CN114041251B - 充电装置以及插座控制方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够抑制充电装置的插座中的离子迁移的进行的充电装置。充电装置(10)具备:插座(15),其包括多个端子;电源(38),其向CC端子供给电压或电流;第一电压检测部(36),其检测CC端子的电压;第二电压检测部(31),其检测周边端子的电压,该周边端子是CC端子的第一相邻的端子、第二相邻的端子或第三相邻的端子;以及控制部(30),其在CC端子的电压为第一阈值以上的期间,判定周边端子的电压是否为第二阈值以上,在周边端子的电压为第二阈值以上的情况下,停止从电源向CC端子供给电压或电流。

Description

充电装置以及插座控制方法
技术领域
本公开涉及一种使用插座进行充电的充电装置以及插座控制方法。
背景技术
以往,已知由于在用于连接电子设备的端子上附着液体而发生离子迁移这一情况。离子迁移是在电场的影响下金属成分通过非金属介质的表面或内部而移动的现象,有时使端子在短期间内腐蚀。在专利文献1中记载了具有加入离子迁移的发生的结构的终端装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2017-79048号公报
发明内容
发明要解决的问题
终端例如利用充电装置进行充电,但在与终端连接的充电装置侧的插座中也可能发生离子迁移。对于充电装置侧的离子迁移的抑制还存在改善的余地。
本公开提供一种能够抑制充电装置的插座中的离子迁移的进行的充电装置以及插座控制方法。
用于解决问题的方案
本公开的一个方式是一种充电装置,具备:插座,其包括多个端子;电源,其向所述多个端子中包括的第一端子供给电压或电流;第一电压检测部,其检测所述第一端子的电压;第二电压检测部,其检测第二端子的电压,所述第二端子包括在所述多个端子中,是所述第一端子的第一相邻的端子、第二相邻的端子或第三相邻的端子;以及控制部,其在所述第一端子的电压为第一阈值以上的期间,判定所述第二端子的电压是否为第二阈值以上,在所述第二端子的电压为第二阈值以上的情况下,停止从所述电源向所述第一端子供给电压或电流。
另外,本公开的一个方式是一种插座控制方法,对充电装置所具备的包括多个端子的插座进行控制,所述插座控制方法包括以下步骤:向所述多个端子中包括的第一端子供给电压或电流;检测所述第一端子的电压;检测第二端子的电压,所述第二端子包括在所述多个端子中,是所述第一端子的第一相邻的端子、第二相邻的端子或第三相邻的端子;以及在所述第一端子的电压为第一阈值以上的期间,判定所述第二端子的电压是否为第二阈值以上,在所述第二端子的电压为第二阈值以上的情况下,停止向所述第一端子供给所述电压或电流。
发明的效果
根据本公开,能够抑制充电装置的插座中的离子迁移的进行。
附图说明
图1是表示实施方式的充电器的外观的立体图。
图2是表示充电器的与充电控制有关的部分的结构的图。
图3是表示USB插座的端子排列的图。
图4是表示充电器的与异物检测有关的部分的结构的图。
图5是表示判定在USB插座的端子上附着有导电性的异物的电路的动作原理的图。
图6是表示异物检测过程的流程图。
图7是表示异物检测时的USB插座的端子电压的变化的时序图。
图8是表示变形例的充电器的与异物检测有关的部分的结构的图。
具体实施方式
下面,适当地参照附图来详细地说明具体地公开了本公开所涉及的充电装置以及插座控制方法的实施方式的充电器。但是,有时省略不必要的详细说明。例如,有时省略已经众所周知的事项的详细说明、对实质上相同的结构的重复说明。这是为了避免下面的说明过于冗长,以使本领域技术人员易于理解。此外,所附附图以及下面的说明是为了使本领域技术人员充分地理解本公开而提供的,并非意在通过它们来限定权利要求书中记载的主题。
(以至获得本公开的一个方式的原委)
专利文献1的终端具有插座,在插座上没有连接插头的情况下,不从CC端子输出脉冲。该终端以比CC端子低的电压向与CC端子不同的端子的第一GND端子输出用于探测插头的连接的脉冲。控制器基于第一GND端子的电压来检测插头的连接或液体的附着。
但是,原本优选的是,GND端子稳定在接地电位。在特意使GND端子的电压变化地使用的情况下,需要将GND端子的电压从接地电位切离。因此,在插座中附加了用于将GND端子从接地电位切离的晶体管。因而,作为有源元件的晶体管加入到部件数量中,从而成本上升。这在具备同样的端子的充电装置侧也是同样的。
在下面的实施方式中,对能够抑制充电装置的插座中的离子迁移的进行的充电装置以及插座控制方法进行说明。
(实施方式)
图1是表示实施方式的充电器10的外观的立体图。充电器10例如搭载于车辆,配置于车厢内的中央控制台等。充电器10例如以车载电池为电源,由于点火钥匙被切换为ACC接通(也就是附属设备电源接通)而被车载电池通电而启动。充电器10例如具备USB(Universal Serial Bus:通用串行总线)的Type-C连接器的插座(下面称为USB插座15)。通过使USB插座15直接连接外部设备的USB插头或者使USB插座15经由USB线缆连接外部设备,来使充电器10对外部设备进行充电。外部设备例如是便携式终端。
充电器10具有例如箱形的壳体10z。USB插座15可以配置于壳体10z的上表面。在中央控制台上配置充电器10的情况下,壳体10z的上表面朝上,因此USB插座15处于易于进入落下来的异物的状态。落下来的异物例如是液体或灰尘。此外,在此例示充电器10具备1个USB插座15来对1个与USB插座15连接的设备进行充电这一情况,但也可以具备多个USB插座15,来对多个与USB插座15连接的设备同时或依次进行充电。另外,在壳体10z的上表面也可以配置显示器50。
