CN205141721U - 电池倍压充电电路和移动终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种电池倍压充电电路及移动终端，其中充电电路包括：充电端口、高压充电单元、低压充电单元、电池组以及系统，电池组包括一块主电池以及至少一块副电池；其中，高压充电单元和低压充电单元分别与充电端口相连，低压充电单元分别与系统、电池组相连；高压充电单元与电池组相连；当进行快速充电时，主电池与各副电池被切换至串联状态，充电电压通过充电端口传输至高压充电单元和低压充电单元，由高压充电单元向主电池与各副电池中充电；同时，由低压充电单元为系统供电；当充电完毕时，主电池与各所述副电池被切换至并联状态为系统供电。通过本实用新型实施提供的电池倍压充电电路能够避免电池本体充电过程中发热过高的问题。

Description

电池倍压充电电路和移动终端

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别是涉及电池倍压充电电路和移动终端。

背景技术

随着手机电池容量的增加，如何实现电池快速充电已经成为当下热点技术之一。业界一般以xC(如0.7C，C，1.5C，2C等)来定义手机电池充电快慢，其中C为电池的容量，x为充电倍率，在电池容量相同的情况下，充电倍率越大充电时间越短。但是充电倍率的提升对手机电池设计来说更多的是以能量密度的降低、及更高的充电温升为代价。无论是电池的容量增加(比如从2000mAh变化到3000mAh)还是充电倍率的增加，最终均将对整个手机的充电电路的通流能力提出更高的要求，比如3000mAh电池，1C充电需要充电支路提供3000mA电流，2C充电则要求充电支路具有6000mA电流的提供能力。不仅如此，在考虑充电之路电流提供能力的同时，还需要考虑大电流充电时电池本体发热的问题。可见，实现电池快速充电不仅对电池本身，对于充电电路、散热的设计都是一个极大的挑战。

现的电池快速充电方案主要可以分为以下两类：

第一类电池充电方案的充电架构图如附图1所示，该具体方案为：将AC(alternatingcurrent，交流电)充电器输出的电流直接输进电池，不经由中间充电单元即PMIC变换。

这种方案虽然能把充电支路的热损耗转移到AC充电器上，使得手机端的发热能够得到部分有效控制。但具有以下缺点：第一、AC充电器设计复杂，需要AC充电器与手机实时通讯，实时获取手机电池的状态来调整充电状态。第二、该方案只能把传统的充电单元产生的热转移到AC充电器端，无法解决手机电池本体为了实现大倍率充电通过大电流所造成的温升，由于无法解决电池本体因大电流造成的升温问题，因此，该方案无法进一步提升充电倍率，实验证明1.5C已经是该种方案所能提供的快速充电的极限。第三、采用大电流充电，对充电通道的通流阻抗也需要严格控制，因此，连接器、充电端口、充电线缆均需要特殊选择，这将导致充电配件不具有通用性，每一次充电电流升级，都需要相应升级充电线缆及充电接口，实现成本高。

第二类电池充电方案为高压充电方案，充电架构图如附图2所示，该具体方案为：通过提升AC充电器的输出电压，在使用通用连接器、充电接口及充电线缆下，使电能大功率传输到手机充电端口，然后增加充电单元的输出电流能力来实现快速手机电池的快速充电。

现有的第二类电池充电方案，虽然对AC充电器的设计要求不高，且可复用已有的充电接口、线缆，充电配件的通用性好。但是依然存在以下缺点：第一、充电单元的变换效率为90％左右，通过的功率越高，功率损耗越大，相应的发热越严重，虽然采用双路方案能够分散热，但是实验证明目前最好的通流也仅能达到4.5A，无法满足随着电池容量的提升而提升充电电流的需求。也就意味着，该种电池充电方案受限于充电单元的供电能力。第二、电池本身由于大电流充电所带来的热的问题也依然得不到解决。

