基于實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的節(jié)能充電方案的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種對(duì)充電器節(jié)約能耗的改進(jìn)方法。無(wú)論是有線(xiàn)充電器，還是符合Qi標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線(xiàn)充電器，通過(guò)改進(jìn)電路和優(yōu)化程序邏輯對(duì)被充電設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，若判斷為無(wú)效充電狀態(tài)后實(shí)時(shí)關(guān)閉充電功能，并且在有效充電狀態(tài)下再開(kāi)啟充電功能，從而達(dá)到節(jié)約能耗的目的。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的節(jié)能充電方案
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】本發(fā)明及無(wú)線(xiàn)充電方案中的一種節(jié)電改進(jìn)，通過(guò)實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)按需關(guān)閉與開(kāi)啟充電功能。
[0002]【背景技術(shù)】目前，市面上現(xiàn)行的充電器，都沒(méi)有狀態(tài)監(jiān)測(cè)進(jìn)行實(shí)時(shí)關(guān)閉與開(kāi)啟充電的節(jié)能功能。充電器插上電源后，主要有三個(gè)狀態(tài):被充電對(duì)象有效充電(充電)、被充電對(duì)象滿(mǎn)載維持(維持)和無(wú)被充電對(duì)象的空載(空載)。據(jù)加利福尼亞能源委員會(huì)統(tǒng)計(jì):移動(dòng)電話(huà)設(shè)備約40%時(shí)間空載、約50%時(shí)間維持，僅有約10%時(shí)間在進(jìn)行有效充電；基于各狀態(tài)平均時(shí)間，再乘以各狀態(tài)下平均能耗，得出驚人結(jié)論是一個(gè)充電器約50%的能量是被浪費(fèi)掉的。人們往往鮮有及時(shí)插拔充電器的習(xí)慣，而插在電源上的充電器就像吸血鬼一樣無(wú)緣無(wú)故吸掉了流經(jīng)其50%的能量。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
為了響應(yīng)國(guó)家綠色環(huán)保號(hào)召，幫助用戶(hù)節(jié)電省錢(qián)，本發(fā)明在現(xiàn)有無(wú)線(xiàn)充電方案中加入狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能，區(qū)分辨別充電器充電、維持和空載狀態(tài):充電狀態(tài)下開(kāi)啟充電功能；而維持和空載狀態(tài)下關(guān)閉充電功能，從而節(jié)約能耗，節(jié)省那50%被浪費(fèi)掉的能量。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:有線(xiàn)充電方案中，本發(fā)明在充電器中加入8位單片機(jī)(10管腳，4KB閃存，計(jì)時(shí)器)通過(guò)與充電器負(fù)載USB輸入端連接的監(jiān)測(cè)管腳，判斷充電器負(fù)載狀態(tài)(是否空載)，若有負(fù)載，則再判斷負(fù)載電量飽和狀態(tài)(是否維持)，在無(wú)負(fù)載或負(fù)載電量飽和狀態(tài)下，通單片機(jī)會(huì)發(fā)出指令要求繼電器及時(shí)關(guān)斷模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，停止從交流電纜上繼續(xù)獲取電能；另外在有線(xiàn)充電方案中，還需要加入大電容從而保證斷開(kāi)獲取交流電纜電能后單片機(jī)有足夠的電量可以被喚醒。無(wú)線(xiàn)充電方案中，本發(fā)明通過(guò)對(duì)發(fā)射端與接收端間控制流程邏輯進(jìn)行改進(jìn)，在每次開(kāi)始能量傳輸前分步判斷接收端狀態(tài)(是否空載或維持)，從而實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)控制能量傳遞。
[0005]本發(fā)明的有益效果是:實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)充電器的負(fù)載狀態(tài)，并在空載和維持狀態(tài)下及時(shí)關(guān)斷充電器充電功能，從而節(jié)電省能。
[0006]【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0007]圖1是本發(fā)明有線(xiàn)充電方案電路原理圖。
[0008]圖2是本發(fā)明有線(xiàn)充電方案的邏輯原理圖。
[0009]圖3是無(wú)線(xiàn)充電方案Qi標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)概覽。
[0010]圖4是本發(fā)明無(wú)線(xiàn)充電控制流程的省電改進(jìn)。

【具體實(shí)施方式】
[0011]對(duì)于有線(xiàn)充電器:
[0012]本發(fā)明是對(duì)現(xiàn)有有線(xiàn)充電器的節(jié)能改進(jìn)，主要原理是利用初級(jí)8位單片機(jī)控制器件，對(duì)有線(xiàn)充電器的連接狀態(tài)(充電、維持、空載)做出具體判斷，然后根據(jù)判斷結(jié)果開(kāi)啟(充電狀態(tài)下)或關(guān)閉(維持或空載狀態(tài)下)充電功能，從而保證電能的有效利用。
[0013]在圖1所示示例中，基于現(xiàn)有有線(xiàn)充電方案的標(biāo)準(zhǔn)配置(I)USB端口、(2)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器、(3)AC交流電，增加了(4)8位單片機(jī)、(5)半橋電路、(6)繼電器和(7)大電容。其中，(I)UBS端口的Vbus電源線(xiàn)和Gnd接地線(xiàn)與(4)8位單片機(jī)輸入管腳連接，用作監(jiān)測(cè)狀態(tài)信息輸入；(5)半橋電路連接于(3) AC交流電與(7)大電容之間，將(3) AC交流電輸出的交流電流轉(zhuǎn)化為直流電流為大電容充電；(6)繼電器與(4)8位單片機(jī)的輸出管腳連接，同時(shí)分別連接于(I)USB端口、⑵模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器、(3)AC交流電回路和(3)AC交流電、
