CN220934879U - 充电电路及充电器 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种充电电路及充电器,该充电电路包括配置电路、电源电路和控制电路,配置电路分别与电源电路和控制电路连接,配置电路用于调整可变分压模式,电源电路用于根据配置电路的模式输出对应的充电电源,控制电路用于获取电池的电池信息,并根据电池信息控制配置电路的模式,以控制电源电路向电池输出对应的充电电源。上述充电电路中的配置电路可以根据待充电的电池的规格配置对应的可变分压模式,并且电源电路根据配置电路的模式调整输出充电电压以向不同规格的电池充电,从而能够解决在对不同规格的电池充电时,通过同一个充电器无法兼容对不同规格的电池进行充电的问题。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域,特别是涉及一种充电电路及充电器。
背景技术
电池的应用领域较多,以应用在无人机领域为例,无人机内的电池主要是通过多个锂电芯串联组成,并且不同数量的锂电芯组成的电池的规格不同。
然而,相关技术中在进行电池充电时,不同规格的电池只能使用相应的充电器进行充电。
实用新型内容
基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种充电电路及充电器,能够在进行电池充电时,解决同一个充电器无法兼容对不同规格的电池进行充电的问题。
第一方面,本申请实施例提供了一种充电电路,该充电电路包括:配置电路、电源电路和控制电路;配置电路分别与电源电路和控制电路连接;
配置电路,用于调整可变分压模式;
电源电路,用于根据配置电路的模式,输出对应的充电电源;
控制电路,用于获取电池的电池信息,并根据电池信息控制配置电路的模式,以控制电源电路向电池输出对应的充电电源。
在其中一个实施例中,电源电路包括升降压控制器,升降压控制器与配置电路连接。
在其中一个实施例中,升降压控制器包括外部设置模式和内部设置模式;
其中,在外部设置模式时,升降压控制器根据可变电压的分压电压输出充电电源;在内部设置模式时,升降压控制器根据内部寄存器的配置输出充电电源;控制电路还用于:
在电池信息的充电电压小于第一预设电压值时,控制配置电路的模式,以及控制升降压控制器进入内部设置模式;
在电池信息的充电电压大于第二预设电压值时,控制配置电路的模式,以及控制升降压控制器进入外部设置模式;
第二预设电压大于或者等于第一预设电压值。
在其中一个实施例中,可变分压模式包括第一分压模式;升降压控制器具备内部设置模式,升降压控制器与控制电路连接;
控制电路,用于根据电池信息,控制配置电路将当前分压模式调整为第一分压模式,以及控制升降压控制器进入内部设置模式。
在其中一个实施例中,配置电路包括:第一开关电路和第二开关电路,第一开关电路分别与升降压控制器和第二开关电路连接,第二开关电路与控制电路连接;
控制电路,用于根据电池信息生成第一调压信号,并通过第一调压信号控制第一开关电路和第二开关电路的关断状态,以调整配置电路为第一分压模式。
在其中一个实施例中,可变分压模式包括第二分压模式;升降压控制器具备外部设置模式,升降压控制器与控制电路连接;
控制电路,用于根据电池信息,控制配置电路将当前分压模式调整为第二分压模式,以及控制升降压控制器进入外部设置模式。
在其中一个实施例中,配置电路包括:第三开关电路、第四开关电路和第五开关电路;第三开关电路分别与第四开关电路、控制电路和升降压控制器连接,第四开关电路分别与升降压控制器和第五开关电路连接,第五开关电路还与控制电路连接;
控制电路,用于根据电池信息生成第二调压信号,并通过第二调压信号控制第三开关电路、第四开关电路和第五开关电路的关断状态,以调整配置电路为第二分压模式。
在其中一个实施例中,第三开关电路包括第一开关管和第一电阻;第一开关管的第一端和第一电阻的一端连接,第一开关管的第二端和第一电阻的另一端连接,第一开关管的第三端与控制电路连接。
在其中一个实施例中,第四开关电路包括第二开关管,第五开关电路包括第三开关管和分压电路;
第一开关管和第一电阻的一端均与升降压控制器的第一端连接,第一开关管的漏极、第二开关管的漏极和第一电阻的另一端均与升降压控制器的第二端连接,第一开关管的栅极和第二开关管的栅极均与控制电路连接,第二开关管与分压电路的第一端连接,分压电路的第二端与第三开关管的漏极连接,第三开关管与分压电路的第三端均接地,第三开关管的栅极与控制电路连接。
在其中一个实施例中,分压电路包括第二电阻和第三电阻;第二电阻分别与第二开关管、第三电阻和第三开关管连接。
在其中一个实施例中,充电电路还包括:控制电路的供电子电路,供电子电路分别与电源以及控制电路连接;
供电子电路用于向控制电路供电。
第二方面,本申请实施例提供了一种充电器,该充电器包括:充电接口以及上述第一方面任一实施例中的充电电路。
在其中一个实施例中,充电器还包括接口电路,接口电路包括:充电电压调整电路,充电电压调整电路与电源连接;
充电电压调整电路,用于调整输入充电电路的电压。
在其中一个实施例中,充电电压调整电路包括:电压调整器件,电压调整器件分别与电源和充电电路连接;
电压调整器件,用于控制电源的输出电压,以控制向电池的充电速度。
在其中一个实施例中,充电电压调整电路还包括:隔离管;隔离管分别与电源、电压调整器件和充电电路连接。
在其中一个实施例中,充电接口为多个;
控制电路,用于在多个充电接口上连接至少两个电池的情况下,对各电池进行轮询充电。
在其中一个实施例中,充电器还包括多个指示灯;各指示灯与控制电路连接;
控制电路,用于根据电池的充电进度控制各指示灯的显示状态。
在其中一个实施例中,充电器包括:
唤醒信号输出模块,唤醒信号输出模块用于输出唤醒信号至电池控制板,以唤醒电池。
在其中一个实施例中,唤醒信号输出模块包括:第四电阻,第四电阻的一端接入高电平信号,第四电阻的另一端用于输出唤醒信号。
在其中一个实施例中,充电器包括:
至少两个电池连接部,电池连接部用于与电池连接;
通信切换电路,包括一个第一通信端以及至少两个第二通信端;其中,至少两个第二通信端分别与至少两个电池连接部一一连接;以在电池连接部用于与电池连接的情况下,第二通信端与电池的检测电路连接;以及
第一控制电路,与第一通信端连接,第一控制电路还用于通过通信切换电路选择第一通信端与一第二通信端连接。
在其中一个实施例中,充电器还包括:
供电切换电路,供电切换电路的输入端与充电电路的输出端连接,供电切换电路的输出端分别与对应的电池连接部连接;
第一控制电路分别与供电切换电路和充电电路连接,第一控制电路用于根据电池控制板上电池的电池信息,控制对应的充电电路输出对应的充电电源,以及,控制供电切换电路将充电电源输出至对应的电池连接部。
第三方面,本申请实施例提供了一种电池控制板,该电池控制板包括:
检测电路、供电电路以及第二控制电路;
供电电路分别与检测电路以及第二控制电路连接,供电电路通过检测电路接收到唤醒信号时,输出供电电源至第二控制电路。
在其中一个实施例中,检测电路为通信模块,通信模块与第二控制电路连接,第二控制电路通过通信模块输出电池信息至充电器。
在其中一个实施例中,通信模块包括串行数据线和串行时钟信号线;其中,串行数据线与供电电路连接,和/或,串行时钟信号线与供电电路连接;
串行数据线和串行时钟信号线均与第二控制电路连接。
在其中一个实施例中,供电电路的第一受控端与检测电路连接,供电电路在其第一受控端接收到唤醒信号时,输出供电电源至第二控制电路;
和/或,供电电路的第二受控端与第二控制电路连接;供电电路在其第二受控端接收到第二控制电路输出的自锁信号时,输出供电电源至第二控制电路。
在其中一个实施例中,电池控制板还包括按键电路,按键电路与供电电路的第三受控端连接,按键电路用于触发电池的开机信号;
供电电路在其第三受控端接收到开机信号时,输出供电电源至第二控制电路。
在其中一个实施例中,供电电路包括:开关电路,开关电路的受控端为供电电路的受控端,开关电路的输入端与电池连接,开关电路的输出端与第二控制电路连接。
在其中一个实施例中,供电电路还包括:稳压电路,稳压电路的使能端与供电电路的受控端连接,稳压电路的输入端与电池连接,稳压电路的输出端与第二控制电路连接。
第四方面,本申请实施例提供了一种电池,该电池包括:
