CN107070877B - 通用电源适配协议(upp) - Google Patents

Abstract

本发明所述通用电源适配协议（UPP）,其内容包括：（1）受电端将受电需求“要约”发给供电端；（2）供电端读取受电“要约”并检索数据库电源产品；找到与受电端“要约”一致的电源产品时做出接受“要约”的“承诺”，电源适配“协议”达成，供电端向受电端供给电源；未找到与受电端“要约”要求一致的电源产品时，拒绝“要约”，供电端和受电端不达成电源适配“协议”，供电端不供电；（3）供电端对受电端的受电情况进行实时监测；（4）供电端将实时监测到的供用电数据与其与受电端达成的“协议”规定的用电规格进行比较，并据此判断供用电是否正常，并发出警示和/或直接启动保护机制。

Description

通用电源适配协议(UPP)

技术领域

本发明涉及一种电源适配的技术协议、或称技术方案，尤其涉及一种末端负载的电源适配方案，例如笔记本电脑、手机、移动监护设备、DV摄像机、录影机、录音笔、电动车、电热水壶、果汁机、电饭煲、抽湿机、加湿机、空气净化器等末端负载的电源适配方案。

背景技术

在移动设备与人们的生产、生活日益密切的今天，电源适配器已经成为人们日常生活的一个重要器件，手机、笔记本电脑、DV、摄影机、手环、移动监护设备、录音笔、电热水壶、果汁机、电饭煲、抽湿机、加湿机、空气净化器等几乎所有移动设备都需要用到不同的电源适配器。电源适配器与我们的生活是如此之密切，以致在很多场合，离开了电源适配器我们甚至无法生活或工作。

于是，日常生活中，我们经常可以看到这样一个场景：一个家庭有很多个插排，插排上插满了电热水壶、果汁机、电饭煲、加湿机等移动电器，一个白领的工作台上或台下插满了形状各异、大小不一的电源适配器，一个匆匆出行的人不得不用很大一个旅行箱的空间专门用来携带各式各样的电源适配器以满足不同移动设备的用电需求…

同时，我们还经常听到这样一个内容类似的悲剧性新闻：某人在手机充电的时候打电话被电击身亡，或者电动门的电机因为卡死无法正常运转而被烧毁…等等。

上述情况说明了两个令人不能回避但又有些无奈的事实：一是电源适配已经浸入我们生产生活的方方面面，不可或缺，二是目前的电源适配往往带来很多麻烦，甚至已经成为一个负担，而且这个负担还经常给人们的生产生活带来经济损失或人身损害等严重问题，亟需改进。

本发明正是为解决上述各类问题而开发的一种全新技术方案。

发明内容

本发明所要实现的技术目标是克服现有电源适配在技术和性能上的不足和可能引发的问题，开发一种全新的技术方案，这一技术方案的核心思想是结束目前电源适配关系中供电端和受电端之间只有简单的物理连接和只需要简单的物理连接就直接供电和受电，但又需要专门定制的适配器才能建立适格供电和受电电源适配关系的现状，提供一种供电端和受电端可以就双方之间的供电标准和受电需求进行“协商”，并且只按照双方“协商”的供受电标准达成的电源适配协议建立电源适配关系的技术方案。在这个方案内，受电端可以将自己的需求告诉供电端，供电端可以读懂受电端发来的受电需求并将受电需求所列相关参数与自己数据库内的电源供应产品进行比对，如果在供电端的数据库内找到符合受电端需求标准的电源产品时，双方达成供受电协议，供电端向受电端供应符合受电端需求的电源，没有找到符合受电端需求标准的电源产品时，双方无法达成供受电协议，供电端不向受电端供电。

