CN207251248U - 充电控制电路、电池装置和电子烟 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种充电控制电路、电池装置和电子烟，属于电子技术领域。所述充电控制电路包括：电池组、控制单元、至少N个电阻和N个开关单元，电池组包括串联的N个电池；控制单元的第i个开关控制端与第i个开关单元的控制端连接，控制单元的第i个电压检测端与第i个电池的正极连接，控制单元的第N+1个检测端与电池组的负极连接，且控制单元的第N+1个检测端接地；第i个开关单元的第一端与第i个电池的正极之间串联有至少一个电阻，第i个开关单元的第二端与第i个电池的负极连接，i为大于或等于1且小于或等于N的整数。本实用新型中通过控制单元、至少N个电阻和N个开关单元实现了对电池组的均衡充电，从而延长了电池组的使用寿命。

Description

充电控制电路、电池装置和电子烟
技术领域
本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种充电控制电路、电池装置和电子烟。
背景技术
随着电子技术的发展，为了满足电子设备的供电需求，通常会对多个电池进行串联来得到电池组，电池组能够为电子设备提供较高的电压。对电池组进行充电时，由于流经该电池组中串联的多个电池的电流相同，而该多个电池的内阻往往有所差异，因此，在该电池组的充电过程中，该多个电池中内阻较大的电池上分到的电压较高，内阻较小的电池上分到的电压较低，从而导致该电池组中极有可能出现内阻较小的电池充电不足而内阻较大的电池过度充电的现象，长期的充电不足或过度充电将会降低该电池组的使用寿命。因此，亟需一种可以防止电池组中的电池充电不足或过度充电的充电控制电路。
实用新型内容
为了防止电池组中的电池充电不足或过度充电，本实用新型提供了一种充电控制电路、电池装置和电子烟。所述技术方案如下：
第一方面，提供了一种充电控制电路，所述充电控制电路包括：电池组、控制单元、至少N个电阻和N个开关单元，所述电池组包括串联的N个电池，所述N为大于或等于2的整数；
所述控制单元的第i个开关控制端与所述N个开关单元中第i个开关单元的控制端连接，所述控制单元的第i个电压检测端与所述N个电池中第i个电池的正极连接，所述控制单元的第N+1个电压检测端与所述电池组的负极连接，且所述控制单元的第N+1个电压检测端接地；
所述第i个开关单元的第一端与所述第i个电池的正极之间串联有至少一个电阻，所述第i个开关单元的第二端与所述第i个电池的负极连接，所述i为大于或等于1且小于或等于N的整数；
其中，所述控制单元用于检测所述N个电池的电压，并基于所述N个电池的电压控制所述N个开关单元中至少一个开关单元的导通或关断。
可选地，所述N个开关单元中的每个开关单元为UMC3N芯片。
可选地，所述第i个开关单元包括三极管、MOS(金属Metal-Oxide-Semiconductor，金属氧化物半导体)管和继电器中的至少一个。
可选地，当所述第i个开关单元包括三极管时，所述三极管的基极与所述控制单元的第i个开关控制端连接，所述三极管的第一极与所述第i个电池的正极之间串联有至少一个电阻，所述三极管的第二极与所述第i个电池的负极连接。
可选地，当所述第i个开关单元包括MOS管时，所述MOS管的栅极与所述控制单元的第i个开关控制端连接，所述MOS管的第一极与所述第i个电池的正极之间串联有至少一个电阻，所述MOS管的第二极与所述第i个电池的负极连接。
可选地，当所述第i个开关单元包括继电器时，所述继电器中线圈的一端与所述控制单元的第i个开关控制端连接，所述继电器中线圈的另一端接地，所述继电器中的第一触点与所述第i个电池的正极之间串联有至少一个电阻，所述继电器中的第二触点与所述第i个电池的负极连接。
可选地，所述电池组的正极与外部电源的正极连接，所述电池组的负极与所述外部电源的负极连接；
