JP2019508003A

JP2019508003A - 充電管理機能を有する移動電源

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Publication number: JP2019508003A
Application number: JP2018545231A
Authority: JP
Inventors: ▲鵬▼▲輝▼ ▲陳▼
Original assignee: Tianjin Synergy Groups Co Ltd
Current assignee: Tianjin Synergy Groups Co Ltd
Priority date: 2016-02-22
Filing date: 2016-11-01
Publication date: 2019-03-22
Also published as: CN105515137B; US10038326B2; CN105515137A; US20170244261A1; WO2017143800A1

Abstract

本発明は、充電管理機能を有する移動電源を提供する。当該移動電源は、外部電源を接続するために用いられる充電インターフェース（１０）と、電圧電流検出回路（２１）及びレギュレータ回路（２２）を含む充電回路（２０）であって、電圧電流検出回路（２１）の入力端は、充電インターフェース（１０）に接続され、充電回路（２０）の充電電圧と動作電流を検出するために用いられる充電回路（２０）と、充電電池（３０）と、電圧電流検出回路（２１）及びレギュレータ回路（２２）に接続され、充電電圧と動作電流に応じてレギュレータ回路（２２）を移動電源の最大電力で動作させるように制御するために用いられるＣＰＵ（４０）とを含み、レギュレータ回路（２２）の入力端は、電圧電流検出回路（２１）の出力端に接続され、レギュレータ回路（２２）の出力端は、充電電池（３０）に接続され、移動電源の最大電力で充電電池（３０）に充電するために用いられる。

Description

本出願は、電源技術に関し、例えば、充電管理機能を有する移動電源に関する。

電子デバイスの普遍的な使用に伴い、移動電源の使用も普及してきている。従来の技術における移動電源の充電電力は、すべて充電器により決まり、使用する充電器がオリジナル充電器ではない場合、提供可能な充電電流に関連するパラメータに変化が生じるか、或いは外部電源自体が変動すると、充電器の変化によって充電器の電力が移動電源の電力よりも高くなり、移動電源が「過充電により劣化」する恐れがあり、また、外部電源自体の変動も移動電源の使用寿命に影響する。

本出願は、移動電源の充電電力が高すぎる又は変動することによる移動電源への損害を解決する、充電管理機能を有する移動電源を提供する。

本出願の実施例では、充電管理機能を有する移動電源が提供される。当該移動電源は、
外部電源に接続するために用いられる充電インターフェースと、
電圧電流検出回路及びレギュレータ回路を含む充電回路であって、前記電圧電流検出回路の入力端は、前記充電インターフェースに接続され、前記充電回路の充電電圧と動作電流を検出するために用いられる充電回路と、
充電電池と、
前記電圧電流検出回路及びレギュレータ回路に接続され、前記充電電圧と動作電流に応じて前記レギュレータ回路を前記移動電源の最大電力で動作させるよう制御するために用いられる中央処理装置（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ、ＣＰＵ）とを含み、
前記レギュレータ回路の入力端は、前記電圧電流検出回路の出力端に接続され、
前記レギュレータ回路の出力端は、前記充電電池に接続され、前記移動電源の最大電力で前記充電電池に充電するために用いられる。

直流コンバータを更に含み、前記充電インターフェースは、異なる動作パラメータを備える充電器を適合するように前記直流コンバータを介して前記電圧電流検出回路に接続されている。

