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CN108736539B - 充电线缆和终端 - Google Patents

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CN108736539B
CN108736539B CN201810502572.8A CN201810502572A CN108736539B CN 108736539 B CN108736539 B CN 108736539B CN 201810502572 A CN201810502572 A CN 201810502572A CN 108736539 B CN108736539 B CN 108736539B
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Abstract

本发明提供一种充电线缆和终端，该终端包括电池和充电接口，所述终端通过所述充电接口从电源适配器引入充电电流，为所述电池充电，所述终端还包括通信单元及识别单元，通信单元用于通过所述充电接口与所述电源适配器进行双向通信，确定所述终端的充电模式；识别单元用于识别所述电源适配器和终端之间的充电线缆支持的充电模式；通信单元还用于根据所述识别单元识别出的所述充电线缆支持的充电模式，最终确定所述终端的充电模式。本发明实施例中，终端通过通信单元与电源适配器协商充电模式，并且更进一步的根据充电线缆来确定充电模式，能够保证充电模式同时符合充电线缆和终端、电源适配器的能力和需求。

Description

充电线缆和终端
技术领域
本发明实施例涉及充电领域，并且更具体地，涉及一种充电线缆和终端。
背景技术
目前，智能手机越来越受到消费者的青睐，但是智能手机耗电量大，通常需要经常充电。随着智能手机的电池容量越来越高，充电时间相应变长。如何实现快速充电亟待解决。
现有技术中，为了达到快速充电的目的，通常不考虑智能手机的承受能力，直接增大电源适配器的输出电流或输出电压，这样会导致智能手机过热甚至烧坏等现象，降低了智能手机的使用寿命。
发明内容
本发明实施例提供一种充电线缆和终端，能够有效避免盲目增大电源适配器输出电流或输出电压所带来的智能手机过热现象。
第一方面，提供一种终端，包括电池和充电接口，所述终端通过所述充电接口从电源适配器引入充电电流，为所述电池充电，所述终端还包括通信单元及识别单元，所述通信单元通过所述充电接口与所述电源适配器进行双向通信，确定所述终端的充电模式；所述识别单元用于识别所述电源适配器和终端之间的充电线缆支持的充电模式；所述通信单元还用于根据所述识别单元识别出的所述充电线缆支持的充电模式，最终确定所述终端的充电模式。
另一方面，提供一种充电线缆，所述充电线缆用于与电源适配器和终端连接，其中，所述充电线缆中设置有用于供电源适配器和终端识别所述充电线缆身份的加密电路模块，所述充电线缆的身份包括支持快速充电模式的充电线缆、不支持快速充电模式的充电线缆。
本发明实施例中，终端通过通信单元与电源适配器协商充电模式，并且更进一步的根据充电线缆来确定充电模式，能够保证充电模式同时符合充电线缆和终端、电源适配器的能力和需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的终端的示意性框图。
图2是本发明实施例的电源适配器的示意性框图。
图3是本发明实施例的快充系统结构的示例图。
图4是线缆结构的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
图1是本发明实施例的终端的示意性框图。图1中的终端100包括电池110和充电接口120，所述终端100通过所述充电接口120从电源适配器引入充电电流，为所述电池110充电，所述终端100还包括：
通信单元130，通过所述充电接口120与所述电源适配器进行双向通信，确定所述终端100的充电模式。
