电池充电电路及充电控制系统的制作方法

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池充电电路及充电控制系统。

背景技术：

目前，电池在充电时的充电电流需要通过电阻及多个开关管后给电池充电。电池在快速充电时的大电流通过电阻及多个开关管后会产生较大的电压降，使电池端的电压将远小于输出端的电压，由此造成充电器提前进入恒压充电模式，进而延长电池的充电时间。

此外，快速充电的大电流通过上述元器件时将会产生大量的焦耳热，使电池的温度急剧上升并超过预设温度，迫使主机端降低充电电流，从而使电池的充电时间延长。

现有技术中常用的方法是：采用两个或者三个元器件并联来减少发热或者增加额外的散热材料来辅助散热。然而，上述方法均会极大地增加产品成本，并且充电效率不佳。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要提供一种电池充电电路及充电控制系统，可以缩短电池的充电时间来提高电池的充电效率，并且还可以极大地降低成本。

本申请一实施方式提供一种电池充电电路，所述电池充电电路包括：控制单元、第一开关单元、第一接口、第二接口以及充电控制芯片；

所述控制单元电连接于所述第一开关单元，所述控制单元用于输出信号至所述第一开关单元；

所述第一开关单元电连接于电池单元与所述第一接口之间，所述第一开关单元用于根据所述控制单元的信号导通或者断开所述电池单元与所述第一接口之间的电连接；

所述第一接口电连接于所述充电控制芯片；

所述第二接口电连接于所述电池单元及所述充电控制芯片之间；

所述充电控制芯片电连接于充电单元及所述电池单元，所述充电控制芯片用于实时采集所述电池单元的荷电状态，并根据采集到的所述荷电状态控制所述充电单元输出电流给所述第一接口或者所述第二接口。

在本申请的一些实施方式中，当所述电池单元的荷电状态小于第一荷电状态时，所述充电控制芯片控制所述充电单元输出第一电流给所述第二接口。

在本申请的一些实施方式中，当所述电池单元的荷电状态大于或等于第一荷电状态且小于第二荷电状态时，所述充电控制芯片控制所述充电单元输出第二电流给所述第一接口。

在本申请的一些实施方式中，所述第一电流的电流值大于所述第二电流的电流值。

在本申请的一些实施方式中，所述第一开关单元包括第一开关及第二开关，所述第一开关的第一端、第二端及第三端分别电连接于所述控制单元、所述第二开关的第二端及所述第一接口，所述第二开关的第一端、第二端及第三端分别电连接于所述控制单元、所述第一开关的第二端及所述电池单元。

在本申请的一些实施方式中，所述控制单元包括第一控制芯片，所述第一控制芯片包括电源引脚、第一信号引脚、第二信号引脚、第一控制引脚以及第二控制引脚，所述第一控制芯片的电源引脚电连接于所述电池单元，所述第一控制芯片的第一控制引脚电连接于所述第一开关的第一端，所述第一控制芯片的第二控制引脚电连接于所述第二开关的第一端，所述第一控制芯片的第一信号引脚电连接于所述第一开关的第三端，所述第一控制芯片的第二信号引脚接地。

在本申请的一些实施方式中，所述电池充电电路还包括第二开关单元，所述第二开关单元包括第三开关及第四开关，所述第三开关的第一端、第二端及第三端分别电连接于所述控制单元、所述第四开关的第二端及所述第二开关的第三端，所述第四开关的第一端、第二端及第三端分别电连接于所述控制单元、所述第三开关的第二端及所述电池单元。

在本申请的一些实施方式中，所述控制单元还包括第二控制芯片，所述第二控制芯片包括电源引脚、第一信号引脚、第二信号引脚、第一控制引脚以及第二控制引脚，所述第二控制芯片的电源引脚电连接于所述电池单元，所述第二控制芯片的第一控制引脚电连接于所述第三开关的第一端，所述第二控制芯片的第二控制引脚电连接于所述第四开关的第一端，所述第二控制芯片的第一信号引脚电连接于所述第三开关的第三端，所述第二控制芯片的第二信号引脚接地。

