CN110635546B - 一种无线充电的电子设备、方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种无线充电的电子设备、方法及系统,系统接收端的充电器包括开环DC‑DC转换器。在发射端功率大于发射端第一预设阈值且充电需求功率大于接收端第一预设阈值时,控制所述开环DC‑DC转换器工作在快充阶段,具体包括控制所述开环DC‑DC转换器工作在恒流降压阶段以恒定电流为所述电池进行充电,或,控制所述开关DC‑DC转换器工作在恒压降压阶段以恒定电压为所述电池进行充电。相对于现有技术,本申请技术方案有效结合了发射端的功率能力进行充电控制,提升了对接收端的无线充电效率,并提升发射端的工作效能,充分利用发射端的功率能力,使得充电稳定性也得到提升。
Description
技术领域
本申请涉及终端设备技术领域,尤其涉及一种无线充电的电子设备、方法及系统。
背景技术
便携式的电子设备近年来已经得到广泛的应用。传统的对电子设备进行充电的方式往往需要频繁地插拔电源线,但是器件容易在插拔充电的过程中受到磨损,安全性较差,而且也影响电子设备的美观。
无线充电是一种新型的能量传输方式。相比于传统的充电方式,无线充电可以很好地解决上述问题。如今已有很多电子设备能够支持无线充电,例如手机、智能手表、蓝牙耳机、电动牙刷等。但是,无线充电系统中存在充电效率较低的问题,如何提升无线充电效率尤其是终端设备内部的效率已经成为当前的研究热点。
发明内容
为了解决现有技术中存在的以上技术问题,本申请提供一种无线充电的电子设备、方法及系统,在无线充电的过程中通过无线充电快充路径,并充分结合无线充电系统中发射端功率和接收端的充电需求功率对充电器的工作进行控制,从而提升无线充电效率,并提升发射端的工作效能、充分利用发射端的功率能力。
本申请第一方面提供一种无线充电的电子设备,包括:接收线圈、无线电能接收器、充电器、控制器和电池;
接收线圈,用于接收发射线圈发射的交变磁场并转换为交流电;
无线电能接收器,用于将接收线圈发送的交流电转换为直流电;
充电器的输入端连接无线电能接收器的输出端,充电器的输出端连接电池,用于将无线电能接收器发送的直流电转换后给电池进行充电;
充电器至少包括:开环DC-DC转换器和闭环DC-DC转换器;所述开环DC-DC转换器和闭环DC-DC转换器串联连接或者并联连接;
控制器,用于在发射端功率大于发射端第一预设阈值且充电需求功率大于接收端第一预设阈值时,控制开环DC-DC转换器工作在快充阶段,包括控制开环DC-DC转换器工作在恒流降压阶段以恒定电流为电池进行充电,或,控制开关DC-DC转换器工作在恒压降压阶段以恒定电压为电池进行充电。
控制器控制开环DC-DC转换器工作在快充阶段时,控制闭环DC-DC转换器工作在直通状态或断开状态,断开状态是指禁止闭环DC-DC转换器工作。
在本申请第一方面提供的技术方案中,对于恒流降压阶段,控制器能够在发射端所能提供的功率下根据控制参数控制开环DC-DC转换器恒流降压为接收端的电池充电;对于恒压降压阶段,能够在发射端所能提供的功率下根据控制参数控制开环DC-DC转换器恒压降压为接收端的电池充电。通过该设备的无线快充路径(即通过无线充电整流输出,直接通过开环DC-DC转换器给电池充电),能够识别并匹配适配器以及发射端的功率能力,选择合适的充电曲线,增进了接收端与发射端的配合度,提升了对接收端的无线充电效率,并提升发射端的工作效能,充分利用发射端的功率能力。并且系统架构中无线快充路径采用控制器进行可靠且稳定的控制,能够提升用户的无线充电体验。
可选地,开环DC-DC转换器与闭环DC-DC转换器串联连接,控制器用于控制闭环DC-DC转换器工作在直通状态。
可选地,充电器包括一个开环DC-DC转换器和两个闭环DC-DC转换器;闭环DC-DC转换器为Buck充电器;开环DC-DC转换器为开关电容充电器、负载开关充电器或闪充充电器;
一个开环DC-DC转换器和两个闭环DC-DC转换器串联在一起。
可选地,开环DC-DC转换器与闭环DC-DC转换器并联连接,控制器用于禁止闭环DC-DC转换器工作;闭环DC-DC转换器为Buck充电器;开环DC-DC转换器为开关电容充电器、负载开关充电器或闪充充电器。
可选地,第一方面的实现中控制器,具体用于将开环DC-DC转换器的充电参数与目标参数进行比较获得控制参数,根据控制参数控制开环DC-DC转换器工作在快充阶段。
结合第一方面,在第一种可能的实现方式中,当开环DC-DC转换器工作在恒流降压阶段时,充电参数为充电电流,目标参数为目标电流;
控制器,用于将充电电流与目标电流进行比较,根据比较结果调节控制参数;控制参数为充电器的输入电压、无线充电系统的工作频率或无线电能发射器的输入电压;
当控制参数为无线充电系统的工作频率或无线电能发射器的输入电压时,控制器还用于将控制参数发送给发射端;发射端包括无线电能发射器和发射线圈。
结合第一方面,在第二种可能的实现方式中,控制器,还用于根据充电需求功率获得无线电能发射器的输入电压设定值,将无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端,以使无线电能发射器的输入电压调整为无线电能发射器的输入电压设定值。
结合第一方面,在第三种可能的实现方式中,当无线电能发射器的输入电压为分档类型时,控制器,具体用于根据充电需求功率确定无线电能发射器的输入电压的档位,将档位的电压值作为无线电能发射器的输入电压设定值。
结合第一方面,在第四种可能的实现方式中,当无线电能发射器的输入电压为步进可调类型时,控制器,用于获得充电需求功率对应的电压系数,根据电压系数与电池充电电压获得无线电能发射器的输入电压设定值。
结合第一方面,在第五种可能的实现方式中,控制器,具体用于确定充电电流小于目标电流对应区间的最小值时,以第一预设电压步长增大充电器的输入电压;确定充电电流大于目标电流对应区间的最大值时,以第一预设电压步长减小充电器的输入电压;直至充电电流位于目标电流对应区间的最小值和目标电流对应区间的最大值之间。
结合第一方面,在第六种可能的实现方式中,控制器,具体用于获得目标电流与充电电流的电流差值,将电流差值乘以预设电流调节比例作为充电器的输入电压调节量来调节充电器的输入电压设定值,将调节后的充电器的输入电压设定值发送给无线电能接收器。
结合第一方面,在第七种可能的实现方式中,控制器,具体用于确定充电电流小于目标电流的最小值时,以预设频率步长增大无线充电系统的工作频率;确定充电电流大于目标电流的最大值时,以预设频率步长减小无线充电系统的工作频率;直至充电电流位于目标电流的最小值和目标电流的最大值之间。
结合第一方面,在第八种可能的实现方式中,控制器,具体用于获得目标电流与充电电流的电流差值,将电流差值乘以预设电流调节比例作为无线充电系统的工作频率调节量来调节无线充电系统的工作频率设定值,将工作频率设定值发送给发射端。
结合第一方面,在第九种可能的实现方式中,控制器,具体用于确定充电电流小于目标电流的最小值时,以第二预设电压步长增大无线电能发射器的输入电压设定值;确定充电电流大于目标电流的最大值时,以第二预设电压步长减小无线电能发射器的输入电压设定值;直至充电电流位于目标电流的最小值和目标电流的最大值之间。
结合第一方面,在第十种可能的实现方式中,控制器,具体用于获得目标电流与充电电流的电流差值,将电流差值乘以预设电流调节比例作为无线电能发射器的输入电压调节量来调节无线电能发射器的输入电压设定值,并将无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端。
结合第一方面,在第十一种可能的实现方式中,控制器,具体用于获得目标电流与充电电流的电流差值,将电流差值乘以预设电流调节比例作为充电器的输入电压调节量来调节充电器的输入电压设定值;利用无线电能发射器的输入电压和调节后的充电器的输入电压设定值获得电压增益;确定电压增益在预设增益范围外时,调节无线电能发射器的输入电压设定值,将调节后的无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端,将调节后的充电器的输入电压设定值发送给无线电能接收器。
结合第一方面,在第十二种可能的实现方式中,控制器,具体用于获得目标电流与充电电流的电流差值,将电流差值乘以预设电流调节比例作为无线电能发射器的输入电压调节量来调节无线电能发射器的输入电压设定值;利用充电器的输入电压和调节后的无线电能发射器的输入电压设定值获得电压增益;确定电压增益在预设增益范围外时,调节充电器的输入电压设定值,将调节后的充电器的输入电压设定值发送给无线电能接收器,将调节后的无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端。
结合第一方面,在第十三种可能的实现方式中,控制器,用于确定充电电流在目标电流对应区间外时,调节充电器的输入电压设定值,利用调节后的充电器的输入电压设定值和无线电能发射器的输入电压获得增益,确定增益在预设增益范围外时,调节无线电能发射器的输入电压设定值;将调节后的无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端,将调节后的充电器的输入电压设定值发送给无线电能接收器。
结合第一方面,在第十四种可能的实现方式中,控制器,用于确定充电电流在目标电流对应区间外时,调节无线电能发射器的输入电压设定值;利用充电器的输入电压和调节后的无线电能发射器的输入电压设定值获得增益,确定增益在预设增益范围外时,调节充电器的输入电压设定值,将调节后的无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端,将调节后的充电器的输入电压设定值发送给无线电能接收器。
可选地,当开环DC-DC转换器工作在恒压降压阶段时,充电参数为电池充电电压,目标参数为目标充电电压;
控制器,用于将电池充电电压与目标充电电压进行比较,根据比较结果调节控制参数,控制参数为充电器的输入电压、无线充电系统的工作频率或无线电能发射器的输入电压;
当控制参数为无线充电系统的工作频率或无线电能发射器的输入电压时,控制器还用于将控制参数发送给发射端;发射端包括无线电能发射器和发射线圈。
结合第一方面,在第十五种可能的实现方式中,控制器还用于根据充电需求功率获得无线电能发射器的输入电压设定值,将无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端,以使无线电能发射器的输入电压调整为无线电能发射器的输入电压设定值。
结合第一方面,在第十六种可能的实现方式中,当无线电能发射器的输入电压为分档类型时,控制器,具体用于根据充电需求功率确定无线电能发射器的输入电压的档位,将档位的电压值作为输入电压设定值。
结合第一方面,在第十七种可能的实现方式中,当无线电能发射器的输入电压为步进可调类型时,控制器,用于获得充电需求功率对应的电压系数,根据电压系数与电池充电电压获得无线电能发射器的输入电压设定值。
结合第一方面,在第十八种可能的实现方式中,控制器,具体用于获得目标充电电压与电池充电电压的电压差值,将电压差值乘以预设电压调节比例作为充电器的输入电压调节量来调节充电器的输入电压设定值,将调节后的充电器的输入电压设定值发送给无线电能接收器。
结合第一方面,在第十九种可能的实现方式中,控制器,具体用于获得目标充电电压与电池充电电压的电压差值,将电压差值乘以预设电压调节比例作为无线充电系统的工作频率调节量来调节无线充电系统的工作频率设定值,将工作频率设定值发送给发射端。
结合第一方面,在第二十种可能的实现方式中,控制器,具体用于获得目标充电电压与电池充电电压的电压差值,将电压差值乘以预设电压调节比例作为无线电能发射器的输入电压调节量来调节无线电能发射器的输入电压设定值,将调节后的无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端。
结合第一方面,在第二十一种可能的实现方式中,控制器,具体用于获得目标充电电压与电池充电电压的电压差值,将电压差值乘以预设电压调节比例作为充电器的输入电压调节量来调节充电器的输入电压设定值;利用无线电能发射器的输入电压和调节后的充电器的输入电压设定值获得电压增益;确定电压增益在预设增益范围外时,调节无线电能发射器的输入电压设定值,将调节后的无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端,将调节后的充电器的输入电压设定值发送给无线电能接收器。
结合第一方面,在第二十二种可能的实现方式中,控制器,具体用于获得目标充电电压与电池充电电压的电压差值,将电压差值乘以预设电压调节比例作为无线电能发射器的输入电压调节量来调节无线电能发射器的输入电压设定值;利用充电器的输入电压和调节后的无线电能发射器的输入电压设定值获得电压增益;确定电压增益在预设增益范围外时,调节充电器的输入电压设定值,将调节后的充电器的输入电压设定值发送给无线电能接收器,将调节后的无线电能发射器的输入电压设定值发送给无线电能发射。
结合第一方面,可选地,设备还包括:连接在无线电能发射器和充电器输入端之间的降压DC-DC电路;
控制器,还用于在发射端功率大于发射端第一预设阈值且充电需求功率大于接收端第一预设阈值时,控制降压DC-DC电路工作在直通状态;在发射端功率大于发射端第二预设阈值且充电需求功率大于接收端第二预设阈值时,控制降压DC-DC电路工作在降压状态。
可选地,闭环DC-DC转换器为Buck充电器;开环DC-DC转换器为开关电容充电器、负载开关充电器或闪充充电器。
可选地,充电器包括一个开环DC-DC转换器和两个闭环DC-DC转换器;
一个开环DC-DC转换器和两个闭环DC-DC转换器串联在一起。
本申请第二方面提供一种无线充电的方法,应用于对电子设备进行无线充电,包括:
控制接收线圈接收发射线圈发射的交变磁场并转换为交流电;
控制无线电能接收器将接收线圈发送的交流电转换为直流电;
控制充电器将无线电能接收器发送的直流电转换后给电池进行充电;
在发射端功率大于发射端第一预设阈值且充电需求功率大于接收端第一预设阈值时,控制开环DC-DC转换器工作在快充阶段,包括控制开环DC-DC转换器以恒流为电池进行充电,或者,以恒压为电池进行充电。
如果开环DC-DC转换器与闭环DC-DC转换器串联,控制闭环DC-DC转换器工作在直通状态;如果开环DC-DC转换器与闭环DC-DC转换器并联,禁止闭环DC-DC转换器工作。
结合第二方面,控制开环DC-DC转换器工作在快充阶段,具体可以包括:
将开环DC-DC转换器的充电参数与目标参数进行比较获得控制参数,根据控制参数控制开环DC-DC转换器工作在快充阶段。
结合第二方面,在第一种可能的实现方式中,当开环DC-DC转换器工作在恒流降压阶段时,充电参数为充电电流,目标参数为目标电流;
将开环DC-DC转换器的充电参数与目标参数进行比较获得控制参数,具体包括:
将充电电流与目标电流进行比较,根据比较结果调节控制参数;控制参数为充电器的输入电压、无线充电系统的工作频率或无线电能发射器的输入电压;
当控制参数为无线充电系统的工作频率或无线电能发射器的输入电压时,还包括:将控制参数发送给发射端;发射端包括无线电能发射器和发射线圈。
结合第二方面,在第二种可能的实现方式中,方法还包括:根据充电需求功率获得无线电能发射器的输入电压设定值,将无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端,以使无线电能发射器的输入电压调整为无线电能发射器的输入电压设定值。
结合第二方面,在第三种可能的实现方式中,当无线电能发射器的输入电压为步进可调类型时,还包括:获得充电需求功率对应的电压系数,根据电压系数与电池充电电压获得无线电能发射器的输入电压设定值。
结合第二方面,在第四种可能的实现方式中,将充电电流与目标电流进行比较,根据比较结果调节控制参数,具体包括:
确定充电电流小于目标电流对应区间的最小值时,以第一预设电压步长增大充电器的输入电压;确定充电电流大于目标电流对应区间的最大值时,以第一预设电压步长减小充电器的输入电压;直至充电电流位于目标电流对应区间的最小值和目标电流对应区间的最大值之间。
结合第二方面,在第五种可能的实现方式中,将充电电流与目标电流进行比较,根据比较结果调节控制参数,具体包括:
获得目标电流与充电电流的电流差值,将电流差值乘以预设电流调节比例作为充电器的输入电压调节量来调节充电器的输入电压设定值,将调节后的充电器的输入电压设定值发送给无线电能接收器。
结合第二方面,在第六种可能的实现方式中,将充电电流与目标电流进行比较,根据比较结果调节控制参数,具体包括:
确定充电电流小于目标电流对应区间的最小值时,以预设频率步长增大无线充电系统的工作频率;确定充电电流大于目标电流对应区间的最大值时,以预设频率步长减小无线充电系统的工作频率;直至充电电流位于目标电流对应区间的最小值和目标电流对应区间的最大值之间。
结合第二方面,在第七种可能的实现方式中,将充电电流与目标电流进行比较,根据比较结果调节控制参数,具体包括:
获得目标电流与充电电流的电流差值,将电流差值乘以预设电流调节比例作为无线充电系统的工作频率调节量来调节无线充电系统的工作频率设定值,将工作频率设定值发送给发射端。
结合第二方面,在第八种可能的实现方式中,将充电电流与目标电流进行比较,根据比较结果调节控制参数,具体包括:
确定充电电流小于目标电流对应区间的最小值时,以第二预设电压步长增大无线电能发射器的输入电压设定值;确定充电电流大于目标电流对应区间的最大值时,以第二预设电压步长减小无线电能发射器的输入电压设定值;直至充电电流位于目标电流对应区间的最小值和目标电流对应区间的最大值之间。
结合第二方面,在第九种可能的实现方式中,将充电电流与目标电流进行比较,根据比较结果调节控制参数,具体包括:
获得目标电流与充电电流的电流差值,将电流差值乘以预设电流调节比例作为无线电能发射器的输入电压调节量来调节无线电能发射器的输入电压设定值,并将无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端。
结合第二方面,在第十种可能的实现方式中,将充电电流与目标电流进行比较,根据比较结果调节控制参数,具体包括:
获得目标电流与充电电流的电流差值,将电流差值乘以预设电流调节比例作为充电器的输入电压调节量来调节充电器的输入电压设定值;利用无线电能发射器的输入电压和调节后的充电器的输入电压设定值获得电压增益;确定电压增益在预设增益范围外时,调节无线电能发射器的输入电压设定值,将调节后的无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端,将调节后的充电器的输入电压设定值发送给无线电能接收器。
结合第二方面,在第十一种可能的实现方式中,将充电电流与目标电流进行比较,根据比较结果调节控制参数,具体包括:
获得目标电流与充电电流的电流差值,将电流差值乘以预设电流调节比例作为无线电能发射器的输入电压调节量来调节无线电能发射器的输入电压设定值;利用充电器的输入电压和调节后的无线电能发射器的输入电压设定值获得电压增益;确定电压增益在预设增益范围外时,调节充电器的输入电压设定值,将调节后的充电器的输入电压设定值发送给无线电能接收器,将调节后的无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端。
结合第二方面,在第十二种可能的实现方式中,将充电电流与目标电流进行比较,根据比较结果调节控制参数,具体包括:
确定充电电流在目标电流对应区间外时,调节充电器的输入电压设定值,利用调节后的充电器的输入电压设定值和无线电能发射器的输入电压获得增益,确定增益在预设增益范围外时,调节无线电能发射器的输入电压设定值;将调节后的无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端,将调节后的充电器的输入电压设定值发送给无线电能接收器。
结合第二方面,在第十三种可能的实现方式中,将充电电流与目标电流进行比较,根据比较结果调节控制参数,具体包括:
确定充电电流在目标电流对应区间外时,调节无线电能发射器的输入电压设定值;利用充电器的输入电压和调节后的无线电能发射器的输入电压设定值获得增益,确定增益在预设增益范围外时,调节充电器的输入电压设定值,将调节后的无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端,将调节后的充电器的输入电压设定值发送给无线电能接收器。
结合第二方面,在第十四种可能的实现方式中,当开环DC-DC转换器工作在恒压降压阶段时,充电参数为电池充电电压,目标参数为目标充电电压;
将开环DC-DC转换器的充电参数与目标参数进行比较获得控制参数,具体包括:
将电池充电电压与目标充电电压进行比较,根据比较结果调节控制参数,控制参数为充电器的输入电压、无线充电系统的工作频率或无线电能发射器的输入电压;
当控制参数为无线充电系统的工作频率或无线电能发射器的输入电压时,还包括:将控制参数发送给发射端。
结合第二方面,在第十五种可能的实现方式中,将电池充电电压与目标充电电压进行比较,根据比较结果调节控制参数,具体包括:
根据充电需求功率获得无线电能发射器的输入电压设定值,将无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端,以使无线电能发射器的输入电压调整为无线电能发射器的输入电压设定值。
结合第二方面,在第十六种可能的实现方式中,方法还包括:根据充电需求功率获得无线电能发射器的输入电压设定值,将无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端,以使无线电能发射器的输入电压调整为无线电能发射器的输入电压设定值。
结合第二方面,在第十七种可能的实现方式中,方法还包括:当无线电能发射器的输入电压为分档类型时,根据充电需求功率确定无线电能发射器的输入电压的档位,将档位的电压值作为输入电压设定值。
结合第二方面,在第十八种可能的实现方式中,方法还包括:当无线电能发射器的输入电压为步进可调类型时,获得充电需求功率对应的电压系数,根据电压系数与电池充电电压获得无线电能发射器的输入电压设定值。
结合第二方面,在第十九种可能的实现方式中,将电池充电电压与目标充电电压进行比较,根据比较结果调节控制参数,具体包括:
获得目标充电电压与电池充电电压的电压差值,将电压差值乘以预设电压调节比例作为充电器的输入电压调节量来调节充电器的输入电压设定值,将调节后的充电器的输入电压设定值发送给无线电能接收器。
结合第二方面,在第二十种可能的实现方式中,将电池充电电压与目标充电电压进行比较,根据比较结果调节控制参数,具体包括:
获得目标充电电压与电池充电电压的电压差值,将电压差值乘以预设电压调节比例作为无线充电系统的工作频率调节量来调节无线充电系统的工作频率设定值。
结合第二方面,在第二十一种可能的实现方式中,将电池充电电压与目标充电电压进行比较,根据比较结果调节控制参数,具体包括:
获得目标充电电压与电池充电电压的电压差值,将电压差值乘以预设电压调节比例作为无线电能发射器的输入电压调节量来调节无线电能发射器的输入电压设定值,将调节后的无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端。
结合第二方面,在第二十二种可能的实现方式中,将电池充电电压与目标充电电压进行比较,根据比较结果调节控制参数,具体包括:
获得目标充电电压与电池充电电压的电压差值,将电压差值乘以预设电压调节比例作为充电器的输入电压调节量来调节充电器的输入电压设定值;利用无线电能发射器的输入电压和调节后的充电器的输入电压设定值获得电压增益;确定电压增益在预设增益范围外时,调节无线电能发射器的输入电压设定值,将调节后的无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端,将调节后的充电器的输入电压设定值发送给无线电能接收器。
结合第二方面,在第二十三种可能的实现方式中,将电池充电电压与目标充电电压进行比较,根据比较结果调节控制参数,具体包括:
获得目标充电电压与电池充电电压的电压差值,将电压差值乘以预设电压调节比例作为无线电能发射器的输入电压调节量来调节无线电能发射器的输入电压设定值;利用充电器的输入电压和调节后的无线电能发射器的输入电压设定值获得电压增益;确定电压增益在预设增益范围外时,调节充电器的输入电压设定值,将调节后的充电器的输入电压设定值发送给无线电能接收器,将调节后的无线电能发射器的输入电压设定值发送给无线电能发射。
本申请第三方面提供一种无线充电系统,包括:适配器、发射端和和本申请第一方面提供的电子设备;发射端包括:无线电能发射器、发射线圈和发射端控制器;
适配器,用于将从交流电源接收的交流电转换为直流电;
无线电能发射器,用于将适配器发送的直流电逆变为交流电发送给发射线圈;
发射线圈,用于将无线电能发射器发送的交流电以交变磁场进行发射;
发射端控制器,用于获得发射端功率,并将发射端功率发送给电子设备的控制器。
结合第三方面,在第一种可能的实现方式中,发射端控制器,还用于根据电子设备的控制器发送的无线电能发射器的输入电压设定值控制适配器的输出电压,以使无线电能发射器的输入电压达到无线电能发射器的输入电压设定值。
结合第三方面,在第二种可能的实现方式中,发射端控制器,还用于根据电子设备的控制器发送的工作频率设定值控制无线充电系统工作在工作频率设定值。
结合第三方面,在第一种可能的实现方式中,电子设备的控制器,还用于与发射端控制器通信获得无线电能发射器的输入电压的可调类型;无线电能发射器的输入电压的可调类型包括:分档调压类型和步进可调类型。
与现有技术相比,本申请至少具有以下优点:
本申请中,无线充电系统接收端的充电器包括开环DC-DC转换器。在发射端功率大于发射端第一预设阈值且充电需求功率大于接收端第一预设阈值时,控制开环DC-DC转换器工作在快充阶段,具体包括控制开环DC-DC转换器工作在恒流降压阶段以恒定电流为电池进行充电,或,控制开关DC-DC转换器工作在恒压降压阶段以恒定电压为电池进行充电。本申请技术方案有效结合了发射端的功率能力进行充电控制,提升了对接收端的无线充电效率,并提升发射端的工作效能,充分利用发射端的功率能力,使得充电稳定性也得到提升。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请设备实施例一提供的一种无线充电系统架构示意图;
图2a为本申请设备实施例提供的一种接收端架构图;
图2b为本申请设备实施例提供的另一种接收端架构图;
图2c为本申请设备实施例提供的又一种接收端架构图;
图3为本申请设备实施例二提供的一种无线充电系统架构示意图;
图4a为本申请实施例提供的一种充电过程对应的状态图;
图4b为与图4a相对应的无线充电过程各阶段的切换条件示意图;
图5a为本申请实施例提供的另一种充电过程对应的状态图;
图5b为与图5a相对应的无线充电过程各阶段的切换条件示意图;
图6为本申请设备实施例三提供的一种无线充电系统架构示意图;
图7为本申请实施例提供的又一种充电过程对应的状态图;
图8为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CC阶段Vin分档+调频或Vin调压+定频控制策略图;
图9为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CC阶段Vin分档+调频或Vin调压+定频控制策略图;
图10为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CC阶段Vin分档+调频控制策略图;
图11为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CC阶段Vin分档+调频控制策略图;
图12为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CC阶段Vin步进调压+调频控制策略图;
图13为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CC阶段Vin步进调压+调频控制策略图;
图14为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CC阶段Vin步进调压+调频控制策略图;
图15为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CC阶段Vin步进调压+调频控制策略图;
图16为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CC阶段Vin调压+定频控制策略图;
图17为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CC阶段Vin调压+定频控制策略图;
图18为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CC阶段Vin调压+定频控制策略图图;
图19为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CC阶段Vin调压+定频控制策略图;
图20a为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CC阶段Vin调压+定频控制策略图;
图20b为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CC阶段Vin调压+定频控制策略图;
图21为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CV阶段Vin分档+调频或Vin调压+定频控制策略图;
图22为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CV阶段Vin分档+调频控制策略图;
图23为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CV阶段Vin步进调压+调频控制策略图;
图24为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CV阶段Vin步进调压+调频控制策略图;
图25为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CV阶段Vin调压+定频控制策略图;
图26为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CV阶段Vin调压+定频控制策略图;
图27为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CV阶段Vin调压+定频控制策略图;
图28为本申请方法实施例提供的一种无线充电的方法流程图;
图29为本申请系统实施例提供的一种无线充电系统的结构示意图;
图30为本申请系统实施例提供的一种无线充电系统架构示意图。
具体实施方式
无线充电技术已经在很多电子设备上得到应用,但是无线充电效率的提升是该项技术不易突破的难点。目前可以通过改进无线充电系统中接收端硬件架构的方式解决这一问题。
无线充电系统作为一个完整的系统,利用发射端对接收端进行无线充电过程中,充电效率的高低、充电功率的大小以及充电速率的快慢与接收端的硬件架构相关。
为解决上述充电效率低、充电功率小以及充电速率慢的问题,本发明提供带无线快充路径的接收端硬件架构来实现无线快充充电系统架构,来提升无线充电功率。无线快充充电系统架构可以提供无线快充路径(即通过无线充电整流输出,直接通过开环DC-DC转换器给电池充电),使得无线充电系统可以以更大的充电功率对电子设备进行无线充电。
上述带无线快充路径的无线充电系统,充电性能的优劣(稳定性)还与接收端和发射端之间的配合存在紧密联系。
首先表现为上述无线快充路径的稳定、可靠控制;
其次表现为如何识别适配器、发射端的功率能力,选择合适的充电曲线,以便提升发射端的工作效能、充分利用发射端的功率能力。
举例来说,在实际进行无线充电时,用户可能采用不同的适配器及不同的发射端对接收端进行充电。如果上述带有无线快充路径的接收端仅能匹配一种发射端和适配器实现更大功率的无线充电,那么存在的一种可能是,接收端仅能够在该发射端和适配器的使用场景下实现高效充电。而由于接收端与其他种类的发射端和适配器不匹配,导致用户采用其他种类的发射端和适配器对接收端充电时,充电效率低下,影响用户的使用体验。
为解决上述问题,本申请提供了一种无线充电的电子设备、方法及系统。对于整个无线充电系统而言,该无线充电的电子设备作为被充电子设备,是无线电能的接收端。为便于理解本申请技术方案,下面具体结合实施例和附图对本申请提供的技术方案进行描述和说明。
本申请实施例提供的无线充电系统中包括电源、适配器、发射端和接收端。接收端包括充电器、控制器、接收线圈和电池等。其中,充电器的实现方式有多种,下面通过多个实施例分别进行描述。
设备实施例一
参见图1,该图为本申请实施例提供的一种无线充电系统架构示意图,从图中可以看到接收端的架构。
如图1所示,该无线充电系统中包括:电源P、适配器100、发射端101和接收端102。接收端102即为本申请实施例提供的一种无线充电的电子设备。作为示例,该电子设备102可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、蓝牙耳机、智能手表、电动牙刷等可通过无线充电方式被充电的电子设备。
发射端101与接收端102分别具有线圈,其中,发射端101的线圈称为发射线圈L1,接收端102的线圈称为接收线圈L2。发射线圈L1与第一谐振电容C1共同参与构成发射端101的第一谐振网络;接收线圈L2与第二谐振电容C2共同参与构成接收端102的第二谐振网络。
适配器100将电源P提供的电能传输给发射端101,发射端101的发射线圈L1与接收端102的接收线圈L2之间能够进行电磁感应。接收端102的接收线圈L2用于接收发射线圈L1发射的交变磁场并转换为交流电。
如图1所示,接收端102还包括:无线电能接收器RXIC、充电器W、控制器AP和电池Bat。其中,无线电能接收器RXIC、充电器W、电池Bat和控制器AP可以共同组装在一个集成的电子设备102中,也可以物理上相互分离,各自作为单独的电子设备进行工作。
其中,无线电能接收器RXIC,用于将接收线圈L2发送的交流电转换为直流电。
充电器W至少包括:开环DC-DC转换器和闭环DC-DC转换器。此处对于充电器W内部各个转换器的连接形式不进行限定。
在图1所示的电子设备中,接收端102的充电器W可以包括两个相互串联的第一充电器W1和第二充电器W2,其中第一充电器W1包括至少一个闭环DC-DC转换器,第二充电器W2包括至少一个开环DC-DC转换器。当充电器W工作在降压模式时,第一充电器W1和第二充电器W2中至少有一个工作在降压模式,将高压直流电降压为低压直流电;而未工作在降压模式的充电器则工作在直通模式,提供直接连通的功能。
控制器AP控制开环DC-DC转换器工作在快充阶段时,控制闭环DC-DC转换器工作在直通状态或断开状态。断开状态是指禁止闭环DC-DC转换器工作。对于图1所示的充电器W结构,控制器AP具体用于控制开环DC-DC转换器工作在快充阶段时,控制闭环DC-DC转换器工作在直通状态。
本实施例中,图1所示接收端102的充电器W具有多种可选的串联实现方式,参见图2a至2c。图2a至2c分别提供了接收端的三种架构。
这三种架构中均包括谐振拓扑、整流、充电器W、充电、电池等多个部分。其中,整流部分可以由接收端102的无线电能接收器RXIC实现,具体可以包括整流电路,或者,包括整流电路和线性稳压器。整流电路的工作模式为半同步整流模式或全同步整流模式。当整流部分包括整流电路和线性稳压器时,线性稳压器具体用于对整流电路整流得到的直流电进行线性稳压,从而提高整个无线充电系统的稳定性。
在图2a中,充电器W包括:串联的Buck降压电路和2:1开关电容降压电路。在图2b中,充电器W包括:串联的Buck降压电路和4:1开关电容降压电路。在图2c中,充电器W包括:串联的Buck降压电路和两个2:1开关电容降压电路。
需要说明的是,在本申请实施例中,充电器W中串联的开环DC-DC转换器可以是2:1开关电容、3:1开关电容、4:1开关电容,并且对于开环DC-DC转换器的级数也不进行限定。例如,开环DC-DC转换器如果是4:1开关电容,则具体可以是一个4:1开关电容,也可以是两个串联的2:1开关电容;开环DC-DC转换器如果是6:1开关电容,则具体可以是三个串联的2:1开关电容,也可以是两个串联的3:1开关电容。
设备实施例二
参见图3,该图为本实施例提供的一种无线充电系统架构示意图。
如图3所示,在该系统中接收端102的充电器W包括两个并联的充电器,即第一充电器W1和第二充电器W2,其中第一充电器W1包括至少一个闭环DC-DC转换器,第二充电器W2包括至少一个开环DC-DC转换器。当第一充电器W1工作在降压模式时,第二充电器W2被禁止工作;当第二充电器W2工作在降压模式时,第一充电器W1被禁止工作。
控制器AP控制开环DC-DC转换器工作在快充阶段时,控制闭环DC-DC转换器工作在直通状态或断开状态。断开状态是指禁止闭环DC-DC转换器工作。对于图3所示的充电器W结构,控制器AP具体用于控制开环DC-DC转换器工作在快充阶段时,控制闭环DC-DC转换器工作在断开状态。
实际应用中,在图1和图3所示的电子设备(即接收端102)中,第一充电器W1和第二充电器W2的工作模式均受到控制器AP的控制。
闭环DC-DC转换器具体可以为Buck充电器(Buck Charger),由于Buck充电器中包括开关管,因此当闭环DC-DC转换器用于降压时,可以通过控制开关管的脉冲信号的占空比来调节Buck充电器的输出电压,从而实现Buck充电器的输出电压的连续可调。当Buck充电器的输出电压连续可控时,可以相应地提升对于接收端102无线充电的稳定性。
开环DC-DC转换器具体可以为开关电容充电器(Switched Capacitor ConverterCharger,简称SC充电器)、负载开关充电器或闪充充电器等。对于SC充电器,由于其本质原理是电荷泵,因此SC充电器的降压倍数较高,而且能量转换效率较高,可以达到97%以上。
图1所示的无线充电系统中,接收端102中充电器W的输入端连接无线电能接收器RXIC的输出端,充电器W的输出端连接电池Bat,用于将无线电能接收器RXIC发送的直流电转换后给电池Bat进行充电。
在实际应用中,发射端101与接收端102之间可以进行带内通信,也可以进行带外通信。带内通信是指能量与信息同时传输;带外通信是指能量与信息各自独立传输。在无线充电联盟(Wireless Power Consortium,WPC)开发的Qi标准中,将能量与信息调制在一起进行传输的通信方式均属于带内通信。带外通信例如可以通过蓝牙进行通信,本实施例中不做具体限定。在具体实现时,由发射端101的控制器(图1中未示出)与接收端101的控制器AP进行带内通信和带外通信。
发射端101可以通过带内通信或带外通信的方式,向接收端102的控制器AP发送发射端功率,控制器AP也可以获知接收端102自身的充电需求功率。控制器AP可以用于将发射端功率与发射端第一预设阈值进行比较,并且将接收端102的充电需求功率与接收端预设阈值进行比较。实际应用中,控制器AP根据上述比较过程的比较结果,更准确地把握发射端101所能提供的充电功率以及接收端102实际需求的充电功率,在此基础上判断具体的充电阶段,例如预充电阶段、恒流降压阶段、恒压降压阶段等,从而控制器AP可以结合充电阶段做出使发射端101和接收端102匹配性提升的控制策略。
发射端第一预设阈值与接收端第一预设阈值均为预先设定好的,当发射端101的功率大于发射端第一预设阈值且接收端102的充电需求功率大于接收端第一预设阈值时,表示发射端101能够供应对接收端102进行快充。具体的快充阶段可能是恒流(constantcurrent)降压阶段,也可能是恒压(constant voltage)降压阶段。本申请实施例中,控制器AP通过控制使开环DC-DC转换器工作在恒流降压阶段,或者使开环DC-DC转换器工作在恒压降压阶段。
作为一种可能的实现方式,控制器AP将开环DC-DC转换器的充电参数与目标参数进行比较获得控制参数。开环DC-DC转换器的充电参数具体可以是对于电池Bat的充电参数,例如充电电流或电池充电电压。对于恒流降压阶段,控制器AP需要将充电电流与作为目标参数的目标电流进行比较获得控制参数;对于恒压降压阶段,控制器AP需要将电池充电电压与作为目标参数的目标充电电压进行比较获得控制参数。控制器AP根据控制参数控制开环DC-DC转换器在相应的充电阶段进行降压工作。
在本申请实施例提供的技术方案中,对于恒流降压阶段,控制器AP能够在发射端101所能提供的功率下根据控制参数控制开环DC-DC转换器恒流降压为接收端102的电池Bat充电;对于恒压降压阶段,能够在发射端101所能提供的功率下根据控制参数控制开环DC-DC转换器恒压降压为接收端102的电池Bat充电。可见,本申请技术方案通过图1或图3所示结构的无线快充路径(即通过无线充电整流输出,直接通过开环DC-DC转换器给电池充电),能够识别并匹配适配器100以及发射端101的功率能力,选择合适的充电曲线,从而提升了发射端101的工作效能,增进了接收端102与发射端101的配合度,进而有效提升了对接收端102的无线充电效率。并且系统架构中无线快充路径采用控制器AP进行可靠且稳定的控制,能够提升用户的无线充电体验。
对于图1所示的充电器W结构,如果第二充电器W2中的开环DC-DC转换器与第一充电器W1中的闭环DC-DC转换器串联,控制器AP具体控制闭环DC-DC转换器工作在直通状态,从而仅有开环DC-DC转换器在控制参数的作用下进行降压工作;对于图3所示的充电器W结构,如果第二充电器W2中的开环DC-DC转换器与第一充电器W1中的闭环DC-DC转换器并联,则控制器AP禁止闭环DC-DC转换器工作,从而仅有开环DC-DC转换器在控制参数的作用下进行降压工作。
下面对图3所示意的无线充电的电子设备(即接收端102)在实际工作中与发射端101相互配合时,控制器AP对第一充电器W1以及第二充电器W2的控制策略进行描述。
对于图3所示的接收端102,其对应的发射端101的功率输出能力存在多种可能。例如,发射端功率按照两个档位划分,分别是发射端第一功率阈值、发射端第二功率阈值。其中,发射端第二功率阈值大于发射端第一功率阈值,本申请将其中较高的发射端第二功率阈值称为发射端第一预设阈值。
(1)当与图3所示的接收端102相互配合的发射端101功率小于发射端第一功率阈值时,对电池Bat充电的过程先后包括两个阶段,即恒流降压阶段和恒压降压阶段。上述两个充电阶段均采用闭环DC-DC转换器进行降压工作,即充电时控制器AP控制第一充电器W1工作,禁止第二充电器W2工作。
参见图4a和图4b,其中图4a所示本申请实施例提供的一种充电过程对应的状态图,图4b为与图4a相对应的无线充电过程各阶段的切换条件示意图。
图4a中展示了发射端功率小于发射端第一功率阈值时,对接收端电池的无线充电过程。从起始态进入5V态;进入5V态时首先进入由第一充电器W1负责降压的恒流降压阶段,其后进入由第一充电器W1负责降压的恒压降压阶段;最后从5V态进入终止态,充电结束。
参考图4b,在开始状态402之后,将电池Bat的充电电流限值(Ichg_lim)设置为与预充电电流限值(Ilim_pre)相等,并启用第一充电器W1。
状态404对应预充电阶段,在该阶段,第一充电器W1进行预充电,电池Bat的充电电流限值(Ichg_lim)设置为与恒流限值(Ilim_cc)相等。使用第一充电器W1进行预充电,直到电池Bat的充电电压(Vbat)超过第一电压阈值(Vlow),Vlow也可以称为预充电电压阈值。
状态406对应由第一充电器W1负责降压的恒流降压阶段(简称Buck CC阶段),在该阶段,电池Bat的充电电流(Ichg)保持不变,电池Bat的充电电压(Vbat)逐渐增大。
如图4b所示,如果电池Bat的充电电压(Vbat)超过第三电压阈值(Vcv_buck),那么也可能会从状态406直接跳转到状态412。
状态412对应由第一充电器W1负责降压的恒压降压阶段(简称Buck CV阶段),在该阶段,第一充电器W1对电池Bat进行充电,同时保持电池Bat的充电电压(Vbat)大致恒定,直到电池Bat的充电电流(Ichg)降到结束充电电流阈值(Iterm)之下,此时第一充电器W1被禁用,充电在状态414下停止,此时电池已充满电。
在上文的描述中,Ilim_pre是针对预充电而设置的电流限值,作为示例,Ilim_pre=120mA。Ilim_cc是针对恒流降压充电而设置的电流限值,作为示例,Ilim_cc在1A至2A之间。Iterm是针对充电结束而设置的限值,作为示例,Iterm=10mA。
(2)当与图3所示的接收端102相互配合的发射端101功率大于发射端第二功率阈值时,接收端102的充电需求功率存在多种可能,例如,接收端102的充电需求功率按照两个档位划分,分别是接收端第一功率阈值、接收端第二功率阈值。其中,接收端第二功率阈值大于接收端第一功率阈值,本申请将其中较高的接收端第二功率阈值称为接收端第一预设阈值。
如果接收端102的充电需求功率小于接收端第一功率阈值,则控制器AP控制第一充电器W1降压工作,禁止第二充电器W2工作。充电需求功率小于接收端第一功率阈值,可能对应于电池Bat起充阶段或者电池Bat即将充满时的涓流阶段。
如果接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值,则控制器AP切换第二充电器W2降压工作,禁止第一充电器W1工作。充电需求功率大于接收端第二功率阈值,可能对应于电池Bat的快充阶段,此时需要对电池Bat进行大功率快充。
参见图5a和图5b,其中图5a所示为本申请实施例提供的另一种充电过程对应的状态图,图5b为与图5a相对应的无线充电过程各阶段的切换条件示意图。
图5a中展示了发射端功率大于发射端第二功率阈值时,对接收端电池的无线充电过程。从起始态进入5V态;进入5V态后,进入由第一充电器W1负责降压的恒流降压阶段;其后进入10V态,从第一充电器W1降压切换为第二充电器W2降压,此时依然处于恒流降压阶段;接着仍旧由第二充电器W2进行直流降压,但是进入了恒压降压阶段;再切换第一充电器W1降压,保持恒压降压;随后从10V态进入5V态,保持第一充电器W1降压工作;最终从5V态进入终止态,充电结束。
参考图5b,在开始状态502之后,将电池Bat的充电电流限值(Ichg_lim)设置为与预充电电流限值(Ilim_pre)相等,并启用第一充电器W1。
状态504对应预充电阶段,在该阶段,第一充电器W1进行预充电,电池Bat的充电电流限值(Ichg_lim)设置为与恒流限值(Ilim_cc)相等。使用第一充电器W1进行预充电,直到电池Bat的充电电压(Vbat)超过第一电压阈值(Vlow),Vlow也可以称为预充电电压阈值。
状态506对应由第一充电器W1负责降压的恒流降压阶段(简称Buck CC阶段),在该阶段,电池Bat的充电电流(Ichg)保持不变,电池Bat的充电电压(Vbat)逐渐增大。当电池Bat的充电电压(Vbat)超过第二电压阈值(Vsc_min)但低于第三电压阈值(Vcv_buck)时,则禁用第一充电器W1,控制启用第二充电器W2,发生状态508。
状态508对应由第二充电器W2负责降压的恒流降压阶段(简称SC CC阶段),在该阶段,使用第二充电器W2对电池Bat进行充电,同时保持电池Bat的充电电流(Ichg)大致恒定,直到电池Bat的充电电压(Vbat)达到另一电压阈值,即第四电压阈值(Vcv_sc),此时状态转变到状态510。
状态510对应由第二充电器W2负责降压的恒压降压阶段(简称SC CV阶段),在该阶段,使用第二充电器W2对电池Bat进行充电,同时保持电池Bat的充电电压(Vbat)大致恒定,直到电池Bat的充电电流(Ichg)降到电流阈值(Isc_min)之下,此时第二充电器W2被禁用,第一充电器W1被启用,并且状态转变到状态512。
