本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及可充電電池技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種電池的充放電管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

無(wú)論在智能設(shè)備，還是移動(dòng)電源中，或者其他的具有自備電源的電子設(shè)備中，電池作為設(shè)備的能量來(lái)源是不可缺少的。這些儲(chǔ)能電池的充電、放電需要合理的管理電路來(lái)控制工作，隨著儲(chǔ)能電池的容量越來(lái)越大以及技術(shù)的進(jìn)步，各類(lèi)新的標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議的頒布，對(duì)儲(chǔ)能電池的充電和放電功率使用要求也越來(lái)越大。因此對(duì)于電池的充放電的效率將越來(lái)越受到關(guān)注，其控制方式也向著高效、簡(jiǎn)潔的方向發(fā)展。以移動(dòng)電源為例，

一)在較早采用的管理方式中，充電采用線性充電方式，放電采用非同步整理方式，其充電時(shí)控制電路控制pmos管以線性方式直接對(duì)電池充電；放電時(shí)由控制電路、nmos管/部的電感和二極管以非同整流的方式升壓放電。

上述結(jié)構(gòu)，充放電的效率都不高，輸出端的短路沒(méi)有任何防護(hù)；充電時(shí)，不能進(jìn)行升壓動(dòng)作，這是對(duì)外的供電電壓最大只能是電池電壓減去肖特基管的正向壓降。

二)另一種管理方式中，充電時(shí)控制電路控制pmos管和nmos管并結(jié)合外部的電感以降壓同步整流的方式進(jìn)行，同上述的第一種方法相比，這種方式的效率顯然更高，可以滿足更大功率的充電需求。在放電時(shí)采用非同步整流升壓放電方式，與上述第一種方法的放電方式相同，由控制電路控制mn2管，并與外部的電感、二極管d2實(shí)現(xiàn)升壓放電。

上述結(jié)構(gòu)，充電采用同步整流方式，轉(zhuǎn)化效率提高，但放電的效率不高，輸出端的短路沒(méi)有任何防護(hù)；在充電時(shí)不能進(jìn)行升壓動(dòng)作，也無(wú)法對(duì)外供電。這種電路結(jié)構(gòu)在充電是禁止對(duì)外供電的。

三)將上述第二種方法中的外置二極管集成，這樣可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化外圍器件個(gè)數(shù)，顯然，上述方式相對(duì)于前兩種，放電效率更高，特別是在大功率放電時(shí)，系統(tǒng)外圍也更簡(jiǎn)潔。但上述三種方式都有一個(gè)共同的缺點(diǎn)，就是對(duì)電池充電時(shí)，其不能實(shí)現(xiàn)對(duì)外的輸出。

上述結(jié)構(gòu)，充放電采用同步整流方式，轉(zhuǎn)化效率得到提高；但在充電時(shí)新增加的pmos管是關(guān)閉的不能進(jìn)行升壓動(dòng)作，也無(wú)法對(duì)外的供電，這種電路結(jié)構(gòu)在充電是禁止對(duì)外放電的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種能夠在電池充電儲(chǔ)能的同時(shí)可直接由電源實(shí)現(xiàn)對(duì)外供電，并可以在兩者之間合理分配，使輸入電能的利用率最大化的電池的充放電管理系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明具有如下構(gòu)成：

該電池的充放電管理系統(tǒng)，包括充放電管理模塊、電池模塊和外部電源模塊，所述的充放電管理模塊包括輸入端、輸出端、sw端和vbat端，所述的輸入端與所述的外部電源模塊相連接，所述的輸出端與用電設(shè)備相連接，所述的sw端和所述的vbat端均與所述的電池模塊相連接，所述的電池模塊包括電感、電容和儲(chǔ)能電池，所述的電感的第一端與所述的sw端相連接，所述的電感的第二端分別與所述的vbat端、所述的電容的第一端和所述的儲(chǔ)能電池的第一端相連接，所述的電容的第二端和所述的儲(chǔ)能電池的第二端均接地。

