CN219554617U - Type-c接口自动匹配充电控制系统以及电动工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了TYPE‑C接口自动匹配充电控制系统，包括TYPE‑C接口、可充电电池模组、充电控制模块和主控模块，可充电电池模组用于电能存储并对负载供；可充电电池模组与充电控制模块的充电端相连，TYPE‑C接口的充电输出端A4与充电控制模块的充电输入端相连，主控模块与充电控制模块相连。利用充电控制模块与充电器匹配出相应的充电协议，然后再从充电器中诱导出匹配电压，以实现一个TYPE‑C接口可兼容不同充电器对不同电压的电池包进行充电，并适用于电动工具中使用，以避免不同充电电压的机器需要给配备相应的充电器，使得充电更加方便，进一步减少使用成本。

Description

TYPE-C接口自动匹配充电控制系统以及电动工具

技术领域

本实用新型涉及电动工具中的充电控制系统技术领域，具体涉及TYPE-C接口自动匹配充电控制系统。

背景技术

目前电动工具产品的品种越来越多，特别是不同电压又出现很多的产品，这样不同电池电压的机器就要配对应的充电器，使得客户要购买一个系列的产品，充电器就要一堆了，为了防止充电器用错，还要进行不同电压的机器充电端口防反插，即麻烦也增加了成本，有鉴于上述问题，急需一种仅一个接口可兼容不同充电器对不同电压的电池包进行充电，并适用于电动工具中的充电控制系统。

实用新型内容

为解决上述至少一个技术缺陷，本实用新型提供了如下技术方案：

本申请文件设计的TYPE-C接口自动匹配充电控制系统，包括：

TYPE-C接口，用于与充电器连接；

可充电电池模组，用于电能存储并对负载供电；

充电控制模块，用于与充电器的充电协议匹配通讯并将输入电压进行升压或降压控制后输出；

主控模块；

可充电电池模组与充电控制模块的充电端相连，TYPE-C接口的充电输出端与充电控制模块的充电输入端相连，主控模块与充电控制模块相连。

根据以上述所述的TYPE-C接口自动匹配充电控制系统，充电控制模块包括通讯控制芯片、第一电阻、第二电阻、第一开关管、第二开关管、第三开关管和电感，TYPE-C接口的充电输出端通过第一电阻与第一开关管相连，通讯控制芯片的电源输入端连接在TYPE-C接口的充电输出端与第一电阻之间的连接线上，通讯控制芯片的第一引脚38与TYPE-C接口的第五引脚相连，通讯控制芯片的第二引脚与TYPE-C接口的第六引脚相连，通讯控制芯片的第三引脚与TYPE-C接口的第七引脚相连，通讯控制芯片的第四引脚与TYPE-C接口的第八引脚相连，第一开关管与通讯控制芯片的输入端电感连接引脚相连，第二开关管与通讯控制芯片的电池端电感连接引脚相连，电感的一端还分别与第一开关管和通讯控制芯片的输入端电感连接引脚相连，电感的另一端还分别与第二开关管和通讯控制芯片的电池端电感连接引脚相连，第二开关管的输出位通过第二电阻与通讯控制芯片的电池端电流采样正端相连，通讯控制芯片的充电端通过第三开关管与可充电电池模组相连。

根据以上述所述的TYPE-C接口自动匹配充电控制系统，还包括电源模块和负载驱动模块，负载驱动模块分别与主控模块和电源模块相连，电源模块分别与可充电电池模组和主控模块相连。

根据以上述所述的TYPE-C接口自动匹配充电控制系统，电源模块包括电源芯片、第四开关管和三极管，电源芯片通过第四开关管和三极管与可充电电池模组相连，电源芯片通过第一二极管与主控模块的电源自锁控制端相连，电源芯片通过第二二极管与负载驱动模块的启动开关侧相连。

根据以上述所述的TYPE-C接口自动匹配充电控制系统，负载驱动模块为电机驱动模块，电机驱动模块包括启动开关、第三电阻和第五开关管；第五开关管的栅极通过峰峰值电压端与电源芯片相连，其源极通过第三电阻接地连接，并与主控模块的电机工作电池端电流采样正端相连，其漏极分别与启动开关和第四开关管的源极相连。