其中，当所述控制单元检测到所述第i个电池的电压大于或等于预设电压时，控制所述第i个开关单元导通。
可选地，所述电池组的正极与外部电源的正极连接，所述电池组的负极与所述外部电源的负极连接；
其中，所述控制单元控制所述第i个开关单元导通之后，当所述控制单元检测到所述第i个电池的电压小于预设电压时，控制所述第i个开关单元关断。
可选地，所述电池组的正极与外部电源的正极连接，所述电池组的负极与所述外部电源的负极连接；
其中，当所述控制单元检测到所述第i个电池的电压与所述N个电池的电压中的最小电压之间的电压差大于或等于预设电压差时，控制所述第i个开关单元导通。
可选地，所述电池组的正极与外部电源的正极连接，所述电池组的负极与所述外部电源的负极连接；
其中，所述控制单元控制所述第i个开关单元导通之后，当所述控制单元检测到所述第i个电池的电压与所述N个电池的电压中的最小电压之间的电压差小于所述预设电压差时，控制所述第i个开关单元关断。
第二方面，提供了一种电池装置，所述电池装置包括上述第一方面所述的充电控制电路。
第三方面，提供了一种电子烟，所述电子烟包括雾化器和上述第二方面提供的电池装置。
本实用新型提供的技术方案的有益效果是：充电控制电路包括电池组、控制单元、至少N个电阻和N个开关单元，电池组包括串联的N个电池。在电池组的充电过程中，控制单元可以检测N个电池的电压，并基于N个电池的电压控制N个开关单元中至少一个开关单元的导通或关断，从而得以对N个电池中至少一个电池的充电电流进行控制，进而实现对该至少一个电池的电压的控制，避免该至少一个电池出现过度充电现象。也即是，该充电控制电路通过控制单元、至少N个电阻和N个开关单元就可以有效实现对电池组的均衡充电，从而可以大大延长电池组的使用寿命，且可以缩短电池组的充电时间，提高电池组的使用效率。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的第一种充电控制电路的结构示意图；
图2A是本实用新型实施例提供的第二种充电控制电路的结构示意图；
图2B是本实用新型实施例提供的第三种充电控制电路的结构示意图；
图3A是本实用新型实施例提供的第四种充电控制电路的结构示意图；
图3B是本实用新型实施例提供的第五种充电控制电路的结构示意图；
图4A是本实用新型实施例提供的第六种充电控制电路的结构示意图；
图4B是本实用新型实施例提供的第七种充电控制电路的结构示意图；
图5是本实用新型实施例提供的一种电池装置的结构示意图；
图6是本实用新型实施例提供的一种电子烟的结构示意图。
附图标记：
1：电池组；11：电池；2：控制单元；2a：控制单元的开关控制端；2b：控制单元的电压检测端；3：电阻；4：开关单元；4a：开关单元的控制端；4b：开关单元的第一端；4c：开关单元的第二端；Q1：三极管；b：三极管的基极；e：三极管的发射极；c：三极管的集电极；Q2：MOS管；g：MOS管的栅极；s：MOS管的源极；d：MOS管的漏极；Q3：继电器；t：继电器中线圈的一端；u：继电器中线圈的另一端；v：继电器中的常开触点；w：继电器中的常闭触点。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
图1是本实用新型实施例提供的一种充电控制电路的结构示意图。参见图1，该充电控制电路包括：电池组1、控制单元2、至少N个电阻3和N个开关单元4，电池组1包括串联的N个电池11，N为大于或等于2的整数；
控制单元2的第i个开关控制端2ai与N个开关单元4中第i个开关单元4i的控制端4ai连接，控制单元2的第i个电压检测端2bi与N个电池11中第i个电池11i的正极连接，控制单元2的第N+1个电压检测端2bN+1与电池组1的负极连接，且控制单元2的第N+1个电压检测端2bN+1接地；
第i个开关单元4i的第一端4bi与第i个电池11i的正极之间串联有至少一个电阻，第i个开关单元4i的第二端4ci与第i个电池11i的负极连接，i为大于或等于1且小于或等于N的整数。在本实用新型实施例中，开关单元4具有三端，分别为控制端、第一端和第二端。
