CN117595420A - 双向充电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双向充电装置，具有可双向充电的充电回路，包括双向电流采集电路、控制单元以及显示模块，双向电流采集电路包括串接于充电回路上的第一电阻和第二电阻，充电回路的接地点接于第一电阻和第二电阻之间，第一电阻远离第二电阻的一端输出正向采样电流，第二电阻远离第一电阻的一端输出反向采样电流，控制单元分别接正向采样电流和反向采样电流，在正向采样电流为正电压时控制显示模块显示正向充电指示，在反向采样电流为正电压时控制显示模块显示反向充电指示。与现有技术相比，本发明可在双向充电的前提下显示当前的充电方向。

Description

双向充电装置

技术领域

本发明涉及一种充电装置，尤其涉及一种双向充电装置的充电方向显示。

背景技术

手机、平板电脑等电子设备已经是大家生活中必不可少的设备，常常需要使用充电线对其进行充电，现在的充电线多种多样，有一端为标准USB接口，另一端为Type-C接口的普通充电线，也有两端均为Type-C等其他可与电子设备连接的接口，由于这种充电线的两端均可与电子设备连接，而电子设备本身可以依据协议相互充电，故这种充电线可实现双向充电。

然而，由于这种充电线可以实现双向充电，用户操作时很容易因为操作失误使得待充电的电子设备误作为充电方给另一端充电。

故，急需一种可解决上述问题的双向充电线。

发明内容

本发明的目的是提供一种双向充电装置，可有效显示充电的充电方向。

为了实现上述目的，本发明公开了一种双向充电装置，具有可双向充电的充电回路，该双向充电装置还包括双向电流采集电路、控制单元以及显示模块，所述双向电流采集电路包括串接于所述充电回路上的第一电阻和第二电阻，所述充电回路的接地点接于所述第一电阻和第二电阻之间，所述第一电阻远离所述第二电阻的一端输出正向采样电流，所述第二电阻远离所述第一电阻的一端输出反向采样电流，所述控制单元分别接所述正向采样电流和反向采样电流，在所述正向采样电流为正电压时控制所述显示模块显示正向充电指示，在所述反向采样电流为正电压时控制所述显示模块显示反向充电指示。

与现有技术相比，本发明通过在充电回路上设置两个串联的电阻作为双向电流采集电路，然后通过双向电流采集电路的两相对端输出的信号大小控制显示模块的充电方向，结构简单，且可以低成本地指示用户当前的显示方向，使得用户在错接反接时可以及时发现。

较佳地，所述控制单元包括接所述正向采样电流的第一AD输入模块和接所述反向采样电流的第二AD输入模块，所述第一AD输入模块将所述正向采样电流转换为第一数字信号，所述正向采样电流为负时，所述第一数字信号为0；所述第二AD输入模块将所述反向采样电流转换为第二数字信号，所述反向采样电流为负时，所述第二数字信号为0；在所述第一数字信号为非零或大于0时控制所述显示模块指示正向充电方向，所述控制单元在第二数字信号为非零或大于0时控制所述显示模块指示所述充电方向为反向充电方向。

具体地，所述控制单元在第一数字信号为0且第二数字信号为非零或大于0时控制所述显示模块指示所述充电方向为反向充电方向，在所述第二数字信号为0且第一数字信号为非零或大于0时控制所述显示模块指示正向充电方向。

较佳地，所述控制单元比较所述正向采样电流和反向采样电流，在所述正向采集电流大于所述反向采样电流时控制所述显示模块指示正向充电方向，在所述反向采样电流大于所述正向采样电流时控制所述显示模块指示所述反向充电方向。

较佳地，所述显示模块为LED灯、液晶显示屏或LED显示屏。

较佳地，所述控制单元还依据所述正向采样电流和反向采样电流生成充电电流值。

较佳地，双向充电装置还包括第一接口和第二接口，所述充电回路形成于所述第一接口和第二接口之间。

具体地，双向充电装置还包括连接在第一接口和第二接口之间的信号传输线路。

具体地，双向充电装置还包括连接在所述第一接口和所述第二接口之间的线缆，所述显示模块设于所述第一接口、第二接口或者缆线上，所述第一接口和第二接口为磁吸接口或者插接接口或者无线充电接口。

