技术领域
[0001] 本公开涉及电池控制领域，尤其涉及一种电池控制电路、电池和无人机。
背景技术
[0002] 电池内部一般设置有电池控制电路，在电池控制电路的控制下，可对外放电或对电池进行充电。现有的电池设置有两个不同类型的端口，一个端口用于连接外部负载，电池通过该端口向外部负载放电；另一个端口用于连接外部电源，外部电源通过该端口向电池充电，相应地这种电池需要两根配套的充电线，使用起来较为麻烦，不够便利。
发明内容
[0003] 本公开提供了一种电池控制电路，包括：
开关控制电路、
电压转换电路和端口；所述开关控制电路用于控制电池电芯和所述电压转换电路的通断；所述电压转换电路一端与所述开关控制电路连接，另一端连接端口；所述端口用于连接外部设备；对于所述电池电芯与所述外部设备，所述电压转换电路用于对其中一个的电压进行转换，转换后的电压用于向其中另一个充电。
[0004] 本公开还提供了一种电池，包括：电芯、壳体以及上述电池控制电路；所述电芯和所述电池控制电路封装于所述壳体内。
[0005] 本公开还提供了一种无人机，包括：
机体以及上述电池；所述机体设置有插槽，用于安装所述电池；所述插槽内设置有受电端口，用于与所述电池的供电端口连接。
[0006] 从上述技术方案可以看出，本公开
实施例至少具有以下有益效果：
[0007] 电池控制电路的端口即可连接负载又可连接电源，通过这一个端口及一根配套的充电线即可实现双向充电，即电池电芯向负载充电和电源向电池电芯充电。相对于
现有技术，电路结构更加简化，成本更低，使用更加方便、简单，提升了客户的体验。
附图说明
[0008] 附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成
说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
[0009] 图1为本公开一实施例的电池控制电路的结构示意图。
[0010] 图2为本公开一实施例的电池控制电路的电路图。
[0011] 图3为本公开另一实施例的电池控制电路的电路图。
[0012] 图4为本公开又一实施例的电池控制电路的电路图。
[0013] 图5为本公开再一实施例的电池控制电路的电路图。
[0014] 图6为本公开还一实施例的电池控制电路的电路图。
[0015] 图7为本公开实施例的电池的结构示意图。
[0016] 图8为本公开实施例电池的电池控制电路的电路图。
[0017] 图9为本公开实施例的无人机的结构示意图。
[0018] 符号说明
[0019] 1-电池控制电路；2-电池；3-壳体；4-无人机；10-开关控制电路；20-电压转换电路；30-端口；40-外部设备；11-
开关控制器；20a-升降压电路；21a-升降压控制器；20b-降压电路；21b-降压控制器；20c-
升压电路；21c-升压控制器；50-供电端口；60-用电设备；41-机体；411-插槽；412-受电端口；
[0020] Bat-电芯；Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6-nMOSFET；D1、D2、D3、D4、D5-寄生
二极管；Rs-
电流检测
电阻；L1-储能电感；Vin-
电源电压；Vout-负载充电电压；Ds、Dj-
续流二极管。
具体实施方式
[0021] 下面将结合实施例和实施例中的附图，对本公开技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0022] 本公开一实施例提供了一种电池控制电路1，如图1所示，包括：开关控制电路10、电压转换电路20和端口30。开关控制电路10用于控制电池电芯Bat和电压转换电路20的通断。电压转换电路20一端与开关控制电路10连接，另一端连接端口30。端口30用于连接外部设备40。对于电池电芯Bat与外部设备40，电压转换电路20用于对其中一个的电压进行转换，转换后的电压用于向其中另一个充电。
[0023] 在本实施例中，电压转换电路20为升降压电路20a，外部设备40既可以是负载也可以是电源，即电池控制电路1的该端口30即可接负载也可以接电源。当端口30接负载时，升降压电路20a用于将电芯电压降至负载充电电压Vout，以对负载充电。当端口30接电源时，升降压电路20a用于将电源电压升至电芯充电电压，以对电池电芯Bat充电。
