CN109193889A - 无线充电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的无线充电系统，包括无线电发射设备和无线电接收设备；无线电发射设备包括电源设备和无线电源设备；电源设备连接外部交流电源，并将外部交流电源转换为直流电源后，给无线电源设备供应电力；无线电源设备将电源设备的直流电源转换为交流电源后，通过传输线圈发送电力；无线电接收设备通过接收线圈接收传输线圈发送的交流电源，对待充电设备充电。该无线充电系统，电源设备将交流电转换为直流电，然后通过线路传输给无线电源设备，无线电源设备将交流电转换为直流电后，再通过传输线圈发送电力，通过线路进行直流电传输，减小了交流电在空中传播的损耗，降低了电力的损耗。另外该系统增大了充电功率，实现隔空远距离充电。
Description
技术领域
本发明属于无线充电技术领域，具体涉及无线充电系统。
背景技术
无线充电技术源于无线电能传输技术，可分为小功率无线充电和大功率无线充电两种方式。小功率无线充电常采用电磁感应式，如对手机充电的Qi方式。大功率无线充电常采用谐振式(大部分电动汽车充电采用此方式)由供电设备(充电器)将能量传送至用电的装置，该装置使用接收到的能量对电池充电。
现有的电磁感应式充电方法，初级线圈一定频率的交流电，通过电磁感应在次级线圈中产生一定的电流，从而将能量从传输端转移到接收端。目前最为常见的充电解决方案就采用了电磁感应。但是现有的无线充电方法，充电距离近，电力损耗大。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种无线充电系统，能够降低无线充电的电力损耗。
一种无线充电系统，包括无线电发射设备和无线电接收设备；所述无线电发射设备包括电源设备和无线电源设备；
所述电源设备用于连接外部交流电源，并将外部交流电源转换为直流电源后，给所述无线电源设备供应电力；
所述无线电源设备用于将所述电源设备的直流电源转换为交流电源后，通过传输线圈发送电力；
所述无线电接收设备通过接收线圈接收所述无线电源设备的传输线圈发送的交流电源，并将交流电源转换为直流电源，对待充电设备充电。
优选地，所述电源设备独立于所述无线电源设备，或集成于所述无线电源设备中。
优选地，所述电源设备支持快速充电模式和/或正常充电模式；电源设备还用于与所述无线电源设备进行无线通信；
所述电源设备用于生成模式指令，并发送给所述无线电源设备；
所述无线电源设备用于接收并解析所述模式指令；当从模式指令中判断出该电源设备支持快速充电模式时，设置其充电模式为快速充电模式；无线电源设备用于当处于快速充电模式下时，生成充电电压设置指令发送给电源设备；
所述电源设备用于接收并解析所述充电电压设置指令，并根据充电电压设置指令中的设定电压向所述无线电源设备供应相应电压的电力。
优选地，所述无线电源设备用于在快速充电模式下开始充电时，根据电源设备的最大供应电压生成充电电压设置指令，发送给电源设备；并在接收到无线电接收设备的充电请求时，根据充电请求中充电电压生成充电电压设置指令，发送给电源设备；
所述充电请求中充电电压大于电源设备的最大供应电压、且小于电源设备的最小供应电压。
优选地，所述无线电源设备还用于读取所述电源设备的设备数据，根据所述设备数据判断该电源设备是否支持快速充电模式；
所述设备数据包括电源设备的设备ID、类型和/或型号。
优选地，所述无线电接收设备包括接收线圈、AC-DC转换电路、调节器、接口、调制器和处理器；所述处理器分别与AC-DC转换电路、调节器、接口和调制器电连接；所述调制器与接收线圈电连接；
所述AC-DC转换电路用于将通过所述接收线圈接收的交流电源转换为直流电源；
所述调节器用于按照充电电压调节AC-DC转换电路转换得到的直流电源，使得直流电源的电压与充电电压相同；
所述接口用于将调节器调节得到的直流电源供应给待充电设备。
优选地，所述处理器用于检测所述无线电源设备发送的交流电源的电压。
优选地，所述处理器用于读取所述待充电设备的电源供应电压，并根据电源供应电压生成所述充电请求。
优选地，所述调制器用于接收所述处理器生成的电脉冲信号或比特，并且将该电脉冲信号或比特转换为模拟信号；
所述无线电接收设备还用于将调制器生成的模拟信号、以及处理器检测到的所述无线电源设备发送的交流电源的电压发送给所述待充电设备。