壳体、储能组件以及第三方面任一实施例中的电池控制板;储能组件以及电池控制板设置于壳体内;壳体设置有充电器连接部,充电器连接部与电池控制板中的检测电路连接,充电器连接部用于与充电器连接。
本申请实施例提供的充电电路及充电器,充电电路包括:配置电路、电源电路和控制电路,配置电路分别与电源电路和控制电路连接,配置电路用于调整可变分压模式,电源电路用于根据配置电路的模式输出对应的充电电源,控制电路用于获取电池的电池信息,并根据电池信息控制配置电路的模式,以控制电源电路向电池输出对应的充电电源;上述充电电路中的配置电路可以根据待充电的电池的规格配置对应的可变分压模式,并且电源电路根据配置电路的模式调整输出充电电源以向不同规格的电池充电,从而能够解决在对不同规格的电池充电时,通过同一个充电器无法兼容对不同规格的电池进行充电的问题。
上述说明仅是本申请技术方案的概述,为了能够更清楚了解本申请的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本申请的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
图1为一个实施例中充电电路的电路结构框图;
图2为另一个实施例中充电电路的电路结构框图;
图3为一个实施例中充电电路中控制电路的供电子电路的具体电路结构图;
图4为一个实施例中充电电路的结构框图;
图5为一个实施例中充电电路的结构框图;
图6为一个实施例中充电电路中配置电路的具体电路结构图;
图7为一个实施例中充电器的电路结构框图;
图8为一个实施例中充电器中接口电路的具体电路结构图;
图9为另一个实施例中充电器的电路结构框图;
图10为一个实施例中充电器中电池连接部的电路结构图;
图11为一个实施例中充电器中供电切换电路的具体电路结构图;
图12为一个实施例中电池控制板的电路结构框图;
图13为另一个实施例中电池控制板的电路结构框图;
图14为一个实施例中电池控制板中电量计的具体电路结构图;
图15为一个实施例中电池控制板中处理电路的具体电路结构图;
图16为一个实施例中电池控制板中按键电路的具体电路结构图;
图17为一个实施例中电池控制板中开关电路的具体电路结构图;
图18为一个实施例中电池控制板中稳压电路的具体电路结构图。
附图标记:
配置电路 11; 第一开关电路 111;
第二开关电路 112; 第三开关电路 113;
第四开关电路 114; 第五开关电路 115;
电源电路 12; 控制电路 13;
供电子电路 14; 充电器 20;
接口电路 21; 充电电压调整电路 211;
电压调整器件 2111; 隔离管 2112;
电池插座 22; 接口电路 21;
电池插座 22; 电池连接部 23;
通信切换电路 24; 第一控制电路 25;
供电切换电路 26; 电池控制板 30;
检测电路 31; 第二控制电路 33;
电量计 331; 处理电路 332;
充电器连接部 34。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
本申请实施例提供的充电电路10,能够在进行电池充电时,解决同一个充电器无法兼容对不同规格的电池进行充电的问题,如图1所示,该充电电路10包括:配置电路11、电源电路12和控制电路13;配置电路11分别与电源电路12和控制电路13连接;
配置电路11,用于调整可变分压模式;
配置电路11具有至少两种可变分压模式,电源电路12根据配置电路11的可变分压模式,输出对应的充电电源。
其中,配置电路11的可变分压模式可以与电源电路12相对应。不同类型的电源电路12(可以为直流转直流控制器,或升降压控制器),可以基于不同的引脚信号,去调整自身的输出电源。例如,电源电路12的逻辑是:根据其电源端和反馈端的分压电路的分压比例确定输出电源,在电源端和反馈端之间短接时进入内部设置模式,由寄存器的数值确定输出电源;相应地,配置电路11的可变分压模式可以包括:形成于电源端和反馈端的分压电路的分压状态(也可以称为第一分压模式)、以及能将电源端和反馈端之间短接的第二分压模式。
电源电路12,用于根据配置电路的模式,输出对应的充电电源;
控制电路13,用于获取电池的电池信息,并根据电池信息控制配置电路11的模式,以控制电源电路向电池输出对应的充电电源,可以实现对多种不同规格的电池进行充电。
在本申请实施例中,充电电路10用于对多种不同规格的电池进行充电,该充电电路10可以设置于电池的充电器内。其中,充电电路10可以包括配置电路11、电源电路12和控制电路13。
可选地,充电电路10中的配置电路11可以通过运算放大器、电阻、滑动变阻器、滤波器、比较器、触发器、开关、晶体管、二极管等元器件实现。在实际应用中,待充电的电池的规格不同,配置电路11可以将充电电路10调整为不同的可变分压模式,也就是将充电电路10调整为与不同电池的规格匹配的充电模式,以让充电电路10的输出电压满足不同规格电池的充电要求。
在一些实施例中,配置电路11包括电阻组和电子开关组,电阻组分别与电源电路12和电子开关组连接,电子开关组与控制电路13连接;控制电路13通过电子开关组控制配置电路11的模式,以控制电源电路12向电池输出对应的充电电源。
这里需要说明的是,电池可以通过多个串联的电芯组成,电池的规格指的是电池中电芯的数量。其中,不同待充电的电池包括的电芯数量不同时,配置电路11对应配置的可变分压模式可以相同,也可以不相同。
在本申请实施例中,以电池包括1-6个电芯(即1-6S电芯)为例进行说明。在实际应用中,电池包括1-4S电芯时,配置电路11可以对应同一种可变分压模式;例如,第一分压模式,使得电源电路12进入内部设置模式,然后控制电路13再根据电池信息,配置电源11电路的寄存器数值,使得其可以输出对应的1S、2S、3S、4S电芯的电压。
另外,电池包括5-6S电芯时,配置电路11可以对应另一种可变分压模式。例如,第二分压模式,第二分压模式可以有两种,一种对应使得电源电路12输出对应5S电芯的电压,另一种对应使得电源电路12输出对应6S电芯的电压。
电源电路12可以通过电感、二极管、电容、运算放大器、晶体管、电阻等元器件实现。可选地,充电电路10中的电源电路12可以根据配置电路11配置的可变分压模式,确定可变电压的分压电压,然后根据可变电压的分压电压输出充电电源(即充电电压)向电池充电。
其中,为了满足不同规格电池的充电电压要求,电源电路12可以调大或调小可变电压得到分压电压,以输出充电电压向对应规格的电池充电。在本申请实施例中,分压电压可以等于充电电压。
一个实施例中,充电电路10中的电源电路12包括升降压控制器,升降压控制器与配置电路11连接。
在本申请实施例中,电源电路12可以通过升降压控制器实现。
可选地,上述控制电路13可以通过断路器、零位保护电路、限位保护电路和联锁保护电路等实现。具体地,控制电路13可以获取电池的电池信息,并根据电池信息控制配置电路11配置不同的可变分压模式。
其中,上述电池的电池信息可以包括电池中电芯的数量、各电芯的当前充电电压、各电芯的最大充电电压和各电芯的充电功率等信息。
一个实施例中,如图2所示,上述充电电路还包括:控制电路13的供电子电路14,供电子电路14分别与电源以及控制电路13连接;
供电子电路14用于向控制电路13供电。
这里需要说明的是,控制电路13设置于充电电路10中。可选地,上述充电器20还包括控制电路13的供电子电路14,用于向控制电路13供电。
可选地,供电子电路14可以通过稳压器、控制器件、电阻、电感和电容等元器件实现,在实际应用中,供电子电路14可以接收电源输出的电压,并对电源输出的进行降压处理和稳压处理后,以向控制电路13供电,保证控制电路13工作的稳定性。
如图3所示为控制电路13的供电子电路14的具体电路结构图,在本申请实施例中,供电子电路14可以通过电阻R、电容C、磁珠LB、瞬态二极管TVS、电感L、稳压器和高频同步整流降压开关变换器组成,图3中U4表示高频同步整流降压开关变换器,U5表示稳压器。这里需要说明的是,供电子电路14中设置稳压器是为了减小电源纹波,使得对控制电路13的供电更加稳定。
其中,供电子电路14可以接收前级诱骗适配器输出的供电电源VBUS,输出MCU_3.3V。在实际应用中,如图3所示,供电子电路14先将VBUS降至VCC_5V,然后再将VCC_5V降至MCU_3.3V。
