CN104037820A

CN104037820A - 电子设备充电装置、方法及系统

Info

Publication number: CN104037820A
Application number: CN201310289040.8A
Authority: CN
Inventors: 杜珣弤; 詹姆斯·王; 张卫华; 王军
Original assignee: O2Micro Wuhan Co Ltd
Current assignee: O2Micro Wuhan Co Ltd
Priority date: 2013-03-08
Filing date: 2013-07-10
Publication date: 2014-09-10
Also published as: KR20140110673A; KR101465865B1; JP2014176285A; TW201436424A; EP2775588A2; US20140253026A1

Abstract

本发明公开了一种电子设备充电装置、方法及系统。所述电子设备充电装置包括：充电控制器、连接至电源的电源开关、逻辑控制器和无线充电传输器。连接至电源的充电控制器将电能从电源传输至电子设备充电装置中的负载；连接至电源开关的逻辑控制器检测电子设备是否无线耦接至电子设备充电装置，当检测到电子设备被无线耦接时，闭合电源开关；无线充电传输器，连接至逻辑控制器，并经电源开关连接至电源，无线充电传输器集成在电子设备充电装置内部，当电源开关闭合时，将电能从电源无线传输至电子设备。该电子设备充电装置可仅使用一套电源同时对有线充电设备进行有线充电，并对电子设备进行无线充电，减少了电源的数量，降低了能耗。

Description

电子设备充电装置、方法及系统

技术领域

本发明涉及充电技术领域，尤其涉及一种电子设备充电装置、方法及系统。

背景技术

图1所示为现有技术中一种传统的充电系统100的方框图。充电系统100通过第一电源链给有线充电设备105（例如，电脑设备）充电，通过第二电源链给电子设备108（例如，移动设备）无线充电。如图1所示的实施例，第一电源链包括交流电源101（例如，220V的商用电源）和给有线充电设备105充电的交流适配器103。第二电源链包括交流电源102（例如，220V的商用电源）、交流适配器104和给电子设备108无线充电的无线充电站106。电子设备108无线耦接（例如，磁耦接）至无线充电站106。基于无线充电站106中的主线圈（未在图1中示出）和电子设备108中的副线圈（未在图1中示出）之间的近场磁感应，电能从无线充电站106传输至电子设备108。

如图1所示，在现有技术中，若要对有线充电设备105和电子设备108同时充电，至少需要两个电源和两个交流适配器。因此，消费者需要随手准备至少两套电源和交流适配器，在旅行和工作中，甚至在家里都非常不便。而且，电源越多，充电系统100的能耗越大，系统能效越低。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种电子设备充电装置、方法及系统，可仅使用一套电源同时对有线充电设备进行有线充电，并对电子设备进行无线充电，减少了电源的数量，给用户带来便利，并降低了能耗。

本发明的一个实施例提供了一种电子设备充电装置。所述电子设备充电装置包括：连接至电源的充电控制器，用于将电能从所述电源传输至所述电子设备充电装置中的负载；连接至所述电源的电源开关；连接至所述电源开关的逻辑控制器，用于检测所述电子设备是否无线耦接至所述电子设备充电装置，当检测到所述电子设备被无线耦接时，闭合所述电源开关；无线充电传输器，连接至所述逻辑控制器，并通过所述电源开关连接至所述电源，所述无线充电传输器集成在所述电子设备充电装置内，当所述电源开关闭合时，所述无线充电传输器将电能从所述电源无线传输至所述电子设备。

