CN113162132B - 一种多口pd快充自动功率分配装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种多口PD快充自动功率分配装置，属于充电技术领域。所述多口PD快充自动功率分配装置包括充电器、功率智能分配装置和PD协议通信装置；所述充电器与所述功率智能分配装置之间电连接；所述功率智能分配装置与PD协议通信装置之间电连接。所述多口PD快充自动功率分配装置具有降低功率浪费，提高充电速度等特点。

Description

一种多口PD快充自动功率分配装置

技术领域

本发明提出了一种多口PD快充自动功率分配装置，属于充电技术领域。

背景技术

目前，市面上的多口输出的PD充电器的充电方式主要有两种：1，多个PD口都是单一的固定功率输出，2；多个PD口只有固定几种功率模式(傻瓜式)分配输出。这种充电方式导致多个PD口充电时，功率无法根据充电设备的实际情况进行功率分配，导致功率浪费和充电效率降低。

发明内容

本发明提供了一种多口PD快充自动功率分配装置，用以解决现有充电器的功率浪费和充电效率较低的问题，所采取的技术方案如下：

本发明提出的一种多口PD快充自动功率分配装置，所述装置包括充电器、功率智能分配装置和PD协议通信装置；所述充电器与所述功率智能分配装置之间电连接；所述功率智能分配装置与PD协议通信装置之间电连接。

进一步地，所述充电器包括AC-DC转换电路，所述AC-DC转换电路的信号输出端与所述功率智能分配装置的信号输入端相连。

进一步地，所述PD协议通信装置包括以PD协议通信芯片为核心的PD协议通信电路，所述PD协议通信电路的功率监测信号输出端与所述功率智能分配装置的功率监测信号输入端相连。

进一步地，所述功率智能分配装置包括以MUC芯片为核心的功率智能分配电路，所述功率智能分配电路的总功率信号输入端即为所述功率智能分配装置与所述充电器的AC-DC转换电路的信号输出端相连的端口；所述功率智能分配电路的功率监测信号输入端即为所述功率智能分配装置的功率监测信号输入端，所述功率智能分配电路的分配功率输出端与所述PD口电连接。

进一步地，所述充电器用于将充电器接入的交流电转换成稳定的输出总功率，所述功率智能分配装置用于在充电设备插入时，通过通信握手协议监测每个充电设备所需功率；所述功率智能分配装置用于接收所述PD协议通信装置反馈的每个充电设备所需功率信息，根据所述每个充电设备所需功率信息对所述充电器输出的输出总功率进行功率分配及调整。

进一步地，所述多口PD快充自动功率分配装置进行多口满功率输出的过程包括：

步骤1、所述充电器通过AC-DC转换电路将充电器接入的交流电转换成稳定的输出总功率；

步骤2、所述PD协议通信装置实时监测所述多口PD快充自动功率分配装置的多个PD口是否接入充电设备；

步骤3、通过PD协议通信装置监测接入PD口的充电设备所需功率，获得充电设备对应的充电功率信息；

步骤4、所述功率智能分配装置根据PD协议通信装置反馈的充电功率信息进行功率分配和功率调整。

进一步地，步骤3所述通过PD协议通信装置监测接入PD口的充电设备所需功率，获得充电设备对应的充电功率信息，包括：

步骤301、当所述PD协议通信装置监测到所述PD口接入充电设备时，所述PD协议通信装置中的PD协议通信电路利用通信握手协议与所述充电设备进行对接；

步骤302、所述PD协议通信电路利用通信握手协议监测每个PD口接入充电设备所需要的充电功率，获得充电设备对应的充电功率信息。

进一步地，步骤4中的所述功率智能分配装置根据PD协议通信装置反馈的充电功率信息进行功率分配和功率调整，包括：

步骤401、所述PD协议通信装置将所述充电功率信息反馈至功率智能分配装置；

步骤402、所述功率智能分配装置在接收到所述充电功率信息之后，根据每个PD口对应的充电设备的所需功率对所述充电器输出的输出总功率进行功率分配和功率调整，使每个PD口的输出功率与所述PD口接入的充电设备所需功率匹配。