本申请实施例的技术方案中,充电电路包括配置电路、电源电路和控制电路,配置电路分别与电源电路和控制电路连接,其中,配置电路用于调整可变分压模式,电源电路用于根据配置电路的模式输出对应的充电电源,控制电路用于获取电池的电池信息,并根据电池信息控制配置电路的模式,以控制电源电路向电池输出对应的充电电源;上述充电电路中的配置电路可以根据待充电的电池的规格配置对应的可变分压模式,并且电源电路根据配置电路的模式调整输出对应的充电电源以向不同规格的电池充电,从而能够解决在对不同规格的电池充电时,通过同一个充电器无法兼容对不同规格的电池进行充电的问题。
下面以充电电路10中配置电路11可以配置为两种不同的可变分压模式为例,对充电电路10中升降压控制器响应两种不同可变分压模式的过程进行说明。在一个实施例中,充电电路10中的升降压控制器包括外部设置模式和内部设置模式;
其中,在外部设置模式时,升降压控制器根据可变电压的分压电压输出充电电源;在内部设置模式时,升降压控制器根据内部寄存器的配置输出充电电源;另外,控制电路还用于:
在电池信息的充电电压小于第一预设电压值时,控制配置电路11,以控制升降压控制器进入内部设置模式;
在电池信息的充电电压大于第二预设电压值时,控制配置电路11,以控制升降压控制器进入外部设置模式;
第二预设电压大于或者等于第一预设电压值。
在本申请实施例中,以电池包括1、2、3、4、5或6个电芯(即1S、2S、3S、4S、5S或6S电芯)为例进行说明。具体地,电池包括5S或6S电芯时,升降压控制器可以根据配置电路11的配置模式,将其配置为外部设置模式,并且在外部设置模式下,根据可变电压的分压电压输出充电电压。该情况下,升降压控制器可以将VBAT_SEL设置为1,以使升降压控制器配置为外部电阻分压设定模式,也就是通过在输出端(VBAT)和反馈端(VBATS)之间加入电阻分压调整输出电压,此时升降压控制器中的两个寄存器(包括CSEL和VCELL_SET)将不起作用。
同时,电池包括1S、2S、3S或4S电芯时,升降压控制器可以根据配置电路11的配置模式,将其配置为内部设置模式,并且在内部设置模式下,根据自身内部寄存器的配置输出电池的充电电压。该情况下,升降压控制器中的寄存器CSEL和寄存器VCELL_SET可以分别配置电池的电芯数量和每个电芯的充电电压,同时,可以将输出端(VBAT)和反馈端(VBATS)之间配置为短路状态。
可选地,上述第一预设电压值和第二预设电压值均可以是用户自定义的,还可以是根据历史经验值确定的,对此本申请实施例不做限定。
一个实施例中,上述可变分压模式包括第一分压模式;升降压控制器具备内部设置模式,升降压控制器与控制电路13连接;
控制电路13,用于根据电池信息,控制配置电路11将当前分压模式调整为第一分压模式,以及控制升降压控制器进入内部设置模式。
在本申请实施例中,充电电路10中的控制电路13可以获取电池的电池信息,根据电池信息确定电池包括的电芯数量,若电池包括1S、2S、3S或4S电芯时,控制电路13可以控制配置电路11将当前分压模式配置为第一分压模式,同时控制升降压控制器进入内部设置模式。
下面对配置电路11如何将当前分压模式调整为第一分压模式的过程进行说明。在一个实施例中,如图4所示,充电电路10中的配置电路11包括:第一开关电路111和第二开关电路112,第一开关电路111分别与升降压控制器和第二开关电路112连接,第二开关电路112与控制电路13连接;
控制电路13,用于根据电池信息生成第一调压信号,并通过第一调压信号控制第一开关电路111和第二开关电路112的关断状态,以调整配置电路11为第一分压模式。
在电池包括1S、2S、3S或4S电芯的情况下,充电电路10中的配置电路11可以包括第一开关电路111和第二开关电路112;其中,第一开关电路111和第二开关电路112不同,但是,第一开关电路111和第二开关电路112均可以通过滑动变阻器、二极管、三极管、电容等元器件实现。在本申请实施例中,第一开关电路111和第二开关电路112均可以通过电阻和NMOS管实现。
在实际应用中,控制电路13可以根据电池信息生成第一调压信号,并通过第一调压信号控制第一开关电路111和第二开关电路112的关断状态。其中,第一开关电路111和第二开关电路112的关断状态相反,即第一开关电路111导通时第二开关电路112截止,或者第一开关电路111截止时第二开关电路112导通。
其中,上述第一调压信号可以理解为第一开关电路111和第二开关电路112的驱动信号。
在另一个实施例中,上述可变分压模式包括第二分压模式;升降压控制器具备外部设置模式,升降压控制器与控制电路13连接;
控制电路13,用于根据电池信息,控制配置电路11将当前分压模式调整为第二分压模式,以及控制升降压控制器进入外部设置模式。
在本申请实施例中,若充电电路10中的控制电路13根据电池信息确定电池包括5S或6S电芯时,控制电路13可以控制配置电路11将当前分压模式配置为第二分压模式,同时控制升降压控制器进入外部设置模式。在实际应用中,上述当前分压模式可以为第一分压模式,也可以为第二分压模式,对此本申请实施例不做限定。
下面对配置电路11如何将当前分压模式调整为第二分压模式的过程进行说明。在一个实施例中,如图5所示,充电电路10中的配置电路11包括:第三开关电路113、第四开关电路114和第五开关电路115;第三开关电路113分别与第四开关电路114、控制电路13和升降压控制器连接,第四开关电路114分别与升降压控制器和第五开关电路115连接,第五开关电路115还与控制电路13连接;
控制电路13,用于根据电池信息生成第二调压信号,并通过第二调压信号控制第三开关电路113、第四开关电路114和第五开关电路115的关断状态,以调整配置电路11为第二分压模式。
在电池的包括5S或6S电芯的情况下,充电电路10中的配置电路11可以包括第三开关电路113、第四开关电路114和第五开关电路115;其中,第三开关电路113、第四开关电路114和第五开关电路115不同,但是,第三开关电路113、第四开关电路114和第五开关电路115均可以通过滑动变阻器、二极管、三极管、电容等元器件实现。
在实际应用中,控制电路13可以根据电池信息生成第二调压信号,并通过第二调压信号控制第三开关电路113、第四开关电路114和第五开关电路115的关断状态。
其中,第三开关电路113和第四开关电路114的关断状态相反,即第三开关电路113导通时第四开关电路114截止,或者第三开关电路113截止时第四开关电路114导通。同时,第五开关电路115的关断状态可以根据电池中电芯的数量变化,在该情况下,若电池包括5S电芯时,第五开关电路115截止;若电池包括6S电芯时,第五开关电路115导通。
另外,第五开关电路115的关断状态可以控制第五开关电路115中电阻的导通状态,进而根据第五开关电路115中电阻的导通状态,让升降压控制器调整输出5S或6S两种不同规格电池的充电电压。
一个实施例中,第三开关电路113包括第一开关管和第一电阻,第一开关管的第一端和第一电阻的一端连接,第一开关管的第二端和第一电阻的另一端连接,第一开关管的第三端与控制电路13连接;
其中,第四开关电路114包括第二开关管,第五开关电路115包括第三开关管和分压电路,第一开关管和第一电阻的一端均与充电电路的第一端连接,第一开关管的漏极、第二开关管的漏极和第一电阻的另一端均与充电电路的第二端连接,第一开关管的栅极和第二开关管的栅极均与控制电路13连接,第二开关管与分压电路的第一端连接,分压电路的第二端与第三开关管的漏极连接,第三开关管与分压电路的第三端均接地,第三开关管的栅极与控制电路13连接。
在本申请实施例中,上述第一开关管、第二开关管和第三开关管均可以为NMOS管。
其中,第五开关电路115中的分压电路包括第二电阻和第三电阻;第二电阻分别与第二开关管、第三电阻和第三开关管连接。
如图6所示为配置电路11的具体电路结构图,Q8为第三开关电路113中的第一开关管,R26为第一电阻,Q9为第四开关电路114中的第二开关管,Q10为第五开关电路115中的第三开关管,R31为第二电阻,R33为第三电阻,其中,VBAT和VBATS均与升降压控制器连接,CELL_SW_0和CELL_SW_1均与控制电路13连接。