根据上述思想，所述通用电源适配协议（UPP）的逻辑架构是：（1）受电端将自己的受电需求作为“要约”发给供电端；（2）供电端读取、存储受电端发来的受电“要约”并检索自己数据库存储的电源产品；（3.1）供电端在数据库中找到与受电端受电“要约”相一致的电源产品时向受电端做出接受“要约”的“承诺”，此时供电端和受电端达成电源适配“协议”，供电端向受电端供给电源；（3.2）供电端在数据库中没有找到与受电端“要约”要求一致的电源产品时，拒绝“要约”，供电端和受电端不达成电源适配“协议”，供电端不向受电端供电；（4）供电端对受电端的受电情况进行实时监测；（5）供电端将实时监测到的供用电数据与其与受电端达成的“协议”规定的用电规格进行比较，并根据比较反映的变化趋势做出供电和受电是否正常的判断，并向用户发出警示和/或直接启动保护机制。

受电端向供电端发出的“要约”，也即是受电需求包含六个部分：即（1）受电端ID识别模块,（2）受电端类型识别模块,（3）用电需求描述模块,（4）工作状态描述模块,（5）连接检测模块和（6）校验模块，所述受电端ID识别模块（1）是一个96位唯一ID号码，相当于受电端的身份证号码，用于受电端的身份识别；所述受电端类型识别模块（2）是一个32位产品类型码，用于受电端的类型识别；所述用电需求描述模块（3）是一个描述受电端所需电压和电流等电参数的模块，供电端将根据这个描述检索自己的数据库并在检索到适格电源产品的情况下对受电端进行适格电源供应；所述工作状态描述模块（4）是一个描述受电端所需供电模式、最大供电时间和最大供电量的模块，供电端将根据这个模块的描述对受电端的受电模式，最大供电时间和最大供电量进行合理调控，从而保证受电端接收电量的模式、时间和电源总量始终在安全合适的范围；所述连接检测模块（5）是一个可以检测受电端是否与供电端完成物理连接的模块，用于判断受电端与供电端是否有正常的物理连接；所述校验模块（6）是受电端检验自己发出的受电需求是否全面、正确、完整地被供电端接收的一个校验码，用于确保受电端“要约”的正确性和完整性。

根据以上所述逻辑架构，所述通用电源适配协议（UPP）的物理结构分成两个部分，其一是供电端部分，其二是受电端部分。

如图1所示，本发明所述供电端部分的物理结构包含通讯模块（1）、辅助电源（2）、数控电源（3）、高性能微控制器（4）、电参数采样/监测模块（5）和WID识别模块（6）。

所述通讯模块（1）是一个将所述运行通用电源适配协议（UPP）的装置接入广域网的功能模块，所述通讯模块（1）是所述运行通用电源适配协议（UPP）的装置需要实现远程管理目标时才需要配置的一个功能模块，因此当所述运行通用电源适配协议（UPP）的装置只在局域网内使用时，所述通讯模块（1）可以省略。。

所述辅助电源（2）与所述高性能微控制器（4）连接并为所述供电端维持自身运行供应电源。

所述数控电源（3）是负责电能调节转换的模块，所述数控电源（3）根据所述高性能微控制器（4）的指示向所述受电端供应适格电源。

所述高性能微控制器（4）是本发明的核心，装载ICOS操作系统，具有趋势分析、异常保护、综合控制和动态数据分析功能，与所述通讯模块（1）连接后进入广域网，既接收用户发自广域网的指令，也通过互联网向外传输供受电端的相关数据，与所述数控电源（3）连接，向所述数控电源（3）发出供电指示，与所述电参数采样/监测模块（5）连接，向所述电参数采样/监测模块（5）发出采样指示，接收来自所述电参数采样/监测模块（5）发来的实时供电用电参数并进行综合分析处理，与所述WID识别模块（6）连接，与所述WID识别模块（6）实现数据交换和互动，处理来自WID识别模块（6）发送的数据。

所述电参数采样/监测模块（5）是一个信息采集模块，与所述高性能微控制器（4）相连接，并根据来自所述高性能微控制器（4）的信息采集命令采集供电过程中的相关参数（包括但不限于电流、电压、频率、温度等）并发回给所述高性能微控制器（4）处理。

