单元发出切换为轻负载充电电路的信号。

在某些实施方式中，控制单元还包括：饱和判断单元，用于根据所述电参数与预设饱和阈值的关系判断充电是否饱和。

在某些实施方式中，控制单元还进一步配置用于：响应于所述轻负载判断单元判断所述待充电设备处于轻负载工作状态，周期性地发出切换为所述轻负载充电电路的信号，并通过所述饱和判断单元判断充电是否饱和；响应于判断充电不饱和，向所述切换单元发出切换为所述重负载充电电路的信号；以及响应于判断充电饱和，向用户发出充电饱和的指示信息和/或向所述待充电设备发出控制信号以使其停止输出充电电流。

在某些实施方式中，电参数包括电流，其中若所述电流小于预设轻负载阈值，则判断所述待充电设备处于轻负载工作状态，反之，则处于重负载工作状态；当所述电流小于预设轻负载阈值时，若所述电流大于预设饱和阈值，则判断充电不饱和，反之，则判断充电饱和。

在某些实施方式中，重负载充电电路由第一开关实现；以及所述轻负载电路由第二开关实现。

在某些实施方式中，所述第一开关包括低阻抗的可控电子开关。

第二方面，本申请提供了一种充电系统，该系统包括根据第一方面及其实施方式所述的控制待充电设备充电的装置以及待充电设备。

本申请提供的控制待充电设备充电的装置能够通过简单的电路和开关控制实现对待充电设备充电饱和的检测，从而避免在待充电设备已经充电饱和的情况下依然输出电流，避免电量的浪费。由于及时断开，避免过充还能在一定程度上延长待充电设备的电池寿命。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本申请控制待充电设备充电的装置的一个实施方式的结构示意图；

图2是本申请控制待充电设备充电的装置的另一个实施方式的结构示意图；

图3是本申请控制待充电设备充电的装置的一个实施方式的内部实现逻辑流程图；

图4是本申请控制待充电设备充电的装置的一个实施方式的部分电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关实用新型相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参考图1，其示例性地示出了根据本申请控制待充电设备充电的装置的一个实施方式的结构示意图。

如图1所示，控制待充电设备充电的装置100包括检测单元110、切换单元120、和控制单元130。

检测单元110用于检测待充电设备充电时的电参数。切换单元120，用于提供轻负载充电电路和重负载充电电路并受控制单元130控制在两条电路之间切换；控制单元130，用于根据所述检测单元检测到的电参数的大小，控制切换单元120并判断充电是否饱和。

在某些实施例中，待充电设备充电时的电参数包括但不限于充电电流、待充电设备两端的电压以及电功率。

在某些实施例中，切换单元120提供的两条充电电路：轻负载充电电路和重负载充电电路，可以利用两个普通的开关实现，也可以利用单刀双掷开关实现，本申请在此方面没有限制。切换单元受控制单元130的控制在两条充电电路之间切换。

在某些实施例中，控制单元130可以例如是处理器。当控制单元130收到检测单元110检测到的电参数之后，判断该电参数的大小，然后向切换单元120发送切换信号，使切换单元120在轻负载充电电路和重负载充电电路之间切换。控制单元130还可根据检测单元110检测到的电参数的大小，判断充电是否饱和，当检测单元110检测到的电参数达到一定的阈值时，判断充电饱和。可选的，当判断充电饱和之后，可以提示用户，或者向用户发出充电饱和的信号，例如充电指示灯颜色的改变，还可以直接断开电源，停止充电，本申请在此方面没有限制。

请参考图2，其示例性的示出了本申请控制待充电设备充电的装置的另一个实施方式的结构示意图。

如图2所示，控制待充电设备充电的装置100包括检测单元110、切换单元120、和控制单元130。在本实施例中，检测单元110可以包括第一检测单元111和第二检测单元112，切换单元120可以包括第一开关121和第二开关122，控制单元130可以包括轻负载判断单元131和饱和判断单元132。

在本实施例中，检测单元110用于检测待充电设备充电时的电参数。切换单元120用于提供轻负载充电电路和重负载充电电路并受控制单元控制在两条电路之间切换。控制单元130用于根据检测单元110检测到的电参数的大小，控制切换单元120并判断充电是否饱和。

