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CN113491030B - 充放电控制方法及待充电设备 - Google Patents

充放电控制方法及待充电设备 Download PDF

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CN113491030B CN201980093040.6A CN201980093040A CN113491030B CN 113491030 B CN113491030 B CN 113491030B CN 201980093040 A CN201980093040 A CN 201980093040A CN 113491030 B CN113491030 B CN 113491030B
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Abstract

一种充放电控制方法及待充电设备(13，50，52)，该充放电控制方法可应用于待充电设备中，待充电设备包括：串联连接的第一电池单元(502，522)与第二电池单元(504，522')及均衡模块，其中通过第二电池单元为待充电设备供电，该方法包括：当第二电池单元的电压等于或小于预设的第一电压阈值时，通过均衡模块将第一电池单元中的电量转移到第二电池单元中，以使第二电池单元的电压大于第一电压阈值。

Description

充放电控制方法及待充电设备
技术领域
本公开涉及电池充放电技术，具体而言，涉及一种充放电控制方法及待充电设备。
背景技术
目前，常用的供电、储能等装置大多都是锂离子电池，而其中用到最多的还是石墨负极。虽然石墨负极具有成本低、嵌锂电势低等优点，但是随着近年来智能终端、电动汽车等功能的不断强化，用户对电池的使用强度和要求也进一步提升。比如无线上网、高速率数据传输、使用蓝牙连接智能家居及视频传输等，尤其是随着5G网络的应用，对于智能终端的电池电量提出了更高的要求。
目前在智能终端中应用的主流石墨体系锂离子电池中，电池的能量密度一般在500～700Wh/L，充电倍率约为0.5～3C，但是其逐渐不能满足用户对智能终端设备的续航需求。虽然目前主流的正极材料是高电压钴酸锂，其在很大程度上影响到智能终端设备电池的能量密度，但是负极比容量同样也决定了电池比容量的近一半。电池实际可利用容量还和负极脱锂电压平台倾斜程度有关，脱锂电压平台越平，负极可利用容量就越高，电池比容量也就越高。
传统的石墨负极理论比容量约为372mAh/g，嵌锂电压约为0.05V。而硅由于可以与锂形成多相的合金LixSi，从而在室温下具有理论比容量约3600mAh/g，远大于石墨负极的理论比重量，而嵌锂电压也是0.4V。由此可以看出硅负极将是未来在负极层面提升锂离子电池能量密度的一个发展方向。
在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
有鉴于此，本公开提供一种充放电控制方法及待充电设备。
本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。
根据本公开的一方面，提供一种充放电控制方法，应用于待充电设备中，所述待充电设备包括：串联连接的第一电池单元与第二电池单元及均衡模块，其中通过所述第二电池单元为所述待充电设备供电，所述方法包括：当所述第二电池单元的电压等于或小于预设的第一电压阈值时，通过所述均衡模块将所述第一电池单元中的电量转移到所述第二电池单元中，以使所述第二电池单元的电压大于所述第一电压阈值。
根据本公开的一实施方式，所述第一电池单元为硅负极锂离子电池。
根据本公开的一实施方式，所述第二电池单元为石墨负极锂离子电池。
根据本公开的一实施方式，所述方法还包括：当所述第一电池单元的电压等于或小于预设的第二电压阈值时，使所述第二电池单元停止放电。
根据本公开的一实施方式，所述方法还包括：在所述第二电池单元停止放电后，通过所述均衡模块对所述第一电池单元与所述第二电池单元的电压进行均衡，以使所述第一电池单元的电压与所述第二电池单元的电压相等。
根据本公开的一实施方式，所述方法还包括：在所述第一电池单元与所述第二电池单元充电截止后，通过所述均衡模块对所述第一电池单元与所述第二电池单元的电压进行均衡，以使所述第一电池单元的电压与所述第二电池单元的电压相等。
根据本公开的另一方面，提供一种充放电控制方法，应用于待充电设备中，所述待充电设备包括：串联连接的第一电池单元与第二电池单元及电压转换电路，所述方法包括：当所述第二电池单元的电压大于预设的第一电压阈值时，通过所述第二电池单元为所述待充电设备供电；当所述第二电池单元的电压等于或小于所述第一电压阈值时，通过所述第一电池单元为所述待充电设备供电，且当所述第一电池单元的电压等于或小于所述第一电压阈值时，通过所述电压转换电路对所述第一电池单元输出的供电电压进行升压，以使所述供电电压大于所述第一电压阈值。
根据本公开的一实施方式，所述第一电池单元为硅负极锂离子电池。
根据本公开的一实施方式，所述第二电池单元为石墨负极锂离子电池。
根据本公开的一实施方式，所述方法还包括：当所述第一电池单元的电压等于或小于预设的第二电压阈值时，使所述第一电池单元停止放电。
根据本公开的一实施方式，所述待充电设备还包括均衡模块，所述方法还包括：在所述第一电池单元停止放电后，通过所述均衡模块对所述第一电池单元与所述第二电池单元的电压进行均衡，以使所述第一电池单元的电压与所述第二电池单元的电压相等。
根据本公开的一实施方式，所述方法还包括：在所述第一电池单元与所述第二电池单元充电截止后，通过所述均衡模块对所述第一电池单元与所述第二电池单元的电压进行均衡，以使所述第一电池单元的电压与所述第二电池单元的电压相等。
根据本公开的再一方面，提供一种待充电设备，包括：串联连接的第一电池单元与第二电池单元，其中所述第二电池单元为所述待充电设备供电；检测电路，与所述第一电池单元及所述第二电池单元电性连接，用于检测所述第一电池单元与所述第二电池单元的电压；均衡模块，与所述第一电池单元及所述第二电池单元电性连接，用于均衡所述第一电池单元与所述第二电池单元之间的电压；以及控制模块，与所述检测电路及所述均衡模块电性连接，用于当所述检测电路检测到所述第二电池单元的电压等于或小于预设的第一电压阈值时，控制所述均衡模块将所述第一电池单元中的电量转移到所述第二电池单元中，以使所述第二电池单元的电压大于所述第一电压阈值。
根据本公开的一实施方式，所述第一电池单元为硅负极锂离子电池。
根据本公开的一实施方式，所述第二电池单元为石墨负极锂离子电池。
根据本公开的一实施方式，所述控制模块还用于当所述第一电池单元的电压等于或小于预设的第二电压阈值时，控制所述第二电池单元停止放电。
根据本公开的一实施方式，所述控制模块还用于在所述第二电池单元停止放电后，控制所述均衡模块对所述第一电池单元与所述第二电池单元的电压进行均衡，以使所述第一电池单元的电压与所述第二电池单元的电压相等。
根据本公开的一实施方式，所述控制模块还用于在所述第一电池单元与所述第二电池单元充电截止后，控制所述均衡模块对所述第一电池单元与所述第二电池单元的电压进行均衡，以使所述第一电池单元的电压与所述第二电池单元的电压相等。
根据本公开的再一方面，提供一种待充电设备，其包括：串联连接的第一电池单元与第二电池单元；电压转换电路，与所述第一电池单元电性连接；检测电路，与所述第一电池单元及所述第二电池单元电性连接，用于检测所述第一电池单元与所述第二电池单元的电压；以及控制模块，与所述检测电路及所述电压转换电路电性连接，用于当所述检测电路检测到所述第二电池单元的电压大于预设的第一电压阈值时，控制所述第二电池单元为所述待充电设备供电；当所述检测电路检测到所述第二电池单元的电压等于或小于所述第一电压阈值时，控制所述第一电池单元为所述待充电设备供电，且当所述检测电路检测到所述第一电池单元的电压等于或小于所述第一电压阈值时，控制所述电压转换电路对所述第一电池单元输出的供电电压进行升压，以使所述供电电压大于所述第一电压阈值。
根据本公开的一实施方式，所述第一电池单元为硅负极锂离子电池。
根据本公开的一实施方式，所述第二单元为石墨负极锂离子电池。
根据本公开的一实施方式，所述待充电设备还包括：第一开关、第二开关、第三开关及第四开关；其中，所述第一开关及所述第二开关与所述第一电池单元电性连接，所述第三开关及所述第四开关与所述第二电池单元电性连接；所述控制模块用于控制所述第一开关和所述第二开关导通，控制所述第三开关和所述第四开关关断，以使所述第一电池单元为所述待充电设备供电；及控制所述第三开关和所述第四开关导通，控制所述第一开关和所述第二开关关断，以使所述第二电池单元为所述待充电设备供电。
根据本公开的一实施方式，所述控制模块还用于当所述检测电路检测到所述第一电池单元的电压等于或小于预设的第二电压阈值时，控制所述第一电池单元停止放电。