优选地，所述无线电发射设备设有多条无线电力电路供应电力；所述无线电接收设备用于选择其中一条无线电力电路对待充电设备充电。
由上述技术方案可知，本发明提供的无线充电系统，电源设备将交流电转换为直流电，然后通过线路传输给无线电源设备，无线电源设备将交流电转换为直流电后，再通过传输线圈发送电力，通过线路进行直流电传输，减小了交流电在空中传播的损耗，降低了电力的损耗。另外该系统增大了充电功率，实现隔空远距离充电。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为实施例一提供的无线充电系统的模块框图。
图2为实施例二提供的无线电接收设备的模块框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
实施例一：
一种无线充电系统，参见图1，包括无线电发射设备0030和无线电接收设备0040；所述无线电发射设备0030包括电源设备0010和无线电源设备0020；
所述电源设备0010用于连接外部交流电源，并将外部交流电源转换为直流电源后，给所述无线电源设备供应电力；
具体地，电源设备0010用于提供DC电力。本实施例中的电源设备0010可以是向充电中的无线电源设备0020供应电力的设备；也可以通过将交流电力(AC)转换为直流电力(DC)供应电力的设备；还可以是向与其物理连接的无线电源设备0020供应电力的设备。
所述无线电源设备0020用于将所述电源设备的直流电源转换为交流电源后，通过传输线圈发送电力；其中，所述电源设备独立于所述无线电源设备，或集成于所述无线电源设备中。
具体地，无线电源设备为无线电供应电源，即PTU电源。电源设备0010和无线电源设备0020可以在独立的设备中实现，例如电源设备0010可以为充电器，或者可以集成在一起形成设备0030，设备0030将电源设备0010的配置包括在无线电源设备0020中。
所述无线电接收设备0040通过接收线圈接收所述无线电源设备的传输线圈发送的交流电源，并将交流电源转换为直流电源，对待充电设备充电。
具体地，无线电接收设备为无线电接收电源，并对待充电设备执行充电。
该无线充电系统，电源设备将交流电转换为直流电，然后通过线路传输给无线电源设备，无线电源设备将交流电转换为直流电后，再通过传输线圈发送电力，通过线路进行直流电传输，减小了交流电在空中传播的损耗，降低了电力的损耗。另外该系统增大了充电功率，实现隔空远距离充电。
实施例二：
实施例二在实施例一的基础上，增加了以下内容：
所述电源设备支持快速充电模式和/或正常充电模式；电源设备还用于与所述无线电源设备进行无线通信；
具体地，快速充电模式是基于高电压的充电模式，正常充电模式是基于参考电压的充电模式。电源设备0010可以连接至外部电源(如AC电源)，也可以转换从外部电源供应的电力，并通过接口将其提供给与其连接的无线电源设备0020。所述接口用于与外部电子设备(如无线电源设备0020)连接，向外部电子设备供应电力。
所述电源设备用于生成模式指令，并发送给所述无线电源设备；
所述无线电源设备用于接收并解析所述模式指令；当从模式指令中判断出该电源设备支持快速充电模式时，设置其充电模式为快速充电模式；无线电源设备用于当处于快速充电模式下时，生成充电电压设置指令发送给电源设备；
具体地，电源设备0010可以发送包括是否支持快速充电模式的模式指令，例如从D+线和D-线读取到的信号。无线电源设备0020接收模式指令，确定与其连接的电源设备0010是否是支持快速充电的电源设备。
所述电源设备用于接收并解析所述充电电压设置指令，并根据充电电压设置指令中的设定电压向所述无线电源设备供应相应电压的电力。
具体地，如果电源设备支持快速充电，电源设备0010可以向无线电源设备0020供应第一电压(如5V的参考电压)，或者可以向无线电源设备0020供应高于第一电压的第二电压(如10V的高电压)。即当支持快速充电时，电源设备0010可以根据无线电源设备0020的请求输出相应的电力(如第一电压或第二电压)。
其中，无线电源设备0020对电源设备的供应电压进行控制，使得电源设备0010供应第一电压或第二电压。例如，当无线电源设备0020检测到有电源设备0010连接时，无线电源设备0020可以控制电源设备0010输出第一电压，随后可以响应无线电力接收设备0040的请求，控制电源设备0010输出第二电压。
