快速充电装置和快速充电方法
【专利摘要】本发明公开了一种快速充电装置和快速充电方法，所述快速充电装置包括控制模块、第一电源管理模块、第二电源管理模块和电池，控制模块用于：充电开始后，使能第一电源管理模块，通过第一电源管理模块对所述电池充电；检测电池所处的充电状态，当检测到电池处于恒流充电状态时，则使能第二电源管理模块，同时通过第二电源管理模块和第一电源管理模块对电池充电。从而可增大恒流充电阶段的充电电流，缩短充电时间。通过双电源管理模块并行充电，一方面提高了充电速度；另一方面，在进行快速充电时，可将充电电流合理分摊到两个电源管理模块上，既有效降低了单个电源管理模块的最大充电电流，又改善了移动终端在电源管理模块处的局部发热问题。
【专利说明】快速充电装置和快速充电方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信【技术领域】，尤其是涉及一种快速充电装置和快速充电方法。
【背景技术】
[0002]现有技术中，对移动终端进行充电，通常是通过一个电源管理模块对电池进行充电。随着快速充电电芯的出现和发展，电池自身可支持的充电电流越来越大，以容量为4000mah的电池，充电速率为1.5C为例，如果进行快速充电时，则电池可支持的充电电流为:4000mah*l.5C = 6A，显然单个电源管理模块很难达到这样大的充电电流，无法有效满足快速充电的需求。同时，单个电源管理模块在进行大电流充电操作时，电源管理模块发热比较严重，导致移动终端出现局部发热问题。
【发明内容】
[0003]本发明的主要目的在于提供一种快速充电装置和快速充电方法，旨在提高充电速度，解决局部发热问题。
[0004]为达以上目的，本发明提出一种快速充电装置，包括控制模块、第一电源管理模块、第二电源管理模块和电池，所述控制模块用于:
[0005]充电开始后，使能第一电源管理模块，通过所述第一电源管理模块对所述电池充电；检测所述电池所处的充电状态，当检测到所述电池处于恒流充电状态时，则使能第二电源管理模块，同时通过所述第二电源管理模块和第一电源管理模块对所述电池充电。
[0006]优选地，所述控制模块用于:通过所述第一电源管理模块检测所述电池的电压，比较所述电池的电压与絹流充电电压阈值和恒压充电电压阈值的大小，当所述电池的电压介于所述絹流充电电压阈值和恒压充电电压阈值之间时，则判定所述电池处于恒流充电状态。
[0007]优选地，所述控制模块还用于:在使能所述第二电源管理模块后，检测所述电池所处的充电状态，当检测到所述电池处于恒压充电状态时，则禁用所述第二电源管理模块。
[0008]优选地，所述控制模块用于:通过所述第一电源管理模块或第二电源管理模块检测所述电池的电压，比较所述电池的电压与恒压充电电压阈值的大小，当所述电池的电压大于恒压充电电压阈值时，则判定所述电池处于恒流充电状态。
[0009]优选地，所述控制模块还用于:检测所述电池的电压，当检测到所述电池的电压达到截止充电电压时，则停止对所述电池充电。
[0010]本发明同时提出一种快速充电方法，包括步骤:
[0011]充电开始后，使能第一电源管理模块，通过所述第一电源管理模块对所述电池充电；
[0012]检测所述电池所处的充电状态，当检测到所述电池处于恒流充电状态时，则使能第二电源管理模块，同时通过所述第二电源管理模块和第一电源管理模块对所述电池充电。
[0013]优选地，所述检测所述电池所处的充电状态包括:
[0014]通过所述第一电源管理模块检测所述电池的电压；
[0015]比较所述电池的电压与絹流充电电压阈值和恒压充电电压阈值的大小；
[0016]当所述电池的电压介于所述絹流充电电压阈值和恒压充电电压阈值之间时，则判定所述电池处于恒流充电状态。
[0017]优选地，所述方法还包括:在使能所述第二电源管理模块后，检测所述电池所处的充电状态，当检测到所述电池处于恒压充电状态时，则禁用所述第二电源管理模块。
[0018]优选地，所述检测所述电池所处的充电状态包括:
[0019]通过所述第一电源管理模块或第二电源管理模块检测所述电池的电压；