图2是表示充电器10的与充电控制有关的部分的结构的图。充电器10具有电压控制部11、电源生成部12、电压检测器36、电压检测器33以及USB插座15。对USB插座15连接外部设备90的USB插头80。此外,作为电压检测器,例示了电压检测器36和电压检测器33,但电压检测器的数量不限于此,也可以是1个,还可以是3个以上。
电源生成器12经由VBUS线来与USB插座15连接。电源生成部12具备进行直流电压转换、也就是DC-DC转换的DCDC转换器。电源生成部12将车载电池的电池电压转换为适于与USB插座15连接的外部设备90的充电电压。在轿车的情况下,电池电压例如可以是12V,电池电压也可以是其它电压。充电电压例如是5V,但也可以是其它电压。充电电压例如也可以是9V或12V。DCDC转换器的输出经由VBUS线被输入到USB插座15。另外,电源生成部12可以具有用于将DCDC转换器的输出与VBUS线的连接进行打开关闭的开关元件。在该情况下,电源生成部12按照来自电压控制部11的电源接通/电源断开的指示来驱动开关元件。由此,电源生成部12使与USB插座15的VBUS线连接的DCDC转换器的输出打开和关闭。电源生成部12根据来自电压控制部11的电源接通的指示来将开关元件接通,根据电源断开的指示来将开关元件断开。此外,作为开关元件,可以使用场效应晶体管(MOSFET:Metal-OxideSemiconductor Field-Effect Transistor:金属氧化物半导体场效应晶体管)等。
电压控制部11基于由电压检测器36、33分别检测出的USB插座15的CC1端子(参照图3)和CC2端子(参照图3)的电压,来对电源生成部12指示是否向VBUS线供给充电电压、即电源接通/电源断开。电压控制部11例如可以作为处理器30的一部分功能来实现。
此外,将CC1端子和CC2端子也统称为“CC端子”。CC端子是CC1端子和CC2端子,但也可以是CC1端子和CC2端子中的至少一方。此外,在附图中,还省略文字“端子”而仅记载为“CC1”、“CC2”等。对于USB插座15中的其它端子也是同样的。
电压检测器36、33分别检测USB插座15的CC1端子的电压和CC2端子的电压,并输出到电压控制部11。电压检测器36、33例如具有A/D转换器,检测由A/D转换器转换得到的CC1端子和CC2端子的数字电压值来作为电压,并分别输出到电压控制部11。在对USB插座15连接了外部设备90的USB插头80的情况和没有连接USB插头80的情况下,CC1端子的电压和CC2端子的电压是不同的。此外,电压检测器36、33除了具有A/D转换器以外,例如也可以具有比较器。
此外,USB插头80既可以直接或进退自如地安装于外部设备90的壳体,也可以设置在与外部设备90连接的USB线缆的端部。作为外部设备,例如能够列举便携终端、PC(Personal Computer:个人计算机)。
图3是表示USB插座15的端子排列的图。USB插座15是USB Type-C连接器的插座。USB Type-C能够进行通信速度10Gbps的高速通信。另外,作为PD(Power Delivery:功率输出)功能,USB Type-C甚至能够进行充电电压20V、充电电力100W的电力供给。另外,USBType-C连接器通过被称为交替模式的控制模式而与除USB Type-C以外的其它USB标准的连接器具有兼容性。
USB Type-C连接器的插座即USB插座15具有引脚端子A1~A12和引脚端子B1~B12上下两层的、24个引脚的端子排列。上层的引脚端子和下层的引脚端子点对称地排列。引脚端子A1~A12分别是接地用的GND端子、作为与SuperSpeed对应的正极端子的TX1+端子、作为与SuperSpeed对应的负极端子的TX1-端子、总线电源用的VBUS端子、连接配置用的CC1端子、作为与SuperSpeed非对应的正极端子的D+端子(也称为Dp1端子)、作为与SuperSpeed非对应的负极端子的D-端子(也称为Dn1端子)、边带用的SBU1端子、总线电源用的VBUS端子、作为与SuperSpeed对应的负极端子的RX2-端子、作为与SuperSpeed对应的正极端子的RX2+端子以及接地用的GND端子。
引脚端子B1~B12分别是接地用的GND端子、作为与SuperSpeed对应的正极端子的TX2+端子、作为与SuperSpeed对应的负极端子的TX2-端子、总线电源用的VBUS端子、连接配置用的CC2端子、作为与SuperSpeed非对应的正极端子的D+端子(也称为Dp2端子)、作为与SuperSpeed非对应的负极端子的D-端子(也称为Dn2端子)、边带用的SBU2端子、总线电源用的VBUS端子、作为与SuperSpeed对应的负极端子的RX1-端子、作为与SuperSpeed对应的正极端子的RX1+端子以及接地用的GND端子。
CC端子用于PD通信。PD通信是与协商有关的通信。在对充电器10的USB插座15连接外部设备90的USB插头80的情况下,例如充电器10成为供给电力的一侧、也就是DFP(Downstream-Facing Port:下行端口)侧,外部设备成为接受电力的一侧、也就是UFP(Upstream-Facing Port:上行端口)侧。UFP侧的CC端子与DFP侧的CC端子连接而建立通信线CC。
在没有对充电器10的USB插座15连接USB插头80的情况下,USB插座15的CC端子的电压由于上拉电阻而为例如5V。另外,USB插头80的CC端子的电压由于下拉电阻而均为例如0V。
当对充电器10的USB插座15连接USB插头80时,USB插座15的CC端子经由自身的上拉电阻及USB插头80侧的下拉电阻来与USB插头80侧的CC端子连接。USB插座15的CC端子的电压由于上拉电阻和下拉电阻的电阻分压而成为比5.5V低的例如1.5V。
通信线CC用于与PD协议的协商有关的通信等。充电器10当探测到对USB插座15连接了外部设备90的USB插头80时,向VBUS线供给充电电压,来经由VBUS线对外部设备90进行充电。充电电压例如是5V。