[0024] 继续参见图2，升降压电路20a包括：第一开关、第二开关、储能电感L1和升降压控制器21a。开关控制电路10的第一端连接电池电芯Bat。第二开关的一端连接所述开关控制电路10的第二端，另一端连接储能电感L1的一端和第一开关的一端；储能电感L1的另一端连接端口30；第一开关的另一端接地，升降压控制器21a用于控制第一开关和第二开关的通断。
[0025] 图2所示的电路中，第一开关为nMOSFET Q1，第二开关为nMOSFET Q2。Q2的漏极连接Q3的源极，Q2的源极连接储能电感L1的一端和Q1的漏极，Q1的源极接地。Q1的栅极和Q2的栅极分别连接升降压控制器21a的控制管脚LO和HO。储能电感L1的另一端连接端口30。
[0026] 开关控制电路10包括：
开关控制器11、第三开关和第四开关。第三开关为nMOSFET Q3，第四开关为nMOSFET Q4。Q4的源极连接电池电芯Bat的正极，电池电芯Bat的负极接地。Q3和Q4背靠背反接，Q4的漏极连接Q3的漏极。当向负载充电时，Q4的源极接收电芯电压，Q3的源极输出电芯电压；当向电池电芯Bat充电时，Q3的源极接收电芯充电电压，Q4的源极输出电芯充电电压。Q3的栅极和Q4的栅极分别连接开关控制器11的两个控制管脚：CHG和DSG。
电池电芯Bat还连接开关控制器11的VC1、VC2和VC3管脚。开关控制器11的SRP和SRN管脚之间连接有电流检测电阻Rs。
[0027] 本实施例的电池控制电路1工作时，当端口30接负载时，开关控制器11的CHG管脚保持低电平输出，Q4处于关断状态；DSG管脚保持高电平输出，Q3处于导通状态。升降压控制器21a的LO管脚保持低电平输出，Q1处于关断状态。
[0028] 升降压控制器21a的HO管脚输出脉冲
信号。当HO管脚输出高电平时，控制Q2导通。电芯电压经Q4的寄生二极管D4和Q3，并由Q3的源极输出。Q3源极输出的电芯电压经Q2和储能电感L1后降为负载充电电压Vout，负载充电电压Vout通过端口30向负载充电。同时Q3源极输出的电芯电压还经Q2向储能电感L1充电。当HO管脚输出低电平时，控制Q2关断。储能电感L1与Q1的寄生二极管D1、负载组成回路，储能电感L1输出的负载充电电压Vout继续通过端口30继续向负载充电，实现对负载的降压充电。
[0029] 当端口30接电源时，开关控制器11的DSG管脚保持低电平输出，Q3处于关断状态；CHG管脚保持高电平输出，Q4处于导通状态。升降压控制器21a的HO管脚保持低电平输出，Q2处于关断状态。
[0030] 升降压控制器21a的LO管脚输出脉冲信号。当LO管脚输出高电平时，控制Q1导通。电源电压经储能电感L1后升为电芯充电电压，电芯充电电压经Q2的寄生二极管D2、Q3的寄生二极管D3以及Q4向电池电芯Bat充电。电源同时向储能电感L1充电。当LO管脚输出低电平时，控制Q1关断。储能电感L1输出的电芯充电电压经Q2的寄生二极管D2、Q3的寄生二极管D3以及Q4向电池电芯Bat充电，实现对电池电芯Bat的升压充电。
[0031] 本实施例中，端口30为USB
接口，USB接口可以是任意一种类型的USB接口，例如但不限于USB micro接口、USB mini接、USB type C接口。现有技术中都是通过两个端口实现充电，即电池电芯通过一个端口向负载充电，电源通过另一个端口向电池电芯充电，相应的需要两根配套的充电线。而本实施例的电池控制电路1，其端口即可连接负载又可连接电源，通过这一个端口及一根配套的充电线即可实现双向充电，即电池电芯向负载充电和电源向电池电芯充电。相对于现有技术，电路结构更加简化，成本更低，使用更加方便、简单，提升了客户的体验。
[0032] 以上仅是示例性说明，本实施例并不限于此。第一开关、第二开关、第三开关和第四开关不限于是nMOSFET，也可以选用其他的并联有反向向旁路的单向开关元件。
[0033] 电池控制电路1可以包括多个上述升降压电路20a，每个升降压电路20a的一端与开关控制电路10连接，另一端连接一个端口30，每个端口30都可以接负载或电源。这样电池控制电路1可以同时对多个负载进行充电，也可以利用多个电源同时对电池电芯充电。