其中，控制单元2用于检测N个电池11的电压，并基于N个电池11的电压控制N个开关单元4中至少一个开关单元的导通或关断，具体地，控制单元2可以通过第i个电压检测端2bi和第i+1个电压检测端2bi+1确定第i个电池11i的电压，并通过第i个开关控制端2ai控制第i个开关单元4i的第一端4bi与第二端4ci之间的导通或关断。
另外，控制单元2可以为MCU(MicrocontrollerUnit，微控制单元)等，本实用新型实施例对此不作限定。N个开关单元4中的每个开关单元可以为UMC3N芯片等，本实用新型实施例对此不作限定。
其中，对电池组1进行充电时，电池组1的正极与外部电源的正极连接，电池组1的负极与外部电源的负极连接。在电池组1的充电过程中，控制单元2可以实时检测N个电池11的电压，并基于N个电池11的电压控制N个开关单元4中至少一个开关单元的导通或关断。
其中，控制单元2基于N个电池11的电压控制N个开关单元4中至少一个开关单元的导通或关断的操作可以通过如下两种方式实现。
第一种方式：当控制单元2检测到第i个电池11i的电压大于或等于预设电压时，控制第i个开关单元4i导通。
需要说明的是，预设电压可以预先进行设置，且预设电压可以为电池的最大充电电压，本实用新型实施例对此不作限定。
当第i个电池11i的电压大于或等于预设电压时，表明第i个电池11i已经充满电，则为了保证N个电池11的均衡充电，防止第i个电池11i出现过度充电的现象，控制单元2可以控制第i个开关单元4i导通。第i个开关单元4i导通后，第i个电池11i与第i个开关单元4i之间串联的至少一个电阻与第i个电池11i并联，此时外部电源的电流一部分流经第i个电池11i，另一部分流经该至少一个电阻，从而得以降低第i个电池11i的充电电流，进而降低第i个电池11i的电压。另外，在此情况下，第i个电池11i还会通过该至少一个电阻放电，从而进一步地降低第i个电池11i的电压。通过降低第i个电池11i的电压，将能有效防止第i个电池11i出现过度充电的现象。
需要说明的是，第i个电池11i的放电电流可以为第i个电池11i的电压除以该至少一个电阻的总阻值后得到的值，该至少一个电阻中每个电阻的阻值可以预先进行设置，如该至少一个电阻中每个电阻的阻值可以为82欧姆等。
进一步地，控制单元2控制第i个开关单元4i导通之后，当控制单元2检测到第i个电池11i的电压小于预设电压时，控制第i个开关单元4i关断。
当控制单元2检测到第i个电池11i的电压小于预设电压时，表明第i个电池11i尚未充满电，则为了防止第i个电池11i的电压继续降低至过小，控制单元2可以控制第i个开关单元4i关断。第i个开关单元4i关断后，第i个电池11i的充电电流与其它电池的充电电流相同，且第i个电池11i也不会再通过该至少一个电阻放电，也即是，第i个电池11i恢复正常充电状态。
第二种方式：控制单元2实时检测N个电池11的电压中的最小电压；当控制单元2检测到第i个电池11i电压与N个电池11的电压中的最小电压之间的电压差大于或等于预设电压差时，控制第i个开关单元4i导通。
需要说明的是，预设电压差可以预先进行设置，如预设电压差可以为0.5伏、0.6伏等，本实用新型实施例对此不作限定。
当第i个电池11i的电压与N个电池11的电压中的最小电压之间的电压差大于或等于预设电压差时，表明第i个电池11i的电压与其它电池的电压相差较大，则为了保证N个电池11的均衡充电，防止第i个电池11i出现过度充电的现象，控制单元2可以控制第i个开关单元4i导通。第i个开关单元4i导通后，第i个电池11i与第i个开关单元4i之间串联的至少一个电阻与第i个电池11i并联，此时外部电源的电流一部分流经第i个电池11i，另一部分流经该至少一个电阻，从而得以降低第i个电池11i的充电电流，进而降低第i个电池11i的电压。另外，在此情况下，第i个电池11i还会通过该至少一个电阻放电，从而进一步地降低第i个电池11i的电压。通过降低第i个电池11i的电压，将能有效防止第i个电池11i出现过度充电的现象。