另外,如图3所示,在CC1端子的第一相邻的位置邻接地配置有VBUS端子和D+端子。在CC2端子的第一相邻的位置邻接地配置有VBUS端子和D+端子。在本实施方式中,将CC1端子及CC2端子的第一相邻的端子也称为“邻接端子”。邻接端子是指该4个端子中的至少一个端子。
另外,在CC1端子与CC1端子的第三相邻的端子之间,与CC1端子的第一相邻的邻接端子一同配置有位于CC1端子的第二相邻的位置的D-端子和TX1-端子以及位于CC1端子的第三相邻的位置的SUB1端子和TX1+端子。在CC2端子与CC2端子的第三相邻的端子之间,与CC2端子的第一相邻的邻接端子一同配置有位于CC2端子的第二相邻的位置的TX2-端子和D-端子以及位于CC端子的第三相邻的位置的TX2+端子和SUB2端子。在本实施方式中,将CC端子与CC端子的第三相邻的端子之间的端子也称为“周边端子”。周边端子是指该12个端子中的至少一个端子。
另外,在USB插座15的内部,相同名称的端子彼此是导通的。例如,4个VBUS端子在USB插座15的内部是导通的。2个D+端子在USB插座15的内部是导通的。2个D-端子在USB插座15的内部是导通的。因而,当在相同名称的1个端子处例如由于异物的存在而检测到电压的上升或下降时,在相同名称的其它端子处也会检测到后述的电压的上升或下降。
图4是表示充电器10的与异物检测有关的部分的结构的图。在图4中,假定在CC端子(在此为CC1端子和CC2端子)及与CC端子邻接的邻接端子(在此为VBUS端子和D+端子)附着具有导电性的异物(下面简称为“异物”)的情况。异物例如可以是水滴、灰尘、尘埃、其它导电物。由于CC端子被施加有电压,因此在CC端子上附着有异物的情况下,有可能在短时间内发生离子迁移,而使CC端子、VBUS端子以及D+端子腐蚀。此外,CC端子即使没有连接USB插头80也被施加电压。
例如,在USB插座15中,由于被施加电压而发生金属的移动,虽然也取决于周边温度,但1个小时左右有可能发生腐蚀。在本实施方式中,作为异物,主要例示水滴。水滴可能有在车辆内产生的结露、车辆的乘坐者误滴下的饮品等。
充电器10具有处理器30、电压检测器31、电压检测器33、电压检测器36、电压检测器39、放电电路32、电源35、电源38、输出驱动器34、输出驱动器37、输出驱动器40以及显示器50。处理器30统一控制充电器10。处理器30例如可以由MPU(Micro processing Unit:微处理单元)、CPU(Central Processing Unit:中央处理单元)、DSP(Digital SignalProcessor:数字信号处理器)中的任一个构成。另外,处理器30也可以由例如用ASIC(Application Specific Integrated Circuit:专用集成电路)设计出的专用的电子电路、或被设计为能够用例如FPGA(Field Programmable Gate Array:现场可编程门阵列)重构的电子电路构成。
对处理器30连接例如与VBUS端子连接的VBUS线61、与CC2端子连接的CC2线62、与CC1端子连接的CC1线63、与D+端子连接的D+线64以及与D-端子连接的D-线。此外,D-端子与D+线同样,因此省略图示。
在与VBUS端子连接的VBUS线61上连接有作为下拉电阻的电阻R7,该电阻R7具有比水滴的电阻值(例如20kΩ~200kΩ)大的电阻值(例如500kΩ)。同样地,在与D+端子连接的D+线64上连接有作为下拉电阻的电阻R8,该电阻R8具有比水滴的电阻值(例如20kΩ~200kΩ)大的电阻值(例如500kΩ)。
电压检测器31、33、36、39分别内置有用于将所输入的模拟电压值转换为数字电压值的A/D转换器。电压检测器31检测VBUS端子的电压。电压检测器33检测CC2端子的电压。电压检测器36检测CC1端子的电压。电压检测器39检测D+端子的电压。
放电电路32在将VBUS线61与GND(也表示为Ground)连接的状态或将VBUS线61与GND切断的状态之间进行切换。通过将VBUS线61与GND连接,来从VBUS线61释放电荷。
另外,如图2所示,在对USB插座15连接了USB插头80的情况下,电源生成部12经由VBUS线61来向外部设备90供给充电电压。
电源35向CC2端子供电。电源38向CC1端子供电。作为供电方法,具有从电压源经由电阻供给电压的方法和从恒流源供给恒流的方法。在没有对USB插座15连接USB插头80的情况下也由电源35、38进行供电。因而,在CC1端子附着了具有导电性的异物的情况下,例如在没有连接USB插头80的期间有可能在CC1端子的周边发生离子迁移。此外,在对USB插座15没有连接USB插头80的情况下,基本上不对其它端子供给电压或电流。因此,在CC端子不在的情况下,除CC端子周边以外的端子基本上不发生离子迁移。
在对USB插座15连接了USB插头80的情况下,输出驱动器34、37生成为了同与USB插座15连接的外部设备90进行协商而通信的信号。该信号被称为CC信号。在输出驱动器34、37与USB-PD对应的情况下实施CC信号的生成。另外,输出驱动器40生成经由D+端子进行通信的规定的信号。在输出驱动器40使用D+端子或D-端子进行通信的情况下实施该规定的信号的生成。
显示器50通知表示在USB插座15的端子上附着有异物的意思的异物附着信息。此外,异物附着信息也可以是表示无法由充电器10进行充电的意思的信息或其它信息。显示器50例如可以是LED(Light Emitting Diode:发光二极管)、LCD(Liquid CrystalDisplay:液晶显示器)、EL(Electronic Luminescent:电致发光)元件。显示器50不限于只是点亮熄灭,例如也可以显示消息、标记、图像。另外,显示器50也可以由例如配置在车内的其它显示装置来代替。作为配置在车内的其它显示装置的例子,能够列举出汽车导航装置、显示音频装置或其它的车载装置的显示器。此外,也可以设置通过声音输出或振动来提示异物附着信息的提示器,来代替显示器50。作为提示器的例子,能够列举出扬声器、振动器。