优选地，所述无线电源设备用于在快速充电模式下开始充电时，根据电源设备的最大供应电压生成充电电压设置指令，发送给电源设备；并在接收到无线电接收设备的充电请求时，根据充电请求中充电电压生成充电电压设置指令，发送给电源设备；
所述充电请求中充电电压大于电源设备的最大供应电压、且小于电源设备的最小供应电压(例如第一电压)。
具体地，无线电源设备0020可以控制电源设备0010通过逐渐从最大电压降低电压的方式来供应电力。例如，当无线电源设备0020检测到有电源设备0010连接时，无线电源设备0020可以控制电源设备0010输出第二电压，即电源设备的最大供应电压，随后响应无线电力接收设备0040的请求，控制电源设备0010输出低于第二电压的第三电压(如7V电压)，以此方式逐渐降低供应电压。采用高电压的快速充电方式，增大了充电功率，实现隔空远距离充电。该系统具有正常功率的正常充电模式和大功率的快速充电模式，用户可以根据具体情况选择使用，使用灵活。
本发明实施例所提供的系统，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述系统实施例中相应内容。
实施例三：
实施例三在其他实施例的基础上增加以下内容：
所述无线电源设备还用于读取所述电源设备的设备数据，根据所述设备数据判断该电源设备是否支持快速充电模式；
所述设备数据包括电源设备的设备ID、类型和/或型号。
具体地，无线电源设备0020可以基于电源设备0010是否支持快速充电，设置其充电模式为快速充电模式或正常充电模式。无线电源设备0020可以从电源设备0010接收设备ID、类型或型号等信息。无线电源设备0020可以基于所接收的信息，确定电源设备0010是否支持快速充电模式。
无线电源设备0020当接收到用于外部电子设备(如无线电力接收设备0040)的快速充电请求时，无线电源设备0020可以将电源设备0010的充电模式设置为快速充电模式。例如，无线电源设备0020可以向电源设备0010发送包含外部电子设备请求的充电电压的信号，并再从电源设备0010接收到与所发送的信号相同的信号，作为确认消息，无线电源设备0020可以通过确认消息确定电源设备500支持快速充电模式，以及电源设备0010的供应电压。
无线电源设备0020可以控制电源设备0010供应相应的电力。例如无线电源设备0020可以从电源设备0010请求高于无线电力接收设备0040的正常充电电压的输出电压。无线电源设备0020还可以确定输出电压是否从电源设备0010供应。
本发明实施例所提供的系统，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述系统实施例中相应内容。
实施例四：
实施例四在其他实施例的基础上增加以下内容：
参见图2，所述无线电接收设备包括接收线圈0041、AC-DC转换电路0042、调节器0043、接口0044、调制器0046和处理器0045；所述处理器0045分别与AC-DC转换电路0042、调节器0043、接口0044和调制器0046电连接；所述调制器0046与接收线圈0042电连接；
所述AC-DC转换电路0042用于将通过所述接收线圈0041接收的交流电源转换为直流电源；
所述调节器用于按照充电电压调节AC-DC转换电路转换得到的直流电源，使得直流电源的电压与充电电压相同；
所述接口用于将调节器调节得到的直流电源供应给待充电设备0050。
具体地，无线电力接收设备0040可以包括设备0046的一部分(如充电模块475的无线电力接收电路475R)或整体。无线电力接收设备0040可以利用生成的DC电源为内部设备(如电池)或外部设备(如另一电子设备)充电。此处内部设备和外部设备统称待充电设备。无线电源设备0020和无线电力接收设备0040可以通过传输线圈和接收线圈进行通信。
具体地，处理器0045可以控制无线电力接收设备0040的每个模块，以及确定待充电设备0050的状态。处理器0045可以与无线电力接收电路475R功能性地连接，也可以基于无线电力接收电路475R检测外部电子设备(如无线电源设备0020)。处理器0045可以确定从外部电子设备供应的电力，以及可以基于该电力确定向无线电力接收设备0040供应的充电电力。处理器0045可以确定无线电力接收设备0040是支持第一充电电力还是支持第二充电电力。当无线电力接收设备0040支持第一充电电力或第二充电电力时，处理器0045可以请求外部电子设备供应相应的电力。
