TW201806284A - 充電電路及電池充電保護控制方法 - Google Patents

充電電路及電池充電保護控制方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201806284A
TW201806284A TW106127395A TW106127395A TW201806284A TW 201806284 A TW201806284 A TW 201806284A TW 106127395 A TW106127395 A TW 106127395A TW 106127395 A TW106127395 A TW 106127395A TW 201806284 A TW201806284 A TW 201806284A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
battery
voltage
charging
power supply
equivalent impedance
Prior art date
Application number
TW106127395A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI657641B (zh
Inventor
徐志源
陳世銘
莊家宥
Original Assignee
聯發科技股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 聯發科技股份有限公司 filed Critical 聯發科技股份有限公司
Publication of TW201806284A publication Critical patent/TW201806284A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI657641B publication Critical patent/TWI657641B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00304—Overcurrent protection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3835—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC involving only voltage measurements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/18—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for batteries; for accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00308—Overvoltage protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00302—Overcharge protection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本發明提供了一種充電電路，包括：控制器，通信介面和感應器；其中，所述感應器，用於檢測電池單元充電電壓；所述控制器，用於根據所述電池單元充電電壓，供電器的輸出電流和充電路徑的等效阻抗更新針對供電器的輸出電壓的過電壓保護閾值和/或針對所述供電器的輸出電流的過電流保護閾值；所述充電路徑是從所述供電器到所述電池；所述通信介面，用於輸出所述過電壓保護閾值和/或所述過電流保護閾值。

Description

充電電路及電池充電保護控制方法
本發明總體涉及一種電池充電系統，充電電路和電池充電保護控制方法。
目前，由可充電電池供電的電子設備由外部電源適配器充電。當電池正在充電時，為了縮短充電時間，可以增加充電電流以達到對電池快速充電的目的。
然而，在使用恒定電壓（Constant Voltage, CV）模式或充電電流增加的情況下，如果在充電期間電池充電電壓和/或電池充電電流太大，則電池可能由於過電壓和/或過電流而被損壞。
因此，當具有電池的電子設備正在充電時，它需要過電壓保護（Over-Voltage Protection, OVP）和/或過電流保護（Over-Current Protection, OCP）。
本發明實施例提供一種電池充電系統，充電電路和電池充電保護控制方法，以為可擕式電子設備充電。
本發明實施例提供一種充電電路，包括：控制器，通信介面和感應器；所述感應器，用於檢測電池單元充電電壓；所述控制器，用於根據所述電池單元充電電壓，供電器的輸出電流和充電路徑的等效阻抗更新針對供電器的輸出電壓的過電壓保護閾值和/或針對所述供電器的輸出電流的過電流保護閾值；所述充電路徑是從所述供電器到所述電池；所述通信介面，用於輸出所述過電壓保護閾值和/或所述過電流保護閾值。
本發明實施例提供一種電池充電保護控制方法，用於為可擕式設備充電，其中，所述電池充電保護控制方法包括：充電電路從供電器接收輸出電壓和輸出電流；所述充電電路檢測電池單元充電電壓，所述電池單元充電電壓用於為可擕式設備中的電池充電；所述充電電路根據所述輸出電流，所述電池單元充電電壓和充電路徑的等效阻抗，動態的更新對應所述供電器的輸出電壓的過電壓保護閾值和/或對應所述供電器的輸出電流的過電流保護閾值，所述充電路徑是從所述供電器到所述電池；所述充電電路輸出所述過電壓保護閾值和/或所述過電流保護閾值給所述供電器；其中，在所述電池被充電期間，所述供電器的輸出電流，所述過電壓保護閾值和所述過電流保護閾值中至少一個是時變的。