可见，现有的电池快速充电方案，均存在使用大电流充电时电池本体发热问题。

发明内容

本实用新型实施例提供了电池倍压充电电路和移动终端，用以解决现有的电池快速充电方案存在的使用大电流充电时电池本体发热的问题。

为了解决上述问题，本实用新型公开了一种电池倍压充电电路，包括：充电端口、高压充电单元、低压充电单元、电池组以及系统，其中，所述电池组包括一块主电池以及至少一块副电池；其中，所述高压充电单元和所述低压充电单元分别与所述充电端口相连，所述低压充电单元分别与所述系统、所述电池组相连；所述高压充电单元与所述电池组相连；当进行快速充电时，所述主电池与各所述副电池被切换至串联状态，充电电压通过所述充电端口传输至所述高压充电单元和所述低压充电单元，由所述高压充电单元向所述主电池与各所述副电池中充电；同时，由所述低压充电单元为所述系统供电；当充电完毕时，所述主电池与各所述副电池被切换至并联状态为所述系统供电。

为了解决上述问题，本实用新型还公开了一种移动终端，所述移动终端包括：电池倍压充电电路；其中，所述电池倍压充电电路包括：充电端口、高压充电单元、低压充电单元、电池组以及系统，其中，所述电池组包括一块主电池以及至少一块副电池；所述高压充电单元和所述低压充电单元分别与所述充电端口相连，所述低压充电单元分别与所述系统、所述电池组相连；所述高压充电单元与所述电池组相连；当进行快速充电时，所述主电池与各所述副电池被切换至串联状态，充电电压通过所述充电端口传输至所述高压充电单元和所述低压充电单元，由所述高压充电单元向所述主电池与各所述副电池中充电；同时，由所述低压充电单元为所述系统供电；当充电完毕时，所述主电池与各所述副电池被切换至并联状态为所述系统供电。

本实用新型实施例提供的电池倍压充电电路包括：高压充电单元、低压充电单元以及一个包括一块主电池以及至少一块副电池的电池组。当进行快速充电时，主电池与各副电池被切换至串联状态，由高压充电单元提供倍压即高于现有的普通充电电压几倍的电压进行充电。采用倍压进行充电的方案，能够提升电池组的充电速度。并且，由于电池组中的各电池串联，虽然充电电压提升，但是依然不会提升每块电池上所流通的电流值，因此，不会造成因电池流通电流过大而带来的电池发热的问题。可见，本实用新型实施提供的电池倍压充电电路，能够在为电池提供快速充电的同时，有效解决电池本体上因电流提升而造成的电池发热的问题。此外，本实用新型实施例提供的电池倍压充电电路，在为电池充电时，设置成由低压充电单元为系统供电，而无需由待充电的电池组为系统供电，相较于现有的电池充电方案，电池需要边充电边为系统供电，同样能够提升电池的充电速度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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是现有的第一类快速充电方案的充电架构图；

图2是现有的第二类快速充电方案的充电架构图；

图3是根据本实用新型实施例一的一种电池倍压充电电路的示意图；

图4是根据本实用新型实施例二的一种电池倍压充电电路的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

参照图3，示出了本实用新型实施例一的一种电池倍压充电电路的示意图。

本实用新型实施例的电池倍压充电电路包括：充电端口301、高压充电单元302、低压充电单元303、电池组304以及系统305，其中，所述电池组304包括一块主电池3041以及一块副电池3042。

其中，高压充电单元302和低压充电单元303分别与充电端口301相连，低压充电单元303分别与系统305、电池组304相连；高压充电单元302与电池组304相连。

当进行快速充电时，主电池3041与副电池被切换至串联状态，充电电压通过充电端口301传输至高压充电单元302和低压充电单元303，由高压充电单元302向主电池3041与副电池3042中充电；同时，由低压充电单元303为系统305供电；当充电完毕时，主电池3041与副电池3042被切换至并联状态为系统305供电。

