CN109787317B - 空调服上的电池及其供电线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空调服上的电池及其供电线，其中电池的供电端子为方形的USB插座，可避免供电端子扭动，电池内具有检测电路和电压通断控制电路，供电线具有USB公头，该USB公头的引脚上连接有带阻性器件。当USB公头插入到USB插座上时，检测电路得以检测到带阻性器件，进而触发电压通断控制电路向USB插座输出风扇驱动电压，如此，即便消费者误用电池来给数码产品供电，由于检测电路无法从普通USB线中检测到带阻性器件，电压通断控制电路也不会向USB插座输出风扇驱动电压，因此不会损坏数码产品，从而保障了数码产品的安全。

Description

空调服上的电池及其供电线

技术领域

本发明涉及调温服装领域，尤其是一种空调服上的电池及其供电线。

背景技术

现有技术中，空调服上的电池(简称空调服电池)的供电端子采用圆孔DC头结构，其通过供电线输出7.2V给空调服上的2线风扇供电。由于空调服为日常穿戴物件，消费者在日常活动中难免拉扯空调服，进而使圆孔DC头扭动，导致风扇使用过程中存在断电风险。

发明内容

本发明的目的是既要避免空调服电池的供电端子扭动，又要避免空调服的电池损坏数码产品。

申请人想到可将空调服电池的供电端子改为方形的USB插座，以此来克服供电端子扭动的问题。但在空调服电池的供电端子改成USB插座结构后，空调服电池容易被消费者当成充电宝使用，消费者会用普通USB线从电池中取电，并给常规的数码产品(如手机)供电。由于数码产品的充电电压只有5V，而空调服电池的输出电压一般高于5V，消费者用空调服电池给数码产品供电时，数码产品很容易因过流而受损。为避免采用USB插座结构的空调服电池损坏数码产品，申请人想出以下方案：

提供一种空调服上的电池组件，包括电池和供电线，电池通过供电线来为空调服上的风扇供电，所述供电线具有USB公头，该USB公头的引脚上连接有带阻性器件；所述电池的供电端子为能与所述USB公头对插的USB插座，电池内有工作电路，该工作电路包含检测电路和电压通断控制电路，当USB公头插入到USB插座上时，检测电路得以检测到带阻性器件，进而触发电压通断控制电路向USB插座输出风扇驱动电压，该风扇驱动电压能驱动空调服上的风扇正常转动。

其中，所述工作电路具有MCU，检测电路和电压通断控制电路分别电连接MCU，所述触发由MCU实现。

其中，带阻性器件并联在USB公头的D-引脚与D+引脚之间，所述检测电路具有接点D-、电阻R16，所述接点D-连接工作电路的电源，所述电阻R16的一端接地，电阻R16的另一端D+连接MCU，所述USB插座的D-引脚与接点D-相接，USB插座的D+引脚与电阻R16的一端D+相接。

其中，所述MCU具有PWM引脚，所述电压通断控制电路包括MOS管Q1A，USB插座的GND脚经MOS管Q1A连接至地，MOS管Q1A的G极连接MCU的PWM引脚。

其中，所述电压通断控制电路还包括MOS管Q1B，USB插座的GND脚还经MOS管Q1B连接至地，MOS管Q1B的G极也连接到所述PWM引脚上。

其中，所述工作电路设有三极管Q3和稳压二极管D2，三极管Q3基极与USB插座的GND相接，并经稳压二极管D2接地，三极管Q3的发射极接地，集电极与MCU相接。

其中，所述工作电路设有分别与MCU电连接的NTC温度感应模块、蜂鸣器和无线通信模块，NTC温度感应模块设于电池壳体内部，用于感应电池内的温度，并将温度输送给MCU，MCU在温度超标时驱动蜂鸣器进行报警，所述无线通信模块用于与外界的终端设备进行通信。

作为一种实施例，所述电压通断控制电路从电池中取电，电压通断控制电路在未被触发的状态下保持断开，从而不向USB插座输出电压。

作为另一种实施例，所述工作电路设有BUCK电路，BUCK电路从电池中取电，并给电压通断控制电路供电，BUCK电路的受控端与控制器相接，电压通断控制电路在未被触发的状态下保持导通，从而将BUCK电路输出的电压传递给USB插座。其中，在电压通断控制电路被触发的状态下，所述BUCK电路不进行降压。