根据本公开的一实施方式，所述待充电设备还包括均衡模块，与所述第一电池单元、所述第二电池单元及所述控制模块电性连接，用于均衡所述第一电池单元与所述第二电池单元之间的电压；所述控制模块还用于在所述第一电池单元停止放电后，控制所述均衡模块对所述第一电池单元与所述第二电池单元的电压进行均衡，以使所述第一电池单元的电压与所述第二电池单元的电压相等。
根据本公开的一实施方式，所述控制模块还用于在所述第一电池单元与所述第二电池单元充电截止后，控制所述均衡模块对所述第一电池单元与所述第二电池单元的电压进行均衡，以使所述第一电池单元的电压与所述第二电池单元的电压相等。。
根据本公开实施方式提供的充放电控制方法，可以在不改变现有放电电路的基础上，充分利用硅负极锂离子电池具有的大容量的优势，尽可能地对硅负极锂离子电池的电池容量进行利用，最大化地提升待充电设备中电池的能量密度。
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的，并不能限制本公开。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。
图1是根据一示例性实施方式示出的一种无线充电系统的系统结构图。
图2是根据一示例性实施方式示出的另一种无线充电系统的系统结构图。
图3是根据一示例性实施方式示出的一种有线充电系统的系统结构图。
图4是根据一示例性实施方式示出的另一种有线充电系统的系统结构图。
图5是根据一示例性实施方式示出的再一种有线充电系统的系统结构图。
图6示出了硅负极锂离子电池与石墨负极锂离子电池放电曲线的对比图。
图7是根据一示例性实施方式示出的一种充放电控制方法的流程图。
图8是根据一示例性实施方式示出的另一种充放电控制方法的流程图。
图9是根据一示例性实施方式示出的再一种充放电控制方法的流程图。
图10是根据一示例性实施方式示出的再一种充放电控制方法的流程图。
图11是根据一示例性实施方式示出的一种待充电设备的结构示意图。
图12是根据一示例性实施方式示出的另一种待充电设备的结构示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。
在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是是电连接，也可以是互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示单独存在A、单独存在B及同时存在A和B三种情况。符号“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
首先描述一下目前电池的充电过程：
电池的充电过程可以包括：涓流充电阶段(或模式)、恒流充电阶段(或模式)、恒压充电阶段(或模式)及补充充电阶段(或模式)。在涓流充电阶段，先对完全放电的电池进行预充电(即恢复性充电)，涓流充电电流通常是恒流充电电流的十分之一，当电池电压上升到涓流充电电压阈值以上时，提高充电电流进入恒流充电阶段；在恒流充电阶段，以恒定电流对电池进行充电，充电电压快速上升，当充电电压达到电池所预期的充电电压阈值时转入恒压充电阶段；在恒压充电阶段，以恒定电压对电池进行充电，充电电流逐渐减小，当充电电流降低至设定的电流阈值时(该电流阈值通常为恒流充电阶段充电电流数值的数十分之一或者更低，可选地，该电流阈值可为数十毫安或更低)，电池被充满电。电池被充满电后，由于电池自放电的影响，会产生部分电流损耗，此时转入补充充电阶段。在补充充电阶段，充电电流很小，仅仅为了保证电池在满电量状态。
需要说明的是恒流充电阶段并非要求充电电流保持完全恒定不变，例如可以是泛指充电电流的峰值或均值在一段时间内保持不变。实际中，恒流充电阶段可以采用分段恒流充电(Multi-stage constant current charging)的方式进行充电。
分段恒流充电可具有M个恒流阶段(M为一个不小于2的整数)，分段恒流充电以预定的充电电流开始第一阶段充电，所述分段恒流充电的M个恒流阶段从第一阶段到第M个阶段依次被执行，当恒流阶段中的前一个恒流阶段转到下一个恒流阶段后，电流大小可变小；当电池电压达到充电终止电压阈值时，恒流阶段中的前一个恒流阶段会转到下一个恒流阶段。相邻两个恒流阶段之间的电流转换过程可以是渐变的，也可以是台阶式的跳跃变化。
下面分别对相关技术中的无线充电系统与有线充电系统进行介绍。
无线充电过程中，一般将电源提供装置(如适配器)与无线充电装置(如无线充电底座)相连，并通过该无线充电装置将电源提供装置的输出功率以无线的方式(如电磁信号或电磁波)传输至待充电设备，对待充电设备进行无线充电。
按照无线充电原理不同，无线充电方式主要分为磁耦合(或电磁感应)、磁共振以及无线电波三种方式。目前，主流的无线充电标准包括QI标准、电源实物联盟(PowerMatters Alliance,PMA)标准、无线电源联盟(Alliance for Wireless Power,A4WP)。QI标准和PMA标准均采用磁耦合方式进行无线充电。A4WP标准采用磁共振方式进行无线充电。
图1是根据一示例性实施方式示出的一种无线充电系统的系统结构图。
参考图1，无线充电系统1包括：电源提供装置11、无线充电装置12以及待充电设备13。其中，电源提供装置11例如可以是电源适配器、移动电源(Power Bank)等设备；无线充电装置12例如可以是无线充电底座；待充电设备13例如可以是终端设备。
电源提供装置11与无线充电装置12连接后，将其输出的电流传输至无线充电装置12。
无线充电装置12包括：无线发射电路121及第一控制模块122。
其中，无线发射电路121用于将电源提供装置11输出的电能转换成电磁信号(或电磁波)进行发射，以为待充电设备13进行无线充电。例如，无线发射电路121可以包括：无线发射驱动电路和发射线圈(或发射天线)。无线发射驱动电路用于将电源提供装置11输出的直流电转换成高频的交流电，并通过发射线圈或发射天线将该高频交流电转换成电磁信号(或电磁波)发射出去。
第一控制模块122例如可以通过微控制单元(Micro Control Unit，MCU)实现。第一控制模块122可用于在无线充电装置12对待充电设备13进行无线充电的过程中与待充电设备13进行无线通信。具体地，第一控制模块122可以与待充电设备13中的第二控制模块135进行无线通信。
此外，无线充电装置12还可以包括：充电接口123。无线发射电路121还可用于通过充电接口123接收电源提供装置11输出的电能，并根据电源提供装置11输出的电能，生成电磁信号(或电磁波)。
充电接口123例如可以为USB 2.0接口、Micro USB接口或USB TYPE-C接口。在一些实施例中，充电接口123还可以为lightning接口，或者其他任意类型的能够用于充电的并口或串口。
无线充电装置12可以与电源提供装置11之间进行通信，例如可以通过充电接口123进行通信，而无需设置额外的通信接口或其他无线通信模块，这样可以简化无线充电装置12的实现。如充电接口123为USB接口，无线充电装置12(或无线发射电路121)与电源提供装置13可以基于该USB接口中的数据线(如D+和/或D-线)进行通信。又如充电接口123为支持功率传输(Power Delivery，PD)通信协议的USB接口(如USB TYPE-C接口)，无线充电装置12(或无线发射电路121)与电源提供装置11可以基于PD通信协议进行通信。
此外，无线充电装置12还可以通过除充电接口123之外的其他通信方式与电源提供装置11通信连接。例如，无线充电装置12可以以无线的方式与电源提供装置11进行通信，如近场通讯(Near Field Communication，NFC)。
待充电设备13例如可以是终端或通信终端，该终端或通信终端包括但不限于被设置成经由有线线路连接，如经由公共交换电话网络(public switched telephonenetwork，PSTN)、数字用户线路(digital subscriber line，DSL)、数字电缆、直接电缆连接，以及/或另一数据连接/网络和/或经由例如，针对蜂窝网络、无线局域网(wirelesslocal area network，WLAN)、诸如手持数字视频广播(digital video broadcastinghandheld，DVB-H)网络的数字电视网络、卫星网络、调幅-调频(amplitude modulation-frequency modulation，AM-FM)广播发送器，以及/或另一通信终端的无线接口接收/发送通信信号的装置。被设置成通过无线接口通信的通信终端可以被称为“无线通信终端”、“无线终端”以及/或“移动终端”。移动终端的示例包括，但不限于卫星或蜂窝电话；可以组合蜂窝无线电电话与数据处理、传真以及数据通信能力的个人通信系统(personalcommunication system，PCS)终端；可以包括无线电电话、寻呼机、因特网/内联网接入、Web浏览器、记事簿、日历以及/或全球定位系统(global positioning system，GPS)接收器的个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)；以及常规膝上型和/或掌上型接收器或包括无线电电话收发器的其它电子装置。此外，该终端还可以包括但不限于诸如电子书阅读器、智能穿戴设备、移动电源(如充电宝、旅充)、电子烟、无线鼠标、无线键盘、无线耳机、蓝牙音箱等具有充电功能的可充电电子设备。