根据以上述所述的TYPE-C接口自动匹配充电控制系统，还包括电机，电机的正极分别与启动开关和第三二极管相连，电机的负极连接在第三二极管与第五开关管的漏极之间。

根据以上述所述的TYPE-C接口自动匹配充电控制系统，还包括温度传感器，温度传感器与主控模块相连。

根据以上述所述的TYPE-C接口自动匹配充电控制系统，还包括第一指示灯和第二指示灯，第一指示灯与主控模块相连，第二指示灯与通讯控制芯片相连。

根据以上述所述的TYPE-C接口自动匹配充电控制系统，可充电电池模组包括多个电池串，并且多个电池串相互之间串联连接。

作为另一方面，电动工具，包括以上述所述的TYPE-C接口自动匹配充电控制系统。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

利用充电控制模块与充电器匹配出相应的充电协议，然后再从充电器中诱导出匹配电压，以实现一个TYPE-C接口可兼容不同充电器对不同电压的电池包进行充电，并适用于电动工具中使用，以避免不同充电电压的机器需要给配备相应的充电器，使得充电更加方便，进一步减少使用成本。

附图说明

图1是整体控制系统结构示意图；

图2是充电控制模块电路结构示意图；

图3是主控模块结构示意图；

图4是电源模块电路结构示意图；

图5是负载驱动模块电路结构示意图；

图6是温度传感器电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例：

如图1-图6所示，本实施例所描述的TYPE-C接口自动匹配充电控制系统，包括TYPE-C接口1、可充电电池模组3、充电控制模块2和主控模块4，可充电电池模组3用于电能存储并对负载供；可充电电池模组3与充电控制模块2的充电端相连，TYPE-C接口1的充电输出端A4与充电控制模块2的充电输入端相连，主控模块4与充电控制模块2相连。其中，TYPE-C接口1与充电器连接，准备进行充电，利用充电控制模块2使得充电器所述输出的充电协议得到相应匹配通讯，然后将将充电器输入电压进行升压或降压控制后，输出与可充电电池模组对应匹配的充电电压电流，以对可充电电池模组进行可靠充电，可充电电池模组包括多个电池串，并且多个电池串相互之间串联连接。

在本实施例中，充电控制模块2包括通讯控制芯片IP2368、第一电阻R8、第二电阻R9、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和电感L1，基于通讯控制芯片 IP2368是一款集AFC/FCP/PD2.0/PD3.0 等输入输出快充协议和同步升降压转换器的锂电池管理芯片，从而可与市面上具有通用协议的大功率充电器均适用。TYPE-C接口的充电输出端A4通过第一电阻R8与第一开关管Q1相连，通讯控制芯片IP2368的电源输入端VIO连接在TYPE-C接口的充电输出端A4与第一电阻R8之间的连接线上，通讯控制芯片 IP2368 的第一引脚38与TYPE-C接口的第五引脚B5相连，通讯控制芯片 IP2368 的第二引脚39与TYPE-C接口的第六引脚B6相连，通讯控制芯片 IP2368 的第三引脚40与TYPE-C接口的第七引脚B7相连，通讯控制芯片 IP2368 的第四引脚41与TYPE-C接口的第八引脚A5相连，第一引脚38和第四引脚41均为USB C口检测和快充通信引脚，第二引脚39和第三引脚40均为USB C口快充智能识别引脚，第一电阻R8和第二电阻R9均为电流检测电阻；通讯控制芯片 IP2368 的第十七引脚通过电阻R2与第二指示灯9相连，第二指示灯9为LED灯，主要是在控制异常或芯片异常的情况下进行报警提示作用。

第一开关管Q1与通讯控制芯片IP2368的输入端电感连接引脚L-X1相连，第二开关管Q2与通讯控制芯片IP2368的电池端电感连接引脚L-X2相连，电感L1的一端还分别与第一开关管Q1和通讯控制芯片IP2368的输入端电感连接引脚L-X1相连，电感L1的另一端还分别与第二开关管Q2和通讯控制芯片IP2368的电池端电感连接引脚L-X2相连，第二开关管Q2的输出位通过第二电阻R9与通讯控制芯片IP2368的电池端电流采样正端CSP2相连，通讯控制芯片IP2368的充电端BAT通过第三开关管Q3与可充电电池模组相连。

