车载电源系统、车载电源装置和车辆的制作方法

1.本发明涉及车载设备技术领域，尤其涉及一种车载电源系统、车载电源装置和车辆。


背景技术：

2.伴随手机充电技术的突飞猛进，车载充电技术也不断推陈出新，从点烟器供电到大功率的有线式usb(universal serial bus，通用串行总线)快充接口，再到无线充电板等无线充电，使人们在日常和长途自驾中可以为电子设备供电。
3.这些现有的充电技术手段似乎可以满足人们的日常所需。但以长途自驾旅行为例，当到达目的地下车游玩时，为了应付游玩中由于拍照、摄影、导航甚至电子导游等智能服务，用户仍需携带一个充电宝来保证手机等电子产品的续航。而一旦出行时忘带充电宝等供电装备，或是临到下车才想起事先未给供电设备充电，则难免一时身陷无电可用的窘境；何况充电宝也并不具有数据传输功能，无法作为中介设备实现人车设备的数据交互。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中车主的移动终端产品过于依赖于随身携带的充电宝供电以及同车载终端之间数据传输不便的缺陷，提供一种车载电源系统、车载电源装置和车辆。
5.本发明通过下述技术方案来解决上述技术问题：
6.本发明提供了一种车载电源系统，包括电源模块、数据传输模块、控制器；所述电源模块用于存储电能；
7.所述控制器分别和所述电源模块和所述数据传输模块电连接；
8.所述控制器用于控制所述电源模块将其存储的电能向移动终端输送电能；以及控制所述数据传输模块在所述移动终端和车载终端之间传输数据。
9.本发明还提供了一种车载电源装置，包括上述车载电源系统。
10.本发明还提供了一种车辆，所述车辆包括车载终端和上述车载电源装置；所述车载电源装置与所述车载终端电连接。
11.本发明的积极进步效果在于：本发明的车载电源系统通过设置电源模块和控制器，使车载电源系统可向移动终端进行供电，从而使用户无须采用额外的充电设备即可在车充电以及离车充电，同时还通过设置数据传输模块使车载终端和移动终端实现了数据交互，极大丰富了应用内涵，从而在节约成本的同时提升了用户体验。
附图说明
12.图1为本发明实施例1中的车载电源系统的结构框图。
13.图2-1、2-2分别为本发明实施例1中的车载电源系统的情景一、情景二的示意图。
14.图3为本发明实施例2中的车载电源装置的结构框图。
15.图4为本发明实施例3中的车辆的结构框图。
具体实施方式
16.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
17.实施例1
18.参见图1所示，本实施例具体提供了一种车载电源系统，包括电源模块1、数据传输模块2、控制器3；电源模块1用于存储电能；控制器3分别和电源模块1和数据传输模块2电连接；控制器3用于控制电源模块1将其存储的电能向移动终端输送电能；以及控制数据传输模块2在移动终端和车载终端之间传输数据。
19.本实施例中所指的车载终端可以包括但不局限于一种车机系统，车机系统包括支持数据传输的usb总线和用于提供电能的供电总线，总线均集成至一输出端口，形式以usb接口为宜，如点烟器接口、隐藏式接口等；具体可以设置于点烟器、中控台、手套箱等处。本实施例中所指的移动终端可以包括但不限于各类移动类电子产品如手机、平板电脑、便携播放器、随身电子设备等。
20.为便于描述本方案，参见图2-1及图2-2，本实施例设定情景一为车载电源系统当前连接至车载终端，即连接状态，此时的使用模式为在车使用。情景二为车载电源系统当前并未连接至车载终端，即拆卸状态，例如车上人员将车载电源系统与车载终端拆卸分离后带出车辆作为一个移动的供电设备，此时的使用模式即为离车使用。
21.本实施例的车载电源系统与车载终端连接后，控制器3通过运行相关的驱动程序使车载终端内部的usb总线能够识别到车载电源系统从而完成连接。此时，一方面车载电源系统能够从车载终端获取电能；另一方面如果车载终端支持数据传输功能，则可以和车载电源系统之间作好usb数据传输的准备。若移动终端此时连接车载电源系统，则移动终端可以和车载电源系统进行数据传输。同时，移动终端还可以从车载终端获取电能进行充电。