本发明实施例中，电源适配器通过通信单元与终端协商充电模式，并根据通信单元确定出的充电模式为控制电源适配器的输出电压/输出电流，能够有效避免盲目增大电源适配器的电压或电流所带来的手机发热甚至烧坏的现象。
终端100的充电接口120可以兼容Micro-USB B型或Type-C接口规格。
对终端还可以提出以下电器性能要求：充电接口及充电控制电路应能根据自身需求进行正常安全充电，在整个充电过程中终端的最高温度不应大于55℃，且不能发生起火、爆炸及电路损坏的现象。
此外，终端内的充电控制电路可以有过压保护装置，当充电电压高于12V时(待定)过压保护装置可以启动。过压保护电路启动期间，其吸收电流不大于20mA。在整个过程中终端的最高温度不应大于55℃，且不能发生起火、爆炸及电路损坏的现象。恢复后终端应能正常工作。
此外，具有快充功能的终端应可以识别适配器是否满足快充要求，能够实时监控整个充电过程，并采取相应的充电模式。
可选地，作为一个实施例，所述充电模式包括：普通充电模式和第一快速充电模式，其中，所述电源适配器在所述第一快速充电模式下的充电电流高于在所述普通充电模式下的充电电流。
具体地，第一快速充电模式可以是通过提高电源适配器的输出电流(如大于2.5A)来提高终端充电功率和速率的充电方式。电压适配器在普通充电模式下，额定输出电压可以是5V，额定输出电流可以小于或等于2.5A。
可选地，作为一个实施例，所述第一快速充电模式下的充电电流大于2.5A，例如5A，容差可以为±5％。
可选地，作为一个实施例，所述充电模式包括：普通充电模式和第二快速充电模式，其中，所述第二快速充电模式下的充电电压高于所述普通充电模式下的充电电压。
具体地，第二快速充电模式可以是通过提高电源适配器的输出电压(如9V或12V)来提高终端充电功率和速率的充电方式。
可选地，作为一个实施例，所述第二快速充电模式下的充电电压为9V或12V；或者，电源适配器的额定输出电压为5V、9V和/或12V，容差可以为±5％。
可选地，作为一个实施例，所述第二快速充电模式下的充电电压为9V或12V。
可选地，作为一个实施例，所述充电模式包括普通充电模式，第一快速充电模式和第二快速充电模式，其中，所述第一快速充电模式下的充电电流高于所述普通充电模式下的充电电流，所述第二快速充电模式下的充电电压高于所述普通充电模式下的充电电压。
可选地，作为一个实施例，还包括：识别单元，用于识别所述电源适配器和终端100之间的充电线缆支持的充电模式；所述通信单元还用于根据所述识别单元识别出的所述充电线缆支持的充电模式，确定所述终端100的充电模式。
可选地，作为一个实施例，所述识别单元具体用于向所述充电线缆中的控制芯片发送识别码，接收所述控制芯片返回的反馈码，判断所述反馈码是否正确，当所述反馈码正确时，确定所述充电线缆支持快速充电模式，当所述反馈码不正确时，确定所述充电线缆不支持快速充电模式。
可选地，作为一个实施例，所述充电模式包括普通充电模式和快速充电模式，且所述快速充电模式下的充电电流高于所述普通充电模式下的充电电流，所述通信单元具体用于当所述通信单元与所述终端100确定的充电模式为所述快速充电模式，且所述充电线缆支持所述快速充电模式时，确定最终的充电模式为快速充电模式，否则，确定最终的充电模式为普通充电模式。
可选地，作为一个实施例，所述电池110包括：检测单元，用于检测电芯的电压值/电流值，并向所述终端100发送检测到的所述电压值/电流值。
可选地，作为一个实施例，所述电池110还包括：第一过压保护单元和第二过压保护单元，所述第二过压保护单元在所述第一过压保护单元失效且所述电池内的电芯高于额定电压时切断所述电芯两端电压。
终端内的电池可以满足具有如下功能和要求：
首先，电池可以具有实时读取电芯电压值和电流值(电压与电流偏差不允许超过电芯允许的充电限值)并能够将该读取值精准发送给终端的功能。
其次，电池在充电的过程中各个器件的温升应不超过15℃。