其中，控制单元130还包括：轻负载判断单元131，用于根据电参数与预设轻负载阈值的关系判断待充电设备是否处于轻负载工作状态。响应于轻负载判断单元131判断待充电设备不处于轻负载工作状态，控制单元130向切换单元120发出切换为重负载充电电路的信号；响应于轻负载判断单元判断待充电设备处于轻负载工作状态，控制单元130向切换单元120发出切换为轻负载充电电路的信号。

另外，控制单元130还包括：饱和判断单元132，用于根据所述电参数与预设饱和阈值的关系判断充电是否饱和。响应于轻负载判断单元判断待充电设备处于轻负载工作状态，控制单元130周期性地向切换单元120发出切换为所述轻负载充电电路的信号，并通过所述饱和判断单元判断充电是否饱和；响应于判断充电不饱和，控制单元130向所述切换单元120发出切换为所述重负载充电电路的信号；以及响应于判断充电饱和，控制单元130向用户发出充电饱和的指示信息和/或向所述待充电设备发出控制信号以使其停止输出充电电流。

在某些实施例中，重负载充电电路可以由第一开关121实现；以及轻负载电路可以由第二开关122实现。第一开关121可以例如是低阻抗的可控电子开关。

在一些可选的实施方式中，检测单元包括第一检测单元111和第二检测单元112，其中，第一检测单元111和第二检测单元112均可以为电流检测单元。其中，第一检测单元111可与轻负载判断单元131相连，用于检测处于重负载充电电路时充电电流的大小，轻负载判断单元131用于判断第一检测单元111检测到的充电电流是否大于轻负载阈值。当判断大于或等于轻负载阈值时，判断处于重负载工作状态，并由控制单元130向切换单元发送切换信号，切换到重负载充电电路或保持在重负载充电电路，其中，重负载充电电路可由第一开关121实现。当判断小于轻负载阈值时，判断处于轻负载工作状态，并由控制单元130向切换单元发送切换信号，切换到轻负载充电电路，其中，轻负载充电电路可由第二开关122实现。当切换到轻负载工作状态时，由第二检测单元112检测充电电流的大小。其中，第二检测单元112可与饱和判断单元132相连，用于检测充电电流的大小，饱和判断单元132判断充电电流是否达到饱和阈值。当判断充电电流小于或等于饱和阈值时，判断充电饱和，并由控制单元130控制断开电源或向用户发出提示或信号。当判断充电电流大于饱和阈值时，判断充电不饱和，并由控制单元130控制切换单元120切换到重负载充电电路，例如为第一开关121，其中，控制单元130还用于控制切换单元120周期性地切换到轻负载充电电路，该切换方式可例如为脉冲切换。

在另一些可选的实施方式中，可以只包含第一检测单元111，用于检测整个充电电路的电流大小或待充电设备两端的电压大小。通过轻负载判断单元和饱和判断单元判断电流或电压与相应阈值的关系，并根据判断的结果由控制单元130控制切换单元120在轻负载充电电路与重负载充电电路之间切换。其中，当检测单元110用于检测待充电设备两端的电压时，当电压超过轻负载阈值，轻负载判断单元131判断处于轻负载工作状态，并由控制单元130控制切换单元120切换到轻负载充电电路，例如由第二开关122实现。当判断电压小于饱和阈值，饱和判断单元132判断充电饱和，并由控制单元130控制切换单元120切换到重负载充电电路，例如由第一开关121实现，之后控制单元130还用于控制切换单元120周期性地切换到轻负载充电电路，该切换方式可例如为脉冲切换。当判断电压大于或等于饱和阈值时，判断充电饱和，并由控制单元130控制断开电源或向用户发出提示或信号。

在另一些可选的实施方式中，第一检测单元111可为电压检测单元，用于检测待充电设备两端的电压大小，第二检测单元112为电流检测单元，用于检测充电电流的大小。可以先由轻负载判断单元131判断电压是否大于或等于轻负载判断阈值，若小于则保持或切换到重负载充电电路；反之，则切换到轻负载充电电路。再由饱和判断单元132判断电流的是否小于等于饱和阈值，若大于饱和阈值，则切换到重负载充电电路，并由控制单元130控制周期性地切回轻负载充电电路；反之，则判断饱和，由控制单元130控制断开电源或向用户发出提示或信号。