在进行快速充电时，设置成由低压充电单元为系统供电，而无需由待充电的电池组为系统供电，电池组专一的充电即可。相较于现有的电池充电电路，电池需要边充电边为系统供电，能够提升电池的充电速度。

需要说明的是，若电池组中包含多块副电池，那么，当进行快速充电时，主电池与各块副电池均串联。当充电完毕时，各块副电池均被切换至于副电池并联的状态。

采用本实用新型实施例提供的电池倍压充电电路，虽然使用倍压但是由于电池组中各块电池串联，因此，能够有效的降低电池组中的各块电池上流通的电流值，进而可以降低充电时电池本体的发热。本实用新型实施提供的电池倍压充电电路，可以使用传统充电架构来实现快速充电，同时又不受限于未来充电倍率的提升。比如假设使用两块2000mAh的电池来实现4000mAh充电，串联倍压充电时对于单块电池来说若充电电流是3000mA，充电倍率就是1.5C，即使充电倍率要达到2C，充电电流也仅需4A，现有的充电单元完全可以解决。

需要说明的是，在附图3中仅是示例性的展示了电池组中包含一块副电池。但是，在具体实现过程中，并不局限于本实用新型实施例中所展示的电池组中仅设置一块副电池，还可以设置两块、三块、四块或者更多块副电池。副电池的具体个数的设置，可以由本领域技术人员，在具体实现过程中根据实际需求进行设置，本实用新型实施例中对此不作具体限制。

本实用新型实施例提供的电池倍压充电电路可以适用于任意适当的移动终端，例如：手机、平板电脑等，为移动终端提供快速充电功能。

通过本实用新型实施例提供的电池倍压充电电路，当进行快速充电时，主电池与各副电池被切换至串联状态，由高压充电单元提供倍压即高于现有的普通充电电压几倍的电压进行充电。采用倍压进行充电的方法，能够提升电池组的充电速度。并且，由于电池组中的各电池串联，虽然充电电压提升，但是依然不会提升每块电池上所流通的电流值，因此，不会造成因电池流通电流过大而带来的电池发热的问题。可见，本实用新型实施提供的电池倍压充电电路，能够在为电池提供快速充电的同时，有效解决电池本体上因电流提升而造成的电池发热的问题。

实施例二

参照图4，示出了本实用新型实施例二的一种电池倍压充电电路的示意图。

如图4所示，本实用新型实施例提供的电池倍压充电电路包括：充电端口即Chargingport、高压充电单元即HighvoltagePMIC、低压充电单元、电池组以及系统，其中，电池组包括一块主电池即Mainbattery以及一块副电池即Sendbattery；其中低压充电单元为普通充电单元NomalPMIC，为电池组提供常规模式的充电。

如图4所示，电池倍压充电电路中的高压充电单元和低压充电单元分别与充电端口相连，低压充电单元分别与系统、电池组相连，高压充电单元也与电池组相连。具体地，副电池的正极与高压充电单元的正极、以及低压充电单元的正极之间设置有第一切换开关；副电池的负极与主电池正极、以及主电池负极之间设置有第二切换开关；主电池的负极与高压充电单元的负极、以及低压充电单元的负极相连。主电池的正极与低压充电单元的正极之间设置有第三切换开关。并且，在主电池的正极与低压充电单元的正极之间设置有三极管，且三极管与第三切换开关并联。其中，第一切换开关与第二切换开关可以为单刀双掷开关，第三切换开关为单刀单掷开关。

当进行快速充电时，通过调节第一切换开关使副电池的正极与高压充电单元的正极导通，通过调节第二切换开关使副电池的负极与主电池的正极导通，通过调节第三切换开关使主电池的正极与低压充电单元的正极断开。

通过采用如上方式调整三个切换开关，可控制电池倍压充电电路通过高压充电单元为电池组供电，由低压充电单元为系统供电，并且，使得电池组中的主电池与副电池成串联状态。最终实现倍压、且不增大电池组中各块电池上流通电流的快速充电流程。

