CN102856947A - 无接点和接点兼用充电装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无接点和接点兼用充电装置及其控制方法。其中，所述无接点和接点兼用充电装置，包括：充电连接端子，可与接点电力接收装置和无接点电力传输装置相连接，并包含充电输出电压引脚、接地引脚和无接点充电连接引脚；以及电压控制部，当所述无接点电力接收装置连接至所述无接点充电连接引脚的同时与所述充电连接端子相连时，通过控制向所述充电输出电压引脚施加无接点电压。根据本发明，作为充电对象的充电垫、电池组或移动通信终端无论使用接点方式还是无接点方式，都能够进行充电。

Description

无接点和接点兼用充电装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及可兼用于无接点充电方式的无接点电力传输装置和接点充电方式的接点电力接收装置的无接点和接点兼用充电装置。
背景技术
通常，电池组(Battery pack)从外部的充电器接收电力(电能)，而在充电的状态下供给用于便携式终端(手机、PDA等)工作的电源，其具有用于充电电能的电池单元以及用于电池单元充电和放电(向便携式终端供给电能)的电路等。
向使用于便携式终端的电池组充电电能的充电器与电池组的电连接方式包括端子供给方式，即接收常用电源而将之变换为对应于电池组的电压和电流，并通过相关电池组的端子向电池组供给电能。
但是，若使用该种端子供给方式提供电源，则当接触或分离充电器与电池组时，由于两侧的端子(电池组的端子和充电器的端子)具有互不相同的电位差，因此具有导致瞬间放电现象的问题。
尤其，由于这种瞬间放电现象等原因，在两侧的端子堆积有异物时，具有发生火灾等隐患。
并且，由于潮湿等原因，已充电到电池组的电能会经由电池组的端子向外部自然放电，不仅如此，随之还降低电池组的寿命及性能。
最近，为了解决如上所述的问题，提出了利用无线电力传输方式的无接点方式的充电系统及控制方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可兼用于无接点充电方式的无接点电力接收装置和接点充电方式的无线电力接收装置的无接点和接点兼用充电装置。
为了解决上述课题，根据本发明一实施例的无接点和接点兼用充电装置，可以包括：充电连接端子，可与接点电力接收装置和无接点电力传输装置相连接，并包含充电输出电压引脚、接地引脚和无接点充电连接引脚；电压控制部，当所述无接点电力接收装置连接至所述无接点充电连接引脚的同时与所述充电连接端子相连时，通过控制向所述充电输出电压引脚施加无接点电压。
根据本发明的一示例，当所述接点电力接收装置不连接所述无接点充电连接引脚而与所述充电连接端子相连接时，所述电压控制部可通过控制向所述充电输出电压引脚施加接点电压。
根据本发明的一示例，所述无接点和接点兼用充电装置还可以包括：用于表示是否在施加所述接点电压或所述无接点电压的指示器。
根据本发明的一示例，所述电压控制部可以包括：可变电阻器，基于所述无接点充电连接引脚的连接与否，向所述充电输出电压引脚施加所述接点电压和所述无接点电压中的一个；调整器(regulator)，当所述无接点电力接收装置与所述无接点充电连接引脚相连时，使得所述可变电阻器工作。
根据本发明一实施例的一示例，所述充电状态信息可以包括满充电信息、减压信息、升压信息。
根据本发明一实施例的一示例，所述充电连接端子还可以包括用于接收来自所述无接点电力接收装置的充电状态信息的数据引脚，而所述电压控制部基于经由所述数据引脚所接收到的充电状态信息，可以变更所述无接点电压。
根据本发明一实施例的一示例，所述充电连接端子可以是5引脚输入输出端子、18引脚输入输出端子、20引脚输入输出端子以及USB端子中的一个。