22.作为一种较佳的实施方式，电源模块1包括储能单元11、第一功率放大单元12和输出单元13，储能单元11用于存储电能，第一功率放大单元12用于对储能单元11中存储的电能进行功率放大，输出单元13用于将功率放大后的电能传送给移动终端。
23.对于上述情景一和情景二，移动终端均从车载电源系统获取电能进行充电。尤其在情景二中，车载电源系统可脱离车内空间，即此时完全作为移动的充电装置被随身携带以作供电所需。
24.电源模块1具体通过储能单元11存储接收到的电能；通过第一功率放大单元12来实现对供电的功率放大；并由输出单元13实现电能输出。具体地，第一功率放大单元12可以通过电荷泵来放大电量传输的功率。如果移动终端支持快充，且车载电源系统成功读取与之连接的移动终端的快充协议，那么车载电源系统此时将以储能单元11的电能对移动终端进行大功率供电。如果移动终端不支持快充协议，则车载电源系统仍然以普通功率对移动终端进行供电。
25.对于本实施方式，还可以设定一个针对电源模块当前电量的安全阈值，即仅在车载电源系统的电量达到该安全阈值时，才开启第一功率放大单元12以对移动终端进行快充。
26.本实施方式中，上述储能单元11具体可以是电芯；电荷泵则可以是开关电容式电压变换器。同时本领域技术人员可以知晓，车载电源系统中包括必要的供电电路，以保证上述各情景下车载电源系统内部电能的传输。以及诸如“快充”与“大功率充电”为具有相同含义的不同表述等。
27.作为一种较佳的实施方式，控制器3还用于检测电源模块1存储的电量，并在电量小于第一预设值时控制电源模块1从车载终端获取电能，避免车载电源系统由于没有及时充电而无法做好为移动终端进行离车供电的准备；在电量大于等于第一预设值时，控制电源模块1停止从车载终端获取电能，有效防止了长时间过度充电破坏车载电源系统的性能，并且也避免了频繁充放电造成的损伤。本实施方式通过设置第一预设值完善了车载电源系统的充电模式。本实施方式中，车载电源系统和车载终端连接成功后，控制器3可以实时或按设定的时间间隔或时间点对电源模块1进行检测以判断储能单元11中的电量，并根据电量和第一预设值的比较结果控制车载电源系统从车载终端进行充电。第一预设值设定范围包括60％～90％，例如本实施例中将第一预设值设定为80％，若控制器3检测到电源模块1的当前电量＜80％，则控制车载电源系统接收来自车载终端的供电；若电源模块1的当前电量≥80％，已经足以给移动终端供电，因此控制车载电源系统切断外部供电和内部电源之间的供电电路，使车载电源系统不再接收来自车载终端的电能输入。从而当车载电源系统和车载终端的连接状态达到一定时长后，车载电源系统的电量能够保持在第一预设值设定的电量。
28.作为一种可选的实施方式，电源模块1还包括第二功率放大单元14，当控制器3检测到电源模块1存储的电量小于第二预设值时，控制器3控制第二功率放大单元14，使其对从车载终端获取的电能进行功率放大，并将功率放大后的电能传输给储能单元11，第二预设值小于等于所述第一预设值。
29.对于情景一，在上一实施方式的基础上，如果车载电源系统接入车载终端时处于低电量，则本实施方式进一步设定一个小于等于第一预设值的第二预设值即低电量判断阈值，以便实现对于车载电源系统的快充，从而使车载电源系统尽快储备足够的电量。否则一旦此时用户将车载电源系统带离车辆，则容易发生车载电源系统自身电量储备不足而无法为移动终端供电的问题。
30.具体地，电源模块1包括第二功率放大单元14，如上所述其同样可以是电荷泵。当控制器3检测到电源模块1的当前电量小于第二预设值，第二预设值包括0～55％，本实施例中第二预设值为20％，例如电源模块1的当前电量仅有5％，小于第二预设值20％，则控制第二功率放大单元14对车载终端输入的电能进行功率放大，以及将功率放大后的电能输入储能单元11。这样，在电源模块1在5％～20％的电量区间内将通过第二功率放大单元14实现快充，使车载电源系统满足为移动终端供电的基本要求。第二预设值可以根据储能单元11的最大储电容量和实际需求进行设置，例如20％或50％。本实施方式通过设置第二功率放大单元对车载电源系统在低电量时进行大功率充电，使车载电源系统的充电过程更为合理，能够在短时间内快速储备应急电量，提供给移动终端进行离车充电。
