CN217882907U - 可双向输入输出的电池c口结构及电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种可双向输入输出的电池C口结构及电池，涉及电池接口技术领域。本实用新型的一种可双向输入输出的电池C口结构，其包括电池C口和双向输入输出结构，而双向输入输出结构包括协议芯片模块、双向升压/降压模块、控制器模块，以及第一PD芯片模块；双向升压/降压模块包括第一MOS管、第二MOS管，以及储能器件。电池C口结构可根据上述元器件之间的特定连接关系形成输入电池C口结构或输出电池C口结构，从而仅通过该电池C口结构即可实现电池的双向输入输出功能，其功能全面，其兼容性好。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池接口技术领域，具体涉及一种可双向输入输出的电池C口结构及电池。
背景技术
随着科学技术的发展，市场上逐渐衍生出各种各样的电子产品，这些电子产品的出现，丰富和便捷了人们的生活与工作，人们在出行时往往会带多种电子产品。然而携带多种电子产品意味着要携带移动电源，以及与各种电子产品、移动电源相适应的各种适配器，而这大大增加了人们的出行压力和经济压力，所以亟需提出一种可行的方案来解决这些问题。
目前，现有大多数技术在解决上述问题时，往往只是在适配器上做文章，例如，生产多种接口的适配器与电池C口相匹配等。
然而，上述技术只能解决部分问题，其依然存在以下不足：1)无法兼容市场上所有电池C口的输出、PD2.0协议以上的充电器；2)现有的电池C口只能实现单向输入或输出，无法做到通过同一个接口实现双向输入和输出。由此可见，现有技术中的电池C口存在兼容性差、功能单一等问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种可双向输入输出的电池C口结构及电池，解决了现有技术中电池C口存在兼容性差且功能单一的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：
第一方面，本发明首先提出了一种可双向输入输出的电池C口结构，所述电池C口结构包括：
电池C口和双向输入输出结构；
所述双向输入输出结构包括协议芯片模块、双向升压/降压模块、控制器模块，以及第一PD芯片模块；所述双向升压/降压模块包括第一MOS管、第二MOS管，以及储能器件；
所述电池C口连接所述协议芯片模块的输入端，所述协议芯片模块的输出端连接所述第二MOS管的源极，所述第二MOS管的漏极连接所述第一MOS管的源极，所述第一MOS管的漏极连接所述控制器模块的输入端；
所述第一PD芯片模块的输入端连接所述第二MOS管的源极，所述第一PD芯片模块的输出端连接所述电池C口；
所述储能器件一端连接所述第一MOS管的源极，另一端连接所述电池C口。
优选的，所述储能器件为电感。
优选的，所述控制器模块为MCU。
第二方面，本发明还提出了一种电池，所述电池包括如上述任意一项所述的电池C口结构。
优选的，所述电池还包括：
电池A口、第二PD芯片模块、DC-DC降压模块，以及电池包；所述电池包的输出端连接所述DC-DC降压模块的输入端，所述DC-DC降压模块的输出端连接所述第二PD芯片模块的输入端，所述第二PD芯片模块的输出端连接所述电池A口。
优选的，所述电池还包括：连接所述电池包的电池BMS管理模块。
优选的，所述电池还包括：电池保护板，所述电池保护板集成在所述电池包上。
(三)有益效果
本实用新型提供了一种可双向输入输出的电池C口结构及电池。
与现有技术相比，具备以下有益效果：
1、本实用新型的一种可双向输入输出的电池C口结构，其包括电池C口和双向输入输出结构，而双向输入输出结构包括协议芯片模块、双向升压/降压模块、控制器模块，以及第一PD芯片模块；双向升压/降压模块包括第一MOS管、第二MOS管，以及储能器件。电池C口结构可根据上述元器件之间的特定连接关系形成输入电池C口结构或输出电池C口结构，从而仅通过该电池C口结构即可实现电池的双向输入输出功能，其功能全面；且该电池C口结构兼容市场上所有输出电压为5V/9V/12V/15V/20V/28V的标准C口适配器，至少支持到PD2.0协议，其兼容性好。
2、本实用新型的电池C口结构解决了市场上充电管理IC功率低的问题，相比于目前市场常规充电管理IC芯片(市场常规充电管理IC芯片的功率普遍小于50W)，本实用新型通过升压电路，可以输出功率达到100W以上，提高了对大容量电池充电效率，缩短充电时间。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本发明中实施例1中一种可双向输入输出的电池C口结构示意图；
图2为本发明中实施例1升压电路原理图；
图3为本发明中实施例1降压电路原理图；
图4为本发明中实施例2中具有可双向输入输出的电池C口结构的电池的结构图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本申请实施例通过提供一种可双向输入输出的电池C口结构及电池，解决了现有技术中电池C口存在兼容性差且功能单一的问题，实现了用户出行携带轻松、使用方便的目的。