接收线圈，即图2中第二线圈0041用于负责从无线电源设备0020的传输线圈接收电力。
AC-DC转换电路0042可以将接收线圈上的AC电力整流为DC电力。例如，AC-DC转换电路0042包含AC电力获取DC电力的电子电路设备或装置，还具有仅在一个方向中传递电流的功能。
调节器0043可以用作开关，也可以将DC电压改变或切换为适用于待充电设备0050(如电池等)所请求的电压。例如调节器0043可以生成待充电设备0050使用的电压指令。待充电设备0050可能仅需要设置充电电压，例如，在2.8V至4.2V范围中的电压。本实施例的无线电接收设备，不管无线电源设备供应了什么规格的电压，调节器0043都可以通过切换输出所确定的电压。
接口0044可以是被连接至设备0050的连接部分，或者包括电力线和数据线。接口0040可以与待充电设备0050连接，也可以将通过调节器0043供应的电力传送至待充电设备0050。
待充电设备0050可以通过无线电力接收设备0040接收电力充电，也可以向无线电力接收设备0040反馈充电状态。
无线电力接收设备0040或无线电力接收电路475R可以包括无线通信模块(如，BLE、ZigBee、NFC、天线等)，用于与外部电子设备(例如无线电源设备0020)交换无线电力信息或者检测外部电子设备的连接情况。
本发明实施例所提供的系统，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述系统实施例中相应内容。
实施例五：
实施例五在其他实施例的基础上增加以下内容：
所述处理器用于检测所述无线电源设备发送的交流电源的电压。
优选地，所述处理器用于读取所述待充电设备的电源供应电压，并根据电源供应电压生成所述充电请求。
优选地，所述调制器用于接收所述处理器生成的电脉冲信号或比特，并且将该电脉冲信号或比特转换为模拟信号；
所述无线电接收设备还用于将调制器生成的模拟信号、以及处理器检测到的所述无线电源设备发送的交流电源的电压发送给所述待充电设备。
具体地，调制器0046可以生成信号，该信号用于向接收线圈0041传送通过处理器0045获取的待充电设备0050的状态等。调制器0046是设备，该设备接收从处理器0045生成的电脉冲信号或比特，并且将该信号或比特转换为模拟信号。这样无线电力接收设备0040基于从调制器0046生成的信息，将与电力相关联的信息(如，无线电力信息)发送至外部电子设备。
优选地，所述无线电发射设备设有多条无线电力电路供应电力；所述无线电接收设备用于选择其中一条无线电力电路对待充电设备充电。
具体地，无线电力接收设备0040可以选择性地接收从无线电源设备0020提供的多个充电电力之中的至少一个充电电力。无线电力接收设备0040可以使用至少一个选择的充电电力对待充电设备进行充电。
无线电力接收设备0040可以接收从无线电源设备0020提供的第一充电电力，并基于第一充电电力执行充电。无线电力接收设备0040也可以通过与无线电源设备0020的通信，向无线电源设备0020请求第二充电电力。
无线电力接收设备0040可以使用所请求的第二充电电力执行充电，其中，第二充电电力是从无线电源设备0020接收的。当相应于第二充电电力的电力被供应时，无线电力接收设备0040可以使用从无线电源设备0020供应的电力(如第二充电电力)执行快速充电。当相应于所请求的第二充电电力的电力未被供应时，无线电力接收设备0040可以使用从无线电源设备0020供应的电力(如第一充电电力)执行正常充电。
无线电力接收设备0040可以包括PMIC和充电器IC。例如，PMIC可以被安装在集成电路或SoC半导体上。PMIC也可以包括充电器IC。充电器IC可以包括用于无线充电方案的充电器IC。例如无线充电可以包括电磁共振充电、磁感应充电和电磁波充电等，也可以添加用于无线充电的附加电路，例如线圈回路、谐振电路、整流器等。
无线电力接收设备0040可以控制从无线电源设备0020供应的电力、或者从电池输入或向电池输出的电力。
本发明实施例所提供的系统，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述系统实施例中相应内容。
实施例六：
实施例六在其他实施例的基础上增加了以下内容：
本实施例提供一种电子设备。
该电子设备包括无线电力电路，以及功能性地连接至该无线电力电路的一个或多个处理器，其中，该一个或多个处理器被配置执行以下步骤：