上述中，充电控制模块的通讯控制芯片IP2368通过TYPE-C接口与外接带充电控制协议的快充充电器之间作用，使得通讯控制芯片IP2368与外接的协议快充充电器进行通讯，并透导出对机器的电池进行充电所需要的输出电压，其中，快充充电器通过TYPE-C 的充电输出端A4将电压电流输出，以供充电使用，充电输出端A4所输出的一路电压电流经通讯控制芯片IP2368 的电源输入端VIO输入至通讯控制芯片IP2368内，另一路电压电流经过第一电阻R8 、第一开关管Q1后进入电感L1，电感L1对所输入的电压电流进行大功率升降压控制，以控制到可充电电池所需的充电电压，即利用电感震荡可以改变电压匹配成所需求的充电电压，升降压控制后的电压电流经通讯控制芯片IP2368的输入端电感连接引脚L-X1和电池端电感连接引脚L-X2得到调整控制完成，此时再从第二开关管Q2输出，所输出的电压电流经第二电阻R9 输出到第三开关管Q3，最后给串接的锂电池组充电。

主控模块4采用CPU控制芯片，该芯片主要是控制和协调作用，CPU控制芯片的第九引脚5与通讯控制芯片IP2368的第十三引脚36相连，CPU控制芯片的第十引脚6与通讯控制芯片IP2368的第十四引脚35相连，CPU控制芯片的第十一引脚7与通讯控制芯片IP2368的第十五引脚34相连，CPU控制芯片的第十二引脚8与通讯控制芯片IP2368的第十六引脚33相连，根据该机器电压的要求可充电电池可以是1 串-5 串，比如：该机器是具有2串锂电池的机器，就通过CPU控制芯片的第九引脚5、第十引脚6、第十一引脚7和第十二引脚8与通讯控制芯片IP2368对应脚进行信号设置，由通讯控制芯片IP2368通过外接快充头的协议通讯，完成对应电压电流的输出进行充电。其中，CPU控制芯片的第十八引脚2和第十九引脚3外接两个LED 灯，此两个LED灯为第一指示灯，以提示电路的状态或报警；第二十引脚LOCK 是电源自锁控制，第二十一引脚PWM 主要是控制电池放电用的，控制负载（如电机）的工作，第二十二引脚NTC 是连接温度传感器NTC，以检测电池的温度，第二十三引脚为电机工作电池端电流采样正端I-AD 以检测电机的工作电流，必要时进行判断保护。第二十四引脚SW 是开关检测信号判断。第二十五引脚DC-AD备用。第二十六引脚BT-VB1/CLK和第二十七引脚BT-VB2/DAT检测电池的电压。

本实施例中，还包括电源模块5和负载驱动模块6，负载驱动模块6分别与主控模块4和电源模块5相连，电源模块5分别与可充电电池模组3和主控模块4相连；具体地，电源模块5包括电源芯片78L05、第四开关管Q8和三极管Q9，电源芯片通过第四开关管Q8和三极管Q9与可充电电池模组相连，电源芯片78L05通过第一二极管D5与主控模块的电源自锁控制端LOCK相连，电源芯片通过第二二极管D6与负载驱动模块的启动开关侧相连；其中，电源主要由电源芯片78L05 提供，当机器启动开关SB1按下理P+得电，三极管Q9控制第四开关管Q8开通这样电源芯片78L05得到B+，以进行供电，CPU 得电时通过LOCK 锁住电源。

负载驱动模块6为电机驱动模块，电机驱动模块包括启动开关SB1、第三电阻R19和第五开关管Q5；第五开关管Q5的栅极通过峰峰值电压端与电源芯片78L05相连，其源极通过第三电阻R19接地连接，并与主控模块的电机工作电池端电流采样正端I-AD相连，其漏极分别与启动开关SB1和第四开关管Q8的源极相连；还包括电机A，电机A的正极分别与启动开关SB1和第三二极管D4相连，电机A的负极连接在第三二极管D4与第五开关管Q5的漏极之间。该部分主要负载电机驱动控制，第五开关管Q5，电机驱动模块的脉冲控制端PWM连至CPU控制芯片的第二十一引脚PWM以控制启动和停止，电阻R19 是检测电机工作电流，电机驱动模块的AD检测监控端I-AD连到CPU控制芯片的电机工作电池端电流采样正端I-AD以进行AD检测监控。

在本实施例中，利用本实施例的充电控制系统还可兼容3.6V-18V 的供电产品，而且可对多个电压品种的锂电池包进行充电，或当充电器输出电压与机器内的电池充电电压不匹配情况下也可通过本实用新型的充电控制系统从充电器中诱导出匹配电压进行充电，进而实现让多个电压品种的锂电池包或机器能够共用一个TYPT-C 接口，这样对于3.6V-1串、7.2V-2 串、10.8V-3 串、14.4V-4 串、18V-5 串的电池包或具有3.6V-1 串、7.2V-2 串、10.8V-3 串、14.4V-4 串、18V-5 串的电池包的机器进行充电。