本發明實施例提供一種充電電路，包括：控制器，通信介面和感應器；所述感應器，用於檢測電池單元充電電壓；所述控制器，用於根據供電器的輸出電流，充電路徑上的節點電壓和充電路徑的等效阻抗，設置所述供電器的輸出電壓的目標值；其中，所述充電路徑是從所述供電器到所述電池；所述通信介面，用於輸出所述供電器的輸出電壓的目標值。
本發明實施例提供一種電池充電保護控制方法，用於對可擕式設備的電池充電，所述電池充電保護控制方法包括：充電電路接收供電器的輸出電壓和輸出電流，並根據所述輸出電流，充電路徑上的節點電壓和所述充電路徑的等效阻抗，動態的設置所述輸出電壓的目標值，所述充電路徑是從所述供電器到所述電池，所述充電電路檢測所述節點電壓；以及所述充電電路向所述供電器發送所述輸出電壓的目標值，所述輸出電壓的目標值用於控制所述供電器輸出所述輸出電壓和/或所述輸出電流；其中，在所述電池被充電期間，所述輸出電流和/或所述輸出電壓是時變的。
本發明提供的電池充電系統和電池充電保護控制方法中，充電電路能夠根據充電電流，電池單元充電電壓和充電路徑的等效阻抗，動態的更新針對供電器的輸出電壓的過電壓保護閾值和/或針對供電器的輸出電流的過電流保護閾值，並將過電壓保護閾值和過電流保護閾值通知供電器，以使供電器能夠進行過電壓保護和/或過電流保護。
在如下描述和權利要求中所使用的特定術語涉及特定的元件。所屬領域具有通常知識者應該理解的是，電子設備廠商可以給元件以不同的命名。本發明不想以命名來區分元件，而是以功能來區分元件。在後續的描述和權利要求中，術語“包括”是一種開放式限定，其應該理解為“包含但不限於…”。而且，術語“耦接”表示直接或者間接的電連接，該連接可以表示為一直接的電連接，或者表示為通過其他裝置或者連接的一間接的電連接。
第1圖示出本發明實施例提供的電池充電系統。電池充電系統100包括供電器（power supplier）10和充電電路50。充電電路50可以是可擕式裝置（例如，智慧型電話或臺式PC）的充電電路。
用於為可擕式設備的電池充電的供電器10包括電壓轉換器12和通信介面14。供電器10通過電纜20的連接器16耦接到電纜20。電壓轉換器12可以由DC-DC轉換器（例如降壓轉換器（buck converter）或降壓/升壓轉換器（buck/boost converter））或AC-DC轉換器實現，但不限於此。 電壓轉換器12用於從電壓源接收輸入電壓VIN。 輸入電壓VIN可以是交流AC輸入電壓或直流DC輸入電壓，電壓源可以是通用串列匯流排USB主機電源或交流AC電源。 電壓轉換器12用於通過電纜20向充電電路50輸出電壓TA_VOUT和輸出電流ICHG。
電壓轉換器12和通信介面14通過連接器16與電纜20耦接。通信介面14用於與充電電路50的通信介面56通信。通信介面14用於通過通信介面56從充電電路50接收充電電路50設置的供電器的輸出電壓的目標值，過電壓保護閾值和過電流保護閾值。
電纜20是供電器10的輸出電纜。電纜20通過連接器16與供電器10耦接並且通過連接器58與充電電路50耦接。
供電器10產生的輸出電壓TA_VOUT和輸出電流ICHG被傳遞到電纜20，然後到充電電路50，用於為可擕式設備的電池60充電。
充電電路50包括控制器52，電源開關SW，感應器54和通信介面56。充電電路50用於為可擕式設備的可充電電池60充電。充電電路50通過電纜20的連接器58耦接到電纜20。
控制器52控制電源開關SW的導通狀態和控制充電電路50的操作。而且，控制器可以設置供電器10的輸出電壓的目標值，過電壓保護OVP閾值和過電流保護OCP閾值。
在來自控制器52的控制信號SW_CT的控制下，當電源開關SW被導通（即處於連接狀態）時，允許供電器10的輸出電流ICHG給電池60充電。相反的，在來自控制器52的控制信號SW_CT的控制下，當電源開關SW被關斷（即處於不連接狀態）時，不允許供電器10的輸出電流ICHG給電池60充電。
感應器（sensor）54是電壓感應器和/或電流感應器，其用於檢測(sense)電池充電電流IBAT，匯流排電壓（bus voltage）VBUS，電池單元（cell）充電電壓VBAT和電池電壓VBIF。感應器54的檢測結果被發送到控制器52。
電池充電電流IBAT和電池單元充電電壓VBAT被用於為電池60充電。匯流排電壓VBUS是充電電路50的資料匯流排上的電壓。電池電壓VBIF是電池60的電池單元電壓。
電池充電電流IBAT和/或電池單元充電電壓VBAT將基於時間而變化（即時變（time-varying）的）。此外，根據充電電路50的充電模式（恒定電流（constant current, CC）模式或恒定電壓（constant voltage, CV）模式），改變電池充電電流IBAT和/或電池單元充電電壓VBAT。
通信介面56與供電器10的通信介面14通信。在一個實施例中，通信介面56和14間的通信包括傳遞供電器10的輸出電壓的目標值，過電壓保護閾值和過電流保護閾值，但不限於此。
電池60可以進一步包括電池連接器62，電池保護器64和電池單元66。電池連接器62用於將電池60連接到可擕式設備。電池保護器64（例如但不限於MOS開關）用於保護電池。電池單元66提供電池功率給可擕式設備，並且可以被可擕式設備的充電電路50充電。
現在，請參考第2圖，其示出本發明實施例的示例性的電池充電系統的等效阻抗（equivalent impedance）示意圖。
如第2圖所示，電纜20的連接器16具有等效阻抗R_con1，以及電纜20的連接器58具有等效阻抗R_con2。電纜20進一步包括傳輸線，其具有等效阻抗R_cab。充電電路50的電源開關SW具有等效阻抗R_SW_IC。電池60的連接器62具有等效阻抗R_bat_con以及電池60的電池保護器64具有等效阻抗R_bat_MOSFET。
進一步，參數R_VBAT是指從節點VBAT到電池單元66的等效阻抗（即 R_VBAT=R_bat_MOSFET+R_bat_con）。參數R_SW是指從節點VBUS到節點VBAT的等效阻抗（即R_SW=R_SW_IC）。參數R_cable是指整個電纜20的等效阻抗(即 R_cable=R_con1+R_cab+R_con2)。後續將描述如何計算等效阻抗。