进一步地，当多个PD口同时接入的充电设备所需的功率之和大于所述充电器的输出总功率功率时，所述功率智能分配装置的功率分配过程包括：

S1、根据多个PD口同时接入的充电设备所需的功率计算针对多个充电设备进行充电所需的总功率，并判断总功率是否大于所述充电器输出的输出总功率；

S2、当多个充电设备进行充电所需的总功率大于所述充电器输出的输出总功率时，计算所述充电设备两两之间的所需功率差值，获得多个功率差值；

S3、判断所述多个功率差值是否超过预设的功率差值阈值；当所述多个功率差值均均小于功率差值阈值时，执行S4步骤；当所述多个功率差值中出现至少一个大于功率差值阈值的功率差值时，执行S5步骤；

S4、计算各充电设备所需功率之间的比值，根据所述各充电设备所需功率之间的比值对充电器输出的输出总功率进行划分，获得每个充电设备对应的充电功率；按照每个充电设备对应的充电功率进行功率分配和调整，对所述充电设备进行充电；

S5、针对所述功率差值大于功率差值阈值的两个充电设备，获取所述两个充电设备中大功率需求的充电设备所需的输出功率，利用所述输出功率分配模型确定所述大功率需求的充电设备进行优先分配，在完成大功率需求的充电设备的功率分配之后，针对所述充电器输出的输出总功率的剩余功率额度，计算剩余各充电设备所需功率之间的比值，根据所述剩余各充电设备所需功率之间的比值对所述输出总功率的剩余功率额度进行划分，获得剩余每个充电设备对应的充电功率；按照剩余每个充电设备对应的充电功率进行功率分配和调整，对所述剩余各充电设备进行充电。

进一步地，所述输出功率分配模型为：

其中，W_f表示分配给大功率需求的充电设备的功率；W_x表示大功率需求的充电设备充电所需的功率值；W_z表示充电器输出的输出总功率，W_i表示同时充电的多个充电设备中第i个充电设备所需的功率；n表示多个充电设备同时充电时，所述充电设备的个数；W_cj表示在出现所述功率差值大于功率差值阈值的情况时，第j个大于功率差值阈值的功率差值；m表示所述功率差值大于功率差值阈值的个数。

本发明有益效果：

本发明提出的一种多口PD快充自动功率分配装置，其结构能够实现多个PD口的快速充电，并且，能够极大程度上低充电装置的体积，使所述充电装置更便于携带。同时，通过自动的功率分配能够有效提高充电器输出总功率的功率利用率，有效降低功率资源浪费，同时能够在充电器输出总功率允许的情况下，实现多个充电设备的满功率快速充电。在充电器输出总功率无法满足多个充电设备的总功率要求时，能够实现充电功率合理分配和各充电设备的合理功率下的快速充电，避免因输出总功率无法满足多个充电设备的总功率要求而造成的各充电设备功率分配不合理和充电效率降低的问题发生。

附图说明

图1为本发明所述装置的结构框图；

图2为本发明所述充电器中AC-DC转换电路的电路结构图；

图3为本发明所述PD协议通信电路的电路结构图；

图4为本发明所述功率智能分配装置的电路结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提出的一种多口PD快充自动功率分配装置，如图1所示，所述装置包括充电器、功率智能分配装置和PD协议通信装置；所述充电器与所述功率智能分配装置之间电连接；所述功率智能分配装置与PD协议通信装置之间电连接。

其中，所述充电器包括AC-DC转换电路，如图2所述，所述AC-DC转换电路的信号输出端与所述功率智能分配装置的信号输入端相连。

如图3所示，所述PD协议通信装置包括以PD协议通信芯片为核心的PD协议通信电路，所述PD协议通信电路的功率监测信号输出端与所述功率智能分配装置的功率监测信号输入端相连。

如图4所示，所述功率智能分配装置包括以MUC芯片为核心的功率智能分配电路，所述功率智能分配电路的总功率信号输入端即为所述功率智能分配装置与所述充电器的AC-DC转换电路的信号输出端相连的端口；所述功率智能分配电路的功率监测信号输入端即为所述功率智能分配装置的功率监测信号输入端，所述功率智能分配电路的分配功率输出端与所述PD口电连接。

所述充电器用于将充电器接入的交流电转换成稳定的输出总功率，所述功率智能分配装置用于在充电设备插入时，通过通信握手协议监测每个充电设备所需功率；所述功率智能分配装置用于接收所述PD协议通信装置反馈的每个充电设备所需功率信息，根据所述每个充电设备所需功率信息对所述充电器输出的输出总功率进行功率分配及调整。