示例性地,若充电器获取到的电池的电池信息中,电芯数S等于5,5S电池的额定电压等于21V时,控制电路13可以控制升降压控制器将VBAT_SEL配置为1,即升降压控制器配置为外部电阻分压设定模式。同时,控制电路13的CELL_SW_0引脚输出1,CELL_SW_1引脚输出0,以此来配置5S所需的分压电阻比例。
这里需要说明的是,在配置电路11被配置为第二分压模式时,升降压控制器输出的充电电压可以等于VBATS_REF*(1+Rup/Rdown),在实际应用中,VBATS_REF是个固定值,若VBATS_REF等于1.2时,对应地,升降压控制器最终输出的充电电压可以等于1.2*(1+R26/(R31+R33))(即21V)。
另外,若充电器获取到的电池的电池信息中,电芯数S等于6,6S电池的额定电压等于25.2V时,控制电路13可以控制升降压控制器将VBAT_SEL配置为1,即升降压控制器配置为外部电阻分压设定模式。同时,控制电路13的CELL_SW_0引脚输出1,CELL_SW_1引脚输出1,以此来配置6S所需的分压电阻比例。对应地,升降压控制器最终输出的充电电压可以等于1.2*(1+R26/R31)(即25.2V)。
同时,对于第一分压模式而言,配置电路11中的第一开关电路111相当于第二分压模式中的第三开关电路113,第二开关电路112相当于得让分压模式中的第四开关电路114,也就是,第一分压模式下,配置电路11中没有第五开关电路115。
本申请实施例的技术方案中,充电电路中的升降压控制器包括外部设置模式和内部设置模式,其中,在外部设置模式时,升降压控制器根据可变电压的分压电压输出充电电压,在内部设置模式时,升降压控制器根据内部寄存器的配置输出充电电压;上述充电电路中的升降压控制器可以配置不同的模式,以输出与不同规格的电池匹配的充电电压,从而使得通过同一充电器就能够对不同规格的电池进行充电,不仅能够提高充电器的广泛适用性,还能够提高不同规格电池充电的便利性。
本申请实施例还提供了一种充电器,该充电器20包括:充电接口以及上述任一实施例中的充电电路10。其中,充电接口与充电电路10连接。
其中,上述充电接口可以为USB接口或Lightning接口等,在本申请实施例中,以充电接口是Type-c接口为例进行说明。
在实际应用中,充电电路10用于在充电接口上连接有电池的情况下,获取电池的电池信息,并根据电池信息输出与电池信息相匹配的充电电源向电池充电。
在本申请实施例中,充电电路10设置于充电器20的外壳内,可以用于连接不同规格的电池,并对不同规格的电池进行充电。
本申请实施例中的技术方案,充电器包括:充电接口和充电电路;上述充电器中的充电接口可以连接不同规格的电池,并且充电器中的充电电路可以向不同规格的电池充电,从而能够解决在对不同规格的电池充电时,通过同一个充电器无法兼容对不同规格的电池进行充电的问题;同时,该充电器可以通过通用的适配器对不同规格的电池充电,从而能够提高对不同规格的电池充电的便利性,并且能够避免多个不同规格的电池需要多个不同充电器才能充电,导致携带不方便,体积较大的问题。
下面对充电器20中接口电路21的内部结构进行说明。在一实施例中,如图7所示,充电器20包括接口电路21,接口电路21包括充电电压调整电路211,充电电压调整电路211与电源连接;
充电电压调整电路211,用于调整输入充电电路10的电压。
可选地,充电器20中的接口电路21可以通过、电阻、电容、电感等元器件实现。
在本申请实施例中,上述充电器20还包括电池插座22;其中,充电电路10分别与接口电路21和电池插座22连接,电池插座22包括电池的充电接口。可选地,上述充电器20包括充电电路10、接口电路21和电池插座22。
其中,充电器20中的电池插座22可以为交流插座,还可以为直流插座,对此本申请实施例不做限定。在实际应用中,充电接口设置于电池插座22上。
在实际应用中,充电器20还可以包括电池插座22的外围电路,该电池插座22的外围电路可以通过电阻R和瞬态二极管TVS实现,该外围电路可以对电池插座22起到保护作用。
其中,电池插座22连接有四根线,分别为正极电源线(端点PACK+)、负极电源线(端点PACK-)和两根通信线,且两根通信线上分别连接有电阻R28和R32。可选地,通过两根电源线可以对电池充电,通过两根通信线可以读取电池的电池信息。在实际应用中,电池插座22与电池连接后,充电器20可以通过两根通信线唤醒电池启动,以使电池将自身的电池信息发送过来,进一步根据电池信息进行配置电路11和升降压控制器的配置。
在本申请实施例中,充电器20中的接口电路21可以包括充电电压调整电路211,该充电电压调整电路211可以通过滑动变阻器、电容、电感、二极管、三极管等元器件实现。
这里需要说明的是,充电电压调整电路211与电源连接,实际上指的是充电器20中的充电电压调整电路211通过连接线与适配器连接后,适配器插入市电的状态。
可选地,上述充电电压调整电路211可以通过充电电路10中的控制电路13获取电池信息,然后根据电池信息确定电池的充电功率,并根据电池的充电功率和接收到的外部电压,调整输入充电电路10的电压。其中,调整的过程可以包括调大、调小和稳压中的至少一个过程。
一个实施例中,接口电路21中的充电电压调整电路211包括:电压调整器件2111,电压调整器件2111分别与电源和充电电路10连接;
电压调整器件2111,用于控制电源的输出电压,以控制向电池的充电速度。
具体地,充电电压调整电路211包括电压调整器件2111,电压调整器件2111可以根据电池的充电功率控制电源的输出电压,从而根据接收到的电源的输入电压控制向充电电路10输入的电压,该过程可以控制向电池的充电速度。可选地,充电功率可以为快速充电功率和慢速充电功率。
可选地,电压调整器件2111可以通过三极管、二极管、稳压管、电压调节器、电阻和电容等元器件实现。在本申请实施例中,电压调整器件2111可以为诱骗芯片。
这里需要说明的是,如图8所示为充电器20中接口电路21的具体电路结构图,接口电路21可以包括充电接口、诱骗芯片和诱骗芯片的外围电路(R20和R21),其中,J1表示充电接口,U1表示诱骗芯片。在实际应用中,充电接口的部分引脚外部连接有电容C或瞬态二极管TVS,其中,电容C具有滤波的作用,瞬态二极管TVS具有防浪涌保护作用。
其中,诱骗芯片上电后,可以通过自身的引脚CC1和CC2利用充电接口J1与J1连接的前级诱骗电源适配器进行通讯;在本申请实施例中,前级诱骗适配器输出的最大规格可以但不限于是20V/3.25A,即能够达到65W快充的目的,其中,前级诱骗适配器输出的最大规格与快充功率是对应的。
一个实施例中,充电电压调整电路211还包括:隔离管2112;隔离管2112分别与电源、电压调整器件2111和充电电路10连接。
在本申请实施例中,上述隔离管2112可以为PMOS管。继续参见图8,隔离管2112为Q6,在实际应用中,Q6可以通过诱骗芯片控制,具体地,前级诱骗电源适配器输出的供电电源VBUS流经Q6后输出VBUS_2。
进一步,VBUS_2可以流经稳压电路之后输入至升降压控制器的VBUS引脚,以对升降压控制器进行供电,使升降压控制器启动。在实际应用中,稳压电路可以分别与隔离管2112和升降压控制器连接,也就是连接于隔离管2112和升降压控制器之间。这里的稳压电路可以通过稳压器实现,但在本申请实施例中,该稳压电路可以通过多个电容并联实现。
在实际应用中,充电器20中的控制电路13和升降压控制器均上电启动后,控制电路13可以通过通信引脚(I2C0_SCL和I2C0_SDA)进行通讯,以对升降压控制器进行配置,使得升降压控制器输出对应的充电电压。在实际应用中,配置的过程中,控制电路13可以通过拉高升降压控制器的PSTOP引脚使升降压控制器暂时不输出电压,等待配置完成后,才会拉低升降压控制器的PSTOP引脚使升降压控制器向外输出充电电压VBAT。
本申请实施例的技术方案中,充电器中的接口电路包括充电电压调整电路,充电电压调整电路与电源连接,其中,充电电压调整电路用于调整输入充电电路的电压;上述充电器中的充电电压调整电路可以调整输入充电电路的电压,使得充电电路能够接收到稳定的电压,提高了充电电路工作的稳定性。
在一实施例中,上述充电器20中的充电接口为多个;
控制电路13,用于在多个充电接口上连接至少两个电池的情况下,对各电池进行轮询充电。