如图5b所示,如果电池Bat的充电电压(Vbat)超过第三电压阈值(Vcv_buck),那么也可能会从状态506直接跳转到状态512。作为示例,这种情况可能在电池开始充电时就已经接近充满的情况下发生。
状态512对应由第一充电器W1负责降压的恒压降压阶段(简称Buck CV阶段),在该阶段,第一充电器W1对电池Bat进行充电,同时保持电池Bat的充电电压(Vbat)大致恒定,直到电池Bat的充电电流(Ichg)降到结束充电电流阈值(Iterm)之下,此时第一充电器W1被禁用,充电在状态514下停止,此时电池已充满电。
结合上文描述以及图5a-5b可知,对于图3所示的接收端102,在发射端101功率大于发射端第二功率阈值(即发射端第一预设阈值)以及接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值(即接收端第一预设阈值)时,第二充电器W2有机会在恒流降压阶段和恒压降压阶段由控制器AP控制,执行直流降压工作。
在无线充电系统中,接收端具有多种可能的实现结构。例如,在接收端的无线电能接收器与充电器之间还可以进一步包括降压DC-DC电路。在增添了一级降压DC-DC电路的接收端,接收端对于充电功率可能有更高、更为复杂的需求。下面结合实施例和附图展开描述。
设备实施例三
参见图6,该图所示为本实施例提供的一种无线充电系统的架构示意图。
如图6所示,该电源P、适配器100、发射端101和接收端102。相比于图3,图6所示的接收端102在无线电能接收器RXIC与充电器W的输入端之间还包括:降压DC-DC电路103。
充电器W具体包括第一充电器W1和第二充电器W2,其中第一充电器W1至少包括一个闭环DC-DC转换器,第二充电器W2至少包括一个开环DC-DC转换器。在接收端102中,接收线圈L2通过耦合发射端101的发射线圈L1发出的交流电能,实现能量从发射端101到接收端102的传输。无线电能接收器RXIC与接收端102的第二谐振网络(包括第二谐振电容C2和接收线圈L2)相连,并对交流电进行整流,整流之后的直流电再经过降压DC-DC电路103变换之后,输入到充电器W。
在控制器AP的控制之下,充电器W中并联的第一充电器W1与第二充电器W2二者中,仅有一个充电器用于将降压DC-DC电路103提供的直流电降压转换,而另一个充电器则被控制器AP禁止工作。执行降压工作的充电器将降压后的直流电输入到电池Bat内部,完成对电池Bat的无线充电。
对于图6所示的接收端102,其对应的发射端101的功率输出能力存在多种可能。例如,发射端功率按照三个档位划分,分别是发射端第一功率阈值、发射端第二功率阈值和发射端第三功率阈值。其中,发射端第二功率阈值大于发射端第一功率阈值,发射端第三功率阈值大于发射端第二功率阈值。本申请将其中最高的发射端第三功率阈值称为发射端第二预设阈值,将发射端第二功率阈值称为发射端第一预设阈值。
(1)当与图6所示的接收端102相互配合的发射端101功率小于发射端第一功率阈值时,对电池Bat充电的过程先后包括两个阶段,即恒流降压阶段和恒压降压阶段。上述两个充电阶段均采用闭环DC-DC转换器进行降压工作,即充电时控制器AP控制第一充电器W1工作,禁止第二充电器W2工作。并且控制器AP还控制降压DC-DC电路103工作在直通状态。
上述充电过程可参照图4a所示的状态图以及图4b所示的切换条件示意图。图4a所示的充电状态以及图4b所示的切换条件不仅适用于设备实施例一和设备实施例二中描述的设备结构(例如图1、图2a-2c以及图3所示的接收端102的结构),还适用于设备实施例三中描述的设备结构(例如图6所示的接收端102的结构)。
(2)当与图6所示的接收端102相互配合的发射端101功率大于发射端第二功率阈值且小于发射端第三功率阈值时,接收端102的充电需求功率存在多种可能,例如,接收端102的充电需求功率按照三个档位划分,分别是接收端第一功率阈值、接收端第二功率阈值以及接收端第三功率阈值。其中,接收端第二功率阈值大于接收端第一功率阈值,接收端第三功率阈值大于接收端第二功率阈值。本申请将其中最高的接收端第三功率阈值称为接收端第二预设阈值,将接收端第二功率阈值称为接收端第一预设阈值。
如果接收端102的充电需求功率小于接收端第一功率阈值,则控制器AP控制第一充电器W1降压工作,禁止第二充电器W2工作,并控制降压DC-DC电路103工作在直通状态。充电需求功率小于接收端第一功率阈值,可能对应于电池Bat起充阶段或者电池Bat即将充满时的涓流阶段。
如果接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值且小于接收端第三功率阈值,则控制器AP切换第二充电器W2降压工作,禁止第一充电器W1工作,并控制降压DC-DC电路103工作在直通状态。充电需求功率大于接收端第二功率阈值且小于接收端第三功率阈值,可能对应于电池Bat的第一快充阶段,此时需要对电池Bat进行大功率快充。
上述充电过程可参照图5a所示的状态图以及图5b所示的切换条件示意图。图5a所示的充电状态和图5b所示的切换条件不仅适用于设备实施例一和设备实施例二中描述的设备结构(例如图1、图2a-2c以及图3所示的接收端102的结构),还适用于设备实施例三中描述的设备结构(例如图6所示的接收端102的结构)。(3)当与图6所示的接收端102相互配合的发射端101功率大于发射端第三功率阈值时,接收端102的充电需求功率存在多种可能,接收端102的充电需求功率按照三个档位划分,即接收端第一功率阈值、接收端第二功率阈值以及接收端第三功率阈值。
如果接收端102的充电需求功率小于接收端第一功率阈值,则控制器AP控制第一充电器W1降压工作,禁止第二充电器W2工作,并控制降压DC-DC电路103工作在直通状态。充电需求功率小于接收端第一功率阈值,可能对应于电池Bat起充阶段或者电池Bat即将充满时的涓流阶段。
如果接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值且小于接收端第三功率阈值,则控制器AP切换第二充电器W2降压工作,禁止第一充电器W1工作,并控制降压DC-DC电路103工作在直通状态。充电需求功率大于接收端第二功率阈值且小于接收端第三功率阈值,可能对应于电池Bat的第一快充阶段,此时需要对电池Bat进行大功率快充。
如果接收端102的充电需求功率大于接收端第三功率阈值,则控制器AP控制第二充电器W2降压工作,禁止第一充电器W1工作,并控制降压DC-DC电路103降压工作。充电需求功率大于接收端第三功率阈值,可能对应于电池Bat的第二快充阶段,相比于第一快充阶段,此时需要对电池Bat进行更大功率快充。
参见图7,该图所示本申请实施例提供的又一种充电过程对应的状态图。
图7中展示了发射端功率大于发射端第三功率阈值时,对接收端电池的无线充电过程。从起始态进入5V态;进入5V态后,进入由第一充电器W1负责降压的恒流降压阶段;其后进入10V态,仍由第一充电器负责恒流降压;此后进入18V态,逐渐从第一充电器W1降压切换为第二充电器W2降压,此时依然处于恒流降压阶段;接着在18V态仍旧由第二充电器W2进行直流降压,但是进入了恒压降压阶段;再切换第一充电器W1降压,保持恒压降压;随后从18V态进入10V态,保持第一充电器W1恒压降压工作;接着进入5V态,保持第一充电器W1恒压降压工作;最终从5V态进入终止态,充电结束。
结合上文描述以及图5a可知,对于图6所示的接收端102,在发射端101功率大于发射端第二功率阈值(即发射端第一预设阈值)以及接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值(即接收端第一预设阈值)且小于接收端第三功率阈值(即接收端第二预设阈值)时,第二充电器W2有机会在恒流降压阶段和恒压降压阶段由控制器AP控制,执行直流降压工作。
结合上文描述以及图7可知,对于图6所示的接收端102,在发射端101功率大于发射端第三功率阈值(即发射端第二预设阈值),并且接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值(包括大于接收端第二功率阈值且小于接收端第三功率阈值,以及大于接收端第三功率阈值两种情况)时,第二充电器W2有机会在恒流降压阶段和恒压降压阶段由控制器AP控制,执行直流降压工作。
在实施例提供的接收端102中,控制器AP还用于在发射端功率大于发射端第一预设阈值(即发射端第二功率阈值)且充电需求功率大于接收端第一预设阈值(即接收端第二功率阈值)时,即控制器AP控制第二充电器W2降压工作时:将第二充电器W2中的开环DC-DC转换器的充电参数与目标参数进行比较获得控制参数,根据控制参数控制开环DC-DC转换器工作在恒流降压阶段或恒压降压阶段;禁止第一充电器W1的闭环DC-DC转换器工作。
本申请实施例中,作为一种可能的实现方式,发射端第一功率阈值与接收端第一功率阈值相等;发射端第二功率阈值与接收端第二功率阈值相等;发射端第三功率阈值与接收端第三功率阈值相等。此外,发射端功率大于或等于接收端的充电需求功率。
前述设备实施例一、设备实施例二和设备实施例三所示的接收端进行无线充电过程中,接收端的控制器可以采用多种控制策略对工作在恒流降压阶段的开环DC-DC转换器进行实际控制。此外,接收端的控制器也可以采用多种控制策略对工作在恒压降压阶段的开环DC-DC转换器进行实际控制。下面首先对多种控制策略进行简单介绍。
以下描述中,Vin表示无线充电系统中发射端101的无线电能发射器的输入电压,Vin_set表示无线电能发射器的输入电压设定值,Vout表示无线充电系统中接收端102充电器W的输入电压,Vout_set表示充电器W的输入电压设定值,Vbat表示接收端102中电池Bat的充电电压,fs表示无线充电系统的工作频率,fs_set表示无线充电系统的工作频率设定值。
如果适配器100与发射端101的无线电能发射器直接连接,则Vin也指适配器向无线电能发射器直接输出的电压;如果适配器100与无线电能发射器之间还连接一个DC-DC电路用于直流转换,则Vin也指该DC-DC电路向无线电能发射器输出的电压。
第一种控制策略:Vin分档+调频。
具体地,通过调频和移相来满足空间位置、电池电压变化、负载变化的需要,实现由开环DC-DC转换器实行降压工作的恒流降压阶段或恒压降压阶段时系统的输出。接收端102的充电需求功率通过Vin分档来实现。
第二种控制策略:Vin步进调压+调频。
具体地,依据电池Bat充电电压Vbat调整无线电能发射器的输入电压Vin。同时,无线充电系统工作在调频模式,通过调频和移相来满足空间位置、负载变化的需要,实现由开环DC-DC转换器实行降压工作的恒流降压阶段或恒压降压阶段时系统的输出
第三种控制策略:Vin调压+定频。
具体地,无线充电系统工作在定频模式,通过调节Vin来满足电池电压、空间位置、负载变化的需要,实现由开环DC-DC转换器实行降压工作的恒流降压阶段或恒压降压阶段时系统的输出。
上文描述过,控制器AP能够用于将开环DC-DC转换器的充电参数与目标参数进行比较获得控制参数,根据控制参数控制开环DC-DC转换器工作在恒流降压阶段或恒压降压阶段。为便于理解,以下分别从不同的充电阶段,即恒流降压阶段和恒压降压阶段,结合实施例和附图描述和说明本申请实施例提供的无线充电的电子设备(接收端102)中,控制器AP对于进行降压工作的开环DC-DC转换器进行控制的多种不同实现方式。
第一部分:恒流降压阶段的控制(简称:SC CC阶段的控制)
控制器AP用于比较的内容包括充电参数和目标参数。在恒流降压阶段,充电参数包括电池Bat的充电电流,目标参数包括目标电流。其中,充电电流用Ichg表示,目标电流用Itarget表示。
作为一可能的实现方式,目标电流可以是目标电流对应区间的中间值,例如目标电流对应区间的最大值为Ithr_high,目标电流对应区间的最小值为Ithr_low,目标电流Itarget=(Ithr_high+Ithr_low)/2。
控制器AP具体用于将充电电流Ichg与目标电流Itarget进行比较,根据比较结果调节控制参数。在恒流降压阶段进行控制时,控制参数可以为充电器W的输入电压Vout、无线充电系统的工作频率fs或无线电能发射器的输入电压Vin。
实际应用中,当控制参数为无线充电系统的工作频率fs或无线电能发射器的输入电压Vin时,控制器AP还用于将控制参数发送给发射端101。无线电能发射器可以将控制参数发送给适配器100或者发送给适配器100与无线电能发射器之间的DC-DC电路(以下简称无线电能发射器的前级DC-DC电路),进而便于对Vin进行调整以实现对Vout的调整。
设备实施例四
本实施例主要描述开环DC-DC转换器降压工作于恒流降压阶段时,接收端控制器采用第一种控制策略(Vin分档+调频)的第一种具体实现方式。
在本实施例中,控制器AP还用于根据充电需求功率获得无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set,将无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set发送给发射端101,以使无线电能发射器的输入电压Vin调整为无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set。
本实施例中,无线电能发射器的输入电压Vin为分档类型。也就是说Vin可以工作于有限的几个分档之一,在某一固定的分档工作时,Vin不可调节。控制器AP具体用于根据充电需求功率确定无线电能发射器的输入电压的档位,将档位的电压值作为无线电能发射器的输入电压设定值。
参见图8,该图为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CC Vin分档+调频控制策略图。
在图8所示的控制实现框图中,主要包括:
步骤801:控制器AP获取测量得到的电池Bat充电电流Ichg和充电器W的输入电压Vout。
步骤802:控制器AP将充电电流Ichg与目标电流对应区间的最小值Ithr_low比较,判断Ichg是否小于Ithr_low,如果是,则进入步骤803;如果Ichg大于或等于Ithr_low,则进入步骤804。
步骤803:以第一预设电压步长Vout_step增大充电器W的输入电压Vout,即,更新Vout_set。更新前输入电压Vout为测量值,更新后为在测量的Vout基础上增加Vout_step。通过更新得到Vout_set。更新后进入步骤806。
步骤804:控制器AP将充电电流Ichg与目标电流对应区间的最大值Ithr_high比较,判断Ichg是否大于Ithr_high,如果是,则进入步骤805;如果Ichg小于或等于Ithr_high,则进入步骤806。
步骤805:以第一预设电压步长Vout_step减小充电器W的输入电压Vout,即,更新Vout_set。更新前输入电压Vout为测量值,更新后为在测量的Vout基础上减去Vout_step。通过更新得到Vout_set。更新后进入步骤806。
实际应用中,更新Vout_set能够实现对充电电流Ichg的控制。当经过以上步骤进入步骤806后,表示充电电流Ichg在目标电流对应区间之内,即处于目标电流对应区间的最小值Ithr_low和目标电流对应区间的最大值Ithr_high之间。此时满足对充电电流Ichg的要求,控制器AP可以将Vout_set发送给无线电能接收器RXIC。如果Vout_set经过步骤803或步骤805的更新,则步骤806控制器AP向RXIC发送的具体是经过更新之后的Vout_set。
本实施例中控制参数包括:充电器W的输入电压Vout。控制器AP向RXIC发送Vout_set后,对于发射端101而言,结合分档的Vin_set,通过调节系统的工作频率能够提供与接收端102所需的相适应的功率。从而实现发射端101与接收端102的适应和匹配。
设备实施例五
本实施例主要描述开环DC-DC转换器降压工作于恒流降压阶段时,接收端控制器采用第一种控制策略(Vin分档+调频)的第二种具体实现方式。
在本实施例中,控制器AP还用于根据充电需求功率获得无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set,将无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set发送给发射端101,以使无线电能发射器的输入电压Vin调整为无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set。
本实施例中,无线电能发射器的输入电压Vin为分档类型。控制器AP具体用于根据充电需求功率确定无线电能发射器的输入电压的档位,将档位的电压值作为无线电能发射器的输入电压设定值。
参见图9,该图为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CC阶段Vin分档+调频控制策略图。
在图9所示的控制实现框图中,主要包括:
步骤901:控制器AP获取测量得到的电池Bat充电电流Ichg和充电器W的输入电压Vout。
步骤902:控制器AP获得目标电流Itarget与充电电流Ichg的电流差值Ierr。
步骤903:控制器AP将电流差值Ierr乘以预设电流调节比例Ki_cc,以乘积(Ierr*Ki_cc)作为充电器的输入电压调节量来调节充电器的输入电压设定值Vout_set。具体地,将Vout_set与上述输入电压调节量(Ierr*Ki_cc)相加,对Vout_set进行更新,得到调节后(即更新后)的Vout_set。
步骤904:将调节后的充电器的输入电压设定值Vout_set发送给无线电能接收器。
本实施例中控制参数包括:充电器W的输入电压Vout。控制器AP向RXIC发送Vout_set后,对于发射端101而言,结合分档的Vin_set,通过调节系统的工作频率能够提供与接收端102所需的相适应的功率。从而实现发射端101与接收端102的适应和匹配。
需要说明的是,在步骤903执行Vout_set调节时,充电器的输入电压调节量中预设电流调节比例Ki_cc与无线充电系统架构、发射端101的功率以及接收端102的充电需求功率相关。
对于图3所示的接收端102,仅当接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,第二充电器W2(其中包括开环DC-DC充电器)有机会在恒流降压阶段和恒压降压阶段由控制器AP控制,执行直流降压工作。此时Ki_cc就是指发射端101功率大于发射端第二功率阈值以及接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,步骤903使用的预设电流调节比例。
对于图6所示的接收端102,当接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,包括大于接收端第二功率阈值且小于接收端第三功率阈值,以及大于接收端第三功率阈值两种情况,第二充电器W2(其中包括开环DC-DC充电器)均有机会在恒流降压阶段和恒压降压阶段由控制器AP控制,执行直流降压工作。当接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值且小于接收端第三功率阈值时,步骤903中使用的预设电流调节比例Ki_cc=Ki_cc1;当接收端102的充电需求功率大于接收端第三功率阈值时,步骤903中使用的预设电流调节比例Ki_cc=Ki_cc2。其中,Ki_cc1与Ki_cc2不相等。
设备实施例六
本实施例主要描述开环DC-DC转换器降压工作于恒流降压阶段时,接收端控制器采用第一种控制策略(Vin分档+调频)的第三种具体实现方式。
在本实施例中,控制器AP还用于根据充电需求功率获得无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set,将无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set发送给发射端101,以使无线电能发射器的输入电压Vin调整为无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set。
本实施例中,无线电能发射器的输入电压Vin为分档类型。控制器AP具体用于根据充电需求功率确定无线电能发射器的输入电压的档位,将档位的电压值作为输入电压设定值。
参见图10,该图为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CC阶段Vin分档+调频控制策略图。
在图10所示的控制实现框图中,主要包括:
步骤1001:控制器AP获取测量得到的电池Bat充电电流Ichg和无线充电系统的工作频率fs。
步骤1002:控制器AP将充电电流Ichg与目标电流对应区间的最小值Ithr_low比较,判断Ichg是否小于Ithr_low,如果是,则进入步骤1003;如果Ichg大于或等于Ithr_low,则进入步骤1004。
步骤1003:以预设频率步长fs_step增大无线充电系统的工作频率fs,即,更新fs_set。更新前fs为测量值,更新后为在测量的fs基础上增加fs_step。通过更新得到fs_set。更新后进入步骤1006。
步骤1004:控制器AP将充电电流Ichg与目标电流对应区间的最大值Ithr_high比较,判断Ichg是否大于Ithr_high,如果是,则进入步骤1005;如果Ichg小于或等于Ithr_high,则进入步骤1006。
步骤1005:以预设频率步长fs_step减小无线充电系统的工作频率fs,即,更新fs_set。更新前fs为测量值,更新后为在测量的fs基础上减去fs_step。通过更新得到fs_set。更新后进入步骤1006。
实际应用中,更新fs_set能够调整无线充电系统的工作频率,从而进行Vout调整,实现对充电电流Ichg的控制。当经过以上步骤进入步骤1006后,表示充电电流Ichg在目标电流对应区间之内,即处于目标电流对应区间的最小值Ithr_low和目标电流对应区间的最大值Ithr_high之间。此时满足对充电电流Ichg的要求。
步骤1006:控制器AP将fs_set发送给发射端101的无线电能发射器。本步骤具体可以通过带内通信实现,也可以通过带外通信实现。
本实施例中控制参数包括:无线充电系统的工作频率fs。对于发射端101而言,结合分档的Vin_set并根据fs_set,发射端101可以将系统工作频率调整至fs_set,进而实现对Vout的调整。在本实施例中,以接收端102整体作为控制对象,实现从电池Bat至发射端101的大闭环控制。通过大闭环控制,使无线充电过程中接收端102与发射端101的匹配性得到提升,从而提升发射端101的工作效能,快充阶段提升无线充电效率。
设备实施例七
本实施例主要描述开环DC-DC转换器降压工作于恒流降压阶段时,接收端控制器采用第一种控制策略(Vin分档+调频)的第四种具体实现方式。
在本实施例中,控制器AP还用于根据充电需求功率获得无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set,将无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set发送给发射端101,以使无线电能发射器的输入电压Vin调整为无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set。
本实施例中,无线电能发射器的输入电压Vin为分档类型。控制器AP具体用于根据充电需求功率确定无线电能发射器的输入电压的档位,将档位的电压值作为无线电能发射器的输入电压设定值。
参见图11,该图为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CC阶段Vin分档+调频控制策略图。
在图11所示的控制实现框图中,主要包括:
步骤1101:控制器AP获取测量得到的电池Bat充电电流Ichg和无线充电系统的工作频率fs。
步骤1102:控制器AP获得目标电流Itarget与充电电流Ichg的电流差值Ierr。