根据本发明另一实施例的无接点和接点兼用充电装置的控制方法，可以包括以下步骤：电力接收装置连接到包含充电输出电压引脚、接地引脚和无接点充电连接引脚的充电连接端子；基于所述无接点充电连接引脚的连接与否，确认所述电力接收装置为无接点电力传输装置还是接点电力接收装置；当所述电力接收装置为无接点电力传输装置时，向所述充电输出电压引脚施加无接点电压，而当所述电力接收装置为接点电力接收装置时，向所述充电电压引脚施加接点电压。
根据本发明另一实施例的一示例，所述控制方法还包括：通过指示器来表示是否在施加所述接点电压或所述无接点电压。
根据本发明另一实施例的一示例，所述充电连接端子还包括用于接收来自所述无接点电力接收装置的充电状态信息的数据引脚，而所述控制方法还可以包括：通过所述数据引脚接收所述无接点电力接收装置的充电状态信息；根据所述充电状态信息，变更所述无接点电压。
在此，所述充电状态信息可以包括满充电信息、减压信息及升压信息中的一个。
根据本发明另一实施例的一示例，所述充电连接端子可以是5引脚输入输出端子、18引脚输入输出端子、20引脚输入输出端子以及USB端子中的一个。
根据本发明一实施例的一示例，当所述电力接收装置为无接点电力传输装置时，向所述充电输出电压引脚施加无接点电压，而当所述电力接收装置为接点电力接收装置时，向所述充电电压引脚施加接点电压的步骤可以包括：通过可变电阻器来变更施加至所述充电输出电压引脚的电压。
根据本发明又一实施例的无线充电系统可以包括：接点电力接收装置，以有线方式接收外部电源；无接点电力传输装置，通过电磁感应方式向无接点电力接收装置供给电力；无接点和接点兼用充电装置，其包含：充电连接端子，可与所述接点电力接收装置和所述无接点电力传输装置相连接，并含有充电输出电压引脚、接地引脚及无接点充电连接引脚，以及电压控制部，若所述无接点电力传输装置连接至所述无接点充电连接引脚的同时与所述充电连接端子相连，则通过控制向所述充电输出电压引脚施加无接点电压。
根据具有如上所述构成的实施例，作为充电对象的充电垫、电池组或移动通信终端无论使用接点方式还是无接点方式，都能够进行充电。
附图说明
图1是用于说明本发明一实施例的无接点和接点兼用充电装置之使用示例的概念图。
图2是与本发明的一实施例相关的无线充电系统的框图。
图3a是本发明一实施例的无接点和接点兼用充电装置的框图；图3b是适用于所述无接点和接点兼用充电装置的充电连接端子之局部构成及其连接示例的图。
图4是用于说明本发明一实施例的无接点和接点兼用充电装置之控制方法的流程图。
【符号说明】
100：无接点电力传输装置
111：第一副线圈
112：第二副线圈
120：传输控制部
121：对象物感测部
122：中央控制部
123：开关控制部
124：驱动器
125：串联谐振转换器
200：接点电力接收装置
300：无接点和接点兼用充电装置
310：充电连接端子
311：充电输出电压引脚
312：无接点充电连接引脚
313：数据引脚
314：接地引脚
320：电源输入端子
330：指示器
340：电压控制部
400：无线电力接收装置
410：二次侧核芯
420：整流部
430：电池单元模块
440：接收控制部
具体实施方式
以下，参照附图详细说明有关本发明的无接点和接点兼用充电装置及其控制方法。在以下的说明中所使用的针对构成要素的接尾词“模块”和“部”，只是考虑到说明书撰写的便利而赋予或混用的，其本身并非具有相互区别的含义或作用。
图1是用于说明本发明一实施例的无接点和接点兼用充电装置之使用示例的概念图。
如图1所示，有关本发明一实施例的无线充电系统1000可以包括：无接点充电垫(无接点电力传输装置)100；适用接点充电方式的接点电力接收装置(移动通信终端或电池组)200；无接点和接点兼用充电装置300。
无接点电力传输装置100通过电磁感应方式或近距离无线电力传输方式，向无线电力接收装置400传输无线电力信号，从而能够使得所述无线电力接收装置400工作或者对内设在无线电力接收装置400的电池单元模块(参照图2)430进行充电。
