CN104578209A - 一种无线充电终端及用户终端、无线充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线充电终端及用户终端、无线充电方法，该无线充电终端包括：第一通讯建立模块用于建立无线充电终端和用户终端间的信息通讯；控制模块用于无线充电终端根据获取的用户终端充电情况，将所述无线充电终端的输入电压调整到与用户终端相匹配的充电工作状态。采用本发明，至少能解决现有无线充电中所遇到的问题，能降低无线充电终端的功耗。

Description

一种无线充电终端及用户终端、无线充电方法

技术领域

本发明涉及移动通信的充电技术，尤其涉及一种无线充电终端及用户终端、无线充电方法。

背景技术

用户终端，例如手机电池续航能力不足的问题一直困扰着厂商和用户，在现在智能手机屏幕越来越大，功能越来越多的形势下，这个问题越发明显，如果能摆脱充电器上的长线的束缚，采用无线的方式能随时自由给手机充电，那样会给消费者带来很大的方便，如图1所示为利用线充为用户终端充电的示意图。

现有无线充电的方式是采用电磁感应技术为手机充电，电磁感应技术是目前最为常见的无线电力传输方式。它通过作为发射端的无线充电终端和作为接收端的用户终端如手机间线圈的相互感应产生电流，从而将能量从无线充电终端转移到用户终端，以便为用户终端进行充电。

本申请发明人在实现本申请实施例技术方案的过程中，至少发现现有技术中存在如下技术问题：

采用现有无线充电的方式，由于磁场向四面八方辐射导致能量会大量散失，因此传输效率较低，通常只适合相互“贴着”的小功率电子产品，例如电动牙刷、智能手机、相机等。效率问题一直是困扰无线充电技术全面发展的瓶颈之一。

无线充电技术的整个架构是由多块电源转换电路组成的，如图2所示，从图2中可直观看出：整套无线充电方案的电源转换电路较多，包括直流转交流、线圈的互感、交流转直流等转换电路；并且无线充电终端的输入电源（Us）为充电适配器，输入电压为恒压源无法根据负载情况合理调节电压，而一般电路都有最佳转换电压，在电源差范围内转换效率最高。

综上所述，基于以上原因导致目前无线充电的效率较低，是一般线充效率的70%左右，正因为无线充电技术的局限性，即电磁感应技术只适合相互“贴着”的小功率电子产品，加上现有无线充电方案无法根据负载情况合理调节电压，从而没有很好的功率控制手段，因此想要降低无线充电终端的功耗就无从谈起。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种无线充电终端及用户终端、无线充电方法，至少能解决现有无线充电中所遇到的问题，能降低无线充电终端的功耗。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种无线充电终端，所述无线充电终端为用户终端进行充电，所述无线充电终端包括：

第一通讯建立模块，用于建立无线充电终端和用户终端间的信息通讯；

控制模块，用于无线充电终端根据获取的用户终端充电情况，将所述无线充电终端的输入电压调整到与用户终端相匹配的充电工作状态。

所述控制模块，进一步用于所述无线充电终端侧的红外光敏三极管灵敏将采用光电耦合机制通讯所耦合到的用户终端侧的红外发光二级管的发光变化转换成光电流的变化后，输出携带所述PWM占空比信息的输出信号，根据所述PWM占空比信息调整所述无线充电终端的输入电压。

本发明实施例还提供了一种用户终端，所述用户终端接受无线充电终端为其充电，所述用户终端包括：

第二通讯建立模块，用于建立无线充电终端和用户终端间的信息通讯；

信息通知模块，用于所述用户终端将充电管理过程中的充电情况通知所述无线充电终端。

所述信息通知模块，进一步用于实时采集用户终端处于所述充电工作状态时的电池电压信息并转换为脉冲宽度调制PWM占空比信息，根据所述PWM占空比信息控制用户终端侧的红外发光二级管的发光变化。

本发明实施例还提供了一种无线充电方法，所述方法包括：

建立无线充电终端和用户终端间的信息通讯；

所述用户终端将充电管理过程中的充电情况通知所述无线充电终端；

所述无线充电终端根据获取的所述充电情况，将所述无线充电终端的输入电压调整到与用户终端相匹配的充电工作状态。

基于光电耦合机制来建立所述无线充电终端和用户终端间的信息通讯；

所述用户终端开始无线充电且电池电压高于用户终端的开机电压时触发所述充电管理过程。

所述将充电管理过程中的充电情况通知所述无线充电终端，具体包括：

实时采集用户终端处于所述充电工作状态时的电池电压信息并转换为脉冲宽度调制PWM占空比信息，根据所述PWM占空比信息控制用户终端侧的红外发光二级管的发光变化。

所述无线充电终端根据获取的所述充电情况，将所述无线充电终端的输入电压调整到与用户终端相匹配的充电工作状态，具体包括：

所述无线充电终端侧的红外光敏三极管灵敏将采用所述光电耦合机制通讯所耦合到的所述红外发光二级管的发光变化转换成光电流的变化后，输出携带所述PWM占空比信息的输出信号；

