[发明专利]车用USB充电模块及其充电方法

说明书

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。本发明还公开了车用USB充电模块的充电方法。本发明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。

技术领域

本发明涉及汽车领域，尤其涉及一种车用USB充电模块。

背景技术

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的中国发明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。

发明内容