在对应电压的机器控制保护板，在充电控制部分做一个带通讯控制电路，通讯控制芯片IP2368与通用充电头有协议通讯设置功能，例如，机器是3.6V-1 串的产品就可通过充电控制模块从充电器中诱导出匹配电压，1 串-5 串依次类推，一般通用充电头有这几种电压可输出：5V、9V、12V、15V、20V，此时通讯控制芯片IP2368利用其设置升降压模块和保护模块进行升降压以及保护处理，再通过CPU控制芯片的内置程序作协调控制处理，以实现一个充电头（TYPE-C 口）满足系列电压机器或系列锂电池包的充电要求。

另一实施例中，电动工具，包括以上述实施例所述的TYPE-C接口自动匹配充电控制系统。

Claims (9)

1.一种TYPE-C接口自动匹配充电控制系统，其特征在于，包括：

TYPE-C接口，用于与充电器连接；

可充电电池模组，用于电能存储并对负载供电；

充电控制模块，用于与充电器的充电协议匹配通讯并将输入电压进行升压或降压控制后输出；

主控模块；

可充电电池模组与充电控制模块的充电端相连，TYPE-C接口的充电输出端与充电控制模块的充电输入端相连，主控模块与充电控制模块相连；

充电控制模块包括通讯控制芯片、第一电阻、第二电阻、第一开关管、第二开关管、第三开关管和电感，TYPE-C接口的充电输出端通过第一电阻与第一开关管相连，通讯控制芯片的电源输入端连接在TYPE-C接口的充电输出端与第一电阻之间的连接线上，通讯控制芯片的第一引脚38与TYPE-C接口的第五引脚相连，通讯控制芯片的第二引脚与TYPE-C接口的第六引脚相连，通讯控制芯片的第三引脚与TYPE-C接口的第七引脚相连，通讯控制芯片的第四引脚与TYPE-C接口的第八引脚相连，第一开关管与通讯控制芯片的输入端电感连接引脚相连，第二开关管与通讯控制芯片的电池端电感连接引脚相连，电感的一端还分别与第一开关管和通讯控制芯片的输入端电感连接引脚相连，电感的另一端还分别与第二开关管和通讯控制芯片的电池端电感连接引脚相连，第二开关管的输出位通过第二电阻与通讯控制芯片的电池端电流采样正端相连，通讯控制芯片的充电端通过第三开关管与可充电电池模组相连。

2.根据权利要求1所述的TYPE-C接口自动匹配充电控制系统，其特征在于，还包括电源模块和负载驱动模块，负载驱动模块分别与主控模块和电源模块相连，电源模块分别与可充电电池模组和主控模块相连。

3.根据权利要求2所述的TYPE-C接口自动匹配充电控制系统，其特征在于，电源模块包括电源芯片、第四开关管和三极管，电源芯片通过第四开关管和三极管与可充电电池模组相连，电源芯片通过第一二极管与主控模块的电源自锁控制端相连，电源芯片通过第二二极管与负载驱动模块的启动开关侧相连。

4.根据权利要求3所述的TYPE-C接口自动匹配充电控制系统，其特征在于，负载驱动模块为电机驱动模块，电机驱动模块包括启动开关、第三电阻和第五开关管；第五开关管的栅极通过峰峰值电压端与电源芯片相连，其源极通过第三电阻接地连接，并与主控模块的电机工作电池端电流采样正端相连，其漏极分别与启动开关和第四开关管的源极相连。

5.根据权利要求4所述的TYPE-C接口自动匹配充电控制系统，其特征在于，还包括电机，电机的正极分别与启动开关和第三二极管相连，电机的负极连接在第三二极管与第五开关管的漏极之间。

6.根据权利要求1所述的TYPE-C接口自动匹配充电控制系统，其特征在于，还包括温度传感器，温度传感器与主控模块相连。

7.根据权利要求2所述的TYPE-C接口自动匹配充电控制系统，其特征在于，还包括第一指示灯和第二指示灯，第一指示灯与主控模块相连，第二指示灯与通讯控制芯片相连。

8.根据权利要求1所述的TYPE-C接口自动匹配充电控制系统，其特征在于，可充电电池模组包括多个电池串，并且多个电池串相互之间串联连接。

9.一种电动工具，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的TYPE-C接口自动匹配充电控制系统。