本发明的另一个实施例提供了一种使用电子设备充电装置给电子设备充电的方法。所述方法包括：将电能从电源传输至所述电子设备充电装置中的负载；检测所述电子设备是否无线耦接至所述电子设备充电装置；当检测到所述电子设备被无线耦接时，闭合电源开关；当所述电源开关闭合时，将电能从所述电源无线传输至所述电子设备。本发明的再一个实施例提供了一种电子设备充电系统。所述电子设备充电系统包括电源和电子设备充电装置。所述电子设备充电装置包括：连接至所述电源的充电控制器，用于将电能从所述电源传输至所述电子设备充电装置中的负载；连接至所述电源的电源开关；连接至所述电源开关的逻辑控制器，用于检测所述电子设备是否无线耦接至所述电子设备充电装置，当检测到所述电子设备被无线耦接时，闭合所述电源开关；无线充电传输器，连接至所述逻辑控制器，并经所述电源开关连接至所述电源，所述无线充电传输器集成在所述电子设备充电装置内，当电源开关闭合时，所述无线充电传输器将电能从所述电源无线传输至所述电子设备。

本发明的电子设备充电装置、方法及系统，仅使用一套电源和交流适配器，就可同时对有线充电设备进行有线充电，并对电子设备进行无线充电。与现有技术相比，本发明提供的电子设备充电装置减少了电源的数量，给用户带来了便利，降低了能耗。

附图说明

以下通过对本发明的一些实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。

图1为一种传统充电系统的方框图；

图2为本发明一个实施例的充电系统的结构示意图；

图3为本发明另一个实施例的充电系统的结构示意图；

图4为本发明一个实施例的充电系统的操作方法流程示意图。

具体实施方式

以下将对本发明的实施例给出详细的说明。尽管本发明通过这些实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本发明并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，本发明涵盖后附权利要求所定义的发明精神和发明范围内的所有替代物、变体和等同物。

另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对于大家熟知的方法、流程、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

图2所示为本发明一个实施例的充电系统200的结构示意图。如图2所示，充电系统200包括交流电源201（例如，220V的商用电源）、交流适配器203、充电设备205（例如，电脑设备）和电子设备208（例如，移动电话）。交流电源201通过交流适配器203给充电设备205充电。当电子设备208无线耦接至充电设备205时，充电设备205可对电子设备208进行无线充电。

如图2所示，充电设备205包括充电控制器210、负载211（如充电设备205的电池）、电源开关221、逻辑控制器222和无线充电传输器223。在一个实施例中，充电控制器210连接至交流适配器203，用于接收来自交流电源201的电能，以给负载211充电。充电控制器210可根据负载211的状态（例如，电压、电流和温度等）进一步控制传输至负载211的电能。

无线充电传输器223通过电源开关221，连接至与充电控制器210相同的交流电源201和相同的交流适配器203。无线充电传输器223将电能从交流电源201无线传输至电子设备208。在一个实施例中，无线充电传输器223包括主线圈（未在图2中示出），电子设备208包括副线圈（未在图2中示出），用于接收来自主线圈的电能。由于无线充电传输器223的主线圈与电子设备208的副线圈之间存在磁感应，电能从无线充电传输器223无线传输至电子设备208。

如图2所示，逻辑控制器222连接至无线充电传输器223，用于监控主线圈的状态，以检测电子设备208是否被耦接。更具体地，当电子设备208被无线耦接时（例如，电子设备208磁耦接至充电设备205），无线充电传输器223的主线圈上的电压发生变化。因此，逻辑控制器222可以监控主线圈上的电压变化，如果检测到电压发生变化，则确定电子设备208无线耦接至充电设备205。

在一个实施例中，逻辑控制器222控制电源开关221，以将电能从交流电源201传输至电子设备208。具体而言，当逻辑控制器222确定电子设备208无线耦接至充电设备205时，逻辑控制器222打开电源开关221，以将电能从交流电源201传输至无线充电传输器223，随后，充电设备205中的无线充电传输器223可无线传输电能，以给电子设备208充电。

图2中公开的实施例仅为示例性说明，但本发明并不限于此。充电控制器210可有线工作，逻辑控制器222可为（但不限于）线圈感应逻辑控制器，无线充电传输器223可集成在充电设备205中。

