本發(fā)明涉及電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及一種充電裝置以及充電方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中的便攜式充電裝置都是采用以能夠提供能量的能量單元，對另一個(gè)需要充電的終端進(jìn)行充電。該能量單元例如是鋰電池或者太陽能電池板等。而有一些能量單元由于內(nèi)部的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，導(dǎo)致其具有一最大功率點(diǎn)，只有在最大功率點(diǎn)附近工作，該能量單元的工作效率才是最高的。而被充電的終端所需的電壓和電流往往是變化的，特別是對于支持快速充電的終端而言，所需的電壓和電流隨時(shí)可能發(fā)生變化。這導(dǎo)致能量單元無法始終穩(wěn)定在最大功率點(diǎn)附近工作。因此，提供一種能夠穩(wěn)定所述能量單元的輸出功率，從而提高所述能量單元的輸出效率的技術(shù)方案，是現(xiàn)有技術(shù)亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠穩(wěn)定所述能量單元的輸出功率的充電裝置以及充電方法。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種充電裝置，包括能量單元、充電模塊以及充電接口，所述充電模塊包括：電壓變換器，與所述能量單元和充電接口電性連接，用于將能量單元輸出的電壓轉(zhuǎn)換成充電采用的直流電壓；以及穩(wěn)壓模塊，與所述能量單元和電壓變換器電性連接，所述穩(wěn)壓模塊通過鉗位太陽能電池板輸出電壓的方式來穩(wěn)定所述能量單元的輸出功率，所述穩(wěn)壓模塊包括：一儲能單元，所述儲能單元與所述能量單元電性連接；一充放電控制開關(guān)，所述充放電控制開關(guān)的第一端與所述儲能單元電性連接，第二端通過一反向保護(hù)二極管與所述能量單元電性連接；一電壓監(jiān)控單元，所述電壓監(jiān)控單元與所述充放電控制開關(guān)的控制端以及儲能單元電性連接，用于根據(jù)所述儲能單元的輸出電壓值來控制所述充放電控制開關(guān)的通斷。

可選的，還包括一快充協(xié)議識別模塊，與所述充電接口和電壓變換器電性連接，用于識別來自于充電模塊的充電指令，并發(fā)送至電壓變換器以改變電壓變換器的輸出電壓。

可選的，所述快充協(xié)議識別模塊包括：協(xié)議解析單元，所述協(xié)議解析單元與所述充電接口電性連接，用于從通過所述充電接口接收到的充電指令中解析出充電所需的電壓值；指令發(fā)送單元，與所述協(xié)議解析單元以及電壓變換器電性連接，用于根據(jù)協(xié)議解析單元解析得到的電壓值，發(fā)送輸出控制指令至電壓變換器，控制所述電壓變換器的輸出的直流信號的電壓值為協(xié)議解析單元解析得到的電壓值。

可選的，所述指令發(fā)送單元包括：一上拉電阻，所述上拉電阻的第一端與電壓變換器的輸出端電性連接，第二端與所述電壓變換器的控制端電性連接；多個(gè)下拉電阻，所述每一個(gè)下拉電阻的第一端與電壓變換器的控制端電性連接，每一個(gè)下拉電阻的第二端通過一電壓控制開關(guān)接地，所述電壓控制開關(guān)的控制端與所述協(xié)議解析單元電性連接。

可選的，所述能量單元為一太陽能電池，所述電壓變換器為直流-直流變換器。

本發(fā)明還提供了一種充電方法，包括如下步驟：提供一能量單元；采用一電壓變換器將能量單元輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換成充電采用的直流電壓；根據(jù)被充電設(shè)備的指令改變電壓變換器輸出的電壓值；通過鉗位能量單元輸出電壓的方式來穩(wěn)定所述能量單元的輸出功率，從而提高所述能量單元的輸出效率。

可選的，所述能量單元為一太陽能電池，所述電壓變換器為直流-直流變換器。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，通過鉗位能量單元輸出電壓的方式來穩(wěn)定所述能量單元的輸出功率，使所述能量單元的等效負(fù)載保持穩(wěn)定，來穩(wěn)定所述能量單元的輸出功率，從而提高所述能量單元的輸出效率。

進(jìn)一步的，對于支持快速充電的充電裝置，快充技術(shù)要求輸出的功率范圍可調(diào)。因此，通過識別快充協(xié)議來控制電壓變換器以改變電壓變換器的輸出電壓，使得穩(wěn)定能量單元的功率變得可行。