进一步参考图3，其示例性的示出了按照本申请的控制待充电设备充电的装置的一个实施方式的内部实现逻辑流程图。

在本实施例中，待充电设备可以为锂电池或含有锂电池的充电设备，如移动电源或电子产品。

根据锂离子电池或锂聚合物电池的充电特性，在充电过程中的充电电流首先要经过恒流阶段。在恒流阶段中，电流恒定而电压快速增长。在恒流阶段之后为恒压阶段，在恒压阶段中，随着待充电设备电压的升高，充电电流就会下降。

根据上述特性，可以运用以下逻辑流程对待充电设备进行控制。

首先，在步骤301中，开始充电。一般情况下，电池电量低的情况下才会充电，所以在步骤302中，默认的是重负载充电电路。当然，如果电池电量很足的情况下充电，后续的判断也会切换至轻负载充电电路。

在步骤302中，重负载充电电路。为待充电设备提供重负载充电电路。如重负载充电电路和轻负载充电电路由第一开关和第二开关控制时，当充电电源开始供电时，首先打开第一开关，第二开关处于关闭状态。

在步骤303中，轻负载判断单元确定检测单元所检测到的充电电流Ix是否小于预设的轻负载阈值I₁，即确定负载是否处于轻负载工作状态。待充电设备在重负载工作状态时，吸收电流偏大，可设定轻负载阈值I₁为固定数值的电流阈值，例如为200mA。如果当前电流Ix<I₁时，则判断负载处于轻负载工作状态，执行步骤304，否则执行步骤302。

在步骤304中，轻负载判断单元可通过进一步确定当前充电电流I_x是否在脉冲周期t₁内均小于预设的轻负载阈值I₁来判定待充电设备是否处于轻负载工作状态。可选的，t₁可例如为1秒钟。如果当前时间小于脉冲周期t₁，则执行步骤302，保持在重负载充电电路，否则执行步骤305，切换至轻负载充电电路。

在步骤305中，第一开关关闭，第二开关打开，为待充电设备提供轻负载充电电路。

在步骤306中，轻负载判断单元确定检测单元所检测到的当前充电电流Ix是否小于预设的饱和阈值I₂，即确定待充电设备是否处于饱和或与供电设备连接。待充电设备在饱和或不连接状态时吸收电流很小，可设定饱和阈值I₂为固定数值的电流阈值，例如为10mA。如果当前电流Ix<I₂时，则判断待充电设备处于饱和或与供电设备断开连接，执行步骤307，向用户发出充电饱和的指示信息、或向用户发出无负载的指示信息、或向所述待充电设备发出控制信号以使其停止输出充电电流。否则执行步骤302。

在一些可选的实施例中，检测单元周期性地对充电电流的大小进行检测，检测周期可例如为10ms。检测单元可例如由毫欧级的精密电阻构成。

在一些可选的实施例中，待充电设备工作于轻负载工作状态的轻负载阈值可例如为100mA，饱和阈值可例如为5mA。还可根据待充电设备本身的电池容量确定轻负载阈值和饱和阈值。例如可设置轻负载阈值为0.1C，饱和阈值为0.01C，其中，C表示电池容量，例如电池容量为1000mAh，则轻负载阈值可设置为100mA，饱和阈值可设置为10mA。若电池容量为3700mAh，则可以将轻负载阈值可设置为370mA，饱和阈值可设置为37mA。

在另一些可选的实施例中，控制单元可例如为处理器，轻负载切换为脉冲方式，周期可例如为1秒，脉冲时间可例如为2毫秒。对于一般的处理器，2毫秒时间足以确保处理器检出充电电流并作出判断。其余时间998毫秒仍为重负载充电电路。由于轻负载充电电路只占整个周期的千分之二，这样既可以不会因为长时间工作于轻负载充电电路而影响效率，又可以做到精确检测轻负载和充电饱和。向用户发出的指示信息可例如为声音或光学上可视的其它信息。