本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
为了让用户出行时不会因为携带各种移动设备的充电器以及移动电源而导致出行压力大，使用不方便等问题，本实用新型提出一种可双向输入输出的电池C口结构。电池C口结构设计时包括电池C口和双向输入输出结构，而双向输入输出结构包括协议芯片模块、双向升压/降压模块、控制器模块，以及第一PD芯片模块；双向升压/降压模块包括第一MOS管、第二MOS管，以及储能器件。这样，在实际应用中，电池C口结构可根据实际需要，将上述元器件之间通过特定连接关系形成输入电池C口结构或输出电池C口结构，从而可以仅通过该电池C口结构实现电池的双向输入输出功能，其功能全面。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例1：
第一方面，本实用新型首先提出了一种可双向输入输出的电池C口结构，参见图1-3，所述电池C口结构包括：
电池C口和双向输入输出结构；
所述双向输入输出结构包括协议芯片模块、双向升压/降压模块、控制器模块，以及第一PD芯片模块；所述双向升压/降压模块包括第一MOS管、第二MOS管，以及储能器件；
所述电池C口连接所述协议芯片模块的输入端，所述协议芯片模块的输出端连接所述第二MOS管的源极，所述第二MOS管的漏极连接所述第一MOS管的源极，所述第一MOS管的漏极连接所述控制器模块的输入端；
所述第一PD芯片模块的输入端连接所述第二MOS管的源极，所述第一PD芯片模块的输出端连接所述电池C口；
所述储能器件一端连接所述第一MOS管的源极，另一端连接所述电池C口。
可见，本实施例的一种可双向输入输出的电池C口结构，其包括电池C口和双向输入输出结构，而双向输入输出结构包括协议芯片模块、双向升压/降压模块、控制器模块，以及第一PD芯片模块；双向升压/降压模块包括第一MOS管、第二MOS管，以及储能器件。电池C口结构可根据上述元器件之间的特定连接关系形成输入电池C口结构或输出电池C口结构，从而仅通过该电池C口结构即可实现电池的双向输入输出功能，其功能全面；且该电池C口结构兼容市场上所有输出电压为5V/9V/12V/15V/20V/28V的标准C口适配器，至少支持到PD2.0协议，其兼容性好。
下面结合附图1-3，以及对具体结构的解释来详细说明本实施例中一种可双向输入输出的电池C口结构的实现过程和原理。
本实施例的一种可双向输入输出的电池C口结构包括：电池C口、连接电池C口与电池包的双向输入输出结构。其中，电池C口表示TYPE-C口。
电池C口用于插接电池兼容市场上所有适用于电池C口输入的适配器。
双向输入输出结构用于完成以下两个功能：1)通过任意插接入电池C口的适配器接入外界电源为电池充电；2)电池通过电池C口输出电流为任意插接入电池C口移动设备充电。其中，双向输入输出结构包括协议芯片模块、双向升压/降压模块、控制器模块，以及第一PD芯片模块；所述双向升压/降压模块包括第一MOS管、第二MOS管，以及储能器件。优选的，控制器模块为MCU，储能器件为电感。
电池C口与双向输入输出结构中元器件通过特定的连接关系，分别实现两个功能。
1)将电池C口与双向输入输出结构中元器件通过电连接形成升压的输入电池C口结构。当在输入电池C口结构的输入端插接入任意适配器接入外界电源，而在输入电池C口结构的输出端接入电池时，即可利用外界电源通过市场上任意型号的适配器为电池进行充电。具体的：
参见图1和图2，在输入电池C口结构中，电池C口连接协议芯片模块的输入端，协议芯片模块的输出端连接第二MOS管的源极，第二MOS管的漏极连接第一MOS管的源极，第一MOS管的漏极连接所述控制器模块的输入端，储能器件，即电感L1，一端连接第一MOS管的源极，另一端连接电池C口。
利用输入电池C口结构升压的过程及原理为：
TYPE-C口(即电池C口)检测到外部设备(适配器外部设备)插入后，第二MOS管Q19打开给电感L1充电储能；在一段时间以后第二MOS管Q19关闭，第一MOS管Q18打开，通过第一MOS管Q18给电池充电。在此过程中，通过调整第一MOS管Q18和第二MOS管Q19之间的占空比来实现调节充电电压以及电流。
现有技术中常规DC-DC充电升压管理芯片，升压由芯片自动完成，通过二极管续流给外部负载供电，这种DC-DC充电升压管理芯片集成电路输出功率低，输出功率约50W以下，无法对6串锂电池以上的电池包充电。而相比于现有技术中常规DC-DC充电升压管理芯片，本实施例中用MOS管代替常规二极管做续流给外部负载供电，MOS管的效率比二极管高，这样可使输出功率在100W以上，从而满足6串以上的电池包充电。
2)将电池C口与双向输入输出结构中元器件通过电连接形成降压的输出电池C口结构。将电池与输出电池C口结构相连接，当电池C口结构的输出端插接入市场上任意一种移动设备时，即可为各种不同的移动设备充电。具体的：
