控制装置及电子设备的制作方法

本公开涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种控制装置及电子设备。

背景技术：

目前电池采用串联充电，由于单体电池的内阻有差异，随着使用时间的增加，单体电池的损坏也不一致，因此单体电池的容量也是不一样。采用串联充电时候，由于电池容量的差异，很容易导致损耗比较大、容量变小的电池被过冲引起爆炸或着火。或，当放电时候由于容量小的电池过早放电结束放电截止，导致整个电池组的放电能力受限。

技术实现要素：

有鉴于此，本公开提出了一种控制装置，所述装置包括：

电池模块，包括串联的多个电池组，每个电池组包括一个或两个以上的电池；

开关模块，电连接于所述电池模块；

控制模块，电连接于所述电池模块及开关模块，所述控制模块用于：

检测所述电池模块中每个电池组的电池状态；

根据每个电池组的电池状态控制所述开关模块的导通状态，以控制每个电池组的工作。

在一种可能的实施方式中，所述控制模块还用于：

根据所述电池模块的待充电电池组的数目确定充电电压；

输出充电电压对所述电池模块的电池组进行充电。

在一种可能的实施方式中，所述控制模块还用于：

根据每个电池组的电池状态确定所述电池模块的待充电电池组的数目。

在一种可能的实施方式中，根据每个电池组的电池状态确定所述电池模块的待充电电池组的数目，包括：

将所述电池模块的待充电电池组的数目确定为：电池组的总数减去处于充电完成状态的电池组的数目。

在一种可能的实施方式中，所述根据所述电池模块的待充电电池组的数目确定充电电压，包括：

根据如下公式确定所述充电电压：

vout＝(n-q)*vm，其中，n表示所述电池模块中电池组的总数目，q表示处于充电完成状态的电池组的数目，vm表示每个电池组的额定充电电压，vout表示所述充电电压。

在一种可能的实施方式中，所述检测所述电池模块中每个电池组的电池状态，包括：

获取每个电池组的正极端及负极端的电压差，将所述电压差与阈值电压进行比较，根据比较结果确定每个电池组的电池状态。

在一种可能的实施方式中，所述根据每个电池组的电池状态控制所述开关模块的导通状态，以控制每个电池组的工作，包括：

在电池组处于充电完成状态或放电完成状态的情况下，使处于充电完成状态的电池组或放电完成的电池组不再与其他电池组串联。

在一种可能的实施方式中，所述控制模块用于输出开关控制信号，所述开关模块包括多个开关单元，每个开关单元控制对应的电池组，开关单元包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第一电阻、第二电阻、二极管，其中，

所述第一晶体管的栅极用于接收所述控制模块输出的开关控制信号，所述第一晶体管的源极接地，所述第一晶体管的漏极电连接于所述第二晶体管的栅极、所述第一电阻的第一端、所述第二电阻的第一端和所述二极管的负极端，

所述第一电阻的第二端电连接于所述第二晶体管的源极端及所述第三晶体管的漏极端，所述第二晶体管的漏极电连接于电池组的负极端，

所述第三晶体管的栅极电连接于所述第二电阻的第二端和所述二极管的正极端，所述第三晶体管的源极端电连接于所述电池组的正极，

所述电池组的正极端用于接收充电电压。

在一种可能的实施方式中，在电池组处于充电完成状态或放电完成状态的情况下，所述开关控制信号用于控制所述第一晶体管及所述第二晶体管导通，并控制所述第三晶体管的断开，以控制电池组停止充电或停止放电；或

在电池组处于充电状态或放电状态的情况下，所述开关控制信号用于控制所述第一晶体管及所述第二晶体管断开，并控制所述第三晶体管导通，以对电池组进行充电或放电。

根据本公开的另一方面，提出了一种电子设备，所述设备包括：

所述的控制装置。

通过以上装置，本公开可以对电池模块中每个电池组的电池状态进行检测，并根据每个电池组的电池状态控制所述开关模块的导通状态，以控制每个电池组的工作，从而避免因单个电池组的个体差异导致整个电池模块的异常工作，可以提高电池模块中每个电池组的工作效率。

根据下面参考附图对示例性实施方式的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施方式、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1示出了根据本公开一实施方式的控制装置的框图。

图2示出了根据本公开一实施方式的控制装置的示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施方式、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施方式的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施方式或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施方式不必解释为优于或好于其它实施方式。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