待充电设备13包括：无线接收电路131、电池133、第一充电通道134、第二控制模块135及检测电路136。
其中，无线接收电路131用于接收无线发射电路121发射的电磁信号(或电磁波)，并将该电磁信号(或电磁波)转换成无线接收电路131输出的直流电。例如，无线接收电路131可以包括：接收线圈或接收天线及与该接收线圈或接收天线相连的整流电路和/或滤波电路等整形电路。无线接收电路131通过接收线圈或接收天线将无线发射电路121发射的电磁信号(或电磁波)转换成交流电，通过整形电路对该交流电进行整流和/或滤波等操作，从而将该交流电转换成稳定的直流电，以为电池133充电。
需要说明的是，本公开实施例对整形电路的具体形式以及整形电路整形之后得到的无线接收电路131的输出电压和输出电流的形式不做具体限定。
此外，在一些实施例中，待充电设备13还可以包括：第一电压转换电路132。第一电压转换电路132设置在第一充电通道134(例如为导线)上，且设置于无线接收电路131与电池133之间。当无线接收电路131的输出电压不能满足电池133所预期的充电电压的要求，和/或无线接收电路131的输出电流不能满足电池133所预期的充电电流的要求时，可以先通过第一电压转换电路132进行变换，以得到电池133所预期的充电电压和/或充电电流。例如，将无线接收电路131的输出电压和输出电流通过第一充电通道134输入至第一电压转换电路132内；第一电压转换电路132对输入的电压进行转换后，输出的电压与电流通过第一充电通道134加载在电池133的两端，以满足电池133所预期的充电电压和/或充电电流的要求。
电池133可包括单电芯或多电芯。电池133包括多电芯时，该多个电芯之间可为串联关系。由此，电池133可承受的充电电压为多个电芯可承受的充电电压之和，可提高充电速度，减少充电发热。
例如，以待充电设备13为手机为例，当待充电设备13的电池133包括单电芯时，内部的单节电芯的电压一般在3.0V～4.35V之间。而当待充电设备13的电池133包括两节串联的电芯时，串联的两节电芯的总电压为6.0V-8.7V。由此，相比于单电芯，采用多节电芯串联时，无线接收电路131的输出电压可以提高。与单节电芯相比，达到同等的充电速度，多节电芯所需的充电电流约为单节电芯所需的充电电流的1/N(N为待充电设备13内的相互串联的电芯的数目)。换句话说，在保证同等充电速度(充电功率相同)的前提下，采用多节电芯的方案，可以降低充电电流的大小，从而减少待充电设备13在充电过程的发热量。另一方面，与单电芯方案相比，在充电电流保持相同的情况下，采用多电芯串联方案，可提高充电电压，从而提高充电速度。
第二控制模块135例如可以通过独立的MCU实现，或者还可以通过待充电设备13内部的应用处理器(Application Processor，AP)实现。第二控制模块135用于与无线充电装置12中的第一控制模块122进行通信，将检测到的第一充电通道134上的电压值和/或电流值、电池133的剩余电量或预设充满时间等信息反馈给无线充电装置12，此外还可以向第一控制模块122反馈误差信息和终止传输信息等；此外，反馈信息还可以包括待充电设备13根据检测到的第一充电通道134上的电压值和/或电流值、剩余电量或预设充满时间等信息确定的电压和/或电流的调整指令。
检测电路136用于检测第一充电通道134上的电压值和/或电流值。在一些实施例中，当待充电设备13中设置有第一电压转换电路132时，第一充电通道134上的电压值和/或电流值可以指第一电压转换电路132与电池133之间电压值和/或电流值，即第一电压转换电路132的输出电压和/或输出电流，该输出电压和/或输出电流直接加载到电池133，以为电池133进行充电；或者，第一充电通道134上的电压值和/或电流值也可以指无线接收电路131与第一电压转换电路132之间的电压值和/或电流值，即无线接收电路131的输出电压值和/或电流值。
在一些实施例中，检测电路136可以包括：电压检测电路和电流检测电路。
电压检测电路用于对上述第一充电通道134上的电压进行采样，并将采样后的电压值传输至第二控制模块135。电压检测电路例如可以通过串联分压的方式对第一充电通道134上的电压进行采样。
电流检测电路用于对上述第一充电通道134上的电流进行采样，并将采样后的电流值传输至第二控制模块135。电流检测电路例如可以通过检流电阻和检流计对第一充电通道134上的电流进行采样。
第一控制模块122接收到待充电设备13通过第二控制模块135反馈的信息后，可根据第一充电通道134上的电压值和/或电流值，或者根据上述的电压和/或电流的调整指令，调整无线发射电路121的发射功率，使得第一充电通道134输出的直流电的电压和/或电流与电池133所需的充电电压和/或电流相匹配。
应理解的是，上述“与电池133所需的充电电压和/或电流相匹配”包括：第一充电通道134输出的直流电的电压和/或电流与电池133所预期的充电电压和/或电流相等或在预设范围内浮动(例如，电压值上下浮动100毫伏～200毫伏)。
或者，第一控制模块122接收到待充电设备13通过第二控制模块135反馈的信息后，可根据第一充电通道134上的电压值和/或电流值，或者根据上述的电压和/或电流的调整指令，调整无线发射电路121的发射功率，使得第一充电通道134输出的直流电的电压和/或电流满足电池133在上述的涓流充电阶段、恒流充电阶段及恒压充电阶段中的至少一个充电阶段的充电需求。
此外，如上所述，第二控制模块135还可以向第一控制模块122发送电池状态信息。其中，电池状态信息包括：待充电设备13中的电池133的当前电量和/或当前电压。第一控制模块122接收到该电池状态信息后，首先可以根据该电池状态信息确定电池133当前所处的充电阶段，进而确定与电池133当前所处的充电阶段相匹配的目标输出电压值和/或目标充电电流；然后，第一控制模块122可以将第二控制模块135发送来的第一充电通道134的输出电压和/或输出电流与判断的、电池133当前所处的充电阶段的目标输出电压值和/或目标充电电流相比较，以确定第一充电通道134的输出电压和/或输出电流与判断的电池133当前所处的充电阶段是否匹配。如果不匹配，则调整无线发射电路121的发射功率，直到反馈的第一充电通道134的输出电压和/或输出电流与电池133当前所处的充电阶段相匹配。
此外，如上所述，第二控制模块135可以向第一控制模块121直接反馈检测到的第一充电通道134的输出电压和/或输出电流，也可以反馈根据检测到的第一充电通道134的输出电压和/或输出电流确定的调整指令。该调整指令例如可以为增大或减小无线发射电路121的发射功率的指令。或者，无线充电装置12还可以为无线发射电路121设置发射功率的多个档位，则第一控制模块121每接收到一次该调整指令，就将无线发射电路121的发射功率的调整一个档位，直到反馈的第一充电通道134的输出电压和/或输出电流与电池133当前所处的充电阶段相匹配。
本公开对无线充电装置12与待充电设备13(或第一控制模块122与第二控制模块135)之间的通信方式和通信顺序不做限定。
在一些实施例中，无线充电装置12与待充电设备13(或第一控制模块122与第二控制模块135)之间的无线通信可以为单向的无线通信。以在电池133的无线充电过程中，待充电设备13为通信的发起方，无线充电装置12为通信的接收方为例，例如，在电池的恒流充电阶段，待充电设备13可以通过检测电路136实施检测电池133的充电电流(即第一充电通道134的输出电流)，当电池133的充电电流与当前的充电阶段不匹配时，待充电设备13向无线充电装置12发送反馈信息或调整信息，指示无线充电装置12调整无线发射电路121的发射功率。
在一些实施例中，无线充电装置12与待充电设备13(或第一控制模块122与第二控制模块135)之间的无线通信可以为双向的无线通信。双向的无线通信一般要求接收方在接收到发起方发起的通信请求之后，向发起方发送响应信息，双向通信基值能够使得通信过程更安全。在双向的无线通信过程中，无线充电装置12与待充电设备13中的任何一方均可作为主设备方发起双向通信会话，相应地另外一方可以作为从设备方对主设备方发起的通信做出第一响应或第一回复，进一步地主设备方在接收到第一响应或第一回复后作出针对性的第二响应，从而完成主、从设备之间的一次通信协商过程。
