电池充电保护模组、系统、方法及终端设备与流程

1.本公开涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种电池充电保护模组、系统、方法及终端设备。


背景技术：

2.在电子产品领域，特别是移动设备，充电性能的好坏成为移动设备越来越重要的指标，充电速度越来越快、电池容量越来越大、充电耗时越来越短，使得用户充电体验更佳，但潜在的风险更高。
3.充电过程中涉及到充电电路和电池两部分，在一些场景下，电池充电过程中存在过压的问题，不但需要优化充电电路，同时还需要优化对电池的保护。


技术实现要素：

4.为克服相关技术中存在的问题，本公开提供了一种电池充电保护模组、系统、方法及终端设备。
5.根据本公开实施例的第一方面，提供一种电池充电保护模组，设置于终端设备，用于对终端设备的电池进行充电保护，所述电池充电保护模组包括：
6.开关单元，所述开关单元断开时，所述电池的充电通路断开；
7.转换单元，与所述电池电连接；
8.比较单元，分别与所述电池、所述转换单元和所述开关单元电连接；
9.控制单元，分别与所述比较单元、所述转换单元和所述开关单元电连接。
10.可选地，所述比较单元包括相互连接的放大器和比较器，所述放大器与所述电池电连接，所述比较器与所述控制单元电连接；
11.所述转换单元分别与所述放大器和所述比较器电连接。
12.可选地，所述转换单元包括整流器或者dc-dc转换器，所述转换单元用于为所述放大器、所述比较器和所述控制单元供电。
13.可选地，所述开关单元包括mos管。
14.本公开实施例的第二方面，提供一种电池充电保护系统，设置于终端设备，所述电池充电保护系统包括与所述终端设备的电池电连接的集成电源管理电路；
15.所述电池充电保护系统还包括如第一方面所述的电池充电保护模组。
16.可选地，所述电池充电保护模组集成于所述集成电源管理电路的内部；和/或，
17.所述电池充电保护模组设置于所述集成电源管理电路的外部。
18.可选地，所述集成电源管理电路与所述电池之间具有充电路径，在所述充电路径上设置所述电池充电保护模组的开关单元。
19.可选地，所述集成电源管理电路包括充电管理芯片，所述终端设备处于关机状态下，外接充电器为所述充电管理芯片供电；
20.所述充电管理芯片与所述电池的内部芯片通信连接。
21.本公开实施例的第三方面，提供一种终端设备，所述终端设备上设置有如第二方面所述的电池充电保护系统。
22.本公开实施例的第四方面，提供一种电池充电保护方法，用于终端设备处于关机充电状态下对终端设备的电池进行充电保护，所述电池充电保护方法包括：
23.比较单元获取电池的充电信息，并根据所述充电信息确定所述电池的充电状态；
24.当所述电池的充电状态处于过压状态时，所述比较单元控制开关单元断开，或者与所述比较单元电连接的控制单元控制所述开关单元断开，以断开所述电池的充电通路。
25.可选地，所述电池充电保护方法还包括：
26.集成电源管理电路的充电管理芯片获取电池的充电信息，并根据所述充电信息确定所述电池的充电状态；
27.当所述电池的充电状态处于过压状态时，所述集成电源管理电路关闭与外接充电器之间的充电通路。
28.可选地，所述电池充电保护方法还包括：
29.当所述电池的充电状态处于过压状态时，所述集成电源管理电路断开所述电池的内部芯片的充电通路。
30.本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本公开通过设置由终端设备的电池直接供电的比较单元和控制单元，当终端设备处于关机状态时，比较单元和控制单元仍处于工作状态，以对电池进行过压保护，提升了终端设备在关机状态下的电池充电的安全性和可靠性，提升了用户体验。
31.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
32.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