第3圖示出本發明實施例示例性的電池充電系統。該電池充電系統300包括供電器310和充電電路350。
用於給可擕式設備電池充電的供電器310具有電壓轉換器312，通信介面314和感應器318。電壓轉換器312和通信介面314可以與第1圖中的電壓轉換器12和通信介面14相同或者相似，所以在此省略細節描述。電纜320包括連接器316和連接器358和傳輸線。
感應器318可以檢測電壓轉換器312產生的輸出電壓TA_VOUT和/或輸出電流ICHG。感應器318的檢測結果可以通過電纜320和通信介面356發送到充電電路350。也就是說，第1圖和第3圖間的一個差別在於：第1圖的供電器10不具有檢測輸出電壓TA_VOUT和/或輸出電流ICHG的功能，而第3圖的供電器10具有檢測輸出電壓TA_VOUT和/或輸出電流ICHG的功能。
充電電路350包括控制器352，電源開關SW，感應器354和通信介面356。充電電路350用於為可充電電池360充電。可充電電池360包括電池連接器362，電池保護器364和電池單元366。充電電路350與第1圖中的充電電路50具有相同或者相似的電路配置和電路操作。
下面描述第1圖和第3圖中實施例的阻抗計算。在本發明實施例中要實現至少兩個阻抗計算。實現阻抗計算可以由控制器52（352）執行和控制。 R_VBAT=[(VBAT-VBIF)/IBAT (1) R_SW=(VBUS-VBAT)/ICHG (2) R_cable=(TA_VOUT-VBUS)/ICHG (3)
在第1圖中，電流ICHG，電壓值VBAT, VBIF和IBAT可以由感應器54檢測，然後被發送到控制器52；並且電壓TA_VOUT可以由控制器52設置和控制。（第1圖中的供電器10不包括電壓/電流感應器）。
在第3圖中，電壓值VBAT, VBIF 和電流值IBAT可以由感應器354測量，然後被發送到控制器352；並且電壓TA_VOUT和電流ICHG由感應器318測量並且發送到控制器352。
在第二阻抗計算實現中，如下計算等效阻抗R_VBAT, R_SW 和R_cable。 R_VBAT=|[(VBAT2-VBAT1)-(VBIF2-VBIF1)]|/|(IBAT2-IBAT1)| (4) R_SW=|[(VBUS2-VBUS1)-(VBAT2-VBAT1)]|/(ICHG2-ICHG1)| (5) R_cable=|[(TA_VOUT2-TA_VIUT1)-(VBUS2-VBUS1)]|/(ICHG2-ICHG1)| (6)
其中，“1”“2”分別表示第一時間點和第二時間點，例如，VBAT1為第一時間點的電池單元充電電壓；VBAT2為第二時間點的電池單元充電電壓。
在後續描述中，等效阻抗R_con1, R_con2, R_cab, R_SW_IC, R_bat_con, R_bat_MOSFET, R_VBAT, R_SW 和 R_cable可以被稱為充電路徑的等效阻抗，其中，充電路徑是指從電纜20 (或320)的連接器16 (或316)到充電電路50 (或350)的電池60 (或360)的電池單元66 (或366)。所以，在後續描述中，充電路徑上的電壓（例如，VBUS, VBAT）可以被稱為充電路徑電壓。
所屬領域具有通常知識者可以理解的是，第二阻抗計算可以在兩個或者多個測量之後執行，其仍在本發明的精神和範圍內。而且，通過第二阻抗計算，由於使用兩個或者多個測量值，在類比值（例如但不限於VBAT，VBUS，TA_VOUT）到數位值的轉換中出現的ADC（analog-digital converter，類比數位轉換器）的偏差（offset）可以被消除。
所計算的等效阻抗可用於設置OVP閾值，OCP閾值和供電器10的輸出電壓TA_VOUT的目標值。 以下將詳細描述。
現在，描述如何在本發明實施例中設置過電壓保護（OVP）閾值。
在第1圖和第3圖的本發明實施例中，存在3個過電壓保護閾值，VBAT_OVP_TH (電池單元充電電壓VBAT的OVP閾值), VBUS_OVP_TH (匯流排電壓VBUS的OVP閾值)和 TA_VOUT_OVP_TH (供電器10的輸出電壓TA_VOUT的OVP閾值)。
上述三個OVP閾值可以表示為電池單元充電電壓VBAT，等效阻抗和輸出電流ICHG的函數，其如下： VBAT_OVP_TH=VBAT+f(ICHG, R1) (7) VBUS_OVP_TH=VBAT+f(ICHG, R2) (8) TA_VOUT_OVP_TH=VBAT+f(ICHG, R3) (9) 其中，R1=R_VBAT, R2=R_VBAT+R_SW, 和 R3=R_VBAT+R_SW+R_cable。
在一個實施例中，式(7)-(9)可以表示為： VBAT_OVP_TH=VBAT+f(ICHG, R1)=VBAT+ICHG*R_VBAT (10) VBUS_OVP_TH=VBAT+f(ICHG,R2) =VBAT+ICHG*(R_VBAT+R_SW) (11) TA_VOUT_OVP_TH=VBAT+f(ICHG, R3) =VBAT+ ICHG*(R_VBAT+R_SW+R_cable) (12)
當然，函數f(ICHG, R)可以具有其他可能的實現方式，該本發明實施例對此不做限制。
第4圖示出本發明實施例的OVP閾值。在時間T1之前，電池電壓VBAT是低的。在時間T1，開始充電，因而供電器的輸出電壓TA_VOUT被可擕式設備突然提升（或降落）。在時間T2 和T3期間，電壓轉換器12 (312)提高了供電器的輸出電壓TA_VOUT，並且因而增加了匯流排電壓VBUS和電池單元充電電壓VBAT。如第4圖所示，在時間T1-T3期間在恒定電流CC模式中有兩個步驟。
在時間T3，控制器52 (352)確定電池單元電壓VBIF很接近目標值，因而控制器52 (352)決定切換充電電路50到恒壓CV模式。所以，在時間T3之後，電池單元充電電壓VBAT被保持，而供電器的輸出電壓TA_VOUT和匯流排電壓VBUS被降低。在時間T4，因為電池單元電壓VBIF達到目標值，控制器52 (352)確定充電操作結束。
