JP6889234B2 - 充電装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電子技術分野に関し、特に、充電装置に関する。
現在、自動車が家々に普及しており、既存の自動車は、例えガソリンをエネルギーとする自動車でも、バッテリーが必要となる。自動車の点火起動の際、自動車の起動システムは、電力を供給される。自動車のスターターへの電力供給、点火プラグの点火、ガソリンポンプの作動や電子燃料噴射システム等の機器については、エンジンの点火起動期間において、いずれも、バッテリーから電力を供給される必要がある。既存のバッテリーは、一般的に鉛蓄電池である。鉛蓄電池は、その容量が大きくて、一般的に35Ah以上であるが、既存の非常用電池は、自動車のバッテリーを充電するだけではなく、車載機器を充電することを可能にするために、通常、車載機器を満たす出力電圧しか提供しない。しかし、車載機器の出力電圧は、鉛蓄電池の出力電圧に対して低すぎるため、自動車電池を電力不足状態から起動可能状態に迅速に充電し、緊急充電を実現することできない。
従来技術における欠点を克服するために、本発明の1つの目的は、充電対象に応じて出力電圧を変更可能な充電装置を提供することであり、これは、以下の技術案を用いて実現される。
自動車バッテリー又は車載機器を充電するための充電装置であって、前記充電装置は、電源モジュール、主制御回路、昇降回路、調節回路及び出力ポートを含み、前記出力ポートを介して前記自動車バッテリー又は車載機器を充電し、前記電源モジュールは、主制御回路及び昇降回路にそれぞれ電気的に接続されて、前記主制御回路及び昇降回路に電気エネルギーを供給するためのものであり、前記主制御回路は、更に、前記調節回路及び前記昇降回路と電気的に接続され、前記主制御回路は、前記調節回路に調節信号を出力するためのものであり、前記調節回路は、前記調節信号に応じて、前記昇降回路を、前記出力ポートに第一出力電圧又は前記第一出力電圧よりも高い第二出力電圧を出力するように制御する。
さらには、前記充電装置は、検出回路を更に含み、前記検出回路は、前記主制御回路と電気的に接続され、前記出力ポートに繋げられているのが自動車バッテリーであるかを検出するためのものであり、入力ポートに自動車バッテリーが繋げられると、前記検出回路に検出信号が生じ、前記検出信号が前記主制御回路によって検出されると、前記主制御回路が、第一調節信号を前記調節回路に送信し、前記調節回路が、前記第一調節信号に応じて、前記昇降回路を、第二出力電圧を出力するように制御する。
さらには、前記検出回路は、第一検出抵抗と、第二検出抵抗と、前記第一検出抵抗と前記第二検出抵抗との間に電気的に接続された検出ノードを含み、前記検出ノードが前記主制御回路に電気的に接続され、前記第一検出抵抗が前記出力ポートと電気的に接続され、前記第二検出抵抗がグランドに接続され、前記主制御回路は、検出点に前記検出信号が生じているかを、前記昇降回路がオフにされた時に検出するためのものでもある。
さらには、前記充電装置は、利用者が充電装置の充電モードを選択するためのモード選択ボタンを更に含み、前記充電モードは、自動調節モード及びクイック調節モードを含み、利用者がクイック調節モードを選択した場合、前記主制御回路は、前記第一調節信号を前記調節回路に送信する。
さらには、利用者が前記自動調節モードを選択した場合、前記制御回路は、前記自動調節モードの下でのみ、前記昇降回路をオフにする。
さらには、前記調節信号包括第一調節信号、前記調節回路は、電子スイッチ、第一フィードバック抵抗、第二フィードバック抵抗、第三フィードバック抵抗、及びフィードバックノードを含み、前記フィードバックノードが前記第一フィードバック抵抗と前記第二フィードバック抵抗との間に電気的に接続され、前記電子スイッチが前記第三フィードバック抵抗と前記主制御回路との間に電気的に接続され、前記第一フィードバック抵抗は、前記フィードバックノードに接続されていない一端が前記出力ポートに電気的に接続され、前記第二フィードバック抵抗は、前記第一フィードバック抵抗に接続されていない他端がグランドに接続され、前記第三フィードバック抵抗は、一端が前記フィードバックノードに電気的に接続され、他端が前記電子スイッチに電気的に接続され、前記昇降回路は、前記フィードバックノードに更に電気的に接続され、前記主制御回路が前記第一調節信号を出力すると、前記電子スイッチが閉じられ、前記主制御回路が前記第二調節信号を出力すると、前記電子スイッチが開かれる。
