双电池充电装置、方法及其控制器制造方法及图纸

一种双电池充电装置、方法及其控制器，双电池充电装置包括：第一转换器，其具有耦合到输入电压总线的输入和耦合到第一电池的输出；以及第二转换器，其具有耦合到所述输入电压总线的输入和通过第一双向电流阻断开关和第二双向电流阻断开关分别耦合到所述第一电池和第二电池的输出。第二电池的输出。第二电池的输出。

【技术实现步骤摘要】
双电池充电装置、方法及其控制器
[0001]本申请是申请日为2022年04月19日、申请号为2022104074865、申请名称为“双电池充电装置、方法及其控制器”的专利技术申请的分案。


[0002]本专利技术涉及一种双电池充电装置、方法及其控制器，并且在特定实施例中，涉及一种用于对包括并联连接的第一电池和第二电池的双电池系统进行有效充电的双电池充电装置。

技术介绍

[0003]随着技术的进一步发展，各种电子设备（诸如手机、平板电脑、数码相机、MP3播放器等）都变得流行起来。每个便携式设备可以采用多个可再充电电池单元。多个可再充电电池单元可以串联连接或并联连接，以便形成用于存储电能的可再充电电池组。
[0004]电池充电器用于恢复电池的电量。控制电池充电器向包括并联连接的第一电池和第二电池的双电池系统提供电压（例如，恒压充电模式）和电流（例如，恒流充电模式），以便恢复双电池系统电量。
[0005]可以有多种适合于为电池充电的功率转换拓扑结构。根据拓扑结构的差异，功率转换拓扑可分为三类，即开关电源转换器、线性稳压器和开关电容功率转换器。与其他拓扑结构相比，开关电容转换器不太复杂，因为开关电容转换器由多个开关和飞跨电容组成。因此，开关电容转换器可以为电池充电提供紧凑高效的电源。
[0006]为了提高电池的充电性能，双电池充电装置可以包括并联连接在输入电压总线和双电池系统之间的两个功率级。第一个功率级是电荷泵。第二个功率级是开关充电器。电荷泵可实现为合适的开关电容充电器，例如两相开关电容转换器。两相开关电容转换器的第一相包括串联连接在输入电压总线和地之间的四个开关。第一飞跨电容连接在两个上部开关的共节点和两个下部开关的共节点之间。第二和第三开关的共节点连接到与电池耦合的输出电压总线。两相开关电容转换器的第二相包括串联连接在输入电压总线和地之间的四个开关。第二飞跨电容连接在两个上部开关的共节点和两个下部开关的共节点之间。第二和第三开关的共节点连接到输出电压总线。
[0007]开关充电器可以实现为合适的压降功率转换器（step
‑
down power converter），例如降压转换器（buck converter）。开关充电器包括串联连接在输入电压总线和地之间的两个开关。电感连接在这两个开关的共节点和输出电压总线之间。输出电压总线通过隔离开关耦合到双电池系统，隔离开关在电池和输出电压总线之间提供隔离。隔离开关包括两个二极管。第一二极管位于体端和隔离开关的源极之间。第二二极管位于体端和隔离开关的漏极之间。这两个二极管背对背连接。由于具有背对背连接的二极管，隔离开关能够将双电池系统与输出电压总线完全隔离。
[0008]在操作中，第一电池和第二电池并联连接。 一个电池的电压可能高于另一个电池的电压。这种不均衡的电压可能会导致电流分配不均衡，从而导致浪涌电流流过这两个电
池。希望有一种简单有效的方法来实现这两个电池之间的充电电流均衡分配。