进一步地，控制单元2控制第i个开关单元4i导通之后，当控制单元2检测到第i个电池11i的电压与N个电池11的电压中的最小电压之间的电压差小于预设电压差时，控制第i个开关单元4i关断。
需要说明的是，若第i个电池11i的电压与N个电池11的电压中的最小电压差小于预设电压差，但是第i个电池11i的电压大于或等于预设电压时，不控制第i个开关单元4i关断，而是继续控制第i个开关单元4i导通，从而可以防止在第i个电池11i充满电而其它电池中电压最小的电池未充满电情况下，误关断第i个开关单元4i对第i个电池11i进行充电，进而可以避免造成电池的损坏。
当控制单元2检测到第i个电池11i的电压与N个电池11的电压中的最小电压之间的电压差小于预设电压差时，表明第i个电池11i的电压与其它电池的电压已经相差较小，则为了防止第i个电池11i的电压继续降低至过小，控制单元2可以控制第i个开关单元4i关断。第i个开关单元4i关断后，第i个电池11i的充电电流与其它电池的充电电流相同，且第i个电池11i也不会再通过该至少一个电阻放电，也即是，第i个电池11i恢复正常充电状态。
需要说明的是，该充电控制电路通过控制单元2、至少N个电阻3和N个开关单元4即可有效实现对电池组1的均衡充电，从而可以大大延长电池组1的使用寿命，且可以缩短电池组1的充电时间，提高电池组1的使用效率。另外，该充电控制电路结构较为简单，占用的电路板控件较小，成本较低。
其中，N个开关单元4中的各个开关单元的结构可以相同也可以不同，且对于N个开关单元4中的各个开关单元，该开关单元可以包括三极管、MOS管和继电器中的至少一个，当然，实际应用中，该开关单元也可以包括其它器件，只要该开关单元能够在控制单元2的控制下进行导通或关断即可，本实用新型实施例对此不作限定。
下面以第i个开关单元4i为例，对N个开关单元4中各个开关单元的几种可能的结构进行说明。
第一种结构：参见图2A或图2B，当第i个开关单元4i包括三极管Q1时，三极管Q1的基极b与控制单元2的第i个开关控制端2ai连接，三极管Q1的第一极与第i个电池11i的正极之间串联有至少一个电阻，三极管Q1的第二极与第i个电池11i的负极连接。
其中，参见图2A，当三极管Q1为PNP型三极管时，三极管Q1的第一极为发射极e，三极管Q1的第二极为集电极c。此时，当控制单元2向三极管Q1的基极b施加一个低电压时，三极管Q1的发射极e与集电极c之间即会导通。
其中，参见图2B，当三极管Q1为NPN型三极管时，三极管Q1的第一极为集电极c，三极管Q1的第二极为发射极e。此时，当控制单元2向三极管Q1的基极b施加一个高电压时，三极管Q1的集电极c与发射极e之间即会导通。
第二种结构：参见图3A或图3B，当第i个开关单元4i包括MOS管Q2时，MOS管Q2的栅极g与控制单元2的第i个开关控制端2ai连接,MOS管Q2的第一极与第i个电池11i的正极之间串联有至少一个电阻，MOS管Q2的第二极与第i个电池11i的负极连接。
其中，参见图3A，当MOS管Q2为P型MOS管时，MOS管Q2的第一极为源极s，MOS管Q2的第二极为漏极d。此时，当控制单元2向MOS管Q2的栅极g施加一个低电压时，MOS管Q2的源极s与漏极d之间即会导通。
其中，参见图3B，当MOS管Q2为N型MOS管时，MOS管Q2的第一极为漏极d，MOS管Q2的第二极为源极s。此时，当控制单元2向MOS管Q2的栅极g施加一个高电压时，MOS管Q2的漏极d与源极s之间即会导通。
需要说明的是，当第i个开关单元4i包括MOS管Q2，且MOS管Q2为P型MOS管时，第i个开关单元4i可以为UMC3N芯片，当然，实际应用中，第i个开关单元4i也可以为其它芯片，本实用新型实施例对此不作限定。