上述技术方案的工作原理为：充电器通过充电器的AC-DC转换电路把交流电(AC)转化成一个稳定的输出总功率，当两个PD口监测到有充电设备插入时，PD协议通信芯片通过握手协议，监测到每个两个充电设备所需功率，反馈到功率智能分配以MCU为核心的功率智能分配装置；功率智能分配装置通过实时监测每个PD口的所需输出功率状态，智能化调整，达到多口满功率输出，减少功率浪费，达到快速充电目的。

上述技术方案的效果为：能够实现多个PD口的快速充电，并且，能够极大程度上低充电装置的体积，使所述充电装置更便于携带。同时，通过自动的功率分配能够有效提高充电器输出总功率的功率利用率，有效降低功率资源浪费，同时能够在充电器输出总功率允许的情况下，实现多个充电设备的满功率快速充电。在充电器输出总功率无法满足多个充电设备的总功率要求时，能够实现充电功率合理分配和各充电设备的合理功率下的快速充电，避免因输出总功率无法满足多个充电设备的总功率要求而造成的各充电设备功率分配不合理和充电效率降低的问题发生。

本发明的一个实施例，所述多口PD快充自动功率分配装置进行多口满功率输出的过程包括：

步骤1、所述充电器通过AC-DC转换电路将充电器接入的交流电转换成稳定的输出总功率；

步骤2、所述PD协议通信装置实时监测所述多口PD快充自动功率分配装置的多个PD口是否接入充电设备；

步骤3、通过PD协议通信装置监测接入PD口的充电设备所需功率，获得充电设备对应的充电功率信息；

步骤4、所述功率智能分配装置根据PD协议通信装置反馈的充电功率信息进行功率分配和功率调整。

其中，步骤3所述通过PD协议通信装置监测接入PD口的充电设备所需功率，获得充电设备对应的充电功率信息，包括：

步骤301、当所述PD协议通信装置监测到所述PD口接入充电设备时，所述PD协议通信装置中的PD协议通信电路利用通信握手协议与所述充电设备进行对接；

步骤302、所述PD协议通信电路利用通信握手协议监测每个PD口接入充电设备所需要的充电功率，获得充电设备对应的充电功率信息。

并且，步骤4中的所述功率智能分配装置根据PD协议通信装置反馈的充电功率信息进行功率分配和功率调整，包括：

步骤401、所述PD协议通信装置将所述充电功率信息反馈至功率智能分配装置；

步骤402、所述功率智能分配装置在接收到所述充电功率信息之后，根据每个PD口对应的充电设备的所需功率对所述充电器输出的输出总功率进行功率分配和功率调整，使每个PD口的输出功率与所述PD口接入的充电设备所需功率匹配。

上述技术方案的工作原理为：首先，所述充电器通过AC-DC转换电路将充电器接入的交流电转换成稳定的输出总功率；然后，所述PD协议通信装置实时监测所述多口PD快充自动功率分配装置的多个PD口是否接入充电设备；随后，通过PD协议通信装置监测接入PD口的充电设备所需功率，获得充电设备对应的充电功率信息；最后，所述功率智能分配装置根据PD协议通信装置反馈的充电功率信息进行功率分配和功率调整。

上述技术方案的效果为：通过自动的功率分配能够有效提高充电器输出总功率的功率利用率，有效降低功率资源浪费，同时能够在充电器输出总功率允许的情况下，实现多个充电设备的满功率快速充电。

本发明的一个实施例，当多个PD口同时接入的充电设备所需的功率之和大于所述充电器的输出总功率功率时，所述功率智能分配装置的功率分配过程包括：

S1、根据多个PD口同时接入的充电设备所需的功率计算针对多个充电设备进行充电所需的总功率，并判断总功率是否大于所述充电器输出的输出总功率；

S2、当多个充电设备进行充电所需的总功率大于所述充电器输出的输出总功率时，计算所述充电设备两两之间的所需功率差值，获得多个功率差值；

S3、判断所述多个功率差值是否超过预设的功率差值阈值；当所述多个功率差值均均小于功率差值阈值时，执行S4步骤；当所述多个功率差值中出现至少一个大于功率差值阈值的功率差值时，执行S5步骤；

S4、计算各充电设备所需功率之间的比值，根据所述各充电设备所需功率之间的比值对充电器输出的输出总功率进行划分，获得每个充电设备对应的充电功率；按照每个充电设备对应的充电功率进行功率分配和调整，对所述充电设备进行充电；