較佳地，所述的充放電管理模塊包括控制子模塊、第一pmos管、第二pmos管和nmos管，所述的第一pmos管的源極分別與所述的控制子模塊的第一端和所述的輸入端相連接，所述的第一pmos管的柵極與所述的控制子模塊的第二端相連接，所述的第一pmos管的漏極分別與所述的控制子模塊的第三端、所述的第二pmos管的源極和所述的輸出端相連接，所述的第二pmos管的柵極與所述的控制子模塊的第四端相連接，所述的第二pmos管的漏極分別與所述的sw端和所述的nmos管的漏極相連接，所述的控制子模塊的第五端與所述的vbat端相連接，所述的nmos管的柵極與所述的控制子模塊的第六端相連接，所述的nmos管的源極接地。

較佳地，所述的控制子模塊包括電源檢測(cè)單元、電池檢測(cè)單元和輸出控制單元，所述的電源檢測(cè)單元的第一端與所述的控制子模塊的第一端相連接，所述的電源檢測(cè)單元的第二端與所述的控制子模塊的第二端相連接，所述的電源檢測(cè)單元的第三端與所述的控制子模塊的第三端相連接，所述的電池檢測(cè)單元與所述的控制子模塊的第五端相連接，所述的電池檢測(cè)單元將電池狀態(tài)信號(hào)發(fā)送至所述的電源檢測(cè)單元和所述的輸出控制單元，所述的電源檢測(cè)單元與所述的輸出控制單元相互通信，所述的輸出控制單元的第一端與所述的控制子模塊的第四端相連接，所述的輸出控制單元的第二端與所述的控制子模塊的第六端相連接。

較佳地，所述的充放電管理模塊包括控制子模塊、二極管、第三pmos管和第二nmos管，所述的二極管的正極分別與所述的控制子模塊的第一端和所述的輸入端相連接，所述的二極管的負(fù)極與所述的控制子模塊的第二端、所述的第三pmos管的源極和所述的輸出端相連接，所述的第三pmos管的柵極與所述的控制子模塊的第四端相連接，所述的第三pmos管的漏極分別與所述的sw端和所述的第二nmos管的漏極相連接，所述的控制子模塊的第五端與所述的vbat端相連接，所述的第二nmos管的柵極與所述的控制子模塊的第六端相連接，所述的第二nmos管的源極接地。

更佳地，所述的控制子模塊包括電源檢測(cè)單元、電池檢測(cè)單元和輸出控制單元，所述的電源檢測(cè)單元的第一端與所述的控制子模塊的第一端相連接，所述的電源檢測(cè)單元的第二端與所述的控制子模塊的第二端相連接，所述的電池檢測(cè)單元與所述的控制子模塊的第五端相連接，所述的電池檢測(cè)單元將電池狀態(tài)信號(hào)發(fā)送至所述的電源檢測(cè)單元和所述的輸出控制單元，所述的電源檢測(cè)單元與所述的輸出控制單元相互通信，所述的輸出控制單元的第一端與所述的控制子模塊的第四端相連接，所述的輸出控制單元的第二端與所述的控制子模塊的第六端相連接。

采用了該發(fā)明中的電池的充放電管理系統(tǒng)，在充電的同時(shí)可以同時(shí)對(duì)外供電，并可以在兩者之間合理分配，使輸入電能的利用率最大化，節(jié)省了芯片面積，使整個(gè)電池管理系統(tǒng)同時(shí)兼具了系統(tǒng)簡(jiǎn)潔、高效的特點(diǎn)；此結(jié)構(gòu)不但可以用于移動(dòng)電源等儲(chǔ)能設(shè)備的電池管理中，也可以用于應(yīng)急供電設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)供電的平穩(wěn)切換，具有廣泛的應(yīng)用范圍。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的電池的充放電管理系統(tǒng)的示意圖。