31.控制器3在车载电源系统的上述快充过程中持续检测电源模块1的电量，当使电源模块1的电量达到第二预设值后，控制器3可进一步选择停用或继续使用第二功率放大单元14。如控制器3选择停用第二功率放大单元14，则车载电源系统将继续以正常功率进行充电
直至电源模块1的电量达到第一预设值。
32.当使电源模块1的电量达到第二预设值后，如控制器3选择继续使用第二功率放大单元14，则车载电源系统将继续从车载终端进行大功率充电直至电源模块1的电量达到第一预设值。从而第二功率放大单元使车载电源系统进行全程快充直至电量充足。
33.对于情景一即车载终端和车载电源系统保持连接的状态下，无论车载电源系统是否从车载终端进行快充，均不影响其对于移动终端的电能输出供应。
34.此外，车载电源系统可以设置提示组件，例如指示灯及播放设备，结合情景的变化情况和控制器3对于电源模块1的电量的检测结果，通过指示灯闪烁以及播放提示语音等告知或提示用户。例如，当控制器3检测到从情景一转变为情景二，即车载电源系统和车载终端被拆卸开，并且检测到此时电源模块1的电量低于电量提示阈值；则向用户发出相应的提示信号。
35.在一个具体的例子中，第一预设值为80％，第二预设值为20％，电量提示阈值为60％。车载电源系统和车载终端连接时的电量为5％。则车载电源系统和车载终端连接后通过第二功率放大单元14从车载终端进行大功率充电，使电量从5％达到20％。控制器3停用功率放大单元14并继续检测电源模块1的电量，车载电源系统继续以正常功率充电至50％时，控制器3检测到车载电源系统与车载终端由连接状态变为拆卸分离状态，以及当前电量50％小于电量提示阈值60％，则通过语音提示音告诉用户当前的电量，以及播放“建议将车载电源系统接入车载终端继续充电”的提示语音，以保证当用户携带车载电源系统下车时有足够的电量为移动终端进行充电。假设用户收到提示后重新将车载电源系统和车载终端连接，则车载电源系统继续以正常功率从车载终端进行充电，直到电量达到第一预设值80％。
36.作为一种较佳的实施方式，控制器3在检测到移动终端以文件传输模式连接车载电源系统时，控制数据传输模块2在移动终端和车载终端之间传输数据。
37.如上所述，情景一中当车载电源系统和车载终端之间作好usb数据传输准备后，如有移动终端连接至车载电源系统，则车载终端的usb总线会发出请求，为移动终端设置usb连接模式，usb连接模式包括但不限于“仅充电”及“文件传输”。
38.控制器3检测移动终端的相应信号以判断其usb连接模式，当检测到usb连接模式为“仅充电”时，则移动终端从车载电源系统进行充电，但移动终端不能通过车载电源系统和车载终端发生数据交互。若检测到usb连接模式为“文件传输”时，则移动终端一方面从车载电源系统进行充电，另一方面，移动终端通过控制器3将文件传输协议接入到车载终端的usb总线中，从而和车载终端实现数据交互。此时，用户可以将移动终端的音视频等影音文件传输到车载终端进行播放，也可以将移动终端中的大容量文件剪切传输至车载终端进行临时存储以释放移动终端的存储空间，以便在用户携带移动终端下车后进行录影拍摄等操作。反之，“文件传输”的连接模式下，用户也可以通过车载电源系统从车载终端中将文件导至移动终端；例如行车记录相关的轨迹及影像文件，或车辆的性能自检日志数据等，以便在移动终端的相应软件中进行查看和分析。
39.本实施方式中，本领域技术人员可知对于usb连接模式的选择可以由用户在移动终端上进行操作，并经由移动终端的相关信号电路传递至车载电源系统；此外，“文件传输”所包涵之义也并不局限于此唯一的表达方式。
40.作为一种较佳的实施方式，本实施例的车载电源系统还包括第一接口4和第二接口5，控制器3通过第一接口4和车载终端电连接，通过第二接口5和移动终端电连接。车载电源系统与车载终端之间通过第一接口4连接，第一接口4的设置以适配车载终端的usb输出接口为宜，兼顾防尘防抖。例如可以设置于点烟器、中控台甚至后视镜上方；具体结构可以是与车端适配的嵌套式、隐藏式或悬挂式。第二接口5的设置应充分考虑适配各类形状结构的移动终端能够稳定、方便地接入。第一接口和第二接口的数量均可以根据常用模式予以增设。较佳地，上述第一接口4或第二接口5包括micro usb、mini usb、type-a、type-b、type-c、lightning中的至少一种，支持平板电脑、各主流品牌手机、小家电、微型打印机等各类移动终端。