根据所述PWM占空比信息调整所述无线充电终端的输入电压。

本发明的无线充电终端为用户终端进行充电，所述无线充电终端包括：第一通讯建立模块，用于建立无线充电终端和用户终端间的信息通讯；控制模块，用于无线充电终端根据获取的用户终端充电情况，将所述无线充电终端的输入电压调整到与用户终端相匹配的充电工作状态。

采用本发明，由于能根据获取的用户终端充电情况，将所述无线充电终端的输入电压调整到与用户终端相匹配的充电工作状态，因此，能降低无线充电终端的功耗。

附图说明

图1为现有利用线充对用户充电的示意图；

图2为现有无线充电结构的示意图；

图3为本发明实施例无线充电终端的结构示意图；

图4为本发明实施例用户终端的结构示意图；

图5为本发明实施例无线充电方法原理的流程图；

图6为本发明实施例用户终端与无线充电终端配合应用无线充电的电路示意图；

图7为本发明实施例电源转换电路的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。

本发明实施例的方案涉及移动通信领域的一个用户终端如手机的无线充电应用场景下，在该应用场景下从提升无线充电效率角度入手以减少无线充电终端的功耗，建立无线充电终端和用户终端间的信息通讯，例如采用光电耦合机制来建立无线充电终端和用户终端间的信息通讯，据用户终端当前电池电量的充电情况，通过光电耦合来控制无线充电终端中发射电路的输入电压，实现与用户终端侧电池需求相匹配的发射端充电通路状态，以提升整套无线充电工作效率，减少不必要的功耗开支。

本发明实施例如图3所示的无线充电终端，无线充电终端为用户终端进行充电，所述无线充电终端包括：第一通讯建立模块11，用于建立无线充电终端和用户终端间的信息通讯；控制模块12，用于无线充电终端根据获取的用户终端充电情况，将所述无线充电终端的输入电压调整到与用户终端相匹配的充电工作状态。

本发明实施例如图4所示的用户终端，用户终端接受无线充电终端为其充电，其特征在于，所述用户终端包括：第二通讯建立模块21，用于建立无线充电终端和用户终端间的信息通讯；信息通知模块22，用于所述用户终端将充电管理过程中的充电情况通知所述无线充电终端。

本发明实施例如图5所示的无线充电方法，包括：

步骤101、建立无线充电终端和用户终端间的信息通讯；

步骤102、所述用户终端将充电管理过程中的充电情况通知所述无线充电终端；

步骤103、所述无线充电终端根据获取的所述充电情况，将所述无线充电终端的输入电压调整到与用户终端相匹配的充电工作状态。

这里，采用本发明实施例，因为无线充电终端能实时获取用户终端的充电情况，并将无线充电终端的输入电压调整到与用户终端匹配的工作状态，最终为使整个无线充电过程效率达到最高。

以下对本发明实施例进行阐述：

用户终端以手机为例来说，本发明实施例的整套操作流程包括以下内容：

一、用户将手机靠近无线充电终端。通过无线充电终端内部的电源转换电路（如图4所示），将充电适配器输入电源转换为交流电并由无线充电终端上的线圈将能量以磁场的形式耦合到手机端线圈，手机将线圈交流电转换为直流后对电池进行充电。这一部分的内容主要采用现有的无线充电实现方法。

二、不管手机是处于关机状态还是开机状态，一旦开始无线充电，只要手机电池电压高于开机电压（智能手机电池一般为3.4V），手机中的CPU都会启动并对充电流程进行管理，其中包括CPU会通过ADC管脚实时采样电池电压。

三、手机CPU将ADC采样到的电池电压信息转换成PWM（脉冲宽度调制）控制输出，经过反相器后驱动红外发光二级管使之工作，通过调整PWM的占空比从而达到控制红外发光二级管的发光变化。

四、无线充电终端上的红外光敏三极管灵敏的将采用光电耦合机制耦合到的发光变化转换成光电流的变化，再经放大后输出；此时，输出信号包含手机侧CPU输出PWM占空比的信息；

五、将携带PWM占空比信息的输出信号对DCDC降压电路进行控制，从而调节DCDC降压电路的输出电压，并作为无线充电终端内部电路的电压输入；在充电过程中实时调节无线充电终端的输入电压，使内部电源转换电路始终处于最佳工作状态内，通过以上最终达到提升无线充电终端内部电源转换电路工作效率的目的。

综上所述，本发明实施例涉及的光电耦合机制是一种以光为媒体传输电信号的一种电-光-电转换技术，发光源为手机中的红外发光二级管，受光器为无线充电终端中的红外光敏三极管，本发明实施例在手机端加入红外发光二级管作为发光源，无线充电终端加入红外光敏三极管作为受光器，红外发光二级管和红外光敏三极管所在结构位置要求处于无线充电相邻面，通过光电耦合机制建立起手机和无线充电终端之间的信息通讯，如图6所示。

这里需要指出的是，本发明实施例在原有无线充电电路基础上引入的设计电路所用到的元器件都是常规器件，包括DCDC降压电路，如图7也是小功率的电子消费产品上常用的典型开关式电源转换电路。