可选地,电池插座22中的充电接口可以为USB接口或Lightning接口等,在本申请实施例中,该充电接口可以为Type-c接口。在实际应用中,每个充电接口可以连接一个电池。
其中,控制电路13可以按照目标轮询策略,控制对充电器20上连接的多个电池进行自动轮询充电。可选地,目标轮询策略可以是从电池控制板连接的多个电池中的任意一个电池开始,按照逆时针或顺时针的顺序轮询的策略,还可以是按照自定义的轮询顺序设定的策略,当然,还可以是其它轮询的策略。可选地,上述自定义的轮询顺序可以是电池的电量从大到小的轮询顺序,还可以是电池的电量从小到大的轮询顺序。
一个实施例中,充电器20还包括多个指示灯;各指示灯与控制电路13连接;
控制电路13,用于根据电池的充电进度控制各指示灯的显示状态。
在本申请实施例中,充电器20可以包括多个指示灯,在实际应用中,控制电路13可以获取电池的电量,然后根据电池的电量确定电池的当前充电进度,进一步根据电池的当前充电进度控制各指示灯的显示状态。
可选地,每个指示灯的显示状态可以为是,也可以为否;其中,指示灯的显示状态为是,表明指示灯为亮灯状态;指示灯的显示状态为否,表明指示灯为灭灯状态。
示例性地,若电池的电量为100%时,确定电池的当前充电进度为100%,此时,可以控制充电器20中的各指示灯的显示状态均为是;若电池的电量为50%时,确定电池的当前充电进度为50%,此时,可以控制充电器20中一半指示灯的显示状态为是,以及控制另一半指示灯的显示状态为否;若电池的电量为30%时,确定电池的当前充电进度为30%,此时,可以控制充电器20中百分之三十的指示灯的显示状态为是。
本申请实施例的技术方案中,充电器的电池插座上包括多个充电接口,其中,控制电路用于在多个充电接口上连接至少两个电池的情况下,对各电池进行轮询充电;该充电器可以对连接的多个电池进行轮询充电,使得同一时刻仅对一个电池充电,从而保证每个电池能够达到满电状态,并且还能够避免对不同电池充电需要用户手动切换充电器的问题,节省了多个电池的充电时间,提高了多个电池的充电效率。
本申请实施例还提供一种充电器20,该充电器20包括唤醒信号输出模块,唤醒信号输出模块用于输出唤醒信号至电池控制板,以唤醒电池。其中,唤醒信号输出模块和通信模块对应设置。其中,唤醒信号可以为电平信号,例如唤醒信号为高电平信号时,唤醒信号输出模块可以包括电源和上拉电阻。唤醒信号为霍尔传感器所需的磁场信号时,唤醒信号输出模块可以为磁铁。以下以唤醒信号是电平信号为例。
本申请实施例提供的充电器20,能够与其连接的电池控制板中的电池通信,并对电池控制板中不同规格的电池成功充电。
在一实施例中,上述唤醒信号输出模块包括:第四电阻,第四电阻的一端接入高电平信号,第四电阻的另一端与通信模块连接,以输出唤醒信号。
其中,充电器20中包括第四电阻,该第四电阻可以理解为充电器20的接口电路21中的上拉电阻。在实际应用中,充电器20的接口电路21可以包括两根通信线,分别为串行数据线和串行时钟信号线。
这里需要说明的是,在充电器20与电池控制板未连接时,充电器20的通信模块为空闲状态,对应地,充电器20的通信模块中的串行数据线上始终为低电平信号。
可选地,在充电器20与电池控制板连接时,充电器20侧的串行数据线将会输出高电平信号,对应地,电池控制板侧通信模块中的串行数据线I2C1_SDA将被拉高(可以称为唤醒信号),此信号可以输入至电池控制板中充电电路10的第一受控端,此时可以实现充电器20唤醒电池。
在实际应用中,通过第四电阻可以有效抑制充电器20侧通信模块上的干扰脉冲进入电池控制板,提高充电器20侧输出唤醒信号的可靠性和质量。
本申请实施例中的技术方案,充电器包括第四电阻,第四电阻的一端接入高电平信号,第四电阻的另一端与充电器的通信模块连接,以输出唤醒信号;充电器中设置第一电路,可以在充电器与电池控制板未连接时,让充电器的通信模块始终为空闲状态,能够避免充电器向外放电,从而提高了充电器的安全性,降低安全事故发生率;另外,在充电器与电池控制板连接时,可以向电池控制板输出可靠性较高的唤醒信号,以自动唤醒电池控制板,在电池充电过程中,不需要用户手动参与唤醒电池操作,从而不需要用户学习唤醒电池操作的流程,能够降低用户学习成本;同时,充电器能够通过可靠性较高的唤醒信号唤醒电池控制板,以解决因为用户忘记手动唤醒电池以造成充电失败的问题,从而能够在一定程度上缩短电池的充电时长。
下面对充电器20的内部结构进行说明。在一实施例中,如图9所示,
至少两个电池连接部23,电池连接部23用于与电池连接;
通信切换电路24,包括一个第一通信端以及至少两个第二通信端;其中,至少两个第二通信端分别与至少两个电池连接部23一一连接;以在电池连接部23用于与电池连接的情况下,第二通信端与电池的通信模块连接;以及
第一控制电路25,与第一通信端连接,第一控制电路25还用于通过通信切换电路24选择第一通信端与一第二通信端连接。
在本申请实施例中,电池连接部23可以通过PMOS管、电阻和双向击穿二极管实现。其中,图9中是以充电器20包括两个电池连接部23,两个电池连接部23分别连接两个电池控制板1和2为例进行示意。
其中,充电器20中的各电池连接部23可以理解为充电器20的输出接口电路21,充电器20通过各电池连接部23向外输出充电电压,以为与充电器20连接的电池控制板中的电池充电。可选地,各电池连接部23均可以与电池控制板中的充电器连接部连接,且各电池连接部23的结构相同。
在实际应用中,充电器20中的电池连接部23的数量可以确定充电器20能够连接电池控制板的数量,并且,充电器20可以通过各电池连接部23对各电池控制板中的电池进行轮流充电。
在申请实施例中,电池连接部23可以包括电阻、双向击穿二极管和充电接口实现。以充电器20包括4个电池连接部23为例,如图10所示为充电器20中的4个电池连接部23的具体电路结构图,其中,第一个电池连接部23可以包括电阻R362、R363、R378、R379、双向击穿二极管D29、D30和充电接口J3,第二个电池连接部23可以包括电阻R364、R365、R380、R381、双向击穿二极管D31、D32和充电接口J4,第三个电池连接部23可以包括电阻R366、R367、R382、R383、双向击穿二极管D33、D34和充电接口J5,第四个电池连接部23可以包括电阻R368、R369、R384、R385、双向击穿二极管D35、D36和充电接口J6。
可选地,充电器20中的通信切换电路24可以通过单刀多掷开关实现。在本申请实施例中,通信切换电路24可以通过逻辑信号开关实现。
其中,通信切换电路24,用于将第一通信端接收到的通信信号切换至对应第二通信端,以使第一控制电路25通过通信切换电路24与该第二通信端连接的电池连接部23连接,也就是,让充电器20仅向该电池连接部23对应连接的电池控制板中的电池充电;在将第一通信端接收到的通信信号切换至其它第二通信端时,以使第一控制电路25通过通信切换电路24与其它第二通信端连接的电池连接部23连接,也就是,让充电器20向其它电池控制板中的电池充电。
同时,充电器20中的第一控制电路25可以通过控制器、电容、电感、电阻等元器件实现。在实际应用中,第一控制电路25可以控制切换第一通信端与对应第二通信端之间的连接,也就是,不同时刻,第一控制电路25可以控制第一通信端与其中一个第二通信端连接,保证充电器20与其中一块电池进行通信,并且还可以提高获取的电池信息的准确性。
在实际应用中,电池控制板中的电量计检测到电池已经充电完毕时,电池控制板可以通过通信模块向充电器20中的第一控制电路25发送高电平信号,进一步,第一控制电路25可以控制该块电池对应充电路径上的PMOS管截止,也就是,控制充电电路向该充电路径停止输出充电电压,使得充满电的电池控制板上的I2C1_SDA电平信号变为低电平信号,同时该电池控制板中的处理电路可以将POWER_ON信号拉低,退出自锁状态,将充满电的电池进行关机,防止充满电后没有将电池关机导致电池容量下降的问题。
同时,第一控制电路25可以通过通信切换电路24切换第一通信端与其它第二通信端连接,以使充电器20与其它电池通信。
一个实施例中,继续参见图9,充电器20还包括:
供电切换电路26,供电切换电路26的输入端与充电电路10的输出端连接,供电切换电路26的输出端分别与对应电池连接部23连接;
