一種車載自適應(yīng)優(yōu)化供電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于電池供電裝置，具體涉及一種車載的自適應(yīng)快速供電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著各種移動(dòng)用電器如手機(jī)、筆記本電腦、iPAD等的普及，這些移動(dòng)用電器中的電池容量成為使用中的關(guān)鍵指標(biāo)。為了維持運(yùn)行，用戶需要頻繁充電，有時(shí)甚至一天需要多次充電，在有緊急情況需要攜帶手機(jī)外出時(shí)，更需要盡快的使用電器快速充滿電池電量。為了快速充電，很多芯片生產(chǎn)商在規(guī)定了各自的快速充電協(xié)議，比如聯(lián)發(fā)科(MTK)推出的PE+協(xié)議和高通推出的QC2.0/3.0協(xié)議，這些協(xié)議規(guī)定了不同情況下的各自的充電電流，以及用電器與供電裝置直接通信內(nèi)容的規(guī)范。但是這些協(xié)議都有很大的局限性，這些協(xié)議只支持采用各自芯片的手機(jī)等用電器，所以對(duì)其它用電器來(lái)說(shuō)不支持這些協(xié)議；這些協(xié)議規(guī)定的充電方法中都是設(shè)置了一個(gè)穩(wěn)定的充電電壓，通過(guò)設(shè)定不同階段的電流來(lái)快速充電。由于實(shí)際充電電路結(jié)構(gòu)如圖la所示，包括供電裝置10和移動(dòng)用電器20，供電裝置10包括電源輸入端11，電連接到直流或者交流電源。供電裝置10還包括一根輸出線15以及位于輸出線端部的USB接口 17，圖lb所示為圖la中A處的USB接口截面圖，USB接口包括環(huán)繞在外部起屏蔽作用的導(dǎo)體175和四個(gè)導(dǎo)電管腳171-174分別為PWR+、D+、D-、GND，其中171和174為功率輸出線，172、173為數(shù)據(jù)通信用途。供電裝置10內(nèi)還包括一個(gè)功率變換電路12，功率變換電路的輸出電壓能夠匹配用電器20額定輸入電壓。功率變換電路12通過(guò)內(nèi)部導(dǎo)體13連接到輸出線15內(nèi)電導(dǎo)線。移動(dòng)用電器20包括一個(gè)USB輸入接口 21，輸入接口21通過(guò)用電器20內(nèi)部的導(dǎo)體23連接到待充電電池24。部分類型的用電器內(nèi)USB輸入接口 21和電池24之間還串聯(lián)有降壓電路，用于降低輸入到電池的電壓，并提高輸入到電池的電流。在電池電量很低時(shí)，實(shí)際電池的開(kāi)路電壓很低，以5伏電壓的電池為例，在電池電量耗盡時(shí)實(shí)際電壓只有2.7伏左右，所以如果充電器內(nèi)功率變換電路12按照5伏電壓輸出的話，初始充電時(shí)2伏左右的電壓會(huì)加載在從導(dǎo)體13到接口 17、21、導(dǎo)體23這一導(dǎo)電通路的電阻上，大量的功率浪費(fèi)在導(dǎo)電通路上沒(méi)有被有效的送人電池24中。
[0003]另外一方面，由于不同的移動(dòng)用電器具有不同的充電電壓，比如手機(jī)電池一般是5伏，顯示器是12伏，筆記本電腦為19伏，其它還有少數(shù)24甚至48伏的用電器。充電規(guī)范還不同，除了上述提到的聯(lián)發(fā)科和高通定義的快充協(xié)議，其它廠商也有內(nèi)部規(guī)定的協(xié)議，而且這些協(xié)議還會(huì)隨著版本更新經(jīng)常變動(dòng)。移動(dòng)用電器內(nèi)部的電源管理系統(tǒng)也不同，有的會(huì)在內(nèi)部對(duì)充電電流、電壓、功率能做一些變換或者限制，有些移動(dòng)用電器則沒(méi)有。所以這些不同的設(shè)置導(dǎo)致充電器/供電裝置只能給匹配的少數(shù)型號(hào)的移動(dòng)用電器充電，如果混用會(huì)導(dǎo)致無(wú)法充電或者充電效率低下。在車輛如汽車、電動(dòng)車等移動(dòng)交通工具上由于用戶不會(huì)長(zhǎng)期在車輛上充電所以需要更快速充電，而且不同車輛的各種用戶會(huì)使用各種型號(hào)、品牌的用電器，在有限的空間內(nèi)不可能為了快速充電設(shè)置各種不同的專用供電裝置，所以在車輛上更需要一種車載自適應(yīng)優(yōu)化供電裝置。