车载充电器及具有该车载充电器的车辆的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及车载充电器和具有车载充电器的车辆，所述车载充电器用于为便携式电子装置充电，其包括电源管理芯片。所述电源管理芯片包括负载类型检测电路和电压调节电路，所述负载类型检测电路用于判断所述便携式电子装置所需的充电电压。所述电压调节电路与所述负载类型检测电路电性连接，用于根据所述便携式电子装置所需的充电电压调节所述车载充电器输出的充电电压。本实用新型的车载充电器及具有车载充电器的车辆可有效缩短对便携式电子装置的充电时间。
【专利说明】车载充电器及具有该车载充电器的车辆
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及充电【技术领域】，尤其涉及车载充电器及具有该车载充电器的车辆。
【背景技术】
[0002]随着便携式电子装置(如智能手机、平板电脑等)的广泛应用，由于便携式电子装置的电池存在技术瓶颈，电池的续航能力非常有限，车载充电器作为便携式电子装置充电的常用工具，其作用越来越凸显。
[0003]图1绘示为现有的一种车载充电器的架构示意图。请参见图1，现有的车载充电器10包括电源管理芯片12，电源管理芯片12内设有降压电路122，电源管理芯片12可通过USB (Universal Serial Bus，通用串行总线)端口与便携式电子装置100电性连接。车载充电器10的直流输入电压为12V (伏特)或24V,降压电路122将所述直流输入电压转换为5V电压输出，以对便携式电子装置100进行充电。
[0004]然而，现有的车载充电器10只支持5V的充电电压输出，考虑到USB线缆上通常会有200mohm(毫欧姆)的阻抗，若车载充电器10能提供最大充电电流为IA(安培)，结合USB线缆上的损耗以及便携式电子装置100的内部充电电路的效率(85%左右)，便携式电子装置100的电池电压为3.7V时，电池的充电电流在1.1A左右((5V-0.2V) *lA*85%/3.7V=1.ΙΑ,其中0.2V=200mohm*l(T3*lA);如果便携式电子装置100的电池容量为4000?6000mAh (毫安培时)，整个充电过程需要6?8个小时。即使采用车载充电器10对便携式电子装置100的电池进行短暂续航,充到整个电池电量的30%，也需要2个多小时以上，整个充电时间过长。此外，即使车载充电器10能提供最大充电电流为2A或以上，考虑到便携式电子装置100的充电输入端到内部电池通道阻抗大约在150mohm，则从车载充电器10输出到便携式电子装置 100 内部的电池通道上的 MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor,金氧半场效晶体管)损耗将会在0.7V以上，也即电压跌落至少在0.7V以上；如果USB线缆上的阻抗再偏大或者车载充电器10输出电压再偏低，会出现车载充电器10被充电时间特别长的现象，甚至很难支持将最大充电终止电压为4.35V电池充满。
实用新型内容
[0005]本实用新型提供一种车载充电器，可有效缩短对便携式电子装置的充电时间。
[0006]本实用新型还提供一种具有车载充电器的车辆，可有效缩短对便携式电子装置的充电时间。
[0007]本实用新型提出一种车载充电器，用于为便携式电子装置充电，所述车载充电器包括电源管理芯片。所述电源管理芯片包括负载类型检测电路和电压调节电路，所述负载类型检测电路用于判断所述便携式电子装置所需的充电电压。所述电压调节电路与所述负载类型检测电路电性连接，用于根据所述便携式电子装置所需的充电电压调节所述车载充电器输出的充电电压。[0008]在本实用新型的一实施例中，所述负载类型检测电路和所述便携式电子装置均支持高通快充协议、三星快充协议及联发科快充协议。
[0009]在本实用新型的一实施例中，所述车载充电器通过USB端口与所述便携式电子装置电性连接。
[0010]在本实用新型的一实施例中，所述USB端口具有电源脚和两个信号管脚，所述负载类型检测电路和所述电压调节电路均与所述电源脚及所述信号管脚电性连接。
[0011]在本实用新型的一实施例中，所述USB端口还具有接地脚，所述电源管理芯片与所述接地脚电性连接。
