智能电源适配系统

本发明涉及一款智能电源适配系统，适用于低压智能设备（如手机和平板等）充电管理。

目前传统的电源管理是非智能的，这样的系统有其非常显著的缺点，由于没有反馈与调节系统，也没有监测与记录系统，充电器无法根据充电过程的变化调节充电工作，而且由于人机交换窗口缺失，用户难以获知设备的工作状态和设备状况。具体可以总结为：

A.传统电源管理模块的充电管理是非智能的，由于反馈系统的缺失致使其无法依据充电过程的变化对充电方案进行调整，这样的充电过程对锂电池寿命和用户使用均可能带来不利影响：

a)锂电池的使用特点是随用随充，而传统的电源管理模块采用的是规则简单且固定的充电方式，无法根据用电设备的具体状态来调整相应的充电规则，在充电过程中使用设备时会导致用电设备的电池发热，从而对锂电池造成不可逆的损害；

b)用户长时间接触由电池发热导致的高温设备则有可能造成低温灼伤；

B.电池充满电后若未能及时移除充电器（大部分用户都会利用休息时间为用电设备充电，因此充电器长时间连接并为用电设备供电是普遍现象），传统的充电方案对充电器本身和锂电池的使用寿命以及用电设备都会造成不良影响，同时造成能源浪费，具体表现为：

a)如前所述，用电设备的电池充满后，电源管理模块直接将外接电源接入用电设备主体进行供电，从而导致锂电池长期处于饱和状态。由于锂电池特殊的化学特性，这种状况会对锂电池造成不可逆的损害；

b)电网电压波动和雷击等情况都会造成充电器的输出电压波动，从而对用电设备的电源管理模块、锂电池等造成伤害；

c)传统充电器在电源接通时一直处于工作状态，缩短了充电器与用电设备的使用寿命；

d)由于充电器长期处于工作状态，其自身功耗以及线路损耗都将造成能源浪费；

C.锂电池有其特殊的化学属性，不正确的充放行为会对电池的寿命造成恶劣的影响。传统的电源管理方案无法为用户提供客观、量化的锂电池的容量及其变化，进而调整和优化使用和充电行为，也无法准确地判断设备的电池是否已经需要更换；

D.传统的充电器对负载调整速度慢、动态响应差、恒压恒流精度低，对变压器的绕制要求高，如果负载瞬态大、电流波动频繁，将直接导致电池反复充放电，严重影响电池寿命；

E.充电器无自检，状态数据没有监测与存储管理，无法追溯其以往的工作状况；

F.无人机界面，不能实时监测并向用户显示其工作状态。

1.本发明采用无线方式（蓝牙或WIFI等）或有线连接方式与用电设备连接并获取来自用电设备的反馈信息，从而对充电的状态进行调整。反馈信息包括用电设备及其电池的温度、电量和用电状况等等；本发明能够针对所获取的信息调整充电方案，包含断开内置开关实现彻底断电；

2.本发明内置备用电源，能够在输入电源切断的情况下为充电器MCU供电；

3.由于第2项中描述的备用电池存在，本发明能够在电池完全充满后自动关闭（切断输入电源）并能在必要时实现自动重启，或者在输入电流被重置时自动重启。这种方式可以有效避免对用电设备反复充电；

4.本发明能对充电过程进行智能管理，保证高能耗软件运行时调整输出电流以防止用电设备出现过热现象，延长电池和终端设备的使用寿命；

5.本发明可以通过内建显示模块显示常用信息，如当前电流、本机温度、本次输出电量总和以及当次充电时间等；

6.本发明第5项中的显示模块仅在接受到客户指令输入时显示；

7.本发明中包含充电器内置MCU和存储芯片，其MCU能够在充电过程中实时监测电流，并通过内建补偿算法得到充电电量数据，存储在与该智能终端相对应的档案中，并适时传输至通过有线或无线与其连接的智能终端或直接上传后台网络数据库；

8.本发明根据第7项所获得的信息构成的数据库，分析相应智能终端电池的工作状态、容量变化及其老化程度，并且能够结合智能充电软件收集的信息，统计该设备电池充电循环的总次数，并通过智能设备上的智能充电软件向用户展示；

9.本发明内建存储芯片，除了存放充电的历史数据以外，还能通过用户预授权获取并备份用电设备上的重要的资料。

附图图1是智能电源适配系统电路原理图。如图1所示，本发明包含充电器、智能充电软件和云服务器三部分。充电器本身与用电设备采用有线或无线方式连接并有信息共享，实现动态的信息反馈和电流输出调整；智能充电软件负责收集用电设备内部的电池信息与用电信息并反馈给充电器或云服务器，用于统计计算；云服务器与另外两方通过网络连接，实现数据分析、存储和发布决策指令等功能。

如图所示，本发明由充电器、智能充电软件和云服务器三部分组成：充电器主要负责电流输出和监测；智能充电软件需要运行在智能用电终端上，负责收集用电设备内部数据；云服务器负责管理、统计相关数据并给出分析结果。现依此结构将其拆分为三部分详细说明：

A.充电器中包含一个MCU，负责管理整个设备的运作。除此之外还配备有开关、温度监测模块、显示模块、用户控制输入模块（红外感应模块或触摸感应模块）、存储芯片、无线模块（蓝牙或WIFI等）、有线连接模块（MCU集成）、备用电源（锂电池或电容）、变电装置和电力输出控制装置（包括AC-DC模块，电流/电压控制模块，电流/电压检测模块），具体实施方式如下：

1.MCU：当电源接通时由外接电源驱动，当输入电源被切断时则由备用电池驱动。接收其他部件的反馈信息并向相关功能部件发出指令，实现充电过程的智能控制；

2.开关：由MCU控制，可切断输入电流，保证充电器停止任何形式的电流输出，达到节约电能和保护电池的目的；

3.温度监测模块：监测本机的温度并向MCU反馈，当温度高于设定值时，MCU将向执行模块（包含图中AC-DC、电压/电流控制模块和电压电流检测模块）发出停止指令，直至温度降至设定范围为止；

4.显示模块：由MCU驱动，可向用户展示常用的状态信息，如当前电流、本机温度、本次输出电量总和以及本次充电时间等；

5.用户控制输入模块（红外感应模块或触摸感应模块）：由于显示模块为常关设计，只有在用户有需求的时候才会亮起。用户控制输入模块可感应用户手势并将信息反馈给MCU，MCU驱动显示模块向用户展示状态信息；

6.存储芯片：可存储充电历史数据，在客户预授权的前提下备份用电设备的重要资料；

7.无线、有线连接模块：负责充电器与智能充电软件或云服务器之间的信息交换；

8.备用电源（锂电池或电容）：在外部电源被切断的情况下为MCU提供待机能耗，维持必要信息连通；

9.变电装置和电力输出控制装置：将高压市电转变成低压恒压直流并向用电设备输出，可随时根据MCU的指令调整输出方案，必要时可停止输出；

B.智能充电软件在充电时自动启动并在后台运行，负责收集用电设备的运行动态和用电数据并反馈给充电器，同时负责接收来自充电器的充电数据并转送至云服务器，并接受来自云服务器的计算结果。软件本身还有电力管理辅助功能，帮助用户最大限度优化电力使用；

C.云服务器收集来自智能充电软件的资料并将数据按照各个智能终端进行甄别，针对不同的智能终端统计其电池的充电次数、完整充电循环次数和充电过程的不良使用行为等信息，并且可以通过采集的数据计算出用电设备的电池当前容量与容量变化趋势，并向用户提出设备使用改善建议。