还提供一种空调服上的电池，其乃是上述的电池组件中的电池。

还提供一种空调服上的供电线，其乃是上述的电池组件中的供电线。

有益效果：

本发明的电池组件包括电池和供电线，电池的供电端子为方形的USB插座，可避免供电端子扭动，电池内具有检测电路和电压通断控制电路，供电线具有USB公头，该USB公头的引脚上连接有带阻性器件。当USB公头插入到USB插座上时，检测电路得以检测到带阻性器件，进而触发电压通断控制电路向USB插座输出风扇驱动电压，如此，即便消费者误用电池来给数码产品供电，由于检测电路无法从普通USB线中检测到带阻性器件，电压通断控制电路也不会向USB插座输出风扇驱动电压，因此不会损坏数码产品，从而保障了数码产品的安全。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为特制的供电线在其USB公头处连接电阻R15的示意图。

图2为实施例1的BOOST电路的电路图。

图3为实施例1的MCU的电路图。

图4为当特制的供电线插入USB插座时检测电路的电路图。

图5为当特制的供电线没有插入USB插座时检测电路的电路图。

图6为实施例1的电压通断控制电路及USB插座的电路图。

图7为实施例1的锂电池保护电路的电路图。

图8为实施例2的BUCK电路的电路图。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

本实施例的空调服具体是由风扇降温的降温服，降温服中的降温服电池采用传统的USB插座作为供电端子，USB插座与降温服电池内部的工作电路电连接，为降温服上的2线风扇供电。风扇要取电时，需用特制的供电线才能从USB插座处取电，其中该特制的供电线的一端为常规的USB公头，供电线的另一端为常规的用于对接风扇的端子，该端子的结构根据风扇的电源接口结构而定。见图1，供电线的USB公头1的D-引脚与D+引脚之间并联有电阻R15。

降温服电池内部的工作电路设有如图2所示的BOOST电路2，其通过常规的升压芯片U2及其经典外围电路实现升压功能，端子P2为Micro_USB充电端口，充电端口与BOOST电路2的输入端相接。充电端口与BOOST电路2的输入端之间连接有由电阻R3、R9组成的分压支路，分压支路的分压接点与三极管Q4的基极相接，三极管Q4的发射极接地，集电极连接到如图3所示的MCU中。当充电端口有5V电源插入时，充电端口的充电电压经电阻R3、R9组成的分压支路产生分压给三极管Q4的基极，使三极管Q4导通向MCU发送低电平，MCU接收到该低电平后唤醒，并拉高升压芯片U2的EN脚的电平，从而使能升压芯片U2，对充电电压进行抬升，充电电压最高升至8.4V，然后给降温服电池进行充电。

降温服电池有电后，其通过如图4所示的检测电路32来实时检测是否插入特制的供电线，其中检测电路32的前级接有常规的降压电路31，该降压电路31利用降压芯片U3来将降温服电池的输出电压VBAT降压成MCU能处理的5V电压，该5V电压一方面给MCU进行供电，另一方面给检测电路32供电。在检测电路32中，5V电压经电阻R14后供给由电阻R15、R16组成分压支路，分压支路的分压接点与MCU相接，从而产生的分压D_CC给MCU。为方便后文描述，将电阻R14与R15之间的接点称为D-，将电阻R15与R16之间的接点称D+。还需说明的是，本段中，电阻R15是可拆卸地连接在分压支路上的。

当特制的供电线插入降温服电池的USB插座时，电阻R15被接入到检测电路32上，使电阻R14、R15、R19构成一个回路，根据欧姆定律可得D_CC处的电压约为5V/(R14+R15+R19)*R19＝0.9983992V，即约为1V。当MCU检测到D_CC为1V时(允许误差+/-0.1V)，意味着接入的是有效负载，则MCU打开USB插座的输出，向风扇供电。