[0020]比较所述电池的电压与恒压充电电压阈值的大小；
[0021]当所述电池的电压大于恒压充电电压阈值时，则判定所述电池处于恒流充电状态。
[0022]优选地，所述方法还包括:
[0023]检测所述电池的电压，当检测到所述电池的电压达到截止充电电压时，则停止对所述电池充电。
[0024]本发明所提供的一种快速充电方法，采用双电源管理模块并行充电的方案。当检测到电池当前的充电状态为恒流充电状态时，鉴于恒流充电为快速充电阶段，因此采用第一电源管理模块与第二电源管理模块同时给电池进行充电，增大充电电流，缩短恒流充电阶段的充电时间。通过这种双电源管理模块并行充电的方案，一方面提高了充电速度；另一方面，在进行快速充电时，可将充电电流合理分摊到两个电源管理模块上，既有效降低了单个电源管理模块的最大充电电流，又改善了移动终端在电源管理模块处的局部发热问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是本发明的快速充电装置一实施例的模块示意图；
[0026]图2是本发明实施例中的快速充电装置的电路连接示意图；
[0027]图3是本发明的快速充电方法一实施例的流程图。
[0028]本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
【具体实施方式】
[0029]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0030]参见图1，提出本发明的快速充电装置一实施例，所述快速充电装置可以应用于手机、平板等移动终端。所述快速充电装置包括控制模块、第一电源管理模块、第二电源管理模块和电池，控制模块用于控制第一电源管理模块和第二电源管理模块对电池进行充电。
[0031]本实施例中的电源管理模块优选为电源管理集成电路(Power Management IC,PMIC)，电源管理模块与电池的电路连接关系优选如图2所示，图2中PMIC1为第一电源管理模块(以下所述的PMIC1均代表第一电源管理模块为)，PMIC2为第二电源管理模块(以下所述的PMIC2均代表第二电源管理模块为)。充电器连接移动终端后，充电器的输入电压Vusb_in同时连接到PMIC1与PMIC2的Vbus管脚，作为PMIC1与PMIC2的输入电源。Vbus管脚的电流经过PMIC1与PMIC2内部的0VP (过压保护)电路后，从SW(switcher)管脚输出。电池的正级(VD+)同时连接到PMIC1与PMIC2的Vbat管脚，并且VD+电流经过滤波电路后，也同时连接到PMIC1与PMIC2的Vbat_sense管脚，其中滤波电路作用是过滤VD+上的纹波电压。
[0032]PMIC1的SW输出电流经过BUCK电路(降压式变换电路)进行降压处理后分成两路。其中一路为Vph_pwr电流，作为移动终端的CPU的输入电流；另一路为Vsys电流，作为给电池的充电电流。PMIC1的EN经电阻R接地，当EN管脚为高电平时，PMIC1的内部控制单元导通M0S管(晶体管)Q1，使得Vsys电流经Vbat输出给电池充电；当PMIC1的EN管脚为高电平时，PMIC1的内部控制单元将M0S管(晶体管)Q1设置为截止状态，使得PMIC1的Vsys电流无法通过Vbat给电池充电。
[0033]PMIC1的SW输出电流经过BUCK电路进行降压处理后，作为Vsys电流给电池充电。PMIC2的EN经电阻R接地，当EN管脚为高电平时，PMIC2的内部控制单元导通M0S管(晶体管)Q2，使得Vsys电流经Vbat输出给电池充电；iPMIC2的ΕΝ管脚为高电平时，PMIC2的内部控制单元将M0S管(晶体管)Q2设置为截止状态，使得PMIC2的Vsys电流无法通过Vbat给电池充电。PMIC2的EN管脚还可以连接到移动终端的中央处理器(CPU)的通用输入 / 输出(General Purpose Input Output, GP1)。