其次，电池的循环寿命在温度上限和下限条件下，进行快速充电寿命试验应符合循环500次之后容量保持率达到80％以上的要求。
其次，实际容量大于等于额定容量。
其次，满足GB 31241要求。
其次，电池应具有二级防护的过压保护功能以防止电芯充电过压。当电池的电芯电压高于额定电压值时(额定电压值+0.1V，目前是4.4V，后续不确定，待定)，电池保护板的充电通路应能自动切断，启动过电压保护机制。
图2是本发明实施例的电源适配器的示意性框图。图2的电源适配器200包括功率转换单元210和充电接口220，所述功率转换单元210通过所述充电接口220为终端充电，所述电源适配器200还包括：
通信单元230，用于通过所述充电接口220与所述终端进行双向通信，以便所述终端确定充电模式；
电压控制单元和/或电流控制单元240，用于根据所述终端确定出的充电模式，控制所述功率转换单元210的输出电压和/或输出电流。
本发明实施例中，电源适配器通过通信单元与终端协商充电模式，并根据通信单元确定出的充电模式为控制电源适配器的输出电压/输出电流，能够有效避免盲目增大电源适配器的电压或电流所带来的手机发热甚至烧坏的现象。
可选地，作为一个实施例，所述充电模式包括：普通充电模式和第一快速充电模式，其中，所述电源适配器200在所述第一快速充电模式下的充电电流高于在所述普通充电模式下的充电电流。
可选地，作为一个实施例，所述电源适配器200在所述第一快速充电模式下的充电电流大于2.5A；或者，所述电源适配器200的额定输出电流大于2.5A。
可选地，作为一个实施例，所述充电模式包括：普通充电模式和第二快速充电模式，其中，所述电源适配器200在所述第二快速充电模式下的充电电压高于在所述普通充电模式下的充电电压。
可选地，作为一个实施例，所述电源适配器200在所述第二快速充电模式下的充电电压为9V或12V；或者，所述电源适配器200的额定输出电压为5V、9V和/或12V。
可选地，作为一个实施例，所述充电模式包括普通充电模式，第一快速充电模式和第二快速充电模式，其中，所述电源适配器200在所述第一快速充电模式下的充电电流高于在所述普通充电模式下的充电电流，所述电源适配器200在所述第二快速充电模式下的充电电压高于在所述普通充电模式下的充电电压，所述电流控制单元用于当所述终端确定出的充电模式为所述第一快速充电模式时，将所述功率转换单元210的输出电流调节至所述第一快速充电模式对应的充电电流；所述电压控制单元用于当所述终端确定出的充电模式为所述第二快速充电模式时，将所述功率转换单元210的输出电压调节至所述第二快速充电模式对应的充电电压。
可选地，作为一个实施例，所述电源适配器200的充电接口220与连接所述电源适配器200和所述终端的充电线缆采用分离式设计。
可选地，作为一个实施例，所述充电接口220与所述充电线缆之间使用USB A型接口进行连接。
此外，还可以要求电源适配器的设计满足以下电器性能要求：
输出电压波纹：
Figure GDA0003320231730000051
Figure GDA0003320231730000061
短路电流
Figure GDA0003320231730000062
在任何情况下，不论电源适配器是否插在电源上，由终端流向电源适配器的电流应不大于5mA。
电源适配器从交流电源通过电源适配器到达输出端口的接触电流应不超过20uA。
安全性能符合GB 4943.1的要求。
此外，快充电源适配器可以具备识别快充数据线和检测接口插接异常的功能。快充电源适配器应具有短路的自动保护功能。当故障排除后，适配器应能自动恢复工作。
此外，还可以对电源适配器的能效提出一定指标要求，如电源适配器实际的平均效率应不小于如下公式计算出来的数值:
平均效率≥0.0750*Ln(Pno)+0.561
式中:Pno—电源适配器额定输出功率，即额定输出电压乘以额定输出电流。
无负载能耗满足：
输入电压 模拟负载测试条件 功率消耗限值