进一步参考图4，其示出了按照本申请控制待充电设备充电的装置的一个实施方式的部分电路图。

如图4中所示，负载为待充电设备。切换单元120可具有两条支路，与第一检测单元111和第二检测单元112可以形成用于检测不同负载的两条回路。其中，第一开关121和第一检测单元111可以形成用于重负载检测的一条回路，第二开关122和第二检测单元112以及第一检测单元111可以形成用于脉冲检测轻负载的一条回路。切换单元包括相互并联的第一开关121、第二开关122和第一检测单元111、第二检测单元112。第一开关121为能够由控制单元130控制其开、关状态的低阻抗的可控电子开关，可例如为LOW Rds(ON)的金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)。控制单元130上电运行后控制第一开关121导通，为待充电设备提供重负载充电电路。第二开关122为能够由控制单元130控制其开、关状态的可控电子开关，该电子开关的阻抗无要求，可例如为MOSFET。第二开关122导通，为待充电设备提供的轻负荷工作路径。第二检测单元112用于检测电源向工作于轻负载工作状态的待充电设备输出的充电电流的大小。在一个实现方式中，第二检测单元112在第二开关122导通时对充电电流的大小进行检测，第二检测单元112可例如由欧姆级的精密电阻构成。其中，控制单元可例如为MCU(Micro Control Unit，微控制单元，又称单片微型计算机，Single Chip Microcomputer)。

描述于本申请实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器包括检测单元，切换单元和控制单元。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定，例如，检测单元还可以被描述为“用于检测待充电设备充电时的电参数的单元”。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (9)

1.一种控制待充电设备充电的装置，其特征在于，所述装置包括：

检测单元，用于检测所述待充电设备充电时的电参数；

切换单元，用于提供轻负载充电电路和重负载充电电路并受控制单元控制在两条电路之间切换；

控制单元，用于根据所述检测单元检测到的电参数的大小，控制切换单元并判断充电是否饱和。

2.如权利要求1所述的控制待充电设备充电的装置，其特征在于，所述控制单元还包括：

轻负载判断单元，用于根据所述电参数与预设轻负载阈值的关系判断所述待充电设备是否处于轻负载工作状态。

3.如权利要求2所述的控制待充电设备充电的装置，其特征在于，所述控制单元还包括配置用于：

响应于所述轻负载判断单元判断所述待充电设备不处于轻负载工作状态，向所述切换单元发出切换为所述重负载充电电路的信号；

响应于所述轻负载判断单元判断所述待充电设备处于轻负载工作状态，向所述切换单元发出切换为所述轻负载充电电路的信号。

4.如权利要求1～3任一所述的控制待充电设备充电的装置，其特征在于，所述控制单元还包括：

饱和判断单元，用于根据所述电参数与预设饱和阈值的关系判断充电是否饱和。

5.如权利要求4所述的控制待充电设备充电的装置，其特征在于，所述控制单元还进一步配置用于：

响应于所述轻负载判断单元判断所述待充电设备处于轻负载工作状态，周期性地发出切换为所述轻负载充电电路的信号，并通过所述饱和判断单元判断充电是否饱和；

响应于判断充电不饱和，向所述切换单元发出切换为所述重负载充电电路的信号；以及

响应于判断充电饱和，向用户发出充电饱和的指示信息和/或向所述待充电设备发出控制信号以使其停止输出充电电流。

6.如权利要求1～5任一所述的控制待充电设备充电的装置，其特征在于，所述电参数包括电流，其中

若所述电流小于预设轻负载阈值，则判断所述待充电设备处于轻负载工作状态，反之，则处于重负载工作状态；

当所述电流小于预设轻负载阈值时，若所述电流大于预设饱和阈值，则判断充电不饱和，反之，则判断充电饱和。

7.如权利要求1～6任一所述的控制待充电设备充电的装置，其特征在于，所述重负载充电电路由第一开关实现；以及

所述轻负载电路由第二开关实现。

8.如权利要求7所述的控制待充电设备充电的装置，其特征在于，所述第一开关包括低阻抗的可控电子开关。

9.一种充电系统，其特征在于，包括：

如权利要求1～8任一所述的控制待充电设备充电的装置；以及待充电设备。