在本發明實施例中，通過設置各自的過電壓保護閾值VBAT_OVP_TH, VBUS_OVP_TH 和TA_VOUT_OVP_TH，防止電池單元充電電壓VBAT，匯流排電壓VBUS和供電器的輸出電壓TA_VOUT太高而破壞電池60 (360)。
也就是說，通過本發明實施例，供電器10 (310)的輸出節點被過電壓保護閾值TA_VOUT_OVP_TH保護。相似的，節點VBUS（或者，充電電壓/電流進入可擕式設備的節點）被過電壓保護閾值VBUS_OVP_TH保護。節點VBAT（即充電電壓/電流進入電池的節點）被過電壓保護閾值VBAT_OVP_TH保護。
此外，在本發明實施例中，電池單元充電電壓VBAT和供電器的輸出電流ICHG兩者都是時變（time-varying）的，因而相應的過電壓保護閾值VBAT_OVP_TH, VBUS_OVP_TH 和TA_VOUT_OVP_TH是時變的。此外，相應的過電壓保護閾值VBAT_OVP_TH, VBUS_OVP_TH 和 TA_VOUT_OVP_TH可以基於電池單元充電電壓VBAT和供電器的輸出電流ICHG而動態的調整。而且，相應的過電壓保護閾值VBAT_OVP_TH, VBUS_OVP_TH和 TA_VOUT_OVP_TH是根據電池單元充電電壓VBAT和供電器的輸出電流ICHG而被同步更新。
與現有技術相比，現有技術的過電壓保護閾值（例如, TA_VOUT_OVP_TH_PA）是固定的，如第4圖所示。所以，因為本發明實施例中OVP閾值可以被動態的調整，所以本發明實施例中的OVP保護更加靈活。
在感應器54 (354)不具有測量電池單元電壓VBIF的功能的一個可能的實施例中，等效阻抗R_VBAT是未知的。所以，在該實施例中，VBAT_OVP_TH (電池單元充電電壓VBAT的OVP閾值), VBUS_OVP_TH (匯流排電壓VBUS的OVP閾值) 和 TA_VOUT_OVP_TH (供電器的輸出電壓TA_VOUT的OVP閾值)可以表示為： VBAT_OVP_TH=VBAT+a1 (13) VBUS_OVP_TH=VBAT+ICHG*R_SW+a2 (14) TA_VOUT_OVP_TH=VBAT+ICHG*(R_SW+R_cable)+a3 (15)
其中，a1, a2 和a3（ 也稱為“過電壓保護閾值餘量（margin）參數” ），可以是預定的正值（例如但不限於100mV，如果需要，該值是可調整的）或者是電池單元充電電壓VBAT的b1%, b2% 或者 b3%（b1, b2 和b3是預定的正值，如果需要b1, b2 和/或b3是可調整的）。
第5圖示出第1圖和第3圖的本發明實施例中過電流保護（OCP）閾值的設置。如第5圖所示，供電器的輸出電流ICHG由可擕式設備的充電電路50 (350)的控制器52 (352)控制，並且供電器的輸出電流ICHG是時變的。所以，在本發明實施例中，控制器52 (352)根據供電器的輸出電流ICHG，為供電器的輸出電流ICHG設置過電流保護閾值ICHG_OCP_TH。所以，過電流保護閾值ICHG_OCP_TH也是時變的，並且可以根據供電器的輸出電流ICHG而被動態的調整。或者說，過電流保護閾值ICHG_OCP_TH是根據供電器的輸出電流ICHG被同步的更新的。
在第1圖和第3圖實施例中，用於供電器的輸出電流ICHG的過電流保護閾值ICHG_OCP_TH可以被表示為： ICHG_OCP_TH=ICHG+c
其中，“c”（也稱為“過電流保護閾值餘量參數”）可以是預定的正值（例如但不限於100mA，如果需要該值可調整）或者是供電器的輸出電流ICHG的d%（“d”是預定的正數，如果需要該正數可調整）。
如第5圖所示，在時間T1之前，因為充電操作還沒有開始，輸出電流ICHG是低的。在時間T1，充電開始（在控制器52 (352)的控制下），因而供電器10輸出電流ICHG到充電電路(350)的電池60 (360)。所以，在時間T2到T3期間 (即CC 模式)，供電器的輸出電流ICHG被增加來提高電池單元充電電壓VBAT。在時間T3（即CV模式）之後，供電器的輸出電流ICHG被降低但是電池單元充電電壓VBAT幾乎保持不變。
在本發明實施例中，通過動態的設置過電流保護閾值ICHG_OCP_TH，與現有技術（現有技術具有固定的OCP保護閾值ICHG_OCP_TH_PA）相比，過電流保護OCP保護更靈活，如第5圖所示。
在本發明實施例中，在充電過程中，控制器52 (352)可以需要供電器10 (310)來產生輸出電壓TA_VOUT。輸出電壓TA_VOUT的目標值由控制器52 (352)設置，並且控制器52 (352)通過通信介面14 (314) 和56 (356)發送供電器的輸出電壓TA_VOUT的設定值到供電器10 (310)的電壓轉換器12(312)。根據來自控制器52 (352)的設定值，供電器10 (310)相應的產生輸出電壓TA_VOUT。
在設置供電器的輸出電壓TA_VOUT的值過程中，在恒流模式中，輸出電壓TA_VOUT的設定值被增加，在恒壓模式中，輸出電壓TA_VOUT的設定值可以是固定的。而且，控制器52 (352)可以根據電壓，電流和充電路徑上的等效阻抗設置供電器的輸出電壓TA_VOUT的設定值。例如，在恒流CC模式中，控制器52 (352)可以設置供電器的輸出電壓TA_VOUT的設定值如下： TA_VOUT≧VBUS+ICHG*R_cable (16) TA_VOUT≧VBAT+ICHG*(R_cable+R_SW_IC) (17) TA_VOUT≧ VBIF+ICHG*(R_cable+R_SW_IC+R_bat_con+R_bat_MOSFET) (18)
