CN103580298A - 移动设备、无线充电装置及移动设备无线充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了移动设备、无线充电装置及移动设备无线充电方法。移动设备包括主体及电子充电装置，还包括无线充电接收装置，无线充电接收装置与电子充电装置及主体连接。上述移动设备的无线充电装置，包括：无线充电发射装置及支撑架，无线充电发射装置与支撑架固定连接，使发射面位置与无线充电接收装置位置对应。本发明的携带电子装置的移动设备、无线充电装置及移动设备无线充电方法，主要应用于无线充电领域，可为移动设备上的电子充电装置进行充电，该装置具有无线充电方便有序安全，制作容易，实用性强的效果。

Description

移动设备、无线充电装置及移动设备无线充电方法

技术领域

本发明涉及无线充电领域，尤其涉及携带电子装置的移动设备、无线充电装置及移动设备无线充电方法。

背景技术

众所周知，诸如手推车、行李车等移动设备被广泛应用于机场、车站、超市等公共场所，以便于人们轻松携带沉重的物品。目前市场上已推出了携带多媒体播放器的手推车。这种手推车上设置有播放器和可充电电池，成为可移动的电子设备。尽管解决了现有技术中使用这类移动设备的同时不能方便灵活地随时获取周边信息的缺点，但是由于这种可移动电子设备中的播放器依靠可充电电池供电，当电池的电量降低到一定程度后，播放器将无法使用，移动设备需要转移到充电器旁进行充电，充电方式通常是接线式的，即：播放器端有一个母座，从充电器引出的充电线的适配插头插入母座。但是随着移动设备的大量使用，对多个移动设备进行接线充电会占用大量的空间，造成使用不便，也会增加额外的设备和人力投入，增加安全隐患。

发明内容

为了解决了上述现有技术中存在的不足，本发明提供一种新型的移动设备，利用无线充电即电磁波感应原理进行充电，包括主体及电子充电装置，该移动设备还包括：无线充电接收装置，所述无线充电接收装置与所述电子充电装置及所述主体连接。

本发明还提供上述移动设备的无线充电装置，其中，包括：无线充电发射基站装置及支撑架，所述无线充电发射装置与所述支撑架固定连接，使发射面位置（例如连接有线电源的发送端线圈面）与所述无线充电接收装置（例如接收感应线圈面）位置对应。无线充电发射装置和连接于主体的无线充电接收装置共同作用，完成信号的发射与接收，由此可以实现无线充电的效果。

此外，充电基站可以包含若干连接有线电源的发送端线圈，可供多辆车同时充电。

在一些实施方式中，移动设备还包括：充电控制器，所述充电控制器与所述无线充电接收装置连接，对无线充电过程进行控制。由此，可以具有更好的控制无线充电过程的效果。

在一些实施方式中，所述无线充电接收装置与所述主体一个面连接。

在一些实施方式中，移动设备还包括：支撑导轨及支撑板，所述支撑导轨与所述主体底面连接，所述支撑板底面与所述无线充电接收装置固定连接，所述支撑板与所述支撑导轨配合连接，所述支撑板可沿所述支撑导轨导向滑动。由此，无线充电接收装置可沿支撑导轨导向滑动，可以更灵活的与无线充电发射装置配合使用，具有更好的适用性。

在一些实施方式中，移动设备还包括：指示灯，所述指示灯串联于所述无线充电接收装置与所述电子充电装置之间。由此，可以具有指示充电过程进行的效果。

在一些实施方式中，移动设备还包括：低电量指示灯，所述低电量指示灯与所述电子充电装置连接。由此，可以具有发出电子装置电量不足提示的效果。

在一些实施方式中，无线充电装置还包括：凸块，所述凸块固定连接于所述支撑架前端。由此，可以在充电时对移动设备进行位置固定。

本发明还提供移动设备无线充电方法，包括以下步骤：

将所述移动设备放置于所述移动设备的无线充电装置一侧，使所述移动设备的无线充电接收装置与所述无线充电发射装置的位置对应；

启动充电操作，使所述无线充电发射装置产生电磁信号，所述移动设备的无线充电接收装置感应所述电磁信号对所述移动设备的电子设备充电。

在一些实施方式中，充电操作步骤包括：

若电子设备充电已满，则使所述无线充电发射装置停止产生电磁信号。

本发明的携带电子装置的移动设备及无线充电装置，可用于对携带电子充电装置的移动设备进行无线充电。克服了多个移动设备接线充电会占用大量空间，造成使用不便，也增加额外的人力投入的缺点。本发明具有无线充电方便有序安全，制作容易，实用性强的效果。