圖2為本發(fā)明的電池的充放電管理系統(tǒng)的一種實(shí)施方式的示意圖。

圖3為本發(fā)明的電池的充放電管理系統(tǒng)的另一種實(shí)施方式的示意圖。

具體實(shí)施方式

為了能夠更清楚地描述本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)行進(jìn)一步的描述。

該電池的充放電管理系統(tǒng)，包括充放電管理模塊、電池模塊和外部電源模塊，所述的充放電管理模塊包括輸入端、輸出端、sw端和vbat端，所述的輸入端與所述的外部電源模塊相連接，所述的輸出端與用電設(shè)備相連接，所述的sw端和所述的vbat端均與所述的電池模塊相連接，所述的電池模塊包括電感、電容和儲(chǔ)能電池，所述的電感的第一端與所述的sw端相連接，所述的電感的第二端分別與所述的vbat端、所述的電容的第一端和所述的儲(chǔ)能電池的第一端相連接，所述的電容的第二端和所述的儲(chǔ)能電池的第二端均接地。

在一種較佳的實(shí)施方式中，所述的充放電管理模塊包括控制子模塊、第一pmos管、第二pmos管和nmos管，所述的第一pmos管的源極分別與所述的控制子模塊的第一端和所述的輸入端相連接，所述的第一pmos管的柵極與所述的控制子模塊的第二端相連接，所述的第一pmos管的漏極分別與所述的控制子模塊的第三端、所述的第二pmos管的源極和所述的輸出端相連接，所述的第二pmos管的柵極與所述的控制子模塊的第四端相連接，所述的第二pmos管的漏極分別與所述的sw端和所述的nmos管的漏極相連接，所述的控制子模塊的第五端與所述的vbat端相連接，所述的nmos管的柵極與所述的控制子模塊的第六端相連接，所述的nmos管的源極接地。

在一種較佳的實(shí)施方式中，所述的控制子模塊包括電源檢測(cè)單元、電池檢測(cè)單元和輸出控制單元，所述的電源檢測(cè)單元的第一端與所述的控制子模塊的第一端相連接，所述的電源檢測(cè)單元的第二端與所述的控制子模塊的第二端相連接，所述的電源檢測(cè)單元的第三端與所述的控制子模塊的第三端相連接，所述的電池檢測(cè)單元與所述的控制子模塊的第五端相連接，所述的電池檢測(cè)單元將電池狀態(tài)信號(hào)發(fā)送至所述的電源檢測(cè)單元和所述的輸出控制單元，所述的電源檢測(cè)單元與所述的輸出控制單元相互通信，所述的輸出控制單元的第一端與所述的控制子模塊的第四端相連接，所述的輸出控制單元的第二端與所述的控制子模塊的第六端相連接。

如圖1所示，充電時(shí)，mp10管導(dǎo)通，形成了電源vcc到輸出端vout的電流通道，此時(shí)既可以通過(guò)vout向外供電，同時(shí)也可以在控制電路下，控制mp11、mn10，并和外接的電感以同步整流降壓的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的充電；

充電時(shí)，mp11導(dǎo)通，mn10關(guān)閉時(shí)，電流經(jīng)過(guò)mp11、電感，對(duì)電池充電，同時(shí)電感也儲(chǔ)備電能；當(dāng)mp11關(guān)閉時(shí)mn10導(dǎo)通，因?yàn)殡姼械淖饔?，繼續(xù)維持對(duì)電池的充電，電感能量釋放。下一周期開(kāi)始時(shí)，mp11導(dǎo)通mn10關(guān)閉，繼續(xù)對(duì)電池充電，電感重新儲(chǔ)能，循環(huán)進(jìn)行，充電過(guò)程中，控制電路根據(jù)電池、電源狀態(tài)、mn10和mp11管上的電流狀況，控制mn10和mp11管的導(dǎo)通和關(guān)閉。電池充滿時(shí)，關(guān)閉mp11和mn10，系統(tǒng)仍可以由vcc對(duì)外供電，而不需消耗電池能量。

放電時(shí)，mp10管關(guān)閉，此時(shí)無(wú)論vcc短路或vcc電壓下降到低于vout端電壓時(shí)，都可以防止電流反灌；控制電路控制mp11、mn10，并和外接的電感以同步整流升壓的方式對(duì)外供電。