[0034]本实施例中，控制模块用于:在充电开始后，使能PMIC1，通过PMIC1对电池充电；检测电池所处的充电状态，当检测到电池处于恒流充电状态时，则使能PMIC2，同时通过PMIC1和PMIC2对电池充电。
[0035]具体的，当移动终端连接充电器上电后，首先完成PMIC1与PMIC2等硬件的初始化。之后控制模块使能PMIC1的充电功能，并且设置PMIC1的充电电流，同时PMIC2的充电功能处于禁止状态。
[0036]PMIC的充电功能通过EN管脚进行控制，其中EN为高电平时有效。控制模块使能PMIC1，即拉高PMIC1的EN管脚的电平为高电平，在某些实施例中，在连接充电器上电后，EN管脚即默认为高电平。此时PMIC2的内部控制单元导通M0S管(晶体管)Q2，使得Vsys电流经Vbat输出给电池充电。
[0037]随后，控制模块检测电池当前所处的充电状态，其中充电状态包括絹流(Trickle)充电状态、恒流(CC)充电状态和恒压(CV)充电状态。
[0038]控制模块可以通过PMIC1或PMIC2(使能PMIC2后)来检测电池当前的电压，其中PMIC和PMIC2通过对Vbat_sense管脚的电压采样获取电池当前的电压。然后控制模块通过比较电池的电压与絹流充电电压阈值或/和恒压充电电压阈值的大小来判断电池当前所处的充电状态。当电池电压小于涓流充电电压阈值时，则判定电池当前处于涓流充电状态；当电池电压介于絹流充电电压阈值和恒压充电电压阈值之间时，则判定电池当前处于恒流充电状态；当电池电压大于等于恒压充电电压阈值时，则判定电池当前处于恒压充电状态。
[0039]在某些实施例中，控制模块也可以通过PMIC(PMIC1或PMIC2)内部的充电状态寄存器来直接获取电池当前的充电状态。
[0040]当检测到电池当前处于恒流充电阶段时，控制模块则使能PMIC2，设置第二电源管理模块的充电电流。控制模块可通过拉高PMIC2的EN对应的GP10电平来实现对PMIC2的充电使能。当EN管脚为高电平后，PMIC2中的控制单元则控制M0S管Q2导通，使得Vsys电流可经过Vbat输出给电池充电。此时，PMIC1和PMIC2同时给电池充电，充电速度快。
[0041]进一步地，PMIC2充电使能后，控制模块继续监控电池充电状态的变化。当检测到电池充电状态由恒流充电状态切换到恒压充电状态时，则禁用PMIC2，禁止PMIC2的充电功能；否则，循环检测电池的充电状态，直到电池充电状态切换到恒压充电状态。其中，禁止PMIC2的充电功能可通过将EN管脚电平拉低，使得M0S管Q1截止来实现，这样电流无法通过Vsys经Vbat给电池充电。
[0042]进一步地，在PMIC2退出恒流充电，或检测到电池处于恒压充电状态后，控制模块则通过PMIC1再次检测电池电压，当检测到电池的电压达到截止充电电压时，则禁用PMIC1，停止PMIC1的充电功能，停止对电池充电。其中，电池的截止充电电压是电池的性能参数，在PMIC1初始化时，会根据该值对PMIC1进行设置。
[0043]本发明的快速充电装置采用主从式双电源管理模块并行充电的方案。在该方案中，两个电源管理模块(PMIC)地位不是同等的，其中PMIC1为主控IC，PMIC2为从控1C。根据电池充电流程的特性，在电池充电过程中:恒流充电为快速充电阶段，在此期间的充电电流也最大，因此，需要采用主控PMIC1与从控PMIC2同时给电池进行充电，缩短恒流充电阶段的充电时间；涓流充电以及恒压充电阶段为小电流充电阶段，主控PMIC1可满足电池充电要求，此时从控PMIC2不需要开启。通过这种主从式双电源管理模块并行充电方案，一方面提高了充电速度；另一方面，在进行快速充电时，可将充电电流合理分摊到两个电源管理模块上，既有效降低了单个电源管理模块的最大充电电流，又改善了移动终端在PMIC处的局部发热问题。
[0044]参见图3，提出本发明的快速充电方法一实施例，所述快速充电方法包括以下步骤:
[0045]步骤S10:连接充电器
[0046]当移动终端连接充电器上电后，首先完成第一电源管理模块与第二电源管理模块等硬件的初始化。
[0047]步骤S11:使能第一电源管理模块，通过第一电源管理模块对电池充电