S5、针对所述功率差值大于功率差值阈值的两个充电设备，获取所述两个充电设备中大功率需求的充电设备所需的输出功率，利用所述输出功率分配模型确定所述大功率需求的充电设备进行优先分配，在完成大功率需求的充电设备的功率分配之后，针对所述充电器输出的输出总功率的剩余功率额度，计算剩余各充电设备所需功率之间的比值，根据所述剩余各充电设备所需功率之间的比值对所述输出总功率的剩余功率额度进行划分，获得剩余每个充电设备对应的充电功率；按照剩余每个充电设备对应的充电功率进行功率分配和调整，对所述剩余各充电设备进行充电。

其中，所述输出功率分配模型为：

其中，W_f表示分配给大功率需求的充电设备的功率；W_x表示大功率需求的充电设备充电所需的功率值；W_z表示充电器输出的输出总功率，W_i表示同时充电的多个充电设备中第i个充电设备所需的功率；n表示多个充电设备同时充电时，所述充电设备的个数；W_cj表示在出现所述功率差值大于功率差值阈值的情况时，第j个大于功率差值阈值的功率差值；m表示所述功率差值大于功率差值阈值的个数。

上述技术方案的工作原理为：首先，根据多个PD口同时接入的充电设备所需的功率计算针对多个充电设备进行充电所需的总功率，并判断总功率是否大于所述充电器输出的输出总功率；然后，当多个充电设备进行充电所需的总功率大于所述充电器输出的输出总功率时，计算所述充电设备两两之间的所需功率差值，获得多个功率差值；判断所述多个功率差值是否超过预设的功率差值阈值；当所述多个功率差值均均小于功率差值阈值时，计算各充电设备所需功率之间的比值，根据所述各充电设备所需功率之间的比值对充电器输出的输出总功率进行划分，获得每个充电设备对应的充电功率；按照每个充电设备对应的充电功率进行功率分配和调整，对所述充电设备进行充电；当所述多个功率差值中出现至少一个大于功率差值阈值的功率差值时，针对所述功率差值大于功率差值阈值的两个充电设备，获取所述两个充电设备中大功率需求的充电设备所需的输出功率，利用所述输出功率分配模型确定所述大功率需求的充电设备进行优先分配，在完成大功率需求的充电设备的功率分配之后，针对所述充电器输出的输出总功率的剩余功率额度，计算剩余各充电设备所需功率之间的比值，根据所述剩余各充电设备所需功率之间的比值对所述输出总功率的剩余功率额度进行划分，获得剩余每个充电设备对应的充电功率；按照剩余每个充电设备对应的充电功率进行功率分配和调整，对所述剩余各充电设备进行充电。

上述技术方案的效果为：在充电器输出总功率无法满足多个充电设备的总功率要求时，能够实现充电功率合理分配和各充电设备的合理功率下的快速充电，避免因输出总功率无法满足多个充电设备的总功率要求而造成的各充电设备功率分配不合理和充电效率降低的问题发生。同时，根据上述输出功率分配模型获得的针对大功率需求的充电设备的功率分配，能够在充电器输出总功率无法满足多个充电设备的总功率要求时，提高大功率需求的充电设备的充电功率分配量，有效提高大功率需求的充电速度和效率。并且，在提高大功率需求的充电设备的充电功率分配量的同时，保证小功率需求充电设备的功率分配量也能够保证快速的充电速度和充电效率，有效避免充电过程中，功率分配失衡的问题发生。极大程度上提高了充电器输出总功率无法满足多个充电设备的总功率要求时的功率分配的合理性和各充电设备之间的功率分配平衡性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种多口PD快充自动功率分配装置，其特征在于，所述装置包括充电器、功率智能分配装置和PD协议通信装置；所述充电器与所述功率智能分配装置之间电连接；所述功率智能分配装置与PD协议通信装置之间电连接；

所述功率智能分配装置包括以MUC芯片为核心的功率智能分配电路，所述功率智能分配电路的总功率信号输入端即为所述功率智能分配装置与所述充电器的AC-DC转换电路的信号输出端相连的端口；所述功率智能分配电路的功率监测信号输入端即为所述功率智能分配装置的功率监测信号输入端，所述功率智能分配电路的分配功率输出端与所述PD口电连接；