第三种结构：参见图4A或图4B，当第i个开关单元4i包括继电器Q3时，继电器Q3中线圈的一端t与控制单元2的第i个开关控制端2ai连接，继电器Q3中线圈的另一端u接地，继电器Q3中的第一触点与第i个电池11i的正极之间串联有至少一个电阻，继电器Q3中的第二触点与第i个电池11i的负极连接。
其中，参见图4A，继电器Q3中的第一触点为常开触点v，继电器Q3中的第二触点为常闭触点w。此时，控制单元2向继电器Q3中线圈输入电流，继电器Q3中线圈带电，可以将继电器Q3中的常开触点v吸合，从而实现继电器Q3中的常开触点v与常闭触点w之间的导通。
其中，参见图4B，继电器Q3中的第一触点为常闭触点w，继电器Q3中的第二触点为常开触点v。此时，控制单元2向继电器Q3中线圈输入电流，继电器Q3中线圈带电，可以将继电器Q3中的常开触点v吸合，从而实现继电器Q3中的常闭触点w与常开触点v之间的导通。
需要说明的是，本实用新型实施例中仅以上述三种结构为例对第i个开关单元4i的结构进行说明，实际应用中，也可以将上述三种结构以任意形式进行结合得到第i个开关单元4i，本实用新型实施例对此不作限定。
在本实用新型实施例中，充电控制电路包括电池组、控制单元、至少N个电阻和N个开关单元，电池组包括串联的N个电池。在电池组的充电过程中，控制单元可以检测N个电池的电压，并基于N个电池的电压控制N个开关单元中至少一个开关单元的导通或关断，从而得以对N个电池中至少一个电池的充电电流进行控制，进而实现对该至少一个电池的电压的控制，避免该至少一个电池出现过度充电现象。也即是，该充电控制电路通过控制单元、至少N个电阻和N个开关单元就可以有效实现对电池组的均衡充电，从而可以大大延长电池组的使用寿命，且可以缩短电池组的充电时间，提高电池组的使用效率。
图5是本实用新型实施例提供的一种电池装置的结构示意图。参见图5，该电池装置包括上述图1-图4B任一所示的充电控制电路。
需要说明的是，实际应用中，该电池装置不仅可以包括上述实施例中的充电控制电路，还可以包括其他器件等，本实用新型实施例对此不作限定。
在本实用新型实施例中，电池装置包括充电控制电路，充电控制电路包括电池组、控制单元、至少N个电阻和N个开关单元，电池组包括串联的N个电池。在电池组的充电过程中，控制单元可以检测N个电池的电压，并基于N个电池的电压控制N个开关单元中至少一个开关单元的导通或关断，从而得以对N个电池中至少一个电池的充电电流进行控制，进而实现对该至少一个电池的电压的控制，避免该至少一个电池出现过度充电现象。也即是，该充电控制电路通过控制单元、至少N个电阻和N个开关单元就可以有效实现对电池组的均衡充电，从而可以大大延长电池组的使用寿命，且可以缩短电池组的充电时间，提高电池组的使用效率。
图6是本实用新型实施例提供的一种电子烟的结构示意图。参见图6，该电子烟包括雾化器和上述图5所示的电池装置。
需要说明的是，实际应用中，该电子烟不仅可以包括雾化器和上述实施例中的电池装置，还可以包括其他器件，如显示屏、开关等，本实用新型实施例对此不作限定。
在本实用新型实施例中，电子烟中包括雾化器和电池装置，该电池装置中的充电控制电路包括电池组、控制单元、至少N个电阻和N个开关单元，电池组包括串联的N个电池。在电池组的充电过程中，控制单元可以检测N个电池的电压，并基于N个电池的电压控制N个开关单元中至少一个开关单元的导通或关断，从而得以对N个电池中至少一个电池的充电电流进行控制，进而实现对该至少一个电池的电压的控制，避免该至少一个电池出现过度充电现象。也即是，该充电控制电路通过控制单元、至少N个电阻和N个开关单元就可以有效实现对电池组的均衡充电，从而可以大大延长电池组的使用寿命，且可以缩短电池组的充电时间，提高电池组的使用效率。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种充电控制电路，其特征在于，所述充电控制电路包括：电池组、控制单元、至少N个电阻和N个开关单元，所述电池组包括串联的N个电池，所述N为大于或等于2的整数；