前記直流コンバータは、抵抗器Ｒ２３、抵抗器Ｒ２４、抵抗器Ｒ２６、抵抗器Ｒ２７、抵抗器Ｒ３０、抵抗器Ｒ３２、抵抗器Ｒ３３、抵抗器Ｒ３４、コンデンサＣ３、コンデンサＣ４、コンデンサＣ１６、コンデンサＣ１７、コンデンサＣ１８、コンデンサＣ１９、コンデンサＣ２０、コンデンサＣ２１、コンデンサＣ２２、コンデンサＣ２３、コンデンサＣ５７、インダクタＬ１、インダクタＬ２、双方向過渡抑制ダイオードＤ２、ダイオードＤ２１、ツェナーダイオードＤ２２、ＭＯＳトランジスタＱ２、ＭＯＳトランジスタＱ３、ＭＯＳトランジスタＱ１１及びＵＣＣ２７５２４タイプのゲートドライバＵ３を含み、前記抵抗器Ｒ２４の一端は、ＰＷＭＬに接続され、前記抵抗器Ｒ２４の他端は、前記抵抗器Ｒ３２の一端、ゲートドライバＵ３のピン４に接続され、前記抵抗器Ｒ２６の一端は、ＰＷＭＨに接続され、前記抵抗器Ｒ２６の他端は、抵抗器Ｒ３３の一端、ゲートドライバＵ３のピン２に接続され、前記コンデンサＣ３の一端、コンデンサＣ４の一端、コンデンサＣ２１の一端、コンデンサＣ２０の一端及びインダクタＬ１の一端は、いずれも給電端に接続され、前記インダクタＬ１の他端は、前記コンデンサＣ１７の一端、コンデンサＣ１８の一端、コンデンサＣ１９の一端、コンデンサＣ５７の一端及びＭＯＳトランジスタＱ１１のドレインに接続され、前記ＭＯＳトランジスタＱ１１のゲートは、抵抗器Ｒ３０の一端、抵抗器Ｒ３４の一端に接続され、前記抵抗器Ｒ３０の他端は、前記ゲートドライバＵ３のピン７に接続され、前記ゲートドライバＵ３のピン６は、前記電圧電流検出回路の検出端、コンデンサＣ２３の一端に接続され、前記コンデンサＣ１７の他端、コンデンサＣ１８の他端、コンデンサＣ１９の他端及びコンデンサＣ５７の他端は、いずれも前記インダクタＬ２の一端、ＭＯＳトランジスタＱ３のゲート及びＭＯＳトランジスタＱ３のソースに接続され、前記ＭＯＳトランジスタＱ３のドレインは、コンデンサＣ１６の一端、コンデンサＣ２２の一端、抵抗器Ｒ２３の一端、双方向過渡抑制ダイオードＤ２の一端及び電圧電流検出回路の検出端に接続され、前記抵抗器Ｒ２３の他端は、ダイオードＤ２１の負極に接続され、前記ダイオードＤ２１の正極は、前記ＭＯＳトランジスタＱ２のソースに接続され、前記ＭＯＳトランジスタＱ２のゲートは、前記抵抗器Ｒ２７の一端、ツェナーダイオードＤ２２の負極に接続され、前記抵抗器Ｒ２７の他端、ＭＯＳトランジスタＱ２のドレインは、いずれも前記充電インターフェースに接続され、前記抵抗器Ｒ３２の他端、抵抗器Ｒ３３の他端、ゲートドライバＵ３のピン１、コンデンサＣ２０の他端、コンデンサＣ２１の他端、コンデンサＣ３の他端、コンデンサＣ４の他端、コンデンサＣ２３の他端、抵抗器Ｒ３４の他端、ＭＯＳトランジスタＱ１１のソース、インダクタＬ２の他端、コンデンサＣ１６の他端、コンデンサＣ２２の他端、双方向過渡抑制ダイオードＤ２の他端及びツェナーダイオードＤ２２の正極はいずれも接地され、前記ＰＷＭＨとＰＷＭＬとは、２つの相補的なＰＷＭ信号であり、前記ＭＯＳトランジスタＱ２、ＭＯＳトランジスタＱ３及びＭＯＳトランジスタＱ１１のぞれぞれのソースとドレインとの間に寄生ダイオードが接続されている。

前記充電インターフェースは、逆接続防止回路を含み、前記逆接続防止回路は、充電インターフェースＪ１、ダイオードＤ４、ダイオードＤ１４、ダイオードＤ１８、双方向過渡抑制ダイオードＤ１５、抵抗器Ｒ３、抵抗器Ｒ１２、抵抗器Ｒ２９、抵抗器Ｒ３１、抵抗器Ｒ８４、コンデンサＣ４３、コンデンサＣ４４、ＭＯＳトランジスタＱ１０、トランジスタＱ２０、トランジスタＱ２６及び電極管Ｑ２７を含み、前記充電インターフェースＪ１のピン１は、ＣＨＡＲＧＥ、双方向過渡抑制ダイオードＤ１５の一端、ＭＯＳトランジスタＱ１０のソース、抵抗器Ｒ１２の一端、コンデンサＣ４３の一端及びダイオードＤ１４の正極に接続され、前記充電インターフェースＪ１のピン２は、ＣＨＡＲＧＥ−Ｃ−、双方向過渡抑制ダイオードＤ１５の他端及び抵抗器Ｒ３の一端に接続され、前記充電インターフェースＪ１のピン３は、Ｃ−ＴＥＳＴに接続され、前記抵抗器Ｒ１２の他端は、前記ＭＯＳトランジスタＱ１０のゲート、コンデンサＣ４３の他端及びダイオードＤ４の負極に接続され、前記ＭＯＳトランジスタＱ１０のドレインは、外部電源に接続され、前記ダイオードＤ１４の負極は、前記ダイオードＤ４の正極、コンデンサＣ４４の一端に接続され、前記コンデンサＣ４４の他端は、前記ダイオードＤ１８の正極トランジスタＱ２７のエミッタ、トランジスタＱ２０のエミッタに接続され、前記ダイオードＤ１８の負極は、前記充電回路の入力端に接続され、前記トランジスタＱ２７のコレクタは、前記充電回路の入力端に接続され、前記トランジスタＱ２７のベースは、前記トランジスタＱ２０のベース、抵抗器Ｒ２９の一端及びトランジスタＱ２６のコレクタに接続され、前記抵抗器Ｒ２９の他端は、前記充電回路の入力端に接続され、前記トランジスタＱ２６のベースは、前記抵抗器Ｒ３１の一端、抵抗器Ｒ８４の一端に接続され、前記抵抗器Ｒ８４の他端は、ＰＷＭ−Ｃに接続され、前記抵抗器Ｒ３の他端、抵抗器Ｒ３１の他端、トランジスタＱ２６のエミッタ及びトランジスタＱ２０のコレクタはいずれも接地され、前記ＭＯＳトランジスタＱ１０のソースとドレインとの間に寄生ダイオードが接続されている。

第１のパワースイッチを更に含み、前記充電回路は、前記移動電源の電池温度が上限値を上回ったり、電池温度が下限値を下回ったり、充電電池の放電がスレッショルド値に達したり、動作電流が閾値に達したりすると、前記充電電池を隔離するように、前記第１のパワースイッチを介して前記充電電池に接続されている。