图5是表示判定在USB插座15的端子上附着有异物的电路的动作原理的图。在此,作为一例,列举CC2端子和邻接的VBUS端子。此外,CC1端子和其它邻接端子也是同样的。另外,在此,作为异物的一例,列举水滴。
CC2端子连接电源35。电源35例如是330μA的恒流源或1.7V~5.5V的恒压源。VBUS端子连接电压检测器31,从而能够探测VBUS线61的施加电压。也就是说,能够利用电压检测器31来探测VBUS端子的电压。VBUS线61连接作为下拉电阻的电阻R7。
开关SW1是放电电路32的开关。开关SW1在将VBUS线61与GND连接的状态或将VBUS线61与GND切断的状态之间切换。VBUS线61与GND连接的状态是开关SW1接通的状态。VBUS线61与GND切断的状态是开关SW1断开的状态。在没有对USB插座15连接USB插头80的情况下,处理器30在规定的定时将开关SW1接通。由此,滞留在VBUS线61上的电荷被释放,被供给到VBUS端子的电压迅速地降低为0V附近。此外,在判定异物的附着的定时,处理器30将开关SW1断开,使得放电电路32不放电。
在USB插座15没有进入水滴从而在CC2端子与VBUS端子之间没有水滴滞留的情况下,VBUS端子与CC2端子电独立。也就是说,VBUS端子的电压不受CC2端子的电压影响。因此,电压检测器31检测GND电压。是因为VBUS线61通过电阻器R7接地。
另一方面,在USB插座15有水滴进入并且滞留在CC2端子与VBUS端子之间的情况下,CC2端子与VBUS端子通过水滴的电阻R9连接。水滴的电阻R9是20kΩ~200kΩ左右。CC2端子的供给电压Vcc经由电阻R9也施加于VBUS端子。电压检测器31检测由电阻R7和电阻R9将供给电压Vcc进行分压得到的电压。因而,在由电压检测器31检测到式(1)所示的电压Vd的情况下,处理器30能够判定为在CC2端子与VBUS端子之间存在导电性的异物。
Vd=Vcc×R7/(R7+R9)……(1)
此外,在CC2端子与D+端子之间、CC1端子与VBUS端子之间、CC1端子与D+端子之间,处理器30也能够用同样的方法来判定有无异物。
接着,对充电器10的异物检测动作进行说明。
图6是表示异物检测过程的流程图。例如在点火钥匙被切换为ACC接通的情况下开始进行图6的动作。
在紧接在被切换为ACC接通后的初始状态下,放电电路32的开关SW1是断开的状态,D+端子的输出驱动器40也是断开的状态。也就是说,输出驱动器40不向D+端子输出电压。因而,在初始状态下,VBUS端子和D+端子的电压均为0V附近的电压。
处理器30使CC端子的电源接通(S1)。也就是说,处理器30进行使CC1端子的电源38和CC2端子的电源35接通的指示。在该情况下,从电源38向CC1端子供给规定的电流或电压。从电源35向CC2端子供给规定的电流或电压。
处理器30获取CC端子的电压V1,并判定电压V1是否为阈值Vth1以上。也就是说,处理器30判定是否对USB插座15连接有USB插头80(S2)。
在没有连接USB插头80的情况下,CC端子的电压V1例如是5V。另一方面,在连接有USB插头80的情况下,与没有连接USB插头80的情况相比,CC端子的电压V1变低。连接有USB插头80的情况下的CC端子的电压V1例如为1.5V。该电压降低的原因在于:由于连接了USB插头80而使CC端子被连接下拉电阻,从而向CC端子供给的电压被进行了分压。
阈值Vth1是用于判别是否连接有USB插头80的电压。阈值Vth1例如被设定为连接USB插头80时的电压和未连接USB插头80时的电压之间的电压。
处理器30在判断为对USB插座15连接有USB插头80的情况下,停止异物检测动作,结束图6的处理。
在判断为对USB插座15没有连接USB插头80的情况下,处理器30等待固定时间tw11(S3)。在等待固定时间tw11后,处理器30判定与CC端子邻接的邻接端子(VBUS端子和D+端子)的电压V2是否为阈值Vth2以上、也就是判定电压V2是否上升(S4)。固定时间tw11可以是直到由离子迁移引起的电压的上升稳定为止所需的时间。此外,USB插座15与USB插头80的连接判断同电压V2的判定之间的固定时间tw11的等待并不是必须的。
在电压V2为阈值Vth2以上的情况下,处理器30等待固定时间tw12(S5)。此外,固定时间tw12例如是几十秒。另一方面,当经过规定时间时,端子间的电阻由于离子迁移即金属的移动而降低。因此,固定时间tw12被设为比该规定时间短的时间。
在等待固定时间tw12后,处理器30再次判定电压V2是否为阈值Vth2以上,也就是判定电压V2是否继续进行了上升(S6)。由此,能够判定是由于噪声而导致电压V2瞬间上升,还是由于异物的附着而导致电压V2上升。此外,S5和S6不是必须的。也就是说,邻接端子的电压V2的上升的判定也可以是一次。
在S4、S6中,具体地说,处理器30判定与CC1端子邻接的VBUS端子的电压V21以及D+端子的电压V22是否为阈值Vth2以上。电压V21、电压V22是邻接端子的电压V2之一。邻接端子的电压V2的上升可能是起因于CC端子与邻接端子被异物连接。在S4、S6中,在邻接端子中的任一个邻接端子的电压均未上升的情况下,进入S2的处理。
此外,在此记载了与CC1端子邻接的邻接端子的电压V2的判定的具体例,但与CC2端子邻接的邻接端子的电压V2的判定也是同样的。另外,也可以进行与CC1端子邻接的邻接端子的电压V2的判定以及与CC2端子邻接的邻接端子的电压V2的判定双方。