有利的是，充电设备205具有无线充电传输器223，因此，只需一套电源和交流适配器，充电系统200就可以给充电设备205有线充电，并同时给电子设备208无线充电。因此，无论是在旅行和工作中，还是在家里，都十分便利。与传统的两个电源链相比，电子设备208只需放在充电设备205上即可进行充电，减少了充电源的数量。而且，电能损耗也随着充电源的数量减少而下降。

图3所示为根据本发明一个实施例的图2中的充电系统200的结构示意图。为简洁和清楚起见，图3与图2中相同的附图标记的部件具有相似的功能，在此不再赘述。而且，本发明公开的实施例仅为示例性说明，但并不限于此，除已示出的部件外，充电系统还包括未示出的部件。如图3所示，无线充电传输器223包括电能转换单元240，主线圈250和通信及控制单元260。电子设备208包括电能接收单元232，通信及控制单元234，副线圈236和电池238。

在一个实施例中，当逻辑控制器222检测到电子设备208被无线耦接时，电源开关221闭合，电能从交流电源201传输至无线充电传输器223。因此，无线充电传输器223中的电能转换单元240通过电源开关221接收直流电压V_DC1，并为主线圈250将接收到的直流电压转换成交流电压V_AC1。当电子设备208无线耦接至无线充电传输器223时，由于电磁感应，副线圈236上产生感应电流和感应电压V_AC2。电能接收单元232接收来自副线圈236的感应电压V_AC2，并将感应电压V_AC2转换成直流电压V_DC2，以给电池238充电。因此，无线充电传输器223给电子设备208无线充电。

如图3所示，电子设备208中的通信及控制单元234经副线圈236向无线充电传输器223发送多个通信包，以控制和调节传输至电子设备208的电能。例如，通信包包括具有代表电子设备208身份认证的第一参数的第一通信包，以及具有代表电子设备208所需电能的第二参数的第二通信包。无线充电传输器223中的通信及控制单元260通过主线圈250接收第一通信包和第二通信包，并处理接收到的通信包，以根据第二通信包调整传输至电子设备208的电能。

具体而言，如图3所示，无线充电传输器223中的通信及控制单元260包括：寄生金属物检测（Parasitic Metal Object Detection，简称PMOD）模块261、温度传感器262、脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，简称PWM）模块263、协议模块264和解调器265。在一个实施例中，解调器265接收电子设备208经主线圈250传输来的通信包（例如，第一通信包和第二通信包），并将接收到的第一通信包和第二通信包分别解调成第一解调通信包和第二解调通信包。第一解调通信包和第二解调通信包被传输至协议模块264作进一步处理。接收到解调通信包后，协议模块264进行协议分析，根据无线电传输遵从的无线通信协议（例如，QI通信协议），获取第一解调通信包中的第一参数和第二解调通信包中的第二参数。

在一个实施例中，第一参数代表电子设备208的身份认证，第二参数代表电子设备208所需的电能。如图3所示，第一参数被送回至解调器265，从而解调器265可以利用第一参数解调另一通信包（例如，下一个通信包）。PWM模块263接收第二参数，并根据第二参数调整主线圈250的工作频率。具体而言，PWM模块263根据第二参数计算主线圈250的合适工作频率f_op。工作频率f_op与电子设备208的电能相对应。PWM模块263随后将计算的工作频率f_op传输至逻辑控制器222，逻辑控制器222控制并调整主线圈250的工作频率f_op，以调节传输的电能。

如图3所示，PMOD模块261连接至逻辑控制器222和PWM模块263，用于控制逻辑控制器222和PWM模块263。在一个实施例中，PMOD模块261检测是否有电子设备208之外的异物（例如，钥匙、硬币等）连接至充电设备205。如果有异物被耦接，充电设备205的温度会升高，对充电设备205不利。因此，如果检测到有异物被耦接，PMOD模块261会同时关闭逻辑控制器222和PWM模块263，故主线圈250停止工作。