放電回路を更に含み、前記放電回路は、前記移動電源が充電すると同時に外部へ放電するように前記充電電池に接続されている。

第２のパワースイッチを更に含み、前記放電回路は、前記移動電源の電池温度が上限値を上回ったり、電池温度が下限値を下回ったり、充電電池の放電がスレッショルド値に達したり、動作電流が閾値に達したりすると、前記充電電池を隔離するように、前記第２のパワースイッチを介して前記充電電池に接続されている。

前記充電電池は、複数の電池セルにより直列接続して構成され、前記充電インターフェースＪ１は、不安定電源に接続されている。

前記移動電源のハウジングに設置されたＯＬＥＤ表示パネルを更に含み、前記ＯＬＥＤ表示パネルは、前記移動電源の残量、充電電力、放電電力、電池温度及び現在の充放電状態での残り作動時間を表示するように前記ＣＰＵに接続されている。

前記ＯＬＥＤ表示パネルは、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ、エリアネットワークコントローラ）バスを介して前記ＣＰＵに接続されている。

本出願の実施例では、移動電源の充電回路に電圧電流検出回路とレギュレータ回路が設置され、且つＣＰＵが設置され、電圧電流検出回路によって移動電源充電時の動作パラメータを検出し、ＣＰＵが動作パラメータと移動電源の定格パラメータに応じてレギュレータ回路の出力パラメータを決定し、移動電源の最大電力で動作し、且つ安定した動作状態であることを保証することにより、外部電流の変化による移動端末への影響が除去され、高すぎる充電電力による移動電源への損害及び外部電源の変化による移動電源の使用寿命への影響が回避される。

図１は、本出願の実施例に係る充電管理機能を有する移動電源の構成を示すブロック図である。図２は、本出願の実施例に係る充電管理機能を有する移動電源の他の構成を示すブロック図である。図３は、本出願の実施例に係る充電管理機能を有する移動電源の直流コンバータの回路原理図である。図４は、本出願の実施例に係る充電管理機能を有する移動電源の逆接続防止回路の回路原理図である。

以下、図面及び実施例を参照しながら、本出願について説明する。本明細書に記載する選択可能な実施例は、本出願を説明するためのものに過ぎず、本出願を限定するものではないことが理解できる。なお、説明を容易にするために、本願に関連する構造のみが図面に示されており、構造全体は示されていない。実施例及び実施例の特徴は、衝突しない限り、任意の組合せで相互に組み合わせることができる。

図１は、本出願の選択可能な実施形態に係る充電管理機能を有する移動電源の構成を示すブロック図である。図１に示すように、当該移動電源は、
外部電源を接続するために用いられる充電インターフェース１０と、
電圧電流検出回路２１及びレギュレータ回路２２を含む充電回路２０であって、前記電圧電流検出回路２１の入力端は、前記充電インターフェース１０に接続され、前記充電回路２０の充電電圧と動作電流を検出するために用いられる充電回路２０と、
充電電池３０と、
前記電圧電流検出回路２１及びレギュレータ回路２２に接続され、前記充電電圧と動作電流に応じて前記レギュレータ回路２２を前記移動電源の最大電力で動作させるように制御するために用いられるＣＰＵ４０とを含み、
前記レギュレータ回路２２の入力端は、前記電圧電流検出回路２１の出力端に接続され、
前記レギュレータ回路２２の出力端は、前記充電電池３０に接続され、前記移動電源の最大電力で前記充電電池３０に充電するために用いられる。

充電インターフェース１０は、複数設置されでも良く、通常のＭｉｃｒｏＵＳＢインターフェースに加えて、同時に標準のＤＣ０４４インターフェースが設置されても良い。標準のＭｉｃｒｏＵＳＢインターフェースは、現在ほとんどのスマートフォンの充電器に適用可能であり、標準のＤＣ０４４インターフェースは、移動電源の標準配置となる充電器に加えて、ＤＣ０４４インターフェースが使用される他の電子デバイスの充電器、例えば、ノートパソコンのアダプタにも接続可能である。

異なる充電器については、充電回路２０が異なるパラメータの電流を投入し、標準配置となる充電器についても、外部電源自体の変動によって充電過程における各パラメータを変動させる恐れがある。この場合、電圧電流検出回路２１を設置して移動電源のパラメータに対して全面にモニタリングし、移動電源の動作状態の安定性に対してパラメータのサポートを提供する。

ＣＰＵ４０は、電圧電流検出回路２１による検出結果に応じて充電回路２０の動作電流の変化を制御する。例えば、複数回の動作電流の調整後に動作電流の変化と充電電圧の変化との関係を判定し、それにより、外部電源であるか、定電力電源（例えば、携帯電話の充電器又はノートパソコンのアダプタ）であるか、又は非定電力電源（例えば、ソーラー充電器、風力発電設備又は手動充電器）であるかを判定してから、相応的に定電力充電法又は定電圧充電法を実施する。前記定電力充電法とは、充電回路２０が、充電装置の最大出力電力が移動電源自体の最大許容電力を超えるか否かを判定し、最大許容電力を超えない場合には、充電装置の最大電力で充電し、最大許容電力を超えた場合には、移動電源自体の最大電力で充電するものであり、充電効率が効果的に向上される。前記定電圧充電法とは、非定電力電源（例えば、ソーラー充電器、風力発電設備）が投入される場合に、非定電力電源の出力電力が不安定であることから、定電圧を採用して充電するものである。充電電力変換の全体は、充電回路２０とＣＰＵ４０との連携により完全に実現され、ユーザは、充電器を選択する必要がない。