较佳地，双向充电装置还包括串接于所述充电回路上的通断开关，所述控制单元还在充电完成后控制所述通断开关断开。

具体地，所述充电回路还对所述控制单元供电，所述控制单元的供电端分别通过单向二极管与所述通断开关两端电连接。

较佳地，所述第一接口和第二接口为USB连接器。其中，第一接口和第二接口可以为相同类型的接口，也可为不同类型的接口。

具体地，所述第一接口和第二接口结构相同且均为Type-C规格的USB连接器。

附图说明

图1是本发明一实施例中双向充电装置的电路结构图。

图2是本发明实施例1中双向充电装置的结构示意图。

图3a是本发明实施例2中双向充电装置的结构示意图。

图3b是本发明实施例3中双向充电装置的结构示意图。

图4是本发明实施例4中双向充电装置的结构示意图。

图5、图5a和图5b是本发明实施例5中双向充电装置的结构示意图。

图6是本发明实施例6中双向充电装置的结构示意图。

图7是本发明实施例7中双向充电装置的结构示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

参考图1和图2，本发明公开了一种双向充电装置100，具有可双向充电的充电回路，该双向充电装置100包括双向电流采集电路20、控制单元30和显示模块40。所述双向电流采集电路20包括串接于所述充电回路上的第一电阻R1和第二电阻R2，所述充电回路的接地点设置于所述第一电阻R1和第二电阻R2之间，且所述第一电阻R1远离所述第二电阻R2的一端形成有输送正向充电电流I1的第一采集端A，所述第二电阻R2远离所述第一电阻R1的一端形成有输送反向充电电流I2的第二采集端B。继续参考图1，所述控制单元30分别接所述正向采样电流I1和反向采样电流I2，在所述正向采样电流I1为正电压时控制所述显示模块显示正向充电指示，在所述反向采样电流I2为正电压时控制所述显示模块显示反向充电指示。

本实施例中，双向充电装置100中具有电源线路L1和接地线路L2，第一电阻和第二电阻串接于接地线路中。双向充电装置100的充电回路的第一侧形成有可以与相应的电源/电池设备的正极和负极分别电连接的第一正电极和第一负电极。双向充电装置100的充电回路的第二侧形成有可以与相应的电源/电池设备的正极和负极分别电连接的第二正电极和第二负电极。将第二侧向第一侧充电的方向称为正充电方向，将第一侧向第二侧充电的方向称为负充电方向，第一采集端A临近第一侧，第二采集端B临近第二侧。

具体地，所述控制单元30在所述正向采样电流I1大于预设值(预设值为0或者接近于0的一个充电最小电流值)时控制显示模块40指示正向充电，在反向采样电流I2大于预设值(预设值为0或者接近于0的一个充电最小电流值)时控制显示模块40指示反向充电。

本实施例中，控制单元30分别比较正向采样电流I1和预设值，比较反向采样电流I2大于预设值，以确定正向采样电流I1还是反向采样电流I2为正。当然，不限于此，由于正常充电时，正向采样电流I1和反向采样电流I2必然一个为正一个为负，控制单元30也可以在充电电流为正常充电电流时仅比较正向采样电流I1和预设值，或者仅比较反向采样电流I2和预设值，通过其是否大于预设值来判断当前的充电方向，例如在正向采样电流I1大于预设值时判断当前充电方向为正充电方向，在正向采样电流I1为负时判断当前充电方向为负充电方向。

当然，由于第一电阻R1和第二电阻R2之间的节点接地，故，无论是正向充电还是反向充电，在充电时，正向采样电流I1和反向采样电流I2必然有一个正电压信号一个是负电压信号。故，不限于上述实施例，在另一实施例中，所述控制单元30比较所述正向采样电流I1和反向采样电流I2，在所述正向采集电流I1大于所述反向采样电流I2时控制所述显示模块40指示正向充电方向，在所述反向采样电流I2大于所述正向采样电流I1时控制所述显示模块指示所述反向充电方向。

其中，所述控制单元30还依据正向充电电流和反向充电电流获得所述充电回路的充电电流。

其中，第一电阻R1和第二电阻R2的阻值相同且已知，当然，也可以选择不同的阻值作为第一电阻R1和第二电阻R2的阻值，但是第一电阻R1和第二电阻R2的阻值已知，便于依据正向充电电流和反向充电电流的采样信号和对应的第二电阻R2和第一电阻R1获取对应的充电电流的数值。

