一种利用PD充电器充电的锂电池包及无绳锂电工具的制作方法

一种利用pd充电器充电的锂电池包及无绳锂电工具
技术领域
1.本实用新型涉及pd充电技术领域，尤其涉及一种利用pd充电器充电的锂电池包及无绳锂电工具。


背景技术：

2.目前，市面上绝大多数的无绳锂电工具都是使用非标充电器，即一款机器就会有一款定制的充电器。
3.通常比较常见的一种充电方式是如附图1中所示方案进行充电，即在锂电池包里设置有一个充电mos管，充电器通过dc插头接进来给电池包进行直接充电，这种方式不仅功率相对较小，精度做得不好，另外因为每一款及其都需要搭配不同的充电器，导致充电器特别多，给用户带来使用困扰和资源浪费。
4.市场上尤其是手机行业有利用pd充电的方案，但通常都是使用的双向升降压即buck-boost功率电路，另外还需要使用市场售卖的专业pd快充协议芯片来和pd充电器进行握手和信息传输，参照附图2，这样的设计实现技术比较简单，但是一来需要器件很多，二来价格比较昂贵。


技术实现要素：

5.针对上述存在的充电器数量繁多、pd充电方案设计中器件多、成本高的问题，本实用新型提供了一种利用pd充电器充电的锂电池包及无绳锂电工具，能够有效利用消费者手中现有的pd充电器来实现充电，无需额外再购买充电器，实现充电器的最大化利用，同时利用锂电池包现有的mcu控制模块来进行pd协议编写，无需额外购买pd协议芯片，并且根据pd充电中电压和电流可控的特性来采用单向升压即升压模块方案对产品进行充电，既节省了成本，又兼顾了方案的覆盖面和应用广度。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型提供的具体方案如下：
7.一种利用pd充电器充电的锂电池包，包括type-c插座、升压模块、mcu控制模块和电池模块；
8.所述type-c插座连接升压模块和mcu控制模块，所述mcu控制模块连接升压模块和电池模块。
9.可选的，所述type-c插座包括vbus引脚、cc1引脚、cc2引脚和gnd引脚；
10.所述vbus引脚连接升压模块，所述cc1引脚和cc2引脚分别连接mcu控制模块，所述gnd引脚连接电池模块的负极，pd充电器通过type-c插座接入电池模块，其中pd协议通讯线的cc1引脚和cc2引脚直接接入mcu控制模块，通过mcu控制模块来实现pd协议的通讯，不需要使用专业的pd通信芯片，既节省了成本，又兼顾了方案的覆盖面和应用广度。
11.可选的，所述升压模块包括升压驱动ic、第一开关、第二开关和电感；
12.所述升压驱动ic连接第一开关和第二开关，所述第一开关连接mcu控制模块和电感，所述第二开关连接电感，所述电感连接type-c插座，通过mcu控制模块和升压驱动ic对
第一开关、第二开关的导通与截止进行调控，使得电感起到电压转化的作用。
13.可选的，所述mcu控制模块包括mcu控制器和与mcu控制器连接的充电保护器件mos管，所述充电保护器件mos管连接升压模块，充电保护器件mos管对充电时过电电流进行检测，对电路起到保护作用。
14.可选的，所述mcu控制模块还包括防反二极管d1，所述防反二极管d1的两端分别连接充电保护器件mos管q1和电池模块，防止支路电流倒送，对电路起到保护作用。
15.可选的，所述mcu控制器连接有采样电阻，所述采样电阻的两端分别连接type-c插座和电池模块，通过采样电阻获取到电路中的电压电流参数，并通过type-c插座与充电器进行通讯，要求其输出相应的档位，并要求升压模块进行升压动作，在该过程中，mcu控制器和升压模块可以实时调整充电的电流来防止充电电流过大损伤电芯或者充电器。
16.可选的，所述mcu控制模块还包括mos管q4，所述mos管q4连接充电保护器件mos管q1、升压模块和mcu控制器。
17.可选的，所述电池模块包括电池组和与电池组连接的放电单元，所述放电单元包括放电端口和放电保护器件mos管，所述放电保护器件mos管连接放电端口、mcu控制模块里和电池组的负极，mcu控制模块对放电单元进行控制，可根据产品需求进行输出，放电保护器件mos管对放电时过电电流进行检测，对电路起到保护作用。
18.可选的，所述电池模块还包括保险丝，所述保险丝的一端连接电池组正极和mcu控制模块，保险丝的另一端连接放电单元，保险丝在电流异常升高到一定高度和热度的时候，自身熔断切断电流，保护了电路安全运行。
19.本实用新型还提供了一种无绳锂电工具，上述任一项所述的利用pd充电器充电的锂电池包，使得无绳锂电工具无需搭配定制的充电器，减少充电器的资源浪费，实现充电器的最大化利用。
20.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供的一种利用pd充电器充电的锂电池包及无绳锂电工具，能够有效利用消费者手中现有的pd充电器来实现充电，无需额外再购买充电器，实现充电器的最大化利用，同时利用锂电池包现有的mcu控制模块来进行pd协议编写，无需额外购买pd协议芯片，并且根据pd充电中电压和电流可控的特性来采用单向升压即升压模块方案对产品进行充电，既节省了成本，又兼顾了方案的覆盖面和应用广度。