当普通USB线或没有线插入降温服电池的USB插座时，检测电路32变成如图5所示，由于电阻R15缺失，检测电路32无法构成回路，则D_CC处的电压为0V。当MCU检测到D_CC为0V或其他电压时，MCU判定为无效负载，不允许USB插座输出。

见图6，图中端子P1即为降温服电池的USB插座，其中USB插座的D-引脚与接点D-相接，USB插座的D+引脚与接点D+相接，从而实现电阻R15的可拆卸接入。USB插座的VCC脚与电池的输出端相接，并从中取电。USB插座的GND脚与电压通断控制电路4相接，具体地，电压通断控制电路4包括MOS管Q1A、Q1B，USB插座的GND脚分别经MOS管Q1A、Q1B连接至地，MOS管Q1A、Q1B的G极共接至MCU的PWM引脚上。使用时，MCU输出PWM来控制MOS管Q1A、Q1B的导通/截止。当MOS管Q1A、Q1B的导通时，USB插座能形成回路进行输出；当MOS管Q1A、Q1B的截止时，USB插座无法形成回路，其输出就会被断开，从而实现对USB插座的输出控制。在为2线风扇进行供电的过程中，MCU通过调节PWM的脉宽，来控制USB插座输出不同的电压(电压输出范围为6V～8.4V)，进而控制风扇的转速，实现风力调节。需要说明的是，本实施例中，之所以采用两个MOS管Q1A、Q1B并联的形式，是为了在形成回路时对回路电流进行分流，以降低回路电流对每只MOS管的反向冲击强度，提高电压通断控制电路4的电流承受能力。

见图6，降温服电池内部的工作电路上还设有三极管Q3和稳压二极管D2，三极管Q3用于进行USB插座的供电检测，其基极与USB插座的GND相接，并经稳压二极管D2接地，三极管Q3的发射极接地，集电极与MCU相接。当MOS管Q1A、Q1B的截止时，稳压二极管D2为三极管Q3提供启动电压，使三极管Q3导通，其集电极的电平EN2A变低，MCU据此低电平来获知USB插座无输出；反之，MOS管Q1A、Q1B导通，三极管Q3截止，电平EN2A变高，MCU得知USB插座处于输出状态。

降温服电池内部的工作电路上还设有如图7所示的锂电池保护电路，其通过常规的锂电池管理芯片U1及其经典外围电路实现。使用时，将锂电池的输出端连接至锂电池管理芯片U1的VDD脚，当VDD脚检测电压达到4.3V时，锂电池管理芯片U1关闭MOS管Q2B，禁止继续充电。当VDD脚检测电压达到2.4V时，锂电池管理芯片U1关闭MOS管Q2A，禁止继续放电，从而实现降温服电池的过充、过放、电流过载及短路保护。

降温服电池内部的工作电路上还设有图中未示出的NTC温度感应模块、蜂鸣器和无线通信模块，NTC温度感应模块、蜂鸣器、无线通信模块分别与MCU电连接。NTC温度感应模块设于降温服电池的壳体内部，用于感应电池内的温度，并将温度输送给MCU，MCU在温度超标时或温度超标持续一段时间后驱动蜂鸣器进行本地报警。此外，MCU还通过无线通信模块来与外界的个人终端设备(如手机、平板电脑或者定制的个人使用者便于携带的终端)建立无线通信，将温度数据实时上传个人终端设备。个人终端设备收集的带有识别用户的数据上传到企业端云平台，由企业端云平台进行大数据收集、分析及对相应MCU的下行控制，实现物联网通信。

需说明的是，由于NTC温度感应模块、蜂鸣器、无线通信模块均为现有技术，本文不对其具体电路结构进行赘述。

无线通信模块可以为WIFI、蓝牙、蜂窝通信等各类可用于信号传输的远程通信部件。

本实施例中，检测电路32不局限于分压支路的形式，也可以是任意能检测电阻R15是否接入的电路，如检测电路32可以是MCU的其中一个引脚和地，当特制的供电线插入USB插座时，电阻R15恰好将MCU的引脚与地相接，使MCU得知电阻R15接入；又如检测电路32可以是一个电阻，当特制的供电线插入USB插座时，电阻R15恰好并联该电阻，从而使得电阻两端的电压降产生变化，MCU通过监测该电压降变动来获知电阻R15的接入。