较佳者，所述控制单元30还依据所述充电电流判断被充设备是否满充，在充电完成后控制所述通断开关50断开。本发明控制单元30在正向充电和反向充电时，均可以实现满充断电。例如，本实施例中，在充电电流小于预设值时判断将要满充，然后在充电电流小于预设值预设时间后判断已经满充。

其中，为了便于待充电子设备的电池断电后实现复电(例如后续长时间使用，待充电子设备电量低于预设值需要复电)，需要在通断开关50断电后确保控制单元30电供应正常，使得此时所述充电回路还对所述控制单元30供电，所述控制单元30的供电端分别通过单向二极管与所述通断开关50两端电连接。即所述控制单元30的供电端分别通过单向二极管接通断开关50和第一侧之间的位置，以及通过单向二极管接通断开关50和第二侧之间的位置。其中，控制单元30的供电线上可以接稳压元件等。

本实施例中，所述控制单元30包括接所述正向采样电流I1的第一AD输入模块AD1和接所述反向采样电流I2的第二AD输入模块AD2，所述第一AD输入模块AD1将所述正向采样电流I1转换为第一数字信号，所述正向采样电流I1为负时，所述第一数字信号为0。所述第二AD输入模块AD1将所述反向采样电流I2转换为第二数字信号，所述反向采样电流I2为负时，所述第二数字信号为0。所述控制单元30在所述第一数字信号为非零或大于0时控制所述显示模块40指示正向充电方向，所述控制单元30在第二数字信号为非零或大于0时控制所述显示模块40指示所述充电方向为反向充电方向。

较佳者，为了确保充电方向的准确性，所述控制单元30在第一数字信号为0且第二数字信号为非零或大于0时控制所述显示模块40指示所述充电方向为反向充电方向，在所述第二数字信号为0且第一数字信号为非零或大于0时控制所述显示模块指示正向充电方向。当然，控制单元30在充电电流正常且第一数字信号为0时控制所述显示模块40指示所述充电方向为反向充电方向，在充电电流正常且第二数字信号为0控制所述显示模块40指示所述充电方向为正向充电方向。

综上所述，本发明的技术特征“所述控制单元30在所述正向采样电流I1为正电压时控制所述显示模块显示正向充电指示，在所述反向采样电流I2为正电压时控制所述显示模块显示反向充电指示。”主要是控制单元30依据正向采样电流I1和/或反向采样电流I2的大小或正负来判断的，可以利用充电时，正向采样电流I1和反向采样电流I2必然有一个正电压信号一个是负电压信号设计不同的逻辑程序或者硬件电路来实现，不限于一种或两种实施手段。

其中，控制单元30还依据正向充电电流I1和反向采样电流I2获取正数的充电电流作为输入的充电电流，具体地，控制单元30比较正向充电电流I1和反向采样电流I2获取正数的充电电流作为输入的充电电流。所述控制单元30可以比较正向充电电流I1和反向采样电流I2大小，接受大的充电电流为充电回路的充电电流，也可以分别比较正向充电电流I1和预设值、反向采样电流I2和预设值，将正数的充电电流视为充电回路的充电电流。当然，控制单元30也可以通过其他方式来分辨获取有效的充电电流采样信号。

具体地，控制单元30通过第一AD输入模块AD1接受第一采集端A输出的充电电流采集信号I1，通过第二AD输入模块AD2接受第二采集端B输出的充电电流采集信号I2，如果此时的充电为反向充电，则第二采集端输出正的电压信号，第一采集端输出负的电压信号，第二AD输入模块AD2接收到该正的电压信号，依据正的电压信号向控制单元30输入相应的数字信号，由于第二电阻R2的阻值已知，控制单元30依据该数字信号可以获知对应的充电电流。第一AD输入模块AD1依据该负的电压信号向控制单元30输入0(本实施例中，AD输入端的两差分输入端其中反向输入端固定接地)，该负的电压信号为无效信号。基于本实施例，控制单元30也可以直接将第一AD输入模块AD1和第二AD输入模块AD2输入的信号相加获得充电回路的充电电流，可以直接通过0和正数的数字信号来识别有效的采样信号作为充电回路的充电电流(例如将非0的信号作为充电电流或者将正数的信号作为充电电流)。正向充电时，第一采集端输出正的电压信号，第二采集端输出负的电压信号，第二AD输入模块AD2将依据负的电压信号输出0，第一AD输入模块AD1依据正的电压信号输出对应的充电电流采集信号。