附图说明

图1为本发明一实施方式的移动设备及无线充电装置的结构示意图；

图2为图1所示移动设备底部包括的支撑导轨及支撑板的局部示意图；

图3为本发明移动设备无线充电方法流程示意图；

图4为本发明移动设备实现批量无线充电时的线路系统示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施方式进行说明。在以下的说明中，以手推车作为移动设备的实例。本领域技术人员可以理解，本发明的实施方式可以适用于任何类似于手推车之类的移动设备。

图1、图2示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的手推车（移动设备）及无线充电装置。该手推车包括主体1，以及主体1底部的无线充电接收装置3。还可以包括充电控制器。此外，与该手推车的无线充电接收装置相应地还提供了无线充电发射装置2。

无线充电接收装置3设置于主体1的底部外侧，可以朝向地面。无线充电发射装置2可以成列的安装于地面上。其布置方式便于充电时与无线充电接收装置3的位置相应。充电控制器（未示出）设置于主体1上。

主体1主要包括底架11、脚轮12、主立杆13、前挡板14、托盘15、车把手16、多媒体显示器17、保持装置18、支撑导轨19、指示灯。

底架11水平的设置于主体1底部，用于放置行李箱或购物袋等大件物品。底架11向着使用者的一侧敞开，方便提取放于底架11上的物件。底架11的左右两侧与主立杆13相连，主立杆13上对应于底架11两侧部分还设置有斜向上立起的防护杆131，用于保护放置在底架11上的物件，避免物件跌落造成损失和不便。

脚轮12共有四个，分别设置在主立杆13下方对应于底架11的四个顶点处，通过脚轮连接杆121与主立杆13固定连接。前挡板14向内倾斜的设置于主体1的前部，两侧与主立杆13相连，可作宣传用途，同时也进一步保证了行李箱等物件的安全性。托盘15水平的设置于主体1上，前端的两侧与主立杆13连接，用于放置小件物品。

主体1的上端还设有左右两个车把手16，车把手16的前部向前延伸，与主立杆13的上端弧形连接成一体，车把手之间的距离不小于多媒体显示器17的横向宽度。保持装置18可转动的安装于车把手16之间，两侧与车把手16内侧连接。多媒体显示器17可拆卸地安装于保持装置18上，便于对设备维护。

多媒体显示器17上还可设有低电量指示灯，与多媒体显示器17电连接，用于在多媒体显示器17电量不足时发出提示。

在上述结构中，为使无线充电接收装置3更便于更换，上述结构中还包括支撑导轨19及支撑板191。支撑导轨19与主体1底面的底架11连接。支撑板191底面与无线充电接收装置3固定连接。支撑板191与支撑导轨19配合连接，从而可使支撑板191沿支撑导轨19方向滑动连接。主体1还设有指示灯（图中未显示）。指示灯串联于无线充电接收装置3与多媒体显示器17之间，用于指示充电过程在进行中。

无线充电发射装置2主要包括支撑架21、凸块22、发射器23。

支撑架21为多个，成列安装于地面上。在其他实施例中支撑架21也可以为一个。无线充电发射装置2的最前端设置有凸块22，用以在充电时对手推车进行位置固定。每个支撑架21内设置有发射器23。发射器23可以为方形、圆形或其他形状。发射器23内设置有感应线圈，可以将电流转换为通过空中传播的电磁波，并扩散至接收侧。应用电磁波感应原理，可以实现电力无线传导。当手推车彼此紧靠时，后一辆手推车的前挡板14抵住前一辆手推车的托盘15，由此两车之间的距离是固定的。发射器23的间距等于充电时相邻手推车的无线充电接收装置3之间的距离。多个发射装置构成无线充电基站，包含若干连接有线电源的发射端线圈，可供多辆车同时充电。支撑架21同时作为引导装置，能够使得叠车的同时，完成对发射端和接收端线圈面的对准，满足无线充电的条件。