さらには、前記電子スイッチは、ゲートが前記主制御回路の第一リード線と電気的に接続され、ドレインが前記第三フィードバック抵抗の一端と電気的に接続され、ソースがグランドに接続された電界効果トランジスタである。
さらには、前記昇降回路は、前記フィードバックノードの電圧を検出するためのものであり、前記フィードバックノードの電圧に応じて昇圧又は降圧する。
さらには、前記充電装置は、前記出力ポートと電気的に接続されるシガーライター型プラグが一端に設けられた電源線を更に含み、前記シガーライター型プラグには突出の正極接点及び負極接点が設けられ、突出の前記正極接点及び負極接点は、前記出力ポート内の正極及び負極と係着し、前記シガーライター型プラグと前記出力ポートとの間の電気的に接続を安定させるためのものであり、前記電源線の他端には、自動車バッテリー又は車載機器と接続して電気エネルギーを伝送するためのワニ口クリップが設けられている。
さらには、前記主制御回路には、温度検出回路が更に接続されており、前記温度検出回路は、両端がそれぞれ前記主制御回路及びグランドに接続されるサーミスタを含む。
従来技術に比べて、本発明の有益な効果は、複数の充電電圧を提供し、車載機器及び自動車バッテリーを充電できることにある。そして、充電機器が自動車バッテリーであるかを自動的に検出し、対応する電圧を自動的に選択して充電することができる。しかも、温度検出モジュールが付いており、電気の安全な使用が保証される。
図1は、本発明における充電装置の構造模式図である。 図2は、本発明の実施例における充電装置の回路接続模式図である。 図3は、本発明の実施例における充電装置の主制御回路の接続模式図である。 図4は、本発明の実施例における電源線の構造模式図である。
以下、図面および具体的な実施形態を参照して本発明をさらに説明するが、矛盾のない前提の下で、以下に説明する各実施例の間又は各技術的特徴の間は、任意に組み合わせて新しい実施例を形成することができる。
本発明は、自動車バッテリー又は車載機器を充電するための充電装置を提供している。該充電装置には、自動車バッテリーに電気エネルギーを供給するために、電気エネルギーを貯蔵する電源が設けられている。充電装置は、主制御回路及び検出回路を含み、検出回路は、外部充電機器に対する判別を検出し、主制御回路は、調節回路を制御して適切な出力電圧に切り替えて、充電時間を低減し、自動車バッテリーをできるだけ早く作動状態に戻す。
図1を参照して、図1は、本発明の実施例における充電装置の構造模式図であり、充電装置は、電気エネルギーを貯蔵する電源モジュール10と、主制御回路30と、昇降回路20と、調節回路40と、出力ポート60とを含み、出力ポート60を介して自動車バッテリー又は車載機器の充電出力ポートに固定接続され、自動車バッテリー又は車載機器に電圧を出力して充電する。電源モジュール10と主制御回路30及び昇降回路20との電気的接続は、主制御回路30及び昇降回路20に電気エネルギーを供給するためである。そして、昇降回路20は、電源モジュール10に供給される電圧を昇圧又は降圧して出力ポート60に出力するためのものであり、主制御回路30は、更に、調節回路40及び昇降回路20と電気的に接続されており、主制御回路30は、調節回路40に調節信号を出力するためのものであり、調節回路40は、調節信号に応じて、昇降回路20を、出力ポート40に第一出力電圧又は第一出力電圧よりも高い第二出力電圧を出力するように制御する。ここで、第一出力電圧は、車載機器の充電に必要な電圧であり、第二出力電圧は、自動車バッテリーの充電に必要な電圧である。具体的に、第一出力電圧は12Vであり、前記第二出力電圧は14.5Vである。電源モジュール10は、具体的に、リチウム電池又は他のタイプの電池モジュールである。