第6圖示出第1圖和第3圖中本發明實施例的供電器的輸出電壓TA_VOUT的設置。如第6圖所述，供電器的輸出電流ICHG由可擕式設備的充電電路50 (350)的控制器52 (352)控制，並且，供電器的輸出電流ICHG和供電器的輸出電壓TA_VOUT是時變的（time-varying）。所以，供電器的輸出電壓TA_VOUT可以是根據供電器的輸出電流ICHG而動態調整的。或者說，供電器的輸出電壓TA_VOUT是根據供電器的輸出電流ICHG同步更新的。
在本發明實施例中，通過動態調整和/或更新供電器的輸出電壓TA_VOUT，與現有技術(現有技術中供電器的輸出電壓TA_VOUT_PA是固定的)相比, 供電器的電壓產生更靈活並且更節省功率，如第6圖所示。
也就是說，在本發明實施例中，供電器提供的輸出電壓可以由來自可擕式設備控制器的控制信號所控制。
在第1圖中，充電電路50的通信介面56傳遞供電器的輸出電壓TA_VOUT的設定值到供電器10的通信介面14。
在第3圖中，充電電路350的通信介面356可以傳遞供電器的輸出電壓TA_VOUT的設定值給供電器10的通信介面314；並且供電器10的通信介面314可以傳遞輸出電壓TA_VOUT和輸出電流ICHG的測量值到充電電路350的通信介面356。而且，充電電路350的通信介面356可以傳遞過電壓保護閾值TA_VOUT_TH和/或過電流保護閾值ICHG_OCP_TH給供電器310的通信介面314，因而，供電器根據來自充電電路50 (350)的控制器52 (352)的過電壓保護閾值TA_VOUT_TH和/或過電流保護閾值ICHG_OCP_TH執行過電壓保護和/或過電流保護。
在本發明的上述實施例中，OCP保護閾值和OVP保護閾值可以根據來自供電器的輸出電壓和/或輸出電流，被動態的調整或者動態的更新。所以，在本發明的上述實施例中，OCP保護和OVP保護是更加靈活的。
而且，在本發明實施例中，可擕式設備的控制器根據電池充電電流和/或供電器的輸出電流和/或充電路徑的等效阻抗，控制供電器的輸出電壓的設定。所以，在本發明的實施例中，可以靈活的調整和/或動態的更新供電器的輸出電壓。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬領域具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當以所附權利要求為准。
100‧‧‧電池充電系統
10，310‧‧‧供電器
12，312‧‧‧電壓轉換器
14，314‧‧‧通信介面
20，320‧‧‧電纜
16，316‧‧‧連接器
50，350‧‧‧充電電路
56，356‧‧‧通信介面
58，358‧‧‧連接器
54，354‧‧‧感應器
52，352‧‧‧控制器
60，360‧‧‧可充電電池
62，362‧‧‧電池連接器
64，364‧‧‧電池保護器
66，366‧‧‧電池單元
318‧‧‧感應器
通過閱讀接下來的詳細描述和參考所附的圖式所做的示例，能夠更加全面地理解本發明，其中： 第1圖示出本發明實施例提供的示例性的電池充電系統； 第2圖示出本發明實施例的電池充電系統的等效阻抗示意圖； 第3圖示出本發明實施例提供的示例性的電池充電系統； 第4圖示出本發明實施例提供的過電壓保護閾值； 第5圖示出第1圖和第3圖中本發明實施例提供的過電流保護閾值； 第6圖示出第1圖和第3圖中本發明實施例提供的供電器的輸出電壓TA_VOUT。 在下面的詳細描述中，為了說明的目的，闡述了許多具體細節，以便對本發明實施例透徹理解。
100‧‧‧電池充電系統
10‧‧‧供電器
12‧‧‧電壓轉換器
14‧‧‧通信介面
20‧‧‧電纜
16‧‧‧連接器
50‧‧‧充電電路
56‧‧‧通信介面
58‧‧‧連接器
54‧‧‧感應器
52‧‧‧控制器
60‧‧‧可充電電池
62‧‧‧電池連接器
64‧‧‧電池保護器
66‧‧‧電池單元

Claims (17)

  1. 一種充電電路，包括：控制器，通信介面和感應器； 所述感應器，用於檢測電池單元充電電壓； 所述控制器，用於根據所述電池單元充電電壓，供電器的輸出電流和充電路徑的等效阻抗更新針對供電器的輸出電壓的過電壓保護閾值和/或針對所述供電器的輸出電流的過電流保護閾值；所述充電路徑是從所述供電器到所述電池； 所述通信介面，用於輸出所述過電壓保護閾值和/或所述過電流保護閾值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的充電電路，還包括：開關 所述開關，用於在所述控制器的控制下，連接或者不連接供電器的輸出電壓和供電器的輸出電流到電池；其中，所述電池單元充電電壓是所述開關和所述電池之間的節點上的電壓。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的充電電路，其中， 所述控制器根據所述電池單元充電電壓，所述輸出電流和第一等效阻抗，更新用於所述電池單元充電電壓的第一過電壓保護閾值，其中所述第一等效阻抗包括：所述電池的電池保護器等效阻抗和所述電池的電池連接器等效阻抗中至少一個； 和/或， 所述控制器根據所述電池單元充電電壓，所述輸出電流和第二等效阻抗，更新用於匯流排電壓的第二過電壓保護閾值，其中所述第二等效阻抗包括：所述開關的開關等效阻抗，所述電池的電池保護器等效阻抗，和所述電池的電池連接器等效阻抗中至少一種，其中所述匯流排電壓是連接電纜的連接器和所述開關之間的節點的電壓； 和/或， 所述控制器根據所述電池單元充電電壓，所述輸出電流和第三等效阻抗，更新用於所述供電器的輸出電壓的第三過電壓保護閾值，其中第三等效阻抗包括：所述開關的開關等效阻抗，所述電池的電池保護器等效阻抗，所述電池的電池連接器等效阻抗，和所述充電電路和所述供電器之間的電纜的電纜等效阻抗中至少一種。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的充電電路，其中， 所述控制器根據所述電池單元充電電壓和第一過電壓保護閾值餘量參數，更新用於所述電池單元充電電壓的第一過電壓保護閾值，所述第一過電壓保護閾值餘量參數是預定的第一正值或者是所述電池單元充電電壓的第一部分，所述第一正值是可調整的。