电压通断控制电路4也不局限于MOS管的形式，也可以是常规的开关电路，开关电路串联在电池输出端与USB插座的VCC脚之间。

需说明的是，电阻R15不局限于纯阻性器件，只要带有电阻的器件均可。

实施例2

实施例2是在实施例1的基础上，增加了如图8所示的BUCK电路，并将USB插座的VCC脚改为与BUCK电路的输出端VOUT相接。具体地，见图8，BUCK电路由常规的降压芯片U5及其经典外围电路构成，降压芯片U5的IN脚与电池的输出端相接，降压芯片U5的EN脚与MCU相接，BUCK电路的输出端VOUT与USB插座的VCC脚改相接。

当特制的供电线插入降温服电池的USB插座时，MCU检测到接入的是有效负载，则拉低降压芯片U5的EN脚的电平，使降压芯片U5不进行降压，BUCK电路的输出端VOUT输出电池的电压VBAT，电压VBAT再经电压通断控制电路4传递给USB插座，向风扇供电。此状态下，MCU亦可调节输出给电压通断控制电路4的PWM脉宽，来控制USB插座输出6V～8.4V之间的电压。

当普通USB线或没有线插入降温服电池的USB插座时，MCU检测到接入的是无效负载，则拉高降压芯片U5的EN脚的电平，对降压芯片U5进行使能，此时降压芯片U5在其FB脚的反馈基准下，恒压输出5V电压，5V电压再经电压通断控制电路4传递给USB插座，使得降温服电池可当成普通充电宝使用。此状态下，MCU控制PWM进行全脉宽输出，不对USB插座上的5V电压进行调整。

实施例3

实施例3是在实施例1或实施例2的基础上，将应用场景由降温服改为发热服，即将风扇改为发热片，发热服中的电池为实施例1或实施例2中的电池，发热片通过实施例1或实施例2中的特制的供电线来从电池中取电。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (4)

1.空调服上的电池组件，包括电池和供电线，电池通过供电线来为空调服上的风扇供电，其特征是：

所述供电线具有USB公头，该USB公头的引脚上连接有带阻性器件；

所述电池的供电端子为能与所述USB公头对插的USB插座，电池内有工作电路，该工作电路包含检测电路和电压通断控制电路，当USB公头插入到USB插座上时，检测电路得以检测到带阻性器件，进而触发电压通断控制电路向USB插座输出风扇驱动电压，该风扇驱动电压能驱动空调服上的风扇正常转动；

所述工作电路具有MCU，检测电路和电压通断控制电路分别电连接MCU，所述触发由MCU实现；

带阻性器件并联在USB公头的D-引脚与D+引脚之间，所述检测电路具有接点D-、电阻R16，所述接点D-连接工作电路的电源，所述电阻R16的一端接地，电阻R16的另一端D+连接MCU，所述USB插座的D-引脚与接点D-相接，USB插座的D+引脚与电阻R16的一端D+相接；

所述MCU具有PWM引脚，所述电压通断控制电路包括MOS管Q1A，USB插座的GND脚经MOS管Q1A连接至地，MOS管Q1A的G极连接MCU的PWM引脚；

所述电压通断控制电路还包括MOS管Q1B，USB插座的GND脚还经MOS管Q1B连接至地，MOS管Q1B的G极也连接到所述PWM引脚上。

2.根据权利要求1所述的空调服上的电池，其特征是，所述电压通断控制电路从电池中取电，电压通断控制电路在未被触发的状态下保持断开，从而不向USB插座输出电压。

3.根据权利要求1所述的空调服上的电池，所述工作电路设有BUCK电路，BUCK电路从电池中取电，并给电压通断控制电路供电，BUCK电路的受控端与控制器相接，电压通断控制电路在未被触发的状态下保持导通，从而将BUCK电路输出的电压传递给USB插座。

4.根据权利要求3所述的空调服上的电池，在电压通断控制电路被触发的状态下，所述BUCK电路不进行降压。