220V/50Hz 开路 小于150mW
此外，可以要求充电接口的插拔力和插拔寿命满足：
连接插头与连接插座之间进行插拔,当插拔的速率不超过12.5mm/min时，将连接插头完全插入连接插座所需的力不应大于35N，将连接插头从连接插座中完全拔出所需的力应不小于10N。
在每小时200个周期的最大速率下插入/拔出3000个周期，插拔结束后机械结构应无损坏，将连接插头从连接插座中完全拔出所需的力应不小于8N。
下面结合具体例子，更加详细地描述本发明实施例。应注意，图3至图4的例子仅仅是为了帮助本领域技术人员理解本发明实施例，而非要将本发明实施例限于所例示的具体数值或具体场景。本领域技术人员根据所给出的图3至图4的例子，显然可以进行各种等价的修改或变化，这样的修改或变化也落入本发明实施例的范围内。
快充系统框架如图3所示，它包括移动终端(含电池)、快充线缆和快充适配器。移动终端主要包括电芯及其保护电路、快充电流控制电路模块、通信控制模块以及充电接口。同时要求在快充线缆中设置供电源适配器和终端进行识别的加密电路模块，具体实现方式可以由厂家规定。快充适配器包括充电接口以及充电电压控制、电流控制、通信模块以及数据线识别模块。终端与快充适配器进行握手通信后，判断双方是否满足快充功能要求以及适合的快充模式，然后由快充适配器提供相应的电压和电流，对终端进行充电。快充适配器和快充线缆应采用分离式设计，采用USB A型接口进行连接。
充电适配器的设计可以考虑产品的纵向兼容性和横向兼容性，其中，纵向兼容性是指快速充电适配器应能识别线缆和终端是否满足快充要求，并采取相应的充电模式；具有快充功能的终端应能识别适配器是否满足快充要求，并采取相应的充电模式。横向兼容性是指具有快速充电功能的适配器应能够为所有具有快充功能的终端提供相应的快充；具有快充功能的终端应能识别所有快充功能的适配器，并进行快速充电。
此外，可以要求电源适配器与终端之间的线缆的结构、材料等满足如下要求或指标：
1、线缆输入端应采用USB A型结构，线缆输出端应兼容Micro-USB B型或Type-C接口规格。
连接线缆用于数据传输和供电兼用功能时其结构应符合图4所示(与USB A系列连接线缆相同)要求。连接线缆由四根导线组成，其中两根为电源导线(VBUS为电源正极；GND为电源负极)，另外两根(D+、D-)为信号导线。
材料应满足GB/T 22727.1的要求。材料中多环芳烃(PAHs)的含量宜小于200mg/kg，苯并芘宜小于20mg/kg。
材料可采用聚乙烯(PE)或更优材料。
连接线缆长度不大于200cm。
外套应包围完全屏蔽的电源和信号线对，且应与镀锡铜导线的外部屏蔽直接连接。
用于支持升压快充的线缆，其最大电阻应不大于0.232Ω/m。
用于支持升流快充的线缆，其最大电阻应不大于0.1Ω/m。
USB A型和Micro-USB B型连接接口的绝缘电阻应不小于1000MΩ。
USB A型连接接口的绝缘材料应有承受交流电压有效值为500V，Micro-USB B型连接接口的绝缘材料应能承受交流电压有效值为100V。在持续时间为1min的耐压试验中，应无击穿、打火或飞弧现象。漏电不应超过0.5mA。
线缆(不包含连接器部分)的绝缘材料的阻燃性应达到V-1级或更优等级。
连接插头与连接插座之间进行插拔,当插拔的速率不超过12.5mm/min时，将连接插头完全插入连接插座所需的力不应大于35N，将连接插头从连接插座中完全拔出所需的力应不小于10N。
在每小时200个周期的最大速率下插入/拔出3000个周期，插拔结束后机械结构应无损坏，将连接插头从连接插座中完全拔出所需的力应不小于8N。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种终端，包括电池和充电接口，所述终端通过所述充电接口从电源适配器引入充电电流，为所述电池充电，其特征在于，所述终端还包括：
通信单元，通过所述充电接口与所述电源适配器进行双向通信，确定所述终端的充电模式；