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的充電電路，其中， 所述控制器根據所述電池單元充電電壓，所述輸出電流和第二過電壓保護閾值餘量參數，動態的更新用於所述匯流排電壓的第二過電壓保護閾值，其中，所述第二過電壓保護閾值餘量參數是預定的第二正值或者是所述電池單元充電電壓的第二部分，所述第二正值是可調整的； 或者， 所述控制器根據所述電池單元充電電壓，所述輸出電流，所述開關的開關等效阻抗，和第二過電壓保護閾值餘量參數，動態的更新用於所述匯流排電壓的第二過電壓保護閾值，其中，所述第二過電壓保護閾值餘量參數是預定的第二正值或者是所述電池單元充電電壓的第二部分，所述第二正值是可調整的。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的充電電路，其中， 所述控制器根據所述電池單元充電電壓，所述輸出電流和所述第三過電壓保護閾值餘量參數，動態的更新用於所述輸出電壓的第三過電壓保護閾值，所述第三過電壓保護閾值餘量參數是預定的第三正值或者是所述電池單元充電電壓的第三部分，所述第三正值是可調整的； 或者， 根據所述電池單元充電電壓，所述輸出電流，第四等效阻抗和所述第三過電壓保護閾值餘量參數，動態的更新用於所述輸出電壓的第三過電壓保護閾值，所述第三過電壓保護閾值餘量參數是預定的第三正值或者是所述電池單元充電電壓的第三部分，所述第三正值是可調整的，其中，所述第四等效阻抗包括：所述開關的開關等效阻抗和所述電纜的電纜等效阻抗中至少一者。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的充電電路，其中， 所述控制器根據所述輸出電流和過電流保護閾值餘量參數，更新用於所述供電器的輸出電流的所述過電流保護閾值。
  8. 一種電池充電保護控制方法，用於為可擕式設備充電，其中，所述電池充電保護控制方法包括： 充電電路從供電器接收輸出電壓和輸出電流； 所述充電電路檢測電池單元充電電壓，所述電池單元充電電壓用於為可擕式設備中的電池充電； 所述充電電路根據所述輸出電流，所述電池單元充電電壓和充電路徑的等效阻抗，動態的更新對應所述供電器的輸出電壓的過電壓保護閾值和/或對應所述供電器的輸出電流的過電流保護閾值，所述充電路徑是從所述供電器到所述電池；所述充電電路輸出所述過電壓保護閾值和/或所述過電流保護閾值給所述供電器； 其中，在所述電池被充電期間，所述供電器的輸出電流，所述過電壓保護閾值和所述過電流保護閾值中至少一個是時變的。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的電池充電保護控制方法，其中， 所述供電器根據來自所述充電電路的所述過電壓保護閾值和/或所述過電流保護閾值，執行過電壓保護和/或過電流保護。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的電池充電保護控制方法，其中，當所述充電電路具有檢測所述電池內電池單元電壓的功能時，該方法還包括： 所述充電電路根據所述電池單元充電電壓，所述輸出電流和第一等效阻抗，動態的更新用於所述電池單元充電電壓的第一過電壓保護閾值，其中所述第一等效阻抗包括：所述電池的電池保護器等效阻抗和所述電池的電池連接器等效阻抗中至少一個； 和/或， 所述充電電路根據所述電池單元充電電壓，所述輸出電流和第二等效阻抗，動態的更新用於所述匯流排電壓的第二過電壓保護閾值，其中所述第二等效阻抗包括：所述開關的開關等效阻抗，所述電池的電池保護器等效阻抗，和所述電池的電池連接器等效阻抗中至少一種。
  11. 如申請專利範圍第8項所述的電池充電保護控制方法，其中，當所述充電電路具有檢測所述電池內電池單元電壓的功能時，所述動態的更新對應所述供電器的輸出電壓的過電壓保護閾值包括： 根據所述電池單元充電電壓，所述輸出電流和第三等效阻抗，動態的更新用於所述供電器的輸出電壓的第三過電壓保護閾值，所述第三等效阻抗包括：所述開關的開關等效阻抗，所述電池的電池保護器等效阻抗，所述電池的電池連接器等效阻抗，和所述電纜的電纜等效阻抗中至少一種。
  12. 如申請專利範圍第8項所述的電池充電保護控制方法，其中，所述動態的更新對應所述供電器的輸出電流的過電流保護閾值包括： 根據所述輸出電流和過電流保護閾值餘量參數，更新用於所述供電器的輸出電流的所述過電流保護閾值。
  13. 一種充電電路，包括：控制器，通信介面和感應器； 所述感應器，用於檢測電池單元充電電壓； 所述控制器，用於根據供電器的輸出電流，充電路徑上的節點電壓和充電路徑的等效阻抗，設置所述供電器的輸出電壓的目標值；其中，所述充電路徑是從所述供電器到所述電池； 所述通信介面，用於輸出所述供電器的輸出電壓的目標值。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的所述的充電電路，其中，還包括：開關 所述開關，用於在所述控制器的控制下，連接或者不連接供電器的輸出電壓和供電器的輸出電流到電池；其中，所述電池單元充電電壓是所述開關和所述電池之間的節點上的電壓。
  15. 如申請專利範圍第13項所述的充電電路，其中， 所述控制器，用於根據匯流排電壓，所述輸出電流和/或所述充電電路和所述供電器之間的電纜的電纜等效阻抗，動態的設置所述輸出電壓的目標值，其中，所述匯流排電壓是連接電纜的連接器與開關之間的節點上的電壓； 和/或 所述控制器，用於根據電池單元充電電壓，所述輸出電流和第一等效阻抗，動態的設置所述輸出電壓的目標值，其中所述第一等效阻抗包括：所述充電電路和所述供電器之間的電纜的電纜等效阻抗和/或開關的開關等效阻抗，所述開關用於連接或者不連接所述供電器的輸出電壓和所述供電器的輸出電流到所述電池； 和/或 所述控制器，用於根據所述電池的電池單元電壓，所述輸出電流和第二等效阻抗，動態的設置所述輸出電壓的目標值，其中所述第二等效阻抗包括：所述充電電路和所述供電器之間的電纜的電纜等效阻抗，所述開關的開關等效阻抗，所述電池的電池保護器等效阻抗，和所述電池的電池連接器等效阻抗中至少一個；所述開關用於連接或者不連接所述供電器的輸出電壓和所述供電器的輸出電流到所述電池。