在一个实施例中，温度传感器262连接至PMOD模块261，用于检测充电设备205的温度，并将温度信号发送给PMOD模块261，PMOD模块261将接收到的温度信号与预设温度值进行比较，如果接收到的温度信号大于预设温度值，则POMD模块261确定有异物被耦接，并关闭逻辑控制器222和PWM模块263，使主线圈250停止工作，以保护充电设备205。

如图3所示，PMOD模块261连接至协议模块264，用于与协议模块264通信，以进一步检测异物。在一个实施例中，如果有异物被耦接，由于异物不能与无线充电传输器223通信，协议模块264不会接收到来自异物的任何通信信号。因此，如果PMOD模块261在预定的时间内没有接收到来自协议模块264的任何通信信号，则PMOD模块261就可以确定有异物被耦接，从而关闭逻辑控制器222和PWM模块263，使主线圈250停止工作，以保护充电设备205。

图4所示为本发明一个实施例的充电系统200的操作方法流程示意图400。图4将结合图3进行描述。尽管图4公开了具体步骤，但这些步骤仅为为示例性说明，即本发明也可以很好适用于各种其它步骤或图4所述步骤的变形。

如图4所示，在步骤401中，具有无线充电传输器223的充电设备205经交流适配器203连接至电源（例如，交流电源201）。在步骤402中，电能从电源传输至充电设备205中的负载211（例如，该负载可为电池），给负载211充电。在一个实施例中，交流电源201经充电控制器210将电能传输至负载211。充电控制器210可根据负载211的状态（例如，电压、电流和温度等）控制传输至负载211的电能。

在步骤403中，检测无线充电传输器223中的主线圈250的状态，以检测电子设备208是否被无线耦接。更具体地说，在一个实施例中，充电设备205中的逻辑控制器222通过检测主线圈250上的电压变化来检测电子设备208是否被耦接。如果未检测到电压变化，则逻辑控制器222确定电子设备208未被耦接，流程图400转至步骤402；否则，流程图400转至步骤404。

在步骤404中，检测是否有异物被耦接。具体而言，在一个实施例中，在充电设备205的通信及控制单元260中，连接至温度传感器262和协议模块264的PMOD模块261检测是否有异物被耦接。

在一个实施例中，温度传感器262检测充电设备205的温度，并将温度信号发送至PMOD模块261。PMOD模块261将接收到的温度信号与预设温度值进行比较，如果接收到的温度信号大于预设温度值，则PMOD模块261确定有异物被耦接。在另一个实施例中，如果PMOD模块261在预定的时间内没有接收到来自协议模块264的任何通信信号，则PMOD模块261确定有异物被耦接。如果有异物被耦接，流程图400转至步骤405。在步骤405中，PMOD模块261使主线圈250停止工作，以保护充电设备205。如果没有异物被耦接，则流程图400转至步骤406。

在步骤406中，无线充电传输器223经电源开关221将电能从交流电源201无线传输至电子设备208，以给电子设备208充电。在一个实施例中，当电子设备208被耦接时，逻辑控制器222闭合电源开关221，因此，电能经电源开关221从交流电源201传输至无线充电传输器223。电子设备208被无线耦接至充电设备205，在电磁感应的作用下，电子设备208的副线圈236上产生感应电流和感应电压。电子设备208接收感应电压并给电子设备208中的电池238充电。因此，无线充电传输器223给电子设备208进行无线充电。

在一个实施例中，无线充电传输器223可根据与电子设备208的通信调整传输至电子设备208的电能。更具体地说，电子设备208经副线圈236向无线充电传输器223发送第一通信包和第二通信包。在一个实施例中，第一通信包包括代表电子设备身份认证的第一参数，第二通信包包括代表电子设备208所需电能的第二参数。

无线充电传输器223中的解调器265接收第一通信包和第二通信包，并将接收到的第一通信包和第二通信包分别解调为第一解调通信包和第二解调通信包。无线充电传输器223中的协议模块264进行协议分析，并根据无线电传输遵从的无线通信协议（例如，QI通信协议），获取第一解调通信包中的第一参数和第二解调通信包中的第二参数。