当快速充电完毕时，通过调节第二切换开关使副电池的负极与主电池的负极导通，使主电池与副电池被切换至并联状态为系统供电。

本实用新型实施例中，在倍压充电电路中为第三切换开关并联设置三极管的目的为，当第三切换开关断开(即主电池的正极与低压充电单元的正极断开时)设置低压充电单元的输出电压高于主电池最高充电电压，由于低压充电单元的输出电压高于主电池端的电压，因此，三极管不导通，这样，便可实现由低压充电单元为系统供电，而不是由主电池为系统供电。

当进行常规充电时，通过调节第一切换开关使副电池的正极与低压充电单元的正极导通，通过调节第二切换开关使副电池的负极与主电池的负极导通，通过调节第三切换开关使主电池的正极与低压充电单元的正极导通。

通过采用如上方式调整三个切换开关，可控制电池倍压充电电路通过低压充电单元为电池组供电，由主电池为系统供电，并且，使得电池组中的主电池与副电池成并联状态。也就是说，采用常规电压为电池组进行充电，并且，电池组边充电边为系统供电。

可见，本实用新型实施例提供的电池倍压充电电路，并没有抛弃NormalPMIC，如果不使用专用的快速充电器，亦可启用Normalcharger来给电池进行充电。该电池倍压充电电路既可满足对电池快速充电的需求，又可以满足对电池进行常规充电的需求。充电电路可根据用户是否使用了快速充电器决定采用哪种充电方式。为了保证充电均衡，使用倍压充电即快速充电时，需要将图中所示的单刀单掷开关即第三切换开关断开，设定NormalPMIC输出电压高于battery最高充电电压，利用NormalPMIC给系统供电，从而避免系统对充电电流的分流。

具体的，电池倍压充电电路在选择是对电池进行快速充电还是常规充电时，依据所连接的充电器进行充电模式的切换。若连接的充电器为快速充电器，则进行快速充电，若连接的充电器为常规功率充电器时，则进行常规充电。

需要说明的是，本实用新型实施例中仅是以电池组中包含一个副电池为例进行的说明，在具体实现过程中，在电池组中还可以设置两块、三块、四块或者更多块副电池，具体块数的设定可以由本领域技术人员根据实际需求进行设置，本实用新型实施例中对此不作具体限制。

表1为当电池组中包含不同块电池、使用充电电路进行快速充电时，串联后的电池所承受的最高电压、高压充电的单元的输出电压、以及AC充电器的输出电压的统计表。

表1

	串联最高电压	PMIC输出电压	AC充电器输出电压
				2颗电池串联	8.8V	9V	9V
3颗电池串联	13.4V	14V	15V
				4颗电池串联	17.8V	18V	20V

本实用新型实施中，对于电池倍压充电电路的设计需关注以下四个方面：第一、与倍压充电电路可匹配使用的AC充电器，这一部分要求并不复杂，只需要有和手机有握手机制，实现升压输出即可。AC充电器可使用目前市场上成熟的快速充电器；也可以自行开发AC充电器，自行开发充电协议，只需要有握手机制能够升压即可，无需实时监控电池充电状态。第二、对于充电接口、充电线缆使用现有的充电配件全可以满足快速充电的使用要求。第三、充电单元的设计，可以兼容倍压充电及普通充电。第四、电池串并转换，通常模式下电池组中的各块电池是并行连接，只有在需要快速充电时电池组中的各块电池才串行连接。串并转换通过切换开关切换即可实现，但是需要保证主电池始终接入系统，以在常规充电或者充电完成后，为系统供电。