当多个PD口同时接入的充电设备所需的功率之和大于所述充电器的输出总功率时，所述功率智能分配装置的功率分配过程包括：

S1、根据多个PD口同时接入的充电设备所需的功率计算针对多个充电设备进行充电所需的总功率，并判断总功率是否大于所述充电器输出的输出总功率；

S2、当多个充电设备进行充电所需的总功率大于所述充电器输出的输出总功率时，计算所述充电设备两两之间的所需功率差值，获得多个功率差值；

S3、判断所述多个功率差值是否超过预设的功率差值阈值；当所述多个功率差值均小于功率差值阈值时，执行S4步骤；当所述多个功率差值中出现至少一个大于功率差值阈值的功率差值时，执行S5步骤；

S4、计算各充电设备所需功率之间的比值，根据所述各充电设备所需功率之间的比值对充电器输出的输出总功率进行划分，获得每个充电设备对应的充电功率；按照每个充电设备对应的充电功率进行功率分配和调整，对所述充电设备进行充电；

S5、针对所述功率差值大于功率差值阈值的两个充电设备，获取所述两个充电设备中大功率需求的充电设备所需的输出功率，利用所述输出功率分配模型确定所述大功率需求的充电设备进行优先分配，在完成大功率需求的充电设备的功率分配之后，针对所述充电器输出的输出总功率的剩余功率额度，计算剩余各充电设备所需功率之间的比值，根据所述剩余各充电设备所需功率之间的比值对所述输出总功率的剩余功率额度进行划分，获得剩余每个充电设备对应的充电功率；按照剩余每个充电设备对应的充电功率进行功率分配和调整，对所述剩余各充电设备进行充电；

所述输出功率分配模型为：

其中，W_f表示分配给大功率需求的充电设备的功率；W_x表示大功率需求的充电设备充电所需的功率值；W_z表示充电器输出的输出总功率，W_i表示同时充电的多个充电设备中第i个充电设备所需的功率；n表示多个充电设备同时充电时，所述充电设备的个数；W_cj表示在出现所述功率差值大于功率差值阈值的情况时，第j个大于功率差值阈值的功率差值；m表示所述功率差值大于功率差值阈值的个数。

2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述充电器包括AC-DC转换电路，所述AC-DC转换电路的信号输出端与所述功率智能分配装置的信号输入端相连。

3.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述PD协议通信装置包括以PD协议通信芯片为核心的PD协议通信电路，所述PD协议通信电路的功率监测信号输出端与所述功率智能分配装置的功率监测信号输入端相连。

4.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述充电器用于将充电器接入的交流电转换成稳定的输出总功率，所述功率智能分配装置用于在充电设备插入时，通过通信握手协议监测每个充电设备所需功率；所述功率智能分配装置用于接收所述PD协议通信装置反馈的每个充电设备所需功率信息，根据所述每个充电设备所需功率信息对所述充电器输出的输出总功率进行功率分配及调整。

5.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述多口PD快充自动功率分配装置进行多口满功率输出的过程包括：

步骤1、所述充电器通过AC-DC转换电路将充电器接入的交流电转换成稳定的输出总功率；

步骤2、所述PD协议通信装置实时监测所述多口PD快充自动功率分配装置的多个PD口是否接入充电设备；

步骤3、通过PD协议通信装置监测接入PD口的充电设备所需功率，获得充电设备对应的充电功率信息；

步骤4、所述功率智能分配装置根据PD协议通信装置反馈的充电功率信息进行功率分配和功率调整。

6.根据权利要求5所述装置，其特征在于，步骤3所述通过PD协议通信装置监测接入PD口的充电设备所需功率，获得充电设备对应的充电功率信息，包括：

步骤301、当所述PD协议通信装置监测到所述PD口接入充电设备时，所述PD协议通信装置中的PD协议通信电路利用通信握手协议与所述充电设备进行对接；

步骤302、所述PD协议通信电路利用通信握手协议监测每个PD口接入充电设备所需要的充电功率，获得充电设备对应的充电功率信息。

7.根据权利要求5所述装置，其特征在于，步骤4中的所述功率智能分配装置根据PD协议通信装置反馈的充电功率信息进行功率分配和功率调整，包括：

步骤401、所述PD协议通信装置将所述充电功率信息反馈至功率智能分配装置；

步骤402、所述功率智能分配装置在接收到所述充电功率信息之后，根据每个PD口对应的充电设备的所需功率对所述充电器输出的输出总功率进行功率分配和功率调整，使每个PD口的输出功率与所述PD口接入的充电设备所需功率匹配。

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