作为主设备方在接收到第一响应或第一回复后作出针对性的第二响应包括：主设备方在预设的时间内没有接收到从设备方针对通信会话的第一响应或第一回复，主设备方也会对所述从设备的第一响应或第一回复做出针对性的第二响应。
此外，在从设备方对主设备方发起的通信会话作出第一响应或第一回复后，也可以无需主设备方对从设备方的第一响应或第一回复作出针对性的第二响应，即可任务主、从设备方之间完成了一次通信协商过程。
在上述无线充电装置12与待充电设备13的通信过程中，待充电设备13中的第二控制模块135可将上述反馈信息耦合到无线接收电路131的接收线圈发送至无线充电装置12的第一控制模块122。
或者，待充电设备13还可以通过蓝牙、WiFi、移动蜂窝网络通信(如2G、3G、4G或5G)、无线通信(如lEEE 802.11、802.15(WPANs)、802.16(WiMAX)、802.20等)、基于高频天线(如60GHz)的近距离无线通信、光通信(如红外线通信)、超声波通信、超宽带(UMB)通信等通信方式中的至少一种与无线充电装置12进行通信，以将上述反馈信息发送给无线充电装置12。可以理解的是，通过上述的通信方式进行通信时，待充电设备13及无线充电装置12还包括相应的通信模块，如蓝牙通信模块、WiFi通信模块、2G/3G/4G/5G移动通信模块、高频天线、光通信模块。超声波通信模块、超宽带通信模块等中的至少一个。应理解，上述的无线通信可采用的标准包括以往的和现有的标准，在不背离本公开范围的前提下，还包括采用这些标准的未来版本和未来标准。通过上述的无线通信方式进行通信，可提高通信的可靠性，由此提高充电安全性。相比于相关技术(例如，Qi标准)中通过信号调制的方式将反馈信息耦合到无线接收电路131的接收线圈进行通信的方式，可提高通信的可靠性，且可避免采用信号耦合方式通信带来的电压纹波，影响待充电设备13的第一电压转换电路132的电压处理过程。此外，对于无线接收线圈输出时的电压纹波，如果不对纹波进行有效处理则可能导致无线充电安全问题，存在一定的安全隐患。通过上述的无线通信方式进行通信，则可消除电压纹波，从而可省去用于处理电压纹波的电路，降低待充电设备13的充电电路的复杂性，提高充电效率，节省电路设置空间，降低成本。
电源提供装置11可以是输出功率固定不变的电源提供装置，也可以是输出功率可调的电源提供装置。输出功率可调的电源提供装置内部可以设置电压反馈环和电流反馈环，从而能够根据实际需求对其输出电压和/或输出电流进行调节。
如上所述，无线充电装置12可以在充电过程中不断调整无线发射电路121的发射功率，以使得第一充电通道134的输出电压和/或输出电流与电池133当前所处的充电阶段相匹配。
在一些实施例中，第一控制模块122可以调整无线发射电路121从电源提供装置11提供的最大输出功率中抽取的功率量，从而调整无线发射电路121的发射功率。也就是说，无线发射电路121的发射功率调整的控制权分配给了第一控制模块122，第一控制模块122能够在接收到待充电设备13的反馈信息之后通过调整从最大输出功率中抽取的功率量来对无线发射电路121的发射功率进行调整，具有调节速度快、效率高的优点。
例如，可以在第一控制模块122内部、无线发射电路121的内部或第一控制模块122与无线发射电路121之间设置功率调整电路。该功率调整电路例如可以包括脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)控制器和开关单元。第一控制模块122可以通过调整PWM控制器发出的控制信号的占空比，和/或通过控制开关单元的开关频率调整无线发射电路121的发射功率。
或者，在另一些实施例中，第一控制模块122可以通过与电源提供装置11进行通信，来调整电源提供装置11的输出电压和/或输出电流，从而调整无线发射电路121的发射功率。也就是说，将无线发射电路121的发射功率调整的控制权分配给电源提供装置11，由电源提供装置11通过改变输出电压和/或输出电流的方式对无线发射电路121的发射功率进行调整。这种调整方式的优点在于无线充电装置12需要多少功率，电源提供装置11就提供多少功率，不存在功率的浪费。
应理解的是，与无线充电装置12与待充电设备13之间的通信方式类似，无线充电装置12(或第一控制模块122)与电源提供装置11之间的通信可以为单向通信，也可以为双向通信，本公开对此不做具体限定。
图2是根据一示例性实施方式示出的另一种无线充电系统的系统结构图。
参见图2，与图1所示的无线充电系统1不同之处在于，无线充电系统2中的无线充电装置22还包括：第二电压转换电路224。第二电压转换电路224设置于充电接口123与无线发射电路121之间，可用于接收电源提供装置11的输出电压和输出电流，无线发射电路121用于基于第二电压转换电路224转换后的电压和电流生成电磁信号(或电磁波)。
第一控制模块122对无线发射电路121的发射功率进行调整可以包括：第一控制模块122调整第二电压转换电路224转换后的电压和/或电流，以对无线发射电路121的发射功率进行调整。
当电源提供装置11为输出功率固定不变的电源提供设备时，第一控制模块可以调整第二电压转换电路224的输出电压和/或输出电流，从而调整无线发射电路121的发射功率，这样可以提高无线充电装置22的通用性，以适用于现有普通的电源提供装置11。第二电压转换电路224例如可以包括PWM控制器和开关单元，第一控制模块可以通过调整PWM控制器发出的控制信号的占空比，和/或通过控制开关单元的开关频率调整第二电压转换电路224的输出电压和/或输出电流，从而调整无线发射电路121的发射功率。
可选地，在一些实施例中，第二电压转换电路224可通过充电接口123接收电源提供装置11的输出电压和输出电流。例如，当电源提供装置11为普通的电源提供装置时，无线充电装置22通过充电接口123与普通的电源提供装置连接，在进行无线充电时，第一控制模块122可以控制第二电压转换电路224开始工作，并根据待充电设备13的反馈信息对第二电压转换电路224的输出电压和/或输出电流进行调节，以使无线发射电路121的发射功率满足当前电池133的充电要求。该调整方式也是将无线发射电路121的发射功率调整的控制权分配给第一控制模块122，第一控制模块122能够在接收到待充电设备13的反馈信息之后立刻对无线发射电路121的发射功率进行调整，具有调节速度快、效率高的优点。
还应理解，电源提供装置11的输出电流可以为恒定直流电、脉动直流电或交流电，本公开对此不做具体限定。
上文是以无线充电装置12或22与电源提供装置11连接，从电源提供装置11获取电能为例进行说明的，但本公开不限于此，无线充电装置12或22也可以将类似适配器的功能集成在其内部，从而能够直接将外部输入的交流电(如市电)转换成上述电磁信号(或电磁波)。举例说明，可以将适配器的功能集成在无线充电装置12或22的无线发射电路121中，例如，可以在无线发射电路121中集成整流电路、初级滤波电路和/或变压器等。这样一来，无线发射电路121可用于接收外部输入的交流电(如220V的交流电，或称市电)，根据该交流电生成电磁信号(或电磁波)。在无线充电装置12或22内部集成类似适配器的功能，可以使得该无线充电装置12或22无需从外部的电源提供设备获取功率，提高了无线充电装置12或22的集成度，并减少了实现无线充电过程所需的器件的数量。
此外，上述的电源提供装置11包括：快充类型电源提供装置和普通类型电源提供装置。其中快充类型电源提供装置提供的最大输出功率大于或等于预设值。普通类型电源提供装置提供的最大输出功率小于该预设值。应理解，在本申请实施方式中，快充类型电源提供装置和普通类型电源提供装置仅是通过最大输出功率进行分类，对电源提供装置的其他特性并不作区分。也就是说，快充类型与普通类型可以分别等同于第一类型和第二类型。例如，可以将最大输出功率大于或等于20W的电源提供装置分类为快充类型电源提供装置，而将最大输出功率小于20W的电源提供装置分类为普通类型电源提供装置。
相应地，无线充电装置12或22可以支持第一无线充电模式和第二无线充电模式，无线充电装置12或22在第一无线充电模式下对待充电设备13的充电速度快于无线充电装置12或22在第二无线充电模式下对待充电设备13的充电速度。换句话说，相较于工作在第二无线充电模式下的无线充电装置12或22来说，工作在第一无线充电模式下的无线充电装置12或22充满相同容量的待充电设备13中的电池的耗时更短。
第一无线充电模式可为快速无线充电模式。该快速无线充电模式可以指无线充电装置12或22的发射功率较大(通常大于或等于15W)的无线充电模式。
第二无线充电模式可为普通无线充电模式，该普通无线充电模式可以指无线充电装置12或22的发射功率较小(通常小于15W，常用的发射功率为5W或10W)的无线充电方式，例如可以是传统的基于QI标准、PMA标准或A4WP标准的无线充电模式。
