一种串联式智能满充断电检测装置与方法与流程

本方案涉及充电检测，尤其涉及一种串联式智能满充断电检测装置与方法。

背景技术：

1、随着 usb pd（usb power delivery，usb功率传输协议）、qc（quick charge，快充技术）、scp（super charge protocol，超级快充协议）等多协议快充普及，充电电压、充电电流动态实时变化，传统单电流阈值判满方案出现明显缺陷：

2、1、电流阈值无法自适应多功率快充设备。快充cc（引脚）恒流阶段供电端会动态调整电压、电流，不同手机、笔记本、储能电源的额定充电电流差异极大（5v2a/9v3a/20v3.25a等）；同一设备充电前期大电流、中后期动态降流，固定电流阈值极易出现误判：大功率设备还未充满，电流就提前跌到阈值，装置提前断电；小容量电池充满后，残留电流仍高于设定阈值，持续过充。

3、2、电压+电流组合判据受设备负载干扰严重。充电过程中手机后台运行、屏幕点亮、外设耗电会拉低充电电流，系统会将负载耗电误识别为“充电末期电流衰减”，造成未充满就切断供电；低温、电池老化会改变电池电压平台，进一步放大判断误差。

4、3、安全隐患突出。误提前断电会导致电池长期充不满、循环寿命衰减；误不切断会造成锂电池持续过充，引发鼓包、发热甚至起火爆炸；频繁误启停还会损伤充电器与用电设备 pd 通信芯片。

5、4、通用性差。一款检测装置仅适配固定功率区间设备，无法兼容 5w~240w 全品类快充设备，产品适配成本高。

技术实现思路

1、本方案旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，为此，本发明第一方面提出一种串联式智能满充断电检测装置，所述装置整体串联于供电充电器与待充电设备之间，所述装置包括：

2、功率采样电路，包括电压采样支路和电流采样支路，分别用于采集所述装置输入端的瞬时电压和流经主回路的实时瞬时电流；

3、mcu主控单元，其输入端连接所述功率采样电路的输出端，用于根据所述瞬时电压和所述瞬时电流计算平均功率、充电峰值功率，并根据所述平均功率和所述充电峰值功率判定所述待充电设备是否充满；

4、可控功率开关，串联于所述装置的主回路中，其控制端连接所述mcu主控单元的输出端，用于在所述mcu主控单元判定所述待充设备充满后切断主回路供电；

5、供电单元，其输入端连接所述装置输入端，输出端分别连接所述mcu主控单元和所述功率采样电路的电源端，用于为所述mcu主控单元和所述功率采样电路供电；

6、通讯指示灯模块，其输入端连接所述mcu主控单元的输出端，用于指示所述装置的不同工作状态。

7、可选地，所述电压采样支路由串联连接的上臂电阻和下臂电阻构成，所述上臂电阻的一端连接所述装置输入端的vbus线，所述上臂电阻的另一端连接所述下臂电阻的一端并作为电压采样输出端，所述下臂电阻的另一端接地；所述电压采样输出端连接所述mcu主控单元的第一adc通道；

8、所述电流采样支路由毫欧采样电阻和双向电流检测放大芯片构成，所述采样电阻的两端分别连接所述双向电流检测放大芯片的差分输入端，所述双向电流检测放大芯片的输出端连接所述mcu主控单元的第二adc通道。

9、可选地，所述供电单元为内置于所述双向电流检测放大芯片中的低压差线性稳压器，其输出端输出稳定的3.3v直流电压。

10、可选地，所述可控功率开关为双向mos功率开关，其串联于所述装置的vbus主回路中，所述双向mos功率开关的栅极连接所述mcu主控单元的gpio输出端。

11、可选地，所述通讯指示灯模块包括至少一个led指示灯，所述led指示灯的阳极连接所述mcu主控单元的gpio输出端，所述led指示灯的阴极接地。

12、本发明第二方面提出一种串联式智能满充断电检测方法，所述方法应用于第一方面所述的mcu主控单元，所述方法包括：

13、当待充电设备与供电充电器连通后，在第一设定时长内按照预设时间间隔持续采集瞬时电压和瞬时电流，根据所述瞬时电压和所述瞬时电流计算瞬时充电功率，并计算所述第一设定时长内的多个瞬时充电功率的平均值得到平均功率；

14、在充电过程中，每隔所述第一设定时长计算所述平均功率，取当前时刻之前的平均功率中的最大值作为充电峰值功率，并将最新计算得到的所述平均功率作为当前平均功率；

15、将所述当前平均功率与预设最小功率值进行对比，当所述当前充电功率在连续第二设定时长内小于所述最小功率值时，判定所述待充电设备已完全充满；所述最小功率值为所述充电峰值功率与预设衰减比例的积；所述第二设定时长为所述第一设定时长的n倍，n≥2，n为整数；

16、从判定所述待充电设备已完全充满之刻开始计时，当计时时长达到第三设定时长时，所述mcu主控单元通过输出控制电平关断可控功率开关，以切断主回路供电。

17、可选地，在将最新计算得到的所述平均功率作为当前平均功率之后，还包括：

18、当所述当前平均功率大于预设第一功率阈值时，通过第一信号控制通讯指示灯模块的绿灯常亮；

19、当所述当前平均功率小于或等于所述第一功率阈值时，通过第二信号控制所述通讯指示灯模块的蓝灯常亮；

20、当判定所述待充电设备已完全充满时，通过第三信号控制所述蓝灯呼吸闪烁；

21、当判定所述当前平均功率异常时，通过第四信号控制所述蓝灯快速闪烁。

22、可选地，当所述充电峰值功率大于预设第二功率阈值时，将所述预设衰减比例设置为20%；当所述充电峰值功率小于或等于所述第二功率阈值时，将所述预设衰减比例设置为10%；所述第二功率阈值大于所述第一功率阈值。

23、本发明实施例具有以下有益效果：

24、本发明实施例提供的串联式智能满充断电检测装置，所述装置整体串联于供电充电器与待充电设备之间，所述装置包括：功率采样电路，包括电压采样支路和电流采样支路，分别用于采集所述装置输入端的瞬时电压和流经主回路的实时瞬时电流；mcu主控单元，其输入端连接所述功率采样电路的输出端，用于根据所述瞬时电压和所述瞬时电流计算平均功率、充电峰值功率，并根据所述平均功率和所述充电峰值功率判定所述待充电设备是否充满；可控功率开关，串联于所述装置的主回路中，其控制端连接所述mcu主控单元的输出端，用于在所述mcu主控单元判定所述待充设备充满后切断主回路供电；供电单元，其输入端连接所述装置输入端，输出端分别连接所述mcu主控单元和所述功率采样电路的电源端，用于为所述mcu主控单元和所述功率采样电路供电；通讯指示灯模块，其输入端连接所述mcu主控单元的输出端，用于指示所述装置的不同工作状态。本方案以充电功率衰减为判断依据，适配全功率快充场景，通用性强；不受屏幕耗电、后台负载、电池老化、环境温度干扰， 满充判断精度大幅提升，消除误判隐患；仅增加基础电压、电流采样电路，无需多组稳压、分流元件；mcu 算法可软件配置判定参数，无需更换硬件，成本可控。