41.作为一种较佳的实施方式，车载电源系统用于通过有线方式或无线方式与移动终端电连接。在一种可选的方式，下车载电源系统与移动终端通过有线方式连接，具体连接方式视移动终端的不同可以包括数据线连接、转接头连接或公母头直连等，此时如果车载电源系统和车载终端处于连接状态则为前述的情景一，如果车载电源系统未和车载终端连接则为前述的情景二。
42.可选地，本实施方式中还包括车载电源系统和移动终端通过无线方式电连接。车载电源系统设置有无线供电模块与控制器3电连接，储能单元11与无线供电模块电连接。此外，车载电源系统的外部设置有无线充电区域。无线供电模块用于支持车载电源系统对移动终端的无线充电。当移动终端放置于无线充电区域时，控制器3控制无线供电模块从储能单元11中输出电能为移动终端进行无线充电。本领域技术人员可知，无线充电也可支持快充。而当移动终端和车载电源系统连接，并放置于无线充电区域时，控制器3会控制停用无线供电模块，使移动终端优先通过有线方式进行充电。
43.此外，车载电源系统设置有无线数据传输模块，使车载电源系统和移动终端无需进行有线连接即可进行数据传输交互。对于不具有无线连接功能的车辆，其车载终端和移动终端之间无法直接进行点对点的无线数据传输，而车载电源系统中的无线数据传输模块作为中介使移动终端可以通过无线方式和车载终端进行数据传输交互。无线数据传输模块可以通过设置蓝牙模块或无线网络模块实现。
44.当车载终端和车载电源系统进行数据连接时，车载电源系统同时可以通过无线数据传输模块连接移动终端，这样移动终端的操作半径可以从原来的连接线延伸为其无线传输模式支持的最大距离，例如蓝牙模块下可达到8米左右。例如，在一个河边垂钓的应用场景中，用户在河边怠速停车后，将车载电源系统和车载终端连接后下车。这样，该用户可以边钓鱼边使用移动终端的前提下，还能通过移动终端和车载电源系统的无线数据传输功能将移动终端内的歌曲通过车载终端进行播放，获得更好的体验。
45.本实施例的车载电源系统通过设置电源模块、数据传输模块和控制器，使车载电源系统实现了在移动终端和车载终端之间传输数据，并分别支持从车载终端进行充电以及向移动终端提供供电过程的快充。此外，提供了丰富的接口用以连接车载终端和移动终端，还提供了与移动终端之间的无线连接方式。本实施例的车载电源系统使用户无须采用额外的充电设备即可通过车载充电以及离车充电，同时还能通过和车载终端的数据交互极大丰富应用内涵，从而在节约成本的同时提升了用户体验。
46.实施例2
47.参见图3，本实施例具体提供一种车载电源装置，包括实施例1中的任一车载电源系统。车载电源装置包括但不限于防尘、防静电、防震动的外罩；以及设置在适合位置的触摸显示屏、指示灯、开关等，用以直观显示文件传输的进度、电量储备情况及环境温度等。
48.本实施例的车载电源装置使用户无须采用额外的充电设备即可通过车载充电以及离车充电，同时还能通过和车载终端的数据交互极大丰富应用内涵，从而在节约成本的同时提升了用户体验。
49.实施例3
50.参见图4，本实施例具体提供了一种车辆，包括车载终端和实施例2中的车载电源装置。车载电源装置与所述车载终端电连接。本实施例中，车载终端的位置可以居于中控台、主副驾中间、后排中央扶手等车内适合的区域，车载终端提供必要的空间和辅助支撑部件用以和车载电源装置进行对接；保证车辆在各类路况行驶过程中两者可以稳定、安全地对接；避开车内的空调出风口，以及辅设以必要的遮光防晒措施。
51.本实施例的车辆提供了车载终端，使用户通过车载电源装置即可无须采用额外的充电设备，方便地通过为移动终端进行车载充电以及离车充电，同时还能使移动终端通过和车载终端的数据交互极大丰富应用场景，在节约成本的同时提升了用户体验。
52.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。