以上の通り、移動電源の充電回路２０に電圧電流検出回路２１とレギュレータ回路２２が設置され、且つＣＰＵ４０が設置され、電圧電流検出回路２１によって移動電源充電時の動作パラメータを検出し、ＣＰＵ４０が動作パラメータと移動電源の定格パラメータに応じてレギュレータ回路２２の出力パラメータを決定し、移動電源の最大電力で動作し、且つ安定した動作状態を持っていることを保証することにより、外部電流変化による移動端末への影響が除去され、高すぎる充電電力による移動電源への損害及び外部電源の変化による移動電源の使用寿命への影響が回避される。

オプションとして、図２に示すように、当該移動電源は、直流コンバータ５０を更に含み、前記充電インターフェース１０は、異なる動作パラメータを備える充電器を適合するように前記直流コンバータ５０を介して前記電圧電流検出回路２１に接続されている。

オプションとして、図３に示すように、前記直流コンバータ５０は、抵抗器Ｒ２３、抵抗器Ｒ２４、抵抗器Ｒ２６、抵抗器Ｒ２７、抵抗器Ｒ３０、抵抗器Ｒ３２、抵抗器Ｒ３３、抵抗器Ｒ３４、コンデンサＣ３、コンデンサＣ４、コンデンサＣ１６、コンデンサＣ１７、コンデンサＣ１８、コンデンサＣ１９、コンデンサＣ２０、コンデンサＣ２１、コンデンサＣ２２、コンデンサＣ２３、コンデンサＣ５７、インダクタＬ１、インダクタＬ２、双方向過渡抑制ダイオードＤ２、ダイオードＤ２１、ツェナーダイオードＤ２２、ＭＯＳトランジスタＱ２、ＭＯＳトランジスタＱ３、ＭＯＳトランジスタＱ１１及びＵＣＣ２７５２４タイプのゲートドライバＵ３を含み、前記抵抗器Ｒ２４の一端は、ＰＷＭＬに接続され、前記抵抗器Ｒ２４の他端は、前記抵抗器Ｒ３２の一端、ゲートドライバＵ３のピン４に接続され、前記抵抗器Ｒ２６の一端は、ＰＷＭＨに接続され、前記抵抗器Ｒ２６の他端は、抵抗器Ｒ３３の一端、ゲートドライバＵ３のピン２に接続され、前記コンデンサＣ３の一端、コンデンサＣ４の一端、コンデンサＣ２１の一端、コンデンサＣ２０の一端及びインダクタＬ１の一端は、いずれも給電端に接続され、前記インダクタＬ１の他端は、前記コンデンサＣ１７の一端、コンデンサＣ１８の一端、コンデンサＣ１９の一端、コンデンサＣ５７の一端及びＭＯＳトランジスタＱ１１のドレインに接続され、前記ＭＯＳトランジスタＱ１１のゲートは、抵抗器Ｒ３０の一端、抵抗器Ｒ３４の一端に接続され、前記抵抗器Ｒ３０の他端は、前記ゲートドライバＵ３のピン７に接続され、前記ゲートドライバＵ３のピン６は、前記電圧電流検出回路の検出端、コンデンサＣ２３の一端に接続され、前記コンデンサＣ１７の他端、コンデンサＣ１８の他端、コンデンサＣ１９の他端及びコンデンサＣ５７の他端は、いずれも前記インダクタＬ２の一端、ＭＯＳトランジスタＱ３のゲート及びＭＯＳトランジスタＱ３のソースに接続され、前記ＭＯＳトランジスタＱ３のドレインは、コンデンサＣ１６の一端、コンデンサＣ２２の一端、抵抗器Ｒ２３の一端、双方向過渡抑制ダイオードＤ２の一端及び電圧電流検出回路の検出端に接続され、前記抵抗器Ｒ２３の他端は、ダイオードＤ２１の負極に接続され、前記ダイオードＤ２１の正極は、前記ＭＯＳトランジスタＱ２のソースに接続され、前記ＭＯＳトランジスタＱ２のゲートは、前記抵抗器Ｒ２７の一端、ツェナーダイオードＤ２２の負極に接続され、前記抵抗器Ｒ２７の他端、ＭＯＳトランジスタＱ２のドレインは、いずれも前記充電インターフェースに接続され、前記抵抗器Ｒ３２の他端、抵抗器Ｒ３３の他端、ゲートドライバＵ３のピン１、コンデンサＣ２０の他端、コンデンサＣ２１の他端、コンデンサＣ３の他端、コンデンサＣ４の他端、コンデンサＣ２３の他端、抵抗器Ｒ３４の他端、ＭＯＳトランジスタＱ１１のソース、インダクタＬ２の他端、コンデンサＣ１６の他端、コンデンサＣ２２の他端、双方向過渡抑制ダイオードＤ２の他端及びツェナーダイオードＤ２２の正極はいずれも接地され、
前記ＰＷＭＨとＰＷＭＬとは、２つの相補的なＰＷＭ信号であり、前記ＭＯＳトランジスタＱ２、ＭＯＳトランジスタＱ３及びＭＯＳトランジスタＱ１１のそれぞれのソースとドレインとの間に寄生ダイオードが接続されている。