附图说明
21.图1和图2为现有技术中的充电电路。
22.图3为本实用新型实施例中提供的一种利用pd充电器充电的锂电池包。
23.图4为本实用新型实施例中提供的一种利用pd充电器充电的锂电池包中pd充电相关的原理图。
24.图5为本实用新型另一实施例中提供的一种利用pd充电器充电的锂电池包.
25.图6为本实用新型实施例中提供的一种无绳锂电工具的原理框图。
26.其中，1为无绳锂电工具；2为锂电池包。
具体实施方式
27.为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。
28.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
29.例如，一种利用pd充电器充电的锂电池包，包括type-c插座、升压模块、mcu控制模块和电池模块；所述type-c插座连接升压模块和mcu控制模块，所述mcu控制模块连接升压模块和电池模块。
30.本实施例提供的一种利用pd充电器充电的锂电池包及无绳锂电工具，能够有效利用消费者手中现有的pd充电器来实现充电，无需额外再购买充电器，实现充电器的最大化利用，同时利用锂电池包现有的mcu控制模块来进行pd协议编写，无需额外购买pd协议芯片，并且根据pd充电中电压和电流可控的特性来采用单向升压即升压模块方案对产品进行充电，既节省了成本，又兼顾了方案的覆盖面和应用广度。
31.如图3和图4所示，一种利用pd充电器充电的锂电池包，包括type-c插座、升压模块、mcu控制模块和电池模块。
32.其中，type-c插座用于与pd充电器连接；升压模块用于输出充电电流对电池模块进行充电；mcu控制模块用于实现pd协议的通讯，与pd充电器进行通讯，要求其输出相应的电压电流参数，并要求升压模块进行升压动作，调整充电电流。
33.type-c插座连接升压模块和mcu控制模块，mcu控制模块连接升压模块和电池模块。
34.当pd充电器通过type-c插座接入锂电池包后，通过mcu控制模块和升压模块的控制之后，升压模块的输出接入到电池模块的正极，再通过电池模块的负极回流到pd充电器。
35.当pd充电器通过type-c插座接入锂电池包后，mcu控制模块先检测电池模块的电压，然后通过pd充电的pdo报文了解到pd充电器的详细输出能力，根据事先设置好的内部逻辑来选择合适的充电器电压电流参数，然后和pd充电器进行通讯要求其输出相应的档位，并要求升压模块进行升压动作，在这个过程中mcu控制模块以及升压模块可以实时调整充电的电流来防止充电电流过大损伤电芯或者pd充电器。
36.充电过程中电池模块的总电压会不断上升，mcu控制模块根据事先设置好的内部逻辑可以向pd充电器重新请求新的更高输出电压，这样来实现充电功率的提升，同时可以减小升压模块输入和输出的压差，以此来降低升压功率器件的温升。
37.当电池模块接近满充时，mcu控制模块和升压模块可以通过不断主动降低升压模块的输出电流来实现cv充电，提高电池模块的满充容量。
38.本示例提供的一种利用pd充电器充电的锂电池包，无需再对各种锂电池包进行充电器的定制，使用世界标准的pd充电器即可进行充电；采用锂电池包的普通mcu控制模块来实现pd协议的通讯，无需使用专业的pd通信芯片，有效节省成本；根据自主设计的软件逻辑，采用单升压的方案来进行锂电池包充电，充电过程中可以灵活动态调整pd充电器的输
入电压，电流以及锂电池包的充电电流，实现高效率充电，不需要采用手机行业传统的升降压一体即buck-boost的高成本方案。
39.在一些实施例中，type-c插座包括vbus引脚、cc1引脚、cc2引脚和gnd引脚。
40.其中，vbus引脚连接升压模块，cc1引脚和cc2引脚分别连接mcu控制模块，gnd引脚连接电池模块的负极，pd充电器通过type-c插座接入电池模块，其中pd协议通讯线的cc1引脚和cc2引脚直接接入mcu控制模块，通过mcu控制模块来实现pd协议的通讯，不需要使用专业的pd通信芯片，既节省了成本，又兼顾了方案的覆盖面和应用广度。
41.在一些实施例中，升压模块包括升压驱动ic、第一开关、第二开关和电感。
42.升压驱动ic连接第一开关和第二开关，第一开关连接mcu控制模块和电感，第二开关连接电感，电感连接type-c插座，通过mcu控制模块和升压驱动ic对第一开关、第二开关的导通与截止进行调控，使得电感起到电压转化的作用。
43.在该示例中，第一开关和第二开关均采用场效应管，其具有输入阻抗高、噪声低、动态范围大、功耗小以及易于集成等特性，其中，第一开关为mos管q2，第二开关为mos管q3，电感为l1。