参见图1和图3，在输出电池C口结构中，第一PD芯片模块的输入端连接第二MOS管的源极，第一PD芯片模块的输出端连接电池C口，电感L1一端连接第一MOS管的源极，另一端连接电池C口。
利用输出电池C口结构降压的过程及原理为：
TYPE-C口检测到外部移动设备(如，手机、平板、笔记本电脑等移动设备)插入后，第一MOS管Q18打开给电感L1储能，经过一段时间以后，第一MOS管Q18关闭，第二MOS管Q19打开，通过第二MOS管Q19续流给外部负载供电。在此过程中，通过调整第一MOS管Q18，第二MOS管Q19之间的占空比来实现调节放电电压以及电流。
常规DC-DC降压芯片，降压由芯片自动完成，通过二极管续流给外部负载供电。相比于现有常规DC-DC降压芯片，本实施例中采用MOS管代替常规二极管做续流给外部负载供电，MOS管的效率比二极管高。
此外，为了防止实现电路的过流保护等功能，一种优选的方式是在上述协议芯片模块的输出端(或第一PD芯片模块的输入端)与第二MOS管的源极之间设置电阻R1，通过电阻R1检测回路电流，并且实现过流保护等功能。具体的，由MCU采集R1两端的电压值，进行判断电路回路的电流，达到预定值时，MCU进行保护。
本实施例的电池C口结构，适用于电池兼容市场上所有C口输出给移动设备充电，输出电压5V/9V/12V/15V/20V，输出100W，支持PD2.0、PD3.0协议。
实施例2：
第二方面，本实用新型还提出了一种电池，参见图4，所述电池包括如上述所述的电池C口结构。
为了进一步丰富上述电池功能，一种优选的方式是，上述电池还包括：
电池A口、第二PD芯片模块、DC-DC降压模块，以及电池包；且上述电池包的输出端连接DC-DC降压模块的输入端，而DC-DC降压模块的输出端连接第二PD芯片模块的输入端，第二PD芯片模块的输出端连接电池A口。其中，电池A口表示USB-A口。
进一步的，为了智能化管理及维护电池的各项功能，同时实时监控电池的状态，一种优选的方式是，在上述电池的基础上增加电池BMS管理模块，且上述电池BMS管理模块连接上述电池的电池包。
此外，为了避免电池遭到外力损伤，一种优选的方式是，在上述电池上增加电池保护板，且将电池保护板集成在上述电池包上。
综上所述，与现有技术相比，具备以下有益效果：
1、本实用新型的一种可双向输入输出的电池C口结构，其包括电池C口和双向输入输出结构，而双向输入输出结构包括协议芯片模块、双向升压/降压模块、控制器模块，以及第一PD芯片模块；双向升压/降压模块包括第一MOS管、第二MOS管，以及储能器件。电池C口结构可根据上述元器件之间的特定连接关系形成输入电池C口结构或输出电池C口结构，从而仅通过该电池C口结构即可实现电池的双向输入输出功能，其功能全面；且该电池C口结构兼容市场上所有输出电压为5V/9V/12V/15V/20V/28V的标准C口适配器，至少支持到PD2.0协议，其兼容性好。
2、本实用新型的电池C口结构解决了市场上充电管理IC功率低的问题，相比于目前市场常规充电管理IC芯片(市场常规充电管理IC芯片的功率普遍小于50W)，本实用新型通过升压电路，可以输出功率达到100W以上，提高了对大容量电池充电效率，缩短充电时间。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种可双向输入输出的电池C口结构，其特征在于，所述电池C口结构包括：
电池C口和双向输入输出结构；
所述双向输入输出结构包括协议芯片模块、双向升压/降压模块、控制器模块，以及第一PD芯片模块；所述双向升压/降压模块包括第一MOS管、第二MOS管，以及储能器件；
所述电池C口连接所述协议芯片模块的输入端，所述协议芯片模块的输出端连接所述第二MOS管的源极，所述第二MOS管的漏极连接所述第一MOS管的源极，所述第一MOS管的漏极连接所述控制器模块的输入端；
所述第一PD芯片模块的输入端连接所述第二MOS管的源极，所述第一PD芯片模块的输出端连接所述电池C口；
所述储能器件一端连接所述第一MOS管的源极，另一端连接所述电池C口。
2.如权利要求1所述的电池C口结构，其特征在于，所述储能器件为电感。
3.如权利要求1所述的电池C口结构，其特征在于，所述控制器模块为MCU。
4.一种电池，其特征在于，所述电池包括如权利要求1-3任意一项所述的电池C口结构。
5.如权利要求4所述的电池，其特征在于，所述电池还包括：
电池A口、第二PD芯片模块、DC-DC降压模块，以及电池包；所述电池包的输出端连接所述DC-DC降压模块的输入端，所述DC-DC降压模块的输出端连接所述第二PD芯片模块的输入端，所述第二PD芯片模块的输出端连接所述电池A口。
6.如权利要求5所述的电池，其特征在于，所述电池还包括：连接所述电池包的电池BMS管理模块。
7.如权利要求6所述的电池，其特征在于，所述电池还包括：电池保护板，所述电池保护板集成在所述电池包上。
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