本方案では、充電回路は、ＣＰＵにより制御されるＳＥＰＩＣ電源である。ＣＰＵ内部で充電回路の電圧電流の入力、出力電圧の取得、ＰＩＤ制御、最大電力の探索・追従制御及びＰＷＭ出力機能を実行する。ＰＩＤ制御は、定入力電力制御（入力される最大電力を制限する）及び定出力電圧制御（出力電圧を制限して電池の過充電を防止する）を含む。これらの種類の制御は、同時に機能し、出力結果が最小である制御が有効である。

充電器又は他の電源（電源アダプタ及び太陽電池等の電圧が４．５Ｖ〜８０Ｖにある電源）が投入された後、充電回路の出力電流が次第に増加し、入力電力が最大時に、最大入力電力で電池に電力を供給する。

電圧範囲が４．５Ｖ〜８０Ｖにある電源は、すべて移動電源を充電可能である。入力電源電力が移動電源電力よりも小さいと、入力電源の最大電力で充電する。入力電源電力が移動電源電力よりも大きいと、移動電源の最大電力で充電する。しかし、太陽電池に接続されると、太陽電池の最大電力点が自動的に追跡され、太陽電池を最大限に利用できる。

オプションとして、図４に示すように、前記充電インターフェース１０は、逆接続防止回路を含み、前記逆接続防止回路は、充電インターフェースＪ１、ダイオードＤ４、ダイオードＤ１４、ダイオードＤ１８、双方向過渡抑制ダイオードＤ１５、抵抗器Ｒ３、抵抗器Ｒ１２、抵抗器Ｒ２９、抵抗器Ｒ３１、抵抗器Ｒ８４、コンデンサＣ４３、コンデンサＣ４４、ＭＯＳトランジスタＱ１０、トランジスタＱ２０、トランジスタＱ２６及び電極管Ｑ２７を含み、前記充電インターフェースＪ１のピン１は、ＣＨＡＲＧＥ、双方向過渡抑制ダイオードＤ１５の一端、ＭＯＳトランジスタＱ１０のソース、抵抗器Ｒ１２の一端、コンデンサＣ４３の一端及びダイオードＤ１４の正極に接続され、前記充電インターフェースＪ１のピン２は、ＣＨＡＲＧＥ−Ｃ−、双方向過渡抑制ダイオードＤ１５の他端及び抵抗器Ｒ３の一端に接続され、前記充電インターフェースＪ１のピン３は、Ｃ−ＴＥＳＴに接続され、前記抵抗器Ｒ１２の他端は、前記ＭＯＳトランジスタＱ１０のゲート、コンデンサＣ４３の他端及びダイオードＤ４の負極に接続され、前記ＭＯＳトランジスタＱ１０のドレインは、外部電源に接続され、前記ダイオードＤ１４の負極は、前記ダイオードＤ４の正極、コンデンサＣ４４の一端に接続され、前記コンデンサＣ４４の他端は、前記ダイオードＤ１８の正極トランジスタＱ２７のエミッタ、トランジスタＱ２０のエミッタに接続され、前記ダイオードＤ１８の負極は、前記充電回路２０の入力端に接続され、前記トランジスタＱ２７のコレクタは、前記充電回路２０の入力端に接続され、前記トランジスタＱ２７のベースは、前記トランジスタＱ２０のベース、抵抗器Ｒ２９の一端及びトランジスタＱ２６のコレクタに接続され、前記抵抗器Ｒ２９の他端は、前記充電回路２０の入力端に接続され、前記トランジスタＱ２６のベースは、前記抵抗器Ｒ３１の一端、抵抗器Ｒ８４の一端に接続され、前記抵抗器Ｒ８４の他端は、ＰＷＭ−Ｃに接続され、前記抵抗器Ｒ３の他端、抵抗器Ｒ３１の他端、トランジスタＱ２６のエミッタ及びトランジスタＱ２０のコレクタはいずれも接地され、
前記ＭＯＳトランジスタＱ１０のソースとドレインとの間に寄生ダイオードが接続されている。

ＭＯＳトランジスタＱ１０は、オンにしていない時は、ダイオードに相当する。極性が逆に接続されると、ＭＯＳトランジスタＱ１０が電流を遮断し、充電インターフェースＪ１から電流が逆流せず、充電回路に損害を与えない。充電インターフェースＪ１に電圧入力（電圧が４．３Ｖより大きい）が検出されると、ＰＷＭ−Ｃピンから２０ＫＨｚ、５０％デューティ比の矩形波が出力され、トランジスタＱ２０、トランジスタＱ２６及びトランジスタＱ２７により駆動され、コンデンサＣ４４の結合、コンデンサＣ４３、ダイオードＤ４、ダイオードＤ１４の倍電圧整流を介して、ＭＯＳトランジスタＱ１０のゲートソース間に電圧を取得することにより、オンにする。シングルチップコンピューターにより充電インターフェースＪ１の電圧が４．３Ｖ未満であることが検出されると、シングルチップコンピューターは、矩形波の出力を停止し、ＭＯＳトランジスタＱ１０がオフになる。