参考图1，所述双向充电装置100还包括通断开关50，所述处理部分31接所述第二采集端和第一采集端以获得所述充电电流，并在所述充电电流超出预设阈值时控制所述通断开关50动作。本发明控制单元30在正向充电和反向充电时，均可以通过处理部分31比较充电电流和预设值来防止过电流充电。该通断开关50为MOS管或其他开关管，开关电路等等。

其中，所述控制单元30还控制所述显示模块40显示所述充电回路的充电电流或者充电状态，例如充电中、充满电、充电完成、快充、满充等。

较佳者，参考图2，在本实施例中，该双向充电装置100还包括第一接口21、第二接口22、线缆23，所述线缆23内设置有电源线L1和地线L2，所述电源线L1接于所述第一接口21的电源端子和第二接口22的电源端子之间，所述地线L2接于所述第一接口21的接地端子和第二接口22的接地端子之间。第一接口21、第二接口22之间(包括第一接口21和第二接口22)构成充电回路，可实现所述第二接口22至第一接口21的正向充电和所述第一接口21至第二接口22的反向充电。其中，该双向充电装置100可以用于充电线延长线，也可以用于配合专有的转接头作为充电线对相关充电设备充电，也可以直接作为两个电子产品之间的充电设备进行充电。当然，该双向充电装置100也可以不具有线缆23而作为一个转接头使用(如图4至图7所示)。被充产品可以为手持装置等电子产品，也可以为充电宝之类的充能设备。供电设备可以为充电宝，也可以为电源适配器，也可以为手持装置等电子产品。本发明主要用于小电压直流充电。

其中，所述第一接口21和第二接口22为USB连接器。具体地，所述第一接口21为标准、lightning、mini、micro规格或Type-C规格的USB连接器，所述第二接口22为标准、lightning、mini、micro规格或Type-C规格的USB连接器。

其中，第一接口21和第二接口22可以为相同类型的接口，参考图2，第一接口21为Type-C规格的USB连接器，第二接口22为Type-C规格的USB连接器。该充电装置100两端均通过Type-C规格的USB连接器进行充放电和数据交互，适用性广，符合未来发展方向。

当然，所述第一接口21和第二接口22也可以为Micro USB接口。当然，所述第一接口和第二接口也可为不同类型的接口(参考图3a所示)，第一接口21a为micro规格的USB接口，第二接口22a为lightning规格的USB接口。

具体地，双向充电装置100还具有电连接所述第一接口21和第二接口22之间的信号线(或者信号传输线)，使得该双向充电装置100可以用于传输信号。

本实施例中，所述第一接口21和第二接口22为插接接口。当然，第一接口21和第二接口22也可以为磁吸接口、无线充电接口或者其他接口。

其中，具体地，所述控制单元30和所述显示模块40设在第二接口22上。当然，在实施例2中，控制单元30和所述显示模块40也可以设置在线缆23上(如图3a所示)，当然，控制单元30和所述显示模块40也可以设置在第一接口21上。参考图3b，在实施例3中，将显示模块40设置为两个，其中一个设置在第一接口21上，其中另一个设置在第二接口22上，两个显示模块40同步显示当前的充电方向。

本实施例中，控制单元30还使用充电电流进行过电流保护和显示，当然充电电流还可以用于其他地方，例如充电量计算、故障判定等等。

其中，双向充电装置100还可以包括电压检测单元，所述电压检测单元检测所述充电回路的充电电压，所述控制单元30依据所述充电电流和所述充电电压获得充电功率，并控制所述显示模块40显示对应的充电功率。当然，控制单元30也可以依据显示模块40显示充电电压和/或充电电流，具体可以依据实际需要或者用于的控制命令进行选择。

其中，所述显示模块40为LED灯、液晶显示屏或LED显示屏，该LED显示屏可以为LED多彩显示屏，也可以为LED七段显示器。

参考图4，在实施例4中，显示模块40为多个LED灯，当双向充电装置100正向充电时，控制单元30控制显示模块40中的LED灯中LED1－LED3依次切换亮起，通过先后亮起的方向指示当前的充电方向。

参考图5，在实施例5中，显示模块40为多个LED灯，多个LED灯可分别拼接显示正向充电(如图5a所示)和反向充电(如图5b所示)，LED灯的阴影部分表示灯亮，不具有阴影表示灯灭。

