车用USB充电模块及其充电方法技术

一种车用USB充电模块，包括电源接口、电压转换电路、多条USB接口供电支路、通信接口和控制器。电源接口用于电连接至汽车蓄电池的输出端。电压转换电路的输入端与电源接口连接。每一USB接口供电支路包括依次相连的第一开关电路、电流检测电路以及USB接口，第一开关电路与电压转换电路的输出端连接。通信接口用于与汽车电子控制单元通信。控制器的通信端与通信接口连接，输入端分别与多条USB接口供电电路的电流检测电路的输出端连接，输出端分别与多条USB接口供电支路的第一开关电路的控制输入端连接。本发明专利技术还公开了车用USB充电模块的充电方法。本发明专利技术能够在汽车处于停车熄火状态时自动对USB充电设备进行智能管理。

【技术实现步骤摘要】
车用USB充电模块及其充电方法
本专利技术涉及汽车领域，尤其涉及一种车用USB充电模块。
技术介绍
汽车是人们日常生活的常用出行工具。随着消费者使用移动设备、车载设备的频率日益增多，在汽车上对这类设备进行充电或数据交互的需求也日益增加。过去，大部分车型上出现的是USB多媒体接口与点烟器接口的组合，USB接口仅能提供500mA以下的电流，因而仅适合于接入多媒体设备（如U盘）进行影音播放。用户需购买适合于点烟器接口的车载设备，或额外购买USB车充装置插入点烟器接口来为USB接口的设备供电。为提高用户使用的便利性，有厂商在原有的USB多媒体接口之外，在汽车上配备了车用USB充电模块，其相比于USB多媒体接口可以提供更大的充电电流，电流可以达到1A-2.4A。但用户在使用时需注意区分USB多媒体接口与USB充电接口。对此，有厂商将USB多媒体接口集成到车用USB充电模块上以减少设备的体积/成本，例如公布日为2017年6月30日、公布号为CN106911168A的中国专利技术专利公开了一种车用USB，其公开了如何区分连接于USB接口上的设备类型，以支持数据传输或快速充电，从而使人们在使用时无需去刻意区分每个USB接口的功能。另外，随着具备快充技术的手机的全面推广以及其它大功率车载设备的不断发展，不少厂商已经在进一步提高USB充电模块的充电电流大小。目前，汽车上的车用USB模块的电源均是由汽车蓄电池供应，即车用USB模块的电源接口电连接至汽车蓄电池。但是，汽车蓄电池最核心的功能是在汽车启动时给启动机供应电源以启动发动机。汽车在行驶过程中，发动机会为汽车蓄电池充电。汽车停止运行时，发动机熄火，汽车蓄电池的电量会随着使用或正常损耗而降低；当电量低至一定阈值时，会导致蓄电池亏电，使发动机无法被正常启动。因此，目前大部分的车型会在发动机熄火后会立即断开或延时（例如从数秒至数分钟）断开对车用USB模块的供电，以防止汽车蓄电池在熄火后过度放电导致亏电，进而无法启动发动机。对于这类车型的用户来说，在汽车发动机熄火后车用USB模块无法满足用户的用电需求。而在停车时希望保持行车记录仪进行视频监控、在车辆熄火时将手机留在车内充电等情境下，用户是希望能保持常电供应的。为此，个别汽车用户会自行改装行车记录仪的接线位置，如直接连接汽车蓄电池或汽车常电线路，以实现对行车记录仪的常电供应，但这带来了很大的安全隐患，同时还会导致蓄电池因放电过多、亏电从而无法启动。此外，也有少量车型的车用USB模块设计为在车辆熄火后仍保持供电。这类车型中，有一部分完全没有任何电源管理、保护措施，因此仍然存在蓄电池因放电过多、亏电从而无法启动的风险；另外还有少部分车型，其可以在熄火状态下检测蓄电池电压，在电压偏低时切断车用USB模块的供电。但其仍然存在诸多问题：存在滞后性，当检测到电压偏低时，蓄电池已处于电量不足的状态，而在此之前没有任何管理措施；发动机熄火后，USB接口上连接的大功率电器不能及时关闭，导致电源的浪费；需要预先设置电压阈值，然而当蓄电池循环使用一定时间/次数后蓄电池会有所老化，此时在预设电压阈值下蓄电池可用的电量将大大低于蓄电池状态较好时在同样的预设电压阈值下蓄电池可用的电量，此时蓄电池已经无法使发动机正常启动或仅能满足一次正常启动，由此加大了发动机启动失败的风险，即该管理方式不适用于整个蓄电池的寿命周期；低温环境同样会导致预设电压阈值下蓄电池中可用电量低于正常的使用环境；此外该检测方式是在发现蓄电池亏电后切断所有USB供电，则行车记录仪等安全设备的使用受到影响。综上，现有技术的车用USB模块仍有很大的改进空间。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种车用USB充电模块，其能够在汽车处于停车熄火状态时自动对USB充电设备进行智能管理，在避免汽车蓄电池过度放电而亏电的前提下，确保小功率的USB充电设备仍能够正常充电。