无线充电接收装置3设置于主体1的一个面上，并与多媒体显示器17电连接。优选地，接收装置3设置于主体1的底面。当手推车停靠在充电位置时，无线充电接收装置3与发射器23的位置相对，朝向发射器23，如图1所示。无线充电接收装置3内设有相应的接收感应线圈，用于接收产生感应的交流信号，并转换成电流通过导线传送给电子设备。

充电控制器（未图示）可设置于主体1上并与无线充电接收装置3连接。

本发明利用无线充电即电磁波感应原理进行充电。在发射端和接收端各有一个线圈（未图示）。发射端线圈连接有线电源产生电磁信号，接收端线圈感应发射端的电磁信号从而产生电流进行充电。

本发明还提供一种手推车无线充电方法，如图3所示，包括以下步骤：

步骤S301：将手推车放置于相应的待充电位置。

将手推车放置于手推车的无线充电发射装置2一侧，使手推车的无线充电接收装置3与无线充电发射装置2的位置对应。

步骤S302：开始充电。

开启充电操作，当无线发射装置接收到充电启动信号并检测到接收装置的存在时，无线充电发射装置2产生电磁信号，手推车的无线充电接收装置3感应电磁信号，对手推车的电子设备充电。

在步骤S302后还包括步骤S303：

若接收到充电已满的信号或检测到接收设备已移除，则无线充电发射装置2停止产生电磁信号。从而使充电装置在充电已满或充电设备移除后，可自动停止充电操作，一方面可有效对充电装置进行保护，另外也可有效节约能源。

具体为：手推车的脚轮12分别通过无线充电发射装置2的两侧，当主体1的前端抵住凸块22时，手推车停止前行。手推车的无线充电接收装置与无线充电发射装置的位置对应。此后，按以下方式对手推车进行充电：

1、在手推车上的电子设备电量足够设备启动的情况下，由操作者在多媒体显示器（触摸屏）17上输入充电触发信号。

充电触发信号可以有两种方式产生。除了上述采用人工方式从电子设备触屏上输入充电触发指令的方式外，根据本发明的一个实施例，采用充电区域定位RFID装置及精确对位IRID装置（均可采用市售的器件实现）来标识充电区域和相关充电具体位置，进入此区域范围内的待充电设备（手推车上的充电装置）所具有的RFID检测装置和IRID检测装置检测到此区域标识后，自动进入待充电模式。当待充电设备在充电区域内检测到精确对位IRID信号后，触发充电信号。

充电控制器获取该信号并通过无线信号传送给无线充电发射端，无线充电发射端通过安装在发射端与接收端进行短距离通信的RFID检测识别装置检测对应的无线充电接收端是否存在。在确认接收端存在后，发射端电源开始供电并产生特定频率的电磁波辐射到无线接收端。

2、在手推车上的电子设备电量不足以启动该设备的情况下，由于无线充电发射端会间歇式检测无线充电接收端是否存在，当检测到对应的无线充电接收端存在时，就启动发射端电源开始供电并间歇式产生特定频率的电磁波辐射到无线充电接收端。同时，发射端电流检测电路检测发射端供电电流的大小来判定充电设备是否已充满。即，当发射端电流检测电路检测到发射端供电电流大于预定值时，无线充电发射端启动充电程序开始供电，同时根据实际充电的电流大小来限制最大发射功率，以不损坏发射端元器件。

另一方面，在接收端的电池充电完成时，接收端的充电管理部分将停止对电池提供充电电流，接收端的功耗将降到最低，此时发射部分的功耗也会相应的降到最低。发射部分的电流检测电路检测到的供电电流值就会小于预定值，从而判断为发射端将关闭电磁波产生电路。之后又进入接收设备检测状态，检测无线充电接收设备是否存在。如此循环，直到又触发充电，即发射端电流检测电路检测到发射端供电电流大于预定值。