33.图1是根据一示例性实施例示出的一种电池充电保护模组的结构的示意图。
34.图2是根据一示例性实施例示出的一种电池充电保护系统的结构的示意图。
35.图3是根据一示例性实施例示出的一种电池充电保护系统的结构的示意图。
36.图4是根据一示例性实施例示出的一种电池充电保护系统的结构的示意图。
37.图5是根据一示例性实施例示出的一种电池充电保护系统的结构的示意图。
38.图6是根据示例性实施例示出的电池充电保护方法的流程图。
39.图7是根据示例性实施例示出的电池充电保护方法的流程图。
40.图8是根据示例性实施例示出的电池充电保护方法的流程图。
具体实施方式
41.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
42.在电子产品领域，特别是移动设备，充电性能的好坏成为移动设备越来越重要的指标，充电速度越来越快、电池容量越来越大、充电耗时越来越短，使得用户充电体验更佳，但潜在的风险更高。
43.充电过程中涉及到充电电路和电池两部分，在一些场景下，电池充电过程中存在过压的问题，不但需要优化充电电路，同时还需要优化对电池的保护。
44.相关技术中，比如终端设备处于关机状态下，未涉及有对关机状态下的电池充电保护措施。
45.为了解决上述问题，本公开提出了一种电池充电保护模组，设置于终端设备，电池充电保护模组包括：用于连通或断开电池的充电通路的开关单元，与电池电连接的转换单元和分别与电池、转换单元和开关单元电连接的比较单元，以及分别与比较单元、转换单元和开关单元电连接的控制单元。本公开中的电池充电保护模组，不仅可以在终端设备处于开机状态下，对电池进行充电保护，还能够在终端设备处于关机状态下，对电池的充电过程中提供保护。本公开通过设置由终端设备的电池直接供电的比较单元和控制单元，当终端设备处于关机状态时，比较单元和控制单元仍处于工作状态，以对电池进行过压保护，提升了终端设备在关机状态下的电池充电的安全性和可靠性，提升了用户体验。
46.根据一个示例性实施例，如图1所示，本实施例第一方面提供了一种电池充电保护模组1，设置于终端设备，终端设备可以包括，比如智能手机，笔记本电脑，摄像机，智能手表等。以图1所示为例，电池充电保护模组1包括开关单元11，转换单元12，比较单元13以及控制单元14。开关单元11可以设置在电池5的充电通路上，开关单元11用于基于接收到的断开指令，断开充电通路以保护电池5。需要说明的是，本实施例中所指的充电通路不光是指电流通路，还可以是在充电过程中，能够控制充电过程停止或者控制充电通路断开的具有控制功能的器件。当开关单元11设置在这些具有控制功能的器件上时，开关单元11断开，具有控制功能的器件会控制电池5停止充电。
47.转换单元12与电池5电连接，转换单元12设置为将电池5的电压进行转换，进而为与其电连接的比较单元13和控制单元14供电。与电池5、转换单元12和开关单元11电连接，比较单元13设置为实时检测电池5的充电信息，其中，充电信息包括电池5的电压，还可以包括电流，电量百分比，电池温度等。根据不同型号的电池5，可以对比较单元13设定相应的充电信息的预设阈值，当比较单元13检测到电池5的电压达到或超过预设阈值时，会发出保护信号，可直接控制开关单元11断开；或者，将保护信号传递至与其电连接的控制单元14，控制单元14接收到保护信号后，控制与其电连接的开关单元11断开，以断开充电通路进而保护电池5。比较单元13和控制单元14均与电池5电连接，即，终端设备处于关机状态下，比较单元13和控制单元14均可以从电池5处获得电能，保持正常工作状态充电信息。
48.在一个示例中，如图1所示，开关单元11可以由与其电连接的比较单元13直接控制，电池5与比较单元13电连接并为其供电，以使得比较单元13在终端设备在关机状态下时仍处于工作状态。充电信息当比较单元13检测到的电压和/或电流超过预设阈值时，比较单元13发送保护信号至设置在充电通路上的开关单元11，直接控制开关单元11断开，以断开充电通路，进而保护电池5，还可以是，当电池5的电量达到预设阈值时，比如80％，90％，100％，并不以此为限，比较单元13同样会发送保护信号至开关单元11，控制开关单元11断开，以断开充电通路，进而保护电池5。