请参阅图1，图1示出了根据本公开一实施方式的控制装置的框图。

如图1所示，所述装置包括：

电池模块10，包括串联的多个电池组，每个电池组包括一个或两个以上的电池；

开关模块20，电连接于所述电池模块10；

控制模块30，电连接于所述电池模块10及开关模块20，所述控制模块30用于：

检测所述电池模块10中每个电池组的电池状态；

根据每个电池组的电池状态控制所述开关模块20的导通状态，以控制每个电池组的工作。

通过以上装置，本公开可以对电池模块中每个电池组的电池状态进行检测，并根据每个电池组的电池状态控制所述开关模块的导通状态，以控制每个电池组的工作，从而避免因单个电池组的个体差异导致整个电池模块的异常工作，可以提高电池模块中每个电池组的工作效率。

在一种可能的实施方式中，控制每个电池组的工作包括控制每个电池组的充放电方式，可以包括控制每个电池组处于正常充电、正常放电、停止充电、停止放电中的一种。

在一种可能的实施方式中，所述电池模块10中，每个电池组可以是串联的连接关系。

在一种可能的实施方式中，在电池组中包括多个电池的情况下，电池组中的每个电池可以是串联的连接关系，也可以是并联的连接关系，还可以是串联、并联的混合连接方式。

本公开对电池组的具体数目不做限制，对电池组中电池的数目不做限制，本领域技术人员可以根据需要确定数目。

在一种可能的实施方式中，开关模块20可以包括多个开关单元，每个开关单元用于控制每个电池组的工作。

在一个示例中，每个开关单元可与相应的电池组连接，通过控制与电池组连接的开关单元的工作，该电池组可以控制不再与电池模块10中的其他电池组串联，从而使得该电池组停止充电或停止放电。

在一个示例中，当电池模块10在正常充电时，控制模块30可以控制开关单元，使该开关单元控制的电池组不再与电池模块10中的其他电池组串联，在这种情况下，控制模块30仅对串联的电池组进行充电。

在一个示例中，当电池模块10在正常放电时，控制模块30可以控制开关单元，使得该开关单元不再与电池模块10中的其他电池组串联，在这种情况下，控制模块30仅对串联的电池组进行放电。

在一种可能的实施方式中，所述控制模块30还可以用于：

根据所述电池模块10的待充电电池组的数目确定充电电压；

输出充电电压对所述电池模块10的电池组进行充电。

通过以上装置，本公开实施方式可以根据电池模块10的待充电电池组的数目确定充电电压，并输出充电电压对所述电池模块10的电池组进行充电，从而增加装置的灵活性，避免对电池模块10中电池组的过充电。

在一个示例中，当电池模块10中的待充电电池组的数目发生变化时，可以重新确定充电电压，并输出重新确定的充电电压对电池模块10中的其他电池组进行充电。

在一种可能的实施方式中，所述控制模块30还可以用于：

根据每个电池组的电池状态确定所述电池模块10的待充电电池组的数目。

通过以上装置，本公开实施方式对每个电池组的电池状态进行检测，并根据每个电池组的电池状态确定电池模块的待充电电池组的数目。

在一种可能的实施方式中，根据每个电池组的电池状态确定所述电池模块10的待充电电池组的数目，可以包括：

将所述电池模块10的待充电电池组的数目确定为：电池组的总数减去处于充电完成状态的电池组的数目。

在一个示例中，当控制模块30检测到有电池组处于充电完成状态，则可以从充电电池组总数中减去处于充电完成状态的电池组的数目，从而确定待充电电池组的数目。

在一种可能的实施方式中，所述根据所述电池模块10的待充电电池组的数目确定充电电压，可以包括：

根据如下公式确定所述充电电压：

vout＝(n-q)*vm，其中，n表示所述电池模块10中电池组的总数目，q表示处于充电完成状态的电池组的数目，vm表示每个电池组的额定充电电压，vout表示所述充电电压。

在一种可能的实施方式中，所述控制模块30还可以检测充电电流，对充电电流进行监控。下文将结合具体示例进行说明。通过以上装置，本公开实施方式可以对电池模块10中的电池组的电池状态进行检测，并根据检测结果确定待充电电池的数目，以确定充电电压，对电池模块10进行充电。这样，本公开实施方式可以根据电池模块10中的电池组的电池状态，适应性地调整充电电压的大小，以避免对充电模块10进行过充电，从而可以实现过冲保护，以提高电池的寿命。