在普通无线充电模式下想要完全充满一较大容量电池(如3000毫安时容量的电池)，通常需要花费数个小时的时间；而在快速无线充电模式下，由于充电速度更快，完全充满相同容量电池所需要的充电时间能够明显缩短。
在一些实施例中，第一控制模块122与第二控制模块135进行双向通信，以控制在第一无线充电模式下的无线发射电路121的发射功率。
在一些实施例中，第一控制模块122与第二控制模块135可以进行双向通信，以控制在第一无线充电模式下的无线发射电路121的发射功率的过程可包括：第一控制模块122与第二控制模块135进行双向通信，以协商无线充电装置12或22与待充电设备13之间的无线充电模式。
例如，第一控制模块122与第二控制模块135进行握手通信，在握手通信成功的情况下，控制无线充电装置12或22使用第一无线充电模式为待充电设备13进行充电，在握手通信失败的情况下，控制无线充电装置12或22使用第二无线充电模式为待充电设备13进行充电。
握手通信可以指通信双方对彼此身份的识别。握手通信成功可以表示无线充电装置12或22和待充电设备13均支持发射功率可调的无线充电方式。握手通信失败可以表示无线充电装置12或22和待充电设备13中的至少一方不支持发射功率可调的无线充电方式。
在本公开中，无线充电装置12或22并非盲目地采用第一无线充电模式对待充电设备13进行快速无线充电，而是与待充电设备13进行双向通信，协商无线充电装置12或22是否可以采用第一无线充电模式对待充电设备13进行快速无线充电，这样能够提升充电过程的安全性。
在一些实施例中，第一控制模块122与第二控制模块135进行双向通信，以协商无线充电装置12或22与待充电设备13之间的无线充电模式例如可以包括：第一控制模块122向第二控制模块135发送第一指令，第一指令用于询问待充电设备13是否开启第一无线充电模式；第一控制模块122接收第二控制模块135发送的针对该第一指令的回复指令，回复指令用于指示待充电设备13是否同意开启第一无线充电模式；在待充电设备13同意开启第一无线充电模式的情况下，第一控制模块控制无线充电装置12或22使用第一无线充电模式为待充电设备13充电。
除了基于通信协商的方式确定无线充电模式之外，第一控制模块122还可以根据一些其他因素选取或切换无线充电模式，如第一控制模块122还可根据电池133的温度，控制无线充电装置12或22使用第一无线充电模式或第二无线充电模式为电池133充电。例如，当温度低于预设的低温阙值(如5℃或10℃)时，第一控制模块122可以控制无线充电装置12或22使用第二无线充电模式进行普通充电，当温度大于或等于低温阙值时，第一控制模块122可以控制无线充电装置12或22使用第一无线充电模式进行快速充电。进一步地，当温度高于高温阙值(如50℃)时，第一控制模块122可以控制无线充电装置12或22停止充电。
在介绍有线充电系统之前，先对有线充电系统中的“普通充电模式”、“快速充电模式”进行说明。普通充电模式是指适配器输出相对较小的电流值(通常小于2.5A)或者以相对较小的功率(通常小于15W)来对待充电设备中的电池进行充电。在普通充电模式下想要完全充满一较大容量电池(如3000毫安时容量的电池)，通常需要花费数个小时的时间。快速充电模式则是指适配器能够输出相对较大的电流(通常大于2.5A，比如4.5A，5A甚至更高)或者以相对较大的功率(通常大于等于15W)来对待充电设备中的电池进行充电。相较于普通充电模式而言，适配器在快速充电模式下的充电速度更快，完全充满相同容量电池所需要的充电时间能够明显缩短。
有线充电过程中，一般将电源提供装置(如适配器)通过线缆与待充电设备相连，通过电缆将电源提供装置提供的电能传输至待充电设备，以为待充电设备充电。
图3是根据一示例性实施方式示出的一种有线充电系统的系统结构图。
参考图3，有线充电系统3包括：电源提供装置31及待充电设备32。其中，电源提供装置31例如可以是电源适配器、移动电源(Power Bank)等设备；待充电设备32例如可以是终端设备。
待充电设备32可以通过10W(5V/2A)的电源提供装置31为其充电，即电源提供装置31采用上述普通充电模式为待充电设备32进行充电。
电源提供装置31包括：整流电路311、滤波电路312及充电接口313。
其中，整流电路311用于将输入的交流电转换为直流电，滤波电路312用于对整流电路311输出的直流电进行滤波操作，以通过充电接口313为与其连接的待充电设备32提供稳定的直流电。
待充电设备32包括：充电接口321、电池单元322及充电集成电路(IC)323。
其中，待充电设备32通过充电接口321接收电源提供装置31提供的电能。充电接口321例如可以为USB 2.0接口、Micro USB接口或USB TYPE-C接口。在一些实施例中，充电接口123还可以为lightning接口，或者其他任意类型的能够用于充电的并口或串口。电池单元322例如为包含单个锂电池电芯，其单个电芯的充电截止电压一般为4.2V，因此需要配置一个充电集成电路323用于将5V电压转换成适于电池单元322所预期的充电电压。
此外，充电集成电路323还可作为变换电路，在上述不同的充电阶段控制电池单元322的充电电压和/或充电电流。例如，在恒流充电阶段，变换电路可以利用电流反馈环使得进入到电池的电流大小满足电池所预期的第一充电电流的大小。在恒压充电阶段，变换电路可以利用电压反馈环使得加载到电池单元322两端的电压的大小满足电池所预期的充电电压的大小。在涓流充电阶段，变换电路可以利用电流反馈环使得进入到电池的电流大小满足电池所预期的第二充电电流的大小(第二充电电流小于第一充电电流)。
充电集成电路323还可以获取电池单元322的电池容量信息，以根据电池单元322的电池容量信息来调整加载到电池单元322两端的充电电压和/或充电电流。例如，充电集成电路323可以通过电量计来测量该充电电压和/或充电电流。
图4是根据一示例性实施方式示出的另一种有线充电系统的系统结构图。
参考图4，有线充电系统4包括：电源提供装置41及待充电设备42。其中，电源提供装置41例如可以是电源适配器、移动电源(Power Bank)等设备；待充电设备42例如可以是终端设备。
待充电设备42可以通过20W(5V/4A)的大功率电源提供装置41为其快速充电，即电源提供装置41采用上述的快速充电模式为待充电设备42进行充电。
电源提供装置41包括：整流电路411、滤波电路412、电压转换(voltageconversion)电路413、第一控制单元414及充电接口415。
其中，整流电路411用于将输入的交流电转换为直流电；滤波电路412用于对整流电路411输出的直流电进行滤波操作，提供稳定的直流电；电压转换电路413用于对滤波电路412输出的直流电进行电压转换，电压转换电路413通常为一降压电路，以通过充电接口415为与其连接的待充电设备42提供适合电压的直流电；第一控制单元414用于接收待充电设备42的反馈，以控制整流电路411输出直流电的电压和/或电流。此外，第一控制单元414还用于在上述不同的充电阶段(如恒流充电阶段、恒压充电阶段等)控制待充电设备42的电池单元422的充电电压和/或充电电流。
在一些实施例中，电源提供装置41也可提供脉动直流电给待充电设备42充电。电源提供装置41输出脉动直流电，例如可将前述的滤波电路412去除，使得整流电路411输出的未经滤波的电流，在经电压转换电路413和充电接口415后，直接为待充电设备42供电。或者，也可将前述的滤波电路412中包括的电解电容去除，以实现输出脉动直流电。
待充电设备42包括：充电接口421、电池单元422、第二控制单元423、检测电路424及充电电路425。
其中，充电电路425与充电接口421及电池单元422连接，用于为电池单元422充电。充电接口421例如可以为USB 2.0接口、Micro USB接口或USB TYPE-C接口。在一些实施例中，充电接口421还可以为lightning接口，或者其他任意类型的能够用于充电的并口或串口。
电池单元422仍以包含单个锂电池电芯的锂电池为例，因在电源提供装置41中有电压转换电路413，可将电源提供装置41输出的电压直接加载到电池单元422的两端，因此充电电路425采用直充的方式为电池单元422充电，电源提供装置41输出的电能通过充电电路425后未经电压转换直接提供给电池单元422为电池充电；可选地，充电电路425可以是开关电路，电源提供装置41输出的电流经过充电电路425后电压降(voltage drop)变化很小，以至于不会对电池单元422的充电过程产生实质性影响。
检测电路424用于检测充电电路425与电池单元422之间的电压值和/或电流值，即充电电路425的输出电压和/或输出电流，该输出电压和/或输出电流直接加载在电池单元422上，以为电池单元422充电。此外，检测电路424还可以包括：电量计，用于检测电池单元422的容量。