49.在另一个示例中，如图1所示，开关单元11也可以通过与其电连接的控制单元14进行控制，比较单元13和控制单元14均与电池5电连接而处于通电工作状态，比较单元13检测到电池5的充电信息超过预设阈值时，比如电压信息或者电流信息超过预设阈值。比较单元13发送保护信号至控制单元14，通过控制单元14控制与其电连接的开关单元11切换为断开状态，以断开充电通路，从而保护电池5。
50.对于上述两种控制开关单元11断开的方式及电路结构，可以是比较单元13直接控制开关单元11断开，也可以是比较单元13将保护信号发送至控制单元14之后，由控制单元14控制开关单元11断开，还可以是两种方式及电路结构同时存在。
51.在一示例性实施例中，如图1所示，电池充电保护模组1包括开关单元11，转换单元12，比较单元13以及控制单元14，其中，比较单元13与开关单元11，控制单元14和电池5电连接。参照图1所示，比较单元13包括相互连接的放大器131和比较器132，放大器131的电源端口与转换单元12的输出端电连接，比较器132的电源端口与转换单元12的输出端电连接，转换单元12的输入端与电池5电连接，以保证终端设备处于关机状态时，放大器131和比较器132能够从电池5获得供电而处于通电工作状态。其中，放大器131设置为与电池5电连接，放大器131的运算输入端与电池5电连接，放大器131的运算输出端与比较器132的运算输入端电连接，以采集并放大电池5的充电信息，并将处理过的充电信息传递至与其连接的比较器132，比较器132设置为运算输出端与控制单元14以及开关单元11电连接，能够将放大器131传递过来的信息进行比较，并将信号发送至控制单元14或者开关单元11，例如，比较器132中存储有预设电压阈值，当放大器131传递过来的电压值等于或高于该预设电压阈值时，比较器132会做出动作直接控制与其电连接的开关单元11断开，或者发送信号至与其电连接的控制单元14，由控制单元14控制与控制单元14电连接的开关单元，以断开电池5的充电通路，使得电池5停止充电从而保护电池5。
52.如图1所示，转换单元12与放大器131、比较器132和控制单元14电连接，转换单元12将电池5的电压转换成适应放大器131、比较器132和控制单元14进行工作的电压之后，为其进行供电。其中，转换单元12包括整流器(ldo，low dropout regulator)或者dc-dc(direct current-direct current)转换器。整流器能够利用电容和电感的储能原理实现电转换，提高供电稳定性。dc-dc转换器可以利用调整管的电阻变化实现电压转换，提高供电稳定性。整流器和dc-dc转换器能够将电池5输出的电压转换并稳定，均可以实现将电池5的输出电压转换至比较单元13中的放大器131和比较器132以及控制单元14的额定工作电压。其中，整流器成本低、噪音低、静态电流小，应用于终端设备的电池充电保护电路时，输入电压和输出电压很接近，压降小，而具有极小的损耗，使得电池5能够工作更长的时间。dc-dc转换器具有效率高，静态电流小的优点，应用于终端设备的充电保护电路时，同样可以凭借极小的功耗使得电池5具有更长的工作时间。
53.本实施例中，开关单元11可以为mos管(metal oxide semiconductor，金属—氧化物—半导体)，mos管作为开关单元时，工作时存在导通和截止两种状态，mos管为电压控制元件(主要由栅极电压决定工作状态)。其中，mos管可以是n型mos管，也可以是p型mos管，根据选择的mos管的类型不同，更改电路结构即可。充电信息
54.开关单元11还可以为三极管，三极管可以在饱和区和截止区之间自由切换，能够作为一个数字开关使用。当然，可以理解的是，开关单元11还可以是其他的，具有电路通断