在本申请的一些实施方式中，所述电池充电电路还包括第二开关单元，所述第二开关单元包括第三开关及第四开关，所述第三开关的第一端、第二端及第三端分别电连接于所述控制单元、所述第四开关的第二端及所述第二开关的第三端，所述第三开关的第三端还电连接于所述第二接口，所述第四开关的第一端、第二端及第三端分别电连接于所述控制单元、所述第三开关的第二端及所述电池单元。

在本申请的一些实施方式中，所述电池充电电路还包括第二开关单元，所述第二开关单元包括第三开关及第四开关，所述第三开关的第一端电连接于所述控制单元，所述第三开关的第二端接地，所述第三开关的第三端电连接于所述第四开关的第一端，所述第四开关的第二端电连接于所述电池单元，所述第四开关的第三端电连接于所述第一接口及所述第二接口。

在本申请的一些实施方式中，所述控制单元还包括第二控制芯片，所述第二控制芯片包括电源引脚、信号引脚、第一控制引脚、第二控制引脚、第三控制引脚及第四控制引脚，所述第二控制芯片的电源引脚电连接于所述电池单元，所述第二控制芯片的信号引脚接地，所述第二控制芯片的第一控制引脚电连接于所述第三开关的第一端，所述第二控制芯片的第二控制引脚接地，所述第二控制芯片的第三控制引脚及第四控制引脚均接地。

在本申请的一些实施方式中，所述第一荷电状态为80％。

在本申请的一些实施方式中，所述第二荷电状态为100％。

本申请一实施方式提供一种充电控制系统，所述充电控制系统包括电池单元、充电单元以及如上述所述的电池充电电路。在本申请的一些实施方式中，所述电池单元为锂电池组。

本申请实施方式提供的电池充电电路以及充电控制系统，通过所述控制单元输出信号至所述第一开关单元，以导通或者断开所述电池单元与所述第一接口之间的电连接，还通过所述充电控制芯片实时采集所述电池单元的荷电状态，并根据采集到的所述荷电状态控制所述充电单元输出电流给所述第一接口或者所述第二接口。如此，本申请实施方式提供的电池充电电路以及充电控制系统，可以缩短电池的充电时间来提高电池的充电效率，并且还可以极大地降低成本。

附图说明

图1为根据本申请较佳实施方式的充电控制系统的方框图。

图2为图1中电池充电电路的方框图。

图3为图1中电池充电电路的第一实施方式的电路图。

图4为图1中电池充电电路的第二实施方式的电路图。

图5为图1中电池充电电路的第三实施方式的电路图。

主要元件符号说明

充电控制系统100

电池充电电路10

控制单元11

第一开关单元12

第一接口13

第二接口14

充电控制芯片15

第二开关单元16

电池单元20

充电单元30

第一控制芯片u1

第二控制芯片u2

第一开关q1

第二开关q2

第三开关q3

第四开关q4

电容c1-c6

电阻r1-r7

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。

具体实施方式

下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。

基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都是属于本申请保护的范围。

请参阅图1，图1为根据本申请充电控制系统100一较佳实施方式的方框图。所述充电控制系统100包括电池充电电路10、电池单元20以及充电单元30。

所述电池充电电路10电连接于所述电池单元20与所述充电单元30之间。所述充电单元30可通过所述电池充电电路10为所述电池单元20进行充电。在一较佳实施方式中，所述电池单元20可为锂电池组，所述充电单元30可为电源适配器。

请参考图2，图2为根据本申请电池充电电路10一较佳实施方式的方框图。在本实施方式中，所述电池充电电路10可包括控制单元11、第一开关单元12、第一接口13、第二接口14以及充电控制芯片15。

具体到本申请实施方式中，所述控制单元11电连接于所述第一开关单元12及所述电池单元20，所述控制单元11用于输出控制信号至所述第一开关单元12。

具体地，当所述电池单元20被开启时，所述控制单元11接收所述电池单元20所提供的电压，所述控制单元11将会输出所述控制信号至所述第一开关单元12。

所述第一开关单元12电连接于所述电池单元20及所述第一接口13之间。所述第一开关单元12用于接收所述控制单元11输出的控制信号，并根据所述控制单元的控制信号来导通或者断开所述电池单元20与所述第一接口13之间的电连接。

具体地，当所述第一开关单元12接收到所述控制单元11输出的具有第一电平(例如高电平)的控制信号时，所述第一开关单元12将会导通所述电池单元20与所述第一接口13之间的电连接。