作为接点电力接收装置的移动通信终端200是以接点充电方式接收充电或工作的设备，在本发明的一实施例中，从所述无接点和接点兼用充电装置300以有线的方式接收电源。
无接点和接点兼用充电装置300可以包括：充电连接端子310、电源输入端子320、指示器330以及电压控制部(参照图3a)340。无接点和接点兼用充电装置300确认与充电连接端子310相连的外部装置为无接点电力传输装置100还是接点电力接收装置200，并以此控制适当的输出电压。对于无接点和接点兼用充电装置300，将参照图3进行详细说明。
根据具有如上所述构成的实施例，作为充电对象的充电垫、电池组或移动通信终端无论使用接点方式还是无接点方式，都能够进行充电。
以下，参照图2详细说明有关本发明一实施例的无线充电系统。
图2是与本发明的一实施例相关的无线充电系统的框图。
如图所示，作为本发明一实施例的无线充电系统包括：无接点电力传输装置100、接点电力接收装置400以及无接点和接点兼用充电装置300。当无接点电力传输装置100连接到无接点和接点兼用充电装置300时，无接点和接点兼用充电装置300向所述无接点电力传输装置100施加无接点电压，随之无接点电力传输装置100利用所述无接点电压以电磁感应方式向无线电力接收装置400传输无线电力信号，从而接收到该电力信号的无线电力接收装置400以所述无线电力信号的电力对电池组进行充电，或者向与无线电力接收装置400相连的电子设备提供电源。
以下，分别说明无接点电力传输装置100和无线电力接收装置400的构成。
作为本发明一实施例的无接点电力传输装置100包括一次侧核芯110和传输控制部120。在此，一次侧核芯(一次侧线圈)110是将电力信号以电磁感应方式传输至电力接收装置400的二次侧核芯410的装置，在本实施例中，可以使用两个线圈(即，第一副线圈111和第二副线圈112)。
再次参照图2，用于控制所述一次侧核芯110的传输控制部120可以包括对象物感测部121、中央控制部122、开关控制部123、驱动器124以及串联谐振转换器125。
所述对象物感测部121感测作为所述一次侧线圈的一次侧核芯110的载荷变化，从而不仅判断有关的载荷变化是否为无线电力接收装置400所致(即，具有作为ID确认部的功能)，而且还对无线电力接收装置400所传输的充电状态信号进行过滤(filtering)。即，若接收到作为对一次侧核芯110所传输的ID呼叫信号之应答信号的ID信号，则对之进行过滤，且在充电中，若接收到包含有关电池单元或充电电压的信息的充电状态信号，则对之进行过滤处理。
中央控制部122接收并确认所述对象物感测部121的判断结果，分析一次侧核芯110所接收的ID信号，据此向所述驱动器124传输用于通过所述一次侧核芯110发送无线电力信号的电力信号。并且，若从后述的一次侧核芯接收到充电状态信号，则基于此控制驱动器124而对无线电力信号进行变更。
所述开关控制部123控制在串联谐振转换器125与第一副线圈111及第二副线圈112之间开关的开关动作。本发明使用了两个副线圈，但本发明并非局限于此，也可以包括使用一个线圈的情形。当使用一个线圈时，无需设置所述开关控制部123。
所述驱动器124基于中央控制部122的控制来控制串联谐振转换器125的动作。
所述串联谐振转换器125根据驱动器124的控制生成用于产生欲发送之电力信号的发送电源，并提供给所述一次侧核芯110。换言之，如果中央控制部122向驱动器124传输用于发送具有所需电力值之电力信号的电力控制信号，那么所述驱动器124对应于所传输的电力控制信号而控制串联谐振转换器125的动作，而所述串联谐振转换器125根据驱动器124的控制向一次侧核芯110施加对应于所需电力值的发送电源，以此发送所需大小的无线电力信号。
并且，所述串联谐振转换器125基于驱动器124的控制，经由第一副线圈111和第二副线圈112分别提供用于产生第一对象物感测信号及第二对象物感测信号的电源。