(5)半橋電路、(7)大電容回路中，(6)繼電器將根據(jù)(4)8位單片機(jī)發(fā)出的指示，控制兩個(gè)回路的通斷電，起到受控制的開(kāi)關(guān)作用；(7)大電容于(3)AC交流電和(5)半橋電路共同構(gòu)成充電回路，保證(4)8位單片機(jī)的可持續(xù)電源。
[0014]本發(fā)明在普通的充電方案(USB端口 -模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器-交流AC輸入端)中加入了單片機(jī)及其他輔助元器件，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并控制實(shí)時(shí)充電的功能。單片機(jī)會(huì)根據(jù)與USB端口連接的監(jiān)測(cè)管腳(即Vbus電源線(xiàn)和Gnd接地線(xiàn))，監(jiān)測(cè)被充電設(shè)備負(fù)載的狀態(tài)，判斷是否空載(Vbus電壓為O時(shí)判定負(fù)載狀態(tài)為空載)或者是否電量飽和(Vbus電壓為4.2V時(shí)判定負(fù)載狀態(tài)為飽和):如果判斷結(jié)果為是空載或電量飽和，單片機(jī)將發(fā)命令給繼電器斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，此時(shí)交流電流過(guò)電路的電流為O ;如果判斷結(jié)果為否，單片機(jī)將發(fā)名利給繼電器閉合開(kāi)關(guān)，此時(shí)交流電流將流過(guò)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器為負(fù)載充電。另一方面，單片機(jī)維持工作的能量源泉將來(lái)自于與其串聯(lián)的大電容，所以單片機(jī)在監(jiān)測(cè)被充電設(shè)備的狀態(tài)的同時(shí)，也要監(jiān)測(cè)大電容的電量，如果大電容的電量過(guò)低，哪怕被充電設(shè)備判斷為不需要充電的狀態(tài)下，單片機(jī)也會(huì)發(fā)命令給繼電器閉合開(kāi)關(guān)，使交流電流流向大電容充電。
[0015]在圖2所示示例中，列述了 8位單片機(jī)控制代碼的邏輯原理。(O)開(kāi)始是一個(gè)循環(huán)起始點(diǎn)，經(jīng)過(guò)(I)有負(fù)載？(2)負(fù)載電量飽和？?jī)纱闻袛嗫膳懦裏o(wú)負(fù)載的空載狀態(tài)和電量飽和的維持狀態(tài)，進(jìn)入(4)繼電器閉合的充電狀態(tài)，充電一段時(shí)間(建議60秒)后，重新進(jìn)入(O)開(kāi)始進(jìn)行新一輪判斷；若在(I)有負(fù)載？或(2)負(fù)載電量飽和判斷為沒(méi)有負(fù)載或電量飽和的情況下，會(huì)進(jìn)入(3)大電容電量？進(jìn)行第三次判斷，若電量不足，系統(tǒng)同樣進(jìn)入
(4)繼電器閉合的充電狀態(tài)，但若電量充足，系統(tǒng)則會(huì)進(jìn)入(5)繼電器斷開(kāi)的不充電狀態(tài)，一段時(shí)間(建議15秒)后，重新進(jìn)入(O)開(kāi)始進(jìn)行新一輪判斷。
[0016]對(duì)于無(wú)線(xiàn)充電器:
[0017]本發(fā)明是在現(xiàn)有通用無(wú)線(xiàn)充電Qi標(biāo)準(zhǔn)框架下的節(jié)電改進(jìn)，主要原理是在Qi標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)概覽中，對(duì)充電平臺(tái)和移動(dòng)終端之間的控制和通信過(guò)程進(jìn)行邏輯改進(jìn)。因?yàn)镼i標(biāo)準(zhǔn)框架已經(jīng)建立了充電平臺(tái)和移動(dòng)終端之間的控制和通信通道，所以只需要在邏輯流程上改進(jìn)。
[0018]在圖3所示示例中，本發(fā)明是對(duì)Qi標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)概覽中，控制和通信過(guò)程進(jìn)行節(jié)能改進(jìn)與優(yōu)化。
[0019]在圖4所示示例中，在Qi標(biāo)準(zhǔn)的控制流程中，有開(kāi)始、連通、識(shí)別與配置和能量傳輸四個(gè)步驟，本發(fā)明是在步驟⑵連通和步驟⑷識(shí)別與配置間加入步驟⑶狀態(tài)監(jiān)測(cè)，在步驟(5)能量傳輸與步驟(I)開(kāi)始間加入步驟(6)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，從而排除維持或空載狀態(tài)下無(wú)效充電的電能浪費(fèi)。此改進(jìn)后的控制流程下，除了 Qi標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)束傳輸、錯(cuò)誤和超時(shí)會(huì)觸發(fā)重新進(jìn)入步驟(I)開(kāi)始外，無(wú)對(duì)象、滿(mǎn)電、狀態(tài)錯(cuò)誤也會(huì)觸發(fā)流程進(jìn)入步驟(I)開(kāi)始。
【權(quán)利要求】
1.在普通充電器中加入負(fù)載檢測(cè)和電池充電完成模塊進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)充電器的控制，以避免漏電流的產(chǎn)生。檢測(cè)USB中的Vbus的電壓Vb，當(dāng)Vb > O時(shí)，說(shuō)明有負(fù)載，可以進(jìn)行充電，鑒于主流電池充滿(mǎn)后電壓是4.2V，當(dāng)Vb >= 4.2V時(shí)，認(rèn)為電池已經(jīng)充滿(mǎn)。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK104052090SQ201310082624
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月15日
【發(fā)明者】胡穎, 于保華, 葉爾江·哈力木 申請(qǐng)人:蘇州寶潤(rùn)電子科技有限公司