当所述第一开关单元12接收到所述控制单元11输出的具有第二电平(例如低电平)的控制信号时，所述第一开关单元12将会断开所述电池单元20与所述第一接口13之间的电连接。

所述第一接口13电连接于所述充电控制芯片15，所述第二接口14电连接于所述电池单元20及所述充电控制芯片15之间。所述充电控制芯片15电连接于所述充电单元30及所述电池单元20。

所述充电控制芯片15用于实时采集所述电池单元20的荷电状态(stateofcharge，soc)。所述充电控制芯片15还用于根据采集到的所述荷电状态控制所述充电单元30输出电流给所述第一接口13或者所述第二接口14，以为所述电池单元20充电。

具体来说，当所述电池单元20的荷电状态小于第一荷电状态时，即此时所述电池单元20电量较低，所述电池单元20将进入快充模式。由此所述充电控制芯片15将所述充电单元30的第一电流(例如8a)输出给所述第二接口14，以为所述电池单元20进行充电。在一较佳实施方式中，所述第一荷电状态可为80％。

当所述电池单元20的荷电状态大于或等于第一荷电状态且小于第二荷电状态时，即此时所述电池单元20的电量较高，将进入普通充电模式，由此所述充电控制芯片15将所述充电单元30的第二电流(例如4a)输出给所述第一接口13，以为所述电池单元20进行充电。在一较佳实施方式中，所述第二荷电状态可以为100％。

在一较佳实施方式中，所述第一电流的电流值大于所述第二电流的电流值。

请参阅图3，图3为根据本申请电池充电电路10的第一实施方式的电路图。在本实施方式中，所述电池充电电路10还可进一步包括第二开关单元16。

在本实施方式中，所述第一开关单元12可包括第一开关q1、第二开关q2及电容c2。所述第二开关单元16可包括第三开关q3、第四开关q4及电容c3。

具体地，所述第一开关q1的第一端电连接于所述控制单元11，所述第一开关q1的第二端电连接于所述第二开关q2的第二端，所述第一开关q1的第三端电连接于所述第一接口13。所述第一开关q1的第三端通过电容c1电连接于所述第一接口13的第一端p1+，所述第一开关q1的第三端电连接于所述第一接口13的第二端p1-。

所述第二开关q2的第一端电连接于所述控制单元11，所述第二开关q2的第二端电连接于所述第一开关q1的第二端，所述第二开关q2的第三端电连接于所述第三开关q3的第三端。所述第二开关q2的第三端还通过所述电容c2电连接于所述第一开关q1的第三端。

所述第三开关q3的第一端电连接于所述控制单元11，所述第三开关q3的第二端电连接于所述第四开关q4的第二端，所述第三开关q3的第三端电连接于所述第二开关q2的第三端。

所述第四开关q4的第一端电连接于所述控制单元11，所述第四开关q4的第二端电连接于所述第三开关q3的第二端，所述第四开关q4的第三端通过电阻r1电连接于所述电池单元20的第一端b-。所述第四开关q4的第三端还通过所述电容c3电连接于所述第三开关q3的第三端。

在一较佳实施方式中，所述第一开关q1以及所述第二开关q2均为n沟道场效应管。所述第一开关q1以及所述第二开关q2的第一端、第二端以及第三端分别对应于所述n沟道场效应管的栅极、漏极以及源极。

在一较佳实施方式中，所述第三开关q3以及所述第四开关q4均为n沟道场效应管。所述第三开关q3以及所述第四开关q4的第一端、第二端以及第三端分别对应于所述n沟道场效应管的栅极、漏极以及源极。

在本实施方式中，所述控制单元11可包括第一控制芯片u1及第二控制芯片u2、四个电阻r2-r5以及两个电容c4-c5。

所述第一控制芯片u1电连接于所述第一开关q1及所述第二开关q2，所述第一控制芯片u1用于输出控制信号至所述第一开关q1及所述第二开关q2。

具体来说，所述第一控制芯片u1可包括电源引脚vdd1、第一信号引脚v1-、第二信号引脚vss1、第一控制引脚co1以及第二控制引脚do1。

其中，所述第一控制芯片u1的电源引脚vdd1通过所述电阻r2电连接于所述电池单元20的第二端b+，所述第一控制芯片u1的电源引脚vdd1还通过所述电容c4接地，所述第一控制芯片u1的第一控制引脚co1电连接于所述第一开关q1的第一端，所述第一控制芯片u1的第二控制引脚do1电连接于所述第二开关q2的第一端，所述第一控制芯片u1的第一信号引脚v1-通过所述电阻r3电连接于所述第一开关q1的第三端，所述第一控制芯片u1的第二信号引脚vss1接地。