在一个实施例中，第一参数代表电子设备208的身份认证，第二参数代表电子设备208所需的电能。第一参数被送回至解调器265，用于解调另一通信包（例如，下一个通信包）。无线充电传输器223中的PWM模块263接收第二参数。在一个实施例中，PWM模块263根据第二参数调整主线圈250的工作频率f_op。例如，PWM模块263根据第二参数计算主线圈250的合适工作频率f_op，并将计算得到的工作频率f_op传送至逻辑控制器222。在一个实施例中，逻辑控制器222控制并调整主线圈250的工作频率f_op，以调节传输的电能。

本发明的实施例提供了一种电子设备充电装置（例如，充电设备205），该电子设备充电装置包括：充电控制器、连接至电源的电源开关、逻辑控制器和无线充电传输器。充电控制器，连接至电源，用于将电能从电源传输至电子设备充电装置中的负载；逻辑控制器，连接至电源开关，用于检测电子设备是否无线耦接至该电子设备充电装置，当检测到电子设备被无线耦接时，闭合电源开关；无线充电传输器，连接至逻辑控制器，并经电源开关连接至电源，无线充电传输器集成在电子设备充电装置内部，当电源开关闭合时，无线充电传输器将电能从电源无线传输至电子设备。有利的是，本发明提供的电子设备充电装置，可仅使用一套电源同时对有线充电设备进行有线充电，并对电子设备进行无线充电，减少了电源的数量，给用户带来了便利，并降低了能耗。

最后，应当说明的是，上述具体实施方式和附图仅为本发明的常用实施例。显然，在不脱离权利要求书所界定的本发明精神和发明范围的前提下可以有各种增补、修改和替换。本领域技术人员应该理解，本发明在实际应用中可根据具体环境和工作要求在不背离发明准则的前提下，在形式、结构、布置、比例、材料、元件、成分及其他方面有所变化。因此，在此披露的实施例仅为说明而非限制，本发明的范围由所附权利要求及其合法等同物界定，而不局限于上述描述。

Claims

1.一种电子设备充电装置，其特征在于，所述电子设备充电装置包括：

充电控制器，连接至电源，用于将电能从所述电源传输至所述电子设备充电装置中的负载；

电源开关，连接至所述电源；

逻辑控制器，连接至所述电源开关，用于检测电子设备是否无线耦接至所述电子设备充电装置，当检测到所述电子设备被无线耦接时，闭合所述电源开关；及

无线充电传输器，连接至所述逻辑控制器，并经所述电源开关连接至所述电源，所述无线充电传输器集成在所述电子设备充电装置内，当所述电源开关闭合时，所述无线充电传输器用于将所述电能从所述电源无线传输至所述电子设备。

2.如权利要求1所述的电子设备充电装置，其特征在于，所述电子设备磁耦接至所述电子设备充电装置。

3.如权利要求1所述的电子设备充电装置，其特征在于，所述无线充电传输器包括主线圈，所述逻辑控制器用于监控所述主线圈的状态，以检测所述电子设备是否被无线耦接。

4.如权利要求3所述的电子设备充电装置，其特征在于，所述电子设备包括副线圈，用于接收来自所述主线圈的电能。

5.如权利要求3所述的电子设备充电装置，其特征在于，所述无线充电传输器包括：

解调器，用于接收来自所述电子设备的第一通信包和第二通信包，并将所述第一通信包和所述第二通信包分别解调为第一解调通信包和第二解调通信包；及

协议模块，连接至所述解调器，用于接收来自所述解调器的所述第一解调通信包和所述第二解调通信包，并根据无线电传输遵从的协议，从所述第一解调通信包中获取第一参数，从所述第二解调通信包中获取第二参数。