本专利技术所要解决的又一技术问题在于提供一种车用USB充电模块的充电方法。为解决上述技术问题，根据本专利技术一实施例的一种车用USB充电模块，包括：电源接口，用于电连接至汽车蓄电池的输出端；电压转换电路，电压转换电路的输入端与电源接口连接，电压转换电路用于将汽车蓄电池的输出电压转换为预定的电压；多条USB接口供电支路，每一USB接口供电支路包括第一开关电路、电流检测电路以及USB接口；第一开关电路的输入端与电压转换电路的输出端连接，第一开关电路的输出端与电流检测电路的输入端连接；电流检测电路的第一输出端与USB接口连接，电流检测电路用于检测流入USB接口的电流大小；通信接口，用于与汽车电子控制单元通信；控制器，控制器的第一通信端与通信接口连接，以获取发动机的工作状态信息；控制器的第一输入端分别与多条USB接口供电电路的电流检测电路的第二输出端连接，以接收电流检测电路的检测结果；控制器的输出端分别与多条USB接口供电支路的第一开关电路的控制输入端连接。根据本专利技术实施例的车用USB充电模块的充电方法，包括以下步骤：控制器通过通信接口获取发动机的工作状态信息；在发动机处于工作状态时，控制器控制所有USB接口供电支路上的第一开关电路处于导通状态；在发动机处于非工作状态时，控制器分别控制各个USB接口供电支路的第一开关电路导通或断开，使得所有处于导通状态的USB接口供电支路的电流检测电路的检测值总和小于预设的电流阈值。本专利技术至少具有以下技术效果：1、根据本专利技术实施例的车用USB充电模块在每条USB接口供电支路上设有电流检测电路和第一开关电路，可以在停车熄火状态下自动对单个USB接口上的充电设备的用电情况进行针对性的监控，避免汽车蓄电池过度放电而亏电，维持充电电流小的USB充电设备（即小功率的USB充电设备）仍能够正常充电，既满足了用户需求，又提高了用电的安全性，实现了对USB模块供电的智能管理；2、根据本专利技术实施例的车用USB充电模块通过通信接口与汽车电子控制单元（ECU）通信，可以准确地获取发动机的状态信息，区分出发动机是处于运转、自动启停运行阶段、或是停车熄火，从而克服了现有技术中通过测量汽车蓄电池电压的方式无法准确判断发动机状态的缺点。使得带有自动启停功能的车型在发动机因自动启停功能而处于熄火状态时，使用USB接口的大功率电器不会被切断供电，提高了其对各种车型的兼容性。附图说明图1是本专利技术车用USB充电模块的第一实施例的原理框图。图2示出了本专利技术车用USB充电模块的第二实施例的原理框图。图3示出了本专利技术车用USB充电模块的第三实施例的原理框图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。图1是本专利技术车用USB充电模块的第一实施例的原理框图。请参考图1。根据本专利技术第一实施例的车用USB充电模块100，包括电源接口1、电压转换电路2、多条USB接口供电支路、通信接口4和控制器5。电源接口1用于电连接至汽车蓄电池6的输出端。电压转换电路2的输入端与电源接口1连接，电压转换电路2用于将汽车蓄电池6的输出电压（如12V或24V或其它）转换为预定的电压，该预定的电压能使得USB接口输出符合USB标准的电压（例如5±0.25V）。多条USB接口供电支路中，每一USB接口供电支路包括第一开关电路31、电流检测电路33以及USB接口35。第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车用USB充电模块，其特征在于，包括：电源接口，用于电连接至汽车蓄电池的输出端；电压转换电路，所述电压转换电路的输入端与所述电源接口连接，电压转换电路用于将汽车蓄电池的输出电压转换为预定的电压；多条USB接口供电支路，每一USB接口供电支路包括第一开关电路、电流检测电路以及USB接口；所述第一开关电路的输入端与所述电压转换电路的输出端连接，所述第一开关电路的输出端与所述电流检测电路的输入端连接；所述电流检测电路的第一输出端与所述USB接口连接，电流检测电路用于检测流入USB接口的电流大小；通信接口，用于与汽车电子控制单元通信；控制器，所述控制器的第一通信端与所述通信接口连接，以获取发动机的工作状态信息；所述控制器的第一输入端分别与多条USB接口供电电路的电流检测电路的第二输出端连接，以接收电流检测电路的检测结果；所述控制器的输出端分别与多条USB接口供电支路的第一开关电路的控制输入端连接。