放電時(shí)，先是mn10導(dǎo)通，電池放電，電感儲(chǔ)能；當(dāng)mn10關(guān)斷時(shí)，mp11導(dǎo)通，因?yàn)殡姼须娏鞯倪B續(xù)性，電感開(kāi)始釋能并對(duì)外供電；下一個(gè)周期，mp11關(guān)閉，當(dāng)mn10導(dǎo)通時(shí)，電池再次放電，電感儲(chǔ)能，周而復(fù)始，這樣系統(tǒng)就可以對(duì)外連續(xù)供電。

對(duì)于控制電路更詳細(xì)的結(jié)構(gòu)，如圖2所示，該電路發(fā)明結(jié)構(gòu)，至少包括三個(gè)功率管(mp10、mp11和mn10)、電源檢測(cè)單元、電池檢測(cè)電源、輸出控制單元，及電感、儲(chǔ)能電池。

其中，電源檢測(cè)單元檢測(cè)電源vcc及輸出端vout的電壓，根據(jù)兩者的電壓值及輸出控制單元的狀態(tài)控制功率管mp10的導(dǎo)通或關(guān)斷；電池檢測(cè)單元檢測(cè)儲(chǔ)能電池的狀態(tài)；輸出控制單元根據(jù)電池檢測(cè)單元和電源檢測(cè)單元的信息，以及mp11或mn11的電流值，控制mp11和mn10的工作狀態(tài)。

在另一種實(shí)施方式中，如圖3所示，將功率管mp10替換為二極管，但在大電流時(shí)該結(jié)構(gòu)功耗顯著增加，效率降低。

在一種較佳的實(shí)施方式中，所述的充放電管理模塊包括控制子模塊、二極管、第三pmos管和第二nmos管，所述的二極管的正極分別與所述的控制子模塊的第一端和所述的輸入端相連接，所述的二極管的負(fù)極與所述的控制子模塊的第二端、所述的第三pmos管的源極和所述的輸出端相連接，所述的第三pmos管的柵極與所述的控制子模塊的第四端相連接，所述的第三pmos管的漏極分別與所述的sw端和所述的第二nmos管的漏極相連接，所述的控制子模塊的第五端與所述的vbat端相連接，所述的第二nmos管的柵極與所述的控制子模塊的第六端相連接，所述的第二nmos管的源極接地。

在一種更佳的實(shí)施方式中，所述的控制子模塊包括電源檢測(cè)單元、電池檢測(cè)單元和輸出控制單元，所述的電源檢測(cè)單元的第一端與所述的控制子模塊的第一端相連接，所述的電源檢測(cè)單元的第二端與所述的控制子模塊的第二端相連接，所述的電池檢測(cè)單元與所述的控制子模塊的第五端相連接，所述的電池檢測(cè)單元將電池狀態(tài)信號(hào)發(fā)送至所述的電源檢測(cè)單元和所述的輸出控制單元，所述的電源檢測(cè)單元與所述的輸出控制單元相互通信，所述的輸出控制單元的第一端與所述的控制子模塊的第四端相連接，所述的輸出控制單元的第二端與所述的控制子模塊的第六端相連接。

采用了該發(fā)明中的電池的充放電管理系統(tǒng)，在充電的同時(shí)可以同時(shí)對(duì)外供電，并可以在兩者之間合理分配，使輸入電能的利用率最大化，節(jié)省了芯片面積，使整個(gè)電池管理系統(tǒng)同時(shí)兼具了系統(tǒng)簡(jiǎn)潔、高效的特點(diǎn)；此結(jié)構(gòu)不但可以用于移動(dòng)電源等儲(chǔ)能設(shè)備的電池管理中，也可以用于應(yīng)急供電設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)供電的平穩(wěn)切換，具有廣泛的應(yīng)用范圍。

在此說(shuō)明書(shū)中，本發(fā)明已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說(shuō)明書(shū)和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限制性的。