另外，通过接收电力信号来接收电力的无线电力接收装置400包括：根据所述发送的电力信号来生成感应电力的二次侧核芯410；对所感应的电力进行整流的整流部420；由整流后的电力进行充电的电池单元模块430；以及用于控制所述二次侧核芯410、整流部420和所述电池单元模块430的接收控制部440。
二次侧线圈410是用于接收来自无接点电力传输装置100之一次侧核芯的无线电力信号的构成要素。
整流部420将来自所述二次侧核芯410的无线电力整流为直流电压，在开始充电之前以充电电压保持充电状态。
所述电池单元模块430是受接收控制部440的控制而通过来自所述整流部420的直流电源来进行充电的充电对象。在此，代替电池单元模块430可以设置PMP、MP3、手机等电子设备。另外，所述电池单元模块430可以包括如过电压和过电流防止电路、温度感测电路等保护电路，而且还可以包括用于收集和管理电池单元的充电状态等信息的充电管理模块。
接收控制部440对在整流部420所充电的电源的电流进行控制，从而使得向电池单元模块430流动适宜的电流。
无接点和接点兼用充电装置300确认与充电连接端子310相连的外部装置为无接点电力传输装置100还是接点电力接收装置200，并以此控制适当的输出电压。以下，参照图3及图4详细说明无接点和接点兼用充电装置300的构成及动作。
图3a是本发明一实施例的无接点和接点兼用充电装置的框图；图3b是适用于所述无接点和接点兼用充电装置的充电连接端子之局部构成及其连接示例的图。
如图3a所示，作为本发明一实施例的无接点和接点兼用充电装置300可以包括充电连接端子310、电源输入端子320、指示器330以及电压控制部340。
充电连接端子310可以使得无接点电力传输装置100与接点电力接收装置200相连接，可以具有充电输出电压引脚311、无接点充电连接引脚312、数据引脚313以及接地引脚314。所述充电连接端子310可以是5引脚输入输出端子、18引脚输入输出端子、20引脚输入输出端子以及USB端子中的一个。对于该充电连接端子310的构成及其连接，将参照图3b进行详细说明。
电源输入端子320是用于连接110V/220V交流常用电源的构成要素。如此，通过电源输入端子320所输入的交流电源，经由所述无接点和接点兼用充电装置300的整流部(未图示)和电压控制部340转换为适当的电压，以此施加到无接点电力传输装置100或接点电力接收装置200。
指示器330受电压控制部340的控制而显示当前无接点和接点兼用充电装置300的充电状态，可由LED等发光元件构成。根据本发明的一实施例，指示器330可以包括无接点指示器和接点指示器。无接点指示器是当在所述无接点和接点兼用充电装置300的充电连接端子310连接有无接点电力传输装置100时，被点亮的构成要素；而接点指示器是当在所述无接点和接点兼用充电装置300的充电连接端子310连接有接点电力接收装置200时，被点亮的构成要素。
如上所述，电压控制部340判断在所述充电连接端子310连接的是无接点电力传输装置100还是接点电力接收装置200，并据此控制输出电压。具体而言，当所述无接点电力传输装置100连接到所述充电连接端子310时，在所述无接点充电连接引脚312上会连接所述无接点电力传输装置100之所对应的引脚。而电压控制部340会对此进行感测，通过控制向所述充电输出电压引脚311施加无接点电压。当所述接点电力接收装置200连接到所述充电连接端子310时，由于不会与所述无接点充电连接引脚相连，因此电压控制部340通过控制向所述充电输出电压引脚311施加接点电压。
在此，电压控制部340可以包括调整器(LDO:low drop out)341和可变电阻器(电位器)342。
可变电阻器342基于所述无接点充电连接引脚312的连接与否，将所述接点电压和无接点电压中的一个施加到所述充电输出电压引脚311，当所述接点电力接收装置200或无接点电力传输装置100连接到所述无接点充电连接引脚312时，调整器341提供用于使得所述可变电阻器342动作的电源。
以下，参照图3b说明充电连接端子。