[0034] 本公开另一实施例的电池控制电路，为了简要描述，与上一实施例相同或相似的内容不再赘述，以下仅重点介绍其不同于上一实施例的内容。
[0035] 本实施例的开关控制电路10包括：第三开关、第四开关和开关控制器11。第四开关的一端连接电池电芯Bat，另一端连接第三开关的一端。开关控制器11用于控制第三开关和第四开关的通断，以使第三开关的另一端输出电芯电压。
[0036] 升降压电路20a包括：第五开关和储能电感L1。第五开关的一端连接第三开关的另一端和储能电感L1的一端，另一端接地。储能电感L1的另一端连接端口30；升降压控制器21a用于控制第五开关的通断。
[0037] 参见图3所示，开关控制电路10的第三开关为nMOSFET Q3，第四开关为nMOSFET Q4。Q4的源极连接电池电芯Bat的正极，电池电芯Bat的负极接地。Q3和Q4背靠背反接，Q4的漏极连接Q3的漏极。当向负载充电时，Q4的源极接收电芯电压，Q3的源极输出电芯电压；当向电池电芯Bat充电时，Q3的源极接收电芯充电电压，Q4的源极输出电芯充电电压。Q3的栅极和Q4的栅极分别连接开关控制器11的两个控制管脚：CHG和DSG。电池电芯Bat还连接开关控制器11的VC1、VC2和VC3管脚。开关控制器11的SRP和SRN管脚之间连接有电流检测电阻Rs。
[0038] 升降压电路20a的第五开关为nMOSFET Q5。Q5的漏极连接Q3的源极以及储能电感L1的一端，Q5的源极接地。储能电感L1另一端连接端口30。Q5的栅极连接开关控制器11的控制管脚LO。
[0039] 本实施例的电池控制电路1工作时，当端口30接负载时，开关控制器11的CHG管脚保持低电平输出，Q4处于关断状态；LO管脚保持低电平输出，Q5处于关断状态。
[0040] 开关控制器11的DSG管脚输出脉冲信号。当DSG管脚输出高电平时，控制Q3导通。电芯电压经Q4的寄生二极管D4和Q3，并由Q3的源极输出。Q3源极输出的电芯电压经储能电感L1后降为负载充电电压Vout，负载充电电压Vout通过端口30向负载充电。同时Q3源极输出的电芯电压还向储能电感L1充电。当DSG管脚输出低电平时，控制Q3关断。储能电感L1与Q5的寄生二极管D5、负载组成回路，储能电感L1输出的负载充电电压Vout继续通过端口30继续向负载充电，实现对负载的降压充电。
[0041] 当端口30接电源时，开关控制器11的DSG管脚保持低电平输出，Q3处于关断状态；CHG管脚保持高电平输出，Q4处于导通状态。
[0042] 开关控制器11的LO管脚输出脉冲信号。当LO管脚输出高电平时，控制Q5导通。电源电压经储能电感L1后升为电芯充电电压，电芯充电电压经Q3的寄生二极管D3以及Q4向电池电芯Bat充电。电源同时向储能电感L1充电。当LO管脚输出低电平时，控制Q5关断。储能电感L1输出的电芯充电电压经Q3的寄生二极管D3以及Q4向电池电芯Bat充电，实现对电池电芯Bat的升压充电。
[0043] 本实施例的电池控制电路，同样可通过一个端口及一根配套的充电线实现双向充电，即电池电芯向负载充电和电源向电池电芯充电。相对于现有技术，电路结构更加简化，成本更低，使用更加方便、简单，提升了客户的体验。与开关控制电路10共用控制器和开关，相对于上一实施例，省去了升降压控制器和一个开关，进一步降低了成本，简化了电路结构。
[0044] 本公开又一实施例的电池控制电路，为了简要描述，与上述实施例相同或相似的内容不再赘述，以下仅重点介绍其不同于上述实施例的内容。
[0045] 本实施例的电池控制电路1，外部设备40为负载，电压转换电路20为降压电路20b，降压电路20b用于将电芯电压降至负载充电电压Vout，以对负载充电。开关控制电路10的第一端连接电池电芯Bat，第二端用于输出电芯电压。降压电路20b的输入端连接开关控制电路10的第二端，输出端连接端口30，用于将电芯电压降压输出。