另一方面,在S4中,在邻接端子中的至少一个邻接端子的电压V2上升的情况下,如上所述进入S5的处理。在S6中,在邻接端子中的至少一个邻接端子的电压V2上升的情况下,处理器30使CC端子的电源断开。也就是说,处理器30进行将CC1端子的电源38和CC2端子的电源35断开的指示(S7)。
由此,停止向CC端子施加电压或电流,从而能够抑制离子迁移的进行。因而,能够抑制USB插座15中的各端子的腐蚀或劣化。特别是能够抑制CC端子的周边的端子的腐蚀或劣化。
此外,也可以是,在判定为CC1端子侧的VBUS端子的电压V21和D+端子的电压V22上升而判定为CC2端子侧的VBUS端子的电压V21和D+端子的电压V22没有上升的情况下,处理器30将向CC1端子供给电压的电源38断开,而使向CC2端子供给电压的电源35保持接通。在CC1端子和CC2端子相反的情况下也是同样的。
处理器30在从将电源38、35断开起直到邻接端子的电压V2稳定为止等待固定时间tw2(S8)。固定时间tw2可以是基于CC端子的电源断开直到邻接端子的电压V2的下降稳定为止所需要的时间。
在等待固定时间tw2后,处理器30判定邻接端子的电压V2是否下降(S9)。也就是说,处理器30判定与CC1端子邻接的VBUS端子及D+端子的电压V2是否为阈值Vth3以下。同样地,处理器30判定与CC2端子邻接的VBUS端子及D+端子的电压V2是否为阈值Vth3以下。此外,阈值Vth3小于阈值Vth2。
在邻接端子的电压V2没有下降的情况下,处理器30判断为邻接端子中的至少一个邻接端子的电压V2因同CC端子和邻接端子被异物连接不同的原因而上升,进入S1,重复同样的处理。此外,在该情况下,处理器30也可以使显示器50显示以下意思的警告信息:邻接端子的电压有可能因同CC端子和邻接端子被异物连接不同的原因而上升。另外,在该情况下,由于邻接端子的电压V2有可能因同CC端子和邻接端子被异物连接不同的原因而意外地上升,因此也可以不进入S1,结束图6的处理。
另一方面,在S9中确认到电压的下降的情况下,处理器30判定为邻接端子中的至少一个邻接端子的电压V2因CC端子与邻接端子被异物连接而上升。处理器30例如使显示器50点亮,向用户通知在USB插座15上附着有异物的意思的异物附着信息(S10)。此外,也可以省略S10。
处理器30等待固定时间tw3(S11)。固定时间tw3可以是用户擦拭附着于USB插座15的异物或使水滴干燥所需要的时间。此外,除了通过用布、棉棒等擦拭来进行异物的去除以外,也可以通过用牙签除掉或用空气除尘器吹走来进行异物的去除。像这样,用户在确认到异物附着信息后去除异物,由此能够进一步抑制离子迁移的进行。之后,进入S1。也就是说,在ACC接通的期间反复地实施图6的处理。
此外,例如可以在ACC被断开的情况下、在从图6的处理开始起经过了固定时间的情况下以及在借助规定的UI(User Interface:用户界面)而通过用户操作指示了结束异物检测动作的情况下,结束图6的处理。另外,由于S3,当对USB插座15连接USB插头80时,异物检测动作结束,但也可以是,在从USB插座15拔出了USB插头80的时间点再次开始进行异物检测动作。另外,当在对USB插座15连接了USB插头80的状态下ACC被接通时,在S3中检测到对USB插座15连接有USB插头80,图6的处理结束。
在邻接端子的电压V2伴随CC端子的电压V1的上升而上升的情况下,认为由于在CC端子的附近附着有异物而经由异物在CC端子与邻接端子之间生成电路径,从而CC端子的电压也被供给到了邻接端子。在该情况下,由于异物在CC端子上的附着而导致自CC端子起的离子迁移迅速地进行的可能性高。充电器10停止向CC端子供给电压或电流,由此能够抑制持续地发生离子迁移。
此外,如图6的S3以后所示,在未对USB插座15连接USB插头80的情况下执行由充电器10对异物的检测,在连接了USB插头80的情况下不执行由充电器10对异物的检测。在连接了USB插头80的期间进行通常的充电处理。在通常的充电处理中,例如可以进行使用CC端子的与协商有关的PD通信或经由VBUS端子的供电。
此外,在S4中,例示了处理器30判定邻接端子中包括的所有端子(也就是左右邻的端子)的电压V2是否上升,但不限于此。例如,也可以是,处理器30限定对邻接端子中的以CC端子为基准而言的单侧的端子(例如仅VBUS端子或仅D+端子)判定电压V2是否上升。充电器10通过判定左右邻的邻接端子的电压V2有无上升,能够提高检测在CC端子上附着有异物的检测概率。另一方面,充电器10通过判定单侧的邻接端子的电压V2有无上升,能够减轻处理器30的处理负荷。
此外,在S9中,例示了处理器30判定邻接端子中包括的所有端子(也就是左右邻的端子)的电压V2是否下降,但不限于此。例如,也可以是,处理器30限定对邻接端子中的以CC端子为基准而言的单侧的端子(例如仅VBUS端子或仅D+端子)判定电压V2是否下降。另外,也可以是,处理器30限定对邻接端子中的在S4中被判定为电压上升的端子判定电压V2是否下降。是因为,在S4中电压未上升的情况下,能够判断为没有因异物而与CC端子连接。充电器10通过判定左右邻的邻接端子的电压V2有无下降,能够提高检测在CC端子上附着有异物的检测概率。充电器通过判定单侧的邻接端子的电压V2有无下降,能够减轻处理器30的处理负荷。
图7是表示异物检测中的USB插座15的各端子的电压的变化的时序图。
在ACC接通后,在定时t1向CC端子供给电压。在USB插座15的CC端子(CC1端子、CC2端子)以及与CC端子邻接的邻接端子(VBUS端子、D+端子)上附着有异物的情况下,随着固定时间tw1的经过,邻接端子中的至少一个邻接端子的电压V2逐渐上升。是因为,经由异物而在CC端子与邻接端子之间生成电路径。例如,在CC1端子与同CC1端子邻接的VBUS端子之间存在异物的情况下,VBUS端子的电压V2上升。例如,在CC2端子与同CC2端子邻接的D+端子之间存在异物的情况下,D+端子的电压V2上升。