這一供電裝置不僅能夠滿足不同類型用電器的充電需求，而且能夠更快速的給這些用電器內(nèi)的電池器充電。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種車載自適應(yīng)優(yōu)化供電裝置，其特征在于，所述車載自適應(yīng)優(yōu)化供電裝置包括:一個(gè)功率變換器，所述功率變換器接受車載電源的電功率，并輸出充電功率到一輸出導(dǎo)體，所述輸出導(dǎo)體通過(guò)一個(gè)輸出端輸出充電功率到移動(dòng)用電器；一微處理器包括一個(gè)輸入端電連接到所述輸出導(dǎo)體，以檢測(cè)輸出電壓、電流信號(hào)，還包括一個(gè)輸出端輸出控制信號(hào)到所述功率變換器，以控制功率變換器的輸出電壓和電流，其特征在于:所述自適應(yīng)優(yōu)化供電裝置在向移動(dòng)用電器充電過(guò)程中，包括輸出負(fù)載判斷步驟，在所述輸出負(fù)載判斷步驟中，所述微處理器控制功率變換器的輸出電壓從第一預(yù)定電壓到第二預(yù)定電壓依次變換，所述微處理器檢測(cè)到輸出導(dǎo)體上的充電功率大于預(yù)設(shè)閾值時(shí)判斷輸出負(fù)載的額定電壓為所述第一預(yù)定電壓或者第二預(yù)定電壓，在輸出負(fù)載判斷步驟中獲得移動(dòng)用電器的額定電壓后，進(jìn)入快速充電步驟，對(duì)移動(dòng)用電器中的電池充電。其中充電功率的預(yù)設(shè)閾值為0.5W，當(dāng)檢測(cè)到的輸出功率大于預(yù)設(shè)閥值時(shí)，判斷當(dāng)前輸出電壓為用電器電池額定充電電壓。
[0005]其中微處理器在輸出負(fù)載判斷步驟中同時(shí)檢測(cè)所述輸出端上的通信信號(hào)，根據(jù)通信信號(hào)判斷用電器的充電協(xié)議，并根據(jù)所述充電協(xié)議控制所述功率變換器的輸出電壓和電流。
[0006]其中快速充電步驟中包括最大功率采樣步驟和最大功率輸出步驟，所述最大功率采樣步驟中，微處理器控制功率變換器的輸出電壓在多個(gè)采樣點(diǎn)之間變化，同時(shí)存儲(chǔ)每個(gè)采樣點(diǎn)的對(duì)應(yīng)輸出功率，比較所述多個(gè)采樣點(diǎn)的輸出功率，獲得具有最大輸出功率P1的采樣點(diǎn)；獲得具有最大輸出功率的采樣點(diǎn)后，進(jìn)入最大功率輸出步驟，在最大功率輸出步驟中微處理器控制功率變換器以具有最大輸出功率P1的采樣點(diǎn)的電壓和輸出功率向移動(dòng)用電器充電。
[0007]其中最大功率采樣步驟中的采樣點(diǎn)電壓數(shù)值覆蓋所述移動(dòng)用電器的有效充電電壓范圍，有效充電電壓范圍可以根據(jù)檢測(cè)到的電池額定電壓和電池參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)綜合選擇。
[0008]其中微處理器監(jiān)測(cè)功率變換器的輸出功率，當(dāng)輸出功率小于所述最大功率輸出P1的85%時(shí)，再次進(jìn)入所述最大功率采樣步驟和最大功率輸出步驟。
[0009]本發(fā)明功率變換器還可以包括至少一個(gè)電感或者一個(gè)變壓器，所述電感或變壓器通過(guò)一個(gè)無(wú)線充電驅(qū)動(dòng)電路電連接到至少一個(gè)無(wú)線充電線圈，并通過(guò)該無(wú)線充電線圈對(duì)用電器進(jìn)行充電。
[0010]其中所述功率變換器接受的車載電源包括車載12V直流電源。
【附圖說(shuō)明】
[0011]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0012]圖la是現(xiàn)有技術(shù)供電裝置與移動(dòng)用電器的連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖lb是現(xiàn)有技術(shù)中USB接口截面圖；