所述第二控制芯片u2电连接于所述第三开关q3及所述第四开关q4，所述第二控制芯片u2用于输出控制信号至所述第三开关q3及所述第四开关q4。

具体地，所述第二控制芯片u2可包括电源引脚vdd2、第一信号引脚v2-、第二信号引脚vss2、第一控制引脚co2以及第二控制引脚do2。

其中，所述第二控制芯片u2的电源引脚vdd2通过所述电阻r4电连接于所述电池单元20的第二端b+，所述第二控制芯片u2的电源引脚vdd2还通过所述电容c5接地，所述第二控制芯片u2的第一控制引脚co2电连接于所述第三开关q3的第一端，所述第二控制芯片u2的第二控制引脚do2电连接于所述第四开关q4的第一端，所述第二控制芯片u2的第一信号引脚v2-通过所述电阻r5电连接于所述第三开关q3的第三端，所述第二控制芯片u2的第二信号引脚vss2接地。

所述第二接口14的第一端p2+电连接于所述电池单元20的第二端b+，所述第二接口14的第二端p2-电连接于所述电池单元20的第一端b-。

当所述第一控制芯片u1的电源引脚vdd1及所述第二控制芯片u2的电源引脚vdd2接收到所述电池单元20所提供的电压时，所述第一控制芯片u1得电后开始工作，进而可输出控制信号给所述第一开关q1的第一端及所述第二开关q2的第一端，所述第二控制芯片u2得电后开始工作，进而可输出控制信号给所述第三开关q3的第一端及所述第四开关q4的第一端。

由此，当所述充电控制芯片15侦测到所述电池单元20的荷电状态低于80％时，此时所述充电控制芯片15将所述充电单元30的8a的充电电流输出给所述第二接口14，并通过所述第二接口14为所述电池单元20进行充电。当所述电池单元20的荷电状态充到80％之后，此时所述充电控制芯片15将所述充电单元30的4a的充电电流输出给所述第一接口13，并依次通过所述第一开关q1、所述第二开关q2、所述第三开关q3、所述第四开关q4以及所述电阻r1后，为所述电池单元20进行充电。

请参阅图4，图4为本申请电池充电电路10的第二实施方式的电路图。

本实施方式的电池充电电路10与第一实施方式的电池充电电路10的区别在于：

在本实施方式中，所述第二接口14的第二端p2-电连接于所述第二开关q2的第三端与所述第三开关q3的第三端之间的节点。

在本实施方式中，当所述充电控制芯片15侦测到所述电池单元20的荷电状态低于80％时，此时所述充电控制芯片15将所述充电单元30的8a的第一电流输出给所述第二接口14，并依次通过所述第三开关q3、所述第四开关q4以及所述电阻r1后，为所述电池单元20进行充电。当所述电池单元20的荷电状态充到80％之后，所述充电控制芯片15将所述充电单元30的4a的第二电流输出给所述第一接口13，并依次通过所述第一开关q1、所述第二开关q2、所述第三开关q3、所述第四开关q4以及所述电阻r1后，为所述电池单元20进行充电。

请参阅图5，图5为本申请电池充电电路10的第三实施方式的电路图。

本实施方式的电池充电电路10与第一实施方式的电池充电电路10的区别在于：

在本实施方式中，所述第二开关单元16可包括第三开关q3、第四开关q4、电阻r6、电阻r7及电容c6。

所述第二控制芯片u2包括电源引脚vdd2、信号引脚vss2、第一控制引脚co2、第二控制引脚vc1、第三控制引脚vc2及第四控制引脚vc3。

所述第二控制芯片u2的电源引脚vdd2通过所述电阻r4电连接于所述电池单元20的第二端b+，所述第二控制芯片u2的信号引脚vss2接地，所述第二控制芯片u2的第一控制引脚co2电连接于所述第三开关q3，所述第二控制芯片u2的第二控制引脚vc1接地，所述第二控制芯片u2的第三控制引脚vc2及第四控制引脚vc3均接地。