[0046] 参见图4所示，本实施例的电池控制电路1，开关控制电路10的结构与图2相同，区别在于，其降压电路20b包括降压控制器21b、第二开关Q2、续流二极管Ds和储能电感L1，相当于用续流二极管Ds替换了图2中的Q1。Q2的漏极连接Q3的源极，源极连接储能电感L1的一端和续流二极管的负极。储能电感L1的另一端连接端口30。续流二极管的正极接地。Q2的栅极连接降压控制器21b的管脚HO。
[0047] 本实施例的电池控制电路1工作时，开关控制器11的CHG管脚保持低电平输出，Q4处于关断状态；DSG管脚保持高电平输出，Q3处于导通状态。
[0048] 升降压控制器21a的HO管脚输出脉冲信号。当HO管脚输出高电平时，控制Q2导通。电芯电压经Q4的寄生二极管D4和Q3，并由Q3的源极输出。Q3源极输出的电芯电压经Q2和储能电感L1后降为负载充电电压Vout，负载充电电压Vout通过端口30向负载充电。同时Q3源极输出的电芯电压还经Q2向储能电感L1充电。当HO管脚输出低电平时，控制Q2关断。储能电感L1与续流二极管、负载组成回路，储能电感L1输出的负载充电电压Vout继续通过端口30继续向负载充电，实现对负载的降压充电。
[0049] 本实施例的电池控制电路1，可通过端口30向负载充电，适用于只需要由电池向负载充电，不需要由电源向电池充电的单向充电情景，相对于上述实施例，电路结构更加简化，进一步降低了成本。
[0050] 本公开再一实施例的电池控制电路，为了简要描述，与上一实施例相同或相似的内容不再赘述，以下仅重点介绍其不同于上一实施例的内容。
[0051] 本实施例的电池控制电路1，包括：储能电感L1和续流二极管。开关控制电路10包括：第三开关、第四开关和开关控制器11。第四开关的一端连接电池电芯Bat，另一端连接第三开关的一端。开关控制器11用于控制第三开关和第四开关的通断，以使第三开关的另一端输出电芯电压。第三开关、储能电感L1、续流二极管与开关控制器11组成降压电路20b。降压电路20b的输出端连接端口30，用于将电芯电压降压输出。
[0052] 参见图5所示，本实施例的电池控制电路1，开关控制电路10的结构与图4相同，区别在于，其降压电路20b仅包括续流二极管Ds和储能电感L1。Q3的源极连接储能电感L1的一端和续流二极管的负极，储能电感L1的另一端连接端口30。续流二极管的正极接地。
[0053] 本实施例的电池控制电路1工作时，开关控制器11的CHG管脚保持低电平输出，Q4处于关断状态。
[0054] 开关压控制器的DSG管脚输出脉冲信号。当DSG管脚输出高电平时，控制Q3导通。电芯电压经Q4的寄生二极管D4和Q3，并由Q3的源极输出。Q3源极输出的电芯电压经储能电感L1后降为负载充电电压Vout，负载充电电压Vout通过端口30向负载充电。同时Q3源极输出的电芯电压还向储能电感L1充电。当DSG管脚输出低电平时，控制Q3关断。储能电感L1与续流二极管、负载组成回路，储能电感L1输出的负载充电电压Vout继续通过端口30继续向负载充电，实现对负载的降压充电。
[0055] 本实施例的电池控制电路1，与开关控制电路10共用控制器和开关，相对于上一实施例，省去了降压控制器和一个开关，进一步降低了成本，简化了电路结构。
[0056] 本公开还一个实施例的电池控制电路，为了简要描述，与上述实施例相同或相似的内容不再赘述，以下仅重点介绍其不同于上述实施例的内容。
[0057] 本实施例的电池控制电路1，外部设备40为电源。电压转换电路20为升压电路20c，升压电路20c用于将电源电压升至电芯充电电压，以对电池电芯Bat充电。升压电路20c的输入端连接端口30，用于输入电源电压，输出端用于输出电芯充电电压。开关控制电路10的第二端连接升压电路20c的输出端，第一端连接电池电芯Bat，用于输出电芯充电电压。
[0058] 参见图6所示，开关控制电路10的结构与图1相同，与图1不同之处在于，其升压电路20c包括升压控制器21c、第一开关Q1、续流二极管Dj和储能电感L1，相当于用续流二极管Dj替换了图1中的Q2。Dj的负极连接Q3的源极，正极连接储能电感L1的一端和Q1的漏极，Q1的源极接地。储能电感L1的另一端连接端口30。Q1的栅极连接升压控制器21c的管脚LO。
[0059] 本实施例的电池控制电路1工作时，开关控制器11的CHG管脚保持高电平输出，Q4处于导通状态；DSG管脚保持低电平输出，Q3处于关断状态。