6.如权利要求5所述的电子设备充电装置，其特征在于，所述协议模块用于将所述第一参数传输至所述解调器，以解调来自所述电子设备的另一通信包。

7.如权利要求5所述的电子设备充电装置，其特征在于，所述无线充电传输器还包括：

脉冲宽度调制模块，连接至所述协议模块，用于接收来自所述协议模块的所述第二参数，并根据所述第二参数调整所述主线圈的工作频率。

8.如权利要求7所述的电子设备充电装置，其特征在于，所述无线充电传输器还包括：

寄生金属物检测模块，连接至所述PWM模块和所述逻辑控制器，用于在检测到异物时，关闭所述PWM模块和所述逻辑控制器。

9.如权利要求8所述的电子设备充电装置，其特征在于，所述无线充电传输器还包括：

温度传感器，连接至所述寄生金属物检测模块，用于检测所述电子设备充电装置的温度，并向所述寄生金属物检测模块发送温度信号。

10.如权利要求9所述的电子设备充电装置，其特征在于，当所述温度信号超过预设温度值时，所述寄生金属物检测模块确定所述异物耦接至所述电子设备充电装置。

11.如权利要求8所述的电子设备充电装置，其特征在于，所述寄生金属物检测模块连接至所述协议模块，当在预定时间内未从所述协议模块接收到信号时，所述寄生金属物检测模块确定所述异物被耦接。

12.一种使用电子设备充电装置给电子设备充电的方法，其特征在于，所述方法包括：

将电能从电源传输至所述电子设备充电装置中的负载；

检测所述电子设备是否无线耦接至所述电子设备充电装置；

当检测到所述电子设备被无线耦接时，闭合电源开关；及

当所述电源开关闭合时，将电能从所述电源无线传输至所述电子设备。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述检测所述电子设备是否无线耦接至所述电子设备充电装置的步骤进一步包括：

监控所述无线充电传输器中主线圈的状态，以检测所述电子设备是否无线耦接至所述电子设备充电装置。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

接收来自所述电子设备的第一通信包和第二通信包；

分别将所述第一通信包和所述第二通信包解调为第一解调通信包和第二解调通信包；

接收来自所述第一解调通信包和所述第二解调通信包；及

根据无线电传输遵从的协议，从所述第一解调通信包获取第一参数，从所述第二解调通信包获取第二参数。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

根据所述第一参数，解调来自所述电子设备的另一通信包。

16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

根据所述第二参数调整所述主线圈的工作频率。

17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

当检测到异物时，使所述主线圈停止工作。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

监控所述电子设备充电装置的温度；及

检测所述异物是否耦接至所述电子设备充电装置，其中，如果所述温度超过预设温度值，则检测到所述异物被耦接。

19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

如果在预定时间内未接收到来自协议模块的信号，则确定所述异物被耦接至所述电子设备充电装置。

20.一种电子设备充电系统，其特征在于，所述电子设备充电系统包括：

电源；

电子设备充电装置，其中，所述电子设备充电装置包括：

充电控制器，连接至所述电源，所述充电控制器将电能从所述电源传输至所述电子设备充电装置中的负载；

电源开关，连接至所述电源；

逻辑控制器，连接至所述电源开关，所述逻辑控制器检测电子设备是否无线耦接至所述电子设备充电装置，当检测到所述电子设备被无线耦接时，闭合所述电源开关；以及

无线充电传输器，连接至所述逻辑控制器，并经所述电源开关连接至所述电源，所述无线充电传输器集成在所述电子设备充电装置中，当所述电源开关闭合时，所述无线充电传输器将电能从所述电源无线传输至所述电子设备。

21.如权利要求20所述的电子设备充电系统，其特征在于，所述无线充电传输器包括主线圈，所述逻辑控制器监控所述主线圈的状态，以检测所述电子设备是否无线耦接至所述电子设备充电装置。

22.如权利要求21所述的电子设备充电系统，其特征在于，所述电子设备包括副线圈，用于接收来自所述主线圈的电能。