第二控制单元423与电源提供装置41进行通信，以将检测电路424检测到的加载在电池单元422上的电压值和/或电流值，及电池单元422的电池容量信息等传输给电源提供装置41。第二控制单元423例如可以通过充电接口421与电源提供装置41进行通信，而无需设置额外的通信接口或其他无线通信模块。如充电接口421为USB接口，第二控制单元423与电源提供装置41可以基于该USB接口中的数据线(如D+和/或D-线)进行通信。又如充电接口421为支持功率传输(PD)通信协议的USB接口(如USB TYPE-C接口)，第二控制单元423与电源提供装置41可以基于PD通信协议进行通信。此外，第二控制单元423还可以通过除充电接口421之外的其他通信方式与电源提供装置41通信连接。例如，第二控制单元423可以以无线的方式与电源提供装置11进行通信，如近场通讯。
对于包含单个电芯的待充电设备，当使用较大的充电电流为单节电芯充电时，待充电设备的发热现象比较严重。为了保证待充电设备的充电速度，并缓解待充电设备在充电过程中的发热现象，可对电池结构进行改造，使用相互串联的多节电芯，并对该多节电芯进行直充，即直接将适配器输出的电压加载到包含多节电芯的电池单元的两端。与单电芯方案相比(即认为改进前的单电芯的容量与改进后串联多节电芯的总容量相同)，如果要达到相同的充电速度，多节电芯所需的充电电流约为单节电芯所需的充电电流的1/N(N为串联的电芯的数目)，换句话说，在保证同等充电速度的前提下，多节电芯串联可以大幅降低充电电流的大小，从而进一步减小待充电设备在充电过程中的发热量。
图5是根据一示例性实施方式示出的再一种有线充电系统的系统结构图。
参考图5，有线充电系统5包括：电源提供装置51及待充电设备52。其中，电源提供装置51例如可以是电源适配器、移动电源(Power Bank)等设备；待充电设备52例如可以是终端设备。
待充电设备52可以通过50W(10V/5A)的大功率电源提供装置51为其快速充电，即电源提供装置51采用上述快速充电模式为待充电设备52进行充电。
电源提供装置51包括：整流电路511、滤波电路512、电压转换电路513、第一控制单元514及充电接口515。
其中，整流电路511用于将输入的交流电转换为直流电；滤波电路512用于对整流电路511输出的直流电进行滤波操作，提供稳定的直流电；电压转换电路513用于对滤波电路512输出的直流电进行电压转换，以通过充电接口515为与其连接的待充电设备52提供适合电压的直流电；第一控制单元514用于接收待充电设备52的反馈，以控制整流电路511输出直流电的电压和/或电流。此外，第一控制单元514还用于在上述不同的充电阶段(如恒流充电阶段、恒压充电阶段等)控制待充电设备52的第一电池单元522及第二电池单元522’的充电电压和/或充电电流。
在一些实施例中，电源提供装置51也可提供脉动直流电给待充电设备52充电。电源提供装置51输出脉动直流电，例如可将前述的滤波电路512去除，使得整流电路511输出的未经滤波的电流，在经电压转换电路513和充电接口515后，直接为待充电设备52供电。或者，也可将前述的滤波电路512中包括的电解电容去除，以实现输出脉动直流电。
待充电设备52包括：充电接口521、第一电池单元522、第二电池单元522’、第二控制单元523、检测电路524及充电电路525。
其中，充电接口521例如可以为USB 2.0接口、Micro USB接口或USB TYPE-C接口。在一些实施例中，充电接口521还可以为lightning接口，或者其他任意类型的能够用于充电的并口或串口。
第一电池单元522与第二电池单元522’串联连接。第一电池单元522与第二电池单元522’例如均为包含单个电芯的锂电池。充电电路525与充电接口521及串联的第一电池单元522与第二电池单元522’连接，用于为第一电池单元522与第二电池单元522’充电。可将电源提供装置51输出的电压直接加载到串联的第一电池单元32与第二电池单元32’两端，也即充电电路35采用直充的方式为串联的第一电池单元522与第二电池单元522’充电。需要说明的是，由于充电电路525采用直充方式为串联的第一电池单元522与第二电池单元522’充电，而因为线路阻抗会引起充电线路中的电压降，所以充电电路525接收到的电源提供装置51输出的输出电压需要大于第一电池单元522与第二电池单元522’包含的多节电芯的总电压。一般而言，单节电芯的工作电压在3.0V-4.35V之间，以双电芯串联为例，可以将电源提供装置51的输出电压设置为大于或等于10V。
需要说明的是，当待充电设备52由上述图3或图4中的电源提供装置31或41提供电能时，由于电源提供装置31或41的输出电压达不到10V，则在待充电设备52还要设置升压电路(如Boost升压电路)，对加载在第一电池单元522与第二电池单元522’的充电电压进行升压。
检测电路524用于检测充电电路525与第一电池单元522和第二电池单元522’之间的电压值和/或电流值，即充电电路525的输出电压和/或输出电流，该输出电压和/或输出电流直接加载在第一电池单元522和第二电池单元522’上，以为第一电池单元522和第二电池单元522’充电。此外，检测电路524还可以包括：电量计，用于检测第一电池单元522和第二电池单元522’的容量。
第二控制单元523与电源提供装置51进行通信，以将检测电路524检测到的加载在第一电池单元522和第二电池单元522’上的电压值和/或电流值，及第一电池单元522和第二电池单元522’的电池容量信息等传输给电源提供装置51。第二控制单元523例如可以通过充电接口521与电源提供装置51进行通信，而无需设置额外的通信接口或其他无线通信模块。如充电接口521为USB接口，第二控制单元523与电源提供装置51可以基于该USB接口中的数据线(如D+和/或D-线)进行通信。又如充电接口521为支持功率传输(PD)通信协议的USB接口(如USB TYPE-C接口)，第二控制单元523与电源提供装置51可以基于PD通信协议进行通信。此外，第二控制单元523还可以通过除充电接口521之外的其他通信方式与电源提供装置51通信连接。例如，第二控制单元523可以以无线的方式与电源提供装置51进行通信，如近场通讯。
如前所述，硅负极将是未来在负极层面提升锂离子电池能量密度的一个发展方向。但是，由于硅负极的放电曲线与传统的石墨负极不同，导致具有硅负极的锂离子电池不适于直接应用于现有的终端系统中。
目前智能终端系统设置的保护关机电压为3.4V。因为一般来说系统平台设置的软件工作最小电压为3.2V，但是如果在大电流应用场景下，瞬间电压会大幅度降低到3.2V甚至2.8V以下，从而影响到软件的正常工作。
图6示出了硅负极锂离子电池与石墨负极锂离子电池放电曲线的对比图，如图6所示，石墨负极在低于3.4V以下的容量很小，大约在5％；而硅负极在3.4V以下保有的容量大于15％。因此如果直接应用含硅负极的锂离子电池，有近15％的电量是不能被放出的，发挥不出它的高能量密度优势。
为了解决上述问题，本公开提出一种充放电控制方法，可以在不改变现有电池放电电路的基础上，尽可能的增大新型电池(如硅负极电池)的放电容量。
图7是根据一示例性实施方式示出的一种充放电控制方法的流程图。如图7所示的充放电控制方法可以应用于上述各系统中包含串联连接的第一电池单元与第二电池单元的待充电设备中，其中通过第二电池单元为该待充电设备供电，此外该待充电设备还需设置一均衡模块，与该第一电池单元及该第二电池单元电性连接。
参考图7，充放电控制方法10包括：
在步骤S102中，当第二电池单元的电压等于或小于预设的第一电压阈值时，通过该均衡模块将第一电池单元中的电量转移到第二电池单元中，以使第二电池单元的电压大于第一电压阈值。
第一电压阈值例如可以设置为3.4V，即目前智能终端系统设置的保护关机电压，但本公开不以此为限，在应用中其可根据实际需求而设定。
当第二电池单元的电压大于该第一电压阈值时，正常地由第二电池单元进行供电。该第二电池单元例如为传统的石墨负极锂离子电池，在待充电设备中，其与待充电设备内部的待供电电路相连接，从而通过该第二电池单元为待充电设备进行供电。该供电电路与现有的放电电路相同。
而当第二电池单元的电压大于该第一电压阈值时，可以使与电性连接于第一电池单元及第二电池单元的均衡模块开始工作，通过均衡模块将第一电池单元中的电量转移到第二电池单元中，以使第二电池单元的电压大于该第一电压阈值，从而不会使待充电设备因到达包含电压而关机。
该均衡模块可以为现有技术中任何可对多个电池单元的电压进行均衡的均衡电路。例如可以为申请人在申请公布号为CN108124498A的中国专利申请中公开的均衡电路，或者也可以为申请人在申请公布号为CN107996014A的中国专利申请中公开的均衡电路。
其中，第一电池单元例如可以为上述具有大容量的硅负极锂离子电池，因而本方法在不改变现有放电电路的基础上，充分利用了硅负极锂离子电池具有的大容量的优势，并尽可能地对硅负极锂离子电池的电池容量进行利用，最大化地提升了待充电设备中电池的能量密度。