控制功能的电气元件，比如继电器等。
55.本公开还提供一种电池充电保护系统，设置于终端设备，如图2和图3所示，电池充电保护系统包括与终端设备的电池5电连接的集成电源管理电路6，集成电源管理电路6与电池5之间具有充电路径7，充电路径7可以包括两段。其中，集成电源管理电路(pmic，power management integrated circuit)用于管理主机系统中的电源设备，常用于手机等移动智能终端。电池充电保护系统还包括上述的电池充电保护模组1，其中，电池充电保护模组1与终端设备的电池5电连接而处于通电工作状态，即使终端设备处于关机状态，仍可通过其内部设置的比较单元13对电池5的充电信息进行实时采集，并做出判断，进而控制开关单元11断开充电通路，停止对电池5继续进行充电，避免出现过充、过压等情况出现。
56.在一个示例性实施例中，如图2所示，电池充电保护模组1可以集成于集成电源管理电路6内部，电池充电保护模组1由电池5直接供电，即，电池充电保护模组1在终端设备处于关机状态下仍处于通电启动状态，当电池充电保护模组1中设置的比较单元13检测到处于充电状态下的电池5的充电信息达到预设阈值，控制开关单元11断开，以断开充电通路，从而保护电池5，充电信息可包括，比如，电池电压，电流，电量百分比，温度等。当电池充电保护模组1集成于集成电源管理电路6内部时，开关单元11可以是集成电源管理电路6中的用于实现控制功能的mos管，当开关单元11断开时，集成电源管理电路6控制电池5的充电过程停止，或者，控制充电路径7断开。
57.在另一个示例中，如图1和图3所示，电池充电保护模组1还可以设置于集成电源管理电路6的外部。如图5所示，开关单元11设置在集成电源管理电路6与终端设备的电池5之间的充电路径7上，可以任意选择一条充电路径7上设置开关单元11，也可以每条充电路径7上均设置有开关单元11。电池充电保护模组1可以与集成电源管理电路6通信连接，也可以与应用处理器(未示出)通信连接，还可以与电池5的内部电芯(未示出)通信连接，当充电保护模组中的比较单元13检测到电池5的充电信息达到预设阈值时，可以通信连接集成电源管理电路6，或者，应用处理器，或者，内部电芯，进而间接控制开关单元11或者电池5内部的开关电路断开，以断开充电通路，从而保护电池5不受损坏。将电池充电保护模组1设置在集成电源管理电路6的外部，可以避免将电池充电保护模组1集成到集成电源管理电路6而造成集成电源管理电路6结构复杂，以致于在电池充电保护系统的生产工艺上变得繁琐。
58.在此，需要说明的是，上述两个实施例中涉及到的两种实施方式可以单独使用，也可以进行组合使用，以提供多种电池充电保护方式，当其中一种失效时，还可以使用另外一种对电池的充电过程进行保护，提升充电安全性。
59.在其他可能的实施例中，如图4和图5所示，电池充电保护系统中包括充电管理芯片61，充电状态下，外接充电器能够为充电管理芯片61供电，使其处于通电启动状态，其中，在充电管理芯片61内部设置mcu(micro control unit，微控制单元)(未示出)，并对mcu编程检测算法，使得充电管理芯片61能够对电池5的充电信息进行检测，当充电管理芯片61检测到电池5的充电信息达到预设阈值时，可以控制设置在集成电源管理电路6与电池5之间的充电路径7上的开关单元11断开，以断开充电通路，从而保护电池5不受损坏。
60.如图5所示，终端设备的电池5内部芯片(未示出)与充电管理芯片61通信连接8，电池5内部设置有开关电路(未示出)，且该开关电路与电池5的内部芯片(未示出)电连接，当充电管理芯片61检测到充电信息达到预设阈值时，发送保护信号至电池5的内部芯片，由内
部芯片控制电池5内部的开关电路断开，以断开充电通路，从而保护电池5不受损坏。
61.以上两种设置方式可以单独使用，也可以进行组合使用。
62.本公开还提供一种终端设备，终端设备可以是智能手机，笔记本电脑，摄像机，智能手表等。终端设备包括终端设备本体，以及上述的电池充电保护系统，电池充电保护系统安装于终端设备本体内部。