步骤1103:控制器AP将电流差值Ierr乘以预设电流调节比例Ki_cc,以乘积(Ierr*Ki_cc)作为无线充电系统的工作频率调节量来调节无线充电系统的工作频率设定值。
具体地,将步骤1101获得的频率值与上述工作频率调节量(Ierr*Ki_cc)相加,对fs_set进行更新,得到调节后(即更新后)的fs_set。
步骤1104:将调节后的工作在频率设定值fs_set发送给无线电能接收器。
本步骤具体可以通过带内通信实现,也可以通过带外通信实现。
本实施例中控制参数包括:无线充电系统的工作频率fs。对于发射端101而言,结合分档的Vin_set并根据fs_set,发射端101可以将系统工作频率调整至fs_set,进而实现对Vout的调整。在本实施例中,以接收端102整体作为控制对象,实现从电池Bat至发射端101的大闭环控制。通过大闭环控制,使无线充电过程中接收端102与发射端101的匹配性得到提升,从而提升发射端101的工作效能,快充阶段提升无线充电效率。
需要说明的是,在步骤1103执行Vout_set调节时,充电器的输入电压调节量中预设电流调节比例Ki_cc与无线充电系统架构、发射端101的功率以及接收端102的充电需求功率相关。
对于图3所示的接收端102,仅当接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,第二充电器W2(其中包括开环DC-DC充电器)有机会在恒流降压阶段和恒压降压阶段由控制器AP控制,执行直流降压工作。此时Ki_cc就是指发射端101功率大于发射端第二功率阈值以及接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,步骤1103使用的预设电流调节比例。
对于图6所示的接收端102,当接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,包括大于接收端第二功率阈值且小于接收端第三功率阈值,以及大于接收端第三功率阈值两种情况,第二充电器W2(其中包括开环DC-DC充电器)均有机会在恒流降压阶段和恒压降压阶段由控制器AP控制,执行直流降压工作。当接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值且小于接收端第三功率阈值时,步骤1103中使用的预设电流调节比例Ki_cc=Ki_cc1;当接收端102的充电需求功率大于接收端第三功率阈值时,步骤1103中使用的预设电流调节比例Ki_cc=Ki_cc2。其中,Ki_cc1与Ki_cc2不相等。
设备实施例八
本实施例主要描述开环DC-DC转换器降压工作于恒流降压阶段时,接收端控制器采用第二种控制策略(Vin步进调压+调频)的第一种具体实现方式。
在本实施例中,控制器AP还用于根据充电需求功率获得无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set,将无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set发送给发射端101,以使无线电能发射器的输入电压Vin调整为无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set。
本实施例中,无线电能发射器的输入电压Vin为步进可调类型。控制器AP用于获得充电需求功率对应的电压系数K,根据电压系数K与电池充电电压Vbat获得无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set。
参见图12,该图为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CC阶段Vin步进调压+调频控制策略图。
在图12所示的控制实现框图中,主要包括:
步骤1201:控制器AP获取测量得到的电池Bat充电电流Ichg、充电器W的输入电压Vout和电池充电电压Vbat。
步骤1202:以接收端102的充电需求功率对应的电压系数K和电池充电电压Vbat设定无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set。
具体地,Vin_set=K*Vbat。
步骤1203:控制器AP将充电电流Ichg与目标电流对应区间的最小值Ithr_low比较,判断Ichg是否小于Ithr_low,如果是,则进入步骤1204;如果Ichg大于或等于Ithr_low,则进入步骤1205。
步骤1204:以第一预设电压步长Vout_step增大充电器W的输入电压Vout,即,更新Vout_set。更新前输入电压Vout为测量值,更新后为在测量的Vout基础上增加Vout_step。通过更新得到Vout_set。更新后进入步骤1207。
步骤1205:控制器AP将充电电流Ichg与目标电流对应区间的最大值Ithr_high比较,判断Ichg是否大于Ithr_high,如果是,则进入步骤1206;如果Ichg小于或等于Ithr_high,则进入步骤1207。
步骤1206:以第一预设电压步长Vout_step减小充电器W的输入电压Vout,即,更新Vout_set。更新前输入电压Vout为测量值,更新后为在测量的Vout基础上减去Vout_step。通过更新得到Vout_set。更新后进入步骤1207。
实际应用中,更新Vout_set能够实现对充电电流Ichg的控制。当经过以上步骤进入步骤1207后,表示充电电流Ichg在目标电流对应区间之内,即处于目标电流对应区间的最小值Ithr_low和目标电流对应区间的最大值Ithr_high之间。此时满足对充电电流Ichg的要求,控制器AP可以将Vout_set发送给无线电能接收器RXIC。如果Vout_set经过步骤1204或步骤1206的更新,则步骤1207控制器AP向RXIC发送的具体是经过更新之后的Vout_set。
本实施例中控制参数包括:充电器W的输入电压Vout。控制器AP向RXIC发送Vout_set后,对于发射端101而言,结合以电压系数K步进调节的Vin_set,通过调节系统的工作频率能够提供与接收端102所需的相适应的功率。从而实现发射端101与接收端102的适应和匹配。
设备实施例九
本实施例主要描述开环DC-DC转换器降压工作于恒流降压阶段时,接收端控制器采用第二种控制策略(Vin步进调压+调频)的第二种具体实现方式。
在本实施例中,控制器AP还用于根据充电需求功率获得无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set,将无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set发送给发射端101,以使无线电能发射器的输入电压Vin调整为无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set。
本实施例中,无线电能发射器的输入电压Vin为步进可调类型。控制器AP用于获得充电需求功率对应的电压系数K,根据电压系数K与电池充电电压Vbat获得无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set。
参见图13,该图为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CC阶段Vin步进调压+调频控制策略图。
在图13所示的控制实现框图中,主要包括:
步骤1301:控制器AP获取测量得到的电池Bat充电电流Ichg、充电器W的输入电压Vout和电池充电电压Vbat。
步骤1302:以接收端102的充电需求功率对应的电压系数K和电池充电电压Vbat设定无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set。
具体地,Vin_set=K*Vbat。
步骤1303:控制器AP获得目标电流Itarget与充电电流Ichg的电流差值Ierr。
步骤1304:控制器AP将电流差值Ierr乘以预设电流调节比例Ki_cc,以乘积(Ierr*Ki_cc)作为充电器的输入电压调节量来调节充电器的输入电压设定值Vout_set。具体地,将Vout_set与上述输入电压调节量(Ierr*Ki_cc)相加,对Vout_set进行更新,得到调节后(即更新后)的Vout_set。
步骤1305:将调节后的充电器的输入电压设定值Vout_set发送给无线电能接收器RXIC。
本实施例中控制参数包括:充电器W的输入电压Vout。控制器AP向RXIC发送Vout_set后,对于发射端101而言,结合以电压系数K步进调压的Vin_set,通过调节系统的工作频率能够提供与接收端102所需的相适应的功率。从而实现发射端101与接收端102的适应和匹配。
需要说明的是,在步骤1304执行Vout_set调节时,充电器的输入电压调节量中预设电流调节比例Ki_cc与无线充电系统架构、发射端101的功率以及接收端102的充电需求功率相关;电压系数K也与无线充电系统架构、发射端101的功率以及接收端102的充电需求功率相关。
对于图3所示的接收端102,仅当接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,第二充电器W2(其中包括开环DC-DC充电器)有机会在恒流降压阶段和恒压降压阶段由控制器AP控制,执行直流降压工作。此时Ki_cc就是指发射端101功率大于发射端第二功率阈值以及接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,步骤1304使用的预设电流调节比例,电压系数K就是指发射端101功率大于发射端第二功率阈值以及接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,步骤1304使用的电压系数。
对于图6所示的接收端102,当接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,包括大于接收端第二功率阈值且小于接收端第三功率阈值,以及大于接收端第三功率阈值两种情况,第二充电器W2(其中包括开环DC-DC充电器)均有机会在恒流降压阶段和恒压降压阶段由控制器AP控制,执行直流降压工作。当接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值且小于接收端第三功率阈值时,步骤1304中使用的预设电流调节比例Ki_cc=Ki_cc1,电压系数K=K1;当接收端102的充电需求功率大于接收端第三功率阈值时,步骤1304中使用的预设电流调节比例Ki_cc=Ki_cc2,电压系数K=K2。其中,Ki_cc1与Ki_cc2不相等,K1与K2不相等。
设备实施例十
本实施例主要描述开环DC-DC转换器降压工作于恒流降压阶段时,接收端控制器采用第二种控制策略(Vin步进调压+调频)的第三种具体实现方式。
在本实施例中,控制器AP还用于根据充电需求功率获得无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set,将无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set发送给发射端101,以使无线电能发射器的输入电压Vin调整为无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set。
本实施例中,无线电能发射器的输入电压Vin为步进可调类型。控制器AP用于获得充电需求功率对应的电压系数K,根据电压系数K与电池充电电压Vbat获得无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set。
参见图14,该图为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CC阶段Vin步进调压+调频控制策略图。
在图14所示的控制实现框图中,主要包括:
步骤1401:控制器AP获取测量得到的电池Bat充电电流Ichg、无线充电系统的工作频率fs和电池充电电压Vbat。
步骤1402:以接收端102的充电需求功率对应的电压系数K和电池充电电压Vbat设定无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set。
具体地,Vin_set=K*Vbat。
步骤1403:控制器AP将充电电流Ichg与目标电流对应区间的最小值Ithr_low比较,判断Ichg是否小于Ithr_low,如果是,则进入步骤1404;如果Ichg大于或等于Ithr_low,则进入步骤1405。
步骤1404:以预设频率步长fs_step增大无线充电系统的工作频率fs,即,更新fs_set。更新前fs为测量值,更新后为在测量的fs基础上增加fs_step。通过更新得到fs_set。更新后进入步骤1407。
步骤1405:控制器AP将充电电流Ichg与目标电流对应区间的最大值Ithr_high比较,判断Ichg是否大于Ithr_high,如果是,则进入步骤1406;如果Ichg小于或等于Ithr_high,则进入步骤1407。
步骤1406:以预设频率步长fs_step减小无线充电系统的工作频率fs,即,更新fs_set。更新前fs为测量值,更新后为在测量的fs基础上减去fs_step。通过更新得到fs_set。更新后进入步骤1407。
实际应用中,更新fs_set能够调整无线充电系统的工作频率,从而进行Vout调整,实现对充电电流Ichg的控制。当经过以上步骤进入步骤1407后,表示充电电流Ichg在目标电流对应区间之内,即处于目标电流对应区间的最小值Ithr_low和目标电流对应区间的最大值Ithr_high之间。此时满足对充电电流Ichg的要求。
步骤1407:控制器AP将fs_set发送给发射端101的无线电能发射器。本步骤具体可以通过带内通信实现,也可以通过带外通信实现。
本实施例中控制参数包括:无线充电系统的工作频率fs。对于发射端101而言,结合步进调节的Vin_set并根据fs_set,发射端101可以将系统工作频率调整至fs_set,进而实现对Vout的调整。在本实施例中,以接收端102整体作为控制对象,实现从电池Bat至发射端101的大闭环控制。通过大闭环控制,使无线充电过程中接收端102与发射端101的匹配性得到提升,从而提升发射端101的工作效能,快充阶段提升无线充电效率。
设备实施例十一
本实施例主要描述开环DC-DC转换器降压工作于恒流降压阶段时,接收端控制器采用第二种控制策略(Vin步进调压+调频)的第四种具体实现方式。
在本实施例中,控制器AP还用于根据充电需求功率获得无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set,将无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set发送给发射端101,以使无线电能发射器的输入电压Vin调整为无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set。
本实施例中,无线电能发射器的输入电压Vin为步进可调类型。控制器AP用于获得充电需求功率对应的电压系数K,根据电压系数K与电池充电电压Vbat获得无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set。
参见图15,该图为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CC阶段Vin步进调压+调频控制策略图。
在图15所示的控制实现框图中,主要包括:
步骤1501:控制器AP获取测量得到的电池Bat充电电流Ichg、无线充电系统的工作频率fs和电池充电电压Vbat。
步骤1502:以接收端102的充电需求功率对应的电压系数K和电池充电电压Vbat设定无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set。
具体地,Vin_set=K*Vbat。
步骤1503:控制器AP获得目标电流Itarget与充电电流Ichg的电流差值Ierr。
步骤1504:控制器AP将电流差值Ierr乘以预设电流调节比例Ki_cc,以乘积(Ierr*Ki_cc)作为无线充电系统的工作频率调节量来调节无线充电系统的工作频率设定值。
具体地,将步骤1501获得的频率值与上述工作频率调节量(Ierr*Ki_cc)相加,对fs_set进行更新,得到调节后(即更新后)的fs_set。
步骤1505:将调节后的工作在频率设定值fs_set发送给无线电能接收器。
本步骤具体可以通过带内通信实现,也可以通过带外通信实现。
本实施例中控制参数包括:无线充电系统的工作频率fs。对于发射端101而言,结合步进调节得到的Vin_set并根据fs_set,发射端101可以将系统工作频率调整至fs_set,进而实现对Vout的调整。在本实施例中,以接收端102整体作为控制对象,实现从电池Bat至发射端101的大闭环控制。通过大闭环控制,使无线充电过程中接收端102与发射端101的匹配性得到提升,从而提升发射端101的工作效能,快充阶段提升无线充电效率。
需要说明的是,在步骤1504执行Vout_set调节时,充电器的输入电压调节量中预设电流调节比例Ki_cc与无线充电系统架构、发射端101的功率以及接收端102的充电需求功率相关;电压系数K也与无线充电系统架构、发射端101的功率以及接收端102的充电需求功率相关。
对于图3所示的接收端102,仅当接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,第二充电器W2(其中包括开环DC-DC充电器)有机会在恒流降压阶段和恒压降压阶段由控制器AP控制,执行直流降压工作。此时Ki_cc就是指发射端101功率大于发射端第二功率阈值以及接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,步骤1504使用的预设电流调节比例,电压系数K就是指发射端101功率大于发射端第二功率阈值以及接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,步骤1304使用的电压系数。
对于图6所示的接收端102,当接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,包括大于接收端第二功率阈值且小于接收端第三功率阈值,以及大于接收端第三功率阈值两种情况,第二充电器W2(其中包括开环DC-DC充电器)均有机会在恒流降压阶段和恒压降压阶段由控制器AP控制,执行直流降压工作。当接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值且小于接收端第三功率阈值时,步骤1504中使用的预设电流调节比例Ki_cc=Ki_cc1,电压系数K=K1;当接收端102的充电需求功率大于接收端第三功率阈值时,步骤1504中使用的预设电流调节比例Ki_cc=Ki_cc2,电压系数K=K2。其中,Ki_cc1与Ki_cc2不相等,K1与K2不相等。
设备实施例十二
本实施例主要描述开环DC-DC转换器降压工作于恒流降压阶段时,接收端控制器采用第三种控制策略(Vin调压+定频)的第一种具体实现方式。
在本实施例中控制参数包括:充电器W的输入电压Vout。关于本实施例的控制策略可参照图8。控制器AP按照图8所示执行相关操作后,最终向RXIC发送的具体是经过更新之后的Vout_set。
相比于前述设备实施例四,本实施例的区别在于,本实施例控制器AP将Vout_set发送给无限电能接收器RXIC后,发射端101主要通过调节无线电能发射器的输入电压Vin实现电池充电电流的控制和调整。而在设备实施例四中,发射端101主要通过调节无线充电系统的工作频率fs实现电池充电电流的控制和调整。
设备实施例十三
本实施例主要描述开环DC-DC转换器降压工作于恒流降压阶段时,接收端控制器采用第三种控制策略(Vin调压+定频)的第二种具体实现方式。
在本实施例中控制参数包括:充电器W的输入电压Vout。关于本实施例的控制策略可参照图9。控制器AP按照图9所示执行相关操作后,最终向RXIC发送的具体是经过更新之后的Vout_set。
相比于前述设备实施例五,本实施例的区别在于,本实施例控制器AP将Vout_set发送给无限电能接收器RXIC后,发射端101主要通过调节无线电能发射器的输入电压Vin实现电池充电电流的控制和调整。而在设备实施例五中,发射端101主要通过调节无线充电系统的工作频率fs实现电池充电电流的控制和调整。
设备实施例十四
本实施例主要描述开环DC-DC转换器降压工作于恒流降压阶段时,接收端控制器采用第三种控制策略(Vin调压+定频)的第三种具体实现方式。
在本实施例中控制参数包括:无线电能发射器的输入电压Vin。
参见图16,该图为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CC阶段Vin调压+定频控制策略图。
在图16所示的控制实现框图中,主要包括:
步骤1601:控制器AP获取测量得到的电池Bat充电电流Ichg和无线电能发射器的输入电压Vin。
步骤1602:控制器AP将充电电流Ichg与目标电流对应区间的最小值Ithr_low比较,判断Ichg是否小于Ithr_low,如果是,则进入步骤1603;如果Ichg大于或等于Ithr_low,则进入步骤1604。
步骤1603:以第二预设电压步长Vin_step增大无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set,即,更新Vin_set。更新前Vin_set为测量值,更新后为在测量的Vin_set基础上增加Vin_step。通过更新得到Vin_set。更新后进入步骤1606。
步骤1604:控制器AP将充电电流Ichg与目标电流对应区间的最大值Ithr_high比较,判断Ichg是否大于Ithr_high,如果是,则进入步骤1605;如果Ichg小于或等于Ithr_high,则进入步骤1606。
步骤1605:以第二预设电压步长Vin_step减小无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set,即,更新Vin_set。更新前Vin_set为测量值,更新后为在测量的Vin_set基础上减去Vin_step。通过更新得到Vin_set。更新后进入步骤1606。
实际应用中,更新Vin_set能够实现充电器W的输入电压Vout的控制。当经过以上步骤进入步骤1606后,表示充电电流Ichg在目标电流对应区间之内,即处于目标电流对应区间的最小值Ithr_low和目标电流对应区间的最大值Ithr_high之间。此时满足对充电电流Ichg的要求,控制器AP可以将Vin_set发送给发射端101,并由发射端101将Vin_set传输给前级DC-DC电路或者适配器100,实现对Vin的调整。
在整个无线充电系统中,对Vin调整可进一步实现对Vout的调整。在本实施例中,以接收端102整体作为控制对象,实现从电池Bat至发射端101的大闭环控制。通过大闭环控制,使无线充电过程中接收端102与发射端101的匹配性得到提升,从而提升发射端101的工作效能,快充阶段提升无线充电效率。
设备实施例十五
本实施例主要描述开环DC-DC转换器降压工作于恒流降压阶段时,接收端控制器采用第三种控制策略(Vin调压+定频)的第四种具体实现方式。
在本实施例中控制参数包括:无线电能发射器的输入电压Vin。
参见图17,该图为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CC阶段Vin调压+定频控制策略图。
在图17所示的控制实现框图中,主要包括:
步骤1701:控制器AP获取测量得到的电池Bat充电电流Ichg和无线电能发射器的输入电压Vin。