第一控制电路25分别与供电切换电路26和充电电路10连接,第一控制电路25用于根据电池控制板上电池的电池信息,控制对应的充电电路10输出对应的充电电压,并控制供电切换电路26将充电电压输出至对应的电池连接部23。
在实际应用中,充电器20中的充电电路10可以为上述任一实施例中的充电电路10,与电源连接,用于接收电源输出的供电电压。其中,充电电路10可以将接收到的供电电压输入至第一控制电路25,以为第一控制电路25供电;同时,充电电路10还可以将供电电压输入至供电切换电路26。可选地,充电电路10可以通过电阻、开关、二极管、三极管、继电器和熔丝等元器件组成。
可选地,充电器20中的供电切换电路26可以通过整流二极管、晶闸管、电位器和电容等元器件实现,在本申请实施例中,供电切换电路26可以通过PMOS管和电阻实现。
这里需要说明的是,供电切换电路26可以包括一个输入端和至少两个输出端,各输出端分别与对应电池连接部23连接,用于在对不同电池充电时,能够将供电切换电路26输出的充电电压传输至对应电池连接部23,以为对应电池充电。
以充电器20中的供电切换电路26包括4个输出端为例,如图11所示为供电切换电路26的具体电路结构图,图中供电切换电路26可以包括4个切换模块,每个切换模块可以包括两个电阻和一个PMOS管,其中,第一个切换模块可以包括电阻R370、R371和PMOS管Q23,第二个切换模块可以包括电阻R372、R373和PMOS管Q24,第三个切换模块可以包括电阻R374、R375和PMOS管Q25,第四个切换模块可以包括电阻R376、R377和PMOS管Q26。
可选地,供电切换电路26中的4个切换模块的端点VBAT是连接在一起的作为供电切换电路26的输入端,VBAT1、VBAT2、VBAT3和VBAT4分别为供电切换电路26的4个输出端,BAT1_SEL1、BAT1_SEL2、BAT1_SEL3和BAT1_SEL4分别为供电切换电路26的4个驱动端(用于驱动各PMOS管),均与第一控制电路25连接,在实际应用中,第一控制电路25通过驱动端向各PMOS管发送驱动信号,以控制各PMOS管的导通状态。
其中,同一时刻,供电切换电路26中仅有一个PMOS管导通,其它PMOS管被截止,以让供电切换电路26将接收到的供电电压输出,作为充电电压传输至对应电池连接部23,以为与电池连接部23连接的电池控制板中的电池充电。
同时,充电器20中的第一控制电路25可以通过电阻、电容、控制器、二极管、三极管等元器件实现。在实际应用中,充电器20中的第一控制电路25可以获取电池控制板中电池的电池信息,然后根据电池信息向充电电路10发送控制信号,以指示充电电路10对自身接收到的供电电压进行调整后输出电池的充电电压,然后将充电电压通过电池连接部23输入至电池控制板中的充电器连接部34,以为对应电池备用板中的电池充电。
这里需要说明的是,第一控制电路25可以控制各电池连接部23中的PMOS管的导通状态,来控制充电电路10输出的充电电压仅对其中一个电池控制板中的电池充电,并且不会对其它电池控制板中的电池造成相互影响。也就是,同一时刻,第一控制电路25可以控制多个电池连接部23中其中一个PMOS管导通,其它PMOS管截止。
在实际应用中,若充电器20连接多个电池控制板时,充电器20中的第一控制电路25可以按照预先制定的轮询策略或者实时确定的目标轮询策略,对多个电池控制板中的电池轮流充电,并且在其中一块电池充满电后,第一控制电路25可以控制切换其它充电路径,对其它电池充电。
本申请实施例中的技术方案,充电器包括至少两个电池连接部、通信切换电路以及第一控制电路,通信切换电路包括一个第一通信端以及至少两个第二通信端,第一通信端与第一控制电路连接,各第二通信端分别与对应电池连接部连接,第一控制电路还用于切换第一通信端与各第二通信端连接;该充电器中的第一控制电路可以控制通信切换电路与对应的电池连接部连接,以实现对多块电池轮流充电,并且在电池充满点后,可以控制该电池所在的电池控制板退出自锁状态,将充满电的电池进行关机,从而能够防止充满电后没有将电池关机导致电池容量下降的问题。
本申请实施例提供的电池控制板30,可以使得通过该电池控制板30的电池在充电时,自动唤醒,简化充电操作。
在一些场景中,充电器20具有充电口,充电器20可以通过充电口向电池控制板30发送唤醒信号以唤醒电池,并对电池进行充电,进一步在电池充电完毕后,还可以取消向电池控制板30发送唤醒信号,以控制电池关机。
在一些场景中,充电器20的充电口数量为多个,并选择性唤醒与其中一个或者多个充电口连接的电池,对其进行充电。示例性地,充电器20可以获取各电池的充电情况,在一组电池电量充满后,取消向电池控制板30发送唤醒信号,以控制该组电池关机,并输出唤醒信号至另一组电池,并对另一组电池进行充电,从而实现使充电器20对各电池的轮询充电。
需要说明的是,上述场景中,电池和充电器20之间有通信的需求,因此需要将电池唤醒。例如,不同电池的规格可以不同,也就是,电池中串联的电芯数量不同,使得电池的充电电压和/或充电功率不同,因此,电池控制板30需要将充电需求发送至充电器20。
在一些实施例中,电池包括电池控制板30以及用于存储电能的电芯。电池控制板30可以实现电芯的充电、放电或者其他电源管理功能。
为了实现电池控制板30的自动唤醒,也即电池的自动唤醒。本申请实施例提供了一种电池控制板30,如图12所示,本申请电池控制板30包括:检测电路31、供电电路32以及第二控制电路33;供电电路32分别与检测电路31以及第二控制电路33连接。检测电路31用于接收唤醒信号并输出至供电电路32,供电电路32接收到唤醒信号时,输出供电电源至第二控制电路33,使得第二控制电路33上电工作,也即电池控制板30被唤醒。其中,供电电路32可以和电池的电芯连接,以获取电芯的供电电源,第二控制电路33可以是电池的主控电路。
本申请实施例中,检测电路31可以是IIC通信模块或者其他串行通信模块,在电池与充电器20通信连接时,获取电池输出的唤醒信号。检测电路31也可以为USB接口的任意一个逻辑引脚,获取充电器20提供的电平信号。另外,检测电路31还可以是霍尔传感器、压力传感器、红外传感器等检测器件和开关电路的组合,实现电池的在位检测。供电电路32可以设置有开关电路,并以唤醒信号作为开关电路的导通控制信号,进而实现供电电路32工作状态的变化,工作状态可以包括供电状态和停止供电状态。
在实际应用中,充电器20中可以包括多个充电器连接部34,若有多个电池需要充电时,每个电池中电池控制板30的电池连接部23分别可以与充电器20中的一个充电器连接部34连接,以使充电器20可以自动切换,以为多个电池轮询充电。
本申请实施例中的技术方案,电池控制板包括检测电路、供电电路以及第二控制电路。电池控制板中的检测电路获取唤醒信号并输出至供电电路,使得供电电路输出供电电源至第二控制电路,实现第二控制电路的自动上电。
在一个实施例中,检测电路31为通信模块。通信模块与第二控制电路33连接,第二控制电路33通过通信模块输出电池信息至充电器20。
本实施例的通信模块不仅实现输出唤醒信号至供电电路32,使得供电电路32对第二控制电路33供电,同时,使得第二控制电路33还可以通过通信模块与充电器20通信,将电池信息发送至充电器20;其中,电池信息可以包括电池的充电需求,例如充电电压、充电功率等信息,对应地,充电器20可以基于电池的充电需求,输出满足要求的充电电源。
在一些实施例中,通信模块为IIC通信模块,通信模块包括串行数据线(SerialData,SDA)和串行时钟信号线(Serial Clock,SCL),其中,串行数据线与供电电路32连接,串行数据线和串行时钟信号线均与第二控制电路33连接。
需要说明的是,在一些应用场景中,串行数据线(Serial Data,SDA)和串行时钟信号线(Serial Clock,SCL)需要上拉电阻提供上拉电平信号。本实施例可以将供上拉电平信号的上拉电阻设置于充电器20端,对应地,当电池与充电器20连接时,高电平信号通过串行数据线和/或串行时钟信号线提供给供电电路32,使得供电电路32工作,以对第二控制电路33供电。
本申请实施例中,第二控制电路33上电后,还可以通过串行数据线和串行时钟信号与充电器20通信,例如将电池充电需求发送至充电器20。