[0048]开始充电后，使能第一电源管理模块的充电功能，并且设置第一电源管理模块的充电电流，同时第一电源管理模块的充电功能处于禁止状态，仅通过第一电源管理模块对电池充电。
[0049]在某些实施例中，当连接充电器后，第一电源管理模块默认处于使能状态。
[0050]步骤S12:判断电池是否处于絹流充电状态
[0051]接着检测电池当前所处的充电状态，其中充电状态包括絹流(Trickle)充电状态、恒流(CC)充电状态和恒压(CV)充电状态。
[0052]在判断絹流充电状态时，可以通过第一电源管理模块来检测电池当前的电压，然后比较电池的电压与絹流充电电压阈值的大小，当电池电压小于涓流充电电压阈值时，则判定电池当前处于涓流充电状态，此时则继续检测电池电压进行判断；当电池电压大于等于涓流充电电压阈值时，则判定电池当前处于非涓流充电状态，进入步骤S13。
[0053]步骤S13:判断电池是否处于恒流充电状态
[0054]当判定电池当前处于非絹流充电状态时，则比较电池的电压与絹流充电电压阈值和恒压充电电压阈值的大小，当电池电压介于絹流充电电压阈值和恒压充电电压阈值之间时，则判定电池当前处于恒流充电状态，进入步骤S14 ;当电池电压大于等于恒压充电电压阈值时，则判定电池当前处于恒压充电状态，进入步骤S17。
[0055]步骤S14:使能第二电源管理模块，同时通过第二电源管理模块和第一电源管理模块对电池充电
[0056]当检测到电池当前处于恒流充电状态时，则使能第二电源管理模块，设置第二电源管理模块的充电电流，此时第一电源管理模块和第二电源管理模块同时对电池进行充电。
[0057]步骤S15:判断电池是否处于恒压充电状态
[0058]在第一电源管理模块和第二电源管理模块同时对电池进行充电过程中，继续检测电池当前的充电状态。可以通过第一电源管理模块或第二电源管理模块来检测电池当前的电压，然后比较电池的电压与恒压充电电压阈值的大小，当电池电压大于等于恒压充电电压阈值时，则判定电池当前处于恒压充电状态，进入步骤S16 ;否则，继续检测电池电压进行判断。
[0059]步骤S16:禁用第二电源管理模块
[0060]当检测到电池当前处于恒压充电状态时，则禁用第二电源管理模块，禁止第二电源管理模块的充电功能。此时，仅通过第一电源管理模块对电池进行充电。
[0061]步骤S17:判断电池电压是否达到截止充电电压
[0062]当第二电源管理模块退出恒流充电，或检测到电池处于恒压充电状态后，则通过第一电源管理模块再次检测电池电压，当检测到电池的电压达到截止充电电压时，则进入步骤S18 ;否则，继续检测电池电压进行判断。
[0063]步骤S18:结束充电
[0064]当检测到电池的电压达到截止充电电压时，则禁用第一电源管理模块，停止第一电源管理模块的充电功能，停止对电池充电。其中，电池的截止充电电压是电池的性能参数，在第一电源管理模块初始化时，会根据该值对第一电源管理模块进行设置。
[0065]在某些实施例中，在判断电池的充电状态时，也可以通过第一电源管理模块或第二电源管理模块内部的充电状态寄存器来直接获取电池当前的充电状态。
[0066]从而，本发明的快速充电方法，采用主从式双电源管理模块并行充电的方案。在该方案中，两个电源管理模块地位不是同等的，其中第一电源管理模块为主控电源管理模块，第二电源管理模块为从控电源管理模块。根据电池充电流程的特性，在电池充电过程中:恒流充电为快速充电阶段，在此期间的充电电流也最大，因此，需要采用主控电源管理模块与从控电源管理模块同时给电池进行充电，缩短恒流充电阶段的充电时间；涓流充电以及恒压充电阶段为小电流充电阶段，主控电源管理模块即可满足电池充电要求，此时从控电源管理模块不需要开启。通过这种主从式双电源管理模块并行充电方案，一方面提高了充电速度；另一方面，在进行快速充电时，可将充电电流合理分摊到两个电源管理模块上，既有效降低了单个电源管理模块的最大充电电流，又改善了移动终端在电源管理模块处的局部发热问题。