步骤1702:控制器AP获得目标电流Itarget与充电电流Ichg的电流差值Ierr。
步骤1703:控制器AP将电流差值Ierr乘以预设电流调节比例Ki_cc,以乘积(Ierr*Ki_cc)作为无线电能发射器的输入电压调节量来调节无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set。具体地,将Vin_set与上述无线电能发射器的输入电压调节量(Ierr*Ki_cc)相加,对Vin_set进行更新,得到调节后(即更新后)的Vin_set。
步骤1704:控制器AP可以将Vin_set发送给发射端,并由发射端101将Vin_set传输给前级DC-DC电路或者适配器100,实现对Vin的调整。
在整个无线充电系统中,对Vin调整可进一步实现对Vout的调整。在本实施例中,以接收端102整体作为控制对象,实现从电池Bat至发射端101的大闭环控制。通过大闭环控制,使无线充电过程中接收端102与发射端101的匹配性得到提升,从而提升发射端101的工作效能,快充阶段提升无线充电效率。
需要说明的是,在步骤1703执行Vin_set调节时,无线电能发射器的输入电压调节量中预设电流调节比例Ki_cc与无线充电系统架构、发射端101的功率以及接收端102的充电需求功率相关。
对于图3所示的接收端102,仅当接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,第二充电器W2(其中包括开环DC-DC充电器)有机会在恒流降压阶段和恒压降压阶段由控制器AP控制,执行直流降压工作。此时Ki_cc就是指发射端101功率大于发射端第二功率阈值以及接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,步骤1703使用的预设电流调节比例。
对于图6所示的接收端102,当接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,包括大于接收端第二功率阈值且小于接收端第三功率阈值,以及大于接收端第三功率阈值两种情况,第二充电器W2(其中包括开环DC-DC充电器)均有机会在恒流降压阶段和恒压降压阶段由控制器AP控制,执行直流降压工作。当接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值且小于接收端第三功率阈值时,步骤1703中使用的预设电流调节比例Ki_cc=Ki_cc1;当接收端102的充电需求功率大于接收端第三功率阈值时,步骤1703中使用的预设电流调节比例Ki_cc=Ki_cc2。其中,Ki_cc1与Ki_cc2不相等。
设备实施例十六
本实施例主要描述开环DC-DC转换器降压工作于恒流降压阶段时,接收端控制器采用第三种控制策略(Vin调压+定频)的第五种具体实现方式。
在本实施例中控制参数包括:无线电能发射器的输入电压Vin。
参见图18,该图为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CC阶段Vin调压+定频控制策略图。
在图18所示的控制实现框图中,主要包括:
步骤1801:控制器AP获取测量得到的电池Bat充电电流Ichg和无线电能发射器的输入电压Vin。
步骤1802:控制器AP获得目标电流Itarget与充电电流Ichg的电流差值Ierr。
步骤1803:控制器AP将电流差值Ierr乘以预设电流调节比例Ki_cc,以乘积(Ierr*Ki_cc)作为充电器的输入电压调节量来调节充电器的输入电压设定值Vout_set。具体地,将Vout_set与上述输入电压调节量(Ierr*Ki_cc)相加,对Vout_set进行更新,得到调节后(即更新后)的Vout_set。
步骤1804:控制器利用无线电能发射器的输入电压Vin和调节后的充电器的输入电压设定值Vout_set获得电压增益gain。
具体地,gain=Vout_set/Vin。
步骤1805~1808描述了以下流程:
确定电压增益gain在预设增益范围(图18中作为示例预设增益范围为[gaintarget-0.015,gaintarget+0.015])外时,调节无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set。
本实施例中,目标增益gaintarget可以是无线充电系统的固定频率在相应空间位置、负载处的系统增益。通过步骤1805~1808的调节,使电压增益gain能够接近目标增益gaintarget,从而便于保持无线充电系统工作在固定频率。
具体地,按照步骤1805~1806,如果步骤1805判断电压增益gain与目标增益gaintarget之差小于-0.015,则执行步骤1806,以第二预设电压步长Vin_step增大无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set,实现Vin_set的更新。
具体地,按照步骤1807~1808,如果步骤1807判断电压增益gain与目标增益gaintarget之差大于0.015,则执行步骤1808,以第二预设电压步长Vin_step减小无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set,实现Vin_set的更新。
之后,执行步骤1809和步骤1810。
步骤1809:控制器AP将调节后的充电器的输入电压设定值Vout_set发送给无线电能接收器RXIC。
步骤1810:控制器AP将更新后无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set发送给发射端101,并由发射端101将Vin_set发送给前级DC-DC电路或适配器100。
由无线电能发射器将Vin_set传输给前级DC-DC电路或者适配器100,实现对Vin的调整。在整个无线充电系统中,对Vin调整可进一步实现对Vout的调整。在本实施例中,以接收端102整体作为控制对象,实现从电池Bat至发射端101的大闭环控制。通过大闭环控制,使无线充电过程中接收端102与发射端101的匹配性得到提升,从而提升发射端101的工作效能,快充阶段提升无线充电效率。
需要说明的是,本实施例中对于步骤1809与步骤1810的相对执行顺序不进行限定。对于步骤1805和步骤1807的相对执行顺序也不进行限定。
设备实施例十七
本实施例主要描述开环DC-DC转换器降压工作于恒流降压阶段时,接收端控制器采用第三种控制策略(Vin调压+定频)的第六种具体实现方式。
在本实施例中控制参数包括:无线电能发射器的输入电压Vin。
参见图19,该图为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CC阶段Vin调压+定频控制策略图。
在图19所示的控制实现框图中,主要包括:
步骤1901:控制器AP获取测量得到的电池Bat充电电流Ichg和无线电能发射器的输入电压Vin。
步骤1902:控制器AP获得目标电流Itarget与充电电流Ichg的电流差值Ierr。
步骤1903:控制器AP将电流差值Ierr乘以预设电流调节比例Ki_cc,以乘积(Ierr*Ki_cc)作为无线电能发射器的输入电压调节量来调节无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set。
具体地,将Vin_set与上述输入电压调节量(Ierr*Ki_cc)相加,对Vin_set进行更新,得到调节后(即更新后)的Vin_set。
步骤1904:控制器AP充电器的输入电压设定值Vout_set和调节后的无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set获得电压增益gain。
具体地,gain=Vout_set/Vin_set。
步骤1905~1908描述了以下流程:
确定电压增益gain在预设增益范围(图19中作为示例预设增益范围为[gaintarget-0.015,gaintarget+0.015])外时,调节充电器W的输入电压设定值Vout_set。
本实施例中,目标增益gaintarget可以是无线充电系统的固定频率在相应空间位置、负载处的系统增益。通过步骤1905~1908的调节,使电压增益gain能够接近目标增益gaintarget,从而便于保持无线充电系统工作在固定频率。
具体地,按照步骤1905~1906,如果步骤1905判断电压增益gain与目标增益gaintarget之差小于-0.015,则执行步骤1906,以第一预设电压步长Vout_step增大充电器W的输入电压设定值Vout_set,实现Vout_set的更新。
具体地,按照步骤1907~1908,如果步骤1907判断电压增益gain与目标增益gaintarget之差大于0.015,则执行步骤1908,以第一预设电压步长Vout_step减小充电器W的输入电压设定值Vout_set,实现Vout_set的更新。
之后,执行步骤1909和步骤1910。
步骤1909:控制器AP将调节后的充电器的输入电压设定值Vout_set发送给无线电能接收器RXIC。
步骤1910:控制器AP将更新后无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set发送给发射端101,并由发射端101将Vin_set发送给前级DC-DC电路或适配器100。
由无线电能发射器将Vin_set传输给前级DC-DC电路或者适配器100,实现对Vin的调整。在整个无线充电系统中,对Vin调整可进一步实现对Vout的调整。在本实施例中,以接收端102整体作为控制对象,实现从电池Bat至发射端101的大闭环控制。通过大闭环控制,使无线充电过程中接收端102与发射端101的匹配性得到提升,从而提升发射端101的工作效能,快充阶段提升无线充电效率。
需要说明的是,本实施例中对于步骤1909与步骤1910的相对执行顺序不进行限定。对于步骤1905和步骤1907的相对执行顺序也不进行限定。
设备实施例十八
本实施例主要描述开环DC-DC转换器降压工作于恒流降压阶段时,接收端控制器采用第三种控制策略(Vin调压+定频)的第七种具体实现方式。
在本实施例中控制参数包括:无线电能发射器的输入电压Vin。
控制器AP用于确定充电电流在目标电流对应区间外时,调节充电器的输入电压设定值Vout_set,利用调节后的充电器的输入电压设定值Vout_set和无线电能发射器的输入电压Vin获得增益gain,确定增益gain在预设增益范围外时,调节无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set;将调节后的无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set发送给发射端101,将调节后的充电器的输入电压设定值Vout_set发送给无线电能接收器RXIC。
参见图20a,该图为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CC阶段Vin调压+定频控制策略图。
在图20a所示的控制实现框图中,主要包括:
步骤2001a:控制器AP获取测量得到的电池Bat充电电流Ichg和无线电能发射器的输入电压Vin。
步骤2002a:控制器AP将充电电流Ichg与目标电流对应区间的最小值Ithr_low比较,判断Ichg是否小于Ithr_low,如果是,则进入步骤2003a;如果Ichg大于或等于Ithr_low,则进入步骤2004a。
步骤2003a:以第一预设电压步长Vout_step增大充电器W的输入电压Vout,即,更新Vout_set。更新前输入电压Vout为测量值,更新后为在测量的Vout基础上增加Vout_step。通过更新得到Vout_set。
步骤2004a:控制器AP将充电电流Ichg与目标电流对应区间的最大值Ithr_high比较,判断Ichg是否大于Ithr_high,如果是,则进入步骤2005a;如果Ichg小于或等于Ithr_high,则进入步骤2006a。
步骤2005a:以第一预设电压步长Vout_step减小充电器W的输入电压Vout,即,更新Vout_set。更新前输入电压Vout为测量值,更新后为在测量的Vout基础上减去Vout_step。通过更新得到Vout_set。
实际应用中,更新Vout_set能够实现对充电电流Ichg的控制。当经过以上步骤进入步骤2006a后,表示充电电流Ichg在目标电流对应区间之内,即处于目标电流对应区间的最小值Ithr_low和目标电流对应区间的最大值Ithr_high之间。此时满足对充电电流Ichg的要求。
步骤2006a:控制器AP利用调节后的充电器的输入电压设定值Vout_set和无线电能发射器的输入电压Vin获得增益gain。
具体地,gain=Vout_set/Vin。
步骤2007a~2010a描述了以下流程:
确定电压增益gain在预设增益范围(图20a中作为示例预设增益范围为[gaintarget-0.015,gaintarget+0.015])外时,调节无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set。
本实施例中,目标增益gaintarget可以是无线充电系统的固定频率在相应空间位置、负载处的系统增益。通过步骤2007a~2010a的调节,使电压增益gain能够接近目标增益gaintarget,从而便于保持无线充电系统工作在固定频率。
具体地,按照步骤2007a~2008a,如果步骤2007a判断电压增益gain与目标增益gaintarget之差小于-0.015,则执行步骤2008a,以第二预设电压步长Vin_step增大无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set,实现Vin_set的更新。
具体地,按照步骤2009a~2010a,如果步骤2009a判断电压增益gain与目标增益gaintarget之差大于0.015,则执行步骤2010a,以第二预设电压步长Vin_step减小无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set,实现Vin_set的更新。
之后,执行步骤2011a和步骤2012a。
步骤2011a:控制器AP将调节后的充电器的输入电压设定值Vout_set发送给无线电能接收器RXIC。
步骤2012a:控制器AP将更新后无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set发送给发射端101,并由发射端101将Vin_set发送给前级DC-DC电路或适配器100。
由无线电能发射器将Vin_set传输给前级DC-DC电路或者适配器100,实现对Vin的调整。在整个无线充电系统中,对Vin调整可进一步实现对Vout的调整。在本实施例中,以接收端102整体作为控制对象,实现从电池Bat至发射端101的大闭环控制。通过大闭环控制,使无线充电过程中接收端102与发射端101的匹配性得到提升,从而提升发射端101的工作效能,快充阶段提升无线充电效率。
需要说明的是,本实施例中对于步骤2011a与步骤2012a的相对执行顺序不进行限定;对于步骤2002a和步骤2004a的相对执行顺序也不进行限定;对于步骤2007a和步骤2009a的相对执行顺序也不进行限定。
下面主要描述开环DC-DC转换器降压工作于恒流降压阶段时,接收端控制器采用第三种控制策略(Vin调压+定频)的第八种具体实现方式。
在本实施例中控制参数包括:无线电能发射器的输入电压Vin。
控制器AP用于确定充电电流在目标电流对应区间外时,调节无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set,利用充电器的输入电压Vout和无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set获得增益gain,确定增益gain在预设增益范围外时,调节充电器的输入电压设定值Vin_set;将调节后的无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set发送给发射端,将调节后的充电器的输入电压设定值Vout_set发送给无线电能接收器RXIC。
参见图20b,该图为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CC阶段Vin调压+定频控制策略图。
在图20b所示的控制实现框图中,主要包括:
步骤2001b:控制器AP获取测量得到的电池Bat充电电流Ichg和无线电能发射器的输入电压Vin。
步骤2002b:控制器AP将充电电流Ichg与目标电流对应区间的最小值Ithr_low比较,判断Ichg是否小于Ithr_low,如果是,则进入步骤2003b;如果Ichg大于或等于Ithr_low,则进入步骤2004b。
步骤2003b:以第二预设电压步长Vout_step增大无线电能发射器的输入电压Vin,即,更新Vin_set。更新前输入电压Vin为测量值,更新后为在测量的Vin基础上增加Vin_step。通过更新得到Vin_set。
步骤2004b:控制器AP将充电电流Ichg与目标电流对应区间的最大值Ithr_high比较,判断Ichg是否大于Ithr_high,如果是,则进入步骤2005b;如果Ichg小于或等于Ithr_high,则进入步骤2006b。
步骤2005b:以第二预设电压步长Vout_step减小无线电能充电器的输入电压Vin,即,更新Vin_set。更新前输入电压Vin为测量值,更新后为在测量的Vin基础上减去Vin_step。通过更新得到Vin_set。
实际应用中,更新Vin_set能够实现对充电电流Ichg的控制。当经过以上步骤进入步骤2006b后,表示充电电流Ichg在目标电流对应区间之内,即处于目标电流对应区间的最小值Ithr_low和目标电流对应区间的最大值Ithr_high之间。此时满足对充电电流Ichg的要求。
步骤2006b:控制器AP利用充电器的输入电压Vout和调节后的无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set获得增益gain。
具体地,gain=Vout/Vin_set。
步骤2007b~2010b描述了以下流程:
确定电压增益gain在预设增益范围(图20b中作为示例预设增益范围为[gaintarget-0.015,gaintarget+0.015])外时,调节无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set。
本实施例中,目标增益gaintarget可以是无线充电系统的固定频率在相应空间位置、负载处的系统增益。通过步骤2007b~2010b的调节,使电压增益gain能够接近目标增益gaintarget,从而便于保持无线充电系统工作在固定频率。
具体地,按照步骤2007b~2008b,如果步骤2007b判断电压增益gain与目标增益gaintarget之差小于-0.015,则执行步骤2008b,以第一预设电压步长Vout_step增大充电器W的输入电压设定值Vout_set,实现Vout_set的更新。
具体地,按照步骤2009b~2010b,如果步骤2009b判断电压增益gain与目标增益gaintarget之差大于0.015,则执行步骤2010b,以第一预设电压步长Vout_step减小充电器W的输入电压设定值Vout_set,实现Vout_set的更新。
之后,执行步骤2011b和步骤2012b。
步骤2011b:控制器AP将调节后的充电器的输入电压设定值Vout_set发送给无线电能接收器RXIC。
步骤2012b:控制器AP将更新后无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set发送给发射端101,并由发射端101将Vin_set发送给前级DC-DC电路或适配器100。
由无线电能发射器将Vin_set传输给前级DC-DC电路或者适配器100,实现对Vin的调整。在整个无线充电系统中,对Vin调整可进一步实现对Vout的调整。在本实施例中,以接收端102整体作为控制对象,实现从电池Bat至发射端101的大闭环控制。通过大闭环控制,使无线充电过程中接收端102与发射端101的匹配性得到提升,从而提升发射端101的工作效能,快充阶段提升无线充电效率。
需要说明的是,本实施例中对于步骤2011b与步骤2012a的相对执行顺序不进行限定;对于步骤2002b和步骤2004b的相对执行顺序也不进行限定;对于步骤2007b和步骤2009b的相对执行顺序也不进行限定。
第二部分:恒压降压阶段的控制(简称:SC CV阶段的控制)
控制器AP用于比较的内容包括充电参数和目标参数。在恒压降压阶段,充电参数包括电池Bat的充电电压,目标参数包括目标充电电压。其中,电池充电电压用Vbat表示,目标充电电压用Vbat_target表示。
控制器AP具体用于将电池充电电压Vbat与目标充电电压Vbat_target进行比较,根据比较结果调节控制参数。在恒压降压阶段进行控制时,控制参数可以为充电器W的输入电压Vout、无线充电系统的工作频率fs或无线电能发射器的输入电压Vin。
实际应用中,当控制参数为无线充电系统的工作频率fs或无线电能发射器的输入电压Vin时,控制器AP还用于将控制参数发送给发射端101。无线电能发射器可以将控制参数发送给适配器100或者发送给适配器100与无线电能发射器之间的DC-DC电路(以下简称无线电能发射器的前级DC-DC电路),进而便于对Vin进行调整以实现对Vout的调整。
设备实施例十九
本实施例主要描述开环DC-DC转换器降压工作于恒压降压阶段时,接收端控制器采用第一种控制策略(Vin分档+调频)的第一种具体实现方式。
在本实施例中,控制器AP还用于根据充电需求功率获得无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set,将无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set发送给发射端101,以使无线电能发射器的输入电压Vin调整为无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set。
本实施例中,无线电能发射器的输入电压Vin为分档类型。也就是说Vin可以工作于有限的几个分档之一,在某一固定的分档工作时,Vin不可调节。控制器AP具体用于根据充电需求功率确定无线电能发射器的输入电压的档位,将档位的电压值作为无线电能发射器的输入电压设定值。
参见图21,该图为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CV阶段Vin分档+调频控制策略图。
在图21所示的控制实现框图中,主要包括:
步骤2101:控制器AP获取测量得到的电池Bat充电电流Ichg、充电器W的输入电压Vout和电池充电电压Vbat。
步骤2102:控制器AP获得目标充电电压Vbat_target与电池充电电压Vbat的电压差值Verr。
步骤2103:控制器AP将电压差值Verr乘以预设电压调节比例Ki_cv,以乘积(Verr*Ki_cv)作为充电器的输入电压调节量来调节充电器的输入电压设定值Vout_set。具体地,将Vout_set与上述输入电压调节量(Verr*Ki_cv)相加,对Vout_set进行更新,得到调节后(即更新后)的Vout_set。
步骤2104:将调节后的充电器的输入电压设定值Vout_set发送给无线电能接收器。
本实施例中控制参数包括:充电器W的输入电压Vout。控制器AP向RXIC发送Vout_set后,对于发射端101而言,结合分档的Vin_set,通过调节系统的工作频率能够提供与接收端102所需的相适应的功率。从而实现发射端101与接收端102的适应和匹配。
