[發(fā)明專利]一種提升終端設(shè)備充電速率和效率的電池模塊及其工作方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010319516.8
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111431240A
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 雷曉藝;梁曉禎;戴揚;張云堯;張涵;閆軍鋒;趙武;張志勇
• 申請（專利權(quán)）人: 西北大學(xué)
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;G01R31/385;G01R31/396
• 代理公司: 西安眾和至成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61249
• 代理人: 強宏超

本發(fā)明公開一種提升終端設(shè)備充電速率和效率的電池模塊及其工作方法，電池模塊包括多塊完全相同的電池合成的電池組、電池板和對外接口，通過電池板上的電源管理電路進行電池模塊的供電輸出管理、充電管理、電量檢測、電池開關(guān)的控制以及充供電路徑的切換；前期高電壓充電時各電池串聯(lián)連接，減小了各電池的充電電流，極大地減少電池的熱功耗，從而減少電池的發(fā)熱，解決快速充電和發(fā)熱之間矛盾，從而提高電池模塊的充電速度，改善終端設(shè)備的用戶體驗，電池模塊支持多種電壓的輸出，使電池的使用更加靈活。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子設(shè)備充電技術(shù)，尤其涉及一種提升終端設(shè)備充電速率和效率的電池模塊及其工作方法。

背景技術(shù)

目前終端設(shè)備的功能越來越豐富，對電池容量的需要越來越高，因而對終端設(shè)備充電速度的要求也變得越來越高，否則會導(dǎo)致充電時間過長，嚴重影響用戶體驗。

現(xiàn)有終端設(shè)備的快速充電方法基本都是采用高壓充電、大電流直沖的等方式，但是都面臨嚴重的充電發(fā)熱問題。因為電池有一定的內(nèi)阻存在，而快速充電時進入電池的電流比較大，內(nèi)阻消耗的功耗也會比較大，導(dǎo)致充電效率低、電池溫度上升比較快，從而引起設(shè)備的發(fā)熱。為了減少設(shè)備的發(fā)熱問題，對電池進行大電流充電一段時間后，必須降低充電電流，對發(fā)熱進行控制，導(dǎo)致快速充電的持續(xù)時間有限，不能完全發(fā)揮出快速充電的優(yōu)勢。

現(xiàn)有的終端設(shè)備的理電池，大部分電池的輸出電壓都在3～5V之間，并且輸出電壓單一，只能輸出一種電壓值，應(yīng)用的靈活性不夠。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種提升終端設(shè)備充電速率和效率的電池模塊及其工作方法，提高終端設(shè)備的充電速度和效率，減少終端設(shè)備的充電時間和充電帶來的設(shè)備發(fā)熱問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)申請：

一種提升終端設(shè)備充電速率和效率的電池模塊，包括由若干個電池組成的電池組，電池板和設(shè)置在電池板上的對外接口；

所述電池組內(nèi)部各電池的電流、輸出電壓和內(nèi)阻一樣，各電池通過電池板上的電源管理電路連接；所述電池板上的電源管理電路用于電池模塊的電量檢測、供電輸出管理、充電管理、以及充供電路徑的切換；

對外接口包括電池模塊輸出正極、充電輸入正極、電池負極、電池ID管腳、電池溫度檢測管腳；

供電時電池板上的電源管理電路通過檢測各電池電量，選擇電量高的一個電池或通過切換供電路徑將多個電池串聯(lián)給外圍系統(tǒng)供電；充電時通過判斷各個電池的電量，優(yōu)先給電量少的電池進行充電，待各個電池電量一致后切換充電路徑，開啟高壓串聯(lián)充電模式開始恒流充電過程，待完成恒流充電后，電池電量接近充滿時，再切換到單路充電模式，完成各電池最后的恒壓充電過程。

進一步，所述電源管理電路包括電壓檢測模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊和開關(guān)控制模塊；

電壓檢測模塊分別與電池組內(nèi)部各電池連接，用于實時檢測各電池的電壓值及各電池之間的壓差；AD轉(zhuǎn)換模塊將電壓檢測模塊檢測到的電壓值轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并發(fā)送給開關(guān)控制模塊；開關(guān)控制模塊包括與電池組中單個電池數(shù)量匹配的多路開關(guān)，每個電池正極和負極分別串聯(lián)有一路開關(guān)，與各電池正極串聯(lián)的開關(guān)均與電池模塊的輸出正極和充電輸入正極連接，與各電池負極串聯(lián)的開關(guān)均與電池模塊的電池負極連接；開關(guān)控制模塊收到AD模塊發(fā)送的信號后，先進行邏輯判斷，然后通過控制各路開關(guān)的狀態(tài)完成充供電路徑的切換，實現(xiàn)供電輸出管理和充電管理。

進一步，所述對外接口中充電輸入正極與電池模塊輸出正極共用管腳。

進一步，所述電池組由2-3塊電池封裝在一起組成。