这里需要指出的是，在光敏器件不工作时，即手机与无线充电终端未建立充电状态或手机在关机状态并且电池电压低于开机电压时，DCDC降压电路是默认bypass，只有在光敏器件工作时，DCDC降压电路才会根据PWM占空比调整输出电压。

电池电量和PWM控制信号占空比的关系可以根据实际调试结果来确定，或可根据如下表1来定义；DCDC输入电压值以Vin表示，输出电压值相对于PWM控制信号占空比的计算公式为：Vout（输出电压）=Vin（输入电压）×（1-Duty）（PWM占空比），PWM占空比越大，输出电压越低。

                        表1

特别要说明的是，表1所示的具体PWM占空比对应电池电量只是一种举例说明，只是为了直观的了解到本发明实施例的实施用途；本发明实施例阐述的重点为通过光电耦合控制无线充电终端输入电压，使之可调，所以凡是在该无线充电控制场景下涉及电压可调皆可视为侵犯本发明实施例的技术内容，通过本发明，能弥补由于现阶段无线充电方案没有很好的功率控制手段而造成效率低下的弊端，通过光电耦合，建立起手机对于无线充电发射端之间的反馈；根据手机电池电量的不同实时调节无线充电发射端的输入电压，使内部电源转换电路处于最佳工作状态内，以提升电源转换电路的工作效率。——即自动识别手机侧的能量需求并进行“个性化工作”；

其次，在电池充满（电池电量100%）后，PWM占空比100%，即红外发光二级管常亮，DCDC输出电压为0V；相当于将输入电源通路断开，可以彻底省去无线充电发射端待机功耗（目前无线充电发射端待机功耗一般为100-300mW左右）；通过对整个充电过程的全面监控，本发明对现阶段无线充电技术效率的提升应该是非常可观的。

另外传输电能的电磁感应容易受到干扰，不仅外部磁场，甚至连手机本身都能干扰到充电磁场，导致手机和无线充电终端之间通过电磁场建立的信息通讯很容易出错，进一步影响整个无线充电效率。而本发明通过红外发光二极管建立起手机和无线充电终端之间的信息通讯，该通讯方式比起电磁场来说更为安全可靠。

本发明实施例所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

相应的，本发明实施例还提供一种计算机存储介质，其中存储有计算机程序，该计算机程序用于执行本发明实施例的无线充电方法。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种无线充电终端，所述无线充电终端为用户终端进行充电，其特征在于，所述无线充电终端包括：

第一通讯建立模块，用于建立无线充电终端和用户终端间的信息通讯；

控制模块，用于无线充电终端根据获取的用户终端充电情况，将所述无线充电终端的输入电压调整到与用户终端相匹配的充电工作状态。

2.根据权利要求1所述的无线充电终端，其特征在于，所述控制模块，进一步用于所述无线充电终端侧的红外光敏三极管灵敏将采用光电耦合机制通讯所耦合到的用户终端侧的红外发光二级管的发光变化转换成光电流的变化后，输出携带所述PWM占空比信息的输出信号，根据所述PWM占空比信息调整所述无线充电终端的输入电压。

3.一种用户终端，所述用户终端接受无线充电终端为其充电，其特征在于，所述用户终端包括：

第二通讯建立模块，用于建立无线充电终端和用户终端间的信息通讯；

信息通知模块，用于所述用户终端将充电管理过程中的充电情况通知所述无线充电终端。

4.根据权利要求3所述的用户终端，其特征在于，所述信息通知模块，进一步用于实时采集用户终端处于所述充电工作状态时的电池电压信息并转换为脉冲宽度调制PWM占空比信息，根据所述PWM占空比信息控制用户终端侧的红外发光二级管的发光变化。

5.一种无线充电方法，其特征在于，所述方法包括：

建立无线充电终端和用户终端间的信息通讯；

所述用户终端将充电管理过程中的充电情况通知所述无线充电终端；

所述无线充电终端根据获取的所述充电情况，将所述无线充电终端的输入电压调整到与用户终端相匹配的充电工作状态。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，基于光电耦合机制来建立所述无线充电终端和用户终端间的信息通讯；

所述用户终端开始无线充电且电池电压高于用户终端的开机电压时触发所述充电管理过程。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述将充电管理过程中的充电情况通知所述无线充电终端，具体包括：

实时采集用户终端处于所述充电工作状态时的电池电压信息并转换为脉冲宽度调制PWM占空比信息，根据所述PWM占空比信息控制用户终端侧的红外发光二级管的发光变化。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述无线充电终端根据获取的所述充电情况，将所述无线充电终端的输入电压调整到与用户终端相匹配的充电工作状态，具体包括：

所述无线充电终端侧的红外光敏三极管灵敏将采用所述光电耦合机制通讯所耦合到的所述红外发光二级管的发光变化转换成光电流的变化后，输出携带所述PWM占空比信息的输出信号；

根据所述PWM占空比信息调整所述无线充电终端的输入电压。