本实用新型实施例中除对电池倍压充电电路的工作原理进行说明外，还提供了判断电池组中的电池是否受损的方法：

由于电池组中的各块电池串行充电、并联放电，因此，可以通过只统计Mainbattery充放电量的方法来上报电池组总电量，也可以在各块电池中分别内置电量计，将各块电池的电量进行统计以确定电池组总电量；然后，在确定电池组的总电量后，将得到的总电量与电池组中未存在受损电池情况下的总电量进行比较，如果两次电池组的总电量差异较大，即可以判断电池组中的电池受损。

通过本实用新型实施例提供的电池倍压充电电路，当进行快速充电时，主电池与各副电池被切换至串联状态，由高压充电单元提供倍压即高于现有的普通充电电压几倍的电压进行充电。采用倍压进行充电的方法，能够提升电池组的充电速度。并且，由于电池组中的各电池串联，虽然充电电压提升，但是依然不会提升每块电池上所流通的电流值，因此，不会造成因电池流通电流过大而带来的电池发热的问题。可见，本实用新型实施提供的电池倍压充电电路，能够在为电池提供快速充电的同时，有效解决电池本体上因电流提升而造成的电池发热的问题。

本实用新型实施例中还要求保护一种移动终端，该种移动终端包含本申请中所要求保护的电池倍压充电电路，对于电路在移动终端中的具体设置位置可以由本领域技术人员根据实际需求进行设置，本实用新型实施例中对此不再赘述。

本实用新型实施例的移动终端中包含的电池倍压充电电路包括：充电端口、高压充电单元、低压充电单元、电池组以及系统，其中，所述电池组包括一块主电池以及至少一块副电池；所述高压充电单元和所述低压充电单元分别与所述充电端口相连，所述低压充电单元分别与所述系统、所述电池组相连；所述高压充电单元与所述电池组相连。

当进行快速充电时，所述主电池与各所述副电池被切换至串联状态，充电电压通过所述充电端口传输至所述高压充电单元和所述低压充电单元，由所述高压充电单元向所述主电池与各所述副电池中充电；同时，由所述低压充电单元为所述系统供电；当充电完毕时，所述主电池与各所述副电池被切换至并联状态为所述系统供电。

优选地，移动终端中包含的电池倍压充电电路中的电池组中仅包含一块副电池；电池的正极与所述高压充电单元的正极、以及所述低压充电单元的正极之间设置有第一切换开关；所述副电池的负极与所述主电池正极、以及所述主电池负极之间设置有第二切换开关；所述主电池的负极与所述高压充电单元的负极、以及所述低压充电单元的负极相连；所述主电池的正极与所述低压充电单元的正极之间设置有第三切换开关。

优选地，当进行快速充电时，在所述电池倍压充电电路中通过调节所述第一切换开关使所述副电池的正极与所述高压充电单元的正极导通，通过调节所述第二切换开关使所述副电池的负极与所述主电池的正极导通，通过调节所述第三切换开关使所述主电池的正极与所述低压充电单元的正极断开。

优选地，当进行常规充电时，在所述电池倍压充电电路中，通过调节所述第一切换开关使所述副电池的正极与所述低压充电单元的正极导通，通过调节所述第二切换开关使所述副电池的负极与所述主电池的负极导通，通过调节所述第三切换开关使所述主电池的正极与所述低压充电单元的正极导通。

优选地，在所述电池倍压充电电路中，所述主电池的正极与所述低压充电单元的正极之间设置有三极管，且所述三极管与所述第三切换开关并联。

对于移动终端中包含的电池倍压充电电路的具体结构，可参见实施例一、实施例二中的电池倍压充电电路即可，在此不再赘述。

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实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电池倍压充电电路，其特征在于，包括：充电端口、高压充电单元、低压充电单元、电池组以及系统，其中，所述电池组包括一块主电池以及至少一块副电池；

其中，所述高压充电单元和所述低压充电单元分别与所述充电端口相连，所述低压充电单元分别与所述系统、所述电池组相连；

所述高压充电单元与所述电池组相连；

当进行快速充电时，所述主电池与各所述副电池被切换至串联状态，充电电压通过所述充电端口传输至所述高压充电单元和所述低压充电单元，由所述高压充电单元向所述主电池与各所述副电池中充电；同时，由所述低压充电单元为所述系统供电；