在邻接端子的电压V2上升的情况下,在定时t2停止向CC端子供给电压V1。于是,随着固定时间tw2的经过,邻接端子中的至少一个邻接端子(例如电压V2上升的邻接端子)的电压可能逐渐下降。例如,在CC1端子与同CC1端子邻接的VBUS端子之间存在异物的情况下,停止向CC1端子供给电压,由此与CC1端子邻接的VBUS端子的电压V2下降。例如,在CC2端子与同CC端子2邻接的D+端子之间存在异物的情况下,停止向CC2端子供给电压,由此与CC2端子邻接的D+端子的电压V2下降。
在与CC端子的电压V1的上升和下降相应地发生邻接端子的电压V2的上升和下降的情况下,处理器30能够判断为在USB插座15中的发生了电压的上升和下降的邻接端子与CC端子之间存在异物的可能性高。
像这样,在邻接端子的电压V2伴随CC端子的电压V1的上升而上升的情况下,充电器10停止向CC端子供给电压或电流,由此能够抑制自CC1端子起的离子迁移的进行。另外,充电器10在停止向CC端子供给电压或电流后,判断邻接端子的电压V2的下降,由此能够再次确认邻接端子的电压上升是否是起因于异物的存在。也就是说,能够提高异物的检测精度。另外,近年,具有USB插座15内的端子间的距离变短、也就是说端子窄间距化的趋势。在该情况下,当在CC端子附近附着异物时,易于在与周边的端子之间形成电路径。对此,充电器10在CC端子附近附着异物时能够检测经由异物而与CC端子的电压V1相应地变化的邻接端子的电压V2,从而能够容易地检测CC端子附近的异物的附着。通过去除检测到的异物,能够容易地抑制CC端子或邻接端子处的腐蚀或劣化。
另外,处理器30使显示器50显示异物附着信息,由此用户能够视觉确认在USB插座15上附着有异物。另外,在充电器10搭载于车辆的情况下,考虑以使充电器10的USB插座15朝上的方式配置,以使作为用户的乘坐者便于使用。即使在该情况下,不由用户对USB插座15盖上盖子,充电器10也能够抑制离子迁移的进行。
(变形例)
在上述实施方式中,例示了判定在CC端子与同CC端子邻接的邻接端子之间是否附着有异物。在变形例中,例示判定在CC端子与周边端子之间、也就是在从CC端子到第三相邻的端子之间是否附着有异物。
在变形例的充电器中,对与上述实施方式相同的结构要素使用相同的附图标记,由此省略或简化其说明。
图8是表示变形例中的充电器10的与异物检测有关的部分的结构的图。变形例所涉及的充电器10具有处理器30、电压检测器42、43、切换开关44以及显示器50。在图8中,例示SBU端子和TX端子。SBU端子包括SBU1端子和SBU2端子。TX端子包括TX1+端子、TX1-端子、TX2+端子以及TX2-端子。此外,虽然在图8中被省略,但变形例的充电器10也可以具有在上述实施方式中说明的充电器10的结构。也就是说,变形例所涉及的充电器10也可以具有用于进行包括邻接端子的周边端子与CC端子之间的异物检测的结构。
电压检测器42具有A/D转换器,将SBU1端子的电压检测为数字电压值。在此,对SBU1端子进行说明,但对于SBU2端子也是同样的。与SBU1端子或SBU2端子连接的SBU线是在交替模式下被激活的信号线。在SBU线上连接有与GND连接的作为下拉电阻的电阻R11。电阻R11具有相对于异物(例如水滴)的电阻值足够大的电阻值(例如1MΩ)。SBU1端子用于将来的扩展或者用于显示的辅助,并输出辅助信号。此外,SBU1端子也可以不进行辅助信号的输出而专用于异物检测。
与上述的实施方式的说明同样地,在SBU1端子上附着有异物的情况下,处理器30检测由异物的电阻和电阻R11对从CC端子供给的电压进行分压得到的分压电压来作为SBU1端子的电压。
另外,电压检测器43具有A/D转换器,将切换开关44的输出电压检测为数字电压值。
无论在连接有USB插头80的情况下还是在没有连接USB插头80的情况下,切换开关44在内部将TX1+端子始终连接于电压检测器43。因此,电压检测器43能够始终检测TX1+端子的电压。因而,电压检测器43能够在未连接USB插头80的情况下实施的异物检测过程(参照图6)中检测TX1+端子的电压V2的上升和下降。此外,在此,对TX1+端子进行说明,但对于TX1-端子、TX2+端子、TX2-端子也是同样的。
在切换开关44的输出线上连接有与GND连接的作为下拉电阻的电阻R12。电阻R12具有相对于异物的电阻值足够大的电阻值(例如1MΩ)。在TX1+端子上附着了异物的情况下,处理器30检测由异物的电阻和电阻R12对从CC端子供给的电压进行分压得到的分压电压,来作为TX1+端子的电压。
另外,处理器30基于被连接于USB插座15的USB插头80的连接器的方向,来生成用于选择TX1+端子的对象信号的切换信号。在对USB插座15连接了USB插头80的情况下,切换开关44按照来自处理器30的切换信号来切换对象信号并输出到处理器30。对象信号例如是USB3.0信号或影像信号。
像这样,在变形例的充电器10中,处理器30能够使用从CC1端子或CC2端子到第三相邻的端子为止的端子(例如VBUS端子、D+端子、D-端子、TX1+端子、TX1-端子、TX2+端子、TX2-端子、SBU1端子、SBU2端子)来判定有无异物的附着。在该情况下,与邻接端子的电压V2同样地,能够基于周边端子的电压V2来判定CC端子的周边有无异物的附着。因而,即使在遍及USB插座15的内侧的大范围地附着有异物的情况下,充电器10也能够判定CC端子上有无异物的附着,并抑制离子迁移的进行。在此,充电器10通过确认配置于CC端子的周边的周边端子的电压的上升和下降,用户不视觉确认异物的附着的程度就能够判定有无异物的附着。通过由充电器10通知异物的附着,用户能够针对异物的附着采取适当的处置。此外,虽然能够在到CC端子的第三相邻的端子为止的端子与CC端子之间进行异物的检测,但与CC端子的第一相邻的端子之间的异物的检测精度最高。例如,即使在异物非常小而仅与CC端子及第一相邻的端子接触的情况下,也能够通过使用CC端子的第一相邻的端子来进行异物的检测。