在一种可能的实施方式中，所述检测所述电池模块10中每个电池组的电池状态，可以包括：

获取每个电池组的正极端及负极端的电压差，将所述电压差与阈值电压进行比较，根据比较结果确定每个电池组的电池状态。

所述阈值电压包括充电情况下的阈值电压及放电情况下的阈值电压。所述阈值电压可以根据具体的电池组进行确定，本公开实施方式对每个电池组的阈值电压大小不做限定。

在一个示例中，在充电情况下，当电池组两端的电压差小于充电的阈值电压时，可以确定电池组的电池状态为充电状态。

在一个示例中，在充电情况下，当电池组两端的电压差大于或等于充电的阈值电压时，可以确定电池组的电池状态为充电完成状态。

在一个示例中，在放电情况下，当电池组两端的电压差大于放电情况下的阈值电压时，可以确定电池组的电池状态为放电状态。

在一个示例中，在放电情况下，当电池组两端的电压差小于或等于放电情况下的阈值电压时，可以确定电池组的电池状态为放电完成状态。

通过以上装置，本公开实施方式可以获取每个电池组的正极端及负极端的电压差，将所述电压差与阈值电压进行比较，根据比较结果确定每个电池组的电池状态。

在一种可能的实施方式中，所述根据每个电池组的电池状态控制所述开关模块20的导通状态，以控制每个电池组的工作，可以包括：

在电池组处于充电完成状态或放电完成状态的情况下，使处于充电完成状态的电池组或放电完成的电池组不再与其他电池组串联。

通过以上装置，在电池组处于充电完成状态或放电完成状态的情况下，将处于充电完成状态的电池组或放电完成的电池组不再与其他电池组串联，从而避免一些电池组在充电完成后被继续充电，导致过充电，或避免一些电池在放电完成后，影响其他电池的放电，从而，可以保证电池模块10可以实现电池模块中每个电池组都充电完成，及保证每个电池组都放电完成，以提高电池模块的工作效率。

下面对控制装置的可能实现方式进行介绍。

请参阅图2，图2示出了根据本公开一实施方式的控制装置的示意图。

在一种可能的实施方式中，如图2所示，控制模块30可以包括控制子模块310、供电子模块320。

在一种可能的实施方式中，控制子模块310可以利用微控制器mcu、中央处理器cpu、数字信号处理器dsp、可编程门阵列fpga等通用芯片实现，或者可以利用专门设计的专用芯片实现，对此，本公开不做限定。

在一种可能的实施方式中，供电子模块320可以利用直流-直流转换器(dc-dc)实现，也可以利用交流-直流转换器实现(ac-dc)实现，只要可以输出稳定的直流电压信号即可。

在一种可能的实施方式中，电池模块10可以包括多个串联的电池组110。

如图2所示，每个电池组110可以包括一个电池bat或者几个并联的电池。

在一种可能的实施方式中，所述控制模块30用于输出开关控制信号(ch1～chn)，所述开关模块20可以包括多个开关单元210，每个开关单元210控制对应的电池组，开关单元包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第一电阻、第二电阻、二极管。

例如，如图2所示，在开关单元210中，第一晶体管q1的栅极g用于接收所述控制模块30输出的开关控制信号ch1，第一晶体管q1的源极s接地，第一晶体管q1的漏极d电连接于第二晶体管qq1的栅极g、第一电阻r1的第一端、第二电阻rr1的第一端、及二极管d1的负极端，

所述第一电阻r1的第二端电连接于所述第二晶体管qq1的源极端s及第三晶体管qqq1的漏极端d，所述第二晶体管qq1的漏极电连接于电池组bat1的负极端，

所述第三晶体管qqq1的栅极g电连接于第二电阻rr1的第二端和二极管d1的正极端，所述第三晶体管qqq1的源极端s电连接于电池组bat1的正极，

电池组bat1的正极端用于接收充电电压。

在本公开的各个实施例中，所述第二电阻rr1与二极管d1可以用于控制第三晶体管qqq1的加速关闭与延迟打开，防止第三晶体管qqq1导通和关闭的切换过程出现电池组bat1的短路情况，以防止电池组bat1因短路发生损坏。

所述装置还可以包括电阻r0，电阻r0的第一端电连接于供电子模块320、控制子模块310，电阻r0的第二端电连接于第三晶体管qqq1的漏极端d、控制子模块310。

控制子模块310的vp端、vn端分别获取电阻r0的第一端的电压及第二端的电压，以对充电电流进行监控。

在一种可能的实施方式中，可以根据如下公式确定充电电流：

i＝(vp-vn)/r0，其中，vp表示电阻r0第一端的电压，vn表示电阻r0的第二端的电压，r0表示电阻r0的电阻，i表示所述充电电流。

通过以上方式，本公开可以对电池模块的充电电流进行监控，从而，对充电电流进行控制，防止电池过冲，或过度放电。

当然以上描述是示例性的，用于电流检测的电阻r0可以被替换为多个电阻组成的电阻网络，或专门设计的电流检测单元，对此，本公开不做限定。

在一种可能的实施方式中，在电池组bat1处于充电完成状态或放电完成状态的情况下，所述开关控制信号ch1用于控制所述第一晶体管q1及所述第二晶体管qq1导通，并控制所述第三晶体管qqq1的断开，以控制电池组bat1停止充电或停止放电；或