１つのダイオードのみを使用するのに比べ、回路は非常に簡単であるが、動作中の消費電力が大きい。入力電流が２Ａの場合、１５０Ｖショットキーダイオードの電圧降下は、約０．７５Ｖであり、この場合、消費電力は、１．５Ｗになる。ダイオードを電界効果トランジスタに置き換えると、正常動作時に電界効果トランジスタがオンなり、設計で使用される１５０Ｖ電界効果トランジスタのオン抵抗は、約７２ｍΩであり、電流が２Ａ電流であり、消費電力が２０．７ｍＷになる。

様々な充電器への適合性をより向上させるために、充電インターフェース１０の後端に直流コンバータ５０が設置されている。直流コンバータ５０は、様々な充電器により形成される広範囲の電圧に適合され、移動電源全体において、例えば、充電回路２０における充電電圧、動作電流又は充電電力の安定を保証するものであっても良い。様々な異なる動作パラメータを備える充電器の適合性を向上させる。

オプションとして、図２に示すように、当該移動電源は、第１のパワースイッチ６０を更に含み、前記充電回路２０は、前記移動電源の電池温度が上限値を上回ったり、電池温度が下限値を下回ったり、充電電池３０の放電スレッショルド値に達したり、動作電流が閾値に達したりすると、前記充電電池３０を隔離するように、前記第１のパワースイッチ６０を介して前記充電電池３０に接続されている。

充電電池３０を損害する恐れがある場合には、第１のパワースイッチ６０をオフにし、充電電池３０を外部から隔離して充電電池３０への損害を防止する。

オプションとして、図２に示すように、当該移動電源は、放電回路７０を更に含み、前記放電回路７０は、前記移動電源が充電すると同時に外部へ放電するように前記充電電池３０に接続されている。

従来の技術においては、移動電源の充電回路２０と放電回路７０とが同一のインターフェースを介して充電電池３０に接続されており、充放電を同時に行うことができない。本方案において、放電回路７０と充電回路２０はそれぞれ独立した動作回路を形成し、充電しながら放電を行うことが実現できる。この方案は、ユーザの時間が十分でない場合に効率を向上させることができる。

オプションとして、図２に示すように、当該移動電源は、第２のパワースイッチ８０を更に含み、前記放電回路７０は、前記移動電源の電池温度が上限値を上回ったり、電池温度が下限値を下回ったり、充電電池３０の放電スレッショルド値に達したり、動作電流が閾値に達したりすると、前記充電電池３０を隔離するように、前記第２のパワースイッチ８０を介して前記充電電池３０に接続されている。

第２のパワースイッチ８０は、放電回路７０を充電電池３０から隔離するために使用されることを除けば、第１のパワースイッチ６０と同じ設計目的を有する。

オプションとして、前記充電電池３０は、複数の電池セルにより直列接続して構成され、前記充電インターフェースＪ１は、不安定電源に接続されている。

従来の技術において、電池セルは、すべて並列接続を採用しており、充電電力が低い。本方案において、電池セルは、直列接続の方式で充電電力を大幅に増加させ、１．５時間以内に大電力電源を、例えば、４２．９Ｗ電源をいち早く満充電することができる。不安定電源とは、上述した非定電力電源（例えば、ソーラー充電器又は風力発電設備）であり、これらの電源は、エネルギー源が不安定であるため、電力生産のスピードが不安定であるが、本方案に係る技術により、電力変化による充電装置及び移動電源への衝撃を減少して使用寿命を延長することができる。本方案において、電圧範囲が４．５Ｖ〜８０Ｖにある電源は、すべて移動電源に充電可能である。入力電源電力が移動電源電力よりも小さいと、入力電源の最大電力で充電する。入力電源力が移動電源電力よりも大きいと、移動電源の最大電力で充電する。しかし、不安定電源に接続されると、不安定電源の最大電力点が自動的に追跡され、不安定電源を最大限に利用できる。オプションとして、前記移動電源のハウジングに設置されたＯＬＥＤ表示パネルを更に含み、前記ＯＬＥＤ表示パネルは、前記移動電源の残量、充電電力、放電電力、電池温度及び現在の充放電状態での残り作動時間を表示するように前記ＣＰＵ４０に接続されている。

ＯＬＥＤ表示パネルは、高解像度で低消費電力であり、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ、エリアネットワークコントローラ）バスを介してＣＰＵ４０に接続され、もちろん、例えば、ＳＰＩ（ＳｅｒｉａｌＰｅｒｉｐｈｅｒａｌＩｎｔｅｒｆａｃｅ、シリアル周辺機器インターフェース）バスを介して接続されでも良い。ＯＬＥＤ表示パネルは、リアルタイムの電池残量、充電電力、放電電力、電池温度、残り作動時間の推定及び他の機能設定メニューを表示し、ユーザへより多いパラメータ情報を提供することができる。なお、本方案において、電池残量は、充電電池３０の電圧を取得し、電圧の比較によって充電電池３０の容量を大まかに判定するものではない。実際には、充電電池３０は使用時間が長くなることに伴って容量が低下し、初期状態の容量に復元できず、残量表示に電池容量のずれが生じるため、ユーザは、電池の実際の容量を正確に把握できず、使用中に充電が不足になるか、又は残量が不十分になってしまう。本方案においては、充放電電圧の電流を取得し、入出力エネルギーを計算して充電電池３０の容量を正確に計算し、新しい電池であっても、古い電池であっても、初期容量に対する相対的な値の代わりに、残量の絶対値を計算することにより、ユーザに正確な電池情報を直接提供して、その使用を容易にすることができる。