如上所述,本实施方式的充电器10具备排列有多个端子的USB插座15以及向多个端子中包括的CC端子(例如CC1端子、CC2端子)供给电压或电流的电源38、35。在此,充电器10是充电装置的一例。CC端子是第一端子的一例。充电器10具备检测CC端子的电压V1的电压检测器36、33。在此,电压检测器36、33是第一电压检测部的一例。充电器10具备电压检测器31,该电压检测器31检测周边端子(例如VBUS端子、D+端子、D-端子、TX1-端子、TX1+端子、TX2+端子、TX2-端子、SBU1端子、SBU2端子)的电压V2,该周边端子包括在多个端子中,是CC端子的第一相邻、第二相邻或第三相邻的端子。在此,周边端子是第二端子的一例。电压检测器31是第二电压检测部的一例。充电器10具备处理器30(控制部的一例),该处理器30在CC端子的电压V1为阈值Vth1以上的期间判定周边端子的电压V2是否为阈值Vth2以上,在电压V2为阈值Vth2以上的情况下停止从电源38、35向CC端子供给电压或电流。在此,阈值Vth1是第一阈值的一例。阈值Vth2是第二阈值的一例。处理器30是控制部的一例。
在周边端子的电压伴随CC端子的电压V1的上升而上升的情况下,认为由于在CC端子的周边附着有异物而经由异物在CC端子与周边端子之间生成电路径,从而CC端子的电压也被供给到周边端子。在该情况下,发生离子迁移的可能性高。在该情况下,充电器10停止向CC端子供给电压或电流,由此能够抑制持续地发生离子迁移。像这样,充电器10能够抑制USB插座15中的离子迁移的发生。
另外,充电器10也可以具备显示器50。在此,显示器50是提示部的一例。处理器30可以在停止从电源38、35向CC端子供给电压或电流的情况下,使显示器50显示表示在CC端子与该CC端子的周边端子之间附着有异物的异物附着信息。在此,显示是提示的一例。
由此,用户能够视觉确认异物的附着。用户在确认到异物附着信息后,在充电器10等待固定时间的期间,例如在异物为水滴等液体的情况下使液体自然干燥,由此能够抑制离子迁移的进行。另外,用户在确认到异物附着信息后,用棉棒擦拭异物或用牙签除掉异物或用空气除尘器吹走异物,由此能够抑制离子迁移的进行。
另外,在与从电源38、35向CC1端子、CC2端子的电压或电流的供给的停止相应地VBUS端子等的电压V2变得小于阈值Vth2的情况下,处理器30使显示器50显示异物附着信息。
在CC端子的周边端子的电压伴随CC端子的电压的降低而降低的情况下,可以说由于在CC端子的周边附着有水滴等异物而经由异物在CC端子与周边端子之间生成电路径,从而CC端子的电压也被供给到周边端子。因此,充电器10能够更高精度地检测异物的附着。在该情况下,由于能够确认异物附着信息,由此用户例如在异物为水滴等液体的情况下使液体自然干燥,由此能够抑制离子迁移的进行。另外,用户在确认到异物附着信息后,用棉棒擦拭异物或者用牙签除掉异物或者用空气除尘器吹走异物,由此能够抑制离子迁移的进行。
另外,处理器30可以判定USB插座15是否与具有USB插头80的外部设备90连接。在USB插座15与外部设备90连接的情况下,可以不判定周边端子的电压V2是否为阈值Vth2以上。
由此,在连接有USB插头80时、即连接有外部设备时,处理器30不进行有无异物的判定。是因为,由于连接USB插头80,USB插座15与USB插头80嵌合,异物难以进入USB插座15的内侧。另外,在USB插座15与USB插头80连接的情况下,与没有连接USB插头80的情况相比,CC端子的电压V1降低,因此与CC端子的电压V1高的情况相比,离子迁移的进行变缓。
另外,在没有电连接USB插头80的端子的期间,CC端子可以从电源38、35分别接受电压或电流的供给。另一方面,在没有电连接USB插头80的端子的期间,周边端子可以不从电源生成部12接受电压或电流的供给。电源生成部12是电源的一例。
在没有对USB插座15连接USB插头80的期间,异物易于进入USB插座15。充电器10使用在没有对USB插座15电连接USB插头80的端子的期间也被施加电压的CC端子来判定有无异物,并根据需要停止向CC端子供给电压或电流,由此能够抑制离子迁移的进行。另外,虽然周边端子没有接受电压或电流的供给,但是周边端子的电压V2有时与CC端子的电压V1、电流的上升或下降连动地上升或下降。充电器10能够通过检测周边端子的电压V2的上升或下降,来采取用于抑制离子迁移的发生的有无或进行的对策。
另外,充电器10可以以遵循USB Type-C的充电方式来进行充电。
由此,在具有遵循USB Type-C的充电功能的充电器10中,能够抑制离子迁移的进行。
另外,CC端子可以是CC1端子和CC2端子中的至少一个端子。周边端子可以是VBUS端子、D+端子、D-端子、TX1-端子、TX1+端子、TX2-端子、TX2+端子、SBU1端子、SBU2端子中的至少一个端子。
由此,充电器10能够使用位于CC1端子和CC2端子的附近的端子的电压来判断有无异物。充电器10在通过CC端子维持为能够进行外部设备90的连接的状态并且判定为有异物的情况下停止向CC端子供给电压或电流,由此能够抑制离子迁移的进行。即使异物在USB插座15的内侧的附着遍及大范围的情况下,充电器10也能够判别有无异物的附着。例如,通过确认周边端子中包括的端子各自的电压的上升和下降,用户不视觉确认异物的附着的程度就能够判断有无离子迁移。因而,能够根据异物的附着的程度进行适当的异物的去除作业。
另外,充电器10可以搭载于车辆。由于车辆能够向任意的场所移动,因此充电器10能够被放置在各种环境中。例如,充电器10即使被放置在易于发生离子迁移的严酷的环境下,也能够容易地判定异物的附着,并抑制离子迁移的进行。严酷的环境例如是高温的环境、高湿的环境。另外,即使在以充电器的USB插座15向上的方式进行配置以使作为用户的乘坐者便于使用的情况下,不对USB插座15盖上盖子,充电器10也能够抑制离子迁移的进行。