[0060] 升压控制器21c的LO管脚输出脉冲信号。当LO管脚输出高电平时，控制Q1导通。电源电压Vin经储能电感L1后升为电芯充电电压，电芯充电电压经续流二极管、Q3的寄生二极管和Q4向电池电芯Bat充电。电源同时向储能电感L1充电。当LO管脚输出低电平时，控制01关断。储能电感L1经续流二极管、Q3的寄生二极管D3和Q4向电池电芯Bat充电，实现对电池电芯Bat的升压充电。
[0061] 本实施例的电池控制电路1，可通过端口向电池电芯充电，适用于只需要由电源向电池电芯充电，不需要由电池电芯向负载充电的单向充电情景，相对于上述实施例，电路结构更加简化，进一步降低了成本。
[0062] 本公开实施例还提供了一种电池，电池2包括：电芯Bat、壳体3以及电池控制电路1；电芯Bat和电池控制电路1封装于壳体3内，电池控制电路1可以是上述任一实施例所述的电池控制电路1。
[0063] 如图7所示，电池控制电路1还包括供电端口50，用于连接用电设备60。在开关控制电路10的控制下，电芯电压经供电端口50向用电设备60供电。电池控制电路1的开关控制电路10包括：第三开关、第四开关、第六开关和开关控制器11。第四开关的一端连接电池电芯Bat，另一端连接第三开关的一端。第六开关一端第三开关的另一端，另一端连接供电端口50，开关控制器11用于控制第三开关、第四开关和第六开关的通断。
[0064] 如图8所示，第三开关为nMOSFET Q3，第四开关为nMOSFET Q4，第三开关为nMOSFET Q3，第六开关为nMOSFET Q6。Q4的源极连接电池电芯Bat的正极，电池电芯Bat的负极接地。Q3和Q4背靠背反接，Q4的漏极连接Q3的漏极。Q3的栅极和Q4的栅极分别连接开关控制器11的两个控制管脚：CHG和DSG。Q6的漏极连接Q3的源极，Q6的源极连接供电端口50，Q6的栅极连接开关控制器11的控制管脚CTRL。
[0065] 本实施例的电池2工作时，开关控制器11的CHG管脚保持低电平输出，Q4处于关断状态；DSG管脚保持高电平输出，Q3处于导通状态。电芯电压经Q4的寄生二极管D4和Q3输出。开关控制器11检测电芯Bat的剩余电量，当电芯Bat的剩余电量大于一
阈值时，开关控制器
11的CTRL管脚输出高电平，Q6导通，电芯电压经Q6和供电端口50向用电设备60供电。当电池电芯Bat的剩余电量小于等于阈值时，CTRL管脚输出低电平，Q6关断，停止向用电设备60供电。虽然此时不再向用电设备60供电，但电芯电压仍然输出给升降压电路20a，电芯剩余电量仍然可以给负载充电。
[0066] 对于无人机这种对电源安全性要求较高的用电设备，当电池电芯的剩余电量小于一阈值，例如全部电量的30％时，如果继续向无人机供电，则可能会因电量过少而无法满足无人机的航程，从而影响无人机的飞行安全。因此，在这种情况下电池电芯是不能再向无人机供电的。但如果不对剩余电量进行利用，则会造成
能源的浪费。本实施例的电池2，还具有向负载充电的端口30，对于剩余电量小于阈值的电池电芯，其剩余电量还可以继续对负载进行充电。这样一
块电池即可以满足无人机的用电需要，还可以对移动设备这样的负载进行充电，用户不必再为移动设备单独携带充电电源，一物两用，极大的方便了用户，并节省了能源。
[0067] 本公开实施例还提供了一种无人机，如图9所示，无人机4包括：机体41以及电池2。机体41设置有插槽411，用于安装电池2。插槽411内设置有受电端口412，用于与电池2的供电端口50连接，电池2通过供电端口50和受电端口412向机体41供电。
[0068] 本领域技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0069] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行
修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；在不冲突的情况下，本公开实施例中的特征可以任意组合；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的范围。