识别单元，用于识别所述电源适配器和终端之间的充电线缆支持的充电模式，其中，所述充电模式包括普通充电模式和快速充电模式，所述快速充电模式包括第一快速充电模式和第二快速充电模式，其中，所述第一快速充电模式下的充电电流高于所述普通充电模式下的充电电流，所述第二快速充电模式下的充电电压高于所述普通充电模式下的充电电压，所述第一快速充电模式下的充电电流大于2.5A，所述第二快速充电模式下的充电电压包括9V；
所述通信单元还用于根据通过所述充电接口与所述电源适配器进行双向通信确定出的所述终端的充电模式以及所述识别单元识别出的所述充电线缆支持的充电模式，最终确定所述终端的充电模式。
2.如权利要求1所述的终端，其特征在于，所述第二快速充电模式下的充电电压还包括12V。
3.如权利要求1所述的终端，其特征在于，所述识别单元具体用于向所述充电线缆中的控制芯片发送识别码，接收所述控制芯片返回的反馈码，判断所述反馈码是否正确，当所述反馈码正确时，确定所述充电线缆支持快速充电模式，当所述反馈码不正确时，确定所述充电线缆不支持快速充电模式。
4.如权利要求1所述的终端，其特征在于，所述快速充电模式下的充电电流高于所述普通充电模式下的充电电流，
所述通信单元具体用于当所述通信单元与所述终端确定的充电模式为所述快速充电模式，且所述充电线缆支持所述快速充电模式时，确定最终的充电模式为快速充电模式，否则，确定最终的充电模式为普通充电模式。
5.如权利要求1-4中任一项所述的终端，其特征在于，所述电池包括：检测单元，用于检测电芯的电压值/电流值，并向所述终端发送检测到的所述电压值/电流值。
6.如权利要求1-4中任一项所述的终端，其特征在于，所述电池还包括：
第一过压保护单元和第二过压保护单元，所述第二过压保护单元在所述第一过压保护单元失效且所述电池内的电芯高于额定电压时切断所述电芯两端电压。
7.一种充电线缆，所述充电线缆用于与电源适配器和终端连接，其特征在于，所述充电线缆中设置有用于供电源适配器和终端识别所述充电线缆身份的加密电路模块，所述充电线缆的身份包括支持快速充电模式的充电线缆、不支持快速充电模式的充电线缆，其中，所述快速充电模式包括第一快速充电模式和第二快速充电模式，所述第一快速充电模式为升流快充，所述第二快速充电模式为升压快充，所述充电线缆的身份为支持快速充电模式的充电线缆时，所述充电线缆的身份进一步包括：用于支持升压快充的充电线缆以及用于支持升流快充的充电线缆。
8.如权利要求7所述的充电线缆，其特征在于，所述加密电路模块包括控制芯片，所述控制芯片用于在接收到电源适配器或终端发送的识别码后产生一反馈码，所述反馈码用于供电源适配器或终端识别所述充电线缆的身份。
9.如权利要求7-8任一项所述的充电线缆，其特征在于，所述充电线缆的材料满足GB/T22727.1的要求。
10.如权利要求9所述的充电线缆，其特征在于，所述材料中多环芳烃(PAHs)的含量小于200mg/kg，苯并芘小于20mg/kg。
11.如权利要求7所述的充电线缆，其特征在于，所述用于支持升压快充的线缆的最大电阻小于等于0.232Ω/m，所述用于支持升流快充的线缆的最大电阻小于等于0.1Ω/m。
12.如权利要求7-8任一项所述的充电线缆，其特征在于，所述充电线缆包括线缆输入端及线缆输出端，所述线缆输入端采用USB A型结构，所述线缆输出端兼容Micro-USB B型或Type-C接口规格。
13.如权利要求12所述的充电线缆，其特征在于，所述USB A型和Micro-USB B型连接接口的绝缘电阻大于或等于1000MΩ。
14.如权利要求12所述的充电线缆，其特征在于，所述USB A型连接接口的绝缘材料满足承受的交流电压有效值为500V，所述Micro-USB B型连接接口的绝缘材料满足承受的交流电压有效值为100V。
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