  16. 一種電池充電保護控制方法，用於對可擕式設備的電池充電，所述電池充電保護控制方法包括： 充電電路接收供電器的輸出電壓和輸出電流，並根據所述輸出電流，充電路徑上的節點電壓和所述充電路徑的等效阻抗，動態的設置所述輸出電壓的目標值，所述充電路徑是從所述供電器到所述電池，所述充電電路檢測所述節點電壓；以及 所述充電電路向所述供電器發送所述輸出電壓的目標值，所述輸出電壓的目標值用於控制所述供電器輸出所述輸出電壓和/或所述輸出電流； 其中，在所述電池被充電期間，所述輸出電流和/或所述輸出電壓是時變的。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的電池充電保護控制方法，所述動態的設置步驟包括： 根據匯流排電壓，所述輸出電流和/或所述電纜的電纜等效阻抗，動態的設置所述輸出電壓的目標值。 和/或 根據電池單元充電電壓，所述輸出電流和第一等效阻抗，動態的設置所述輸出電壓的目標值，其中所述第一等效阻抗包括：所述充電電路和所述供電器之間的電纜的電纜等效阻抗和/或開關的開關等效阻抗，所述開關用於連接或者不連接所述供電器的輸出電壓和所述供電器的輸出電流到所述電池的； 和/或 根據所述電池的電池單元電壓，所述輸出電流和第二等效阻抗，動態的設置所述輸出電壓的目標值，其中所述第二等效阻抗包括：所述充電電路和所述供電器之間的電纜的電纜等效阻抗，所述開關的開關等效阻抗，所述電池的電池保護器等效阻抗，和所述電池的電池連接器等效阻抗中至少一個；所述開關用於連接或者不連接所述供電器的輸出電壓和所述供電器的輸出電流到所述電池。
TW106127395A 2016-08-12 2017-08-11 充電電路及電池充電保護控制方法 TWI657641B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662374038P 2016-08-12 2016-08-12
US62/374,038 2016-08-12
US15/480,417 US10148101B2 (en) 2016-08-12 2017-04-06 Battery charging system and battery charging protection control method
US15/480,417 2017-04-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201806284A true TW201806284A (zh) 2018-02-16
TWI657641B TWI657641B (zh) 2019-04-21

Family

ID=61159420

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106127395A TWI657641B (zh) 2016-08-12 2017-08-11 充電電路及電池充電保護控制方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10148101B2 (zh)
CN (1) CN107732998B (zh)
TW (1) TWI657641B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI677163B (zh) * 2018-03-07 2019-11-11 瑞昱半導體股份有限公司 充電系統
US11336106B2 (en) 2018-03-07 2022-05-17 Realtek Semiconductor Corp. Charging system with low power consumption

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6838879B2 (ja) * 2016-07-13 2021-03-03 ローム株式会社 受電装置およびその制御回路、電子機器、給電システムの動作方法
KR102623626B1 (ko) * 2018-08-21 2024-01-09 삼성에스디아이 주식회사 충전 제어 장치 및 그 방법
GB201912736D0 (en) * 2019-09-04 2019-10-16 Cdo2 Ltd Battery sesnor arrangement and method of balancing batteries
CN111030208B (zh) * 2019-11-19 2021-07-20 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 基于USB Type-C接口的家用电器供电方法、受电方法及电路
KR20210087813A (ko) 2020-01-03 2021-07-13 주식회사 엘지에너지솔루션 릴레이 제어 장치
TWI764440B (zh) * 2020-12-15 2022-05-11 國家中山科學研究院 電池測試系統安全保護裝置與方法
CN114465319A (zh) * 2022-02-21 2022-05-10 Oppo广东移动通信有限公司 电子设备、通路阻抗的确定方法、芯片及存储介质
CN115051055A (zh) * 2022-06-22 2022-09-13 联宝(合肥)电子科技有限公司 一种电池充电方法及电子设备的电池组件
CN117849597B (zh) * 2024-03-08 2024-07-09 荣耀终端有限公司 电路板测试装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1068782A (en) * 1976-08-23 1979-12-25 Siemens Aktiengesellschaft Protective circuit for thyristors