接收端负载电流的大小与发射端电流的大小存在着紧密的关系。接收端电流越大，功耗也就越大。要维持此负载能力，发射端的功耗也会相应增大。如果电池充电电流在逐渐减小，接收端功耗也会逐渐下降，同时发射端的功耗也会相应减小。因此，在本发明中，将对功耗的大小测量转换成对充电电流的大小进行测量。即，通过检测发射端电流值的变化，判定接收端负载的功耗状况，进而判定电池的充电状况。

上述充电控制器可通过PLC或其他微控制单元实现。无线充电发射装置2将电流转换成一定频率的电磁波后辐射至接收侧。利用电磁感应原理，无线充电接收装置3的接收线圈能感应该电磁波并将其转换成相应的交流电信号，通过后级电路（包括常规的整流、滤波、稳压以及降压DC转换等电路）转换成合适的直流电信号后通过导线输送给手推车上的电子设备，为其提供足够的充电电流以开始充电。当充电完成时，充电控制器根据该充电已满状态，以无线传送方式向无线充电发射端发出停止充电指令，对应发射端停止发射电磁波进入待机模式，同时手推车上电子设备关闭多媒体显示器17，进入待机模式，无线充电停止。

作为本实施例中的一种优选方案，为了确保对手推车进行批量充电时可对其中的各个手推车的充电电量及充电过程实现监控，特别设计了批量充电的控制和管理。

批量充电时手推车成纵列排列，如图1所示。由于手推车彼此紧靠时两车之间的距离是固定的，因此充电发射端也按照固定的距离排放在地上，这样可使充电发射端和受电端的中心基本上保持在一条线上，可提高充电的效率。

如图4所示，批量充电时可采取并行无线充电方案，每个手推车上的充电电池403都与各自的充电管理模块402输出端连接。充电发射端都可以直接从供电系统获取电能。每个手推车上的充电管理模块402串联于充电电池403与充电接收端之间。发射端控制模块连接在系统供电401与发射端之间，执行对发射端的供电控制。

充电管理模块402（相当于上述的充电控制器）可选用功能完善的现有的充电管理芯片（例如：深圳华太电源科技公司的HB6293A等）。此类充电管理芯片集成了完善的充电状态控制（预充、恒流、恒压、充电截止等）、充电电流检测和电池电压检测以及过压和短路检测保护等完整充电过程控制和保护电路，并集成了智能电池检测功能和超时错误恢复功能，同时具备充电状态指示的输出。

其状态输出端连接到电池状态监控模块404的处理输入口，即MCU输入端口，可以让电池状态监控模块404的MCU实时掌握电池充电的状态。

充电时，充电电池403的电压和充电电流会被充电管理模块402实时监控，并由充电管理模块控制充电状态，以适当地对电池进行充电，防止过充和充电不满的现象发生。同时，电池状态监控模块404的MCU对电池电量的变化进行实时检测。

电池状态监控模块404可采用可编程控制器件与选择开关组合来实现，从而可以简化线路的复杂程度，使系统获得更高的可靠性。

此外，充电管理模块也可以采用具有PWM（脉冲宽度调制）控制输出、多路A/D转换输入等功能模块的MCU结合外部的开关电路和检测电路来实现，并可将电池状态监控模块集成到充电管理模块用的同一个MCU来实现。

下面简要说明电池状态监控模块404与充电管理模块402配合实现的功能：

通过位于充电设备电源供电前端的交直流转换开关电源自身具备的过载及短路保护、过压保护、过温保护，再结合外部的温度检测和温控开关以及安放在220VAC输入端与交直流转换开关电源之间的短路及漏电保护器，共同来实现对高压（220VAC）小电流电源供电线路及开关电源的保护功能。

设备如果采用无线充电方案，无线发射部分必须具备发射功率限制功能，以保证发射端安全可靠工作。接收端需要具备过载保护的功能，防止因为过载损害接收部分元件。在本发明的一个实施例中，通过限制充电管理电路恒流充电时输出的最大充电电流值的方式来实现。在另一个实施例中，可以考虑通过加入电流检测和控制电路来实现。选用的充电管理芯片自身具备过载和短路保护功能。