63.采用上述的电池充电保护系统，使得用户在对终端设备进行充电时具有更多种选择，通过设置与终端设备的电池电连接的充电保护模组，使得在终端设备处于关机状态下进行充电，仍能对电池提供保护，或者，通过在集成电源管理电路内部的电源管理芯片设置软件算法，也可以实现对处于关机状态下的终端设备就进行充电时的电池提供保护。相比相关技术中的无处理关机充电方式，以及检测到终端设备为关机状态，充电状态，则切换至开机状态进行充电，该电池充电保护系统可以让用户在充电时具有更多选择，例如，夜间关机充电，进而提升用户体验。
64.本公开还提供一种电池充电保护方法，使用上述实施例中示出的电池充电保护系统，当终端设备处于断电状态下对电池的充电过程进行保护。
65.根据一个示例性实施例，如图6所示，本实施例中的方法包括：
66.步骤s101：比较单元获取电池的充电信息，并根据充电信息确定电池的充电状态。
67.本实施方式中，比较单元获取的电池的充电信息不限于电池的电压，还可以包括电流，电量百分比，电池的温度等数据。
68.步骤s102：判断电池的充电状态是否处于过压状态。若是，则执行步骤s104；若否，则执行步骤s103。
69.步骤s103：充电通路保持连通，电池处于正常充电状态。
70.步骤s104：充电通路保持连通，电池处于正常充电状态。比较单元控制开关单元断开，或者，与比较单元电连接的控制单元控制开关单元断开。然后执行步骤s105.
71.步骤s105：充电通路断开，电池处于停止充电状态。
72.本方法中，通过设置电池充电保护模组1(硬件)对电池的充电信息进行检测，电池充电保护模组1由终端设备的电池直接供电，其中，该电池充电保护模组1内部设置有用于采集电池充电信息的比较单元，比较单元可以直接控制设置在充电通路上的开关单元，也可以通过与其电连接的控制单元间接控制设置在充电通路上的开关单元，均可实现断开充电通路，从而保护处于关机状态下的终端设备的电池。
73.根据一个示例性实施例，如图7所示，本实施例中的方法包括：
74.步骤s201：集成电源管理电路的充电管理芯片获取电池的充电信息，并根据充电信息确定电池的充电状态。
75.本实施方式中，充电管理芯片获取的电池的充电信息不限于电池的电压，还可以包括电流，电量百分比，电池的温度等数据。
76.步骤s202：判断电池的充电转台是否处于过压状态。若是，则执行步骤s204；若否，则执行步骤s203。
77.步骤s203：充电通路保持连通，电池处于正常充电状态。
78.步骤s204：集成电源管理电路控制外界充电器与电池之间的开关单元断开。然后执行步骤s205。
79.步骤s205：充电通路断开，电池处于停止充电状态。
80.根据一个示例性实施例，如图8所示，本实施例中的方法包括：
81.步骤s301：集成电源管理电路的充电管理芯片获取电池的充电信息，并根据充电信息确定电池的充电状态。
82.本实施方式中，充电管理芯片获取的电池的充电信息不限于电池的电压，还可以包括电流，电量百分比，电池的温度等数据。
83.步骤s302：判断电池的充电状态是否处于过压状态。若是，则执行步骤s304；若否，则执行步骤s303。
84.步骤s303：充电通路保持连通，电池处于正常充电状态。
85.步骤s304：集成电源管理电控制电池内部的开关电路断开。然后执行步骤s305。
86.步骤s305：充电通路断开，电池处于停止充电状态。
87.对于上述三种电池充电保护方法，可以分别单独使用，也可以两两任意组合使用，还可以是三种方法同时存在，以提供多种电池充电保护方法，当其中一种失效时，还可以使用另外一种方法进行保护，提升充电安全性。
88.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实施方案后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
89.应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。