需要说明的是,在步骤2103执行Vout_set调节时,充电器的输入电压调节量中预设电压调节比例Ki_cv与无线充电系统架构、发射端101的功率以及接收端102的充电需求功率相关。
对于图3所示的接收端102,仅当接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,第二充电器W2(其中包括开环DC-DC充电器)有机会在恒流降压阶段和恒压降压阶段由控制器AP控制,执行直流降压工作。此时Ki_cv就是指发射端101功率大于发射端第二功率阈值以及接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,步骤2103使用的预设电压调节比例。
对于图6所示的接收端102,当接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,包括大于接收端第二功率阈值且小于接收端第三功率阈值,以及大于接收端第三功率阈值两种情况,第二充电器W2(其中包括开环DC-DC充电器)均有机会在恒流降压阶段和恒压降压阶段由控制器AP控制,执行直流降压工作。当接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值且小于接收端第三功率阈值时,步骤2103中使用的预设电压调节比例Ki_cv=Ki_cv1;当接收端102的充电需求功率大于接收端第三功率阈值时,步骤2103中使用的预设电压调节比例Ki_cv=Ki_cv2。其中,Ki_cv1与Ki_cv2不相等。
设备实施例二十
本实施例主要描述开环DC-DC转换器降压工作于恒压降压阶段时,接收端控制器采用第一种控制策略(Vin分档+调频)的第二种具体实现方式。
在本实施例中,控制器AP还用于根据充电需求功率获得无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set,将无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set发送给发射端101,以使无线电能发射器的输入电压Vin调整为无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set。
本实施例中,无线电能发射器的输入电压Vin为分档类型。也就是说Vin可以工作于有限的几个分档之一,在某一固定的分档工作时,Vin不可调节。控制器AP具体用于根据充电需求功率确定无线电能发射器的输入电压的档位,将档位的电压值作为无线电能发射器的输入电压设定值。
参见图22,该图为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CV阶段Vin分档+调频控制策略图。
在图22所示的控制实现框图中,主要包括:
步骤2201:控制器AP获取测量得到的电池Bat充电电流Ichg、无线充电系统的工作频率fs和电池充电电压Vbat。
步骤2202:控制器AP获得目标充电电压Vbat_target与电池充电电压Vbat的电压差值Verr。
步骤2203:控制器AP将电压差值Verr乘以预设电压调节比例Ki_cv,以乘积(Verr*Ki_cv)作为无线充电系统的工作频率调节量来调节无线充电系统的工作频率设定值。
具体地,将步骤2201获得的频率值与上述工作频率调节量(Verr*Ki_cv)相加,对fs_set进行更新,得到调节后(即更新后)的fs_set。
步骤2204:将调节后的工作在频率设定值fs_set发送给无线电能接收器。
本步骤具体可以通过带内通信实现,也可以通过带外通信实现。
本实施例中控制参数包括:无线充电系统的工作频率fs。对于发射端101而言,结合分档的Vin_set并根据fs_set,发射端101可以将系统工作频率调整至fs_set,进而实现对Vout的调整。在本实施例中,以接收端102整体作为控制对象,实现从电池Bat至发射端101的大闭环控制。通过大闭环控制,使无线充电过程中接收端102与发射端101的匹配性得到提升,从而提升发射端101的工作效能,快充阶段提升无线充电效率。
需要说明的是,在步骤2203执行Vout_set调节时,充电器的输入电压调节量中预设电压调节比例Ki_cv与无线充电系统架构、发射端101的功率以及接收端102的充电需求功率相关。
对于图3所示的接收端102,仅当接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,第二充电器W2(其中包括开环DC-DC充电器)有机会在恒流降压阶段和恒压降压阶段由控制器AP控制,执行直流降压工作。此时Ki_cv就是指发射端101功率大于发射端第二功率阈值以及接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,步骤2203使用的预设电压调节比例。
对于图6所示的接收端102,当接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,包括大于接收端第二功率阈值且小于接收端第三功率阈值,以及大于接收端第三功率阈值两种情况,第二充电器W2(其中包括开环DC-DC充电器)均有机会在恒流降压阶段和恒压降压阶段由控制器AP控制,执行直流降压工作。当接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值且小于接收端第三功率阈值时,步骤2203中使用的预设电压调节比例Ki_cv=Ki_cv1;当接收端102的充电需求功率大于接收端第三功率阈值时,步骤2203中使用的预设电压调节比例Ki_cv=Ki_cv2。其中,Ki_cv1与Ki_cv2不相等。
设备实施例二十一
本实施例主要描述开环DC-DC转换器降压工作于恒压降压阶段时,接收端控制器采用第二种控制策略(Vin步进调压+调频)的第一种具体实现方式。
在本实施例中,控制器AP还用于根据充电需求功率获得无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set,将无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set发送给发射端101,以使无线电能发射器的输入电压Vin调整为无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set。
本实施例中,无线电能发射器的输入电压Vin为步进可调类型。控制器AP用于获得充电需求功率对应的电压系数K,根据电压系数K与电池充电电压Vbat获得无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set。
参见图23,该图为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CV阶段Vin步进调压+调频控制策略图。
在图23所示的控制实现框图中,主要包括:
步骤2301:控制器AP获取测量得到的电池Bat充电电流Ichg、充电器W的输入电压Vout和电池充电电压Vbat。
步骤2302:以接收端102的充电需求功率对应的电压系数K和电池充电电压Vbat设定无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set。
具体地,Vin_set=K*Vbat。
步骤2303:控制器AP获得目标充电电压Vbat_target与电池充电电压Vbat的电压差值Verr。
步骤2304:控制器AP将电压差值Verr乘以预设电压调节比例Ki_cv,以乘积(Verr*Ki_cv)作为充电器的输入电压调节量来调节充电器的输入电压设定值Vout_set。具体地,将Vout_set与上述输入电压调节量(Verr*Ki_cv)相加,对Vout_set进行更新,得到调节后(即更新后)的Vout_set。
步骤2305:将调节后的充电器的输入电压设定值Vout_set发送给无线电能接收器RXIC。
本实施例中控制参数包括:充电器W的输入电压Vout。控制器AP向RXIC发送Vout_set后,对于发射端101而言,结合以电压系数K步进调压的Vin_set,通过调节系统的工作频率能够提供与接收端102所需的相适应的功率。从而实现发射端101与接收端102的适应和匹配。
需要说明的是,在步骤2304执行Vout_set调节时,充电器的输入电压调节量中预设电压调节比例Ki_cv与无线充电系统架构、发射端101的功率以及接收端102的充电需求功率相关;电压系数K也与无线充电系统架构、发射端101的功率以及接收端102的充电需求功率相关。
对于图3所示的接收端102,仅当接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,第二充电器W2(其中包括开环DC-DC充电器)有机会在恒流降压阶段和恒压降压阶段由控制器AP控制,执行直流降压工作。此时Ki_cv就是指发射端101功率大于发射端第二功率阈值以及接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,步骤2304使用的预设电压调节比例,电压系数K就是指发射端101功率大于发射端第二功率阈值以及接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,步骤1304使用的电压系数。
对于图6所示的接收端102,当接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,包括大于接收端第二功率阈值且小于接收端第三功率阈值,以及大于接收端第三功率阈值两种情况,第二充电器W2(其中包括开环DC-DC充电器)均有机会在恒流降压阶段和恒压降压阶段由控制器AP控制,执行直流降压工作。当接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值且小于接收端第三功率阈值时,步骤2304中使用的预设电压调节比例Ki_cv=Ki_cv1,电压系数K=K1;当接收端102的充电需求功率大于接收端第三功率阈值时,步骤2304中使用的预设电压调节比例Ki_cv=Ki_cv2,电压系数K=K2。其中,Ki_cc1与Ki_cc2不相等,K1与K2不相等。
设备实施例二十二
本实施例主要描述开环DC-DC转换器降压工作于恒压降压阶段时,接收端控制器采用第二种控制策略(Vin步进调压+调频)的第二种具体实现方式。
在本实施例中,控制器AP还用于根据充电需求功率获得无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set,将无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set发送给发射端101,以使无线电能发射器的输入电压Vin调整为无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set。
本实施例中,无线电能发射器的输入电压Vin为步进可调类型。控制器AP用于获得充电需求功率对应的电压系数K,根据电压系数K与电池充电电压Vbat获得无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set。
参见图24,该图为本实施例提供的一种控制策略示意图。
在图24所示的控制实现框图中,主要包括:
步骤2401:控制器AP获取测量得到的电池Bat充电电流Ichg、无线充电系统的工作频率fs和电池充电电压Vbat。
步骤2402:以接收端102的充电需求功率对应的电压系数K和电池充电电压Vbat设定无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set。
具体地,Vin_set=K*Vbat。
步骤2403:控制器AP获得目标充电电压Vbat_target与电池充电电压Vbat的电压差值Verr。
步骤2404:控制器AP将电压差值Verr乘以预设电压调节比例Ki_cv,以乘积(Verr*Ki_cv)作为无线充电系统的工作频率调节量来调节无线充电系统的工作频率设定值。
具体地,将步骤2401获得的频率值与上述工作频率调节量(Ierr*Ki_cv)相加,对fs_set进行更新,得到调节后(即更新后)的fs_set。
步骤2405:将调节后的工作在频率设定值fs_set发送给无线电能接收器。
本步骤具体可以通过带内通信实现,也可以通过带外通信实现。
本实施例中控制参数包括:无线充电系统的工作频率fs。对于发射端101而言,结合步进调节得到的Vin_set并根据fs_set,发射端101可以将系统工作频率调整至fs_set,进而实现对Vout的调整。在本实施例中,以接收端102整体作为控制对象,实现从电池Bat至发射端101的大闭环控制。通过大闭环控制,使无线充电过程中接收端102与发射端101的匹配性得到提升,从而提升发射端101的工作效能,快充阶段提升无线充电效率。
需要说明的是,在步骤2404执行Vout_set调节时,充电器的输入电压调节量中预设电压调节比例Ki_cv与无线充电系统架构、发射端101的功率以及接收端102的充电需求功率相关;电压系数K也与无线充电系统架构、发射端101的功率以及接收端102的充电需求功率相关。
对于图3所示的接收端102,仅当接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,第二充电器W2(其中包括开环DC-DC充电器)有机会在恒流降压阶段和恒压降压阶段由控制器AP控制,执行直流降压工作。此时Ki_cv就是指发射端101功率大于发射端第二功率阈值以及接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,步骤2404使用的预设电压调节比例,电压系数K就是指发射端101功率大于发射端第二功率阈值以及接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,步骤1304使用的电压系数。
对于图6所示的接收端102,当接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,包括大于接收端第二功率阈值且小于接收端第三功率阈值,以及大于接收端第三功率阈值两种情况,第二充电器W2(其中包括开环DC-DC充电器)均有机会在恒流降压阶段和恒压降压阶段由控制器AP控制,执行直流降压工作。当接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值且小于接收端第三功率阈值时,步骤2404中使用的预设电压调节比例Ki_cv=Ki_cv1,电压系数K=K1;当接收端102的充电需求功率大于接收端第三功率阈值时,步骤2404中使用的预设电压调节比例Ki_cv=Ki_cv2,电压系数K=K2。其中,Ki_cc1与Ki_cc2不相等,K1与K2不相等。
设备实施例二十三
本实施例主要描述开环DC-DC转换器降压工作于恒压降压阶段时,接收端控制器采用第三种控制策略(Vin调压+定频)的第一种具体实现方式。
在本实施例中控制参数包括:充电器W的输入电压Vout。关于本实施例的控制策略可参照图21。控制器AP按照图21所示执行相关操作后,最终向RXIC发送的具体是经过更新之后的Vout_set。
相比于前述设备实施例十九,本实施例的区别在于,本实施例控制器AP将Vout_set发送给无限电能接收器RXIC后,发射端101主要通过调节无线电能发射器的输入电压Vin实现电池充电电压的控制和调整。而在设备实施例十九中,发射端101主要通过调节无线充电系统的工作频率fs实现电池充电电压的控制和调整。
设备实施例二十四
本实施例主要描述开环DC-DC转换器降压工作于恒压降压阶段时,接收端控制器采用第三种控制策略(Vin调压+定频)的第二种具体实现方式。
在本实施例中控制参数包括:无线电能发射器的输入电压Vin。
参见图25,该图为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CV阶段Vin调压+定频控制策略图。
在图25所示的控制实现框图中,主要包括:
步骤2501:控制器AP获取测量得到的电池Bat充电电流Ichg、无线电能发射器的输入电压Vin和电池充电电压Vbat。
步骤2502:控制器AP获得目标充电电压Vbat_target与电池充电电压Vbat的电压差值Verr。
步骤2503:控制器AP将电压差值Verr乘以预设电压调节比例Ki_cv,以乘积(Verr*Ki_cv)作为无线电能发射器的输入电压调节量来调节无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set。
具体地,将Vin_set与上述无线电能发射器的输入电压调节量(Verr*Ki_cv)相加,对Vin_set进行更新,得到调节后(即更新后)的Vin_set。
步骤2504:控制器AP将调节后的无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set发送给发射端101,并由发射端101将Vin_set传输给前级DC-DC电路或者适配器100,实现对Vin的调整。
在整个无线充电系统中,对Vin调整可进一步实现对Vout的调整。在本实施例中,以接收端102整体作为控制对象,实现从电池Bat至发射端101的大闭环控制。通过大闭环控制,使无线充电过程中接收端102与发射端101的匹配性得到提升,从而提升发射端101的工作效能,快充阶段提升无线充电效率。
需要说明的是,在步骤2503执行Vin_set调节时,无线电能发射器的输入电压调节量中预设电压调节比例Ki_cv与无线充电系统架构、发射端101的功率以及接收端102的充电需求功率相关。
对于图3所示的接收端102,仅当接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,第二充电器W2(其中包括开环DC-DC充电器)有机会在恒流降压阶段和恒压降压阶段由控制器AP控制,执行直流降压工作。此时Ki_cv就是指发射端101功率大于发射端第二功率阈值以及接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,步骤2503使用的预设电压调节比例。
对于图6所示的接收端102,当接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值时,包括大于接收端第二功率阈值且小于接收端第三功率阈值,以及大于接收端第三功率阈值两种情况,第二充电器W2(其中包括开环DC-DC充电器)均有机会在恒流降压阶段和恒压降压阶段由控制器AP控制,执行直流降压工作。当接收端102的充电需求功率大于接收端第二功率阈值且小于接收端第三功率阈值时,步骤2503中使用的预设电压调节比例Ki_cv=Ki_cv1;当接收端102的充电需求功率大于接收端第三功率阈值时,步骤2503中使用的预设电压调节比例Ki_cv=Ki_cv2。其中,Ki_cv1与Ki_cv2不相等。
设备实施例二十五
本实施例主要描述开环DC-DC转换器降压工作于恒压降压阶段时,接收端控制器采用第三种控制策略(Vin调压+定频)的第三种具体实现方式。
在本实施例中控制参数包括:无线电能发射器的输入电压Vin。
参见图26,该图为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CV阶段Vin调压+定频控制策略图。
在图26所示的控制实现框图中,主要包括:
步骤2601:控制器AP获取测量得到的电池Bat充电电流Ichg、无线电能发射器的输入电压Vin和电池充电电压Vbat。
步骤2602:控制器AP获得目标充电电压Vbat_target与电池充电电压Vbat的电压差值Verr。
步骤2603:控制器AP将电压差值Verr乘以预设电压调节比例Ki_cv,以乘积(Verr*Ki_cv)作为充电器的输入电压调节量来调节充电器的输入电压设定值Vout_set。具体地,将Vout_set与上述输入电压调节量(Verr*Ki_cv)相加,对Vout_set进行更新,得到调节后(即更新后)的Vout_set。
步骤2604:控制器利用无线电能发射器的输入电压Vin和调节后的充电器的输入电压设定值Vout_set获得电压增益gain。
具体地,gain=Vout_set/Vin。
步骤2605~2608描述了以下流程:
确定电压增益gain在预设增益范围(图18中作为示例预设增益范围为[gaintarget-0.015,gaintarget+0.015])外时,调节无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set。
本实施例中,目标增益gaintarget可以是无线充电系统的固定频率在相应空间位置、负载处的系统增益。通过步骤2605~2608的调节,使电压增益gain能够接近目标增益gaintarget,从而便于保持无线充电系统工作在固定频率。
具体地,按照步骤2605~2606,如果步骤2605判断电压增益gain与目标增益gaintarget之差小于-0.015,则执行步骤2606,以第二预设电压步长Vin_step增大无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set,实现Vin_set的更新。
具体地,按照步骤2607~2608,如果步骤2607判断电压增益gain与目标增益gaintarget之差大于0.015,则执行步骤2608,以第二预设电压步长Vin_step减小无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set,实现Vin_set的更新。
之后,执行步骤2609和步骤1810。
步骤2609:控制器AP将调节后的充电器的输入电压设定值Vout_set发送给无线电能接收器RXIC。
步骤2610:控制器AP将更新后无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set发送给发射端101,并由发射端101将Vin_set发送给前级DC-DC电路或适配器100。
由无线电能发射器将Vin_set传输给前级DC-DC电路或者适配器100,实现对Vin的调整。在整个无线充电系统中,对Vin调整可进一步实现对Vout的调整。在本实施例中,以接收端102整体作为控制对象,实现从电池Bat至发射端101的大闭环控制。通过大闭环控制,使无线充电过程中接收端102与发射端101的匹配性得到提升,从而提升发射端101的工作效能,快充阶段提升无线充电效率。
需要说明的是,本实施例中对于步骤2609与步骤2610的相对执行顺序不进行限定。对于步骤2605和步骤2607的相对执行顺序也不进行限定。
设备实施例二十六
本实施例主要描述开环DC-DC转换器降压工作于恒压降压阶段时,接收端控制器采用第三种控制策略(Vin调压+定频)的第四种具体实现方式。
在本实施例中控制参数包括:无线电能发射器的输入电压Vin。
参见图27,该图为本申请设备实施例一至三提供的设备架构对应的SC CV阶段Vin调压+定频控制策略图。
在图27所示的控制实现框图中,主要包括:
步骤2701:控制器AP获取测量得到的电池Bat充电电流Ichg、无线电能发射器的输入电压Vin和电池充电电压Vbat。
步骤2702:控制器AP获得目标充电电压Vbat_target与电池充电电压Vbat的电压差值Verr。
步骤2703:控制器AP将电压差值Verr乘以预设电压调节比例Ki_cv,以乘积(Ierr*Ki_cv)作为无线电能发射器的输入电压调节量来调节无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set。
具体地,将Vin_set与上述输入电压调节量(Verr*Ki_cv)相加,对Vin_set进行更新,得到调节后(即更新后)的Vin_set。