当充电完毕时，所述主电池与各所述副电池被切换至并联状态为所述系统供电。

2.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述电池组中仅包含一块副电池；

所述副电池的正极与所述高压充电单元的正极、以及所述低压充电单元的正极之间设置有第一切换开关；

所述副电池的负极与所述主电池正极、以及所述主电池负极之间设置有第二切换开关；所述主电池的负极与所述高压充电单元的负极、以及所述低压充电单元的负极相连；

所述主电池的正极与所述低压充电单元的正极之间设置有第三切换开关。

3.根据权利要求2所述的充电电路，其特征在于：

当进行快速充电时，通过调节所述第一切换开关使所述副电池的正极与所述高压充电单元的正极导通，通过调节所述第二切换开关使所述副电池的负极与所述主电池的正极导通，通过调节所述第三切换开关使所述主电池的正极与所述低压充电单元的正极断开。

4.根据权利要求2所述的充电电路，其特征在于：

当进行常规充电时，通过调节所述第一切换开关使所述副电池的正极与所述低压充电单元的正极导通，通过调节所述第二切换开关使所述副电池的负极与所述主电池的负极导通，通过调节所述第三切换开关使所述主电池的正极与所述低压充电单元的正极导通。

5.根据权利要求4所述的充电电路，其特征在于：

在所述主电池的正极与所述低压充电单元的正极之间设置有三极管，且所述三极管与所述第三切换开关并联。

6.一种移动终端，其特征在于，所述移动终端包括：电池倍压充电电路；

其中，所述电池倍压充电电路包括：充电端口、高压充电单元、低压充电单元、电池组以及系统，其中，所述电池组包括一块主电池以及至少一块副电池；

所述高压充电单元和所述低压充电单元分别与所述充电端口相连，所述低压充电单元分别与所述系统、所述电池组相连；

所述高压充电单元与所述电池组相连；

当进行快速充电时，所述主电池与各所述副电池被切换至串联状态，充电电压通过所述充电端口传输至所述高压充电单元和所述低压充电单元，由所述高压充电单元向所述主电池与各所述副电池中充电；同时，由所述低压充电单元为所述系统供电；

当充电完毕时，所述主电池与各所述副电池被切换至并联状态为所述系统供电。

7.根据权利要求6所述的移动终端，其特征在于，所述电池组中仅包含一块副电池；

所述副电池的正极与所述高压充电单元的正极、以及所述低压充电单元的正极之间设置有第一切换开关；

所述副电池的负极与所述主电池正极、以及所述主电池负极之间设置有第二切换开关；所述主电池的负极与所述高压充电单元的负极、以及所述低压充电单元的负极相连；

所述主电池的正极与所述低压充电单元的正极之间设置有第三切换开关。

8.根据权利要求7所述的移动终端，其特征在于：

当进行快速充电时，在所述电池倍压充电电路中通过调节所述第一切换开关使所述副电池的正极与所述高压充电单元的正极导通，通过调节所述第二切换开关使所述副电池的负极与所述主电池的正极导通，通过调节所述第三切换开关使所述主电池的正极与所述低压充电单元的正极断开。

9.根据权利要求8所述的移动终端，其特征在于：

当进行常规充电时，在所述电池倍压充电电路中，通过调节所述第一切换开关使所述副电池的正极与所述低压充电单元的正极导通，通过调节所述第二切换开关使所述副电池的负极与所述主电池的负极导通，通过调节所述第三切换开关使所述主电池的正极与所述低压充电单元的正极导通。

10.根据权利要求9所述的移动终端，其特征在于：

在所述电池倍压充电电路中，所述主电池的正极与所述低压充电单元的正极之间设置有三极管，且所述三极管与所述第三切换开关并联。