S1：确定可支持的充电电力；
S2：向外部电子设备请求充电电力；
S3：确定外部电子设备是否支持该充电电力；
S4：当外部电子设备支持该充电电力时，从外部电子设备接收该充电电力并且执行充电；
S5：当外部电子设备不支持该充电电力时，基于其它充电电力接收另一充电电力并且执行充电。
该电子设备的处理器还被配置执行以下步骤：
S11：检测来自外部电子设备的供应电压；
S12：确定从外部电子设备提供的供应电压是否在指定的范围之中；
S13：当该供应电压在指定的范围之中时，基于该供应电压执行充电；
S14：当供应电压在指定的范围之外时，基于从外部电子设备提供的另一电压执行充电。
本发明实施例所提供的系统，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述系统实施例中相应内容。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种无线充电系统，其特征在于，包括无线电发射设备和无线电接收设备；所述无线电发射设备包括电源设备和无线电源设备；
所述电源设备用于连接外部交流电源，并将外部交流电源转换为直流电源后，给所述无线电源设备供应电力；
所述无线电源设备用于将所述电源设备的直流电源转换为交流电源后，通过传输线圈发送电力；
所述无线电接收设备通过接收线圈接收所述无线电源设备的传输线圈发送的交流电源，并将交流电源转换为直流电源，对待充电设备充电。
2.根据权利要求1所述无线充电系统，其特征在于，
所述电源设备独立于所述无线电源设备，或集成于所述无线电源设备中。
3.根据权利要求1所述无线充电系统，其特征在于，
所述电源设备支持快速充电模式和/或正常充电模式；电源设备还用于与所述无线电源设备进行无线通信；
所述电源设备用于生成模式指令，并发送给所述无线电源设备；
所述无线电源设备用于接收并解析所述模式指令；当从模式指令中判断出该电源设备支持快速充电模式时，设置其充电模式为快速充电模式；无线电源设备用于当处于快速充电模式下时，生成充电电压设置指令发送给电源设备；
所述电源设备用于接收并解析所述充电电压设置指令，并根据充电电压设置指令中的设定电压向所述无线电源设备供应相应电压的电力。
4.根据权利要求3所述无线充电系统，其特征在于，
所述无线电源设备用于在快速充电模式下开始充电时，根据电源设备的最大供应电压生成充电电压设置指令，发送给电源设备；并在接收到无线电接收设备的充电请求时，根据充电请求中充电电压生成充电电压设置指令，发送给电源设备；
所述充电请求中充电电压大于电源设备的最大供应电压、且小于电源设备的最小供应电压。
5.根据权利要求3所述无线充电系统，其特征在于，
所述无线电源设备还用于读取所述电源设备的设备数据，根据所述设备数据判断该电源设备是否支持快速充电模式；
所述设备数据包括电源设备的设备ID、类型和/或型号。
6.根据权利要求4所述无线充电系统，其特征在于，
所述无线电接收设备包括接收线圈、AC-DC转换电路、调节器、接口、调制器和处理器；所述处理器分别与AC-DC转换电路、调节器、接口和调制器电连接；所述调制器与接收线圈电连接；
所述AC-DC转换电路用于将通过所述接收线圈接收的交流电源转换为直流电源；
所述调节器用于按照充电电压调节AC-DC转换电路转换得到的直流电源，使得直流电源的电压与充电电压相同；
所述接口用于将调节器调节得到的直流电源供应给待充电设备。
7.根据权利要求6所述无线充电系统，其特征在于，
所述处理器用于检测所述无线电源设备发送的交流电源的电压。
8.根据权利要求7所述无线充电系统，其特征在于，
所述处理器用于读取所述待充电设备的电源供应电压，并根据电源供应电压生成所述充电请求。
9.根据权利要求7所述无线充电系统，其特征在于，
所述调制器用于接收所述处理器生成的电脉冲信号或比特，并且将该电脉冲信号或比特转换为模拟信号；
所述无线电接收设备还用于将调制器生成的模拟信号、以及处理器检测到的所述无线电源设备发送的交流电源的电压发送给所述待充电设备。
10.根据权利要求1所述无线充电系统，其特征在于，
所述无线电发射设备设有多条无线电力电路供应电力；所述无线电接收设备用于选择其中一条无线电力电路对待充电设备充电。
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