在电池组bat1处于充电状态或放电状态的情况下，所述开关控制信号ch1用于控制所述第一晶体管q1及所述第二晶体管qq1断开，并控制所述第三晶体管qqq1导通，以对电池组进行充电或放电。

在一种可能的实施方式中，如图2所示，控制子模块310包括多个电压检测端(adc1-adc2n，其中，n可以大于或等于电池组的数目n)，例如，电压检测端adc1用于检测电池组bat1正极端的电压，电压检测端adc2用于检测电池组bat1负极端的电压，根据“获取每个电池组的正极端及负极端的电压差，将所述电压差与阈值电压进行比较，根据比较结果确定每个电池组的电池状态”，控制子模块310可以确定电池组bat1处于充电状态、放电状态、充电完成状态、或放电完成状态，从而输出开关控制信号ch1控制开关单元210的导通状态。

电池的充电过程一般分为涓流、恒流、恒压三个阶段。电池在接近充满状态时候一般是采用恒压充电。正常充电与放电时候单体电池组对应的开关q是断开的。

在恒压充电阶段u1输出电压为n*vm为电池组充电，由于电池组个体的差异性，每个电池组充满电的时间不尽相同。当其中的第i(i≤n)个电池组充满的时候，控制子模310可以控制第i个开关单元，以使得第i个电池组不再与其他电池组串联，此时控制子模块310可以调节供电子模块的输出电压。

在一个示例中，当控制子模块310确定电池组bat1处于充电状态(电池组bat1两端的电压小于充电的阈值电压)，则控制第一晶体管q1断开，此时第二晶体管qq1断开，第三晶体管qqq1导通，控制子模块310根据当前待充电电池组的数目确定充电电压，并控制供电子模块320输出充电电压对电池模块10进行充电。

当控制子模块310确定电池组bat1处于充电完成状态(电池组bat1两端的电压等于或大于充电的阈值电压)，则控制第一晶体管q1导通，此时第二晶体管qq1导通，第三晶体管qqq1断开，控制子模块310根据当前待充电电池组的数目(总数减一)确定充电电压，并控制供电子模块320输出充电电压对电池模块10进行充电，在这种情况下，电池组bat1被开关单元210控制不再与其他电池组串联，不再被继续充电。

随着越来越多的电池组被充满，供电子模块320的输出电压越来越低，直到最后一节电池组被充满，然后关闭充电回路，此时所有的电池组的开关单元断开，电池模块10处于放电回路。

当电池模块10的所有电池组都处于充电完成状态时，控制子模块310可以控制电池模块10进行放电。

在放电过程中，由于电池组的个体差异，某个电池组容量可能会偏低，随着电池组的老化，电池组的容量也会逐渐的降低，当第k(k≤n)个电池组的放电电压低于最低的放电电压(放电的阈值电压)后，控制子模块310控制第k个开关单元，以使得第k节电池组不再与其他电池组串联，从而可以防止第k节电池组过放，这样，可以不影响其他电池组的放电，进而增加整个电池模块的放电能力。

在一个示例中，当控制子模块310确定电池组bat1处于放电状态(电池组bat1两端的电压大于放电的阈值电压)，则控制第一晶体管q1断开，此时第二晶体管qq1断开，第三晶体管qqq1导通，电池模块10进行放电。

当控制子模块310确定电池组bat1处于放电完成状态(电池组bat1两端的电压等于或小于充电的阈值电压)，则控制第一晶体管q1导通，此时第二晶体管qq1导通，第三晶体管qqq1断开，电池模块10的其他电池组(bat2～batn)放电，在这种情况下，电池组bat1被开关单元210控制不再与其他电池组串联，以避免影响到其他电池组的放电。

当然，在其他的实施方式中，控制装置还可以包括其他的开关，用于改变电池组的连接关系，例如，电池模块10中，每个电池组的连接关系可以根据需要改变：当电池模块10的电池组需要充电时，可以通过开关控制各个电池组处于串联的连接关系；当电池模块10进行放电时，可以通过开关控制各个电池组处于并联的连接关系。这样，本公开实施方式可以实现串联充电、并联放电，以提高充电、放电的效率。

通过以上装置，本公开实施方式可以实现对单个电池组进行充电的监控，当单个电池组充满点后，被控制不再与其他电池组串联，并调节整体的充电电压，给电池电量不满的电池继续充电。并可以对单个电池组进行放电监控，当单个电池组过放后自动短路该电池组，不影响其他电池组的放电，从而让放电更充分，加强设备的续航能力。

以上已经描述了本公开的各实施方式，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施方式。在不偏离所说明的各实施方式的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施方式的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施方式。