技术实现思路

[0009]通过提供一种双电池充电装置、方法及其控制器的本公开的优选实施例，这些和其他问题总体上得到解决或规避，并且总体上实现技术优势。
[0010]根据一个实施例，一种双电池充电装置，包括：第一转换器，其具有耦合到输入电压总线的输入和耦合到第一电池的输出；以及第二转换器，其具有耦合到输入电压总线的输入和通过第一双向电流阻断开关和第二双向电流阻断开关分别耦合到第一电池和第二电池的输出。
[0011]根据另一个实施例，一种双电池充电方法包括在包括并联连接的第一电池和第二电池的电池系统的预充电状态下，配置压降转换器分别通过第一电池开关和第二电池开关对第一电池和第二电池充电；在电池系统的恒流充电状态下，配置电荷泵转换器直接对第一电池充电，其中，在恒流充电状态下，第一电池开关和第二电池开关中的至少一个，被配置为实现第一电池和第二电池之间的充电平衡；在电池系统的恒压充电状态下，配置压降转换器对第一电池和第二电池进行充电，其中，第一电池开关和第二电池开关中的至少一个被配置为工作在调节状态，以实现对第一电池和第二电池的恒压充电。
[0012]根据又一实施例，一种充电装置控制器包括多个栅极驱动器，其被配置为生成多个栅极驱动信号，用于驱动电荷泵转换器的开关、压降转换器的开关、第一电池开关和第二电池开关，其中，电荷泵转换器具有耦合到输入电压总线的输入和耦合到第一电池的输出，并且压降转换器具有耦合到输入电压总线的输入和通过第一电池开关和第二电池开关分别耦合到第一电池和第二电池的输出。
[0013]上文已经相当广泛地概述了本公开的特征和技术优点，以便可以更好地理解以下公开的详细描述。下文将描述本公开的附加特征和优点，其形成本公开权利要求的主题。本领域技术人员应当理解，所公开的概念和具体实施例可以容易地用作修改或设计用于实现本公开的相同目的的其他结构或过程的基础。本领域技术人员还应该认识到，这样的等效结构不脱离所附权利要求中阐述的本公开的精神和范围。
附图说明
[0014]为了更完整地理解本专利技术及其优点，现结合附图参考以下描述，其中：图1示出了根据本公开的各种实施例的双电池充电装置的框图；图2示出了根据本公开的各个实施例的如图1所示的双电池充电装置的示意图；图3示出了根据本公开的各种实施例的用于驱动图1所示的双电池充电装置的开关的控制器；图4示出了根据本公开的各种实施例的控制图1所示的双电池充电装置的流程图。
[0015]除非另有说明，不同附图中的对应数字和符号通常指对应的部分。绘制这些图是为了清楚地说明各种实施例的相关方面并且不一定按比例绘制。
具体实施方式
[0016]下面详细讨论当前优选实施例的制作和使用。然而，应该理解的是，本公开提供了
许多可以体现在各种特定情境下的可应用的专利技术概念。所讨论的具体实施例仅用于说明制作和使用本专利技术的具体方式，并不限制本专利技术的范围。
[0017]将针对特定情境下的优选实施例，即双电池充电装置和控制方法，来描述本公开。然而，本公开也可以应用于各种电力系统。在下文中，将参照附图详细说明各种实施例。
[0018]图1示出了根据本公开的各种实施例的双电池充电装置的框图。双电池充电装置包括第一充电单元102和第二充电单元104。第一充电单元102具有耦合到输入电压总线VIN的输入和耦合到第一电池(电池I)的输出。第二充电单元104具有一个输入和三个输出。第二充电单元104的输入耦合到输入电压总线VIN。第二充电单元104的第一输出(BAT1)耦合到第一电池。第二充电单元104的第二输出(BAT2)耦合到第二电池(电池II)。第二充电单元104的第三输出耦合到系统电压总线(VSYS)。在一些实施例中，VSYS可用于直接为其他系统组件提供电力。在另一个实施例中，VSYS可用于通过诸如电压调节器的附加电力系统为其他系统组件提供电力。