如图3b所示，充电连接端子310包括充电输出电压引脚311、无接点充电连接引脚(又称为NC引脚)312、数据引脚313以及接地引脚314。而无接点电力传输装置100的连接端子150形成有充电电压接收引脚151、NC引脚152、数据引脚153以及接地引脚154。与之相反地，接点电力接收装置200的连接端子250并非具有与NC引脚312相对应的引脚，而是形成有具备充电电压接收引脚251、数据引脚253以及接地引脚254的连接端子。
从而，当充电连接端子310结合到无接点电力传输装置100时，NC引脚312会被连接；相反，当结合到接点电力接收装置200时，NC引脚312会被断开(Open)。而电压控制部340对此进行感测，并决定施加无接点电压还是接点电压。
以下，参照图4详细说明具有如上所述构成的无接点和接点兼用充电装置的电压施加控制方法。
图4是用于说明本发明一实施例的无接点和接点兼用充电装置之控制方法的流程图。如图所示，首先在充电连接端子310连接外部设备。如上所述，该充电连接端子310包括充电输出电压引脚311、无接点充电连接引脚312、数据引脚313以及接地引脚314(S1)。此时，基于充电连接端子310中无接点充电连接引脚312的连接与否，感测作为外部设备的电力接收装置是否为无接点电力传输装置100(S3)。当所述电力接收装置为无接点电力传输装置100时，向所述充电输出电压引脚311施加无接点电压，而当所述电力接收装置为接点电力接收装置200时，向所述充电电压引脚311施加接点电压(S7、S9)。具体而言，通过可变电阻器342来变更施加到所述充电输出电压引脚311的电压。
此时，还可以包括如下步骤：通过无接点和接点兼用充电装置300的指示器330来表示是否施加了所述接点电压或所述无接点电压。对此，已参照图1至图3做了详细说明，从而在此不再赘述。
另外，还可以包括如下步骤：当开始进行电力传输时，无接点和接点兼用充电装置经由数据引脚接收充电状态信息，并根据该充电状态信息变更所述无接点电压。在此，所述充电状态信息可以包括满充电信息、减压信息及升压信息。如此，接收到充电状态信息的无接点和接点兼用充电装置，基于所述充电状态信息调节所输出的电压。随之，电力传输效率会变得优秀。
根据具有如上所述构成的实施例，作为充电对象的充电垫、电池组或移动通信终端无论使用接点方式还是无接点方式，都能够进行充电。
如上所述的无接点和接点兼用充电装置及其控制方法，并非限定在前述实施例的构成与方法中，而是可以通过选择性地组合各实施例的全部或一部分的内容，能够将前述的实施例变更为各种形式。

Claims (20)

1.一种无接点和接点兼用充电装置，包括：
充电连接端子，可与接点电力接收装置和无接点电力传输装置相连接，并包含充电输出电压引脚、接地引脚和无接点充电连接引脚；以及
电压控制部，当所述无接点电力传输装置连接至所述无接点充电连接引脚的同时与所述充电连接端子相连时，通过控制向所述充电输出电压引脚施加无接点电压。
2.根据权利要求1所述的无接点和接点兼用充电装置，其特征在于：当所述接点电力接收装置不与所述无接点充电连接引脚连接，而与所述充电连接端子相连接时，所述电压控制部通过控制向所述充电输出电压引脚施加接点电压。
3.根据权利要求2所述的无接点和接点兼用充电装置，其特征在于还包括：用于表示是否在施加所述接点电压或所述无接点电压的指示器。
4.根据权利要求2所述的无接点和接点兼用充电装置，其特征在于所述电压控制部包括：可变电阻器，基于所述无接点充电连接引脚的连接与否，向所述充电输出电压引脚施加所述接点电压和所述无接点电压中的一个；以及
调整器，当所述无接点电力接收装置与所述无接点充电连接引脚相连时，使得所述可变电阻器工作。
5.根据权利要求2所述的无接点和接点兼用充电装置，其特征在于：
所述充电连接端子还包括用于接收来自所述无接点电力传输装置的充电状态信息的数据引脚，
所述电压控制部基于经由所述数据引脚所接收到的充电状态信息，变更所述无接点电压。