[0067]需要说明的是:上述实施例提供的快速充电装置在进行充电时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将移动终端的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的快速充电装置与快速充电方法实施例属于同一构思，装置实施例中的技术特征在装置实施例中均对应适用，这里不再赘述。
[0068]本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤可以通过程序来控制相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质可以是R0M/RAM、磁盘、光盘等。
[0069]应当理解的是，以上仅为本发明的优选实施例，不能因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种快速充电装置，其特征在于，包括控制模块、第一电源管理模块、第二电源管理模块和电池，所述控制模块用于: 充电开始后，使能第一电源管理模块，通过所述第一电源管理模块对所述电池充电；检测所述电池所处的充电状态，当检测到所述电池处于恒流充电状态时，则使能第二电源管理模块，同时通过所述第二电源管理模块和第一电源管理模块对所述电池充电。
2.根据权利要求1所述的快速充电装置，其特征在于，所述控制模块用于:通过所述第一电源管理模块检测所述电池的电压，比较所述电池的电压与絹流充电电压阈值和恒压充电电压阈值的大小，当所述电池的电压介于所述絹流充电电压阈值和恒压充电电压阈值之间时，则判定所述电池处于恒流充电状态。
3.根据权利要求1所述的快速充电装置，其特征在于，所述控制模块还用于:在使能所述第二电源管理模块后，检测所述电池所处的充电状态，当检测到所述电池处于恒压充电状态时，则禁用所述第二电源管理模块。
4.根据权利要求3所述的，其特征在于，所述控制模块用于:通过所述第一电源管理模块或第二电源管理模块检测所述电池的电压，比较所述电池的电压与恒压充电电压阈值的大小，当所述电池的电压大于恒压充电电压阈值时，则判定所述电池处于恒流充电状态。
5.根据权利要求1-4任一项所述的快速充电装置，其特征在于，所述控制模块还用于:检测所述电池的电压，当检测到所述电池的电压达到截止充电电压时，则停止对所述电池充电。
6.一种快速充电方法，其特征在于，包括步骤: 充电开始后，使能第一电源管理模块，通过所述第一电源管理模块对所述电池充电； 检测所述电池所处的充电状态，当检测到所述电池处于恒流充电状态时，则使能第二电源管理模块，同时通过所述第二电源管理模块和第一电源管理模块对所述电池充电。
7.根据权利要求6所述的快速充电方法，其特征在于，所述检测所述电池所处的充电状态包括: 通过所述第一电源管理模块检测所述电池的电压； 比较所述电池的电压与絹流充电电压阈值和恒压充电电压阈值的大小； 当所述电池的电压介于所述絹流充电电压阈值和恒压充电电压阈值之间时，则判定所述电池处于恒流充电状态。
8.根据权利要求6所述的快速充电方法，其特征在于，所述方法还包括:在使能所述第二电源管理模块后，检测所述电池所处的充电状态，当检测到所述电池处于恒压充电状态时，则禁用所述第二电源管理模块。
9.根据权利要求8所述的快速充电方法，其特征在于，所述检测所述电池所处的充电状态包括: 通过所述第一电源管理模块或第二电源管理模块检测所述电池的电压； 比较所述电池的电压与恒压充电电压阈值的大小； 当所述电池的电压大于恒压充电电压阈值时，则判定所述电池处于恒流充电状态。
10.根据权利要求6-9任一项所述的快速充电方法，其特征在于，所述方法还包括: 检测所述电池的电压，当检测到所述电池的电压达到截止充电电压时，则停止对所述电池充电。
【文档编号】H02J7/00GK104410116SQ201410657353
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月18日 优先权日:2014年11月18日
【发明者】周国华 申请人:深圳市中兴移动通信有限公司