所述 WID识别模块（6）是一个信息读取模块，与所述高性能微控制器（4）和受电端连接，负责读取受电端的受电参数并将这些参数发给所述高性能微控制器（4）处理。

如图1所示，本发明所述受电端的物理结构包括WID存储芯片（7）和电源连接器（8）。

所述WID存储芯片（7）是一个存储受电端受电信息的芯片，芯片植于所述电源连接器（8）上，当所述电源连接器（8）插入供电端时，供电端的所述WID识别模块（6）将自动读取存储于芯片的受电端受电参数并传给所述高性能微控制器（4），所述高性能微控制器（4）将根据所述WID识别模块（6）发来的受电端受电参数向所述数控电源（3）发出供电指令，所述数控电源（3）根据所述高性能微控制器（4）的指令向受电端供应适格电源。

所述电源连接器（8）是一个电气连接装置，用于从供电端向受电端的用电器导入电源。

附图说明

图1是通用电源适配协议（UPP）实现装置的物理结构图。

其中：①通讯模块，②辅助电源，③数控电源，④高性能微控制器，⑤电参数采样/监测模块，⑥WID识别模块，⑦WID存储芯片，⑧电源连接器。

具体实施方式

实施例：

如图1所示，本实施例中所述通用电源适配协议（UPP）中的所述通讯模块（1）是通过工业总线与数据通讯平台连接进入广域网，使本发明可以将自己的供受电数据通过互联网传给管理端，也可以通过互联网接受来自管理端的远程操作指令的工业总线模块，优化地，为了使所述通讯模块（1）具有良好的通讯性能，本发明所述通讯模块（1）采用OLEBAISOPCT/RV1.0通讯模块或其他具有同类性能的通讯模块，所述通讯模块（1）与所述高性能微控制器（4）连接，向所述高性能微控制器（4）传送来自管理端的远程指令和/或将所述高性能微控制器（4）发送的数据向管理端传输，所述通讯模块（1）是所述运行通用电源适配协议（UPP）的装置需要实现远程管理目标时才需要配置的一个装置，因此当所述运行通用电源适配协议（UPP）的装置只在局域网内使用时，所述通讯模块（1）可以省略，所述辅助电源（2）是一个为维持所述运行通用电源适配协议（UPP）的装置自身的用电需求而设置的一个电源装置，优化地，为了使这个电源装置可以科学地为整个装置本身提供工作电源，一般采用5V直流开关电源，所述数控电源模块（3）是一个负责电能调节转换的模块，根据所述高性能微控制器（4）的指令向受电端供应适格电源，优化地，当所述运行通用电源适配协议（UPP）的装置的受电端需要的是固定不变的单一规格电源时，所述数控电源（3）可以省略，一般情况下，只有当所述运行通用电源适配协议（UPP）的装置的受电端需要的是规格不同的电源时，才需要配置所述数控电源（3），优化地，所述数控电源（3）一般是采用TPS40060芯片为核心构建的数控电源装置，所述高性能微控制器（4）是所述运行通用电源适配协议（UPP）装置的数据处理装置，负责处理来自所述通讯模块（1）、所述数控电源（3）、所述电参数采样/监测模块（5）和所述WID识别模块（6）的所有数据，并完成对数据的动态分析和趋势判断，从而实现对构成所述通用电源适配协议运行通用电源适配协议（UPP）的装置的供电端和受电端的适格供电和安全保护，优化地，所述高性能微控制器（4）采用装载有ICOS操作系统的STM32F103芯片，所述电参数采样/监测模块（5）是由电压传感器、电流传感器、温度传感器、频率计数器等构建的传感采集装置，对所述运行通用电源适配协议（UPP）的装置工作中的电压、电流、温度、频率等变化进行实时检测并采样，所述电参数采样/监测模块（5）与所述高性能微控制器（4）相连接，并将采集到的电压、电流、温度、频率等数据发送给所述高性能微控制器（4）进行处理，所述WID识别模块（6）是一个可以读取受电端所述WID存储芯片（7）内存储的受电端受电需求参数并可将这些参数发送给所述高性能微控制器（4）的一个装置，优化地，所述WID识别模块（6）是采用所述高性能微控制器（4）的GPIO接口和相应逻辑芯片构建的识别模块，所述WID存储芯片（7）是存储用电端受电参数的一个存储芯片，用电端受电参数由生产厂家输入到芯片存储，当受电端与供电端连接后，供电端的所述WID识别模块（6）将自动读取WID存储芯片中存储的用电端受电参数并传送给所述高性能微控制器（4），所述高性能微控制器（4）接收到来自所述WID识别模块（6）发来的受电参数后即向所述数控电源（3）发出供电指令，并发送供电参数，所述数控电源（3）即向受电端供给与所述WID存储芯片（7）存储的受电参数一致的适格电源，优化地，所述WID存储芯片（7）一般采用WFM-0301芯片，所述电源连接器（8）是一个可导电的导体装置，可以导通符合需求的直流或交流电源，优化地，一般采用可插拔的连接器装置作为电源连接器。