在本申请实施例中,供电电路内部设置有开关电路,唤醒信号为高电平信号或者低电平信号,以高电平信号为例,通信模块未接收到唤醒信号时,供电电路内部的开关电路处于截至状态,以停止输出供电电源至第二控制电路,实现电池的自动关机,通信模块接收到唤醒信号并输出至供电电路时,供电电路内部的开关电路处于导通状态,输出供电电源至第二控制电路,实现电池的自动开机。
下面对电池控制板30中的第二控制电路33的内部结构进行说明。在一实施例中,如图13所示,电池控制板30中的第二控制电路33包括电量计331,电量计331与电池连接;电量计331用于获取电池的电池信息。
其中,电池控制板30中的第二控制电路33可以包括电量计331。如图14所示,U2表示保护芯片。
在实际应用中,图15中的电阻R29、R31、电容C3、C26、C28和保护芯片U2可以组成均衡电路,保护芯片中的引脚VC1和VC2分别可以检测电池中两个电芯的电压,然后在确定两个电芯的压差不等于0时,可以通过均衡电路控制两个电芯的电能流通,以使两个电信的电量达到均衡状态。
另外,图14中的电阻R26、R27、R28、电容C15、C16和C23可以称为检测电路31,该检测电路31可以检测PACK+流入电池的电流,若电流较大,保护芯片可以控制NMOS管Q1和Q2截止,以断开端点PACK+与电池之间的连接。在实际应用中,Q1和Q2的导通状态相同。
可选地,图14中的电阻R20、R21、R22、R23、R24、R25、电容C10、C11、C12和C13分别为电量计331中Q1、Q2和Q4的外围电路。图14中的串行数据线I2C1_SDA和串行时钟信号线I2C1_SCL为电池控制板30中的通信模块。
这里需要说明的是,电量计331中的两个NMOS管Q1和Q2可以作为隔离管,可以隔离处理芯片和充电器连接部34之间的电压,防止充电器连接部34输入的电压异常将损坏电池;电量计331中的NMOS管Q4可以防止充电器连接部34充电时,PACK+、PACK-分别与充电器20的正负极反插出现的安全问题,以对保护芯片和电池起到保护作用。其中,充电器连接部34反插时,Q4将导通,使得Q2的栅极和源极(即GS)短路,从而能够保护Q2和电池不受损坏。
在实际应用中,电量计331可以用于采集电池的电池信息。具体地,在电池控制板30与充电器20连接后,充电器20可以向电池控制板30发送高电平信号,此时,第二控制电路33中的电量计331可以对应接收到高电平信号,进一步,电量计331可以控制电池配置为打开状态,并且采集电池的电池信息。
这里需要说明的是,充电器连接部34可以通过充电接口、电阻和双向击穿二极管实现。继续参见图14所示,充电器连接部34包括电阻R57、R58、双向击穿二极管D11、双向击穿二极管D10和充电接口J7,这里需要说明的是,图14中的其它部分电路均为电量计331的具体电路结构。另外,图14中的PACK+表示与充电器20的正极连接,PACK-表示与充电器20的负极连接,图14中是以电池包括两个串联的电芯(包括BAT1和BAT2)为例示意的,B+表示电池的正极,B-表示电池的负极。
同时,继续参见图13所示,第二控制电路33还可以包括处理电路332,处理电路332分别与供电电路32、充电器连接部34和电量计331连接。在本申请实施例中,该处理电路332可以通过晶振、磁珠、电容、电阻和处理芯片实现,如图15所示为处理电路332的具体电路结构图,U1表示处理芯片,Y1表示晶振,LB1表示磁珠,且图15中的电阻R7、R8、R9、R10、R13、R36、R43、R44、R45、电容C8和C9均为处理芯片的外围电路。
可选地,电量计331采集到电池信息后,可以通过通信模块经过处理电路332,将电池信息发送给充电器20,以使充电器20根据接收到的电池信息输出与电池匹配的充电电压。
这里需要说明的是,处理电路332可以根据电池信息,确定电池中各电芯的电量和电压等信息,然后将电池中各电芯的电量和电压发送给电量计331,电量计331可以根据各电芯的电量和电压,对各电芯的电量和电压进行均衡处理,以延长电池的使用寿命。
另外,第二控制电路33还可以包括指示电路,指示电路与第二控制电路33中的处理电路332连接。可选地,指示电路可以通过播放器、电阻和电容等元器件实现。在本申请实施例中,该指示电路可以通过多路指示子电路实现,各指示子电路均可以包括发光二极管和电阻。
本申请实施例中的技术方案,电池控制板中的第二控制电路包括电量计,电量计与电池连接,电量计用于获取电池的电池信息,并通过通信模块输出电池信息;电池控制板中的电量计可以获取电池的电池信息,以通过通信模块将电池信息发送至充电器,从而使得充电器根据接收到的电池信息能够输出与电池匹配的充电电压,以能够对不同规格的电池进行充电,提高电池充电的使用范围。
下面对电池控制板30中的供电电路32进行说明。在一实施例中,电池控制板30中的供电电路32包括第一受控端和第二受控端;第一受控端用于接收唤醒信号,第二受控端与第二控制电路33连接;其中,
供电电路32在第一受控端接收到唤醒信号,或者第二受控端接收到第二控制电路33输出的自锁信号时,输出供电电源至第二控制电路33。
在本申请实施例中,供电电路32的第一受控端与通信模块中的串行数据线连接,可以接收充电器20发送的唤醒信号。同时,供电电路32的第二受控端与第二控制电路33连接,第二受控端可以接收第二控制电路33输出的自锁信号。
可选地,自锁信号可以为高电平信号或低电平信号,自锁信号可以用于控制第二控制电路33的工作状态。例如,自锁信号为高电平信号时,通过自锁信号可以对第二控制电路33供电,控制第二控制电路33进入工作状态,以唤醒电池为打开状态;自锁信号为低电平信号时,通过自锁信号无法对第二控制电路33供电,也就是此时通过自锁信号无法控制第二控制电路33进入工作状态,即电池为关闭状态。
其中,自锁信号和唤醒信号中仅有一个为高电平信号,或者两者均为低电平信号。这里需要说明的是,供电电路32的第一受控端接收到的唤醒信号或第二受控端接收到的自锁信号为高电平信号时,可以使电池控制板30中的电池开机并自锁维持开机状态。
本申请实施例中的技术方案,电池控制板中的供电电路包括:第一受控端和第二受控端;第一受控端用于接收唤醒信号,第二受控端与第二控制电路连接,供电电路在第一受控端接收到唤醒信号,或者第二受控端接收到第二控制电路输出的自锁信号时,输出供电电源至第二控制电路;供电电路可以通过接收到的唤醒信号或者自锁信号维持对第二控制电路供电的工作状态,进而在电池充电过程中,能够始终唤醒电池为打开状态。
下面对电池控制板30的内部结构进行说明。在一实施例中,电池控制板30还可以包括:按键电路,与供电电路32的第三受控端连接,按键电路用于触发电池的开机信号;
第三受控端接收到开机信号时,输出供电电源至第二控制电路33。
其中,电池控制板30可以包括按键电路,按键电路可以通过按键开关、滑动变阻器、晶闸管和电容等元器件实现,在本申请实施例中,按键电路可以包括电阻、按键开关、电容、二极管和NMOS管。如图16所示为按键电路的具体电路结构图,其中,按键电路包括按键开关BP1、电阻R52、R53、R55、R56、R60、电容C2、二极管D12、D14、D13和NMOS管Q7。
在实际应用中,按键电路的检测端可以输出按键电路中按键开关的闭合次数,在图16中,按键电路的检测端为Key_Detcet。
具体地,按键电路中的按键开关闭合后,供电电路32的第三受控端可以接收到按键开关的开机信号,即高电平信号。
可选地,供电电路32的第三受控端接收到开机信号时,供电电路32可以输出供电电源至第二控制电路33,以对第二控制电路33供电,让第二控制电路33启动运行,进入工作状态。
继续参见图16所示,图16中的I2C1_SDA表示充电器连接部34处的通信模块中的数据线接收到的唤醒信号,即供电电路32的第一受控端;POWER_ON表示供电电路32的第二受控端;POWER_KEY_C表示供电电路32的第三受控端。
继续参见图16,在一些实施例中,电池控制板30中供电电路32的第一受控端、第二受控端以及第三受控端可以为同一个受控端,三者通过二极管单向输出供电电路32的控制信号,以控制供电电路32的工作状态。在一些实施例中,供电电路32的第一受控端、第二受控端以及第三受控端可以为不同的受控端,三者依照预定的优先级关系控制供电电路32,或者分别独立控制供电电路32。