3、充电完毕后切断电源：

选用的充电管理芯片本身有完善的充电过程管理和控制功能。一旦检测到电池充满（电池电压满足预设的饱充电压（如4.2V）、充电电流小于预设恒流充电电流的1/10时），充电管理芯片将切断充电电流的输出。只要电池没有移除，电池电压不低于4.1V，充电管理芯片就不会启动充电功能，但会对电池电量做检测；当电池电压低于4.1V时，充电管理芯片将重启充电功能。如果电池移除，充电管理芯片会间歇式的检测电池是否存在，然后根据检测结果决定是否启动充电功能。

如果将充电管理芯片的状态指示输出连接到电池状态监控模块404的MCU检测输入端，电池监控模块404的MCU能检测到充电管理部分的上述工作状态，结合电池监控模块404的MCU对电池电量的检测，通过相关的控制机制（例如对供电部分功率开关的控制），也可以实现切断电源的目的。

例如，充电控制模块根据充电管理的状态指示，结合电池监控模块对电池电量的实时监测，当检测到充电管理模块状态输出端为充电已满状态，同时检测到电池电量已符合充满条件，则电池监控模块MCU输出相应控制电平，控制串接在供电电路中的功率开关关闭，切断其供电线路。可根据实际要求决定是否需要此部分的控制。

另外，在充电发射端有一个类似的简要的控制装置，因为接收端充电电流的变化会影响发射端电流的大小，当发射端电流低于特定值时，系统判断充电完毕，自动切断该部分的充电电源。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.移动设备，包括主体及电子充电装置，其特征在于，还包括无线充电接收装置，所述无线充电接收装置与所述电子充电装置及所述主体连接。

2.根据权利要求1所述的移动设备，其特征在于，所述电子充电装置包括：

充电控制器，连接于所述无线充电接收装置和充电电池之间，控制对充电电池的充电；和

电池状态监控模块，与所述充电电池连接，监测所述充电电池的电量，并输出测量数据给所述充电控制器的处理输入端。

3.根据权利要求1或2所述的移动设备，其特征在于，所述无线充电接收装置与所述主体一个面连接。

4.根据权利要求1或2所述的移动设备，其特征在于，还包括：支撑导轨及支撑板，所述支撑导轨与所述主体底面连接，所述支撑板底面与所述无线充电接收装置固定连接，所述支撑板与所述支撑导轨滑动配合连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述移动设备的无线充电装置，其特征在于，包括：无线充电发射装置及支撑架，所述无线充电发射装置与所述支撑架固定连接，使发射面位置与所述无线充电接收装置位置对应。

6.根据权利要求1-5任一项所述的无线充电装置，其特征在于，还包括：凸块，所述凸块固定连接于所述支撑架前端。

7.根据权利要求1-6任一项所述的无线充电装置，其特征在于，还包括：

RFID装置，标识充电区域，和

IRID装置，标识充电具体位置，

所述移动设备包括：

RFID检测装置，检测所述RFID装置的RFID信号以识别所述充电区域，和

IRID检测装置，检测所述IRID装置的IRID信号以识别所述充电具体位置，

所述RFID检测装置与所述充电控制器连接。

8.移动设备无线充电方法，包括以下步骤：

将所述移动设备与无线充电装置相对定位，使所述移动设备的无线充电接收装置与所述无线充电发射装置的位置对应；

启动充电操作，使所述无线充电发射装置产生电磁信号，所述移动设备的无线充电接收装置感应所述电磁信号对所述移动设备的电子设备充电。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：

所述无线充电装置的发射端电流检测电路检测所述发射端供电电流的大小，以判定所述充电设备是否已充满；和/或

若所述电子设备充电已满，则使所述无线充电发射装置停止产生电磁信号。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括，当发射端电流检测电路检测到发射端供电电流大于预定值时，无线充电发射端启动充电程序开始供电，并根据实际充电的电流大小来限制最大发射功率。

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