步骤2704:控制器AP充电器的输入电压设定值Vout_set和调节后的无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set获得电压增益gain。
具体地,gain=Vout_set/Vin_set。
步骤2705~2708描述了以下流程:
确定电压增益gain在预设增益范围(图27中作为示例预设增益范围为[gaintarget-0.015,gaintarget+0.015])外时,调节充电器W的输入电压设定值Vout_set。
本实施例中,目标增益gaintarget可以是无线充电系统的固定频率在相应空间位置、负载处的系统增益。通过步骤2705~2708的调节,使电压增益gain能够接近目标增益gaintarget,从而便于保持无线充电系统工作在固定频率。
具体地,按照步骤2705~2706,如果步骤2705判断电压增益gain与目标增益gaintarget之差小于-0.015,则执行步骤2706,以第一预设电压步长Vout_step增大充电器W的输入电压设定值Vout_set,实现Vout_set的更新。
具体地,按照步骤2707~2708,如果步骤2707判断电压增益gain与目标增益gaintarget之差大于0.015,则执行步骤2708,以第一预设电压步长Vout_step减小充电器W的输入电压设定值Vout_set,实现Vout_set的更新。
之后,执行步骤2709和步骤2710。
步骤2709:控制器AP将调节后的充电器的输入电压设定值Vout_set发送给无线电能接收器RXIC。
步骤2710:控制器AP将更新后无线电能发射器的输入电压设定值Vin_set发送给发射端101,并由发射端101将Vin_set发送给前级DC-DC电路或适配器100。
由无线电能发射器将Vin_set传输给前级DC-DC电路或者适配器100,实现对Vin的调整。在整个无线充电系统中,对Vin调整可进一步实现对Vout的调整。在本实施例中,以接收端102整体作为控制对象,实现从电池Bat至发射端101的大闭环控制。通过大闭环控制,使无线充电过程中接收端102与发射端101的匹配性得到提升,从而提升发射端101的工作效能,快充阶段提升无线充电效率。
需要说明的是,本实施例中对于步骤2709与步骤2710的相对执行顺序不进行限定。对于步骤2705和步骤2707的相对执行顺序也不进行限定。
本申请中,各个实施例中描述的电流调节比例Ki_cc的量纲可能相同,也可能不同。具体的量纲和单位满足其所在的公式的要求。以图9为例,Ierr*Ki_cc的单位与充电器的输入电压设定值Vout_set的单位一致;以图11为例,Ierr*Ki_cc的单位与系统工作频率的单位一致。此外,各个实施例中描述的电压调节比例Ki_cv的量纲可能相同,也可能不同。具体的量纲和单位满足其所在的公式的要求。以图21为例,Verr*Ki_cv的单位与充电器的输入电压设定值Vout_set的单位一致;以图22为例,Verr*Ki_cv的单位与系统工作频率的单位一致。
通过以上各个实施例可知,本申请提供的无线充电的电子设备(即接收端102),在发射端101功率和接收端102的充电需求功率均满足设定要求的前提下,才给电子设备102的电池Bat进行无线快充,因此,综合了发射端101和接收端102的实际情况,可以更好地控制快充的实现,一方面可以为接收端102提供更好的充电效果,另一方面可以兼顾发射端102的充电效率,从本质上实现发射端101和接收端102的有机结合。
实现应用中可采用多种充电控制策略为电子设备102进行充电。不同的发射端101能够提供的功率能力可能有所不同。具体现实时,采用本申请设备实施例提供的电子设备102,可以依据接收端102的实时充电功率需求和发射端101所能提供的功率能力,选用适合的充电控制策略对电子设备102进行充电。因此,本申请实施例提供的电子设备102能够与多种不同功率类型的发射端101进行匹配,在快充阶段以稳定的充电电流或稳定的充电电压实现充电。
以上充电控制策略可以以程序的形式存储在无线充电的电子设备102的存储器(本申请附图中未示出)中,控制器AP可以根据不同的充电需求选择不同的充电控制策略实现快充。
基于以上实施例提供的一种无线充电的电子设备,本申请实施例还提供一种无线充电的方法,应用于对以上实施例提供的电子设备进行无线充电,电子设备的示意图可以参见以上实施例对应的附图,下面结合附图进行详细介绍。
方法实施例
参见图28,该图为本申请实施例提供的一种无线充电的方法流程图。
需要说明的是,本申请实施例中提供的方法均应用于以上实施例介绍的电子设备,该方法是由电子设备中的控制器来执行。其中,电子设备包括的充电器既包括开环DC-DC转换器,又包括闭环DC-DC转换器。并且,开环DC-DC转换器和闭环DC-DC转换器既可以串联,也可以并联。本申请实施例中仅介绍利用该方法为电子设备进行快速充电的过程,不包括进行慢充和涓流充电的过程。
本实施例提供的无线充电的方法,应用于对电子设备进行无线充电,包括以下步骤:
步骤2801:控制接收线圈接收发射线圈发射的交变磁场并转换为交流电;
步骤2802:控制无线电能接收器将接收线圈发送的交流电转换为直流电;
步骤2803:控制充电器将无线电能接收器发送的直流电转换后给电池进行充电;
步骤2804:在发射端功率大于发射端第一预设阈值且充电需求功率大于接收端第一预设阈值时:控制开环DC-DC转换器工作在快充阶段,包括:控制开环DC-DC转换器工作在恒流降压阶段以恒定电流为电池进行充电,或,控制开关DC-DC转换器工作在恒压降压阶段以恒定电压为电池进行充电。
步骤2804具体实现时,可以将开环DC-DC转换器的充电参数与目标参数进行比较获得控制参数,根据控制参数控制开环DC-DC转换器工作在恒流降压阶段或恒压降压阶段。
由于当发射端功率大于发射端第一预设阈值且充电需求功率大于接收端第一预设阈值时,表示需要对接收端进行快充,因此无论开环DC-DC转换器和闭环DC-DC转换器串联,还是开环DC-DC转换器和闭环DC-DC转换器并联,均是开环DC-DC转换器工作在降压阶段。
对于前述设备实施例一描述的接收端结构,开环DC-DC转换器与闭环DC-DC转换器串联连接,本实施例方法中快充阶段控制闭环DC-DC转换器工作在直通状态。
对于前述设备实施例二和设备实施例三描述的接收端结构,开环DC-DC转换器与闭环DC-DC转换器并联连接,本实施例方法中快充阶段禁止闭环DC-DC转换器工作。
快充阶段包括恒压降压阶段和恒流降压阶段,其中开环DC-DC转换器的充电参数在恒压降压阶段为电压,在恒流降压阶段为电流。
在本申请实施例提供的方法,对于恒流降压阶段,控制器AP能够在发射端101所能提供的功率下根据控制参数控制开环DC-DC转换器恒流降压为接收端102的电池Bat充电;对于恒压降压阶段,能够在发射端101所能提供的功率下根据控制参数控制开环DC-DC转换器恒压降压为接收端102的电池Bat充电。可见,本申请技术方案提升了发射端101的工作效能,增进了接收端102与发射端101的配合度,进而有效提升了对接收端102的无线充电效率。
下面分别介绍恒流降压阶段的充电方法和恒压降压阶段的充电方法。
首先,介绍恒流降压阶段的充电方法。
本实施例中提供了多种恒流降压阶段的充电方法,可以根据发射端的功率和接收端的需求功率来选择不同的充电方式,例如,当发射端的调节方式为调节频率时,接收端可以通过调频的方式实现恒流充电。当发射端的调节方式为调节电压时,接收端可以通过调压的方式实现恒流充电。当发射端的调节方式既可以调节频率,又可以调节电压时,可以调节频率加调节电压来实现。另外,调节电压可以分为分档调节和步进调节两种,分档调节是指电压仅可以在固定的几个档位当实现调整,例如5V、9V、12V等。电压步进调节是指电压可以按照比例系数进行调节,调节的档位更多,可调电压的数目更多,基本实现线性调节。
下面先介绍分档调压+调频和步进调压+调频,由于分档调压和步进调压的区别仅是电压调节方式的区别,其余的步骤均相同。下面将两种调节方式整合在一起进行介绍,具体细节可以参见电子设备实施例的介绍。
当开环DC-DC转换器工作在恒流降压阶段时,充电参数为充电电流,目标参数为目标电流;
将开环DC-DC转换器的充电参数与目标参数进行比较获得控制参数,具体包括:
将充电电流与目标电流进行比较,根据比较结果调节控制参数;控制参数为充电器的输入电压、无线充电系统的工作频率或无线电能发射器的输入电压;
当控制参数为无线充电系统的工作频率或无线电能发射器的输入电压时,还包括:将控制参数发送给发射端;发射端包括无线电能发射器和发射线圈。
还包括:根据充电需求功率获得无线电能发射器的输入电压设定值,将无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端,以使无线电能发射器的输入电压调整为无线电能发射器的输入电压设定值。
当无线电能发射器的输入电压为步进可调类型时,还包括:获得充电需求功率对应的电压系数,根据电压系数与电池充电电压获得无线电能发射器的输入电压设定值。
第一种:
将充电电流与目标电流进行比较,根据比较结果调节控制参数,具体包括:
确定充电电流小于目标电流对应区间的最小值时,以第一预设电压步长增大充电器的输入电压;确定充电电流大于目标电流对应区间的最大值时,以第一预设电压步长减小充电器的输入电压;直至充电电流位于目标电流对应区间的最小值和目标电流对应区间的最大值之间。
第二种:
将充电电流与目标电流进行比较,根据比较结果调节控制参数,具体包括:
获得目标电流与充电电流的电流差值,将电流差值乘以预设电流调节比例作为充电器的输入电压调节量来调节充电器的输入电压设定值,将调节后的充电器的输入电压设定值发送给无线电能接收器。
第三种:
将充电电流与目标电流进行比较,根据比较结果调节控制参数,具体包括:
确定充电电流小于目标电流对应区间的最小值时,以预设频率步长增大无线充电系统的工作频率;确定充电电流大于目标电流对应区间的最大值时,以预设频率步长减小无线充电系统的工作频率;直至充电电流位于目标电流对应区间的最小值和目标电流对应区间的最大值之间。
第四种:
将充电电流与目标电流进行比较,根据比较结果调节控制参数,具体包括:
获得目标电流与充电电流的电流差值,将电流差值乘以预设电流调节比例作为无线充电系统的工作频率调节量来调节无线充电系统的工作频率设定值,将工作频率设定值发送给发射端。
以上介绍的是调压+调频,下面介绍调压+定频,即仅调节电压,不调节频率。
第一种:
将充电电流与目标电流进行比较,根据比较结果调节控制参数,具体包括:
确定充电电流小于目标电流对应区间的最小值时,以第二预设电压步长增大无线电能发射器的输入电压设定值;确定充电电流大于目标电流对应区间的最大值时,以第二预设电压步长减小无线电能发射器的输入电压设定值;直至充电电流位于目标电流对应区间的最小值和目标电流对应区间的最大值之间。
第二种:
将充电电流与目标电流进行比较,根据比较结果调节控制参数,具体包括:
获得目标电流与充电电流的电流差值,将电流差值乘以预设电流调节比例作为无线电能发射器的输入电压调节量来调节无线电能发射器的输入电压设定值,并将无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端。
第三种:
将充电电流与目标电流进行比较,根据比较结果调节控制参数,具体包括:
获得目标电流与充电电流的电流差值,将电流差值乘以预设电流调节比例作为充电器的输入电压调节量来调节充电器的输入电压设定值;利用无线电能发射器的输入电压和调节后的充电器的输入电压设定值获得电压增益;确定电压增益在预设增益范围外时,调节无线电能发射器的输入电压设定值,将调节后的无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端,将调节后的充电器的输入电压设定值发送给无线电能接收器。
第四种:
将充电电流与目标电流进行比较,根据比较结果调节控制参数,具体包括:
获得目标电流与充电电流的电流差值,将电流差值乘以预设电流调节比例作为无线电能发射器的输入电压调节量来调节无线电能发射器的输入电压设定值;利用充电器的输入电压和调节后的无线电能发射器的输入电压设定值获得电压增益;确定电压增益在预设增益范围外时,调节充电器的输入电压设定值,将调节后的充电器的输入电压设定值发送给无线电能接收器,将调节后的无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端。
第五种:
将充电电流与目标电流进行比较,根据比较结果调节控制参数,具体包括:
确定充电电流在目标电流对应区间外时,调节充电器的输入电压设定值,利用调节后的充电器的输入电压设定值和无线电能发射器的输入电压获得增益,确定增益在预设增益范围外时,调节无线电能发射器的输入电压设定值;将调节后的无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端,将调节后的充电器的输入电压设定值发送给无线电能接收器。
第六种:
确定充电电流在目标电流对应区间外时,调节无线电能发射器的输入电压设定值;利用充电器的输入电压和调节后的无线电能发射器的输入电压设定值获得增益,确定增益在预设增益范围外时,调节充电器的输入电压设定值,将调节后的无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端,将调节后的充电器的输入电压设定值发送给无线电能接收器。
下面介绍实现恒压充电的控制方法。
当开环DC-DC转换器工作在恒压降压阶段时,充电参数为电池充电电压,目标参数为目标充电电压;
将开环DC-DC转换器的充电参数与目标参数进行比较获得控制参数,具体包括:
将电池充电电压与目标充电电压进行比较,根据比较结果调节控制参数,控制参数为充电器的输入电压、无线充电系统的工作频率或无线电能发射器的输入电压;
当控制参数为无线充电系统的工作频率或无线电能发射器的输入电压时,还包括:将控制参数发送给发射端。
首先介绍调压+调频,与恒流降压控制类似,对于调压分为分档调压和步进调压,这两种调压对应的调频都相同,下面将两种方式整合在一起进行介绍,具体可以参见电子设备实施例中的细节。
第一种:
将电池充电电压与目标充电电压进行比较,根据比较结果调节控制参数,具体包括:
根据充电需求功率获得无线电能发射器的输入电压设定值,将无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端,以使无线电能发射器的输入电压调整为无线电能发射器的输入电压设定值。
还包括:根据充电需求功率获得无线电能发射器的输入电压设定值,将无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端,以使无线电能发射器的输入电压调整为无线电能发射器的输入电压设定值。
还包括:当无线电能发射器的输入电压为分档类型时,根据充电需求功率确定无线电能发射器的输入电压的档位,将档位的电压值作为输入电压设定值。
还包括:当无线电能发射器的输入电压为步进可调类型时,获得充电需求功率对应的电压系数,根据电压系数与电池充电电压获得无线电能发射器的输入电压设定值。
第二种:
将电池充电电压与目标充电电压进行比较,根据比较结果调节控制参数,具体包括:
获得目标充电电压与电池充电电压的电压差值,将电压差值乘以预设电压调节比例作为充电器的输入电压调节量来调节充电器的输入电压设定值,将调节后的充电器的输入电压设定值发送给无线电能接收器。
第三种:
将电池充电电压与目标充电电压进行比较,根据比较结果调节控制参数,具体包括:
获得目标充电电压与电池充电电压的电压差值,将电压差值乘以预设电压调节比例作为无线充电系统的工作频率调节量来调节无线充电系统的工作频率设定值。
第四种:
电池充电电压与目标充电电压进行比较,根据比较结果调节控制参数,具体包括:
获得目标充电电压与电池充电电压的电压差值,将电压差值乘以预设电压调节比例作为无线电能发射器的输入电压调节量来调节无线电能发射器的输入电压设定值,将调节后的无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端。
第五种:
将电池充电电压与目标充电电压进行比较,根据比较结果调节控制参数,具体包括:
获得目标充电电压与电池充电电压的电压差值,将电压差值乘以预设电压调节比例作为充电器的输入电压调节量来调节充电器的输入电压设定值;利用无线电能发射器的输入电压和调节后的充电器的输入电压设定值获得电压增益;确定电压增益在预设增益范围外时,调节无线电能发射器的输入电压设定值,将调节后的无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端,将调节后的充电器的输入电压设定值发送给无线电能接收器。
第六种:将电池充电电压与目标充电电压进行比较,根据比较结果调节控制参数,具体包括:
获得目标充电电压与电池充电电压的电压差值,将电压差值乘以预设电压调节比例作为无线电能发射器的输入电压调节量来调节无线电能发射器的输入电压设定值;利用充电器的输入电压和调节后的无线电能发射器的输入电压设定值获得电压增益;确定电压增益在预设增益范围外时,调节充电器的输入电压设定值,将调节后的充电器的输入电压设定值发送给无线电能接收器,将调节后的无线电能发射器的输入电压设定值发送给无线电能发射。
以上实施例提供的是无线充电的方法,适用于的充电器类型包括开环DC-DC转换器和闭环DC-DC转换器并联,也适用于DC-DC转换器和闭环DC-DC转换器串联。另外,无论DC-DC转换器和闭环DC-DC转换器串联还是并联,均还可以包括其他级的DC-DC电路,例如,当DC-DC转换器和闭环DC-DC转换器串联时,再多一级DC-DC电路,即三级DC-DC串联在一起,其中多的一级DC-DC电路可以是开环DC-DC电路,也可以为闭环DC-DC电路。以上方法均是对充电器中的开环DC-DC转换器进行降压控制,对于闭环DC-DC转换器的控制仅是控制其工作于直通模式或者降压模式,当闭环DC-DC转换器串联在充电器中时,控制器工作于直通模式;当闭环DC-DC转换器并联在充电器中时,控制其停止工作。
基于以上实施例提供的一种无线充电的电子设备和方法,本申请实施例还提供一种无线充电的系统,应用于对电子设备进行无线充电,电子设备的示意图可以参见以上设备实施例对应的附图,下面结合附图详细介绍系统。
系统实施例
参见图29,该图为本申请实施例提供的一种无线充电系统示意图。
本实施例提供的无线充电系统,包括:适配器100、发射端101和以上实施例介绍的电子设备102;发射端101的具体结构可以参见图30,包括:无线电能发射器301、发射线圈L1和发射端控制器101a;其中发射线圈L1和电容C1形成发射端的谐振网络。
适配器100,用于将从交流电源接收的交流电转换为直流电;
无线电能发射器301,用于将适配器100发送的直流电逆变为交流电发送给发射线圈L1;
发射线圈L1,用于将无线电能发射器发送的交流电以交变磁场进行发射;
发射端控制器101a,用于获得发射端功率,并将发射端功率发送给电子设备的控制器AP。
发射端101中,无线电能发射器301与发射端控制器101a可以集成在一起。
本申请实施例提供的无线充电系统,由于需要在发射端功率和接收端的充电需求功率均满足设定要求的前提下,才给电子设备的电池进行无线快充,因此,综合了发射端和接收端的实际情况,可以更好地控制快充的实现,一方面可以为接收端提供更好的充电效果,另一方面可以兼顾发射端的充电效率,从本质上实现发射端和接收端的有机结合。
其中,快充包括恒流降压快充和恒压降压快充,对于恒流和恒压的快充均可以通过调频来实现,也可以通过调压来实现。
其中,调压可以调节充电器的输入电压,也可以调节无线电能发射器的输入电压,当通过调节无线电能发射器的输入电压时,实现了从接收端到发射端的大闭环控制。
具体为,发射端控制器,还用于根据电子设备的控制器发送的无线电能发射器的输入电压设定值控制适配器的输出电压,以使无线电能发射器的输入电压达到无线电能发射器的输入电压设定值。
另外,调频是指调节无线充电系统的工作频率,需要发射端控制器来实现调节,具体为:
发射端控制器,还用于根据电子设备的控制器发送的工作频率设定值控制无线充电系统工作在工作频率设定值。
另外,由于发射端的类型不同,可能对应不同的电压调节类型,电子设备的控制器,还用于与发射端控制器通信获得无线电能发射器的输入电压的可调类型;无线电能发射器的输入电压的可调类型包括:分档调压类型和步进可调类型。
由于电子设备包括多种快充方式,而且电子设备的控制器可以识别发射器的类型,进而可以根据发射端的类型,选择与发射端的类型匹配的快速充电方式,进而可以全面控制无线充电系统工作在较好的充电模式下,提高整个的充电效率。
其中以上实施例介绍的无线充电系统中的充电器可以为电子设备实施例中的任意一种,本申请实施例中不做具体限定。
应当理解,在本申请中,“至少一个(项)”是指一个或者多个,“多个”是指两个或两个以上。“和/或”,用于描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,“A和/或B”可以表示:只存在A,只存在B以及同时存在A和B三种情况,其中A,B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达,是指这些项中的任意组合,包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如,a,b或c中的至少一项(个),可以表示:a,b,c,“a和b”,“a和c”,“b和c”,或“a和b和c”,其中a,b,c可以是单个,也可以是多个。
以上,仅是本申请的较佳实施例而已,并非对本申请作任何形式上的限制。虽然本申请已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本申请。任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本申请技术方案范围情况下,都可利用上述揭示的方法和技术内容对本申请技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本申请技术方案的内容,依据本申请的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均仍属于本申请技术方案保护的范围内。
Claims (58)
1.一种无线充电的电子设备,其特征在于,包括:接收线圈、无线电能接收器、充电器、控制器和电池;
所述接收线圈,用于接收发射线圈发射的交变磁场并转换为交流电;
所述无线电能接收器,用于将所述接收线圈发送的交流电转换为直流电;
所述充电器的输入端连接所述无线电能接收器的输出端,所述充电器的输出端连接所述电池,用于将所述无线电能接收器发送的直流电转换后给所述电池进行充电;
所述充电器至少包括:开环DC-DC转换器和闭环DC-DC转换器;所述开环DC-DC转换器和闭环DC-DC转换器串联连接或者并联连接;
所述控制器,用于在发射端功率大于发射端第一预设阈值且充电需求功率大于接收端第一预设阈值时,控制所述开环DC-DC转换器工作在快充阶段,具体包括控制所述开环DC-DC转换器工作在恒流降压阶段以恒定电流为所述电池进行充电,或,控制所述开环DC-DC转换器工作在恒压降压阶段以恒定电压为所述电池进行充电;
所述控制器,具体用于将所述开环DC-DC转换器的充电参数与目标参数进行比较获得控制参数,根据所述控制参数控制所述开环DC-DC转换器工作在快充阶段。
2.根据权利要求1所述的电子设备,其特征在于,当所述开环DC-DC转换器工作在恒流降压阶段时,所述充电参数为充电电流,所述目标参数为目标电流;
所述控制器,用于将所述充电电流与所述目标电流进行比较,根据比较结果调节所述控制参数;所述控制参数为所述充电器的输入电压、无线充电系统的工作频率或无线电能发射器的输入电压;
当所述控制参数为所述无线充电系统的工作频率或所述无线电能发射器的输入电压时,所述控制器还用于将所述控制参数发送给发射端;所述发射端包括所述无线电能发射器和发射线圈。
3.根据权利要求2所述的电子设备,其特征在于,所述控制器,还用于根据所述充电需求功率获得所述无线电能发射器的输入电压设定值,将所述无线电能发射器的输入电压设定值发送给所述发射端,以使所述无线电能发射器的输入电压调整为所述无线电能发射器的输入电压设定值。