[0012]本实用新型还提出一种具有车载充电器的车辆，其包括供电装置和车载充电器，所述供电装置用于为所述车载充电器提供输入电压，所述车载充电器用于为便携式电子装置充电，所述车载充电器包括电源管理芯片。所述电源管理芯片包括负载类型检测电路和电压调节电路，所述负载类型检测电路用于判断所述便携式电子装置所需的充电电压。所述电压调节电路与所述负载类型检测电路电性连接，用于将所述供电装置的输入电压转换为所述便携式电子装置所需的充电电压。
[0013]在本实用新型的一实施例中，所述车辆为汽车、摩托车或电动车。
[0014]在本实用新型的一实施例中，所述供电装置的输入电压为12伏特或24伏特。
[0015]在本实用新型的一实施例中，所述便携式电子装置所需的充电电压为5伏特、7伏特、9伏特、12伏特或20伏特。
[0016]在本实用新型的一实施例中，所述供电装置为车用蓄电池。
[0017]在本实用新型的车载充电器及具有该车载充电器的车辆中，由于车载充电器内部设有负载类型检测电路和电压调节电路，负载类型检测电路可判断便携式电子装置所需的充电电压，电压调节电路根据该充电电压调节车载充电器输出的充电电压，从而车载充电器输出的充电电压等级可根据实际需求任意设定，可实现高压充电，增加充电功率，缩短充电时间。
[0018]上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1绘示为现有的一种车载充电器的架构示意图。
[0020]图2绘示为本实用新型的车载充电器的架构示意图。
[0021]图3绘示为本实用新型的具有车载充电器的车辆的车载充电器和供电装置的架构示意图。
【具体实施方式】
[0022]为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的【具体实施方式】、结构、特征及功效，详细说明如后。
[0023]图2绘示为本实用新型的车载充电器的架构示意图。请参见图2，本实用新型的车载充电器20用于为便携式电子装置200充电，其包括电源管理芯片22，电源管理芯片22包括负载类型检测电路222和电压调节电路223。其中，负载类型检测电路222可支持高通快充协议、三星快充协议及联发科快充协议，用于判断便携式电子装置200所需的充电电压。电压调节电路223与负载类型检测电路222电性连接，用于根据负载类型检测电路222判断所得的便携式电子装置200所需的充电电压调节车载充电器20的输出电压，使得车载充电器20的输出电压符合便携式电子装置200的充电电压需求。
[0024]更具体地，便携式电子装置200可为手机、平板电脑、PDA (Personal DigitalAssistant,个人数字助理)或GPS (Global Position System,全球定位系统)装置,但不以此为限。便携式电子装置200也支持高通快充协议、三星快充协议及联发科快充协议。
[0025]车载充电器20通过USB端口 202与便携式电子装置200电性连接，USB端口 202具有电源脚 VBUS、接地脚 GND 和两个信号管脚 D+(Digital Positive),D-(Digital Minus),负载类型检测电路222和电压调节电路223均与电源脚VBUS及两个信号管脚D+、D-电性连接，电源管理芯片22与接地脚GND电性连接。车辆给车载充电器20提供的输入电压一般为12V或24V，经过电压调节电路223调节后车载充电器20输出的充电电压可为5V、7V、9V、12V 或 20V。
[0026]需要说明的是，在本实施例中，负载类型检测电路222和便携式电子装置200均可同时支持高通快充协议、三星快充协议及联发科快充协议，但本实用新型不以此为限，在其他实施例中，负载类型检测电路222和便携式电子装置200可支持高通快充协议、三星快充协议及联发科快充协议这三种协议的其中至少之一，且负载类型检测电路222和便携式电子装置200可支持的协议具有对应关系，例如，当负载类型检测电路222支持高通快充协议时，便携式电子装置200也对应支持高通快充协议，如此，车载充电器20即可实现与便携式电子装置200通讯，以判断便携式电子装置200所需的充电电压等级。高通快充协议例如为高通QC2.0 (Quick Charge2.0)快充协议，三星快充协议例如为三星FC快充协议，但不以此为限。
[0027]车载充电器20的工作原理为:
[0028]当使用车载充电器20为便携式电子装置200充电时，车辆为车载充电器20提供12V或24V的输入电压，车载充电器20先向电源脚VBUS输入5V电压，便携式电子装置200判断到电源脚VBUS上的电压变化，并先依据BCl.2 (Battery Chargingl.2)充电标准进行检测，判断是否是专用充电器还是电脑的USB通讯口或者电脑的专用USB充电口。若判断是专用充电器后，由于便携式电子装置200支持高通快充协议、三星快充协议及联发科快充协议，便携式电子装置200会改变USB端口上的两个信号管脚D+、D-的电压，或者改变电源脚VBUS上的电流，而车载充电器20内集成有支持高通快充协议、三星快充协议及联发科快充协议的负载类型检测电路222，负载类型检测电路222很容易判断到电源脚VBUS的电流变化或者两个信号管脚D+、D-上的电压变化，并根据对应规范确定需要向电源脚VBUS上输出的何种等级的电压。电压调节电路223根据负载类型检测电路222确定的需要向电源脚VBUS上输出的电压等级调节输出相应等级的充电电压，从而实现高压充电。
[0029]具体而言，车辆为车载充电器20提供的直流输入电压为12V或24V，直流输入电压经过电压调节电路223转换后，可输出常规的5V直流充电电压，还可输出7V、9V、12V或20V等一系列高数值等级的直流充电电压，提高最大输出功率，进而提高便携式电子装置200的充电电流，缩短充电时间。
[0030]通过调节充电电压为何能缩短便携式电子装置200充电时间的原因说明如下:
[0031]以车载充电器20能输出电压9V、输出电流2.1A、输出功率Ρ1 =9V*2.1A=18.9ff(瓦)为例，与现有车载充电器10 (参见图1)的输出电压5V、输出电流2.1A、输出功率P2’=5V*2.1A=I0.5W比较，考虑到0.88W的USB线损，便携式电子装置200能得到的最大输出充电功率分别为Pl=18.9-0.88=18.02W和P2=10.5-0.88=9.62W，最大输出充电功率提高(P1-P2) /P2=87.3%。如果两种情况下便携式电子装置200内部充电电路效率接近且内部充电电路所能允许的最大充电电流足够大，假定输出电压9V、输出电流2.1A对应恒流充电流II，电压U时的充电时间为Tl，而输出电压5V、输出电流2.1A对应恒流充电流12，电压U时的充电时间为T2 ;而根据公式电量Q=IT和功率P=UI可以得出，便携式电子装置200恒流充电的情况下可节省的充电时间比例为(T2-T1)/T2=(P1-P2)/P1=87.3/187.3=46.6%。
[0032]相对于现有技术，现有技术中若USB线缆阻抗偏高，或者车载充电器20输出电压偏低(比如为4.75V)，车载充电器10 (参见图1)的充电时间会大幅拉长甚至充不满；而在本实用新型中，由于向便携式电子装置200内部充电电路输入的充电电压可远高于便携式电子装置200的电池的最大充电电压，则缩短充电时间且可避免电池充不满的情况发生。
[0033]需要注意的是，本实施例只列出了常用的7V/9V/12V/20V等高于5V且被高通快充协议、三星快充协议及联发科快充协议所支持“高压”充电点，但本实用新型不限定车载充电器20输出的充电电压值，本实用新型也可采用新的高压充电协议以及不同的高充电电压值。
[0034]图3绘示为本实用新型的具有车载充电器的车辆的车载充电器和供电装置的架构示意图。请参见图3， 具有车载充电器的车辆30可为汽车，例如为轿车、卡车或客车，但不以此为限，也可为摩托车或电动车，依实际需求而定。具有车载充电器的车辆30包括供电装置32及车载充电器20，供电装置32为车用蓄电池，其可为车载充电器20提供12V或24V的输入电压，车载充电器20的组成架构及工作原理与图2中的车载充电器20的组成架构及工作原理相同，负载类型检测电路222用于判断便携式电子装置200所需的充电电压；电压调节电路223与负载类型检测电路222电性连接，用于将供电装置32的输入电压转换为便携式电子装置200所需的充电电压。
[0035]需要注意的是，电压调节电路223具有升压调节和降压调节的双向调节功能，例如，供电装置32为车载充电器20提供的输入电压为12V时，若便携式电子装置200所需的充电电压为20V，电压调节电路223可将车载充电器20输出的充电电压调整至20V，实现升压调节；若便携式电子装置200所需的充电电压为9V，电压调节电路223可将车载充电器20输出的充电电压调整至9V，实现降压调节。