附圖說明

附圖1所示是本發(fā)明所述充電裝置一具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖2所示是本發(fā)明所述充電方法一具體實(shí)施方式的實(shí)施步驟示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的充電裝置以及充電方法的具體實(shí)施方式做詳細(xì)說明。

附圖1所示是本發(fā)明所述充電裝置一具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，包括能量單元11、充電模塊12以及充電接口13。能量單元11輸出的電能被充電模塊12轉(zhuǎn)換后，通過充電接口13向外充電。被充電的終端可以是手機(jī)或者平板電腦等。對于支持快速充電的終端，需要充電接口13為其提供高于5v的充電電壓，通常包括5v/2a、9v/1.67a、12v/1.5a等多個(gè)規(guī)格。這需要充電模塊12根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。

在本具體實(shí)施方式中，為了實(shí)現(xiàn)上述調(diào)節(jié)功能，充電模塊12包括電壓變換器121、快充協(xié)議識別模塊、以及穩(wěn)壓模塊。所述快充協(xié)議識別模塊進(jìn)一步包括協(xié)議解析單元130和指令發(fā)送單元140。所述穩(wěn)壓模塊包括儲能單元170、充放電控制開關(guān)180以及電壓監(jiān)控單元190

所述電壓變換器121與所述能量單元11和充電接口13電性連接，用于將能量單元11輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換成充電采用的直流電壓?？斐鋮f(xié)議識別模塊與所述充電接口13和電壓變換器121電性連接，用于識別來自于充電模塊的充電指令，并發(fā)送至電壓變換器121以改變電壓變換器121的輸出電壓。被充電終端如果需要快速充電，會發(fā)送發(fā)起快速充電的命令至充電接口13。快充協(xié)議識別模塊能夠識別該命令，并發(fā)送給電壓變換器121，驅(qū)動(dòng)其改變輸出電壓。通常包括5v/2a、9v/1.67a、12v/1.5a等多個(gè)模式。而改變輸出電壓后，電壓變換器121的輸出功率隨之發(fā)生變化，這導(dǎo)致能量單元11的輸出功率也發(fā)生變化。

對于有些類型的能量提供裝置，例如太陽能電池或者永磁電機(jī)等，其存在一最大功率點(diǎn)，這是由其內(nèi)部的發(fā)電機(jī)理決定的。只有在該功率點(diǎn)上能量單元11將其他類型的能源(例如太陽能)轉(zhuǎn)換成電能的轉(zhuǎn)化效率才是最大的。而電壓變換器121的輸出發(fā)生變化之后，如果不加以輔助調(diào)節(jié)手段，顯然會改變能量單元11的輸出功率，可能會導(dǎo)致能量單元11的輸出效率降低。在本具體實(shí)施方式中，能量單元11為太陽能電池，進(jìn)而電壓變換器121為直流-直流變換 器。采用穩(wěn)壓模塊與所述能量單元11和電壓變換器121電性連接。穩(wěn)壓模塊的作用在于能夠調(diào)節(jié)所述能量單元11的等效負(fù)載。通過調(diào)節(jié)等效負(fù)載，來穩(wěn)定所述能量單元11的輸出功率在最大功率點(diǎn)，從而提高所述能量單元11的輸出效率。

在本具體實(shí)施方式中，所述快充協(xié)議識別模塊進(jìn)一步包括協(xié)議解析單元130和指令發(fā)送單元140。所述協(xié)議解析單元130與所述充電接口13電性連接，用于解析通過所述充電接口13接收到的充電指令。所述充電指令可以是標(biāo)準(zhǔn)的充電協(xié)議指令，例如高通的qc2.0等，也可以是制造商自定義的指令集。協(xié)議解析單元130根據(jù)預(yù)設(shè)的算法將解析結(jié)果發(fā)送至指令發(fā)送單元140。指令發(fā)送單元140與所述協(xié)議解析單元130以及電壓變換器121電性連接。指令發(fā)送單元140收到協(xié)議解析單元130發(fā)送的結(jié)果后，發(fā)送一輸出控制指令至電壓變換器121，控制所述電壓變換器121輸出相應(yīng)的直流電壓。