4.根据权利要求3所述的电子设备,其特征在于,当所述无线电能发射器的输入电压为分档类型时,所述控制器,具体用于根据所述充电需求功率确定所述无线电能发射器的输入电压的档位,将所述档位的电压值作为所述无线电能发射器的输入电压设定值。
5.根据权利要求3所述的电子设备,其特征在于,当所述无线电能发射器的输入电压为步进可调类型时,所述控制器,用于获得所述充电需求功率对应的电压系数,根据所述电压系数与电池充电电压获得所述无线电能发射器的输入电压设定值。
6.根据权利要求2-5任一项所述的电子设备,其特征在于,所述控制器,具体用于确定所述充电电流小于所述目标电流对应区间的最小值时,以第一预设电压步长增大所述充电器的输入电压;确定所述充电电流大于所述目标电流对应区间的最大值时,以所述第一预设电压步长减小所述充电器的输入电压;直至所述充电电流位于所述目标电流对应区间的最小值和所述目标电流对应区间的最大值之间。
7.根据权利要求2-5任一项所述的电子设备,其特征在于,所述控制器,具体用于获得所述目标电流与所述充电电流的电流差值,将所述电流差值乘以预设电流调节比例作为所述充电器的输入电压调节量来调节所述充电器的输入电压设定值,将调节后的所述充电器的输入电压设定值发送给所述无线电能接收器。
8.根据权利要求2-5任一项所述的电子设备,其特征在于,所述控制器,具体用于确定所述充电电流小于所述目标电流的最小值时,以预设频率步长增大所述无线充电系统的工作频率;确定所述充电电流大于所述目标电流的最大值时,以所述预设频率步长减小所述无线充电系统的工作频率;直至所述充电电流位于所述目标电流的最小值和所述目标电流的最大值之间。
9.根据权利要求2-5任一项所述的电子设备,其特征在于,所述控制器,具体用于获得所述目标电流与所述充电电流的电流差值,将所述电流差值乘以预设电流调节比例作为所述无线充电系统的工作频率调节量来调节所述无线充电系统的工作频率设定值,将所述工作频率设定值发送给所述发射端。
10.根据权利要求2所述的电子设备,其特征在于,所述控制器,具体用于确定所述充电电流小于所述目标电流的最小值时,以第二预设电压步长增大所述无线电能发射器的输入电压设定值;确定所述充电电流大于所述目标电流的最大值时,以所述第二预设电压步长减小所述无线电能发射器的输入电压设定值;直至所述充电电流位于所述目标电流的最小值和所述目标电流的最大值之间。
11.根据权利要求2所述的电子设备,其特征在于,所述控制器,具体用于获得所述目标电流与所述充电电流的电流差值,将所述电流差值乘以预设电流调节比例作为所述无线电能发射器的输入电压调节量来调节所述无线电能发射器的输入电压设定值,并将所述无线电能发射器的输入电压设定值发送给所述发射端。
12.根据权利要求2所述的电子设备,其特征在于,所述控制器,具体用于获得所述目标电流与所述充电电流的电流差值,将所述电流差值乘以预设电流调节比例作为所述充电器的输入电压调节量来调节所述充电器的输入电压设定值;利用所述无线电能发射器的输入电压和调节后的所述充电器的输入电压设定值获得电压增益;确定所述电压增益在预设增益范围外时,调节所述无线电能发射器的输入电压设定值,将调节后的所述无线电能发射器的输入电压设定值发送给所述发射端,将调节后的所述充电器的输入电压设定值发送给所述无线电能接收器。
13.根据权利要求2所述的电子设备,其特征在于,所述控制器,具体用于获得所述目标电流与所述充电电流的电流差值,将所述电流差值乘以预设电流调节比例作为所述无线电能发射器的输入电压调节量来调节所述无线电能发射器的输入电压设定值;利用所述充电器的输入电压和调节后的所述无线电能发射器的输入电压设定值获得电压增益;确定所述电压增益在预设增益范围外时,调节所述充电器的输入电压设定值,将调节后的所述充电器的输入电压设定值发送给所述无线电能接收器,将调节后的所述无线电能发射器的输入电压设定值发送给所述发射端。
14.根据权利要求2所述的电子设备,其特征在于,所述控制器,用于确定所述充电电流在目标电流对应区间外时,调节所述充电器的输入电压设定值,利用调节后的所述充电器的输入电压设定值和所述无线电能发射器的输入电压获得增益,确定增益在预设增益范围外时,调节所述无线电能发射器的输入电压设定值;将调节后的所述无线电能发射器的输入电压设定值发送给所述发射端,将调节后的所述充电器的输入电压设定值发送给所述无线电能接收器。
15.根据权利要求2所述的电子设备,其特征在于,所述控制器,用于确定所述充电电流在所述目标电流对应区间外时,调节所述无线电能发射器的输入电压设定值;利用所述充电器的输入电压和调节后的所述无线电能发射器的输入电压设定值获得增益,确定所述增益在预设增益范围外时,调节所述充电器的输入电压设定值,将调节后的所述无线电能发射器的输入电压设定值发送给所述发射端,将调节后的所述充电器的输入电压设定值发送给所述无线电能接收器。
16.根据权利要求1所述的电子设备,其特征在于,当所述开环DC-DC转换器工作在恒压降压阶段时,所述充电参数为电池充电电压,所述目标参数为目标充电电压;
所述控制器,用于将所述电池充电电压与所述目标充电电压进行比较,根据比较结果调节所述控制参数,所述控制参数为所述充电器的输入电压、无线充电系统的工作频率或无线电能发射器的输入电压;
当所述控制参数为所述无线充电系统的工作频率或所述无线电能发射器的输入电压时,所述控制器还用于将所述控制参数发送给发射端;所述发射端包括所述无线电能发射器和发射线圈。
17.根据权利要求16所述的电子设备,其特征在于,所述控制器还用于根据所述充电需求功率获得所述无线电能发射器的输入电压设定值,将所述无线电能发射器的输入电压设定值发送给所述发射端,以使所述无线电能发射器的输入电压调整为所述无线电能发射器的输入电压设定值。
18.根据权利要求17所述的电子设备,其特征在于,当所述无线电能发射器的输入电压为分档类型时,所述控制器,具体用于根据所述充电需求功率确定所述无线电能发射器的输入电压的档位,将所述档位的电压值作为所述输入电压设定值。
19.根据权利要求18所述的电子设备,其特征在于,当所述无线电能发射器的输入电压为步进可调类型时,所述控制器,用于获得所述充电需求功率对应的电压系数,根据所述电压系数与电池充电电压获得所述无线电能发射器的输入电压设定值。
20.根据权利要求17-19任一项所述的电子设备,其特征在于,所述控制器,具体用于获得所述目标充电电压与所述电池充电电压的电压差值,将所述电压差值乘以预设电压调节比例作为所述充电器的输入电压调节量来调节所述充电器的输入电压设定值,将调节后的所述充电器的输入电压设定值发送给所述无线电能接收器。
21.根据权利要求17-19任一项所述的电子设备,其特征在于,所述控制器,具体用于获得所述目标充电电压与所述电池充电电压的电压差值,将所述电压差值乘以预设电压调节比例作为所述无线充电系统的工作频率调节量来调节所述无线充电系统的工作频率设定值,将所述工作频率设定值发送给所述发射端。
22.根据权利要求16所述的电子设备,其特征在于,所述控制器,具体用于获得所述目标充电电压与所述电池充电电压的电压差值,将所述电压差值乘以预设电压调节比例作为所述无线电能发射器的输入电压调节量来调节所述无线电能发射器的输入电压设定值,将调节后的所述无线电能发射器的输入电压设定值发送给所述发射端。
23.根据权利要求16所述的电子设备,其特征在于,所述控制器,具体用于获得所述目标充电电压与所述电池充电电压的电压差值,将所述电压差值乘以预设电压调节比例作为所述充电器的输入电压调节量来调节所述充电器的输入电压设定值;利用所述无线电能发射器的输入电压和调节后的所述充电器的输入电压设定值获得电压增益;确定所述电压增益在预设增益范围外时,调节所述无线电能发射器的输入电压设定值,将调节后的所述无线电能发射器的输入电压设定值发送给所述发射端,将调节后的所述充电器的输入电压设定值发送给所述无线电能接收器。
24.根据权利要求16所述的电子设备,其特征在于,所述控制器,具体用于获得所述目标充电电压与所述电池充电电压的电压差值,将所述电压差值乘以预设电压调节比例作为所述无线电能发射器的输入电压调节量来调节所述无线电能发射器的输入电压设定值;利用所述充电器的输入电压和调节后的所述无线电能发射器的输入电压设定值获得电压增益;确定所述电压增益在预设增益范围外时,调节所述充电器的输入电压设定值,将调节后的所述充电器的输入电压设定值发送给所述无线电能接收器,将调节后的所述无线电能发射器的输入电压设定值发送给所述无线电能发射。
25.根据权利要求1所述的电子设备,其特征在于,还包括:连接在无线电能发射器和所述充电器输入端之间的降压DC-DC电路;
所述控制器,还用于在发射端功率大于发射端第一预设阈值且充电需求功率大于接收端第一预设阈值时,控制所述降压DC-DC电路工作在直通状态;在所述发射端功率大于发射端第二预设阈值且充电需求功率大于接收端第二预设阈值时,控制所述降压DC-DC电路工作在降压状态。
26.根据权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述开环DC-DC转换器与所述闭环DC-DC转换器串联连接,所述控制器用于控制所述闭环DC-DC转换器工作在直通状态。
27.根据权利要求26所述的电子设备,其特征在于,所述充电器包括一个开环DC-DC转换器和两个闭环DC-DC转换器;所述闭环DC-DC转换器为Buck充电器;所述开环DC-DC转换器为开关电容充电器、负载开关充电器或闪充充电器;
所述一个开环DC-DC转换器和两个闭环DC-DC转换器串联在一起。
28.根据权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述开环DC-DC转换器与所述闭环DC-DC转换器并联连接,所述控制器用于禁止所述闭环DC-DC转换器工作;所述闭环DC-DC转换器为Buck充电器;所述开环DC-DC转换器为开关电容充电器、负载开关充电器或闪充充电器。
29.一种无线充电的方法,其特征在于,应用于对电子设备进行无线充电,包括:
控制接收线圈接收发射线圈发射的交变磁场并转换为交流电;
控制无线电能接收器将所述接收线圈发送的交流电转换为直流电;
控制充电器将所述无线电能接收器发送的直流电转换后给电池进行充电;所述充电器至少包括:开环DC-DC转换器和闭环DC-DC转换器;
在发射端功率大于发射端第一预设阈值且充电需求功率大于接收端第一预设阈值时,控制所述开环DC-DC转换器工作在快充阶段,包括:控制所述开环DC-DC转换器工作在恒流降压阶段以恒定电流为所述电池进行充电,或,控制所述开环DC-DC转换器工作在恒压降压阶段以恒定电压为所述电池进行充电;
控制所述开环DC-DC转换器工作在快充阶段,具体包括:
将所述开环DC-DC转换器的充电参数与目标参数进行比较获得控制参数,根据所述控制参数控制所述开环DC-DC转换器工作在快充阶段。
30.根据权利要求29所述的方法,其特征在于,当所述开环DC-DC转换器工作在恒流降压阶段时,所述充电参数为充电电流,所述目标参数为目标电流;
将所述开环DC-DC转换器的充电参数与目标参数进行比较获得控制参数,具体包括:
将所述充电电流与所述目标电流进行比较,根据比较结果调节所述控制参数;所述控制参数为所述充电器的输入电压、无线充电系统的工作频率或无线电能发射器的输入电压;
当所述控制参数为所述无线充电系统的工作频率或所述无线电能发射器的输入电压时,还包括:将所述控制参数发送给发射端;所述发射端包括所述无线电能发射器和发射线圈。
31.根据权利要求30所述的方法,其特征在于,还包括:根据所述充电需求功率获得所述无线电能发射器的输入电压设定值,将所述无线电能发射器的输入电压设定值发送给所述发射端,以使所述无线电能发射器的输入电压调整为所述无线电能发射器的输入电压设定值。
32.根据权利要求31所述的方法,其特征在于,当所述无线电能发射器的输入电压为步进可调类型时,还包括:获得所述充电需求功率对应的电压系数,根据所述电压系数与电池充电电压获得所述无线电能发射器的输入电压设定值。
33.根据权利要求30-32任一项所述的方法,其特征在于,所述将所述充电电流与所述目标电流进行比较,根据比较结果调节所述控制参数,具体包括:
确定所述充电电流小于所述目标电流对应区间的最小值时,以第一预设电压步长增大所述充电器的输入电压;确定所述充电电流大于所述目标电流对应区间的最大值时,以所述第一预设电压步长减小所述充电器的输入电压;直至所述充电电流位于所述目标电流对应区间的最小值和所述目标电流对应区间的最大值之间。
34.根据权利要求30-32任一项所述的方法,其特征在于,所述将所述充电电流与所述目标电流进行比较,根据比较结果调节所述控制参数,具体包括:
获得所述目标电流与所述充电电流的电流差值,将所述电流差值乘以预设电流调节比例作为所述充电器的输入电压调节量来调节所述充电器的输入电压设定值,将调节后的所述充电器的输入电压设定值发送给所述无线电能接收器。
35.根据权利要求30-32任一项所述的方法,其特征在于,所述将所述充电电流与所述目标电流进行比较,根据比较结果调节所述控制参数,具体包括:
确定所述充电电流小于所述目标电流对应区间的最小值时,以预设频率步长增大所述无线充电系统的工作频率;确定所述充电电流大于所述目标电流对应区间的最大值时,以所述预设频率步长减小所述无线充电系统的工作频率;直至所述充电电流位于所述目标电流对应区间的最小值和所述目标电流对应区间的最大值之间。
36.根据权利要求30-32任一项所述的方法,其特征在于,所述将所述充电电流与所述目标电流进行比较,根据比较结果调节所述控制参数,具体包括:
获得所述目标电流与所述充电电流的电流差值,将所述电流差值乘以预设电流调节比例作为所述无线充电系统的工作频率调节量来调节所述无线充电系统的工作频率设定值,将所述工作频率设定值发送给所述发射端。
37.根据权利要求30所述的方法,其特征在于,所述将所述充电电流与所述目标电流进行比较,根据比较结果调节所述控制参数,具体包括:
确定所述充电电流小于所述目标电流对应区间的最小值时,以第二预设电压步长增大所述无线电能发射器的输入电压设定值;确定所述充电电流大于所述目标电流对应区间的最大值时,以所述第二预设电压步长减小所述无线电能发射器的输入电压设定值;直至所述充电电流位于所述目标电流对应区间的最小值和所述目标电流对应区间的最大值之间。
38.根据权利要求30所述的方法,其特征在于,所述将所述充电电流与所述目标电流进行比较,根据比较结果调节所述控制参数,具体包括:
获得所述目标电流与所述充电电流的电流差值,将所述电流差值乘以预设电流调节比例作为所述无线电能发射器的输入电压调节量来调节所述无线电能发射器的输入电压设定值,并将所述无线电能发射器的输入电压设定值发送给所述发射端。
39.根据权利要求30所述的方法,其特征在于,所述将所述充电电流与所述目标电流进行比较,根据比较结果调节所述控制参数,具体包括:
获得所述目标电流与所述充电电流的电流差值,将所述电流差值乘以预设电流调节比例作为所述充电器的输入电压调节量来调节所述充电器的输入电压设定值;利用所述无线电能发射器的输入电压和调节后的所述充电器的输入电压设定值获得电压增益;确定所述电压增益在预设增益范围外时,调节所述无线电能发射器的输入电压设定值,将调节后的所述无线电能发射器的输入电压设定值发送给所述发射端,将调节后的所述充电器的输入电压设定值发送给所述无线电能接收器。
40.根据权利要求30所述的方法,其特征在于,所述将所述充电电流与所述目标电流进行比较,根据比较结果调节所述控制参数,具体包括:
获得所述目标电流与所述充电电流的电流差值,将所述电流差值乘以预设电流调节比例作为所述无线电能发射器的输入电压调节量来调节所述无线电能发射器的输入电压设定值;利用所述充电器的输入电压和调节后的所述无线电能发射器的输入电压设定值获得电压增益;确定所述电压增益在预设增益范围外时,调节所述充电器的输入电压设定值,将调节后的所述充电器的输入电压设定值发送给所述无线电能接收器,将调节后的所述无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端。
41.根据权利要求30所述的方法,其特征在于,所述将所述充电电流与所述目标电流进行比较,根据比较结果调节所述控制参数,具体包括:
确定所述充电电流在目标电流对应区间外时,调节所述充电器的输入电压设定值,利用调节后的所述充电器的输入电压设定值和所述无线电能发射器的输入电压获得增益,确定增益在预设增益范围外时,调节所述无线电能发射器的输入电压设定值;将调节后的所述无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端,将调节后的所述充电器的输入电压设定值发送给所述无线电能接收器。
42.根据权利要求30所述的方法,其特征在于,所述将所述充电电流与所述目标电流进行比较,根据比较结果调节所述控制参数,具体包括:
确定所述充电电流在所述目标电流对应区间外时,调节所述无线电能发射器的输入电压设定值;利用所述充电器的输入电压和调节后的所述无线电能发射器的输入电压设定值获得增益,确定所述增益在预设增益范围外时,调节所述充电器的输入电压设定值,将调节后的所述无线电能发射器的输入电压设定值发送给所述发射端,将调节后的所述充电器的输入电压设定值发送给所述无线电能接收器。
43.根据权利要求29所述的方法,其特征在于,当所述开环DC-DC转换器工作在恒压降压阶段时,所述充电参数为电池充电电压,所述目标参数为目标充电电压;
将所述开环DC-DC转换器的充电参数与目标参数进行比较获得控制参数,具体包括:
将所述电池充电电压与所述目标充电电压进行比较,根据比较结果调节所述控制参数,所述控制参数为所述充电器的输入电压、无线充电系统的工作频率或无线电能发射器的输入电压;
当所述控制参数为所述无线充电系统的工作频率或所述无线电能发射器的输入电压时,还包括:将所述控制参数发送给发射端。
44.根据权利要求43所述的方法,其特征在于,将所述电池充电电压与所述目标充电电压进行比较,根据比较结果调节所述控制参数,具体包括:
根据所述充电需求功率获得所述无线电能发射器的输入电压设定值,将所述无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端,以使所述无线电能发射器的输入电压调整为所述无线电能发射器的输入电压设定值。
45.根据权利要求44所述的方法,其特征在于,还包括:根据所述充电需求功率获得所述无线电能发射器的输入电压设定值,将所述无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端,以使所述无线电能发射器的输入电压调整为所述无线电能发射器的输入电压设定值。
46.根据权利要求45所述的方法,其特征在于,还包括:当所述无线电能发射器的输入电压为分档类型时,根据所述充电需求功率确定所述无线电能发射器的输入电压的档位,将所述档位的电压值作为所述输入电压设定值。
47.根据权利要求46所述的方法,其特征在于,还包括:当所述无线电能发射器的输入电压为步进可调类型时,获得所述充电需求功率对应的电压系数,根据所述电压系数与电池充电电压获得所述无线电能发射器的输入电压设定值。
48.根据权利要求44-46任一项所述的方法,其特征在于,将所述电池充电电压与所述目标充电电压进行比较,根据比较结果调节所述控制参数,具体包括:
获得所述目标充电电压与所述电池充电电压的电压差值,将所述电压差值乘以预设电压调节比例作为所述充电器的输入电压调节量来调节所述充电器的输入电压设定值,将调节后的所述充电器的输入电压设定值发送给所述无线电能接收器。
49.根据权利要求44-46任一项所述的方法,其特征在于,将所述电池充电电压与所述目标充电电压进行比较,根据比较结果调节所述控制参数,具体包括:
获得所述目标充电电压与所述电池充电电压的电压差值,将所述电压差值乘以预设电压调节比例作为所述无线充电系统的工作频率调节量来调节所述无线充电系统的工作频率设定值。
50.根据权利要求44-46任一项所述的方法,其特征在于,将所述电池充电电压与所述目标充电电压进行比较,根据比较结果调节所述控制参数,具体包括:
获得所述目标充电电压与所述电池充电电压的电压差值,将所述电压差值乘以预设电压调节比例作为所述无线电能发射器的输入电压调节量来调节所述无线电能发射器的输入电压设定值,将调节后的所述无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端。
51.根据权利要求44-46任一项所述的方法,其特征在于,将所述电池充电电压与所述目标充电电压进行比较,根据比较结果调节所述控制参数,具体包括:
获得所述目标充电电压与所述电池充电电压的电压差值,将所述电压差值乘以预设电压调节比例作为所述充电器的输入电压调节量来调节所述充电器的输入电压设定值;利用所述无线电能发射器的输入电压和调节后的所述充电器的输入电压设定值获得电压增益;确定所述电压增益在预设增益范围外时,调节所述无线电能发射器的输入电压设定值,将调节后的所述无线电能发射器的输入电压设定值发送给发射端,将调节后的所述充电器的输入电压设定值发送给所述无线电能接收器。
52.根据权利要求44-46任一项所述的方法,其特征在于,将所述电池充电电压与所述目标充电电压进行比较,根据比较结果调节所述控制参数,具体包括:
获得所述目标充电电压与所述电池充电电压的电压差值,将所述电压差值乘以预设电压调节比例作为所述无线电能发射器的输入电压调节量来调节所述无线电能发射器的输入电压设定值;利用所述充电器的输入电压和调节后的所述无线电能发射器的输入电压设定值获得电压增益;确定所述电压增益在预设增益范围外时,调节所述充电器的输入电压设定值,将调节后的所述充电器的输入电压设定值发送给所述无线电能接收器,将调节后的所述无线电能发射器的输入电压设定值发送给所述无线电能发射。
53.根据权利要求29所述的方法,其特征在于,所述开环DC-DC转换器与所述闭环DC-DC转换器串联连接,所述控制所述开环DC-DC转换器工作在恒流降压阶段以恒定电流为所述电池进行充电,或,控制所述开环 DC-DC转换器工作在恒压降压阶段以恒定电压为所述电池进行充电,具体包括:
控制所述闭环DC-DC转换器工作在直通状态。
54.根据权利要求29所述的方法,其特征在于,所述开环DC-DC转换器与所述闭环DC-DC转换器串联连接,所述控制所述开环DC-DC转换器工作在恒流降压阶段以恒定电流为所述电池进行充电,或,控制所述开环 DC-DC转换器工作在恒压降压阶段以恒定电压为所述电池进行充电,具体包括:
禁止所述闭环DC-DC转换器工作。
55.一种无线充电系统,其特征在于,包括:适配器、发射端和权利要求1-28任一项所述的电子设备;所述发射端包括:无线电能发射器、发射线圈和发射端控制器;
所述适配器,用于将从交流电源接收的交流电转换为直流电;
所述无线电能发射器,用于将所述适配器发送的直流电逆变为交流电发送给所述发射线圈;
所述发射线圈,用于将所述无线电能发射器发送的交流电以交变磁场进行发射;
所述发射端控制器,用于获得发射端功率,并将所述发射端功率发送给所述电子设备的控制器。
56.根据权利要求55所述的系统,其特征在于,所述发射端控制器,还用于根据所述电子设备的控制器发送的无线电能发射器的输入电压设定值控制所述适配器的输出电压,以使所述无线电能发射器的输入电压达到所述无线电能发射器的输入电压设定值。
57.根据权利要求55或56所述的系统,其特征在于,所述发射端控制器,还用于根据所述电子设备的控制器发送的工作频率设定值控制无线充电系统工作在所述工作频率设定值。
58.根据权利要求55所述的系统,其特征在于,所述电子设备的控制器,还用于与所述发射端控制器通信获得所述无线电能发射器的输入电压的可调类型;所述无线电能发射器的输入电压的可调类型包括:分档调压类型和步进可调类型。
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| GR01 | Patent grant | ||
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