以上,参照附图来对各种实施方式进行了说明,但本公开不限定于这样的例子,这是不言而喻的。本领域技术人员能够在权利要求书所记载的范畴内想到各种变更例或修改例,这是显而易见的,并且能够理解的是,这些变形例或修改例当然也属于本公开的技术范围。另外,也可以在不脱离发明的宗旨的范围内,任意地组合各实施方式中的各结构要素。
在上述实施方式中例示了以下情况:在USB插座15的端子中的任一个端子的电压上升的情况下,使显示器50显示附着异物而发生了离子迁移。在该情况下,作为更详细的信息,显示器50也可以通知在哪个端子附着有异物。例如,处理器30能够通过确认邻接端子中的哪个端子的电压V2上升,来识别在邻接端子中的哪个端子与CC端子之间附着有异物的可能性高。用户通过确认显示而获知附着有异物的端子,由此能够仔细地清扫该端子。另外,用户也能够推测附着于该端子的理由。
在上述实施方式中,例示了例如图4所示那样的对USB插座15中的每个端子设置单独的电压检测器、输出驱动器等电气部件,但也可以对多个端子共用地设置电压检测器、输出驱动器等电气部件。此外,多个端子用的各电气部件也可以被安装在1个IC(IntegratedCircuit:集成电路)上。
在上述实施方式中,主要例示了:充电器10以电压为基准进行动作,如CC端子或周边端子的电压的供给、电压的供给停止、电压的检测等,但例如也可以以电流为基准进行动作,如向CC端子或周边端子的电流的供给开始、电流的供给停止、电流的检测等。
在上述实施方式中,例示了充电器10的USB的形式是USB Type-C,但不限于此。例如,能够针对具有可能由于导通而发生离子迁移的端子的USB的形式应用上述实施方式,该端子是相当于如CC端子那样始终被供给电压或电流的端子的端子。
在上述实施方式中,例示了:在图4中基于作为邻接端子的VBUS端子和D+端子的组合来进行电压检测或异物检测动作,在图8中基于作为周边端子的SUB端子和TX端子的组合来进行电压检测或异物检测动作,但不限于此。例如,也可以是,如作为周边端子的D+端子与TX端子的组合、VBUS端子的组合那样,以CC端子为基准在两侧从周边端子中任意地各选择1个周边端子进行组合,并基于该组合进行电压检测或异物检测动作。
本申请是基于2019年6月27日申请的日本专利申请(专利申请号:2019-120433)的申请,在此通过参照援引其内容。
产业上的可利用性
本公开对于能够抑制充电装置的插座中的离子迁移的进行的充电装置以及插座控制方法等是有用的。
附图标记说明
10:充电器;10z:壳体;11:电压控制部;12:电源生成部;15:USB插座;30:处理器;31、33、36、39:电压检测器;32:放电电路;34、37、40:输出驱动器;35、38:电源;50:显示器;80:USB插头;90:外部设备;R7、R8、R9:电阻。

Claims (9)

1.一种充电装置,具备:
插座,其包括多个端子;
电源,其向所述多个端子中包括的第一端子供给电压或电流;
第一电压检测部,其检测所述第一端子的电压;
第二电压检测部,其检测第二端子的电压,所述第二端子包括在所述多个端子中,是所述第一端子的第一相邻的端子、第二相邻的端子或第三相邻的端子;以及
控制部,其在所述第一端子的电压为第一阈值以上的期间,判定所述第二端子的电压是否为第二阈值以上,在所述第二端子的电压为第二阈值以上的情况下,停止从所述电源向所述第一端子供给电压或电流。
2.根据权利要求1所述的充电装置,其特征在于,
还具备提示部,
所述控制部在停止了从所述电源向所述第一端子供给电压或电流的情况下,使所述提示部提示表示在所述第一端子与所述第二端子之间附着有异物的异物附着信息。
3.根据权利要求2所述的充电装置,其特征在于,
在与从所述电源向所述第一端子的电压或电流的供给的停止相应地所述第二端子的电压变得小于所述第二阈值的情况下,所述控制部使所述提示部提示所述异物附着信息。
4.根据权利要求1~3中的任一项所述的充电装置,其特征在于,
所述控制部判定所述第一端子是否与外部设备连接,
所述控制部在判定为所述第一端子与所述外部设备连接的情况下,不判定所述第二端子的电压是否为第二阈值以上。
5.根据权利要求4所述的充电装置,其特征在于,
所述第一端子在没有电连接所述外部设备的端子的期间,从所述电源接受电压或电流的供给,
所述第二端子在没有电连接所述外部设备的端子的期间,不从所述电源接受电压或电流的供给。
6.根据权利要求1~3中的任一项所述的充电装置,其特征在于,
所述充电装置的充电方式是遵循通用串行总线Type-C的充电方式。
7.根据权利要求6所述的充电装置,其特征在于,
所述第一端子是CC1端子和CC2端子中的至少一个端子,
所述第二端子是VBUS端子、D+端子、D-端子、TX1-端子、TX1+端子、TX2-端子、TX2+端子、SBU1端子、SBU2端子中的至少一个端子。
8.根据权利要求1~3中的任一项所述的充电装置,其特征在于,
所述充电装置搭载于车辆。
9.一种插座控制方法,对充电装置所具备的包括多个端子的插座进行控制,所述插座控制方法包括以下步骤:
向所述多个端子中包括的第一端子供给电压或电流;
检测所述第一端子的电压;
检测第二端子的电压,所述第二端子包括在所述多个端子中,是所述第一端子的第一相邻的端子、第二相邻的端子或第三相邻的端子;以及
在所述第一端子的电压为第一阈值以上的期间,判定所述第二端子的电压是否为第二阈值以上,在所述第二端子的电压为第二阈值以上的情况下,停止向所述第一端子供给所述电压或电流。
CN202080046549.8A 2019-06-27 2020-03-18 充电装置以及插座控制方法 Active CN114041251B (zh)

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