Claims (6)

1.一种通用电源适配装置，其特征在于，所述装置包括受电端和供电端，其中受电端包括WID存储芯片，和电源连接器；供电端包括通讯模块，辅助电源，数控电源，高性能微控制器，电参数采样/监测模块及WID识别模块；所述高性能微控制器与所述通讯模块，所述辅助电源，所述数控电源，所述电参数采样/监测模块和WID识别模块连接；

所述WID存储芯片,用于存储受电端的受电需求参数，所述受电需求参数由生产厂家输入，该芯片置于电源连接器上；

所述电源连接器，用于从供电端向受电端的用电器导入电源；

所述通讯模块，用于向所述高性能微控制器传送来自管理端的远程指令和/或将所述高性能微控制器发送的数据向管理端传输；

所述辅助电源，用于向所述通用电源适配装置自身运行提供工作电源；

所述数控电源模块，用于电能调节转换，并根据所述高性能微控制器的指令向受电端供应与受电需求参数一致的适格电源；

所述高性能微控制器，用于接收来自所述通讯装置、所述数控电源、所述电参数采样/监测模块和所述WID识别装置的所有数据，并对数据进行动态分析和趋势判断，实现对供电端和受电端的适格供电和安全保护；且在接收到WID识别模块发送的受电需求参数后在其所属数据库中进行检索，检索到符合受电需求参数的电源后，向所述数控电源发出供电指令，并发送供电参数；

所述电参数采样/监测模块，用于对所述通用电源适配装置工作中的电压、电流、温度、频率进行实时检测并采样，并将采集到的电压、电流、温度、频率数据发送给所述高性能微控制器进行处理；

所述WID识别模块，用于当受电端与供电端连接后，读取所述WID存储芯片内存储的受电端受电需求参数并将所述受电需求参数发送至所述高性能微控制器。

2.根据权利要求1所述一种通用电源适配装置，其特征在于，所述WID存储芯片中存储的受电需求参数包括：ID识别号用于识别受电端身份，产品类型码用于识别受电端产品类型，受电端需要的电流、电压参数，受电端所需供电模式，最大供电时间和最大供电量。

3.根据权利要求1所述一种通用电源适配装置，其特征在于， 所述通讯模块用于将通用电源适配装置与广域网连接，在需要对供受电情况进行远程管理和控制的时候配置。

4.根据权利要求1所述一种通用电源适配装置，其特征在于， 所述辅助电源是一个开关电源模块。

5.根据权利要求1所述一种通用电源适配装置，其特征在于，所述高性能微控制器装载ICOS操作系统，用于趋势分析、异常保护、综合控制和动态数据分析。

6.根据权利要求1所述一种通用电源适配装置，其特征在于， 所述电参数采样/监测模块由电压传感器、电流传感器、温度传感器、频率计数器组成。

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