本领域技术人员应理解的是，第一电池单元为硅负极锂离子电池仅作为一示例，本方法还可以应用于具有其他大容量的新型电池的待充电设备中，从而最大化地对大容量新型电池中的电池容量进行利用。
在一些实施例中，充放电控制方法10还可以进一步包括：
在步骤S104中，当第一电池单元的电压等于或小于预设的第二电压阈值时，使第二电池单元停止放电。
以第一电池单元为硅负极锂离子电池为例，该第二电压阈值例如可以设置为2.5V。该第二电压阈值的设定与第一电池单元的电池类型相关，在设置时例如可以将其设置为第一电池单元被单独使用时容量被放完的截止电压，但为了做一些保留，还可以将其设置为略高于该截止电压。
在一些实施例中，充放电控制方法10还可以进一步包括：
在步骤S106中，在第二电池单元停止放电后，通过均衡模块对第一电池单元与第二电池单元的电压进行均衡，以使第一电池单元的电压与第二电池的电压相等。
例如，放电停止时，第二电池单元的电压大致为第一电压阈值(如3.4V)，第一电池单元的电压大致为第二电压阈值(如2.5V)，可以将其均衡为一预设电压值，例如3.0V，该电压值可以根据实际应用场景进行设置。
当放电停止后，可以识别两个电池单元的电压不相同，通过内部充放电过程，使两个电池单元的电压相同。
图8是根据一示例性实施方式示出的另一种充放电控制方法的流程图。与图7所示的充放电控制方法10不同之处在于，图8所示的充放电控制方法20进一步提供了对第一电池单元及第二电池单元的充电控制方法。
参考图8，充放电控制方法20进一步还包括：
在步骤S202中，在对第一电池单元与第二电池单元充电截止后，通过均衡模块对第一电池单元与第二电池单元的电压进行均衡，以使第一电池单元的电压与第二电池单元的电压相等。
在对第一电池单元与第二电池单元进行充电时，如果电源提供装置能够支持双节串联电池的直充(如上述图5中输出电压为10V的电源提供装置51)，可以通过直充通路直接对第一电池单元和第二电池单元进行充电；而如果电源提供装置不能够支持双节串联电池的直充(如上述图3中输出电压为5V的电源提供装置31和图4中输出电压为5V的电源提供装置41)，可以通过电压转换单元(如Boost升压电路)对加载到第一电池单元和第二电池单元的充电电压进行升压，以满足双节串联电池的充电电压的要求。
在充电过程中，恒流充电阶段的截止电压由最先到达截止电压的电池单元确定，通常其由电池种类、电压平台等因素决定。充电截止后，再通过主动均衡使第一电池单元与第二电池单元之间的电压相同。此外，恒流充电阶段的充电倍率以充电倍率小的电池单元确定，同样地，通常其也由电池种类、电压平台等因素决定。
步骤S102～步骤S106与充放电控制方法10中的步骤S102～S106相同，在此不再赘述。
图9是根据一示例性实施方式示出的再一种充放电控制方法的流程图。如图9所示的充放电控制方法可以应用于上述各系统中包含串联连接的第一电池单元与第二电池单元的待充电设备中，此外该待充电设备还需设置一电压转换电路，与该第一电池单元电性连接，以通过该第一电池单元为待充电设备供电时，对第一电池单元输出的供电电压进行转换，从而满足待充电设备内部待供电电路的供电电压要求。
参考图9，充放电控制方法30包括：
在步骤S302中，当第二电池单元的电压大于预设的第一电压阈值时，通过第二电池单元为待充电设备供电。
该第一电压阈值例如可以设置为3.V，也即目前智能终端系统设置的保护关机电压，但本公开不以此为限。
第二电池单元例如可以为石墨负极锂离子电池，在其电压大于第一电压阈值时，与现有放电电路相同，通过第二电池单元为待充电设备进行供电。
在步骤S304中，当第二电池单元的电压小于该第一电压阈值时，通过第一电池单元为待充电设备供电，且当第一电池单元的电压等于或小于该第一电压阈值时，通过电压转换电路对第一电池单元输出的供电电压进行升压，以使该供电电压大于该第一电压阈值。
可为第一电池单元设计一放电电路，当第二电池单元的电压小于该第一电压阈值时，通过第一电池单元为待充电设备供电。
第一电池单元例如可以为硅负极锂离子电池，或者也可以为其他具有大容量的新型电池。
在通过第一电池单元对待充电设备进行供电时，当第一电池单元的电压等于或小于第一电压阈值时，通过电压转换电路对第一电池单元输出的供电电压进行升压，以使其供电电压大于第一电压阈值。通过该设计，可以尽可能地利用大容量电池的容量，从而最大化地提升待充电终端设备的能量密度。
在一些实施例中，充放电控制方法30还包括：
在步骤S306中，当第一电池单元的电压等于或小于预设的第二电压阈值时，使第一电池单元停止放电。
以第一电池单元为硅负极锂离子电池为例，该第二电压阈值例如可以设置为2.5V。该第二电压阈值的设定与第一电池单元的电池类型相关，在设置时例如可以将其设置为第一电池单元被单独使用时容量被放完的截止电压，但为了做一些保留，还可以将其设置为略高于该截止电压。
在一些实施例中，待充电设备中还可以包括均衡模块，与第一电池单元及第二电池单元电性连接，充放电控制方法30还可以进一步包括：
在步骤S308中，在第一电池单元停止放电后，通过均衡模块对第一电池单元与第二电池单元的电压进行均衡，以使第一电池单元的电压与第二电池的电压相等。
例如，放电停止时，第二电池单元的电压大致为第一电压阈值(如3.4V)，第一电池单元的电压大致为第二电压阈值(如2.5V)，可以将其均衡为一预设电压值，例如3.0V，该电压值可以根据实际应用场景进行设置。
当放电停止后，可以识别两个电池单元的电压不相同，通过内部充放电过程，使两个电池单元的电压相同。
根据本公开实施方式提供的充放电控制方法，在使用双节串联的电池单元时，在不同情况下，分别使用不同的放电电路为待充电设备供电。在第二电池单元的电压达到第一电压阈值(如目前智能终端系统设置的保护关机电压)时，继续利用具有大容量的第一电池单元为待充电设备供电，并通过电压转换电路对其供电电压进行转换，以最大化地利用第一电池单元的容量，从而提升待充电终端设备的能量密度。
图10是根据一示例性实施方式示出的再一种充放电控制方法的流程图。与图9所示的充放电控制方法30不同之处在于，图10所示的充放电控制方法40进一步提供了对第一电池单元及第二电池单元的充电控制方法。
参考图10，充放电控制方法40进一步包括包括：
在步骤S402中，在对第一电池单元与第二电池单元充电截止后，通过均衡模块对第一电池单元与第二电池单元的电压进行均衡，以使第一电池单元的电压与第二电池单元的电压相等。
在对第一电池单元与第二电池单元进行充电时，如果电源提供装置能够支持双节串联电池的直充(如上述图5中输出电压为10V的电源提供装置51)，可以通过直充通路直接对第一电池单元和第二电池单元进行充电；而如果电源提供装置不能够支持双节串联电池的直充(如上述图3中输出电压为5V的电源提供装置31和图4中输出电压为5V的电源提供装置41)，可以通过电压转换单元(如Boost升压电路)对加载到第一电池单元和第二电池单元的充电电压进行升压，以满足双节串联电池的充电电压的要求。
在充电过程中，恒流充电阶段的截止电压由最先到达截止电压的电池单元确定，通常其由电池种类、电压平台等因素决定。充电截止后，再通过主动均衡使第一电池单元与第二电池单元之间的电压相同。此外，恒流充电阶段的充电倍率以充电倍率小的电池单元确定，同样地，通常其也由电池种类、电压平台等因素决定。
步骤S302～步骤S308与充放电控制方法30中的步骤S302～S308相同，在此不再赘述。
此外，需要注意的是，上述附图仅是根据本公开示例性实施方式的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。
下述为本公开设备实施例，可以应用本公开方法实施例。对于本公开设备实施例中未披露的细节，请参照本公开方法实施例。
图11是根据一示例性实施方式示出的一种待充电设备的结构示意图。
参考图11，待充电设备50包括：串联连接的第一电池单元502与第二电池单元504、检测电路506、均衡模块508及控制模块510。
其中，第二电池单元504与待充电设备50中的待供电电路512电性连接，用于为待充电设备50供电。
检测电路506与第一电池单元502及第二电池单元504电性连接，用于检测第一电池单元502及第二电池单元504的电压。检测电路506的结构及工作原理可参考上述各充电系统中的检测电路，在此不再赘述。
均衡模块508与第一电池单元502及第二电池单元504电性连接，用于均衡第一电池单元与第二电池单元之间的电压。
均衡模块508例如可以为申请人在申请公布号为CN108124498A的中国专利申请中公开的均衡电路，或者也可以为申请人在申请公布号为CN107996014A的中国专利申请中公开的均衡电路。但本公开不限于此，本领域技术人员应理解的是，均衡模块508可以为任何适用于对多个电池单元的电压进行均衡的均衡电路。