所述控制单元的第i个开关控制端与所述N个开关单元中第i个开关单元的控制端连接，所述控制单元的第i个电压检测端与所述N个电池中第i个电池的正极连接，所述控制单元的第N+1个电压检测端与所述电池组的负极连接，且所述控制单元的第N+1个电压检测端接地；
所述第i个开关单元的第一端与所述第i个电池的正极之间串联有至少一个电阻，所述第i个开关单元的第二端与所述第i个电池的负极连接，所述i为大于或等于1且小于或等于N的整数；
其中，所述控制单元用于检测所述N个电池的电压，并基于所述N个电池的电压控制所述N个开关单元中至少一个开关单元的导通或关断。
2.如权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述N个开关单元中的每个开关单元为UMC3N芯片。
3.如权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述第i个开关单元包括三极管、金属氧化物半导体MOS管和继电器中的至少一个。
4.如权利要求3所述的充电控制电路，其特征在于，当所述第i个开关单元包括三极管时，所述三极管的基极与所述控制单元的第i个开关控制端连接，所述三极管的第一极与所述第i个电池的正极之间串联有至少一个电阻，所述三极管的第二极与所述第i个电池的负极连接。
5.如权利要求3所述的充电控制电路，其特征在于，当所述第i个开关单元包括MOS管时，所述MOS管的栅极与所述控制单元的第i个开关控制端连接，所述MOS管的第一极与所述第i个电池的正极之间串联有至少一个电阻，所述MOS管的第二极与所述第i个电池的负极连接。
6.如权利要求3所述的充电控制电路，其特征在于，当所述第i个开关单元包括继电器时，所述继电器中线圈的一端与所述控制单元的第i个开关控制端连接，所述继电器中线圈的另一端接地，所述继电器中的第一触点与所述第i个电池的正极之间串联有至少一个电阻，所述继电器中的第二触点与所述第i个电池的负极连接。
7.如权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述电池组的正极与外部电源的正极连接，所述电池组的负极与所述外部电源的负极连接；
其中，当所述控制单元检测到所述第i个电池的电压大于或等于预设电压时，控制所述第i个开关单元导通。
8.如权利要求1或7所述的充电控制电路，其特征在于，所述电池组的正极与外部电源的正极连接，所述电池组的负极与所述外部电源的负极连接；
其中，所述控制单元控制所述第i个开关单元导通之后，当所述控制单元检测到所述第i个电池的电压小于预设电压时，控制所述第i个开关单元关断。
9.如权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述电池组的正极与外部电源的正极连接，所述电池组的负极与所述外部电源的负极连接；
其中，当所述控制单元检测到所述第i个电池的电压与所述N个电池的电压中的最小电压之间的电压差大于或等于预设电压差时，控制所述第i个开关单元导通。
10.如权利要求1或9所述的充电控制电路，其特征在于，所述电池组的正极与外部电源的正极连接，所述电池组的负极与所述外部电源的负极连接；
其中，所述控制单元控制所述第i个开关单元导通之后，当所述控制单元检测到所述第i个电池的电压与所述N个电池的电压中的最小电压之间的电压差小于预设电压差时，控制所述第i个开关单元关断。
11.一种电池装置，其特征在于，所述电池装置包括权利要求1-10任一所述的充电控制电路。
12.一种电子烟，其特征在于，所述电子烟包括雾化器和权利要求11所述的电池装置。
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