参考图6，在实施例6中，显示模块40为液晶显示屏，其屏幕可以分为多个区域：充电状态显示区域、充电电流或充电功率显示区域、充电方向显示区域等等，然后通过在显示模块40相应指示来显示当前的充电方向。

参考图7，在实施例7中，该显示模块40包括显示正向充电方向的第一显示器和显示反向充电方向的第二显示器。本实施例中，所述第一显示器包括正向透光膜片和安装于所述正向透光膜片下方的第一发光灯LED1，所述第二显示器包括反向透光膜片和安装于所述反向透光膜片下方的第二灯LED2。当然，不限于此，所述第一显示器和所述第二显示器为临近相应显示方向标识设置的灯，或者第一显示器和第二显示器也可以为外形为相应指示方向的液晶显示屏或者LED显示屏等等。

当然，也可以直接使用LED七段显示器显示相应的充电方向。

参考图2、图3a和图3b，双向充电装置100为一个充电线缆，区别于该实施例，该双向充电装置也可以为一个将相关元件线路集成于一个或多个电路板上的控制板(此时不具有实际的第一接口21和第二接口22，只具有相应的电连接点)，也可以安装于一个壳体中的中转器(参考图4至图7)，通过其他充电线与相应的充电电子产品和放电电子产品连接。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (11)

1.一种双向充电装置，具有可双向充电的充电回路，其特征在于：包括双向电流采集电路、控制单元以及显示模块，所述双向电流采集电路包括串接于充电回路上的第一电阻和第二电阻，所述充电回路的接地点接于所述第一电阻和第二电阻之间，所述第一电阻远离所述第二电阻的一端输出正向采样电流，所述第二电阻远离所述第一电阻的一端输出反向采样电流，所述控制单元分别接所述正向采样电流和反向采样电流，在所述正向采样电流为正电压时控制所述显示模块显示正向充电指示，在所述反向采样电流为正电压时控制所述显示模块显示反向充电指示。

2.如权利要求1所述的双向充电装置，其特征在于：所述控制单元包括接所述正向采样电流的第一AD输入模块和接所述反向采样电流的第二AD输入模块，所述第一AD输入模块将所述正向采样电流转换为第一数字信号，所述正向采样电流为负时，所述第一数字信号为0；所述第二AD输入模块将所述反向采样电流转换为第二数字信号，所述反向采样电流为负时，所述第二数字信号为0；所述控制单元在所述第一数字信号为非零或大于0时控制所述显示模块指示正向充电方向，所述控制单元在第二数字信号为非零或大于0时控制所述显示模块指示所述充电方向为反向充电方向。

3.如权利要求2所述的双向充电装置，其特征在于：所述控制单元在第一数字信号为0且第二数字信号为非零或大于0时控制所述显示模块指示所述充电方向为反向充电方向，在所述第二数字信号为0且第一数字信号为非零或大于0时控制所述显示模块指示正向充电方向。

4.如权利要求1所述的双向充电装置，其特征在于：所述控制单元比较所述正向采样电流和反向采样电流，在所述正向采集电流大于所述反向采样电流时控制所述显示模块指示正向充电方向，在所述反向采样电流大于所述正向采样电流时控制所述显示模块指示所述反向充电方向。

5.如权利要求1所述的双向充电装置，其特征在于：所述显示模块为LED灯、液晶显示屏或LED显示屏。

6.如权利要求1所述的双向充电装置，其特征在于：所述控制单元还依据所述正向采样电流和反向采样电流生成充电电流值。

7.如权利要求1所述的双向充电装置，其特征在于：还包括第一接口和第二接口，所述充电回路形成于所述第一接口和第二接口之间。

8.如权利要求7所述的双向充电装置，其特征在于：还包括连接在第一接口和第二接口之间的信号传输线路。

9.如权利要求7所述的双向充电装置，其特征在于：还包括连接在所述第一接口和所述第二接口之间的线缆；所述显示模块设于所述第一接口、第二接口或缆线上，或者所述显示模块具有两个，其中一个设置于所述第一接口上，其中另一个设置为所述第二接口上，同步指示相应的充电方向。

10.如权利要求1所述的双向充电装置，其特征在于：还包括串接于所述充电回路上的通断开关，所述控制单元还在充电完成后控制所述通断开关断开。

11.如权利要求10所述的双向充电装置，其特征在于：所述充电回路还对所述控制单元供电，所述控制单元的供电端分别通过单向二极管与所述通断开关两端电连接。