JP4299309B2 (ja) * 2006-02-07 2009-07-22 レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド 蓄電池の充電システムおよび充電方法
EP2090456B1 (en) * 2006-12-05 2016-03-09 Mitsubishi Electric Corporation Electric car control apparatus
JP2009247195A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 O2 Micro Inc 充電電流を調節できるバッテリ管理システム
JP4966998B2 (ja) * 2009-06-18 2012-07-04 パナソニック株式会社 充電制御回路、電池パック、及び充電システム
CN102064585B (zh) * 2011-01-06 2012-12-26 田剑彪 多节锂电池保护电路阈值可调集成电路
JP2012157128A (ja) * 2011-01-25 2012-08-16 Sanyo Electric Co Ltd 過電圧検出装置、保護装置及びパック電池
JPWO2013002202A1 (ja) * 2011-06-29 2015-02-23 三洋電機株式会社 電池劣化判定装置
JP5487183B2 (ja) * 2011-10-25 2014-05-07 本田技研工業株式会社 蓄電装置の充電容量パラメータ推定装置
US9343917B2 (en) 2013-02-27 2016-05-17 System General Corporation Control circuit for charging battery through programmable power supplier
CN105794079B (zh) * 2014-01-17 2018-09-21 联发科技股份有限公司 调整电池的电压阈值的方法及装置
CN103762691B (zh) 2014-01-28 2015-12-23 广东欧珀移动通信有限公司 电池充电装置及电池充电保护控制方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI677163B (zh) * 2018-03-07 2019-11-11 瑞昱半導體股份有限公司 充電系統
US11336106B2 (en) 2018-03-07 2022-05-17 Realtek Semiconductor Corp. Charging system with low power consumption

Also Published As

Publication number Publication date
TWI657641B (zh) 2019-04-21
US10148101B2 (en) 2018-12-04
US20180048166A1 (en) 2018-02-15
CN107732998B (zh) 2021-07-23
CN107732998A (zh) 2018-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI657641B (zh) 充電電路及電池充電保護控制方法
US10236701B2 (en) System, mobile device, and charging device
JP2020534033A5 (zh)
EP3534487B1 (en) Charging method and system
KR102093676B1 (ko) 쾌속 충전 제어 방법 및 시스템
US20160359340A1 (en) Quick charging mobile terminal, method and system
CN103269106B (zh) 一种自动设置充电电流的充电方法及移动终端
US20120217935A1 (en) Circuits and Methods for Automatic Power Source Detection
WO2018076623A1 (zh) 一种检测充电异常的方法、装置及电源适配器
CN108347089B (zh) 电能传输控制器、电能传输系统和电能传输方法
WO2018028202A1 (zh) 检测电路及检测方法
US10141760B2 (en) Power supply circuit, charge circuit, charging system, power supplying method, and charging method
US11837887B2 (en) Charging integrated circuit and operating method
CN105098890B (zh) 充电数据线及充电器
US10554058B2 (en) Systems and methods for monitoring an operating status of a connector
US9478999B2 (en) Mobile electronic system and charging accessory
US10063160B2 (en) Power adapter, cable, and charger
CN110768315B (zh) 一种充电接口的保护方法及系统、存储介质
TWM583546U (zh) 過量充電偵測裝置
TW202008680A (zh) 電源管理電路及其電子裝置及電源供應方法
TW201642544A (zh) 充電裝置、電子系統及充電設定方法