6.根据权利要求5所述的无接点和接点兼用充电装置，其特征在于所述充电状态信息包括满充电信息、减压信息以及升压信息。
7.根据权利要求1所述的无接点和接点兼用充电装置，其特征在于所述充电连接端子是5引脚输入输出端子、18引脚输入输出端子、20引脚输入输出端子以及USB端子中的一个。
8.一种无接点和接点兼用充电装置的控制方法，包括如下步骤：
电力接收装置连接到包含充电输出电压引脚、接地引脚和无接点充电连接引脚的充电连接端子；
基于所述无接点充电连接引脚的连接与否，确认所述电力接收装置为无接点电力传输装置还是接点电力接收装置；以及
当所述电力接收装置为无接点电力传输装置时，向所述充电输出电压引脚施加无接点电压，而当所述电力接收装置为接点电力接收装置时，向所述充电电压引脚施加接点电压。
9.根据权利要求8所述的无接点和接点兼用充电装置的控制方法，其特征在于还包括：通过指示器来表示是否在施加所述接点电压或所述无接点电压。
10.根据权利要求8所述的无接点和接点兼用充电装置的控制方法，其特征在于：
所述充电连接端子还包括用于接收来自所述无接点电力接收装置的充电状态信息的数据引脚，
所述控制方法还包括：通过所述数据引脚接收所述无接点电力接收装置的充电状态信息；根据所述充电状态信息，变更所述无接点电压。
11.根据权利要求10所述的无接点和接点兼用充电装置的控制方法，其特征在于：所述充电状态信息包括满充电信息、减压信息及升压信息。
12.根据权利要求8所述的无接点和接点兼用充电装置的控制方法，其特征在于：所述充电连接端子是5引脚输入输出端子、18引脚输入输出端子、20引脚输入输出端子以及USB端子中的一个。
13.根据权利要求8所述的无接点和接点兼用充电装置的控制方法，其特征在于当所述电力接收装置为无接点电力传输装置时，向所述充电输出电压引脚施加无接点电压，而当所述电力接收装置为接点电力接收装置时，向所述充电电压引脚施加接点电压的步骤包括：
通过可变电阻器来变更施加至所述充电输出电压引脚的电压。
14.一种无线充电系统，包括：
接点电力接收装置，以有线方式接收外部电源；
无接点电力传输装置，通过电磁感应方式向无接点电力接收装置供给电力；
无接点和接点兼用充电装置，包含：充电连接端子，可与所述接点电力接收装置和所述无接点电力传输装置相连接，并含有充电输出电压引脚、接地引脚及无接点充电连接引脚；电压控制部，若所述无接点电力传输装置连接至所述无接点充电连接引脚的同时与所述充电连接端子相连，则通过控制向所述充电输出电压引脚施加无接点电压。
15.根据权利要求14所述的无线充电系统，其特征在于：
当所述接点电力接收装置不与所述无接点充电连接引脚连接且与所述充电连接端子相连接时，所述电压控制部通过控制向所述充电输出电压引脚施加接点电压。
16.根据权利要求15所述的无线充电系统，其特征在于还包括：用于表示是否在施加所述接点电压或所述无接点电压的指示器。
17.根据权利要求15所述的无线充电系统，其特征在于所述电压控制部包括：
可变电阻器，基于所述无接点充电连接引脚的连接与否，向所述充电输出电压引脚施加所述接点电压和所述无接点电压中的一个；以及
调整器，当所述无接点电力传输装置与所述无接点充电连接引脚相连时，使得所述可变电阻器工作。
18.根据权利要求15所述的无线充电系统，其特征在于：
所述充电连接端子还包括用于接收来自所述无接点电力接收装置的充电状态信息的数据引脚，
所述电压控制部基于经由所述数据引脚所接收到的充电状态信息，变更所述无接点电压。
19.根据权利要求18所述的无线充电系统，其特征在于所述充电状态信息包括满充电信息、减压信息以及升压信息。
20.根据权利要求14所述的无线充电系统，其特征在于所述充电连接端子是5引脚输入输出端子、18引脚输入输出端子、20引脚输入输出端子以及USB端子中的一个。
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