本具體實(shí)施方式中，充電接口13包括高電平輸出端v+、低電平輸出端v-、升壓端子d+、以及降壓端子d-。協(xié)議解析單元130根據(jù)升壓端子d+和降壓端子d-的信號解析出結(jié)果并發(fā)送至輸出端。協(xié)議解析單元130的輸出端包括多個(gè)引腳，每個(gè)引腳根據(jù)充電接口13發(fā)出的充電指令選擇輸出高電平或者低電平。指令發(fā)送單元140則包括一上拉電阻r1，和多個(gè)下拉電阻，本具體實(shí)施方式為下拉電阻r2和r3，指令發(fā)送單元140還包括匹配電阻r4。所述上拉電阻r1的第一端與電壓變換器121的輸出端電性連接，第二端與所述電壓變換器121的控制端vf電性連接；匹配電阻r4的第一端與所述電壓變換器121的控制端vf電性連接，第二端接地。下拉電阻r2和r3中的每一個(gè)下拉電阻的第一端與電壓變換器121的控制端vf電性連接，下拉電阻r2和r3中的每一個(gè)下拉電阻的第二端通過電壓控制開關(guān)k2和k3接地。所述電壓控制開關(guān)k2和k3的控制端與所述協(xié)議解析單元130電性連接，具體地說是每個(gè)開關(guān)電性連接到協(xié)議解析單元130的一個(gè)輸出端的引腳上。電壓控制開關(guān)k2和k3根據(jù)議解析單元130的輸出端的引腳電平來選擇開關(guān)狀態(tài)，從而將下拉電阻r2和r3接入下拉電阻的網(wǎng)絡(luò)中，以控制電壓變換器121的控制端vf的電平。匹配電阻r4是可選組件，用于調(diào)整控制端vf的最大電平。

本具體實(shí)施方式中，協(xié)議解析單元130的輸出引腳為兩個(gè)，對應(yīng)的下拉電阻和電壓控制開關(guān)也為兩個(gè)，若協(xié)議解析單元130的輸出引腳數(shù)目增加，則可以控制更多檔位的輸出模式，對應(yīng)的下拉電阻和電壓控制開關(guān)也應(yīng)增加到相同的數(shù)目。

本具體實(shí)施方式中，所述穩(wěn)壓模塊通過鉗位能量單元11輸出電壓的方式來穩(wěn)定所述能量單元11的輸出功率，所述穩(wěn)壓模塊包括儲能單元170、充放電控制開關(guān)180以及電壓監(jiān)控單元190。所述儲能單元170與所述能量單元11電性連接。所述充放電控制開關(guān)180的第一端與所述儲能單元170電性連接，第二端通過一反向保護(hù)二極管181與所述能量單元11電性連接。所述電壓監(jiān)控單元190與所述充放電控制開關(guān)180的控制端以及儲能單元170電性連接，用于根據(jù)所述儲能單元170的輸出電壓值來控制所述充放電控制開關(guān)180的通斷。所述儲能單元170可以是可充電的鋰電池或者超級電容。儲能單元170兩端的電壓是固定的，則能量單元11兩端的電壓就被鉗位在儲能單元170兩端的電壓減去反向保護(hù)二極管181的壓降和能量單元11的內(nèi)阻壓降。而在儲能單元170、保護(hù)二極管181、以及能量單元11的回路中，流過能量單元11的電流也是穩(wěn)定的。該電流可以通過調(diào)整能量單元11的內(nèi)阻值調(diào)整。因此，上述結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)能量單元11的電流和電壓都是穩(wěn)定的。通過調(diào)整能量單元11中的內(nèi)阻、以及儲能單元170的輸出電壓等參數(shù)，可以將能量單元11的輸出電流和電壓信號穩(wěn)定在最大功率點(diǎn)，達(dá)到提高能量單元11輸出效率的目的。

附圖2所示是本發(fā)明所述充電方法的一具體實(shí)施方式的實(shí)施步驟示意圖。包括：步驟s20，提供一能量單元；步驟s21，采用一電壓變換器將能量單元輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換成充電采用的直流電壓；步驟s22，根據(jù)被充電設(shè)備的指令改變電壓變換器輸出的電壓值；步驟s23，通過鉗位能量單元輸出電壓的方式來穩(wěn)定所述能量單元的輸出功率，從而提高所述能量單元的輸出效率。

采用以上方法，將能量單元的輸出電流和電壓信號穩(wěn)定在最大功率點(diǎn)，達(dá)到提高能量單元輸出效率的目的。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些 改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。