好ましくは、充電装置は、主制御回路30と電気的に接続されるとともに、出力ポート60と電気的に接続されている検出回路50を更に含む。検出回路50は、第一出力電圧又は第二出力電圧を選択して出力するために、出力ポート60に繋げられているのが自動車バッテリーであるかを検出するためのものである。入力ポート60に自動車バッテリーが繋げられると、検出回路50に検出信号が生じる。検出信号が主制御回路30によって検出されると、主制御回路が、第一調節信号至を節回路40に送信し、調節回路40が、第一調節信号に応じて、昇降回路20を、第二出力電圧を出力するように制御する。
図2〜3を参照して、図2は、充電装置の回路接続模式図であり、図3は、本実施例における主制御回路30の接続模式図である。
好ましくは、検出回路50は、第一検出抵抗R32と、第二検出抵抗R35と、前記第一検出抵抗R32と第二検出抵抗R35との間に電気的に接続された検出ノード501と、を含む。検出ノードが主制御回路30に電気的に接続されている。第一検出抵抗R32は、一端が出力ポート60に電気的に接続され、第二検出抵抗R35は、第一検出抵抗R32と電気的に接続されていない一端がグランドに接続されている。主制御回路30は、検出ノード501に検出信号が生じているかを、昇降回路20がオフにされた時に検出することで、出力ポート60に自動車バッテリーが電気的に接続されているかを検出するためのものでもある。
一実施例において、調節信号は、第一調節信号及び第二調節信号を含み、充電装置は、主制御回路30に電気的に接続されたモード選択ボタンS1を更に含む。モード選択ボタンS1は、利用者が充電装置の充電モードを選択するためのものであり、充電モードは、自動調節モード及びクイックモードを含む。利用者がクイックモードを選択した場合、主制御回路30が、前記第一調節信号を調節回路40に送信する。前記主制御回路は、前記自動調節モードの下でのみ、前記昇降回路をオフにする。
調節回路40は、電子スイッチQ12、第一フィードバック抵抗R15、第二フィードバック抵抗R18、第三フィードバック抵抗R28及びフィードバックノード401を含む。フィードバックノード401は、第一フィードバック抵抗R15と第二フィードバック抵抗R18との間に電気的に接続され、電子スイッチQ12は、第三フィードバック抵抗R28と主制御回路30との間に電気的に接続されている。第一フィードバック抵抗R15は、フィードバックノード401と接続されていない一端が出力ポート60に接続され、第二フィードバック抵抗R18は、フィードバックノード401と接続されていない一端がグランドに接続されている。第三フィードバック抵抗R28は、一端がフィードバックノード401に接続され、他端が電子スイッチQ12に接続されている。昇降回路20は、フィードバックノード401に更に電気的に接続され、主制御回路30が第一調節信号を出力すると、前記電子スイッチが閉じられ、主制御回路が前記第二調節信号を出力すると、前記電子スイッチQ12が開かれる。好ましくは、電子スイッチQ12は、ゲートが主制御回路30のピン10と電気的に接続され、ドレインが第三フィードバック抵抗R28の一端と電気的に接続され、ソースがグランドに接続された電界効果トランジスタである。
一実施例において、昇降回路20は、フィードバックノード401の電圧を検出し、フィードバックノード401の電圧に応じて昇圧又は降圧する。具体的に、本実施例の昇降回路20は、PWM電源コントローラーU1を含み、出力ポート60の電圧が調節回路40によってサンプリングされると、フィードバックノード401によってPWM電源コントローラーU1のFBIポートにフィードバックされ、昇降回路20における出力電圧がPWM電源コントローラーU1によって制御される。昇降回路20のPWM電源コントローラーU1は、フィードバックノード401の電圧値を検出して、第一フィードバック抵抗R15及び第二フィードバック抵抗R18のサンプリング状況を得て、フィードバックノード401の電圧が所定の電圧に達しているかを計算し、フィードバックノード401が所定の電圧に達している場合、昇降回路20が、現在の出力電圧のままにして、電圧を出力ポート60に出力し続ける。