一个实施例中,上述电池控制板30中的供电电路32可以包括:开关电路,开关电路的受控端分别与供电电路32的第一受控端和第二受控端连接,开关电路的输入端与电池连接,开关电路的输出端与第二控制电路33连接。
可选地,开关电路可以通过滑动变阻器、电容、二极管、三极管、电感等元器件实现,但在本申请实施例中,开关电路可以通过NMOS管、PMOS管、二极管、稳压管、电容和电阻实现。
如图17所示为开关电路的具体电路结构图,开关电路可以包括电阻R354、R355、R356、R357、R358、R359、电容C903、C904、二极管D28、稳压管D25、NMOS管Q22和PMOS管Q21。其中,图17中的端点B+与电池的正极连接,端点BAT_VCC_C为开关电路的输出端,端点SYS_POWER_ON为开关电路的受控端,可以接收按键电路输出端的信号。
在一个实施例中,上述电池控制板30中的供电电路32还可以包括:稳压电路,稳压电路的使能端与供电电路32的第一受控端和第二受控端连接,稳压电路的输入端与开关电路的输出端连接,稳压电路的输出端与第二控制电路33连接。
在实际应用中,供电电路32中还可以包括稳压电路,用于对电池输出的电压进行稳压处理,防止第二控制电路33接收到的防浪涌电流,对第二控制电路33起到保护作用。可选地,稳压电路可以通过电容、滑动变阻器、二极管、三极管等元器件实现。
如图18所示为稳压电路的具体电路结构图,稳压电路可以包括晶振LB2、电阻R11和稳压器U4。图18中的端点SYS_POWER_ON可以接收按键电路输出端的信号。其中,SYS_POWER_ON为高电平信号时,电池的电压可以通过PMOS管Q21达到BAT_VCC_C端,且稳压电路的使能端CE也会被使能,从而供电电路32将会输出第二控制电路33的稳定供电电压3.3V的目的。
本申请实施例中的技术方案,电池控制板还包括按键电路,与供电电路的第三受控端连接,按键电路用于触发电池的开机信号,第三受控端接收到开机信号时,输出供电电源至第二控制电路;该电池控制板还可以通过按键电路让电池开机并自锁维持开机状态,从而使得电池在开机状态下能够与充电器实时通信,让充电器获取电池的电池信息,然后根据电池信息向不同规格的电池成功充电。
本申请实施例还提供一种电池,该电池包括:壳体、储能组件以及上述的电池控制板30;储能组件以及电池控制板30设置于壳体内;壳体设置有充电器连接部34,充电器连接部34与电池控制板30中的检测电路31连接,充电器连接部34用于与充电器20连接。
这里需要说明的是,本申请实施例以储能组件是电芯为例进行说明。可选地,充电器连接部34可以包括充电接口,该充电接口可以为USB接口或Lightning接口等,在本申请实施例中,该充电接口可以为Type-c接口。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (15)
1.一种充电电路,其特征在于,所述充电电路包括:配置电路、电源电路和控制电路;所述配置电路分别与所述电源电路和所述控制电路连接;
所述配置电路,用于调整可变分压模式;
所述电源电路,用于根据所述配置电路的模式,输出对应的充电电源;
所述控制电路,用于获取电池的电池信息,并根据所述电池信息控制所述配置电路的模式,以控制所述电源电路向所述电池输出对应的充电电源。
2.如权利要求1所述的充电电路,其特征在于,所述电源电路包括升降压控制器,所述升降压控制器与所述配置电路连接。
3.如权利要求2所述的充电电路,其特征在于,所述升降压控制器包括外部设置模式和内部设置模式;其中,在所述外部设置模式时,所述升降压控制器根据所述配置电路配置的可变电压的分压电压输出所述充电电源;在所述内部设置模式时,所述升降压控制器根据内部寄存器的配置输出所述充电电源;所述控制电路还用于:
在所述电池信息的充电电压小于第一预设电压值时,控制所述配置电路的模式,以及控制所述升降压控制器进入内部设置模式;
在所述电池信息的充电电压大于第二预设电压值时,控制所述配置电路的模式,以及控制所述升降压控制器进入外部设置模式;
所述第二预设电压大于或者等于所述第一预设电压值。
4.如权利要求2所述的充电电路,其特征在于,所述可变分压模式包括第一分压模式;所述升降压控制器具备内部设置模式,所述升降压控制器与所述控制电路连接;
所述控制电路,用于根据所述电池信息,控制所述配置电路将当前分压模式调整为所述第一分压模式,以及控制所述升降压控制器进入所述内部设置模式。
5.如权利要求4所述的充电电路,其特征在于,所述配置电路包括:第一开关电路和第二开关电路,所述第一开关电路分别与所述升降压控制器和所述第二开关电路连接,所述第二开关电路与所述控制电路连接;
所述控制电路,用于根据所述电池信息生成第一调压信号,并通过所述第一调压信号控制所述第一开关电路和所述第二开关电路的关断状态,以调整所述配置电路为所述第一分压模式。
6.如权利要求2所述的充电电路,其特征在于,所述可变分压模式包括第二分压模式;所述升降压控制器具备外部设置模式,所述升降压控制器与所述控制电路连接;
所述控制电路,用于根据所述电池信息,控制所述配置电路将当前分压模式调整为所述第二分压模式,以及控制所述升降压控制器进入所述外部设置模式。
7.如权利要求6所述的充电电路,其特征在于,所述配置电路包括:第三开关电路、第四开关电路和第五开关电路;所述第三开关电路分别与所述第四开关电路、控制电路和所述升降压控制器连接,所述第四开关电路分别与所述升降压控制器和所述第五开关电路连接,所述第五开关电路还与所述控制电路连接;
所述控制电路,用于根据所述电池信息生成第二调压信号,并通过所述第二调压信号控制所述第三开关电路、所述第四开关电路和所述第五开关电路的关断状态,以调整所述配置电路为所述第二分压模式。
8.如权利要求7所述的充电电路,其特征在于,所述第三开关电路包括第一开关管和第一电阻;所述第一开关管的第一端和所述第一电阻的一端连接,所述第一开关管的第二端和所述第一电阻的另一端连接,所述第一开关管的第三端与所述控制电路连接。
9.如权利要求8所述的充电电路,其特征在于,所述第四开关电路包括第二开关管,所述第五开关电路包括第三开关管和分压电路;
所述第一开关管和所述第一电阻的一端均与所述升降压控制器的第一端连接,所述第一开关管的漏极、所述第二开关管的漏极和所述第一电阻的另一端均与所述升降压控制器的第二端连接,所述第一开关管的栅极和所述第二开关管的栅极均与所述控制电路连接,所述第二开关管与所述分压电路的第一端连接,所述分压电路的第二端与所述第三开关管的漏极连接,所述第三开关管与所述分压电路的第三端均接地,所述第三开关管的栅极与所述控制电路连接。
10.如权利要求9所述的充电电路,其特征在于,所述分压电路包括第二电阻和第三电阻;所述第二电阻分别与所述第二开关管、所述第三电阻和所述第三开关管连接。
11.一种充电器,其特征在于,所述充电器包括:充电接口以及如权利要求1-10任一项所述的充电电路。
12.如权利要求11所述的充电器,其特征在于,所述充电器包括:
唤醒信号输出模块,所述唤醒信号输出模块用于输出唤醒信号至电池控制板,以唤醒所述电池。
13.如权利要求12所述的充电器,其特征在于,
所述唤醒信号输出模块包括:第四电阻,所述第四电阻的一端接入高电平信号,所述第四电阻的另一端用于输出所述唤醒信号。
14.如权利要求12所述的充电器,其特征在于,所述充电器包括:
至少两个电池连接部,所述电池连接部用于与电池连接;
通信切换电路,包括一个第一通信端以及至少两个第二通信端;其中,至少两个第二通信端分别与所述至少两个电池连接部一一连接;以在所述电池连接部用于与电池连接的情况下,第二通信端与电池的检测电路连接;以及
第一控制电路,与所述第一通信端连接,所述第一控制电路还用于通过所述通信切换电路选择所述第一通信端与一所述第二通信端连接。
15.如权利要求12所述的充电器,其特征在于,所述充电器还包括:
供电切换电路,供电切换电路的输入端与所述充电电路的输出端连接,供电切换电路的输出端分别与对应的电池连接部连接;
第一控制电路分别与供电切换电路和充电电路连接,第一控制电路用于根据电池控制板上电池的电池信息,控制对应的充电电路输出对应的充电电源,以及,控制供电切换电路将充电电源输出至对应的电池连接部。
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