44.在一些实施例中，mcu控制模块包括mcu控制器和与mcu控制器连接的充电保护器件mos管，充电保护器件mos管为q1，充电保护器件mos管q1连接升压模块，充电保护器件mos管q1对充电时过电电流进行检测，对电路起到保护作用。
45.其中，mcu控制模块还包括防反二极管d1，防反二极管d1的两端分别连接充电保护器件mos管q1和电池模块，防止支路电流倒送，对电路起到保护作用。
46.在一些实施例中，防反二极管d1可以根据充电电流大小，调整为mos管q4，mos管q4连接充电保护器件mos管q1、升压模块和mcu控制器，如图5所示。
47.mcu控制器连接有采样电阻，采样电阻为rs1，采样电阻rs1的两端分别连接type-c插座和电池模块，通过采样电阻rs1获取到电路中的电压电流参数，并通过type-c插座与充电器进行通讯，要求其输出相应的档位，并要求升压模块进行升压动作，在该过程中，mcu控制器和升压模块可以实时调整充电的电流来防止充电电流过大损伤电芯或者充电器。
48.在一些实施例中，电池模块包括电池组和与电池组连接的放电单元，mcu控制模块对放电单元进行控制，可根据产品需求进行输出。
49.其中，放电单元包括放电端口和放电保护器件mos管，放电保护器件mos管为q4，放电保护器件mos管q4连接放电端口、mcu控制模块里和电池组的负极，放电保护器件mos管q4对放电时过电电流进行检测，对电路起到保护作用。
50.电池模块还包括保险丝，所述保险丝的一端连接电池组正极和mcu控制模块，保险丝的另一端连接放电单元，保险丝在电流异常升高到一定高度和热度的时候，自身熔断切断电流，保护了电路安全运行。
51.本实用新型还提供了一种无绳锂电工具，如图6所示，该无绳锂电工具1包括上述的利用pd充电器充电的锂电池包2，该锂电池包包括type-c插座、升压模块、mcu控制模块和电池模块。
52.其中，type-c插座用于与pd充电器连接；升压模块用于输出充电电流对电池模块进行充电；mcu控制模块用于实现pd协议的通讯，与pd充电器进行通讯，要求其输出相应的电压电流参数，并要求升压模块进行升压动作，调整充电电流。
53.type-c插座连接升压模块和mcu控制模块，mcu控制模块连接升压模块和电池模块。
54.当pd充电器通过type-c插座接入锂电池包后，通过mcu控制模块和升压模块的控制之后，升压模块的输出接入到电池模块的正极，再通过电池模块的负极回流到pd充电器。
55.当pd充电器通过type-c插座接入锂电池包后，mcu控制模块先检测电池模块的电压，然后通过pd充电的pdo报文了解到pd充电器的详细输出能力，根据事先设置好的内部逻辑来选择合适的充电器电压电流参数，然后和pd充电器进行通讯要求其输出相应的档位，并要求升压模块进行升压动作，在这个过程中mcu控制模块以及升压模块可以实时调整充电的电流来防止充电电流过大损伤电芯或者pd充电器。
56.充电过程中电池模块的总电压会不断上升，mcu控制模块根据事先设置好的内部逻辑可以向pd充电器重新请求新的更高输出电压，这样来实现充电功率的提升，同时可以减小升压模块输入和输出的压差，以此来降低升压功率器件的温升。
57.当电池模块接近满充时，mcu控制模块和升压模块可以通过不断主动降低升压模块的输出电流来实现cv充电，提高电池模块的满充容量。
58.从上述实施例的技术方案可以看出，本实用新型提供的一种利用pd充电器充电的锂电池包及无绳锂电工具，能够有效利用消费者手中现有的pd充电器来实现充电，无需额外再购买充电器，实现充电器的最大化利用，同时利用锂电池包现有的mcu控制模块来进行pd协议编写，无需额外购买pd协议芯片，并且根据pd充电中电压和电流可控的特性来采用单向升压即升压模块方案对产品进行充电，既节省了成本，又兼顾了方案的覆盖面和应用广度。
59.在本实用新型的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
60.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
61.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
62.此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
63.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下
可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
64.虽然对本实用新型的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化、是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。