[0036]综上所述，本实用新型车载充电器及具有该车载充电器的车辆至少具有以下的优
占-
^ \\\.[0037]1.在本实用新型的车载充电器及具有该车载充电器的车辆中，由于车载充电器内部设有负载类型检测电路和电压调节电路，负载类型检测电路可判断便携式电子装置所需的充电电压，电压调节电路根据该充电电压调节车载充电器输出的充电电压，从而车载充电器输出的充电电压等级可根据实际需求任意设定，可实现高压充电，增加充电功率，缩短充电时间。[0038]2.本实用新型的车载充电器及具有该车载充电器的车辆的一个实施例中，车载充电器的负载类型检测电路和便携式电子装置均同时支持高通快充协议、三星快充协议及联发科快充协议，从而实现车载充电器与便携式电子装置间的相互通讯，方便确认需要向电源脚VBUS上输入何种等级的高压。
[0039]3.本实用新型的车载充电器及具有该车载充电器的车辆的一个实施例中，车载充电器的电压调节电路具有升压调节和降压调节的双向调节功能，通过电压调节电路的调节作用，车载充电器可输出高于输入电压的充电电压，也可输出低于输入电压的充电电压，以满足不同种类的便携式电子装置的充电需求。
[0040]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种车载充电器(20)，用于为便携式电子装置(200)充电，所述车载充电器(20)包括电源管理芯片(22)，其特征在于，所述电源管理芯片(22)包括负载类型检测电路(222)和电压调节电路(223 )，所述负载类型检测电路(222 )用于判断所述便携式电子装置(200 )所需的充电电压，所述电压调节电路(223)与所述负载类型检测电路(222)电性连接，用于根据所述便携式电子装置(200)所需的充电电压调节所述车载充电器(20)输出的充电电压。
2.如权利要求1所述的车载充电器(20)，其特征在于:所述负载类型检测电路(222)和所述便携式电子装置(200)均支持高通快充协议、三星快充协议及联发科快充协议。
3.如权利要求1所述的车载充电器(20)，其特征在于:所述车载充电器(20)通过USB端口(202)与所述便携式电子装置(200)电性连接。
4.如权利要求3所述的车载充电器(20)，其特征在于:所述USB端口(202)具有电源脚(VBUS)和两个信号管脚(D+、D-)，所述负载类型检测电路(222)和所述电压调节电路(223)均与所述电源脚(VBUS)及所述信号管脚(D+、D-)电性连接。
5.如权利要求4所述的车载充电器(20)，其特征在于:所述USB端口(202)还具有接地脚(GND)，所述电源管理芯片(22)与所述接地脚(GND)电性连接。
6.一种具有车载充电器的车辆(30)，其包括供电装置(32)和车载充电器(20)，所述供电装置(32)用于为所述车载充电器(20)提供输入电压，所述车载充电器(20)用于为便携式电子装置(200)充电，所述车载充电器(20)包括电源管理芯片(22)，其特征在于，所述电源管理芯片(22)包括负载类型检测电路(222)和电压调节电路(223)，所述负载类型检测电路(222 )用于判断所述便携式电子装置(200 )所需的充电电压，所述电压调节电路(223 )与所述负载类型检测电路(222)电性连接，用于将所述供电装置(32)的输入电压转换为所述便携式电子装置(200)所需的充电电压。
7.如权利要求6所述的具有车载充电器的车辆(30)，其特征在于:所述车辆(30)为汽车、摩托车或电动车。
8.如权利要求6所述的具有车载充电器的车辆(30)，其特征在于:所述供电装置(32)的输入电压为12伏特或24伏特。
9.如权利要求6所述的具有车载充电器的车辆(30)，其特征在于:所述便携式电子装置(200)所需的充电电压为5伏特、7伏特、9伏特、12伏特或20伏特。
10.如权利要求6所述的具有车载充电器的车辆(30)，其特征在于:所述供电装置(32)为车用蓄电池。
【文档编号】H02J7/00GK203800643SQ201420058282
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年2月7日 优先权日:2014年2月7日
【发明者】鲁慧锋, 唐鹏, 罗勇进 申请人:鲁慧锋, 唐鹏, 罗勇进