[0019]在一些实施例中，第一充电单元102包括电荷泵。更具体地，电荷泵可以是两相开关电容器转换器，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双电池充电装置，包括：第一转换器，具有耦合到输入电压总线的输入和耦合到第一电池的输出；和第二转换器，具有耦合到输入电压总线的输入和分别通过第一双向电流阻断开关和第二双向电流阻断开关耦合到第一电池和第二电池的输出。2.如权利要求1所述的双电池充电装置，其中：所述第一转换器是两相开关电容转换器；和所述第二转换器是降压转换器。3.如权利要求2所述的双电池充电装置，其中，所述两相开关电容转换器包括：第一开关、第二开关、第三开关和第四开关串联连接在所述输入电压总线和地之间；第一飞跨电容，连接在第一开关和第二开关的共节点与第三开关和第四开关的共节点之间；第五开关、第六开关、第七开关和第八开关串联连接在所述输入电压总线和地之间；和第二飞跨电容，连接在所述第五开关和所述第六开关的共节点与所述第七开关和所述第八开关的共节点之间，其中所述第二开关和所述第三开关的共节点连接到所述第六开关和所述第七开关的共节点，进一步连接到所述两相开关电容转换器的输出端。4.如权利要求2所述的双电池充电装置，其中，所述降压转换器包括：高压侧开关和低压侧开关串联连接在所述降压转换器的输入和地之间；和电感连接在所述高压侧开关和所述低压侧开关的共节点与所述降压转换器的输出总线之间。5.如权利要求4所述的双电池充电装置，进一步包括：电池反向阻断开关，连接在所述降压转换器的输入和所述输入电压总线之间。6.如权利要求5所述的双电池充电装置，其中：所述第一转换器的开关、所述第二转换器的开关、所述电池反向阻断开关、所述第一双向电流阻断开关和所述第二双向电流阻断开关集成在同一个半导体芯片中。7.如权利要求1所述的双电池充电装置，进一步包括：控制器，配置为在所述第一电池和所述第二电池的充电过程中产生用于配置所述第一转换器和所述第二转换器的栅极驱动信号，以实现所述第一电池和所述第二电池之间的充电平衡。8.如权利要求1所述的双电池充电装置，其中：所述第一电池和所述第二电池通过开启所述第一双向电流阻断开关和所述第二双向电流阻断开关被配置为并联连接。9.一种双电池充电方法，包括：在包括第一电池和第二电池并联连接的电池系统的预充电状态下，配置压降转换器分别通过第一电池开关和第二电池开关对所述第一电池和所述第二电池充电；在所述电池系统的恒流充电状态下，配置电荷泵转换器对所述第一电池直接充电，其中，在所述恒流充电状态下，所述第一电池开关和所述第二电池开关中的至少一个被配置为实现所述第一电池与所述第二电池之间的充电平衡；和在所述电池系统的恒压充电状态下，配置所述压降转换器为所述第一电池和所述第二电池充电，其中，所述第一电池开关和所述第二电池开关中的至少一个被配置为在调节状
态下工作，以实现所述第一电池和所述第二电池的恒压充电。10.如权利要求9所述的双电池充电方法，进一步包括：在所述电池系统的所述恒压充电状态下，配置所述压降转换器提供稳定电压；配置所述第一电池开关工作在第一调节状态，以实现对所述第一电池的恒压充电；和配置所述第二电池开关工作在第二调节状态，以实现对所述第二电池的恒压充电。11.如权利要求9所述的双电池充电方法，进一步包括：在所述电池系统的所述恒压充电状态下，配置所述压降转换器，通过完全开启所述第一电池开关向第一电池提供稳定电压；和配置所述第二电池开关工作在第二调节状态，以实现对所述第二电池的恒压充电。12.如权利要求9所述的双电池充电方法，进一步包括：在所述电池系统的恒压充电状态下，配置所示压降转换器，通过完全开启所述第二电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊贺，詹福春，吴苗松，
申请(专利权)人：伏达半导体合肥有限公司，
类型：发明
国别省市：