控制模块510与检测电路506均衡模块508电性连接，用于当检测电路检测到第二电池单元的电压等于或小于预设的第一电压阈值是，控制均衡模块508将第一电池单元中的电量转移到第二电池单元中，以使第二电池单元的电压大于第一电压阈值。
在一些实施例中，第一电池单元502为硅负极锂离子电池。
在一些实施例中，第二电池单元504为石墨负极锂离子电池。
在一些实施例中，控制模块510还用于当第一电池单元502的电压等于或小于预设的第二电压阈值时，控制第二电池单元停止放电。
在一些实施例中，控制模块510还用于在第二电池单元504停止放电后，控制均衡模块508对第一电池单元502与第二电池单元504的电压进行均衡，以使第一电池单元502的电压与第二电池单元504的电压相等。
在一些实施例中，控制模块510还用于在第一电池单元502与第二电池单元充电截止后，控制均衡模块508对第一电池单元502与第二电池单元504的电压进行均衡，以使第一电池单元502的电压与第二电池单元504的电压相等。
根据本公开实施方式提供的待充电设备，可以在不改变现有放电电路的基础上，充分利用硅负极锂离子电池具有的大容量的优势，尽可能地对硅负极锂离子电池的电池容量进行利用，最大化地提升待充电设备中电池的能量密度。
图12是根据一示例性实施方式示出的另一种待充电设备的结构示意图。
参考图12，待充电设备60包括：串联连接的第一电池单元602与第二电池单元604、电压转换电路606、检测电路608及控制模块610。
其中，电压转换电路606与第一电池单元602电性连接。
检测电路608与第一电池单元602及第二电池单元604电性连接，用于检测第一电池单元602及第二电池单元604的电压。检测电路608的结构及工作原理可参考上述各充电系统中的检测电路，在此不再赘述。
控制模块610与检测电路及电压转换电路电性连接，用于当检测电路608检测到第二电池单元604的电压大于预设的第一电压阈值时，控制第二电池单元604与待充电设备60中的待供电电路612连通，从而通过第二电池单元604为待充电设备60供电；当检测电路608检测到第二电池单元604的电压小于第一电压阈值时，控制第一电池单元602与待供电电路612连通，从而通过第一电池单元602为待充电设备60供电；且当检测电路608检测到第一电池单元602的电压等于或小于第一电压阈值时，控制电压转换电路606对第一电池单元输出的供电电压进行升压，以使该供电电压大于第一电压阈值。
在一些实施例中，第一电池单元602为硅负极锂离子电池。
在一些实施例中，第二电池单元604为石墨负极锂离子电池。
在一些实施例中，待充电设备60还包括：第一开关614、第二开关616、第三开关618及第四开关620。其中，第一开关614及第二开关616与第一电池单元602电性连接，第三开关618及第四开关620与第二电池单元604电性连接。控制模块610控制第一开关614和第二开关616导通，控制第三开关618和第四开关620关断，以使第一电池单元602为待充电设备60供电；控制第三开关618和第四开关620导通，控制第一开关614和第二开关616关断，以使第二电池单元604为待充电设备60供电。
在一些实施例中，控制模块610还用于当检测电路608检测到第一电池单元的电压等于或小于预设的第二电压阈值时，控制第一电池单元停止放电。
在一些实施例中，待充电设备60还包括均衡模块622，与第一电池单元602、第二电池单元604及控制模块610电性连接，用于均衡第一电池单元602与第二电池单元604之间的电压。控制模块610还用于在第一电池单元停止放电后，控制均衡模块622对第一电池单元602与第二电池单元的电压进行均衡，以使第一电池单元602的电压与第二电池单元604的电压相等。
在一些实施例中，控制模块610还用于在第一电池单元602与第二电池单元604充电截止后，控制均衡模块622对第一电池单元602与第二电池单元604的电压进行均衡，以使第一电池单元602的电压与第二电池单元的电压相等。
根据本公开实施方式提供的待充电设备，在使用双节串联的电池单元时，在不同情况下，分别使用不同的放电电路为待充电设备供电。在第二电池单元的电压达到第一电压阈值(如目前智能终端系统设置的保护关机电压)时，继续利用具有大容量的第一电池单元为待充电设备供电，并通过电压转换电路对其供电电压进行转换，以最大化地利用第一电池单元的容量，从而提升待充电终端设备的能量密度。
需要注意的是，上述附图中所示的框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施方式。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims (11)

1.一种充放电控制方法，应用于待充电设备中，其特征在于，所述待充电设备包括：串联连接的第一电池单元与第二电池单元及电压转换电路，所述方法包括：
当所述第二电池单元的电压大于预设的第一电压阈值时，通过所述第二电池单元为所述待充电设备供电；
当所述第二电池单元的电压等于或小于所述第一电压阈值时，通过所述第一电池单元为所述待充电设备供电，当所述第一电池单元的电压等于或小于所述第一电压阈值时，通过所述电压转换电路对所述第一电池单元输出的供电电压进行升压，以使所述供电电压大于所述第一电压阈值；
当所述第一电池单元的电压等于或小于预设的第二电压阈值时，使所述第一电池单元停止供电，所述第二电压阈值小于所述第一电压阈值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一电池单元为硅负极锂离子电池。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二电池单元为石墨负极锂离子电池。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待充电设备还包括均衡模块，所述方法还包括：在所述第一电池单元停止供电后，通过所述均衡模块对所述第一电池单元与所述第二电池单元的电压进行均衡，以使所述第一电池单元的电压与所述第二电池单元的电压相等。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：在所述第一电池单元与所述第二电池单元充电截止后，通过所述均衡模块对所述第一电池单元与所述第二电池单元的电压进行均衡，以使所述第一电池单元的电压与所述第二电池单元的电压相等。
6.一种待充电设备，其特征在于，包括：
串联连接的第一电池单元与第二电池单元；
电压转换电路，与所述第一电池单元电性连接；
检测电路，与所述第一电池单元及所述第二电池单元电性连接，用于检测所述第一电池单元与所述第二电池单元的电压；以及
控制模块，与所述检测电路及所述电压转换电路电性连接，用于当所述检测电路检测到所述第二电池单元的电压大于预设的第一电压阈值时，控制所述第二电池单元为所述待充电设备供电；当所述检测电路检测到所述第二电池单元的电压等于或小于所述第一电压阈值时，控制所述第一电池单元为所述待充电设备供电，且当所述检测电路检测到所述第一电池单元的电压等于或小于所述第一电压阈值时，控制所述电压转换电路对所述第一电池单元输出的供电电压进行升压，以使所述供电电压大于所述第一电压阈值；
所述控制模块还用于当所述检测电路检测到所述第一电池单元的电压等于或小于预设的第二电压阈值时，控制所述第一电池单元停止供电，所述第二电压阈值小于所述第一电压阈值。
7.根据权利要求6所述的待充电设备，其特征在于，所述第一电池单元为硅负极锂离子电池。
8.根据权利要求6所述的待充电设备，其特征在于，所述第二电池单元为石墨负极锂离子电池。
9.根据权利要求6所述的待充电设备，其特征在于，还包括：第一开关、第二开关、第三开关及第四开关；其中，所述第一开关及所述第二开关与所述第一电池单元电性连接，所述第三开关及所述第四开关与所述第二电池单元电性连接；所述控制模块用于控制所述第一开关和所述第二开关导通，控制所述第三开关和所述第四开关关断，以使所述第一电池单元为所述待充电设备供电；及控制所述第三开关和所述第四开关导通，控制所述第一开关和所述第二开关关断，以使所述第二电池单元为所述待充电设备供电。
10.根据权利要求6所述的待充电设备，其特征在于，所述待充电设备还包括均衡模块，与所述第一电池单元、所述第二电池单元及所述控制模块电性连接，用于均衡所述第一电池单元与所述第二电池单元之间的电压；所述控制模块还用于在所述第一电池单元停止供电后，控制所述均衡模块对所述第一电池单元与所述第二电池单元的电压进行均衡，以使所述第一电池单元的电压与所述第二电池单元的电压相等。
11.根据权利要求10所述的待充电设备，其特征在于，所述控制模块还用于在所述第一电池单元与所述第二电池单元充电截止后，控制所述均衡模块对所述第一电池单元与所述第二电池单元的电压进行均衡，以使所述第一电池单元的电压与所述第二电池单元的电压相等。
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