上記内容は、本出願の選択可能な実施例に過ぎないことを注意すべきである。当業者であれば、本願は、本明細書に記載された実施例であっても良く、本出願の保護範囲から逸脱することなく様々な変更、再調整及び置換を行うことができることが理解できる。従って、以上の実施例によって本出願を説明したが、本出願は、上記実施例に限定されるものではなく、本出願の範囲は特許請求の範囲により決定される。

本出願の実施例は、充電管理機能を有する移動電源を提供する。本方案は、外部電流変化による移動端末への影響を除去し、高すぎる充電電力による移動電源への損害及び外部電源の変化による移動電源の使用寿命への影響が回避される。

Claims

充電管理機能を有する移動電源であって、
外部電源を接続するために用いられる充電インターフェースと、
電圧電流検出回路及びレギュレータ回路を含む充電回路であって、前記電圧電流検出回路の入力端は、前記充電インターフェースに接続され、前記充電回路の充電電圧と動作電流を検出するために用いられる充電回路と、
充電電池と、
前記電圧電流検出回路及びレギュレータ回路に接続され、前記充電電圧と動作電流に応じて前記レギュレータ回路を前記移動電源の最大電力で動作させるように制御するために用いられるＣＰＵとを含み、
前記レギュレータ回路の入力端は、前記電圧電流検出回路の出力端に接続され、
前記レギュレータ回路の出力端は、前記充電電池に接続され、前記移動電源の最大電力で前記充電電池に充電するために用いられる、移動電源。
直流コンバータを更に含み、前記充電インターフェースは、異なる動作パラメータを備える充電器を適合するように前記直流コンバータを介して前記電圧電流検出回路に接続されている、請求項１に記載の移動電源。
前記直流コンバータは、抵抗器Ｒ２３、抵抗器Ｒ２４、抵抗器Ｒ２６、抵抗器Ｒ２７、抵抗器Ｒ３０、抵抗器Ｒ３２、抵抗器Ｒ３３、抵抗器Ｒ３４、コンデンサＣ３、コンデンサＣ４、コンデンサＣ１６、コンデンサＣ１７、コンデンサＣ１８、コンデンサＣ１９、コンデンサＣ２０、コンデンサＣ２１、コンデンサＣ２２、コンデンサＣ２３、コンデンサＣ５７、インダクタＬ１、インダクタＬ２、双方向過渡抑制ダイオードＤ２、ダイオードＤ２１、ツェナーダイオードＤ２２、ＭＯＳトランジスタＱ２、ＭＯＳトランジスタＱ３、ＭＯＳトランジスタＱ１１及びＵＣＣ２７５２４タイプのゲートドライバＵ３を含み、前記抵抗器Ｒ２４の一端は、ＰＷＭＬに接続され、前記抵抗器Ｒ２４の他端は、前記抵抗器Ｒ３２の一端、ゲートドライバＵ３のピン４に接続され、前記抵抗器Ｒ２６の一端は、ＰＷＭＨに接続され、前記抵抗器Ｒ２６の他端は、抵抗器Ｒ３３の一端、ゲートドライバＵ３のピン２に接続され、前記コンデンサＣ３の一端、コンデンサＣ４の一端、コンデンサＣ２１の一端、コンデンサＣ２０の一端及びインダクタＬ１の一端は、いずれも給電端に接続され、前記インダクタＬ１の他端は、前記コンデンサＣ１７の一端、コンデンサＣ１８の一端、コンデンサＣ１９の一端、コンデンサＣ５７の一端及びＭＯＳトランジスタＱ１１のドレインに接続され、前記ＭＯＳトランジスタＱ１１のゲートは、抵抗器Ｒ３０の一端、抵抗器Ｒ３４の一端に接続され、前記抵抗器Ｒ３０の他端は、前記ゲートドライバＵ３のピン７に接続され、前記ゲートドライバＵ３のピン６は、前記電圧電流検出回路の検出端、コンデンサＣ２３の一端に接続され、前記コンデンサＣ１７の他端、コンデンサＣ１８の他端、コンデンサＣ１９の他端及びコンデンサＣ５７の他端は、いずれも前記インダクタＬ２の一端、ＭＯＳトランジスタＱ３のゲート及びＭＯＳトランジスタＱ３のソースに接続され、前記ＭＯＳトランジスタＱ３のドレインは、コンデンサＣ１６の一端、コンデンサＣ２２の一端、抵抗器Ｒ２３の一端、双方向過渡抑制ダイオードＤ２の一端及び電圧電流検出回路の検出端に接続され、前記抵抗器Ｒ２３の他端は、ダイオードＤ２１の負極に接続され、前記ダイオードＤ２１の正極は、前記ＭＯＳトランジスタＱ２のソースに接続され、前記ＭＯＳトランジスタＱ２のゲートは、前記抵抗器Ｒ２７の一端、ツェナーダイオードＤ２２の負極に接続され、前記抵抗器Ｒ２７の他端、ＭＯＳトランジスタＱ２のドレインは、いずれも前記充電インターフェースに接続され、前記抵抗器Ｒ３２の他端、抵抗器Ｒ３３の他端、ゲートドライバＵ３のピン１、コンデンサＣ２０の他端、コンデンサＣ２１の他端、コンデンサＣ３の他端、コンデンサＣ４の他端、コンデンサＣ２３の他端、抵抗器Ｒ３４の他端、ＭＯＳトランジスタＱ１１のソース、インダクタＬ２の他端、コンデンサＣ１６の他端、コンデンサＣ２２の他端、双方向過渡抑制ダイオードＤ２の他端及びツェナーダイオードＤ２２の正極はいずれも接地され、