所述第三开关q3的第一端通过所述电阻r5电连接于所述第二控制芯片u2的第一控制引脚co2，所述第三开关q3的第一端通过所述电阻r6接地，所述第三开关q3的第一端还通过所述电容c3接地，所述第三开关q3的第二端接地，所述第三开关q3的第三端电连接于所述第四开关q4的第一端。

所述第四开关q4的第二端电连接于所述电池单元20的第二端b+，所述第四开关q4的第三端电连接于所述第一接口13的第一端p1+及所述第二接口14的第一端p2+。

在本实施方式中，在所述第二控制芯片u2-得电后，所述第二控制芯片u2的第一控制引脚co2将输出控制信号给所述第二开关单元16。在正常情况下所述第三开关q3不导通，当有故障需要保护时，所述第三开关q3导通，进而烧断所述第四开关q4。

在本实施方式中，所述第三开关q3为n沟道场效应管。所述第三开关q3的第一端、第二端以及第三端分别对应于所述n沟道场效应管的栅极、漏极以及源极。在本实施方式中，所述第四开关q4为三端保险丝。

下面将以图3示出的电路图为例详细介绍本申请电池充电电路10及充电控制系统100的工作原理。

使用时，所述第一控制芯片u1的电源引脚vdd1及所述第二控制芯片u2的电源引脚vdd2均在接收到所述电池单元20所提供的电压后开始工作，所述第一控制芯片u1的第一控制引脚co1以及第二控制引脚do1输出高电平的控制信号给所述第一开关q1及第二开关q2，以控制所述第一开关q1及第二开关q2导通，所述第二控制芯片u2的第一控制引脚co2以及第二控制引脚do2输出高电平的控制信号给所述第三开关q3及第四开关q4，以控制所述第三开关q3及第四开关q4导通。此时，所述充电控制芯片15实时地侦测所述电池单元20的荷电状态。

若所述充电控制芯片15侦测到所述电池单元20的荷电状态低于80％时，即需要给所述电池单元20进行快速充电，所述充电控制芯片15将所述充电单元30的第一电流(如8a)输出给所述第二接口14，并通过所述第二接口14为所述电池单元20进行充电，直到所述电池单元20的荷电状态充到80％之后，即需要给所述电池单元20进行普通充电时，所述充电控制芯片15将所述充电单元30的第二电流(如4a)输出给所述第一接口13，并将依次通过所述第一开关q1、所述第二开关q2、所述第三开关q3、所述第四开关q4以及所述电阻r1后，为所述电池单元20进行充电，直到所述电池单元20的荷电状态达到100％时充电完成。

显然，使用本申请电池充电电路及充电控制系统，在大电流快速充电时，充电电流通过第二接口14直接为电池单元20进行充电，当大电流快速充电使电池单元20达到预定的电量时，将切换到小电流，并依次通过第一接口13、第一开关q1、第二开关q2、第三开关q3、第四开关q4及电阻r1后为电池单元20进行充电，所述第一开关q1、第二开关q2、第三开关q3、第四开关q4可以保护电池单元20的电芯不会被过充电。

上述实施方式提供的电池充电电路以及充电控制系统，通过所述控制单元输出信号至所述第一开关单元，以导通或者断开所述电池单元与所述第一接口之间的电连接，还通过所述充电控制芯片实时采集所述电池单元的荷电状态，并根据采集到的所述荷电状态控制所述充电单元输出电流给所述第一接口或者所述第二接口。由于采用大电流充电时的充电电流没有经过电阻r1、第一开关q1、第二开关q2、第三开关q3、第四开关q4，因此不会产生电压降，电子元器件也不会产生焦耳热。由此可以解决行业内较为难解决的电池发热问题，延长了大电流的充电时间，提高了充电效率，进而缩短了电池的充电时间，并且上述方案还可以极大的降低了成本。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本申请，而并非用作为对本申请的限定，只要在本申请的实质精神范围之内，对以上实施例所作的三适当改变和变化都落在本申请要求保护的范围之内。