当然ながら、主制御回路30が第一調節信号を電界効果トランジスタQ12に送信すると、第三フィードバック抵抗R28がグランドに接続されるように制御されて、第二フィードバック抵抗R18と並列されるようになり、第三フィードバック抵抗R28と第二フィードバック抵抗R18との並列により、分圧が小さくなり、フィードバックノード401の電圧値が所定の電圧に達していないことが昇降回路20によって検出され、昇降回路20は、フィードバックノード401の電圧が所定の電圧に達するようになるまで、調節信号でフィードバックノード401の電圧を調節する。フィードバックノード401が所定電圧に達すると、出力ポート60の電圧も第二出力電圧値に達する。
具体的に、利用者が自動調節モードを選択した場合、昇降回路20が、電源モジュール10の出力電圧を第一出力電圧に調節し、出力電圧が第一出力電圧に達していることが昇降回路20によって検出されると、出力電流がゆっくりと低下し、出力電圧をオフにして数秒間延ばしてから、検出回路50が、出力ポート60に電圧があるかを検出する。もし電圧があれば、出力ポート60に接続されているのが自動車バッテリーであることを意味し、検出信号を生成して主制御回路30に送信し、主制御回路30が第一調節信号を出力し、電界効果トランジスタQ12が導通して、第三フィードバック抵抗R28が、グランドと導通し、第二フィードバック抵抗R18と並列されるようになり、昇降回路20がサンプリングの変化を検出し、電圧の出力を調節して、第二出力電圧を出力する。利用者がクイックモードを選択した場合、主制御回路30は、昇降回路20から第二出力電圧を出力し続けるために、第一調節信号を調節回路40にそのまま送信する。利用者が前記自動調節モードを選択した場合、主制御回路30は、前記自動調節モードの下でのみ、前記昇降回路20をオフにする。
一実施例において、充電装置は、前記主制御ユニット30と電気的に接続された温度検出回路を更に含み、温度検出回路は、サーミスタR12を含み、主制御ユニット30のピン2に接続され、充電温度が高すぎていることを検出すると、主制御ユニット30がタイムリーに電気信号を昇降回路20に送信して、電気エネルギーの出力を停止させ、電気の安全な使用を確保する。
一実施例において、主制御回路30は、制御チップを含む。主制御回路30の制御チップのピン1、ピン3は、それぞれPWM電源コントローラーU1のピンDIR、ピンCEと電気的に接続されている。具体的に、モード選択ボタンS1が1回トリガーされたことが主制御回路30によって検出されると、自動調節モードに入り、主制御回路30は、ピン3からCEに送信される信号がローレベル信号で、ピン1からDIRに送信される信号がハイレベル信号となるように電気信号をPWM電源コントローラーU1に送信して起動させ、PWM電源コントローラーU1が信号を受信すると、昇降回路20が、電源モジュール10により出力された電圧に対する昇圧処理を開始し、検出回路50で出力電圧を検出する。出力電圧が12Vより低い場合、昇降回路20の作用の下で、出力電流が定電流状態にあり、且つ出力電圧がゆっくりと上昇し、電圧が12Vに近づくと、出力電流がゆっくりと低下し、出力電圧が12Vに達していることが検出回路50によって検出されると、出力電流が低下し始め、出力電圧をオフにして数秒間延ばしてから、出力ポート60に電圧があることが検出回路50によって検出されれば、充電対象が自動車バッテリーであることを意味し、主制御回路30は、電界効果トランジスタQ12に5Vとなるハイレベル電圧を供給することで、第三フィードバック抵抗R28をグランドに接続させ、出力電圧を14.5Vまで上昇させる。電圧が検出されなければ、充電対象の充電電圧のニーズを既に満たしていることを意味し、電圧の上昇を停止させる。いくつかの実施例において、出力電流が定電流であるかを検出するために、主制御回路30のピン20がPWM電源コントローラーU1のピン11と電気的に接続され、電流が大きすぎる際、タイムリーに過電流保護が実行される。