【技术特征摘要】
1.一种车用USB充电模块，其特征在于，包括：电源接口，用于电连接至汽车蓄电池的输出端；电压转换电路，所述电压转换电路的输入端与所述电源接口连接，电压转换电路用于将汽车蓄电池的输出电压转换为预定的电压；多条USB接口供电支路，每一USB接口供电支路包括第一开关电路、电流检测电路以及USB接口；所述第一开关电路的输入端与所述电压转换电路的输出端连接，所述第一开关电路的输出端与所述电流检测电路的输入端连接；所述电流检测电路的第一输出端与所述USB接口连接，电流检测电路用于检测流入USB接口的电流大小；通信接口，用于与汽车电子控制单元通信；控制器，所述控制器的第一通信端与所述通信接口连接，以获取发动机的工作状态信息；所述控制器的第一输入端分别与多条USB接口供电电路的电流检测电路的第二输出端连接，以接收电流检测电路的检测结果；所述控制器的输出端分别与多条USB接口供电支路的第一开关电路的控制输入端连接。2.根据权利要求1所述的车用USB充电模块，其特征在于，所述的控制器用于在发动机处于工作状态时，控制所有USB接口供电支路上的第一开关电路处于导通状态；在发动机处于非工作状态时，分别控制各个USB接口供电支路的第一开关电路导通或断开，使得所有处于导通状态下的USB接口供电支路的电流检测电路的检测值总和小于预设的电流阈值。3.根据权利要求2所述的车用USB充电模块，其特征在于，所述控制器用于在发动机处于非工作状态时，先将每个电流检测电路的检测值分别与所述预设的电流阈值相比较，若电流检测电路的检测值大于等于所述电流阈值，则控制该电流检测电路所在的USB接口供电支路的第一开关电路断开，若电流检测电路的检测值小于所述电流阈值，则维持该电流检测电路所在的USB接口供电支路的第一开关电路的状态不变；随后将所有小于电流阈值的电流检测电路的检测值相加，判断其总和是否大于等于所述电流阈值；若该总和小于电流阈值，则维持所有检测值小于电流阈值的USB接口供电支路的第一开关电路的状态不变；若该总和大于等于电流阈值，则按照预先设定的控制策略控制部分USB接口供电支路的第一开关电路断开，以使所有处于导通状态的USB接口供电支路的电流检测电路的检测值的总和小于电流阈值。4.根据权利要求2所述的车用USB充电模块，其特征在于，所述控制器用于在发动机处于非工作状态时，将所有电流检测电路的检测值相加，并与所述预设的电流阈值相比较；若总和小于电流阈值，则维持所有USB接口供电支路的第一开关电路的状态不变；若总和大于等于电流阈值，则按照预先设定的控制策略控制部分USB接口供电支路的第一开关电路断开，以使所有处于导通状态的USB接口供电支路的电流检测电路的检测值的总和小于电流阈值。5.根据权利要求2所述的车用USB充电模块，其特征在于，所述的控制器用于在发动机处于非工作状态且所有处于导通状态下的USB接口供电支路的电流检测电路的检测值的总和小于所述预设的电流阈值时，计算所有USB接口的用电总量，若所有USB接口的用电总量小于预设的用电总量阈值，则维持所有USB接口供电支路的第一开关电路的状态不变；若所有USB接口的用电总量大于等于预设的用电总量阈值，则控制所有USB接口供电支路上的第一开关电路断开。6.根据权利要求1至5所述的车用USB充电模块，其特征在于，所述车用USB充电模块包括电压检测电路，所述电压检测电路的输入端与所述电源接口连接，所述电压检测电路的第一输出端与所述电压转换电路的输入端连接，电压检测电路用于检测所述电源接口的输出电压；所述控制器的第二输入端与所述电压检测电路的第二输出端连接，以接收电压检测电路的检测结果；所述控制器用于在发动机处于非工作状态且所有处于导通状态下的USB接口供电支路的电流检测电路的检测值的总和小于所述预设的电流阈值时，将电源接口的输出电压与预设的第一电压阈值U1进行比较，若电源接口的输出电压小于第一电压阈值U1，则在上一次计算用电总量时所计算出的所有USB接口的用电总量的基础上累加计算所有USB接口的用电总量，若电源接口的输出电压大于等于所述第一电压阈值U1，则将上一次计算用电总量时计算出的结果清零并从零开始计算所有USB接口的用电总量；若计算出的所有USB接口的用电总量小...

【专利技术属性】
技术研发人员：杭启明，陈勤勤，
申请(专利权)人：浙江科博达工业有限公司，科博达技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33