前記ＰＷＭＨとＰＷＭＬとは、２つの相補的なＰＷＭ信号であり、前記ＭＯＳトランジスタＱ２、ＭＯＳトランジスタＱ３及びＭＯＳトランジスタＱ１１のぞれぞれのソースとドレインとの間に寄生ダイオードが接続されている、請求項２に記載の移動電源。
前記充電インターフェースは、逆接続防止回路を含み、前記逆接続防止回路は、充電インターフェースＪ１、ダイオードＤ４、ダイオードＤ１４、ダイオードＤ１８、双方向過渡抑制ダイオードＤ１５、抵抗器Ｒ３、抵抗器Ｒ１２、抵抗器Ｒ２９、抵抗器Ｒ３１、抵抗器Ｒ８４、コンデンサＣ４３、コンデンサＣ４４、ＭＯＳトランジスタＱ１０、トランジスタＱ２０、トランジスタＱ２６及び電極管Ｑ２７を含み、前記充電インターフェースＪ１のピン１は、ＣＨＡＲＧＥ、双方向過渡抑制ダイオードＤ１５の一端、ＭＯＳトランジスタＱ１０のソース、抵抗器Ｒ１２の一端、コンデンサＣ４３の一端及びダイオードＤ１４の正極に接続され、前記充電インターフェースＪ１のピン２は、ＣＨＡＲＧＥ−Ｃ−、双方向過渡抑制ダイオードＤ１５の他端及び抵抗器Ｒ３の一端に接続され、前記充電インターフェースＪ１のピン３は、Ｃ−ＴＥＳＴに接続され、前記抵抗器Ｒ１２の他端は、前記ＭＯＳトランジスタＱ１０のゲート、コンデンサＣ４３の他端及びダイオードＤ４の負極に接続され、前記ＭＯＳトランジスタＱ１０のドレインは、外部電源に接続され、前記ダイオードＤ１４の負極は、前記ダイオードＤ４の正極、コンデンサＣ４４の一端に接続され、前記コンデンサＣ４４の他端は、前記ダイオードＤ１８の正極トランジスタＱ２７のエミッタ、トランジスタＱ２０のエミッタに接続され、前記ダイオードＤ１８の負極は、前記充電回路の入力端に接続され、前記トランジスタＱ２７のコレクタは、前記充電回路の入力端に接続され、前記トランジスタＱ２７のベースは、前記トランジスタＱ２０のベース、抵抗器Ｒ２９の一端及びトランジスタＱ２６のコレクタに接続され、前記抵抗器Ｒ２９の他端は、前記充電回路の入力端に接続され、前記トランジスタＱ２６のベースは、前記抵抗器Ｒ３１の一端、抵抗器Ｒ８４の一端に接続され、前記抵抗器Ｒ８４の他端は、ＰＷＭ−Ｃに接続され、前記抵抗器Ｒ３の他端、抵抗器Ｒ３１の他端、トランジスタＱ２６のエミッタ及びトランジスタＱ２０のコレクタはいずれも接地され、
前記ＭＯＳトランジスタＱ１０のソースとドレインとの間に寄生ダイオードが接続されている、請求項１に記載の移動電源。
第１のパワースイッチを更に含み、前記充電回路は、前記移動電源の電池温度が上限値を上回ったり、電池温度が下限値を下回ったり、充電電池の放電がスレッショルド値に達したり、動作電流が閾値に達したりすると、前記充電電池を隔離するように、前記第１のパワースイッチを介して前記充電電池に接続されている、請求項１に記載の移動電源。
放電回路を更に含み、前記放電回路は、前記移動電源が充電すると同時に外部へ放電するように前記充電電池に接続されている、請求項５に記載の移動電源。
第２のパワースイッチを更に含み、前記放電回路は、前記移動電源の電池温度が上限値を上回ったり、電池温度が下限値を下回ったり、充電電池の放電がスレッショルド値に達したり、動作電流が閾値に達したりすると、前記充電電池を隔離するように、前記第２のパワースイッチを介して前記充電電池に接続されている、請求項６に記載の移動電源。
前記充電電池は、複数の電池セルにより直列接続して構成され、前記充電インターフェースＪ１は、不安定電源に接続されている、請求項４に記載の移動電源。
前記移動電源のハウジングに設置されたＯＬＥＤ表示パネルを更に含み、前記ＯＬＥＤ表示パネルは、前記移動電源の残量、充電電力、放電電力、電池温度及び現在の充放電状態での残り作動時間を表示するように前記ＣＰＵに接続されている、請求項１に記載の移動電源。
前記ＯＬＥＤ表示パネルは、エリアネットワークコントローラＣＡＮバスを介して前記ＣＰＵに接続されている、請求項９に記載の移動電源。