モード選択ボタンS1がトリガーされたことが主制御回路30によって検出されると、クイックモードが起動され、主制御回路30は、電気信号を昇降回路20に送信して起動させるとともに、第一調節信号を電界効果トランジスタQ12に送信して、昇降回路20を、14.5Vの出力電圧を出力するように制御する。自動調節モードに比べて、クイックモードでは、電圧の出力がより安定で、充電がより速くなる。主制御回路30は、LED1及びLED2を更に含み、自動調節モードが選択された場合、LED1が点灯し、クイックモードが選択された場合、LED2が点灯する。
図4を参照して、図4は、電源線の構造模式図である。
一実施例において、充電装置は、電源線70を更に含み、電源線70が、出力ポートに差し込まれて固定され、充電装置により降圧又は昇圧された電圧を出力するためのものであり、電源線70のプラグが、出力ポート60と電気的に接続される。プラグは、シガーライター型プラグである。本実施例において、出力ポート60は、シガーライター型プラグに適合するコンセントである。シガーライター型プラグは、正極接点711及び負極接点712を含む。正極接点711は、シガーライター型プラグの末端に設けられている。シガーライター型プラグには、負極接点712が合計で2つあり、相対するようにシガーライター型プラグの側面に設けられている。正極接点711及び負極接点712は、いずれも突出する金属接点であり、金属接点が出力ポート60内に突出したメタルドーム601と係着して、プラグと出力ポート60との間の接続をより安定にすることが可能である。シガーライター型プラグ内に15Aのヒューズが設けられており、電圧出力が異常な場合に自動車バッテリーを保護できる。電源線70の他端には、自動車バッテリー又は車載機器と電気的に接続するための2つのワニ口クリップ72が設けられている。
本実施例は、複数の充電電圧を提供でき、自動車バッテリーの充電ニーズを満たすことができる。そして、充電機器が自動車バッテリーであるかを自動的に検出し、対応する電圧を自動的に選択して充電することができる。昇降回路は、定電流及び定電圧充電するようにPWM電源コントローラーによって回路を制御して、深刻な欠点を持つ電池を充電する場合、起動の瞬間に過大な電流が現れて、充電回路の過電流保護を、正常に充電できなくなるという問題を回避することできる。しかも、温度検出モジュールが付いており、電気の安全な使用が保証される。
上述した実施形態は、本発明の好ましい実施形態に過ぎず、本発明の保護範囲は、これによって制限されるものではない。本発明に基づいて当業者によって行われた如何なる非実質的な変更及び置換は、いずれも本発明の請求する保護範囲に属する。
10 電源モジュール、20 昇降回路、30 主制御回路、40 調節回路、50 検出回路、60 出力ポート、301 温度検出回路、401 フィードバックノード、501 検出ノード、601 メタルドーム、70 電源線、711 正極接点、712 負極接点、72 ワニ口クリップ。

Claims (8)

  1. 自動車バッテリー又は車載機器を充電するための充電装置であって、
    前記充電装置は、電源モジュール、主制御回路、昇降回路、調節回路及び出力ポートを含み、前記出力ポートを介して前記自動車バッテリー又は車載機器を充電し、
    前記電源モジュールは、主制御回路及び昇降回路にそれぞれ電気的に接続されて、前記主制御回路及び昇降回路に電気エネルギーを供給するためのものであり、
    前記主制御回路は、更に、前記調節回路及び前記昇降回路と電気的に接続され、
    前記主制御回路は、前記調節回路に調節信号を出力するためのものであり、前記調節回路は、前記調節信号に応じて、前記昇降回路を、前記出力ポートに第一出力電圧又は前記第一出力電圧よりも高い第二出力電圧を出力するように制御し、
    前記調節信号は、第一調節信号を含み、前記調節回路は、前記第一調節信号に応じて、前記昇降回路を、第二出力電圧を出力するように制御し、