[0014]圖2是本發(fā)明供電裝置與移動(dòng)用電器的連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3是本發(fā)明供電裝置與移動(dòng)用電器的連接結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施例示意圖；
[0016]圖4是本發(fā)明供電裝置輸出電壓和輸出功率變換波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0018]本發(fā)明實(shí)施例提供一種自適應(yīng)優(yōu)化供電裝置，能夠用于對(duì)具有不同額的電壓、不同充電標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)用電器通過(guò)USB接口快速充電。
[0019]圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例的供電裝置與移動(dòng)用電器的連接結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明與圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)相比主要區(qū)別在于:本發(fā)明在供電裝置中設(shè)置了一個(gè)微處理器14，微處理器14通過(guò)導(dǎo)線組16或者與導(dǎo)線組16串聯(lián)的探測(cè)器電連接到導(dǎo)體13上，檢測(cè)導(dǎo)體13上輸出的電壓和電流，并根據(jù)電壓和電流數(shù)值換算出功率變換器12輸出的功率。同時(shí)導(dǎo)線組16還需要與USB中數(shù)據(jù)通信管腳172、173相連接以實(shí)現(xiàn)與移動(dòng)用電器20的通信。同時(shí)微處理器14還包括至少一條控制信號(hào)線18輸出控制信號(hào)到功率變換器12，控制信號(hào)線也可以用如光耦等無(wú)線方式代替。功率變換器12接收到控制信號(hào)后，將控制信號(hào)作為參考電壓控制輸出電壓的幅度，最終實(shí)現(xiàn)輸出電壓隨著控制信號(hào)的變化而變化。本發(fā)明的功率變換器需要選擇能夠在大幅度范圍內(nèi)變化的功率變換器，比如升降壓電路(buck-boost)或者反激變換器(Flyback)、SPEIC電路等，這些電路的選擇屬于現(xiàn)有技術(shù)中的常用手段即可完成，在此不再贅述。
[0020]本發(fā)明供電裝置在工作中首先需要判斷移動(dòng)用電器20的額定充電電壓和充電協(xié)議，為了實(shí)現(xiàn)這一目的本發(fā)明提出一種特殊的判斷程序:
[0021]A步驟:功率變換器輸出5v電壓，微處理器通過(guò)信號(hào)管腳172、173上的D+、D-信號(hào)與用電器通信，如果D+端上的電壓為2.0，D-上的電壓為2.7則判斷出用電器的充電電壓為5V，充電電流1.2A ;如果D+為2.7V，D-上為2.0V則判斷用電器的充電電壓為5V，充電電流為2A ;同樣的，通過(guò)D+、D-端口的通信還能夠判斷用電器執(zhí)行的是聯(lián)發(fā)科或者高通的充電協(xié)議，控制功率變換器12輸出電壓保持在5V，同時(shí)輸出電流根據(jù)用電器協(xié)議要求執(zhí)行。如果上述信號(hào)通信后沒(méi)有發(fā)現(xiàn)符合規(guī)范的信號(hào)，同時(shí)微處理器通過(guò)導(dǎo)線組16檢測(cè)導(dǎo)體13上存在足夠的功率輸出，如大于0.5W的功率輸出，則判斷移動(dòng)用電器內(nèi)的電池是額定5v的電池，而且移動(dòng)用電器沒(méi)有特殊的充電協(xié)議，可以開(kāi)始進(jìn)行下一步快速充電程序。如果微處理器沒(méi)有監(jiān)測(cè)到導(dǎo)體13上存在足夠的功率輸出，則判斷用電器具有高于5v的額定電壓需要轉(zhuǎn)入下一判斷步驟。
[0022]B步驟:微處理器控制功率變換器12的輸出電壓升到12V，再次執(zhí)行上述判斷步驟，通過(guò)監(jiān)測(cè)導(dǎo)體13上的輸出功率，以及信號(hào)管