    前記充電装置は、利用者が充電装置の充電モードを選択するためのモード選択ボタンを更に含み、前記充電モードは、自動調節モード及びクイック調節モードを含み、利用者がクイック調節モードを選択した場合、前記主制御回路は、前記第一調節信号を前記調節回路に送信し、
    利用者が前記自動調節モードを選択した場合、前記主制御回路は、前記自動調節モードの下でのみ、前記昇降回路をオフにすることを特徴とする充電装置。
  2. 前記充電装置は、検出回路を更に含み、前記検出回路は、前記主制御回路と電気的に接続され、前記出力ポートに繋げられているのが自動車バッテリーであるかを検出するためのものであり、
    入力ポートに自動車バッテリーが繋げられると、前記検出回路に検出信号が生じ、
    前記検出信号が前記主制御回路によって検出されると、前記主制御回路が、調節信号を前記調節回路に送信し、前記調節回路が、前記調節信号に応じて、前記昇降回路を、第二出力電圧を出力するように制御する
    ことを特徴とする請求項1に記載の充電装置。
  3. 前記検出回路は、第一検出抵抗と、第二検出抵抗と、前記第一検出抵抗と前記第二検出抵抗との間に電気的に接続された検出ノードを含み、前記検出ノードが前記主制御回路に電気的に接続され、前記第一検出抵抗が前記出力ポートと電気的に接続され、前記第二検出抵抗がグランドに接続され、前記主制御回路は、検出点に前記検出信号が生じているかを、前記昇降回路がオフにされた時に検出するためのものでもある
    ことを特徴とする請求項2に記載の充電装置。
  4. 前記調節信号は、第一調節信号及び第二調節信号を含み、前記調節回路は、電子スイッチ、第一フィードバック抵抗、第二フィードバック抵抗、第三フィードバック抵抗、及びフィードバックノードを含み、前記フィードバックノードが前記第一フィードバック抵抗と前記第二フィードバック抵抗との間に電気的に接続され、前記電子スイッチが前記第三フィードバック抵抗と前記主制御回路との間に電気的に接続され、前記第一フィードバック抵抗は、前記フィードバックノードに接続されていない一端が前記出力ポートに電気的に接続され、前記第二フィードバック抵抗は、前記第一フィードバック抵抗に接続されていない他端がグランドに接続され、前記第三フィードバック抵抗は、一端が前記フィードバックノードに電気的に接続され、他端が前記電子スイッチに電気的に接続され、
    前記昇降回路は、前記フィードバックノードに更に電気的に接続され、前記主制御回路が前記第一調節信号を出力すると、前記電子スイッチが閉じられ、
    前記主制御回路が前記第二調節信号を出力すると、前記電子スイッチが開かれる
    ことを特徴とする請求項1に記載の充電装置。
  5. 前記電子スイッチは、ゲートが前記主制御回路の第一ピンと電気的に接続され、ドレインが前記第三フィードバック抵抗の一端と電気的に接続され、ソースがグランドに接続された電界効果トランジスタである
    ことを特徴とする請求項に記載の充電装置。
  6. 前記昇降回路は、前記フィードバックノードの電圧を検出するためのものであり、前記フィードバックノードの電圧に応じて昇圧又は降圧する
    ことを特徴とする請求項に記載の充電装置。
  7. 前記充電装置は、前記出力ポートと電気的に接続されるシガーライター型プラグが一端に設けられた電源線を更に含み、前記シガーライター型プラグは、正極接点及び負極接点を含み、前記正極接点及び負極接点は、前記出力ポート内の正極及び負極と係着し、前記シガーライター型プラグと前記出力ポートとの間の電気的に接続を安定させるためのものであり、
    前記電源線の他端には、自動車バッテリー又は車載機器と接続して電気エネルギーを伝送するためのワニ口クリップが設けられている
    ことを特徴とする請求項1に記載の充電装置。
  8. 前記主制御回路には、温度検出回路が更に接続されており、前記温度検出回路は、両端がそれぞれ前記主制御回路及びグランドに接続されるサーミスタを含む
    ことを特徴とする請求項1に記載の充電装置。
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